WO2020195421A1 - 微粒子捕集装置 - Google Patents

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WO2020195421A1
WO2020195421A1 PCT/JP2020/007020 JP2020007020W WO2020195421A1 WO 2020195421 A1 WO2020195421 A1 WO 2020195421A1 JP 2020007020 W JP2020007020 W JP 2020007020W WO 2020195421 A1 WO2020195421 A1 WO 2020195421A1
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fine particles
filter
liquid
port
collecting device
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晃希 成畑
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a fine particle collecting device that collects fine particles in a gas.
  • an air purification device capable of purifying contaminated air by using a gas adsorption action based on the principle of nuclear condensation.
  • heating means, heating / humidifying means, cooling / humidifying means, cooling means, and reheating means are provided in order along the air flow path, and further, the wake side of the cooling means.
  • Eliminator is installed in.
  • gas adsorption in the process of nuclear condensation growth is promoted, and the efficiency of removing harmful gas can be improved.
  • the condensed water can be discharged by the inertial dust collecting action of the eliminator.
  • the present disclosure provides a fine particle collecting device capable of realizing miniaturization, energy saving, and high speed of collection.
  • the fine particle collecting device is composed of a housing having an intake port and an exhaust port and an internal flow path connecting the intake port and the exhaust port, and the first fine particles and the first fine particles.
  • a fan and a first location included in the flow path which generate an air flow in the flow path that sucks a gas containing small second fine particles from the intake port into the flow path and can rotate around the first axis.
  • a spraying portion and the first location which spray the first liquid onto the surface, cover the first fine particles with the liquid contained in the first liquid, and cover the second fine particles with the liquid contained in the first liquid.
  • the first filter which is located between the exhaust port and the first filter and is rotatably supported around the first axis, a power source for rotating the first filter, and the flow path are included in the first filter.
  • a power source for rotating the first filter and the flow path are included in the first filter.
  • a second collecting port for collecting the second fine particles covered with the liquid contained in the first liquid is provided, and the second place is between the first place and the third place. is there.
  • the fine particle collecting device can realize miniaturization, energy saving, and high speed of collection. Further advantages and effects in one aspect of the present disclosure will be apparent from the specification and drawings. Such advantages and / or effects are provided by some embodiments and features described in the specification and drawings, respectively, but not all need to be provided in order to obtain one or more identical features. There is no.
  • FIG. 1 is a perspective view of the fine particle collecting device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a front view of the fine particle collecting device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view of the fine particle collecting device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the fine particle collecting device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the fine particle collecting device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the fine particle collecting device according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a front view of the fine particle collecting device according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the fine particle collecting device according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view of the fine particle collecting device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a front view of the fine particle collecting device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view of the fine particle collecting device according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a perspective view of a cooling unit of the fine particle collecting device according to the modified example of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a front view of the fine particle collecting device according to the third embodiment.
  • FIG. 11A is a plan view of the first holding portion according to the third embodiment.
  • FIG. 11B is a plan view of the second holding portion according to the third embodiment.
  • FIG. 12A is a perspective view of the filter according to another embodiment.
  • FIG. 12B is a perspective view of the filter according to another embodiment.
  • FIG. 13 is a graph showing a simulation result of the trajectory of the fine particles passing through the first filter.
  • the X-axis and the Y-axis are axes orthogonal to each other on the horizontal plane.
  • the Z axis is an axis perpendicular to the horizontal plane. On the Z axis, the positive orientation represents upwards and the negative orientation represents downwards.
  • FIG. 1 is a perspective view of the fine particle collecting device 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a front view of the fine particle collecting device 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view of the fine particle collecting device 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the fine particle collecting device 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the fine particle collecting device 100 according to the first embodiment. Specifically, FIG. 5 is a cross-sectional view of the VV cut surface of FIG.
  • the fine particles 11 to be collected, the first liquid 12, and the droplet 13 which is the fine particles 11 covered with the first liquid 12 are also shown.
  • the fine particle collecting device 100 collects fine particles 11 from a gas (also referred to as aerosol) containing fine particles 11. At this time, the fine particle collecting device 100 classifies the fine particles 11 into first fine particles 11a and second fine particles 11b smaller than the first fine particles 11a. That is, the fine particle collecting device 100 distinguishes and collects the first fine particles 11a and the second fine particles 11b having different sizes from each other. The first fine particles 11a and the second fine particles 11b collected by the fine particle collecting device 100 are individually analyzed by an analyzer (not shown).
  • the fine particles 11 may contain a target substance.
  • the target substance may be, for example, an influenza virus.
  • the first fine particle 11a may be droplets (particle size of about 5 micrometers) that may contain influenza virus
  • the second fine particles 11b may be droplet nuclei (particle diameter of about 0.5 micrometers). There may be.
  • the target substance is not limited to influenza virus.
  • the target substance may be another virus or a living body (for example, a bacterium) other than the virus. Further, the target substance does not have to be a living body, and may be an environmental pollutant, an allergen, or the like.
  • the fine particle collecting device 100 includes a housing 110, a spraying unit 120, a control unit 130, an input unit 131, a power source 140, a first discharge port 161 and a first. It includes two discharge ports 162 and a first sensor 132. Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the fine particle collecting device 100 includes a second sensor 133, a fan 141, a transmission 142, and a first filter 150 in the housing 110. Each component of the fine particle collecting device 100 will be described below.
  • the housing 110 includes an upper housing 111 having an intake port 113 and a lower housing 112 having an exhaust port 114. Further, as shown in FIG. 5, the housing 110 has an internal flow path 115 connecting the intake port 113 and the exhaust port 114.
  • the upper housing 111 is an upper portion of the housing 110 and has a cylindrical shape having a diameter smaller than the diameter of the lower housing 112.
  • the lower housing 112 is a lower portion of the housing 110 and has a cylindrical shape having a diameter larger than the diameter of the upper housing 111.
  • the shapes of the upper housing 111 and the lower housing 112 are not limited to the cylindrical shape, and may be, for example, a square cylinder shape.
  • the intake port 113 is an opening formed on the upper surface of the upper housing 111 for sucking outside air into the flow path 115 in the housing 110. As shown in FIGS. 1 and 3, a second filter 1131 can be attached to the intake port 113.
  • the second filter 1131 is a filter that can be attached to and detached from the housing 110.
  • the second filter 1131 is a filter for preventing the fine particles 11 from entering the flow path 115 during cleaning, and is attached to the intake port 113 when cleaning the inside of the housing 110.
  • the second filter 1131 blocks fine particles 11 and particles larger than the fine particles 11.
  • a third filter (not shown) for preventing particles such as dust or dust larger than the fine particles 11 from entering the housing 110. ) May be attached to the intake port 113.
  • the third filter allows the fine particles 11 to pass through and blocks particles larger than the fine particles 11.
  • the exhaust port 114 is an opening formed on the lower surface of the lower housing 112 for discharging gas from the flow path 115 in the housing 110.
  • the gas that has passed through the first filter 150 is discharged from the exhaust port 114.
  • the flow path 115 is formed in the housing 110 across the upper housing 111 and the lower housing 112.
  • the gas sucked from the intake port 113 is discharged from the exhaust port 114 through the flow path 115.
  • the flow path 115 extends along the Z axis, and the flow direction thereof is a negative direction (downward) of the Z axis.
  • the second sensor 133 detects the concentration of fine particles having a particle diameter equal to or larger than a predetermined second particle diameter from the gas sucked into the intake port 113.
  • a light scattering type or light shielding type particle counter can be used as the second sensor 133.
  • the second particle diameter the lower limit of the particle diameter of the fine particles 11 can be used.
  • a value set by the user may be used as the second particle diameter.
  • the second sensor 133 may detect the concentration of fine particles having a particle diameter of the second particle diameter or more and the third particle diameter or less from the gas sucked into the intake port 113.
  • the second sensor 133 can use the concentration of the fine particles 11 in the gas. Can be detected.
  • the second sensor 133 is installed near the intake port 113 of the flow path 115.
  • the second sensor 133 does not have to be installed near the intake port 113.
  • the second sensor 133 may be installed in the vicinity of the exhaust port 114.
  • the second sensor 133 may further function as the first sensor 132. That is, the second sensor 133 may be the first sensor 132.
  • the spraying unit 120 sprays the first liquid 12 on a portion included in the flow path 115 and between the intake port 113 and the first filter 150. That is, the spray unit 120 ejects the mist-like first liquid 12 toward the gas existing at the location. At this time, each of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b collides with the first liquid 12 and is covered with the first liquid 12. As a result, the droplet 13 containing the fine particles 11 is formed.
  • the liquid drop model 13 includes a first droplet 13a containing the first fine particles 11a and a second droplet 13b containing the second fine particles 11b.
  • the first liquid 12 contains the first liquid 12-1 and the first liquid 12-2, the first fine particles 11a are covered with the first liquid 12-1, and the second fine particles 11b are covered with the first liquid 12-2. You may think that.
  • a liquid for analysis of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b can be used as the first liquid 12 sprayed by the spraying unit 120.
  • the liquids for the analysis of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b are the liquid used for the analysis, the liquid that maintains the activity of the target substance contained in the fine particles 11 for the analysis, and the first fine particles 11a for the analysis.
  • the purpose is to dissolve the target substance such as physiological saline, PBS buffer, EDTA buffer, or bicarbonate buffer as the first liquid 12, or to store the target substance.
  • a liquid containing a substance that specifically binds to a virus and emits magnetism or fluorescence can be used.
  • the first liquid 12 does not have to be a liquid for analyzing the fine particles 11, and may be, for example, pure water.
  • the spraying unit 120 can also spray the second liquid.
  • a cleaning liquid for cleaning the first filter 150 and the flow path 115 in the housing 110 can be used.
  • the spray unit 120 does not have to spray the second liquid.
  • the spray unit 120 has a sprayer 121 and a tank 122.
  • the sprayer 121 is connected to the tank 122 and sprays the liquid stored in the tank 122 into the flow path 115.
  • the method of spraying the liquid by the sprayer 121 is not particularly limited.
  • the tank 122 may individually store both the first liquid 12 and the second liquid.
  • the sprayer 121 may switch between the first liquid 12 and the second liquid for spraying, for example, based on a control signal from the control unit 130 or an operation of the user.
  • the tank 122 may be replaceable.
  • the tank 122 may include a tank in which the first liquid 12 is stored and a tank in which the second liquid is stored, and the tank in which the first liquid 12 is stored may be replaced as needed. , The tank in which the second liquid is stored may be replaced as needed.
  • the first filter 150 is arranged in the flow path 115 on the downstream side of the spray portion 120, and is rotatably supported around the R axis parallel to the Z axis.
  • the first filter 150 has a cylindrical filter portion 151 and a shaft 152 penetrating the filter portion 151.
  • the shaft 152 is connected to the power source 140 via a transmission 142.
  • the filter unit 151 rotates together with the shaft 152.
  • a fiber member or a porous member through which the fine particles 11 can pass can be used as the filter unit 151.
  • the droplet 13 flowing through the flow path 115 together with the gas collides with the first filter 150 and receives a force in a direction away from the R axis.
  • the force increases and the speed in the direction away from the R axis increases. That is, the larger the size of the droplet 13, the more the droplet 13 separates from the first filter 150 on the upstream side and reaches the wall surface of the flow path 115 on the upstream side.
  • the first liquid drop 13a containing the first fine particles 11a heads toward the first collection port 116 on the upstream side
  • the second liquid drop 13b containing the second fine particles 11b is directed to the second collection port on the downstream side. Heading to 117.
  • the first collection port 116 is an opening formed on the wall surface of the flow path 115 facing the first filter 150 and for collecting the first fine particles 11a covered with the first liquid 12. That is, the first liquid drop model 13a is collected at the first collection port 116.
  • the first collection port 116 surrounds the first filter 150 in a band shape.
  • the first collection port is considered to be an opening for collecting the first fine particles 11a covered with the liquid contained in the first liquid, which has passed through the portion included in the first filter 150 from the flow path 115. You may.
  • the second collection port 117 is formed on the wall surface of the flow path 115 facing the first filter 150 on the downstream side of the first collection port 116, and collects the second fine particles 11b covered with the first liquid 12. It is an opening to do. That is, the second liquid drop model 13b is collected at the second collection port 117.
  • the second collection port 117 surrounds the first filter 150 in a band shape. It is considered that the second collection port is an opening for collecting the second fine particles 11b covered with the liquid contained in the first liquid, which has passed through the portion included in the first filter 150 from the flow path 115. You may.
  • the first collection port 116 and the second collection port 117 are adjacent to each other along the Z axis without a gap, but the present invention is not limited to this.
  • the first collection port 116 and the second collection port 117 may be arranged at intervals along the Z axis.
  • the first collection port 116 and the second collection port 117 do not have to completely surround the first filter 150. That is, the shapes of the first collection port 116 and the second collection port 117 are not limited to the band shape.
  • the first holding unit 163 holds the first fine particles 11a collected by the first collecting port 116 in the first liquid 12.
  • the first holding portion 163 is provided at the tip end portion of the first duct 118 connected to the first collecting port 116.
  • the first duct 118 is arranged outside the second duct 119 and extends from the first collection port 116 to the lower part of the lower housing 112.
  • the plurality of first liquid drops 13a collected by the first collection port 116 aggregate and flow downward in the first duct 118 by their own weight and reach the first holding portion 163.
  • the second holding unit 164 holds the second fine particles 11b collected by the second collecting port 117 in the first liquid 12.
  • the second holding portion 164 is provided at the tip end portion of the second duct 119 connected to the second collecting port 117.
  • the second duct 119 surrounds the outside of the flow path 115 and extends from the second collection port 117 to the lower part of the lower housing 112.
  • the plurality of second liquid drops 13b collected by the second collection port 117 aggregate and flow downward in the second duct 119 by their own weight and reach the second holding portion 164.
  • the first duct 118 and the second duct 119 may be separate ducts, or may be configured by providing a partition in one flared duct. Further, the fine particle collecting device 100 does not have to include the first holding portion 163 and the second holding portion 164. In this case, the first collection port 116 and the second collection port 117 may be directly connected to the first discharge port 161 and the second discharge port 162, respectively.
  • the first discharge port 161 discharges the first fine particles 11a and the first liquid 12 collected by the first collection port 116 to the outside of the housing 110. Specifically, the first discharge port 161 is connected to the first holding portion 163 and discharges the first fine particles 11a and the first liquid 12 held in the first holding portion 163.
  • the second discharge port 162 discharges the second fine particles 11b and the first liquid 12 collected by the second collection port 117 to the outside of the housing 110. Specifically, the second discharge port 162 is connected to the second holding portion 164 and discharges the second fine particles 11b and the first liquid 12 held in the second holding portion 164.
  • first discharge port 161 and the second discharge port 162 may be directly connected to an analyzer (not shown).
  • the first fine particles 11a and the first liquid 12 held by the first holding unit 163 are sent to the analyzer via the first discharge port 161 and held by the second holding unit 164.
  • the fine particles 11b and the first liquid 12 are sent to the analyzer via the second discharge port 162.
  • the power source 140 rotates the first filter 150 around the R axis. Further, the power source 140 rotates the fan 141 around the R axis.
  • the power source 140 is controlled by the control unit 130.
  • As the power source 140 for example, an electric motor can be used.
  • the power source 140 is attached to the lower surface of the lower housing 112, but the attachment position of the power source 140 is not limited to this.
  • the fan 141 is a blower that generates an air flow in the negative direction of the Z axis that sucks gas from the intake port 113 into the flow path 115 and discharges the gas that has passed through the flow path 115 from the exhaust port 114.
  • the fan 141 is connected to a shaft 140a extending from the power source 140 and rotates about the R axis.
  • the axis that rotates the first filter 150 and the axis that rotates the fan 141 may be different and parallel to each other. Power sources for rotating these two shafts may be provided separately.
  • the transmission 142 is connected between the fan 141 and the first filter 150, and shifts the rotation of the shaft 140a extending from the power source 140.
  • the transmission 142 can switch between multiple gear ratios. The selection of the gear ratio may be performed by the control unit 130 described later.
  • the first sensor 132 detects fine particles having a predetermined particle diameter equal to or larger than the first particle diameter from the gas discharged from the exhaust port 114.
  • a light scattering type or light shielding type particle counter can be used as the first particle diameter.
  • the first particle diameter for example, the lower limit of the particle diameter of the fine particles 11 can be used. In this case, the first sensor 132 detects the fine particles 11 that could not be collected by the fine particle collecting device 100.
  • the first sensor 132 is installed near the exhaust port 114 on the lower surface of the lower housing 112.
  • the control unit 130 controls the rotation speed of the first filter 150 by controlling the power source 140.
  • the control unit 130 controls the rotation speeds of the first filter 150 and the fan 141 by controlling the power source 140 and the transmission 142.
  • control unit 130 controls the rotation speed of the first filter 150 based on the input from the user to the input unit 131. Further, the control unit 130 controls the rotation speed of the first filter 150 based on the output signal of the first sensor 132. The details of the control in the control unit 130 will be described later using the flowchart of FIG.
  • control unit 130 is arranged below the input unit 131 in FIG. 3, the position of the control unit 130 is not limited to this.
  • the input unit 131 receives input of information regarding the sizes of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b from the user.
  • the size for example, the boundary size (for example, particle diameter) of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b is used.
  • information regarding the size information for identifying the types of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b (for example, droplets and droplet nuclei) may be used.
  • the input unit 131 may further receive input of information regarding the wind speed in the flow path 115 from the user.
  • a touch display is adopted as the input unit 131, but the present invention is not limited to this.
  • the input unit 131 may be, for example, a mechanical button, a mechanical dial, or the like.
  • the input unit 131 does not have to be included in the fine particle collecting device 100.
  • the input from the user may be received by an information terminal (for example, a smartphone or a tablet computer).
  • the fine particle collecting device 100 may include a communication unit for receiving information regarding the sizes of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b from the information terminal.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the fine particle collecting device 100 according to the first embodiment.
  • the control unit 130 acquires the wind velocity and the particle size from the user via the input unit 131 (S101). Then, the control unit 130 starts the rotation of the fan 141 based on the acquired wind speed and particle size (S102). For example, the control unit 130 rotates the fan 141 by rotating the power source 140 at a rotation speed corresponding to the acquired wind speed. At this time, the control unit 130 does not rotate the first filter 150 by disconnecting the transmission 142.
  • the control unit 130 determines whether or not the standby mode is set (S103).
  • the standby mode is a mode for waiting for the collection of the fine particles 11 until the gas containing the fine particles 11 is sucked. Specifically, in the standby mode, the rotation of the first filter 150 and the spraying by the spraying unit 120 are stopped, and the fan 141 is rotated.
  • the control unit 130 determines whether or not the concentration of the fine particles detected by the second sensor 133 is equal to or higher than the threshold concentration (S104).
  • the threshold concentration for example, an empirically or experimentally predetermined concentration can be used.
  • step S104 is repeated.
  • the control unit 130 releases the standby mode (S105).
  • the control unit 130 may record the date and time or the time when the standby mode is released. The recorded date and time or time may be referred to by the user, for example, via the input unit 131.
  • control unit 130 starts the rotation of the first filter 150 and the spraying by the spray unit 120 (S106). Specifically, the control unit 130 controls the transmission 142 to rotate the first filter 150 at a rotation speed corresponding to the wind speed and the particle size acquired in step S101. Further, the control unit 130 causes the spray unit 120 to spray the first liquid 12.
  • the control unit 130 determines whether or not the first sensor 132 has detected fine particles in the exhaust gas (S107). Here, when the first sensor 132 detects fine particles (Yes in S107), the control unit 130 increases the rotation speed of the first filter 150 (S108). On the other hand, when the first sensor 132 does not detect fine particles (No in S107), the control unit 130 skips step S108 and maintains the rotation speed of the first filter 150.
  • control unit 130 determines whether or not to end the operation of the fine particle collecting device 100 (S109). For example, the control unit 130 may determine that the operation is terminated when a predetermined time has elapsed after the standby mode is released. If it is determined that the operation is not completed (No in S109), the process returns to step S107.
  • control unit 130 stops the rotation of the fan 141 and the first filter 150 and the spraying by the spraying unit 120 (S110), and ends the process.
  • the fine particle collecting device 100 includes a housing 110 having an intake port 113 and an exhaust port 114, and an internal flow path 115 connecting the intake port 113 and the exhaust port 114.
  • a fan 141 that is rotatable around the R axis by generating an air flow in the flow path 115 that sucks a gas containing the first fine particles 11a and the second fine particles 11b smaller than the first fine particles 11a from the intake port 113 into the flow path 115.
  • the first liquid 12 is sprayed onto the first portion contained in the flow path 115, the first fine particles 11a are covered with the liquid contained in the first liquid, and the second fine particles 11b are covered with the liquid contained in the first liquid.
  • a spray portion 120 that covers, a first filter 150 that is located between the first location and the exhaust port 114 and is rotatably supported around the R axis, a power source 140 that rotates the first filter 150, and a flow path. From the first collection port 116 for collecting the first fine particles 11a covered with the liquid contained in the first liquid 12 through the second portion included in the first filter 150 from 115, and from the flow path 115. A second collection port 117 for collecting the second fine particles 11b covered with the liquid contained in the first liquid 12 is provided through the third location included in the first filter 150, and the second location is the second location. It can be between one and a third location.
  • the first fine particles 11a and the second fine particles 11b can be covered with the first liquid 12 by the spray unit 120, and the first fine particles 11a and the second fine particles 11b can be collected by the first filter 150. Therefore, the fine particle collecting device 100 does not have to include all of the heating means, the heating / humidifying means, the cooling / humidifying means, the cooling means, and the reheating means, and realizes miniaturization of the device, energy saving, and high speed of collection. be able to.
  • the fine particle collecting device 100 can collect the first fine particles 11a and the second fine particles 11b by rotating the first filter 150. Therefore, the fine particle collecting device 100 can reduce the pressure loss as compared with the separation based on the inertial collision, and can realize energy saving. Further, the fine particle collecting device 100 can reduce the device size or pressure loss as compared with the filtration using a stationary membrane filter, and can realize miniaturization or energy saving. In addition, clogging of the first filter 150 can be suppressed, and the frequency of cleaning and replacement of the filter can be reduced.
  • the fine particle collecting device 100 can separately collect the first fine particles 11a and the second fine particles 11b at the first collecting port 116 and the second collecting port 117. Therefore, it becomes easy to analyze the first fine particles 11a and the second fine particles 11b individually, and the analysis accuracy can be improved.
  • the fine particle collecting device 100 can cover the first fine particles 11a and the second fine particles 11b with the first liquid 12 by the spraying unit 120. Therefore, by increasing the particle size of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b, the efficiency of collection by the filter can be improved and drying can be prevented.
  • the target contained in the first fine particles 11a and the second fine particles 11b When a substance is a living body, the living body can be protected. As a result, the target substance can be effectively detected, and the analysis accuracy of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b can be improved.
  • first fine particles 11a and the second fine particles 11b can be covered with the first liquid 12 by spraying, and the amount of the first liquid 12 used can be suppressed so that the first fine particles 11a and the second fine particles 11b can be contained in the first liquid 12. Can be collected in high concentration. As a result, it is possible to improve the analysis accuracy of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b and shorten the analysis time.
  • the fine particle collecting device 100 further collects the liquid contained in the first fine particles 11a collected by the first collecting port 116 and the first liquid 12 covering the first fine particles in the housing 110.
  • the discharge port 162 and the like can be provided.
  • the first fine particles 11a and the second fine particles 11b can be individually discharged from the first discharge port 161 and the second discharge port 162, respectively.
  • the first discharge port 161 and the second discharge port 162 are connected to the analyzer, it becomes possible to analyze the collected first fine particles 11a and second fine particles 11b in real time.
  • the first liquid can be a liquid for analysis of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b.
  • the first fine particles 11a and the second fine particles 11b can be collected together with the first liquid 12 for the analysis of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b, and the first fine particles 11a and the second fine particles 11b can be collected. It is possible to improve the efficiency of the analysis and / or the accuracy of the analysis. For example, if the first liquid 12 is a liquid used for analysis, the step of allowing the first liquid 12 to act on the first fine particles 11a and the second fine particles 11b at the time of analysis can be omitted to improve the efficiency of analysis. Can be done.
  • the first liquid 12 is a liquid for maintaining the activity of the living body contained in the first fine particles 11a and the second fine particles 11b
  • the first fine particles 11a and the second fine particles 11a and the second fine particles are maintained in a state where the activity of the living body is maintained.
  • 11b can be collected and the analysis accuracy can be improved.
  • the fine particle collecting device 100 further provides a second filter 1131 that can be attached to and detached from the intake port 113 in order to prevent the first fine particles 11a and the second fine particles 11b from entering the flow path 115.
  • the spraying unit 120 can spray the second liquid for cleaning the first filter 150 and the flow path 115 when the second filter 1131 is attached.
  • the fine particle collecting device 100 can clean the first filter 150 and the flow path 115 by changing the liquid to be sprayed. Therefore, the first fine particles 11a and the second fine particles 11b remaining in the first filter 150 can be removed, and clogging of the first filter 150 during continuous use can be suppressed. In addition, contamination can be suppressed when a plurality of collections and a plurality of analyzes are performed at different times.
  • the fine particle collecting device 100 is the first.
  • the filter 150 and the flow path 115 can be efficiently cleaned.
  • the fine particle collecting device 100 can further include a control unit 130 that controls the rotation speed of the first filter 150.
  • the fine particle collecting device 100 can change the rotation speed of the first filter 150, the fine particles 11 are collected and classified according to the size of the fine particles 11 and the speed of the air flow in the flow path 115. It is possible to improve the collection efficiency of the fine particles 11.
  • the fine particle collecting device 100 further includes an input unit 131 that receives input of information regarding the sizes of the first fine particle 11a and the second fine particle 11b from the user, and the control unit 130 is based on the input. Therefore, the rotation speed of the first filter 150 can be controlled.
  • the rotation speed of the first filter 150 can be controlled according to the sizes of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b, and the fine particles 11 contained in the gas can be separated into the first fine particles 11a and the second fine particles 11b. In addition, it can be classified more accurately. Further, the user can arbitrarily input information regarding the sizes of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b via the input unit 131, and the fine particle collecting device 100 can improve the convenience of the user. it can.
  • the fine particle collecting device 100 further detects fine particles having a particle diameter equal to or larger than a predetermined first particle diameter from the gas discharged from the exhaust port 114, and the first sensor 132.
  • the control unit 130 can increase the rotation speed of the first filter 150 when the first sensor 132 detects fine particles.
  • the fine particle collecting device 100 increases the rotation speed of the first filter 150 to prevent the fine particles from passing through the first filter 150. Can be done. Therefore, the fine particle collecting device 100 can reduce the collection omission of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b.
  • the fine particle collecting device 100 further detects the concentration of fine particles having a particle diameter equal to or larger than a predetermined second particle diameter from the gas sucked into the intake port 113.
  • the control unit 130 has a standby mode in which the rotation of the first filter 150 and the spraying by the spray unit 120 are stopped and the fan 141 is rotated, and the fine particles detected by the second sensor 133 in the standby mode are provided.
  • the concentration is equal to or higher than the threshold concentration
  • the standby mode can be canceled and the rotation of the first filter 150 and the spraying by the spraying unit 120 can be started.
  • the concentration of fine particles in the gas is low, wasteful consumption of the first liquid 12 and energy can be suppressed by the standby mode.
  • the collection by the fine particle collecting device 100 can be started in accordance with the generation.
  • the present embodiment is mainly different from the first embodiment in that the fine particle collecting device includes a humidifying portion and a cooling portion instead of the spraying portion.
  • the present embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8 focusing on the differences from the first embodiment.
  • FIG. 7 is a front view of the fine particle collecting device 200 according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the fine particle collecting device 200 according to the second embodiment.
  • the fine particle collecting device 200 according to the present embodiment includes a control unit 210 instead of the control unit 130, and a humidifying unit 220 and a cooling unit 230 instead of the spraying unit 120. That is, in the present embodiment, instead of spraying by the spraying unit 120, humidification by the humidifying unit 220 and cooling by the cooling unit 230 are performed. Further, the particle collecting device 200 includes a humidity sensor 240.
  • the control unit 210 controls at least one of the rotation speed of the first filter 150 and the cooling amount of the cooling unit 230.
  • the control unit 210 controls at least one of the rotation speed of the first filter 150 and the cooling amount of the cooling unit 230 based on the information regarding the sizes of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b from the input unit 131. May be good.
  • the control unit 210 may increase at least one of the rotation speed of the first filter 150 and the cooling amount of the cooling unit 230 when the first sensor 132 provided in the exhaust port 114 detects fine particles. ..
  • control unit 210 may have a standby mode in which the rotation of the first filter 150, the humidification by the humidifying unit 220, and the cooling by the cooling unit 230 are stopped, and the fan 141 is rotated.
  • the control unit 210 releases the standby mode, rotates the first filter 150, and humidifies the humidifying unit 220. And cooling by the cooling unit 230 may be started.
  • the humidifying section 220 humidifies the gas in the flow path 115. Further, the humidifying unit 220 may adjust the humidification amount based on the humidity measured by the humidity sensor 240 described later. For example, the humidifying unit 220 may increase the amount of humidification as the measured humidity is lower.
  • the humidifying section 220 may humidify the gas in the region included in the first portion included in the flow path 115.
  • the first location is a part of the flow path 115, and the Z-axis coordinate range of the humidifier 221 and the Z-axis coordinate range of the first location may be the same.
  • the humidifying section 220 includes a humidifier 221 and a tank 222 for storing a liquid 22 (for example, water).
  • the humidifier 221 is connected to the tank 222 and humidifies the gas using the liquid 22 stored in the tank 222.
  • the method of humidifying the gas with the humidifier 221 is not particularly limited.
  • the cooling unit 230 is arranged on the downstream side of the humidifying unit 220, and cools the gas humidified by the humidifying unit 220.
  • the method for cooling the gas by the cooling unit 230 is not particularly limited, but the gas can be cooled by, for example, heat exchange with cold water.
  • the cooling unit 230 may cool the gas humidified by the humidifying unit 220 in the region included in the second location included in the flow path 115.
  • the second location is a part of the flow path 115, and the Z-axis coordinate range of the cooling unit 230 and the Z-axis coordinate range of the second location may be the same.
  • the humidity sensor 240 is arranged on the upstream side of the humidifying unit 220 and measures the humidity of the gas sucked from the intake port 113.
  • the measured humidity information is sent to, for example, the control unit 130 and / or the humidification unit 220.
  • the method for measuring humidity by the humidity sensor 240 is not particularly limited.
  • the same droplet 13 as in the first embodiment is formed by the principle of nuclear condensation. After that, the droplet 13 is classified into a first droplet 13a containing the first fine particles 11a and a second droplet 13b containing the second fine particles 11b by the first filter 150 as in the first embodiment. ..
  • the particle collecting device 200 includes a housing 110 having an intake port 113 and an exhaust port 114, and an internal flow path 115 connecting the intake port 113 and the exhaust port 114.
  • a fan 141 that is rotatable around the R axis by generating an air flow in the flow path 115 that sucks a gas containing the first fine particles 11a and the second fine particles 11b smaller than the first fine particles 11a into the flow path 115 from the intake port 113.
  • the humidifying section 220 that humidifies the gas in the region included in the first location included in the flow path 115, and the gas humidified by the humidifying section 220 in the region included in the second location included in the flow path 115 is cooled.
  • the first which is located between the cooling unit 230 that covers the first fine particles 11a with the liquid and the second fine particles 11b with the liquid 22, and the second portion and the exhaust port 113, and is rotatably supported around the R axis.
  • the first location can be between the intake port 113 and the second location, and the third location can be between the second and fourth locations.
  • the first fine particles 11a and the second fine particles 11b can be covered with the liquid 22 by the humidifying section 220 and the cooling section 230, and the first fine particles 11a and the second fine particles 11b can be collected by the first filter 150. Therefore, the fine particle collecting device 100 does not have to include all of the heating means, the heating / humidifying means, the cooling / humidifying means, the cooling means, and the reheating means, and realizes miniaturization of the device, energy saving, and high speed of collection. be able to.
  • the fine particle collecting device 200 can collect the first fine particles 11a and the second fine particles 11b by rotating the first filter 150. Therefore, the fine particle collector 200 can reduce the pressure loss as compared with the separation based on the inertial collision, and can realize energy saving. Further, the fine particle collecting device 200 can reduce the device size or pressure loss as compared with the filtration using a filter, and can realize miniaturization or energy saving. In addition, clogging of the first filter 150 can be suppressed, and the frequency of cleaning and replacement of the filter can be reduced.
  • the fine particle collecting device 200 can separately collect the first fine particles 11a and the second fine particles 11b at the first collecting port 116 and the second collecting port 117. Therefore, it becomes easy to analyze the first fine particles, the first fine particles 11a, and the second fine particles 11b individually, and the analysis accuracy can be improved.
  • the fine particle collecting device 200 can cover the first fine particles 11a and the second fine particles 11b with the liquid 22 by the humidifying section 220 and the cooling section 230. Therefore, by increasing the particle size of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b, the efficiency of collection by the filter can be improved and drying can be prevented.
  • the target contained in the first fine particles 11a and the second fine particles 11b When a substance is a living body, the living body can be protected. As a result, the target substance can be effectively detected, and the analysis accuracy of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b can be improved.
  • first fine particles 11a and the second fine particles 11b can be covered with the liquid 22 by humidification and cooling, and the amount of the liquid 22 used can be suppressed to capture the first fine particles 11a and the second fine particles 11b in the liquid 22 at a high concentration. Can be gathered. As a result, it is possible to improve the analysis accuracy of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b and shorten the analysis time.
  • the fine particle collecting device 200 further discharges the first fine particles 11a collected by the first collecting port 116 and the liquid 22 covering the first fine particles to the outside of the housing 110.
  • a discharge port 161 and a second discharge port 162 for discharging the second fine particles 11b collected by the second collection port 117 and the liquid 22 covering the second fine particles to the outside of the housing 110 can be provided.
  • the first fine particles 11a and the second fine particles 11b can be individually discharged from the first discharge port 161 and the second discharge port 162, respectively.
  • the first discharge port 161 and the second discharge port 162 are connected to the analyzer, it becomes possible to analyze the collected first fine particles 11a and second fine particles 11b in real time.
  • the fine particle collecting device 200 can further include a control unit 210 that controls at least one of the rotation speed of the first filter 150 and the cooling amount of the cooling unit 230.
  • the fine particle collecting device 200 can change the rotation speed of the first filter 150 and / or the cooling amount of the cooling unit 230, the size of the fine particles 11 and the speed of the airflow in the flow path 115 can be adjusted.
  • the fine particles 11 can be collected and classified accordingly, and the collection efficiency of the fine particles 11 can be improved.
  • the fine particle collecting device 200 further includes an input unit 131 that receives input of information regarding the sizes of the first fine particle 11a and the second fine particle 11b from the user, and the control unit 210 is based on the input. Therefore, at least one of the rotation speed of the first filter 150 and the cooling amount of the cooling unit 230 can be controlled.
  • the rotation speed of the first filter 150 and / or the cooling amount of the cooling unit 230 can be controlled according to the sizes of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b, and the fine particles 11 contained in the gas can be controlled. It can be classified into the first fine particles 11a and the second fine particles 11b more accurately. Further, the user can arbitrarily input information regarding the sizes of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b via the input unit 131, and the fine particle collecting device 200 can improve the convenience of the user. it can.
  • the fine particle collecting device 200 further detects fine particles having a particle diameter equal to or larger than a predetermined first particle diameter from the gas discharged from the exhaust port 114, and the first sensor 132.
  • the control unit 210 can increase at least one of the rotation speed of the first filter 150 and the cooling amount of the cooling unit 230 when the first sensor 132 detects fine particles.
  • the fine particle collecting device 100 increases the rotation speed of the first filter 150 and / or increases the cooling amount of the cooling unit 230 to increase the liquid.
  • the size of the droplet 13 can be increased to prevent the fine particles 11 from passing through the first filter 150. Therefore, the fine particle collecting device 100 can reduce the collection omission of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b.
  • the fine particle collecting device 200 further detects the concentration of fine particles having a particle diameter equal to or larger than a predetermined second particle diameter from the gas sucked into the intake port 113.
  • the control unit 210 has a standby mode in which the rotation of the first filter 150, the humidification by the humidifying unit 220, and the cooling by the cooling unit 230 are stopped, and the fan 141 is rotated.
  • the second sensor 133 is provided in the standby mode.
  • the standby mode can suppress wasteful energy consumption.
  • the collection by the fine particle collecting device 100 can be started in accordance with the generation.
  • the fine particle collecting device 200 is further arranged on the upstream side of the humidifying unit 220, and includes a humidity sensor 240 for measuring the humidity of the gas sucked from the intake port 113, and the humidifying unit 220. Can adjust the amount of humidification based on the humidity measured by the humidity sensor 240.
  • the fine particle collecting device 200 can increase the amount of humidification as the humidity of the gas sucked from the intake port 113 is low, and the first droplet 13a and the second fine particle 11b including the first fine particle 11a can be increased.
  • the size of the second droplet 13b containing the above can be stably increased.
  • the fine particle collecting device 200 can improve the collecting efficiency of the first fine particles 11a and the second fine particles 11b.
  • FIG. 9 is a perspective view of the cooling unit 230A of the fine particle collecting device 200 according to the modified example of the second embodiment.
  • the cooling unit 230A cools the gas by swirling the gas in the flow path around an axis parallel to the flow path 115 to cause a pressure difference in the gas.
  • the cooling unit 230A is composed of a blade fan.
  • the blade fan is connected to a shaft 152 that penetrates the filter portion 151 of the first filter 150, and rotates around the R axis together with the filter portion 151. Due to the rotation of the blade fan, the gas in the flow path 115 swirls around the R axis. Then, a centrifugal force is generated in the gas swirling around the R axis, and a pressure difference is generated between the gas on the central side and the gas on the outer peripheral side. As a result, the gas on the center side is adiabatically expanded and cooled. That is, the cooling unit 230A cools the gas by swirling the gas in the flow path around the R axis to cause a pressure difference in the gas. In the cooled central gas, the liquid drops 13 are formed by condensation.
  • the cooling unit 230A is not limited to the blade fan as long as it can swirl the gas around the R axis.
  • the cooling unit 230A may be the wall surface of the flow path 115 that rotates around the R axis.
  • blades may be formed on the wall surface.
  • the cooling unit 230A can cool the gas by swirling the gas in the flow path 115 around the R axis to cause a pressure difference in the gas. it can.
  • the fine particle collecting device 200 can cool the gas by swirling the gas, and can realize the cooling with energy saving by a relatively simple configuration.
  • the cooling unit 230 can share the rotating means with the first filter 150 and / or the fan 141, and realizes simplification and miniaturization of the fine particle collecting device 200. can do.
  • the present embodiment is mainly different from the above-described first and second embodiments in that the first holding portion for holding the first fine particles and the second holding portion for holding the second fine particles are removable.
  • the present embodiment will be described with reference to FIGS. 10 to 11B, focusing on the differences from the first embodiment.
  • FIG. 10 is a front view of the fine particle collecting device 300 according to the third embodiment.
  • FIG. 11A is a plan view of the first holding portion 363 according to the third embodiment.
  • FIG. 11B is a plan view of the second holding portion 364 according to the third embodiment.
  • the fine particle collecting device 300 includes a first holding unit 363 and a second holding unit 364 instead of the first holding unit 163 and the second holding unit 164. Further, the fine particle collecting device 300 does not have to include the first discharge port 161 and the second discharge port 162.
  • the first holding unit 363 holds the first fine particles 11a collected by the first collecting port 116 in the first liquid 12 as in the first embodiment.
  • the first holding portion 363 is detachably provided at the tip end portion of the first duct 118 connected to the first collecting port 116.
  • the second holding unit 364 holds the second fine particles 11b collected by the second collecting port 117 in the first liquid 12 as in the first embodiment.
  • the second holding portion 364 is detachably provided at the tip end portion of the second duct 119 connected to the second collecting port 117.
  • each of the first holding portion 363 and the second holding portion 364 is an annular container in a plan view.
  • the diameter of the first holding portion 363 is larger than the diameter of the second holding portion 364.
  • the first holding portion 363 and the second holding portion 364 are attached and detached from the lower surface of the lower housing 112.
  • the shape and attachment / detachment method of the first holding portion 363 and the second holding portion 364 are not limited to this.
  • each of the first holding portion 363 and the second holding portion 364 may be attached to and detached from the side surface of the lower housing 112.
  • the first holding unit 363 and the second holding unit 364 are applied to the fine particle collecting device 100 according to the first embodiment, but the present invention is not limited to this. That is, the first holding unit 363 and the second holding unit 364 in the present embodiment may be applied to the fine particle collecting device 200 according to the second embodiment or its modified example.
  • the fine particle collecting device 300 further includes the first holding portion 363 that holds the first fine particles 11a collected by the first collecting port 116 in the first liquid 12.
  • a second holding portion 364 for holding the second fine particles 11b collected by the second collecting port 117 in the first liquid 12, and the first holding portion 363 and the second holding portion 364 are housings. It can be attached to and detached from 110.
  • the first holding portion 363 and the second holding portion 364 in which the fine particles are held can be replaced with the empty first holding portion 363 and the second holding portion 364. Therefore, when there is no analyzer near the fine particle collecting device 300, the first holding portion 363 and the second holding portion 364 in which the fine particles are held can be removed and transported to the analyzer. For example, when a long time or a plurality of times of collection is performed at a plurality of points for investigation of environmental pollution caused by cross-border aerosol or automobile exhaust gas, the fine particle collecting device 300 collects fine particles at any place. It is more useful because it can be done.
  • the first filter 150 has one cylindrical filter portion 151, but the present invention is not limited to this.
  • the particle collecting device 100, 200, or 300 may include the first filter 150A shown in FIG. 12A instead of the first filter 150.
  • the first filter 150A includes a plurality of filter portions 151A having a cylindrical shape.
  • the plurality of filter units 151A are arranged apart from each other in the R-axis direction. At this time, the plurality of filter units 151A may be filters having different transmittances from each other. Further, the plurality of filter units 151A may be rotated at different rotation speeds from each other. In FIG. 12A, the number of the plurality of filter units 151A is 2, but it may be 3 or more.
  • the fine particle collecting device 100, 200 or 300 may include the first filter 150B shown in FIG. 12B instead of the first filter 150.
  • the first filter 150B includes a filter unit 151B having a plurality of blades extending in the radial direction.
  • first filters 150, 150A and 150B are examples, and the shape of the first filter is not limited to these.
  • the fine particle collecting device is provided with a control unit, but the control unit may not be provided.
  • the first filter may be rotated at a fixed rotation speed.
  • the particle collecting device does not have to include an input unit, a first sensor, and a second sensor.
  • the first filter and the fan are rotated by a common power source, but the present invention is not limited to this.
  • the first filter and fan may be rotated by separate power sources.
  • the fine particle collector does not have to include a transmission.
  • the fine particle collecting device is provided with two collection ports (first collection port and second collection port), but the number of collection ports is not limited to this. Three or more collection ports may be provided depending on the number of classified fine particles.
  • the fine particle collecting device includes a spraying part or a humidifying part and a cooling part, but if the fine particles can be covered with a liquid when passing through the first filter, the spraying part , The humidifying part and the cooling part may not be provided.
  • FIG. 13 is a graph showing a simulation result of the trajectory of the fine particles passing through the first filter. That is, FIG. 13 shows the loci of the first fine particles and the second fine particles moving at the speed obtained by the above calculation.
  • FIG. 13 shows the loci of the first fine particles 1311 and 1312 and the loci of the second fine particles 1321 and 1322.
  • the locus 1311 shows the locus of the first fine particles that have entered the first filter from a position where the distance from the rotation axis of the first filter is 2.5 [cm].
  • the locus 1312 shows the locus of the first fine particles that have entered the first filter from a position where the distance from the rotation axis of the first filter is 0 [cm].
  • the locus 1321 shows the locus of the second fine particles that have entered the first filter from a position where the distance from the rotation axis of the first filter is 2.5 [cm].
  • the locus 1322 shows the locus of the second fine particles that have entered the first filter from a position where the distance from the rotation axis of the first filter is 0 [cm].
  • the trajectories of the first fine particles and the second fine particles are different, and the positions of the first fine particles and the second fine particles that have entered from the same position are different from those of the first filter.
  • the first fine particles advance from the first filter at a position where the distance in the rotation axis direction is 0.024 m in the locus 1311, and advance from the first filter at a position where the distance in the rotation axis direction is 0.042 m in the locus 1312. .. Therefore, it can be seen that the first collection port may be formed with a distance in the rotation axis direction in the range of 0.024 m to 0.042 m.
  • the second fine particles advance from the first filter at a position where the distance in the rotation axis direction is 0.066 m in the locus 1321, and advance from the first filter at a position where the distance in the rotation axis direction is 0.129 m in the locus 1322. .. Therefore, it can be seen that the second collection port may be formed with a distance in the rotation axis direction in the range of 0.066 m to 0.129 m.
  • the speeds of the first fine particles and the second fine particles depend on the sizes of the first fine particles and the second fine particles and the rotation speed of the first filter. Therefore, by changing the rotation speed of the first filter, the position where the first fine particles and the second fine particles reach the wall surface of the flow path, that is, the position where they separate from the first filter can be changed. That is, the control unit controls the rotation speed of the first filter according to the sizes of the first fine particles and the second fine particles, so that the first fine particles and the second fine particles can be used as the first collection port and the second collection port. Each can be reached effectively.
  • the deceleration of the fine particles in the rotation axis direction due to the collision with the first filter is not considered, but the larger the size of the fine particles, the larger the deceleration. Therefore, if the deceleration is taken into consideration, the first fine particles and the second fine particles are decelerated. Classification will be easier.
  • the present disclosure can be widely used in an apparatus for sampling fine particles from the air.

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Abstract

吸気口及び排気口を有し、吸気口及び排気口をつなぐ流路を内部に有する筐体（１１０）と、気流を流路に発生させ、Ｒ軸回りに回転可能である、ファン（１４１）と、流路に含まれる第１箇所へ第１液体を噴霧する噴霧部（１２０）と、第１箇所と排気口の間に位置し、Ｒ軸回りに回転可能に支持された第１フィルタ（１５０）と、第１フィルタを回転させる動力源（１４０）と、流路から、第１フィルタに含まれる第２箇所を通して、第１液体に含まれる液体で覆われた第１微粒子を捕集するための第１捕集口（１１６）と、流路から、第１フィルタに含まれる第３箇所を通して、第１液体に含まれる液体で覆われた第２微粒子を捕集するための第２捕集口（１１７）と、を備え、第２箇所は第１箇所と第３箇所の間にある、微粒子捕集装置（１００）。

Description

微粒子捕集装置
　本開示は、気体中の微粒子を捕集する微粒子捕集装置に関する。
　従来、核凝縮の原理に基づくガス吸着作用を用いて、汚染空気を浄化することができる空気浄化装置が知られている。例えば、特許文献１の空気浄化装置では、空気の流路に沿って順番に、加熱手段、加熱加湿手段、冷却加湿手段、冷却手段及び再加熱手段が設けられ、さらに、冷却手段の後流側にエリミネータが設けられる。これにより、核凝縮成長過程におけるガス吸着が促進され、有害ガス除去効率を高めることができる。さらに、エリミネータの慣性集塵作用による凝縮水の排出が可能となる。
特開２０００－４２３５０号公報
　しかしながら、前記従来技術では、加熱手段、加熱加湿手段、冷却加湿手段、冷却手段及び再加熱手段により、大量のエネルギーが消費され、かつ、装置の大型化が必要となる。
　そこで、本開示は、小型化、省エネルギー及び捕集の高速化を実現することができる微粒子捕集装置を提供する。
　本開示の一態様に係る微粒子捕集装置は、吸気口及び排気口を有し、前記吸気口及び前記排気口をつなぐ流路を内部に有する筐体と、第１微粒子及び前記第１微粒子よりも小さい第２微粒子を含む気体を前記吸気口から前記流路に吸引する気流を前記流路に発生させ、第１軸回りに回転可能である、ファンと、前記流路に含まれる第１箇所へ第１液体を噴霧し、前記第１液体に含まれる液体で前記第１微粒子を覆い、及び、前記第１液体に含まれる液体で前記第２微粒子を覆う、噴霧部と、前記第１箇所と前記排気口の間に位置し、前記第１軸回りに回転可能に支持された第１フィルタと、前記第１フィルタを回転させる動力源と、前記流路から、前記第１フィルタに含まれる第２箇所を通して、前記第１液体に含まれる液体で覆われた前記第１微粒子を捕集するための第１捕集口と、前記流路から、前記第１フィルタに含まれる第３箇所を通して、前記第１液体に含まれる液体で覆われた前記第２微粒子を捕集するための第２捕集口と、を備え、前記第２箇所は前記第１箇所と前記第３箇所の間にある。
　本開示の一態様に係る微粒子捕集装置は、小型化、省エネルギー及び捕集の高速化を実現することができる。本開示の一態様における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。
図１は、実施の形態１に係る微粒子捕集装置の斜視図 図２は、実施の形態１に係る微粒子捕集装置の正面図 図３は、実施の形態１に係る微粒子捕集装置の平面図 図４は、実施の形態１に係る微粒子捕集装置の分解斜視図 図５は、実施の形態１に係る微粒子捕集装置の断面図 図６は、実施の形態１に係る微粒子捕集装置の動作を示すフローチャート 図７は、実施の形態２に係る微粒子捕集装置の正面図 図８は、実施の形態２に係る微粒子捕集装置の断面図 図９は、実施の形態２の変形例に係る微粒子捕集装置の冷却部の斜視図 図１０は、実施の形態３に係る微粒子捕集装置の正面図 図１１Ａは、実施の形態３における第１保持部の平面図 図１１Ｂは、実施の形態３における第２保持部の平面図 図１２Ａは、他の実施の形態におけるフィルタの斜視図 図１２Ｂは、他の実施の形態におけるフィルタの斜視図 図１３は、第１フィルタを通過する微粒子の軌跡のシミュレーション結果を示すグラフを示す図
　以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
　なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、請求の範囲を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。
　また、以下において、平行及び垂直などの要素間の関係性を示す用語、及び、円筒形状などの要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味を表すのではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する。
　以下の各図において、Ｘ軸及びＹ軸は、水平面上で互いに直交する軸である。Ｚ軸は、水平面に垂直な軸である。Ｚ軸において、正の向きは上向きを表し、負の向きは下向きを表す。
　（実施の形態１）
　以下に、実施の形態１について、図１～図６を参照しながら説明する。
　［微粒子捕集装置の構成］
　まず、本実施の形態に係る微粒子捕集装置１００の構成について、図１～図５を参照しながら具体的に説明する。図１は、実施の形態１に係る微粒子捕集装置１００の斜視図である。図２は、実施の形態１に係る微粒子捕集装置１００の正面図である。図３は、実施の形態１に係る微粒子捕集装置１００の平面図である。図４は、実施の形態１に係る微粒子捕集装置１００の分解斜視図である。図５は、実施の形態１に係る微粒子捕集装置１００の断面図である。具体的には、図５は、図３のＶ－Ｖ切断面における断面図である。なお、図５では、捕集対象となる微粒子１１、第１液体１２、及び第１液体１２に覆われた微粒子１１である液滴１３も表されている。
　微粒子捕集装置１００は、微粒子１１を含む気体（エアロゾルともいう）から微粒子１１を捕集する。このとき、微粒子捕集装置１００は、微粒子１１を、第１微粒子１１ａと、第１微粒子１１ａよりも小さい第２微粒子１１ｂとに分級する。つまり、微粒子捕集装置１００は、互いにサイズが異なる第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを区別して捕集する。微粒子捕集装置１００で捕集された第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂは、分析器（図示せず）で個別に分析される。
　例えば、微粒子１１は、標的物質を含み得る。微粒子１１を分析することにより、微粒子１１中の標的物質が検出される。標的物質としては、例えば、インフルエンザウイルスがあり得る。このとき、第１微粒子１１ａは、インフルエンザウイルスを含み得る飛沫（粒子径が約５マイクロメートル）であってもよく、第２微粒子１１ｂは、飛沫核（粒子径が約０．５マイクロメートル）であってもよい。
　なお、標的物質は、インフルエンザウイルスに限定されない。例えば、標的物質は、他のウイルスであってもよく、ウイルス以外の生体（例えば菌）であってもよい。また、標的物質は、生体でなくてもよく、環境汚染物質又はアレルゲン等であってもよい。
　図１～図３に示すように、微粒子捕集装置１００は、筐体１１０と、噴霧部１２０と、制御部１３０と、入力部１３１と、動力源１４０と、第１排出ポート１６１と、第２排出ポート１６２と、第１センサ１３２と、を備える。また、図４及び図５に示すように、微粒子捕集装置１００は、筐体１１０内に、第２センサ１３３と、ファン１４１と、変速機１４２と、第１フィルタ１５０と、を備える。以下に、微粒子捕集装置１００の各構成要素について説明する。
　筐体１１０は、図１に示すように、吸気口１１３を有する上筐体１１１と、排気口１１４を有する下筐体１１２とからなる。また、図５に示すように、筐体１１０は、吸気口１１３及び排気口１１４をつなぐ流路１１５を内部に有する。
　上筐体１１１は、筐体１１０の上部分であり、下筐体１１２の径よりも小さな径の円筒形状を有する。下筐体１１２は、筐体１１０の下部分であり、上筐体１１１の径よりも大きな径の円筒形状を有する。なお、上筐体１１１及び下筐体１１２の形状は、円筒形状に限定されず、例えば角筒形状であってもよい。
　吸気口１１３は、筐体１１０内の流路１１５に外気を吸引するために上筐体１１１の上面に形成された開口である。図１及び図３に示すように、吸気口１１３には、第２フィルタ１１３１を取り付けることができる。
　第２フィルタ１１３１は、筐体１１０に着脱可能なフィルタである。第２フィルタ１１３１は、洗浄中に微粒子１１の流路１１５への進入を防ぐためのフィルタであり、筐体１１０内を洗浄するときに吸気口１１３に装着される。第２フィルタ１１３１は、微粒子１１及び微粒子１１よりも大きな粒子を遮断する。
　なお、微粒子１１を捕集するときには、第２フィルタ１１３１の代わりに、微粒子１１よりも大きな、塵または埃などの粒子が筐体１１０内へ侵入することを防ぐための第３フィルタ（図示せず）が吸気口１１３に装着されてもよい。第３フィルタは、微粒子１１を通過させ、微粒子１１よりも大きな粒子を遮断する。
　排気口１１４は、筐体１１０内の流路１１５から気体を排出するために下筐体１１２の下面に形成された開口である。排気口１１４からは、第１フィルタ１５０を通過した気体が排出される。
　流路１１５は、筐体１１０内で上筐体１１１及び下筐体１１２にまたがって形成される。
　吸気口１１３から吸引された気体は、流路１１５を通って、排気口１１４から排出される。図５では、流路１１５は、Ｚ軸に沿って延びており、その流れ方向は、Ｚ軸の負の向き（下向き）である。
　第２センサ１３３は、吸気口１１３に吸引された気体から予め定められた第２粒子径以上の粒子径を有する微粒子の濃度を検出する。第２センサ１３３としては、例えば、光散乱方式または光遮蔽方式のパーティクルカウンターを用いることができる。第２粒子径としては、微粒子１１の粒子径の下限値を用いることができる。第２粒子径としては、ユーザによって設定された値が用いられてもよい。
　なお、第２センサ１３３は、吸気口１１３に吸引された気体から第２粒子径以上第３粒子径以下の粒子径を有する微粒子の濃度を検出してもよい。ここで、第２粒子径として粒子１１の粒子径の下限値、及び、第３粒子径として微粒子１１の粒子径の上限値が用いられれば、第２センサ１３３は、気体中の微粒子１１の濃度を検出することができる。
　図５では、第２センサ１３３は、流路１１５の吸気口１１３近傍に設置されている。なお、第２センサ１３３は、吸気口１１３近傍に設置されなくてもよい。例えば、第２センサ１３３は、排気口１１４近傍に設置されてもよい。その場合、第２センサ１３３は、さらに第１センサ１３２として機能してもよい。つまり、第２センサ１３３は、第１センサ１３２であってもよい。
　噴霧部１２０は、図５に示すように、流路１１５に含まれる箇所であって、かつ、吸気口１１３と第１フィルタ１５０の間の箇所へ第１液体１２を噴霧する。つまり、噴霧部１２０は、ミスト状の第１液体１２を当該箇所に存在する気体に向けて噴出する。このとき、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂの各々は、第１液体１２と衝突し、第１液体１２に覆われる。その結果、微粒子１１を内包する液滴１３が形成される。液滴１３は、第１微粒子１１ａを含む第１液滴１３ａと、第２微粒子１１ｂを含む第２液滴１３ｂとを含む。
　第１液体１２は第１液体１２－１、第１液体１２－２を含み、第１微粒子１１ａは第１液体１２－１で覆われ、第２微粒子１１ｂは第１液体１２－２で覆われると考えてもよい。
　噴霧部１２０が噴霧する第１液体１２としては、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂの分析のための液体を用いることができる。第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂの分析のための液体とは、分析に用いられる液体、分析のために微粒子１１に含まれる標的物質の活性を維持する液体、分析のために第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂに含まれる標的物質に標識等を付与する液体、分析のために微粒子１１に含まれる標的物質を保護する液体、又は、それらの任意の組合せを意味する。例えば標的物質がインフルエンザウイルスである場合、第１液体１２として、例えば生理食塩水、ＰＢＳ緩衝液、ＥＤＴＡ緩衝液、重炭酸緩衝液といった標的物質を溶解すること、または標的物質を保存することを目的とした液体、あるいはウイルスに特異的に結合して磁性または蛍光を発する物質を含む液体等を用いることができる。なお、第１液体１２は、微粒子１１の分析のための液体でなくてもよく、例えば純水であってもよい。
　さらに、噴霧部１２０は、第２液体を噴霧することもできる。噴霧部１２０が噴霧する第２液体としては、筐体１１０内の第１フィルタ１５０及び流路１１５を洗浄するための洗浄液を用いることができる。例えば、第２液体として、微粒子１１を溶解する液体を用いれば、筐体１１０内に残留する微粒子１１を効果的に除去することができる。なお、洗浄が不要な場合には、噴霧部１２０は、第２液体を噴霧しなくてもよい。
　図５に示すように、噴霧部１２０は、噴霧器１２１とタンク１２２とを有する。
　噴霧器１２１は、タンク１２２に接続され、タンク１２２に貯留された液体を流路１１５に噴霧する。噴霧器１２１による液体の噴霧方法は、特に限定されない。
　タンク１２２は、第１液体１２及び第２液体の両方を個別に貯留してもよい。この場合、噴霧器１２１は、例えば制御部１３０からの制御信号又はユーザの操作に基づいて、第１液体１２及び第２液体を切り替えて噴霧してよい。また、タンク１２２は、交換可能であってもよい。この場合、タンク１２２は、第１液体１２が貯留されたタンクと第２液体が貯留されたタンクとを含んでもよく、第１液体１２が貯留されたタンクが必要に応じて交換されてもよく、第２液体が貯留されたタンクが必要に応じて交換されてもよい。
　第１フィルタ１５０は、噴霧部１２０よりも下流側で流路１１５内に配置され、Ｚ軸に平行なＲ軸回りに回転可能に支持される。本実施の形態では、第１フィルタ１５０は、円柱形状のフィルタ部１５１と、フィルタ部１５１を貫通するシャフト１５２とを有する。シャフト１５２は、変速機１４２を介して動力源１４０と接続されている。フィルタ部１５１は、シャフト１５２とともに回転する。フィルタ部１５１としては、例えば微粒子１１が通過可能な繊維部材又は多孔質部材等を用いることができる。
　動力源１４０が第１フィルタ１５０を回転させたとき、気体とともに流路１１５を流れる液滴１３は、第１フィルタ１５０と衝突し、Ｒ軸から離れる向きの力を受ける。このとき、液滴１３は、そのサイズが大きいほどフィルタを構成する繊維に衝突する頻度が高くなってＲ軸に沿う動きの速度が減少し、また、そのサイズが大きいほど質量が大きいために遠心力が大きくなってＲ軸から離れる向きの速度が増加する。つまり、液滴１３は、そのサイズが大きいほど、より上流側で第１フィルタ１５０から離脱し、より上流側で流路１１５の壁面に到達する。図５では、第１微粒子１１ａを含む第１液滴１３ａは、上流側の第１捕集口１１６に向かい、第２微粒子１１ｂを含む第２液滴１３ｂは、下流側の第２捕集口１１７に向かっている。
　第１捕集口１１６は、第１フィルタ１５０に対向する流路１１５の壁面に形成され、第１液体１２で覆われた第１微粒子１１ａを捕集するための開口である。つまり、第１捕集口１１６では、第１液滴１３ａが捕集される。本実施の形態では、第１捕集口１１６は、第１フィルタ１５０を帯状に囲っている。第１捕集口は、流路１１５から第１フィルタ１５０に含まれる箇所を通過した、第１液体に含まれる液体で覆われた第１微粒子１１ａ、を捕集するための開口であると考えてもよい。
　第２捕集口１１７は、第１フィルタ１５０に対向する流路１１５の壁面に第１捕集口１１６よりも下流側で形成され、第１液体１２で覆われた第２微粒子１１ｂを捕集するための開口である。つまり、第２捕集口１１７では、第２液滴１３ｂが捕集される。本実施の形態では、第２捕集口１１７は、第１フィルタ１５０を帯状に囲っている。第２捕集口は、流路１１５から第１フィルタ１５０に含まれる箇所を通した、第１液体に含まれる液体で覆われた第２微粒子１１ｂ、を捕集するための開口であると考えてもよい。
　図５では、第１捕集口１１６及び第２捕集口１１７は、Ｚ軸に沿って間隔を空けずに隣接しているが、これに限定されない。例えば、第１捕集口１１６及び第２捕集口１１７は、Ｚ軸に沿って間隔を空けて配置されてもよい。また、第１捕集口１１６及び第２捕集口１１７は、第１フィルタ１５０を完全に囲わなくてもよい。つまり、第１捕集口１１６及び第２捕集口１１７形状は、帯形状に限定されない。
　第１保持部１６３は、第１捕集口１１６で捕集された第１微粒子１１ａを第１液体１２中に保持する。図５では、第１保持部１６３は、第１捕集口１１６とつながる第１ダクト１１８の先端部に設けられている。第１ダクト１１８は、第２ダクト１１９の外側に配置され、第１捕集口１１６から下筐体１１２の下部まで延びている。第１捕集口１１６で捕集された複数の第１液滴１３ａは、凝集して自重で第１ダクト１１８内を下方に流れ、第１保持部１６３に到達する。
　第２保持部１６４は、第２捕集口１１７で捕集された第２微粒子１１ｂを第１液体１２中に保持する。図５では、第２保持部１６４は、第２捕集口１１７とつながる第２ダクト１１９の先端部に設けられている。第２ダクト１１９は、流路１１５の外側を囲っており、第２捕集口１１７から下筐体１１２の下部まで延びている。第２捕集口１１７で捕集された複数の第２液滴１３ｂは、凝集して自重で第２ダクト１１９内を下方に流れ、第２保持部１６４に到達する。
　なお、第１ダクト１１８と第２ダクト１１９とは、別々のダクトであってもよいし、１つのフレア状のダクトに仕切りを設けて構成されてもよい。また、微粒子捕集装置１００は、第１保持部１６３及び第２保持部１６４を備えなくてもよい。この場合、第１捕集口１１６及び第２捕集口１１７は、それぞれ、第１排出ポート１６１及び第２排出ポート１６２に直接接続されてもよい。
　第１排出ポート１６１は、第１捕集口１１６で捕集された第１微粒子１１ａ及び第１液体１２を筐体１１０外へ排出する。具体的には、第１排出ポート１６１は、第１保持部１６３に接続され、第１保持部１６３に保持されている第１微粒子１１ａ及び第１液体１２を排出する。
　第２排出ポート１６２は、第２捕集口１１７で捕集された第２微粒子１１ｂ及び第１液体１２を筐体１１０外へ排出する。具体的には、第２排出ポート１６２は、第２保持部１６４に接続され、第２保持部１６４に保持されている第２微粒子１１ｂ及び第１液体１２を排出する。
　なお、第１排出ポート１６１及び第２排出ポート１６２は、分析器（図示せず）に直接接続されてもよい。この場合、第１保持部１６３で保持されている第１微粒子１１ａ及び第１液体１２は、第１排出ポート１６１を介して分析器に送られ、第２保持部１６４で保持されている第２微粒子１１ｂ及び第１液体１２は、第２排出ポート１６２を介して分析器に送られる。
　動力源１４０は、第１フィルタ１５０をＲ軸回りに回転させる。さらに、動力源１４０は、ファン１４１をＲ軸周りに回転させる。動力源１４０は、制御部１３０によって制御される。動力源１４０としては、例えば電気モータを用いることができる。本実施の形態では、動力源１４０は、下筐体１１２の下面に取り付けられているが、動力源１４０の取り付け位置はこれに限定されない。
　ファン１４１は、吸気口１１３から気体を流路１１５へ吸引するＺ軸の負方向の気流を発生させ、流路１１５を通過した気体を排気口１１４から排出する送風機である。ファン１４１は、動力源１４０から延びるシャフト１４０ａに接続され、Ｒ軸周りに回転する。第１フィルタ１５０を回転させる軸と、ファン１４１を回転させる軸は異なり、かつ平行であってもよい。この２つの軸を回転させる動力源を別々に設けてもよい。
　変速機１４２は、ファン１４１と第１フィルタ１５０との間に接続され、動力源１４０から延びるシャフト１４０ａの回転を変速する。例えば、変速機１４２は、複数のギア比の間で切り替えることができる。ギア比の選択は、後述する制御部１３０によって行われてもよい。
　第１センサ１３２は、排気口１１４から排出される気体から予め定められた第１粒子径以上の粒子径を有する微粒子を検出する。第１センサ１３２としては、例えば、光散乱方式または光遮蔽方式のパーティクルカウンターを用いることができる。第１粒子径としては、例えば、微粒子１１の粒子径の下限値を用いることができる。この場合、第１センサ１３２は、微粒子捕集装置１００で捕集できなかった微粒子１１を検出する。図２及び図５では、第１センサ１３２は、下筐体１１２の下面の排気口１１４近傍に設置されている。
　制御部１３０は、動力源１４０を制御することにより、第１フィルタ１５０の回転速度を制御する。本実施の形態では、制御部１３０は、動力源１４０及び変速機１４２を制御することにより、第１フィルタ１５０及びファン１４１の回転速度を制御する。
　具体的には、制御部１３０は、ユーザからの入力部１３１への入力に基づいて、第１フィルタ１５０の回転速度を制御する。さらに、制御部１３０は、第１センサ１３２の出力信号に基づいて、第１フィルタ１５０の回転速度を制御する。なお、制御部１３０における制御の詳細については、図６のフローチャートを用いて後述する。
　なお、図３では、制御部１３０は、入力部１３１の下に配置されているが、制御部１３０の位置はこれに限定されない。
　入力部１３１は、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂのサイズに関する情報の入力をユーザから受ける。サイズに関する情報としては、例えば、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂの境界サイズ（例えば粒子径）が用いられる。また、サイズに関する情報としては、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂの種類を識別する情報（例えば飛沫及び飛沫核）が用いられてもよい。なお、入力部１３１は、さらに、流路１１５内の風速に関する情報の入力をユーザから受けてもよい。
　本実施の形態では、入力部１３１として、タッチディスプレイが採用されているが、これに限定されない。入力部１３１は、例えば、機械式ボタン又は機械式ダイヤル等であってもよい。
　なお、入力部１３１は、微粒子捕集装置１００に含まれなくてもよい。例えば、ユーザからの入力は、情報端末（例えばスマートフォン又はタブレットコンピュータ等）で受けてもよい。この場合、微粒子捕集装置１００は、情報端末から第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂのサイズに関する情報を受信するための通信部を備えてもよい。
　［微粒子捕集装置の動作］
　次に、以上のように構成された微粒子捕集装置１００の動作について、図６を参照しながら具体的に説明する。図６は、実施の形態１に係る微粒子捕集装置１００の動作を示すフローチャートである。
　まず、制御部１３０は、入力部１３１を介して、ユーザから風速及び粒子サイズを取得する（Ｓ１０１）。そして、制御部１３０は、取得された風速及び粒子サイズに基づいて、ファン１４１の回転を開始する（Ｓ１０２）。例えば、制御部１３０は、取得された風速に対応する回転速度で動力源１４０を回転させることで、ファン１４１を回転させる。このとき、制御部１３０は、変速機１４２の接続を解除することで、第１フィルタ１５０を回転させない。
　ここで、制御部１３０は、スタンバイモードが設定されているか否かを判定する（Ｓ１０３）。スタンバイモードとは、微粒子１１を含む気体が吸引されるまで微粒子１１の捕集を待機するためのモードである。具体的には、スタンバイモードでは、第１フィルタ１５０の回転及び噴霧部１２０による噴霧を停止し、かつ、ファン１４１を回転させる。
　ここで、スタンバイモードが設定されていない場合（Ｓ１０３のＮｏ）、制御部１３０は、以下のステップＳ１０４及びＳ１０５をスキップする。一方、スタンバイモードが設定されている場合（Ｓ１０３のＹｅｓ）、制御部１３０は、第２センサ１３３によって検出された微粒子の濃度が閾値濃度以上であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。閾値濃度としては、例えば経験的又は実験的に予め定められた濃度を用いることができる。
　ここで、検出された微粒子の濃度が閾値濃度以上でない場合（Ｓ１０４のＮｏ）、ステップＳ１０４が繰り返される。一方、検出された微粒子の濃度が閾値濃度以上である場合（Ｓ１０４のＹｅｓ）、制御部１３０は、スタンバイモードを解除する（Ｓ１０５）。このとき、制御部１３０は、スタンバイモードを解除した日時又は時刻を記録してもよい。記録された日時又は時刻は、例えば入力部１３１を介してユーザが参照可能であってもよい。
　続いて、制御部１３０は、第１フィルタ１５０の回転及び噴霧部１２０による噴霧を開始する（Ｓ１０６）。具体的には、制御部１３０は、変速機１４２を制御することで、ステップＳ１０１で取得された風速及び粒子サイズに対応する回転速度で第１フィルタ１５０を回転させる。さらに、制御部１３０は、噴霧部１２０に第１液体１２を噴霧させる。
　制御部１３０は、第１センサ１３２が排気中に微粒子を検出したか否かを判定する（Ｓ１０７）。ここで、第１センサ１３２が微粒子を検出した場合（Ｓ１０７のＹｅｓ）、制御部１３０は、第１フィルタ１５０の回転速度を増加させる（Ｓ１０８）。一方、第１センサ１３２が微粒子を検出しなかった場合（Ｓ１０７のＮｏ）、制御部１３０は、ステップＳ１０８をスキップして、第１フィルタ１５０の回転速度を維持する。
　次に、制御部１３０は、微粒子捕集装置１００の運転を終了するか否かを判定する（Ｓ１０９）。例えば、制御部１３０は、スタンバイモードが解除されてから予め定められた時間が経過した場合に運転を終了すると判定してもよい。運転を終了しないと判定された場合（Ｓ１０９のＮｏ）、ステップＳ１０７に戻る。
　運転を終了すると判定された場合（Ｓ１０９のＹｅｓ）、制御部１３０は、ファン１４１及び第１フィルタ１５０の回転並びに噴霧部１２０による噴霧を停止して（Ｓ１１０）、処理を終了する。
　［効果等］
　以上のように、本実施の形態に係る微粒子捕集装置１００は、吸気口１１３及び排気口１１４を有し、吸気口１１３及び排気口１１４をつなぐ流路１１５を内部に有する筐体１１０と、第１微粒子１１ａ及び第１微粒子１１ａよりも小さい第２微粒子１１ｂを含む気体を吸気口１１３から流路１１５に吸引する気流を流路１１５に発生させ、Ｒ軸回りに回転可能である、ファン１４１と、流路１１５に含まれる第１箇所へ第１液体１２を噴霧して、第１液体に含まれる液体で第１微粒子１１ａを覆い、及び第１液体に含まれる液体で第２微粒子１１ｂを覆う、噴霧部１２０と、第１箇所と排気口１１４の間に位置し、Ｒ軸回りに回転可能に支持された第１フィルタ１５０と、第１フィルタ１５０を回転させる動力源１４０と、流路１１５から、第１フィルタ１５０に含まれる第２箇所を通して、第１液体１２に含まれる液体で覆われた第１微粒子１１ａを捕集するための第１捕集口１１６と、流路１１５から、第１フィルタ１５０に含まれる第３箇所を通して、第１液体１２に含まれる液体で覆われた第２微粒子１１ｂを捕集するための第２捕集口１１７と、を備え、第２箇所は第１箇所と第３箇所の間にあることができる。
　これによれば、噴霧部１２０により第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを第１液体１２で覆い、第１フィルタ１５０により第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを捕集することができる。したがって、微粒子捕集装置１００は、加熱手段、加熱加湿手段、冷却加湿手段、冷却手段及び再加熱手段のすべてを備えなくてもよく、装置の小型化、省エネルギー及び捕集の高速化を実現することができる。
　また、これによれば、微粒子捕集装置１００は、第１フィルタ１５０を回転させることにより、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを捕集することができる。したがって、微粒子捕集装置１００は、慣性衝突に基づく分離よりも圧力損失を減少させることができ、省エネルギーを実現することができる。さらに、微粒子捕集装置１００は、静置されたメンブレンフィルタを用いたろ過よりも装置サイズ又は圧力損失を低減することができ、小型化又は省エネルギーを実現することができる。また、第１フィルタ１５０の目詰まりを抑制することができ、フィルタの洗浄及び交換の頻度を低減することができる。
　また、これによれば、微粒子捕集装置１００は、第１捕集口１１６及び第２捕集口１１７で第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを別々に捕集することができる。したがって、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを個別に分析することが容易となり、分析精度の向上を図ることができる。
　また、これによれば、微粒子捕集装置１００は、噴霧部１２０により第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを第１液体１２で覆うことができる。したがって、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂの粒径の増大により、フィルタによる捕集の効率が向上すると共に、乾燥を防ぐことができ、例えば第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂに含まれる標的物質が生体である場合に当該生体を保護することができる。その結果、標的物質を効果的に検出することが可能となり、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂの分析精度の向上を図ることができる。さらに、噴霧により第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを第１液体１２で覆うことができ、第１液体１２の使用量を抑えて第１液体１２中に第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを高濃度で捕集することができる。その結果、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂの分析精度の向上及び分析時間の短縮を図ることができる。
　また、本実施の形態に係る微粒子捕集装置１００は、さらに、第１捕集口１１６で捕集された第１微粒子１１ａ及び第１微粒子を覆う第１液体１２に含まれる液体を筐体１１０外へ排出する第１排出ポート１６１と、第２捕集口１１７で捕集された第２微粒子１１ｂ及び第２微粒子を覆う第１液体１２に含まれる液体を筐体１１０外へ排出する第２排出ポート１６２と、を備えることができる。
　これによれば、第１排出ポート１６１及び第２排出ポート１６２から、それぞれ第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを個別に排出することができる。例えば、第１排出ポート１６１及び第２排出ポート１６２が分析器と接続されれば、捕集された第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂをリアルタイムに分析することが可能となる。
　また、本実施の形態に係る微粒子捕集装置１００において、第１液体は、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂの分析のための液体とすることができる。
　これによれば、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂの分析のための第１液体１２とともに第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを捕集することができ、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂの分析の効率化及び／又は分析精度の向上等を図ることができる。例えば、第１液体１２が分析に用いられる液体であれば、分析時に第１液体１２を第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂに作用させる工程を省略することができ、分析の効率化を図ることができる。また、第１液体１２が第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂに含まれる生体の活性を維持するための液体であれば、当該生体の活性が維持された状態で第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを捕集することができ、分析精度の向上を図ることができる。
　また、本実施の形態に係る微粒子捕集装置１００は、さらに、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂの流路１１５への進入を防ぐための、吸気口１１３に着脱可能な第２フィルタ１１３１を備え、噴霧部１２０は、第２フィルタ１１３１が装着されたときに、第１フィルタ１５０及び流路１１５を洗浄するための第２液体を噴霧することができる。
　これによれば、微粒子捕集装置１００は、噴霧する液体を変えることで第１フィルタ１５０及び流路１１５を洗浄することができる。したがって、第１フィルタ１５０に残留している第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを除去することができ、連続使用時の第１フィルタ１５０の目詰まりを抑制することができる。また、時間を分けて複数回の捕集及び複数回の分析が行われる場合に、コンタミネーションを抑制することができる。
　また、これによれば、洗浄中に第２フィルタ１１３１によって新たに第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂが流路１１５に進入することを防ぐことができるので、微粒子捕集装置１００は、第１フィルタ１５０及び流路１１５を効率的に洗浄することができる。
　また、本実施の形態に係る微粒子捕集装置１００は、さらに、第１フィルタ１５０の回転速度を制御する制御部１３０を備えることができる。
　これによれば、微粒子捕集装置１００は、第１フィルタ１５０の回転速度を変えることができるので、微粒子１１のサイズ及び流路１１５内の気流の速度等に応じて微粒子１１の捕集及び分級を行うことができ、微粒子１１の捕集効率の向上を図ることができる。
　また、本実施の形態に係る微粒子捕集装置１００は、さらに、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂのサイズに関する情報の入力をユーザから受ける入力部１３１を備え、制御部１３０は、入力に基づいて、第１フィルタ１５０の回転速度を制御することができる。
　これによれば、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂのサイズに応じて第１フィルタ１５０の回転速度を制御することができ、気体に含まれる微粒子１１を、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂに、より正確に分級することができる。さらに、ユーザは、入力部１３１を介して、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂのサイズに関する情報を任意に入力することができ、微粒子捕集装置１００は、ユーザの利便性を向上させることができる。
　また、本実施の形態に係る微粒子捕集装置１００は、さらに、排気口１１４から排出される気体から予め定められた第１粒子径以上の粒子径を有する微粒子を検出するための第１センサ１３２を備え、制御部１３０は、第１センサ１３２が微粒子を検出した場合に、第１フィルタ１５０の回転速度を増加させることができる。
　これによれば、第１センサ１３２が微粒子を検出した場合に、微粒子捕集装置１００は、第１フィルタ１５０の回転速度を増加させて、微粒子が第１フィルタ１５０を通過することを抑制することができる。したがって、微粒子捕集装置１００は、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂの捕集漏れを低減することができる。
　また、本実施の形態に係る微粒子捕集装置１００は、さらに、吸気口１１３に吸引された気体から予め定められた第２粒子径以上の粒子径を有する微粒子の濃度を検出する第２センサ１３３を備え、制御部１３０は、第１フィルタ１５０の回転及び噴霧部１２０による噴霧を停止し、かつ、ファン１４１を回転させるスタンバイモードを有し、スタンバイモードにおいて第２センサ１３３によって検出された微粒子の濃度が閾値濃度以上である場合に、スタンバイモードを解除して第１フィルタ１５０の回転及び噴霧部１２０による噴霧を開始することができる。
　これによれば、気体中の微粒子の濃度が低い場合に、スタンバイモードによって、無駄な第１液体１２及びエネルギーの消費を抑制することができる。例えば、人為的又は自然現象によって第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂが発生するときに、その発生に合わせて微粒子捕集装置１００による捕集を開始することができる。
　（実施の形態２）
　次に、実施の形態２について説明する。本実施の形態では、微粒子捕集装置が噴霧部の代わりに加湿部及び冷却部を備える点が、上記実施の形態１と主として異なる。以下に、上記実施の形態１と異なる点を中心に本実施の形態について図７及び図８を参照しながら説明する。
　［微粒子捕集装置の構成］
　図７は、実施の形態２に係る微粒子捕集装置２００の正面図である。図８は、実施の形態２に係る微粒子捕集装置２００の断面図である。本実施の形態に係る微粒子捕集装置２００は、制御部１３０の代わりに制御部２１０を備え、噴霧部１２０の代わりに加湿部２２０及び冷却部２３０を備える。つまり、本実施の形態では、噴霧部１２０による噴霧の代わりに、加湿部２２０による加湿及び冷却部２３０による冷却が行われる。さらに、微粒子捕集装置２００は、湿度センサ２４０を備える。
　制御部２１０は、第１フィルタ１５０の回転速度及び冷却部２３０の冷却量の少なくとも一方を制御する。例えば、制御部２１０は、入力部１３１からの第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂのサイズに関する情報に基づいて、第１フィルタ１５０の回転速度及び冷却部２３０の冷却量の少なくとも一方を制御してもよい。また例えば、制御部２１０は、排気口１１４に設けられた第１センサ１３２が微粒子を検出した場合に、第１フィルタ１５０の回転速度及び冷却部２３０の冷却量の少なくとも一方を増加させてもよい。また例えば、制御部２１０は、第１フィルタ１５０の回転、加湿部２２０による加湿及び冷却部２３０による冷却を停止し、かつ、ファン１４１を回転させるスタンバイモードを有してもよい。この場合、スタンバイモードにおいて第２センサ１３３によって検出された微粒子の濃度が閾値濃度以上であるときに、制御部２１０は、スタンバイモードを解除して、第１フィルタ１５０の回転、加湿部２２０による加湿及び冷却部２３０による冷却を開始してもよい。
　加湿部２２０は、流路１１５において気体を加湿する。また、加湿部２２０は、後述する湿度センサ２４０によって計測される湿度に基づいて加湿量を調整してもよい。例えば、加湿部２２０は、計測された湿度が低いほど加湿量を増加させてもよい。
　加湿部２２０は、流路１１５に含まれる第１箇所に含まれる領域において気体を加湿してもよい。第１箇所は流路１１５の一部であり、加湿器２２１のＺ軸の座標の範囲と第１箇所のＺ軸の座標の範囲が同じであってもよい。
　図８では、加湿部２２０は、加湿器２２１と液体２２（例えば水）を貯留するタンク２２２とを備える。加湿器２２１は、タンク２２２に接続され、タンク２２２に貯留された液体２２を用いて気体を加湿する。なお、加湿器２２１による気体の加湿方法は、特に限定されない。
　冷却部２３０は、加湿部２２０よりも下流側に配置され、加湿部２２０によって加湿された気体を冷却する。冷却部２３０による気体の冷却方法は、特に限定されないが、例えば冷水との熱交換により気体を冷却することができる。
　冷却部２３０は、流路１１５に含まれる第２箇所に含まれる領域において加湿部２２０によって加湿された気体を冷却してもよい。第２箇所は流路１１５の一部であり、冷却部２３０のＺ軸の座標の範囲と第２箇所のＺ軸の座標の範囲が同じであってもよい。
　湿度センサ２４０は、加湿部２２０よりも上流側に配置され、吸気口１１３から吸引された気体の湿度を計測する。計測された湿度の情報は、例えば制御部１３０及び／又は加湿部２２０に送られる。なお、湿度センサ２４０による湿度の計測方法は特に限定されない。
　図８に示すように、加湿部２２０によって加湿された気体が冷却部２３０によって冷却されると、核凝縮の原理により実施の形態１と同様の液滴１３が形成される。その後、液滴１３は、実施の形態１と同様に、第１フィルタ１５０によって、第１微粒子１１ａを含む第１液滴１３ａと、第２微粒子１１ｂを含む第２液滴１３ｂとに分級される。
　［効果等］
　以上のように、本実施の形態に係る微粒子捕集装置２００は、吸気口１１３及び排気口１１４を有し、吸気口１１３及び排気口１１４をつなぐ流路１１５を内部に有する筐体１１０と、第１微粒子１１ａ及び第１微粒子１１ａよりも小さい第２微粒子１１ｂを含む気体を吸気口１１３から流路１１５に吸引する気流を流路１１５に発生させ、Ｒ軸回りに回転可能である、ファン１４１と、流路１１５に含まれる第１箇所に含まれる領域において気体を加湿する加湿部２２０と、流路１１５に含まれる第２箇所に含まれる領域において加湿部２２０によって加湿された気体を冷却して、第１微粒子１１ａを液体で覆い及び第２微粒子１１ｂを液体２２で覆う冷却部２３０と、第２箇所と排気口１１３の間に位置し、Ｒ軸回りに回転可能に支持された第１フィルタ１５０と、第１フィルタ１５０を回転させる動力源１４０と、流路１１５から、第１フィルタに含まれる第３箇所を通して、液体２２で覆われた第１微粒子１１ａを捕集するための第１捕集口１１６と、流路１１５から、前記第１フィルタに含まれる第４箇所を通して、液体２２に覆われた第２微粒子１１ｂを捕集するための第２捕集口１１７と、を備え、第１箇所は吸気口１１３と第２箇所の間にあり、第３箇所は第２箇所と第４箇所の間にあることができる。
　これによれば、加湿部２２０及び冷却部２３０により第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを液体２２で覆い、第１フィルタ１５０により第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを捕集することができる。したがって、微粒子捕集装置１００は、加熱手段、加熱加湿手段、冷却加湿手段、冷却手段及び再加熱手段のすべてを備えなくてもよく、装置の小型化、省エネルギー及び捕集の高速化を実現することができる。
　また、これによれば、微粒子捕集装置２００は、第１フィルタ１５０を回転させることにより、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを捕集することができる。したがって、微粒子捕集装置２００は、慣性衝突に基づく分離よりも圧力損失を減少させることができ、省エネルギーを実現することができる。さらに、微粒子捕集装置２００は、フィルタを用いたろ過よりも装置サイズ又は圧力損失を低減することができ、小型化又は省エネルギーを実現することができる。また、第１フィルタ１５０の目詰まりを抑制することができ、フィルタの洗浄及び交換の頻度を低減することができる。
　また、これによれば、微粒子捕集装置２００は、第１捕集口１１６及び第２捕集口１１７で第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを別々に捕集することができる。したがって、第１微粒子、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを個別に分析することが容易となり、分析精度の向上を図ることができる。
　また、これによれば、微粒子捕集装置２００は、加湿部２２０及び冷却部２３０により第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを液体２２で覆うことができる。したがって、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂの粒径の増大により、フィルタによる捕集の効率が向上すると共に、乾燥を防ぐことができ、例えば第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂに含まれる標的物質が生体である場合に当該生体を保護することができる。その結果、標的物質を効果的に検出することが可能となり、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂの分析精度の向上を図ることができる。さらに、加湿及び冷却により第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを液体２２で覆うことができ、液体２２の使用量を抑えて液体２２中に第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを高濃度で捕集することができる。その結果、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂの分析精度の向上及び分析時間の短縮を図ることができる。
　また、本実施の形態に係る微粒子捕集装置２００は、さらに、第１捕集口１１６で捕集された第１微粒子１１ａ及び第１微粒子を覆う液体２２を筐体１１０外へ排出する第１排出ポート１６１と、第２捕集口１１７で捕集された第２微粒子１１ｂ及び第２微粒子を覆う液体２２を筐体１１０外へ排出する第２排出ポート１６２と、を備えることができる。
　これによれば、第１排出ポート１６１及び第２排出ポート１６２から、それぞれ第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂを個別に排出することができる。例えば、第１排出ポート１６１及び第２排出ポート１６２が分析器と接続されれば、捕集された第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂをリアルタイムに分析することが可能となる。
　また、本実施の形態に係る微粒子捕集装置２００は、さらに、第１フィルタ１５０の回転速度及び冷却部２３０の冷却量の少なくとも一方を制御する制御部２１０を備えることができる。
　これによれば、微粒子捕集装置２００は、第１フィルタ１５０の回転速度及び／又は冷却部２３０の冷却量を変えることができるので、微粒子１１のサイズ及び流路１１５内の気流の速度等に応じて微粒子１１の捕集及び分級を行うことができ、微粒子１１の捕集効率の向上を図ることができる。
　また、本実施の形態に係る微粒子捕集装置２００は、さらに、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂのサイズに関する情報の入力をユーザから受ける入力部１３１を備え、制御部２１０は、入力に基づいて、第１フィルタ１５０の回転速度及び冷却部２３０の冷却量の少なくとも一方を制御することができる。
　これによれば、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂのサイズに応じて第１フィルタ１５０の回転速度及び／又は冷却部２３０の冷却量を制御することができ、気体に含まれる微粒子１１を、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂに、より正確に分級することができる。さらに、ユーザは、入力部１３１を介して、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂのサイズに関する情報を任意に入力することができ、微粒子捕集装置２００は、ユーザの利便性を向上させることができる。
　また、本実施の形態に係る微粒子捕集装置２００は、さらに、排気口１１４から排出される気体から予め定められた第１粒子径以上の粒子径を有する微粒子を検出するための第１センサ１３２を備え、制御部２１０は、第１センサ１３２が微粒子を検出した場合に、第１フィルタ１５０の回転速度及び冷却部２３０の冷却量の少なくとも一方を増加させることができる。
　これによれば、第１センサ１３２が微粒子を検出した場合に、微粒子捕集装置１００は、第１フィルタ１５０の回転速度を増加させて、及び／又は、冷却部２３０の冷却量の増加により液滴１３のサイズを増加させて、微粒子１１が第１フィルタ１５０を通過することを抑制することができる。したがって、微粒子捕集装置１００は、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂの捕集漏れを低減することができる。
　また、本実施の形態に係る微粒子捕集装置２００は、さらに、吸気口１１３に吸引された気体から予め定められた第２粒子径以上の粒子径を有する微粒子の濃度を検出する第２センサ１３３を備え、制御部２１０は、第１フィルタ１５０の回転、加湿部２２０による加湿及び冷却部２３０による冷却を停止し、かつ、ファン１４１を回転させるスタンバイモードを有し、スタンバイモードにおいて第２センサ１３３によって検出された微粒子の濃度が閾値濃度以上である場合に、スタンバイモードを解除して第１フィルタ１５０の回転、加湿部２２０による加湿及び冷却部２３０による冷却を開始することができる。
　これによれば、気体中の微粒子の濃度が低い場合に、スタンバイモードによって、無駄なエネルギーの消費を抑制することができる。例えば、人為的又は自然現象によって第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂが発生するときに、その発生に合わせて微粒子捕集装置１００による捕集を開始することができる。
　また、本実施の形態に係る微粒子捕集装置２００は、さらに、加湿部２２０よりも上流側に配置され、吸気口１１３から吸引された気体の湿度を計測する湿度センサ２４０を備え、加湿部２２０は、湿度センサ２４０によって計測された湿度に基づいて加湿量を調整することができる。
　これによれば、微粒子捕集装置２００は、吸気口１１３から吸引された気体の湿度が低いほど加湿量を増加することができ、第１微粒子１１ａを含む第１液滴１３ａ及び第２微粒子１１ｂを含む第２液滴１３ｂのサイズを安定的に増大化することができる。その結果、微粒子捕集装置２００は、第１微粒子１１ａ及び第２微粒子１１ｂの捕集効率を向上させることができる。
　（実施の形態２の変形例）
　次に、実施の形態２の変形例について説明する。本変形例では、冷却部による気体の冷却方法が上記実施の形態２と異なる。以下、上記実施の形態２と異なる点を中心に本変形例について図９を参照しながら説明する。
　［冷却部の構成］
　図９は、実施の形態２の変形例に係る微粒子捕集装置２００の冷却部２３０Ａの斜視図である。
　本変形例に係る冷却部２３０Ａは、流路１１５に平行な軸回りに流路内の気体を旋回させて気体に圧力差を生じさせることで気体を冷却する。図９では、冷却部２３０Ａは、ブレードファンによって構成されている。
　ブレードファンは、第１フィルタ１５０のフィルタ部１５１を貫通するシャフト１５２に接続され、フィルタ部１５１とともにＲ軸回りに回転する。ブレードファンの回転によって、流路１１５内の気体はＲ軸回りに旋回する。すると、Ｒ軸回りに旋回する気体に遠心力が生じ、中心側の気体と外周側の気体との間に圧力差が生じる。その結果、中心側の気体は、断熱膨張し、冷却される。すなわち、冷却部２３０Ａは、Ｒ軸回りに流路内の気体を旋回させて気体に圧力差を生じさせることで気体を冷却する。冷却された中心側の気体では、凝縮により液滴１３が形成される。
　なお、冷却部２３０Ａは、Ｒ軸回りに気体を旋回させることができればよく、ブレードファンに限定されない。例えば、冷却部２３０Ａは、Ｒ軸回りに回転する流路１１５の壁面であってもよい。この場合、壁面に羽根が形成されてもよい。
　［効果等］
　以上のように、変形例に係る微粒子捕集装置２００において、冷却部２３０Ａは、Ｒ軸回りに流路１１５内の気体を旋回させて気体に圧力差を生じさせることで気体を冷却することができる。
　これによれば、微粒子捕集装置２００は、気体を旋回させることで気体の冷却を行うことができ、比較的簡単な構成により省エネルギーで冷却を実現することができる。例えば、ブレードファンを用いて気体を旋回させる場合、冷却部２３０は、第１フィルタ１５０及び／又はファン１４１と回転手段を共用することができ、微粒子捕集装置２００の簡素化及び小型化を実現することができる。
　（実施の形態３）
　次に、実施の形態３について説明する。本実施の形態では、第１微粒子を保持する第１保持部及び第２微粒子を保持する第２保持部が着脱可能である点が、上記実施の形態１及び２と主として異なる。以下に、上記実施の形態１と異なる点を中心に、本実施の形態について図１０～図１１Ｂを参照しながら説明する。
　［微粒子捕集装置の構成］
　図１０は、実施の形態３に係る微粒子捕集装置３００の正面図である。図１１Ａは、実施の形態３における第１保持部３６３の平面図である。図１１Ｂは、実施の形態３における第２保持部３６４の平面図である。
　本実施の形態に係る微粒子捕集装置３００は、第１保持部１６３及び第２保持部１６４の代わりに第１保持部３６３及び第２保持部３６４を備える。また、微粒子捕集装置３００は、第１排出ポート１６１及び第２排出ポート１６２を備えなくてもよい。
　第１保持部３６３は、実施の形態１と同様に、第１捕集口１１６で捕集された第１微粒子１１ａを第１液体１２中に保持する。第１保持部３６３は、第１捕集口１１６とつながる第１ダクト１１８の先端部に着脱可能に設けられている。
　第２保持部３６４は、実施の形態１と同様に、第２捕集口１１７で捕集された第２微粒子１１ｂを第１液体１２中に保持する。第２保持部３６４は、第２捕集口１１７とつながる第２ダクト１１９の先端部に着脱可能に設けられている。
　第１保持部３６３及び第２保持部３６４の各々は、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、平面視において円環状の容器である。第１保持部３６３の径は、第２保持部３６４の径よりも大きい。また、第１保持部３６３及び第２保持部３６４は、図１０に示すように、下筐体１１２の下面から着脱される。なお、第１保持部３６３及び第２保持部３６４の形状及び着脱方法は、これに限定されない。例えば、第１保持部３６３及び第２保持部３６４の各々は、下筐体１１２の側面から着脱されてもよい。
　なお、本実施の形態では、実施の形態１に係る微粒子捕集装置１００に、第１保持部３６３及び第２保持部３６４が適用されているが、これに限定されない。つまり、本実施の形態における第１保持部３６３及び第２保持部３６４は、実施の形態２又はその変形例に係る微粒子捕集装置２００に適用されてもよい。
　［効果等］
　以上のように、本実施の形態に係る微粒子捕集装置３００は、さらに、第１捕集口１１６で捕集された第１微粒子１１ａを第１液体１２中に保持する第１保持部３６３と、第２捕集口１１７で捕集された第２微粒子１１ｂを第１液体１２中に保持する第２保持部３６４と、を備え、第１保持部３６３及び第２保持部３６４は、筐体１１０に着脱可能であることができる。
　これによれば、微粒子が保持された第１保持部３６３及び第２保持部３６４を、空の第１保持部３６３及び第２保持部３６４に交換することができる。したがって、微粒子捕集装置３００の近くに分析器がない場合に、微粒子が保持された第１保持部３６３及び第２保持部３６４を外して分析器まで輸送することができる。例えば、越境エアロゾル又は自動車の排気ガスによる環境汚染の調査のために複数の地点で長時間又は複数回の捕集が行われる場合に、微粒子捕集装置３００は、場所を選ばず微粒子の捕集を行うことができるので、より有用である。
　（他の実施の形態）
　以上、本開示の１つまたは複数の態様に係る微粒子捕集装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の１つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
　例えば、上記各実施の形態において、第１フィルタ１５０は、１つの円柱形状のフィルタ部１５１を有していたが、これに限定されない。例えば、微粒子捕集装置１００、２００又は３００は、第１フィルタ１５０の代わりに、図１２Ａに示す第１フィルタ１５０Ａを備えてもよい。第１フィルタ１５０Ａは、円柱形状を有する複数のフィルタ部１５１Ａを備える。複数のフィルタ部１５１Ａは、Ｒ軸方向に離間して配置されている。このとき、複数のフィルタ部１５１Ａは、互いに異なる透過率を有するフィルタであってもよい。また、複数のフィルタ部１５１Ａは、互いに異なる回転速度で回転されてもよい。なお、図１２Ａでは、複数のフィルタ部１５１Ａの数は２であるが、３以上であってもよい。
　また、微粒子捕集装置１００、２００又は３００は、第１フィルタ１５０の代わりに、図１２Ｂに示す第１フィルタ１５０Ｂを備えてもよい。第１フィルタ１５０Ｂは、径方向に拡がる複数の羽根を有するフィルタ部１５１Ｂを備える。
　なお、第１フィルタ１５０、１５０Ａ及び１５０Ｂは例示であり、第１フィルタの形状はこれらに限定されない。
　なお、上記各実施の形態では、微粒子捕集装置は、制御部を備えていたが、制御部を備えなくてもよい。この場合、第１フィルタは、固定の回転速度で回転されてもよい。さらに、微粒子捕集装置は、入力部、第１センサ、第２センサを備えなくてもよい。
　なお、上記各実施の形態では、第１フィルタ及びファンは、共通の動力源で回転されていたが、これに限定されない。例えば、第１フィルタ及びファンは、別々の動力源で回転されてもよい。この場合、微粒子捕集装置は、変速機を備えなくてもよい。
　なお、上記各実施の形態では、微粒子捕集装置は、２つの捕集口（第１捕集口及び第２捕集口）を備えていたが、捕集口の数はこれに限定されない。微粒子の分級数に応じて３以上の捕集口が設けられてもよい。
　上記各実施の形態では、微粒子捕集装置は、噴霧部を備えるか、または加湿部及び冷却部を備えていたが、第１フィルタを通過する際に微粒子を液体で覆うことができれば、噴霧部、加湿部及び冷却部を備えていなくてもよい。
　（第１フィルタ内の微粒子の移動軌跡のシミュレーション）
　最後に、上記各実施の形態に係る微粒子捕集装置によって微粒子の分級が可能であることを簡単な微粒子の移動計算に基づいて説明する。本計算で用いた条件は、以下のとおりである。
　＜気体の物性＞
　粘度μ：１．８１×１０－５［Ｐａ・ｓ］
　＜第１フィルタのサイズ＞
　長さＬ：１５［ｃｍ］
　半径ｒ：５［ｃｍ］
　＜微粒子のサイズ及び密度＞
　第１微粒子の粒径Ｄｐ１：４［μｍ］
　第２微粒子の粒径Ｄｐ２：２［μｍ］
　微粒子の密度ρｐ：１０００［ｋｇ／ｍ３］
　＜流路内の気体の流速＞
　流速Ｕ：０．３［ｍ／ｓ］
　＜第１フィルタの回転速度＞
　回転速度ω：３１４．２［ｒａｄ／ｓ］（＝３０００［ｒｐｍ］）
　上記条件において、第１微粒子及び第２微粒子に働く力を、流路を流れる気体による力、並びに、第１フィルタの回転によって旋回する微粒子の遠心力及び気体の粘性による抵抗力と仮定すると、定常状態における第１微粒子及び第２微粒子の第１フィルタ内の速度は、単位換算を行ったうえで以下の式により計算される。
　＜微粒子の速度＞
　第１微粒子及び第２微粒子の回転軸方向の速度ｖａ＝Ｕ
　第１微粒子の径方向の速度ｖｃ１＝（ＣｃρｐＤｐ１ ２ｒω２）／（１８μ）
　第２微粒子の径方向の速度ｖｃ２＝（ＣｃρｐＤｐ２ ２ｒω２）／（１８μ）
（ここで、Ｃｃは、カニンガムの補正係数であり、Ｃｃ=１＋（λ／Ｄｐ）×［２．５１４＋０．８００×ｅｘｐ（－０．５５×Ｄｐ／λ）］により算出することができる。また、λ（平均自由行程）としては、０．０６６［μｍ］を用いることができる。）
　図１３は、第１フィルタを通過する微粒子の軌跡のシミュレーション結果を示すグラフを示す図である。つまり、図１３は、上記計算により得られる速度で移動する第１微粒子及び第２微粒子の軌跡を示す。
　図１３には、第１微粒子の軌跡１３１１及び１３１２と、第２微粒子の軌跡１３２１及び１３２２が表されている。軌跡１３１１は、第１フィルタの回転軸からの距離が２．５［ｃｍ］の位置から第１フィルタに進入した第１微粒子の軌跡を示す。軌跡１３１２は、第１フィルタの回転軸からの距離が０［ｃｍ］の位置から第１フィルタに進入した第１微粒子の軌跡を示す。軌跡１３２１は、第１フィルタの回転軸からの距離が２．５［ｃｍ］の位置から第１フィルタに進入した第２微粒子の軌跡を示す。軌跡１３２２は、第１フィルタの回転軸からの距離が０［ｃｍ］の位置から第１フィルタに進入した第２微粒子の軌跡を示す。
　図１３では、第１微粒子と第２微粒子とで軌跡が異なっており、同じ位置から進入した第１微粒子及び第２微粒子でも第１フィルタから進出する位置が異なることがわかる。例えば、第１微粒子は、軌跡１３１１では回転軸方向の距離が０．０２４ｍの位置で第１フィルタから進出し、軌跡１３１２では回転軸方向の距離が０．０４２ｍの位置で第１フィルタから進出する。したがって、第１捕集口は、回転軸方向の距離が０．０２４ｍ～０．０４２ｍの範囲で形成されればよいことがわかる。また、第２微粒子は、軌跡１３２１では回転軸方向の距離が０．０６６ｍの位置で第１フィルタから進出し、軌跡１３２２では回転軸方向の距離が０．１２９ｍの位置で第１フィルタから進出する。したがって、第２捕集口は、回転軸方向の距離が０．０６６ｍ～０．１２９ｍの範囲で形成されればよいことがわかる。
　さらに、図１３では、第２微粒子は、第１微粒子よりも第１フィルタから進出する位置の範囲が広いことがわかる。したがって、第２捕集口の回転軸方向の長さは、第１捕集口の回転軸方向の長さよりも大きい方が第２微粒子を効果的に捕集することができる。
　また、上記計算でも明らかなように、第１微粒子及び第２微粒子の速度は、第１微粒子及び第２微粒子のサイズ及び第１フィルタの回転速度に依存する。したがって、第１フィルタの回転速度を変えることで、第１微粒子及び第２微粒子が流路の壁面に到達する位置、つまり、第１フィルタから離脱する位置、を変えることができる。つまり、制御部は、第１微粒子及び第２微粒子のサイズに応じて第１フィルタの回転速度を制御することで、第１微粒子及び第２微粒子を第１捕集口及び第２捕集口にそれぞれ効果的に到達させることができる。
　なお、上記計算では、第１フィルタとの衝突による回転軸方向における微粒子の減速を考慮していないが、微粒子のサイズが大きいほど大きく減速するため、減速を考慮すれば第１微粒子及び第２微粒子の分級はより容易になる。
　本開示は、空気中から微粒子をサンプリングする装置に広く利用可能である。
　１１　微粒子
　１１ａ　第１微粒子
　１１ｂ　第２微粒子
　１２　第１液体
　１３　液滴
　１３ａ　第１液滴
　１３ｂ　第２液滴
　２２　液体
　１００、２００、３００　微粒子捕集装置
　１１０　筐体
　１１１　上筐体
　１１２　下筐体
　１１３　吸気口
　１１４　排気口
　１１５　流路
　１１６　第１捕集口
　１１７　第２捕集口
　１１８　第１ダクト
　１１９　第２ダクト
　１２０　噴霧部
　１２１　噴霧器
　１２２、２２２　タンク
　１３０、２１０　制御部
　１３１　入力部
　１３２　第１センサ
　１３３　第２センサ
　１４０　動力源
　１４０ａ、１５２　シャフト
　１４１　ファン
　１４２　変速機
　１５０、１５０Ａ、１５０Ｂ　第１フィルタ
　１５１、１５１Ａ、１５１Ｂ　フィルタ部
　１６１　第１排出ポート
　１６２　第２排出ポート
　１６３、３６３　第１保持部
　１６４、３６４　第２保持部
　２２０　加湿部
　２２１　加湿器
　２３０、２３０Ａ　冷却部
　２４０　湿度センサ
　１１３１　第２フィルタ
　１３１１、１３１２、１３２１、１３２２　軌跡

Claims (18)

  1. 　吸気口及び排気口を有し、前記吸気口及び前記排気口をつなぐ流路を内部に有する筐体と、
    　第１微粒子及び前記第１微粒子よりも小さい第２微粒子を含む気体を前記吸気口から前記流路に吸引する気流を前記流路に発生させ、第１軸回りに回転可能である、ファンと、
    　前記流路に含まれる第１箇所へ第１液体を噴霧し、前記第１液体に含まれる液体で前記第１微粒子を覆い、及び、前記第１液体に含まれる液体で前記第２微粒子を覆う、噴霧部と、
    　前記第１箇所と前記排気口の間に位置し、前記第１軸回りに回転可能に支持された第１フィルタと、
    　前記第１フィルタを回転させる動力源と、
    　前記流路から、前記第１フィルタに含まれる第２箇所を通して、前記第１液体に含まれる液体で覆われた前記第１微粒子を捕集するための第１捕集口と、
    　前記流路から、前記第１フィルタに含まれる第３箇所を通して、前記第１液体に含まれる液体で覆われた前記第２微粒子を捕集するための第２捕集口と、
    を備え、
    　前記第２箇所は前記第１箇所と前記第３箇所の間にある、
    　微粒子捕集装置。
  2. 　さらに、
    　前記第１捕集口で捕集された前記第１微粒子及び前記第１微粒子を覆う前記第１液体に含まれる液体を前記筐体外へ排出する第１排出ポートと、
    　前記第２捕集口で捕集された前記第２微粒子及び前記第２微粒子を覆う前記第１液体に含まれる液体を前記筐体外へ排出する第２排出ポートと、を備える、
    　請求項１に記載の微粒子捕集装置。
  3. 　さらに、
    　前記第１捕集口で捕集された前記第１微粒子を前記第１液体中に保持する第１保持部と、
    　前記第２捕集口で捕集された前記第２微粒子を前記第１液体中に保持する第２保持部と、を備え、
    　前記第１保持部及び前記第２保持部は、前記筐体に着脱可能である、
    　請求項１に記載の微粒子捕集装置。
  4. 　前記第１液体は、前記第１微粒子及び前記第２微粒子の分析のための液体である、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の微粒子捕集装置。
  5. 　さらに、前記第１微粒子及び前記第２微粒子の前記流路への進入を防ぐための、前記吸気口に着脱可能な第２フィルタを備え、
    　前記噴霧部は、前記第２フィルタが装着されたときに、前記第１フィルタ及び前記流路を洗浄するための第２液体を噴霧する、
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の微粒子捕集装置。
  6. 　さらに、前記第１フィルタの回転速度を制御する制御部を備える、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の微粒子捕集装置。
  7. 　さらに、前記第１微粒子及び前記第２微粒子のサイズに関する情報の入力をユーザから受ける入力部を備え、
    　前記制御部は、前記入力に基づいて、前記第１フィルタの回転速度を制御する、
    　請求項６に記載の微粒子捕集装置。
  8. 　さらに、前記排気口から排出される気体から予め定められた第１粒子径以上の粒子径を有する微粒子を検出するための第１センサを備え、
    　前記制御部は、前記第１センサが前記微粒子を検出した場合に、前記第１フィルタの回転速度を増加させる
    　請求項６又は７に記載の微粒子捕集装置。
  9. 　さらに、前記吸気口に吸引された気体から予め定められた第２粒子径以上の粒子径を有する微粒子の濃度を検出する第２センサを備え、
    　前記制御部は、前記第１フィルタの回転及び前記噴霧部による噴霧を停止し、かつ、前記ファンを回転させるスタンバイモードを有し、前記スタンバイモードにおいて前記第２センサによって検出された前記微粒子の濃度が閾値濃度以上である場合に、前記スタンバイモードを解除して前記第１フィルタの回転及び前記噴霧部による噴霧を開始する、
    　請求項６～８のいずれか１項に記載の微粒子捕集装置。
  10. 　吸気口及び排気口を有し、前記吸気口及び前記排気口をつなぐ流路を内部に有する筐体と、
    　第１微粒子及び前記第１微粒子よりも小さい第２微粒子を含む気体を前記吸気口から前記流路に吸引する気流を前記流路に発生させ、第１軸回りに回転可能である、ファンと、
    　前記流路に含まれる第１箇所に含まれる領域において前記気体を加湿する加湿部と、
    　前記流路に含まれる第２箇所に含まれる領域において前記加湿部によって加湿された前記気体を冷却して、前記第１微粒子を液体で覆い及び前記第２微粒子を液体で覆う冷却部と、
    　前記第２箇所と前記排気口の間に位置し、前記第１軸回りに回転可能に支持された第１フィルタと、
    　前記第１フィルタを回転させる動力源と、
    　前記流路から、前記第１フィルタに含まれる第３箇所を通して、前記液体で覆われた前記第１微粒子を捕集するための第１捕集口と、
    　前記流路から、前記第１フィルタに含まれる第４箇所を通して、前記液体で覆われた前記第２微粒子を捕集するための第２捕集口と、を備え、
    　前記第１箇所は前記吸気口と前記第２箇所の間にあり、
    　前記第３箇所は前記第２箇所と前記第４箇所の間にある、
    　微粒子捕集装置。
  11. 　さらに、
    　前記第１捕集口で捕集された前記第１微粒子及び前記第１微粒子を覆う前記液体を前記筐体外へ排出する第１排出ポートと、
    　前記第２捕集口で捕集された前記第２微粒子及び前記第２微粒子を覆う前記液体を前記筐体外へ排出する第２排出ポートと、を備える、
    　請求項１０に記載の微粒子捕集装置。
  12. 　さらに、
    　前記第１捕集口で捕集された前記第１微粒子を前記液体中に保持する第１保持部と、
    　前記第２捕集口で捕集された前記第２微粒子を前記液体中に保持する第２保持部と、を備え、
    　前記第１保持部及び前記第２保持部は、前記筐体に着脱可能である、
    　請求項１０に記載の微粒子捕集装置。
  13. 　前記冷却部は、前記第１軸回りに前記流路内の気体を旋回させて前記気体に圧力差を生じさせることで、前記気体を冷却する、
    　請求項１０～１２のいずれか１項に記載の微粒子捕集装置。
  14. 　さらに、前記第１フィルタの回転速度及び前記冷却部の冷却量の少なくとも一方を制御する制御部を備える、
    　請求項１０～１３のいずれか１項に記載の微粒子捕集装置。
  15. 　さらに、前記第１微粒子及び前記第２微粒子のサイズに関する情報の入力をユーザから受ける入力部を備え、
    　前記制御部は、前記入力に基づいて、前記第１フィルタの回転速度及び前記冷却部の冷却量の少なくとも一方を制御する、
    　請求項１４に記載の微粒子捕集装置。
  16. 　さらに、前記排気口から排出される気体から予め定められた第１粒子径以上の粒子径を有する微粒子を検出するための第１センサを備え、
    　前記制御部は、前記第１センサが微粒子を検出した場合に、前記第１フィルタの回転速度及び前記冷却部の冷却量の少なくとも一方を増加させる
    　請求項１４又は１５に記載の微粒子捕集装置。
  17. 　さらに、前記吸気口に吸引された気体から予め定められた第２粒子径以上の粒子径を有する微粒子の濃度を検出する第２センサを備え、
    　前記制御部は、前記第１フィルタの回転、前記加湿部による加湿及び前記冷却部による冷却を停止し、かつ、前記ファンを回転させるスタンバイモードを有し、前記スタンバイモードにおいて前記第２センサによって検出された前記微粒子の濃度が閾値濃度以上である場合に、前記スタンバイモードを解除して前記第１フィルタの回転、前記加湿部による加湿及び前記冷却部による冷却を開始する、
    　請求項１４～１６のいずれか１項に記載の微粒子捕集装置。
  18. 　さらに、前記加湿部よりも上流側に配置され、前記吸気口から吸引された気体の湿度を計測する湿度センサを備え、
    　前記加湿部は、前記湿度センサによって計測された湿度に基づいて加湿量を調整する、
    　請求項１０～１７のいずれか１項に記載の微粒子捕集装置。
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