特許 7447966 検出システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-04

(45)【発行日】2024-03-12

(54)【発明の名称】検出システム

(51)【国際特許分類】

   G01N 5/02 20060101AFI20240305BHJP

【ＦＩ】

G01N5/02 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022181076

(22)【出願日】2022-11-11

(62)【分割の表示】P 2020566160の分割

【原出願日】2019-12-17

(65)【公開番号】P2023001357

(43)【公開日】2023-01-04

【審査請求日】2022-11-11

(31)【優先権主張番号】P 2019004005

(32)【優先日】2019-01-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】592028846

【氏名又は名称】Ｉ－ＰＥＸ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100162259

【弁理士】

【氏名又は名称】末富 孝典

(74)【代理人】

【識別番号】100165489

【弁理士】

【氏名又は名称】榊原 靖

(74)【代理人】

【識別番号】100146916

【弁理士】

【氏名又は名称】廣石 雅紀

(72)【発明者】

【氏名】緒方 健治

(72)【発明者】

【氏名】山岡 憲二

【審査官】山口 剛

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／１３０７７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００７／０７７９６３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１７３３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１０８８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０２５７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４８４７７８３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ５／００ － ５／０４

Ｇ０１Ｎ ２７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物質に感応する感応膜が複数設けられた１又は複数の検出基板を交換可能に装着し、装着された前記検出基板から出力された前記感応膜に対応する物質の検出信号に基づいて第１のデータを生成するとともに、装着された前記検出基板に設けられた前記感応膜に対応する物質の検出結果と前記感応膜の膜情報とを対応付ける第２のデータを有する検出器と、
前記検出器から前記第１のデータと前記第２のデータとを収集し、前記第１のデータと前記第２のデータとを照らし合わせて、物質を特定する物質検出部と、を備え、
前記検出器は、
前記検出器の台数を増減可能に接続可能な検出器本体であって、通信ネットワークを介して前記物質検出部に前記第１のデータを送信する検出器本体を備える、
検出システム。

【請求項2】

前記検出基板は、前記第２のデータを記憶するメモリを有し、
前記検出器本体は、装着された前記検出基板の前記メモリから、前記第２のデータを読み取り、
前記物質検出部は、前記検出器を構成する前記検出器本体で読み取られた前記第２のデータを、前記通信ネットワークを介して収集する、
請求項１に記載の検出システム。

【請求項3】

前記検出器には、前記第２のデータを示す識別コードが表示され、
前記検出器に表示された前記識別コードを撮像する撮像部を備え、
前記物質検出部は、前記撮像部で撮像された前記識別コードに基づいて、前記第２のデータを収集する、
請求項１に記載の検出システム。

【請求項4】

前記物質検出部は、
検出対象と、前記検出対象での前記感応膜の反応レベルの範囲とが関連付けて登録されたデータベースを有し、前記第１のデータと前記第２のデータとを照らし合わせて生成された前記感応膜の反応レベルを示す反応レベルデータをキーとして前記データベースを参照して、前記検出対象を検出する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の検出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、駆動制御用の電子機器に装着され、物質が吸着する物質吸着膜付き振動子の共振周波数の変化量に基づいて、吸着した物質を検出する物質検出素子が開示されている。この物質検出素子は、物質吸着膜付き振動子を駆動し、その共振周波数の変化量を検出する電子機器に装着されて使用される。

【0003】

さらに、特許文献１では、検出可能な物質の組み合わせが異なる複数の物質検出素子を用意し、電子機器に装着する物質検出素子を交換して、様々な化学物質を検出可能とすることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１７３３１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１に開示の技術において、検出する物質の組み合わせを変更する場合には、電子機器に装着する物質検出素子を別のものに交換する必要がある。また、感応膜が感応する物質は外観から判別することが困難である。このため、様々な化学物質を検出する場合には、各物質検出素子において感応膜がどのような物質を検出可能としているのかを管理しておく必要がある。しかしながら、感応膜の数及び種類が増えれば増えるほど、このような管理はユーザにとって煩雑な作業になる。

【0006】

本発明は、上記実情の下になされたものであり、感応膜を管理する作業をユーザが行うことなく、一括して検出される物質を増やすことができる検出システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明に係る検出システムは、
物質に感応する感応膜が複数設けられた１又は複数の検出基板を交換可能に装着し、装着された前記検出基板から出力された前記感応膜に対応する物質の検出信号に基づいて第１のデータを生成するとともに、装着された前記検出基板に設けられた前記感応膜に対応する物質の検出結果と前記感応膜の膜情報とを対応付ける第２のデータを有する検出器と、
前記検出器から前記第１のデータと前記第２のデータとを収集し、前記第１のデータと前記第２のデータとを照らし合わせて、物質を特定する物質検出部と、を備え、
前記検出器は、
前記検出器の台数を増減可能に接続可能な検出器本体であって、通信ネットワークを介して前記物質検出部に前記第１のデータを送信する検出器本体を備える。

【0008】

また、前記検出基板は、前記第２のデータを記憶するメモリを有し、
前記検出器本体は、装着された前記検出基板の前記メモリから、前記第２のデータを読み取り、
前記物質検出部は、前記検出器を構成する前記検出器本体で読み取られた前記第２のデータを、前記通信ネットワークを介して収集する、
こととしてもよい。

【0009】

また、前記検出器には、前記第２のデータを示す識別コードが表示され、
前記検出器に表示された前記識別コードを撮像する撮像部を備え、
前記物質検出部は、前記撮像部で撮像された前記識別コードに基づいて、前記第２のデータを収集する、
こととしてもよい。

【0010】

さらに、前記物質検出部は、
検出対象と、前記検出対象での前記感応膜の反応レベルの範囲とが関連付けて登録されたデータベースを有し、前記第１のデータと前記第２のデータとを照らし合わせて生成された前記感応膜の反応レベルを示す反応レベルデータをキーとして前記データベースを参照して、前記検出対象を検出する、
こととしてもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、物質検出部は、検出器が有する感応膜に対応する物質の検出結果を示す第１のデータと、検出器が有する感応膜に対応する物質の検出結果と感応膜の膜情報とを対応付ける第２のデータとを照らし合わせて、物質を特定する。これにより、感応膜の検出結果と、その感応膜の膜情報とを自動的に結びつけることができる。この結果、感応膜を管理する作業をユーザが行うことなく、一括して検出される物質を増やすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態１に係る検出システムの構成を示す斜視図である。

【図2】図１の検出システムで行われるデータ通信の様子を示すブロック図である。

【図3】図１の検出システムを構成する情報端末のハードウエア構成を示すブロック図である。

【図4】図１の検出システムを構成する検出器の構成を示す斜視図である。

【図5】図１の検出システムを構成するカートリッジの構成を示す斜視図である。

【図6】センサ部の構成その１を示す斜視図である。

【図7】センサ部の構成その２を示す斜視図である。

【図8】検出する物質の組み合わせが異なる複数のカートリッジの一例を示す図である。

【図9】センサ部の検出結果を示す第１のデータを示す模式図である。

【図10】センサ部の検出結果と検出される物質の種類とを対応付ける第２データを示す模式図である。

【図11】第１のデータと第２のデータとを照らし合わせて、反応レベルデータを生成する様子を示す模式図である。

【図12】データベースの処理の一例を示す模式図である。

【図13】本発明の実施の形態１に係る検出システムの測定の流れを示すフローチャートである。

【図14】本発明の実施の形態２に係る検出システムを構成するカートリッジの一部を示す斜視図である。

【図15】本発明の実施の形態２に係る検出システムにおけるデータの流れを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。各図面においては、同一又は同等の部分に同一の符号を付す。

【0014】

実施の形態１
まず、本発明の実施の形態１について説明する。本実施の形態に係る検出システムは、複数種類の物質を一括して検出可能であることを特徴とする。

【0015】

図１に示すように、本実施の形態に係る検出システム１は、情報端末２と、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ・・・と、を備える。検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・の数に特に制限はなく、検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・は、情報端末２に接続される台数の増減が可能である。後述のように、検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・は、検出する物質の組み合わせがそれぞれ異なる。このようにすれば、検出器が１台のときに比べて、検出する物質の種類を増やすことができる。

【0016】

情報端末２と複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ・・・とは、シリアル通信ネットワーク４で接続されている。シリアル通信ネットワーク４においては、情報端末２と、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ・・・とは直列に接続されている。しかしながら、実際には、図２に示すように、情報端末２と、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ・・・各々とは、一対一、もしくはバケツリレー式で所望のデータ通信が可能である。

【0017】

シリアル通信ネットワーク４を介して送信されるデータ５は、ヘッダ５ａとデータ本体５ｂとで構成される。ヘッダ５ａはデータ５の送信元の識別番号と送信先の識別番号とを含んでいる。この識別番号により、データ５を受信した相手は、データ５の送信先が自身であることと、どこから送信されたデータ５であるのかを特定することができる。例えば、検出器３ａから情報端末２へ送られるデータ５のヘッダ５ａには、送信元としての検出器３ａの識別番号と、送信先としての情報端末２の識別番号とが含まれている。これにより、情報端末２は、検出器３ａから自身へ送られたデータ５であることを識別することができる。これにより、検出器３ａと情報端末２との間の一対一、もしくはバケツリレー式の所望のデータ通信が実現される。このことは、検出器３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・も同様である。データ本体５ｂには、送信されるデータの具体的な内容が含まれている。

【0018】

情報端末２は、例えばスマートフォン又はパーソナルコンピュータである。図３に示すように、情報端末２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１と、主記憶部５２と、外部記憶部５３と、操作部５４と、表示部５５と、通信部５６と、撮像部５７と、内部バス５０と、を備える。ＣＰＵ５１、主記憶部５２、外部記憶部５３、操作部５４、表示部５５、通信部５６及び撮像部５７は、内部バス５０によって接続されている。

【0019】

外部記憶部５３に格納されたプログラム５９は、主記憶部５２に読み込まれる。マンマシンインターフェイスである操作部５４の操作入力に従って、ＣＰＵ５１が主記憶部５２に読み込まれたプログラム５９を実行する。これにより、必要に応じて各種演算、表示部５５への表示出力又はシリアル通信ネットワーク４の通信インターフェイスである通信部５６を用いたデータ通信が行われる。この結果、情報端末２の機能が実現される。本実施の形態では、情報端末２が、物質を特定する物質検出部に対応する。

【0020】

図４に示すように、複数の検出器３ａは、検出器本体１０と、アダプタ１１Ａとを備えている。検出器３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・各々も、検出器３ａと同様の構成を有する。検出器本体１０は、シリアル通信ネットワーク４のインターフェイス１０ａを有しており、情報端末２とのデータ通信を行う。アダプタ１１Ａは、検出器本体１０から分離可能である。アダプタ１１Ａは、検出器本体１０から分離された状態で、２枚のカートリッジ（検出基板）２０Ａを交換可能に収納する。アダプタ１１Ａは、カートリッジ２０Ａが装着された状態で、検出器本体１０に差し込まれる。アダプタ１１Ａが検出器本体１０に差し込まれると、カートリッジ２０Ａと検出器本体１０とが電気的に接続される。検出器本体１０は、アダプタ１１Ａを交換可能に装着する。

【0021】

本実施の形態では、検出器１台につき、２つのカートリッジ２０Ａを装着可能としている。しかし、検出器１台につき装着可能なカートリッジ２０Ａの数は、１つでもよいし、３つ以上であってもよい。

【0022】

図５に示すように、カートリッジ２０Ａには、物質を検出する６つのセンサ部３０が設けられている。なお、１枚のカートリッジ２０Ａにおけるセンサ部３０の数は１～５個でもよいし、７個以上であってもよい。

【0023】

センサ部３０は、図６及び図７に示すように、貫通孔３１に設けられている。センサ部３０は、貫通孔３１に懸架された十字状の梁３２と、梁３２に取り付けられた感応膜３３と、を備える。梁３２には、圧電素子層が設けられている。図７に示すように、梁３２の端部には、駆動電極３６及び検出電極３７が設けられている。駆動電極３６に印加される電圧信号（駆動信号）により、圧電素子層が伸縮して梁３２が振動し、その振動により、圧電素子層に発生する電圧信号（検出信号）が、検出電極３７を介して検出される。

【0024】

駆動電極３６及び検出電極３７は、検出器本体１０に接続されており、駆動電極３６への電圧信号（駆動信号）の印加と、検出電極３７を介した電圧信号（検出信号）の検出は、カートリッジ２０Ａが装着された検出器本体１０により行われる。検出器本体１０は、駆動電極３６へ駆動信号を出力し、検出電極３７から検出信号を入力する。この検出信号が、カートリッジ２０Ａから出力される各感応膜３３に対応する物質の検出信号である。検出器本体１０は、入力した検出信号に基づいて、梁３２の共振周波数を算出し、梁３２の共振周波数の変化量を算出する。

【0025】

本実施の形態では、検出される物質の組み合わせがそれぞれ異なる複数種類のカートリッジ２０Ａが用意されている。図８には、Ａ～Ｅの５枚のカートリッジ２０Ａが示されている。各カートリッジ２０Ａにおけるセンサ部３０の配置場所には、それぞれａ～ｆの符号が割り振られている。

【0026】

Ａのカートリッジ２０Ａにおいて、センサ部３０の配置場所ａ～ｆには、感応膜３３として膜Ｍ１～Ｍ６が取り付けられている。同様に、Ｂのカートリッジ２０Ａの配置場所ａ～ｆに配置された感応膜３３は、それぞれ膜Ｍ７～Ｍ１２である。また、Ｃのカートリッジ２０Ａでは、配置場所ａ～ｆに配置された感応膜３３は、膜Ｍ１３～Ｍ１８である。また、Ｄのカートリッジ２０Ａでは、配置場所ａ～ｆに配置された感応膜３３は膜Ｍ１、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ１９～Ｍ２１である。また、Ｅのカートリッジ２０Ａでは、配置場所ａ～ｆに配置された感応膜３３は膜Ｍ２２～Ｍ２４、Ｍ７、Ｍ１２、Ｍ１４である。なお、膜Ｍ１～Ｍ２４はそれぞれ感応する物質が異なる。また、膜の種類は２４種類には限られない。実際には、１００を超える種類の感応膜３３を揃えることが可能である。

【0027】

図９に示すように、検出器本体１０は、２つのカートリッジ２０Ａを交換可能に装着する２つのスロットＳＬ１、ＳＬ２を有している。検出器本体１０は、スロットＳＬ１、ＳＬ２に装着されたカートリッジ２０Ａから出力された電圧信号（検出信号）を入力し、入力した検出信号に基づいて、センサ部３０の共振周波数の変化量を算出し、算出した変化量を、感応膜３３に対応する物質の検出結果を示す反応レベルのデータ（第１のデータ１５）として生成する。反応レベルの単位は、例えばＨｚである。

【0028】

例えば、検出器３ａの検出器本体１０において、スロットＳＬ１にＡのカートリッジ２０Ａが装着され、スロットＳＬ２にＤのカートリッジ２０Ａが装着されている場合、検出器３ａは、データ本体５ｂに、スロットＳＬ１、ＳＬ２の配置場所ａ～ｆにおける膜Ｍ１～Ｍ６、Ｍ１、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ１９、Ｍ２０、Ｍ２１の反応レベルを示す第１のデータ１５が挿入されたデータ５を、情報端末２に送信する。この場合、データ本体５ｂが示す第１のデータ１５は、（１００、１２０、５０、６０、２００、１００、１１０、２１０、９０、８０、１００、１２０）となる。

【0029】

なお、２つのカートリッジ２０Ａの組み合わせとしては、他に、（Ａ，Ｂ）、（Ａ，Ｃ）、（Ａ，Ｅ）、（Ｂ，Ｃ）、（Ｂ，Ｄ）、（Ｂ，Ｅ）、（Ｃ，Ｄ）、（Ｃ，Ｅ）、（Ｄ，Ｅ）などがある。検出器３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・各々でも同様に、スロットＳＬ１、ＳＬ２に装着されたカートリッジ２０Ａにおいて検出される感応膜３３に対応する物質の検出結果、すなわち感応膜３３の反応レベルが第１のデータ１５として情報端末２に送信される。情報端末２では、データ５のヘッダ５ａにおける送信元の識別番号から、第１のデータ１５が、どの検出器から送られたものであるかを認識することができる。

【0030】

さらに、図５に示すように、カートリッジ２０Ａは、メモリとしてのＩＣメモリ２１を有している。図８に示すように、ＩＣメモリ２１には、センサ部３０の感応膜３３に対応する物質の検出結果と感応膜３３の膜情報とを対応付けるデータが記憶されている。ここで、膜情報とは、感応膜３３の種類等、感応膜３３に感応する（吸着する）物質を識別するための情報である。

【0031】

Ａのカートリッジ２０ＡのＩＣメモリ２１には、配置場所ａ～ｆに配置された感応膜３３が膜Ｍ１～Ｍ６であることが記憶されている。同様に、Ｂのカートリッジ２０ＡのＩＣメモリ２１には、配置場所ａ～ｆに配置された感応膜３３がそれぞれ膜Ｍ７～Ｍ１２であることが記憶されている。また、Ｃのカートリッジ２０ＡのＩＣメモリ２１には、配置場所ａ～ｆに配置された感応膜３３が膜Ｍ１３～Ｍ１８であることが記憶されている。さらに、Ｄのカートリッジ２０ＡのＩＣメモリ２１には、配置場所ａ～ｆに配置された感応膜３３が膜Ｍ１、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ１９～Ｍ２１であることが記憶されている。Ｅのカートリッジ２０ＡのＩＣメモリ２１には、配置場所ａ～ｆに配置された感応膜３３が膜Ｍ２２、Ｍ２３、Ｍ２４、Ｍ７、Ｍ１２、Ｍ１４であることが記憶されている。

【0032】

図１０に示すように、検出器本体１０は、装着されたアダプタ１１Ａにセットされたカートリッジ２０ＡのＩＣメモリ２１から、感応膜３３に対応する物質の検出結果と感応膜３３の膜情報とを対応付ける第２のデータ１６を読み取る。検出器本体１０は、読み取った第２のデータ１６をデータ本体５ｂとするデータ５を、シリアル通信ネットワーク４を介して、情報端末２へ送信する。

【0033】

例えば、検出器３ａのアダプタ１１Ａにおいて、スロットＳＬ１にＡのカートリッジ２０Ａが装着され、スロットＳＬ２にＤのカートリッジ２０Ａが装着されている場合について考える。この場合、検出器３ａの検出器本体１０は、スロットＳＬ１の配置場所ａ～ｆの感応膜３３が膜Ｍ１～Ｍ６であり、スロットＳＬ２の配置場所ａ～ｆの感応膜３３が膜Ｍ１、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ１９、Ｍ２０、Ｍ２１であることを示す第２のデータ１６を読み取る。検出器３ａは、その第２のデータ１６をデータ本体５ｂとするデータ５を、シリアル通信ネットワーク４を介して、情報端末２に送信する。この場合、データ本体５ｂとしての第２のデータ１６は、（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ１、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ１９、Ｍ２０、Ｍ２１）となる。検出器３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・でも同様に、装着されたカートリッジ２０Ａに対応する第２のデータ１６をデータ本体５ｂとするデータ５を、シリアル通信ネットワーク４を介して情報端末２に送信する。情報端末２では、データ５のヘッダ５ａにおける送信元の識別番号から、第２のデータ１６が、どの検出器から送られたものであるかを認識することができる。

【0034】

上述のように、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・は、物質に感応する１又は複数の感応膜３３を有し、感応膜３３に対応する物質の検出結果を示す第１のデータ１５を生成するとともに、感応膜３３に対応する物質の検出結果と感応膜３３の膜情報とを対応付ける第２のデータ１６を有するものとなる。

【0035】

より具体的には、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・において、アダプタ１１Ａは、感応膜３３が設けられた２つのカートリッジ２０Ａを有し、カートリッジ２０Ａから出力される感応膜３３に対応する物質の検出信号を出力するとともに、第２のデータ１６を有する。検出器本体１０は、装着されたアダプタ１１Ａから出力された感応膜３３に対応する物質の検出信号に基づいて第１のデータ１５を生成する。検出器本体１０は、シリアル通信ネットワーク４を介して情報端末２に第１のデータ１５を送信する。

【0036】

さらに、アダプタ１１Ａのカートリッジ２０Ａは、第２のデータ１６を記憶するＩＣメモリ２１を有している。検出器本体１０は、装着されたカートリッジ２０ＡのＩＣメモリ２１から、第２のデータ１６を読み取って、シリアル通信ネットワーク４を介して情報端末２に送信する。

【0037】

情報端末（物質検出部）２は、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・各々から送信された第１のデータ１５と、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・各々で読み取られた第２のデータ１６を、シリアル通信ネットワーク４を介して収集する。情報端末２は、収集される第１のデータ１５と第２のデータ１６とを照らし合わせて、物質を特定する。例えば、情報端末２は、図１１に示すように、検出器３ａについて、第１のデータ１５と、第２のデータ１６とを照らし合わせる。情報端末２は、この照らし合わせの結果、膜Ｍ１～Ｍ６、膜Ｍ１、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ１９、Ｍ２０、Ｍ２１とそれぞれの膜の反応レベルとが関連付けられた、膜の反応レベルを示す反応レベルデータ１７を生成する。これにより、情報端末２は、検出された物質を特定することができる。情報端末２は、検出器３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・についても同様の処理を行って、それぞれの反応レベルデータ１７を生成する。

【0038】

さらに、情報端末２は、図１２に示すように、特定された物質（感応膜）と、反応レベルと、特定された物質を含む検出対象とを関連付けたデータ組が蓄積されるデータベースＤＢを有している。このデータベースＤＢには、検出対象となる被検出物Ｉ、ＩＩ・・・と、その被検出物Ｉ、ＩＩ、・・・での膜Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、・・・の反応レベルの範囲とが関連付けて登録されている。情報端末２は、検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・各々の反応レベルデータ１７をキーとして、データベースＤＢを参照して、検出対象を検出する。例えば、膜Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、・・・の反応レベルが、被検出物Ｉに対応する反応レベルの範囲に入る場合には、被検出物Ｉが検出物質として特定される。なお、このデータベースＤＢは、実際には、この検出システム１を用いて、既知の被検出物Ｉ、ＩＩ、・・・の測定を行わせ、検出された反応レベルが登録され、蓄積されることにより構成されている。

【0039】

次に、本実施の形態に係る検出システム１を用いた検出対象の測定の流れについて説明する。図１３に示すように、まず、検出システム１は、データベースＤＢへのデータの蓄積を行う（ステップＳ１）。具体的には、検出システム１は、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・を用いて、既知の検出対象（被検出物Ｉ、ＩＩ、・・・）に対して物質検出を行う。情報端末２は、予め収集された第１のデータ１５と、第２のデータ１６とを照らし合わせ、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・各々の反応レベルデータ１７を生成する。さらに、情報端末２は、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・各々の反応レベルデータ１７と、既知である検出対象とのデータ組を、データベースＤＢに蓄積する。これにより、例えば、図１２に示すデータベースＤＢが生成される。

【0040】

続いて、カートリッジ２０Ａが検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・に装着される（ステップＳ２）。この場合、検出対象を構成する物質に感応する感応膜３３を有するカートリッジ２０Ａが選択される。

【0041】

続いて、情報端末２と、検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・とが、シリアル通信ネットワーク４で接続される（ステップＳ３）。これにより、図１に示す検出システム１が構築される。

【0042】

続いて、検出システム１は、第２のデータ１６を収集する（ステップＳ４）。具体的には、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・各々は、アダプタ１１Ａに装着されたカートリッジ２０ＡのＩＣメモリ２１から、第２のデータ１６を読み取る。情報端末２は、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・各々で読み取られた第２のデータ１６を、シリアル通信ネットワーク４を介して収集する。

【0043】

続いて、検出システム１は、物質を検出する（ステップＳ５）。具体的には、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・は、未知の検出対象に対して、物質検出を行う。そして、情報端末２が、その検出結果を示す第１のデータ１５を、シリアル通信ネットワーク４を介して収集する。情報端末２は、収集された第１のデータ１５と、ステップＳ４で得られた第２のデータ１６とを照らし合わせ、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・の反応レベルデータ１７を生成する。さらに、情報端末２は、生成された反応レベルデータ１７をキーとしてデータベースＤＢを参照し、被検出物Ｉ、ＩＩ、・・・の中から、検出対象を検出する。

【0044】

なお、本実施の形態では、情報端末２は、第２のデータ１６を収集してから、第１のデータ１５を収集したが、第１のデータ１５及び第２のデータ１６を同時に収集するようにしてもよい。

【0045】

実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態に係る検出システム１では、第２のデータを生成するための構成及び動作が上記実施の形態１と異なっている。

【0046】

さらに、本実施の形態では、図１４に示すように、カートリッジ２０Ａの代わりに、カートリッジ２０Ｂが用いられている。カートリッジ２０Ｂには、ＩＣメモリ２１が設けられていない点が、カートリッジ２０Ａと異なる。

【0047】

複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・各々のアダプタ１１Ｂには、装着されるカートリッジ２０Ｂに対応するバーコード４０が表示されている。バーコード４０は、カートリッジ２０Ｂにおける感応膜３３に対応する物質の検出結果と感応膜３３の膜情報とを対応付ける第２のデータ１６を示す識別コードである。なお、アダプタ１１Ｂに装着されるカートリッジ２０Ｂが別のものに交換された場合には、バーコード４０も変更される。

【0048】

図１５に示すように、情報端末２は、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・各々のアダプタ１１Ｂに表示されたバーコード４０を撮像する撮像部５７を備えている。さらに、情報端末２には、撮像部５７で撮像されたバーコード４０を解読して、第２のデータ１６を生成する第２のデータ生成部４５が設けられている。なお、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・各々においてバーコード４０を撮像する際には、操作部５４（図３参照）の操作入力により、該当する検出器３ａの識別番号が指定入力され、第２のデータ１６と結びつけられる。

【0049】

情報端末２は、上記実施の形態１と同様に、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・各々から第１のデータ１５を収集し、第２のデータ生成部４５で複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・のバーコード４０を撮像し、解読することにより、第２のデータ１６を収集する。さらに、情報端末２は、収集された第１のデータ１５と第２のデータ１６とを照らし合わせて反応レベルデータ１７を生成することにより、物質を特定する。さらに、情報端末２は、上記実施の形態１と同様に、反応レベルデータ１７をキーとしてデータベースＤＢを参照して、検出対象を検出する。

【0050】

なお、本実施の形態では、バーコード４０は、１次元のバーコードであったが、本発明はこれには限られない。バーコード４０として、２次元バーコードを用いてもよい。

【0051】

以上詳細に説明したように、上記各実施の形態によれば、情報端末２は、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・各々が有する感応膜３３に対応する物質の検出結果を示す第１のデータ１５と、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・各々が有する感応膜３３に対応する物質の検出結果と感応膜３３の膜情報とを対応付ける第２のデータ１６とを照らし合わせて、物質を特定する。これにより、感応膜３３の検出結果と、その感応膜３３の膜情報とを自動的に結びつけることができる。この結果、感応膜３３を管理する作業をユーザが行うことなく、検出器の台数にかかわらず一括して検出される物質を増やすことができる。

【0052】

上記各実施の形態に係る検出システム１によれば、同型の検出器を増設したり、検出器のアダプタ１１Ａ，１１Ｂを交換したりするだけで、特定の検出対象以外の検出対象も検出できるように機能を拡張することができる。すなわち、検出システム１の汎用化が可能である。

【0053】

また、検出対象の中には、含まれる成分が近いものも存在する。上記各実施の形態に係る検出システム１を用いれば、検出可能な物質の種類を増やして、成分が類似する検出対象を区別する可能性を高めることができる。この結果、検出対象の検出精度を向上することができる。

【0054】

逆に、検出する物質の数が少ない場合には、検出器の数を少なくすることができる。このようにすれば、検出システム１を必要最小限の構成とし、小型化、使いやすさ及びコストの点で優位性を持たせることができる。

【0055】

また、上記実施の形態１によれば、カートリッジ２０Ａには、第２のデータ１６を記憶するＩＣメモリ２１が設けられており、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・各々は、装着されたカートリッジ２０ＡのＩＣメモリ２１から、第２のデータ１６を読み取り、情報端末２が、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・各々で読み取られた第２のデータ１６を、シリアル通信ネットワーク４を介して受信する。このようにすれば、感応膜３３の検出結果と、その感応膜３３の膜情報とを自動的に対応付けることができるので、検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・を容易に増設することができる。

【0056】

さらに、上記実施の形態２によれば、アダプタ１１Ｂには、第２のデータ１６を示すバーコード４０が表示されている。情報端末２は、検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・各々に表示されたバーコード４０を撮像する撮像部５７を備え、撮像部５７で撮像されたバーコード４０に基づいて、第２のデータ１６を生成する。このようにしても、感応膜３３に対応する物質の検出結果と、感応膜３３の膜情報とを自動的に対応付けることができるので、検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・を容易に増設することができる。

【0057】

また、上記各実施の形態によれば、情報端末２は、特定された物質と、特定された物質を成分として含む検出対象とを関連付けたデータ組が蓄積されるデータベースＤＢを有している。情報端末２は、データベースＤＢを参照して、検出対象（被検出物Ｉ、ＩＩ、・・・）を検出する。このデータベースＤＢは、実際の検出結果に基づいて生成されたものであり、ある程度のばらつきを有している。このばらつきにより、検出結果に誤差があったとしても、検出対象を正確に検出することができる。この結果、検出対象の検出精度を向上することができる。

【0058】

また、上記各実施の形態では、センサ部３０における梁３２の形状を十字状としたが、本発明はこれには限られない。梁３２の形状に特に制限はない。また、上記各実施の形態では、センサ部３０として、感応膜３３が設けられた梁３２により構成されるものとしたが、本発明はこれには限られない。感応膜３３を用いて物質を検出可能なセンサであれば、あらゆるものを用いることが可能である。また、物質の有無だけでなく、その濃度を検出するセンサとして用いることも可能である。

【0059】

なお、上記各実施の形態に係る検出システム１は、匂いを検出する匂いセンサ又は嗅覚センサとして用いられても良いし、物質の味を検出する味覚センサとして用いられても良い。また、検出対象は、気体でもよいし、液体でもよい。

【0060】

なお、上記各実施の形態では、情報端末２をスマートフォンとしたが、本発明はこれには限られない。情報端末２をパーソナルコンピュータやタブレットコンピュータとしてもよい。

【0061】

なお、本実施の形態では、シリアル通信ネットワーク４によりデータ通信を行ったが、本発明はこれには限られない。例えば、スター型のネットワークによりデータ通信を行うようにしてもよい。また、本実施の形態では、有線ネットワークによりデータ通信を行ったが、本発明はこれには限られない。無線ネットワークによりデータ通信を行うようにしてもよい。無線ネットワークは、ＷｉＦｉ（登録商標）を用いてもよいし、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の短距離通信を用いるようにしてもよい。

【0062】

また、上記各実施の形態では、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・で、検出される物質の組み合わせが異なるようにしたが、本発明はこれには限られない。検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・で、検出する物質をすべて同じとしてもよい。この場合、検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・を分散配置し、ある物質の分布状態を検出することも可能である。この場合、複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・がそれぞれの位置情報を有し、情報端末２が複数の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、・・・からその位置情報を収集するようにしてもよい。

【0063】

その他、情報端末２のハードウエア構成やソフトウエア構成は一例であり、任意に変更および修正が可能である。

【0064】

ＣＰＵ５１、主記憶部５２、外部記憶部５３、操作部５４、表示部５５、通信部５６及び撮像部５７及び内部バス５０などから構成される情報端末２の処理を行う中心となる部分は、上述のように、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する情報端末２を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することで情報端末２を構成してもよい。

【0065】

コンピュータの機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。

【0066】

搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板（BBS, Bulletin Board System）にコンピュータプログラムを掲示し、ネットワークを介してコンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行できるように構成してもよい。

【0067】

この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

【0068】

なお、本願については、２０１９年１月１５日に出願された日本国特許出願２０１９－００４００５号を基礎とする優先権を主張し、本明細書中に日本国特許出願２０１９－００４００５号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

【産業上の利用可能性】

【0069】

本発明は、物質の検出に適用することができる。

【符号の説明】

【0070】

１ 検出システム、２ 情報端末（物質検出部）、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 検出器、４ シリアル通信ネットワーク、５ データ、５ａ ヘッダ、５ｂ データ本体、１０ 検出器本体、１０ａ インターフェイス、１１Ａ、１１Ｂ アダプタ、１５ 第１のデータ、１６ 第２のデータ、１７ 反応レベルデータ、２０Ａ、２０Ｂ カートリッジ、２１ ＩＣメモリ、３０ センサ部、３１ 貫通孔、３２ 梁、３３ 感応膜、３６ 駆動電極、３７ 検出電極、４０ バーコード、４５ 第２のデータ生成部、５０ 内部バス、５１ ＣＰＵ、５２ 主記憶部、５３ 外部記憶部、５４ 操作部、５５ 表示部、５６ 通信部、５７ 撮像部、５９ プログラム、Ｍ１～Ｍ２４ 膜、ＳＬ１、ＳＬ２ スロット、ＤＢ データベース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】