JP6497646B2

JP6497646B2 - 放射線可視化装置による放射性物質監視方法

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Publication number: JP6497646B2
Application number: JP2014213433A
Authority: JP
Inventors: 徳晶中尾; 川口　正人; 正人川口
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2019-04-10
Anticipated expiration: 2034-10-20
Also published as: JP6338108B2; JP2015206779A; JP2015206780A

Description

本発明は、線量率分布を簡便に、直感的、視覚的に把握することができる放射線可視化装置に関する。また、そのような放射線可視化装置による放射性物質監視方法、放射性物質漏洩検知方法に関するものである。

除染現場や放射線施設、放射性廃棄物保管施設等およびその周辺で空間線量率分布を測定する際には、例えば、可搬型線量測定器などが用いられている。

このような可搬型の装置としては、特許文献１（特開２０１２−２４２１９２号公報）には、ＧＭ管式サーベイメータが開示されている。
特開２０１２−２４２１９２号公報

従来の可搬型線量測定器で、所定のエリアの線量率分布を連続的に調査するような場合においては、作業員が手持ちの可搬型線量測定器により測定点のスキャンを行い、測定点を一点一点測定記録していく手間が必要となり、時間を要すると共に、労力も多大となってしまう、という問題があった。

このように、従来の可搬型線量測定器を用いると、線量率分布を簡便に、直感的、視覚的に把握することが困難である、という問題があった。

この発明は、上記課題を解決するものであって、請求項１に係る発明は、環境中の被測定対象物の放射線を検出するシンチレーションファイバーと、前記シンチレーションファイバーで発生した光信号を前記シンチレーションファイバーの一方端側と他方端側で電気信号に変換・増幅する２つの光電子増倍管と、２つの前記光電子増倍管からの信号を電気信号に増幅する２つのプリアンプと、２つの前記プリアンプで増幅された電気信号を時間分解能向上のために信号波形前処理を行う２つの信号波形前処理装置と、２つの前記信号波形前処理装置の一方が直接、他方が時間間隔調整を行うディレイ装置を介して入力され、時間間隔を出力の大小に変換する入力時間差波高変換が行われる時間波高変換機と、前記時間波高変換機からの出力信号を、信号の強度に応じて分別する多重波高分析器と、前記多重波高分析器からの出力信号を可視化する表示部と、を備えた放射線可視化装置による放射性物質監視方法において、前記表示部は、前記シンチレーションファイバーの長手方向と平行な第１方向に配された複数の発光部からなり、前記シンチレーションファイバーの長さにわたって設けられ、放射線可視化装置を、放射性廃棄物搬送手段の搬送方向に沿って配することで、放射性物質の監視を行うことを特徴とする。

本発明に係る放射線可視化装置は、シンチレーションファイバーの長手方向と平行な第１方向に配された複数の発光部を備えているので、このような本発明に係る放射線可視化装置によれば、線量率分布を簡便に、直感的、視覚的に把握することが可能となる。

また、本発明に係る放射線可視化装置は、シンチレーションファイバーの長手方向と平行な第１方向と、前記長手方向に対して垂直な第２方向とに、マトリクス状に配された複数の発光部を備えているので、このような本発明に係る放射線可視化装置によれば、線量率分布を簡便に、直感的、視覚的に把握することが可能となる。

また、本発明に係る放射性物質監視方法によれば、施設における空間放射線量を広範囲に亘り位置が途絶えることなく、また、常時監視を行うことが可能となる。この監視を遠隔のみならず、検出位置において、放射線可視化装置のＬＥＤユニットやＬＥＤの発光（なお、必要に応じて、発光に代え警報音を用いることもできる）を用いた場合、近接の作業者などへの周知も行うことが可能となる。

また、本発明に係る放射性物質監視方法によれば、従来のモニタリングポスト等の空間放射線量監視装置を用いた放射性物質監視方法に比べ、場所を取らず広範囲に連続的に放射線量を監視することが可能となり、施設からの漏洩放射線の常時監視体制が強化され、住民や自治体との安心安全のリアルタイムコミュニケーションが可能となる。

また、本発明に係る放射性物質漏洩検知方法によれば、広範囲にかつ連続な位置で空間放射線量を常時監視することができ、放射性物質の漏洩をいち早く検知することが可能となる。また、放射線可視化装置１は、長尺状の装置であるため、建物内部の狭かったあり、或いは、曲がったりしている空間にも設置が可能であり、人が出入りできない場所での放射性物質漏洩が迅速に検知可能となる。この漏洩検知を遠隔のみならず、放射線可視化装置のＬＥＤユニットやＬＥＤの発光（なお、必要に応じて、発光に代え警報音を用いることもできる）を用いた場合、近接の作業者などへの周知も行うことが可能となる。

また、このような本発明に係る放射性物質漏洩検知方法によれば、放射性物質を扱う設
備や貯蔵容器等から漏洩した放射性物質を迅速に検知することができ、迅速な対応を行うことが可能となる。

このような本発明に係る放射性物質監視方法によれば、放射性廃棄物搬送手段における空間放射線量を広範囲に亘り位置が途絶えることなく、また、常時監視を行うことが可能となる。この監視を遠隔のみならず、検出位置において、放射線可視化装置のＬＥＤユニットやＬＥＤの発光（なお、必要に応じて、発光に代え警報音を用いることもできる）を用いた場合、近接の作業者などへの周知も行うことが可能となる。

また、このような本発明に係る放射性物質監視方法によれば、従来のモニタリングポスト等の空間放射線量監視装置を用いた放射性物質監視方法に比べ、場所を取らず広範囲に連続的に放射線量を監視することが可能となり、設備周辺の常時監視体制が強化される。さらに、作業員が放射線量を常時把握することが可能となり、時々刻々変化する放射線量の環境に対し、退避や作業継続等の判断が迅速に可能となる。

本発明の実施形態に係る放射線可視化装置１の概要を説明する図である。本発明の実施形態に係る放射線可視化装置１の測定原理を説明する図である。本発明の実施形態に係る放射線可視化装置１のシンチレーションファイバー束２０と表示部１００の関係を示す図である。本発明の他の実施形態に係る放射線可視化装置１の概要を説明する図である。本発明の他の実施形態に係る放射線可視化装置１のシンチレーションファイバー束２０と表示部１００の関係を示す図である。本発明の実施形態に係る放射線可視化装置１による放射性物質監視方法を説明する図である。本発明の実施形態に係る放射線可視化装置１による放射性物質漏洩検知方法を説明する図である。本発明の実施形態に係る放射線可視化装置１による放射性物質監視方法を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る放射線可視化装置１の概略のブロック図である。

放射線可視化装置１は、長手方向に一直線状をなすシンチレーションファイバー束２０と、このンチレーションファイバー束２０の長手方向に沿って設けられる表示部１００を有している。シンチレーションファイバー束２０の長手方向を、第１方向と定義する。図１におけるｘ方向が第１方向である。

シンチレーションファイバー束２０は、複数のシンチレーションファイバー１０が束ねられてなる。それぞれのシンチレーションファイバー１０で伝搬された光は、シンチレーションファイバー束２０の両端部に設けられている光電子増倍管３０、３０’に入射するようになっている。

ここで、シンチレーションファイバー１０による放射線測定の原理を説明する。図２は本発明の実施形態に係る放射線可視化装置１の測定原理を説明する図である。

シンチレーションファイバー１０は、図２に示すように、通常の光ファイバーと同様、
中心に位置するコア１１とそれを取り囲むクラッド１２とからなるが、コア１１に放射線に反応するプラスチックシンチレータを用いたものである。

発光原理は他のシンチレータと同様であり、放射線による励起作用によりシンチレーション光が発生する。放射線によりコア１１で発生した光は、通常の光ファイバーと同様に、コア１１とクラッド１２の境界での全反射によって、シンチレーションファイバー１０自身を光パイプ（ライトガイド）として伝播し、端部に位置する光電子増倍管３０、３０’に到達して検出される。

図２（Ａ）に示すように、コア１１の屈折率ｎ₁は、クラッドの屈折率ｎ₂よりも大きく設定されており（ｎ₁ ＞ｎ₂ ）、臨界角θ_C
θ_C＝ｓｉｎ ^-1（ｎ₂ ／ｎ₁ ）
に対して、コアからクラッドへの入射角θ_Aが、θ_A＞θ_Cであれば光は境界面で反射し、
コアからクラッドへの入射角θ_B が、θ_B＜θ_Cであれば光は外部に漏れる。従って、例
えば中心軸上の発光は、コア１１とクラッド１２による臨界角の円錐（図６（Ｂ）で、符号１４で示す）内に放出された光のみが全反射を繰り返して伝播し、ファイバーの両端部に設けられている光電子増倍管３０、３０’に到達することとなる。

上記のようなシンチレーションファイバー１０の束であるシンチレーションファイバー束２０に沿って設けられている表示部１００の詳細について説明する。図３は本発明の実施形態に係る放射線可視化装置１のシンチレーションファイバー束２０と表示部１００の関係を示す図である。

図３においては、シンチレーションファイバー束２０及び表示部１００の一部を拡大して示している。

表示部１００は、シンチレーションファイバー束２０の長手方向と平行な第１方向（ｘ方向）と直線状に配された複数のＬＥＤユニット１１５を有している。このようなＬＥＤユニット１１５は基台１１０上に設けられており、発光制御部９０によって、その発光が制御される。

ＬＥＤユニット１１５としては、（ａ）単色で発光強度が可変であるもの、又は（ｂ）複数色の表示が可能であるもの、のいずれかを用いることができる。なお、このような表示部１００としては、ＬＥＤテープを用いることができる。

本実施形態では、第１方向（ｘ方向）にｍ個のＬＥＤユニット１１５が配されていることが想定されており、図３では、第１方向（ｘ方向）のｎ番目のＬＥＤユニット１１５の様子を示している。なお、ＬＥＤユニット１１５に代えて、他の発光手段を用いても構わない。なお、第１方向（ｘ方向）に配するＬＥＤユニット１１５の個数はシンチレーションファイバー束２０の長さにわたって設けるようすればよく、特に制限があるわけではない。

シンチレーションファイバー１０が、環境中の被測定対象物の放射線を検出すると、シンチレーションファイバー１０を伝搬して、シンチレーションファイバー１０の両端に設けられている光電子増倍管３０、３０’に到達する。

それぞれの光電子増倍管３０、３０’は、シンチレーションファイバー１０で発生した光信号を電気信号に変換・増幅する。プリアンプ４０、４０’は、光電子増倍管３０、３０’からの信号を電気信号に増幅する。

ＣＦＤ５０、５０’（「信号波形前処理装置」ともいう）は、プリアンプ４０、４０’で増幅された電気信号を時間分解能向上のために信号波形前処理を行う。

ディレイ装置６０は、ＣＦＤ５０、５０’からの信号は、スタート信号とストップ信号の時間間隔調整を行う。

ＴＡＣ７０（「時間波高変換機」ともいう）においては、ディレイ装置６０からの信号を、時間間隔を出力の大小に変換する入力時間差波高変換が行われる。

また、ＴＡＣ７０（「多重波高分析器」ともいう）からの出力信号を、信号の強度に応じて分別する。

ＴＡＣ７０からは、シンチレーションファイバー１０のどの位置に放射線が入射したかに係る検出位置情報と、その放射線の線量がどの程度であるかに係る放射線量率情報が出力され、発光制御部９０に入力される。

発光制御部９０は、検出された放射線の位置に応じて、第１方向（ｘ方向）に配されたＬＥＤユニット１１５を発光させるか否かを制御する。すなわち、表示部１００において、第１方向（ｘ方向）に配されたＬＥＤユニット１１５は、シンチレーションファイバー１０のどの位置に放射線が入射したかを示すインジケーターとなる。

ＬＥＤユニット１１５として、単色で発光強度が可変であるものが用いられている場合には、発光制御部９０は、検出された放射線の線量率に応じて、ＬＥＤユニット１１５の発光強度を制御する。すなわち、検出された放射線の線量率が高ければ高いほど、ＬＥＤユニット１１５の発光強度を強めるようにする。

一方、ＬＥＤユニット１１５として、複数色の表示が可能であるものが用いられている場合には、発光制御部９０は、検出された放射線の線量率に応じて、ＬＥＤユニット１１５の色を制御する。例えば、放射線の線量率を低中高の３段階で評価するような場合、低レベルのときにＬＥＤユニット１１５を「青」で発光させ、中レベルのときにはＬＥＤユニット１１５を「黄」で発光させ、高レベルのときにはＬＥＤユニット１１５を「赤」で発光させるような制御を行う。なお、線量率と色の組み合わせ方については、任意である。

このような発光制御部９０によるＬＥＤユニット１１５の発光制御について、図３を参照して説明する。図３のように、シンチレーションファイバー束２０中のシンチレーションファイバー１０のｘ_n（ｎ＝１〜ｍ）の区間に、放射線が入射した場合、本発明に係る
放射線可視化装置１においては、第１方向（ｘ方向）においてはｎ番目のＬＥＤユニット１１５を発光させる。

そして、ＬＥＤユニット１１５として、単色で発光強度が可変であるものが用いられている場合には、ｎ番目のＬＥＤユニット１１５を、最も低い発光強度で発光させる。

また、ＬＥＤユニット１１５として、複数色の表示が可能であるものが用いられている場合には、先ほどの例で行くと、ＬＥＤユニット１１５を「青」で発光させる。

このように本発明に係る放射線可視化装置１においては、シンチレーションファイバー束２０に沿って設けられる表示部１００によって、どの位置が、どの程度の線量率であるかを示すことができる。

以上、本発明に係る放射線可視化装置１は、シンチレーションファイバー１０の長手方向と平行な第１方向に配された複数の発光部（ＬＥＤユニット１１５）を備えているので、このような本発明に係る放射線可視化装置１によれば、線量率分布を簡便に、直感的、視覚的に把握することが可能となる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図４は本発明の他の実施形態に係る放射線可視化装置１の概略のブロック図である。

放射線可視化装置１は、長手方向に一直線状をなすシンチレーションファイバー束２０と、このンチレーションファイバー束２０の長手方向に沿って設けられる表示部１００を有している。シンチレーションファイバー束２０の長手方向を、第１方向、また手方向に対して垂直な方向を、第２方向と定義する。図４におけるｘ方向が第１方向で、ｙ方向が第２方向である。

ここで、シンチレーションファイバー１０による放射線測定の原理については、先の実施形態と同様である。

上記のようなシンチレーションファイバー１０の束であるシンチレーションファイバー束２０に沿って設けられている表示部１００の詳細について説明する。図５は他の本発明の実施形態に係る放射線可視化装置１のシンチレーションファイバー束２０と表示部１００の関係を示す図である。

図５においては、シンチレーションファイバー束２０及び表示部１００の一部を拡大して示している。

表示部１００は、シンチレーションファイバー束２０の長手方向と平行な第１方向（ｘ方向）と、前記長手方向（ｘ方向）に対して垂直な第２方向（ｙ方向）とに、マトリクス状に配された複数のＬＥＤ１２０を有している。このようなＬＥＤ１２０は基台１１０上に設けられており、発光制御部９０によって、その発光が制御される。

本実施形態では、第１方向（ｘ方向）にｍ個のＬＥＤ１２０が、また、第２方向（ｙ方向）に８個のＬＥＤ１２０が配されていることが想定されており、図５では、第１方向（ｘ方向）のｎ番目のＬＥＤ１２０の様子を示している。なお、ＬＥＤ１２０に代えて、他の発光手段を用いても構わない。なお、第１方向（ｘ方向）に配するＬＥＤ１２０の個数はシンチレーションファイバー束２０の長さにわたって設けるようすればよく、特に制限があるわけではない。

また、第２方向（ｙ方向）に配するＬＥＤ１２０は、線量率の高低を示すものとなるので、第２方向（ｙ方向）に配するＬＥＤ１２０の個数は、２個以上であることが好ましい。

発光制御部９０は、検出された放射線の位置に応じて、第１方向（ｘ方向）に配されたＬＥＤ１２０を発光させるか否かを制御する。すなわち、表示部１００において、第１方向（ｘ方向）に配されたＬＥＤ１２０は、シンチレーションファイバー１０のどの位置に放射線が入射したかを示すインジケーターとなる。

また、発光制御部９０は、検出された放射線の線量率に応じて、第２方向（ｙ方向）に配されたＬＥＤ１２０を発光させるか否かを制御する。すなわち、表示部１００において、第２方向（ｙ方向））に配されたＬＥＤ１２０は、シンチレーションファイバー１０にどの程度の線量率の放射線が入射したかを示すインジケーターとなる。本実施形態では、第２方向（ｙ方向）に配されているＬＥＤ１２０が８個であるため、８段階の線量率の高低を報知することが可能となる。

このような発光制御部９０によるＬＥＤ１２０の発光制御について、図５を参照して説明する。図５のように、シンチレーションファイバー束２０中のシンチレーションファイバー１０のｘ_n（ｎ＝１〜ｍ）の区間に、８段階の線量率のうち最も低い線量率の放射線
が入射した場合、本発明に係る放射線可視化装置１においては、第１方向（ｘ方向）においてはｎ番目で、第２方向（ｙ方向）においては１個目のＬＥＤ１２０が点灯するような発光制御がなされる。

以上のような他の実施形態に係る放射線可視化装置１は、シンチレーションファイバー１０の長手方向と平行な第１方向と、前記長手方向に対して垂直な第２方向とに、マトリクス状に配された複数の発光部（ＬＥＤ１２０）を備えているので、このような他の実施形態に係る放射線可視化装置１によれば、線量率分布を簡便に、直感的、視覚的に把握することが可能となる。

次に、以上のように構成される放射線可視化装置１を用いて、放射性物質を監視する方
法や、放射性物質の漏洩を検知する方法について説明する。図６は本発明の実施形態に係る放射線可視化装置１による放射性物質監視方法を説明する図である。

図６は、放射性廃棄物１３９を取り扱う施設を示している。このような施設においては、敷地内部１３３と敷地外部１３７との間に、壁やフェンスなどの敷地境界壁１３５を有している。また、敷地内部１３３においては、施設の一部を構成する建物１４０が設けられている。建物１４０においては、建物内部１４３と建物外部１４７との間に、外壁などの建物境界１４５を有している。

本発明の放射性物質監視方法においては、図６に示すように、敷地境界壁１３５や、建物境界１４５に、放射線可視化装置１が設けられており、これにより、放射性物質の監視を行うようにしている。

このような本発明に係る放射性物質監視方法によれば、施設における空間放射線量を広範囲に亘り位置が途絶えることなく、また、常時監視を行うことが可能となる。この監視を遠隔のみならず、検出位置において、放射線可視化装置１のＬＥＤユニット１１５やＬＥＤ１２０の発光（なお、必要に応じて、発光に代え警報音を用いることもできる）を用いた場合、近接の作業者などへの周知も行うことが可能となる。

また、このような本発明に係る放射性物質監視方法によれば、従来のモニタリングポスト等の空間放射線量監視装置を用いた放射性物質監視方法に比べ、場所を取らず広範囲に連続的に放射線量を監視することが可能となり、施設からの漏洩放射線の常時監視体制が強化され、住民や自治体との安心安全のリアルタイムコミュニケーションが可能となる。

次に、本発明に係る放射性物質漏洩検知方法について説明する。図７は本発明の実施形態に係る放射線可視化装置１による放射性物質漏洩検知方法を説明する図である。

図７は、放射性廃棄物１３９を取り扱う施設の建物内部１４３を示している。例えば、このような建物内部１４３においては、放射性物質を使用又は貯蔵することが想定されており、例えば、建物内部１４３に、放射性物質保存容器１５０が複数図示するように貯蔵されることが想定されている。

本発明の放射性物質漏洩検知方法においては、図７に示すように、建物内部１４３の壁部や、複数の放射性物質保存容器１５０が配置された周囲の床部に、放射線可視化装置１が設けられており、これにより、放射性物質の漏洩を検知するようにしている。

このような本発明に係る放射性物質漏洩検知方法によれば、広範囲にかつ連続な位置で空間放射線量を常時監視することができ、放射性物質の漏洩をいち早く検知することが可能となる。また、放射線可視化装置１は、長尺状の装置であるため、建物内部１４３の狭かったあり（建物内部１４３の壁部と放射性物質保存容器１５０との間の、例えば、図７のＮなどの空間）、或いは、曲がったりしている空間にも設置が可能であり、人が出入りできない場所での放射性物質漏洩が迅速に検知可能となる。この漏洩検知監視を遠隔のみならず、放射線可視化装置１のＬＥＤユニット１１５やＬＥＤ１２０の発光（なお、必要に応じて、発光に代え警報音を用いることもできる）を用いた場合、近接の作業者などへの周知も行うことが可能となる。

また、このような本発明に係る放射性物質漏洩検知方法によれば、放射性物質を扱う設備や貯蔵容器等から漏洩した放射性物質を迅速に検知することができ、迅速な対応を行うことが可能となる。

次に、本発明に係る他の放射性物質監視方法について説明する。図８は本発明の実施形態に係る放射線可視化装置１による放射性物質監視方法を説明する図である。

図８は、放射性廃棄物１３９を取り扱う施設の建物内部１４３を示している。例えば、このような建物内部１４３においては、放射性廃棄物１３９を放射性廃棄物搬送手段であるベルトコンベアー１６０によって、放射性物質堆積容器１７０まで搬送するようになっている。

本発明の放射性物質監視方法においては、図８に示すように、放射線可視化装置１の長手方向（第１方向）を、ベルトコンベアー１６０（放射性物質搬送手段）の搬送方向に沿って配することで、放射性物質の監視を行うようにしている。さらに、本発明の放射性物質監視方法においては、放射性物質堆積容器１７０にも放射線可視化装置１を配するようにし、放射性物質の監視を行うようにしている。

このような本発明に係る放射性物質監視方法によれば、放射性廃棄物搬送手段であるベルトコンベアー１６０における空間放射線量を広範囲に亘り位置が途絶えることなく、また、常時監視を行うことが可能となる。この監視を遠隔のみならず、検出位置において、放射線可視化装置１のＬＥＤユニット１１５やＬＥＤ１２０の発光（なお、必要に応じて、発光に代え警報音を用いることもできる）を用いた場合、近接の作業者などへの周知も行うことが可能となる。

１・・・放射線可視化装置
１０・・・シンチレーションファイバー
１１・・・コア
１２・・・クラッド
１４・・・円錐
２０・・・シンチレーションファイバー束
３０、３０’・・・光電子増倍管
４０、４０’・・・プリアンプ
５０、５０’・・・ＣＦＤ（信号波形前処理装置）
６０・・・ディレイ装置
７０・・・ＴＡＣ（時間波高変換機）
８０・・・ＭＣＡ（多重波高分析器）
９０・・・発光制御部
１００・・・表示部
１１０・・・基台
１１５・・・ＬＥＤ（発光ダイオード）ユニット
１２０・・・ＬＥＤ（発光ダイオード）
１３３・・・敷地内部
１３５・・・敷地境界壁
１３７・・・敷地外部
１３９・・・放射性廃棄物
１４０・・・建物
１４３・・・建物内部
１４５・・・建物境界
１４７・・・建物外部
１５０・・・放射性物質保存容器
１６０・・・ベルトコンベアー（放射性廃棄物搬送手段）
１７０・・・放射性物質堆積容器
１８０・・・作業・運搬機械

Claims

環境中の被測定対象物の放射線を検出するシンチレーションファイバーと、
前記シンチレーションファイバーで発生した光信号を前記シンチレーションファイバーの一方端側と他方端側で電気信号に変換・増幅する２つの光電子増倍管と、
２つの前記光電子増倍管からの信号を電気信号に増幅する２つのプリアンプと、
２つの前記プリアンプで増幅された電気信号を時間分解能向上のために信号波形前処理を行う２つの信号波形前処理装置と、
２つの前記信号波形前処理装置の一方が直接、他方が時間間隔調整を行うディレイ装置を介して入力され、時間間隔を出力の大小に変換する入力時間差波高変換が行われる時間波高変換機と、
前記時間波高変換機からの出力信号を、信号の強度に応じて分別する多重波高分析器と、
前記多重波高分析器からの出力信号を可視化する表示部と、を備えた放射線可視化装置による放射性物質監視方法において、
前記表示部は、前記シンチレーションファイバーの長手方向と平行な第１方向に配された複数の発光部からなり、前記シンチレーションファイバーの長さにわたって設けられ、
放射線可視化装置を、放射性廃棄物搬送手段の搬送方向に沿って配することで、放射性物質の監視を行うことを特徴とする放射線可視化装置による放射性物質監視方法。