JP3607258B2 - ダクト内汚染の診断方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調ダクト内の汚染度合いを評価する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばビル、工場、病院などの大きな建物には、温湿度、気流、塵埃、微生物数、臭気等の条件を、建物内の人間や物品に対して最適な条件に保つことを目的として空調が設置されている。前記空調において、空気の搬送路となるのがダクトである。
【０００３】
前記ダクトは、経時的に内面に粒子が付着し堆積するとともに、微生物にとって生息し易い好環境であることから、塵埃や微生物が徐々に増え次第に汚染の度合いが増していく。従って、ダクトの汚染度合いを正確に把握することが重要であるとともに、ダクト清掃を行った際にはその効果を定量的に評価することが必要となる。
【０００４】
従来より、ダクト内汚染の診断は一般的に目視により行われ、ダクト清掃による付着粒子の除去効果は、専らダクトの清掃前後にダクト内面の付着粒子をクリーンルーム用ワイパ等の化学雑巾で拭き取り、前記化学雑巾の重量を測定する拭い取り法や、ダクト内面に粘着テープを貼り付け、清掃前後にダクト内面の付着粒子を前記粘着テープに転写し、この粘着テープに光を透過して、光透過率を測定する光透過法、さらには前記化学雑巾より検液を培地に塗布した後、一定期間培養して、発育したコロニー数を計数することにより、ダクト清掃前後のダクト内面の付着微生物数を測定する微生物数計数法などが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、目視による診断方法の場合は、汚染度合いが具体的にどの程度であるかを定量化することができないため、診断者による個人差が評価に出易いなど問題があった。
【０００６】
一方、拭い取り法では、ある程度定量化は可能であるが、化学雑巾の重量が測定環境の湿度に影響される。この影響を抑えるために、例えば湿度が調整されたデシケータ内に前記化学雑巾を少なくとも１日以上放置する必要があり、迅速に評価が出来ず即時性がない。さらには、清掃後にダクト内の汚染度合いが非常に低くなった場合には、拭き取った粒子の量を既存天秤で量れない場合があり、正確性に欠けるなどの問題があった。
【０００７】
前記光透過法の場合は、即時性はあるけれども、粒子の色に影響を受けるため、正確に粒子量を計れないとともに、測定用粘着テープには光透過度のばらつきがあり補正が必要となるなどの問題があった。微生物数を計数する方法は、正確性は高いものの、培養が必要となり、清掃直後に迅速に評価を得ることができないなどの問題があった。具体的に、微生物には原核細胞よりなる細菌と、真核細胞よりなるカビ・酵母等の真菌とがあるが、ダクト内に増殖し易いのは真菌であり、かかる真菌の培養には５〜７日程度の日数が必要となる。
【０００８】
そこで、本発明の主たる課題は、ダクト内汚染の診断の評価に当たり、簡便かつ即時に、そして定量的かつ正確に評価できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、かかる課題を解決するために種々の検討を重ねた結果、視野面積に対する付着粒子の投影面積の割合と、ダクト内の堆積粒子量とが比例するとともに、前記堆積粒子量とダクト内の微生物数とが比例するとの知見を得た。
【００１０】
すなわち本発明は、前記面積率が大きければ、堆積粒子数が多くかつ生息している微生物数が多いため汚染度が高いと評価でき、逆に前記面積率が小さければ、堆積粒子数が少なくかつ生息している微生物数が少ないため汚染度が低いと評価できる、との知見に基づいて成されたものであって、
前記課題を解決するための請求項１に係る本発明として、ダクト内面の所定位置に粘着テープを貼り付け、前記ダクト内面に堆積した付着粒子を前記粘着テープに転写させた後、該粘着テープを顕微鏡により撮影して、撮影画像をコンピュータに取り込み、前記コンピュータにより前記撮影画像の二値化処理を行って、前記撮影画像全体の面積に対する付着粒子の投影面積割合を測定したならば、付着粒子の投影面積割合と付着粒子量との相関図、付着粒子量と微生物数との相関図に基づいてダクト内の汚染度を判断することを特徴とするダクト内汚染の診断方法が提供される。
【００１１】
上記請求項１に係る発明においては、前記付着粒子の投影面積割合（以下、面積率ともいう。）に基づき、付着粒子の投影面積割合と付着粒子量との相関図、付着粒子量と微生物数との相関図に基づいて定量評価することにより、ダクト内の汚染度合いを判断するようにした。
【００１２】
このような手法であれば、一連の作業は数分〜数十分で済ますことができ、簡便かつ即時に評価できるとともに、個人差に拠らず定量的かつ正確に判断できるようになる。
【００１３】
請求項２に係る発明として、ダクト内面の所定位置に粘着テープを貼り付け、前記ダクト内面に堆積した付着粒子を前記粘着テープに転写させた後、該粘着テープを顕微鏡により撮影して、撮影画像をコンピュータに取り込み、前記コンピュータにより前記撮影画像の二値化処理を行って、前記撮影画像全体の面積に対する付着粒子の投影面積割合を測定したならば、付着粒子の投影面積割合と付着粒子量との相関図から付着粒子量を求め、該付着粒子量と経過年数との相関図から経年時の付着粒子量の予測を行うことを特徴とするダクト内汚染の診断方法が提供される。
【００１４】
請求項３に係る本発明として、前記粘着テープは有色テープを使用する請求項１または２記載のダクト内汚染の診断方法が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００１６】
〔ダクト内汚染の診断方法〕
図１に示されるように、ダクト１内の所定箇所に対し、黒色の粘着テープ２を貼り付け、図示しない圧力ローラーにより一定の圧力をかけた後、前記粘着テープ２を前記ダクト１より引き剥がすことにより、ダクト１内面の付着粒子３を前記粘着テープ２に転写し、同図に示されるように、前記粘着テープ２をスライドガラス４の表面に巻きつけ、測定試料５を作成する。
【００１７】
前記ダクト１内面の付着粒子３を粘着テープ２に転写する際には、粘着シート試験法(JIS Z 0237)に準じて行うことが望ましい。同試験法では、約１５cmの前記粘着テープ２をダクト１内面に貼った後、前記粘着テープ２の上面を、２kgの圧着ローラーを往復５回走行させて、前記ダクト１内面の付着粒子３を前記粘着テープ２に転写させ、１８０°引き剥がし法により前記ダクト１内面より引き剥がすことを規定している。
【００１８】
なお、前記粘着テープ２の材質としては、ゴム系、アクリル系、ビニルエーテル系、ウレタン系等、通常粘着テープの材質として使用できるものであれば、どのようなものを用いても良い。黒色化に際して、表面に黒色系顔料を含んだ塗料を塗工するか、テープ基材の製造段階で樹脂自体に添加するかのいずれかの方法を採ることができる。
【００１９】
次に前記測定試料５を、図２に示されるように、後述の付着粒子を正確に映し出すために、好ましくは１μｍ以上の解像力を有するデジタル顕微鏡６により撮影して、その画像をメモリカード７に記録し、前記メモリカード７に記録された画像をコンピュータ８に取り込み、コンピュータ８により前記撮影画像の二値化処理を行い、撮影画像全体の面積に対する付着粒子の投影面積の割合、すなわち付着粒子の「面積率」を求めるようにする。なお、前記コンピュータ８への取込みはメモリーカード７を介さず、ケーブル接続等によって直接取り込むようにしてもよい。
【００２０】
前記デジタル顕微鏡６による撮影に際しては、後述の実施例２で検証されるように、斜め上方に配置したランプにより３６０°方向（全周方向）から光を照射するようにする。前記粘着テープ２として黒色テープを使用し、かつ斜め上方３６０°方向から光を照射して撮影を行うことにより、図３に示されるように、顕微鏡レンズに入射するテープからの反射光を極力抑えることができ、付着粒子の散乱光のみを効果的に捕捉することができるようになる。その結果、前記コンピュータ８による二値化処理時に、画像の前処理を実質的に不要とすることができる。従来、この種のコンピュータによる二値化処理においては、背景と粒子像を明確に区別できるように、エッジ強調や穴埋め等の画像の前処理を行うことが必要とされ、この前処理には計測者の主観的な判断に基づいて行われていた。前者の前記エッジ強調処理とは、対象物の輪郭がぼやけてはっきりしないような場合に、画像データのＲＧＢ値や輝度に微分をかけることにより、画像データの変化量の大きいところを検出することで、対象物のエッジをはっきりさせるようにする処理を言い、後者の穴埋め処理とは撮影の段階で、光の加減などにより影が出来たり、画像に抜け落ちが生じている場合に、二値化を行う前に、対象物として認識させるために抜け落ちた部分を対象物と同色で塗り潰す処理を言う。
【００２１】
ところで、前記粘着テープ２の地色は、前記黒色以外の有色とすることもできる。この場合は、画像信号処理を行うことにより、撮影画像のバックグランドを黒色として粒子像のみを浮き上がらせることが可能となる。例えば、バックグランド色をマゼンタ（RGB値:&hff00ff）、光源色を白色（RGB値:&hffffff）とし、デジタルカメラのホワイトバランス調整でＣＣＤ素子から送られてくるＲＧＢ信号に対しマゼンタを減算することにより、撮影画像はバックグランドが黒色（&hff00ff-&hff00ff=&h000000）となり、粒子像は散乱光色（&hffffffに近い色）−&hff00ffとなり、緑（&h00ff00）で撮影されることになる。
【００２２】
また、粘着テープ色と補色関係にある光源色を使用することによっても、撮影画像のバックグランドをモノトーンとして粒子像のみを浮き上がらせることが可能である。例えば、バックグランドをマゼンタ（RGB値:&hff00ff）、光の色を緑（RGB値:&h00ff00）とすることにより、前記画像信号処理の場合と同様に、撮影画像はバックグランドが黒色となり、粒子像は緑で撮影されることになる。
【００２３】
前記付着粒子の面積率に基づいて、ダクト汚染度を診断するには、該面積率は付着粒子量に比例し、かつ付着粒子量は微生物量に比例することが分かっているため、例えば前記面積率に応じたランク付けを行っておき、定量評価とすることでもよいし、面積率と付着粒子量の相関図、付着粒子量と微生物数の相関図から判断する。
【００２４】
また、経年時の付着粒子量の予測も可能であるため、何年後にダクト清掃を行うべきかも判断できるようになるとともに、前記面積率からダクト内の付着微生物数を求めることもできる。
【００２５】
〔ダクト清掃効果の簡易評価方法〕
次に、前記ダクト内汚染の診断方法に基づく清掃効果の簡易評価方法について説明すると、前記ダクト内汚染の診断方法は付着粒子の多少に拘わらず、汚染度の診断が可能であるから、ダクト清掃前および清掃後にそれぞれ、同様の手順に従って測定試料５を採取し、デジタル顕微鏡６により撮影して、その画像をメモリカード７に記録し、前記メモリカード７に記録された画像をコンピューター８に取り込み、コンピュータ８により前記撮影画像の二値化処理を行い、撮影画像全体の面積に対する付着粒子の投影面積の割合、すなわち付着粒子の「面積率」を求めるようにする。
【００２６】
そして、前記ダクト清掃前の付着粒子の面積率とダクト清掃後の付着粒子の面積率との比較によってダクト清掃効果を評価するようにする。この測定は、数分〜数十分で済ますことができるため、清掃直後にダクト清掃効果を知ることが可能となる。
【００２７】
【実施例１】
本実施例１では、本発明者等が実験で得た知見、すなわち視野面積に対する付着粒子の投影面積の割合（面積率）と、ダクト内の堆積粒子量とが比例するとともに、前記堆積粒子量とダクト内の微生物数とが比例するとの知見に係る実験例について詳述する。
【００２８】
（１）ダクト内堆積粒子の予測式
先ず最初に、本発明者等は実験に先立ち、ダクト内堆積粒子の付着状況から面積率と経過時間との関係の予測式を仮定した。
【００２９】
仮に、〈１〉単位時間においてダクト１に堆積する付着粒子３の面積が一定である。〈２〉付着粒子間の重なり合い面積は前記付着粒子３の面積に比例する。という仮定が成立するとすれば、堆積による付着粒子３の面積の増加は、前記付着粒子３の総面積から重なり合い面積を引いたものになる。この関係は下式(1)で表すことができる。そして、ｔ＝０のときにはＣ＝０という条件で下式(1)の両辺を積分し整理すると、下式(2)を導くことができる。一方、ｔ＝∞のときにはＣ＝１とすると、下式(2)よりCo＝Ａが得られ、この関係を下式(2)に再度代入すると、下式(3)を導くことができる。
【００３０】
【数１】
（２）面積率と付着粒子の関係
図４に示されるように、給気ダクト１内にワセリン粘膜を塗布した複数枚のスライドガラス４を置き、90日、210日、1200日の期間に亘り暴露し、付着粒子を採取したスライドガラス４を画像処理・解析装置SPICA(Speedy Particle Image & Color Analysis、日本アビオニクス社製)にて、粒子の個数、面積等の解析を行った。
【００３２】
上記試験の結果を図５に示す。図５は縦軸を面積率とし横軸を経過時間としたグラフ上にプロットするとともに、上記数１による経過時間と面積率との予測線を引いたものである。図５より、面積率は時間の経過に従い上昇すること、及び上記予測線と実測値とがほぼ一致することが確認された。
【００３３】
また、1200日経過後の粒子重量を拭い取り法により測定し、図６に示される縦軸を粒子重量、横軸を面積率としたグラフ上にプロットするとともに、築後１９年経っていた建物のダクトを計測した際の実績値をプロットした。なお、１９年後の実測値の面積率は不明であるため、上記予測式の値を採用した。同図６から明らかに、粒子重量が面積率と比例関係にあることが確認された。また、これらの関係に基づいて、ダクト内の堆積粒子重量の経時変化を予測した結果を図７に示す。
【００３４】
（３）付着粒子量と付着真菌数との関係
ダクト内の堆積条件の異なる部位、３箇所について、前記付着粒子量を拭い取り法により計測するとともに、粒子を拭き取った化学雑巾より検液および検液の１０倍希釈液を作成し、それぞれを0.5mlずつ２種類のPDA培地に塗布した後、２５℃で５日間培養し、発育した集落数（コロニー数）を付着真菌数とした。
【００３５】
その結果を図８に示す。同図から、付着粒子量と付着真菌数とには明らかに比例関係があることが確認された。また、回帰直線より、１ｇの堆積粒子には約40,000個の真菌が含まれているものと予測される。
【００３６】
【実施例２】
本発明では特に、コンピュータにおける二値化処理に際し、前処理が不要となるように、粘着テープとして黒色テープを使用するとともに、顕微鏡撮影時に斜め上方位置より３６０°方向（全周方向）から光を照射するようにしている。本実施例２では、この方法に至るまでに行った種々の検討実験について述べる。
【００３７】
図９は本発明法に従って粘着テープとして黒色テープを使用するとともに、顕微鏡撮影時に斜め上方３６０°方向から光を照射して撮影した画像と、その二値化画像である。撮影段階で既に背景と粒子像が明確に区別されており、前処理を行わなくても二値化が可能であることが確認された。
【００３８】
これに対して、図１０に示される例は、粘着テープとして透明テープを使用し、光を真上から照射して撮影を行った従来法の場合の撮影画像と、その二値化画像である。二値化画像に背景が写り込んでおり、また粒子像に抜けが生じ、更に粒子の影を写り込んでいることが分かる。単純に二値化した場合は、的確に粒子像を捉えることができず前処理が必要である。
【００３９】
図１１に示される例は、粘着テープとして黒色テープを使用し、光を真上から照射して撮影を行った従来法の場合の撮影画像と、その二値化画像である。黒色テープを使用してはいるものの、光を真上から照射しているため、背景が写し出されており、単純に二値化した場合には、粒子像だけでなくテープ表面の像も拾ってしまうため、テープ表面の画像を前処理により除去する必要がある。
【００４０】
更に、図１２に示される例は、粘着テープとして黒色テープを使用し、４方向（周囲４箇所にランプを配置）から光を照射して撮影を行った撮影画像である。この場合も、粒子像に影が生じてしまい、明確に粒子像を捉えることはできなかった。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳説のとおり本発明によれば、ダクト内汚染の診断の評価に当たり、簡便かつ即時に、そして定量的かつ正確に評価できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ダクト１内面の付着粒子３を粘着テープ２に転写する図であり、(A)はダクト１内面、(B)は測定試料５を示す図である。
【図２】測定試料５の面積率測定要領図である。
【図３】デジタル顕微鏡６による撮影要領図である。
【図４】実施例１における計測要領図である。
【図５】面積率と経過時間との相関図である。
【図６】面積率と付着粒子量との相関図である。
【図７】付着粒子量と経過年数との相関図である。
【図８】付着微生物数と付着粒子量との相関図である。
【図９】本発明法に従って撮影した画像とその二値化画像である。
【図１０】比較法（その１）による撮影画像とその二値化画像である。
【図１１】比較法（その２）による撮影画像とその二値化画像である。
【図１２】４方向から光照射した場合の撮影画像である。
【符号の説明】
１…ダクト、２…粘着テープ、３…付着粒子、４…スライドガラス、５…測定試料、６…デジタル式顕微鏡、７…メモリカード、８…コンピューター、９…撮影画像、１０…二値化画像
Claims (3)
- ダクト内面の所定位置に粘着テープを貼り付け、前記ダクト内面に堆積した付着粒子を前記粘着テープに転写させた後、該粘着テープを顕微鏡により撮影して、撮影画像をコンピュータに取り込み、前記コンピュータにより前記撮影画像の二値化処理を行って、前記撮影画像全体の面積に対する付着粒子の投影面積割合を測定したならば、付着粒子の投影面積割合と付着粒子量との相関図、付着粒子量と微生物数との相関図に基づいてダクト内の汚染度を判断することを特徴とするダクト内汚染の診断方法。
- ダクト内面の所定位置に粘着テープを貼り付け、前記ダクト内面に堆積した付着粒子を前記粘着テープに転写させた後、該粘着テープを顕微鏡により撮影して、撮影画像をコンピュータに取り込み、前記コンピュータにより前記撮影画像の二値化処理を行って、前記撮影画像全体の面積に対する付着粒子の投影面積割合を測定したならば、付着粒子の投影面積割合と付着粒子量との相関図から付着粒子量を求め、該付着粒子量と経過年数との相関図から経年時の付着粒子量の予測を行うことを特徴とするダクト内汚染の診断方法。
- 前記粘着テープは有色テープを使用する請求項１または２記載のダクト内汚染の診断方法。
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