(57)【要約】【課題】従来の技術では、対象空間における被検物質の濃度が変化する場合では、検出部による被検物質の検出可能範囲内で、検出を実施することができない。【解決手段】対象サンプル中の被検物質と生化学成分とを捕集し、捕集サンプルを得る捕集部と、前記対象サンプルを前記捕集部に導入する導入部と、前記捕集サンプル中の前記生化学成分の濃度Ｂｎを計測する生化学成分計測部と、前記捕集部により得られた前記捕集サンプルを、前記被検物質を検出するための検出部に供給する供給部と、を備え、前記捕集部内において、前記被検物質の濃度と前記生化学成分の濃度とは、互いに相関関係にあり、前記供給部は、計測された前記生化学成分の濃度Ｂｎが所定値に達した場合に、前記捕集部により得られた前記捕集サンプルを前記検出部に供給する、捕集装置。【選択図】図６
2015206671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象サンプル中の被検物質と生化学成分とを捕集し、捕集サンプルを得る捕集部と、
前記対象サンプルを前記捕集部に導入する導入部と、
前記捕集サンプル中の前記生化学成分の濃度Ｂｎを計測する生化学成分計測部と、
前記捕集部により得られた前記捕集サンプルを、前記被検物質を検出するための検出部に供給する供給部と、
を備え、
前記捕集部内において、前記被検物質の濃度と前記生化学成分の濃度とは、互いに相関関係にあり、
前記供給部は、計測された前記生化学成分の濃度Ｂｎが所定値に達した場合に、前記捕集部により得られた前記捕集サンプルを前記検出部に供給する、
捕集装置。
【請求項２】
前記導入部は、所定時間の間で前記生化学成分の濃度Ｂｎが前記所定値に達するように、前記捕集部に単位時間当たりに導入する前記対象サンプルの量を変化させて、前記対象サンプルを前記捕集部に導入する、
請求項１に記載の捕集装置。
【請求項３】
前記生化学成分計測部は、単位時間に対する前記生化学成分の濃度Ｂｎの変化量を計測し、
前記導入部は、前記変化量に基づいて、前記所定時間の間で前記生化学成分の濃度Ｂｎが前記所定値に達するように、前記捕集部に単位時間当たりに導入する前記対象サンプルの量を変化させて、前記対象サンプルを前記捕集部に導入する、
請求項２に記載の捕集装置。
【請求項４】
前記導入部は、前記生化学成分の濃度Ｂｎが前記所定値に達するまでの間、前記対象サンプルを前記捕集部に導入し、前記生化学成分の濃度Ｂｎが前記所定値に達した後に、前記対象サンプルの前記捕集部への導入を停止する、
請求項１〜３のいずれかにに記載の捕集装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の捕集装置と、
前記供給部により供給された前記捕集サンプル中の前記被検物質を検出する前記検出部と、
を備える、
検出装置。
【請求項６】
前記検出部は、前記供給部により供給された前記捕集サンプル中の前記被検物質の濃度を測定し、
前記捕集サンプル中の前記被検物質の濃度と、前記導入部により前記捕集部に導入された前記対象サンプルの量と、に基づいて、対象空間における前記被検物質の濃度を算出する、
請求項５に記載の検出装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の検出装置と、
前記検出装置の検出結果に応じて、対象空間から前記被検物質を除去する清浄部と、
を備える、
清浄装置。
【請求項８】
前記対象サンプルは、空気であり、
前記被検物質は、前記空気中に浮遊するウイルスであり、
前記捕集部は、捕集液体を含み、
前記生化学成分計測部は、前記捕集液体に捕集された前記捕集サンプル中の前記生化学成分の濃度Ｂｎを計測する、
請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記被検物質は、発生体に由来して発生する物質であり、
前記生化学成分が、前記発生体に由来する生化学成分である、
請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記生化学成分が、アルブミン、アミラーゼ、グロブリン、塩化ナトリウム、グルコースのうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記被検物質は、ウイルスであり、
前記生化学成分が、前記ウイルスを構成する生化学成分である、
請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記ウイルスがインフルエンザウイルスであり、
前記生化学成分が、ヘマグルチニン、ノイラミニダーゼ、核タンパク質のうちの少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
対象空間から対象サンプルを捕集部に導入する導入工程と、
前記捕集部により、前記導入工程により導入された前記対象サンプル中の被検物質と生化学成分とを捕集し、捕集サンプルを得る捕集工程と、
前記捕集サンプル中の前記生化学成分の濃度Ｂｎを計測する生化学成分計測工程と、
前記捕集工程により得られた前記捕集サンプルを、前記被検物質を検出するための検出部に供給する供給工程と、
を包含し、
前記捕集部内において、前記被検物質の濃度と前記生化学成分の濃度とは、互いに相関関係にあり、
前記供給工程は、計測された前記生化学成分の濃度Ｂｎが所定値に達した場合に、前記捕集部により得られた前記捕集サンプルを前記検出部に供給する、
捕集方法。
【請求項１４】
前記導入工程は、所定時間の間で前記生化学成分の濃度Ｂｎが所定値に達するように、単位時間当たりに導入する前記対象サンプルの量を変化させて、前記対象サンプルを前記捕集部に導入する、
請求項１３に記載の捕集方法。
【請求項１５】
前記生化学成分計測工程は、時間に対する前記生化学成分の濃度Ｂｎの変化量を計測し、
前記導入工程は、前記変化量に基づいて、前記所定時間の間で前記生化学成分の濃度Ｂｎが所定値に達するように、単位時間当たりに導入する前記対象サンプルの量を変化させて、前記対象サンプルを前記捕集部に導入する、
請求項１４に記載の捕集方法。
【請求項１６】
前記導入工程は、前記生化学成分の濃度Ｂｎが前記所定値に達するまでの間、前記対象サンプルを導入し、前記生化学成分の濃度Ｂｎが前記所定値に達した後に、前記対象サンプルの前記捕集部への導入を停止する、
請求項１３〜１５のいずれかに記載の捕集方法。
【請求項１７】
請求項１３〜１６のいずれかに記載の捕集方法と、
前記検出部により、前記供給工程により供給された前記捕集サンプル中の前記被検物質を検出する検出工程と、
を包含する、検出方法。
【請求項１８】
前記検出工程は、前記検出部により、前記供給部により供給された前記捕集サンプル中の前記被検物質の濃度を測定し、
前記捕集サンプル中の前記被検物質の濃度と、前記導入工程により前記捕集部に導入された前記対象サンプルの量と、に基づいて、対象空間における前記被検物質の濃度を算出する、
請求項１７に記載の検出方法。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載の検出方法と、
前記検出方法の検出結果に応じて、対象空間から前記被検物質を除去する清浄工程と、
を備える、
清浄方法。
【請求項２０】
前記対象サンプルは、空気であり、
前記被検物質は、前記空気中に浮遊するウイルスであり、
前記捕集部は、捕集液体を含み、
前記生化学成分計測工程は、前記捕集液体に捕集された前記捕集サンプル中の前記生化学成分の濃度Ｂｎを計測する、
請求項１３〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記被検物質は、発生体に由来して発生する物質であり、
前記生化学成分が、前記発生体に由来する生化学成分である、請求項１３〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記生化学成分が、アルブミン、アミラーゼ、グロブリン、塩化ナトリウム、グルコースのうちの少なくとも１つを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記被検物質は、ウイルスであり、
前記生化学成分が、前記ウイルスを構成する生化学成分である、請求項１３〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記ウイルスがインフルエンザウイルスであり、
前記生化学成分が、ヘマグルチニン、ノイラミニダーゼ、核タンパク質のうちの少なくとも１つを含む、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、対象サンプル中の被検物質（例えば、空気中を浮遊するウイルス等の病原体）を捕集する浮遊ウイルスの捕集方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気中を浮遊するウイルス等の病原体を捕集する技術としては、例えば、ウイルス等を捕集可能なフィルターに空気を流した後、抽出液を用いて当該フィルターに捕集されたウイルス等を抽出液中に抽出する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、ウイルス等を、サイクロン効果を利用して直接液体に衝突させて、液体中にウイルス等を捕集する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
なお、空気中を浮遊しているウイルスは、ウイルス単体で浮遊している訳ではなく、人が放出する飛沫等に含まれて浮遊していることが知られている。
【０００４】
通常ウイルスの直径は３０〜２００（ｎｍ）で、例えば、インフルエンザウイルスの場合、その直径は９０〜１１０（ｎｍ）である。ウイルスが空気中を浮遊している場合は、直径が０．３〜１０（μｍ）の微粒子として浮遊している。特に浮遊している全ウイルスの内約６０％以上は直径が１（μｍ）以上の微粒子として浮遊している（例えば、非特許文献１、２を参照）。ここで、直径が１０（μｍ）以上の微粒子は、即座に沈降するので、空気中を浮遊することは無い。
【０００５】
浮遊するウイルスの発生源は当該ウイルスの感染者で、感染者の咳、くしゃみによって、体液に含まれているウイルスが放出される。ここで、ウイルスは体液に含まれて状態で放出された後、体液は放出直後に瞬時に乾燥して、ウイルスを含んだ飛沫核になる。このウイルスを含んだ飛沫核の直径は、１〜８（μｍ）で、空気中を浮遊する。（例えば、非特許文献３を参照）。飛沫核は、体液に由来しているので、体液に含まれている生化学成分例えば、タンパク質、塩分、糖分、アミノ酸等も含んでいる。さらに、ウイルスを含んだ飛沫核は、当然、ウイルスを構成するタンパク質も含んでいる。
【０００６】
上記の様に、ウイルスは、飛沫核に含まれた状態や、その飛沫核が他の浮遊している微粒子に吸着した状態や、その飛沫核同士が凝集した状態で浮遊している。また、一部の飛沫核は、風圧や他の微粒子との衝突等により、分裂して浮遊している。これらの結果として、直径が０．３〜１０（μｍ）の微粒子として浮遊している。言い換えると、直径が０．３〜１０（μｍ）の微粒子に含まれて浮遊している。
【０００７】
ウイルス等の病原体の濃度を計測する方法として、蛍光分光法により細菌、カビ等の病原体の濃度を測定する技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。また、表面増強ラマン分光測定方法としては、ウイルス等と特異的に結合する抗体等を金、銀等の貴金属で形成されたナノメートル程度の構造体（ナノ構造体）に固定化し、そのナノ構造体で、局在化表面プラズモン共鳴が発生する光を照射して、抗体等で発生する表面増強ラマン散乱光を計測する技術が開示されている（例えば、非特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−５２８６５号公報
【特許文献２】特開２０１２−５２８６６号公報
【特許文献３】特表２０１３−５２０６３９号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｗａｎ  Ｙａｎｇ１，  Ｓｕｂｂｉａｈ  Ｅｌａｎｋｕｍａｒａｎ２  ａｎｄ  Ｌｉｎｓｅｙ  Ｃ．  Ｍａｒｒ１，  “Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｓｉｚｅ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ａｉｒｂｏｒｎｅ  ｉｎｆｌｕｅｎｚａ  Ａｖｉｒｕｓｅｓ  ｍｅａｓｕｒｅｄ  ｉｎｄｏｏｒｓ  ａｔ  ａ  ｈｅａｌｔｈ  ｃｅｎｔｒｅ，  ａ  ｄａｙ−ｃａｒｅ  ｃｅｎｔｒｅ  ａｎｄ  ｏｎ  ａｅｒｏｐｌａｎｅｓ”，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｒｏｙａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  （２０１１）  ８，  １１７６-１１８４
【非特許文献２】Ｐａｒｈａｍ  Ａｚｉｍｉ，  Ｂｒｅｎｔ  Ｓｔｅｐｈｅｎｓ，  ”  ＨＶＡＣ  ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｕｓ  ａｉｒｂｏｒｎｅ  ｄｉｓｅａｓｅ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｉｎ  ｉｎｄｏｏｒ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ：  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ  ｒｉｓｋ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ  ｃｏｓｔｓ”，  Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ  ７０  （２０１３）  １５０−１６０
【非特許文献３】西村秀一、阪田総一郎、“くしゃみ咳によるエアロゾル粒子中のインフルエンザウイルスの活性と空調”、冷凍２０１０年５月号第８５巻第９９１号
【非特許文献４】Ｒａｌｐｈ  Ａ．  Ｔｒｉｐ，  Ｒｉｃｈａｒｄ  Ａ．  Ｄｌｕｈｙ，  Ｙｉｐｉｎｇ  Ｚｈａｏ，  ”Ｎｏｖｅｌ  ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｆｏｒ  ＳＥＲＳ  ｂｉｏｓｅｎｓｉｎｇ”，  Ｎａｎｏ  ｔｏｄａｙ，  Ｖｏｌ．  ３，  Ｎｕｍｂｅｒ  ３−４，  ３１−３７  （２００８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の技術では、対象空間における被検物質の濃度が変化する場合では、検出部による被検物質の検出可能範囲内で、検出を実施することができない、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
対象サンプル中の被検物質と生化学成分とを捕集し、捕集サンプルを得る捕集部と、前記対象サンプルを前記捕集部に導入する導入部と、前記捕集サンプル中の前記生化学成分の濃度Ｂｎを計測する生化学成分計測部と、前記捕集部により得られた前記捕集サンプルを、前記被検物質を検出するための検出部に供給する供給部と、を備え、前記捕集部内において、前記被検物質の濃度と前記生化学成分の濃度とは、互いに相関関係にあり、前記供給部は、計測された前記生化学成分の濃度Ｂｎが所定値に達した場合に、前記捕集部により得られた前記捕集サンプルを前記検出部に供給する、捕集装置。
【００１２】
対象空間から対象サンプルを捕集部に導入する導入工程と、前記捕集部により、前記導入工程により導入された前記対象サンプル中の被検物質と生化学成分とを捕集し、捕集サンプルを得る捕集工程と、前記捕集サンプル中の前記生化学成分の濃度Ｂｎを計測する生化学成分計測工程と、前記捕集工程により得られた前記捕集サンプルを、前記被検物質を検出するための検出部に供給する供給工程と、を包含し、前記捕集部内において、前記被検物質の濃度と前記生化学成分の濃度とは、互いに相関関係にあり、前記供給工程は、計測された前記生化学成分の濃度Ｂｎが所定値に達した場合に、前記捕集部により得られた前記捕集サンプルを前記検出部に供給する、捕集方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の構成によれば、対象空間における被検物質の濃度が変化する場合においても、検出部による被検物質の検出可能範囲内で、検出を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態２の浮遊ウイルスの捕集方法及び装置の概略構成を示すブロック図
【図２】実施の形態２の浮遊ウイルスの捕集方法及び装置に使用する生化学成分モニタリング手段の概略図
【図３】実施の形態の原理を説明するためのグラフ
【図４】実施の形態の原理を説明するためのグラフ
【図５】実施の形態の原理を説明するためのグラフ
【図６】実施の形態１の捕集装置の構成を示す図
【図７】実施の形態１の検出装置および清浄装置の構成を示す図
【図８】実施の形態１の捕集方法の構成を示す図
【図９】実施の形態１の検出方法および清浄方法の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、本発明の発明者の着眼点について、説明する。
【００１６】
上述した従来の捕集技術は、予め定めた一定の吸入空気速度（ｍ３／分）で、予め定めた一定時間を吸入してウイルス等を捕集している。例えば、特許文献１では、吸入空気速度＝０．０３３３（ｍ３／分）で、３０分間捕集している例が示されている。この場合は、約１ｍ３の空気を吸入して、この中に浮遊していたウイルスを捕集したことになる。また、特許文献２では、吸入空気速度＝０．６６（ｍ３／分）で、０．２５分間捕集している例が示されている。この場合は、約０．１６５（ｍ３）の空気を吸入して、この中に浮遊していたウイルスを捕集したことになる。即ち、従来は、予め定めた一定の吸入空気速度（ｍ３／分）で、予め定めた一定時間空気を吸入することで、一定体積の空気中に浮遊するウイルスを捕集している。そして捕集したウイルスを、一定の体積の液体に抽出して、液体のウイルスを計測している。この液体のウイルスの計測値より、空気中に浮遊しているウイルスの存否を検査している。
【００１７】
上記の様な従来の捕集技術では、一定体積の空気中に浮遊するウイルスを捕集するので、捕集するウイルスの量は、空気中に浮遊するウイルスの濃度に応じて変動する。一方、ウイルスの濃度を計測する技術においては、その計測可能な濃度範囲が限定されている。即ち、計測できる最低濃度と最大濃度の比であるダイナミックレンジは有限である。従って、空気中に浮遊するウイルスの濃度が低い場合、捕集されたウイルスの量が過少で計測できる最低濃度を下回る可能性が有った。また、逆に、空気中に浮遊するウイルスの濃度が高い場合、捕集されたウイルスの量が過大で計測できる最大濃度を上回る可能性が有った。
【００１８】
以上の様に、従来の捕集技術では、捕集するウイルスの量が、過少又は過大になり、ウイルスの濃度を計測する技術で計測可能な濃度範囲を超える場合があるという課題があった。
【００１９】
なお、本実施の形態は、例えば、空気中を浮遊するウイルスを捕集する技術に関する。
【００２０】
本実施形態の構成により、空気中を浮遊するウイルス等の病原体を捕集し、当該空気中に含まれるウイルス等の病原体の濃度を、蛍光分光法、表面増強ラマン散乱分光法、抗原抗体反応を利用した免疫クトマトデバイス等により計測することで、空気中を浮遊するウイルスの濃度を計測することができる。
【００２１】
空気中に浮遊するウイルスの濃度に関わらず、捕集するウイルスの量を、ウイルス濃度が計測できる範囲に制御することができる。本実施形態の構成によって、捕集したウイルスの濃度が計測できない可能性を低減し、様々な環境下で、浮遊するウイルスを検査する装置全体の信頼性を向上できる。また、捕集したウイルスの濃度が計測できない場合にも関わらず計測を実施すると、結果的に、計測毎に消費される試薬等の消耗品の無駄使いになる。本実施形態の構成によれば、この様な無駄な消費も抑制できる。
【００２２】
（実施の形態１）
図６は、実施の形態１の捕集装置１０００の構成を示す図である。
【００２３】
実施の形態１の捕集装置１０００は、導入部１１００と、捕集部１２００と、生化学成分計測部１３００と、供給部１４００と、を備える。
【００２４】
導入部１１００は、対象空間から対象サンプルを捕集部１２００に導入する。
【００２５】
捕集部１２００は、対象サンプル中の被検物質と生化学成分とを捕集し、捕集サンプルを得る。
【００２６】
生化学成分計測部１３００は、捕集部１２００内の捕集サンプル中の生化学成分の濃度Ｂｎを計測する。
【００２７】
供給部１４００は、捕集部１２００により得られた捕集サンプルを、被検物質を検出するための検出部２１００に供給する。
【００２８】
捕集部１２００内において、被検物質の濃度と生化学成分の濃度とは、互いに相関関係にある。
【００２９】
供給部１４００は、計測された生化学成分の濃度Ｂｎが所定値に達した場合に、捕集部により得られた捕集サンプルを検出部に供給する。
【００３０】
以上の構成によれば、対象空間における被検物質の濃度が変化する場合においても、検出部による被検物質の検出可能範囲内で、検出を実施することができる。これにより、検出可能範囲外での検出の実施を低減することができる。これにより、例えば、利用する検出部材が１回の検出ごとに廃棄されるような使い捨ての検出部材であっても、検出可能範囲外での検出の実施による、検出部材の無駄な浪費を低減することができる。
【００３１】
なお、実施の形態１の捕集装置１０００においては、導入部１１００は、所定時間の間で生化学成分の濃度Ｂｎが所定値に達するように、捕集部１２００に単位時間当たりに導入する対象サンプルの量を変化させて、対象サンプルを捕集部１２００に導入しても良い。
【００３２】
以上の構成によれば、一定の時間間隔毎に、被検物質の濃度を把握する必要が有る場合に、効果的である。
【００３３】
また、実施の形態１の捕集装置１０００においては、生化学成分計測部１３００は、単位時間に対する生化学成分の濃度Ｂｎの変化量を計測しても良い。このとき、導入部１１００は、当該変化量に基づいて、所定時間の間で生化学成分の濃度Ｂｎが所定値に達するように、捕集部１２００に単位時間当たりに導入する対象サンプルの量を変化させて、対象サンプルを捕集部１２００に導入しても良い。
【００３４】
以上の構成によれば、捕集部内の生化学成分の濃度が変化する場合であっても、一定の時間間隔毎に、被検物質の濃度を把握することができる。
【００３５】
また、実施の形態１の捕集装置１０００においては、導入部１１００は、生化学成分の濃度Ｂｎが所定値に達するまでの間、対象サンプルを捕集部１２００に導入し、生化学成分の濃度Ｂｎが所定値に達した後に、対象サンプルの捕集部１２００への導入を停止しても良い。
【００３６】
以上の構成によれば、計測された生化学成分の濃度Ｂｎが所定値に達したときの捕集サンプルにおける被検物質の濃度を、より正確に検出することができる。
【００３７】
図７は、実施の形態１の検出装置２０００および清浄装置３０００の構成を示す図である。
【００３８】
実施の形態１の検出装置２０００は、上述の捕集装置１０００と、検出部２１００と、を備える。
【００３９】
検出部２１００は、供給部１４００により供給された捕集サンプル中の被検物質を検出する。
【００４０】
以上の構成によれば、捕集サンプルにおける被検物質の濃度を、より正確に検出することができる。
【００４１】
なお、実施の形態１の検出装置２０００においては、検出部２１００は、供給部１４００により供給された捕集サンプル中の被検物質の濃度を測定しても良い。このとき、当該捕集サンプル中の被検物質の濃度と、導入部１１００により捕集部１２００に導入された対象サンプルの量と、に基づいて、対象空間における被検物質の濃度を算出しても良い。
【００４２】
以上の構成によれば、捕集サンプルにおける被検物質の濃度を、より正確に検出することができる。
【００４３】
実施の形態１の清浄装置３０００は、上述の検出装置２０００と、清浄部３１００と、を備える。
【００４４】
清浄部３１００は、検出装置２０００の検出結果に応じて、対象空間から被検物質を除去する。
【００４５】
以上の構成によれば、対象空間から被検物質を、より効率的に除去することができる。
【００４６】
図８は、実施の形態１の捕集方法の構成を示す図である。
【００４７】
実施の形態１の捕集方法は、導入工程と、捕集工程と、生化学成分計測工程と、供給工程と、を包含する。
【００４８】
導入工程は、対象空間から対象サンプルを捕集部に導入する工程である。
【００４９】
捕集工程は、捕集部により、導入工程により導入された対象サンプル中の被検物質と生化学成分とを捕集し、捕集サンプルを得る工程である。
【００５０】
生化学成分計測工程は、対象サンプル中の生化学成分の濃度Ｂｎを計測する工程である。
【００５１】
捕集部内において、被検物質の濃度と生化学成分の濃度とは、互いに相関関係にある。
【００５２】
供給工程は、捕集工程により得られた捕集サンプルを、被検物質を検出するための検出部に供給する工程である。
【００５３】
供給工程は、計測された生化学成分の濃度Ｂｎが所定値に達した場合に、捕集部により得られた捕集サンプルを検出部に供給する。
【００５４】
以上の構成によれば、対象空間における被検物質の濃度が変化する場合においても、検出部による被検物質の検出可能範囲内で、検出を実施することができる。これにより、検出可能範囲外での検出の実施を低減することができる。これにより、例えば、利用する検出部材が１回の検出ごとに廃棄されるような使い捨ての検出部材であっても、検出可能範囲外での検出の実施による、検出部材の無駄な浪費を低減することができる。
【００５５】
なお、実施の形態１の捕集方法においては、導入工程は、所定時間の間で生化学成分の濃度Ｂｎが所定値に達するように、単位時間当たりに導入する対象サンプルの量を変化させて、対象サンプルを捕集部に導入しても良い。
【００５６】
以上の構成によれば、一定の時間間隔毎に、被検物質の濃度を把握する必要が有る場合に、効果的である。
【００５７】
また、実施の形態１の捕集方法においては、生化学成分計測工程は、時間に対する生化学成分の濃度Ｂｎの変化量を計測しても良い。このとき、導入工程は、当該変化量に基づいて、所定時間の間で生化学成分の濃度Ｂｎが所定値に達するように、単位時間当たりに導入する対象サンプルの量を変化させて、対象サンプルを捕集部に導入しても良い。
【００５８】
以上の構成によれば、捕集部内の生化学成分の濃度が変化する場合であっても、一定の時間間隔毎に、被検物質の濃度を把握することができる。
【００５９】
また、実施の形態１の捕集方法においては、導入工程は、生化学成分の濃度Ｂｎが所定値に達するまでの間、対象サンプルを導入し、生化学成分の濃度Ｂｎが所定値に達した後に、対象サンプルの捕集部への導入を停止しても良い。
【００６０】
以上の構成によれば、計測された生化学成分の濃度Ｂｎが所定値に達したときの捕集サンプルにおける被検物質の濃度を、より正確に検出することができる。
【００６１】
図９は、実施の形態１の検出方法および清浄方法の構成を示す図である。
【００６２】
実施の形態１の検出方法は、上述の捕集方法と、検出工程と、を包含する。
【００６３】
検出工程は、検出部により、供給工程により供給された捕集サンプル中の被検物質を検出する工程である。
【００６４】
以上の構成によれば、捕集サンプルにおける被検物質の濃度を、より正確に検出することができる。
【００６５】
なお、実施の形態１の検出方法においては、検出工程は、検出部により、供給部により供給された捕集サンプル中の被検物質の濃度を測定しても良い。このとき、捕集サンプル中の被検物質の濃度と、導入工程により捕集部に導入された対象サンプルの量と、に基づいて、対象空間における被検物質の濃度を算出しても良い。
【００６６】
以上の構成によれば、捕集サンプルにおける被検物質の濃度を、より正確に検出することができる。
【００６７】
実施の形態１の清浄方法は、上述の検出方法と、清浄工程と、を包含する。
【００６８】
清浄工程は、検出方法の検出結果に応じて、対象空間から被検物質を除去する工程である。
【００６９】
以上の構成によれば、対象空間から被検物質を、より効率的に除去することができる。
【００７０】
なお、被検物質は、例えば、ウイルスや細菌など病原体であっても良い。もしくは、被検物質は、例えば、ウイルスや細菌などに関連するタンパク質であっても良い。もしくは、被検物質は、例えば、におい成分などであっても良い。もしくは、被検物質は、生体物質（タンパク質、脂質等）やアレルゲン、バクテリアなどであっても良い。
【００７１】
また、被検物質は、発生体に由来して発生する物質であっても良い。このとき、生化学成分は、発生体に由来する生化学成分であっても良い。例えば、生化学成分は、アルブミン、アミラーゼ、グロブリン、塩化ナトリウム、グルコースのうちの少なくとも１つを含んでいても良い。
【００７２】
なお、発生体は、人や動物であっても良い。もしくは、被検物質を発生する無生物であっても良い。
【００７３】
また、被検物質は、ウイルスであっても良い。このとき、生化学成分は、ウイルスを構成する生化学成分であっても良い。例えば、ウイルスは、インフルエンザウイルスであっても良い。このとき、生化学成分は、ヘマグルチニン、ノイラミニダーゼ、核タンパク質のうちの少なくとも１つを含んでいても良い。
【００７４】
また、対象空間は、部屋であっても良い。もしくは、対象空間は、屋外の所定の空間領域であっても良い。もしくは、対象空間は、容器であっても良い。
【００７５】
また、対象サンプルは、空気であっても良い。もしくは、対象サンプルは、液体であっても良い。
【００７６】
また、捕集部は、一例として、捕集液体や捕集固体などを含んでいても良い。
【００７７】
また、導入部は、一例として、空気吸入口や空気流路や空気ポンプなどを含んでいても良い。
【００７８】
また、生化学成分計測部は、一例として、生化学成分モニタリング手段１０６などを含んでいても良い。
【００７９】
また、生化学成分の濃度Ｂｎの計測には、一例として、光を利用した計測方法が用いられても良い。
【００８０】
また、供給部は、一例として、液体流路や液体ポンプなどを含んでいても良い。
【００８１】
また、検出部は、一例として、センサデバイス１１１などを含んでいても良い。
【００８２】
また、清浄部は、空気中から被検物質を除去する空気清浄部であっても良い。もしくは、清浄部は、液体中から被検物質を除去する構成であっても良い。
【００８３】
また、捕集部や導入部や生化学成分計測部や供給部や検出部や清浄部などが、制御部で制御されても良い。このとき、制御部は、コントローラー１１４の一部であっても良い。
【００８４】
（実施の形態２）
図１は、本発明の実施の形態２における浮遊ウイルスの捕集方法及び装置１００の概略構成を示すブロック図である。
【００８５】
１０１は、空気吸入口で、周辺の雰囲気空気を吸入する。
【００８６】
１０２は周辺の雰囲気空気中を浮遊する飛沫核等の微粒子で、一部または全部はウイルスを含んでいる。微粒子１０２は、空気吸入口１０１より吸入される。
【００８７】
１０３はフィルターで、約１０（μｍ）以上の粒子は透過できない。
【００８８】
１０４は、吸入した空気中を浮遊するウイルスを含んだ微粒子を捕集する捕集液体である。捕集液体１０４に捕集された飛沫核は溶解して含んでいたタンパク質、塩分、グルコース等の生化学成分も捕集液体１０４中に溶解する。
【００８９】
１０５は、フィルター１０３を透過した空気を捕集液体１０４へ導く空気流路である。
【００９０】
１０６は、捕集液体１０４中に配置された生化学成分モニタリング手段で、捕集液体１０４に存在する、蛋白質、塩分、糖類等の生化学成分の濃度をリアルタイムに計測する。
【００９１】
１０７は、捕集液体１０４を保持する捕集液体保持容器。１０８は捕集液体保持容器１０７内の空気を外部に導く空気流路である。
【００９２】
１０９は空気ポンプで、空気流路１０８を介して捕集液体保持容器１０７内の空気を外部へ排気することで、空気流路１０５を介して周辺の雰囲気空気を吸入し捕集液体１０４へ導く。空気ポンプ１０９の駆動力を調整して、吸入空気速度を制御することができる。
【００９３】
１１０は、ウイルスを捕集した捕集液体１０４を、ウイルスを計測するセンサデバイス１１１に導く液体流路である。
【００９４】
１１２は、液体ポンプで、所定体積の捕集液体１０４をサンプル液体１１３としてセンサデバイス１１１に供給する。
【００９５】
センサデバイス１１１は、ウイルスと反応する試薬又はこの試薬を担持したチップを具備している。さらに、前記ウイルスとの反応を電気信号に変換して、ウイルス量に相当する信号を出力する。本実施の形態でのセンサデバイス１１１は、所定体積＝１ｍｌのサンプル液体１１３中のウイルスの個数＝１０３〜１０６（個）の範囲を計測できる。
【００９６】
１１４は、生化学成分モニタリング手段１０６の信号を利用して、捕集液体１０４をセンサデバイス１１１に供給するように、空気ポンプ１０９と液体ポンプ１１２を制御するコントローラーである。本コントローラー１１４に各種パラメーターを入力することで、予め設定された条件で、各ポンプを制御して所定体積の捕集液体１０４をセンサデバイス１１１に供給することができる。さらに、本コントローラー１１４は、計時機能も有しており、各動作に要した時間情報を発生及び記憶することもできる。コントローラー１１４は、またセンサデバイス１１１の計測値を受信して、前記計測値と前記時間情報から浮遊するウイルスの濃度を算出する機能も有する。
【００９７】
センサデバイス１１１に所定体積の捕集液体１０４を供給した後、捕集液体保持容器１０７中に捕集液体１０４が残留しており、再度浮遊するウイルスを捕集して計測する場合は、次の動作を追加する。
【００９８】
捕集液体保持容器１０７と外部を連結する液体流路１１５を介して、残留している捕集液体１０４を捕集液体保持容器１０７より外部へ液体ポンプ１１６により排出する。そして、補充用捕集液体１１７を捕集液体保持容器１０７へ次のように輸送する。補充用捕集液体１１７は、補充用捕集液体保持容器１１８に格納されており、液体流路１１９を介して、液体ポンプ１２０によって所定体積の補充用捕集液体１１７が捕集液体保持容器１０７へ輸送される。上記した、残留している捕集液体１０４の排出、補充用捕集液体１１７の捕集液体保持容器１０７への輸送は、コントローラー１１４が液体ポンプ１１６、液体ポンプ１２０を制御することで実現される。
【００９９】
図２は、図１に示した生化学成分モニタリング手段１０６の概略構成図である。図２は、生化学成分としてタンパク質を計測する例で、タンパク質特有の蛍光を検出部してその濃度を算出する。
【０１００】
２０１は筐体で、後述する紫外線光源２０２、光センサ２０６、蛍光フィルター２０４等の構成物を保持する。また筐体２０１は、捕集液体保持容器１０７の内部に固定されており、筐体２０１全体が捕集液体１０４中に入るように配置されている。さらに、紫外線光源２０２、へ信号を送信する信号電線（図示せず）、光センサ２０６の信号を受信する信号電線（図示せず）も筐体２０１に固定され後、捕集液体保持容器１０７の外部へ配置されコントローラー１１４に接続される。
【０１０１】
２０２は、放電ランプ又はＬＥＤ等で構成された紫外線光源で、２０３に示した照射光を筐体２０１中の捕集液体１０４に照射する。波長は、約２８０ｎｍで、タンパク質を励起して、タンパク質の蛍光を発生させるのに好適な波長である。
【０１０２】
照射光２０３に照射されている捕集液体１０４中に溶解しているタンパク質は、蛍光２０５を発生する。発生した蛍光２０５は、蛍光フィルター２０４を介して光センサ２０６によって検出される。ここで、蛍光フィルター２０４、タンパク質が発生する蛍光のみを透過する。例えば、３３０±２０ｎｍの蛍光を透過させる。筐体２０１全体が捕集液体１０４中に入るように配置されているので、捕集液体１０４は、筐体２０１の内外で常に出入り可能で、全ての成分の濃度は同一である。
【０１０３】
上記の様な構成になっているので、光センサ２０６の出力信号は、捕集液体１０４中のタンパク質の濃度に比例する。この捕集液体１０４中のタンパク質は、ウイルスを構成しているタンパク質や、人のくしゃみ、咳等によって放出され体液に含まれたタンパク質、であるアルブミン、アミラーゼ、グロブリンである。
【０１０４】
吸入された微粒子１０２は、一定割合で、捕集液体１０４中に捕集される。ここで、捕集される割合は、吸入空気速度、捕集液体１０４の体積、空気流路１０５及び捕集液体保持容器１０７の形状によって決まる。一般的には、吸入された微粒子１０２のうち、３０％から９９．９％が捕集液体１０４中に捕集される。以降は簡単ために、この捕集される割合、即ち捕集率が１００％の場合を述べる。上記したタンパク質、塩分、当分は水溶性で、飛沫核等の微粒子として浮遊して、捕集液体に溶解するので、同様に生化学成分に対する捕集率が１００％のであることを意味する。
【０１０５】
本実施の形態における原理を以下に説明する。
【０１０６】
上述したように、ウイルスは飛沫核に含まれて浮遊しているので、浮遊しているウイルスが捕集液体１０４中に捕集された場合、飛沫核と一緒に捕集される。捕集された飛沫核は捕集液体１０４中に溶解するので、飛沫核に含まれる生化学成分も捕集液体１０４中に溶解する。従って、捕集されたウイルスの数が増加すると、捕集液体１０４中のこの生化学成分の濃度も増加する。ただし、ウイルスが浮遊していない状況では、捕集液体１０４中のこの生化学成分の濃度も増加しても、捕集液体１０４中にはウイルスは捕集されないことは言うまでもない。また、少なくとも、捕集液体１０４中に飛沫核が捕集されず、生化学成分の濃度が実質的にゼロの場合は、ウイルスは浮遊していない。
【０１０７】
即ち、捕集されたウイルスの数は、捕集液体１０４中のこの生化学成分の濃度と浮遊しているウイルスの濃度に応じて変化する。この関係を以下に数式に基づき述べる。
【０１０８】
捕集液１０４中に捕集されたウイルスの個数Ｖｎは（数１）の様に表される。
【０１０９】
（数１）
Ｖｎ（個）＝Ｖｃ（個／ｍ３）×Ａｖ（ｍ３）×１．０（＝捕集率）
ここで、
Ｖｎ：捕集液１０４中に捕集されたウイルスの個数
Ｖｃ：浮遊しているウイルスの個数の濃度（個／ｍ３）
Ａｖ：吸入した空気の体積（ｍ３）
また、Ｖｎと、捕集した生化学成分の濃度Ｂｃ（Ｍｏｌ／Ｌ）との関係は、（数２）の様に表される。
【０１１０】
（数２）
Ｖｎ（個）＝α×Ｂｃ
ここで、
Ｂｃ：捕集した生化学成分の濃度（Ｍｏｌ／Ｌ）
α：捕集されたウイルスの個数Ｖｎと生化学成分濃度Ｂｃの比率（個数／（Ｍｏｌ／Ｌ））
ウイルスが浮遊していない場合、即ち飛沫核にウイルスが含まれてはα＝０である。飛沫核に含まれているウイルスが増加するに伴ってαは増加する。またαは、生化学成分毎に異なる、即ちアルブミン、アミラーゼ、塩化ナトリウム、グルコースに対して、それぞれαは異なる。以降は、生化学成分としてアルブミンを例として説明する。
【０１１１】
（数２）を（数１）に代入すると（数３）になる。
【０１１２】
（数３）
Ｖｃ（個／ｍ３）＝α×Ｂｃ／Ａｖ（個／ｍ３）
図３は、（数１）の関係を示したグラフで、横軸はＡｖ、縦軸はＶｎを示す。ここで、実線は、ウイルスの濃度Ｖｃ＝１０６（個／ｍ３）、点線はウイルスの濃度Ｖｃ＝１０３（個／ｍ３）の場合のＡｖとＶｎの関係を示す。
【０１１３】
ここで、１ｍｌのサンプル液体中における、センサデバイス１１１の計測範囲即ちウイルスの個数が定量できるウイルスの個数の範囲は、１０３〜１０６（個）である。この範囲よりＶｎが少ない際は、センサデバイス１１１の出力信号はノイズレベルと同等でゼロを示すとなる。一方、この範囲よりＶｎが多い際は、センサデバイス１１１の出力信号は飽和して、１０６（個）を示す。なお、センサデバイス１１１は、所定体積（＝１ｍｌ）のサンプル液体中のウイルスの個数を計測するので、この計測値は、サンプル液体中の濃度に換算できる。
【０１１４】
図３のグラフにおいて、この計測範囲外の領域は、灰色で示している。図３から明らかなように、Ａｖ＝１００＝１（ｍ３）場合は、Ｖｃ＝１０３〜１０６（個／ｍ３）の範囲が計測できる、即ち定量値が示せる。また、Ａｖ＝１０１＝１０（ｍ３）場合は、Ｖｃ＝１０２〜１０５（個／ｍ３）の範囲が計測できる。この様に、Ａｖに応じて、Ｖｃの計測範囲が異なる。一方、従来の技術の様に、Ａｖを予め設定した値に固定している場合は、Ｖｃの計測範囲も固定される。
【０１１５】
図４は、（数２）の関係を示したグラフで、横軸はＢｃ、縦軸はＶｎを示す。
【０１１６】
ここで、実線は、α＝１０１４、点線はα＝１０１１の場合のＢｃとＶｎの関係を示す。ここで、図３と同様センサデバイス１１１の計測範囲即ち計測できるウイルスの個数の範囲は、１０３〜１０６（個）であるので、この範囲外の領域は、灰色で示している。図４から明らかなように、Ｂｃ＝１０−８（Ｍｏｌ／Ｌ）場合は、α＝１０１１〜１０１４の範囲が計測できる、即ち定量値が示せる。また、Ｂｃ＝１０−７（Ｍｏｌ／Ｌ）場合は、α＝１０１０〜１０１３の範囲が計測できる。さらに、Ｂｃ＝１０−９（Ｍｏｌ／Ｌ）場合は、α＝１０１２〜１０１５の範囲が計測できる。
【０１１７】
図５は、（数３）の関係を示したグラフで、横軸はＢｃ／Ａｖ、縦軸はＶｃを示す。ここで、実線は、α＝１０１４、点線はα＝１０１１の場合のＢｃ／ＡｖとＶｃの関係を示す。
【０１１８】
次に、Ｂｃ＝１０−８（Ｍｏｌ／Ｌ）に到達するまで捕集した例を示す。この場合は、図４で示したように、α＝１０１１〜１０１４の範囲が計測できる。ここで、周辺の通常の環境の変化で、Ｂｃ／Ａｖが変化する、例えば、Ｂｃ／Ａｖ＝１０−９〜１０−７（Ｍｏｌ／（Ｌ・ｍ３）範囲で変化する例について示す。これは、単位空間あたりに浮遊している生化学成分即ち、アルブミンの量が変化すること相当する。アルブミンは、人から飛沫核に含まれているので、浮遊している飛沫核の量が変化することで、浮遊しているアルブミンの量も変化する。ここで、当然だが、Ｂｃ／Ａｖは、単位空間あたりに浮遊しているアルブミンの量なので、空気中を浮遊しているアルブミンの濃度に相当する。
【０１１９】
Ｂｃ／Ａｖ＝１０−９の場合、図４で示したように、α＝１０１１〜１０１４の範囲が計測できるので、Ｖｃ＝１０２〜１０５（個／ｍ３）の範囲が計測できる。
【０１２０】
また、Ｂｃ／Ａｖ＝１０−７の場合、図４で示したように、α＝１０１１〜１０１４の範囲が計測できるので、Ｖｃ＝１０４〜１０７（個／ｍ３）の範囲が計測できる。従って、Ｂｃ／Ａｖ＝１０−９〜１０−７（Ｍｏｌ／（Ｌ・ｍ３）範囲で変化する環境では、Ｖｃ＝１０２〜１０７（個／ｍ３）の範囲が計測できる。
【０１２１】
これは、周辺の通常の環境の変化に応じて、センサデバイス１１１に供給するウイルスの個数の変化範囲を制限することで、空気中に浮遊するウイルスの計測可能な濃度範囲を拡大できることを意味する。より具体的には、上記の例の場合、従来の技術の様に、Ａｖ＝１（ｍ３）に固定している際のＶｃの計測範囲はＶｃ＝１０３〜１０６（個／ｍ３）で有ったので、２桁計測範囲を拡大できる。図５においてＢｃ／Ａｖ＝１０−９〜１０−７（Ｍｏｌ／（Ｌ・ｍ３）範囲で変化する環境での、計測範囲外の領域は、灰色で示している。
【０１２２】
以上の様に、本実施形態では、（数３）に示した様に、空気中を浮遊するウイルスの濃度Ｖｃは、空気中を浮遊する生化学成分であるアルブミンの濃度と相関する事実を利用して、捕集された生化学成分であるアルブミン濃度Ｂｃが所定値になるように吸入する空気の体積Ａｖを制御して、空気中に浮遊するウイルスの計測可能な濃度範囲を拡大している。
【０１２３】
（実施例１）
第１の実施例を以下に説明する。
【０１２４】
まず、コントローラー１１４に開始を指示する。そうすると、空気ポンプ１０９が動作し所定の吸入空気速度で空気の吸入を開始し、捕集液体１０４に微粒子１０２が捕集され、これに含まれているウイルスや生化学成分であるアルブミンも捕集され始める。ここで、例えば、吸入空気速度＝０．１（ｍ３／分）、で吸入する。これは、空気ポンプ１０９の駆動力をコントローラー１１４が制御して実現する。また捕集液体１０４は、純水で体積は１（ｍＬ）である。
【０１２５】
空気の吸入が開始されると同時に、生化学成分モニタリング手段１０６は、捕集液体１０４中の生化学成分であるアルブミンの濃度の計測を開始する。時間が経過するのに従って、計測値即ちＢｃが増加し、捕集されるウイルスの数も増加する。
【０１２６】
その後、Ｂｃが所定値に到達するとコントローラー１１４が、空気ポンプ１０９を制御して空気の吸入を停止させる。コントローラー１１４は空気の吸入が開始されてから停止させるまでの経過時間を計時して記憶する。
【０１２７】
本実施例では、空気の吸入を停止するＢｃをＢｃｓｔｏｐとする。このＢｃｓｔｏｐを１０−８（Ｍｏｌ／Ｌ）とした場合を以下に示す。
【０１２８】
例えば、空気中を浮遊しているアルブミンの濃度であるＢｃ／Ａｖが、図５においてＢｃ／Ａｖ＝１０−８（Ｍｏｌ／（Ｌ・ｍ３）で一定の際は、吸入空気速度＝０．１（ｍ３／分）なので、１０分で、ＢｃはＢｃｓｔｏｐに到達する。ここで、空気ポンプ１０９の動作を停止すると、コントローラー１１４が液体ポンプ１１２を制御して、捕集液体１０４全てをサンプル液体１１３としてセンサデバイス１１１に供給する。ここで、サンプル液体１１３の体積は１ｍｌである。センサデバイス１１１によって、サンプル液体１１３に含まれているウイルスの量が計測される。この例では、（数４）に示されたＢｃ＝１０−８（Ｍｏｌ／Ｌ）の捕集液体１０４に含まれたウイルスがセンサデバイス１１１に供給される。
【０１２９】
（数４）
０．１（ｍ３／分）×１０（分）×１０−８（Ｍｏｌ／（Ｌ・ｍ３）×１．０（＝捕集率）
＝１０−８（Ｍｏｌ／Ｌ）
ここで、センサデバイス１１１の計測値（即ち、供給されたサンプル液体１１３に含まれるウイルスの個数Ｖｎ）が１０４（個）を示していた場合は、浮遊するウイルスの濃度Ｖｃは（数５）に示される。
【０１３０】
（数５）
Ｖｃ＝Ｖｎ／Ａｖ
＝１０４（個）／（０．１（ｍ３／分）×１０（分））
＝１０４（個／ｍ３）
コントローラー１１４は、センサデバイス１１１よりＶｎ＝１０４（個）の信号を受け取り、（数５）より、このウイルス濃度Ｖｃ＝１０４（個／ｍ３）を算出して表示する。
【０１３１】
また、例えば、空気中を浮遊しているアルブミンの濃度であるＢｃ／Ａｖが低く、２０分で、ＢｃはＢｃｓｔｏｐを１０−８（Ｍｏｌ／Ｌ）に到達する場合であっても、Ｂｃ＝１０−８（Ｍｏｌ／Ｌ）の捕集液体１０４に含まれたウイルスがセンサデバイス１１１に供給される。ここで、センサデバイス１１１の計測値（即ち、供給されたサンプル液体１１３に含まれるウイルスの個数Ｖｎ）が１０４（個）を示していた場合は、浮遊するウイルスの濃度Ｖｃは（数６）に示される。
【０１３２】
（数６）
Ｖｃ＝Ｖｎ／Ａｖ
＝１０４（個）／（０．１（ｍ３／分）×２０（分））
＝５×１０３（個／ｍ３）
さらに、例えば、空気清浄機等を運転した環境下で、浮遊している飛沫核が少なく、１００分で、ＢｃはＢｃｓｔｏｐを１０−８（Ｍｏｌ／Ｌ）に到達する場合であっても、Ｂｃ＝１０−８（Ｍｏｌ／Ｌ）の捕集液体１０４に含まれたウイルスがセンサデバイス１１１に供給されている。ここで、センサデバイス１１１の計測値（即ち、供給されたサンプル液体１１３に含まれるウイルスの個数Ｖｎ）が１０３（個）を示していた場合は、浮遊するウイルスの濃度Ｖｃは（数７）に示される。
【０１３３】
（数７）
Ｖｃ＝Ｖｎ／Ａｖ
＝１０３（個）／（０．１（ｍ３／分）×１００（分））
＝１０２（個／ｍ３）
一方、多くのウイルス感染者がくしゃみ等をすることで、空気中を浮遊する飛沫核の濃度が高く、１分で、ＢｃがＢｃｓｔｏｐを１０−８（Ｍｏｌ／Ｌ）に到達する場合であっても、Ｂｃ＝１０−８（Ｍｏｌ／Ｌ）の捕集液体１０４に含まれたウイルスがセンサデバイス１１１に供給されている。
【０１３４】
ここで、センサデバイス１１１の計測値（即ち、供給されたサンプル液体１１３に含まれるウイルスの個数Ｖｎ）が１０６（個）を示していた場合は、浮遊するウイルスの濃度Ｖｃは（数８）に示される。
【０１３５】
（数８）
Ｖｃ＝Ｖｎ／Ａｖ
＝１０６（個）／（０．１（ｍ３／分）×１（分））
＝１０７（個／ｍ３）
以上の様に、本実施例によれば、捕集された生化学成分であるアルブミンの捕集液体１０４中の濃度Ｂｃが所定値（＝１０−８（Ｍｏｌ／Ｌ））になるように吸入する空気の体積Ａｖを制御して、空気中に浮遊するウイルスの計測可能な濃度範囲を拡大している。
【０１３６】
ここで、本実施例では、空気の吸入速度は一定（＝０．１（ｍ３／分））で、吸入する時間を制御して、吸入する空気の体積Ａｖを制御している。このように、本実施例は、様々な環境下でのウイルスの濃度を制御することができる。
【０１３７】
なお、本実施例では、空気を吸入している期間において、浮遊している飛沫核が一定の場合を示したが、変化しても同様に動作する。
【０１３８】
（実施例２）
第２の実施例を以下に説明する。
【０１３９】
本実施例は、構成や実施例１と同じであるが、実施例１と違い、吸入空気速度を制御して、吸入する空気の体積Ａｖを制御する例である。従って、本実施例では、吸入する時間は一定である。一定時間間隔毎に、ウイルスの濃度を把握する必要が有る場合に効果的である。
【０１４０】
まず、コントローラー１１４に開始を指示する。そうすると、空気ポンプ１０９が動作し所定の吸入空気速度で空気の吸入を開始し、捕集液体１０４に微粒子１０２が捕集され、これに含まれているウイルスや生化学成分であるアルブミンも捕集され始める。ここで、例えば、吸入空気速度の初期値として、初期吸入空気速度＝０．１（ｍ３／分）で吸入を開始する。空気の吸入が開始されると同時に、生化学成分モニタリング手段１０６は、捕集液体１０４中の生化学成分であるアルブミンの濃度の計測を開始する。時間が経過するのに従って、計測値即ちＢｃが増加し、捕集されるウイルスの数も増加する。ここで、コントローラー１１４が時間当たりＢｃの増加、即ち増加速度ＳＢｃ（Ｍｏｌ／（Ｌ・分））を算出する。例えば、空気中を浮遊する飛沫核の濃度が一定で、空気速度＝０．１（ｍ３／分）で捕集して、Ｂｃが毎分、５×１０−１０（Ｍｏｌ／Ｌ）で増加する場合以下の（数９）で示される。
【０１４１】
（数９）
ＳＢｃ＝ｄＢｃ／ｄｔ
＝５×１０−１０（Ｍｏｌ／Ｌ・分））
空気の吸入を停止するＢｃであるＢｃｓｔｏｐを１０−８（Ｍｏｌ／Ｌ）として、１０分毎に計測する場合は、以下の（数１０）で示されるＳＢｃになるように空気ポンプ１０９の駆動力をコントローラー１１４が制御する。
【０１４２】
（数１０）
ＳＢｃ＝Ｂｃｓｔｏｐ／吸入時間
＝１０−８（Ｍｏｌ／Ｌ）／１０（分）
＝１０−９（Ｍｏｌ／Ｌ・分））
ここで、空気速度＝０．１（ｍ３／分）の際に、ＳＢｃ＝５×１０−１０（Ｍｏｌ／Ｌ・分））であったので、制御の目標とする空気の吸入速度は、以下の（数１１）で示される。
【０１４３】
（数１１）
空気の吸入速度＝１０−９（Ｍｏｌ／Ｌ・分））／５×１０−１０（Ｍｏｌ／Ｌ・分））×０．１（ｍ３／分）
＝０．２（ｍ３／分）
上記動作を空気ポンプ１０９の駆動力をコントローラー１１４が生化学成分モニタリング手段１０６の出力信号を用いてフィードバック制御して実現する。このフィードバック制御は、極短時間（１秒以下）で実現できるので、空気吸入を停止した時のＢｃと、Ｂｃｓｔｏｐとの差異は、最大でも１／６００程度以下で実質的には問題にならない。
【０１４４】
これにより、実施例１と同様に、捕集された生化学成分であるアルブミン濃度Ｂｃが所定値（＝１０−８（Ｍｏｌ／Ｌ））になるように空気の吸入速度を制御して、吸入する空気の体積Ａｖを変化させ、空気中に浮遊するウイルスの計測可能な濃度範囲を拡大している。空気の体積Ａｖの制御は、吸入する時間は一定で空気の吸入速度を制御して実現している。なお、ここで、空気の吸入速度は捕集率が変化しない範囲で実施する。
【０１４５】
空気の吸入速度を制御する以外の動作は実施例１と同様である。
【０１４６】
１回目の計測が完了後、２回目以降の計測を開始する場合は、上記したように、１１５〜１２０をコントローラー１１４が制御して実行する。
【０１４７】
以上の様に、本実施例によれば、吸入する空気の体積Ａｖを制御して、空気中に浮遊するウイルスの計測可能な濃度範囲を拡大している。様々な環境下でのウイルスの濃度を制御することができる。特に、一定間隔毎にウイルスの濃度の計測値が要求される用途に対して効果的である。
【０１４８】
（実施例３）
第３の実施例を以下に説明する。
【０１４９】
実施例２では、空気を吸入している期間において、時間当たりＢｃの増加、即ち増加速度ＳＢｃ（Ｍｏｌ／（Ｌ・分））が一定の場合を示したが、増加速度ＳＢｃが変化している場合は、次の様に動作させる。
【０１５０】
実施例２と同様に、吸入空気速度の初期値として、初期吸入空気速度＝０．１（ｍ３／分）、で吸入を開始する。空気の吸入が開始されると同時に、生化学成分モニタリング手段１０６は、Ｂｃの計測を開始する。時間が経過するのに従って、Ｂｃが増加する。そして、コントローラー１１４が（数１０）を用いて時間当たりＢｃの増加、即ち増加速度ＳＢｃ（Ｍｏｌ／（Ｌ・分））を算出して、この増加速度ＳＢｃ（Ｍｏｌ／（Ｌ・分））をフィードバック制御で実現する。
【０１５１】
その後、浮遊する飛沫核等の濃度が変化することで、ＳＢｃ（Ｍｏｌ／（Ｌ・分））が変化するので、この変化をコントローラー１１４が検出する。ここで、コントローラー１１４が再度、下記の（数１２）を用いて制御の目標とするＳＢｃ（Ｍｏｌ／（Ｌ・分））を算出する。
【０１５２】
（数１２）
ＳＢｃ＝（Ｂｃｓｔｏｐ−Ｂｃ）／（所定吸入時間−経過時間）
Ｂｃは、現時点までの捕集されたアルブミンの濃度で、経過時間は、開始から現時点までの経過時間である。
【０１５３】
（数１２）により算出されたＳＢｃを、上記動作を空気ポンプ１０９の駆動力をコントローラー１１４が生化学成分モニタリング手段１０６の出力信号を用いてフィードバック制御して実現する。増加速度ＳＢｃ（Ｍｏｌ／（Ｌ・分））の変化をコントローラー１１４が検出する毎に、（数１２）により算出されたＳＢｃ（Ｍｏｌ／（Ｌ・分））を、繰り返し算出してＳＢｃ（Ｍｏｌ／（Ｌ・分））を更新し続けるとことで、所定時間で、捕集されたアルブミンの濃度Ｂｃが所定値になるように吸入する空気の体積Ａｖを制御する。これにより、空気中に浮遊するウイルスの計測可能な濃度範囲を拡大できる。本実施例では、空気を吸入している期間において、浮遊している飛沫核の濃度が変化するなどしてＳＢｃが変化した場合にも対応して動作する。
【０１５４】
なお、上記までは、生化学成分として、アルブミンの場合を説明したが、飛沫核に含まれるアミラーゼ、グロブリン等の体液由来のタンパク質でも良い。また、塩化ナトリウムでも良い。この場合、生化学成分モニタリング手段としては図２に示した様な蛍光計測方式ではなく、導電率計測方式でも良い。さらに飛沫核に含まれるグルコースを計測する場合は、グルコース分解酵素と電極上に固定化して構成された、酵素固定化電極方式でもよい。
【０１５５】
また、ウイルスを構成する生化学成分でも良い。例えば、インフルエンザウイルスの場合、ヘマグルチニン、ノイラミニダーゼ、核タンパク質でも良い。この場合、捕集された生化学成分の濃度は高いが、ウイルスが浮遊していない場合、即ちα＝０の場合は、発生しない。従って、ウイルスが捕集できていないにもかかわらず、センサデバイス１１１を消費する可能性はなくなるという利点がある。ただし、インフルエンザ感染者の唾液等の体液中のヘマグルチニン、ノイラミニダーゼ、核タンパク質の濃度は、通常は、アルブミン、アミラーゼより３〜６桁小さい。当然、体液が乾燥して浮遊している飛沫核中のヘマグルチニン、ノイラミニダーゼ、核タンパク質の濃度は、通常は、アルブミン、アミラーゼより３〜６桁小さい。従って、飛沫核を捕集した捕集液体１０４中においても、ヘマグルチニン、ノイラミニダーゼ、核タンパク質の濃度は、通常は、アルブミン、アミラーゼより３〜６桁小さい。これらを考慮すると、アルブミンやアミラーゼの濃度がはるかに高いので、これらを計測するほうが装置を簡単化できてより実用上有利である。
【０１５６】
なお、インフルエンザウイルスを構成するタンパク質であるヘマグルチニン、ノイラミニダーゼ、核タンパク質を生化学成分として、生化学成分モニタリング手段１０６で計測する場合においても、抗原抗体反応を利用してセンサデバイス１１１で計測することで、インフルエンザのサブタイプ（ヘマグルチニンやノイラミニダーゼの構造が異なるインフルエンザウイルス）を区別することができる。
【０１５７】
なお、上述した実施の形態および実施例のそれぞれは、適宜、組み合わされても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１５８】
本発明は、例えば、空気中の浮遊するウイルス濃度を計測するために用いられる。
【符号の説明】
【０１５９】
１００    浮遊ウイルス捕集装置
１０１    空気吸入口
１０２    微粒子
１０３    フィルター
１０４    捕集液体
１０５    空気流路
１０６    生化学成分モニタリング手段
１０７    捕集液体保持容器
１０８    空気流路
１０９    空気ポンプ
１１０    液体流路
１１１    センサデバイス
１１２    液体ポンプ
１１３    サンプル液体
１１４    コントローラー
１１５    液体流路
１１６    液体ポンプ
１１７    補充用捕集液体
１１８    補充用捕集液体保持容器
１１９    液体流路
１２０    液体ポンプ
２０１    筐体
２０２    紫外線光源
２０３    照射光
２０４    蛍光フィルター
２０５    蛍光
２０６    光センサ
【図１】
2015206671.tif 000003
【図２】
2015206671.tif 000004
【図３】
2015206671.tif 000005
【図４】
2015206671.tif 000006
【図５】
2015206671.tif 000007
【図６】
2015206671.tif 000008
【図７】
2015206671.tif 000009
【図８】
2015206671.tif 000010
【図９】
2015206671.tif 000011