(57)【要約】  技術は、概して、ガス濃度を監視するための方法およびシステムに関して説明される。一例であるガスモニタリング装置は、光源と、試料を通過した光源からの光の光学経路に配置され、選択された波長の光を単一の検出点に送るように構成されたＭＥＭＳマイクロミラーと、単一の検出点に配置され、入射光を電気信号に変換するように構成された検出器と、電気信号に基づいて、試料における１つまたは複数のガスのガス濃度を決定するようにプログラムされたプロセッサとを含む。
2013522633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
試料を通過した前記光源からの光の光学経路に配置され、選択された波長の光を単一の検出点に送るように構成されたＭＥＭＳマイクロミラーと、
前記単一の検出点に配置され、入射光を電気信号に変換するように構成された検出器と、
前記電気信号に基づいて、前記試料における１つまたは複数のガスのガス濃度を決定するようにプログラムされたプロセッサと
を含む、ガスモニタリング装置。
【請求項２】
前記試料を通過した前記光源からの光をブレーズド回折格子の位置に送るために、前記プロセッサが、前記ＭＥＭＳマイクロミラーを制御するようにプログラムされている、請求項１に記載のガスモニタリング装置。
【請求項３】
前記選択された波長の光が、前記試料において監視されるべき１つまたは複数のガスにおける吸収スペクトルに対応する、請求項２に記載のガスモニタリング装置。
【請求項４】
前記検出器が、ＩｎＧａＡｓ単一点検出デバイスである、請求項１に記載のガスモニタリング装置。
【請求項５】
前記光源と前記ＭＥＭＳマイクロミラーとの間において、前記光の光学経路に配置されたコリメーティング光学素子をさらに含む、請求項１に記載のガスモニタリング装置。
【請求項６】
送られる光の焦点を前記単一の検出点に合わせるために、前記ＭＥＭＳマイクロミラーによって送られる、前記選択された波長の光の光学経路に配置されたフォーカシング光学素子をさらに含む、請求項１に記載のガスモニタリング装置。
【請求項７】
前記光源が広帯域光源である、請求項１に記載のガスモニタリング装置。
【請求項８】
ガス試料を通して光を透過させることと、
透過した前記光を複数の波長に分離することと、
前記ガス試料を透過した、選択された波長の光を単一の検出点に送ることと、
前記単一の検出点で検出された、前記選択された波長から生成された信号に基づいてガス濃度を決定することと
を含む、ガス試料のガス濃度を決定するための方法。
【請求項９】
前記単一の検出点において前記選択された波長を検出することと、前記選択された波長から電気信号を生成することとをさらに含み、前記ガス濃度が前記電気信号に基づいて決定される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
監視されるべき、前記透過する光の波長を選択することをさらに含み、前記送ることが、前記選択された波長のそれぞれを前記単一の検出点に送るためにＭＥＭＳマイクロミラーを制御することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記選択された波長の光が、前記ガス試料の吸収スペクトルに対応する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記透過した光を分離前にコリメートすることをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記選択された波長の、透過した光の焦点を、前記単一の検出点に合わせることをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
広帯域光源から光を生成することをさらに含み、前記広帯域光源から生成された前記光が、前記ガス試料を透過する、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
特定ガスにおける高濃度から保護するためのアラームシステムであって、
有害ガスについて監視されている試料を透過した、選択された波長の光を単一の検出点に送るＭＥＭＳマイクロミラー、および、入射光を電気信号に変換する、前記単一の検出点に配置された検出器を含むガス濃度モニタリングデバイスと、
前記電気信号に基づいて、前記試料における１つまたは複数のガスのガス濃度を決定するプロセッサと、
特定ガスのガス濃度がしきい値を超える場合に生成されるアラームと
を含む、アラームシステム。
【請求項１６】
前記プロセッサが、前記選択された波長の光を、ブレーズド回折格子を介して前記単一の検出点に送るように前記ＭＥＭＳマイクロミラーを制御する、請求項１５に記載のアラームシステム。
【請求項１７】
前記選択された波長の光が、前記試料において監視されるべき１つまたは複数のガスの吸収スペクトルに対応する、請求項１６に記載のアラームシステム。
【請求項１８】
監視されているガスがメタンであり、前記選択された波長の光が、メタンの吸収スペクトルに対応する、請求項１７に記載のアラームシステム。
【請求項１９】
前記検出器が、ＩｎＧａＡｓ単一点検出デバイスである、請求項１５に記載のアラームシステム。
【請求項２０】
前記アラームが、視覚アラームまたは音声アラームである、請求項１５に記載のアラームシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概してガス濃度モニタリング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本節で説明される手法は、本明細書で特に示されていない場合、本願における特許請求の範囲に対する従来技術ではなく、また本節に含まれることによって従来技術であると認められるものではない。
【０００３】
ガス検出器、特に、１つまたは複数のガスにおけるガス濃度を確実に定量化することができるガス検出器は、産業、研究、および他の場面において多くの有用な用途を有する。たとえば、メタン、水素などの任意の燃焼ガスは、それらのガスに関連する爆発下限および爆発上限（a lower explosive limit and an upper explosive limit）を有しており、空気中における燃焼ガスの濃度が爆発上限と爆発下限の間に入る場合には常に、任意のスパークによって爆発が起こる可能性がある。このような爆発は、生命の損失、工業設備の破壊、生産の中断、ならびに、粉塵爆発、坑内火災、および鉱山の崩壊などの二次災害をもたらし得る。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の一実施形態によれば、ガスモニタリング装置は、光源と、試料を通過した光源からの光の光学経路に配置され、選択された波長の光を単一の検出点に送るように構成されたＭＥＭＳマイクロミラーと、単一の検出点に配置され、入射光を電気信号に変換するように構成された検出器と、電気信号に基づいて、試料における１つまたは複数のガスのガス濃度を決定するようにプログラムされたプロセッサとを含む。
【０００５】
本開示における別の実施形態によれば、ガス試料のガス濃度を決定するための方法は、ガス試料を通して光を透過させることと、透過した光を複数の波長に分離することと、ガス試料を透過した、選択された波長の光を単一の検出点に送ることと、単一の検出点で検出された、選択された波長から生成された信号に基づいてガス濃度を決定することとを含む。
【０００６】
本開示のさらなる実施形態によれば、特定ガスにおける高濃度から保護するためのアラームシステムは、ガス濃度モニタリングデバイス、プロセッサ、およびアラームを含む。ガス濃度モニタリングデバイスは、有害ガスについて監視されている試料を透過した、選択された波長の光を単一の検出点に送るＭＥＭＳマイクロミラーと、入射光を電気信号に変換する、単一の検出点に配置された検出器とを含む。プロセッサは、電気信号に基づいて、試料における１つまたは複数のガスのガス濃度を決定し、アラームは、特定ガスのガス濃度がしきい値を超える場合に生成される。
【０００７】
上記の概要は、例示に過ぎず、決して限定するものではない。上記の例示的態様、実施形態、および特徴に加え、さらなる態様、実施形態、および特徴が、図面、および、以下の詳細な説明を参照することによって明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】光学経路を有するガスモニタリング装置の例示的実施形態の概略図である。
【図２】ガス濃度を監視するための方法の例示的実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の詳細な説明では、本明細書の一部をなす添付図面を参照する。図面では、同様の記号は、別段文脈によって示されない限り、一般に同様の要素を特定する。「発明を実施するための形態」で説明される例示的実施形態、図面、および、特許請求の範囲は、限定するものではない。本明細書で提供される主題の趣旨および範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用されてもよく、また他の変更がなされてもよい。本明細書において全体的に説明されており、また図面に例示されている本開示の態様は、すべてが明確に企図されている、本開示の一部をなすさまざまな異なる構成で構成されてもよく、代用されてもよく、組み合わせられてもよく、また設計されてもよいことが容易に理解されよう。
【００１０】
特に、本開示は、ガス濃度を監視することに関する技術、方法、および装置に関する。
【００１１】
ガス試料を光が透過したとき、または、固体材料からなる薄いディスクに光が入射したとき、材料に含まれる分子は、特定の固有の周波数帯、すなわち吸収線のところで、透過した光を選択的に吸収する。これらの吸収線は、材料を光が透過した後に生じる光のスペクトルにはっきりと見られる。結果として生じるこのスペクトルは、材料の「吸収スペクトル」として、当技術分野ではより一般的に知られている。特定の周波数帯における吸収とガス濃度の関係は、ランバートベールの法則と、当技術分野で知られている計量化学技術とに基づいて、特定のガスまたはガス混合物に対して導出することができ、それによってガス試料の定性分析および定量分析が可能となる。分子の基本振動によるガス分子の吸収スペクトルは、多くの場合は赤外線帯の中央にあり、すなわち約４００〜４０００ｃｍ−１の波長を有する光におけるものであり、また、２倍周波数および複合周波数の吸収スペクトルは、近赤外線帯にあり、すなわち約４０００〜１４２８５ｃｍ−１または約２５００〜７００ｎｍの波長を有する光におけるものである。天然ガスの主要成分であるメタンは、１６５０ｎｍの波長付近に近赤外線吸収のピークを有する。したがって、本明細書で開示される実施形態によれば、メタンに対するガス濃度検出は、近赤外線波長範囲で行なうことができる。
【００１２】
本明細書で開示される実施形態は、ガス試料における１つまたは複数のガスの濃度を正確に、また確実に決定することができるガスモニタリング装置を意図している。このガスモニタリング装置は、光源と、単一の光センサと、回折格子と、走査ラスタとして働く微少電気機械システム（ＭＥＭＳ）走査マイクロミラーとを含む。制御信号に応じてＭＥＭＳ走査マイクロミラーを精密に回転または位置決めすることができるため、ガス試料の吸収スペクトルにおけるそれぞれの所望波長の光を光センサに選択的に送ることができ、それによって、ガス試料の吸収スペクトルにおけるフルスペクトルの収集が単一の光センサで可能となる。ガス試料の吸収スペクトルにおけるフルスペクトルの収集は、当技術分野で知られている計量化学技術のうちのいずれかと共に、ガス試料に含まれる１つまたは複数のガスの正確なモニタリングを単一の光センサで可能にする。
【００１３】
図１は、光学経路１５０を有するガスモニタリング装置１００の例示的実施形態における概略図を示す。図示されているように、ガスモニタリング装置１００は、光源１０１、ＭＥＭＳ走査マイクロミラー１０２、ブレーズド回折格子１０９、単一点検出デバイス（single point detection device）１０３、コリメーティング光学素子１０４、フォーカシング光学素子１０５，プロセッサ１０６、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１０７、および調整回路１０８を含み、これらは図示されているように構成することができる。光学経路１５０は、ガスモニタリング装置１００が動作している間、光源１０１からの光が試料領域１２０を介して単一点検出デバイス１０３に伝わる経路を示す。
【００１４】
光源１０１は、ハロゲン、ＬＥＤ、または、試料領域１２０の所にある試料ガス、もしくは試料領域１２０に含まれる試料ガスを透過する広帯域光源を提供する他の光源でもよい。この特定の光源は、ガス試料の吸収スペクトルにおける吸収線によって占有される波長に基づいて選択されてもよい。たとえば、近赤外線波長範囲に吸収のピークを有する、メタンを含むガス試料の場合、近赤外線放射の広帯域光源として、白熱ハロゲン電球またはクオーツハロゲン電球を用いることができる。ＭＥＭＳ走査マイクロミラー１０２は、デジタル方式で駆動される、ＭＥＭＳベースの光学走査マイクロミラーであってよく、試料領域１２０を通過した光をブレーズド回折格子１０９に送る。ＭＥＭＳ走査マイクロミラー１０２は、１つまたは複数の指定角度まで迅速に回転することによって、試料領域１２０を通過した光をブレーズド回折格子１０９の所望部分にわたって繰り返し送るように構成することができる。ガスモニタリング装置１００におけるＭＥＭＳ走査マイクロミラー１０２として使用するのに適したＭＥＭＳベースの光学走査マイクロミラーは、日本の東京にある日本信号株式会社より入手可能なＥＳＳ１１１Ａ光学走査マイクロミラーである。ブレーズド回折格子１０９は、ガスモニタリング装置１００用の回折格子として働く。ブレーズド回折格子１０９は、コリメートされた入射光の波長成分を空間的に分離し、指定された波長における最大効率をもたらすように構成されている。単一点検出デバイス１０３は、入射光を電気信号に変換する。いくつかの実施形態では、単一点検出デバイス１０３は、ＩｎＧａＡｓ単一点検出デバイスである。しかし、ＰｂＳベースのデバイス、Ｇｅベースのデバイス、またはＳｉベースのデバイスなどの、当技術分野で知られている他の同様な光検出デバイスが、単一点検出デバイス１０３として用いられてもよい。コリメーティング光学素子１０４は、単色の光源１０１からの入射光をコリメートし、コリメートされた光をＭＥＭＳ走査マイクロミラー１０２に送るように構成された、ミラー、レンズ系、または、他の光学素子であってよい。フォーカシング光学素子１０５は、ブレーズド回折格子１０９からの光の焦点を単一点検出デバイス１０３に合わせ、その光を単一点検出デバイス１０３に送るように構成された、ミラー、レンズ系、または、他の光学素子であってよい。プロセッサ１０６は、ＭＥＭＳ走査マイクロミラー１０２の位置決めをし、温度制御回路（図示せず）を適宜制御し、Ａ／Ｄ変換器１０７から信号収集を行ない、受け取られたデータを処理し、またディスプレイインタフェース（図示せず）を制御するために用いることができる。いくつかの実施形態では、プロセッサ１０６は、テキサス州のオースチンにあるＳｉｌｉｃｏｎ  Ｌａｂｓより入手可能なＣ８０５１Ｆシングルチップマイクロプロセッサなどの、シングルチップのプロセッサでもよい。調整回路１０８は、単一点検出デバイス１０３によって生成された信号を、アナログ−デジタル変換用にフィルタ処理し、また増幅する。Ａ／Ｄ変換器１０７は、調整回路１０８からの信号のアナログ−デジタル変換を行なう。
【００１５】
一実施形態では、ガスモニタリング装置１００は、メタンガスの濃度を監視するように構成されており、構成は、爆発防止に役立つように鉱山で用いられてもよい。このような実施形態では、単一点検出デバイス１０３は、メタンの吸収スペクトルを測定するために、波長の長い近赤外線帯域で動作する。さらに、メタンは燃焼ガスであることから、ガスモニタリング装置１００は、高強度のケーシングを有するなど、当技術分野で知られている防爆要件に従って構成されてもよい。また、メタン濃度が所定の安全しきい値に近づくか、またはそのしきい値を超える場合にはいつでも作動する好適なアラームディスプレイが、ガスモニタリング装置１００の中に組み込まれていてもよい。
【００１６】
ガスモニタリング装置１００が動作している場合には、試料領域１２０にガスが導入され、光源１０１は、選択された波長帯の光を、試料領域１２０を通して送る。点光源、すなわち放射状に発散する光線の光源から生じ得る光線１５１は、コリメーティング光学素子１０４によってコリメートされてコリメートビーム１５２を形成する。コリメートビーム１５２は、たとえば約１０ｃｍである、知られた距離にわたってガス試料を通過する。試料領域１２０の長さ、すなわちコリメートビーム１５２が試料ガスを通過する距離は、光の強度、および、単一点検出デバイス１０３の感度に応じて変わり得る。次にコリメートビーム１５２は、ＭＥＭＳ走査マイクロミラー１０２に入射する。コリメートビーム１５２がガス試料を通過する間、そのガス試料に含まれている１つまたは複数のガスは、知られている特定の周波数帯において光を選択的に吸収する。したがって、コリメートビーム１５２は、試料領域１２０を出る時には、ガス試料に含まれているガス（または、複数のガス）に固有の吸収スペクトル（または、複数の吸収スペクトル）を含んでおり、そして、ＭＥＭＳ走査マイクロミラー１０２に送られる。ＭＥＭＳ走査マイクロミラー１０２は、プロセッサ１０６によって制御され、１つまたは複数の角度まで回転して、コリメートビーム１５２をブレーズド回折格子１０９における１つまたは複数の部分に送る。ここで、ブレーズド回折格子１０９において照らされる１つまたは複数の部分は、波長成分１５３における１つまたは複数の波長に依存し得る。ブレーズド回折格子１０９は、コリメートビーム１５２を構成する光の構成波長を、回折によって空間的に分離する。ブレーズド回折格子１０９の面にわたってコリメートビーム１５２が走査されると、入射光におけるフルレンジの、ポイントごとの走査が行なわれ、それによって、コリメートビーム１５２における単一の所望の波長成分１５３がフォーカシング光学素子１０５に選択的に送られる。このように、ＭＥＭＳ走査マイクロミラー１０２が、ブレーズド回折格子１０９における異なる部分にわたってコリメートビーム１５２を走査するため、コリメートビーム１５２における異なる波長成分１５３をフォーカシング光学素子１０５に送ることができる。フォーカシング光学素子１０５は、入射光すなわち波長成分１５３の焦点を単一点検出デバイス１０３に合わせる。単一点検出デバイス１０３は、入射光を電気信号に変換し、調整回路１０８は、Ａ／Ｄ変換器１０７によるＡ／Ｄ変換のためにこれらの電気信号をフィルタ処理し、また増幅する。単一点検出デバイス１０３によって生成される電気信号は、単一点検出デバイス１０３に入る光の強度に振幅において比例するアナログ電気信号でもよい。プロセッサ１０６は、Ａ／Ｄ変換器１０７からデジタル信号を受け取り、図１にガス濃度データ１７０で示されている試料ガスのガス濃度を求めるために、当技術分野で知られているさまざまな計量化学技術のうちのいずれかを用いて、受け取られたデータ（すなわち、デジタルデータ）を処理することができる。プロセッサ１０６によって生成されたガス濃度データ１７０は、ディスプレイインタフェースにリアルタイムに表示されてもよく、かつ／または、さらなる分析と長期プロセスのモニタリングとのために記憶されてもよい。さらに、プロセッサ１０６は、試料ガスにおける現在のガス濃度を、ユーザによって指定されてもよいガス濃度の安全しきい値１７１と比較することができる。試料ガスにおける現在のガス濃度が、ガス濃度の安全しきい値１７１を超える場合にはいつでも、プロセッサ１０６は、アラームディスプレイまたは音声アラームユニットにアラーム信号１７２を出力させることができる
【００１７】
ＭＥＭＳ走査マイクロミラー１０２によって行なわれる走査プロセスによって、検出デバイスのアレイの代わりに、ガス試料の吸収スペクトルを定量化するために、単一の光検出デバイス、すなわち単一点検出デバイス１０３の使用が可能となる。これは、ブレーズド回折格子１０９と組み合わせられたＭＥＭＳ走査マイクロミラー１０２が、所望の帯域における帯域幅すべての走査を行なうことができ、すなわち、ブレーズド回折格子１０９におけるさまざまな部分に光を送るようにＭＥＭＳ走査マイクロミラー１０２を回転させることができ、それによって、カバー範囲におけるさまざまな波長の光を単一点検出デバイス１０３により測定することができるためである。また、複数の光検出器からなる固定アレイに依存する分光光度計と異なり、ガスモニタリング装置１００によって測定される１つまたは複数の所望の帯域は、さまざまなガスまたはガス混合物における濃度のモニタリングを容易にするように選択され得る。さらに、走査マイクロミラー回折格子技術、すなわちＭＥＭＳ走査マイクロミラー１０２の使用によって、高効率および高性能が確実なものとなる。第１に、ＭＥＭＳ製造プロセスの精度によって、走査ノイズが効果的に除去され得る。第２に、プロセッサ１０６からの駆動信号がＭＥＭＳ走査マイクロミラー１０２に直接加えられるため、駆動回路は単純であり、調整が容易である。
【００１８】
従来のガスモニタは、主に、センサ精度と正確さの低下により寿命が限られている電気化学センサに基づくものである。時間経過に伴う正確さの損失は、炭鉱などで燃焼ガスを監視するためにこのようなセンサが用いられる場合には、重大な安全性の問題となり、化学プロセスの長期モニタリングにこのようなセンサが用いられる場合には、重大なプロセス管理の問題となる。他のガス検知技術も当技術分野で知られているが、他の欠点がある。たとえば、フィルタベースの近赤外線分光器は、単純な構造と小型サイズとを有し、製造が比較的簡単である。しかし、このような機器は、精度の低さと、限られた数のガスしか監視できない能力とを有する。フーリエベースの機器は、高精度、良好な再現性、および信頼性を有するが、コアコンポーネントである干渉計は、大きく、高価であり、振動に対して極端に敏感である場合があり、産業上の設置問題（ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  ｓｅｔｔｉｎｇ  ｐｒｏｂｌｅｍａｔｉｃ）がある中で利用されている。音響光学的な、同調可能な装置は、部品を動かすことなく高精度を有するが、周波数に敏感な帯域は限られている。検出器アレイは、回折格子としてラスタを用いており、部品を動かすことなく高速な応答を有するが、波長の長い近赤外線帯で動作するアレイ検出器は、非常に高価であり、また複雑である。
【００１９】
対照的に、本明細書に記載の本開示におけるさまざまな実施形態は、単一の光センサと、ＭＥＭＳ走査マイクロミラーとに基づくものでもよい。さらに、ＭＥＭＳ走査マイクロミラーによって、光学経路の安定性が確実なものとなり、コンポーネントの小型化によって携帯性が容易に達成される。また、本開示におけるさまざまな実施形態は、高い分析分解能が可能であり、数秒のうちにデータを生成することができる。このようなリアルタイムのモニタリングは、燃焼ガス、産業排出物、および、危険な製造プロセスをモニタリングするのに非常に有益である。たとえば、燃焼ガス含有量における急激な増加が起きた場合、本開示の実施形態に従って構成されたガスモニタリングデバイスは、即座に警告することができ、生命および財産を救うための貴重な時間を確保するための措置をとることができる。
【００２０】
図２は、ガス濃度を監視するための方法２００における例示的実施形態のフローチャートである。説明を簡単にするために、方法２００は、図１のガスモニタリング装置１００と実質的に同様であるガスモニタリング装置の動作に関して説明されている。しかし、ガスモニタリング装置における他の構成によって方法２００が実施されてもよい。方法２００は、ブロック２０１、２０２、２０３、２０４、および／または２０５によって示されている１つまたは複数の動作、機能、または実行を含むことができる。これらのさまざまなブロックは、説明される実施形態を限定するものではない。たとえば、本明細書で開示される本プロセスおよび他のプロセス、ならびに、本方法および他の方法に対して、これらのプロセスおよび方法は、異なる順序で実施されてもよいことを当業者は理解するであろう。さらに、概説されるステップおよび動作は、例として提供されているに過ぎず、ステップおよび動作のいくつかは、開示される実施形態の本質を損なうことなく、任意選択でもよく、より少ないステップおよび動作となるように組み合わせられてもよく、または、追加のステップおよび動作となるように拡張されてもよい。
【００２１】
ブロック２０１（ガス試料を照明）では、ガス試料を通過した光の吸収スペクトルを生成するために、光源１０１によってガス試料が照らされる。次に、この光は、コリメーティング光学素子１０４などの好適な光学素子によってＭＥＭＳ走査マイクロミラー１０２に送られる。
【００２２】
ブロック２０２（ＭＥＭＳ走査ミラーを位置決め）では、ＭＥＭＳ走査マイクロミラー１０２が、試料領域１２０を通過した光をブレーズド回折格子１０９に送る。プロセッサ１０６は、入射光をブレーズド回折格子１０９の特定部分に送るためにＭＥＭＳ走査マイクロミラー１０２の位置決めを行ない、それによって、ガス試料の吸収スペクトルにおける特定の吸収線がブロック２０４で分析され得る。
【００２３】
ブロック２０３（吸収スペクトルを分離）では、ブレーズド回折格子１０９が、入射光の波長成分を空間的に分離する。生成される光の波長は、ブレーズド回折格子１０９のどの部分が照らされたかに依存する。このように、ブレーズド回折格子１０９の特定部分を照らすことによって所望の吸収線を作ることができる。
【００２４】
ブロック２０４（吸収線を測定）では、ガス試料の吸収スペクトルにおける所望の吸収線が、単一点検出デバイス１０３によって受け取られる。この吸収線は、単一点検出デバイス１０３への経路上にあるフォーカシング光学素子１０５によって焦点が合わせられてもよい。単一点検出デバイス１０３は、受け取られた光エネルギーを、プロセッサ１０６によってデジタルデータとして受け取られる電気信号に変換する。ガス試料の正確な分析を行なうためにガス試料の吸収スペクトルにおける追加の吸収線が必要な場合には、それぞれの吸収線に対してブロック２０３が繰り返される。
【００２５】
ブロック２０５（ガス濃度を決定）では、プロセッサ１０６は、ガス試料における対象ガスの濃度を決定するために、当技術分野で知られているさまざまな計量化学方法におけるいずれか１つの方法を用いて、受け取られたデータを処理する。プロセッサ１０６は、アラーム条件が整ったかどうかをさらに決定するために、ガス試料における現在のガス濃度を、ガス濃度における所定の安全しきい値と適宜比較することができる。次にプロセッサ１０６は、ガス濃度データをディスプレイインタフェースおよび／またはデータ記憶装置に出力することができ、また該当する場合には、アラーム条件を好適なアラームディスプレイに出力することができる。
【００２６】
システムの側面でのハードウェアの実装形態とソフトウェアの実装形態との間には、ほとんど相違が残されていない。ハードウェアまたはソフトウェアの使用は、一般に（いつもそうではないが、ある状況ではハードウェアとソフトウェアの間の選択が重要になり得るという点で）コスト対効果のトレードオフを表す設計上の選択である。本明細書に記載された、プロセスおよび／またはシステムおよび／または他の技術をもたらすことができるさまざまな達成手段があり（たとえば、ハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェア）、好ましい達成手段は、プロセスおよび／またはシステムおよび／または他の技術が導入される状況によって異なる。たとえば、実装者が速度と正確性が最も重要であると決定すると、実装者は主にハードウェアおよび／またはファームウェアの達成手段を選択することができる。フレキシビリティが最も重要なら、実装者は主にソフトウェアの実装形態を選択することができる。または、さらに別の代替案として、実装者は、ハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアのなんらかの組み合わせを選択することができる。
【００２７】
前述の詳細な説明では、ブロック図、フローチャート、および／または例の使用によって、装置および／またはプロセスのさまざまな実施形態を説明してきた。そのようなブロック図、フローチャート、および／または例が１つまたは複数の機能および／または動作を含む限りにおいて、そのようなブロック図、フローチャート、または例の中のそれぞれの機能および／または動作は、広範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または実質上それらのすべての組み合わせにより、個別におよび／または集合的に実装可能であることが、当業者には理解されるであろう。ある実施形態では、本明細書に記載された主題のいくつかの部分は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、または他の集積化方式によって実装することができる。しかし、本明細書で開示された実施形態のいくつかの態様が、全体においてまたは一部において、１つまたは複数のコンピュータ上で動作する１つまたは複数のコンピュータプログラムとして（たとえば、１つまたは複数のコンピュータシステム上で動作する１つまたは複数のプログラムとして）、１つまたは複数のプロセッサ上で動作する１つまたは複数のプログラムとして（たとえば、１つまたは複数のマイクロプロセッサ上で動作する１つまたは複数のプログラムとして）、ファームウェアとして、あるいは実質上それらの任意の組み合わせとして、等価に集積回路に実装することができることを、当業者は認識するであろうし、電気回路の設計ならびに／またはソフトウェアおよび／もしくはファームウェアのコーディングが、本開示に照らして十分当業者の技能の範囲内であることを、当業者は認識するであろう。さらに、本明細書に記載された主題のメカニズムをさまざまな形式のプログラム製品として配布することができることを、当業者は理解するであろうし、本明細書に記載された主題の例示的な実施形態が、実際に配布を実行するために使用される信号伝達媒体の特定のタイプにかかわらず適用されることを、当業者は理解するであろう。信号伝達媒体の例には、フロッピーディスク、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、コンピュータメモリ、などの記録可能なタイプの媒体、ならびに、デジタル通信媒体および／またはアナログ通信媒体（たとえば、光ファイバケーブル、導波管、有線通信リンク、無線通信リンクなど）の通信タイプの媒体が含まれるが、それらには限定されない。
【００２８】
本明細書で説明したやり方で装置および／またはプロセスを記載し、その後そのように記載された装置および／またはプロセスを、データ処理システムに統合するためにエンジニアリング方式を使用することは、当技術分野で一般的であることを当業者は認識するであろう。すなわち、本明細書に記載された装置および／またはプロセスの少なくとも一部を、妥当な数の実験によってデータ処理システムに統合することができる。通常のデータ処理システムは、一般に、システムユニットハウジング、ビデオディスプレイ装置、揮発性メモリおよび不揮発性メモリなどのメモリ、マイクロプロセッサおよびデジタル信号プロセッサなどのプロセッサ、オペレーティングシステムなどの計算実体、ドライバ、グラフィカルユーザインタフェース、およびアプリケーションプログラムのうちの１つもしくは複数、タッチパッドもしくはスクリーンなどの１つもしくは複数の相互作用装置、ならびに／またはフィードバックループおよびコントロールモータを含むコントロールシステム（たとえば、位置検知用および／もしくは速度検知用フィードバック、コンポーネントの移動用および／もしくは数量の調整用コントロールモータ）を含むことを、当業者は理解するであろう。通常のデータ処理システムは、データコンピューティング／通信システムおよび／またはネットワークコンピューティング／通信システムの中に通常見られるコンポーネントなどの、市販の適切なコンポーネントを利用して実装することができる。
【００２９】
本明細書に記載された主題は、さまざまなコンポーネントをしばしば例示しており、これらのコンポーネントは、他のさまざまなコンポーネントに包含されるか、または他のさまざまなコンポーネントに接続される。そのように図示されたアーキテクチャは、単に例示にすぎず、実際には、同じ機能を実現する多くの他のアーキテクチャが実装可能であることが理解されよう。概念的な意味で、同じ機能を実現するコンポーネントの任意の構成は、所望の機能が実現されるように効果的に「関連付け」される。したがって、特定の機能を実現するために組み合わされた、本明細書における任意の２つのコンポーネントは、アーキテクチャまたは中間のコンポーネントにかかわらず、所望の機能が実現されるように、お互いに「関連付け」されていると見ることができる。同様に、そのように関連付けされた任意の２つのコンポーネントは、所望の機能を実現するために、互いに「動作可能に接続」または「動作可能に結合」されていると見なすこともでき、そのように関連付け可能な任意の２つのコンポーネントは、所望の機能を実現するために、互いに「動作可能に結合できる」と見なすこともできる。動作可能に結合できる場合の具体例には、物理的にかみ合わせ可能な、および／もしくは物理的に相互作用するコンポーネント、ならびに／またはワイヤレスに相互作用可能な、および／もしくはワイヤレスに相互作用するコンポーネント、ならびに／または論理的に相互作用する、および／もしくは論理的に相互作用可能なコンポーネントが含まれるが、それらに限定されない。
【００３０】
本明細書における実質的にすべての複数形および／または単数形の用語の使用に対して、当業者は、状況および／または用途に適切なように、複数形から単数形に、および／または単数形から複数形に変換することができる。さまざまな単数形／複数形の置き換えは、理解しやすいように、本明細書で明確に説明することができる。
【００３１】
通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（たとえば、添付の特許請求の範囲の本体部）において使用される用語は、全体を通じて「オープンな（ｏｐｅｎ）」用語として意図されていることが、当業者には理解されよう（たとえば、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」と解釈されるべきであり、用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ  ａｔ  ｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓ  ｂｕｔ  ｉｓ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」と解釈されるべきである、など）。導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は、当該請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ）」および「１つまたは複数の（ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ）」を使用して請求項の記載を導くことを含む場合がある。しかし、そのような句の使用は、同一の請求項が、導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのように導入される請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、単に１つのそのような記載を含む発明に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない（たとえば、「ａ」および／または「ａｎ」は、通常、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、請求項の記載を導入するのに使用される定冠詞の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、通常、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう（たとえば、他の修飾語なしでの「２つの記載（ｔｗｏ  ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ）」の単なる記載は、通常、少なくとも２つの記載、または２つ以上の記載を意味する）。さらに、「Ａ、ＢおよびＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。「Ａ、Ｂ、またはＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、など���有するシステムを含むが、それに限定されない）。２つ以上の代替用語を提示する事実上いかなる離接する語および／または句も、明細書、特許請求の範囲、または図面のどこにあっても、当該用語の一方（ｏｎｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｔｅｒｍｓ）、当該用語のいずれか（ｅｉｔｈｅｒ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｔｅｒｍｓ）、または両方の用語（ｂｏｔｈ  ｔｅｒｍｓ）を含む可能性を企図すると理解されるべきであることが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、句「ＡまたはＢ」は、「Ａ」または「Ｂ」あるいは「ＡおよびＢ」の可能性を含むことが理解されよう。
【００３２】
さまざまな態様および実施形態が本明細書において開示されたが、他の態様および実施形態が当業者には明白となろう。本明細書で開示されたさまざまな態様および実施形態は、例示のためのものであり、限定するものではなく、真の範囲および趣旨は、添付の特許請求の範囲によって示されている。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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