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国立大学法人 電気通信大学

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お知らせ

【ニュースリリース】安価で粗悪なCO2センサの見分け方 ~5千円以下の機種、大半が消毒用アルコールに強く反応~

2021年08月10日

石垣陽特任准教授(情報学専攻)、榎木光治准教授(機械知能システム学専攻)、横川慎二教授(i-パワードエネルギー・システム研究センター)のグループは、新型コロナウイルス感染症の対策用としてECサイトで販売されている5,000円以下の安価な二酸化炭素濃度測定器(以下CO2センサ)の精度検証を実施しました。その結果、全体の25%のセンサは低精度ながらもCO2に反応しましたが、67%はCO2に反応しませんでした。さらにこれら67%の無反応センサは全て消毒用アルコールに強く反応することがわかりました。すなわち、CO2センサとうたいながら、CO2濃度を疑似的に表示する測定器が市場に多く出回っている可能性があります。
この結果を広く公開し専門家の議論を促すため、医学分野のプレプリントサービス「medRxiv」(運営:コールド・スプリング・ハーバー研究所(CSHL)、医学系雑誌出版社BMJ、米・イエール大学)に速報原稿を投稿しました。

【背景】

新型コロナウイルスの感染拡大を防ぐためには、「換気の悪い密閉空間」や「人の密集」を避ける事が有効とされています。そのため、換気ができているか、密を防げているかの目安として、室内の二酸化炭素(CO2)濃度の計測・可視化が注目されています。 本学はこれまで、調布駅前商店街との共同実証実験により、飲食店・学習塾・スポーツジムなどのCO2濃度を可視化してきました。また本学の附属図書館内に設置するアクティブラーニングスペース「Ambient Intelligence Agora」では、CO2センサを含む194台の環境センサが常時配置されており、そこで蓄積された約3.5年分のビッグデータは室内環境の分析・予測の研究に活用されています。令和3年度の入学式では、20台のCO2センサを使った式場内のCO2濃度分布のリアルタイム可視化を行いました。また地下ライブハウスのような一般に換気しにくいと言われる場所での対策を提言するための実証実験を、アイドルグループ「仮面女子」やヴィジュアル系バンド「えんそく」と共に行っています。さらに調布市のワクチン接種会場における三密を回避するため、会場内でのCO2濃度のリアルタイム可視化も行ってきました。この他、三鷹市の公共施設でのモニタリングも開始しています。
本学の取り組みによりCO2濃度測定の理解が広がり、店舗や事業所で普及の普及が進む一方で、昨今、ECサイトでの安価なCO2センサの取り扱いが急増しています。しかしCO2濃度をヒトが体感することは難しいため、センサが正しく動作しているか否かを一般市民が確認することは困難です。そこで研究チームでは、市場で販売されているセンサを購入し、精度検証を行いました。

【実験の概要】

  • ■実験期間 2021年5月にセンサを購入し、2021年6月~7月に実験
  • ■実験対象 大手ECサイトで購入したCO2センサ12台(センサ1~12)、価格帯は2,900~4,999円、いずれも感染症対策用として販売されていたもの。参照用としてT&D社製の研究用センサ(センサA)と、CHCシステム社製の産業用センサ(センサB)も同時に測定。
  • ■実験方法 アクリル水槽(チャンバ内)にセンサを封入し、チャンバ内部CO2濃度を変化させて表示値を記録した。測定前には、チャンバ内の雰囲気をDCファンにて十分に攪拌した。なお、実験前に島津製作所のガスクロマトグラフにてチャンバ内の有機物による汚染が5 ppm以下であることを確認した。

【成果の意義】

 安価なセンサを調査したところ、過半数がCO2濃度を正確に測定できない粗悪な製品であることがわかりました。感染症対策において誤ったCO2濃度を表示するセンサを用いると、次のような危険性があります。

  • 例えば1,500 ppm以上など、本当は換気をすべきCO2濃度であるにも関わらず、センサが過小な値を表示してしまう(リスクの過小評価)。その結果、適切な換気や行動変容が起きない。
  • 例えば1,000 ppm以下など、良好な換気状態であるにも関わらず、CO2濃度が過大な値を表示してしまう(リスクの過大評価)。さらにそのことが繰り返されて、利用者がセンサの表示を無視したり、関心を示さなくなる(オオカミ少年効果)。

このようなリスクを低減するため、研究チームでは、購入したCO2センサがCO2濃度を正しく測定できているかを誰でも簡易的に確認できる方法として、以下の3つを提案しています。

  1. 屋外の新鮮な空気のなかで、400 ppm前後(目安として340~460ppmの範囲程度)を表示するか確認します。数値が大きくズレているセンサは、換気モニタには使用しないことを推奨します。ただセンサによって屋外の新鮮な空気を使って値を調整(校正)する機能がついている場合があります。そのような場合は取扱説明書の指示に従って校正を行ってください。
  2. センサに息を吹きかけたとき、濃度(ppm)が取扱説明書に示された測定限界値まで上がることを確認します。もし息を吹きかけてもすぐに反応しない場合は、透明なビニール袋にセンサを入れた後に、その袋を呼気で膨らませ、様子をみてください。それでも反応しないセンサは、換気モニタには使用しないことを推奨します。
  3. 消毒用アルコールを吹きかけた手をセンサに近づけ、CO2濃度が上昇しないことを確認します。もし大幅に上昇すれば、CO2ではなく他のガスに反応する疑似センサが使われている可能性が高いので、感染症対策としての換気モニタリングには使用しないことを推奨します。
調査に使用した実験装置(写真を一部加工しています)

調査に使用した実験装置
(写真を一部加工しています)

アルコール噴霧実験の様子

アルコール噴霧実験の様子

詳細はPDFをご覧ください。