(57)【要約】【課題】検査対象物に付着した微粒子を効率よく剥がすとともに、下流側の分析装置における分析誤差を低減し、危険物検査作業における作業効率を向上させることができる危険物微粒子採取装置を提供する。【解決手段】検査対象物表面２に付着した微粒子が危険物であるかどうかを分析検査するために微粒子を採取する危険物微粒子採取装置１において、外部一方側に開口した開口部１４を有する内空のカバー１５と、このカバー１５に設けられ、圧縮機９で生成した圧縮空気をカバー１５の開口部１４に向けて（すなわち検査対象物表面２に向けて）噴射する噴射ノズル１９と、カバー１５に設けた吸引口１６と、この吸引口１６からカバー１５内の微粒子を含む気体試料を吸引するための吸引ポンプ１１と、吸引した気体試料から微粒子を捕集し気化する捕集・気化部５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物表面に付着した微粒子が危険物であるかどうかを分析検査するために前記微粒子を採取する危険物微粒子採取装置において、
外部一方側に開口した開口部を有する内空の箱体と、前記箱体に設けられ、圧縮機で生成した圧縮空気を前記箱体の前記開口部に向けて噴射する噴射ノズルと、前記箱体に設けた吸引口と、この吸引口から前記箱体内の前記微粒子を含む空気試料を吸引する吸引手段と、この吸引手段で吸引した前記空気試料から前記微粒子を捕集する捕集手段と、この捕集手段で捕集した前記微粒子を気化する気化手段とを備えることを特徴とする危険物微粒子採取装置。
【請求項２】
請求項１記載の危険物微粒子採取装置において、前記噴射ノズルは、噴射方向が前記検査対象物表面に対し斜めとなるように、前記箱体の前記開口部の面方向に対し斜設したことを特徴とする危険物微粒子採取装置。
【請求項３】
請求項２記載の危険物微粒子採取装置において、前記吸引口は、前記箱体の前記開口部の面方向における前記噴射ノズル側とは反対側に配置され、前記噴射ノズル側に向けて設けたことを特徴とする危険物微粒子採取装置。
【請求項４】
請求項１記載の危険物微粒子採取装置において、前記吸引口は、前記箱体の前記開口部近傍に配設したことを特徴とする危険物微粒子採取装置。
【請求項５】
請求項１記載の危険物微粒子採取装置において、前記箱体の前記開口部周囲の前記吸引口側に、端部が回動可能に接続された導流板を設けたことを特徴とする危険物微粒子採取装置。
【請求項６】
請求項１記載の危険物微粒子採取装置において、前記微粒子を含む前記空気試料が前記箱体の外部に流出しないための気流を前記開口部周囲に生成する補助気流生成手段をさらに備えたことを特徴とする危険物微粒子採取装置。
【請求項７】
請求項１記載の危険物微粒子採取装置において、前記噴射ノズルからの前記圧縮空気の噴射を操作可能なスイッチを前記箱体に設けたことを特徴とする危険物微粒子採取装置。
【請求項８】
請求項１記載の危険物微粒子採取装置において、作業者が把持可能な把持手段を前記箱体に設けたことを特徴とする危険物微粒子採取装置。
【請求項９】
検査対象物表面に付着した微粒子が危険物であるかどうかを分析検査するために前記微粒子を採取する危険物微粒子採取装置において、
圧縮機で生成した圧縮空気を前記検査対象物表面に向けて噴射する噴射ノズルと、前記検査対象物表面から剥がれた前記微粒子を含む空気試料を吸引する吸引手段と、この吸引手段で吸引した前記空気試料から前記微粒子を捕集する捕集手段と、この捕集手段で捕集した前記微粒子を気化する気化手段とを備えることを特徴とする危険物微粒子採取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象物表面に付着した微粒子が危険物であるかどうかを分析検査するために微粒子を採取する危険物微粒子採取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空港等におけるテロリズム対策の一環として、危険物質の探知を行う必要性がますます高まっている。そのなかで、一般に用いられるＴＮＴ火薬、ＲＤＸ等の爆発性危険物は、飽和蒸気圧が非常に低く気化しにくいため、通常粉末状態（微粒子状態）である。その粒径は物質によって違いがあるが、平均約１０〜３０μｍで存在している。そこで、人または荷物等の検査対象物に付着している微粒子を剥がし、この微粒子を何らかの方法で気化した上で分析装置に導入し分析検査する必要がある。
【０００３】
ここで従来、例えば、危険物質から発生する蒸気あるいは微粒子を含む空気試料を採取する試料採取手段と、前記空気試料から検出すべき蒸気あるいは微粒子を抽出し、それらを分析する試料捕集分析装置等から構成された装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術においては、試料採取手段として、試料室ポータル、携帯ワンド、自動化手荷物／小包試料採取室が提示されている。
【０００４】
（１）試料室ポータル
試料室ポータルは、試料室を通り抜ける人や物体から発せられる蒸気または付着している微粒子を掃き集め、捕集区域へ送る空気流を発生させるように構成されたものである。この試料室ポータルは、例えば、２つの壁部と、床部と、円錐型の天井部と、屋根部と、前記天井部の中心部に接続された採取ダクトと、各コーナーに床部から天井部まで垂直に設けた４つのカラムと、前記採取ダクトに負圧を形成し、前記カラムに空気を送る４つのファンとを備えている。前記カラムは、試料室ポータルの中心に向けて空気流を４５°の角度で導くための６つのスロットを有する。また、床部に沿い壁部に対向して設けた２つの側部空気流用パイプが前記カラムに接続され、この側部空気流用パイプは上側に向いた２つの空気ガイドあるいはジェットを有する。そして、カラムのスロット及び側部空気流用パイプの空気ガイドからの空気流の効果があわさって、中心部に動的な高い圧力領域が作り出され、試料室ポータルから出てゆく空気量を少なくする。また、カラムのスロット及び側部空気流用パイプの空気ガイドからの空気流は、試料室ポータルを通過する人等から蒸気あるいは微粒子を掃き取り、その後、採取ダクトを通しファンによって吸引され循環するようになっている。そして、採取ダクトに設けたサンプリングポートから、蒸気あるいは微粒子を含む空気試料を採取するようになっている。
【０００５】
(２)携帯ワンド
携帯ワンドは、人または物体の特定の部分から空気試料を採取したり、あるいは人または物体から微粒子を吸引して空気試料に導入するためのものであり、上記試料室ポータルより濃縮された空気試料を集めるようになっている。この携帯ワンドは、取込口（入口ポート部）を有する頭部と、この頭部に回転式ジョイント部を介し結合されたハンドル部と、回転式ジョイント部及びハンドル部を挿通し頭部に接続された管部と、この管部を介し頭部の取込口から空気試料を吸引するための吸引ファンとで構成されている。頭部の入口ポート部の中には、エアータービンによって回転駆動する回転ブラシが設けられ、エアタービンは吸引ファンの生起した気流によって駆動するようになっている。そして、頭部の入口部ポートが人または物体に押し付けられて、周囲環境の雰囲気により空気試料が汚染されるのを防ぎながら、回転ブラシが接触して人または物体に付着している微粒子を掃き集めて取り去り、吸引ファンによって生成された空気流の中に吸い込むようになっている。
【０００６】
（３）自動化／小包試料採取室
自動化手荷物／小包試料採取室は、物体を取り巻く空気試料を集めたり、あるいは物体の全ての露出表面から微粒子を掃き取り空気試料に導入するためのものであり、上記携帯ワンド同様、上記試料室ポータルより濃縮された空気試料を集めるようになっている。この自動化手荷物／小包試料採取室は、例えば、ベルトコンベア上に配置され末端が開口したトンネル構造であり、少なくとも４つの自動サンプリングヘッドを備えている。自動サンプリングヘッドは回転ブラシを備え、物体の露出表面に接触するような機構を有する。そして、物体の全ての露出表面（例えば底部、上部、側部）から蒸気または微粒子を掃き集め、パイプまたは導管を介し吸引するようになっている。
【０００７】
【特許文献１】特許第２８１４３０４号公報（５〜１３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
空港での手荷物検査を例にとると、近年テロリズム対策として危険物検査の厳格化が行われており、今後さらに厳しくなるものと考えられる。厳格化による影響として、検査作業の長時間化や航空機の運航遅延などが生じている。航空機の乗客及び貨物の流通量は、今後とも世界的に増加すると予測されており、危険物検査作業の省力化と時間短縮とが強く求められている。
【０００９】
しかしながら、上記試料ポータブルにおいては、通過する人等の検査対象物から内部気流によって蒸気及び微粒子を掃き取るものであるが、検査対象物に付着している微粒子の付着力が強い場合には、微粒子を剥離させるのが困難なことがある。また、試料ポータブル室内には、かなりの空気量が存在するため、検出すべき蒸気あるいは微粒子が希薄になりやすいという課題が生じてしまう。一方、上記携帯ワンド及び上記自動化手荷物／小包試料採取室においては、回転ブラシを検査対象物表面に接触させて蒸気及び微粒子を掃きとるものであり、検査対象物から微粒子を効率よく剥がすようになっている。ところが、検査対象物から剥がした微粒子がそのまま回転ブラシに付着することがあり、回転ブラシに一旦付着した微粒子がなんらかの理由で剥がれて下流側の分析装置に遅れて導入されると、その分析装置において分析誤差が生じる。かといって、このような分析誤差を防止するために、検査対象物毎に回転ブラシを交換または洗浄すると、危険物検査作業の作業効率が低下してしまう。
【００１０】
本発明の目的は、検査対象物に付着した微粒子を効率よく剥がすとともに、下流側の分析装置における分析誤差を低減し、危険物検査作業における作業効率を向上させることができる危険物微粒子採取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、検査対象物表面に付着した微粒子が危険物であるかどうかを分析検査するために前記微粒子を採取する危険物微粒子採取装置において、外部一方側に開口した開口部を有する内空の箱体と、前記箱体に設けられ、圧縮機で生成した圧縮空気を前記箱体の前記開口部に向けて噴射する噴射ノズルと、前記箱体に設けた吸引口と、この吸引口から前記箱体内の前記微粒子を含む空気試料を吸引する吸引手段と、この吸引手段で吸引した前記空気試料から前記微粒子を捕集する捕集手段と、この捕集手段で捕集した前記微粒子を気化する気化手段とを備える。
【００１２】
本発明においては、例えば空港等において人または荷物等を検査対象物とし、その検査対象物表面に付着した微粒子が危険物であるかどうかを分析検査する場合、検査作業者が箱体の開口部を検査対象物表面に近接するように配置し、あるいは箱体の開口部を検査対象物表面に沿うように移動させながら、噴射ノズルから箱体の開口部に向けて、すなわち検査対象物表面に向けて圧縮空気（空気ジェット）を噴射する。これによって検査対象物表面に付着していた微粒子が剥がれ、この微粒子を含んだ空気試料を箱体の吸引口から吸引手段で吸引し、吸引した空気試料から微粒子を捕集手段で捕集し、捕集した微粒子を気化手段で気化する。そして、気化した微粒子ガスを例えば分析装置に導入し成分分析することで、微粒子が危険物であるかどうかを検査することが可能となる。
【００１３】
以上のように本発明においては、噴射ノズルから検査対象物表面に向けて圧縮空気を噴射することにより検査対象物表面に付着していた微粒子を効率よく剥がすので、例えば回転ブラシ等を検査対象物表面に接触させて微粒子を剥がす場合とは異なり、回転ブラシ等への微粒子付着を防止することができる。これにより、回転ブラシ等に一旦付着した微粒子が剥がれて生じる微粒子の採取遅れ（検出遅れ）を低減することができる。したがって、検査対象物に付着した微粒子を効率よく剥がすとともに、下流側の分析装置における分析誤差を低減し、危険物検査作業における作業効率を向上させることができる。
【００１４】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記噴射ノズルは、噴射方向が前記検査対象物表面に対し斜めとなるように、前記箱体の前記開口部の面方向に対し斜設する。
【００１５】
（３）上記（２）において、また好ましくは、前記吸引口は、前記箱体の前記開口部の面方向における前記噴射ノズル側とは反対側に配置され、前記噴射ノズル側に向けて設ける。
【００１６】
（４）上記（１）において、好ましくは、前記吸引口は、前記箱体の前記開口部近傍に配設する。
【００１７】
（５）上記（１）おいて、好ましくは、前記箱体の前記開口部周囲の前記吸引口側に、端部が回動可能に接続された導流板を設ける。
【００１８】
（６）上記（１）において、好ましくは、前記微粒子を含む前記空気試料が前記箱体の外部に流出しないための気流を前記開口部周囲に生成する補助気流生成手段をさらに備える。
【００１９】
（７）上記（１）において、好ましくは、前記噴射ノズルからの前記圧縮空気の噴射を操作可能なスイッチを前記箱体に設ける。
【００２０】
（８）上記（１）において、好ましくは、作業者が把持可能な把持手段を前記箱体に設ける。
【００２１】
（９）上記目的を達成するために、また本発明は、検査対象物表面に付着した微粒子が危険物であるかどうかを分析検査するために前記微粒子を採取する危険物微粒子採取装置において、圧縮機で生成した圧縮空気を前記検査対象物表面に向けて噴射する噴射ノズルと、前記検査対象物表面から剥がれた前記微粒子を含む空気試料を吸引する吸引手段と、この吸引手段で吸引した前記空気試料から前記微粒子を捕集する捕集手段と、この捕集手段で捕集した前記微粒子を気化する気化手段とを備えることを特徴とする危険物微粒子採取装置。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、検査対象物に付着した微粒子を効率よく剥がすとともに、下流側の分析装置における分析誤差を低減し、危険物検査作業における作業効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
本発明の一実施形態を図１〜図５により説明する。
【００２５】
図２は、本発明の危険物微粒子採取装置の一実施形態の全体構成を関連する分析装置とともに表す概略図である。
【００２６】
この図２において、危険物微粒子採取装置１は、例えば空港等において人または荷物等を検査対象とし、その検査対象物表面２（後述の図１参照）に付着している微粒子を剥がし、その微粒子を含む空気試料を採取するための採取部３と、この採取部３で採取した微粒子を含む空気試料を吸引用配管４を介し導入し、その空気試料から所定の粒径以上の大きさをもつ微粒子を捕集して気化する捕集・気化部５とを備えている。そして、危険物微粒子採取装置１からの微粒子ガスを分析用配管６を介し導入し、成分分析する分析装置（質量分析計）７が設けられている。
【００２７】
危険物微粒子採取装置１の採取部３は、空気供給用配管８を介し圧縮機（コンプレッサ）９に接続されており、この圧縮機９で生成した圧縮空気が供給されるようになっている。危険物微粒子採取装置１の捕集・気化部５は、吸引用配管１０を介し吸引ポンプ１１（吸引手段）に接続されており、分析用配管６及び吸引用配管１０には、それぞれ管路を連通・遮断可能な開閉弁１２，１３が設けられている。そして、例えば分析用配管６の開閉弁１２を遮断状態、吸引用配管１０の開閉弁１３を連通状態にした場合は、吸引ポンプ１１の駆動によって採取部３から捕集・気化部５に空気試料が導入されるようになっている。また、例えば分析用配管６の開閉弁１２を連通状態、吸引用配管１０の開閉弁１３を遮断状態にした場合は、捕集・気化部５で気化した微粒子ガス等が分析装置７に導入されるようになっている。なお、分析装置７の吸引流量が吸引ポンプ１１の吸引流量に対し比較的小さく、支障がなければ、分析用配管６の開閉弁１２を連通状態のままとしてもよい。
【００２８】
分析装置７は、この種のものとして公知の例えばガスクロマトグラフ質量分析計であり、微粒子が危険物（例えば爆発物や麻薬等）であるかどうかを分析検査するようになっている。
【００２９】
図１は、上記採取部３の詳細構造を表す縦断面図であり、図３（ａ）は、採取部３の全体構造を表す上方斜視図であり、図３（ｂ）は、採取部３の全体構造を表す下方斜視図である。なお、図１においては、後述する開口部が検査対象物表面２に近接して配置された状態を表している。
【００３０】
これら図１、図３（ａ）、及び図３（ｂ）において、採取部３は、外部一方側（図１中下側）に開口した開口部１４を有する中空の直方体状カバー（箱体）１５と、このカバー１５の側方（図１中右側）に形成された吸引口１６と、この吸引口１６に接続され、開口部１４側とは反対側（図１中上側）に傾斜して延設した略円筒状の吸引用シリンダ１７と、カバー１５及び吸引用シリンダ１７に設けた供給用シリンダ１８と、この供給用シリンダ１８に接続され、カバー１５の開口部１４に向けて空気ジェット（圧縮空気）を噴射する噴射ノズル１９と、この噴射ノズル１９からの空気ジェットの噴射を操作可能な運転スイッチ２０とを備えている。
【００３１】
供給用シリンダ１８は上記空気供給用配管８に接続されており、噴射ノズル１９は、空気供給用配管８及び供給用シリンダ１８を介し圧縮機９からの圧縮空気を導入し、カバー１５の開口部１４に向けて（図１中矢印２１の方向で）、すなわち検査対象物表面２に向けて噴射するようになっている。このとき、噴射ノズル１９の噴射方向は、カバー１５の開口部１４の面方向（図１中左右方向）に対し角度θ（０°＜θ＜９０°）だけ傾斜しており、検査対象物表面２に対してもほぼ同じ傾斜角度θで空気ジェットを吹き付けるようになっている。これにより、検査対象物表面２に付着している微粒子が効率よく引き剥がされる。ここで、例えば噴射ノズル１９の噴射方向を検査対象物表面２に対し垂直（θ＝９０°）とするならば、検査対象物表面２に衝突した空気ジェットが平面方向に均等に広がり、検査対象物表面２から剥がれた微粒子が拡散してしまう。本実施形態では、噴射ノズル１９の噴射方向が傾斜しているため、検査対象物表面２から剥がれた微粒子はほぼ一方向（図１中右側）に流れる。なお、噴射ノズル１９の傾斜角度θは３０°〜６０°程度が適切と考えられ、図２ではθ＝４５°としている。
【００３２】
噴射ノズル１９が円形ノズルである場合は、空気ジェットは軸対象噴流となり、噴射ノズル１９からの距離ｘにおける流速ｕは式（１）の関係で与えられる。
ｕ／Ｕ０＝６．３／（ｘ／Ｄ）  （１）
Ｕ０：噴射ノズル１９の出口流速
Ｄ：噴射ノズル１９の出口直径
また、検査対象物表面２に付着した粒径ｄの微粒子に対し、噴射ノズル１９からの空気ジェットが作用する力Ｆは式（２）で与えられる。
Ｆ＝３πｄηｕｃｏｓθ      （２）
すなわち、空気ジェットが検査対象物表面２に衝突して流れる面方向の流速成分が微粒子の引き剥がしに寄与する。そして、検査対象物表面２に付着した微粒子を吹き飛ばすための流速ｕは、物質によって異なるものの、一般に約４０ｍ／ｓ以上の流速が必要である。そこで、例えば吐出圧力を大気圧の約１．５倍以上とすれば噴射ノズル１９の出口流速Ｕ０が音速に達し（Ｕ０＝約３００ｍ／ｓ）、噴射ノズル１９の出口直径ｄ＝１ｍｍ、噴射ノズル１９と検査対象物表面２との距離ｘ＝５０ｍｍとすることで、流速ｕ＝約４０ｍ／ｓが可能である。
【００３３】
運転スイッチ２０は、作業者が把持する吸引用シリンダ１７の位置（本実施形態では、供給用シリンダ１８）に配設された例えば押しボタン式のスイッチである。そして、詳細は図示しないが、運転スイッチ２０が押されると、その操作信号がコントローラ（噴射制御手段）に出力されるようになっている。コントローラは、入力した操作信号に応じて所定の演算処理を行い、生成した駆動信号を上記圧縮機９に出力するか、あるいは上記空気供給用配管８を連通・遮断可能な開閉弁（図示せず）に出力する。その結果、運転スイッチ２０の入力操作に応じて、圧縮機９が駆動するか、あるいは空気供給用配管８の開閉弁が連通状態となり、噴射ノズル１９からの噴射が継続的ないし一定または不定間隔で断続的に行われるようになっている。
【００３４】
吸引用シリンダ１７は上記吸引用配管４に接続されており、上記吸引ポンプ１１の駆動によって、検査対象物表面２から剥がれた微粒子が吸引口１６から吸引用シリンダ１７及び吸引用配管４を介し吸引され（図１中矢印２２で図示）、上記捕集・気化部５に導入されるようになっている。このとき、カバー１５の吸引口１６は、開口部１４の面方向における噴射ノズル１９側とは反対側（図１中右側）に配置され、噴射ノズル１９側（図１中左側）に向けて形成されている。また、吸引口１６は開口部１４近傍に形成されている。これにより、噴射ノズル１９の空気ジェットによって検査対象物表面２から剥がれた微粒子を吸引口１６から効率よく吸引するようになっている。
【００３５】
吸引ポンプ１１による吸引流量は処理能力に応じて変化するが、例えば吸引流量を数十ｌ／minとする場合は吸引用シリンダ１７の内径を約５mm程度、また例えば吸引流量を数ｍ３／minとする場合は吸引用シリンダの内径を約３０mm程度とするのが妥当である。なお、詳細は説明しないが、運転スイッチ２０の入力操作に応じて、吸引口１６からの吸引が行われるようにしてもよい（このとき、噴射ノズル１９の噴射とは、ずらしたタイミングでもよい）。
【００３６】
図４（ａ）は、上記捕集・気化部５の詳細構造を表す断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）中断面Ａ−Ａにおける断面図である。
【００３７】
これら図４（ａ）及び図４（ｂ）において、捕集・気化部５は、上記吸引用配管４に接続され、上記採取部３からの空気試料を導入する導入ノズル部２３と、空気試料に含まれる所定の粒径以上の微粒子を捕集する略円盤状の粒子捕集部２４と、この粒子捕集部２４に付設されたヒータ２５（例えばシースヒータ）と、粒子捕集部２４の外周側に形成され、上記吸引用配管１０に接続される排出流路２６と、上記分析用配管６に接続される導出流路２７とを備えている。
【００３８】
この捕集・気化部５は、第１の機能（捕集手段）として、この種のものとして公知の慣性インパクタの構造である。導入ノズル部２３は、下流側（図４（ａ）中下側）に向かって流路面積が縮小する形状であり、これにより微粒子を含む気体試料が加速されて導入される（図４（ａ）中矢印２８で示す）。そして、上記吸引用配管１０の開閉弁１３が連通状態である場合に上記吸引ポンプ１１の駆動によって、空気試料は粒子捕集部２４で曲げられ、排出経路２６へ流出する（図４（ａ）中矢印２９で示す）。このとき、空気試料に含まれる所定の粒径以上の大きさをもつ粒子は、排出経路２６の方向へ曲がることができず、粒子捕集部２４に衝突して捕集されるようになっている。
【００３９】
粒子捕集部２４の捕集効率８０％に対応する粒子径ｄ８０（cm）を求めるための基本式は、式（３）で与えられる。
ｄ８０（Ｃｃ）1/2＝｛（９×η×Ｎ×Stk８０）／（ρｐ×Ｕ）｝1/2  （３）
Ｃｃ：Cunninghamすべりの補正係数、
η：空気の粘性係数（dynDsec／cm２）、
Ｎ：導入ノズル部の出口直径（cm）、
Stk８０：捕集効率８０％に対応するStokes数、
ρｐ：粒子密度（g／cm３）、
Ｕ：導入ノズル部における平均速度（cm／sec）
但し、Ｃc＝１．２、η＝１．８１×１０−４（dynDsec／cm２）、Stk８０＝０．２、ρp＝１．０（g／cm３）である。
また、導入ノズル部２３における平均速度Ｕ（cm／sec）は、式（４）で与えられる。
Ｕ＝４Φ／πＮ2                                                （４）
Φ：流量（ｌ／min）
よって、ｄ８０＝１．０×１０−４（cm）、Φ＝２０．０（ｌ／min）とすれば、式（３）及び式（４）より導入ノズル部２３の出口直径Ｎは式（５）で求まる。
Ｎ＝［｛４×Ｃｃ×ρp×（ｄ50）2×Φ｝／｛９×π×η×Stk50｝］1/3
＝０．２５（cm）＝２．５（mm)                                （５）
したがって、導入ノズル部２３の直径Ｎを０．２５（cm）、流量Φを２０．０（ｌ／min）とすることで、粒径１．０μmを超える粒子を捕集効率８０％で捕集することが可能である。
【００４０】
また、空気試料中の埃等が粒子捕集部２４に付着した場合は、粒子捕集部２４での流速を上げることで清掃することが可能であり、また分解清掃を行う場合でも、粒子捕集部２４は単純な平板構造であるから容易に行えるようになっている。
【００４１】
捕集・気化部５は、第２の機能（気化手段）として、ヒーター２５で粒子捕集部２４を加熱し、これにより粒子捕集部２４に堆積された微粒子を気化するようになっている。そして、上記分析用配管１０の開閉弁１３が連通状態である場合は、気化した微粒子ガスが、粒子捕集部２４の中央に形成された貫通孔２４ａ（ただし、穴径は導入ノズル部２３の出口直径Ｎより小さいものとする）及び導出管路２７を通り、分析装置７に導出されるようになっている（図４（ａ）中矢印３０で示す）。このとき、分析装置７のサンプリング流量が例えば０．１〜１．０（ｌ／min）の範囲にあり、吸引ポンプ１１の吸引流量を１０（ｌ／min）以上とする場合は、流量比が１０倍以上となる。これにより、捕集・気化部５がない場合と比較して、同一時間内では粒子濃度を１０倍以上に濃縮することができ、分析装置７における感度の向上が図れる。
【００４２】
ところで、ヒータ２５による粒子捕集部２４の加熱は、微粒子の蒸発温度まで急激に温度上昇させて短時間で微粒子を気化することが好ましい。これにより、加熱時間の短縮を図るとともに、微粒子のガス濃度を高めることが可能である。一方で、粒子捕集部２４で微粒子を捕集するときには、微粒子捕集部２４の温度を微粒子の蒸発温度以下に下げる必要があり、吸引ポンプ１１の駆動によって生じた空気流により微粒子捕集部２４を強制冷却する。このとき、図示のように、流路を狭くし流速を速めることで、微粒子捕集部２４の冷却効果を顕著とすることが可能である。また、効率よく冷却するために、微粒子捕集部２４の高温部分が流速の早い部分に接するようにすることが好ましい。また、加熱時間を短縮するために、微粒子捕集部２４を微粒子の蒸発温度近くまでの温度（微粒子が蒸発しない高めの温度）に維持するように、ヒータ２５を出力制御することが好ましい。すなわち例えば、微粒子の蒸発温度が２００℃であると特定できる場合には、微粒子を捕集するときの微粒子捕集部２４の温度を１５０℃程度に維持することで、加熱時間の短縮を図ることが可能である。
【００４３】
次に、本実施形態の動作を図５により説明する。この図５においては、検査対象物である荷物３１がベルトコンベア上３２で一方向（図５中右方向）に搬送される状態を表している。
【００４４】
例えば空港等において人または荷物等を検査対象物とし、その検査対象物表面に付着した微粒子が危険物であるかどうかを分析検査する場合、まず、作業者は分析用配管６の開閉弁１２を遮断状態、吸引用配管１０の開閉弁１３を連通状態にする。そして、作業者はカバー１５の開口部１４をベルトコンベア３２上の荷物３１に近接するように配置し、あるいはカバー１５の開口部１４を検査対象物表面２に沿うように移動させながら、運転スイッチ２０を操作して噴射ノズル１９からカバー１５の開口部１４に向けて、すなわち検査対象物表面２に向けて空気ジェットを噴射する。これにより、検査対象物表面２に付着していた微粒子が剥がれる。そして、微粒子を含む空気試料をカバー１５の吸引口１６から吸引用シリンダ１７及び吸引用配管４を介し吸引ポンプ１１で吸引し、捕集・気化部５に導入する。捕集・気化部５では、空気試料から所定の粒径以上の大きさをもつ微粒子を粒子捕集部２４で捕集する。
【００４５】
そして、作業者は分析用配管６の開閉弁１２を連通状態、吸引用配管１０の開閉弁１３を遮断状態にし、捕集・気化部５の粒子捕集部２４に堆積された微粒子をヒータ２５で加熱し気化する。気化した微粒子ガスは分析用配管６を介し分析装置７に導入され、この分析装置７で成分分析することで、微粒子が危険物であるかどうかを検査することが可能となる。
【００４６】
以上のように本実施形態においては、噴射ノズル１９から検査対象物表面２に向けて空気ジェットを噴射することにより検査対象物表面２に付着していた微粒子を剥がすので、例えば回転ブラシ等を検査対象物表面２に接触させて微粒子を剥がす場合とは異なり、回転ブラシ等への微粒子付着を防止することができる。これにより、回転ブラシ等に一旦付着した微粒子が剥がれて生じるような微粒子の採取遅れ（検出遅れ）を低減することができる。したがって、下流側の分析装置７における分析誤差を低減し、危険物検査作業における作業効率を向上させることができる。
【００４７】
また、回転ブラシ等を検査対象物表面２に接触させる場合は検査対象物に万一損傷が生じる可能性がないとは言えず、このような損傷を未然に防止できる効果もある。
【００４８】
また、上述した構造の採取部３は容易に小型化することができ、これによりシステム全体の小型化も容易であり、設置スペースの低減や設置移動が容易になる等の効果を得ることもできる。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、危険物微粒子採取装置１における採取部３及び捕集・気化部５の構成配置を例として表す概略図である。この図６（ａ）に示すように採取部３のみが移動可能な据付型の危険物微粒子採取装置１としてもよいし、また図６（ｂ）に示すような採取部３及び捕集・気化部５が一体構成された携帯型の危険物微粒子採取装置１としてもよい。
【００４９】
なお、上記一実施形態においては、圧縮機９で生成した圧縮空気を採取部３に供給する構成を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば圧縮機９に代えて、上記吸引ポンプ１１の排気を利用したり、またターボファン等を使用してもよい。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００５０】
また、上記一実施形態においては、噴射ノズル１９からの噴射等を操作可能な運転スイッチ２０を採取部３に設けた構成を例にとって説明したが、例えば、開閉弁１２，１３の連通・遮断状態を切換操作可能なスイッチ、捕集・気化部５のヒータ２５の加熱制御を操作可能なスイッチ等を採取部３に設けてもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、上記一実施形態の採取部３においては、吸引用シリンダ１７が開口部１４側とは反対側に傾斜するような構造を例にとって説明したが、これに限られず、例えば吸引用シリンダ１７が開口部１４の面方向に平行となるような構造としてもよい。また、このような場合には、作業者が把持可能な把持部（把持手段）を別途設けてもよい。このような変形例を図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す。
【００５２】
図７（ａ）に示す採取部３’は、カバー１５の開口部１４側とは反対側（図中上側）に、取手型の把持部３３が設けられている。また、図７（ｂ）に示す採取部３’’は、カバー１５の開口部１４側とは反対側（図中上側）に、斜め方向に延設した把持部３４が設けられている。これら変形例においても、上記同様の効果を得ることができる。
【００５３】
次に、本発明の危険物微粒子採取装置の他の実施形態を図８により説明する。本実施形態は、上記採取部３において、端部が回動可能に接続された導流板を設けた実施形態である。
【００５４】
図８は、本実施形態による危険物微粒子採取装置１を構成する採取部３の詳細構造を表す縦断面図である。なお、この図８において、上記実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５５】
本実施形態による採取部３では、上記カバー１５の開口部１４周囲の吸引口側（図８中右側）に、可動軸３５を介し端部が回動可能に接続された導流板３６が設けられている。これにより、カバー１５と検査対象物表面２との隙間を小さくし、検査対象物表面２の空気流を吸引口１６に導いて、噴射ノズル１９の空気ジェットによって検査対象物表面２から剥がれた微粒子を吸引口１６から効率よく吸引する（図８中矢印３７で示す）。なお、導流板３６の材質は、検査対象物表面２に損傷が生じないように、例えばゴム等の軟性素材が好ましい。
【００５６】
以上のように構成した本実施形態においても、上記一実施形態同様、検査対象物に付着した微粒子を効率よく剥がすとともに、下流側の分析装置７における分析誤差を低減し、危険物検査作業における作業効率を向上させることができる。
【００５７】
次に、本発明の危険物微粒子採取装置のさらに他の実施形態を図９により説明する。本実施形態は、上記採取部３において、微粒子を含む気体試料がカバー１５の外部に流出しないための気流を生成する補助気流生成手段を設けた実施形態である。
【００５８】
図９は、本実施形態による危険物微粒子採取装置１を構成する採取部３の詳細構造を表す縦断面図である。なお、この図９において、上記実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５９】
本実施形態による採取部３では、上記空気供給用配管８からの圧縮空気を一部導入する補助用シリンダ３８が上記吸引用シリンダ１７に設けられ、この補助用シリンダ３８の開口部１４側（図９中左下側）の略長方形状の供給口３９から圧縮空気（上記噴射ノズル１９からの空気ジェットの効果を減衰させない程度の圧縮空気）が流出する（図９中矢印４０で示す）。これにより、カバー１５と検査対象物表面２との隙間から外部への流出を防止し、噴射ノズル１９の空気ジェットによって検査対象物表面２から剥がれた微粒子を吸引口１６から効率よく吸引する（図９中矢印４１で示す）。
【００６０】
以上のように構成した本実施形態においても、上記実施形態同様、検査対象物に付着した微粒子を効率よく剥がすとともに、下流側の分析装置７における分析誤差を低減し、危険物検査作業における作業効率を向上させることができる。
【００６１】
なお、上記実施形態においては、カバー１５が略直方体形状である構造を例にとって説明したが、これに限られず、例えば略円筒形状等としてもよい。また、噴射ノズル１９は１つと限られず、複数設けてもよいことは言うまでもない。
【００６２】
また、上記実施形態においては、作業者が採取部３を持って配置する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば、ベルトコンベア３２上に設けたセンサ等により荷物３１の外形（言い換えれば、検査対象物表面２の位置）を測定し、これに基づいて採取部３を保持したアーム装置等を動作させて、カバー１５の開口部１４が検査対象物表面２に近接するような自動制御を行ってもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の危険物微粒子採取装置の一実施形態を構成する採取部の詳細構造を表す縦断面図である。
【図２】本発明の危険物微粒子採取装置の一実施形態の全体構成を関連する分析装置とともに表す概略図である。
【図３】本発明の危険物微粒子採取装置の一実施形態を構成する採取部の全体構造を表す上方斜視図及び下方斜視図である。
【図４】本発明の危険物微粒子採取装置の一実施形態を構成する捕集・気化部の詳細構造を表す縦断面図、及び断面Ａ−Ａにおける横断面図である。
【図５】本発明の危険物微粒子採取装置の一実施形態を用いた危険物検査作業を説明するための斜視図である。
【図６】本発明の危険物微粒子採取装置の一実施形態を構成する採取部及び捕集・気化部の構成配置を例として表す概略図である。
【図７】本発明の危険物微粒子採取装置の変形例を構成する採取部の詳細構造を表す縦断面図である。
【図８】本発明の危険物微粒子採取装置の他の実施形態を構成する採取部の詳細構造を表す縦断面図である。
【図９】本発明の危険物微粒子採取装置のさらに他の実施形態を構成する採取部の詳細構造を表す縦断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１    危険物微粒子採取装置
２    検査対象物表面
５    捕集・気化装置（捕集手段、気化手段）
９    圧縮機
１１  吸引ポンプ（吸引手段）
１４  開口部
１５  カバー（箱体）
１６  吸引口
１７  吸引用シリンダ
１９  噴射ノズル
２０  運転スイッチ
３３  把持部（把持手段）
３４  把持部（把持手段）
３６  導流板
３８  補助用シリンダ（補助気流生成手段）
【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８】
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【図９】
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