JP5797140B2 - 微小光量検出装置および微生物センサ - Google Patents

Description

この発明は微小光量検出装置および微生物センサに関し、特に、試料からの微小な光量を検出する検出装置および該装置を用いた微生物センサに関する。

光量を利用した検出装置において判定精度を向上させる技術として、たとえば特開平７−１５１７０１号公報（以下、特許文献１）は、ストロボスコープを利用した検査装置であって、複数回分のストロボスコープからの発光光量の測定値の積分値を平均し、その平均値に基づいてストロボスコープからの光量の変動を補正することで、ストロボスコープからの光量を一定として検査装置での判定精度を向上させる技術を開示している。

特開平７−１５１７０１号公報

微生物からの蛍光を検出する場合など微小な蛍光を検出する際には、特許文献１にも開示されているように、光量の測定値の積分値が利用される。しかしながら、微小な蛍光を測定する場合においてはわずかなノイズ成分が検出結果に大きな影響を与えるため、正確な検出が困難となる、という問題がある。

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、微小光量を高精度で検出することが可能な微小光量検出装置および当該装置を利用した微生物センサ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、微小光量検出装置は、受光した光量に応じた電流を出力するための受光素子と、受光素子と接続されて、所定期間の電流の値を積分することで電圧値を出力するための積分回路と、積分回路での算出を制御するための制御部とを備える。制御部は、積分回路に所定間隔で積分を実行させて電圧値を得る処理と、積分回路から電圧値が得られるごとに電圧値を測定時間で除して得られる電圧値の変化量を算出し、その変化量と規定値との差分がしきい値以上であるか否かを判断する処理と、上記差分がしきい値よりも小さい場合であって、かつ、積分回路での積分回数が予め規定された回数に達している場合には上記所定間隔で予め規定された回数の積分によって得られた電圧値のそれぞれから算出される上記変化量の平均値を算出する処理とを実行し、制御部は、上記差分がしきい値以上である場合には、上記変化量の平均値を算出する処理を実行せずに積分回路での積分回数を初期化して、再度、電圧値を得る処理から実行し直し、積分回路での積分回数が予め規定された回数に達していない場合には、積分回数が予め規定された回数に達するまで電圧値を得る処理から判断する処理までの処理を繰り返す。

好ましくは、上記規定値は、変化量を算出した電圧値が得られた積分の前の積分で得られた電圧値から算出された変化量である。

好ましくは、制御部は、積分回路から電圧値が得られるごとに積分回路での飽和電圧に達したか否かを判断する処理をさらに実行し、積分回路での積分回数が予め規定された回数に達するよりも以前に電圧値が積分回路での飽和電圧に達した場合には、上記変化量の平均値を算出する処理を実行せずに、上記所定間隔を変更して、再度、電圧値を得る処理から繰り返す。

より好ましくは、制御部は、電圧値が積分回路での飽和電圧に達したことが判断された時点よりも以前に予め規定された回数、電圧値が得られるように、所定間隔を変更する。

本発明の他の局面に従うと、微生物センサは、受光した光量に応じた電流を出力するための受光素子と、受光素子と接続されて、所定期間の電流の値を積分することで電圧値を出力するための積分回路と、積分回路での算出を制御するための制御部と、電圧値に基づいて微生物量を計算するための計算部とを備える。制御部は、積分回路に所定間隔で積分を実行させて電圧値を得る処理と、積分回路から電圧値が得られるごとに電圧値を測定時間で除して得られる電圧値の変化量を算出し、その変化量と規定値との差分がしきい値以上であるか否かを判断する処理と、上記差分がしきい値よりも小さい場合であって、かつ、積分回路での積分回数が予め規定された回数に達している場合には上記所定間隔で予め規定された回数の積分によって得られた電圧値のそれぞれから算出される変化量の平均値を算出する処理とを実行する。計算部は、制御部で算出された変化量の平均値に基づいて微生物量を計算し、制御部は、上記差分がしきい値以上である場合には、変化量の平均値を算出する処理を実行せずに積分回路での前記積分回数を初期化して、再度、上記電圧値を得る処理から実行し直し、積分回路での積分回数が予め規定された回数に達していない場合には、積分回数が予め規定された回数に達するまで電圧値を得る処理から判断する処理までの処理を繰り返す。

好ましくは、微生物センサは、捕集部材と、捕集部材に励起光を照射するための発光素子と、捕集部材に捕集された粒子を加熱するためのヒータとをさらに備え、受光素子は、発光素子から励起光が照射されることで捕集部材に捕集された粒子から発光される蛍光を受光し、計算部は、加熱前後に制御部で算出された上記変化量の平均値の差分に基づいて微生物量を計算する。

本発明のさらに他の局面に従うと、検出方法は微小光量を検出する方法であって、所定間隔で、受光素子で受光した光量に応じた電流を積分することで電圧値を得るステップと、電圧値が得られるごとに電圧値を測定時間で除して得られる電圧値の変化量を算出するステップと、その変化量と規定値との差分がしきい値よりも小さい場合であって、かつ、積分回路での積分回数が予め規定された回数に達している場合には上記所定間隔で予め規定された回数の積分によって得られた電圧値のそれぞれから算出される変化量の平均値を算出するステップとを備え、差分がしきい値以上である場合には、変化量の平均値を算出するステップを実行せずに積分回路での前記積分回数を初期化して、再度、電圧値を得るステップから実行し直し、積分回路での積分回数が予め規定された回数に達していない場合には、積分回数が予め規定された回数に達するまで電圧値を得るステップから電圧値の変化量を算出するステップまでを繰り返す。

この発明によると、微小量の光量を高精度で検出することができ、それを利用して、たとえば微生物等の生物由来の粒子を精度よく検出することができる。

加熱前後における生物由来の粒子の蛍光強度の変化と、加熱前後における粉塵の蛍光強度の変化とを示すグラフである。 生物由来の粒子を検出する捕集工程を示す図である。 生物由来の粒子を検出する蛍光測定工程（加熱前）を示す図である。 生物由来の粒子を検出する加熱工程を示す図である。 生物由来の粒子を検出する蛍光測定工程（加熱後）を示す図である。 生物由来の粒子を検出するリフレッシュ工程を示す図である。 加熱前後の蛍光強度の増大量△Ｆと、生物由来の粒子濃度との関係を示すグラフである。 実施の形態にかかる粒子検出装置の外観を示す斜視図である。 図８中の粒子検出装置の外観を示す別の斜視図である。 図８中の粒子検出装置を示す分解組み立て図である。 図８中の粒子検出装置の内部構造を示す斜視図である。 図９中の粒子検出装置からファンが取り外された状態を示す斜視図である。 移動機構部を構成する回転ベースを示す斜視図である。 図１３中の回転ベースを示す分解組み立て図である。 捕集工程および加熱工程時の粒子検出装置を示す断面図である。 蛍光測定工程（加熱前，加熱後）時の粒子検出装置を示す断面図である。 リフレッシュ工程時の粒子検出装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態１における粒子検出装置の動作の流れを示すフローチャートである。 粒子検出装置の機能構成の具体例を示すブロック図である。 粒子検出装置での計算方法を説明するための図である。 図２０で表わされた計算方法を実現するための粒子検出装置の機能構成の具体例を示すブロック図である。 粒子検出装置での積分処理の流れを表わすフローチャートである。 粒子検出装置での積分処理の流れを表わすフローチャートである。

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。

［生物由来の粒子の検出原理について］
本実施の形態における粒子検出装置は、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、加熱前後における生物由来の粒子の蛍光強度の変化と、加熱前後における粉塵の蛍光強度の変化とを示すグラフである。

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、同様に蛍光を発する粒子が浮遊しており、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のか粉塵からのものであるのかが区別されない。

一方、図１中に示すように、生物由来の粒子および粉塵に対してそれぞれ加熱処理を施し、加熱前後における蛍光強度（蛍光量）の変化を測定すると、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。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。図２を参照して、まず、粒子を捕集基板５１０に捕集する（捕集工程）。

本工程では、捕集基板５１０を静電針５３０に対向配置するとともに、捕集基板５１０および静電針５３０間に電位差を生じさせる。ファン５００の駆動により、空気を捕集基板５１０に向けて導入すると、空気中に浮遊する粒子６００は、静電針５３０の周囲にて帯電される。帯電された粒子６００は、静電気力によって捕集基板５１０の表面に吸着される。捕集基板５１０に捕集された粒子６００には、生物由来の粒子６００Ａと、化学繊維の埃などの粉塵６００Ｂとが含まれる。

図３を参照して、次に、加熱前の粒子６００から発せられる蛍光の強度を測定する（蛍光測定工程（加熱前））。本工程では、半導体レーザなどの発光素子５５０から捕集基板５１０に捕集された粒子６００に向けて励起光を照射するとともに、粒子６００から発せられた蛍光をレンズ５６０を通じて受光素子５６５にて受光する。

図４を参照して、次に、ヒータ５２０を用いて、捕集基板５１０に捕集された粒子６００を加熱する。加熱後、捕集基板５１０を冷却する（加熱工程）。

図５を参照して、次に、加熱後の粒子６００から発せられる蛍光の強度を測定する（蛍光測定工程（加熱後））。既に説明したように、粉塵６００Ｂ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６００Ａ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、本工程では、図３中の蛍光測定工程（加熱前）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。

図７は、加熱前後の蛍光強度の増大量△Ｆ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△Ｆ１を算出する。予め用意した蛍光強度の増大量△Ｆ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△Ｆ１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。

図６を参照して、次に、生物由来の粒子の検出を終えた粒子６００を捕集基板５１０から除去する（リフレッシュ工程）。

以降に説明する、本実施の形態にかかる粒子検出装置１０は、上の原理を利用して生物由来の粒子を検出する。つまり、本実施の形態にかかる粒子検出装置１０は生物由来の粒子からの微小な蛍光量を測定することで生物由来の粒子を検出するものであって、微小光量検出装置とも言える。

［粒子検出装置の全体構造について］
図８は、本実施の形態にかかる粒子検出装置の外観を示す斜視図である。図９は、図８中の粒子検出装置の外観を示す別の斜視図である。図１０は、図８中の粒子検出装置を示す分解組み立て図である。図１１は、図８中の粒子検出装置の内部構造を示す斜視図である。

図８から図１１を参照して、本実施の形態における粒子検出装置１０は、筐体としてのキャビネット１１と、ファン１６と、捕集部２０と、蛍光検出部３０と、清掃部５０とを有する。

キャビネット１１は、略直方体形状を有し、捕集部２０、蛍光検出部３０、清掃部５０を収容する。本実施の形態では、キャビネット１１が、第１筐体としての上キャビネット１２と、第２筐体としての下キャビネット１４から構成されている。下キャビネット１４は、一方向に開口する箱形状を有する。上キャビネット１２は、下キャビネット１４の開口を塞ぐ平板形状を有する。一例として、キャビネット１１は、６０ｍｍ×５０ｍｍ（上キャビネット１２の縦、横）×３０ｍｍ（高さ）の大きさを有する。

キャビネット１１は、側面１１ｍおよび側面１１ｎを有する。側面１１ｍおよび側面１１ｎは、互いに対向して配置されている。側面１１ｍは、上キャビネット１２に形成され、側面１１ｎは、下キャビネット１４に形成されている。

キャビネット１１には、筒状部材としての捕集筒１５が一体に形成されている。捕集筒１５は、側面１１ｍに開口し、側面１１ｍから側面１１ｎに向けて円筒状に延びている。捕集筒１５は、後述する静電針２２を取り囲むように設けられている。捕集筒１５は、静電針２２と対向して位置決めされた捕集基板７１に向けて、粒子を含む空気を案内する。

図１２は、図９中の粒子検出装置からファンが取り外された状態を示す斜視図である。図９および図１２を参照して、ファン１６は、正転方向および反転方向に回転駆動可能である。ファン１６が正転方向に駆動されることにより、キャビネット１１の内部の空気がファン１６を通じてキャビネット１１の外部に排出される。ファン１６が反転方向に駆動されることにより、キャビネット１１の外部の空気がファン１６を通じてキャビネット１１の内部に導入される。

ファン１６は、キャビネット１１の側面１１ｎに取り付けられている。ファン１６が取り付けられたキャビネット１１の位置には、開口部１２０が形成されている。開口部１２０は、捕集筒１５と向かい合う範囲（図１２中の２点鎖線１２２に示す範囲）と、後述するブラシ５１と向かい合う範囲（図１２中の２点鎖線１２１に示す範囲）とを含むように開口している。開口部１２０は、捕集筒１５と向かい合う範囲とブラシ５１と向かい合う範囲とで連続的に形成されている。

このような構成によって、ファン１６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。これにより、粒子検出装置１０の小型化や低コスト化を図ることができる。

図８から図１１を参照して、捕集部２０は、図２を参照して説明した捕集工程を実行し、空気中に含まれる粒子を捕集基板７１に捕集する。捕集部２０は、電源部としての高圧電源２１と、放電電極としての静電針２２とを有する。

捕集基板７１は、生物由来の粒子と化学繊維の埃などの粉塵とが混合した粒子が捕集される捕集部材として設けられている。捕集基板７１は、ガラス板から形成されている。粒子を吸着するガラス板の表面には、導電性の透明被膜が形成されている。捕集基板７１は、ガラス板に限定されず、セラミックもしくは金属などから形成されてもよい。被膜は、透明被膜に限定されず、たとえば、セラミック等から形成された捕集基板７１の表面に、金属被膜が形成されてもよい。また、捕集基板７１が金属から形成される場合、その表面に被膜を形成する必要はない。

高圧電源２１は、捕集基板７１と静電針２２との間に電位差を生じさせるための電源部として設けられている。

静電針２２は、高圧電源２１から延出し、捕集筒１５を貫通して捕集筒１５の内部に達している。捕集工程時、捕集基板７１は、静電針２２と対向して配置される。本実施の形態では、静電針２２が、高圧電源２１の正極に電気的に接続されている。捕集基板７１に形成された被膜は、高圧電源２１の負極に電気的に接続されている。

なお、静電針２２が高圧電源２１の正極に電気的に接続されている場合に、捕集基板７１に形成された被膜が接地電位に接続されてもよいし、静電針２２が高圧電源２１の負極に電気的に接続され、捕集基板７１に形成された被膜が高圧電源２１の正極に電気的に接続されてもよい。

捕集工程時、ファン１６が正転方向に駆動されると、キャビネット１１内部の空気が排気されると同時に、キャビネット１１の外部の空気が捕集筒１５を通って捕集基板７１に向けて導入される。この際、高圧電源２１によって静電針２２と捕集基板７１との間に電位差を発生させると、空気中の粒子は、静電針２２の周囲で正極に帯電される。正極に帯電された粒子が、静電気力によって捕集基板７１に移動し、導電性の被膜に吸着されることによって、捕集基板７１に捕集される。

このように本実施の形態における粒子検出装置１０においては、静電気力を利用した静電捕集により、粒子を捕集基板７１に捕集する。この場合、粒子の検出時に粒子を確実に捕集基板７１に保持するとともに、粒子の検出後には粒子を容易に捕集基板７１から除去することができる。

また、放電電極として針状の静電針２２を用いることによって、帯電した粒子を、静電針２２に対向する捕集基板７１の表面であって、後述する発光素子の照射領域に対応した極めて狭い領域に吸着させることができる。これにより、蛍光測定工程において、吸着された微生物を効率的に検出することができる。

蛍光検出部３０は、図３および図５を参照して説明した蛍光測定工程（加熱前，加熱後）を実行する。蛍光検出部３０は、励起光源部３１および受光部４１から構成されている。励起光源部３１は、捕集基板７１に捕集された粒子に向けて励起光を照射する。受光部４１は、励起光の照射に伴って粒子から発せられる蛍光を受光する。

励起光源部３１は、光源としての発光素子３２と、励起部フレーム３３と、集光レンズ３４と、レンズ押さえ３５とを有する。受光部４１は、ノイズシールド４２と、増幅回路４３と、受光素子４４と、受光部フレーム４５と、フレネルレンズ４６と、レンズ押さえ４７とを有する。発光素子３２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３２から発せられる光は、生物由来の粒子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。受光素子４４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。

清掃部５０は、図６を参照して説明したリフレッシュ工程を実行し、粒子を捕集基板７１から除去する。清掃部５０は、清掃具としてのブラシ５１と、ベース部としてのブラシ固定部５２およびブラシ押さえ５３とを有する。清掃部５０は、高圧電源２１に対して固定支持されている。リフレッシュ工程時、清掃部５０は静止している。

ブラシ５１は、繊維集合体から形成されている。ブラシ５１は、導電性を有する繊維集合体から形成されている。ブラシ５１は、たとえば、カーボンファイバから形成されている。ブラシ５１を形成する繊維集合体の線径は、φ０．０５ｍｍ以上φ０．２ｍｍ以下であることが好ましい。

ブラシ５１は、自由端５１ｐと、自由端５１ｐの反対側の端部に配置される支持端５１ｑとを有する（図１１を参照）。支持端５１ｑは、ブラシ固定部５２およびブラシ押さえ５３により支持されている。ブラシ５１は、支持端５１ｑから自由端５１ｐに向けて垂れ下がるように設けられる。ブラシ５１は、後述するリフレッシュ位置９３に固定支持されている。ブラシ５１の自由端５１ｐが捕集基板７１の表面に接触した状態で捕集基板７１が移動することにより、粒子が捕集基板７１から除去される。

なお、本実施の形態では、捕集基板７１から粒子を除去する捕集具としてブラシ５１を用いたが、本発明はこれに限られず、たとえば、捕集基板７１の表面と接触する平板状のワイパーであってもよいし、捕集基板７１の表面に向けて空気を噴き出すノズルであってもよい。

粒子検出装置１０は、加熱部としてのヒータ７６と、移動機構部６０とをさらに有する。

ヒータ７６は、図４を参照して説明した加熱工程を実行し、捕集基板７１に捕集された粒子を加熱する。

移動機構部６０は、捕集基板７１を搭載し、捕集工程、蛍光測定工程（加熱前，加熱後）、リフレッシュ工程および加熱工程間で捕集基板７１を移動させる。移動機構部６０は、モータホルダ６１と、回転駆動可能な駆動部としての回転モータ６２と、モータ押さえ６３と、アーム部としての回転ベース６４を有する。

図１３は、移動機構部を構成する回転ベースを示す斜視図である。図１４は、図１３中の回転ベースを示す分解組み立て図である。図１３中には、裏側（キャビネット１１の側面１１ｎ側）から見た回転ベース６４が示され、図１４中には、表側（キャビネット１１の側面１１ｍ側）から見た回転ベース６４が示されている。

図１１、図１３および図１４を参照して、回転ベース６４には、回転モータ６２の出力軸が接続されている。回転モータ６２の駆動に伴って、回転ベース６４は、図１１中に仮想線として描かれた回転中心軸６６を中心に回転（正転、反転）する。

回転ベース６４は、樹脂材料により形成されている。回転ベース６４は、その構成部位として、中心部６７と、基板支持部６８と、清掃具初期化部材としてのブラシ清掃アーム８１と、センシング対象部８２とを有する。

中心部６７は、回転モータ６２の出力軸に接続されている。中心部６７は、キャビネット１１により回転中心軸６６を中心に回転自在に支持されている。基板支持部６８は、中心部６７から回転中心軸６６の半径方向に延伸し、その先端で捕集基板７１を搭載している。基板支持部６８は、捕集基板７１を搭載する位置で枠形状を有する。ブラシ清掃アーム８１およびセンシング対象部８２については、後の項目で詳細に説明する。

捕集基板７１の裏面には、ヒータ７６が貼り合わされている。ヒータ７６は、回転ベース６４の回転時、捕集基板７１とともに移動する。ヒータ７６には、ヒータ７６の電力供給線や、ヒータ７６に内蔵されたセンサの信号線を含む、複数の配線１１１，１１２，１１３が接続されている。配線１１１，１１２，１１３は、フレキシブル基板９６を通じてキャビネット１１の外部に引き出されている。

図１５は、捕集工程および加熱工程時の粒子検出装置を示す断面図である。図１６は、蛍光測定工程（加熱前，加熱後）時の粒子検出装置を示す断面図である。図１７は、リフレッシュ工程時の粒子検出装置を示す断面図である。図１５から図１７中には、キャビネット１１の側面１１ｎ側から見た粒子検出装置の断面が示されている。

図１５から図１７を参照して、本実施の形態における粒子検出装置１０では、捕集基板７１が、捕集工程および加熱工程時に、図１５中に示す第１位置としての捕集・加熱位置９１に移動され、蛍光測定工程（加熱前，加熱後）時に、図１６中に示す第２位置としての検出位置９２に移動され、リフレッシュ工程時に、図１７中に示す第３位置としてのリフレッシュ位置９３に移動される。捕集・加熱位置９１と、検出位置９２と、リフレッシュ位置９３とは、互いに離れて配置されている。

なお、図１７中のリフレッシュ位置９３は、代表的な例として示したものであり、実際には、リフレッシュ工程時に捕集基板７１を移動させつつ、捕集基板７１の表面をブラシ５１に接触させて捕集基板７１から粒子を除去するため、捕集基板７１とブラシ５１とが接触する間の捕集基板７１の移動範囲がリフレッシュ位置９３に相当する。

捕集基板７１は、捕集・加熱位置９１、検出位置９２およびリフレッシュ位置９３間を移動する間、同一平面内に保持される。捕集基板７１は、捕集・加熱位置９１、検出位置９２およびリフレッシュ位置９３間を移動する間、回転中心軸６６に直交する同一平面内に保持される。

すなわち、本実施の形態における粒子検出装置１０は、捕集基板７１を、同一平面内に保持しながら、捕集・加熱位置９１、検出位置９２およびリフレッシュ位置９３の間で移動させる移動機構部６０を備える。本実施の形態では、捕集基板７１を同一平面内で移動させるため、捕集・加熱位置９１、検出位置９２およびリフレッシュ位置９３の各位置における捕集基板７１の位置決め精度を向上させることができる。また、回転中心軸６６の軸方向において捕集基板７１が移動しないため、粒子検出装置１０の全高を低く抑えることができる。

捕集・加熱位置９１と、検出位置９２と、リフレッシュ位置９３とは、円周上に並んで配置されている。捕集・加熱位置９１と、検出位置９２と、リフレッシュ位置９３とは、回転中心軸６６を中心とする円周上に並んで配置されている。捕集基板７１の移動方向において、捕集・加熱位置９１は、検出位置９２とリフレッシュ位置９３との間に配置されている。言い換えれば、捕集基板７１の移動方向において、リフレッシュ位置９３は、捕集・加熱位置９１から見て検出位置９２の反対側に配置されている。捕集基板７１の移動方向において、検出位置９２、捕集・加熱位置９１およびリフレッシュ位置９３が挙げた順に並んで配置されている。

捕集・加熱位置９１とリフレッシュ位置９３との間の捕集基板７１の移動距離よりも、検出位置９２とリフレッシュ位置９３との間の捕集基板７１の移動距離の方が大きい。捕集・加熱位置９１、検出位置９２およびリフレッシュ位置９３の間における捕集基板７１の移動範囲は、回転中心軸６６の軸周りにおいて１８０°以下である。

続いて、本実施の形態における粒子検出装置１０の動作について説明する。図１８は、この発明の実施の形態１における粒子検出装置の動作の流れを示すフローチャートである。

なお、以下の説明では、図１５から図１７中において、回転中心軸６６を中心とする時計周りの回転を正転方向といい、回転中心軸６６を中心とする反時計周りの回転を反転方向という。

図１５および図１８を参照して、まず、捕集基板７１を捕集・加熱位置９１に位置決めして、捕集工程を実施する（Ｓ１０１）。この際、ファン１６を正転方向に駆動させることによって、キャビネット１１内部に空気を導入するとともに、高圧電源２１によって静電針２２と捕集基板７１との間に電位差を発生させ、空気中の粒子を捕集基板７１の表面に捕集する。

図１６および図１８を参照して、次に、回転モータ６２を駆動させることによって回転ベース６４を正転方向に回転させ、捕集基板７１を捕集・加熱位置９１から検出位置９２に移動させる（Ｓ１０２）。次に、励起光源部３１によって、捕集基板７１に捕集された粒子に向けて励起光を照射するとともに、受光部４１によって、励起光の照射に伴って粒子から発せられる蛍光を受光する。これにより、捕集基板７１に捕集された粒子の加熱前の蛍光強度Ｆ１を測定する（Ｓ１０３）。

図１５および図１８を参照して、次に、回転モータ６２を駆動させることによって回転ベース６４を反転方向に回転させ、捕集基板７１を検出位置９２から捕集・加熱位置９１に移動させる（Ｓ１０４）。次に、ヒータ７６に通電することによって、捕集基板７１に捕集された粒子を加熱する（Ｓ１０５）。次に、ヒータ７６への通電を停止して、捕集基板７１を冷却する（Ｓ１０６）。この際、ファン１６を反転方向に駆動させることによって、空気をキャビネット１１内部に導入し、捕集基板７１の冷却を促進させる。

図１６および図１８を参照して、次に、回転モータ６２を駆動させることによって回転ベース６４を正転方向に回転させ、捕集基板７１を捕集・加熱位置９１から検出位置９２に移動させる（Ｓ１０７）。次に、励起光源部３１によって、捕集基板７１に捕集された粒子に向けて励起光を照射するとともに、受光部４１によって、励起光の照射に伴って粒子から発せられる蛍光を受光する。これにより、捕集基板７１に捕集された粒子の加熱後の蛍光強度Ｆ２を測定する（Ｓ１０８）。そして、加熱前の蛍光Ｆ１の強度と加熱後の蛍光Ｆ２の強度とを比較することにより、捕集基板７１に捕集された粒子に含まれる生物由来の粒子の量を算出する（Ｓ１０９）。

図１７および図１８を参照して、次に、回転モータ６２を駆動させることによって回転ベース６４を反転方向に回転させ、捕集基板７１を検出位置９２からリフレッシュ位置９３に移動させる。リフレッシュ位置９３において回転ベース６４を反転方向に回転させ、さらに正転方向に回転させることによって、捕集基板７１の表面をブラシ５１に接触させる。これにより、捕集基板７１から粒子を除去する（Ｓ１１１）。

リフレッシュ工程時、ファン１６を正転方向に駆動させることによって、捕集基板７１から除去されて空気中を飛散する粒子を開口部１２０を通じてキャビネット１１の外部に排出する。開口部１２０を通じてキャビネット１１の外部に排出された粒子を回収するため、開口部１２０とファン１６との間にフィルタを設けることが好ましい。

この際、捕集基板７１が、図１５中に示す捕集・加熱位置９１から図１７中に示すリフレッシュ位置９３に近づくに従って、捕集基板７１と捕集筒１５とが重なる範囲が小さくなるため、空気の導入口である捕集筒１５の開口面積が大きくなる。これにより、粒子を効率的にキャビネット１１の外部に回収することができる。一方、捕集工程時には、捕集基板７１に遮蔽されることによって捕集筒１５の開口面積が小さくなるため、空気の導入ロスを減らすことができる。

生物由来の粒子から発せられる蛍光の強度は、加熱処理によって増加する。このため、ステップ（Ｓ１０５）では、ステップ（Ｓ１０２）の加熱前の蛍光測定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。加熱前の蛍光強度Ｆ１と加熱後の蛍光強度Ｆ２との差（Ｆ２−Ｆ１）から、蛍光強度の増大量を算出する。予め用意した蛍光強度の増大量と生物由来の粒子濃度との関係に基づき、算出された増大量に対応する生物由来の粒子の粒子量（濃度）を特定することができる。なお、増大量と生物由来の粒子濃度との対応関係は、予め実験的に決められる。

［粒子除去装置の構成］
本実施の形態における粒子検出装置１０は、生物由来の粒子を検出するための装置単体として用いられてもよいし、微生物センサとして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。

図１９は、上の動作を行なうための粒子検出装置１０の機能構成の具体例を示すブロック図である。図１９では、粒子検出装置１０の後述する信号処理部１００の機能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、これら機能のうちの少なくとも一部は、粒子検出装置１０が図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）を備え、該ＣＰＵが所定の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。また、粒子検出装置１０の後述する測定部２００の構成がソフトウェア構成である例が示されている。しかしながら、これら機能のうちの少なくとも一部は、電気回路などのハードウェア構成で実現されてもよい。

図１９を参照して、粒子検出装置１０は上記動作を実現するための機能として、受光素子４４からの信号を処理するための機能である信号処理部１００と、受光量に基づいて生物由来の粒子量を算出したり各部の動作を制御したりするための測定部２００とを含む。

信号処理部１００は、受光素子４４に接続される電流−電圧変換回路１０１と、電流−電圧変換回路１０１に接続される積分型の（積分回路を含んだ）増幅回路１０２とを含む。

測定部２００は、制御部２０１、記憶部２０３、およびクロック発生部２０４を含む。さらに、測定部２００は、ファン１６やヒータ７６や移動機構部６０を駆動させるための駆動部２０５を含む。

捕集基板７１上に捕集された粒子に対して発光素子３２から励起光ＥＬが照射されることで、励起光照射領域にある当該粒子からの蛍光が受光素子４４に集光される。受光素子４４から、受光量に応じた電流信号が信号処理部１００に対して出力される。電流信号は、電流−電圧変換回路１０２に入力される。

電流−電圧変換回路１０２は、受光素子４４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１０２で予め設定した増幅率に増幅され、測定部２００に対して出力される。測定部２００の制御部２０１は信号処理部１００から電圧値Ｅｈの入力を受け付けて、順次、記憶部２０３に記憶させる。

クロック発生部２０４はクロック信号を発生させ、制御部２０１に対して出力する。制御部２０１は、クロック信号に基づいたタイミングで、ファン１６を回転させたり、ヒータ７６を加熱させたり、移動機構部６０で捕集基板７１を移動させたりするための制御信号を駆動部２０５に対して出力して、これらの動作を制御する。また、制御部２０１は発光素子３２および受光素子４４と電気的に接続され、それらのＯＮ／ＯＦＦを制御する。

制御部２０１は計算部２０２を含み、計算部２０２において、記憶部２０３に記憶された電圧値Ｅｈを用いて、導入された空気中の生物由来の粒子量を算出するための動作が行なわれる。

計算部２０２で算出された捕集された粒子中の生物由来の粒子の濃度は、制御部２０１から図示しない表示部に対して出力されることで検出結果として表示されてもよいし、図示しない通信部から外部装置に出力されることで検出結果として他の装置に出力されたり記録媒体に書き込まれたりしてもよい。

［課題の説明］
ここで、受光素子４４での受光量から蛍光を検出する際のノイズ成分としては、電流−電圧変換回路１０１より出力される電圧波形に影響する外部ノイズ成分と、変換等の出力値読み込み時の変換ノイズ成分とが考えられる。

出力値を大きくすることでＳ／Ｎ比を向上させ、いずれのノイズ成分の影響も低減させることは可能となるものの、電流−電圧変換回路１０１における飽和電圧を大きくすることができない場合にはノイズ成分が影響することで検出精度を悪化させることになる。

［動作概要］
上述の課題を解消するため、本実施の形態にかかる粒子検出装置１０では、増幅回路１０２で電流−電圧変換回路１０１より出力された電圧値の積分値を算出し、計算部２０２で所定回数の積分で出力電圧の時間変化（傾き）を算出して平均値を求めること、および、計算部２０２で出力値である電圧値が飽和電圧以下でほぼ最大の値となる積分時間で傾きを算出することでＳ／Ｎ比を向上させること、を同時に実行する。これにより、微小な蛍光量を測定する際にも高い検出精度が得られる。

図２０は、本実施の形態にかかる粒子検出装置１０での計算方法を説明するための図である。図２０において、縦軸は電流−電圧変換回路１０１からの出力電圧を表わしており、その最大値が飽和電圧を表わしている。点線で表わされた波形Ｂは、上述の、電流−電圧変換回路１０１より出力される電圧波形に影響する外部ノイズ成分を表わしている。

図２０を参照して、積分回路を含んだ増幅回路１０２で波形Ａに示されように任意の点（図２０では積分時間ｔ０〜ｔ６）までの所定時間の積分値を算出し、その積分値を計算部２０２に入力する。

計算部２０２は、一定の間隔ｔごとに出力電圧を求めてその傾きａ（△Ｖ／△ｔ）を算出する。

このとき、計算部２０２は、所定回数Ｎｍｉｎ回（図２０の例では６回）のサンプリングを行ない、それらの傾きの平均値を算出する。そして、傾きａ１〜ａ６を算出するごとに、前回の傾きと比較する。そして、波形Ｂで表わされたような急激な傾きの変化があった場合にはエラーを出力する。または、前回の傾きに替えて、予め記憶されている規定値と比較してもよい。測定部２００はこのエラーを受けて、再測定を行なうと判定する。

このように制御されることで電圧波形への外部ノイズの影響を低減することができ、蛍光量の測定精度を高めることができる。

なお、図２０において波形Ｃで表わされた測定結果の場合、増幅回路１０２で所定回数の積分を行なう前（ｔ２〜ｔ３）に出力が飽和してしまい所定回数分の正確な傾きが算出できない。

そこで、計算部２０２は、所定積分回数以下で出力が飽和した場合には、積分間隔ｔ（サンプリング時間）を短くして再測定する。このとき飽和を検出した積分回数をｎ、所定積分回数Ｎｍｉｎとしたとき、積分間隔ｔを
ｔ＝ｔ×（ｎ−１）／Ｎｍｉｎ
とすることで、積分所定回数で出力が飽和せずに積分時間を長くとることができ、Ｓ／Ｎ比のよい傾きを算出することが可能となる。

＜機能構成＞
図２１は、上記動作を行なうための機能構成の具体例を示すブロック図であって、主に、図１９に表わされた制御部２０１の具体的な構成を表わした図である。

図２１を参照して、上記動作を行なうための機能として、制御部２０１には、さらに、積分回路を含んだ増幅回路１０２からの出力値を監視するための出力監視部２０６と、増幅回路１０２中の積分回路を制御するための積分回路制御部２１２とが含まれる。

出力監視部２０６は、電流−電圧変換回路１０１からの出力が飽和電圧に達したことを検出するための出力飽和検出部２０７と、予め規定された期間（図２０の例ではｔ０〜ｔ６の期間）の電流−電圧変換回路１０１からの出力値の積分値を積分回路を含んだ増幅回路１０２から取得し、予め規定された時間間隔ｔごとに出力電圧の時間変化である傾き（△Ｖ／△ｔ）を算出するための傾き算出部２０８と、時間間隔ｔごとに傾き算出部２０８で算出された傾きとその前回に算出された傾き（または予め記憶されている規定値）とを比較し、その差が予め記憶しているしきい値以上である場合に傾き異常と検出するための比較部２０９と、増幅回路１０２での積分回数をカウントするための積分回数カウント部２１０と、所定回数Ｎｍｉｎ回（図２０の例では６回）分の傾きの平均値を算出するための平均値算出部２１１とを含む。

積分回路制御部２１２は、積分回数カウント部２１０から積分回数を示す信号の入力を受け付けて、予め規定した回数に達するまで、所定の時間間隔で積分値を算出させるため、増幅回路１０２に含まれる積分回路に対して積分間隔を通知するためのパルス信号を出力する。これにより、増幅回路１０２では、予め規定された積分回数に達するまで規定間隔で積分値が算出される。

また、積分回路制御部２１２は、傾き算出部２０８から傾き異常が検出されたことを示す信号の入力を受け付けると、増幅回路１０２に含まれる積分回路に対して再測定を指示する制御信号を出力する。

また、積分回路制御部２１２は、出力飽和検出部２０７から、電流−電圧変換回路１０１からの出力が飽和電圧に達したことを通知する信号の入力を受け付けると、現在の積分回数と予め規定されている積分回数とを比較して、その結果に応じて積分間隔を変更した上で積分回数を初期化し、増幅回路１０２に含まれる積分回路に対して積分値の算出を指示する制御信号を出力する。

平均値算出部２１１での算出結果である出力電圧の時間変化（傾き）としての傾きは順次、記憶部２０３に記憶され、計算部２０２は、その値を用いて導入された空気中の生物由来の粒子量を算出する。

＜動作フロー＞
図２２および図２３は、粒子検出装置１０での積分処理の流れを表わすフローチャートである。図２２および図２３のフローチャートに表わされる処理は、図示しないＣＰＵがメモリに記憶されるプログラムを読み出して図２１に表わされる各機能を発揮させることによって実現される。

図２２を参照して、粒子検出装置１０の制御部２０１では、予め規定された積分時間間隔ｔが経過するごとに（ステップＳ２０１でＹＥＳ）積分回数のカウントを１インクリメントしてカウントアップし（ステップＳ２０３）、そのときの電流−電圧変換回路１０１からの出力電圧値Ｖｉを取得する。

制御部２０１は取得した出力電圧値Ｖｉと飽和電圧値Ｖｓａｔとを比較して、出力電圧値Ｖｉが飽和電圧値Ｖｓａｔに達していないと確認されると（ステップＳ２０７でＮＯ）、出力電圧値Ｖｉの時間変化である傾きａ（ａ＝△Ｖ／△ｔ）を算出する（ステップＳ２０９）。そして、その値と前回のフローで算出された傾きＡとの差分と予め記憶されているしきい値Ｇとを比較し、差分がしきい値Ｇより大きく、かつ、積分回数ｎが１以上である場合には（ステップＳ２１１でＹＥＳ）、変化量が予め規定された量よりも大きい、傾き異常が発生したものとして、積分回数ｎを初期化した上で（ステップＳ２１３）、処理を最初に戻す。なお、上記ステップＳ２１１では、ステップＳ２０９で算出された傾きａと、予め傾きの規定値として記憶されている値との差分を予め記憶されているしきい値Ｇと比較してもよい。

上のいずれも満たさない場合には（ステップＳ２１１でＮＯ）、上記ステップＳ２０９で算出された傾きａを次のフローに用いる「前回の傾きＡ」とセットする（ステップＳ２１５）。

次に、積分回数ｎがサンプリングを行なう回数である所定回数Ｎｍｉｎ回に達していないか、または、取得された出力電圧値Ｖｉが飽和電圧値Ｖｓａｔであることを表わす電圧飽和フラグが立っていないかを確認する。

そして、積分回数ｎがサンプリングを行なう回数である所定回数Ｎｍｉｎ回に達し、かつ、取得された出力電圧値Ｖｉが飽和電圧値Ｖｓａｔではない場合には（ステップＳ２１７でＮＯ）、制御部２０１は上記所定回数Ｎｍｉｎ回の傾きの平均値を算出する（ステップＳ２１９）。算出された平均値は、計算部２０２で生物由来の粒子量を計算するために用いられる。

一方、積分回数ｎがサンプリングを行なう回数である所定回数Ｎｍｉｎ回に達していない場合、または取得された出力電圧値Ｖｉが飽和電圧値Ｖｓａｔである場合には（ステップＳ２１７でＹＥＳ）、処理を最初に戻して、一連の処理を繰り返す。

なお、上記ステップＳ２０５で取得された出力電圧値Ｖｉが飽和電圧値Ｖｓａｔに達していると確認された場合には（ステップＳ２０７でＹＥＳ）、図２３を参照して、制御部２０１は取得された出力電圧値Ｖｉが飽和電圧値Ｖｓａｔであることを表わす電圧飽和フラグを立て（ステップＳ２２１）、積分回数ｎが積分回数ｎがサンプリングを行なう回数である所定回数Ｎｍｉｎ回に達していないかを確認する。

積分回数ｎが積分回数ｎがサンプリングを行なう回数である所定回数Ｎｍｉｎ回に達している場合には（ステップＳ２２３でＮＯ）、制御部２０１は上記ステップＳ２０９に処理を進める。この場合には、所定回数Ｎｍｉｎ回分の傾きの平均値を算出することが可能であるからである。

一方、積分回数ｎが積分回数ｎがサンプリングを行なう回数である所定回数Ｎｍｉｎ回に達するよりも以前に出力電圧値Ｖｉが飽和電圧値Ｖｓａｔに達してしまった場合には（ステップＳ２２３でＹＥＳ）、所定回数Ｎｍｉｎ回分の傾きの平均値を算出することができない。そのため、制御部２０１は積分を行なう時間間隔ｔを更新した上で積分回数ｎを初期化し（ステップＳ２２５）、処理を最初に戻す。ここでは、積分間隔ｔをｔ＝ｔ×（ｎ−１）／Ｎｍｉｎと更新する。

これにより、積分する間隔ｔが短くなり、出力電圧値Ｖｉが飽和電圧値Ｖｓａｔに到達するよりも以前にサンプリングを行なう回数である所定回数Ｎｍｉｎ回の積分値の算出が可能となる。

＜実施の形態の効果＞
本実施の形態にかかる粒子検出装置１０では、生物由来の粒子から発せられる微小の蛍光量を測定することで生物由来の粒子を検出するものであって、受光素子での受光量を電圧値に変換した上で所定間隔でその積分値を算出し、所定間隔の積分が所定回数行なわれた時点で、各積分時間での出力電圧の時間変化（傾き）の平均値を算出して、その平均値を用いて生物由来の粒子量を算出する。このようにすることで、微小な蛍光の測定を容易とすることができる。

さらに粒子検出装置１０では、上記所定間隔でその積分値の出力電圧の時間変化（傾き）をその直前の出力電圧の時間変化と比較して、その差分がしきい値以上である場合に変化量の異常として、再度測定を行なう。これにより、たとえば図２０において波形Ｂで表わされたような急激な傾きの変化があった場合にはエラーが出力されることになる。

図２０の波形Ｂのような電圧値の変化は外部ノイズ成分として電流−電圧変換回路１０１より出力される電圧波形に影響を及ぼすため、その波形を含む範囲で出力電圧の時間変化（傾き）の平均値を算出すると、それに基づいて算出される生物由来の粒子量の精度を低下させることになる。粒子検出装置１０ではこのような急激な傾きの変化が検出された場合にはその範囲を生物由来の粒子量の計算には用いずに再測定を行なうため、生物由来の粒子量の検出精度を高めることができる。

さらに粒子検出装置１０では、電流−電圧変換回路１０１からの出力電圧値が上記平均値を求める積分回数に達するよりも以前に飽和電圧値に達した場合には、積分値を算出する時間間隔を短くするように上記所定間隔を更新して測定をし直す。このとき、上述のように、飽和電圧値に達した積分回数ｎよりも以前の積分回数（ｎ−１）まで期間（ｔ×（ｎ−１））を平均値を算出する積分回数となるように１回の積分値を算出する時間間隔を更新する。つまり、積分時間間隔を飽和電圧値以下でほぼ最大値となる時間とすることで、出力電圧値が飽和電圧値に達するまでで積分時間をできるだけ長くすることができ、Ｓ／Ｎ比のよい出力電圧の時間変化（傾き）を算出することができる。そのため、生物由来の粒子量の検出精度を高めることができる。

＜他の例＞
なお、粒子検出装置１０の図示しないＣＰＵに図１９および図２１の各機能を発揮させて、図２２および図２３のフローチャートで表わされた処理を実行させるためのプログラムを提供することもできる。このようなプログラムは、コンピュータに付属するフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびメモリカードなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。

なお、本発明にかかるプログラムは、コンピュータのオペレーティングシステム（ＯＳ）の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。その場合、プログラム自体には上記モジュールが含まれずＯＳと協働して処理が実行される。このようなモジュールを含まないプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。

また、本発明にかかるプログラムは他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には上記他のプログラムに含まれるモジュールが含まれず、他のプログラムと協働して処理が実行される。このような他のプログラムに組込まれたプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。

提供されるプログラム製品は、ハードディスクなどのプログラム格納部にインストールされて実行される。なお、プログラム製品は、プログラム自体と、プログラムが記録された記録媒体とを含む。

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。

１０ 粒子検出装置、１１，１２，１４ キャビネット、１１ｍ，１１ｎ 側面、１５ 集筒、１６，５００ ファン、２０ 捕集部、２１ 高圧電源、２２，５３０ 静電針、３０ 蛍光検出部、３１ 励起光源部、３２，５５０ 発光素子、３３ 励起部フレーム、３４ 集光レンズ、３５，４７ レンズ押さえ、４１ 受光部、４２ ノイズシールド、４３，１０２ 増幅回路、４４，５６５ 受光素子、４５ 受光部フレーム、４６ フレネルレンズ、５０ 清掃部、５１ ブラシ、５１ｐ 自由端、５１ｑ 支持端、５２ ブラシ固定部、５３ ブラシ押さえ、６０ 移動機構部、６１ モータホルダ、６２ 回転モータ、６３ モータ押さえ、６４ 回転ベース、６６ 回転中心軸、６７ 中心部、６８ 基板支持部、７１，５１０ 集基板、７６，５２０ ヒータ、８１ ブラシ清掃アーム、８２ センシング対象部、９１ 加熱位置、９２ 検出位置、９３ リフレッシュ位置、９６ フレキシブル基板、１００ 信号処理部、１０１ 電流−電圧変換回路、１１１，１１２，１１３ 配線、１２０ 開口部、１２１，１２２ 点鎖線、２００ 測定部、２０１ 制御部、２０２ 計算部、２０３ 記憶部、２０４ クロック発生部、２０５ 駆動部、２０６ 出力監視部、２０７ 出力飽和検出部、２０８ 傾き算出部、２０９ 比較部、２１０ 積分回数カウント部、２１１ 平均値算出部、２１２ 積分回路制御部、５６０ レンズ、６００，６００Ａ 粒子、６００Ｂ 粉塵。

Claims (7)

1. 受光した光量に応じた電流を出力するための受光素子と、
   前記受光素子と接続されて、所定期間の前記電流の値を積分することで電圧値を出力するための積分回路と、
   前記積分回路での算出を制御するための制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記積分回路に所定間隔で前記積分を実行させて電圧値を得る処理と、
   前記積分回路から電圧値が得られるごとに前記電圧値を測定時間で除して得られる電圧値の変化量を算出し、前記変化量と規定値との差分がしきい値以上であるか否かを判断する処理と、
   前記差分が前記しきい値よりも小さい場合であって、かつ、前記積分回路での積分回数が予め規定された回数に達している場合には前記所定間隔で前記予め規定された回数の前記積分によって得られた前記電圧値のそれぞれから算出される前記変化量の平均値を算出する処理とを実行し、
   前記制御部は、前記差分が前記しきい値以上である場合には、前記変化量の平均値を算出する処理を実行せずに前記積分回路での前記積分回数を初期化して、再度、前記電圧値を得る処理から実行し直し、前記積分回路での前記積分回数が前記予め規定された回数に達していない場合には、前記積分回数が前記予め規定された回数に達するまで前記電圧値を得る処理から前記判断する処理までの処理を繰り返す、微小光量検出装置。
2. 前記規定値は、前記変化量を算出した前記電圧値が得られた前記積分の前の積分で得られた電圧値から算出された変化量である、請求項１に記載の微小光量検出装置。
3. 前記制御部は、前記積分回路から電圧値が得られるごとに前記積分回路での飽和電圧に達したか否かを判断する処理をさらに実行し、
   前記積分回路での前記積分回数が前記予め規定された回数に達するよりも以前に前記電圧値が前記積分回路での飽和電圧に達した場合には、前記変化量の平均値を算出する処理を実行せずに、前記所定間隔を変更して、再度、前記電圧値を得る処理から繰り返す、請求項１または２に記載の微小光量検出装置。
4. 前記制御部は、前記電圧値が前記積分回路での飽和電圧に達したことが判断された時点よりも以前に前記予め規定された回数、前記電圧値が得られるように、前記所定間隔を変更する、請求項３に記載の微小光量検出装置。
5. 受光した光量に応じた電流を出力するための受光素子と、
   前記受光素子と接続されて、所定期間の前記電流の値を積分することで電圧値を出力するための積分回路と、
   前記積分回路での算出を制御するための制御部と、
   前記電圧値に基づいて微生物量を計算するための計算部とを備え、
   前記制御部は、
   前記積分回路に所定間隔で前記積分を実行させて電圧値を得る処理と、
   前記積分回路から電圧値が得られるごとに前記電圧値を測定時間で除して得られる電圧値の変化量を算出し、前記変化量と規定値との差分がしきい値以上であるか否かを判断する処理と、
   前記差分が前記しきい値よりも小さい場合であって、かつ、前記積分回路での積分回数が予め規定された回数に達している場合には前記所定間隔で前記予め規定された回数の前記積分によって得られた前記電圧値のそれぞれから算出される前記変化量の平均値を算出する処理とを実行し、
   前記計算部は、前記制御部で算出された前記変化量の平均値に基づいて前記微生物量を計算し、
   前記制御部は、前記差分が前記しきい値以上である場合には、前記変化量の平均値を算出する処理を実行せずに前記積分回路での前記積分回数を初期化して、再度、前記電圧値を得る処理から実行し直し、前記積分回路での前記積分回数が前記予め規定された回数に達していない場合には、前記積分回数が前記予め規定された回数に達するまで前記電圧値を得る処理から前記判断する処理までの処理を繰り返す、微生物センサ。
6. 捕集部材と、
   前記捕集部材に励起光を照射するための発光素子と、
   前記捕集部材に捕集された粒子を加熱するためのヒータとをさらに備え、
   前記受光素子は、前記発光素子から前記励起光が照射されることで前記捕集部材に捕集された前記粒子から発光される蛍光を受光し、
   前記計算部は、加熱前後に前記制御部で算出された前記変化量の平均値の差分に基づいて前記微生物量を計算する、請求項５に記載の微生物センサ。
7. 微小光量を検出する方法であって、
   所定間隔で、受光素子で受光した光量に応じた電流を積分することで電圧値を得るステップと、
   前記電圧値が得られるごとに前記電圧値を測定時間で除して得られる電圧値の変化量を算出するステップと、
   前記変化量と規定値との差分がしきい値よりも小さい場合であって、かつ、前記積分回路での積分回数が予め規定された回数に達している場合には前記所定間隔で前記予め規定された回数の前記積分によって得られた前記電圧値のそれぞれから算出される前記変化量の平均値を算出するステップとを備え、
   前記差分が前記しきい値以上である場合には、前記変化量の平均値を算出するステップを実行せずに前記積分回路での前記積分回数を初期化して、再度、前記電圧値を得るステップから実行し直し、前記積分回路での前記積分回数が前記予め規定された回数に達していない場合には、前記積分回数が前記予め規定された回数に達するまで前記電圧値を得るステップから前記電圧値の変化量を算出するステップまでを繰り返す、検出方法。

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