(57)【要約】【課題】花粉成分を含んだ微小サイズの粒子を効率的に発生させることのできる花粉成分含有粒子の発生方法および発生装置、ならびに、花粉成分を含んだ微小サイズの粒子に対するエアフィルタ用濾材の捕集率をより正確に測定することのできる花粉成分捕集率の測定方法および測定装置を提供する。【解決手段】本発明は、花粉成分含有粒子の発生装置であって、（ａ）花粉を水に混濁させて混濁液を用意するステップと、（ｂ）前記花粉よりサイズの小さい前記混濁液の液滴を発生させるステップと、（ｃ）前記液滴を乾燥させて、前記花粉の一部である花粉成分を含んだ花粉成分含有粒子を得るステップと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
花粉成分含有粒子の発生方法であって、
（ａ）花粉を水に混濁させて混濁液を用意するステップと、
（ｂ）前記花粉よりサイズの小さい前記混濁液の液滴を発生させるステップと、
（ｃ）前記液滴を乾燥させて、前記花粉の一部である花粉成分を含んだ花粉成分含有粒子を得るステップと、を備えることを特徴とする花粉成分含有粒子の発生方法。
【請求項２】
前記ステップ（ｂ）では、前記花粉成分のうち前記混濁液中で沈殿する沈殿性成分を前記混濁液中で保持しつつ、前記液滴を発生させる、請求項１に記載の花粉成分含有粒子の発生方法。
【請求項３】
前記花粉成分含有粒子は、前記花粉成分のみからなる粒子を含む、請求項１または２に記載の花粉成分含有粒子の発生方法。
【請求項４】
前記ステップ（ａ）において、前記混濁液は、前記花粉が分解するようｐＨが調整されている、請求項１または２に記載の花粉成分含有粒子の発生方法。
【請求項５】
前記ステップ（ａ）では、前記水として水道水に前記花粉を混濁させて前記混濁液を用意する、請求項１から４のいずれかに記載の花粉成分含有粒子の発生方法。
【請求項６】
前記ステップ（ｂ）では、前記混濁液に超音波振動を与えて、前記液滴を発生させる、請求項１から５のいずれかに記載の花粉成分含有粒子の発生方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｂ）では、前記混濁液に圧力を加え微細孔を通過させることで、前記液滴を発生させる、請求項１から５のいずれかに記載の花粉成分含有粒子の発生方法。
【請求項８】
前記ステップ（ｂ）では、前記混濁液に負圧を作用させて、前記液滴を発生させる、請求項１から５のいずれかに記載の花粉成分含有粒子の発生方法。
【請求項９】
花粉成分含有粒子の発生装置であって、
花粉が水に混濁された混濁液の液滴を発生させる液滴発生装置と、
前記液滴を乾燥させて、前記花粉の一部である花粉成分を含んだ花粉成分含有粒子を生成する乾燥装置と、を備え、
前記液滴は前記花粉よりサイズが小さいことを特徴とする花粉成分含有粒子の発生装置。
【請求項１０】
エアフィルタ用濾材による花粉成分の捕集率を測定するために、請求項１から８のいずれかに記載の発生方法または請求項９に記載の発生装置によって発生させた花粉成分含有粒子を用いることを特徴とする花粉成分捕集率の測定方法。
【請求項１１】
（ｄ）前記花粉成分含有粒子を管路に供給するステップと、
（ｅ）前記管路内に一方向に流れる気流を発生させて、前記管路の途中に配置した、測定対象用フィルタである前記エアフィルタ用濾材、および前記エアフィルタ用濾材の下流側に配され、前記エアフィルタ用濾材を通過した花粉成分含有粒子を捕集するバックアップフィルタに、前記花粉成分含有粒子を捕集させるステップと、
（ｆ）前記エアフィルタ用濾材により捕集された花粉成分含有粒子から抽出される花粉成分量ａ、および前記バックアップフィルタにより捕集された花粉成分含有粒子から抽出される花粉成分量ｂを用いて、下記式を用いて、前記エアフィルタ用濾材による花粉成分の捕集率を計算するステップと、を備える、請求項１０に記載の花粉成分捕集率の測定方法。
花粉成分捕集率＝ａ／（ａ＋ｂ）
【請求項１２】
一方向に延びるとともに、測定対象用フィルタであるエアフィルタ用濾材、および前記測定対象用フィルタの下流側に配され、粒径０．３μｍの粒子の捕集効率が前記エアフィルタ用濾材よりも高いバックアップフィルタが前記一方向の途中に配される管路と、
前記管路内に前記一方向に流れる気流を発生させる気流発生装置と、を備え、
請求項１から８のいずれかに記載の発生方法または請求項９に記載の発生装置によって発生させた前記花粉成分含有粒子を前記管路に供給して、前記エアフィルタ用濾材および前記バックアップフィルタに、前記花粉成分含有粒子を捕集させることを特徴とする花粉成分捕集率の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、花粉成分含有粒子の発生方法および発生装置、花粉成分捕集率の測定方法および測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、花粉症の症状を改善するために、花粉の捕集率が高いとされるエアフィルタ用濾材を用いて室内の空気清浄を行うことが行われている。一方で、このようなエアフィルタ用濾材を実際に用いても、花粉症の症状が改善されないといった報告例がある。このような問題の原因として、花粉よりも粒子サイズの小さい、アレルゲン等の花粉成分を含んだ粒子が室内に浮遊していて、前記エアフィルタ用濾材では、そうした微小サイズの粒子を十分に捕集できないことを指摘する研究がある。花粉よりも粒子サイズの小さい、花粉成分を含んだ粒子が存在することは、例えば、非特許文献１に記載されている。
【０００３】
このような現状にあって、近年、エアフィルタ用濾材による上記微小サイズの粒子の捕集率を正確に評価することへの要望が高まっている。このような濾材の評価のために、例えば、ジェットミル等を用いて花粉を粉砕することにより、上記微小サイズの粒子を模した微小粒子を作成する試みがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】王青躍ら，スギ花粉飛散期における飛散花粉数およびアレルゲン含有微小粒子状物質の高濃度出現の時系列的挙動差異，エアロゾル研究、Vol.23 No.2 (2008), 120-126
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した花粉を粉砕する方法では、微小粒子を効率よく作成できない。
【０００６】
本発明は、花粉成分を含んだ微小サイズの粒子を効率的に発生させることのできる花粉成分含有粒子の発生方法および発生装置を提供することを目的とする。また、本発明は、花粉成分を含んだ微小サイズの粒子に対するエアフィルタ用濾材の捕集率をより正確に測定することのできる花粉成分捕集率の測定方法および測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、花粉成分含有粒子の発生方法であって、
（ａ）花粉を水に混濁させて混濁液を用意するステップと、
（ｂ）前記花粉よりサイズの小さい前記混濁液の液滴を発生させるステップと、
（ｃ）前記液滴を乾燥させて、前記花粉の一部である花粉成分を含んだ花粉成分含有粒子を得るステップと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の別の一態様は、花粉成分含有粒子の発生装置であって、
花粉が水に混濁された混濁液の液滴を発生させる液滴発生装置と、
前記液滴を乾燥させて、前記花粉の一部である花粉成分を含んだ花粉成分含有粒子を生成する乾燥装置と、を備え、
前記液滴は前記花粉よりサイズが小さいことを特徴とする。
【０００９】
本発明の別の一態様は、エアフィルタ用濾材による花粉成分の捕集率を測定するために、前記発生方法または前記発生装置によって発生させた花粉成分含有粒子を用いることを特徴とする。
【００１０】
本発明のさらに別の一態様は、花粉成分捕集率の測定装置であって、
一方向に延びるとともに、測定対象用フィルタであるエアフィルタ用濾材、および前記エアフィルタ用濾材の下流側に配され、粒径０．３μｍの粒子の捕集効率が前記エアフィルタ用濾材よりも高いバックアップフィルタが前記一方向の途中に配される管路と、
前記管路内に前記一方向に流れる気流を発生させる気流発生装置と、を備え、
前記発生方法または前記発生装置によって発生させた前記花粉成分含有粒子を前記管路に供給して、前記エアフィルタ用濾材および前記バックアップフィルタに、前記花粉成分含有粒子を捕集させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、花粉成分を含んだ微小サイズの粒子を効率的に発生させることができる。また、本発明によれば、花粉成分を含んだ微小サイズの粒子に対するエアフィルタ用濾材の捕集率をより正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の発生方法を示すフローである。
【図２】本実施形態の発生装置の概略説明図である。
【図３】本実施形態の測定方法を示すフローである。
【図４】本実施形態の測定装置を一部分解して示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の花粉成分含有粒子の発生方法および発生装置、花粉成分捕集率の測定方法および測定装置について説明する。
【００１４】
（花粉成分含有粒子の発生方法）
図１に、本実施形態の花粉成分含有粒子の発生方法を説明するフローを示す。
本実施形態の発生方法は、混濁液を用意するステップ（Ｓ１０）、混濁液の液滴を発生させるステップ（Ｓ１２）、および液滴を乾燥させるステップ（Ｓ１４）を有する。
【００１５】
混濁液を用意するステップ（Ｓ１０）では、花粉を水に混濁させて混濁液を用意する。
【００１６】
花粉には、アレルギー性疾患を発症させるとされるものが好ましく用いられ、例えば、スギ、シラカバ、ブタクサ、ヒノキ、イネ等の花粉が用いられる。混濁液には、２種以上の花粉が含まれていてもよい。
花粉には、花粉成分含有粒子が得られやすくなる点で、粉砕等の前処理を行ったものを用いることができる。粉砕は、公知の方法によって行うことができ、例えば、花粉と、無機または金属のビーズを容器に入れて振盪させる方法を用いて行ってもよく、ジェットミル、ボールミル等を用いて行ってもよい。また、乾式、湿式のいずれの方法を用いてもよい。また、このような粉砕は、花粉に含まれるアレルゲンを失活させないよう、低温（例えば、室温以下）環境で行われるのが好ましい。このために、例えば、上記ビーズを、予め液体窒素中で冷却しておくことが好ましい。なお、本明細書において、花粉には、上記前処理によって粉砕された花粉の粉砕物も含まれる。
混濁液に含まれる花粉の量は、混濁液中での花粉の分解を促進させる観点から、水に対する質量比で５質量％以下、さらに好ましくは０．５質量％以下である。
【００１７】
水には、ＲＯ水、脱イオン水、蒸留水等の純水が用いられてもよく、水道水や、水道水を活性炭、浄水器等によって浄化した水等が用いられてもよい。
【００１８】
混濁液は、花粉が分解するようｐＨが調整されていることが好ましい。花粉が分解するようなｐＨは、好ましくは７を超え、より好ましくは７．５以上である。なお、ｐＨの上限値は、アレルゲンの活性を損なわない観点から定められ、例えば８．０である。このようなｐＨに調整されていることで、混濁液中の花粉が分解しやすくなり、十分な量の花粉成分を得ることができる。花粉が分解する態様としては、例えば、外皮の表面に付着したアレルゲン等が外皮から脱離することや、花粉の外皮が破裂して内側のアレルゲン等が放出されることが挙げられる。例えば、スギ花粉の場合、外皮の表面に付着しているＣｒｙｊ１が水に溶解するとともに、外皮が割れて、外皮内側の細胞質に含まれるＣｒｙｊ２が溶出する。なお、本明細書において、花粉成分は、花粉の一部であり、具体的には、花粉が分解して得られる成分である。花粉成分には、混濁液に溶解するもの、および混濁液中で沈殿するもの（後述する沈殿性成分）が含まれる。混濁液に溶解するものとしては、例えば、アレルゲンが挙げられ、混濁液に沈殿するものとしては、外皮やその一部等が挙げられる。
混濁液のｐＨの調整は、例えば、混濁液にｐＨ調整剤を添加することで行われる。ｐＨ調整剤は、アレルゲンの活性に影響を与えない範囲で特に制限されることなく用いられ、例えば、有機塩基、無機塩基を用いることができる。
なお、混濁液は、ｐＨ調整されなくてもよい。例えば、純水やｐＨが７以下の水を用いて混濁液を作成した場合であっても、次の液滴を発生させるステップ（Ｓ１２）で、混濁液に物理的な刺激（例えば超音波振動）を与えて、花粉の外皮に付着したアレルゲンを脱離させることで、花粉成分を含んだ混濁液を生成することができる。
【００１９】
混濁液には、花粉、水のほか、花粉およびアレルゲンの活性に影響を与えない範囲で、凝集防止剤、ｐＨ緩衝剤等の他の成分を含むことができる。
【００２０】
混濁液を用意する方法は、特に制限されず、例えば、水道水に花粉を混濁することが挙げられる。水道水には、通常、花粉より粒子サイズの小さい数μｍ以下程度の粒子サイズの微粒子が多く含まれており、水道水を用いて作成された混濁液は、上記微粒子を含んだものとなる。また、混濁液は、純水に市販の花粉を混濁させることによって作成してもよい。花粉の表面には、通常、上記微粒子と同様の異物が多く付着しているため、このような方法によって作成した混濁液も、上記微粒子を含んだものとなる。なお、微粒子については後で説明する。
【００２１】
次の混濁液の液滴を発生させるステップ（Ｓ１２）では、花粉よりサイズの小さい混濁液の液滴を発生させる。このようなサイズの液滴を発生させることで、より多くの花粉成分含有粒子を発生させることができる。
【００２２】
液滴を発生させる具体的な方法は、特に制限されず、例えば、混濁液に振動を与えること、混濁液に圧力を加え微細孔を通過させること、混濁液に負圧を作用させること等によって行われる。混濁液には花粉成分が含まれており、こうした方法を用いることで、花粉よりサイズの小さい液滴を効率よく発生させることができる。花粉よりサイズの小さい液滴を発生させることで、花粉成分含有粒子を効率的に発生させることができ、例えば、エアフィルタ用濾材の花粉成分捕集率の測定を行うために十分な量の花粉成分含有粒子を確保できることが、本発明者の研究により分かった。液滴のサイズは、花粉より小さければよく、例えば花粉としてスギ花粉を用いた場合、たとえば１〜１０μｍである。液滴のサイズの下限値は、特に制限されないが、例えば、花粉の３００分の１の大きさであり、花粉にスギ花粉を用いた場合は例えば０．１μｍ程度である。花粉および液滴のサイズは、例えば、レーザ光回折法を用いて測定される。花粉および液滴のサイズの比較には、例えば、それぞれの粒子２０個以上について測定したサイズの平均値が用いられる。
なお、液滴に花粉成分が含まれていることは、後述するステップ（Ｓ１４）で行われる乾燥によって、花粉成分を含んだ花粉成分含有粒子が生成し、当該花粉成分含有粒子から花粉成分が抽出されることによって確認できる。花粉成分含有粒子は、例えば、花粉成分が上記微粒子に付着したものや、花粉成分のみからなるものが挙げられる。
ステップ（Ｓ１２）では、花粉よりサイズの小さい液滴だけでなく、花粉のサイズと同程度以上のサイズの液滴を発生させてもよい。また、ステップ（Ｓ１２）では、花粉成分を含んだ液滴だけでなく、花粉成分を含まない液滴を発生させてもよい。
【００２３】
上記した液滴を発生させる具体的な方法のうち、混濁液に振動を与える方法は、混濁液の液滴を発生させ得るものであれば特に制限されず、例えば、超音波振動、バブリングが挙げられる。中でも、混濁液中で花粉の分解を促進できるとともに、花粉よりサイズの小さい液滴を簡易に作成できる点で、超音波振動が好ましく用いられる。また、超音波振動を用いると、超音波振動を用いて生じる液滴に、花粉や、花粉成分のうちサイズの比較的大きいものは含まれにくいため、例えば、アレルゲンを含んだ外皮等であってサイズの大きいものを混濁液中に保持し続けることができる。エアフィルタ用濾材の性能評価を従来よりも正確に行うためには、花粉よりも小さい粒子サイズの粒子を多く用いることが望ましいことから、このように花粉や、サイズの大きい花粉成分を混濁液中に保持し続けることで、より多くの花粉成分含有粒子を発生させることができる。さらに、超音波振動を用いることで、混濁液を攪拌することなく、花粉やサイズの大きい花粉成分が混濁液中で均一に分散した状態を保つことができ、液滴に含まれる花粉成分のバラつきを小さくすることができる。
超音波振動を発生させる方法には、混濁液に直接または間接的に超音波振動を与える装置を用いることができ、例えば、超音波振動子、超音波ホモジナイザ、超音波槽を用いることができる。超音波振動子を用いる態様は、特に制限されず、例えば、混濁液の入った容器を冷却水を介して外側から冷却するための槽に超音波振動子を設けて、当該混濁液に間接的に超音波振動を与えてもよく、投げ込み式の超音波振動子を混濁液中に投入して超音波振動を直接与えてもよい。超音波振動を発生させるための条件は、花粉よりサイズの小さい液滴をつくる観点から、１〜３ＭＨｚであることが好ましく、例えば１．５〜２．５ＭＨｚである。
また、超音波振動子に代えて、例えば、ホーン振動子を用いて混濁液に振動を与えてもよい。具体的には、ホーン振動子の振動により、多数の微細孔が形成されたメッシュを混濁液が通過するよう混濁液を押し出すことで、混濁液の液滴を発生させてもよい。
バブリングは、例えば、圧縮空気を用いてバブリングを行うラスキンノズルを用いて行うことができる。
【００２４】
上記した混濁液に圧力を加えて微細孔を通過させる方法は、例えば、スプレーノズルを用いて行うことができる。スプレーノズルは、一流体（混濁液）のみを噴射するものであってもよく、二流体（混濁液と空気）を噴射するものであってもよい。混濁液に加えられる圧力は、例えば、数ＭＰａである。微細孔は、例えば、メッシュに形成された多数の微細孔である。微細孔の大きさは、液滴の大きさを適切にする観点から適宜定められる。
【００２５】
上記した混濁液に負圧を作用させる方法には、例えば、コンプレッサ式またはジェット式と呼ばれる方法を用いることができる。この方法では、コンプレッサにより発生させた圧縮空気をノズルから吐出することで、ノズル先端に隣接して先端が開口した吸水管内に負圧を生じさせて容器内の混濁液を吸水管を介して吸い上げ、吸水管の先端から、ノズルからの圧縮空気とともに外部に吐出することにより、液滴を発生させる。
【００２６】
混濁液を発生させるステップ（Ｓ１２）において、液滴の大きさは、花粉成分を含みうる大きさであればよく、例えば、１〜１００μｍの大きさである。
【００２７】
ステップ（Ｓ１２）では、花粉成分のうち混濁液中で沈殿する沈殿性成分を混濁液中で保持しつつ、液滴を発生させることが好ましい。沈殿性成分である外皮等には、アレルゲンが多く付着等しており、沈殿性成分が混濁液中に存在した状態で液滴を発生させることで、より多くのアレルゲンを混濁液中に溶出させることができる。本発明者の研究によれば、沈殿性成分を混濁液中で保持することにより、沈殿性成分を除去した場合と比べ、ステップ（Ｓ１４）で得られる花粉成分含有粒子が格段に増えることが分かった。この理由は、ステップ（Ｓ１２）で沈殿性成分を保持する場合は、混濁液中に花粉成分含有粒子の核となる粒子が多く含まれており、より多くの花粉成分含有粒子が発生するためであると考えらえる。核となる粒子は、例えば、沈殿性成分のうち比較的サイズの小さい花粉の外皮の一部や、混濁液に溶解する成分であるアレルゲンが凝集したもの、水道水等に含まれる微粒子、大気塵等である。花粉成分含有粒子を用いて、例えば、エアフィルタ用濾材の捕集効率を測定する場合には、大量の花粉成分含有粒子が必要である。例えば花粉成分含有粒子の捕集効率が９９．９９％である濾材の捕集効率を正確に測定するためには、少なくとも１０万個の花粉成分含有粒子が必要である。上記発生方法によれば、サイズの小さいより多くの花粉成分含有粒子を発生させることができるため、このような測定を行うのに必要な花粉成分含有粒子を確保しやすくなる。
また、沈殿性成分を保持しながら液滴を発生させる場合は、ステップ（Ｓ１０）で用意した混濁液を、遠心分離等の特別な処理を施すことなくそのまま用いることができ、簡易に花粉成分含有粒子を発生させることができる。
なお、ステップ（Ｓ１２）では、沈殿性成分を混濁液中で保持しないで液滴を発生させてもよい。例えば、ステップ（Ｓ１０）で用意した混濁液に遠心分離、濾過等の処理を施し、沈殿性成分を除去することにより得られる上澄み液を用いて、液滴を発生させてもよい。沈殿性成分は、花粉成分のうち、遠心分離、濾過等の処理によって混濁液中から除去される成分と言い換えることができる。
【００２８】
次の液滴を乾燥させるステップ（Ｓ１４）では、液滴を乾燥させて、花粉成分を含んだ花粉成分含有粒子を得る。空気が乾燥すると、液滴の水分が蒸発しやすくなるため、花粉成分含有粒子を得やすくなる。
液滴の乾燥は、花粉成分に含まれるアレルゲンを失活させないために、加熱以外の方法によって行うことが好ましく、例えば、液滴を発生させた容器内に空気または不活性ガスを供給し、液滴を容器外に押し出すことで行われる。このような方法によれば、液滴は、容器外の別の場所（例えば後述する測定装置の管路内の空間）に供給され、拡散されることで乾燥しやすくなる。不活性ガスには、例えば、窒素ガス、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスが用いられる。花粉成分に含まれるアレルゲンを失活させないよう、空気または不活性ガスは、低温（例えば、室温以下）で供給されるのが好ましい。液滴の乾燥は、上記液滴を発生させるステップ（Ｓ１２）と並行して、行われることが好ましい。
液滴を乾燥させて得られる花粉成分含有粒子は、花粉よりも粒子サイズが小さく、例えば、１．１μｍ以下の粒子サイズの粒子の存在比率が体積基準で１０％以上である粒径分布を有している。
本実施形態の発生方法は、例えば、後述する花粉成分含有粒子の発生装置を用いて行うことができる。
【００２９】
本実施形態の発生方法によれば、花粉よりサイズの小さい混濁液の液滴を発生させ、これを乾燥させることで、花粉成分含有粒子を効率的に得ることができる。このような方法によれば、例えば、液滴をつくらずに混濁液を乾燥（風乾）させることで花粉成分を含んだ粒子を発生させた場合と比べ、サイズが小さくより多くの花粉成分含有粒子を発生させることができることが本発明者の研究により分かった。これにより、例えば、エアフィルタ用濾材の花粉成分捕集率を正確に評価するのに必要な、粒子サイズが小さく、より多くの花粉成分含有粒子を用意することができる。
【００３０】
ここで、花粉成分含有粒子のうち、花粉成分が微粒子に付着した粒子について説明する。当該粒子に含まれる微粒子は、例えば、水道水に含まれていたものや、花粉表面に付着していたものであり、その粒子サイズは、数μｍ以下である。このような微粒子は、上記した混濁液に振動を与えること等により、花粉成分とともに液滴に含まれ、花粉成分含有粒子の核となると考えられる。なお、微粒子の多くは、上記した遠心分離、濾過等の処理を行った場合も、混濁液中に含まれると考えられる。
微粒子は、例えば、アンダーセンサンプラ等の分級器を用いて所定の粒径以下の粒子として分級される粒子や、動的光散乱法により測定される粒径が所定の粒径以下である微粒子である。ここでいう所定の粒径は、数μｍであり、例えば１．１μｍである。微粒子の形状は、特に制限されず、球状、片状であってもよく、また、長短度を有する形状であってよい。微粒子の粒子サイズは、微粒子の最大長さを意味し、微粒子の形状が長短度を有する場合は、長辺長さを意味する。微粒子は、無機物、有機物のいずれであってもよく、固形微粒子、液体微粒子のいずれであってもよい。
微粒子は、花粉に由来するものであってもよく、水に由来するものであってもよく、また、花粉および水のいずれにも由来しないものであってもよい。花粉に由来する微粒子としては、例えば、花粉表面に付着した微粒子が挙げられる。水に由来する微粒子としては、例えば、水道水に含まれる微粒子が挙げられる。花粉および水のいずれにも由来しない微粒子としては、例えば、大気塵や、アレルゲンを吸着する作用のあるタンパク質、ｐＨ緩衝剤等が挙げられる。
【００３１】
（花粉成分含有粒子の発生装置）
次に、図２を参照して、花粉成分含有粒子の発生装置を説明する。図２は、花粉成分含有粒子の発生装置１の概略説明図である。なお、図２において、理解のしやすさのため、容器１１、ガラスチューブ４２を投影図で示す。
【００３２】
装置１は、液滴発生装置３と、乾燥装置５と、を備える。
液滴発生装置３は、混濁液Ａが入れられる容器１１と、容器１１内に配される振動発生装置１３と、を有しており、混濁液Ａに振動を与えて、花粉よりサイズの小さい混濁液の液滴を発生させる。混濁液Ａは、上記発生方法で用いられるのと同様の混濁液である。
容器１１は、筒状の容器本体の両端に蓋１５を取り付けてなる。図２に示す例において、容器１１内には、振動発生装置１３として、投げ込み式の超音波振動子が配されている。なお、振動発生装置１３には、超音波振動子に代えて、上記発生方法で説明した、振動により液滴を発生させる他の種類の装置を用いてもよい。また、振動発生装置１３の代わりに、上記発生方法で説明した、混濁液に圧力を加えて微細孔を通過させる方法、混濁液に負圧を作用させる方法を行う装置を用いてもよい。
【００３３】
乾燥装置５は、液滴を乾燥させて、花粉の一部である花粉成分を含んだ花粉成分含有粒子を生成する。乾燥装置５は、空気が充填されたタンク３０と、タンク３０から容器１１まで延びるよう設けられたガス供給管３１と、ガス供給管３１の途中に配されたバルブ３２、流量計３３とを有しており、空気を適当な流量で容器１１内に供給することができる。
また、乾燥装置５は、さらに、容器１１内で発生させた液滴を含んだ空気を、目的の場所に移送するための移送管２３を有している。なお、目的の場所とは、容器１１以外の場所であり、例えば、図２に示す分級装置７であり、後で参照する図４に示す測定装置１００である。不活性ガスが容器１１内に供給されることによって、液滴を含んだ容器１１内の空気は移送管２３内を移動し、目的の場所に供給され、そこで拡散されることにより乾燥する。移送管２３は、例えばＳＵＳチューブからなる。
【００３４】
なお、図２に示す例では、発生装置１は、移送管２３を介して分級装置７に接続されており、分級装置７内で花粉成分含有粒子を発生させ、そのまま分級装置７内で分級分析できるようになっているが、例えば、容器１１と異なる別の容器に採集されてもよい。
分級装置７は、アンダーセンサンプラ４１と、アンダーセンサンプラ４１に接続されかつ上記移送管２３が接続されたガラスチューブ４２と、ガラスチューブ４２の上端に取り付けられたＨＥＰＡフィルタ４３と、で構成される。
【００３５】
アンダーセンサンプラ４１は、特に限定されないが、例えば、１１μｍ超、７μｍ超〜１１μｍ、４．７μｍ超〜７μｍ、３．３μｍ超〜４．７μｍ、２．１μｍ超〜３．３μｍ、１．１μｍ超〜２．１μｍ、０．６５μｍ超〜１．１μｍ、０．４３μｍ超〜０．６５μｍの８種類の粒径で分級できる８段型のものが用いられる。０．４３μｍ以下の粒径のものは、不図示の補助フィルタを用いて捕集される。
分級装置７には、他のタイプのアンダーセンサンプラが用いられてもよく、また、ハイボリュームサンプラ、ローボリュームサンプラ等の他の分級器が用いられてもよい。
【００３６】
ＨＥＰＡフィルタ４３は、分級装置７内に外部の空気を取り込む際に、空気中の異物を除去するためのフィルタである。ＨＥＰＡフィルタ４３は、ＪＩＳ  Ｚ８１２２に定める、定格風量で粒径が０．３μｍの粒子に対して９９．９７％以上の粒子捕集効率をもち、かつ初期圧力損失が２４５Ｐａ以下の性能を持つエアフィルタである。
【００３７】
分級装置７は、ＨＥＰＡフィルタ４３、ガラスチューブ４２、アンダーセンサンプラ４１の順に空気が通るよう、アンダーセンサンプラ４１の下流側に設けられた不図示のポンプ等によって外気が取り込まれる。
【００３８】
（花粉成分捕集率の測定方法）
本実施形態の測定方法は、エアフィルタ用濾材による花粉成分の捕集率を測定するために、上記発生方法または上記発生装置によって発生させた花粉成分含有粒子を用いることを特徴とする。
図３に、本実施形態の花粉成分捕集率の測定方法を説明するフローを示す。
本実施形態の測定方法は、具体的には、花粉成分含有粒子を管路に供給するステップ（Ｓ２０）と、花粉成分含有粒子を、測定対象用フィルタであるエアフィルタ用濾材（以降、濾材ともいう）およびバックアップフィルタに捕集させるステップ（Ｓ２２）と、花粉成分捕集率を計算するステップ（Ｓ２４）と、を備える。
【００３９】
ステップ（Ｓ２０）において、花粉成分含有粒子が供給される管路は、例えば、後述する測定装置内に形成されている。発生させた花粉成分含有粒子の管路内への移送は、上記発生方法で説明したのと同様にして行うことができる。
【００４０】
ステップ（Ｓ２２）では、管路内に一方向に流れる気流を発生させて、管路の途中に配された濾材およびバックアップフィルタの２つのフィルタに、花粉成分含有粒子を含んだ気流を通過させる。ステップ（Ｓ２２）は、例えば、後述する測定装置のエアポンプを稼働させることで行われる。気流の通過速度は、例えば数百Ｌ／分である。
【００４１】
濾材およびバックアップフィルタはいずれもシート状のフィルタである。
濾材は、花粉成分捕集率の測定対象である測定対象用フィルタであり、例えば、中性能フィルタまたはＨＥＰＡフィルタとしての性能を有するものが用いられる。中性能フィルタとしては、捕集効率が、重量法（質量法）で９０〜９６％、比色法（光散乱積算法）で５０〜８０％、計数法で５〜５０％のいずれかであって、圧力損失が７９〜２４７Ｐａ、粉塵保持容量が３００〜８００ｇ／ｍ３のものが用いられる。
濾材の形態は、特に制限されず、例えば、ろ紙、不織布、織布、ろ過膜であってよい。ろ紙には、紙、ガラス繊維、有機繊維を材質とするものが挙げられる。有機繊維を構成する繊維の材質は、特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂が挙げられる。
濾材は、エレクトレット処理等によって帯電されていてもよく、帯電されていなくてもよい。また、濾材には、取り扱いやすさの観点から、補強材が取り付けられてもよい。そのような補強材には、例えば、捕集効率が実質的に０である不織布等が用いられる。
【００４２】
バックアップフィルタは、濾材を通過した花粉成分含有粒子を捕集するための濾材であり、濾材の下流側に配され、粒径０．３μｍの粒子の捕集効率が濾材よりも高いものが用いられる。バックアップフィルタには、例えば、ＨＥＰＡフィルタを好ましく用いることができる。この場合、バックアップフィルタには、濾材よりも捕集効率の高いＨＥＰＡフィルタまたはＵＬＰＡフィルタが用いられる。
【００４３】
濾材、バックアップフィルタはいずれも、端面（濾材主表面の延在方向と直交する厚み方向に延びる面）からの花粉成分含有粒子のリークを抑えるとともに、測定装置による測定結果のバラつきを抑える観点から、ろ紙が好ましく用いられる。
ステップ（Ｓ２２）は、上記ステップ（Ｓ２０）と並行して行われることが好ましい。
【００４４】
ステップ（Ｓ２４）では、濾材により捕集された花粉成分含有粒子から抽出される花粉成分量ａ、およびバックアップフィルタにより捕集された花粉成分含有粒子から抽出される花粉成分量ｂを用いて、下記式を用いて、濾材の花粉成分捕集率を計算する。
花粉成分捕集率＝ａ／（ａ＋ｂ）
【００４５】
花粉成分量ａおよび花粉成分量ｂは、濾材およびバックアップフィルタのそれぞれに捕集された花粉成分含有粒子に付着した花粉成分を抽出することにより求められる。
抽出操作は、例えば、ブロッキング剤を含む抽出液を用いて行うことができる。ブロッキング剤は、花粉成分含有粒子の微粒子に付着したまたは吸着された花粉成分を当該微粒子から分離させる作用を有する成分であり、例えば、スキムミルク、ウシ血清アルブミン等が用いられる。抽出液には、例えば、ＨＥＰＥＳ（4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid）緩衝液が用いられる。抽出操作の後、例えばＥＬＩＳＡ（Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay）法を用いて花粉成分量を求めることができる。
【００４６】
本実施形態の測定方法は、後述する花粉成分捕集率の測定装置を用いて行うことができる。
本実施形態の測定方法では、上記発生方法または発生装置を用いて作成された花粉成分含有粒子を用いて測定を行うため、濾材の花粉成分捕集率をより正確に求めることができる。従来、花粉や花粉の粉砕物を用いて、例えば中性能フィルタの花粉成分捕集率の測定を行うと、これら花粉等を高い捕集率で捕集でき、見かけ上、花粉対策用のエアフィルタ用濾材として十分な性能を有していると評価される場合があった。この原因は、従来の測定方法では、上記花粉や花粉の粉砕物に、微小な粒子サイズのものが十分に含まれておらず、主として粒子サイズの比較的大きい花粉等で構成される評価用粒子群を高い捕集率で捕集できたためであると考えられる。本実施形態では、花粉や花粉の粉砕物と比べ粒子サイズが小さい花粉成分含有粒子を用いて測定を行うため、例えば粒径０．４３μｍ以下の微小サイズの粒子の捕集性能が低いとされるフィルタを用いた場合は、粒子サイズの花粉成分含有粒子の多くがリークし、花粉成分捕集率は高くならず、従来と比べて正確なフィルタ性能の評価が可能である。本実施形態の測定方法により測定される花粉成分捕集率が高い場合には、花粉対策用のフィルタとして高い性能を有するエアフィルタ用濾材であると評価することができる。しかも、十分な量の花粉成分含有粒子を用いることで、測定時間を短縮化できる。
【００４７】
（花粉成分捕集率の測定装置）
次に、図４を参照して、本実施形態の花粉成分捕集率の測定装置を説明する。
図４は、測定装置を一部分解して示す概略説明図である。なお、図４において、理解のしやすさのため、容器１１、管路６０を投影図で示す。また、理解のしやすさのため、後述する上流側ケーシング４４と下流側ケーシング４５との間、および２つの通気性フィルタの間を離して示すが、実際には、これらの間に隙間はない。
【００４８】
装置１００は、管路６０と、気流発生装置７０と、を備える。
管路６０は、ガラスチューブ４２、上流側ケーシング４４、下流側ケーシング４５が上下方向に連結されてなり、全体として一方向に延びる管路６０ａを有している。なお、管路は、気流が一方向に流れることが可能であれば、直線状であってもよく、途中で屈曲または湾曲した形状であってもよい。上流側ケーシング４４の上端には、外気中の異物を除去するためのＨＥＰＡフィルタ４３が取り付けられている。ＨＥＰＡフィルタ４３は、上述したＨＥＰＡフィルタと同様のものである。
管路６０内の、気流の途中となる部分である、上流側ケーシング４４と下流側ケーシング４５の接続部分には、濾材６１およびバックアップフィルタ６２が配されている。濾材６１およびバックアップフィルタ６２は、上述したものと同様である。濾材６１は、上流側ケーシング４４の下端にＯリング６３を介して固定されている。バックアップフィルタ６２は、下流側ケーシング４５の上端にＯリング６４を介して固定されている。上流側ケーシング４４および下流側ケーシング４５は、濾材６１およびバックアップフィルタ６２が接するよう、向いあって配されている。なお、管路６０は、図示されないが、濾材６１およびバックアップフィルタ６２を外周側から覆うとともに、上流側ケーシング４４および下流側ケーシング４５に取り付けられる筒状のカバー部材をさらに有している。
管路６０は、内側の空間に気流を発生させて、濾材６１およびバックアップフィルタ６２に、発生装置１によって発生させた花粉成分含有粒子を含む気流を通過させる。なお、発生装置１は、気流発生装置７０が稼働している間、並行して稼働していることが好ましい。
【００４９】
気流発生装置７０は、流量計７１、バルブ７２、エアポンプ７３を有しており、バルブ７２を操作し、所定の流量となるようエアポンプ７３を稼働させることにより、管路６０ａ内に鉛直方向の下向きに気流を発生させる。
【００５０】
装置１００は、さらに、上記発生装置１を備えていてもよい。すなわち、装置１００は、測定に用いる花粉成分含有粒子を発生させることを行ってもよい。
また、測定装置１００は、さらに、花粉成分捕集率を計算する図示しない計算装置を備えていてもよい。計算装置は、例えば、上記したステップ２４と同様に計算を行って、花粉成分捕集率を計算するコンピュータからなる。
【００５１】
（実験例１）
上記説明した発生方法によって発生させた花粉成分含有粒子を用いて、下記要領で、種々のエアフィルタ用濾材の花粉成分捕集率を測定した。
超音波振動を用いて液滴を発生させ得る装置として、市販のネブライザ（オムロン社製、超音波式ネブライザ  ＮＥ−Ｕ０７）を、図４に示す管路とシリコンチューブにより接続して、測定装置を組み立てた。なお、ネブライザには、容器が内蔵されている。ネブライザの容器内に、市販のスギ花粉（ヤミゾ花粉研究会製、平均サイズ約３０μｍ）５０ｍｇ、水道水１０ｍＬを投入し、約２．４ＭＨｚの条件で超音波振動子を振動させて液滴（粒子径を測定した全ての液滴を粒子径の順に並べたときの中央８０％に該当する粒子が１〜８μｍの粒子径の範囲に分布）を発生させるとともに、ネブライザの容器に別途接続したガス供給手段によって、液滴を管路に移送し、管路内に拡散させることで、花粉成分含有粒子を発生させた。なお、花粉の平均サイズおよび液滴の粒子径分布は、レーザ回折式粒度分布測定装置を用いて、それぞれ２０個について測定した値の平均値とした。
なお、発生させた花粉成分含有粒子を、アンダーセンサンプラ（東京ダイレック社製、アンダーセンノンバーブルサンプラー  ＡＮ−２００）を用いて粒径を測定したところ、粒径１．１μｍ以下の粒子が体積分布で３０％以上含まれ、スギ花粉の飛散量の多い時期に実環境で測定される量よりはるかに多い割合含まれていることが確認できた。
【００５２】
上記花粉成分含有粒子を発生させるのと並行して、濾材およびバックアップフィルタを取り付け、気流発生装置を稼働して気流を生じさせた管路に、得られた花粉成分含有粒子を移送し、これらフィルタに、花粉成分含有粒子を含んだ気流を通過させ、上記測定方法に従って花粉成分捕集率を計算した。また、上記市販のスギ花粉を用いて、同様に花粉成分捕集率を計算した。結果を、表１に示す。
なお、表１には、濾材の捕集性能、捕集効率、材質を示す。バックアップフィルタには、サンプル１の濾材と同じものを用いた。
表１において、「捕集性能」および「捕集効率」の欄は、各サンプルのメーカーによる公称によるものである。「捕集効率」の欄には、捕集効率の値とともに、測定方法の種別を記載した。「粒子数」は、粒径０．３μｍのＮａＣｌ粒子の捕集効率であり、「比色」は、比色法による捕集効率である。「材質」の欄の「ＰＰ」はポリプロピレンを表す。また、「補強材」は、濾材の取り扱い性を上げるために、一部の濾材に対して、測定のために補強する目的で取り付けたものであり、捕集効率が実質的に０の部材である。
なお、サンプル１〜５のうち、サンプル１はろ紙、他のサンプルは不織布を、エアフィルタ用濾材として用いた。
【００５３】
【表１】
2015210104.tif 000003
【００５４】
表１から分かるように、捕集効率が比色法で６５％の中性能フィルタ用濾材を測定対象用フィルタとした場合は（サンプル２〜５）、市販の花粉を９８％以上捕集することができたにも関わらず、花粉成分含有粒子を７０〜９０％未満しか捕集できなかった。この結果から、これらのサンプルは、花粉対策用のエアフィルタ用濾材として不十分であると判断できる。
一方、サンプル１の濾材では、花粉成分含有粒子を９９．９％捕集できており、花粉対策用のエアフィルタ用濾材として十分な捕集性能を有していると判断できる。
【００５５】
（実験例２）
実験例１と同じ要領で作成した混濁液をシャーレに入れ、減圧装置内で常温で乾燥させることで、花粉成分を含んだ粒子を発生させ、上記アンダーセンサンプラを用いて粒径３．３μｍ以下の粒子の存在比率を求めた。また、花粉の代わりに、花粉の粉砕物を用いて、同様に花粉成分を含んだ粒子を発生させ、粒径３．３μｍ以下の粒子の存在比率を求めた。その結果、これらの粒子のうち粒径３．３μｍ以下の粒子の存在比率は、いずれも実環境での存在比率を下回っていた。一方、本実施形態の発生方法に従って発生させた花粉成分含有粒子では、粒径３．３μｍ以下の粒子の存在比率は、実環境での存在比率を上回っており、花粉よりサイズの小さい液滴を作ることで、サイズの小さい、より多くの花粉成分含有粒子を発生させられることが分かった。
【００５６】
（実験例３）
混濁液の代わりに水道水１０ｍＬを上記ネブライザの容器内に入れた点を除いて、上記実験例１と同じ要領で超音波振動を用いて、液滴を発生させ、微粒子を発生させた。発生させた微粒子数をパーティクルカウンタを用いて測定した。一方、上記混濁液を用いて、本実施形態の発生方法に従って発生させた花粉成分含有粒子について、同様に粒子数を測定した。その結果、混濁液から得られた花粉成分含有粒子は、水道水から得られた粒子の数倍程度多く、花粉成分含有粒子のうち、花粉成分のみからなる粒子が大半を占めていることが確認された。
【００５７】
以上、本発明の花粉成分含有粒子の発生方法および発生装置、花粉成分捕集率の測定装置および測定方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００５８】
１  発生装置
３  液滴発生装置
５  乾燥装置
１０  測定装置
６０  管路
７０  気流発生装置
１００  測定装置
【図１】
2015210104.tif 000004
【図２】
2015210104.tif 000005
【図３】
2015210104.tif 000006
【図４】
2015210104.tif 000007