(57)【要約】  【課題】  浮遊微粒子を各々分離した状態で簡便且つ迅速に分級して捕集することができる浮遊微粒子捕集用フィルタ及びそれを用いた浮遊微粒子捕集方法、浮遊微粒子分析方法、並びに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捕集用フィルタ１は、厚みが０．１μｍ〜２０μｍの多孔膜からなり、孔部２の孔径が２０μｍ以下、好ましくは０．１μｍ〜１０μｍで、多孔膜の開孔率が４５％〜７５％である構成を有する。本発明の浮遊微粒子捕集方法は、浮遊微粒子捕集用フィルタ１を風路にセットするセット工程と、風路に気体を吸引する吸引工程と、を備えた構成を有する。本発明の浮遊微粒子分析方法は、微粒子捕集工程と撮像工程と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は、筐体と浮遊微粒子捕集用フィルタとフィルタ送り部とを備えた構成を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
疎水性有機溶媒に溶解する高分子化合物により形成された多数の孔部を有する厚みが０．１μｍ〜２０μｍの多孔膜からなり、前記孔部の孔径が２０μｍ以下、好ましくは０．１μｍ〜１０μｍで、前記多孔膜の開孔率が４５％〜７５％であることを特徴とする浮遊微粒子捕集用フィルタ。
【請求項２】
前記孔部が上下に開口部を有する球形又は多角形の空洞部からなり、前記多孔膜が、前記球形又は多角形の空洞部が最密構造で充填された形状に形成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捕集用フィルタ。
【請求項３】
前記多孔膜を厚み方向から上下に切断分離して形成された分離多孔膜からなることを特徴とする請求項２に記載の浮遊微粒子捕集用フィルタ。
【請求項４】
前記孔部の少なくとも内周部が正又は負の極性を有することを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の浮遊微粒子捕集用フィルタ。
【請求項５】
前記孔部の孔径の異なる前記多孔膜又は前記分離多孔膜が２乃至複数重ね合わされて形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の浮遊微粒子捕集用フィルタ。
【請求項６】
前記孔部の孔径が同一の前記多孔膜又は前記分離多孔膜が前記孔部の中心をずらして２乃至複数重ね合わされて形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の浮遊微粒子捕集用フィルタ。
【請求項７】
請求項１乃至６の内いずれか１項に記載の浮遊微粒子捕集用フィルタを風路にセットするセット工程と、浮遊微粒子を含む気体を前記風路に吸引する吸引工程と、を備えていることを特徴とする浮遊微粒子捕集方法。
【請求項８】
請求項１乃至６の内いずれか１項に記載の浮遊微粒子捕集用フィルタの所定領域に浮遊微粒子を含む気体を通過させ前記浮遊微粒子を分級して捕集する微粒子捕集工程と、
前記浮遊微粒子が捕集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９】
前記浮遊微粒子捕集用フィルタの前記浮遊微粒子が捕集された前記所定領域を転写用シートの接着面に重ね合わせ捕集した前記浮遊微粒子を前記接着面に転写する転写工程を備えていることを特徴とする請求項８に記載の浮遊微粒子分析方法。
【請求項１０】
開口部を有する筐体と、
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た請求項１乃至６の内いずれか１項に記載の浮遊微粒子捕集用フィルタと、
前記筐体内部に対向して各々回動自在に配設され前記浮遊微粒子捕集用フィルタの両端部が各々巻着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浮遊微粒子捕集用フィルタの新しい所定領域を送り出すフィルタ送り部と、
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１１】
前記浮遊微粒子捕集用フィルタの前記開口部に露出した所定領域を撮像する撮像装置を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の浮遊微粒子捕集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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捕集用フィルタ及びそれを用いた浮遊微粒子捕集方法、浮遊微粒子分析方法、並びに浮遊微粒子捕集装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。しかしながら、平均値測定では大気汚染の原因を正確に把握するのは不十分であり、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により分析する方法が用いられている。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】
また、特願２００３−９７１４５号には「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の所定領域を浮遊微粒子を含む気体中に所定時間暴露させて浮遊微粒子を捕集し、その所定領域を撮像し、撮像画像を画像処理して浮遊微粒子の形状、大きさ、性質、又は浮遊微粒子間の相対的な位置又は距離を測定する浮遊微粒子分析方法、及びそれに用いられる微粒子捕集装置」が記載されている。なお、特願２００３−９７１４５号に記載された微粒子分析方法において用いられる微粒子捕集体としては、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリエチレン等の合成樹脂性のフィルムや、ガラス繊維フィルタや石英繊維フィルタ、フッ素樹脂フィルタ等のフィルタを用いることが記載されている。
【特許文献１】特開平１０−２８８６０２号公報
【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、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。
（４）特開２００３−９７１４５号に記載の微粒子捕集体では、ガラス繊維フィルタや石英繊維フィルタ、フッ素樹脂フィルタ等のフィルタを用いた場合であっても、捕集する浮遊微粒子を正確に分級して捕集することができ難いという課題を有していた。これは、フィルタ繊維の隙間に微粒子が入り込むため、捕集したままの状態で撮像して画像解析する際にフィルタ繊維と分離して解析することが困難であること、繊維の狭い隙間で微粒子の凝集が促進されるため解析時に微粒子同士の分離解析が困難になることによる。
【０００５】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、浮遊微粒子を各々分離した状態で簡便且つ迅速に分級して捕集することができる浮遊微粒子捕集用フィルタを提供することを目的とする。
また、本発明は上記従来の課題を解決するもので、浮遊微粒子を各々分離した状態で簡便且つ迅速に分級して捕集することができる浮遊微粒子捕集方法を提供することを目的とする。
さらに、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分級して捕集することができ、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分析方法を提供することを目的とする。
また、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分級して捕集することができると共に浮遊微粒子の捕集を連続し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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明の浮遊微粒子捕集用フィルタ及びそれを用いた浮遊微粒子捕集方法、浮遊微粒子分析方法、並びに浮遊微粒子捕集装置は、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載の浮遊微粒子捕集用フィルタは、疎水性有機溶媒に溶解する高分子化合物により形成された多数の孔部を有する厚みが０．１μｍ〜２０μｍの多孔膜からなり、前記孔部の孔径が２０μｍ以下、好ましくは０．１μｍ〜１０μｍで、前記多孔膜の開孔率が４５％〜７５％である構成を有している。
【０００７】
この構成により、以下のような作用を有する。
（１）浮遊微粒子捕集用フィルタが多数の孔部を有する多孔膜からなるので、各々の孔部で浮遊微粒子を個別に捕捉し、各々分離した状態で捕集することができる。
（２）孔部の孔径が２０μｍ以下、好ましくは０．１μｍ〜１０μｍに形成されているので、大気等の気体中に浮遊する海塩粒子や黄砂、金属系酸化物、硫黄酸化物、花粉、塵埃、バクテリア等の浮遊微粒子を正確に分級して捕集することができる。特に、捕集対象となる浮遊微粒子の粒径分布は７μｍ付近及び０．５μｍ付近にピークがあるため、浮遊微粒子の捕集に好適に用いることができる。
（３）多孔膜の開孔率が４５％〜７５％となるように形成されているので、浮遊微粒子を含む大気等の気体を通過させながら浮遊微粒子を正確に分級して捕集することができ、孔径より小さい粒径の浮遊微粒子が引っ掛かったり目詰まりが生じたりし難い。
（４）孔部の孔径を２０μｍ以下、好ましくは０．１μｍ〜１０μｍの範囲内で適宜設定することにより、種々の浮遊微粒子をその粒径毎に分級して捕集することができる。
（５）多孔膜に規則的に整列して形成された孔部に浮遊微粒子を捕捉するため、浮遊微粒子を補足した孔部の検知が容易であり、例えば、塞がれた孔部をカウントすることで微粒子の個数のカウントが迅速にできる。また、捕捉した浮遊微粒子の位置が孔部の位置と一致するため正確に検知でき、詳細解析時のプローブの位置決めも容易になる。
【０００８】
ここで、疎水性有機溶媒としては、ベンゼンやトルエン、ｐ−キシレン等の芳香族炭化水素、モノクロロベンゼンやｏ−ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素、クロロホルムや四塩化炭素、塩化メチレン、トリクロロエチレン、パークロロエチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素、ペンタンやヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素等が用いられる。
高分子化合物としては、ポリスチレンやポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等の汎用性高分子や、ポリスルホンやポリカーボネートなどのエンジニアリングプラスチック、ポリイオンコンプレックスや熱可塑性エラストマー（例えば、１，４−ブタジエンポリマー等）、ポリ乳酸、ポリヒドロキシ酪酸、グリコール酸−乳酸共重合体等の生分解性高分子、耐熱性及び耐薬品性を有するポリイミド等が用いられる。高分子化合物としては上述した疎水性有機溶媒に溶解するものであれば種々のものを用いることができる。
多孔膜の作成方法としては、上述したような高分子化合物を疎水性有機溶媒に溶解した溶液を基板上に流延し、高湿度空気を吹き付け、疎水性有機溶媒を蒸発させる方法が用いられる。なお、高分子化合物と共に両親媒性高分子化合物を疎水性有機溶媒に溶解してもよい。高分子化合物と両親媒性高分子化合物との混合比としては重量比で例えば５：１〜２０：１が用いられる。両親媒性高分子化合物としては、両親媒性ポリアクリルアミド等が用いられる。
多孔膜の厚さとしては０．１μｍ〜２０μｍに形成される。
孔部の孔径としては２０μｍ以下、好ましくは０．１μｍ〜１０μｍが用いられる。孔部の孔径が１０μｍより大きくなるにつれ、粒径の大きな浮遊微粒子しか捕集できなくなり、捕集できる浮遊微粒子が限定され、孔径が２０μｍより大きくなるとその傾向が著しくなるため好ましくない。
多孔膜の開孔率としては４５％〜７５％が用いられる。多孔膜の開孔率が４５％より小さくなるにつれ孔径より小さい粒径の浮遊微粒子が引っ掛かったり目詰まりが生じたりするため好ましくない。多孔膜の開孔率が７５％より大きくなるにつれフィルタとしての強度及び耐久性に欠けるため好ましくない。
なお、ガラス繊維フィルタや石英繊維フィルタ等をバックアップフィルタとし、その上面に１乃至複数の多孔膜を貼着して浮遊微粒子捕集用フィルタを形成することもできる。ガラス繊維フィルタや石英繊維フィルタと多孔膜、或いは多孔膜同士を貼着する方法としては、熱圧着、融着、接着剤による接着等が用いられる。
【０００９】
また、多孔膜又は分離多孔膜は帯状に形成されることが好ましい。これにより、帯状の多孔膜又は分離多孔膜を例えば一対に支持軸に両端部を巻着し、支持軸を回動させて所定領域を送り出すことができ、浮遊微粒子を含んだ気体に開口した開口部に新しい領域を順次送り出して連続して浮遊微粒子を捕集することができ、浮遊微粒子の時間的な変動が把握できる。帯状に形成する方法としては、多孔膜を作成する際に、ベルト状の基板を用い、高分子化合物を疎水性有機溶媒に溶解した溶液を流延した基板を送りながら、続く工程で高湿度空気を吹き付け疎水性有機溶媒を蒸発させる連続プロセスを利用することで、帯状の浮遊微粒子捕集用フィルタを得ることができる。或いは、帯状のガラス繊維フィルタ等からなる支持フィルタに矩形もしくは円形の多孔膜を等間隔に接着することで、帯状の浮遊微粒子捕集用フィルタを得ることができる。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の浮遊微粒子捕集用フィルタは、請求項１に記載の発明において、前記孔部が上下に開口部を有する球形又は多角形の空洞部からなり、前記多孔膜が、前記球形又は多角形の空洞部が最密構造で充填された形状に形成された構成を有している。
【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）高分子化合物を疎水性有機溶媒に溶解した溶液を基板上に流延し、高湿度空気を吹き付け、疎水性有機溶媒を蒸発させることにより形成することができる。
（２）孔部が上下に開口部を有する球形又は多角形の空洞部からなり、多孔膜が空洞部が最密構造で充填された形状に形成されているので、多孔膜がその厚さ方向の中間部で切断し易く、上下に容易に切断分離することができる。
【００１２】
ここで、疎水性有機溶媒の種類を適宜選択したり、多孔膜を成膜した後、延伸させたりすることにより、孔部の形状を球形だけでなく多角形や太鼓状、樽状等の形状に形成することができる。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の浮遊微粒子捕集用フィルタは、請求項２に記載の発明において、前記多孔膜を厚み方向から上下に切断分離して形成された分離多孔膜からなる構成を有している。
【００１４】
この構成により、請求項２の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）多孔膜を上下に切断分離して形成された分離多孔膜からなるので、厚さを薄くすることができ、重ね合わせて用いても厚肉にならず複数重ね合わせて用いることができる。孔部の孔径の異なる分離多孔膜を２乃至複数重ね合わせることにより多段階の分級ができ、孔部の孔径が同一の分離多孔膜を各々の孔部の中心をずらして２乃至複数重ね合わることにより、孔部の孔径より小さい粒径の浮遊微粒子を捕捉できる。
【００１５】
本発明の請求項４に記載の浮遊微粒子捕集用フィルタは、請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の発明であって、前記孔部の少なくとも内周部が正又は負の極性を有する構成を有している。
【００１６】
この構成により、請求項１乃至３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）孔部の少なくとも内周部が正又は負の極性を有するので、孔径より大きい粒径の浮遊微粒子を異なる極性に極性化させて、或いは浮遊微粒子が分極して、孔部に吸着し易くしたり、孔径より小さい粒径の浮遊微粒子を同極性に極性化させて孔部の周囲に引っ掛かり難くしたりでき、分級精度を向上できる。
【００１７】
ここで、孔部の内周部を含む多孔膜の表面に正又は負の極性を付与する方法としては、浮遊微粒子捕集用フィルタが溶解しない溶媒にカチオン高分子或いはアニオン高分子を溶解し、その溶液に浮遊微粒子捕集用フィルタ１を浸漬してディップコーティングする方法や、多孔膜の素材となる高分子化合物として極性基を有する高分子化合物を用いる方法等が用いられる。なお、前者においてカチオン高分子やアニオン高分子を適宜選択することにより、極性を付与するだけでなく、親水性や疎水性を付与することもできる。
【００１８】
本発明の請求項５に記載の浮遊微粒子捕集用フィルタは、請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の発明であって、前記孔部の孔径の異なる前記多孔膜又は前記分離多孔膜が２乃至複数重ね合わされて形成された構成を有している。
【００１９】
この構成により、請求項１乃至４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）孔部の孔径の異なる多孔膜又は分離多孔膜を２乃至複数重ね合わせ、上段の多孔膜又は分離多孔膜として孔部の孔径が例えば１０μｍのもの用い、下段の多孔膜又は分離多孔膜として孔部の孔径が上段より小さい例えば４μｍのものを用いることにより、上段の多孔膜で粒径が１０μｍ以上の浮遊微粒子を分級して捕集し、下段の多孔膜で粒径が４μｍ以上の浮遊微粒子を分級して捕集でき、多段階の分級ができ、粒径分布を測定することができる。
【００２０】
本発明の請求項６に記載の浮遊微粒子捕集用フィルタは、請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の発明であって、前記孔部の孔径が同一の前記多孔膜又は前記分離多孔膜が前記孔部の中心をずらして２乃至複数重ね合わされて形成された構成を有している。
【００２１】
この構成により、請求項１乃至４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）孔部の孔径が同一の多孔膜又は分離多孔膜を各々の孔部の中心をずらして２乃至複数重ね合わることにより、孔部の孔径より小さい粒径の浮遊微粒子を捕捉でき、中心をずらす程度を適宜可変することにより、種々の粒径の浮遊微粒子を分級捕集できる。
【００２２】
本発明の請求項７に記載の浮遊微粒子捕集方法は、請求項１乃至６の内いずれか１項に記載の浮遊微粒子捕集用フィルタを風路にセットするセット工程と、浮遊微粒子を含む気体を前記風路に吸引する吸引工程と、を備えた構成を有している。
【００２３】
この構成により、以下のような作用を有する。
（１）セット工程において風路にセットした浮遊微粒子捕集用フィルタに吸引工程において浮遊微粒子を含む気体を通過させることで、浮遊微粒子をフィルタの孔部に各々分離した状態で簡便且つ迅速に分級して捕集することができる。
【００２４】
ここで、吸引工程おける吸引手段としては風路の下流に配設されたマイクロポンプや吸引ポンプ等が用いられる。なお、吸引手段による単位時間あたりの大気の吸引流量及び吸引時間を適宜設定することにより、吸引した気体量すなわちフィルタを通過した気体量を算出でき、この気体量と捕集された浮遊微粒子の個数や種類から捕集場所における大気汚染の程度や大気汚染物質等を測定することができる。
【００２５】
本発明の請求項８に記載の浮遊微粒子分析方法は、請求項１乃至６の内いずれか１項に記載の浮遊微粒子捕集用フィルタの所定領域に浮遊微粒子を含む気体を通過させ前記浮遊微粒子を分級して捕集する微粒子捕集工程と、前記浮遊微粒子が捕集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。
【００２６】
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、浮遊微粒子を浮遊微粒子捕集用フィルタの孔部に各々分離した状態で簡便且つ迅速に分級して捕集することができる。
（２）撮像工程において浮遊微粒子捕集用フィルタの浮遊微粒子が捕集された領域を撮像装置により撮像することにより、その微粒子像を撮像することができる。
（３）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ことができる。
（４）更に、微粒子捕集工程、撮像画像を順次繰り返して行い、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等を求めることができる。
【００２７】
ここで、微粒子捕集工程の後に、浮遊微粒子捕集用フィルタの浮遊微粒子を捕集した領域を移動させ風路から外し、付着物のない新たな領域を風路に移動させるフィルタ送り工程を備えてもよい。これにより、浮遊微粒子をある領域に捕集した後、フィルタを送り出して新たに浮遊微粒子の捕集を行うことができ、連続して捕集を行うことができる。
なお、微粒子捕集工程において浮遊微粒子捕集用フィルタの所定領域に浮遊微粒子を捕集し、フィルタ送り工程においてその領域を送り出した後、撮像工程においてその領域を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フィルタ送り工程において浮遊微粒子捕集用フィルタ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領域をまとめて撮像するようにしてもよい。
【００２８】
本発明の請求項９に記載の浮遊微粒子分析方法は、請求項８に記載の発明において、前記浮遊微粒子捕集用フィルタの前記浮遊微粒子が捕集された前記所定領域を転写用シートの接着面に重ね合わせ捕集した前記浮遊微粒子を前記接着面に転写する転写工程を備えた構成を有している。
【００２９】
この構成により、請求項８の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）捕集した浮遊微粒子が転写された転写用シートに発色反応試薬又は発光反応試薬を塗布することにより、浮遊微粒子をそ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させ、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したりすることができる。
【００３０】
ここで、転写用シートとしては、合成樹脂製のフィルム等が用いられる。
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、浮遊微粒子が転写された転写用シートに紫外光やＸ線等を照射して撮像装置等により撮像して測定することが好ましい。
【００３１】
本発明の請求項１０に記載の浮遊微粒子捕集装置は、開口部を有する筐体と、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た請求項１乃至６の内いずれか１項に記載の浮遊微粒子捕集用フィルタと、前記筐体内部に対向して各々回動自在に配設され前記浮遊微粒子捕集用フィルタの両端部が各々巻着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浮遊微粒子捕集用フィルタの新しい所定領域を送り出すフィルタ送り部と、を備えた構成を有している。
【００３２】
この構成により、以下のような作用を有する。
（１）浮遊微粒子捕集用フィルタの開口部から露出した所定領域において、浮遊微粒子を孔部に各々分離した状態で簡便且つ迅速に分級して捕集することができる。
（２）フィルタ送り部により浮遊微粒子捕集用フィルタの浮遊微粒子を捕集した領域を移動させ開口部から外し、付着物のない新たな領域を開口部に移動させ露出させることができ、新たに浮遊微粒子の捕集を行うことができ、連続して捕集を行うことができる。
（３）浮遊微粒子を連続して捕集す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簡便且つ迅速に捕集することができる。また、連続捕集後に、捕集した浮遊微粒子を時系列的に詳細分析することにより、浮遊微粒子の時間空間分布を正確に把握することができる。
【００３３】
ここで、フィルタ送り部は、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浮遊微粒子捕集用フィルタ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、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。
【００３４】
本発明の請求項１１に記載の浮遊微粒子捕集装置は、請求項１０に記載の発明であって、前記浮遊微粒子捕集用フィルタの前記開口部に露出した所定領域を撮像する撮像装置を備えた構成を有している。
【００３５】
この構成により、請求項１０の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）浮遊微粒子捕集用フィルタの浮遊微粒子が捕集された領域を撮像装置により撮像することにより、その微粒子像を撮像することができ、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ことができる。これにより、浮遊微粒子の形状、大きさ、性質、分布が即時に把握でき、大気環境モニター用センサーとして使用することができる。
【００３６】
撮像装置としてはＣＣＤカメラ等が用いられる。なお、捕集される浮遊微粒子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。走査型電子顕微鏡を用いて電子像を撮像することもできる。
【発明の効果】
【００３７】
以上説明したように本発明の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よれば、以下のような有利な効果が得られる。
【００３８】
請求項１に記載の発明によれば、
（１）浮遊微粒子捕集用フィルタが多数の孔部を有する多孔膜からなるので、各々の孔部で浮遊微粒子を個別に捕捉し、各々分離した状態で捕集することができ、浮遊微粒子が他の浮遊微粒子等と反応して異なる化合物に変化することがなく、精度の高い分析ができるる浮遊微粒子捕集用フィルタを提供することができる。
（２）孔部の孔径が２０μｍ以下、好ましくは０．１μｍ〜１０μｍに形成されているので、大気等の気体中に浮遊する海塩粒子や黄砂、金属系酸化物、硫黄酸化物、花粉、塵埃、バクテリア等の浮遊微粒子を正確に分級して捕集することができる分級性能に優れた浮遊微粒子捕集用フィルタを提供することができる。
（３）多孔膜の開孔率が４５％〜７５％となるように形成されているので、浮遊微粒子を含む大気等の気体を通過させながら浮遊微粒子を正確に分級して捕集することができ、孔径より小さい粒径の浮遊微粒子が引っ掛かったり目詰まりが生じたりし難い浮遊微粒子捕集用フィルタを提供することができる。
（４）孔部の孔径を２０μｍ以下、好ましくは０．１μｍ〜１０μｍの範囲内で適宜設定することにより、種々の浮遊微粒子をその粒径毎に分級して捕集することができる浮遊微粒子捕集用フィルタを提供することができる。
（５）多孔膜に規則的に整列して形成された孔部に浮遊微粒子を捕捉するため、浮遊微粒子を補足した孔部の検知が容易であり、例えば、塞がれた孔部をカウントすることで微粒子の個数のカウントが迅速にできる。また、捕捉した浮遊微粒子の位置が孔部の位置と一致するため正確に検知でき、詳細解析時のプローブの位置決めも容易にできる浮遊微粒子捕集用フィルタを提供することができる。
【００３９】
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）孔部が上下に開口部を有する球形又は多角形の空洞部からなり、多孔膜が空洞部が最密構造で充填された形状に形成されているので、多孔膜がその厚さ方向の中間部で切断し易く、上下に容易に切断分離することができる浮遊微粒子捕集用フィルタを提供することができる。
【００４０】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効果に加え、
（１）多孔膜を上下に切断分離して形成された分離多孔膜からなるので、厚さを薄くすることができ、重ね合わせて用いても厚肉にならず複数重ね合わせて用いることができる浮遊微粒子捕集用フィルタを提供することができる。
【００４１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１項の効果に加え、
（１）孔部の少なくとも内周部が正又は負の極性を有するので、孔径より大きい粒径の浮遊微粒子を異なる極性に極性化させて、或いは浮遊微粒子が分極して、孔部に吸着し易くしたり、孔径より小さい粒径の浮遊微粒子を同極性に極性化させて孔部の周囲に引っ掛かり難くしたりでき、分級精度を向上できる浮遊微粒子捕集用フィルタを提供することができる。
【００４２】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の内いずれか１項の効果に加え、
（１）孔部の孔径の異なる多孔膜又は分離多孔膜を２乃至複数重ね合わせ、上段の多孔膜又は分離多孔膜として孔部の孔径が例えば１０μｍのもの用い、下段の多孔膜又は分離多孔膜として孔部の孔径が上段より小さい例えば４μｍのものを用いることにより、上段の多孔膜で粒径が１０μｍ以上の浮遊微粒子を分級して捕集し、下段の多孔膜で粒径が４μｍ以上の浮遊微粒子を分級して捕集でき、多段階の分級ができる分級性能に優れた浮遊微粒子捕集用フィルタを提供することができる。
【００４３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至４の内いずれか１項の効果に加え、
（１）孔部の孔径が同一の多孔膜又は分離多孔膜を各々の孔部の中心をずらして２乃至複数重ね合わることにより、孔部の孔径より小さい粒径の浮遊微粒子を捕捉でき、中心をずらす程度を適宜可変することにより、種々の粒径の浮遊微粒子を分級捕集できる分級性能に優れた浮遊微粒子捕集用フィルタを提供することができる。
【００４４】
請求項７に記載の発明によれば、
（１）セット工程において風路にセットした浮遊微粒子捕集用フィルタに吸引工程において浮遊微粒子を含む気体を通過させることで、浮遊微粒子をフィルタの孔部に各々分離した状態で簡便且つ迅速に分級して捕集することができる浮遊微粒子捕集方法を提供することができる。
【００４５】
請求項８に記載の発明によれば、
（１）微粒子捕集工程において、浮遊微粒子を浮遊微粒子捕集用フィルタの孔部に各々分離した状態で簡便且つ迅速に分級して捕集、撮像工程において浮遊微粒子捕集用フィルタの浮遊微粒子が捕集された領域を撮像装置により撮像することにより、その微粒子像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ことができるので、従来のように捕集した浮遊微粒子を溶媒中等に分散させる工程が不要で省力性に優れると共に、浮遊微粒子が他の浮遊微粒子等と反応して異なる化合物に変化することがなく、精度の高い分析ができる浮遊微粒子分析方法を提供することができる。
【００４６】
請求項９に記載の発明によれば、請求項８の効果に加え、
（１）捕集した浮遊微粒子が転写された転写用シートに発色反応試薬又は発光反応試薬を塗布することにより、浮遊微粒子をそ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させ、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したり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。
【００４７】
請求項１０に記載の発明によれば、
（１）浮遊微粒子捕集用フィルタの開口部から露出した所定領域において、浮遊微粒子を孔部に各々分離した状態で簡便且つ迅速に分級して捕集することができ、フィルタ送り部により浮遊微粒子捕集用フィルタの浮遊微粒子を捕集した領域を移動させ開口部から外し、付着物のない新たな領域を開口部に移動させ露出させることができ、新たに浮遊微粒子の捕集を行うことができ、連続して捕集を行うことができ、浮遊微粒子を連続して捕集す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簡便且つ迅速に捕集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。
（２）連続捕集後に、捕集した浮遊微粒子を時系列的に詳細分析することにより、浮遊微粒子の時間空間分布を正確に把握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。
【００４８】
請求項１１に記載の発明によれば、請求項１０の効果に加え、
（１）浮遊微粒子捕集用フィルタの浮遊微粒子が捕集された領域を撮像装置により撮像することにより、その微粒子像を撮像することができ、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ことができ、測定された性質等から捕集された浮遊微粒子を特定できる浮遊微粒子捕集装置を提供することができる。
（２）浮遊微粒子の形状、大きさ、性質、分布が即時に把握でき、大気環境モニター用センサーとして使用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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、本発明の一実施の形態について、図を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本実施の形態１における浮遊微粒子捕集用フィルタの平面図であり、図２は本実施の形態１における浮遊微粒子捕集用フィルタの一部破断要部斜視図であり、図３（ａ）は本実施の形態１における浮遊微粒子捕集用フィルタの切断分離を説明する要部斜視図であり、図３（ｂ）は上下に切断分離した浮遊微粒子捕集用フィルタの要部斜視図である。
図中、１は帯状に形成された多孔膜からなる浮遊微粒子捕集用フィルタ、２は浮遊微粒子捕集用フィルタ１の全面に渡って形成された孔部、３は浮遊微粒子捕集用フィルタ１を上下に切断分離する切断線、４ａ，４ｂは上下に切断分離されて形成された浮遊微粒子捕集用フィルタ、Ｘは浮遊微粒子である。
ここで、図２に示すように、孔部２は上下に円形の開口部を有する太鼓状や樽状の空洞部からなる。また、浮遊微粒子捕集用フィルタ１には全面に渡って孔部２が最密に形成されている。すなわち、浮遊微粒子捕集用フィルタ１の上面や下面においては孔部２同士は接していないが、浮遊微粒子捕集用フィルタ１の厚さ方向の中間部においては、孔部２同士は略接するように形成されている。
なお、浮遊微粒子捕集用フィルタ１の下面にガラス繊維フィルタや石英繊維フィルタ等をバックアップフィルタとして貼着してすることもでき、フィルタの強度を高めることができる。
【００５０】
以上のように構成された本実施の形態１における浮遊微粒子捕集用フィルタ１について、以下その作成方法の一例を説明する。
疎水性有機溶媒に可溶の高分子化合物と両親媒性高分子化合物を所定の割合で混合した疎水性有機溶媒溶液（ポリマー濃度としては０．１〜２ｗｔ％）を、ガラス基板やセラミックス基板等の基板上に流延（キャスト）し、高湿度空気を吹き付け、疎水性有機溶媒を蒸発させる。ここで、疎水性有機溶媒は蒸発する際に流延された疎水性有機溶媒溶液の潜熱を奪うため、溶液表面の温度が下がり、微小な水の液滴が溶液表面に凝集し付着する。この水の液滴は溶液表面に最密に整列された状態で付着し、流延された溶液中に上下に貫通した空洞部を形成する。疎水性有機溶媒が全て蒸発し高分子化合物が固化した後、水の液滴を蒸発させることにより、液滴が付着していた部分に孔部２が形成される。このようにして、厚みが０．１μｍ〜２０μｍ、孔部２の孔径が０．１μｍ〜１０μｍ、開孔率が４５％〜７５％の浮遊微粒子捕集用フィルタ１が作成される。
ここで、疎水性有機溶媒としては、ベンゼンやトルエン、ｐ−キシレン等の芳香族炭化水素、モノクロロベンゼンやｏ−ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素、クロロホルムや四塩化炭素、塩化メチレン、トリクロロエチレン、パークロロエチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素、ペンタンやヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素等が用いられる。
疎水性有機溶媒に可溶の高分子化合物としてはポリスチレンやポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等の汎用性高分子や、ポリスルホンやポリカーボネートなどのエンジニアリングプラスチック、ポリイオンコンプレックスや熱可塑性エラストマー（例えば、１，４−ブタジエンポリマー等）、ポリ乳酸、ポリヒドロキシ酪酸、グリコール酸−乳酸共重合体、ポリ−ε−カプロラクトン等の生分解性高分子、耐熱性及び耐薬品性を有するポリイミド等が用いられる。
両親媒性高分子化合物としては、両親媒性ポリアクリルアミド等が用いられる。高分子化合物と両親媒性高分子化合物との混合比としては重量比で例えば５：１〜２０：１が用いられる。
また、高湿度空気の相対湿度としては、３０％〜８０％が用いられる。なお、溶液表面に空気中の水分を結露させることができる湿度であればよく、空気に限らず窒素やアルゴン等の不活性ガスを用いてもよい。また、高湿度空気を吹き付ける際の雰囲気温度としては、疎水性有機溶媒が蒸発する温度であればよく、５〜８０℃が用いられる。
孔部２の孔径は、高分子化合物の疎水性有機溶媒溶液の濃度、基板上に流延する溶液の量、疎水性有機溶媒の種類、吹き付ける高湿度空気の相対湿度、温度、流量を変更することにより、２０μｍ以下、好ましくは０．１μｍ〜１０μｍの範囲内で適宜設定することができる。例えば、高湿度空気の相対湿度を高くすることにより、溶液表面に結露した液滴が成長し易くなるため、孔部２の孔径を大きくすることができる。
なお、孔部２の内周部を含む浮遊微粒子捕集用フィルタ１の表面に正又は負の極性を付与することもできる。この場合、浮遊微粒子捕集用フィルタ１が溶解しない溶媒にカチオン高分子或いはアニオン高分子を溶解し、その溶液に浮遊微粒子捕集用フィルタ１を浸漬してディップコーティングすることにより、表面に正又は負の極性を付与することができる。これにより、孔径より大きい粒径の浮遊微粒子Ｘを異なる極性に極性化させて孔部２に吸着し易くしたり、孔径より小さい粒径の浮遊微粒子Ｘを同極性に極性化させて孔部２の周囲に引っ掛かり難くしたりでき、分級精度を向上できる。なお、カチオン高分子としては、ポリ（Ｌ−リジン）等が用いられ、アニオン高分子としてはポリスルホン酸ナトリウム等が用いられる。本実施の形態１においては、ポリ（Ｌ−リジン）の５０ｍｇ／Ｌの水溶液に浮遊微粒子捕集用フィルタ１を１０分間浸漬し、引き上げた後、２回洗浄を行って、表面に極性を付与した浮遊微粒子捕集用フィルタ１を作成した。
【００５１】
また、図３（ａ）に示すように、作成した浮遊微粒子捕集用フィルタ１を厚さ方向の中間部の切断線３で切断分離し、図３（ｂ）に示すように、多孔膜を上下に切断分離した分離多孔膜からなる浮遊微粒子捕集用フィルタ４ａ，４ｂとすることもできる。なお、浮遊微粒子捕集用フィルタ１の厚さ方向の中間部においては、隣接する孔部２は略接しているため、隣接する孔部２の間の高分子化合物の厚さは極めて薄く容易に切断できる。これにより、厚さの薄い浮遊微粒子捕集用フィルタ４ａ，４ｂを得ることができる。
【００５２】
次に、浮遊微粒子捕集用フィルタ１或いは浮遊微粒子捕集用フィルタ４ａ，４ｂを用いた浮遊微粒子捕集方法について説明する。
まず、上部が浮遊微粒子Ｘを含む気体に開放された風路に浮遊微粒子捕集用フィルタ１をセットする（セット工程）。ここで、浮遊微粒子捕集用フィルタ１は風路の例えば開口部を覆うように配設される。次に、風路の下部に配設された吸引ポンプにより浮遊微粒子Ｘを含む気体を風路に吸引し浮遊微粒子捕集用フィルタ１に気体を通過させる（吸引工程）。これにより、浮遊微粒子捕集用フィルタ１の孔部２の孔径より大きい粒径の浮遊微粒子Ｘは各々の孔部２に個別に分離捕捉される。孔部２の孔径より小さい粒径の浮遊微粒子Ｘは孔部２を通過して吸引ポンプから外気に排出される。なお、本実施の形態１においては、浮遊微粒子捕集用フィルタ１の風路における露出部分は直径１６ｍｍの円形とし、吸引ポンプによる吸引流量としては１００Ｌ／ｈ〜１０００Ｌ／ｈ程度を用いた。吸引時間は気体中の浮遊微粒子Ｘの個数によって適宜設定することが好ましい。例えば、浮遊微粒子Ｘが多いすなわち大気汚染の程度が大きい工場敷地内等で捕集する場合は、吸引時間を短く設定して、浮遊微粒子捕集用フィルタ１の１つの孔部２に２以上の浮遊微粒子Ｘが捕捉されたり、目詰まりが発生したりしないようにすることが好ましい。
【００５３】
以上のように本実施の形態１における浮遊微粒子捕集用フィルタ１及び浮遊微粒子捕集方法は構成されているので、以下のような作用を有する。
（１）浮遊微粒子捕集用フィルタ１が多数の孔部２を有する多孔膜からなるので、各々の孔部で浮遊微粒子Ｘを個別に捕捉し、各々分離した状態で捕集することができる。
（２）孔部２の孔径が２μｍ〜２０μｍ、好ましくは４μｍ〜１０μｍに形成されているので、大気等の気体中に浮遊する海塩粒子や黄砂、金属系酸化物、硫黄酸化物、花粉、塵埃、バクテリア等の浮遊微粒子を正確に分級して捕集することができる。
（３）浮遊微粒子捕集用フィルタ１は、開孔率が４５％〜６５％となるように形成されているので、浮遊微粒子Ｘを含む大気等の気体を通過させながら浮遊微粒子Ｘを正確に分級して捕集することができ、孔径より小さい粒径の浮遊微粒子Ｘが引っ掛かったり目詰まりが生じたりし難い。
（４）孔部２の孔径を２μｍ〜２０μｍ、好ましくは４μｍ〜１０μｍの範囲内で適宜設定することにより、種々の浮遊微粒子をその粒径毎に分級して捕集することができる。
（５）浮遊微粒子捕集用フィルタ１は、孔部２が上下に開口部を有する球形の空洞部からなり、その空洞部が最密構造で充填された形状に形成されているので、その厚さ方向の中間部で切断し易く、上下に容易に切断分離することができ、厚さを薄くすることができ、また、重ね合わせて用いて厚肉にならず複数重ね合わせて用いることができる。
（６）セット工程において風路にセットした浮遊微粒子捕集用フィルタ１に吸引工程において浮遊微粒子Ｘを含む気体を通過させることで、浮遊微粒子Ｘを浮遊微粒子捕集用フィルタ１の孔部２に各々分離した状態で簡便且つ迅速に分級して捕集することができる。
（７）規則的に整列して形成された孔部２に浮遊微粒子Ｘを捕捉するため、浮遊微粒子Ｘを補足した孔部２の検知が容易であり、例えば、塞がれた孔部２をカウントすることで微粒子Ｘの個数のカウントが迅速にできる。また、捕捉した浮遊微粒子Ｘの位置が孔部２の位置と一致するため正確に検知でき、詳細解析時のプローブの位置決めも容易にできる。
【００５４】
（実施の形態２）
図４は本実施の形態２における浮遊微粒子捕集用フィルタの要部斜視図である。
図４において、１ａは浮遊微粒子捕集用フィルタ、１ｂは浮遊微粒子捕集用フィルタ１ａの下部に配設された浮遊微粒子捕集用フィルタ、２ａは浮遊微粒子捕集用フィルタ１ａの孔部、２ｂは浮遊微粒子捕集用フィルタ１ｂの孔部、Ｘ，Ｙは浮遊微粒子である。
浮遊微粒子捕集用フィルタ１ａ，１ｂは実施の形態１で説明した作成方法により作成されたものであり、孔部２ａの孔径は１０μｍに形成され、孔部２ｂの孔径は４μｍに形成されている。なお、浮遊微粒子捕集用フィルタ１ａ，１ｂとしては、実施の形態１において説明した分離多孔膜からなるものを用いることもできる。
なお、本実施の形態２における浮遊微粒子捕集用フィルタ１ａ，１ｂを用いた浮遊微粒子捕集方法は実施の形態１で説明したものと同様であるので説明を省略する。
【００５５】
以上のように本実施の形態２における浮遊微粒子捕集用フィルタ１ａ，１ｂ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）上段の浮遊微粒子捕集用フィルタ１ａとして孔部２ａの孔径が１０μｍのもの用い、下段の浮遊微粒子捕集用フィルタ１ｂとして孔部２ｂの孔径が上段より小さい４μｍのものを用いることにより、上段の浮遊微粒子捕集用フィルタ１ａで粒径が１０μｍ以上の浮遊微粒子Ｘを分級して捕集し、下段の浮遊微粒子捕集用フィルタ１ｂで粒径が４μｍ〜１０μｍの浮遊微粒子Ｙを分級して捕集でき、多段階の分級ができる。
【００５６】
（実施の形態３）
図５は本実施の形態３における浮遊微粒子捕集用フィルタの要部平面図である。
図５において、１ｃは浮遊微粒子捕集用フィルタ、１ｄは浮遊微粒子捕集用フィルタ１ｃの下部に重ね合わせられた浮遊微粒子捕集用フィルタ、２ｃは浮遊微粒子捕集用フィルタ１ｃの孔部、２ｄは浮遊微粒子捕集用フィルタ１ｄの孔部である。
浮遊微粒子捕集用フィルタ１ｃ，１ｄは実施の形態１で説明した作成方法により作成されたものであり、孔部２ｃの孔径と孔部２ｄの孔径は同一に形成されている。
また、浮遊微粒子捕集用フィルタ１ｃと浮遊微粒子捕集用フィルタ１ｄは、孔部２ｃの中心と孔部２ｄの中心をずらして重ね合わせられている。なお、浮遊微粒子捕集用フィルタ１ｃ，１ｄとしては、実施の形態１において説明した分離多孔膜からなるものを用いることが好ましい。これにより、浮遊微粒子捕集用フィルタ１ｃ，１ｄが薄肉に形成できるので、重ね合わせても精度良く分級することができる。
なお、チャネリングを防止するために、浮遊微粒子捕集用フィルタ１ｃと浮遊微粒子捕集用フィルタ１ｄとは熱圧着、融着されるか、又は間隔が捕集する浮遊微粒子より小さくなるように配設される。
【００５７】
以上のように本実施の形態２における浮遊微粒子捕集用フィルタ１ａ，１ｂ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）孔部２ｃ，２ｄの孔径が同一の浮遊微粒子捕集用フィルタ１ｃ，１ｄを各々の孔部２ｃ，２ｄの中心をずらして重ね合わることにより、孔部２ｃ，２ｄの孔径より小さい粒径の浮遊微粒子を捕捉でき、中心をずらす程度を適宜可変することにより、種々の粒径の浮遊微粒子を分級捕集できる。
【００５８】
（実施の形態４）
図６は本実施の形態４における浮遊微粒子捕集装置の内部透視模式図である。
図６において、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帯状の浮遊微粒子捕集用フィルタ、１４ａは筐体１１内部に巻き取り自在に配設され浮遊微粒子捕集用フィルタ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浮遊微粒子捕集用フィルタ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に浮遊微粒子捕集用フィルタ１３の所定領域を送り出すフィルタ送り部、１５は開口部１２の下部に配設された小型ファン等の吸引手段、１６は筐体１１の下面に形成された排気口部、２０は開口部１２の斜め上から開口部１２から露出した浮遊微粒子捕集用フィルタ１３の所定領域を撮像する撮像装置、２１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、２２は撮像装置２０により撮像された撮像画像の画像処理や駆動部２１の制御を行う制御装置、Ｘは浮遊微粒子である。
【００５９】
ここで、浮遊微粒子捕集用フィルタ１３は、実施の形態１で説明したものと同一の方法で作成されたものを用いた。
フィルタ送り部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、駆動部２１により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２２で駆動部２１を制御することにより、浮遊微粒子捕集用フィルタ１３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。
吸引手段１５としては、小型ファン、マイクロポンプ等が用いられる。
【００６０】
以上のように構成された浮遊微粒子捕集装置１０を用いた浮遊微粒子分析方法について、以下その各工程を図を用いて説明する。
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から浮遊微粒子捕集用フィルタ１３の付着物のない領域を露出させ、露出した領域に測定対象である浮遊微粒子Ｘを含む気体を吸引し、浮遊微粒子捕集用フィルタ１３に浮遊微粒子Ｘを吸着させて捕集する（微粒子捕集工程）。浮遊微粒子捕集用フィルタ１３への気体の吸引は、吸引手段１５を用い、開口部１２から気体を吸引し排気口部１６から排気することにより行うことができる。なお、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、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、フィルタ送り部１４ｃにより浮遊微粒子捕集用フィルタ１３を所定領域の長さ送る際に浮遊微粒子捕集用フィルタ１３に気体を吸引させないようにすることが好ましい。
【００６１】
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を捕集した浮遊微粒子捕集用フィルタ１３の所定領域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領域を露出させる（フィルタ送り工程）。なお、浮遊微粒子捕集用フィルタ１３は、少なくとも浮遊微粒子Ｘを捕集した所定領域が、開口部１２から外れるまで送られる。
なお、浮遊微粒子捕集用フィルタ１３の所定領域を開口部１２に所定時間露出させた後、撮像装置２０により浮遊微粒子が捕集された所定領域を撮像し（撮像工程）、その後フィルタ送り部１４ｃにより浮遊微粒子捕集用フィルタ１３を送り出すようにしてもよい。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。
撮像された撮像画像は撮像装置２０からイメージデータとして制御装置２２に読み出される。制御装置２２は読み出されたイメージデータの画像処理を行い、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（微粒子測定工程）。なお、ここで行われる画像処理では、画像の階調を調整した上で画像を２値化画像に変換し、各種の２値化処理により個々の浮遊微粒子Ｘの微粒子像の分離と個数計測、浮遊微粒子Ｘの中心位置の決定、微粒子像の測定による、面積、微粒子長径、短径の測定、これらの測定結果による形状の峻別等が行われる。
また、Ｘ線マイクロアナライザーを用いて浮遊微粒子捕集用フィルタ１３の浮遊微粒子Ｘが捕集された領域に高速電子線を照射し、それぞれの分析点で検出される特性Ｘ線の強度をデジタル信号としてＸ−Ｙ座標に対応させて記録し、面方向での元素（或いは組成）分布をマッピング像として出力することもできる。
【００６２】
また、浮遊微粒子捕集用フィルタ１３の所定領域に浮遊微粒子Ｘを捕集した後、その領域に転写用シート（図示せず）の接着面を当接させ、浮遊微粒子Ｘを転写用シートに転写することもでき、転写用シートを用いて、浮遊微粒子Ｘの撮像や測定、分析を行うことができる。さらに、浮遊微粒子捕集用フィルタ１３から浮遊微粒子Ｘが転写された転写用シートに発色反応試薬又は発光反応試薬を塗布することにより、浮遊微粒子Ｘをそ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させ、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したりすることができる。なお、転写用シートの接着面としては、ポリビニルアルコール等の接着材を塗布したもの等が用いられる。
【００６３】
以上のように本実施の形態４における浮遊微粒子分析方法及び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、浮遊微粒子Ｘを浮遊微粒子捕集用フィルタ１３の孔部２に各々分離した状態で簡便且つ迅速に分級して捕集することができ、撮像工程において浮遊微粒子捕集用フィルタ１３の浮遊微粒子が捕集された領域を撮像装置２０により撮像することにより、その微粒子像を撮像することができ、撮像された撮像画像のイメージデータを撮像装置２０から制御装置２２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ことができる。
（２）フィルタ送り工程において、フィルタ送り部１４ｃにより浮遊微粒子捕集用フィルタ１３の浮遊微粒子Ｘを捕集した領域を移動させ開口部１２から外し、付着物のない新たな領域を開口部１２に移動させ露出させることができ、新たに浮遊微粒子Ｘの捕集を行うことができ、連続して捕集を行うことができる。また、浮遊微粒子Ｘを連続して捕集することができるので、浮遊微粒子Ｘを捕集する現場において簡便且つ迅速に捕集することができる。
（３）捕集した浮遊微粒子が転写された転写用シートに発色反応試薬又は発光反応試薬を塗布することにより、浮遊微粒子をそ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させ、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したりすることができる。
【実施例】
【００６４】
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）
平均分子量７万〜１０万のポリ−ε−カプロラクトンと両親媒性ポリアクリルアミドを重量比で１０：１の割合で混合したクロロホルム溶液（ポリマー濃度としては０．１〜２ｗｔ％）を、ガラス基板やセラミックス基板等の基板上に８ｍＬを流延（キャスト）し、相対湿度３０％〜８０％の高湿度空気を毎分１〜２０Ｌの流量で吹き付け、クロロホルムを蒸発させることによって、厚みが０．１μｍ〜２０μｍ、孔部２の孔径が１０μｍ、開孔率が４５％〜６５％の浮遊微粒子捕集用フィルタ１を得た。この浮遊微粒子捕集用フィルタ１をガラス繊維フィルタ上に貼着固定したものを断面が直径１６ｍｍの円形の風路にセットし、該風路に吸引流速１０００Ｌ／ｈで２ｈ大気を吸引した。吸引手段としては吸引ポンプを用いた。吸引後に捕集された浮遊微粒子Ｘを走査型電子顕微鏡を用いて撮像し、図７に示すような微粒子像を得た。図７は実施例１における浮遊微粒子Ｘの微粒子像である。
図７から、孔部２の孔径が１０μｍの浮遊微粒子捕集用フィルタ１により、粒径が１０μｍ以上の大気中の浮遊微粒子Ｘを分級して捕集できることがわかった。
（実施例２）
実施例１と同様にして孔部２の孔径が１０μｍの浮遊微粒子捕集用フィルタ１を得ると共に、実施例１において溶液を５ｍＬを流延（キャスト）したこと以外は同様にして孔部の孔径が４μｍの浮遊微粒子捕集用フィルタを得た。この浮遊微粒子捕集用フィルタ１を、孔径が１０μｍのものを上段、孔径が４μｍのものを下段にして重ね合わせ、ガラス繊維フィルタの上面に貼着固定したものを断面が直径１６ｍｍの円形の風路にセットし、該風路に吸引流速１０００Ｌ／ｈで２ｈ大気を吸引した。吸引手段としては吸引ポンプを用いた。吸引後に捕集された浮遊微粒子Ｘを走査電子顕微鏡を用いて撮像し、図８に示す微粒子像を得た。図８は実施例２における浮遊微粒子Ｘの微粒子像である。
図８から、孔部２の孔径が１０μｍの浮遊微粒子捕集用フィルタ１により、粒径が１０μｍ以上の大気中の浮遊微粒子Ｘを分級して捕集でき、孔部の孔径が４μｍの浮遊微粒子捕集用フィルタにより、粒径が４μｍ〜１０μｍの大気中の浮遊微粒子を分級して捕集できることがわかった。
また、浮遊微粒子が捕集された領域を電解放射型走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）とＸ線マイクロアナライザーを用いて撮像、画像処理することで、ＮａＣｌ、金属酸化物、硫黄化合物等の同定ができる。例として特性Ｘ線解析により硫黄元素のマッピング像が挙げられる。図９は特性Ｘ線解析による硫黄元素のマッピング像である。図９から、本実施例２において下段の孔径４μｍの浮遊微粒子捕集用シートに捕捉された４μｍ〜１０μｍの浮遊微粒子が硫黄化合物であることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上説明したように、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捕集用フィルタ及びそれを用いた浮遊微粒子捕集方法、浮遊微粒子分析方法、並びに浮遊微粒子捕集分析装置に関し、特に本発明によれば、浮遊微粒子を各々分離した状態で簡便且つ迅速に分級して捕集することができる浮遊微粒子捕集用フィルタを提供することができる。
また、本発明によれば、浮遊微粒子を各々分離した状態で簡便且つ迅速に分級して捕集することができる浮遊微粒子捕集方法を提供することができる。
さらに、本発明によれば、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分級して捕集することができ、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分析方法を提供することができる。
また、本発明によれば、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分級して捕集することができると共に浮遊微粒子の捕集を連続し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。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施の形態１における浮遊微粒子捕集用フィルタの平面図
【図２】実施の形態１における浮遊微粒子捕集用フィルタの一部破断要部斜視図
【図３】（ａ）実施の形態１における浮遊微粒子捕集用フィルタの切断分離を説明する要部斜視図（ｂ）上下に切断分離した浮遊微粒子捕集用フィルタの要部斜視図
【図４】実施の形態２における浮遊微粒子捕集用フィルタの要部斜視図
【図５】実施の形態３における浮遊微粒子捕集用フィルタの要部平面図
【図６】実施の形態４における浮遊微粒子捕集装置の内部透視模式図
【図７】実施例１における浮遊微粒子の微粒子像
【図８】実施例２における浮遊微粒子の微粒子像
【図９】特性Ｘ線解析による硫黄元素のマッピング像
【符号の説明】
【００６７】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  浮遊微粒子捕集用フィルタ
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  孔部
３  切断線
４ａ，４ｂ  浮遊微粒子捕集用フィルタ
１０  浮遊微粒子捕集装置
１１  筐体
１２  開口部
１３  浮遊微粒子捕集用フィルタ
１４ａ  巻き取り側支持軸
１４ｂ  送り側支持軸
１４ｃ  フィルタ送り部
１５  吸引手段
１６  排気口部
２０  撮像装置
２１  駆動部
２２  制御装置
Ｘ，Ｙ  浮遊微粒子
【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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