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技術 記憶域管理プログラム及び電子機器

出願人 京セラドキュメントソリューションズ株式会社
発明者 千村哲之
出願日 2015年10月2日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2015-196346
公開日 2017年4月6日 (3年7ヶ月経過) 公開番号 2017-068770
状態 特許登録済
技術分野 記憶装置の信頼性向上技術 エラー時の再試行 ハードウェアの冗長性 メモリシステム
主要キーワード データ記憶制御装置 記憶域管理 書込み頻度 SMART情報 バックアップデバイス 書込み回数 工場出荷 保証書
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年4月6日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

SSD(Solid State Drive)等の書込み回数の制限を有する不揮発性記憶装置を実質的に長い寿命活用する記憶域管理プログラムを提供すること、また、記憶域管理プログラムを備えた電子機器を提供すること。

解決手段

書込み回数の制限を有する不揮発性記憶装置31のみにデータを書込む通常書込み部211と、書込み回数の制限を有する不揮発性記憶装置31と書込み回数の制限のない不揮発性記憶装置32の両方にデータを書込むバックアップ書込み部212と、書込み回数の制限のない不揮発性記憶装置32のみにデータを書込む代替書込み部213とを、書込み回数の制限を有する不揮発性記憶装置31の不良ブロック数に基づいて使い分ける、記憶装置管理プログラム21を提供する。不揮発性記憶装置32のパーティション書込み頻度を利用して使い分けを効率化する。また、その記憶域管理プログラム21を備えた電子機器1を提供する。

概要

背景

画像形成装置その他の電子機器に用いられる不揮発性記憶装置としては、HDD(Hard Disk Drive)が広く用いられている。近年においては、半導体に関する技術進歩、低価格化により、SSD、NANDフラッシュデバイス等の半導体を用いた不揮発性記憶装置も用いられる。読出し所要時間がHDDよりも短く、有用である。しかし、半導体を用いた不揮発性記憶装置の多くは、書込み回数限界による寿命を有する。永久的に使用できるものではなく、使用に当たってはこの点に留意する必要がある。

この点について、特許文献1には、不揮発性記憶装置の不良ブロックの数が特定の数に達した場合に、不揮発性記憶装置への書込みを制限する画像形成装置が開示されている。

また、特許文献2には、不揮発性記憶装置のパーティションの書込み回数が特定の回数を超えると、不揮発性記憶装置に書込む際に書換え保証回数の多い別の不揮発性記憶装置にバックアップを作成するデータ記憶制御装置が開示されている。

概要

SSD(Solid State Drive)等の書込み回数の制限を有する不揮発性記憶装置を実質的に長い寿命で活用する記憶域管理プログラムを提供すること、また、記憶域管理プログラムを備えた電子機器を提供すること。書込み回数の制限を有する不揮発性記憶装置31のみにデータを書込む通常書込み部211と、書込み回数の制限を有する不揮発性記憶装置31と書込み回数の制限のない不揮発性記憶装置32の両方にデータを書込むバックアップ書込み部212と、書込み回数の制限のない不揮発性記憶装置32のみにデータを書込む代替書込み部213とを、書込み回数の制限を有する不揮発性記憶装置31の不良ブロック数に基づいて使い分ける、記憶装置管理プログラム21を提供する。不揮発性記憶装置32のパーティションの書込み頻度を利用して使い分けを効率化する。また、その記憶域管理プログラム21を備えた電子機器1を提供する。

目的

本発明は、SSD等の書込み回数の制限を有する不揮発性記憶装置を実質的に長い寿命で活用する記憶域管理プログラムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

書込み回数の制限を有する第1の不揮発性記憶装置のみにデータを書込む通常書込み部、前記第1の不揮発性記憶装置と書込み回数の制限のない第2の不揮発性記憶装置の両方にデータを書込むバックアップ書込み部、前記第2の不揮発性記憶装置のみにデータを書込む代替書込み部、並びに、前記通常書込み部、前記バックアップ書込み部及び前記代替書込み部のうちの1を選択する判定部として電子機器コンピューターを機能させ、前記判定部は、前記第1の不揮発性記憶装置の不良ブロックの数を検出し、前記不良ブロックの数が第1の閾値未満であれば前記通常書込み部を選択し、前記不良ブロックの数が第2の閾値以上であれば前記代替書込み部を選択し、前記不良ブロックの数が前記第1の閾値以上かつ前記第2の閾値未満であれば、前記第1の不揮発性記憶装置のパーティションのうち書込み頻度が高いものについて前記バックアップ書込み部を、書込み頻度が低いものについて前記通常書込み部を、選択することを特徴とする、電子機器用記憶装置管理プログラム

請求項2

書込み回数の制限を有す第1の不揮発性記憶装置と、書込み回数の制限のない第2の不揮発性記憶装置と、前記第1の不揮発性記憶装置のみにデータを書込む通常書込み部と、前記第1の不揮発性記憶装置と前記第2の不揮発性記憶装置の両方にデータを書込むバックアップ書込み部と、前記第2の不揮発性記憶装置のみにデータを書込む代替書込み部と、前記通常書込み部、前記バックアップ書込み部及び前記代替書込み部のうちの1を選択する判定部とを備え、前記判定部は、前記第1の不揮発性記憶装置の不良ブロックの数を検出し、前記不良ブロックの数が第1の閾値未満であれば前記通常書込み部を選択し、前記不良ブロックの数が第2の閾値以上であれば前記代替書込み部を選択し、前記不良ブロックの数が前記第1の閾値以上かつ前記第2の閾値未満であれば、前記第1の不揮発性記憶装置のパーティションのうち書込み頻度が高いものについて前記バックアップ書込み部を、書込み頻度が低いものについて前記通常書込み部を、選択するることを特徴とする、電子機器。

請求項3

前記第1の不揮発性記憶装置がSSDであり、前記第2の不揮発性記憶装置がHDDであることを特徴とする、請求項2に記載の電子機器。

請求項4

画像形成装置であることを特徴とする、請求項2又は3に記載の電子機器。

技術分野

0001

本発明は、SSD(Solid State Drive)等の有寿命不揮発性記憶装置活用する記憶域管理プログラム、及び記憶域管理プログラムを備えた電子機器に関する。

背景技術

0002

画像形成装置その他の電子機器に用いられる不揮発性記憶装置としては、HDD(Hard Disk Drive)が広く用いられている。近年においては、半導体に関する技術進歩、低価格化により、SSD、NANDフラッシュデバイス等の半導体を用いた不揮発性記憶装置も用いられる。読出し所要時間がHDDよりも短く、有用である。しかし、半導体を用いた不揮発性記憶装置の多くは、書込み回数限界による寿命を有する。永久的に使用できるものではなく、使用に当たってはこの点に留意する必要がある。

0003

この点について、特許文献1には、不揮発性記憶装置の不良ブロックの数が特定の数に達した場合に、不揮発性記憶装置への書込みを制限する画像形成装置が開示されている。

0004

また、特許文献2には、不揮発性記憶装置のパーティションの書込み回数が特定の回数を超えると、不揮発性記憶装置に書込む際に書換え保証回数の多い別の不揮発性記憶装置にバックアップを作成するデータ記憶制御装置が開示されている。

先行技術

0005

特開2009−055457号公報
特開2011−044207号公報

発明が解決しようとする課題

0006

特許文献1に開示された画像処理装置は、不揮発性記憶装置への書込みを制限するため、画像形成装置の部が制約されてしまうことがある。

0007

特許文献2に開示されたデータ記憶制御装置によれば、バックアップによって書込みされるデータが保存される限りにおいて、電子機器(画像形成装置等)の部が制限されることはない。しかし、バックアップデータを書込む別の不揮発性記憶装置もまた書込み回数の限界を有するものである。使用する不揮発性記憶装置と別の不揮発性記憶装置とは別々に書込みが行われ、別々に交換されるので、一時点においては別の不揮発性記憶装置の残り書込み可能回数が使用する不揮発性記憶装置の残り書込み可能回数よりも多いことが保証できるものではない。すなわち、バックアップによってはデータが保存されないリスクが存在する。

0008

本発明は、SSD等の書込み回数の制限を有する不揮発性記憶装置を実質的に長い寿命で活用する記憶域管理プログラムを提供することを課題とする。また、記憶域管理プログラムを備えた電子機器を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明の電子機器電子機器用記憶装置管理プログラムは、
書込み回数の制限を有する第1の不揮発性記憶装置のみにデータを書込む通常書込み部、
前記第1の不揮発性記憶装置と書込み回数の制限のない第2の不揮発性記憶装置の両方にデータを書込むバックアップ書込み部、
前記第2の不揮発性記憶装置のみにデータを書込む代替書込み部、並びに、
前記通常書込み部、前記バックアップ書込み部及び前記代替書込み部のうちの1を選択する判定部として電子機器のコンピューターを機能させ 、
前記判定部は、
前記第1の不揮発性記憶装置の不良ブロックの数を特定の頻度で検出し、
前記不良ブロックの数が第1の閾値未満であれば前記通常書込み部を選択し、
前記不良ブロックの数が第2の閾値以上であれば前記代替書込み部を選択し、
前記不良ブロックの数が前記第1の閾値以上かつ前記第2の閾値未満であれば、前記第1の不揮発性記憶装置のパーティションのうち書込み頻度が高いものについて前記バックアップ書込み部を、書込み頻度が低いものについて前記通常書込み部を、選択する
ことを特徴とする。

0010

この特徴によれば、例えば、第1の閾値を第1の不揮発性記憶装置の保証書込み回数より小さな保証書込み回数に近い値とし、第2の閾値を第1の不揮発性記憶装置の保証書込み回数の値とすることで、以下の効果を得ることができる。(1)第1の不揮発性記憶装置の寿命が近づいた場合(不良ブロックの数を次に検出するまでの間に保証書込み回数に到達する可能性があると判断される場合)には書込み頻度の高いパーティションについて第2の不揮発性記憶装置にデータをバックアップよして保存しつつ第1の不揮発性記憶装置に書込む。これにより、第1の不揮発性記憶装置が不良となってもバックアップを復元することができる。(2)第1の不揮発性記憶装置の寿命が尽きる直前には、第2の不揮発性記憶装置にデータを書込む。第2の不揮発性記憶装置には上記(1)の状態から継続してデータが書込まれており、データが第1の不揮発性記憶装置と第2の不揮発性記憶装置に分散してしまうことがない。上記(1)(2)のいずれにおいても、データが確実に保存され、不揮発性記憶装置を保証書込み回数まで活用する(実質的に寿命を延ばす)ことが可能となる。

0011

本発明の電子機器は、
書込み回数の制限を有す第1の不揮発性記憶装置と、
書込み回数の制限のない第2の不揮発性記憶装置と、
前記第1の不揮発性記憶装置のみにデータを書込む通常書込み部と、
前記第1の不揮発性記憶装置と前記第2の不揮発性記憶装置の両方にデータを書込むバックアップ書込み部と、
前記第2の不揮発性記憶装置のみにデータを書込む代替書込み部と、
前記通常書込み部、前記バックアップ書込み部及び前記代替書込み部のうちの1を選択する判定部とを備え、
前記判定部は、
前記第1の不揮発性記憶装置の不良ブロックの数を検出し、
前記不良ブロックの数が第1の閾値未満であれば前記通常書込み部を選択し、
前記不良ブロックの数が第2の閾値以上であれば前記代替書込み部を選択し、
前記不良ブロックの数が前記第1の閾値以上かつ前記第2の閾値未満であれば、前記第1の不揮発性記憶装置のパーティションのうち書込み頻度が高いものについて前記バックアップ書込み部を、書込み頻度が低いものについて前記通常書込み部を、選択する
ことを特徴とする。

0012

この特徴によれば、上述の記憶装置管理プログラムを活用した電子機器が提供される

0013

本発明の電子機器は、
前記第1の不揮発性記憶装置がSSDであり、前記第2の不揮発性記憶装置がHDDであることを特徴とする

0014

この特徴によれば、広く用いられているSSDとHDDを用いて上述の記憶管理プログラムを活用した電子機器が提供される。特に、HDDを用いることで、書込み回数の制限のないバックアップデバイスが提供される点が、特許文献2との大きな相違点となる。

0015

本発明の電子機器は、画像形成装置であることを特徴とする。

0016

この特徴によれば、上述の記憶管理プログラムを活用した画像形成装置が提供される。

発明の効果

0017

本発明によれば、書込み回数の制限を有する不揮発性記憶装置を実質的に長い寿命で活用する記憶域管理プログラム、及びその記憶域管理プログラムを備えた電子機器が提供される。

図面の簡単な説明

0018

図1は、電子機器の構成を示す図である。
図2は、不揮発性記憶装置の構成を示す図である。
図3は、記憶装置管理プログラムの処理を示すフローチャートである。
図4は、データ書込みの時系列を示す図である。

実施例

0019

以下、電子機器が画像形成装置であるものとして、本発明の実施例を示す。

0020

図1は、本発明の電子機器の構成を示す図である。画像形成装置(電子機器)1は、制御部2及び記憶部3を備えている。

0021

制御部2は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory),
及びRAM(Random Access Memory)を含むプロセッサー(コンピューター)である。ROMに は、記憶装置管理プログラム等のプログラムが記憶されている。RAMは、プログラム実行に際してワークメモリーとして機能する。制御部2は、CPUがジョブを実行するためのプログラムを実行することによりジョブ実行部22として機能する。

0022

記憶装置管理プログラムは、制御部2がSSD(Solid State Drive)31及び/又はHDD(Hard Disk Drive)32に対して行うデータの読み書きを一元的に管理するためのコマンドを含む。詳細については後述する。

0023

制御部2は、CPUが記憶装置管理プログラムを実行することにより、記憶装置管理部21として動作する。記憶装置管理部21は、通常書込み部211、バックアップ書込み部212、代替書込み部213及び判定部214を含む。

0024

通常書込み部211は、データをSSD31に書込む。

0025

バックアップ書込み部212は、データをSSD31及びHDD32の双方に書込む。

0026

代替書込み部213は、データをHDD32に書込む。

0027

判定部214は、通常書込み部211、バックアップ書込み部212及び代替書込み部213のいずれによってデータを書込むかを判断する。詳細については後述する。

0028

ジョブ実行部22は、プリントスキャン、その他の画像形成装置1のジョブを実行する。ジョブの実行に当たり、不揮発性記憶装置への書込みが行われることがある。ジョブ実行部22は、かかる書込みを、記憶装置管理部21を介して行う。

0029

記憶部3は、SSD(第1の不揮発性記憶装置)31及びHDD(第2の不揮発性記憶装置)を含む。これらの他に揮発性記憶装置等を含んでもよい。

0030

SSD31は、広く一般に用いられているものであり、書込み回数の制限が設けられたものである。SSD31は、仮想的なパーティションに区分けされており、各々のパーティションに対応する物理的な複数のブロックを有する。各ブロックへの書込み回数は、SSD31の機能により、パーティションに対応する複数のブロック間で平準化されている。同一のブロックへの書込み回数が上限値に達すると、そのブロックへの書き込みができなくなり、不良ブロックとなる。

0031

HDD32は、広く一般に用いられるものであり、書込み回数の制限のないものである。
HDD32も、パーティションに区分けされている。

0032

図2は、不揮発性記憶装置の構成を示す図である。SSD31のパーティション(c,d,e)とHDD32のパーティション(C,D,E)とは1対1に対応する。なお、HDD32にはSSD31のパーティションとは対応しないパーティション(F)があってもよい。
また、画像形成装置1の機能ごとにパーティションを割り当ててもよい。例えば、プリントにパーティション(c)及び(C)、スキャンにパーティション(d)及び(D)、コピーにパーティション(e)及び(E)を割り当ててもよい。

0033

記憶装置管理部21(バックアップ書込み部212及び代替書込み部213)は、SSD31のパーティション(c,d,e)への書込みが要求されたデータをHDD32に書込む際には、SSD31のパーティション(c,d,e)に対応するHDD32のパーティション(C,D,E)に書込む。

0034

以下、実際に書込みを行う手順について説明する。

0035

図3は、記憶装置管理部の処理を示すフローチャートである。記憶装置管理部21は、書込みの有無、回数によらず、SSD31から定期的に(例えば1日に1回)S.M.A.R.T.(Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology)の情報を取得する(ステップ21a)。

0036

記憶装置管理部21は、取得された情報から不良ブロック数bを求め、SSD管理情報として記憶する(ステップ21b)。

0037

また、通常書込み部211及びバックアップ書込み部212は、SSD31への書込みの都度、書込み回数wをパーティションpごとにカウントする(SSD管理情報として保存されたw(p)(ここで、w(p)はパーティションpの書込み回数wを示す。)の値を1だけ増加させる)(ステップ21c)。なお、w(p)を単純にカウントせずに、日毎の書込み回数をカウントする、書込み日時の情報を記憶する等としてもよい。

0038

以上の不良ブロック数b及びw(p)を基礎情報として、判定部214は以下の処理を行う。

0039

判定部214は、まず、書込み対象のパーティションpを決定する(ステップ21d)。pは、ジョブ実行部22、その他データを書込むアプリケーションが指定するものである。

0040

判定部214は、不良ブロック数bが、b<b1であるか否かを判定し(ステップ21e)、b<b1を満たす時、すなわち不良ブロック数が少なくてSSD31に問題なく書きこめる時、には通常書込み部211を選択する(ステップ21f)。なお、b1は第1の閾値である。第1の閾値b1は、パーティションに対応するブロック数特定割合(例えば、10%)に当たる値としてもよい。上述したように、各ブロックへの書込み回数は、パーティションに対応する複数のブロック間で平準化されているので、不良ブロックは、初めて発生したのを境に増加していくことが考えられる。従って、第1の閾値b1は十分小さな値であってもよい。例えば、第1の閾値b1は、工場出荷時の初期不良ブロック数に特定数(例えば、1)を加算した値としてもよい。

0041

判定部214は、不良ブロック数bが、b2≦bであるか否かを判定し(ステップ21g)、b2≦bを満たす時、すなわちSSD31への書込みが困難である時、には代替書込み部213を選択する(ステップ21h)。なお、b2は第2の閾値であり、b2>b1である。第2の閾値b2は、画像形成装置の機能に対応するジョブが、割り当てられたパーティションを用いて実行不可能となる不良ブロック数としてもよく、例えば、パーティションに対応するブロック数の50%に当たる値としてもよい。b1≦b<b2であれば、画像形成装置の機能に対応する1つのジョブが実行されたとき、割り当てられたパーティションに対応するブロックの書き込みによって不良ブロックが増加しても、ジョブを完了できる程度に第1の閾値b1と第2の閾値b2を設定してもよい。

0042

不良ブロック数bが、b1≦b<b2となる場合の処理について説明する。この場合、判定部214は、パーティションpへの書込み頻度f(p)をw(p)に基づいて求める(ステップ21i)。単純には、使用開始からの書込み回数が書込み頻度であるとして、f(p)=w(p)とすることもできる。また、w(p)として日毎の書込み回数をカウントしている場合には、f(p)を直近特定日数(例えば3日)の書込み回数とすることもできる。

0043

判定部214は、f(p)を書込み頻度の閾値Fに対し、f(p)<Fであるか否かを判定し(ステップ21j)、f(p)<Fであれば通常書込み部211を選択し(ステップ21k)、F≦f(p)であればバックアップ書込み部212を選択する。

0044

以上に述べた判定部214の処理をまとめると、SSD31に問題なく書きこめる時(b<b1)には通常書込み部211を選択し、SSD31への書込みが困難である時(b2≦b)には代替書込み部213を選択し、そのどちらでもない時(b1≦b<b2)には、書込み頻度f(p)に基づいて判断して通常書込み部211又はバックアップ書込み部212を選択する。

0045

すなわち、b1≦b<b2の場合には書込み頻度f(p)の大きなパーティションについて、直ちに書込みが不能となってしまう可能性が大きいので、バックアップ書込み部212を選択してHDDにもデータを残すものである。これにより、例えば、特定のパーティションへの書き込みを伴う処理が複数発生したときに、処理の実行中に使用中のパーティションへの書き込みが不能となる可能性を減少させることができる。
また、b1≦b<b2の場合には書込み頻度f(p)の小さなパーティションについて、直ちに書込みが不能となってしまう可能性が小さいので、通常書込み部211を選択してSDDにのみデータを残すものである。これにより、HDDへの書き込み処理を必要以上に増加しないことになる。

0046

図4は、データ書込みの時系列を示す図である。図4(A)に示すように、bの値はSMART情報を取得する都度増加する。bの値に対応してSSD31及びHDD32に書込まれることを実線で示す。図4(A)はF≦f(p)となるパーティションについてのものである。b<b1の間は通常書込み部211によってSSD31に書込まれる。その後、b1≦b<b2となると、パーティションpの書込み頻度f(p)に依存して、バックアップ書込み部212によってSSD31とHDD32の両方に書込まれる(ただし、書込み不能となってしまった時にはHDD32のみに書きこまれる)。最後に、b2≦bとなると、代替書込み部213によってHDD32のみに書きこまれる。b1≦b<b2の間(又はb1≦bとなってから書込み不能となるまでの間)は、SSD31とHDD32の両方に書きこまれるため、ジョブ実行部22が一連の複数の書込み(例えば複数のファイルを1つのパーティションに書込む)を行う場合に、その書き込みが第1の閾値b1と第2の閾値b2の両方をまたいで行われない限り、SSD31又はHDD32の少なくとも一方に一連の書込みの全てが書きこまれる。これを保証するため、第1の閾値b1を第2の閾値b2に対して十分に小さくして余裕を持たせることができる。例えば、SMART情報を取得する時間間隔において書込み頻度の閾値Fで書込むことでもSSD31が書込み不能とならないように第1の閾値b1を定めることができる。

0047

これにより、SSD31を書込み不能になる直前まで使用することができ、実質的にSSD31の寿命を延ばすことができる。

0048

図4(B)に、特許文献2に開示された手法を用いる場合を示す。本実施例では第1の閾値b1、第2の閾値b2の2つの閾値で判断するが、特許文献2に開示された手法は1つのみの閾値を用いる。以下、その閾値をb3とする。特許文献2は不良ブロック数bでなく書込み回数wによる閾値を用いているが、不良ブロック数bについての閾値b3を用いるとして説明する。b3≦bとなると、バックアップが開始される。その後、SSD31が書込み不能となっても書込みを試みる(図において破線で示す)が、実際には書込みがされない。してみれば、SSD31に書込まれかつHDD32にバックアップが保存される余裕がb3を第2の閾値b2に近づけると小さくなってしまう。逆にb3=b1とすれば、不良ブロック数bが第2の閾値b2に達するまでは本実施例と同様となるが、不良ブロック数bがb3を超えても書込み不能であるSSD31への書込みを継続的に試みていることとなり、無駄な書込み処理が発生することになる。

0049

また、バックアップをHDD32に保存するか否かの判定がパーティションの書込み頻度に依存せずに行われるので、バックアップの必要がない場合にもHDD32に書込むこととなってしまう。

0050

以上詳細に説明したように、本実施例の画像形成装置1では、記憶装置管理部21が、2つの閾値b1及びb2を用いて、かつ、パーティション毎の書込み頻度f(p)を用いて、バックアップデータ量を減らしつつ、SSD31を書込み不能になる直前まで使用して実質的な寿命を延ばすことができる。また、一連の書込みの全てをSSD31またはHDD32の少なくとも一方に書込むことができる。

0051

なお、本実施例では、不良ブロック数bをSSD31の全体に対して求めるものとしたが、パーティション毎に別々に求めてもよい。その場合、第1の閾値b1、第2の閾値b2及び書込み頻度の閾値Fの値をパーティション毎に定めて、本実施例の処理を適用することができる。パーティションのデータ容量(ブロック数)が大きく相違する場合には有効である。

0052

不揮発性記憶装置を実質的に長い寿命で活用する記憶域管理部、及びその記憶域管理部を備えた電子機器であり、多くの電子機器生産者による利用が考えられる。

0053

1電子機器(画像形成装置)
2 制御部
21記憶装置管理部
211 通常書込み部
212バックアップ書込み部
213代替書込み部
22ジョブ実行部
3 記憶部
31SSD
32 HDD

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