(57)【要約】  【課題】  ＳＰＭ成分の定量分析を短時間で精度よくしかも簡便に行わせることのできる大気中の浮遊粒子状物質捕集用フィルタを提供すること。  【解決手段】  浮遊粒子状物質を捕集する捕集部１５が多孔質フィルムよりなり、この捕集部１５に通気性の補強層１６を裏打ちして形成されるとともに、前記補強層１５に測定対象物質以外の物質を標識１７として所定量担持させた。  【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮遊粒子状物質を捕集する捕集部が多孔質フィルムよりなり、この捕集部に通気性の補強層を裏打ちして形成されるとともに、前記補強層に測定対象物質以外の物質を標識として所定量担持させてあることを特徴とする大気中の浮遊粒子状物質捕集用フィルタ。
【請求項２】
多孔質フィルムがフッ素樹脂製である請求項１に記載の大気中の浮遊粒子状物質捕集用フィルタ。
【請求項３】
補強層が吸湿性の低い不織布で構成されている請求項１または２に記載の大気中の浮遊粒子状物質捕集用フィルタ。
【請求項４】
不織布がポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリエステル、ポリアミドのうちのいずれかよりなる請求項３に記載の大気中の浮遊粒子状物質捕集用フィルタ。
【請求項５】
浮遊粒子状物質を捕集する捕集部がガラス繊維製の多孔質フィルムよりなり、前記捕集部に測定対象物質以外の物質を標識として所定量担持させてあることを特徴とする大気中の浮遊粒子状物質捕集用フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、大気中の浮遊粒子状物質を捕集するのに用いられるフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
大気中の浮遊粒子状物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：以下、ＳＰＭという）を測定する手法の一つに、一定流量の大気をサンプルガスとして連続的にサンプリング管内に吸引し、このサンプリング管の下流側に設けられた真空チャンバ内において前記サンプルガス中の浮遊粒子状物質をダストとしてテープ状フィルタに連続的に捕集し、この捕集したダストに対してβ線源からβ線を照射し、そのときの透過β線を検出器によって検出し、この検出器の出力を用いるβ線吸収方式による、前記捕集したダストの質量を測定する手法がある。この手法によれば、大気中に含まれるＳＰＭの総量の濃度を定量的に把握することができる。
【０００３】
ところで、近年においては、前記ＳＰＭを総量だけではなく、個々の成分（元素）ごとの濃度として定量分析することが要求されるようになってきている。すなわち、前記フィルタに捕集されたダストを、例えば、イオンクロマトグラフィ法、螢光Ｘ線分析法あるいはＰＩＸＹ（荷電粒子励起Ｘ線分析法）などの手法によって分析し、当該ダストに含まれる成分の濃度を個々に定量することが要求されるようになってきている。このように、ＳＰＭをその総重量（質量または濃度）だけでなく、ＳＰＭに含まれる各成分ごとに定量的に分析することは、ＳＰＭの発生源を特定し、その結果に基づいて大気汚染防止策を講ずるなどにおいて非常に重要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記ダスト中のＳＰＭをその成分ごとに個々に定量分析するのに、例えば、イオンクロマトグラフィ装置、螢光Ｘ線分析装置あるいはＰＩＸＹ装置を用いて、前記フィルタに捕集されたダストを定量分析する場合、前記装置の既知試料における検量線を作成したり、感度補正を行う必要があるなど、ＳＰＭの成分ごとの定量分析に際して煩雑な手順を踏む必要がある。
【０００５】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、ＳＰＭ成分の定量分析を短時間で精度よく簡便に行わせることのできる大気中の浮遊粒子状物質捕集用フィルタ（以下、単に捕集用フィルタという）を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、この発明の捕集用フィルタは、浮遊粒子状物質を捕集する捕集部が多孔質フィルムよりなり、この捕集部に通気性の補強層を裏打ちして形成されるとともに、前記補強層に測定対象物質以外の物質を標識として所定量担持させてあることを特徴としている（請求項１）。
【０００７】
そして、前記捕集用フィルタにおいて、前記多孔質フィルムがフッ素樹脂製であってもよく（請求項２）、また、前記補強層が吸湿性の低い不織布で構成されていてもよい（請求項３）、さらに、前記不織布がポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリエステル、ポリアミドのうちのいずれかより構成されていてもよい（請求項４）。
【０００８】
また、浮遊粒子状物質を捕集する捕集部がガラス繊維製の多孔質フィルムよりなり、前記捕集部に測定対象物質以外の物質を標識として所定量担持させてあってもよい（請求項５）。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の捕集用フィルタにおいては、ＳＰＭをダストとして捕集した後、例えば、ＰＩＸＹ装置を用いてそのまま測定するだけで、当該ＰＩＸＹ装置の感度補正を行うことができ、ＳＰＭ成分を個々に精度よく定量分析することができる。
【００１０】
請求項２〜５に係る捕集用フィルタにおいても、前記請求項１に記載の捕集用フィルタと同様の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の詳細を、図を参照しながら説明する。図１および図２は、この発明の第１の実施の形態を示す。図１はこの発明の捕集用フィルタを用いてＳＰＭを捕集し、この捕集されたＳＰＭ全体の濃度（質量）を測定するための装置１を概略的に示し、図２はその要部の構成を示すものである。図１において、２はＳＰＭを捕集するためのテープ状フィルタ（その構成は後で詳しく説明する）で、供給リール３にロール状に巻回されている。４は供給リール３から送り出されたテープ状フィルタ２を巻き取る巻取リールで、これらの供給リール３と巻取リール４との間に、ＳＰＭを捕集しその濃度を測定するためのチャンバ５が設けられている。なお、６はテープ状フィルタ２を移動させるための搬送リールで、供給リール３からのテープ状フィルタ２の搬送量（移動量）を検出する搬送センサ６ａを備え、テープ状フィルタ２を所定量だけ搬送するものである。
【００１２】
前記チャンバ５は、その一側側にテープ状フィルタ２の導入口が形成され、他端側にテープ状フィルタ２の導出口が形成されており、その内部空間に、テープ状フィルタ２を水平状態に保持しガイドするためのフィルタ保持部７が設けられている。このフィルタ保持部７の水平保持面７ａには、図２に示すように、例えば、平面視正六角形状の通気孔８ａを中心として複数の通気孔８ｂが開設されており、テープ状フィルタ２にＳＰＭを捕集できるように構成されている。そして、前記ＳＰＭの捕集位置の下部側、前記テープ保持部６の下側（テープ状フィルタ２の下面側）には、テープ状フィルタ２に対してβ線を照射するβ線源９が設けられ、テープ保持部７の上側（テープ状フィルタ２の上面側）に、テープ状フィルタ２を透過してきたβ線を検出するβ線検出器１０がβ線源９と対向するようにして設けられている。なお、β線検出器１０の出力信号は、後述する演算制御部に入力される。
【００１３】
そして、前記チャンバ５の一端側（上流側）には、空気導入管１１を介して、一定量の大気をサンプリングすることのできる例えば、サイクロン式ボリュームサンプラ１２が接続されるとともに、チャンバ５の他端側（下流側）には、真空ポンプなどのサンプリングポンプ（図示していない）を備えた大気導出管（図示していない）が接続されている。前記サンプリングポンプの吸引動作により、大気がボリュームサンプラ１２内に導入され、このボリュームサンプラ１２の働きによってＳＰＭの濃度が高められた大気１３がチャンバ５内に導入され、テープ状フィルタ２を通過し、フィルタ保持部７の通気孔８ａを通過してチャンバ５外に排出されるようにしてある。なお、ボリュームサンプラ１２で吸引（サンプリング）される大気の量は、後述する演算制御部に入力される。
【００１４】
なお、図１において、１４は装置１の各部を制御するとともに、濃度演算などを行う演算制御部で、例えば、パソコンよりなり、１４ａは演算結果などを表示する表示部である。
【００１５】
次に、前記テープ状フィルタ２の構成について、図２を参照しながら説明すると、このテープ状フィルタ２は、長さが例えば４０ｍで、幅Ｗは例えば４ｃｍである。そして、このテープ状フィルタ２は、フッ素樹脂（例えば四フッ化エチレン樹脂）製の多孔質フィルムよりなるＳＰＭ捕集部１５と、このＳＰＭ捕集部１５に裏打ちされる通気性の補強層１６からなるとともに、この補強層１６に測定対象物質以外の物質を標識１７として所定量担持させてあり、装置１のチャンバ５においては、ＳＰＭ捕集部１５が上面側（β線検出器１０側）に、補強層１６が下面側（β線源９側）に位置するように装填される。
【００１６】
前記テープ状フィルタ２は、その厚みが平均値として１００〜２００μｍが好ましく、１４０μｍ程度がより好ましい。また、このテープ状フィルタ２は、その重量が平均値として１．１〜３．０ｍｇ／ｃｍ2 が好ましく、１．５ｍｇ／ｃｍ2 程度がより好ましい。
【００１７】
そして、前記ＳＰＭ捕集部１５は、厚みが８０〜９０μｍが好ましく、その重量が０．１〜１ｍｇ／ｃｍ2 が好ましく、０．３ｍｇ／ｃｍ2 程度がより好ましい。また、このＳＰＭ捕集部１５に裏打ちされる補強層１６は、その重量が１〜２ｍｇ／ｃｍ2 が好ましく、１．２ｍｇ／ｃｍ2 程度に設定するのが好ましい。そして、この補強層１６としては、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリエステル、ポリアミドのうちのいずれかよりなる、吸湿性の低い不織布が好ましく、ＳＰＭ捕集部１５に所定の手段で部分的に貼付けてある。
【００１８】
また、前記補強層１６に担持される標識１７としては、大気中に含まれるＳＰＭ（測定対象物質）以外の物質が好ましく、β線を用いたＳＰＭの濃度測定後の定量分析をＰＩＸＹ装置で行う場合には、Ｔｉ、Ｂｒ、Ｉｎ、Ｐｄなどの元素から選ばれるものを所定量、前記補強層１６に含浸または織り込みなどの手法で担持させる。また、前記定量分析をイオンクロマトグラフィ装置で行う場合には、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｚｅなどの元素から選ばれるものを所定量、前記補強層１６に含浸または織り込みなどの手法で担持させるのである。ここで、標識１７を補強層１６に担持させるのは、ＳＰＭ捕集部１５がフッ素樹脂よりなり、標識１７を確実に担持させるのが困難であり、一方、補強層１６は、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリエステル、ポリアミドのうちのいずれかよりなる、吸湿性の低い不織布であるので、前記標識１７を確実に担持させることができるからである。
【００１９】
上記構成のテープ状フィルタ２を用いて、大気中のＳＰＭの測定手法の一例を説明する。図１に示すように、テープ状フィルタ２を、搬送リール６を経由しチャンバ５内を挿通して、供給リール３と巻取リール４との間にセットする。これによって、テープ状フィルタ２の一部分がサンプリング部位に位置し、その状態で静止させる。
【００２０】
前記静止状態でチャンバ５の下流側のサンプリングポンプを吸引動作させることにより、大気がサンプリングされてボリュームサンプラ１２内に導入され、このボリュームサンプラ１２の働きによってＳＰＭの濃度が高められた大気１３がチャンバ５内に導入され、テープ状フィルタ２を通過し、フィルタ保持部７の通気孔８ａを通過してチャンバ５外に排出される。このとき、チャンバ５内においては、前記サンプリングされた大気１３がテープ状フィルタ２を通過する際、当該大気１３に含まれるＳＰＭがテープ状フィルタ２のＳＰＭ捕集部１５部分に捕集され、図２において符号１８で示すような測定スポットが形成される。この測定スポット１８は、前記大気サンプリングをテープ状フィルタ２の静止状態で所定時間（例えば、１時間）行うことによって形成される。
【００２１】
前記所定時間をかけて大気サンプリングを行うことによってテープ状フィルタ２に形成された測定スポット１８に対してβ線源９からβ線を照射し、そのときのテープ状フィルタ２を透過してきたβ線をβ線検出器１０によって検出する。そして、このβ線検出器１０から出力される強度信号を演算制御部１４において所定の演算を行うことによりダスト、つまり、捕集されたＳＰＭの総重量が求められ、さらに吸引した大気量を用いて演算を行うことにより、捕集されたＳＰＭの濃度が得られる。前記測定後、搬送リール６を動作させてテープ状フィルタ２を所定量移動させることにより、前記測定スポット１８が巻取リール４方向に移動し、テープ状フィルタ２の新しい他の部分が捕集・測定部位に位置し、次の捕集・測定への待機状態となる。
【００２２】
そして、前記捕集されたダスト中のＳＰＭをその成分ごとに個々に定量的に分析するには、前記テープ状フィルタ２の測定スポット部分１８を、例えば、ＰＩＸＹ装置を用いて定量分析することにより、前記ダスト中のＳＰＭをその成分ごとに個々に定量することができる。この場合、テープ状フィルタ２の補強層１６には、測定対象成分以外の成分（元素）が標識１７として担持させてあるので、前記ＰＩＸＹ装置の感度補正が行われ、前記ＳＰＭ中の所望の測定対象成分の濃度を精度よくかつ高感度で測定することができる。
【００２３】
すなわち、図３は、前記ＰＩＸＹ装置によって測定スポット部分１８を測定したときに得られる信号１９を模式的に示すもので、符号Ｐ1 〜Ｐ5 は、前記測定スポット部分１８に捕集されたダスト（ＳＰＭ）に含まれる例えば、Ｎａ、Ｓ、Ｃｌ、Ｃａ、Ｆｅといった元素（成分）に対応するピーク信号であり、そのピーク高さは各元素の濃度（量）に比例している。また、符号Ｐs は、テープ状フィルタ２の補強層１６に標識１７として担持させたＴｉに対応するピーク信号である。そして、例えば、この標識１７としてのチタニウムの濃度（量）が例えば１ｐｐｍであったとすると、前記ピーク信号Ｐs のピーク高さが１ｐｐｍを表しているので、これを基準にすることにより、前記各元素の濃度（量）を正しく定量することができる。
【００２４】
ところで、仮に、テープ状フィルタ２を厚みが例えば８０〜９０μｍと薄く、重量が例えば０．３ｍｇ／ｃｍ2 と軽いフッ素樹脂よりなるＳＰＭ捕集部１５だけで構成した場合、その引っ張り強度が弱くて間欠的自動測定に用いるのに不適であるが、上述した実施の形態においては、テープ状フィルタ２を、例えば１．２ｍｇ／ｃｍ2 （平均値）の重い通気性の補強層１６を軽くて薄いＳＰＭ捕集部１５に裏打ちした構成としているので、テープ状フィルタ２自体の厚みを薄くしながらも、その引っ張り強度を向上することができる。つまり、上記実施の形態におけるテープ状フィルタ２は、ＳＰＭの捕集に際してある一定の引っ張り状態で保持して用いる自動測定方式に特に好適である。
【００２５】
また、上述の実施の形態においては、テープ状フィルタ２のＳＰＭ捕集部１５には補強層１６が部分的に貼付けられているので、補強層１６が貼付けられていない部分の厚みを例えば８０〜９０μｍ程度に薄く構成し、重量を例えば０．３ｍｇ／ｃｍ2 程度に抑えるとともに、テープ状フィルタ１の重量（密度）を平均で１．５ｍｇ／ｃｍ2 程度に抑えることができるため、ＳＰＭ捕集部１５によるβ線吸収量を低減させることができ、感度よく測定することができる。
【００２６】
次に、図４は、この発明の第２の実施の形態に係る捕集用フィルタの一例を示すもので、この実施の形態においては、捕集用フィルタ２ＡとしてＳＰＭ捕集部１５Ａのみとし、このＳＰＭ捕集部１５Ａをガラス繊維製の多孔質フィルムで形成するとともに、このＳＰＭ捕集部１５Ａに標識１７Ａを担持させている。この標識としては、前記第１の実施の形態において例示した各種の元素を好適に用いることができる。
【００２７】
そして、この実施の形態の捕集用フィルタ２Ａは、前記第１の実施の形態におけるテープ状フィルタ２のような自動測定方式で用いることもできるが、例えば、２４時間静止した状態で大気中のＳＰＭを捕集するタイプの捕集用フィルタに好適に用いることができる。その場合、捕集用フィルタ２Ａの形状は、テープ状ではなく、例えば直径数ｃｍ程度大きさの平面視円形の単葉として形成される。
【００２８】
なお、この発明の捕集用フィルタ２，２Ａは、測定方式として、β線吸収方式のみに限られるものではなく、圧損方式や光散乱方式の測定装置にもにも適用することができる。
【００２９】
以上説明したように、この発明の捕集用フィルタにおいては、ＳＰＭをダストとして捕集した後、ＰＩＸＹ装置、螢光Ｘ線分析装置あるいはイオンクロマトグラフィ装置を用いてそのまま測定するだけで、当該ＰＩＸＹ装置等の感度補正を行うことができ、ＳＰＭ成分を個々に精度よく定量分析することができる。したがって、前記捕集用フィルタを用いることにより、大気中のＳＰＭをその総量だけでなく、個々の成分ごとに精度よく定量分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の大気中の浮遊粒子状物質捕集用フィルタを用いる測定装置の一構成例を示す図である。
【図２】前記装置における要部の構成を示す図である。
【図３】前記捕集用フィルタによって捕集されたＳＰＭをＰＩＸＹ装置を用いて定量分析した結果を概略的に示す図である。
【図４】この発明の大気中の浮遊粒子状物質捕集用フィルタの他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
２，２Ａ    浮遊粒子状物質濃度測定用テープ状フィルタ
１５，１５Ａ  捕集部
１６          補強層
１７，１７Ａ  標識
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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