CN113039425A - 散射体测定方法及散射体测定装置 - Google Patents

散射体测定方法及散射体测定装置 Download PDF

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大山达史
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Abstract

有关本发明的一技术方案的散射体测定方法包括以下处理：照射穿过散射体所存在的第1空间的第1照射光；接受通过第1照射光被散射体散射而产生的第1散射光；在散射体从第1空间移动到至少一部分与第1空间不同的第2空间后，照射穿过第2空间的第2照射光；接受通过第2照射光被散射体散射而产生的第2散射光；以及基于接受第1散射光的第1时刻与接受第2散射光的第2时刻之差、以及从第1时刻到第2时刻为止散射体移动的距离，计算散射体的速度。

Description

散射体测定方法及散射体测定装置
技术领域
本发明涉及散射体测定方法及散射体测定装置。
背景技术
流行性感冒等感染症的主要感染路径中有飞沫感染和接触感染。飞沫感染是指他人将通过感染的人的咳嗽或喷嚏而呼出的飞沫中含有的病毒直接从口或鼻吸入而取入到体内。此外，接触感染是指他人接触到附着有飞沫的桌子或地板等场所从而将病毒取入到体内。为了抑制这样的以飞沫为起点的感染，期待在房间中适当地检测飞沫的存在而进行净化。
对此，例如在专利文献1及2中，作为检测作为飞沫的产生源的人的咳嗽的方法，公开了用加速度传感器或麦克风等的声音传感器检测咳嗽的动作的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017－117416号公报
专利文献2：日本特开2015－143592号公报
专利文献3：日本特开2014－206291号公报
专利文献4：国际公开第2016/181854号
非专利文献
非专利文献1：A.Kobayashi，etal.，“Consideration of Depolarization RatioMeasurementsby Lidar”，Journal of the Meteorological Society of Japan，1987，Vol.65，No.2，p.303－307
非专利文献2：T.Murayama，etal.，“Application of lidar depolarizationmeasurementin the atmospheric boundary layer：Effectsof dustand sea－saltparticles”，Journal of Geophysical Research，1999，Vol.104，No.D24，p.31781－31792
非专利文献3：酒井哲及其他2人，“室内実験によるエアロゾル偏光解消度の測定(基于室内实验的气溶胶偏振消除度的测定)”，第27次激光感测专题研讨会预备稿集，2009，p.94－95
非专利文献4：加藤信介，“咳飛沫の室内輸送性状の検討(咳嗽飞沫的室内输送性状的研究)”，ながれ26卷，2007，p.331－339
发明内容
发明要解决的课题
但是，在上述以往技术中，仅能够确定发生咳嗽的场所，不知道实际的飞沫飞散的方向及范围。因此，不能适当地提示感染源风险或除去飞沫中含有的病毒等。此外，不能检测飞沫以外的花粉或PM2.5等的有可能危害人的健康的散射体。
所以，本发明的目的是提供一种能够高精度地检测散射体的位置、并且能够辅助散射体的种类的判别的散射体测定方法及散射体测定装置。
用来解决课题的手段
有关本发明的一技术方案的散射体测定方法包括以下处理：照射穿过散射体所存在的第1空间的第1照射光；接受通过上述第1照射光被上述散射体散射而产生的第1散射光；在上述散射体从上述第1空间移动到至少一部分与上述第1空间不同的第2空间后，照射穿过上述第2空间的第2照射光；接受通过上述第2照射光被上述散射体散射而产生的第2散射光；以及基于接受上述第1散射光的第1时刻与接受上述第2散射光的第2时刻之差、以及从上述第1时刻到上述第2时刻为止上述散射体移动的距离，计算上述散射体的速度。
此外，有关本发明的一技术方案的散射体测定装置具备：光源，照射穿过散射体所存在的第1空间的第1照射光；受光元件，接受通过上述第1照射光被上述散射体散射而产生的第1散射光；以及信号处理电路；上述光源还在上述散射体从上述第1空间移动到至少一部分与上述第1空间不同的第2空间后，照射穿过上述第2空间的第2照射光；上述受光元件还接受通过上述第2照射光被上述散射体散射而产生的第2散射光；上述信号处理电路基于接受上述第1散射光的第1时刻与接受上述第2散射光的第2时刻之差、以及从上述第1时刻到上述第2时刻为止上述散射体移动的距离，计算上述散射体的速度。
此外，本发明的一技术方案也可以作为使计算机执行上述散射体测定方法的程序实现。或者，也可以作为保存有该程序的计算机可读取的非暂时性的记录介质实现。
发明效果
根据本发明，能够高精度地检测散射体的位置，并且能够辅助散射体的种类的判别。
附图说明
图1是表示有关实施方式1的散射体测定装置的概略结构的一例的图。
图2是示意地表示由有关实施方式1的散射体测定装置进行的气溶胶粒子的检测的状况的图。
图3A是表示对象空间的一例的图。
图3B是表示通过将对象空间虚拟地分割而得到的单位空间的一例的图。
图4A是用来说明有关实施方式1的散射体测定装置的气溶胶粒子的速度的计算方法的图。
图4B是用来说明有关实施方式1的散射体测定装置的气溶胶粒子的速度的计算方法的图。
图5是表示有关实施方式1的散射体测定装置的动作的一例的流程图。
图6是表示有关实施方式2的散射体测定装置的概略结构的一例的图。
图7是示意地表示由有关实施方式2的散射体测定装置进行的气溶胶粒子的检测的状况的图。
图8是表示有关实施方式2的散射体测定装置的动作的一例的流程图。
图9是示意地表示由有关实施方式3的散射体测定装置进行的气溶胶粒子的检测的状况的图。
图10是表示有关实施方式3的散射体测定装置的动作的一例的流程图。
图11是表示有关实施方式4的散射体测定装置的概略结构的一例的图。
图12是表示有关实施方式5的散射体测定装置的概略结构的图。
图13A是表示由有关实施方式5的散射体测定装置进行的第1照射光的照射时的气溶胶粒子的图。
图13B是表示由有关实施方式5的散射体测定装置进行的第2照射光的照射时的气溶胶粒子的图。
图14是表示气溶胶粒子的粒径与下落速度的关系的图。
图15是表示有关实施方式5的散射体测定装置的动作的流程图。
图16是表示有关实施方式6的散射体测定装置的概略结构的图。
图17是唾液的三维荧光波谱的一例。
图18是杉树花粉的三维荧光波谱的一例。
图19是表示有关实施方式6的散射体测定装置的动作的流程图。
图20是表示有关实施方式7的散射体测定装置的概略结构的图。
具体实施方式
(本发明的概要)
有关本发明的一技术方案的散射体测定方法包括以下处理：照射穿过散射体所存在的第1空间的第1照射光；接受通过上述第1照射光被上述散射体散射而产生的第1散射光；在上述散射体从上述第1空间移动到至少一部分与上述第1空间不同的第2空间后，照射穿过上述第2空间的第2照射光；接受通过上述第2照射光被上述散射体散射而产生的第2散射光；以及基于接受上述第1散射光的第1时刻与接受上述第2散射光的第2时刻之差、以及从上述第1时刻到上述第2时刻为止上述散射体移动的距离，计算上述散射体的速度。
由此，能够基于照射了照射光的方向和到散射光返回来为止的时间，高精度地计算散射体的位置及速度。此外，也能够使用计算出的速度进行散射体的种类的判定或散射体的扩散范围的估计等。这样，能够高精度地检测散射体的位置，并且能够辅助散射体的种类的判定。
此外，例如也可以是，在有关本发明的一技术方案的散射体测定方法中，上述第1空间及上述第2空间分别是通过将作为上述散射体测定方法的测定对象的对象空间虚拟地分割而得到的多个单位空间之一，上述多个单位空间分别为规定形状。
由此，能够使第1空间及第2空间的大小相同，所以从第1空间及第2空间各自返回来的第1散射光及第2散射光的强度的比较变得容易。因此，能够高精度地判定存在于第2空间中的散射体是从第1空间移动来的散射体，所以能够提高散射体的速度的计算精度。
此外，例如也可以是，在有关本发明的一技术方案的散射体测定方法中，上述第2空间是上述多个单位空间中的与上述第1空间相邻的单位空间。
由此，利用相邻的两个单位空间检测散射体的移动，所以能够在散射体较大地扩散之前高精度地计算散射体的速度。
此外，例如也可以是，在有关本发明的一技术方案的散射体测定方法中，上述第1空间是人的头的至少一部分所存在的空间、或与人的头的至少一部分最近的空间。
由此，能够检测刚从人的口呼出后的飞沫，所以计算出的速度与飞沫的速度同样。因而，能够提高基于速度与阈值的比较的飞沫的判定精度。
此外，例如也可以是，有关本发明的一技术方案的散射体测定方法还包括以下处理：在照射上述第1照射光之前，将上述头的至少一部分所存在的空间或与上述头的至少一部分最近的空间确定为上述第1空间。
由此，能够在照射第1照射光之前确定人的头的位置，所以能够迅速地检测从人的口呼出的飞沫。
此外，例如也可以是，有关本发明的一技术方案的散射体测定方法还包括以下处理：将上述速度与阈值进行比较，在上述速度是上述阈值以上的情况下，判定为上述散射体是从人的口呼出的飞沫。
由此，判定散射体是否是飞沫，所以能够高精度地检测飞沫的飞散方向及飞散范围。
此外，例如也可以是，在有关本发明的一技术方案的散射体测定方法中，上述阈值是5m/s。
从人的口呼出的飞沫的初速度是约8m/s以上。此外，飞沫以外的气溶胶粒子通常以比飞沫充分低的速度悬浮在空中。因而，通过使阈值为5m/s，能够高精度地判别散射体是否是飞沫。
此外，例如也可以是，在有关本发明的一技术方案的散射体测定方法中，上述第1照射光及上述第2照射光分别是相等频率间隔的光；在接受上述第1散射光的处理中，接受穿过能够变更光路差的干涉部之后的上述第1散射光；在接受上述第2散射光的处理中，接受穿过上述干涉部之后的上述第2散射光；在进行上述计算的处理中，提取与对上述光路差进行扫掠而得到的上述第1散射光及上述第2散射光各自的第1干涉条纹对应的信号成分，基于上述信号成分计算上述速度。
散射光中，不仅包括来自气溶胶粒子的米氏散射光，还作为噪声成分而包括由构成空气的分子带来的瑞利散射光。相对于此，根据本技术方案，由于能够通过信号处理来除去瑞利散射光，所以能够提高气溶胶粒子的检测精度。
此外，例如也可以是，在有关本发明的一技术方案的散射体测定方法中，上述干涉部扫掠的上述光路差比上述第1照射光及上述第2照射光各自的中心波长的1/4长，并且比上述第1散射光及上述第2散射光各自的干涉条纹的间隔的1/2短。
由此，能够通过信号处理高精度地除去瑞利散射光，所以能够进一步提高气溶胶粒子的检测精度。
此外，例如也可以是，在有关本发明的一技术方案的散射体测定方法中，从由上述第1照射光及上述第2照射光构成的组中选择的至少一方是被偏振后的光；上述速度是上述散射体的下落速度；上述散射体测定方法还包括：计测从由上述第1散射光及上述第2散射光构成的组中选择的至少一方、且与上述被偏振后的光对应的散射光的偏振消除度。
由此，通过使用偏振消除度及下落速度，能够判别检测出的散射体的种类。
此外，例如也可以是，有关本发明的一技术方案的散射体测定方法还包括以下处理：基于上述偏振消除度，进行上述散射体是否是非球形粒子的第1判定；以及在判定为上述散射体不是非球形粒子的情况下，基于上述下落速度，进行上述散射体是否是PM2.5的第2判定。
由此，通过使用偏振消除度及下落速度，能够判别检测出的散射体是室内尘埃等的非球形粒子及PM2.5中的哪一个。
此外，例如也可以是，在有关本发明的一技术方案的散射体测定方法中，在上述第1判定中，在上述偏振消除度是10％以上的情况下，判定为上述散射体是非球形粒子，在上述偏振消除度小于10％的情况下，判定为上述散射体不是非球形粒子。
由此，能够更高精度地判别室内尘埃等的非球形粒子。
此外，例如也可以是，在有关本发明的一技术方案的散射体测定方法中，在上述第2判定中，在上述下落速度小于0.001m/s的情况下，判定为上述散射体是PM2.5。
由此，能够更高精度地判别有可能对呼吸器带来影响的PM2.5。
此外，例如也可以是，在有关本发明的一技术方案的散射体测定方法中，上述第1照射光及上述第2照射光分别是不包含飞沫的荧光波长成分的光；在上述第2判定中，(a)在上述下落速度是0.001m/s以上、并且上述散射光中包含的400nm以上且1000nm以下的波长成分的受光强度比阈值大的情况下，判定为上述散射体是花粉；(b)在上述下落速度是0.001m/s以上、并且上述散射光中包含的400nm以上且1000nm以下的上述波长成分的受光强度是上述阈值以下的情况下，判定为上述散射体是飞沫。
由此，能够更高精度地判别有可能引起过敏症状的花粉和有疾病感染风险的飞沫。
此外，例如也可以是，在有关本发明的一技术方案的散射体测定方法中，在上述第2判定中，在上述下落速度是0.1m/s以上的情况下，判定为上述散射体是飞沫。
由此，能够高精度地判别飞沫。
此外，例如也可以是，在有关本发明的一技术方案的散射体测定方法中，在上述第2判定中，在上述下落速度是0.001m/s以上且小于0.1m/s的情况下，判定为上述散射体是花粉。
由此，能够高精度地判别花粉。
此外，例如也可以是，在有关本发明的一技术方案的散射体测定方法中，上述第2空间位于上述第1空间的铅直下方。
由此，来自下落的散射体的散射光容易被接受，所以能够容易且高精度地计算下落速度。通过下落速度的计算精度变高，还能够提高散射体的种类的判别精度。
此外，有关本发明的一技术方案的程序是使计算机执行上述散射体测定方法的程序。
由此，能够高精度地检测散射体的位置，并且能够辅助散射体的种类的判定。
此外，有关本发明的一技术方案的计算机可读取的记录介质，是保存有用于测定散射体的程序的计算机可读取的记录介质，在上述程序被上述计算机执行时，执行以下处理：照射穿过上述散射体存在的第1空间的第1照射光；接受通过上述第1照射光被上述散射体散射而产生的第1散射光；在上述散射体从上述第1空间移动到至少一部分与上述第1空间不同的第2空间后，照射穿过上述第2空间的第2照射光；接受通过上述第2照射光被上述散射体散射而产生的第2散射光；以及基于接受上述第1散射光的第1时刻与接受上述第2散射光的第2时刻之差、以及从上述第1时刻到上述第2时刻为止上述散射体移动的距离，计算上述散射体的速度。
此外，有关本发明的一技术方案的散射体测定装置具备：光源，照射穿过散射体所存在的第1空间的第1照射光；受光元件，接受通过上述第1照射光被上述散射体散射而产生的第1散射光；以及信号处理电路；上述光源还在上述散射体从上述第1空间移动到至少一部分与上述第1空间不同的第2空间后，照射穿过上述第2空间的第2照射光；上述受光元件还接受通过上述第2照射光被上述散射体散射而产生的第2散射光；上述信号处理电路基于接受上述第1散射光的第1时刻与接受上述第2散射光的第2时刻之差、以及从上述第1时刻到上述第2时刻为止上述散射体移动的距离，计算上述散射体的速度。
由此，能够高精度地检测散射体的位置，并且能够辅助散射体的种类的判定。
此外，例如也可以是，在有关本发明的一技术方案的散射体测定装置中，还具备：第1偏振滤光器，使从由上述光源所照射的第1照射光及第2照射光构成的组中选择的至少一方偏振；分束器，使从由上述第1散射光及上述第2散射光构成的组中选择的至少一方、且与被上述第1偏振滤光器偏振后的光对应的散射光分支为第3散射光和第4散射光；第2偏振滤光器，配置在上述第3散射光的光路上，使上述被偏振后的光的与偏振面平行的偏振成分透射；以及第3偏振滤光器，配置在上述第4散射光的光路上，使上述被偏振后的光的与偏振面垂直的偏振成分透射；上述受光元件包括：第1受光元件，接受穿过上述第2偏振滤光器后的上述第3散射光；以及第2受光元件，接受穿过上述第3偏振滤光器后的上述第4散射光；上述速度是上述散射体的下落速度；上述信号处理电路还进行以下处理：基于上述第1受光元件对上述第3散射光的受光强度和上述第2受光元件对上述第4散射光的受光强度，取得偏振消除度；基于上述偏振消除度，判定上述散射体是否是非球形粒子；在判定为上述散射体不是非球形粒子的情况下，基于上述下落速度，判定上述散射体是否是PM2.5。
由此，能够使用两个偏振滤光器和两个受光元件，容易地计算偏振消除度。此外，通过使用偏振消除度及下落速度，能够判别检测到的散射体的种类。
此外，例如作为有关本发明的一技术方案的散射体测定装置的一例的气溶胶分析装置具备：光源，朝向气溶胶粒子照射照射光；受光部，接受通过上述气溶胶粒子使上述照射光散射而产生的散射光，输出与受光强度相应的信号；以及信号处理电路，对从上述受光部输出的信号进行处理；上述信号处理电路基于上述信号计算上述气溶胶粒子的速度。
由此，将照射光向气溶胶粒子照射，接受由气溶胶粒子带来的散射光，所以能够通过基于照射光的照射方向和到接受散射光为止的时间的TOF(Time Of Flight：飞行时间)方式，高精度地检测气溶胶粒子的位置。此外，由于计算气溶胶粒子的速度，所以也能够使用计算出的速度来进行气溶胶粒子的种类的判定或扩散范围的估计等。这样，根据有关本技术方案的气溶胶分析装置，能够高精度地检测气溶胶粒子的位置，并且能够辅助气溶胶粒子的种类的判定。
此外，例如也可以是，在有关本发明的一技术方案的气溶胶分析装置中，上述受光部接受在向作为上述多个单位空间之一的第1空间照射了上述照射光的情况下产生的第1光、以及在向上述多个单位空间之一、且与上述第1空间不同的第2空间照射了上述照射光的情况下产生的作为上述散射光的第2光，输出与上述第1光的受光强度相应的第1信号及与上述第2光的受光强度相应的第2信号；上述信号处理电路基于上述第1信号和上述第2信号，决定上述第1光与上述第2光的受光时刻之差以及上述第1空间与上述第2空间的距离，基于所决定的受光时刻之差及距离来计算上述速度。
由此，能够通过至少两次照射光的照射而迅速地计算气溶胶粒子的速度。
此外，例如也可以是，在有关本发明的一技术方案的气溶胶分析装置中，上述控制部判定在上述对象空间中是否存在人，在判定为存在人的情况下，使上述照射光朝向包含该人的头的一部分的单位空间或与人的头的一部分最近的单位空间、以及与该单位空间相邻的1个以上的单位空间照射。
由此，能够检测刚从人的口呼出后的飞沫，所以计算出的速度与飞沫的初速度同样。因而，能够提高基于速度与阈值的比较的飞沫的判定精度。
此外，作为有关本发明的一技术方案的散射体测定方法的一例的气溶胶分析方法中，将照射光朝向气溶胶粒子照射，接受通过上述气溶胶粒子使上述照射光散射而产生的散射光，基于与受光强度相应的信号，计算上述气溶胶粒子的速度。
由此，能够高精度地检测气溶胶粒子的位置，并且能够辅助气溶胶粒子的种类的判定。
此外，通常在室内存在有可能对人的健康带来影响的气溶胶。例如，在气溶胶中，包括含有病毒或细菌的飞沫、或室内尘埃、花粉、PM2.5等。在通过接触或呼吸将气溶胶取入到人体中的情况下，有使感染症、过敏性鼻炎或支气管哮喘等发作的风险。
以往，已知有内置有花粉传感器或PM2.5传感器的空气净化器。空气净化器具有在所吸收的空气中检测到花粉或PM2.5的情况下显示警报的功能或变更运转模式的功能。
但是，由于空气净化器在被设置的场所吸收空气并测定，所以不能掌握在室内何种气溶胶怎样分布。对此，例如如专利文献3及4所公开那样，已知有将气溶胶可视化而显示的终端装置。
但是，在专利文献3及4所记载的技术中，有不能高精度地判别气溶胶粒子的位置及种类的问题。
相对于此，作为有关本发明的一技术方案的散射体测定方法的一例的气溶胶分析方法中，将被偏振后的照射光向气溶胶粒子照射；接受通过上述气溶胶粒子使上述照射光散射而产生的散射光；基于所接受的散射光的偏振消除度，进行上述气溶胶粒子是否是非球形粒子的第1判定；在判定为上述气溶胶粒子不是非球形粒子的情况下，基于上述气溶胶粒子的下落速度，进行上述气溶胶粒子是否是PM2.5的第2判定。
由此，将照射光向气溶胶粒子照射，接受由气溶胶粒子带来的散射光，所以通过基于照射光的照射方向和到接受散射光为止的时间的TOF方式，能够计算气溶胶粒子的位置。此外，通过使用偏振消除度及下落速度，能够判别检测到的气溶胶粒子是室内尘埃等的非球形粒子及PM2.5中的哪一个。这样，根据有关本技术方案的气溶胶分析方法，能够高精度地判别气溶胶粒子的位置及种类。
此外，例如也可以是，在有关本发明的一技术方案的气溶胶分析方法中，在上述照射中，将上述照射光向上述气溶胶粒子照射两次；在上述受光中，将上述散射光接受两次；在上述第2判定中，基于使第1次的上述照射光散射的时间点的上述气溶胶粒子的第1位置与使第2次的上述照射光散射的时间点的上述气溶胶粒子的第2位置在铅直方向上的距离、以及上述散射光的两次受光的时间间隔，计算上述下落速度。
由此，能够通过运算简单地计算下落速度。此外，由于不需要用来得到下落速度的专用的结构，所以能够使气溶胶分析装置的结构简单化。
此外，例如也可以是，在有关本发明的一技术方案的气溶胶分析方法中，在上述照射中，在将第1次的上述照射光朝向第1空间照射后，接受到基于上述照射光的上述散射光的情况下，朝向位于上述第1空间的铅直下方的第2空间照射第2次的上述照射光。
由此，来自下落的气溶胶粒子的散射光容易被接受，所以能够容易且高精度地计算下落速度。通过下落速度的计算精度变高，也能够提高气溶胶粒子的种类的判别的精度。
此外，有关本发明的一技术方案的气溶胶分析装置具备：光源，将照射光向气溶胶粒子照射；第1偏振滤光器，使从上述光源照射的照射光偏振；分束器，使通过上述气溶胶粒子使穿过上述第1偏振滤光器后的照射光散射而产生的散射光分支为第1散射光和第2散射光；第2偏振滤光器，配置在上述第1散射光的光路上，使与上述照射光的偏振面平行的偏振成分透射；第1受光元件，接受穿过上述第2偏振滤光器后的上述第1散射光；第3偏振滤光器，配置在上述第2散射光的光路上，使与上述照射光的偏振面垂直的偏振成分透射；第2受光元件，接受穿过上述第3偏振滤光器后的上述第2散射光；以及信号处理电路，基于上述第1受光元件的受光强度和上述第2受光元件的受光强度，取得偏振消除度；上述信号处理电路还基于上述偏振消除度，判定上述气溶胶粒子是否是非球形粒子；在判定为上述气溶胶粒子不是非球形粒子的情况下，基于上述气溶胶粒子的下落速度，判定上述气溶胶粒子是否是PM2.5。
由此，能够通过基于照射光的照射方向和到接受散射光为止的时间的TOF方式，计算气溶胶粒子的位置。此外，通过使用偏振消除度及下落速度，能够判别检测到的气溶胶粒子是室内尘埃等的非球形粒子及PM2.5中的哪一种。此时，能够使用使相互正交的偏振成分透射的两个偏振滤光器和两个受光元件，容易地计算偏振消除度。这样，根据有关本技术方案的气溶胶分析装置，能够高精度地判别气溶胶粒子的位置及种类。
在本发明中，电路、单元、装置、部件或部的全部或一部分、或框图中的功能块的全部或一部分例如也可以由包括半导体装置、半导体集成电路(IC)或LSI(large scaleintegration)的1个或多个电子电路执行。LSI或IC既可以集成到1个芯片上，也可以将多个芯片组合而构成。例如，也可以将存储元件以外的功能块集成到1个芯片上。这里称作LSI或IC，但根据集成的程度而叫法变化，也可以称作系统LSI、VLSI(very large scaleintegration)或ULSI(ultra large scale integration)。也可以以相同的目的使用可在LSI的制造后编程的Field Programmable Gate Array(FPGA)、或能够进行LSI内部的接合关系的重构或LSI内部的电路分割的设置的reconfigurable logic device。
进而，电路、单元、装置、部件或部的全部或一部分的功能或操作可以通过软件处理来执行。在此情况下，将软件记录到1个或多个ROM、光盘、硬盘驱动器等的非暂时性记录介质中，在软件被处理装置(processor)执行时，由该软件确定的功能被处理装置(processor)及周边装置执行。系统或装置也可以具备记录有软件的1个或多个非暂时性记录介质、处理装置(processor)及需要的硬件设备、例如接口。
以下，参照附图对实施方式具体地进行说明。
另外，以下说明的实施方式都表示包含性或具体的例子。在以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接形态、步骤、步骤的顺序等是一例，不是限定本发明的意思。此外，关于以下的实施方式的构成要素中的、在独立权利要求中没有记载的构成要素，设为任意的构成要素进行说明。
此外，各图是示意图，并不一定是严密地图示的。因而，例如在各图中比例尺等并不一定一致。此外，在各图中，对于实质上相同的结构赋予相同的标号，将重复的说明省略或简略化。
此外，在本说明书中，平行或垂直等的表示要素间的关系性的用语、以及立方体等的表示要素的形状的用语及数值范围不是仅表示严格的意义的表现，而是意味着实质上同等的范围、例如也包括几个百分点左右的差异的表现。
(实施方式1)
[1.概要]
首先，使用图1对有关实施方式1的散射体测定装置的概要进行说明。图1是表示有关本实施方式的散射体测定装置的结构的图。
有关本实施方式的散射体测定装置1照射照射光L1，取得存在于空间内的气溶胶粒子90使照射光L1散射而产生的散射光L2，对所取得的散射光L2进行处理，由此判别气溶胶粒子90的有无、位置、种类及浓度等。另外，气溶胶粒子90是使照射光L1散射的散射体的一例。此外，存在气溶胶粒子90的空间是照射光L1被照射的照射空间，是作为散射体测定装置1的测定对象的对象空间的一部分。
具体而言，散射体测定装置1将照射光L1作为第1照射光向存在气溶胶粒子90的第1空间照射，在经过规定期间后，将照射光L1作为第2照射光向存在气溶胶粒子90的第2空间照射。基于将对应于第1照射光的散射光L2作为第1散射光接受的第1时刻与将对应于第2照射光的散射光L2作为第2散射光接受的第2时刻之差以及从第1时刻到第2时刻为止气溶胶粒子90移动的距离，计算气溶胶粒子90的移动速度。散射体测定装置1例如基于计算出的移动速度，判别气溶胶粒子90是否是飞沫。
如图1所示，散射体测定装置1具备光源10、镜20、受光部30、信号处理电路40和控制部50。
光源10照射穿过存在气溶胶粒子90的空间的照射光L1。照射光L1例如是脉冲光，但也可以是连续光。照射光L1既可以是在特定的波段具有峰值的单色光，也可以是包含较宽的波段的光。照射光L1例如是紫外光、蓝色光、白色光或红外光等。
光源10例如是将激光作为照射光L1射出的半导体激光元件。或者，光源10也可以是LED(LightEmitting Diode)，也可以是卤素灯等的放电灯。
照射光L1被气溶胶粒子90散射，作为其一部分的散射光L2回到散射体测定装置1。散射光L2是气溶胶粒子90使照射光L1散射而产生的后向散射光。散射光L2是基于气溶胶粒子90的米氏散射(Mie scattering)的光。
镜20将散射光L2反射。通过将镜20相对于散射光L2以适当的角度配置，能够将散射光L2的前进路线向希望的方向弯折。
受光部30接受散射光L2，输出与受光强度相应的信号。受光强度是散射光L2的强度，例如由受光部30输出的信号的信号电平表示。
受光部30是进行光电变换的元件，例如是PMT(Photomultiplier Tube)。或者，受光部30也可以具有PMT和光子计数器。此外，受光部30也可以是雪崩光电二极管(APD)。
信号处理电路40基于从受光部30输出的信号，计算气溶胶粒子90的速度。在本实施方式中，信号处理电路40还将计算出的速度与阈值比较。信号处理电路40在计算出的速度是阈值以上的情况下，判定为气溶胶粒子90是从人的口呼出的飞沫。信号处理电路40在计算出的速度小于阈值的情况下，判定为气溶胶粒子90不是飞沫。例如，信号处理电路40也可以在计算出的速度小于阈值的情况下，判定为气溶胶粒子90是花粉或PM2.5。
飞沫是气溶胶粒子的一种。飞沫从人的口呼出。飞沫是通过人的咳嗽、喷嚏或讲话而动态地产生的微小液滴。飞沫中有时含有病毒或细菌等。飞沫由于通过人的动作而产生，所以在产生的时间点具有较大的初速度。
通常，气溶胶粒子中，不仅有飞沫，还包括灰尘等的室内尘埃、黄砂、大气污染气溶胶、PM2.5等的悬浮粒子状物质、花粉等的生物类粒子等。飞沫以外的气溶胶粒子通常以比飞沫充分低的速度悬浮在空中。
用于飞沫的判定的阈值是比在人进行了喷嚏或咳嗽的情况下从人的口呼出的飞沫的初速度低的值。通常的由人的喷嚏或咳嗽带来的飞沫的初速度在水平方向上是约8m/s。从口越远离，飞沫的水平方向上的速度越下降。在本实施方式中，将在口的近处不能检测出气溶胶粒子90的情况也加以考虑，阈值例如是5m/s。
另外，阈值也可以比5m/s小。在此情况下，阈值例如是比飞沫以外的气溶胶粒子的水平方向上的移动速度大的值。在室内是无风状态的情况下，飞沫以外的气溶胶粒子主要通过基于人的移动等发生的空气的流动而移动。人的步行速度通常比2m/s慢。因此，例如阈值也可以是2m/s以上。
此外，在存在气溶胶粒子90的空间内通过空调设备等生成了气流的情况下，阈值也可以是比气流速度大、比飞沫的初速度低的值。
此外，信号处理电路40基于从照射光L1被照射起到接受散射光L2所需要的时间，通过TOF方式计算到气溶胶粒子90的距离。进而，信号处理电路40基于计算出的距离和照射了照射光L1的方向，确定气溶胶粒子90的位置。通过一边变更照射光L1的照射方向一边反复进行气溶胶粒子90的位置的确定，信号处理电路40制作对象空间内的气溶胶粒子90的分布。
信号处理电路40由包括多个电路零件的1个或多个电子电路构成。1个或多个电子电路分别既可以是通用的电路，也可以是专用的电路。即，信号处理电路40执行的功能由电子电路等的硬件实现。或者，信号处理电路40也可以由保存有程序的非易失性存储器、用来执行程序的作为暂时性的存储区域的易失性存储器、输入输出端口、执行程序的处理器等实现。信号处理电路40执行的功能也可以通过由处理器执行的软件实现。
控制部50对光源10进行控制。具体而言，控制部50变更照射光L1的照射方向。照射光L1的照射方向例如由MEMS(Micro－Electro－Mechanical Systems：微机电系统)镜(未图示)等变更。在本实施方式中，存在气溶胶粒子90的对象空间被虚拟地分割为分别具有规定形状的多个单位空间。单位空间的规定形状的大小可以用照射光L1在单位时间中行进的距离及光源10的扫描距离、或者照射光L1在单位时间中行进的距离及受光部30可接受的范围等规定。因而，通过单位时间，能够变更单位空间的大小。控制部50通过对光源10进行控制，使照射光L1朝向多个单位空间各自照射。关于具体的动作在后面进行说明。
控制部50由包括多个电路零件的1个或多个电子电路构成。1个或多个电子电路分别既可以是通用的电路，也可以是专用的电路。即，控制部50执行的功能由电子电路等的硬件实现。或者，控制部50也可以由保存有程序的非易失性存储器、用来执行程序的作为暂时性的存储区域的易失性存储器、输入输出端口、执行程序的处理器等实现。控制部50执行的功能也可以通过由处理器执行的软件实现。控制部50和信号处理电路40也可以共用存储器等的硬件资源。
散射体测定装置1具备的各构成要素例如被收容在未图示的壳体的内部。壳体是散射体测定装置1的外廓壳体，具有遮光性。在壳体设有用来使照射光L1及散射光L2穿过的开口。开口也可以与照射光L1及散射光L2分别对应而各设有1个。
此外，散射体测定装置1也可以具备将散射光L2聚光的聚光部。例如，也可以在散射光L2穿过的开口处设置作为聚光部的一例的聚光透镜。聚光透镜也可以设在壳体的内部。例如，聚光透镜也可以设置在散射光L2穿过的开口与镜20之间，也可以设置在镜20与受光部30之间。另外，也可以代替聚光透镜而设置聚光镜。
[2.气溶胶粒子的检测]
接着，对由散射体测定装置1进行的气溶胶粒子90的检测方法进行说明。首先，使用图2对检测气溶胶粒子90的位置的方法进行说明。图2是示意地表示由有关本实施方式的散射体测定装置1进行的气溶胶粒子90的检测的状况的图。
如图2所示，散射体测定装置1将照射光L1朝向对象空间的规定方向照射。具体而言，散射体测定装置1照射穿过作为对象空间的一部分的第1空间的照射光L1。在照射光L1被照射的方向上、具体而言在第1空间内存在气溶胶粒子90的情况下，由气溶胶粒子90将照射光L1散射而产生散射光L2。散射体测定装置1取得散射光L2，基于所取得的散射光L2确定气溶胶粒子90的位置。
这里，使用图3A对对象空间进行说明。图3A是表示对象空间的一例的图。如图3A所示，对象空间100是作为散射体测定装置1的测定对象的空间。另外，在图3A中表示了相互正交的x轴、y轴及z轴。
对象空间100例如是住宅、办公室、看护施设或医院等的建筑物的一个房间。对象空间100例如是通过墙壁、窗、门、地板及顶棚等分隔的空间，是封闭的空间，但并不限于此。例如，对象空间100也可以是室外的开放的空间。此外，对象空间100也可以是公共汽车或飞机等移动体的内部空间。
通常，考虑散射体移动的状况，将与散射体移动的范围相等的空间、或比散射体移动的范围大的空间设定为对象空间100。
有关本实施方式的散射体测定装置1如图3A所示，将照射光L1的照射方向在对象空间100内扫描。在图3A所示的例的情况下，从左上到右上进行扫描，然后向下方降低1级，从左向右扫描。将该动作反复进行，将对象空间整体扫描。另外，在图3A中，将扫描方向用中空的箭头表示。
对象空间100如图3A所示，被虚拟地分割为分别具有规定形状的多个单位空间95。作为一例，对于分割出的单位空间，使用图3B详细地进行说明。图3B是表示通过将对象空间虚拟地分割而得到的单位空间的一例的图。具体而言，图3B表示图3A的左上的4个单位空间。单位空间95例如是一边的长度为30cm的立方体。
作为一例，照射光L1是激光，激光的直径是5mm。例如，激光经过单位空间95的重心。激光的照射周期是1μsec，脉冲宽度是2nsec。作为一例，对象空间100的大小大约是10m×10m×10m。
这里，考虑将对象空间100以1秒扫描而进行散射体的速度的测定。首先，考虑将图3A的作为xz平面的10m×10m进行扫描的情况。
如果将图3B的1个单位空间95的xz平面的大小假设为30cm×30cm，则将10m×10m进行扫描的激光的点为33点×33点＝1089点。例如，由于用1点将1μsec的照射进行1000次而进行测定，所以1点的测定时间是1ms。将得到的测定值平均化，作为1个单位空间95的测定值。
如果进行全部的1089点的测定，则1ms×1089点总共成为约1秒。即，能够以约1秒测定10m×10m的范围。
另一方面，如果能够测定到进深10m，则1点下的脉冲宽度是2nsec，所以进深的距离的解析力为30cm。因此，10m×10m×10m的范围的对象空间100的测定点能够以约1秒进行33×33×33＝35937个单位空间95中的测定。
在本发明中，考虑散射体移动的状况，将与散射体移动的范围相等的范围或比散射体移动的范围大的空间设定为对象空间100。决定单位空间95的大小，以便能够从所设定的对象空间100中提取散射体的运动，以所决定的大小的单位空间95将对象空间100虚拟地分割。由此，能够遍及对象空间100的整体高精度地捕捉散射体的运动，高速地测定散射体的速度。另外，受光部30只要能够接受包含在单位空间95中的散射体的散射光就可以。
散射体测定装置1按每个单位空间95照射照射光L1。照射方向既可以被连续地变更，也可以被离散地变更。例如，也可以将作为连续光或脉冲光的照射光一边依次变更其照射方向一边照射。
在图2中表示2个单位空间95及96。在单位空间95中，存在作为从人99呼出的飞沫的气溶胶粒子90。在照射光L1照射到单位空间95的情况下，气溶胶粒子90使照射光L1散射，从而产生散射光L2。
另外，单位空间的形状并不限于立方体，也可以是长方体。或者，单位空间的形状也可以是球体。相邻的2个单位空间既可以相互相接，也可以一部分重叠，或者也可以分离。例如在单位空间是立方体的情况下，单位空间的一边的长度是0.3m(30cm)。单位空间的一边的长度越长，接受的散射光的信号强度越强。因此，将单位空间的一边的长度决定为，使得能够检测所接受的散射光的信号强度。
信号处理电路40通过TOF方式，计算到散射光L2产生的位置即到包含气溶胶粒子90的单位空间95的距离。在本实施方式中，如图2所示，照射光L1是脉冲光，所以能够容易地判别到基于所照射的照射光L1的散射光L2被接受为止的时间。信号处理电路40基于从照射照射光L1起到散射光L2被接受为止的时间，计算到包含产生散射光L2的气溶胶粒子90的单位空间为止的距离。
[3.气溶胶粒子的移动速度的计算]
接着，对用于判别气溶胶粒子90是否是飞沫的气溶胶粒子90的移动速度的计算方法进行说明。
图4A及图4B分别是用来说明有关本实施方式的散射体测定装置1的气溶胶粒子的速度的计算方法的图。在图4A及图4B中，表示气溶胶粒子90从单位空间95移动至单位空间96的情况。在图4A中，单位空间95和单位空间96共用1个面而在水平方向上相邻。在图4B中，单位空间95和单位空间96共用1个边而斜着相邻。
单位空间95是作为多个单位空间之一的第1空间的一例。单位空间96是多个单位空间之一、且与第1空间不同的第2空间的一例。在单位空间95中存在气溶胶粒子90的情况下，当照射光L1作为第1照射光照射到单位空间95时，在单位空间95中作为第1散射光而产生散射光L2。在单位空间96中存在气溶胶粒子90的情况下，当照射光L1作为第2照射光照射到单位空间96时，在单位空间96中作为第2散射光而产生散射光L2。
在本实施方式中，通过由控制部50对光源10进行控制，能够向单位空间95和单位空间96分别以不同的定时照射照射光L1。受光部30接受在单位空间95中产生的第1散射光，输出与接受的第1散射光的受光强度相应的第1信号。此外，受光部30接受在单位空间96中产生的第2散射光，输出与接受的第2散射光的强度相应的第2信号。
信号处理电路40基于第1信号和第2信号，决定接受了第1散射光的第1时刻与接受了第2散射光的第2时刻之差、以及从第1时刻到第2时刻为止气溶胶粒子90移动的距离。从第1时刻到第2时刻为止气溶胶粒子90移动的距离可以看作和单位空间95与单位空间96的距离相同。信号处理电路40基于所决定的受光时刻之差及距离计算气溶胶粒子90的速度。具体而言，信号处理电路40基于以下的式(1)计算气溶胶粒子90的速度v。
[数式1]
Figure BDA0003045781600000201
在式(1)中，pi是第1空间的位置，例如是作为单位空间95的位置的p1。pi+1是第2空间的位置，例如是作为单位空间96的位置的p2。ti是第1散射光的受光时刻，例如是作为接受了来自单位空间95的散射光的第1时刻的t1。ti+1是第2散射光的受光时刻，例如是作为接受了来自单位空间96的散射光的第2时刻的t2。
单位空间95的位置p1及单位空间96的位置p2都是表示对象空间中的三维位置的坐标。具体而言，p1及p2分别表示单位空间的中心位置。
例如，单位空间95的位置p1在以x轴、y轴及z轴为三轴的三维正交坐标系中可以表示为(x1，y1，z1)。同样，单位空间96的位置p2可以表示为(x2，y2，z2)。例如，xy平面表示水平面，z轴表示铅直方向。
在图4A所示的例子中，单位空间95和单位空间96在水平方向上相邻。因此，单位空间95与单位空间96的距离是单位空间的一边的长度。即，从时刻t1到时刻t2的气溶胶粒子90的移动距离由单位空间的一边的长度表示。
在图4B所示的例子中，单位空间95和单位空间96在斜方向上相邻。因此，单位空间95与单位空间96的距离是单位空间的对角线的长度。即，从时刻t1到时刻t2的气溶胶粒子90的移动距离由单位空间的对角线的长度表示。
另外，在图4A及图4B中，设想了单位空间全部是相同形状及相同大小的情况。在单位空间的大小及形状不同的情况下，通过计算各单位空间的中心位置间的距离，能够得到气溶胶粒子90的移动距离。在图4A及图4B的哪种情况下，都能够基于来自单位空间95及单位空间96各自的散射光的受光时刻之差，通过式(1)计算气溶胶粒子90的速度v。
[4.动作]
接着，使用图5对有关本实施方式的散射体测定装置1的动作进行说明。图5是表示有关本实施方式的散射体测定装置1的动作的流程图。
如图5所示，首先，散射体测定装置1开始对象空间的扫描(S10)。具体而言，控制部50按每个单位空间照射照射光L1。例如，控制部50将照射光L1朝向多个单位空间中的1个单位空间照射，在没有由受光部30接受散射光L2的情况下，反复进行将照射光L1朝向其他的单位空间照射的动作。
接着，受光部30检测散射光Si(S12)。另外，散射光Si是指通过照射光L1的照射而得到的第i个散射光L2。i是自然数。受光部30输出与散射光Si的强度相应的第1信号。
接着，信号处理电路40基于第1信号，将作为检测到的散射光Si的产生源的气溶胶粒子90所存在的单位空间、即照射了照射光L1的单位空间的位置pi和散射光Si的受光时刻ti向存储器存储(S14)。位置pi例如也可以通过TOF方式来计算。
接着，控制部50通过对光源10进行控制，对产生散射光Si的单位空间的周边进行扫描(S16)。例如，在来自图2所示的单位空间95的散射光L2作为散射光Si被接受的情况下，控制部50使光源10照射穿过与单位空间95相邻的单位空间96的照射光L1。由此，搜索存在于单位空间95的气溶胶粒子90的移动目的地。
另外，设想通过人99进行咳嗽或喷嚏而飞沫被呼出的方向是所有的方向。在向水平方向呼出飞沫的情况下，如图4A所示，飞沫移动至在单位空间95的水平方向上相邻的单位空间96。此外，在向斜下方呼出飞沫的情况下，如图4B所示，飞沫移动至在单位空间95的斜下方相邻的单位空间96。虽然在图中没有表示，但也可能发生朝向正下方呼出飞沫的情况、以及根据人99的姿势而朝向正上方呼出飞沫的情况。
因此，在本实施方式中，在检测到气溶胶粒子90的情况下，控制部50使照射光L1朝向与检测到的单位空间相邻的1个以上的单位空间照射。控制部50在能够判别出人99的脸的位置及朝向的情况下，也可以朝向位于脸的正面方向的单位空间优先地使照射光L1照射。
接着，受光部30检测散射光Si+1(S18)，输出与散射光Si+1的强度相应的第2信号。信号处理电路40基于第2信号，将作为检测到的散射光Si+1的产生源的气溶胶粒子90所存在的单位空间的位置pi+1和散射光Si+1的受光时刻ti+1向存储器存储(S20)。
接着，信号处理电路40基于存储在存储器中的位置pi及时刻ti、位置pi+1及时刻ti+1，通过式(1)计算气溶胶粒子90的速度v(S22)。接着，信号处理电路40将计算出的速度v与阈值v0比较(S24)。在计算出的速度v是阈值v0以上的情况下(S24中是)，信号处理电路40判定为气溶胶粒子90是飞沫(S26)。在计算出的速度v小于阈值v0的情况下(S24中否)，信号处理电路40判定为气溶胶粒子90不是飞沫，回到步骤S10，反复进行对象空间的扫描。
如以上这样，根据本实施方式，通过将气溶胶粒子90的速度v与阈值v0比较，能够判别气溶胶粒子90是否是飞沫。因此，通过按每个单位空间变更将照射光L1照射的方向，能够在对象空间内检测飞沫存在的范围。由此，能够高精度地判别飞沫的飞散范围及飞散方向，所以例如可以制作飞沫的分布图等向用户提示。此外，由于可判别飞沫的位置，所以也能够朝向飞沫适当地供给次氯酸等的净化物质，有效地进行飞沫中含有的病毒的除去。
(实施方式2)
接着，对实施方式2进行说明。
在实施方式1中，设想了照射光L1到达照射对象的单位空间的情况，在对象空间内障碍物少的情况下有用。另一方面，在障碍物多的情况下，可能发生照射光L1没有到达照射对象的单位空间的情况。在实施方式2中，对在对象空间内存在障碍物的情况下的处理进行说明。以下，以与实施方式1的不同点为中心进行说明，将共通点的说明省略或简略化。
[1.结构]
图6是表示有关本实施方式的散射体测定装置101的概略结构的一例的图。如图6所示，有关本实施方式的散射体测定装置101与有关实施方式1的散射体测定装置1相比，在代替控制部50而具备控制部150这一点和新具备声音检测部160这一点上不同。
声音检测部160例如检测与人99的咳嗽或喷嚏同时发出的声音，确定其发生源即人99的口的位置。声音检测部160例如是对于多个方向具有指向性的麦克风，检测声音的发生源的位置。声音检测部160将表示声音的发生源的位置的位置信息向控制部150输出。
控制部150判定在对象空间中是否存在人99。控制部150在判定为存在人99的情况下，使照射光L1朝向包括人99的口的单位空间或与人99的口最近的单位空间、以及与该单位空间相邻的1个以上的单位空间照射。例如，在由声音检测部160检测到与咳嗽或喷嚏同时发出的声音的情况下，控制部150判定为存在人99。即，在取得了从声音检测部160输出的位置信息的情况下，控制部150判定为存在人99。
控制部150取得从声音检测部160输出的位置信息，基于所取得的位置信息对光源10进行控制。具体而言，控制部150使照射光L1朝向包括位置信息表示的位置的单位空间和相邻于该单位空间的1个以上的单位空间照射。包括位置信息表示的位置的单位空间，是包括人99的口的单位空间或与人99的口最近的单位空间。
此外，控制部150在朝向单位空间照射了照射光L1的情况下，基于受光部30的受光强度与阈值的比较结果，对光源10进行控制。具体而言，控制部150在受光部30的受光强度比阈值大的情况下，将照射光L1朝向产生了受光强度比阈值大的光的单位空间的周围的单位空间照射。在受光部30的受光强度是阈值以下的情况下，控制部150与实施方式1同样，进行用来判定气溶胶粒子90是否是飞沫的处理。
阈值例如是比作为散射光L2设想的强度的最大值大、且为照射光L1的强度以下的值。例如，阈值被设定为，在受光部30接受了照射光L1照在障碍物上而被反射的反射光的情况下，其受光强度比阈值大。
图7是示意地表示由有关本实施方式的散射体测定装置101进行的气溶胶粒子90的检测的状况的图。如图7所示，根据散射体测定装置101和人99的位置关系，即使将照射光L1朝向单位空间95照射，照射光L1照在人99上，散射体测定装置101不能取得气溶胶粒子90产生的散射光L2。散射体测定装置101代替散射光L2而取得被人99反射的反射光。
人99等的障碍物由于与气溶胶粒子90相比充分大，所以使较强的光反射。例如，在来自人99的反射光和来自气溶胶粒子90的散射光间，相对强度比有6位数左右的差异。因此，如上述那样，通过将受光强度与阈值比较，能够判别由受光部30接受的光是来自气溶胶粒子90的散射光还是来自障碍物的反射光。
控制部150在朝向单位空间95照射了照射光L1的情况下，当受光部30未能接受到散射光L2时，将照射光L1向位于单位空间95的周围的单位空间96及单位空间97射出。由此，散射体测定装置101即使在与人99的口最近的单位空间95中未能检测到气溶胶粒子90，也能够在气溶胶粒子90移动至单位空间96或97的时间点，在各单位空间中检测气溶胶粒子90，能够计算气溶胶粒子90的速度。
另外，在对象空间是室内空间的情况下，作为人99以外的障碍物而存在墙壁、地板、顶棚、梁、柱及家具等。由于这些障碍物通常不动，所以通过将对象空间内预先扫描，能够检测包括障碍物的单位空间及来自障碍物的反射光的强度。例如，散射体测定装置101具备将检测到的包括障碍物的单位空间与反射光的强度建立对应而存储的存储器(未图示)。
由此，在从与存储在存储器中的信息不一致的单位空间检测到强度较强的光的情况下，散射体测定装置101能够判别为在该单位空间中存在人99的一部分。此外，在能够判别为存在人99的一部分的单位空间在高度方向上被连续检测到多处的情况下，散射体测定装置101能够将多个单位空间中的最高位置的单位空间决定为人99的头的位置。
[2.动作]
接着，使用图8对有关本实施方式的散射体测定装置101的动作进行说明。图8是表示有关本实施方式的散射体测定装置101的动作的流程图。
如图8所示，首先，声音检测部160检测人99的咳嗽或喷嚏(S30)。控制部150通过对光源10进行控制，使照射光L1朝向发生了咳嗽或喷嚏的单位空间照射。由此，受光部30检测到散射光Si，输出与散射光Si的强度si相应的信号(S12)。
信号处理电路40将散射光Si的强度si与阈值s0比较(S32)。在散射光Si的强度si是阈值s0以下的情况下(S32中是)，信号处理电路40将作为检测到的散射光Si的产生源的气溶胶粒子90所存在的单位空间的位置pi和散射光Si的受光时刻ti向存储器存储(S14)。以下，与实施方式1同样，散射体测定装置101通过进行从步骤S16到步骤S26的处理，判定气溶胶粒子90是否是飞沫。
在散射光Si的强度si比阈值s0大的情况下(S32中否)，信号处理电路40将检测到的散射光Si的受光时刻ti向存储器存储(S34)。接着，控制部150通过对光源10进行控制，将产生了散射光Si的单位空间的周边进行扫描(S36)。例如，在来自图7所示的单位空间95的散射光的强度si比阈值s0大的情况下，控制部150使光源10朝向与单位空间95相邻的单位空间96照射照射光L1。由此，搜索在单位空间95中未能检测到的气溶胶粒子90的移动目的地。
接着，受光部30检测散射光Si+1(S38)，输出与散射光Si+1的强度si+1相应的第1信号。信号处理电路40基于第1信号，将作为检测到的散射光Si+1的产生源的气溶胶粒子90所存在的单位空间的位置pi+1和散射光Si+1的受光时刻ti+1向存储器存储(S40)。
接着，控制部150通过对光源10进行控制，将产生了散射光Si+1的单位空间的周边进行扫描(S42)。例如，在来自图7所示的单位空间96的散射光L2作为散射光Si+1被接受的情况下，控制部150使光源10朝向与单位空间96相邻的单位空间97照射照射光L1。由此，搜索存在于单位空间96中的气溶胶粒子90的移动目的地。
接着，受光部30检测散射光Si+2(S44)，输出与散射光Si+2的强度si+2相应的第2信号。信号处理电路40基于第2信号，将作为检测到的散射光Si+2的产生源的气溶胶粒子90所存在的单位空间的位置pi+2和散射光Si+2的受光时刻ti+2向存储器存储(S46)。
接着，信号处理电路40基于存储在存储器中的位置pi+1及时刻ti+1、位置pi+2及时刻ti+2，预测气溶胶粒子90的速度v(S48)。具体而言，信号处理电路40基于以下的式(2)，计算气溶胶粒子90的速度vi。
[数式2]
Figure BDA0003045781600000251
信号处理电路40根据基于式(2)计算出的速度vi和时刻ti，预测气溶胶粒子90的初速度v。例如，在时刻ti与时刻ti+1之差例如为1秒以下等充分小的情况下，也可以设为初速度v＝速度vi。
接着，信号处理电路40将预测出的速度v与阈值v0比较(S24)。在预测出的速度v是阈值v0以上的情况下(S24中是)，信号处理电路40判定为气溶胶粒子90是飞沫(S26)。在计算出的速度v小于阈值v0的情况下(S24中否)，信号处理电路40判定为气溶胶粒子90不是飞沫，回到步骤S10，反复进行对象空间的扫描。
如以上这样，根据本实施方式，即使在因人99等的障碍物而不能取得来自气溶胶粒子90的散射光L2的情况下，也能够通过搜索周围来计算气溶胶粒子90的速度。由此，与实施方式1同样，能够高精度地判别飞沫的飞散范围及飞散方向，所以例如能够制作飞沫的分布图等并向用户提示。此外，由于判别了飞沫的位置，所以能够朝向飞沫适当地供给次氯酸等的净化物质，有效地进行飞沫中含有的病毒的除去。
另外，在本实施方式中，表示了散射体测定装置101具备进行咳嗽或喷嚏的检测的声音检测部160的例子，但并不限于此。例如，散射体测定装置101也可以具有检测人99进行的咳嗽或喷嚏的动作的红外线传感器或相机等。
此外，声音检测部160也可以不确定咳嗽或喷嚏的发生源的位置。散射体测定装置101在检测到咳嗽或喷嚏的情况下，也可以与实施方式1同样，控制部150通过对光源10进行控制来开始对象空间的扫描。即，最初被照射了照射光L1的单位空间也可以不是包含人99的口的单位空间或与口最近的单位空间。
此外，散射体测定装置101也可以不具备声音检测部160，也可以与实施方式1同样将对象空间时常地扫描。在此情况下，散射体测定装置101也可以在检测到散射光Si的情况下进行图8所示的步骤S12以后的处理。
此外，散射体测定装置101在散射光Si的强度si比阈值s0大的情况下(图8的S32中否)，也可以不进行气溶胶粒子90的检测，而继续进行对象空间的扫描。或者，在散射光Si的强度si比阈值s0大的情况下(图8的S32中否)，也可以回到步骤S30并待机直到再次检测到咳嗽。
另外，也可以是，阈值v0在由声音检测部160检测到咳嗽的情况和检测到喷嚏的情况下为不同的值。例如，信号处理电路40也可以在由声音检测部160检测到咳嗽的情况下将阈值v0设定为5m/s，在由声音检测部160检测到喷嚏的情况下将阈值v0设定为7m/s。
(实施方式3)
接着，对实施方式3进行说明。
如在实施方式2中说明那样，能够基于接受的光的强度来判别人99的头的位置。在实施方式3中，基于人99的头的位置和在其周边检测到的气溶胶粒子90的位置来计算气溶胶粒子90的速度。以下，以与实施方式2的不同点为中心进行说明，将共通点的说明省略或简略化。
有关本实施方式的散射体测定装置的结构与有关实施方式2的散射体测定装置101的结构相同。因此，以下使用有关实施方式2的散射体测定装置101的结构进行说明。
[1.气溶胶粒子的检测]
图9是示意地表示由有关本实施方式的散射体测定装置101进行的气溶胶粒子90的检测的状况的图。如上述那样，通过预先检测并存储对象空间内的人99以外的障碍物，能够将在所存储的单位空间以外发出较强的光的单位空间确定为包含人99的头的一部分的单位空间。散射体测定装置101在确定了包含人99的头的一部分的单位空间95后，将单位空间95的周边重点进行扫描。具体而言，散射体测定装置101将照射光L1朝向与单位空间95相邻的多个单位空间分别照射，搜索产生来自气溶胶粒子90的散射光L2的单位空间。
例如，在图9所示的例子中，气溶胶粒子90使向相邻于单位空间95的单位空间96照射的照射光L1散射，产生散射光L2。散射体测定装置101基于发生气溶胶粒子90的时刻、接受散射光L2的时刻和单位空间95及单位空间96间的距离，计算气溶胶粒子90的速度。
发生气溶胶粒子90的时刻，例如是声音检测部160检测到咳嗽或喷嚏的时刻。或者，也可以是由红外线传感器或相机检测到人99的咳嗽或喷嚏的动作的时刻。
[2.动作]
接着，使用图10对有关本实施方式的散射体测定装置101的动作进行说明。图10是表示有关本实施方式的散射体测定装置101的动作的流程图。
如图10所示，首先，声音检测部160检测人99的咳嗽或喷嚏(S30)。控制部150存储声音检测部160检测到人99的咳嗽或喷嚏的时刻ti(S62)。接着，控制部150通过对光源10进行控制，使照射光L1朝向咳嗽或喷嚏所发生的位置的周边照射，由此搜索包含人99的头的一部分的单位空间(S64)。具体而言，受光部30检测光Si，生成与检测到的光Si的强度si相应的第1信号(S66)。信号处理电路基于第1信号，判定强度si是否比阈值s0大(S68)。
在强度si比阈值s0大的情况下(S68中是)，信号处理电路40将检测到的单位空间的位置pi+1向存储器存储(S50)。在强度si是阈值s0以下的情况下(S68中否)，回到步骤S44，将照射光L1对不同的单位空间照射。另外，信号处理电路40也可以在产生强度si比阈值s0大的光的多个单位空间中将位于最高位置的单位空间决定为包含人99的头的一部分的单位空间。
接着，控制部150通过对光源10进行控制，将包含人99的头的一部分的单位空间的周边进行扫描(S52)。由此，搜索应该在人99的附近发生的气溶胶粒子90。例如，控制部150使光源10照射穿过图9所示的与单位空间95相邻的单位空间96的照射光L1。
接着，受光部30检测散射光Si+1(S54)，输出与散射光Si+1的强度si+1相应的第2信号。信号处理电路40基于第2信号，将作为检测到的散射光Si+1的产生源的气溶胶粒子90所存在的单位空间的位置pi+1和散射光Si+1的受光时刻ti+1向存储器存储(S56)。
接着，信号处理电路40基于存储在存储器中的位置pi及时刻ti、位置pi+1及时刻ti+1，通过式(1)计算气溶胶粒子90的速度v(S58)。接着，信号处理电路40将计算出的速度v与阈值v0比较(S24)。在计算出的速度v是阈值v0以上的情况下(S24中是)，信号处理电路40判定为气溶胶粒子90是飞沫(S26)。在计算出的速度v小于阈值v0的情况下(S24中否)，信号处理电路40判定为气溶胶粒子90不是飞沫，回到步骤S30，等待声音检测部160检测人99的咳嗽或喷嚏。
如以上这样，根据本实施方式，将包含头的一部分的单位空间95作为基准的位置，接受来自单位空间95的周边的单位空间的散射光L2。基于散射光L2的受光时刻ti+1及位置pi+1、头的位置pi和检测到咳嗽或喷嚏的时刻ti，通过式(1)计算气溶胶粒子90的速度。由此，能够高精度地判别气溶胶粒子90是否是飞沫。
(实施方式4)
接着，对实施方式4进行说明。
散射光中，有时作为噪声成分而包含由构成空气的分子带来的瑞利散射(Rayleigh scattering)光。在实施方式4中，通过使散射光干涉，将散射光中包含的噪声成分除去。以下，以与实施方式1的不同点为中心进行说明，将共通点的说明省略或简略化。
图11是表示有关本实施方式的散射体测定装置201的概略结构的框图。如图11所示，散射体测定装置201与有关实施方式1的散射体测定装置1相比，代替光源10及信号处理电路40而具备光源210及信号处理电路240这一点不同。此外，散射体测定装置201新具备干涉部270。
光源210将包括具有相等的频率间隔LW2的多个峰值的激光的多激光作为照射光L1射出。照射光L1的中心波长λ例如是400nm。多个峰值的频率间隔LW2例如是10GHz以下，作为一例是6GHz。多个峰值各自的半值全宽LW1例如是频率间隔LW2的1/10以下的值，作为一例是360MHz。
上述的多激光的频率间隔例如可以设为5GHz以下。由此，能够高效地除去大气散射信号。
通过照射光L1被照射在气溶胶粒子90上而产生的散射光L2包括具有相等的频率间隔MW2的多个峰值的米氏散射光。频率间隔MW2等于照射光L1的频率间隔LW2。多个峰值各自的半值全宽MW1等于照射光L1的各峰值的半值全宽LW1。
此外，散射光L2由于在空气中穿过，所以包含由构成空气的分子带来的瑞利散射光。瑞利散射光的半值全宽RW通过分子的热运动而扩大。实测下的瑞利散射光的半值全宽RW是3.4GHz至3.9GHz左右。作为一例，瑞利散射光的半值全宽RW是3.6GHz。
干涉部270是能够变更光路差的干涉仪。干涉部270设置在散射光L2的光路上，散射光L2向其入射。穿过干涉部270后的散射光L2被受光部30接受。
干涉部270将散射光L2分离为光路长相互不同的多个散射光，使多个散射光干涉。通过接受干涉光，能够形成干涉图(interferogram)。干涉图是通过干涉产生的干涉条纹。干涉部270例如是迈克尔逊(Michelson)干涉仪、马赫—曾德(Mach－Zehnder)干涉仪、法布里—珀罗(Fabry—Pérot)干涉仪等。
这里，设使散射光L2穿过干涉部270的情况下生成的干涉图中的干涉条纹的间隔为Δx。Δx是将光速C(＝3×108m/s)除以频率间隔MW2而得到的值。例如，在频率间隔MW2是6GHz、波长λ是400nm的情况下，Δx为50mm。
在本实施方式中，干涉部270以比照射光L1的中心波长的1/4大且比干涉条纹的间隔Δx的1/2小的范围对光路差进行扫掠(sweep)。设由干涉部270生成的光路差为dx，将dx＝0下的干涉条纹定义为第0干涉条纹，将dx＝Δx下的干涉条纹定义为第1干涉条纹，将dx＝n×Δx下的干涉条纹定义为第n干涉条纹。在本实施方式中，通过调整干涉部270的光路差dx，取得与频率间隔对应的第1干涉条纹的附近的信号，通过从所取得的信号除去瑞利散射光成分，有选择地取得米氏散射光。在第1干涉条纹中，由构成空气的分子带来的瑞利散射的影响很小，对于来自气溶胶粒子90的米氏散射光的强度的依赖性高。具体而言，对应于来自气溶胶粒子90的米氏散射光的强度，第1干涉条纹的信号强度单调增加。因此，通过测定第1干涉条纹的信号强度，能够高精度地取得来自气溶胶粒子90的米氏散射光的强度。
信号处理电路240根据对光路差dx进行扫掠而得到的散射光L2的干涉图，提取与第1干涉条纹对应的信号成分，基于提取出的信号成分计算速度。具体而言，信号处理电路240基于穿过了干涉部270的散射光L2生成干涉图。信号处理电路240能够基于所生成的干涉图取得第1干涉条纹的信号强度，基于该信号强度取得来自气溶胶粒子90的米氏散射光的受光强度。由此，信号处理电路240能够高精度地计算气溶胶粒子90的速度。
另外，信号处理电路240也可以基于第1干涉条纹的附近的信号进行傅里叶变换。信号处理电路240可以通过傅里叶变换生成波长波谱数据，取得其最大值作为米氏散射光的强度。
如以上这样，根据有关本实施方式的散射体测定装置201，能够从散射光L2除去瑞利散射光。因而，能够基于来自气溶胶粒子90的米氏散射光高精度地计算气溶胶粒子90的速度。
另外，散射体测定装置201也可以具备设置在散射光L2的路径上的将散射光L2聚光的聚光部。例如，也可以在使散射光L2透射的开口(未图示)与镜20之间、镜20与干涉部270之间、干涉部270与受光部30之间的至少1处设置1个以上的聚光部。
聚光部例如是包括聚光透镜及准直透镜中的至少1个的透镜组。聚光部将来自气溶胶粒子90的散射光L2聚光，变换为平行光并射出。通过设置聚光部，能够提高散射光L2的检测精度。此外，能够提高由干涉部270带来的干涉效果。
(实施方式5)
接着，对实施方式5进行说明。
在实施方式5中，基于散射光的偏振消除度判别散射体的种类。以下，以与实施方式1的不同点为中心进行说明，将共通点的说明省略或简略化。
[1.结构]
首先，使用图12对有关本实施方式的散射体测定装置的概要进行说明。图12是表示有关本实施方式的散射体测定装置301的结构的图。
有关本实施方式的散射体测定装置301将照射光对空间照射，接受存在于空间内的气溶胶粒子90使照射光散射而产生的散射光，通过对所接受的散射光进行处理，判别气溶胶粒子90的位置及种类。
如图12所示，散射体测定装置301具备光源10、偏振滤光器312、镜20、分束器330、偏振滤光器340、偏振滤光器342、受光元件350、受光元件352和信号处理电路360。光源10及镜20与实施方式1相同。
偏振滤光器312配置在从光源10射出的照射光L1的光路上。偏振滤光器312是使照射光L1偏振的第1偏振滤光器的一例。具体而言，偏振滤光器312对从光源10的射出的照射光L1进行直线偏振。穿过偏振滤光器312后的照射光L11被直线偏振，成为具有特定的偏振面的光。
在本实施方式中，光源10和偏振滤光器312构成将偏振后的照射光L11向气溶胶粒子90照射的光源。如图12所示，穿过偏振滤光器312并被偏振的照射光L11照射至气溶胶粒子90。照射光L11被气溶胶粒子90散射，作为其一部分的散射光L12回到散射体测定装置301。散射光L12是气溶胶粒子90使照射光L11散射而产生的后向散射光。散射光L12是基于由气溶胶粒子90进行的米氏散射的光。
分束器330使散射光L12分支为第3散射光L12a和第4散射光L12b。分束器330相对于被镜20反射的散射光L12的行进方向以45°的角度配置，使散射光L12的一部分透射而作为第3散射光L12a射出，将散射光L12的其余反射而作为第4散射光L12b射出。分束器330例如是透射率与反射率相等的半反射镜，第3散射光L12a和第4散射光L12b光的强度实质上相等。另外，分束器330的透射率和反射率也可以不同。
偏振滤光器340是配置在第3散射光L12a的光路上，使与照射光L11的偏振面平行的偏振成分(以下，简单记作平行成分)透射的第2偏振滤光器的一例。偏振滤光器340将不与照射光L11的偏振面平行的成分实质上阻断而不使其透射。因此，透射偏振滤光器340后的第3散射光L12a成为仅具有透射前的第3散射光L12a中的平行成分的光。
偏振滤光器342是配置在第4散射光L12b的光路上，使与照射光L11的偏振面垂直的偏振成分(以下，简单记作垂直成分)透射的第3偏振滤光器的一例。偏振滤光器342将不与照射光L11的偏振面垂直的成分实质上阻断而不使其透射。因此，透射偏振滤光器342后的第4散射光L12b成为仅具有透射前的第4散射光L12b中的垂直成分的光。
受光元件350是接受透射偏振滤光器340后的第3散射光L12a的第1受光元件的一例。受光元件350输出与受光强度相应的电信号。受光元件350的受光强度对应于散射光L12中包含的、与照射光L11的偏振面平行的偏振成分的强度，相当于受光元件350输出的电信号的信号电平。
受光元件350例如是PMT(Photomultiplier Tube：光电倍增管)。或者，受光元件350也可以具有PMT和光子计数器。此外，受光元件350也可以是雪崩光电二极管(APD)。
受光元件352是接受透射偏振滤光器342后的第4散射光L12b的第2受光元件的一例。受光元件352输出与受光强度对应的电信号。受光元件352的受光强度对应于散射光L12中包含的、与照射光L11的偏振面垂直的偏振成分的强度，相当于受光元件352输出的电信号的信号电平。受光元件352具有与受光元件350相同的结构。
信号处理电路360基于照射光L11的照射方向和从将照射光L11照射起到接受散射光L12为止的时间，计算气溶胶粒子90的位置。信号处理电路360基于由气溶胶粒子90产生的散射光L12的偏振消除度和气溶胶粒子90的下落速度，判别气溶胶粒子90的种类。具体而言，信号处理电路360基于散射光L12的偏振消除度，进行气溶胶粒子90是否是非球形粒子的第1判定。进而，信号处理电路360在判定为气溶胶粒子90不是非球形粒子的情况下，基于气溶胶粒子90的下落速度，进行气溶胶粒子90是否是PM2.5的第2判定。关于信号处理电路360的具体的处理在后面说明。
信号处理电路360与有关实施方式1的信号处理电路40同样，由包括多个电路零件的1个或多个电子电路构成。
散射体测定装置301具备的各构成要素例如被收容在未图示的壳体的内部。壳体是散射体测定装置301的外廓壳体，具有遮光性。在壳体，设有用来使照射光L11及散射光L12穿过的开口。开口也可以与照射光L11及散射光L12各自对应而各设有1个。散射体测定装置301也可以具备配置在镜20的光入射侧的将散射光L12聚光的透镜等的光学元件。
壳体的内部中的各构成要素的配置没有被特别限定。各构成要素对应于照射光L11、散射光L12、第3散射光L12a及第4散射光L12b的光路而被配置在适当的位置。例如，散射体测定装置301也可以不具备镜20，散射光L12也可以直接向分束器330入射。此外，散射体测定装置301也可以具备多个镜20。
此外，受光元件350和受光元件352也可以具有相互不同的结构。例如，受光元件352的灵敏度也可以比受光元件350的灵敏度高。例如，信号处理电路360也可以对灵敏度的差进行修正。此外，在分束器330的透射率与反射率不同的情况下，信号处理电路360也可以对透射率与反射率的差进行修正。
[2.气溶胶粒子的种类的判别]
接着，对气溶胶粒子的种类的判别方法进行说明。
气溶胶粒子90例如如图2所示，是从人99的口放出的飞沫。飞沫是通过人99的咳嗽、喷嚏或讲话而动态地产生的微小液滴。有飞沫中包含有病毒或细菌等的情况。
一般而言，气溶胶粒子中不仅包括飞沫，还包含灰尘等的室内尘埃、黄砂、大气污染气溶胶、PM2.5等的悬浮粒子状物质、花粉等的生物类粒子等。气溶胶粒子可以基于其形状及大小进行分类。
具体而言，气溶胶粒子可以分类为球形粒子和非球形粒子。球形粒子中包括PM2.5、花粉、飞沫等。非球形粒子中包括室内尘埃、黄砂、大气污染气溶胶等。
[2－1.基于偏振消除度的第1判定]
信号处理电路360基于散射光L12的偏振消除度δ，判定球形粒子和非球形粒子。偏振消除度δ由以下的式(3)表示。
[数式3]
Figure BDA0003045781600000341
式(3)中，P∥是与照射光L11的偏振面平行的偏振成分的强度。P⊥是与照射光L11的偏振面垂直的偏振成分的强度。P∥相当于受光元件350的受光强度。P⊥相当于受光元件352的受光强度。在本实施方式中，信号处理电路360基于受光元件350的受光强度P∥和受光元件352的受光强度P⊥，取得偏振消除度δ。具体而言，信号处理电路360基于式(3)计算偏振消除度δ。进而，信号处理电路360基于偏振消除度δ，判定气溶胶粒子90是否是非球形粒子。
球形粒子使偏振后的照射光L11散射而产生的散射光L12的偏振面被维持。因此，散射光L12中几乎不包含垂直成分，所以受光强度P⊥变小。因而，在球形粒子的情况下，偏振消除度δ变小。
相对于此，非球形粒子使偏振后的照射光L11散射而产生的散射光L12的偏振面不被维持。因此，散射光L12中包含垂直成分，所以受光强度P⊥变大。因而，在非球形粒子的情况下，偏振消除度δ变大。
在本实施方式中，信号处理电路360通过将偏振消除度δ与阈值比较，判别气溶胶粒子90的种类。信号处理电路360在偏振消除度δ是阈值以上的情况下，判定为气溶胶粒子90是非球形粒子。信号处理电路360在偏振消除度δ小于阈值的情况下，判定为气溶胶粒子90不是非球形粒子、即是球形粒子。偏振消除度δ通常用百分比表示，所以阈值例如是10％。
另外，如非专利文献1及非专利文献2所示，关于偏振消除度δ，通过利用后向散射系数及消光后向散射比(lidar ratio)而在理论上计算。例如，作为非球形粒子的一例的氯化钠的微小晶体的偏振消除度δ是18％。作为球形粒子的一例的液滴的偏振消除度δ为0％。
此外，在非专利文献3中公开了在室内的模型环境中实测了偏振消除度δ的例子。作为非球形粒子的一例的黄砂的偏振消除度δ是16％至21％的范围。氯化钠或硫酸铵等的液滴的偏振消除度δ都小于5％。
因而，通过将阈值设为10％，能够高精度地判别非球形粒子和球形粒子。另外，阈值也可以不是10％。阈值例如也可以是5％以上小于16％的值。
[2－2.基于下落速度的第2判定]
信号处理电路360在通过第1判定判定为气溶胶粒子90不是非球形粒子的情况下，基于气溶胶粒子90的下落速度进行第2判定。具体而言，信号处理电路360判定气溶胶粒子90是PM2.5、花粉及飞沫中的哪一种。
图13A是表示由有关本实施方式的散射体测定装置301进行的第1照射光的照射时的气溶胶粒子90的图。图13B是表示由有关本实施方式的散射体测定装置301进行的第2照射光的照射时的气溶胶粒子90的图。
在本实施方式中，散射体测定装置301将照射光L11向气溶胶粒子90照射两次。即，散射体测定装置301照射第1次被照射的第1照射光和第2次被照射的第2照射光。因此，散射体测定装置301将通过两次照射光L11的照射产生的散射光L12接受两次。即，散射体测定装置301接受通过第1照射光被气溶胶粒子90散射而产生的第1散射光和通过第2照射光被气溶胶粒子90散射而产生的第2散射光。
例如，如图13A所示，气溶胶粒子90位于作为第1空间的一例的单位空间95内。因此，散射体测定装置301通过朝向单位空间95将第1次的照射光L11作为第1照射光照射，能够取得来自气溶胶粒子90的第1次的散射光L12作为第1散射光。
气溶胶粒子90受到重力而自由下落。因而，在经过一定的期间后，如图13B所示，气溶胶粒子90位于作为第2空间的一例的单位空间96中。因此，散射体测定装置301通过朝向单位空间96照射第2次的照射光L11作为第2照射光，能够取得来自气溶胶粒子90的第2次的散射光L12作为第2散射光。另外，单位空间96是位于单位空间95的铅直下方的空间。
信号处理电路360基于使第1次的照射光L11散射的时间点的气溶胶粒子90的第1位置和使第2次的照射光L11散射的时间点的气溶胶粒子90的第2位置在铅直方向上的距离、以及散射光L12的两次受光的时间间隔，计算气溶胶粒子90的下落速度Ut(单位：m/s)。第1位置与第2位置在铅直方向上的距离是气溶胶粒子90的下落距离。信号处理电路360通过将下落距离(单位：m)除以受光的时间间隔(单位：秒)，计算下落速度Ut。
另外，气溶胶粒子90在空间中仅单独存在1个的情况较少，通常在一定的范围中集中存在多个气溶胶粒子90。即，散射体测定装置301取得来自多个气溶胶粒子90的集合体的散射光L12。在此情况下，气溶胶粒子90的第1位置及第2位置例如可以设为集合体的中心位置。另外，第1位置及第2位置也可以按照气溶胶粒子90所存在的每个单位空间来规定。例如，在图13A及图13B所示的例子中，由于在两次照射之间，气溶胶粒子90从单位空间95移动到单位空间96，所以气溶胶粒子90在铅直方向上移动了1个单位空间量。即，气溶胶粒子90的下落距离相当于1个单位空间的铅直方向的长度。
信号处理电路360通过将计算出的下落速度Ut与阈值比较，判别气溶胶粒子90的种类。在本实施方式中，信号处理电路360将下落速度Ut与相互不同的多个阈值分别比较。例如，信号处理电路360在下落速度Ut小于第1阈值的情况下，判定为气溶胶粒子90是PM2.5。信号处理电路360在下落速度Ut是第1阈值以上且小于第2阈值的情况下，判定为气溶胶粒子90是花粉。信号处理电路360在下落速度Ut是第2阈值以上的情况下，判定为气溶胶粒子90是飞沫。
第1阈值例如是0.001m/s。第2阈值是比第1阈值大的值。第2阈值例如是0.1m/s。第1阈值及第2阈值基于气溶胶粒子90的粒径设定。
图14是表示气溶胶粒子的粒径与下落速度的关系的图。在图14中，横轴表示气溶胶粒子的粒径Dp(单位：μm)，纵轴表示气溶胶粒子的下落速度Ut(单位：m/s)。
如图14所示，通常粒径Dp越大则下落速度Ut越快。气溶胶粒子的每个种类的下落速度Ut(单位：m/s)可以基于被称作斯托克斯(Stokes)重力沉降速度公式的式(4)来计算。
[数式4]
Figure BDA0003045781600000371
式(4)中，μ是粘性系数(单位：Pa·s)。ρp是粒子的密度(单位：kg/m3)。Dp是粒子的直径(单位：m)。g是重力加速度(单位：m/s2)。
如气溶胶粒子那样较小的粒子在静止空气中通过重力自由下落的情况下，迅速地达到一定速度。此时的一定速度被称作最终沉降速度，是由式(4)表示的下落速度Ut。另外，式(4)根据作用于以一定速度自由下落的气溶胶粒子的流体阻力与重力平衡来求出。
包含于球形粒子的PM2.5、花粉及飞沫中，PM2.5的粒径Dp最小。PM2.5的粒径Dp例如是2.5μm以下。作为一例，在设想了无风状态的情况下，1μm的粒子下落1m所需要的时间为约9小时。在使用式(4)计算的情况下，粒径为1μm的粒子的下落速度Ut是3.0×10－5m/s。粒径为2.5μm的粒子的下落速度Ut是1.9×10－4m/s。
花粉的粒径Dp是10μm到50μm的范围。作为一例，杉树花粉的粒径Dp的平均值是27μm。该花粉下落1m所需要的时间是1分钟左右。在使用式(4)计算的情况下，粒径为15μm的花粉的下落速度Ut是5.9×10－3m/s。粒径为50μm的花粉的下落速度Ut是6.5×10－2m/s。
飞沫的粒径Dp是5μm到100μm的范围。例如，100μm的飞沫下落1m所需要的时间是约30秒。在使用式(4)计算的情况下，粒径为100μm的飞沫的下落速度Ut是0.30m/s。通常，在从人99的口放出飞沫的情况下，包含一定量的粒径Dp为100μm左右的较大尺寸的飞沫。因此，在气溶胶粒子90的集合体中包含下落速度Ut较快的气溶胶粒子90的情况下，能够将包含在该集合体中的气溶胶粒子90判定为飞沫。另外，在非专利文献4中公开了实测飞沫的粒径与下落速度的关系的例子。
因而，用来判别PM2.5的第1阈值例如为0.001m/s。另外，第1阈值也可以是2×10－ 4m/s以上、5×10－3m/s以下的范围的值。用来判别飞沫的第2阈值例如为0.1m/s。另外，第2阈值也可以是0.07m/s以上、0.29m/s以下的范围的值。
另外，这里说明了散射体测定装置301通过第2次的照射光L11的照射而取得了来自下落后的气溶胶粒子90的散射光L12的例子，但并不限于此。散射体测定装置301也可以照射3次以上的照射光L11。信号处理电路360通过将取得了散射光L12时的照射光L11看作“第2次的照射光L11”，能够与上述的处理同样地计算下落速度。
此外，在气溶胶粒子90是PM2.5的情况下，由于PM2.5几乎不下落，所以即使将照射光L11照射到单位空间96，也可能发生不能取得散射光L12的情况。在此情况下，也可以将第3次以后的照射光L11朝向一部分与单位空间95重叠的空间照射。例如，也可以将照射光L11向包括图13A所示的单位空间95的下半部和单位空间96的上半部的空间照射。换言之，在第2次以后照射照射光L11的第2空间也可以位于第1空间的铅直下方且一部分与第1空间重复。
此外，也可以是，在即使经过一定期间也检测不到气溶胶粒子90的下落的情况下，信号处理电路360判别为气溶胶粒子90是PM2.5。例如也可以是，散射体测定装置301在单位空间95中检测到气溶胶粒子90后，在一定期间中在单位空间96中没有检测到气溶胶粒子90的情况下，在经过该一定期间后朝向单位空间95照射照射光L11。此时，在检测到气溶胶粒子90的情况下，信号处理电路360判定为气溶胶粒子90没有下落，判定为气溶胶粒子90是PM2.5。
[3.动作]
接着，使用图15对有关本实施方式的散射体测定装置301的动作即散射体测定方法进行说明。图15是表示有关本实施方式的散射体测定装置301的动作的流程图。
如图15所示，首先，光源10射出照射光L1(S110)。接着，偏振滤光器312使照射光L1偏振(S112)。偏振后的照射光L11被向散射体测定装置301的外部射出。在照射光L11的照射方向上存在气溶胶粒子90的情况下，气溶胶粒子90将照射光L11散射，从而产生散射光。在所产生的散射光中，作为后向散射光的散射光L12回到散射体测定装置301。
接着，在散射体测定装置301中，偏振滤光器340及偏振滤光器342使散射光L12偏振(S114)。具体而言，分束器330在使散射光L12分支为第3散射光L12a和第4散射光L12b之后，偏振滤光器340使第3散射光L12a中的与照射光L11的偏振面平行的偏振成分透射，偏振滤光器342使第4散射光L12b中的与照射光L11的偏振面垂直的偏振成分透射。
接着，受光元件350接受透射偏振滤光器340后的第3散射光L12a，受光元件352接受透射偏振滤光器342后的第4散射光L12b(S116)。在受光元件350中，生成与散射光L12中包含的平行成分的受光强度P∥对应的电信号，向信号处理电路360输出。在受光元件352中，生成与散射光L12中包含的垂直成分的受光强度P⊥对应的电信号，向信号处理电路360输出。
接着，信号处理电路360基于光元件350的受光强度P∥和受光元件352的受光强度P⊥，通过式(3)计算偏振消除度δ(S118)。接着，信号处理电路360将计算出的偏振消除度δ与阈值比较(S120)。这里的阈值例如是10％。
在偏振消除度δ是10％以上的情况下(S120中是)，信号处理电路360判定为气溶胶粒子90是非球形粒子(S122)。具体而言，信号处理电路360判定为气溶胶粒子90是黄砂或室内尘埃。
在偏振消除度δ小于10％的情况下(S120中否)，信号处理电路360判定为气溶胶粒子90不是非球形粒子，进行气溶胶粒子90的下落速度的判定(S124)。具体而言，信号处理电路360基于两次散射光L12的受光的时间间隔和气溶胶粒子90的下落距离，计算气溶胶粒子90的下落速度Ut。信号处理电路360将计算出的下落速度Ut与用来判别PM2.5的第1阈值比较。这里的第1阈值例如是0.001m/s。
在下落速度Ut小于0.001m/s的情况下(S124中否)，即在看作气溶胶粒子90实质上没有下落的情况下，信号处理电路360判定为气溶胶粒子90是PM2.5(S126)。在下落速度Ut是0.001m/s以上的情况下(S124中是)，信号处理电路360判定为气溶胶粒子90不是PM2.5，将下落速度Ut与第2阈值比较(S128)。这里的第2阈值例如是0.1m/s。
在下落速度Ut小于0.1m/s的情况下(S128中否)，信号处理电路360判定为气溶胶粒子90是花粉(S130)。在下落速度Ut是0.1m/s以上的情况下(S128中是)，信号处理电路360判定为气溶胶粒子90是飞沫(S132)。
散射体测定装置301一边改变照射光L11的照射方向一边反复进行以上的步骤S110到步骤S132的处理。例如，对于对象空间内的多个单位空间分别照射照射光L11，在接受到散射光L12的情况下，判别作为散射光L12的产生源的气溶胶粒子90的位置及种类。由此，散射体测定装置301例如可以生成表示对象空间内的气溶胶粒子90的位置及种类的分布图。这样，根据本实施方式，能够高精度地判别气溶胶粒子90的位置及种类。
(实施方式6)
接着，对实施方式6进行说明。
在实施方式5中，对通过将下落速度与第2阈值比较来判别花粉和飞沫的例子进行了说明。相对于此，在实施方式6中，通过利用检测对象的气溶胶粒子发出的荧光来判别飞沫和花粉。以下，以与实施方式5的不同点为中心进行说明，将共通点的说明省略或简略化。
[1.结构]
图16是表示有关本实施方式的散射体测定装置401的概略结构的框图。如图16所示，散射体测定装置401与有关实施方式5的散射体测定装置301相比，代替信号处理电路360而具备信号处理电路460这一点不同。此外，散射体测定装置401新具备分束器430、受光元件450、分光部470和分光部472。以下，将新追加的构成要素沿着光的路径的顺序说明。
分光部470通过将光源10射出的光分光，使特定的波长成分的光作为照射光L1射出。从分光部470射出的照射光L1被偏振滤光器312偏振，作为偏振后的照射光L11朝向空间照射。偏振后的照射光L11具有与偏振前的照射光L1相同的波长成分。
在本实施方式中，照射光L11是不包含飞沫的荧光波长成分的光。关于详细情况在后面说明，飞沫的荧光波长成分是约300nm以上约410nm以下的波段的光。
照射光L11例如是对构成花粉的氨基酸等的有机物进行激励的激励光。具体而言，照射光L11是在300nm以上500nm以下的波段具有峰值的光。作为一例，照射光L11是在355nm具有峰值的光。即，特定的波长成分例如是355nm。
关于详细情况在后面说明，在355nm具有峰值的照射光L11较强地激励花粉，相对于此，几乎不激励飞沫。即，在355nm具有峰值的照射光L11在被照射在花粉上的情况下从花粉发出较强的荧光，相对于此，在被照射在飞沫上的情况下从飞沫几乎不发出荧光。因此，能够基于荧光的受光强度来判别花粉和飞沫。
分光部470例如是衍射光栅或棱镜，但并不限于此。分光部470也可以是仅使特定的波段透射的带通滤波器。
分束器430使透射偏振滤光器340后的第3散射光L12a分支为两条第3散射光L12c及L12d。分束器430相对于透射偏振滤光器340后的第3散射光L12a的行进方向以45°的角度配置，将第3散射光L12a的一部分反射而作为第3散射光L12c射出，使第3散射光L12a的其余部分透射而作为第3散射光L12d射出。
分束器430例如是透射率与反射率相等的半反射镜，第3散射光L12c和第3散射光L12d的光强度实质上相等。在此情况下，被输入到受光元件350的第3散射光L12c为第3散射光L12a的一半的强度。因此，信号处理电路460将从受光元件350输出的电信号的信号电平修正为2倍。由此，与实施方式5同样，信号处理电路460能够使用式(3)计算偏振消除度δ。或者，也可以设置将从受光元件350输出的电信号放大的放大器。
或者，也可以使分束器330的透射率及反射率不同。例如，使分束器330的透射率为2/3，使反射率为1/3。在此情况下，由分束器330得到的作为反射光的第4散射光L12b的强度成为作为透射光的第3散射光L12a的强度的一半。由此，第3散射光L12c和第4散射光L12b的强度比率相同，所以信号处理电路460能够与实施方式5同样地计算偏振消除度δ。另外，分束器430的透射率和反射率也可以不同。
分光部472通过将第3散射光L12d分光，使特定的波长成分的光向受光元件450入射。在本实施方式中，分光后的第3散射光L12d是400nm以上1000nm以下的波长成分的光。
具体而言，分光部472使在被照射了激励光的情况下花粉发出的荧光的波长成分的光透射，将其以外的波长成分的光的透射阻断。例如，分光部472将在被照射激励光的情况下飞沫发出的荧光的波长成分的光阻断。此外，分光部472将照射光L11的波长成分的光阻断。由此，仅花粉发出的荧光入射到受光元件450，所以能够基于受光元件450的受光强度容易地进行花粉的判别。
分光部472例如是衍射光栅或棱镜，但并不限于此。分光部472也可以是仅使特定的波段透射的带通滤波器。
受光元件450是接受由分光部472分光的第3散射光L12d的第3受光元件的一例。受光元件450输出与受光强度相应的电信号。受光元件450的受光强度对应于散射光L12中包含的特定波长的荧光成分的强度，相当于受光元件450输出的电信号的信号电平。受光元件450例如具有与受光元件350相同的结构。
信号处理电路460与有关实施方式5的信号处理电路360同样，进行偏振消除度δ及下落速度Ut的计算。进而，信号处理电路460进行基于偏振消除度δ的第1判定和基于下落速度Ut的第2判定。在本实施方式中，信号处理电路460在第2判定中在下落速度Ut是第1阈值以上的情况下进行的处理与信号处理电路360不同。具体而言，信号处理电路460在下落速度Ut是第1阈值以上的情况下，基于荧光强度判定气溶胶粒子90是花粉还是飞沫。以下对信号处理电路460的具体的处理进行说明。
[2.基于荧光强度的判定]
这里，对基于荧光强度进行的气溶胶粒子90的种类的判定方法进行说明。
有关本实施方式的散射体测定装置401利用花粉和飞沫的荧光波长的差异来判定气溶胶粒子90的种类。以下，首先对花粉和飞沫的三维荧光波谱进行说明。三维荧光波谱也被称作激励荧光矩阵(EEM：Excitation－Emission Matrix)或荧光指纹，是表示对于激励波长与受光波长的组合的受光强度的信息。
图17是唾液的三维荧光波谱的一例。图18是杉树花粉的三维荧光波谱的一例。图17及图18都是横轴表示受光波长(单位：nm)，纵轴表示激励波长(单位：nm)。在由纵轴及横轴定义的图表区域中描绘的实线是受光强度的等强度线。
在图17所示的例子中，唾液在被照射约250nm到约310nm的波段的激励光的情况下发出约300nm到约410nm的波段的荧光。唾液在被照射约260nm到约280nm的波段的激励光的情况下，在约320nm到约370nm的波段发出强度较强的荧光。对于唾液的激励光的峰值波长是约260nm，在该峰值波长的激励光照射在唾液上的情况下发出的荧光的峰值波长是约350nm。飞沫是当从口放出唾液时被微粒子化的。因而，飞沫的三维荧光矩阵与唾液的三维荧光矩阵相同。
在图18所示的例子中，杉树花粉在被照射约320nm到约370nm的波段的激励光的情况下发出约430nm到约490nm的波段的较强的荧光。对于杉树花粉的激励光的峰值波长的1个是约350nm，在被照射了该峰值波长的激励光的情况下杉树花粉发出的荧光的峰值波长是约460nm。此外，杉树花粉在被照射约420nm到约470nm的波段的激励光的情况下发出约470nm到约520nm的波段的较强的荧光。对于杉树花粉的激励光的峰值波长的1个是约450nm，在被照射了该峰值波长的激励光的情况下杉树花粉发出的荧光的峰值波长是约500nm。
如图17和图18所示，在唾液即飞沫和花粉间，在照射了特定的波长的激励光的情况下发出的荧光的强度不同。在本实施方式中，基于作为激励光照射的照射光L11的波长、作为荧光的散射光L12的受光波长和散射光L12的受光强度，能够判别飞沫和花粉。
例如，在被分光部470分光后的照射光L11的波长是355nm的情况下，如图17所示，飞沫不发出荧光。相对于此，如图18所示，在照射光L11的波长是355nm的情况下，花粉发出约460nm的波长的荧光。
这里，设想分光部472是使400nm以上1000nm以下的波段通过的带通滤波器的情况。在气溶胶粒子90是花粉的情况下，规定的强度的第3散射光L12d向受光元件450入射。此时，第3散射光L12d中包含的照射光L11的波长成分被分光部472阻断。因而，仅基于花粉的荧光成分入射到受光元件450。
另一方面，在气溶胶粒子90是飞沫的情况下，由于飞沫不发出荧光，所以第3散射光L12d的强度充分小。此外，即使在第3散射光L12d中包含照射光L11的波长成分的情况下，也被分光部472阻断。因而，受光元件450中几乎检测不到第3散射光L12d。
因而，信号处理电路460通过将受光元件450的受光强度与阈值比较，能够判定气溶胶粒子90是花粉还是飞沫。具体而言，信号处理电路460在受光元件450的受光强度比阈值大的情况下，判定为气溶胶粒子90是花粉。信号处理电路460在受光元件450的受光强度是阈值以下的情况下，判定为气溶胶粒子90是飞沫。另外，阈值例如是0，但并不限于此。
[3.动作]
接着，使用图19对有关本实施方式的散射体测定装置401的动作即散射体测定方法进行说明。图19是表示有关本实施方式的散射体测定装置401的动作的流程图。
如图19所示，到信号处理电路460进行下落速度Ut与第1阈值的比较的工序(S124)为止的处理与在实施方式5中使用图15说明的处理相同。在有关本实施方式的散射体测定装置401中，在下落速度Ut是第1阈值以上的情况下(S124中是)，信号处理电路460进行荧光强度与阈值Th的比较(S140)。阈值Th例如是0。
具体而言，通过由分光部472将第3散射光L12d分光，仅使400nm以上1000nm以下的波长成分向受光元件450入射。由此，受光元件450的受光强度相当于在来自气溶胶粒子90的散射光L12中包含的400nm以上1000nm以下的波长成分的强度。在400nm以上1000nm以下的波长成分的受光强度比阈值Th大的情况下(S140中否)，信号处理电路460判定为气溶胶粒子90是花粉。在400nm以上1000nm以下的波长成分的受光强度是阈值Th以下的情况下(S140中是)，信号处理电路460判定为气溶胶粒子90是飞沫。
根据本实施方式，由于在花粉及飞沫的判定中不使用下落速度，所以不论飞沫的粒径的尺寸如何，都能够高精度地判别飞沫和花粉。具体而言，即使是比花粉小的尺寸的飞沫也能够判别。
此外，信号处理电路460也可以基于受光元件450的受光强度和照射光L11的波长生成三维荧光矩阵，基于所生成的三维荧光矩阵来判别花粉和飞沫。具体而言，也可以将包含相互不同的波长成分的多个照射光L11向气溶胶粒子90照射，通过将第3散射光L12a分光为相互不同的多个受光波长，取得每个受光波长的受光强度。由此，信号处理电路460生成基于激励波长、受光波长和受光强度的三维荧光矩阵。
图17及图18所示的花粉及飞沫各自的三维荧光波谱被预先存储在信号处理电路460具有的存储器中。信号处理电路460通过将所生成的三维荧光矩阵与存储在存储器中的三维荧光矩阵比较，能够更高精度地判别飞沫及花粉。
此外，例如也可以是，即使在偏振消除度δ是阈值以上的情况下，在受光元件450的受光强度比阈值大的情况下，信号处理电路460也判定为气溶胶粒子90是花粉。具体而言，也可以在图19中在步骤S120中判定为偏振消除度δ是10％以上的情况下(S120中是)，信号处理电路460进行作为步骤S140的处理的荧光强度的判定处理。由此，即使在花粉不是完整的形状、而是具有不完整的形状的情况下，也能够判定气溶胶粒子90是否是花粉。
(实施方式7)
接着，对实施方式7进行说明。
散射光中，有时作为噪声成分而包含由构成空气的分子带来的瑞利散射光的情况。在实施方式7中，通过使散射光干涉，除去散射光中包含的噪声成分。以下，以与实施方式5的不同点为中心进行说明，将共通点的说明省略或简略化。
图20是表示有关本实施方式的散射体测定装置501的概略结构的框图。如图20所示，散射体测定装置501与有关实施方式5的散射体测定装置501相比，代替光源10及信号处理电路360而具备光源210及信号处理电路560这一点不同。此外，散射体测定装置501新具备干涉部270。光源210及干涉部270与有关实施方式4的散射体测定装置201具备的光源210及干涉部270相同。
信号处理电路560除了与实施方式5同样的处理以外，还基于穿过了干涉部270的散射光L12生成干涉图。在本实施方式中，信号处理电路560生成关于第3散射光L12a及第4散射光L12b各自的干涉图。信号处理电路560能够基于所生成的干涉图取得第1干涉条纹的信号强度，基于该信号强度分别取得来自气溶胶粒子90的米氏散射光的平行成分的受光强度及垂直成分的受光强度。由此，信号处理电路560能够高精度地计算偏振消除度δ。
另外，信号处理电路560也可以基于第1干涉条纹的附近的信号进行傅里叶变换。信号处理电路560能够通过傅里叶变换生成波长波谱数据，取得其最大值作为米氏散射光的强度。
如以上这样，根据有关本实施方式的散射体测定装置501，能够从散射光L12除去瑞利散射光。因而，能够基于来自气溶胶粒子90的米氏散射光高精度地判别气溶胶粒子90的位置及种类。
另外，在本实施方式中，表示了干涉部270配置在镜20与气溶胶粒子90之间的例子，但并不限于此。例如，散射体测定装置501也可以具备两个干涉部270。两个干涉部270也可以配置在分束器330与偏振滤光器340及342各自之间。或者，两个干涉部270也可以配置在偏振滤光器340与受光元件350之间以及偏振滤光器342与受光元件352之间。
(其他实施方式)
以上，基于实施方式对有关1个或多个技术方案的散射体测定装置及散射体测定方法进行了说明，但本发明并不限定于这些实施方式。只要不脱离本发明的主旨，对本实施方式施以本领域技术人员想到的各种变形的形态、以及将不同实施方式的构成要素组合而构建的形态也包含在本发明的范围内。
例如，气溶胶粒子90的浓度越高，来自气溶胶粒子90的散射光L2的强度越强。因此，信号处理电路40能够基于散射光L2的强度来判定单位空间中的气溶胶粒子90的浓度的增减。信号处理电路40从飞沫发生后的散射光L2的强度中，将飞沫发生前的散射光的强度作为噪声成分除去。信号处理电路40将除去后的强度同样的两个单位空间作为气溶胶粒子90移动前的第1空间及移动后的第2空间，判定气溶胶粒子90的速度。另外，飞沫的发生定时，例如是由声音检测部160得到的发生咳嗽或喷嚏的时刻。
例如，在人朝向存在花粉等其他气溶胶粒子的单位空间进行了咳嗽或喷嚏的情况下，在该单位空间中发生飞沫，来自该单位空间的散射光L2的强度比飞沫发生前的强度大。因此，信号处理电路40能够基于来自飞沫发生前的单位空间95的散射光的强度和来自飞沫发生后的单位空间95的散射光的强度，能够将其差分看作相当于飞沫的散射光的强度。
为了使说明变得简单，若假设来自飞沫发生前的单位空间95的散射光Si的强度为5，来自飞沫发生后的单位空间95的散射光Si的强度为15，则相当于飞沫的散射光的强度为10(＝15－5)。因而，在搜索了该单位空间的周边的情况下，能够将来自单位空间的散射光Si+1的强度为10的单位空间判别为飞沫的移动目的地。例如，即使存在散射光Si+1的强度为5的单位空间，也能够判别为不是飞沫的移动目的地的单位空间。由此，能够高精度地计算飞沫的移动速度。
此外，在飞沫的移动目的地存在花粉等其他气溶胶粒子的情况下也是同样的。例如，设想在不存在其他气溶胶粒子的单位空间95中发生飞沫、然后飞沫移动到存在其他气溶胶粒子的单位空间96的情况。在此情况下，来自单位空间95的散射光是基于飞沫的散射光，其强度为10。来自单位空间96的散射光是基于飞沫和其他气溶胶粒子的散射光，其强度为15。来自飞沫发生前的单位空间96的散射光是基于其他气溶胶粒子的散射光，其强度是5。因而，来自飞沫发生后的单位空间96的散射光的强度通过将发生前的强度排除而成为10(＝15－5)，能够高精度地检测出飞沫移动了。
此外，例如也可以在将照射光L1照射的光源10的光射出侧设置分光器。由此，也可以仅将特定的波长成分的光作为照射光L1射出。
同样，也可以在受光部30的光入射侧设置分光器。由此，也可以使受光部30仅接受特定的波长成分的光。
此外，例如在人99的咳嗽或喷嚏的检测中也可以使用红外线或可视光图像传感器。通过拍摄人99的动作，能够检测咳嗽或喷嚏。或者，也可以基于安装在人99上的加速度传感器等检测咳嗽或喷嚏。
例如，散射体测定装置301也可以判别非球形粒子和PM2.5，不判别花粉及飞沫的至少一方。例如，信号处理电路360也可以不进行下落速度与第2阈值的比较。信号处理电路360也可以在下落速度小于第1阈值的情况下判定为气溶胶粒子90是PM2.5，在下落速度是第1阈值以上的情况下判定为气溶胶粒子90不是PM2.5。即，散射体测定装置301也可以不确定气溶胶粒子90是花粉还是飞沫。
此外，例如在偏振消除度的计算中，只要将偏振后的照射光L11向气溶胶粒子90至少照射1次就可以。即，在向气溶胶粒子90多次照射照射光的情况下，也可以仅照射1次被偏振后的照射光L11，其余的次数照射偏振前的照射光L1。例如，偏振滤光器312也可以是可动式，也可以能够在照射光L1的光路上和光路外移动。或者，散射体测定装置301也可以不具备多个光源10，也可以在从1个光源10射出的照射光L1的光路上不配置偏振滤光器312。
此外，例如也可以在检测气溶胶粒子90之前、即接受来自气溶胶粒子90的散射光之前，将对象空间粗略地扫描，在接受来自气溶胶粒子90的散射光之后，将对象空间细致地扫描。具体而言，在接受来自气溶胶粒子90的散射光之前，按每个尺寸大的单位空间照射照射光，在接受来自气溶胶粒子90的散射光之后，按每个尺寸小的单位空间照射照射光。这样，也可以在对象空间的扫描中在规定的定时变更单位空间的大小或形状。
另外，规定的定时也可以不是气溶胶粒子90的检出定时，而是人的检出定时。例如，也可以在检测到人的头部的至少一部分的情况下减小单位空间的尺寸，以该人的头部的附近为中心，按每个单位空间照射照射光。由此，即使在对象空间较大的情况下，通过将对象空间粗略地扫描也能够迅速地检测人的头的位置。通过检测出人的头的位置，能够容易地将从人的口放出的飞沫在刚放出后就检测到。
此外，例如表示了作为飞沫、花粉或非球形粒子等气溶胶粒子90是散射体的一例的例子，但并不限于此。散射体中也可以包括构成大气的分子。
此外，在上述实施方式中，也可以将特定的处理部执行的处理由其他的处理部执行。此外，也可以将多个处理的顺序变更，或者也可以并行执行多个处理。此外，散射体测定装置具备的构成要素向多个装置的分派是一例。例如，也可以将一个装置具备的构成要素由其他装置具备。此外，散射体测定装置也可以作为单一的装置实现。
例如，在上述实施方式中说明的处理既可以通过使用单一的装置(系统)进行集中处理来实现，或者也可以通过使用多个装置进行分散处理来实现。此外，执行上述程序的处理器既可以是单个，也可以是多个。即，既可以进行集中处理，也可以进行分散处理。
此外，在上述实施方式中，信号处理电路等构成要素的全部或一部分既可以由专用的硬件构成，或者也可以通过执行适合于各构成要素的软件程序来实现。各构成要素也可以通过由CPU(Central Processing Unit)或处理器等程序执行部将记录在HDD(HardDisk Drive)或半导体存储器等记录介质中的软件程序读出并执行来实现。
此外，信号处理电路等构成要素也可以由1个或多个电子电路构成。1个或多个电子电路分别既可以是通用的电路，也可以专用的电路。
在1个或多个电子电路中，例如也可以包括半导体装置、IC(Integrated Circuit)或LSI(Large Scale Integration)等。IC或LSI既可以被集成到1个芯片上，也可以被集成到多个芯片上。这里称作LSI或IC，但根据集成程度而叫法变化，也可能被称作系统LSI、VLSI(very large scale integration)或ULSI(ultra large scale integration)。也可以以相同的目的使用可在LSI的制造后编程的FPGA(Field Programmable Gate Array)。
此外，本发明的全局性或具体的形态也可以由系统、装置、方法、集成电路或计算机程序实现。或者，也可以由存储有该计算机程序的光盘、HDD或半导体存储器等的计算机可读取的非暂时性的记录介质实现。此外，也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序及记录介质的任意的组合来实现。
此外，上述的各实施方式在权利要求书或其等价的范围中能够进行各种变更、替换、附加、省略等。
产业上的可利用性
本发明能够利用于能够高精度地检测散射体的位置的散射体测定方法及散射体测定装置等，例如能够利用于空气净化器或空调设备等。
标号说明
1、101、201、301、401、501散射体测定装置
10、210光源
20镜
30受光部
40、240、360、460、560信号处理电路
50、150控制部
90气溶胶粒子
95、96、97单位空间
99人
100对象空间
160声音检测部
270干涉部
312、340、342偏振滤光器
330、430分束器
350、352、450受光元件
470、472分光部
L1、L11照射光
L2、L12散射光
L12a、L12c、L12d第3散射光
L12b第4散射光

Claims (21)

1.一种散射体测定方法，其中，包括以下处理：
照射穿过散射体所存在的第1空间的第1照射光；
接受通过上述第1照射光被上述散射体散射而产生的第1散射光；
在上述散射体从上述第1空间移动到至少一部分与上述第1空间不同的第2空间后，照射穿过上述第2空间的第2照射光；
接受通过上述第2照射光被上述散射体散射而产生的第2散射光；以及
基于接受上述第1散射光的第1时刻与接受上述第2散射光的第2时刻之差、以及从上述第1时刻到上述第2时刻为止上述散射体移动的距离，计算上述散射体的速度。
2.如权利要求1所述的散射体测定方法，其中，
上述第1空间及上述第2空间分别是通过将作为上述散射体测定方法的测定对象的对象空间虚拟地分割而得到的多个单位空间之一，上述多个单位空间分别为规定形状。
3.如权利要求2所述的散射体测定方法，其中，
上述第2空间是上述多个单位空间中的与上述第1空间相邻的单位空间。
4.如权利要求1～3中任一项所述的散射体测定方法，其中，
上述第1空间是人的头的至少一部分所存在的空间、或与人的头的至少一部分最近的空间。
5.如权利要求4所述的散射体测定方法，其中，
还包括以下处理：在照射上述第1照射光之前，将上述头的至少一部分所存在的空间或与上述头的至少一部分最近的空间确定为上述第1空间。
6.如权利要求1～5中任一项所述的散射体测定方法，其中，
还包括以下处理：将上述速度与阈值进行比较，在上述速度是上述阈值以上的情况下，判定为上述散射体是从人的口中呼出的飞沫。
7.如权利要求6所述的散射体测定方法，其中，
上述阈值是5m/s。
8.如权利要求1～7中任一项所述的散射体测定方法，其中，
上述第1照射光及上述第2照射光分别是相等频率间隔的光；
在接受上述第1散射光的处理中，接受穿过能够变更光路差的干涉部之后的上述第1散射光；
在接受上述第2散射光的处理中，接受穿过上述干涉部之后的上述第2散射光；
在进行上述计算的处理中，提取与对上述光路差进行扫掠而得到的上述第1散射光及上述第2散射光各自的第1干涉条纹对应的信号成分，基于上述信号成分计算上述速度。
9.如权利要求8所述的散射体测定方法，其中，
上述干涉部所扫掠的上述光路差比上述第1照射光及上述第2照射光各自的中心波长的1/4长，并且比上述第1散射光及上述第2散射光各自的干涉条纹的间隔的1/2短。
10.如权利要求1～9中任一项所述的散射体测定方法，其中，
从由上述第1照射光及上述第2照射光构成的组中选择的至少一方是被偏振后的光；
上述速度是上述散射体的下落速度；
上述散射体测定方法还包括以下处理：计测从由上述第1散射光及上述第2散射光构成的组中选择的至少一方、且与上述被偏振后的光对应的散射光的偏振消除度。
11.如权利要求10所述的散射体测定方法，其中，
还包括以下处理：
基于上述偏振消除度，进行上述散射体是否是非球形粒子的第1判定；以及
在判定为上述散射体不是非球形粒子的情况下，基于上述下落速度，进行上述散射体是否是PM2.5的第2判定。
12.如权利要求11所述的散射体测定方法，其中，
在上述第1判定中，在上述偏振消除度是10％以上的情况下，判定为上述散射体是非球形粒子，在上述偏振消除度小于10％的情况下，判定为上述散射体不是非球形粒子。
13.如权利要求11或12所述的散射体测定方法，其中，
在上述第2判定中，在上述下落速度小于0.001m/s的情况下，判定为上述散射体是PM2.5。
14.如权利要求13所述的散射体测定方法，其中，
上述第1照射光及上述第2照射光分别是不包含飞沫的荧光波长成分的光；
在上述第2判定中，
(a)在上述下落速度是0.001m/s以上、并且上述散射光中包含的400nm以上且1000nm以下的波长成分的受光强度比阈值大的情况下，判定为上述散射体是花粉；
(b)在上述下落速度是0.001m/s以上、并且上述散射光中包含的400nm以上且1000nm以下的上述波长成分的受光强度是上述阈值以下的情况下，判定为上述散射体是飞沫。
15.如权利要求11～13中任一项所述的散射体测定方法，其中，
在上述第2判定中，在上述下落速度是0.1m/s以上的情况下，判定为上述散射体是飞沫。
16.如权利要求11～13及15中任一项所述的散射体测定方法，其中，
在上述第2判定中，在上述下落速度是0.001m/s以上且小于0.1m/s的情况下，判定为上述散射体是花粉。
17.如权利要求1～16中任一项所述的散射体测定方法，其中，
上述第2空间位于上述第1空间的铅直下方。
18.一种程序，其中，
使计算机执行权利要求1～17中任一项所述的散射体测定方法。
19.一种散射体测定装置，其中，具备：
光源，照射穿过散射体所存在的第1空间的第1照射光；
受光元件，接受通过上述第1照射光被上述散射体散射而产生的第1散射光；以及
信号处理电路；
上述光源还在上述散射体从上述第1空间移动到至少一部分与上述第1空间不同的第2空间后，照射穿过上述第2空间的第2照射光；
上述受光元件还接受通过上述第2照射光被上述散射体散射而产生的第2散射光；
上述信号处理电路基于接受上述第1散射光的第1时刻与接受上述第2散射光的第2时刻之差、以及从上述第1时刻到上述第2时刻为止上述散射体移动的距离，计算上述散射体的速度。
20.如权利要求19所述的散射体测定装置，其中，
还具备：
第1偏振滤光器，使从由上述光源所照射的第1照射光及第2照射光构成的组中选择的至少一方偏振；
分束器，使从由上述第1散射光及上述第2散射光构成的组中选择的至少一方、且与被上述第1偏振滤光器偏振后的光对应的散射光分支为第3散射光和第4散射光；
第2偏振滤光器，配置在上述第3散射光的光路上，使上述被偏振后的光的与偏振面平行的偏振成分透射；以及
第3偏振滤光器，配置在上述第4散射光的光路上，使上述被偏振后的光的与偏振面垂直的偏振成分透射；
上述受光元件包括：
第1受光元件，接受穿过上述第2偏振滤光器后的上述第3散射光；以及
第2受光元件，接受穿过上述第3偏振滤光器后的上述第4散射光；
上述速度是上述散射体的下落速度；
上述信号处理电路还进行以下处理：
基于上述第1受光元件对上述第3散射光的受光强度和上述第2受光元件对上述第4散射光的受光强度，取得偏振消除度；
基于上述偏振消除度，判定上述散射体是否是非球形粒子；
在判定为上述散射体不是非球形粒子的情况下，基于上述下落速度，判定上述散射体是否是PM2.5。
21.一种计算机可读取的记录介质，保存有用于测定散射体的程序，其中，
在上述程序被上述计算机执行时，执行以下处理：
照射穿过上述散射体所存在的第1空间的第1照射光；
接受通过上述第1照射光被上述散射体散射而产生的第1散射光；
在上述散射体从上述第1空间移动到至少一部分与上述第1空间不同的第2空间后，照射穿过上述第2空间的第2照射光；
接受通过上述第2照射光被上述散射体散射而产生的第2散射光；以及
基于接受上述第1散射光的第1时刻与接受上述第2散射光的第2时刻之差、以及从上述第1时刻到上述第2时刻为止上述散射体移动的距离，计算上述散射体的速度。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113916783A (zh) * 2021-10-13 2022-01-11 丹东百特仪器有限公司 一种基于时间飞行法检测有毒物质的光学方法
CN114279913A (zh) * 2021-11-19 2022-04-05 上海交通大学 重力作用下密闭空间内非球形多分散气溶胶浓度计算方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4111169A4 (en) * 2020-02-27 2023-08-09 Becton, Dickinson and Company METHODS FOR IDENTIFICATION OF SATURATED DATA SIGNALS IN CELL SORTING AND SYSTEMS THEREFOR
CN113189563B (zh) * 2021-04-07 2022-02-08 中国科学院大气物理研究所 利用激光雷达比和退偏比反演气溶胶组分的方法
CN113433045B (zh) * 2021-08-30 2021-11-23 湖南慧泽生物医药科技有限公司 利用光学模拟药物体内实时溶出的溶出仪系统及方法

Citations (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4662749A (en) * 1985-11-08 1987-05-05 Massachusetts Institute Of Technology Fiber optic probe and system for particle size and velocity measurement
JPH0674890A (ja) * 1990-07-12 1994-03-18 Avl Ges Verbrennungskraftmas & Messtech Mbh 噴霧状の液体粒子の物理量を測定する方法とこの方法 を実行する装置
JPH0979967A (ja) * 1995-09-12 1997-03-28 Seiko Epson Corp 流体中の浮遊粒子計測方法及びその装置
JP2002037185A (ja) * 2000-07-24 2002-02-06 Nec Corp 航路標識
JP2002082038A (ja) * 2000-09-11 2002-03-22 Kanomax Japan Inc 花粉計測装置
JP2003038163A (ja) * 2001-07-26 2003-02-12 Yamato Seisakusho:Kk 微生物検出装置
WO2003100400A1 (fr) * 2002-05-27 2003-12-04 Hitachi High-Technologies Corporation Procede de pre-test de microparticules, procede de detection de microparticules et instrument de detection de microparticules
US20040125371A1 (en) * 1999-08-09 2004-07-01 Richard Chang Method and instrumentation for measuring fluorescence spectra of individual airborne particles sampled from ambient air
JP2005308414A (ja) * 2004-04-16 2005-11-04 Meisei Electric Co Ltd 浮遊物質検出装置
JP2007057360A (ja) * 2005-08-24 2007-03-08 Agilent Technol Inc 粒子検出装置及びそれに使用される粒子検出方法
JP2008137021A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Toyota Motor Corp 溶湯飛沫サイズ計測方法
CN101206176A (zh) * 2006-12-21 2008-06-25 株式会社堀场制作所 油雾检测装置
JP2010223770A (ja) * 2009-03-24 2010-10-07 Olympus Corp 散乱体内部観察装置および散乱体内部観察方法
JP2011203889A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Nohmi Bosai Ltd 煙感知器
US20120105526A1 (en) * 2010-10-30 2012-05-03 Alexander Govyadinov Using light-scattering drop detector to determine turn-on-energy for fluid-ejection nozzle
RU2517148C1 (ru) * 2012-12-28 2014-05-27 Евгений Матвеевич Лукьянченко Способ сепарации частиц полезного материала и устройство для его осуществления
JP2015102355A (ja) * 2013-11-21 2015-06-04 アズビル株式会社 粒子検出装置及び粒子の検出方法
US20150185328A1 (en) * 2012-09-14 2015-07-02 Mitsubishi Electric Corporation Laser radar device and method of calculating speed of object to be measured
JP2015148444A (ja) * 2014-02-04 2015-08-20 アズビル株式会社 医薬品の模擬粉体の飛散性評価方法、蛍光粒子の検出方法、及び蛍光粒子の検出装置
WO2015156037A1 (ja) * 2014-04-08 2015-10-15 三菱電機株式会社 浮遊粒子検出装置
WO2016208013A1 (ja) * 2015-06-24 2016-12-29 国立研究開発法人国立環境研究所 ライダーシステム及び計測方法
JP2017117416A (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 富士通株式会社 被感染候補者特定装置、被感染候補者特定方法、および被感染候補者特定プログラム
JP2017169680A (ja) * 2016-03-22 2017-09-28 橋本電子工業株式会社 異物粒子検出装置および異物粒子判別方法
JP2017219440A (ja) * 2016-06-08 2017-12-14 株式会社神戸製鋼所 散乱体中における測定対象物の距離計測方法、及びその距離計測装置
WO2018115052A1 (en) * 2016-12-23 2018-06-28 Koninklijke Philips N.V. Particle sensor and sensing method
KR20230097658A (ko) * 2021-12-24 2023-07-03 (주)유투시스템 세정 기능 및 비말흡입 기능을 갖는 칸막이 장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015102528A (ja) 2013-11-28 2015-06-04 シャープ株式会社 塵埃計測装置
JP2015143592A (ja) 2014-01-31 2015-08-06 三菱電機株式会社 空気清浄機およびそれを備えた空気調和装置

Patent Citations (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4662749A (en) * 1985-11-08 1987-05-05 Massachusetts Institute Of Technology Fiber optic probe and system for particle size and velocity measurement
JPH0674890A (ja) * 1990-07-12 1994-03-18 Avl Ges Verbrennungskraftmas & Messtech Mbh 噴霧状の液体粒子の物理量を測定する方法とこの方法 を実行する装置
JPH0979967A (ja) * 1995-09-12 1997-03-28 Seiko Epson Corp 流体中の浮遊粒子計測方法及びその装置
US20040125371A1 (en) * 1999-08-09 2004-07-01 Richard Chang Method and instrumentation for measuring fluorescence spectra of individual airborne particles sampled from ambient air
JP2002037185A (ja) * 2000-07-24 2002-02-06 Nec Corp 航路標識
JP2002082038A (ja) * 2000-09-11 2002-03-22 Kanomax Japan Inc 花粉計測装置
JP2003038163A (ja) * 2001-07-26 2003-02-12 Yamato Seisakusho:Kk 微生物検出装置
WO2003100400A1 (fr) * 2002-05-27 2003-12-04 Hitachi High-Technologies Corporation Procede de pre-test de microparticules, procede de detection de microparticules et instrument de detection de microparticules
JP2005308414A (ja) * 2004-04-16 2005-11-04 Meisei Electric Co Ltd 浮遊物質検出装置
JP2007057360A (ja) * 2005-08-24 2007-03-08 Agilent Technol Inc 粒子検出装置及びそれに使用される粒子検出方法
JP2008137021A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Toyota Motor Corp 溶湯飛沫サイズ計測方法
CN101206176A (zh) * 2006-12-21 2008-06-25 株式会社堀场制作所 油雾检测装置
JP2010223770A (ja) * 2009-03-24 2010-10-07 Olympus Corp 散乱体内部観察装置および散乱体内部観察方法
JP2011203889A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Nohmi Bosai Ltd 煙感知器
US20120105526A1 (en) * 2010-10-30 2012-05-03 Alexander Govyadinov Using light-scattering drop detector to determine turn-on-energy for fluid-ejection nozzle
US20150185328A1 (en) * 2012-09-14 2015-07-02 Mitsubishi Electric Corporation Laser radar device and method of calculating speed of object to be measured
RU2517148C1 (ru) * 2012-12-28 2014-05-27 Евгений Матвеевич Лукьянченко Способ сепарации частиц полезного материала и устройство для его осуществления
JP2015102355A (ja) * 2013-11-21 2015-06-04 アズビル株式会社 粒子検出装置及び粒子の検出方法
JP2015148444A (ja) * 2014-02-04 2015-08-20 アズビル株式会社 医薬品の模擬粉体の飛散性評価方法、蛍光粒子の検出方法、及び蛍光粒子の検出装置
WO2015156037A1 (ja) * 2014-04-08 2015-10-15 三菱電機株式会社 浮遊粒子検出装置
WO2016208013A1 (ja) * 2015-06-24 2016-12-29 国立研究開発法人国立環境研究所 ライダーシステム及び計測方法
JP2017117416A (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 富士通株式会社 被感染候補者特定装置、被感染候補者特定方法、および被感染候補者特定プログラム
JP2017169680A (ja) * 2016-03-22 2017-09-28 橋本電子工業株式会社 異物粒子検出装置および異物粒子判別方法
JP2017219440A (ja) * 2016-06-08 2017-12-14 株式会社神戸製鋼所 散乱体中における測定対象物の距離計測方法、及びその距離計測装置
WO2018115052A1 (en) * 2016-12-23 2018-06-28 Koninklijke Philips N.V. Particle sensor and sensing method
KR20230097658A (ko) * 2021-12-24 2023-07-03 (주)유투시스템 세정 기능 및 비말흡입 기능을 갖는 칸막이 장치

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LAMANNA, G 等: "Measurements of droplet vaporisation by means of light scattering", 《COLLOIDS AND SURFACES A-PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS》, vol. 261, no. 1, pages 153 - 161, XP025315375, DOI: 10.1016/j.colsurfa.2004.10.129 *
WEDDING, JB 等: "WIND-TUNNEL CHARACTERIZATION OF AERIAL SPRAY NOZZLES USING THE LASER PARTICLE SPECTRAL ANALYZER", 《OPTICAL ENGINEERING》, vol. 25, no. 4, 30 April 1986 (1986-04-30), pages 556 - 560 *
冯国会 等: "飞沫气溶胶污染源特性研究现状", 《暖通空调》, vol. 48, no. 07, pages 22 - 30 *
刘宁波 等: "海杂波的分段分数布朗运动模型", 《物理学报》, vol. 61, no. 19, pages 190503 - 246 *
廖然 等: "海洋微生物偏振光散射的双组分模型", 《海洋学报(中文版)》, vol. 33, no. 06, 15 November 2011 (2011-11-15), pages 79 - 84 *
钱华 等: "呼吸道传染病气溶胶传染致病机理及预测方法", 《科学通报》, vol. 63, no. 10, pages 931 - 939 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113916783A (zh) * 2021-10-13 2022-01-11 丹东百特仪器有限公司 一种基于时间飞行法检测有毒物质的光学方法
CN113916783B (zh) * 2021-10-13 2023-11-24 丹东百特仪器有限公司 一种基于时间飞行法检测有毒物质的光学方法
CN114279913A (zh) * 2021-11-19 2022-04-05 上海交通大学 重力作用下密闭空间内非球形多分散气溶胶浓度计算方法
CN114279913B (zh) * 2021-11-19 2023-09-26 上海交通大学 重力作用下密闭空间内非球形多分散气溶胶浓度计算方法

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