(57)【要約】空気サンプルからバイオエーロゾルを収集する装置１００であって、当該装置に空気サンプルを引き込む吸気アセンブリ１０４と、吸気アセンブリに結合され、空気サンプルから粒子を分離する分離セクション１０６と、分離セクションに結合され、エーロゾル粒子を液体の流れに輸送する捕獲セクション１０８と、分離セクションと捕獲セクションとの間に設けられ、それらの間に制御可能な空気／流体の境界を確立する疎水性膜１３４とを備える装置。他の実施形態は、装置に空気サンプルを引き込む吸気アセンブリと、吸気アセンブリに結合され、空気サンプルから粒子を分離する分離セクションと、分離セクションに結合され、エーロゾル粒子を液体の流れに輸送する捕獲セクションと、分離セクションと捕獲セクションとの間に設けられ、エーロゾル粒子を液体の流れに集束させるコロナ荷電セクション５００とを備える。
2005531003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮遊粒子を収集するための装置であって、
当該装置に空気サンプルを引き込むための吸気アセンブリと、
前記吸気アセンブリに結合され、前記空気サンプルから粒子を分離するための分離セクションと、
前記分離セクションに結合され、前記粒子を液体に輸送するための捕獲セクションと、
前記分離セクションと前記捕獲セクションとの間に設けられ、それらの間に制御可能な境界を確立するための疎水性膜と
を備える、装置。
【請求項２】
前記分離セクションが、
前記空気サンプルを受けるための第１の端部を有する少なくとも１つのサイクロンと、
前記粒子を濃縮するための前記少なくとも１つのサイクロンの第２の端部に近接した位置にある渦巻きブレーカセクションと
を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記分離セクションが前記装置の中心の半径方向外向きに設けられた８個のサイクロンを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記捕獲セクションが前記分離セクションに隣接して設けられた少なくとも１つのチャネルを備え、前記液体が前記少なくとも１つのチャネルに設けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記捕獲セクションが前記少なくとも１つのチャネルに結合された液体収集チャンバを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記液体がコロナ荷電セクションによって静電帯電されるようになっており、前記コロナ荷電セクションが、
前記少なくとも１つのチャネルに近接して設けられた複数のコロナチップと、
前記複数のコロナチップからある一定距離離れて配置された接地電極と
を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記捕獲セクションが粒子収集装置を更に備え、
前記粒子収集装置が、
前記少なくとも１つのチャネルにある開口に隣接して配置された粒子収集材料ループと、
前記粒子収集材料ループを移動させるための複数のベアリングと、
前記粒子収集材料の第１の表面に、前記粒子収集材料が前記少なくとも１つのチャネルにある前記開口を移動するときに前記粒子を収集するためのものである液体層を堆積するための液体リザーバと、
前記液体層および前記液体層にある粒子を収集するための流体収集チャンバと、
前記粒子収集材料ループに隣接して配置され、前記粒子収集材料から前記液体層およびエーロゾル粒子を除去し、前記流体収集チャンバに前記液体および粒子を移送するための粒子除去デバイスと
を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記疎水性膜が毛細管アレイを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記装置が静電集塵セクションを更に備え、
前記静電集塵セクションが、
前記吸気アセンブリと前記分離セクションとの間に実質的に配置されたコロナ電極と、
前記分離セクションの第１の端部に近接して設けられた複数の荷電集塵プレートと
を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
浮遊粒子を収集するようになっている粒子収集装置と、粒子分析デバイスとを具備する浮遊粒子を分析するためのシステムであって、
前記粒子収集装置が、
当該粒子収集装置に空気サンプルを引き込むための吸気アセンブリと、
前記吸気アセンブリに結合され、前記空気サンプルから粒子を分離するための分離セクションと、
前記分離セクションに結合され、前記粒子を液体に輸送するための捕獲セクションと、
前記分離セクションと前記捕獲セクションとの間に設けられ、それらの間に制御可能な空気／流体の境界を確立するための疎水性膜と
を備え、
前記粒子分析デバイスが、前記捕獲セクションから液体サンプルを受けるための収集装置に結合されている、システム。
【請求項１１】
前記分離セクションが、
前記空気サンプルを受けるための第１の端部を有する少なくとも１つのサイクロンと、
前記粒子を濃縮するための前記少なくとも１つのサイクロンの第２の端部に近接した位置にある渦巻きブレーカセクションと
を備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１２】
空気サンプルを収集するステップと、
前記空気サンプルを粒子の流れと主要な空気の流れとに分離するステップと、
前記粒子の流れを濃縮するステップと、
前記粒子の流れを前記疎水性膜を介して液体に通過するステップとを
備える、浮遊粒子収集方法。
【請求項１３】
前記粒子の流れを前記液体に通過させるステップが、前記液体の流れを静電帯電する工程を更に備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
浮遊粒子を収集するための装置であって、
当該装置に空気サンプルを引き込むための吸気アセンブリと、
前記吸気アセンブリに結合され、前記空気サンプルから粒子を分離するための分離セクションと、
前記分離セクションに結合され、前記粒子を液体に輸送するための捕獲セクションと、
前記分離セクションと前記捕獲セクションとの間に設けられ、前記粒子を前記液体に静電気的に集束させるためのコロナ荷電セクションと
を備える、装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本願は、２００２年６月２４日に出願された米国仮特許出願第６０／３９０，９７４号（発明の名称「Ｕｌｔｒａ−Ｈｉｇｈ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇ  Ｂｉｏ−Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ」）、および２００３年２月１０日に出願された米国仮特許出願第６０／４４６，３２３号（発明の名称「Ｃｏｒｏｎａ−Ｂａｓｅｄ  Ｂｉｏ−Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ」）の優先権を主張するものであり、両出願の内容は、参照により本明細書に援用される。
【発明の分野】
【０００２】
[0002]一般的に、本発明は、空気のサンプリングに関し、更に詳しく言えば、空気サンプルからの病原体およびエーロゾル粒子の収集に関する。
【発明の背景】
【０００３】
[0003]エーロゾルおよび病原体粒子または胞子の収集が可能な軍用、民間用、または個人用の空気サンプリングシステムへの需要が高まっている。現行の空気サンプリングシステムは、機能面で高信頼性であることは実証済みであるが、非常に大型である場合が多く、多大な電力を消耗するだけでなく、大きなノイズを発生してしまう。また、これらのシステムは、非常に多くの液体サンプルが生じ、それらの分析に数日または数週間を費やしてしまうことがある。したがって、現行の空気サンプリングシステムは、民間用または個人用に、または空気サンプルの分析を迅速に実行しなければならない環境や状況において、実用的なものではない。
【０００４】
[0004]したがって、分析を迅速に実行し、比較的少量の液体サンプルを発生できる小型で高効率のバイオエーロゾル収集器が当分野において必要とされている。
【発明の概要】
【０００５】
[0005]本発明の一実施形態は、次のような、空気サンプルから粒子（例えば、生物学的エーロゾル粒子）を収集するための装置を提供する。この装置は、概していうならば、当該装置に空気サンプルを引き込むようになっている吸気アセンブリと、吸気アセンブリに結合され、空気サンプルからエーロゾル粒子を分離するようになっている分離セクションと、分離セクションに結合され、液体の流れにエーロゾル粒子を輸送するようになっている捕獲セクションと、分離セクションと捕獲セクションとの間に設けられ、それらの間に制御可能な空気／流体の境界を確立するようになっている疎水性膜とを備える。
【０００６】
[0006]この装置の更なる実施形態は、当該装置に空気サンプルを引き込むようになっている吸気アセンブリと、吸気アセンブリに結合され、空気サンプルからエーロゾル粒子を分離するようになっている分離セクションと、分離セクションに結合され、液体の流れにエーロゾル粒子を輸送するようになっている捕獲セクションと、分離セクションと捕獲セクションとの間に設けられ、液体の流れにエーロゾル粒子を集束させるようになっているコロナ荷電セクションとを備える。
【０００７】
[0007]上述した本発明の実施形態が達成され、詳細に理解できるようにするために、上記に簡潔に要約した本発明の更なる詳細な説明を、以下において、添付の図面に示す本発明の実施形態を参照することで行う。しかしながら、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態を示すものにすぎず、したがって、本発明の範囲を限定するものと見なされるべきではなく、本発明は、他の同等に効果的な実施形態を認めてよいことに留意されたい。
【０００８】
[0020]なお、理解しやすいように、図面に共通する同等の要素を示すために、可能な限り同等の参照番号を使用した。
【詳細な説明】
【０００９】
[0021]一般的に、本発明の実施形態は、吸い込まれる可能性のある浮遊粒子を収集し、少量の液体にそれらを集束させることが可能な、小型軽量、低電力低ノイズのデバイスを提供する。一実施形態において、デバイスは、約１〜１０ミクロンの範囲の粒子濃度を達成可能であり、最大約１０００リットル毎分（ｌｐｍ）までのサンプリングレートを達成できる。
【００１０】
[0022]図１は、本発明による粒子収集装置１００の一実施形態の切欠図である。図示する実施形態において、装置１００は、実質的に円筒形状の構造であるが、当業者であれば、本発明の実施形態が、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の数の別の形態および形状で構成されることができることは理解されよう。装置１００は、ハウジング１０２を備え、このハウジングには、吸気アセンブリ１０４、サンプル分離セクション１０６、および粒子捕獲ゾーン１０８が含まれる。
【００１１】
[0023]吸気アセンブリ１０４は、収集装置１００に空気を引き込むようになっており、モータ１１０、第１および第２のファン１１２Ａ、１１２Ｂ、および空気ダクト１１４を含む。第１のファン１１２Ａは、収集装置１００の第１の端部１０１に近接して設けられ、ファンモータ１１０に結合される。オプションの第２のファン１１２Ｂは、装置１００の長手軸に沿って、第１のファン１１２の内向きに配置され、一実施形態において、第２のファン１１２Ｂは、第１のファン１１２Ａより小さい。空気ダクト１１４は、装置１００の第２の端部１０３の開口１１６で始まり、少なくとも部分的に貫通して延在し、動作時にファン１１２Ａ、１１２Ｂに引き込まれる空気に入口経路を与える。一実施形態において、空気ダクト１１４は、ハウジング１０２の中心１０５を通るように設けられる。オプションとして、吸気アセンブリ１０４は、空気ダクト１１４とファン１１２Ａ、１１２Ｂとの間に位置し、前置フィルタとして作用するようになっているインパクタ１５０を更に備えてもよい。すなわち、インパクタ１５０は、装置１００内に引き込まれるとき、主要な流れから大きな粒子をフィルタリングするための複数の管またはチャネル１５２を含む。
【００１２】
[0024]サンプル分離セクション１０６は、装置１００の中心１０５の半径方向外向き（すなわち、図１に示す実施形態において、空気ダクト１１４の半径方向外向き）に位置する、実質的に円形アレイのサイクロン１１８と、渦巻きブレーカ１２０（図２および図４に示す）とを備える。図３は、図１に示すサイクロンアレイの平面図である。図３は、８個のサイクロン１１８のアレイを示すが、当業者であれば、サイクロン１１８の数を加減して効果的に用いてよいことは理解されよう。図１および図３を同時に参照すると、アレイ状の各サイクロン１１８は、接線方向の入口１２４によって空気ダクト１１４に接続される。入口１２４は、空気ダクト１１４からサンプル分離セクション１０６へ入る空気を運ぶようになっている。各サイクロン１１８は、主要な空気の流れから浮遊粒子を分離するようになっている。サイクロン１１８の第１の端部１０７に近接した位置にある渦巻きファインダ１５４が、主要な流れの第１の出口１２２を確立するために、サイクロン１１８内に突出する複数の短いチャネルを備える。すなわち、各サイクロン１１８の第１の端部１０７にある第１の出口１２２はサイクロン１１８からの主要な流れを平行化および誘導するようになっていることで、主要な流れは、分離セクション１０６から放出されることができる。各サイクロン１１８の第２の端部１０９に近接した位置にある第２の出口１２６は、分離された粒子の流れを渦巻きブレーカ１２０に運ぶ。
【００１３】
[0025]図１、図２、および図４を参照すると、渦巻きブレーカ１２０は、サイクロン１１８の第２の端部１０９に近接して設置され、一実施形態において、一連のチャンバ１２８を備える。１つのチャンバ１２８は、各サイクロン１１８の第２の端部１０９に隣接して配置され、サイクロン１１８から比較的高濃度の低速の流れに運ばれた粒子の流れを濃縮するようになっている内部容積を有する。あるいは、１つのチャンバ（図示せず）が、実質的に環状の形状であってもよく、すべてのサイクロン１１８からのエーロゾルの流れを受けるようになっていてもよい。渦巻きチャンバ１２８の壁１３８にある接線方向のスロット１３６により、エーロゾルの流れをチャンバ１２８から捕獲セクション１０８へと引きこむことができる。
【００１４】
[0026]渦巻きブレーカ１２０は、制御可能な空気／流体の境界１３０によって捕獲セクション１０８から分離される。空気／流体の境界１３０は、渦巻きチャンバ１２８の外部に隣接して配置され、一実施形態において、その機構は、高多孔性の疎水性膜１３４が設けられた液体プレート１３２を備える。疎水性膜１３４は、空気または粒子の流れ（すなわち、気体媒体）を備えるようになっている渦巻きチャンバ１２８と、本願明細書に更に記載するように、液体を備えるようになっている捕獲セクション１０８との間に液体シールまたは境界を確立するようになっている。一実施形態において、疎水性膜１３４は、捕獲セクション１０８の少なくとも一部分にわたって熱的に埋め込まれたナイロンメッシュを備える。ナイロンメッシュは、疎水性を高めるために、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）または同等の物質で場合により処理される。
【００１５】
[0027]図１および図５を参照すると、捕獲セクション１０８は、少なくとも１つのマイクロ流体またはナノ流体チャネル１４０を備え、このチャネル内には、集束されたエーロゾルまたは他の粒子を輸送するために少量の液体が含まれる。一実施形態において、上述したもののようなナイロンメッシュは、少なくとも１つのチャネル１４０にわたって熱的に埋め込まれる。捕獲セクション１０８は、液体の流れ（集束された粒子を含む）が収集される液体収集チャンバ１４２を更に備えて良く、あるいは、別個の分析または収集デバイス（図示せず）を輸送するための手段に結合されてもよい。
【００１６】
[0028]上述した空気／流体境界１３０は、オプションとして、捕獲セクション１０８の少なくとも１つのチャネル１４０において液体への粒子の集束化を高めるために、粒子を静電操作するためのコロナ荷電セクション５００などの静電集束機構を含む。図６に、コロナ荷電セクション５００の一実施形態の略図を示す。コロナ荷電セクション５００は、コロナアレイ６０２および接地電極６０４を備える。コロナアレイ６０２は、捕獲ゾーン１０８の少なくとも１つのチャネル１４０に近接した位置にある複数のコロナチップ６０６を備える。接地電極６０４は、コロナアレイからある一定距離離れた位置にあり、一実施形態において、チャンネル１４０を挟んでコロナアレイ６０２の向い側に配置される。それによって、コロナアレイ６０２と接地電極６０４との間に、静電場６０８が生成される。静電場６０８は、液体の流れに粒子を荷電し、それらをチャネル１４０の中心に向けて前進させる。それによって、コロナ荷電セクション５００は、より迅速かつ効率的に輸送するために、液体の流れの中心に粒子を促すことによって、粒子の操作性を高めるようになっている。また、コロナ荷電セクション５００によって生成される静電場により、実質的に均一に荷電された粒子の流れが得られる。
【００１７】
[0029]図７は、コロナ荷電セクション７０２を含む収集セクション７００の第２の実施形態の略図である。この実施形態において、収集セクション７００は、コロナアレイ７０４および電極７０６、テープ７０８などの移動粒子収集材料、リザーバ７１０、および粒子除去デバイス７１２を含む。一実施形態において、収集テープ７０８は、第１の表面７０１および第２の表面７０３を有し、閉ループでいくつかのベアリング７１４（例えば、３つ以上）の周りを移動するようになっている。一実施形態において、閉ループは、三角形に類似している。コロナアレイ７０４および電極７０６は、チャネル７４０の開口７２２を介して、収集テープ７０８の隣接する第１の表面７０１へ粒子を前進させる静電場７１６を生成する。リザーバ７１０は、より低い位置にある１つまたは複数のベアリング７１４に隣接して配置され、リザーバ７１０を移動した後や移動時に、流体の薄層７１８をテープ７０８の第１の表面７０１に運ぶようになっている。液体層７１８は、テープ表面７０１上でのエーロゾル粒子の収集を高める。粒子除去デバイス７１２は、粒子が堆積した後、テープ７０８がリザーバ７１０を移動し終わる前に、テープ７０８から粒子を除去するように配置される。収集デバイス７１２は、スキージ、ブレード、真空、または液体および粒子が収集チャンバ７２０に移送されるようにテープ７０８から液体層７１８を除去可能な任意の他のデバイスとすることができる。オプションとして、テープ７０８の第１の表面７０１は、親水性になるように処理され、第２の表面７０３は、疎水性になるように処理される。収集テープ７０８の面積は、粒子濃度をより高くできるように非常に小さいものであるとよい。
【００１８】
[0030]図９は、本発明による捕獲セクション９００の第３の実施形態の略図である。捕獲セクション９００は、チャネル９０２、疎水性膜９０４、静電集束電極９０６、および電気泳動電極９０８を備える。疎水性膜９０４は、本願明細書に前述したものに実質的に類似しているが、更に、伝導性になるようにされ、渦巻きブレーカセクション（図示せず）に隣接したチャネル９０２の一部分にわたって埋め込まれる。電気泳動電極９０８は、チャネル９０２を隔てて疎水性膜９０４の向い側になるように配置される。静電集束電極９０６は、電気泳動電極９０８が配置される側に近接した、チャネル９０２の外側に配置される。チャネル９０２の両端に差動電圧Ｖが印加されて、疎水性膜９０４と電気泳動電極９０８との間にあるチャネル９０２内に電気泳動ポンピングセルを作り出す。静電集束電極９０６によって生成される静電効果により、疎水性膜９０４を介して液体の流れの中への粒子の操作性が高められる。ポンピングセルによって生成される電気泳動効果により、粒子が液体の流れに帯電され、より迅速かつ効率的に輸送されるために、液体の流れの中心に前進される。静電効果と電気泳動効果との間に干渉がある場合、粒子の流れに効率的に静電輸送を可能するとともに、液体の流れにおいて粒子の電気泳動的輸送を可能にする確立された最適周波数で、２つの競合する効果は、循環的に作用することができる。
【００１９】
[0031]図８は、収集装置８００が静電集塵セクション８０２を更に含む本発明の別の実施形態を示す。一実施形態において、静電集塵セクション８０２は、複数の集塵プレート８０４および少なくとも１つのコロナ電極８０６を備え、それら両方はサイクロン８１０の入口８０１（すなわち、第１の端部）に近接した位置にある。静電集塵セクション８０２は、捕獲セクション８０８に移動するのではなく、流出する主要な流れに沿ってサイクロン８１０から逃げる小さな帯電粒子（すなわち、少なくとも１つのコロナ電極８０６によってサイクロン８１０内で帯電）を引き付けるようになっている。
【００２０】
[0032]再度、図１を参照すると、動作中、吸気アセンブリ１０４は、空気ダクト１１４を介して装置１００内に空気を引き込むように作動される。空気は、空気ダクト１１４を介して接線方向の入口１２４へ向い、サイクロン１１８へ空気の流れを運ぶ。
【００２１】
[0033]サイクロン１１８は、主要な空気の流れから粒子を分離する。サイクロン１１８内で流れ場が急速に回転するにつれ、遠心力がエーロゾル粒子をサイクロン１１８の壁へ追い込み、壁表面との摩擦によって、粒子が摩擦帯電されることがある。サイクロン１１８を介して第２の端部１０９へと流れがらせん状に進み続けると、更なる粒子が流れから分離される。エーロゾル粒子の流れは、第２の端部１０９を介してサイクロン１１８を出て渦巻きブレーカ１２０のチャンバ１２８に入り、その場所で、より高濃度の低速の流れに濃縮される。
【００２２】
[0034]主要な流れは、方向を逆向きにして、サイクロン１１８の中央を通って逆流し、サイクロン１１８の第１の端部１０７から出て、ファン１１２Ａ、１１２Ｂを通り過ぎて、ハウジング１０２の第１の端部１０１にある排気口１４４を介して運ばれて、収集装置１００を出る。図８に示すような集塵セクションが組み込まれれば、サイクロン１１８によって主要な流れから分離されていない小さな帯電粒子は、主要な流れが排気口１４４へ向かう途中で集塵プレートを通過するとき、集塵プレートに引き付けられる。エーロゾルと主要な流れを分離するために、小さなサイクロン１１８のアレイ（例えば、単一の大きなサイクロンではなく）を使用すると、低圧力低下で分離効率が高められることによって、電力消費量が少ないより静かで小型の装置１００を実現できる。例えば、一実施形態において、装置１００全体の直径は、わずか６インチである。
【００２３】
[0035]高密度のエーロゾルの流れは、渦巻きブレーカチャンバ１２８の壁１３８にある接線方向のスロット１３６を介して進む。粒子がチャンバ１２８から外向きに流れるにつれ、粒子は、疎水性メッシュ膜１３４によって形成された毛細管アレイに静電気的に集束される。粒子は、メッシュ１３４の毛細管を通って捕獲セクション１０８の液体内に引き込まれ、マイクロ流体チャネル１４０を介した連続的な液体の流れが、捕獲された粒子を収集チャンバ１４２内に輸送する。あるいは、捕獲セクション１０８は、収集装置１００から、例えば、別の収集容器または分析デバイスに流体を輸送するようになっているポートまたはライン（図示せず）に結合されてもよい。
【００２４】
[0036]粒子の流れが空気／液体インタフェース（すなわち、疎水性膜１３４）に到達するとき、粒子は、液体の流速がゼロに近付く境界層にある。液体での粒子輸送は、収集チャンバ１４２に隣接するが、収集液体から分離してコロナ電極（図６の６０４）を配置することによって高められる。このようにして、静電場６０８は、捕獲セクション１０８のマイクロ流体チャネル１４０にある収集液体に入った後、粒子へ継続的に作用し、粒子が迅速に運び出されるように、チャネル１４０の中心部分においてより高速の流れに粒子を追いやる。また、このように電極６０４を配置することで、エーロゾル粒子を引き付けるために、チャネル１４０の液体を高圧にバイアスする必要性が緩和される。液体での粒子輸送を高める他の手段は、動電学的ポンピング、パルスポンピング、超音波技術、インクリメントポンピングを含むが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
[0037]動作の過程で、疎水性メッシュ膜１３４に、大きな粒子、塵、または破片が詰まった状態になることがある。このような場合、チャネル１４０にある水が、メッシュ膜１３４の保持圧力を超えるレベルまで加圧されるとよい。その結果、疎水性膜１３４によって確立された境界が決壊し、メッシュ１３４を介して、流れとともに塵および破片を運び去りながら水が流れ出る。その後、水圧が低減されて、メッシュ膜１３４が液体シールを再び確立できるようになる。したがって、疎水性膜１３４は、収集装置１００を分解することなく容易に洗浄されることができる。
【００２６】
[0038]デバイスが実質的に円筒状の構成を持つように、本発明による収集装置を上述してきたが、当業者であれば、収集装置が、本発明の範囲から逸脱することなく、別の形状および構成で作られてもよいことは理解されよう。例えば、図１０Ａ〜１０Ｂは、実質的に箱型のハウジング１００２を有する収集装置１０００の実施形態を示す。
【００２７】
[0039]収集装置１０００は、空気サンプルを吸気するための空気入口側部１００４と、分離された主要な流れの空気を放出するための、入口側部１００４の反対にある空気出口側部１００６とを有する箱として作られている。入口および出口側部１００４、１００６は、吸気または排気するための複数の開口１０１０を有する。更に、少なくとも１つの捕獲液体出口１００８は、捕獲された液体および粒子を収集または分析デバイス（図示せず）に輸送するために、ハウジング１００２に結合されることができる。
【００２８】
[0040]図１０Ｂに示すように、収集装置１０００は、吸気セクション１０１８、分離セクション１０１２、渦巻きブレーカセクション１０１４、および捕獲セクション１０１６を備える。吸気セクションは、ハウジング１００２の空気入口側部に形成された開口１０１０に結合された複数のチャネル１０２０を備える。各チャネル１０２０は、分離セクション１０１２に空気サンプルを輸送するための分離セクション１０１２に結合された接線方向の入口１０２２を有する。
【００２９】
[0041]前述した実施形態の場合のように、分離セクション１０１２は、空気サンプルを受け、サンプルにある浮遊粒子を主要な流れから分離するための入口１０２２に結合された少なくとも１つのサイクロン１０２４を備える。少なくとも１つのサイクロンは、第１の出口１０４０を介してクリーンな主要な流れを排出し、第２の出口１０２６を介して分離された粒子を排出する。
【００３０】
[0042]第２の出口１０２６は、渦巻きブレーカセクション１０１４のチャンバ１０２８に分離された粒子を輸送し、そこで、粒子の流れは捕獲セクション１０１６へ流れるように濃縮される。
【００３１】
[0043]捕獲セクション１０１６は、渦巻きブレーカセクション１０１４に結合される。濃縮された粒子の流れは、渦巻きチャンバ１０２８にある出口１０３０を介して捕獲セクションチャネル１０３２へ進む。チャネル１０３２は、収集または分析デバイス（すなわち、図１０Ａに示す捕獲液体出口１００８を経由して）粒子を輸送するための液体を含む。本願明細書に記載する疎水性メッシュおよび／またはコロナバイアスアセンブリなどの静電集束機構が、チャネル１０３２における粒子の操作性を高めるために用いられてもよい。
【００３２】
[0044]図１１に、本発明による収集装置の第４の実施形態が示される。収集装置１１００は、図８に示す装置８００に実質的に類似しているが、静電集塵セクションの代わりに、装置１１００は、凝縮セクション１１０２を含む。一実施形態において、凝縮セクション１１０２は、流出する主要な流れとともにサイクロン１１０６から逃げる小さな浮遊粒子を冷却および凝縮するようになっている排気可能なボリューム１１０４を備える。凝縮セクション１１０２は、例えば、装置１１００から凝縮された粒子を輸送するポートまたは接続によって、分析または抽出デバイス（図示せず）に結合するようになっている。オプションとして、装置１１００、または本願明細書に記載する別の実施形態の任意のものが、捕獲セクション１１１０内に収集および凝縮された粒子を分析するために、デバイス（図示せず）を保持するための捕獲セクション１１１０に隣接した位置に検出セクション１１０８を含んでよい。分析デバイスは、装置１１００と一体形成されてよく、または、検出セクション１１０８は、多数の別の適合可能な分析デバイスと整合するように製造されることができる。
【００３３】
[0045]したがって、本発明は、バイオエーロゾル収集の分野において著しい向上を与えるものである。電力消費量、サイズ、ノイズ、および消耗品を最小限に抑えながら、高濃縮率とともに高サンプリングレートを実現する装置が提供される。装置の動作を実質的に妨げることなく容易に洗浄される空気・液体接合膜によって、効率性が更に高まる。
【００３４】
[0046]上記記載は、本発明の実施形態に関するものであるが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、他の更なる本発明の実施形態が考案されてもよく、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による浮遊粒子収集装置の一実施形態の切欠図である。
【図２】図１に示す浮遊粒子収集装置の拡大図である。
【図３】図１に示すサイクロンアレイの平面図である。
【図４】図１に示す渦巻きブレーカセクションの平面図である。
【図５】図１に示す捕獲セクションの拡大図である。
【図６】図１および図５に示す捕獲セクションとともに使用するようになっているコロナ荷電セクションの略図である。
【図７】捕獲セクションおよびコロナ荷電セクションの第２の実施形態である。
【図８】本発明による収集装置の第２の実施形態である。
【図９】本発明による捕獲セクションの第３の実施形態の略図である。
【図１０Ａ】本発明による収集装置の第３の実施形態の平面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示す収集装置の切欠図である。
【図１１】本発明による収集装置の第４の実施形態の切欠図である。
【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１０Ａ】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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