(57)【要約】【課題】現場において浮遊微粒子を簡便且つ迅速に捕集し、液体又は固体いずれの浮遊微粒子であっても個々の大きさや形状、相対的な位置や距離或いは性質を正確に測定し、二次元分布や粒度分布を求めることができる浮遊微粒子分析方法及びそれに用いられる浮遊微粒子捕集装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の浮遊微粒子分析方法は、浮遊微粒子Ｘを捕集する微粒子捕集工程と、新しい所定領域を露出させる捕集体送り工程と、浮遊微粒子Ｘが吸着した所定領域を撮像する撮像工程と、撮像画像を画像処理して浮遊微粒子Ｘの形状等を測定する微粒子測定工程と、を備えた構成を有する。本発明の浮遊微粒子捕集装置１０は、微粒子捕集面１３ａの所定領域が開口部１２から露出するように筐体１１内部に配設される微粒子捕集体１３と、開口部１２に新しい所定領域を送り出す捕集体送り部１４ｃと、を備えた構成を有する。【選択図】  図１
2004301768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する筐体内に配設された帯状の微粒子捕集体に形成された微粒子捕集面の所定領域を前記開口部で露出させ浮遊微粒子を含む気体中に所定時間暴露させ前記浮遊微粒子を前記所定領域に吸着又は反応させて捕集する微粒子捕集工程と、
前記浮遊微粒子が吸着した前記所定領域を前記開口部から露出しない位置まで移動させると共に前記微粒子捕集体の新しい所定領域を前記開口部に露出させる捕集体送り工程と、
前記微粒子捕集工程において前記浮遊微粒子が吸着された前記所定領域を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程において撮像された撮像画像を画像処理して前記浮遊微粒子の形状、大きさ、性質、又は前記浮遊微粒子間の相対的な位置或いは距離を測定する微粒子測定工程と、
を備えていることを特徴とする浮遊微粒子分析方法。
【請求項２】
前記微粒子捕集体の少なくとも前記微粒子捕集面が発色反応試薬又は発光反応試薬を含む材質により形成されている、又は、前記微粒子捕集面に発色反応試薬又は発光反応試薬が塗布されていることを特徴とする請求項１に記載の浮遊微粒子分析方法。
【請求項３】
前記微粒子捕集工程と前記捕集体送り工程とを所定の時間間隔で繰り返して行った後、前記浮遊微粒子が吸着された複数の前記所定領域を前記撮像工程において撮像し、撮像された複数の前記撮像画像を前記微粒子測定工程において画像処理すると共に時系列的に重ね合わせて、浮遊微粒子の三次元分布を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の浮遊微粒子分析方法。
【請求項４】
開口部を有する筐体と、
一方の面に形成された微粒子捕集面の所定領域が前記開口部から露出するように前記筐体内部に配設される帯状の微粒子捕集体と、
前記筐体内部に対向して各々回動自在に配設され前記微粒子捕集体の両端部が各々巻回される一対の支持軸を有し前記支持軸を回動させることにより前記開口部に前記微粒子捕集面の新しい所定領域を送り出す捕集体送り部と、
を備えていることを特徴とする浮遊微粒子捕集装置。
【請求項５】
前記微粒子捕集体の前記微粒子捕集面に接着材が塗布されていることを特徴とする請求項４に記載の浮遊微粒子捕集装置。
【請求項６】
前記微粒子捕集体の少なくとも前記微粒子捕集面が発色反応試薬又は発光反応試薬を含む材質により形成されている、又は、前記微粒子捕集面に発色反応試薬又は発光反応試薬が塗布されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の浮遊微粒子捕集装置。
【請求項７】
前記微粒子捕集面の前記開口部に露出した所定領域を所定の時間間隔で表面又は裏面から撮像する撮像装置と、
前記撮像装置により撮像された撮像画像のイメージデータを読み出して画像処理を行い前記撮像画像に形成された微粒子像の個数又は前記撮像画像における微粒子像が占める面積を算出する画像処理部と、
前記一対の支持軸の内巻き取り側の前記支持軸を回転させる駆動部と、
前記画像処理部により算出された前記微粒子像の個数又は前記微粒子像が占める面積に基づいて前記微粒子捕集体を巻き取って前記開口部に前記微粒子捕集面の新しい所定領域を送り出すか否かを判定し、送り出すと判定したときは前記駆動部を駆動させる巻き取り制御部と、
を備えていることを特徴とする請求項４乃至６の内いずれか１項に記載の浮遊微粒子捕集装置。
【請求項８】
前記微粒子捕集面の前記開口部に露出した所定領域を所定の時間間隔で表面又は裏面から撮像する撮像装置と、
前記撮像装置により撮像された撮像画像のイメージデータを読み出して画像処理を行う画像処理部と、
前記撮像装置により撮像された撮像画像を記憶する画像記憶部と、
前記撮像装置により新たに撮像された撮像画像のイメージデータを読み出すと共に前記画像記憶部から前回撮像された撮像画像のイメージデータを読み出して、前記新たに撮像された撮像画像と前記前回撮像された撮像画像との差分画像を生成する差分画像生成部と、
を備え、前記画像処理部は、前記差分画像生成部により生成された前記差分画像のイメージデータを読み出して画像処理を行うことを特徴とする請求項４乃至６の内いずれか１項に記載の浮遊微粒子捕集装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気中等に浮遊する固体又は液体の浮遊微粒子を容易に捕集し、捕集された浮遊微粒子の個々の形状や大きさ、浮遊微粒子間の相対的な位置や距離を測定することができる浮遊微粒子分析方法及びそれに用いられる浮遊微粒子捕集装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大気汚染の原因となる物質としては、炭酸ガスやＮＯｘ、ＳＯｘ等のガス状化学物質が重視されてきたが、これらは基本的に大気中の濃度の平均値として把握されてきた。また、大気汚染の原因となる他の物質としては煤塵や粉塵等のガス状でない物質もあり、これらも捕集された後分析され大気中の濃度の平均値として測定されてきた。しかし、酸性雨の例を考えても、実際は雨になる以前のミストの状態が最もｐＨが低い。
なお、生態に影響を与える汚染物質は、上述した酸性のミストやシックハウス症候群の原因となるホルムアルデヒド等の揮発性化学物質等の化学物質を含む微量な液体の浮遊微粒子か、海塩粒子や黄砂、金属系酸化物、花粉、塵埃等の固体の浮遊微粒子であることが多い。したがって、大気中に浮遊している浮遊微粒子の個々の大きさや形状、或いは含まれる化学物質の成分の性質を測定して検知することが極めて重要である。しかしながら、従来、このような大気中に浮遊している液体又は固体の浮遊微粒子の個々の大きさや形状或いは性質等を測定し分析して、その大気中のある平面における二次元分布や粒径分布、またその二次元分布や粒径分布の時間的な変化を簡便に求める手法が確立されていなかった。
個々の浮遊微粒子を対象とする従来の分析方法としては、大きく分けて、大気等の雰囲気中に浮遊する微粒子を一旦フィルタ等に捕集し、捕集された個々の微粒子を分析する方法と、大気等の雰囲気中に浮遊する浮遊微粒子を浮遊状態のままで連続的に分析する方法とがある。浮遊する微粒子を一旦フィルタ等に捕集して分析する分析方法としては、雰囲気中に浮遊する微粒子を一旦フィルタ等に捕集し、捕集された個々の微粒子をＸ線マイクロアナリシスや発光分光分析、二次イオン質量分析法、レーザマイクロプローブ質量分析法等が用いられる。発光分光分析により分析を行う場合には、フィルタ等に捕集された個々の浮遊微粒子を順次取り出してプラズマ発光させ、その強度および発光波長に基づいて大きさおよび成分を測定すると共に、その取り出し回数から粒子数を算出している。
これに対し、大気等の雰囲気中に浮遊する浮遊微粒子を浮遊状態のままで連続的に分析する分析方法としては、例えば、大気等の雰囲気中に浮遊する個々の浮遊微粒子をイオン化加熱源に衝突させ、この衝突により生じたイオン群を質量分析計に導入して分析する方法が知られている。また、雰囲気中にある浮遊微粒子をキャピラリやノズル等を介して真空中に引き込むと共に、引き込まれた個々の浮遊微粒子をエキシマレーザで励起させてレーザ脱離によりイオン化し、イオン化された浮遊微粒子の粒径や成分を飛行時間型質量分析計により分析する方法や、雰囲気中に浮遊する浮遊微粒子を高周波誘導結合プラズマにより分解、励起及びイオン化し、イオン化された浮遊微粒子の成分を四重極質量分析計等により分析する方法が知られている。また、１〜１００ｎｍ程度の粒径を有するｎｍ粒子やクラスタ等の微粒子について、その粒径や粒子数、成分等を定量的に求める分析方法も考案され、特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２８８６０２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、以下のような課題を有していた。
（１）上述した従来の分析方法では、いずれも浮遊微粒子を一旦捕集し、さらに捕集した浮遊微粒子を気体や液体中で分散又はイオン化等により分離して分析するため、液体の浮遊微粒子を測定する場合はイオン化の際等に物質が溶け込んだ浮遊微粒子の溶媒が蒸発して浮遊微粒子の粒径が小さくなったり、その物質の濃度が高くなったりして正確に測定することができず液体微粒子の測定には適さないという課題を有していた。
（２）微粒子を捕集した際に、捕集された浮遊微粒子の種類によっては微粒子同士が反応してしまい大気中での浮遊状態とは異なる化合物になる可能性があり正確な分析を行うことができないという課題を有していた。
（３）大型且つ高価な分析装置を用いる必要があり、このため浮遊微粒子を捕集する現場において簡便且つ迅速に大気中の浮遊微粒子の分析を連続的に行うことが困難であり、建築構造物等の長寿命化対策や生態系への影響対策のために不可欠な局所的な大気中の浮遊微粒子に関わる環境データを得ることが困難であるという課題を有していた。
【０００５】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、浮遊微粒子を捕集する現場において浮遊微粒子を簡便且つ迅速に捕集し、液体又は固体いずれの浮遊微粒子であっても個々の大きさや形状、性質、或いは個々の微粒子間の相対的な位置や微粒子間の距離等を正確に測定することができ、その測定値に基づいて大気中等のある平面における浮遊微粒子の二次元分布や粒径分布、またその二次元分布や粒径分布の時間的な変化を求めることができる浮遊微粒子分析方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、浮遊微粒子を捕集する現場において浮遊微粒子を簡便且つ迅速に捕集し、液体又は固体いずれの浮遊微粒子であっても個々の大きさや形状、性質、或いは個々の微粒子間の相対的な位置や微粒子間の距離等を正確に測定することができる浮遊微粒子捕集装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の浮遊微粒子分析方法及び浮遊微粒子捕集装置は、以下の構成を有している。
【０００７】
本発明の請求項１に記載の浮遊微粒子分析方法は、開口部を有する筐体内に配設された帯状の微粒子捕集体に形成された微粒子捕集面の所定領域を前記開口部で露出させ浮遊微粒子を含む気体中に所定時間暴露させ前記浮遊微粒子を前記所定領域に吸着又は反応させて捕集する微粒子捕集工程と、前記浮遊微粒子が吸着した前記所定領域を前記開口部から露出しない位置まで移動させると共に前記微粒子捕集体の新しい所定領域を前記開口部に露出させる捕集体送り工程と、前記微粒子捕集工程において前記浮遊微粒子が吸着された前記所定領域を撮像する撮像工程と、前記撮像工程において撮像された撮像画像を画像処理して前記浮遊微粒子の形状、大きさ、性質、又は前記浮遊微粒子間の相対的な位置或いは距離を測定する微粒子測定工程と、を備えた構成を有している。
【０００８】
この構成により、以下のような作用を有する。
（１）微粒子捕集工程において、開口部に露出した微粒子捕集面を測定対象である浮遊微粒子を含む気体中に所定時間暴露させるので、所定時間内で所定面積の微粒子捕集面に浮遊微粒子を吸着又は反応させて捕集することができる。
（２）捕集体送り工程において、浮遊微粒子捕集装置の微粒子捕集体の巻き取り側の支持軸を巻き取り方向に回転させる等して、浮遊微粒子を捕集した微粒子捕集面を巻き取り側の支持軸側へ移動させると共に、所定時間経過後に開口部に付着物のない新たな微粒子捕集面を露出させることができる。
（３）撮像工程において、微粒子捕集体を筐体から取り出して、微粒子捕集面の浮遊微粒子が捕集された所定領域を撮像装置により撮像することにより、微粒子捕集面に浮遊微粒子を吸着させて捕集した場合は、その微粒子像を直接撮像することができ、微粒子捕集面において浮遊微粒子を反応させた場合は、その反応による発色や発光等を撮像することができる。
（４）微粒子測定工程において、撮像工程で撮像された撮像画像のイメージデータを撮像装置から画像処理装置に読み出して画像処理を行い、撮像された微粒子像の形状、大きさ、又は微粒子像間の相対的な位置や距離、或いは性質を測定する。特に、直接撮像した撮像画像の微粒子像から、浮遊微粒子の形状、大きさ、浮遊微粒子間の相対的な位置や距離を測定することができ、浮遊微粒子の反応による発色や発光を撮像した撮像画像から、浮遊微粒子間の相対的な位置や距離、ｐＨ等の性質を測定し、測定された性質等からその浮遊微粒子を特定することができる。
（５）更に、撮像画像に形成された全ての微粒子像の形状や大きさに関する測定値を集約することで、気体中の浮遊微粒子の粒度分布を求めることができ、また、撮像画像に形成された全ての微粒子像間の相対的な位置や距離に関する測定値を集約することで、気体中のある平面における浮遊微粒子の二次元分布を求めることができる。
【０００９】
ここで、微粒子捕集工程において微粒子捕集面の所定領域に浮遊微粒子を捕集し、捕集体送り工程においてその所定領域を送った後、撮像工程においてその所定領域を逐次撮像するようにしてもよい。また、微粒子捕集工程において浮遊微粒子を捕集して捕集体送り工程において微粒子捕集体を送るという動作を複数回繰り返して行い、浮遊微粒子の捕集を連続して行って複数の所定領域に浮遊微粒子を捕集した後、撮像工程において浮遊微粒子が捕集された複数の所定領域をまとめて撮像するようにしてもよい。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の浮遊微粒子分析方法は、請求項１に記載の発明において、前記微粒子捕集体の少なくとも前記微粒子捕集面が発色反応試薬又は発光反応試薬を含む材質により形成されている、又は、前記微粒子捕集面に発色反応試薬又は発光反応試薬が塗布されている構成を有している。
【００１１】
この構成により、請求項１の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）微粒子捕集体として、捕集される浮遊微粒子の成分又はそれに含まれる成分により発色反応又は発光反応する発色反応試薬又は発光反応試薬を含む材質により形成されたものを用いるか、又は、微粒子捕集面にこのような発色反応試薬又は発光反応試薬を塗布したものを用いることにより、微粒子捕集面に浮遊微粒子を吸着させて捕集すると共に発色反応又は発光反応させる。
（２）撮像工程においてカラー画像又は２色の濃淡画像を撮像することにより、その色や発光色或いはその濃淡等により浮遊微粒子のｐＨ等の性質を測定したりその成分を特定することができると共に、浮遊微粒子間の相対的な位置や距離、その二次元分布等を視覚的に測定することができる。
【００１２】
ここで、発色反応試薬としては、ｐＨ指示薬やキレート化剤等が用いられる。ｐＨ指示薬としては、チモールブルー、ブロモフェノールブルー、ブロモクレゾールグリーン等が用いられる。キレート化剤としては、ジエチルジチオカルバミン酸塩、ジチゾン等が用いられる。また、発光反応試薬としては、アルカリ性溶液に対して青緑色に発光するルミノール等が用いられる。なお、発色反応試薬又は発光反応試薬としては、可視領域で発色又は発光するものだけでなく、紫外領域やＸ線等の可視領域以外で発色又は発光するものを用いることができる。この場合、撮像工程において、微粒子捕集面の浮遊微粒子が捕集された所定領域に紫外光やＸ線等を照射して撮像することが好ましい。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の浮遊微粒子分析方法は、請求項１又は２に記載の発明において、前記微粒子捕集工程と前記捕集体送り工程とを所定の時間間隔で繰り返して行った後、前記浮遊微粒子が吸着された複数の前記所定領域を前記撮像工程において撮像し、撮像された複数の前記撮像画像を前記微粒子測定工程において画像処理すると共に時系列的に重ね合わせて、浮遊微粒子の三次元分布を求める構成を有している。
【００１４】
この構成により、請求項１又は２の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）微粒子捕集工程と捕集体送り工程とを所定の時間間隔で繰り返し行い、浮遊微粒子の捕集を連続して行って複数の所定領域に浮遊微粒子を捕集すると共に、撮像工程において、微粒子捕集面の浮遊微粒子が捕集された複数の所定領域を撮像装置により撮像することで、開口部が形成された平面における浮遊微粒子の二次元分布を示す撮像画像と、その二次元分布の所定時間間隔での変化を示す複数の撮像画像を得ることができる。
（２）撮像工程において撮像された複数の撮像画像のイメージデータを撮像装置から画像処理装置に読み出して画像処理を行い、複数の撮像画像を時系列的に重ね合わせることで、開口部が形成された平面における浮遊微粒子の二次元分布を時系列的に重ね合わせた三次元分布を求めることができる。
【００１５】
請求項４に記載の浮遊微粒子捕集装置は、開口部を有する筐体と、一方の面に形成された微粒子捕集面の所定領域が前記開口部から露出するように前記筐体内部に配設される帯状の微粒子捕集体と、前記筐体内部に対向して各々回動自在に配設され前記微粒子捕集体の両端部が各々巻回される一対の支持軸を有し前記支持軸を回動させることにより前記開口部に前記微粒子捕集面の新しい所定領域を送り出す捕集体送り部と、を備えた構成を有している。
【００１６】
この構成により、以下のような作用を有する。
（１）開口部に露出した微粒子捕集体の微粒子捕集面を測定対象である浮遊微粒子を含む気体に暴露させ、微粒子捕集面に浮遊微粒子を吸着させて捕集した後、浮遊微粒子捕集装置の微粒子捕集体の巻き取り側の支持軸を巻き取り方向に回転させる等して、浮遊微粒子を捕集した微粒子捕集面を巻き取り側の支持軸側へ移動させると共に、開口部に付着物のない新たな微粒子捕集面を露出させることができるので、浮遊微粒子を捕集する現場において浮遊微粒子Ｘを簡便且つ迅速に捕集することができる。
【００１７】
ここで、微粒子捕集体としては、合成樹脂等により形成されたフィルムやフィルタ等が用いられる。フィルムとしてはポリスチレン、ポリブタジエン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリ塩化ビニル、セルロース等の樹脂により形成されたフィルムが用いられる。また、フィルタとしてはガラス繊維フィルタや石英繊維フィルタ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂フィルタ、合成樹脂フィルタ等が用いられる。浮遊微粒子を微粒子捕集体に反応させる場合は、微粒子捕集体の少なくとも微粒子捕集面を発色反応試薬又は発光反応試薬を含む材質で形成するか、又は微粒子捕集体の微粒子捕集面に発色反応試薬又は発光反応試薬を塗布するか、或いは発色反応試薬又は発光反応試薬を含む薄膜を積層してもよい。
捕集体送り部は、巻き取り側の支持軸を回転させるレバー等を設けて手動により巻き取り側の支持軸を回転させて微粒子捕集面の所定領域を送り出してもよく、或いは駆動部を設けて自動で微粒子捕集面の所定領域を送り出すようにしてもよい。この場合、制御装置を設けて駆動部を制御することにより、微粒子捕集面の所定領域を所定の時間間隔で逐次送り出すようにしてもよい。
【００１８】
請求項５に記載の浮遊微粒子捕集装置は、請求項４に記載の発明において、前記微粒子捕集体の前記微粒子捕集面に接着材が塗布された構成を有している。
【００１９】
この構成により、請求項４の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）微粒子捕集体の微粒子捕集面に接着材を塗布することにより、浮遊微粒子の微粒子捕集面への吸着性を向上させることができ、特に液体の浮遊微粒子の吸着性を向上させることができる。
【００２０】
ここで、微粒子捕集面に塗布される接着材としては、ポリビニルアルコール等が用いられる。これにより、浮遊微粒子の吸着性を向上させることができ、特に液体の浮遊微粒子の吸着性を向上させることができる。
【００２１】
請求項６に記載の浮遊微粒子捕集装置は、請求項４又は５に記載の発明において、前記微粒子捕集体の少なくとも前記微粒子捕集面が発色反応試薬又は発光反応試薬を含む材質により形成されている、又は、前記微粒子捕集面に発色反応試薬又は発光反応試薬が塗布されている構成を有している。
【００２２】
この構成により、請求項４又は５の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）微粒子捕集体として、捕集される浮遊微粒子Ｘの成分又はそれに含まれる成分により発色反応又は発光反応する発色反応試薬又は発光反応試薬を含む材質により形成されたものを用いるか、又は、微粒子捕集面にこのような発色反応試薬又は発光反応試薬を塗布したものを用いることにより、微粒子捕集面に浮遊微粒子を捕集すると共に発色反応又は発光反応させる。
（２）微粒子捕集面の浮遊微粒子が捕集された所定領域のカラー画像又は２色の濃淡画像を撮像することにより、その色や発光色或いはその濃淡等により浮遊微粒子のｐＨ等の性質を測定したりその成分を特定することができると共に、浮遊微粒子間の相対的な位置や距離、その二次元分布等を視覚的に測定することができる。
【００２３】
請求項７に記載の浮遊微粒子捕集装置は、請求項４乃至６の内いずれか１項の発明において、前記微粒子捕集面の前記開口部に露出した所定領域を所定の時間間隔で表面又は裏面から撮像する撮像装置と、前記撮像装置により撮像された撮像画像のイメージデータを読み出して画像処理を行い前記撮像画像に形成された微粒子像の個数又は前記撮像画像における微粒子像が占める面積を算出する画像処理部と、前記一対の支持軸の内巻き取り側の前記支持軸を回転させる駆動部と、前記画像処理部により算出された前記微粒子像の個数又は前記微粒子像が占める面積に基づいて前記微粒子捕集体を巻き取って前記開口部に前記微粒子捕集面の新しい所定領域を送り出すか否かを判定し、送り出すと判定したときは前記駆動部を駆動させる巻き取り制御部と、を備えた構成を有している。
【００２４】
この構成により、請求項４乃至６の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）撮像装置により微粒子捕集面の開口部に露出した所定領域を所定の時間間隔で撮像し、画像処理部において撮像された撮像画像のイメージデータを読み出し、撮像画像に形成された微粒子像の個数又は撮像画像における微粒子像が占める面積を算出する画像計測等の画像処理を行うことにより、算出された微粒子像の個数が予め設定された所定の個数に達した場合や微粒子像が占める面積が予め設定された所定の面積に達した場合は、巻き取り制御部により駆動部を駆動して浮遊微粒子を捕集した微粒子捕集面を巻き取り側支持軸側へ巻き取ると共に、開口部に新たな微粒子捕集面を露出させることができるので、微粒子捕集面の開口部に露出した所定領域に捕集した浮遊微粒子が重なる等して微粒子像の確認が困難になったり、それにより誤った測定値を算出したりすることを防ぐことができる。
（２）浮遊微粒子を捕集した後、浮遊微粒子が捕集された微粒子捕集面の所定領域を撮像装置により撮像し、制御装置の画像処理部により撮像した撮像画像を画像処理し、撮像画像に形成された微粒子像の大きさや形状、微粒子像間の相対的な位置や距離を測定することができるので、浮遊微粒子捕集装置を用いて浮遊微粒子を捕集する現場において浮遊微粒子を簡便且つ迅速に捕集することができると共に、浮遊微粒子の大きさや形状、浮遊微粒子間の相対的な位置や距離等の測定も併せて行うことができる。
【００２５】
ここで、巻き取り制御部は、予め設定された所定時間が経過すると駆動部を駆動して浮遊微粒子を捕集した微粒子捕集面を巻き取り側支持軸側へ巻き取り、開口部に新たな微粒子捕集面を露出させるようにしてもよい。この場合、前記所定時間間隔内であっても、算出された微粒子像の個数が予め設定された所定の個数に達した場合や微粒子像が占める面積が予め設定された所定の面積に達した場合は、所定領域に捕集した浮遊微粒子が重なる等して微粒子像の確認が困難になるので、開口部に新たな微粒子捕集面を露出させるようにするようにしてもよい。
【００２６】
請求項８に記載の浮遊微粒子捕集装置は、請求項４乃至６の内いずれか１項の発明において、前記微粒子捕集面の前記開口部に露出した所定領域を所定の時間間隔で表面又は裏面から撮像する撮像装置と、前記撮像装置により撮像された撮像画像のイメージデータを読み出して画像処理を行う画像処理部と、前記撮像装置により撮像された撮像画像を記憶する画像記憶部と、前記撮像装置により新たに撮像された撮像画像のイメージデータを読み出すと共に前記画像記憶部から前回撮像された撮像画像のイメージデータを読み出して、前記新たに撮像された撮像画像と前記前回撮像された撮像画像との差分画像を生成する差分画像生成部と、を備え、前記画像処理部は、前記差分画像生成部により生成された前記差分画像のイメージデータを読み出して画像処理を行う構成を有している。
【００２７】
この構成により、請求項４乃至６の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）微粒子捕集面に浮遊微粒子を捕集すると同時に、撮像装置により微粒子捕集面の浮遊微粒子が捕集された一つの所定領域を所定の時間間隔で逐次撮像し、差分画像生成部により前回撮像された撮像画像と今回新たに撮像された撮像画像との差分画像を生成し、画像処理部により差分画像に形成された微粒子像の形状や相対的な位置を測定しそれが撮像された時刻と対応させることで、浮遊微粒子が微粒子捕集体に吸着し捕集された時刻を算出することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図１乃至図４を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本実施の形態１における微粒子測定方法に用いられる浮遊微粒子捕集装置を示す内部透視模式図であり、図２（ａ）は微粒子捕集面に浮遊微粒子が吸着して捕集された状態を示す説明図であり、図２（ｂ）は撮像工程において撮像された撮像画像を示す説明図である。
図中、１０は浮遊微粒子捕集装置、１１は直方体状に形成された浮遊微粒子捕集装置１０の筐体、１２は筐体１１の上面の中央部に矩形状に開口された開口部、１３は帯状に形成され後述の巻き取り側支持軸と送り側支持軸に一端部側と他端部側が各々巻回され筐体１１の内部に配設された微粒子捕集体、１３ａは微粒子捕集体１３の開口部１２側の面であり浮遊微粒子を捕集する微粒子捕集面、１４ａは筐体１１内部に巻き取り自在に配設され微粒子捕集体１３の一端部側が巻回された巻き取り側支持軸、１４ｂは筐体１１内部に巻き取り側支持軸１４ａに対向して回動自在に配設され微粒子捕集体１３の他端部側が巻回された送り側支持軸、１４ｃは巻き取り側支持軸１４ａと送り側支持軸１４ｂを有し、巻き取り側支持軸１４ａを回転させて開口部１２に微粒子捕集面１３ａの所定領域を送り出す捕集体送り部、Ｘは大気中に浮遊し開口部１２に露出した微粒子捕集面１３ａの所定領域に捕集された浮遊微粒子である。
図２（ａ）において、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…は浮遊微粒子が吸着した微粒子捕集面１３ａの所定領域、Ｘ′は所定領域１５ｂに吸着した浮遊微粒子である。図２（ｂ）において、１６は撮像工程において撮像された所定領域１５ｂの撮像画像、Ｙは浮遊微粒子Ｘ′の微粒子像である。
【００２９】
ここで、微粒子捕集体１３としては、合成樹脂等により形成されたフィルムやフィルタ等が用いられる。フィルムとしてはポリスチレン、ポリブタジエン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリ塩化ビニル、セルロース等の樹脂により形成されたフィルムが用いられる。また、フィルタとしてはガラス繊維フィルタや石英繊維フィルタ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂フィルタ、合成樹脂フィルタ等が用いられる。微粒子捕集体１３の微粒子捕集面１３ａに浮遊微粒子Ｘを吸着又は反応させて捕集する。浮遊微粒子Ｘを微粒子捕集体１３に反応させる場合は、微粒子捕集体１３の少なくとも微粒子捕集面１３ａを発色反応試薬又は発光反応試薬を含む材質で形成するか、又は微粒子捕集体１３の微粒子捕集面１３ａに発色反応試薬又は発光反応試薬を塗布するか、或いは発色反応試薬又は発光反応試薬を含む薄膜を積層してもよい。また、微粒子捕集体１３にポリビニルアルコール等の接着材を塗布して微粒子捕集面１３ａを形成してもよい。これにより、浮遊微粒子Ｘの微粒子捕集面１３ａへの吸着性を向上させることができ、特に液体の浮遊微粒子の吸着性を向上させることができる。
捕集体送り部１４ｃは、巻き取り側支持軸１４ａを回転させるレバー等を設けて手動により巻き取り側支持軸１４ａを回転させて微粒子捕集面１３ａの所定領域を送り出してもよく、或いは駆動部を設けて自動で微粒子捕集面１３ａの所定領域を送り出すようにしてもよい。この場合、制御装置を設けて駆動部を制御することにより、微粒子捕集面１３ａの所定領域を所定の時間間隔で逐次送り出すようにしてもよい。
【００３０】
以上のように構成された浮遊微粒子捕集装置１０を用いた微粒子測定方法について、以下その各工程を説明する。
まず、浮遊微粒子捕集装置１０の巻き取り側支持軸１４ａを巻き取り方向に回転させる等して、開口部１２から付着物のない微粒子捕集面１３ａを露出させ、露出した微粒子捕集面１３ａを測定対象である浮遊微粒子Ｘを含む気体中に暴露させ、微粒子捕集面１３ａに浮遊微粒子Ｘを吸着又は反応させて捕集する（微粒子捕集工程）。微粒子捕集面１３ａへの気体の暴露は、図示しないファンや真空ポンプで開口部１２に向けて気体を送気する気体導入部により行うことができる。また、筐体１１に図示しない吸引部を設けて、浮遊微粒子Ｘを含む気体を開口部１２から筐体１１内部に吸引して微粒子捕集体１３により気体を濾過して浮遊微粒子Ｘを捕集してもよい。なお、送気又は吸引する気体中に浮遊微粒子Ｘの個数が極めて多い場合は、気体導入部にバルブを設けるか、或いは開口部１２に開閉自在に取り付けられたシャッタ等を設けて、捕集体送り部１４ｃにより微粒子捕集体１３を所定領域の長さ送る際に微粒子捕集面１３ａに気体を暴露させないようにすることが好ましい。
【００３１】
次に、浮遊微粒子捕集装置１０の巻き取り側支持軸１４ａを巻き取り方向に回転させる等して、微粒子捕集工程において浮遊微粒子Ｘを捕集した微粒子捕集面１３ａを巻き取り側支持軸１４ａ側へ移動させると共に、開口部１２に付着物のない新たな微粒子捕集面１３ａを露出させる（捕集体送り工程）。なお、微粒子捕集体１３は、少なくとも浮遊微粒子Ｘを捕集した微粒子捕集面１３ａが、開口部１２から外れ筐体１１の上面の開口部１２が形成されていない部分で完全に覆われるまで送られる。
【００３２】
上述した微粒子捕集工程と捕集体送り工程とが１乃至複数回行われた後、微粒子捕集体１３を筐体１１から取り出して、図２（ａ）に示す微粒子捕集面１３ａの浮遊微粒子が捕集された所定領域１５ａ，１５ｂ，１５ｃを図示しないＣＣＤカメラ等の撮像装置により撮像する（撮像工程）。撮像工程において、微粒子捕集面１３ａの所定領域１５ｂに吸着した浮遊微粒子Ｘ′は、図２（ｂ）に示す撮像画像１６に微粒子像Ｙとして形成される。なお、撮像工程においては、捕集された浮遊微粒子Ｘの大きさや撮像装置の解像度に合わせて、光学顕微鏡や電子顕微鏡等により好適な倍率で拡大して撮像することが好ましい。
【００３３】
続いて、撮像工程において撮像された撮像画像１６のイメージデータを撮像装置から画像計測ソフトが組み込まれたコンピュータ等の画像処理装置に読み出して画像処理を行い、微粒子像Ｙの大きさ、形状及び微粒子像Ｙ間の相対的な位置や距離を測定する（微粒子測定工程）。更に、撮像画像１６に形成された全ての微粒子像Ｙの形状に関する測定値を集約することで、気体中の浮遊微粒子の粒度分布を求めることができる。また、撮像画像１６に形成された全ての微粒子像Ｙ間の相対的な位置や距離に関する測定値を集約することで、気体中の浮遊微粒子の二次元分布を求めることができる。
【００３４】
ここで、浮遊微粒子Ｘが例えば亜硫酸ガスやＮＯｘガス、ＳＯｘ等が溶解した酸性ミスト等の液体の浮遊微粒子Ｘである場合は、微粒子捕集工程において浮遊微粒子捕集装置１０の微粒子捕集体１３として発色反応試薬又は発光反応試薬を含む材質により形成されているものを用いるか、又は、微粒子捕集面に発色反応試薬又は発光反応試薬を塗布したものを用いると共に、撮像工程においてカラー画像又は２色の濃淡画像を撮像することにより、微粒子測定工程において、撮像画像１６の色や濃淡の分布に基づいて浮遊微粒子ＸのｐＨ等の性質やその成分を測定することができる。なお、発色反応試薬又は発光反応試薬としては、捕集される浮遊微粒子Ｘの成分又はそれに含まれる成分によるが、例えば浮遊微粒子Ｘが酸性ミスト等である場合はｐＨ指示薬等が用いられ、浮遊微粒子Ｘが金属成分を含む場合はキレート化剤等が用いられる。ｐＨ指示薬としては、チモールブルー、ブロモフェノールブルー、ブロモクレゾールグリーン等が用いられる。キレート化剤としては、浮遊微粒子Ｘに含まれる対象金属成分をキレート化し発色させるジエチルジチオカルバミン酸塩やジエゾン等が用いられる。なお、微粒子捕集面１３ａの表面に発色反応試薬又は発光反応試薬を塗布する場合は、微粒子捕集体１３としてはフィルタを用いることが好ましい。これにより、発色反応試薬又は発光反応試薬を微粒子捕集体１３に塗布して染み込ませることができ、正確に浮遊微粒子Ｘの付着による発色反応や発光反応を得ることができる。
【００３５】
以上のように本実施の形態１における微粒子測定方法及びそれに用いられる浮遊微粒子捕集装置１０は構成されているので、以下のような作用を有する。
（１）微粒子捕集工程において、開口部１２に露出した微粒子捕集面１３ａを測定対象である浮遊微粒子Ｘを含む気体に暴露させ、微粒子捕集面１３ａに浮遊微粒子Ｘを吸着させて捕集し、捕集体送り工程において、浮遊微粒子捕集装置１０の巻き取り側支持軸１４ａを巻き取り方向に回転させる等して微粒子捕集面１３ａを巻き取り側支持軸１４ａ側へ移動させると共に開口部１２に付着物のない新たな微粒子捕集面１３ａを露出させる。
（２）浮遊微粒子捕集装置１０が、上面に開口部１２を有する筐体１１と、微粒子捕集面１３ａの所定領域が開口部１２から露出するように筐体１１内部に配設される帯状の微粒子捕集体１３と、筐体１１内部に対向して各々回動自在に配設され微粒子捕集体１３の両端部が各々巻回される巻き取り側支持軸１４ａ及び送り側支持軸１４ｂを有し巻き取り側支持軸１４ａを回転させることにより開口部１２に微粒子捕集面１３ａの新しい所定領域を送り出す捕集体送り部１４ｃと、を備えているので、浮遊微粒子Ｘを捕集する現場において浮遊微粒子Ｘを簡便且つ迅速に捕集することができる。
（３）撮像工程において、微粒子捕集体１３を筐体１１から取り出して、微粒子捕集面１３ａの浮遊微粒子が捕集された所定領域１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…を撮像装置により撮像し、撮像された撮像画像１６のイメージデータを撮像装置から画像処理装置に読み出して画像処理を行い、微粒子像Ｙの大きさ、形状及び微粒子像Ｙ間の相対的な位置又は距離を測定する。
（４）撮像画像１６に形成された全ての微粒子像Ｙの形状に関する測定値を集約することで、気体中の浮遊微粒子の粒度分布を求めることができ、また、撮像画像１６に形成された全ての微粒子像Ｙ間の相対的な位置又は距離に関する測定値を集約することで、気体中の浮遊微粒子の二次元分布を求めることができる。
（５）浮遊微粒子Ｘが例えば亜硫酸ガスやＮＯｘガス、ＳＯｘが溶解した酸性ミスト等の液体の浮遊微粒子Ｘである場合は、微粒子捕集工程において微粒子捕集体１３としてｐＨ指示薬を含む材質により形成したものを用いるか、又は微粒子捕集体１３の微粒子捕集面１３ａにｐＨ指示薬を塗布したものを用いると共に、撮像工程においてカラー画像又は２色の濃淡画像を撮像することにより、微粒子測定工程において、撮像画像１６に撮像された微粒子像Ｙの色や濃淡の分布に基づいて浮遊微粒子ＸのｐＨ等の性質を測定することができる。
【００３６】
（実施の形態２）
図３（ａ）は本実施の形態２における微粒子測定方法の微粒子捕集面に浮遊微粒子が吸着して捕集された状態を示す説明図であり、図３（ｂ）は本実施の形態２における微粒子測定方法により求められた三次元分布を示す説明図である。
図３において、１３は微粒子捕集体、１３ａは微粒子捕集面、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…は浮遊微粒子が吸着した微粒子捕集面１３ａの所定領域、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…は撮像工程において撮像された所定領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…の撮像画像である。
まず、実施の形態１の図１で説明した浮遊微粒子捕集装置１０を用い実施の形態１で説明した微粒子捕集工程と捕集体送り工程とを所定の時間間隔で連続して繰り返し行う。次に、微粒子捕集体１３を取り出し、撮像工程において、図３（ａ）に示す微粒子捕集面１３ａの浮遊微粒子が捕集された所定領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…を図示しないＣＣＤカメラ等の撮像装置により撮像する。撮像工程において撮像された撮像画像２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…のイメージデータを撮像装置から画像処理装置に読み出して画像処理を行い、微粒子像Ｙの形状及び微粒子像Ｙ間の相対的な位置又は距離を測定すると共に、撮像画像２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…を時系列的に重ね合わせることで、図３（ｂ）に示すように浮遊微粒子の三次元分布を求めることができる。
【００３７】
以上のように本実施の形態２における微粒子測定方法は構成されているので、実施の形態１の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）微粒子捕集工程と捕集体送り工程とを所定の時間間隔で繰り返し行い、浮遊微粒子Ｘの捕集を連続して行って複数の所定領域に浮遊微粒子を捕集し、微粒子捕集体１３を取り出し、撮像工程において、微粒子捕集面１３ａの浮遊微粒子が捕集された所定領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…を撮像装置により撮像し、開口部１２が形成された平面における浮遊微粒子Ｘの二次元分布の所定時間間隔での変化を示す複数の撮像画像２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…を得ることができ、その二次元分布を時系列的に重ね合わせた三次元分布を求めることができる。
【００３８】
（実施の形態３）
図４（ａ）は本実施の形態３における浮遊微粒子捕集装置を示す内部透視模式図であり、図４（ｂ）は制御装置の構成図である。
図４（ａ）において、１０′は本実施の形態３における浮遊微粒子捕集装置、３０は開口部１２の斜め上から開口部１２から露出した微粒子捕集面１３ａの所定領域を撮像する撮像装置、３１は巻き取り側支持軸１４ａを回転駆動させるモータ等の駆動部、３２は撮像装置３０により撮像された撮像画像を画像処理し、その結果に基づいて駆動部３１を制御する制御装置である。図４（ｂ）において、３３は撮像画像の画像処理を行う画像処理部、３４は駆動部３１を制御する巻き取り制御部である。なお、図１において説明したものと同様のものは同一の符号を付けて説明を省略する。
【００３９】
以上のように構成された本実施の形態３における浮遊微粒子捕集装置１０′について、以下その微粒子捕集動作を図４を用いて説明する。
まず、制御装置３２の巻き取り制御部３４は、駆動部３１を駆動させ巻き取り側支持軸１４ａを巻き取り方向に回転させ、開口部１２から付着物のない微粒子捕集面１３ａを露出させる。これにより、露出した微粒子捕集面１３ａを測定対象である浮遊微粒子Ｘを含む気体中に暴露させ、微粒子捕集面１３ａに浮遊微粒子Ｘを吸着又は反応させて捕集する。微粒子捕集面１３ａに浮遊微粒子Ｘを捕集すると同時に、撮像装置３０により微粒子捕集面１３ａの浮遊微粒子が捕集された所定領域を所定の時間間隔で逐次撮像する。なお、微粒子捕集体１３を発色反応試薬又は発光反応試薬を含む材質で形成し、浮遊微粒子Ｘを微粒子捕集体１３に反応させる場合は、反応により微粒子捕集体１３の裏面も発色又は発光するので、撮像装置３０を筐体１１内に配設し、微粒子捕集体１３の所定領域を裏面から撮像してもよい。
【００４０】
撮像された撮像画像は撮像装置３０からイメージデータとして制御装置３４の画像処理部３３に読み出される。画像処理部３３は読み出されたイメージデータの画像処理を行う。ここで行われる画像処理としては、例えば、撮像画像の二値化処理を行うと共に、画像計測処理を行って、撮像画像に形成された微粒子像の個数や撮像画像における微粒子像が占める面積を算出する。算出された微粒子像の個数や微粒子像が占める面積に基づいて、駆動部３１を制御する。即ち、巻き取り制御部３４は、画像処理部３３により算出された微粒子像の個数が予め設定された所定の個数に達した場合や微粒子像が占める面積が予め設定された所定の面積に達した場合は、微粒子捕集体１３を巻き取って開口部１２に微粒子捕集面１３ａの新しい所定領域を送り出すと判定し、駆動部３１を駆動させ、巻き取り側支持軸１４ａを巻き取り方向に回転させ、浮遊微粒子Ｘを捕集した微粒子捕集面１３ａを巻き取り側支持軸１４ａ側へ移動させると共に、開口部１２に付着物のない新たな微粒子捕集面１３ａを露出させる。なお、微粒子捕集体１３は、少なくとも浮遊微粒子Ｘを捕集した微粒子捕集面１３ａが開口部１２から外れ、筐体１１の上面の開口部１２が形成されていない部分で完全に覆われるまで送られる。
【００４１】
上述したような浮遊微粒子Ｘの捕集と微粒子捕集体１３の巻き取りが繰り返して行われた後、実施の形態１において説明したように、微粒子捕集体１３を筐体１１から取り出して、撮像工程と微粒子測定工程とを行うことにより、気体中の浮遊微粒子Ｘの粒度分布や二次元分布を求めることができる。なお、本実施の形態３においては、実施の形態１で説明した撮像工程における撮像を撮像装置３０により行うことができると共に、微粒子測定工程における画像処理を制御装置３２の画像処理部３３により行うことができる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態３における微粒子捕集装置１０′は構成されているので、以下のような作用を有する。
（１）撮像装置３０により微粒子捕集面１３ａの開口部１２に露出した所定領域を所定の時間間隔で撮像し、画像処理部３３において撮像された撮像画像のイメージデータを読み出して撮像画像に形成された微粒子像の個数又は撮像画像における微粒子像が占める面積を算出する画像計測処理等の画像処理を行い、算出された微粒子像の個数が予め設定された所定の個数に達した場合や微粒子像が占める面積が予め設定された所定の面積に達した場合は、巻き取り制御部３４により駆動部３１を駆動して浮遊微粒子Ｘを捕集した微粒子捕集面１３ａを巻き取り側支持軸１４ａ側へ巻き取ると共に、開口部１２に新たな微粒子捕集面１３ａを露出させることができるので、微粒子捕集面１３ａの開口部１２に露出した所定領域に捕集した浮遊微粒子が重なる等して微粒子像の確認が困難になったり、それにより誤った測定値を算出したりすることを防ぐことができる。
（２）浮遊微粒子Ｘを捕集した後、浮遊微粒子Ｘが捕集された微粒子捕集面１３ａの所定領域を撮像装置３０により撮像し、制御装置３２の画像処理部３３により撮像した撮像画像を画像処理し、撮像画像に形成された微粒子像の大きさや形状、微粒子像間の相対的な位置や距離を測定することができるので、浮遊微粒子捕集装置１０′を用いて浮遊微粒子Ｘを捕集する現場において浮遊微粒子Ｘを簡便且つ迅速に捕集することができると共に、浮遊微粒子Ｘの大きさや形状、浮遊微粒子間の相対的な位置や距離等の測定も併せて行うことができる。
【００４３】
（実施の形態４）
図５（ａ）は本実施の形態４における浮遊微粒子捕集装置を示す内部透視模式図であり、図５（ｂ）は制御装置の構成図である。
図５（ａ）において、１０″は本実施の形態４における浮遊微粒子捕集装置、４０は撮像装置３０により撮像された撮像画像の画像処理を行うと共に、浮遊微粒子Ｘの分析を行う制御装置である。図５（ｂ）において、４１は撮像画像の画像処理を行う画像処理部、４２は撮像装置３０により撮像された撮像画像を記憶する画像記憶部、４３は新たに撮像された撮像画像と前回撮像された撮像画像との差分画像を生成する差分画像生成部である。なお、図１において説明したものと同様のものは同一の符号を付けて説明を省略する。
【００４４】
以上のように構成された本実施の形態４における浮遊微粒子捕集装置１０″について、以下その微粒子捕集動作及び分析動作を図５を用いて説明する。
まず、巻き取り側支持軸１４ａを巻き取り方向に回転させ、開口部１２から付着物のない微粒子捕集面１３ａを露出させる。これにより、露出した微粒子捕集面１３ａを測定対象である浮遊微粒子Ｘを含む気体中に暴露させ、微粒子捕集面１３ａに浮遊微粒子Ｘを吸着又は反応させて捕集する。微粒子捕集面１３ａに浮遊微粒子Ｘを捕集すると同時に、撮像装置３０により微粒子捕集面１３ａの浮遊微粒子が捕集された所定領域を所定の時間間隔で逐次撮像する。なお、前記の如く浮遊微粒子Ｘを微粒子捕集体１３に反応させる場合は、撮像装置３０を筐体１１内に配設し、微粒子捕集体１３の所定領域を裏面から撮像してもよい。
【００４５】
撮像された撮像画像は撮像装置３０からイメージデータとして差分画像生成部４３に入力されると共に画像記憶部４２に記憶される。差分画像生成部４３は、撮像装置３０から新たに撮像された撮像画像が入力されると、画像記憶部４２から前回撮像された撮像画像を読み出して、新たに撮像された撮像画像と前回撮像された撮像画像との差分画像を生成する。ここで生成される差分画像は、新たに撮像された撮像画像から前回撮像された撮像画像を差し引いたものであり、前回の撮像時から今回の撮像時の間に微粒子捕集体１３に捕集された浮遊微粒子Ｘの微粒子像のみが形成される。このようにして生成された差分画像は、画像処理部４１に読み出され画像処理が行われる。即ち、差分画像に形成された微粒子像の形状や位置を測定し、それが撮像された時刻と対応させることにより、浮遊微粒子Ｘが微粒子捕集体１３に捕集された時刻を算出する。
【００４６】
上述したような浮遊微粒子Ｘの捕集し浮遊微粒子Ｘが微粒子捕集体１３に捕集された時刻を算出した後、実施の形態１において説明したように、微粒子捕集体１３を巻き取り、筐体１１から取り出して、撮像工程と微粒子測定工程とを行うことにより、気体中の浮遊微粒子Ｘの粒度分布や二次元分布を求めることができる。なお、本実施の形態４においては、実施の形態１で説明した撮像工程における撮像を撮像装置３０により行うことができると共に、微粒子測定工程における画像処理を制御装置４０の画像処理部４１により行うことができる。
【００４７】
以上のように、本実施の形態４における微粒子捕集装置１０″は構成されているので、以下のような作用を有する。
（１）微粒子捕集面１３ａに浮遊微粒子Ｘを捕集すると同時に、撮像装置３０により微粒子捕集面１３ａの浮遊微粒子が捕集された一つの所定領域を所定の時間間隔で逐次撮像し、差分画像生成部４３により撮像装置３０から新たに撮像された撮像画像と画像記憶部４２に記憶された前回撮像された撮像画像との差分画像を生成し、画像処理部４１により差分画像に形成された微粒子像の形状や位置を測定し、それが撮像された時刻と対応させることで、浮遊微粒子Ｘが微粒子捕集体１３に捕集された時刻を算出することができる。
【００４８】
【実施例】
次に本発明の実施例を説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
ガラス繊維フィルタの表面にポリビニルアルコール及びｐＨ指示薬であるブロモフェノールブルーを塗布し、乾燥させて、本実施例１の微粒子捕集体とした。この微粒子捕集体を実施の形態１において説明したものと同様の浮遊微粒子捕集装置に装着し、開口部に露出した微粒子捕集面にエアロゾル発生器よりｐＨ４．０１のｐＨ標準液から発生させた酸性ミストを５秒間暴露させた。次に、酸性ミストに暴露させた微粒子捕集面の所定領域を光学顕微鏡で５００倍に拡大し、ＣＣＤカメラによりカラーの撮像画像を撮像した。続いて、撮像した撮像画像のイメージデータを画像処理装置に読み出して画像処理した。
これにより、酸性ミストが５μｍを中心値として１μｍ〜５μｍの大きさの分布を有すること、及び酸性ミストの酸性度はｐＨ３．６〜４．０の分布を有することが測定された。
また、実施の形態２において説明したように、微粒子捕集工程と捕集体送り工程とを所定の時間間隔で繰り返し行い、浮遊微粒子の捕集を連続して行って複数の所定領域に浮遊微粒子を捕集した後、微粒子捕集体を取り出し、撮像工程において、微粒子捕集面の浮遊微粒子が捕集された複数の所定領域を撮像装置により撮像し、浮遊微粒子の二次元分布の所定時間間隔での変化を示す複数の撮像画像を得ると共に、その二次元分布を時系列的に重ね合わせることにより三次元分布を求めることができた。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の微粒子測定方法及び浮遊微粒子捕集装置によれば、以下のような有利な効果が得られる。
【００５０】
請求項１に記載の発明によれば、
（１）微粒子捕集工程において、開口部に露出した微粒子捕集面を測定対象である浮遊微粒子を含む気体中に所定時間暴露させるので、所定時間内で所定面積の微粒子捕集面に浮遊微粒子を吸着又は反応させて捕集することができ、捕集体送り工程において、浮遊微粒子捕集装置の微粒子捕集体の巻き取り側の支持軸を巻き取り方向に回転させる等して、浮遊微粒子を捕集した微粒子捕集面を巻き取り側の支持軸側へ移動させると共に、所定時間経過後に開口部に付着物のない新たな微粒子捕集面を露出させることができ、撮像工程において、微粒子捕集体を筐体から取り出して、微粒子捕集面の浮遊微粒子が捕集された所定領域を撮像装置により撮像することにより、微粒子捕集面に浮遊微粒子を吸着させて捕集した場合は、その微粒子像を直接撮像することができ、微粒子捕集面において浮遊微粒子を反応させた場合は、その反応による発色や発光等を撮像することができ、微粒子測定工程において、撮像工程で撮像された撮像画像のイメージデータを撮像装置から画像処理装置に読み出して画像処理を行い、撮像された微粒子像の形状、大きさ、又は微粒子像間の相対的な位置や距離、或いは性質を測定する。特に、直接撮像した撮像画像の微粒子像から、浮遊微粒子の形状、大きさ、浮遊微粒子間の相対的な位置や距離を測定することができ、浮遊微粒子の反応による発色や発光を撮像した撮像画像から、浮遊微粒子間の相対的な位置や距離、ｐＨ等の性質を測定し、測定された性質等からその浮遊微粒子を特定することができる浮遊微粒子分析方法を提供することができる。
（２）撮像画像に形成された全ての微粒子像の形状や大きさに関する測定値を集約することで、気体中の浮遊微粒子の粒度分布を求めることができ、また、撮像画像に形成された全ての微粒子像間の相対的な位置や距離に関する測定値を集約することで、気体中のある平面における浮遊微粒子の二次元分布を求めることができる浮遊微粒子分析方法を提供することができる。
【００５１】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）微粒子捕集体として、捕集される浮遊微粒子の成分又はそれに含まれる成分により発色反応又は発光反応する発色反応試薬又は発光反応試薬を含む材質により形成されたものを用いるか、又は、微粒子捕集面にこのような発色反応試薬又は発光反応試薬を塗布したものを用いることにより、微粒子捕集面に浮遊微粒子を吸着させて捕集すると共に発色反応又は発光反応させることができ、撮像工程においてカラー画像又は２色の濃淡画像を撮像することにより、その色や発光色或いはその濃淡等により浮遊微粒子のｐＨ等の性質を測定したりその成分を特定することができると共に、浮遊微粒子間の相対的な位置や距離、その二次元分布等を視覚的に測定することができる。特に、個々の浮遊微粒子について各々のｐＨ等の性質を測定することができるので、酸性ミストの個々の浮遊微粒子のｐＨを測定して、建築材料の塗膜の劣化やステンレス等の金属腐食の原因をより厳密に分析し把握することができる分析性能に優れた浮遊微粒子分析方法を提供することができる。
（２）個々の浮遊微粒子について各々のｐＨ等の性質を測定することができるので、ある環境における雰囲気中に含まれる浮遊微粒子のｐＨ分布を求めることができ、例えば最大のｐＨの浮遊微粒子、或いは最少のｐＨの浮遊微粒子を特定することができる浮遊微粒子分析方法を提供することができる。
【００５２】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、
（１）微粒子捕集工程と捕集体送り工程とを所定の時間間隔で繰り返し行い、浮遊微粒子の捕集を連続して行って複数の所定領域に浮遊微粒子を捕集すると共に、撮像工程において、微粒子捕集面の浮遊微粒子が捕集された複数の所定領域を撮像装置により撮像することで、開口部が形成された平面における浮遊微粒子の二次元分布を示す撮像画像と、その二次元分布の所定時間間隔での変化を示す複数の撮像画像を得ることができる浮遊微粒子分析方法を提供することができる。
（２）撮像工程において撮像された複数の撮像画像のイメージデータを撮像装置から画像処理装置に読み出して画像処理を行い、複数の撮像画像を時系列的に重ね合わせることで、開口部が形成された平面における浮遊微粒子の二次元分布を時系列的に重ね合わせた三次元分布を求めることができる浮遊微粒子分析方法を提供することができる。
【００５３】
請求項４に記載の発明によれば、
（１）開口部に露出した微粒子捕集体の微粒子捕集面を測定対象である浮遊微粒子を含む気体に暴露させ、微粒子捕集面に浮遊微粒子を吸着させて捕集した後、浮遊微粒子捕集装置の微粒子捕集体の巻き取り側の支持軸を巻き取り方向に回転させる等して、浮遊微粒子を捕集した微粒子捕集面を巻き取り側の支持軸側へ移動させると共に、開口部に付着物のない新たな微粒子捕集面を露出させることができるので、浮遊微粒子を捕集する現場において浮遊微粒子Ｘを簡便且つ迅速に捕集することができる利便性及び携帯性に優れた浮遊微粒子捕集装置を提供することができる。
【００５４】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４の効果に加え、
（１）微粒子捕集体の微粒子捕集面に接着材を塗布することにより、浮遊微粒子の微粒子捕集面への吸着性を向上させることができ、特に液体の浮遊微粒子の吸着性を向上させることができる浮遊微粒子捕集装置を提供することができる。
【００５５】
請求項６に記載の発明によれば、請求項４又は５の効果に加え、
（１）微粒子捕集体として、捕集される浮遊微粒子Ｘの成分又はそれに含まれる成分により発色反応又は発光反応する発色反応試薬又は発光反応試薬を含む材質により形成されたものを用いるか、又は、微粒子捕集面にこのような発色反応試薬又は発光反応試薬を塗布したものを用いることにより、微粒子捕集面に浮遊微粒子を捕集すると共に発色反応又は発光反応させることができ、微粒子捕集面の浮遊微粒子が捕集された所定領域のカラー画像又は２色の濃淡画像を撮像することにより、その色や発光色或いはその濃淡等により浮遊微粒子のｐＨ等の性質を測定したりその成分を特定することができると共に、浮遊微粒子間の相対的な位置や距離、その二次元分布等を視覚的に測定することができる。特に、個々の浮遊微粒子について各々のｐＨ等の性質を測定することができるので、酸性ミストの個々の浮遊微粒子のｐＨを測定して、建築材料の塗膜の劣化やステンレス等の金属腐食の原因をより厳密に分析し把握することができる分析性能に優れた浮遊微粒子捕集装置を提供することができる
（２）個々の浮遊微粒子について各々のｐＨ等の性質を測定することができるので、ある環境における雰囲気中に含まれる浮遊微粒子のｐＨ分布を求めることができ、例えば最大のｐＨの浮遊微粒子、或いは最少のｐＨの浮遊微粒子を特定することができる浮遊微粒子捕集装置を提供することができる。
【００５６】
請求項７に記載の発明によれば、請求項４乃至６の内いずれか１項の効果に加え、
（１）撮像装置により微粒子捕集面の開口部に露出した所定領域を所定の時間間隔で撮像し、画像処理部において撮像された撮像画像のイメージデータを読み出し、撮像画像に形成された微粒子像の個数又は撮像画像における微粒子像が占める面積を算出する画像計測等の画像処理を行うことにより、算出された微粒子像の個数が予め設定された所定の個数に達した場合や微粒子像が占める面積が予め設定された所定の面積に達した場合は、巻き取り制御部により駆動部を駆動して浮遊微粒子を捕集した微粒子捕集面を巻き取り側支持軸側へ巻き取ると共に、開口部に新たな微粒子捕集面を露出させることができるので、微粒子捕集面の開口部に露出した所定領域に捕集した浮遊微粒子が重なる等して微粒子像の確認が困難になったり、それにより誤った測定値を算出したりすることを防ぐことができる分析精度に優れた浮遊微粒子捕集装置を提供することができる。
（２）浮遊微粒子を捕集した後、浮遊微粒子が捕集された微粒子捕集面の所定領域を撮像装置により撮像し、制御装置の画像処理部により撮像した撮像画像を画像処理し、撮像画像に形成された微粒子像の大きさや形状、微粒子像間の相対的な位置や距離を測定することができるので、浮遊微粒子捕集装置を用いて浮遊微粒子を捕集する現場において浮遊微粒子を簡便且つ迅速に捕集することができると共に、浮遊微粒子の大きさや形状、浮遊微粒子間の相対的な位置や距離等の測定も併せて行うことができる利便性に優れた浮遊微粒子捕集装置を提供することができる。
（３）浮遊微粒子を捕集した後、撮像装置により撮像し、制御装置の画像処理部により撮像した撮像画像を画像処理し、撮像画像に形成された微粒子像の形状及び位置を測定し、気体中の浮遊微粒子の粒度分布や二次元分布を求めることができるので、浮遊微粒子捕集装置を用いて浮遊微粒子を捕集する現場において浮遊微粒子を簡便且つ迅速に捕集することができると共に、浮遊微粒子の分析も併せて行うことができる浮遊微粒子捕集装置を提供することができる。
【００５７】
請求項８に記載の発明によれば、請求項４乃至６の内いずれか１項の効果に加え、
（１）微粒子捕集面に浮遊微粒子を捕集すると同時に、撮像装置により微粒子捕集面の浮遊微粒子が捕集された一つの所定領域を所定の時間間隔で逐次撮像し、差分画像生成部により前回撮像された撮像画像と今回新たに撮像された撮像画像との差分画像を生成し、画像処理部により差分画像に形成された微粒子像の形状や相対的な位置を測定しそれが撮像された時刻と対応させることで、浮遊微粒子が微粒子捕集体に吸着し捕集された時刻を算出することができる浮遊微粒子捕集装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における微粒子測定方法に用いられる浮遊微粒子捕集装置を示す内部透視模式図
【図２】（ａ）微粒子捕集面に浮遊微粒子が吸着して捕集された状態を示す説明図
（ｂ）撮像工程において撮像された撮像画像を示す説明図
【図３】（ａ）実施の形態２における微粒子測定方法の微粒子捕集面に浮遊微粒子が吸着して捕集された状態を示す説明図
（ｂ）本実施の形態２における微粒子測定方法により求められた三次元分布を示す説明図
【図４】（ａ）実施の形態３における浮遊微粒子捕集装置を示す内部透視模式図
（ｂ）制御装置の構成図
【図５】（ａ）実施の形態４における浮遊微粒子捕集装置を示す内部透視模式図
（ｂ）制御装置の構成図
【符号の説明】
１０，１０′，１０″  浮遊微粒子捕集装置
１１  筐体
１２  開口部
１３  微粒子捕集体
１３ａ  微粒子捕集面
１４ａ  巻き取り側支持軸
１４ｂ  送り側支持軸
１４ｃ  捕集体送り部
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  浮遊微粒子
１６，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ  撮像画像
３０  撮像装置
３１  駆動部
３２，４０  制御装置
３３，４１  画像処理部
３４  巻き取り制御部
４２  画像記憶部
４３  差分画像生成部
Ｘ，Ｘ′  浮遊微粒子
Ｙ  微粒子像
【図１】
2004301768.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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