WO2013035402A1 - 粒子検出装置 - Google Patents

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WO2013035402A1
WO2013035402A1 PCT/JP2012/065346 JP2012065346W WO2013035402A1 WO 2013035402 A1 WO2013035402 A1 WO 2013035402A1 JP 2012065346 W JP2012065346 W JP 2012065346W WO 2013035402 A1 WO2013035402 A1 WO 2013035402A1
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WO
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collection
particles
unit
collection substrate
substrate
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/065346
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English (en)
French (fr)
Inventor
暁大 鈴木
藤田　英明
永留　誠一
藤岡　一志
大樹 奥野
Original Assignee
シャープ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0606—Investigating concentration of particle suspensions by collecting particles on a support
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/075—Investigating concentration of particle suspensions by optical means

Definitions

  • the present invention generally relates to a particle detection apparatus, and more particularly to a particle detection apparatus that detects biologically derived particles.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2002-357532 discloses a measurement device for suspended particulate matter for the purpose of simultaneously measuring suspended particulate matter concentration and pollen concentration in the atmosphere. (Patent Document 1).
  • the measuring apparatus disclosed in Patent Document 1 irradiates the suspended particulate matter collection unit that collects suspended particulate matter in the sample gas on the filter paper, and the suspended particulate matter on the filter paper is irradiated with ⁇ -rays, Detecting suspended particulate matter by detecting the amount of permeation, and detecting the amount of pollen by irradiating pollen contained in suspended particulate matter with ultraviolet light and detecting the intensity of the generated fluorescence A pollen detector.
  • Filter paper that collects suspended particulate matter is transported between the suspended particulate matter collection unit, suspended particulate matter detector, and pollen detector using a filter paper supply mechanism that combines a roller and a motor.
  • an apparatus that detects the amount of particles by irradiating particles in the air with ultraviolet rays and receiving fluorescence emission from the particles.
  • a particle detection device a plurality of processes such as a collection process for collecting particles on a collection member, a detection process for detecting fluorescence emitted from the particles, and a refresh process for removing particles from the collection member are performed. There is a concern that the device becomes enlarged because it is necessary.
  • an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a particle detection apparatus that can be miniaturized.
  • the particle detection device is a particle detection device that detects biologically derived particles.
  • the particle detector includes a collection unit that collects particles on a collection member, a fluorescence detection unit that irradiates excitation light toward the particles collected on the collection member and receives fluorescence emitted from the particles, and And a cleaning unit for removing particles from the collecting member.
  • the collection member rotates in the forward rotation direction and the reverse direction, thereby cleaning the first position where particles are collected on the collection member by the collection unit, the second position where light is received by the fluorescence detection unit, and cleaning.
  • the portion moves between the third position where the particles are removed from the collecting member.
  • the collection unit, the fluorescence detection unit, and the cleaning unit can be arranged in a compact space. Thereby, size reduction of a particle
  • grain detection apparatus can be achieved.
  • the particle detector further includes a regulating member that regulates the movement of the collecting member.
  • a regulating member that regulates the movement of the collecting member.
  • the collection unit collects particles on the collection member by electrostatic force.
  • the particle detection device configured as described above, the particle detection device can be further reduced in size by using a simple collection unit.
  • the particle detection device further includes a heating unit for heating the particles collected by the collection member.
  • the heating unit is provided on the collecting member.
  • the particles collected on the collecting member by the heating unit can be heated regardless of the position of the collecting member. Thereby, further size reduction of a particle
  • grain detection apparatus can be achieved.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a state where a fan is removed from the particle detection device in FIG. 9. It is a perspective view which shows the rotation base which comprises a moving mechanism part. It is a disassembled assembly figure which shows the rotation base in FIG.
  • the particle detection device in the present embodiment is a device for detecting particles derived from organisms such as pollen, microorganisms, and mold. First, the principle of detecting biological particles using the particle detection apparatus according to the present embodiment will be described.
  • FIG. 1 is a graph showing changes in fluorescence intensity of biological particles before and after heating and changes in fluorescence intensity of dust before and after heating.
  • the fluorescence intensity emitted from the dust is reduced by the heat treatment. While it does not change, the fluorescence intensity emitted from biological particles increases with heat treatment.
  • the fluorescence intensity before and after heating is measured for particles in which biological particles and dust are mixed, and the difference is obtained to specify the amount of biological particles. .
  • FIG. 2 to FIG. 6 are diagrams showing a process for detecting biological particles.
  • particles are collected on a collection substrate 510 (collection step).
  • the collection substrate 510 is disposed opposite to the electrostatic needle 530, and a potential difference is generated between the collection substrate 510 and the electrostatic needle 530.
  • the particles 600 suspended in the air are charged around the electrostatic needle 530.
  • the charged particles 600 are adsorbed on the surface of the collection substrate 510 by electrostatic force.
  • the particles 600 collected on the collection substrate 510 include biological particles 600A and dust 600B such as chemical fiber dust.
  • the intensity of the fluorescence emitted from the particle 600 before heating is measured (fluorescence measurement step (before heating)).
  • excitation light is irradiated toward the particles 600 collected on the collection substrate 510 from the light emitting element 550 such as a semiconductor laser, and the fluorescence emitted from the particles 600 is received by the light receiving element 565 through the lens 560.
  • the particles 600 collected on the collection substrate 510 are heated using a heater 520. After the heating, the collection substrate 510 is cooled (heating process).
  • the intensity of the fluorescence emitted from the heated particle 600 is measured (fluorescence measurement step (after heating)).
  • fluorescence measurement step (after heating) the intensity of the fluorescence emitted from the heated particle 600 is measured.
  • the fluorescence intensity emitted from the dust 600B is not changed by the heat treatment, whereas the fluorescence intensity emitted from the biological particle 600A is increased by the heat treatment.
  • a fluorescence intensity having a value larger than the fluorescence intensity measured in the fluorescence measurement step (before heating) in FIG. 3 is measured.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the fluorescence intensity increase ⁇ F before and after heating and the concentration of biological particles.
  • the increase amount ⁇ F1 of the fluorescence intensity is calculated from the difference between the fluorescence intensity before heating and the fluorescence intensity after heating.
  • the biological particle concentration N1 corresponding to the calculated increase amount ⁇ F1 is specified.
  • the correspondence relationship between the increase amount ⁇ F and the biological particle concentration N is experimentally determined in advance.
  • the particles 600 that have finished detecting the biological particles are removed from the collection substrate 510 (refresh process).
  • FIG. 8 is a perspective view showing an external appearance of the particle detection apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is another perspective view showing the appearance of the particle detector in FIG.
  • FIG. 10 is an exploded view showing the particle detector in FIG.
  • FIG. 11 is a perspective view showing the internal structure of the particle detector in FIG.
  • the particle detection device 10 in the present embodiment includes a cabinet 11 as a housing, a fan 16, a collection unit 20, a fluorescence detection unit 30, and a cleaning unit 50. Have.
  • the cabinet 11 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and houses the collection unit 20, the fluorescence detection unit 30, and the cleaning unit 50.
  • the cabinet 11 includes an upper cabinet 12 as a first casing and a lower cabinet 14 as a second casing.
  • the lower cabinet 14 has a box shape opening in one direction.
  • the upper cabinet 12 has a flat plate shape that closes the opening of the lower cabinet 14.
  • the cabinet 11 has a size of 60 mm ⁇ 50 mm (length and width of the upper cabinet 12) ⁇ 30 mm (height).
  • the cabinet 11 has a side surface 11m and a side surface 11n.
  • the side surface 11m and the side surface 11n are disposed to face each other.
  • the side surface 11m is formed in the upper cabinet 12, and the side surface 11n is formed in the lower cabinet 14.
  • the cabinet 11 is integrally formed with a collecting cylinder 15 as a cylindrical member.
  • the collection cylinder 15 opens to the side surface 11m and extends in a cylindrical shape from the side surface 11m to the side surface 11n.
  • the collection cylinder 15 is provided so as to surround an electrostatic needle 22 described later.
  • the collection cylinder 15 guides air containing particles toward the collection substrate 71 positioned facing the electrostatic needle 22.
  • FIG. 12 is a perspective view showing a state in which the fan is removed from the particle detection apparatus in FIG. Referring to FIGS. 9 and 12, fan 16 can be driven to rotate in the normal direction and the reverse direction. By driving the fan 16 in the forward rotation direction, the air inside the cabinet 11 is discharged to the outside of the cabinet 11 through the fan 16. By driving the fan 16 in the reverse direction, the air outside the cabinet 11 is introduced into the cabinet 11 through the fan 16.
  • the fan 16 is attached to the side surface 11n of the cabinet 11.
  • An opening 120 is formed at the position of the cabinet 11 to which the fan 16 is attached.
  • the opening 120 includes a range facing the collection cylinder 15 (a range indicated by a two-dot chain line 122 in FIG. 12) and a range facing a brush 51 described later (a range indicated by a two-dot chain line 121 in FIG. 12). So that it is open.
  • the opening 120 is continuously formed in a range facing the collecting cylinder 15 and a range facing the brush 51.
  • the fan 16 is used for both the collection process, the cooling during the heating process, and the refresh process. Thereby, size reduction and cost reduction of the particle
  • the collection unit 20 performs the collection process described with reference to FIG. 2, and collects particles contained in the air on the collection substrate 71.
  • the collection unit 20 includes a high voltage power source 21 as a power source unit and an electrostatic needle 22 as a discharge electrode.
  • the collection substrate 71 is provided as a collection member that collects particles obtained by mixing biological particles and dust such as chemical fiber dust.
  • the collection substrate 71 is formed from a glass plate.
  • a conductive transparent film is formed on the surface of the glass plate that adsorbs the particles.
  • the collection substrate 71 is not limited to a glass plate, and may be formed of ceramic or metal.
  • the film is not limited to a transparent film, and for example, a metal film may be formed on the surface of the collection substrate 71 formed of ceramic or the like.
  • substrate 71 is formed from a metal, it is not necessary to form a film in the surface.
  • the high-voltage power supply 21 is provided as a power supply unit for generating a potential difference between the collection substrate 71 and the electrostatic needle 22.
  • the electrostatic needle 22 extends from the high-voltage power source 21 and penetrates through the collecting cylinder 15 to reach the inside of the collecting cylinder 15.
  • the collection substrate 71 is disposed to face the electrostatic needle 22.
  • the electrostatic needle 22 is electrically connected to the positive electrode of the high voltage power source 21.
  • the film formed on the collection substrate 71 is electrically connected to the negative electrode of the high-voltage power source 21.
  • the coating formed on the collection substrate 71 may be connected to the ground potential, or the electrostatic needle 22 may be connected to the high-voltage power source.
  • the film formed on the collection substrate 71 may be electrically connected to the positive electrode of the high-voltage power supply 21.
  • particles are collected on the collection substrate 71 by electrostatic collection using electrostatic force.
  • the particles can be reliably held on the collection substrate 71 when the particles are detected, and the particles can be easily removed from the collection substrate 71 after the particles are detected.
  • the charged particles are formed on the surface of the collection substrate 71 facing the electrostatic needle 22 and correspond to an irradiation area of the light emitting element described later. It can be adsorbed in a narrow area. Thereby, the adsorbed microorganisms can be efficiently detected in the fluorescence measurement step.
  • the fluorescence detection unit 30 executes the fluorescence measurement process (before and after heating) described with reference to FIGS. 3 and 5.
  • the fluorescence detection unit 30 includes an excitation light source unit 31 and a light receiving unit 41.
  • the excitation light source unit 31 irradiates excitation light toward the particles collected on the collection substrate 71.
  • the light receiving unit 41 receives fluorescence emitted from the particles as the excitation light is irradiated.
  • the excitation light source unit 31 includes a light emitting element 32 as a light source, an excitation unit frame 33, a condenser lens 34, and a lens holder 35.
  • the light receiving unit 41 includes a noise shield 42, an amplifier circuit 43, a light receiving element 44, a light receiving unit frame 45, a Fresnel lens 46, and a lens holder 47.
  • As the light emitting element 32 a semiconductor laser or an LED (Light Emitting Diode) element is used.
  • the light emitted from the light emitting element 32 may have a wavelength in either the ultraviolet or visible region as long as it excites biological particles to emit fluorescence.
  • As the light receiving element 44 a photodiode or an image sensor is used.
  • the cleaning unit 50 performs the refresh process described with reference to FIG. 6 and removes particles from the collection substrate 71.
  • the cleaning unit 50 includes a brush 51 as a cleaning tool, a brush fixing unit 52 and a brush presser 53 as base portions.
  • the cleaning unit 50 is fixedly supported with respect to the high voltage power source 21. During the refresh process, the cleaning unit 50 is stationary.
  • the brush 51 is formed from a fiber assembly.
  • the brush 51 is formed from a conductive fiber assembly.
  • the brush 51 is made of, for example, carbon fiber.
  • the wire diameter of the fiber aggregate forming the brush 51 is preferably not less than ⁇ 0.05 mm and not more than ⁇ 0.2 mm.
  • the brush 51 has a free end 51p and a support end 51q disposed at the end opposite to the free end 51p (see FIG. 11).
  • the support end 51q is supported by the brush fixing portion 52 and the brush presser 53.
  • the brush 51 is provided so as to hang down from the support end 51q toward the free end 51p.
  • the brush 51 is fixedly supported at a refresh position 93 to be described later.
  • the collection substrate 71 moves in a state where the free end 51p of the brush 51 is in contact with the surface of the collection substrate 71, whereby the particles are removed from the collection substrate 71.
  • the brush 51 is used as a collection tool for removing particles from the collection substrate 71.
  • the present invention is not limited to this, and for example, a flat plate-like shape that contacts the surface of the collection substrate 71. It may be a wiper or a nozzle that blows air toward the surface of the collection substrate 71.
  • the particle detector 10 further includes a heater 76 as a heating unit and a moving mechanism unit 60.
  • the heater 76 performs the heating process described with reference to FIG. 4 and heats the particles collected on the collection substrate 71.
  • the moving mechanism unit 60 mounts the collection substrate 71 and moves the collection substrate 71 between the collection process, the fluorescence measurement process (before and after heating), the refresh process, and the heating process.
  • the moving mechanism unit 60 includes a motor holder 61, a rotation motor 62 as a drive unit that can be driven to rotate, a motor presser 63, and a rotation base 64 as an arm unit.
  • FIG. 13 is a perspective view showing a rotation base constituting the moving mechanism unit.
  • FIG. 14 is an exploded view showing the rotating base in FIG. 13.
  • the rotation base 64 viewed from the back side (side surface 11n side of the cabinet 11) is shown, and in FIG. 14, the rotation base 64 viewed from the front side (side surface 11m side of the cabinet 11) is shown. Yes.
  • the output shaft of the rotary motor 62 is connected to the rotary base 64.
  • the rotation base 64 rotates (forward rotation, reverse rotation) about the rotation center axis 66 drawn as a virtual line in FIG.
  • the rotation base 64 is made of a resin material.
  • the rotation base 64 includes a central portion 67, a substrate support portion 68, a brush cleaning arm 81 as a cleaning tool initialization member, and a sensing target portion 82 as constituent parts thereof.
  • the central portion 67 is connected to the output shaft of the rotary motor 62.
  • the center portion 67 is supported by the cabinet 11 so as to be rotatable about the rotation center axis 66.
  • the substrate support portion 68 extends from the center portion 67 in the radial direction of the rotation center shaft 66, and the collection substrate 71 is mounted at the tip thereof.
  • the substrate support portion 68 has a frame shape at a position where the collection substrate 71 is mounted.
  • the brush cleaning arm 81 and the sensing target portion 82 will be described in detail later.
  • a heater 76 is bonded to the back surface of the collection substrate 71.
  • the heater 76 moves together with the collection substrate 71 when the rotation base 64 rotates.
  • a plurality of wirings 111, 112, and 113 including a power supply line of the heater 76 and a signal line of a sensor built in the heater 76 are connected to the heater 76.
  • the wirings 111, 112, and 113 are drawn out of the cabinet 11 through the flexible substrate 96.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing the particle detection apparatus during the collection process and the heating process.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing the particle detector in the fluorescence measurement process (before and after heating).
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing the particle detection apparatus during the refresh process. 15 to 17, a cross section of the particle detection device viewed from the side surface 11n side of the cabinet 11 is shown.
  • collection substrate 71 is a collection / heating position as the first position shown in FIG. 15 during the collection step and the heating step. And moved to a detection position 92 as the second position shown in FIG. 16 during the fluorescence measurement process (before and after heating), and the refresh position as the third position shown in FIG. 17 during the refresh process. 93.
  • the collection / heating position 91, the detection position 92, and the refresh position 93 are arranged away from each other.
  • the refresh position 93 in FIG. 17 is shown as a representative example.
  • the surface of the collection substrate 71 is brought into contact with the brush 51 while moving the collection substrate 71 during the refresh process.
  • the movement range of the collection substrate 71 while the collection substrate 71 and the brush 51 are in contact corresponds to the refresh position 93.
  • the collection substrate 71 is held in the same plane while moving between the collection / heating position 91, the detection position 92, and the refresh position 93.
  • the collection substrate 71 is held in the same plane orthogonal to the rotation center axis 66 while moving between the collection / heating position 91, the detection position 92, and the refresh position 93.
  • the particle detection apparatus 10 in the present embodiment moves the collection substrate 71 between the collection / heating position 91, the detection position 92, and the refresh position 93 while holding the collection substrate 71 in the same plane.
  • the positioning accuracy of the collection substrate 71 at each of the collection / heating position 91, the detection position 92, and the refresh position 93 can be improved.
  • the overall height of the particle detection device 10 can be kept low.
  • the collection / heating position 91, the detection position 92, and the refresh position 93 are arranged side by side on the circumference.
  • the collection / heating position 91, the detection position 92, and the refresh position 93 are arranged side by side on the circumference around the rotation center axis 66.
  • the collection / heating position 91 is disposed between the detection position 92 and the refresh position 93.
  • the refresh position 93 is arranged on the opposite side of the detection position 92 when viewed from the collection / heating position 91 in the moving direction of the collection substrate 71.
  • the detection position 92, the collection / heating position 91, and the refresh position 93 are arranged in the order mentioned.
  • the movement distance of the collection substrate 71 between the detection position 92 and the refresh position 93 is greater than the movement distance of the collection substrate 71 between the collection / heating position 91 and the refresh position 93.
  • the range of movement of the collection substrate 71 between the collection / heating position 91, the detection position 92, and the refresh position 93 is 180 ° or less around the rotation center axis 66.
  • FIG. 18 is a flowchart showing a flow of operations of the particle detection apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • clockwise rotation around the rotation center axis 66 is referred to as normal rotation direction, and counterclockwise rotation around the rotation center axis 66 is referred to as reverse direction. That's it.
  • the collection substrate 71 is positioned at the collection / heating position 91, and the collection process is performed (S101). At this time, air is introduced into the cabinet 11 by driving the fan 16 in the forward direction, and a potential difference is generated between the electrostatic needle 22 and the collection substrate 71 by the high voltage power source 21, The particles are collected on the surface of the collection substrate 71.
  • the rotation base 64 is rotated in the forward rotation direction, and the collection substrate 71 is moved from the collection / heating position 91 to the detection position 92.
  • the excitation light source unit 31 emits excitation light toward the particles collected on the collection substrate 71, and the light receiving unit 41 receives fluorescence emitted from the particles as the excitation light is irradiated. Thereby, the fluorescence intensity before the heating of the particles collected on the collection substrate 71 is measured (S103).
  • the rotation base 64 is rotated in the reverse direction by driving the rotation motor 62, and the collection substrate 71 is moved from the detection position 92 to the collection / heating position 91 ( S104).
  • the particles collected on the collection substrate 71 are heated (S105).
  • energization to the heater 76 is stopped, and the collection substrate 71 is cooled (S106).
  • driving the fan 16 in the reverse direction air is introduced into the cabinet 11 and cooling of the collection substrate 71 is promoted.
  • the rotation base 64 is rotated in the forward rotation direction, and the collection substrate 71 is moved from the collection / heating position 91 to the detection position 92.
  • the excitation light source unit 31 emits excitation light toward the particles collected on the collection substrate 71, and the light receiving unit 41 receives fluorescence emitted from the particles as the excitation light is irradiated. Thereby, the fluorescence intensity after the heating of the particles collected on the collection substrate 71 is measured (S108).
  • the rotation base 64 is rotated in the reverse direction by driving the rotation motor 62, and the collection substrate 71 is moved from the detection position 92 to the refresh position 93.
  • the surface of the collection substrate 71 is brought into contact with the brush 51 by rotating the rotation base 64 in the reverse direction at the refresh position 93 and further rotating in the forward direction. Thereby, particles are removed from the collection substrate 71 (S109).
  • the fan 16 is driven in the forward direction to discharge particles that are removed from the collection substrate 71 and scatter in the air to the outside of the cabinet 11 through the opening 120.
  • the range in which the collection substrate 71 and the collection cylinder 15 overlap becomes smaller.
  • the opening area of the collection tube 15 that is an air inlet is increased. Thereby, particles can be efficiently recovered outside the cabinet 11.
  • the opening area of the collection cylinder 15 is reduced by being shielded by the collection substrate 71 during the collection process, the air introduction loss can be reduced.
  • the refresh process is performed by moving the collection substrate 71 while the cleaning unit 50 is stationary, it is not necessary to separately provide a moving mechanism unit for performing the refresh process. For this reason, size reduction and cost reduction of the particle
  • the rotation base 64 is rotated in the normal rotation direction by driving the rotation motor 62, and the collection substrate 71 is moved from the refresh position 93 to the collection / heating position 91 (S110). .
  • the detection of the particles derived from living organisms is carried out continuously.
  • the particle detection apparatus 10 is a particle detection apparatus that detects biologically derived particles.
  • the particle detection device 10 irradiates excitation light toward the particles collected on the collection substrate 71 and the collection unit 20 that collects the particles on the collection substrate 71 as a collection member, and emits the particles from the particles.
  • the fluorescence detection unit 30 that receives received fluorescence, the collection / heating position 91 as a first position for collecting particles on the collection substrate 71 by the collection unit 20, and the second position for receiving fluorescence by the fluorescence detection unit 30 And a cleaning unit 50 for removing particles from the collection substrate 71 at a refresh position 93 as a third position apart from the detection position 92.
  • the particle detection device 10 in the present embodiment is a particle detection device that detects biological particles.
  • the particle detection device 10 irradiates excitation light toward the particles collected on the collection substrate 71 and the collection unit 20 that collects the particles on the collection substrate 71 as a collection member, and emits the particles from the particles.
  • the fluorescence detection unit 30 that receives the fluorescence that is received, the cleaning unit 50 that removes the particles from the collection substrate 71, and the collection substrate 71 as the first position where the collection unit 20 collects the particles on the collection substrate 71
  • a collection / heating position 91 a detection position 92 as a second position for receiving fluorescence by the fluorescence detection unit 30, and a refresh position 93 as a third position for removing particles from the collection substrate 71 by the cleaning unit 50.
  • a moving mechanism unit 60 that moves between the two.
  • the particle detection device 10 in the present embodiment is a particle detection device that detects biological particles.
  • the particle detection device 10 irradiates excitation light toward the particles collected on the collection substrate 71 and the collection unit 20 that collects the particles on the collection substrate 71 as a collection member, and emits the particles from the particles.
  • a fluorescence detection unit 30 that receives the generated fluorescence and a cleaning unit 50 that removes particles from the collection substrate 71.
  • the collection substrate 71 rotates and moves in the normal rotation direction and the reverse direction, whereby the collection / heating position 91 as a first position for collecting particles on the collection substrate 71 by the collection unit 20, and the fluorescence detection unit 30 moves between a detection position 92 as a second position for receiving fluorescence and a refresh position 93 as a third position for removing particles from the detection position 92 as a cleaning unit 50.
  • the cleaning unit 50 for removing particles from the collection substrate 71 by providing the cleaning unit 50 for removing particles from the collection substrate 71, the collection substrate 71 can be repeatedly used to detect biologically derived particles. For this reason, compared with the case where the collection board
  • the refreshing process for removing the particles from the collection substrate 71 is performed at the refresh position 93 away from the collection / heating position 91 and the detection position 92. For this reason, the particles removed from the collection substrate 71 are collected again on the collection substrate 71 in the next collection step, or the particles that have entered the detection position 92 from the collection substrate 71 are received by the light emitting element 32 or the light reception. It can be prevented from adhering to the optical system such as the element 44.
  • the collection / heating position 91 is provided so as to block between the refresh position 93 and the detection position 92, particles removed from the collection substrate 71 enter the detection position 92. Can be effectively prevented. For these reasons, according to the particle detection apparatus 10 in the present embodiment, it is possible to detect biologically derived particles with high accuracy.
  • the collection / heating position 91, the detection position 92, and the refresh position 93 are arranged side by side on the circumference, and the collection substrate 71 is rotated so that the space between these positions is set.
  • grain detection apparatus 10 can be reduced in size by arrange
  • the collection substrate 71 rotates in the normal rotation direction and the reverse direction and moves to the collection / heating position 91, the detection position 92, and the refresh position 93. There is also an effect that a plurality of wires and wires for electrostatic collection are not entangled.
  • the structure of the heater 76 as a heating unit will be described collectively.
  • the particle detection device 10 in the present embodiment has a heater 76 as a heating unit for heating the particles collected on the collection substrate 71.
  • Biologically derived particles are detected from the difference between the fluorescence intensity emitted from the particles before heating and the fluorescence intensity emitted from the heated particles grasped by the fluorescence detection unit 30.
  • the collection substrate 71 is moved to the collection / heating position 91 as the first position.
  • the heater 76 is moved together with the collection substrate 71 by the moving mechanism unit 60.
  • the collection substrate 71 heated by the heater 76 is cooled by the air introduced into the cabinet 11 by the fan 16.
  • the heating step of heating the particles collected on the collection substrate 71 is performed at the same position (collection / heating position 91) as the collection step of collecting particles on the collection substrate 71.
  • grain detection apparatus 10 can be achieved.
  • grain detection apparatus 10 can be simplified by the structure which mounts the heater 76 in the moving mechanism part 60, and moves it with the collection board
  • each component of the collection unit 20, the fluorescence detection unit 30, and the cleaning unit 50 is arranged in the circumferential direction around the rotation center axis 66. Is arranged in.
  • the collecting cylinder 15 and the electrostatic needle 22 are arranged facing the collecting / heating position 91.
  • the high-voltage power supply 21 and the cleaning unit 50 are arranged facing the refresh position 93.
  • the light receiving unit 41 is disposed to face the detection position 92.
  • the collecting tube 15 and the light receiving unit 41 are arranged adjacent to each other in the circumferential direction around the rotation center axis 66.
  • the excitation light source unit 31 is arranged adjacent to the light receiving unit 41 on the side opposite to the collection tube 15 in the circumferential direction around the rotation center axis 66. That is, the light receiving unit 41 is disposed between the excitation light source unit 31 and the collection tube 15 in the circumferential direction around the rotation center axis 66.
  • the excitation light source unit 31 is disposed on the opposite side of the collection tube 15 with the rotation center shaft 66 interposed therebetween.
  • the high-voltage power supply 21 is arranged adjacent to the collecting cylinder 15 on the side opposite to the light receiving unit 41 in the circumferential direction around the rotation center axis 66. That is, the collection tube 15 is disposed between the high-voltage power supply 21 and the light receiving unit 41 in the circumferential direction around the rotation center shaft 66.
  • the high voltage power source 21 is disposed on the opposite side of the light receiving unit 41 with the rotation center shaft 66 interposed therebetween.
  • the high-voltage power source 21 and the excitation light source unit 31 are arranged adjacent to each other in the circumferential direction around the rotation center axis 66.
  • the collection tube 15, the light receiving unit 41, and the high-voltage power supply 21 are arranged so as to overlap with the movement range of the collection substrate 71 around the rotation center shaft 66.
  • the excitation light source unit 31 is arranged so as to be shifted from the moving range of the collection substrate 71 around the axis of the rotation center axis 66.
  • the excitation light source unit 31 is disposed on the opposite side of the collection tube 15 with respect to the light receiving unit 41 in the moving direction of the collection substrate 71. With this configuration, the distance between the collection / heating position 91 and the detection position 92 is prevented from being increased due to the arrangement of the excitation light source unit 31.
  • the cleaning unit 50 When viewed from the axial direction of the rotation center shaft 66, the cleaning unit 50 is disposed so as to overlap the high voltage power source 21. More specifically, a brush fixing part 52 constituting the cleaning part 50 is attached to the high voltage power source 21.
  • the excitation light source unit 31 and the light receiving unit 41 have a height H1 (length in the axial direction of the rotation center shaft 66) and a height H2, respectively.
  • the high voltage power supply 21 has a height H3.
  • the height H3 is smaller than the height H1 and the height H2, and the height H1 is larger than the height H2 (H3 ⁇ H2 ⁇ H1).
  • the cleaning unit 50 is provided in a limited space in the cabinet 11 by overlapping the excitation light source unit 31, the light receiving unit 41, and the high voltage power source 21 having the smallest height.
  • Each component of the collection part 20, the fluorescence detection part 30, and the cleaning part 50 is arrange
  • the cleaning unit 50 and the collecting cylinder 15 are arranged adjacent to each other in the circumferential direction around the rotation center axis 66.
  • the fan 16 can be shared between the collection process, the cooling during the heating process, and the refresh process.
  • FIG. 19 is a perspective view showing the internal structure of the particle detector. Referring to FIG. 19, collection tube 15 and moving mechanism unit 60 are provided so as to block between light receiving unit 41 and excitation light source unit 31 and cleaning unit 50.
  • the particle detection apparatus 10 has a brush cleaning arm 81 as a cleaning tool initialization member, and removes particles adhering to the brush 51 by the brush cleaning arm 81.
  • the brush cleaning arm 81 is provided integrally with the rotating base 64.
  • the brush cleaning arm 81 moves together with the collection substrate 71 when the rotation base 64 rotates.
  • the brush cleaning arm 81 extends in the radial direction of the rotation center shaft 66 from the center portion 67 of the rotation base 64. When the brush cleaning arm 81 rotates while being in contact with the free end 51p of the brush 51, particles adhering to the brush 51 are removed.
  • the brush cleaning arm 81 is provided at a position shifted from the substrate support 68 in the circumferential direction around the rotation center shaft 66. As shown in FIG. 16, when the collection substrate 71 is moved to the detection position 92, the brush cleaning arm 81 is disposed between the collection substrate 71 and the brush 51.
  • FIG. 20 to 22 are cross-sectional views showing the movement of the collection substrate and the brush cleaning arm during the refresh process.
  • FIG. 22 shows the moving end of the collection substrate 71 during the refresh process.
  • the rotation base 64 is rotated in the reverse direction, and the collection substrate 71 is moved from the detection position 92 toward the refresh position 93.
  • the brush cleaning arm 81 moves in the reverse direction while contacting the free end 51p of the brush 51, thereby removing particles adhering to the brush 51.
  • the fan 16 is driven in the forward direction to collect the particles removed from the brush 51 from the refresh position 93 to the outside of the cabinet 11.
  • the rotating base 64 is rotated in the reverse direction, and the surface of the collection substrate 71 is brought into contact with the brush 51 to remove particles from the collection substrate 71.
  • the rotation base 64 is rotated in the forward rotation direction, and the surface of the collection substrate 71 is brought into contact with the brush 51 again, whereby particles are collected from the collection substrate 71. Remove.
  • the brush cleaning arm 81 is disposed between the collection substrate 71 and the brush 51 when the collection substrate 71 is moved to the detection position 92, the collection substrate 71 and the brush 51 are separated from each other. Before the contact, the brush cleaning arm 81 and the brush 51 come into contact with each other. Thereby, since the collection board
  • the brush cleaning arm 81 is provided integrally with the rotation base 64 on which the collection substrate 71 is mounted. With such a configuration, it is not necessary to separately provide a moving mechanism unit for moving the brush cleaning arm 81, and the particle detector 10 can be reduced in size and cost.
  • acquisition part which has adhesiveness may be provided.
  • the particle capturing part is formed from an adhesive sheet, for example.
  • the particle capturing unit is preferably provided between the refresh position 93 or between the refresh position 93 and the collection / heating position 91. According to such a configuration, in addition to collecting particles by driving the fan 16, particles removed from the collection substrate 71 or the brush 51 by the particle capturing unit can be collected.
  • FIG. 23 is a diagram showing the height relationship between the brush, the brush cleaning arm, and the collection substrate.
  • brush cleaning arm 81 and collection substrate 71 each have a top surface 81a and a top surface 71a that contact free end 51p of brush 51.
  • the height of the free end 51p of the brush 51 with respect to an arbitrary position is set to H6, the height of the top surface 81a of the brush cleaning arm 81 is set to H7, and the height of the top surface 71a of the collection substrate 71 is set to H8. In this case, it is preferable to satisfy the relationship of H6 ⁇ H8 ⁇ H7.
  • the particle detection apparatus 10 in the present embodiment includes a position sensor 77, a position sensor 78, and a sensing target unit 82 as a position detection unit for detecting the position of the collection substrate 71.
  • position sensor 77 and position sensor 78 are sensors that detect the position of collection substrate 71 by detecting the proximity of sensing target portion 82.
  • the position sensor 77 and the position sensor 78 are attached to the inner wall of the cabinet 11.
  • the position sensor 77 and the position sensor 78 are provided in the same plane orthogonal to the rotation center axis 66.
  • the position sensor 77 is disposed between the collection / heating position 91 and the detection position 92
  • the position sensor 78 is composed of the collection / heating position 91 and the refresh position 93. It is arranged between.
  • the sensing target portion 82 is provided integrally with the rotation base 64.
  • the sensing target portion 82 moves together with the collection substrate 71 when the rotation base 64 rotates.
  • the sensing target portion 82 is provided at the tip of a brush cleaning arm 81 extending in the radial direction of the rotation center shaft 66 from the center portion 67 of the rotation base 64.
  • the control unit (not shown) positions the collection substrate 71 at the collection / heating position 91. Detect that. At this time, the control unit issues a command to the collection unit 20 and the fan 16 so that the collection of particles on the collection substrate 71 is started. Further, the control unit detects that the collection substrate 71 is positioned at the detection position 92 when the position sensor 77 detects the proximity of the sensing target unit 82. At this time, the control unit issues a command to the fluorescence detection unit 30 so that detection of biologically derived particles is started.
  • the particle detection device 10 in the present embodiment has a protrusion 19 that is disposed at the moving end of the moving mechanism 60 and serves as a restricting member that restricts the movement of the moving mechanism 60.
  • the protruding portion 19 is provided so as to protrude from the inner wall of the cabinet 11.
  • the protruding portion 19 is provided at a position adjacent to the detection position 92.
  • grain detection apparatus 10 in this Embodiment may be used as an apparatus single unit for detecting the particle
  • This invention is mainly used as an apparatus for detecting particles derived from organisms such as pollen, microorganisms, and mold.

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Abstract

　粒子検出装置は、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置である。粒子検出装置は、粒子を捕集基板（７１）に捕集する捕集部（２０）と、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、粒子から発せられる蛍光を受光する蛍光検出部（３０）と、粒子を捕集基板（７１）から除去する清掃部（５０）とを備える。捕集基板（７１）は、正転方向および反転方向に回転移動することにより、捕集部（２０）により捕集基板（７１）に粒子を捕集する捕集・加熱位置と、蛍光検出部（３０）により蛍光を受光する検出位置と、清掃部（５０）により捕集基板（７１）から粒子を除去するリフレッシュ位置との間を移動する。このような構成により、小型化が図られる粒子検出装置を提供する。

Description

粒子検出装置
　この発明は、一般的には、粒子検出装置に関し、より特定的には、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置に関する。
　従来の粒子検出装置に関して、たとえば、特開２００２－３５７５３２号公報には、大気中の浮遊粒子状物質濃度と花粉濃度とを同時に測定することを目的とした浮遊粒子状物質の測定装置が開示されている（特許文献１）。
　特許文献１に開示された測定装置は、試料ガス中の浮遊粒子状物質をろ紙上に捕集する浮遊粒子状物質捕集部と、ろ紙上の浮遊粒子状物質にβ線を照射して、その透過量を検出して浮遊粒子状物質を検知する浮遊粒子状物質検出器と、浮遊粒子状物質内に含まれる花粉に紫外線を照射して、発生する蛍光強度を検出して花粉量を検知する花粉検出器とを備える。浮遊粒子状物質を捕集したろ紙は、ローラとモータとを組み合わせたろ紙供給機構を用いて、浮遊粒子状物質捕集部と、浮遊粒子状物質検出器および花粉検出器との間で搬送される。
特開２００２－３５７５３２号公報
　上述の特許文献に開示されるように、空気中の粒子に紫外線を照射し、粒子からの蛍光発光を受光することによって粒子の量を検出する装置が知られている。このような粒子検出装置においては、粒子を捕集部材に捕集する捕集工程や、粒子から発せられる蛍光を検出する検出工程、捕集部材から粒子を除去するリフレッシュ工程といった複数の工程を経る必要があるため、装置が肥大化してしまう懸念がある。
　そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、小型化が図られる粒子検出装置を提供することである。
　この発明に従った粒子検出装置は、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置である。粒子検出装置は、粒子を捕集部材に捕集する捕集部と、捕集部材に捕集された粒子に向けて励起光を照射するとともに、粒子から発せられる蛍光を受光する蛍光検出部と、粒子を捕集部材から除去する清掃部とを備える。捕集部材は、正転方向および反転方向に回転移動することにより、捕集部により捕集部材に粒子を捕集する第１位置と、蛍光検出部により蛍光を受光する第２位置と、清掃部により捕集部材から粒子を除去する第３位置との間を移動する。
　このように構成された粒子検出装置によれば、捕集部、蛍光検出部および清掃部をコンパクトな空間に配置することができる。これにより、粒子検出装置の小型化を図ることができる。
　また好ましくは、粒子検出装置は、捕集部材の移動を規制する規制部材をさらに備える。このように構成された粒子検出装置によれば、捕集部材が予め設定した範囲以上に回転移動することを防止できる。
　また好ましくは、捕集部は、静電気力によって粒子を捕集部材に捕集する。このように構成された粒子検出装置によれば、捕集部を簡易な構成として、粒子検出装置のさらなる小型化を図ることができる。
　また好ましくは、粒子検出装置は、捕集部材に捕集された粒子を加熱するための加熱部をさらに備える。加熱部は、捕集部材に設けられる。
　このように構成された粒子検出装置によれば、捕集部材の位置を問わずに、加熱部により捕集部材に捕集された粒子を加熱することができる。これにより、粒子検出装置のさらなる小型化を図ることができる。
　以上に説明したように、この発明に従えば、小型化が図られる粒子検出装置を提供することができる。
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。 この発明の実施の形態におけ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。 粒子検出装置の内部構造を示す斜視図である。 リフレッシュ工程時の捕集基板およびブラシ清掃アームの動きを示す断面図である。 リフレッシュ工程時の捕集基板およびブラシ清掃アームの動きを示す別の断面図である。 リフレッシュ工程時の捕集基板およびブラシ清掃アームの動きを示すさらに別の断面図である。 ブラシ、ブラシ清掃アームおよび捕集基板の高さ関係を示す図である。
　この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
　［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ΔＦ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）。
　［粒子検出装置の全体構造について］
　図８は、この発明の実施の形態におけ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を測定する（Ｓ１０８）。
　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（Ｓ１０９）。
　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。
　本実施の形態では、清掃部５０を静止させたまま捕集基板７１の移動によってリフレッシュ工程を実施するため、リフレッシュ工程を実施するための移動機構部を別途設ける必要がない。このため、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１５および図１８を参照して、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をリフレッシュ位置９３から捕集・加熱位置９１に移動させる（Ｓ１１０）。以上のＳ１０１～Ｓ１１０の工程を繰り返すことによって、生物由来の粒子の検出を連続的に実施する。
　以上に説明した、この発明の実施の形態における粒子検出装置の構造についてまとめて説明すると、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粒子検出装置である。粒子検出装置１０は、粒子を捕集部材としての捕集基板７１に捕集する捕集部２０と、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、粒子から発せられる蛍光を受光する蛍光検出部３０と、捕集部２０により捕集基板７１に粒子を捕集する第１位置としての捕集・加熱位置９１および蛍光検出部３０により蛍光を受光する第２位置としての検出位置９２とは離れた第３位置としてのリフレッシュ位置９３で、粒子を捕集基板７１から除去する清掃部５０とを備える。
　また別に、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粒子検出装置である。粒子検出装置１０は、粒子を捕集部材としての捕集基板７１に捕集する捕集部２０と、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、粒子から発せられる蛍光を受光する蛍光検出部３０と、粒子を捕集基板７１から除去する清掃部５０と、捕集基板７１を、捕集部２０により捕集基板７１に粒子を捕集する第１位置としての捕集・加熱位置９１と、蛍光検出部３０により蛍光を受光する第２位置としての検出位置９２と、清掃部５０により捕集基板７１から粒子を除去する第３位置としてのリフレッシュ位置９３との間で移動させる移動機構部６０とを備える。
　さらに別に、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粒子検出装置である。粒子検出装置１０は、粒子を捕集部材としての捕集基板７１に捕集する捕集部２０と、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、粒子から発せられる蛍光を受光する蛍光検出部３０と、粒子を捕集基板７１から除去する清掃部５０とを備える。捕集基板７１は、正転方向および反転方向に回転移動することにより、捕集部２０により捕集基板７１に粒子を捕集する第１位置としての捕集・加熱位置９１と、蛍光検出部３０により蛍光を受光する第２位置としての検出位置９２と、清掃部５０によりとしての検出位置９２から粒子を除去する第３位置としてのリフレッシュ位置９３との間を移動する。
　本実施の形態では、粒子を捕集基板７１から除去するための清掃部５０を設けることによって、捕集基板７１を繰り返し使用して生物由来の粒子の検出を行なうことができる。このため、１回の検出ごとに捕集基板７１を交換する場合と比較して、粒子検出にかかる費用を低コストにできる。
　また、本実施の形態では、粒子を捕集基板７１から除去するリフレッシュ工程が、捕集・加熱位置９１および検出位置９２から離れたリフレッシュ位置９３で実施される。このため、捕集基板７１から除去された粒子が、次工程の捕集工程時に再び捕集基板７１に捕集されたり、捕集基板７１から検出位置９２に侵入した粒子が発光素子３２や受光素子４４などの光学系に付着したりすることを防止できる。特に本実施の形態では、リフレッシュ位置９３と検出位置９２との間を遮るように捕集・加熱位置９１が設けられているため、捕集基板７１から除去された粒子が検出位置９２に侵入することを効果的に防ぐことができる。これらの理由により、本実施の形態における粒子検出装置１０によれば、生物由来の粒子の検出を高精度に行なうことができる。
　また、本実施の形態では、捕集・加熱位置９１、検出位置９２およびリフレッシュ位置９３が円周上に並んで配置されており、捕集基板７１は回転することによって、これらの各位置間を移動する。このような構成によれば、捕集部２０、蛍光検出部３０および清掃部５０をコンパクトな空間に配置して、粒子検出装置１０の小型化を図ることができる。また、本実施の形態では、捕集基板７１が正転方向および反転方向に回転して捕集・加熱位置９１、検出位置９２およびリフレッシュ位置９３の各位置に移動するため、フレキシブル基板９６を通じて引き出される複数の配線や静電捕集のための配線が絡み合わないという効果も奏される。
　加熱部としてのヒータ７６の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態における粒子検出装置１０は、捕集基板７１に捕集された粒子を加熱するための加熱部としてのヒータ７６を有する。蛍光検出部３０により把握される加熱前の粒子から発せられる蛍光強度と加熱後の粒子から発せられる蛍光強度との差分から、生物由来の粒子を検出する。ヒータ７６によって粒子を加熱するとき、捕集基板７１は、第１位置としての捕集・加熱位置９１に移動される。ヒータ７６は、移動機構部６０によって捕集基板７１とともに移動される。ヒータ７６によって加熱された捕集基板７１は、ファン１６によってキャビネット１１内に導入された空気により冷却される。
　本実施の形態では、捕集基板７１に捕集された粒子を加熱する加熱工程を、捕集基板７１に粒子を捕集する捕集工程と同じ位置（捕集・加熱位置９１）で実施することにより、粒子検出装置１０の小型化を図ることができる。また、ヒータ７６を移動機構部６０に搭載して、捕集基板７１と一緒に移動させる構成により、粒子検出装置１０の構造を簡易化できる。
　［粒子検出装置の構成部品の配置について］
　図１１、図１５から図１７を参照して、本実施の形態では、捕集部２０、蛍光検出部３０および清掃部５０の各構成部品が、回転中心軸６６を中心にその周方向に並んで配置されている。
　捕集筒１５および静電針２２は、捕集・加熱位置９１に向かい合って配置されている。高圧電源２１および清掃部５０は、リフレッシュ位置９３に向かい合って配置されている。受光部４１は、検出位置９２に向かい合って配置されている。
　捕集筒１５と受光部４１とは、回転中心軸６６を中心とする周方向において互いに隣り合って配置されている。励起光源部３１は、回転中心軸６６を中心とする周方向において、捕集筒１５とは反対側で受光部４１と隣り合って配置されている。すなわち、回転中心軸６６を中心とする周方向において、励起光源部３１と捕集筒１５との間に受光部４１が配置されている。励起光源部３１は、回転中心軸６６を挟んで捕集筒１５の反対側に配置されている。
　高圧電源２１は、回転中心軸６６を中心とする周方向において、受光部４１とは反対側で捕集筒１５と隣り合って配置されている。すなわち、回転中心軸６６を中心とする周方向において、高圧電源２１と受光部４１との間に捕集筒１５が配置されている。高圧電源２１は、回転中心軸６６を挟んで受光部４１の反対側に配置されている。高圧電源２１と励起光源部３１とは、回転中心軸６６を中心とする周方向において互いに隣り合って配置されている。
　回転中心軸６６の軸方向から見た場合に、捕集筒１５、受光部４１および高圧電源２１は、回転中心軸６６の軸周りにおける捕集基板７１の移動範囲と重なって配置されている。回転中心軸６６の軸方向から見た場合に、励起光源部３１は、回転中心軸６６の軸周りにおける捕集基板７１の移動範囲からずれて配置されている。
　本実施の形態では、捕集基板７１の移動方向において、励起光源部３１は、受光部４１に対して捕集筒１５の反対側に配置されている。このように構成により、励起光源部３１の配置に起因して、捕集・加熱位置９１と検出位置９２との間の距離が長くなることを防止している。
　回転中心軸６６の軸方向から見た場合に、清掃部５０は、高圧電源２１と重なって配置されている。より具体的には、清掃部５０を構成するブラシ固定部５２が、高圧電源２１に取り付けられている。図１１中に示すように、励起光源部３１および受光部４１は、それぞれ、高さＨ１（回転中心軸６６の軸方向の長さ）および高さＨ２を有する。高圧電源２１は、高さＨ３を有する。高さＨ３は、高さＨ１および高さＨ２よりも小さく、高さＨ１は、高さＨ２よりも大きい（Ｈ３＜Ｈ２＜Ｈ１）。
　本実施の形態では、清掃部５０を、励起光源部３１、受光部４１および高圧電源２１のうち最も小さい高さを有する高圧電源２１と重ねて設けることによって、キャビネット１１内の限られた空間に捕集部２０、蛍光検出部３０および清掃部５０の各構成部品を効率よく配置している。
　また、本実施の形態では、清掃部５０と捕集筒１５とが回転中心軸６６を中心とする周方向において互いに隣り合って配置されている。このような構成によって、捕集工程、加熱工程時の冷却およびリフレッシュ工程間におけるファン１６の兼用を可能としている。
　図１９は、粒子検出装置の内部構造を示す斜視図である。図１９を参照して、受光部４１および励起光源部３１と、清掃部５０との間を遮るように、捕集筒１５および移動機構部６０が設けられている。
　このような構成により、リフレッシュ位置９３において捕集基板７１から除去された粒子が検出位置９２に侵入することを効果的に抑制できる。また、リフレッシュ位置９３から検出位置９２への粒子の侵入を防止することを目的にキャビネット１１内に隔壁を設ける必要がなく、捕集・加熱位置９１、検出位置９２およびリフレッシュ位置９３がキャビネット１１内の同一空間に設けられる。このため、粒子検出装置１０を小型化することができる。
　［ブラシのクリーニング構造について］
　リフレッシュ工程時、清掃部５０により捕集基板７１から粒子が除去されるのに伴って、捕集基板７１の表面と接触するブラシ５１に粒子が付着する。本実施の形態における粒子検出装置１０は、清掃具初期化部材としてのブラシ清掃アーム８１を有し、このブラシ清掃アーム８１によってブラシ５１に付着した粒子を除去する。
　図１３および図１４を参照して、ブラシ清掃アーム８１は、回転ベース６４に一体に設けられている。ブラシ清掃アーム８１は、回転ベース６４の回転時、捕集基板７１とともに移動する。ブラシ清掃アーム８１は、回転ベース６４の中心部６７から回転中心軸６６の半径方向に延伸する。ブラシ清掃アーム８１がブラシ５１の自由端５１ｐに接触した状態で回転移動することにより、ブラシ５１に付着した粒子が除去される。
　ブラシ清掃アーム８１は、回転中心軸６６の軸周りにおいて基板支持部６８と周方向にずれた位置に設けられている。図１６中に示すように、捕集基板７１が検出位置９２に移動された時に、ブラシ清掃アーム８１は、捕集基板７１とブラシ５１との間に配置される。
　図２０から図２２は、リフレッシュ工程時の捕集基板およびブラシ清掃アームの動きを示す断面図である。図２２中には、リフレッシュ工程時の捕集基板７１の移動端が示されている。
　図２０から図２２を参照して、粒子の加熱後の蛍光強度を測定した後、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に向けて移動させる。
　この際、まず、ブラシ清掃アーム８１がブラシ５１の自由端５１ｐに接触しながら反転方向に移動することにより、ブラシ５１に付着した粒子を除去する。同時に、ファン１６を正転方向に駆動させることによって、ブラシ５１から除去された粒子をリフレッシュ位置９３からキャビネット１１の外部に回収する。さらに回転ベース６４を反転方向に回転させ、捕集基板７１の表面をブラシ５１に接触させることにより、捕集基板７１から粒子を除去する。捕集基板７１が図２２中に示す移動端まで移動したら、回転ベース６４を正転方向に回転させ、再び捕集基板７１の表面をブラシ５１に接触させることにより、捕集基板７１から粒子を除去する。
　本実施の形態では、捕集基板７１が検出位置９２に移動された時に、ブラシ清掃アーム８１が捕集基板７１とブラシ５１との間に配置されるため、捕集基板７１とブラシ５１とが接触する前に、ブラシ清掃アーム８１とブラシ５１とが接触する。これにより、ブラシ清掃アーム８１によってリフレッシュされたブラシ５１により捕集基板７１を清掃できるため、捕集基板７１から粒子を効率的に除去することができる。
　また、ブラシ清掃アーム８１は、捕集基板７１を搭載する回転ベース６４に一体に設けられている。このような構成により、ブラシ清掃アーム８１を移動させるための移動機構部を別途設ける必要がなくなり、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。
　なお、キャビネット１１内部には、粘着性を有する粒子捕獲部が設けられてもよい。粒子捕獲部は、たとえば、粘着性シートから形成される。粒子捕獲部は、リフレッシュ位置９３や、リフレッシュ位置９３と捕集・加熱位置９１との間に設けられることが好ましい。このような構成によれば、ファン１６の駆動による粒子の回収に加えて、粒子捕獲部によって捕集基板７１もしくはブラシ５１から除去された粒子を回収することができる。
　図２３は、ブラシ、ブラシ清掃アームおよび捕集基板の高さ関係を示す図である。図２３を参照して、ブラシ清掃アーム８１および捕集基板７１は、それぞれ、ブラシ５１の自由端５１ｐと接触する頂面８１ａおよび頂面７１ａを有する。任意の位置を基準とした時のブラシ５１の自由端５１ｐの高さをＨ６とし、ブラシ清掃アーム８１の頂面８１ａの高さをＨ７とし、捕集基板７１の頂面７１ａの高さをＨ８とした場合に、Ｈ６＜Ｈ８＜Ｈ７の関係を満たすことが好ましい。
　［粒子検出装置の細部構造について］
　本実施の形態における粒子検出装置１０は、捕集基板７１の位置を検出するための位置検出部として、位置センサ７７および位置センサ７８と、センシング対象部８２とを有する。
　図１１、図１５および図１６を参照して、位置センサ７７および位置センサ７８は、センシング対象部８２の近接を検知することによって捕集基板７１の位置を検出するセンサである。位置センサ７７および位置センサ７８は、キャビネット１１の内壁に取り付けられている。位置センサ７７および位置センサ７８は、回転中心軸６６に直交する同一平面内に設けられている。回転中心軸６６の軸方向から見た場合に、位置センサ７７は、捕集・加熱位置９１と検出位置９２との間に配置され、位置センサ７８は、捕集・加熱位置９１とリフレッシュ位置９３との間に配置されている。
　図１３を参照して、センシング対象部８２は、回転ベース６４に一体に設けられている。センシング対象部８２は、回転ベース６４の回転時、捕集基板７１とともに移動する。センシング対象部８２は、回転ベース６４の中心部６７から回転中心軸６６の半径方向に延伸するブラシ清掃アーム８１の先端に設けられている。
　図１１、図１５および図１６を参照して、図示しない制御部は、位置センサ７８がセンシング対象部８２の近接を検知した場合に、捕集基板７１が捕集・加熱位置９１に位置決めされたことを検出する。このとき、制御部は、捕集基板７１への粒子の捕集が開始されるように、捕集部２０およびファン１６に向けて指令を出す。また、制御部は、位置センサ７７がセンシング対象部８２の近接を検知した場合に、捕集基板７１が検出位置９２に位置決めされたことを検出する。このとき、制御部は、生物由来の粒子の検出が開始されるように、蛍光検出部３０に向けて指令を出す。
　位置センサ７８および位置センサ７７を用いた捕集基板７１の位置検出により、捕集工程および検出工程における捕集基板７１の位置精度を向上させ、生物由来の粒子の検出の再現性を高めることができる。
　図１６を参照して、本実施の形態における粒子検出装置１０は、移動機構部６０の移動端に配置され、移動機構部６０の移動を規制する規制部材としての突出部１９を有する。突出部１９は、キャビネット１１の内壁から突出して設けられている。突出部１９は、検出位置９２に隣り合った位置に設けられている。捕集基板７１が検出位置９２に移動された時、回転ベース６４が突出部１９に当接することにより、回転ベース６４のそれ以上の移動が規制される。
　なお、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、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。
　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請求の範囲によって示され、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。
　この発明は、主に、花粉や微生物、カビといった生物由来の粒子を検出する装置として利用される。
　１０　粒子検出装置、１１　キャビネット、１１ｍ，１１ｎ　側面、１２　上キャビネット、１４　下キャビネット、１５　捕集筒、１６　ファン、１９　突出部、２０　捕集部、２１　高圧電源、２２　静電針、３０　蛍光検出部、３１　励起光源部、３２　発光素子、３３　励起部フレーム、３４　集光レンズ、４１　受光部、４２　ノイズシールド、４３　増幅回路、４４　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、６４　回転ベース、６６　回転中心軸、６７　中心部、６８　基板支持部、７１　捕集基板、７１ａ，８１ａ　頂面、７６　ヒータ、７７，７８　位置センサ、８１　ブラシ清掃アーム、８２　センシング対象部、９１　捕集・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、１１１，１１２，１１３　配線、１２０　開口部。

Claims (4)

  1. 　生物由来の粒子を検出する粒子検出装置であって、
    　粒子を捕集部材（７１）に捕集する捕集部（２０）と、
    　捕集部材（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、粒子から発せられる蛍光を受光する蛍光検出部（３０）と、
    　粒子を捕集部材（７１）から除去する清掃部（５０）とを備え、
    　捕集部材（７１）は、正転方向および反転方向に回転移動することにより、前記捕集部（２０）により捕集部材（７１）に粒子を捕集する第１位置（９１）と、前記蛍光検出部（３０）により蛍光を受光する第２位置（９２）と、前記清掃部（５０）により捕集部材（７１）から粒子を除去する第３位置（９３）との間を移動する、粒子検出装置。
  2. 　捕集部材（７１）の移動を規制する規制部材（１９）をさらに備える、請求項１に記載の粒子検出装置。
  3. 　前記捕集部（２０）は、静電気力によって粒子を捕集部材（７１）に捕集する、請求項１に記載の粒子検出装置。
  4. 　捕集部材（７１）に捕集された粒子を加熱するための加熱部（７６）をさらに備え、
    　前記加熱部（７６）は、捕集部材（７１）に設けられる、請求項１に記載の粒子検出装置。
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