(57)【要約】  応力発光層が厚みを持ち、水平方向に広がっているため、基材の応力発生地点から水平方向または斜め方向等の側面部へ発光された光は、応力発光層内で吸収または散乱されるため側面部の表面に現れないことがある。  本発明の一例である応力発光部材は、応力が与えられることで発光する応力発光粒子が含有される応力発光部材であって、応力発光部材は、バインダ樹脂と応力発光粒子とを有し、底面は他の部材と接触させる接触面を有し、底面から高さ方向へ厚みを持つドット形状で構成されていること特徴とする。
2016098148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
応力が与えられることで発光する応力発光粒子が含有される応力発光部材であって、
前記応力発光部材は、バインダ樹脂と前記応力発光粒子とを有し、
底面は他の部材と接触させる接触面を有し、前記底面から高さ方向へ厚みを持つドット形状で構成されていること
を特徴とする応力発光部材。
【請求項２】
請求項１に記載の応力発光部材であって、
前記ドット形状は、凸型形状であること
を特徴とする応力発光部材。
【請求項３】
請求項１に記載の応力発光部材であって、
前記ドット形状は、半球形状であること
を特徴とする応力発光部材。
【請求項４】
請求項１に記載の応力発光部材であって、
前記ドット形状は、上層部より下層部の断面積が大きい形状であること
を特徴とする応力発光部材。
【請求項５】
請求項１に記載の応力発光部材であって、
前記ドット形状の半径は、前記ドット形状の高さの１０倍以下の半径であること
を特徴とする応力発光部材。
【請求項６】
請求項１に記載の応力発光部材であって、
前記底面から頂点までの高さが０．５ｍｍ以下で構成されること
を特徴とする応力発光部材。
【請求項７】
請求項１に記載の応力発光部材であって、
前記応力発光部材の応力発光粒子の濃度は、前記上層部の濃度より前記下層部が高く構成されていること
を特徴とする応力発光部材。
【請求項８】
請求項１に記載の応力発光部材であって、
前記応力発光粒子の濃度は、前記応力発光部材の頂点から底面にかけて徐々に低くなる濃度勾配が構成されていること
を特徴とする応力発光部材。
【請求項９】
請求項１に記載の応力発光部材であって、
前記接触面には、前記バインダ樹脂と異なるバインダ樹脂が接触されること
を特徴とする応力発光部材。
【請求項１０】
請求項９に記載の応力発光部材であって、
前記異なるバインダ樹脂には、一の応力発光部材と他の応力発光部材とが接触されており、
前記一の応力発光部材が有する応力発光粒子と、前記他の応力発光部材が有する応力発光粒子とは、発光波長が異なること
を特徴とする応力発光部材。
【請求項１１】
被検査構造物に設置された応力発光部材を検査する検査システムであって、
前記応力発光部材は、バインダ樹脂と前記応力発光粒子とを有し、
底面は他の部材と接触させる接触面を有し、前記底面から高さ方向へ厚みを持つドット形状で構成され、
前記応力発光部材に対して応力を与える応力変化発生手段と、
前記応力変化手段によって応力が与えられた応力発光部材を検査する検査手段と、
を有する検査システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の検査システムであって、
前記ドット形状は、上層部より下層部の断面積が大きい形状であること
を特徴とする検査システム。
【請求項１３】
請求項１１に記載の検査システムであって、
前記ドット形状の半径は、前記ドット形状の高さの１０倍以下の半径であること
を特徴とする応力発光部材。
【請求項１４】
請求項１１に記載の検査システムであって、
前記被検査構造物の表面には複数の前記応力発光部材が配置され、
配置された前記応力発光部材の配置形状または間隔が，一の検査領域が他の検査領域より高密度であること
を特徴とする応力発光部材。
【請求項１５】
請求項１４に記載の検査システムであって、
前記一の検査領域は、前記被検査構造物のうち一の領域と他の領域との境界線が含まれること
を特徴とする応力発光部材。
【請求項１６】
請求項１１に記載の検査システムであって、
さらに、処理部と表示部とを有しており、
前記処理部は、検査された前記応力が与えられた応力発光部材の情報を用いて前記被検査構造物の亀裂情報を算出し、
前記表示部は、算出された前記亀裂情報を表示すること
を特徴とする検査システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の検査システムであって、
前記処理部は、複数の検査された前記応力が与えられた応力発光部材の情報を用いて前記被検査構造物の応力変化の情報を予測し、
予測された応力変化の情報を表示する表示部を有すること
を特徴とする検査システム。
【請求項１８】
被検査構造物に設置された応力発光部材を検査する検査方法であって、
前記応力発光部材は、バインダ樹脂と前記応力発光粒子とを有し、
底面は他の部材と接触させる接触面を有し、前記底面から高さ方向へ厚みを持つドット形状で構成され、
前記応力発光部材に対して応力を与える応力変化発生工程と、
前記応力変化手段によって応力が与えられた応力発光部材を検査する検査工程と、
を有する検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の表面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、トンネルなどの社会インフラ構造物においては、老朽化等によって耐久性の低下が生じるため、定期的な検査及び補修作業の実施により維持管理を行うことが必要とされている。従来の検査方法としては、例えば、近接目視検査や打音検査などが知られているが、これらの検査方法は検査に長い時間がかかっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2010-180280号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、応力発光粒子を含む層（以下、応力発光層と呼ぶ）、ゴム弾性を示す中間層、基材の順に構成される検査部材が開示されている。
この構成では、応力発光層が厚みを持ち、水平方向に広がっているため、基材の応力発生地点から水平方向または斜め方向等の側面部へ発光された光は、応力発光層内で吸収または散乱されるため側面部の表面に現れないことがある。そのため、基材の応力変化が適切に検出できないことがある。【０００５】
本発明は、応力発光部材の側面部へ発光された光を検出できる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一例である応力発光部材は、応力が与えられることで発光する応力発光粒子が含有される応力発光部材であって、応力発光部材は、バインダ樹脂と応力発光粒子とを有し、底面は他の部材と接触させる接触面を有し、底面から高さ方向へ厚みを持つドット形状で構成されていること特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、応力発光部材の側面部へ発光された光を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１（ａ）】従来例を被検査構造物に施設した例を示す図である。
【図１（ｂ）】従来例を被検査構造物に施設した例の断面図である
【図１（ｃ）】従来例を被検査構造物に施設した例の断面図の応力と発光の関係を示す図である。
【図２（ａ）】本発明の実施例１を被検査構造物に施設した例を示す図である。
【図２（ｂ）】本発明の実施例１を被検査構造物に施設した例の断面図である。
【図２（ｃ）】本発明の実施例１を被検査構造物に施設した例の断面図の応力と発光の関係を示す図である。
【図３】ドット部材の半径を変化させる際の屈折率を示す図である。
【図４】ドット部材の半径を変化させた際の発光の関係を示す図である。
【図５】ドット部材の厚さ（高さ）と発光強度の関係を示す図である。
【図６】ドット部材を被検査構造物に敷設した例を示す図である。
【図７】２種類のドット部材を被検査構造物１に施設した例を示す図である。
【図８】ドットシートを被検査構造物に施設した例を示す図である。
【図９】被検査構造物の隙間の周辺にドット部材を施設した例を示す図である。
【図１０】本発明のドット部材の製造方法の一例のフローチャートである。
【図１１】本発明のドットシートの製造方法の一例のフローチャートである。
【図１２（ａ）】本発明のシート部材を用いた検査方法の一例を示す図である。
【図１２（ｂ）】本発明のシート部材を用いた検査方法の一例を他方から見た図である。
【図１３】本発明のシート部材を用いた検査方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本願発明の説明の前に、従来例について説明する。
従来例の構成について図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。これらの図面に用いられる同一の符号の説明は省略する。
特許文献１に記載の基材は、応力の被検査対象物である被検査構造物１として説明する。図１（ａ）には、被検査構造物１の表面に、応力発光体粒子４を含む応力発光層２が、ゴム弾性を示す中間層３を介して設置されている。設置被検査構造物１の自重や経年劣化等によって被検査構造物１に応力が発生し、亀裂１０が生じた際の図を示す。応力発光層２に表面には、空気層５が存在する。図１（ｂ）、図１（ｃ）においても同様である。
【００１０】
この被検査構造物１には亀裂１０が発生しており、この亀裂１０による応力変化は、中間層３を介して応力発光層２へ伝達される。この伝達された応力が、応力発光体粒子４に伝達されることで、応力発光体粒子４は発光現象を起こす。
【００１１】
図１（ｂ）、（ｃ）は、図１（ａ）に記載の応力発光体粒子４の一部を、下層部の応力発光体粒子４ａ，中層部の応力発光体粒子４ｂ，表層部の応力発光体粒子４ｃとして抜き出して示したものである。
【００１２】
図１（ｂ）に示される空気層５側である応力発光層２の表層部の応力発光体粒子４ａ，中層部の応力発光体粒子４ｂ，下層部の応力発光体粒子４ｃの発光現象について説明する。
【００１３】
代表して中層部の応力発光体粒子４ｂについて説明する。中層部の応力発光体粒子４ｂは、亀裂１０から受けた応力は応力変化５のように伝達される。
この応力変化５によって、発光７，８，９が生じる。この発光７，８，９がすべての発光現象ではなく、模擬的に示した一例を示したものである。
【００１４】
発光７は概ね鉛直方法に向かって進行しており、応力発光層４の表面に現れることで、その発光を空気層５から観察することができる。
発光８は、空気層５に向かって斜め方向に進行しており、応力発光層２の表層に現れることで空気層５から観察することができる。
【００１５】
一方、発光９は、応力発光体粒子４ｂから横方向、つまり応力発光層２の平面方向に進行している。平面方向への進行によって、発光９は、応力発光層２の材料中を移動することとなる。そのため、材料内で反射吸収が起こり、応力発光層２の表面に現れない。よって、空気層５から観察することができない。
【００１６】
この反射と吸収による発光は、応力発光粒子４が深い位置にあるほど起こりやすい。横方向（側面部方向）に発せられた光は、直進成分を有しており応力発光体層２内で散乱や吸収は起こるが、光は鉛直方向に向かいにくいためである。応力発光粒子４ａでは左右方向の発光が応力発光層２の表面に現れていない様子を示している。また、応力発光粒子４ｃは応力発光層２の表面に近い、すなわち、空気層５に近く浅い位置に存在するため、左右方向や斜め方向への発光であっても、表層に現れやすい。
【００１７】
したがって、応力発光体粒子４ａ，４ｂ，４ｃうち特に４ａや４ｂについての横方向の発光現象については特許文献１では考慮されていないため、横方向の発光現象を検出できない場合がある課題を有している。
【００１８】
また、応力発光体粒子４が深い位置、すなわち、被検査構造物１に近い位置であれば応力が伝達されやすいが発光現象は表層に現れにくい。それから、応力発光粒子４が浅い位置に存在する場合には、被検査構造物１から応力が伝達されにくいが発光現象は表層に現れやすい。この関係についても特許文献１では考慮されていない。
【００１９】
以下、本発明について実施の形態等を用いて説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の実施の形態について、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。【００２１】
図２（ａ）には、被検査構造物１の表面に設置された、凸型の形状を有するドット形状を持つドット部材１１を示す。ドット部材１１には、バインダ１２と応力発光体粒子４とにより構成されている。このドット部材１１は、被検査構造物１の表面と接触される底面を有しており、この底面を接触面１３と呼ぶ。【００２２】
この接触面１３は、先のバインダ１２と異なる部材、例えば接着剤で構成することもできる。被検査構造物１の応力を伝達させやすくするにはバインダ１２で構成することが望ましい。
ドット部材１１と被検査構造物１は、空気層５と接している。ドット部材１１は、エポキシ，シリコーン，ウレタン，アクリル，フェーノールなどの樹脂材料であるバインダ１２（バインド樹脂）によって構成されている。このドット部材１１は、発光部材とも呼ぶ。
本願明細書においてのバインダとは、応力発光体粒子４を含有させて複合化し、ドット部材１１等を形成するための材料である。その材料は、有機物質（例えば樹脂）、無機物質（例えばガラス）のいずれでも良く、また、両者を混合したものも含む概念である。
ドット部材１１はドット形状を有する。ドット形状とは以下の概念を有するものである。【００２３】
このドット形状の一例として、図２（ａ）に示すように凸レンズ形状をしており、本実施例では、半球面形状である。
また、ドット形状の一例として、ドット部材１１は、空気層５に向かって上凸状の構造を有する形状である。図２（ａ）に示す構造は、ドーム形状であり、このドーム形状とは下層部の断面積が広く、上層部の断面積が細くなっている形状である。ドーム下層からドーム上層に向かってテーパーが付されているということである。テーパーは、直線状でも、曲線状でも実施しうる。【００２４】
図２（ｂ）は、ドット部材１１を被検査構造物１に施設した例の断面図である。図２（ａ）に示される符号と同一の構成の説明は省略する。【００２５】
接触面１３は、平面である必要はなく、曲面であってもよい。柔軟性を有しており、被検査構造物１の表面が有する凹凸と接触できるとなおよい。【００２６】
応力発光体粒子４は、被検査構造物１側の深い位置、すなわち下層部に、濃度が高くされている様子が示される。上層部より下層部の濃度が高いと、亀裂１０に生じた応力が伝達されやすいため、強い発光を得ることができる。上層部とは、ドット部材１１の高さの半分の位置より高い位置であり、下層部とは、ドット部材の高さの半分の位置より低い位置である。当該ドット部材の製造方法は後述する。【００２７】
図２（ｃ）は、図２（ｂ）のドット部材１１が施設された被検査構造物１に亀裂１０が生じた際を示す。図２（ａ），（ｂ），と同一の符号の説明は省略する。【００２８】
亀裂１０によって生じた応力が、亀裂１０からドット部材１１に伝達されている。ドット部材１１に伝達された応力は、応力発光体粒子４に伝達される。応力発光体粒子４に伝達された応力によって、応力発光体粒子４は、発光７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを生じさせる。７ｄのように横方向への発光、すなわちドット部材側面部への発光であっても、ドット部材表面で発光現象を確認することができる。【００２９】
したがって、ドット形状を採用することによって、応力発光体粒子４が発光位置から横方向への発光した場合であっても、空気層５から観察することができるようになる。【００３０】
ドット形状とは、一定の断面積を有しており、さらに厚みを持つ形状である。すなわち、厚み方向に少なくとも上層部と下層部とで分けることができる。
当該上層部の断面積が当該下層部の断面積以下である関係を有する形状である。例えば、上凸型の形状には、円錐、円柱、角柱、先に説明した凸型のレンズ形状またはドーム形状等を含む概念である。
ここで、ドット部材１１の底面から頂点までの高さ（厚さ）のうち、半分の高さから下の層を下層部、上の層を上層部と呼ぶ。
半分の高さとは、被検査構造物１と底面との接触面の平均高さを基準として、平均高さから頂点までの距離を半分としたものである。底面の一番低い位置を０ｍｍとして、底面の中央付近（例えば、２箇所をサンプリング）が０．２５ｍｍ、０．２５ｍｍ、最も高い位置が０．５ｍｍとした場合は、これらの平均として、０．２５ｍｍが底面の高さとなる。これに対し、レンズ形状の頂点の高さは、底面の平均高さから頂点までの高さであって、２．２５ｍｍとする。この場合の半分の高さとは、底面の平均高さから１．０ｍｍの高さである。【００３１】
円錐形状であれば、下層部の断面は上層部の断面より大きな面積である形状であることはいうまでもない。また、円柱形状であれば、下層部の断面と上層部の断面とはほぼ等しいものである。また、円錐形状であっても、円錐の先端まで有さず、頂点が平らな面で構成されていてもよい。側面から見た場合に台形となる形状である。円錐に限らず角錐で先端部が平らな形状としてもよい。【００３２】
また、下層部または下層部から上層部の一部までを円柱形状とし、上層部から頂点までを凸型のレンズ形状を併せた形状でもよい。いわゆる砲弾型のＬＥＤのような形状である。
これらの形状は、後述されるドット形状に必要な条件を満たすものであれば実施できうる。【００３３】
次に、ドット部材から発光される光度とドット部材の形状の関係をシミュレーションした結果について説明する。【００３４】
なお、被検査構造物１の亀裂の発生後にドット部材１１を配置することもできる。この場合は、亀裂１０の隙間に，ドット部材１１のバインダ樹脂１１が進入している構造であるため、接着力が向上する。さらに、ドット部材１１の設置後に被検査構造物１に応力変化が起こった場合には、ドット部材１１の設置後からの応力変化を検出することが可能となる。
図３に示される横軸は、ドット部材の半径であり、そのドット部材の半径１５のうち代表的な３つが示されている。このドット部材の半径１５は、０から２５ｍｍまでの値として対応する光度を算出した。【００３５】
縦軸は、ドット部材の高さである。ドット部材の高さとは、上層部である空気層と接触する面のうち底面から最も高い位置である頂点までの高さである。このドット部材１１の高さを０．２ｍｍの一定とした。【００３６】
また、他のパラメータとして、空気層の屈折率１７を１．０，ドットの屈折率１８を１．５とした。応力発光体粒子である発光する光源はドットの中心におかれている。【００３７】
したがって、このシミュレーションは、ドット部材の高さが一定の場合に、望ましい半径について求めるものである。【００３８】
図４は、図３で説明したモデルのシミュレーション結果を示すものである。すなわち、ドット部材の半径が０．２ｍｍの場合の光強度を基準として、ドット部材の半径を変化させた相対光度のシミュレーション結果である。【００３９】
横軸がドット部材の半径，縦軸には相対光度を示す。ドット部材の半径を大きくすると相対強度が低下している。ドット部材の半径が２ｍｍでは，相対光度は０．８まで急激に減少するが，２ｍｍ以上では相対光度の変化は緩やかとなる。【００４０】
応力発光粒子の横方向へ発光する光は、ドット部材の材料であるバインダ内を吸収・散乱されながら通過するが、半径が小さいためドット部材表面に現れやすくなる。そのため、このドット部材の形状を取ることで、応力発光粒子の発光が横方向に進展しても、空気層から発光を検出することができる。【００４１】
図示しないが、ドット部材の半径が無限大の場合，すなわち，応力発光体センサを０．２ｍｍの厚さで一面に塗布した場合は，相対光度は７０％程度となる。【００４２】
そのため、ドット部材の半径が、ドット半径の１０倍より大きいと、応力発光粒子の横方向へ発光する光を、検出することは可能であるが、ドット部材の材料であるバインダ内で吸収・散乱されてしまうため、ドット部材表面に現れなくにくくなってしまう。【００４３】
このことから，被検査構造物に接した接着面のドット部材の半径は，ドット形状高さの10倍以下が望ましい。ドット形状の半径をドット形状の高さの１０倍以下の値とすることで、応力発光体粒子から発光した光を効率よくドット部材の表面に取り出すことが可能となる。
また、ドーム形状であるため、ドット形状の側面部側に現れる発光であっても空気層から検出されやすい。【００４４】
図５は，ドット部材において応力発光体粒子とバインド樹脂の重量比を１：１とし，ドット部材の形状を（ドット部材の半径／ドット部材の高さ＝１）とした場合のドット部材の高さと相対光度の関係を示した図である。【００４５】
厚さ（ドット部材の高さ）が，０．５ｍｍ以上では発光強度が飽和している。このことからドット部材の高さは０．５ｍｍ以下が望ましい。【００４６】
したがって、図４と図５からは，ドット部材の高さは５００μｍ以下でドット部材の半径／ドット部材の高さが１０以下であるドット部材の形状が発光強度において適している。【００４７】
この構成を取ることで、横方向への発光を効率よく表面へ伝達させることが可能となる。
また、発光強度を低下させることなく，応力発光体の材料の使用量を低減することができる。【００４８】
なお、上記の説明に適したものであれば、円柱や円錐でも実施されうる。また、直方体や角錐等の形状でも実施されうる。
【実施例２】
【００４９】
図６は図２（ａ）に示したドット部材１１を複数個，被検査構造物１の表面に施設した概観図である。個々のドット部材は被検査構造物１の表面に接着または接合等によりそれぞれの界面同士が接触する関係を有している。【００５０】
ここで、接触とは部材それぞれの表面同士が溶融する、または、接着部材を介して２つの部材が固定されることである。
接着とは２つの部材の一方またはそれぞれの表面が凹凸を有しており、一方またはそれぞれまたは接着部材が入り込むことで凹凸に対して引っかかることによって固定されることをいう。
また、接合とは、接触する部材の表面同士が溶ける、または、接触する部材の一部が混ざり合うことでひとつの部材となることで２つの部材が固定されることをいう。【００５１】
格子状に一定間隔で配置することで、亀裂から生じる応力を適切に検出することができる。ドット部材１１の間で発生した亀裂であっても、亀裂からドット部材への距離によって応力が変化するため、隣合うドット部材１１の発光強度が異なることになり、どのような応力変化が起こっているのか、あるいは亀裂が生じたかを推定することができるようになる。
【実施例３】
【００５２】
本実施例について，図７を用いて説明する。
図７では，発光波長，応力感度，粒径，材料構成などが異なることで発光特性が異なる応力発光体もしくは，弾性特性，材料構成など物性の異なるバインダ樹脂にて構成させた特性の異なるドット部材１１ａとドット部材１１ｂが交互に隣り合うように配置させた例である。【００５３】
被検査構造物１にドット形状を敷設する際に，応力発光体粉体（応力発光体粒子の粉末）として発光波長が異なるドット部材を用意し、一の種類のドット部材１１ａと他の種類のドット部材１１ｂとを交互に配置させた例である。【００５４】
ここでは、ドット部材１１ａには発光波長５２０ｎｍの応力発光体粉体を使用し、ドット部材１１ｂには発光波長８３０ｎｍの応力発光体粉体を使用した例である。【００５５】
被検査構造物１に応力が加わったときに，ドット部材１１ａからは発光波長５２０ｎｍの光が，ドット部材１１ｂからは発光波長８３０ｎｍの光が発光される。
ここで，検出装置１０６には２つの検出部１０６ａ，１０６ｂが搭載されている。この検出部１０６ａは５２０ｎｍの光を検出し、検出部１０６ｂは８３０ｎｍの光を検出するものである。【００５６】
これにより、検出装置１０６は２種類のドット部材１１ａ，１１ｂの発光を検出することができる。【００５７】
外気測定環境、例えば太陽光やトンネル等に用いられるナトリウム灯や水銀灯の発光の影響がある場合に、検出の測定波長を切り替えることで，応力発光体以外の光によるノイズを低減することが可能となる。【００５８】
例として，発光波長を５２０ｎｍ，８３０ｎｍとして説明したが，応力発光体４は材料成分，構成比を変更することによって，発光波長を３００ｎｍから１２００ｎｍまで変更が可能である。そのため，測定の条件に合わせて発光波長を決めることができる。【００５９】
なお、隣り合わずとも、２種類のドット部材１１ａ，１１ｂが配置されていれば実施されうるが、隣合う格子状に配置することで、亀裂からの応力がそれぞれのドット部材に与えられるため、検査精度の向上を図ることができる。また、一定間隔で並べることで、より精度のよい検出が可能となる。また、２種類に限らず複数種類を使用しても実施でき、その場合は、検出精度がさらに向上する。
【実施例４】
【００６０】
本実施例について、図８を用いて説明する。【００６１】
被検査構造物１に、シート２１を介してドット部材１１が設置されている。このシート２１とドット部材とを併せてドットシート２２と呼ぶ。ドットシート２２を被検査構造物１に貼り付けた概観図である。【００６２】
ドットシート２２は，樹脂製シート上に上凸レンズ形状をしたドット部材１１を設置している。例えば印刷法を用いて形成する。印刷方法を用いた場合には、ドット部材のレンズ形状やドーム形状の大きさ等のばらつきを小さくすることができる。
また，ドット部材の形状は、例えば，三角錐，四角推など任意の立体形状に形成することが可能となる。【００６３】
ドットシート２２は被測定構造物１に接着部材２３を用いて接着することができる。なお、シート２１そのものに粘着性がある場合には、接着部材２３はなくともよい。そのため、本実施例において、接着部材２３は必須構成ではない。この接着部材２３は、ドットシート同様に、シート状に形成してから貼り合わせてもよい。この場合は、接着部材２３の厚みを均一にすることができるため、被検査構造物１からドットシート２２への応力の伝達も均一となり、高精度の応力検出が可能となる。【００６４】
ドットシート２２には，被検査構造物１のクラック進展防止のためのシート２１に繊維材を樹脂の混入しておくことで，クラックの進展の防止機能をもたせることが可能となる。【００６５】
また，ドットシート２２は事前に用意しておくことが可能であるため，ドット間隔，ドット形状，応力発光体の応力特性を最適化したシートを，被検査構造物１の設置条件，例えば，狭い,小さいなどによらず，特別な塗布条件の調整や変更することなく，設置することができる。
さらには，応力測定感度の異なるシートを複数種類用意すれば，被検査構造物の測定仕様に応じて，簡単に貼り付けることができる。
【実施例５】
【００６６】
本実施例について、図９を用いて説明する。被検査構造物１にドット部材１１を敷設した例である。複数のドット部材１１の間隔を変化させた上面視図である。【００６７】
被検査構造物１としてトンネル内壁のコンクリートを考えると，コンクリート自体のつなぎ目や金属留め具，などの材料，構造が異なる被検査構造物１ａと１ｂがある。そのため、これらの異なる被検査構造物１ａと１ｂとが隙間１ｃとを介して隣り合って設置されている箇所がある。この隙間１ｃを介して、被検査構造物１ａと１ｂは繋ぎ合わされている。【００６８】
被検査構造物１ａと１ｂとが隣接する周辺付近では，被検査構造物１ａにかかる応力の状態が異なり，応力変化が大きい部分（隙間１ｃ側）と緩やかに変化する部分（隙間１ｃ異なる側）が生じる。【００６９】
図６に示した，構造物のつなぎ目や，折曲がり部分，など応力の変化の大きい接続部分１８付近にはドット密度を高くし，応力変化の小さい中央部分にはドット密度を小さくすることにより，応力変化の大きい部分の測定精度を落とすことなく，応力発光体の使用量を削減することが可能となる。【００７０】
つまり，トットの間隔や配置を変更することで披検査構造物１において，任意の応力測定箇所の空間分解能を変更することが可能となる。【００７１】
（製造方法）
図２（ａ）に示したドット部材１１の製造方法の一例を説明する。【００７２】
応力発光体粒子とバインダ樹脂１２と混合させる（Ｓ１０１）。バインダ樹脂１２は、流動性が高く，即乾燥性の材料を使用するとよい。ラッカー系塗料剤を使用した場合，スプレ塗布法などで，ドット部材１１を噴霧化することが可能となる。【００７３】
Ｓ１０１で混ぜ合わせたバインダ樹脂１２を被検査構造物１に塗布する（Ｓ１０２）。【００７４】
被検査構造物１に付着したドット部材１１のバインダ樹脂１２は，流動性が高いため，被検査構造物１の表面にある細かな隙間、すなわちコンクリート表面の凹凸部に浸透する（Ｓ１０３）。【００７５】
浸透後の時間経過とともにバインダ樹脂の粘性が上昇し，ついには固化する。コンクリート表面の凹凸部はバインダ樹脂１３により埋められる（Ｓ１０４）。【００７６】
一方，応力発光体粒子自体は，粒径が１μｍから数百μｍと大きいため，コンクリート表面の細かな穴を通過することができず，コンクリート表面に残存し、とどまることとなる（Ｓ１０５）。【００７７】
さらには，コンクリート内部に浸透できなかったバインダ樹脂１２は，応力発光体粒子とともに固化するために，高さ方向に応力発光体の濃度が薄くなるような濃度分布が形成される（Ｓ１０６）。【００７８】
さらには，ドット部材１１である応力発光部材を覆い被せるように透明の保護用樹脂をドーム形状に形成することで，発光強度を向上させることが可能となる。【００７９】
以上のような構造においては，被検査構造物であるコンクリートとの接触面にて応力発光体が高濃度になることで，コンクリートの応力変化を応力発光体自体に感度よく伝達でき発光強度を高くすることが可能となる。【００８０】
図８に示すドットシート２２の製造方法の一例を図１１を用いて説明する。【００８１】
シート２１のバインダを用意し、シート状に形成し固化させる（Ｓ２０１）。【００８２】
次に、応力発光体粒子とバインダ樹脂１２とを混合させる（Ｓ２０２）。【００８３】
シート２１に、Ｓ２０２で混合されたバインダ樹脂１２を塗布する（Ｓ２０３）。この時、ドット形状に構成するとよい。ドット形状に構成できなくとも、凸形状に構成できればよく、凸形状の上に半球状の透明バインダを塗布してもよい。【００８４】
ここで、Ｓ２０３で塗布した混合されたバインダ樹脂は、図１０に記載のＳ１０３からＳ１０６の工程同様に、シート２１に浸透される。これによって、下層部に応力発光体粒子の濃度が高く、上層部に濃度が低いドット部材１１を構成することができる。
これによりドットシート２２を製造することができる。【００８５】
シート２１のバインダは、ドット部材１１の弾性率より低いものが望ましい。この場合は、ドット部材１１とシート２１の接着力が上がり、シート２１と被検査構造物１との接着力を向上させることができる。【００８６】
なお、ドットシート２２にさらに接着力が必要な場合には、接着層２３をさらに貼り付けてもよい。【００８７】
（検査方法等）
図１２（ａ）は表面検査装置の進行方向側方から見た図であり、被検査構造物１は亀裂１０を有しており、ドット部材１１，１１ａ，１１ｂ、ドットシート２２が敷設されていることを示す。以下、ドット部材１１，１１ａ，１１ｂ、ドットシート２２はドット部材１１として説明する。
また、表面検査装置１００は、移動体１０３で構成されている。移動体１０３には、圧力変化発生装置（本願明細書において「応力変化発生装置」とも呼ぶ）１０５と検出装置１０６とを有している。この圧力変化発生装置からドット部材１１へ圧力（応力）を与えている様子が示されている。
図示しないが、ドット部材１１の亀裂１０の位置では、応力が変化した箇所が発光する様子が検出装置１０６によって撮像されることとなる。【００８８】
検出装置１０６は、エリアセンサカメラ、ラインセンサカメラ等の発光波長の強度変化を測定する光度計である。
検出装置１０６により抽出された画像や発光領域情報データに基づいて、亀裂の有無、或いは予め定めた検査基準（長さ、幅など）に対する合否を判定する。【００８９】
図１２（ｂ）は図１２（ａ）を進行方向に対して後方から見た図である。図１２（ａ）に記載される符号と同一のものは説明を省略する。なお、圧力変化装置１０５と検出装置１０６は奥行き方向に重なっているため、後方にある検出装置のみが示されている。【００９０】
図１３は、図１２（ａ），（ｂ）の変形例であり、同一の符号は説明を省略する。図１３は、図１２（ａ），（ｂ）で表面検査装置１００が構造物表面の検査を行うのに対し、検査員１０３ａにより構造物の検査を行う方法を示すものである。【００９１】
検査員１０３ａは圧力変化発生装置１０５と検出装置１０６とが一体となった表面検査装置１０１を持っている。検査員１０３ａは移動しながら検査対象箇所を表面検査装置１０１と共に移動し、検査を行う。検査員１０３ａは変形例として、ロボット等によって自動で検査位置まで移動し、検査を行ってもよい。
表面検査装置１０１は、圧力変化発生装置１０５と検出装置１０６とが一体として示したが、これらが別体でもよい。一体となった場合は、別体に比べて検査をより簡便に行うことができる。【００９２】
表面検査装置による被検査構造物の一例として、図１２（ａ），（ｂ）に示すトンネルとして説明する。
なお、本願明細書では、被検査構造物１はトンネルとして説明するが、構造物（被検査構造物）は、ビルや工場のような建造物、橋梁、ダム、堤防、港湾、埋め立て地、滑走路、道路であってもよい。また、コンクリート構造で作られたコンクリート構造物も含むものである。
表面検査装置１００には図示しない位置検査装置１０４が設けられていてもよい。検査される位置の情報が得られるものであることが望ましく、検出装置１０６に近い位置に配置されるとよい。なお、位置情報を検出装置１０６の位置に補正できるものであれば、どの位置に設けてもよい。ドット部材１１を並べて文字を構成することで位置情報を作製し、被検査構造物に埋め込んでもよく、この情報を用いてもよい。【００９３】
移動体１０３は図１２（ａ），（ｂ）において鉄道車両、自動車、検査用ロボット、電車や自動車等の車両などであり、被検査構造物１の表面に沿って移動する。例えば、図１２（ａ）に示される矢印の方向に進むものである。
図１３に示す検査員１０３ａの場合であれば、検査を行う所定の領域まで移動し検査を行う。【００９４】
圧力変化発生装置１０５は、被検査構造物１の表面に応力変化を生じさせる装置である。また、圧力変化発生装置１０５の一部を被検査構造物１に接触させ、被検査構造物１の表面に振動を与える装置であってもよい。【００９５】
また、被検査構造物１の表面のうち検査領域に圧力（応力）を与える装置（例えば空気砲や超音波振動や衝撃波や圧力波など）でも良い。先の例に限らず、圧力（応力）を与える方法であればどのようなものであってもよい。他にも、圧縮空気や圧縮ガスによるエアブローを用いてもよい。直接衝撃を与える場合に比べて空気やガスを用いた加振作業の場合には、広い面積に所定の応力を与えることができる。【００９６】
この加振作業は、ハンマーのような所定の剛性を有する物体で観察（検査）領域あるいその観察領域外の周囲を叩くことで衝撃を与える方法や、振動体を用いて一定周期で振動させる方法であってもよい。
移動体１０３に搭載するのであれば、直接被検査構造物１に接触せずに応力を与えることができる装置構成が好ましい。検出装置１０６の撮像範囲に入らないようにするためであり、また、圧縮空気やガス等の気体を用いた加振作業であれば撮像範囲に入ったとしても写りこまないため有効である。【００９７】
移動体１０３が停止または静止状態で検査を行う場合には、検出装置１０６の露光時間を長く取ることができるため、応力発光体の発光を感度良く検出できる。【００９８】
具体的な表面の検査は以下のように行う。
圧力変化発生装置１０５により、被検査構造物１に設置されたドット部材１１に圧力（応力）変化を生じさせると、ドット部材１１は伝達された応力の大きさに応じて発光する。ここで、ドット部材１１に伝達される応力は、被検査構造物１における亀裂等が存在する領域に加算され、その結果、欠陥を有していない領域と比較してより強く発光する領域となる。
ここで、亀裂とは表面に現れる亀裂だけでなく、応力が発生する細かな傷、ひび割れ、欠損または欠陥をいう。なお、肉眼で表面に亀裂が観察できなくとも、被検査構造物１に応力が発生あるいは印加されている領域も存在し、応力変化の検査対象となる。また、観察領域の内部（裏側）に空洞や空気の層である場合には応力が伝わりにくくなるが、ドット部材１１に応力が伝わるものであれば欠損や欠陥を有しており、応力変化の検査対象となる。【００９９】
（メンテナンス作業の一例）
ドット部材１１を敷設した後の被検査構造物１の検査やメンテナンス方法について説明する。【０１００】
検出装置１０６により抽出された画像やデータによる判定が検査基準を超えた場合、被検査構造物１の該当箇所からドット部材１１を取り外し、被検査構造物１の該当箇所の修復・修繕・補修等のメンテナンス作業を実施する。
このメンテナンス作業は、被検査構造物１の検査対象領域である該当箇所の一部を剥がし、被検査構造物１と同一の部材（例えば、コンクリート）を用いて亀裂を埋める作業や樹脂等を用いたコーティング、コーキング等による修繕である。【０１０１】
これらのメンテナンス作業は、ブラシやはけ等により補修部材を塗り込む作業や、コンクリートブロックを嵌め込むことで隙間を埋める作業がある。また、亀裂を有する該当箇所を剥がさずに接着剤や同一の部材を塗り込み、塗り込んだ領域に布状の部材で覆う、その後、接着剤や同一の部材を塗ることで固める作業がある。
また、該当箇所のみならず周囲の領域を併せてメンテナンスしてもよい。【０１０２】
当該メンテナンス作業の終了後、ドット部材１１を敷設する。メンテナンス箇所の表面検出（検査）工程と、メンテナンスを行うか否かの判定を行う工程と、メンテナンス作業工程と、該当箇所へドット部材１１を再度敷設する工程とを行うことができる。【０１０３】
これにより、被検査構造物の破損や剥落等を防止でき、安全性が高い検査方法とメンテナンスを実現することができる。本メンテナンス作業は、鉄道トンネル、道路トンネルの他に、橋梁、ビル、プラント等への適用も可能である。【０１０４】
（既存の構造物への適用例）
ここで、既存の構造物への適用例を述べる。
多くの構造物は応力が発生あるいは印加される領域は同一の領域である場合が多い。また、メンテナンス作業を行ったとしても同一の領域に応力が発生しやすい。そのため、既存の構造物の場合は、応力発生している領域が経験的にわかっている場合が多い。
そこで、ドット部材１１を被検査構造物１全体ではなく、応力変化が発生しやすい所定の領域とその周囲の領域に対して敷設するとよい。【０１０５】
これによってドット部材１１の使用量を減らすことができ、さらに検査対象箇所を少なくすることができる。また、検査時間の短縮、検査情報量の低減、敷設コストの低減を実現することができる。
また、被検査構造物１の施工後であっても、被検査構造物１の加工等をせずに被検査構造物１の検査を実現することができる。【０１０６】
他のメンテナンス方法の一例を説明する。
図１２（ａ）（ｂ）、図１３に示される移動体１０３または検査員１０３ａによって被検査構造物１の表面である検査領域を撮像し、その撮像された検査領域の情報は、記憶部（図示しない）に保存される。なお、これまでに説明した符号の詳細な説明は省略する。
この記憶部はネットワークを経由して保存されるストレージ等でもよく、また、移動体１０３に記憶部を有していれば記憶部に保存できる。また、検査員１０３ａがそれぞれ有していてもよい。このように保存する場所は問題とならず適宜変更可能である。【０１０７】
当該記憶部に記憶された検査領域の情報には、例えば、被検査構造物の位置情報、構造物ごとにあらかじめ割り振られた構造物名や構造物の識別コード、撮像した検査領域の位置を示す情報や構造物内の位置情報、画像を取得した日時、を付与することが望ましい。【０１０８】
検査領域の情報は、検査員１０３ａが有する端末や、構造物の状態を監視するシステムの表示部に検査領域情報として表示される。被検査構造物１の全体図と検査領域を併せて表示してもよい。また、複数の検査領域を示し、検査員１０３ａ等が指定した検査領域に他の情報を示してもよい。【０１０９】
記憶された検査領域の情報から所定の撮像された検査領域の情報を時系列順に並べることで、被検査構造物１の応力の変化を確認することが可能となる。【０１１０】
さらに、施工の際に検査した表面にかかる応力と現在の検査領域にかかる応力とを比較し、施工時よりも特定箇所に応力がかかっている場合を検出することで亀裂の進展を予測することが可能となる。
例えば、検査情報に示すように、亀裂の進展情報から亀裂が入る位置の予測（予測亀裂）を計算し、検査情報と亀裂推定情報を表示することで、検査員１０３ａ等のユーザは、亀裂の状態を確認あるいは判定することが可能となる。
これによって、亀裂の進展を予測することができ、構造物の修繕が必要な日時を予測することできる。【０１１１】
また、予測された情報を構造物の管理者に提案することで、次回のメンテナンス計画の立案が可能となる。さらに、亀裂の進展を予測することで剥落等を事前に防止することが可能となる。【０１１２】
これらの亀裂の進展情報を管理者のみならず、本システムが次回のメンテナンス計画日時を修繕等のメンテナンスを行った業者に伝達することで、事前に必要なドット部材１１等を準備することもできる。また、併せて前回メンテナンスを行った方法（修繕方法）を知らせることで、修繕方法や必要な工程を予測することができる。【０１１３】
さらに、メンテナンスを提案された管理者は、提案された複数の修繕方法から位置の修繕方法を選択することで、業者へ見積もり依頼あるいは発注作業を行うことも可能である。【０１１４】
また、検査領域と類似する構造物（トンネル）のうち類似する亀裂を判定し、提示することができる。類似の判定は相関関数を用いた方法や亀裂の情報を時系列に並べたものから次の状態を推定する方法であってもよく、推定方法は公知の方法を採用してよい。【０１１５】
これによって、次の亀裂の発生情報を予測できる。また、メンテナンス作業に必要な材料の準備等もできることとなる。【０１１６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例等に基づき具体的に説明したが、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１１７】
１，１ａ，１ｂ：被検査構造物、１ｃ：隙間、
２：応力発光層、３：中間層、
４，４ａ，４ｂ，４ｃ：応力発光体粒子、５：空気層、６：応力、
７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，８，９：発光、
１０：亀裂、
１１：ドット部材、１２：バインダ樹脂、
１５：ドット部材の半径、１６：発光位置、
１７，１８：屈折率、
２１：シート、２２：ドットシート、２３：接着部材、
１００、１０１：表面検査装置、１０３：移動体、１０３ａ：検査員、１０４：位置検知装置、１０５：圧力（応力）変化発生装置、１０６：検出装置、１０６ａ，１０６ｂ：検出部
【図１（ａ）】
2016098148.tif 000003
【図１（ｂ）】
2016098148.tif 000004
【図１（ｃ）】
2016098148.tif 000005
【図２（ａ）】
2016098148.tif 000006
【図２（ｂ）】
2016098148.tif 000007
【図２（ｃ）】
2016098148.tif 000008
【図３】
2016098148.tif 000009
【図４】
2016098148.tif 000010
【図５】
2016098148.tif 000011
【図６】
2016098148.tif 000012
【図７】
2016098148.tif 000013
【図８】
2016098148.tif 000014
【図９】
2016098148.tif 000015
【図１０】
2016098148.tif 000016
【図１１】
2016098148.tif 000017
【図１２（ａ）】
2016098148.tif 000018
【図１２（ｂ）】
2016098148.tif 000019
【図１３】
2016098148.tif 000020
【国際調査報告】
2016098148.tif 000021
2016098148.tif 000022
2016098148.tif 000023