JP5925519B2

JP5925519B2 - 粒子検出装置

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Publication number: JP5925519B2
Application number: JP2012037323A
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Inventors: 春樹上山; 藤田　英明; 英明藤田; 友規加茂; 暁大鈴木
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Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2016-05-25
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Description

この発明は粒子検出装置に関し、特に、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置に関する。

生物由来の粒子である微生物を計数する装置として、たとえば特開２００８−１２８７９３５号公報（以下、特許文献１）は、メンブレンフィルタなどの捕集手段の表面に微生物を固定して蛍光染色試薬を浸透させて、蛍光色素に対してレーザ光などの励起光を照射してその表面の蛍光像を取得し、蛍光像から発光点を抽出することで微生物を検出する技術を開示している。

特開２００８−１８７９３５号公報

生物由来の粒子に励起光を照射して粒子からの蛍光を検知する手法において、励起光が受光部に到達するとノイズとなり、受光部における蛍光の検出感度が悪化する。特許文献１のように光源としてレーザ光源を利用する場合であってもノイズとなる成分は存在するものであり、特に高感度の測定ではそのノイズ成分が蛍光の検出感度へ影響する。

こうしたノイズ成分は、フィルタによる励起光の分離だけでは限度があり、十分な蛍光の検出感度を得られない場合がある。特に、高感度の測定では、検出精度の低下を招くことになる。

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、高感度で生物由来の粒子を検出する粒子検出装置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、粒子検出装置は、主表面を有し、主表面上に粒子を捕集するための捕集部材と、主表面上に捕集された粒子に励起光を照射するための照射部と、励起光を主表面上に捕集された粒子に照射することで粒子から発される蛍光を受光するための受光部と、主表面上に捕集された粒子を加熱するための加熱部と、加熱部による粒子への加熱前後での、受光部での蛍光強度の増加量に基づいて主表面上に捕集された粒子から生物由来の粒子を検出するための検出部とを備え、照射部と主表面との間に設置された、生物由来の粒子からの蛍光の波長成分のうちの加熱処理を施すことによって強度が増加する波長成分をカットするためのフィルタをさらに備える。

好ましくは、主表面は鏡面であって、励起光は主表面で鏡面反射する。
好ましくは、フィルタはローパスフィルタである。

より好ましくは、ローパスフィルタのカットオフ波長λｓはλｓ≧４３０ｎｍである。
好ましくは、粒子検出装置は主表面と受光部との間に設置されたハイパスフィルタをさらに備え、ローパスフィルタのカットオフ波長λｓとハイパスフィルタのカットオフ波長λ１とはλ１≧λｓを満たす。

この発明によると、高感度で生物由来の粒子を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ΔＦと、生物由来の粒子濃度との関係を示すグラフである。本実施の形態にかかる粒子検出装置での、理想状態での検出状態を説明するための図である。クリーニング残渣による迷光の増加と蛍光強度のダイナミックレンジとの関係を表わした図である。加熱前のクリーニング残渣のある捕集基板の表面の顕微鏡写真である。加熱後のクリーニング残渣のある捕集基板の表面の顕微鏡写真である。クリーニング残渣による加熱前後での迷光量の変化と蛍光強度の測定誤差との関係を表わした図である。ロングパスフィルタのフィルタ特性の具体例を示すグラフである。図１３の曲線（２）に表わされた励起光の光スペクトル強度の低い部分を拡大して表わした図である。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１５に示す粒子検出装置の分解状態を示す斜視図である。粒子検出装置の構成の詳細を示す分解斜視図である。粒子検出装置の断面図である。粒子検出装置に含まれる光学系による光の挙動を示す模式図である。基板の主表面における光の反射を示す模式図である。粒子検出装置の励起光学系に含まれるフィルタのフィルタ特性の具体例を示すグラフである。フレネルレンズの断面を示す模式図である。粒子検出装置の受光光学系に含まれるフィルタのフィルタ特性の具体例を示すグラフである。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。アオカビ菌の蛍光スペクトルの加熱処理前後の時間変化を示す図である。蛍光発光する埃の加熱処理前の蛍光スペクトルを示す図である。蛍光発光する埃の加熱処理後の蛍光スペクトルを示す図である。粒子検出装置を含む空気清浄機の外観の具体例を示す図である。空気清浄機の機能構成の具体例を示すブロック図である。励起光学系に含まれるフィルタおよび受光光学系に含まれるフィルタのいずれもない状態（状態１）、前者のフィルタのみを設けて後者のフィルタを設けていない状態（状態２）、および両フィルタを設けた状態（状態３）の３つの状態で、迷光量を測定した結果を表わすグラフである。励起光学系に含まれるフィルタおよび受光光学系に含まれるフィルタのいずれもない状態（状態１）、前者のフィルタのみを設けて後者のフィルタを設けていない状態（状態２）、および両フィルタを設けた状態（状態３）の３つの状態で、基板１０で所定量のカビ菌を捕集した状態での蛍光強度を測定した結果を表わすグラフである。受光光学系に含まれるフィルタであるＩＲ（赤外線）フィルタとして４種類のフィルタ特性を表わした図である。図３２に表わされた４種類のフィルタそれぞれを用いたときの迷光量および蛍光強度の測定結果を表わしたグラフである。

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〜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。

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を図示しないブラシで掻き出すことで捕集基板５１０から除去する（リフレッシュ工程）。

［課題の説明］
本実施の形態における粒子検出装置では上述の検出原理を利用して、花粉や微生物、カビといった生物由来の粒子を検出する。その際に半導体レーザなどの発光素子５５０から照射光にはノイズ成分が含まれ、そのノイズ成分が迷光として受光素子５６５での受光強度に含まれることになる。

図８は、理想状態での検出状態を説明するための図である。すなわち、図８を参照して、理想状態では、加熱前後の差分をとることで迷光成分が除去されて、加熱前後の蛍光強度の増加分のみが検出されることになる。

しかしながら、図６で表わされたリフレッシュ工程において図示しないブラシでのクリーニングで粒子６００が完全に捕集基板５１０から除去されない場合、捕集基板５１０表面に残渣が蓄積されることになる。

クリーニング残渣が増加すると迷光が増加するという第１の課題が生じる。迷光の増加により蛍光強度のダイナミックレンジが低下することになる。

図９は、クリーニング残渣による迷光の増加と蛍光強度のダイナミックレンジとの関係を表わした図である。図９を参照して、クリーニング残渣に起因して迷光が増加すると、検出される蛍光強度のダイナミックレンジが低下し、蛍光強度の検出には不足する。これにより、蛍光強度の測定精度が低下することになる。

また、クリーニング残渣のサイズ（形状）が加熱によって変化することがある。図１０および図１１は、それぞれ、加熱前後のクリーニング残渣のある捕集基板５１０の表面の顕微鏡写真である。図１０および図１１に表わされるように、加熱によってクリーニング残渣の粒子サイズ（形状）が変化することが分かる。このため、クリーニング残渣によって加熱前後の迷光量が変化するという第２の課題が生じる。加熱前後での迷光量の変化は蛍光強度の測定誤差の増加を招くことになる。

図１２は、クリーニング残渣による加熱前後での迷光量の変化と蛍光強度の測定誤差との関係を表わした図である。図１２を参照して、加熱後の迷光量が加熱前の迷光量よりも低下することで、その減少分で蛍光強度の増加分が相殺されて蛍光の増加分が実際の増加分よりも少なく測定されることになる、という測定誤差が生じる。

上記第１の課題および第２の課題を解消する最も簡単な方法としてはクリーニング残渣をなくすことが挙げられる。このためにはブラシの性能を向上させることが必要であるが、捕集される粒子のみならず静電捕集時にオゾンに起因して硝酸や硝酸性化合物が捕集基板に生成されるものであるため、それらを完全に除去することは困難である。

そこで、本実施の形態にかかる粒子検出装置では、クリーニング残渣が捕集基板上に存在していても迷光とならないような光学系を備えることで、検出精度へのクリーニング残渣の影響を抑える。

クリーニング残渣によって迷光が発生する第１の原因としては、クリーニング残渣の凹凸により励起光が散乱されることが挙げられる。

上記第１の原因への対処として、受光素子の手前にロングパスフィルタを設置して励起光の受光素子への入光を遮断することが考えられる。図１３は、ロングパスフィルタのフィルタ特性の具体例を示すグラフである。図１３のグラフの横軸は光の波長を示す。波長の単位はｎｍである。図１３のグラフの縦軸はフィルタの透過率および光のスペクトル強度を示す。フィルタの透過率の単位は％である。光のスペクトル強度は、励起光または蛍光のスペクトル強度が最大となる波長を１００としたときの、各波長でのスペクトル強度の相対値を示す。図１３中の曲線（１）がロングパスフィルタのフィルタ特性、曲線（２）が半導体レーザ素子による励起光のスペクトル強度、曲線（３）が励起光を照射された青カビ菌から発せられる蛍光のスペクトル強度を示す。

曲線（１）に示すフィルタ特性によると、ロングパスフィルタは、約４４０ｎｍ以下の波長を有する光をほぼ遮断し、約５００ｎｍ以上の波長を有する光をほぼ透過させる特性を有する。ロングパスフィルタは、所定のしきい値以下の波長の光を遮り、当該しきい値以上の波長の光を透過させる、ハイパスフィルタ（またはローカットフィルタ）としての特性を有する。

曲線（２）に示すように、半導体レーザによる励起光は、約４００ｎｍの波長に光スペクトル強度のピーク値を有する。一方曲線（３）に示すように、青カビ菌からの蛍光Ｆは、約４６０ｎｍ以上の波長域においてスペクトルが測定され、約５３０ｎｍの波長に光スペクトル強度のピーク値を有する。

曲線（１）のフィルタ特性を有するロングパスフィルタを用いることにより、曲線（２）に示す光スペクトル強度を有する励起光の大半がロングパスフィルタに吸収されて、受光素子への入光が概ね遮断される。一方、曲線（３）に示す光スペクトル強度を有する蛍光は光スペクトル強度をほぼ維持したまま受光素子へ入光する。

図１４は、図１３の曲線（２）に表わされた励起光の光スペクトル強度の低い部分を拡大して表わした図である。図１４に表わされたように、曲線（２）に示される半導体レーザによる励起光は長波長側に微弱な低い成分を有する。この励起光に含まれる微弱な長波長成分は曲線（１）のフィルタ特性を有するロングパスフィルタでは遮断されないため、迷光の主要因であると考えられる。

そこで、本実施の形態にかかる粒子検出装置では、上記第１の原因への対処としてローパスフィルタ（またはハイカットフィルタ）を利用して、励起光の長波長成分の受光素子への入光を遮断する。

次に、クリーニング残渣による迷光の発生の第２の原因としてクリーニング残渣が励起光が照射されることで蛍光を発することが挙げられる。先述のように、上記原理を利用して粒子を捕集する際に捕集基板５１０および静電針５３０間に高電圧が印加されてコロナ放電されることでオゾンが発生する。オゾン生成時には窒素酸化物が生成され、その窒素酸化物が空気中の水分と反応することで硝酸が生成される。生成された硝酸は捕集基板に固着する。または、硝酸塩のような硝酸性化合物として捕集基板上に蓄積される。硝酸や硝酸性化合物は蛍光体であり、レーザ光が照射されることで赤外成分を多く含む蛍光を発することが知られている。

そこで、本実施の形態にかかる粒子検出装置では、上記第１の原因への対処として受光素子の手前にＩＲ（赤外線）カットフィルタを設けて、受光素子への赤外成分の入光を遮断する。

［粒子検出装置の全体構造］
図１５は、本実施の形態における粒子検出装置１の外観を示す斜視図である。図１６は、図１に示す粒子検出装置１の分解状態を示す斜視図である。図１７は、粒子検出装置１の構成の詳細を示す分解斜視図である。本実施の形態における粒子検出装置１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。

本実施の形態における粒子検出装置１は、第一筐体としての上キャビネット２と、第二筐体としての下キャビネット５とを備える。上キャビネット２は、略矩形の平板形状を有する。下キャビネット５は、底を有しかつ一方向に開口する、略直方体の容器形状を有する。上キャビネット２が下キャビネット５の開口を蓋状に閉塞するように、上キャビネット２と下キャビネット５とが組み付けられて、略直方体の外形を有する中空のキャビネットが形成される。

捕集部６０、励起光学系２０、受光光学系３０および清掃部９６などの、粒子検出装置１を構成する各機器は、ファン９２を除き、キャビネットの内部に収容される。一例として、キャビネットは、６０ｍｍ×５０ｍｍ（上キャビネット２の縦、横）×３０ｍｍ（高さ）の大きさを有する。

上キャビネット２には、筒状部材としての捕集筒４が一体に形成されている。捕集筒４は、中空の円筒形状を有し、その一端が上キャビネット２の下面に取付けられて、上キャビネット２から粒子検出装置１の内部に向けて延びている。上キャビネット２には、上キャビネット２の一部を厚み方向に貫通する導入部３が形成されており、導入部３を介して粒子検出装置１の外部と捕集筒４の内部とが連通している。捕集筒４は、後述する静電針６２を取り囲むように設けられている。粒子を含む空気は、導入部３から捕集筒４の内側へ導入される。捕集筒４は、静電針６２と対向して位置決めされた基板１０に向けて、粒子を含む空気を案内する。

ファン９２は、下キャビネット５の底面外側に取付けられている。ファン９２が取り付けられた下キャビネット５の底面には、開口部が形成されている。この開口部は、捕集筒４と向かい合う範囲と、後述するブラシ９７と向かい合う範囲とを含むように開口し、捕集筒４と向かい合う範囲とブラシ９７と向かい合う範囲とで連続的に形成されている。

ファン９２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９２が正転方向に駆動されることにより、粒子検出装置１の内部空間の空気がファン９２を通じて粒子検出装置１の外部に排出される。ファン９２が反転方向に駆動されることにより、粒子検出装置１の外部の空気がファン９２を通じて粒子検出装置１の内部空間に導入される。ファン９２は、粒子検出装置１内への粒子の捕集、粒子の加熱後の冷却、および、粒子を捕集するための基板１０のクリーニングのために、兼用して用いられている。これにより、粒子検出装置１の小型化および低コスト化が図られている。

粒子検出装置１は、捕集部６０を備える。捕集部６０は、空気中に含まれる粒子を、捕集部材としての基板１０の主表面１１上に捕集する。捕集部６０は、高圧電源である捕集電源回路６１と、放電電極としての静電針６２とを有する。基板１０は、主表面１１を有する。基板１０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を主表面１１上に捕集する、捕集部材として設けられている。

基板１０は、シリコン製の平板で形成されている。粒子を吸着する基板１０の主表面１１には、導電性の透明被膜が形成されている。基板１０は、シリコンに限定されず、ガラス、セラミックまた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基板１０の表面に、金属被膜が形成されてもよい。また、基板１０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。基板１０がシリコン基板であれば、材料自体安価であり、主表面１１の鏡面加工と、主表面１１への導電性被膜の形成が容易である。

捕集電源回路６１は、基板１０と静電針６２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６２は、捕集電源回路６１から延出し、捕集筒４を貫通して捕集筒４の内部に達している。基板１０は、静電針６２と対向して配置される。本実施の形態では、静電針６２が、捕集電源回路６１の正極に電気的に接続されている。基板１０の主表面１１に形成された被膜は、捕集電源回路６１の負極に電気的に接続されている。

なお、静電針６２が捕集電源回路６１の正極に電気的に接続され、基板１０に形成された被膜が接地電位に接続されてもよい。または、静電針６２が捕集電源回路６１の負極に電気的に接続され、基板１０に形成された被膜が捕集電源回路６１の正極に電気的に接続されてもよい。

ファン９２が正転方向に駆動されると、粒子検出装置１のキャビネット内部の空気が排気されると同時に、キャビネットの外部の空気が捕集筒４を通って基板１０に向けて導入される。この際、捕集電源回路６１によって静電針６２と基板１０との間に電位差を発生させると、空気中の粒子は、静電針６２の周囲で正極に帯電される。正極に帯電された粒子が、静電気力によって基板１０に移動し、基板１０の主表面１１に形成された導電性の被膜に吸着されることによって、基板１０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１においては、静電気力を利用した帯電捕集により、粒子を基板１０に捕集する。この場合、粒子の検出時に粒子を確実に基板１０に保持するとともに、粒子の検出後には粒子を容易に基板１０から除去することができる。放電電極として針状の静電針６２を用いることによって、帯電した粒子を、静電針６２に対向する基板１０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。

粒子検出装置１は、励起光学系２０と、受光光学系３０とを備える。励起光学系２０は、基板１０の主表面１１上に捕集された粒子に向けて励起光を照射する、光照射部としての機能を有する。受光光学系３０は、励起光学系２０からの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、受光部としての機能を有する。励起光学系２０および受光光学系３０は、基板１０に捕集された粒子から発する蛍光を検出する蛍光検出部を構成する。励起光学系２０および受光光学系３０は、基板１０に捕集された粒子の加熱前および加熱後の、粒子から発する蛍光の測定を実行する。

励起光学系２０は、光源としての発光素子２１と、励起部フレーム２２，２３と、集光レンズ２４と、レンズ押さえ２５と、フィルタ２６とを有する。発光素子２１としては、波長４０５ｎｍの青色のレーザ光を発生する半導体レーザ素子が用いられる。または発光素子２１は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられてもよい。発光素子２１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。

受光光学系３０は、金属製のノイズシールド３６と、受光素子３４と、フィルタ３７と、受光部フレーム３３と、フレネルレンズ３２と、レンズ押さえ３１とを有する。受光素子３４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。受光素子３４とノイズシールド３６との間には、受光素子３４で検出された信号を増幅するための増幅回路５５が設けられている。

清掃部９６は、粒子を基板１０の主表面１１から除去する。清掃部９６は、清掃具としてのブラシ９７と、ブラシ固定部９８とを有する。清掃部９６は、捕集電源回路６１に対して固定支持されている。

ブラシ９７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９７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９７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９７の一端は、ブラシ固定部９８に支持され、他端はブラシ固定部９８から垂れ下がる自由端として形成されている。ブラシ９７の自由端が基板１０の主表面１１に接触した状態で、基板１０に対しブラシ９７が相対移動することにより、粒子が基板１０から除去される。

基板１０から粒子を除去する捕集具は、ブラシ９７に限られるものではない。たとえば捕集具は、基板１０の主表面１１と接触する平板状のワイパーであってもよいし、基板１０の主表面１１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１は、基板１０を搭載し保持する保持部材８０と、基板１０を移動させる移動機構部としての駆動部７０とをさらに備える。駆動部７０は、回転駆動可能な回転モータ７１と、回転モータ７１を保持するモータホルダ７２と、回転モータ７１の位置決めをするモータ押さえ７３とを有する。

保持部材８０は、回転ベース８１を有する。回転ベース８１は、熱伝導率の低い樹脂材料により形成されている。回転ベース８１には、軸穴８２が形成されている。軸穴８２に回転モータ７１の出力軸が挿通されることにより、回転モータ７１と回転ベース８１とが連結されている。回転モータ７１の駆動に伴って、回転ベース８１は、軸穴８２の位置を中心に回転（正転、反転）する。

保持部材８０は、回転ベース８１の回転軸から離れる方向に延びるアーム部８３を有する。アーム部８３は、回転ベース８１の回転軸に対し直交する径方向に延伸し、その先端に枠形状部を有する。枠形状部は、基板１０を収容可能な形状に形成されている。基板１０は、アーム部８３の先端の枠形状部に収容されることにより、保持部材８０に搭載される。

粒子検出装置１は、加熱部としてのヒータ９１を備える。ヒータ９１は、基板１０の裏面側に配置され、基板１０の主表面１１上に捕集された粒子を加熱する。基板１０の裏面には、ヒータ９１が貼り合わされている。ヒータ９１は、回転ベース８１の回転時、基板１０とともに移動する。ヒータ９１には、ヒータ９１への電力供給線や、ヒータ９１に内蔵されたセンサの信号線を含む、複数の配線が接続されている。これら配線は、粒子検出装置１のキャビネットの外部に引き出されている。

下キャビネット５の側面には、位置センサ７６が配置されている。基板１０は、回転モータ７１の回転により、粒子検出装置１のキャビネット内を移動する。基板１０の現在位置を検出するために、位置センサ７６が設けられている。

［蛍光検出部の構成］
図１８は、粒子検出装置１の断面図である。図１９は、粒子検出装置１に含まれる光学系による光の挙動を示す模式図である。図２０は、基板１０の主表面１１における光の反射を示す模式図である。

上述したように、基板１０の主表面１１に励起光を照射するための励起光学系２０は、発光素子２１と、集光レンズ２４と、フィルタ２６とを有する。

フィルタ２６のカットオフ波長λｓは、後述するフレネルレンズ３２に含まれる吸収剤３２ｂの有するフィルタ機能でのカットオフ波長λ１以下（λ１≧λｓ）であればよい。好ましくは、フィルタ２６のカットオフ波長λｓは、λｓ≧４３０ｎｍである。詳しくは、図２１は、フィルタ２６のフィルタ特性の具体例を示すグラフであって、光学軸と主面とのなす角度が２０度および０度のときのそれぞれのフィルタ特性を表わしている。横軸は光の波長を示す。波長の単位はｎｍである。縦軸はフィルタの透過率を示す。フィルタの透過率の単位は％である。

図２１に示されたように、フィルタ２６は、一例として、約４３０ｎｍ（＝λｓ）以上の波長を有する光をほぼ遮断し、約４３０ｎｍ（＝λｓ）以下の波長を有する光をほぼ透過させる特性を有する。フィルタ２６は、所定のしきい値以上の波長の光を遮り、当該しきい値以下の波長の光を透過させる、ローパスフィルタ（またはハイカットフィルタ）としての特性を有する。

半導体レーザ素子である発光素子２１で発生した励起光ＥＬは、フィルタ２６を通過することで後述するフレネルレンズ３２に含まれる吸収剤３２ｂでは吸収されずにノイズ成分となる約５００ｎｍ以上の波長がカットされる。

励起光ＥＬは、フィルタ２６を通過した後に集光レンズ２４を経由して集光され、基板１０の主表面１１の励起光照射領域１０４に照射される。励起光ＥＬは、基板１０の主表面１１に対して斜めに入射する。図１９および図２０において符号ＯＤ１が付された一点鎖線は、励起光ＥＬの光線方向を示す。ここで、光線方向とは、光（この場合は励起光ＥＬ）の光束成分の進行する方向をいう。励起光ＥＬの光線方向ＯＤ１は、励起光学系２０の光軸ということもできる。

基板１０の主表面１１は、鏡面である。主表面１１に対して入射角θで入射する励起光ＥＬは、主表面１１において鏡面反射する。主表面１１で励起光ＥＬが正反射した光は、反射光ＲＬを形成する。図１９および図２０において符号ＯＤ２が付された一点鎖線は、反射光ＲＬの光線方向を示す。励起光ＥＬが基板１０の主表面１１に対して斜めに入射するため、主表面１１で鏡面反射する反射光ＲＬも主表面１１に対して斜めに反射する。

図２０において符号Ａが付された一点鎖線は、受光光学系３０の光軸、すなわちフレネルレンズ３２の光軸を示す。励起光ＥＬの光線方向ＯＤ１、および反射光ＲＬの光線方向ＯＤ２は、光軸Ａと交差している。光線方向ＯＤ１，ＯＤ２は、光軸Ａに対して傾斜している。光線方向ＯＤ１，ＯＤ２は、基板１０の主表面１１の延びる方向に対して傾斜している。また図２０には、基板１０の主表面１１とフレネルレンズ３２との間の距離Ｔが図示されている。

主表面１１が鏡面に形成されているので、主表面１１において励起光ＥＬが散乱することによる迷光の発生が防止される。そのため、迷光がノイズとなり粒子検出装置１の検出精度が低下することを防止できる構成とされている。主表面１１が鏡面である場合、主表面１１での励起光ＥＬの反射の際に散乱光が殆ど発生しないので、励起光ＥＬが主表面１１で正反射した反射光ＲＬのみの受光光学系３０への混入を防止することで、迷光による混信を防止できる。

さらに、フィルタ２６が設けられているので、基板１０の主表面１１にブラシ９７でのクリーニング残渣があった場合に、その表面の凹凸によって散乱した励起光ＥＬのうちの後述するフレネルレンズ３２に含まれる吸収剤３２ｂでは吸収されない成分がノイズとなって受光素子３４へ入光することで粒子検出装置１の検出精度が低下することを防止できる構成とされている。

励起光照射領域１０４には、粒子１００が捕集されている。粒子１００は、微生物などの生物由来の粒子１０１と、化学繊維の埃などの非生物由来の塵埃１０２とを含む。図５において符号Ｆが付された矢印は、粒子１００が発した蛍光を示す。蛍光Ｆは、粒子１００の表面の励起光ＥＬが照射された部分から全方位に向かって放出される。受光光学系３０へ向かう蛍光Ｆは、フレネルレンズ３２を経由して集光され、フィルタ３７を経由して受光素子３４により受光される。蛍光Ｆを集光するための集光レンズをフレネルレンズ３２にすることで、集光レンズを薄型化できるので、粒子検出装置１の小型化および軽量化を達成できる。

蛍光Ｆは、励起光ＥＬが照射された粒子１００から、全方位に指向性なく放出される。蛍光Ｆの一部は、粒子１００から直接フレネルレンズ３２へ向かい、蛍光Ｆの他の一部は、粒子１００から基板１０の主表面１１へ向かって放出される。主表面１１が鏡面であれば、主表面１１で蛍光Ｆが鏡面反射され、反射された蛍光Ｆはフレネルレンズ３２へ向かうので、フレネルレンズ３２で集光され受光素子３４で受光される蛍光Ｆの強度を増大できる。これにより、受光素子３４における蛍光Ｆの検出感度を向上することができる。

フレネルレンズ３２を基板１０の主表面１１から距離Ｔだけ離れた位置に配置することにより、基板１０の主表面１１へ向かう励起光ＥＬおよび主表面１１で正反射した反射光ＲＬは、フレネルレンズ３２へ入射しない。フレネルレンズ３２に入射する光は、粒子１００が発する蛍光Ｆのみに限定され、励起光ＥＬと反射光ＲＬとの両方がフレネルレンズ３２により集光されない。励起光ＥＬと反射光ＲＬとがフレネルレンズ３２に入射されず、受光素子３４が励起光ＥＬと反射光ＲＬとを受光しない位置に、受光光学系３０が配置される。このようにすれば、励起光ＥＬおよび反射光ＲＬと蛍光Ｆとを確実に分離でき、励起光ＥＬまたは反射光ＲＬが蛍光Ｆの検出に対するノイズとなることを回避できるので、蛍光Ｆの検出感度を向上することができる。

図２２は、フレネルレンズ３２の断面を示す模式図である。フレネルレンズ３２は、母材３２ａと、母材３２ａ中に細かく分散された吸収剤３２ｂとを有する材料により形成されている。母材３２ａは、フレネルレンズ３２として使用できる任意の材料により形成されており、たとえば蛍光Ｆを透過するアクリル材またはガラス材で形成されてもよい。吸収剤３２ｂは、励起光ＥＬの波長を含む光線を吸収する。吸収剤３２ｂは、励起光ＥＬの波長を含む光線がフレネルレンズ３２を透過するのを妨げる。フレネルレンズ３２は、励起光ＥＬおよび反射光ＲＬを遮断するフィルタ機能を有している。

吸収剤３２ｂは、図１３の曲線（１）で表わされた、ロングパスフィルタのフィルタ特性を有する。すなわち、吸収剤３２ｂは、曲線（１）に示すフィルタ特性によると、約４４０ｎｍ以下の波長を有する光をほぼ遮断し、約５００ｎｍ以上の波長を有する光をほぼ透過させる特性を有する。吸収剤３２ｂは、所定のしきい値以下の波長の光を遮り、しきい値以上の波長の光を透過させる、ハイパスフィルタ（またはローカットフィルタ）としての特性を有する。

曲線（２）に示されたように、半導体レーザによる励起光ＥＬは、約４００ｎｍの波長に光スペクトル強度のピーク値を有し、他の波長域ではスペクトルが測定されない。一方曲線（３）に示されたように、青カビ菌からの蛍光Ｆは、約４６０ｎｍ以上の波長域においてスペクトルが測定され、約５３０ｎｍの波長に光スペクトル強度のピーク値を有する。

曲線（１）のフィルタ特性を有する吸収剤３２ｂをフレネルレンズ３２に分散させることにより、曲線（２）に示された光スペクトル強度を有する励起光ＥＬがフレネルレンズ３２に入射すると、励起光ＥＬは吸収剤３２ｂに吸収されて遮断される。一方、曲線（３）に示された光スペクトル強度を有する蛍光Ｆがフレネルレンズ３２に入射すると、蛍光Ｆは光スペクトル強度をほぼ維持したまま、フレネルレンズ３２を透過する。

このようなフィルタ機能をフレネルレンズ３２に持たせることで、フレネルレンズ３２に誤って励起光ＥＬまたは反射光ＲＬが入射しても、フレネルレンズ３２において励起光ＥＬまたは反射光ＲＬを遮断することができる。したがって、蛍光Ｆが選択的にフレネルレンズ３２を透過する構成が提供されるので、蛍光Ｆを検出する受光素子３４へのノイズの混入を抑制でき、蛍光Ｆの検出感度を向上することができる。

フィルタ３７はＩＲ（赤外線）カットフィルタであって、そのカットオフ波長λｉは赤外線の波長（約７８０ｎｍ）以上であればよい。好ましくは、カットオフ波長λｉは、λｉ≧６５０ｎｍである。詳しくは、図２３は、フィルタ３７のフィルタ特性の具体例を示すグラフである。横軸は光の波長を示す。波長の単位はｎｍである。縦軸はフィルタの透過率を示す。フィルタの透過率の単位は％である。

図２３に示されたように、この例でのフィルタ３７は、約６５０ｎｍ（＝λｉ）以上の波長を有する光をほぼ遮断し、約６５０ｎｍ（＝λｉ）以上の波長を有する光をほぼ透過させる特性を有する。すなわち、フィルタ３７は、赤外領域の波長の光を遮り、それ以下の波長の光を透過させる。

フレネルレンズ３２を透過した光がフィルタ３７を経由することで、フレネルレンズ３２を透過した光から赤外成分がカットされて受光素子３４へ入光する。そのため、基板１０の主表面１１にブラシ９７でのクリーニング残渣である硝酸や硝酸性化合物があった場合に、それに対して励起光ＥＬが照射されることで生じる赤外成分を多く含む蛍光がノイズとなって受光素子３４へ入光することで粒子検出装置１の検出精度が低下することを防止できる構成とされている。

［粒子検出装置の動作］
以上の構成を有する粒子検出装置１を用いて生物由来の粒子１０１の量を検出する動作について説明する。図２４は、粒子検出装置１の動作の流れを示すフローチャートである。

図２４を参照して、まず、基板１０の主表面１１に、粒子１００を捕集する（Ｓ１０１）。このとき、ファン９２を正転方向に駆動させることによって、粒子検出装置１のキャビネット内に導入部３を経由させて空気を導入し、基板１０の主表面１１へ向かう空気の流れを形成する。加えて、静電針６２を基板１０の主表面１１に対向配置するとともに、捕集電源回路６１によって静電針６２と基板１０との間に電位差を発生させる。これにより、空気中に浮遊する粒子１００を帯電させ、帯電された粒子１００を静電気力によって基板１０の主表面１１に捕集する。

次に、励起光学系２０によって、基板１０に捕集された粒子１００へ向けて励起光ＥＬを照射するとともに、受光光学系３０によって、励起光ＥＬの照射に伴って粒子１００から発せられる蛍光Ｆを受光する。半導体レーザ素子である発光素子２１から励起光ＥＬを粒子１００に向けて照射し、このとき粒子１００から発せられる蛍光Ｆをフレネルレンズ３２を通じて受光素子３４にて受光する。これにより、基板１０に捕集された粒子１００の加熱前の蛍光強度を測定する（Ｓ１０２）。

次に、ヒータ９１に通電することによって、基板１０に捕集された粒子１００を加熱する（Ｓ１０３）。次に、ヒータ９１への通電を停止して、基板１０を冷却する（Ｓ１０４）。この際、ファン９２を反転方向に駆動させることによって、ファン９２を経由して空気を粒子検出装置１のキャビネット内に導入し、基板１０の冷却を促進させる。

次に、励起光学系２０によって、基板１０に捕集された粒子１００に向けて励起光ＥＬを照射するとともに、受光光学系３０によって、励起光ＥＬの照射に伴って粒子１００から発せられる蛍光Ｆを受光する。これにより、基板１０に捕集された粒子１００の加熱後の蛍光強度を測定する（Ｓ１０５）。加熱前の蛍光Ｆの強度と加熱後の蛍光Ｆの強度とを比較することにより、基板１０に捕集された粒子１００に含まれる生物由来の粒子１０１の量を算出する（Ｓ１０６）。

図２５は、アオカビ菌の蛍光スペクトルの加熱処理前後の時間変化を示す図である。図２５には、生物由来の粒子１０１の一例として、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Ｃ１）および加熱処理後（曲線Ｃ２）の蛍光スペクトルの測定結果である。これらに示されるように、加熱処理を施すことによってアオカビ菌からの蛍光強度が大幅に増加していることが分かる。

図２６は、蛍光発光する埃の加熱処理前の蛍光スペクトルを示す図である。図２７は、蛍光発光する埃の加熱処理後の蛍光スペクトルを示す図である。図２６および図２７のそれぞれは、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Ｃ３）および加熱処理後（曲線Ｃ４）の蛍光スペクトルの測定結果である。曲線Ｃ３により示された蛍光スペクトルと曲線Ｃ４により示された蛍光スペクトルとを重ねると、これらはほぼ重なることが検証される。すなわち、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る。

空気中に浮遊する生物由来の粒子１０１に紫外光または青色光を照射すると、生物由来の粒子１０１は蛍光Ｆを発する。しかしながら、空気中には化学繊維の埃などの、同様に蛍光を発する塵埃１０２が浮遊しており、蛍光Ｆを検出するのみでは、生物由来の粒子１０１からのものであるのか塵埃１０２からのものであるのかが区別されない。

一方、生物由来の粒子１０１および塵埃１０２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、塵埃１０２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１０１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１では、生物由来の粒子１０１と塵埃１０２とが混合する粒子１００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１０１の量を特定する。

生物由来の粒子１０１から発せられる蛍光Ｆ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。加熱前の蛍光強度と加熱後の蛍光強度との差から、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１０１の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１は、生物由来の粒子１０１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。図２８は、粒子検出装置１を含む空気清浄機３００の外観の具体例を示す図である。空気清浄機３００は、粒子検出装置１により検出された生物由来の粒子１０１を効率的に除去するための、粒子除去装置の一例である。

空気清浄機３００は、操作指示を受け付けるためのスイッチ３１０と、検出結果などを表示するための表示パネル３３０とを含む。その他、図示されない、空気を導入するための吸引口、排気するための排気口、などを含む。さらに、空気清浄機３００は、記録媒体を装着するための通信部３５０を含む。通信部３５０は、インターネットを介して他の装置と通信するための通信回線を接続するためのものであってもよい。または、通信部３５０は、赤外線通信やインターネット通信などで他の装置と通信するためのものであってもよい。粒子検出装置１は、空気清浄機３００の筐体の内部に配置される。生物由来の粒子１０１を精度よく検出できるとともに小型化を達成できる粒子検出装置１を備えることにより、空気清浄機３００は、周辺の空気を効率よく清浄化できる。

図２９は、空気清浄機３００の機能構成の具体例を示すブロック図である。図２９では、信号処理部５０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、信号処理部５０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、測定部４０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２９を参照して、信号処理部５０は、受光素子３４に接続される電流−電圧変換回路５４と、電流−電圧変換回路５４に接続される積分型の増幅回路５５とを含む。

測定部４０は、制御部４１、記憶部４２、およびクロック発生部４３を含む。さらに、測定部４０は、スイッチ３１０の操作に伴ったスイッチ３１０からの入力信号を受け付けることで情報の入力を受け付けるための入力部４４と、表示パネル３３０に測定結果等を表示させる処理を実行するための表示部４５と、通信部３５０に接続された外部装置とのデータ等のやり取りに必要な処理を行なうための外部接続部４６と、ファン９２およびヒータ９１を駆動させるための駆動部４８とを含む。

基板１０の主表面１１上に捕集された粒子１００に対して発光素子２１から励起光ＥＬが照射されることで、励起光照射領域１０４にある当該粒子１００からの蛍光Ｆが、受光素子３４に集光される。受光素子３４から、受光量に応じた電流信号が信号処理部５０に対して出力される。電流信号は、電流−電圧変換回路５４に入力される。

電流−電圧変換回路５４は、受光素子３４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５５で予め設定した増幅率に増幅され、測定部４０に対して出力される。測定部４０の制御部４１は信号処理部５０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４３はクロック信号を発生させ、制御部４１に対して出力する。制御部４１は、クロック信号に基づいたタイミングで、ファン９２を回転させるための制御信号を駆動部４８に対して出力して、ファン９２による空気の導入を制御する。また、制御部４１は発光素子２１および受光素子３４と電気的に接続され、それらのＯＮ／ＯＦＦを制御する。

制御部４１は計算部４１１を含み、計算部４１１において、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４１１で算出された捕集された粒子１００中の生物由来の粒子１０１の濃度は、制御部４１から表示部４５に対して出力される。表示部４５は、入力された微生物の濃度を、表示パネル３３０に表示させるための処理を行なう。たとえば、表示パネル３３０には、濃度ごとのランプが備えられ、表示部４５は、算出された濃度に対応したランプを点灯するランプとして特定し、該ランプを点灯する。他の例として、算出された濃度ごとに、ランプを異なる色に点灯させてもよい。また、表示パネル３３０はランプ表示に限定されず、数字を表示したり、濃度や対応して予め用意されているメッセージを表示したりしてもよい。また、測定結果は、外部接続部４６によって、通信部３５０に装着された記録媒体に書き込まれてもよいし、通信部３５０を介して外部装置に送信されてもよい。

入力部４４はスイッチ３１０からの操作信号に従って、表示パネル３３０での表示方法の選択を受け付けてもよい。または、測定結果を、表示パネル３３０に表示するか、外部装置に出力するか、の選択を受け付けてもよい。その内容を示す信号は、制御部４１に対して出力され、制御部４１から表示部４５および／または外部接続部４６に対して必要な制御信号が出力される。

粒子検出装置１は、生物由来の粒子１０１からの蛍光Ｆと蛍光Ｆを発する塵埃１０２からの蛍光Ｆとの加熱処理による性質の差を利用し、所定の加熱処理後の増大量に基づいて生物由来の粒子１０１を検出する。そのため、導入された空気中に蛍光Ｆを発する塵埃１０２が含まれている場合であっても、粒子検出装置１は、リアルタイムに、かつ精度よく、生物由来の粒子１０１を、蛍光を発する塵埃１０２から分離して検出する。

空気清浄機３００は、この粒子検出装置１により検出された生物由来の粒子１０１の濃度を利用して、粒子検出装置１の出力に応じて運転状態を変化させることにより、生物由来の粒子１０１を効率的に除去することができる。すなわち、粒子検出装置１の出力が大きく生物由来の粒子１０１の濃度が高い場合には、たとえばファン９２を高速回転させ通風量を増加させることにより、空気清浄機３００による粒子除去能力を向上させることができる。粒子検出装置１の出力が小さく生物由来の粒子１０１の濃度が低い場合には、粒子除去能力を低下できるので、ファン９２の回転数を低下させて通風量を減少させ、省電力化した運転を行なうことができる。

［実施の形態の効果を確認する実験］
粒子検出装置１にフィルタ２６およびフィルタ３７を設けたことによる効果を確認するために、フィルタ２６およびフィルタ３７のいずれもない状態（状態１）、フィルタ２６のみを設けてフィルタ３７を設けていない状態（状態２）、およびフィルタ２６，３７の両フィルタを設けた状態（状態３）の３つの状態で、迷光量および基板１０で所定量のカビ菌を捕集した状態での蛍光強度を測定し、比較した。図３０および図３１は、それぞれの結果を表わしている。図３０の縦軸は検出光量を示す。検出光量は、上記状態１での検出光量を１００としたときの状態２，３での相対値を示す。図３１の縦軸は蛍光強度に相当する信号強度を示す。信号強度は、上記状態１での信号強度を１００としたときの状態２，３での相対値を示す。

詳しくは、図３０を参照して、状態２での迷光量は状態１での迷光量の５０％程度であることから、クリーニング残渣による迷光量は、フィルタ２６を設けることで約５０％減少することが分かった。また、状態３での迷光量は状態１での迷光量の２０％程度であることから、クリーニング残渣による迷光量は、フィルタ２６およびフィルタ３７を設けることで約８０％減少することが分かった。したがって、この実験より、フィルタ２６を設けることで基板表面のクリーニング残渣の凹凸による励起光の散乱をカットできる効果があることが分かった。さらに、フィルタ３７を設けることでこの効果がより増すことが分かった。

また、図３１を参照して、状態２で基板１０から測定された蛍光強度は状態１から大きく変化がないものの、状態３では基板１０から測定された蛍光強度が状態１での９０％程度である。このことから、フィルタ３７を設けることで基板１０から測定される蛍光強度が１０％以上も減少し、クリーニング残渣である硝酸や硝酸性化合物からの蛍光がカットされることが分かった。したがって、この実験より、フィルタ２６を設けることでクリーニング残渣である硝酸性化合物等からの蛍光をカットできる効果があることが分かった。さらに、フィルタ３７を設けることでこの効果がより増すことが分かった。

さらに、フィルタ３７でのカットオフ波長をさまざまに変化させて、迷光量および蛍光強度を測定した。図３２は、フィルタ３７として用いたＩＲフィルタのフィルタ特性を表わした図である。図３２を参照して、この実験では、カットオフ波長が６５０ｎｍ、７００ｎｍ、７５０ｎｍ、および７８０ｎｍの４種類のＩＲフィルタを用いた。カットオフ波長が６５０ｎｍのＩＲフィルタは約６５０ｎｍ以上の波長の光を遮断し、カットオフ波長が７００ｎｍのＩＲフィルタは約７００ｎｍ以上の波長の光を遮断し、カットオフ波長が７５０ｎｍのＩＲフィルタは約７５０ｎｍ以上の波長の光を遮断し、カットオフ波長が７８０ｎｍのＩＲフィルタは約７８０ｎｍ以上の波長の光を遮断する。

図３３は、フィルタ３７としてこれら４種類のフィルタを用いたときの迷光量および蛍光強度の測定結果を表わしたグラフである。グラフの縦軸はＩＲフィルタを用いないときの測定値を１００としたときの、各フィルタを用いたときの相対値を示す。

図３３より、いずれのフィルタであっても、フィルタ３７のない状態よりも迷光量および蛍光強度共に減少している。そのため、この実験より、フィルタ３７を設けることで、クリーニング残渣である硝酸性化合物等からの蛍光や、基板表面のクリーニング残渣の凹凸による励起光の散乱をカットできる効果があることが分かった。また、フィルタ３７のカットオフ波長λｉがλｉ≧６５０ｎｍである場合に、これらの効果があることが分かった。さらに、カットオフ波長が短くなるほど迷光量の低減率および蛍光強度の低減率が増加する、つまり上の効果がより増すことが分かった。

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粒子検出装置、２上キャビネット、３導入部、４捕集筒、５下キャビネット、１０基板、１１主表面、２０励起光学系、２１，５５０発光素子、２２，２３励起部フレーム、２４集光レンズ、２５，３１レンズ押さえ、２６，３７フィルタ、３０受光光学系、３２フレネルレンズ、３２ａ母材、３２ｂ吸収剤、３３受光部フレーム、３４，５６５受光素子、３６ノイズシールド、４０測定部、４１制御部、４２記憶部、４３クロック発生部、４４入力部、４５表示部、４６外部接続部、４８，７０駆動部、５０信号処理部、５４電圧変換回路、５５増幅回路、６０捕集部、６１捕集電源回路、６２，５３０静電針、７１回転モータ、７２モータホルダ、７３モータ押さえ、７６位置センサ、８０保持部材、８１回転ベース、８２軸穴、８３アーム部、９１，５２０ヒータ、９７ブラシ、９２，５００ファン、９６清掃部、９８ブラシ固定部、１００，１０１，６００，６００Ａ粒子、１０２塵埃、１０４励起光照射領域、３００空気清浄機、３１０スイッチ、３３０表示パネル、３５０通信部、４１１計算部、５１０捕集基板、５６０レンズ、６００Ｂ粉塵。

Claims

主表面を有し、前記主表面に対して対向配置された静電部により帯電された粒子を前記主表面上に静電捕集するための捕集部材と、
前記主表面上に捕集された前記粒子に励起光を照射するための照射部と、
前記励起光を前記粒子に照射することで前記粒子から発せられる蛍光を受光するための受光部と、
前記粒子を加熱するための加熱部と、
前記加熱部による前記粒子への加熱前後での、前記受光部での蛍光強度の増加量に基づいて前記主表面上に捕集された前記粒子から生物由来の粒子を検出するための検出部と、
前記照射部と前記主表面との間に設置された、前記励起光のピーク波長よりも長く、前記生物由来の粒子から発せられる蛍光の波長よりも短い所定波長をカットオフ波長とするローパスフィルタとを備え、
前記受光部は、前記主表面と前記受光部との間に設置された、前記生物由来の粒子から発せられる蛍光のピーク波長よりも長い６５０ｎｍ〜７８０ｎｍをカットオフ波長とする赤外線カットフィルタにより、前記励起光を照射することで前記主表面上の前記静電捕集時に生成された硝酸または硝酸性化合物から発せられる波長の光がカットされた蛍光を受光する、粒子検出装置。
前記主表面は鏡面であって、
前記励起光は前記主表面で鏡面反射する、請求項１に記載の粒子検出装置。
前記所定波長は４３０ｎｍである、請求項１または２に記載の粒子検出装置。
前記主表面と前記受光部との間に設置されたハイパスフィルタをさらに備え、
前記ローパスフィルタのカットオフ波長λｓと前記ハイパスフィルタのカットオフ波長λ１とはλ１≧λｓを満たす、請求項１〜３のいずれか１項に記載の粒子検出装置。