JP2008039735A - Particle measuring apparatus - Google Patents

Particle measuring apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2008039735A
JP2008039735A JP2006218190A JP2006218190A JP2008039735A JP 2008039735 A JP2008039735 A JP 2008039735A JP 2006218190 A JP2006218190 A JP 2006218190A JP 2006218190 A JP2006218190 A JP 2006218190A JP 2008039735 A JP2008039735 A JP 2008039735A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
particles
light
light source
pollen
fluorescence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006218190A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuro Kawamura
達朗 河村
Mariko Miyashita
万里子 宮下
Yuko Taniike
優子 谷池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2006218190A priority Critical patent/JP2008039735A/en
Publication of JP2008039735A publication Critical patent/JP2008039735A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6486Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a particle measuring apparatus for quickly responding, and accurately measuring a concentration and a type of particles. <P>SOLUTION: The particle measuring apparatus is provided with: an inlet for sucking the particles in the air; piping for transporting the sucked particles; a sample cell for passing the particles through the piping; a light source for irradiating the particles passing through the sample cell with a light; a first optical sensor for detecting a scattered light scattered by the particles; a second optical sensor for detecting a fluorescence generated from the particles by the light; an analysis section for identifying the type of the particles based on an output signal from the second optical sensor; and a control section for increasing an intensity of the light emitted from the light source based on an output signal from the first optical sensor when the particles are detected, and instructing the second optical sensor to detect the fluorescence. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、大気中や液中に飛散する花粉等の粒子を計測する粒子計測装置に関する。   The present invention relates to a particle measuring apparatus that measures particles such as pollen scattered in the atmosphere or liquid.

近年、スギやヒノキなど代表される花粉に対してアレルギー症状を示す花粉症患者が増加している。これらの花粉症患者にとって、家屋の窓の開閉や、洗濯物を屋外へ干す際や、外出の際に、参考のために、飛散している花粉の濃度をリアルタイムに把握することは、非常に有益である。
花粉症の患者毎にアレルゲンとなる花粉種即ち植物の種類が異なる。従って、花粉種毎に飛散している濃度を把握することは非常に有益である。
In recent years, an increasing number of hay fever patients show allergic symptoms to pollen such as cedar and cypress. For these hay fever patients, it is very important to know the concentration of scattered pollen in real time for reference when opening and closing the window of the house, drying the laundry outdoors, or going out. It is beneficial.
The type of pollen that becomes an allergen, that is, the type of plant differs for each hay fever patient. Therefore, it is very useful to grasp the concentration scattered for each pollen species.

従来のリアルタイム花粉計測装置としては、例えば、特許文献1では、大気中に飛散する花粉を吸引し配管部に導き、配管中を通過する花粉にレーザ光を照射し、その散乱光を検出し花粉濃度を算出する装置が提案されている。また、特許文献2では、配管経路中を通過する花粉に励起光となるレーザ光を照射し、花粉が発光する特有の蛍光量を計測することにより、花粉量に加えて花粉の種類を算出する構成が開示されている。
特開平10−318908号公報 特開2001−242065号公報
As a conventional real-time pollen measuring device, for example, in Patent Document 1, the pollen scattered in the atmosphere is sucked and guided to a pipe part, the pollen passing through the pipe is irradiated with laser light, the scattered light is detected, and the pollen is detected. An apparatus for calculating the concentration has been proposed. Moreover, in patent document 2, in addition to the amount of pollen, the kind of pollen is calculated by irradiating the pollen which passes through a piping path | route with the laser beam used as excitation light, and measuring the characteristic fluorescence amount which pollen emits. A configuration is disclosed.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-318908 JP 2001-242065 A

しかしながら、特許文献2記載の装置を用いてレーザ光を連続発光(CW)させて測定する場合、照射パワーが不足することにより蛍光検出精度が低下し、結果的に花粉種の特定精度が低下する可能性がある。
この照射パワー不足を補うために、大気の吸引速度(単位時間当たりの吸引体積)を低下させることにより花粉の通過速度を低下させて、蛍光検出精度を向上させる方法が考えられる。しかし、大気の吸引速度を低下させると、濃度変化に対する応答性が低下し、リアルタイム性を損なうという問題があった。
そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑み、高い応答性で、粒子の濃度および種類を高精度に測定することができる粒子計測装置を提供することを目的とする。
However, when measurement is performed by continuously emitting laser light (CW) using the apparatus described in Patent Document 2, the fluorescence detection accuracy decreases due to insufficient irradiation power, and as a result, the pollen species identification accuracy decreases. there is a possibility.
In order to compensate for this shortage of irradiation power, a method of improving the fluorescence detection accuracy by reducing the passage speed of pollen by reducing the atmospheric suction speed (suction volume per unit time) can be considered. However, when the suction speed of the atmosphere is lowered, there is a problem that the response to the concentration change is lowered and the real-time property is impaired.
In view of the above-described conventional problems, an object of the present invention is to provide a particle measuring apparatus that can measure the concentration and type of particles with high responsiveness and high accuracy.

本発明に係る粒子計測装置は、大気中の粒子を吸引する吸入口と、吸引された前記粒子を輸送する配管部と、前記配管部を経由した前記粒子が通過するサンプルセルと、前記サンプルセル内を通過する前記粒子へ光を照射する光源と、前記光のうち前記粒子により散乱された散乱光を検出する第1の光センサと、前記光により前記粒子が発する蛍光を検出する第2の光センサと、前記第2の光センサの出力信号に基づいて前記粒子の種類を特定する分析部と、前記第1の光センサの出力信号に基づいて前記粒子を検出した時点で前記光源の発光強度を増加させて、前記第2の光センサによって前記蛍光を検出させる制御部と、を備える。   The particle measuring apparatus according to the present invention includes an inlet for sucking particles in the atmosphere, a pipe part for transporting the sucked particles, a sample cell through which the particles pass through the pipe part, and the sample cell A light source for irradiating light to the particles passing through the inside, a first optical sensor for detecting scattered light scattered by the particles out of the light, and a second for detecting fluorescence emitted by the particles by the light. A light sensor; an analysis unit that identifies a type of the particle based on an output signal of the second light sensor; and light emission of the light source when the particle is detected based on an output signal of the first light sensor. A controller that increases the intensity and detects the fluorescence by the second optical sensor.

本発明によれば、高い応答性で、大気中等に存在する粒子の濃度および種類を高精度に測定することができる粒子計測装置が得られる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the particle | grain measuring apparatus which can measure the density | concentration and kind of particle | grains which exist in air | atmosphere etc. with high responsiveness with high precision is obtained.

本発明の粒子計測装置の実施の形態を以下に示す。
(実施の形態1)
本実施の形態の粒子計測装置の構成を説明する。図1は、本実施の形態の粒子計測装置全体を示す構成図である。粒子計測装置は、大気中の花粉8を吸引する吸入口1、吸入口1に水やゴミが落下して花粉8と混ざり合わないようにするための覆い2、吸入口1から検出部6へ花粉8を導く配管部3、一定の吸引速度で大気を吸引するポンプ4、花粉8よりも大きな粒子などが配管部3内に入るのを防止するフィルタ5、および検出部6を制御解析する制御解析ユニット7を備える。
Embodiments of the particle measuring apparatus of the present invention are shown below.
(Embodiment 1)
The configuration of the particle measuring apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a configuration diagram showing the entire particle measuring apparatus according to the present embodiment. The particle measuring apparatus includes a suction port 1 for sucking pollen 8 in the atmosphere, a cover 2 for preventing water and dust from falling into the suction port 1 and mixing with the pollen 8, and from the suction port 1 to the detection unit 6. Control for analyzing and analyzing the piping unit 3 for introducing the pollen 8, the pump 4 for sucking the air at a constant suction speed, the filter 5 for preventing particles larger than the pollen 8 from entering the piping unit 3, and the detection unit 6. An analysis unit 7 is provided.

ここで、図2に検出部および制御解析ユニットの構成を示す。図3および4に検出部6の正面図および縦断面図を示す。
検出部6は、配管部3を経由した花粉8が通過するサンプルセル61、サンプルセル61内を通過する花粉8にレーザ光を照射する半導体レーザ照射モジュール62、レーザ光のうち花粉8により散乱された散乱光を検出する散乱光受光モジュール63、およびレーザ光により花粉8が発する蛍光を検出する蛍光受光モジュール64からなる。散乱光受光モジュール63および蛍光受光モジュール64は、半導体レーザ照射モジュール62を含むyz面に配されている。半導体レーザ照射モジュール62が本発明における光源に相当し、散乱光受光モジュール63が本発明における第1の光センサに相当し、蛍光受光モジュール64が本発明における第2の光センサに相当する。
Here, the structure of a detection part and a control analysis unit is shown in FIG. 3 and 4 are a front view and a longitudinal sectional view of the detection unit 6.
The detection unit 6 is scattered by the sample cell 61 through which the pollen 8 that has passed through the piping unit 3 passes, the semiconductor laser irradiation module 62 that irradiates the pollen 8 that passes through the sample cell 61 with laser light, and the pollen 8 out of the laser light. The scattered light receiving module 63 for detecting the scattered light and the fluorescent light receiving module 64 for detecting the fluorescence emitted by the pollen 8 by the laser light. The scattered light receiving module 63 and the fluorescence receiving module 64 are arranged on the yz plane including the semiconductor laser irradiation module 62. The semiconductor laser irradiation module 62 corresponds to the light source in the present invention, the scattered light receiving module 63 corresponds to the first optical sensor in the present invention, and the fluorescent light receiving module 64 corresponds to the second optical sensor in the present invention.

配管部3を経由した花粉8は、注入口65から注入されサンプルセル61内の空洞部61aを通過する。この空洞部61aは、断面は一辺が2.5mmの正方形であり、長さ(X方向(流速方向))が10mmの直方体形状である。空洞部61aを通過した花粉8は排出口66から配管部3へ移動する。そしてポンプ4を経由して外部へ排出される。
半導体レーザ照射モジュール62は、半導体レーザと、これを発した光を略平行光にしてz方向に出射する光学系とからなる。
Pollen 8 that has passed through the piping 3 is injected from the injection port 65 and passes through the cavity 61 a in the sample cell 61. The hollow portion 61a has a rectangular shape with a cross section of a square having a side of 2.5 mm and a length (X direction (flow velocity direction)) of 10 mm. Pollen 8 that has passed through the hollow portion 61a moves from the discharge port 66 to the piping portion 3. Then, it is discharged to the outside via the pump 4.
The semiconductor laser irradiation module 62 includes a semiconductor laser and an optical system that emits light emitted from the semiconductor laser in the z direction.

散乱光受光モジュール63は、フォトダイオードと、プリアンプと、サンプルセル61内の半導体レーザ照射モジュール62が照射している領域でy方向へ散乱された光をフォトダイオードの受光面に入射させる光学系とからなる。散乱光受光モジュール63から出力される信号強度が散乱光強度を示す。
蛍光受光モジュール64は、フォトダイオードと、プリアンプと、サンプルセル61内の半導体レーザ照射モジュール62が照射している領域で発生し−y方向へ伝搬する蛍光をフォトダイオードの受光面に入射させる光学系と、特定の波長をフォトダイオードに入射させる分光素子とからなる。蛍光受光モジュール64からの出力される信号強度が蛍光強度を示す。
The scattered light receiving module 63 includes a photodiode, a preamplifier, and an optical system that causes light scattered in the y direction in the region irradiated by the semiconductor laser irradiation module 62 in the sample cell 61 to enter the light receiving surface of the photodiode. Consists of. The signal intensity output from the scattered light receiving module 63 indicates the scattered light intensity.
The fluorescence light receiving module 64 is an optical system that causes the fluorescence generated in the region irradiated by the semiconductor laser irradiation module 62 in the sample cell 61 to propagate in the −y direction to the light receiving surface of the photodiode. And a spectroscopic element that causes a specific wavelength to enter the photodiode. The signal intensity output from the fluorescence light receiving module 64 indicates the fluorescence intensity.

制御解析ユニット7は、蛍光受光モジュール64の出力信号を分析して花粉8の種類を特定する蛍光分析器74と、散乱光受光モジュール63の出力信号に基づいて花粉8を検出した時点で半導体レーザの発光強度を増加させて、蛍光受光モジュール64によって蛍光を検出させ、花粉8が蛍光受光モジュール64の受光領域を通過した後、半導体レーザ照射モジュール62の発光強度を増加する前の強度に戻す制御部と、を含む。さらに詳しくは、制御部は、半導体レーザ照射モジュール62を駆動する駆動器71、半導体レーザの発光強度をパルス状に増加させるトリガー信号を、駆動器71に供給するトリガ−発生器72、および散乱光受光モジュール63の出力信号のパルス数を計数するカウンター73からなる。蛍光分析器74が本発明における分析部に相当する。   The control analysis unit 7 analyzes the output signal of the fluorescence light receiving module 64 to identify the type of pollen 8 and the semiconductor laser when the pollen 8 is detected based on the output signal of the scattered light receiving module 63. , The fluorescence is detected by the fluorescence receiving module 64, and after pollen 8 passes through the light receiving area of the fluorescence receiving module 64, the emission intensity of the semiconductor laser irradiation module 62 is returned to the intensity before the increase. Part. More specifically, the control unit includes a driver 71 that drives the semiconductor laser irradiation module 62, a trigger generator 72 that supplies the driver 71 with a trigger signal that increases the emission intensity of the semiconductor laser in pulses, and scattered light. The counter 73 counts the number of pulses of the output signal of the light receiving module 63. The fluorescence analyzer 74 corresponds to the analysis unit in the present invention.

次に、本実施の形態の粒子計測装置の動作を、図5〜7を用いて説明する。
ここでは、一例として、半導体レーザ照射モジュール62が、波長≒400nmで、x方向のビーム厚さが1mmの略平行光のレーザ光をz方向へ照射する場合を説明する。なお、波長≒400nmの光が照射されると、スギ花粉の場合は波長≒500nmにピークを示す蛍光スペクトルを発し、ヒノキ花粉の場合は波長≒521nmにピークを示す蛍光スペクトルを発し、ブタクサ花粉の場合は波長≒505nmにピークを示す蛍光スペクトル蛍光を発することが知られている。
Next, operation | movement of the particle | grain measuring apparatus of this Embodiment is demonstrated using FIGS.
Here, as an example, a case will be described in which the semiconductor laser irradiation module 62 irradiates a substantially parallel laser beam having a wavelength≈400 nm and a beam thickness in the x direction of 1 mm in the z direction. In addition, when light with a wavelength ≈ 400 nm is irradiated, a cedar pollen emits a fluorescence spectrum having a peak at a wavelength ≈ 500 nm, and a cypress pollen emits a fluorescence spectrum having a peak at a wavelength ≈ 521 nm. In this case, it is known to emit fluorescence spectrum fluorescence having a peak at a wavelength ≈ 505 nm.

また、分光素子として、透過率のピークが500nm、および透過率の半値全幅が10nmの誘電体多層膜からなるバンドパスフィルターを用い、シリコンフォトダイオードの受光面には500±5nmの蛍光を入射するように構成された蛍光受光モジュール64を用い、スギ花粉の蛍光スペクトルのピークを検出する場合を説明する。
本実施の形態では、ポンプ4が吸引速度=4.1L/分で大気を吸引する。従って、サンプルセル61内の空洞部61aでは、流速≒10.9m/sの空気流が発生し、これに乗って花粉も速度≒10.9m/sで、サンプルセル61内を移動する。
Further, as a spectroscopic element, a bandpass filter made of a dielectric multilayer film having a transmittance peak of 500 nm and a transmittance full width at half maximum of 10 nm is used, and fluorescence of 500 ± 5 nm is incident on the light receiving surface of the silicon photodiode. The case where the fluorescence light receiving module 64 configured as described above is used to detect the peak of the fluorescence spectrum of cedar pollen will be described.
In the present embodiment, the pump 4 sucks air at a suction speed = 4.1 L / min. Accordingly, an air flow with a flow velocity of approximately 10.9 m / s is generated in the hollow portion 61a in the sample cell 61, and the pollen moves through the sample cell 61 at a velocity of approximately 10.9 m / s.

図5〜7のグラフにおいて横軸は時間(s)を示す。図5のグラフの縦軸は、散乱光受光モジュール63の出力信号を示し、これは花粉により散乱された散乱光強度と他の粒子によって散乱された散乱光強度との合計に相当する。図6のグラフの縦軸は、半導体レーザ照射モジュール62から照射されるパワーを示す。図7のグラフの縦軸は、蛍光受光モジュール64の出力信号を示し、これは花粉が発した蛍光強度に相当する。   In the graphs of FIGS. 5 to 7, the horizontal axis represents time (s). The vertical axis of the graph of FIG. 5 shows the output signal of the scattered light receiving module 63, which corresponds to the sum of the scattered light intensity scattered by pollen and the scattered light intensity scattered by other particles. The vertical axis of the graph in FIG. 6 indicates the power irradiated from the semiconductor laser irradiation module 62. The vertical axis of the graph of FIG. 7 shows the output signal of the fluorescence light receiving module 64, which corresponds to the fluorescence intensity emitted by pollen.

図5のグラフにおいて、散乱光受光モジュール62は、粒子が半導体レーザ照射モジュール62の照射領域を通過する毎に、パルス信号を発生する。ここで、このパルス信号のパルス幅は(1mm)/(10.9m/s)≒91.4μsになる。また、パルス振幅は粒子の大きさに依存し、粒子が大きくなるほど大きくなる。花粉の粒径は20μm以上であり、その他の大半の浮遊粒子は10μm以下なので、パルス振幅のピークが所定値以上の場合は花粉と判定する。ここで、予め花粉以外の浮遊粒子に対するパルス振幅と、花粉に対するパルス振幅を計測しておく。そして、これらを区別するために、花粉以外の浮遊粒子に対するパルス振幅の値よりも大きく、かつ花粉に対するパルス振幅の値よりも小さい所定値y1を設定する。なお、この所定値y1を小さくしすぎると花粉以外の浮遊粒子を花粉と誤判定してしまい、所定値y1を大きくしすぎると花粉をそれ以外の浮遊粒子と誤判定してしまうので、使用する環境に応じてこれらの誤判定が最小になるように設定する。 In the graph of FIG. 5, the scattered light receiving module 62 generates a pulse signal each time particles pass through the irradiation region of the semiconductor laser irradiation module 62. Here, the pulse width of this pulse signal is (1 mm) / (10.9 m / s) ≈91.4 μs. Further, the pulse amplitude depends on the size of the particle, and becomes larger as the particle becomes larger. The particle diameter of pollen is 20 μm or more, and most other suspended particles are 10 μm or less. Therefore, if the peak of the pulse amplitude is a predetermined value or more, it is determined as pollen. Here, the pulse amplitude for airborne particles other than pollen and the pulse amplitude for pollen are measured in advance. Then, in order to distinguish these, greater than the value of the pulse amplitude for airborne particles other than pollen, and sets the predetermined value y 1 is smaller than the value of the pulse amplitude for pollen. If the predetermined value y 1 is too small, floating particles other than pollen are misjudged as pollen, and if the predetermined value y 1 is too large, pollen is misjudged as other floating particles. Set so that these misjudgments are minimized according to the environment used.

単位時間当たりのパルス数が粒子の濃度に相当し、例えば花粉濃度が1000個/m3の時、単位時間当たりのパルス数=1000×(4.1L/1m3)=4.1パルス/min≒0.0683パルス/sになる。カウンター73は単位時間当たりのパルス数を計数し濃度を算出する。ここで、所定値y1を超えたパルスだけを計数した場合は花粉の濃度に相当し、所定値y1以下のパルスを計数した場合は、その他の粒子濃度に相当する。 The number of pulses per unit time corresponds to the concentration of particles. For example, when the pollen concentration is 1000 / m 3 , the number of pulses per unit time = 1000 × (4.1 L / 1 m 3 ) = 4.1 pulses / min. ≈0.0683 pulses / s. The counter 73 counts the number of pulses per unit time and calculates the concentration. Here, counting only pulses exceeding the predetermined value y 1 corresponds to the pollen concentration, and counting pulses equal to or less than the predetermined value y 1 corresponds to other particle concentrations.

トリガー発生器72は、パルス振幅が所定値y1を超えたパルス信号を観測する時(図5中のt1およびt3の時点)、駆動器71へトリガー信号を供給する。そして、駆動器71は半導体レーザ照射モジュール62を制御し、図6のグラフに示すように、出力パワーをパルス状に増加させる。すなわち、図6中のt1およびt3の時点で、出力パワーをy2からy3へ(例えば、5mWから100mWへ)増加させる。そして、粒子が照射領域通過後、t1およびt3から所定時間τ経過後のt2およびt4の時点で、パワーをy3からy2へ(例えば、100mWから5mWへ)元に戻す。本実施の形態の場合はパワーを増加させている期間τ(図6中のt1〜t2の期間およびt3〜t4の期間)は91.4μsになる。言い換えると、出力パワーを振幅95mW(=100−5mW)、幅(τ)=91.4μsでパルス変調する。 The trigger generator 72 supplies a trigger signal to the driver 71 when observing a pulse signal whose pulse amplitude exceeds a predetermined value y 1 (at time t 1 and t 3 in FIG. 5). Then, the driver 71 controls the semiconductor laser irradiation module 62 to increase the output power in a pulse shape as shown in the graph of FIG. That is, at time t 1 and t 3 in FIG. 6, the output power is increased from y 2 to y 3 (for example, from 5 mW to 100 mW). Then, after the particles pass through the irradiation region, the power is returned from y 3 to y 2 (for example, from 100 mW to 5 mW) at the time t 2 and t 4 after the elapse of a predetermined time τ from t 1 and t 3 . In the present embodiment, the period τ during which the power is increased (the period from t 1 to t 2 and the period from t 3 to t 4 in FIG. 6) is 91.4 μs. In other words, the output power is pulse-modulated with an amplitude of 95 mW (= 100-5 mW) and a width (τ) = 91.4 μs.

このように、出力パワーを制御すると、図7のグラフに示すように、蛍光受光モジュール64はパルス状の出力信号を示す。ここで、予めスギ花粉に対する蛍光受光モジュール64の出力信号(実線)のパルス振幅と、ヒノキ花粉に対するパルス振幅(点線)を計測しておき、これらが区別できるパルス振幅を所定値y4と設定する。そして、蛍光分析器74は、トリガー発生器72よりトリガー信号が供給されると、蛍光受光モジュールの出力信号を分析し、花粉種を特定する。即ちパルス振幅が所定値y4を超えている場合はスギ花粉と特定し、超えていない場合はヒノキ花粉と特定する。 As described above, when the output power is controlled, as shown in the graph of FIG. 7, the fluorescence light receiving module 64 shows a pulsed output signal. Here, the pulse amplitude of the output signal (solid line) of the fluorescence light receiving module 64 for cedar pollen and the pulse amplitude (dotted line) for hinoki pollen are measured in advance, and the pulse amplitude that can be distinguished from these is set to a predetermined value y 4 . . Then, when the trigger signal is supplied from the trigger generator 72, the fluorescence analyzer 74 analyzes the output signal of the fluorescence light receiving module and identifies the pollen species. That is, when the pulse amplitude exceeds the predetermined value y 4 is identified as cedar pollen, if it does not exceed specified as Japanese cypress pollen.

以上のように、本実施の形態によれば、花粉がレーザ光の照射領域を通過している期間のみレーザ光のパワーをパルス状に増加させることで、花粉に照射するパワーを増加させることができる。本実施の形態の粒子計測装置では、20倍のパワーを照射でき、蛍光強度も20倍になり蛍光の検出精度が向上することで、結果的に花粉種の特定精度を向上させることができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to increase the power applied to the pollen by increasing the power of the laser light in a pulse shape only during the period when the pollen passes through the irradiation region of the laser light. it can. In the particle measuring apparatus according to the present embodiment, it is possible to irradiate 20 times the power, the fluorescence intensity also becomes 20 times, and the detection accuracy of the fluorescence is improved. As a result, the pollen species identification accuracy can be improved.

半導体レーザの出力パワーの最大規格は、連続発光(CW)の場合とパルス発光の場合とに区別して設定されている。連続発光(CW)より、パルス発光の方が出力パワーを大きくすることができる。また、パルス幅とデューティーが小さいほど出力パワーを大きくできる。本発明は、この特性に鑑み、花粉が照射領域を通過するタイミングに合わせてパワーをパルス変調することで、発光能力を有効利用するものである。   The maximum standard of the output power of the semiconductor laser is set by distinguishing between continuous light emission (CW) and pulse light emission. Output power can be increased in pulsed light emission compared to continuous light emission (CW). Further, the output power can be increased as the pulse width and the duty are reduced. In view of this characteristic, the present invention effectively utilizes the light emission capability by pulse-modulating the power in accordance with the timing when pollen passes through the irradiation region.

好ましくは、想定される最大花粉濃度時のデューティーとパルス幅から、許容される発光パワーにパルス発光時のパワー(パルス振幅)を設定すると最大の蛍光強度が得られる。例えば、花粉飛散量が非常に多く、花粉濃度が1000個/m3である場合、平均パルス間隔は(1m3/4.1L)/1000≒0.244min≒14.6sになる。パルス幅は91.4μsであるので、デューティーは91.4μs/14.6s≒6.26×10-6となる。そして、このデューティーとパルス幅から、パルス発光時のパワーを設定する。 Preferably, the maximum fluorescence intensity can be obtained by setting the power (pulse amplitude) at the time of pulse light emission to the allowable light emission power from the assumed duty and pulse width at the maximum pollen concentration. For example, when the amount of pollen scattering is very large and the pollen concentration is 1000 / m 3 , the average pulse interval is (1 m 3 /4.1 L) /1000≈0.244 min≈14.6 s. Since the pulse width is 91.4 μs, the duty is 91.4 μs / 14.6 s≈6.26 × 10 −6 . Then, the power at the time of pulse emission is set from the duty and the pulse width.

また、半導体レーザの寿命は、出力の平均パワーが低い程長くなるので、パルス発光時以外は、図6に示すグラフに示すパルス状の出力信号で、花粉が必要な精度で判定できる範囲で、発光パワーを小さく設定することにより半導体レーザの寿命を長くでき経済的である。さらに、パルス幅(τ)を通過期間(t1〜t2の期間)と一致させたことにより、蛍光検出の精度を最大に維持しつつ、平均パワーを低く設定することができ有利である。 In addition, since the lifetime of the semiconductor laser becomes longer as the average power of the output is lower, the pulsed output signal shown in the graph shown in FIG. 6 can be used to determine pollen with the required accuracy except during pulse emission. By setting the light emission power small, the life of the semiconductor laser can be extended, which is economical. Furthermore, by making the pulse width (τ) coincide with the passage period (period between t 1 and t 2 ), it is advantageous that the average power can be set low while maintaining the accuracy of fluorescence detection at the maximum.

(実施の形態2)
本実施の形態の粒子計測装置の構成を説明する。
検出部6および制御解析ユニット7の代わりに検出部16および制御解析ユニット17を用いた以外は、図1に示す実施の形態1の粒子計測装置と同じである。
ここで、図8に検出部16および制御解析ユニット17の構成を示す。図9および10に検出部16の正面図および縦断面図を示す。なお、図8中のサンプルセル61、蛍光受光モジュール64、注入口65、排出口66、およびカウンター73は、図2のサンプルセル61、蛍光受光モジュール64、注入口65、排出口66、およびカウンター73と同じである。また、図8の蛍光励起用の半導体レーザ照射モジュール62およびトリガー発生器72は、図2の半導体レーザ照射モジュール62およびトリガー発生器72と同じであるが、設定や動作は異なる。
(Embodiment 2)
The configuration of the particle measuring apparatus according to the present embodiment will be described.
Except for using the detection unit 16 and the control analysis unit 17 instead of the detection unit 6 and the control analysis unit 7, it is the same as the particle measuring apparatus of the first embodiment shown in FIG.
Here, the structure of the detection part 16 and the control analysis unit 17 is shown in FIG. 9 and 10 are a front view and a longitudinal sectional view of the detection unit 16. The sample cell 61, the fluorescence light receiving module 64, the injection port 65, the discharge port 66, and the counter 73 in FIG. 8 are the sample cell 61, the fluorescence light reception module 64, the injection port 65, the discharge port 66, and the counter in FIG. 73. 8 is the same as the semiconductor laser irradiation module 62 and the trigger generator 72 of FIG. 2, but the settings and operations are different.

検出部16は、サンプルセル61と、z方向に光を照射する半導体レーザ照射モジュール62と、半導体レーザ照射モジュール62の照射領域よりも上流側(−x方向に3mmの位置)に、サンプルセル61内を通過中の花粉8にレーザ光をz方向に照射する散乱光発生用の半導体レーザ照射モジュール67と、半導体レーザ照射モジュール62を含むyz面において、サンプルセル61の空洞部61aの両側に配された粒子が−yおよびy方向に発した蛍光を検出する一対の蛍光受光モジュール64および69、すなわち第1の蛍光受光モジュール64および第2の蛍光受光モジュール69とを備える。この半導体レーザ照射モジュール67は、半導体レーザと、これを発した光を略平行光にして出射する光学系とからなる。出力パワー≒20mW、波長≒780nmで、x方向のビーム厚さが1mmの略平行光のレーザ光をz方向へ照射する。半導体レーザ照射モジュール67及び半導体レーザ照射モジュール62が、それぞれ本発明における第1の光源及び第2の光源に相当する。また、第1の蛍光受光モジュール64および第2の蛍光受光モジュール69が本発明における第2の光センサに相当する。   The detection unit 16 includes a sample cell 61, a semiconductor laser irradiation module 62 that irradiates light in the z direction, and the sample cell 61 on the upstream side (position of 3 mm in the −x direction) from the irradiation region of the semiconductor laser irradiation module 62. On the yz plane including the semiconductor laser irradiation module 67 for generating scattered light, which irradiates the pollen 8 passing through the laser beam in the z direction, and the semiconductor laser irradiation module 62, the pollen 8 is disposed on both sides of the cavity 61a of the sample cell 61. A pair of fluorescent light receiving modules 64 and 69 for detecting fluorescence emitted in the -y and y directions, that is, a first fluorescent light receiving module 64 and a second fluorescent light receiving module 69 are provided. The semiconductor laser irradiation module 67 includes a semiconductor laser and an optical system that emits light emitted from the semiconductor laser as substantially parallel light. A substantially parallel laser beam having an output power ≈ 20 mW, a wavelength ≈ 780 nm, and a beam thickness in the x direction of 1 mm is irradiated in the z direction. The semiconductor laser irradiation module 67 and the semiconductor laser irradiation module 62 correspond to the first light source and the second light source in the present invention, respectively. The first fluorescent light receiving module 64 and the second fluorescent light receiving module 69 correspond to the second photosensor in the present invention.

散乱光受光モジュール68は、花粉8により散乱された散乱光を検出する。この散乱光受光モジュール68は、フォトダイオードと、プリアンプと、サンプルセル61内の半導体レーザ照射モジュール67が照射している領域でy方向へ散乱された光をフォトダイオードの受光面に入射させる光学系とからなる。散乱光受光モジュール68から出力された信号強度が散乱光強度を示す。散乱光受光モジュール68が本発明における第1の光センサに相当する。   The scattered light receiving module 68 detects scattered light scattered by the pollen 8. The scattered light receiving module 68 is an optical system that causes light scattered in the y direction in the region irradiated by the semiconductor laser irradiation module 67 in the sample cell 61 to be incident on the light receiving surface of the photodiode. It consists of. The signal intensity output from the scattered light receiving module 68 indicates the scattered light intensity. The scattered light receiving module 68 corresponds to the first optical sensor in the present invention.

半導体レーザ照射モジュール62は、実施の形態1と同様に、波長≒400nmで、x方向のビーム厚さが1mmの略平行光のレーザ光をz方向へ照射する。
第2の蛍光受光モジュール69は、花粉8が発した蛍光のみを検出する。第2の蛍光受光モジュール69は、フォトダイオードと、プリアンプと、サンプルセル61内の半導体レーザ照射モジュール62が照射している領域で発生しy方向へ伝搬する蛍光をフォトダイオードの受光面に入射させる光学系と、特定の波長をフォトダイオードに入射させる分光素子とからなる。第2の蛍光受光モジュール69から出力された信号強度が蛍光強度を示す。蛍光分析器76が本発明における分析部に相当する。
Similar to the first embodiment, the semiconductor laser irradiation module 62 irradiates substantially z-axis laser light having a wavelength of approximately 400 nm and a beam thickness in the x direction of 1 mm in the z direction.
The second fluorescent light receiving module 69 detects only the fluorescence emitted from the pollen 8. The second fluorescent light receiving module 69 causes the fluorescent light generated in the region irradiated by the semiconductor laser irradiation module 62 in the sample cell 61 to propagate in the y direction to be incident on the light receiving surface of the photodiode. It consists of an optical system and a spectroscopic element that makes a specific wavelength incident on a photodiode. The signal intensity output from the second fluorescence light receiving module 69 indicates the fluorescence intensity. The fluorescence analyzer 76 corresponds to the analysis unit in the present invention.

次に、本実施の形態の粒子計測装置の動作を図11〜14を用いて説明する。
ここでは、分光素子として、透過率のピークが521nm、透過率の半値全幅が10nmの誘電体多層膜からなるバンドパスフィルターを用い、シリコンフォトダイオードの受光面には521±5nmの蛍光を入射するように構成された第2の蛍光受光モジュール69を用いて、ヒノキ花粉の蛍光スペクトルのピークを検出する場合を説明する。
Next, operation | movement of the particle | grain measuring apparatus of this Embodiment is demonstrated using FIGS.
Here, a bandpass filter made of a dielectric multilayer film having a transmittance peak of 521 nm and a transmittance full width at half maximum of 10 nm is used as the spectroscopic element, and fluorescence of 521 ± 5 nm is incident on the light receiving surface of the silicon photodiode. A case where the peak of the fluorescence spectrum of cypress pollen is detected using the second fluorescence light receiving module 69 configured as described above will be described.

実施の形態1と同様に、ポンプ4が吸引速度=4.1L/分で大気を吸引している。従って、サンプルセル61内の空洞部61aでは、流速≒10.9m/sの空気流が発生し、これに乗って花粉も速度≒10.9m/sで、サンプルセル61内を移動する。
図11〜14のグラフにおいて横軸は時間(s)を示す。図11のグラフの縦軸は、半導体レーザ照射モジュール67から照射されるパワーを示し、散乱光を発生させるパワーである。図12のグラフの縦軸は、散乱光受光モジュール68の出力信号を示し、これは花粉により散乱された散乱光強度だけでなく、他の粒子によって散乱された散乱光強度に相当する。図13のグラフの縦軸は、半導体レーザ照射モジュール62から照射されるパワーを示し、蛍光を励起するパワーを示す。図14のグラフの縦軸は、蛍光受光モジュール64,69の出力信号を示し、これは花粉が発した蛍光強度に相当する。
As in the first embodiment, the pump 4 sucks air at a suction speed = 4.1 L / min. Accordingly, an air flow with a flow velocity of approximately 10.9 m / s is generated in the hollow portion 61a in the sample cell 61, and the pollen moves through the sample cell 61 at a velocity of approximately 10.9 m / s.
In the graphs of FIGS. 11 to 14, the horizontal axis represents time (s). The vertical axis of the graph in FIG. 11 indicates the power irradiated from the semiconductor laser irradiation module 67, and is the power that generates scattered light. The vertical axis of the graph of FIG. 12 shows the output signal of the scattered light receiving module 68, which corresponds not only to the scattered light intensity scattered by pollen but also to the scattered light intensity scattered by other particles. The vertical axis of the graph of FIG. 13 indicates the power irradiated from the semiconductor laser irradiation module 62 and indicates the power for exciting the fluorescence. The vertical axis of the graph of FIG. 14 shows the output signals of the fluorescence light receiving modules 64 and 69, which corresponds to the fluorescence intensity emitted by the pollen.

図12のグラフに示すように、散乱光受光モジュール68は、粒子が半導体レーザ照射モジュール67の照射領域を通過する毎に、パルス信号を発生する。ここで、このパルス信号のパルス幅は(1mm)/(10.9m/s)≒91.4μsになる。また、パルス振幅は粒子の大きさに依存し、粒子が大きくなるほど大きくなる。花粉の粒径は20μm以上であり、その他の大半の浮遊粒子は10μm以下なので、パルス振幅のピークが所定値以上の場合は花粉と判定する。ここで、予め花粉以外の浮遊粒子に対するパルス振幅と、花粉に対するパルス振幅を計測しておく。そして、これらを区別するために、花粉以外の浮遊粒子に対するパルス振幅の値よりも大きく、かつ花粉に対するパルス振幅の値よりも小さい所定値y5を設定する。なお、この所定値y5を小さくしすぎると花粉以外の浮遊粒子を花粉と誤判定してしまい、所定値y5を大きくしすぎると花粉をそれ以外の浮遊粒子と誤判定してしまうので、使用する環境に応じてこれらの誤判定が最小になるように設定する。 As shown in the graph of FIG. 12, the scattered light receiving module 68 generates a pulse signal each time particles pass through the irradiation region of the semiconductor laser irradiation module 67. Here, the pulse width of this pulse signal is (1 mm) / (10.9 m / s) ≈91.4 μs. Further, the pulse amplitude depends on the size of the particle, and becomes larger as the particle becomes larger. The particle diameter of pollen is 20 μm or more, and most other suspended particles are 10 μm or less. Therefore, if the peak of the pulse amplitude is a predetermined value or more, it is determined as pollen. Here, the pulse amplitude for airborne particles other than pollen and the pulse amplitude for pollen are measured in advance. Then, in order to distinguish them, larger than the pulse amplitude values for airborne particles other than pollen, and sets the predetermined value y 5 less than the value of the pulse amplitude for pollen. Note that this will be a predetermined value y 5 to too small suspended particles other than pollen erroneously determined pollen, because when too large a predetermined value y 5 pollen erroneously determined other suspended particles, Set so that these misjudgments are minimized according to the environment used.

単位時間当たりのパルス数が粒子の濃度に相当し、例えば花粉濃度が1000個/m3の時、単位時間当たりのパルス数=1000×(4.1L/1m3)=4.1パルス/min≒0.0683パルス/sになる。カウンター73は単位時間当たりのパルス数を計数し濃度を算出する。ここで、所定値y5を超えたパルスだけを計数した場合は花粉の濃度に相当し、所定値y5以下のパルスを計数した場合は、その他の粒子も含めた濃度に相当する。 The number of pulses per unit time corresponds to the concentration of particles. For example, when the pollen concentration is 1000 / m 3 , the number of pulses per unit time = 1000 × (4.1 L / 1 m 3 ) = 4.1 pulses / min. ≈0.0683 pulses / s. The counter 73 counts the number of pulses per unit time and calculates the concentration. Here, counting only pulses exceeding the predetermined value y 5 corresponds to the concentration of pollen, and counting pulses equal to or less than the predetermined value y 5 corresponds to the concentration including other particles.

パルス振幅が所定値y5を超えたパルス信号を観測した時点(図12のt9およびt11)より所定時間t経過後、トリガー発生器72は、駆動器75へトリガー信号を供給する。本実施の形態の場合、散乱光が観測される領域よりも3mm下流側で蛍光が観測されるため、所定時間t=(3mm)/(10.9m/s)≒275μsになるように、トリガー発生器72を設定する。駆動器75は半導体レーザ照射モジュール62を制御し、図13のグラフのように、t9およびt11の時点から275μs経過後のt5およびt7の時点で、出力パワーを0mWから所定値y6(例えば、200mW)に増加させてパルス発光させる。そして、粒子が照射領域通過後、すなわち蛍光発光モジュール64、69の受光領域通過後、出力パワーを、所定値y6(例えば、200mW)から0mWへ元に戻す。本実施の形態の場合は出力パワーを増加させる期間(図13中のt5〜t6の期間およびt7〜t8の期間)は91.4μsになる。言い換えると、出力パワーを振幅200mW幅=91.4μsでパルス変調する。 The trigger generator 72 supplies the trigger signal to the driver 75 after a lapse of a predetermined time t from the time point (t 9 and t 11 in FIG. 12) when the pulse signal whose pulse amplitude exceeds the predetermined value y 5 is observed. In the present embodiment, since fluorescence is observed 3 mm downstream from the region where scattered light is observed, the trigger is set so that the predetermined time t = (3 mm) / (10.9 m / s) ≈275 μs. Set the generator 72. The driver 75 controls the semiconductor laser irradiation module 62. As shown in the graph of FIG. 13, the output power is changed from 0 mW to a predetermined value y at t 5 and t 7 after 275 μs has elapsed from the time t 9 and t 11. 6 (for example, 200 mW) and pulse light emission. Then, after the particles pass through the irradiation region, that is, after passing through the light receiving region of the fluorescent light emitting modules 64 and 69, the output power is restored from a predetermined value y 6 (for example, 200 mW) to 0 mW. In the case of the present embodiment, the period during which the output power is increased (the period from t 5 to t 6 and the period from t 7 to t 8 in FIG. 13) is 91.4 μs. In other words, the output power is pulse-modulated with an amplitude of 200 mW width = 91.4 μs.

このように、出力パワーを制御すると、図14のグラフに示すように、蛍光受光モジュールはパルス状の出力信号を示す。図14中において、実線は第1の蛍光受光モジュール64の出力信号を示し、点線は第2の蛍光受光モジュール69の出力信号を示す。ここで、第1の蛍光受光モジュール64はスギ花粉の蛍光スペクトルのピークを検出するように設定されており、第2の蛍光受光モジュール69はヒノキ花粉の蛍光スペクトルのピークを検出するように設定されている。   As described above, when the output power is controlled, as shown in the graph of FIG. 14, the fluorescence light receiving module shows a pulsed output signal. In FIG. 14, the solid line indicates the output signal of the first fluorescent light receiving module 64, and the dotted line indicates the output signal of the second fluorescent light receiving module 69. Here, the first fluorescent light receiving module 64 is set to detect the peak of the fluorescence spectrum of the cedar pollen, and the second fluorescent light receiving module 69 is set to detect the peak of the fluorescence spectrum of the cypress pollen. ing.

このため、スギ花粉の場合は第1の蛍光受光モジュール64の出力信号のほうが第2の蛍光受光モジュール69の出力信号よりも大きくなる。ヒノキ花粉の場合は第2の蛍光受光モジュール69の出力信号のほうが第1の蛍光受光モジュール64の出力信号よりも大きくなる。従って、蛍光分析器76は、実線(第1の蛍光受光モジュール64の出力信号)の方が、点線(第2の蛍光受光モジュール69の出力信号)よりも大きい場合をスギ花粉と特定し、反対の場合はヒノキ花粉と特定する。   For this reason, in the case of cedar pollen, the output signal of the first fluorescent light receiving module 64 is larger than the output signal of the second fluorescent light receiving module 69. In the case of cypress pollen, the output signal of the second fluorescent light receiving module 69 is larger than the output signal of the first fluorescent light receiving module 64. Therefore, the fluorescence analyzer 76 identifies cedar pollen when the solid line (the output signal of the first fluorescent light receiving module 64) is larger than the dotted line (the output signal of the second fluorescent light receiving module 69). In the case of cypress pollen.

さらに、半導体レーザ照射モジュール67は、蛍光を検出している期間即ち半導体レーザ照射モジュール62がパルス発光している期間(図13に示すt5〜t6およびt7〜t8の期間)、発光を停止する。これにより、蛍光検出における迷光を低減させることができる。
以上のように、本実施の形態によれば、花粉がレーザ光の照射領域を通過している期間のみレーザ光のパワーをパルス状に増加させることで、花粉に照射するパワーを増加させることができる。
Further, the semiconductor laser irradiation module 67 emits light during a period in which fluorescence is detected, that is, a period in which the semiconductor laser irradiation module 62 emits pulses (periods t 5 to t 6 and t 7 to t 8 shown in FIG. 13). To stop. Thereby, the stray light in fluorescence detection can be reduced.
As described above, according to the present embodiment, it is possible to increase the power applied to the pollen by increasing the power of the laser light in a pulse shape only during the period when the pollen passes through the irradiation region of the laser light. it can.

特に、蛍光分析の際に、分光特性、すなわち検出する蛍光波長が異なる2種の蛍光受光モジュール64、69の出力信号に基づいて花粉種を特定するため、特定精度が向上する。即ち、実施の形態1に比べて、励起光照射領域中のyz面における花粉位置の違いによる、照射強度や蛍光捕捉率の違いによる影響を除去できるので、特定精度が向上する。例えば、2種の蛍光受光モジュールの信号の比を算出し、予め花粉種毎に比を計測して登録しておくことで、多数の花粉種を特定できる。   In particular, in the fluorescence analysis, the pollen species is identified based on the spectral characteristics, that is, the output signals of the two types of fluorescence light receiving modules 64 and 69 having different fluorescence wavelengths to be detected, so that the identification accuracy is improved. That is, compared with Embodiment 1, since the influence by the difference in irradiation intensity | strength and the fluorescence capture rate by the difference in the pollen position in the yz surface in an excitation light irradiation area | region can be removed, specific accuracy improves. For example, a large number of pollen species can be identified by calculating a ratio of signals of two types of fluorescent light receiving modules and measuring and registering the ratio for each pollen species in advance.

また、一般的にパルス発光専用の半導体レーザは、CW発光が可能な半導体レーザよりも、高いパワーで発光可能である。従って、本実施の形態のように半導体レーザ照射モジュール62が蛍光励起専用である場合、パルス発光専用の半導体レーザを使用することができ、高いパワーを照射することが可能になり、精度向上に有利である。   In general, a semiconductor laser dedicated to pulsed light emission can emit light at a higher power than a semiconductor laser capable of CW light emission. Accordingly, when the semiconductor laser irradiation module 62 is dedicated to fluorescence excitation as in the present embodiment, a semiconductor laser dedicated to pulse emission can be used, and high power can be irradiated, which is advantageous in improving accuracy. It is.

上記実施の形態は、花粉の種類を特定する場合を示すが、花粉以外でも特有の蛍光を発する粒子であれば、その粒子の特有の蛍光スペクトルを検出することにより、粒子の種類を特定することができる。
また、上記実施の形態は、大気中を浮遊する花粉の種類を特定する場合を示すが、大気中を浮遊する他の粒子であってもよい。このような粒子としては、例えば、土誇り、ハウスダスト、ディーゼル車から排出される粒子等が挙げられる。また、溶液中を浮遊する粒子、例えば、ポリスチレン粒子、抗原抗体複合物等を特定する場合も上記と同様の効果を発揮することができる。
Although the above embodiment shows a case where the type of pollen is specified, if the particle emits specific fluorescence other than pollen, the type of particle is specified by detecting the specific fluorescence spectrum of the particle. Can do.
Moreover, although the said embodiment shows the case where the kind of pollen which floats in air | atmosphere is specified, the other particle | grains which float in air | atmosphere may be sufficient. Examples of such particles include soil pride, house dust, particles discharged from diesel vehicles, and the like. The same effect as described above can also be exhibited when specifying particles floating in the solution, such as polystyrene particles and antigen-antibody complexes.

本発明に係る粒子計測装置は、大気中に飛散する花粉等の粒子の濃度と種類を高精度、かつ高い応答性で特定できるため、花粉症対策等に有用である。   The particle measuring apparatus according to the present invention is useful for hay fever countermeasures and the like because the concentration and type of particles such as pollen scattered in the atmosphere can be specified with high accuracy and high responsiveness.

本発明の実施の形態1の粒子計測装置の構成図である。It is a block diagram of the particle | grain measuring apparatus of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の粒子計測装置における検出部6と制御解析ユニット7の構成図である。It is a block diagram of the detection part 6 and the control analysis unit 7 in the particle | grain measuring apparatus of Embodiment 1 of this invention. 図2の検出部6の正面図である。It is a front view of the detection part 6 of FIG. 図2の検出部6の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the detection part 6 of FIG. 散乱光受光モジュール63の出力信号の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the output signal of the scattered light light reception module 63. FIG. 半導体レーザ照射モジュール62の出力パワーの経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the output power of the semiconductor laser irradiation module 62. FIG. 蛍光受光モジュール64の出力信号の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the output signal of the fluorescence light reception module 64. FIG. 本発明の実施の形態2の粒子計測装置における検出部16と制御解析ユニット17の構成図である。It is a block diagram of the detection part 16 and the control analysis unit 17 in the particle | grain measuring apparatus of Embodiment 2 of this invention. 図8の検出部16の正面図である。It is a front view of the detection part 16 of FIG. 図8の検出部16の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the detection part 16 of FIG. 散乱光発生用半導体レーザ照射モジュール67の出力パワーの経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the output power of the semiconductor laser irradiation module 67 for scattered light generation. 散乱光受光モジュール68の出力信号の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the output signal of the scattered light light reception module 68. FIG. 蛍光励起用半導体レーザ照射モジュール62の出力パワーの経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the output power of the semiconductor laser irradiation module 62 for fluorescence excitation. 蛍光受光モジュール64、69の出力信号の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the output signal of the fluorescence light-receiving modules 64 and 69.

符号の説明Explanation of symbols

1 吸引口
2 覆い
3 配管部
4 ポンプ
5 フィルタ
6、16 検出部
7、17 制御解析ユニット
8 花粉
61 サンプルセル
61a 空洞部
62、67 半導体レーザ照射モジュール
63、68 散乱光受光モジュール
64、69 蛍光受光モジュール
71、75 駆動器
72 トリガー発生器
73 カウンター
74、76 蛍光分析器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Suction port 2 Cover 3 Piping part 4 Pump 5 Filter 6, 16 Detection part 7, 17 Control analysis unit 8 Pollen 61 Sample cell 61a Cavity part 62, 67 Semiconductor laser irradiation module 63, 68 Scattered light receiving module 64, 69 Fluorescence receiving Module 71, 75 Driver 72 Trigger generator 73 Counter 74, 76 Fluorescence analyzer

Claims (9)

大気中の粒子を吸引する吸入口と、
吸引された前記粒子を輸送する配管部と、
前記配管部を経由した前記粒子が通過するサンプルセルと、
前記サンプルセル内を通過する前記粒子へ光を照射する光源と、
前記光のうち前記粒子により散乱された散乱光を検出する第1の光センサと、
前記光により前記粒子が発する蛍光を検出する第2の光センサと、
前記第2の光センサの出力信号に基づいて前記粒子の種類を特定する分析部と、
前記第1の光センサの出力信号に基づいて前記粒子を検出した時点で前記光源の発光強度を増加させて、前記第2の光センサによって前記蛍光を検出させる制御部と、
を備えた粒子計測装置。
A suction port for sucking particles in the atmosphere;
A piping section for transporting the sucked particles;
A sample cell through which the particles pass through the piping section;
A light source for irradiating light to the particles passing through the sample cell;
A first optical sensor for detecting scattered light scattered by the particles of the light;
A second optical sensor for detecting fluorescence emitted by the particles by the light;
An analysis unit for identifying the type of the particle based on an output signal of the second photosensor;
A controller that increases the emission intensity of the light source at the time when the particles are detected based on the output signal of the first photosensor, and detects the fluorescence by the second photosensor;
Particle measuring device equipped with.
前記制御部は、前記粒子が前記サンプルセル内における前記第2の光センサの受光領域を通過した後、前記光源の発光強度を増加する前の強度に戻す請求項1記載の粒子計測装置。   2. The particle measuring apparatus according to claim 1, wherein the control unit returns the intensity before the light emission intensity of the light source is increased after the particles have passed through a light receiving region of the second photosensor in the sample cell. 前記光源は、前記サンプルセル内の上流側を通過する前記粒子へ光を照射する第1の光源と、前記サンプルセル内の下流側を通過する前記粒子へ光を照射する第2の光源と、を含み、
前記第1のセンサは、前記第1の光源からの光のうち前記粒子により散乱された散乱光を検出し、
前記第2のセンサは、前記第2の光源からの光により前記粒子が発する蛍光を検出し、
前記制御部は、前記第1の光センサの出力信号に基づいて前記粒子を検出した時点で前記第2の光源の発光強度を増加させて、前記第2の光センサによって前記蛍光を検出させる請求項1記載の粒子計測装置。
The light source includes: a first light source that irradiates light to the particles that pass upstream in the sample cell; a second light source that irradiates light to the particles that pass downstream in the sample cell; Including
The first sensor detects scattered light scattered by the particles out of light from the first light source,
The second sensor detects fluorescence emitted by the particles by light from the second light source,
The control unit increases the emission intensity of the second light source at the time when the particles are detected based on the output signal of the first photosensor, and causes the second photosensor to detect the fluorescence. Item 1. The particle measuring apparatus according to Item 1.
前記制御部は、前記粒子が前記サンプルセル内における前記第2の光センサの受光領域を通過した後、前記第2の光源の発光強度を増加する前の強度に戻す請求項3記載の粒子計測装置。   4. The particle measurement according to claim 3, wherein the control unit returns the intensity of the second light source to an intensity before increasing after the particles have passed through a light receiving region of the second photosensor in the sample cell. apparatus. 前記制御部は、前記第1の光センサの出力信号に基づいて前記第2の光源を発光させる請求項3記載の粒子計測装置。   The particle measuring apparatus according to claim 3, wherein the control unit causes the second light source to emit light based on an output signal of the first photosensor. 前記制御部は、前記第2の光源が発光している間は、前記第1の光源の発光強度を低下させる請求項4または5記載の粒子計測装置。   6. The particle measuring apparatus according to claim 4, wherein the controller reduces the light emission intensity of the first light source while the second light source emits light. 前記制御部は、前記第2の光源の発光時間を、前記粒子が前記第2の光センサの受光領域を通過する時間と一致させる請求項3〜6のいずれかに記載の粒子計測装置。   7. The particle measuring apparatus according to claim 3, wherein the control unit matches a light emission time of the second light source with a time during which the particles pass through a light receiving region of the second photosensor. 前記分析部は、前記第2の光センサの出力信号に基づいて花粉種を特定する請求項1〜7のいずれかに記載の粒子計測装置。   The particle analyzer according to any one of claims 1 to 7, wherein the analysis unit specifies a pollen species based on an output signal of the second photosensor. 前記第2の光センサは、検出する蛍光波長が異なる2個以上の検出部を備え、
前記分析部は、前記2個以上の検出部の出力信号に基づいて花粉種を特定する請求項1〜7のいずれかに記載の粒子計測装置。
The second photosensor includes two or more detection units having different fluorescence wavelengths to be detected,
The particle analyzer according to any one of claims 1 to 7, wherein the analysis unit specifies a pollen species based on output signals of the two or more detection units.
JP2006218190A 2006-08-10 2006-08-10 Particle measuring apparatus Pending JP2008039735A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006218190A JP2008039735A (en) 2006-08-10 2006-08-10 Particle measuring apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006218190A JP2008039735A (en) 2006-08-10 2006-08-10 Particle measuring apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008039735A true JP2008039735A (en) 2008-02-21

Family

ID=39174896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006218190A Pending JP2008039735A (en) 2006-08-10 2006-08-10 Particle measuring apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008039735A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100947035B1 (en) 2008-02-28 2010-03-10 김영훈 Analysis System for Air of Harmful Environment by IR Spectroscopy
KR101246661B1 (en) 2012-06-28 2013-03-25 국방과학연구소 Real time particle fluorescence detection device
CN105136673A (en) * 2014-05-30 2015-12-09 阿自倍尔株式会社 Device for detecting particles in a liquid and method for detecting particles in a liquid
JP2016206023A (en) * 2015-04-23 2016-12-08 アズビル株式会社 Particle detection device and particle detection method
JP7435190B2 (en) 2020-04-13 2024-02-21 中国電力株式会社 Airborne particle detection device and detection method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100947035B1 (en) 2008-02-28 2010-03-10 김영훈 Analysis System for Air of Harmful Environment by IR Spectroscopy
KR101246661B1 (en) 2012-06-28 2013-03-25 국방과학연구소 Real time particle fluorescence detection device
CN105136673A (en) * 2014-05-30 2015-12-09 阿自倍尔株式会社 Device for detecting particles in a liquid and method for detecting particles in a liquid
JP2015227805A (en) * 2014-05-30 2015-12-17 アズビル株式会社 Device and method for detecting particle in liquid
JP2016206023A (en) * 2015-04-23 2016-12-08 アズビル株式会社 Particle detection device and particle detection method
JP7435190B2 (en) 2020-04-13 2024-02-21 中国電力株式会社 Airborne particle detection device and detection method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7292338B2 (en) Particle detection apparatus and particle detection method used therefor
US10018551B2 (en) Devices, systems and methods for detecting particles
KR102391170B1 (en) Devices, Systems And Methods For Detecting Particles
KR102190346B1 (en) Particle detection system and related methods
US10876949B2 (en) Flow device and associated method and system
CN104266947B (en) Aerosol particle concentration sensor and detection method thereof
KR101264075B1 (en) Optical Apparatus for Measuring Particles
WO2017133045A1 (en) Aerosol real time monitor
JP2007519906A (en) Method for evaluating scattered light signal and scattered light detector for implementing the method
JP2010520997A (en) Method and system for detecting particles
US8717550B2 (en) Method and device for detecting biological material
WO2003106965A2 (en) System and method for detecting and classifying biological particles
JP2008039735A (en) Particle measuring apparatus
JP2012509486A (en) Method and system for analyzing solid particles in a medium
KR20190024028A (en) Detector
JP2004125602A (en) Pollen sensor
JP3697552B2 (en) Method for measuring atmospheric nitrogen dioxide concentration by single wavelength laser-induced fluorescence method and nitrogen dioxide concentration measuring apparatus using the method
WO2017060164A1 (en) Optical sensor for particle detection
RU2426982C2 (en) Method of dust detection on electronic hardware pcbs
US20230117469A1 (en) Particulate detection, counting, and identification
JPH11339159A (en) Smoke sensor
ES2925782A2 (en) Optoelectronic device for fluid analysis and related method for optical analysis
JP3780701B2 (en) Smoke detector
JP3927197B2 (en) Smoke detector
US12000768B2 (en) Flow device and associated method and system