JP2013223853A - 粒子捕集装置およびそれを備えた粒子検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な方法で放電能力を安定させること。
【解決手段】本発明の粒子検出装置１は、針電極１２と該針電極１２に対向する位置に設けられた捕集基板１１との間で粒子４０を帯電させて、該捕集基板１１上に粒子４０を捕集する装置であって、針電極１２と捕集基板１１とを内包する絶縁性の筐体２９と、筐体２９の外側の面であって、針電極１２の近傍に位置する面に設けられた導電性部材３０と、導電性部材３０を接地するＦＰＣケーブルとを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置に関する。

高電圧を針状電極と対向配置された平板電極との間に印加して、平板電極に空気中の粒子を捕集する粒子捕集装置が知られている。

また、マイナスイオンを発生するマイナスイオン発生装置が知られている。例えば、特許文献１には、電極付近にマイナスイオンが充満してマイナスイオンが発生しなくなることを、充満したマイナスイオンを除去するための送風機を設けることなく防止できるマイナスイオン発生装置が記載されている。特許文献１に記載のマイナスイオン発生装置は、電子放射を行なう高電圧電極を囲む絶縁性のダクト状構造物を備え、該ダクト状構造物を接地する手段を備える。高電圧電極を囲む絶縁性のダクト状構造物を接地することで、ダクト状構造物に付着したマイナスイオンが大地に逃がされることとなり、電極付近におけるマイナスイオンの充満を防いで、高電圧電極より安定的に放電が行われる。

特開２００２−３２４６５１号公報（２００２年１１月８日公開）

しかしながら、特許文献１の技術は、マイナスイオン発生装置であって、対向電極を有する粒子捕集装置ではないため、その放電能力の低下を防ぐ技術をそのまま適用することはできない。つまり、粒子捕集装置では、対向電極を備え、高電圧電極を囲む絶縁性の筐体の構造は複雑なものとなる。したがって、マイナスイオン発生装置におけるダクト状構造物のように、ダクト構造物を接地する手段と接続するだけでは、放電能力の低下を防ぐことができない。筐体における接地する手段と接続する位置が重要となり、電化を帯びることで、放電能力を低下させる原因となる部分と接地する手段を接続することが重要である。もちろん、筐体全体に導電性を持たせることで、筐体全体の電荷を効率良く逃がして、放電能力の低下を抑制できるが、コスト高となることは否めない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、安価な方法で放電能力を安定させることが可能な粒子捕集装置およびそれを備えた粒子検出装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明の粒子捕集装置は、高電圧電極と該高電圧電極に対向する位置に設けられた捕集電極との間で粒子を帯電させて、該捕集電極上に粒子を捕集する粒子捕集装置であって、前記高電圧電極と前記捕集電極とを内包する絶縁性の第１構造物と、前記絶縁性の第１構造物の外側の面であって、前記高電圧電極の近傍に位置する面に設けられた導電性部材と、前記導電性部材を接地する接地手段とを備える。

粒子の帯電時には、絶縁性の第１構造物内もマイナスに帯電し、高電圧電極が放電し難くなる。しかしながら、上記の構成によれば、導電性部材は、絶縁性の第１構造物の外側の面であって、高電圧電極の近傍に位置する面に設けられるので、絶縁性の第１構造物において高電圧電極の近傍の電荷を接地手段に逃がすことができる。これにより、絶縁性の第１構造物全体の電荷を逃さなくても、高電圧電極の放電能力が低下するのを防ぐことができる。したがって、安価な方法で放電能力を安定させることが可能な粒子検出装置を提供することができる。

また、本発明の粒子捕集装置において、前記導電性の第１構造物を接地する手段はＦＰＣケーブルである。

また、本発明の粒子捕集装置において、前記高電圧電極は、針状である。

また、本発明の粒子捕集装置は、前記捕集電極に対向する向きに空気の流れを形成する吸引部材をさらに備え、前記導電性部材は、前記吸引部材によって形成される空気の流れに干渉しない位置に設けられている。

上記の構成によれば、捕集電極以外に粒子が捕集されるのを防止することができる。

また、本発明の粒子捕集装置は、前記絶縁性の第１構造物に内包された絶縁性の第２構造物をさらに備え、前記絶縁性の第２構造物は、両端に開口を有する中空部材であり、前記両端の開口の一方は、前記捕集電極に対向し、前記絶縁性の第２構造物は、前記高電圧電極の少なくとも一部を内包する。具体的には、前記絶縁性の第２構造物は、前記両端の開口以外の貫通用開口を有し、前記高電圧電極は、前記絶縁性の第２構造物に非接触の状態で、前記貫通用開口を外部から内部に貫通している。

上記の構成によれば、高電圧電極が絶縁性の第２構造物に接触することなく貫通しているので、絶縁性の第２構造物に電荷が蓄積され、表面電位が大きくなるのを抑制することができる。これにより、高電圧電極の放電安定性および放電能力を向上させることができる。

また、本発明の粒子捕集装置において、前記高電圧電極は、その先端部を除いて、前記絶縁性の第２構造物よりも誘電率が高い被覆物質によって被覆されている。

上記の構成によれば、高電圧電極で発生した電荷は絶縁性の第２構造物ではなく、被覆部材に保持されるので、さらに高電圧電極の放電安定性を向上させることができる。

本発明は、安価な方法で放電能力を安定させることができるという効果を奏する。

加熱前後における空気中の粒子の蛍光強度の変化を示す図である。 捕集工程の一例を示す図である。 加熱前の蛍光測定工程の一例を示す図である。 加熱・冷却工程の一例を示す図である。 加熱後の蛍光測定工程の一例を示す図である。 リフレッシュ工程の一例を示す図である。 加熱前後の蛍光強度の増大量ΔＦと、生物由来の粒子濃度との関係を示すグラフである。 第１の実施形態における粒子検出装置の要部構成を示す図である。 第１の実施の形態における粒子検出装置を簡易的に示した図である。 導電性部材を筐体表面に配置した状態を示す簡易的な図である。 導電性部材の位置と放電電流との関係を示す図である。 第２の実施形態における粒子検出装置の一例を示す図である。 第１の実施形態における吸引筒と第２の実施形態における吸引筒との違いを説明するための図である。 平面視した状態における、針電極と捕集基板との重なりおよび針電極と捕集基板との距離を示す図である。 計測結果を示す図である。 第３の実施形態における粒子検出装置の一例を示す図である。

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。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

本実施の形態の粒子捕集装置を搭載した粒子検出装置は、花粉や微生物、カビといった生物由来の粒子を検出するための装置である。最初に、本実施の形態における粒子検出装置を用いて生物由来の粒子を検出する原理について説明する。

図１は、加熱前後における空気中の粒子の蛍光強度の変化を示す図である。図１（ａ）は、測定対象を生物由来の粒子としたものであり、図１（ｂ）は、測定対象を粉塵としたものである。

空気中に浮遊する生物由来の粒子に紫外光または青色光を照射すると、生物由来の粒子は蛍光を発する。しかしながら、空気中には化学繊維の埃など（以下、粉塵ともいう）の粒子も浮遊しており、生物由来の粒子と同様に蛍光を発する。このため、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のか粉塵からのものであるのかが区別されない。

生物由来の粒子および粉塵それぞれに対して加熱処理を施し、加熱前後における蛍光強度（蛍光量）の変化を測定した結果が図１（ａ），（ｂ）に示されている。図１（ａ）に示す点線は加熱前における生物由来の粒子の蛍光強度（蛍光量）の変化を示し、実線は加熱後における生物由来の粒子の蛍光強度の変化を示す。図１（ｂ）に示す点線は加熱前における粉塵の蛍光強度の変化を示し、実線は加熱後における粉塵の蛍光強度の変化を示す。

図１（ａ），（ｂ）に示されるように、粉塵から発せられる蛍光強度が加熱処理によって変化しないのに対して、生物由来の粒子から発せられる蛍光強度は、加熱処理によって増加する。このため、本実施の形態における粒子検出装置では、生物由来の粒子と粉塵とが混合する粒子に対して、加熱前後の蛍光強度を測定し、その差分を求めることにより、生物由来の粒子の量を特定する。

図２から図６は、生物由来の粒子を検出する工程を示す図である。まず、図２に示されるように、粒子４０を捕集基板（捕集電極）１１に捕集する捕集工程を実行する。捕集工程においては、高圧発生回路１３が針電極（高電圧電極）１２に高電圧を印加することにより、アースに接続された捕集基板１１と針電極１２との間に電位差を生じさせる。

この時、ファン（吸引部材）１７の回転により、空気を捕集基板１１に向けて導入すると、空気中に浮遊する粒子４０は、針電極１２の周囲にて帯電される。帯電された粒子４０は、静電気力によって捕集基板１１の表面に吸着される。捕集基板１１に吸着された粒子４０には、生物由来の粒子４０Ａと、化学繊維の埃などの粉塵４０Ｂとが含まれる。

次に、図３に示されるように、加熱前の粒子４０から発せられる蛍光の強度を測定する加熱前の蛍光測定工程を実行する。加熱前の蛍光測定工程においては、まず、移動機構（不図示）により捕集基板１１を検出位置に移動させる。そして、発光素子２１から捕集基板１１に捕集された粒子４０に向けて励起光を照射し、励起光の照射により粒子４０から発せられた蛍光をフレネルレンズ２５を通じて受光素子２４にて受光する。

次に、図４に示されるように、粒子４０を加熱し、冷却する加熱・冷却工程を実行する。加熱・冷却工程においては、移動機構により捕集基板１１の位置を捕集工程時の位置（以下、「捕集・加熱位置」という）に戻し、ヒータ１９を用いて捕集基板１１を介して粒子４０を加熱する。加熱後、ファン１７の回転により捕集基板１１上の粒子４０を冷却する。

次に、図５に示されるように、再度、捕集基板１１を検出位置に移動させ、加熱後の粒子４０から発せられる蛍光の強度を測定する加熱後の蛍光測定工程を実行する。加熱後の蛍光測定工程は、加熱前の蛍光測定工程と同様である。上述したように、粉塵４０Ｂから発せられる蛍光の蛍光強度が加熱処理によって変化しないのに対して、生物由来の粒子４０Ａから発せられる蛍光の蛍光強度は、加熱処理によって増加する。このため、本工程では、生物由来の粒子４０Ａについて、加熱前の蛍光測定工程（図３参照）で測定された蛍光強度よりも大きい値の蛍光強度が測定される。これにより、生物由来の粒子４０Ａの特定が可能である。

図７は、加熱前後の蛍光強度の増大量ΔＦと、生物由来の粒子濃度との関係を示すグラフである。図７を参照して、加熱前の蛍光強度と加熱後の蛍光強度との差から、蛍光強度の増大量ΔＦ１を算出する。予め用意した蛍光強度の増大量ΔＦと生物由来の粒子濃度Ｎとの関係に基づき、算出された増大量ΔＦ１に対応する生物由来の粒子濃度Ｎ１を特定する。なお、増大量△Ｆと生物由来の粒子濃度Ｎとの対応関係は、予め実験的に決められる。

次に、図６に示されるように、再度、捕集基板１１を捕集・加熱位置に移動させ、加熱後の蛍光測定工程を終えた粒子４０を捕集基板１１から除去するリフレッシュ工程を実行する。リフレッシュ工程においては、超音波振動子２０によって捕集基板１１を振動させることにより、捕集基板１１上から移動させる。なお、リフレッシュ工程は、捕集・加熱位置で実施するのではなく、捕集・加熱位置および検出位置とは異なる第３の位置で実施してもよい。

［粒子検出装置の構成について］
次に、本実施の形態における粒子検出装置の構成について図８に基づいて説明する。図８は、第１の実施の形態における粒子検出装置の要部構成を示す図である。

図８に示すように、粒子検出装置１は、捕集基板１１、捕集部１４、ファン１７、筒状の吸引筒（絶縁性の第２構造物）１８、ヒータ１９および超音波振動子２０が内部に設けられる筐体（絶縁性の第１構造物）２９と、筐体２９の外部に取り付けられる導電性部材３０と、蛍光検出部２７とを備える。ここで、粒子捕集装置は、捕集基板１１、捕集部１４、ファン１７、筒状の吸引筒１８、ヒータ１９、超音波振動子２０、筐体２９および導電性部材３０で構成される。また、粒子検出装置１は、上記の移動機構を備えていてもよいが、発明の特徴点とは関係がないため当該部材を図示していない。

なお、本実施の形態における粒子検出装置１は、生物由来の粒子４０Ａを検出するための装置単体として用いられてもよいし、空気清浄機やエアーコンディショナ、加湿器、除湿機、掃除機、冷蔵庫、テレビなどの家電製品に組み込まれてもよい。

捕集基板１１は、生物由来の粒子４０Ａと化学繊維の埃などの粉塵４０Ｂとが混合した粒子４０が捕集される捕集部材として設けられている。捕集基板１１は、ガラス板と、ガラス板の表面に形成された導電性の透明被膜とから構成され、アースに接続される。

なお、ガラス板の形状は特に限定されないが、粒子４０を捕集できる程度の面積を有するのであればどのような形状であっても良い。また、ガラス基板の表面に形成される被膜は、透明被膜に限定されず、例えば、セラミック等で構成される金属被膜であってもよい。また、捕集基板１１は金属で構成されていてもよい。この場合、被膜の形成は、不要である。

また、捕集基板１１は、不図示の移動機構により、捕集・加熱位置と検出位置との間を移動させられる。

捕集部１４は、捕集工程（図２参照）を実行し、空気中に含まれる粒子４０を捕集基板１１に捕集する。捕集部１４は、電源部としての高圧発生回路１３と、放電電極としての針電極１２とを有する。

高圧発生回路１３は、絶縁性の筐体２９と絶縁性の吸引筒１８との間に配置され、針電極１２が電気的に接続される。針電極１２は、ニードル状の形状の電極であり、吸引筒１８の側面の外部から貫通して吸引筒１８の内部に達する。高圧発生回路１３は、高電圧を針電極１２に印加する。これにより、針電極１２から電子が放出され、放出された電子が空気中の酸素分子や水分子に衝突することで、マイナスイオンが発生する。これにより、空気中で発生したマイナスイオンが、浮遊する粒子４０に付着し、粒子がマイナスに帯電する。帯電した粒子４０は、アースに接続された、捕集基板１１の被膜に引き付けられ、捕集基板１１上に付着する。

ファン１７は、筐体２９の下部に形成された開口部に設けられ、正転方向および反転方向に回転駆動可能である。ファン１７は、その回転により装置の内部と外部との間で空気の流れを形成する。ファン１７は、捕集工程時において、反転方向に駆動する。ファン１７が反転方向に駆動されると、粒子検出装置１の外部の空気が筐体２９の上部に形成された開口部を通じて粒子検出装置１の内部に導入される。これにより、吸引筒１８には粒子４０を含む空気が導入される。

また、ファン１７は、リフレッシュ工程時において、正転方向に駆動する。ファン１７が正転方向に駆動されると、粒子検出装置１の内部の空気がファン１７を通じて粒子検出装置１の外部に排出される。これにより、生物由来の粒子４０Ａの検出を終えた粒子４０が捕集基板１１から除去される。

吸引筒１８は、その筒の上部が筐体２９の上部の開口部に位置し、筒の下部が捕集基板１１に対向する位置に設けられる。このため、捕集工程時においてファン１７が反転方向に駆動されることによって装置内部に導入される空気が、捕集基板１１に向けて案内される。したがって、帯電した粒子４０を捕集基板１１上に吸着させ易くすることができる。

ヒータ１９は、捕集基板１１の裏面に設けられ、加熱・冷却工程時（図４参照）において、捕集基板１１に捕集された粒子４０を加熱する。また、ヒータ１９によって加熱された捕集基板１１は、ファン１７によって吸引筒１８内に導入された空気により冷却される。

また、ヒータ１９は、捕集基板１１と共に、不図示の移動機構により、捕集・加熱位置と検出位置との間を移動させられる。

超音波振動子２０は、例えば小型モータ等であり、捕集基板１１の裏面に設けられる。超音波振動子２０は、駆動により捕集基板１１を振動させる。捕集基板１１を振動させることにより、捕集基板１１上に捕集された粒子４０を浮かせ、粒子４０を移動させる。

また、超音波振動子２０は、振動パターンが異なる複数の振動モードのいずれかに切り換えることが可能である。超音波振動子２０は、振動モードを適宣切り換えることにより、捕集基板１１上の粒子４０を搬送する方向、および、搬送する粒子４０の選別の少なくとも一方を変更する。ここで、粒子４０は、その重さと大きさ（接触面積）に基づいて、選別される。例えば、振動により、花粉とゴミ等とを捕集基板１１上において分離する。したがって、所定領域に所定の粒子を集めることと、所定の粒子についてその粒子量を測定することとが可能である。例えば、花粉の重さおよび大きさ程度の粒子を所定領域に集まるようにすることにより、他の粒子の影響を除去して正確な花粉量を求めることが可能となる。

また、超音波振動子２０は、捕集基板１１と共に、不図示の移動機構により、捕集・加熱位置と検出位置との間を移動させられる。

なお、ここでは、超音波振動子２０が捕集基板１１の裏面に設けられている場合を例に説明したが、その位置に限定するものではない。超音波振動子２０は、捕集基板１１を振動させて、粒子４０を除去したり、粒子４０を選別したりすることができる位置であれば、どの位置に配置されていても良い。例えば、図８に示すヒータ１９の下側（捕集基板１１との接着面の反対側）に超音波振動子２０が配置されていても良い。また、超音波振動子２０が、複数設けられていても良い。

蛍光検出部２７は、加熱前および加熱後の蛍光測定工程を実行するものであり、励起光源部２３および受光部２６から構成されている。励起光源部２３は、超音波振動子２０によって捕集基板１１の所定領域に捕集された粒子４０に向けて励起光を照射する。受光部２６は、励起光源部２３による励起光の照射に伴って粒子４０から発せられる蛍光を受光する。

励起光源部２３は、光源としての発光素子２１および集光レンズ２２を有する。発光素子２１としては、半導体レーザまたはＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子などが用いられる。発光素子２１から発せられる光は、生物由来の粒子４０Ａを励起して蛍光を発せ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を有してもよい。

受光部２６は、受光素子２４およびフレネルレンズ２５を有する。受光素子２４としては、フォトダイオードまたはイメージセンサなどが用いられる。

なお、超音波振動子２０による振動によって捕集基板１１上の所定領域に集められた粒子４０に対して照射する励起光を、集光レンズ２２で狭く絞ることにより光強度を強めるようにしてもよい。これにより、同じ捕集基板１１の大きさであっても、より高感度の測定が可能となる。

導電性部材３０は、筐体２９の外部のうち針電極１２の近傍に設けられ、アースに接続される。上述したように、高圧発生回路１３が針電極１２に高電圧を印加すると、針電極１２が放電し、マイナスイオンが発生する。マイナスイオンは、空気中の粒子４０に付着着してマイナスに帯電させることで、粒子４０を捕集基板１１上に捕集させるが、筐体２９にも付着し、筐体２９をもマイナスに帯電させてしまう。筐体２９がマイナスに帯電すると、筐体２９内部にマイナスイオンが充満し、針電極１２が放電し難くなるが、導電性部材３０が、針電極１２の近傍の筐体２９に設けられているので、筐体２９のうち針電極１２の近傍の部分における電荷をアースに逃がすことができる。これにより、筐体２９全体の電荷を逃さなくても、筐体２９のうち針電極１２の近傍部分の電荷を逃すことで、針電極１２の放電能力が低下するのを効果的に防ぐことができる。また、導電性部材３０が設けられている位置は、ファン１７が形成する空気の流れに干渉しない位置である。このため、導電性部材３０が設けられている筐体２９が捕集基板１１のように機能して、筐体２９の内壁に粒子４０が捕集されるのを防止することができる。なお、導電性部材３０のアースへの接続は、ＦＰＣケーブル（接地手段）を用いることができる。

図９は、第１の実施の形態における粒子検出装置を簡易的に示した図である。図９（ａ）が粒子検出装置の斜視図であり、図９（ｂ）が粒子検出装置の上面図である。ここでは粒子検出装置１が備える筐体２９の各頂点に、便宜上符号Ａ〜Ｈを付している。

図９（ａ），（ｂ）に示されるように、高圧発生回路１３は、筐体２９の頂点Ａ近傍に位置する。また、針電極１２は、その先端付近が捕集基板１１および筐体２９の開口部に対向する位置まで高圧発生回路１３から延伸している。捕集基板１１は、筐体２９の面ＥＦＧＨ上で、かつ、辺ＦＧ付近に設けられ、筐体２９の上部の開口部は、面ＡＢＣＤ上であり、かつ、辺ＢＣ付近に形成されている。

図１０は、導電性部材を筐体表面に配置した状態を示す簡易的な図である。導電性部材３０が筐体２９表面に配置される位置は、図１０（１）〜（８）それぞれで異なっている。なお、図１０の（１）〜（８）に示される粒子検出装置１の内部の配置位置は、図９に示したとおりである。

図１０（１）は、筐体２９の上部の開口部の周囲のうち筐体２９の辺ＡＤ側に導電性部材３０を配置した状態を示す。図１０（２）は、筐体２９の上部の開口部の周囲のうち筐体２９の辺ＢＣ側に導電性部材３０を配置した状態を示す。図１０（３）は、筐体２９の上部の開口部の周囲のうち筐体２９の辺ＡＢ側に導電性部材３０を配置した状態を示す。図１０（４）は、筐体２９の上部の開口部の周囲のうち筐体２９の辺ＣＤ側に導電性部材３０を配置した状態を示す。図１０（５）は、筐体２９の面ＡＢＦＥのうち頂点Ａ近傍に、辺ＡＥに沿って導電性部材３０を配置した状態を示す。図１０（６）は、筐体２９の面ＡＢＦＥのうち頂点Ｂ近傍に、辺ＢＦに沿って導電性部材３０を配置した状態を示す。図１０（７）は、筐体２９の面ＡＢＦＥのうち頂点Ｂ近傍に、辺ＡＢに沿って導電性部材３０を配置した状態を示す。図１０（８）は、筐体２９の上部の開口部の周囲であり、かつ、辺ＡＢを跨って導電性部材３０を配置した状態を示す。

図１０（１）〜（８）のうち導電性部材３０が針電極１２の近傍に位置するのが、図１０（３），（７），（８）である。図１１は、導電性部材の位置と放電電流との関係を示す図である。図１１に示されるように、針電極１２の近傍に導電性部材３０が位置する図１０（３），（７），（８）が他の場合よりも放電電流が大きくなることが結果として得られた。

以上説明したように、本発明の粒子検出装置１が備える粒子捕集装置は、針電極１２と該針電極１２に対向する位置に設けられた捕集基板１１との間で粒子４０を帯電させて、該捕集基板１１上に粒子４０を捕集する装置であって、針電極１２と捕集基板１１とを内包する絶縁性の筐体２９と、筐体２９の外側の面であって、針電極１２の近傍に位置する面に設けられた導電性部材３０と、導電性部材３０を接地するＦＰＣケーブルとを備える。

粒子４０の帯電時には、筐体２９内もマイナスに帯電し、針電極１２が放電し難くなる。しかしながら、導電性部材３０は、針電極１２の近傍であり、筐体２９の外側面に設けられるので、筐体２９において針電極１２の近傍の電荷をアースに逃がすことができる。これにより、筐体２９全体の電荷を逃さなくても、針電極１２の放電能力が低下するのを防ぐことができる。したがって、安価な方法で放電能力を安定させることができる。

なお、ファン１７は、捕集工程と、加熱工程時の冷却と、リフレッシュ工程とで兼用して用いられるので、粒子検出装置１の小型化や低コスト化を図ることができる。

＜第２の実施形態＞
図１２は、第２の実施形態における粒子検出装置の一例を示す図である。図１２（ａ）が正面図であり、図１２（ｂ）が図１２（ａ）のＡ−Ａ線の矢視図である。図１２に示す粒子検出装置１Ａが、図２に示す粒子検出装置１と異なる点は、吸引筒１８が吸引筒１８Ａに変更された点である（蛍光体検出部２７については図示せず）。吸引筒１８Ａは、吸引筒１８と同様に絶縁性を有する。

吸引筒１８Ａは、その筒の上部が筐体２９の上部の開口部に位置し、筒の下部が捕集基板１１に対向する位置に設けられる。また、吸引筒１８Ａは、側面に開口（貫通用開口）が設けられており、その開口は例えばスリット（貫通用開口）５１である。

図１３に示されるように、針電極１２の太さ（直径）と同等の横幅Ｗ１を有する吸引筒１８のスリットより、スリット５１の横幅Ｗ２は大きく設定されている。すなわち、スリット５１の横幅Ｗ２は、針電極１２の太さよりも大きい。このため、針電極１２を吸引筒１８Ａに非接触の状態でスリット５１を貫通させることができる。具体的には、針電極１２と吸引筒１８Ａとの最短の間隔が１ｍｍ以上であることが好ましい。

このように、針電極１２が吸引筒１８Ａに接触することなく貫通しているので、吸引筒１８Ａに電荷が蓄積され、表面電位が大きくなるのを抑制することができる。これにより、針電極１２の放電安定性および放電能力を向上させることができる。なお、ここでは開口がスリット５１である場合を例に説明したが、形状はスリット５１に限定するものではない。

ここで、針電極１２と吸引筒１８とが接触する粒子検出装置１および針電極１２と吸引筒１８Ａとが接触しない粒子検出装置１Ａそれぞれについて、針電極１２の放電時における捕集基板１１とアースとの間の電圧の計測方法および計測結果を説明する。粒子検出装置１，１Ａそれぞれについて、針電極１２と捕集基板１１との間隔（ｍｍ）、および、平面視による針電極１２と捕集基板１１との重なり量（ｍｍ）を複数種類のパラメータに設定し、針電極１２と捕集基板１１との間に４ｋＶ（１．５ｍｓ）の高電圧パルスを印加して、捕集基板１１とアースとの間の電圧を計測した。

なお、粒子検出装置１において、針電極１２の太さ（直径）および吸引筒１８のスリットの横幅Ｗ１を０．８ｍｍとした。粒子検出装置１Ａにおいて、針電極１２の太さを０．８ｍｍ、吸引筒１８Ａのスリット５１の横幅Ｗ２を２．５ｍｍ、針電極１２と吸引筒１８Ａとの間隔を５ｍｍとした。

図１４は、平面視した状態における、針電極と捕集基板との重なり量および針電極と捕集基板との距離を示す図である。図１４に示されるように、高さｈが針電極１２と捕集基板１１との距離を示し、幅ｗが針電極１２と捕集基板１１との重なり量を示す。

図１５は、計測結果を示す図である。図１５に示されるように、粒子検出装置１と粒子検出装置１Ａとで、針電極１２と捕集基板１１との間隔および針電極１２と捕集基板１１との重なり量が同じであっても、粒子検出装置１Ａの方が約１．５倍以上、捕集基板１１とアースとの間の電圧が大きくなるという結果が得られた。したがって、粒子検出装置１より粒子検出装置１Ａの方が、放電安定性および放電能力が向上することを確認できた。

また、針電極１２と捕集基板１１との間隔１０（ｍｍ）および針電極１２と捕集基板１１との重なり量０（ｍｍ）の条件下で長時間放電をさせた場合、第１の実施形態の構成と第２の実施形態の構成とを比較すると、第１の実施形態の構成よりも第２の実施形態の構成の方がＯＮ／ＯＦＦの出力変動が少ないという結果が得られた。

＜第３の実施形態＞
図１６は、第３の実施形態における粒子検出装置の一例を示す図である。第３の実施形態における粒子検出装置１Ｂは、針電極１２が先端部を除いて被覆部材５３によって覆われている点が、第１，２の実施形態における粒子検出装置１，１Ａと異なる。粒子検出装置１Ｂが有する吸引筒１８Ｂは、吸引筒１８と同一であってもよいし、吸引筒１８Ａと同一であってもよい。

被覆部材５３は、吸引筒１８，１８Ａよりも電荷を保持し易い（誘電率の高い）部材であり、例えばグリースである。また、吸引筒１８，１８Ａの材質は、ここでは例えばポリカーボネートである。

したがって、針電極１２で発生した電荷は吸引筒１８Ｂではなく、被覆部材５３に保持されるので、さらに放電安定性を向上させることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１，１Ａ，１Ｂ 粒子検出装置
１１ 捕集基板（捕集電極）
１２ 針電極（高電圧電極）
１３ 高圧発生回路
１４ 捕集部
１７ ファン（吸引部材）
１８，１８Ａ，１８Ｂ 吸引筒（絶縁性の第２構造物）
１９ ヒータ
２０ 超音波振動子
２１ 発光素子
２２ 集光レンズ
２３ 励起光源部
２４ 受光素子
２５ フレネルレンズ
２６ 受光部
２７ 蛍光検出部
２９ 筐体（絶縁性の第１構造物）
３０ 導電性部材
４０Ａ 生物由来の粒子
４０Ｂ 粉塵
５１ スリット（貫通用開口）
５３ 被覆部材

Claims (8)

1. 高電圧電極と該高電圧電極に対向する位置に設けられた捕集電極との間で粒子を帯電させて、該捕集電極上に粒子を捕集する粒子捕集装置であって、
   前記高電圧電極と前記捕集電極とを内包する絶縁性の第１構造物と、
   前記絶縁性の第１構造物の外側の面であって、前記高電圧電極の近傍に位置する面に設けられた導電性部材と、
   前記導電性部材を接地する接地手段とを備えることを特徴とする、粒子捕集装置。
2. 前記接地手段はＦＰＣケーブルであることを特徴とする、請求項１に記載の粒子捕集装置。
3. 前記高電圧電極は、針状であることを特徴する、請求項１または２に記載の粒子捕集装置。
4. 前記捕集電極に対向する向きに空気の流れを形成する吸引部材をさらに備え、
   前記導電性部材は、前記吸引部材によって形成される空気の流れに干渉しない位置に設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の粒子捕集装置。
5. 前記絶縁性の第１構造物に内包された絶縁性の第２構造物をさらに備え、
   前記絶縁性の第２構造物は、両端に開口を有する中空部材であり、
   前記両端の開口の一方は、前記捕集電極に対向し、
   前記絶縁性の第２構造物は、前記高電圧電極の少なくとも一部を内包することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の粒子捕集装置。
6. 前記絶縁性の第２構造物は、前記両端の開口以外の貫通用開口を有し、
   前記高電圧電極は、前記絶縁性の第２構造物に非接触の状態で、前記貫通用開口を外部から内部に貫通していることを特徴とする、請求項５に記載の粒子捕集装置。
7. 前記高電圧電極は、その先端部を除いて、前記絶縁性の第２構造物よりも誘電率が高い被覆部材によって被覆されていることを特徴とする、請求項５または６に記載の粒子捕集装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の粒子捕集装置を備えることを特徴とする、粒子検出装置。
   
   

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