浮遊粒子状物質の測定装置
【課題】 大気中の浮遊粒子状物質を構成する元素種類を連続自動的に分析する装置を提供する。
【解決手段】 サンプルインレット２から吸引によって取り込まれた試料大気は、分級部３によってＣＰの全てを含む空気と、ＦＰのみを含む空気とに分級され、ＦＰのみを含む空気は、分流装置４によって分流される。ＦＰを含む分流された空気は、テープフィルタ５の捕集位置５ａによって捕集される。サンプルを捕集する時間帯を、ＦＥＭ法のコンディショニング条件と同程度、たとえば２４時間にし、捕集する微粒子を乾燥状態としたのち、質量測定部１５において、β線吸収法による質量分析を行う。
【解決手段】 サンプルインレット２から吸引によって取り込まれた試料大気は、分級部３によってＣＰの全てを含む空気と、ＦＰのみを含む空気とに分級され、ＦＰのみを含む空気は、分流装置４によって分流される。ＦＰを含む分流された空気は、テープフィルタ５の捕集位置５ａによって捕集される。サンプルを捕集する時間帯を、ＦＥＭ法のコンディショニング条件と同程度、たとえば２４時間にし、捕集する微粒子を乾燥状態としたのち、質量測定部１５において、β線吸収法による質量分析を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気中の浮遊粒子状物質の連続測定装置に関し、特に人の健康に影響の大きい微小浮遊粒子状物質の連続測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気中には、種々の粒径の浮遊粒子状物質が存在する。粒径が１０μｍ以下の浮遊粒子状物質は、人が呼吸するに際し、気道で濾過されずに、吸引され、肺に沈降することから、特に人に対する毒性が高い。このような理由で、公害対策基本法に基づく大気汚染に関する環境基準では、大気中の浮遊粒子状物質は、粒径が１０μｍ以下のものと規定されている。そして、従来からこの規定に従って、粒径１０μｍ以下の浮遊粒子状物質の重量を測定する装置が市販されている。なお、本明細書では、浮遊粒子状物質と記載するものは粒径１０μｍ以下の粒子状物質とは限らずに、大気中に浮遊する粒子状物質とする。
【０００３】
大気中の浮遊粒子状物質には、粒径２．５μｍ程度を境として粗大粒子（coarse
particle，以下ＣＰと略すことがある）と微小粒子（fine particle，以下ＦＰと略すことがある）とが存在する。
【０００４】
ＣＰは、海塩粒子や土壌に由来する砂塵など自然に生じるものを含んでいる。これに対し、ＦＰは工場等から排出されるばいじんやディーゼル車等の発生源から直接大気に放出される一次粒子と、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）等のガス状物質が大気中で粒子状物質に変化する二次生成粒子がある。最近、都市部における大気中の浮遊粒子状物質の粒径についての人体に及ぼす疫学調査の結果、ＦＰは低濃度においても、心血管疾患、肺がん、喘息などの疾患に影響すると考えられ、ＦＰの重量濃度と死亡率が比例することがわかっている。
【０００５】
現在、連続計測が可能なのは、特許文献１記載のように一定の大気中に含まれる浮遊粒子状物質の重量の測定装置があり、１時間毎にＦＰの重量濃度を測定する測定装置が市販されている。
【０００６】
米国では、浮遊粒子状物質の標準測定方法（Federal Register Vol.62, No.138／
Appendix L：略称ＦＲＭ法）が制定されており、非常に多くの実験データが蓄積され、特に疫学用データとして有用性が高いものとなっている。
【０００７】
ＦＲＭ法による測定では、大気採取装置により、分級装置で分級して、ＦＰを１日に一回程度、一定流量でフィルタ上に粒子状物質を採取し、その後人手により、フィルタを実験室に持ち帰り、温度２０〜２３℃、相対湿度３０〜４０％±５％に保持された恒温、恒湿条件下で２４時間程度のコンディショニングを行ったのち、精密天秤による重量濃度の測定が行われている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３４３３１９号公報
【非特許文献１】紀本岳志、他、「PM2.5/PMｃ連続測定のためのβ線式ディコトマスモニターの開発Ｉ−サンプリング時間の影響−」（２００３）、第４４回大気環境学会年会講演要旨集
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＦＲＭ法による測定では、せいぜい、１日に一回の時間分解能でしか観測が行えずたとえ１日に一回だとしても、大変な手間が必要となるので、人件費がかさんでしまう。さらに、それ以上の時間分解能で観測するのは現実的でない。
【００１０】
しかしながら、１日に一回の時間分解能での観測では、大気中の浮遊粒子状物質の発生源の特定、大気中での生成メカニズムや挙動の研究、また、疫学的調査を行い、その人体に対する毒性について研究を行うにしても、十分とはいえない。
【００１１】
特許文献１記載の発明の、β線吸収法の浮遊粒子状物質の重量濃度測定装置とＦＲＭ法をフィールド試験を行い比較すると、β線吸収法の測定値がＦＲＭよりも高い値を示し、その比率が気温と相関を示すことが判明した（非特許文献１）。この原因は、湿度影響とは考えにくく、むしろ、ＦＲＭでは1日の間、同一のフィルタ上に採取したことにより、すでに採取したＰＭ２．５に含まれる低沸点成分が、後から採取した大気の状態に影響を受け、平衡がずれることで飛散してしまい、このような濃度差が生じたものと推測された。浮遊粒子状物質自身が、固体、揮発成分、水分から成り立っており、サンプリングの時間帯のわずかな違いや、サンプリングされたものの恒温、調湿が異なると、異なったデータが出力される可能性がある。
【００１２】
このような理由で、特許文献１記載の発明では、β線により１時間毎に浮遊粒子状物質の重量濃度測定が可能であるが、ＦＲＭ法によるこれまでの蓄積データなどと比較対照することが難しい。
【００１３】
また、単に、特許文献１記載の発明の、β線吸収法の浮遊粒子状物質の重量濃度測定装置を１日１回のフィルタ移動では、粒子状物質がフィルタに積もりすぎて、吸引することができなくなってしまう。このために、もし、単に流量を減らすと、ＰＭ２．５の分級特性が変わってしまう。
【００１４】
このような背景から、ＦＲＭ法の実験データとの比較が可能な連続自動による浮遊粒子状物質の測定装置の開発が望まれている。
【００１５】
本発明の目的は、問題点があるものの非常に多くのモニタリングがなされ、疫学データとして蓄積の多いＦＲＭ法と比較しやすいデータを得ることのできる浮遊粒子状物質の連続自動測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、一定流量の試料大気を吸引し、浮遊粒子状物質を、分級装置により、微小粒子のみを含む空気に分級し、微小粒子を含む空気を等速吸引で分流し、
フィルタサンプリングと精密天秤による重量測定法と同じ時間帯で、テープ状フィルタの移動を行い、該テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集したものを、β線吸収法によって質量測定することを特徴とする浮遊粒子状物質の測定装置である。
【００１７】
また本発明は、分流前または分流後に、微小粒子を含む空気を除湿するように構成されることを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、分流前または分流後に、微小粒子を含む空気を加熱するように構成されることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、一定流量の試料大気を吸引し、浮遊粒子状物質を、分級装置により、微小粒子のみを含む空気に分級し、
テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集したものに乾燥空気を吹き付けたのち、β線吸収法によって質量測定することを特徴とする浮遊粒子状物質の測定装置である。
【００２０】
また本発明は、乾燥空気を吹き付ける前にβ線吸収法によって質量測定し、乾燥空気を吹き付けたのちにもβ線吸収法によって質量測定することを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、一定流量の試料大気を吸引し、浮遊粒子状物質を、分級装置により、微小粒子のみを含む空気に分級し、微小粒子を含む空気を等速吸引で分流し、
精密天秤による重量測定法と同じ時間帯で、テープ状フィルタの移動を行い、該テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集したものに乾燥空気を吹き付けたのち、β線吸収法によって質量測定することを特徴とする浮遊粒子状物質の測定装置である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、試料大気を粗大粒子の全てを含む空気と、微小粒子のみを含む空気とに浮遊粒子状物質を分級し、テープ状フィルタの移動を行い、該テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集する。
【００２３】
このとき、精密天秤による重量測定法、すなわちＦＲＭ法と同じ時間帯で、テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集したものを、β線吸収法によって質量測定する。
【００２４】
ＦＲＭ法と同じ時間帯で捕集することにより、ＦＲＭ法におけるコンディショニング後の乾燥状態に近い状態でサンプリングすることができるので、このようにして得られたサンプルを質量測定することで、ＦＲＭと比較対照が可能な測定結果を得ることができる。
【００２５】
また本発明によれば、分流前または分流後に、微小粒子を含む空気を除湿することで、ＦＲＭ法におけるコンディショニング後の乾燥状態により近い状態でのサンプリングを行うことができる。
【００２６】
また本発明によれば、分流前または分流後に、微小粒子を含む空気を加熱することで、ＦＲＭ法におけるコンディショニング後の乾燥状態により近い状態でのサンプリングを行うことができる。
【００２７】
また本発明によれば、一定流量の試料大気を吸引し、試料大気を粗大粒子の全てを含む空気と、微小粒子のみを含む空気とに浮遊粒子状物質を分級し、テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集する。これに乾燥空気を吹き付けたのち、β線吸収法によって質量測定する。
【００２８】
乾燥空気を吹き付けることで、短時間で、ＦＲＭ法におけるコンディショニング後の乾燥状態に近い状態でサンプリングすることができるので、このようにして得られたサンプルを質量測定することで、ＦＲＭと比較対照が可能な測定結果を得ることができる。
【００２９】
また本発明によれば、乾燥空気を吹き付ける前にβ線吸収法によって質量測定し、乾燥空気を吹き付けたのちにもβ線吸収法によって質量測定する。
【００３０】
乾燥空気を吹き付ける前に質量測定することで、実際の大気と平衡に近い状態での測定結果を得ることができ、乾燥空気を吹き付けたのちに質量測定することで、ＦＲＭと比較対照が可能な測定結果を得ることができる。
【００３１】
また本発明によれば、一定流量の試料大気を吸引し、浮遊粒子状物質を、分級装置により、微小粒子のみを含む空気に分級し、微小粒子を含む空気を等速吸引で分流する。
【００３２】
このとき、精密天秤による重量測定法、すなわちＦＲＭ法と同じ時間帯で、テープ状フィルタの移動を行い、該テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集する。これに乾燥空気を吹き付けたのち、β線吸収法によって質量測定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明を実施の形態によって、より具体的に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である浮遊粒子状物質の連続測定装置１の構成を示す概略図である。
【００３４】
浮遊粒子状物質の連続測定装置（以下では単に「測定装置」と略称する。）１の外部に露出したサンプルインレット２から吸引によって取り込まれた試料大気は、分級部３によってＣＰの全てを含む空気と、ＦＰのみを含む空気とに分級され、ＦＰのみを含む空気は、分流装置４によって分流される。
【００３５】
ＦＰを含む分流された空気は、テープ状のフッ素系メンブランフィルタ５の捕集位置５ａによって濾過され、温度センサ６、圧力センサ７、第１フィルタ８、第１流量制御部９、第１流量センサ１０を通って外部へ排気される。テープフィルタには一般的にガラスフィルタが用いられるが、水分を保持し易く、後述のβ線質量分析の分析結果に影響を与えてしまうため、本発明では、フッ素系メンブランフィルタを採用している。
【００３６】
第１流量センサ１０の出力は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１００に送られ、予め入力された第１流量になるように、第１流量制御部９によって流量制御される。
【００３７】
分流装置４で分流されたもう一方のＦＰを含む空気は、第２フィルタ１１、第２流量制御部１２、第２流量センサ１３を通って外部へ排気される。第２流量センサ１３の出力は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１００に送られ、予め定められた第２流量になるように第２流量制御部１２によって制御される。分流装置４は、吸引ポンプ１４によって吸引されて試料大気を吸引、分流する。
【００３８】
本発明の測定装置１は、前述のＦＲＭ法による測定データと比較対照が可能なデータを取得するために、ＦＲＭ法のサンプルを捕集する時間帯とテープ移動する時間帯を同じにする。
【００３９】
このとき、取り込んだＦＰを含む空気を全てテープフィルタ５で捕集すると、捕集される微粒子量が多すぎてフィルタの目詰まりなどを引き起こすことが考えられるので、分流装置４によって等速吸引で分流することでフィルタ５の捕集位置５ａに適量の微粒子を捕集することができる。
【００４０】
捕集位置５ａに捕集された微粒子は、β線吸収法によって浮遊粒子状物質の質量を測定する質量測定部１５によって質量が測定される。
【００４１】
次に本発明の測定装置１を構成する各部位を詳細に説明する。
分級部３は、空気動力学的特性が粒径２．５μｍで５０％カット特性をもつ粒子状物質に分級することができる分級装置であれば適用可能であり、インパクタ方式、サイクロン方式およびバーチャルインパクタ方式の分級装置を用いることができる。
【００４２】
分流装置４は、等速吸引で分流することができる装置であれば適用可能である。図２は、分流装置４を説明するための模式図である。
【００４３】
分級部３で分級された試料空気の流れを流れ（１）、分流されてテープフィルタ５の捕集位置５ａに供給される空気の流れを流れ（２）、分流されて装置外に排出される空気の流れを流れ（３）とする。
【００４４】
分流装置４は、試料空気の下流部分で、直径Ｄ１の外筒と直径Ｄ２（Ｄ１＞Ｄ２）の内筒を有する二重筒状の構造を有しており、流れ（２）は、内筒を通って捕集位置５ａに供給され、流れ（３）は、外筒を通って外部に排出される。
【００４５】
流れ（１）の体積流量をＶ１（ｃｍ３／ｍｉｎ）、流れ（２）の体積流量をＶ２（ｃｍ３／ｍｉｎ）、流れ（３）の体積流量をＶ３（ｃｍ３／ｍｉｎ）とすると、Ｖ１＝Ｖ２＋Ｖ３が成り立つ。
【００４６】
流れ（１）の線流速をｕ１（ｃｍ／ｍｉｎ）、流れ（２）の線流速をｕ２（ｃｍ／ｍｉｎ）とする。
【００４７】
線流速は、ｕ１＝Ｖ１／（π（Ｄ１／２）２）であり、ｕ２＝Ｖ２／（π（Ｄ２／２）２）である。
【００４８】
流れ（２）の体積流量および流れ（３）の体積流量をそれぞれ下流の流量センサ１０，１３と流量制御部９，１２で制御する。ｕ１＝ｕ２が成り立たない場合は、粗大粒子と微小粒子が同じ割合で流れ（２）と流れ（３）に分流されないので、ｕ１＝ｕ２が成り立つように（等速吸引となるように）Ｖ２とＶ３を制御する。
【００４９】
ｕ１＝ｕ２であれば、Ｖ１／Ｄ１２＝Ｖ２／Ｄ２２である。たとえば、Ｖ１＝１６．７Ｌ／ｍｉｎ＝１６７００ｃｍ３／ｍｉｎ のとき、質量測定部１５の検出部に４Ｌ／ｍｉｎ＝４０００ｃｍ３／ｍｉｎ供給するならば、Ｖ２＝４０００ｃｍ３／ｍｉｎ、Ｖ３＝Ｖ１−Ｖ２＝１２７００ｃｍ３／ｍｉｎとなる。
【００５０】
したがって、Ｖ１／Ｖ２＝４．１７であり、Ｄ１／Ｄ２＝２．０４であるので、Ｄ２が０．８ｃｍの時、Ｄ１＝１．６３ｃｍにすればよい。
【００５１】
このようにして、分流装置４を設計することで、等速吸引での分流を行うことができる。
【００５２】
テープフィルタ５は、テープ送給機構１６によって連続的に一定の送り速度で送給され、所定の時間捕集されて質量測定された微粒子サンプルは、質量測定部１５から外部に移動する。それと同時に新たな捕集位置５ａが質量測定部１５に設定される。
【００５３】
浮遊粒子状物質の量を、所定の空気量に対しての含有量として算出するが、空気量は０℃、１気圧等の標準状態に換算する場合と、その場の温度と気圧における体積に換算する場合とがある。第１流量センサ１０および第２流量センサ１３が熱線式センサの場合、１分毎の基準状態の０℃、１気圧流量に換算された出力がされているので、その場の気温と気圧における体積に換算する場合、気圧センサ１０２と気温センサ１０３によって得られたデータを元に演算する。これらの計算はＣＰＵ１００の演算部で行われ、その結果は記録装置１０１に記録される。
【００５４】
質量測定部１５は、β線吸収法によって、分流直後にテープフィルタ５の捕集位置５ａに捕集された微粒子の質量分析を行う。
【００５５】
テープフィルタ５の捕集位置５ａには、β線源からβ線が照射され、透過したβ線量が、たとえば１分毎に連続的に検出される。検出結果は、第１プリアンプおよび第２プリアンプを通してＣＰＵ１００に入力される。
【００５６】
β線検出器(シンチレーションカウンタ)の検出結果と、フィルタ上の浮遊粒子状物質の量との関係は、式（１）で計算される。
Ｉj＝Ｉj-1ｅｘｐ（−μΧ） (Χ：カイ) …（１）
【００５７】
ここにＩjは、ある瞬間に浮遊粒子状物質を捕集したフィルタを透過したβ線量であり、Ｉj-1はその１分前の同じ量である。μは比例定数であり、Χはフィルタの単位面積当たりの捕集浮遊粒子状物質の量（ｍｇ／ｃｍ2）である。μはβ線源に固有の値であり、標準物質によって予めｃｍ2／ｍｇの単位で求められる。
式（１）を変形して、式（２）を得る。
Χ＝−ｌｎ（Ｉj／Ｉj-1）／μ …（２）
【００５８】
式（２）からＩjとＩj-1との比を求めることによって、たとえば１分間に捕集されたフィルタの単位面積当たりの浮遊粒子状物質の量が計算でき、これに捕集位置５ａの面積を掛ければ、１分間に捕集された浮遊粒子状物質の量（ｍｇ／ｍｉｎ）が算出できる。
【００５９】
このように、β線吸収法によって浮遊粒子状物質の質量を測定することができる。
図３は、本発明の第２実施形態である測定装置１の構成を示す概略図である。
【００６０】
本実施形態では、図１に示した第１実施形態と類似した構成となっており、ＦＰを含む空気を、質量分析部１５の上流側で乾燥させるための除湿装置を備えている構成が異なっているだけである。第１実施形態の測定装置１と同様に動作する部位については、同じ参照符号を付して説明を省略する。
【００６１】
分流後に連続的に質量分析部１５に供給される空気を、質量分析部１５供給前に除湿装置１７に導入し、乾燥空気で水分を除去することによって捕集しようとする浮遊粒子状物質をコンディショニング後の状態にさらに類似した状態にする。
【００６２】
除湿装置１７は密閉可能な筐体で、ＦＰを含む空気への水分の含有を防ぐ。乾燥空気発生装置１８で発生した乾燥空気を除湿装内へ吹き込まれ、ＦＰを含む空気が乾燥される。乾燥空気発生装置１８は、ポンプ、中空糸およびフィルタで構成される場合、ポンプ、ヒートレスドライヤーおよびフィルタで構成される場合、ポンプ、冷却装置およびフィルタで構成される場合などがある。
【００６３】
図４は、本発明の第３実施形態である測定装置１の構成を示す概略図である。
本実施形態では、図１に示した第１実施形態と類似した構成となっており、ＦＰを含む空気を、質量分析部１５の上流側で加熱させるための加熱装置を備えている構成が異なっているだけである。第１実施形態の測定装置１と同様に動作する部位については、同じ参照符号を付して説明を省略する。
【００６４】
分流後に連続的に質量分析部１５に供給される空気を、質量分析部１５供給前に加熱装置１７に導入し、加熱することによって水分を揮発させ、加熱捕集しようとする浮遊粒子状物質をコンディショニング後の状態にさらに類似した状態にする。
【００６５】
加熱装置１９は、電熱ヒータを温度センサと温度コントローラとで構成され、ＦＰを含む空気全体を加熱してもよいし、フィルタに採取した浮遊粒子状物質を加熱してもよい。
【００６６】
図５は、本発明の第４実施形態である測定装置１の構成を示す概略図である。
本実施形態では、図１に示した第１実施形態と類似した構成となっており、ＦＰを含む空気を分流せず、捕集したサンプルに対して乾燥空気を吹き付ける構成が異なっている。第１実施形態の測定装置１と同様に動作する部位については、同じ参照符号を付して説明を省略する。
【００６７】
上記の各実施形態では、コンディショニング条件を考慮するために、サンプルを捕集する時間帯を、たとえば２４時間にして捕集する微粒子を調湿状態としたが、本実施形態では、捕集したサンプルに対して乾燥空気を吹き付けて強制的に水分を除去し、短時間でコンディショニング条件に類似した調湿状態としている。
【００６８】
短時間の捕集で質量測定が可能であるため、分流する必要がなく、分流装置は設ける必要がない。
【００６９】
捕集したサンプルに対して乾燥空気を吹き付ける具体的な構成は、分級部２から捕集位置５ａに到るまでの経路を分岐し、分岐位置から乾燥空気発生装置２０で発生した乾燥空気を、フィルタ２１を通して経路に供給可能とする。乾燥空気発生装置２０は、第２実施形態で示した乾燥空気発生装置１８と同様の構成のものを用いることができる。
【００７０】
所定時間試料空気を取り込んだのち、電磁弁２２を開状態にして、ポンプ１４で吸引されるよりも過剰の乾燥空気を送り込むことにより、捕集位置５ａに対して乾燥空気を吹き付けることができる。電磁弁２２の制御は、記録装置１０１に予め記録された動作タイミングに応じて、ＣＰＵ１００が制御する。
【００７１】
図６は、第４実施形態における測定装置１の乾燥プロファイルを示す図である。横軸は時間を示し、縦軸はサンプル重量を示す。
【００７２】
ここでは、１時間ごとに測定を行う例について説明する。まず０分からテープフィルタ５送給などにより捕集位置５ａをリセットし、乾燥空気（ドライエアー）を捕集位置５ａに吹き付けて捕集前に付着した水分などを除去し、電磁弁２２を閉じる。この時点ではテープフィルタの質量を測定する。また、浮遊粒子状物質は捕集されていないのでサンプルの質量は０である。
【００７３】
吸引ポンプ１４により試料空気の取り込みを開始し、５５分までは連続的に浮遊粒子状物質を捕集する。これに伴いサンプルの質量も連続的に増加する。
【００７４】
開始から５５分の時点で試料空気の取り込みを停止し、電磁弁２２を開いて乾燥空気をサンプルに吹き付ける。乾燥空気の吹き付けによりサンプル質量は減少する。
【００７５】
電磁弁２２を閉じて乾燥空気の吹き付けを停止し、質量測定部１５によって質量測定を行う。以上により、１回の質量測定が行われる。
【００７６】
このようにすることで、ＦＲＭ法のコンディショニング状態に類似した乾燥状態での測定結果を短時間で得ることができ、測定結果の時間分解能を向上させることができる。
【００７７】
また、乾燥空気を吹き付ける前に一旦質量測定を行い、湿り状態での質量を測定するようにしてもよい。湿り状態での測定結果は、実際の大気と平衡に近い状態での測定結果であり、このような状態での測定結果は、人が実際に呼吸する際に吸引する状態の浮遊粒子状物質の質量を測定した結果であり、より実際に即した有用な結果として得られる。
【００７８】
図７は、本発明の第５実施形態である測定装置１の構成を示す概略図である。
本実施形態では、図１に示した第１実施形態と、図５に示した第４実施形態とを組み合わせた構成となっている。第１実施形態および第４実施形態の測定装置１と同様に動作する部位については、同じ参照符号を付して説明を省略する。分流装置を使用することから、長時間（たとえば２４時間）サンプリングを行い、さらに、乾燥空気吹き付けによって短時間でコンディショニング状態に近い調湿状態にすることにより、ほぼ、ＦＲＭ法と同じ手順により、サンプリングと測定を行っていることになり、より、ＦＲＭ法のデータに近づけることができる。
【実施例】
【００７９】
ＦＲＭ法に準じてＰＭ２．５を測定（参考例）するとともに、本発明の第１実施形態の測定装置によってＰＭ２．５を測定（実施例１）し、測定結果の比較を行った。
【００８０】
図８は、参考例および実施例１によるＰＭ２．５の経時変化を示すグラフである。横軸は、時間（日）を示し、縦軸は、ＰＭ２．５の測定値（μｇ／ｍ３）を示す。
【００８１】
ＦＲＭ法の測定間隔に合わせて１日（２３時間）ごとに測定を行い、参考例および実際例それぞれの測定結果をプロットした。
【００８２】
グラフからわかるように、参考例と実施例１とでほぼ同じ測定結果が得られた。
また、実施例２として本発明の第４実施形態の測定装置によってＰＭ２．５を測定した。実施例２では、１時間ごとに質量測定を行った。
【００８３】
図９は、参考例による測定結果と実施例２による測定結果の散布図を示す。横軸は、参考例の測定結果を示し、縦軸は実施例２の測定結果の平均値を示す。実施例２では、１日に２４のデータが測定されるので、その平均値を算出した。
【００８４】
グラフからわかるように、参考例の測定結果と実施例２の測定結果とは散布図において直線上に分布しており、相関係数は０．９９１であった。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施形態である浮遊粒子状物質の連続測定装置１の構成を示す概略図である。
【図２】分流装置４を説明するための模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態である測定装置１の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の第３実施形態である測定装置１の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の第４実施形態である測定装置１の構成を示す概略図である。
【図６】第４実施形態における測定装置１の乾燥プロファイルを示す図である。
【図７】本発明の第５実施形態である測定装置１の構成を示す概略図である。
【図８】参考例および実施例１によるＰＭ２．５の経時変化を示すグラフである。
【図９】参考例による測定結果と実施例２による測定結果の散布図を示す。
【符号の説明】
【００８６】
１ 浮遊粒子状物質測定装置
２ サンプルインレット
３ 分級部
４ 分流装置
５ テープフィルタ
５ａ 捕集位置
１５ 質量測定部１５
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気中の浮遊粒子状物質の連続測定装置に関し、特に人の健康に影響の大きい微小浮遊粒子状物質の連続測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気中には、種々の粒径の浮遊粒子状物質が存在する。粒径が１０μｍ以下の浮遊粒子状物質は、人が呼吸するに際し、気道で濾過されずに、吸引され、肺に沈降することから、特に人に対する毒性が高い。このような理由で、公害対策基本法に基づく大気汚染に関する環境基準では、大気中の浮遊粒子状物質は、粒径が１０μｍ以下のものと規定されている。そして、従来からこの規定に従って、粒径１０μｍ以下の浮遊粒子状物質の重量を測定する装置が市販されている。なお、本明細書では、浮遊粒子状物質と記載するものは粒径１０μｍ以下の粒子状物質とは限らずに、大気中に浮遊する粒子状物質とする。
【０００３】
大気中の浮遊粒子状物質には、粒径２．５μｍ程度を境として粗大粒子（coarse
particle，以下ＣＰと略すことがある）と微小粒子（fine particle，以下ＦＰと略すことがある）とが存在する。
【０００４】
ＣＰは、海塩粒子や土壌に由来する砂塵など自然に生じるものを含んでいる。これに対し、ＦＰは工場等から排出されるばいじんやディーゼル車等の発生源から直接大気に放出される一次粒子と、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）等のガス状物質が大気中で粒子状物質に変化する二次生成粒子がある。最近、都市部における大気中の浮遊粒子状物質の粒径についての人体に及ぼす疫学調査の結果、ＦＰは低濃度においても、心血管疾患、肺がん、喘息などの疾患に影響すると考えられ、ＦＰの重量濃度と死亡率が比例することがわかっている。
【０００５】
現在、連続計測が可能なのは、特許文献１記載のように一定の大気中に含まれる浮遊粒子状物質の重量の測定装置があり、１時間毎にＦＰの重量濃度を測定する測定装置が市販されている。
【０００６】
米国では、浮遊粒子状物質の標準測定方法（Federal Register Vol.62, No.138／
Appendix L：略称ＦＲＭ法）が制定されており、非常に多くの実験データが蓄積され、特に疫学用データとして有用性が高いものとなっている。
【０００７】
ＦＲＭ法による測定では、大気採取装置により、分級装置で分級して、ＦＰを１日に一回程度、一定流量でフィルタ上に粒子状物質を採取し、その後人手により、フィルタを実験室に持ち帰り、温度２０〜２３℃、相対湿度３０〜４０％±５％に保持された恒温、恒湿条件下で２４時間程度のコンディショニングを行ったのち、精密天秤による重量濃度の測定が行われている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３４３３１９号公報
【非特許文献１】紀本岳志、他、「PM2.5/PMｃ連続測定のためのβ線式ディコトマスモニターの開発Ｉ−サンプリング時間の影響−」（２００３）、第４４回大気環境学会年会講演要旨集
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＦＲＭ法による測定では、せいぜい、１日に一回の時間分解能でしか観測が行えずたとえ１日に一回だとしても、大変な手間が必要となるので、人件費がかさんでしまう。さらに、それ以上の時間分解能で観測するのは現実的でない。
【００１０】
しかしながら、１日に一回の時間分解能での観測では、大気中の浮遊粒子状物質の発生源の特定、大気中での生成メカニズムや挙動の研究、また、疫学的調査を行い、その人体に対する毒性について研究を行うにしても、十分とはいえない。
【００１１】
特許文献１記載の発明の、β線吸収法の浮遊粒子状物質の重量濃度測定装置とＦＲＭ法をフィールド試験を行い比較すると、β線吸収法の測定値がＦＲＭよりも高い値を示し、その比率が気温と相関を示すことが判明した（非特許文献１）。この原因は、湿度影響とは考えにくく、むしろ、ＦＲＭでは1日の間、同一のフィルタ上に採取したことにより、すでに採取したＰＭ２．５に含まれる低沸点成分が、後から採取した大気の状態に影響を受け、平衡がずれることで飛散してしまい、このような濃度差が生じたものと推測された。浮遊粒子状物質自身が、固体、揮発成分、水分から成り立っており、サンプリングの時間帯のわずかな違いや、サンプリングされたものの恒温、調湿が異なると、異なったデータが出力される可能性がある。
【００１２】
このような理由で、特許文献１記載の発明では、β線により１時間毎に浮遊粒子状物質の重量濃度測定が可能であるが、ＦＲＭ法によるこれまでの蓄積データなどと比較対照することが難しい。
【００１３】
また、単に、特許文献１記載の発明の、β線吸収法の浮遊粒子状物質の重量濃度測定装置を１日１回のフィルタ移動では、粒子状物質がフィルタに積もりすぎて、吸引することができなくなってしまう。このために、もし、単に流量を減らすと、ＰＭ２．５の分級特性が変わってしまう。
【００１４】
このような背景から、ＦＲＭ法の実験データとの比較が可能な連続自動による浮遊粒子状物質の測定装置の開発が望まれている。
【００１５】
本発明の目的は、問題点があるものの非常に多くのモニタリングがなされ、疫学データとして蓄積の多いＦＲＭ法と比較しやすいデータを得ることのできる浮遊粒子状物質の連続自動測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、一定流量の試料大気を吸引し、浮遊粒子状物質を、分級装置により、微小粒子のみを含む空気に分級し、微小粒子を含む空気を等速吸引で分流し、
フィルタサンプリングと精密天秤による重量測定法と同じ時間帯で、テープ状フィルタの移動を行い、該テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集したものを、β線吸収法によって質量測定することを特徴とする浮遊粒子状物質の測定装置である。
【００１７】
また本発明は、分流前または分流後に、微小粒子を含む空気を除湿するように構成されることを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、分流前または分流後に、微小粒子を含む空気を加熱するように構成されることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、一定流量の試料大気を吸引し、浮遊粒子状物質を、分級装置により、微小粒子のみを含む空気に分級し、
テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集したものに乾燥空気を吹き付けたのち、β線吸収法によって質量測定することを特徴とする浮遊粒子状物質の測定装置である。
【００２０】
また本発明は、乾燥空気を吹き付ける前にβ線吸収法によって質量測定し、乾燥空気を吹き付けたのちにもβ線吸収法によって質量測定することを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、一定流量の試料大気を吸引し、浮遊粒子状物質を、分級装置により、微小粒子のみを含む空気に分級し、微小粒子を含む空気を等速吸引で分流し、
精密天秤による重量測定法と同じ時間帯で、テープ状フィルタの移動を行い、該テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集したものに乾燥空気を吹き付けたのち、β線吸収法によって質量測定することを特徴とする浮遊粒子状物質の測定装置である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、試料大気を粗大粒子の全てを含む空気と、微小粒子のみを含む空気とに浮遊粒子状物質を分級し、テープ状フィルタの移動を行い、該テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集する。
【００２３】
このとき、精密天秤による重量測定法、すなわちＦＲＭ法と同じ時間帯で、テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集したものを、β線吸収法によって質量測定する。
【００２４】
ＦＲＭ法と同じ時間帯で捕集することにより、ＦＲＭ法におけるコンディショニング後の乾燥状態に近い状態でサンプリングすることができるので、このようにして得られたサンプルを質量測定することで、ＦＲＭと比較対照が可能な測定結果を得ることができる。
【００２５】
また本発明によれば、分流前または分流後に、微小粒子を含む空気を除湿することで、ＦＲＭ法におけるコンディショニング後の乾燥状態により近い状態でのサンプリングを行うことができる。
【００２６】
また本発明によれば、分流前または分流後に、微小粒子を含む空気を加熱することで、ＦＲＭ法におけるコンディショニング後の乾燥状態により近い状態でのサンプリングを行うことができる。
【００２７】
また本発明によれば、一定流量の試料大気を吸引し、試料大気を粗大粒子の全てを含む空気と、微小粒子のみを含む空気とに浮遊粒子状物質を分級し、テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集する。これに乾燥空気を吹き付けたのち、β線吸収法によって質量測定する。
【００２８】
乾燥空気を吹き付けることで、短時間で、ＦＲＭ法におけるコンディショニング後の乾燥状態に近い状態でサンプリングすることができるので、このようにして得られたサンプルを質量測定することで、ＦＲＭと比較対照が可能な測定結果を得ることができる。
【００２９】
また本発明によれば、乾燥空気を吹き付ける前にβ線吸収法によって質量測定し、乾燥空気を吹き付けたのちにもβ線吸収法によって質量測定する。
【００３０】
乾燥空気を吹き付ける前に質量測定することで、実際の大気と平衡に近い状態での測定結果を得ることができ、乾燥空気を吹き付けたのちに質量測定することで、ＦＲＭと比較対照が可能な測定結果を得ることができる。
【００３１】
また本発明によれば、一定流量の試料大気を吸引し、浮遊粒子状物質を、分級装置により、微小粒子のみを含む空気に分級し、微小粒子を含む空気を等速吸引で分流する。
【００３２】
このとき、精密天秤による重量測定法、すなわちＦＲＭ法と同じ時間帯で、テープ状フィルタの移動を行い、該テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集する。これに乾燥空気を吹き付けたのち、β線吸収法によって質量測定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明を実施の形態によって、より具体的に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である浮遊粒子状物質の連続測定装置１の構成を示す概略図である。
【００３４】
浮遊粒子状物質の連続測定装置（以下では単に「測定装置」と略称する。）１の外部に露出したサンプルインレット２から吸引によって取り込まれた試料大気は、分級部３によってＣＰの全てを含む空気と、ＦＰのみを含む空気とに分級され、ＦＰのみを含む空気は、分流装置４によって分流される。
【００３５】
ＦＰを含む分流された空気は、テープ状のフッ素系メンブランフィルタ５の捕集位置５ａによって濾過され、温度センサ６、圧力センサ７、第１フィルタ８、第１流量制御部９、第１流量センサ１０を通って外部へ排気される。テープフィルタには一般的にガラスフィルタが用いられるが、水分を保持し易く、後述のβ線質量分析の分析結果に影響を与えてしまうため、本発明では、フッ素系メンブランフィルタを採用している。
【００３６】
第１流量センサ１０の出力は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１００に送られ、予め入力された第１流量になるように、第１流量制御部９によって流量制御される。
【００３７】
分流装置４で分流されたもう一方のＦＰを含む空気は、第２フィルタ１１、第２流量制御部１２、第２流量センサ１３を通って外部へ排気される。第２流量センサ１３の出力は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１００に送られ、予め定められた第２流量になるように第２流量制御部１２によって制御される。分流装置４は、吸引ポンプ１４によって吸引されて試料大気を吸引、分流する。
【００３８】
本発明の測定装置１は、前述のＦＲＭ法による測定データと比較対照が可能なデータを取得するために、ＦＲＭ法のサンプルを捕集する時間帯とテープ移動する時間帯を同じにする。
【００３９】
このとき、取り込んだＦＰを含む空気を全てテープフィルタ５で捕集すると、捕集される微粒子量が多すぎてフィルタの目詰まりなどを引き起こすことが考えられるので、分流装置４によって等速吸引で分流することでフィルタ５の捕集位置５ａに適量の微粒子を捕集することができる。
【００４０】
捕集位置５ａに捕集された微粒子は、β線吸収法によって浮遊粒子状物質の質量を測定する質量測定部１５によって質量が測定される。
【００４１】
次に本発明の測定装置１を構成する各部位を詳細に説明する。
分級部３は、空気動力学的特性が粒径２．５μｍで５０％カット特性をもつ粒子状物質に分級することができる分級装置であれば適用可能であり、インパクタ方式、サイクロン方式およびバーチャルインパクタ方式の分級装置を用いることができる。
【００４２】
分流装置４は、等速吸引で分流することができる装置であれば適用可能である。図２は、分流装置４を説明するための模式図である。
【００４３】
分級部３で分級された試料空気の流れを流れ（１）、分流されてテープフィルタ５の捕集位置５ａに供給される空気の流れを流れ（２）、分流されて装置外に排出される空気の流れを流れ（３）とする。
【００４４】
分流装置４は、試料空気の下流部分で、直径Ｄ１の外筒と直径Ｄ２（Ｄ１＞Ｄ２）の内筒を有する二重筒状の構造を有しており、流れ（２）は、内筒を通って捕集位置５ａに供給され、流れ（３）は、外筒を通って外部に排出される。
【００４５】
流れ（１）の体積流量をＶ１（ｃｍ３／ｍｉｎ）、流れ（２）の体積流量をＶ２（ｃｍ３／ｍｉｎ）、流れ（３）の体積流量をＶ３（ｃｍ３／ｍｉｎ）とすると、Ｖ１＝Ｖ２＋Ｖ３が成り立つ。
【００４６】
流れ（１）の線流速をｕ１（ｃｍ／ｍｉｎ）、流れ（２）の線流速をｕ２（ｃｍ／ｍｉｎ）とする。
【００４７】
線流速は、ｕ１＝Ｖ１／（π（Ｄ１／２）２）であり、ｕ２＝Ｖ２／（π（Ｄ２／２）２）である。
【００４８】
流れ（２）の体積流量および流れ（３）の体積流量をそれぞれ下流の流量センサ１０，１３と流量制御部９，１２で制御する。ｕ１＝ｕ２が成り立たない場合は、粗大粒子と微小粒子が同じ割合で流れ（２）と流れ（３）に分流されないので、ｕ１＝ｕ２が成り立つように（等速吸引となるように）Ｖ２とＶ３を制御する。
【００４９】
ｕ１＝ｕ２であれば、Ｖ１／Ｄ１２＝Ｖ２／Ｄ２２である。たとえば、Ｖ１＝１６．７Ｌ／ｍｉｎ＝１６７００ｃｍ３／ｍｉｎ のとき、質量測定部１５の検出部に４Ｌ／ｍｉｎ＝４０００ｃｍ３／ｍｉｎ供給するならば、Ｖ２＝４０００ｃｍ３／ｍｉｎ、Ｖ３＝Ｖ１−Ｖ２＝１２７００ｃｍ３／ｍｉｎとなる。
【００５０】
したがって、Ｖ１／Ｖ２＝４．１７であり、Ｄ１／Ｄ２＝２．０４であるので、Ｄ２が０．８ｃｍの時、Ｄ１＝１．６３ｃｍにすればよい。
【００５１】
このようにして、分流装置４を設計することで、等速吸引での分流を行うことができる。
【００５２】
テープフィルタ５は、テープ送給機構１６によって連続的に一定の送り速度で送給され、所定の時間捕集されて質量測定された微粒子サンプルは、質量測定部１５から外部に移動する。それと同時に新たな捕集位置５ａが質量測定部１５に設定される。
【００５３】
浮遊粒子状物質の量を、所定の空気量に対しての含有量として算出するが、空気量は０℃、１気圧等の標準状態に換算する場合と、その場の温度と気圧における体積に換算する場合とがある。第１流量センサ１０および第２流量センサ１３が熱線式センサの場合、１分毎の基準状態の０℃、１気圧流量に換算された出力がされているので、その場の気温と気圧における体積に換算する場合、気圧センサ１０２と気温センサ１０３によって得られたデータを元に演算する。これらの計算はＣＰＵ１００の演算部で行われ、その結果は記録装置１０１に記録される。
【００５４】
質量測定部１５は、β線吸収法によって、分流直後にテープフィルタ５の捕集位置５ａに捕集された微粒子の質量分析を行う。
【００５５】
テープフィルタ５の捕集位置５ａには、β線源からβ線が照射され、透過したβ線量が、たとえば１分毎に連続的に検出される。検出結果は、第１プリアンプおよび第２プリアンプを通してＣＰＵ１００に入力される。
【００５６】
β線検出器(シンチレーションカウンタ)の検出結果と、フィルタ上の浮遊粒子状物質の量との関係は、式（１）で計算される。
Ｉj＝Ｉj-1ｅｘｐ（−μΧ） (Χ：カイ) …（１）
【００５７】
ここにＩjは、ある瞬間に浮遊粒子状物質を捕集したフィルタを透過したβ線量であり、Ｉj-1はその１分前の同じ量である。μは比例定数であり、Χはフィルタの単位面積当たりの捕集浮遊粒子状物質の量（ｍｇ／ｃｍ2）である。μはβ線源に固有の値であり、標準物質によって予めｃｍ2／ｍｇの単位で求められる。
式（１）を変形して、式（２）を得る。
Χ＝−ｌｎ（Ｉj／Ｉj-1）／μ …（２）
【００５８】
式（２）からＩjとＩj-1との比を求めることによって、たとえば１分間に捕集されたフィルタの単位面積当たりの浮遊粒子状物質の量が計算でき、これに捕集位置５ａの面積を掛ければ、１分間に捕集された浮遊粒子状物質の量（ｍｇ／ｍｉｎ）が算出できる。
【００５９】
このように、β線吸収法によって浮遊粒子状物質の質量を測定することができる。
図３は、本発明の第２実施形態である測定装置１の構成を示す概略図である。
【００６０】
本実施形態では、図１に示した第１実施形態と類似した構成となっており、ＦＰを含む空気を、質量分析部１５の上流側で乾燥させるための除湿装置を備えている構成が異なっているだけである。第１実施形態の測定装置１と同様に動作する部位については、同じ参照符号を付して説明を省略する。
【００６１】
分流後に連続的に質量分析部１５に供給される空気を、質量分析部１５供給前に除湿装置１７に導入し、乾燥空気で水分を除去することによって捕集しようとする浮遊粒子状物質をコンディショニング後の状態にさらに類似した状態にする。
【００６２】
除湿装置１７は密閉可能な筐体で、ＦＰを含む空気への水分の含有を防ぐ。乾燥空気発生装置１８で発生した乾燥空気を除湿装内へ吹き込まれ、ＦＰを含む空気が乾燥される。乾燥空気発生装置１８は、ポンプ、中空糸およびフィルタで構成される場合、ポンプ、ヒートレスドライヤーおよびフィルタで構成される場合、ポンプ、冷却装置およびフィルタで構成される場合などがある。
【００６３】
図４は、本発明の第３実施形態である測定装置１の構成を示す概略図である。
本実施形態では、図１に示した第１実施形態と類似した構成となっており、ＦＰを含む空気を、質量分析部１５の上流側で加熱させるための加熱装置を備えている構成が異なっているだけである。第１実施形態の測定装置１と同様に動作する部位については、同じ参照符号を付して説明を省略する。
【００６４】
分流後に連続的に質量分析部１５に供給される空気を、質量分析部１５供給前に加熱装置１７に導入し、加熱することによって水分を揮発させ、加熱捕集しようとする浮遊粒子状物質をコンディショニング後の状態にさらに類似した状態にする。
【００６５】
加熱装置１９は、電熱ヒータを温度センサと温度コントローラとで構成され、ＦＰを含む空気全体を加熱してもよいし、フィルタに採取した浮遊粒子状物質を加熱してもよい。
【００６６】
図５は、本発明の第４実施形態である測定装置１の構成を示す概略図である。
本実施形態では、図１に示した第１実施形態と類似した構成となっており、ＦＰを含む空気を分流せず、捕集したサンプルに対して乾燥空気を吹き付ける構成が異なっている。第１実施形態の測定装置１と同様に動作する部位については、同じ参照符号を付して説明を省略する。
【００６７】
上記の各実施形態では、コンディショニング条件を考慮するために、サンプルを捕集する時間帯を、たとえば２４時間にして捕集する微粒子を調湿状態としたが、本実施形態では、捕集したサンプルに対して乾燥空気を吹き付けて強制的に水分を除去し、短時間でコンディショニング条件に類似した調湿状態としている。
【００６８】
短時間の捕集で質量測定が可能であるため、分流する必要がなく、分流装置は設ける必要がない。
【００６９】
捕集したサンプルに対して乾燥空気を吹き付ける具体的な構成は、分級部２から捕集位置５ａに到るまでの経路を分岐し、分岐位置から乾燥空気発生装置２０で発生した乾燥空気を、フィルタ２１を通して経路に供給可能とする。乾燥空気発生装置２０は、第２実施形態で示した乾燥空気発生装置１８と同様の構成のものを用いることができる。
【００７０】
所定時間試料空気を取り込んだのち、電磁弁２２を開状態にして、ポンプ１４で吸引されるよりも過剰の乾燥空気を送り込むことにより、捕集位置５ａに対して乾燥空気を吹き付けることができる。電磁弁２２の制御は、記録装置１０１に予め記録された動作タイミングに応じて、ＣＰＵ１００が制御する。
【００７１】
図６は、第４実施形態における測定装置１の乾燥プロファイルを示す図である。横軸は時間を示し、縦軸はサンプル重量を示す。
【００７２】
ここでは、１時間ごとに測定を行う例について説明する。まず０分からテープフィルタ５送給などにより捕集位置５ａをリセットし、乾燥空気（ドライエアー）を捕集位置５ａに吹き付けて捕集前に付着した水分などを除去し、電磁弁２２を閉じる。この時点ではテープフィルタの質量を測定する。また、浮遊粒子状物質は捕集されていないのでサンプルの質量は０である。
【００７３】
吸引ポンプ１４により試料空気の取り込みを開始し、５５分までは連続的に浮遊粒子状物質を捕集する。これに伴いサンプルの質量も連続的に増加する。
【００７４】
開始から５５分の時点で試料空気の取り込みを停止し、電磁弁２２を開いて乾燥空気をサンプルに吹き付ける。乾燥空気の吹き付けによりサンプル質量は減少する。
【００７５】
電磁弁２２を閉じて乾燥空気の吹き付けを停止し、質量測定部１５によって質量測定を行う。以上により、１回の質量測定が行われる。
【００７６】
このようにすることで、ＦＲＭ法のコンディショニング状態に類似した乾燥状態での測定結果を短時間で得ることができ、測定結果の時間分解能を向上させることができる。
【００７７】
また、乾燥空気を吹き付ける前に一旦質量測定を行い、湿り状態での質量を測定するようにしてもよい。湿り状態での測定結果は、実際の大気と平衡に近い状態での測定結果であり、このような状態での測定結果は、人が実際に呼吸する際に吸引する状態の浮遊粒子状物質の質量を測定した結果であり、より実際に即した有用な結果として得られる。
【００７８】
図７は、本発明の第５実施形態である測定装置１の構成を示す概略図である。
本実施形態では、図１に示した第１実施形態と、図５に示した第４実施形態とを組み合わせた構成となっている。第１実施形態および第４実施形態の測定装置１と同様に動作する部位については、同じ参照符号を付して説明を省略する。分流装置を使用することから、長時間（たとえば２４時間）サンプリングを行い、さらに、乾燥空気吹き付けによって短時間でコンディショニング状態に近い調湿状態にすることにより、ほぼ、ＦＲＭ法と同じ手順により、サンプリングと測定を行っていることになり、より、ＦＲＭ法のデータに近づけることができる。
【実施例】
【００７９】
ＦＲＭ法に準じてＰＭ２．５を測定（参考例）するとともに、本発明の第１実施形態の測定装置によってＰＭ２．５を測定（実施例１）し、測定結果の比較を行った。
【００８０】
図８は、参考例および実施例１によるＰＭ２．５の経時変化を示すグラフである。横軸は、時間（日）を示し、縦軸は、ＰＭ２．５の測定値（μｇ／ｍ３）を示す。
【００８１】
ＦＲＭ法の測定間隔に合わせて１日（２３時間）ごとに測定を行い、参考例および実際例それぞれの測定結果をプロットした。
【００８２】
グラフからわかるように、参考例と実施例１とでほぼ同じ測定結果が得られた。
また、実施例２として本発明の第４実施形態の測定装置によってＰＭ２．５を測定した。実施例２では、１時間ごとに質量測定を行った。
【００８３】
図９は、参考例による測定結果と実施例２による測定結果の散布図を示す。横軸は、参考例の測定結果を示し、縦軸は実施例２の測定結果の平均値を示す。実施例２では、１日に２４のデータが測定されるので、その平均値を算出した。
【００８４】
グラフからわかるように、参考例の測定結果と実施例２の測定結果とは散布図において直線上に分布しており、相関係数は０．９９１であった。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施形態である浮遊粒子状物質の連続測定装置１の構成を示す概略図である。
【図２】分流装置４を説明するための模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態である測定装置１の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の第３実施形態である測定装置１の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の第４実施形態である測定装置１の構成を示す概略図である。
【図６】第４実施形態における測定装置１の乾燥プロファイルを示す図である。
【図７】本発明の第５実施形態である測定装置１の構成を示す概略図である。
【図８】参考例および実施例１によるＰＭ２．５の経時変化を示すグラフである。
【図９】参考例による測定結果と実施例２による測定結果の散布図を示す。
【符号の説明】
【００８６】
１ 浮遊粒子状物質測定装置
２ サンプルインレット
３ 分級部
４ 分流装置
５ テープフィルタ
５ａ 捕集位置
１５ 質量測定部１５
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定流量の試料大気を吸引し、浮遊粒子状物質を、分級装置により、微小粒子のみを含む空気に分級し、微小粒子を含む空気を等速吸引で分流し、
フィルタサンプリングと精密天秤による重量測定法と同じ時間帯で、テープ状フィルタの移動を行い、該テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集したものを、β線吸収法によって質量測定することを特徴とする浮遊粒子状物質の測定装置。
【請求項２】
分流前または分流後に、微小粒子を含む空気を除湿するように構成されることを特徴とする請求項１記載の浮遊粒子状物質の測定装置。
【請求項３】
分流前または分流後に、微小粒子を含む空気を加熱するように構成されることを特徴とする請求項１記載の浮遊粒子状物質の測定装置。
【請求項４】
一定流量の試料大気を吸引し、浮遊粒子状物質を、分級装置により、微小粒子のみを含む空気に分級し、
テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集したものに乾燥空気を吹き付けたのち、β線吸収法によって質量測定することを特徴とする浮遊粒子状物質の測定装置。
【請求項５】
乾燥空気を吹き付ける前にβ線吸収法によって質量測定し、乾燥空気を吹き付けたのちにもβ線吸収法によって質量測定することを特徴とする請求項４記載の浮遊粒子状物質の測定装置。
【請求項６】
一定流量の試料大気を吸引し、浮遊粒子状物質を、分級装置により、微小粒子のみを含む空気に分級し、微小粒子を含む空気を等速吸引で分流し、
精密天秤による重量測定法と同じ時間帯で、テープ状フィルタの移動を行い、該テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集したものに乾燥空気を吹き付けたのち、β線吸収法によって質量測定することを特徴とする浮遊粒子状物質の測定装置。
【請求項１】
一定流量の試料大気を吸引し、浮遊粒子状物質を、分級装置により、微小粒子のみを含む空気に分級し、微小粒子を含む空気を等速吸引で分流し、
フィルタサンプリングと精密天秤による重量測定法と同じ時間帯で、テープ状フィルタの移動を行い、該テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集したものを、β線吸収法によって質量測定することを特徴とする浮遊粒子状物質の測定装置。
【請求項２】
分流前または分流後に、微小粒子を含む空気を除湿するように構成されることを特徴とする請求項１記載の浮遊粒子状物質の測定装置。
【請求項３】
分流前または分流後に、微小粒子を含む空気を加熱するように構成されることを特徴とする請求項１記載の浮遊粒子状物質の測定装置。
【請求項４】
一定流量の試料大気を吸引し、浮遊粒子状物質を、分級装置により、微小粒子のみを含む空気に分級し、
テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集したものに乾燥空気を吹き付けたのち、β線吸収法によって質量測定することを特徴とする浮遊粒子状物質の測定装置。
【請求項５】
乾燥空気を吹き付ける前にβ線吸収法によって質量測定し、乾燥空気を吹き付けたのちにもβ線吸収法によって質量測定することを特徴とする請求項４記載の浮遊粒子状物質の測定装置。
【請求項６】
一定流量の試料大気を吸引し、浮遊粒子状物質を、分級装置により、微小粒子のみを含む空気に分級し、微小粒子を含む空気を等速吸引で分流し、
精密天秤による重量測定法と同じ時間帯で、テープ状フィルタの移動を行い、該テープ状フィルタに連続的に浮遊粒子状物質を捕集したものに乾燥空気を吹き付けたのち、β線吸収法によって質量測定することを特徴とする浮遊粒子状物質の測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−３１２２７（Ｐ２００９−３１２２７Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９８０７４（Ｐ２００７−１９８０７４）
【出願日】平成１９年７月３０日（２００７．７．３０）
【出願人】（５９１０８１３２１）紀本電子工業株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月３０日（２００７．７．３０）
【出願人】（５９１０８１３２１）紀本電子工業株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
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