(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
a)ｍ個（ｍは２以上の整数）のにおいセンサと、
b)ｎ個（ｎは２以上の整数）の標準においのそれぞれについて、上記ｍ個のにおいセンサによる測定結果を記憶する記憶手段と、
c)上記ｍ個のにおいセンサによる測定結果で形成されるｍ次元におい空間において、試料の測定結果により表されるにおいベクトルと、上記記憶されている標準においの測定結果により表されるｎ個の標準においベクトルとの関係を演算するベクトル演算手段と、
d)上記演算結果を視覚的に出力する出力手段と、
を備え、上記ベクトル演算手段は、試料のにおいベクトルと各標準においベクトルとの間の角度を算出し、その角度が所定値以下の標準においベクトルのみで試料のにおいベクトルを表現する図を上記出力手段に送出することを特徴とするにおい識別装置。
【請求項２】
上記ベクトル演算手段は、試料のにおいベクトルと各標準においベクトルとの内積に基いて各標準においの試料のにおいに対する寄与率を算出し、試料のにおいベクトルとの角度が所定値以下の標準においベクトルの寄与率を用いた、試料のにおいベクトルを表現する図を上記出力手段に送出することを特徴とする請求項１に記載のにおい識別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、におい測定器、悪臭測定器、ガス警報機等で測定した結果を、測定者や利用者等が理解しやすいように出力（表示、プリントアウト等）するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
においセンサには、特定のガスセンサで特定の物質の濃度を測定することによりそのにおいの強度のみを測定するものと、複数のガスセンサを用いることにより、においの強度だけではなく種類の識別も行うものとがある。
【０００３】
後者のタイプのにおいセンサでは、従来は、各ガスセンサにより取得された検出信号を基に、測定したセンサ間の相対的関係を表すだけであった。具体的には、サンプルＡとサンプルＢは近いが、サンプルＣは離れているというものである。その識別方法としては、例えば複数のガスセンサの検出出力の組み合わせパターンの類似性を判別する方法、クラスタ分析、主成分分析等の各種多変量解析の手法を用いた方法、ニューラルネットワークを用いる方法などが用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記後者のタイプのにおいセンサでは、測定したサンプル間の相対比較は容易であったが、絶対的な測定をすることができなかった。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、比較的少ない種類の標準的なにおいにより、多様な実際のにおいの絶対的な表現をすることができるような装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために成された本発明に係るにおい識別装置は、
a)ｍ個（ｍは２以上の整数）のにおいセンサと、
b)ｎ個（ｎは２以上の整数）の標準においのそれぞれについて、上記ｍ個のにおいセンサによる測定結果を記憶する記憶手段と、
c)上記ｍ個のにおいセンサによる測定結果で形成されるｍ次元におい空間において、試料の測定結果により表されるにおいベクトルと、上記記憶されている標準においの測定結果により表されるｎ個の標準においベクトルとの関係を演算するベクトル演算手段と、
d)上記演算結果を視覚的に出力する出力手段と、
を備え、上記ベクトル演算手段は、試料のにおいベクトルと各標準においベクトルとの間の角度を算出し、その角度が所定値以下の標準においベクトルのみで試料のにおいベクトルを表現する図を上記出力手段に送出することを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
１個の標準においをｍ個のにおいセンサで測定すると、各においセンサからその強度が出力されるため、ｍ個のデータが生成される。これらは数学的には、ｍ次元空間（におい空間）における１つのベクトル（においベクトル）を表すものと考えることができる。従って、ｎ個の標準においを測定すると、ｍ次元におい空間におけるｎ本のにおいベクトルが生成される。記憶手段は、これらのデータを記憶しておく。
【０００８】
次に、試料を同じｍ個のにおいセンサで測定すると、そのデータもｍ次元におい空間における１つのベクトルで表される。この試料のにおいベクトルと、上記のｎ本の標準においのベクトルとの関係を種々の方法で演算し、その結果を視覚的に出力することにより、利用者は試料のにおいとｎ個の標準においとの関係を視覚的に捉えることができる。これにより、例えば試料のにおいがどの標準においに近いのか、或いは、どの標準においとどの標準においとの混合においに近いのか等を、容易に視覚的に捉えることができるようになる。
【０００９】
【発明の効果】
本発明に係るにおい識別装置では、従来、単なる数値（臭気指数、臭気強度）や感覚的な言葉（「焦げたにおいに近いにおい」や「魚の腐敗臭のようなにおい」等）によってしか表現できなかった試料のにおいを、視覚的に表現することができる。これにより、既存の標準においとの関係をより定量的且つ直観的に捉えることができるようになる。そして、このように標準においとの関係を視覚的に表現することができるため、必ずしも既存の１つの標準においに近いにおいだけではなく、１つの標準においだけでは表すことはできないが、複数の標準においとの関係で表すことのできる試料のにおいについても、適切に表現することが可能となる。すなわち、数多くの標準においを用意しなくとも、比較的少ない数の標準においだけで試料のにおいを識別することができるようになる。
【００１０】
【実施例】
本発明のより詳しい内容及びその効果を、具体的な実施例により説明する。図１は本発明を実施したにおい識別装置１０の一例のブロック構成図である。本装置は、試料を吸引するための吸引口１１、吸引した試料に前処理を施す前処理部１２、標準においを発生する標準におい発生部１３、試料と標準においを切り替える三方弁１４、試料又は標準においを測定するための複数のにおいセンサを備えたセンサ部１５、試料又は標準においをセンサ部１５の方に引き込むための吸引ポンプ１６、本装置全体の動作を制御するとともに、センサ部１５において測定された結果を入力し解析する制御・処理部１７等から構成される。
【００１１】
前処理部１２では、水分の除去、試料の濃縮／希釈、妨害ガスの除去等を行う。標準におい発生部１３では、ボンベ（気体）、液体、固体から発生する原料ガスを混合することにより各種の標準においを作製する。原料ガスは、常温でガスのものについてはガスボンベに封入しておき、一定量を取り出して使用する。液体の場合はガラス容器等に入れ、所定温度に保ったり、窒素ガスをバブリングすることによりにおいを発生させる。固体のものは、所定温度に保つことによりにおいを発生させる。制御・処理部１７は、これらの原料ガスをそのまま若しくは混合比率を制御することにより、必要な種類の標準においを発生させる。
【００１２】
制御・処理部１７は、ポンプ１６を作動させ、三方弁１４を切り替えることにより、こうして作製した第１の標準においS1をセンサ部１５に引き込む。センサ部１５では、複数のにおいセンサがそれぞれその第１標準においS1の強さを測定し、その測定結果を制御・処理部１７に出力する。ここで、においセンサの数を例えば10個とすると、10個の測定データDS1,1,DS2,1,…,DS10,1がセンサ部１５から制御・処理部１７に送られることになる。制御・処理部１７では、送られてきたデータを記憶装置（メモリ、HDD等）に格納する。これら10個のデータは、10個のセンサの出力により形成される10次元のにおい空間における１本のベクトルFS1(DS1,1,DS2,1,…,DS10,1)を構成すると考えることができる。
【００１３】
次に、標準におい発生部１３を制御して第２の標準においS2を発生させ、センサ部１５に引き込む。これにより別の10個の測定データDS1,2,DS2,2,…,DS10,2がセンサ部１５から制御・処理部１７に送られ、そこに記憶される。これらのデータは、上記10次元におい空間における別のベクトルFS2(DS1,2,DS2,2,…,DS10,2)を構成する。
【００１４】
こうして、例えば8種の標準においを発生させて10個のにおいセンサで測定すると、DS1,1,DS2,1,…,DS10,8,DS10,8の80個のデータが制御・処理部１７の記憶装置に格納されることになる。これらは10次元におい空間における８本のベクトルFS1(DS1,1,DS2,1,…,DS10,1),…,FS8(DS1,8,DS2,8,…,DS10,8)を構成する。各標準においベクトルFSk（k=1〜8)の方向がその標準においSの香質を、ベクトルFSkの大きさがその標準においの強度を表す。
【００１５】
一般に、標準においとしてはそれぞれ異なった種類のにおいを作製するため、これらの標準においのベクトルFSk（k=1〜8）は10次元におい空間において数学的に独立したベクトルとなっている。これら８本の標準においベクトルFS1〜FS8で形成される空間（10次元におい空間の部分空間）を標準におい空間と呼ぶ。
【００１６】
次に、三方弁１４を切り替え、測定対象である試料（試料１）のにおいをセンサ部１５に引き込んで測定する。10個のにおいセンサによる試料１の測定結果も制御・処理部１７に送られ、記憶装置に格納される。これらのデータも、におい空間における１本のベクトルFU1(DU1,2,DU2,2,…,DU10,2)を構成する。
【００１７】
制御・処理部１７では、試料の測定結果のデータDU1,1,DU2,2,…,DU10,2と、先に測定され、記憶されている標準においのデータから、次のような演算を行う。
Tk＝{(FU1・FSk)/|FSk|2}・FSk
ここで、FU1は試料１のにおいベクトルを、FSk（k=1〜8）は各標準においベクトルをそれぞれ表し、(FU1・FSk)は両ベクトルの内積を表す。上記式で求められるTkは数学的には、試料のにおいベクトルFU1の標準においベクトルFSkへの正射影ベクトルである（図２）。
【００１８】
試料１のにおいベクトルの各標準においベクトルFSk（k=1〜8）への正射影ベクトルTk（k=1〜8）の大きさ|Tk|は、その試料１のにおいへの各標準においの寄与率と考えることができる（単位は、その標準においベクトルFSkの大きさ）。２種の試料についての各標準においの寄与率の例を図３に掲げる。
【００１９】
制御・処理部１７は更に、こうして算出した寄与率の値を利用者に分かりやすい形で出力する。出力の一例を図４に示す。なお、試料のにおいへの各標準においの寄与率の値は、その試料のにおいの強さ（試料のにおいベクトルの大きさ|FU|）が変化すると、変化する場合がある。すなわち、試料のにおいの質は、そのにおいの強さにより変化することがある。そこで、試料のにおいの測定結果を出力する場合には、その試料のにおいの強さも同時に出力しておくことが望ましい。或いは、所定のベクトル長さを定めておき、測定結果を表すベクトルがその長さとなるように試料の濃度を調節するようにしてもよい。
【００２０】
図４は棒グラフ形式であるが、この他にも、パイチャート（円グラフ）、ウェブ（くもの巣）グラフ等、種々の形式で出力することができる。出力先としてはディスプレイの他、プリントアウトも可能としておくことが望ましい。これらの視覚的な出力により、利用者は試料のにおいがどのような標準においに近いのか、どのようなにおいで構成されているのかを容易に知ることができる。
【００２１】
別の出力例を次に述べる。上記の例（図４）では各標準においの寄与率を全て出力したが、例えば試料のにおいベクトルが或る標準においのベクトルに近い（両者の間の角度が小さい）場合はそのような寄与率も意味を持つが、或る標準においのベクトルから離れている（両者の間の角度が大きい）場合は、たとえ寄与率の値が大きくても、その試料のにおいは標準においとは質的に異なると考えることができる。その標準においベクトルの絶対値|FSk|が小さい場合に、角度が大きいが寄与率も大きいということが生じ得る。例えば図２の場合、標準においS2の寄与率の値は大きくなるが、試料のにおいベクトルと標準においベクトルS2とは相当離れており、標準においS2が試料のにおいと何らかの関係があるとするのは妥当ではない。
【００２２】
そこで、制御・処理部１７において試料のにおいベクトルと各標準においベクトルとの間の角度（図２のθ1、θ2）を算出し、その角度が或る値（例えば5度又は10度等）以上である場合には、その標準においの寄与率を出力しないようにしてもよい。その例を図５に示す。これにより、試料のにおいがより簡潔に表されるようになり、利用者が試料においの質をより容易に理解及び判断しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のにおい識別装置の一構成例のブロック図。
【図２】  試料のにおいベクトルと標準においベクトルとの関係を示す説明図。
【図３】  試料１及び試料２への８種の標準においの寄与率の算出例。
【図４】  本発明に係るにおい識別装置の出力の一例。
【図５】  本発明に係るにおい識別装置の別の出力例。
【符号の説明】
１０…におい識別装置
１１…吸引口
１２…前処理部
１３…標準におい発生部
１４…三方弁
１５…センサ部
１６…吸引ポンプ
１７…制御・処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0004016611.tif 000005
【図５】
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