JP2005308414A - 浮遊物質検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 空中に浮遊する物質をリアルタイムで検出する検出装置を提供する。
【解決手段】 密閉された筐体の上部に空気中に浮遊する浮遊物質を外気と共に前記筐体内に採り入れる吸気口を有すると共に、前記筐体の下部には排気ポンプに接続される排気口を有し、かつ前記吸気口には前記筐体内に流入する外気の流入口を絞る絞り部材１６を設け、前記排気ポンプの駆動により前記吸気口から前記筐体内を経て、前記排気口から排気する際、前記筐体内の空気を乱れのない湾曲した空気流を形成するチャンバー部１０と、前記チャンバー部１０内の空気流に向けて照明光を照射する照明手段５と、前記筐体内を移動する空気流の内周域から外周域の全域あるいは複数領域をカバーして、前記照明手段５により照明されたことにより発する該空気流中の浮遊物質の反射光あるいは発光を検出する検出手段３とを有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気中を浮遊する物質を検出する検出装置に係わり、特に浮遊物質の質量による飛翔軌跡の相違を検出することにより浮遊物質の特定の確度を高めた検出装置に関するものである。

近年、大気中のディーゼルエンジン等から排出される粉塵が健康を害する恐れがあるとして問題となり、また室内においても、ハウスダスト等が人体にあたえる影響が問題視されている。そして、ひのき花粉や杉花粉等によりアレルギー症状が発症する人も年々増加している。

これらのことから、粉塵等の空気中の浮遊物質の正確かつ素早い検出および種類の特定が重要となってきている。

従来の空気中を浮遊する物質の検出方法には、例えばダーラム法などが長く用いられていた。これは２枚の円板を水平に配置し、その間にスライドガラスを配置して、これを大気中に一定時間放置したのち、スライドガラス上に捕集された粉塵等を顕微鏡で測定するものである。

空気中の浮遊物質を質量ごとに分別する装置としては分取器がある。これは、浮遊物質を含む空気を水平方向に噴射口から噴射し、浮遊物質を重力を利用し分別し採取する装置である。重い物質は噴射口に近い位置で空気流から離れて落下し、軽い物質は空気流にのって噴射口から遠い位置まで運ばれるため、空気流の下に採取用の容器を複数置けば、容器ごとに質量の異なる浮遊物質が採取できる。

また、粉塵の種類を特定する装置としては、空気中に浮遊する粉塵に励起光を照射し、粉塵から発生する蛍光を分析することにより粉塵の種類を特定する装置がある（例えば特許文献１参照。）。
特開２００１−２４２０６５号公報

しかし、ダーラム法では、スライドガラス上に付着した浮遊物質を顕微鏡等により目視にて数える必要があり、リアルタイムでの浮遊物質の検出はできず、また人手にて数える必要があるため手間が大きかった。

また分取器では、浮遊物質を細かく質量ごとに分離するためには空気流の長さを十分に長くとる必要があり装置が大型となってしまう。

また、花粉に励起光を照射し、発生する蛍光を分析することにより花粉の種類を特定する方法では、蛍光を発生しない例えば土埃のような物質の特定ができなかった。

本発明の目的は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、浮遊物質の質量による飛翔軌跡の相違を検出することにより浮遊物質のリアルタイムでの特定の確度を高めた検出装置を提供しようとするものである。

本願請求項１に記載の発明は、密閉された筐体の上部に空気中に浮遊する浮遊物質を外気と共に前記筐体内に採り入れる吸気口を有すると共に、前記筐体の下部には排気ポンプに接続される排気口を有し、かつ前記吸気口には前記筐体内に流入する外気の流入口を絞る絞り部材を設け、前記排気ポンプの駆動により前記吸気口から前記筐体内を経て、前記排気口から排気する際、前記筐体内の空気を乱れのない湾曲した空気流を形成するチャンバー部と、前記チャンバー部内の空気流に向けて照明光を照射する照明手段と、前記筐体内を移動する空気流の内周域から外周域の全域あるいは複数領域をカバーして、前記照明手段により照明されたことにより発する該空気流中の浮遊物質の反射光あるいは発光を検出する検出手段とを有することを特徴とする浮遊物質検出装置である。

本願請求項２に記載の発明は、前記照明手段は波長の異なる複数の光源を有し、前記複数の光源を順次切り換えて発光させ、前記光源毎に前記検出手段からの検出結果を読み出して浮遊物質を特定することを特徴とする請求項１に記載の浮遊物質検出装置である。

本願請求項３に記載の発明は、前記複数の光源は、紫外線LEDと白色LEDであることを特徴とする請求項２に記載の浮遊物質検出装置である。

本願請求項４に記載の発明は、前記検出手段は、受光素子であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の浮遊物質検出装置である。

本願請求項５に記載の発明は、前記チェンバー部の内部には、１以上の層流板が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の浮遊物質検出装置である。

本発明の浮遊物質検出装置によれば、浮遊物質の質量ごとに表面スペクトル成分、反射強度、自家発光スペクトル成分、自家発光強度の情報を高い確度にて得ることができる。そして浮遊物質の特定の確度が向上する。

また、浮遊物質の質量情報、物質光散乱断面積及び物質光発光強度より大きさ情報、また光散乱形状情報がわかり、リアルタイムで空中浮遊物質の霧等の飛沫の個数、煙等の微小固形物の個数、ウィルス等の微小有機物の個数、花粉等の植物起因物質の個数を得ることができる。また、空気流の湾曲を利用して浮遊物質の分別を行うため装置全体の小型化を図ることができる。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る浮遊物質検出装置について、図に基づいて詳細に説明する。図１は本実施形態に係る浮遊物質検出装置の構成図である。

本実施形態に係る浮遊物質検出装置の主要部となるチェンバー部１０は、チェンバー室内の奥行きが狭く、左右方向の幅が高さに比べて長い全体的に薄型で横長の外観を呈する筐体形状で、上面右端部には外気を取り入れるための吸気口１０ｃが設けられている。

また、チェンバー部１０の右側面にはガラス窓１０ａが設けられ、このガラス窓１０ａにはスリット板１４が取り付けられている。スリット板１４の側方には高輝度紫外線ＬＥＤ５ａおよび高輝度白色ＬＥＤ５ｂが設けられ、スリット板１４及びガラス窓１０ａを通してチェンバー部１０内を照射する。なお高輝度紫外線ＬＥＤ５ａおよび高輝度白色ＬＥＤ５ｂには、遮光性を有する不図示のカバーにより覆われ外部の光がチェンバー部１０内に入らないようにしている。

チェンバー部１０の左側側面の下部には、排気口１０ｄが設けられ、吸気口１０ｃの空気流入方向と排気口１０ｄの空気排気方向が略９０度の角度となるように設定されている。排気口１０ｄには排気管１３が取り付けられており、排気管１３の途中には排気ポンプ１２が設けられている。排気ポンプ１２を排気動作させ、チェンバー部１０の内部の空気を装置外部に排気する。

またチェンバー部１０の左側端部は、チェンバー部１０内の縦断面積が排気口１０ｄに向かうに従って滑らかに減少するように絞った形状に形成され、排気口１０ｄ側からチェンバー部１０内の空気を排気すると、吸気口１０ｃからチェンバー部１０内に流入し、排気口１０ｄから排気される空気の流れを下向きに凸の湾曲した乱れのない空気の流れを生じるようにしている。なお、排気口１０ｄ側から排気する空気の流速も遅くし、チェンバー部１０内を移動する空気の流れが乱れないようにしている。

また吸気口１０ｃには開口面積を絞ったノズル（オリフィス）１６を設け、吸気口１０ｃを通して吸気された外気をノズル１６の狭い断面積を通してチェンバー部１０内に導くようにしている。このため、吸気口１０ｃに流入する空気中に浮遊する粒径、質量などが異なる浮遊物質が不規則に存在しても、質量的に軽い浮遊物質と、質量的に軽い浮遊物質は共にノズル１６で絞られて略同じ場所に一旦集合してチェンバー部１０内に入り込み、チェンバー部１０内の下向きに凸の湾曲した空気の流れの束に乗って移動する。

その際、チェンバー部１０内は下向きに凸の湾曲した空気の流れが形成されているので、空気流束中の浮遊物質には遠心力が作用することとなる。そのため、質量的に軽い浮遊物質と重い浮遊物質とはノズル１６を経た後、空気流束中の浮遊物質に作用する遠心力により、質量的に重い浮遊物質ほど湾曲した空気の流れの外周側、すなわち吸気開口部の略真下へと移動する。一方、質量的に軽い浮遊物質ほど遠心力の作用を受けずに湾曲した空気の流れにのって前記排気開口部に向けて移動する。

チェンバー部１０の前面には、軽質量浮遊物質観察用の第１の受光素子ユニット３ａと重質量物質観察用の第２の受光素子ユニット３ｂとがチェンバー部１０の内部を観察できるように、チェンバー部１０の前側壁面部の別々の位置に設けられおり、それぞれチェンバー部１０内部の浮遊物質の検出を行う。

そこで、本実施の形態では、比較的軽量の浮遊物質の飛翔軌跡となる排気口１０ｄに近い位置をカバーするように第１の受光素子ユニット３ａを配置し、比較的重い浮遊物質の飛翔軌跡となる吸気口１０ｃの略真下の位置をカバーするように第２の受光素子ユニット３ｂを配置している。

図２は、本実施形態に係る浮遊物質検出装置の電気的構成を示すブロック図である。

制御部１は、本検出装置内のすべての回路および機器の制御をつかさどっている。制御部１は、各種演算を行うＣＰＵと、本検出装置の動作プログラムや浮遊物質の発光スペクトル成分、質量、大きさ等のデータを格納する記憶回路と、各外部装置と接続し信号の入出力を行うインターフェース（Ｉ／Ｏユニット）などを備えている。

制御部１は発光回路４ａ、４ｂとに接続しており、発光回路４ａ、４ｂに対し発光信号を出力する。発光回路４ａは紫外線ＬＥＤ５ａと接続し、発光回路４ｂは白色ＬＥＤ５ｂと接続しており、上記発光信号に基づいてＬＥＤ５ａ、５ｂをそれぞれ発光させる。

また、発光回路４ａ、４ｂは各々独立して同期信号を出力するようになっており、発光回路４ａ、４ｂからの同期信号が各検波回路２ａ、２ｂに出力される。検波回路２ａ、２ｂは同期信号が入力されると、各ＬＥＤの発光のタイミングに合わせて各受光素子ユニットの検出情報をＡ／Ｄ変換器６ａ、６ｂに出力する。

第１の受光素子ユニット３ａと第２の受光素子ユニット３ｂとは各々赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つの光を受光する３つのチャンネル（フォトダイオード等の受光素子）を有し、ＲＧＢの３色の光を検出する。受光素子そのものは色を識別する機能は持っていないので、RGB（Red Green Blue：原色系）またはCMY（Cyan Magenta Yellow：補色系）のフィルターを各受光素子ユニットを構成する３つの受光素子の前にそれぞれ配置し、フィルターを透過する光を検出することにより色を識別している。

第１の受光素子ユニット３ａのＲＧＢ各チャンネルは、各チャンネルに対応する検波回路２ａと各々接続しており、第１の受光素子ユニット３ａの各受光素子からの受光信号は対応する各検波回路２ａに入力する。３つの検波回路２ａは各検波回路に対応するＡ／Ｄ変換器６ａと各々接続しており、上記受光信号をデジタル信号に変換する。各Ａ／Ｄ変換器６ａは制御部１と接続しており、上記デジタル信号に変換された受光信号を制御部１に出力する。

第２の受光素子ユニット３ｂのＲＧＢ各チャンネルは、各チャンネルに各々対応する検波回路２ｂと接続しており、第２の受光素子ユニット３ｂを構成する各受光素子からの受光信号は対応する検波回路２ｂに入力する。各検波回路３ｂは各々対応するＡ／Ｄ変換器６ｂと接続しており、上記受光信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器６ｂは制御部１と接続しており、上記デジタル信号に変換された受光信号を制御部１に出力する。

制御部１は、上記受光信号と浮遊物質を検出した第１または第２の受光素子ユニットの検出情報をもとに浮遊物質の特定を行い、特定結果を不図示の出力装置に出力する。

次に、本実施形態の検出装置を用いた浮遊物質の具体的検出動作を、図７に示す浮遊物質チャンバー部内での流れを示す図、および、図３に示す浮遊物質の検出のタイミングチャートを参照しながら詳細に説明する。

図７中の太い矢印は湾曲した空気の流れの外周側、すなわち質量的に重い浮遊物質を含む空気の流れを示すものであり、細い矢印は湾曲した空気の流れの内周側、すなわち質量的に軽い浮遊物質を含む空気の流れを示すものである。

図７に示すように、チェンバー部１０の左側面の下部側の排気口側からチェンバー部１０内の空気を排気することにより、チェンバー部１０の上面右端部側からチェンバー部１０内に流入した空気の流れは、全体的に略下向きに凸の湾曲をし、流れに乱れのない流れの束となる。そして、チェンバー部１０の上面右端部に形成されている吸気開口部には開口面積を絞ったノズル（オリフィス）１６が設けられているため、質量的に軽い浮遊物質も重い浮遊物質も混在した状態で一カ所からチェンバー部１０内に流入する。

その際、チェンバー部１０内は下向きに凸の湾曲した空気の流れが形成されているので、空気流束中の浮遊物質には遠心力が作用することとなる。そのため、質量的に軽い浮遊物質と重い浮遊物質とはノズル１６を経た後、空気流束中の浮遊物質に作用する遠心力により、質量的に重い浮遊物質ほど湾曲した空気の流れの外周側、すなわち吸気口１０ｃの略真下へと移動する。一方、質量的に軽い浮遊物質ほど遠心力の作用を受けずに湾曲した空気の流れにのって前記排気口１０ｄに向けて移動する。

そこで、本実施の形態では、比較的軽量の浮遊物質の飛翔軌跡となる前記排気開口部に近い位置をカバーするように第１の受光素子ユニット３ａを配置し、比較的重い浮遊物質の飛翔軌跡となる前記吸気開口部の略真下の位置をカバーするように第２の受光素子ユニット３ｂを配置し、これら第１、第２の受光素子ユニット３ａ、３ｂで浮遊物質を観察するようにしている。勿論、浮遊物質の観察は、軽重の２種類に限定されるものではなく、質量に対応する飛翔軌跡に応じた位置をカバーするようにさらに受光素子ユニットを配置することができる。

このように、浮遊物質の質量の相違によりチェンバー部１０内での飛翔軌跡が異なることに着目して、第１の受光素子ユニット３ａの位置を比較的質量の軽い浮遊物質が通る飛翔軌跡を検出する位置に設置し、第２の受光素子ユニット３ｂの位置を比較的質量の重い浮遊物質が通る飛翔軌跡を検出する位置に設置することにより、両物質を質量により選別した状態で各表面スペクトル比率、反射強度、自家発光スペクトル成分、自家発光強度等の情報を得ることができ、浮遊物質の特定の確度をあげることができる。

加えて、本実施形態では光源である紫外線ＬＥＤ５ａと白色ＬＥＤ５ｂを交互に高速に点滅させてチェンバー部１０内の浮遊物質に照射し、この点滅と同期して各受光素子ユニット３ａ、３ｂによる浮遊物質の検出を行っている。光源にＬＥＤを使用するため、蛍光灯などの他の光源と比較して高速な点滅が可能である。

したがって、高速で照明条件を切り換えることが可能となり、紫外線ＬＥＤ５ａの照射時は浮遊物質の自家発光（蛍光）スペクトル成分及び自家発光（蛍光）強度のみを検出し、白色ＬＥＤ５ｂ照射時は浮遊物質の表面スペクトル成分（表面色）及び反射強度（反射断面積）のみを検出することから、両者を同時に測定する状態がなく、高いＳ／Ｎ比で物質の検出を行うことができる。

そこで、紫外線ＬＥＤ５ａ照射時の検出結果から、制御部１は浮遊物質の種類を特定する。また、白色ＬＥＤ５ｂ照射時の検出結果から、制御部１は浮遊物質の大きさを判別する。そして、浮遊物質を検出した受光素子ユニット３ａ、３ｂの検出情報により、制御部１は浮遊物質の質量の軽重を判別する。

以下、ＬＥＤ５ａ、５ｂを高速で点滅させた場合に得られる出力信号について、図を用いて具体的に説明する。

図３は、本実施形態に係る浮遊物質検出装置において花粉検出時の各受光素子ユニットの実際の出力信号を示す図である。

花粉はその種類ごとに特有の自家発光スペクトル成分を有するため、紫外線光を照射し、その自家発光スペクトル成分を分析することにより花粉の種類を特定することができる。

比較的質量の重い浮遊物質を検出する第２の受光素子ユニット３ｂのＧ（緑）チャンネルには、紫外線ＬＥＤ５ａの照射時に出力パルスが発生している。また第２の受光素子ユニット３ｂのＲ（赤）チャンネルにも少しではあるが、紫外線ＬＥＤ５ａの照射時および白色ＬＥＤ５ｂの照射時に出力パルスが発生している。この紫外線ＬＥＤ５ａの照射時の第２の受光素子ユニット３ｂのＲＧＢ各チャンネルの出力比率と、制御部１に記憶された花粉のスペクトル成分に関するデータとを比較することにより、制御部１は花粉の種類の特定を行うことができる。また、比較的質量の重い浮遊物質を検出する第２の受光素子ユニット３ｂに検出され、比較的質量の軽い浮遊物質を検出する第１の受光素子ユニット３ａには検出されないことにより、花粉の質量の軽重の判別を行うことができる。このことにより、花粉の種類の特定の確度をあげることができる。なお排気ポンプ１２の排気能力は予めわかっているので所定時間排気ポンプ１２を駆動することで、一定容積中での浮遊物質の個数をカウントできる。

以上説明したように本実施形態によれば、リアルタイムでの浮遊物質の数や種類の検出が可能となる。そして複数の受光素子ユニットを配置することにより広範囲な質量を有する浮遊物質の検出に対応できる。

また、光源にＬＥＤを使用するため交互に高速な点滅が可能になる。このことにより、紫外線ＬＥＤ５ａの照射時は浮遊物質の自家蛍光の強弱およびスペクトル成分のみ検出をし、白色ＬＥＤ５ｂの照射時は浮遊物質の飛翔軌跡のみを検出をすることから、高いＳ／Ｎ比で物質の質量情報、自家蛍光のカラー情報、物質表面の色情報がわかり、リアルタイムで空中浮遊物質の霧等の飛沫の個数、煙等の微小固形物の個数、ウィルス等の微小有機物の個数、花粉等の植物起因物質の個数がわかる。

また、浮遊物質の検出に受光素子を用いているため、低コストな浮遊物質検出装置の提供が可能となる。

また、第１実施形態に係る浮遊物質検出装置において、花粉検出専用装置として構成する場合には、花粉に含まれる植物クロロフィルが紫外線照射時に主に緑色成分の自家発光をする特性を利用し装置構成の簡略化を図ることができる。具体的には、チェンバー部１０の比較的質量の重い浮遊物質を検出する位置に緑のフィルターのみを配置した受光素子１個を設置し、紫外線ＬＥＤのみで直流光を照射すれば、より単機能で低コストな検出装置の提供が可能となる。
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態である浮遊物質検出装置について、図に基づいて詳細に説明する。図４は、本実施形態に係る浮遊物質検出装置の構成図である。

主要な検出装置の構成は、第１実施形態に係る検出装置と共通するため、共通する部分については同じ符号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、浮遊物質の検出に受光素子の代わりにＣＣＤもしくはＣ−ＭＯＳセンサー等の撮像素子７を用いている点で第１実施形態に係る検出装置と相違する。受光素子と異なり、撮像素子７は広範囲にわたる画像を一度に取得できるという特徴を有する。なお本実施形態においてはチェンバー部１０内部の微小な浮遊物質を撮像するため、より高画質な撮像が可能であるＣＣＤを用いることが好ましい。

チェンバー部１０の前側壁面部には、撮像素子７が設けられており、チェンバー部１０の内部の浮遊物質の検出を行う。本実施形態に係るチェンバー部１０の形状は、第１実施形態に係るチェンバー部１０と同一であり、第１実施形態と同様にチェンバー部１０の上面右端部側からチェンバー部１０内に流入した空気の流れは、全体的に略下向きに凸の湾曲をし、流れに乱れのない流れの束となる。

その際、チェンバー部１０内は下向きに凸の湾曲した空気の流れが形成されているので、空気流束中の浮遊物質には遠心力が作用することとなる。そのため、質量的に軽い浮遊物質と重い浮遊物質とはノズル１６を経た後、空気流束中の浮遊物質に作用する遠心力により、質量的に重い浮遊物質ほど湾曲した空気の流れの外周側、すなわち吸気口１０ｃの略真下へと移動する。一方、質量的に軽い浮遊物質ほど遠心力の作用を受けずに湾曲した空気の流れにのって前記排気口１０ｄに向けて移動する。

そこで、本実施形態では、比較的軽量の浮遊物質の飛翔軌跡となる排気口１０ｄに近い位置と比較的重い浮遊物質の飛翔軌跡となる吸気口１０ｃの略真下の位置を撮影範囲としてカバーするように撮像素子７を配置し、浮遊物質の流れる領域の全体を一度に撮影している。このため、両物質の各表面スペクトル成分、反射強度、自家発光スペクトル成分、自家発光強度の情報を浮遊物質の質量ごとに得ることができる。したがって、浮遊物質の特定の確度が向上する。

図５は、本実施形態に係る浮遊物質検出装置の電気的構成を示すブロック図である。主要な電気的構成は、第１実施形態に係る検出装置と共通するため、共通する部分については説明を省略する。

本実施形態では、受光素子の代わりにＣＣＤもしくはＣ−ＭＯＳセンサー等の撮像素子７を用いている点が第１実施形態に係る検出装置と相違する。

発光回路４ａ、４ｂは駆動回路８と接続し、駆動回路８へトリガー信号を出力する。そうすることで、ＬＥＤの発光のタイミングと撮像素子７の画像の取得とのタイミングとの同期を図っている。

撮像素子７は、ＣＣＤもしくはＣ−ＭＯＳセンサー等からなり、浮遊物質の検出を行う。撮像素子７は駆動回路８と接続している。駆動回路８は撮像素子７を駆動し画像の取り込みを行う。また、撮像素子７からの撮像信号は駆動回路８に出力される。駆動回路８は制御部１と接続しており、上記撮像信号をデジタル信号に変換し制御部１へ出力する。

制御部１は上記撮像信号をもとに浮遊物質の特定を行い、特定結果を不図示の出力装置に出力する。

次に、本実施形態に係る浮遊物質検出装置の具体的動作について説明する。

発光回路４ａ、４ｂからのトリガー信号は撮像素子７の画像取込トリガーとして使用される。撮像素子７はプログレッシブ走査（画像全体を一回の走査で取り込む撮像法のことをいう）を行い、撮像素子７の画面全体を同時に取り込む。

制御部１は、紫外線ＬＥＤ５ａ照射時には自家発光スペクトル成分と浮遊物質の飛翔経路を検出し、白色ＬＥＤ５ｂ照射時には浮遊物質の表面スペクトル成分と飛翔経路を検出する。これにより、制御部１は浮遊物質の種類を特定し不図示の出力装置に出力する。

受光にカラーＣＣＤまたはカラーＣＭＯＳセンサーを使用した場合、上記情報に加え、光学的な浮遊物質の大きさの情報（反射形状）を検出でき、より物質の特定の確度が向上する。

図６は、撮像素子７により取り込んだ画像の一例を示している。図６では便宜上、各ＬＥＤ５ａ、５ｂが３回発光した画面を重ね合わせた表現になっているが、実際は点状の反射物の移動が画面にあらわれる。

上部の横方向の浮遊物質の飛翔軌跡は質量が軽い浮遊物質であることを意味している。そして、紫外線ＬＥＤ５ａの紫外線を照射しても発光が見られないのは蛍光物質、例えば植物クロロフィルを有していないことを示している。この場合の浮遊物質は例えば土埃などが考えられる。

また、画面の右でほぼ垂直に移動する飛翔軌跡をみせる浮遊物質は、質量が重い浮遊物質であることを意味している。また、紫外線ＬＥＤ５ａの紫外線を照射することにより発光しているため蛍光物質、例えば植物クロロフィルを有している物質であることを示している。また画像から得られるＲＧＢ各信号の比率より植物クロロフィルの種類を特定することができる。

本実施形態によれば、第１実施形態の検出装置と同様の効果に加えて、ＬＥＤ５ａ、５ｂの発光に同期して撮影を行うカラーＣＣＤまたはカラーＣＭＯＳセンサーを浮遊物質の検出に用いることにより、浮遊物質の形状情報が更に得られ、物質判定の確度が更に上昇する。

さらに浮遊物質の飛翔軌跡の全体が特定できるため、浮遊物質の質量の判定が更なる確度をもって行うことができる。
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態である浮遊物質検出装置について詳細に説明する。

図８は本実施形態に係るチェンバー部１００の内部の空気の流れの様子を示す図である。本実施形態においてはチェンバー部１００の吸気口１０ｃと排気口１０ｄの配置を図７のチャンバー部と異なる配置にし、空気の流れを全体的に略上向きに凸の湾曲をさせた点を特徴としている。

図８に示すように、チェンバー部１００には、右側面の上部に吸気口１０ｃが設けられ、左側面の下部には排気口１０ｄが設けられ、吸気口１０ｃの空気流入方向と排気口１０ｄの空気排気方向が上下に略並行となるように設定されている。

チェンバー部１００の左側面の下部側の排気口１０ｄからチェンバー部１００内の空気を排気することにより、チェンバー部１００の右側面上側からチェンバー部１００内に流入した空気の流れは、全体的に略上向きに凸の湾曲をし、流れに乱れのない流れの束となる。そして、チェンバー部１００の右側面の上部に形成されている吸気口１０ｄには開口面積を絞ったノズル（オリフィス）１６が設けられているため、質量的に軽い浮遊物質も重い浮遊物質も混在した状態で一カ所からチェンバー部１００内に流入する。

その際、チェンバー部１００内は上向きに凸の湾曲した空気の流れが形成されているので、空気流束中の浮遊物質には遠心力が作用することとなる。そのため、質量的に軽い浮遊物質と重い浮遊物質とはノズル１６を経た後、空気流束中の浮遊物質に作用する遠心力により、質量的に重い浮遊物質ほど湾曲した空気の流れの外周側、すなわち、吸気口１０ｃの略水平方向へと移動する。一方、質量的に軽い浮遊物質ほど遠心力の作用を受けずに湾曲した空気の流れにのって排気口１０ｄに向けて移動する。

そこで、本実施の形態では、比較的軽量の浮遊物質の飛翔軌跡となる排気口１０ｄに近い位置と比較的重い浮遊物質の飛翔軌跡となる吸気口１０ｃの略水平方向の位置とをカバーするように、複数の受光素子や撮像素子を配置し、浮遊物質を観察するようにする。

このことにより、浮遊物質が質量ごとに明確に分別されるため、より細かな区分で浮遊物質の検出が可能となる。その他の装置構成と電気的構成については第１実施形態または第２実施形態と同様である。

本実施形態によれば、形状の異なるチャンバー部１０を用いて第１実施形態および第２実施形態の検出装置と同様の効果を得ることができる。
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態である浮遊物質検出装置について詳細に説明する。

図９は本実施形態に係るチェンバー部１０００の内部の様子を示す図である。

本実施形態においてはチェンバー部１０００の内部に、空気流に沿った複数の層流板１５を配置した点を特徴としている。

空気流中の浮遊物質は、層流板１５により浮遊物質の質量ごとに明確に分別されるため、より細かな区分で浮遊物質の検出が可能となる。また、層流板を設けることでチャンバー部１０００内部の空気の流れの乱れを押さえることが可能となる。このことにより、チェンバー部１０００内の縦断面積が排気口１０ｄに向かうに従って滑らかに減少するように絞った形状にチェンバー部１０００の筐体を形成する必要がなくなり、装置の一層の小型化に寄与する。その他の装置構成と電気的構成については上記各実施形態と同様である。

本実施形態によれば、第１、第２および第３実施形態の検出装置と同様の効果に加えて、チェンバー部１０００内に層流板１５を設けて浮遊物質の検出を行うことにより、浮遊物質を質量ごとに、さらに明確に分別することができ、浮遊物質の質量の判定がより正確に行うことができる。このことにより浮遊物質の判定の確度が更に上昇する。

また、チェンバー部１０００内の縦断面積が排気口１０ｄに向かうに従って滑らかに減少するように絞った形状にチェンバー部１０００の筐体を形成する必要がなくなり装置の一層の小型化に寄与し、またチェンバー部１０００の筐体の形状を例えば四角形に形成でき、筐体構造を簡素化することができる。

なお、上記各実施形態に係る受光素子と撮像素子は上記実施形態内の個数に限られる物ではなく、複数配置してもよい。

以上、説明した各実施形態は、様々な変更や改良が加えられて実施されるものである。

本発明の第１実施形態に係る浮遊物質検出装置の構成図である。 本発明の第１実施形態に係る浮遊物質検出装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る浮遊物質検出装置において花粉検出時の各受光素子ユニットの出力信号を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る浮遊物質検出装置の構成図である。 本発明の第２実施形態に係る浮遊物質検出装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る浮遊物質検出装置において取り込んだ画像の例を示す図である。 本発明の各実施形態に係る浮遊物質検出装置において、チェンバー部内の浮遊物質の流れを示す図である。 本発明の各実施形態に係る浮遊物質検出装置において、異なる形状のチェンバー部内の浮遊物質の流れを示す図である。 本発明の第３実施形態に係る浮遊物質検出装置のチェンバー部内に設けられた層流板による空気の流れを示す図である。

符号の説明

３：検出手段
５：照明手段
１０：チェンバー部
１６：ノズル部

Claims (5)

1. 密閉された筐体の上部に空気中に浮遊する浮遊物質を外気と共に前記筐体内に採り入れる吸気口を有すると共に、前記筐体の下部には排気ポンプに接続される排気口を有し、かつ前記吸気口には前記筐体内に流入する外気の流入口を絞る絞り部材を設け、前記排気ポンプの駆動により前記吸気口から前記筐体内を経て、前記排気口から排気する際、前記筐体内の空気を乱れのない湾曲した空気流を形成するチャンバー部と、
   前記チャンバー部内の空気流に向けて照明光を照射する照明手段と、
   前記筐体内を移動する空気流の内周域から外周域の全域あるいは複数領域をカバーして、前記照明手段により照明されたことにより発する該空気流中の浮遊物質の反射光あるいは発光を検出する検出手段と、
   を有することを特徴とする浮遊物質検出装置。
2. 前記照明手段は波長の異なる複数の光源を有し、前記複数の光源を順次切り換えて発光させ、前記光源毎に前記検出手段からの検出結果を読み出して浮遊物質を特定することを特徴とする請求項１に記載の浮遊物質検出装置
3. 前記複数の光源は、紫外線LEDと白色LEDであることを特徴とする請求項２に記載の浮遊物質検出装置。
4. 前記検出手段は、受光素子であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の浮遊物質検出装置。
5. 前記チェンバー部の内部には、１以上の層流板が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の浮遊物質検出装置。
   

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