JP2012233796A

JP2012233796A - 検出装置および検出方法

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Publication number: JP2012233796A
Application number: JP2011102768A
Authority: JP
Inventors: Tsunehisa Kawada; 倫久川田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-05-02
Filing date: 2011-05-02
Publication date: 2012-11-29
Also published as: WO2012150672A1

Abstract

【課題】空気中の浮遊する生物由来の粒子をサイズに応じて検出することができる検出装置を提供する。
【解決手段】検出装置１は、ファン３００と捕集器１００Ａ，…と測定器４００とそれらを制御するための制御装置５００とを備える。捕集器４００は検出対象の生物由来の粒子の粒子径の属する粒子径の範囲のうちの最小の粒子径が分離粒子径となる、サイクロン形状を有し、さらに、放電電極と、外筒の底面に設けられた集塵孔を塞ぐように設けられた捕集用部材とを有する。制御装置５００がファン３００を回転させることで検出装置１内に空気が導入されて捕集器で分離粒子径よりも大きい粒子が分離され、その後に放電電極に所定の電圧を印加することによって分離された粒子が捕集用部材の表面に吸着し、測定器４００で捕集用部材の表面に吸着された粒子から生物由来の粒子の量を測定する。
【選択図】図４

Description

この発明は検出装置および検出方法に関し、特に、空気中に浮遊する生物由来の粒子を検出する検出装置および検出方法に関する。

空気中の粒子を除去する方法として、たとえば特開平９−１０６２５号公報（以下、特許文献１）は電気集塵機を利用する方法を開示している。他の方法として、サイクロンなどの分離装置を用いる方法も挙げられる。

さらに、高効率に集塵する方法として、特開２００８−３００２８号公報（以下、特許文献２）は、複数のサイクロンを直列に用いる方法を開示している。

特開平９−１０６２５号公報特開２００８−３００２８号公報

図２１は、いわゆる塵埃といわれる、粒子状の汚染物質の分類を説明するための図である。図２１を参照して、粒子状の汚染物質のうちの生物由来の固体粒子には、アレルギーの原因となり得る物質（以下、アレルゲンとも称する）と微生物とがある。さらに、アレルゲンには、花粉およびダニの死骸・ふんが含まれ、微生物には細菌と真菌とが含まれる。これらはそれぞれ、人体に及ぼす影響も異なるため、それぞれの量を個別に測定する必要がある。

しかしながら、これら文献１、２で開示されているような従来の集塵方法では、アレルゲンも微生物も併せて検出されてしまい、それぞれの量を個別に測定することができないという問題があった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、空気中の浮遊する生物由来の粒子をサイズに応じて検出することができる検出装置および該検出装置における検出方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、検出装置は導入された空気から生物由来の粒子を検出するための検出装置であって、当該検出装置内に外部空気を導入するために、所定の流速の気流を発生させるための気流発生装置と、生物由来の粒子径の範囲の粒子を分離して捕集するための、捕集用部材と放電電極とを含んだ、１以上の捕集器と、捕集された粒子の量を測定するための測定器と、気流発生装置の動作を制御し、その後に放電電極に所定の電圧を印加して測定器で捕集部材によって捕集された粒子の量を測定するための制御装置とを備える。

好ましくは、捕集器は、捕集用部材および放電電極を内包可能なサイクロン形状を有する、
好ましくは、測定器は、発光素子と、蛍光を受光するための受光素子と、捕集用部材を加熱するためのヒータとを含み、放電電極に所定の電圧を印加する制御の後の捕集用部材に対して測定器において加熱処理を実行させ、加熱の前後での、発光素子で照射された捕集用部材からの蛍光量の変化量に基づいて、捕集用部材で捕集された生物由来の粒子量を算出する。

好ましくは、捕集器に含まれる捕集用部材は着脱可能であって、検出装置は、捕集用部材を捕集器から測定器に移動させるための手段をさらに備える。

好ましくは、捕集器は、捕集器に含まれる放電電極を、捕集器の内側と捕集器の外周側との間で移動させるための駆動機構をさらに含み、制御装置は、気流発生装置を動作させる制御の実行前に放電電極を捕集器の外周側まで移動させ、気流発生装置を動作させる制御の後、放電電極に所定の電圧を印加する制御の実行前に、放電電極を捕集器の外周側から捕集器の内側まで移動させる。

好ましくは、検出装置は、１以上の捕集器として、導入された外部空気から生物由来の粒子の粒子径の属する粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも粒子径の大きい粒子を分離するための第１の捕集器と、導入された外部空気から生物由来の粒子の粒子径の属する粒子径の範囲のうちの最小の粒子径よりも粒子径の大きい粒子を分離するための第２の捕集器とを備える。測定器は、制御装置における放電電極に所定の電圧を印加する制御の後の第２の捕集器に含まれる捕集用部材の表面に吸着された粒子から生物由来の粒子の量を測定する。

本発明の他の局面に従うと、検出方法はサイクロンを含んだ検出装置を用いて検出装置に導入された空気から生物由来の粒子を検出する検出方法であって、サイクロンに空気を導入することで、導入された空気から分離粒子径よりも大きい粒子を分離するステップと、放電電極に印加することで、分離された粒子を帯電させて、放電電極と電位差を有する捕集用部材に粒子を吸着させるステップと、粒子が吸着した捕集用部材を発光素子で照射して捕集用部材表面からの蛍光量を受光するステップと、捕集用部材を加熱し、加熱の後の捕集用部材を発光素子で照射して捕集用部材表面からの蛍光量を受光するステップと、加熱の前後での蛍光量の変化量に基づいて、捕集用部材で捕集された生物由来の粒子量を算出するステップとを備える。

この発明によると、空気中の浮遊する生物由来の粒子をサイズに応じて検出することができる。

分離機構としてのサイクロンの原理を説明するための図である。本実施の形態にかかる検出装置における検出原理を説明する図である。発明者による実験後の外筒底面を撮影した写真である。本実施の形態にかかる検出装置の構成の具体例を示す図である。検出装置に含まれる捕集器の構成の具体例を示す図である。捕集器に含まれる放電電極の形状の他の例を表わした図である。検出装置に含まれる測定器の構成の具体例を示す図である。生物由来の粒子としての大腸菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光スペクトルの測定結果を示す図である。大腸菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。生物由来の粒子としてのバチルス菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光スペクトルの測定結果を示す図である。バチルス菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。生物由来の粒子としてのアオカビ菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光スペクトルの測定結果を示す図である。アオカビ菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。生物由来の粒子としてのスギ花粉を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。蛍光を発する埃を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光スペクトルの測定結果を示す図である。蛍光を発する埃を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。蛍光を発する埃を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光スペクトルの比較結果を示す図である。検出装置に含まれる制御装置の測定制御部の構成の具体例を示す図である。検出装置での検出動作の流れを示すフローチャートである。加熱処理前後での蛍光強度の増大量と生物由来の粒子の濃度との対応関係を示す図である。粒子状の汚染物質の分類を説明するための図である。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。

＜検出装置の概要および分離の原理＞
図２１に示されたように、空気中に浮遊する固体粒子のうちの生物由来の粒子には、アレルギーの原因となる物質（以下、アレルゲンとも称する）と微生物とが含まれ、さらに、アレルゲンには花粉およびダニの死骸・ふんが含まれ、微生物には細菌と真菌とが含まれる。

本実施の形態にかかる検出装置では、導入された空気中の微生物、ダニの死骸・ふん、および花粉の量をそれぞれ検出する。

微生物、ダニの死骸・ふん、および花粉について、粒子径および粒子密度をそれぞれ表１に示す。表１に示されたように、微生物、ダニの死骸・ふん、および花粉は、それぞれ、粒子径および粒子密度が異なる。

この特性を利用してそれぞれの粒子の量を測定するために、本実施の形態にかかる検出装置は分離機構を有した捕集器を含む。当該分離機構で、検出対象となる粒子のサイズに応じた粒子をその他のサイズの粒子から分離した上で、その中から生物由来の粒子を検出する。

分離機構として好適にはサイクロンが用いられる。図１は、分離機構としてのサイクロンの原理を説明するための図である。図１（Ａ）は側面から見た概略図、図１（Ｂ）は上面から見た概略図である。

サイクロンは、上下方向に延伸し、少なくとも上面が閉じられた円筒（外筒）に、それよりも直径が小さい、同じ方向に延伸した円筒（内筒）が、中心を外筒と同じくする位置に外筒の上面より差し込まれた形状を有する。内筒の上下端は開放されて、上端はサイクロンの排出孔を形成している。本実施の形態においては検出対象を分離するため、外筒の下端は閉じられている。

図１において、直径Ｄｃは外筒の直径を指し、直径Ｄｄは内筒の直径、つまり排出孔の直径を指し、高さｈはサイクロン分離室としての外筒の高さ、つまり外筒の底面から内筒の下端までの長さを指す。

上記外筒の上部には、インレットとも呼ばれる、外部空気を導入するための筒状の導入管が、断面の接線方向に挿入された形状を有する。導入管の両端は開放され、外筒と反対側の端部はサイクロンの導入孔を形成している。図１において、面積Ａｉは導入孔の断面積を指す。

サイクロンで粒子を分離する際、サイクロンに導入孔から外部空気が導入される。導入孔は外筒の断面の接線方向に導入された導入管の開放口であるため、外部の気流発生装置によってその方向に外部空気が一定の流速ｖｉで導入されることによって、導入された空気は、外筒の内側に沿って回転し、回転中心に向かう気流（旋回流）が生じる。

導入された空気に粒子が含まれると、該粒子には、回転による遠心力が生じると共に、流体抵抗力（抗力）が作用する。遠心力が勝ると粒子は外筒内壁側に移動し、抗力が勝ると内筒側に移動する。さらに、遠心力で外筒内壁に接触することで外筒内壁との間の摩擦が作用する。摩擦によって該粒子の回転速度が徐々に落ち、該粒子自身の重力が排気孔に向かう吸引力に勝ると、該粒子は外筒内壁に沿って落下する。

すなわち、サイクロンに導入された空気中の粒子のうち、粒子径が所定の長さ（分離粒子径）よりも大きい粒子が図１（Ａ）で点線の矢印に示されるように外筒の下部に、小さい粒子が図１（Ａ）で実線の矢印に示されるように上部に、それぞれ分離される。そして、上部に分離された分離粒子径Ｄｐｃよりも小さい粒子が、排気孔から外へ向かう吸引力によって生じる上昇気流により排気孔から排出される。つまり、分離粒子径Ｄｐｃよりも大きい粒子が分離されて外筒の底面に残る。

導入される空気の速度（流速ｖｉ）が速いほど、また外筒の直径Ｄｃが小さく回転半径が小さいほど、粒子に作用する遠心力は大きくなる。一方、同じ密度の粒子で同じ回転速度で回転する粒子径を比較すると、粒子径が大きいほど該粒子に作用する遠心力が大きくなり、落下、すなわち空気から分離されやすくなる。この原理によって得られる、サイクロンにおける分離粒子径Ｄｐｃ（ｍ）は、以下の式（１）で規定されている。

ただし、ρ_pは粒子の密度（ｋｇ／ｍ³）、ρは流体の密度（ｋｇ／ｍ³）、μは空気粘度（Ｐａ・ｓ）、ｖｉは導入される空気の導入孔での流速（ｍ／ｓ）、Ａｉは導入孔の断面積（ｍ²）、Ｄｄはサイクロン内筒径（ｍ）、Ｄｃはサイクロン外筒径（ｍ）、およびｈはサイクロン分離室高さ（ｍ）を指す。

この原理を利用して、サイクロンである分離機構は、その形状や流速を検出対象とする粒子に応じた分離粒子径Ｄｐｃとなるように設定されることで、捕集器に導入された空気から検出対象とする粒子を分離する。検出対象としない粒子を含んだ空気は捕集器外に排気される。分離された検出対象の粒子から生物由来の粒子を検出してその量を測定することで、上記のそれぞれの粒子の量が検出される。

なお、捕集器の有する分離機構は分離粒子径Ｄｐｃよりも大きい粒子を空気中から分離し、その分離粒子径よりも小さい粒子を含んだ空気を排気することで当該小さい粒子を通過させる機構である。そこで、本実施の形態にかかる検出装置は、それぞれ粒子径の検出領域に応じた分離粒子径を設定した複数の捕集器を、設定された分離粒子径の大きさが大きい順に上流側から流路に対して直列に組み合わせて、上記３種類の粒子のそれぞれの量を測定する。

図２は、本実施の形態にかかる検出装置における検出原理を説明する図である。詳しくは図２を参照して、粒子径３０μｍよりもやや小さい粒子径Ｄ１以上の領域を第１の検出領域、粒子径５μｍ付近の粒子径Ｄ２から粒子径Ｄ１までの領域を第２の検出領域、および粒子径Ｄ２以下の領域を第３の検出領域と設定する。第１の検出領域は主に花粉を検出対象とした検出領域であり、第２の検出領域は主にダニの死骸・ふんを検出対象とした検出領域であり、第３の検出領域は主に微生物を検出対象とした検出領域である。

第１の捕集器における分離粒子径をＤ１と設定することで第１の捕集器では粒子径Ｄ１よりも大きい粒子が分離されて捕集され、その他の粒子、つまり、粒子径Ｄ１よりも小さい粒子を含んだ空気が排気される。

第１の捕集器に対して下流側に直列に接続した第２の捕集器における分離粒子径をＤ２と設定することで、第２の捕集器では粒子径Ｄ１よりも小さい粒子を含んだ空気から粒子径Ｄ２よりも大きい粒子が分離されて捕集される。つまり、粒子径がＤ２からＤ１の間にある粒子が分離されて捕集され、その他の粒子、つまり、粒子径がＤ２よりも小さい粒子を含んだ空気が排気される。

第２の捕集器に対して下流側に直列に第３の捕集器を接続しておくことで、第３の捕集器には粒子径がＤ２よりも小さい粒子を含んだ空気が導入される。つまり、第３の捕集器では、粒子径がＤ２よりも小さい粒子が捕集される。

なお、本例のように最下流の捕集器１００の検出領域が粒子径の最大径のみ特定される領域である場合（粒子径Ｄ２よりも小さい粒子、等）、当該最下流の捕集器１００は分離の必要がないため、サイクロンである分離機能を備えず、集塵機能のみを備えてもよい。

各捕集器の有する集塵機構で分離された検出対象の粒子が基板上に捕集される。基板上の粒子から生物由来の粒子の量を検出することで、それぞれの検出領域に該当する粒子径の生物由来の粒子の量が検出される。

なお、以降では、分離機構としてサイクロンを用いる例について説明する。しかしながら、分離機構はサイクロンに限定されるものではない。他の例として、フィルタを用いてもよいし、バーチャルインパクタが用いられてもよい。

バーチャルインパクタを採用する例の場合、導入された外部空気が噴出ノズル内で加速されて、噴出ノズルから対向ノズルへ向かう方向に噴出される。噴出された空気中の粒子には噴出ノズルから対向ノズルに向かう方向に慣性力が作用する。一方、噴出ノズルから対向ノズルへ向かう方向とは異なる向きに第２の気流を発生されることで、噴出ノズルから噴出された空気中の粒子には第２の気流の方向へ向かう吸引力が生じる。そして、噴出ノズルから噴出された空気中の粒子のうち、第２の気流方向の吸引力よりも慣性力が勝る粒子は対向ノズル方向に進み、慣性力よりも第２の気流方向の吸引力が勝る粒子は第２の気流方向へ進むことで、これら粒子が分離される。

＜課題の説明＞
図１に説明されたサイクロンでは、旋回流で生じる遠心力によって、分離粒子径Ｄｐｃよりも粒子径の大きい粒子は外筒の壁面を旋回しながら下降し、底面に堆積する。

分離された粒子はさらに生物由来の粒子を検出する処理に用いられるため、分離した粒子を外筒底面のできるだけ中央部に集めておく必要がある。

発明者はサイクロンで分離された粒子の外筒内での分布を確認するために、サイクロンを用いて、空気中の花粉を分離する実験を行なった。分離実験に際して、発明者は、成型しやすい装置として、外筒の形状が円錐形状ではなく円筒形状のサイクロンを用いた。

図３は、発明者による実験後の外筒底面を撮影した写真である。サイクロンがこの形状の場合、図３に示されるように、分離された粒子は底面の縁と反転上昇流が通過する中央部とに分布することが分かった。つまり、底面中央部のみならず、底面の縁にも堆積することが分かった。これは、底面付近には反転流や渦流が起こり、壁面より落下し底面の縁部に堆積した一部が、この流れによって中央部に集められるため、と考えられる。発明者はこの実験に加えてサイクロンによる粒子分離のシミュレーションも行ない、その際にも、縁部より中央部に集まる粒子の動きが観察されている。

そのため、発明者は、外筒底面をそのまま次段階である生物由来の粒子を検出する処理に用いると検出対象の粒子が存在する面積が広がり、検出処理を行なう範囲が広くなったり、検出精度が落ちたりするという課題が生じることを見出した。

そこで、本実施の形態にかかる検出装置は、外筒の形状が円錐形状ではなく円筒形状（または略円筒形状）である、成型しやすいサイクロンを用いて分離した粒子から生物由来の粒子を検出する処理を容易にするため、当該サイクロンを利用して設定した範囲に分離された粒子を集め、それによって精度よく生物由来の粒子を検出することを目的としている。

＜装置の全体構成＞
上の課題を解決するため、本実施の形態にかかる検出装置１は、分離機構と集塵機構とを有する捕集器を含む。

図４は、本実施の形態にかかる検出装置１の構成の具体例を示す図である。
図４を参照して、検出装置１は、エア管２００で直列に接続された捕集器１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ（これらを代表させて捕集器１００と称する）と、気流発生装置としてのファン３００と、測定器４００と、これらを制御するための、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１およびメモリ５２を有する制御装置５００とを含む。

捕集器１００は、それぞれ、導入孔１０１および排気孔１０２を有する。捕集器１００Ａの排気孔１０２と捕集器１００Ｂの導入孔１０１とがエア管２００で接続され、捕集器１００Ｂの排気孔１０２と捕集器１００Ｃの導入孔１０１とがエア管２００で接続されている。これによって、捕集器１００Ａの導入孔１０１から捕集器１００Ｃの排気孔１０２までが連続した１本の流路を構成する。

ファン３００は上記流路のいずれの位置に配備されてもよいが、本例では図２に示されたように、捕集器１００Ａの導入孔１０１の近傍に配備されるものとする。

制御装置５００は、捕集器１００、ファン３００、および測定器４００と電気的に接続され、これらの駆動を制御する。

詳しくは、制御装置５００は、捕集器１００での集塵動作を制御するための機能である捕集制御部５０２と、図示しないファンモータの動作を制御してファン３００による検出装置１への空気の導入の開始／終了や流量を制御するための機能であるファン制御部５０１と、後述する測定器４００での測定動作を制御するための機能である測定制御部５０３とを含む。

ファン３００が制御装置５００での制御に従って駆動されることで、検出装置１外の空気が捕集器１００Ａの導入孔１０１から装置内に導入し、図中の矢印で表わされた向きにエア管２００を経て各捕集器１００を順に移動して、捕集器１００Ｃの排気孔１０２から装置外に排気される。これにより、上記経路が流路として機能する。なお、以降の説明において、上記流路の捕集器１００Ａ側を「上流」または「上流側」、および捕集器１００Ｃ側を「下流」または「下流側」とも称する。

なお、制御装置５００は、後述する捕集器１００から測定器４００まで基板を搬送するための機構にも電気的に接続され、この駆動も制御する。

＜捕集器の構成＞
図５は、捕集器１００の構成の具体例を示す図である。図５（Ａ）を参照して、捕集器１００は、図１を用いて説明された分離機構としてのサイクロンの形状を有する。すなわち、上端が閉じられた円筒形（または略円筒形）の外筒に、それよりも直径が小さい内筒が差し込まれた形状を有しており、開いた内筒の上端が排気孔１０２を構成している。つまり、内筒が排気管として機能する。

捕集器１００Ａの内筒径Ｄｄ、つまり排気孔１０２の孔径、外筒径Ｄｃ、および導入孔１０１の断面積Ａｉは、分離粒子径Ｄｐｃが粒子径Ｄ１となるような大きさである。また、捕集器１００Ｂの内筒径Ｄｄ、つまり排気孔１０２の孔径、外筒径Ｄｃ、および導入孔１０１の断面積Ａｉは、分離粒子径Ｄｐｃが粒子径Ｄ２となるような大きさである。

制御装置５００は、この形状の捕集器１００Ａの分離粒子径Ｄｐｃが粒子径Ｄ１となり、この形状の捕集器１００Ｂの分離粒子径Ｄｐｃが粒子径Ｄ２となる流速ｖｉでそれぞれの導入孔１０１に空気を導入するような駆動量でファン３００を駆動させる。これによって、捕集器１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの順に検出装置１外の空気が流速ｖｉで導入され、捕集器１００Ａでは上記第１の検出領域である粒子径Ｄ１以上の粒子が導入された空気から分離され、捕集器１００Ｂでは上記第２の検出領域である粒子径Ｄ２から粒子径Ｄ１までの粒子が導入された空気から分離され、捕集器１００Ｃには上記第３の検出領域である粒子径Ｄ２以下の粒子が導入される。

さらに、捕集器１００は、集塵機構として、針状電極である放電電極１７と、外筒の底面に着脱可能に設けられた捕集治具１２、および高圧電源２を含む。外筒の底面の中央付近には図示しない集塵孔が設けられ、捕集治具１２は当該集塵孔を塞ぐように取り付けられる。

放電電極１７は高圧電源２の負極に電気的に接続される。高圧電源２の正極は接地される。これにより、捕集器１００内に導入された空気中の浮遊粒子は放電電極１７付近にて負に帯電される。

捕集治具１２は、導電性の透明の皮膜を有する、ガラス板などからなる支持基板である。皮膜は接地される。これにより、放電電極１７と捕集治具１２と間に電位差が発生し、これらの間に図５（Ａ）の矢印Ｅに示される向きの電界が構成される。負に帯電された空気中の浮遊粒子は静電気力で捕集治具１２の方向に移動して導電性の皮膜に吸着され、捕集治具１２上に捕集される。

捕集治具１２は、後述する測定器４００へ移動させるための駆動機構に接続されており、当該駆動機構が駆動することによって捕集器１００の底面から離れ、測定器４００へ移動する。

支持基板は、ガラス板には限定されず、その他、セラミック、金属等であってもよい。また、支持基板表面に形成される皮膜は、透明に限定されない。他の例として、支持基板は、金属皮膜をセラミック等の絶縁材料の上に形成して構成されてもよい。また、支持基板が金属材料の場合は、その表面に皮膜を形成する必要もない。具体的には、支持基板として、シリコン基板、ＳＵＳ（Stainless Used Steel）基板、銅基板などが利用できる。

好ましくは、図５（Ａ）に示されるように、捕集器１００には、針状電極である放電電極１７を可動とするための駆動部１７Ａがさらに含まれる。駆動部１７Ａは、制御装置５００と電気的に接続され、その制御信号に従って駆動して放電電極１７を放電状態と収納状態とに切替える。

図５（Ｂ）には、放電電極１７の収納状態が示されている。図５（Ｂ）を参照して、一例として駆動部１７Ａは捕集器１００の外筒の外側またはその壁面に極めて近い位置に設けられ、放電電極１７を掛持する部材の放電電極１７とは逆側の端を、底面と平行または略平行の面内で可動に把持している。そして、制御装置５００からの制御信号に従って当該部材を移動させて、図５（Ｂ）に示されたように、放電電極１７が捕集器１００の内壁に極めて近い位置となる状態とさせる。この状態を放電電極１７の収納状態と称する。

検出装置１において分離処理を行なう際、つまり、捕集器１００に外部空気を導入して旋回流を生じさせている際に放電電極１７を収納状態とすることで、放電電極１７が旋回流の妨げとなることを抑えることができ、より精度よく粒子の分離が可能となる。

なお、放電電極１７の収納状態は図５（Ｂ）に表わされた状態に限定されるものではなく、他の収納状態であってもよい。そして、駆動部１７Ａは、他の収納状態となるような駆動部であってよい。他の収納状態としては、たとえば、捕集器１００の外部に完全に移動させた状態であってもよいし、放電電極１７を掛持する部材と同じ向きにした上で当該部材を捕集器１００の内壁に沿って上方向または下方向に向けた状態であってもよい。

なお、放電電極１７は、一例として針状電極が挙げられている。針状電極である放電電極１７を用いることによって、帯電した粒子を捕集治具１２の放電電極１７に対面する、（後述する）発光素子の照射領域１５に対応したきわめて狭い範囲に吸着させることができる。

図６は、放電電極１７の形状の他の例を表わした図である。放電電極１７の形状の他の例として、たとえば、図６（Ａ）に示されるような捕集器１００の断面と同じサイズのメッシュ形状の部材で掛持されたメッシュ状の電極であってもよいし、図６（Ｂ）に示されるような内筒下端から掛持されたリング状の電極であってもよい。または、内筒下端そのものが電極として利用されてもよい。

このような形状とすることで、検出装置１において分離処理を行なう際に収納状態としなくても、生じる旋回流の妨げとなることを抑えることができる。

＜測定器の構成＞
図７は、測定器４００の構成の具体例を示す図である。図７を参照して、測定器４００は、加熱機構としてのヒータ９１と、光源である発光素子６と、受光素子９と、受光素子９の受光方向に備えられ、捕集機構により捕集治具１２上に捕集された浮遊微粒子に発光素子６から照射することにより生じる蛍光を受光素子９に集光するための集光レンズ（またはレンズ群）８とを含む。その他、発光素子６の照射方向に備えられ、発光素子６からの光を平行光にする、または所定幅とするためのレンズ（またはレンズ群）、アパーチャ、照射光が受光素子９に入り込むのを防ぐためのフィルタ（またはフィルタ群）などが含まれてもよい。これらの構成は従来技術を応用できる。集光レンズ８は、プラスチック樹脂製またはガラス製でよい。

また、測定器４００には、捕集器１００からその底部に設けられた捕集治具１２を測定器４００内まで移動させるための、制御装置５００と電気的に接続された図示しない駆動機構が含まれる。制御装置５００からの制御信号に従って当該駆動機構が駆動することで、捕集治具１２は図７に示されるように測定器４００内まで移動してセットされる。

ヒータ９１は、測定器４００内にセットされた捕集治具１２上に吸着されている空気中の浮遊粒子を加熱し得る位置であって、少なくとも加熱時には発光素子６、受光素子９等のセンサ機器から何かによって隔てられる位置に配備される。好ましくは、図７に表わされたように、捕集治具１２を間に挟んで発光素子６、受光素子９等のセンサ機器から遠い側に配備される。このようにすることにより加熱時にヒータ９１は捕集治具１２によって発光素子６、受光素子９等のセンサ機器から隔てられ、それにより発光素子６、受光素子９等への熱の影響を抑えることができる。

ヒータ９１は制御装置５００に電気的に接続され、制御装置５００からの制御信号に従って加熱量（加熱時間、加熱温度等）が制御される。ヒータ９１としては、好適にはセラミックヒータが用いられる。以降の説明ではヒータ９１としてセラミックヒータが想定されているが、その他、遠赤外線ヒータや遠赤外線ランプなどであってもよい。

発光素子６は制御装置５００に電気的に接続され、制御装置５００からの制御信号に従って発光が制御される。発光素子６は、半導体レーザまたはＬＥＤ素子を含む。波長は、微生物を励起して蛍光を発させるものであれば、紫外または可視いずれの領域の波長でもよい。好ましくは、特開２００８−５０８５２７号公報に開示されているように、微生物中に含まれ、蛍光を発するトリプトファン、ＮａＤＨ、リボフラビン等が効率よく励起される３００nmから４５０nmである。受光素子９は、従来用いられている、フォトダイオード、イメージセンサなどが用いられる。

受光素子９は制御装置５００に電気的に接続されて、受光量に比例した電流信号を制御装置５００に対して出力する。従って、導入された空気中に浮遊し、捕集治具１２表面に捕集された粒子に発光素子６から光が照射されることによって該粒子から発光された蛍光は、受光素子９において受光され、制御装置５００においてその受光量が検出される。

発光素子６の発光は捕集治具１２の表面に照射され、捕集治具１２上に照射領域１５を形成する。照射領域１５の形状に限定はなく、円形、楕円形、四角形などであってよい。照射領域１５は特定のサイズに限定されないが、好ましくは、円の直径または楕円の長軸方向の長さまたは四角形の１辺の長さが約０．０５mmから５０mmである。

測定器４００内にセットされた捕集治具１２表面に触れる位置には、捕集治具１２表面をリフレッシュするためのブラシ６０が設けられる。ブラシ６０は、制御装置５００によって制御される図示しない移動機構に接続され、図中の両側矢印に示されるように、すなわち、捕集治具１２上を往復するように移動する。これにより、捕集治具１２表面に付着した埃や微生物が取り除かれる。

＜捕集器での検出原理＞
ここで、捕集器１００における検出原理について説明する。

特開２００８−５０８５２７号公報にも開示されているように、空気中に浮遊する生物由来の粒子は、紫外光または青色光が照射されることで蛍光を発することは従来から知られている。しかし、空気中には化学繊維の埃など同様に蛍光を発するものが浮遊しており、蛍光を検出するのみでは、生物由来の粒子からのものであるか化学繊維の埃などからのものであるかが区別されない。

図８〜図１７は、生物由来の粒子と化学繊維の埃などとのそれぞれに対して加熱処理を施し、加熱の前後で実際に測定された蛍光の変化を示している。測定の結果より、埃は加熱処理によって蛍光強度が変化しないのに対して、生物由来の粒子は加熱処理によって蛍光強度が増加することが見出された。

具体的に、図８は、生物由来の粒子としての大腸菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前（曲線７９）および加熱処理後（曲線７２）の蛍光スペクトルの測定結果である。図８に表わされた測定結果より、加熱処理を施すことによって大腸菌からの蛍光強度が大幅に増加していることが分かった。また、図９（Ａ）に示された加熱処理前の蛍光顕微鏡写真と、図９（Ｂ）に示された加熱処理後の蛍光顕微鏡写真との比較によっても、加熱処理を施すことによって大腸菌からの蛍光強度が大幅に増加していることが明らかとなっている。

同様に、図１０は、生物由来の粒子としてのバチルス菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前（曲線７３）および加熱処理後（曲線７４）の蛍光スペクトルの測定結果であり、図１１（Ａ）が加熱処理前、図１１（Ｂ）が加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。また、図１２は、生物由来の粒子としてのアオカビ菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前（曲線７５）および加熱処理後（曲線７６）の蛍光スペクトルの測定結果であり、図１３（Ａ）が加熱処理前、図１３（Ｂ）が加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。また、生物由来の粒子としてのスギ花粉を２００℃にて５分間加熱処理したときの、図１４（Ａ）が加熱処理前、図１４（Ｂ）が加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。これらに示されるように、他の生物由来の粒子でも大腸菌と同様に加熱処理によって蛍光強度が大幅に増加することが分かった。

これに対して、図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）は、それぞれ、蛍光を発する埃を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前（曲線７７）および加熱処理後（曲線７８）の蛍光スペクトルの測定結果であり、図１６（Ａ）が加熱処理前、図１６（Ｂ）が加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。図１５（Ａ）に示された蛍光スペクトルと図１５（Ｂ）に示された蛍光スペクトルとを重ねると図１７に示されるように、これらはほぼ重なることが検証された。すなわち、図１７の結果や図１５（Ａ）と図１５（Ｂ）との比較に示されるように、埃からの蛍光強度は加熱処理の前後において変化がないことが分かった。

捕集器１００における検出原理として上述の現象が応用される。すなわち、空気中では、埃と、生物由来の粒子が付着した埃と、生物由来の粒子とが混合されている。上述の現象を基にすると、捕集した粒子に蛍光を発する埃が混ざっている場合、加熱処理前に測定される蛍光スペクトルには、生物由来の粒子からの蛍光と蛍光を発する埃からの蛍光とが含まれ、生物由来の粒子を化学繊維の埃などから区別して検出することができない。しかしながら、加熱処理を施すことで生物由来の粒子だけが蛍光強度が増加し、蛍光を発する埃の蛍光強度は変化しない。そのため、加熱処理前の蛍光強度と所定の加熱処理後の蛍光強度との差を測定することで、生物由来の粒子の量を求めることができる。

＜機能構成＞
図４に示されたように、制御装置５００は、捕集器１００での集塵動作を制御するための捕集制御部５０２と、ファン３００による検出装置１への空気の導入の開始／終了や流量を制御するためのファン制御部５０１と、測定器４００での測定動作を制御するための測定制御部５０３とを含む。

具体的に、ファン制御部５０１は、予め記憶している制御量で図示しないファンモータを駆動させて、所定時間、または操作者からの終了の指示があるまで、ファン３００を回転させる。これによって、分離動作が行なわれる。すなわち、捕集器１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃにこの順で外部空気が導入される。捕集器１００では旋回流が生じて、それによって、それぞれ、第１の検出領域の粒子径の粒子、第２の検出領域の粒子径の粒子、および第３の検出領域の粒子径の粒子が分離されて底面に堆積される。

捕集制御部５０２は高圧電源２と放電電極１７との間に設けられる図示しないスイッチおよび／または高圧電源２と捕集治具１２と間に設けられる図示しないスイッチに電気的に接続されて、その開閉を制御する。捕集制御部５０２が当該スイッチを閉塞することで集塵動作が行なわれる。すなわち、当該スイッチが閉塞されることで、放電電極１７から放電され、放電電極１７付近の粒子が負に帯電される。また、放電電極１７と捕集治具１２と間に電位差が発生することで生じた電界によって負に帯電された粒子が捕集治具１２の方向に移動する。これにより、捕集器１００内の粒子が捕集治具１２の放電電極１７に対応した位置に吸着する。

また、捕集制御部５０２は駆動部１７Ａに電気的に接続されて、その駆動を制御する。これにより、放電電極１７が放電状態と収納状態とに切替わる。

測定制御部５０３は、受光素子９からの信号に基づいて生物由来の粒子の量を算出する。また、所定のタイミングで発光素子６に発光をさせる。

図１８は、制御装置５００の測定制御部５０３の構成の具体例を示す図である。図１８は、測定制御部５０３の機能の一部が主に電気回路であるハードウェア構成で実現される例が示されている。しかしながら、制御装置５００の機能のすべてが、制御装置５００に含まれるＣＰＵ５１がメモリ５２に記憶されているプログラムを実行することによって実現される、ソフトウェア構成であってもよいし、制御装置５００の機能のすべてが主に電気回路であるハードウェア構成で実現されてもよい。

図１８を参照して、測定制御部５０３は、大きくは、受光素子９からの信号を処理するための信号処理部３０と、測定器４００の制御や算出処理などを行なうための検出処理部４０とから構成される。

信号処理部３０は、受光素子９に接続される電流−電圧変換回路３４と、電流−電圧変換回路３４に接続される増幅回路３５とを含む。

検出処理部４０は、記憶部４２、クロック発生部４７、および制御部４９を含む。さらに、検出処理部４０は図示しない検出動作の開始の指示を入力するためのスイッチからの入力信号を受け付けるための入力部４４と、ヒータ９１や捕集治具１２の移動機構を駆動させるための駆動部４８とを含む。

捕集治具１２上に捕集された粒子に対して発光素子６から照射されることで、照射領域１５にある当該粒子からの蛍光が、受光素子９に集光される。受光素子９から、受光量に応じた電流信号が信号処理部３０に対して出力される。電流信号は、電流−電圧変換回路３４に入力される。

電流−電圧変換回路３４は、受光素子９から入力された電流信号より蛍光強度を表わすピーク電流値Ｈを検出し、電圧値Ｅｈに変換する。電圧値Ｅｈは増幅回路３５で予め設定した増幅率に増幅され、検出処理部４０に対して出力される。検出処理部４０は信号処理部３０から電圧値Ｅｈの入力を受け付けて、順次、記憶部４２に記憶させる。

クロック発生部４７はクロック信号を発生させ、制御部４９に対して出力する。制御部４９は、クロック信号に基づいたタイミングでヒータ９１のＮＯ／ＯＦＦを行なったり、捕集治具１２を移動させたりするための制御信号を駆動部４８に対して出力する。

制御部４９は算出部４１を含む。算出部４１は、記憶部４２に記憶された電圧値Ｅｈを用いて、導入された空気中の微生物量を算出する。

＜検出動作＞
図１９は、本実施の形態にかかる検出装置１での検出動作の流れを示すフローチャートである。図１９のフローチャートに示された動作は、制御装置５００のＣＰＵ５１がメモリ５２に記憶されているプログラムを読み出して実行することによって実現される。

図１９を参照して、図示しないスイッチから検出動作の開始を指示する操作信号が入力されるなどによって検出動作が開始すると、ステップＳ０５でＣＰＵ５１は操作信号などに基づいて検出対象とする粒子径の領域を決定する。そして、ステップＳ１０でＣＰＵ５１は分離動作を実行する。

ステップＳ１０では、ＣＰＵ５１は予め記憶している駆動量で、予め設定されている捕集時間、図示しないファンモータを駆動させる。これによって、上記捕集時間、所定の流速ｖｉで捕集器１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの順に外部空気が導入され、それぞれの捕集器１００で順に、設定されている分離粒子径Ｄｐｃよりも大きな粒子径の粒子、つまり、それぞれの捕集器１００に設定されている検出領域の粒子径の粒子が分離される。なお、このとき、ＣＰＵ５１は、放電電極１７を収納状態とする。

上記捕集時間が終了するとステップＳ１０の分離動作が終了する。すなわち、ファンモータの駆動を終了する。

その後、ステップＳ２０でＣＰＵ５１は、集塵動作を実行する。ステップＳ２０では、放電電極１７を放電状態とした後、予め設定されている時間、高圧電源２と放電電極１７との間に設けられる図示しないスイッチおよび／または高圧電源２と捕集治具１２と間に設けられる図示しないスイッチを閉塞する。これによって、放電電極１７から放電され、放電電極１７付近の粒子が負に帯電される。また、放電電極１７と捕集治具１２と間に電位差が発生することで生じた電界によって負に帯電された粒子が捕集治具１２の方向に移動し、捕集治具１２表面の照射領域１５に対応した狭い範囲に捕集される。

上記設定されている時間が終了するとステップＳ２０の集塵動作が終了する。すなわち、上記スイッチを開放し、放電電極１７からの放電を終了する。

なお、この説明ではステップＳ２０においてＣＰＵ５１が放電電極１７を収納状態から放電状態とした後に放電し、捕集治具１２に集塵するものとしているが、ステップＳ２０でＣＰＵ５１は、さらに、付加的な動作を行なって放電による集塵を補助してもよい。

付加的な動作は、たとえば放電のみで捕集治具１２上への集塵が不完全であった場合などに行なわれる。具体的な動作として、ＣＰＵ５１は、図示しないファンモータを駆動させて捕集器１００内に微弱な空気流を発生させたり、図示しない駆動機構を駆動させて捕集器１００自体に振動を加えたり、などの動作を行なってもよい。

その後、ステップＳ３０でＣＰＵ５１は、測定動作を実行する。ステップＳ３０では、検出対象とする粒子径の対応した捕集器１００に備えられた捕集治具１２を当該捕集器１００から測定器４００に移動させる（ステップＳ３１）。その後、発光素子６に発光させ、規定の測定時間、受光素子９により蛍光を受光させる（ステップＳ３２）。発光素子６からの光は、捕集治具１２の表面の照射領域１５に照射され、捕集された粒子から蛍光が発光される。その蛍光強度Ｆ１に応じた電圧値が検出処理部４０に入力されて記憶部４２に記憶される。これにより、加熱前の蛍光量Ｓ１が測定される。

なお、上記測定時間はＣＰＵ５１に予め記憶されているものであってもよいし、図示しないスイッチの操作などによって入力、変更されるものであってもよい。

このとき、別途設けたＬＥＤ等の発光素子（図示せず）からの発光の、捕集治具１２表面の粒子が捕集されない反射領域（図示せず）からの反射光を、別途設けた受光素子（図示せず）で受光し、その受光量を参照値Ｉ０として用いてＦ１／Ｉ０を記憶部４２に記憶してもよい。参照値Ｉ０に対する比率を算出することで、発光素子や受光素子の温度、湿度等の環境条件や劣化等による特性変動に起因する蛍光強度の変動を補償することができるという利点が生じる。

上記測定時間が終了すると、ＣＰＵ５１は受光素子９での受光を終了し、捕集治具１２を予め規定した加熱処理時間、予め規定された温度で加熱する（ステップＳ３３）。

上記加熱処理時間が終了すると、ＣＰＵ５１はヒータ９１での加熱を終了し、上記ステップＳ３２と同様にして加熱後の捕集治具１２の表面からの蛍光強度Ｆ２に応じた電圧値が検出処理部４０に入力されて記憶部４２に記憶される（ステップＳ３４）。これにより、加熱後の蛍光量Ｓ２が測定される。

なお、ＣＰＵ５１は、上記ステップＳ３３での加熱の後、捕集治具１２を冷却するための動作を行ってもよい。捕集治具１２を冷却するための動作としては、図示しない冷却機構（たとえばファン等）が測定器４００に設けられる場合には、当該機構を駆動させる動作が該当する。また、捕集治具１２をいったん測定器４００階に移動させて外部の空気を触れさせることで冷却する動作であってもよい。また、上記加熱処理時間の後に所定の冷却時間をおいた後に、続く測定を行なうようにしてもよい。

上記ステップＳ３４で加熱後の蛍光量Ｓ２を測定すると、ＣＰＵ５１は、捕集治具１２表面のリフレッシュ動作を実行する（ステップＳ３５）。ステップＳ３５でＣＰＵ５１は捕集治具１２表面でブラシ６０を所定回数往復移動させる。

上記ステップＳ３５のリフレッシュ動作が完了すると、ＣＰＵ５１は捕集治具１２を測定器４００から捕集器１００に移動させる（ステップＳ３６）。これにより、開始の指示を受けると直ちに次の集塵動作（Ｓ２０）を開始することができる。

その後、ＣＰＵ５１は、記憶された蛍光強度Ｆ１と蛍光強度Ｆ２とを用いて、検出された生物由来の粒子の量を算出する（ステップＳ３７）。詳しくは、ＣＰＵ５１は、記憶された蛍光強度Ｆ１と蛍光強度Ｆ２との差分を増大量△Ｆとして算出する。上述のように、増大量△Ｆは生物由来の粒子量（粒子数または濃度等）に関連している。ＣＰＵ５１は、予め、図２０に表わされたような、増大量△Ｆと生物由来の粒子量（濃度）との対応関係を記憶しておく。そして、ＣＰＵ５１は、算出された増大量△Ｆと当該対応関係とを用いて得られる濃度を、算出対象としている捕集器１００に導入された空気中の、当該捕集器１００で分離される粒子径の生物由来の粒子の濃度として算出する。

増大量△Ｆと生物由来の粒子の濃度との対応関係は、予め実験的に決められる。たとえば、１ｍ³の大きさの容器内に、大腸菌やバチルス菌やカビ菌などの微生物の一種を、ネブライザを利用して噴霧し、微生物濃度をＮ個／ｍ³に維持して、当該検出装置１を用いて、上述の検出方法により上記捕集時間の間微生物を捕集する。そして、所定加熱量で捕集した微生物に対してヒータ９１によって加熱処理を施し、加熱前後の蛍光強度の増大量△Ｆを測定する。種々の微生物濃度について同様の測定がなされることで、図２０に示された増大量△Ｆと濃度（個／ｍ³）との関係が得られる。

増大量△Ｆと生物由来の粒子の濃度との対応関係は、図示しないスイッチの操作などによって入力されることで算出部４１に記憶されてもよい。また、いったん算出部４１に記憶された該対応関係が捕集制御部５０２により更新されてもよい。

算出部４１は、増大量△Ｆが差分△Ｆ１と算出された場合、図２０の対応関係から増大量△Ｆ１に対応する値を特定することで生物由来の粒子の濃度Ｎ１（個／ｍ³）を算出する。

ただし、増大量△Ｆと生物由来の粒子の濃度との対応関係は、粒子の種類（たとえば菌種）によって異なる可能性がある。そこで、算出部４１は、いずれかの生物由来の粒子を標準と規定して、増大量△Ｆと当該生物由来の粒子の濃度との対応関係を記憶する。これにより、様々な環境における生物由来の粒子の濃度が、標準を基準として換算された生物由来の粒子の濃度として算出される。その結果、様々な環境を比較することが可能となり、環境管理が容易となる。

なお、上述の例では増大量△Ｆには、所定の加熱量の加熱処理の前後の蛍光強度の差分が用いられているが、これらの比率が用いられてもよい。

＜変形例＞
以上の例では、図４に示されたように、測定器４００は捕集器１００とは別に設けられ、捕集器１００から捕集治具１２が図示しない駆動機構によって測定器４００まで運ばれるものとしている。このようにすることで、装置全体の構成を簡略化することができる。

しかしながら、装置構成は図４に示された構成に限定されない。
他の例として、各捕集器１００に測定器４００が備えられていてもよい。すなわち、各捕集器１００に測定器４００が接して設けられ、捕集器１００と測定器４００との間の壁面に捕集治具１２が移動可能な通路が設けられていてもよい。このようにすることで、捕集器１００から離れた位置にある測定器４００まで捕集治具１２を移動させるための駆動機構を不要とすることができる。なお、この場合、ヒータ９１を捕集治具１２と共に可動として加熱は捕集器１００内で行なわれ、測定器４００では蛍光を測定する動作が行なわれるようにしてもよい。このようにすることで、発光素子６や受光素子９の加熱によるダメージを抑えることができる。

＜実験＞
発明者は、この検出装置１に含まれる捕集器１００を用いて空気中から花粉を分離して捕集する実験を行なった。実験では、１０ｍｇの花粉を１ｍ³の捕集器１００をセットしたチャンバ内に噴霧した後に、捕集器１００で分離動作および集塵動作を行なった。捕集治具１２上の花粉の量は、目視で数を数えた。実験条件としては、高圧電源２の電圧を５ｋＶ、捕集器１００の導入孔１０１に空気を導入する流量を２０Ｌ（リットル）／ｍｉｎ、針状電極である放電電極１７から捕集治具１２の表面までの距離を１０ｍｍ、および分離動作のためにファン３００を稼動する時間を５分とした。そして、集塵動作を行なわず分離動作のみの場合の捕集治具１２の表面上の花粉の数、および分離動作の後に集塵動作を行なった場合の捕集治具１２の表面上の花粉の数を数えた。

実験の結果、集塵動作を行なわず分離動作のみの場合の捕集治具１２の表面上の花粉の数が１５６個と数えられ、分離動作の後に集塵動作を行なった場合の捕集治具１２の表面上の花粉の数が２８００個と数えられた。

この実験の結果より、集塵動作によって捕集治具１２の表面に効率的に花粉が集められることが確認された。そしてその結果、捕集治具１２を用いて測定器４００で測定動作を行なった場合に、集塵動作を行なった方が高精度で生物由来の粒子の量を測定できることがわかった。

＜実施の形態の効果＞
本実施の形態にかかる検出装置１が、捕集器１００において分離動作を行なった後に集塵動作を行なうことで、捕集治具１２上に効率的に粒子を集めて捕集することができる。そのため、その後の測定動作によって、高精度で生物由来の粒子の量を測定することができる。

また、検出装置１では、設定された分離粒子径の大きい順に上流側から複数の捕集器１００が直列に組み合わされることで、分離動作によって、上流側の捕集器１００から順に、それぞれ、粒子径の大きい検出領域ごとの粒子が分離されることになる。そのため、検出対象として粒子径の範囲を特定して、その範囲にある粒子のうちの生物由来の粒子の量、つまり、特定した生物由来の粒子の量を測定することが可能になる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１検出装置、２高圧電源、６発光素子、８集光レンズ、９受光素子、１２捕集治具、１５照射領域、１７放電電極、１７Ａ，４８駆動部、３０信号処理部、３４電圧変換回路、３５増幅回路、４０検出処理部、４１算出部、４２記憶部、４４入力部、４７クロック発生部、４９制御部、５２メモリ、６０ブラシ、７２，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９曲線、９１ヒータ、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ捕集器、１０１導入孔、１０２排気孔、２００エア管、３００ファン、４００測定器、５００制御装置、５０１ファン制御部、５０２捕集制御部、５０３測定制御部。

Claims

導入された空気から生物由来の粒子を検出するための検出装置であって、
当該検出装置内に外部空気を導入するために、所定の流速の気流を発生させるための気流発生装置と、
前記生物由来の粒子径の範囲の粒子を分離して捕集するための、捕集用部材と放電電極とを含んだ、１以上の捕集器と、
前記捕集された粒子の量を測定するための測定器と、
前記気流発生装置の動作を制御し、その後に前記放電電極に所定の電圧を印加して前記測定器で前記捕集部材によって捕集された前記粒子の量を測定するための制御装置とを備える、検出装置。
前記捕集器は、前記捕集用部材および前記放電電極を内包可能なサイクロン形状を有する、請求項１に記載の検出装置。
前記測定器は、
発光素子と、
蛍光を受光するための受光素子と、
前記捕集用部材を加熱するためのヒータとを含み、
前記放電電極に所定の電圧を印加する制御の後の前記捕集用部材に対して加熱処理を実行し、前記加熱の前後での、前記発光素子で照射された前記捕集用部材からの蛍光量の変化量に基づいて、前記捕集用部材で捕集された前記生物由来の粒子量を算出する、請求項１または２に記載の検出装置。
前記捕集器に含まれる前記捕集用部材は着脱可能であって、
前記捕集用部材を前記捕集器から前記測定器に移動させるための手段をさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載の検出装置。
前記捕集器は、前記捕集器に含まれる前記放電電極を、前記捕集器の内側と前記捕集器の外周側との間で移動させるための駆動機構をさらに含み、
前記制御装置は、前記気流発生装置を動作させる制御の実行前に前記放電電極を前記捕集器の外周側まで移動させ、前記気流発生装置を動作させる制御の後、前記放電電極に所定の電圧を印加する制御の実行前に、前記放電電極を前記捕集器の外周側から前記捕集器の内側まで移動させる、請求項１〜４のいずれかに記載の検出装置。
前記１以上の捕集器として、前記導入された外部空気から前記生物由来の粒子の粒子径の属する粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも粒子径の大きい粒子を分離するための第１の捕集器と、前記導入された外部空気から前記生物由来の粒子の粒子径の属する粒子径の範囲のうちの最小の粒子径よりも粒子径の大きい粒子を分離するための第２の捕集器とを備え、
前記測定器は、前記制御装置における前記放電電極に所定の電圧を印加する制御の後の前記第２の捕集器に含まれる前記捕集用部材の表面に吸着された粒子から前記生物由来の粒子の量を測定する、請求項１〜５のいずれかに記載の検出装置。
サイクロンを含んだ検出装置を用いて前記検出装置に導入された空気から生物由来の粒子を検出する検出方法であって、
前記サイクロンに空気を導入することで、前記導入された空気から分離粒子径よりも大きい粒子を分離するステップと、
放電電極に印加することで、前記分離された粒子を帯電させて、前記放電電極と電位差を有する捕集用部材に前記粒子を吸着させるステップと、
前記粒子が吸着した前記捕集用部材を発光素子で照射して前記捕集用部材表面からの蛍光量を受光するステップと、
前記捕集用部材を加熱し、前記加熱の後の前記捕集用部材を発光素子で照射して前記捕集用部材表面からの蛍光量を受光するステップと、
前記加熱の前後での前記蛍光量の変化量に基づいて、前記捕集用部材で捕集された前記生物由来の粒子量を算出するステップとを備える、検出方法。