(57)【要約】【課題】小型かつ安価で簡便に設置可能な土砂災害監視システムを提供する。【解決手段】ケーシング１内に、土砂災害の予兆として発生する匂い物質を検知する匂いセンサ２と、上記匂いセンサ２が予め設定された基準濃度以上もしくは基準濃度を超えた濃度を検知した場合に警報を発するよう設定された無線発信部３とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に、土砂災害の予兆として発生する匂い物質を検知する匂いセンサと、上記匂いセンサが予め設定された基準濃度以上もしくは基準濃度を超えた濃度を検知した場合に警報を発するよう設定された警報発信手段とを備えたことを特徴とする土砂災害監視システム。
【請求項２】
上記ケーシングが耐候性を有し、風雨を防ぐ仕様になっており、かつ匂いセンサの検知部まで外気が取り込まれるようになっている請求項１記載の土砂災害監視システム。
【請求項３】
上記匂いセンサの検知対象である匂い物質が、ジェオスミンもしくは２−メチルイソボルネオールである請求項１または２記載の土砂災害監視システム。
【請求項４】
上記匂いセンサが、熱線型焼結半導体式匂いセンサである請求項１〜３のいずれか一項に記載の土砂災害監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土砂災害の前兆である揮発性有機物質等の匂い物質を匂いセンサによって検知し、無線によって近隣周辺の住民に警報を発することで減災を目指す土砂災害監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
古来、日本国内各所において、大雨に伴って引き起こされる崖崩れや土石流といった土砂災害による人命や財産損失の被害が多く発生しており、特に近年頻発し、大きな社会的問題となっている。
【０００３】
災害発生を事前に検知したり予測したりすることができれば、人的被害を最小限にすることができるが、現行では小型かつ安価で簡便に広範囲をカバーできる優れた検知技術がないため、ハザードマップに指定された危険地域の崖や斜面をモルタルで覆うなどして防災を行っているにすぎない。
【０００４】
また、一時的に土砂災害の監視が特に必要となる危険地域における工事現場等では、光ファイバ技術等を利用して地盤の変動を検知することで土砂災害の発生を知らせる監視がなされている（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２２０９８６号公報
【特許文献２】特開２０１２−１５４０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらの監視装置には、充分な電源や高価かつ大がかりな設備が必要となることから、全国３８万カ所あるとされる危険地域全てをカバーできるものではない。このため、恒常的に、かつ簡便に導入できる検知技術の開発が強く望まれているが、そのようなものは、未だ実用化されていないのが実情である。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、土砂災害の前兆の一つとして知られている土の匂いを匂いセンサを用いて検出し、土砂災害発生前に近隣住民に警告することが可能な防災システムを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明は、ケーシング内に、土砂災害の予兆として発生する匂い物質を検知する匂いセンサと、上記匂いセンサが予め設定された基準濃度以上もしくは基準濃度を超えた濃度を検知した場合に警報を発するよう設定された警報発信手段とを備えた土砂災害監視システムを第１の要旨とし、そのなかでも、特に、上記ケーシングが耐候性を有し、風雨を防ぐ仕様になっており、かつ匂いセンサの検知部まで外気が取り込まれるようになっている土砂災害監視システムを第２の要旨とする。
【０００９】
また、本発明は、それらのなかでも、特に、上記匂いセンサの検知対象である匂い物質が、ジェオスミンもしくは２−メチルイソボルネオールである土砂災害監視システムを第３の要旨とし、上記匂いセンサが、熱線型焼結半導体式匂いセンサである土砂災害監視システムを第４の要旨とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の土砂災害監視システムによれば、土砂災害の直前に発生する匂いの原因として知られる揮発性有機物質等の匂い物質を、匂いセンサを用いて常時検知しておき、これを検出した場合は近隣住民に速やかに警告することで土砂災害による被害を軽減することができる。しかも、このシステムは、従来のシステムに比べて小型かつ安価で簡便に構築でき、国や自治体レベルでも、民間レベルでも、広く普及させることができる。
【００１１】
なお、本発明のなかでも、特に、上記ケーシングが耐候性を有し、風雨を防ぐ仕様になっており、かつ匂いセンサの検知部まで外気が取り込まれるようになっているものは、屋外に設置された状態で長期にわたって良好に検知を継続することができ、好適である。
【００１２】
また、本発明のなかでも、特に、上記匂いセンサの検知対象である匂い物質が、ジェオスミンもしくは２−メチルイソボルネオールであるもの、そして、特に、上記匂いセンサが熱線型焼結半導体式匂いセンサであるものは、匂いの検知精度に優れるため、より実用性の高い土砂災害監視システムを提供することができ、好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の土砂災害監視システムの構成を示す概略図である。
【図２】実施例３、参考例１、２の、密閉容器から発生するジェオスミンを匂いセンサで検知した際の時間変化を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の土砂災害監視システムの一実施の形態を、概略的に図１に示す。図１において、１は、システムの要部である検知部や制御部等を風雨から守るために設けられるケーシングであり、風雨を防ぐ屋根部や通気用にスリットのある壁部を含むものであれば、材質は金属、プラスチック、無機板等、どのようなものであってもよい。ただし、屋外に設置されることを想定すれば、耐候性があることが好ましい。
【００１５】
そして、このケーシング１内には、土砂災害の予兆として発生する匂い物質を検知する匂いセンサ２と、上記匂いセンサ２が予め設定された基準濃度以上もしくは基準濃度を超えた濃度を検知した場合に警報を発するよう設定された無線発信部（警報発信手段）３とが設けられている。この無線発信部３は、市販の発信機で充分であるが、低電力で作動し、長期間作動可能で、遠方まで届く発信が可能であることが好ましい。
【００１６】
また、この装置において、匂いセンサ２が検知の対象とする、土砂災害の予兆となる匂い物質としては、例えば、ジェオスミンがあげられる。
【００１７】
すなわち、土砂災害発生の際、屋外や住居の中においても災害発生の直前に土の匂いを感じたという被害者らの報告が昔より多く知られている。この土の匂いは、土砂が崩れ始める際に生じるひび割れなど地面の隙間から発生する匂いであると考えられており、この匂いと同じか近似する匂いを有する物質として、ジェオスミンがあげられる（非特許文献１：Ｊ．Ｊｉａｎｇ  ａｎｄ  Ｄ．Ｅ．Ｃａｎｅ，“Ｇｅｏｓｍｉｎ  Ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ．Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ−Ｒｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｇｅｒｍａｃｒａｄｉｅｎｏｌ  ｔｏ  Ｇｅｏｓｍｉｎ”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２００８，１３０，４２８−４２９．）。
【００１８】
ジェオスミンは、次の構造式（１）で表される（非特許文献２：Ｎ．Ｎ．Ｇｅｒｂｅｒ“Ｇｅｏｓｍｉｎ，ｆｒｏｍ  ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ，ｉｓ  ｔｒａｎｓ−１，１０−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−ｔｒａｎｓ−９−ｄｅｃａｌｏｌ”，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．，１９６８，２５，２９７１−２９７４．）
【００１９】
【化１】
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【００２０】
ジェオスミンは、河川や湖において環境汚染により発生するカビ臭の原因として、異常増殖した種々の放線菌や藻類の代謝により生成することが知られている（非特許文献３：Ｎ．Ｎ．Ｇｅｒｂｅｒ，“Ｖｏｌａｔｉｌｅ  ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ  ｆｒｏｍ  ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓ：ｔｈｅｉｒ  ｒｏｌｅ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｏｄｏｒ  ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｗａｔｅｒ”，ＣＲＣ  Ｃｒｉｔ．Ｒｅｖ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，１９７９，７，１９１−２１４．）。そして、極めて微量で強い土臭（またはカビ臭）を示すことから、検知の対象とする匂い物質として好適である。
【００２１】
ここで、「匂い物質」とは、大気中に浮遊する主に有機物のように、分子量が３００以下で揮発しやすく、水および脂質にある程度の溶解性があるために人間の嗅覚によって検知される物質である。ジェオスミンの分子量は１８２であり、匂い物質に該当する。
【００２２】
なお、本発明において、検知の対象とする匂い物質は、上記ジェオスミンの他、同様に極めて微量で強い土臭を示すとして知られる２−メチルイソボルネオールであってもよい。また、今後、新たに判明する土の匂いの原因となる揮発性有機物質や無機物質であってもよい。これらについても、同様の原理によって検知可能であると容易に予想されるからである。
【００２３】
そして、上記匂い物質を検知するための匂いセンサ２としては、金属酸化物半導体を球状に焼結させた焼結型半導体式匂いセンサを用いることが好ましい。市販の匂いセンサのように、周囲の臭気を集めやすくした吸引部を有することが好ましい。また、電池で作動するポータブル型のセンサを用いることが好ましい。屋外で使用できるよう風雨を防ぐ仕様を備えることが好ましい。さらに、無線発信部３と連動する仕様を備えることが好ましい。
【００２４】
なお、本発明に必要とされる匂いセンサ２の原型はすでにいくつか市販されているが、検出感度や匂い物質に対する選択性に幾分制限を有している。このため、本発明が対象とする匂い物質であるジェオスミン等を検知した事例は報告されておらず、どのような感度で検知可能かといった情報は一切知られていなかった。そこで、本発明において、土砂災害予兆を検知するための匂いセンサ２として用いることのできる匂いセンサを検討した結果、以下に示すセンサ等を用いることが可能であることが判明した。
【００２５】
すなわち、匂いセンサ２として用いることが可能なセンサとしては、可燃性ガスセンサ、酸素濃度計、毒性ガス検知器、複合型ガス検知器、燃焼排ガス検知器、ニオイセンサ、室内空気汚れ検知器などがあげられる。検出部としては、熱線型半導体式、接触燃焼式、気体熱伝導式、基板型半導体式、半導体式、定電位電解式、ガルバニ電池式、オルガスタ式などがあげられ、なかでも金属酸化物を用いた熱線型焼結半導体式であることが、検出感度が高いという点から好ましい。
【００２６】
したがって、本発明の防災システムに最も必要とされる土砂災害の前兆を検知する仕様は、すでに市販されているポータブル型匂いセンサを応用することによって、比較的安価で操作が簡便かつ屋外に多数設置可能な防災システムが構築でき、工事事業者や自治体レベルで構築する従来の大掛かりな検知技術に比べ、各住民レベルで普及可能な製品が実現できる。もちろん、より堅固で高い耐久性を備えた設備を屋外の定点観測場所に設置し、無線発信部３から発信される警報の受信部のみを各施設や各住居等の屋内に設置して、広域で危険情報を共有するシステムを構築することも可能である。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。なお、本発明の範囲は、その要旨を超えない限り、かかる実施例に限定されるものではない。
【００２８】
〔実施例１〕
標準試料であるジェオスミン溶液（０．１ｍｇ／ｍＬメタノール溶液、和光純薬工業社製）を準備した。また、匂いセンサとして熱線型焼結半導体式匂いセンサ（ポータブル型ニオイセンサ  ｍｉｎｉ  ＸＰ−３２９ｍ、新コスモス電機社製）を準備した。
【００２９】
ジェオスミン溶液（５０μＬ）をスクリュー管（２ｍＬ）に入れ、ドライヤーの送風にてメタノールを揮発させた後、−０．１ＭＰａの減圧下で２分間真空乾燥させることで完全にメタノールを除去し、さらに蓋をして密閉させたスクリュー管内で５分間放置し、気化したジェオスミンが充分充満した試料（２．５ｐｐｍ）を調製した。
【００３０】
つぎに、予め匂いのもととなる物質が残存しないようにヒュームフード内を充分排気した後、開口部の風速が風速計により０．０ｍ／秒を示すまで完全に排気を停止させた。ここで、匂いセンサの検出レベル値ができるだけ０（ゼロ）に近くなるよう調整した。このヒュームフード内に試料を置き、スクリュー管の口部から上方０ｃｍの距離に匂いセンサの検出部を設置し、試料の蓋を開けた直後から１００秒後まで、匂いの強度を示すセンサのレベル値（０〜９９９）を１０秒ごとに測定した。
【００３１】
〔実施例２〕
スクリュー管の口部から上方５ｃｍの距離に匂いセンサの検出部を設置した以外は、実施例１と同様にして匂いレベル値を測定した。
【００３２】
〔実施例３〕
スクリュー管（６ｍＬ）を用いた以外は、実施例１と同様にして匂いレベル値を測定した。
【００３３】
〔実施例４〕
スクリュー管（６ｍＬ）を用いた以外は、実施例２と同様にして匂いレベル値を測定した。
【００３４】
〔実施例５〕
スクリュー管（２０ｍＬ）を用いた以外は、実施例１と同様にして匂いレベル値を測定した。
【００３５】
〔参考例１〕
ジェオスミン溶液を加えないブランクのスクリュー管を用いた以外は、実施例３と同様にして匂いレベル値を測定した。
【００３６】
〔参考例２〕
屋外の一般的な地面の匂いとジェオスミンの匂いとを区別できるか否かを確認するため、スクリュー管（６ｍＬ）に黒土（刀川平和農園社製）を、その半分の容積で入れ、その匂いレベルを測定した。測定は、上記スクリュー管を蓋した状態から蓋を取り、そのスクリュー管の口部から上方０ｃｍの距離に匂いセンサの検出部を設置した以外は、実施例１と同様にして行った。
【００３７】
実施例１〜５および参考例１、２を比較することで、本匂いセンサにてジェオスミンが広い濃度範囲に渡って有意に検出できることが示された。それらの結果を、下記の表１にまとめて示す。また、参考までに、容器容量６ｍＬ、かつ、センサまでの距離が０ｃｍである、実施例３、参考例１（ブランク）および参考例２（黒土）のデータを図２に示す。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
上記一連の実施例、参考例で用いた匂いセンサを、可燃性ガス探知機（焼結型半導体式：ＸＰ−３７０２ＩＩＩ−Ａ〔Ｓ〕、新コスモス電機社製）に代えた。それ以外は、上記実施例、参考例と同様にして、ジェオスミンの匂い、黒土の匂い、ブランク、のそれぞれを区別して検知するか否かの測定を行った。その結果、この匂いセンサによっても、上記一連の実施例、参考例と同様、ジェオスミンの匂いを、ブランクもしくは黒土と区別して、有意に検知することができることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の土砂災害監視システムは、小型かつ安価な装置を簡便に設置できるため、工事現場用、住居用、工場用等、各種の用途に応じて広く効果的に利用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１  ケーシング
２  匂いセンサ
３  無線発信部
【図１】
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【図２】
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