微粒子計測装置、および微粒子モニタリング装置
【課題】ポータブルタイプとして適しかつ高感度、高効率で微粒子計測を行うことができる微粒子計測装置を提供する。
【解決手段】本発明による微粒子計測装置は、ケース壁内外に連通する微粒子トラップフィルタ１３を装備して回転駆動される回転ケース１１と、この回転ケースにレーザー光を照射するレーザー光照射装置３と、上記微粒子トラップフィルタへのレーザー光照射により得られる光に基づき微粒子分光検出する微粒子検出装置５と、微粒子トラップフィルタにレーザー光を照射し得る位置に回転ケースを回転駆動するタイミングと、上記微粒子検出装置の検出出力を微粒子計測のために処理するタイミングとを同期制御する制御装置７とを含む。
【解決手段】本発明による微粒子計測装置は、ケース壁内外に連通する微粒子トラップフィルタ１３を装備して回転駆動される回転ケース１１と、この回転ケースにレーザー光を照射するレーザー光照射装置３と、上記微粒子トラップフィルタへのレーザー光照射により得られる光に基づき微粒子分光検出する微粒子検出装置５と、微粒子トラップフィルタにレーザー光を照射し得る位置に回転ケースを回転駆動するタイミングと、上記微粒子検出装置の検出出力を微粒子計測のために処理するタイミングとを同期制御する制御装置７とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子計測装置に関するものである。
【０００２】
本発明はまた、微粒子計測には至らないが、微粒子をモニタリングすることが可能な微粒子モニタリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
微粒子の計測技術としては、粒子による散乱光量に基づいて浮遊微粒子を分級する光散乱式微粒子計測（特許文献１）、静電気力に基づいて微粒子を分級する微分型静電分級（特許文献２）、気流方向の変化に基づいて微粒子を分級する慣性インパクター分級がある（特許文献３）。これら計測技術では微粒子サイズに関する情報を得ることができる。上記分級技術では微粒子サイズに関する情報を得ることはできるが、微粒子の種類等に関する情報を得ることはできない。その課題を解決するものとして例えばラマン分光技術が提案されている。このラマン分光技術では微粒子サイズに加えて、微粒子の種類を特定することができるようになっている。ラマン分光はレーザー光等の単色光を微粒子に照射し、微粒子特有の形態で発生したラマン散乱光を分光器等で検出して微粒子の種類等に関する情報を得る技術である。近年では、ナノテクノロジの発展に伴って、微粒子の計測領域がサブマイクロレベルからナノレベルの領域を必要としているために、より高感度で、高効率で微粒子を計測できる技術が求められるようになっている。このような高感度、高効率で微粒子計測を行う装置も実際提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０６２０５５号公報
【特許文献２】特開２００６−１２２８９０号公報
【特許文献３】特開２００４−１４４６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本件出願人は、このような高感度、高効率で微粒子計測を行うことができると同時に簡易軽量コンパクトでポータブルタイプとして最適とし、かつ、低価格で製造販売可能な装置の開発に鋭意取り組んでいる。
【０００６】
これまでの微粒子計測装置では、高感度、高効率で微粒子計測を行うことができる反面、その高感度、高効率化のために装置全体が大型化しかつ製造販売価格も高価格化せざるを得ないものとなっている。
【０００７】
例えば高感度ラマン分光装置では、高感度、高効率化のために、分光検出器、ＣＣＤ素子、液体窒素冷却、等の複雑な機構化と複雑な制御化とにより、装置全体が大型重量化して簡易軽量なポータブルな装置ではない。
【０００８】
なお、簡易である一方、高感度、高効率化を達成するには、サイズがナノレベルの微粒子を簡易に捕捉（トラップ）可能とし、かつ、計測を行うに必要とする量の微粒子を捕捉確保することも必要となる。
【０００９】
また、微粒子には各種サイズがあるが、これらを簡易に分級して計測できることも望まれる。
【００１０】
したがって、本発明により解決すべき課題は、簡易軽量コンパクトでポータブルタイプとして最適とし、かつ、低価格で製造可能である一方で、高感度、高効率で、かつ、分級可能に、微粒子計測を行うことができる微粒子計測装置を提供することである。この場合、本発明は、最適には上記課題のすべてを解決できる微粒子計測装置を提供できることであるが、本発明は、上記課題の少なくとも１つを解決する微粒子計測装置を含むものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による微粒子計測装置は、回転方向に沿うケース壁の１ないし複数箇所に当該ケース壁を内外に連通するごとく微粒子トラップフィルタを装備して回転駆動される回転ケースと、上記回転ケースにレーザー光を照射するレーザー光照射装置と、上記微粒子トラップフィルタへのレーザー光照射により得られる光に基づき微粒子を分光検出する微粒子検出装置と、微粒子トラップフィルタにレーザー光を照射し得る位置に回転ケースを回転駆動するタイミングと、上記微粒子検出装置の検出出力を微粒子計測のために処理するタイミングとを同期制御する制御装置と、を含むことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明においては、微粒子トラップフィルタは、回転ケースに対して回転方向に沿うケース壁の１ないし複数箇所に当該ケース壁を内外に連通するようにして設けられているので、回転ケースの回転が低速回転で回転遠心力が小さいときは、当該回転ケース内の溶媒を微粒子トラップフィルタを通じてケース外に排出させる向きにできるケース内外の圧力差を微粒子トラップに用いることが可能である。この圧力差を利用することでケース内に溶媒と共に取り込んだ微粒子のうち、重量が軽い微粒子を微粒子トラップフィルタ方向に移動させ、ここでトラップさせることができる。また、回転ケースの回転が高速回転するときは、回転遠心力が大きくなるから、この大きな回転遠心力を溶媒に作用させて、溶媒中の重量が重い微粒子を回転ケースの内周壁面に沿わせつつ移動させると共に、そこに設けてある微粒子トラップフィルタでトラップさせることができる。
【００１３】
以上により、本発明では、簡易軽量コンパクトでポータブルタイプとして最適とし、かつ、低価格で製造可能であると共に、回転ケースの回転速度を制御することで微粒子重量に応じて微粒子をトラップして計測することができるようになる。
【００１４】
また、本発明では、制御装置により、微粒子トラップフィルタにレーザー光を照射し得る位置に回転ケースを回転駆動するタイミングと、上記微粒子検出装置の検出出力を微粒子計測のために処理するタイミングとを同期制御するために、微粒子検出装置での検出波形は、微粒子トラップフィルタで捕捉されている微粒子のみの検出波形とすることができる結果、高感度、高効率で微粒子検出性能に優れた装置を得ることができる。
【００１５】
本発明において、好ましい態様は、上記微粒子トラップフィルタを、細孔を多数有する多孔体により構成することである。
【００１６】
本発明において、好ましい態様は、上記回転ケースには、トラップできる微粒子粒径が相違する少なくとも２つ以上の微粒子トラップフィルタを備えて微粒子を少なくとも２つ以上に分級計測可能とすることである。
【００１７】
本発明による微粒子モニタリング装置は、回転方向に沿うケース壁の１ないし複数箇所に当該ケース壁を内外に連通する微粒子トラップフィルタを装備して回転駆動される回転ケースと、上記回転ケースにレーザー光を照射するレーザー光照射装置と、上記微粒子トラップフィルタへのレーザー光照射により得られる光に基づき微粒子分光検出する微粒子検出装置と、微粒子トラップフィルタにレーザー光を照射し得る位置に回転ケースを回転駆動するタイミングと、上記微粒子検出装置の検出出力を微粒子計測のために処理するタイミングとを同期制御する制御装置と、含むことを特徴とする。本発明では、微粒子計測までには至らないまでも、微粒子モニタリングを含むことができる。このモニタリングには検出も含むことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、簡易軽量コンパクトでポータブルタイプとして最適とし、かつ、低価格で製造可能である一方で、高感度、高効率で微粒子計測を行うことができる微粒子計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は本発明の実施の形態にかかる微粒子計測装置の構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）は図１の微粒子計測装置内の微粒子捕捉装置のＡ−Ａ線断面構成を示す図、図２（ｂ）は図１の微粒子計測装置内の微粒子捕捉装置のＢ−Ｂ線断面構成を示す図である。
【図３】図３は図１の円Ｃで囲む部分を拡大して示す図である。
【図４】図４は作用説明に供するもので微粒子捕捉装置の概略平面構成を示す図である。
【図５】図５は図４の作用説明に供するもので、図５（ａ）は分光検出器の検出波形図、図５（ｂ）は回転ケース駆動モータの制御波形図、図５（ｃ）は図５（ａ）の検出波形において、ノイズを除去した検出波形を示す図である。
【図６】図６は微粒子捕捉装置における回転ケースの環状外側シェルの変形例を示す図である。
【図７】図７はさらに環状外側シェルの他の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る粒子計測装置を説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる微粒子計測装置の構成を示す。また、図２（ａ）は図１の微粒子計測装置内の微粒子捕捉装置のＡ−Ａ線断面構成を示し、図２（ｂ）は図１の微粒子計測装置内の微粒子捕捉装置のＢ−Ｂ線断面構成を示す。さらに、図３は図１の円Ｃで囲む部分を拡大して示す。
【００２１】
これらの図を参照して、微粒子計測装置は、微粒子捕捉装置１と、レーザ光照射装置３と、微粒子検出装置５と、制御装置７と、を含む。
【００２２】
（微粒子捕捉装置１）
微粒子捕捉装置１は、装置内部に大気等の気体あるいは液体である溶媒と共に微粒子を取り込むと共に、この取り込んだ溶媒内の微粒子を、装置内外の圧力差（主に低速回転域）および回転遠心力（主に高速回転域）により装置内所定箇所に集積して捕捉するものである。そのため、微粒子捕捉装置１は、装置本体９と、回転ケース１１と、この回転ケース１１内に設けられた複数の微粒子トラップフィルタ１３と、を含む。この微粒子トラップフィルタ１３は、回転ケース１１の回転方向に沿う当該ケース壁（後述するように環状外側シェル１１ａのシェル壁に相当）の複数箇所に当該ケース壁を内外に連通して微粒子をトラップするフィルタとなっている。
【００２３】
回転ケース１１は、内部に微粒子を含む溶媒を取り込める環状空間を有するケースであり、光透過性で回転可能な環状外側シェル１１ａと、光非透過性かつ非回転固定の環状内側シェル１１ｂとを同心に備える。環状内側シェル１１ｂは、環状外側シェル１１ａを回転可能に支持するものであり、円筒体１１ｂ１と、円形平板１１ｂ２とを含む。環状内側シェル１１ｂの円筒体１１ｂ１には、該空間１５内に溶媒を吸入する溶媒吸入口１１ｃが設けられている。環状内側シェル１１ｂの円形平板１１ｂ２には溶媒吸入口１１ｃに対して回転方向上流側で微粒子捕捉空間１５内から溶媒を外部排出する溶媒排出口１１ｄが設けられている。環状外側シェル１１ａと環状内側シェル１１ｂとの間は図示略の密封機構で環状外側シェル１１ａが回転可能なごとく密封処理が施されている。
【００２４】
微粒子トラップフィルタ１３は、環状外側シェル１１ａの内周面に回転方向に複数箇所に設けられている。微粒子トラップフィルタ１３は、環状外側シェル１１ａの内周面において好ましくは円周方向略等間隔で複数設けられている。
【００２５】
微粒子トラップフィルタ１３は、微粒子が通過できない孔径をもつ細孔を多数有する多孔体、例えば、多孔質ガラス、その他で構成されている。多孔質ガラスの作製法としては、ガラスの分相による方法、ゾルゲル法による方法、均一粒子の焼結による方法等がある。
【００２６】
微粒子捕捉装置１において、環状外側シェル１１ａはモータ回転軸１７が取り付けられている。このモータ回転軸１７はモータ１９により回転され、これにより、環状外側シェル１１ａはモータ回転軸１７を中心にして回転駆動されるようになっている。
【００２７】
環状外側シェル１１ａは、モータ１９により回転駆動されると、環状内側シェル１１ｂに設けてある溶媒吸入口１１ｃから微粒子２１と共に溶媒を吸入する。微粒子２１にはカーボンナノチューブ等のナノサイズの微粒子を含む。モータは例えばステッピングモータで構成することができる。
【００２８】
以上の構成において、微粒子トラップフィルタ１３は環状外側シェル１１ａの壁面を内外に貫通しているので、環状外側シェル１１ａが回転停止しているときは、環状外側シェル１１ａと環状内側シェル１１ｂとで囲む微粒子捕捉空間１５内圧力（内圧）と環状外側シェル１１ａ外の圧力（外圧）とは等圧である。
【００２９】
そして、微粒子捕捉空間１５内に溶媒が吸引され、環状外側シェル１１ａが低速回転すると、微粒子トラップフィルタ１３により、環状外側シェル１１ａ内圧は、外圧より高くなり、この内外圧力差により微粒子捕捉空間１５内の溶媒は微粒子トラップフィルタ１３を介して外部に流出すると共に、溶媒内の微粒子２１はこの微粒子トラップフィルタ１３でトラップされる。この場合、より内外圧力差を得るために溶媒吸引圧を高くすることが好ましい。また、環状外側シェル１１ａが低速回転するときは、溶媒に作用する回転遠心力は小さく、したがって、この回転遠心力は、溶媒が環状外側シェル１１ａ内を半径方向外方へ移動するように作用する力としては小さい。
【００３０】
次に、環状外側シェル１１ａが高速回転すると、上記圧力差よりも、微粒子捕捉空間１５内の溶媒には、環状外側シェル１１ａ内を半径方向外方へ移動させる回転遠心力が大きく作用するようになる。そして、上記溶媒は、回転遠心力により微粒子捕捉空間１５内を回転方向に移動しつつ半径方向外側に移動する。この場合、重量が重い微粒子が特に半径方向外方へ移動し、微粒子トラップフィルタ１３でトラップされる。
【００３１】
なお、環状外側シェル１１ａが中速回転するときは、上記低速回転域と高速回転域との両状態で微粒子は微粒子トラップフィルタ１３でトラップされる。
【００３２】
以上から本実施の形態では、環状外側シェル１１ａの全回転域において微粒子を微粒子トラップフィルタ１３でトラップすることができる。
【００３３】
図１では符号ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，…で示すように、溶媒吸入口１１ｃから吸入された溶媒中の微粒子２１は、微粒子トラップフィルタ１３により捕捉され、最終的には微粒子２１のほとんどは微粒子トラップ１３に蓄積捕捉されるようになる。
【００３４】
（レーザー光照射装置３）
レーザー光照射装置３は、レーザー光源３ａと、集光レンズ３ｂと、を備え、このレーザー光源３ａから単色光であるレーザー光を微粒子捕捉装置１に照射する装置である。レーザ光源３ａは、微粒子捕捉装置１の環状外側シェル１１ａの外側からレーザ光出射口３ｃを向けた状態で配置され当該環状外側シェル１１ａに向けて単色光であるレーザ光２５を照射することができるようになっている。集光レンズ３ｂは、装置本体９に設けたレーザ光導入用の窓孔９ａに取り付けられている。
【００３５】
このレーザ光２５は、レーザ光導入用窓孔９ａを介して、微粒子捕捉装置１を照射する。レーザ光２５は、微粒子捕捉装置１の環状外側シェル１１ａに設けた微粒子トラップフィルタ１３を照射する。このレーザー光２５は、微粒子トラップフィルタ１３でトラップされて蓄積されている微粒子２１で反射されて、ラマン散乱する。ラマン散乱の詳細は周知のため略するが、該微粒子２１内で散乱され、入射レーザ光２５とは波長が異なるレーザ光として反射される現象である。
【００３６】
（微粒子検出装置５）
微粒子検出装置５は、半透鏡（ビームスプリッタ）２９と、回折格子３１と、フォトマルチプライヤ等の微粒子検出器３３とを備える。
【００３７】
半透鏡２９は、レーザ光源３ａと微粒子捕捉装置１の環状外側シェル１１ａとの間を結ぶ光軸上に対して斜め４５度の角度で配置されることで、レーザ光源３ａから一方向に照射されるレーザ光２５を透過させ、他方向からの上記反射レーザ光２７を９０度方向に全反射させることができるようになっている。回折格子３１は、半透鏡２９から反射されたレーザ光３５の光軸に対して４５度の角度で配置されることで当該レーザ光３５を分光すると共に微粒子検出器３３方向に反射させる。微粒子検出器３３は、分光されてきたレーザ光３７から微粒子を分光検出することができるようになっている。
【００３８】
（制御装置７）
制御装置７は、例えばコンピュータ等から構成され、モータ１９制御で微粒子捕捉装置１の回転制御、レーザー光源３ａの駆動制御、微粒子検出器３３の検出制御、を行う。制御装置７は、図４および図５を参照して後述するように、微粒子トラップフィルタ１３にレーザー光２５を照射し得る位置に回転ケース１１の環状外側シェル１１ａを回転駆動するタイミングと、微粒子検出装置３３により微粒子を検出するタイミングとを同期制御する。
【００３９】
以下、図４および図５を参照して動作を説明する。図４は作用説明に供するもので微粒子捕捉装置の概略平面構成を示し、図５（ａ）は微粒子検出器３３の検出波形、図５（ｂ）は回転ケース１１の駆動モータ１９の制御波形、図５（ｃ）は図５（ａ）の検出波形において、ノイズを除去した検出波形をそれぞれ示す。
【００４０】
図４において微粒子トラップフィルタ１３を説明する。なお、図５（ｂ）で示す駆動モータ１９の制御波形に代えて、図示を略するが、例えば回転ケース１１に取り付けたマーカー等にセンサを取り付け、このセンサから得られるセンサ波形、その他同様のものでもよい。
【００４１】
図４中、符号ｔ１が記入された近傍の微粒子トラップフィルタ１３は符号１３Ａで示し、装置本体９のレーザ光導入用窓孔９ａを時刻ｔ１で通過する微粒子トラップフィルタ１３を示す。符号ｔ２が記入された近傍の微粒子トラップフィルタ１３は符号１３Ｂで示し、装置本体９のレーザ光導入用窓孔９ａを時刻ｔ２で通過する微粒子トラップフィルタ１３を示す。符号ｔ３が記入された近傍の微粒子トラップフィルタ１３は符号１３Ｃで示し、装置本体９のレーザ光導入用窓孔９ａを時刻ｔ３で通過する微粒子トラップフィルタ１３を示す。符号ｔ４が記入された近傍の微粒子トラップフィルタ１３は符号１３Ｄで示し、装置本体９のレーザ光導入用窓孔９ａを時刻ｔ４で通過する微粒子トラップフィルタ１３を示す。
【００４２】
今、環状外側シェル１１ａが回転すると、環状外側シェル１１ａの回転に伴い、溶媒中の微粒子２１はその回転速度により、環状外側シェル１１ａ内外の圧力差と、回転遠心力とにより半径方向外側に移動すると共に、各微粒子トラップフィルタ１３により捕捉集積されてくるようになる。
【００４３】
そして、時刻ｔ１では、微粒子トラップフィルタ１３Ａが装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向している。この状態では、微粒子トラップフィルタ１３Ａに微粒子２１はそのほとんどがトラップされて集積している。時刻ｔ２で装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向する微粒子トラップフィルタ１３Ｂは図４で示す時刻ｔ１の段階では、微粒子２１は少しトラップされている。また、時刻ｔ３で装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向する微粒子トラップフィルタ１３Ｃは図４で示す時刻ｔ１の段階では、微粒子２１はそれほどトラップされていない。時刻ｔ４で装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向する微粒子トラップフィルタ１３Ｄは図４で示す時刻ｔ１の段階では、微粒子２１は、ほとんど、トラップされていない。
【００４４】
以上により、時刻ｔ１では微粒子トラップフィルタ１３Ａが装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向している。この状態では、微粒子トラップフィルタ１３Ａには微粒子２１がトラップされている。微粒子トラップフィルタ１３Ａが装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向すると、この対向したタイミングで微粒子検出器３３から検出信号Ｓ１が図５（ａ）の時刻ｔ１で示すように出力される。ここで、この時刻ｔ１前後でも微粒子検出器３３から信号が出力されるが、これら信号は検出信号Ｓ１とは異なり、ノイズ信号Ｎとなる。
【００４５】
次の微粒子トラップフィルタ１３Ｂが時刻ｔ２で装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向すると、この対向したタイミングで微粒子検出器３３から検出信号Ｓ２が図５（ａ）の時刻ｔ２で示すように出力される。ここで、この時刻ｔ２前後でも微粒子検出器３３から信号が出力されるが、これら信号は検出信号Ｓ２とは異なり、ノイズ信号Ｎとなる。
【００４６】
同様に、微粒子トラップフィルタ１３Ｃ，１３Ｄそれぞれが時刻ｔ３，ｔ４で装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向すると、この対向したタイミングそれぞれで微粒子検出器３３から検出信号Ｓ３，Ｓ４が図５（ａ）の時刻ｔ３，ｔ４で示すように出力される。
【００４７】
このとき、微粒子トラップフィルタ１３Ａ−１３Ｄそれぞれが時刻ｔ１−ｔ４で装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向するようにモータ１９の回転を図５（ｂ）で示すモータ制御波形で制御する。Ｃ１−Ｃ４は、モータ１９の制御波形であり、微粒子検出器３３からの信号Ｓ１−Ｓ４それぞれの出力時刻ｔ１−ｔ４と、モータ１９の制御波形Ｃ１−Ｃ４それぞれの制御時刻ｔ１−ｔ４とが対応している。
【００４８】
その結果、制御時刻ｔ１−ｔ４のタイミングで微粒子検出器３３出力を図示略の同期増幅器で増幅すると、図５（ｃ）で示すように、この同期増幅器からは、ノイズ信号Ｎが実質除去された検出信号Ｓ１−Ｓ４のみを得ることができる。この同期増幅器は、微粒子検出装置１の検出出力を微粒子計測のために処理するものであり、その同期増幅タイミングを制御時刻ｔ１−ｔ４のタイミングに同期させる。この同期増幅器出力により微粒子計測ないし微粒子モニタリングができる。
【００４９】
図６を参照して環状外側シェル１１ａの変形例を説明する。この変形例で示す環状外側シェル１１ａには、微粒子をトラップするための細孔の孔径を異ならせて、分級トラップできる微粒子サイズが相違するようにした複数の微粒子トラップフィルタ１３を備えて、微粒子を複数に分級計測することができるようになっている。
【００５０】
例えば符号１３１は第１分級で微粒子を分級することができる微粒子トラップフィルタ、１３２は、第２分級で微粒子を分級することができる微粒子トラップフィルタ、１３３は、第３分級で微粒子を分級することができる微粒子トラップフィルタ…である。なお分級とは種々の粒径の微粒子が混じっている中から、規格を満たす一定の粒径分布をもつ微粒子を得る操作のことである。そのため、微粒子トラップフィルタ１３１，１３２，…は、それぞれの粒径の微粒子をトラップできるようになっている。
【００５１】
なお、以上の実施の形態では微粒子計測装置であったが、計測ではなく、微粒子のモニタリングにも適用することができる。このモニタリングには微粒子検出も含むことができる。
【００５２】
図７を参照して環状外側シェル１１ａの変形例を説明する。上記環状外側シェル１１ａにおける微粒子トラップフィルタ１３は、半径方向外方にドーム状に突出した形状であるが、図７の変形例で示す環状外側シェル１１ａにおける微粒子トラップフィルタ１３では、環状外側シェル１１ａの周壁を複数箇所（この例では８箇所）において矢印で示す回転方向と反対方向で漸次にその半径を拡径させる。そして、各箇所（この例では上記８箇所）における最大半径部位それぞれに微粒子トラップフィルタ１３を配置する構成としている。この構成では、回転遠心力が作用した際に、微粒子２１がより円滑に微粒子トラップフィルタ１３に向けて移動し効果的にトラップすることができるようになっている。
【００５３】
以上から本実施の形態では、装置的には、内部に溶媒と共に取り込んだ微粒子２１を、微粒子捕捉装置１の環状外側シェル１１ａの回転遠心力により微粒子トラップフィルタ１３でトラップするという構成であり、微粒子捕捉装置１としては簡易軽量でコンパクト化を図れる。
【００５４】
本実施の形態では、制御装置７により、微粒子トラップフィルタ１３が装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向しレーザー光２５により照射されるタイミングと、微粒子検出装置５により微粒子が検出されるタイミングとを同期制御するために、微粒子検出装置１での検出波形は、微粒子のみの検出波形とすることができるので、高感度、高効率で微粒子検出ができる装置を得ることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 微粒子捕捉装置
９ 装置本体
１１ 回転ケース
１１ａ 環状外側シェル
１１ｂ 環状内側シェル
１３ 微粒子トラップフィルタ
３ レーザ光照射装置
５ 微粒子検出装置
７ 制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子計測装置に関するものである。
【０００２】
本発明はまた、微粒子計測には至らないが、微粒子をモニタリングすることが可能な微粒子モニタリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
微粒子の計測技術としては、粒子による散乱光量に基づいて浮遊微粒子を分級する光散乱式微粒子計測（特許文献１）、静電気力に基づいて微粒子を分級する微分型静電分級（特許文献２）、気流方向の変化に基づいて微粒子を分級する慣性インパクター分級がある（特許文献３）。これら計測技術では微粒子サイズに関する情報を得ることができる。上記分級技術では微粒子サイズに関する情報を得ることはできるが、微粒子の種類等に関する情報を得ることはできない。その課題を解決するものとして例えばラマン分光技術が提案されている。このラマン分光技術では微粒子サイズに加えて、微粒子の種類を特定することができるようになっている。ラマン分光はレーザー光等の単色光を微粒子に照射し、微粒子特有の形態で発生したラマン散乱光を分光器等で検出して微粒子の種類等に関する情報を得る技術である。近年では、ナノテクノロジの発展に伴って、微粒子の計測領域がサブマイクロレベルからナノレベルの領域を必要としているために、より高感度で、高効率で微粒子を計測できる技術が求められるようになっている。このような高感度、高効率で微粒子計測を行う装置も実際提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０６２０５５号公報
【特許文献２】特開２００６−１２２８９０号公報
【特許文献３】特開２００４−１４４６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本件出願人は、このような高感度、高効率で微粒子計測を行うことができると同時に簡易軽量コンパクトでポータブルタイプとして最適とし、かつ、低価格で製造販売可能な装置の開発に鋭意取り組んでいる。
【０００６】
これまでの微粒子計測装置では、高感度、高効率で微粒子計測を行うことができる反面、その高感度、高効率化のために装置全体が大型化しかつ製造販売価格も高価格化せざるを得ないものとなっている。
【０００７】
例えば高感度ラマン分光装置では、高感度、高効率化のために、分光検出器、ＣＣＤ素子、液体窒素冷却、等の複雑な機構化と複雑な制御化とにより、装置全体が大型重量化して簡易軽量なポータブルな装置ではない。
【０００８】
なお、簡易である一方、高感度、高効率化を達成するには、サイズがナノレベルの微粒子を簡易に捕捉（トラップ）可能とし、かつ、計測を行うに必要とする量の微粒子を捕捉確保することも必要となる。
【０００９】
また、微粒子には各種サイズがあるが、これらを簡易に分級して計測できることも望まれる。
【００１０】
したがって、本発明により解決すべき課題は、簡易軽量コンパクトでポータブルタイプとして最適とし、かつ、低価格で製造可能である一方で、高感度、高効率で、かつ、分級可能に、微粒子計測を行うことができる微粒子計測装置を提供することである。この場合、本発明は、最適には上記課題のすべてを解決できる微粒子計測装置を提供できることであるが、本発明は、上記課題の少なくとも１つを解決する微粒子計測装置を含むものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による微粒子計測装置は、回転方向に沿うケース壁の１ないし複数箇所に当該ケース壁を内外に連通するごとく微粒子トラップフィルタを装備して回転駆動される回転ケースと、上記回転ケースにレーザー光を照射するレーザー光照射装置と、上記微粒子トラップフィルタへのレーザー光照射により得られる光に基づき微粒子を分光検出する微粒子検出装置と、微粒子トラップフィルタにレーザー光を照射し得る位置に回転ケースを回転駆動するタイミングと、上記微粒子検出装置の検出出力を微粒子計測のために処理するタイミングとを同期制御する制御装置と、を含むことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明においては、微粒子トラップフィルタは、回転ケースに対して回転方向に沿うケース壁の１ないし複数箇所に当該ケース壁を内外に連通するようにして設けられているので、回転ケースの回転が低速回転で回転遠心力が小さいときは、当該回転ケース内の溶媒を微粒子トラップフィルタを通じてケース外に排出させる向きにできるケース内外の圧力差を微粒子トラップに用いることが可能である。この圧力差を利用することでケース内に溶媒と共に取り込んだ微粒子のうち、重量が軽い微粒子を微粒子トラップフィルタ方向に移動させ、ここでトラップさせることができる。また、回転ケースの回転が高速回転するときは、回転遠心力が大きくなるから、この大きな回転遠心力を溶媒に作用させて、溶媒中の重量が重い微粒子を回転ケースの内周壁面に沿わせつつ移動させると共に、そこに設けてある微粒子トラップフィルタでトラップさせることができる。
【００１３】
以上により、本発明では、簡易軽量コンパクトでポータブルタイプとして最適とし、かつ、低価格で製造可能であると共に、回転ケースの回転速度を制御することで微粒子重量に応じて微粒子をトラップして計測することができるようになる。
【００１４】
また、本発明では、制御装置により、微粒子トラップフィルタにレーザー光を照射し得る位置に回転ケースを回転駆動するタイミングと、上記微粒子検出装置の検出出力を微粒子計測のために処理するタイミングとを同期制御するために、微粒子検出装置での検出波形は、微粒子トラップフィルタで捕捉されている微粒子のみの検出波形とすることができる結果、高感度、高効率で微粒子検出性能に優れた装置を得ることができる。
【００１５】
本発明において、好ましい態様は、上記微粒子トラップフィルタを、細孔を多数有する多孔体により構成することである。
【００１６】
本発明において、好ましい態様は、上記回転ケースには、トラップできる微粒子粒径が相違する少なくとも２つ以上の微粒子トラップフィルタを備えて微粒子を少なくとも２つ以上に分級計測可能とすることである。
【００１７】
本発明による微粒子モニタリング装置は、回転方向に沿うケース壁の１ないし複数箇所に当該ケース壁を内外に連通する微粒子トラップフィルタを装備して回転駆動される回転ケースと、上記回転ケースにレーザー光を照射するレーザー光照射装置と、上記微粒子トラップフィルタへのレーザー光照射により得られる光に基づき微粒子分光検出する微粒子検出装置と、微粒子トラップフィルタにレーザー光を照射し得る位置に回転ケースを回転駆動するタイミングと、上記微粒子検出装置の検出出力を微粒子計測のために処理するタイミングとを同期制御する制御装置と、含むことを特徴とする。本発明では、微粒子計測までには至らないまでも、微粒子モニタリングを含むことができる。このモニタリングには検出も含むことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、簡易軽量コンパクトでポータブルタイプとして最適とし、かつ、低価格で製造可能である一方で、高感度、高効率で微粒子計測を行うことができる微粒子計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は本発明の実施の形態にかかる微粒子計測装置の構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）は図１の微粒子計測装置内の微粒子捕捉装置のＡ−Ａ線断面構成を示す図、図２（ｂ）は図１の微粒子計測装置内の微粒子捕捉装置のＢ−Ｂ線断面構成を示す図である。
【図３】図３は図１の円Ｃで囲む部分を拡大して示す図である。
【図４】図４は作用説明に供するもので微粒子捕捉装置の概略平面構成を示す図である。
【図５】図５は図４の作用説明に供するもので、図５（ａ）は分光検出器の検出波形図、図５（ｂ）は回転ケース駆動モータの制御波形図、図５（ｃ）は図５（ａ）の検出波形において、ノイズを除去した検出波形を示す図である。
【図６】図６は微粒子捕捉装置における回転ケースの環状外側シェルの変形例を示す図である。
【図７】図７はさらに環状外側シェルの他の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る粒子計測装置を説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる微粒子計測装置の構成を示す。また、図２（ａ）は図１の微粒子計測装置内の微粒子捕捉装置のＡ−Ａ線断面構成を示し、図２（ｂ）は図１の微粒子計測装置内の微粒子捕捉装置のＢ−Ｂ線断面構成を示す。さらに、図３は図１の円Ｃで囲む部分を拡大して示す。
【００２１】
これらの図を参照して、微粒子計測装置は、微粒子捕捉装置１と、レーザ光照射装置３と、微粒子検出装置５と、制御装置７と、を含む。
【００２２】
（微粒子捕捉装置１）
微粒子捕捉装置１は、装置内部に大気等の気体あるいは液体である溶媒と共に微粒子を取り込むと共に、この取り込んだ溶媒内の微粒子を、装置内外の圧力差（主に低速回転域）および回転遠心力（主に高速回転域）により装置内所定箇所に集積して捕捉するものである。そのため、微粒子捕捉装置１は、装置本体９と、回転ケース１１と、この回転ケース１１内に設けられた複数の微粒子トラップフィルタ１３と、を含む。この微粒子トラップフィルタ１３は、回転ケース１１の回転方向に沿う当該ケース壁（後述するように環状外側シェル１１ａのシェル壁に相当）の複数箇所に当該ケース壁を内外に連通して微粒子をトラップするフィルタとなっている。
【００２３】
回転ケース１１は、内部に微粒子を含む溶媒を取り込める環状空間を有するケースであり、光透過性で回転可能な環状外側シェル１１ａと、光非透過性かつ非回転固定の環状内側シェル１１ｂとを同心に備える。環状内側シェル１１ｂは、環状外側シェル１１ａを回転可能に支持するものであり、円筒体１１ｂ１と、円形平板１１ｂ２とを含む。環状内側シェル１１ｂの円筒体１１ｂ１には、該空間１５内に溶媒を吸入する溶媒吸入口１１ｃが設けられている。環状内側シェル１１ｂの円形平板１１ｂ２には溶媒吸入口１１ｃに対して回転方向上流側で微粒子捕捉空間１５内から溶媒を外部排出する溶媒排出口１１ｄが設けられている。環状外側シェル１１ａと環状内側シェル１１ｂとの間は図示略の密封機構で環状外側シェル１１ａが回転可能なごとく密封処理が施されている。
【００２４】
微粒子トラップフィルタ１３は、環状外側シェル１１ａの内周面に回転方向に複数箇所に設けられている。微粒子トラップフィルタ１３は、環状外側シェル１１ａの内周面において好ましくは円周方向略等間隔で複数設けられている。
【００２５】
微粒子トラップフィルタ１３は、微粒子が通過できない孔径をもつ細孔を多数有する多孔体、例えば、多孔質ガラス、その他で構成されている。多孔質ガラスの作製法としては、ガラスの分相による方法、ゾルゲル法による方法、均一粒子の焼結による方法等がある。
【００２６】
微粒子捕捉装置１において、環状外側シェル１１ａはモータ回転軸１７が取り付けられている。このモータ回転軸１７はモータ１９により回転され、これにより、環状外側シェル１１ａはモータ回転軸１７を中心にして回転駆動されるようになっている。
【００２７】
環状外側シェル１１ａは、モータ１９により回転駆動されると、環状内側シェル１１ｂに設けてある溶媒吸入口１１ｃから微粒子２１と共に溶媒を吸入する。微粒子２１にはカーボンナノチューブ等のナノサイズの微粒子を含む。モータは例えばステッピングモータで構成することができる。
【００２８】
以上の構成において、微粒子トラップフィルタ１３は環状外側シェル１１ａの壁面を内外に貫通しているので、環状外側シェル１１ａが回転停止しているときは、環状外側シェル１１ａと環状内側シェル１１ｂとで囲む微粒子捕捉空間１５内圧力（内圧）と環状外側シェル１１ａ外の圧力（外圧）とは等圧である。
【００２９】
そして、微粒子捕捉空間１５内に溶媒が吸引され、環状外側シェル１１ａが低速回転すると、微粒子トラップフィルタ１３により、環状外側シェル１１ａ内圧は、外圧より高くなり、この内外圧力差により微粒子捕捉空間１５内の溶媒は微粒子トラップフィルタ１３を介して外部に流出すると共に、溶媒内の微粒子２１はこの微粒子トラップフィルタ１３でトラップされる。この場合、より内外圧力差を得るために溶媒吸引圧を高くすることが好ましい。また、環状外側シェル１１ａが低速回転するときは、溶媒に作用する回転遠心力は小さく、したがって、この回転遠心力は、溶媒が環状外側シェル１１ａ内を半径方向外方へ移動するように作用する力としては小さい。
【００３０】
次に、環状外側シェル１１ａが高速回転すると、上記圧力差よりも、微粒子捕捉空間１５内の溶媒には、環状外側シェル１１ａ内を半径方向外方へ移動させる回転遠心力が大きく作用するようになる。そして、上記溶媒は、回転遠心力により微粒子捕捉空間１５内を回転方向に移動しつつ半径方向外側に移動する。この場合、重量が重い微粒子が特に半径方向外方へ移動し、微粒子トラップフィルタ１３でトラップされる。
【００３１】
なお、環状外側シェル１１ａが中速回転するときは、上記低速回転域と高速回転域との両状態で微粒子は微粒子トラップフィルタ１３でトラップされる。
【００３２】
以上から本実施の形態では、環状外側シェル１１ａの全回転域において微粒子を微粒子トラップフィルタ１３でトラップすることができる。
【００３３】
図１では符号ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，…で示すように、溶媒吸入口１１ｃから吸入された溶媒中の微粒子２１は、微粒子トラップフィルタ１３により捕捉され、最終的には微粒子２１のほとんどは微粒子トラップ１３に蓄積捕捉されるようになる。
【００３４】
（レーザー光照射装置３）
レーザー光照射装置３は、レーザー光源３ａと、集光レンズ３ｂと、を備え、このレーザー光源３ａから単色光であるレーザー光を微粒子捕捉装置１に照射する装置である。レーザ光源３ａは、微粒子捕捉装置１の環状外側シェル１１ａの外側からレーザ光出射口３ｃを向けた状態で配置され当該環状外側シェル１１ａに向けて単色光であるレーザ光２５を照射することができるようになっている。集光レンズ３ｂは、装置本体９に設けたレーザ光導入用の窓孔９ａに取り付けられている。
【００３５】
このレーザ光２５は、レーザ光導入用窓孔９ａを介して、微粒子捕捉装置１を照射する。レーザ光２５は、微粒子捕捉装置１の環状外側シェル１１ａに設けた微粒子トラップフィルタ１３を照射する。このレーザー光２５は、微粒子トラップフィルタ１３でトラップされて蓄積されている微粒子２１で反射されて、ラマン散乱する。ラマン散乱の詳細は周知のため略するが、該微粒子２１内で散乱され、入射レーザ光２５とは波長が異なるレーザ光として反射される現象である。
【００３６】
（微粒子検出装置５）
微粒子検出装置５は、半透鏡（ビームスプリッタ）２９と、回折格子３１と、フォトマルチプライヤ等の微粒子検出器３３とを備える。
【００３７】
半透鏡２９は、レーザ光源３ａと微粒子捕捉装置１の環状外側シェル１１ａとの間を結ぶ光軸上に対して斜め４５度の角度で配置されることで、レーザ光源３ａから一方向に照射されるレーザ光２５を透過させ、他方向からの上記反射レーザ光２７を９０度方向に全反射させることができるようになっている。回折格子３１は、半透鏡２９から反射されたレーザ光３５の光軸に対して４５度の角度で配置されることで当該レーザ光３５を分光すると共に微粒子検出器３３方向に反射させる。微粒子検出器３３は、分光されてきたレーザ光３７から微粒子を分光検出することができるようになっている。
【００３８】
（制御装置７）
制御装置７は、例えばコンピュータ等から構成され、モータ１９制御で微粒子捕捉装置１の回転制御、レーザー光源３ａの駆動制御、微粒子検出器３３の検出制御、を行う。制御装置７は、図４および図５を参照して後述するように、微粒子トラップフィルタ１３にレーザー光２５を照射し得る位置に回転ケース１１の環状外側シェル１１ａを回転駆動するタイミングと、微粒子検出装置３３により微粒子を検出するタイミングとを同期制御する。
【００３９】
以下、図４および図５を参照して動作を説明する。図４は作用説明に供するもので微粒子捕捉装置の概略平面構成を示し、図５（ａ）は微粒子検出器３３の検出波形、図５（ｂ）は回転ケース１１の駆動モータ１９の制御波形、図５（ｃ）は図５（ａ）の検出波形において、ノイズを除去した検出波形をそれぞれ示す。
【００４０】
図４において微粒子トラップフィルタ１３を説明する。なお、図５（ｂ）で示す駆動モータ１９の制御波形に代えて、図示を略するが、例えば回転ケース１１に取り付けたマーカー等にセンサを取り付け、このセンサから得られるセンサ波形、その他同様のものでもよい。
【００４１】
図４中、符号ｔ１が記入された近傍の微粒子トラップフィルタ１３は符号１３Ａで示し、装置本体９のレーザ光導入用窓孔９ａを時刻ｔ１で通過する微粒子トラップフィルタ１３を示す。符号ｔ２が記入された近傍の微粒子トラップフィルタ１３は符号１３Ｂで示し、装置本体９のレーザ光導入用窓孔９ａを時刻ｔ２で通過する微粒子トラップフィルタ１３を示す。符号ｔ３が記入された近傍の微粒子トラップフィルタ１３は符号１３Ｃで示し、装置本体９のレーザ光導入用窓孔９ａを時刻ｔ３で通過する微粒子トラップフィルタ１３を示す。符号ｔ４が記入された近傍の微粒子トラップフィルタ１３は符号１３Ｄで示し、装置本体９のレーザ光導入用窓孔９ａを時刻ｔ４で通過する微粒子トラップフィルタ１３を示す。
【００４２】
今、環状外側シェル１１ａが回転すると、環状外側シェル１１ａの回転に伴い、溶媒中の微粒子２１はその回転速度により、環状外側シェル１１ａ内外の圧力差と、回転遠心力とにより半径方向外側に移動すると共に、各微粒子トラップフィルタ１３により捕捉集積されてくるようになる。
【００４３】
そして、時刻ｔ１では、微粒子トラップフィルタ１３Ａが装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向している。この状態では、微粒子トラップフィルタ１３Ａに微粒子２１はそのほとんどがトラップされて集積している。時刻ｔ２で装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向する微粒子トラップフィルタ１３Ｂは図４で示す時刻ｔ１の段階では、微粒子２１は少しトラップされている。また、時刻ｔ３で装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向する微粒子トラップフィルタ１３Ｃは図４で示す時刻ｔ１の段階では、微粒子２１はそれほどトラップされていない。時刻ｔ４で装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向する微粒子トラップフィルタ１３Ｄは図４で示す時刻ｔ１の段階では、微粒子２１は、ほとんど、トラップされていない。
【００４４】
以上により、時刻ｔ１では微粒子トラップフィルタ１３Ａが装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向している。この状態では、微粒子トラップフィルタ１３Ａには微粒子２１がトラップされている。微粒子トラップフィルタ１３Ａが装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向すると、この対向したタイミングで微粒子検出器３３から検出信号Ｓ１が図５（ａ）の時刻ｔ１で示すように出力される。ここで、この時刻ｔ１前後でも微粒子検出器３３から信号が出力されるが、これら信号は検出信号Ｓ１とは異なり、ノイズ信号Ｎとなる。
【００４５】
次の微粒子トラップフィルタ１３Ｂが時刻ｔ２で装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向すると、この対向したタイミングで微粒子検出器３３から検出信号Ｓ２が図５（ａ）の時刻ｔ２で示すように出力される。ここで、この時刻ｔ２前後でも微粒子検出器３３から信号が出力されるが、これら信号は検出信号Ｓ２とは異なり、ノイズ信号Ｎとなる。
【００４６】
同様に、微粒子トラップフィルタ１３Ｃ，１３Ｄそれぞれが時刻ｔ３，ｔ４で装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向すると、この対向したタイミングそれぞれで微粒子検出器３３から検出信号Ｓ３，Ｓ４が図５（ａ）の時刻ｔ３，ｔ４で示すように出力される。
【００４７】
このとき、微粒子トラップフィルタ１３Ａ−１３Ｄそれぞれが時刻ｔ１−ｔ４で装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向するようにモータ１９の回転を図５（ｂ）で示すモータ制御波形で制御する。Ｃ１−Ｃ４は、モータ１９の制御波形であり、微粒子検出器３３からの信号Ｓ１−Ｓ４それぞれの出力時刻ｔ１−ｔ４と、モータ１９の制御波形Ｃ１−Ｃ４それぞれの制御時刻ｔ１−ｔ４とが対応している。
【００４８】
その結果、制御時刻ｔ１−ｔ４のタイミングで微粒子検出器３３出力を図示略の同期増幅器で増幅すると、図５（ｃ）で示すように、この同期増幅器からは、ノイズ信号Ｎが実質除去された検出信号Ｓ１−Ｓ４のみを得ることができる。この同期増幅器は、微粒子検出装置１の検出出力を微粒子計測のために処理するものであり、その同期増幅タイミングを制御時刻ｔ１−ｔ４のタイミングに同期させる。この同期増幅器出力により微粒子計測ないし微粒子モニタリングができる。
【００４９】
図６を参照して環状外側シェル１１ａの変形例を説明する。この変形例で示す環状外側シェル１１ａには、微粒子をトラップするための細孔の孔径を異ならせて、分級トラップできる微粒子サイズが相違するようにした複数の微粒子トラップフィルタ１３を備えて、微粒子を複数に分級計測することができるようになっている。
【００５０】
例えば符号１３１は第１分級で微粒子を分級することができる微粒子トラップフィルタ、１３２は、第２分級で微粒子を分級することができる微粒子トラップフィルタ、１３３は、第３分級で微粒子を分級することができる微粒子トラップフィルタ…である。なお分級とは種々の粒径の微粒子が混じっている中から、規格を満たす一定の粒径分布をもつ微粒子を得る操作のことである。そのため、微粒子トラップフィルタ１３１，１３２，…は、それぞれの粒径の微粒子をトラップできるようになっている。
【００５１】
なお、以上の実施の形態では微粒子計測装置であったが、計測ではなく、微粒子のモニタリングにも適用することができる。このモニタリングには微粒子検出も含むことができる。
【００５２】
図７を参照して環状外側シェル１１ａの変形例を説明する。上記環状外側シェル１１ａにおける微粒子トラップフィルタ１３は、半径方向外方にドーム状に突出した形状であるが、図７の変形例で示す環状外側シェル１１ａにおける微粒子トラップフィルタ１３では、環状外側シェル１１ａの周壁を複数箇所（この例では８箇所）において矢印で示す回転方向と反対方向で漸次にその半径を拡径させる。そして、各箇所（この例では上記８箇所）における最大半径部位それぞれに微粒子トラップフィルタ１３を配置する構成としている。この構成では、回転遠心力が作用した際に、微粒子２１がより円滑に微粒子トラップフィルタ１３に向けて移動し効果的にトラップすることができるようになっている。
【００５３】
以上から本実施の形態では、装置的には、内部に溶媒と共に取り込んだ微粒子２１を、微粒子捕捉装置１の環状外側シェル１１ａの回転遠心力により微粒子トラップフィルタ１３でトラップするという構成であり、微粒子捕捉装置１としては簡易軽量でコンパクト化を図れる。
【００５４】
本実施の形態では、制御装置７により、微粒子トラップフィルタ１３が装置本体９のレーザ光導入窓９ａに対向しレーザー光２５により照射されるタイミングと、微粒子検出装置５により微粒子が検出されるタイミングとを同期制御するために、微粒子検出装置１での検出波形は、微粒子のみの検出波形とすることができるので、高感度、高効率で微粒子検出ができる装置を得ることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 微粒子捕捉装置
９ 装置本体
１１ 回転ケース
１１ａ 環状外側シェル
１１ｂ 環状内側シェル
１３ 微粒子トラップフィルタ
３ レーザ光照射装置
５ 微粒子検出装置
７ 制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転方向に沿うケース壁の１ないし複数箇所に当該ケース壁を内外に連通する微粒子トラップフィルタを装備して回転駆動される回転ケースと、
上記回転ケースにレーザー光を照射するレーザー光照射装置と、
上記微粒子トラップフィルタへのレーザー光照射により得られる光に基づき微粒子を分光検出する微粒子検出装置と、
微粒子トラップフィルタにレーザー光を照射し得る位置に回転ケースを回転駆動するタイミングと、上記微粒子検出装置の検出出力を微粒子計測のために処理するタイミングとを同期制御する制御装置と、
を含むことを特徴とする微粒子計測装置。
【請求項２】
上記微粒子トラップフィルタが、細孔を多数有する多孔体により構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記回転ケースには、トラップできる微粒子粒径が相違する少なくとも２つ以上の微粒子トラップフィルタを備えて微粒子を少なくとも２つ以上に分級計測可能とした、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
回転方向に沿うケース壁の１ないし複数箇所に当該ケース壁を内外に連通する微粒子トラップフィルタを装備して回転駆動される回転ケースと、
上記回転ケースにレーザー光を照射するレーザー光照射装置と、
上記微粒子トラップフィルタへのレーザー光照射により得られる光に基づき微粒子分光検出する微粒子検出装置と、
微粒子トラップフィルタにレーザー光を照射し得る位置に回転ケースを回転駆動するタイミングと、上記微粒子検出装置の検出出力を微粒子計測のために処理するタイミングとを同期制御する制御装置と、
を含むことを特徴とする微粒子モニタリング装置。
【請求項１】
回転方向に沿うケース壁の１ないし複数箇所に当該ケース壁を内外に連通する微粒子トラップフィルタを装備して回転駆動される回転ケースと、
上記回転ケースにレーザー光を照射するレーザー光照射装置と、
上記微粒子トラップフィルタへのレーザー光照射により得られる光に基づき微粒子を分光検出する微粒子検出装置と、
微粒子トラップフィルタにレーザー光を照射し得る位置に回転ケースを回転駆動するタイミングと、上記微粒子検出装置の検出出力を微粒子計測のために処理するタイミングとを同期制御する制御装置と、
を含むことを特徴とする微粒子計測装置。
【請求項２】
上記微粒子トラップフィルタが、細孔を多数有する多孔体により構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記回転ケースには、トラップできる微粒子粒径が相違する少なくとも２つ以上の微粒子トラップフィルタを備えて微粒子を少なくとも２つ以上に分級計測可能とした、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
回転方向に沿うケース壁の１ないし複数箇所に当該ケース壁を内外に連通する微粒子トラップフィルタを装備して回転駆動される回転ケースと、
上記回転ケースにレーザー光を照射するレーザー光照射装置と、
上記微粒子トラップフィルタへのレーザー光照射により得られる光に基づき微粒子分光検出する微粒子検出装置と、
微粒子トラップフィルタにレーザー光を照射し得る位置に回転ケースを回転駆動するタイミングと、上記微粒子検出装置の検出出力を微粒子計測のために処理するタイミングとを同期制御する制御装置と、
を含むことを特徴とする微粒子モニタリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２８１６６０（Ｐ２０１０−２８１６６０Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３４７３２（Ｐ２００９−１３４７３２）
【出願日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（０００１１１０８５）ニッタ株式会社 (588)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（０００１１１０８５）ニッタ株式会社 (588)
【Ｆターム（参考）】
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