(57)【要約】本発明は、分子認識技術を用い、検知対象分子の物理的構造・化学的性質のデータベース及びＷｅｂを用いたネットワーク化によるガス分子・水中分子の環境モニタリングシステムを構築する。本発明は、ガスの発生状況をモニタリングするため複数のモニタリング地点に設置された複数のセンサデバイスにより検出された計測データを、ネットワークを介して中央サーバに伝送する。該中央サーバは、分子種推定用のデータベースを備え、計測データを該データベース上のデータと照合かつ判定して、ガスの分子種を推定し、有害であると判断される分子種が特定されるとき、モニタリング地点に設置されたガス除去装置を作動させる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス分子或いは水中分子の発生状況をモニタリングするため複数のモニタリング地点に設置された複数のセンサデバイスにより検出された計測データが、ネットワークを介して中央サーバに伝送され、
該中央サーバは、分子種推定用のデータベースを備え、
前記計測データを該データベース上のデータと照合かつ判定して、ガス分子或いは水中分子の分子種を推定し、有害であると判断される分子種が特定されるとき、前記モニタリング地点に設置されたガス分子或いは水中分子の除去装置を作動させることから成る環境モニタリング方法。
【請求項２】
前記モニタリング地点と前記中央サーバの間のデータの伝送は、ＴＣＰ／ＩＰ経由で行われる請求項１に記載の環境モニタリング方法。
【請求項３】
前記センサデバイスは、分子種推定用のデータベースからネットワークを介してダウンロードしたデータを用いて、ガス分子或いは水中分子の分子種を推定する請求項１に記載の環境モニタリング方法。
【請求項４】
前記中央サーバは、さらに環境データ蓄積用のデータベースを備え、ネットワークに接続されたどの端末装置からも閲覧できるよう構成した請求項１に記載の環境モニタリング方法。
【請求項５】
前記センサデバイス及びガス分子或いは水中分子の除去装置は、それぞれが独立したＩＰアドレスを有し、データの転送は無線ＬＡＮ及び有線ＬＡＮを用いて行う請求項１に記載の環境モニタリング方法。
【請求項６】
前記センサデバイス及び空気清浄機等のガス除去装置を、要介護者のベッドの近くに配置して、検知対象物質を検知したときにガス除去装置を作動させる請求項１に記載の環境モニタリング方法。
【請求項７】
ガス分子或いは水中分子の発生状況をモニタリングするため複数のモニタリング地点に設置された複数のセンサデバイスにより検出された計測データが、ネットワークを介して伝送される中央サーバと、
該中央サーバに備えられる分子種推定用のデータベースと、
前記計測データを該データベース上のデータと照合かつ判定して、ガス分子或いは水中分子の分子種を推定する分子種特定部と、
有害であると判断される分子種が特定されるとき、前記モニタリング地点に設置されたガス分子或いは水中分子の除去装置を作動させる制御部を備える、
ことから成る環境モニタリングシステム。
【請求項８】
前記モニタリング地点と前記中央サーバの間のデータの伝送は、ＴＣＰ／ＩＰ経由で行われる請求項７に記載の環境モニタリングシステム。
【請求項９】
前記センサデバイスは、分子種推定用のデータベースからネットワークを介してダウンロードしたデータを用いて、ガス分子或いは水中分子の分子種を推定する請求項７に記載の環境モニタリングシステム。
【請求項１０】
前記中央サーバは、さらに環境データ蓄積用のデータベースを備え、ネットワークに接続されたどの端末装置からも閲覧できるよう構成した請求項７に記載の環境モニタリングシステム。
【請求項１１】
前記センサデバイス及びガス分子或いは水中分子の除去装置は、それぞれが独立したＩＰアドレスを有し、データの転送は無線ＬＡＮ及び有線ＬＡＮを用いて行う請求項７に記載の環境モニタリングシステム。
【請求項１２】
前記センサデバイス及び空気清浄機等のガス除去装置を、要介護者のベッドの近くに配置して、検知対象物質を検知したときにガス除去装置を作動させる介護システムを構成した請求項７に記載の環境モニタリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、モニタリング地点に設置されたセンサデバイスにより検出された計測データを、ネットワークを介して特定し、有害であると判断されるガス分子或いは水中分子の分子種が特定されるとき、モニタリング地点に設置されたガス分子或いは水中分子の除去装置を作動させる環境モニタリング方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、我々を取り巻く環境に関する懸念から、大気環境保全、水質保全を推進する声が高まり、環境モニタリングの重要性が認識されてきた。そして、その対象として期待される物質はダイオキシン・ＮＯｘ等増加する一方である。そのため、各種ガス及び水中成分に対するセンサの開発が進んでいる。このようなセンサの原理は様々なものがあるが、そのほとんどはガスの化学的性質（酸化性・還元性等）を用いたものであり、その選択性には限界がある。そこで、厳密な成分分析を行う必要がある場合、ガスクロマトグラフィ等の大型装置を用いているのが現状である。【０００３】  このような大気や水質検査においては、省庁関係機関及び地方公共団体関係機関は、対象となる気体・液体をサンプリングバッグ・サンプル瓶で持ち帰った後に分析を行なってきた。身近な例としては、三宅島の噴火の際、島内の硫黄系ガスの濃度を測定するため、東京都の職員が直接現地へ赴き、島各部のガスをサンプリングバッグに入れて持ち帰って検査機関において調査をした。また、河川の水質検査はいまだにこうしたサンプリングによる持ち帰りが行われている。しかし、この方法では人手・手間がかかる上、調査員を有害ガス雰囲気に晒す危険性もある。【０００４】  一方、ＴＣＰ／ＩＰによるネットワークの構築が全世界的に完成形に近づきつつある。さらに、今後無線ＬＡＮによるネットワーク構築が本格化すると予想される。無線ＬＡＮは、元来オフィス等屋内での利用を主眼として開発されたものであるが、近年屋外を含む公衆サービスが展開され始めている。また、電車内においてもサービスを行うべく成田エクスプレスではテストが行われている。このようなインフラがより一層整備されると、携帯電話と同じ感覚で無線ＬＡＮが利用できるようになることが予想される。【０００５】  そこで近年の通信技術を用いた遠隔地の環境計測が考えられるが、上記の理由で精密な分析システムはつくられていない。しかし、近年のナノテクノロジーの進歩により、分子の形状・大きさといったこれまで測定できなかった物理量の測定法が進化し、ガス成分・水中成分に対する分子認識は以前ほど困難なものではなくなってきた。【０００６】  例えば、特許文献１は、複数種類のガスについて得られた吸着特性を、データベースとしてコンピュータ内に用意しておき、未知のガスについての弁別を可能にする技術を開示する。
【特許文献１】特開２０００−２４９６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  そこで本発明は、上述した分子認識技術を用い、検知対象分子の物理的構造・化学的性質のデータベース化及びＷｅｂを用いたネットワーク化によるガス分子・水中分子の環境モニタリングシステムを構築することを目的としている。【０００８】  本発明の環境モニタリングシステムは、リアルタイム環境情報配信のために応用することができ、この場合、遠隔地の情報をより多く、より正確に、リアルタイムに提供することが可能となる。例えば、工場周辺におけるガス濃度を常時モニタリングし、その情報を近隣の住民に提供することにより、その企業は周辺住民に不安感を与えることもなくなり、それが結果的に企業価値を上げることになる。【０００９】  また、本発明を、介護センサシステムのような室内の環境モニタリングシステムに応用することができ、この場合、フィードバック制御により「環境制御システム」を構築することが可能となる。例えば、ガスの異常な発生を検知すると同時にガス除去装置を作動するシステムを構築できる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明の環境モニタリング方法は、ガス分子或いは水中分子の発生状況をモニタリングするため複数のモニタリング地点に設置された複数のセンサデバイスにより検出された計測データを、ネットワークを介して中央サーバに伝送し、該中央サーバは、分子種推定用のデータベースを備え、計測データを該データベース上のデータと照合かつ判定して、ガス分子或いは水中分子の分子種を推定し、有害であると判断される分子種が特定されるとき、モニタリング地点に設置されたガス分子或いは水中分子の除去装置を作動させる。【００１１】  また、本発明の環境モニタリングシステムは、ガス分子或いは水中分子の発生状況をモニタリングするため複数のモニタリング地点に設置された複数のセンサデバイスにより検出された計測データが、ネットワークを介して伝送される中央サーバと、該中央サーバに備えられる分子種推定用のデータベースと、計測データを該データベース上のデータと照合かつ判定して、ガス分子或いは水中分子の分子種を推定する分子種特定部と、有害であると判断される分子種が特定されるとき、モニタリング地点に設置されたガス分子或いは水中分子の除去装置を作動させる制御部と、から構成される。【００１２】  また、本発明は、前記センサデバイス及び空気清浄機等のガス除去装置を、要介護者のベッドの近くに配置して、検知対象物質を検知したときにガス除去装置を作動させる介護システムに応用することができる。
【発明の効果】
【００１３】  本発明によれば、遠隔地の情報をより多く、より正確に、リアルタイムに提供することが可能となる。例えば、工場周辺におけるガス濃度を常時モニタリングし、その情報を近隣の住民に提供することにより、その企業は周辺住民に不安感を与えることもなくなり、それが結果的に企業価値を上げることになる。【００１４】  また、本発明は、室内のシステムに応用することができ、この場合、フィードバック制御により「環境制御システム」を構築することが可能となる。例えば、ガスの異常な発生を検知すると同時にガス除去装置を作動するシステムを構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を具体化する環境モニタリングシステムの概略構成を例示する図である。
【図２】本発明を具体化する環境モニタリングシステムを、病院の病室環境のモニタリング及び制御のために応用した介護システムを示す図である。
【図３】図２に例示した各病室における装置の詳細な配置構成を例示する図である。
【図４】経過時間に対する窒素系ガス（ＮＨ３）濃度の時間変化を示すグラフである。
【図５】経過時間に対する硫黄系ガス（Ｈ２Ｓ）濃度の時間変化を示すグラフである。
【図６】経過時間に対する温度変化を示すグラフである。
【図７】経過時間に対する湿度変化を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】  以下、例示に基づき本発明を説明する。図１は、本発明を具体化する環境モニタリングシステムの概略構成を例示する図である。図示したように、複数のモニタリング地点（２つのみ例示）においてセンサデバイスが、ガスの発生状況をモニタリングしており、その検出データは、ＴＣＰ／ＩＰ経由で中央サーバに伝送される。以下、ガス分子をモニタリングする場合を例として説明するが、本発明は、河川中に流れ出るドデシルベンゼンスルホン酸などのような界面活性剤（洗剤）や有害重金属イオン、アンモニアや硫化水素、トリクロロエチレンなどの有害物質などの水中分子の検出、或いはまた水中に分散した油脂物質を検出する場合のように、水中分子のモニタリングにも同様に適用することができる。【００１７】  中央サーバには、分子種推定用のデータベースが備えられており、各分子種に対するセンサ応答特性は分子の大きさ・化学的性質の２パラメータによって分類され、このデータベースに格納されている。このため、遠隔地の計測データはデータベース上のデータと照合・判定され、分子種を推定することができる。このように、多数の分子のセンサ応答特性が、このデータベースに蓄積され、未知のガスに対する測定結果をこのデータベースと照合することにより分子種を特定し、人体に有害であるか否かを判断することができる。つまり、最低限のセンサデバイス素子のみを現場付近、もしくは電柱、送電用鉄塔など一定の間隔で配置させることによってセンシングし、データ照合のためのデータベースは別のところにおいて、集中管理することが可能となる。【００１８】  更に、この方法により、分子に関する情報を各センサからデータベースに集めることにより、センサ出力から未知の分子が検出された場合にその情報をデータベースに格納する自己学習型センサネットワークを形成することが可能になる。或いは、各センサが、データベースから分子情報をダウンロードすることにより、最新の分子情報リストを入手することが可能となる。本発明によれば、単なる計測技術であった分子認識技術を、ネットワークに接続し、双方向ネットワークを形成することによりコンテンツ化することが可能になる。このように、分析技術と通信技術の融合により、分子認識技術をはじめとする分析技術の更なる発展を促すことが可能になる。【００１９】  本システムは、工場・病院・介護施設等に設置することを想定し、複数のセンサからの出力は、中央サーバの環境データ蓄積データベースに蓄積される。このデータベースは、本社など任意の場所に設置することができ、また、異常が起こった際には速やかに警告が表示され、対処が速やかに行われる。このデータベースに蓄積された環境データは、ＴＣＰ／ＩＰネットワークに接続されたどの端末装置からも閲覧するよう構成できる。ＬＡＮを用いることにより、特別な装置が無くても、インターネットに接続可能なＰＣがあればセンサ出力の閲覧が可能となる。このため、遠隔地からのデータ閲覧或いはシステムの操作が簡単に行われる。さらに、この環境データは、Ｗｅｂサーバを介しインターネットなどのネットワークを通じて、Ｗｅｂブラウザなどのクライアントソフトウェアの要求に応じて送信するよう構成できる。センサ���バイス、ガス除去装置、或いはＷｅｂサーバ等は、それぞれが独立したＩＰアドレスを有し、データの転送は無線ＬＡＮ及び有線ＬＡＮを用いて行う。【００２０】  中央サーバのガス除去装置制御部は、分子種特定部で、有害な分子種を特定したとき、その出力をガス除去装置にフィードバック制御することにより空間環境を浄化する。このように、本発明は、センサ部とガス除去部の間を無線通信などによって結ぶことにより、空間全体の状況を把握することができ、ガス除去効率を向上させることが可能となる。さらに、ＴＣＰ／ＩＰネットワークを用いることにより、特別な装置を必要とせず、インターネットに接続可能なＰＣであれば遠隔地の環境モニタリング結果を閲覧することができる。【００２１】  本発明の環境モニタリングシステムによれば、「世界中どこの環境も」「全世界どこからでも」有害ガスをモニタリングできるということである。特殊な受信機が手元に無くとも、火山噴煙よるガス発生、光化学スモッグ発生などがパソコンとＬＡＮさえあればどこでも即座に認識できるようになる。この環境モニタリングシステムを、温度センサ・湿度センサ等の分子認識技術を用いない通常の計測センサと組み合わせることにより総合的な環境計測が可能になる。
【実施例１】
【００２２】  図２は、本発明を具体化する環境モニタリングシステムを、病院の病室環境のモニタリング及び制御のために応用した介護システムを示す図である。このシステムは、ハンディサイズのガスセンサ１つ１つにＩＰアドレスを与え、それらの出力を遠隔地のサーバ（データ集積・異常検知用サーバ）に転送し、センサ出力の統括管理を行う。また、図１を参照して前述したように、このサーバに蓄積されたデータは、ＴＣＰ／ＩＰネットワークを介してサーバに接続されたどの端末装置からも閲覧可能に構成できる。【００２３】  ここでの検知対象物質は、アンモニアガス（排尿検知）とメチルメルカプタンガス（排便検知）の２種類とし、このためのセンサを要介護者のベッドの近くに置くことにより状態異常を検知する。例示のシステムは、これらガスを検出して、エアコン、脱臭装置、放香装置などの空気清浄機をガス除去装置として作動させる。１つの病室のみを例示したが、通常複数の病室のそれぞれにおいて、同様な装置が備えられて、それぞれがデータ集積・異常検知用サーバに無線ＬＡＮにより接続されている。【００２４】  センサセットは、上述したアンモニアガス及びメチルメルカプタンガスの２種類のガスセンサデバイス以外に温度及び湿度の計測を行うセンサデバイスを有している。各センサ出力は、無線ＬＡＮ送受信ユニットを介して、データ集積・異常検知用サーバに転送される。このデータは、一定時間毎にサンプリングしたものを時系列に沿ってサーバに送信される。各センサセットにはネットワークアドレスを付与することにより、サーバによって、その所在地データを認識できる。【００２５】  このサーバにおいては、図１を参照して説明したように、分子種推定用データベースに蓄積されているデータを用いて、センサ出力を自動的にガス濃度に換算し、ガス濃度閾値を超えた際に状態異常と判断する。状態異常と判断されるときに、サーバは、無線ＬＡＮ送受信ユニットを介して、エアコン、脱臭装置、放香装置などを作動制御する。【００２６】  図３は、図２に例示した各病室における装置の詳細な配置構成を例示する図である。フィルタとして例示したガス除去装置及び各センサと、送受信ユニットの間の通信は、それぞれが独立したＩＰアドレスを有し、データの転送は無線ＬＡＮ及び有線ＬＡＮを用いて行う。これによって、送受信ユニットは、センサ出力４種をサーバへ、同時にサーバからのフィルタ制御用信号を受け付ける。各数値に対して閾値を設定し、検出した値が閾値を超えるとき、空気清浄機等の周辺機器を制御するフィードバックをする。各ガスに対するセンサ感度を、サーバから補正可能にする。サーバは、感度劣化の指標データから各検出部の感度劣化を判断し、感度補正関数を一定時間毎に各センサに送信するよう構成できる。更に、各センサの出力異常・寿命を検知する構成を付加することにより、障害を未然に防ぐと共に、速やかに装置の修理・交換が可能となる。これによって、ガスセンサの劣化を適正に判断し、悪臭ガス濃度計測に生じる誤差を軽減することができる。【００２７】  送受信ユニットにＷｅｂサーバ機能を持たせることにより、これに接続されるデータ集積・異常検知用サーバは、ｈｔｍｌファイルとして送信されるファイルを構文解析して、センサデータを抽出、これを繰り返し、さらに日時を付属させ、時系列データとして確保して、一定時間毎にファイル書き出し保存してゆく。【００２８】  サーバ或いはこれに接続されるクライアント（図示省略）において、ＴＣＰコマンドまたはｈｔｔｐで特定センサのデータを獲得し、付随時間データを利用して随時グラフ描画してモニタリングする。これによって、多種類のガス濃度・温度・湿度をグラフィカルに表示することが可能となる。また、データを保存することによって、期間を選択する事で過去の特定時間帯センサデータを取り寄せることが可能になる。【００２９】  このように、室内の複数のガス濃度を同時にリアルタイムにモニタリングし、異常が発生した際には空気清浄機等により状態を回復すると共に、遠隔地においてもＷｅｂブラウザにより異常発生を知ることができるシステムを構築できる。
【実施例２】
【００３０】  上述の図２に示した病院の病室環境のモニタリング及び制御のために応用した介護システムを構築して、要介護者の協力を得て、７日間（約１６０時間）実際にガス濃度計測を行った結果は、以下の通りである。計測には窒素系ガスセンサ、硫黄系ガスセンサ、温度センサ、湿度センサを用いた。センサ設置場所には硫黄系ガス及び窒素系ガスに対する除去剤（活性炭ベース）を各１個設置し、センサを用いてそのガス除去効果を測定した。【００３１】  図４は、経過時間に対する窒素系ガス（ＮＨ３）濃度の時間変化を、また、図５は、経過時間に対する硫黄系ガス（Ｈ２Ｓ）濃度の時間変化を示すグラフである。これらグラフから、主な悪臭要因は窒素系ガスであることがわかる。図４に見られるように、アンモニアガスの濃度はほぼ横ばいとなっているが、５日目あたりから出力が上昇している。感応膜が高濃度の硫黄系ガスと反応してしまっている可能性が示されている。【００３２】  図５から、硫黄系ガス濃度は１日の中で周期的に濃度変化を起こしていることがわかる。日付が変わる点において補助線を引くと、濃度上昇が午前３時〜６時の時間帯に集中していることがわかる。これは、介護者がいない時間帯にガス濃度が上昇してしまっていることを示していると考えられる。【００３３】  図６及び図７は、同時に測定した経過時間に対する温度変化を示すグラフ、及び経過時間に対する湿度変化をそれぞれ示すグラフである。測定環境の温度変化はほとんどなく、湿度変化が外乱の主な原因になることが示されている。【００３４】  このように、室内の複数のガス濃度を同時にリアルタイムにモニタリングし、異常発生を検知し、その原因を推定することが可能となる。
【図１】
2005055164.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005055164.tif 000008
【国際調査報告】
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2005055164.tif 000010
2005055164.tif 000011
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