JP6880756B2 - 測定装置および測定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、測定装置および測定方法に関し、例えば粒子の濃度を測定する測定装置および測定方法に関する。
近年、ＰＭ２．５等の空気中の粒子状物質の濃度測定が盛んに行なわれている。気体中の粒子の濃度の単位には、単位体積あたりの気体に含まれる粒子の質量が用いられる（例えばｍｇ／ｍ３またはμｇ／ｍ３）。この粒子濃度を質量濃度という。例えばＰＭ２．５の質量濃度の標準的な測定方法としては、フィルタに気体中の粒子を捕集し、質量を測定する方法がある。また、自動測定が可能な質量濃度の測定方法としてベータ線吸収法がある。フィルタ法やベータ線吸収法によって得られる濃度は質量濃度であり、現在ＰＭ２．５濃度は質量濃度で表示することが一般的である。さらに、安価で簡便な方法として気体中の粒子に光を照射して得られる散乱光により、単位体積あたりの気体中の粒子数（例えば個／ｍ２）を測定する光散乱検出法がある。簡便な方法で数濃度を測定し、粒子の質量と湿度との相関式を用い、数濃度および湿度に基づき質量濃度を算出することが知られている（例えば特許文献１）。
粒子の質量と湿度との相関式を用いることで、安価で簡便な光散乱検出法を用い粒子の数濃度を測定し、数濃度を質量濃度に変換することができる。しかしながら、数濃度を質量濃度に変換する変換係数は粒子の成分により異なる。粒子の成分は時間的または空間的に変化する。このため、一定の変換係数を用い数濃度を質量濃度に変換すると、質量濃度の精度が低くなる。そこで、空間的または時間的にある頻度で数濃度を質量濃度に変換する変換係数を算出することになる。例えば粒子の質量と湿度との相関を算出する測定装置は大型であり高価である。
本測定装置および測定方法は、小型化またはコストダウンすることを目的とする。
気体中の粒子の数濃度を測定する数濃度測定器と、前記気体の湿度を測定する湿度測定器と、前記気体中の特定のガスの濃度を測定するガス濃度測定器と、を具備し、測定された数濃度、測定された湿度および測定された特定のガスの濃度と、予め求めた数濃度、湿度および特定のガスの濃度と前記気体中の粒子の質量濃度との相関と、に基づき前記気体中の粒子の質量濃度が算出され、前記特定のガスは、化学反応により二次粒子を生成する前駆ガスであることを特徴とする測定装置である。
気体中の粒子の数濃度を測定するステップと、前記気体の湿度を測定するステップと、前記気体中の特定のガスの濃度を測定するステップと、測定された数濃度、測定された湿度および測定された特定のガスの濃度と、予め求めた数濃度、湿度および特定のガスの濃度と前記気体中の粒子の質量濃度との相関と、に基づき前記気体中の粒子の質量濃度を算出するステップと、を含み、前記特定のガスは、化学反応により二次粒子を生成する前駆ガスであることを特徴とする測定方法である。
本測定装置および測定方法によれば、小型化またはコストダウンすることが可能となる。
ＰＭ２．５等の粒子の一部は二次粒子である。二次粒子は、前駆体となるガスが化学反応することで生成される粒子である。また、粒子の成分によって、吸湿性の大きい粒子と小さい粒子がある。吸湿性の高い成分としては、例えば硫酸アンモニウム（ＮＨ４）２ＳＯ４、硝酸アンモニウムＮＨ４ＮＯ３、塩化ナトリウムＮａＣｌ、硫酸ナトリウムＮａ２ＳＯ４、または硝酸ナトリウムＮａＮＯ３である。吸湿性の低い成分は、例えば元素状炭素、非水溶性有機物または土壌成分である。このうち二次粒子の成分としては、例えば硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、または硝酸ナトリウムである。元素状炭素は、二次粒子として生成される場合もあるが粉塵等のように二次粒子でない場合もある。塩化ナトリウムは主に海水に起因する成分である。
硫酸アンモニウムの前駆体ガスは、例えば硫化水素Ｈ２Ｓ、アンモニアＮＨ３、二酸化硫黄ＳＯ２、またはオゾンＯ３である。硝酸アンモニウムの前駆体ガスは、例えば一酸化窒素ＮＯ、アンモニアＮＨ３、二酸化窒素ＮＯ２、またはオゾンＯ３である。硫酸ナトリウムの前駆体ガスは、例えば硫化水素Ｈ２Ｓ、二酸化硫黄ＳＯ２、またはオゾンＯ３である。硝酸ナトリウムの前駆体ガスは、例えば一酸化窒素ＮＯ、二酸化窒素ＮＯ２、またはオゾンＯ３である。元素状炭素の前駆体ガスは、例えばＣＯ、またはＶＯＣｓ(Volatile Organic Compounds)である。前駆体ガスから二次粒子への化学反応は複雑である。
図１は、吸湿性が低い粒子および高い粒子における相対湿度に対する変換係数Ｃｎ／Ｃｍを示す図である。Ｃｎ／Ｃｍは、質量濃度Ｃｍに対する数濃度Ｃｎの比であり、相対湿度ｈの関数ｆ（ｈ）である。関数ｆ（ｈ）が求まれば、測定された数濃度Ｃｎを用い、Ｃｎ／ｆ（ｈ）が質量濃度Ｃｍとなる。図１に示すように、吸湿性の小さい粒子では、ｆａ（ｈ）のように相対湿度ｈが変わってもＣｎ／Ｃｍはほとんど変化しない。吸湿性の大きい粒子では、ｆｂ（ｈ）のように相対湿度ｈが大きくなるとＣｎ／Ｃｍが大きくなる。例えば、ｆａ（ｈ）は粒子の成分が元素状炭素のときの変換関数であり、ｆｂ（ｈ）は粒子の成分が硝酸アンモニウムのときの変換関数である。
例えば、粒子の成分が主に粉塵等の元素状炭素と二次粒子である硝酸アンモニウムの場合を考える。この場合、元素状炭素粒子と硝酸アンモニウム粒子の比により、変換関数はｆａ（ｈ）とｆｂ（ｈ）の間となる。元素状炭素粒子が多ければ変換関数はｆａ（ｈ）に近づき、硝酸アンモニウム粒子が多ければ変換関数はｆｂ（ｈ）に近づく。
粉塵等の元素状炭素を主成分とする粒子濃度は特定のガス濃度にはほとんど影響されない。硝酸アンモニウムを主成分とする粒子の生成メカニズムは複雑である。例えば、ＮＯ２とＮＨ３からＮＨ４ＮＯ３が生成される反応、ＮＯとＯ３からＮＯ２が生成される反応、これらの反応とは逆に分解される反応等が考えられる。例えばＮＨ４ＮＯ３の生成には主にＮＯ２が律速していると考えと、硝酸アンモニウム粒子の濃度はＮＯ２濃度に依存すると考えられる。そこで、ＮＯ２濃度と変換関数ｆ（ｈ）との関係を予め求めておく。
図２は、あるガス濃度（ＮＯ２濃度）における相対湿度に対する変換係数Ｃｎ／Ｃｍを示す図である。図２に示すように、ＮＯ２濃度がわかれば、変換関数ｆｃ（ｈ）が求まる。これにより、数濃度を質量濃度に変換できる。化学反応は、温度、紫外線量および気圧に依存する。例えばこれらが大きければ反応が進みやすい。例えば硝酸アンモニウム粒子の生成に温度が最も影響すると考えると、図２の変換関数ｆｃ（ｈ）は温度により変化すると考えられる。そこで、温度と変換関数ｆｃ（ｈ）との関係を予め求めておく。
図３は、ある温度における相対湿度に対する変換係数Ｃｎ／Ｃｍを示す図である。図３に示すように、例えば温度が高いとき硝酸アンモニウム粒子の生成の反応が進むとすると、温度が高いとき変換関数ｆｃ（ｈ）の代わりにｆｃ´´（ｈ）を用いる。温度が低いときｆｃ（ｈ）の代わりにｆｃ´（ｈ）を用いる。これにより、より精度よく数濃度を質量濃度に変換できる。
図４は、ガス濃度および変換係数Ｃｎ／Ｃｍの時間依存を示す図である。二次粒子が生成されるには時間がかかる。このため、図４に示すように、ガス濃度がピークとなる時刻ｔ１と変換係数Ｃｎ／Ｃｍがピークとなる時刻ｔ２とは時間差がある場合がある。このような場合、変換関数ｆ（ｈ）を算出するためのガス濃度は時間差ｔ２−ｔ１前の値を用いる。これにより、精度よく質量濃度が測定できる。
以上をふまえ、実施例について説明する。
図５は、実施例１に係る測定装置のブロック図である。図５に示すように、測定装置１００は、算出部１０、記憶部１２、数濃度測定器２０、ガス濃度測定器２２および湿度測定器２４を備えている。算出部１０は、例えばプロセッサまたはコンピュータであり、プログラムにより質量濃度の算出を行う。算出部１０は専用回路でもよい。記憶部１２は、例えばフラッシュメモリまたはハードディスクユニット等の不揮発性メモリであり、ガス濃度に対するｆ（ｈ）の関係を記憶している。数濃度測定器２０は、例えば光散乱検出方式の数濃度測定器であり、気体中のＰＭ２．５等の粒子の数濃度を測定する。ガス濃度測定器２２は、例えばガスセンサであり、気体中の特定のガスの濃度を測定する。ガス濃度測定器２２は１個設けられ、１種類のガスの濃度を測定してもよい。ガス濃度測定器２２は複数設けられ複数のガスの濃度を測定してもよい。例えば、Ｈ２Ｓ、ＮＯ、ＮＨ３、ＮＯ２、ＳＯ２、Ｏ３、ＣＯおよびＶＯＣｓの少なくとも１つのガスの濃度を測定するガスセンサが設けられていればよい。湿度測定器２４は、例えば気体中の相対湿度を測定する。
図６は、実施例１に係る測定方法を示すフローチャートである。図６に示すように、数濃度測定器２０は、気体中の粒子の数濃度を測定する（ステップＳ１０）。ガス濃度測定器２２は、粒子が含まれる気体中の特定のガスの濃度を測定する（ステップＳ１２）。湿度測定器２４は、粒子が含まれる気体中の相対湿度を測定する（ステップＳ１４）。算出部１０は、測定された数濃度、ガス濃度および湿度に基づき気体中の粒子の質量濃度を算出する（ステップＳ１８）。算出部１０は、算出した質量濃度を出力する。算出部１０は、質量濃度の測定を終了するか判定する（ステップＳ２０）。Ｙｅｓのとき終了し、ＮｏのときステップＳ１０に戻る。ステップＳ１０からＳ１４の順番は任意に設定できる。また、ステップＳ１０からＳ１８を行う時間間隔は任意に設定できる。数濃度、ガス濃度および湿度はほぼ同時に測定されてもよいが、異なる時間に測定されてもよい。
ステップＳ１８について詳細に説明する。図７（ａ）から図７（ｃ）は、実施例１において記憶部に記憶されている変換関数を示す図である。図７（ａ）に示すように、記憶部１２には、湿度ｈおよびガス濃度ｃを変数とした変換係数Ｃｎ／Ｃｍである変換関数ｆ（ｈ、ｃ）が記憶されている。算出部１０は、記憶部１２から変換関数ｆ（ｈ、ｃ）を取得する。算出部１０は、ステップＳ１２において測定されたガス濃度ｃとステップＳ１４において測定された湿度ｈを変換関数ｆ（ｈ、ｃ）に代入し、変換係数Ｃｎ／Ｃｍを算出する。ステップＳ１０において測定された数濃度Ｃｎと変換係数Ｃｎ／Ｃｍに基づき質量濃度Ｃｍを算出する。
図７（ｂ）に示すように、記憶部１２には、ガス濃度ｃ１、ｃ２、ｃ３…に対応し、変換関数ｆａ（ｈ）、ｆｂ（ｈ）、ｆｃ（ｈ）…が記憶されている。算出部１０は、記憶部１２から測定されたガス濃度ｃｉに対応する変換関数ｆｉ（ｈ）を取得する。算出部１０は、測定された湿度ｈを変換関数ｆｉ（ｈ）に代入し、変換係数Ｃｎ／Ｃｍを算出する。測定された数濃度Ｃｎと変換係数Ｃｎ／Ｃｍに基づき質量濃度Ｃｍを算出する。
図７（ｃ）に示すように、記憶部１２には、ガス濃度ｃ１、ｃ２、ｃ３…および湿度ｈ１、ｈ２、ｈ３…に対応した変換係数Ｃｎ／Ｃｍ１１、Ｃｎ／Ｃｍ１２、Ｃｎ／Ｃｍ１３、…を示すテーブルが記憶されている。算出部１０は、記憶部１２から測定されたガス濃度ｃｉおよび湿度ｈｊに対応する変換係数Ｃｎ／Ｃｍｉｊを取得する。算出部１０は、測定された数濃度Ｃｎと変換係数Ｃｎ／Ｃｍｉｊに基づき質量濃度Ｃｍを算出する。
複数のガスのガス濃度ｃａ、ｃｂ、ｃｃ…から質量濃度を算出する場合、図７（ａ）では、記憶部１２は、湿度ｈ、濃度ｃａ、ｃｂ、ｃｃ…に対する変換関数ｆ（ｈ、ｃａ、ｃｂ、ｃｃ…）を記憶している。図７（ｂ）の場合、記憶部１２は、濃度ｃａ、ｃｂ、ｃｃ…に対応する変換関数ｆ（ｈ）を記憶している。算出部１０は、記憶部１２から濃度ｃａ、ｃｂ、ｃｃ…に対応する変換関数ｆ（ｈ）を取得する。図７（ｃ）の場合、記憶部１２は、湿度ｈ、濃度ｃａ、ｃｂ、ｃｃ…に対応するＣｎ／Ｃｍをテーブルとして記憶している。算出部１０は、記憶部１２から湿度ｈ、濃度ｃａ、ｃｂ、ｃｃ…に対応するＣｎ／Ｃｍを取得する。
実施例１によれば、算出部１０は、測定された数濃度、湿度および特定のガスの濃度と、予め求めた数濃度、湿度および特定のガスの濃度と気体中の質量濃度との相関と、に基づき気体中の粒子の質量濃度を算出する。これにより、図２を用い説明したように、変換係数Ｃｎ／Ｃｍを精度よく算出できる。よって、質量濃度を精度よく算出できる。また、特定のガスの濃度を測定するガスセンサは小型でかつ安価である。これにより、粒子の質量と湿度の相関等を測定するような大型で高価な測定装置を用いなくとも、数濃度を質量濃度に精度よく変換できる。よって、小型かつ安価な測定装置を提供できる。
二次粒子を生成する前駆体ガスとしては、Ｈ２Ｓ、ＮＯ、ＮＨ３、ＮＯ２、ＳＯ２、Ｏ３、ＣＯおよびＶＯＣｓがある。よって、ガス濃度を測定する特定のガスを、Ｈ２Ｓ、ＮＯ、ＮＨ３、ＮＯ２、ＳＯ２、Ｏ３、ＣＯおよびＶＯＣｓの少なくとも１つのガスとする。これにより、質量濃度を精度よく測定できる。
数濃度測定器２０は、光散乱検出法を用い数濃度を測定する。これにより、安価に数濃度を測定できる。
図７（ａ）および図７（ｂ）のように、記憶部１２は、数濃度、湿度および特定のガスの濃度に対する気体中の質量濃度の関数を記憶する。算出部１０は、測定された数濃度、湿度および特定のガスの濃度と、記憶された関数に基づき気体中の粒子の質量濃度を算出する。これにより、質量濃度を算出できる。
図７（ｃ）のように、記憶部１２は、数濃度、湿度および特定のガスの濃度に対応する気体中の質量濃度が記載されたテーブルを記憶する。算出部１０は、測定された数濃度、湿度および特定のガスの濃度と、テーブルに基づき気体中の粒子の質量濃度を算出する。これにより、質量濃度を算出できる。
図８は、実施例２に係る測定装置のブロック図である。図８に示すように、測定装置１０２は、環境測定器２６を備えている。環境測定器２６は、気体に照射される紫外線量、気体の温度および気体の気圧の少なくとも１つである環境情報を測定する。環境測定器２６が紫外線量を測定する場合、環境測定器２６は紫外線量計である。環境測定器２６が温度を測定する場合、環境測定器２６は温度計である。環境測定器２６が気圧を測定する場合、環境測定器２６は気圧計である。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。
図９は、実施例２に係る測定方法を示すフローチャートである。図９に示すように、ステップＳ１４とＳ１８との間に、環境測定器２６は、環境情報を測定する（ステップＳ１６）。環境測定器２６は、紫外線量、温度および気圧の少なくとも１つを測定する。ステップＳ１０からＳ１６の順番は任意に設定できる。数濃度、ガス濃度、湿度および環境情報はほぼ同時に測定されてもよいが、異なる時間に測定されてもよい。その他のフローは実施例１と同じであり説明を省略する。
実施例２によれば、算出部１０は、質量濃度を算出するための相関として、測定された数濃度、湿度、特定のガスの濃度および環境情報と、予め求めた数濃度、湿度、特定のガスの濃度および環境情報と気体中の質量濃度との相関を用いる。前駆体のガスの反応は紫外線量、温度および気圧の少なくとも1つに影響される。よって、図３において説明したように、環境情報で変換係数を補正することで、質量濃度を精度よく算出できる。
実施例２において、図７（ａ）および図７（ｂ）と同様に、記憶部１２は、数濃度、湿度、特定のガスの濃度および環境情報に対する気体中の質量濃度の関数を記憶する。算出部１０は、測定された数濃度、湿度、特定のガスの濃度および環境情報と、記憶された関数に基づき気体中の粒子の質量濃度を算出してもよい。これにより、質量濃度を算出できる。
また、図７（ｃ）と同様に、記憶部１２は、数濃度、湿度、特定のガスの濃度および環境情報に対応する気体中の質量濃度が記載されたテーブルを記憶する。算出部１０は、測定された数濃度、湿度、特定のガスの濃度および環境情報と、テーブルに基づき気体中の粒子の質量濃度を算出してもよい。これにより、質量濃度を算出できる。
図１０は、実施例３に係る測定方法を示すフローチャートである。図１０に示すように、ステップＳ１２の後に、記憶部１２は測定したガス濃度を測定した時刻に対応付け記憶する（ステップＳ１３）。ステップＳ１６の後に、記憶部１２は測定した環境情報を測定した時刻に対応付け記憶する（ステップＳ１５）。ステップＳ１８の前に、算出部１０は、数濃度を測定した時刻より一定期間前の時刻に対応するガス濃度および／または環境情報を取得する（ステップＳ１７）。算出部１０は、記憶部１２から取得した一定期間前のガス濃度および／または環境情報と測定した数濃度および湿度に基づき質量濃度を算出する（ステップＳ１８）。その他の構成は実施例２と同じであり説明を省略する。
実施例３によれば、算出部１０は、特定のガスの濃度として、測定された数濃度および湿度が測定された時刻より、予め求められた期間前に測定された特定ガスの濃度を用いて質量濃度を算出する。これにより、図４のように、ガス濃度と変換係数Ｃｎ／Ｃｍに時間差がある場合にも、精度よく質量濃度を算出できる。
また、算出部１０は、環境情報として、測定された数濃度および湿度が測定された時刻より、予め求められた期間前に測定された環境情報を用いて質量濃度を算出してもよい。これにより、ガス濃度と環境情報との予め求められた期間は同じでもよいし異なっていてもよい。算出部１０が複数のガスのガス濃度を用いる場合、複数のガス濃度の予め求められた期間は同じでもよいし異なっていてもよい。算出部１０が複数の環境情報を用いる場合、複数の環境情報の予め求められた期間は同じでもよいし異なっていてもよい。
図１１は、実施例１から３におけるシステムを示す図である。図１１に示すように、コンピュータ３２、複数の測定局３０、複数の測定局３１および端末３８がネットワーク３４に接続されている。ネットワーク３４は、有線および／または無線ネットワークを含む。各測定局３０は、数濃度測定器２０、質量濃度測定器２１、ガス濃度測定器２２、湿度測定器２４および環境測定器２６を備えている。質量濃度測定器２１は、例えばベータ線吸収法を用いた測定器であり、測定局３０における気体内の粒子の質量濃度を測定する。その他の測定器の機能は実施例１から３と同じである。測定局３１は、質量濃度測定器２１を備えておらず、例えば実施例１から３の測定装置１００または１０２である。端末３８は、システムを使用するユーザが用いるコンピュータまたは携帯端末等の情報処理端末である。
図１２（ａ）は、コンピュータのブロック図、図１２（ｂ）は、コンピュータ内のプロセッサが行う処理を示すフローチャートである。図１２（ａ）に示すように、コンピュータ３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０、入出力装置４１、記憶装置４２、インターフェース４３および内部バス４４を備えている。入出力装置４１は、例えば液晶パネル等の表示装置および／または例えばキーボード、マウスおよびタッチパネル等の入力装置である。記憶装置４２は、揮発性メモリおよび／または不揮発性メモリであり、プログラム、処理中または処理後のデータを記憶する。インターフェース４３は、ネットワーク３４を介し測定局３０、３１および端末３８とデータの出入力を行う。内部バス４４は、コンピュータ３２内の各装置を接続する。
図１２（ｂ）に示すように、ＣＰＵ４０等のプロセッサは、各測定局３０から、ほぼ同時に測定された質量濃度、数濃度、ガス濃度、湿度および環境情報等の測定値を取得する（ステップＳ２２）。例えば、ＣＰＵ４０は、一定間隔（例えば１時間)ごとに各測定値を取得する。ＣＰＵ４０は、ほぼ同時刻に測定された質量濃度、数濃度、ガス濃度、湿度および環境情報を１セットとし、記憶装置４２に記憶する。ＣＰＵ４０は、相関を算出するために十分な個数のデータが収集されたか判定する（ステップＳ２４）。ＮｏのときステップＳ２２に戻る。Ｙｅｓのとき、ＣＰＵ４０は、収集された質量濃度、数濃度、湿度、ガス濃度および環境情報の統計処理を行い、ガス濃度および／または環境情報に対応する変換関数ｆ（ｈ）を算出する（ステップＳ２６）。例えば、図２および図３のように、あるガス濃度および／またはある環境情報に対するｆｃ（ｈ）、ｆｃ´（ｈ）またはｆｃ´´（ｈ）を算出する。ＣＰＵ４０は算出したｆ（ｈ）を記憶装置４２に記憶させる。ＣＰＵ４０は、終了か判定する（ステップＳ２８）。例えば、濃度測定を停止する場合等はＹｅｓと判定する。Ｙｅｓのとき終了する。ＮｏのときステップＳ２２に戻る。以上により、ガス濃度および／または環境情報に対する変換関数ｆ（ｈ）が算出できる。
粒子の成分の違いを反映させるため、様々な場所（例えば、臨海部、山村、工場地帯）に設置された測定局３０の測定値を用いることが好ましい。複数のガス濃度および／または複数の環境情報を用い変換関数ｆ（ｈ）を算出する場合、ＣＰＵ４０は多変量解析または機械学習等の手法を用いてもよい。
実施例１から３において、算出部１０および記憶部１２は、コンピュータ３２のそれぞれＣＰＵ４０および記憶装置４２でもよい。この場合、ＣＰＵ４０は、各測定局３１から測定された数濃度、測定された湿度、測定された特定のガスの濃度および測定された環境情報を取得する。ＣＰＵ４０は、測定局３１から取得された数濃度、湿度、ガスの濃度および環境情報と、記憶装置４２に記憶された予め求めた数濃度、湿度、特定のガスの濃度および環境情報と気体中の質量濃度との相関と、に基づき気体中の粒子の質量濃度を算出する。算出部１０および記憶部１２は、コンピュータ３２以外にネットワーク３４に接続されたコンピュータに含まれてもよい。
コンピュータ３２は、データ収集用サーバおよび／またはデータ配信用サーバとして機能してもよい。測定局３１がコンピュータ３２にＰＭ２．５の濃度を送信する間隔は任意に設定できる。測定装置１００および１０２に光散乱方式を用いれば、例えば１秒間隔でＰＭ２．５の濃度を送信することもできる。このように、ＰＭ２．５濃度をリアルタイムに収集できる。
ユーザは、端末３８のｗｅｂプラウザを使用してコンピュータ３２にアクセスする。コンピュータ３２は、保存されたＰＭ２．５濃度のデータから端末３８の要求に応じて、ＰＭ２．５濃度の測定値を提供できる。ＰＭ２．５濃度としては、リアルタイムの測定値、過去のＰＭ２．５濃度の測定値、またはＰＭ２．５濃度の予想値を提供できる。
図１３から図１５は、情報処理端末の画面の例を示す図である。図１３に示すように、コンピュータ３２にアクセスすると、端末３８の画面５０にはＰＭ２．５濃度情報提供ページとして日本地図５１が表示される。画面５０には「都道府県をクリックで選択してください」と記載されている。日本地図５１内の都道府県をクリックする。例えば東京都５２をクリックする。
図１４に示すように、端末３８の画面５０には東京都の地図５３が表示される。地図５３は、１０時時点のＰＭ２．５濃度に対応し領域５４ａから５４ｃに色分けされている。例えば領域５４ａではＰＭ２．５濃度が低く、領域５４ｃではＰＭ２．５濃度が高い。地図５３の下にさらに詳細な地図の階層を設けてもよい。画面内に「予測を見る」と表示されたバナー５５ａが表示されている。バナー５５ａをクリックする。
図１５に示すように、地図５３は、１２時時点のＰＭ２．５濃度に対応し領域５４ａから５４ｄに色分けされている。領域５４ｄはＰＭ２．５濃度が基準値を越えた範囲である。１２時には一部の地域でＰＭ２．５濃度が基準値を越える可能性が高いことがわかる。領域５４ｄのユーザは、外出をひかえる等の対応を行うことができる。画面内に「戻る」と表示されたバナー５５ｂが表示されている。バナー５５ｂをクリックすると図１４に戻る。コンピュータ３２は、ＰＭ２．５濃度が基準値を越える地域のユーザの端末３８に警報を配信することもできる。
実施例１から３によれば、小型で安価な測定装置１００および１０２により粒子の質量濃度を得ることができる。これにより、測定装置１００または１０２を有する測定局３１を多数設置することが容易となる。測定局３１をコンピュータ３２にインターネット網を用い接続する。これにより、ユーザは端末３８を用い、所望の地域のＰＭ２．５濃度をリアルタイムに知ることができる。測定装置１００および１０２の測定間隔を例えば１秒と短くできるため、大気中のＰＭ２．５の動向をきめ細やかにとらえることができる。これにより、ＰＭ２．５濃度の予測が可能になる。図１３から図１５では、粒子の質量濃度としてＰＭ２．５濃度を例に説明したが、ＰＭ２．５濃度以外の大気中の粒子の質量濃度とすることもできる。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１）気体中の粒子の数濃度を測定する数濃度測定器と、前記気体の湿度を測定する湿度測定器と、前記気体中の特定のガスの濃度を測定するガス濃度測定器と、を具備し、測定された数濃度、測定された湿度および測定された特定のガスの濃度と、予め求めた数濃度、湿度および特定のガスの濃度と前記気体中の粒子の質量濃度との相関と、に基づき前記気体中の粒子の質量濃度が算出されることを特徴とする測定装置。
（付記２）前記特定のガスは、Ｈ２Ｓ、ＮＯ、ＮＨ３、ＮＯ２、ＳＯ２、Ｏ３、ＣＯ、およびＶＯＣｓの少なくとも１つのガスであることを特徴とする付記１記載の測定装置。
（付記３）前記気体に照射される紫外線量、前記気体の温度および前記気体の気圧の少なくとも１つの環境情報を測定する環境測定器を具備し、前記相関は、前記測定された数濃度、前記測定された湿度、前記測定された前記特定のガスの濃度および測定された環境情報と、予め求めた数濃度、湿度、特定のガスの濃度および環境情報と前記気体中の粒子の質量濃度との相関であることを特徴とする付記１または２記載の測定装置。
（付記４）前記測定された特定のガスの濃度は、前記測定された数濃度および前記測定された湿度が測定された時刻より、予め求められた期間前に測定された特定ガスの濃度であることを特徴とする付記１から３のいずれか一項記載の測定装置。
（付記５）前記測定された数濃度、前記測定された湿度および前記測定された特定のガスの濃度と、前記相関と、に基づき前記気体中の粒子の質量濃度が算出する算出部を具備することを特徴とする付記１から４のいずれか一項記載の測定装置。
（付記６）気体中の粒子の数濃度を測定するステップと、前記気体の湿度を測定するステップと、前記気体中の特定のガスの濃度を測定するステップと、測定された数濃度、測定された湿度および測定された特定のガスの濃度と、予め求めた数濃度、湿度および特定のガスの濃度と前記気体中の粒子の質量濃度との相関と、に基づき前記気体中の粒子の質量濃度を算出するステップと、を含むことを特徴とする測定方法。
（付記７）前記数濃度測定器は、光散乱検出法を用い前記数濃度を測定することを特徴とする付記１から５のいずれか一項記載の測定装置。
（付記８）前記数濃度、前記湿度および前記特定のガスの濃度に対する前記気体中の粒子の質量濃度の関数を記憶する記憶部を具備し、前記算出部は、測定された数濃度、測定された湿度および測定された特定のガスの濃度と、前記関数に基づき前記気体中の粒子の質量濃度を算出することを特徴とする付記５記載の測定装置。
（付記９）前記数濃度、前記湿度および前記特定のガスの濃度に対応する前記気体中の粒子の質量濃度が記載されたテーブルを記憶する記憶部を具備し、前記算出部は、測定された数濃度、測定された湿度および測定された特定のガスの濃度と、前記テーブルに基づき前記気体中の粒子の質量濃度を算出することを特徴とする付記５記載の測定装置。
（付記１）気体中の粒子の数濃度を測定する数濃度測定器と、前記気体の湿度を測定する湿度測定器と、前記気体中の特定のガスの濃度を測定するガス濃度測定器と、を具備し、測定された数濃度、測定された湿度および測定された特定のガスの濃度と、予め求めた数濃度、湿度および特定のガスの濃度と前記気体中の粒子の質量濃度との相関と、に基づき前記気体中の粒子の質量濃度が算出されることを特徴とする測定装置。
（付記２）前記特定のガスは、Ｈ２Ｓ、ＮＯ、ＮＨ３、ＮＯ２、ＳＯ２、Ｏ３、ＣＯ、およびＶＯＣｓの少なくとも１つのガスであることを特徴とする付記１記載の測定装置。
（付記３）前記気体に照射される紫外線量、前記気体の温度および前記気体の気圧の少なくとも１つの環境情報を測定する環境測定器を具備し、前記相関は、前記測定された数濃度、前記測定された湿度、前記測定された前記特定のガスの濃度および測定された環境情報と、予め求めた数濃度、湿度、特定のガスの濃度および環境情報と前記気体中の粒子の質量濃度との相関であることを特徴とする付記１または２記載の測定装置。
（付記４）前記測定された特定のガスの濃度は、前記測定された数濃度および前記測定された湿度が測定された時刻より、予め求められた期間前に測定された特定ガスの濃度であることを特徴とする付記１から３のいずれか一項記載の測定装置。
（付記５）前記測定された数濃度、前記測定された湿度および前記測定された特定のガスの濃度と、前記相関と、に基づき前記気体中の粒子の質量濃度が算出する算出部を具備することを特徴とする付記１から４のいずれか一項記載の測定装置。
（付記６）気体中の粒子の数濃度を測定するステップと、前記気体の湿度を測定するステップと、前記気体中の特定のガスの濃度を測定するステップと、測定された数濃度、測定された湿度および測定された特定のガスの濃度と、予め求めた数濃度、湿度および特定のガスの濃度と前記気体中の粒子の質量濃度との相関と、に基づき前記気体中の粒子の質量濃度を算出するステップと、を含むことを特徴とする測定方法。
（付記７）前記数濃度測定器は、光散乱検出法を用い前記数濃度を測定することを特徴とする付記１から５のいずれか一項記載の測定装置。
（付記８）前記数濃度、前記湿度および前記特定のガスの濃度に対する前記気体中の粒子の質量濃度の関数を記憶する記憶部を具備し、前記算出部は、測定された数濃度、測定された湿度および測定された特定のガスの濃度と、前記関数に基づき前記気体中の粒子の質量濃度を算出することを特徴とする付記５記載の測定装置。
（付記９）前記数濃度、前記湿度および前記特定のガスの濃度に対応する前記気体中の粒子の質量濃度が記載されたテーブルを記憶する記憶部を具備し、前記算出部は、測定された数濃度、測定された湿度および測定された特定のガスの濃度と、前記テーブルに基づき前記気体中の粒子の質量濃度を算出することを特徴とする付記５記載の測定装置。
１０ 算出部
１２ 記憶部
２０ 数濃度測定器
２２ ガス濃度測定器
２４ 湿度測定器
２６ 環境測定器
１２ 記憶部
２０ 数濃度測定器
２２ ガス濃度測定器
２４ 湿度測定器
２６ 環境測定器
Claims (6)
- 気体中の粒子の数濃度を測定する数濃度測定器と、
前記気体の湿度を測定する湿度測定器と、
前記気体中の特定のガスの濃度を測定するガス濃度測定器と、
を具備し、
測定された数濃度、測定された湿度および測定された特定のガスの濃度と、予め求めた数濃度、湿度および特定のガスの濃度と前記気体中の粒子の質量濃度との相関と、に基づき前記気体中の粒子の質量濃度が算出され、
前記特定のガスは、化学反応により二次粒子を生成する前駆ガスであることを特徴とする測定装置。 - 気体中の粒子の数濃度を測定する数濃度測定器と、
前記気体の湿度を測定する湿度測定器と、
前記気体中の特定のガスの濃度を測定するガス濃度測定器と、
を具備し、
測定された数濃度、測定された湿度および測定された特定のガスの濃度と、予め求めた数濃度、湿度および特定のガスの濃度と前記気体中の粒子の質量濃度との相関と、に基づき前記気体中の粒子の質量濃度が算出され、
前記特定のガスは、Ｈ２Ｓ、ＮＯ、ＮＨ３、ＮＯ２、ＳＯ２、Ｏ３、ＣＯ、およびＶＯＣｓの少なくとも１つのガスであることを特徴とする測定装置。 - 前記気体に照射される紫外線量、前記気体の温度および前記気体の気圧の少なくとも１つの環境情報を測定する環境測定器を具備し、
前記相関は、前記測定された数濃度、前記測定された湿度、前記測定された特定のガスの濃度および測定された環境情報と、予め求めた数濃度、湿度、特定のガスの濃度および環境情報と前記気体中の粒子の質量濃度との相関であることを特徴とする請求項１または２記載の測定装置。 - 前記測定された特定のガスの濃度は、前記測定された数濃度および前記測定された湿度が測定された時刻より、予め求められた期間前に測定された特定ガスの濃度であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の測定装置。
- 前記測定された数濃度、前記測定された湿度および前記測定された特定のガスの濃度と、前記相関と、に基づき前記気体中の粒子の質量濃度を算出する算出部を具備することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の測定装置。
- 気体中の粒子の数濃度を測定するステップと、
前記気体の湿度を測定するステップと、
前記気体中の特定のガスの濃度を測定するステップと、
測定された数濃度、測定された湿度および測定された特定のガスの濃度と、予め求めた数濃度、湿度および特定のガスの濃度と前記気体中の粒子の質量濃度との相関と、に基づき前記気体中の粒子の質量濃度を算出するステップと、
を含み、
前記特定のガスは、化学反応により二次粒子を生成する前駆ガスであることを特徴とする測定方法。
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