JP4970985B2 - 花粉量算出方法、花粉量算出プログラム、花粉量算出システム - Google Patents

Description

本発明は、大気中の花粉量を測定する花粉測定装置によって測定した測定結果の精度を高める技術に関する。

近年では、テレビの天気予報やインターネット上で提供されている気象情報により、降雨情報（予測も含む）の他に花粉の飛散状態を観測した結果である花粉情報を得ることができる。

従来からある花粉飛散量の測定を行うための装置（以下、花粉測定装置と称する）は、粘着性のある被粘着部材に大気中の空気を吸引したものを当てたり、吸引した空気をフィルターを通過させたりして、被粘着部材又はフィルターに付着したものの中から花粉を識別し、大気中の花粉量を測定するものです。

従来からある花粉測定装置は、被粘着部材やフィルターに付着している物質の大きさ（粒径）や形状、或いは、中空の胴体部材内に大気を吸入し、偏光度に基づいて花粉を識別して、大気中の花粉量を測定する。

また、大気中には砂塵（黄砂等も含む）も多く含まれている。そのため、従来の花粉測定装置には砂塵を除去する機能が備わっている。砂塵を除去する手段は、花粉の識別を行う方法と同様で、フィルターや被粘着部材に付着した花粉以外の粒子の大きさを基準として砂塵であることを識別する。そして、測定した粒子全体から砂塵の粒子を除去した値が、花粉量として検出される。
特開平０５−２４０７６８号公報 特開２００３−３２９５５２号公報

しかしながら、従来の花粉測定装置の多くは、測定精度は比較的高いが、装置自体が大型であり且つ高額であった。そのため、測定値の精度をさらに向上させようと、多くの測定地点に花粉測定装置を設置するは困難となってしまう。

そして、その結果、花粉測定装置による測定値のデータ量が少なくなってしまうため、測定値から算出される花粉量の値の信憑性又は正確性は低くなりがちであった。

一方、比較的安価で小型な花粉測定装置は、多くの測定地点に設置することはできるが、測定精度が低いため、測定値から算出される花粉量の値の信憑性又は正確性の向上は期待できないのが現状であった。

そこで、本発明は、比較的測定精度が低い花粉測定装置を用いても実際に大気中に存在している花粉量により近い花粉量を算出することができる技術を提供することを課題とする。

本発明は上記事項に鑑みてなされたものであり、本発明は、大気中の真の花粉粒子量を算出する方法であって、所定量の空気を花粉粒子測定装置に備えられている容器に吸入して、前記容器内の全粒子を捕捉し、前記全粒子中から粒径、偏光度に基づいて花粉粒子と
予測される粒子を識別し、式（Ａ）Ｚ＝Ｘ＋Ｙで表された前記容器内に捕捉された全粒子数と、式（Ｂ）α×（Ｚ−Ｙ）＋β×Ｙ＝γで表された識別された花粉粒子量とを変数として、式（Ｃ）Ｘ＝Ｚβ−γ／β−αで表された、大気中における真の花粉粒子量を算出することを特徴とする。尚、式（Ａ）中、Ｚは容器内に存在する全粒子数、Ｘは大気中における真の花粉粒子量、Ｙは容器内に存在する花粉以外の粒子の数であり、式（Ｂ）中、αは粒径、偏光度に基づいて花粉粒子と識別される識別率、βは花粉以外の粒子を花粉粒子と識別する誤認率、γは識別された花粉粒子量である。

大気中には、土埃、砂塵、黄砂、水分（霧、雪、雨）等の花粉以外の粒子が数多く存在している。そのため、花粉であることの判断基準となる粒径の大きさ又は偏光度を満たす、土埃、砂塵、黄砂、水分の粒子は、花粉粒子であると誤認識されてしまう。

しかしながら、本発明の花粉量算出方法では、大気中における花粉以外のファクターを極力省いて、大気中に実際に存在する花粉粒子量を算出することができる。そのため、算出した花粉粒子量を利用することにより、現在の花粉飛散情報や予報情報の正確性や信憑性を高めることができる。

また、本発明は、大気中の真の花粉粒子量を算出するためのプログラムであって、端末が、所定量の空気を花粉粒子測定装置に備えられている容器に吸入して、容器内の全粒子を捕捉するステップと、全粒子中から粒径、偏光度に基づいて花粉粒子と予測される粒子を識別するステップと、式（Ａ）Ｚ＝Ｘ＋Ｙで表された容器内に捕捉された全粒子数と、式（Ｂ）α×（Ｚ−Ｙ）＋β×Ｙ＝γで表された識別された花粉粒子量とを変数として、式（Ｃ）Ｘ＝Ｚβ−γ／β−αで表された、大気中における真の花粉粒子量を算出するステップとを実行することを特徴とする花粉量算出プログラムである。尚、式（Ａ）中、Ｚは容器内に存在する全粒子数、Ｘは大気中における真の花粉粒子量、Ｙは容器内に存在する花粉以外の粒子の数であり、式（Ｂ）中、αは粒径、偏光度に基づいて花粉粒子と識別される識別率、βは花粉以外の粒子を花粉粒子と識別する誤認率、γは識別された花粉粒子量である。
本発明のプログラムは、花粉粒子測定装置を備えた端末が実行してもよいし、花粉粒子測定装置と接続されている、独立したサーバが実行してもよい。

さらに、本発明は、所定量の空気を容器内に吸入し、その容器内の全粒子を補足する補足手段と、全粒子中から粒径、偏光度に基づいて花粉粒子と予測される粒子を識別する識別手段と、式（Ａ）Ｚ＝Ｘ＋Ｙで表された容器内に捕捉された全粒子数と、式（Ｂ）α×（Ｚ−Ｙ）＋β×Ｙ＝γで表された識別された花粉粒子量とを変数として、式（Ｃ）Ｘ＝Ｚβ−γ／β−αで表された、大気中における真の花粉粒子量を算出する算出手段とを備えることを特徴とする花粉量算出システムである。尚、式（Ａ）中、Ｚは容器内に存在する全粒子数、Ｘは大気中における真の花粉粒子量、Ｙは容器内に存在する花粉以外の粒子の数であり、式（Ｂ）中、αは粒径、偏光度に基づいて花粉粒子と識別される識別率、βは花粉以外の粒子を花粉粒子と識別する誤認率、γは識別された花粉粒子量である。

本発明によれば、比較的測定精度が低い花粉測定装置を用いても実際に大気中に存在している花粉量により近い花粉量を算出することができる技術を提供することが可能となる。

以下に、本発明の花粉量算出方法、システム、プログラムの最良の実施の形態について説明する。

図１に本実施形態の花粉量算出システム１の概要図を示している。本システム１は、大気中の花粉量を捕捉する花粉粒子測定装置２，３と、花粉粒子測定装置２，３による計測値を集計して花粉飛散の実況情報と予報情報とを演算するサーバ４と、気象情報を提供する気象情報提供サーバ５とがネットワーク６を介して接続されている。

花粉粒子測定装置は、花粉の飛散元の近くに設置されている第一花粉粒子測定装置２と、そこから所定の距離離れた場所に設置されている第二花粉粒子測定装置３との二種類あるとする。第二花粉粒子測定装置３は、第一花粉粒子測定装置２で測定された花粉が、時間が経過するにしたがって風向きや雨などにより移動したものを測定する。つまり、第一花粉粒子測定装置２の測定値と第二花粉粒子測定装置３の測定値とにより、花粉の移動傾向を把握することができる。これが、花粉飛散の予報情報となる。

また、図２，３に第一花粉粒子測定装置２及び第二花粉粒子測定装置３による花粉量の測定方法を示す。第一花粉粒子測定装置２及び第二花粉粒子測定装置３は、空気を吸引する吸引装置７と、吸引装置７により吸引された空気を貯留するタンク８と、タンク８内に貯留された空気中の花粉粒子を識別するためにレーザー光を照射する照射装置９と、レーザー光の変化を電気信号に変換する検出フォトダイオード１０と、レーザー光照射済みの空気をタンク８外へ排出するためのファン１１とを備えている。

レーザー光は、花粉粒子が横切ると錯乱され、検出フォトダイオード１０で電気信号に変換される。レーザー光を照射することにより、花粉粒子の粒径及び偏光度を検出することができる。これらの値により花粉粒子であるか否かを識別する。

第一花粉粒子測定装置２及び第二花粉粒子測定装置３により識別された花粉粒子量の情報は、サーバ４に送信される。サーバ４では、受信した花粉粒子量の情報と、気象情報提供サーバ５から送信された風向、風の強さ、気温、湿度、天気等の気象情報とからリアルタイムの花粉粒子量（飛散情報）及び花粉粒子量の飛散予報情報を算出する。

サーバ４は、既存のパーソナルコンピュータ等の端末を好適に用いることができ、サーバ４全体の制御を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＣＰＵにて実行する各種プログラムや各種データを記録しているハードディスクと、ＣＰＵの処理に伴い発生するデータを一時的に記録するＲＡＭと、ネットワーク６に接続する通信制御部とを備えている。

そして、サーバ４のＣＰＵは、下記の式（Ａ）〜（Ｃ）による演算により花粉粒子量を算出する。
（式Ａ）Ｚ＝Ｘ＋Ｙ
（式Ｂ）α×（Ｚ−Ｙ）＋β×Ｙ＝γ
（式Ｃ）Ｘ＝Ｚβ−γ／β−α

尚、式（Ａ）中、Ｚ＝容器内に存在する全粒子数
Ｘ＝大気中における真の花粉粒子量
Ｙ＝容器内に存在する花粉以外の粒子の数
式（Ｂ）中、α＝粒径、偏光度に基づいて花粉粒子と識別される識別率
β＝花粉以外の粒子を花粉粒子と識別する誤認率
γ＝識別された花粉粒子量

つまり、Ｘは、本実施形態のシステム及び方法にて求める、空気中における実際の花粉粒子量（真の花粉粒子量）であり、Ｙは、土や砂塵、黄砂、水粒子等の花粉粒子以外の粒子量であり、Ｚは、第一花粉粒子測定装置２及び第二花粉粒子測定装置３の吸引装置７の
吸引によりタンク８内に貯留された空気に含まれている全粒子（Ｘの値とＹの値とを含んだもの）のことである。

また、式（Ｂ）のα，β，γは、第一花粉粒子測定装置２及び第二花粉粒子測定装置３の照射装置９と検出フォトダイオード１０とのスペック、すなわち、装置自体の性能によって変動する。
以上が、本実施形態の花粉量算出システム１の構成である。

次に、本実施形態の花粉量算出システム１を利用して行った、花粉量の算出試験について説明する。尚、本試験に用いた、本システム１の第一花粉粒子測定装置２（第二花粉粒子測定装置３）は、α＝０．５０７，β＝０．０３４の値を有する装置である。

図４に、２００６年４月１８日〜４月１９日の花粉粒子量の推移を示したグラフを示す。グラフの縦軸は、花粉粒子量を示し、横軸は日付を示している。また、グラフ中、実線は、ダーラム法により測定した花粉粒子量の推移を示し、点線は、従来の花粉量算出システムにより算出された花粉粒子量の推移を示し、二重線は、本実施形態の花粉量算出システムにより測定・算出した花粉粒子量の推移を示している。尚、ダーラム法とは、ワセリンを塗ったスライドグラスを屋外に一日置き、付着した花粉の個数を顕微鏡で数える方法である。このダーラム法は、精度は比較的高いという利点はあるが、顕微鏡にて一つ一つの花粉粒子を確認していく作業を伴うため、複数の地点で測定することは困難であるという難点がある。

また、本システム１は、サーバ４が、第一花粉粒子測定装置２（及び／又は第二花粉粒子測定装置３）から測定された測定値を利用して、上記式（Ａ）〜（Ｃ）を演算することにより花粉粒子量を算出した。

２００６年４月１８日〜４月１９日は、黄砂が飛散したため、測定方法によっては花粉粒子と黄砂の砂粒子とを識別し難く結果が大きく分かれた。特に、４月１８日は、比較的精度の高いダーラム法により測定された花粉粒子量と、本実施形態の花粉量算出システムにより算出された花粉粒子量とはほぼ同じく少ない値を示しているが、従来の花粉量算出システムにより算出された花粉粒子量は高い値を示している。

これは、従来の花粉量算出システムでは、黄砂の砂粒子を花粉粒子と誤認してしまったと考えられる。つまり、従来の花粉量算出システムでは、花粉粒子の識別が充分に行えていないことになる。

しかしながら、本実施形態の花粉量算出システム１によれば、ダーラム法による測定結果とほぼ同じ低い値を算出している。

また、図５に示す２００４年３月１８日〜４月３０日の間の花粉粒子量の推移を示すグラフと、図６に示す２００５年２月１日〜４月３０日の間の花粉粒子量の推移を示すグラフと、図７に示す２００６年２月３日〜４月３０日の間の花粉粒子量の推移を表すグラフとからも、同様のことがいえる。

例えば、図５に示すグラフでは、ダーラム法による測定結果と、本システム１による算出結果が３月２１日〜３月２６日までの間で非常に近い値を示しており、図６に示すグラフでは、２月１日〜３月２１日の間で非常に近い値を示しており、図７に示すグラフではほぼ期間内の間でダーラム法による測定結果と本システム１による算出結果が近い値を示している。

これにより、本システム１は、花粉粒子の識別を高い精度で行うことができ、その結果、大気中における真の花粉粒子量に極めて近い値を算出することができるといえる。

以上のことにより、本システム１によれば、精度の高い花粉粒子量を算出できる。そして、本システム１は、サーバ４が上記式（Ａ）〜（Ｃ）の演算処理をプログラムにて実行することにより行える。加えて、本システム１は、既存の装置の特性を考慮して演算式の変数を決定して花粉粒子量を算出する演算処理を行う。

そのため、本システム１によれば、新たな花粉採取センサ等の新たな設備投資に要する費用は不要であり、低コストで高い精度の花粉粒子量を算出することができる。

また、本システム１によれば、花粉粒子測定装置の性能に対応した変数を用いて花粉粒子量を算出することができるため、比較的精度が低い花粉粒子測定装置を用いて花粉粒子を測定したとしても、空気中における真の花粉粒子量に近い値を算出することができる。

そのため、比較的精度が低く、比較的安価な花粉粒子測定装置を多数の測定ポイントに設置することが可能となる。これにより、測定値が多くなることでそれを利用して算出した花粉粒子量の値の信憑性や正確性を高めることができると共に、細かいエリアにおける花粉粒子の飛散状況や予報情報をユーザに提供することができるようになる。

本実施形態の花粉量算出システムの概念図である。 本実施形態の花粉粒子測定装置による花粉識別方法を示す図である。 本実施形態の花粉粒子測定装置による花粉識別方法を示す図である。 本実施形態の花粉量算出システムによる算出結果と従来の方法による測定結果を示すグラフ１である。 本実施形態の花粉量算出システムによる算出結果と従来の方法による測定結果を示すグラフ２である。 本実施形態の花粉量算出システムによる算出結果と従来の方法による測定結果を示すグラフ３である。 本実施形態の花粉量算出システムによる算出結果と従来の方法による測定結果を示すグラフ４である。

符号の説明

１ 花粉量算出システム
２ 第一花粉粒子測定装置
３ 第二花粉粒子測定装置
４ サーバ
５ 気象情報提供サーバ
６ ネットワーク
７ 吸引装置
８ タンク
９ 照射装置
１０ 検出フォトダイオード
１１ ファン

Claims (7)

1. 大気中の花粉粒子量を算出する方法であって、
   所定量の空気を花粉粒子測定装置に備えられている容器に吸入して、前記容器内の粒子を捕捉し、
   前記容器内において補足された粒子中から粒径、偏光度に基づいて花粉粒子と予測される粒子を識別し、
   前記補足された粒子の総数と前記識別された識別花粉粒子量とに対して、前記識別において粒子が花粉粒子であると識別される識別率、および前記識別において花粉以外の粒子が花粉粒子と識別される誤認率を適用する演算を行うことによって、前記識別における誤認および識別漏れの影響を除いた花粉粒子量を算出する、
   花粉量算出方法。
2. 前記花粉粒子量の算出では、下記式（Ａ）および（Ｂ）が演算されることで、前記識別における誤認および識別漏れの影響を除いた花粉粒子量が算出される、請求項１に記載の花粉量算出方法。
   （Ａ）粒子の総数＝花粉粒子量＋花粉以外の粒子の数
   （Ｂ）識別率×（粒子の総数−花粉以外の粒子の数）＋誤認率×花粉以外の粒子の数＝識別花粉粒子量
3. 前記粒子の識別では、花粉の飛散元の近傍にある第一の測定場所と、該飛散元の近傍から所定の距離離れていることで、前記第一の測定場所で測定された花粉が移動したものを測定可能な第二の測定場所と、において粒子が識別され、
   前記花粉粒子量の算出では、前記第一の測定場所に係る花粉粒子量および前記第二の測定場所に係る花粉粒子量が夫々算出され、
   前記第一の測定場所に係る花粉粒子量および前記第二の測定場所に係る花粉粒子量に基づいて、花粉の移動傾向を把握する、
   請求項１または２に記載の花粉量算出方法。
4. 大気中の花粉粒子量を算出するためのプログラムであって、
   端末に、
   所定量の空気を花粉粒子測定装置に備えられている容器に吸入して、前記容器内の粒子
   を捕捉するステップと、
   前記容器内において補足された粒子中から粒径、偏光度に基づいて花粉粒子と予測される粒子を識別するステップと、
   前記補足された粒子の総数と前記識別された識別花粉粒子量とに対して、前記識別において粒子が花粉粒子であると識別される識別率、および前記識別において花粉以外の粒子が花粉粒子と識別される誤認率を適用する演算を行うことによって、前記識別における誤認および識別漏れの影響を除いた花粉粒子量を算出するステップと、
   を実行させるための花粉量算出プログラム。
5. 大気中の花粉粒子量を算出するための花粉量算出システムであって、
   所定量の空気を容器内に吸入し、その容器内の粒子を補足する補足手段と、
   前記容器内において補足された粒子中から粒径、偏光度に基づいて花粉粒子と予測される粒子を識別する識別手段と、
   前記補足手段によって補足された粒子の総数と前記識別手段によって識別された識別花粉粒子量とに対して、前記識別手段によって粒子が花粉粒子であると識別される識別率、および前記識別手段によって花粉以外の粒子が花粉粒子と識別される誤認率を適用する演算を行うことによって、識別手段による誤認および識別漏れの影響を除いた花粉粒子量を算出する算出手段と、
   を備える花粉量算出システム。
6. 前記算出手段は、下記式（Ａ）および（Ｂ）を演算することで、識別手段による誤認および識別漏れの影響を除いた花粉粒子量を算出する、請求項５に記載の花粉量算出システム。
   （Ａ）粒子の総数＝花粉粒子量＋花粉以外の粒子の数
   （Ｂ）識別率×（粒子の総数−花粉以外の粒子の数）＋誤認率×花粉以外の粒子の数＝識別花粉粒子量
7. 前記識別手段は、花粉の飛散元の近傍にある第一の測定場所と、該飛散元の近傍から所定の距離離れていることで、前記第一の測定場所で測定された花粉が移動したものを測定可能な第二の測定場所と、において粒子を識別し、
   前記算出手段は、前記第一の測定場所に係る花粉粒子量および前記第二の測定場所に係る花粉粒子量を夫々算出し、
   前記第一の測定場所に係る花粉粒子量および前記第二の測定場所に係る花粉粒子量に基づいて、花粉の移動傾向を把握する移動傾向把握手段を更に備える、
   請求項５または６に記載の花粉量算出システム。

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