(57)【要約】【課題】測定時間の短縮や測定費用の低減が図られる粒子検出装置、を提供する。【解決手段】粒子検出装置１０は、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置である。粒子検出装置１０は、捕集シート１２と、空気中の粒子を装置内に導入し、捕集シート１２に捕集する捕集部２１と、粒子から発せられる蛍光が増大するように、捕集シート１２に捕集された粒子を加熱する加熱部３１と、捕集シート１２に捕集された粒子から発せられる蛍光を検出する蛍光検出部４１と、捕集シート１２を移動させる移動機構部５１とを備える。【選択図】図３
2014048100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物由来の粒子を検出する粒子検出装置であって、
シート状部材と、
空気中の粒子を装置内に導入し、前記シート状部材に捕集する捕集部と、
粒子から発せられる蛍光が増大するように、前記シート状部材に捕集された粒子を加熱する加熱部と、
前記シート状部材に捕集された粒子から発せられる蛍光を検出する蛍光検出部と、
前記シート状部材を移動させる移動機構部とを備える、粒子検出装置。
【請求項２】
前記シート状部材は、粘着面を有し、
前記捕集部は、装置内に導入された空気中の粒子を前記シート状部材に吹き付けることによって、粒子を前記粘着面に捕集する、請求項１に記載の粒子検出装置。
【請求項３】
前記移動機構部は、前記捕集部により前記シート状部材に粒子を捕集する第１位置と、前記加熱部により粒子を加熱する第２位置と、前記蛍光検出部により蛍光を検出する第３位置との間で前記シート状部材を移動させる、請求項１または２に記載の粒子検出装置。
【請求項４】
前記シート状部材は、前記捕集部により前記シート状部材に粒子を捕集する第１位置と、前記加熱部により粒子を加熱する第２位置と、前記蛍光検出部により蛍光を検出する第３位置との間で連続的にシート状に延在する、請求項１から３のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
【請求項５】
前記加熱部は、粒子に向けて光を発する光源を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
【請求項６】
前記移動機構部は、前記捕集部に向けて前記シート状部材を供給するシート供給部と、前記蛍光検出部から前記シート状部材を回収するシート回収部とを有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
【請求項７】
ロール状に巻かれた前記シート状部材を収容し、装置に対して着脱自在に設けられた筐体をさらに備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
【請求項８】
前記加熱部による加熱前の粒子から検出された蛍光量と、前記加熱部による加熱後の粒子から検出された蛍光量との差分から、生物由来の粒子を検出する、請求項１から７のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、粒子検出装置に関し、より特定的には、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の粒子検出装置に関して、たとえば、特開２００７−１３５４７６号公報には、空中浮遊微生物を簡便にサンプリングして、計数することを目的とした空中浮遊微生物の検出方法が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示された空中浮遊微生物の検出方法は、大気中に存在する微生物を粘着シート上に捕集する工程と、粘着シートの微生物捕集面を培地表面に接触させ、微生物の分裂増殖を行なう工程と、粘着シート越しに分裂増殖した微生物を観察して計数する工程を有する。
【０００４】
また、特開２００２−３５７５３２号公報には、大気中の浮遊粒子状物質濃度と花粉濃度とを同時に測定することを目的とした浮遊粒子状物質の測定装置が開示されている（特許文献２）。
【０００５】
特許文献２に開示された測定装置は、試料ガス中の浮遊粒子状物質をろ紙上に捕集する浮遊粒子状物質捕集部と、ろ紙上の浮遊粒子状物質にβ線を照射して、その透過量を検出して浮遊粒子状物質を検知する浮遊粒子状物質検出器と、浮遊粒子状物質内に含まれる花粉に紫外線を照射して、発生する蛍光強度を検出して花粉量を検知する花粉検出器とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１３５４７６号公報
【特許文献２】特開２００２−３５７５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された空中浮遊微生物の検出方法においては、たとえば、空気中の微生物をエアサンプラーにより粘着シートに捕集し、捕集した微生物を培養させ（１〜７日間）、微生物のコロニー数を測定する。しかしながら、このような微生物の培養を利用した検出方法では、測定結果を得るために非常に長い時間を要するとともに、測定費用が増大してしまう。
【０００８】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、測定時間の短縮や、測定費用の低減が図られる粒子検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に従った粒子検出装置は、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置である。粒子検出装置は、シート状部材と、空気中の粒子を装置内に導入し、シート状部材に捕集する捕集部と、粒子から発せられる蛍光が増大するように、シート状部材に捕集された粒子を加熱する加熱部と、シート状部材に捕集された粒子から発せられる蛍光を検出する蛍光検出部と、シート状部材を移動させる移動機構部とを備える。
【００１０】
このように構成された粒子検出装置によれば、空気中の粒子の捕集に熱容量が小さいシート状部材を用いることによって、加熱部による粒子の加熱時間を短縮するとともに、加熱部における消費エネルギを低減することが可能となる。これにより、測定時間の短縮や、測定費用の低減が図られる粒子検出装置を実現することができる。
【００１１】
また好ましくは、シート状部材は、粘着面を有する。捕集部は、装置内に導入された空気中の粒子をシート状部材に吹き付けることによって、粒子を粘着面に捕集する。このように構成された粒子検出装置によれば、より簡易な装置構成で粒子を捕集することができる。
【００１２】
また好ましくは、移動機構部は、捕集部によりシート状部材に粒子を捕集する第１位置と、加熱部により粒子を加熱する第２位置と、蛍光検出部により蛍光を検出する第３位置との間でシート状部材を移動させる。このように構成された粒子検出装置によれば、捕集部による粒子の捕集工程と、加熱部による粒子の加熱工程と、蛍光検出部による蛍光検出工程との間でシート状部材を自在に移動させることができる。
【００１３】
また好ましくは、シート状部材は、捕集部によりシート状部材に粒子を捕集する第１位置と、加熱部により粒子を加熱する第２位置と、蛍光検出部により蛍光を検出する第３位置との間で連続的にシート状に延在する。このように構成された粒子検出装置によれば、捕集部による粒子の捕集工程、加熱部による粒子の加熱工程および蛍光検出部による蛍光検出工程のうち複数の工程を、並行して実施することができる。
【００１４】
また好ましくは、加熱部は、粒子に向けて光を発する光源を有する。このように構成された粒子検出装置によれば、光源から発せられた光を粒子に向けて照射することにより、粒子をより短時間で加熱することができる。
【００１５】
また好ましくは、移動機構部は、捕集部に向けてシート状部材を供給するシート供給部と、蛍光検出部からシート状部材を回収するシート回収部とを有する。このように構成された粒子検出装置によれば、シート供給部から捕集部に向けてシート状部材を供給しつつ、蛍光検出部からシート回収部にシート状部材を回収することによって、粒子の測定を連続的に実施することができる。
【００１６】
また好ましくは、粒子検出装置は、ロール状に巻かれたシート状部材を収容し、装置に対して着脱自在に設けられた筐体をさらに備える。このように構成された粒子検出装置によれば、定期的に筐体を交換することによって、粒子の測定を連続的に実施することができる。
【００１７】
また好ましくは、粒子検出装置は、加熱部による加熱前の粒子から検出された蛍光量と、加熱部による加熱後の粒子から検出された蛍光量との差分から、生物由来の粒子を検出する。このように構成された粒子検出装置によれば、生物由来以外の粒子に起因する測定誤差を低減して、生物由来の粒子を高精度に検出することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上に説明したように、この発明に従えば、測定時間の短縮や、測定費用の低減が図られる粒子検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】加熱前後における生物由来の粒子の蛍光強度の変化と、加熱前後における粉塵の蛍光強度の変化とを示すグラフである。
【図２】加熱前後の蛍光強度の増大量ΔＦと、生物由来の粒子濃度との関係を示すグラフである。
【図３】この発明の実施の形態における粒子検出装置を示す側面図である。
【図４】図３中の２点鎖線ＩＶで囲まれた範囲を拡大して示す側面図である。
【図５】図３中の粒子検出装置に設けられた捕集部を示す側面図である。
【図６】図５中の捕集部の変形例を示す側面図である。
【図７】図３中の粒子検出装置に設けられた加熱部を示す側面図である。
【図８】図７中の加熱部の第１変形例を示す側面図である。
【図９】図７中の加熱部の第２変形例を示す側面図である。
【図１０】図３中の粒子検出装置に設けられた蛍光検出部を示す斜視図である。
【図１１】図３中の捕集シートの交換方法を説明するための斜視図である。
【図１２】図３中の粒子検出装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００２１】
本実施の形態における粒子検出装置は、花粉や微生物、カビといった生物由来の粒子を検出するための装置である。最初に、本実施の形態における粒子検出装置を用いて生物由来の粒子を検出する原理について説明する。
【００２２】
図１は、加熱前後における生物由来の粒子の蛍光強度の変化と、加熱前後における粉塵の蛍光強度の変化とを示すグラフである。
【００２３】
空気中に浮遊する生物由来の粒子に紫外光または青色光を照射すると、生物由来の粒子は蛍光を発する。しかしながら、空気中には化学繊維の埃など（以下、粉塵ともいう）の、同様に蛍光を発する粒子が浮遊しており、蛍光を検出するのみでは、生物由来の粒子からのものであるのか粉塵からのものであるのかが区別されない。
【００２４】
一方、図１中に示すように、生物由来の粒子および粉塵に対してそれぞれ加熱処理を施し、加熱前後における蛍光強度（蛍光量）の変化を測定すると、粉塵から発せられる蛍光強度が加熱処理によって変化しないのに対して、生物由来の粒子から発せられる蛍光強度は、加熱処理によって増加する。本実施の形態における粒子検出装置では、生物由来の粒子と粉塵とが混合する粒子に対して、加熱前後の蛍光強度を測定し、その差分を求めることにより、生物由来の粒子の量を特定する。
【００２５】
図２は、加熱前後の蛍光強度の増大量ΔＦと、生物由来の粒子濃度との関係を示すグラフである。
【００２６】
図２を参照して、具体的には、加熱前の蛍光強度と加熱後の蛍光強度との差から、蛍光強度の増大量ΔＦ１を算出する。予め用意した蛍光強度の増大量ΔＦと生物由来の粒子濃度Ｎとの関係に基づき、算出された増大量ΔＦ１に対応する生物由来の粒子濃度Ｎ１を特定する。なお、増大量△Ｆと生物由来の粒子濃度Ｎとの対応関係は、予め実験的に決められる。
【００２７】
続いて、本実施の形態における粒子検出装置の構成について説明する。図３は、この発明の実施の形態における粒子検出装置を示す側面図である。
【００２８】
図３を参照して、本実施の形態における粒子検出装置１０は、捕集シート１２と、捕集部２１と、加熱部３１と、蛍光検出部４１とを有する。
【００２９】
捕集部２１と、加熱部３１と、蛍光検出部４１とは、互いに間隔を隔てて配置されている。捕集部２１と、加熱部３１と、蛍光検出部４１とは、直線上に並んで配置されている。その直線上において、加熱部３１は、捕集部２１と蛍光検出部４１との間に配置されている。捕集部２１は、後述するシート供給ドラム５２と隣り合って設けられ、蛍光検出部４１は、後述するシート回収ドラム５３と隣り合って設けられている。
【００３０】
図４は、図３中の２点鎖線ＩＶで囲まれた範囲を拡大して示す側面図である。図３および図４を参照して、捕集シート１２は、生物由来の粒子を捕集するシート状部材として設けられている。本実施の形態では、捕集シート１２が、生物由来の粒子と化学繊維の埃などの粉塵とが混合した粒子を捕集する。
【００３１】
捕集シート１２は、シート状に形成されている。捕集シート１２は、所定の幅を有しつつ一方向に延伸するシート状に形成されている。捕集シート１２は、薄板状に形成されている。捕集シート１２は、後述するシート供給ドラム５２およびシート回収ドラム５３に巻き回される程度に柔軟性を有する。
【００３２】
捕集シート１２は、捕集部２１による捕集シート１２に粒子を捕集する第１位置としての捕集位置８１と、加熱部３１による粒子を加熱する第２位置としての加熱・冷却位置８２と、蛍光検出部４１により粒子から発せられる蛍光を検出する第３位置としての蛍光検出位置８３との間で連続的にシート状に延在する。捕集シート１２は、捕集位置８１および蛍光検出位置８３間の距離よりも大きい長さを有する。
【００３３】
捕集シート１２は、捕集した粒子を保持する粘着面１２ａを有する。粘着面１２ａは、粘着性を有する。本実施の形態では、粘着面１２ａが、捕集シート１２と同じ一方向に連続的にシート状に延在する。
【００３４】
捕集シート１２は、基材１３および粘着剤１４から構成されている。基材１３は、所定の幅を有しつつ一方向に延伸するシート状に形成されている。粘着剤１４は、基材１３の一方の表面に設けられている。捕集した粒子を保持する捕集シート１２の粘着面１２ａは、粘着剤１４の表面により構成されている。
【００３５】
このような構成によれば、粒子が粘着面１２ａに粘着されるため、粒子の捕集を簡易な構成で実現することができる。また、粒子をより安定して粘着面１２ａに保持させ、捕集位置８１、加熱・冷却位置８２および蛍光検出位置８３間を移動させることができる。
【００３６】
基材１３として、高い耐熱性と、適当な強度とを兼ね備える材料が用いられることが好ましい。より具体的には、基材１３として、高い耐熱性を有する樹脂材料、たとえばポリイミドが用いられることが好ましい。基材１３として、硝子や各種金属製の板材（たとえば、銅）が用いられてもよい。基材１３が粘着剤１４よりも高い熱伝導率を有する場合に、基材１３の厚みは、粘着剤１４の厚みよりも大きいことが好ましい。
【００３７】
粘着剤１４として、アクリル系またはシリコーン系の粘着剤が用いられることが好ましい。
【００３８】
粘着剤１４は、捕集位置８１、加熱・冷却位置８２および蛍光検出位置８３間のピッチごとに基材１３に対して設けられてもよい。この場合、捕集シート１２の低コスト化を図るとともに、捕集シート１２の不要部分への粒子の付着を防ぐことができる。
【００３９】
図５は、図３中の粒子検出装置に設けられた捕集部を示す側面図である。図５を参照して、捕集部２１は、空気中の粒子を装置内に導入し、捕集シート１２に捕集する。
【００４０】
捕集部２１は、捕集筒２２およびファン２３を有する。ファン２３は、空気を装置内に取り込み、その空気を捕集シート１２に向けて吹き付ける空気流れを発生させる。捕集筒２２は、ファン２３の駆動によって装置内に取り込まれた空気を捕集シート１２に向けて案内する。
【００４１】
捕集筒２２は、吸引部２２ｐおよび排出部２２ｑを有する。捕集筒２２は、筒形状を有する。捕集筒２２は、吸引部２２ｐおよび排出部２２ｑを開口端とする筒形状を有する。捕集筒２２は、吸引部２２ｐにおいて大径を有し、排出部２２ｑにおいて小径を有する。捕集筒２２は、吸引部２２ｐから排出部２２ｑに向かうほど小さくなる直径を有する。捕集筒２２は、排出部２２ｑが捕集シート１２の粘着面１２ａと対向するように位置決めされている。ファン２３は、捕集シート１２を挟んで捕集筒２２の反対側に配置されている。
【００４２】
捕集部２１による捕集工程時、ファン２３の駆動に伴って、空気中の粒子９０が吸引部２２ｐを通じて捕集筒２２の内部に吸引される。粒子９０は、生物由来の粒子９１と、化学繊維の埃などの粉塵（無機ゴミ）９２とを含む。捕集筒２２に吸引された粒子９０は、吸引部２２ｐから先細りの排出部２２ｑに近づくに従って加速し、排出部２２ｑを通じて捕集シート１２の粘着面１２ａに吹き付けられる。粒子９０は、粘着性を有する粘着面１２ａに保持されることによって、捕集シート１２に捕集される。
【００４３】
なお、粒子９０の捕集には、培養法の捕集で利用可能なエアサンプラー装置が用いられてもよい。
【００４４】
図６は、図５中の捕集部の変形例を示す側面図である。図６を参照して、本変形例では、図５中の捕集筒２２に替えて捕集筒２７が設けられ、さらに、放電電極としての静電針２５および電源部としての高圧電源２６が設けられている。捕集筒２７は、静電針２５と対向して位置決めされた捕集シート１２に向けて、粒子を含む空気を案内する。高圧電源２６は、捕集シート１２と静電針２５との間に電位差を生じさせるための電源部として設けられている。
【００４５】
本変形例においては、捕集シート１２は、硝子から形成されている。その硝子の表面には、導電性の透明被膜が形成されている。
【００４６】
静電針２５は、高圧電源２６から延出し、捕集筒２７を貫通して捕集筒２７の内部に達している。静電針２５は、捕集シート１２の表面と対向して配置されている。本実施の形態では、静電針２５が、高圧電源２６の正極に電気的に接続されている。捕集シート１２に設けられた被膜は、高圧電源２６の負極に電気的に接続されている。
【００４７】
なお、静電針２５が高圧電源２６の正極に電気的に接続されている場合に、捕集シート１２に設けられた被膜が接地電位に接続されてもよいし、静電針２５が高圧電源２６の負極に電気的に接続され、捕集シート１２に設けられた被膜が高圧電源２６の正極に電気的に接続されてもよい。
【００４８】
捕集部２１による捕集工程時、ファン２３の駆動に伴って、装置外の空気が捕集筒２７を通って捕集シート１２に向けて導入される。この際、高圧電源２６によって静電針２５と捕集シート１２との間に電位差を発生させると、空気中の粒子は、静電針２５の周囲で正極に帯電される。正極に帯電された粒子が、静電気力によって捕集シート１２に移動し、導電性の被膜に吸着されることによって、捕集シート１２に捕集される。
【００４９】
このように本変形例では、静電気力を利用した静電捕集により、粒子を捕集シート１２に捕集する。この場合、粒子の検出時に粒子を確実に捕集シート１２に保持するとともに、粒子の検出後には粒子を容易に捕集シート１２から除去することができる。
【００５０】
また、放電電極として針状の静電針２５を用いることによって、帯電した粒子を、静電針２５に対向する捕集シート１２の表面であって、発光素子の照射領域に対応した極めて狭い領域に吸着させることができる。これにより、後述する蛍光検出工程において、吸着された微生物を効率的に検出することができる。
【００５１】
図７は、図３中の粒子検出装置に設けられた加熱部を示す側面図である。図７を参照して、加熱部３１は、捕集部２１により捕集シート１２に捕集された粒子を加熱する。
【００５２】
加熱部３１は、ランプ３２および集光レンズ３３を有する。ランプ３２は、光を発する光源として設けられている。ランプ３２は、捕集シート１２の粘着面１２ａと対向して配置されている。ランプ３２としては、ハロゲンランプや遠赤外線ヒーター、レーザ、キセノンランプなどが用いられる。集光レンズ３３は、ランプ３２から発せられた光を捕集シート１２の粘着面１２ａ上に集光する。集光レンズ３３は、ランプ３２と捕集シート１２との間に配置されている。
【００５３】
捕集シート１２は、ランプ３２から発せられた光を吸収可能な光吸収部材から形成されることが好ましい。
【００５４】
加熱部３１による加熱工程時、ランプ３２から発せられた光が集光レンズ３３を通じて捕集シート１２の粘着面１２ａ上に集光される。これにより、捕集シート１２が加熱され、さらに温度上昇した捕集シート１２から粒子への伝熱によって、捕集シート１２に捕集された粒子が加熱される。本実施の形態では、光を集光させることによって捕集シート１２の局所的な加熱が可能となる。これにより、より短時間で粒子を加熱するとともに、ランプ３２における消費電力を低減させることができる。
【００５５】
図８は、図７中の加熱部の第１変形例を示す側面図である。図８を参照して、本変形例では、光吸収部材３６がさらに設けられる。光吸収部材３６は、ランプ３２から発せられた光の吸収率が高い材料から形成されている。光吸収部材３６は、粘着面１２ａの裏側に配置される捕集シート１２の裏面と接触して設けられている。
【００５６】
捕集シート１２は、ランプ３２から発せられた光が透過可能な光透過性部材から形成されている。
【００５７】
このような構成では、加熱部３１による加熱工程時、光吸収部材３６が、ランプ３２から発せられた光を吸収することによって加熱され、さらに温度上昇した光吸収部材３６および捕集シート１２からの伝熱によって、捕集シート１２に捕集された粒子が加熱される。
【００５８】
図９は、図７中の加熱部の第２変形例を示す側面図である。図９を参照して、本変形例では、図７中のランプ３２および集光レンズ３３に替えて、発熱部としてのセラミックヒータ３７が設けられる。セラミックヒータ３７は、粘着面１２ａの裏側に配置される捕集シート１２の裏面と接触して設けられている。
【００５９】
捕集シート１２としては、セラミックヒータ３７で発生した熱を伝え易い金属材料（たとえば、銅）や、小さい厚み（１００μｍ以下）を有する樹脂材料（たとえば、ポリイミドなど）が用いられることが好ましい。
【００６０】
このような構成では、加熱部３１による加熱工程時、セラミックヒータ３７で発生した熱によって捕集シート１２が加熱され、さらに温度上昇した捕集シート１２から粒子への伝熱によって、粒子が加熱される。
【００６１】
図１０は、図３中の粒子検出装置に設けられた蛍光検出部を示す斜視図である。図１０を参照して、蛍光検出部４１は、捕集シート１２に捕集された粒子から発せられる蛍光を検出する。本実施の形態では、蛍光検出部４１が、加熱部３１による加熱前後の粒子から発せられる蛍光をそれぞれ検出する。
【００６２】
蛍光検出部４１は、発光素子４３および集光レンズ４２と、受光素子４４およびフレネルレンズ４５とを有する。発光素子４３および集光レンズ４２は、捕集シート１２の粘着面１２ａに励起光を照射するための励起光学系として設けられ、受光素子４４およびフレネルレンズ４５は、励起光学系からの励起光の照射に伴って粒子９０から発せられる蛍光を受光する受光光学系として設けられている。
【００６３】
発光素子４３としては、たとえば、波長４０５ｎｍの青色のレーザ光を発生する半導体レーザ素子が用いられる。発光素子４３として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられてもよい。発光素子４３から発せられる光は、生物由来の粒子を励起して蛍光を発せさせるものであれば、紫外または可視いずれの領域の波長を有してもよい。受光素子４４としては、たとえば、フォトダイオードまたはイメージセンサなどが用いられる。
【００６４】
発光素子４３で発生した励起光ＥＬは、集光レンズ４２を経由して集光され、捕集シート１２の粘着面１２ａ上の励起光照射領域４６に照射される。励起光ＥＬは、捕集シート１２の粘着面１２ａに対して斜めに入射する。図１０中において、符号ＯＤ１が付された一点鎖線は、励起光ＥＬの光線方向を示す。ここで、光線方向とは、光（この場合は励起光ＥＬ）の光束成分の進行する方向をいう。励起光ＥＬの光線方向ＯＤ１は、励起光学系の光軸ということもできる。
【００６５】
捕集シート１２の粘着面１２ａで励起光ＥＬが正反射した光は、反射光ＲＬを形成する。図１０中において、符号ＯＤ２が付された一点鎖線は、反射光ＲＬの光線方向を示す。励起光ＥＬが捕集シート１２の粘着面１２ａに対して斜めに入射するため、粘着面１２ａで正反射する反射光ＲＬも粘着面１２ａに対して斜めに反射する。
【００６６】
励起光照射領域４６には、粒子９０が捕集されている。粒子９０は、微生物などの生物由来の粒子９１と、化学繊維の埃などの塵埃９２とを含む。図１０において符号Ｆが付された矢印は、粒子９０が発した蛍光を示す。蛍光Ｆは、粒子９０の表面の励起光ＥＬが照射された部分から全方位に向かって放出される。受光光学系へ向かう蛍光Ｆは、フレネルレンズ４５を経由して集光され、受光素子４４により受光される。蛍光Ｆを集光するための集光レンズをフレネルレンズ４５にすることで、集光レンズを薄型化できるので、粒子検出装置１０の小型化および軽量化を達成できる。
【００６７】
なお、測定面積が大きい場合は、光学系または捕集シート１２をスキャンすることによって粘着面１２ａの全面を測定してもよい。また、図３中に示すように、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）のような撮像素子４７により、蛍光画像を撮像し、輝点数をカウントすることによって、蛍光を発している粒子個数をカウントしてもよい。
【００６８】
図３を参照して、本実施の形態における粒子検出装置１０は、移動機構部５１をさらに有する。移動機構部５１は、粒子検出装置１０内で捕集シート１２を移動させる。移動機構部５１は、捕集位置８１と、加熱・冷却位置８２と、蛍光検出位置８３との間で、捕集シート１２を移動させる。
【００６９】
移動機構部５１は、シート供給ドラム５２と、シート回収ドラム５３と、これらのドラムを回転駆動させる図示しないモータとを有する。捕集シート１２は、シート供給ドラム５２とシート回収ドラム５３との間に掛け渡され、その両端においてシート供給ドラム５２およびシート回収ドラム５３に巻き回されている。図示しないモータの駆動に伴ってシート供給ドラム５２およびシート回収ドラム５３が回転することにより、捕集シート１２に捕集された粒子が、捕集位置８１と、加熱・冷却位置８２と、蛍光検出位置８３との間で移動する。
【００７０】
なお、本発明においては、捕集シート１２が必ずしもロール状に収容される必要はなく、たとえば、捕集シート１２が複数層に折り重なった状態で収容されてもよい。
【００７１】
図１１は、図３中の捕集シートの交換方法を説明するための斜視図である。図１１を参照して、本実施の形態における粒子検出装置１０は、筐体としてのシートカセット７１をさらに有する。
【００７２】
シートカセット７１は、シート供給ドラム５２またはシート回収ドラム５３を収容可能な筐体形状を有する。シートカセット７１には、ロール状に巻かれた捕集シート１２が収容されている。粒子検出装置１０には、シート供給ドラム５２を収容するシートカセット７１と、シート回収ドラム５３を収容するシートカセット７１とが設けられている。シートカセット７１は、蓋７３を開閉することによって、粒子検出装置１０に対して着脱自在に設けられている。
【００７３】
捕集シート１２は、複数回数の測定が可能なシート長さを有する。測定が終了した捕集シート１２は、シート回収ドラム５３にロール状に回収される。規定回数の測定が終了したら、シートカセット７１を交換することによって、新規な捕集シート１２が巻かれたシート供給ドラム５２を装置に装着するとともに、測定後の捕集シート１２が巻かれたシート回収ドラム５３を装置から取り外す。この場合、測定後の粒子が付着した捕集シート１２は、ロール状に巻かれ、粒子が脱落することはないため、粒子による装置の汚染を防止でき、安全かつ簡易に捕集シート１２の交換が可能となる。
【００７４】
シートカセット７１を用いることによって、メンテナンスフリーで簡易に粒子の連続測定を実施することができる。
【００７５】
続いて、本実施の形態における粒子検出装置１０を用いた粒子検出方法の工程について説明する。
【００７６】
図１２は、図３中の粒子検出装置の動作の流れを示すフローチャートである。図１２を参照して、まず、捕集位置８１において粒子の捕集工程を実施する（Ｓ１０１）。本工程では、ファン２３を駆動させることによって、装置外の空気を捕集筒２２内に導入する。捕集筒２２内に取り込んだ空気を捕集シート１２の粘着面１２ａに吹き付けることによって、空気中の粒子を捕集シート１２に捕集する。
【００７７】
次に、捕集シート１２に捕集した粒子を、捕集位置８１から蛍光検出位置８３に移動させる（Ｓ１０２）。次に、蛍光検出部４１により、粒子に向けて励起光を照射するとともに、励起光の照射に伴って粒子から発せられる蛍光を受光する。これにより、粒子の加熱前の蛍光強度を測定する（Ｓ１０３）。
【００７８】
次に、加熱前の蛍光強度が測定された粒子を、蛍光検出位置８３から加熱・冷却位置８２に移動させる（Ｓ１０４）。次に、加熱部３１により、粒子に向けて光を照射することによって粒子を加熱する。その後、粒子への光の照射を停止することによって粒子を冷却する。本実施の形態では、この粒子の加熱・冷却工程と並行して、捕集位置８１において、ファン２３を駆動させることによって、次の測定用の粒子を捕集シート１２に捕集する（Ｓ１０５）。
【００７９】
次に、加熱・冷却工程を経た粒子を、加熱・冷却位置８２から蛍光検出位置８３に移動させる（Ｓ１０６）。なお、本工程では、次の測定用の粒子が捕集位置８１から加熱・冷却位置８２に移動することになる。次に、蛍光検出部４１により、粒子に向けて励起光を照射するとともに、励起光の照射に伴って粒子から発せられる蛍光を受光する。これにより、粒子の加熱後の蛍光強度を測定する（Ｓ１０７）。
【００８０】
次に、加熱後の蛍光強度が測定された粒子を、蛍光検出位置８３からシート回収ドラム５３に回収する（Ｓ１０８）。これと同時に、加熱・冷却位置８２に待機していた次の測定用の粒子を蛍光検出位置８３に移動させ、加熱前の蛍光検出工程を実施する。
【００８１】
以上の工程を繰り返すことによって、生物由来の粒子の検出を連続的に実施することができる。
【００８２】
本実施の形態では、空気中の粒子の捕集に熱容量が小さい捕集シート１２を用いることによって、上記の加熱・冷却工程時における加熱時間および冷却時間を短縮するとともに、ランプ３２やセラミックヒータ３７で消費される電力を低減することができる。また、より安価で小型の加熱装置にて粒子を加熱することが可能となるため、粒子検出装置の低コスト化や小型化を図ることができる。
【００８３】
また、本実施の形態では、加熱・冷却工程の並行して、次の測定用の粒子の捕集工程を実施するため、より短時間での連続測定が可能となる。なお、次の測定用の粒子を捕集するタイミングは、上記の加熱・冷却工程時に限られず、たとえば、加熱後の蛍光強度の測定時（Ｓ１０７）であってもよい。
【００８４】
なお、本実施の形態では、加熱前後の蛍光量の差分を測定することで、生物由来以外の粒子による蛍光の影響を排除したが、本発明はこれに限られるものではない。たとえば、撮像素子により、加熱後の増大された蛍光状態のみを撮像し、輝度の閾値を設定して、一定の輝度以上の蛍光を生物由来の粒子によるものと判定してもよい。
【００８５】
以上に説明した、この発明の実施の形態における粒子検出装置１０の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態における粒子検出装置１０は、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置である。粒子検出装置１０は、シート状部材としての捕集シート１２と、空気中の粒子を装置内に導入し、捕集シート１２に捕集する捕集部２１と、粒子から発せられる蛍光が増大するように、捕集シート１２に捕集された粒子を加熱する加熱部３１と、捕集シート１２に捕集された粒子から発せられる蛍光を検出する蛍光検出部４１と、捕集シート１２を移動させる移動機構部５１とを備える。
【００８６】
このように構成された、この発明の実施の形態における粒子検出装置１０によれば、空気中の粒子の捕集に熱容量が小さい捕集シート１２を用いることによって、測定時間の短縮や測定費用の低減を図ることができる。
【００８７】
なお、本実施の形態における粒子検出装置１０は、生物由来の粒子を検出するための装置単体として用いられてもよいし、空気清浄機やエアーコンディショナ、加湿器、除湿機、掃除機、冷蔵庫、テレビなどの家電製品に組み込まれてもよい。
【００８８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
この発明は、主に、花粉や微生物、カビといった生物由来の粒子を検出する装置として利用される。
【符号の説明】
【００９０】
１０  粒子検出装置、１２  捕集シート、１２ａ  粘着面、１３  基材、１４  粘着剤、２１  捕集部、２２，２７  捕集筒、２２ｐ  吸引部、２２ｑ  排出部、２３  ファン、２５  静電針、２６  高圧電源、３１  加熱部、３２  ランプ、３３，４２  集光レンズ、３６  光吸収部材、３７  セラミックヒータ、４１  蛍光検出部、４３  発光素子、４４  受光素子、４５  フレネルレンズ、４６  励起光照射領域、４７  撮像素子、５１  移動機構部、５２  シート供給ドラム、５３  シート回収ドラム、７１  シートカセット、７３  蓋、８１  捕集位置、８２  加熱・冷却位置、８３  蛍光検出位置、９０，９１  粒子、９２  塵埃。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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