(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気中に浮遊する花粉を測定する装置であって、捕集容器と、その捕集容器内に大気を吸引するポンプと、捕集容器内に配置され、単極イオンを発生して当該容器内に吸引された大気に含まれる花粉を帯電させる放電電極と、透明材料からなり、上記放電電極に対して電位差が与えられることにより捕集容器内で帯電した花粉を引き寄せて捕集する集塵電極を備えてなる捕集装置と、その捕集装置の駆動により捕集された花粉が付着した集塵電極にレーザ光を照射する照射光学系と、そのレーザ光の花粉による回折・散乱光の空間強度分布を測定する測定光学系と、その測定結果から上記集塵電極上に捕集された花粉の粒度分布を算出する演算手段を備えていることを特徴とする花粉の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、大気中に浮遊する花粉の測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種花粉症の増加に伴い、大気中に浮遊する花粉についての情報が重要となりつつある。花粉症の原因は、おもにスギやヒノキの花粉であり、これらの花粉は直径約３０〜５０μｍ程度でほぼ球形をしている。
【０００３】
大気中に浮遊する花粉を捕集して測定する方法として、従来、スライドガラスの表面にワセリン等の粘着物質を塗布したものを大気中に放置し、大気中の花粉を自然沈降させてそのスライドガラスの表面に付着させ、そのスライドガラス上に沈降させた花粉を顕微鏡で観察してその形状、大きさ、個数および種類等を測定する方法が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、大気中に浮遊する花粉を自然沈降させてスライドガラスの表面に付着させてる従来の捕集方法では、その捕集に要する時間が例えば２４時間等と長時間となってしまうばかりでなく、風等の影響によって単位時間当たりに捕集される量が左右され、その捕集量は実際に大気中に存在する花粉量を表す量とはならないという問題がある。
【０００５】
また、このようにして捕集した花粉を顕微鏡で観察する方法では、その形状や種類の特定については容易であるが、上記したように、捕集される花粉が風等の影響を受けるが故に、大気中に浮遊する花粉の全てについての情報とはなり得ないという問題がある。更には、このように顕微鏡で観察して大きさや個数等を測定する方法では、花粉の粒度分布を測定するためには個々の花粉の径を測定して累計していく必要があり、煩雑であるという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、風等の影響を受けることなく大気中に浮遊する花粉を確実に捕集して、その粒度分布を容易かつ正確に測定することのできる測定装置の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の花粉の測定装置は、大気中に浮遊する花粉を測定する装置であって、捕集容器と、その捕集容器内に大気を吸引するポンプと、捕集容器内に配置され、単極イオンを発生して当該容器内に吸引された大気に含まれる花粉を帯電させる放電電極と、透明材料からなり、上記放電電極に対して電位差が与えられることにより捕集容器内で帯電した花粉を引き寄せて捕集する集塵電極を備えてなる捕集装置と、その捕集装置の駆動により捕集された花粉が付着した集塵電極にレーザ光を照射する照射光学系と、そのレーザ光の花粉による回折・散乱光の空間強度分布を測定する測定光学系と、その測定結果から上記集塵電極上に捕集された花粉の粒度分布を算出する演算手段を備えていることによって特徴づけられる。
【０００８】
本発明は、大気中の花粉を電気的に捕集することにより、風等の影響を受けることなく、ポンプにより容器内に吸引した大気中に含まれる花粉をのほぼ全量を短時間のうちに捕集することを可能とし、この捕集装置の特性と、レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置の特性を活かして、大気中に浮遊する花粉の粒度分布を正確かつ迅速に測定することを可能とするものである。
【０００９】
すなわち、本発明においては、まず、測定すべき花粉の捕集に用いる捕集装置において、ポンプにより大気を捕集容器内に吸引し、その捕集容器内に配置された放電電極から単極イオンを発生させると、大気中に含まれている花粉が帯電する。この帯電した花粉は、捕集容器内で放電電極に対して電位差が与えられている集塵電極へと向かい、集塵電極上に捕集される。このように捕集容器内で花粉を帯電させて集塵電極上に捕集することにより、捕集容器内に吸引した大気中に含まれている花粉のほぼ全量を捕集することができ、その捕集結果は、風等の影響を受けることなく、捕集容器内に吸引した大気の量との関係において、実際に単位体積当たりの大気中に存在する花粉の量を表す量となり得る。
【００１０】
そして、本発明では、以上のようにして捕集した花粉、従って容器内に吸引した大気に含まれるほぼ全量の花粉を、レーザ回折・散乱式の粒度分布測定装置を用いた乾式測定によって、その粒度分布を測定する。これにより、大気中に浮遊する花粉の粒度分布を正確に測定することができる。
【００１１】
ここで、レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置は、分散状態の被測定粒子群にレーザ光を照射したときに得られる回折・散乱光の空間強度分布を測定し、その光強度分布がミーの散乱理論ないしはフラウンホーファの回折理論に則ることを利用し、回折・散乱光の空間強度分布の測定結果からミーの散乱理論ないしはフラウンホーファの回折理論に基づく演算によって被測定粒子群の粒度分布を求める。このレーザ回折・散乱式粒度分布測定装置によれば、被測定粒子群の分散媒中での濃度を適正範囲とすることによって、前記した各種花粉に見られる直径３０〜５０μｍを含む広い粒径範囲において高い分解能で迅速かつ正確に粒度分布を求めることができる。
【００１２】
しかしながら、大気中に自然状態で浮遊している花粉に直接的にレーザ光を照射して回折・散乱光を測定しようとしても、その濃度が低すぎる関係上、粒度分布を求めるに十分な回折・散乱光を得ることができない。
【００１３】
そこで、本発明においては、前記した捕集装置を用いて大気中に浮遊している花粉を透明材料からなる集塵電極上に電気的に捕集する。このとき、花粉は集塵電極の表面に一様に分散した状態となり、レーザ回折・散乱式の粒度分布測定に適した濃度範囲のもとに花粉が付着した状態でレーザ光を照射して回折・散乱光の空間強度分布を照射する。これにより、各種花粉の粒度分布を広い粒径範囲で高い分解能のもとに正確に測定することができる。
【００１４】
ここで、透明材料からなる集塵電極の表面に捕集されて分散状態で載っている粉を落下させないように、当該集塵電極の表面にガラス板を被せてもよく、その集塵電極およびガラス板の間に花粉を挟み込んだ状態でレーザ光を照射して、花粉による回折・散乱光を測定してもよい。
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の構成図であり、光学的並びに機械的構成を表す模式図と、電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【００１６】
開閉自在の蓋１ａを備えた捕集容器１には、大気の流入口１ｂと、ポンプ（捕集用圧縮機）２の吸引口への連通口１ｃが形成されており、蓋１ａを閉じた状態でポンプ２の駆動により流入口１ｂを介して大気が捕集容器１内に吸引される。この捕集容器１内には、その上部に放電電極３が設けられているとともに、その放電電極３に対向してその下部には集塵電極４が配置されている。放電電極３には高圧電源５によって高電圧が印加され、これによって放電電極３の近傍の空気が電離し、単極イオンが発生する。
【００１７】
一方、集塵電極４はこの例において接地電位６に接続され、この集塵電極４と放電電極３の電位差により、単極イオンは集塵電極４に向けて移動し、その過程で捕集容器１内の大気中に含まれている花粉Ｐと接触してこれを帯電させる。帯電した花粉Ｐは、同じく放電電極３と集塵電極４の電位差によって集塵電極４に向けて移動し、集塵電極４上に捕集される。そして、この集塵電極４は、ガラス板や透明樹脂板の少なくとも表面に透明電極をコーティングしてなる全体として透明な部材である。
【００１８】
以上の捕集容器１、ポンプ２、放電電極３高圧電源５、および集塵電極４と接地電位６によって、花粉Ｐの捕集装置１０を構成している。この捕集装置１０によると、風等の影響を受けることなく、捕集容器１内に吸引した大気中に含まれる花粉Ｐのほぼ全量を効率よく集塵電極４上に捕集することができる。
【００１９】
表面に花粉Ｐが捕集された透明な集塵電極４は、花粉が落下してしまうことを防止するために、必要に応じてガラス等の透明板４１を用いて花粉Ｐを挟み込んだ状態で、レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置２０の測定部位に配置される。
【００２０】
レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置２０は、以上のように花粉Ｐを捕集して測定部位に配置された集塵電極４に対してレーザ光を照射する照射光学系２２と、その照射光学系２２からのレーザ光の回折・散乱光の空間強度分布を測定する測定光学系２３と、その測定光学系２３の出力をサンプリングするデータサンプリング回路２４、およびそのデータサンプリング回路２４によりサンプリングされた回折・散乱光の空間強度分布データを用いて、集塵電極４上に捕集された粒子群の粒度分布を算出するコンピュータ２５を主体として構成されている。
【００２１】
照射光学系２２は、レーザ光源２２ａ、集光レンズ２２ｂ、空間フィルタ２２ｃ、コリメートレンズ２２ｄによって構成され、レーザ光源２２ａから出力されたレーザ光を平行光束としてフローセル２１に照射する。このフローセル２１に照射されたレーザ光は、その内部を流れる媒液Ｌ中の花粉Ｐにより回折・散乱を受ける。この回折・散乱光の空間強度分布は測定光学系２３によって測定される。
【００２２】
測定光学系２３は、照射光学系２２の光軸上に、測定部位の集塵電極４を挟んで配置された集光レンズ２３ａおよびリングディテクタ２３ｂと、その外側に配置された前方広角度散乱光センサ群２３ｃと、測定部位上の集塵電極４の側方および後方（照射光学系２２側）に配置された側方／後方散乱光センサ群２３ｄによって構成されている。リングディテクタ２３ｂは、互いに異なる半径のリング状または１／２リング状もしくは１／４リング状の受光面を有する光センサを同心上に配置した光センサアレイであって、集光レンズ２３ａにより集光された前方所定角度以内の回折・散乱光の強度分布を検出することができる。従って、これらのセンサ群からなる測定光学系２３により、フローセル２１内の媒液Ｌ中に分散している花粉Ｐによる回折・散乱光の空間強度分布が、前方微小角度から後方に至る広い範囲で測定される。
【００２３】
以上の測定光学系２３による各回折・散乱角度ごとの光強度検出信号は、それぞれのアンプおよびＡ−Ｄ変換器を有してなるデータサンプリング回路２４によって増幅された上でデジタル化され、回折・散乱光の空間強度分布データとしてコンピュータ２５に取り込まれる。
【００２４】
コンピュータ２５では、その回折・散乱光の空間強度分布を用いて、レーザ回折・散乱式の粒度分布測定において公知の、ミーの散乱理論およびフラウンホーファの回折理論に基づく演算手法により、レーザ光が回折・散乱した原因粒子である花粉Ｐの粒度分布を算出する。
【００２５】
以上の構成において、ポンプ２の単位時間当たりの流量とその駆動時間から、捕集容器１内に送り込んだ大気の総量を把握することができ、その捕集容器１内に送り込む空気の総量を適宜に設定することにより、集塵電極４上に捕集されて分散している花粉Ｐの濃度を、測定光学系２２によって十分に回折・散乱光の空間強度分布を測定できる程度とすることができる。これにより、レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置２０により広い粒径範囲において高い分解能で花粉Ｐの粒度分布を測定することができる。
【００２６】
また、以上のように所定量の大気を捕集容器１内に吸引して花粉Ｐを集塵電極４上に捕集し、レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置２０により粒度分布を求めた後、捕集容器１内の集塵電極４上に新たに捕集した花粉Ｐについて同様の測定を行う、という動作を一定時間ごとに繰り返し行えば、連続的に大気中に浮遊する花粉の状況を監視することができる。
【００２７】
更に、各回の測定動作において捕集容器１内に送り込む大気の総量を一定とすると、その各回の測定において得られる回折・散乱光の絶対強度は、大気中の花粉Ｐの濃度に相関するので、その絶対強度の変化から大気中の花粉Ｐの濃度の経時的変化を監視することができる。
【００２８】
ここで、本発明においては、集塵電極４として透明部材によって構成したものを用いるので、この集塵電極上に捕集した花粉Ｐをそのまま顕微鏡の観察に供することができるという利点もある。そして、捕集装置１０の集塵電極４上には、捕集容器１内に吸引された大気中に含まれる花粉をほぼ余すところなく捕集しているため、顕微鏡による観察結果は、大気中に浮遊している花粉Ｐの全体の情報を正確に表すものとなる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、まず、放電電極と集塵電極が配置された捕集容器内に大気を吸引し、その大気に含まれている花粉を帯電させて集塵電極上に捕集するので、自然落下によりガラス板上に捕集する従来の捕集手法に比して、迅速に、かつ、風等の影響を受けることなく、常に安定して大気中に浮遊している花粉を代表するサンプリングを行うことができる。
【００３０】
そして、このようにして捕集されて透明な集塵電極上に付着した花粉を、レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置を用いた乾式測定により、つまり花粉が付着した集塵電極をそのまま、もしくはガラス板等によって花粉を挟み込んだ状態でレーザ回折・散乱式粒度分布測定装置の測定部位に配置してレーザ光を照射して回折・散乱光の空間強度分布を測定して、花粉の粒度分布を求めるので、迅速かつ正確に大気中に浮遊している花粉の粒度分布を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図と電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【符号の説明】
１  捕集容器
２  ポンプ
３  放電電極
４  集塵電極
４１  透明板
５  高圧電源
６  接地電位
１０  捕集装置
２０  レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置
２２  照射光学系
２３  測定光学系
２４  データサンプリング回路
２５  コンピュータ
Ｐ  花粉
【図１】
0003758602.tif 000002