JP2007233816A - 環境検出情報収集方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プライバシー問題を発生せず、危険物の検知は、特定の固定点へのセンサー設置以上の環境情報の収集が可能な環境検出情報収集方法を提供する。
【解決手段】環境検出手段を有する、検出された環境検出情報を検出する機能を有する移動体情報通信端末から送信された環境検出情報を受信する環境検出情報受信方法と、前記端末は、環境検出手段が検出した検出情報を、移動体情報通信端末を介して情報収集検出された環境検出情報を送信する機能を有する移動体情報通信端末から送信する対価として移動体情報通信端末利用者に対して利用対価を提供する利用対価提供方法とからなる環境検出情報収集方法を提供するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、環境評価を行う為に、都市の多くの地点に計測装置を設置して情報を集める環境検出情報収集方法についてのものである。

環境評価を行う為に、都市の多くの地点に計測装置を設置して情報を集めるシステムが存在しその用途は、社会的な光化学スモッグの発生監視であったりする。

また携帯電話にＧＰＳ機能を持たせて、地図情報を使用者に提供するサービスが普及している。

児童やあるいは認知障害の老人に位置情報を発信する携帯端末を持たせて、家庭外でその位置がわかるようにするシステムが普及している。

また、ＲＦセンサータグと言う概念について開発が試みられている。ＲＦ−ＩＤタグは無線で問い合わせを行う１ｍｍ角以下のＩＣチップが埋め込まれており固有のＩＤを返すことで、その埋め込まれた製品の特定を行うことで、たとえばその製造年月日やその条件、あるいは流通過程を応答することができるものであるが、ＲＦセンサータグとはそれ自身がセンサー機能を持ったものである。ＲＦセンサータグの概念は、たとえば災害時に、必要な情報を外部からの問い合わせに対して返答するようなものである。

センシング技術の発展に伴って、新しいセンサー技術として匂いセンサーがある、匂いセンサーはガスセンサーの一種であるが通常、複数の異なる感応特性を持った複数のセンサーの応答を総合的に解析を行ってガスの成分分析を行ったり識別を行うことができる。センサーデバイスとしては、半導体式、酸化物半導体式などが多く知られているが、ＡＴカット水晶を用いたセンサーや、弾性表面波素子の超音波の伝搬路に有機感応膜を形成する特許文献１の様なものがある。

感応膜には無機感応膜を用いるものと有機感応膜を用いるものがあるが、有機感応膜については、その表面の分子構造を大きな自由度で設計することが出来るために、特定のガスに対応する選択性などを発揮することができる。

また、球状弾性表面波素子の駆動の方法としては、特許文献２に示す、有限の継続時間を持つ高周波バースト信号を素子に入力した後に、素子から一定時間置きに出力されるバースト信号の時間間隔の測定によって周回速度を求めることが出来る。

球状弾性表面波素子を周回してすだれ状電極を通過する度に出力される信号のタイミングは周回するために必要な時間におなじであり、周回速度がその表面に形成された感応膜への気体分子の付着によって遅くなるその程度をはかるものである。

本発明において弾性表面波とは、漏洩弾性表面波であっても疑似漏洩弾性表面波えあっても、また回廊波であってもよく、基材表面にエネルギーを集中して伝搬する弾性表面波であれば良い。

特許文献は以下の通り。
特開２００４−６１３７０号公報 特開２００５−２９１９５５号公報

しかし、ＲＦセンサータグの機能としては、まだ提案されたばかりのためにその実用になったものを知らないが、実用では、プライバシー問題を発生する可能性が指摘されている。ひとが知らないうちに、生活環境中にばら撒かれたセンシングによって情報化されるという危惧である。

一方、たとえばテロ対策における危険物の検知は、特定の固定点へのセンサー設置では当然その能力に限界がある。

上記のような課題を解決するために、請求項１の発明では、環境検出手段を有する、検出された環境検出情報を送信する機能を有する移動体情報通信端末から送信された環境検出情報を受信する環境検出情報受信方法と、
前記端末は、環境検出手段が検出した検出情報を、移動体情報通信端末を介して情報収集検出された環境検出情報を送信する機能を有する移動体情報通信端末から送信する対価として移動体情報通信端末利用者に対して利用対価を提供する利用対価提供方法とからなる環境検出情報収集方法を提案している。

請求項２の発明では、環境検出情報が、複数のガスに関する検出情報であることを特徴とする請求項１記載の環境検出情報収集方法を提案している。

請求項３の発明では、環境検出情報だけでなく、環境検出地点情報もあわせて提供されることを特徴とする請求項１または２記載の環境検出情報収集方法を提案している。

請求項４の発明では、環境検出情報が環境検出地点情報に基づき送信されることを特徴とする請求項３記載の環境検出情報収集方法を提案している。

請求項５の発明では、前記環境検出情報が、複数の環境検出手段によるものであることを特徴とする請求項３または４記載の環境検出情報収集方法を提案している。

請求項６の発明では利用対価の提供が、移動体情報通信端末へ環境検出手段を設けることに基づいていることを特徴とする請求項１から５何れか記載の環境検出情報収集方法を提案している。

請求項７の発明では環境検出情報の少なくとも一部が移動体情報通信端末で出力可能であることを特徴とする請求項１から６何れか記載の環境検出情報収集方法を提案している。

請求項８の発明では、環境検出情報の少なくとも一部が匂い情報である請求項１から７何れか記載の環境検出情報収集方法を提案している。

請求項９の発明では、環境検出情報の少なくとも一部が、爆発物の検知もしくは製造、保管、使用についての情報である請求項１から８何れか記載の環境検出情報収集方法を提案している。

請求項１０の発明では、環境検出情報の少なくとも一部が、毒性ガスの検知もしくは製
造、保管、使用についての情報である請求項１から９何れか記載の環境検出情報収集方法を提案している。

請求項１１の発明では、環境検出情報の少なくとも一部が、花粉の検知についての情報である請求項１から９何れか記載の環境検出情報収集方法を提案している。

請求項１２の発明では、環境検出情報の少なくとも一部が販売されることを特徴とする請求項１から１１何れか記載の環境検出情報収集方法を提案している。

請求項１３の発明では、環境検出手段が複数の球状弾性表面波素子からなることを特徴とする請求項１から１２何れか記載の環境検出情報収集方法を提案している。

本発明では、移動体へのセンシング機能を付与する場合、移動体の所有者において利点が無い場合に、その搭載は困難と考えられる。

本発明は、携帯電話や自動車など通信機能を持ち、非常に多くの人口割合で、ガスセンシング機能を持たせ、それを統括して管理することにより、社会安全や、あるいは使用者の安全のために、当人のみならず、社会的に危険情報などを提供するシステムを提供するものである。

以下実施形態に関連する実施例について述べる。

図１は本発明の実施形態に係る球状弾性表面波素子の駆動測定装置の構成を示す模式図である。この駆動測定装置は、複数の球状弾性表面波素子１０を用いる。ここで、各球状弾性表面波素子１０は、反応膜の種類以外は互いに同一構成である。

球状弾性表面波素子１０は、図２に示すように、固定用支持材１１の一端に支持された直径１ｃｍの水晶製の球状部材（３次元基体）１２と、この球状部材１２の表面において水晶の結晶軸から定義される一般にＺ軸シリンダと呼ばれる経路に沿って形成されたすだれ状電極（電気音響変換素子）１３とから構成されている。

球状部材１２は、すだれ状電極１３から励起される弾性表面波を伝搬可能な円環状の表面を有している。

すだれ状電極１３は、高周波バースト信号の入力により、球状部材１２の表面に個別に弾性表面波を励起し、この表面に沿い弾性表面波（ＳＡＷ）を伝搬させるためのすだれ状の要素電極１３を備えている。なお、すだれ状電極には様々な形状が使用可能であり、電気信号を効率良く弾性表面波に変換するものであれば、特定の形状には限定されない。ここでは、図２に一部を拡大して示すように、要素電極１３ａ，１３ｂは、複数のすだれ部が約７０μｍの周期Ｄ毎に形成された形状となっている。

なお、弾性表面波がＺ軸シリンダ上を周回する周期は約１０μ秒であって、１００周以上の周回受信信号がすだれ状電極１３から周回毎に出力され、長いのべ伝搬距離によって周回速度の高精度測定を可能にしている。

例えば、高周波信号発生部２０は、パルス幅が２μ秒の狭帯域の１５０ＭＨｚ・ＲＦバーストの高周波信号を発生し、この高周波信号を２つの駆動用スイッチ２１Ａ，２１Ｂ向けに出力するものである。

複数の球状弾性表面波素子の表面に夫々たとえば表１に示す有機感応膜を形成する。例えば有機感応膜を数μｍ以下の厚さで形成することで、匂いセンサーを構成できる。球状弾性表面波は、高周波信号をすだれ状電極に印加することで弾性表面波を発生して、発生した弾性表面波は帯状に表面を周回し始める。この表面に感応膜を形成しておくことで、感応膜に匂いの分子が吸着することによる質量負荷効果による弾性表面波の伝搬速度の変化などを生起して、その出力するバースト信号の周回速度などの伝搬状態の変化として影響し、それを計測することで解析して計測を行う。

図３に、回路を含んだ説明図、図４に、球状弾性表面波素子出力の例をしめす。縦軸は振幅強度であって横軸は時間である。弾性表面波が１周回するごとに出力していることがわかる。下記周回信号は１周回１マイクロ秒掛かる水晶３．３ｍｍ素子について得られたものであって、たとえば１０周回目の信号を矢印で図示する区間で容易に判明することが可能である。すなわち、１周回に要する時間は容易に図中矢印で示した区間の時間幅を１０で割ることによって測定することが出来る。詳しくは、図４の夫々の信号をデジタルデータ化を行いフーリエ変換によって正確に所定の周波数の位相や強度を測定し、複数の素子間の変化量を相対的に数値化して通信で送ることが出来る。また、ウエーブレット変換を用いることでも高精度に位相や強度変化を求めることができ、夫々各素子間の応答に違いの定量的なデータとして解析に使用してガス組成分析に使用する事が可能である。

このような繰り返し出力される電気信号の周回時間を測定する方法は、アナログデジタル変換デバイスを用いてデータ化し、デジタル的に演算することが容易であり、通常デジタルオシロスコープと呼ばれるデジタイザー装置によっても行うことができる。

上記は、時間的にその継続時間が短いバースト信号を用いた計測方法を説明したが、ＱＣＭと呼ばれる素子の共振周波数を測定することで、弾性表面波の周回速度の測定を行うことが出来る。１周回するために必要な時間が当該周波数の周期の整数倍の際に共振状態となり、大きな振幅で弾性波が周回する事が出来る。この状態での素子に印加される周波数、あるいは素子から出力される高周波信号の周波数を計測することで弾性表面波の周回速度の情報をえることが可能で、前記のようにバースト信号とその遅延時間を測定しても、共振周波数を測定する方法を採用してもそれによって本発明は制限しない。

このように、ガスのセンシングでは、複数の感応膜を用意して夫々の感応膜への応答の仕方を解析して、総合的にガスの種類を判断する方法が一般的である。

毒ガスは必要な化学合成装置を保有すれば実施できることが知られており、今後そのような合成を社会的に察知して、合成自体を防いだり、予知して検知する必要が生じる。合成については、複数の材料の使用、またその混合操作によって様々な化学材料物質が生成される。つまり、完成された毒性薬品の検出について、その生成に必要な材料、中間生成物、について検知する能力を持たせておけば、未然に毒性物質の合成をネットワークにおよって察知して取り締まることが出来る。単独の物質やガスの検知でも可能であるが、実際には複数の物質の検知、あるいは複数の感応膜を使った多元的な検知が無ければ、危険を察知することが困難であることが容易に推察される。このような要求に対して複数の検知センサーを保有したセンサーを使用者の携帯品にもたせることが出来る事は非常に有意義である。あるいは複数の使用者に相互の補完的なセンサーセットの所有が成されておれば、各使用者装置におけるセンサーヘッドの数を減らすことも可能になる。

この場合、携帯電話にセンサー機能を持たせて、その情報を情報収集者が収拾する際に、携帯の使用者は、自身が所有する携帯電話に、そのような機能が持つことを基本的に好まない。プライバシーを侵される危惧や、携帯電話の電源消耗、携帯電話の重量負荷、場
合によっては搭載されるセンサーが検知する対象そのものの検知されること自体を使用者が嫌う場合もある。

このため、搭載するセンサーの種類や数に応じて、携帯端末の使用に際しての使用料の割引などの特典提供を行うこと出来る。センサーの種類に応じて特典内容を変更可能である。

図５は携帯端末の構成図、図６は図５で示した携帯端末２台からの情報を元に環境評価を行うときの手順を示しているフローチャートである。携帯端末１で記載した手順は携帯端末１においてＮ個の互いに異なる感応膜を有する球状弾性表面波素子（ボールＳＡＷセンサー）を有し、それぞれの素子の周回速度の基準とする位相値からの位相変化量をｐｈａｓｅの他、センサーセットＩＤ及びＴ１値、携帯デバイスの位置情報Ｓ１を送信にして送る機能を有している。センサーセットＩＤはボールＳＡＷセンサーセット夫々の少なくともそれが有するボールＳＡＷセンサーの感応膜が異なれば異なるＩＤを有するように夫々のセンサーセットにつけられた番号である。たとえば携帯端末の電話番号でも良いがセンサーセットを交換する際に、電話番号とセンサーセットの対応をつけるようにすることが必要である。また、Ｔ１はセンサーの出力（ｐｈａｓｅ）の得られた温度である。携帯デバイスの位置情報Ｓ１は、携帯端末の地図上の位置情報を指す。地図上の位置情報については、携帯端末からではなく、携帯端末の電波信号を管理する局から得ることが可能であり、既に携帯端末の位置情報を自由に取り込むシステムが実現して市販されていることからここでは説明を行わない。

環境評価解析機構においては、図中の携帯端末１と同様に別個に所有する携帯端末２からの情報（センサーセットの各ボールＳＡＷデバイスの有する感応膜は異なる物質による膜を有することが必要）をあわせて、次の文献に記載される方法によって、ガスの分析を行う。上記２台の携帯端末が同じ時間帯の同じ環境に位置した場合はもちろん、異なる時刻であっても同じガス状況が維持されると仮定される場合には、それらの分析結果を統合して解析することが可能になる。

つまり、単体の携帯端末の持つセンサーセットの測定データだけではなく、複数の携帯端末の測定結果を利用することで、より正確に、あるいは検知されるべき環境に対して、より多種類の感応膜によって評価した結果を環境評価解析機構でえることができる。

なお、球状弾性表面波素子を用いたガスセンサーを用いれば、集積によって体積を取ることも無く、また、センサー形状が皆同じ形状であるので、オンデマンドで使用者がセンシング機能を選択できる特徴を持つ。

その場合に、センサーを搭載させる為の動機として、搭載によって、センサーで検出が使用者に好まれる、たとえば危険ガスの検知などの機能をもたせることが出来る。センサー自体の信号を情報収集者が検知して解析し、危険通知を携帯端末から行うことで可能である。実際に携帯だけで、これらの危険判定を行うことも可能であるが、より多くのメモリーや演算を必要とするとともに、危険情報であれば、その察知を情報収集者がすれは、別途その対策を行う救援者の急行を指示することが可能になる。

なお、単一の携帯センサーについて、複数の情報収集者向けの情報を提供することも可能である。

弾性表面波素子を利用したセンサーセットは感応膜が異なるだけで全く異なる機能を集積することが容易であり、その集積度は、球状弾性表面波素子の場合非常に高密度であり、且つ、その感応膜の形成を業者にまかせることが出来るためにオンデマンド製造が容易
で、情報管理もしやすい。

かつ、同じ駆動方法を採用できることから、異なる機能を持ったセンサーを同じセンサーパッケージに梱包することが出来る。このため、センサーセットパッケージ業者は、複数の情報収集者からの希望を集約して、それをパッケージ化する。たとえば、異なる情報収集者から異なる情報をえるセンサーパッケージの製品への搭載を依頼された場合、２社の情報収集業者からの要望に対して、同一のセンサー素子を重複して含む場合に、それを省くことが出来る。なお、図７は同一のセンサー素子を重複していない場合のセンサー情報の分配の場合を示す説明図である。

さらに、図８はこの様な場合のセンサー情報の分配した後の報酬還元の流れを示す説明図である。

センサーセットを使用者に携帯させ、そのセンサー素子の特性を通信で情報収集業者に送る際に、センサーの感応膜の種類、センサー特性を情報のセキュリティー保護用の鍵として使用することが出来る。鍵を使用者が管理することも可能であるし、あるいは情報収拾業者が管理することも可能であるが、すくなくともその通信の傍受による情報漏えいを防ぐことが出来る。

しかし、一個の移動体端末の中に前記全てのセンサーセットが搭載されていると、それだけで、ひとつの意味ある情報が出来るために、通信によってその情報が収集される際に、あるいはその傍受によってプライバシー問題を起こして、人はそれらのセンサーを携帯することを好まず、結果的にセンサーネットワークが実現されない。

そこで、単独の端末からは意味のある情報になりえない、無意味なセンサーセットとすることで、プライバシー問題に対処する。

しかし、情報の収集者は、それらが同一の環境を評価していることを知っているだけで、たとえば簡単には、同じ場所にいることを位置情報とともに知ることが出来れば、複数の使用者からの情報を総合して、単独あるいは限られた端末からの情報では知ることが出来なかった情報を構築することが可能になる。

このようにすると使用者はプライバシー問題に不安になる程度がすくない。

表１は以下の通りである。

本発明は、本発明は、環境評価を行う為に、都市の多くの地点に計測装置を設置して情報を集める環境検出情報収集方法についてのものである

本発明の実施形態に係る球状弾性表面波素子の構成を示す模式図である。 図１の実施形態におけるすだれ状電極の部分構成を示す模式図である。 図１の実施形態に係る球状弾性表面波素子の駆動測定装置の構成を示す模式図である。 図３の測定における信号波形を示す図。 図１の実施形態における携帯端末の構成を示す模式図である。 図１の実施形態に係る携帯端末を利用した駆動測定の動作を示すフローチャートである。 図１の実施形態に係る球状弾性表面波素子の駆動測定装置の測定結果の分配を示す模式図である。 図１の実施形態に係る球状弾性表面波素子の駆動測定装置の測定結果の分配後の報酬の流れを示す模式図である。

符号の説明

１０…球状弾性表面波素子
１１…固定用支持材
１２…球状部材
１３…すだれ状電極
２０…高周波信号発生部
２１Ａ，２１Ｂ…駆動用スイッチ
２２Ａ，２２Ｂ…計測用スイッチ
２４…増幅器
２５…計測部
２６…スイッチ切換部

Claims (13)

1. 環境検出手段を有する、検出された環境検出情報を送信する機能を有する移動体情報通信端末から送信された環境検出情報を受信する環境検出情報受信方法と、
   前記端末は、環境検出手段が検出した検出情報を、移動体情報通信端末を介して情報収集検出された環境検出情報を送信する機能を有する移動体情報通信端末から送信する対価として移動体情報通信端末利用者に対して利用対価を提供する利用対価提供方法とからなる環境検出情報収集方法。
2. 環境検出情報が、複数のガスに関する検出情報であることを特徴とする請求項１記載の環境検出情報収集方法。
3. 環境検出情報だけでなく、環境検出地点情報もあわせて提供されることを特徴とする請求項１または２記載の環境検出情報収集方法。
4. 検出された環境検出情報が環境検出地点情報に基づき送信されることを特徴とする請求項３記載の環境検出情報収集方法。
5. 前記環境検出情報が、複数の環境検出手段によるものであることを特徴とする請求項３または４記載の環境検出情報収集方法。
6. 利用対価の提供が、移動体情報通信端末へ環境検出手段を設けることに基づいていることを特徴とする請求項１から５何れか記載の環境検出情報収集方法。
7. 環境検出情報の少なくとも一部が移動体情報通信端末で出力可能であることを特徴とする請求項１から６何れか記載の環境検出情報収集方法。
8. 環境検出情報の少なくとも一部が匂い情報である請求項１から７何れか記載の環境検出情報収集方法。
9. 環境検出情報の少なくとも一部が、爆発物の検知もしくは製造、保管、使用についての情報である請求項１から８何れか記載の環境検出情報収集方法。
10. 環境検出情報の少なくとも一部が、毒性ガスの検知もしくは製造、保管、使用についての情報である請求項１から９何れか記載の環境検出情報収集方法。
11. 環境検出情報の少なくとも一部が、花粉の検知についての情報である請求項１から９何れか記載の環境検出情報収集方法。
12. 環境検出情報の少なくとも一部が販売されることを特徴とする請求項１から１１何れか記載の環境検出情報収集方法。
13. 環境検出手段が複数の球状弾性表面波素子からなることを特徴とする請求項１から１２何れか記載の環境検出情報収集方法。

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