DE112017006425T5

DE112017006425T5 - Analysegerät, analysesystem, analyseverfahren und programm

Info

Publication number: DE112017006425T5
Application number: DE112017006425.2T
Authority: DE
Inventors: Yusuke Mizuno; Tomoki Aoyama; Erika MATSUMOTO; Shunsuke Murata; Toshiyuki Michikita
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-10-02
Also published as: JP7018404B2; JPWO2018117146A1; US20200003711A1; CN110088604B; CN110088604A; WO2018117146A1; US11131639B2

Abstract

Um ein auf eine Quelle von in der Atmosphäre schwebenden partikelförmigen Stoffen bezogenes Signal genauer abzugeben, wird ein Analysegerät (100) mit einer Massenkonzentrationen messenden Einheit, einer Elementanalyseeinheit (93) und einer Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe (95, 95') ausgestattet. Die Massenkonzentrationen messende Einheit misst die Massenkonzentration von in der Atmosphäre schwebenden feinpartikelförmigen Stoffen (FP). Die Elementanalyseeinheit (93) analysiert ein in den feinpartikelförmigen Stoffen (FP) enthaltenes Element. Die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe (95, 95') gibt ein auf die Quelle der feinpartikelförmigen Stoffe (FP) bezogenes Signal basierend auf dem Ergebnis einer Massenkonzentrationsmessung von der Massenkonzentrationen messenden Einheit und dem Analyseergebnis für das in den feinpartikelförmigen Stoffen (FP) enthaltene Element von der Elementanalyseeinheit (93) ab.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Analysegerät zum Analysieren partikelförmiger Stoffe, ein Analysesystem mit einer Vielzahl von Analysegeräten sowie ein Analyseverfahren des Analysegeräts.
BISHERIGER STAND DER TECHNIK
In den letzten Jahren stellen schwebende partikelförmige Stoffe (z. B. PM2,5), die in der Atmosphäre schweben, ein großes Umweltproblem dar. Um die Erzeugung schwebender partikelförmiger Stoffe zu reduzieren, ist es wichtig, eine Quelle partikelförmiger Stoffe zu identifizieren, und zu diesem Zweck werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schätzen einer Quelle schwebender partikelförmiger Stoffe entwickelt.
Beispielsweise legt Patententgegenhaltung 1 ein Verfahren zum Schätzen einer Staubniederschlagsquelle offen. Dieses Quellenschätzverfahren berechnet Beitragsquoten von Analysedaten, die vor einem Staubniederschlag aus einer Vielzahl von Quellen gemessen werden, und die mit Analysedaten eines an einem vorbestimmten Messpunkt tatsächlich gemessenen Staubniederschlags abgeglichen werden, und dadurch Quellen des gesammelten Staubniederschlags (und deren Beitragshöhe) schätzt.
ENTGEGENGEHALTENER STAND DER TECHNIK
PATENTENTGEGENHALTUNG
Patententgegenhaltung 1: JP-A-2013-221925
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
In dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Verfahren wird eine Quelle nur basierend auf dem Analyseergebnis von in den partikelförmigen Stoffen enthaltenen Bestandteilen oder basierend auf einer Menge partikelförmiger Stoffe in der Atmosphäre (d. h. die Konzentration partikelförmiger Stoffe) geschätzt. In diesem Fall, wenn die Schätzung nur auf der Konzentration partikelförmiger Stoffe in der Atmosphäre basiert, selbst wenn beispielsweise die gesammelten partikelförmigen Stoffe im Wesentlichen harmlos sind (wie z. B. durch offenes Verbrennen erzeugte partikelförmige Stoffe), kann sich ein falscher Alarm ereignen, der angibt, dass partikelförmige Stoffe in hoher Konzentration von einer riskanten Quelle erzeugt werden, nur wegen der hohen Konzentration der gesammelten partikelförmigen Stoffe.
Andererseits, wenn die Quellenschätzung nur basierend auf dem Analyseergebnis von in den partikelförmigen Stoffen enthaltenen Bestandteilen erfolgt, da ein Element, von dem geschätzt wird, dass es in den partikelförmigen Stoffen enthalten ist, gewöhnlich vorab als Analysegegenstand ausgewählt wird, gibt es einen Fall, bei dem eine Quelle der partikelförmigen Stoffe nicht geschätzt werden kann, wenn beispielsweise ein Element, das von dem ausgewählten verschieden ist, in den gesammelten partikelförmigen Stoffe enthalten ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein auf eine Quelle von in der Atmosphäre schwebender partikelförmiger Stoffe bezogenes Signal genauer abzugeben.
TECHNISCHE LÖSUNG
Eine Vielzahl von Aspekten werden nachstehend als Mittel zur Lösung des Problems beschrieben. Diese Aspekte können nach Bedarf willkürlich kombiniert werden.
Ein Analysegerät gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Massenkonzentrationen messende Einheit, eine Elementanalyseeinheit und eine Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe. Die Massenkonzentrationen messende Einheit misst eine Massenkonzentration von in der Atmosphäre schwebender partikelförmiger Stoffe. Die Elementanalyseeinheit analysiert ein in den partikelförmigen Stoffen enthaltenes Element. Die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe gibt basierend auf einem Ergebnis einer Massenkonzentrationsmessung durch die Massenkonzentrationen messende Einheit und einem Analyseergebnis durch die Elementanalyseeinheit über das in den partikelförmigen Stoffen enthaltene Element ein auf eine Quelle partikelförmiger Stoffe bezogenes Signal ab.
Auf diese Weise kann ein auf eine Quelle partikelförmiger Stoffe bezogenes Signal basierend auf einer Information über die Massenkonzentration der partikelförmigen Stoffe und dem Ergebnis der Elementanalyse genauer abgegeben werden.
Das Analysegerät kann ferner eine Speichereinheit enthalten. Die Speichereinheit speichert Korrelationsdaten, die eine Korrelation zwischen dem in den partikelförmigen Stoffen enthaltenen Element und der Massenkonzentration der partikelförmigen Stoffe angeben. In diesem Fall gibt die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe das auf eine Quelle partikelförmiger Stoffe bezogene Signal basierend auf den Korrelationsdaten, dem Ergebnis einer Elementanalyse und dem Ergebnis einer Massenkonzentrationsmessung ab.
Auf diese Weise ist es möglich, ein auf eine Quelle partikelförmiger Stoffe bezogenes Signal ohne eine komplizierte Berechnung oder dergleichen einfacher abzugeben.
Die Korrelationsdaten können ferner Windrichtungsdaten enthalten, die auf eine Korrelation zwischen dem in den partikelförmigen Stoffen enthaltenen Element und/oder der Massenkonzentration der partikelförmigen Stoffe und der Windrichtung bezogen sind. In diesem Fall kann die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe das auf eine Quelle der partikelförmigen Stoffe bezogene Signal basierend auf den Windrichtungsdaten abgeben.
Auf diese Weise ist es möglich zu schätzen, aus welcher Richtung die partikelförmigen Stoffe kommen und das Analysegerät erreichen, so dass das quellenbezogene Signal einfacher abgegeben werden kann.
Das Analysegerät kann eine Information über das Auftreten eines Phänomens erhalten und Messbedingungen und/oder einen Analysealgorithmus basierend auf der erhaltenen Information über das Auftreten eines Phänomens einstellen. Die Information über das Auftreten eines Phänomens ist eine Information bezogen auf ein aufgetretenes Phänomen. Auf diese Weise kann das Analysegerät die partikelförmigen Stoffe mit Messbedingungen und/oder einem Analysealgorithmus, die/der optimal für die aus dem in der Information über das Auftreten eines Phänomens angegeben Phänomen erzeugten partikelförmigen Stoffe sind/ist, analysieren.
Das Analysegerät kann ferner eine Elementauswahleinheit enthalten. Die Elementauswahleinheit wählt ein von der Elementanalyseeinheit zu analysierendes Element aus. Auf diese Weise kann die Elementanalyseeinheit das zu analysierende Element spezifizieren.
Wenn bestimmt wird, dass ein gegenwärtig ausgewähltes Element in den partikelförmigen Stoffen nicht enthalten ist, kann die Elementauswahleinheit ein von dem gegenwärtig ausgewählten Element verschiedenes Element als das zu analysierende Element auswählen.
Auf diese Weise, sofern das Element, das ein Analysegegenstand sein soll, nicht spezifiziert werden kann, kann ein anderes Element als Analysegegenstand festgelegt werden.
Die Elementanalyseeinheit kann das in den partikelförmigen Stoffen enthaltene Element basierend auf einem Vergleich zwischen einem gemessenen Profil und einem Referenzprofil analysieren. Das gemessene Profil gibt eine Beziehung zwischen einer Energie von Fluoreszenz-Röntgenstrahlen, die von den partikelförmigen Stoffen erzeugt werden, und einer Intensität derselben an. Das Referenzprofil gibt eine Beziehung zwischen einer Energie der Fluoreszenz-Röntgenstrahlen, die von quellenspezifischen partikelförmigen Stoffen erzeugt werden, deren Quelle spezifiziert ist, und einer Intensität derselben an.
Auf diese Weise kann das in den partikelförmigen Stoffen enthaltene Element genauer analysiert werden.
Die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe kann stationäre Daten, die auf das in den partikelförmigen Stoffen enthaltene Element und eine Massenkonzentration in einem stationären Zustand bezogen sind, mit gemessenen Daten des Ergebnisses einer Elementanalyse und der Massenkonzentration vergleichen und, falls bestimmt wird, dass die gemessenen Daten den stationären Daten nicht ähnlich sind, kann die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe ein Signal für einen Alarm als das auf eine Quelle partikelförmiger Stoffe bezogene Signal abgeben.
Auf diese Weise ist es möglich mitzuteilen, dass ein Zustand, der von einem normalen Zustand verschieden ist, in den von dem Analysegerät erhaltenen gemessenen Daten aufgetreten ist.
Das Analysegerät kann einen Sammelfilter und eine Sammeleinheit enthalten. Der Sammelfilter weist einen Sammelbereich auf, der imstande ist, die partikelförmigen Stoffe zu sammeln, und bewegt sich in der Längenrichtung, so dass der Sammelbereich von einer ersten Position zu einer zweiten Position bewegt wird. Die Sammeleinheit ist entsprechend der ersten Position angeordnet, um zu ermöglichen, dass der Sammelbereich bei der ersten Position die in der Atmosphäre schwebenden partikelförmigen Stoffe sammelt.
In diesem Fall misst die Massenkonzentrationen messende Einheit eine Massenkonzentration der bei der ersten Position im Sammelbereich gesammelten partikelförmigen Stoffe. Darüber hinaus analysiert die Elementanalyseeinheit das Element, das in den partikelförmigen Stoffen enthalten ist, die im Sammelbereich gesammelt wurden, nach einem Bewegen von der ersten Position zu der zweiten Position.
Auf diese Weise werden die Messung der Massenkonzentrationen und die Elementanalyse der partikelförmigen Stoffe zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt durchgeführt, und das auf eine Quelle partikelförmiger Stoffe bezogene Signal kann zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt abgegeben werden.
Ein Analysesystem gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält das Analysegerät und einen Server. Der Server kann mit dem Analysegerät und einer externen Vorrichtung kommunizieren. Der Server und/oder eine Steuereinheit des Analysegeräts erhalten/erhält eine Information über das Auftreten eines Phänomens, und stellen/stellt Messbedingungen und/oder einen Analysealgorithmus des Analysegeräts basierend auf der erhaltenen Information über das Auftreten eines Phänomens ein.
Auf diese Weise kann das Analysegerät die partikelförmigen Stoffe mit den Messbedingungen und/oder dem Analysealgorithmus, die/der optimal für die aus dem in der Information über das Auftreten eines Phänomens angegeben Phänomen erzeugten partikelförmige Stoffe ist/sind, analysieren.
Ein Analysesystem gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Vielzahl der vorstehend beschriebenen Analysegeräte.
Ein Analyseverfahren gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Schritte des Messens einer Massenkonzentration von in der Atmosphäre schwebenden partikelförmigen Stoffe; des Analysierens eines in den partikelförmigen Stoffen enthaltenen Elements; und Abgebens eines auf eine Quelle partikelförmiger Stoffe bezogenen Signals, basierend auf einem Ergebnis einer Massenkonzentrationsmessung und einem Ergebnis einer Elementanalyse über das in den partikelförmigen Stoffen enthaltene Element.
Auf diese Weise kann ein auf eine Quelle partikelförmiger Stoffe bezogenes Signal basierend auf einer Information, d. h. die Massenkonzentration der partikelförmigen Stoffe und das Ergebnis ihrer Elementanalyse, genauer abgegeben werden.
Ein Programm gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Programm, das einem Computer ermöglicht, das vorstehend beschriebene Analyseverfahren auszuführen.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN
Eine Quelle partikelförmiger Stoffe kann basierend auf einer Information, d. h. die Massenkonzentration der partikelförmigen Stoffe und das Ergebnis ihrer Elementanalyse, genauer geschätzt werden.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das einen Aufbau eines Analysegeräts zeigt.
2 ist ein Diagramm, das einen Aufbau einer Steuereinheit zeigt.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Analysevorgang zum Schätzen einer Quelle feinpartikelförmiger Stoffe zeigt.
4 ist eine Tabelle, die ein Beispiel für Korrelationsdaten zeigt.
5 ist eine Tabelle, die ein weiteres Beispiel für ein Quellenschätzverfahren basierend auf einem Ergebnis der Elementanalyse, Massenkonzentration und Korrelationsdaten zeigt.
6A ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Aufbau eines Analysesystems gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
6B ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel für einen Aufbau des Analysesystems gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
7 ist eine Tabelle, die ein Beispiel für stationäre Daten und gemessene Daten zeigt.
8A ist ein Graph, der ein Beispiel für ein gemessenes Profil zeigt.
8B ist ein Graph, der ein Beispiel für Referenzspektren zeigt.
9 ist ein Flussdiagramm, das ein Elementanalyseverfahren gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
Überblick über das Analysegerät
Ein Analysegerät 100 gemäß einer ersten Ausführungsform wird nachstehend beschrieben. Das Analysegerät 100 gemäß der ersten Ausführungsform ist eine Vorrichtung, die ein auf eine Quelle partikelförmiger Stoffe bezogenes Signal abgibt (z. B. ein Signal für einen Alarm). Das Analysegerät 100 ist daher beispielsweise an einer Quelle für gefährliche partikelförmige Stoffe oder in ihrer Nähe angeordnet. Zum Beispiel ist es entlang einer viel befahrenen Straße (eine Hauptstraße, eine Autobahn usw.) oder in ihrer Nähe oder in einem Industriegebiet, das partikelförmige Stoffe erzeugen kann, oder in seiner Nähe angeordnet sein.
Aufbau des Analysegeräts
Als nächstes wird ein Aufbau des Analysegeräts 100 gemäß der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 ist ein Diagramm, das einen Aufbau des Analysegeräts zeigt.
Das Analysegerät 100 enthält einen Sammelfilter 1. Der Sammelfilter 1 ist ein bandähnliches Bauteil mit einer Verstärkungsschicht bestehend aus Vliesstoff aus beispielsweise einem Polymermaterial (wie z. B. Polyethylen) und einer Sammelschicht (auch als Sammelbereich bezeichnet), die auf der Verstärkungsschicht ausgebildet und aufgeklebt ist. Die Sammelschicht besteht aus einem porösen Fluorkohlenwasserstoff-Harzmaterial mit Poren, das feinpartikelförmige Stoffe FP sammeln kann (z. B. partikelförmige Stoffe mit einem Partikeldurchmesser von 2,5 µm oder weniger) (ein Beispiel für die partikelförmigen Stoffe). Als Sammelfilter 1 kann beispielsweise ein einlagiger Glasfilter, ein einlagiger Fluorcarbonharzmaterial-Filter oder andere Filter verwendet werden.
Zum Beispiel wird der Sammelfilter 1 von einer Aussendehaspel 1a ausgesendet und wird von einer Aufwickelhaspel 1b aufgewickelt, wenn sie sich dreht, so dass sich der Sammelfilter 1 in der Längenrichtung bewegt (die von einem dicken Pfeil in 1 gezeigte Richtung).
Wenn es zum Beispiel notwendig ist, Vanadium (V) und/oder Chrom (Cr) regelmäßig zu messen, ist es möglich den Sammelfilter 1 mit einem Metall-Dünnfilm, wie z. B. ein Aluminium-Dünnfilm oder ein Titan-Dünnfilm, der auf der Oberfläche ausgebildet ist, zu verwenden. Der Hintergrund eines zu messenden Elements kann unter Verwendung des Metall-Dünnfilms reduziert werden.
Das Analysegerät 100 enthält eine Sammeleinheit 3. Die Sammeleinheit 3 ist entsprechend einer ersten Position P1 in der Längenrichtung des Sammelfilters 1 angeordnet. Zum Beispiel sammelt die Sammeleinheit 3 in der Luft A enthaltene feinpartikelförmige Stoffe FP auf dem Sammelbereich des Sammelfilters 1, indem die Luft A durch eine Saugkraft an einer mit einer Saugpumpe 31 verbundenen Ansaugöffnung 35 angesaugt und die angesaugte Luft A aus einer Auslassöffnung 33 auf den Sammelbereich des Sammelfilters 1 bei der ersten Position P1 geblasen wird.
Das Analysegerät 100 enthält eine Sammelmenge messende Einheit 5, die eine an der Auslassöffnung 33 angeordnete β-Strahlenquelle 51 (z. B. Kohlenstoff 14 (¹⁴C)) und einen β-Strahlendetektor 53 (z. B. ein Fotovervielfacher einschließlich eines Szintillators) an der Ansaugöffnung 35 aufweist, der so angeordnet ist, dass er der β-Strahlenquelle 51 gegenüberliegt.
Die β-Strahlenquelle 51 sendet β-Strahlen an einen Messbereich bei der ersten Position P1. Der β-Strahlendetektor 53 misst eine Intensität von β-Strahlen, die durch die im Sammelbereich bei der ersten Position P1 gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP hindurchgegangen sind.
Das Analysegerät 100 enthält eine Analysiereinheit 7, die an der Position angeordnet ist, die einer zweiten Position P2 in der Längenrichtung des Sammelfilters 1 entspricht. Die Analysiereinheit 7 enthält eine Röntgenquelle 71 (z. B. eine Vorrichtung zum Erzeugen von Röntgenstrahlen durch das Bestrahlen eines Metalls, wie z. B. Palladium, mit einem Elektronenstrahl), die Röntgenstrahlen an die feinpartikelförmigen Stoffe FP sendet, die bei der zweiten Position P2 bestehen, und einen Detektor 73 (z. B. ein Silizium-Halbleiter-Detektor oder ein Silizium-Drift-Detektor), der Fluoreszenz-Röntgenstrahlen detektiert, die von den feinpartikelförmigen Stoffen FP erzeugt werden.
Das Analysegerät 100 enthält eine Steuereinheit 9. Die Steuereinheit 9 ist ein Computersystem, das eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Speichervorrichtung wie z. B. ein RAM oder ein ROM, eine Anzeige 97 (wie z. B. eine Flüssigkristallanzeige) (2) und verschiedene Schnittstellen enthält. Ein Teil oder alle Funktionen von Komponenten der nachstehend beschriebenen Steuereinheit 9 können von einem Programm realisiert werden, das von dem Computersystem ausgeführt werden kann und in der Speichervorrichtung gespeichert ist.
Insbesondere enthält die Steuereinheit 9, wie in 2 gezeigt, eine Steuerbefehlseinheit 91, eine Speichereinheit 92, eine Elementanalyseeinheit 93, eine Massenkonzentrationen berechnende Einheit 94, eine Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95, eine Elementauswahleinheit 96 und die vorstehend beschriebene Anzeige 97. Die Steuerbefehlseinheit 91 steuert die Aufwickelhaspel 1b, die Sammeleinheit 3, die Sammelmenge messende Einheit 5, die Analysiereinheit 7 und eine Kamera 11. Darüber hinaus empfängt die Steuerbefehlseinheit 91 Signale, die von der Sammelmenge messenden Einheit 5, der Analysiereinheit 7 und der Kamera 11 abgegeben werden, um die Signale in geeignete Datenformate zu konvertieren und sie in der Speichereinheit 92 zu speichern.
Die Speichereinheit 92 ist ein Teil des Speicherbereichs des Computersystems, das die Steuereinheit 9 darstellt, und speichert verschiedene, für das Analysegerät 100 notwendige Daten.
Die Elementanalyseeinheit 93 analysiert ein Element, das in den feinpartikelförmigen Stoffen FP enthalten ist, die in dem Sammelbereich bei der zweiten Position P2 gesammelt werden. Die Massenkonzentrationen messende Einheit 94 berechnet eine Sammelmenge der feinpartikelförmigen Stoffe FP im Sammelbereich bei der ersten Position P1. Die vorstehend beschriebene Massenkonzentrationen messende Einheit 94 und die Sammelmenge messende Einheit 5 stellen eine „Massenkonzentrationen messende Einheit“ dar.
Die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95 gibt beispielsweise an die Anzeige 97 ein auf eine Quelle feinpartikelförmiger Stoffe FP bezogenes Signal basierend auf einem Analyseergebnis des in den feinpartikelförmigen Stoffen FP enthaltenen Elements durch die Elementanalyseeinheit 93 und ein Berechnungsergebnis der Massenkonzentrationen durch die Massenkonzentrationen messende Einheit 94 ab.
Als eine Ausführungsform kann die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95 das auf eine Quelle feinpartikelförmiger Stoffe FP bezogene Signal an einen Steuerkreis einer Alarmleuchte oder eines Alarmgeräuschgenerators oder dergleichen abgeben. Auf diese Weise ist es möglich, wenn gefährliche feinpartikelförmige Stoffe FP erzeugt werden, die Alarmleuchte einzuschalten oder das Alarmgeräusch auszugeben. Alternativ kann die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95 eine Mitteilung (z. B. Alarm) bezogen auf die Quelle an eine über ein Netzwerk mit dem Analysegerät 100 verbundene Vorrichtung senden.
Die Steuereinheit 9 enthält die Elementauswahleinheit 96. Die Elementauswahleinheit 96 wählt ein von der Elementanalyseeinheit 93 zu analysierendes Element aus. Zum Beispiel steuert die Elementauswahleinheit 96 die Anzeige 97, um ein Periodensystem anzuzeigen, in dem ein Teil, der jedem Element entspricht, ein- oder ausgeschaltet werden kann, und ein Bediener kann einen Teil des zu analysierenden Elements einschalten (und das Element, das von der Analyse ausgeschlossen werden soll, ausschalten), so dass ein Element ausgewählt werden kann, das der Analysegegenstand sein soll. Die von dem Bediener ausgewählten Elemente können als Elementenliste EL in der Speichereinheit 92 gespeichert werden.
Ansonsten kann die Elementauswahleinheit 96 eine Liste von Elementen anzeigen, die vorab bestimmt werden, so dass das in der Liste enthaltene Element ausgewählt werden kann.
Die Steuereinheit 9 kann aus einer Vielzahl von Computersystemen bestehen. Zum Beispiel kann ein Computersystem in dem Analysegerät 100 angeordnet sein, so dass das Computersystem das Analysegerät 100 steuert. Andererseits kann ein anderes Computersystem (z. B. ein mobiles Terminal, wie z. B. ein Tablet-Terminal) mit dem Computersystem oder dergleichen, das in dem Analysegerät 100 angeordnet ist, kommunizieren, um eine Steueranweisung an das Analysegerät 100 zu senden. Darüber hinaus kann das andere Computersystem eine Funktion aufweisen, die imstande ist, eine Analyse unter Verwendung der von dem Analysegerät 100 erhaltenen Daten durchzuführen. Auf diese Weise können/kann Operationen des Analysegeräts 100 und/oder eine Analyse unter Verwendung der von dem Analysegerät 100 erhaltenen Daten an einem Ort durchgeführt werden, der sich von dem Analysegerät 100 entfernt befindet.
Das Analysegerät 100 enthält die Kamera 11, die an einer Position, die der zweiten Position P2 entspricht, und gegenüber der Röntgenquelle 71 und dem Detektor 73 in Bezug auf den Sammelfilter 1 angeordnet ist. Zum Beispiel ist die Kamera 11 ein CMOS-Bildsensor, der ein Bild von den im Sammelbereich bei der zweiten Position P2 gesammelten feinpartikelförmigen Stoffen FP aufnimmt, und Daten eines aufgenommenen Bilds IM an die Steuereinheit 9 abgibt.
Analysevorgang feinpartikelförmiger Stoffe durch das Analysegerät
Als nächstes wird ein Analysevorgang der feinpartikelförmigen Stoffe FP unter Verwendung des Analysegeräts 100 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird der Analysevorgang zum Schätzen einer Quelle feinpartikelförmiger Stoffe FP unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm von 3 beschrieben.
Bevor die Analyse durch das Analysegerät 100 gestartet wird, werden verschiedene Daten, die für das Analysieren eines Elements, das in den von der Elementanalyseeinheit 93 gesammelten feinpartikelförmigen Stoffen FP enthalten ist, notwendig sind, erhalten (Schritt S1).
Als eine Ausführungsform werden beispielsweise die feinpartikelförmigen Stoffe FP, die aus (einer Vielzahl von) Einrichtungen gesammelt werden, die Quellen der feinpartikelförmigen Stoffe FP nahe dem Analysegerät 100 sind, als quellenspezifische partikelförmige Stoffe angesehen, und Daten, die durch das Messen des Fluoreszenz-Röntgenprofils der feinpartikelförmigen Stoffe FP unter Verwendung des Analysegeräts 100 erhalten werden, können als Referenzprofil P in der Speichereinheit 92 gespeichert werden.
Als eine Ausführungsform wird eine quellenbekannte partikelförmige Standardsubstanz (wie z. B. Gelbsand-Standardsubstanz, Autoabgas-Standardsubstanz, Bremsstaub-Standardsubstanz, Ölverbrennungsstaub-Standardsubstanz oder Müllverbrennungsstaub-Standardsubstanz) als die quellenspezifischen partikelförmigen Stoffe angesehen, und Daten, die durch das Messen des Fluoreszenz-Röntgenprofils der Standardsubstanz unter Verwendung des Analysegeräts 100 erhalten werden, können als Referenzprofil P in der Speichereinheit 92 gespeichert werden.
Ferner können sowohl das Fluoreszenz-Röntgenprofil der Standardsubstanz als auch das Fluoreszenz-Röntgenprofil der feinpartikelförmigen Stoffe FP, die tatsächlich aus der Einrichtung erzeugt werden, als Referenzprofil P in der Speichereinheit 92 gespeichert werden.
Ansonsten ist es möglich, das Fluoreszenz-Röntgenprofil, das mehrere Male aus der Standardsubstanz oder der Einrichtung gesammelt wird, zu messen und einen Mittelwert der Vielzahl der gemessenen Fluoreszenz-Röntgenprofile als Referenzprofil P anzusehen.
Alternativ, anstatt das Fluoreszenz-Röntgenprofil durch das Analysegerät 100 tatsächlich zu messen, kann es möglich sein, das Fluoreszenz-Röntgenprofil der Substanz mit einer bekannten Zusammensetzung aus einer Datenbank des Fluoreszenz-Röntgenprofils zu erhalten, und das Fluoreszenz-Röntgenprofil als Referenzprofil P in der Speichereinheit 92 zu speichern.
Darüber hinaus kann es möglich sein, das erhaltene Referenzprofil P zu analysieren, um ein Element, das in den entsprechenden feinpartikelförmigen Stoffen FP und/oder der Standardsubstanz enthalten ist, zu spezifizieren, und das Ergebnis der Spezifizierung des Elements mit der Elementenliste EL, die das von dem Bediener ausgewählte Element anzeigt, zu verbinden.
Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, wenn der Bediener das zu analysierende Element unter Verwendung der Elementauswahleinheit 96 auswählt, das Referenzprofil P vorab einzugrenzen, damit es zu dem Fluoreszenz-Röntgenprofil (gemessenes Profil MP) der gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP passt.
Darüber hinaus werden in dieser Ausführungsform Korrelationsdaten D erhalten und in der Speichereinheit 92 gespeichert. Die Korrelationsdaten D geben die Korrelation zwischen dem in den feinpartikelförmigen Stoffen FP enthaltenem Element, der Massenkonzentration der feinpartikelförmigen Stoffe FP und/oder Windrichtungsdaten an. Die Korrelationsdaten D können beispielsweise wie folgt erhalten werden.
Zunächst führt das Analysegerät 100 die Sammlung der feinpartikelförmigen Stoffe FP, die Messung der Massenkonzentration der feinpartikelförmigen Stoffe FP und die Analyse des in den feinpartikelförmigen Stoffe FP enthaltenen Elements zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt durch. Die Windrichtung während der Durchführung der Sammlung, der Messung der Massenkonzentration und der Analyse des Elements wird unter Verwendung eines Anemoskops (nicht gezeigt) gemessen, das in dem Analysegerät 100 oder in seiner Nähe angeordnet ist.
Es ist bevorzugt, die vorstehend beschriebene Sammlung, Messung der Massenkonzentration, Analyse des Elements und Messung der Windrichtung wiederholt für einen längeren Zeitraum durchzuführen und viele Daten zu sammeln, um bedeutungsvolle Korrelationsdaten D zu erzeugen.
Als nächstes wird unter Verwendung der gesammelten Daten ein Korrelationskoeffizient für zwei Parameter unter den jeweiligen Elementen, die von der Elementanalyse, der Massenkonzentration und der Windrichtung spezifiziert werden, für jede Kombination der beiden Parameter berechnet. Dann wird jeder der berechneten Korrelationskoeffizienten an einer entsprechenden Position in einer Tabelle (Matrix), wie in 4 gezeigt, eingefügt, in der beispielsweise die Elemente und die Massenkonzentration in einer Reihenrichtung angeordnet sind, während die Elemente, die Massenkonzentration und die Windrichtung in einer Spaltenrichtung angeordnet sind, und somit werden die vollständigen Korrelationsdaten D, wie in 4 gezeigt, erzeugt. 4 zeigt ein Beispiel für die Korrelationsdaten.
Es ist festzuhalten, dass in 4 die Größe des Korrelationskoeffizienten durch eine Farbdichte eines jeden Bestandteils der in der Tabelle (Matrix) gezeigten Korrelationsdaten angegeben ist (je höher der Korrelationskoeffizient, desto höher die Dichte). Darüber hinaus werden in den Korrelationsdaten D von 4 negative Korrelationskoeffizienten in Bereichen, die von doppelstrichpunktierten Linien umgeben sind, berechnet.
Nach Erhalt der verschiedenen vorstehend beschriebenen Daten und Durchführung einer Nullpunktkalibrierung und/oder Messbereichskalibrierung nach Bedarf und vor Beginn der Analyse durch das Analysegerät 100, ermöglicht die Elementauswahleinheit 96 dem Bediener zu analysierende Elemente auszuwählen, und die ausgewählten Elemente werden als Elementenliste EL in der Speichereinheit 92 gespeichert (Schritt S2).
Zum Beispiel wird ein Element, das in den aus einer bestimmten Quelle erzeugten feinpartikelförmigen Stoffe FP enthalten ist, als das zu analysierende Element ausgewählt, und somit kann der Erzeugungsstatus der feinpartikelförmigen Stoffe FP von der bestimmten Quelle überwacht werden.
Danach beginnt das Analysegerät 100 die Analyse. Insbesondere steuert die Steuerbefehlseinheit 91 die Sammeleinheit 3, um die feinpartikelförmigen Stoffe FP im Sammelbereich bei der ersten Position P1 zu sammeln (Schritt S3).
Während die feinpartikelförmigen Stoffe FP gesammelt werden, steuert die Steuerbefehlseinheit 91 die β-Strahlenquelle 51, β-Strahlen an die erste Position P1 zu senden, und ein β-Strahlen-Detektionssignal, das eine Intensität von β-Strahlen angibt, wird als Messdaten MD aus dem β-Strahlendetektor 53 abgerufen und in der Speichereinheit 92 gespeichert. Die Massenkonzentrationen messende Einheit 94 berechnet die Sammelmenge der feinpartikelförmigen Stoffe FP im Sammelbereich bei der ersten Position P1 basierend auf der Stärke des β-Strahl-Detektionssignals.
Wenn nach dem Beginn der Sammlung („Ja“ in Schritt S4) eine vorbestimmte Zeit (z. B. eine Stunde) vergeht, befiehlt die Steuerbefehlseinheit 91 der Sammeleinheit 3, die Sammlung feinpartikelförmiger Stoffe FP zu beenden.
Nachdem die Sammlung feinpartikelförmiger Stoffe FP beendet worden ist, berechnet die Massenkonzentrationen messende Einheit 94 die Massenkonzentration der im Sammelbereich bei der ersten Position P1 gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP basierend auf der Sammelmenge der feinpartikelförmigen Stoffe FP zu dem Zeitpunkt, an dem die Sammlung beendet wird (Schritt S5).
Nachdem die Massenkonzentration berechnet worden ist, wird die Aufwickelhaspel 1b gedreht, so dass der Sammelbereich bei der ersten Position P1 zu der zweiten Position P2 bewegt wird, und dann erlaubt die Steuerbefehlseinheit 91 der Röntgenquelle 71, Röntgenstrahlen an die zweite Position P2 auszusenden. Darüber hinaus erlaubt die Steuerbefehlseinheit 91 dem Detektor 73 ein Impulssignal zu detektieren, das der Intensität von Fluoreszenz-Röntgenstrahlen entspricht, die von den feinpartikelförmigen Stoffen FP erzeugt werden, die in dem Sammelbereich bei der zweiten Position P2 gesammelt werden, und das Impulssignal wird als die Messdaten MD abgerufen und wird in der Speichereinheit 92 gespeichert.
Nach Erhalt des Impulssignals erzeugt die Elementanalyseeinheit 93 das Fluoreszenz-Röntgenprofil, das ein Verhältnis zwischen der Energie der Fluoreszenz-Röntgenstrahlen und der Intensität der selbigen (die Anzahl von Impulsen des Impulssignals mit entsprechender Energie) als gemessenes Profil MP aus dem erhaltenen Impulssignal angibt und dieses in der Speichereinheit 92 speichert (Schritt S6).
Dann vergleicht die Elementanalyseeinheit 93 das erhaltene gemessene Profil MP mit einer Vielzahl von in der Speichereinheit 92 gespeicherten Referenzprofilen P, um das Element, das in den in Schritt S2 gesammelten feinpartikelförmigen Stoffen FP enthalten ist, zu spezifizieren (Schritt S7).
Zum Beispiel wird eine Datenanpassung zwischen dem in der Speichereinheit 92 gespeicherten Referenzprofil P und dem gemessenen Profil MP basierend auf diesen Profilen unter Verwendung einer Methode der kleinsten Quadrate, einer Methode der maximalen Wahrscheinlichkeit oder dergleichen durchgeführt, und es wird bestimmt, dass das in dem Referenzprofil P enthaltene Element, das mit dem gemessenen Profil MP am meisten übereinstimmt, ebenfalls in den gesammelten feinpartikelförmigen Stoffen FP enthalten ist.
In dieser Ausführungsform, da das von der Elementanalyseeinheit 93 zu analysierende Element in Schritt S2 ausgewählt wird, kann das Element in Schritt S7 schneller analysiert werden.
Es ist festzuhalten, dass, wenn bestimmt wird, dass das gemessene Profil MP mit dem Referenzprofil P am meisten übereinstimmt, dessen Peak-Position nicht mit der des gemessenen Profils MP übereinstimmt, während die quadratische Abweichung zwischen ihnen minimal ist, und wenn es ein anderes Referenzprofil P gibt, dessen Peak-Position mit der des gemessenen Profils MP übereinstimmt, bei dem die quadratische Abweichung zwischen ihnen relativ klein ist, kann bestimmt werden, dass dieses andere Referenzprofil P mit dem gemessenen Profil MP am meisten übereinstimmt.
Wenn das Referenzprofil P, das mit dem gemessenen Profil MP am meisten übereinstimmt, bestimmt wird, kann die Elementanalyseeinheit 93 spezifizieren, dass das Element, das in den quellenspezifischen partikelförmigen Stoffen enthalten ist, aus denen das übereinstimmendste Referenzprofil P erhalten wird, in den feinpartikelförmigen Stoffen FP enthalten ist, aus denen das gemessene Profil MP erhalten wird.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Quelle der gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP basierend auf dem passenden Ergebnis zwischen dem gemessenen Profil MP und dem Referenzprofil P geschätzt werden, da jedes in der Speichereinheit 92 gespeicherte Referenzprofil P mit entsprechenden quellenspezifischen partikelförmigen Stoffen verbunden ist.
Darüber hinaus kann die Elementanalyseeinheit 93 das Zusammensetzungsverhältnis der in den gesammelten feinpartikelförmigen Stoffen FP enthaltenen Elemente basierend auf einem Verhältnis zwischen der berechneten Elementkonzentration und jedem Peak des gemessenen Profils MP berechnen.
Nach Durchführung der Elementanalyse erhält die Steuerbefehlseinheit 91 ein Bild der gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP unter Verwendung der Kamera 11 und speichert das Bild in der Speichereinheit 92. Darüber hinaus kann die Steuerbefehlseinheit 91 die Anzeige 97 steuern, das Bild IM anzuzeigen.
Nach Erhalt des Bilds der feinpartikelförmigen Stoffe FP schätzt die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95 die Quelle der gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP basierend auf der berechneten Massenkonzentration und dem Ergebnis der Elementanalyse (Schritt S8).
Wenn zum Beispiel eine Tendenz der Erhöhung oder Verminderung der berechneten Massenkonzentration dieselbe ist wie eine Tendenz der Erhöhung oder Verminderung des Gehalts des von der Elementauswahleinheit 96 ausgewählten Elements (z. B. der Gehalt des ausgewählten Elements steigt, wenn sich die Massenkonzentration erhöht), kann die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95 schätzen, dass die gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP von der bestimmten Quelle erzeugt werden, die die feinpartikelförmigen Stoffe FP erzeugt, die das ausgewählte Element enthalten. In diesem Fall kann die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95 auf der Anzeige 97 anzeigen, dass die gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP von der ausgewählten bestimmten Quelle erzeugt werden.
Andererseits, wenn die Tendenz der Erhöhung oder Verminderung der Massenkonzentration von der des Gehalts des ausgewählten Elements verschieden ist (z. B. wenn der Gehalt des ausgewählten Elements nicht ansteigt, obwohl sich die Massenkonzentration erhöht), kann die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95 schätzen, dass die gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP von einer anderen Quelle als der bestimmten Quelle erzeugt werden, die die feinpartikelförmigen Stoffe FP erzeugt, die das ausgewählte Element enthalten.
In diesem Fall kann die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95 auf der Anzeige 97 anzeigen, dass die gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP beispielsweise von einer Quelle erzeugt werden, die von der ausgewählten bestimmten Quelle verschieden ist. Alternativ kann die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95 die vorstehende Tatsache einer anderen Vorrichtung oder dergleichen, die mit ihr über das Netzwerk verbunden ist, mitteilen.
Auf diese Weise kann der Bediener beispielsweise die Elementauswahleinheit 96 verwenden, um das Element, das von dem gegenwärtig ausgewählten Element verschieden ist, als das zu analysierende Element auszuwählen.
In einer Ausführungsform kann die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95 das Bild IM der feinpartikelförmigen Stoffe FP weiter analysieren, um die Quelle der gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP basierend auf einem Verhältnis von in dem Bild IM enthaltenen Farben zu schätzen. Wenn zum Beispiel hauptsächlich gelbe Farbe in dem Bild IM enthalten ist, kann geschätzt werden, dass eine Hauptquelle der feinpartikelförmigen Stoffe FP eine Quelle für gelben Sand ist.
Ansonsten, wenn weiße Farbe (graue Farbe) hauptsächlich enthalten ist, kann spezifiziert werden, dass ein offener Verbrennungsort oder ein Zementpulver-Produktionsstandort, wie z. B. eine Zementwerk oder ein Gebäudeabrissort, die Quelle ist. Darüber hinaus, wenn schwarze Farbe hauptsächlich enthalten ist, kann spezifiziert werden, dass ein Brennstoff- (wie z. B. Öl oder Kohle) Verbrennungsort die Quelle ist. Ferner, wenn rote oder braune Farbe (rötliche Farbe) hauptsächlich enthalten ist, kann spezifiziert werden, dass ein Kupfer- und/oder Eisen- (oxid) Produktionsstandort die Quelle ist.
In einer Ausführungsform kann die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95 die Quelle feinpartikelförmiger Stoffe FP basierend auf einer Form der feinpartikelförmigen Stoffe FP, die durch die Analyse des Bilds IM erhalten wird, schätzen. Wenn zum Beispiel die Form viele Unebenheiten und Einbrüche aufweist, kann geschätzt werden, dass die gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP aus einem Boden und/oder von einem Zementpulver-Produktionsstandort erzeugt wurden.
In einer Ausführungsform, beispielsweise in dem Fall, in dem die Massenkonzentration der gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP ansteigt, während der Gehalt des ausgewählten Elements nicht ansteigt, oder in anderen Fällen kann die Elementauswahleinheit 96 ein Element auswählen, dass von dem gegenwärtig ausgewählten Element als das zu analysierende Element verschieden ist, basierend auf einer Information bezogen auf eine Farbe, die in dem von der Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95 empfangenen Bild IM enthalten ist.
Wenn zum Beispiel eine Information empfangen wird, die angibt, dass schwarze Farbe hauptsächlich in dem Bild IM enthalten ist, wird geschätzt, dass ein Brennstoff-Verbrennungsort die Quelle ist und somit Vanadium (V) der Analysegegenstand sein kann. Wenn eine Information empfangen wird, die angibt, dass rötliche Farbe hauptsächlich enthalten ist, können Kupfer (Cu) und Eisen (Fe) die Analysegegenstände sein. Wenn eine Information empfangen wird, die angibt, dass weiße Farbe (graue Farbe) oder gelbe Farbe hauptsächlich enthalten ist, können Calcium (Ca), Aluminium (Al), Silizium (Si), Kalium (K) oder dergleichen, die in Asche aus einer offenen Verbrennung, in gelbem Sand, im Boden und/oder in Zement enthalten sind, die Analysegegenstände sein.
In einer Ausführungsform kann die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95 die Quelle der gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP auch unter Verwendung der in der Speichereinheit 92 gespeicherten Korrelationsdaten D schätzen. Zum Beispiel wird ein Fall in Betracht gezogen, bei dem der Gehalt von Aluminium (Al), Silizium (Si) und Kalium (K) als Folge der Elementanalyse ansteigt, und die Massenkonzentration ebenfalls ansteigt. In diesem Fall, im Beispiel der in 4 gezeigten Korrelationsdaten D, ist die Windrichtung, die hohe Korrelationskoeffizienten mit diesen Elementen und einen hohen Korrelationskoeffizient mit der Massenkonzentration aufweist, südwestlich oder nordwestlich, wie in 5 gezeigt, welches die Windrichtung ist, bei der der Bereich, der von gestrichelten Linien umgeben ist, und der Bereich, der von strichpunktierten Linien umgeben ist, miteinander in 5 überlappt sind. Daher schätzt in dem vorstehend beschriebenen Fall die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95, dass die gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP von südwestlich oder nordwestlich der Position, an der das Analysegerät 100 angeordnet ist, gekommen sind.
5 zeigt ein Beispiel für ein Schätzverfahren einer Quelle basierend auf dem Ergebnis einer Elementanalyse, der Massenkonzentration und der Korrelationsdaten.
Die vorstehend beschriebenen Schritte S1 bis S8 ausführend, um die Quelle der feinpartikelförmigen Stoffe FP zu schätzen, kann das Analysegerät 100 die Quelle feinpartikelförmiger Stoffe FP unter Verwendung der Massenkonzentration der feinpartikelförmigen Stoffe FP und des Ergebnisses der Elementanalyse genau schätzen.
Darüber hinaus, unter Verwendung der Korrelationsdaten D, kann durch ein relativ einfaches Verfahren, wie z. B. Vergleich der Größen des Korrelationskoeffizienten zwischen der erhaltenen Massenkonzentration, dem Ergebnis der Elementanalyse und der Windrichtung, die Quelle der feinpartikelförmigen Stoffe FP ohne eine komplizierte Berechnung einfach geschätzt werden.
Ferner kann durch Wiederholen der Sammlung von feinpartikelförmigen Stoffen FP zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt und Durchführen der Schätzung der Quelle der gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt eine Änderung der Quelle von feinpartikelförmigen Stoffen FP für jeden vorbestimmten Zeitpunkt überwacht werden.
Nach Durchführung der vorstehend beschriebenen Schritte S1 bis S8 werden die vorstehend beschriebenen Schritte S1 bis S8 wiederholt durchgeführt, bis eine Stopptaste (nicht gezeigt) oder dergleichen des Analysegeräts 100 gedrückt wird, um zu bestimmen, dass das Analysegerät 100 gestoppt wird (so lange wie „Nein“ in Schritt S9).
Zweite Ausführungsform
Eine Vielzahl von Analysegeräten 100 gemäß der ersten Ausführungsform kann beispielsweise entlang einer stark befahrenen Straße oder von einer vorbestimmten Position in einem Industriegebiet zu einer vorbestimmten Position außerhalb des Industriegebiets angeordnet sein. Wie in 6A gezeigt, kann die Vielzahl von Analysegeräten 100 über ein Netzwerk (z. B. ein drahtloses Netzwerk wie z. B. Wi-Fi, ein verdrahtetes Weitverkehr-Kommunikationsnetzwerk (wie z. B. ein optisches Kommunikationsnetzwerk, ein ISDN-Netzwerk oder ein Telefonfestnetz)) beispielsweise auf kommunizierbare Weise miteinander verbunden sein, um ein Analysesystem 200a zu bilden. 6A ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Aufbau des Analysesystems gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
Auf diese Weise kann beispielsweise jedes der Analysegeräte 100 nicht nur die Massenkonzentration der feinpartikelförmigen Stoffe FP und das von ihm selbst gemessene Ergebnis der Elementanalyse verwenden, sondern auch das Messergebnis bezogen auf die feinpartikelförmigen Stoffe FP und/oder eine Abgabehistorie des Signals bezogen auf eine Quelle feinpartikelförmiger Stoffe FP von anderen Analysegeräten 100, um das auf eine Quelle feinpartikelförmiger Stoffe FP bezogene Signal genauer abzugeben.
Wenn zum Beispiel die feinpartikelförmigen Stoffe FP mit im Wesentlichen derselben Elementzusammensetzung von der Vielzahl von Analysegeräten 100 detektiert werden, indem die Vielzahl von Analysegeräten 100 in absteigender Reihenfolge des Messwerts der Massenkonzentration der feinpartikelförmigen Stoffe FP (von einem höheren Wert zu einem niedrigeren Wert der Massenkonzentration) verfolgt wird, kann eine Flugbahn und eine Flugrichtung der feinpartikelförmigen Stoffe FP korrekt geschätzt werden.
Darüber hinaus, wie in 6B gezeigt, kann die Vielzahl von Analysegeräten 100 mit einem Server 101 verbunden werden, der die Massenkonzentration, das Ergebnis der Elementanalyse und/oder die Abgabehistorie des Signals bezogen auf eine Quelle feinpartikelförmiger Stoffe FP und dergleichen, die von der Vielzahl von Analysegeräten 100 erhalten werden, sammelt. In diesem Fall bilden die Vielzahl von Analysegeräten 100 und der Server 101 ein Analysesystem 200b. 6B ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel für einen Aufbau des Analysesystems gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
In diesem Fall kann der Server 101 beispielsweise bestimmen, ob das auf eine Quelle partikelförmiger Stoffe bezogene Signal anhand der gesammelten Informationen abgegeben wird oder nicht. Alternativ kann beispielsweise jedes Analysegerät 100 Daten von anderen Analysegeräten 100 von dem Server 101 herunterladen, so dass das Analysegerät 100 auch die heruntergeladenen Daten für die Abgabe des auf eine Quelle partikelförmiger Stoffe bezogenen Signals verwendet.
Die vorstehend beschriebenen Analysesysteme 200a und 200b können nicht nur das Analysegerät 100 enthalten, sondern auch eine andere Art von Analysegerät, das imstande ist anderes als die Massenkonzentration und die Elementanalyse zu messen. Zum Beispiel kann es ein Gasanalysegerät enthalten, das ein in der Luft A enthaltenes Gas (oder eine gasförmige Substanz) analysiert. Darüber hinaus können die von dem Gasanalysegerät erhaltenen Messdaten in den vorstehend beschriebenen Korrelationsdaten D enthalten sein. Dieses Gasanalysegerät führt die Analyse eines Gases, wie zum Beispiel Kohlenwasserstoff, Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO₂), Stickstoffoxid (NO_x), Ozon (O₃) oder Schwefeloxid (SO_x), durch (z. B. Berechnung der Gaskonzentration). Darüber hinaus kann das Gasanalysegerät imstande sein, flüchtige organische Verbindungen (VOC), wie z. B. Aceton, Ethanol, Toluol, Benzol oder Freon, zu messen.
Das vorstehend beschriebene Gasanalysegerät kann mit dem Analysegerät 100 über das Netzwerk in den Analysesystemen 200a und 200b verbunden sein oder nicht. Wenn es über das Netzwerk verbunden ist, kann die Steuereinheit 9 des Analysegeräts 100 die von dem Gasanalysegerät erhaltenen Daten über das Netzwerk erhalten, um selbige in der Speichereinheit 92 oder dergleichen zu speichern. Ansonsten kann das vorstehend beschriebene Gasanalysegerät mit beispielsweise einer analogen Eingabeeinheit (nicht gezeigt) des Analysegeräts 100 verbunden sein. In diesem Fall gibt das Gasanalysegerät die Messdaten als analoges Signal an das Analysegerät 100 ab. Die Steuereinheit 9 des Analysegeräts 100 konvertiert (z. B. AD-Wandler) die Analogsignaleingabe des Gasanalysegeräts in numerische Daten, und die numerischen Daten können als Messergebnis in der Speichereinheit 92 oder dergleichen gespeichert werden. Ferner kann es möglich sein, anstelle des Aufbaus, bei dem das Gasanalysegerät mit dem Analysegerät 100 kommunizieren kann, einen Aufbau zu verwenden, bei dem die Messdaten des Gasanalysegeräts in einer Speichermedium-Vorrichtung (wie z. B. ein USB-Speicher, ein SD-Speicher, eine Optical Disc oder eine kleine Festplatte) gespeichert werden, und das Analysegerät 100 kann die Messdaten aus der Speichermedium-Vorrichtung erhalten.
Darüber hinaus kann in dem Analysesystem 200b, einschließlich des Servers 101, der Server 101 das Messergebnis von dem Gasanalysegerät über das Netzwerk, ein analoges Eingabeterminal und/oder die Speichermedium-Vorrichtung erhalten, um das Messergebnis zu speichern. Der Server 101 kann das Messergebnis des Gasanalysegeräts an jedes Analysegerät 100 bereitstellen.
Wie vorstehend beschrieben, durch weiteres Verwenden der Messdaten des Gasanalysegeräts und das Analyseergebnis von Ionen, die eine gasförmige Substanz bilden, die in den feinpartikelförmigen Stoffen FP enthalten sein können, kann die Quelle feinpartikelförmiger Stoffe FP genauer geschätzt werden.
Darüber hinaus kann der Server 101 eine Information über das Auftreten eines Phänomens (wie z. B. Informationen über Wetterstatistiken, Informationen über ein Ereignis und/oder Verkehrsinformationen (z. B. Stauinformationen)), die später in der vierten Ausführungsform beschrieben wird, von einem externen Server oder dergleichen erhalten und die Information speichern, und kann die Informationen über Wetterstatistiken, die Informationen über ein Ereignis und/oder die Verkehrsinformationen an das Analysegerät 100 gemäß einer Abfrage des Analysegeräts 100 übertragen. Alternativ kann das Analysegerät 100 auf den Server 100 zugreifen, um eine notwendige Information über das Auftreten eines Phänomens zu erhalten.
Der Server 101 kann ein Cloud-Server sein, der verschiedene Daten und Einstellungen für die einzelnen Analysegeräte 100 speichert. In diesem Fall kann jedes Analysegerät 100 auf den Cloud-Server als den Server 101 zugreifen, um die notwendigen Daten, Einstellungen oder dergleichen von dem Server 101 zu erhalten. In diesem Fall kann die Speichereinheit 92 des Analysegeräts 100 ein Mindestspeichervolumen aufweisen, das für die Ausführung seines Programms und dergleichen notwendig ist.
Ferner kann der Server 101 die Analyse unter Verwendung der vorstehend genannten Daten, die von jedem Analysegerät 100 gesammelt werden, ausführen. Darüber hinaus kann der Server 101 das Analyseergebnis mitteilen und/oder mitteilen, dass dieses von einem stationären Zustand verschieden ist, beispielsweise mittels E-Mail oder einer Nachricht auf einer Webseite, die erhalten werden kann, indem auf den Server 101 zugegriffen wird.
Die Steuereinheit 9 eines jeden Analysegeräts 100 kann die vorstehend beschriebene Funktion des Servers 101 aufweisen. Mit anderen Worten, eine gewisse Steuereinheit 9 kann nicht nur Daten einer anderen Steuereinheit 9 von der Steuereinheit 9 eines anderen Analysegeräts 100 erhalten, sondern die vorstehend beschriebenen Informationen über Wetterstatistiken, die Informationen über ein Ereignis und/oder die Verkehrsinformationen auch von dem Cloud-Server oder einem externen Server erhalten, und/oder Messdaten von einer anderen Art von Analysegerät, wie z. B. ein Gasanalysegerät in dem Analysesystem 200a oder 200b, erhalten. Die Steuereinheit 9 kann Daten, die einer anderen Steuereinheit 9 gehören, die Informationen über Wetterstatistiken, die Informationen über ein Ereignis, die Messdaten, die von der anderen Art von Analysegerät erhalten werden, und dergleichen über das Netzwerk erhalten, oder sie von einem Bediener erhalten, der eine Speichermedium-Vorrichtung (wie z. B. ein USB-Speicher, ein SD-Speicher, eine Optical Disc oder eine kleine Festplatte) verwendet.
Dritte Ausführungsform
In der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform schätzt die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95 die Quelle feinpartikelförmiger Stoffe FP und gibt das Schätzergebnis auf der Anzeige 97 aus. Ansonsten kann eine Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95' gemäß der dritten Ausführungsform einen Alarm abgeben (wie z. B. ein Signal zum Einschalten einer Alarmleuchte oder ein Signal zum Erzeugen eines Alarmgeräuschs), wenn die gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP ein Zustand werden, der von dem „stationären Zustand“ verschieden ist.
Es ist festzuhalten, dass der Aufbau des Analysegeräts 100, mit Ausnahme der Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95', derselbe ist wie der in der ersten Ausführungsform und daher wird dessen Beschreibung ausgelassen.
Der vorstehend beschriebene „stationäre Zustand“ meint einen Zustand, bei dem sich die Massenkonzentration der gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP und/oder das Ergebnis der Elementanalyse innerhalb eines bestimmten Referenzbereichs befinden/befindet. Daher gibt die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95' gemäß der dritten Ausführungsform einen Alarm ab, wenn es einen „Unterschied“ zwischen auf die feinpartikelförmigen Stoffe FP bezogenen Referenzdaten (stationäre Daten) und der gemessenen Massenkonzentration und dem Ergebnis der Elementanalyse der gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP (gemessene Daten) gibt (in anderen Worten, wenn die gemessenen Daten nicht den stationären Daten ähneln).
Beispielsweise können ein Mittelwert der Massenkonzentration und das Ergebnis der Elementanalyse (z. B. Elementgehalt) der feinpartikelförmigen Stoffe FP, die von dem Analysegerät 100 fortlaufend gesammelt und gemessen werden (z. B. für ungefähr einen Monat) als die stationären Daten, die mit der gemessenen Massenkonzentration und dem Ergebnis der Elementanalyse zu vergleichen sind, verwendet werden.
Ansonsten ist es auch möglich, einen gemessenen Wert der Massenkonzentration und das Ergebnis der Elementanalyse der gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP in einer bestimmten Fabrik, einen durch das Analysegerät 100 gemessenen Wert der Massenkonzentration und das Ergebnis der Elementanalyse der Standardsubstanz oder dergleichen zu verwenden.
Zum Beispiel wird angenommen, dass die stationären Daten, die den Elementgehalt und die Massenkonzentration der Elemente a, b, c und d, die in der obersten Reihe in 7 erfasst sind (vorab erhalten und in der Speichereinheit 92 gespeichert), enthalten, erhalten werden.
In diesem Fall führt die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95' eine multivariate Analyse (z. B. Hauptkomponentenanalyse, Faktorenanalyse oder Clusteranalyse) durch, wie z. B. χ-Quadrat-Bestimmung zwischen den stationären Daten und den gemessenen Daten (des Elementgehalts und der Massenkonzentration der Elemente a, b, c und d), die von dem Analysegerät 100 beispielsweise zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt erhalten werden, und wenn das Bestimmungsergebnis ein vorbestimmter Wert oder weniger ist (0,6 oder weniger in dem Beispiel von 7), bestimmt die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95', dass die gegenwärtig erhaltenen gemessenen Daten von dem stationären Zustand verschieden sind.
Die vorstehend beschriebenen stationären Daten und die gemessenen Daten können beispielsweise eine Bestandteilkonzentration oder Gaskonzentration von anderen Elementen als den Elementen a bis d abgesehen von dem Elementgehalt und der Massenkonzentration sein. In diesem Fall können die stationären Daten und/oder die gemessenen Daten in den Korrelationsdaten D enthalten sein. Darüber hinaus können die Daten abgesehen von physikalischen Mengendaten, wie z. B. Konzentration oder Gehalt, numerische Daten oder Bilddaten sein. Insbesondere können die Daten Spektrumsdaten oder ein Koinzidenzgrad zwischen Spektrumsdaten der stationären Daten und Spektrumsdaten der gemessenen Daten, oder Bilddaten des Filters, oder Farbinformationen, die durch das Analysieren der Bilddaten erhalten werden, sein.
Der vorstehend genannte vorbestimmte Wert als Kriterium zum Bestimmen, ob die gegenwärtig erhaltenen gemessenen Daten von dem stationären Zustand verschieden sind oder nicht, kann anpassbar sein. Auf diese Weise, im Hinblick auf den Unterschied zwischen den stationären Daten und den gemessenen Daten, kann die „Sensitivität“ der Bestimmung, ob die gemessenen Daten von dem stationären Zustand verschieden sind, angepasst werden. Wenn zum Beispiel der vorbestimmte Wert angepasst wird, um größer zu sein, ist es möglich zu bestimmen, dass die gemessenen Daten von dem stationären Zustand verschieden sind, selbst wenn die gemessenen Daten von den stationären Daten leicht abweichen (oder wenn beispielsweise einer der in den gemessenen Daten enthaltenen Parameter von einem entsprechenden Parameterwert der stationären Daten abweicht).
7 zeigt ein Beispiel für die stationären Daten und die gemessenen Daten.
Wenn bestimmt wird, dass die gemessenen Daten von dem stationären Zustand verschieden sind, zeigt die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95' eine Anzeige, die angibt, dass die gemessenen Daten von den stationären Daten auf der Anzeige 97 verschieden sind, und gibt beispielsweise ein Signal zum Einschalten der Alarmleuchte ab, oder gibt ein Signal zum Erzeugen des Alarmgeräuschs ab.
Alternativ kann sie ein Signal abgeben, um den Alarm einer anderen Vorrichtung, die über das Netzwerk angeschlossen ist, mitzuteilen.
Da die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe 95' den Alarm erzeugt, wenn die gemessenen Daten, die von dem stationären Zustand verschieden sind, erhalten werden, kann der Bediener benachrichtigt werden, dass ein Zustand, der von einem normalen Zustand verschieden ist, aufgetreten ist, wenn die feinpartikelförmigen Stoffe FP von einer anderen Quelle beispielsweise in dem Analysegerät 100 gesammelt werden.
Vierte Ausführungsform
Bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform geben die Korrelationsdaten D die Korrelation zwischen den Elementen, die in den feinpartikelförmigen Stoffen FP enthalten sind, der Massenkonzentration der feinpartikelförmigen Stoffe FP und/oder der Windrichtungsdaten an. Jedoch ist es möglich, die Korrelationsdaten D mit anderen Daten zu verbinden. Der Aufbau und die Funktionen der Komponenten des Analysegeräts 100 sind dieselben wie die in der ersten bis dritten Ausführungsform und daher wird deren Beschreibung ausgelassen.
Zum Beispiel können die Korrelationsdaten D, zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Daten, eine Information über das Auftreten eines Phänomens bezogen auf ein Phänomen, das um die Position, an der das Analysegerät 100 angeordnet ist, aufgetreten ist, enthalten und können eine Korrelation zwischen der Information über das Auftreten eines Phänomens und der vorstehend beschriebenen Daten angeben. Die Information über das Auftreten eines Phänomens enthält beispielsweise die Informationen über Wetterstatistiken, die Informationen über ein Ereignis und/oder die Verkehrsinformationen (Stauinformationen). Die Informationen über Wetterstatistiken sind beispielsweise ein Satz auf das Wetter bezogener Daten (Windgeschwindigkeit, Lufttemperatur, Feuchte und dergleichen) an einer bestimmten Stelle und können von der Regierungsstelle eines jeden Landes, die Wetterinformationen handhabt (meteorologische Agentur in Japan), erhalten werden. Zum Beispiel werden die Informationen über Wetterstatistiken für die Stelle, an der das Analysegerät 100 angeordnet ist, von der Regierungsstelle eingeholt und in der Speichereinheit 92 der Steuereinheit 9 und/oder in dem Server 101 gespeichert. Alternativ können/kann die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 auf einen vorbestimmten Server der Regierungsstelle über das Internet zugreifen, um die Informationen über Wetterstatistiken nach Bedarf herunterzuladen.
Die Informationen über ein Ereignis sind Informationen bezogen auf das Auftreten eines Ereignisses, wie z. B. ein Vulkanausbruch, das Zünden von Feuerwerken und dergleichen. Die Informationen bezogen auf das Auftreten eines Vulkanausbruchs können beispielsweise von der Regierungsstelle, die Wetterinformationen handhabt, erhalten werden. Beispielsweise können die Informationen bezogen auf das Zünden von Feuerwerken von einem Bediener, der die Informationen kennt, unter Verwendung der Steuereinheit 9 und/oder des Servers 101 eingegeben werden. Ansonsten können die Informationen, die auf das Auftreten eines Ereignisses, wie z. B. ein Vulkanausbruch oder das Zünden von Feuerwerken, bezogen sind, von der Steuereinheit 9 und/oder dem Server 101 nach Bedarf über das Internet heruntergeladen werden.
Ansonsten gibt es als Informationen über ein Ereignis Informationen über ein geplantes Weideland auf einer Rinderfarm nahe der Position, an der das Analysegerät 100 angeordnet ist, Informationen bezogen auf die Navigation eines Schiffs oder dergleichen.
Die Verkehrsinformationen sind beispielsweise Informationen, die auf das Verkehrsaufkommen von Fahrzeugen bezogen sind, wie z. B. Stauinformationen einer Straße. Die Verkehrsinformationen können von einem Server einer Organisation, die Stauinformationen oder dergleichen beispielsweise über ein Netzwerk anbietet, erhalten werden. Alternativ können die Verkehrsinformationen vorab erhalten und in der Speichermedium-Vorrichtung gespeichert werden, so dass die Verkehrsinformationen von der Speichermedium-Vorrichtung zu dem Server 101 und/oder die Steuereinheit 9 übertragen werden können.
Da die Information über das Auftreten eines Phänomens in den Korrelationsdaten D enthalten ist, kann die Steuereinheit 9 die Messbedingungen der feinpartikelförmigen Stoffe FP und/oder den Analysealgorithmus durch das Analysegerät 100 zu optimierten Bedingungen für das Ereignis, das aufgetreten ist, ändern. Zum Beispiel werden die Einstellungen der Messbedingungen und/oder des Analysealgorithmus, die/der dem aufgetretenen Phänomen entsprechen/entspricht, vorab in der Speichereinheit 92 gespeichert. Wenn die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 detektieren/detektiert, dass ein vorbestimmtes Phänomen aufgetreten ist, werden die dem vorbestimmten Phänomen entsprechenden Messbedingungen und/oder der dem vorbestimmten Phänomen entsprechende Analysealgorithmus aus der Speichereinheit 92 ausgelesen, so dass die Einstellung für das Analysegerät 100 erfolgen kann.
Alternativ können/kann die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 lernen, welche Messbedingungen und/oder welcher Analysealgorithmus optimal für das aufgetretene Phänomen sind/ist. Auf diese Weise können/kann die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 nach dem Erlernen optimale Messbedingungen und/oder einen optimalen Analysealgorithmus bei dem Analysegerät 100 automatisch einstellen, indem die Information bezogen auf das aufgetretene Phänomen eingegeben wird.
Wie in der zweiten Ausführungsform gezeigt, kann der Server 101, wenn das Analysegerät 100 mit dem Server 101 auf kommunizierbare Weise verbunden ist, die Messbedingungen und/oder den Analysealgorithmus eines jeden Analysegeräts 100 basierend auf den Korrelationsdaten D, einschließlich der Information über das Auftreten eines Phänomens, ändern, und kann dem Analysegerät 100 ein Signal senden, das die Änderung angibt.
Wenn sich zum Beispiel ein Vulkanausbruch ereignet, ändert sich die Konzentration chemischer Verbindungen, die Quecksilber (Hg) und Schwefel (S) enthalten, in der Atmosphäre. In diesem Fall, um beispielsweise die Messbedingungen für das Messen von Quecksilber und Schwefel in hoher Konzentration zu optimieren, wird der Analysealgorithmus (quantitativer Algorithmus) geändert. Ansonsten kann beispielsweise ein Röntgenfilter (z. B. ein primärer Röntgenfilter, der an der Röntgenquelle 71 vorgesehen ist und/oder ein sekundärer Röntgenfilter, der an dem Detektor 73 vorgesehen ist) der Analysiereinheit 7 durch Filter ersetzt werden, die Quecksilber und Schwefel in hoher Konzentration entsprechen, und/oder eine Spannung zum Erzeugen eines Elektronenstrahls von der Röntgenquelle 71 kann geändert werden.
Darüber hinaus, wenn sich beispielsweise ein Vulkanausbruch ereignet, wird feine Vulkanasche in einer großen Menge erzeugt. Daher, wenn sich beispielsweise ein Vulkanausbruch ereignet, wird die Verweilzeit des Sammelfilters 1 in der Sammeleinheit 3 kürzer als die normale Zeit (z. B. eine Stunde) eingestellt, und infolgedessen kann ein Verstopfen des Sammelfilters 1 vermieden werden.
Andererseits, wenn sich ein Zünden von Feuerwerken ereignet, werden chemische Verbindungen, die ein Element mit einer Flammenreaktion, wie insbesondere Strontium (Sr), enthalten, in einer großen Menge erzeugt. Daher können in diesem Fall die Messbedingungen und/oder der Analysealgorithmus, die/der für das Strontium (Element mit einer Flammenreaktion) in hoher Konzentration optimiert wurden/wurde, verwendet werden.
Ansonsten, wenn die Möglichkeit besteht, dass eine chemische Verbindung, die Arsen (As) und/oder Blei (Pb) enthält, ansteigen wird, werden die Messbedingungen und/oder der Analysealgorithmus zu solchen/zu einem solchen geändert, der/die für die Messung von Arsen und/oder Blei in hoher Konzentration optimiert sind/ist.
Darüber hinaus, wenn gewisse charakteristische Daten erhalten werden, können/kann die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 aus dem Erlernten wissen, dass die Daten von einem bestimmten Phänomen erzeugt werden.
Wenn zum Beispiel das Analysegerät 100 die charakteristischen Daten erhalten hat, erhalten/erhält die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 die Information über das Auftreten eines Phänomens, wenn die charakteristischen Daten erhalten werden. Danach geben/gibt die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 die charakteristischen Daten und die Information über das Auftreten eines Phänomens (z. B. Wetterbedingung, ein Ereignis, das sich ereignet hat, und/oder Verkehrsinformationen) als Lerndaten ein, wenn die charakteristischen Daten erhalten werden. Die entsprechende Information über das Auftreten eines Phänomens, wenn die charakteristischen Daten erhalten werden, kann von einem Bediener bezeichnet und eingegeben werden, oder eine Datenbank, in der die Information über das Auftreten eines Phänomens und die charakteristischen Daten mit einander verbunden sind, kann verwendet werden, so dass die Information über das Auftreten eines Phänomens, die den charakteristischen Daten entspricht, die dieses Mal von der Steuereinheit 9 und/oder dem Server 101 erhalten werden, abgerufen und zugewiesen werden kann. Auf diese Weise können/kann die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 ein Lernmodell im Inneren bilden, das ermöglicht zu identifizieren, welche Art von Phänomen (wie z. B. ein Ereignis, Stau oder ein besonderer Wetterzustand) aufgetreten ist, wenn charakteristische Messdaten eingegeben werden.
Nachdem das vorstehend beschriebene Lernen ermöglicht hat, das aufgetretene Phänomen anhand der eingegebenen charakteristischen Daten mit einem gewissen Genauigkeitsgrad richtig zu erkennen, berechnen/berechnet die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 einen Korrelationsgrad zwischen den charakteristischen Daten und dem bestimmten Phänomen (z. B. die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines bestimmten Phänomens, wenn gewisse charakteristische Daten eingegeben werden) unter Verwendung des im Inneren gebildeten Lernmodells.
Danach, wenn beispielsweise der berechnete Korrelationsgrad ein vorbestimmter Grenzwert oder höher ist, geben/gibt die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 eine Mitteilung als quellenbezogenes Signal aus, die angibt, dass ein Phänomen, bei dem der Korrelationsgrad mit den charakteristischen Daten ein vorbestimmter Grenzwert oder höher ist, aufgetreten ist. Alternativ, wenn der berechnete Korrelationsgrad kontinuierlich eine vorbestimmte Anzahl von Malen der Grenzwert oder höher wird, kann das Phänomen, bei dem der Korrelationsgrad mit den charakteristischen Daten kontinuierlich ein Grenzwert oder höher ist, als das quellenbezogene Signal mitgeteilt werden. Der Grenzwert kann durch das Lernmodell, das durch das vorstehend beschriebene Lernen gebildet wird, automatisch berechnet werden. Mit anderen Worten, bei dem vorstehend beschriebenen Lernen, kann das Lernmodell, das imstande ist den Grenzwert automatisch zu berechnen, gebildet werden, oder ein Bediener kann den Grenzwert festlegen.
Auf diese Weise können/kann die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 das Auftreten des bestimmten Phänomens und/oder eine Quelle des Phänomens als das quellenbezogene Signal basierend auf den Messdaten abgeben, die von dem Analysegerät 100 und/oder einer anderen Art des Analysegeräts erhalten werden.
Darüber hinaus können/kann die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 durch das Lernen wissen, dass, selbst wenn das Messergebnis der charakteristischen Massenkonzentration und/oder das Analyseergebnis eines charakteristischen Elements, die/das gewöhnlich anormal sind/ist, an einigen Aufstellorten erhalten werden/wird, diese charakteristischen Daten erhalten werden, wenn das bestimmte Phänomen auftritt, und als die stationären Daten angesehen werden.
Falls sich der Aufstellort des Analysegeräts 100 zum Beispiel in einer Hafenanlage oder nahe der Hafenanlage befindet, können die charakteristischen Daten, die erhalten werden, wenn ein Schiff vorbeifährt, die stationären Daten sein. Feinpartikelförmige Stoffe FP im Abgas des Schiffes enthalten gewöhnlich Vanadium und Chrom. Daher, wenn das Schiff vorbeifährt, werden in dem Ergebnis der Elementanalyse die charakteristischen Daten, die angeben, dass hohe Konzentrationen von Vanadium und Chrom detektiert werden, erhalten.
In diesem Fall, wenn beispielsweise Daten, die gewöhnlich anormal sind, weil höhere Konzentrationen von Vanadium und Chrom detektiert werden, erhalten werden und zu dem Zeitpunkt, an dem diese Daten erhalten werden, bestimmt wird, dass ein Schiff nahe der Position, an der das Analysegerät 100 angeordnet ist, vorbeifährt, und/oder das Abgas des vorbeifahrenden Schiffes den Aufbauort des Analysegeräts 100 entsprechend der Windrichtung und/oder des Wetters erreicht, werden die Daten, in denen hohe Konzentrationen von Vanadium und Chrom detektiert werden, als die stationären Daten erachtet.
Was die vorstehend beschriebene Einstellung betrifft, kann beispielsweise der Bediener, der von dem Analysegerät 100 und/oder dem Server 101 informiert wird, dass die erhaltenen Daten anormal sind, der Steuereinheit 9 und/oder dem Server 101 unter Verwendung einer Eingabevorrichtung oder dergleichen lehren, dass die anormalen Daten tatsächlich die stationären Daten sind. Darüber hinaus werden bei dieser Lehre nicht nur die erhaltenen Daten, sondern auch die Information über das Auftreten eines Phänomens (z. B. Informationen über ein Ereignis, das das Vorbeifahren eines Schiffes angibt (Abgas eines Schiffes), Wetterbedingung (Informationen über Wetterstatistiken) und dergleichen), als Lerndaten gelehrt.
Alternativ, wenn das Analysegerät 100 die Daten erhält, in denen Vanadium und Chrom in hohen Konzentrationen detektiert werden, können/kann sich die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 auf die Information über das Auftreten eines Phänomens (z. B. Informationen bezogen auf die Schiffsnavigation und/oder Informationen über Wetterstatistiken) beziehen, um beispielsweise mittels maschinellen Lernens automatisch zu lernen, dass die erhaltenen anormalen Daten die stationären Daten sind, falls die Bedingung, als die anormalen Daten erhalten werden, zum Auftreten eines bestimmten Phänomens führt (z. B. eine Schiffspassage und/oder eine Wetterbedingung, wenn die Daten erhalten werden, führt dazu, dass das Abgas des Schiffes die Position erreicht, an der das Analysegerät 100 angeordnet ist). Darüber hinaus können/kann die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 einhergehend damit automatisch lernen, dass die anormalen Daten erhalten werden, wenn ein bestimmtes Phänomen auftritt (z. B. wenn ein Schiff vorbeifährt).
Auf diese Weise können/kann die Steuereinheit 9 und/oder die Server 101 nach dem Lernen automatisch bestimmen, dass die Daten, in denen Vanadium und Chrom in hohen Konzentrationen detektiert werden, die stationären Daten sind, d. h. die erhaltenen Daten, wenn ein bestimmtes Phänomen auftritt (z. B. wenn ein Schiff vorbeifährt). Darüber hinaus, wenn die Daten, in denen Vanadium und Chrom in hohen Konzentrationen detektiert werden (anormale Daten), erhalten werden, können/kann die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 ein Signal als das quellenbezogene Signal angeben, das das aufgetretene Phänomen mitgeteilt wird (z. B. ein Signal, das mitteilt, dass das Abgas von einem Schiff, das an einer besonderen Position vorhanden ist (oder fährt), ausgestoßen wird).
Ferner können/kann die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 einen Luftstrom durch die Simulation basierend auf den Informationen über Wetterstatistiken und einen Zustand der oberen Luft berechnen, um vorherzusagen, wie sich die feinpartikelförmigen Stoffe FP, die durch den Sammelfilter 1 gesammelt werden, basierend auf einem Ergebnis der Simulation bewegen werden (z. B. wird eine Flugbahnanalyse verwendet). Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, wenn die feinpartikelförmigen Stoffe FP in dem Analysegerät 100 gesammelt werden, vorherzusagen, entlang welcher Bahn sich die feinpartikelförmigen Stoffe FP vor und nach der Sammlung bewegen werden.
Fünfte Ausführungsform
Zielelement-Quantifizierungsverfahren bei der fünften Ausführungsform
Bei der fünften Ausführungsform wird, wenn die Elementanalyse der feinpartikelförmigen Stoffe FP, die eine Vielzahl von Elementen enthalten, durchgeführt wird, die Überlappung der Spektrum-Peaks von schwachen Fluoreszenz-Röntgenstrahlen ebenfalls in Betracht gezogen, um ein richtigeres Ergebnis der Elementanalyse zu erhalten. Bei der fünften Ausführungsform sind der Aufbau und die Funktionen von Komponenten des Analysegeräts 100 dieselben wie jene bei den ersten bis vierten Ausführungsform, außer dass die Überlappung von Spektrum-Peaks in Betracht gezogen wird, und daher wird deren Beschreibung ausgelassen.
Wenn die Elementanalyse einer Substanz, die eine Vielzahl von Elementen enthält, durch das Detektieren von Fluoreszenz-Röntgenstrahlen durchgeführt wird, können die Spektrum-Peaks eines gewissen bestimmten Elements durch Fluoreszenz-Röntgenstrahlen mit den Spektrum-Peaks eines anderen Elements überlappen. Wenn sich zum Beispiel die Position, an der das Analysegerät 100 angeordnet ist, nahe einer Rinderfarm befindet, und wenn Weiden auf der Rinderfarm stattfindet, können Verbindungen, die Brom (Br) enthalten, erzeugt werden. Es ist bekannt, dass einige der Spektrum-Peaks von Brom mit einigen der Spektrum-Peaks von Aluminium (Al) überlappen. Daher, wenn das Analysegerät 100, das in der Nähe einer Bromquelle, wie z. B. eine Rinderfarm, angeordnet ist, die Elementanalyse von Aluminium durchführt, kann die Quantifizierung von Aluminium (besonders in niedriger Konzentration) nicht genau durchgeführt werden. Darüber hinaus ist bekannt, dass einige Spektrum-Peaks von Blei mit einigen der Spektrum-Peaks von Arsen überlappen.
Wenn die Spektrum-Peaks mit einander überlappen, selbst teilweise, kann der Gehalt (Konzentration) eines bestimmten Elements als verschieden von dem tatsächlichen Gehalt (Konzentration) berechnet werden. Dieser Berechnungsfehler des Elementgehalts aufgrund der Überlappung der Spektrum-Peaks wird insbesondere deutlich, wenn der Gehalt des zu analysierenden Elements gering ist.
Daher führen/führt bei dieser Ausführungsform die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 die qualitative Elementanalyse (Identifizierung des Elements) und die Quantifizierung (Berechnung der Elementkonzentration) durch, indem ein Einfluss der Überlappung von Spektrum-Peaks in Betracht gezogen wird. Insbesondere unter Verwendung des Referenzspektrums der Fluoreszenz-Röntgenstrahlen eines Elements, das als in den feinpartikelförmigen Stoffen FP enthalten angesehen wird, wird das Spektrum, das mit dem gemessenen Spektrum tatsächlich übereinstimmt, erzeugt, und der Gehalt (Konzentration) des Elements wird basierend auf der Intensität des Referenzspektrums, das in dem erzeugten Spektrum enthalten ist, berechnet.
Um die vorstehend beschriebene Elementquantifizierung bei dieser Ausführungsform durchzuführen, wird ein Spektrum, das aus einer Substanz erhalten wird, die eine bekannte Konzentration eines zu messenden Elements enthält (als Referenzsubstanz bezeichnet) (das Spektrum wird als Referenzspektrum bezeichnet), in der Speichereinheit 92 gespeichert. Das Referenzspektrum wird durch Detektieren von Fluoreszenz-Röntgenstrahlen der Substanz, die die bekannte Konzentration des zu messenden Elements enthält, unter Verwendung der Analysiereinheit 7 erhalten.
Die Elementanalyse gemäß dieser Ausführungsform wird insbesondere nachstehend beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass das Spektrum der Fluoreszenz-Röntgenstrahlen (gemessenes Profil MP), wie in 8A gezeigt, aus den feinpartikelförmigen Stoffen FP erhalten wird. 8A zeigt ein Beispiel für das gemessene Profil.
Darüber hinaus wird angenommen, dass die feinpartikelförmigen Stoffe FP ein Element B und Element C enthalten. Ferner wird angenommen, dass das Element B und das Element C Spektren von Fluoreszenz-Röntgenstrahlen (Referenzspektren) haben, wie in 8B gezeigt. 8B zeigt ein Beispiel für die Referenzspektren. In 8B wird das Referenzspektrum des Elements B mit einer durchgezogenen Linie, und das Spektrum des Elements C mit einer strichpunktierten Linie gezeigt.
Wie in 8B gezeigt, sind der Spektrum-Peak der Fluoreszenz-Röntgenenergie zwischen Ea und Eb des Referenzspektrums des Elements B und der Spektrum-Peak im selben Energiebereich des Referenzspektrums des Elements C in der Energieposition nahe bei einander. Als Folge besteht das gemessene Profil MP (mit einer gestrichelten Linie in 8B gezeigt) in dem Zustand, bei dem die beiden Spektrum-Peaks im vorstehend genannten Energiebereich nicht abgetrennt sind.
Aus diesem Grund, wenn der Gehalt eines Elements in den feinpartikelförmigen Stoffen FP unter Verwendung des gemessenen Profils MP berechnet wird, ist der berechnete Gehalt (Konzentration) größer als der echte Gehalt. Dieser Einfluss der überlappten Spektrum-Peaks wird insbesondere im Fall eines geringen Gehalts des Elements B und/oder des Elements C deutlich.
Daher wird bei dieser Ausführungsform entsprechend dem in 9 gezeigten Flussdiagramm die Quantifizierung (Gehaltsberechnung) des in den feinpartikelförmigen Stoffen FP enthaltenen Elements durchgeführt. 9 ist ein Flussdiagramm, das ein Elementanalyseverfahren gemäß der fünften Ausführungsform zeigt.
Nach Erhalt des gemessenen Profils MP der feinpartikelförmigen Stoffe FP, die von dem Sammelfilter 1 (Schritt S71') gesammelt werden, spezifizieren/spezifiziert die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 das in den feinpartikelförmigen Stoffen FP enthaltene Element basierend auf Peak-Positionen des gemessenen Profils MP (Schritt S72').
Als nächstes führen/führt die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 die Quantifizierung des spezifizierten Elements unter Verwendung von zumindest der Intensität des Spektrum-Peaks des gemessenen Profils MP im Energiebereich durch, in dem Spektrum-Peaks in den Spektren der in Schritt S72' spezifizierten Elemente überlappt sind (Schritt S73'). Mit anderen Worten, alle Spektrum-Peaks, die den spezifizierten Elementen im Energiewert, der in dem gemessenen Profil MP enthalten ist, entsprechen, können für die Quantifizierung des Elements verwendet werden, oder nur die überlappten Spektrum-Peaks können für die Quantifizierung des Elements verwendet werden.
Wenn das Quantifizierungsergebnis des Elements B und/oder des Elements C in Schritt S73' im Bereich des Elementgehalts ist, von dem angenommen wird, dass er in den feinpartikelförmigen Stoffen FP enthalten ist, d. h. wenn das Quantifizierungsergebnis kleiner ist als ein vorbestimmter Grenzwert („Nein“ in Schritt S74'), werden die Intensität des gemessenen Profils MP und eine Kalibrierkurve, die eine Beziehung zwischen dem Gehalt eines jeden Elements und der Spektrumintensität angibt, verwendet, um die Quantifizierung des Elements B und/oder des Elements C durchzuführen (Schritt S75'). Die Intensität des gemessenen Profils MP, das für die Quantifizierung unter Verwendung der Kalibrierkurve verwendet werden soll, kann die integrierte Intensität sein, oder kann die Peak-Intensität an einer bestimmten Peak-Position sein.
Andererseits, wenn das Quantifizierungsergebnis in Schritt S73' der vorbestimmte Grenzwert oder höher ist („Ja“ in Schritt S74'), werden die Spektren des Elements B und des Elements C von dem gemessenen Profil MP abgetrennt, und die Intensität des abgetrennten Spektrums eines jeden Elements wird zur Durchführung der Quantifizierung eines jeden Elements verwendet.
Insbesondere werden das Referenzspektrum des Elements B und das Referenzspektrum des Elements C als erstes aus der Speichereinheit 92 ausgelesen, und die beiden Referenzspektren werden hinzugefügt, um ein virtuelles Spektrum zu erzeugen (Schritt S76'). Das virtuelle Spektrum wird durch Erhöhen oder Vermindern der Intensität der gesamten oder einiger der Referenzspektren erzeugt. Das Erhöhen oder Vermindern der Intensität des Referenzspektrums entspricht praktisch dem Erhöhen oder Vermindern des Gehalts (Konzentration) eines Zielelements.
Unter (einer Vielzahl von) in Schritt S76' erzeugten virtuellen Spektren wird ein virtuelles Spektrum ausgewählt, das mit dem gemessenen Profil MP am meisten übereinstimmt (Spektrumanpassung) (Schritt S77'). Insbesondere wird beispielsweise ein virtuelles Spektrum mit der kleinsten Summe von quadratischen Abweichungen zwischen sich selbst und dem gemessenen Profil MP ausgewählt (Methode der kleinsten Quadrate).
Als nächstes werden das Spektrum des Elements B und das Spektrum des Elements C, die in den in Schritt S77' ausgewählten virtuellen Spektren enthalten sind, berechnet (Schritt S78'). Zum Beispiel wird ein Erhöhungs-/Verminderungsverhältnis der Intensität des Referenzspektrums des Elements B, wenn das virtuelle Spektrum, das mit dem gemessenen Profil MP am meisten übereinstimmt, erzeugt wird, auf die Intensität des Referenzspektrums des Elements B multipliziert, und somit kann das Spektrum des Elements B berechnet werden. Auf dieselbe Weise wird ein Erhöhungs-/Verminderungsverhältnis der Intensität des Referenzspektrums des Elements C, wenn das virtuelle Spektrum, das mit dem gemessenen Profil MP am meisten übereinstimmt, erzeugt wird, auf die Intensität des Referenzspektrums des Elements C multipliziert, und somit kann das Spektrum des Elements C berechnet werden.
Auf diese Weise können das Spektrum des Elements B und das Spektrum des Elements C von dem gemessenen Profil MP abgetrennt werden.
Nachdem das Spektrum eines jeden Zielelements abgetrennt worden ist, werden die Intensität des für das Element B abgetrennten Spektrums und eine Kalibrierkurve, die eine Beziehung zwischen dem Gehalt von Element B und der Spektrumintensität angibt, verwendet, um die Quantifizierung des Elements B durchzuführen (Schritt S79'). Die Intensität, die für die Quantifizierung unter Verwendung der Kalibrierkurve verwendet werden soll, kann die integrierte Intensität sein, oder kann die Peak-Intensität an einer bestimmten Peak-Position sein.
Auf dieselbe Weise werden die Intensität des für das Element C abgetrennten Spektrums und eine Kalibrierkurve, die eine Beziehung zwischen dem Gehalt von Element C und der Spektrumintensität angibt, verwendet, um die Quantifizierung des Elements C durchzuführen.
In einer anderen Ausführungsform kann die Quantifizierung eines Zielelements durch Multiplizieren eines Erhöhungs-/Verminderungsverhältnisses der Intensität des Referenzspektrums des Zielelements, wenn das virtuelle Spektrum, das mit dem gemessenen Profil MP am meisten übereinstimmt, erzeugt wird, mit dem Gehalt des Zielelements, das in der Substanz enthalten ist, die für das Erhalten des Referenzspektrums verwendet wird, durchgeführt werden. Das liegt daran, weil die Intensität des Spektrums gewöhnlich eine Korrelation mit dem Gehalt (Konzentration) des Zielelements hat.
Indem die Elementanalyse gemäß dem in 9 gezeigten Flussdiagramm durchgeführt wird, können die Qualifizierung und die Quantifizierung des Zielelements unter Verwendung der Intensität des gemessenen Profils MP durchgeführt werden, wenn der Einfluss der Überlappung der Spektrum-Peaks, die in dem gemessenen Profil MP enthalten sind, gering ist.
Andererseits, wenn der Einfluss der Überlappung der Spektrum-Peaks, die in dem gemessenen Profil MP enthalten sind, so groß ist, dass der resultierende Gehalt unerwartet groß ist, wenn die Quantifizierung unter Verwendung des gemessenen Profils MP durchgeführt wird, werden die Spektren der Zielelemente von dem gemessenen Profil MP abgetrennt, um die Überlappung der Spektrum-Peaks zu beenden, und dann kann die Quantifizierung des Zielelements unter Verwendung der abgetrennten Spektren durchgeführt werden. Als Folge kann der Einfluss der Überlappung der Spektrum-Peaks minimiert werden, um die Quantifizierung des Zielelements genau durchzuführen.
Variationen
Als Variation dieser Ausführungsform kann der folgende Aufbau verwendet werden. Die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 lernen/lernt die Lerndaten, die das Spektrum der Substanz enthalten, die eine Vielzahl von Zielelementen mit einem bekannten Gehalt (Konzentrationen) enthält, den bekannten Gehalt und andere bekannte Informationen (z. B. Messbedingung), so dass ein gelerntes Modell, das die Berechnung des Qualifizierungs- und Quantifizierungsergebnisses eines jeden Zielelements aus einem unbekannten Spektrum (gemessenes Profil MP) ermöglicht, in der Steuereinheit 9 und/oder in dem Server 101 gebildet wird.
In dieser Variation wird es vorgezogen, das Spektrum, das in die Steuereinheit 9 und/oder den Server 101 eingegeben werden soll, für das Lernen zu erhalten, indem die Substanz, die das Zielelement mit einem niedrigen Gehalt (niedrige Konzentration) enthält, verwendet wird. Auf diese Weise kann das Lernen unter Verwendung der Daten, die von der Überlappung der Spektrum-Peaks stark betroffen sind, erfolgen. Als Folge ist es möglich ein angemessenes gelerntes Modell zu bilden, das die genaue Qualifizierung und Quantifizierung des Zielelements mit einem niedrigen Gehalt (niedrige Konzentration) ermöglicht.
Nach dem Bilden des gelernten Modells, das die Qualifizierung und Quantifizierung mit einem gewissen Genauigkeitsgrad ermöglicht, können/kann die Steuereinheit 9 und/oder der Server 101 das Qualifizierungsergebnis und das Quantifizierungsergebnis des Zielelements als Ausgabe des gelernten Modells erhalten, indem in das gelernte Modell das gemessene Profil MP, das von dem Analysegerät 100 erhalten wird, und andere bekannte Informationen (Messbedingung) eingegeben wird, wenn das gemessene Profil MP erhalten wird.
In einer weiteren Ausführungsform, die das Spektrum nach der Qualifizierung und Quantifizierung unter Verwendung eines gelernten Modells mit einem gewissen Genauigkeitsgrad verwendet, kann das gelernte Modell weiter angelernt werden. In diesem Fall kann es möglich sein, Daten für das Lernen, die ein Ergebnis der Messung der Menge des in den feinpartikelförmigen Stoffen FP enthaltenen Elements sind, dessen Spektrum nach der Qualifizierung und Quantifizierung erhalten wurde, mit einem anderen Verfahren (wie z. B. ein ICP- (induktiv gekoppeltes Plasma) Verfahren mit hoher Frequenz) einzugeben.
Durch weiteres Anlernen des gelernten Modells ermöglicht das gelernte Modell nach dem Lernen die genauere Qualifizierung und Quantifizierung des Zielelements.
Weitere Ausführungsformen
Auch wenn eine Vielzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben werden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen begrenzt und kann im Rahmen der Erfindung auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Insbesondere kann die Vielzahl von Ausführungsformen und Variationen, die in dieser Beschreibung beschrieben werden, willkürlich nach Bedarf kombiniert werden.
Zum Beispiel können/kann die Reihenfolge und/oder Prozessinhalte der im Flussdiagramm von 3 gezeigten Schritte geändert werden, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann die Reihenfolge der Berechnung der Massenkonzentration in Schritt S5 und der Elementanalyse in Schritt S6 bis S7 getauscht werden. Darüber hinaus können die vorstehend beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsformen willkürlich nach Bedarf kombiniert werden.
Weitere Ausführungsform, die das Referenzprofil betrifft
Das Referenzprofil P kann aus einer Vielzahl von Fluoreszenz-Röntgenprofilen bestehen, die in einem vorbestimmten Zeitraum nacheinander erhalten werden. Zum Beispiel hat das Referenzprofil P, bei dem die quellenspezifischen partikelförmigen Stoffe gelber Sand sind, einen Peak, der Schwefel (S) in dem Fluoreszenz- Röntgenprofil, das in einem frühen Stadium erhalten wird, entspricht, und hat ferner einen Peak, der Silikon (Si) in dem Fluoreszenz-Röntgenprofil, das nach einer vorbestimmten Zeitdauer erhalten wird, entspricht.
In diesem Fall vergleicht die Elementanalyseeinheit 93 das Referenzprofil P mit beispielsweise einer Vielzahl von gemessenen Profilen MP, die nacheinander erhalten werden. Wenn die zeitliche Variation von Peaks (Elemente) in der Vielzahl von gemessenen Profilen MP, die nacheinander erhalten werden, im Wesentlichen dieselbe ist wie die zeitliche Variation von Peaks (Elemente) in dem Referenzprofil P, kann bestimmt werden, dass die gesammelten feinpartikelförmigen Stoffe FP aus derselben Quelle (enthält dieselben Elemente) stammen wie die mit dem Referenzprofil P verbundenen quellenspezifischen partikelförmigen Stoffe.
Weitere Ausführungsform, die das gemessene Profil betrifft
Die Elementanalyseeinheit 93 kann den Durchschnitt der Fluoreszenz-Röntgenprofile von einer Vielzahl von feinpartikelförmigen Stoffen FP, die nacheinander erhalten werden, ermitteln, um das gemessene Profil MP zu berechnen.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung kann weitgehend auf Analysegeräte zum Analysieren von partikelförmigen Stoffen, die in einem Messraum existieren, angewendet werden.
Bezugszeichenliste

100: Analysegerät
200a, 200b: Analysesystem
1: Sammelfilter
1a: Aussendehaspel
1b: Aufwickelhaspel
3: Sammeleinheit
31: Saugpumpe
33: Auslassöffnung
35: Ansaugöffnung
5: Sammelmenge messende Einheit
51: β-Strahlenquelle
53: β-Strahlendetektor
7: Analysiereinheit
71: Röntgenquelle
73: Detektor
9: Steuereinheit
91: Steuerbefehlseinheit
92: Speichereinheit
93: Elementanalyseeinheit
94: Massenkonzentrationen berechnende Einheit
95, 95': Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe
96: Elementauswahleinheit
97: Anzeige
11: Kamera
101: Server
A: Luft
D: Korrelationsdaten
EL: Elementenliste
FP: feinpartikelförmige Stoffe
MD: Messdaten
MP: gemessenes Profil
P: Referenzprofil
IM: Bild
P1: erste Position
P2: zweite Position
P3: dritte Position

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2013221925 A [0004]

Claims

Analysegerät, umfassend: eine Massenkonzentrationen messende Einheit, die eine Massenkonzentration in der Atmosphäre schwebender partikelförmiger Stoffe misst; eine Elementanalyseeinheit, die ein in den partikelförmigen Stoffen enthaltenes Element analysiert, und eine Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe, die basierend auf einem Ergebnis einer Massenkonzentrationsmessung durch die Massenkonzentrationen messende Einheit und einem Ergebnis einer Elementanalyse durch die Elementanalyseeinheit über das in den partikelförmigen Stoffen enthaltene Element ein auf eine Quelle partikelförmiger Stoffe bezogenes Signal abgibt.
Analysegerät nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Speichereinheit, die Korrelationsdaten speichert, die eine Korrelation zwischen dem in den partikelförmigen Stoffen enthaltenen Element und einer Massenkonzentration der partikelförmigen Stoffe angeben, wobei die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe das auf eine Quelle partikelförmiger Stoffe bezogene Signal basierend auf den Korrelationsdaten, dem Ergebnis einer Elementanalyse und dem Ergebnis einer Massenkonzentrationsmessung abgibt.
Analysegerät nach Anspruch 2, wobei die Korrelationsdaten ferner Windrichtungsdaten enthalten, die auf eine Korrelation zwischen dem in den partikelförmigen Stoffen enthaltenen Element und/oder der Massenkonzentration der partikelförmigen Stoffe und der Windrichtung bezogen sind, und die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe das auf eine Quelle der partikelförmigen Stoffe bezogene Signal basierend auf den Windrichtungsdaten abgibt.
Analysegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Analysegerät eine Information über das Auftreten eines Phänomens erhält, die auf ein aufgetretenes Phänomen bezogen ist, und basierend auf der erhaltenen Information über das Auftreten eines Phänomens Messbedingungen und/oder einen Analysealgorithmus einstellt.
Analysegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend eine Elementauswahleinheit, die ein durch die Elementanalyseeinheit zu analysierendes Element auswählt.
Analysegerät nach Anspruch 5, wobei, wenn bestimmt wird, dass ein gegenwärtig ausgewähltes Element in den partikelförmigen Stoffen nicht enthalten ist, die Elementauswahleinheit ein von dem gegenwärtig ausgewählten Element verschiedenes Element als das zu analysierende Element auswählt.
Analysegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Elementanalyseeinheit das in den partikelförmigen Stoffen enthaltene Element basierend auf einem Vergleich zwischen einem gemessenen Profil und einem Referenzprofil analysiert, wobei das gemessene Profil eine Beziehung zwischen einer Energie von Fluoreszenz-Röntgenstrahlen, die von den partikelförmigen Stoffen erzeugt werden, und einer Intensität derselben angibt, und wobei das Referenzprofil eine Beziehung zwischen einer Energie der Fluoreszenz-Röntgenstrahlen, die von einem quellenspezifischen partikelförmigen Stoff erzeugt werden, dessen Quelle spezifiziert ist, und einer Intensität derselben angibt.
Analysegerät nach Anspruch 1, wobei die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe stationäre Daten, die auf das in den partikelförmigen Stoffen enthaltene Element und eine Massenkonzentration in einem stationären Zustand bezogen sind, mit gemessenen Daten des Ergebnisses einer Elementanalyse und der Massenkonzentration vergleicht und, falls bestimmt wird, dass die gemessenen Daten den stationären Daten nicht ähnlich sind, die Einheit zur quellenbezogenen Signalabgabe ein Signal für einen Alarm als das auf eine Quelle partikelförmiger Stoffe bezogene Signal abgibt.
Analysegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend: einen Sammelfilter mit einem Sammelbereich, der imstande ist, die partikelförmigen Stoffe zu sammeln, wobei sich der Sammelfilter in der Längenrichtung bewegt, so dass der Sammelbereich von einer ersten Position zu einer zweiten Position bewegt wird; und eine Sammeleinheit, die entsprechend der ersten Position angeordnet ist, um zu ermöglichen, dass der Sammelbereich an der ersten Position die in der Atmosphäre schwebenden partikelförmigen Stoffe sammelt, wobei die Massenkonzentrationen messende Einheit eine Massenkonzentration der bei der ersten Position im Sammelbereich gesammelten partikelförmigen Stoffe misst, und die Elementanalyseeinheit das Element, das in den partikelförmigen Stoffen enthalten ist, die im Sammelbereich gesammelt wurden, nach einem Bewegen von der ersten Position zu der zweiten Position analysiert.
Analysesystem, umfassend: das Analysegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9; und einen Server, der imstande ist, mit dem Analysegerät und einer externen Vorrichtung zu kommunizieren, wobei der Server und/oder eine Steuereinheit des Analysegeräts eine Information über das Auftreten eines Phänomens erhalten/erhält, die auf ein aufgetretenes Phänomen bezogen ist, und Messbedingungen und/oder einen Analysealgorithmus des Analysegeräts basierend auf der erhaltenen Information über das Auftreten eines Phänomens einstellen/einstellt.
Analysesystem mit einer Vielzahl von Analysegeräten nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Analyseverfahren, umfassend die Schritte: Messen einer Massenkonzentration in der Atmosphäre schwebender partikelförmiger Stoffe; Analysieren eines in den partikelförmigen Stoffen enthaltenen Elements; und Abgeben eines auf eine Quelle partikelförmiger Stoffe bezogenen Signals, basierend auf einem Ergebnis einer Massenkonzentrationsmessung und einem Ergebnis einer Elementanalyse über das in den partikelförmigen Stoffen enthaltene Element.
Programm, um einem Computer zu ermöglichen, ein Analyseverfahren auszuführen mit den Schritten: Messen einer Massenkonzentration in der Atmosphäre schwebender partikelförmiger Stoffe; Analysieren eines in den partikelförmigen Stoffen enthaltenen Elements; und Abgeben eines auf eine Quelle partikelförmiger Stoffe bezogenen Signals, basierend auf einem Ergebnis einer Massenkonzentrationsmessung und einem Ergebnis einer Elementanalyse über das in den partikelförmigen Stoffen enthaltene Element.