ガス検知管撮影装置、ガス検知管測定装置、ガス濃度測定システムおよびその方法
【課題】カメラを用いて複数のガス検知管を同時に撮影する際に、安定した画像が得られるガス検知管撮影装置を提供することを目的とする。
【解決手段】複数のガス検知管１００を同一平面上に配列する支持部材１０６と、支持部材１０６に支持された複数のガス検知管１００を照明する面発光型の照明手段１０３と、照明手段１０３と照明手段１０３による照明光が複数のガス検知管１００を透過する透過光を撮影するカメラ１１０との間の空間を外光から遮光する筐体１０１とを備える。
【解決手段】複数のガス検知管１００を同一平面上に配列する支持部材１０６と、支持部材１０６に支持された複数のガス検知管１００を照明する面発光型の照明手段１０３と、照明手段１０３と照明手段１０３による照明光が複数のガス検知管１００を透過する透過光を撮影するカメラ１１０との間の空間を外光から遮光する筐体１０１とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス検知管を用いたガス濃度測定に用いるガス検知管撮影装置、そのガス検知管撮影装置を用いたガス検知管測定装置、そのガス検知管測定装置を用いたガス濃度測定システムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス濃度を測定するに際して、ガス検知管を用いた測定が行われている。ガス検知管は特定のガスにさらすと色変化を起こす試薬（検知剤）がガラス管の中に充填されており、その変色層の長さを読み取ることによりガス濃度を検出するものである。ガス検知管は取り扱いが容易であり、作業者の熟練の度合いによらず簡易かつ短時間で目的とするガス成分の濃度を検出することができる。
【０００３】
従来、ガス検知管の変色長は目視で読み取っていたが、それを光学スキャナで読み取り、変色層を求める方法を本願発明者らは先に提案した（特許文献１、非特許文献１〜３）。自動読み取りによりデータの再現性が向上し、変色境界がぼやけているときにも再現性よく変色量を測定できる。更に、ごくわずかな色変化も検出でき、わずかな変色長の変化も測定可能である。また、検知管画像には雑音が多く混入するが、それも信号処理により低減することができる。これらに加えて連続吸引による蓄積効果を加えれば、目視読み取り装置より１桁以上高感度化を達成できる。
【０００４】
しかし、１次元ＣＣＤ等のラインセンサを用いた光学スキャナによって複数の検知管を読み取るためには、ラインセンサのライン方向と垂直方向に、センサまたは被写体を相対移動させて走査する機械的な機構が必要であり、装置の小型化にも限界があった。
【０００５】
また、検知管の軸方向に平行にラインセンサを配置し、機械的走査をなくして光学的にガス検知管の変色長を読み取る読取装置も考えられるが、同時に測定できるのは1種類の検知管のみであり、複数の検知管を用いて複数のガスの濃度を同時に計測するには複数のラインセンサが必要となり、ラインセンサの制御回路等も複数必要となりコスト高が避けられない。
【０００６】
更に、特許文献２においては、カメラを用いて複数の検知管を一度に撮影する測定装置が開示されている。しかし、２次元撮像センサを用いたカメラによって複数の検知管を同時に撮影するには、検知管とカメラを密着ではなく、離れた位置から撮影する必要がある。例えば、焦点距離４．７ｍｍのカメラレンズと１／２型ＣＣＤセンサ（センサチップの対角長が８ｍｍ、縦横比３：４、長辺６．４ｍｍ）を備えたデジタルカメラで、長さ１００ｍｍの検知管の検知剤層をカメラの長辺に収まるように撮影するための被写体とカメラレンズの距離Ｌは、次式で計算することができる。
Ｌ＝４．７ｍｍ×（１００／６．４）＝７３ｍｍ
すなわち、被写体である検知管からカメラレンズを７３ｍｍ以上離す必要があることが分る。
【０００７】
離れた位置から被写体を照明し、その反射光をカメラで撮影する場合においては、照明光源と被写体とカメラの位置関係が一様ではなく、被写体の場所によってはガス検知管のガラス表面からの正反射光がカメラに入射する場合があり、安定した画像を得ることが難しかった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−６２０２６号公報（段落００３０〜段落００３１、図３）
【特許文献２】特開２００２−１３１３０５号公報（段落０００５、図１）
【非特許文献１】田中、吉岡、中本、森泉、“ガス検知管を用いた光学式悪臭センシングシステムによるガス干渉特性と感度向上の一検討”、電気学会論文誌、125E (2005)、pp64-69
【非特許文献２】田中、吉岡、中本、森泉、“ガス検知管を用いた悪臭センシングの研究”、電気学会論文誌、124E (2004)、pp321-326
【非特許文献３】田中、中本、森泉、“ガス検知管と１次元ＣＣＤイメージセンサを用いた可搬型悪臭センシングネットワークの研究”、電気学会ケミカルセンサ研究会、CHS-05-13 (2005)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明では、カメラを用いて複数のガス検知管を同時に撮影する際に、安定した画像が得られるガス検知管撮影装置、そのガス検知管撮影装置を用いたガス検知管測定装置、そのガス検知管測定装置を用いたガス濃度測定装置およびその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は前記した目的を達成するために創案されたものであり、請求項１に記載のガス検知管撮影装置は、ガス検知管を透過する透過光を２次元撮像素子を備えたカメラで撮影するためのガス検知管撮影装置であって、支持部材と、照明手段と、筐体と、を備える構成とした。
【００１１】
かかる構成のガス検知管撮影装置によれば、複数のガス検知管は支持部材によってほぼ同一平面上に配列した状態で支持される。支持部材によって同一平面内に配列された複数のガス検知管は、面発光型の照明手段によって均一に照明される。そして複数のガス検知管を透過した透過光は、外光を遮光する筐体内を通過し、２次元撮像素子を備えたカメラに入射する。
【００１２】
請求項２に記載のガス検知管撮影装置は、請求項１に記載のガス検知管撮影装置の構成に加え、ガス検知管とカメラとの間に、前記複数のガス検知管を透過する前記透過光を選択的に透過する遮光部材を設ける構成とした。
【００１３】
かかる構成のガス検知管撮影装置によれば、照明手段から照射された照明光のうち、複数のガス検知管を透過した透過光のみが、遮光部材に設けられたスリットを選択的に通過し、カメラに入射する。
【００１４】
請求項３に記載のガス検知管測定装置は、複数のガス検知管を透過する透過光を２次元撮像素子を備えたカメラで撮影するために、請求項１または請求項２に記載のガス検知管撮影装置と、カメラと、ポンプと、コントローラと、を備える構成とした。
【００１５】
かかる構成によれば、ガス検知管測定装置は、ガス検知管撮影装置によってほぼ同一平面内に配列された複数のガス検知管を均一に照明し、複数のガス検知管を透過した透過光をカメラに入射することができる。コントローラは、ポンプを駆動（ＯＮ）させて、複数のガス検知管に検知対象となるガスを適宜な時間通気させ、またポンプを停止（ＯＦＦ）してガス検知管へのガスの通気を休止することができる。また、コントローラは、照明手段を適宜なタイミングで点灯（ＯＮ）と消灯（ＯＦＦ）を制御することができる。更に、コントローラは、カメラに対して適宜なタイミングで撮影させることができる。
ガス検知管測定装置は、コントローラを用いてポンプを適宜なタイミングでＯＮ／ＯＦＦ制御することによりガス検知管にガス（大気）を通気し、ガス検知管に充填された検知剤と検知対象となるガス成分を反応させ検知剤を変色させる。そして、ガス検知管測定装置は、コントローラによって適宜なタイミングで照明手段をＯＮ／ＯＦＦ制御するとともに、カメラを制御して、ガス検知管撮影装置によってほぼ平面上に配列された複数のガス検知管の透過光画像を撮影する。
【００１６】
請求項４に記載のガス濃度測定システムは、画像データを送信する送信手段を有する請求項３に記載のガス検知管測定装置と、画像データを受信する受信手段と画像データを解析することでガス濃度を算出する画像解析手段とを有するデータ管理手段と、を備える構成とした。
【００１７】
かかる構成のガス濃度測定システムによれば、ガス検知管測定装置によって適宜なタイミングでポンプ・照明手段・カメラを制御して、通気し変色した複数のガス検知管の透過光画像を撮影し、送信手段を用いてデータ管理手段に撮影した画像データを送信する。画像データの送信は、例えば、携帯電話等の通信手段を用いることができ、電子メールに画像データを添付してデータ管理手段が受信可能な所定のメールアドレス宛に送信する。一方、データ管理手段は受信手段を用いて、ガス検知管測定装置から送信された画像データを添付された電子メールを受信する。データ管理手段は電子メールに添付された画像データを取得し、その画像データから画像解析手段を用いてガス濃度を算出する。データ管理手段としてはコンピュータを用いることができ、適宜プログラムを実行することにより受信手段および画像解析手段として機能させることができる。送信手段からの送信形態が電子メールである場合は、コンピュータは受信手段として機能し、送信された電子メールのメールアドレスに接続して電子メールを受け取り、電子メールに添付された画像データを取得する。次にコンピュータは画像解析手段として機能し、取得した画像データ中のガス検知管の変色状況を解析し、ガス濃度を算出する。
【００１８】
請求項５に記載のガス濃度測定システムは、請求項４に記載のガス濃度測定システムにおいて、複数のガス検知管測定装置を有し、データ管理手段は、これらの複数のガス検知管測定装置から送信された画像データに基づいてガス濃度を算出するように構成した。
【００１９】
かかる構成によれば、データ管理手段は、ガス検知管測定装置が配置された複数地点のガス濃度を収集することができる。
【００２０】
請求項６に記載のガス濃度測定方法は、ガス濃度を測定するために、複数のガス検知管にガスを通気する通気ステップと、複数のガス検知管の透過光画像を撮影する撮影ステップと、撮影した画像データを送信する送信ステップと、送信された画像データを受信する受信ステップと、受信した画像データを解析してガス濃度を算出する画像解析ステップと、を含む。
【００２１】
かかる手順によれば、ガス検知管測定装置によってポンプを駆動し、ほぼ同一平面上に配列された複数のガス検知管に対して検知対象となるガス（大気）を通気し、ガス検知管に充填された検知剤と通気したガス中に含まれるそれぞれのガス検知管の検出対象となるガス成分とを反応させて検知剤を変色させる。それぞれ所定のガス成分と反応して変色した複数のガス検知管は、面発光型の照明手段によって均一に照明され、ガス検知管を透過した透過光画像は、２次元撮像素子を備えたカメラによって同時に１枚の画像中に撮影される。撮影された画像データは、例えば、携帯電話等の通信手段を用いて電子メールに添付され、所定のメールアドレス宛に送信される。送信された電子メールは、例えば、コンピュータを受信手段として機能させて受信し、電子メールに添付された画像データを取得する。取得（受信）した画像データは、コンピュータを画像解析手段として機能させ、画像データ中のガス検知管画像の変色情報を解析することでガス濃度を算出する。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の発明によれば、ほぼ同一平面上に配列された複数のガス検知管の透過光を、外光が遮光された筐体を通して２次元撮像素子を備えたカメラに入射するため、カメラによって複数のガス検知管を、ガス検知管の表面反射や照明ムラの影響を受けることなく安定した画像を撮影することができる。
請求項２に記載の発明によれば、照明手段から照射された照明光のうち、複数のガス検知管を透過した透過光のみをカメラに入射するため、更に迷光等の影響を低減し、コントラスト良く複数のガス検知管の画像を撮影することができる。
請求項３に記載の発明によれば、カメラによるガス検知管撮影装置を用いた複数のガス検知管の撮影において、コントローラによってカメラと照明手段とポンプを制御するため、安定した複数のガス検知管の画像撮影を、人手をかけることなく自動的に行うことができる。
請求項４または請求項６に記載の発明によれば、ガス検知管測定装置によって撮影された複数のガス検知管の画像データを送信し、受信側で画像データを解析してガス濃度を算出するため、複数箇所にガス検知管測定装置を設置する場合においても、人手をかけることなく、広範囲な複数のガス成分の濃度測定を安定して行うことができる。
請求項５に記載の発明によれば、ガス濃度測定システムは、複数のガス検知管測定装置を配置した各地点のガス濃度データをデータ管理用コンピュータに収集することができるため、集計作業などに人手をかけることなくガス濃度分布を知ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、発明を実施するための最良の形態について適宜図面を参照して説明する。
＜装置の構成＞
まず、図１を参照して、本発明によるガス濃度測定システム１の実施の形態について説明する。ここで、図１は、ガス濃度測定システム１の構成を説明するための図である。
図１に示す実施の形態においては、３台のガス検知管測定装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃが設置されている。各ガス検知管測定装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃに装着され、ガス濃度測定に供されるガス検知管は、それぞれのガス検知管測定装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃに取り付けられた送信手段を備えたカメラ（カメラ付き携帯電話）によってガス検知管の透過光画像が撮影される。撮影されたガス検知管の画像データは、携帯電話の電子メール機能によって電子メールに添付され、各携帯電話の最寄りの基地局１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ、電話会社１２、インターネット１３、ＬＡＮ（Local Area Network）等を介して、データ管理手段であるデータ管理用コンピュータ（ホストコンピュータ）２０に送信される。データ管理用コンピュータ２０は、受信した電子メールから画像データを取得し、その画像データを画像解析することによりガス濃度を算出し、算出したデータを記憶・管理する。
また、ガス濃度測定システム１は、複数のガス検知管測定装置２を地理的に広範囲な場所に配置し、ガス検知管測定装置２を配置した各地のガス濃度データをデータ管理用コンピュータ２０が収集して、ガス濃度分布を得ることもできる。
なお、配置する場所は広範囲な場所に限らず、特定の地域や１つの建物、１つの室内であってもよく、ガス濃度分布の測定システムとして用いることもできる。
【００２４】
次に、図２および図３を参照して、本実施の形態に係るガス検知管測定装置２およびガス検知管撮影装置１０について説明する。ここで、図２は、ガス検知管撮影装置１０を含むガス検知管測定装置２の構成を示す側面図であり、図３は、その斜視図である。
【００２５】
ガス検知管撮影装置１０は、筐体１０１と、コントローラ１０２と、照明手段１０３と、配管１０４ａと、配管１０４ｂと、遮光部材１０５と、支持部材１０６と、から構成される。
【００２６】
本実施の形態では、ガス検知管の撮影に際して、迷光等の影響が少なく安定した画像が得られるように、筐体１０１は黒色のアクリル板で構成され、後記する照明手段１０３と組み合わせることで筐体１０１の内部は暗箱を構成する。
ガス検知管撮影装置１０の底部には、面発光光源からなる照明手段１０３が配置され、上方を均一に照明することができる。
照明手段１０３の上方には、測定に使用される複数（６本）のガス検知管１００を支持する支持部材１０６が配置され、複数のガス検知管１００は、支持部材１０６によってほぼ同一平面上に配列される。また、支持部材１０６は、メッシュ部材で形成され、照明手段１０３から照射される照明光を透過する。
更に上方には、ガス検知管１００に合わせてスリットが形成された遮光部材１０５が配置され、ガス検知管１００を透過した透過光のみを選択的に筐体１０１内に導入する。
前記したように、暗箱を構成する筐体１０１の上部には、カメラ１１０によりガス検知管１００の透過光画像を撮影するための撮影穴１０１ａが形成され、また、カメラ１１０の撮像ユニット１１０ｂのカメラレンズが撮影穴１０１ａに合うように、カメラ１１０の設置位置を位置決めするための位置決め部材１０１ｂが設けられている。この位置決め部材１０１ｂは、使用するカメラの形状に合わせて位置を調節することができる。
【００２７】
なお、本実施の形態では、照明手段１０３を底部に配置し、カメラ１１０を上部に取り付けるように構成したが、照明手段１０３が上部になるように構成してもよいし、光路が横向きになるように構成してもよい。
【００２８】
ガス検知管測定装置２は、ガス検知管撮影装置１０と、ポンプ１０７と、送信手段付きカメラ１１０と、コントローラ１０２とから構成され、ガス検知管１００を装着することで、そのガス検知管１００の検知対象となるガスの検出器として機能する。
すなわち、ポンプ１０７を稼動させることで測定対象となる大気（ガス）をガス検知管１００に通気し、大気の通気により変色するガス検知管１００を撮影することで、ガス検知管１００の検知対象となるガス成分を検出するものである。
【００２９】
ガス検知管測定装置２は、測定に使用するガス検知管１００に測定対象のガス（大気）を通気するため、ガス検知管１００の上流側および下流側に、それぞれテフロン（登録商標）製の配管１０４ａおよび１０４ｂが備えられている。これらの配管は、ガス検知管１００をガス検知管測定装置２に装着時に、ガス検知管１００のそれぞれの端部と接続される。なお、上流側の配管１０４ａの他端は大気に開放されており、下流側の配管１０４ｂの他端は、それぞれ１本毎に対応するポンプ１０７に接続される。ポンプ１０７を稼動させ、ポンプ側に吸引することで、上流側の配管１０４ａの開口端から大気が吸引され、配管１０４ａを通して測定対象となる大気がガス検知管１００の内部に通気される。通気された大気中のそれぞれのガス検知管１００の検知対象となるガス成分は検知剤と反応し、検知剤はガス成分の量に応じた長さまで変色する。
また、ポンプ１０７を停止すると、ガス検知管１００への大気の通気も停止し、再度ポンプ１０７が稼動されるまで変色反応は休止する。
【００３０】
ガス検知管撮影装置２は、ガス検知管１００を用いた測定作業を自動的に行うようにコントローラ１０２を備える。コントローラ１０２は、ＭＣＵ（Micro-Controller Unit）を具備し、ＭＣＵとカメラ１１０とを接続するためのケーブル１１１、ＭＣＵによって照明手段１０３およびポンプ１０７のＯＮ／ＯＦＦを制御するための周辺回路等から構成される。コントローラ１０２は、ポンプ１０７と照明手段１０３とカメラ１１０を制御し、ガス検知管測定装置２は測定作業を自動的に行うことができる。コントローラ１０２の詳細については後記する。
【００３１】
ガス検知管測定装置２の好ましい実施の形態では、画像データを送信する送信手段１１０ｃを備え、カメラ１１０によって撮影されたガス検知管の画像データは、送信手段１１０ｃを用いてデータ管理手段であるデータ管理用コンピュータ２０（図１参照）に送信する。なお、本実施の形態では、カメラ１１０として、カメラ（カメラ本体１１０ａ、撮像ユニット１１０ｂ）と送信手段１１０ｃを一体化したカメラ付き携帯電話を用いている。
【００３２】
次に、ガス検知管測定装置２の各構成手段について順次説明する。
（照明手段）
まず、図４を参照して、照明手段１０３を詳細に説明する。ここで図４（ａ）は、照明手段１０３の構成を示す側面図であり、図４（ｂ）はその斜視図である。
照明手段１０３は、筐体１０３ａと、冷陰極管１０３ｂと、インバータ１０３ｃと、電源ケーブル１０３ｄと、拡散板１０３ｅと、から構成される。
本実施の形態においては、照明手段１０３は、冷陰極管１０３ｂを光源とする面発光光源を構成する。一様な面発光型の照明光を得るために、冷陰極管１０３ｂは面内で屈曲した形状をしている。また、冷陰極管１０３ｂから発光される光は、白色アクリル板からなる拡散板１０３ｅによって拡散され、発光面内の輝度分布の均一性が優れた面発光型の照明光を得ることができる。
冷陰極管１０３ｂの両端の電極は、直流−交流変換するインバータ１０３ｃに接続され、高圧高周波交流を供給することで発光する。また、照明手段１０３の電源ケーブル１０３ｄは、コントローラ１０２によってＯＮ（点灯）／ＯＦＦ（消灯）が制御できるようにパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を用いた制御回路を介して電源に接続される。
【００３３】
このような面発光型の照明手段１０３として、例えば、秋月電子社製、面発光冷陰極管バックライトセットＭ−４１６を利用することができる。
なお、面発光型の照明手段１０３としては冷陰極管を光源とするものに限らず、撮影に必要な光量が得られるものであれば、ＬＥＤ（発光ダイオード）、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）等を光源とするものでもよい。
【００３４】
（カメラ）
図２および図３に示したカメラ１１０は、本体１１０ａと、撮像ユニット１１０ｂと、通信手段１１０ｃと、を備える。
カメラ１１０は、複数のガス検知管１００を同時に撮影するため、２次元撮像素子を備えたデジタルカメラを用いる。撮像ユニット１１０ｂは、カメラレンズと２次元撮像素子とから構成され、カメラレンズによって２次元撮像素子上に結像された画像を電気信号（画像データ）に変換する。変換された画像データは、カメラ本体１１０ａにおいて、適宜ＡＤ（アナログ−デジタル）変換、画像圧縮処理され、図示しないカメラ本体１１０ａの内蔵メモリに記憶される。
また、広範囲にわたる複数箇所での同時測定を可能にするため、カメラ１１０は送信手段１１０ｃを備え、撮影した画像データを送信することができる。このような装置として、カメラ付き携帯電話があり、例えば、ＮＴＴドコモ社のムーバＰ５０６ｉＣを用いることができる。この携帯電話は、２．０メガピクセルの画素数を有する２次元ＣＣＤセンサを用いたデジタルカメラを備え、カラー撮影をすることができる。また、デジタルカメラで撮影した画像データを電子メールに添付して、指定したメールアドレス宛に送信する電子メール送信機能を有する。
【００３５】
また、カメラ１１０は、ケーブル１１１を介してコントローラ１０２と接続され、コントローラ１０２からの命令にしたがって、カメラ撮影、電子メール送信等の処理を実行することができ、ガス検知管測定装置２は人手を介することなく、自動的にガス検知管１００の測定処理を行うことがきる。
【００３６】
なお、ＮＴＴドコモ社の携帯電話の制御手順については、同社の下記ホームページにおいて公開されている。
（参考資料）
「自動車携帯電話サービスを利用するための技術参考資料（デジタル方式）第３．２版」， 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ，２００４年６月９日
http://www.nttdocomo.co.jp/binary/pdf/corporate/technology/document/pdc/jidoushadenwa.pdf
【００３７】
また、カメラ１１０は、カメラ付き携帯電話に限定されず、カメラと送信手段（通信手段）は一体型でなくともよい。また、送信手段は携帯電話に限定されずＰＨＳ（Personal Handy-phone System）でもよく、無線ＬＡＮや有線ＬＡＮ等の他の送信手段であってもよい。
【００３８】
（ガス検知管）
ガス検知管１００は、数ｍｍ〜十数ｍｍ程度の一定内径のガラス管内に、アルミナ、シリカゲル等からなる数十μｍ程度の粒径の粒体に、検知対象となるガスと反応して変色する試薬をコーティングした検知剤が充填されている。ガラス管の一端から検体であるガス（大気）を通気することで、検知対象となるガス成分の吸入量に応じ、ガス導入端（上流端）から排気端（下流端）に向けて変色層が伸びて行く。変色層の長さは、通気量（体積）を一定とすると、検知対象となるガス濃度が高いほど長く、低いほど短くなる。
【００３９】
ガス検知管１００は、検知ガスの種類によって検知剤が異なり変色する色も異なる。ガス検知管は市販されており、例えば、ガステック社製のＮｏ．１２２Ｐ（トルエン用）、Ｎｏ．７１（メチルメルカプタン用）を用いることができ、更に種々のガスに対応したガス検知管を利用することができる。
【００４０】
（支持部材）
支持部材１０６は、照明手段１０３の上方に配置され、測定に使用される複数（６本）のガス検知管１００をほぼ平面状に配列した状態で支持する。支持部材１０６は、上部が開口した箱型形状をしており、上部の開口部からガス検知管１００の着脱をすることができる。また、支持部材１０６は、照明手段１０３から照射される照明光がガス検知管１００を照明することができるようにメッシュ部材で形成されている。
【００４１】
なお、支持部材１０６は、照明光を一様に透過する構成であれば、下面側はメッシュ部材でなく透明アクリル板のような透明部材であってもよいし、ガス検知管１００の端部のみ支持するようにし、変色層の領域は開口する構成としてもよい。また、照明手段１０３の上面の拡散板１０３ｅが支持部材を兼ねるようにし、拡散板１０３ｅがガス検知管１００を直接支持するように構成してもよい。
【００４２】
（遮光部材）
遮光部材１０５は、支持部材１０６の上方に配置され、ガス検知管１００に合わせてスリットが形成された黒色のアクリル樹脂で形成される。遮光部材１０５は、ガス検知管１００を透過した透過光のみを選択的に筐体１０１内に導入し、ガス検知管撮影時において迷光等の影響を低減する。
【００４３】
より好ましくは、ガス検知管１００を透過する透過光全体ではなく、ガス濃度の測定に必要な検知剤の充填領域に合わせてスリットが形成し、検知剤の充填領域を透過した透過光のみを透過するように構成してもよい。
なお、遮光部材１０５は、黒のアクリル板で構成したが、つや消し塗装や無光沢の黒紙を貼付して、更に迷光の影響を低減するようにしてもよい。
また、筐体１０１の内部の筐体内部についても同様に、つや消し塗装や無光沢の黒紙を貼付するようにしてもよい。
【００４４】
（ポンプ）
ポンプ１０７は、配管１０４ｂを介してガス検知管１００の下流端に接続され、ポンプ１０７の駆動によりポンプ側に吸引し、ガス検知管１００内に大気を通気する。ポンプ１０７の電源ラインはパワーＭＯＳＦＥＴを介して５Ｖの直流電源に接続され、コントローラ１０２によってＯＮ（駆動）／ＯＦＦ（停止）が制御される。
ポンプ１０７は、６本のガス検知管１００それぞれに対して同型のポンプを１台ずつ接続し、各ガス検知管１００を均等な吸引力で吸引する。
なお、複数のガス検知管１００を均等に吸引できる吸引力のポンプ１０７であれば、６本の下流側の配管１０４ｂを集合し、１台のポンプで吸引するように構成してもよい。
また、ポンプ１０７の駆動電源は直流電源に限らず、交流電源であってもよい。更に、複数のポンプを組み合わせるよう構成してもよい。
【００４５】
（コントローラ）
図５および図６を参照して、コントローラ１０２を詳細に説明する。ここで、図５は、コントローラ１０２の構成を示す回路図であり、図６はコントローラ１０２に付随する回路を示す回路図であって、（ａ）はリセット回路、（ｂ）は照明手段１０３と接続するための制御回路、（ｃ）はポンプ１０７と接続するための制御回路である。
コントローラ１０２は、ＭＣＵ１０２ａ、リセット回路１０２ｂ、割込入力回路１０２ｃ、制御回路１０２ｄ、１０２ｅ、スイッチ１０２ｆ、レギュレータＲＥＧ、水晶発振子ＣＲＹＳＴＡＬ、抵抗素子、コンデンサ、ＬＥＤ等から構成される。
【００４６】
ＭＣＵ１０２ａは、演算回路、ＲＡＭ、フラッシュメモリ又はＲＯＭ、入出力回路等から構成される、いわゆる１チップマイコンである。本実施の形態ではＭＣＵ１０２ａとして、マイクロチップ・テクノロジー社の８ビットマイクロコントローラ PIC16F84A を用いている。
ＭＣＵ１０２ａには、ＭＣＵ１０２ａの動作クロックを生成するための水晶発振子ＣＲＹＳＴＡＬと、５Ｖ電源を供給するためのレギュレータＲＥＧが接続される。
また、リセット信号入力端子（ＭＣＬＲ）、割込信号入力端子（ＲＢ０／ＩＮＴ）にはそれぞれリセット回路１０２ｂ、割込入力回路１０２ｃが接続される。図６（ａ）に示す回路は、リセット回路１０２ｂおよび割込入力回路１０２ｃの例であり、抵抗素子、コンデンサ、ダイオードおよびスイッチＳＷから構成される。リセット回路および割込入力回路はスイッチＳＷが開の状態では出力端子（ＯＵＴ）からはＨ（High）レベルが出力され、スイッチＳＷを閉じるとＬ（Low）レベルが出力される。スイッチＳＷは例えば押しボタン型スイッチを用いることができ、それぞれ、リセット回路および割込入力回路のスイッチＳＷを押下することでＭＣＵ１０２ａに対してリセット信号、割込信号を入力できるよう構成されている。
【００４７】
図５に戻って、他の入出力端子である端子ＲＢ１、ＲＢ２には、それぞれポンプ１０７、照明手段１０３のＯＮ／ＯＦＦを制御するための制御回路１０２ｄ、１０２ｅが接続されている。
図６（ｂ）は、制御回路１０２ｅと照明手段１０３の接続の様子を示す回路図である。制御回路１０２ｅは、ＭＯＳＦＥＴと、２個の抵抗素子から構成される。照明手段１０３に供給される１２Ｖの直流電源のグランド側はＭＯＳＦＥＴ（回路図では2SK2231を使用）を介して接地される。制御回路１０２ｅの入力端子（ＩＮ）はＭＣＵ１０２ａの入出力用の端子ＲＢ２に接続され、ＭＣＵ１０２ａからＨレベルの信号が出力され、ＭＯＳＦＥＴのゲートに印加されるとＭＯＳＦＥＴのドレイン・ソース間に電流が流れ、照明手段１０３が点灯（ＯＮ）する。また、ＭＣＵ１０２ａの入出力用の端子ＲＢ２からＬレベルの信号が出力されると、制御回路のＭＯＳＦＥＴのドレイン・ソース間の電流が流れず、照明手段１０３は消灯（ＯＦＦ）する。
図６（ｃ）は、制御回路１０２ｄとポンプ１０７の接続の様子を示す回路図である。ポンプに供給する直流電源の電圧が５Ｖであり、制御回路１０２ｄの入力端子（ＩＮ）と接続するＭＣＵ１０２ａの入出力端子がＲＢ１である以外は、前記した照明手段１０３の場合とＯＮ／ＯＦＦ制御の動作は同じであるので説明は省略する。
【００４８】
図５に戻って、ＭＣＵ１０２ａの入出力用の端子ＲＡ０，ＲＡ１，ＲＡ２はケーブル１１１（図３参照）を介してカメラ１１０に接続される。ＭＣＵ１０２ａの入出力用の端子ＲＡ０，ＲＡ１はデータ送受信用（ＴＸ信号，ＲＸ信号）に用いられ、カメラ１１０との通信を行うことができる。ＭＣＵ１０２ａはこのカメラ１１０との通信により、カメラ１１０に対してカメラ撮影、電子メール送信等の処理を命令することができる。
また、端子ＲＡ２はカメラ１１０への電源供給（charge）のために供され、カメラ１１０の図示しない内蔵バッテリの容量の制約を受けることなく長時間の測定が可能となる。
【００４９】
ＭＣＵ１０２ａの入出力用の端子ＲＢ４ないしＲＢ７にはスイッチ１０２ｆが接続され、スイッチ１０２ｆによって４ビットのデータ入力値を設定することができる。
本実施の形態では、スイッチ１０２ｆは設定値が数値表示されるデジタルスイッチを用いているが、安価なディップスイッチ等を用いてもよい。
【００５０】
ＭＣＵ１０２ａは以上説明した構成により、ＭＣＵ１０２ａ内の図示しないプログラム用メモリに記憶されたプログラムにしたがって、カメラ１１０、照明手段１０３、ポンプ１０７を制御することができる。
【００５１】
本実施の形態では、コントローラ１０２としてＭＣＵを用いた例を説明したが、ノート型ＰＣ（Personal Computer）等の汎用のコンピュータを用いて構成することもできる。また、リセット回路、制御回路等は前記した回路に限定されるものではなく、同等の機能を実現するものであればどのような形態のものでも用いることができる。
【００５２】
（データ管理用コンピュータ（データ管理手段））
図７を参照して、データ管理手段であるデータ管理用コンピュータ（ホストコンピュータ）２０について説明する。ここで、図７はデータ管理用コンピュータ２０において実行する機能の構成を示すブロック図である。
データ管理用コンピュータ２０では、メール受信手段２１０と、画像データ記憶手段２１１と、画像解析手段２１２と、ガス濃度データ表示手段２１３と、して機能するプログラムが実行される。
ガス検知管測定装置２Ａ等によって、ガス検知管画像を撮影した画像データを添付した電子メールが送信される（図１参照）。データ管理用コンピュータ２０は、メール受信手段２１０を用いて受信メールの有無を確認し、受信メールがある場合は受信メールに添付された画像データを取得し、画像データ記憶手段２１１に記憶する。
画像データ記憶手段２１１に記憶された画像データは、画像解析手段２１２を用いて、ガス検知管の変色層の長さに基づいてガス濃度を算出する。データ管理用コンピュータ２０は、算出したガス濃度データをオペレータの要求に応じて、ガス濃度データ表示手段２１３を用いて数値あるいはグラフ等の形式で表示する。
【００５３】
また、データ管理用コンピュータ２０は、複数のガス検知管測定装置２０が配置された各地点のガス濃度を収集することができるため、ガス検知管測定装置を配置した地域のガス濃度分布を得ることもできる。そして、ガス濃度データ表示手段２１３を用いて地図上にガス濃度分布を表示することができる。
各手段の詳細については順次説明する。
【００５４】
（メール受信手段（受信手段））
メール受信手段２１０は、各ガス検知管測定装置が送信する電子メールのメールアドレスを順次検索し、受信メールがあると、その受信メールから添付された画像データを取得し、画像データ記憶手段２１１に記憶する。
【００５５】
（画像解析手段）
図８を参照して、画像解析手段２１２について説明する。ここで図８は、画像解析手段２１２の構成を示すブロック図である。
画像解析手段２１２は、画像データ取得手段２２０と、検知管画像切出手段２２１と、平均化処理手段２２２と、差分処理手段２２３と、移動平均処理手段２２４と、変色層面積算出手段２２５と、ガス濃度算出手段２２６と、ブランクデータ記憶手段２２７と、変色層面積記憶手段２２８と、検量線データ記憶手段２２９と、ガス濃度データ記憶手段２３０と、から構成される。
【００５６】
画像解析手段２１２は、画像データ取得手段２２０を用いて、ガス検知管を撮影した画像データを画像データ記憶手段２１１から読み出す（取得する）。また、画像データの取得に併せて、画像データ中に撮影されたガス検知管に対応する検知対象情報も取得する。この検知対象情報は、ガス検知管で検知したガスの種類に関する情報であり、変色する色に関する情報、ガス検知管のサイズに関する情報等が含まれ、変色する色に応じてＲＧＢの３色の輝度信号から最適の色信号を選択する。また、ガス検知管のサイズ情報は、検知剤が充填され変色可能な領域の長さに相当し、後段の検知管画像切出手段２２１において、解析対象とするガス検知管の変色可能領域を適確に切出すために用いられる。
【００５７】
検知管画像切出手段２２１は、画像データに含まれる複数のガス検知管画像から、解析対象とする１本のガス検知管画像の切出しを行う。また、前記した検知対象情報に基づき、ＲＧＢの３色から構成されるカラー画像の輝度信号から、そのガス検知管の解析に適した色の輝度信号を選択する。
例えば、変色が白色から黄色に変化するものである場合、後段の画像解析処理においては、画像データのカラー信号の内、黄色に対する感度の最も高いＢ色（Ｂｌｕｅ）信号を選択する。また、白色から赤色系に変色する場合は、Ｇ色（Ｇｒｅｅｎ）信号を選択し、青色系に変色する場合はＲ色（Ｒｅｄ）信号を選択するという具合に、色変化の情報に基づいて最適なカラー信号を選択することで、画像解析によるガス濃度の検出を精度よく行うことができる。
【００５８】
図９（ａ）は、ガス検知管測定装置２から送信された電子メールに添付された画像データそのまま（生画像）を、データ管理用コンピュータ２０の画面に表示した様子を示す。画面にはガス検知管測定装置２に装着された６本のガス検知管の画像２００ａないし２００ｆが表示されている。
画像解析手段２１２は、６本の検知管の画像２００ａから２００ｆに対して順次解析を行うが、検知管画像切出手段２２１に対して、この内の１本の画像切出しを指示する。検知管画像切出手段２２１は指示された検知管画像を切出す。図９（ｂ）に、１本の検知管画像を切出した様子を示す。
【００５９】
平均化処理手段２２２は、切出された１本の検知管画像の画像データに対して、ガス進行方向と垂直方向に画素値（輝度信号）の平均化を行う。図９（ｂ）において、矢印ｘで示した水平方向がガス進行方向である。平均化処理手段２２２は、ガス検知管画像の垂直方向（矢印ｙの方向）の矢印Ｌｙで示した範囲の画素値を、ガス進行方向のＬｘで示した範囲において１画素毎に平均値を算出する。すなわち、検知管画像の水平方向および垂直方向の画素数を、それぞれＬｘ個、Ｌｙ個とすると、Ｌｙ個の平均値をＬｘ組だけ算出する。
この平均化処理によって、検知剤が粒体であることによる撮影画像中の粒状ノイズ（画像ムラ）を低減することができる。また、この演算の結果、検知剤層の各位置と輝度値の関係を表すデータを得ることができる。
【００６０】
差分処理手段２２３は、平均化処理手段２２２で算出された検知剤層と輝度値の関係を示すデータと、未使用（未変色）のガス検知管を撮影していられたブランクデータとの差分を計算し、変色による輝度変化を算出する。カメラで撮影して得られた輝度値は、変色前を白色とすると、変色前が最も輝度値が高く、変色により照明光を吸収するため輝度値が低下する。したがって、変色前のブランクデータから変色後の輝度データを減算する差分値を輝度変化として計算することで、変色前を０とし、変色により数値が増加する輝度変化データに変換することができる。
また、ブランクデータとの差分を計算することにより、ガス検知管の表面反射やカメラの感度ムラ等の雑音成分を相殺し、ガス濃度の検出を精度よく行うことができる。
ブランクデータは、測定開始前の未変色の状態の画像を撮影して、前記した平均化処理手段２２２で平均化処理したデータとして得ることができる。このブランクデータをブランクデータ記憶手段２２７に記憶しておき、変色したガス検知管の画像データを解析するときに読み出して用いる。
【００６１】
移動平均処理手段２２４は、差分処理手段２２３で算出された差分データに対して移動平均処理を行う。ここで移動平均とは、検知剤層の位置ｘに対する輝度変化の関係を示すデータにおいて、位置ｘ（単位は画素＝ピクセルとする）を１画素ずつシフトして前後所定の画素範囲の輝度値の平均値を算出するフィルタ処理であり、高空間周波数のノイズを低減することができる。すなわち、水平方向の検知剤の粒状性に起因する粒状ノイズや、変色層の他の色ムラを低減することができる。
本実施の形態では、１７次の移動平均フィルタ（中心の画素を含め、前後８画素の輝度変化値を平均する）を用いる。なお、移動平均フィルタのサイズは１７次に限定されるものではなく、ノイズのレベルに応じて適宜変更してもよい。また、参照する画素値の単純平均ではなく、中心の画素から遠くなるほど重みを減じた加重平均を算出するようにしてもよい。
【００６２】
変色層面積算出手段２２５は、移動平均処理手段２２４で算出した検知剤層の位置ｘと輝度変化の関係を示すデータから変色層面積を算出する。変色層面積の算出方法について、図１０を参照して説明する。ここで図１０は、移動平均処理手段２２４によって算出された検知剤層の位置ｘと輝度変化の関係を、ガス検知管と対比して模式的に表した図である。
図１０において、上方のグラフは、検知剤層のガス進行方向における位置（変色距離）をｘ、輝度変化をｆ(ｘ)としたときの両者の関係を示すグラフである。ガス検知管は左端から右方に向かって変色し、このグラフの斜線部分が変色した領域であることを示す。
ｆyaは、完全に変色したときの輝度変化の平均値である。一方、未変色の領域では、前記した差分処理により輝度変化値は０である。グラフ中ほどの輝度変化がなだらかに変化する領域は、変色が進行中の領域である。このように変色層と未変色層の境界が曖昧な場合においても適切に変色量を検出できるように、本実施の形態では、変色長の代わりに変色層面積を用いる。
【００６３】
検知剤が充填された層の全範囲における輝度変化の総和をＳ（図１０において斜線で示した面積Ｓ＝変色層面積）、検知剤の全粒子中で反応した生成物質の個数をＰ[個/cm]とすると、ＳとＰとの間に比例関係（Ｓ∝Ｐ）があることを利用してガス濃度を求める。変色層面積Ｓは、区分求積法により算出する。
【００６４】
次に、区分求積法について説明する。Δｘをサンプリング間隔[cm/pixel]、ｎをデータ数[pixel]、ｘｉはｘｉ＝Δｘ×ｉで、図１０の検知剤左端を原点として原点からの長さ、ｆ(ｘｉ)をｘｉにおける輝度変化とし、図１０における斜線部の面積をＳとすると、（１）式からＳを求めることができる。
【００６５】
【数１】
【００６６】
変色層面積算出手段２２５は、算出した変色層面積をガス濃度算出手段２２６に出力するともに、変色層面積記憶手段２２８に記憶する。
なお、この画像解析の手法については、本願発明者らにより前記した非特許文献１に詳しく開示されている。
【００６７】
ガス濃度算出手段２２６は、変色層面積算出手段２２５で算出された変色層面積データおよび変色層面積記憶手段２２８に記憶された前回または／およびそれ以前の変色層面積データを読み出して変色速度を算出し、検量線データ記憶手段２２９に予め記憶された変色速度とガス濃度の関係を表す検量線データを参照してガス濃度を算出する。算出したガス濃度データはガス濃度データ記憶手段２３０に記憶する。
【００６８】
このガス濃度算出の手順について、適宜図面を参照して説明する。
まず、変色速度とガス濃度の関係を示す検量線データの作成方法について、トルエンガスを検出対象ガスとしたときの実験例について説明する。
まず、サンプリングバッグ（ＧＬサイエンス社製、材質はフッ素樹脂）に 100ppb のトルエンガスを詰めた。ガス濃度はＰＩＤ検出器（Photo Ionization Detector，REA社 モデルPGM-7240）を用いて確認した。サンプリングバッグ中のトルエンガスを一定の通気速度でガス検知管（ガステック社、トルエン用ガス検知管No.122P）に導入し、適宜な間隔でガス検知管画像を撮影して前記した手順で変色層面積を算出した。また、使用したトルエンガス検知管は白色から茶色に変色するため、Ｂ色のカラー信号を用いた。
図１６に、その実験結果を示す。通気時間に比例して一定速度で変色層面積が増加することがわかる。ここで、グラフの傾きである変色層面積の増加速度（以降、変色速度と呼ぶ）は、そのガス濃度に依存する。この依存関係について次の実験で説明する。
なお、通気時間が２０分位で変色層面積の増加が飽和するが、これはガス検知管の端部まで変色したためである。
【００６９】
次に、様々なトルエンガスの濃度について、前記した通気時間と変色層面積の関係を測定した結果を図１７に示す。通気時間とともに変色層面積は直線的に増加し、ガス検知管の端部まで変色すると変色層面積は飽和する。そして、変色速度は濃度に依存することがわかる。
この実験結果から、各ガス濃度について変色層面積が直線的に変化する部分の傾きを、その濃度の変色速度として算出した。そうして得られたトルエンガス濃度と変色速度の関係を図１８に示す。変色速度からガス濃度を算出する本手法では、図中矢印で示した１６ppbまで測定可能であることが分った。
【００７０】
図８に戻って、本実施の形態では、このようなガス濃度と変色速度の関係を検量線データとして、検知対象とする様々なガスに対して予め求めておき、検量線データ記憶手段２２９に記憶しておく。
ガス濃度算出手段２２６は、変色層面積算出手段２２５で新たに算出された変色層面積データと前回の測定時の変色層面積データとから変色速度を算出し、前記検量線データを用いて、その変色速度に対応するガス濃度を算出する。算出したガス濃度データは、ガス濃度データ記憶手段２３０に記憶する。
なお、変色速度算出においては、前回の測定値のみを参照するのではなく、更に過去の測定値を参照して変色速度を算出するように構成してもよい。
【００７１】
（ガス濃度データ表示手段）
図７に戻って、ガス濃度データ表示手段２１３は、画像解析手段２１２において算出され、画像解析手段２１２のガス濃度データ記憶手段２３０（図８参照）に記憶されるガス濃度データを、オペレータの要求に応じてデータ管理用コンピュータの画面に表示する。
図１９にガス濃度測定結果の表示例を示す。ガス濃度は約１５分間隔で測定期間と休止期間を設定し、測定期間中は約１分間隔で測定を繰り返した。また休止期間中はポンプを停止し、ガス検知管の変色が進行しないようにした。
そして、データ管理用コンピュータ２０の図示しないキーボード、マウス等の入力手段を介して入力されたオペレータの指示に従い、２点鎖線で囲まれたＡ，Ｂ，Ｃ３箇所のガス濃度を前記した手順で算出し、変色層面積の経時変化を示すグラフ上に表示したものである。
なお、表示の形式は図１９の例に限定されるものではなく、画面表示ではなくプリンタを接続して印刷するようにしてもよい。
【００７２】
また、ガス濃度測定システム１は、複数のガス検知管測定装置２を配置し、地理的に広範囲な場所のガス濃度を測定することができる。そして、データ管理用コンピュータ２０は、ガス濃度データ表示手段２１３を用いて、測定地点を含む地図を表示するとともに、各測定地点に対するガス濃度値を表示することができる。また、収集した複数地点のガス濃度データに基づき、例えばコンピュータグラフィックスの手法を用いて等濃度線を作成し、地図上に重畳表示し、ガス濃度分布を視覚的に分りやすく表示することもできる。
【００７３】
＜装置の動作＞
（ガス濃度測定システムの動作）
図１１を参照して、本発明の実施の形態に係る図１に示したガス濃度測定システム１の動作について説明する。ここで、図１１は、ガス濃度測定システム１の処理の流れを示すフロー図である。
なお、図１に示す構成例では、ガス濃度測定システム１は３台のガス検知管測定装置２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）と１台のデータ管理手段（データ管理用コンピュータ）２０から構成されるが、ガス検知管測定装置２は１台でもよく、２台以上の複数台を用いることもできる。
【００７４】
まず、ガス検知管測定装置２（図２参照）による測定動作から説明を始める。ガス検知管測定装置２は、コントローラ１０２の制御によってポンプ１０７を駆動して、ガス検知管測定装置２に装着されたガス検知管１００に大気を通気する（ステップＳ１０）。
次に、ガス検知管測定装置２は、コントローラ１０２の制御にしたがって所定のタイミングでカメラ１１０を用いてガス検知管１００の透過光画像の撮影を行う（ステップＳ１１）。なお、撮影の際には、コントローラ１０２は照明手段１０３を点灯するように制御する。
ガス検知管測定装置２は送信手段１１０ｃを用いて、カメラ１１０によって撮影された画像データを電子メールに添付して、データ管理用コンピュータ２０が受信可能なメールアドレス宛に送信する（ステップＳ１２）。
【００７５】
なお、画像データの送信および受信手段として、電子メールシステムを用いる場合は、ガス検知管測定装置２から送信される電子メールは所定のメールサーバに保存され、受信側のデータ管理用コンピュータ２０は、任意のタイミングで受信した電子メールを受け取ることができるため、各ガス検知管測定装置２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）とデータ管理用コンピュータ２０は、それぞれ非同期で動作することができる。
【００７６】
一方、データ管理用コンピュータ２０（図７参照）は、画像データを受信する受信手段であるメール受信手段２１０を用いてガス検知管測定装置２から送信された画像データを受信して、添付された画像データを取得する（ステップＳ２０）。そして取得した画像データを画像データ記憶手段２１１に記憶する。
データ管理用コンピュータ２０は、画像データ記憶手段２１１に記憶された画像データを読み出し、画像解析手段２１２を用いて、画像データを解析してガス濃度を算出する（ステップＳ２１）。
データ管理用コンピュータ２０は、算出したガス濃度データを、ガス濃度データ表示手段２１３を用いて、オペレータの要求に応じてデータ管理用コンピュータ２０の図示しない画面に表示する（ステップＳ２２）。
【００７７】
なお、各ガス検知管測定装置２は、それぞれのコントローラ１０２の設定にしたがって、ガス検知管１００の測定作業（ステップＳ１０ないしステップＳ１２）を適宜繰り返し実行する。
また、データ管理用コンピュータ２０は、所定のタイミングで画像データの受信と、画像データの画像解析と、必要に応じてガス濃度データの表示と、を含む処理（ステップＳ２０ないしステップＳ２２）を繰り返し実行する。
【００７８】
（ガス検知管測定装置の動作）
次に、図１２を参照して、図２および図３に示した本発明の実施の形態に係るガス検知管測定装置２の動作について詳細に説明する。ここで、図１２は、ガス検知管測定装置２の処理の流れを示すフロー図である。
なお、本実施の形態においては、ガス検知管測定装置２は、所定回数の連続測定と、所定時間の休止期間を交互に繰り返すようにコントローラ１０２によって制御される。
【００７９】
まず、ガス検知管測定装置２の図示しない電源スイッチによって電源を投入すると、コントローラ１０２のＭＣＵ１０２ａは、内蔵されるプログラムメモリからプログラムを読み出し、そのプログラムにしたがって処理を実行する。電源投入後、ＭＣＵ１０２ａは、端子ＲＢ４〜ＲＢ７に接続されたスイッチ１０２ｆによる設定値を読取り、変数Ｔに入力する（ステップＳ１００）。
次にＭＣＵ１０２ａは、端子ＲＢ１およびＲＢ２にＬレベルを出力し、それぞれ制御回路１０２ｄ、１０２ｅを介してポンプ１０７および照明手段１０３のＯＦＦ状態を保つとともに、カウンタ変数ＴｏｆｆにステップＳ１００で入力したＴ値を代入する（ステップ１０１）。
【００８０】
この後、ＭＣＵ１０２ａは所定の時間遅延し（所定の時間アイドル状態を継続する）（ステップＳ１０２）、割込入力回路１０２ｃによって割込信号が入力されたか否かを確認する（ステップＳ１０３）。割込信号の入力がない場合は（ステップＳ１０３でＮｏ）、カウンタ変数Ｔｏｆｆの値を１つ減じ（ステップＳ１０４）、カウンタ変数Ｔｏｆｆの値が０になったかどうかを確認する（ステップＳ１０６）。カウンタ変数Ｔｏｆｆが０でない場合は（ステップＳ１０６でＮｏ）、ステップＳ１０２に戻り、所定時間の遅延（ステップＳ１０２）、割込信号の確認（ステップＳ１０３）を繰り返す。ここで割込信号の入力が全くなされない場合（ステップＳ１０３が常にＮｏ）について考えると、カウンタ変数Ｔｏｆｆが０になるまで、すなわち、設定されたＴ回だけ遅延（ステップＳ１０２）が繰り返される。ここで、遅延時間として１分間が設定されていた場合について考えると、Ｔ値として例えば１５が設定されていると、１５分間遅延される。すなわち、１５分間、ガス検知管測定装置２は休止状態を継続する。割込信号がある場合（ステップＳ１０５でＹｅｓ）の処理の流れについては後記する。Ｔ回の遅延が行われると、カウンタ変数ＴｏｆｆもＴ回カウントダウンされて０になり（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、ステップＳ１０７に進む。
【００８１】
ステップＳ１０７では、ＭＣＵ１０２ａは、端子ＲＢ１およびＲＢ２にＨレベルを出力し、それぞれ制御回路１０２ｄ、１０２ｅを介してポンプ１０７および照明手段１０３をＯＮ状態にするとともに、カウンタ変数ＴｏｎにＴ値を代入する。次にＭＣＵ１０２ａは、カメラ１１０との通信用の端子ＲＡ０およびＲＡ１からケーブル１１１（図３参照）介して、カメラ１１０に対してガス検知管１００の撮影と、撮影して得られた画像データを電子メールに添付し、所定のメールアドレス宛に送信するように命令し、カメラ１１０は画像撮影とメール送信を実行する（ステップＳ１０８）。
【００８２】
次に、ＭＣＵ１０２ａは、割込入力回路１０２ｃによって割込信号が入力されたか否かを確認し（ステップＳ１０９）、割込信号の入力がない場合は（ステップＳ１０９でＮｏ）、カウンタ変数Ｔｏｎの値を１つ減じ（ステップＳ１１０）、カウンタ変数Ｔｏｎの値が０になったかどうかを確認する（ステップＳ１１２）。カウンタ変数Ｔｏｎが０でない場合は（ステップＳ１０６でＮｏ）、ステップＳ１０８に戻り、カメラ１１０によるガス検知管の撮影とその画像データを添付した電子メールの送信処理（ステップＳ１０８）、および割込信号の確認（ステップＳ１０９）を繰り返す。ここで、ステップＳ１０３と同様に、割込信号が全くなされない場合（ステップＳ１０９が常にＮｏ）について考えると、カウンタ変数Ｔｏｎが０になるまで、すなわち、設定されたＴ回だけカメラによる撮影とメール送信処理（ステップＳ１０８）が繰り返される連続測定状態となる。Ｔ値として例えば１５が設定されていると、カメラ１１０による撮影とメール送信、すなわちガス検知管１００の測定が繰り返される。Ｔ回の測定が行われると、カウンタ変数ＴｏｎはＴ回カウントダウンされて０になり（ステップＳ１１２でＹｅｓ）、ステップＳ１０１に戻る。ステップＳ１０１では、ポンプ１０７および照明手段１０３はＯＦＦされ、ステップＳ１０２ないしステップＳ１０６からなる所定時間の休止状態となる。
【００８３】
ここで、休止状態中において、ＭＣＵ１０２ａがステップＳ１０３で割込信号の入力を検知すると（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、ＭＣＵ１０２ａは、カウンタ変数Ｔｏｆｆに０を代入するとともに、スイッチ１０２ｆによって設定されたＴ値を再入力する（ステップＳ１０５）。カウンタ変数Ｔｏｆｆには０が入力されたため、次のステップＳ１０６においてはＹｅｓに分岐し、ポンプ１０７および照明手段１０３がＯＮされ（ステップＳ１０７）、新たなＴ値にしたがって、ステップＳ１０８ないしステップＳ１１２からなる連続測定状態に移行する。
【００８４】
また、ステップＳ１０７ないしステップＳ１１２からなる連続測定状態中において、ＭＣＵ１０２ａがステップＳ１０９で割込信号の入力を検知すると（ステップＳ１０９でＹｅｓ）、ＭＣＵ１０２ａは、カウンタ変数Ｔｏｎに０を代入するとともに、スイッチ１０２ｆによって設定されたＴ値を再入力する（ステップＳ１１１）。カウンタ変数Ｔｏｎには０が入力されたため、次のステップＳ１１２においてはＹｅｓに分岐し、ポンプ１０７および照明手段１０３がＯＦＦされ（ステップＳ１０１）、新たなＴ値にしたがった休止状態に移行する。
【００８５】
この割込信号の入力は、ガス検知管測定装置２によって自動測定中にオペレータが測定間隔を変更したい場合に行う操作である。すなわち、スイッチ１０２ｆの設定を変えて、割込入力回路１０２ｃを介して割込信号を入力することで、新たなＴ値にしたがった測定動作を開始することができる。
また、ＭＣＵ１０２ａは、リセット回路１０２ｂを介してリセット信号が入力されると、何れのステップを実行中であってもその処理を中断し、電源投入時と同様にステップＳ１００から実行を再開する。
【００８６】
（データ管理用コンピュータの動作）
次に、データ管理用コンピュータ２０の動作について、図１３を参照して説明する。ここで、図１３は、図７に示すデータ管理用コンピュータ２０の処理の流れを示すフロー図である。
データ管理用コンピュータ２０は、メール受信手段２１０によってメール受信処理を実行し、ガス検知管測定装置２からの電子メールを受信していないかどうかを確認し、受信した電子メールがあると、その電子メールに添付された画像データを取得し、画像データ記憶手段２１１に記憶する（ステップ２００）。
次に、データ管理用コンピュータ２０は、画像解析手段２１２を用いて、画像データ記憶手段２１１に記憶された画像データを読み出して、その画像を解析してガス濃度を算出し、算出したガス濃度データをガス濃度データ記憶手段２３０（図８参照）に記憶する（ステップＳ２０１）。
【００８７】
ガス濃度が算出されると（ステップＳ２０１）、データ管理用コンピュータ２０は、オペレータから図示しないキーボード等の入力手段を介してガス濃度データの表示要求があるかどうかを確認し（ステップＳ２０２）、表示要求があると（ステップＳ２０２でＹｅｓ）、ガス濃度データ表示手段２１３を用いて、ガス濃度データ記憶手段２３０（図８参照）に記憶されたガス濃度データを読み出し、データ管理用コンピュータ２０の図示しない表示画面に表示する（ステップＳ２０３）。ガス濃度データの表示が終了すると、データ管理用コンピュータ２０は、再びメール受信処理（ステップＳ２００）に戻る。また、ガス濃度データの表示要求がない場合は（ステップＳ２０２でＮｏ）、データ管理用コンピュータ２０は、ガス濃度データを表示することなく、メール受信処理（ステップＳ２００）に戻る。
【００８８】
（メール受信手段（受信手段）の動作）
次に、図１４を参照して、図１３に示すメール受信処理（ステップＳ２００）について詳細に説明する。ここで、図１４は、図７に示すメール受信手段２１０の処理の流れを示すフロー図である。
なお、本実施の形態では、９台のガス検知管測定装置２が稼動しており、それぞれのガス検知管測定装置２は、画像データを添付した電子メールを対応する所定のメールアドレス宛に送信するものである。
【００８９】
メール受信手段２１０は、まず、配列変数fail[i]の全要素（i=1〜9）に０を代入する（ステップＳ３００）。ここで、配列変数fail[i]は、ｉ番目のガス検知管測定装置２からの電子メールの取得に失敗した回数をカウントする変数である。
【００９０】
まず、１番目のガス検知管測定装置２からの電子メールを取得するために、変数ｉに１を設定する（ステップＳ３０１）。次にｉが９以下かどうかを確認し（ステップＳ３０２）、９以下の場合は（ステップＳ３０２でＹｅｓ）、変数ｉに設定されている番号のガス検知管測定装置２が電子メールを送信するメールアドレスに接続する（ステップＳ３０３）。接続したメールアドレスに電子メールがあるかどうかを確認し（ステップＳ３０４）、電子メールがある場合は（ステップＳ３０４でＹｅｓ）、その電子メールを受け取るとともに、対応する配列変数要素fail[i] に０を代入して失敗回数をクリアする（ステップＳ３０５）。次に取得した電子メールにファイル添付された画像データを取得し（ステップＳ３０６）、その画像データを画像データ記憶手段２１１のガス検知管測定装置２毎に設けられた所定のフォルダに記憶する（ステップＳ３０７）。そして、画像データの取得が完了した電子メールは削除する（ステップＳ３０８）。変数ｉに１を加算して（ステップＳ３０９）、ステップＳ３０２に戻り、変数ｉが９以下であれば（ステップＳ３０２でＹｅｓ）、次の番号ｉのガス検知管測定装置２からの電子メールの受信処理（ステップＳ３０３）に進む。以降は同様に、番号１から番号９までのガス検知管測定装置２からの電子メールの受信処理を順次行う。
【００９１】
ステップＳ３０４において、ｉが９より大きい場合は（ステップＳ３０４でＮｏ）、ガス検知管測定装置２からの電子メール受信処理が一巡した状態であるので、７５秒間待機して（ステップＳ３１０）、再度、変数ｉに１を設定し（ステップＳ３０１）、１番目のガス検知管測定装置２からの電子メールの受信処理を繰り返す。ここで、待機時間の７５秒間は、ガス検知管測定装置２の測定間隔に対応しており、測定間隔を変更する場合は、待機時間も対応して適宜設定するようにすればよい。
【００９２】
また、ステップＳ３０４において、電子メールの受信がない場合は（ステップＳ３０４でＮｏ）、対応する配列変数要素fail[i] に１を加算して（ステップＳ３１１）、その配列変数要素fail[i] が５以下かどうかを確認する（ステップＳ３１２）。ステップＳ３１２は、電子メールの取得に連続して失敗した累積回数が５回以下かどうかを確認するものである。累積回数が５回以下の場合は（ステップＳ３１２でＹｅｓ）、その番号ｉの電子メール取得はスキップし、ｉを１つ進めて（ステップＳ３０９）、次の番号に対応するガス検知管測定装置２からの電子メールの受信処理を行う。
【００９３】
他方、失敗の累積回数が６回になると（ステップＳ３１２でＮｏ）、データ管理用コンピュータ２０は、メール受信手段２１０による処理を中止する。
【００９４】
なお、本実施の形態においては、各ガス検知管測定装置２は、それぞれの測定装置毎に異なるメールアドレス宛に画像データを添付した電子メールを送信するようにしたが、１つの共通のメールアドレス宛に送信し、データ管理用コンピュータ２０は、各電子メールの送信者や電子メールの表題等の情報を確認して、どのガス検知管測定装置２から送られてきた電子メールかを判別するようにしてもよい。
【００９５】
（画像解析手段の動作）
次に、図１５を参照して図１３に示す画像解析処理（ステップＳ２０１）について詳細に説明する。ここで、図１５は、図８に示す画像解析手段２１２の処理の流れを示すフロー図である。
画像解析手段２１２は、画像データ取得手段２２０によって、画像データ記憶手段２１１から記憶される画像データを読み出し取得する（ステップＳ４００）。取得した画像データは、検知管画像切出手段２２１を用いて、画像データに含まれる複数のガス検知管画像から１つの画像を切出す（ステップＳ４０１）。切出された１本のガス検知管の画像に対して、平均化処理手段２２２によってガス進行方向と垂直方向の画素値の平均化処理を行い（ステップＳ４０２）、平均化処理された画像データに対して、差分処理手段２２３を用いて、ブランクデータ記憶手段２２７に記憶されるブランクデータとの差分値を算出する（ステップＳ４０３）。更に、差分値データに対して、移動平均処理手段２２４を用いて移動平均処理を行い（ステップＳ４０４）、移動平均処理されたデータから変色層面積算出手段２２５を用いて変色層面積を算出する。算出した変色層面積データは、ガス濃度算出手段２２６に出力するとともに、変色層面積記憶手段２２８に記憶する（ステップＳ４０５）。
【００９６】
そして、画像解析手段２１２は、ガス濃度算出手段２２６を用いて、変色層面積算出手段２２５で算出された変色層面積データと、変色層面積記憶手段２２８に記憶された前回または／およびそれ以前の変色層面積データとに基づいて変色速度を算出し、検量線データ記憶手段２２９に記憶された検量線データを参照してガス濃度を算出し、算出したガス濃度データをガス濃度データ記憶手段２３０に記憶する（ステップＳ４０６）。
【００９７】
ガス濃度を算出すべきガス検知管の画像が残っている場合は（ステップＳ４０７でＹｅｓ）、ステップＳ４０１に戻り、次のガス検知管に対するガス濃度算出処理（ステップＳ４０１ないしステップＳ４０６）を繰り返す。未処理のガス検知管画像がない場合は（ステップＳ４０７でＮｏ）、画像解析手段２１２による処理を終了する。
【００９８】
なお、本実施の形態では、変色速度に基づいてガス濃度を算出するが、変色速度を得るためには少なくとも２回分の測定データ（変色層面積データ）が必要である。したがって、変色層面積記憶手段２２８に１個以上の過去の測定データ（変色層面積データ）が記憶されていない場合（初回の変色層面積を算出時）は、画像解析手段２１２は、ガス濃度算出手段２２６によるガス濃度を算出しないようにする。あるいは、データ管理用コンピュータ２０は、メール受信手段２１０によって各ガス検知管測定装置２に対応する画像データを２回以上取得したことを確認してから、画像解析手段２１２による画像解析処理（ガス濃度算出処理）を行うように制御してもよい。
【００９９】
＜実験例＞
次に、本発明に係るガス検知管測定装置２を用いて撮影したガス検知管の透過光画像の輝度分布と、比較例としてカメラの方向から照明して撮影したガス検知管の反射光画像の輝度分布とを、それぞれ図２０および図２１に示す。
【０１００】
それぞれの実験条件を示す。
（透過光画像）
照明手段：
面発光冷陰極管（秋月電子社、面発光冷陰極管バックライトセットＭ−４１６）
カメラ：
カメラ付き携帯電話（ＮＴＴドコモ社、ムーバＰ５０６ｉＣ）
Ｂ色のカラー信号を使用
ガス検知管：
トルエン用ガス検知管（ガステック社、ガス検知管Ｎｏ．１２２Ｐ）
【０１０１】
（反射光画像（比較例））
照明手段：
蛍光灯（松下電器産業社、ツイン蛍光灯ＦＰＬ２７ＥＸ−Ｎ、長さ２４５ｍｍ）
上記蛍光灯を装着した学習用電気スタンドを用い、カメラと略同じ高さで、蛍光管の軸方向をガス検知管の軸方向と略平行になるように配置して照明した。
カメラ、ガス検知管：
カメラ、ガス検知管、および照明手段以外の他の構成は透過光画像のときと同じものを用いた。
【０１０２】
トルエン用ガス検知管は、白色から褐色に変色する。図２０および図２１の図中、矢印で「褐色」と示したガス検知管の位置ｘ［ピクセル］が０から４０くらいまでがトルエンガスと反応して褐色に変色した層であり、「白色」と示した範囲が未反応および変色途中の層である。
図２０において、グラフ左側の褐色領域およびグラフ右側の白色領域ともに、変色の境界である位置ｘが４０から６０の間を除けば、ほぼフラットな値を示している。
他方、図２１においては、位置ｘが６０から８０の白色領域に比較して、位置ｘが８０から１００にかけての白色領域は輝度レベルが３０ないし４０程度持ち上がっている。これは、この領域において、照明光がガス検知管のガラス表面で正反射し、カメラに入射したためであり、反射型の照明では、撮影対象領域の全面で安定した画像撮影が難しいことを示している。
図２０に示したように、面発光型照明を用いて透過光画像を撮影した場合は、撮影対象領域の全面に対して安定した画像撮影ができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】実施の形態に係るガス濃度測定システムを用いる実施環境の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態に係るガス検知管撮影装置を含むガス検知管測定装置の構成を示す側面図である。
【図３】実施の形態に係るガス検知管撮影装置を含むガス検知管測定装置の構成を示す斜視図である。
【図４】実施の形態に係るガス検知管撮影装置の面発光光源の構成を示す側面図と斜視図である。
【図５】実施の形態に係るガス検知管測定装置のコントローラおよびその制御対象との接続を示す回路図である。
【図６】実施の形態に係るガス検知管測定装置のコントローラの周辺回路を示す回路図である。（ａ）はリセット回路（割込入力回路）、（ｂ）は照明手段を制御するための制御回路、（ｃ）はポンプを制御するための制御回路である。
【図７】実施の形態に係るガス濃度測定システムのデータ管理用コンピュータ（データ管理手段）の構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態に係るガス濃度測定システムの画像解析手段の構成を示すブロック図である。
【図９】画像解析手段による画像解析を説明するための図である。（ａ）はガス検知管測定装置から送信されたガス検知管を撮影した生画像であり、（ｂ）は１本のガス検知管画像を切出した様子を示す画像である。
【図１０】ガス検知管の変色層面積の算出方法を説明するための図である。
【図１１】実施の形態に係るガス濃度測定システムの処理の流れを示すフロー図である。
【図１２】実施の形態に係るガス検知管測定装置の処理の流れを示すフロー図である。
【図１３】データ管理用コンピュータ（データ管理手段）の処理の流れを示すフロー図である。
【図１４】メール受信手段の処理の流れを示すフロー図である。
【図１５】画像解析手段の処理の流れを示すフロー図である。
【図１６】トルエンガスの通気時間と変色層面積の関係を調べた実験結果を示すグラフである。
【図１７】トルエンガスの通気時間と変色層面積の関係のガス濃度依存性調べた実験結果を示すグラフである。
【図１８】トルエンガス濃度と変色速度の関係を示すグラフである。
【図１９】塗装工場でのガス濃度測定結果を画面表示した様子を示す図面である。
【図２０】実施の形態に係るガス検知管測定装置によってガス検知管を撮影した画像の輝度分布を示すグラフである。
【図２１】従来の手法でガス検知管を撮影した画像の輝度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０４】
１ ガス濃度測定システム
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ ガス検知管測定装置
１０ ガス検知管撮影装置
２０ データ管理用コンピュータ（データ管理手段）
１００ ガス検知管
１０１ 筐体
１０１ａ 撮影穴
１０２ コントローラ
１０３ 照明手段
１０４ａ、１０４ｂ 配管
１０５ 遮光部材
１０６ 支持部材
１０７ ポンプ
１１０ カメラ
１１０ａ カメラ本体
１１０ｂ 撮像ユニット
１１０ｃ 送信手段
２１０ メール受信手段（受信手段）
２１２ 画像解析手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス検知管を用いたガス濃度測定に用いるガス検知管撮影装置、そのガス検知管撮影装置を用いたガス検知管測定装置、そのガス検知管測定装置を用いたガス濃度測定システムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス濃度を測定するに際して、ガス検知管を用いた測定が行われている。ガス検知管は特定のガスにさらすと色変化を起こす試薬（検知剤）がガラス管の中に充填されており、その変色層の長さを読み取ることによりガス濃度を検出するものである。ガス検知管は取り扱いが容易であり、作業者の熟練の度合いによらず簡易かつ短時間で目的とするガス成分の濃度を検出することができる。
【０００３】
従来、ガス検知管の変色長は目視で読み取っていたが、それを光学スキャナで読み取り、変色層を求める方法を本願発明者らは先に提案した（特許文献１、非特許文献１〜３）。自動読み取りによりデータの再現性が向上し、変色境界がぼやけているときにも再現性よく変色量を測定できる。更に、ごくわずかな色変化も検出でき、わずかな変色長の変化も測定可能である。また、検知管画像には雑音が多く混入するが、それも信号処理により低減することができる。これらに加えて連続吸引による蓄積効果を加えれば、目視読み取り装置より１桁以上高感度化を達成できる。
【０００４】
しかし、１次元ＣＣＤ等のラインセンサを用いた光学スキャナによって複数の検知管を読み取るためには、ラインセンサのライン方向と垂直方向に、センサまたは被写体を相対移動させて走査する機械的な機構が必要であり、装置の小型化にも限界があった。
【０００５】
また、検知管の軸方向に平行にラインセンサを配置し、機械的走査をなくして光学的にガス検知管の変色長を読み取る読取装置も考えられるが、同時に測定できるのは1種類の検知管のみであり、複数の検知管を用いて複数のガスの濃度を同時に計測するには複数のラインセンサが必要となり、ラインセンサの制御回路等も複数必要となりコスト高が避けられない。
【０００６】
更に、特許文献２においては、カメラを用いて複数の検知管を一度に撮影する測定装置が開示されている。しかし、２次元撮像センサを用いたカメラによって複数の検知管を同時に撮影するには、検知管とカメラを密着ではなく、離れた位置から撮影する必要がある。例えば、焦点距離４．７ｍｍのカメラレンズと１／２型ＣＣＤセンサ（センサチップの対角長が８ｍｍ、縦横比３：４、長辺６．４ｍｍ）を備えたデジタルカメラで、長さ１００ｍｍの検知管の検知剤層をカメラの長辺に収まるように撮影するための被写体とカメラレンズの距離Ｌは、次式で計算することができる。
Ｌ＝４．７ｍｍ×（１００／６．４）＝７３ｍｍ
すなわち、被写体である検知管からカメラレンズを７３ｍｍ以上離す必要があることが分る。
【０００７】
離れた位置から被写体を照明し、その反射光をカメラで撮影する場合においては、照明光源と被写体とカメラの位置関係が一様ではなく、被写体の場所によってはガス検知管のガラス表面からの正反射光がカメラに入射する場合があり、安定した画像を得ることが難しかった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−６２０２６号公報（段落００３０〜段落００３１、図３）
【特許文献２】特開２００２−１３１３０５号公報（段落０００５、図１）
【非特許文献１】田中、吉岡、中本、森泉、“ガス検知管を用いた光学式悪臭センシングシステムによるガス干渉特性と感度向上の一検討”、電気学会論文誌、125E (2005)、pp64-69
【非特許文献２】田中、吉岡、中本、森泉、“ガス検知管を用いた悪臭センシングの研究”、電気学会論文誌、124E (2004)、pp321-326
【非特許文献３】田中、中本、森泉、“ガス検知管と１次元ＣＣＤイメージセンサを用いた可搬型悪臭センシングネットワークの研究”、電気学会ケミカルセンサ研究会、CHS-05-13 (2005)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明では、カメラを用いて複数のガス検知管を同時に撮影する際に、安定した画像が得られるガス検知管撮影装置、そのガス検知管撮影装置を用いたガス検知管測定装置、そのガス検知管測定装置を用いたガス濃度測定装置およびその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は前記した目的を達成するために創案されたものであり、請求項１に記載のガス検知管撮影装置は、ガス検知管を透過する透過光を２次元撮像素子を備えたカメラで撮影するためのガス検知管撮影装置であって、支持部材と、照明手段と、筐体と、を備える構成とした。
【００１１】
かかる構成のガス検知管撮影装置によれば、複数のガス検知管は支持部材によってほぼ同一平面上に配列した状態で支持される。支持部材によって同一平面内に配列された複数のガス検知管は、面発光型の照明手段によって均一に照明される。そして複数のガス検知管を透過した透過光は、外光を遮光する筐体内を通過し、２次元撮像素子を備えたカメラに入射する。
【００１２】
請求項２に記載のガス検知管撮影装置は、請求項１に記載のガス検知管撮影装置の構成に加え、ガス検知管とカメラとの間に、前記複数のガス検知管を透過する前記透過光を選択的に透過する遮光部材を設ける構成とした。
【００１３】
かかる構成のガス検知管撮影装置によれば、照明手段から照射された照明光のうち、複数のガス検知管を透過した透過光のみが、遮光部材に設けられたスリットを選択的に通過し、カメラに入射する。
【００１４】
請求項３に記載のガス検知管測定装置は、複数のガス検知管を透過する透過光を２次元撮像素子を備えたカメラで撮影するために、請求項１または請求項２に記載のガス検知管撮影装置と、カメラと、ポンプと、コントローラと、を備える構成とした。
【００１５】
かかる構成によれば、ガス検知管測定装置は、ガス検知管撮影装置によってほぼ同一平面内に配列された複数のガス検知管を均一に照明し、複数のガス検知管を透過した透過光をカメラに入射することができる。コントローラは、ポンプを駆動（ＯＮ）させて、複数のガス検知管に検知対象となるガスを適宜な時間通気させ、またポンプを停止（ＯＦＦ）してガス検知管へのガスの通気を休止することができる。また、コントローラは、照明手段を適宜なタイミングで点灯（ＯＮ）と消灯（ＯＦＦ）を制御することができる。更に、コントローラは、カメラに対して適宜なタイミングで撮影させることができる。
ガス検知管測定装置は、コントローラを用いてポンプを適宜なタイミングでＯＮ／ＯＦＦ制御することによりガス検知管にガス（大気）を通気し、ガス検知管に充填された検知剤と検知対象となるガス成分を反応させ検知剤を変色させる。そして、ガス検知管測定装置は、コントローラによって適宜なタイミングで照明手段をＯＮ／ＯＦＦ制御するとともに、カメラを制御して、ガス検知管撮影装置によってほぼ平面上に配列された複数のガス検知管の透過光画像を撮影する。
【００１６】
請求項４に記載のガス濃度測定システムは、画像データを送信する送信手段を有する請求項３に記載のガス検知管測定装置と、画像データを受信する受信手段と画像データを解析することでガス濃度を算出する画像解析手段とを有するデータ管理手段と、を備える構成とした。
【００１７】
かかる構成のガス濃度測定システムによれば、ガス検知管測定装置によって適宜なタイミングでポンプ・照明手段・カメラを制御して、通気し変色した複数のガス検知管の透過光画像を撮影し、送信手段を用いてデータ管理手段に撮影した画像データを送信する。画像データの送信は、例えば、携帯電話等の通信手段を用いることができ、電子メールに画像データを添付してデータ管理手段が受信可能な所定のメールアドレス宛に送信する。一方、データ管理手段は受信手段を用いて、ガス検知管測定装置から送信された画像データを添付された電子メールを受信する。データ管理手段は電子メールに添付された画像データを取得し、その画像データから画像解析手段を用いてガス濃度を算出する。データ管理手段としてはコンピュータを用いることができ、適宜プログラムを実行することにより受信手段および画像解析手段として機能させることができる。送信手段からの送信形態が電子メールである場合は、コンピュータは受信手段として機能し、送信された電子メールのメールアドレスに接続して電子メールを受け取り、電子メールに添付された画像データを取得する。次にコンピュータは画像解析手段として機能し、取得した画像データ中のガス検知管の変色状況を解析し、ガス濃度を算出する。
【００１８】
請求項５に記載のガス濃度測定システムは、請求項４に記載のガス濃度測定システムにおいて、複数のガス検知管測定装置を有し、データ管理手段は、これらの複数のガス検知管測定装置から送信された画像データに基づいてガス濃度を算出するように構成した。
【００１９】
かかる構成によれば、データ管理手段は、ガス検知管測定装置が配置された複数地点のガス濃度を収集することができる。
【００２０】
請求項６に記載のガス濃度測定方法は、ガス濃度を測定するために、複数のガス検知管にガスを通気する通気ステップと、複数のガス検知管の透過光画像を撮影する撮影ステップと、撮影した画像データを送信する送信ステップと、送信された画像データを受信する受信ステップと、受信した画像データを解析してガス濃度を算出する画像解析ステップと、を含む。
【００２１】
かかる手順によれば、ガス検知管測定装置によってポンプを駆動し、ほぼ同一平面上に配列された複数のガス検知管に対して検知対象となるガス（大気）を通気し、ガス検知管に充填された検知剤と通気したガス中に含まれるそれぞれのガス検知管の検出対象となるガス成分とを反応させて検知剤を変色させる。それぞれ所定のガス成分と反応して変色した複数のガス検知管は、面発光型の照明手段によって均一に照明され、ガス検知管を透過した透過光画像は、２次元撮像素子を備えたカメラによって同時に１枚の画像中に撮影される。撮影された画像データは、例えば、携帯電話等の通信手段を用いて電子メールに添付され、所定のメールアドレス宛に送信される。送信された電子メールは、例えば、コンピュータを受信手段として機能させて受信し、電子メールに添付された画像データを取得する。取得（受信）した画像データは、コンピュータを画像解析手段として機能させ、画像データ中のガス検知管画像の変色情報を解析することでガス濃度を算出する。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の発明によれば、ほぼ同一平面上に配列された複数のガス検知管の透過光を、外光が遮光された筐体を通して２次元撮像素子を備えたカメラに入射するため、カメラによって複数のガス検知管を、ガス検知管の表面反射や照明ムラの影響を受けることなく安定した画像を撮影することができる。
請求項２に記載の発明によれば、照明手段から照射された照明光のうち、複数のガス検知管を透過した透過光のみをカメラに入射するため、更に迷光等の影響を低減し、コントラスト良く複数のガス検知管の画像を撮影することができる。
請求項３に記載の発明によれば、カメラによるガス検知管撮影装置を用いた複数のガス検知管の撮影において、コントローラによってカメラと照明手段とポンプを制御するため、安定した複数のガス検知管の画像撮影を、人手をかけることなく自動的に行うことができる。
請求項４または請求項６に記載の発明によれば、ガス検知管測定装置によって撮影された複数のガス検知管の画像データを送信し、受信側で画像データを解析してガス濃度を算出するため、複数箇所にガス検知管測定装置を設置する場合においても、人手をかけることなく、広範囲な複数のガス成分の濃度測定を安定して行うことができる。
請求項５に記載の発明によれば、ガス濃度測定システムは、複数のガス検知管測定装置を配置した各地点のガス濃度データをデータ管理用コンピュータに収集することができるため、集計作業などに人手をかけることなくガス濃度分布を知ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、発明を実施するための最良の形態について適宜図面を参照して説明する。
＜装置の構成＞
まず、図１を参照して、本発明によるガス濃度測定システム１の実施の形態について説明する。ここで、図１は、ガス濃度測定システム１の構成を説明するための図である。
図１に示す実施の形態においては、３台のガス検知管測定装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃが設置されている。各ガス検知管測定装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃに装着され、ガス濃度測定に供されるガス検知管は、それぞれのガス検知管測定装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃに取り付けられた送信手段を備えたカメラ（カメラ付き携帯電話）によってガス検知管の透過光画像が撮影される。撮影されたガス検知管の画像データは、携帯電話の電子メール機能によって電子メールに添付され、各携帯電話の最寄りの基地局１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ、電話会社１２、インターネット１３、ＬＡＮ（Local Area Network）等を介して、データ管理手段であるデータ管理用コンピュータ（ホストコンピュータ）２０に送信される。データ管理用コンピュータ２０は、受信した電子メールから画像データを取得し、その画像データを画像解析することによりガス濃度を算出し、算出したデータを記憶・管理する。
また、ガス濃度測定システム１は、複数のガス検知管測定装置２を地理的に広範囲な場所に配置し、ガス検知管測定装置２を配置した各地のガス濃度データをデータ管理用コンピュータ２０が収集して、ガス濃度分布を得ることもできる。
なお、配置する場所は広範囲な場所に限らず、特定の地域や１つの建物、１つの室内であってもよく、ガス濃度分布の測定システムとして用いることもできる。
【００２４】
次に、図２および図３を参照して、本実施の形態に係るガス検知管測定装置２およびガス検知管撮影装置１０について説明する。ここで、図２は、ガス検知管撮影装置１０を含むガス検知管測定装置２の構成を示す側面図であり、図３は、その斜視図である。
【００２５】
ガス検知管撮影装置１０は、筐体１０１と、コントローラ１０２と、照明手段１０３と、配管１０４ａと、配管１０４ｂと、遮光部材１０５と、支持部材１０６と、から構成される。
【００２６】
本実施の形態では、ガス検知管の撮影に際して、迷光等の影響が少なく安定した画像が得られるように、筐体１０１は黒色のアクリル板で構成され、後記する照明手段１０３と組み合わせることで筐体１０１の内部は暗箱を構成する。
ガス検知管撮影装置１０の底部には、面発光光源からなる照明手段１０３が配置され、上方を均一に照明することができる。
照明手段１０３の上方には、測定に使用される複数（６本）のガス検知管１００を支持する支持部材１０６が配置され、複数のガス検知管１００は、支持部材１０６によってほぼ同一平面上に配列される。また、支持部材１０６は、メッシュ部材で形成され、照明手段１０３から照射される照明光を透過する。
更に上方には、ガス検知管１００に合わせてスリットが形成された遮光部材１０５が配置され、ガス検知管１００を透過した透過光のみを選択的に筐体１０１内に導入する。
前記したように、暗箱を構成する筐体１０１の上部には、カメラ１１０によりガス検知管１００の透過光画像を撮影するための撮影穴１０１ａが形成され、また、カメラ１１０の撮像ユニット１１０ｂのカメラレンズが撮影穴１０１ａに合うように、カメラ１１０の設置位置を位置決めするための位置決め部材１０１ｂが設けられている。この位置決め部材１０１ｂは、使用するカメラの形状に合わせて位置を調節することができる。
【００２７】
なお、本実施の形態では、照明手段１０３を底部に配置し、カメラ１１０を上部に取り付けるように構成したが、照明手段１０３が上部になるように構成してもよいし、光路が横向きになるように構成してもよい。
【００２８】
ガス検知管測定装置２は、ガス検知管撮影装置１０と、ポンプ１０７と、送信手段付きカメラ１１０と、コントローラ１０２とから構成され、ガス検知管１００を装着することで、そのガス検知管１００の検知対象となるガスの検出器として機能する。
すなわち、ポンプ１０７を稼動させることで測定対象となる大気（ガス）をガス検知管１００に通気し、大気の通気により変色するガス検知管１００を撮影することで、ガス検知管１００の検知対象となるガス成分を検出するものである。
【００２９】
ガス検知管測定装置２は、測定に使用するガス検知管１００に測定対象のガス（大気）を通気するため、ガス検知管１００の上流側および下流側に、それぞれテフロン（登録商標）製の配管１０４ａおよび１０４ｂが備えられている。これらの配管は、ガス検知管１００をガス検知管測定装置２に装着時に、ガス検知管１００のそれぞれの端部と接続される。なお、上流側の配管１０４ａの他端は大気に開放されており、下流側の配管１０４ｂの他端は、それぞれ１本毎に対応するポンプ１０７に接続される。ポンプ１０７を稼動させ、ポンプ側に吸引することで、上流側の配管１０４ａの開口端から大気が吸引され、配管１０４ａを通して測定対象となる大気がガス検知管１００の内部に通気される。通気された大気中のそれぞれのガス検知管１００の検知対象となるガス成分は検知剤と反応し、検知剤はガス成分の量に応じた長さまで変色する。
また、ポンプ１０７を停止すると、ガス検知管１００への大気の通気も停止し、再度ポンプ１０７が稼動されるまで変色反応は休止する。
【００３０】
ガス検知管撮影装置２は、ガス検知管１００を用いた測定作業を自動的に行うようにコントローラ１０２を備える。コントローラ１０２は、ＭＣＵ（Micro-Controller Unit）を具備し、ＭＣＵとカメラ１１０とを接続するためのケーブル１１１、ＭＣＵによって照明手段１０３およびポンプ１０７のＯＮ／ＯＦＦを制御するための周辺回路等から構成される。コントローラ１０２は、ポンプ１０７と照明手段１０３とカメラ１１０を制御し、ガス検知管測定装置２は測定作業を自動的に行うことができる。コントローラ１０２の詳細については後記する。
【００３１】
ガス検知管測定装置２の好ましい実施の形態では、画像データを送信する送信手段１１０ｃを備え、カメラ１１０によって撮影されたガス検知管の画像データは、送信手段１１０ｃを用いてデータ管理手段であるデータ管理用コンピュータ２０（図１参照）に送信する。なお、本実施の形態では、カメラ１１０として、カメラ（カメラ本体１１０ａ、撮像ユニット１１０ｂ）と送信手段１１０ｃを一体化したカメラ付き携帯電話を用いている。
【００３２】
次に、ガス検知管測定装置２の各構成手段について順次説明する。
（照明手段）
まず、図４を参照して、照明手段１０３を詳細に説明する。ここで図４（ａ）は、照明手段１０３の構成を示す側面図であり、図４（ｂ）はその斜視図である。
照明手段１０３は、筐体１０３ａと、冷陰極管１０３ｂと、インバータ１０３ｃと、電源ケーブル１０３ｄと、拡散板１０３ｅと、から構成される。
本実施の形態においては、照明手段１０３は、冷陰極管１０３ｂを光源とする面発光光源を構成する。一様な面発光型の照明光を得るために、冷陰極管１０３ｂは面内で屈曲した形状をしている。また、冷陰極管１０３ｂから発光される光は、白色アクリル板からなる拡散板１０３ｅによって拡散され、発光面内の輝度分布の均一性が優れた面発光型の照明光を得ることができる。
冷陰極管１０３ｂの両端の電極は、直流−交流変換するインバータ１０３ｃに接続され、高圧高周波交流を供給することで発光する。また、照明手段１０３の電源ケーブル１０３ｄは、コントローラ１０２によってＯＮ（点灯）／ＯＦＦ（消灯）が制御できるようにパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を用いた制御回路を介して電源に接続される。
【００３３】
このような面発光型の照明手段１０３として、例えば、秋月電子社製、面発光冷陰極管バックライトセットＭ−４１６を利用することができる。
なお、面発光型の照明手段１０３としては冷陰極管を光源とするものに限らず、撮影に必要な光量が得られるものであれば、ＬＥＤ（発光ダイオード）、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）等を光源とするものでもよい。
【００３４】
（カメラ）
図２および図３に示したカメラ１１０は、本体１１０ａと、撮像ユニット１１０ｂと、通信手段１１０ｃと、を備える。
カメラ１１０は、複数のガス検知管１００を同時に撮影するため、２次元撮像素子を備えたデジタルカメラを用いる。撮像ユニット１１０ｂは、カメラレンズと２次元撮像素子とから構成され、カメラレンズによって２次元撮像素子上に結像された画像を電気信号（画像データ）に変換する。変換された画像データは、カメラ本体１１０ａにおいて、適宜ＡＤ（アナログ−デジタル）変換、画像圧縮処理され、図示しないカメラ本体１１０ａの内蔵メモリに記憶される。
また、広範囲にわたる複数箇所での同時測定を可能にするため、カメラ１１０は送信手段１１０ｃを備え、撮影した画像データを送信することができる。このような装置として、カメラ付き携帯電話があり、例えば、ＮＴＴドコモ社のムーバＰ５０６ｉＣを用いることができる。この携帯電話は、２．０メガピクセルの画素数を有する２次元ＣＣＤセンサを用いたデジタルカメラを備え、カラー撮影をすることができる。また、デジタルカメラで撮影した画像データを電子メールに添付して、指定したメールアドレス宛に送信する電子メール送信機能を有する。
【００３５】
また、カメラ１１０は、ケーブル１１１を介してコントローラ１０２と接続され、コントローラ１０２からの命令にしたがって、カメラ撮影、電子メール送信等の処理を実行することができ、ガス検知管測定装置２は人手を介することなく、自動的にガス検知管１００の測定処理を行うことがきる。
【００３６】
なお、ＮＴＴドコモ社の携帯電話の制御手順については、同社の下記ホームページにおいて公開されている。
（参考資料）
「自動車携帯電話サービスを利用するための技術参考資料（デジタル方式）第３．２版」， 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ，２００４年６月９日
http://www.nttdocomo.co.jp/binary/pdf/corporate/technology/document/pdc/jidoushadenwa.pdf
【００３７】
また、カメラ１１０は、カメラ付き携帯電話に限定されず、カメラと送信手段（通信手段）は一体型でなくともよい。また、送信手段は携帯電話に限定されずＰＨＳ（Personal Handy-phone System）でもよく、無線ＬＡＮや有線ＬＡＮ等の他の送信手段であってもよい。
【００３８】
（ガス検知管）
ガス検知管１００は、数ｍｍ〜十数ｍｍ程度の一定内径のガラス管内に、アルミナ、シリカゲル等からなる数十μｍ程度の粒径の粒体に、検知対象となるガスと反応して変色する試薬をコーティングした検知剤が充填されている。ガラス管の一端から検体であるガス（大気）を通気することで、検知対象となるガス成分の吸入量に応じ、ガス導入端（上流端）から排気端（下流端）に向けて変色層が伸びて行く。変色層の長さは、通気量（体積）を一定とすると、検知対象となるガス濃度が高いほど長く、低いほど短くなる。
【００３９】
ガス検知管１００は、検知ガスの種類によって検知剤が異なり変色する色も異なる。ガス検知管は市販されており、例えば、ガステック社製のＮｏ．１２２Ｐ（トルエン用）、Ｎｏ．７１（メチルメルカプタン用）を用いることができ、更に種々のガスに対応したガス検知管を利用することができる。
【００４０】
（支持部材）
支持部材１０６は、照明手段１０３の上方に配置され、測定に使用される複数（６本）のガス検知管１００をほぼ平面状に配列した状態で支持する。支持部材１０６は、上部が開口した箱型形状をしており、上部の開口部からガス検知管１００の着脱をすることができる。また、支持部材１０６は、照明手段１０３から照射される照明光がガス検知管１００を照明することができるようにメッシュ部材で形成されている。
【００４１】
なお、支持部材１０６は、照明光を一様に透過する構成であれば、下面側はメッシュ部材でなく透明アクリル板のような透明部材であってもよいし、ガス検知管１００の端部のみ支持するようにし、変色層の領域は開口する構成としてもよい。また、照明手段１０３の上面の拡散板１０３ｅが支持部材を兼ねるようにし、拡散板１０３ｅがガス検知管１００を直接支持するように構成してもよい。
【００４２】
（遮光部材）
遮光部材１０５は、支持部材１０６の上方に配置され、ガス検知管１００に合わせてスリットが形成された黒色のアクリル樹脂で形成される。遮光部材１０５は、ガス検知管１００を透過した透過光のみを選択的に筐体１０１内に導入し、ガス検知管撮影時において迷光等の影響を低減する。
【００４３】
より好ましくは、ガス検知管１００を透過する透過光全体ではなく、ガス濃度の測定に必要な検知剤の充填領域に合わせてスリットが形成し、検知剤の充填領域を透過した透過光のみを透過するように構成してもよい。
なお、遮光部材１０５は、黒のアクリル板で構成したが、つや消し塗装や無光沢の黒紙を貼付して、更に迷光の影響を低減するようにしてもよい。
また、筐体１０１の内部の筐体内部についても同様に、つや消し塗装や無光沢の黒紙を貼付するようにしてもよい。
【００４４】
（ポンプ）
ポンプ１０７は、配管１０４ｂを介してガス検知管１００の下流端に接続され、ポンプ１０７の駆動によりポンプ側に吸引し、ガス検知管１００内に大気を通気する。ポンプ１０７の電源ラインはパワーＭＯＳＦＥＴを介して５Ｖの直流電源に接続され、コントローラ１０２によってＯＮ（駆動）／ＯＦＦ（停止）が制御される。
ポンプ１０７は、６本のガス検知管１００それぞれに対して同型のポンプを１台ずつ接続し、各ガス検知管１００を均等な吸引力で吸引する。
なお、複数のガス検知管１００を均等に吸引できる吸引力のポンプ１０７であれば、６本の下流側の配管１０４ｂを集合し、１台のポンプで吸引するように構成してもよい。
また、ポンプ１０７の駆動電源は直流電源に限らず、交流電源であってもよい。更に、複数のポンプを組み合わせるよう構成してもよい。
【００４５】
（コントローラ）
図５および図６を参照して、コントローラ１０２を詳細に説明する。ここで、図５は、コントローラ１０２の構成を示す回路図であり、図６はコントローラ１０２に付随する回路を示す回路図であって、（ａ）はリセット回路、（ｂ）は照明手段１０３と接続するための制御回路、（ｃ）はポンプ１０７と接続するための制御回路である。
コントローラ１０２は、ＭＣＵ１０２ａ、リセット回路１０２ｂ、割込入力回路１０２ｃ、制御回路１０２ｄ、１０２ｅ、スイッチ１０２ｆ、レギュレータＲＥＧ、水晶発振子ＣＲＹＳＴＡＬ、抵抗素子、コンデンサ、ＬＥＤ等から構成される。
【００４６】
ＭＣＵ１０２ａは、演算回路、ＲＡＭ、フラッシュメモリ又はＲＯＭ、入出力回路等から構成される、いわゆる１チップマイコンである。本実施の形態ではＭＣＵ１０２ａとして、マイクロチップ・テクノロジー社の８ビットマイクロコントローラ PIC16F84A を用いている。
ＭＣＵ１０２ａには、ＭＣＵ１０２ａの動作クロックを生成するための水晶発振子ＣＲＹＳＴＡＬと、５Ｖ電源を供給するためのレギュレータＲＥＧが接続される。
また、リセット信号入力端子（ＭＣＬＲ）、割込信号入力端子（ＲＢ０／ＩＮＴ）にはそれぞれリセット回路１０２ｂ、割込入力回路１０２ｃが接続される。図６（ａ）に示す回路は、リセット回路１０２ｂおよび割込入力回路１０２ｃの例であり、抵抗素子、コンデンサ、ダイオードおよびスイッチＳＷから構成される。リセット回路および割込入力回路はスイッチＳＷが開の状態では出力端子（ＯＵＴ）からはＨ（High）レベルが出力され、スイッチＳＷを閉じるとＬ（Low）レベルが出力される。スイッチＳＷは例えば押しボタン型スイッチを用いることができ、それぞれ、リセット回路および割込入力回路のスイッチＳＷを押下することでＭＣＵ１０２ａに対してリセット信号、割込信号を入力できるよう構成されている。
【００４７】
図５に戻って、他の入出力端子である端子ＲＢ１、ＲＢ２には、それぞれポンプ１０７、照明手段１０３のＯＮ／ＯＦＦを制御するための制御回路１０２ｄ、１０２ｅが接続されている。
図６（ｂ）は、制御回路１０２ｅと照明手段１０３の接続の様子を示す回路図である。制御回路１０２ｅは、ＭＯＳＦＥＴと、２個の抵抗素子から構成される。照明手段１０３に供給される１２Ｖの直流電源のグランド側はＭＯＳＦＥＴ（回路図では2SK2231を使用）を介して接地される。制御回路１０２ｅの入力端子（ＩＮ）はＭＣＵ１０２ａの入出力用の端子ＲＢ２に接続され、ＭＣＵ１０２ａからＨレベルの信号が出力され、ＭＯＳＦＥＴのゲートに印加されるとＭＯＳＦＥＴのドレイン・ソース間に電流が流れ、照明手段１０３が点灯（ＯＮ）する。また、ＭＣＵ１０２ａの入出力用の端子ＲＢ２からＬレベルの信号が出力されると、制御回路のＭＯＳＦＥＴのドレイン・ソース間の電流が流れず、照明手段１０３は消灯（ＯＦＦ）する。
図６（ｃ）は、制御回路１０２ｄとポンプ１０７の接続の様子を示す回路図である。ポンプに供給する直流電源の電圧が５Ｖであり、制御回路１０２ｄの入力端子（ＩＮ）と接続するＭＣＵ１０２ａの入出力端子がＲＢ１である以外は、前記した照明手段１０３の場合とＯＮ／ＯＦＦ制御の動作は同じであるので説明は省略する。
【００４８】
図５に戻って、ＭＣＵ１０２ａの入出力用の端子ＲＡ０，ＲＡ１，ＲＡ２はケーブル１１１（図３参照）を介してカメラ１１０に接続される。ＭＣＵ１０２ａの入出力用の端子ＲＡ０，ＲＡ１はデータ送受信用（ＴＸ信号，ＲＸ信号）に用いられ、カメラ１１０との通信を行うことができる。ＭＣＵ１０２ａはこのカメラ１１０との通信により、カメラ１１０に対してカメラ撮影、電子メール送信等の処理を命令することができる。
また、端子ＲＡ２はカメラ１１０への電源供給（charge）のために供され、カメラ１１０の図示しない内蔵バッテリの容量の制約を受けることなく長時間の測定が可能となる。
【００４９】
ＭＣＵ１０２ａの入出力用の端子ＲＢ４ないしＲＢ７にはスイッチ１０２ｆが接続され、スイッチ１０２ｆによって４ビットのデータ入力値を設定することができる。
本実施の形態では、スイッチ１０２ｆは設定値が数値表示されるデジタルスイッチを用いているが、安価なディップスイッチ等を用いてもよい。
【００５０】
ＭＣＵ１０２ａは以上説明した構成により、ＭＣＵ１０２ａ内の図示しないプログラム用メモリに記憶されたプログラムにしたがって、カメラ１１０、照明手段１０３、ポンプ１０７を制御することができる。
【００５１】
本実施の形態では、コントローラ１０２としてＭＣＵを用いた例を説明したが、ノート型ＰＣ（Personal Computer）等の汎用のコンピュータを用いて構成することもできる。また、リセット回路、制御回路等は前記した回路に限定されるものではなく、同等の機能を実現するものであればどのような形態のものでも用いることができる。
【００５２】
（データ管理用コンピュータ（データ管理手段））
図７を参照して、データ管理手段であるデータ管理用コンピュータ（ホストコンピュータ）２０について説明する。ここで、図７はデータ管理用コンピュータ２０において実行する機能の構成を示すブロック図である。
データ管理用コンピュータ２０では、メール受信手段２１０と、画像データ記憶手段２１１と、画像解析手段２１２と、ガス濃度データ表示手段２１３と、して機能するプログラムが実行される。
ガス検知管測定装置２Ａ等によって、ガス検知管画像を撮影した画像データを添付した電子メールが送信される（図１参照）。データ管理用コンピュータ２０は、メール受信手段２１０を用いて受信メールの有無を確認し、受信メールがある場合は受信メールに添付された画像データを取得し、画像データ記憶手段２１１に記憶する。
画像データ記憶手段２１１に記憶された画像データは、画像解析手段２１２を用いて、ガス検知管の変色層の長さに基づいてガス濃度を算出する。データ管理用コンピュータ２０は、算出したガス濃度データをオペレータの要求に応じて、ガス濃度データ表示手段２１３を用いて数値あるいはグラフ等の形式で表示する。
【００５３】
また、データ管理用コンピュータ２０は、複数のガス検知管測定装置２０が配置された各地点のガス濃度を収集することができるため、ガス検知管測定装置を配置した地域のガス濃度分布を得ることもできる。そして、ガス濃度データ表示手段２１３を用いて地図上にガス濃度分布を表示することができる。
各手段の詳細については順次説明する。
【００５４】
（メール受信手段（受信手段））
メール受信手段２１０は、各ガス検知管測定装置が送信する電子メールのメールアドレスを順次検索し、受信メールがあると、その受信メールから添付された画像データを取得し、画像データ記憶手段２１１に記憶する。
【００５５】
（画像解析手段）
図８を参照して、画像解析手段２１２について説明する。ここで図８は、画像解析手段２１２の構成を示すブロック図である。
画像解析手段２１２は、画像データ取得手段２２０と、検知管画像切出手段２２１と、平均化処理手段２２２と、差分処理手段２２３と、移動平均処理手段２２４と、変色層面積算出手段２２５と、ガス濃度算出手段２２６と、ブランクデータ記憶手段２２７と、変色層面積記憶手段２２８と、検量線データ記憶手段２２９と、ガス濃度データ記憶手段２３０と、から構成される。
【００５６】
画像解析手段２１２は、画像データ取得手段２２０を用いて、ガス検知管を撮影した画像データを画像データ記憶手段２１１から読み出す（取得する）。また、画像データの取得に併せて、画像データ中に撮影されたガス検知管に対応する検知対象情報も取得する。この検知対象情報は、ガス検知管で検知したガスの種類に関する情報であり、変色する色に関する情報、ガス検知管のサイズに関する情報等が含まれ、変色する色に応じてＲＧＢの３色の輝度信号から最適の色信号を選択する。また、ガス検知管のサイズ情報は、検知剤が充填され変色可能な領域の長さに相当し、後段の検知管画像切出手段２２１において、解析対象とするガス検知管の変色可能領域を適確に切出すために用いられる。
【００５７】
検知管画像切出手段２２１は、画像データに含まれる複数のガス検知管画像から、解析対象とする１本のガス検知管画像の切出しを行う。また、前記した検知対象情報に基づき、ＲＧＢの３色から構成されるカラー画像の輝度信号から、そのガス検知管の解析に適した色の輝度信号を選択する。
例えば、変色が白色から黄色に変化するものである場合、後段の画像解析処理においては、画像データのカラー信号の内、黄色に対する感度の最も高いＢ色（Ｂｌｕｅ）信号を選択する。また、白色から赤色系に変色する場合は、Ｇ色（Ｇｒｅｅｎ）信号を選択し、青色系に変色する場合はＲ色（Ｒｅｄ）信号を選択するという具合に、色変化の情報に基づいて最適なカラー信号を選択することで、画像解析によるガス濃度の検出を精度よく行うことができる。
【００５８】
図９（ａ）は、ガス検知管測定装置２から送信された電子メールに添付された画像データそのまま（生画像）を、データ管理用コンピュータ２０の画面に表示した様子を示す。画面にはガス検知管測定装置２に装着された６本のガス検知管の画像２００ａないし２００ｆが表示されている。
画像解析手段２１２は、６本の検知管の画像２００ａから２００ｆに対して順次解析を行うが、検知管画像切出手段２２１に対して、この内の１本の画像切出しを指示する。検知管画像切出手段２２１は指示された検知管画像を切出す。図９（ｂ）に、１本の検知管画像を切出した様子を示す。
【００５９】
平均化処理手段２２２は、切出された１本の検知管画像の画像データに対して、ガス進行方向と垂直方向に画素値（輝度信号）の平均化を行う。図９（ｂ）において、矢印ｘで示した水平方向がガス進行方向である。平均化処理手段２２２は、ガス検知管画像の垂直方向（矢印ｙの方向）の矢印Ｌｙで示した範囲の画素値を、ガス進行方向のＬｘで示した範囲において１画素毎に平均値を算出する。すなわち、検知管画像の水平方向および垂直方向の画素数を、それぞれＬｘ個、Ｌｙ個とすると、Ｌｙ個の平均値をＬｘ組だけ算出する。
この平均化処理によって、検知剤が粒体であることによる撮影画像中の粒状ノイズ（画像ムラ）を低減することができる。また、この演算の結果、検知剤層の各位置と輝度値の関係を表すデータを得ることができる。
【００６０】
差分処理手段２２３は、平均化処理手段２２２で算出された検知剤層と輝度値の関係を示すデータと、未使用（未変色）のガス検知管を撮影していられたブランクデータとの差分を計算し、変色による輝度変化を算出する。カメラで撮影して得られた輝度値は、変色前を白色とすると、変色前が最も輝度値が高く、変色により照明光を吸収するため輝度値が低下する。したがって、変色前のブランクデータから変色後の輝度データを減算する差分値を輝度変化として計算することで、変色前を０とし、変色により数値が増加する輝度変化データに変換することができる。
また、ブランクデータとの差分を計算することにより、ガス検知管の表面反射やカメラの感度ムラ等の雑音成分を相殺し、ガス濃度の検出を精度よく行うことができる。
ブランクデータは、測定開始前の未変色の状態の画像を撮影して、前記した平均化処理手段２２２で平均化処理したデータとして得ることができる。このブランクデータをブランクデータ記憶手段２２７に記憶しておき、変色したガス検知管の画像データを解析するときに読み出して用いる。
【００６１】
移動平均処理手段２２４は、差分処理手段２２３で算出された差分データに対して移動平均処理を行う。ここで移動平均とは、検知剤層の位置ｘに対する輝度変化の関係を示すデータにおいて、位置ｘ（単位は画素＝ピクセルとする）を１画素ずつシフトして前後所定の画素範囲の輝度値の平均値を算出するフィルタ処理であり、高空間周波数のノイズを低減することができる。すなわち、水平方向の検知剤の粒状性に起因する粒状ノイズや、変色層の他の色ムラを低減することができる。
本実施の形態では、１７次の移動平均フィルタ（中心の画素を含め、前後８画素の輝度変化値を平均する）を用いる。なお、移動平均フィルタのサイズは１７次に限定されるものではなく、ノイズのレベルに応じて適宜変更してもよい。また、参照する画素値の単純平均ではなく、中心の画素から遠くなるほど重みを減じた加重平均を算出するようにしてもよい。
【００６２】
変色層面積算出手段２２５は、移動平均処理手段２２４で算出した検知剤層の位置ｘと輝度変化の関係を示すデータから変色層面積を算出する。変色層面積の算出方法について、図１０を参照して説明する。ここで図１０は、移動平均処理手段２２４によって算出された検知剤層の位置ｘと輝度変化の関係を、ガス検知管と対比して模式的に表した図である。
図１０において、上方のグラフは、検知剤層のガス進行方向における位置（変色距離）をｘ、輝度変化をｆ(ｘ)としたときの両者の関係を示すグラフである。ガス検知管は左端から右方に向かって変色し、このグラフの斜線部分が変色した領域であることを示す。
ｆyaは、完全に変色したときの輝度変化の平均値である。一方、未変色の領域では、前記した差分処理により輝度変化値は０である。グラフ中ほどの輝度変化がなだらかに変化する領域は、変色が進行中の領域である。このように変色層と未変色層の境界が曖昧な場合においても適切に変色量を検出できるように、本実施の形態では、変色長の代わりに変色層面積を用いる。
【００６３】
検知剤が充填された層の全範囲における輝度変化の総和をＳ（図１０において斜線で示した面積Ｓ＝変色層面積）、検知剤の全粒子中で反応した生成物質の個数をＰ[個/cm]とすると、ＳとＰとの間に比例関係（Ｓ∝Ｐ）があることを利用してガス濃度を求める。変色層面積Ｓは、区分求積法により算出する。
【００６４】
次に、区分求積法について説明する。Δｘをサンプリング間隔[cm/pixel]、ｎをデータ数[pixel]、ｘｉはｘｉ＝Δｘ×ｉで、図１０の検知剤左端を原点として原点からの長さ、ｆ(ｘｉ)をｘｉにおける輝度変化とし、図１０における斜線部の面積をＳとすると、（１）式からＳを求めることができる。
【００６５】
【数１】
【００６６】
変色層面積算出手段２２５は、算出した変色層面積をガス濃度算出手段２２６に出力するともに、変色層面積記憶手段２２８に記憶する。
なお、この画像解析の手法については、本願発明者らにより前記した非特許文献１に詳しく開示されている。
【００６７】
ガス濃度算出手段２２６は、変色層面積算出手段２２５で算出された変色層面積データおよび変色層面積記憶手段２２８に記憶された前回または／およびそれ以前の変色層面積データを読み出して変色速度を算出し、検量線データ記憶手段２２９に予め記憶された変色速度とガス濃度の関係を表す検量線データを参照してガス濃度を算出する。算出したガス濃度データはガス濃度データ記憶手段２３０に記憶する。
【００６８】
このガス濃度算出の手順について、適宜図面を参照して説明する。
まず、変色速度とガス濃度の関係を示す検量線データの作成方法について、トルエンガスを検出対象ガスとしたときの実験例について説明する。
まず、サンプリングバッグ（ＧＬサイエンス社製、材質はフッ素樹脂）に 100ppb のトルエンガスを詰めた。ガス濃度はＰＩＤ検出器（Photo Ionization Detector，REA社 モデルPGM-7240）を用いて確認した。サンプリングバッグ中のトルエンガスを一定の通気速度でガス検知管（ガステック社、トルエン用ガス検知管No.122P）に導入し、適宜な間隔でガス検知管画像を撮影して前記した手順で変色層面積を算出した。また、使用したトルエンガス検知管は白色から茶色に変色するため、Ｂ色のカラー信号を用いた。
図１６に、その実験結果を示す。通気時間に比例して一定速度で変色層面積が増加することがわかる。ここで、グラフの傾きである変色層面積の増加速度（以降、変色速度と呼ぶ）は、そのガス濃度に依存する。この依存関係について次の実験で説明する。
なお、通気時間が２０分位で変色層面積の増加が飽和するが、これはガス検知管の端部まで変色したためである。
【００６９】
次に、様々なトルエンガスの濃度について、前記した通気時間と変色層面積の関係を測定した結果を図１７に示す。通気時間とともに変色層面積は直線的に増加し、ガス検知管の端部まで変色すると変色層面積は飽和する。そして、変色速度は濃度に依存することがわかる。
この実験結果から、各ガス濃度について変色層面積が直線的に変化する部分の傾きを、その濃度の変色速度として算出した。そうして得られたトルエンガス濃度と変色速度の関係を図１８に示す。変色速度からガス濃度を算出する本手法では、図中矢印で示した１６ppbまで測定可能であることが分った。
【００７０】
図８に戻って、本実施の形態では、このようなガス濃度と変色速度の関係を検量線データとして、検知対象とする様々なガスに対して予め求めておき、検量線データ記憶手段２２９に記憶しておく。
ガス濃度算出手段２２６は、変色層面積算出手段２２５で新たに算出された変色層面積データと前回の測定時の変色層面積データとから変色速度を算出し、前記検量線データを用いて、その変色速度に対応するガス濃度を算出する。算出したガス濃度データは、ガス濃度データ記憶手段２３０に記憶する。
なお、変色速度算出においては、前回の測定値のみを参照するのではなく、更に過去の測定値を参照して変色速度を算出するように構成してもよい。
【００７１】
（ガス濃度データ表示手段）
図７に戻って、ガス濃度データ表示手段２１３は、画像解析手段２１２において算出され、画像解析手段２１２のガス濃度データ記憶手段２３０（図８参照）に記憶されるガス濃度データを、オペレータの要求に応じてデータ管理用コンピュータの画面に表示する。
図１９にガス濃度測定結果の表示例を示す。ガス濃度は約１５分間隔で測定期間と休止期間を設定し、測定期間中は約１分間隔で測定を繰り返した。また休止期間中はポンプを停止し、ガス検知管の変色が進行しないようにした。
そして、データ管理用コンピュータ２０の図示しないキーボード、マウス等の入力手段を介して入力されたオペレータの指示に従い、２点鎖線で囲まれたＡ，Ｂ，Ｃ３箇所のガス濃度を前記した手順で算出し、変色層面積の経時変化を示すグラフ上に表示したものである。
なお、表示の形式は図１９の例に限定されるものではなく、画面表示ではなくプリンタを接続して印刷するようにしてもよい。
【００７２】
また、ガス濃度測定システム１は、複数のガス検知管測定装置２を配置し、地理的に広範囲な場所のガス濃度を測定することができる。そして、データ管理用コンピュータ２０は、ガス濃度データ表示手段２１３を用いて、測定地点を含む地図を表示するとともに、各測定地点に対するガス濃度値を表示することができる。また、収集した複数地点のガス濃度データに基づき、例えばコンピュータグラフィックスの手法を用いて等濃度線を作成し、地図上に重畳表示し、ガス濃度分布を視覚的に分りやすく表示することもできる。
【００７３】
＜装置の動作＞
（ガス濃度測定システムの動作）
図１１を参照して、本発明の実施の形態に係る図１に示したガス濃度測定システム１の動作について説明する。ここで、図１１は、ガス濃度測定システム１の処理の流れを示すフロー図である。
なお、図１に示す構成例では、ガス濃度測定システム１は３台のガス検知管測定装置２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）と１台のデータ管理手段（データ管理用コンピュータ）２０から構成されるが、ガス検知管測定装置２は１台でもよく、２台以上の複数台を用いることもできる。
【００７４】
まず、ガス検知管測定装置２（図２参照）による測定動作から説明を始める。ガス検知管測定装置２は、コントローラ１０２の制御によってポンプ１０７を駆動して、ガス検知管測定装置２に装着されたガス検知管１００に大気を通気する（ステップＳ１０）。
次に、ガス検知管測定装置２は、コントローラ１０２の制御にしたがって所定のタイミングでカメラ１１０を用いてガス検知管１００の透過光画像の撮影を行う（ステップＳ１１）。なお、撮影の際には、コントローラ１０２は照明手段１０３を点灯するように制御する。
ガス検知管測定装置２は送信手段１１０ｃを用いて、カメラ１１０によって撮影された画像データを電子メールに添付して、データ管理用コンピュータ２０が受信可能なメールアドレス宛に送信する（ステップＳ１２）。
【００７５】
なお、画像データの送信および受信手段として、電子メールシステムを用いる場合は、ガス検知管測定装置２から送信される電子メールは所定のメールサーバに保存され、受信側のデータ管理用コンピュータ２０は、任意のタイミングで受信した電子メールを受け取ることができるため、各ガス検知管測定装置２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）とデータ管理用コンピュータ２０は、それぞれ非同期で動作することができる。
【００７６】
一方、データ管理用コンピュータ２０（図７参照）は、画像データを受信する受信手段であるメール受信手段２１０を用いてガス検知管測定装置２から送信された画像データを受信して、添付された画像データを取得する（ステップＳ２０）。そして取得した画像データを画像データ記憶手段２１１に記憶する。
データ管理用コンピュータ２０は、画像データ記憶手段２１１に記憶された画像データを読み出し、画像解析手段２１２を用いて、画像データを解析してガス濃度を算出する（ステップＳ２１）。
データ管理用コンピュータ２０は、算出したガス濃度データを、ガス濃度データ表示手段２１３を用いて、オペレータの要求に応じてデータ管理用コンピュータ２０の図示しない画面に表示する（ステップＳ２２）。
【００７７】
なお、各ガス検知管測定装置２は、それぞれのコントローラ１０２の設定にしたがって、ガス検知管１００の測定作業（ステップＳ１０ないしステップＳ１２）を適宜繰り返し実行する。
また、データ管理用コンピュータ２０は、所定のタイミングで画像データの受信と、画像データの画像解析と、必要に応じてガス濃度データの表示と、を含む処理（ステップＳ２０ないしステップＳ２２）を繰り返し実行する。
【００７８】
（ガス検知管測定装置の動作）
次に、図１２を参照して、図２および図３に示した本発明の実施の形態に係るガス検知管測定装置２の動作について詳細に説明する。ここで、図１２は、ガス検知管測定装置２の処理の流れを示すフロー図である。
なお、本実施の形態においては、ガス検知管測定装置２は、所定回数の連続測定と、所定時間の休止期間を交互に繰り返すようにコントローラ１０２によって制御される。
【００７９】
まず、ガス検知管測定装置２の図示しない電源スイッチによって電源を投入すると、コントローラ１０２のＭＣＵ１０２ａは、内蔵されるプログラムメモリからプログラムを読み出し、そのプログラムにしたがって処理を実行する。電源投入後、ＭＣＵ１０２ａは、端子ＲＢ４〜ＲＢ７に接続されたスイッチ１０２ｆによる設定値を読取り、変数Ｔに入力する（ステップＳ１００）。
次にＭＣＵ１０２ａは、端子ＲＢ１およびＲＢ２にＬレベルを出力し、それぞれ制御回路１０２ｄ、１０２ｅを介してポンプ１０７および照明手段１０３のＯＦＦ状態を保つとともに、カウンタ変数ＴｏｆｆにステップＳ１００で入力したＴ値を代入する（ステップ１０１）。
【００８０】
この後、ＭＣＵ１０２ａは所定の時間遅延し（所定の時間アイドル状態を継続する）（ステップＳ１０２）、割込入力回路１０２ｃによって割込信号が入力されたか否かを確認する（ステップＳ１０３）。割込信号の入力がない場合は（ステップＳ１０３でＮｏ）、カウンタ変数Ｔｏｆｆの値を１つ減じ（ステップＳ１０４）、カウンタ変数Ｔｏｆｆの値が０になったかどうかを確認する（ステップＳ１０６）。カウンタ変数Ｔｏｆｆが０でない場合は（ステップＳ１０６でＮｏ）、ステップＳ１０２に戻り、所定時間の遅延（ステップＳ１０２）、割込信号の確認（ステップＳ１０３）を繰り返す。ここで割込信号の入力が全くなされない場合（ステップＳ１０３が常にＮｏ）について考えると、カウンタ変数Ｔｏｆｆが０になるまで、すなわち、設定されたＴ回だけ遅延（ステップＳ１０２）が繰り返される。ここで、遅延時間として１分間が設定されていた場合について考えると、Ｔ値として例えば１５が設定されていると、１５分間遅延される。すなわち、１５分間、ガス検知管測定装置２は休止状態を継続する。割込信号がある場合（ステップＳ１０５でＹｅｓ）の処理の流れについては後記する。Ｔ回の遅延が行われると、カウンタ変数ＴｏｆｆもＴ回カウントダウンされて０になり（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、ステップＳ１０７に進む。
【００８１】
ステップＳ１０７では、ＭＣＵ１０２ａは、端子ＲＢ１およびＲＢ２にＨレベルを出力し、それぞれ制御回路１０２ｄ、１０２ｅを介してポンプ１０７および照明手段１０３をＯＮ状態にするとともに、カウンタ変数ＴｏｎにＴ値を代入する。次にＭＣＵ１０２ａは、カメラ１１０との通信用の端子ＲＡ０およびＲＡ１からケーブル１１１（図３参照）介して、カメラ１１０に対してガス検知管１００の撮影と、撮影して得られた画像データを電子メールに添付し、所定のメールアドレス宛に送信するように命令し、カメラ１１０は画像撮影とメール送信を実行する（ステップＳ１０８）。
【００８２】
次に、ＭＣＵ１０２ａは、割込入力回路１０２ｃによって割込信号が入力されたか否かを確認し（ステップＳ１０９）、割込信号の入力がない場合は（ステップＳ１０９でＮｏ）、カウンタ変数Ｔｏｎの値を１つ減じ（ステップＳ１１０）、カウンタ変数Ｔｏｎの値が０になったかどうかを確認する（ステップＳ１１２）。カウンタ変数Ｔｏｎが０でない場合は（ステップＳ１０６でＮｏ）、ステップＳ１０８に戻り、カメラ１１０によるガス検知管の撮影とその画像データを添付した電子メールの送信処理（ステップＳ１０８）、および割込信号の確認（ステップＳ１０９）を繰り返す。ここで、ステップＳ１０３と同様に、割込信号が全くなされない場合（ステップＳ１０９が常にＮｏ）について考えると、カウンタ変数Ｔｏｎが０になるまで、すなわち、設定されたＴ回だけカメラによる撮影とメール送信処理（ステップＳ１０８）が繰り返される連続測定状態となる。Ｔ値として例えば１５が設定されていると、カメラ１１０による撮影とメール送信、すなわちガス検知管１００の測定が繰り返される。Ｔ回の測定が行われると、カウンタ変数ＴｏｎはＴ回カウントダウンされて０になり（ステップＳ１１２でＹｅｓ）、ステップＳ１０１に戻る。ステップＳ１０１では、ポンプ１０７および照明手段１０３はＯＦＦされ、ステップＳ１０２ないしステップＳ１０６からなる所定時間の休止状態となる。
【００８３】
ここで、休止状態中において、ＭＣＵ１０２ａがステップＳ１０３で割込信号の入力を検知すると（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、ＭＣＵ１０２ａは、カウンタ変数Ｔｏｆｆに０を代入するとともに、スイッチ１０２ｆによって設定されたＴ値を再入力する（ステップＳ１０５）。カウンタ変数Ｔｏｆｆには０が入力されたため、次のステップＳ１０６においてはＹｅｓに分岐し、ポンプ１０７および照明手段１０３がＯＮされ（ステップＳ１０７）、新たなＴ値にしたがって、ステップＳ１０８ないしステップＳ１１２からなる連続測定状態に移行する。
【００８４】
また、ステップＳ１０７ないしステップＳ１１２からなる連続測定状態中において、ＭＣＵ１０２ａがステップＳ１０９で割込信号の入力を検知すると（ステップＳ１０９でＹｅｓ）、ＭＣＵ１０２ａは、カウンタ変数Ｔｏｎに０を代入するとともに、スイッチ１０２ｆによって設定されたＴ値を再入力する（ステップＳ１１１）。カウンタ変数Ｔｏｎには０が入力されたため、次のステップＳ１１２においてはＹｅｓに分岐し、ポンプ１０７および照明手段１０３がＯＦＦされ（ステップＳ１０１）、新たなＴ値にしたがった休止状態に移行する。
【００８５】
この割込信号の入力は、ガス検知管測定装置２によって自動測定中にオペレータが測定間隔を変更したい場合に行う操作である。すなわち、スイッチ１０２ｆの設定を変えて、割込入力回路１０２ｃを介して割込信号を入力することで、新たなＴ値にしたがった測定動作を開始することができる。
また、ＭＣＵ１０２ａは、リセット回路１０２ｂを介してリセット信号が入力されると、何れのステップを実行中であってもその処理を中断し、電源投入時と同様にステップＳ１００から実行を再開する。
【００８６】
（データ管理用コンピュータの動作）
次に、データ管理用コンピュータ２０の動作について、図１３を参照して説明する。ここで、図１３は、図７に示すデータ管理用コンピュータ２０の処理の流れを示すフロー図である。
データ管理用コンピュータ２０は、メール受信手段２１０によってメール受信処理を実行し、ガス検知管測定装置２からの電子メールを受信していないかどうかを確認し、受信した電子メールがあると、その電子メールに添付された画像データを取得し、画像データ記憶手段２１１に記憶する（ステップ２００）。
次に、データ管理用コンピュータ２０は、画像解析手段２１２を用いて、画像データ記憶手段２１１に記憶された画像データを読み出して、その画像を解析してガス濃度を算出し、算出したガス濃度データをガス濃度データ記憶手段２３０（図８参照）に記憶する（ステップＳ２０１）。
【００８７】
ガス濃度が算出されると（ステップＳ２０１）、データ管理用コンピュータ２０は、オペレータから図示しないキーボード等の入力手段を介してガス濃度データの表示要求があるかどうかを確認し（ステップＳ２０２）、表示要求があると（ステップＳ２０２でＹｅｓ）、ガス濃度データ表示手段２１３を用いて、ガス濃度データ記憶手段２３０（図８参照）に記憶されたガス濃度データを読み出し、データ管理用コンピュータ２０の図示しない表示画面に表示する（ステップＳ２０３）。ガス濃度データの表示が終了すると、データ管理用コンピュータ２０は、再びメール受信処理（ステップＳ２００）に戻る。また、ガス濃度データの表示要求がない場合は（ステップＳ２０２でＮｏ）、データ管理用コンピュータ２０は、ガス濃度データを表示することなく、メール受信処理（ステップＳ２００）に戻る。
【００８８】
（メール受信手段（受信手段）の動作）
次に、図１４を参照して、図１３に示すメール受信処理（ステップＳ２００）について詳細に説明する。ここで、図１４は、図７に示すメール受信手段２１０の処理の流れを示すフロー図である。
なお、本実施の形態では、９台のガス検知管測定装置２が稼動しており、それぞれのガス検知管測定装置２は、画像データを添付した電子メールを対応する所定のメールアドレス宛に送信するものである。
【００８９】
メール受信手段２１０は、まず、配列変数fail[i]の全要素（i=1〜9）に０を代入する（ステップＳ３００）。ここで、配列変数fail[i]は、ｉ番目のガス検知管測定装置２からの電子メールの取得に失敗した回数をカウントする変数である。
【００９０】
まず、１番目のガス検知管測定装置２からの電子メールを取得するために、変数ｉに１を設定する（ステップＳ３０１）。次にｉが９以下かどうかを確認し（ステップＳ３０２）、９以下の場合は（ステップＳ３０２でＹｅｓ）、変数ｉに設定されている番号のガス検知管測定装置２が電子メールを送信するメールアドレスに接続する（ステップＳ３０３）。接続したメールアドレスに電子メールがあるかどうかを確認し（ステップＳ３０４）、電子メールがある場合は（ステップＳ３０４でＹｅｓ）、その電子メールを受け取るとともに、対応する配列変数要素fail[i] に０を代入して失敗回数をクリアする（ステップＳ３０５）。次に取得した電子メールにファイル添付された画像データを取得し（ステップＳ３０６）、その画像データを画像データ記憶手段２１１のガス検知管測定装置２毎に設けられた所定のフォルダに記憶する（ステップＳ３０７）。そして、画像データの取得が完了した電子メールは削除する（ステップＳ３０８）。変数ｉに１を加算して（ステップＳ３０９）、ステップＳ３０２に戻り、変数ｉが９以下であれば（ステップＳ３０２でＹｅｓ）、次の番号ｉのガス検知管測定装置２からの電子メールの受信処理（ステップＳ３０３）に進む。以降は同様に、番号１から番号９までのガス検知管測定装置２からの電子メールの受信処理を順次行う。
【００９１】
ステップＳ３０４において、ｉが９より大きい場合は（ステップＳ３０４でＮｏ）、ガス検知管測定装置２からの電子メール受信処理が一巡した状態であるので、７５秒間待機して（ステップＳ３１０）、再度、変数ｉに１を設定し（ステップＳ３０１）、１番目のガス検知管測定装置２からの電子メールの受信処理を繰り返す。ここで、待機時間の７５秒間は、ガス検知管測定装置２の測定間隔に対応しており、測定間隔を変更する場合は、待機時間も対応して適宜設定するようにすればよい。
【００９２】
また、ステップＳ３０４において、電子メールの受信がない場合は（ステップＳ３０４でＮｏ）、対応する配列変数要素fail[i] に１を加算して（ステップＳ３１１）、その配列変数要素fail[i] が５以下かどうかを確認する（ステップＳ３１２）。ステップＳ３１２は、電子メールの取得に連続して失敗した累積回数が５回以下かどうかを確認するものである。累積回数が５回以下の場合は（ステップＳ３１２でＹｅｓ）、その番号ｉの電子メール取得はスキップし、ｉを１つ進めて（ステップＳ３０９）、次の番号に対応するガス検知管測定装置２からの電子メールの受信処理を行う。
【００９３】
他方、失敗の累積回数が６回になると（ステップＳ３１２でＮｏ）、データ管理用コンピュータ２０は、メール受信手段２１０による処理を中止する。
【００９４】
なお、本実施の形態においては、各ガス検知管測定装置２は、それぞれの測定装置毎に異なるメールアドレス宛に画像データを添付した電子メールを送信するようにしたが、１つの共通のメールアドレス宛に送信し、データ管理用コンピュータ２０は、各電子メールの送信者や電子メールの表題等の情報を確認して、どのガス検知管測定装置２から送られてきた電子メールかを判別するようにしてもよい。
【００９５】
（画像解析手段の動作）
次に、図１５を参照して図１３に示す画像解析処理（ステップＳ２０１）について詳細に説明する。ここで、図１５は、図８に示す画像解析手段２１２の処理の流れを示すフロー図である。
画像解析手段２１２は、画像データ取得手段２２０によって、画像データ記憶手段２１１から記憶される画像データを読み出し取得する（ステップＳ４００）。取得した画像データは、検知管画像切出手段２２１を用いて、画像データに含まれる複数のガス検知管画像から１つの画像を切出す（ステップＳ４０１）。切出された１本のガス検知管の画像に対して、平均化処理手段２２２によってガス進行方向と垂直方向の画素値の平均化処理を行い（ステップＳ４０２）、平均化処理された画像データに対して、差分処理手段２２３を用いて、ブランクデータ記憶手段２２７に記憶されるブランクデータとの差分値を算出する（ステップＳ４０３）。更に、差分値データに対して、移動平均処理手段２２４を用いて移動平均処理を行い（ステップＳ４０４）、移動平均処理されたデータから変色層面積算出手段２２５を用いて変色層面積を算出する。算出した変色層面積データは、ガス濃度算出手段２２６に出力するとともに、変色層面積記憶手段２２８に記憶する（ステップＳ４０５）。
【００９６】
そして、画像解析手段２１２は、ガス濃度算出手段２２６を用いて、変色層面積算出手段２２５で算出された変色層面積データと、変色層面積記憶手段２２８に記憶された前回または／およびそれ以前の変色層面積データとに基づいて変色速度を算出し、検量線データ記憶手段２２９に記憶された検量線データを参照してガス濃度を算出し、算出したガス濃度データをガス濃度データ記憶手段２３０に記憶する（ステップＳ４０６）。
【００９７】
ガス濃度を算出すべきガス検知管の画像が残っている場合は（ステップＳ４０７でＹｅｓ）、ステップＳ４０１に戻り、次のガス検知管に対するガス濃度算出処理（ステップＳ４０１ないしステップＳ４０６）を繰り返す。未処理のガス検知管画像がない場合は（ステップＳ４０７でＮｏ）、画像解析手段２１２による処理を終了する。
【００９８】
なお、本実施の形態では、変色速度に基づいてガス濃度を算出するが、変色速度を得るためには少なくとも２回分の測定データ（変色層面積データ）が必要である。したがって、変色層面積記憶手段２２８に１個以上の過去の測定データ（変色層面積データ）が記憶されていない場合（初回の変色層面積を算出時）は、画像解析手段２１２は、ガス濃度算出手段２２６によるガス濃度を算出しないようにする。あるいは、データ管理用コンピュータ２０は、メール受信手段２１０によって各ガス検知管測定装置２に対応する画像データを２回以上取得したことを確認してから、画像解析手段２１２による画像解析処理（ガス濃度算出処理）を行うように制御してもよい。
【００９９】
＜実験例＞
次に、本発明に係るガス検知管測定装置２を用いて撮影したガス検知管の透過光画像の輝度分布と、比較例としてカメラの方向から照明して撮影したガス検知管の反射光画像の輝度分布とを、それぞれ図２０および図２１に示す。
【０１００】
それぞれの実験条件を示す。
（透過光画像）
照明手段：
面発光冷陰極管（秋月電子社、面発光冷陰極管バックライトセットＭ−４１６）
カメラ：
カメラ付き携帯電話（ＮＴＴドコモ社、ムーバＰ５０６ｉＣ）
Ｂ色のカラー信号を使用
ガス検知管：
トルエン用ガス検知管（ガステック社、ガス検知管Ｎｏ．１２２Ｐ）
【０１０１】
（反射光画像（比較例））
照明手段：
蛍光灯（松下電器産業社、ツイン蛍光灯ＦＰＬ２７ＥＸ−Ｎ、長さ２４５ｍｍ）
上記蛍光灯を装着した学習用電気スタンドを用い、カメラと略同じ高さで、蛍光管の軸方向をガス検知管の軸方向と略平行になるように配置して照明した。
カメラ、ガス検知管：
カメラ、ガス検知管、および照明手段以外の他の構成は透過光画像のときと同じものを用いた。
【０１０２】
トルエン用ガス検知管は、白色から褐色に変色する。図２０および図２１の図中、矢印で「褐色」と示したガス検知管の位置ｘ［ピクセル］が０から４０くらいまでがトルエンガスと反応して褐色に変色した層であり、「白色」と示した範囲が未反応および変色途中の層である。
図２０において、グラフ左側の褐色領域およびグラフ右側の白色領域ともに、変色の境界である位置ｘが４０から６０の間を除けば、ほぼフラットな値を示している。
他方、図２１においては、位置ｘが６０から８０の白色領域に比較して、位置ｘが８０から１００にかけての白色領域は輝度レベルが３０ないし４０程度持ち上がっている。これは、この領域において、照明光がガス検知管のガラス表面で正反射し、カメラに入射したためであり、反射型の照明では、撮影対象領域の全面で安定した画像撮影が難しいことを示している。
図２０に示したように、面発光型照明を用いて透過光画像を撮影した場合は、撮影対象領域の全面に対して安定した画像撮影ができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】実施の形態に係るガス濃度測定システムを用いる実施環境の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態に係るガス検知管撮影装置を含むガス検知管測定装置の構成を示す側面図である。
【図３】実施の形態に係るガス検知管撮影装置を含むガス検知管測定装置の構成を示す斜視図である。
【図４】実施の形態に係るガス検知管撮影装置の面発光光源の構成を示す側面図と斜視図である。
【図５】実施の形態に係るガス検知管測定装置のコントローラおよびその制御対象との接続を示す回路図である。
【図６】実施の形態に係るガス検知管測定装置のコントローラの周辺回路を示す回路図である。（ａ）はリセット回路（割込入力回路）、（ｂ）は照明手段を制御するための制御回路、（ｃ）はポンプを制御するための制御回路である。
【図７】実施の形態に係るガス濃度測定システムのデータ管理用コンピュータ（データ管理手段）の構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態に係るガス濃度測定システムの画像解析手段の構成を示すブロック図である。
【図９】画像解析手段による画像解析を説明するための図である。（ａ）はガス検知管測定装置から送信されたガス検知管を撮影した生画像であり、（ｂ）は１本のガス検知管画像を切出した様子を示す画像である。
【図１０】ガス検知管の変色層面積の算出方法を説明するための図である。
【図１１】実施の形態に係るガス濃度測定システムの処理の流れを示すフロー図である。
【図１２】実施の形態に係るガス検知管測定装置の処理の流れを示すフロー図である。
【図１３】データ管理用コンピュータ（データ管理手段）の処理の流れを示すフロー図である。
【図１４】メール受信手段の処理の流れを示すフロー図である。
【図１５】画像解析手段の処理の流れを示すフロー図である。
【図１６】トルエンガスの通気時間と変色層面積の関係を調べた実験結果を示すグラフである。
【図１７】トルエンガスの通気時間と変色層面積の関係のガス濃度依存性調べた実験結果を示すグラフである。
【図１８】トルエンガス濃度と変色速度の関係を示すグラフである。
【図１９】塗装工場でのガス濃度測定結果を画面表示した様子を示す図面である。
【図２０】実施の形態に係るガス検知管測定装置によってガス検知管を撮影した画像の輝度分布を示すグラフである。
【図２１】従来の手法でガス検知管を撮影した画像の輝度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０４】
１ ガス濃度測定システム
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ ガス検知管測定装置
１０ ガス検知管撮影装置
２０ データ管理用コンピュータ（データ管理手段）
１００ ガス検知管
１０１ 筐体
１０１ａ 撮影穴
１０２ コントローラ
１０３ 照明手段
１０４ａ、１０４ｂ 配管
１０５ 遮光部材
１０６ 支持部材
１０７ ポンプ
１１０ カメラ
１１０ａ カメラ本体
１１０ｂ 撮像ユニット
１１０ｃ 送信手段
２１０ メール受信手段（受信手段）
２１２ 画像解析手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス検知管を透過する透過光を、２次元撮像素子を備えたカメラで撮影した画像を解析することによってガス濃度を測定するためのガス検知管撮影装置であって、
複数の前記ガス検知管を同一平面上に配列する支持部材と、
前記支持部材に支持された前記複数のガス検知管を照明する面発光型の照明手段と、
前記照明手段と、前記照明手段による照明光が前記複数のガス検知管を透過する透過光を撮影する前記カメラとの間の空間を外光から遮光する筐体と、
を備えたことを特徴とするガス検知管撮影装置。
【請求項２】
前記複数のガス検知管と前記カメラとの間に、前記複数のガス検知管を透過する前記透過光を選択的に透過する遮光部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載のガス検知管撮影装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のガス検知管撮影装置と、
２次元撮像素子を備えたカメラと、
前記複数のガス検知管にガスを通気するポンプと、
前記カメラの撮影と、前記照明手段の点灯および消灯と、前記ポンプの駆動および停止とを制御するコントローラと、
を備えたことを特徴とするガス検知管測定装置。
【請求項４】
前記カメラで撮影した前記複数のガス検知管の画像データを送信する送信手段を有する請求項３に記載のガス検知管測定装置と、
前記送信手段で送信された前記画像データを受信する受信手段と、受信手段が受信した画像データを解析することでガス濃度を算出する画像解析手段と、を有するデータ管理手段と、
を備えたことを特徴とするガス濃度測定システム。
【請求項５】
複数の前記ガス検知管測定装置を有し、
前記データ管理手段は、前記複数のガス検知管測定装置から送信された画像データに基づいてガス濃度を算出すること、
を特徴とする請求項４に記載のガス濃度測定システム。
【請求項６】
ガス検知管を用いたガス濃度測定方法であって、
同一の平面内に配列した複数の前記ガス検知管にガスを通気する通気ステップと、
面発光型の照明手段によって前記複数のガス検知管を照明し、前記複数のガス検知管を透過する透過光を、２次元撮像素子を備えたカメラで撮影する撮影ステップと、
前記カメラで撮影された前記複数のガス検知管の画像データを送信する送信ステップと、
前記送信された画像データを受信する受信ステップと、
前記受信した画像データを解析してガス濃度を算出する画像解析ステップと、
を含むことを特徴とするガス濃度測定方法。
【請求項１】
ガス検知管を透過する透過光を、２次元撮像素子を備えたカメラで撮影した画像を解析することによってガス濃度を測定するためのガス検知管撮影装置であって、
複数の前記ガス検知管を同一平面上に配列する支持部材と、
前記支持部材に支持された前記複数のガス検知管を照明する面発光型の照明手段と、
前記照明手段と、前記照明手段による照明光が前記複数のガス検知管を透過する透過光を撮影する前記カメラとの間の空間を外光から遮光する筐体と、
を備えたことを特徴とするガス検知管撮影装置。
【請求項２】
前記複数のガス検知管と前記カメラとの間に、前記複数のガス検知管を透過する前記透過光を選択的に透過する遮光部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載のガス検知管撮影装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のガス検知管撮影装置と、
２次元撮像素子を備えたカメラと、
前記複数のガス検知管にガスを通気するポンプと、
前記カメラの撮影と、前記照明手段の点灯および消灯と、前記ポンプの駆動および停止とを制御するコントローラと、
を備えたことを特徴とするガス検知管測定装置。
【請求項４】
前記カメラで撮影した前記複数のガス検知管の画像データを送信する送信手段を有する請求項３に記載のガス検知管測定装置と、
前記送信手段で送信された前記画像データを受信する受信手段と、受信手段が受信した画像データを解析することでガス濃度を算出する画像解析手段と、を有するデータ管理手段と、
を備えたことを特徴とするガス濃度測定システム。
【請求項５】
複数の前記ガス検知管測定装置を有し、
前記データ管理手段は、前記複数のガス検知管測定装置から送信された画像データに基づいてガス濃度を算出すること、
を特徴とする請求項４に記載のガス濃度測定システム。
【請求項６】
ガス検知管を用いたガス濃度測定方法であって、
同一の平面内に配列した複数の前記ガス検知管にガスを通気する通気ステップと、
面発光型の照明手段によって前記複数のガス検知管を照明し、前記複数のガス検知管を透過する透過光を、２次元撮像素子を備えたカメラで撮影する撮影ステップと、
前記カメラで撮影された前記複数のガス検知管の画像データを送信する送信ステップと、
前記送信された画像データを受信する受信ステップと、
前記受信した画像データを解析してガス濃度を算出する画像解析ステップと、
を含むことを特徴とするガス濃度測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００７−２１８８７８（Ｐ２００７−２１８８７８Ａ）
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４３０９７（Ｐ２００６−４３０９７）
【出願日】平成１８年２月２０日（２００６．２．２０）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【出願人】（５０４１９７６４０）ラジエンスウエア株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２０日（２００６．２．２０）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【出願人】（５０４１９７６４０）ラジエンスウエア株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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