JP2002512698A

JP2002512698A - アレルゲン検出システムおよび検出方法

Info

Publication number: JP2002512698A
Application number: JP50740699A
Authority: JP
Inventors: エヌ．ハンバーガー、ロバート; ワン、ルイボ; ジアン、ジエン−ピン
Original assignee: エヌ．ハンバーガー、ロバート
Priority date: 1997-07-03
Filing date: 1998-07-02
Publication date: 2002-04-23
Also published as: DE69818480D1; EP1000343A1; AU8285698A; ATE250757T1; EP1000343B1; TW494231B; DE69818480T2; CN1261433A; CN1128352C; WO1999001748A1

Abstract

(57)【要約】光源から光ビームが空気サンプル中に照射され、ビームの光路上に粒子が存在すれば、ビームの一部が散乱される。空気サンプルの後方にビーム遮光装置が配置され、所定の範囲の粒径を有するアレルゲン粒子によって対応する範囲の散乱角で散乱された光だけを透過させ、これ以外の範囲の光をすべて遮断する。光源の正面にフォーカスレンズが配置され、散乱されない部分の光ビームを、ビーム遮光装置上に集束させる。ビーム遮光装置を透過した光は、ディテクタで検出され、検出した光が所定レベルを超える場合は、アラーム信号が生成される。このアラーム信号によって、フィルタ装置あるいはエアコン装置を作動させる。

Description

【発明の詳細な説明】アレルゲン検出システムおよび検出方法関連出願のクロスリファレンス本件出願は、１９９６年１２月２０日に出願された継続中の米国特許出願第08 /771,641号の一部継続出願である。前記米国特許出願第08/771,641号は、１９９６年７月１１日出願の特許査定された米国特許出願第08/679,706号の一部継続出願である。発明の背景本発明は、風媒アレルゲン粒子を検出し、検出されたアレルゲン粒子の量が所定レベルを超えた場合にアラームを発生させるか、またはフィルタリングシステムを作動させるシステムおよび方法に関する。埃、花粉など、空気中に含まれる風媒性の粒子に対してアレルギーを有する者が多い。このうち、粒径が５〜５０ミクロンの範囲の微粒子に対するアレルギーがほとんどを占める。アレルギー体質の人がこのような微粒子を含む空気を吸うと、喘息、咳、くしゃみ、発疹、過敏症などの症状が現われる。空気中に高レベルのアレルゲン粒子が含まれる場合に通報あるいは警告がなされると、アレルゲン体質の人にとっては非常に役に立つ。症状がひどくなる前に、薬を呑む、別の場所に移動する、アレルゲン除去フィルタをつける、など対処することができるからである。 Hamburgerの米国特許第5,001,463号は、アレルゲン粒子検出装置を開示している。この検出装置は空気の通気路を有し、通気路中にアレルゲンサイズの微粒子を捕らえるアレルゲン粒子センサが搭載されている。捕らえられた微粒子の量に応じて、センサの出力信号が変化し、信号値が所定レベルを越えた場合に、アラームを発する。発明の要旨本発明の目的は、改良された新規のアレルゲン検出システムおよび検出方法を提供することにある。本発明の一態様によれば、アレルゲン粒子検出システムは、周囲の空気から取り込んだ空気サンプル中に光ビームを発する光源と、空気サンプルの後方の光路上に配置され、粒径が0.5〜５００ミクロンの粒子に対応する範囲の所定の散乱角で散乱された光だけを透過させ、それ以外の光をすべて遮断するビーム遮光装置と、前記光源の正面に配置され、光ビームをビーム遮光装置上に集束させるフォーカスレンズと、ビーム遮光装置を透過した光を受光する位置に配置されたディテクタと、ディテクタに接続され、ディテクタの出力信号が所定のレベルを超えた場合にアラームを発生させる制御回路とを備える。アラーム信号は、音声または画像によるアラーム装置を作動させるか、あるいは、ＨＥＰＡ(アレルゲンフィルタ)付きのフィルタ換気システムを作動させる。検出されるアレルゲン量が安全レベルに戻った場合に、自動的にフィルタ換気システムを切るようにしてもよい。この検出装置は、壁に取り付けられるように、小型に設計されるのが好ましい。ビーム遮光装置は、光軸を中心とする遮光素材のディスクと、このディスクの外側に配置される遮光素材の環状リングとを有する。ディスクは所定の直径を有し、非散乱光と、所定の最小散乱角以下で散乱された（すなわち、検出したい範囲の最大粒径を越える粒子で散乱された）散乱光のすべてを遮断する。環状リングの内径は所定の最大散乱角度に応じて決定され、この最大散乱角を越えて散乱された光を遮断する。フォーカスレンズは、光ビームを中心の遮光ディスク上に集束させる。本発明の良好な実施形態では、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として用いる。本発明では、フォーカルレンズでＬＥＤの出力ビームを遮光ディスク上に集束させるので、出力ビームをコリメートする必要がない。ＬＥＤは他のレーザに比べ、より広汎な拡散発光領域を有するので、コリメート（平行光線化）が困難であり、通常は複雑な光学配置を必要とする。しかし、本発明のように、フォーカスレンズとビーム遮光装置とを組み合わせることによって、複雑なコリメートシステムを必要とせずに、安価なＬＥＤを光源として使用することが可能になる。遮光ディスクの直径は、ＬＥＤから出力された非散乱光を遮断できる直径であればよい。具体的には、フォーカスレンズの合焦スポット径よりもやや大きい直径を有するのが好ましい。アレルゲンサイズの粒子が空気中に存在しない場合は、ほとんどの光が散乱されずに遮光ディスクに導かれ、ビーム遮光装置によって遮断される。本発明の一実施形態では、遮光装置のディスクおよびその外側に配置される環状リングの寸法は、粒径が５〜５０ミクロンの粒子で散乱された光だけを透過させ、その他の光を遮断するサイズに設定される。必要であれば、粒径が0.5〜５００ミクロンの粒子で散乱された光だけを透過させるサイズに設定してもよい。本発明の別の実施形態では、ツーパートビーム遮光アセンブリが用いられる。ツーパートビーム遮光アセンブリは、少なくとも空気サンプル中で散乱されない非散乱光を遮断するための、遮光素材でできた所定の直径を有する円形の第１遮光部と、所定範囲の散乱角で散乱された光を透過させる少なくともひとつの開口部を有する第２遮光部とを有する。円形の第１遮光部は、非散乱光く加えて、上述した所定範囲の最小角度以下の散乱角で散乱された光も断できるサイズに設定されるのが好ましい。第２遮光部は、光軸を中心とする開口部を有し、開口部の直径は、上述した所定範囲の最大角以上の散乱角で散乱された光を遮断するサイズに設定されるのが好ましい。アラーム信号を生成する制御回路は、一定時間に検出されたアレルゲン粒子の数をカウントするパルスカウンタを含む。パルス発生器は、所定時間内のカウント値が所定値を超えた場合に、アラームインジケータをトリガする。このトリガレベルは、個々のユーザが感度を選べるように、調整可能とするのが好ましい。本発明のさらに別の態様によれば、空気中のアレルゲン粒子を検出する方法を提供する。この方法は、周囲の空気から取り込んだ空気サンプル中に光ビームを照射し、空気サンプル中の粒子によって光を散乱させるステップと、空気サンプルの後方に配置され、光ビームの集束されたビーム径より大きな寸法を有する遮光部材に前記光ビームを集束させるステップと、所定範囲の散乱角以外の角度で散乱された光を、空気サンプルの後方で遮断するステップと、前記所定範囲の散乱角で散乱された光を透過させるステップと、透過された光を検出し、透過光の光量に比例する第１の出力信号を生成するステップと、生成された第１の出力信号が所定のレベルを超えた場合にアラーム信号を生成するステップとを含む。上述したシステムおよび方法によれば、５〜５０ミクロンあるいはそれ以上の粒径を有するアレルゲンサイズの粒子を容易に弁別することができる。これにより、室内あるいは閉じた空間のアレルゲン粒子レベルを正確に示すことが可能になる。アラーム信号が発せられるレベルは調整可能であるのが望ましい。本発明のアレルゲン粒子検出装置は、空気清浄器やＨＥＰＡフィルタなどの補助アプリアンスに接続されて、アレルゲン粒子検出値が一定レベル以上のときに、これらのアプリアンスを作動させることができる。図面の簡単な説明本発明は、添付図面を参照した良好な実施形態の詳細な説明に基づいて、より明確に理解されるものである。添付図面中、同一の構成要素は同一の符号を付して表わすものとする。図１は、本発明の第１実施形態にかかるアレルゲン粒子検出装置のブロック図である。図２は、アレルゲン粒子検出システムに使用される改良された出力制御回路のブロック図である。図３は、本発明の第２実施形態にかかるアレルゲン粒子検出装置のブロック図である。図４は、図３に示したアレルゲン粒子検出装置の変形例を示す図である。良好な実施形態の説明図１は、本発明の第１実施形態にかかるアレルゲン粒子検出装置である。この装置は、周囲の空気を取り込む通気路またはエアギャップ１０を形成できる適切なハウジング内に収容されている。エアギャップ１０に取り込まれた空気サンプルで、アレルゲンサイズの粒子の有無をテストする。この構成については、先に述べた本願出願人の継続中の米国特許出願第08・771,641号に記載されており、その内容は、本件出願に参照文献として組み込まれる。レーザビームがレーザダイオードまたはＬＥＤ１２から発せられ、空気サンプル１０を通過して、エアギャップの後方に位置するビーム遮光装置１４に導かれる。ビーム遮光装置１４は、中央部に不透明部分（または不透明ディスク）１６を有する透明で平坦な円形ガラス板１５で構成される。不透明部分１６は、黒のペイントを塗布したものであってもよいし、ガラスプレートの中央部に黒のプラスチックまたは金属を挿入したものでもよい。ＬＥＤ１２の正面には、フォーカスレンズ１８が配置され、レーザ出力ビームをビーム遮光ディスク１６上に集束させる。不透明遮光部分１６の寸法は、レーザダイオード１２の出力ビームの遮光ディスク上での断面形状とビームサイズ、および検出したい微粒子のサイズによって決定される。ＬＥＤ１２は、赤外線光（８００〜１０００ｎｍ）または可視光線を照射する。本発明の良好な実地形態では、波長６７０ｎｍのビームを射出するＬＥＤを使用する。アレルギーを引き起こすアレルゲン粒子のほとんどは、粒径が５〜５０ミクロンの範囲にあり、0.5〜５ミクロン、あるいは５０〜５００ミクロンの粒子が少量含まれる。したがって、0.5〜５００ミクロンの範囲であれば、５〜５０ミクロンをピークとして、ほとんどすべてのアレルゲン粒子をカバーすることができる。そこで、本発明の装置は、粒径が 0.5〜５００ミクロンの範囲のアレルゲン粒子を検出するように設計される。もちろん、検出される微粒子のほとんどは５〜５０ミクロンの範囲にあるので、この範囲でのアレルゲン粒子を検出するように設計してもよい。空気中の粒子によって散乱されるレーザビームの散乱角は、ビームの波長と粒子サイズによって決まる。風媒粒子の大きさが異なれば、その光散乱特性も大きく異なる。比較的大きな粒子は小さな散乱角で光を散乱する。波長が６００〜１０００ｎｍの赤色／赤外光源では、粒径が0.5〜５０ミクロンの粒子による最小散乱角はおおよそ４〜５°である(”Electromagnetic Scattering”，R.L．Rowe ll and R.S．Stein，ed.，p.140，Gordon and Breach 1965)。遮光装置が空気サンプル（エアギャップ）から距離Ｌだけ離れて位置する場合、５°以下の散乱角で散乱された光を遮断するには、すなわち、粒径が５０ミクロン以上の粒子によって散乱された光を遮るにためには、中央の不透明遮光部分の半径はＬ×tan(5 °)なければならない。この計算に基づいて、遮光装置は５０ミクロン以上の粒子で散乱されたすべての光を遮断するように配置することができる。レンズ２０は、遮光装置１４の後方に配置され、遮光装置１４を透過した光をディテクタ２２上に導く。ディテクタ２２の出力は、増幅器２４を介して、しきい値／タイマ回路２６に接続される。ディテクタ２２の出力が所定のしきい値を超える場合は、リレースイッチ２８が閉じられ、エアフィルタ３２の電源３０がＯＮされる。エアフィルタは、適切なＨＥＰＡフィルタでよい。電源３０はまた、アダプタ３４を介してレーザダイオードにも接続される。ビーム遮光装置１４は、円形ガラス板１５の直前に配置される遮光素材の環状リング４２をさらに有する。あるいは、環状リングを設ける代わりに、円形ガラス板１５自体の対応する領域を黒色でペイントしてもよい。このような構成により、中央のビーム遮光ディスク１６と、外側の遮光環状リング４２との間に、環状の光透過領域が形成される。この環状の光透過領域の内径ｄ１は、中央の遮光ディスク１６の直径に相当し、光透過領域の外径ｄ２は、外側の光遮光リングの内径に相当する。上述のｄ１およびｄ２の値は、検出したい粒子の粒径範囲によって決まる。ほとんどのアレルゲン粒子が、0.5〜５０ミクロンの範囲にあり、この範囲の大きさの粒子は、上述したように、おおよそ５°〜２７°の散乱角で光を散乱する。したがって、光透過リングの内径ｄ１は、Ｌ×tan(5°)となり、外径d2は、Ｌ×tan(27°)である。ここでＬは、粒子検出領域（空気サンプル）から遮光装置までの距離である。光透過領域の内径および外径をこのような寸法に設定することで、ビーム遮光装置１１８は、粒径が0.5〜５０ミクロンの粒子によって、５ °〜２７°の散乱角で散乱された光だけを透過させる。もちろん、光透過領域のサイズは、検出したい粒子の大きさによって変更可能であり、たとえば、0.5〜５００ミクロンの範囲の粒子を検出したい場合は、それに対応して内径を買えることができる。フォーカスレンズ１８と中心の遮光ディスク１６を使用することによって、高価なレーザエミッタに代えて、簡単で安価なレーザ発光ダイオード（ＬＥＤ）１２を光源として使用することが可能になる。また、フォーカスレンズ１８を用いることにより、ＬＥＤ１２の拡散出力ビームをコリメートするための複雑なコリメータを用いる必要がない。図２は、アレルゲン検出システムの改良された出力回路を示す。この出力回路は、空気中のアレルゲンの数が少ない場合に、感度よくアレルゲンを検出することができる。この改良された出力回路以外の構成要素は、図１に示すアレルゲン検出装置と同一であり、同じ構成要素には同じ符号を付してある。サンプル領域（エアギャップ）１０の体積は数ｃｍ³と、かなり小さい。空気中のアレルゲン密度が低い場合は、アレルゲン粒子は、アレルゲン検出装置のセンサ領域を低い頻度でしか通過しない。したがって、ディテクタは離散的な方式でカウント数を登録する。図２に示す回路では、ディテクタ２２からの信号パルスは、増幅器２４に入力される。増幅されたパルス出力は、コンパレータ５０に入力され、整調される。コンパレータ５０の出力である整調パルスは、パルスカウンタ５２でカウントされる。タイミング回路５４は所定の間隔、たとえば３０秒ごとに、パルスカウンタ５２をリセットする。エアギャップ１０にアレルゲン粒子が存在する場合に、散乱された光が必ずフォトディテクタ２２をトリガし、後段の増幅器とコンパレータが出力パルスを生成する。パルスがひとつ発生するごとに、アレルゲン粒子１個が検出されたことになる。パルスカウンタ５２は、タイミング回路５４で決定される所定時間内に生成されたすべてのパルスを累積し、登録する。登録されたパルスの総数が、発光ダイオード表示ユニット５６に表示される。測定時間（たとえば３０秒間）が終了すると、カウンタ５２はゼロにリセットされ、最初からカウントを始める。カウンタトリガレベルは、各ユーザが所望の検出レベルで使用できるように、ユーザによって調整可能であるのが好ましい。このような構成により、低い範囲の密度でも、アレルゲン密度を測定することができ、追加の空気供給装置を用いないスタンドアロン（独立）型の検出ユニットを用いる場合に、特に有用である。図２のアレルゲン検出装置では、アレルゲン粒子はエアギャップ１０にランダムに流れ込む。したがって、空気中のアレルゲン密度が低い場合は、アレルゲン粒子がまったく検出されない期間もあり得る。このような場合、一定時間、カウントされた粒子数を累積することによって、低レベルのアレルゲン粒子も検出することが可能になる。カウンタには、７４９２カウンタなど、任意の既製のカウンタを用いることが出きる。図３は、本発明の第２実施形態にかかるアレルゲン検出装置を示す。第１実施形態と同様に、このアレルゲン検出装置も、周囲の空気を取り込むことのできる通帰路またはエアギャップ６０を形成することのできる適当なハウジング（不図示）内に収容される。上述の米国特許出願第08・771,641号に記載されるように、エアギャップ６０内に取り込まれた空気サンプルをテストすることによって、アレルゲンサイズの粒子６２の存在を検出する。レーザダイオード６６からレーザビームが照射され、エアギャップ６０内の空気サンプルを通過する。中央に所定の直径の開口部７０を有する凹型反射鏡６８が、エアギャップ６０の後方に配置される。第１実施形態のように、レーザダイオード６６とエアギャップ６０の間にレンズ１８（不図示）を配置して、凹面鏡６８の中央開口部７０にレーザの出力ビームを集束させてもよい。この凹面鏡７０は、第１実施形態のビーム遮光装置と同じ機能を果たす。中央開口部７０の大きさは、集束されたレーザビームの断面形状と大きさ、および検出したい粒子サイズの範囲によって決定される。図４は、図３に示すアレルゲン粒子検出装置の変形例を示す。図３の凹面鏡６８の中央開口部７０に代えて、図４の検出装置では、黒色のビームブロッカ７２を用いる。ビームブロッカ７２は、ミラーに黒色のペイントを塗布するか、または黒色のディスクをミラーに貼り付ける。図４のその他の構成要素は、図３に示す構成要素と同一であり、同じ符号が付されている。図３および４に示す構成では、非散乱光は透過または吸収によって除去される。すなわち、図３の構成では凹面鏡６８の中央開口部７０を透過させてビームダンプ７１に導くことによって、図４では、ビームブロッカ７２で遮断することによって、散乱されていない光を排除する。エアギャップ６０内でアレルゲン粒子によって散乱された散乱ビーム７５だけが、凹面鏡６８で反射され、フォトディテクタ７６に導かれる。フォトディテクタは、反射光を受講するために、レーザダイオード側に配置される。凹面鏡６８の中央部に設けられる開口部７０またはビームブロッカ７２のサイズは、レーザビームのうち非散乱光と、所定の最小角度以下で散乱された光を受光するのに充分な大きさに設定してある。一方、凹面鏡６８の外径は、所定の最大角度以上で散乱された光を反射しないような大きさに設定される。すなわち、アレルゲンサイズの粒子によって所定の範囲の散乱角度で散乱された光だけがフォトディテクタ７６に導かれることになる。図３および４のアレルゲン検出装置は、このような反射構造を除いては、図１および２に示す装置と原理的に同一である。したがって、ディテクタ７６の出力を測定するために、同様の出力回路構成が採用される。しかし、図３および４の構成を採用することによって、光路が折り返され、装置全体の長さが短くなるので、アレルゲン検出装置がコンパクトにされる。本発明のアレルゲン検出装置は、アレルゲンサイズの粒子だけを検出し、それ以外の（すなわち0.5〜５０ミクロンの範囲外にある）粒子で散乱された光は除去するので、検出の信頼性が向上する。また、非散乱光をビーム遮光ディスクに集束させるフォーカスレンズと組み合わせることによって、簡単で安価なレーザ発光ダイオードを光源に使用することが可能になる。アレルゲン検出レベルはユーザによって容易に調節することができる。本発明のアレルゲン検出装置は、製造が簡単でコストも低く、操作が簡単である。本発明のアレルゲン検出装置は、空気中のアレルゲン粒子が所定レベル以上になった場合に、それを正確に検出して、即座に警告を発することができるので、アレルギー体質の個人は、薬を飲む、あるいは空気を清浄にするためにアレルゲンフィルタリング装置などをオンにするなど、あらかじめ対処することが可能になる。以上、本発明を好適な実施形態に基づいて述べてきたが、当業者にとって、添付クレームに定義される本発明の範囲内で、多様な変形例が可能であることは言うまでもない。

【手続補正書】【提出日】平成１２年１１月２４日（２０００．１１．２４）【補正内容】明細書アレルゲン検出システムおよび検出方法関連出願のクロスリファレンス本件出願は、１９９６年１２月２０日に出願された継続中の米国特許出願第08 /771,641号の一部継続出願である。前記米国特許出願第08/771,641号は、１９９６年７月１１日出願の特許査定された米国特許出願第08/679,706号の一部継続出願である。発明の背景本発明は、風媒アレルゲン粒子を検出し、検出されたアレルゲン粒子の量が所定レベルを超えた場合にアラームを発生させるか、またはフィルタリングシステムを作動させるシステムおよび方法に関する。埃、花粉など、空気中に含まれる風媒性の粒子に対してアレルギーを有する者が多い。このうち、粒径が５〜５０ミクロンの範囲の微粒子に対するアレルギーがほとんどを占める。アレルギー体質の人がこのような微粒子を含む空気を吸うと、喘息、咳、くしゃみ、発疹、過敏症などの症状が現われる。空気中に高レベルのアレルゲン粒子が含まれる場合に通報あるいは警告がなされると、アレルゲン体質の人にとっては非常に役に立つ。症状がひどくなる前に、薬を呑む、別の場所に移動する、アレルゲン除去フィルタをつける、など対処することができるからである。 Hamburgerの米国特許第5,001,463号は、アレルゲン粒子検出装置を開示している。この検出装置は空気の通気路を有し、通気路中にアレルゲンサイズの微粒子を捕らえるアレルゲン粒子センサが搭載されている。捕らえられた微粒子の量に応じて、センサの出力信号が変化し、信号値が所定レベルを越えた場合に、アラームを発する。また、Gerberの米国特許第5,315,115号は、粒子を検出し粒子数をカウントする装置および方法を開示しており、この特許では、収束性のコリメートされない光ビームで浮遊粒子を照射する。すべての粒子で散乱された光を集光するレンズが配置され、このレンズの直後に光トラップが配置される。この装置は、体積濃度、表面積濃度、およびエアゾール赤外線減衰係数の測定に使用される。これらの特性を測定するその他の粒子検出装置は、Bachaloの米国特許第4,854,705号、 Wilcoxの米国特許第3,873,206号、およびGerberの米国特許第4,597,666号等に記載されている。発明の要旨本発明の目的は、改良された新規のアレルゲン検出システムおよび検出方法を提供することにある。本発明の一態様によれば、アレルゲン粒子検出システムは、周囲の空気から取り込んだ空気サンプル中に光ビームを発する光源と、空気サンプルの後方の光路上に配置され、粒径が0.5〜５００ミクロン（0.5×１０^-6ｍ〜５×１０^-4ｍ）の粒子に対応する範囲の所定の散乱角で散乱された光だけを透過させ、それ以外の光をすべて遮断するビーム遮光装置と、前記光源の正面に配置され、光ビームをビーム遮光装置上に集束させるフォーカスレンズと、ビーム遮光装置を透過した光を受光する位置に配置されたディテクタと、ディテクタに接続され、ディテクタの出力信号が所定のレベルを超えた場合にアラームを発生させる制御回路とを備える。アラーム信号は、音声または画像によるアラーム装置を作動させるか、あるいは、ＨＥＰＡ(アレルゲンフィルタ)付きのフィルタ換気システムを作動させる。検出されるアレルゲン量が安全レベルに戻った場合に、自動的にフィルタ換気システムを切るようにしてもよい。この検出装置は、壁に取り付けられるように、小型に設計されるのが好ましい。ビーム遮光装置は、光軸を中心とする遮光素材のディスクと、このディスクの外側に配置される遮光素材の環状リングとを有する。ディスクは所定の直径を有し、非散乱光と、所定の最小散乱角以下で散乱された（すなわち、検出したい範囲の最大粒径を越える粒子で散乱された）散乱光のすべてを遮断する。環状リングの内径は所定の最大散乱角度に応じて決定され、この最大散乱角を越えて散乱された光を遮断する。フォーカスレンズは、光ビームを中心の遮光ディスク上に集束させる。本発明の良好な実施形態では、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として用いる。本発明では、フォーカルレンズでＬＥＤの出力ビームを遮光ディスク上に集束させるので、出力ビームをコリメートする必要がない。ＬＥＤは他のレーザに比べ、より広汎な拡散発光領域を有するので、コリメート（平行光線化）が困難であり、通常は複雑な光学配置を必要とする。しかし、本発明のように、フォーカスレンズとビーム遮光装置とを組み合わせることによって、複雑なコリメートシステムを必要とせずに、安価なＬＥＤを光源として使用することが可能になる。遮光ディスクの直径は、ＬＥＤから出力された非散乱光を遮断できる直径であればよい。具体的には、フォーカスレンズの合焦スポット径よりもやや大きい直径を有するのが好ましい。アレルゲンサイズの粒子が空気中に存在しない場合は、ほとんどの光が散乱されずに遮光ディスクに導かれ、ビーム遮光装置によって遮断される。本発明の一実施形態では、遮光装置のディスクおよびその外側に配置される環状リングの寸法は、粒径が５〜５０ミクロン（５×１０^-6ｍ〜５０×１０^-6ｍ）の粒子で散乱された光だけを透過させ、その他の光を遮断するサイズに設定される。必要であれば、粒径が0.5〜５００ミクロン（0.5×１０^-6ｍ〜５×１０^-4ｍ）の粒子で散乱された光だけを透過させるサイズに設定してもよい。本発明の別の実施形態では、ツーパートビーム遮光アセンブリが用いられる。ツーパートビーム遮光アセンブリは、少なくとも空気サンプル中で散乱されない非散乱光を遮断するための、遮光素材でできた所定の直径を有する円形の第１遮光部と、所定範囲の散乱角で散乱された光を透過させる少なくともひとつの開口部を有する第２遮光部とを有する。円形の第１遮光部は、非散乱光く加えて、上述した所定範囲の最小角度以下の散乱角で散乱された光も断できるサイズに設定されるのが好ましい。第２遮光部は、光軸を中心とする開口部を有し、開口部の直径は、上述した所定範囲の最大角以上の散乱角で散乱された光を遮断するサイズに設定されるのが好ましい。アラーム信号を生成する制御回路は、一定時間に検出されたアレルゲン粒子の数をカウントするパルスカウンタを含む。パルス発生器は、所定時間内のカウント値が所定値を超えた場合に、アラームインジケータをトリガする。このトリガレベルは、個々のユーザが感度を選べるように、調整可能とするのが好ましい。本発明のさらに別の態様によれば、空気中のアレルゲン粒子を検出する方法を提供する。この方法は、周囲の空気から取り込んだ空気サンプル中に光ビームを照射し、空気サンプル中の粒子によって光を散乱させるステップと、空気サンプルの後方に配置され、光ビームの集束されたビーム径より大きな寸法を有する遮光部材に前記光ビームを集束させるステップと、所定範囲の散乱角以外の角度で散乱された光を、空気サンプルの後方で遮断するステップと、前記所定範囲の散乱角で散乱された光を透過させるステップと、透過された光を検出し、透過光の光量に比例する第１の出力信号を生成するステップと、生成された第１の出力信号が所定のレベルを超えた場合にアラーム信号を生成するステップとを含む。上述したシステムおよび方法によれば、５〜５０ミクロン（５×１０^-6ｍ〜５０×１０^-6ｍ）あるいはそれ以上の粒径を有するアレルゲンサイズの粒子を容易に弁別することができる。これにより、室内あるいは閉じた空間のアレルゲン粒子レベルを正確に示すことが可能になる。アラーム信号が発せられるレベルは調整可能であるのが望ましい。本発明のアレルゲン粒子検出装置は、空気清浄器やＨＥＰＡフィルタなどの補助アプリアンスに接続されて、アレルゲン粒子検出値が一定レベル以上のときに、これらのアプリアンスを作動させることができる。図面の簡単な説明本発明は、添付図面を参照した良好な実施形態の詳細な説明に基づいて、より明確に理解されるものである。添付図面中、同一の構成要素は同一の符号を付して表わすものとする。図１は、本発明の第１実施形態にかかるアレルゲン粒子検出装置のブロック図である。図２は、アレルゲン粒子検出システムに使用される改良された出力制御回路のブロック図である。図３は、本発明の第２実施形態にかかるアレルゲン粒子検出装置のブロック図である。図４は、図３に示したアレルゲン粒子検出装置の変形例を示す図である。良好な実施形態の説明図１は、本発明の第１実施形態にかかるアレルゲン粒子検出装置である。この装置は、周囲の空気を取り込む通気路またはエアギャップ１０を形成できる適切なハウジング内に収容されている。エアギャップ１０に取り込まれた空気サンプルで、アレルゲンサイズの粒子の有無をテストする。この構成については、先に述べた本願出願人の継続中の米国特許出願第08・771,641号に記載されており、その内容は、本件出願に参照文献として組み込まれる。レーザビームがレーザダイオードまたはＬＥＤ１２から発せられ、空気サンプル１０を通過して、エアギャップの後方に位置するビーム遮光装置１４に導かれる。ビーム遮光装置１４は、中央部に不透明部分（または不透明ディスク）１６を有する透明で平坦な円形ガラス板１５で構成される。不透明部分１６は、黒のペイントを塗布したものであってもよいし、ガラスプレートの中央部に黒のプラスチックまたは金属を挿入したものでもよい。ＬＥＤ１２の正面には、フォーカスレンズ１８が配置され、レーザ出力ビームをビーム遮光ディスク１６上に集束させる。不透明遮光部分１６の寸法は、レーザダイオード１２の出力ビームの遮光ディスク上での断面形状とビームサイズ、および検出したい微粒子のサイズによって決定される。ＬＥＤ１２は、赤外線光（0.8〜1.0ミクロン、すなわち0.8×１０^-6ｍ〜１×１０^-6ｍ）または可視光線を照射する。本発明の良好な実地形態では、波長６７０ｎｍのビームを射出するＬＥＤを使用する。アレルギーを引き起こすアレルゲン粒子のほとんどは、粒径が５〜５０ミクロン（５×１０^-6ｍ〜５０×１０^-6ｍ）の範囲にあり、0.5〜５ミクロン(0.5×１０^-6ｍ〜５×１０^-6ｍ)、あるいは５０〜５００ミクロン（５０×１０^-6ｍ〜５ ×１０^-4ｍ）の粒子が少量含まれる。したがって、0.5〜５００ミクロン（0.5× １０^-6ｍ〜５×１０^-4ｍ）の範囲であれば、５〜５０ミクロン（５×１０−６ｍ〜５０×１０^-6ｍ）をピークとして、ほとんどすべてのアレルゲン粒子をカバーすることができる。そこで、本発明の装置は、粒径が0.5〜５００ミクロン（0.5 ×１０^-6ｍ〜５×１０^-4ｍ）の範囲のアレルゲン粒子を検出するように設計される。もちろん、検出される微粒子のほとんどは５〜５０ミクロン（５×１０^-6ｍ〜５０×１０^-6ｍ）の範囲にあるので、この範囲でのアレルゲン粒子を検出するように設計してもよい。空気中の粒子によって散乱されるレーザビームの散乱角は、ビームの波長と粒子サイズによって決まる。風媒粒子の大きさが異なれば、その光散乱特性も大きく異なる。比較的大きな粒子は小さな散乱角で光を散乱する。波長が０．６〜１．０ミクロン（0.6×１０^-6ｍ〜１×１０^-6ｍ）の赤色／赤外光源では、粒径が0 .5〜５０ミクロン（0.5×１０^-6ｍ〜５０×１０^-6ｍ）の粒子による最小散乱角はおおよそ４〜５°である("Electromagnetic Scattering"，R.L．Rowell and R .S．Stein，ed.，p.140，Gordon and Breach 1965)。遮光装置が空気サンプル（エアギャップ）から距離Ｌだけ離れて位置する場合、５°以下の散乱角で散乱された光を遮断するには、すなわち、粒径が５０ミクロン（５０×１０^-6ｍ）以上の粒子によって散乱された光を遮るにためには、中央の不透明遮光部分の半径はＬ×tan(5°)なければならない。この計算に基づいて、遮光装置は５０ミクロン（５０×１０^-6ｍ）以上の粒子で散乱されたすべての光を遮断するように配置することができる。レンズ２０は、遮光装置１４の後方に配置され、遮光装置１４を透過した光をディテクタ２２上に導く。ディテクタ２２の出力は、増幅器２４を介して、しきい値／タイマ回路２６に接続される。ディテクタ２２の出力が所定のしきい値を超える場合は、リレースイッチ２８が閉じられ、エアフィルタ３２の電源３０がＯＮされる。エアフィルタは、適切なＨＥＰＡフィルタでよい。電源３０はまた、アダプタ３４を介してレーザダイオードにも接続される。ビーム遮光装置１４は、円形ガラス板１５の直前に配置される遮光素材の環状リング４２をさらに有する。あるいは、環状リングを設ける代わりに、円形ガラス板１５自体の対応する領域を黒色でペイントしてもよい。このような構成により、中央のビーム遮光ディスク１６と、外側の遮光環状リング４２との間に、環状の光透過領域が形成される。この環状の光透過領域の内径ｄ１は、中央の遮光ディスク１６の直径に相当し、光透過領域の外径ｄ２は、外側の光遮光リングの内径に相当する。上述のｄ１およびｄ２の値は、検出したい粒子の粒径範囲によって決まる。ほとんどのアレルゲン粒子が、0.5〜５０ミクロン（0.5×１０^-6ｍ〜５０×１０^-6ｍ）の範囲にあり、この範囲の大きさの粒子は、上述したように、おおよそ５°〜２７°の散乱角で光を散乱する。したがって、光透過リングの内径ｄ１は、Ｌ×Xtan(5°)となり、外径ｄ２は、Ｌ×tan(27°)である。ここでＬは、粒子検出領域（空気サンプル）から遮光装置までの距離である。光透過領域の内径および外径をこのような寸法に設定することで、ビーム遮光装置１１８は、粒径が0.5〜５０ミクロン（0.5×１０^-6ｍ〜５０×１０^-6ｍ）の粒子によって、５°〜２７°の散乱角で散乱された光だけを透過させる。もちろん、光透過領域のサイズは、検出したい粒子の大きさによって変更可能であり、たとえば、0.5〜５００ミクロン（0.5×１０^-6ｍ〜５×１０^-4ｍ）の範囲の粒子を検出したい場合は、それに対応して内径を買えることができる。フォーカスレンズ１８と中心の遮光ディスク１６を使用することによって、高価なレーザエミッタに代えて、簡単で安価なレーザ発光ダイオード（ＬＥＤ）１２を光源として使用することが可能になる。また、フォーカスレンズ１８を用いることにより、ＬＥＤ１２の拡散出力ビームをコリメートするための複雑なコリメータを用いる必要がない。図２は、アレルゲン検出システムの改良された出力回路を示す。この出力回路は、空気中のアレルゲンの数が少ない場合に、感度よくアレルゲンを検出することができる。この改良された出力回路以外の構成要素は、図１に示すアレルゲン検出装置と同一であり、同じ構成要素には同じ符号を付してある。サンプル領域（エアギャップ）１０の体積は数ｃｍ³と、かなり小さい。空気中のアレルゲン密度が低い場合は、アレルゲン粒子は、アレルゲン検出装置のセンサ領域を低い頻度でしか通過しない。したがって、ディテクタは離散的な方式でカウント数を登録する。図２に示す回路では、ディテクタ２２からの信号パルスは、増幅器２４に入力される。増幅されたパルス出力は、コンパレータ５０に入力され、整調される。コンパレータ５０の出力である整調パルスは、パルスカウンタ５２でカウントされる。タイミング回路５４は所定の間隔、たとえば３０秒ごとに、パルスカウンタ５２をリセットする。エアギャップ１０にアレルゲン粒子が存在する場合に、散乱された光が必ずフォトディテクタ２２をトリガし、後段の増幅器とコンパレータが出力パルスを生成する。パルスがひとつ発生するごとに、アレルゲン粒子１個が検出されたことになる。パルスカウンタ５２は、タイミング回路５４で決定される所定時間内に生成されたすべてのパルスを累積し、登録する。登録されたパルスの総数が、発光ダイオード表示ユニット５６に表示される。測定時間（たとえば３０秒間）が終了すると、カウンタ５２はゼロにリセットされ、最初からカウントを始める。カウンタトリガレベルは、各ユーザが所望の検出レベルで使用できるように、ユーザによって調整可能であるのが好ましい。このような構成により、低い範囲の密度でも、アレルゲン密度を測定することができ、追加の空気供給装置を用いないスタンドアロン（独立）型の検出ユニットを用いる場合に、特に有用である。図２のアレルゲン検出装置では、アレルゲン粒子はエアギャップ１０にランダムに流れ込む。したがって、空気中のアレルゲン密度が低い場合は、アレルゲン粒子がまったく検出されない期間もあり得る。このような場合、一定時間、カウントされた粒子数を累積することによって、低レベルのアレルゲン粒子も検出することが可能になる。カウンタには、７４９２カウンタなど、任意の既製のカウンタを用いることが出きる。図３は、本発明の第２実施形態にかかるアレルゲン検出装置を示す。第１実施形態と同様に、このアレルゲン検出装置も、周囲の空気を取り込むことのできる通帰路またはエアギャップ６０を形成することのできる適当なハウジング（不図示）内に収容される。上述の米国特許出願第08・771,641号に記載されるように、エアギャップ６０内に取り込まれた空気サンプルをテストすることによって、アレルゲンサイズの粒子６２の存在を検出する。レーザダイオード６６からレーザビームが照射され、エアギャップ６０内の空気サンプルを通過する。中央に所定の直径の開口部７０を有する凹型反射鏡６８が、エアギャップ６０の後方に配置される。第１実施形態のように、レーザダイオード６６とエアギャップ６０の間にレンズ１８（不図示）を配置して、凹面鏡６８の中央開口部７０にレーザの出力ビームを集束させてもよい。この凹面鏡７０は、第１実施形態のビーム遮光装置と同じ機能を果たす。中央開口部７０の大きさは、集束されたレーザビームの断面形状と大きさ、および検出したい粒子サイズの範囲によって決定される。図４は、図３に示すアレルゲン粒子検出装置の変形例を示す。図３の凹面鏡６８の中央開口部７０に代えて、図４の検出装置では、黒色のビームブロッカ７２を用いる。ビームブロッカ７２は、ミラーに黒色のペイントを塗布するか、または黒色のディスクをミラーに貼り付ける。図４のその他の構成要素は、図３に示す構成要素と同一であり、同じ符号が付されている。図３および４に示す構成では、非散乱光は透過または吸収によって除去される。すなわち、図３の構成では凹面鏡６８の中央開口部７０を透過させてビームダンプ７１に導くことによって、図４では、ビームブロッカ７２で遮断することによって、散乱されていない光を排除する。エアギャップ６０内でアレルゲン粒子によって散乱された散乱ビーム７５だけが、凹面鏡６８で反射され、フォトディテクタ７６に導かれる。フォトディテクタは、反射光を受講するために、レーザダイオード側に配置される。凹面鏡６８の中央部に設けられる開口部７０またはビームブロッカ７２のサイズは、レーザビームのうち非散乱光と、所定の最小角度以下で散乱された光を受光するのに充分な大きさに設定してある。一方、凹面鏡６８の外径は、所定の最大角度以上で散乱された光を反射しないような大きさに設定される。すなわち、アレルゲンサイズの粒子によって所定の範囲の散乱角度で散乱された光だけがフォトディテクタ７６に導かれることになる。図３および４のアレルゲン検出装置は、このような反射構造を除いては、図１および２に示す装置と原理的に同一である。したがって、ディテクタ７６の出力を測定するために、同様の出力回路構成が採用される。しかし、図３および４の構成を採用することによって、光路が折り返され、装置全体の長さが短くなるので、アレルゲン検出装置がコンパクトにされる。本発明のアレルゲン検出装置は、アレルゲンサイズの粒子だけを検出し、それ以外の、すなわち0.5〜５０ミクロン（0.5×１０^-6ｍ〜５０×１０^-6ｍ）の範囲外にある粒子で散乱された光は除去するので、検出の信頼性が向上する。また、非散乱光をビーム遮光ディスクに集束させるフォーカスレンズと組み合わせることによって、簡単で安価なレーザ発光ダイオードを光源に使用することが可能になる。アレルゲン検出レベルはユーザによって容易に調節することができる。本発明のアレルゲン検出装置は、製造が簡単でコストも低く、操作が簡単である。本発明のアレルゲン検出装置は、空気中のアレルゲン粒子が所定レベル以上になった場合に、それを正確に検出して、即座に警告を発することができるので、アレルギー体質の個人は、薬を飲む、あるいは空気を清浄にするためにアレルゲンフィルタリング装置などをオンにするなど、あらかじめ対処することが可能になる。以上、本発明を好適な実施形態に基づいて述べてきたが、当業者にとって、添付クレームに定義される本発明の範囲内で、多様な変形例が可能であることは言うまでもない。請求の範囲１．光ビームを、その一部が空気中に存在する任意の粒子によって散乱されるように、周囲から取り込んだ空気サンプル中に光路に沿って照射する光源と、前記光路中に配置され、少なくとも散乱されない部分の光ビームを遮断するビーム遮光装置と、前記光源と空気サンプルとの間に配置され、光ビームを前記ビーム遮光装置上に集束されるフォーカスレンズと、前記ビーム遮光装置によって透過された光を検出し、検出された光の強度に比例する出力信号を生成するディテクタとを備え、前記ビーム遮光装置（16,42;70,72）は、所定範囲の角度以外の散乱角で散乱された光も遮断し、前記所定範囲の角度は、粒径が0.５〜５００ミクロン(0.5×１０^-6ｍ〜５×１０^-4ｍ)のアレルゲン粒子のサイズ範囲に相当し、前記ディテクタ（22,76）は、空気サンプル中のアレルゲン粒子の数に比例する出力信号を生成することを特徴とする、空気中のアレルゲン粒子の存在を検出するためのアレルゲン検出装置。２．前記光源（12）は中心光軸を有し、前記遮光装置は、前記光軸を中心とし、所定の直径を有する円形のビーム遮光部（16）を有し、前記ビーム遮光部は、光源から発せられる波長の光線に対して不透過であり、前記所定の直径は、前記フォーカスレンズ（18）によって前記ビーム遮光部に集束される光ビームのビーム径よりも大きく、これによって、所定の最大粒径以上の大きさのアレルゲン粒子によって散乱された光を充分に遮断することを特徴とする請求項１に記載のアレルゲン検出装置。３．前記ビーム遮光部は、４°未満の散乱角で散乱された光を充分に遮断でき直径を有することを特徴とする請求項２に記載のアレルゲン検出装置。４．前記ビーム遮光装置は、円形の遮光部（16）の外側に、前記光軸を中心とする遮光素材の環状リング（42）をさらに有し、前記環状リングの内径は、前記円形の遮光部の直径よりも大きい所定の値に設定され、所定の最小粒径に満たないサイズの粒子によって所定の最大散乱角を越える角度で散乱された光を遮断することを特徴とする請求項２に記載のアレルゲン検出装置。５．前記光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載のアレルゲン検出装置。６．前記ディテクタの出力に接続され、前記ディテクタの出力が所定のレベルを超えた場合にアラーム信号を生成する制御回路（24,26）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のアレルゲン検出装置。７．前記制御回路はパルスカウンタ（52）を含み、前記パルスカウンタは、所定時間、ディテクタの出力パルスの数をカウントし、パルス数が所定の値を超えた場合に前記アラーム信号を生成することを特徴とする請求項６に記載のアレルゲン検出装置。８．前記所定の値は調節可能であることを特徴とする請求項７に記載のアレルゲン装置。９．前記ビーム遮光装置は、５〜５０ミクロン（５×１０^-6ｍ〜５０×１０^-6ｍ）の範囲以外の粒径を有するアレルゲン粒子によって散乱された散乱光を遮断できる大きさに設計されることを特徴とする請求項１に記載のアレルゲン検出装置。１０．光ビームを、光路に沿って周囲の空気の空気サンプル中に照射する光源と、前記光源から見て空気サンプルの後方の前記光路中に配置され、少なくとも散乱されない非散乱光を遮断するビーム遮光手段と、前記ビーム遮光手段のさらに後方に配置され、ビーム遮光手段を透過した光を検出して、透過した光に比例する出力信号を生成するディテクタと、を備え、前記ビーム遮光手段（16,42;70,72）は、所定の範囲の散乱角で散乱された光を透過させ、それ以外の角度の光をすべて遮断し、前記所定の範囲の散乱角は、粒径が0.5〜５００ミクロン（0.5×１０^-6ｍ〜５×１０^-4ｍ）の範囲のアレルゲン粒子に対応し、前記ディテクタの出力にはパルスカウンタ（52）が接続されて、一定時間、前記ディテクタからの出力パルスの数をカウントし、出力パルスの数が所定の値を超えた場合にアラーム信号を生成することを特徴とする、空気中のアレルゲン粒子の存在を検出するためのアレルゲン検出装置。１１．前記パルスカウンタに接続され、前記アラーム信号に呼応するアラーム通知装置（56）をさらに備え、前記アラーム通知装置は、前記アラーム信号によって作動されるアラーム状況インジケータを有することを特徴とする請求項１０に記載のアレルゲン検出装置。１２．前記所定の値は調節可能であることを特徴とする請求項１０に記載のアレルゲン検出装置。１３．光ビームを周囲の空気の空気サンプル中に照射し、前記空気サンプル中に存在する任意の粒子によって、前記光ビームの大部分が散乱され、前記光ビームの少なくとも一部が散乱されずにサンプル中を通過するステップと、前記散乱されない光ビームを、空気サンプルの後方に位置し、その直径が少なくとも前記光ビームを集束させた場合のビーム径と等しくなるように設定された遮光部材上に集束させるステップと、前記遮光部材を透過した光を検出するステップと、所定範囲の散乱角で散乱された光に比例する出力信号を生成するステップとを含み、前記遮光部（16,70、72）は、集束させた光ビームの集束ビーム径以上の直径を有し、0.5〜５００ミクロン（0.5×１０^-6ｍ〜５×１０^-4ｍ）の範囲のアレルゲン粒子の粒径に対応する所定の散乱角で散乱された光を透過させ、ディテクタ（22,76）により前記空気サンプル中のアレルゲン粒子の量に比例する出力信号が生成されることを特徴とする空気中のアレルゲン粒子の検出方法。１４．前記散乱された光を検出するステップは、アレルゲン粒子がひとつ検出されるごとに出力パルスをひとつ生成し、前記出力アラーム信号を生成するステップは、所定の時間内に生成される出力パルスの数をカウントし、カウント数が所定の値を超えた場合に、前記出力アラーム信号を生成することを特徴とする請求項１３に記載のアレルゲン粒子の検出方法。１５．前記カウントされたアレルゲン粒子の数が前記所定値を越えた場合に、エアフィルタユニットを作動させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のアレルゲン粒子の検出方法。１６．光ビームを光路に沿って周囲の空気の空気サンプル中に照射し、前記光ビームのある部分を空気中に存在する粒子によって散乱させる光源と、前記空気サンプルの後方の光路中に配置され、散乱された光ビームの方向を所定のパス方向に変更するビームリダイレクト手段と、光源から照射された光ビームのうち少なくとも散乱されない部分の光ビームを遮るビームインタセプタ手段とを有し、非散乱光と散乱とを分離するビーム遮断装置と、前記ビームリダイレクト手段からの所定のパス中に配置され、前記ビーム遮断装置で方向を変更された光を受光して、受光した光の強度に比例する出力信号を生成するディテクタとを備え、前記ビームインタセプタ手段（16,42;70,72）は、散乱されない非散乱光と、粒径が0.5〜５００ミクロン（0.5×１０^-6ｍ〜５×１０^-4ｍ）の範囲外にある粒子によって散乱された光の双方を遮断し、前記ビームリダイレクト手段（15,68）は、前記0.5〜５００ミクロン（0.5×１０^-6ｍ〜５×１０^-4ｍ）の範囲内にあるアレルゲン粒子によって散乱された光の方向を変更することを特徴とする、空気中のアレルゲン粒子の存在を検出するためのアレルゲン検出装置。１７．前記ビーム遮断装置は、前記空気サンプルとディテクタとの間に凹面鏡（ 68）を含むことを特徴とする請求項１６に記載のアレルゲン検出装置。１８．前記凹面鏡(68)は、所定の寸法の中央開口部(70)を有し、該中央開口部は、前記ビームインタセプタ手段であることを特徴とする請求項１７に記載のアレルゲン検出装置。１９．前記ビームインタセプタ手段は、前記凹面鏡上に設けられた中央遮光部（ 72）であり、この中央遮光部は、非散乱光と、前記所定の範囲外の粒径を有する粒子で散乱された光とを遮断することを特徴とする請求項１７に記載のアレルゲン検出装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者ジアン、ジエン−ピンアメリカ合衆国 85719 アリゾナ州ツーソンアパートメントビー211 イーストウォーターストリート 2350

Claims

【特許請求の範囲】１．光ビームを、その一部が空気中に存在する任意の粒子によって散乱されるように、周囲から取り込んだ空気サンプル沖に光路に沿って照射する光源と、前記光路中に配置され、所定の範囲の粒子サイズを有するアレルゲン粒子に対応して、所定の散乱角で散乱された光ビームだけを透過させ、それ以外のビームを除去するビーム遮光装置と、前記光源と空気サンプルとの間に配置され、光ビームを前記ビーム遮光装置上に集束されるフォーカスレンズと、前記ビーム遮光装置によって透過された光を検出し、検出された光量に比例する出力信号を生成するディテクタとを備えることを特徴とする、空気中のアレルゲン粒子の存在を検出するためのアレルゲン検出装置。２．前記光源は中心光軸を有し、前記遮光装置は、前記光軸を中心とし、所定の直径を有する円形のビーム遮光部分を有し、前記ビーム遮光部は、光源から発せられる波長の光線に対して不透過であり、前記直径は、少なくとも前記フォーカスレンズによって円形のビーム遮光部分に集束される光ビームの直径と等しく、これによって、前記空気サンプル中を通過する間に散乱されなかった光の少なくとも大部分が前記ビーム遮光部分によって除去されることを特徴とする請求項１に記載のアレルゲン検出装置。３．前記所定の直径は、前記集束される光ビームの直径より大きく、所定の最小角度以下の散乱角で散乱された光を除去するのに充分な大きさであることを特徴とする請求項２に記載のアレルゲン検出装置。４．前記最小角度は、４°であることを特徴とする請求項３に記載のアレルゲン検出装置。５．前記ビーム遮光装置は、円形の遮光部分の外側に、前記光軸を中心とする遮光素材の環状リングをさらに有し、前記環状リングの内径は、前記円形の遮光部分の直径よりも大きい所定の値に設定され、所定の最大散乱角を超える角度で散乱された光を遮断することを特徴とする請求項２に記載のアレルゲン検出装置。６．前記光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載のアレルゲン検出装置。７．前記ディテクタの出力に接続され、前記ディテクタの出力が所定のレベルを超えた場合にアラーム信号を生成する制御回路をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のアレルゲン検出装置。８．前記制御回路はパルスカウンタを含み、前記パルスカウンタは、所定時間、ディテクタの出力パルスの数をカウントし、パルス数が所定の値を超えた場合に前記アラーム信号を生成することを特徴とする請求項７に記載のアレルゲン検出装置。９．前記所定の値は調節可能であることを特徴とする請求項８に記載の装置。１０．光ビームを、光路に沿って周囲の空気の空気サンプル中に照射する光源と、前記光源から見て空気サンプルの後方の前記光路中に配置され、所定の範囲の散乱角で通過する光を透過し、前記所定の範囲以外の角度で散乱する光を遮断するビーム遮光手段と、前記ビーム遮光手段のさらに後方に配置され、ビーム遮光手段を透過した光を検出して、透過した光の光量に比例する出力信号を生成するディテクタと、前記ディテクタの出力に接続され、一定時間、前記ディテクタからの出力パルスの数をカウントして、出力パルスの数が所定の値を超えた場合にアラーム信号を生成するパルスカウンタとを備えることを特徴とする、空気中のアレルゲン粒子の存在を検出するためのアレルゲン検出装置。１１．前記パルスカウンタに接続され、前記アラーム信号に呼応するアラーム通知装置をさらに備え、前記アラーム通知装置は、前記アラーム信号によって作動されるアラーム状況インジケータを有することを特徴とする請求項１０に記載のアレルゲン検出装置。１２．前記所定の値は調節可能であることを特徴とする請求項１０に記載のアレルゲン検出装置。１３．光ビームを周囲の空気の空気サンプル中に照射し、前記空気サンプル中に存在する任意の粒子によって、前記光ビームの大部分が散乱され、前記光ビームの少なくとも一部が散乱されずにサンプル中を通過するステップと、前記散乱されない光ビームを、空気サンプルの後方に位置し、その直径が前記光ビームを集束させた場合のビーム径よりも大きく設定された遮光部材上に集束させるステップと、所定範囲のアレルゲン粒子のサイズに対応する所定の範囲の散乱角で散乱された光を検出するステップと、前記所定範囲の散乱角で散乱された光の光量に比例する出力信号を生成するステップとを含む、空気中のアレルゲン粒子の検出方法。１４．前記散乱された光を検出するステップは、アレルゲン粒子がひとつ検出されるごとに出力パルスをひとつ生成し、前記出力アラーム信号を生成するステップは、所定の時間内に生成される出力パルスの数をカウントし、カウント数が所定の値を超えた場合に、前記出力アラーム信号を生成することを特徴とする請求項１３に記載の検出方法。１５．光ビームを光路に沿って周囲の空気の空気サンプル中に照射し、前記光ビームのある部分を空気中に存在する粒子によって散乱させる光源と、前記空気サンプルの後方の光路中に配置され、非散乱光と、所定の部分の散乱光とを遮断するビーム遮断装置であって、所定範囲のアレルゲン粒子のサイズに対応する所定の散乱角で散乱された光ビームの方向を所定のパス方向に変更するビームリダイレクト手段と、光源から照射された光ビームのうち少なくとも散乱されない部分の光ビームを分離するビームインタセプタ手段とを含むビーム遮断装置と、前記ビームリダイレクト手段からの所定のパス中に配置され、前記ビーム遮断装置で方向を変更された光を検出して、検出された光の光量に比例する出力信号を生成するディテクタとを備える、空気中のアレルゲン粒子の存在を検出するためのアレルゲン検出装置。１６．前記ビーム遮断装置は、凹面鏡を含むことを特徴とする請求項１５に記載のアレルゲン検出装置。１７．前記凹面鏡は、所定の寸法の中央開口部を有し、該中央開口部は、前記光ビームのすべての非散乱部分を分離して前記凹面鏡を透過させる前記ビームインタセプタ手段となることを特徴とする請求項１６に記載のアレルゲン検出装置。１８．前記凹面鏡は、中央遮光部を有し、少なくともすべての非散乱光を遮断することを特徴とする請求項１６に記載のアレルゲン検出装置。