(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入された空気から、第１の粒子径の範囲よりも粒子径の大きい第２の粒子径の範囲にある生物由来の粒子を検出するための検出装置であって、
前記導入された空気から所定の粒子径よりも大きい粒子を分離して除去し、前記所定の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気を排気するための分離器と、
前記分離器とエア管で接続され、前記分離器から排気され前記エア管を経て導入された前記所定の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気から生物由来の粒子を検出するための検出器と、
当該検出装置に所定の流速で当該検出装置外の空気を導入し、前記分離器を経て前記検出器まで前記空気を導入するための吸気装置と、
前記検出器に導入される空気に含まれる粒子の粒子径の範囲を切り替えて、検出器での検出結果に基づいて前記生物由来の粒子の量を算出するための演算装置とを備え、
前記演算装置は、
前記分離器に導入された空気から前記第１の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子を除去することで、前記分離器から排気され前記エア管を経て前記検出器に導入される空気に含まれる粒子の粒子径を前記第１の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径以下の粒子径とするための第１の制御と、
前記分離器に導入された空気から前記第２の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子を除去することで、前記分離器から排気され前記エア管を経て前記検出器に導入される空気に含まれる粒子の粒子径を前記第２の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径以下の粒子径とするための第２の制御と、
前記第２の制御によって前記検出器で得られた検出結果と前記第１の制御によって前記検出器で得られた検出結果との差分を前記生物由来の粒子の検出結果として、前記生物由来の粒子の量を算出する算出処理とを実行する、検出装置。
【請求項２】
前記演算装置は、
前記分離器において導入された空気の流速であって、前記空気から前記第１の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子が除去される、前記分離器に導入される空気の第１の流速と、前記分離器において導入された空気の流速であって、前記空気から前記第２の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子が除去される、前記分離器に導入される空気の第２の流速とに基づいて、
前記第１の制御において前記吸気装置の流速が前記第１の流速となり、前記第２の制御において前記吸気装置の流速が前記第２の流速となるよう、前記第１の制御と前記第２の制御とで前記吸気装置の流速を切り替える、請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記分離器は、
前記吸気装置によって前記所定の流速で空気が導入されることで前記第１の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子が除去される第１の形状を有する第１の分離部と、
前記吸気装置によって前記所定の流速で空気が導入されることで前記第２の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子が除去される第２の形状を有する第２の分離部とを含み、
前記演算装置は、前記第１の制御において前記検出器に前記第１の分離部が接続され、前記第２の制御において前記検出器に前記第２の分離部が接続されるよう、前記第１の制御と前記第２の制御とで前記検出器に対する前記分離部の接続を切り替える、請求項１に記載の検出装置。
【請求項４】
前記分離器はサイクロンである、請求項１〜３のいずれかに記載の検出装置。
【請求項５】
前記分離器はバーチャルインパクタである、請求項１〜３のいずれかに記載の検出装置。
【請求項６】
導入された空気から、所定の粒子径よりも小さな生物由来の粒子を検出するための検出装置であって、
導入された空気から、前記所定の粒子径よりも大きい粒子を分離して除去し、前記所定の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気を排気するための分離器と、
前記分離器と接続され、前記分離器から排気されエア管を経て導入された前記所定の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気から生物由来の粒子を検出するための検出器と、
当該検出装置に当該検出装置外の空気を導入し、前記検出器での検出結果に基づいて前記生物由来の粒子の量を算出するための演算装置とを備える、検出装置。
【請求項７】
前記検出器は、
捕集用部材と、
発光素子と、
蛍光を受光するための受光素子と、
前記捕集用部材を加熱するためのヒータと、
前記加熱の前後での、前記発光素子で照射された前記捕集用部材からの蛍光量の変化量に基づいて、前記捕集用部材で捕集された生物由来の粒子量を算出するための算出手段とを含む、請求項１〜６のいずれかに記載の検出装置。
【請求項８】
導入された空気から、第１の粒子径の範囲よりも粒子径の大きい第２の粒子径の範囲にある生物由来の粒子を検出するための検出装置であって、
前記導入された空気から所定の粒子径よりも大きい粒子を分離し、前記所定の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気を排気して除去するための分離器と、
前記分離器とエア管で接続され、前記分離器から排気され前記エア管を経て導入された前記所定の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気から生物由来の粒子を検出するための検出器と、
当該検出装置に所定の流速で当該検出装置外の空気を導入し、前記分離器を経て前記検出器まで前記空気を導入するための吸気装置と、
前記検出器に導入される空気に含まれる粒子の粒子径の範囲を切り替えて、検出器での検出結果に基づいて前記生物由来の粒子の量を算出するための演算装置とを備え、
前記演算装置は、
前記分離器に導入された空気中の粒子を、前記第１の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径以下の粒子とするための第１の制御と、
前記分離器に導入された空気中の粒子を、前記第２の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径以下の粒子とするための第２の制御と、
前記第２の制御によって前記検出器で得られた検出結果と前記第１の制御によって前記検出器で得られた検出結果との差分より前記生物由来の粒子の量を算出する処理とを実行し、
前記分離器は、
前記所定の流速で空気が導入されることで前記第１の粒子径の範囲よりも大きい粒子が除去される第１の分離部と、
前記第２の粒子径の範囲よりも大きい粒子が除去されるフィルタである第２の分離部とを含み、
前記演算装置は、前記第１の制御において前記検出器に前記第１の分離部が接続され、前記第２の制御において前記検出器に前記第２の分離部が接続されるよう、前記検出器に対する前記分離部の接続を切り替える、検出装置。
【請求項９】
導入された空気から所定の粒子径よりも大きい粒子を分離して除去し、前記所定の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気を排気するための分離器と、前記分離器とエア管で接続され、前記分離器から排気され前記エア管を経て導入された前記所定の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気から生物由来の粒子を検出するための検出器とを含む検出装置を用いて、前記検出装置に導入された空気から、第１の粒子径の範囲よりも粒子径の大きい第２の粒子径の範囲にある生物由来の粒子を検出する方法であって、
前記分離器に導入された空気から前記第１の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子を除去するステップと、
前記第１の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気を前記検出器に導入し、前記検出器における検出動作を実行するステップと、
前記分離器に導入された空気から前記第２の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子を除去するステップと、
前記第２の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気を前記検出器に導入し、前記検出器における検出動作を実行するステップと、
前記第２の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気に対する前記検出動作によって得られた検出結果と、前記第１の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気に対する前記検出動作によって得られた検出結果との差分を前記生物由来の粒子の検出結果として、前記生物由来の粒子の量を算出するステップとを備える、検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は検出装置および検出方法に関し、特に、空気中に浮遊する生物由来の粒子を検出する検出装置および検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気中に浮遊する生物由来の粒子を検出するための検出装置として、たとえば、特開２００２−３５７５３２号公報（以下、特許文献１）は、試料ガス中の浮遊粒子状物質をろ紙上に捕集し、該ろ紙に照射したβ線の透過量に基づいて浮遊粒子状物質量を検知し、紫外線を照射して発生する蛍光強度に基づいて花粉量を検知する測定装置を開示している。
【０００３】
また、特開２００１−１８３２８４号公報（以下、特許文献２）や国際公開第００／００６９９４号明細書（以下、特許文献３）もまた、それぞれ、花粉量を計測するための計測装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５７５３２号公報
【特許文献２】特開２００１−１８３２８４号公報
【特許文献３】国際公開第００／００６９９４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図３５は、いわゆる塵埃といわれる、粒子状の汚染物質の分類を説明するための図である。図３５を参照して、粒子状の汚染物質のうちの生物由来の固体粒子には、アレルギーの原因となり得る物質（以下、アレルゲンとも称する）と微生物とがある。さらに、アレルゲンには、花粉およびダニの死骸・ふんが含まれ、微生物には細菌と真菌とが含まれる。これらはそれぞれ、人体に及ぼす影響も異なるため、それぞれの量を個別に測定する必要がある。
【０００６】
しかしながら、これら文献１〜３で開示されているような従来の測定装置は、いずれも、花粉を測定対象としたものであるため、この測定装置を用いても、花粉以外のアレルゲンや微生物の量を測定することができないという問題があった。
【０００７】
また、一般的な生物由来の粒子を検出する装置では、アレルゲンも微生物も併せて測定されてしまい、それぞれの量を個別に測定することができないという問題があった。
【０００８】
本発明はそのような問題に鑑みてなされたものであって、空気中の浮遊する生物由来の粒子を、種類ごとに個別に、高精度でリアルタイムに検出することができる検出装置および該検出装置における検出方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、検出装置は、導入された空気から、第１の粒子径の範囲よりも粒子径の大きい第２の粒子径の範囲にある生物由来の粒子を検出するための検出装置であって、導入された空気から所定の粒子径よりも大きい粒子を分離して除去し、所定の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気を排気するための分離器と、分離器とエア管で接続され、分離器から排気されエア管を経て導入された所定の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気から生物由来の粒子を検出するための検出器と、当該検出装置に所定の流速で当該検出装置外の空気を導入し、分離器を経て検出器まで空気を導入するための吸気装置と、検出器に導入される空気に含まれる粒子の粒子径の範囲を切り替えて、検出器での検出結果に基づいて生物由来の粒子の量を算出するための演算装置とを備える。演算装置は、分離器に導入された空気から第１の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子を除去することで、分離器から排気されエア管を経て検出器に導入される空気に含まれる粒子の粒子径を第１の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径以下の粒子径とするための第１の制御と、分離器に導入された空気から第２の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子を除去することで、分離器から排気されエア管を経て検出器に導入される空気に含まれる粒子の粒子径を第２の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径以下の粒子径とするための第２の制御と、第２の制御によって検出器で得られた検出結果と第１の制御によって検出器で得られた検出結果との差分を生物由来の粒子の検出結果として、上記生物由来の粒子の量を算出する算出処理とを実行する。
【００１０】
好ましくは、演算装置は、分離器において導入された空気の流速であって、空気から第１の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子が除去される、分離器に導入される空気の第１の流速と、分離器において導入された空気の流速であって、空気から第２の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子が除去される、分離器に導入される空気の第２の流速とに基づいて、第１の制御において吸気装置の流速が第１の流速となり、第２の制御において吸気装置の流速が第２の流速となるよう、第１の制御と第２の制御とで吸気装置の流速を切り替える。
【００１１】
好ましくは、分離器は、吸気装置によって所定の流速で空気が導入されることで第１の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子が除去される第１の形状を有する第１の分離部と、吸気装置によって所定の流速で空気が導入されることで第２の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子が除去される第２の形状を有する第２の分離部とを含み、演算装置は、第１の制御において検出器に第１の分離部が接続され、第２の制御において検出器に第２の分離部が接続されるよう、第１の制御と第２の制御とで検出器に対する分離部の接続を切り替える。
【００１２】
好ましくは、分離器はサイクロンである。
好ましくは、分離器はバーチャルインパクタである。
【００１３】
本発明の他の局面に従うと、検出装置は導入された空気から所定の粒子径よりも小さな生物由来の粒子を検出するための検出装置であって、導入された空気から、上記所定の粒子径よりも大きい粒子を分離して除去し、所定の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気を排気するための分離器と、分離器と接続され、分離器から排気されエア管を経て導入された所定の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気から生物由来の粒子を検出するための検出器と、検出器での検出結果に基づいて生物由来の粒子の量を算出するための演算装置とを備える。
【００１４】
好ましくは、検出器は、捕集用部材と、発光素子と、蛍光を受光するための受光素子と、捕集用部材を加熱するためのヒータと、加熱の前後での、発光素子で照射された捕集用部材からの蛍光量の変化量に基づいて、捕集用部材で捕集された生物由来の粒子量を算出するための算出手段とを含む。
【００１５】
本発明のさらに他の局面に従うと、検出装置は導入された空気から第１の粒子径の範囲よりも粒子径の大きい第２の粒子径の範囲にある生物由来の粒子を検出するための検出装置であって、導入された空気から所定の粒子径よりも大きい粒子を分離して除去し、所定の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気を排気するための分離器と、分離器とエア管で接続され、分離器から排気されエア管を経て導入された所定の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気から生物由来の粒子を検出するための検出器と、当該検出装置に所定の流速で当該検出装置外の空気を導入し、分離器を経て検出器まで空気を導入するための吸気装置と、検出器に導入される空気に含まれる粒子の粒子径の範囲を切り替えて、検出器での検出結果に基づいて生物由来の粒子の量を算出するための演算装置とを備える。演算装置は、分離器に導入された空気中の粒子を、第１の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径以下の粒子とするための第１の制御と、分離器に導入された空気中の粒子を、第２の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径以下の粒子とするための第２の制御と、第２の制御によって検出器で得られた検出結果と第１の制御によって検出器で得られた検出結果との差分より生物由来の粒子の量を算出する処理とを実行する。分離器は、所定の流速で空気が導入されることで第１の粒子径の範囲よりも大きい粒子が除去される第１の分離部と、第２の粒子径の範囲よりも大きい粒子が除去されるフィルタである第２の分離部とを含む。演算装置は、第１の制御において検出器に第１の分離部が接続され、第２の制御において検出器に第２の分離部が接続されるよう、検出器に対する分離部の接続を切り替える。
【００１６】
本発明のさらに他の局面に従うと、検出方法は、導入された空気から所定の粒子径よりも大きい粒子を分離して除去し、所定の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気を排気するための分離器と、分離器とエア管で接続され、分離器から排気されエア管を経て導入された所定の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気から生物由来の粒子を検出するための検出器とを含む検出装置を用いて、検出装置に導入された空気から、第１の粒子径の範囲よりも粒子径の大きい第２の粒子径の範囲にある生物由来の粒子を検出する方法であって、分離器に導入された空気から第１の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子を除去するステップと、第１の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気を検出器に導入し、検出器における検出動作を実行するステップと、分離器に導入された空気から第２の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子を除去するステップと、第２の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気を検出器に導入し、検出器における検出動作を実行するステップと、第２の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気に対する検出動作によって得られた検出結果と、第１の粒子径の範囲のうちの最大の粒子径よりも大きい粒子が除去された後の空気に対する検出動作によって得られた検出結果との差分を生物由来の粒子の検出結果として、生物由来の粒子の量を算出するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によると、空気中の浮遊する生物由来の粒子を、種類ごとに個別に、高精度でリアルタイムに検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態にかかる検出装置における検出原理を説明する図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる検出装置の構成の具体例を示す図である。
【図３】検出装置に含まれる検出器の構成の具体例を示す図である。
【図４】検出器の捕集治具およびヒータ周辺の構成を示す図である。
【図５】捕集ユニットの動作を説明する図である。
【図６】検出器の構成の他の具体例を示す図である。
【図７】生物由来の粒子としての大腸菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光スペクトルの測定結果を示す図である。
【図８】大腸菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。
【図９】生物由来の粒子としてのバチルス菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光スペクトルの測定結果を示す図である。
【図１０】バチルス菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。
【図１１】生物由来の粒子としてのアオカビ菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光スペクトルの測定結果を示す図である。
【図１２】アオカビ菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。
【図１３】生物由来の粒子としてのスギ花粉を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。
【図１４】蛍光を発する埃を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光スペクトルの測定結果を示す図である。
【図１５】蛍光を発する埃を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。
【図１６】蛍光を発する埃を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前および加熱処理後の蛍光スペクトルの比較結果を示す図である。
【図１７】サイクロンを採用した分離器の構成の概略図である。
【図１８】サイクロンの形状を第１の形状と第２の形状とにしたときの、分離粒子径と流量との関係を示す図である。
【図１９】発明者による第１の実験の結果を示す図である。
【図２０】発明者による第１の実験の結果を示す図である。
【図２１】発明者による第１の実験の結果を示す図である。
【図２２】発明者による第１の実験の結果を示す図である。
【図２３】発明者による第２の実験の結果を示す図である。
【図２４】バーチャルインパクタを採用した分離器の構成の概略図である。
【図２５】制御部の検出制御部の構成の具体例を示す図である。
【図２６】検出器での検出動作の流れを示すフローチャートである。
【図２７】加熱処理前後での蛍光強度の増大量と生物由来の粒子の濃度との対応関係を示す図である。
【図２８】検出制御部での制御の流れの他の具体例を示すタイムチャートである。
【図２９】第１の実施の形態にかかる検出装置での測定動作の選択と算出方法とについて表わしたフローチャートである。
【図３０】第２の実施の形態にかかる検出装置の構成の具体例を示す図である。
【図３１】第２の実施の形態にかかる検出装置の構成の他の具体例を示す図である。
【図３２】第２の実施の形態にかかる検出装置での測定動作の選択と算出方法とについて表わしたフローチャートである。
【図３３】第３の実施の形態にかかる検出装置の構成の具体例を示す図である。
【図３４】第３の実施の形態にかかる検出装置での測定動作の選択と算出方法とについて表わしたフローチャートである。
【図３５】粒子状の汚染物質の分類を説明するための図である。
【図３６】第２の実施の形態の変形例にかかる検出装置の構成の具体例を示す図である。
【図３７】第２の実施の形態の変形例にかかる検出装置の構成の他の具体例を示す図である。
【図３８】第２の実施の形態の変形例にかかる検出装置での測定動作を表わすフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。
【００２０】
＜検出装置での検出の概要＞
図３５に示されたように、空気中に浮遊する固体粒子のうちの生物由来の粒子には、アレルギーの原因となる物質（以下、アレルゲンとも称する）と微生物とが含まれ、さらに、アレルゲンには花粉およびダニの死骸・ふんが含まれ、微生物には細菌と真菌とが含まれる。
【００２１】
検出装置を用い、導入された空気中の微生物、ダニの死骸・ふん、および花粉の量をそれぞれ検出する。
【００２２】
微生物、ダニの死骸・ふん、および花粉について、粒子径および粒子密度をそれぞれ表１に示す。表１に示されたように、微生物、ダニの死骸・ふん、および花粉は、それぞれ、粒子径および粒子密度が異なる。
【００２３】
【表１】
0005755949.tif 000002
【００２４】
この特性を利用してそれぞれの粒子の量を測定するために、本実施の形態にかかる検出装置は分離器を含み、導入された空気から検出対象としない粒子を分離して除去した上で、分離後の空気から生物由来の粒子を検出してその量を測定する。しかしながら、分離器は後述するように分離粒子径よりも大きい粒子を空気中から除去し、その分離粒子径よりも小さい粒子を通過させるものであるため、上記３種類の粒子径の粒子をそれぞれ通過させて測定することが難しい。そこで、本実施の形態にかかる検出装置は、粒子径に応じて検出領域を設定し、検出領域ごとの検出結果の差分を利用して、上記３種類の粒子のそれぞれの量を測定する。
【００２５】
図１は、本実施の形態にかかる検出装置における検出原理を説明する図である。詳しくは図１を参照して、粒子径の検出領域を０〜５μｍとした第１の測定、０〜１５μｍとした第２の測定、および０〜３０μｍとした第３の測定をそれぞれ行なう。第１の測定の場合には分離器での分離粒子径を５μｍと設定し、第２の測定の場合には分離器での分離粒子径を１５μｍと設定し、第３の測定の場合には分離器での分離粒子径を３０μｍと設定する。第１の測定では粒子径が０〜５μｍ内にある微生物が検出され、第２の測定では微生物と０〜１５μｍ内にある微生物およびダニの死骸・ふんが検出され、第３の測定では微生物と０〜３０μｍ内にある微生物、ダニの死骸・ふん、および花粉が検出される。そこで、第２の測定結果から第１の測定結果を減じて第１の差分を得ることでダニの死骸・ふんの量を得ることができ、第３の測定結果から第２の測定結果を減じて第２の差分を得ることで花粉の量を得ることができる。
【００２６】
以降、この原理を用いて上記３種類の粒子の量を測定するための検出装置について、それぞれ説明する。
【００２７】
＜装置の全体構成＞
図２は、上記検出を行なうための、実施の形態にかかる検出装置１の構成の具体例を示す図である。
【００２８】
図２を参照して、検出装置１は、導入された空気中の生物由来の粒子を検出し、その量を測定するための検出器１００と、検出器１００とエア管５００で接続された、導入された空気中の粒子からそのサイズに応じて検出対象としない粒子を分離して除去するための分離器７００と、検出装置１に外部空気を導入するための吸気装置としてのファン４００と、これらを制御するための制御部２００とを含む。分離器７００からエア管５００を経て検出器１００までが、連続した経路を形成する。
【００２９】
制御部２００は、検出器１００、ファン４００、および分離器７００と電気的に接続され、これらの駆動を制御する。詳しくは、制御部２００は、検出器１００での検出を制御するための機能である検出制御部２０１と、図示しないファンモータの動作を制御してファン４００による検出装置１への空気の導入の開始／終了や流量を制御するための機能であるファン制御部２０２とを含む。ファン４００が制御部２００での制御に従って駆動されることで、検出装置１外の空気が図中の矢印で表わされた向きに、分離器７００から装置内に導入し、エア管５００を経て検出器１００に導入される。これにより、上記経路が流路として機能する。なお、以降の説明において、上記流路の分離器７００側を「上流」または「上流側」、および検出器１００側を「下流」または「下流側」とも称する。
【００３０】
なお、図２においてファン４００は検出器１００の図示しない排出孔に接して設けられる例が示されているが、ファンの位置はこの位置に限定されず、分離器７００からエア管５００を経て検出器１００に至るまでの流路のいずれかの位置の設置されていればよい。
【００３１】
＜検出部の構成＞
検出器１００として、導入された空気から生物由来の粒子の量を検出する機能を有するあらゆる検出装置を採用することができる。
【００３２】
図３は、検出器１００の構成の具体例を示す図である。
図３を参照して、検出器１００は、検出機構と捕集機構と加熱機構とを含む。詳しくは、図３を参照して、検出器１００は孔５Ｃ’を有する区切り壁である壁５Ｃで隔てられた、捕集機構の少なくとも一部を含んだ捕集室５Ａと、検出機構を含んだ検出室５Ｂとを備える。
【００３３】
捕集機構は、一例として、放電電極１７、捕集治具１２、および高圧電源２を含む。放電電極１７は高圧電源２の負極に電気的に接続される。高圧電源２の正極は接地される。これにより、導入された空気中の浮遊粒子は放電電極１７付近にて負に帯電される。
【００３４】
捕集治具１２は、導電性の透明の皮膜３を有する、ガラス板などからなる支持基板４である。皮膜３は、接地される。これにより、放電電極１７と捕集治具１２と間に電位差が発生し、これらの間に図３の矢印Ｅに示される向きの電界が構成される。負に帯電された空気中の浮遊粒子は静電気力で捕集治具１２の方向に移動して導電性の皮膜３に吸着され、捕集治具１２上に捕集される。
【００３５】
ここで、放電電極１７として針状電極を用いることによって、帯電した粒子を捕集治具１２の放電電極１７に対面する、（後述する）発光素子の照射領域１５に対応したきわめて狭い範囲に吸着させることができる。これにより、後述する検出工程において、吸着された生物由来の粒子を効率的に検出することができる。
【００３６】
支持基板４は、ガラス板には限定されず、その他、セラミック、金属等であってもよい。また、支持基板４表面に形成される皮膜３は、透明に限定されない。他の例として、支持基板４は、金属皮膜をセラミック等の絶縁材料の上に形成して構成されてもよい。また、支持基板４が金属材料の場合は、その表面に皮膜を形成する必要もない。具体的には、支持基板４として、シリコン基板、ＳＵＳ（Stainless  Used  Steel）基板、銅基板などが利用できる。
【００３７】
検出機構は、光源である発光素子６と、発光素子６の照射方向に備えられ、発光素子６からの光を平行光にする、または所定幅とするためのレンズ（またはレンズ群）７と、受光素子９と、受光素子９の受光方向に備えられ、捕集機構により捕集治具１２上に捕集された浮遊微粒子に発光素子６から照射することにより生じる蛍光を受光素子９に集光するための集光レンズ（またはレンズ群）８とを含む。その他、発光素子６の照射方向に備えられ、発光素子６からの光を平行光にする、または所定幅とするためのレンズ（またはレンズ群）、アパーチャ、照射光が受光素子９に入り込むのを防ぐためのフィルタ（またはフィルタ群）などが含まれてもよい。これらの構成は、従来技術を応用できる。集光レンズ８は、プラスチック樹脂製またはガラス製でよい。
【００３８】
発光素子６は、半導体レーザまたはＬＥＤ素子を含む。波長は、微生物を励起して蛍光を発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でもよい。好ましくは、特表２００８−５０８５２７号公報に開示されているように、微生物中に含まれ、蛍光を発するトリプトファン、ＮａＤＨ、リボフラビン等が効率よく励起される３００nmから４５０nmである。受光素子９は、従来用いられている、フォトダイオード、イメージセンサなどが用いられる。
【００３９】
受光素子９は制御部２００に電気的に接続されて、受光量に比例した電流信号を信号処理部３０に対して出力する。従って、導入された空気中に浮遊し、捕集治具１２表面に捕集された粒子に発光素子６から光が照射されることによって該粒子から発光された蛍光は、受光素子９において受光され、制御部２００においてその受光量が検出される。
【００４０】
レンズ７および集光レンズ８は、いずれも、プラスチック樹脂製またはガラス製でよい。レンズ７（またはレンズ７とアパーチャとの組み合わせ）により、発光素子６の発光は捕集治具１２の表面に照射され、捕集治具１２上に照射領域１５を形成する。照射領域１５の形状に限定はなく、円形、楕円形、四角形などであってよい。照射領域１５は特定のサイズに限定されないが、好ましくは、円の直径または楕円の長軸方向の長さまたは四角形の１辺の長さが約０．０５mmから５０mmである。
【００４１】
上記フィルタが集光レンズ８または受光素子９の前に設置されてもよい。かかるフィルタは、単一または数種のフィルタの組み合わせで構成されるものでよい。これにより、捕集治具１２で捕集された粒子からの蛍光と共に、発光素子６からの照射光が捕集治具１２やケース５に反射した迷光が受光素子９に入射することを抑えることができる。
【００４２】
加熱機構は、制御部２００に電気的に接続され、制御部２００によって加熱量（加熱時間、加熱温度等）が制御されるヒータ９１を含む。ヒータ９１としては、好適にはセラミックヒータが用いられる。以降の説明ではヒータ９１としてセラミックヒータが想定されているが、その他、遠赤外線ヒータや遠赤外線ランプなどであってもよい。
【００４３】
ヒータ９１は、捕集治具１２上に捕集された空気中の浮遊粒子を加熱し得る位置であって、少なくとも加熱時には発光素子６、受光素子９等のセンサ機器から何かによって隔てられる位置に配備される。好ましくは、図３に表わされたように、捕集治具１２を間に挟んで発光素子６、受光素子９等のセンサ機器から遠い側に配備される。このようにすることにより加熱時にヒータ９１は捕集治具１２によって発光素子６、受光素子９等のセンサ機器から隔てられ、それにより発光素子６、受光素子９等への熱の影響を抑えることができる。より好ましくは、図４に示されるように、ヒータ９１は周囲が断熱材で囲まれる。断熱材としては、好適にはガラスエポキシ樹脂が用いられる。このように構成することによって、セラミックヒータであるヒータ９１が約２分で２００℃に到達したときに断熱材を介してヒータ９１に接続される部分（図示せず）の温度が３０℃以下であったことを発明者が確認している。
【００４４】
捕集室５Ａには、捕集機構として針状の放電電極１７および捕集治具１２が配備される。
【００４５】
導入孔１０および排出孔１１は、それぞれ、捕集室５Ａの放電電極１７側および捕集治具１２に設けられる。図３に示されるように、導入孔１０にはフィルタ（プレフィルタ）１０Ｂが設けられてもよい。さらに、導入孔１０および排出孔１１には、捕集室５Ａ内への空気の出入りは可能として外部光の入射を遮断するための構成が備えられてもよい。
【００４６】
検出室５Ｂには、検出機構として発光素子６、受光素子９、および集光レンズ８が配備される。
【００４７】
検出室５Ｂは、好ましくは、少なくとも内部に、黒色塗料の塗布または、黒色アルマイト処理等が施される。これにより、迷光の原因となる内部壁面での光の反射が抑えられる。捕集室５Ａおよび検出室５Ｂ筐体の材質は特定の材質に限定されないが、好ましくは、プラスチック樹脂、アルミもしくはステンレスなどの金属、またはそれらの組み合わせが用いられる。導入孔１０および排出孔１１は、直径が１mmから５０mmの円形である。導入孔１０および排出孔１１の形状は円形に限定されず、楕円形、四角形など他の形状であってもよい。
【００４８】
検出室５Ｂ内の、捕集治具１２表面に触れる位置には、捕集治具１２表面をリフレッシュするためのブラシ６０が設けられる。ブラシ６０は、検出処理部４０によって制御される図示しない移動機構に接続され、図中の両側矢印Ｂに示されるように、すなわち、捕集治具１２上を往復するように移動する。これにより、捕集治具１２表面に付着した埃や微生物が取り除かれる。
【００４９】
捕集治具１２とヒータ９１とは、ユニットを構成する。このユニットを以降の説明において捕集ユニット１２Ａと称する。捕集ユニット１２Ａにおいて、ヒータ９１は、好ましくは、図３に表わされたように、捕集治具１２の放電電極１７から遠い側の面に配備される。捕集ユニット１２Ａは制御部２００によって制御される図示しない移動機構に機械的に接続され、図中の両側矢印Ａに示されるように、すなわち、捕集室５Ａから検出室５Ｂへ、検出室５Ｂから捕集室５Ａへ、壁５Ｃに設けられた孔５Ｃ’を通って移動する。
【００５０】
なお、上述のように、ヒータ９１は、捕集治具１２上に捕集された空気中の浮遊粒子を加熱し得る位置であって、少なくとも加熱時には発光素子６、受光素子９等のセンサ機器から何かによって隔てられる位置に配備されればよいため、捕集ユニット１２Ａに含まれず、他の位置に備えられてもよい。後述するように加熱動作が捕集室５Ａで行なわれる場合、ヒータ９１は捕集ユニット１２Ａに含まれず、捕集室５Ａの、捕集ユニット１２Ａがセットされる位置であって、捕集治具１２の、発光素子６、受光素子９等のセンサ機器と反対側に固定されていてもよい。このようにすることよっても加熱時にはヒータ９１は捕集治具１２によって発光素子６、受光素子９等のセンサ機器から隔てられ、それにより発光素子６、受光素子９等への熱の影響を抑えることができる。この場合、捕集ユニット１２Ａには少なくとも捕集治具１２が含まれていればよい。
【００５１】
図５は、捕集ユニット１２Ａの動作を説明する図である。図５に示されるように、捕集ユニット１２Ａの壁５Ｃから最も遠い側の端部には、上下に突起を有したカバー６５Ａが備えられる。壁５Ｃの捕集室５Ａ側の面であって、孔５Ｃ’の周囲には、カバー６５Ａに対応したアダプタ６５Ｂが備えられる。アダプタ６５Ｂには、カバー６５Ａの上記突起に嵌合する凹部が設けられ、これによりカバー６５Ａとアダプタ６５Ｂとが完全に接合され、孔５Ｃ’を覆うことになる。すなわち、捕集ユニット１２Ａが図５中の矢印Ａ’の方向に、孔５Ｃ’を通って捕集室５Ａから検出室５Ｂへ移動し、捕集ユニット１２Ａが完全に検出室５Ｂに入った時点で、カバー６５Ａがアダプタ６５Ｂに接合されて孔５Ｃ’が完全に覆われ、検出室５Ｂ内が遮光される。これにより、検出室５Ｂで検出動作が行なわれている間には検出室５Ｂ内への入射が遮断される。
【００５２】
なお、以上の例は、図２、図３に表わされたように、検出器１００が捕集するための機構と検出するための機構とを分離した構成である例である。しかしながら、検出器１００の構成は図２、図３に表わされた構成に限定されず、他の例として、捕集するための機構と検出するための機構とを一体とした構成であってもよい。
【００５３】
図６は、検出器１００の構成の他の例を示す図である。図６を参照して、他の例として検出器１００は、導入孔１０および排出孔１１が設けられたケース５を有し、その内部に、検出機構と捕集機構と加熱機構とが含まれる。
【００５４】
発光素子６およびレンズ７と、受光素子９および集光レンズ８とは、図６での上面から見て直角または略直角に設けられる。発光素子６から照射された光のうちの捕集治具１２表面に形成される照射領域１５からの反射光は、照射領域１５への入射に対応した方向に向かう。そのため、この構成とすることで、反射光が直接受光素子９に入らない。なお、捕集治具１２表面からの蛍光は等方的に発光するので、反射光および迷光の受光素子９への入射を抑えられる配置であれば、図示された配置には限定されない。
【００５５】
より好ましくは、捕集治具１２は、照射領域１５に対応する表面に捕集した粒子からの蛍光を受光素子９に集めるための構成の一例として、照射領域１５に球面状の窪みが形成されてもよい。さらに、捕集治具１２は、好ましくは、受光素子９に捕集治具１２表面が相対するよう、受光素子９に向かう方向に所定角度だけ傾けて設けられてもよい。この構成により、球面状の窪み内の粒子から等方的に発光した蛍光が球面表面で反射して受光素子９方向に集められる効果があり、受光信号を大きくできるメリットがある。窪みの大きさは限定されないが、好ましくは、照射領域１５よりも大きい。
【００５６】
この構成の場合、導入孔１０および排出孔１１には、それぞれ、シャッタ１６Ａ，１６Ｂが設置される。シャッタ１６Ａ，１６Ｂは、それぞれ制御部２００に電気的に接続され、その開閉が制御される。シャッタ１６Ａ，１６Ｂが閉塞されることでケース５内への空気の流入および外部光の入射が遮断される。制御部２００は、蛍光を測定する際にはシャッタ１６Ａ，１６Ｂを閉塞し、ケース５内への空気の流入および外部光の入射を遮断する。これにより、蛍光の測定時には捕集機構での浮遊粒子の捕集が中断される。また、蛍光の測定時に外部光のケース５内への入射が遮断されることで、ケース５内の迷光が抑えられる。なお、シャッタ１６Ａ，１６Ｂのうちのいずれか一方、たとえば、少なくとも排出孔１１のシャッタ１６Ｂのみが備えられてもよい。
【００５７】
＜検出器での検出原理＞
ここで、検出器１００における検出原理について説明する。
【００５８】
特表２００８−５０８５２７号公報にも開示されているように、空気中に浮遊する生物由来の粒子は、紫外光または青色光が照射されることで蛍光を発することは従来から知られている。しかし、空気中には化学繊維の埃など同様に蛍光を発するものが浮遊しており、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か化学繊維の埃などからのものであるかが区別されない。
【００５９】
そこで、発明者は、生物由来の粒子と化学繊維の埃などとのそれぞれに対して加熱処理を施し、加熱の前後における蛍光の変化を測定した。発明者による、具体的な測定結果が図７〜図１６に示されている。測定の結果より、発明者は、埃は加熱処理によって蛍光強度が変化しないのに対して、生物由来の粒子は加熱処理によって蛍光強度が増加することを見出した。
【００６０】
具体的に、図７は、生物由来の粒子としての大腸菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前（曲線７９）および加熱処理後（曲線７２）の蛍光スペクトルの測定結果である。図７に表わされた測定結果より、加熱処理を施すことによって大腸菌からの蛍光強度が大幅に増加していることが分かった。また、図８（Ａ）に示された加熱処理前の蛍光顕微鏡写真と、図８（Ｂ）に示された加熱処理後の蛍光顕微鏡写真との比較によっても、加熱処理を施すことによって大腸菌からの蛍光強度が大幅に増加していることが明らかとなっている。
【００６１】
同様に、図９は、生物由来の粒子としてのバチルス菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前（曲線７３）および加熱処理後（曲線７４）の蛍光スペクトルの測定結果であり、図１０（Ａ）が加熱処理前、図１０（Ｂ）が加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。また、図１１は、生物由来の粒子としてのアオカビ菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前（曲線７５）および加熱処理後（曲線７６）の蛍光スペクトルの測定結果であり、図１２（Ａ）が加熱処理前、図１２（Ｂ）が加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。また、生物由来の粒子としてのスギ花粉を２００℃にて５分間加熱処理したときの、図１３（Ａ）が加熱処理前、図１３（Ｂ）が加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。これらに示されるように、他の生物由来の粒子でも大腸菌と同様に加熱処理によって蛍光強度が大幅に増加することが分かった。
【００６２】
これに対して、図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）は、それぞれ、蛍光を発する埃を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前（曲線７７）および加熱処理後（曲線７８）の蛍光スペクトルの測定結果であり、図１５（Ａ）が加熱処理前、図１５（Ｂ）が加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。図１４（Ａ）に示された蛍光スペクトルと図１４（Ｂ）に示された蛍光スペクトルとを重ねると図１６に示されるように、これらはほぼ重なることが検証された。すなわち、図１６の結果や図１４（Ａ）と図１４（Ｂ）との比較に示されるように、埃からの蛍光強度は加熱処理の前後において変化がないことが分かった。
【００６３】
検出器１００における検出原理として、発明者の検証した上述の現象が応用される。すなわち、空気中では、埃と、生物由来の粒子が付着した埃と、生物由来の粒子とが混合されている。上述の現象を基にすると、捕集した粒子に蛍光を発する埃が混ざっている場合、加熱処理前に測定される蛍光スペクトルには、生物由来の粒子からの蛍光と蛍光を発する埃からの蛍光とが含まれ、生物由来の粒子を化学繊維の埃などから区別して検出することができない。しかしながら、加熱処理を施すことで生物由来の粒子だけが蛍光強度が増加し、蛍光を発する埃の蛍光強度は変化しない。そのため、加熱処理前の蛍光強度と所定の加熱処理後の蛍光強度との差を測定することで、生物由来の粒子の量を求めることができる。
【００６４】
＜分離器の構成１＞
分離器７００は、導入された空気中から所定サイズの粒子径よりも大きい粒子径の粒子を分離して除去するものであれ、かつ、分離する粒子径を変更することが可能なものであれば、あらゆるものが採用され得る。好適には、遠心力を利用したサイクロンや慣性力を利用したバーチャルインパクタが用いられる。
【００６５】
図１７は、サイクロンを採用した分離器７００の構成の概略図である。図１７（Ａ）は、分離器７００を、左側に外部空気を導入するための導入孔７０、上側に分離器７００内の空気を排出するための排出孔７１とした方向で見た図、図１７（Ｂ）は、排出孔７１側から見た図である。図１７（Ａ）で表わされた面を分離器７００の正面とし、図１７（Ｂ）で表わされた面を分離器７００の上面とする。
【００６６】
サイクロンを採用した分離器７００は、上記流路に対して延伸し、延伸方向の上下が閉じられた円筒（外筒）に、それよりも直径が小さい円筒（内筒）が、延伸方向の上部の円の中心を外筒と同じくする位置から下向きに差し込まれた形状を有する。内筒の上部は開放されて排出孔７１を形成している。図１７において、直径Ｄｃは外筒の直径を指し、直径Ｄｄは内筒の直径、つまり排出孔７１の直径を指し、高さｈはサイクロン分離室としての、外筒の高さを指す。
【００６７】
サイクロンを採用した分離器７００の外形は上記外筒に限定されず、上面が直径Ｄｃの円形であって、上面から下面に向けた側面にテーパーを有した円錐形であってもよい。または、上面から所定厚み分が筒状であって、それより下が円錐形であってもよい。
【００６８】
上記外筒または円錐形の外形の上部には、インレットとも呼ばれる、外部空気を導入するための筒状の導入管が、断面の円形の接線方向に挿入された形状を有する。導入管は両端が開放し、分離器７００と反対側の端部が導入孔７０を形成している。図１７において、面積Ａｉは導入孔７０の断面積を指す。
【００６９】
＜分離器の原理＞
流路に設けられたファン４００が回転することによって、分離器７００には導入孔７０から外部空気が導入される。導入孔７０は外筒の断面の接線方向に導入された導入管の開放口であるため、ファン４００の吸引力によってその方向に外部空気が一定の流速ｖｉで導入されることによって、導入された空気は、外筒の内側に沿って回転し、回転中心に向かう気流が生じる。
【００７０】
導入された空気に粒子が含まれると、該粒子には、回転による遠心力が生じると共に、流体抵抗力（抗力）が作用する。遠心力が勝ると粒子は外筒内壁側に移動し、抗力が勝ると内筒側に移動する。さらに、遠心力で外筒内壁に接触することで外筒内壁との間の摩擦が作用する。摩擦によって該粒子の回転速度が徐々に落ち、該粒子自身の重力がファン４００の吸引力に勝ると、該粒子は外筒内壁に沿って落下する。
【００７１】
すなわち、導入孔７０から導入された空気中の粒子のうち、粒子径が所定の長さ（分離粒子径）よりも大きい粒子が図６で点線の矢印に示されるように分離器７００の下部に、小さい粒子が図６で実線の矢印に示されるように上部に分離される。そして、上部に分離された分離粒子径Ｄｐｃよりも小さい粒子が、ファン４００の吸引力によって生じる上昇気流により排出孔７１から排出され、エア管５００を経て検出器１００へ到達する。
【００７２】
導入される空気の速度（流速ｖｉ）が速いほど、また外筒の直径Ｄｃが小さく回転半径が小さいほど、粒子に作用する遠心力は大きくなる。一方、同じ密度の粒子で同じ回転速度で回転する粒子径を比較すると、粒子径が大きいほど該粒子に作用する遠心力が大きくなり、落下、すなわち空気から分離されやすくなる。この原理によって得られる、サイクロンにおける分離粒子径Ｄｐｃは、以下の式（１）で規定されている。
【００７３】
【数１】
0005755949.tif 000003
【００７４】
ただし、Ｄｐｃは分離粒子径（ｍ）、ρpは粒子の密度（ｋｇ／ｍ3）、ρは流体の密度（ｋｇ／ｍ3）、μは空気粘度（Ｐａ・ｓ）、ｖiは導入される空気の導入孔７０での流速（ｍ／ｓ）、Ａiは導入孔７０の断面積（ｍ2）、Ｄｄはサイクロン内筒径（ｍ）、Ｄｃはサイクロン外筒径（ｍ）、およびｈはサイクロン分離室高さ（ｍ）を指す。
【００７５】
＜検出領域の設定＞
検出装置１では、分離器７００で分離粒子径Ｄｐｃよりも粒子径の大きな粒子が導入された空気から分離されて除去され、分離粒子径Ｄｐｃよりも粒子径の小さな粒子が検出器１００での検出対象となる。すなわち、分離器７００における分離粒子径Ｄｐｃに応じて検出器１００での粒子径の検出領域が決定される。そのため、分離器７００における分離粒子径Ｄｐｃを設定する検出領域に応じて切り替える必要がある。
【００７６】
上記式（１）より、サイクロンを利用した分離器７００の各箇所のサイズ、特に、断面積Ａｉ、外筒径Ｄｃ、内筒径Ｄｄ、および流量Ｑｉが分離粒子径Ｄｐｃに影響することがわかる。そこで、発明者は、断面積Ａｉ、外筒径Ｄｃ、および内筒径Ｄｄと、流量Ｑｉとを異ならせて実験を行ない、分離器７００の具体的な形状および流量を確認した。
【００７７】
図１８は、式（１）から得られる、分離粒子径Ｄｐｃと流量Ｑｉとの関係を示す図であって、図１８の曲線Ａが分離器７００の形状を第１の形状としたときの関係、曲線Ｂが第２の形状としたときの関係を示している。第１の形状は、外筒径Ｄｃ＝４０ｍｍ、内筒径Ｄｄ＝１０ｍｍ、および断面積Ａｉ＝１．２ｃｍ2であり、第２の形状は、外筒径Ｄｃ＝４０ｍｍ、内筒径Ｄｄ＝２１ｍｍ、および断面積Ａｉ＝０．５ｃｍ2であり、共に高さｈは同じである（ｈ＝１０ｍｍ）。図１８においては、曲線Ａ，Ｂよりも上の粒子径の粒子が、当該分離器７００において導入された空気から分離して除去され、曲線Ａ，Ｂよりも下の粒子径の粒子が、当該分離器７００を通過してエア管５００を経て検出器１００に到達することを表わしている。
【００７８】
なお、図１８において、分離粒子径３０μｍ付近のハッチングされた領域はアレルゲンである花粉の属する粒子径の領域を表わし、１０〜１５μｍのハッチングされた領域はアレルゲンであるダニの死骸・ふんの属する粒子径の領域を表わし、分離粒子径５μｍより下のハッチングされた領域は微生物の属する粒子径の領域を表わしている。
【００７９】
発明者は、検出装置１に対して、実際に第１の形状の分離器７００または第２の形状の分離器７００を用い、分離器７００を通過した粒子を検出器１００の捕集治具１２上に集塵させて、分離捕集能を評価する実験を行なった。分離捕集能を評価するために、検出装置１を、サイクロンである分離器７００を含む状態と含まない状態との２種類の状態とし、分離器７００を含む状態での捕集量の、分離器７００を含まない状態での捕集量に対する比率を、分離捕集能として算出した。分離捕集能の０％は、サイクロンである分離器７００にて対象のサイズの粒子が導入された空気中から分離して除去されたことを表わし、分離捕集能の１００％は該粒子が分離器７００では分離されずに通過し、エア管５００を経て検出器１００に到達したことを表わす。
【００８０】
詳しくは、検出装置１全体を容積１ｍ3の測定チェンバに入れ、微生物に相当する粒子として直径３μｍのポリスチレン粒子、またはアレルゲンとしての花粉（直径２５μｍ）をチェンバ内に噴霧した後、検出器１００の高圧電源２での印加電圧を−５ｋＶとし、５分間、検出装置１を稼動させた。
【００８１】
各形状の分離器７００には、図示しないファンモータによって駆動されるファン４００で外部空気が導入されるように設定した。ファンモータは、２〜２０Ｌ（リットル）／ｍｉｎの流量で運転できることを確認し、サイクロン運転時は風切り音の発生のないことを確認した。
【００８２】
さらに、発明者は、分離器７００に導入される空気の流量Ｑｉを、各実験条件に応じて変化させた。そして、それぞれの条件下で捕集治具１２上の粒子数をカウントし、１Ｌあたりの捕集量を分離器７００を含む状態と含まない状態とで比較して分離捕集能を算出した。
【００８３】
実験条件として、図１８の丸印が付された、それぞれ次の条件１〜条件４で表わされた計４条件を採用した：
条件１…第１の形状の分離器７００を用い、流量Ｑｉ＝１．６Ｌ／ｍｉｎとした条件、すなわち、この場合の分離粒子径Ｄｐｃは上記式（１）より２６μｍ、
条件２…第１の形状の分離器７００を用い、流量Ｑｉ＝１０Ｌ／ｍｉｎとした条件、すなわち、この場合の分離粒子径Ｄｐｃは上記式（１）より１１μｍ、
条件３…第１の形状の分離器７００を用い、流量Ｑｉ＝２０Ｌ／ｍｉｎとした条件、すなわち、この場合の分離粒子径Ｄｐｃは上記式（１）より７．５μｍ、
条件４…第２の形状の分離器７００を用い、流量Ｑｉ＝２０Ｌ／ｍｉｎとした条件、すなわち、この場合の分離粒子径Ｄｐｃは上記式（１）より４．５μｍ。
【００８４】
発明者は、第１の実験として、微生物に相当する粒子および花粉をそれぞれ別個に、単一のサイズの粒子をチェンバ内に噴霧して、上記実験条件１〜４のそれぞれで上述の実験を行なって、分離捕集能を算出した。図１９〜図２２は、それぞれ、第１の実験で得られた微生物に相当する粒子および花粉についてのそれぞれの分離捕集能を、上記実験条件１〜４について示す図である。
【００８５】
図１９で表わされた実験結果より、実験条件１である場合には、分離器７００を微生物に相当する粒子および花粉のいずれもが通過することがわかった。図２０、図２１に表わされた実験結果より、実験条件２、３である場合には、実験条件１の場合よりも分離器７００で花粉を分離して除去する比率が徐々に高くなることがわかった。すなわち、同じ形状である場合、導入される空気の流量Ｑｉが大きいほど（つまり、流速ｖｉが速いほど）花粉が分離して除去される比率が高くなることがわかった。これは、上記式（１）および図１８に示された関係より、同じ形状である場合には流量Ｑｉが大きいほど分離粒子径Ｄｐｃが小さくなり、より広範囲の粒子径の粒子が除去されることになるからと考察される。
【００８６】
さらに、図２２に表わされた実験結果より、この実験条件の中では、実験条件４の場合に、分離器７００で花粉を分離して除去する比率が最も高くなることがわかった。これは、上記式（１）および図１８に示された関係より、同じ流量Ｑｉの場合であっても形状によって分離粒子径Ｄｐｃが異なるためと考察される。
【００８７】
なお、発明者は、様々な粒子径の粒子が混合されている実際の空気でも同様に高精度で分離されることを確認するために、第２の実験として、微生物に相当する粒子と花粉とを混合してチェンバ内に噴霧し、上記実験条件４で上述の実験を行なって、分離捕集能を算出した。図２３は、第２の実験で得られた微生物に相当する粒子および花粉についてのそれぞれの分離捕集能を示す図である。
【００８８】
図２３で表わされた実験結果より、微生物に相当する粒子と花粉とが混合された空気が導入された場合であっても、単一の粒子径である場合と同様に、高い精度で分離器７００で花粉が分離して除去されることがわかった。
【００８９】
以上の実験結果より、発明者は、検出装置１においてサイクロンを採用した分離器７００を用いて検出領域外の粒子径の粒子を導入された空気から分離して除去する際に分離器７００に導入される空気の流量Ｑｉ、または分離器７００の形状を切り替えることで、設定される検出領域に対応した分離粒子径Ｄｐｃに切り替えることが可能と考察した。
【００９０】
＜分離器の構成２＞
なお、上述のように分離器７００はサイクロンには限定されず、他の例としてバーチャルインパクタが用いられてもよい。
【００９１】
図２４は、バーチャルインパクタを採用した分離器７００の構成の概略図である。図２４（Ａ）は、分離器７００を、左側に分離器７００内の空気を排出するための排出孔７１、上側に外部空気を導入するための導入孔７０とした方向で見た図、図２４（Ｂ）は、導入孔７０側から見た図である。図２４（Ａ）で表わされた面を分離器７００の正面とし、図２４（Ｂ）で表わされた面を分離器７００の上面とする。すなわち、図２４によると、分離器７００の上面に設けられた導入孔７０から外部空気が導入され、左側に設けられた排出孔７１から分離器７００内の空気が排出される。
【００９２】
バーチャルインパクタを採用した分離器７００は、上記流路に対して延伸し、延伸方向の上下が閉じられた円筒（外筒）に、それよりも直径が小さく、先端がノズル形状となった噴出ノズルが、延伸方向の上部の円の中心を外筒と同じくする位置から下向きに差し込まれた形状を有する。噴出ノズルの上部は開放されて導入孔７０を形成している。噴出ノズルは、外筒の高さ方向のほぼ中央付近までの高さであって、その位置から、導入された空気が分離器７００内部に噴出する。
【００９３】
さらに外筒には、その下方から、噴出ノズルのノズル形状の先端から所定距離離れた位置をノズルの先端とした対向ノズルが上向きに差し込まれた形状を有する。図２４において、直径Ｄｃは対向ノズルのノズル径を指す。噴出ノズルと対向ノズルとの間の距離は特定の距離に限定されないが、好適には４ｍｍ程度とする。
【００９４】
対向ノズルの下方は開放されて排出口を形成している。排出口の先には吸引ポンプが設置されている。吸引ポンプとしては、好適には、ダイヤフラムポンプや偏心ロータポンプなどが用いられる。吸引ポンプが稼動することで、噴出ノズルから対向ノズルに向かう気流が生じる。噴出ノズルから対向ノズルに向かう気流は副流とも称する。
【００９５】
外筒の、噴出ノズルのノズル形状部分よりも下方の側面にエア管５００に接続される排出孔７１が設けられる。エア管５００の先にはファン４００が設置されるため、ファン４００が回転することで、噴出ノズルから排出孔７１に向かう気流が生じる。噴出ノズルから排出孔７１に向かう気流は主流とも称する。
【００９６】
吸引ポンプの吸引力は所定の吸引力に限定されないが、後述する原理によって分離粒子径Ｄｐｃよりも大きい粒子と小さい粒子とを分離するために、好適には、副流の流量が主流の流量の１／９程度となるような吸引力とする。
【００９７】
＜分離器の原理＞
流路に設けられたファン４００が回転することによって、分離器７００には導入孔７０からファン４００の回転に応じた流速で外部空気が導入される。噴出ノズル内では吸引ポンプの吸引力によって加速されて、噴出ノズルから対向ノズルへ向かう方向に流速Ｖで噴出ノズルから噴出される。噴出された空気中の粒子には噴出ノズルから対向ノズルに向かう方向に慣性力が作用する。
【００９８】
一方、ファン４００の回転によって生じた気流の向きは噴出ノズルから対向ノズルへ向かう方向とは異なる向きであるため、噴出された空気中の粒子にはその気流による排出孔７１へ向かう吸引力が生じる。
【００９９】
そして、噴出された空気中の粒子のうち、ファン４００の吸引力よりも慣性力が勝る粒子は対向ノズルに進んで排出口から排出され、慣性力よりもファン４００の吸引力が勝る粒子は排出孔７１から排出される。
【０１００】
すなわち、導入孔７０から導入された空気中の粒子のうち、粒子径が所定の長さ（分離粒子径）よりも大きい粒子が図２４で点線の矢印に示されるように対向ノズルから排出口に、小さい粒子が図２４で実線の矢印に示されるように噴出ノズルから排出孔７１へ分離される。そして、分離粒子径Ｄｐｃよりも小さい粒子が、ファン４００の吸引力によって排出孔７１から排出され、エア管５００を経て検出器１００へ到達する。
【０１０１】
慣性力の作用に着目すると、噴出ノズル内の粒子に吸引ポンプによって同じ加速度が作用する場合、慣性力は粒子の質量が大きいほど大きくなる。すなわち、粒子径や粒子密度が大きいほど大きな慣性力が作用する。そのため、対向ノズルに到達しやすい、すなわち、空気から分離されやすくなる。また、粒子の質量が同じである場合、噴出ノズルから噴出される速度が大きいほど大きな慣性力が作用する。そのため、対向ノズルに到達しやすい、すなわち、空気から分離されやすくなる。逆に、分離する対象である流体の粘性が大きいほど慣性力を受けた粒子に対する反作用が大きくなるので、慣性力の方向に作用する力は徐々に小さくなる。そのため、対向ノズルに到達しにくい、すなわち、空気から分離されにくくなる。また、形状に着目すると、対向ノズルのノズル径が大きいほど、対向ノズルに到達しやすくなる。すなわち、空気から分離されやすくなる。この原理によって得られる、バーチャルインパクタにおける分離粒子径Ｄｐｃは、以下の式（２）で規定されている。なお、以下の式（２）では、分離粒子径Ｄｐｃとして、５０％粒子径を規定している。
【０１０２】
【数２】
0005755949.tif 000004
【０１０３】
ただし、Ｄｐ５０は５０％分離粒子径（ｍ）、ｈは空気の粘性係数（Ｐａ・ｓ）、Ｄｃは対向ノズルのノズル径（ｍ）ψ５０は慣性パラメータ、Ｃｃはカニンガムのスリップ補正係数、ρｐは粒子の密度（ｋｇ／ｍ3）、Ｖはノズル噴出速度（ｍ／ｓ）を指す。
【０１０４】
＜検出領域の設定＞
上記式（２）より、バーチャルインパクタを利用した分離器７００でも、分離器７００を用いて検出領域外の粒子径の粒子を導入された空気から分離して除去する際に分離器７００に導入される空気の流量Ｑｉ、または分離器７００の形状を切り替えることで、設定される検出領域に対応した分離粒子径Ｄｐｃに切り替えることが可能とわかる。
【０１０５】
［第１の実施の形態］
第１の実施の形態では制御部２００において、検出領域に対応してファン４００によって分離器７００へ導入される空気の流量Ｑｉを制御する。
【０１０６】
第１の実施の形態にかかる検出装置１Ａの構成は、図２に示された構成と同様である。
＜機能構成＞
制御部２００は、図示しない検出動作の開始の指示の操作を受け付けるためのスイッチに電気的に接続されて、該スイッチからの操作信号に応じて検出動作を開始する。図示しないスイッチには、上記３種類の粒子のうち、検出対象とする粒子の選択を受け付けるためのスイッチが含まれる。制御部２００は該スイッチからの操作信号の入力を受け付けて、検出対象とする粒子を特定し、その粒子の空気中の量を測定するための検出動作を実行する。
【０１０７】
図２に示されたように、制御部２００は、検出制御部２０１とファン制御部２０２とを含む。
【０１０８】
具体的に、検出制御部２０１は、上記スイッチからの操作信号に基づいて検出対象とする粒子を特定し、特定された粒子の種類に基づき、上記検出の概要に説明された第１の測定〜第３の測定のうちの、必要な測定を特定する。そして、検出器１００に特定された測定に必要な検出動作を実行させると共に、検出器１００からの検出信号に基づいて各測定での測定結果を算出する。さらに、各測定結果を用いて、選択された種類の粒子の空気中の量を算出する。ファン制御部２０２は、検出装置１Ａに導入される空気の流量が検出制御部２０１で特定された測定に応じた流量となるようファンモータを駆動させる。
【０１０９】
図２５は、制御部２００の検出制御部２０１の構成の具体例を示す図である。図２５は、検出制御部２０１の機能の一部が主に電気回路であるハードウェア構成で実現される例が示されている。しかしながら、制御部２００の機能のすべてが、制御部２００に含まれる図示しないＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される、ソフトウェア構成であってもよいし、制御部２００の機能のすべてが主に電気回路であるハードウェア構成で実現されてもよい。
【０１１０】
図２５を参照して、検出制御部２０１は、大きくは、受光素子９からの信号を処理するための信号処理部３０と、検出器１００の制御や算出処理などを行なうための検出処理部４０とから構成される。
【０１１１】
信号処理部３０は、受光素子９に接続される電流−電圧変換回路３４と、電流−電圧変換回路３４に接続される増幅回路３５とを含む。
【０１１２】
検出処理部４０は、記憶部４２、クロック発生部４７、および制御部４９を含む。さらに、検出処理部４０は図示しない検出動作の開始の指示を入力するためのスイッチからの入力信号を受け付けるための入力部４４と、ヒータ９１や図示しない捕集ユニット１２Ａの移動機構を駆動させるための駆動部４８とを含む。
【０１１３】
捕集治具１２上に捕集された粒子に対して発光素子６から照射されることで、照射領域１５にある当該粒子からの蛍光が、受光素子９に集光される。受光素子９から、受光量に応じた電流信号が信号処理部３０に対して出力される。電流信号は、電流−電圧変換回路３４に入力される。
【０１１４】
電流−電圧変換回路３４は、受光素子９から入力された電流信号より蛍光強度を表わすピーク電流値Ｈを検出し、電圧値Ｅｈに変換する。電圧値Ｅｈは増幅回路３５で予め設定した増幅率に増幅され、検出処理部４０に対して出力される。検出処理部４０の検出制御部２０１は信号処理部３０から電圧値Ｅｈの入力を受け付けて、順次、記憶部４２に記憶させる。
【０１１５】
クロック発生部４７はクロック信号を発生させ、制御部４９に対して出力する。制御部４９は、クロック信号に基づいたタイミングでヒータ９１のＮＯ／ＯＦＦを行なったり、捕集ユニット１２Ａを移動させたりするための制御信号を駆動部４８に対して出力する。また、それに同期させてファン制御部２０２に対してファンモータの駆動タイミングを通知する。
【０１１６】
検出器１００が図６に示される構成である場合には、シャッタ１６Ａ，１６Ｂを開閉させるための制御信号を駆動部４８に対して出力して、シャッタ１６Ａ，１６Ｂの開閉を制御する。また、制御部４９は発光素子６および受光素子９と電気的に接続され、それらのＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【０１１７】
制御部４９は算出部４１および設定部４３を含む。
設定部４３は図示しないスイッチからの操作信号に基づいて検出対象とする粒子の種類を特定し、予め記憶している対応関係に基づいて、検出対象とする粒子の種類に応じて行なう測定を設定する。そして、その信号をファン制御部２０２に対して出力する。
【０１１８】
算出部４１は、記憶部４２に記憶された電圧値Ｅｈを用いて、導入された空気中の微生物量を算出するための動作が行なわれる。
【０１１９】
ファン制御部２０２は、予め上記検出の概要に説明された第１の測定〜第３の測定のそれぞれについて、ファン４００の回転によって導入される空気の流量が流量１〜３となるような、図示しないファンモータの駆動量を記憶しておく。たとえば分離器７００がサイクロンである場合、第１の測定に対しては流量が２０Ｌｍｐとなるようなファンモータの駆動量を記憶し、第２の測定に対しては流量が１０Ｌ／ｍｉｎとなるようなファンモータの駆動量を記憶し、第３の測定に対しては流量が２Ｌ／ｍｉｎとなるようなファンモータの駆動量を記憶しているものとする。そして、ファン制御部２０２は、必要なタイミングで、設定された回転数でファン４００を回転させる。
【０１２０】
＜検出動作１＞
図示しないスイッチなどによって検出装置１での検出開始が指示されると、該信号の入力を受け付けた制御部２００によって検出動作が開始される。
【０１２１】
図２６は、検出動作の流れを示すフローチャートである。図２６のフローチャートに示された動作は、制御部２００の図示しないＣＰＵが図示しないメモリに記憶されているプログラムを読み出して実行し、図２５の各部を制御することによって実現される。
【０１２２】
図２６を参照して、図示しないスイッチから検出動作の開始を指示する操作信号および測定対象の粒子の種類を特定する操作信号が入力されると、Ｓ２１で、特定された粒子の種類に対応して実行する測定動作が決定される。そして、Ｓ２３で、実行する測定動作に対応付けられたファンモータの駆動量が設定される。その後、捕集動作が開始される。
【０１２３】
Ｓ３１で、予め規定されている捕集時間である時間△Ｔ１の間、捕集室５Ａでの捕集動作が行なわれる。Ｓ３１での具体的な動作としては、ファン制御部２０２はファン４００をＳ２３で設定された駆動量で駆動させて、分離器７００およびエア管５００を経て捕集室５Ａ内に検出装置１外の空気を取り込む。また、検出制御部２０１は、検出器１００の放電電極１７に所定の電圧を印加させる。
【０１２４】
分離器７００に導入された空気からは、Ｓ２３で設定された駆動量に応じた分離粒子径Ｄｐｃよりも大きい粒子が分離されて除去され、除去された後の空気がエア管５００を経て検出器１００に到達する。
【０１２５】
検出器１００の捕集室５Ａ内に導入された空気中の粒子は、放電電極１７により負電荷に帯電され、ファン４００による空気の流れと放電電極１７および捕集治具１２表面の皮膜３の間で形成される電界とにより、捕集治具１２表面の照射領域１５に対応した狭い範囲に捕集される。
【０１２６】
捕集時間△Ｔ１が経過するとファン制御部２０２はファン４００の駆動を終了、すなわち、捕集動作を終了させる。
【０１２７】
これにより、時間△Ｔ１の間、分離器７００によって分離粒子径Ｄｐｃよりも大きい粒子が除去された空気が捕集室５Ａ内に導入孔１０を通じて導入され、その空気中の粒子が、捕集治具１２表面に捕集される。
【０１２８】
次に、Ｓ３３で検出制御部２０１は捕集ユニット１２Ａを移動させるための機構を稼動させて、捕集ユニット１２Ａを捕集室５Ａから検出室５Ｂに移動させる。移動が完了すると、Ｓ３５で検出動作が行なわれる。Ｓ３５では、検出制御部２０１は発光素子６に発光させ、規定の測定時間△Ｔ２の間、受光素子９により蛍光を受光させる。発光素子６からの光は、捕集治具１２の表面の照射領域１５に照射され、捕集された粒子から蛍光が発光される。その蛍光強度Ｆ１に応じた電圧値が検出処理部４０に入力されて記憶部４２に記憶される。これにより、加熱前の蛍光量Ｓ３１が測定される。
【０１２９】
なお、上記測定時間△Ｔ２は検出制御部２０１に予め設定されているものであってもよいし、図示しないスイッチの操作などによって入力、変更されるものであってもよい。
【０１３０】
このとき、別途設けたＬＥＤ等の発光素子（図示せず）からの発光の、捕集治具１２表面の粒子が捕集されない反射領域（図示せず）からの反射光を、別途設けた受光素子（図示せず）で受光し、その受光量を参照値Ｉ０として用いてＦ１／Ｉ０を記憶部４２に記憶してもよい。参照値Ｉ０に対する比率を算出することで、発光素子や受光素子の温度、湿度等の環境条件や劣化等による特性変動に起因する蛍光強度の変動を補償することができるという利点が生じる。
【０１３１】
Ｓ３５の測定動作が終了すると、Ｓ３７で検出制御部２０１は捕集ユニット１２Ａを移動させるための機構を稼動させて、捕集ユニット１２Ａを検出室５Ｂから捕集室５Ａに移動させる。移動が完了すると、Ｓ３９で加熱動作が行なわれる。Ｓ３９で検出制御部２０１は予め規定した加熱処理時間である時間△Ｔ３の間、ヒータ９１に加熱を行なわせる。このときの加熱温度は予め規定されている。
【０１３２】
加熱動作後、Ｓ４１で冷却動作が行なわれる。Ｓ４１では、ファン制御部２０２は所定の冷却時間、ファン４００を逆回転させる。捕集ユニット１２Ａに外部の空気を触れさせることで冷却する。加熱処理時間△Ｔ３、加熱温度、および冷却時間も、検出制御部２０１に予め設定されているものであってもよいし、図示しないスイッチの操作によって入力、変更されるものであってもよい。
【０１３３】
Ｓ３７で捕集ユニット１２Ａを捕集室５Ａに移動させた後に捕集室５Ａ内で加熱動作および冷却動作が行なわれ、冷却後に捕集ユニット１２Ａが検出室５Ｂに移動することで、加熱時にヒータ９１は発光素子６、受光素子９等のセンサ機器から隔てられた距離に位置し、また、壁５Ｃ等によっても隔てられ、それにより発光素子６、受光素子９等への熱の影響を抑えることができる。なお、このように加熱時にヒータ９１は発光素子６、受光素子９等のセンサ機器とは壁５Ｃ等によっても隔てられた捕集室５Ａ内にあることから、ヒータ９１は捕集ユニット１２Ａ内の必ずしも放電電極１７から遠い側の面、すなわち検出室５Ｂに捕集ユニット１２Ａが移動したときに発光素子６、受光素子９等から遠い側の面になくてもよく、たとえば放電電極１７から近い側の面にあってもよい。
【０１３４】
Ｓ３９の加熱動作およびＳ４１の冷却動作が終了すると、Ｓ４３で検出制御部２０１は捕集ユニット１２Ａを移動させるための機構を稼動させて、捕集ユニット１２Ａを捕集室５Ａから検出室５Ｂに移動させる。移動が完了すると、Ｓ４５で再度検出動作が行なわれる。Ｓ４５の検出動作はＳ３５での検出動作と同じである。ここでの蛍光強度Ｆ２に応じた電圧値が検出処理部４０に入力されて記憶部４２に記憶される。これにより、加熱後の蛍光量Ｓ２が測定される。
【０１３５】
Ｓ４５で加熱後の蛍光量Ｓ２が測定されると、Ｓ４７で捕集ユニット１２Ａのリフレッシュ動作が行なわれる。Ｓ４７で検出制御部２０１はブラシ６０を移動させるための機構を稼動させて、捕集ユニット１２Ａ表面でブラシ６０を所定回数往復移動させる。このリフレッシュ動作が完了すると、Ｓ４９で検出制御部２０１は捕集ユニット１２Ａを移動させるための機構を稼動させて、捕集ユニット１２Ａを検出室５Ｂから捕集室５Ａに移動させる。これにより、開始の指示を受けると直ちに次の捕集動作（Ｓ３１）を開始することができる。
【０１３６】
Ｓ５１で算出部４１は、記憶された蛍光強度Ｆ１と蛍光強度Ｆ２とを用いて、検出された生物由来の粒子の量を算出する。詳しくは、算出部４１は、記憶された蛍光強度Ｆ１と蛍光強度Ｆ２との差分を増大量△Ｆとして算出する。上述のように、増大量△Ｆは生物由来の粒子量（粒子数または濃度等）に関連している。算出部４１は、予め、図２７に表わされたような、増大量△Ｆと生物由来の粒子量（濃度）との対応関係を記憶しておく。そして、算出部４１は、算出された増大量△Ｆと該対応関係とを用いて得られる濃度を、ケース５内に時間△Ｔ１の間に導入された空気中の生物由来の粒子の濃度として算出する。
【０１３７】
増大量△Ｆと生物由来の粒子の濃度との対応関係は、予め実験的に決められる。たとえば、１ｍ3の大きさの容器内に、大腸菌やバチルス菌やカビ菌などの微生物の一種を、ネブライザを利用して噴霧し、微生物濃度をＮ個／ｍ3に維持して、検出器１００を用いて、上述の検出方法により時間△Ｔ１の間微生物を捕集する。そして、所定加熱量（加熱時間△Ｔ３、所定の加熱温度）で捕集した微生物に対してヒータ９１によって加熱処理を施し、所定時間△Ｔ４の冷却の後、加熱前後の蛍光強度の増大量△Ｆを測定する。種々の微生物濃度について同様の測定がなされることで、図２７に示された増大量△Ｆと濃度（個／ｍ3）との関係が得られる。
【０１３８】
増大量△Ｆと生物由来の粒子の濃度との対応関係は、図示しないスイッチの操作などによって入力されることで算出部４１に記憶されてもよい。また、いったん算出部４１に記憶された該対応関係が検出制御部２０１により更新されてもよい。
【０１３９】
算出部４１は、増大量△Ｆが差分△Ｆ１と算出された場合、図２７の対応関係から増大量△Ｆ１に対応する値を特定することで生物由来の粒子の濃度Ｎ１（個／ｍ3）を算出する。
【０１４０】
ただし、増大量△Ｆと生物由来の粒子の濃度との対応関係は、粒子の種類（たとえば菌種）によって異なる可能性がある。そこで、算出部４１は、いずれかの生物由来の粒子を標準と規定して、増大量△Ｆと当該生物由来の粒子の濃度との対応関係を記憶する。これにより、様々な環境における生物由来の粒子の濃度が、標準を基準として換算された生物由来の粒子の濃度として算出される。その結果、様々な環境を比較することが可能となり、環境管理が容易となる。
【０１４１】
なお、上述の例では増大量△Ｆには、所定の加熱量（所定の加熱温度、加熱時間△Ｔ３）の加熱処理の前後の蛍光強度の差分が用いられているが、これらの比率が用いられてもよい。
【０１４２】
以上の、Ｓ３１〜Ｓ５１で表わされた測定動作は、上記Ｓ２１で決定された測定動作ごとに行なわれる。すなわち、上記Ｓ２１では、上述の第１の測定〜第３の測定のうち、測定対象とされた粒子の種類に応じて行なうべき測定動作が決定され、決定された測定動作ごとにＳ３１〜Ｓ５１の測定動作が繰り返される。
【０１４３】
＜検出動作２＞
なお、検出器１００が図６に示される構成である場合、すなわち、捕集するための機構と検出するための機構とが一体とされた構成である場合についての検出装置１での検出動作についても説明する。
【０１４４】
図２８は、検出器１００が図５に示される構成である場合の、上記Ｓ３１〜Ｓ４９の測定動作に対応した、制御部２００での制御の流れを示すタイムチャートである。図２８に示された制御は、制御部２００の図示しないＣＰＵが図示しないメモリに記憶されているプログラムを読み出して実行し、図２５の各部を制御することによって実現される。
【０１４５】
図２８を参照して、測定動作が開始されると、検出制御部２０１は、クロック発生部４７からのクロック信号に基づいた時刻Ｔ１に、シャッタ１６Ａ，１６Ｂの駆動機構に対して開放（ＯＮ）させるための制御信号を出力する。その後、時刻Ｔ１から時間△Ｔ１経過後の時刻Ｔ２に、検出制御部２０１は、シャッタ１６Ａ，１６Ｂを閉塞させるための制御信号を出力する。
【０１４６】
これにより、時刻Ｔ１から時間△Ｔ１の間、シャッタ１６Ａ，１６Ｂが開放され、ファン４００の駆動により外部空気が分離器７００に導入される。導入された空気からは検出対象の粒子の粒子径よりも大きい粒子が分離されて除去され、除去された後の空気がエア管５００を経て検出器１００に導入される。ケース５内に導入された空気中の粒子は、放電電極１７により負電荷に帯電され、空気の流れと放電電極１７および捕集治具１２表面の皮膜３の間で形成される電界とにより、捕集治具１２表面に時間△Ｔ１の間、捕集される。
【０１４７】
また、時刻Ｔ２にシャッタ１６Ａ，１６Ｂが閉塞され、ケース５内の空気の流れが止まる。これにより、捕集治具１２での浮遊粒子の捕集が終了する。また、これにより、外部からの迷光が遮光される。
【０１４８】
検出制御部２０１は、シャッタ１６Ａ，１６Ｂが閉塞した時刻Ｔ２に、受光素子９に受光を開始（ＯＮ）させるための制御信号を出力する。さらに、それと同時（時刻Ｔ２）または時刻Ｔ２から少し遅れた時刻Ｔ３に、発光素子６に発光を開始（ＯＮ）させるための制御信号を出力する。その後、時刻Ｔ３から蛍光強度を測定するための予め規定した測定時間である時間△Ｔ２経過後の時刻Ｔ４に、検出制御部２０１は、受光素子９に受光を終了（ＯＦＦ）させるための制御信号、および発光素子６に発光を終了（ＯＦＦ）させるための制御信号を出力する。なお、上記測定時間は検出制御部２０１に予め設定されているものであってもよいし、図示しないスイッチの操作などによって入力、変更されるものであってもよい。
【０１４９】
これにより、時刻Ｔ３（または時刻Ｔ２）より発光素子６からの照射が開始される。発光素子６からの光は、捕集治具１２の表面の照射領域１５に照射され、捕集された粒子から蛍光が発光される。時刻Ｔ３から規定の測定時間△Ｔ２分の蛍光が受光素子９により受光され、その蛍光強度Ｆ１に応じた電圧値が検出処理部４０に入力されて記憶部４２に記憶される。
【０１５０】
検出制御部２０１は、発光素子６の発光および受光素子９の受光を終了させた時刻Ｔ４（または時刻Ｔ４から少し遅れた時刻）に、ヒータ９１に加熱を開始（ＯＮ）させるための制御信号を出力する。そして、ヒータ９１の加熱開始（時刻Ｔ４または時刻Ｔ４から少し遅れた時刻）から加熱処理のための予め規定した加熱処理時間である時間△Ｔ３経過後の時刻Ｔ５に、検出制御部２０１はヒータ９１に加熱を終了（ＯＦＦ）させるための制御信号を出力する。
【０１５１】
これにより、時刻Ｔ４（または時刻Ｔ４から少し遅れた時刻）から加熱処理時間△Ｔ３の間、ヒータ９１によって捕集治具１２表面の照射領域１５に捕集した粒子に対して加熱処理が施される。このときの加熱温度は予め規定されている。時間△Ｔ３の間加熱処理されることで、捕集治具１２表面に捕集された粒子に対して所定の加熱量が加えられることになる。なお、加熱処理時間△Ｔ３（すなわち加熱量）もまた、上記測定時間と同様に、検出制御部２０１に予め設定されているものであってもよいし、図示しないスイッチの操作などによって入力、変更されるものであってもよい。
【０１５２】
その後、時間△Ｔ４の間、加熱した粒子が冷却処理される。冷却処理にはファン４００が用いられてもよく、この場合、別途ＨＥＰＡ（High  Efficiency  Particulate  Air）フィルタを設けた導入口（図示せず）から外部空気が取り込まれてもよい。または、別途ペルチェ素子等の冷却機構が用いられてもよい。
【０１５３】
その後、ファン制御部２０２はファン４００の動作を終了させるための制御信号を出力し、検出制御部２０１は時刻Ｔ６に受光素子９に受光を開始（ＯＮ）させるための制御信号を出力する。さらに、それと同時（時刻Ｔ６）または時刻Ｔ６から少し遅れた時刻Ｔ７に、発光素子６に発光を開始（ＯＮ）させるための制御信号を出力する。その後、時刻Ｔ７から測定時間△Ｔ２経過後の時刻Ｔ８に、検出制御部２０１は、受光素子９に受光を終了（ＯＦＦ）させるための制御信号、および発光素子６に発光を終了（ＯＦＦ）させるための制御信号を出力する。
【０１５４】
これにより、発光素子６から捕集治具１２表面の照射領域１５に捕集した粒子に対して時間△Ｔ３の間加熱処理された後の、測定時間△Ｔ２分の蛍光が受光素子９により受光される。その蛍光強度Ｆ２に応じた電圧値は検出処理部４０に入力されて記憶部４２に記憶される。
【０１５５】
算出部４１は、記憶された蛍光強度Ｆ１と蛍光強度Ｆ２との差分を増大量△Ｆとして算出する。そして、上述と同様にして、算出された増大量△Ｆと、予め記憶している増大量△Ｆと微生物量（濃度）との対応関係（図２５）とを用いて得られる生物由来の粒子の濃度を、捕集室５Ａ内に時間△Ｔ１の間に導入された空気中の生物由来の粒子の濃度として算出する。
【０１５６】
＜測定動作の選択と算出方法＞
図２９のフローチャートを用いて、検出装置１Ａでの測定動作の選択と算出方法とについて具体的に説明する。
【０１５７】
以降の説明において、粒子径５μｍ以下の微生物の量を測定するための第１の測定動作では分離粒子径Ｄｐｃを５μｍに切り替えるためにファン４００の流量を流量１（たとえば２０Ｌ／ｍｉｎ）に切り替え、粒子径１０μｍ以下の微生物およびダニの死骸・ふんの量を測定するための第２の測定動作では分離粒子径Ｄｐｃを１０μｍに切り替えるためにファン４００の流量を流量２（たとえば１０Ｌ／ｍｉｎ）に切り替え、粒子径３０μｍ以下の微生物、ダニの死骸・ふん、および花粉の量を測定するための第３の測定動作では分離粒子径Ｄｐｃを３０μｍに切り替えるためにファン４００の流量を流量３（たとえば２Ｌ／ｍｉｎ）に切り替えるものとする。
【０１５８】
図２９を参照して、検出動作が開始されると、Ｓ１０１で制御部２００は、ファン４００の流量を流量１（たとえば２０Ｌ／ｍｉｎ）に切り替え、上述の捕集動作を開始する。つまり、第１の測定を開始する。そして、上述の捕集時間△Ｔ１の経過の後、Ｓ１０３で制御部２００は捕集を終了して、捕集治具１２表面からの加熱前後の蛍光量を測定する。測定対象の粒子が微生物である場合（Ｓ１０５でＹＥＳ）、制御部２００は他の測定動作を行なうことなく、Ｓ１０９でＳ１０３で測定された蛍光量から算出された粒子の量を微生物の測定結果として出力する。
【０１５９】
測定対象の粒子が微生物でない場合（Ｓ１０５でＮＯ）、Ｓ１０９で制御部２００は、ファン４００の流量を流量２（たとえば１０Ｌ／ｍｉｎ）に切り替え、上述の捕集動作を開始する。つまり、第２の測定を開始する。そして、上述の捕集時間△Ｔ１の経過の後、Ｓ１１１で制御部２００は捕集を終了して、捕集治具１２表面からの加熱前後の蛍光量を測定する。測定対象の粒子がダニの死骸・ふんである場合（Ｓ１１３でＹＥＳ）、制御部２００は他の測定動作を行なうことなく、Ｓ１１５で、上記Ｓ１０３で測定された蛍光量から算出された粒子の量と上記Ｓ１１１で測定された蛍光量から算出された粒子の量との差分を算出し、その差分で表わされた粒子の量をダニの死骸・ふんの測定結果として出力する。
【０１６０】
測定対象の粒子がダニの死骸・ふんでない場合（Ｓ１１３でＮＯ）、つまり、測定対象の粒子が花粉である場合、Ｓ１１７で制御部２００は、ファン４００の流量を流量３（たとえば２Ｌ／ｍｉｎ）に切り替え、上述の捕集動作を開始する。つまり、第３の測定を開始する。そして、上述の捕集時間△Ｔ１の経過の後、Ｓ１１９で制御部２００は捕集を終了して、捕集治具１２表面からの加熱前後の蛍光量を測定する。そして、Ｓ１２１で制御部２００は、上記Ｓ１１１で測定された蛍光量から算出された粒子の量と上記Ｓ１１９で測定された蛍光量から算出された粒子の量との差分を算出し、その差分で表わされた粒子の量を花粉の測定結果として出力する。なお、検出動作の開始時に検出対象の粒子が花粉と特定されている場合には、上記Ｓ１０１〜Ｓ１０７の第１の測定動作を行なう必要がないため、Ｓ１０９から動作を開始するようにしてもよい。
【０１６１】
＜第１の実施の形態の効果＞
検出装置１Ａでは、本実施の形態にかかる検出装置１が図１に表わされたように分離器７００と検出器１００とを含んで構成され、分離器７００が上述の形状とされることによって、分離器７００において空気中の浮遊粒子から検出対象外の粒子が高精度で除去され後に検出器１００での検出が行なわれることになる。これにより、検出精度を向上させることができる。
【０１６２】
また、検出器１００が上述のように生物由来の粒子からの蛍光と蛍光を発する埃からの蛍光との加熱処理による性質の差を利用する構成であることで、検出器１００まで到達した空気中に蛍光を発する埃が含まれている場合であっても、リアルタイムに、かつ精度よく、微生物を蛍光を発する埃から分離して検出することができる。
【０１６３】
さらに、検出装置１Ａでは、装置構成を変えることなくファンモータの駆動量を切り替えるという容易な制御によって分離粒子径Ｄｐｃを設定し分けることが可能になる。そして、複数の検出領域に切り替えてそれぞれ検出を行なってその差分を用いることで、上記３種類の粒子のそれぞれの粒子量を容易に得ることができる。すなわち、検出装置１Ａでは３種類の流量に切り替えてしてそれぞれの測定動作を行ない、その差分を用いることで、上記３種類の粒子のそれぞれの粒子量を容易に得ることができる。
【０１６４】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態では制御部２００において、検出領域に対応してファン４００によって分離器７００へ導入される空気の流量Ｑｉおよび流路を制御する。
【０１６５】
ここで、検出対象の３種類の粒子のうちの花粉の粒子径は３０μｍ以上のものも含まれるため、花粉を含む粒子を検出する場合に導入された空気から３０μｍより大きい粒子径の粒子を分離して除去することを行なわなくてもよい。
【０１６６】
そこで、第２の実施の形態にかかる検出装置１Ｂでは、上記検出の概要に説明された第１の測定〜第３の測定のうちの第３の測定に替えて、分離器７００での分離を行なわずに検出器１００で検出を行なう、第４の測定を行なう。なお、第４の測定は分離器７００での分離粒子径Ｄｐｃを考慮するものではないので、好ましくは、ファン４００による流量は検出器１００での検出に適した流量とする。より好ましくは、ファンモータの制御を容易とするため、上記第１の測定および第２の測定のうちのいずれかの測定動作でのファン４００による流量と同じとする。
【０１６７】
図３０は、第２の実施の形態にかかる検出装置１Ｂの構成の具体例を示す図である。図３０を参照して、検出装置１Ｂは、検出器１００にはエア管５００Ａとエア管５００Ｂとが接続され、検出器１００の導入孔１０とエア管５００Ａまたはエア管５００Ｂとの接続を切り替えるための切替部５０１が含まれる。切替部５０１は制御部２００に電気的に接続され、その制御で切替動作を行なう。切替動作によって、導入孔１０とエア管５００Ａとが接続された状態と、導入孔１０とエア管５００Ｂとが接続された状態とが切り替わる。切替部５０１はたとえばそれぞれの接続部に設けられる弁が該当し、切替動作として、一方の側の弁を開放して他方の側の弁を閉塞した状態と、反対の状態とを切り替える動作が該当する。
【０１６８】
検出器１００はエア管５００Ａで分離器７００に接続されている。エア管５００Ｂの検出器１００とは逆側の端部は開放されている。
【０１６９】
そのため、切替部５０１によって検出器１００の導入孔１０とエア管５００Ａとが接続されると、検出装置１Ｂ外の空気が分離器７００から導入されてエア管５００Ａを経て検出器１００に導入される。切替部５０１によって検出器１００の導入孔１０とエア管５００Ｂとが接続されると、検出装置１Ｂ外の空気がエア管５００Ｂの開放口から導入されてエア管５００Ｂを経て検出器１００に導入される。つまり、後者の接続状態の場合、検出器１００に導入された空気は分離器７００を経由していないため、分離が行なわれていない。
【０１７０】
なお、第２の実施の形態にかかる検出装置１Ｂは、分離器７００を経て検出器１００に外部空気が導入される状態と分離器７００を経ずに検出器１００に外部空気が導入される状態とが切替可能な構成であればよいので、必ずしも図３０の構成には限定されない。他の例として、図３１の構成が挙げられる。すなわち、図３１を参照して、検出装置１Ｂの構成の他の例として、検出器１００と分離器７００とを接続するエア管５００Ａがその途中でエア管５００Ｂに分岐し、その分岐位置に切替部５０１が設けられる構成であってもよい。この構成であっても、制御部２００の制御で切替部５０１が切替動作を行ない、切替動作によって、検出器１００にエア管５００Ａが接続されて分離器７００に接続された状態と、検出器１００にエア管５００Ｂが接続されて検出器１００が開放された状態とが切り替えられる。
【０１７１】
＜機能構成＞
検出装置１Ｂの制御部２００の機能構成は図２５に示された検出装置１Ａの機能構成と同様である。ただし、検出装置１Ｂの制御部２００では、駆動部４８が、さらに上記切替部５０１の切替動作を制御し、設定部４３で特定された測定に対応した接続状態となるよう、検出器１００に接続されるエア管を切り替える。
【０１７２】
＜測定動作の選択と算出方法＞
検出装置１Ｂにおいても、図２６または図２８に表わされた検出動作と同様の動作が行なわれる。そこで、図３２のフローチャートを用いて、検出装置１Ｂでの測定動作の選択と算出方法とについて具体的に説明する。
【０１７３】
以降の説明において、粒子径５μｍ以下の微生物の量を測定するための第１の測定動作では分離粒子径Ｄｐｃを５μｍに切り替えるためにファン４００の流量を流量１（たとえば２０Ｌ／ｍｉｎ）に切り替え、粒子径１０μｍ以下の微生物およびダニの死骸・ふんの量を測定するための第２の測定動作では分離粒子径Ｄｐｃを１０μｍに切り替えるためにファン４００の流量を流量２（たとえば１０Ｌ／ｍｉｎ）に切り替え、外部空気を直接用いて微生物、ダニの死骸・ふん、および花粉の量を測定するための第４の測定動作ではファン４００の流量が流量１と同じ流量（たとえば２０Ｌ／ｍｉｎ）に切り替えるものとする。
【０１７４】
図３２を参照して、検出動作が開始されると、Ｓ２０１で制御部２００は、ファン４００の流量を流量１（たとえば２０Ｌ／ｍｉｎ）に切り替え、さらに検出器１００にエア管５００Ａが接続されるように接続状態を切り替え、上述の捕集動作を開始する。つまり、第１の測定を開始する。そして、上述の捕集時間△Ｔ１の経過の後、Ｓ２０３で制御部２００は捕集を終了して、捕集治具１２表面からの加熱前後の蛍光量を測定する。測定対象の粒子が微生物である場合（Ｓ２０５でＹＥＳ）、制御部２００は他の測定動作を行なうことなく、Ｓ２０７でＳ２０３で測定された蛍光量から算出された粒子の量を微生物の測定結果として出力する。
【０１７５】
測定対象の粒子が微生物でない場合（Ｓ２０５でＮＯ）、Ｓ２０９で制御部２００は、ファン４００の流量を流量２（たとえば１０Ｌ／ｍｉｎ）に切り替え、上述の捕集動作を開始する。つまり、第２の測定を開始する。そして、上述の捕集時間△Ｔ１の経過の後、Ｓ２１１で制御部２００は捕集を終了して、捕集治具１２表面からの加熱前後の蛍光量を測定する。測定対象の粒子がダニの死骸・ふんである場合（Ｓ２１３でＹＥＳ）、制御部２００は他の測定動作を行なうことなく、Ｓ２１５で、上記Ｓ２０３で測定された蛍光量から算出された粒子の量と上記Ｓ２１１で測定された蛍光量から算出された粒子の量との差分を算出し、その差分で表わされた粒子の量をダニの死骸・ふんの測定結果として出力する。
【０１７６】
測定対象の粒子がダニの死骸・ふんでない場合（Ｓ２１３でＮＯ）、つまり、測定対象の粒子が花粉である場合、Ｓ２１７で制御部２００は、ファン４００の流量を流量１（たとえば２０Ｌ／ｍｉｎ）と切り替え、さらに検出器１００にエア管５００Ｂが接続されるように接続状態を切り替え、上述の捕集動作を開始する。つまり、検出器１００に直接外部空気を導入し、上記第４の測定を開始する。そして、上述の捕集時間△Ｔ１の経過の後、Ｓ２１９で制御部２００は捕集を終了して、捕集治具１２表面からの加熱前後の蛍光量を測定する。そして、Ｓ２２１で制御部２００は、上記Ｓ２１１で測定された蛍光量から算出された粒子の量と上記Ｓ２１９で測定された蛍光量から算出された粒子の量との差分を算出し、その差分で表わされた粒子の量を花粉の測定結果として出力する。なお、検出動作の開始時に検出対象の粒子が花粉と特定されている場合には、上記Ｓ２０１〜Ｓ２０７の第１の測定動作を行なう必要がないため、Ｓ２０９から動作を開始するようにしてもよい。
【０１７７】
＜第２の実施の形態の効果＞
検出装置１Ｂでは、花粉を含んだ粒子を検出する際に、分離器７００での分離を行なうことなく外部空気を直接検出器１００に導入して検出動作を行なうようにしている。そのため、検出装置１Ａで必要であった上記第３の測定のためのファンモータの制御が不要となり、たとえば第１の測定のためのファンモータの制御や第２の測定のためのファンモータの制御と同様にすることができる。このため、制御部２００での制御をより簡易にすることができる。
【０１７８】
＜第２の実施の形態の変形例１＞
図３６は、第２の実施の形態の変形例にかかる検出装置の構成の具体例を示す図である。第２の実施の形態の変形例として、検出装置のエア管５００Ｂの開放された端部（検出器１００と逆側の端部）には、フィルタ５００Ｂ’が設けられてもよい。
【０１７９】
同様に、上述の図３１に示された構成であっても、図３７に示されるように、エア管５００Ｂの開放された端部にフィルタ５００Ｂ’が設けられてもよい。
【０１８０】
フィルタ５００Ｂ’の孔のサイズは検出対象である微生物およびダニの死骸・ふん、および花粉を通過させ、粒子径がそれら以上に大きい粒子を通過させないサイズである。好ましくは、孔のサイズ３５μｍ程度である。
【０１８１】
切替部５０１によって検出器１００の導入孔１０とエア管５００Ｂとが接続されると、外気がフィルタ５００Ｂ’を通ってエア管５００Ｂから検出器１００内に導入される。
【０１８２】
このようなフィルタ５００Ｂ’がエア管５００Ｂの開放された端部に設けられることで、エア管５００Ｂから検出器１００内に導入される外気中の粒子から大きな塵埃がカットされる。そのため、このような大きな塵埃等が捕集治具１２表面に付着することを防止できる。それにより、捕集治具１２表面のクリーニングを容易にすることができ、繰り返し検出が可能となる。
【０１８３】
なお、ここでは、第２の実施の形態にかかる検出装置１Ｂの変形例としてフィルタ５００Ｂ’が設けられるとしているが、後述する、第３の実施の形態にかかる検出装置１Ｃでも、同様にエア管５００Ｂの開放端にフィルタ５００Ｂ’を設けてもよい。
【０１８４】
＜第２の実施の形態の変形例２＞
図３８は、第２の実施の形態の変形例にかかる検出装置１Ｂでの測定動作を表わすフローチャートである。変形例にかかる検出装置１Ｂでは、図３２に説明された測定動作に先立って、エア管５００Ｂから検出器１００内に外気を導入して、その外気中の粒子から生物由来の粒子を検出する動作を行なう。つまり、変形例にかかる検出装置１Ｂでは、図３２の上記ステップＳ２０１での捕集の開始よりも以前に、流路をエア管５００Ｂから検出器１００内に外気が導入される流路（流路２）となるように接続状態を切り替えて捕集動作を行ない、蛍光を測定する。そして、その測定結果に基づいて、図３２の動作を行なうか、測定動作を終了するか分岐する。
【０１８５】
詳しくは、図３８を参照して、変形例にかかる検出装置１Ｂでは、検出動作が開始されると、Ｓ４０１で制御部２００は、ファン４００の流量を流量１（たとえば２０Ｌ／ｍｉｎ）に切り替え、検出器１００にエア管５００Ｂが接続されるように接続状態を切り替え、上述の捕集動作を開始する。これは、上の説明での第４の測定に該当するものである。このとき、外気がフィルタ５００Ｂ’を通ってエア管５００Ｂから検出器１００内に導入される。
【０１８６】
そして、所定の捕集時間の経過の後、Ｓ４０３で制御部２００は捕集を終了して、捕集治具１２表面からの加熱前後の蛍光量を測定する。Ｓ４０５で制御部２００はＳ４０３で測定された加熱前後の蛍光量の差分から生物由来の粒子の量を測定結果として算出する。
【０１８７】
Ｓ４０７で制御部２００は、算出された生物由来の粒子の量と予め記憶しているしきい値とを比較し、生物由来の粒子の量がしきい値よりも少ないか否かを判断する。
【０１８８】
ここでのしきい値は、以降の測定動作で微生物や花粉、ダニなどを検出し得るほど生物由来の粒子が外気中に存在するか否かを判断するためのしきい値である。
【０１８９】
比較の結果、しきい値で表わされている量よりも上記Ｓ４０５で算出された生物由来の粒子の量が少ない場合には（Ｓ４０７でＮＯ）、後続の測定動作を行なっても有意な結果が得られないとして、測定動作を終了する。このとき、Ｓ４０９で制御部２００は、上記Ｓ４０３で算出された粒子の量を、外気中の生物由来の粒子の測定結果として出力する。
【０１９０】
しきい値で表わされている量よりも上記Ｓ４０５で算出された生物由来の粒子の量が多い場合には（Ｓ４０７でＹＥＳ）、その外気から微生物や花粉、ダニなどを検出することが可能として、測定動作を継続する。すなわち、この場合、図３２に表わされたＳ２０１以降の動作を行なう。
【０１９１】
このように動作することで、図３２に表わされた検出動作の以前に外気中に生物由来の粒子が微生物や花粉、ダニなどを検出することが可能な程度含まれているか否かを確認することができ、効率的に検出を行なうことができる。
【０１９２】
なお、ここでは、第２の実施の形態にかかる検出動作に先立ってこの判断を行なうものとして説明を行なっているが、後述する、第３の実施の形態にかかる検出動作でも同様に行なうことができる。
【０１９３】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態では、流量Ｑｉを一定として分離器７００の形状を変更することで分離粒子径Ｄｐｃを切り替えて、上記検出の概要に説明された第１の測定〜第３の測定を行なう。すなわち、先に説明した分離器７００における分離粒子径Ｄｐｃの式（式（１）、式（２））および実験により、分離器７００の形状を変化させることによっても分離粒子径Ｄｐｃの切替が可能であることがわかる。
【０１９４】
＜装置構成＞
図３３は、第３の実施の形態にかかる検出装置１Ｃの構成の具体例を示す図である。図３３を参照して、検出装置１Ｃは、分離器７００として２つの分離器７００Ａ，７００Ｂを含む。分離器７００Ａ，７００Ｂはそれぞれ、エア管５００Ａ，５００Ｃで検出器１００と接続される。さらに、検出器１００には、第２の実施の形態と同様に、他端が開放されたエア管５００Ｂが接続される。
【０１９５】
そして、検出装置１Ｃには、検出器１００の導入孔１０とエア管５００Ａ、エア管５００Ｂまたはエア管５００Ｃとの接続を切り替えるための切替部５０１が含まれる。切替部５０１は制御部２００に電気的に接続され、その制御で切替動作を行なう。切替動作によって、導入孔１０とエア管５００Ａとが接続された状態と、導入孔１０とエア管５００Ｂとが接続された状態と、導入孔１０とエア管５００Ｃとが接続された状態とが切り替わる。切替部５０１はたとえばそれぞれの接続部に設けられる弁が該当し、切替動作として、一つの側の弁を開放して他の２つの側の弁を閉塞した状態とをそれぞれ切り替える動作が該当する。
【０１９６】
分離器７００Ａは、流量Ｑｉを予め規定された値として、上記検出の概要に説明された第１の測定〜第３の測定のうちの第１の測定に対応した分離粒子径Ｄｐｃとなる形状を有する。たとえば、分離器７００Ａがサイクロンである場合、上記式（１）に予め規定された流量Ｑｉを代入することで得られる、第１の測定での測定対象とする粒子径に該当した５０μｍの分離粒子径Ｄｐｃとなる形状を有する。
【０１９７】
分離器７００Ｂは、流量Ｑｉを上記予め規定された値として、上記検出の概要に説明された第１の測定〜第３の測定のうちの第２の測定に対応した分離粒子径Ｄｐｃとなる形状を有する。たとえば、分離器７００Ｂがサイクロンである場合、上記式（１）に上記予め規定された流量Ｑｉを代入することで得られる、第２の測定での測定対象とする粒子径に該当した１５μｍの分離粒子径Ｄｐｃとなる形状を有する。
【０１９８】
従って、切替部５０１が導入孔１０とエア管５００Ａとを接続するよう切替動作を行なった場合、検出器１００が分離器７００Ａとエア管５００Ａで接続され、その状態で検出動作が行なわれることで、上記第１の測定が行なわれることになる。また、切替部５０１が導入孔１０とエア管５００Ｃとを接続するよう切替動作を行なった場合、検出器１００が分離器７００Ｂとエア管５００Ｃで接続され、その状態で検出動作が行なわれることで、上記第２の測定が行なわれることになる。
【０１９９】
切替部５０１が導入孔１０とエア管５００Ｂとを接続するよう切替動作を行なった場合、検出器１００はいずれの分離器とも接続されず、その状態で検出動作が行なわれることで、検出器１００に外部空気が導入され、外部空気から生物由来の粒子が検出されることになる。これは、検出装置１Ｃは、第２の実施の形態において説明した、花粉を含む粒子を検出する場合に導入された空気から３０μｍより大きい粒子径の粒子を分離して除去することを行なわなくてもよい、という考え方に基づくものである。すなわち、第２の実施の形態と同様に、上記検出の概要に説明された第１の測定〜第３の測定のうちの第３の測定に替えて分離器７００での分離を行なわずに検出器１００で検出を行なう第４の測定を行なうものである。
【０２００】
なお、検出装置１Ｃではこの考え方には基づかず、第１の実施の形態と同様に、上記検出の概要に説明された第１の測定〜第３の測定のうちの第３の測定を行なうようにしてもよい。すなわち、分離粒子径Ｄｐｃを３０μｍとして分離器で分離を行なって導入された外部空気から３０μｍよりも粒子径の大きい粒子を分離して除去して検出器１００で生物由来の粒子を検出する測定動作をさらに行なってもよい。
【０２０１】
この場合、検出装置１Ｃには、上記式（１）上記予め規定された流量Ｑｉを代入することで得られる、第３の測定での測定対象とする粒子径に該当した３０μｍの分離粒子径Ｄｐｃとなる形状を有した、第３の分離器が含まれ、その第３の分離器がさらに異なるエア管で検出器１００に接続される。そして、その接続が切替部５０１で切り替えられる。
【０２０２】
＜機能構成＞
検出装置１Ｃの制御部２００の機能構成は図２５に示された検出装置１Ａの機能構成と同様である。ただし、検出装置１Ｃの制御部２００では、駆動部４８が、さらに上記切替部５０１の切替動作を制御し、設定部４３で特定された測定に対応した接続状態となるよう、検出器１００に接続されるエア管を切り替える。さらに、検出装置１Ｃではファン４００による流量Ｑｉを切り替えず、予め規定された一定の値とするため、ファン制御部２０２は上記規定された値を予め記憶し、検出制御部２０１からの信号に応じてその値に基づいたファンモータの制御を行なう。
【０２０３】
＜測定動作の選択と算出方法＞
検出装置１Ｃにおいても、図２６または図２８に表わされた検出動作と同様の動作が行なわれる。そこで、図３４のフローチャートを用いて、検出装置１Ｃでの測定動作の選択
と算出方法とについて具体的に説明する。
【０２０４】
以降の説明において、粒子径５μｍ以下の微生物の量を測定するための第１の測定動作では分離粒子径Ｄｐｃを５μｍに切り替えるために検出器１００の導入孔１０に接続されるエア管をエア管５００Ａに切り替えて流路１とし、粒子径１０μｍ以下の微生物およびダニの死骸・ふんの量を測定するための第２の測定動作では分離粒子径Ｄｐｃを１０μｍに切り替えるために検出器１００の導入孔１０に接続されるエア管をエア管５００Ｃに切り替えて流路２とし、外部空気を直接用いて微生物、ダニの死骸・ふん、および花粉の量を測定するための第４の測定動作では検出器１００の導入孔１０に接続されるエア管をエア管５００Ｂに切り替えて流路３とするものとする。
【０２０５】
図３４を参照して、検出動作が開始されると、Ｓ３０１で制御部２００は、ファン４００の流量を予め規定された流量とし、検出器１００にエア管５００Ａが接続されるように接続状態を切り替え、上述の捕集動作を開始する。つまり、第１の測定を開始する。そして、上述の捕集時間△Ｔ１の経過の後、Ｓ３０３で制御部２００は捕集を終了して、捕集治具１２表面からの加熱前後の蛍光量を測定する。測定対象の粒子が微生物である場合（Ｓ３０５でＹＥＳ）、制御部２００は他の測定動作を行なうことなく、Ｓ３０７でＳ３０３で測定された蛍光量から算出された粒子の量を微生物の測定結果として出力する。
【０２０６】
測定対象の粒子が微生物でない場合（Ｓ３０５でＮＯ）、Ｓ３０９で制御部２００は、検出器１００にエア管５００Ｃが接続されるように接続状態を切り替え、上述の捕集動作を開始する。つまり、第２の測定を開始する。そして、上述の捕集時間△Ｔ１の経過の後、Ｓ３１１で制御部２００は捕集を終了して、捕集治具１２表面からの加熱前後の蛍光量を測定する。測定対象の粒子がダニの死骸・ふんである場合（Ｓ３１３でＹＥＳ）、制御部２００は他の測定動作を行なうことなく、Ｓ３１５で、上記Ｓ３０３で測定された蛍光量から算出された粒子の量と上記Ｓ３１１で測定された蛍光量から算出された粒子の量との差分を算出し、その差分で表わされた粒子の量をダニの死骸・ふんの測定結果として出力する。
【０２０７】
測定対象の粒子がダニの死骸・ふんでない場合（Ｓ３１３でＮＯ）、つまり、測定対象の粒子が花粉である場合、Ｓ３１７で制御部２００は、検出器１００にエア管５００Ｂが接続されるように接続状態を切り替え、上述の捕集動作を開始する。つまり、検出器１００に直接外部空気を導入し、上記第４の測定を開始する。そして、上述の捕集時間△Ｔ１の経過の後、Ｓ３１９で制御部２００は捕集を終了して、捕集治具１２表面からの加熱前後の蛍光量を測定する。そして、Ｓ３２１で制御部２００は、上記Ｓ３１１で測定された蛍光量から算出された粒子の量と上記Ｓ３１９で測定された蛍光量から算出された粒子の量との差分を算出し、その差分で表わされた粒子の量を花粉の測定結果として出力する。なお、検出動作の開始時に検出対象の粒子が花粉と特定されている場合には、上記Ｓ３０１〜Ｓ３０７の第１の測定動作を行なう必要がないため、Ｓ３０９から動作を開始するようにしてもよい。
【０２０８】
＜第３の実施の形態の効果＞
検出装置１Ｃでは、ファン４００によって導入される空気の流量を切り替えることなく、検出器１００と異なる形状の分離器との接続状態を切り替えることで分離粒子径Ｄｐｃの切り替えを実現するものである。そのため、検出装置１Ａや検出装置１Ｂで必要であったファン４００の回転数の切替が不要となり、ファンモータの制御を容易にすることができる。このため、制御部２００での制御をより簡易にすることができる。
【０２０９】
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。
【符号の説明】
【０２１０】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  検出装置、２  高圧電源、３  皮膜、４  支持基板、５  ケース、５Ａ  捕集室、５Ｂ  検出室、５Ｃ’  孔、５Ｃ  壁、６  発光素子、７  レンズ、８  集光レンズ、９  受光素子、１０，７０  導入孔、１１，７１  排出孔、１２  捕集治具、１２Ａ  捕集ユニット、１５  照射領域、１６Ａ，１６Ｂ  シャッタ、１７  放電電極、３０  信号処理部、３４  電圧変換回路、３５  増幅回路、４０  検出処理部、４１  算出部、４２  記憶部、４３  設定部、４４  入力部、４７  クロック発生部、４８  駆動部、４９  制御部、６０  ブラシ、６５Ａ  カバー、６５Ｂ  アダプタ、７２，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９，Ａ，Ｂ  曲線、９１  ヒータ、１００  検出器、２００  制御部、２０１  検出制御部、２０２  ファン制御部、４００  ファン、５００，５００Ａ，５００Ｂ，５００Ｃ  エア管、５００Ｂ’  フィルタ、５０１  切替部、７００，７００Ａ，７００Ｂ  分離器。
【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９】
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【図１１】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図８】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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