CN110678268B - 旋风式捕集器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及旋风式捕集器，其能够可靠地捕集吸入气体中的粒子，并且防止雾汽的放出。旋风式捕集器(12)具备容器(21)、在容器(21)内形成液膜(40)的液膜形成部(23)、设置于盖部(32)的吸气孔(33)、以及排气管(24b)。吸气孔(33)相对于与容器(21)的轴线(21A)正交的正交面(21B)朝向下方延伸，吸气孔(33)的开口部(33a)在液膜(40)以外的区域开口。来自吸气孔(33)的吸入气体朝向液膜(40)喷出。

Description

旋风式捕集器
技术领域
本发明涉及使用液膜来捕集粒子的旋风式捕集器。
背景技术
一直以来，已知有具备形成圆筒状空间的容器，并在容器内表面形成有液膜的旋风式捕集器。在该旋风式捕集器中，使吸入气体中的粒子附着于液膜来进行捕集(参照专利文献1)。
然而存在如下问题：若吸气孔在液膜附近开口，则由于吸入气体而从液膜生成雾汽，该雾汽从排气管放出从而使捕集效率降低。另一方面，若来自吸气孔的吸入气体撞上与液膜远离的没有形成液膜的部位，则无法通过水膜可靠地捕集吸入气体中的粒子。
专利文献1：日本特表2002-543975号
发明内容
本发明是考虑到这样的问题而完成的，其目的在于提供能够可靠地捕集吸入气体中的粒子，且不会放出雾汽的旋风式捕集器。
本发明是一种旋风式捕集器，具备：容器，其具有上端部、下端部、以及在上述上端部与下端部之间延伸的侧壁，并由具有旋转轴线的旋转体构成，并且在内部形成有空间；液膜形成部，其设置于上述容器，并在上述侧壁内表面形成具有恒定的高度的液膜；吸气孔，其设置于上述容器，并具有向上述容器内开口的开口部；以及排气管，其设置于上述容器，上述吸气孔相对于与上述容器的旋转轴线正交的正交面倾斜地朝向上述空间内延伸，上述吸气孔的开口部整个区域在上述液膜以外的区域开口并且通过上述吸气孔将吸入气体向上述液膜喷出。
本发明是上述吸气孔设置于上述容器的上述上端部的旋风式捕集器。
本发明是上述液膜形成部以从上述容器的上述下端部向上方延伸的方式在上述侧壁内表面形成上述液膜的旋风式捕集器。
本发明是在上述容器设置有多个吸气孔的旋风式捕集器。
本发明是上述吸气孔设置于上述容器的上述上端部，且其开口部向上述容器的上述空间开口的旋风式捕集器。
本发明是上述吸气孔具有设置于上述容器的上述上端部并且从上述上端部的表面突出的突出喷嘴，且在该突出喷嘴前端形成有上述开口部的旋风式捕集器。
本发明是在上述容器的上述下端部设置有液体供给部的旋风式捕集器。
本发明是在上述容器的上述侧壁设置有液体供给部的旋风式捕集器。
根据本发明，能够可靠地捕集吸入气体中的粒子，并且能够提前防止雾汽的放出。
附图说明
图1A是表示第一实施方式的捕集部的旋风器主体的侧视图。
图1B是从图1A的A-A'线观察到的盖部的仰视图。
图1C是表示旋风器主体的图，且是图1B的B-B'线处的剖视图。
图2A是表示第二实施方式的捕集部的旋风器主体的侧视图。
图2B是从图2A的A-A'线观察到的盖部的仰视图。
图2C是表示旋风器主体的图，且是图2B的B-B'线剖视图。
图3A是表示第三实施方式的捕集部的旋风器主体的侧视图。
图3B是从图3A的A-A'线观察到的盖部的仰视图。
图3C是表示旋风器主体的图，且是图3B的B-B'线处的剖视图。
图4A是表示旋风器主体的立体图。
图4B是表示从与图4A不同的角度观察到的旋风器主体的立体图。
图5是表示组装有本发明的旋风式捕集器的测定装置整体的结构的简图。
图6的(a)是表示荧光物质已经与检测对象粒子结合的状态的示意图。图6的(b)是表示抗体凝集粒子已经与检测对象粒子结合的状态的示意图。
图7是表示测定装置的液滴形成部的结构的变形例的简图。
图8是表示测定装置的液滴筛选部的结构的立体图。
图9是表示测定装置的测定部的结构的内部构成图。
图10是表示第四实施方式的捕集部的旋风器主体的侧视图。
图11是表示第五实施方式的捕集部的旋风器主体的侧视图。
具体实施方式
＜第一实施方式＞
以下，对本发明的第一实施方式详细地进行说明。此外，并非由本实施方式来限定所公开的发明。另外以下所示的实施方式在没有使处理内容矛盾的范围内能够适当地组合。
另外，本发明的旋风式捕集器12的旋风器主体21由具有旋转轴线(也称为轴线)21A的旋转体构成。在本说明书中，“上方”、“上端”、“下方”、“下端”的用语是指在将本发明的旋风式捕集器12的旋风器主体21设置为旋转轴线21A沿纵向延伸的情况下的“上方”、“上端”、“下方”、“下端”(参照图1A～图1C)。
首先参照图5至图9，对组装有本发明的旋风式捕集器30的测定装置10整体进行说明。
图5是表示测定装置的结构的简图。在图5所示的例子中，以测定装置10基于液滴的荧光强度来进行检测对象粒子的检测的情况为例进行说明。但是，并不限定于此。例如，测定装置10也可以只测定液滴的荧光强度。该情况下，用户、其他装置基于通过测定装置10测定的荧光强度，对检查对象的气体中是否包含有检测对象粒子进行判断。此外，检测对象粒子例如是病毒、细菌、花粉、有毒物质等。但是，只要检测对象粒子能够与荧光物质特异性结合即可，并不限定于这些。
如图5所示，在本实施方式中，测定装置10具备灰尘除去部11、主配管18、本发明的捕集部(也称为旋风式捕集器)12、液滴形成部13、液滴筛选部14、测定部15、液体回收部16、以及吸引泵17。
接下来，对各部分的位置关系简单地进行说明。主配管18是气流的引导通路。灰尘除去部11配置于被主配管18引导的气流的上游侧。吸引泵17是在主配管18的内部形成气流的气流形成机构，且配置于被主配管18引导的气流的下游侧。换而言之，吸引泵17形成在主配管18中从灰尘除去部11朝吸引泵17流动的气流。此外，作为气流形成机构，也可以在灰尘除去部11的上游设置送气泵。该情况下，也可以从送气泵向主配管18的内部供给压缩空气。
另外，液滴形成部13、液滴筛选部14、测定部15、以及液体回收部16在灰尘除去部11与吸引泵17之间被依次设置于主配管18。
接下来，对各部分的结构进行说明。灰尘除去部11具有对于在主配管18内形成气溶胶状的液滴所需要的程度的气流阻力。灰尘除去部11能够通过捕捉对测定有影响的微粒从而供给清洁的气体。
接下来，对由旋风式捕集器构成的捕集部12进行说明。捕集部12将检查对象的气体中的检测对象粒子捕集到液体中，并且使与该检测对象粒子特异性结合的荧光物质、和该液体中的检测对象粒子结合。
在本实施方式中，如图5所示，捕集部12具有旋风器主体(也称为容器21)、用于向旋风器主体21的内部导入气体的气体导入部22、用于向旋风器主体21的内部导入液体的液体导入部23。
旋风器主体21具有截头圆锥形的内表面(以下，称为壁面)，且以小径侧的端部位于比大径侧的端部靠下方的方式朝向。
气体导入部22设置为在旋风器主体21的上方部沿旋风器主体21的壁面的切线方向延伸，且与粗大灰尘除去部19气密地连结。此处壁面的切线方向是指在像后述那样导入的气体与旋风器主体21的壁面接触(碰撞)的部分处将旋风器主体21沿相对于轴线为垂直方向的水平方向切割的情况下产生的圆的切线方向。粗大灰尘除去部19使测定对象粒子通过，并且捕捉尘埃、纤维碎屑等比较大的微粒。从粗大灰尘除去部19通过气体导入部22被导入旋风器主体21的内部的气体被沿着旋风器主体21的壁面引导，由此沿周向旋转。
液体导入部23具有收容液体的箱23a、一端与箱23a的下方部连接而另一端与旋风器主体21的壁面连接的液体导入管23b、以及设置于液体导入管23b的流量控制部23c。
在本实施方式中，在箱23a收容有含有荧光物质的液体。具体而言，荧光物质例如是荧光标记抗体。如图6的(a)所示，荧光标记抗体Y利用抗体抗原反应与特定的检测对象粒子P特异性结合。
此外，如图6的(b)所示，荧光物质也可以是被多个荧光标记抗体Y修饰表面的抗体凝集粒子A。该情况下，抗体凝集粒子A的表面的荧光标记抗体Y利用抗体抗原反应与特定的检测对象粒子P特异性结合。由此，能够使多个检测对象粒子P经由抗体凝集粒子A凝结。因此，荧光标记抗体Y的体积密度变高，能够提高荧光强度。
液体导入管23b的上述另一端与旋风器主体21的壁面中的比气体导入部22低的高度位置连接。另一方面，液体导入管23b的上述一端配置于比上述另一端高的高度位置。在流量控制部23c打开的情况下，收容于箱23a的液体因重力而通过液体导入管23b被导入到旋风器主体21的内部。
此外，液体导入部23并不限定于这样的结构，例如，也可以具有将含有荧光物质的液体收容的注射泵，且注射器的前端与旋风器主体21的壁面连结，通过活塞对注射器的内部进行加压从而将含有荧光物质的液体导入到旋风器主体21的内部。
在本实施方式中，旋风器主体21的上方部设置有通过对该旋风器主体21的内部进行吸引排气而使其减压，且利用压力差从气体导入部22使气体导入以使得气体沿周向旋转的吸引排气部24。
吸引排气部24具有以同轴状插设于旋风器主体21的上方部的吸引排气管(也称为排气管)24b、和设置于吸引排气管24b的吸引排气泵24a。
若使吸引排气泵24a动作，则旋风器主体21的内部经由吸引排气管24b被吸引排气而被减压，由于旋风器主体21的内部与外部的压力差，旋风器主体21的外部的气体经由粗大灰尘除去部19从气体导入部22被引入到旋风器主体21的内部。而且，导入到旋风器主体21的内部的气体沿着旋风器主体21的壁面被引导，由此沿周向旋转并且下降，即形成了呈螺旋状旋转的气流。此时，气体中的检测对象粒子的比重相对较大，因此因离心力而向旋风器主体21的壁面侧分离。
另一方面，比重相对较轻的气体成分因旋风器主体21的壁面的截头圆锥形状在旋风器主体21的下方部逆转流向，在旋风器主体21的中心轴侧形成上升流，通过吸引排气管24b而被排出到外部。
从液体导入部23被导入到旋风器主体21的内部的液体被沿周向旋转的气流朝外推送，沿着旋风器主体21的壁面(内表面)将液膜成形为膜状。这样，液体导入部23作为在旋风器主体21的内表面形成液膜的液膜形成部而发挥功能。
在本实施方式中，在旋风器主体21的壁面设置有对被成形为膜状的液体的水位进行检测的水位检测部25。液体导入部23的流量控制部23c基于水位检测部25的检测结果来控制流量。
更具体而言，水位检测部25具有向旋风器主体21的内部露出的一对电极、和测定该电极间的导电率的测定部。在液体的水位比一对电极的高度位置高的情况下，一对电极经由液体通电，导电率相对变高。另一方面，在液体的水位比一对电极的高度位置低的情况下，一对电极被绝缘，导电率相对变低。将液体的水位比一对电极的高度位置高的情况的测定结果和液体的水位比一对电极的高度位置低的情况的测定结果预先通过实验求出，将该两个测定结果之间的值决定为阈值。其后，在测定部的测定结果高于阈值的情况下，判断为液体的水位高于一对电极的高度位置，在测定部的测定结果低于阈值的情况下，判断为液体的水位低于一对电极的高度位置。
流量控制部23c在通过水位检测部25判断为液体的水位低于一对电极的高度位置的情况下，增加液体的流量直至液体的水位高于一对电极的高度位置。由此，能够防止旋风器主体21的内部的液体相对于气体的接触面积因液体的送出、蒸发等而减少。
在旋风器主体21的下方侧连接有液体供给部26。在液体供给部26设置有送液泵27。
虽然旋风器主体21的内部因吸引排气部24而被减压，但通过送液泵27对液体供给部26内的液体施加压力而将其送出，由此能够将液体连续并且稳定地从旋风器主体21的内部经由液体供给部26向液滴形成部13供给。
此外，并非必须，但也可以在捕集部12设置有加热液体的加热机构。该情况下，例如能够在寒冷区域等低温环境下荧光物质的反应性降低时，通过将液体加热至例如体温附近(35℃左右程度)，由此使液体中的荧光物质活化而提高反应速度。
或者，也可以在捕集部12设置有冷却液体的冷却机构(不图示)。该情况下，例如能够在炎热区域等高温环境下荧光物质的反应性降低时，通过将液体冷却至例如体温附近(35℃左右)，来使液体中的荧光物质活化而提高反应速度。
接下来，对液滴形成部13进行说明。液滴形成部13将从捕集部12供给的液体形成为气溶胶状的液滴。更具体而言，液滴形成部13使用雾化器、电喷雾、双流体喷嘴、压电元件、超声波、减压处理中的至少一个将从捕集部12供给的液体形成为气溶胶状的液滴(双流体喷嘴)。
在本实施方式中，如图5所示，液滴形成部13具有主配管18的口径急剧缩小的缩颈部分18a，液体供给部26的端部同轴状地插入到该缩颈部分18a的内侧。在主配管18中流动的气流在流通于缩颈部分18a时，气流的速度增加。此时，由于流通于缩颈部分18a的高速的气流而在液体供给部26的端部产生负压，液体供给部26内的液体因该负压而被吸引并被弄散。由此，由从液体供给部26供给的液体形成为气溶胶状的液滴。
此外，在图5所示的例子中，液体供给部26的端部同轴状地插入到缩颈部分18a的内侧，但并不局限于此，例如，如图7所示，液体供给部26的端部也可以相对于缩颈部分18a以直角的朝向连结。
接下来，对液滴筛选部14进行说明。液滴筛选部14对从液滴形成部13供给的液滴中粒径不足规定值的液滴进行筛选。
作为液滴筛选部14，例如，能够使用利用惯性力对粒径不足规定值的液滴进行筛选的喷雾室。具体而言，例如是选自旋风形喷雾室、斯科特形喷雾室、以及惯性分支形喷雾室中的任一个。这样的喷雾室本身在感应耦合等离子体(ICP)发光分光分析的技术领域中是公知的，例如，例示JIS K0133等。但是，在本实施方式中，使用喷雾室本身并没有起到通过感应耦合等离子体对能够分解的粒径的液滴进行筛选的效果，而是能够由已知的喷雾室起到预料外的效果，即：喷雾室通过与使用了与检测对象粒子特异性结合的荧光物质的方法相结合，由此将不包含检测对象粒子的液滴的荧光强度、与包含检测对象粒子的液滴的荧光强度的差扩大，从而能够高精度地检测检测对象粒子。
图8是表示液滴筛选部14的结构的一个例子的简图。图8所示的液滴筛选部14是旋风形喷雾室，其具有：具有圆筒形内表面的中央腔体14a、具有与中央部的上端部连结的截头圆锥形内表面的上方腔体14b、以及具有与中央部的下端部连结的截头圆锥形内表面的下方腔体14c。
主配管18与中央腔体14a的内表面以沿该内表面的切线方向延伸那样的朝向连接。通过主配管18而被导入到中央腔体14a的内部的包含液滴的气流因惯性力被沿着中央腔体14a的内表面引导，并沿周向旋转。此时，粒径为规定值以上的液滴因离心力而向中央腔体14a的内表面侧分离，与该内表面碰撞并附着于其上。由此，粒径为规定值以上的液滴被从气流中除去，粒径不足规定值的液滴顺着气流被从上方腔体14b的上方侧向测定部15供给。另一方面，附着于中央腔体14a的内表面的液滴(液体)因重力而向下方腔体14c流下，被从下方腔体14c的下方侧向外部排出。此外，在附着于中央腔体14a的内表面的液滴(液体)为少量的情况下，附着的液滴(液体)会蒸发，因此无需设置排液机构。
这里，喷雾室利用惯性力来筛选液滴，因此由喷雾室筛选的液滴的粒径的上限值与喷雾室的尺寸和形状、气流的流速等力学参数存在相关关系。因此，通过适当地选择喷雾室的形状和尺寸、气流的流速等力学参数，由此能够将由喷雾室筛选的液滴的粒径的上限值设定为所希望的值。由喷雾室筛选的液滴的粒径能够根据测定对象、测定目的适当地选择，但在以病毒或者细菌为测定对象的情况下，优选是50μm以下，更优选是20μm以下。
接下来，对测定部15进行说明。图9是表示测定部15的结构的一个例子的简图。测定部15向液滴照射光，并且测定该液滴的荧光强度。
在本实施方式中，如图9所示，测定部15具有与主配管18连接，并形成包含被液滴筛选部14筛选的液滴的气流的通行空间的例如角形的壳体56。在壳体56的相互对置的例如上下(或者左右)的面配置有相互平行的由石英构成的透光窗52a、52b。
在其中一个透光窗52a的外侧设置有发光部51，该发光部51将与由荧光物质发出的荧光的波长不用的波长的激光向壳体56内照射。另外，在另一个透光窗52b的外侧设置有将与由荧光物质发出的荧光的波长不同的波长的光隔断的滤光器53。在其更外侧设置有接收荧光物质的荧光并将其转换为电信号的受光部54。受光部54例如是光电倍增管，将与来自滤光器53的受光强度对应的信号等级的例如电流向受光输出测量部55输出。
受光输出测量部55例如将电流转换为电压，且对表示转换后的电压的电压信号Ia与预先设定的阈值Is进行比较，在判断为电压信号Ia大于阈值Is时报告检测到了检测对象粒子的警报或者显示于未图示的显示部。
这里电压信号Ia是与受光强度对应的信号，因此如下这样规定阈值Is。即，阈值Is被设定为在检查对象的气体中不存在检测对象粒子的情况下利用液滴形成部13形成的液滴通过壳体56时的荧光强度、与在检查对象的气体中包含有检测对象粒子且在该检测对象粒子中结合了荧光物质的状态下利用液滴形成部13形成的液滴通过壳体56时的荧光强度之间的值。检查对象的气体中不存在检测对象粒子时的荧光强度与来自通过壳体56内的气体中包含的灰尘所附着的荧光物质、不包含检测对象粒子的液滴中包含的荧光物质的荧光的强度对应。荧光物质与检测对象粒子特异性结合。其结果是，如果使用简要的描述，则由于检测对象粒子的存在，所以荧光物质的密度高于不存在检测对象粒子时的荧光物质的密度，并产生了与检测对象粒子的有无对应的荧光强度差。
返回到图5，在测定部15的下游侧设置有用于对通过了测定部15的液滴进行捕捉的例如由网状体构成的液体回收部16。在液体回收部16的下游侧设置有吸引泵17，通过了液体回收部16的气体例如被经由未图示的用于吸附除去检测对象粒子的过滤器向测定装置10的外部排出。此外，在液体回收部16设置有排液机构，但在通过液体回收部16的液滴(液体)足够少的情况下，液滴(液体)会蒸发，因此无需设置排液机构。
接下来通过图1A至图1C、和图4A至图4B，对被组装于测定装置1的由旋风式捕集器构成的捕集部12进行叙述。
这里图1A是表示捕集部12的旋风器主体21的侧视图，图1B是从图1A的A-A'线观察到的盖部的仰视图，图1C是表示旋风器主体21的图，且是图1B的B-B'线处的剖视图。另外图4A和图4B是表示各个旋风器主体的立体图。
如上所述，捕集部12具备旋风器主体(也称为容器)21、用于向旋风器主体21的内部导入气体的气体导入部22、以及用于向旋风器主体21内部导入液体而在旋风器主体21内表面形成液膜40的液体导入部(也称为液膜形成部)23。
具体而言，如图1A至图1C以及图4A至图4B所示，捕集部12的旋风器主体(容器)21具有在内部形成截头圆锥状的空间35的容器主体31、和覆盖容器主体31的上方开口的盖部32，在旋风器主体21的容器主体31侧部连接有液体导入部23的液体导入管23b。具有容器主体31和盖部32的旋风器主体21由具有旋转轴线21A的旋转体构成，并配置为轴线21A沿纵向延伸。此外，旋风器主体21并不限定于具有容器主体31、和覆盖容器主体31的上方开口的盖部32的上述构造，也可以采用容器主体31和盖部32通过3D打印机等被完全形成为一体的构造。该情况下，旋风器主体21的盖部32构成旋风器主体21的上端部，容器主体31的截头圆锥状的侧壁31b构成旋风器主体21的侧壁31b。另外，容器主体31的下端部31a构成旋风器主体21的下端部31a。
另外在构成旋风器主体21的上端部的盖部32连结有气体导入部22，在该气体导入部22连结有被形成于盖部32内的吸气孔33的连接端33b。本实施方式中，在盖部32的整周上沿着旋风器主体21的壁面的切线方向连结有4个气体导入部22，各气体导入部22遍及盖部32的整周依次分开90°地设置。因此在盖部32内部与4个气体导入部22对应地，以每隔90°地设置有4个吸气孔33。此处，壁面的切线方向是指在导入的气体与旋风器主体21的壁面接触(碰撞)的部分处将旋风器主体沿相对于轴线为垂直方向的水平方向切割的情况下产生的圆的切线方向，在有4个气体导入部22的情况下优选从这4个导入部导入的气体在同一高度与旋风器主体21的壁面接触(碰撞)，因此优选沿着同一圆的切线方向。
另外在盖部32的中心位置安装有排气管24b，该排气管24b从容器主体31的空间35贯通盖部32向上方延伸。而且，还在旋风器主体21的容器主体31的下端部31a设置有液体供给部26，该液体供给部26经由送液泵27与液滴形成部13连接。
接下来对设置于盖部32的4个吸气孔33进行说明。各吸气孔33在盖部32内相对于与旋风器主体21的轴线21A正交的正交面21B以5°～15°的倾斜角θ朝向下方延伸。另外各吸气孔33具有向容器主体31的空间35开口的开口部33a。该开口部33a并非从盖部32的下部表面32a朝下方突出，而是与下部表面32a在同一面开口。
在旋风器主体21的内表面由从液体导入部23的液体导入管23b导入的液体形成液膜40，该液膜40从容器主体31的下端至上端，即从容器主体31的下端部31a遍及盖部32正下的容器主体31的侧壁31b地扩展形成，但液膜40没有到达盖部32的下部表面32a。
一方面，设置于盖部32的吸气孔33的开口部33a是盖部32的下部表面32a，并在与容器主体31的侧壁远离的位置开口。因此容器主体31的内表面的液膜40不会被来自吸气孔33的开口部33a的吸入气体卷吸，由此液膜也不会被吸入气体卷吸而产生雾汽。
另一方面，吸气孔33相对于旋风器主体21的正交面21B朝向下方延伸，因此从吸气孔33喷出的吸入气体与形成于对置的容器主体31内表面的液膜40接触。由此，能够使吸入气体中包含的粒子可靠地附着于液膜40，并利用该液膜40可靠地捕集粒子。
即，也考虑到当从吸气孔33喷出的吸入气体无法与容器主体31内的液膜40接触时，无法使吸入气体中的粒子附着于液膜40，粒子在容器主体31内被吹浮起来而从排气管24b放出。
针对于此，根据本申请发明，从吸气孔33喷射到旋风器主体21内的吸入气体被沿着气体与液膜接触的部分的旋风器主体21的壁面的切线方向喷射，在旋风器主体21内形成沿圆周方向呈螺旋状旋转的气体流。因此，吸入气体中的粒子因离心力而朝向容器主体31的侧壁31b接近。接下来，能够在使从吸气孔33喷出的吸入气体中的粒子与液膜40可靠地接触而附着于液膜40后，进行捕集。
接下来，对由以上那样的结构构成的本实施方式的作用进行说明。
首先，如图5所示，利用吸引泵17，气体(例如，大气)经由灰尘除去部11被带入到主配管18内，依次在液滴形成部13、液滴筛选部14、测定部15、以及液体回收部16形成流动的气流，并经由吸引泵17和未图示的过滤器被排出。
另一方面，通过捕集部12的吸引排气泵24a的动作，气体(例如，大气)经由粗大灰尘除去部19被带入到捕集部12的气体导入部22，并从气体导入部22被导入旋风器主体21的内部。另外，含有荧光物质的液体被从液体导入部23导入到旋风器主体21的内部。
从气体导入部22被导入到旋风器主体21的内部的气体被沿着旋风器主体21的壁面引导，由此沿周向旋转，并在旋风器主体21的内部形成螺旋状的气流。从液体导入部23被导入到旋风器主体21的内部的液体被螺旋状的气流朝向径向外推送，沿着旋风器主体21的壁面成形为膜状。
气体中包含的检测对象粒子因离心力而向旋风器主体21的壁面侧分离，被捕集到成形为膜状的液体中。液体中包含的荧光物质与被捕集到的检测对象粒子特异性结合。
接下来通过图1A至图1C对旋风器主体21内的气体的动作进行说明。
如图1A至图1C所示从气体导入部22导入的吸入气体通过设置于盖部32的吸气孔33，从吸气孔33的开口部33a朝容器主体31的空间35内喷出。
该情况下，吸气孔33的开口部33a与容器主体31中的形成有液膜40的侧壁31b远离，因此形成于容器主体31的内表面的液膜不会被吸入气体卷吸而产生雾汽。
另外从吸气孔33的开口部33a喷出的吸入气体与形成于容器主体31内表面的液膜40接触，因此能够使吸入气体中的粒子可靠地附着于液膜40来进行粒子捕集。
在旋风器主体21的壁面上捕集到检测对象粒子的液体因重力而缓缓地向下方流下，接着，借助送液泵27的动作，被从旋风器主体21的下方侧经由液体供给部26向液滴形成部13连续地供给。
在液滴形成部13中，从捕集部12供给的液体借助在主配管18的缩颈部分18a中流通的高速的气流从液体供给部26的端部引出，成形为气溶胶状的液滴。形成的气溶胶状的液滴顺着主配管18的气流，被向液滴筛选部14供给。
如图8所示，在液滴筛选部14中，包含从液滴形成部13供给的液滴的气流被沿着中央腔体14a的圆筒形内表面引导，由此沿周向旋转。此时，气流中包含的粒径为规定值以上的液滴因离心力而向中央腔体14a的内表面侧分离，与该内表面碰撞而附着于其上。另一方面，粒径不足规定值的液滴与气流一同沿周向旋转并且上升，被从上方腔体14b的上方侧向测定部15供给。
如图9所示，测定部15对被液滴筛选部14筛选出的液滴照射光，并对照射了光的液滴的荧光强度进行测定。具体而言，对经由主配管18被引导的液滴照射光，测定荧光强度。另外，之后，例如，测定部15对测定的荧光强度与阈值进行比较，由此对检查对象的气体中是否包含有检测对象粒子进行判定。换而言之，测定部15从检查对象的气体中检测检测对象粒子。
例如，在测定部15中，发光部51对供液滴通行的壳体56的内部照射紫外线激光。这里，液滴中的荧光物质被紫外线激光激发而发出荧光。之后，紫外线激光被滤光器53遮光，荧光波长的光被受光部54选择性地检测。被受光部54检测的受光强度与通过液滴形成部13形成的液滴中的荧光物质的体积密度成比例。
在由液滴形成部13形成的液滴中存在检测对象粒子的情况下，利用受光部54检测的荧光强度大于阈值Is，利用受光输出测量部55发出检测到检测对象粒子的警报。
另外，在由液滴形成部13形成的液滴中不存在检测对象粒子的情况下，即便在由液滴形成部13形成的液滴中带入有大气中的微小的灰尘，且在该灰尘附着有荧光物质，该荧光物质的密度也比与检测对象粒子结合的荧光物质的密度小得多。因此，利用受光部54检测到的受光强度小于预先设定的阈值Is。
通过了测定部15的液滴被液体回收部16进行气液分离，液体被回收。另一方面，利用设置于液体回收部16的下游侧的吸引泵17将气体向测定装置10的外部排出。
＜第二实施方式＞
接下来，借助图2A至图2C，对由第二实施方式的旋风式捕集器构成的捕集部12进行叙述。
在图2A至图2C所示的第二实施方式中，对与图1A至图1C以及图4A至图4B～图9所示的第一实施方式相同的部分标注同一附图标记并省略详细的说明。
这里图2A是表示捕集部12的旋风器主体21的侧视图，图2B是从图2A的A-A'线观察到的盖部的仰视图，图2C是表示旋风器主体21的图，且是图2B的B-B'线处的剖视图。
如上所述，捕集部12具备旋风器主体(也称为容器)21、用于向旋风器主体21的内部导入气体的气体导入部22、以及向旋风器主体21内部导入液体而在旋风器主体21内表面形成液膜40的液体导入部(也称为液膜形成部)23。
具体而言如图2A至图2C所示，捕集部12的旋风器主体(容器)21具有在内部形成截头圆锥状的空间35的容器主体31、和覆盖容器主体31的上方开口的盖部32，在旋风器主体21的容器主体31侧部连接有液体导入部23的液体导入管23b。
另外在旋风器主体21的盖部32连结有气体导入部22，在该气体导入部22连接有在盖部32内形成的吸气孔33的连接端33b。在本实施方式中，在盖部32的整周上沿着旋风器主体21的壁面的切线方向连结有8个气体导入部22，各气体导入部22遍及盖部32的整周依次分开45°地设置。因此在盖部32内部与8个气体导入部22对应地，依次分开45°地设置有8个吸气孔33。
另外在盖部32安装有排气管24b，该排气管24b从容器主体31的空间35贯通盖部32地向上方延伸。
接下来对设置于盖部32的8个吸气孔33进行说明。各吸气孔33在盖部32内相对于与旋风器主体21的轴线21A正交的正交面21B朝向下方以45°～60°的倾斜角θ延伸。另外各吸气孔33具有向容器主体31的空间35开口的开口部33a。该开口部33a并非从盖部32的下部表面32a朝下方突出，而是与下部表面32a在同一位置开口。
在旋风器主体21的内表面由从液体导入部23的液体导入管23b导入的液体形成有液膜40，该液膜40从容器主体31的下端至上端，即从容器主体31的下端部31a遍及盖部32正下的容器主体31的侧壁31b地扩展形成，但液膜40未到达盖部32的下部表面32a。
一方面，设置于盖部32的吸气孔33的开口部33a是盖部32的下部表面32a，并在与容器主体31的内表面分离的位置开口。因此容器主体31的内表面的液膜40不会被来自吸气孔33的开口部33a的吸入气体卷吸，由此液膜也不会被吸入气体卷吸从而产生雾汽。
另一方面，吸气孔33相对于旋风器主体21的正交面21B朝向下方延伸，因此从吸气孔33喷出的吸入气体与被形成在对置的容器主体31内表面的液膜40接触。因此能够使吸入气体中包含的粒子可靠地附着于液膜40，并通过该液膜40可靠地捕集粒子。
即，也考虑到当从吸气孔33喷出的吸入气体无法与容器主体31内的液膜40接触时，无法使吸入气体中的粒子附着于液膜40，粒子在容器主体31内被吹浮起来而从排气管24b被排出。
针对于此，根据本申请发明，能够在使从吸气孔33喷出的吸入气体接触于液膜40，并使吸入气体中的粒子附着于液膜40之后，可靠地进行捕集。像上述那样，根据本实施方式，能够增大吸气孔33的角度θ来增加吸气孔33的数量，并增加一次能够处理的气体量。但是气流朝壁面碰撞的碰撞位置为下方。
＜第三实施方式＞
接下来借助图3A至图3C，对由第三实施方式旋风式捕集器构成的捕集部12进行叙述。
在图3A至图3C所示的第三实施方式中，对于与图1A至图1C、图4A至图4B～图9所示的第一实施方式相同的部分标注相同附图标记并省略详细的说明。
这里图3A表示捕集部12的旋风器主体21的侧视图，图3B是从图3A的A-A'线观察到的盖部的仰视图，图3C是表示旋风器主体21的图，且是图3B的B-B'线处的剖视图。
如上所述，捕集部12具备旋风器主体(也称为容器)21、用于向旋风器主体21的内部导入气体的气体导入部22、以及向旋风器主体21内部导入液体而在旋风器主体21内表面形成液膜40的液体导入部(也称为液膜形成部)23。
具体而言如图3A至图3C所示，捕集部12的旋风器主体(容器)21具有在内部形成截头圆锥状的空间35的容器主体31、和覆盖容器主体31的上方开口的盖部32，在旋风器主体21的容器主体31侧部连接有液体导入部23的液体导入管23b。
另外在旋风器主体21的盖部32连结有气体导入部22，在该气体导入部22连接有在盖部32内形成的吸气孔33的连接端33b。在本实施方式中，在盖部32连结有1个气体导入部22。然而，也可以设置多个气体导入部22、吸气孔33以及突出喷嘴36。
另外在盖部32安装有排气管24b，该排气管24b从容器主体31的空间35贯通盖部32地向上方延伸。
接下来对设置于盖部32的吸气孔33进行说明。吸气孔33在盖部32内相对于与旋风器主体21的轴线21A正交的正交面21B朝向下方以45°～60°的倾斜角θ延伸。另外吸气孔23具有从盖部32的下部表面32a向容器主体31的空间35突出的突出喷嘴36，突出喷嘴36的下端开口从而形成开口部33a。该开口部33a位于从盖部32的下部表面32a朝下方突出的突出喷嘴36的下端。
在旋风器主体21的内表面由从液体导入部23的液体导入管23b导入的液体形成有液膜40，该液膜40从容器主体31的下端至上端，即从容器主体31的下端遍及盖部32的下部表面32a地扩展形成。
一方面，设置于盖部32的吸气孔33的开口部33a位于从盖部32的下部表面32a突出的突出喷嘴36的下端，并在与容器主体31的内表面远离的位置开口。因此容器主体31的内表面的液膜40不会被来自吸气孔33的开口部33a的吸入气体卷吸，由此液膜也不会被吸入气体卷吸而产生雾汽。
另一方面，吸气孔33相对于旋风器主体21的正交面21B朝向下方延伸，因此从吸气孔33喷出的吸入气体与被形成在对置的容器主体31内表面的液膜40接触。因此能够使吸入气体中包含的粒子可靠地附着于液膜40，并利用该液膜40可靠地捕集粒子。
即，也考虑当从吸气孔33喷出的吸入气体无法与容器主体31内的液膜40接触时，无法使吸入气体中的粒子附着于液膜40，粒子在容器主体31内被吹浮起来而从排气管24b被放出。
针对于此，根据本申请发明，能够在使从吸气孔33喷出的吸入气体与液膜40接触，并使吸入气体中的粒子附着于液膜40之后，可靠地进行捕集。
＜第四实施方式＞
接下来借助图10，对由第四实施方式的旋风式捕集器构成的捕集部12进行叙述。
在图10所示的第四实施方式中，对图1A至图1C、图4A至图4B～图9所示的第一实施方式相同的部分标注相同附图标记并省略详细的说明。
这里图10是表示捕集部12的旋风器主体21的侧视图。
如上所述，捕集部12具备旋风器主体(也称为容器)21、用于向旋风器主体21的内部导入气体的气体导入部22、以及向旋风器主体21内部导入液体从而在旋风器主体21内表面形成液膜40的液体导入部(也称为液膜形成部)23。
具体而言如图10所示，捕集部12的旋风器主体(容器)21具有在内部形成圆筒状的空间35并且由具有旋转轴线21A的旋转体构成的容器主体31。容器主体31整体封闭，并具有下端部31a、上端部31c、以及在下端部31a与上端部31c之间延伸的侧壁31b，其中在侧壁31b连接有液体导入部23的液体导入管23b。
另外在旋风器主体21的容器主体31的上端部31c连结有气体导入部22，在该气体导入部22连接有被形成在上端部31c内的吸气孔33的连接端33b。在本实施方式中，在上端部31c的整周上沿着旋风器主体21的壁面的切线方向连结有4个气体导入部22，各气体导入部22遍及上端部31c的整周依次分开90°地设置。因此在上端部31c内部与4个气体导入部22对应地，依次分开90°地设置4个吸气孔33。
另外在上端部31c的中心位置安装有排气管24b，该排气管24b从容器主体31的空间35贯通上端部31c地向上方延伸。另外，对于旋风器主体21的容器主体31也在侧壁31b设置有液体供给部26，该液体供给部26经由送液泵27与液滴形成部13连接(参照图5)。该情况下，在设置于侧壁31b的液体供给部26的入口处形成有朝向空间35侧变宽的锥状的入口部26a。根据本实施方式，由于液体供给部26设置于容器主体31的侧壁31b，因此能够利用离心力将比重大于空气的液体从锥状入口部26a朝液体供给部26侧顺畅地引导。
接下来对设置于容器主体31的上端部31c的4个吸气孔33进行说明。各吸气孔33在盖部32内相对于与旋风器主体21的轴线21A正交的正交面21B朝向下方以5°～15°的倾斜角θ延伸。另外各吸气孔23具有向容器主体31的空间35开口的开口部33a。该开口部33a并非从上端部31c的下部表面31c1朝下方突出，而是与下部表面31c1在同一面开口。
在旋风器主体21的侧壁31b由从液体导入部23的液体导入管23b导入的液体形成有液膜40，该液膜40从容器主体31的侧壁31b下端遍及上端地扩展形成，但未到达上端部31c的下部表面31c1。
一方面，设置于容器主体31的上端部31c的吸气孔33的开口部33a是上端部31c的下部表面31c1，并在与容器主体31的侧壁31b远离的位置开口。因此容器主体31的侧壁31b内表面的液膜40不会被来自吸气孔33的开口部33a的吸入气体卷吸，由此液膜也不会被吸入气体卷吸而产生雾汽。
另一方面，吸气孔33相对于旋风器主体21的正交面21B朝向斜下方延伸，因此从吸气孔33喷出的吸入气体与被形成在对置的容器主体31的侧壁31b内表面的液膜40接触。因此吸入气体中包含的粒子因离心力而朝向液膜40接近，由此能够使粒子可靠地附着于液膜40，并通过该液膜40可靠地捕集粒子。
即，也要考虑到当从吸气孔33喷出的吸入气体无法与容器主体31的侧壁31b内表面的液膜40接触时，无法使吸入气体中的粒子附着于液膜40，粒子在容器主体31内被吹浮起来而从排气管24b被放出。
针对于此，根据本申请发明，能够在使从吸气孔33喷出的吸入气体与液膜40接触，并使吸入气体中的粒子附着于液膜40之后，可靠地进行捕集。此外，图10所示的旋风器主体21也可以将上端部31c与下端部31a上下颠倒地使用，将气体导入部22和排气管24b放于下方。
＜第五实施方式＞
接下来借助图11，对由第五实施方式的旋风式捕集器构成的捕集部12进行叙述。
在图11所示的第五实施方式中，对图1A至图1C、图4A至图4B～图9所示的第一实施方式相同的部分标注相同附图标记并省略详细的说明。
这里图11是表示捕集部12的旋风器主体21的侧视图。
如上所述，捕集部12具备旋风器主体(也称为容器)21、用于向旋风器主体21的内部导入气体的气体导入部22、以及向旋风器主体21内部导入液体而在旋风器主体21内表面形成液膜40的液体导入部(也称为液膜形成部)23。
具体而言如图10所示，捕集部12的旋风器主体(容器)21具有在内部形成圆筒状的空间35并且由具有旋转轴线21A的旋转体构成的容器主体31。容器主体31整体封闭，并具有下端部31a、上端部31c、以及在下端部31a与上端部31c之间延伸的侧壁31b，其中在侧壁31b连接有液体导入部23的液体导入管23b。
另外在旋风器主体21的容器主体31的上端部31c连结有气体导入部22，在该气体导入部22连接有被形成在上端部31c内的吸气孔33的连接端33b。在本实施方式中，在上端部31c的整周上沿着旋风器主体21的壁面的切线方向连结有4个气体导入部22，各气体导入部22遍及上端部31c的整周依次分开45°地设置。因此在上端部31c内部与4个气体导入部22对应地，依次分开45°地设置4个吸气孔33。
另外在下端部31a的中心位置安装有排气管24b，该排气管24b从容器主体31的空间35贯通下端部31a地向上方延伸。由于能够如此地将排气管24b设置于下端部31a的中心位置，因此排气管24b配置为与上端部31c的气体导入部22对置。因此，气体导入部22在上端部31c内的设置位置的自由度提高。另外，在旋风器主体21的容器主体31的侧壁31b设置有液体供给部26，该液体供给部26经由送液泵27与液滴形成部13连接(参照图5)。该情况下，在设置于侧壁31b的液体供给部26的入口处形成有朝向空间35侧变宽的锥状的入口部26a。根据本实施方式，由于液体供给部26设置于容器主体31的侧壁31b，因此能够利用离心力将比重大的液体从锥状入口部26a朝液体供给部26侧顺畅地引导。
接下来对设置于容器主体31的上端部31c的4个吸气孔33进行说明。各吸气孔33在盖部32内相对于与旋风器主体21的轴线21A正交的正交面21B朝向下方以5°～15°的倾斜角θ延伸。另外各吸气孔23具有向容器主体31的空间35开口的开口部33a。该开口部33a并非从上端部31c的下部表面31c1朝下方突出，而是与下部表面31c1在同一面开口。
在旋风器主体21的侧壁31b由从液体导入部23的液体导入管23b导入的液体形成有液膜40，该液膜40从容器主体31的侧壁31c下端遍及上端地扩展形成，但未到达上端部31c的下部表面31c1。
一方面，设置于容器主体31的上端部31c的吸气孔33的开口部33a是上端部31c的下部表面31c1，并在与容器主体31的侧壁31b远离的位置开口。因此容器主体31的侧壁31b内表面的液膜40不会被来自吸气孔33的开口部33a的吸入气体卷吸，由此液膜也不会被吸入气体卷吸而产生雾汽。
另一方面，吸气孔33相对于旋风器主体21的正交面21B朝向斜下方延伸，因此从吸气孔33喷出的吸入气体与被形成在对置的容器主体31的侧壁31b内表面的液膜40接触。因此吸入气体中包含的粒子因离心力而朝向液膜40接近，由此能够使粒子可靠地附着于液膜40，并通过该液膜40可靠地捕集粒子。
即，也考虑到当从吸气孔33喷出的吸入气体无法与容器主体31的侧壁31b内表面的液膜40接触时，无法使吸入气体中的粒子附着于液膜40，粒子在容器主体31内被吹浮起来而从排气管24b被放出。
针对于此，根据本申请发明，能够在使从吸气孔33喷出的吸入气体与液膜40接触，并使吸入气体中的粒子附着于液膜40之后，可靠地进行捕集。
附图标记说明
10…测定装置；11…灰尘除去部；12…捕集部；13…液滴形成部；14…液滴筛选部；15…测定部；16…液体回收部；17…吸引泵；18…主配管；18a…缩颈部分；19…粗大灰尘除去部；21…旋风器主体；21A…轴线；21B…正交面；22…气体导入部；23…液体导入部；23a…箱；23b…液体导入管；31…容器主体；31a…下端部；31b…侧壁；31c…上端部；32…盖部；32a…下部表面；33…吸气孔；33a…开口部；33b…连接端；35…空间；36…突出喷嘴；40…液膜。

Claims (12)

1.一种旋风式捕集器，其特征在于，具备：
容器，该容器具有上端部、下端部、以及在所述上端部与所述下端部之间延伸的侧壁，并由具有旋转轴线的旋转体构成，并且在内部形成有空间；
液膜形成部，该液膜形成部设置于所述容器，并在所述侧壁内表面形成具有恒定的高度的液膜；
吸气孔，该吸气孔设置于所述容器，并具有向所述容器内开口的开口部；以及
排气管，该排气管设置于所述容器，
所述吸气孔相对于与所述容器的旋转轴线正交的正交面倾斜地朝向所述空间内延伸，所述吸气孔的开口部整个区域在所述液膜以外的区域开口并且通过所述吸气孔将吸入气体向所述液膜喷出，以使所述吸入气体与所述液膜接触，
所述吸气孔设置于所述容器的所述上端部。
2.根据权利要求1所述的旋风式捕集器，其特征在于，
所述液膜形成部以从所述容器的所述下端部向上方延伸的方式将所述液膜形成于所述侧壁内表面。
3.根据权利要求1所述的旋风式捕集器，其特征在于，
在所述容器设置有多个吸气孔。
4.根据权利要求2所述的旋风式捕集器，其特征在于，
在所述容器设置有多个吸气孔。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的旋风式捕集器，其特征在于，
所述吸气孔设置于所述容器的所述上端部，且所述吸气孔的开口部向所述容器的所述空间开口。
6.根据权利要求1～4中的任一项所述的旋风式捕集器，其特征在于，
所述吸气孔具有设置于所述容器的所述上端部并且从所述上端部的表面突出的突出喷嘴，在该突出喷嘴前端形成有所述开口部。
7.根据权利要求1～4中的任一项所述的旋风式捕集器，其特征在于，
在所述容器的所述下端部设置有液体供给部。
8.根据权利要求5所述的旋风式捕集器，其特征在于，
在所述容器的所述下端部设置有液体供给部。
9.根据权利要求6所述的旋风式捕集器，其特征在于，
在所述容器的所述下端部设置有液体供给部。
10.根据权利要求1～4中的任一项所述的旋风式捕集器，其特征在于，
在所述容器的所述侧壁设置有液体供给部。
11.根据权利要求5所述的旋风式捕集器，其特征在于，
在所述容器的所述侧壁设置有液体供给部。
12.根据权利要求6所述的旋风式捕集器，其特征在于，
在所述容器的所述侧壁设置有液体供给部。
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