(57)【要約】【課題】攪拌されて移動するバイオチップの水分量を正確に確定する水分量測定方法を提供することにある。【解決手段】まず１００ｍｓ毎にセンサ出力値Ｄ（Ｉ）をサンプリングして記録し、１００ｍｓ毎に最新の１０個の測定値の平均値Ｚ（Ｉ）を計算する。続いてＺ（Ｉ）とＺ（Ｉ−１）を比較して、Ｚ（Ｉ）＞Ｚ（Ｉ−１）ならば、ＳＵＭ＝ＳＵＭ＋Ｚ（Ｉ）−Ｚ（Ｉ−１）を計算する。またＺ（Ｉ）≦Ｚ（Ｉ−１）ならば、ＳＵＭと段差検知レベル数値Ｔｈを比較し、ＳＵＭ＞ＴｈならばＺ（Ｉ）を測定値とし、ＳＵＭ≦Ｔｈならば、そのピークをノイズとして無視する。そしてＳＵＭ＝０としてリセットする。この処理を１分間続けてその１分間（測定時間）におけるセンサ出力波形のピークを抽出する。ここで、ピークが５から１０個未満のときはピークの平均値を１分間で測定される水分量値として確定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物の発酵過程における微生物の架体となり、微生物発酵槽内に入れられて攪拌され、周期的に移動するバイオチップに含まれる水分量に対応した電気量の出力を発生する水分量センサを用いてバイオチップの水分量を測定する水分量測定方法において、前記水分量センサから出力される所定の測定時間中の複数のセンサ出力波形の最大点をとらえて、これら最大点の平均値をセンサ出力値として確定し、前記測定時間中のセンサ出力波形の最大点の値の偏差平方和を求め、その偏差平方和の値が所定値以上となった場合には、当該測定時間でのセンサ出力値を無視することを特徴とする移動物体の水分量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水分量測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物体に含まれる物理量をセンサによって電気量に変換して測定するということは従来から良く用いられる測定方法である。
【０００３】
通常この測定方法を採用する場合、測定対象物体が移動しない状態において測定するため、センサのセンサ出力値が変動することはなかった。
【特許文献１】特開平８−１７３９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように静止状態の物体の物理量をセンサで測定する場合にはセンサ出力値が変動しないため、その値を確定するのには特に問題はないが、測定対象物体が攪拌、搬送などによって周期的に移動する場合、センサの出力値もその移動に伴って変化し、センサの出力値を確定することができないという問題があった。
【０００５】
また単純にセンサ出力値をサンプリングして取り出すだけでセンサ出力値を確定した場合でも、実測値とセンサの出力値がかなりずれて正確に物理量を測定できないという問題もあった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは攪拌されて移動するバイオチップの水分量を正確に確定することができる水分量測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、請求項１の発明では、微生物の発酵過程における微生物の架体となり、微生物発酵槽内に入れられて攪拌され、周期的に移動するバイオチップに含まれる水分量に対応した電気量の出力を発生する水分量センサを用いてバイオチップの水分量を測定する水分量測定方法において、前記水分量センサから出力される所定の測定時間中の複数のセンサ出力波形の最大点をとらえて、これら最大点の平均値をセンサ出力値として確定し、前記測定時間中のセンサ出力波形の最大点の値の偏差平方和を求め、その偏差平方和の値が所定値以上となった場合には、当該測定時間でのセンサ出力値を無視することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、攪拌されて移動するバイオチップの水分量を実測値に近い値で測定でき、しかもこれら最大点の平均値をセンサ出力値として確定するので、より実測値に近い値の一つの値にセンサ出力値を確定することができ、またセンサ出力値がばらつく場合でも間違った値に基づいてセンサ出力値が確定されるのを防ぐことができ、しかも無視したことを判定することにより、センサ出力値がばらついてセンサが検査対象物体の物理量を完全に測定できていない場合を検知することが可能となるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明を一実施形態により説明する。
【００１０】
まず本実施形態における検知対象物体は、図２に示す生ゴミ処理機の微生物発酵槽１内に生ゴミなどとともに混入されるバイオチップであって、そのバイオチップに含まれる水分量を微生物発酵槽１外に設けられる例えば静電容量式の水分量センサ２により測定する場合に用いる。勿論水分量センサ２としては抵抗式や熱式等他のセンサを用いることができる。
【００１１】
ここで検知対象物体であるバイオチップは、微生物の発酵過程における微生物の架体となるものであり、微生物発酵槽１に付設した攪拌手段３により攪拌されて移動するようになっている。
【００１２】
本実施形態において物理量、つまり水分量を測定する水分量センサ２は図３に示すように絶縁体からなるケース２０の底部に形成した円形の凹平面２１の中心部に配置した電極４Ａと、電極４Ａを中心とした円環状の電極４Ｂとの間の静電容量値によって測定対象物体の水分量を測定するもので、図４に示すように微生物発酵槽１の壁面に開口した窓孔１０に上記ケース２０の凹平面２１に対応する突出部２２が外部より嵌め込まれ、突出部２２の外面、つまり検知面が微生物発酵槽１の内壁面と面一に配置され、微生物発酵槽１内の生ゴミを含む貯留物Ｘ内に含まれる検知対象物たるバイオチップと接触するようになっている。そしてバイオチップに含まれる水分量によって変化する電極４Ａ，４Ｂ間の静電容量値Ｃｘをケース２０内に設けた回路基板２３に実装せるセンサ回路５（図５参照）によって水分量に相当する電気量に変換出力するようになっている。この水分量に相当するセンサ出力は、シールドケース２４，ケース蓋２５を介して外部に導出された信号出力線２６のコネクタ２７を通じて外部の装置本体側回路６へ出力され、センサ値が確定されるようになっている。
【００１３】
センサ回路５は図５に示すように電極４Ａ，４Ｂ間の静電容量値Ｃｘを検知する容量検知回路５０と、この容量検知回路５０の検知した静電容量値Ｃｘを水分量（ここでは測定対象物の含有水分量率）に相当する電気量（例えば電圧）を持つセンサ出力に変換する出力回路５１と、外部からの直流電圧を各回路５０，５１の動作電圧に変換して供給する電源回路５２とから構成される。
【００１４】
図６は検知される静電容量値Ｃｘ（ｐＦ）と、含有水分量率（％）との関係を示す。
【００１５】
装置本体側回路６はセンサ回路４に対して所定の電圧の直流電源を供給する電源部６０と、上記センサ出力を入力して処理する信号処理部たるＣＰＵ６１等からなる。信号処理部を構成するＣＰＵ６１は図２に示すように微生物発酵槽１の攪拌手段３からの攪拌タイミング信号と、センサ出力とを用いてセンサ値の確定処理を行うようになっている。
【００１６】
ところで微生物発酵槽１内部のバイオチップは攪拌によってよって移動するために水分量センサ２のセンサ出力値は周期的に振れる。一方、攪拌が静止した状態では、静止した状態によって出力値が異なっている。図７はその出力値の変化を示している。
【００１７】
ここで攪拌時にセンサ出力値が振れるのは、攪拌によってバイオチップが動くために水分量センサ２の検知面に接触するバイオチップも動き、そのため検知面に空気層ができたり消えたりするのを起因とし、その影響によって出力値が周期的に変化するのである。
【００１８】
上述したように攪拌時にセンサ出力値は変化するが、そのセンサ出力値が大きいとき検知面にはバイオチップが密に存在し、また小さいときは空気が多く存在していると考えられる。変化していく状態の中て、バイオチップが密になっている状態の方が状態は安定していてばららつきも少なくなると考えられるので、攪拌時のセンサ出力波形のピーク（最大値）を真のセンサ出力値（水分量値）とする。
【００１９】
次にセンサ出力値のピークの抽出方法のフローチャートを図１により説明する。
【００２０】
図１のフローチャートで示すように、ＣＰＵ６１は攪拌タイミング信号により攪拌中であることを知ると、１００ｍｓ毎にセンサ出力値Ｄ（Ｉ）をサンプリングして記録し、１００ｍｓ毎に最新の１０個のセンサ出力値Ｄ（Ｉ）の平均値Ｚ（Ｉ）を計算する。
【００２１】
ここで、１０個の平均値を計算するのは、センサ出力値の僅かなばらつき及びノイズをカットするためで、１０個の平均を取ることによって図８（ａ）（ｂ）に示すように小さな凹凸を平均し出力波形を滑らかにするためである。尚図８中ｉは実測値（電圧信号）のセンサ出力波形、iiは上記１０個の平均値Ｚ（Ｉ）によるセンサ出力波形を示す。
【００２２】
続いてＺ（Ｉ）とＺ（Ｉ−１）を比較して、Ｚ（Ｉ）＞Ｚ（Ｉ−１）ならば、ＳＵＭ＝ＳＵＭ＋Ｚ（Ｉ）−Ｚ（Ｉ−１）を計算する。
【００２３】
またＺ（Ｉ）≦Ｚ（Ｉ−１）ならば、ＳＵＭと段差検知レベル数値Ｔｈを比較し、ＳＵＭ＞ＴｈならばＺ（Ｉ）を測定値とし、ＳＵＭ≦Ｔｈならば、そのピークをノイズとして無視する。そしてＳＵＭ＝０としてリセットする。この処理を１分間続けてその１分間（測定時間）におけるセンサ出力波形の最大点（ピーク）を抽出する（図９参照）。
【００２４】
１分間撹枠した状態は、木質のバイオチップのみの状態では図１０に示すように１分間で１０点、つまり微生物発酵槽１を５回転させて攪拌しているので１回転につき２回のピークが現れている。図１０中黒点はピークを、またｉは実測値をiiは平均値（移動平均値）を示す。
【００２５】
これが実際に生ゴミを投入して何日も経過したバイオチップでは、バイオチップの状態が不均一となるためにピークが１０個以上存在しているが、本当のピークは１０個となると考えられるので、１分間に抽出されたピークのうち、大きいものから１０個だけを真のピークと考え、そのピークの平均を測定時間（１分間）で測定されるセンサ出力値、つまり水分量値として確定する。
【００２６】
ここで、検出されるピークの個数が所定個数から１０個までの場合は、例えば５から１０個までのときはピークの平均値を測定時間（１分間）で測定される水分量値として確定する。
【００２７】
４個以下の場合は１分間の全てのセンサ出力値たるＤ（Ｉ）の平均値を測定時間（１分間）で測定される水分量値として確定する。
【００２８】
以上の方法によって、水分量値、つまりセンサ出力値を確定することができるが、バイオチップ中の含水率が高い場合、図１１の波形ａに示すように実際の含水率よりもセンサ出力の波形の振幅が大きくなって、そのピークも極端に低く出るという現象が見られることがある。尚ｂは通常時の波形を示す。
【００２９】
このようになった場合、実際には含水率が高いにもかかわらず、センサが含水率が低いと判断することによって、生ゴミ処理機ではあまり乾燥させないような制御を行うため、ますます含水率が高くなり、そのまま酸敗に至ってしまうということもあり得る。
【００３０】
その原因としては、高含水率化によりバイオチップが固まり状になり、水分量センサ２の検知面に空気層が多くできやすくなっているということなどが考えられる。
【００３１】
一方、含水率が高い場合にはセンサ出力波形の振幅が大きくなり、またそのときにピークがばらついてくる、ということがわかっている。
【００３２】
そこでばらつきに着目し、ばらつきが大きい場合には水分量センサ２は正しく水分量を測定できていない、と判断することができる。
【００３３】
すなわち、ばらつきを表すピークの値の偏差平方和Ｓを求め、その求めた値が所定値以上大きい場合には水分量センサ２の出力をキャンセルし、さらなる高含水率化を防止する。
【００３４】
図１２は、体積含水率と偏差平方和Ｓとの関係を示したもので、偏差平方和Ｓを求め、この関係図を上記のようにばらつきが大きいと判断することができると、図においては偏差平方和Ｓが０．６を上記キャンセルのための閾値としている。
【００３５】
また予め体積含有率と偏差平方和との関係を複数点測定し、これらの測定点を最小自乗法によって原点を通る回帰関数を求め、この回帰関数に基づいて、測定中間中のセンサ出力波形の最大点の値の偏差平方和の値から上記バイオチップ中の水分量を示す体積含水率を検知することもできる。例えば図１２に示すように回帰関数として１次関数（回帰直線）を用い、この直線上に求めた偏差平方和Ｓを対応させることで、体積含水率を検知することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態の水分量測定方法の処理過程を示すフローチャートである。
【図２】同上を用いてセンサ出力値を確定する生ゴミ処理機の構成図である。
【図３】（ａ）は同上の生ゴミ処理機に用いる水分量センサの電極配置を示すケースの上面図である。（ｂ）は同上の生ゴミ処理機に用いる水分量センサの電極配置を示すケースの断面図である。
【図４】同上の水分量センサの配置状態を示す生ゴミ処理機の一部省略せる断面図である。
【図５】同上の水分量センサのセンサ回路及び装置本体回路の構成図である。
【図６】同上の水分量センサが検知する静電容量値と、バイオチップに含有される水分量率との関係説明図である。
【図７】同上の生ゴミ処理機においてバイオチップを攪拌しているときと静止させているときの水分量センサの出力値を示すグラフである。
【図８】（ａ）は同上のセンサ出力値のサンプリングの説明用波形図である。（ｂ）は同上のセンサ出力値のサンプリングの説明用の拡大波形図である。
【図９】同上のセンサ出力波形の最大点を抽出する方法の説明図である。
【図１０】同上のセンサ出力波形の最大点の平均値を取ることによってセンサ出力値を確定する方法の説明図である。
【図１１】同上の高含水率時におけるセンサ出力波形及び通常時の出力波形を示す波形図である。
【図１２】同上のセンサ出力の最大点の値の偏差平方和とバイオチップの体積含水率との関係説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 微生物発酵槽
２ 水分量センサ
３ 攪拌手段
６ 装置本体回路
６１ ＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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