将来、Apple WatchやiPhoneでは、レーザーやその他のセンサーを組み合わせて空気を信頼性高く感知する方法をAppleが考案し、ユーザーに地域環境における有毒ガスや花粉について警告するようになるかもしれない。
空気は生活に欠かせない重要な要素ですが、常に意識されているわけではありません。潜在的に危険な物質でもあります。目に見えない問題、例えば花粉や有毒ガスなど、空気中には様々な物質が含まれている可能性があり、それらを大量に吸入すると、人体に害を及ぼす可能性があります。
一酸化炭素検知器などは家庭用や携帯型のものがありますが、コンパクトなタイプは持ち運びに適さない場合があります。理想的には、スマートフォンやスマートウォッチなど、ユーザーが毎日持ち歩いたり身に着けたりする機器にガス検知器を組み込むことで、より高いレベルの保護を実現できますが、現在のシステムではそのような組み込みは不可能です。
Appleに付与された「携帯型電子機器用粒子状物質センサー」と題された特許において、Appleは機器に組み込める部品を開発することで、この問題の解決策を示唆しています。具体的には、この特許は空気中の粒子状物質を正確に検出することに関するものです。
3D空間で粒子を検出するために3つのレーザーが使用されている例
自己混合干渉計は、レーザー光の反射によって物体の存在を検出するシステムであり、風速の影響を受けるため、ファンを内蔵することで一定の風速と風向を作り出し、粒子状物質の推定誤差を最小限に抑える場合があります。場合によっては、ファンを内蔵せず、自己混合干渉計自体で風速を測定することもあります。
Appleの空気監視ソリューションでは、3つのレーザー光源、3つの全反射レンズ、そして光信号を受信するための光センサーまたはフォトダイオードの使用を提案しています。レーザーから発せられた光はレンズを通過し、受信センサーに向かって反射され、さらに屈折してセンサー自体に向かっていきます。
Appleは、このスタックはベースレベルにセンサー回路、その上にエミッターとディテクター、そして最上部にレンズを配置する構成になる可能性があると示唆している。つまり、光センサーと光源が同じ位置に配置され、光は発生源に反射されることになる。
粒子センサーで使用されるコンポーネントの潜在的なスタック。
これにより、Appleは光の到達点を決定したり、検出センサーを発光体から遠く離れた場所に設置したりする必要がなくなり、設計スペースを節約できます。Appleはまた、iPhoneのTrueDepthカメラアレイなどのハードウェアで使用されているVCSELの使用も提案しています。
システムは、各光源から放射される光パワーの変化を各センサーで受信し、粒子がレーザーの前を通過したかどうかを判定します。光線の後方散乱と反射を検出することで、空気中の粒子の量を測定することができます。
3 組のレーザーを異なる位置に配置すると、3 次元空間で風速と粒子数を検知でき、正確な方向の読み取りが可能になります。
このシステムは、3本の光線を異なる方向に照射し、時間経過とともに光線の位置を調整することで、複数の収束点における反射光の変化を検出します。このデータを用いて、体積変化に基づいて流速と流向を判定することで、短時間における粒子状物質の計測精度を向上させることができます。
その後、測定値と風速、およびガス中の粒子状物質の濃度に基づいて、粒子の量が推定されます。
3レーザー微粒子検知装置の別の図。
この特許には、発明者としてメフメット・ムトゥル、ジェームズ・J・ダドリー、マーク・T・ウィンクラー、ウェンルイ・カイが記載されており、2019年7月22日に出願されました。
Apple は毎週多数の特許を出願しているが、特許出願の存在は Apple の研究開発チームの関心領域を示すものではあっても、そのアイデアが将来の製品やサービスに採用されることを必ずしも保証するものではない。
Appleがガス検知の問題に着目したのは今回が初めてではない。2019年1月には、小型ガスセンサーの開発により、小型の有害ガスセンサーをiPhoneに搭載できる可能性を示唆していた。
2019年8月には、複数の一般的なガスを検出するために粒状の金属酸化物半導体材料センサーの使用を提案し、2019年4月には、ガスセンサーを使用して簡易な位置検出を行うことを提案した。
