(57)【要約】【課題】より高精度に特定ガスの同定および定量化が可能な技術を提供する。【解決手段】特定ガス検出システム２０は、監視対象となる監視対象ガスから検出したい特定ガスの各々について与えられる特定ガス毎の基準信号にそれぞれ比例した信号の和が、検出するガスの種類および濃度に応じた測定信号を出力する検出手段１０から出力される測定信号となる特定ガス毎の基準信号に対する比例係数を求める比例係数演算部２３１と、比例係数が正数となる特定ガスを監視対象ガス中に含まれるガスとして同定する成分同定処理を行う演算部２３２（２３３）と、を備える検出情報解析手段２３を具備する。【選択図】  図２
2018091802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視対象となる監視対象ガスから検出したい特定ガスの各々について与えられる特定ガス毎の基準信号にそれぞれ比例した信号の和が、検出するガスの種類および濃度に応じた測定信号を出力する検出手段から出力される前記測定信号となる前記特定ガス毎の基準信号に対する比例係数を求める第１の演算部と、
前記比例係数が正数となる前記特定ガスを前記監視対象ガス中に含まれるガスとして同定する成分同定処理を行う第２の演算部と、を備える検出情報解析手段を具備することを特徴とする特定ガス検出システム。
【請求項２】
前記基準信号は、前記検出したい特定ガスの各々のガス濃度が所定濃度の場合に前記検出手段から出力される前記測定信号である請求項１に記載の特定ガス検出システム。
【請求項３】
前記特定ガス毎の基準信号に対する前記比例係数に、前記所定濃度を乗じることによって、前記基準信号が与えられる前記特定ガス毎の濃度を算出する定量化処理を行う第３の演算部をさらに備える請求項２に記載の特定ガス検出システム。
【請求項４】
前記第２の演算部は、前記成分同定処理を行う機能に加え、前記特定ガス毎の基準信号に対する前記比例係数に、前記所定濃度を乗じることによって、前記基準信号が与えられる前記特定ガス毎の濃度を算出する定量化処理を行う機能を有し、
前記第２の演算部は、前記比例係数を用いて、前記監視対象ガスの中に何れの前記特定ガスが含まれているかを同定するとともに前記監視対象ガスの中に含まれている前記特定ガス毎の濃度を算出するように構成される請求項２に記載の特定ガス検出システム。
【請求項５】
前記検出情報解析手段は、前記特定ガス毎に設定される閾値との大小関係に基づいて状態を判定する状態判定部をさらに備える請求項１から４の何れか一項に記載の特定ガス検出システム。
【請求項６】
前記検出手段は、少なくとも一種類以上のセンサを備える請求項１から５の何れか一項に記載の特定ガス検出システム。
【請求項７】
前記測定信号は、前記特定ガスに含まれる成分および当該成分の大小に応じて信号の成分および当該成分の強度が変化するスペクトルとして前記検出手段から出力される請求項１から６の何れか一項に記載の特定ガス検出システム。
【請求項８】
前記スペクトルは、光吸収スペクトル、光音響スペクトル、ラマンスペクトル、発光スペクトル、イオン移動度スペクトル、質量スペクトルおよびクロマトグラムの何れかである請求項７に記載の特定ガス検出システム。
【請求項９】
前記検出手段の後段であって、前記検出情報解析手段の前段に、前記測定信号に対してノイズ除去処理、ベースライン変動除去処理および信号区間限定処理のうち、少なくとも一つの処理を前記成分同定処理の前処理として行う信号前処理手段をさらに具備する請求項１から８の何れか一項に記載の特定ガス検出システム。
【請求項１０】
前記測定信号は、前記特定ガスに含まれる成分および当該成分の多少に応じて信号の成分および当該成分の強度が変化するスペクトルとして前記検出手段から出力されており、前記スペクトルが波長に対する信号強度を表すスペクトルである場合であって、前記信号区間の限定処理を前処理として行う信号前処理手段をさらに具備する場合、前記信号前処理手段は、前記測定信号の信号区間を、波長９．０マイクロメートル以上１１．５マイクロメートル以下の範囲を含む一部範囲に限定する前処理を実行可能に構成され、
前記スペクトルが波長に対する信号強度を表すスペクトルである場合であって、前記信号区間の限定処理を前処理として行う信号前処理手段をさらに具備していない場合、前記検出情報解析手段は、前記測定信号の信号区間を、波長９．０マイクロメートル以上１１．５マイクロメートル以下の範囲を含む一部範囲に限定して前記成分同定処理を行うように構成される請求項９に記載の特定ガス検出システム。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れか一項に記載の特定ガス検出システムを具備し、前記特定ガス検出システムが施設の内部の所定空間に外部から空気を取り込んで案内する流路を流れる空気に対して前記特定ガスの成分同定処理を行った結果と前記特定ガス毎に設定される閾値との大小関係とに基づいて、外部から取り込んだ空気を前記所定空間にそのまま案内する通常状態と前記所定空間の手前で前記流路を閉じて他の流路へ案内する非常状態とを切り替え可能に構成されるシステムであって、
前記成分同定処理を行って同定された種類の特定ガスに対して設定される閾値との大小関係に基づいて前記通常状態と前記非常状態とを切り替える指令を生成する制御手段をさらに具備することを特徴とする特定ガス流入防止システム。
【請求項１２】
請求項１から１０の何れか一項に記載の特定ガス検出システムを具備する施設であって、
前記施設の内部に設けられる所定空間を有する部屋と、
前記部屋に外部から空気を取り込んで案内する第１の流路と、
前記第１の流路上であって前記部屋よりも手前に設定される分岐点で前記第１の流路から分岐する第２の流路と、前記第１の流路上であって前記分岐点と前記部屋の入口との間に取り付けられ、前記部屋の手前で前記第１の流路を閉止可能な弁とを備える特定ガス流入防止手段と、
前記特定ガス検出システムが前記成分同定処理を行って同定された種類の特定ガスに対して設定される閾値との大小関係に基づき、前記空気を前記部屋の内部にそのまま案内する通常状態と、前記弁を閉止して前記空気を前記第２の流路へ案内する非常状態とを切り替える指令を生成する制御手段とをさらに具備することを特徴とする施設。
【請求項１３】
前記第２の流路を経由して案内される前記空気から検出された前記特定ガスを除去する特定ガス除去手段をさらに具備し、
前記特定ガス除去手段は、前記特定ガスを吸着する手段および前記特定ガスを分解する手段の少なくとも一方を備えて構成される請求項１２に記載の施設。
【請求項１４】
監視対象となる監視対象ガスから検出したい特定ガスの各々について与えられる特定ガス毎の基準信号にそれぞれ比例した信号の和が、検出するガスの種類および濃度に応じた測定信号を出力する検出手段から出力される前記測定信号となる前記特定ガス毎の基準信号に対する比例係数を求め、少なくとも、求めた前記比例係数を用いて、前記特定ガスを前記監視対象ガス中に含まれるガスとして同定する成分同定処理および前記特定ガス毎の濃度を算出する定量化処理のうち、前記成分同定処理を行えるように構成された検出情報解析手段を具備する特定ガス検出システムを用いた特定ガスの検出方法であって、
前記検出情報解析手段が、前記比例係数が正数となる前記特定ガスを前記監視対象ガス中に含まれるガスとして同定するステップおよび前記検出したい特定ガスの各々のガス濃度が所定濃度の場合に前記検出手段から出力される前記測定信号を前記基準信号とし、前記特定ガス毎の基準信号に対する前記比例係数に前記所定濃度を乗じることによって、前記基準信号が与えられる前記特定ガス毎の濃度を算出するステップのうち、少なくとも前記同定するステップを備えることを特徴とする特定ガス検出方法。
【請求項１５】
コンピュータを、監視対象となる監視対象ガスから検出したい特定ガスの各々について与えられる特定ガス毎の基準信号にそれぞれ比例した信号の和が、検出するガスの種類および濃度に応じた測定信号を出力する検出手段から出力される前記測定信号となる前記特定ガス毎の基準信号に対する比例係数を求め、少なくとも、求めた前記比例係数を用いて、前記特定ガスを前記監視対象ガス中に含まれるガスとして同定する成分同定処理および前記特定ガス毎の濃度を算出する定量化処理のうち、前記成分同定処理を行えるように構成された検出情報解析手段として機能させるプログラムであって、
前記検出情報解析手段が、前記比例係数が正数となる前記特定ガスを前記監視対象ガス中に含まれるガスとして同定するステップおよび前記検出したい特定ガスの各々のガス濃度が所定濃度の場合に前記検出手段から出力される前記測定信号を前記基準信号とし、前記特定ガス毎の基準信号に対する前記比例係数に前記所定濃度を乗じることによって、前記基準信号が与えられる前記特定ガス毎の濃度を算出するステップのうち、少なくとも前記同定するステップを前記コンピュータに実行させることを特徴とする特定ガス検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、特定ガス検出システム、特定ガス流入防止システム、当該特定ガス検出システムを具備する施設、特定ガス検出方法および特定ガス検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
施設の安全を確保する上で、施設内に危険を及ぼし得る物の侵入を防止することは重要である。例えば、従来、特定のガス等が施設内に流入することを防止するため、外部と建屋内部の所定空間とを接続する通気路等の、外部と所定空間の入口手前に形成される空気の通り道に、当該ガス（以下、「監視対象ガス」とする。）の濃度を検出する検出器を設置して監視している。監視の結果、監視対象ガスの濃度が許容値を超えている場合、例えば、警報器が発報したり、施設内への吸気を停止したりする等して、検出した監視対象ガスがこれ以上施設内に流入および拡散しないように、施設内の必要な設備を稼動させる。
【０００３】
このような特定のガスを監視するシステムのとしては、例えば、物質を検出するセンサを単数または複数組み合わせた検出器の出力値、すなわちスカラー量の時間変化をモニタすることで物質を検出し、検出情報を中央指令部門等の所定の送信先に送出するシステムがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１４７８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従前のシステムは、検出器のセンサ表面で監視対象ガスを構成する物質が吸着したり、化学反応したりすることによって生じる重量変化を、水晶振動子の振動数変化を検出する等することによって検出している。つまり、従前のシステムは、スカラー量である検出信号の時間変化を取得している。
【０００６】
しかしながら、従前のシステムのような検出手法を採用している場合、センサ表面への付着特性が類似する複数の物質が混在する混合物に対しては、検出器の出力値（スカラー量の時間変化）は複数成分が重なり合う状態となり、重なり合う複数成分から個々の成分を分離して区別することが困難であった。従って、従前のシステムでは、センサ表面への付着特性が類似する複数の物質が混在する混合物に対して、個々の成分を同定し定量化する性能が悪化するため、誤検出しやすくなるという課題がある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、より高精度に特定ガスの同定および定量化が可能な、特定ガス検出システム、特定ガス流入防止システム、当該特定ガス検出システムを具備する施設、特定ガス検出方法および特定ガス検出プログラ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】
【０００８】
本発明の実施形態に係る特定ガス検出システムは、上述した課題を解決するため、監視対象となる監視対象ガスから検出したい特定ガスの各々について与えられる特定ガス毎の基準信号にそれぞれ比例した信号の和が、検出するガスの種類および濃度に応じた測定信号を出力する検出手段から出力される前記測定信号となる前記特定ガス毎の基準信号に対する比例係数を求める第１の演算部と、前記比例係数が正数となる前記特定ガスを前記監視対象ガス中に含まれるガスとして同定する成分同定処理を行う第２の演算部と、を備える検出情報解析手段を具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明の実施形態に係る特定ガス流入防止システムは、上述した課題を解決するため、前記特定ガス検出システムを具備し、前記特定ガス検出システムが施設の内部の所定空間に外部から空気を取り込んで案内する流路を流れる空気に対して前記特定ガスの成分同定処理を行った結果と前記特定ガス毎に設定される閾値との大小関係とに基づいて、外部から取り込んだ空気を前記所定空間にそのまま案内する通常状態と前記所定空間の手前で前記流路を閉じて他の流路へ案内する非常状態とを切り替え可能に構成されるシステムであって、前記成分同定処理を行って同定された種類の特定ガスに対して設定される閾値との大小関係に基づいて前記通常状態と前記非常状態とを切り替える指令を生成する制御手段をさらに具備する。
【００１０】
本発明の実施形態に係る施設は、前記特定ガス検出システムを具備する施設であって、前記施設の内部に設けられる所定空間を有する部屋と、前記部屋に外部から空気を取り込んで案内する第１の流路と、前記第１の流路上であって前記部屋よりも手前に設定される分岐点で前記第１の流路から分岐する第２の流路と、前記第１の流路上であって前記分岐点と前記部屋の入口との間に取り付けられ、前記部屋の手前で前記第１の流路を閉止可能な弁とを備える特定ガス流入防止手段と、前記特定ガス検出システムが前記成分同定処理を行って同定された種類の特定ガスに対して設定される閾値との大小関係に基づき、前記空気を前記部屋の内部にそのまま案内する通常状態と、前記弁を閉止して前記空気を前記第２の流路へ案内する非常状態とを切り替える指令を生成する制御手段とをさらに具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明の実施形態に係る特定ガス検出方法は、上述した課題を解決するため、監視対象となる監視対象ガスから検出したい特定ガスの各々について与えられる特定ガス毎の基準信号にそれぞれ比例した信号の和が、検出するガスの種類および濃度に応じた測定信号を出力する検出手段から出力される前記測定信号となる前記特定ガス毎の基準信号に対する比例係数を求め、少なくとも、求めた前記比例係数を用いて、前記特定ガスを前記監視対象ガス中に含まれるガスとして同定する成分同定処理および前記特定ガス毎の濃度を算出する定量化処理のうち、前記成分同定処理を行えるように構成された検出情報解析手段を具備する特定ガス検出システムを用いた特定ガスの検出方法であって、前記検出情報解析手段が、前記比例係数が正数となる前記特定ガスを前記監視対象ガス中に含まれるガスとして同定するステップおよび前記検出したい特定ガスの各々のガス濃度が所定濃度の場合に前記検出手段から出力される前記測定信号を前記基準信号とし、前記特定ガス毎の基準信号に対する前記比例係数に前記所定濃度を乗じることによって、前記基準信号が与えられる前記特定ガス毎の濃度を算出するステップのうち、少なくとも前記同定するステップを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の実施形態に係る特定ガス検出プログラムは、上述した課題を解決するため、コンピュータを、監視対象となる監視対象ガスから検出したい特定ガスの各々について与えられる特定ガス毎の基準信号にそれぞれ比例した信号の和が、検出するガスの種類および濃度に応じた測定信号を出力する検出手段から出力される前記測定信号となる前記特定ガス毎の基準信号に対する比例係数を求め、少なくとも、求めた前記比例係数を用いて、前記特定ガスを前記監視対象ガス中に含まれるガスとして同定する成分同定処理および前記特定ガス毎の濃度を算出する定量化処理のうち、前記成分同定処理を行えるように構成された検出情報解析手段として機能させるプログラムであって、前記検出情報解析手段が、前記比例係数が正数となる前記特定ガスを前記監視対象ガス中に含まれるガスとして同定するステップおよび前記検出したい特定ガスの各々のガス濃度が所定濃度の場合に前記検出手段から出力される前記測定信号を前記基準信号とし、前記特定ガス毎の基準信号に対する前記比例係数に前記所定濃度を乗じることによって、前記基準信号が与えられる前記特定ガス毎の濃度を算出するステップのうち、少なくとも前記同定するステップを前記コンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本実施形態によれば、従前よりも高精度に特定ガスを同定および定量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る特定ガス流入防止システムの適用例を示す概略図。
【図２】本実施形態に係る特定ガス検出システムのシステム構成例（第１の構成例）を示す概略図。
【図３】本実施形態に係る特定ガス検出システムにおいて参照される特定ガス毎の基準信号の一例を示す概略図。
【図４】模擬ガスを検出して得られる光吸収スペクトル（測定信号）Ｓ０の概略的なスペクトル線図。
【図５】光吸収スペクトル（測定信号）Ｓ０から得られる（分離される）ガスＡの光吸収スペクトルＳａおよびガスＢの光吸収スペクトルＳｂの概略的なスペクトル線図。
【図６】本実施形態に係る特定ガス流入防止システムが行う特定ガス流入防止手順を説明する処理フロー図。
【図７】本実施形態に係る特定ガス検出システムの他のシステム構成例（第２の構成例）を示す概略図。
【図８】本実施形態に係る特定ガス流入防止システムを具備する施設の他の一例（第２の構成例）を一部省略して示した概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る特定ガス検出システム、特定ガス流入防止システム、当該特定ガス検出システムを具備する施設、特定ガス検出方法および特定ガス検出プログラムおよび特定ガス検出方法（以下、「特定ガス検出システム等」とする。）を添付の図面に基づいて説明する。
【００１６】
なお、本実施形態の説明において、特定ガス検出システム２０Ａ，２０Ｂおよび特定ガス流入防止システム５０Ａ，５０Ｂの末尾の符号Ａ，Ｂは両者に共通する内容を説明する場合には、それぞれ、特定ガス検出システム２０および特定ガス流入防止システム５０と省略して包括的に説明する。
【００１７】
また、前段および後段等の前および後を含む用語は、ガスの流れ方向に対する上流および下流の方向を意味する。例えば、図１等に示される施設１の場合、ブロック矢印で示される空気Ａｉの流動方向は、図の左側から右側へ向かう方向なので、図の左側が前（上流側）となり、右側が後（下流側）となる。
【００１８】
さらに、特定ガスとは、波長に対する吸光度等の特性が文献や実際の測定結果から判明している特定のガスであって、本実施形態を利用するユーザが指定するガスをいう。特定ガスの種類は、単数でも複数でも良い。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る特定ガス流入防止システムの一例である特定ガス流入防止システム５０（５０Ａ，５０Ｂ）の適用例を示す概略図である。
【００２０】
なお、図１に示される開閉弁９、１２および１５の白（塗りつぶし無）および黒（塗りつぶし有）は、それぞれ、当該開閉弁９、１２および１５の開状態および閉状態を示す。また、図１に示される開閉弁９、１２および１５の開閉状態は通常時の開閉状態である。
【００２１】
図１を参照して、施設１、特定ガス検出システム２０（２０Ａ，２０Ｂ）および特定ガス流入防止システム５０（５０Ａ，５０Ｂ）について説明する。
【００２２】
図１に示される施設１は、人が出入りする有人の施設であり、例えば、施設１の外部から取り込む空気Ａｉを監視し、監視対象ガス（被監視ガス）としての空気Ａｉ中に特定ガスが混入している場合に、監視対象ガス中から混入している特定ガスを検出し、空気Ａｉの流れを制御して施設１内の所定空間に特定ガスが流入することを防止する特定ガス流入防止システム５０（５０Ａ，５０Ｂ）と、特定ガスが流入するのを防止する特定ガス流入防止手段としての開閉弁９および非常用系統６を具備して構成される。
【００２３】
ここで、特定ガス流入防止システム５０（５０Ａ，５０Ｂ）は、例えば、外部から部屋２に取り込む空気Ａｉ中に何れの特定ガスが含まれているかを同定する特定ガス検出システム２０（２０Ａ，２０Ｂ）と、特定ガス検出システム２０による検出結果が警報を発報する条件を満たす場合に警報を発報する警報手段としての警報装置４０と、特定ガス検出システム２０による検出結果に応じて空気Ａｉが流動する流路を切り替える制御手段としての制御装置６０とを具備して構成される。
【００２４】
つまり、施設１、特定ガス検出システム２０および特定ガス流入防止システム５０の関係は、特定ガス流入防止システム５０が特定ガス検出システム２０を包含する関係にあり、施設１が特定ガス流入防止システム５０をさらに包含する関係にある。換言すれば、特定ガス流入防止システム５０を具備する施設１は、特定ガス検出システム２０を具備して構成されている。
【００２５】
図１に例示される施設１において、特定ガス流入防止システム５０は、例えば、施設１内に所定空間を有する部屋２等の施設１内の所定空間を特定ガスの流入を防止する対象としており、吸気口３から部屋２の内部（室内）に取り込む空気（監視対象ガス）Ａｉを監視し、空気Ａｉ中に特定ガスが混入している場合に、監視対象ガス中に混入している特定ガスを検出し、特定ガスが部屋２（所定空間）に流入することを防止するシステムである。
【００２６】
施設１では、空気Ａｉを通気させるための空調設備として、例えば、吸気口３から部屋２の内部（室内）に空気Ａｉを取り込む流路を形成する吸気系統４と、部屋２の空気Ａｉを部屋２の外部（室外）へ排気する流路を形成する排気系統５と、部屋２の手前で吸気系統４から分岐する流路を形成する非常用系統６とが配設されている。
【００２７】
吸気系統４は、吸気口３から部屋２までを連絡する流路および当該流路に配設される機器を構成する。吸気系統４には、例えば、吸気口３から部屋２までを連絡する流路上に、吸気口３から部屋２へ向かって、順に送風機８およびダンパー等の開閉弁９が設けられている。
【００２８】
また、吸気系統４には、空気Ａｉ中に混入している特定ガスを検出する検出手段１０が、例えば、吸気口３の後段であって送風機８の前段等少なくとも開閉弁９よりも前段に、少なくとも１個設けられる。さらに、開閉弁９の前段には、吸気口３と部屋２とを連絡する流路を、開閉弁９側と開閉弁１２側との二つに分岐する分岐部１３が設けられている。
【００２９】
検出手段１０は、特定ガスに反応し、特定ガスに含まれる成分および当該成分の多少に応じて信号成分および当該信号成分の強度が変化するスペクトルの形式で測定信号を出力する少なくとも一種類以上のセンサを備えて構成される。
【００３０】
スペクトルの形式で信号出力するセンサとしては、例えば、光吸収スペクトルを測定信号として出力する吸光度計、光音響スペクトルを測定信号として出力する光音響検出マイクロフォン、ラマンスペクトルを測定信号として出力する分光器、発光スペクトル（蛍光スペクトルを含む）を測定信号として出力する分光器、イオン移動度スペクトルを測定信号として出力するイオン移動度計、質量スペクトル（マススペクトル）を測定信号として出力する質量分析計、クロマトグラムを測定信号として出力するクロマトグラフィー等がある。
【００３１】
図１に例示される吸気系統４では、吸気系統４を流れる空気Ａｉをそのまま部屋２へ案内しても安全な状態にある通常状態（通常時）には開閉弁９が開いている。一方、吸気系統４を流れる空気Ａｉをそのまま部屋２へ案内すると部屋２に居る生物に危害が及び得る等、そのまま部屋２へ案内できない事情が生じた状態（以下、「非常状態」または「非常時」とする。）では、通常時には開いている開閉弁９は、制御装置６０からの制御指令を受けて閉じる。
【００３２】
開閉弁９としては、制御装置６０からの信号を受けて瞬時に吸気口３からの外気（空気Ａｉ）を遮断（流路を閉止）可能なダンパー等を適用することが好ましい。
【００３３】
排気系統５は、部屋２から排気口１４までを連絡する流路および当該流路に配設される機器を構成する。排気系統５には、例えば、部屋２から排気口１４へ向かって、順に開閉弁１５および送風機８が設けられている。
【００３４】
非常用系統６は、分岐部１３から分岐する流路および当該流路に配設される機器を構成する。非常用系統６は、通常時には流路が閉止されている一方、非常時には流路が開放されて使用される。図１に例示される非常用系統６では、分岐部１３と排気口１４とが連絡されており、分岐部１３から排気口１４へ向かって、順に開閉弁１２および送風機８が設けられている。
【００３５】
図１に例示される非常用系統６では、非常時の場合、通常時には閉じている開閉弁１２が開き、分岐部１３から空気Ａｉを非常用系統６に案内することができる。非常用系統６は、流入する空気Ａｉを施設１の外部へ排気する排気系統として機能する。開閉弁１２の開閉状態や開閉弁１２の後段に配設される送風機８の入／切（ＯＮ／ＯＦＦ）状態は、制御装置６０によって制御される。
【００３６】
警報装置４０は、特定ガス検出システム２０による特定ガスの検出結果に基づいて、非常時であると判定される場合に非常時である旨を報知する警報を発報する。非常時であるか否（通常時である）かの判定は、特定ガス検出システム２０による特定ガスの検出結果が与えられる条件を満たすか否かに基づいて特定ガス検出システム２０、制御装置６０または警報装置４０で行われる。
【００３７】
制御装置６０は、特定ガス検出システム２０による特定ガスの検出結果に基づいて、通常時と判定される場合と非常時と判定される場合とで空気Ａｉの案内先を部屋２とするか非常用系統６とするかを切替制御する。非常時であるか否（通常時である）かの判定は、警報装置４０と同様とする。
【００３８】
制御装置６０は、通常時と判定される場合には、開閉弁９の開放および開放弁１２の閉止を継続し、非常時と判定される場合には、開閉弁１２を開放し、開閉弁９を閉止して空気Ａｉを吸気系統４から分岐部１３を経由して非常用系統６へ逃がすように空気Ａｉの流路を切り替える。また、必要であれば、送風機８等の空調機器の入／切も併せて制御する。
【００３９】
なお、図１に例示される施設１では、警報装置４０は制御装置６０によって制御される場合を示しているが、特定ガス検出システム２０から警報装置４０に非常時であるか否（通常時である）かの判定結果の情報等が直接入力されるように施設１を構成してもよい。また、警報の出力が不要であれば、警報装置４０を省略した施設１を構成することもできる。
【００４０】
続いて、本実施形態に係る特定ガス検出システムについて、図２および図３を参照し、特定ガス検出システム２０Ａを例に説明する。
【００４１】
図２は、本実施形態に係る特定ガス検出システムの一例である特定ガス検出システム２０Ａのシステム構成（第１の構成例）を示す概略図である。
【００４２】
図３は、特定ガス検出システム２０Ａにおいて参照される特定ガス毎の基準信号（光吸収スペクトル）の一例を示す概略図である。
【００４３】
特定ガス検出システム２０Ａは、例えば、検出手段１０から出力される測定信号を受信する受信手段２１が受信した測定信号に対して信号前処理を行う信号前処理手段２２と、信号前処理手段２２が信号前処理した測定信号（以下、「前処理済測定信号」とする。）から何れの特定ガスを含んでいるかを同定する処理（以下、「成分同定処理」とする。）および特定ガスの濃度を算出（特定ガスを定量）する処理（以下、「定量化処理」とする。）のうち、少なくとも成分同定処理を行う検出情報解析手段２３と、検出情報解析手段２３が読み出し可能に情報を保持する記憶手段２４とを具備する。
【００４４】
また、記憶手段２４には、検出情報解析手段２３が読み出し可能な情報として、特定ガス毎の基準信号を有する基準ガス濃度ＤＢ２５と、検出したい特定ガス毎に少なくとも一つ設定される濃度に対する判定用の閾（しきい）値の情報を有する閾値情報２６とが与えられており、検出情報解析手段２３が読み出し可能な状態で保持されている。
【００４５】
ここで、基準信号とは、光吸収スペクトル等のスペクトルであって、検出手段１０から出力される測定信号と比べる際の基準となる信号である。図３に例示される基準信号（光吸収スペクトル）Ｓ１〜Ｓ４は、それぞれ、ガスＡ〜ガスＤが既知の所定濃度（以下、「基準濃度」とする。）である場合の波長に対する光の吸光度の関係を表している。基準ガス濃度ＤＢ２５には、検出したい特定ガスの種類、当該特定ガスの種類に対応する基準信号および基準濃度の情報が格納される。基準信号は、例えば、文献や実際の測定結果から得られる特定ガスが基準濃度である場合のスペクトルを採用することができる。
【００４６】
また、閾値情報２６とは、監視対象ガスの検出時（現在）の状態（現状）がどのような状態にあるかを判定するための閾値の情報であり、より具体的には、検出したい特定ガスの種類と当該特定ガスについて設定される濃度の閾値（絶対濃度値または相対濃度値）とが関連付けられた情報である。
【００４７】
なお、閾値情報２６は、特定ガス毎に少なくとも１個の閾値を設定することができる。１種類の特定ガスについて複数であるｍ個の閾値が設定される場合、現状をｍ＋１個の状態に分けて判定することができる。
【００４８】
特定ガス検出システム２０Ａが求めた何れの特定ガスを含んでいるかを同定した結果や現状を判定した結果の情報等の特定ガス検出システム２０Ａの出力は、警報装置４０や制御装置６０へ送られる。なお、警報装置４０や制御装置６０の他、受信した情報を表示可能な表示装置７０等の外部装置をさらに接続可能な構成とした特定ガス検出システム２０Ａを構築してもよい。
【００４９】
信号前処理手段２２（図２）は、受信手段２１が受信した測定信号に対してノイズ除去処理等の信号前処理を行うことで、Ｓ／Ｎ比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）を改善する等して特定ガスの検出精度をより高めたり、検出に有用でない情報を削除（データ量を削減）したりする処理手段である。
【００５０】
信号前処理手段２２は、例えば、入力される測定信号に対して、ノイズ除去処理を行うノイズ除去部２２１と、ベースライン（以下、「ＢＬ」と省略する。）変動除去処理を行うＢＬ変動除去部２２２と、信号区間を一部範囲に限定する信号区間限定処理を行う区間限定部２２３とを備える。
【００５１】
ノイズ除去部２２１は、入力される測定信号に対して、平滑化処理や特定の帯域を除外するフィルタリング処理等のノイズ除去処理を行う機能を有する。ノイズ除去処理としては、例えば、Savitzky-Golay法、移動平均の手法、高い周波数成分を除外するローパスフィルタ、ウェーブレット法等の手法を適用できる。
【００５２】
ＢＬ変動除去部２２２は、入力される測定信号に対して、ＢＬ変動除去処理を行う機能を有する。ＢＬ変動除去処理としては、例えば、２次微分スペクトル強度を用いた２次微分解析法や差スペクトル法等の手法を適用できる。
【００５３】
区間限定部２２３は、例えば、ユーザにより指定される信号区間を除外する、ユーザにより指定される信号区間を残してその他の信号区間を除外する、信号強度（スペクトル強度）に対して閾値を設定し、当該閾値に対する大小関係を求め、信号強度（スペクトル強度）の値が小となる（強度が弱い）信号区間を除外する等、測定信号の全信号区間から一部の信号区間を除外する機能（以下、「信号区間限定機能」とする。）を有する。
【００５４】
区間限定部２２３は、入力される測定信号の全信号区間から一部の信号区間を除外することで、測定信号のデータ量を削減するとともに後段（検出情報解析手段２３）で使用する測定信号の信号区間を絞り込む。信号区間を限定する手法としては、ユーザによる範囲指定、閾値による強度レベルの判定、主成分分析法に代表されるケモメトリックス手法等がある。
【００５５】
なお、信号前処理手段２２は、ノイズ除去部２２１、ＢＬ変動除去部２２２および区間限定部２２３の全てを備えている必要はなく、必要な信号前処理が可能に構成されていればよい。例えば、ノイズ除去処理は必要であるが、ＢＬ変動除去処理および信号区間限定処理については不要であれば、ＢＬ変動除去部２２２および区間限定部２２３を省略することができる。すなわち、信号前処理手段２２は、ノイズ除去部２２１、ＢＬ変動除去部２２２および区間限定部２２３の少なくとも一つを備えて構成されていればよい。
【００５６】
また、信号前処理手段２２のノイズ除去部２２１等の各処理部の「入」と「切」とを切り替えるスイッチング要素を設け、状況に応じて、必要な処理部を「入」に、不要な処理部を「切」に切り替えて使用可能に信号前処理手段２２を構成してもよい。
【００５７】
さらに、上述した信号前処理は、一例であり、他にも測定信号のＳ／Ｎ比向上、特定ガスの同定精度向上または処理時間短縮等の観点から実行したい信号前処理がある場合には、当該信号前処理を行う処理部を信号前処理手段２２に追設して構成することができる。
【００５８】
検出情報解析手段２３は、例えば、特定ガス毎の基準信号にそれぞれ比例した信号の和が、測定信号となる場合の特定ガス毎の基準信号に対する比例係数を求める比例係数演算部２３１と、上記比例係数が正数となる特定ガスであるか否（ゼロとなる）かを判定する特定ガス含有判定部２３２と、特定ガス毎の比例係数および基準濃度を用いて濃度を特定ガス毎に算出する濃度算出部２３３と、検出したい特定ガス毎に設定される濃度の閾値との大小関係に応じて現状を判定する状態判定部２３４とを備える。
【００５９】
第１の演算部としての比例係数演算部２３１は、例えば、検出したい特定ガスの各々に対して準備した基準信号を基準ガス濃度ＤＢ２５から読み出し、特定ガス毎の基準信号にそれぞれ比例した信号の和が、検出情報解析手段２３に入力された測定信号となる場合の特定ガス毎の基準信号に対する比例係数を算出する。
【００６０】
比例係数演算部２３１が算出する特定ガスの基準信号に対する比例係数は、測定信号中に、当該特定ガスの基準信号が含まれる割合（基準濃度に対する濃度比）であり、検出したい特定ガス毎に算出される。特定ガス毎の比例係数は、例えば、多変量解析法を適用して求めることができる。
【００６１】
続いて、多変量解析法を適用した特定ガス毎の比例係数（基準信号の各々が測定信号中に含まれる割合）の求め方を、例えば、吸光度センサを備える分光器を検出手段１０として用いる場合を例に説明する。
【００６２】
測定信号の信号強度（スペクトル強度）は、濃度と比例関係があることが知られている。上記例の場合、測定信号として得られるスペクトルは、光吸収スペクトルである。
【００６３】
【数１】
2018091802.tif 000003
上記式（１）は、ガス成分が１種類、波長が１種類である測定系（１成分１波長測定系）で成立する関係式である。ここで、上記式（１）を単位吸収長あたりに適用し（Ｌ＝１）、複数のガス成分系にも拡張し、さらに、吸光度係数が波長の関数であることから、吸収スペクトル全体にわたってLambert-Beerの法則を拡張すると、ガス成分が複数種類、波長が複数種類である測定系（複数成分多波長測定系）についてもLambert-Beerの法則が成立し、行列表現で記述される下記式（２）で表すことができる。
【００６４】
【数２】
2018091802.tif 000004
【００６５】
上記式（２）の右辺項に記載される行列Ｃについて解くためには、上記式（２）で表される行列式を計算すればよい。ここで、行列Ａ、行列Ｃ、行列Ｋおよび行列Ｋの転置行列を、それぞれ、Ａ、Ｃ、ＫおよびＫＴとして上記式（２）を右辺項と左辺項とを入れ替えて書き替えると下記式（２ａ）が得られる。
【００６６】
さらに下記式（２ａ）の両辺に行列Ｋの転置行列ＫＴを右から乗じると下記式（２ｂ）が得られる。さらに下記式（２ｂ）の両辺に行列ＫＫＴの逆行列（ＫＫＴ）−１を右から乗じると下記式（２ｃ）が得られ、さらに下記式（２ｃ）の左辺を整理すると下記式（２ｄ）が得られて、行列Ｃについて解くことができる。
[数３]
ＣＫ＝Ａ  …（２ａ）
ＣＫＫＴ＝ＡＫＴ  …（２ｂ）
ＣＫＫＴ（ＫＫＴ）−１＝ＡＫＴ（ＫＫＴ）−１  …（２ｃ）
Ｃ＝ＡＫＴ（ＫＫＴ）−１  …（２ｄ）
【００６７】
ここで、求まる監視対象ガス中の特定ガス毎の濃度比（相対濃度）は、上述した特定ガス毎の基準信号の比例係数である。従って、算出した特定ガスの比例係数が正数（≠０）となるか０（ゼロ）となるかを調べることで、当該比例係数を有する特定ガスが監視対象となる監視対象ガスに含まれているか否かを判定することができる。
【００６８】
具体的には、ある特定ガスについて濃度比が０（ゼロ）であれば、監視対象ガス中に当該特定ガスは含まれていないと判定でき、特定ガスの濃度比が正数（≠０）であれば、監視対象ガス中に当該特定ガスが含まれることを意味するので、監視対象ガス中に存在（複数種類の場合には混在）しているガスは、上記濃度比が正数となる特定ガスであることを同定することができる。
【００６９】
また、濃度比は、基準濃度（既知の値）に対する比率（相対濃度）であるから、この濃度比を求めることは、監視対象ガス中に存在する特定ガスの種類の同定および量の定量（定量化）する基礎情報を得ることを意味する。さらに、各特定ガスについて基準濃度を揃えておけば、比例係数の大小によって特定ガス間における濃度の高低を判定することができる。
【００７０】
なお、上述した特定ガス毎の基準信号の比例係数の求め方は、測定信号として得られるスペクトルが光吸収スペクトルの場合を説明した内容であるが、光吸収スペクトル以外のスペクトルについても同様である。つまり、上述した説明における光吸収スペクトルおよび吸光度を、それぞれ、適用するスペクトルに対応する用語に読み替えることで、上述の説明を、光音響スペクトル、ラマンスペクトル、クロマトグラフィーおよびその他の光吸収スペクトル以外のスペクトルを適用する場合の説明に代えることができる。
【００７１】
なお、比例係数演算部２３１は、上述した区間限定部２２３が有する信号区間限定機能をさらに有していてもよい。上記機能を付加した比例係数演算部２３１は、ガスの同定に有意な情報が含まれる信号区間に限定して効率的に特定ガス毎の基準信号の比例係数を求めることができるので、後段で成分同定処理および定量化処理を効率的に行うことができる。
【００７２】
成分同定処理を行う機能を有する第２の演算部としての特定ガス含有判定部２３２は、比例係数演算部２３１が求めた特定ガス毎の基準信号の比例係数が正数（≠０）となるか否（＝０）かを判定する機能を有し、判定の結果から監視対象ガスの中に何れの特定ガスが含まれているかを同定する成分同定処理を行う。
【００７３】
特定ガス含有判定部２３２は、基準信号の比例係数が正数（≠０）となる特定ガスを、監視対象ガスの中に含まれるガスであると判定し、基準信号の比例係数が０（ゼロ）となる特定ガスを、監視対象ガスの中に含まれないガスであると判定する。
【００７４】
定量化処理する機能が付加された第２の演算部または定量化処理する機能を有する第３の演算部としての濃度算出部２３３は、比例係数演算部２３１が求めた特定ガス毎の基準信号の比例係数を用いて、監視対象ガスの中に各特定ガスがどの程度の濃度で含まれているかを算出する機能を有し、少なくとも監視対象ガスの中に含まれている特定ガスの濃度を算出する。
【００７５】
上述したように、測定信号の信号強度（スペクトル強度）は、濃度と比例関係があることが知られているため、比例係数演算部２３１が求めた特定ガス毎の基準信号の比例係数に基準濃度（既知の濃度値）を乗じることで特定ガスの濃度を個別に算出することができる。
【００７６】
濃度算出部２３３は、例えば、比例係数演算部２３１から特定ガス毎の基準信号の比例係数の情報を受け取り、各特定ガスに対して、比例係数に基準濃度を乗じて、特定ガス毎に濃度値を算出する（定量化処理）。
【００７７】
また、特定ガスの濃度値が０（ゼロ）となる特定ガスについては監視対象ガスの中に含まれていないと判定することができることから、濃度値が０であるか否（正数）かを判定する機能を濃度算出部２３３に持たせることで、特定ガス毎の濃度を算出する定量化処理だけではなく、監視対象ガスの中に何れの特定ガスが含まれているかを同定すること（成分同定処理）を行うことができる。従って、成分同定処理を行う機能を有する第２の演算部にさらに定量化処理する機能を付加した第２の演算部としての濃度算出部２３３を構築することができる。
【００７８】
なお、濃度算出部２３３は、監視対象ガスの中に含まれる特定ガスであると判定した結果を特定ガス含有判定部２３２から受け取り、受け取った判定結果に基づいて監視対象ガスの中に含まれると判定された特定ガスに対象を限定して濃度を算出するようにしてもよい。
【００７９】
状態判定部２３４は、基準信号を与えている特定ガスに対して、少なくとも一つ設定される濃度の閾値を閾値情報２６から読み出し、当該閾値との大小関係に応じて現状の状態を判定する。
【００８０】
例えば、人体に有毒性を示す等有害性の高いガスＡを特定ガスとしている場合、生命活動に影響が生じるガスＡの濃度等を考慮してガスＡについて閾値を少なくとも一つ設定する。ここでは、説明を簡単にするため、閾値を一つ設定し、当該閾値以上の濃度では危険状態とし、閾値未満の濃度では安全状態とする。
【００８１】
状態判定部２３４は、閾値情報２６を参照してガスＡについて設定されている閾値を読み出し、濃度算出部２３３が算出したガスＡの（絶対）濃度値と大小を比べて、濃度算出部２３３が算出したガスＡの（絶対）濃度値が当該閾値以上であるか否（当該閾値未満である）かを判定することによって、現状が危険状態および安全状態の何れであるかを判定する。状態判定部２３４が判定した判定結果の情報は、警報装置４０や制御装置６０等に送られる。
【００８２】
なお、状態判定部２３４が読み出す濃度の閾値は、必ずしも濃度を直接的に示す絶対濃度値に対して設定される閾値（絶対濃度値）である必要はなく、実質的に（間接的に）濃度を示す値（基準濃度に対する濃度比等の相対濃度）に対して設定される閾値（相対濃度値）でもよい。
【００８３】
例えば、比例係数演算部２３１が求める特定ガス毎の基準信号の比例係数は、当該特定ガスの基準濃度に対する濃度比、すなわち相対濃度値なので、特定ガス毎の基準信号の比例係数に対して閾値を設定することもできる。この場合、状態判定部２３４には比例係数演算部２３１から特定ガス毎の基準信号の比例係数が与えられ、閾値情報２６から読み出される閾値は相対濃度値となる。
【００８４】
上述した特定ガス検出システム２０Ａのうち、少なくとも比例係数演算部２３１は、常時信号処理で高速な行列演算が可能に構成されることが好ましく、例えば、常時信号処理および高速な行列演算が可能なプロセッサまたは当該プロセッサを有する計算機を用いて構成されることが好ましい。
【００８５】
また、特定ガス検出システム２０Ａおよび特定ガス流入防止システム５０Ａにおいて、情報を伝送する伝送線は、有線および無線の何れを適用してもよいが、電気的なノイズを受けにくく高速に大量の情報伝達可能な光ファイバー等の光通信媒体を適用したシステム構成が好ましい。
【００８６】
なお、上述した特定ガス検出システム２０Ａは、図２に例示される構成に限定されるものではなく、一部の構成を合併または分割したり、任意の構成要素を削除または付加したりして図２に例示される特定ガス検出システム２０Ａとは異なるシステム構成を採用できる。
【００８７】
例えば、上述した特定ガス検出システム２０Ａから任意の構成要素である信号前処理手段２２を省略して特定ガス検出システム２０Ａを構築することもできる。
【００８８】
また、検出情報解析手段２３において、特定ガス含有判定部２３２、濃度算出部２３３および状態判定部２３４の少なくとも何れかを省略して検出情報解析手段２３を構築することもできる。
【００８９】
例えば、成分同定処理のみを行えば十分な場合、比例係数演算部２３１および特定ガス含有判定部２３２を備える検出情報解析手段２３を構築してもよい。また、成分同定処理および定量化処理の両方が必要な場合、比例係数演算部２３１と、濃度値を計算する機能と濃度値が０であるか否（正数）かを判定する機能とを有する濃度算出部２３３とを備える検出情報解析手段２３を構築してもよい。
【００９０】
例えば、現状をそのまま表示装置７０に表示する場合等、現状の判定が不要な場合、検出情報解析手段２３は必ずしも状態判定部２３４を備えていなくてもよい。また、状態判定部２３４が行なっている判定を警報装置４０や制御装置６０で行うようにする場合、状態判定部２３４を警報装置４０や制御装置６０が備える構成として、状態判定部２３４を省略することもできる。
【００９１】
なお、警報装置４０および制御装置６０に状態判定部２３４を設ける場合、それぞれの動作に適合させた状態判定部２３４を警報装置４０および制御装置６０の各装置に設けることができる。この場合、流路の切替動作を開始する濃度の閾値と警報を発報する濃度の閾値とを異なる値に設定することができ、制御装置６０が行う流路の切替動作と警報装置４０が行う警報の発報動作とを異なるタイミングで行うことができる。
【００９２】
また、上述した特定ガス検出システム２０Ａでは、記憶手段２４を検出情報解析手段２３と独立した構成としているが、検出情報解析手段２３が記憶手段２４を包含する構成としてもよい。例えば、検出情報解析手段２３に記憶回路を設け、当該記憶回路に基準ガス濃度ＤＢ２５および閾値情報２６を保持し、適宜参照可能な構成としてもよい。
【００９３】
さらに、基準ガス濃度ＤＢ２５および閾値情報２６が保存される場所は、検出情報解析手段２３が基準ガス濃度ＤＢ２５および閾値情報２６にアクセス可能であれば、必ずしも特定ガス検出システム２０の内部でなくてもよい。例えば、特定ガス検出システム２０を外部装置と情報を伝送可能に構成し、検出情報解析手段２３が外部装置にアクセスして当該外部装置内に保存される基準ガス濃度ＤＢ２５および閾値情報２６を受信し参照するシステム構成でもよい。
【００９４】
続いて、上述した図２および図３と、後述する図４および図５とを参照して、特定ガス検出システム２０が行う特定ガスの成分同定処理および定量化処理、並びに特定ガス検出システム２０の従前システムに対する優位性について説明する。
【００９５】
なお、説明に際し、特定ガス検出システム２０では、後述する図４に例示される光吸収スペクトルＳ０が測定信号として観測されており、上述した図３に例示される光吸収スペクトルＳ１〜Ｓ４が、それぞれ、ガスＡ〜ガスＤの基準信号（光吸収スペクトル）として記憶手段２４に与えられている場合を例にする。
【００９６】
図４は、測定信号の一例であって模擬的に作成した監視対象ガス（以下、「模擬ガス」とする。）を検出手段１０が検出して出力した光吸収スペクトル（測定信号）Ｓ０の概略的なスペクトル線図である。
【００９７】
図５は、図４に例示される光吸収スペクトル（測定信号）Ｓ０から得られる（分離される）ガスＡの光吸収スペクトルＳａおよびガスＢの光吸収スペクトルＳｂの概略的なスペクトル線図である。
【００９８】
模擬ガスについては、異なる２種類のガスＡおよびガスＢを、それぞれ、ガスＡの基準濃度の０．７倍およびガスＢの基準濃度の０．３倍で混合して調製した混合ガスを採用している。
【００９９】
上記模擬ガスに対して、検出手段１０が出力される光吸収スペクトル（測定信号）Ｓ０は、図４において破線で示されるガスＡの光吸収スペクトルＳａおよびガスＢの光吸収スペクトルＳｂを合成したスペクトルに３％程度のランダムノイズがスペクトル全体に重畳した信号（光吸収スペクトル）となっている。特定ガス検出システム２０では、成分同定処理を行うことで、図４に示される光吸収スペクトル（測定信号）Ｓ０から図５に示されるガスＡの光吸収スペクトルＳａおよびガスＢの光吸収スペクトルＳｂを、それぞれ、独立した光吸収スペクトルとして得る（分解する）ことができる。
【０１００】
成分同定処理では、比例係数演算部２３１（図２）が、光吸収スペクトル（測定信号）Ｓ０、基準ガス濃度ＤＢ２５を参照して得られる特定ガス毎の基準信号および上述した式（２）の関係式を用いて、上述した式（３）で表される行列式を立式し、行列Ｃについて解く。行列Ｃは、模擬ガスに、基準信号が与えられるガスＡ〜ガスＤが基準濃度に対して何倍の濃度で含まれているかを示す係数行列となる。
【０１０１】
この例では、行列Ｃの行列成分から、模擬ガス中に、ガスＡ〜ガスＤが、それぞれ、基準濃度の０．７倍、０．３倍、０倍および０倍含まれていることが求まる。この演算結果から、模擬ガス中に含まれる特定ガスは、比例係数、すなわち基準濃度に対する割合が正数となっているガスＡ（＝０．７）およびガスＢ（＝０．３）であることが同定される。
【０１０２】
上記成分同定処理は、例えば、比例係数が正数（≠０）となるか否（＝０）かを特定ガス含有判定部２３２が判定することによって行われる。
【０１０３】
一方、定量化処理では、成分同定処理において行列Ｃの行列成分が求まるので、測定信号を、各基準信号とスペクトル強度が比例するそれぞれの信号を成分として分解できる。この例では、光吸収スペクトル（測定信号）Ｓ０を、光吸収スペクトル（基準信号）Ｓ１に対してスペクトル強度が０．７倍の光吸収スペクトルＳａと光吸収スペクトル（基準信号）Ｓ２に対してスペクトル強度が０．３倍の光吸収スペクトルＳｂとに分解できる。
【０１０４】
濃度算出部２３３は、基準濃度の濃度値に基準濃度に対する割合を乗じることで同定した特定ガスの濃度を算出する。この例では、ガスＡおよびガスＢの濃度は、それぞれ、ガスＡの基準濃度を０．７倍した濃度値およびガスＢの基準濃度を０．３倍した濃度値となる。
【０１０５】
なお、濃度算出部２３３が濃度値が０であるか否（正数）かを判定する機能を有する場合には、得られた濃度値から、模擬ガス中に含まれる特定ガスが、濃度値が正数となっているガスＡ（＝基準濃度×０．７）およびガスＢ（＝基準濃度×０．３）であることを同定できるので、成分同定処理についても定量化処理と併せて行うことできる。
【０１０６】
特定ガス検出システム２０の従前システムに対する優位性については、特定ガス検出システム２０の場合、監視対象ガス中に複数種類のガスが混在する場合であっても、測定信号を、各基準信号とスペクトル強度が比例するそれぞれの信号を成分として精度良く分解できる点である。従って、図４に例示されるような光吸収スペクトル（測定信号）Ｓ０と監視対象ガス中のうち１種類のガス（この例ではガスＡ）から観測される光吸収スペクトルＳａとが形状的に近い場合であっても、残りのガス種類（この例ではガスＢ）から観測される光吸収スペクトルＳｂについても漏れなく検出して検出した各ガスを同定することができる点である。
【０１０７】
また、特定ガス毎の基準信号の比例係数（相対濃度）を求めるので、監視対象ガスの中に含まれている特定ガスについての同定のみならず絶対濃度についても算出すること（特定ガスの定量化）ができる点である。
【０１０８】
これに対して、従前のシステムのように、物質を検出するセンサを単数または複数組み合わせた検出器の出力値、すなわちスカラー量の時間変化を監視した場合、相対的に高濃度で混在し信号強度の変化が相対的に大きくなるガスＡは検出できたとしても、相対的に低濃度で混在し信号強度の変化が相対的に小さくなるガスＢについては検出できずに見落とされ得る。
【０１０９】
もし、ガスＢが、低濃度でも人体に極めて重大な害をもたらすガスである場合、ガスＢの検出漏れが深刻な事態を招く可能性があり、当該可能性をより低く抑えることができる点においても特定ガス検出システム２０は従前のシステムよりも優位といえる。
【０１１０】
次に、本実施形態に係る特定ガス流入防止システムの一例として特定ガス流入防止システム５０を適用した施設１（図１）において、特定ガス流入防止システム５０が行う特定ガス流入防止手順について説明する。
【０１１１】
図６は、特定ガス流入防止システム５０が行う特定ガス流入防止手順（ステップＳ１〜ステップＳ３）を説明する処理フロー図である。
【０１１２】
特定ガス流入防止手順は、例えば、本実施形態に係る特定ガス検出方法の一例である特定ガス検出工程（ステップＳ１：ステップＳ１ａ〜ステップＳ１ｄ）と、特定ガス検出工程において空気Ａｉ中に特定ガスが所定濃度以上で含まれていると判定した場合（ステップＳ２でＹＥＳの場合）に空気Ａｉの部屋２への直接流入を遮断し、空気Ａｉを非常用系統６（図１）等の他の流路へ案内する流路変更工程（ステップＳ３）とを具備する。
【０１１３】
特定ガス流入防止手順は、特定ガス流入防止システム５０が処理ステップを開始すると（ＳＴＡＲＴ）、まず、特定ガス検出システム２０が特定ガス検出工程（ステップＳ１）を行う。
【０１１４】
特定ガス検出工程（ステップＳ１）は、例えば、信号前処理手段２２（図２等）が行う信号前処理ステップ（ステップＳ１ａ）と、検出情報解析手段２３（図２等）が行う成分同定処理ステップ（ステップＳ１ｂ）、定量化処理（濃度算出）ステップ（ステップＳ１ｃ）および判定ステップ（ステップＳ１ｄ）とを備える。
【０１１５】
特定ガス検出工程（ステップＳ１）では、まず、信号前処理手段２２（図２等）が測定信号に対して信号前処理を行う（ステップＳ１ａ）。
【０１１６】
続いて、検出情報解析手段２３（図２等）が、ステップＳ１ａで得られた前処理済測定信号が特定ガス毎の基準信号の各々に対して含んでいる割合（特定ガス毎の基準信号の比例係数）を求め、求めた割合が正数となる特定ガスを監視対象ガス（空気Ａｉ）に含まれる特定ガスとして同定する（ステップＳ１ｂ）。
【０１１７】
上記割合は、比例係数演算部２３１（図２等）が算出する。また、特定ガスの同定は、特定ガス含有判定部２３２（図２等）が上記割合が正数となる特定ガスを特定することによって行われる。なお、特定ガスの同定は、濃度算出部２３３（図２等）が上記割合に比例する濃度値が正数となる特定ガスを特定することによって行われてもよい。
【０１１８】
続いて、濃度算出部２３３が、ステップＳ１ｂで同定した特定ガスの基準濃度にステップＳ１ｂで求めた当該特定ガスの割合を乗じて同定した特定ガス毎の濃度を算出する（ステップＳ１ｃ）。
【０１１９】
続いて、状態判定部２３４（図２等）がステップＳ１ｃで得られた特定ガスの濃度と当該特定ガスの閾値とを比べて得られる大小関係から現状を判定する（ステップＳ１ｄ）。判定ステップ（ステップＳ１ｄ）が完了すると、特定ガス検出工程（ステップＳ１）は全処理ステップを完了する。
【０１２０】
特定ガス検出工程（ステップＳ１）が完了すると、次に判定ステップ（ステップＳ１ｄ）で得られた結果に基づいて、制御装置６０が空気Ａｉ（外気）の部屋２への直接流入を遮断する必要がある（是）か否かを決定し、決定した是または否の動作を実行するように制御指令を生成して出力する（ステップＳ２）。
【０１２１】
ここで、空気Ａｉ（外気）の部屋２への直接流入を遮断する必要がある場合（ステップＳ２でＹＥＳの場合）、処理フローはステップＳ３に進み、流路変更工程（ステップＳ３）が行われる。
【０１２２】
流路変更工程（ステップＳ３）では、制御装置６０が出力する制御指令を受けて、開閉弁９（図１）が閉止し、開閉弁１２（図１）が開放する。開閉弁９が閉止し、開閉弁１２が開放することで、吸気系統４を流れる空気Ａｉは、分岐部１３から非常用系統６へ案内され、非常用系統６の排気口１４から排気される。流路変更工程（ステップＳ３）が完了すると、特定ガス流入防止手順は、全処理ステップを完了する（ＥＮＤ）。
【０１２３】
一方、空気Ａｉの部屋２への直接流入を遮断する必要がない場合（ステップＳ２でＮＯの場合）、処理フローは、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１以降の処理ステップが行われる。すなわち、特定ガス流入防止システム５０は、現在の流路の開閉状態を維持したまま、次の検出タイミングで特定ガス検出工程（ステップＳ１）から処理ステップを開始する。
【０１２４】
なお、特定ガス流入防止手順において、信号前処理を行わない場合には信号前処理ステップ（ステップＳ１ａ）を省略して特定ガス検出工程（ステップＳ１ｂ〜Ｓ１ｄ）が行われてもよい。
【０１２５】
また、特定ガス検出工程（ステップＳ１）のみを特定ガス検出手順として行う場合であって特定ガスの同定のみで十分である場合には、信号前処理ステップ（ステップＳ１ａ）、ガス濃度算出ステップ（ステップＳ１ｃ）および判定ステップ（ステップＳ１ｄ）の何れかのステップを省略して少なくともガス同定ステップ（ステップＳ１ｂ）を行うようにしてもよい。
【０１２６】
ここまで、本実施形態に係る特定ガス検出システム等について、本実施形態に係る特定ガス検出システムが特定ガス検出システム２０Ａの場合を例に説明したが、本実施形態に係る特定ガス検出システム等は、上述した構成に限られるものではなく、例示した一部の構成を合併または分割したり、任意の構成要素を削除または付加したりすることによって、例えば、後述する図７に示される特定ガス検出システム２０Ｂや図８に示される施設１１のように、上述した特定ガス検出システム２０Ａ等とは異なる構成を採用できる。
【０１２７】
図７は、本実施形態に係る特定ガス検出システムの他の一例である特定ガス検出システム２０Ｂのシステム構成（第２の構成例）を示す概略図である。
【０１２８】
特定ガス検出システム２０Ｂは、特定ガス検出システム２０Ａに対して、受信手段２１と信号前処理手段２２との間に切替手段２８を追設し、切替手段２８の出力側（後側）と信号前処理手段２２および検出情報解析手段２３の入力側（前側）とを接続している点で相違するが、その他の点は実質的に相違しない。そこで、特定ガス検出システム２０Ａと実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して重複する説明を省略する。
【０１２９】
特定ガス検出システム２０Ｂは、特定ガス検出システム２０Ａに対して、受信手段２１と信号前処理手段２２との間に切替手段２８をさらに具備する構成であり、信号前処理手段２２を経由せずに後段の検出情報解析手段２３へ測定信号を直接伝送する信号経路Ｐ１または信号前処理手段２２を経由して後段の検出情報解析手段２３へ前処理済測定信号を伝送する信号経路Ｐ２を選択可能に構成される。
【０１３０】
特定ガス検出システム２０Ｂによれば、信号経路Ｐ１およびＰ２の２種類の信号経路からユーザが希望する一方を選択して、すなわち信号前処理を行うか否かを選択してシステムを運用することができる。
【０１３１】
なお、特定ガス流入防止システム５０Ｂは、特定ガス流入防止システム５０Ａに対して、特定ガス検出システム２０Ａ代わりに特定ガス検出システム２０Ｂを具備する点で相違するが、その他の点は実質的に相違しない。特定ガス検出システム２０Ｂと特定ガス検出システム２０Ａとの相違は上述の通りである。
【０１３２】
図８は、本実施形態に係る特定ガス流入防止システムを具備する施設の他の一例である施設１１（第２の構成例）を一部省略して示した概略図である。
【０１３３】
施設１１は、施設１に対して、非常用系統６の代わりに非常用系統７が設けられている点で相違するが、その他の点は実質的に相違しない。そこで、施設１と実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して重複する説明を省略する。
【０１３４】
施設１１に設けられる非常用系統７は、通常時には流路が閉止されている一方、非常時には流路が開放されて使用される。非常用系統７は、非常用系統６と同様に分岐部１３から分岐する流路および当該流路に配設される機器を構成するが、流路構成および配設される機器が非常用系統６とは相違する。
【０１３５】
非常用系統７には、分岐部１３と排気口１４との間に、特定ガスを除去する特定ガス除去手段としての特定ガス除去装置８０が設けられており、さらに特定ガス除去装置８０から分岐する２本の流路７ａおよび７ｂが設けられる。
【０１３６】
流路７ａは、特定ガス除去装置８０以降で特定ガス除去装置８０と排気口１４とを連絡する。特定ガス除去装置８０と排気口１４との間には流路７ａを開閉する開閉弁１２ｃおよび空気の流れを促進する送風機８が設けられている。
【０１３７】
流路７ｂは、特定ガス除去装置８０以降で特定ガス除去装置８０と部屋２とを連絡する。特定ガス除去装置８０と部屋２との間には空気の流れを促進する送風機８および流路７ｂを開閉する開閉弁１２ｂが設けられている。
【０１３８】
特定ガス除去装置８０は、特定ガスを空気Ａｉから吸着や分解等の手法によって除去する機能を有する。特定ガス除去装置８０は、例えば単数段または複数段の吸着フィルタが配設された特定ガス吸着手段、例えばプラズマ、触媒、その他の媒体を用いて特定ガスと化学反応を生じさせて当該特定ガスを消費または分解する特定ガス分解手段およびその他の特定ガス除去手段から選択される何れかの手段を備えて構成される。
【０１３９】
非常用系統７では、非常時の場合、通常時には閉じている開閉弁１２ａが開き、分岐部１３から空気Ａｉを非常用系統７内に案内し、特定ガス除去装置８０に導入する。特定ガス除去装置８０は、特定ガスの濃度を人体に害を及ぼさないレベルにまで低減して無害化する。
【０１４０】
施設１１では、開閉弁１２ｂを閉じて流路７ｂを閉路する一方、開閉弁１２ｃを開いて流路７ａを開路する第１の状態と、開閉弁１２ｂを開いて流路７ｂを開路する一方、開閉弁１２ｃを閉じて流路７ａを閉路する第２の状態（図８）とを切り替えることができる。
【０１４１】
第１の状態では、特定ガス除去装置８０によって無害化された空気Ａｉは、流路７ａを通気して排気口１４から施設１１の外部へ排気される。第２の状態では、特定ガス除去装置８０によって無害化された空気Ａｉは、流路７ｂを通気して部屋２へ案内される。
【０１４２】
以上、特定ガス検出システム２０（２０Ａ，２０Ｂ）、特定ガス流入防止システム５０（５０Ａ，５０Ｂ）、特定ガス検出システム２０を具備する施設１および１１、特定ガス検出方法および特定ガス検出プログラムによれば、単数または複数種類のガスを成分とする監視対象ガスに対して測定信号（測定スペクトル）を取得し、行列計算を用いた多変量解析（ケモメトリックス）手法を適用することで、従前よりも高精度に測定スペクトルを検出したい特定ガス毎のスペクトルに分解することができ、何れの特定ガスが監視対象ガスに含まれているかを従前よりも高精度に同定することができる。
【０１４３】
また、特定ガス毎に準備した基準信号（基準スペクトル）を用いて、特定ガス毎に分解されるスペクトルの強度の、基準スペクトルの強度に対する割合を求めることができるので、スペクトル強度に比例する濃度についても算出することができ、従前よりも高精度に特定ガスを定量化することができる。
【０１４４】
従って、特定ガス検出システム２０等によれば、実際の状態により近い検出結果が得られ、特定ガスの検出漏れ（未検出）や過誤検出、および特定ガスの濃度の誤差を従前よりも少なく抑えることができる。また、特定ガスの検出漏れの点では、特定ガスの濃度が、例えば、ｐｐｂ（parts per billion：１０億分の１）単位で表されるような低濃度であっても見落とすことなく検出することができる。
【０１４５】
このように、特定ガスの濃度がｐｐｂ単位の低濃度であっても、高精度に特定ガスを同定および定量化できる利点は、例えば、サリン、タブン、ソマン、ＶＸガスおよびその他の化学兵器ガス等のように、少量でも人体に極めて有害なガスが部屋２の内部に流入することを防止するためのシステムに適用する場合により強調される。
【０１４６】
上述した特定ガス検出システム２０等を人が出入りする施設に適用した場合、人体に危険なガスが施設周辺で発生したり、散布されたりして取り込む空気Ａｉ中に混入した場合であっても高精度にガスの種類を同定し定量化できるので、施設内で活動する人達をガスによる危険から防護することができる。
【０１４７】
特定ガス検出システム２０等は、施設内に人が出入りして活動する有人の施設全般への適用が有用であり、例えば、発電所、鉄道、道路、港湾および空港等の重要インフラ施設、重要インフラ施設の制御・監視施設、大勢の人が集まる、多目的ホールや全天候型のスポーツ競技場等の屋内施設並びに官公庁等、ガスによる攻撃から防護する必要性が高い重要な施設への適用はより有用である。
【０１４８】
また、信号前処理手段２２を具備する特定ガス検出システム２０等によれば、特定ガスの検出精度をより高めたり、検出に有用でない情報を除外（データ量を削減）して成分同定処理および定量化処理を高速化したりすることができる。
【０１４９】
より具体的には、ノイズ除去部２２１を備える場合、Ｓ／Ｎ比を改善し、特定ガスの検出精度をより高めることができる。ＢＬ変動除去部２２２を備える場合、スペクトルのベースライン（ＢＬ）変動を除去することができ、後段（検出情報解析手段２３）での特定ガスの検出精度をより高めることができる。例えば、ＢＬ変動除去処理として、２次微分解析法によりＢＬをゼロ補正する演算を実施した場合、未実施の場合と比べてスペクトルのリニアリティーが向上するので、特定ガスの同定および定量化の精度をより高めることができる。
【０１５０】
区間限定部２２３を備える場合、測定信号（測定スペクトル）内にガスに固有のピークが出現する等のガス種類の同定に有意なガス同定情報が含まれない信号区間についてはデータを除外することでデータ量が削減されるとともに、有意な範囲に限定して成分同定処理等が行われるため、より効率的（精度を維持しつつ短時間）にガス同定結果等を得ることができる。
【０１５１】
なお、検出したいガスの種類が少量でも人体に極めて有害なガスである場合、測定信号は、波長に対する信号強度の関係を表すスペクトルであることが好ましく、波長９．０マイクロメートル［μｍ］以上１１．５マイクロメートル［μｍ］以下の範囲を信号区間に含むスペクトルであることがより好ましい。
【０１５２】
化学兵器にも使用される人体に極めて有害な成分の同定に有意な情報は、波長が９．０〜１１．５μｍの範囲に出現することが多いためである。また、人体に極めて有害な成分を同定するにあたり、９．０〜１１．５μｍの波長帯以外の波長帯のスペクトル強度の情報は無くても成分の同定にほとんど支障がないため、測定信号の信号区間を波長９．０〜１１．５μｍの範囲に限定すれば、より効率的にガス同定結果等を得ることができる。
【０１５３】
信号前処理手段２２および切替手段２８を具備する特定ガス検出システム２０等によれば、得られた測定信号に対して信号前処理を行うか否かを切り替えて特定ガス検出システム２０等を運用することができる。
【０１５４】
特定ガス流入防止システム５０、特定ガス検出システム５０を具備する施設１および１１、特定ガス流入防止方法およびコンピュータに特定ガス流入防止手順を実行させる特定ガス流入防止プログラムによれば、取り込んだ空気Ａｉ内に人体に極めて有害なガスが生存を脅かす濃度で混在しているような場合、制御装置６０が指令を出して開閉弁９を閉止し、人が活動する部屋２の内部への流入を遮断するので、部屋２の内部で活動する人達を人体に危険なガスを用いた攻撃から防護することができる。
【０１５５】
特定ガス除去手段としての特定ガス除去装置８０をさらに設けた施設１１によれば、空気Ａｉ内に混在する有害なガスを無害化して部屋２へ導入したり、施設外部へ排気したりすることができる。
【０１５６】
なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施することができる。例えば、特定ガス検出システムおよび特定ガス流入防止システムを、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサおよびＲＯＭ（Read-Only Memory）およびＲＡＭ（Random-Access Memory）等の記憶回路を有する記憶装置を備えるハードウェア資源であるコンピュータと、特定ガス検出システムおよび特定ガス流入防止システムとしての機能をコンピュータに実現するまたは特定ガスを検出する処理手順および特定ガスの流入を防止する処理手順をコンピュータに実行させるソフトウェアである特定ガス検出プログラムおよび特定ガス流入防止プログラムとが協働した具体的手段を具備する構成とすることができる。
【０１５７】
ここで、プロセッサとは、例えば、専用または汎用のＣＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、およびフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等のプログラムを実行可能な演算処理回路を意味する。プロセッサは、記憶回路に保存されるプログラムを読み出して実行することにより、各種機能を実現する。
【０１５８】
また、本発明は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、追加、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１５９】
１，１１…施設、２…部屋、３…吸気口、４…吸気系統、５…排気系統、６，７…非常用系統、７ａ，７ｂ…流路、８…送風機、９，１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１５…開閉弁、１０…検出手段、１３…分岐部、１４…排気口、２０（２０Ａ，２０Ｂ）…特定ガス検出システム、２１…受信手段、２２…信号前処理手段、２２１…ノイズ除去部、２２２…ＢＬ変動除去部、２２３…区間限定部、２３…検出情報解析手段、２３１…比例係数演算部、２３２…特定ガス含有状態判定部、２３３…濃度算出部、２３４…状態判定部、２４…記憶手段、２５…基準ガス濃度ＤＢ、２６…閾値情報、２８…切替手段、４０…警報装置、５０（５０Ａ，５０Ｂ）…特定ガス流入防止システム、６０…制御装置、７０…表示装置、８０…特定ガス除去装置、Ｐ１，Ｐ２…信号経路。
【図１】
2018091802.tif 000005
【図２】
2018091802.tif 000006
【図３】
2018091802.tif 000007
【図４】
2018091802.tif 000008
【図５】
2018091802.tif 000009
【図６】
2018091802.tif 000010
【図７】
2018091802.tif 000011
【図８】
2018091802.tif 000012