(57)【要約】【課題】短時間で匂いの再生を行うことができる新規な方法及び装置を提供する。【解決手段】対象臭を第１のセンサアレイで検出し、第１の応答パターンを記録する。次いで、前記第１の応答パターンに基づいて複数の要素臭を調合して調合臭を生成する。次いで、前記調合臭を第２のセンサアレイで検出し、第２の応答パターンを記録する。このとき、前記第１の応答パターンと前記第２の応答パターンとを比較し、両者のパターン差が最小となるようにフィードバック制御を行い、前記調合臭を前記対象臭に近似させ、前記調合臭によって前記対象臭を再生する。【選択図】        図１
2005043072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象臭を第１のセンサアレイで検出し、第１の応答パターンを記録する工程と、
前記第１の応答パターンに基づいて複数の要素臭を調合して調合臭を生成する工程と、
前記調合臭を第２のセンサアレイで検出し、第２の応答パターンを記録する工程と、
前記第１の応答パターンと前記第２の応答パターンとを比較し、両者のパターン差が最小となるようにフィードバック制御を行い、前記調合臭を前記対象臭に近似させ、前記調合臭によって前記対象臭を再生する工程と、
を具えることを特徴とする、匂いの記録再生方法。
【請求項２】
前記第１のセンサアレイ及び前記第２のセンサアレイは同一のセンサアレイから構成することを特徴とする、請求項１に記載の匂いの記録再生方法。
【請求項３】
前記第１のセンサアレイ及び前記第２のセンサアレイ間の特性差を補正する工程を具え、前記第１の応答パターン及び前記第２の応答パターンを同時に得るようにしたことを特徴とする、請求項２に記載の匂いの記録再生方法。
【請求項４】
前記第１のセンサアレイ及び前記第２のセンサアレイ間における特性差の補正は、下記式に示す指標値を用いて行うことを特徴とする、請求項３に記載の匂いの記録再生方法。
【数１】
2005043072.tif 000011
2005043072.tif 000012
は、それぞれ対象臭及び調合臭の時刻ｋΔＴ＜ｔ＜（ｋ＋１）ΔＴ（ΔＴはセンサ応答のサンプリング時間）の間の濃度ベクトルであり、Ｇ２は前記第２のセンサアレイの特性を示すパラメータ行列であり、Ｑ及びＲは、それぞれｎ×ｎ及びｍ×ｍの対角行列である。また、Ｔは転置行列を意味する）。
【請求項５】
前記式の
【数２】
2005043072.tif 000013
に関する偏微分値
【数３】
2005043072.tif 000014
が零になるときの、
【数４】
2005043072.tif 000015
値から調合臭濃度を得ることを特徴とする、請求項４に記載の匂いの記録再生方法。
【請求項６】
前記対角行列Ｑのｎ×ｎで示される行数及び列数は、前記第１のセンサアレイ及び前記第２のセンサアレイにおけるセンサ数に相当することを特徴とする、請求項４又は５に記載の匂いの記録再生方法。
【請求項７】
前記対角行列Ｒのｍ×ｍで示される行数及び列数は、前記複数の要素臭の数に相当することを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一に記載の匂いの記録再生方法。
【請求項８】
前記第２の応答パターンは、下記式に示す状態方程式から得ることを特徴とする、請求項４〜７のいずれか一に記載の匂いの記録再生方法。
【数５】
2005043072.tif 000016
2005043072.tif 000017
は時刻ｋΔＴ（ΔＴはセンサ応答のサンプリング時間）における前記第２の応答パターンを示し、Ｆ２及びＧ２は前記第２のセンサアレイの特性を示すパラメータ行列である）。
【請求項９】
前記第１の応答パターンは、下記式に示す状態方程式から得ることを特徴とする、請求項４〜８のいずれか一に記載の匂いの記録再生方法。
【数６】
2005043072.tif 000018
2005043072.tif 000019
は時刻ｋΔＴ（ΔＴはセンサ応答のサンプリング時間）における前記第１の応答パターンを示し、Ｆ１及びＧ１は前記第１のセンサアレイの特性を示すパラメータ行列である）。
【請求項１０】
前記第１のセンサアレイ及び前記第２のセンサアレイは、水晶振動子ガスセンサを含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一に記載の匂いの記録再生方法。
【請求項１１】
対象臭を検出するための第１のセンサアレイと、
前記対象臭の検出パターンを第１の応答パターンとして記録するための第１の演算手段と、
前記第１の応答パターンに基づいて複数の要素臭を調合して調合臭を生成するための匂い調合手段と、
前記調合臭を検出するための第２のセンサアレイと、
前記調合臭を第２の応答パターンとして記録するとともに、前記第１の応答パターンと前記第２の応答パターンとを比較し、両者のパターン差が最小となるようにフィードバック制御を行い、前記調合臭を前記対象臭に近似させるようにするための第２の演算手段と、
前記第１の演算手段と前記第２の演算手段との間で、データを転送するための転送手段と、
を具えることを特徴とする、匂いの記録再生装置。
【請求項１２】
前記第１のセンサアレイ及び前記第２のセンサアレイは同一のセンサアレイから構成したことを特徴とする、請求項１１に記載の匂いの記録再生装置。
【請求項１３】
前記第２の演算手段は、前記第１のセンサアレイ及び前記第２のセンサアレイ間の特性差を補正し、前記第１の応答パターン及び前記第２の応答パターンを同時に得るように構成したことを特徴とする、請求項１２に記載の匂いの記録再生装置。
【請求項１４】
前記第１のセンサアレイ及び前記第２のセンサアレイ間における特性差の補正は、下記の式に示す指標値を用いて行うことを特徴とする、請求項１３に記載の匂いの記録再生装置。
【数７】
2005043072.tif 000020
2005043072.tif 000021
は、それぞれ対象臭及び調合臭の時刻ｋΔＴ＜ｔ＜（ｋ＋１）ΔＴ（ΔＴはセンサ応答のサンプリング時間）の間の濃度ベクトルであり、Ｇ２は前記第２のセンサアレイの特性を示すパラメータ行列であり、Ｑ及びＲは、それぞれｎ×ｎ及びｍ×ｍの対角行列である。また、Ｔは転置行列を意味する。）。
【請求項１５】
前記第２の応答パターンは、前記式の
【数８】
2005043072.tif 000022
に関する偏微分値
【数９】
2005043072.tif 000023
が零になるとき、
【数１０】
2005043072.tif 000024
値から調合臭濃度を得ることを用いて得ることを特徴とする、請求項１４に記載の匂いの記録再生装置。
【請求項１６】
前記対角行列Ｑのｎ×ｎで示される行数及び列数は、前記第１のセンサアレイ及び前記第２のセンサアレイにおけるセンサ数に相当することを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の匂いの記録再生装置。
【請求項１７】
前記対角行列Ｒのｍ×ｍで示される行数及び列数は、前記複数の要素臭の数に相当することを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか一に記載の匂いの記録再生装置。
【請求項１８】
前記第２の応答パターンは、下記式に示す状態方程式から得ることを特徴とする、請求項１４〜１７のいずれか一に記載の匂いの記録再生装置。
【数１１】
2005043072.tif 000025
2005043072.tif 000026
は時刻ｋΔＴ（ΔＴはセンサ応答のサンプリング時間）における前記第２の応答パターンを示し、Ｆ２及びＧ２は前記第２のセンサアレイの特性を示すパラメータ行列である）。
【請求項１９】
前記第１の応答パターンは、下記式に示す状態方程式から得ることを特徴とする、請求項１４〜１８のいずれか一に記載の匂いの記録再生装置。
【数１２】
2005043072.tif 000027
2005043072.tif 000028
は時刻ｋΔＴ（ΔＴはセンサ応答のサンプリング時間）における前記第１の応答パターンを示し、Ｆ１及びＧ１は前記第１のセンサアレイの特性を示すパラメータ行列である）。
【請求項２０】
前記第１のセンサアレイ及び前記第２のセンサアレイは、水晶振動子ガスセンサを含むことを特徴とする、請求項１１〜１９のいずれか一に記載の匂いの記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲームなどのエンターティメントの分野において好適に用いることのできる、匂いの記録再生方法及び匂いの記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、匂いを再生する方法としては、特開平９−２９２８２４号公報などに記載されているように、対象となる臭い（対象臭）を所定のセンサアレイを用いて検出及び分析して、前記対象臭の基本成分の種類と濃度とをデジタル情報に変換し、このデジタル情報に基づいて予め準備した複数の要素臭を調合し、前記対象臭に類似した調合臭を生成させることによって実施していた。
【０００３】
しかしながら、このような従来の方法では、前記対象臭に対して目的とする前記調合臭を高速かつ高精度に生成することが困難であり、匂いの再生に長時間を要していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、短時間で動的に変化する匂いの再生を行うことができる新規な方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は、
対象臭を第１のセンサアレイで検出し、第１の応答パターンを記録する工程と、
前記第１の応答パターンに基づいて複数の要素臭を調合して調合臭を生成する工程と、
前記調合臭を第２のセンサアレイで検出し、第２の応答パターンを記録する工程と、
前記第１の応答パターンと前記第２の応答パターンとを比較し、両者のパターン差が最小となるようにフィードバック制御を行い、前記調合臭を前記対象臭に近似させ、前記調合臭によって前記対象臭を再生する工程と、
を具えることを特徴とする、匂いの記録再生方法に関する。
【０００６】
また、本発明は、
対象臭を検出するための第１のセンサアレイと、
前記対象臭の検出パターンを第１の応答パターンとして記録するための第１の演算手段と、
前記第１の応答パターンに基づいて複数の要素臭を調合して調合臭を生成するための匂い調合手段と、
前記調合臭を検出するための第２のセンサアレイと、
前記調合臭を第２の応答パターンとして記録するとともに、前記第１の応答パターンと前記第２の応答パターンとを比較し、両者のパターン差が最小となるようにフィードバック制御を行い、前記調合臭を前記対象臭に近似させるようにするための第２の演算手段と、
前記第１の演算手段と前記第２の演算手段との間で、データを転送するための転送手段と、
を具えることを特徴とする、匂いの記録再生装置に関する。
【０００７】
本発明では、互いに独立した第１のセンサアレイ及び第２のセンサアレイを準備し、再生すべき臭いとしての対象臭及び再生臭である調合臭を独立に検出するようにしている。また、検出結果である応答パターンをそれぞれ第１の演算手段及び第２の演算手段で記録するとともに、前記第２の演算手段では、これらの応答パターンを比較し、その比較結果を調合手段にフィードバックさせ、現存する複数の要素臭を用いて、前記調合臭が前記対象臭に最も近似するように何度も調合操作を繰り返すように構成されている。
【０００８】
すなわち、対象臭の検出と調合臭の生成をほとんど同時に行うことができ、短時間で匂い再生を行うことができるようになる。
【０００９】
なお、本発明において、前記第１の演算手段と前記第２の演算手段とはそれぞれ異なる演算手段から構成することもできるし、同一の演算手段から構成することもできる。
【００１０】
本発明のその他の特徴及び利点については、以下の発明の実施の形態で詳述する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を発明の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の匂いの記録再生装置の一例を示す構成図である。図１に示す匂いの記録再生装置１０は、対象臭測定システム１０Ａと調合臭測定システム１０Ｂとから構成されている。対象臭測定システム１０Ａは、第１のセンサアレイ１１と第１の演算手段としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１２とを具えている。また、調合臭測定システム１０Ｂは、第２のセンサアレイ２１と第２の演算手段としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）２２と、匂い調合装置２６とを具えている。匂い調合装置２６は、複数の要素臭２６−１〜２６−４から構成されている。なお、各要素臭は所定の容器内に保存されている。
【００１２】
対象臭測定システム１０Ａと調合臭測定システム１０Ｂは、例えばイーサネット（登録商標）で接続され、両者の間でデータ転送が実行できるように構成されている。
なお、図１に示す匂いの記録再生装置１０においては、対象臭測定システム１０Ａ及び調合臭測定システム１０Ｂにおいて、それぞれ異なるＰＣを用いているが、単一のＰＣを両システムで併用することもできる。また、匂い調合装置２６は合計４つの要素臭を有しているが、要素臭の数は目的に応じて任意の数に設定することができる。
【００１３】
また、第１のセンサアレイ１１及び第２のセンサアレイ２１は、水晶振動子ガスセンサなどを用いることにより、同一の構成とすることが好ましい。これによって、第１のセンサアレイ１１及び第２のセンサアレイ２１のセンサ特性が一致するようになるので、第１のセンサアレイ１１による対象臭の検出と、第２のセンサアレイ２１による調合臭の検出とを同条件のセンサで行うことになり、得られる両者の検出データの比較を高精度で行うことができるようになる。
【００１４】
本例では、第１のセンサアレイ１１及び第２のセンサアレイ２１共に、４つの水晶振動子ガスセンサを有している。
【００１５】
図２に示すように、対象臭測定システム１０Ａにおいて、対象臭はシャーレなどにおいて液体状態で準備しておくことができる。
【００１６】
次いで、図１に示す匂いの記録再生装置１０を用いた匂いの記録再生方法について説明する。最初に、対象臭をバルブ付きフローメータ１４を介してポンプ１５で吸引することにより、第１のセンサアレイ１１に導入し、前記対象臭の成分及び濃度などについて検出する。次いで、検出結果を所定の計測回路１３に出力し、計測回路１３では前記検出結果に基づいた第１の応答パターンを生成して、ＰＣ１２に送信する。ＰＣ１２では、前記第１の応答パターンを記録するとともに、調合臭測定システム１０Ｂに送信する。
【００１７】
調合臭測定システム１０Ｂでは、前記第１の応答パターンをＰＣ２２で受信し、前記第１の応答パターンに関する制御信号を匂い調合装置２６に送信する。匂い調合装置２６では、前記制御信号に基づいて複数の要素臭２６−１〜２６−４から要素臭を選択するとともに、選択した各要素臭を所定の割合で配合し、調合臭を生成する。前記調合臭はバルブ付きフローメータ２４を介してポンプ２５で吸引することにより、第２のセンサアレイ２１に導入し、前記調合臭の成分及び濃度などを検出する。
【００１８】
次いで、検出結果を計測回路２３に出力し、計測回路２３では前記検出結果に基づいた第２の応答パターンを生成して、ＰＣ２２に送信する。ＰＣ２２では、前記第１の応答パターンと前記第２の応答パターンとの比較が行われ、両者が一致しない場合は、フィードバック信号を匂い調合装置２６に送信し、匂い調合装置２６では再度調合臭の生成が行われる。
【００１９】
次いで、再度生成された調合臭に対して上述した一連の操作が再度施され、再度第２の応答パターンが生成されてＰＣ２２に送信される。そして、ＰＣ２２では、前記第１の応答パターンと前記第２の応答パターンとの比較操作が再度繰り返される。そして、両者が一致しない場合は、フィードバック信号を再度匂い調合装置２６に送信する。このようにして、ＰＣ２２では、前記第１の応答パターンと生成した調合臭に基づく第２の応答パターンとの差が最小となるまで、上述したフィードバック信号を生成し、これによって、調合臭測定システム１０Ｂ全体として、フィードバック制御を行うように構成されている。
【００２０】
図１に示す装置を用いた本発明の匂いの記録再生方法では、上述したフィードバック制御に基づいて、対象臭の検出と調合臭の生成をほとんど同時に行うことができるので、短時間で動的に変化する匂い再生を行うことができるようになる。
【００２１】
上述した第１の応答パターン及び第２の応答パターンは、例えば以下に示すような状態方程式で表すことができる。
【数１３】
2005043072.tif 000003
【００２２】
ここで、
【数１４】
2005043072.tif 000004
は、時刻ｋΔＴ（ΔＴはセンサ応答のサンプリング時間）における前記第１の応答パターン及び前記第２の応答パターンを示し、Ｆ１及びＧ１、並びにＦ２及びＧ２は、第１のセンサアレイ１１及び第２のセンサアレイ２１の特性を示すパラメータ行列である。これらのパラメータ行列は、予め要素臭濃度を変えて得た観測データを用い、最小二乗法により決定する。
【００２３】
本例においては、第１のセンサアレイ１１及び第２のセンサアレイ２１を同一の構成としているが、センサ間には個体差があるので、両者を全く同一にすることはできない。したがって、第１のセンサアレイ１１と第２のセンサアレイ２１との特性差を補正するような何らかの手段が必要となる。このような補正手段として、本発明者らは、以下に示すような指標値を用いた。
【数１５】
2005043072.tif 000005
【００２４】
ここで、
【数１６】
2005043072.tif 000006
は、それぞれ対象臭及び調合臭の時刻ｋΔＴ＜ｔ＜（ｋ＋１）ΔＴ（ΔＴはセンサ応答のサンプリング時間）の間の濃度ベクトルであり、Ｇ２は前記第２のセンサアレイの特性を示すパラメータ行列であり、Ｑ及びＲは、それぞれｎ×ｎ及びｍ×ｍの対角行列である。また、Ｔは転置行列を意味する。
【００２５】
（３）式において、第１項は調合臭と対象臭との濃度差に関連したものであり、第２項はフィードバック制御の振動を防止するためのものである。すなわち、（３）式に示す指標値Ｊｋは、前記対象臭と前記調合臭との違いを表すものであり、（１）（２）式により第１のセンサアレイ１１及び第２のセンサアレイ２１の特性差を考慮して補正できる。
【００２６】
なお、対角行列Ｑのｎ×ｎで示される行数及び列数は、第１のセンサアレイ１１及び第２のセンサアレイ２１におけるセンサ数に相当する。また、対角行列Ｒのｍ×ｍで示される行数及び列数は、前記複数の要素臭の数に相当する。本例では、各センサアレイのセンサ数が４であり、４つの要素臭が準備されているので、対角行列Ｑ及びＲは、それぞれ４×４の対角行列となる。
【００２７】
上述したように、上記（３）式に示す指標値Ｊｋは前記対象臭と前記調合臭との差分に関連したものであるので、この指標値Ｊｋが最小となるように前記調合臭の成分及び濃度などを決定する。具体的には、指標値Ｊｋを
【数１７】
2005043072.tif 000007
で偏微分し、偏微分値
【数１８】
2005043072.tif 000008
が零になるときの
【数１９】
2005043072.tif 000009
値を導出し、この
【数２０】
2005043072.tif 000010
値を調合臭濃度とする。
【００２８】
指標値Ｊｋに関する上述した演算処理は、調合臭測定システム１０ＢにおけるＰＣ２２で行われる。したがって、ＰＣ２２では、調合臭を生成するに際し、指標値Ｊｋに関する演算処理に基づいたフィードバック制御が行われる。
【００２９】
これによって、匂い調合装置では、第１のセンサアレイ１１及び第２のセンサアレイ２１の特性差、すなわち検出感度や検出速度差などを自動的に考慮して調合臭を生成するので、センサ間の検出速度差などを考慮することなく、得られる第２の応答パターンを第１の応答パターンとリアルタイムで比較検討することができる。したがって、検出した対象臭に対して調合臭を極めて短時間で生成することができ、匂いの再生を極めて短時間で行うことができるようになる。
【００３０】
【実施例】
本実施例では、図１に示す匂いの記録再生装置を用い、ｔｒａｎｓ−２−ｈｅｘｅｎｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ及びｉｓｏｂｕｔｙｒｉｃ  ａｃｉｄの再生を試みた。これらは、りんご臭の中に含まれている代表的な成分である。匂い調合装置の要素臭として使用するときは、３０ｍｌのサンプル瓶の中に２ｍｌの液体試料を入れて、そのヘッドスペースの匂いを要素臭として用いた。
【００３１】
センサは２０ＭＨｚ，ＡＴ−ＣＵＴの水晶振動子にＰＥＧｌ０００（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｇｌｙｃｏｌ  ｌ０００）、ＰＰＥ：（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌ  ｅｔｈｅｒ）を塗布したものを対象臭側、調合臭側双方のセンサセルに用意した。ＰＥＧｌ０００，ＰＰＥは共にガスクロマトグラフ法で使用する固定相材料である。センサセルにおける流量は常に１．５Ｌ／ｍｉｎとし、データサンプリング間隔は４秒とした。センサ及び匂いサンプルの温度コントロールは行なわかった。
【００３２】
図３及び図４には、対象臭の各要素臭濃度時間変化と調合臭の各要素臭濃度時間変化とを比較したグラフを示す。なお、匂い調合装置によって発生させた匂いの濃度は％ＲＣという単位で表示した。図中の実線及び点線は対象臭の各要素臭濃度時間変化を示しており、〇プロット及び△プロットは、調合臭の各要素臭濃度時間変化を示している。
【００３３】
図３及び図４から明らかなように、対象臭の３０秒及び１０秒という濃度変化に対しては、対象臭の各要素臭濃度時間変化と調合臭の各要素臭濃度時間変化とがほぼ一致し、対象臭に対して調合臭をほぼリアルタイムで生成できることが判明した。
【００３４】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、短時間で匂いの再生を行うことができる新規な方法及び装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の匂いの記録再生装置の一例を示す構成図である。
【図２】図１に示す匂いの記録再生装置において、対象臭の保存状態の一例を示す図である。
【図３】本発明の方法及び装置を用いた場合における、対象臭の各要素臭濃度時間変化と調合臭の各要素臭濃度時間変化とを比較して示すグラフである。
【図４】同じく、本発明の方法及び装置を用いた場合における、対象臭の応答パターンと調合臭の応答パターンとを比較して示すグラフである。
【符号の説明】
１０  匂いの記録再生装置
１０Ａ  対象臭測定システム
１０Ｂ  調合臭測定システム
１１  第１のセンサアレイ
１２、２２  パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
１３、２３  計測回路
１４、２４  バルブ付きフローメーター
１５、２５  ポンプ
２１  第２のセンサアレイ
２６  匂い調合装置
【図１】
2005043072.tif 000029
【図２】
2005043072.tif 000030
【図３】
2005043072.tif 000031
【図４】
2005043072.tif 000032