(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物由来の粒子を検出する粒子検出装置であって、
粒子を捕集部材に捕集する捕集部と、
捕集部材に捕集された粒子に向けて励起光を照射するとともに、粒子から発せられる蛍光を受光する蛍光検出部と、
粒子を捕集部材から除去する清掃部とを備え、
捕集部材は、正転方向および反転方向に回転移動することにより、前記捕集部により捕集部材に粒子を捕集する第１位置と、前記蛍光検出部により蛍光を受光する第２位置と、前記清掃部により捕集部材から粒子を除去する第３位置との間を移動し、さらに、
捕集部材に捕集された粒子を加熱するための加熱部を備え、
前記加熱部による加熱前の粒子から検出された蛍光量と、前記加熱部による加熱後の粒子から検出された蛍光量との差分から、生物由来の粒子を検出する、粒子検出装置。
【請求項２】
捕集部材の移動を規制する規制部材をさらに備える、請求項１に記載の粒子検出装置。
【請求項３】
前記捕集部は、静電気力によって粒子を捕集部材に捕集する、請求項１または２に記載の粒子検出装置。
【請求項４】
前記加熱部は、捕集部材に設けられる、請求項１から３のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、粒子検出装置に関し、より特定的には、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の粒子検出装置に関して、たとえば、特開２００２−３５７５３２号公報には、大気中の浮遊粒子状物質濃度と花粉濃度とを同時に測定することを目的とした浮遊粒子状物質の測定装置が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示された測定装置は、試料ガス中の浮遊粒子状物質をろ紙上に捕集する浮遊粒子状物質捕集部と、ろ紙上の浮遊粒子状物質にβ線を照射して、その透過量を検出して浮遊粒子状物質を検知する浮遊粒子状物質検出器と、浮遊粒子状物質内に含まれる花粉に紫外線を照射して、発生する蛍光強度を検出して花粉量を検知する花粉検出器とを備える。浮遊粒子状物質を捕集したろ紙は、ローラとモータとを組み合わせたろ紙供給機構を用いて、浮遊粒子状物質捕集部と、浮遊粒子状物質検出器および花粉検出器との間で搬送される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５７５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献に開示されるように、空気中の粒子に紫外線を照射し、粒子からの蛍光発光を受光することによって粒子の量を検出する装置が知られている。このような粒子検出装置においては、粒子を捕集部材に捕集する捕集工程や、粒子から発せられる蛍光を検出する検出工程、捕集部材から粒子を除去するリフレッシュ工程といった複数の工程を経る必要があるため、装置が肥大化してしまう懸念がある。
【０００６】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、小型化が図られる粒子検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に従った粒子検出装置は、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置である。粒子検出装置は、粒子を捕集部材に捕集する捕集部と、捕集部材に捕集された粒子に向けて励起光を照射するとともに、粒子から発せられる蛍光を受光する蛍光検出部と、粒子を捕集部材から除去する清掃部とを備える。捕集部材は、正転方向および反転方向に回転移動することにより、捕集部により捕集部材に粒子を捕集する第１位置と、蛍光検出部により蛍光を受光する第２位置と、清掃部により捕集部材から粒子を除去する第３位置との間を移動する。粒子検出装置は、捕集部材に捕集された粒子を加熱するための加熱部をさらに備える。加熱部による加熱前の粒子から検出された蛍光量と、加熱部による加熱後の粒子から検出された蛍光量との差分から、生物由来の粒子を検出する。
【０００８】
このように構成された粒子検出装置によれば、捕集部、蛍光検出部および清掃部をコンパクトな空間に配置することができる。これにより、粒子検出装置の小型化を図ることができる。
【０００９】
また好ましくは、粒子検出装置は、捕集部材の移動を規制する規制部材をさらに備える。このように構成された粒子検出装置によれば、捕集部材が予め設定した範囲以上に回転移動することを防止できる。
【００１０】
また好ましくは、捕集部は、静電気力によって粒子を捕集部材に捕集する。このように構成された粒子検出装置によれば、捕集部を簡易な構成として、粒子検出装置のさらなる小型化を図ることができる。
【００１１】
また好ましくは、加熱部は、捕集部材に設けられる。
【００１２】
このように構成された粒子検出装置によれば、捕集部材の位置を問わずに、加熱部により捕集部材に捕集された粒子を加熱することができる。これにより、粒子検出装置のさらなる小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上に説明したように、この発明に従えば、小型化が図られる粒子検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】加熱前後における生物由来の粒子の蛍光強度の変化と、加熱前後における粉塵の蛍光強度の変化とを示すグラフである。
【図２】生物由来の粒子を検出する捕集工程を示す図である。
【図３】生物由来の粒子を検出する蛍光測定工程（加熱前）を示す図である。
【図４】生物由来の粒子を検出する加熱工程を示す図である。
【図５】生物由来の粒子を検出する蛍光測定工程（加熱後）を示す図である。
【図６】生物由来の粒子を検出するリフレッシュ工程を示す図である。
【図７】加熱前後の蛍光強度の増大量ΔＦと、生物由来の粒子濃度との関係を示すグラフである。
【図８】この発明の実施の形態における粒子検出装置の外観を示す斜視図である。
【図９】図８中の粒子検出装置の外観を示す別の斜視図である。
【図１０】図８中の粒子検出装置を示す分解組み立て図である。
【図１１】図８中の粒子検出装置の内部構造を示す斜視図である。
【図１２】図９中の粒子検出装置からファンが取り外された状態を示す斜視図である。
【図１３】移動機構部を構成する回転ベースを示す斜視図である。
【図１４】図１３中の回転ベースを示す分解組み立て図である。
【図１５】捕集工程および加熱工程時の粒子検出装置を示す断面図である。
【図１６】蛍光測定工程（加熱前，加熱後）時の粒子検出装置を示す断面図である。
【図１７】リフレッシュ工程時の粒子検出装置を示す断面図である。
【図１８】この発明の実施の形態における粒子検出装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１９】粒子検出装置の内部構造を示す斜視図である。
【図２０】リフレッシュ工程時の捕集基板およびブラシ清掃アームの動きを示す断面図である。
【図２１】リフレッシュ工程時の捕集基板およびブラシ清掃アームの動きを示す別の断面図である。
【図２２】リフレッシュ工程時の捕集基板およびブラシ清掃アームの動きを示すさらに別の断面図である。
【図２３】ブラシ、ブラシ清掃アームおよび捕集基板の高さ関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００１６】
［生物由来の粒子の検出原理について］
本実施の形態における粒子検出装置は、花粉や微生物、カビといった生物由来の粒子を検出するための装置である。最初に、本実施の形態における粒子検出装置を用いて生物由来の粒子を検出する原理について説明する。
【００１７】
図１は、加熱前後における生物由来の粒子の蛍光強度の変化と、加熱前後における粉塵の蛍光強度の変化とを示すグラフである。
【００１８】
空気中に浮遊する生物由来の粒子に紫外光または青色光を照射すると、生物由来の粒子は蛍光を発する。しかしながら、空気中には化学繊維の埃など（以下、粉塵ともいう）の、同様に蛍光を発する粒子が浮遊しており、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のか粉塵からのものであるのかが区別されない。
【００１９】
一方、図１中に示すように、生物由来の粒子および粉塵に対してそれぞれ加熱処理を施し、加熱前後における蛍光強度（蛍光量）の変化を測定すると、粉塵から発せられる蛍光強度が加熱処理によって変化しないのに対して、生物由来の粒子から発せられる蛍光強度は、加熱処理によって増加する。本実施の形態における粒子検出装置では、生物由来の粒子と粉塵とが混合する粒子に対して、加熱前後の蛍光強度を測定し、その差分を求めることにより、生物由来の粒子の量を特定する。
【００２０】
図２から図６は、生物由来の粒子を検出する工程を示す図である。図２を参照して、まず、粒子を捕集基板５１０に捕集する（捕集工程）。
【００２１】
本工程では、捕集基板５１０を静電針５３０に対向配置するとともに、捕集基板５１０および静電針５３０間に電位差を生じさせる。ファン５００の駆動により、空気を捕集基板５１０に向けて導入すると、空気中に浮遊する粒子６００は、静電針５３０の周囲にて帯電される。帯電された粒子６００は、静電気力によって捕集基板５１０の表面に吸着される。捕集基板５１０に捕集された粒子６００には、生物由来の粒子６００Ａと、化学繊維の埃などの粉塵６００Ｂとが含まれる。
【００２２】
図３を参照して、次に、加熱前の粒子６００から発せられる蛍光の強度を測定する（蛍光測定工程（加熱前））。本工程では、半導体レーザなどの発光素子５５０から捕集基板５１０に捕集された粒子６００に向けて励起光を照射するとともに、粒子６００から発せられた蛍光をレンズ５６０を通じて受光素子５６５にて受光する。
【００２３】
図４を参照して、次に、ヒータ５２０を用いて、捕集基板５１０に捕集された粒子６００を加熱する。加熱後、捕集基板５１０を冷却する（加熱工程）。
【００２４】
図５を参照して、次に、加熱後の粒子６００から発せられる蛍光の強度を測定する（蛍光測定工程（加熱後））。既に説明したように、粉塵６００Ｂから発せられる蛍光強度が加熱処理によって変化しないのに対して、生物由来の粒子６００Ａから発せられる蛍光強度は、加熱処理によって増加する。このため、本工程では、図３中の蛍光測定工程（加熱前）で測定された蛍光強度よりも大きい値の蛍光強度が測定される。
【００２５】
図７は、加熱前後の蛍光強度の増大量ΔＦと、生物由来の粒子濃度との関係を示すグラフである。図７を参照して、加熱前の蛍光強度と加熱後の蛍光強度との差から、蛍光強度の増大量ΔＦ１を算出する。予め用意した蛍光強度の増大量ΔＦと生物由来の粒子濃度Ｎとの関係に基づき、算出された増大量ΔＦ１に対応する生物由来の粒子濃度Ｎ１を特定する。なお、増大量△Ｆと生物由来の粒子濃度Ｎとの対応関係は、予め実験的に決められる。
【００２６】
図６を参照して、次に、生物由来の粒子の検出を終えた粒子６００を捕集基板５１０から除去する（リフレッシュ工程）。
【００２７】
［粒子検出装置の全体構造について］
図８は、この発明の実施の形態における粒子検出装置の外観を示す斜視図である。図９は、図８中の粒子検出装置の外観を示す別の斜視図である。図１０は、図８中の粒子検出装置を示す分解組み立て図である。図１１は、図８中の粒子検出装置の内部構造を示す斜視図である。
【００２８】
図８から図１１を参照して、本実施の形態における粒子検出装置１０は、筐体としてのキャビネット１１と、ファン１６と、捕集部２０と、蛍光検出部３０と、清掃部５０とを有する。
【００２９】
キャビネット１１は、略直方体形状を有し、捕集部２０、蛍光検出部３０、清掃部５０を収容する。本実施の形態では、キャビネット１１が、第１筐体としての上キャビネット１２と、第２筐体としての下キャビネット１４から構成されている。下キャビネット１４は、一方向に開口する箱形状を有する。上キャビネット１２は、下キャビネット１４の開口を塞ぐ平板形状を有する。一例として、キャビネット１１は、６０ｍｍ×５０ｍｍ（上キャビネット１２の縦、横）×３０ｍｍ（高さ）の大きさを有する。
【００３０】
キャビネット１１は、側面１１ｍおよび側面１１ｎを有する。側面１１ｍおよび側面１１ｎは、互いに対向して配置されている。側面１１ｍは、上キャビネット１２に形成され、側面１１ｎは、下キャビネット１４に形成されている。
【００３１】
キャビネット１１には、筒状部材としての捕集筒１５が一体に形成されている。捕集筒１５は、側面１１ｍに開口し、側面１１ｍから側面１１ｎに向けて円筒状に延びている。捕集筒１５は、後述する静電針２２を取り囲むように設けられている。捕集筒１５は、静電針２２と対向して位置決めされた捕集基板７１に向けて、粒子を含む空気を案内する。
【００３２】
図１２は、図９中の粒子検出装置からファンが取り外された状態を示す斜視図である。図９および図１２を参照して、ファン１６は、正転方向および反転方向に回転駆動可能である。ファン１６が正転方向に駆動されることにより、キャビネット１１の内部の空気がファン１６を通じてキャビネット１１の外部に排出される。ファン１６が反転方向に駆動されることにより、キャビネット１１の外部の空気がファン１６を通じてキャビネット１１の内部に導入される。
【００３３】
ファン１６は、キャビネット１１の側面１１ｎに取り付けられている。ファン１６が取り付けられたキャビネット１１の位置には、開口部１２０が形成されている。開口部１２０は、捕集筒１５と向かい合う範囲（図１２中の２点鎖線１２２に示す範囲）と、後述するブラシ５１と向かい合う範囲（図１２中の２点鎖線１２１に示す範囲）とを含むように開口している。開口部１２０は、捕集筒１５と向かい合う範囲とブラシ５１と向かい合う範囲とで連続的に形成されている。
【００３４】
このような構成によって、ファン１６は、捕集工程と、加熱工程時の冷却と、リフレッシュ工程とで兼用して用いられる。これにより、粒子検出装置１０の小型化や低コスト化を図ることができる。
【００３５】
図８から図１１を参照して、捕集部２０は、図２を参照して説明した捕集工程を実行し、空気中に含まれる粒子を捕集基板７１に捕集する。捕集部２０は、電源部としての高圧電源２１と、放電電極としての静電針２２とを有する。
【００３６】
捕集基板７１は、生物由来の粒子と化学繊維の埃などの粉塵とが混合した粒子が捕集される捕集部材として設けられている。捕集基板７１は、ガラス板から形成されている。粒子を吸着するガラス板の表面には、導電性の透明被膜が形成されている。捕集基板７１は、ガラス板に限定されず、セラミックもしくは金属などから形成されてもよい。被膜は、透明被膜に限定されず、たとえば、セラミック等から形成された捕集基板７１の表面に、金属被膜が形成されてもよい。また、捕集基板７１が金属から形成される場合、その表面に被膜を形成する必要はない。
【００３７】
高圧電源２１は、捕集基板７１と静電針２２との間に電位差を生じさせるための電源部として設けられている。
【００３８】
静電針２２は、高圧電源２１から延出し、捕集筒１５を貫通して捕集筒１５の内部に達している。捕集工程時、捕集基板７１は、静電針２２と対向して配置される。本実施の形態では、静電針２２が、高圧電源２１の正極に電気的に接続されている。捕集基板７１に形成された被膜は、高圧電源２１の負極に電気的に接続されている。
【００３９】
なお、静電針２２が高圧電源２１の正極に電気的に接続されている場合に、捕集基板７１に形成された被膜が接地電位に接続されてもよいし、静電針２２が高圧電源２１の負極に電気的に接続され、捕集基板７１に形成された被膜が高圧電源２１の正極に電気的に接続されてもよい。
【００４０】
捕集工程時、ファン１６が正転方向に駆動されると、キャビネット１１内部の空気が排気されると同時に、キャビネット１１の外部の空気が捕集筒１５を通って捕集基板７１に向けて導入される。この際、高圧電源２１によって静電針２２と捕集基板７１との間に電位差を発生させると、空気中の粒子は、静電針２２の周囲で正極に帯電される。正極に帯電された粒子が、静電気力によって捕集基板７１に移動し、導電性の被膜に吸着されることによって、捕集基板７１に捕集される。
【００４１】
このように本実施の形態における粒子検出装置１０においては、静電気力を利用した静電捕集により、粒子を捕集基板７１に捕集する。この場合、粒子の検出時に粒子を確実に捕集基板７１に保持するとともに、粒子の検出後には粒子を容易に捕集基板７１から除去することができる。
【００４２】
また、放電電極として針状の静電針２２を用いることによって、帯電した粒子を、静電針２２に対向する捕集基板７１の表面であって、後述する発光素子の照射領域に対応した極めて狭い領域に吸着させることができる。これにより、蛍光測定工程において、吸着された微生物を効率的に検出することができる。
【００４３】
蛍光検出部３０は、図３および図５を参照して説明した蛍光測定工程（加熱前，加熱後）を実行する。蛍光検出部３０は、励起光源部３１および受光部４１から構成されている。励起光源部３１は、捕集基板７１に捕集された粒子に向けて励起光を照射する。受光部４１は、励起光の照射に伴って粒子から発せられる蛍光を受光する。
【００４４】
励起光源部３１は、光源としての発光素子３２と、励起部フレーム３３と、集光レンズ３４と、レンズ押さえ３５とを有する。受光部４１は、ノイズシールド４２と、増幅回路４３と、受光素子４４と、受光部フレーム４５と、フレネルレンズ４６と、レンズ押さえ４７とを有する。発光素子３２としては、半導体レーザまたはＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子などが用いられる。発光素子３２から発せられる光は、生物由来の粒子を励起して蛍光を発せ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を有してもよい。受光素子４４としては、フォトダイオードまたはイメージセンサなどが用いられる。
【００４５】
清掃部５０は、図６を参照して説明したリフレッシュ工程を実行し、粒子を捕集基板７１から除去する。清掃部５０は、清掃具としてのブラシ５１と、ベース部としてのブラシ固定部５２およびブラシ押さえ５３とを有する。清掃部５０は、高圧電源２１に対して固定支持されている。リフレッシュ工程時、清掃部５０は静止している。
【００４６】
ブラシ５１は、繊維集合体から形成されている。ブラシ５１は、導電性を有する繊維集合体から形成されている。ブラシ５１は、たとえば、カーボンファイバから形成されている。ブラシ５１を形成する繊維集合体の線径は、φ０．０５ｍｍ以上φ０．２ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４７】
ブラシ５１は、自由端５１ｐと、自由端５１ｐの反対側の端部に配置される支持端５１ｑとを有する（図１１を参照）。支持端５１ｑは、ブラシ固定部５２およびブラシ押さえ５３により支持されている。ブラシ５１は、支持端５１ｑから自由端５１ｐに向けて垂れ下がるように設けられる。ブラシ５１は、後述するリフレッシュ位置９３に固定支持されている。ブラシ５１の自由端５１ｐが捕集基板７１の表面に接触した状態で捕集基板７１が移動することにより、粒子が捕集基板７１から除去される。
【００４８】
なお、本実施の形態では、捕集基板７１から粒子を除去する捕集具としてブラシ５１を用いたが、本発明はこれに限られず、たとえば、捕集基板７１の表面と接触する平板状のワイパーであってもよいし、捕集基板７１の表面に向けて空気を噴き出すノズルであってもよい。
【００４９】
粒子検出装置１０は、加熱部としてのヒータ７６と、移動機構部６０とをさらに有する。
【００５０】
ヒータ７６は、図４を参照して説明した加熱工程を実行し、捕集基板７１に捕集された粒子を加熱する。
【００５１】
移動機構部６０は、捕集基板７１を搭載し、捕集工程、蛍光測定工程（加熱前，加熱後）、リフレッシュ工程および加熱工程間で捕集基板７１を移動させる。移動機構部６０は、モータホルダ６１と、回転駆動可能な駆動部としての回転モータ６２と、モータ押さえ６３と、アーム部としての回転ベース６４を有する。
【００５２】
図１３は、移動機構部を構成する回転ベースを示す斜視図である。図１４は、図１３中の回転ベースを示す分解組み立て図である。図１３中には、裏側（キャビネット１１の側面１１ｎ側）から見た回転ベース６４が示され、図１４中には、表側（キャビネット１１の側面１１ｍ側）から見た回転ベース６４が示されている。
【００５３】
図１１、図１３および図１４を参照して、回転ベース６４には、回転モータ６２の出力軸が接続されている。回転モータ６２の駆動に伴って、回転ベース６４は、図１１中に仮想線として描かれた回転中心軸６６を中心に回転（正転、反転）する。
【００５４】
回転ベース６４は、樹脂材料により形成されている。回転ベース６４は、その構成部位として、中心部６７と、基板支持部６８と、清掃具初期化部材としてのブラシ清掃アーム８１と、センシング対象部８２とを有する。
【００５５】
中心部６７は、回転モータ６２の出力軸に接続されている。中心部６７は、キャビネット１１により回転中心軸６６を中心に回転自在に支持されている。基板支持部６８は、中心部６７から回転中心軸６６の半径方向に延伸し、その先端で捕集基板７１を搭載している。基板支持部６８は、捕集基板７１を搭載する位置で枠形状を有する。ブラシ清掃アーム８１およびセンシング対象部８２については、後の項目で詳細に説明する。
【００５６】
捕集基板７１の裏面には、ヒータ７６が貼り合わされている。ヒータ７６は、回転ベース６４の回転時、捕集基板７１とともに移動する。ヒータ７６には、ヒータ７６の電力供給線や、ヒータ７６に内蔵されたセンサの信号線を含む、複数の配線１１１，１１２，１１３が接続されている。配線１１１，１１２，１１３は、フレキシブル基板９６を通じてキャビネット１１の外部に引き出されている。
【００５７】
図１５は、捕集工程および加熱工程時の粒子検出装置を示す断面図である。図１６は、蛍光測定工程（加熱前，加熱後）時の粒子検出装置を示す断面図である。図１７は、リフレッシュ工程時の粒子検出装置を示す断面図である。図１５から図１７中には、キャビネット１１の側面１１ｎ側から見た粒子検出装置の断面が示されている。
【００５８】
図１５から図１７を参照して、本実施の形態における粒子検出装置１０では、捕集基板７１が、捕集工程および加熱工程時に、図１５中に示す第１位置としての捕集・加熱位置９１に移動され、蛍光測定工程（加熱前，加熱後）時に、図１６中に示す第２位置としての検出位置９２に移動され、リフレッシュ工程時に、図１７中に示す第３位置としてのリフレッシュ位置９３に移動される。捕集・加熱位置９１と、検出位置９２と、リフレッシュ位置９３とは、互いに離れて配置されている。
【００５９】
なお、図１７中のリフレッシュ位置９３は、代表的な例として示したものであり、実際には、リフレッシュ工程時に捕集基板７１を移動させつつ、捕集基板７１の表面をブラシ５１に接触させて捕集基板７１から粒子を除去するため、捕集基板７１とブラシ５１とが接触する間の捕集基板７１の移動範囲がリフレッシュ位置９３に相当する。
【００６０】
捕集基板７１は、捕集・加熱位置９１、検出位置９２およびリフレッシュ位置９３間を移動する間、同一平面内に保持される。捕集基板７１は、捕集・加熱位置９１、検出位置９２およびリフレッシュ位置９３間を移動する間、回転中心軸６６に直交する同一平面内に保持される。
【００６１】
すなわち、本実施の形態における粒子検出装置１０は、捕集基板７１を、同一平面内に保持しながら、捕集・加熱位置９１、検出位置９２およびリフレッシュ位置９３の間で移動させる移動機構部６０を備える。本実施の形態では、捕集基板７１を同一平面内で移動させるため、捕集・加熱位置９１、検出位置９２およびリフレッシュ位置９３の各位置における捕集基板７１の位置決め精度を向上させることができる。また、回転中心軸６６の軸方向において捕集基板７１が移動しないため、粒子検出装置１０の全高を低く抑えることができる。
【００６２】
捕集・加熱位置９１と、検出位置９２と、リフレッシュ位置９３とは、円周上に並んで配置されている。捕集・加熱位置９１と、検出位置９２と、リフレッシュ位置９３とは、回転中心軸６６を中心とする円周上に並んで配置されている。捕集基板７１の移動方向において、捕集・加熱位置９１は、検出位置９２とリフレッシュ位置９３との間に配置されている。言い換えれば、捕集基板７１の移動方向において、リフレッシュ位置９３は、捕集・加熱位置９１から見て検出位置９２の反対側に配置されている。捕集基板７１の移動方向において、検出位置９２、捕集・加熱位置９１およびリフレッシュ位置９３が挙げた順に並んで配置されている。
【００６３】
捕集・加熱位置９１とリフレッシュ位置９３との間の捕集基板７１の移動距離よりも、検出位置９２とリフレッシュ位置９３との間の捕集基板７１の移動距離の方が大きい。捕集・加熱位置９１、検出位置９２およびリフレッシュ位置９３の間における捕集基板７１の移動範囲は、回転中心軸６６の軸周りにおいて１８０°以下である。
【００６４】
続いて、本実施の形態における粒子検出装置１０の動作について説明する。図１８は、この発明の実施の形態における粒子検出装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【００６５】
なお、以下の説明では、図１５から図１７中において、回転中心軸６６を中心とする時計周りの回転を正転方向といい、回転中心軸６６を中心とする反時計周りの回転を反転方向という。
【００６６】
図１５および図１８を参照して、まず、捕集基板７１を捕集・加熱位置９１に位置決めして、捕集工程を実施する（Ｓ１０１）。この際、ファン１６を正転方向に駆動させることによって、キャビネット１１内部に空気を導入するとともに、高圧電源２１によって静電針２２と捕集基板７１との間に電位差を発生させ、空気中の粒子を捕集基板７１の表面に捕集する。
【００６７】
図１６および図１８を参照して、次に、回転モータ６２を駆動させることによって回転ベース６４を正転方向に回転させ、捕集基板７１を捕集・加熱位置９１から検出位置９２に移動させる（Ｓ１０２）。次に、励起光源部３１によって、捕集基板７１に捕集された粒子に向けて励起光を照射するとともに、受光部４１によって、励起光の照射に伴って粒子から発せられる蛍光を受光する。これにより、捕集基板７１に捕集された粒子の加熱前の蛍光強度を測定する（Ｓ１０３）。
【００６８】
図１５および図１８を参照して、次に、回転モータ６２を駆動させることによって回転ベース６４を反転方向に回転させ、捕集基板７１を検出位置９２から捕集・加熱位置９１に移動させる（Ｓ１０４）。次に、ヒータ７６に通電することによって、捕集基板７１に捕集された粒子を加熱する（Ｓ１０５）。次に、ヒータ７６への通電を停止して、捕集基板７１を冷却する（Ｓ１０６）。この際、ファン１６を反転方向に駆動させることによって、空気をキャビネット１１内部に導入し、捕集基板７１の冷却を促進させる。
【００６９】
図１６および図１８を参照して、次に、回転モータ６２を駆動させることによって回転ベース６４を正転方向に回転させ、捕集基板７１を捕集・加熱位置９１から検出位置９２に移動させる（Ｓ１０７）。次に、励起光源部３１によって、捕集基板７１に捕集された粒子に向けて励起光を照射するとともに、受光部４１によって、励起光の照射に伴って粒子から発せられる蛍光を受光する。これにより、捕集基板７１に捕集された粒子の加熱後の蛍光強度を測定する（Ｓ１０８）。
【００７０】
図１７および図１８を参照して、次に、回転モータ６２を駆動させることによって回転ベース６４を反転方向に回転させ、捕集基板７１を検出位置９２からリフレッシュ位置９３に移動させる。リフレッシュ位置９３において回転ベース６４を反転方向に回転させ、さらに正転方向に回転させることによって、捕集基板７１の表面をブラシ５１に接触させる。これにより、捕集基板７１から粒子を除去する（Ｓ１０９）。
【００７１】
リフレッシュ工程時、ファン１６を正転方向に駆動させることによって、捕集基板７１から除去されて空気中を飛散する粒子を開口部１２０を通じてキャビネット１１の外部に排出する。開口部１２０を通じてキャビネット１１の外部に排出された粒子を回収するため、開口部１２０とファン１６との間にフィルタを設けることが好ましい。
【００７２】
この際、捕集基板７１が、図１５中に示す捕集・加熱位置９１から図１７中に示すリフレッシュ位置９３に近づくに従って、捕集基板７１と捕集筒１５とが重なる範囲が小さくなるため、空気の導入口である捕集筒１５の開口面積が大きくなる。これにより、粒子を効率的にキャビネット１１の外部に回収することができる。一方、捕集工程時には、捕集基板７１に遮蔽されることによって捕集筒１５の開口面積が小さくなるため、空気の導入ロスを減らすことができる。
【００７３】
本実施の形態では、清掃部５０を静止させたまま捕集基板７１の移動によってリフレッシュ工程を実施するため、リフレッシュ工程を実施するための移動機構部を別途設ける必要がない。このため、粒子検出装置１０の小型化や低コスト化を図ることができる。
【００７４】
図１５および図１８を参照して、回転モータ６２を駆動させることによって回転ベース６４を正転方向に回転させ、捕集基板７１をリフレッシュ位置９３から捕集・加熱位置９１に移動させる（Ｓ１１０）。以上のＳ１０１〜Ｓ１１０の工程を繰り返すことによって、生物由来の粒子の検出を連続的に実施する。
【００７５】
以上に説明した、この発明の実施の形態における粒子検出装置の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態における粒子検出装置１０は、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置である。粒子検出装置１０は、粒子を捕集部材としての捕集基板７１に捕集する捕集部２０と、捕集基板７１に捕集された粒子に向けて励起光を照射するとともに、粒子から発せられる蛍光を受光する蛍光検出部３０と、捕集部２０により捕集基板７１に粒子を捕集する第１位置としての捕集・加熱位置９１および蛍光検出部３０により蛍光を受光する第２位置としての検出位置９２とは離れた第３位置としてのリフレッシュ位置９３で、粒子を捕集基板７１から除去する清掃部５０とを備える。
【００７６】
また別に、本実施の形態における粒子検出装置１０は、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置である。粒子検出装置１０は、粒子を捕集部材としての捕集基板７１に捕集する捕集部２０と、捕集基板７１に捕集された粒子に向けて励起光を照射するとともに、粒子から発せられる蛍光を受光する蛍光検出部３０と、粒子を捕集基板７１から除去する清掃部５０と、捕集基板７１を、捕集部２０により捕集基板７１に粒子を捕集する第１位置としての捕集・加熱位置９１と、蛍光検出部３０により蛍光を受光する第２位置としての検出位置９２と、清掃部５０により捕集基板７１から粒子を除去する第３位置としてのリフレッシュ位置９３との間で移動させる移動機構部６０とを備える。
【００７７】
さらに別に、本実施の形態における粒子検出装置１０は、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置である。粒子検出装置１０は、粒子を捕集部材としての捕集基板７１に捕集する捕集部２０と、捕集基板７１に捕集された粒子に向けて励起光を照射するとともに、粒子から発せられる蛍光を受光する蛍光検出部３０と、粒子を捕集基板７１から除去する清掃部５０とを備える。捕集基板７１は、正転方向および反転方向に回転移動することにより、捕集部２０により捕集基板７１に粒子を捕集する第１位置としての捕集・加熱位置９１と、蛍光検出部３０により蛍光を受光する第２位置としての検出位置９２と、清掃部５０によりとしての検出位置９２から粒子を除去する第３位置としてのリフレッシュ位置９３との間を移動する。
【００７８】
本実施の形態では、粒子を捕集基板７１から除去するための清掃部５０を設けることによって、捕集基板７１を繰り返し使用して生物由来の粒子の検出を行なうことができる。このため、１回の検出ごとに捕集基板７１を交換する場合と比較して、粒子検出にかかる費用を低コストにできる。
【００７９】
また、本実施の形態では、粒子を捕集基板７１から除去するリフレッシュ工程が、捕集・加熱位置９１および検出位置９２から離れたリフレッシュ位置９３で実施される。このため、捕集基板７１から除去された粒子が、次工程の捕集工程時に再び捕集基板７１に捕集されたり、捕集基板７１から検出位置９２に侵入した粒子が発光素子３２や受光素子４４などの光学系に付着したりすることを防止できる。特に本実施の形態では、リフレッシュ位置９３と検出位置９２との間を遮るように捕集・加熱位置９１が設けられているため、捕集基板７１から除去された粒子が検出位置９２に侵入することを効果的に防ぐことができる。これらの理由により、本実施の形態における粒子検出装置１０によれば、生物由来の粒子の検出を高精度に行なうことができる。
【００８０】
また、本実施の形態では、捕集・加熱位置９１、検出位置９２およびリフレッシュ位置９３が円周上に並んで配置されており、捕集基板７１は回転することによって、これらの各位置間を移動する。このような構成によれば、捕集部２０、蛍光検出部３０および清掃部５０をコンパクトな空間に配置して、粒子検出装置１０の小型化を図ることができる。また、本実施の形態では、捕集基板７１が正転方向および反転方向に回転して捕集・加熱位置９１、検出位置９２およびリフレッシュ位置９３の各位置に移動するため、フレキシブル基板９６を通じて引き出される複数の配線や静電捕集のための配線が絡み合わないという効果も奏される。
【００８１】
加熱部としてのヒータ７６の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態における粒子検出装置１０は、捕集基板７１に捕集された粒子を加熱するための加熱部としてのヒータ７６を有する。蛍光検出部３０により把握される加熱前の粒子から発せられる蛍光強度と加熱後の粒子から発せられる蛍光強度との差分から、生物由来の粒子を検出する。ヒータ７６によって粒子を加熱するとき、捕集基板７１は、第１位置としての捕集・加熱位置９１に移動される。ヒータ７６は、移動機構部６０によって捕集基板７１とともに移動される。ヒータ７６によって加熱された捕集基板７１は、ファン１６によってキャビネット１１内に導入された空気により冷却される。
【００８２】
本実施の形態では、捕集基板７１に捕集された粒子を加熱する加熱工程を、捕集基板７１に粒子を捕集する捕集工程と同じ位置（捕集・加熱位置９１）で実施することにより、粒子検出装置１０の小型化を図ることができる。また、ヒータ７６を移動機構部６０に搭載して、捕集基板７１と一緒に移動させる構成により、粒子検出装置１０の構造を簡易化できる。
【００８３】
［粒子検出装置の構成部品の配置について］
図１１、図１５から図１７を参照して、本実施の形態では、捕集部２０、蛍光検出部３０および清掃部５０の各構成部品が、回転中心軸６６を中心にその周方向に並んで配置されている。
【００８４】
捕集筒１５および静電針２２は、捕集・加熱位置９１に向かい合って配置されている。高圧電源２１および清掃部５０は、リフレッシュ位置９３に向かい合って配置されている。受光部４１は、検出位置９２に向かい合って配置されている。
【００８５】
捕集筒１５と受光部４１とは、回転中心軸６６を中心とする周方向において互いに隣り合って配置されている。励起光源部３１は、回転中心軸６６を中心とする周方向において、捕集筒１５とは反対側で受光部４１と隣り合って配置されている。すなわち、回転中心軸６６を中心とする周方向において、励起光源部３１と捕集筒１５との間に受光部４１が配置されている。励起光源部３１は、回転中心軸６６を挟んで捕集筒１５の反対側に配置されている。
【００８６】
高圧電源２１は、回転中心軸６６を中心とする周方向において、受光部４１とは反対側で捕集筒１５と隣り合って配置されている。すなわち、回転中心軸６６を中心とする周方向において、高圧電源２１と受光部４１との間に捕集筒１５が配置されている。高圧電源２１は、回転中心軸６６を挟んで受光部４１の反対側に配置されている。高圧電源２１と励起光源部３１とは、回転中心軸６６を中心とする周方向において互いに隣り合って配置されている。
【００８７】
回転中心軸６６の軸方向から見た場合に、捕集筒１５、受光部４１および高圧電源２１は、回転中心軸６６の軸周りにおける捕集基板７１の移動範囲と重なって配置されている。回転中心軸６６の軸方向から見た場合に、励起光源部３１は、回転中心軸６６の軸周りにおける捕集基板７１の移動範囲からずれて配置されている。
【００８８】
本実施の形態では、捕集基板７１の移動方向において、励起光源部３１は、受光部４１に対して捕集筒１５の反対側に配置されている。このように構成により、励起光源部３１の配置に起因して、捕集・加熱位置９１と検出位置９２との間の距離が長くなることを防止している。
【００８９】
回転中心軸６６の軸方向から見た場合に、清掃部５０は、高圧電源２１と重なって配置されている。より具体的には、清掃部５０を構成するブラシ固定部５２が、高圧電源２１に取り付けられている。図１１中に示すように、励起光源部３１および受光部４１は、それぞれ、高さＨ１（回転中心軸６６の軸方向の長さ）および高さＨ２を有する。高圧電源２１は、高さＨ３を有する。高さＨ３は、高さＨ１および高さＨ２よりも小さく、高さＨ１は、高さＨ２よりも大きい（Ｈ３＜Ｈ２＜Ｈ１）。
【００９０】
本実施の形態では、清掃部５０を、励起光源部３１、受光部４１および高圧電源２１のうち最も小さい高さを有する高圧電源２１と重ねて設けることによって、キャビネット１１内の限られた空間に捕集部２０、蛍光検出部３０および清掃部５０の各構成部品を効率よく配置している。
【００９１】
また、本実施の形態では、清掃部５０と捕集筒１５とが回転中心軸６６を中心とする周方向において互いに隣り合って配置されている。このような構成によって、捕集工程、加熱工程時の冷却およびリフレッシュ工程間におけるファン１６の兼用を可能としている。
【００９２】
図１９は、粒子検出装置の内部構造を示す斜視図である。図１９を参照して、受光部４１および励起光源部３１と、清掃部５０との間を遮るように、捕集筒１５および移動機構部６０が設けられている。
【００９３】
このような構成により、リフレッシュ位置９３において捕集基板７１から除去された粒子が検出位置９２に侵入することを効果的に抑制できる。また、リフレッシュ位置９３から検出位置９２への粒子の侵入を防止することを目的にキャビネット１１内に隔壁を設ける必要がなく、捕集・加熱位置９１、検出位置９２およびリフレッシュ位置９３がキャビネット１１内の同一空間に設けられる。このため、粒子検出装置１０を小型化することができる。
【００９４】
［ブラシのクリーニング構造について］
リフレッシュ工程時、清掃部５０により捕集基板７１から粒子が除去されるのに伴って、捕集基板７１の表面と接触するブラシ５１に粒子が付着する。本実施の形態における粒子検出装置１０は、清掃具初期化部材としてのブラシ清掃アーム８１を有し、このブラシ清掃アーム８１によってブラシ５１に付着した粒子を除去する。
【００９５】
図１３および図１４を参照して、ブラシ清掃アーム８１は、回転ベース６４に一体に設けられている。ブラシ清掃アーム８１は、回転ベース６４の回転時、捕集基板７１とともに移動する。ブラシ清掃アーム８１は、回転ベース６４の中心部６７から回転中心軸６６の半径方向に延伸する。ブラシ清掃アーム８１がブラシ５１の自由端５１ｐに接触した状態で回転移動することにより、ブラシ５１に付着した粒子が除去される。
【００９６】
ブラシ清掃アーム８１は、回転中心軸６６の軸周りにおいて基板支持部６８と周方向にずれた位置に設けられている。図１６中に示すように、捕集基板７１が検出位置９２に移動された時に、ブラシ清掃アーム８１は、捕集基板７１とブラシ５１との間に配置される。
【００９７】
図２０から図２２は、リフレッシュ工程時の捕集基板およびブラシ清掃アームの動きを示す断面図である。図２２中には、リフレッシュ工程時の捕集基板７１の移動端が示されている。
【００９８】
図２０から図２２を参照して、粒子の加熱後の蛍光強度を測定した後、回転ベース６４を反転方向に回転させ、捕集基板７１を検出位置９２からリフレッシュ位置９３に向けて移動させる。
【００９９】
この際、まず、ブラシ清掃アーム８１がブラシ５１の自由端５１ｐに接触しながら反転方向に移動することにより、ブラシ５１に付着した粒子を除去する。同時に、ファン１６を正転方向に駆動させることによって、ブラシ５１から除去された粒子をリフレッシュ位置９３からキャビネット１１の外部に回収する。さらに回転ベース６４を反転方向に回転させ、捕集基板７１の表面をブラシ５１に接触させることにより、捕集基板７１から粒子を除去する。捕集基板７１が図２２中に示す移動端まで移動したら、回転ベース６４を正転方向に回転させ、再び捕集基板７１の表面をブラシ５１に接触させることにより、捕集基板７１から粒子を除去する。
【０１００】
本実施の形態では、捕集基板７１が検出位置９２に移動された時に、ブラシ清掃アーム８１が捕集基板７１とブラシ５１との間に配置されるため、捕集基板７１とブラシ５１とが接触する前に、ブラシ清掃アーム８１とブラシ５１とが接触する。これにより、ブラシ清掃アーム８１によってリフレッシュされたブラシ５１により捕集基板７１を清掃できるため、捕集基板７１から粒子を効率的に除去することができる。
【０１０１】
また、ブラシ清掃アーム８１は、捕集基板７１を搭載する回転ベース６４に一体に設けられている。このような構成により、ブラシ清掃アーム８１を移動させるための移動機構部を別途設ける必要がなくなり、粒子検出装置１０の小型化や低コスト化を図ることができる。
【０１０２】
なお、キャビネット１１内部には、粘着性を有する粒子捕獲部が設けられてもよい。粒子捕獲部は、たとえば、粘着性シートから形成される。粒子捕獲部は、リフレッシュ位置９３や、リフレッシュ位置９３と捕集・加熱位置９１との間に設けられることが好ましい。このような構成によれば、ファン１６の駆動による粒子の回収に加えて、粒子捕獲部によって捕集基板７１もしくはブラシ５１から除去された粒子を回収することができる。
【０１０３】
図２３は、ブラシ、ブラシ清掃アームおよび捕集基板の高さ関係を示す図である。図２３を参照して、ブラシ清掃アーム８１および捕集基板７１は、それぞれ、ブラシ５１の自由端５１ｐと接触する頂面８１ａおよび頂面７１ａを有する。任意の位置を基準とした時のブラシ５１の自由端５１ｐの高さをＨ６とし、ブラシ清掃アーム８１の頂面８１ａの高さをＨ７とし、捕集基板７１の頂面７１ａの高さをＨ８とした場合に、Ｈ６＜Ｈ８＜Ｈ７の関係を満たすことが好ましい。
【０１０４】
［粒子検出装置の細部構造について］
本実施の形態における粒子検出装置１０は、捕集基板７１の位置を検出するための位置検出部として、位置センサ７７および位置センサ７８と、センシング対象部８２とを有する。
【０１０５】
図１１、図１５および図１６を参照して、位置センサ７７および位置センサ７８は、センシング対象部８２の近接を検知することによって捕集基板７１の位置を検出するセンサである。位置センサ７７および位置センサ７８は、キャビネット１１の内壁に取り付けられている。位置センサ７７および位置センサ７８は、回転中心軸６６に直交する同一平面内に設けられている。回転中心軸６６の軸方向から見た場合に、位置センサ７７は、捕集・加熱位置９１と検出位置９２との間に配置され、位置センサ７８は、捕集・加熱位置９１とリフレッシュ位置９３との間に配置されている。
【０１０６】
図１３を参照して、センシング対象部８２は、回転ベース６４に一体に設けられている。センシング対象部８２は、回転ベース６４の回転時、捕集基板７１とともに移動する。センシング対象部８２は、回転ベース６４の中心部６７から回転中心軸６６の半径方向に延伸するブラシ清掃アーム８１の先端に設けられている。
【０１０７】
図１１、図１５および図１６を参照して、図示しない制御部は、位置センサ７８がセンシング対象部８２の近接を検知した場合に、捕集基板７１が捕集・加熱位置９１に位置決めされたことを検出する。このとき、制御部は、捕集基板７１への粒子の捕集が開始されるように、捕集部２０およびファン１６に向けて指令を出す。また、制御部は、位置センサ７７がセンシング対象部８２の近接を検知した場合に、捕集基板７１が検出位置９２に位置決めされたことを検出する。このとき、制御部は、生物由来の粒子の検出が開始されるように、蛍光検出部３０に向けて指令を出す。
【０１０８】
位置センサ７８および位置センサ７７を用いた捕集基板７１の位置検出により、捕集工程および検出工程における捕集基板７１の位置精度を向上させ、生物由来の粒子の検出の再現性を高めることができる。
【０１０９】
図１６を参照して、本実施の形態における粒子検出装置１０は、移動機構部６０の移動端に配置され、移動機構部６０の移動を規制する規制部材としての突出部１９を有する。突出部１９は、キャビネット１１の内壁から突出して設けられている。突出部１９は、検出位置９２に隣り合った位置に設けられている。捕集基板７１が検出位置９２に移動された時、回転ベース６４が突出部１９に当接することにより、回転ベース６４のそれ以上の移動が規制される。
【０１１０】
なお、本実施の形態における粒子検出装置１０は、生物由来の粒子を検出するための装置単体として用いられてもよいし、空気清浄機やエアーコンディショナ、加湿器、除湿機、掃除機、冷蔵庫、テレビなどの家電製品に組み込まれてもよい。
【０１１１】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
この発明は、主に、花粉や微生物、カビといった生物由来の粒子を検出する装置として利用される。
【符号の説明】
【０１１３】
１０  粒子検出装置、１１  キャビネット、１１ｍ，１１ｎ  側面、１２  上キャビネット、１４  下キャビネット、１５  捕集筒、１６  ファン、１９  突出部、２０  捕集部、２１  高圧電源、２２  静電針、３０  蛍光検出部、３１  励起光源部、３２  発光素子、３３  励起部フレーム、３４  集光レンズ、４１  受光部、４２  ノイズシールド、４３  増幅回路、４４  受光素子、４５  受光部フレーム、４６  フレネルレンズ、５０  清掃部、５１  ブラシ、５１ｐ  自由端、５１ｑ  支持端、５２  ブラシ固定部、５３  ブラシ押さえ、６０  移動機構部、６１  モータホルダ、６２  回転モータ、６４  回転ベース、６６  回転中心軸、６７  中心部、６８  基板支持部、７１  捕集基板、７１ａ，８１ａ  頂面、７６  ヒータ、７７，７８  位置センサ、８１  ブラシ清掃アーム、８２  センシング対象部、９１  捕集・加熱位置、９２  検出位置、９３  リフレッシュ位置、９６  フレキシブル基板、１１１，１１２，１１３  配線、１２０  開口部。
【要約】
【課題】小型化が図られる粒子検出装置、を提供する。
【解決手段】粒子検出装置は、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置である。粒子検出装置は、粒子を捕集基板７１に捕集する捕集部２０と、捕集基板７１に捕集された粒子に向けて励起光を照射するとともに、粒子から発せられる蛍光を受光する蛍光検出部３０と、粒子を捕集基板７１から除去する清掃部５０とを備える。捕集基板７１は、正転方向および反転方向に回転移動することにより、捕集部２０により捕集基板７１に粒子を捕集する捕集・加熱位置と、蛍光検出部３０により蛍光を受光する検出位置と、清掃部５０により捕集基板７１から粒子を除去するリフレッシュ位置との間を移動する。
【選択図】図１１【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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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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