JP6823385B2 - 付着物収集装置及び検査システム - Google Patents

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Description

本発明は、検査対象物に付着している物質を剥離して収集する付着物収集装置及び検査システムの技術に関する。
光学分野や、環境分野等で、検査対象物に付着した付着物の物質を分析することが行われている。特に、環境分野では環境汚染の状態を把握するために、付着物を迅速、リアルタイムに計測しつつ、高感度に計測する分析装置が求められている。また、工業分野では生産プロセスの管理や品質管理を目的として、工業製品に付着した付着物成分を迅速、リアルタイムに計測しつつ、高感度に計測する分析装置が求められている。
例えば、特許文献1には、「対象に付着した試料を剥離させる送気部と、前記対象から剥離した試料を吸引する吸気部と、前記吸引した試料を濃縮して捕集する微粒子捕集部と、前記微粒子捕集部から試料を導入してイオン化するイオン源部と、前記イオン源部で生成されたイオンを質量分析する質量分析部と、前記イオン源部と前記質量分析部を制御する制御部と、検出対象物質に由来する質量スペクトルデータを保持するデータベース部と、前記質量分析部による試料の質量分析結果と前記データベース部に保持された質量スペクトルデータとを照合して前記検出対象物質の有無を判定する判定部と、を備えることを特徴とする」分析装置及び分析方法が開示されている(請求項1参照)。
また、例えば、特許文献2には、「対象を挿入するための開口部及び内部空間を備え、前記対象を認証する認証部と、前記対象に対して少なくとも2つの異なる方向から噴射気流を発生させる送気部と、前記認証部の前記内部空間に接続され、前記対象から剥離したガス及び/又は微粒子を回収する回収口と、前記対象から剥離したガス及び/又は微粒子を吸引する吸気部と、前記送気部の噴射気流及び前記吸気部の吸引を制御する流量制御部と、前記吸引したガス及び/又は微粒子に含まれる検出対象物質を濃縮して捕集する微粒子捕集部と、前記微粒子捕集部から導入される前記検出対象物質を分析する分析部と、前記分析部で分析した結果から前記検出対象物質の有無を判定する分析判定制御部と、を備えることを特徴とする」分析装置が開示されている(請求項1参照)。
PCT/JP2011/075666 PCT/JP2014/071718
従来、検査対象物に付着した付着物を回収し、回収された付着物を迅速、リアルタイムに分析する場合、気流を噴出する噴出口と、検査対象物の位置関係とが一定とならず、剥離効率及び回収効率が安定しないという課題があった。
このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、検査対象物から物質を安定して剥離することを課題とする。
前記した課題を解決するため、本発明は、気体を噴出する噴出口を複数具備する面と、前記面からカード状の対象物を離間させるスペーサと、前記対象物に向けて噴出された前記気体を回収する回収口と、を備え、前記対象物に付着した付着物を前記気体によって収集する付着物収集装置であって、前記噴出口は、前記回収口へ向けて前記気体を噴出し、前記スペーサは、前記面から前記対象物を所定の高さを確保して支持する支持部として構成されている、複数の凸形状部であり、前記凸形状部は、長手方向を有し、前記長手方向は前記対象物の挿入口から前記回収口の方向となり、前記対象物が前記スペーサに載置されることにより、前記スペーサと、前記面とに囲まれる空間と、前記スペーサの上面より上部の空間とを前記対象物が区切ることを特徴とする。
その他の解決手段については実施形態中で説明する。
本発明によれば、検査対象物から物質を安定して剥離することができる。
付着物収集装置の概略断面図を示す図である。 第1実施形態に係る付着物収集装置を上から見た際における噴出口、検査対象物、支持部、回収口の位置関係を示す図である。 第1実施形態に係る付着物収集装置を検査対象物の挿入口側から見た図である。 第1実施形態に係る気流供給源システムの構成を示す図である。 本実施形態における検査システムの全体構成を示す図である。 検査システムによって得られたシグナルの時間変化を示す図である。 第1実施形態に係る検査システムの処理手順の一例を示す図である。 第2実施形態に係る付着物収集装置を上から見た際における噴出口、検査対象物、支持部、回収口の位置関係を示す図である。 グループ毎における噴射タイミングを示す図である。 第2実施形態に係る付着物収集装置における気流の流れを示す図である。 第3実施形態に係る気流供給源システムの例を示す図である。 第4実施形態に係る付着物収集装置の上面断面図を上から見た際における噴出口、検査対象物、支持部、回収口の位置関係を示す図(その1)である。 第4実施形態に係る付着物収集装置の上面断面図を上から見た際における噴出口、検査対象物、支持部、回収口の位置関係を示す図(その2)である。 第4実施形態に係る付着物収集装置の上面断面図を上から見た際における噴出口、検査対象物、支持部、回収口の位置関係を示す図(その3)である。 第4実施形態に係る付着物収集装置の上面断面図を上から見た際における噴出口、検査対象物、支持部、回収口の位置関係を示す図(その4)である。 第5実施形態に係る第2実施形態に係る付着物収集装置を上から見た際における噴出口、検査対象物、支持部、回収口の位置関係を示す図(その1)である。 第5実施形態に係る第2実施形態に係る付着物収集装置を上から見た際における噴出口、検査対象物、支持部、回収口の位置関係を示す図(その2)である。 第5実施形態に係る第2実施形態に係る付着物収集装置を上から見た際における噴出口、検査対象物、支持部、回収口の位置関係を示す図(その3)である。 第5実施形態に係る第2実施形態に係る付着物収集装置を上から見た際における噴出口、検査対象物、支持部、回収口の位置関係を示す図(その4)である。 第6実施形態に係る付着物収集装置を挿入口側から見た図(その1)である。 第6実施形態に係る付着物収集装置を挿入口側から見た図(その2)である。 第6実施形態に係る付着物収集装置を挿入口側から見た図(その3)である。 第6実施形態に係る付着物収集装置を挿入口側から見た図(その4)である。 第7実施形態に係る付着物収集装置の概略断面図である。 第8実施形態に係る付着物収集装置を上から見た際における噴出口、検査対象物、支持部、回収口の位置関係を示す図である。 第9実施形態に係る付着物収集装置の概略断面図である。 第9実施形態に係る付着物収集装置を上面からみたときの回収口と噴出口の位置関係を示した図である。 第9実施形態に係る付着物収集装置の別の例における概略断面図である。 第9実施形態に係る付着物収集装置の別の例を上面からみたときの回収口と噴出口の位置関係を示した図である。 第10実施形態に係る付着物収集装置を上から見たときの回収口、噴出口、支持部の位置関係を示した図である。 第10実施形態に係る付着物収集装置の概略断面図である。 第11実施形態に係る付着物収集装置の概略断面図である。 第11実施形態に係る付着物収集装置の上面図である。 第11実施形態に係る付着物収集装置の概略断面図である。 第11実施形態に係る付着物収集装置の別の例を示す概略断面図(その1)である。 第11実施形態に係る付着物収集装置の別の例における上面図(その1)である。 第11実施形態に係る付着物収集装置の別の例における概略断面図(その2)である。 第11実施形態に係る付着物収集装置の別の例における上面図(その2)である。 第11実施形態に係る付着物収集装置の別の例における概略断面図(その3)である。 第11実施形態に係る付着物収集装置の別の例における上面図(その3)である。 第12実施形態に係る付着物収集装置の概略断面図である。 第12実施形態に係る付着物収集装置の上面図である。 第12実施形態に係る付着物収集装置の概略断面図である。 第13実施形態に係る付着物収集装置の概略断面図である。
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態(「実施形態」という)について説明する。なお、本実施形態では、本発明の原理に則った具体的な例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。以下の実施形態と既知の技術との組み合わせや置換による変形例も本発明の範囲に含まれる。なお、実施形態を説明するためのすべての図面において、同一機能を有するものは、同一符号を付して、その繰り返しの説明は省略する。
[第1実施形態]
まず、図1〜図7を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。
(付着物収集装置)
図1は、付着物収集装置の概略断面図を示す図である。図2は、第1実施形態に係る付着物収集装置(図1)を上から見た際における噴出口、検査対象物、支持部、回収口の位置関係を示す図である。図3は、第1実施形態に係る付着物収集装置(図1)を検査対象物の挿入口側(図1の後側)から見た図である。
なお、図1は図2及び図3におけるA1−A1断面を示し、図2は図1及び図3におけるD1−D1断面を示している。また、図1において、本来、ノズルnは筺体Bに隠れている状態であるが、概念的に分かりやすくするため断面として示している。さらに、図1において、本来、ノズルnは5つ表示されるはずであるが、図面が煩雑になるのを避けるため3つのみを示している。以下の図でも、同様のものとする。
また、図1及び図2は、検査対象物(対象物)Cが挿入途中の状態を示している。以下の図面においても、同様の図では検査対象物Cが挿入途中の状態を示している。
図1、図3に示すように、付着物収集装置(付着物収集部)zには、噴出口nが配置された内部空間の上下面に支持部(スペーサ)Hが1対ずつ設けられている。この支持部Hは、凸構造、すなわちリブ形状を有している。
また、第1実施形態における検査システムw(図5)は、検査対象物Cに付着した付着物を回収するため、例えば、IC(Integrated Circuit)カードや、磁気カードといった検査対象物Cの両面に対して気流(気体)を噴出する。また、検査システムwは、検査対象物Cを付着物収集装置zに挿入された時に認証を行い、この認証データを取得する。なお、認証データは、検査対象物Cに埋め込まれたり、表面に付されたり、印刷されたりしたICチップ、磁気媒体、バーコード、二次元コードに書き込まれている。
そして、検査システムwは、この認証データを基に検査対象物Cの認証を行う。
この際、付着物収集装置zに配置された支持部Hによって気流を噴射する噴射口である噴出口nと検査対象物Cとの位置関係が検査ごとに一定となる。これにより、検査対象物Cに付着している付着物を安定的に回収することができる。支持部Hの高さは2〜3mm程度が望ましい。
本実施形態で提案する検査システムwにおいて、付着物収集装置zは、カードリーダを兼ね、例えば、重要な施設等で出入り口のドア開閉用認証機器として適用されるものである。この場合、検査対象者の危険物所持の有無や痕跡を調べるため、ICカードといった検査対象物Cに付着した付着物が爆発物等の危険物であるかどうかを迅速、リアルタイムに分析する役割を果たすことができる。なお、以下の実施形態は、重要施設等の出入り口以外のセキュリティゲート、空港や船等の搭乗ゲート、自動改札機、手荷物検査場、預入荷物検査場のゲート、アミューズメント施設等の入退場チケットゲート等にも適用することができる。
図2に示すように、本実施形態に係る付着物収集装置zにおいて、噴出口nが筺体Bの内部空間の下面に10個配置されている。そして、噴出口nは、筺体Bの内部空間の上下面にそれぞれ配置されるため、本実施形態では計20本の噴出口nが使用されている。噴出口n(図1参照)からは、200L/min程度で気流が噴射される。
なお、噴出口nは、上下対称の形で配置されていることを想定しているが、上下非対称で配置されてもよい。上下対象の形で噴出口nを配置すると、気流が検査対象物Cの上下で対称に噴出されるので、検査対象物Cが筺体Bの内部で安定して載置される。
本実施形態では、検査対象物CとしてICカード、磁気カード、ネームカード、これらのカードを保持可能なカードホルダ等を対象としているが、それらに限られるわけではない。例えば、携帯電話、携帯端末、チケット、パスポート等にも対応可能である。この実施形態では、奥行き50mm×幅100mm、厚み5mm程度のカードホルダを対象としているため、挿入口6の寸法は、幅120mm、高さ15mm程度を想定している。しかしながら、この寸法に限らないことは当然である。
本実施形態では、図1に示されるように、筺体Bによって形成される内部空間に検査対象物Cが挿入されると、噴出口nによる気流の噴射が開始されることで、検査が開始される。噴出口nから噴射される気流によって、検査対象物Cの上下両面から付着物を剥離回収することが可能である。
ここで、図1に示す破線矢印、及び図2に示される破線は気流の流れを示す。また、図1に示す実線太矢印は検査対象物Cの挿入方向を示す。特別なことわりのない限り、以下の図面でも同様である。
図1及び図2に示すように、噴出口nから噴射された気流は検査対象物Cに衝突後、回収口1へと向かって流れる。
ここで、検査対象物Cを挿入する挿入口6と剥離した付着物を回収する回収口1以外の検査対象物Cの周囲を筺体Bで覆うことで剥離した付着物が外部へ飛散せずに効率的に回収口1から回収される。
また、図1、図2に示すように、支持部Hの長手方向の先に回収口1が配置されている。そして、支持部Hの手前側に挿入口6が配置されている。また、支持部Hによって、検査対象物Cと噴出口nとの高さ方向の距離の変動が制限される。すなわち、支持部Hによって、検査対象物Cと噴出口nとの距離が、一定の距離以上に保たれる。
なお、図1では支持部Hの断面が四角形状を有しているが、円弧形状等、検査対象物Cと噴出口nとの距離を制限できれば形状は問わない。
このように、支持部Hを、筺体Bの内部空間の面から所定の高さを確保して支持する構成とする
なお、図1及び図3に示すように、筺体Bの内部空間の上面にも支持部Hが設置されている。このようにすることで、筺体Bの内部空間の上面に設置されている噴出口nと、検査対象物Cとの距離を所定の距離以上に保つことができる。例えば、後記するように、筺体Bの内部空間の上面の噴出口nと、筺体Bの内部空間の下面の噴出口nとの噴射タイミングをずらした場合、この下面の噴出口nの噴射によって検査対象物Cが浮き上がっても、筺体Bの内部空間の及び上面の噴出口nと検査対象物Cとの距離を所定の距離以上に保つことができる。
仮に、支持部Hがない場合、例えば、検査対象者が検査対象物Cを筺体Bの内部空間の上面に触れるように導入した場合、この上面からの気流が遮られる。このため、検査対象物Cの上面に付着した付着物を剥離回収することができない。また、付着物が筺体Bの内部空間の上面に付着して、キャリーオーバとなったしまう可能性がある。この場合、次の検査時に検出されてしまう可能性もある。検査対象者が検査対象物Cを付着物収集装置zの内部空間の下面に触れるように導入した場合も同様である。
図2に示すように、本実施形態では挿入口6よりも回収口1の方が狭くなるよう形成されている。図2における、それぞれの破線は気流の向きを示している。
図2に示すように、噴出口nは、回収口1へ向けられるように設置されている。このように噴出口nを設置することで、検査対象物Cから剥離した付着物を効率的に回収することができる。さらに、図2に示すように、2つの(1対の)支持部Hは、回収口1へ向かうにつれて、互いの距離が短くなるよう設置されている。これにより、支持部Hは、気流及び剥離した付着物が効率的に回収口1へスムーズに運ばれるようにする役割も有する。
また、噴出口nは支持部Hを避けるように存在している。そして気流が支持部Hに衝突せずに効率的に回収口1へと向かうように、噴出口nが設置されている。これによって、支持部Hによる気流の干渉を防ぐことができる。また、図2の破線で示すように、各噴出口nから噴出される気流が重ならないよう、噴出口nが配置されている。これによって、気流同士の干渉を防ぐことができる。支持部Hも同様に回収口1に向かって傾けられた状態で配置されている。これは気流の流れや剥離した付着物の流れを遮らないようにするためである。これにより、支持部Hは、気流及び剥離した付着物が効率的に回収口1へと運ばれるようにする役割も有する。
図1に示すように噴出口nは鉛直方向に対しても傾いている。角度は、鉛直方向に対して15〜90°程度が一般的範囲であるが(90°とは検査対象物Cに対して垂直である)、30〜45°が望ましい。噴出口nの噴出口n形状は略丸形状だけでなく、楕円、正方形、長方形等が適用可能である。噴出口nの先端と検査対象物Cの距離は支持部Hの高さによって制限される。支持部Hが低いほど噴出口nと検査対象物Cとの高さ方向距離が小さくなる。そして、噴出口nから噴射された気流の流速は噴出口nから遠ざかるほど低下する。このとき、気流によって付着物に働く動圧は流速の2乗に比例するため、気流の流速が早いほど付着物に働く動圧は高くなる。すなわち、噴出口nと付着物との距離が近いほど動圧は高まる。ただし、支持部Hの高さを低くしすぎると検査対象物Cに凹凸があった場合に、その凹凸部が筺体Bの内部空間の上下面に擦れる可能性が出てくるため、適度な高さを有していることが望ましい。
噴出口nから噴射される気流には、ポテンシャルコア領域という噴出口nの出口の速度から流速が低下しない領域の存在が知られている。ある程度、噴出口nと検査対象物Cとの距離を離しながら効率的に付着物を剥離させるためには検査対象物Cと噴出口nの距離がポテンシャルコア領域内になるように設計されるとよい。例えば、噴出口nの形状が略丸形状であった場合は、噴出口n先端から噴出口径の5〜8倍程度の距離までがポテンシャルコア領域である。仮に、噴出口径の6倍までがポテンシャルコア領域だとすると、噴出口径が1.5mmの場合、噴出口nの先端から9mm先までポテンシャルコア領域が広がる。噴出口nの鉛直方向に対する角度をθとすると、検査対象物Cと噴出口nの高さ方向距離が9sinθmm内になるように設計されるとよい。例えばθ=30°のときは4.5mmである。上下に配置した支持部Hの高さを2mmとして、検査対象物Cと上下の支持部Hとの間に1mmずつの余裕を設けると、検査対象物Cの表面と噴出口nの高さ方向距離は2〜4mmの間となる。このように支持部Hを配置し、かつ、その支持部Hの高さがポテンシャルコア領域内、より具体的には、ポテンシャルコア領域長×sinθとなるよう、調節することで、検査対象物Cの表面への気流の影響を安定化させることができる。これにより、付着物の剥離を安定化させることができ、検査結果のばらつきを減らすことができる。
なお、図3に示すように、本実施形態では、上下とも支持部Hの高さが同じとしている。しかしながら、必ずしも、その必要はなく上下で高さが異なっていてもよい。
また、支持部Hが、前後方向に対して上り勾配や、下り勾配を有していてもよい。
図1及び図3に示すように、本実施形態では付着物収集装置zの筺体Bの下部に認証装置7が設置されている。検査対象物Cが例えばICカードであった場合、認証装置7によって、ICカードの内容が認証される。認証装置7は認証可能な距離範囲が決まっており、この距離範囲によっても支持部Hの高さが制限される場合がある。
また、図1に示すように、付着物収集装置zには、赤外線センサ5が設けられている。赤外線センサ5は、赤外線センサ発光部5a及び赤外線センサ受光部5bから構成される。破線Lは赤外線センサ発光部5aから照射された赤外線を示す。検査対象物Cが付着物収集装置zに挿入され赤外線Lが遮られると、赤外線センサ受光部5bが赤外線Lの遮断を検知する。これにより、検査対象物Cの挿入が検知される。なお、赤外線センサ発光部5aと赤外線センサ受光部5bは、上下逆に設けられてもよい。赤外線センサ発光部5aと赤外線センサ受光部5bは、検査対象物Cの挿入が検出される位置であれば斜めに設置されてもよい。また、赤外線センサ発光部5a及び赤外線センサ受光部5bをそれぞれ複数設置してもよい。例えば、図1に示した赤外線センサ発光部5a及び赤外線センサ受光部5bの位置に追加して、挿入口6付近に赤外線センサ発光部5a及び赤外線センサ受光部5bが設置されてもよい。挿入口6付近に赤外線センサ発光部5a及び赤外線センサ受光部5bが設置されると、検査対象物Cが挿入され始めたことを検出することができる。
筺体Bは非透明でも透明でも構わないが、透明であれば、検査対象者は検査対象物Cを付着物収集装置zに挿入しやすいため好ましい。
また、図1、図2に示すように、回収口1の手前には粗メッシュフィルタ2が設けられている。粗メッシュフィルタ2は、大きな埃が回収口1に入ることを防ぐためのものである。粗メッシュフィルタ2として、例えば、ステンレス金網メッシュ(開き目0.5mm、開孔率50%)が用いられる。この粗メッシュフィルタ2は交換可能であり、埃が詰まった場合には清掃して再利用するか、新品と交換することができる。
そして、図1に示されるように、噴出口nは、噴出口nに気流を供給する噴出口n用の配管4に接続されている。配管4は筺体B外部の気流供給源(後記)へと接続されている。なお、図1では、配管4は紙面手前方向に伸びている。各噴出口nに繋がる配管4それぞれが外部へと伸びて気流供給源へと接続されてもよい。あるいは、筺体B内で複数の噴出口nに接続された配管4が一つにまとまり、それから筺体Bの外部へと出ていき気流供給源と接続されてもよい。
(検査システム)
図4は第1実施形態に係る気流供給源システムの構成を示す図である。
図4に示す気流供給源システムYでは、付着物収集装置zに配置した20個の噴出口n(図1参照)に接続されている配管4が筺体B内で4本の配管12にまとめられた後、パルスバルブ13と接続している。パルスバルブ13は配管14を介して、圧力コントローラ15と接続されている。さらに、圧力コントローラ15は配管16を介してコンプレッサ17に接続されている。コンプレッサ17では、例えば、0.7MPa程度まで圧力が高められる。噴出口nに供給される気流の圧力は圧力コントローラ15でさらに調節される。
なお、気流供給源システムYは、前記した気流供給源に相当する。
パルスバルブ13は、通常閉状態となっており、0.1秒程度開放することで圧縮された気流をパルス的に噴出口nへと供給する。
図4に示す例では、4つのパルスバルブ13に対して圧力コントローラ15及びコンプレッサ17が1台接続されているが、各パルスバルブ13に対して個別に圧力コントローラ15及びコンプレッサ17を準備してもよい。特に、圧力コントローラ15をパルスバルブ13毎に配置することにより、噴出口nの位置によって供給する気流の圧力を変えることができる。
また、パルスバルブ13とコンプレッサ17の間に、図示しない空気溜まりを設けられてもよい。例えば、パルスバルブ13を通過する流量が60L/minであった場合、0.1秒間で100mLの気流が噴出口nから排出される。複数回噴射する場合は、その分だけ気流が排出される。したがって、必要量の圧縮空気を空気溜まりに溜めておく。
図5は、本実施形態における検査システムの全体構成を示す図である。
検査システムwは検査対象物Cの表面に付着した付着物の分析と検査対象物Cの認証を行うことが可能なセキュリティゲートシステムを想定している。特に、爆発物等の危険物の検知を目的としている。検査システムwは、付着物収集装置z、認証装置7、赤外線センサ5、パルスバルブ13、圧力コントローラ15、コンプレッサ17、人感センサ18、付着物濃縮装置19を有している。さらに、検査システムwは、分析装置40、吸気装置21、制御/データ処理装置25、結果表示装置26、ゲート27を有している。これらのうち、パルスバルブ13、圧力コントローラ15、コンプレッサ17は、図4に示す気流供給源システムYを構成している。人感センサ18は、赤外線センサ、超音波センサ等が考えられる。
そして、付着物濃縮装置19は、サイクロン捕集部20、ヒータ22、1次フィルタ23、2次フィルタ24を有している。なお、検査システムwは、必ずしも図5に示される構成に限定されるわけではなく、図5では代表的な一例が示されているにすぎない。
付着物収集装置zによって剥離された付着物の空気中における濃度は、非常に低いため、そのままでは分析装置40による分析を行うことが困難である。従って、付着物濃縮装置19が、分析装置40と、付着物収集装置zとの間に設けられることで、剥離された付着物の濃度を高くすることができ、分析装置40による分析を行うことができる。
サイクロン捕集部20は、気流によって剥離された付着物を分離濃縮する。代表的な分析装置である質量分析装置やイオンモビリティ分析装置は一般的に1L/min以下の試料流量しか吸引できない。200L/minの気流のうち1L/minしか吸引しないとすると、検査感度が1/200になってしまう。
そこで、本実施形態のように、付着物収集装置zと分析装置40に間にサイクロン捕集部20が設置されることで、気流から付着物を分離濃縮することとする。サイクロン捕集部20は遠心力を利用して、ある一定以上の粒径及び密度の試料をサイクロン捕集部20の下部へと捕集することが可能である。例えば、ある条件では、粒径1μm以上の付着物は、サイクロン捕集部20内を回転運動し、遠心力によりサイクロン捕集部20内の外周側に分離される。回転半径は、サイクロン捕集部20の下方に向かうにつれ減少する。それ以外(粒径1μm未満)の付着物は、気流と共に中央の吸引配管51から吸気装置21によって排出される。回転運動により気流から分離される付着物の最小粒径(分離限界粒径)は、サイクロン捕集部20の構成や吸気装置21の吸引流量によって変化する。
例えば、危険物である爆薬微粒子は、通常、粒径5〜100μm程度であるため、この粒径の微粒子を回収するのがよい。爆薬微粒子だけでなく、検査対象物Cに付着しているものであれば、化学剤、有害物質、危険物質、可燃物質、生物剤、ウィルス、菌、遺伝子、環境物質等が検出対象とされてもよい。
サイクロン捕集部20の下部で捕集された付着物はそのままヒータ22へと沈降する。ヒータ22には1次フィルタ23が備えられている。沈降してきた付着物は、1次フィルタ23に捕集され、ヒータ22によって加熱されることで気化する。気化した付着物は2次フィルタ24を通過して分析装置40へ導入される。付着物濃縮装置19では、剥離した付着物を濃縮できればよく、サイクロン捕集部20を備えていなくてもよい。
付着物濃縮装置19の効果を高めるためには、付着物濃縮装置19の吸引流量が噴出口nから噴射される気流の総流量よりも大きいことが望ましい。例えば、噴出口nからの噴射気流の総流量が100L/minであった場合、サイクロン捕集部20の吸引流量は100L/min以上であることが望ましい。例えば、サイクロン捕集部20の吸引流量が150L/minで、サイクロン捕集部20から分析装置40への流量が0.5L/minであるならば、サイクロン捕集部20で捕集された付着物は300倍濃縮されることになる。このように、付着物濃縮装置19にサイクロン捕集部20を用いることで、回収した付着物の濃縮度を高めることができ、分析の精度を向上させることができる。
ヒータ22は、例えば200℃で付着物を加熱する。ヒータ22の温度は捕集する付着物が気化できる温度であればよく、検査対象となる付着物の成分によって変化されてもよい。なお、ユーザは1次フィルタ23及び2次フィルタ24を取り外すことができる。これにより、ユーザは、必要に応じて1次フィルタ23及び2次フィルタ24を清掃して再利用したり、新品と交換したりすることができる。これらの交換は手動で行うこともできるが、所定の自動交換装置(不図示)が1次フィルタ23及び2次フィルタ24を交換するようにしてもよい。
1次フィルタ23及び2次フィルタ24は、粒径1μm以上の微粒子を捕捉できる濾過精度であればよい。例えば、1次フィルタ23及び2次フィルタ24として、濾過精度1〜50μmのステンレスフィルタを用いることができる。ヒータ22と分析装置40を繋ぐ配管52も加熱されている。これはヒータ22によって気化した分子が配管52の内壁へと吸着するのを防ぐためである。2次フィルタ24は1次フィルタ23にかからなかった付着物が分析装置40に入ることを防ぐ目的で設置されている。ヒータ22と分析装置40の間の配管52は必ずしも必要ではなく、ヒータ22と分析装置40とが直結していてもよい。この場合、2次フィルタ24は省略される。
分析装置40として、例えば、ワイヤ方式リニアイオントラップ質量分析計を用いることができる。また、分析装置40として、リニアイオントラップ質量分析計、四重極イオントラップ質量分析計、四重極フィルタ質量分析計、三連四重極質量分析計、飛行時間型質量分析計、磁場型質量分析計等が適用されてもよい。又は、分析装置40として、イオンモビリティ分析装置等が利用されてもよい。イオンモビリティ分析装置と質量分析装置を連結させた装置も利用できる。また、蛍光や、赤外線、紫外線等の各種光源を利用した装置が分析装置40として用いられてもよい。
これらの質量分析装置を分析装置40として利用した場合、制御/データ処理装置25は、分析装置40で計測された質量スペクトルを解析し、質量スペクトルから付着物の成分の同定や濃度を特定する。制御/データ処理装置25は事前にデータベースが格納されている。このデータベースには、付着物の成分の同定や、濃度判定のための閾値が設定されている。検出された成分の濃度が規定閾値を上回っていた場合、制御/データ処理装置25は陽性判定を行う。その場合、結果表示装置26で検出された成分の有無の表示がされてもよい。結果表示装置26には結果を表示されずに、遠隔地の監視センタ(不図示)や、監視員に検出された成分の情報が通知される構成としてもよい。この分析結果と連携して、ゲート27の閉鎖、監視カメラ(不図示)による記録、認証データの記録等が行われてもよい。質量分析装置に限らず、イオンモビリティ分析装置等その他の分析装置40においてもデータベースと照合することで付着物の分析が行われる。
ちなみに、図5における破線は、情報の送受信を示す。図5に示すように、制御/データ処理装置25は赤外線センサ5、認証装置7、人感センサ18、分析装置40から情報を取得する。また、制御/データ処理装置25は、取得した情報に基づいて圧力コントローラ15、ヒータ22、ゲート22、吸引装置21等を制御する。また、制御/データ処理装置25は、分析装置40における分析結果等を結果表示装置26に表示させる。
(シグナルの時間変化)
図6は、図5の構成でプラスチック爆薬を付着させたカードホルダを検査対象物として用いて実験した際に得られたシグナルの時間変化を示す図である。
ここでは、横軸が時間を示し、時間「0」のタイミングで気流が噴射されている。気流によって剥離した爆薬が回収、加熱気化され、分析装置40で検出されたシグナルの強度が縦軸に示されている。噴射から約3秒程度でシグナルがピークを迎えていることが分かる。
(処理手順)
図7は、第1実施形態に係る検査システムの処理手順の一例を示す図である。適宜、図1〜図3及び図5を参照する。
まず、検査対象者である人が装置に近づくと人感センサ18が、該検査対象者の接近を検知する(S101)。そして、サイクロン捕集部20が吸引を開始する(S102)。
なお、サイクロン捕集部20の吸引が常時行われていてもよいが、電力消費の低減、無用な埃の混入の防止等の観点から人感センサ18によって駆動の有無をコントロールするのが望ましい。
続いて、検査対象者が検査対象物Cを付着物収集装置zの挿入口6に挿入する(S103)。
すると、赤外線センサ5によって検査対象部5の挿入が検知され(S111)、噴出口nから気流が噴射される(S112)。
噴射された気流により検査対象物Cから付着物が剥離され、回収口1を介して回収される(S113)。
回収された付着物は、付着物濃縮装置19により濃縮された(S114)後、ヒータ22により加熱、気化される(S115)。
そして、加熱気化された付着物は、分析装置40によって分析される(S116)。分析装置40は、分析結果を制御/データ処理装置25へ送信する。
また、ステップS111〜ステップS116の処理と並行して、認証装置7が検査対象物Cから認証情報を取得する(S121)。ステップS111〜ステップS116の処理と、ステップS121の処理とは、必ずしも並行に行われなくてもよいが、並行に行われた方が検査スループットが向上する。
認証装置7は、取得した認証情報を制御/データ処理装置25へ送信する。
そして、ステップS131において、制御/データ処理装置25は、付着物が危険物であるか、認証が失敗したか否かを判定する。付着物が危険物であるか否かは、分析装置40から送信された分析結果を基に制御/データ処理装置25が行う。また、認証が確認されたか否かは、認証装置7から送られた認証情報を基に制御/データ処理装置25が行う。
ステップS131の結果、付着物が危険物と判定されるか、認証が失敗した場合(S131→Yes)、制御/データ処理装置25はゲート27を開放しない(非開放)(S132)。
ステップS131の結果、危険物が検出されず、かつ認証が成功した場合(S131→No)、制御/データ処理装置25は、許可判定を行い、ゲート27を開放する(S133)。
本実施形態では、ゲート27が通常状態で閉状態であることを想定しているが、通常状態でゲート27が開状態であってもよい。この場合、危険物が検出されるか、認証が確認されなかった場合にゲート27が開状態から閉状態になる。
また、図5で説明したように分析結果を結果表示装置26に表示することで、分析結果の内容を検査対象者に通知するようにしてもよいし、遠隔地の警備員にのみ分析結果の内容を通知してもよい。例えば、制御/データ処理装置25は、検査対象者5には許可・不許可のみの情報(すなわち、ステップS131の判定結果)を通知し、警備員には許可・不許可となった理由まで含めて通知してもよい。
なお、無用な検査を防ぐことを優先する場合、ステップS121及び認証判定を先に行い、認証が確認された場合に、噴出口nが気流が噴射されることで、ステップS111〜ステップS116の処理が行われるようにしてもよい。
本実施形態によれば、筺体Bに支持部Hを有することで、噴出口nと、検査対象物Cとの距離が所定の距離以下となることを防ぐことができる。すなわち、気流の圧を一定に保つことができる。すなわち、気流を噴出する噴出口と、検査対象物の位置関係とを、所定の範囲に保つことができる。
このようにすることで、検査対象物Cからの付着物の剥離を安定的に行うことができる。
また、特許文献1に記載に技術では、付着物を高速に検出することが可能であるが、噴射気流が衝突する面とは反対のICカード面に付着した付着物の回収ができない。
本実施形態によれば、検査対象物Cの両面に付着した付着物の回収ができる。
また、検査対象物Cの表面のうち、気流を衝突させることができる面積を大きくするほうが精度よく検査できる。検査対象物Cが挿入されている過程や抜き出されている過程でパルス的ではなく連続的に気流を噴射すれば広い領域に気流を衝突されることができる。
また、前記したように噴出口nからの距離が離れるほど気流の速度が低下して付着物の剥離効率が低下する。検査対象物Cを移動させながら気流を衝突させる場合、検査対象物C表面の広い領域が噴出口nに近づくため剥離効率が向上する。
すなわち、場所によって気流の強さに強弱があるため、検査対象物Cが筺体B内を移動している最中に気流を連続的に衝突させるようにすれば、検査対象物Cの全面に気流の強い箇所が衝突するようになる。これにより、付着物の回収効率を向上させることができる。検査対象物Cが抜き出される場合でも同様である。
検査対象物Cの抜き差しのタイミングは、挿入口6側に赤外線センサ5(図1参照)を設置し、この赤外線センサ5で検知するようにすればよい。
また、支持部Hは、断面が四角となっていることを想定しているが、断面が三角であってもよい。このようにすることで、支持部Hと検査対象物Cとの接面積を小さくすることができるので、検査対象物Cに気流が衝突する面積を増加させることができ、付着物の回収効率を向上させることができる。
[第2実施形態]
次に、図8〜図10を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態以降、検査システムの構成及び処理手順は、図4、図5、図7に示すものと同様であるので、第2実施形態以降における説明を省略する。
図8は、第2実施形態に係る付着物収集装置を上から見た際における噴出口、検査対象物、支持部、回収口の位置関係を示す図である。図9は、グループ(後記)毎における噴射タイミングを示す図である。図10は、第2実施形態に係る付着物収集装置における気流の流れを示す図である。
なお、図8及び図9は、図1及び図3のD1−D1断面に相当する図である(図2に相当する図)。
第2実施形態では、噴出口nをグループ分けし、グループ毎に異なるタイミングで気流を噴射する。
図8に示す付着物収集装置z1では、筺体Bの内部空間の上面に設置されている噴出口nをそれぞれ符号n1〜n10で示している。また、筺体Bの内部空間の下面に設置されている噴出口nは符号n1a〜n10aと称する。なお、筺体Bの内部空間の下面に設置されている噴出口n1a〜n10aは、図8及び図10において、図示省略されている。ちなみに、筺体Bの内部空間の上面に設置されている噴出口n1〜n10と、筺体Bの内部空間の下面に設置されている噴出口n1a〜n10aは、互いに向かい合うように設置されている。
図4で説明したように、複数のパルスバルブ13のそれぞれは複数の噴出口nと接続している。同一のパルスバルブ13に接続された複数の噴出口nは、同一のタイミングで気流を噴射する。ここで、同一のパルスバルブ13に接続された複数の噴出口nをグループと称することとする。
代表的な1例として、図8に示すように、噴出口n1〜n5で1つのグループを形成する。同様に、噴出口n1a〜n5aで1つのグループを形成する。また、噴出口n6〜n10で1つのグループを形成する。さらに、噴出口n6a〜n10aで1つのグループを形成する。そして、それぞれをグループG1〜G4と称する。なお、図8において、グループG2,G4は、筺体Bの内部空間の下面側に存在しているため、図示省略している。各グループG1〜G4それぞれに接続されているパルスバルブ13を、それぞれ0.1秒間、開状態とすることで、各グループG1〜G4における噴出口nは気流を噴射する。このとき、図9に示すように各グループG1〜G4は同時には噴射しないよう制御される。図9に示されるように、グループG1、G2は間隔をあけずに連続して噴射する。そして、グループG2の噴射後、0.1秒間隔をあけてから、グループG3、G4の噴出口nが気流を連続噴射する。これは気流の干渉を防ぐためである。
図9に示すタイミングで、それぞれのグループG1〜G4で気流が噴射される場合、噴射した気流の流量が回収口側で吸引される流量よりも多いと、グループG1、G2のように紙面左側にある噴出口nから噴射した気流が図10に示すように右側へと流れてしまう。したがって、グループG1とグループG3とを連続して噴射すると筺体Bの内部空間内で気流が衝突するおそれがある。
このようになると、剥離した付着物が回収口1へと運ばれる効率が低下することがある。第2実施形態では、このような課題を解決する。
なお、図9で示す噴射シーケンスは代表例であり、これに制限されるものではない。前記した気流の流れ(図10参照)を考慮するようにすれば、グループG1,G2及びグループG3,G4が同時に噴射しても構わない。ただし、一般に噴射する噴出口nの数が多いほど噴射される気流の流量は増加する。回収口1側の吸引流量よりも過大な流量を噴射すると、図10に示すように気流が回収口1に回収されず挿入口6側に反射してしまうおそれがある。
前記したように、その場合、付着物の回収効率が低下してしまう。そのため、理想的には噴出口nから1回に噴射される流量は回収口1側の吸引流量以下となることが望ましい。回収口1側の吸引流量が噴出口nからの噴射流量よりも十分大きい場合は、n1〜n10、n1a〜n10aのすべての噴出口nから同時に噴射しても問題ない。一度に噴射する噴出口nの数が多いほど検査スループットは向上する。
要するに、細かくグループ分けを行うと1回の噴射における噴射量が小さくなる。従って、回収口1側の吸引流量が小さい場合、噴出口nのグループ分けを行い、1回の噴射における噴射量が回収口1側の吸引流量を上回らないようにする。回収口1側の吸引流量が十分に大きい場合、噴出口nのグループ分けを行うと噴射流量が低下し、剥離力が低下することがあるので、グループ分けを行わなくてもよい。
第2実施形態に係る付着物収集装置z1によれば、噴出口nをグループ分けし、グループ毎に異なるタイミングで噴射することにより、1回の噴射量を小さくすることができる。これにより、回収口1側の吸引流量が小さい場合でも、噴射量が回収口1側の吸引流量を上回ることなく、付着物を確実に回収することができる。
[第3実施形態]
図11は第3実施形態に係る気流供給源システムの例を示す図である。
第3実施形態における気流供給源システムY1では、気流の供給源として、図4示すコンプレッサ17(圧縮機)ではなく、エアブロワ28(送風機)が用いられている。この場合、図4に示す圧力コントローラ15も省略可能である。
付着物収集装置zにおける噴出口n(図1参照)に繋がる配管29にエアブロワ28を接続し、エアブロワ28から気流を噴出口nに送る。図11に示す例は、各配管29に1つのエアブロワ28が接続されているが、配管29をまとめて1つのエアブロワ28に接続してもよい。
第3実施形態によれば、コンプレッサ17や、圧力コントローラ15よりも安価なエアブロワ28が使用されることで、気流供給源システムY1全体のコストを下げることができる。
[第4実施形態]
図12〜図15は、第4実施形態に係る付着物収集装置の上面断面図を上から見た際における噴出口、検査対象物、支持部、回収口の位置関係を示す図である。ちなみに、図12〜図15は、図1及び図3におけるD1−D1断面図に相当する図である(図2に相当する図)。
第4実施形態では、支持部H(図1)の形状を変化させた形態を示している。
すなわち、支持部Hは、第1実施形態に示すように、必ずしも直方体形状である必要はなく、図12に示す付着物収集装置z2のように半球状に突出した支持部H2でもよい。この場合も破線で示す気流の流れを妨げない位置に支持部H2を配置するのが望ましい。また、図13に示す付着物収集装置z3や、図14に示す付着物収集装置z4のように2つ以上に分割されている直方体形状の支持部H3,H4としてもよい。例えば、図13では左側も右側も2つに分割されている。また、図13、図14に示すように、支持部H3,H4は回収口1に対して放射状に配置されているが、このような形状としなくてもよい。例えば、図15に示す付着物収集装置z5のように、支持部H5が回収口1に対し垂直に配置されてもよい。
ここで、本実施形態の特徴は、気流を噴射させ噴射口である噴出口nと、噴出口nと検査対象物Cとの距離の関係を制限する少なくとも1つの支持部H2〜H5が存在することである。従って、噴出口nと検査対象物Cとの距離の関係を制限する少なくとも1つの支持部H2〜H5が存在すれば、支持部H2〜H5の形状はどのようなものでもよい。
例えば、図12に示すような半球状の他に、球状や、ピラミッド状でもよい。また、支持部H(図1)や、支持部H3〜H5の断面は、四角ではなく、三角や、五角形としてもよい。
図12に示す支持部H2のように半球状にしたり、図13〜図15に示す支持部H3〜H5のように、支持部H3〜H5を分割したりすることで、支持部H2〜H5が検査対象物Cに接する面積を小さくすることができる。これにより、第1実施形態、第3実施形態に示す付着物収集装置z,z1よりも、気流を広範囲に検査対象物Cにあてることができる。従って、付着物の回収効率を向上させることができる。
[第5実施形態]
図16〜図19は第5実施形態に係る第2実施形態に係る付着物収集装置を上から見た際における噴出口、検査対象物、支持部、回収口の位置関係を示す図である。ちなみに、図16〜図19は、図1及び図3のD1−D1断面図に相当する図である(図2に相当する図)。
第5実施形態では、噴出口n(図1参照)の形状を変化させた形態を示している。
図16〜図19において、破線矢印は気流の流れを示している。
図16〜図19に示す例は、噴射口形状としてスリット形状が採用されたものである。
図16に示す付着物収集装置z6のように、スリット形状を有する複数の噴出口nAは挿入口6や回収口1に対して平行に設置されてもよい。あるいは、図17に示す付着物収集装置z7のように、スリット形状を有する複数の噴出口nBが回収口1に向かって傾くよう設置されていてもよい。また、噴出口n(図1参照)は必ずしも複数必要であるわけではなく、図18に示す付着物収集装置z8のように、スリット形状を有する噴出口nCが1つ設置されていてもよい。第5実施形態に示すように、噴出口nA〜nCがスリット形状を有している場合、第1実施形態における丸形状の噴出口nよりも広範囲に気流を検査対象物Cに衝突させることができる。
また、噴出口nは必ずしも直線形状である必要はなく、図19に示す付着物収集装置z9の噴出口nDのように円弧形状であってもよい。このようにすることで、図18に示す噴出口nCよりも気流が回収口1へ向けて、収束するように気流を噴出することができるため、付着物の回収効率を向上させることができる。
図18に示す噴出口nCや、図19に示す噴出口nDによれば、検査対象物Cが付着物収集装置z8,z9に挿入される際も、抜き出される際も、検査対象物C表面の全面がスリット形状の噴出口nC,nDを通過するため、検査対象物Cの全面に気流を衝突させることができる。
[第6実施形態]
図20〜図23は第6実施形態に係る付着物収集装置を挿入口側から見た図である。
第6実施形態では、支持部H(図1参照)の形状を変化させた形態を示している。
図1や、図3に示すように、支持部Hは必ずしも筺体Bの内部空間の上下面に配置される必要はない。例えば、図20に示す付着物収集装置z10のように支持部Hが筺体Bの内部空間の下面のみに配置されてもよい。逆に、筺体Bの内部空間の上面上部のみに支持部Hが配置されてもよい(不図示)。
また、検査対象物Cの幅より挿入口6の幅がせまい場合、図21に示す付着物収集装置z11における筺体B11のように、挿入口6の側壁に凹部を設けることで支持部H11としてもよい。
本実施形態の特徴は、前記したように、気流を噴射する噴射口である噴出口nと検査対象物Cとの位置関係を安定化するための支持部H(図1参照)が存在することであり、支持部Hの形状には限定されない。そのため、図22に示す付着物収集装置z12のように噴出口nを配置した筺体Bの内部空間の上下面と検査対象物Cの間に、メッシュが配置されることで支持部H12としてもよい。支持部H12におけるメッシュの粗さは気流に影響を与えない程度に粗いことが望ましく、開き目0.5mm、開孔率50%程度等がよい。ここまでは、噴出口nが筺体Bの内部空間の上下面のみに配置していた。噴出口nの位置は筺体Bの内部空間の上下面のみに限定されるわけではなく、側面に配置してもよい。この場合、図23に示す付着物収集装置z13のように側面にも支持部H13を配置することで側面の噴出口(不図示)と検査対象物Cの位置関係を安定化することが可能となる。
図20〜図22に示される付着物収集装置z10〜z12によれば、第1実施形態に係る付着物収集装置zよりも、検査対象物Cにおいて気流のあたる面積を増加させることができる。このため、第6実施形態に係る付着物収集装置z10〜z12は第1実施形態に係る付着物収集装置zよりも付着物回収の効率を向上させることができる。
また、図23に示される付着物収集装置z13によれば、検査対象物Cの側方からも気流が噴射されるため、より広範囲の付着物を剥離することができる。さらに、図23に示される付着物収集装置z13によれば、側方に設置されている噴出口nに対しても、検査対象物Cが所定の距離未満となることを防ぐことができるため、付着物の回収を安定的に行うことができる。
[第7実施形態]
図24は第7実施形態に係る付着物収集装置の概略断面図である。ちなみに、図24は、図2及び図3におけるA1−A1断面図に相当する図である(図1に相当する図)。
図24に示す付着物収集装置z14では、筺体Bにシャッタ32が取り付けられている。図24において上下方向の実線矢印はシャッタ32の動作方向を示している。第1実施形態における付着物収集装置z(図1)では挿入口6は開放状態である。これに対し、図24に示す付着物収集装置z14では挿入口6にシャッタ32が取り付けられている。そして、検査対象物Cの挿入前後にシャッタ32が閉じられることで挿入口6は閉状態となる。検査対象者が付着物収集装置z14の近くにいないときにシャッタ32を閉じることで無用な埃の混入を避けることができる。また、人感センサ18によって検査対象者の接近を検知した際にシャッタ32が開けられ、赤外線センサ5によって検査対象物Cの挿入が確認された時点でシャッタ32が閉じられる。検査対象物Cの挿入後にシャッタ32が閉じられることで、筺体Bの内部空間が、ほぼ密閉空間となる。これにより、剥離した付着物の飛散が低減されて回収効率を高めることができる。
[第8実施形態]
図25は、第8実施形態に係る付着物収集装置を上から見た際における噴出口、検査対象物、支持部、回収口の位置関係を示す図である。ちなみに、図25は、図1及び図3におけるD1−D1断面図に相当する図である(図2に相当する図)。
図25に示す付着物収集装置z15は、筺体B15において回収口1aの大きさの方が挿入口6よりも大きくなっている。
付着物濃縮装置19(図5参照)としてサイクロンを利用したとしても、インパクタを利用したとしても、その入口サイズは一般的な検査対象物Cよりも小さいため、挿入口6の大きさに対して回収口1のサイズは小さくなる。しかし、入口サイズの大きな付着物濃縮装置19を利用する場合、図25に示すように、挿入口6に対して回収口1aを大きくすることが可能となる。挿入口6に対して回収口1aを大きくすることにより、噴出口nE(図1参照)から噴射された気流が回収口1a付近で衝突しないため、剥離した付着物の回収効率を向上させることができる。
なお、図25に示す例では噴出口nEがスリット形状を有しているが、それに限定されるわけではなく、第1実施形態、第5実施形態で示される各噴出口n,nA〜nD等が適用可能である。また支持部H15の配置、数、形状も図25に示す配置、下図、形状に制限されるわけではなく、第1実施形態や、第6実施形態で示される何れの支持部H,H11〜H13等も適用可能である。
[第9実施形態]
図26〜図29は第9実施形態における付着物収集装置の概略図である。
第9実施形態では、回収口1と噴出口n(図1参照)の位置関係を変化させている。
図26は、第9実施形態に係る付着物収集装置の概略断面図である。図27は図26に示す付着物収集装置を上面からみたときの回収口と噴出口の位置関係を示した図である。なお、図26は、図27におけるA2−A2断面を示す図であり、図27は、図26におけるD2−D2断面を示す図である。
また、図28は、第9実施形態に係る付着物収集装置の別の例における概略断面図である。図29は、図28に示す付着物収集装置を上面からみたときの回収口と噴出口の位置関係を示した図である。なお、図28は、図29におけるA3−A3断面を示す図であり、図29は、図28におけるD3−D3断面を示す図である。
なお、図26〜図29において、認証装置7(図1参照)は図示省略している。
なお、図26及び図28は、検査対象物Cが挿入途中の状態を示している。
ここで、第1実施形態とは異なり、第9実施形態に示す付着物収集装置z16(図26),z17(図28)は挿入口6と回収口1b,1cとが対面した位置には存在しない。すなわち、第9実施形態において、回収口1b,1cは噴出口nF,nGと同じ面に存在する。
すなわち、図26及び図27に示す付着物収集装置z16は、筺体B16の中央上下面に回収口1bが備えられている。そして、回収口1bの方向を向くよう噴出口nFが設置されている。なお、図27に示すように、付着物収集装置z16において、回収口1b及び噴出口nFが紙面上下方向に3段設けられているが、これに限らない。
また、図28及び図29に示す付着物収集装置z17は、筺体B17の中央上下面に噴出口nGが備えられている。そして、噴出口nGに対し、挿入口6の側及び挿入口6とは反対側に噴出口nGをはさむ形で回収口1cが備えられている。なお、図29に示すように、付着物収集装置z17において、回収口1c及び噴出口nGが紙面上下方向に3段設けられているが、これに限らない。
本実施形態においても検査対象物Cと噴出口nF,nGの位置関係を安定化させる支持部H16,H17が存在する点は第1実施形態と同様である。なお、支持部H16,H17を構成する2つのリブ形状部は第1実施形態と異なり、互いに並行となっているが、前側に向かって、又は、後側に向かって傾いた構成となっていてもよい。第1実施形態と同様に、回収口1b,1cに接続された配管34(図26、図28)は付着物濃縮装置19に繋がっている。
なお、支持部H16,H17及び噴出口nF,nGの形状は、第4〜第6実施形態に示す各形状が適用可能である。
噴出口nF,nGに接続された配管34には、図4や図11のようにコンプレッサ17、圧力コントローラ15、パルスバルブ13、エアブロワ28等が接続される。
図26及び図27に示す付着物収集装置z16では、付着物収集装置z16の中心に設置されている回収口1bへ向けて気流が噴射される。これにより、回収口1bへ付着物が集まり、この集まった付着物が回収口1bから回収されるため、付着物の回収効率を向上させることができる。
また、図28及び図29に示す付着物収集装置z17では、付着物収集装置z17の奥側と、手前側とに回収口1cが設置されているため、付着物が挿入口6から外部に出てしまうことを防ぐことができる。
図26及び図27では噴出口nFと回収口1bが水平方向に並んでいるが、回収口1bの周囲に放射状に噴出口nFが配置されてもよい。
同様に、図28及び図29では噴出口nGと回収口1cが水平方向に並んでいるが、噴出口nGの周囲に放射状に回収口1cが配置されてもよい。
第9実施形態では、噴出口nF,nGと回収口1b,1cが同様の面に存在していれば、噴出口nF,nGと回収口1b,1cの位置関係に制限はない。図26における噴出口nFにおける水平方向に対する傾きに制限はないが、一般的に15〜90°程度がよい(90°とは検査対象物Cに対して垂直である)。図26〜図29には示されていないが、第1実施形態同様に認証装置7を取り付けてもよい。
[第10実施形態]
図30は、第10実施形態に係る付着物収集装置を上から見たときの回収口、噴出口、支持部の位置関係を示した図である。図31は、第10実施形態に係る付着物収集装置(図30)の概略断面図である。ちなみに、図30は、図31におけるA4−A4断面を示し、図31は、図30におけるE4−E4断面を示す。
また、図30及び図31は、検査対象物Cが挿入途中の状態を示している。
第10実施形態に係る付着物収集装置z18における噴出口nと回収口1との位置関係は第1実施形態と同様の位置関係である。
ただし、第10実施形態に係る付着物収集装置z18における筺体B18は、回収口1に対して横から検査対象物Cを挿入するよう挿入口6aが構成されている。噴出口nと検査対象物Cの位置関係を安定化させるための支持部Hを有する点は第1実施形態と同様である。
第10実施形態に係る付着物収集装置z18によれば、付着物収集装置z18の横方向から検査対象物Cが挿入される形式であるため、例えば、付着物収集装置z18に対向して検査対象者が立っている場合、検査対象物Cの挿入を楽に行うことができる。
なお、噴出口n及び支持部Hの形状は、第4〜第6実施形態のそれぞれが適用可能である。
[第11実施形態]
次に、図32〜図40を参照して、本発明の第11実施形態について説明する。
図32は、第11実施形態に係る付着物収集装置の概略断面図である。図33は第11実施形態に係る付着物収集装置(図32)の上面図である。図34は、第11実施形態に係る付着物収集装置(図32)の概略断面図である。
ちなみに、図32は、図33におけるA5―A5断面を示し、図34は、図33におけるE5−E5断面を示す。
第11実施形態において、第1実施形態と同様、噴出口nは側断視すれば回収口1の方向に傾いており、平面視しても、回収口1の方向に傾いている。第11実施形態に係る付着物収集装置z19において、噴出口nは第1〜第10実施形態とは異なり、噴出口nは下部のみであり、かつ付着物収集装置zの上面が開放されるよう筺体B19が構成されている。そして、検査対象物Cが付着物収集装置z19にセットされることで、検査対象物Cと筺体B19によって囲まれた閉空間ができる。この閉空間内において、噴出口nから気流が噴射されることで検査対象物Cの下表面に付着した付着物が剥離され、回収口1から回収される。
噴出口nが存在する面にリブ形状を有する支持部Hが第1実施形態と同様に配置され、噴出口nと検査対象物Cの距離を安定化する。また、図32及び図33に示されるように、付着物収集装置z19は支持部Hの長手方向の先に回収口1が配置されるような構成である。なお、符号35は、距離センサである。
なお、図32〜図34に示す付着物収集装置z19において、検査対象物Cは上から手で押さえられた状態で気流が噴射されることが望ましい。
第11実施形態に係る付着物収集装置z19によれば、上部が開放されている構成であるため、検査対象者が検査対象物Cの付着物収集装置z19へのセットを行いやすくなる。
なお、支持部H及び噴出口nの形状は、第4〜第6実施形態に示す各形状が適用可能である。
図35は、第11実施形態に係る付着物収集装置の別の例を示す概略断面図である。図35は、図33におけるE5−E5断面に相当する図である(図32に相当する図)。
また、噴出口nを配置した面に支持部Hを設置することだけでなく、図35に示す付着物収集装置z20のように支持部H20としてメッシュを利用することにより、検査対象物Cと噴出口nの距離を安定化してもよい。
このようにすることにより、図32〜図34に示す付着物収集装置z19の効果に加えて、検査対象物Cに気流が当たる面積を増加させることができ、付着物の回収効率を向上させることができる。
図36は、第11実施形態に係る付着物収集装置の、さらに別の例における上面図である。
噴出口n(図32〜図34)の形状は丸形状だけに限定されるわけではなく、図36に示す付着物収集装置z21における筺体B21のようにスリット形状を有している噴出口nHとする等、楕円等、形状に制限はない。噴出口n(図32〜図34)の形状は、第5実施形態に示すそれぞれの形状が適用可能である。噴出口nの本数や位置にも制限はない。
また、支持部H(図32〜図34)の形状は、第4実施形態、第6実施形態に示すそれぞれの形状が適用可能である。
このようにすることにより、図32〜図34に示す付着物収集装置z19の効果に加えて、第4実施形態、第6実施形態に係る付着物収集装置z2〜z5,z10〜z13等の効果を有することができる。
図37は、第11実施形態に係る付着物収集装置の、さらに別の例における概略断面図であり、図38は、図37に示す付着物収集装置の上面図である。
また、図39は、第11実施形態に係る付着物収集装置の、さらに別の例における概略断面図であり、図40は、図39に示す付着物収集装置の上面図である。
ちなみに、図37は、図38におけるA7−A7断面を示し、図39は、図40におけるA8−A8断面を示す。
また、第11実施形態において、図37〜図40のように、噴出口nI,nJを配置した面に回収口1d,1eが設置される構成を有してもよい。なお、図37〜図40において、認証装置7(図1参照)を図示省略している。
すなわち、図37は、第11実施形態に係る別の付着物収集装置における概略断面図であり、図38は、図37に示される付着物収集装置を上から見た際の噴出口、支持部、回収口の位置関係を示した図である。
また、図39は、第11実施形態に係る、さらに別の付着物収集装置における概略断面図であり、図40は、図39に示す付着物収集装置を上から見た際の噴出口、支持部、回収口の位置関係を示した図である。
ここで、図37及び図38における付着物収集装置z22と、図39及び図40における付着物収集装置z23との違いは噴出口nI,nJと回収口1d,1eとの位置関係の違いである。
すなわち、図37及び図38に示す付着物収集装置z22の筺体B22では、回収口1dの外側に噴出口nIが設置されている。そして、図39及び図40に示す付着物収集装置z23の筺体B23では、噴出口nJの外側に回収口1eが設置されている。これは第9実施形態における図26〜図29に示す付着物収集装置z16,z17の別形態と考えることもできる。
噴出口nI,nJと回収口1d,1eの数は図37〜図40で示す数に限定されるものではない。なお、図37〜図40では図示していないが、回収口1d,1eに粗メッシュフィルタ2(図1参照)が設置されてもよい。
図38に示すように、付着物収集装置z22では噴出口nIと回収口1dとが水平方向に並んでいるが、回収口1dの周囲に放射状に噴出口nIが配置されてもよい。
同様に、図40に示すように、付着物収集装置z23では噴出口nJと回収口1eとが水平方向に並んでいるが、噴出口nJの周囲に放射状に回収口1eが配置されてもよい。
第11実施形態では、噴出口nI,nJと回収口1d,1eが同様の面に存在していれば、噴出口nI,nJと回収口1d,1eの位置関係に制限はない。また、図37〜図40における噴出口nI,nJと回収口1d,1eの水平方向の傾きに制限はないが、一般的に15〜90°程度がよい(90°とは検査対象物Cに対して垂直である)。なお、図37〜図40には図示されていないが、第1実施形態同様に認証装置7が取り付けられてもよい。
また、図38に示すように、噴出口nIと回収口1dとが紙面上下方向に3段設けられているが、これに限らない。
同様に、図40に示すように、噴出口nJと回収口1eとが紙面上下方向に3段設けられているが、これに限らない。
さらに、図38に示すように、支持部H22は、紙面左右方向に対して、水平になるよう設置されているが、第1実施形態、第4実施形態、第5実施形態における支持部H,H2〜H5,H11〜H13の各形状が適用可能である。
同様に、図40に示すように、支持部H23は、紙面左右方向に対して、水平になるよう設置されているが、第1実施形態、第4実施形態、第5実施形態における支持部H,H2〜H5,H11〜H13の各形状が適用可能である。
図37及び図38に示す付着物収集装置z22によれば、図32〜図34に示す付着物収集装置z19の効果に加えて、第9実施形態に係る付着物収集装置z16(図26及び図27)の効果を有することができる。
同様に、図39及び図40に示す付着物収集装置z23によれば、図32〜図34に示す付着物収集装置z19の効果に加えて、第9実施形態に係る付着物収集装置z17(図28及び図29)の効果を有することができる。
[第12実施形態]
次に、図41〜図43を参照して、本発明の第12実施形態について説明する。
図41は、第12実施形態に係る付着物収集装置の概略断面図である。図42は第12実施形態に係る付着物収集装置(図41)の上面図である。図43は、第12実施形態に係る付着物収集装置(図41)の概略断面図である。
ちなみに、図41は、図42におけるA9−A9断面を示し、図43は、図42におけるE9−E9断面を示す。
図41〜図43に示す付着物収集装置z24では、図32〜図34に示す構成に対し、噴出口nから噴射された気流が検査対象者に当たらないよう、筺体B24に防護カバー37が取り付けられている。検査対象物Cが存在しない状態で気流が噴射されると、付着物収集装置z24の外部へと気流が排出される。すなわち、気流の噴射方向が防御さえるよう、防護カバー37が設置される。例えば、検査対象者が手を付着物収集装置z24にかざしたりすることで距離センサ35が検出してしまうおそれがある。そうすると、検査対象物Cが存在しない状態で気流が噴射されてしまうおそれが生じる。
このように、検査対象者がいる状態で気流が噴射されると、気流の方向に人物がいた場合等で好ましくない。図41、図42に示すように、付着物収集装置z24では、防護カバー37は噴出口nの向いている先に配置する。すなわち、噴出口nの向きの延長線が防護カバー37内に収まるように設計される。図43に示すように防護カバー37は側壁が無いほうがユーザビリティが高いが、側壁があってもよい。防護カバー37の高さは、手が容易に入れば十分であり、200〜300mm程度である。防護カバー37の素材は透明であることが望ましい。
このように、第12実施形態に係る付着物収集装置z24によれば、検査対象者等に気流があたることを防ぐことができる。
[第13実施形態]
次に、図44を参照して、本発明の第13実施形態について説明する。
図44は、第13実施形態に係る付着物収集装置の概略断面図である。ちなみに、図44は、図33におけるA5−A5断面に相当する断面図である(図32に相当する図)。
図44に示す付着物収集装置z25における筺体B25では、支持部H25の高さが回収口1の高さと同等、もしくは低くなっている。このようにすることで、噴出口nから噴射された気流が検査対象物C表面に衝突した後に効率的に回収口1へと流れるため回収効率が高まる。すなわち、図32に示すように、支持部Hが回収口1よりも高いと、回収口1側における筺体B19(図32)と衝突した後、回収口1に向かう気流が生じてしまう。このような状態となると、付着物の回収効率が低下してしまう。第13実施形態によれば、気流は検査対象物Cと衝突した後、回収口1側における筺体B25と衝突することなく回収口1へ向かうことができるため、回収効率を向上させることができる。
また、ここまで示してきた第1〜第13実施形態では挿入口6の幅に対して、挿入口6から粗メッシュフィルタ2までの長さの方が短く構成されている。つまり、検査対象物Cは短手方向に挿入されるよう構成されている(第10実施形態を除く)。
本実施形態はこの関係に限定されるものではなく、挿入口6の幅の方が狭くてもよい。つまり、検査対象物は長手方向に挿入されるように構成されてもよい。
また、第2実施形態、第4〜第13実施形態において、気流供給源システムY1は、図4に示すシステムを使用しているものとしているが、図11に示す検査システムw2を使用してもよい。
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を有するものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
例えば、支持部Hは、第1実施形態に示す支持部Hと、第4実施形態に示す支持部H1〜H4等が混在してもよい。
また、いずれの実施形態においても筺体Bや支持部Hの素材は限定されない。金属でもよいし、樹脂でもよい。また磁性体でもよい。
また、支持部Hは、リブ状や、半球状のものに限らず、例えば、筺体Bの内部空間の上面からつりさげられ、検査対象物Cを載置できるようなものでもよい。
また、前記した各部25〜26,40における各構成、機能等は、CPU等のプロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、HD(Hard Disk)に格納すること以外に、メモリや、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、又は、IC(Integrated Circuit)カードや、SD(Secure Digital)カード、DVD(Digital Versatile Disc)等の記録媒体に格納することができる。
また、各実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてよい。
1,1a 回収口
2 粗メッシュフィルタ
5 赤外線センサ
5a 赤外線センサ発光部
5b 赤外線センサ受光部
6,6a 挿入口
7 認証装置
13 パルスバルブ
15 圧力コントローラ
17 コンプレッサ
18 人感センサ
19 付着物濃縮装置
20 サイクロン捕集部
22 ヒータ
23 1次フィルタ
24 2次フィルタ
25 制御/データ処理装置
26 結果表示装置
27 ゲート
28 エアブロワ
32 シャッタ
35 距離センサ
40 分析装置
B,B11,B15〜B25 筺体
C 検査対象物(対象物)
H,H2〜H5,H11〜H13,H15〜H17,H22,H23,H25 支持部(スペーサ)
n,nA〜nJ 噴出口
Y,Y1 気流供給源システム
w 検査システム
z,z1〜z25 付着物収集装置(付着物収集部)

Claims (12)

  1. 気体を噴出する噴出口を複数具備する面と、
    前記面からカード状の対象物を離間させるスペーサと、
    前記対象物に向けて噴出された前記気体を回収する回収口と、
    を備え、前記対象物に付着した付着物を前記気体によって収集する付着物収集装置であって、
    前記噴出口は、前記回収口へ向けて前記気体を噴出し、
    前記スペーサは、前記面から前記対象物を所定の高さを確保して支持する支持部として構成されている、複数の凸形状部であり、
    前記凸形状部は、長手方向を有し、前記長手方向は前記対象物の挿入口から前記回収口の方向となり、
    前記対象物が前記スペーサに載置されることにより、前記スペーサと、前記面とに囲まれる空間と、前記スペーサの上面より上部の空間とを前記対象物が区切る
    ことを特徴とする付着物収集装置。
  2. 前記面は、筺体の内部空間に備わり、
    前記内部空間は、前記対象物を収容する空間である
    ことを特徴とする請求項1に記載の付着物収集装置。
  3. 前記支持部は、直方体形状を有するとともに、
    前記回収口の方向に向かうに従って、互いの距離が短くなるよう設置されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の付着物収集装置。
  4. 前記支持部の高さは、前記噴出口から噴出される前記気体のポテンシャルコア領域内である
    ことを特徴とする請求項1に記載の付着物収集装置。
  5. 前記筺体において、前記挿入口にシャッタが設けられ、
    前記対象物が前記筺体内に挿入されると、前記シャッタが閉じる
    ことを特徴とする請求項2に記載の付着物収集装置。
  6. 前記噴出口は、グループに分けられており、
    前記グループ毎に異なるタイミングで気体が噴出される
    ことを特徴とする請求項1に記載の付着物収集装置。
  7. 前記面は、筺体の内部空間に備わり、
    前記筺体の上面が開放されてい
    ことを特徴とする請求項1に記載の付着物収集装置。
  8. 開放されている前記筺体の上面において、少なくとも前記噴出口の方角に防護カバーが備えられている
    ことを特徴とする請求項7に記載の付着物収集装置。
  9. 前記噴出口の形状がスリット状である
    ことを特徴とする請求項1に記載の付着物収集装置。
  10. 気体を噴出する噴出口を複数具備する面と、
    前記面からカード状の対象物を離間させるスペーサと、
    前記対象物に向けて噴出された前記気体を回収する回収口と、
    を備え、前記対象物に付着した付着物を前記気体によって収集する付着物収集部を備えるとともに、
    前記付着物収集部によって剥離された付着物の分析を行う分析部を
    有する検査システムであって、
    前記噴出口は、前記回収口へ向けて前記気体を噴出し、
    前記スペーサは、前記面から前記対象物を所定の高さを確保して支持する支持部として構成されている、複数の凸形状部であり、
    前記凸形状部は、長手方向を有し、前記長手方向は前記対象物の挿入口から前記回収口の方向となり、
    前記対象物が前記スペーサに載置されることにより、前記スペーサと、前記面とに囲まれる空間と、前記スペーサの上面より上部の空間とを前記対象物が区切る
    ことを特徴とする検査システム。
  11. 前記付着物収集部によって剥離された付着物の濃縮を行う濃縮部を有し、
    前記分析部は、
    前記濃縮部によって濃縮された付着物の分析を行う
    ことを特徴とする請求項10に記載の検査システム。
  12. 前記濃縮部は、遠心力によって前記付着物を選り分けることによって、必要な付着物の濃縮を行うサイクロン捕集部を
    有することを特徴とする請求項11に記載の検査システム。
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