KR20120095457A - 화학물질을 검출하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의, 위협을 검출할 수 있는 후각 시스템(300)은, 샘플링 포인트에서의 유체에 포함되는 화학물질에 관련되는 IMS데이터(115)를 출력하는 IMS센서(100)를 포함하는 검출 유닛(100)과, 특정 화학물질을 IMS센서(110)에 의해 검출하였을 때의 특정 패턴(48)을 포함하는 라이브러리(49)를 저장한 로컬 메모리(41)와, IMS데이터(115)와 라이브러리(49)에 포함되는 모니터링용의 특정 패턴(48)을 정상적으로 비교 및 대조하는 대조 유닛(42)을 가진다.

Description

화학물질을 검출하는 장치{DEVICE FOR DETECTING CHEMICAL SUBSTANCES}

본 발명은, 센서에 의해 화학물질을 검출하는 장치에 관한 것이다.

ＷＯ2006/013396(일본국 특공표 2008-508693호 공보)에는, 복수의 전극을 가지는 적어도 1개의 이온 채널의 형상의 이온 필터를 가지는 이온 이동도 분광계가 기재되어 있다. ＷＯ2005/052546(일본국 특공표 2007-513340호 공보)에는, 샘플 분석을 위한 이온 이동도 베이스의 시스템, 방법 및 장치가 기재되어 있다.

ＷＯ2006/013396(일본국 특공표 2008-508693호 공보) ＷＯ2005/052546(일본국 특공표 2007-513340호 공보)

폭발 물질, 독물(毒物), 독가스 등의 유해물질의 유무 등, 일각을 다투는 사태에 대응할 수 있는 것은 중요하다.

본 발명의 일 양태는, 샘플링 포인트에 있어서의 유체에 포함되는 화학물질에 관련되는 화학물질 관련정보를 제 1 타입의 센서에 의해 취득하는 검출 유닛과, 특정 화학물질을 제 1 타입의 센서에 의해 검출했을 때의 특정 패턴을 포함하는 라이브러리를 저장(格納)한 로컬 메모리와, 검출 유닛에 의해 얻어진 화학물질 관련정보와 라이브러리에 포함되는 모니터링용의 특정 패턴을 정상(定常)적으로 비교하여, 얻어진 화학물질 관련정보와 모니터링용의 특정 패턴이 일치했을 때 일치 정보를 출력하는 대조(照合) 유닛을 가지는 장치이다. 검출에 일각을 다투는, 위협의 요인이 되는 화학물질의 종류는 그다지 많다고는 할 수 없다. 따라서, 화학물질을 검출하기 위해 이용되고 있는 제 1 타입의 센서의 출력과 다이렉트로 비교할 수 있는 특정 패턴을 액세스 시간이 짧은, 예를 들면 캐시 메모리(cache memory) 등의 로컬 메모리에 저장해둠으로써, 단시간에 위협이 발생할 가능성을 판단할 수 있다.

제 1 타입의 센서의 전형적인 것은 화학물질 관련정보를 스펙트럼(파형(波形) 데이터)으로서 출력하는 분석형(spectrometric type)의 센서이며, 특정 패턴은 스펙트럼피쳐(spectral feature)(파형 특성, 스펙트럼 특성, 스펙트럼·시그너쳐)를 포함한다. 분석형의 센서의 전형적인 것은 이온 이동도 센서이다. 대조 유닛은, 분석형의 센서로부터 얻어진 스펙트럼을 특정 패턴에 포함되는 스펙트럼피쳐를 이용하여 대조한다. 대조 유닛은 얻어진 스펙트럼으로부터 스펙트럼피쳐를 추출해도 좋고, 스펙트럼피쳐로부터 대조용의 스펙트럼을 합성해도 좋다.

이 장치에 있어서, 얻어진 화학물질 관련정보의 변화에 따라, 이벤트의 발생 및 이벤트의 발생 요인을 출력하는 이벤트 출력 유닛을 더 가지는 경우에는, 대조 유닛은 이벤트 출력 유닛과 시분할 또는 병렬로 동작하는 것이 바람직하다. 위협이 되지 않는 이벤트의 발생의 판단은 어느 정도의 시간을 요해도 좋으며, 더욱이 그러한 이벤트의 발생 요인은 팽대(膨大)하다. 따라서, 그러한 이벤트의 발생 요인을 판단(추정)하는 처리를, 극히 한정된 위협의 요인의 발견과는 다른 처리로서 정의하고, 시분할 또는 병렬로 이들의 처리를 행함으로써, 정상적으로 위협의 요인의 유무의 가능성을 단시간에 판단할 수 있다.

이 장치는, 무선 또는 유선에 의해 외부와 통신하는 통신 유닛을 더 가지고, 이벤트 출력 유닛은, 통신 유닛을 통하여, 화학물질 관련정보를 포함하는 이벤트 발생 정보를 외부에 전송하며, 이벤트의 발생 요인을 취득해도 좋다. 통신 유닛에 의해 외부와 커뮤니케이션하고 있는 동안에도, 대조 유닛에 의해, 정상적으로 위협의 요인의 유무의 가능성을 단시간에 판단할 수 있다.

이 장치는, 통신 유닛을 통하여 로컬 메모리의 라이브러리에 저장되어 있는 특정 패턴을 자동적으로 갱신하는 자동 갱신 유닛을 더 가지는 것이 바람직하다. 보다 발생할 가능성이 높은 위협의 요인에 관계되는 특정 패턴을 라이브러리에 저장함으로써, 한층 확실하게 위협의 요인의 유무의 가능성을 판단할 수 있다.

자동 갱신 유닛은, 이벤트의 발생 요인에 근거하여 특정 패턴을 갱신할 수 있다. 또한, 해당 장치의 주위의 화상 및/또는 소리를 포함하는 이벤트 부속정보를 취득하는 유닛을 더 가지는 경우에는, 자동 갱신 유닛은, 이벤트 부속정보에 근거해 특정 패턴을 갱신할 수 있다.

또한, 이 장치는, 샘플링 포인트에 있어서의 유체를 보존 캡슐에 봉입(封入)하는 샘플 보존 유닛을 더 가지는 것이 바람직하다. 이벤트의 발생 요인이 판명되지 않는 등의 경우, 샘플링 포인트에 있어서의 유체를 보존하고, 다른 분석 장치로 유체에 포함되는 화학물질을 해석하여, 그 화학물질에 대한 제 1 타입의 센서의 특정 패턴을 데이터베이스에 등록함으로써, 위협의 요인이나, 이벤트의 발생 요인의 지식 데이터베이스를 증가시킬 수 있다.

본 발명의 다른 양태의 하나는, 샘플링 포인트에 있어서의 유체에 포함되는 화학물질에 관련되는 화학물질 관련정보를 제 1 타입의 센서에 의해 검출하는 검출 유닛을 가지는 장치를 제어하는 방법으로서, 이하의 스텝을 포함한다.

1.특정의 화학물질을 제 1 타입의 센서에 의해 검출했을 때의 특정 패턴을 포함하는 라이브러리가 장치의 로컬 메모리에 저장되어 있으며, 검출 유닛에 의해 얻어진 화학물질 관련정보와 라이브러리에 포함되는 모니터링용의 특정 패턴을 정상적으로 비교하는 단계.

2. 얻어진 화학물질 관련정보와 모니터링용의 특정 패턴이 일치했을 때 일치 정보를 출력하는 단계.

이 방법은, 이하의 스텝을 더 가지는 것이 바람직하다.

3. 얻어진 화학물질 관련정보의 변화에 따라, 이벤트의 발생 및 이벤트의 발생 요인을 출력하는 단계. 이 경우, 스텝 2의 일치 정보를 출력하는 스텝은, 스텝 3의 발생 요인을 출력하는 스텝과 시분할 또는 병렬로 실행된다. 스텝 3의 발생 요인을 출력하는 스텝은, 무선 또는 유선에 의해 외부와 통신하는 통신 유닛을 통하여, 얻어진 화학물질 관련정보를 포함하는 이벤트 발생 정보를 외부에 전송하며, 이벤트의 발생 요인을 취득하는 것을 포함해도 좋다. 또한, 통신 유닛을 통하여 로컬 메모리의 라이브러리에 저장되어 있는 특정 패턴을 자동적으로 갱신해도 좋다. 특정 패턴은, 이벤트의 발생 요인에 근거하여 갱신해도 좋고, 장치의 주위의 화상 및/또는 소리를 포함하는 이벤트 부속정보에 근거하여 갱신해도 좋다.

본 발명의 또 다른 양태의 하나는, 샘플링 포인트에 있어서의 유체에 포함되는 화학물질에 관련되는 화학물질 관련정보를 제 1 타입의 센서에 의해 검출하는 검출 유닛과, ＣＰＵ와, 메모리를 가지는 장치에 있어서 실행되는 프로그램(프로그램 제품)으로서, 상기의 제어를 실행하기 위한 명령을 포함한다. 이 프로그램(프로그램 제품)은 기록 매체(광 디스크 등)에 기록해서 제공해도 좋고, 인터넷 등의 컴퓨터 네트워크를 통하여 제공해도 좋다.

도 1은, 로봇 개의 개략 구성을 나타내는 블록도.
도 2는, 후각 시스템의 개략 구성을 나타내는 블록도.
도 3은, 후각 시스템의 제어의 개요를 나타내는 플로우 챠트.

도 1에 후각을 구비한 개형태의 로봇(로봇 개)의 개략 구성을 나타내고 있다. 이 로봇 개(1)는, ＩＭＳ(Ion Mobility Spectrometry, 이온 이동도 분석) 타입의 센서를 베이스로 한 후각기능을 가지고, ＩＭＳ센서의 출력과 화학물질 데이터베이스를 참조하며, 또한, 복수의 로봇 개끼리가 커뮤니케이션을 취하면서, 목표 화학물질의 특정이나 분석, 이동체(범인)의 추적이나 (궁지에) 몰아넣기가 가능한 것이다. 한편, 후각은 특정 화학물질의 분자를 수용체로 받아들임으로써 나타나는 감각의 하나라고 정의되어 있다. 따라서, 대기(외기) 등에 포함되는 화학물질을 감지하는 것을 이하에서는 후각 혹은 냄새로서 설명하지만, 이하의 시스템(장치, 로봇)에 있어서는, 동물에게 있어 냄새로서 인식되지 않는 화학물질을 검출하는 것도 가능하다.

냄새(좋은 냄새, 나쁜 냄새)의 요인은, 주위의 공기에 포함되는 화합물, 가스 등의 화학물질이다. 본 명세서에 있어서 화학물질이란, 화합물, 분자 및 원소를 포함하고, 성분 혹은 조성물에 한하지 않으며 생성물도 포함한다. 화학물질은 유기물 및 무기물을 포함한다. 후각으로 느껴지는 화학물질은, 관능기(官能基)를 갖춘 것이 많은 것으로 일컬어지고 있다. 관능기의 그룹 중 하나는 탄화수소이며, 예컨대, 알칸(사슬식 포화 탄화수소)을 들 수 있다. 이 그룹에는 화학물질로서 에탄, 메탄, 프로판, 부탄 등이 포함된다. 관능기는, 탄화수소의 기(基)로 한정되지 않으며, 질소를 포함하는 관능기로서는 아미노기 등을 들 수 있고, 산소를 포함하는 관능기로는 알코올기 및 케톤기 등을 들 수 있다. 이들은 화학물질 및 관능기의 일례에 불과하다. 관능기의 분자 중의 원자는, 동일하거나 마찬가지인 화학반응을 받으며, 공통의 냄새로서의 특성을 나타내는 것으로 생각된다. 휘발성 유기물과 유기 화합물은, 냄새로서 후각을 자극하는 전형적인 것이다. 화학물질은 일산화탄소나 이산화탄소 등의 가스(기체 그 자체)이면 된다. 화학물질은 탄소, 알루미늄, 질소 등의 무기물이어도 무방하다.

컴팩트하고 휴대가 가능하며, 냄새의 요인을 검출할 수 있는 분석장치 중 하나는, 이온 이동도(이온·모빌리티) 센서이며, MEMS를 이용한 칩 타입의 디바이스가 제공되고 있다. 이온 이동도 센서(이온 이동도 분광계, Ion Mobility spectrometry)는, 공기 중의 물질(분자)을 이온화하고, 이온화된 분자의 이동도의 차이에 근거하는 스펙트럼(출력 패턴, 공기질(空氣質) 패턴)을 출력하는 센서이며, 비대칭전계 이온 이동도 스펙트로미터(Field Asymmetric waveform Ion Mobility Spectrometry ; FAIMS) 또는 미분형 전기이동도 스펙트로미터(Differential Ion Mobility Spectrometry ; DIMS)가 알려져 있다.

이러한 종류의 스펙트로미터형의 센서, 이후 총칭하여 IMS센서는, 고압-저압으로 변화되는 비대칭 전계에 이온화된 분자흐름을 입력하고, 이온의 전계이동도에 근거하여 이들을 필터링한 결과를 출력한다. 시판되고 있는 컴팩트한 IMS센서로서는, SIONEX사의 microDMx, OWLSOTNE사의 FAIMS 디바이스를 들 수 있다.

IMS센서로는, 유체(전형적으로는 공기, 질소 가스 등의 캐리어 가스)에 포함되는 화학물질에 관련된 정보로서, Vd전압(Dispersion Voltage, 전계전압(Vrf), 교류)과 Vc전압(Compensation Voltage, 보상 전압, 직류)의 2개의 변량에 따라 변화되는 이온 전류를 검출할 수 있다. 따라서, 이들을 포함하는 3차원의 데이터(파형 데이터, 스펙트럼), 3차원의 파라미터 중 어느 하나의 파라미터를 고정한 2차원 스펙트럼이 화학물질에 관련된 정보로서 얻어진다. 또한, 스펙트럼의 요소를 나타내는 스펙트럼피쳐(스펙트럼·시그너쳐, 스펙트럼 특성, 특징)를 화학물질에 관련된 정보로서 취득하여도 무방하다. 스펙트럼피쳐에는, 스펙트럼·피크 진폭, 스펙트럼·피크 폭 및 스펙트럼· 피크 구배(勾配), 스펙트럼·피크 간격, 스펙트럼·피크의 수, 처리 조건의 변화에 따른 스펙트럼·피크의 상대적 위치 시프트, 스펙트럼 불연속점, Vrf 대 Vcomp 특성 등이 포함된다.

화학물질에 관련되는 정보를 얻는 검출 유닛(센서)은, 질량분석형의 센서여도 무방하며, 유체에 포함되는 화학물질에 관련된 정보로서 M/Z(질량 대 전하)가 얻어진다.

이온 이동도 등을 이용한 분석형의 센서는, 특정한 성분(화학물질)에 민감한 센서와 비교하면 범용성이 높아, 분석가능한 범위 내에서는, 거의 모든 성분의 유무 및 강도(농도)를 같은 정도의 정밀도로 검출할 수 있다. 센서에 의해 검출된 화학성분(화학물질)의 정보에는, 화학물질(화합물, 분자 및 원소 중 적어도 어느 하나를 포함함)의 강도변화(농도변화, 존재율 변화 및 그 밖의 센서에 의해 감지되는 변화·변량(intensity variations)을 포함함)가 포함된다.

화학물질에 관련된 정보를 취득하는 검출 센서로는, 또한, IEEE1451에 준거한 케미컬 센서, 수정 센서(QCM, Quartz Crystal Microbalance), 전기화학적인 센서, SAW(Surface Acoustic Wave) 디바이스, 광 센서, 가스 크로마토그래피, 액(液) 크로마토그래피, MOS(Metal Oxide Semiconductor) 센서를 포함한 다종다양한 센서를 들 수 있다.

따라서, 화학물질을 검출하기 위한 센서의 타입에 따라서, 센서로부터 출력되는 화학물질에 관련되는 정보(화학물질 관련정보)는 다르며, 동일한 화학물질에 대하여 다른 타입의 화학물질 관련정보가 출력되는 경우가 많다. 이들의 다른 타입의 화학물질 관련정보를 통일적으로 취급하는 것은 중요하며, 예를 들면, 화학물질을 나타내는 공간에 타입이 다른 정보를 매핑하는 것도 고려된다. 그러나, 타입이 다른 화학물질 관련정보를 통일적으로 처리하기 위해서는 어느 정도의 처리 시간이 필요하게 된다.

본 명세서에 있어서, 다른 타입의 센서에 의해 얻어진 센서 고유의 화학물질 관련정보는, 센서 타입의 명칭을 붙여 표시한다. 예를 들면, ＩＭＳ센서에 의해 얻어진 화학물질 관련정보는 ＩＭＳ데이터라고 칭하기로 한다. 또한, 센서 고유의 화학물질 관련정보를, 화학물질을 나타내는 공통의 공간으로 매핑하는 등의 처리를 실시하고, 통일적 혹은 범용적으로 취급할 수 있도록 한 화학물질 관련정보는 범용 데이터라고 칭하기로 한다. 범용 데이터의 하나는, 본원의 출원인이 제안하고 있는, ＦＣＷＳ데이터이다. 이 데이터는, 센서 고유의 화학물질 관련정보를, ＦＣＷＳ(Functionally Classification Wave Shaping, 기능적(관능기에 의한) 분류에 의한 파형(波形) 성형) 기술에 의해, 화학물질로 특징지워진 공간(화학물질 공간)을 주파수공간으로 매핑하여(할당하여), 화학물질의 존재를 나타내는 강도(强度)정보를 주파수영역의 강도정보로 변환한 것이다.

이 로봇 개(1)는, 크게 나누어 머리부(2), 목부(3), 몸통부(4), 다리부(5), 둔부(6) 및 꼬리(7)를 갖는다. 로봇 개(1)는, 머리부(2), 목부(3), 몸통부(4), 둔부(6)를 지나 꼬리(7)에 이르도록 데이터 및 전력을 송신하는 내부 버스(bus ; 9)를 구비하고 있어, 로봇 개(1)에 내장되어 있는 다양한 기능(기능 유닛)들이 통신할 수 있게 되어 있다. 또한, 몸통부(4)에 배터리(8)가 수납되어 있어, 로봇 개(1)는 자립하여 자유롭게 이동할 수 있다. 더욱이, 로봇 개(1)는, 각종 외부 통신 유닛을 구비하고 있어, 로봇 개끼리, 호스트 장치, 게다가, 컴퓨터 네트워크에 의해 액세스가능한 각종 자원과 통신할 수 있게 되어 있다.

또, 이하에서는 각종 기능을 갖춘 유닛이 로봇 개(1)에 수납되어 있는 것에 대해 설명하고 있으나, 수납 장소는 반드시 이하의 설명으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 이들의 기능(기능 유닛)은, 전형적으로는, 하나 또는 복수의 CPU 및 메모리를 포함하는 프로그래밍 가능한 하드웨어 자원과 소프트웨어에 의해 실현된다. 프로그래밍 가능한 하드웨어 자원은, 전용의 ASIC 등의 칩을 포함하고 있어도 무방하며, 회로를 재구성할 수 있는 칩을 포함하고 있어도 무방하다. 더욱이, 이하에서는, 이동가능한 프로그래밍가능한 기계장치인 로봇에 본 발명에 관한 기능을 실장(實裝)한 예를 나타내고 있지만, 자율적인 이동성을 필요로 하지 않는 애플리케이션에 있어서는, ＣＰＵ, 메모리 등의 하드웨어 자원을 가지는 컴퓨터, 예를 들면, 퍼스널 컴퓨터, ＰＤＡ, 휴대전화 등의 단말을 이용하여 이하에 설명하는 기능을 실현하는 것도 가능하다.

우선, 이 로봇 개(1)는, 검출 유닛(100), 이벤트 출력 유닛(30) 및 위협 감시 유닛(40)을 포함하는 후각 시스템(300)을 구비하고 있다. 검출 유닛(100)은, 복수의 샘플링 포인트에 있어서의 유체(본 예에서는 외기(19))에 포함되는 화학물질에 관련되는 화학물질관련을 검출한다. 본 예에서는 검출 유닛(100)은 ＩＭＳ센서를 포함하고, 이후에서는 ＩＭＳ유닛이라고 칭하는 경우가 있다. 이벤트 출력 유닛(30)은, 각각의 샘플링 포인트에서 얻어진 화학물질 관련정보의 변화에 따라서, 이벤트의 발생 및 발생 요인을 판단(추정)하여 출력한다. 위협 감시 유닛(40)은, 이벤트 출력 유닛(30)과 병렬로 동작한다. 위협이 되는 화학물질이 발견되거나, 이벤트의 발생 요인이 위협이 되는 것이면, 알람 발생 유닛(59)에 의해, 그것을 시각 및 청각 중 적어도 어느 하나에 의해 인식하는 알람 정보, 예를 들면, 소리나, 빛에 의한 경보에 의해 출력해도 좋다.

후각 시스템(300)에 있어서 취급되는 화학물질 관련정보는, 화학물질의 존재에 의해 변화(변동)하는 정보이다. 검출 유닛(100)에 있어서는, ＩＭＳ데이터(115)로서 상술한 바와 같이, 스펙트럼 및/또는 스펙트럼피쳐를 포함하는 정보를 출력한다. 이 로봇 개(1)에서는, 머리부(2)의 정면(10)의 코(11)의 좌우의 구멍(12L 및 12R)이 샘플링 구멍으로 되어 있으며, 코(11)의 후방의 검출 유닛(100)에 수납되어 있다.

로봇 개(1)의 그 밖의 기능을 개략적으로 설명하면, 우선, 로봇 개(1)는, 다리부(5)를 움직임으로써 자유 자재인 방향으로 이동할 수 있는 이동 유닛(500)을 포함하고, 중앙제어유닛(ＣＣＵ)(55)에 의해 이벤트 출력 유닛(30)으로부터 얻어진 이벤트 발생 방향을 향해서 로봇 개(1)를 이동시킬 수 있다.

또한, 로봇 개(1)는, 이벤트의 발생 방향의 화상, 소리, 해당 로봇의 장소, 발생 방향의 방위, 유체(流體)의 이동 방향, 해당 로봇의 주위의 환경 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함하는 이벤트 부속정보(69)를 취득하는 부속정보 취득유닛(60)을 가진다. 이 로봇 개(1)는, 머리부(2)의 좌우의 눈의 위치에 좌우의 화상을 취득하는 화상 취득 유닛(61L 및 61R)을 가진다. 화상 취득 유닛(61L 및 61R)은, 가시광 영역의 입체화상뿐만 아니라, 적외선 영역의 입체화상을 얻을 수 있고, 암시(暗視)능력을 구비하고 있다. 또한, 화상 취득 유닛(61L 및 61R)은, 거리 측정기능을 포함하는 다른 기능을 구비하고 있어도 좋다. 또한, 로봇 개(1)는, 머리부(2)의 좌우의 귀(13)의 위치에 좌우의 소리(스테레오 음)를 취득하는 마이크로폰(62L 및 62R)을 가진다. 로봇 개(1)는 머리부(2)를 목부(3)에 설치한 액추에이터(15)에 의해 몸통부(4)에 대하여 좌우 상하로 움직일 수 있다. 따라서, 머리부(2)를 이벤트 발생 방향을 향하게 함으로써, 이벤트 발생 방향의 화상 및 소리를 얻을 수 있다.

더욱이, 로봇 개(1)는, ＧＰＳ유닛(63)을 포함하고, 로봇 개(1)의 지구상의 위치를 이벤트 부속정보(69)에 포함시킬 수 있다. 또한, 로봇 개(1)는, 풍향, 온도 및 습도를 포함하는 환경 측정 유닛(64)을 포함하며, 이들의 정보를 이벤트 부속정보(69)에 포함시킬 수 있다.

로봇 개(1)는, 이벤트의 발생을 포함하는 이벤트 정보를 외부에 전송하는 복수 종류의 통신 유닛(200, 201, 210)을 더 가진다. 우선, 로봇 개(1)는, 꼬리(7)가 ＦＭ, ＡＭ의 주파수대를 이용한 ＲＦ 통신 유닛(200)으로 되어 있다. 또한, 좌우의 귀(13)가, 대량정보를 송수신하기 위한 ＭＩＭＯ타입의 통신 유닛(201)으로 되어 있다. 더욱이, 코(11)가 지향성 통신 인터페이스(211)로 되어 있어, 코(11)의 뒷편에 지향성 통신 유닛(210)이 수납되어 있다. 지향성 통신 인터페이스(211)는, 레이저 통신용의 반도체 레이저와, 가시광 통신용의 ＬＥＤ와, 수광 유닛과, 초음파 통신용의 초음파 발생장치와, 마이크로폰을 포함한다. 목부(3)의 액추에이터(15)를 움직임으로써 지향성 통신 인터페이스(211)를 원하는 방향을 향해 통신 범위를 한정할 수 있어, 통신 정밀도를 향상시키기가 용이하다. 또한 교환하는 정보를 은닉하기 쉽다.

이들 통신 유닛(200, 201 및 210)을 통하여 인트라넷 또는 인터넷이라고 하는 컴퓨터 네트워크에 액세스하는 것도 가능하다. 따라서, 로봇 개(1)는, 컴퓨터 네트워크 상에 오픈되어 있는 다양한 자원을 이용할 수 있다. 예를 들면, ＩＭＳ데이터(115)를, 컴퓨터 네트워크를 통하여 요인 판별 서버에 보내고, 외부의 자원을 이용해서 이벤트의 발생 요인을 얻을 수 있다. 통신 유닛(200, 201 및 210)에 의해 발생 요인의 추정을 위하여 외부의 리소스를 이용할 수 있으므로, 발생 요인의 추측 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 이들의 통신 유닛(200, 201 및 210)을 사용하여, 로봇 개(1)는, 다른 로봇 개와 정보를 교환하고, 협조하여 이벤트의 발생원을 특정하거나, 이벤트의 발생원이 위협적인 경우에는, 그 위협에 대항할 수 있다. 복수의 로봇 개(1)와 이벤트 발생 방향의 정보를 공유함으로써 이벤트의 발생원을 양호한 정밀도로 특정할 수 있다. 또한, 이벤트의 발생원이 이동하는 경우에는, 그 이동을 추적하거나, 발생원을 포위하거나 할 수 있다.

로봇 개(1)는, 소정의 냄새의 발생원이 되는 화학물질을 방출하는 냄새 출력 유닛(400)을 더 가진다. 이동중에 적당한 표식이 되는 장소에, 로봇 개(1)를 식별할 수 있는 냄새를 남김으로써, 같은 기능을 구비한 로봇 개(1)에게 자기를 추적시킬 수 있다. 인간이 인식할 수 없을 정도의 냄새나, 자연계의 냄새와 거의 판별이 불가능할 것 같은 냄새를 이용하여, 로봇 개(1)의 이동 경로 등을 간접적으로 다른 로봇 개(1)에게 전달할 수 있다.

도 2는 후각 시스템(300)의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 후각 시스템(300)은, 샘플링 포인트에 있어서의 외기(19)에 포함되는 화학물질에 관련되는 화학물질 관련정보를 제 1 타입의 센서, 본 예에서는 ＩＭＳ센서(110)에 의해 취득하는 검출 유닛(100)과, 특정 화학물질을 ＩＭＳ센서(110)에 의해 검출했을 때의 특정 패턴(48)을 포함하는 라이브러리(49)를 저장한 로컬 메모리(41)와, 검출 유닛(100)에 의해 얻어진 화학물질 관련정보(ＩＭＳ데이터)(115)와 라이브러리(41)에 포함되는 모니터링용의 특정 패턴(48)을 정상적으로 비교하는 위협 감시 유닛(40)을 포함한다. 위협 감시 유닛(40)은, 얻어진 ＩＭＳ데이터(115)와 모니터링용의 특정 패턴(48)이 일치했을 때 일치 정보를 출력하는 대조 유닛(42)을 포함한다.

특정 패턴(48)은, ＩＭＳ데이터(115)에 포함되는 ＩＭＳ센서(110)의 출력 스펙트럼의 요소를 나타내는 스펙트럼피쳐(스펙트럼·시그너쳐, 스펙트럼 특성, 특징)을 포함한다. 스펙트럼피쳐에는, 스펙트럼·피크 진폭, 스펙트럼·피크 폭 및 스펙트럼· 피크 구배(勾配), 스펙트럼·피크 간격, 스펙트럼·피크의 수, 처리 조건의 변화에 따른 스펙트럼·피크의 상대적 위치 시프트, 스펙트럼 불연속점, Vrf 대 Vcomp 특성 등이 포함되며, 이들로 한정되는 것이 아니다.

대조 유닛(42)은, ＩＭＳ데이터(115)에 포함되는 출력 스펙트럼으로부터 특정 패턴(48)의 스펙트럼피쳐에 대응하는 몇 개의 파라미터를 추출하여, 라이브러리(49)의 스펙트럼피쳐와 대조해도 좋다. 또한, 대조 유닛(42)은, 라이브러리(49)의 스펙트럼피쳐로부터 대조용의 스펙트럼을 합성하고, 패턴 매칭 등의 기술을 이용하여 ＩＭＳ데이터(115)와 특정 패턴(48)을 대조해도 된다.

후각 시스템(300)은, 얻어진 ＩＭＳ데이터(화학물질 관련정보)(115)의 변화에 따라, 이벤트의 발생 및 이벤트의 발생 요인을 출력하는 이벤트 출력 유닛(30)을 더 가지며, 대조 유닛(42)은, 이벤트 출력 유닛(30)과 시분할 또는 병렬로 동작한다. 후각 시스템(300)은, 또한, 통신 유닛(200)(다른 통신 유닛(201 또는 210)을 이용해도 좋지만, 이후에 있어서는, 통신 유닛(200)을 대표로 설명한다)을 통하여 로컬 메모리(41)의 라이브러리(49)에 저장되어 있는 특정 패턴(48)을 자동적으로 갱신하는 자동 갱신 유닛(45)을 더 가진다. 또한, 후각 시스템(300)은, 샘플링 포인트로부터 취득된 외기(19)를 보존 캡슐(159)에 봉입하는 샘플 보존 유닛(50)을 가진다.

우선, 검출 유닛(100)은, 좌우의 구멍(12L 및 12R)에 공통인 ＩＭＳ센서(110)를 포함한다. 이 검출 유닛(100)은, 복수의 샘플링 포인트(12R 및 12L)에 공통인 ＩＭＳ센서(110)와, 복수의 샘플링 포인트(12R 및 12L)로부터 ＩＭＳ센서(110)에 대하여 유체(본 예에서는 공기(외기))(19)를 시분할로 공급하는 공급 유닛(120)과, 외기(19)를 샘플링 캡슐(159)에 봉입해서 보존할 수 있는 샘플 보존 유닛(50)을 포함한다. 좌우의 구멍(12L 및 12R)의 각각에 ＩＭＳ센서(110)를 설치해도 좋다.

ＩＭＳ센서(110)는, 흡인된 외기(19)에 포함되는 화학물질을 방사선, 광, 전장(電場) 등을 이용하여 이온화하는 이온화 유닛(111)과, 이온화된 화학물질의 이동량을 제어하는 전계제어 필터(112)와, 이온화된 화학물질의 이동량으로부터 외기(19)에 포함되는 화학물질에 관련되는 정보로서 ＩＭＳ데이터(115)를 출력하는 유닛(113)을 포함한다.

공급 유닛(120)은, 샘플링 포인트인 좌우의 구멍(12L 및 12R)으로부터 외기(19)를 흡입하여 배출구(129)로부터 배출하기 위한 흡인 팬(흡인 펌프)(128)과, 각각의 구멍(12L 및 12R)으로부터 ＩＭＳ센서(110)에 외기(19)를 시분할로 유도하기 위한 관로(130L 및 130R)를 포함한다. 좌우의 관로(130L 및 130R)는 공통의 구성이며, 각각 흡인 챔버(121)와, 가동 커넥터(122)와, ＩＭＳ센서(110)에 외기(19)를 공급하는 공급관(123)과, 공급관(123)을 바이패스하는 바이패스관(124)과, ＩＭＳ센서(110)로부터 배기하기 위한 배기관(125)을 포함한다. 가동 커넥터(122)는, 샘플링 포인트인 코의 구멍(12L 및 12R)을 ±15도(이것에 한정되지 않지만) 정도 좌우 상하로 방향을 바꿀 수 있도록 하기 위한 것이다. 따라서, 목부(3)를 움직이지 않고도 샘플링 포인트(12L 및 12R)의 방향을 바꿀 수 있다.

좌우의 구멍(12L 및 12R)에는 셧오프 댐퍼(126)가 설치되어 있어 검출 유닛(100)을 외기(19)에 대하여 차단할 수 있게 되어 있다. 공급관(123), 바이패스관(124) 및 배기관(125)에는, 각각을 분리할 수 있도록 댐퍼(127a~127d)가 설치되어 있다. 검출 유닛(100)은, 이들의 댐퍼(126, 127a~127d), ＩＭＳ센서(110)를 제어하는 제어 유닛(135)을 더 포함한다.

예를 들면, 좌측의 구멍(12L)으로부터 외기(19)를 흡입하여 분석할 경우에는 우측의 관로(130R)의 댐퍼(127a~127d)를 폐쇄하고, 좌측의 관로(130L)의 댐퍼(127a~127d)를 개방하여 라인을 퍼지(purge)한다. 그 다음에, 우측의 관로 (130R)의 댐퍼(127a~127d)를 폐쇄하고, ＩＭＳ센서(110)에 의해 좌측의 구멍(12L)으로부터 흡입된 외기(19)에 포함되어 있는 화학물질을 검출한다. ＩＭＳ데이터(115)는, 이벤트 출력 유닛(30) 및 위협 감시 유닛(40)에 공급된다.

이벤트 출력 유닛(30) 및 위협 감시 유닛(40)에 있어서, 이벤트 및 위협이 검출되지 않으면, 상기와 같이 우측의 구멍(12R)으로부터 외기(19)를 흡입하여 분석한다.

이벤트 출력 유닛(30)에서 이벤트가 검출되었음에도 불구하고, 이벤트 요인을 추측할 수 없는 경우에는, 외기(19)에 포함되어 있는 화학물질은 미확인 또는 ＩＭＳ센서(110)에 있어서 분석 실적이 없는 화학물질일 가능성이 있다. 따라서, 제어 유닛(135)은, 우측의 구멍(12R)의 분석으로 이행하기 전에, 바이패스관(124)과 샘플 보존 유닛(50)을 차단하고 있었던 댐퍼(155)를 개방하고, 바이패스관(124)에 축적되어 있었던 외기(19)를 샘플 보존 유닛(50)에 의해 샘플 보존 캡슐(159)에 봉입한다. 그리고, 캡슐 반출 루트(162)를 통해서 스토커(160)에 저장한다. 스토커(160)에 저장된 샘플 보존 캡슐(159)에 봉입된 외기(19)를, 이후에, 동형(同形)의 ＩＭＳ센서(110)와, 고정밀도의 적당한 타입의 질량 분석기 등을 이용해서 해석하여 화학물질의 데이터베이스에 추가한다. 이러한 프로세스를 실행함으로써, 샘플링한 시점에서는 로봇에 탑재된 ＩＭＳ센서(110)로는 해석할 수 없었던 화학물질을, 이후에 해석 가능하게 할 수 있다.

샘플 보존 유닛(50)은, 상기한 바와 같이 자동적으로 샘플을 캡슐(159)에 보존해도 좋고, 유저로부터의 지시(원격지시)에 의해 샘플을 캡슐(159)에 보존하도록 해도 좋다. 예를 들면, 검출 유닛(100)의 기능을 정기적으로 확인하거나, 로봇 개(1)가 놓여진 환경을 정기적으로 샘플링해서 이력으로서 보존하거나 할 수 있다.

이벤트 출력 유닛(30)은, 각각의 샘플링 포인트(12L 및 12R)에서 샘플링된 외기(19)의 ＩＭＳ데이터(115)의 변화에 의해 이벤트의 발생을 판단하는 이벤트 감시 유닛(31)과, 요인추정 유닛(32)을 포함한다. 화학물질 관련정보인 ＩＭＳ데이터(115)의 변화는, 샘플링 포인트(12L 및 12R)에 있어서의 외기(19)에 포함되는 화학물질의 변화 및/또는 화학물질의 농도변화 중 적어도 어느 하나를 시사한다. 이벤트 감시 유닛(31)은, 전회의 샘플링 시의 ＩＭＳ데이터(115)와, 이번의 샘플링 시의 ＩＭＳ데이터(115)를 비교하고, 그 차분(差分)이, 이벤트 감시 유닛(31)에 미리 설정되어 있는 문턱값을 초월하면 이벤트가 발생했다고 판단한다.

이 경우의 이벤트는, 외기(19)에 새로운 화학물질이 방출되거나, 외기(19)에 대량의 화학물질이 방출되거나 하는 것으로서, 다양한 것이 포함된다. 예를 들면, 냄새가 있는 것을 놓거나, 냄새가 부수되는 것이 나타나거나, 냄새가 부수되는 사건을 들 수 있다. 냄새는, 인간이 냄새로서 느낄 수 있는 것에 한정되지 않으며, ＩＭＳ센서(110)에 의해 검출가능한 농도의 화학물질이 외기(19)에 포함되는 것이면 된다. 냄새가 부수되는 것에는, 오염물질, 폭약, 마약 등의 위험물, 인간 등의 생물도 포함된다. 또한, 냄새가 부수되는 사건에는, 발포 사건, 화재 등도 포함된다.

더욱이, 이벤트 출력 유닛(30)은, 로봇 개(1)에 대한 이벤트의 발생 방향을 판단한다. 이벤트 출력 유닛(30)은, 스테레오타입의 물질 검출 정보를 취득함으로써 이벤트의 발생 방향을 판단할 수 있다. 복수의 샘플링 포인트에 있어서 검출되는 화학물질의 시간차 및/또는 농도차와 복수의 샘플링 포인트의 3차원적인 위치 관계에 의해 이벤트의 발생 방향을 판단(추정)할 수 있다. 이 로봇 개(1)에 있어서는, 코(11)의 좌우의 구멍(12L 및 12R)을 샘플링 포인트로 하고 있지만, 더 떨어진 위치에 샘플링 포인트를 설치하는 것도 가능하다. 예를 들면, 귀(13)의 구멍을 샘플링 포인트로 하거나, 추가함으로써, 상하 방향의 이벤트의 발생 방향의 정밀도가 향상된다.

물질을 검출하기 위한 샘플링 포인트를 설치하는 위치는 머리부(2)에 한정되지 않고, 다른 장소, 예를 들면, 몸통부(4)에 설치해도 좋으며, 둔부(6)에 설치해도 좋다. 또한, 로봇 개(1)에 설치하는 물질 검출 유닛(100)은 하나로 한정되지 않고, 머리부(2), 몸통부(4) 및 둔부(6)에 각각 설치해도 좋다.

요인 추정 유닛(32)은, ＩＭＳ데이터(115)에 대응하는 다양한 패턴을 저장한 데이터베이스를 가지며, 패턴 매칭 등의 해석 기술을 이용해서 ＩＭＳ데이터(115)를 해석하고, ＩＭＳ데이터(115) 혹은 그 변화의 요인을 추정한다. 또한, 요인추정 유닛(32)은, 통신 유닛(200)을 통하여 ＩＭＳ데이터(115)를 외부의 자원, 예를 들면 해석 서버에 보내어, 이벤트의 발생 요인을 얻는 것이어도 좋다. 로봇 개(1)는, 이벤트의 발생원에 접근하는 것이 가능하여, 보다 농도가 높은 화학물질에 대응하는 ＩＭＳ데이터(115)를 취득할 수 있다. 따라서, 이벤트의 발생 요인의 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

더욱이, 요인 추정 유닛(32)은, 부속정보 취득유닛(60)이 취득가능한 이벤트 방향의 화상, 소리 등의 이벤트 부속정보(69)를 이용하여 이벤트 요인의 추정 정밀도를 향상시킨다. 화상, 소리 등의 이벤트 부속정보(69)를 이용하여 ＩＭＳ데이터(115)의 검색 대상이 되는 패턴의 검색 범위를 한정하여, 이벤트 요인을 추정하기 위한 처리 시간을 단축하는 것도 가능하다.

위협 감시 유닛(40)은 이벤트 출력 유닛(30)과 병렬로 동작한다. 이벤트 출력 유닛(30)으로서의 기능과, 위협 감시 유닛(40)으로서의 기능이 공통의 프로세서(ＣＰＵ)에 의해 실현되는 경우에는, 공통의 프로세서를 시분할로 사용해도 좋다. 또한, 하드웨어를 재구성가능한 칩에 이벤트 출력 유닛(30) 및 위협 감시 유닛(40)을 설치하는 경우에는, 리소스가 충분하면 병렬로 동작하도록 실장할 수 있으며, 리소스가 불충분하면 시분할하도록 실장할 수 있다.

위협 감시 유닛(40)은, 탐색 대상의 화학물질을 포함하는 요인이 ＩＭＳ데이터(115)와 바로 대조가능한 정보, 또는 대조가 용이한 복수의 특징적인 파라미터(스펙트럼·피쳐)로 변환(역변환)된 특정 패턴(48)을 포함하는 라이브러리(49)가 저장된 로컬 메모리(41)와, 특정 패턴(48)과 ＩＭＳ데이터(115)를 정상적으로 패턴 매칭 등의 해석 기술에 의해 대조하는 대조 유닛(42)을 포함한다. ＩＭＳ데이터(115)와 바로 대조가능한 정보의 전형적인 것은, 탐색 대상의 화학물질, 혹은 탐색 대상 자체로부터 얻어지는 냄새를 ＩＭＳ센서(110)에 의해 검출한 데이터(ＩＭＳ데이터)이다. 대조 유닛(42)은, 특정 패턴(48)과 ＩＭＳ데이터(115)가 일치했을 때, 혹은 ＩＭＳ데이터(115)에 특정 패턴(48)이 포함된다고 판단했을 때 일치 정보(44)를 출력하고, 알람을 출력하는 등의 대응 조치가 취해지도록 한다.

상시 검색용의 라이브러리(49)에 특정 패턴(48)을 저장하여 정상적으로 탐색(모니터링)하는 대상의 대표적인 것은, 인간에게 위협이 되는 유독물질, 폭약, 병기, 거래가 금지되어 있는 마약 등의 약물, 추적 대상이 되는 범죄자, 행방불명자 등이다. 이들 탐색 대상에서 특유한 냄새를 ＩＭＳ센서(110)가 감지했을 때 출력되는 ＩＭＳ데이터(115)를 로컬 메모리(41)에 저장해둠으로써, 로봇 개(1)는, 이들의 탐색 대상을 단시간에, 한층 효율적으로 발견할 수 있다.

검출이 일각을 다투는, 위협의 요인이 되는 화학물질의 종류는 그다지 많지 않다. 또한, 로봇 개(1)가 대치할 가능성이 있는 위협의 요인은, 로봇 개(1)의 출동 목적, 장소 등에 의해 좁히는 것도 가능하다. 한편, 검출이 일각을 다투는 경우, 화학물질을 검출하는 센서의 타입(본 예에 있어서는 ＩＭＳ타입의 센서(110))에 의해 다른 출력을 범용적인 데이터베이스와 비교하기 위한 처리 시간이 치명적이 될 가능성이 있다.

본 후각 시스템(300)에 있어서는, 화학물질을 검출하기 위해서 이용되고 있는 ＩＭＳ센서(110)의 출력(ＩＭＳ데이터)(115)과 다이렉트하게, 또는 특징점의 추출만으로 비교할 수 있는 특정 패턴(48)을 저장한 라이브러리(49)를 액세스 시간이 짧은, 예를 들면 캐시 메모리 등의 로컬 메모리(41)에 저장하고 있다. 따라서, 대조 유닛(42)은, 라이브러리(49)를 참조함으로써, 단시간에 위협이 발생할 가능성을 판단할 수 있다. 또한, 라이브러리(49)에 저장하는 특정 패턴(48)의 수를 제한함으로써, ＩＭＳ데이터(115)와 보다 비교하기 쉬운 데이터 형식으로 특정 패턴(48)을 라이브러리(49)에 저장할 수 있다.

예를 들면, 비(非)압축된 특정 패턴(48)을 라이브러리(49)에 준비함으로써, 신장(伸長)에 필요한 시간을 생략할 수 있다. 더욱이, 대조 유닛(42)의 처리에 필요한 시간 및 리소스를 저감할 수 있으므로, 다른 처리, 예를 들면, 요인 추정 유닛(32) 등과의 병렬 처리 또는 시분할처리도 용이하게 된다. 따라서, 위협 감시 유닛(40)에 의해, 정상적으로 위협의 요인의 유무의 가능성을 단시간에 판단할 수 있다.

자동 갱신 유닛(45)은, 상시 모니터용의 라이브러리(49)에 저장되어 있는 특정 패턴(48)을 자동적으로 교체한다. 자동 갱신 유닛(45)은, 이벤트 출력 유닛(30)에 있어서 얻어진 이벤트의 발생 요인에 근거하여, 라이브러리(49)의 특정 패턴(48)을 갱신할 수 있다. 또한, 자동 갱신 유닛(45)은, 이벤트 발생 요인과 함께, 혹은 별도로, 이벤트 부속정보(69)에 포함되는 해당 장치의 주위의 화상 및/또는 소리, 게다가는 이벤트 발생 방향의 화상이나 소리 등에 의해 상황을 판단하여, 라이브러리(49)의 특정 패턴(48)을 갱신할 수 있다. 이벤트 부속정보를 취득하는 유닛을 더 가지는 경우에는, 자동 갱신 유닛(45)은, 이벤트 부속정보에 근거하여 특정 패턴(48)을 갱신할 수 있다.

라이브러리(49)에 저장되어 있는 특정 패턴(48)을 로봇 개(1)가 대면하는 상황에 근거하여 갱신함으로써, 위협을 한층 확실하게 검출할 수 있다. 또한, 라이브러리(49)에 저장되어 있는 특정 패턴(48)을 자동갱신함으로써, 라이브러리(49)에 저장하는 특정 패턴(48)의 양을 어느 정도 제한할 수 있다. 따라서, 위협검색에 필요한 시간을 더욱 단축할 수 있다.

예를 들면, 특정 패턴(48)에 포함되는 하나의 화학물질이 인식된 경우, 그 화학물질과 화학반응을 일으켜 위험하게 될 다른 화학물질이나, 반응 에너지나 열량이 대단히 커서 위험하게 될 요소 등을 특정 패턴(48)에 포함하도록 자동적으로 특정 패턴(48)을 갱신할 수 있다. 특정 패턴(48)에 포함되는 하나의 화학물질이 인식(대조)되었을 경우, 그 화학물질의 존재 비율이 커지면 위험한 화학반응이 발생하는 경우, 그 화학물질의 농도를 빈번(頻繁)하게 검증하도록, 특정 패턴(48)을 갱신하는 것도 가능하다.

도 3에, 후각 시스템(300)의 전형적인 제어를 플로우 챠트에 의해 나타내고 있다. 이 제어는 프로그램(프로그램 제품)으로서, 기록 매체에 기록하거나, 컴퓨터 네트워크를 통하여 제공하는 것이 가능하다.

스텝 701에 있어서, 검출 유닛(100)의 ＩＭＳ센서(110)가 복수의 샘플링 포인트에서 샘플링하고, ＩＭＳ데이터(115)를 출력한다. 이것과 전후 또는 병행하여, 스텝 702에 있어서, 부속정보 취득유닛(60)이 부속정보(69)를 취득한다.

스텝 703에 있어서, 샘플링에 의해 얻어진 ＩＭＳ데이터(115)와, 로컬 메모리(41)의 라이브러리(49)에 포함되는 모니터링용의 특정 패턴(48)을 위협 감시 유닛(40)이 정상적으로 비교·대조한다. 스텝 704에 있어서, ＩＭＳ데이터(115)와 모니터링용의 특정 패턴(48)이 일치하면, 스텝 705에 있어서 일치 정보(44)를 출력한다. 스텝 705에 있어서는, 위협이 발견되었으므로, 통상 알람 출력으로 이어진다. 위협 감시 유닛(40)의 처리 부하는 상술한 바와 같이 가볍다. 따라서, ＣＰＵ 및 메모리를 포함하는 중앙제어유닛(55)의 처리 능력을 나누어 행해도 좋고, 전용의 프로세서를 설치해도 좋으며, 위협감시를 포함하는 몇 개의 잡(job)을 병렬로 행하는 처리 시스템을 설치해 두어도 좋다.

상기의 위협감시의 프로세스와 병렬로 또는 시분할로, 스텝 711에 있어서 이벤트 출력 유닛(30)이 ＩＭＳ데이터(115)의 변화에 따라, 이벤트의 발생을 확인한다. 이벤트의 확인과 병렬로, 또는 전후로 해서, 스텝 712에 있어서, 자동 갱신 유닛(45)이 이벤트 부속정보(69)에 근거하여 특정 패턴(48)의 갱신이 필요하다고 판단하면, 스텝 713에 있어서 특정 패턴(48)이 갱신된다. 로봇 개(1)가 감시하고 있는 장소나 상황에 따라서 특정 패턴(48)을 갱신할 수 있다.

스텝 711에 있어서 이벤트가 검출되면, 스텝 721에 있어서 요인 추정 유닛(32)은 ＩＭＳ데이터(115)에 근거해 이벤트의 발생 요인을 판단한다. 스텝 722에 있어서, 중앙제어유닛(55)이, 외부의 서버 등의 자원의 서포트가 필요하다고 판단하면, 스텝 723에 있어서, 통신 유닛(200) 등을 통하여 이벤트 정보와 함께 이벤트 부속정보를 외부에 전송한다. 통신 유닛(200)을 통하여, 얻어진 ＩＭＳ데이터(115)를 포함하는 이벤트 발생 정보를 외부에 전송하고, 외부의 서버 등으로부터 이벤트의 발생 요인을 취득해도 좋다.

스텝 724에 있어서, 자동 갱신 유닛(45)이 이벤트의 발생 요인에 근거하여 특정 패턴(48)의 갱신이 필요하다고 판단하면, 스텝 725에 있어서, 통신 유닛(200)을 통하여 로컬 메모리(41)의 라이브러리(49)에 저장되어 있는 특정 패턴(48)을 자동적으로 갱신한다. 외부의 서버 혹은 로봇 개(1)의 컨트롤러 등으로부터, 이벤트 발생 요인과 함께 갱신해야 할 특정 패턴(48)이 통신 유닛(200)을 통하여 제공되어도 좋다.

스텝 726에 있어서, 이벤트의 발생 요인이 판명되지 않을 때에는, 중앙제어유닛(55)이, 스텝 727에 있어서, 샘플 보존 유닛(50)에 의해 샘플링 포인트에 있어서의 유체를 보존 캡슐(159)에 봉입한다.

이와 같이, 이 후각 로봇 개(1)에서 특징적인 것은, 매우 위험성이 높은 폭발 물질이나 독물, 독가스, 유해물질에 대한 처리가 우선적으로 행해지는 구조로 되어 있어, 긴급 시에는, 모든 분석을 정지하고, 우선 처리를 실행하도록 반응시킬 수 있는 것이다.

더욱이, 로봇 개(1)는 전용의 위험 예지 유닛을 독립하여 기능시키는 위협 감시 유닛(40)을 탑재하고, 이것에 의해 위협이 되는 사태를 상시 모니터링한다. 로컬 메모리(41)에는, 자신의 탐색 목표가 되는 화학물질의 데이터베이스를 로딩해 두고, 해당되지 않는 화학물질과 조우했을 경우에는, 독자로, 혹은 요인 추정 유닛(32)을 통하여 원격으로 글로벌·데이터를 참조하여도 된다.

후각 로봇 개(1)는, 컨트롤러 측으로부터의 지시로 복수의 모드를 전환하는 것이 가능하다. 대상이 되는 화학물질이나 그 계통의 물질을 분석할 경우에는, 위협 감시 유닛(40)을 이용할 수 있으며, 자신의 로컬·메모리(41)에 탐색 데이터베이스(라이브러리)(49)를 가지고, 대조 유닛(42)에 의해 단시간에 참조할 수 있다. 데이터베이스(49)는, 복수의 키로 탐색이 가능한 ＲＤ구조를 채용하고 있으며, 유사한 화학물질이나 화학변화가 발생하기 쉬운 중간반응물이나 부(副)생성물 등이 탐색 공간상 단거리가 되는 구성을 채용할 수 있다.

게다가, 로봇 개(1)는, 샘플 보존 유닛(50)에 의해, 글로벌·데이터에 등록이 없는 경우에는, 새로운 화학물질로서 등록할 수 있도록 하고 있다. 다시 말해, 요인을 판단할 수 없는 경우, 물질 검출 유닛(100)으로부터 외기(19)를 그대로 배기하지 않고, 샘플 보존 유닛(50)으로 전환하여 외기를 캡슐(159)에 보존한다. 이것에 의해, 기존의 분석 장치에서의 분석 결과와 나중에 대조해서 등록함으로써, 위협을 판단하는 특정 패턴(48)의 공급원이 되는 데이터베이스의 품질을 향상시킬 수 있다. 팽대한 특정 패턴(48)을 포함하는 데이터베이스를 적절한 품질로 구축하기 위해서는, 이 자동화 시스템이 중요하게 된다. ＩＭＳ센서용의 데이터베이스를 효율적으로 충실하게 하기 위해서, 기존의 질량분석장치 등의 분석 결과와 ＩＭＳ를 사용한 분석 결과와의 비교와 차분(差分) 정보를 일치시키거나 혹은 흡수해서 보정하는 룰을 구축할 수 있다. 통계 데이터를 축적함으로써, ＩＭＳ센서용의 특정 패턴을 자동생성하는 것을 포함하는 데이터베이스 구축의 자동화가 실현된다.

새로운 화학물질을 검출했을 경우에는, 후각 로봇 개(1)는, 네트워크를 경유하여, 글로벌 메모리에 대하여 가(假)등록을 행해도 좋다. 이것은, 이후에, 성분분석이 실행되어 물질의 특정이 이루어진 경우에, 정식등록으로 하는 방식이다. 화학물질의 시그너쳐(signature)가 등록되어, 어떤 추정 알고리즘에 의해, 물질의 추정이 실행된다. 이 추정은, 통계 처리와 실제의 물질 특정 결과에 따라, 알고리즘의 수정과 추정 근거(룰)가 수정되어 정확도가 향상되는 방식을 채용하고 있다. 이것을, 화학물질의 추정과 학습이라고 칭하며, 인간이 화학물질의 특정에 관여하는 시간을 단축하는데 공헌한다. 즉, 반(半)자동화 알고리즘으로부터, 자동화 알고리즘으로 진화시키는데 공헌하고 있다. 추정 정확도와 학습 효율을 상승시키는 포인트는, 탐색 대상의 시그너쳐 정보뿐만이 아니라, 그 자리에 있는 다른 정보, 예컨대, 습도나 온도, 그곳에 존재하고 있는 다른 시그너쳐와의 상관성도 포함한 유추와 실제의 분석 결과 간의 갭(gap)을 메우는 팩터(factor)를 찾아내는 것이 매우 중요하게 된다.

한편, 이상에서는, 자립해서 이동가능한 로봇의 예로서 로봇 개(1)에 탑재된 후각 시스템(300)을 예로 들어 본 발명을 설명했지만, 후각 시스템(300)은, 다른 로봇, 휴대전화를 포함하는 휴대 단말 등의 이동가능한 장치, 또는 고정된 장치에 탑재하는 것이 가능하다. 또한, 상기의 후각 시스템(300)은, 복수의 샘플링 포인트를 포함하지만, 하나의 샘플링 포인트에서 채취된 외기(19)에 포함되는 화학물질을 검출하는 시스템이어도 좋다.

또한, 로봇 개(1)는 지상을 이동할 수 있는 로봇의 일예이지만, 새형 로봇이나, 공중을 부유(浮遊) 혹은 비행가능한 로봇이어도 좋다. 더욱이, 해상 혹은 해중(海中)을 이동하는 로봇이어도 좋다. 또한, 상기에서는 기체 중의 화학물질을 검출하는 기능을 포함하는 로봇를 예로 들어 설명했지만, 수중 혹은 해중에 포함되는 화학물질을 검출하는 기능을 포함하는 로봇이어도 좋다. 게다가, 위협을 모니터링하는 기능은, ＩＭＳ센서(110) 등과 함께 휴대용의 정보단말에 실장하거나, 자동차, 비행기, 배 등의 이동체에 실장하거나, 가전(家電)에 실장하거나, 빌딩이나 홈 시큐리티용의 제품에 실장하거나 하는 것도 가능하다.

Claims (15)

1. 샘플링 포인트에 있어서의 유체에 포함되는 화학물질에 관련되는 화학물질 관련정보를 제 1 타입의 센서에 의해 취득하는 검출 유닛과,
   특정 화학물질을 상기 제 1 타입의 센서에 의해 검출했을 때의 특정 패턴을 포함하는 라이브러리를 저장한 로컬 메모리와,
   상기 검출 유닛에 의해 얻어진 화학물질 관련정보와 상기 라이브러리에 포함되는 모니터링용의 특정 패턴을 정상(定常)적으로 비교하여, 상기 얻어진 화학물질 관련정보와 상기 모니터링용의 특정 패턴이 일치했을 때 일치 정보를 출력하는 대조 유닛을 가지는 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 얻어진 화학물질 관련정보의 변화에 따라, 이벤트의 발생 및 상기 이벤트의 발생 요인을 출력하는 이벤트 출력 유닛을 더 가지고,
   상기 대조 유닛은, 상기 이벤트 출력 유닛과 시분할 또는 병렬로 동작하는, 장치.
3. 제2항에 있어서,
   무선 또는 유선에 의해 외부와 통신하는 통신 유닛을 더 가지고,
   상기 이벤트 출력 유닛은, 상기 통신 유닛을 통하여, 상기 화학물질 관련정보를 포함하는 이벤트 발생 정보를 외부에 전송하고, 상기 이벤트의 발생 요인을 취득하는, 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 통신 유닛을 통하여 로컬 메모리의 상기 라이브러리에 저장되어 있는 특정 패턴을 자동적으로 갱신하는 자동 갱신 유닛을 더 가지는, 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 자동 갱신 유닛은, 상기 이벤트의 발생 요인에 근거하여 상기 특정 패턴을 갱신하는, 장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 장치의 주위의 화상 및/또는 소리를 포함하는 이벤트 부속정보를 취득하는 유닛을 더 가지고,
   상기 자동 갱신 유닛은, 상기 이벤트 부속정보에 근거하여 상기 특정 패턴을 갱신하는, 장치.
7. 제3항에 있어서,
   상기 이벤트의 발생 요인이 밝혀지지 않을 때, 상기 샘플링 포인트에 있어서의 유체를 보존 캡슐에 봉입하는 샘플 보존 유닛을 더 가지는, 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제 1 타입의 센서는 상기 화학물질 관련정보를 스펙트럼으로서 출력하는 분석형 센서이며, 상기 특정 패턴은 스펙트럼피쳐를 포함하고,
   상기 대조 유닛은, 상기 분석형의 센서로부터 얻어진 스펙트럼을 상기 특정 패턴에 포함되는 스펙트럼피쳐를 이용하여 대조하는, 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 분석형 센서는 이온 이동도 센서인, 장치.
10. 샘플링 포인트에 있어서의 유체에 포함되는 화학물질에 관련되는 화학물질 관련정보를 제 1 타입의 센서에 의해 검출하는 검출 유닛을 가지는 장치를 제어하는 방법으로서,
    특정 화학물질을 상기 제 1 타입의 센서에 의해 검출했을 때의 특정 패턴을 포함하는 라이브러리가 상기 장치의 로컬 메모리에 저장되어 있으며,
    상기 검출 유닛에 의해 얻어진 화학물질 관련정보와 상기 라이브러리에 포함되는 모니터링용의 특정 패턴을 정상적으로 비교하는 단계와,
    상기 얻어진 화학물질 관련정보와 상기 모니터링용의 상기 특정 패턴이 일치했을 때 일치 정보를 출력하는 단계를 가지는 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 얻어진 화학물질 관련정보의 변화에 따라, 이벤트의 발생 및 상기 이벤트의 발생 요인을 출력하는 단계를 더 가지며,
    상기 일치 정보를 출력하는 단계가, 상기 이벤트의 발생 요인을 출력하는 단계와 시분할 또는 병렬로 실행되는, 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 장치는 무선 또는 유선에 의해 외부와 통신하는 통신 유닛을 더 가지고,
    상기 방법은,
    상기 통신 유닛을 통하여, 상기 얻어진 화학물질 관련정보를 포함하는 이벤트 발생 정보를 외부에 전송하고, 상기 이벤트의 발생 요인을 취득하는 단계를 더 가지는, 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 통신 유닛을 통하여 로컬 메모리의 상기 라이브러리에 저장되어 있는 특정 패턴을 상기 이벤트의 발생 요인에 근거해 갱신하는 단계를 더 가지는, 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 장치의 주위의 화상 및/또는 소리를 포함하는 이벤트 부속정보를 취득하는 단계를 더 가지고,
    상기 갱신하는 단계는, 상기 이벤트 부속정보에 근거하여 상기 특정 패턴을 갱신하는 것을 포함하는, 방법.
15. 샘플링 포인트에 있어서의 유체에 포함되는 화학물질에 관련되는 화학물질관련정보를 제 1 타입의 센서에 의해 검출하는 검출 유닛과, ＣＰＵ와, 메모리를 가지는 장치에 있어서 실행되는 프로그램으로서,
    특정 화학물질을 상기 제 1 타입의 센서에 의해 검출했을 때의 특정 패턴을 포함하는 라이브러리가 상기 메모리에 저장되어 있으며,
    상기 검출 유닛에 의해 얻어진 화학물질 관련정보와 상기 라이브러리에 포함되는 모니터링용의 특정 패턴을 정상적으로 비교하는 단계와,
    상기 얻어진 화학물질 관련정보와 상기 모니터링용의 상기 특정 패턴이 일치했을 때 일치 정보를 출력하는 단계를 실행하는 명령을 가지는 프로그램.

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