浮遊粒子状物質測定装置
【課題】 多孔質フィルムと補強層との積層構造のフィルタを短時間仕様と長時間使用とで適切かつ合理的に使い分けして破孔などのトラブルを招くことなく、測定感度及び分析性能の著しい向上を達成することができるようにする。
【解決手段】 多孔質フィルム１５とこれに積層された通気性の補強層１６とからなるフィルタ１の通気性の補強層１６をサンプルガスの通気方向上流側に位置させた第１使用状態における捕集時間と、多孔質フィルム１５をサンプルガスの通気方向上流側に位置させた第２使用状態における捕集時間とを切替え使用可能な捕集時間切替手段２７が設けられている。
【解決手段】 多孔質フィルム１５とこれに積層された通気性の補強層１６とからなるフィルタ１の通気性の補強層１６をサンプルガスの通気方向上流側に位置させた第１使用状態における捕集時間と、多孔質フィルム１５をサンプルガスの通気方向上流側に位置させた第２使用状態における捕集時間とを切替え使用可能な捕集時間切替手段２７が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車の排気管や工場の煙突等からの排煙、飛散粉塵などのように、大気中に存在して人の健康、特に呼吸器官に悪影響を及ぼす浮遊粒子状物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：以下、ＳＰＭと略称するものを含む）の濃度を測定したり、成分を分析する場合に用いられる浮遊粒子状物質測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気中のＳＰＭの濃度測定や成分分析にあたっては、一般的に、大気からＳＰＭを含むサンプルガスを連続的に吸引し、この吸引したサンプルガスをフィルタの一面側から他面側へ通過させることにより、サンプルガス中のＳＰＭをフィルタに測定スポットを形成するように捕集し、この測定スポットに例えばβ線等の放射線を照射してその放射線の透過量を検出することにより、ＳＰＭの濃度を測定したり、蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）などにより成分を分析したりするようにした浮遊粒子状物質測定装置が用いられる。
【０００３】
上述したようなＳＰＭ測定に用いられるフィルタとして、従来一般には、ガラス繊維単体あるいはフッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム単体が使用されていた。
【０００４】
そのうち、ガラス繊維単体からなるフィルタは、厚みを均一にできず、ガラス繊維による放射線吸収量も多いため、測定スポットごとに透過量が異なっており、これが誤差要因となっていた。また、フィルタをテープ状にしたとき、連続的な使用に耐え得る破断強度（特に、引張り強度）を付与させるためには、その厚みを大きく（約３６０μｍ以上）しなければならず、重量も大きく（７ｍｇ以上）ならざるをえない。しかし、テープ厚みが大きくなると、ガラス繊維による放射線吸収量も多いため、最小検出感度（２σ）が５μｇ／ｍ3 以上となって、低濃度のＳＰＭを高感度に検出することが困難である。また、ガラス繊維は結露時に水分を吸着するという吸湿性があり、それが指示誤差を生じる要因になる。さらに、ガラス繊維は、含有成分が多いために、フィルタに捕集した状態での元素やイオンなどの成分分析には実用できない等の多くの問題点を有している。
【０００５】
一方、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム単体からなるフィルタの場合は、結露時の水分吸着による吸湿性がガラス繊維よりも大きいので誤差を生じやすい。また、帯電性が非常に大きくて静電気を発生しやすいために、フィルタをテープ状にしたとき、供給リールから順次繰り出し巻取りリールで順次巻き取るようにフィルタテープを一定経路に沿って走行移動させつつ、ＳＰＭの捕集及び放射線照射による濃度測定等を連続的に行なう測定装置のリールホルダーにセットした状態において、供給リールに巻回されているフィルタテープにそれが発生する静電気によって周囲のＳＰＭが吸い寄せられて付着し、また、ＳＰＭがフィルタテープ上面に直接捕集されるために、次の測定に移行すべくフィルタテープを巻き取り移動させたとき、測定スポットに捕集されているＳＰＭがフィルタテープに強く付着し、そのため、ＳＰＭの分析を正確かつ精度よく行なえない。加えて、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルムは、ガラス繊維よりも更に引張り強度が弱いために、上述のような連続測定装置の使用に耐える破断強度を持たせるためには、厚みを大きくする必要があり、そのため重量（密度）も大きくなり、測定の誤差要因となる吸湿率も大きくなる。また、帯電性半減期も大きくなり、例えばＩＣＰやイオンクロマトのように、捕集ＳＰＭをフィルタから取り出さなければできないような成分分析時に、必要な捕集ＳＰＭのリリース性も悪化するという問題がある。
【０００６】
上記のようなガラス繊維単体あるいはフッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム単体からなるフィルタの有する薄くすれば強度が低下するという問題点を解消するものとして、本出願人は、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルムと、この多孔質フィルムに積層される通気性の補強層とから構成される浮遊粒子状物質測定用フィルタを開発し既に特許出願（下記の特許文献１参照）している。その既特許出願に係る浮遊粒子状物質測定用フィルタは、フィルタ自体の厚みを上述のガラス繊維単体やフッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム単体のものに比べて薄くでき、その分だけ濃度測定感度及び成分分析精度の向上が図れ、かつ、通気性補強層の積層により連続測定の使用に十分に耐え得る引張り強度を持たせることが可能である。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２０５４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、浮遊粒子状物質測定には、例えばＪＩＳ、ＵＳＥＰＡで規定されているように、フィルタに対しサンプルガスを１時間（吸引通過させて測定スポットに捕集されたＳＰＭの成分分析を行う場合（以下、短時間仕様という）と、フィルタに対しサンプルガスを１時間を越え２４時間未満の長時間に亘って吸引通過させて測定スポットに捕集されたＳＰＭの濃度測定や成分分析を行う場合（以下、長時間仕様という）とがある。上記した本出願人による既特許出願に係る浮遊粒子状物質測定装置においては、測定時間が長くなると、画一的な使用では破孔する場合があった。
【０００９】
本発明は上記のような知見に基づいて鋭意研究されたもので、その目的は、ガラス繊維単体あるいは多孔質フィルム単体からなるフィルタが有する問題点の解消に成功した多孔質フィルムと補強層との積層構造のフィルタを短時間仕様と長時間使用とで適切かつ合理的に使い分けして破孔などのトラブルを招くことなく、測定感度及び成分分析性能の著しい向上を達成することができる浮遊粒子状物測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る浮遊粒子状物測定装置は、大気から吸引されたサンプルガスをフィルタの一面側から他面側に通過させて前記フィルタに前記サンプルガス中に含まれている浮遊粒子状物質を捕集し測定スポットを形成する浮遊粒子状物質の捕集測定用チャンバー部と、このチャンバー部で前記測定スポットに捕集された浮遊粒子状物質の濃度測定及び／又は成分分析を行う測定部を有する浮遊粒子状物質測定装置において、前記フィルタが、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルムと、この多孔質フィルムに積層される通気性の補強層との積層構造から構成され、このフィルタの前記通気性の補強層を前記一面側に位置させた第１使用状態における捕集時間と、前記多孔質フィルムを前記一面側に位置させた第２使用状態における捕集時間とを切替え使用可能な捕集時間切替手段が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
上記のような特徴構成を有する本発明によれば、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルムと補強層との積層構造からなるフィルタを用いることにより、放射線吸収量も少なく、厚さが均一にもできるフッ素系樹脂を用いているので、測定スポットごとの透過する放射線強度を均一にできる。また、フィルタ自体の厚さを非常に薄くしながらも、その引張り強度は連続測定にも十分に耐え得る強度を確保することが可能であり、このような厚みの薄いフィルタの使用によって、放射線透過量の増大が図れて最小検出感度（２σ）を著しい改善（低下）し低濃度のＳＰＭも高感度に測定することができる。また、補強層を含めてフィルタ全体の吸湿性が非常に低く結露が発生しても水分を吸着保持せず、吸湿による変質がないとともに、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム単体からなるフィルタに比べて帯電性も非常に少なく、静電気の発生によるＳＰＭの付着もなく、所定の濃度測定感度の著しい向上並びに例えばＩＰＣやイオンクロマトのように捕集ＳＰＭをフィルタから取り出さなければならないような成分分析時の捕集ＳＰＭのリリース性にも優れ、成分分析性能の向上も図ることができる。
【００１２】
しかも、このような多くの利点を有するフィルタの使用にあたり、第１使用状態と第２使用状態のフィルタを取付け可能に構成されているので、通気性の補強層をサンプルガスの通気方向上流側に位置させた第１使用状態における捕集時間を捕集時間切替手段で切替えることによって、サンプルガス中のＳＰＭをフィルタの表面でなく肉厚の中間に位置する多孔質フィルムで捕集させることが可能で、また、フィルタをテープ状とした場合、そのフィルタテープを走行移動させる時に捕集ＳＰＭが、測定スポット以外のフィルタテープ部分やテープ走行移動経路の周辺部分、例えば放射線源や検出器などに転移付着することを防ぎ、多孔質フィルムをサンプルガスの通気方向上流側に位置させた第２使用状態における捕集時間を捕集時間切替手段で切替えることによって、多くのＳＰＭを捕集することになる多孔質フィルムを補強層でしっかりと支えて、その多孔質フィルムの測定スポット部分が大きく変形したり、破孔したりするトラブルの発生を避けるといったように、ＳＰＭ捕集時間に応じてフィルタの表裏両面を適切かつ合理的に使い分けて常に濃度測定感度及び成分分析性能の著しい向上を達成することができるという効果を奏する。
【００１３】
本発明に係る浮遊粒子状物測定装置においては、請求項２に記載のように、前記フィルタの第１使用状態及び第２使用状態での捕集時間を各別に設定変更可能な捕集時間設定手段を設けることが望ましいのはもちろんである。
【００１４】
また、本発明に係る浮遊粒子状物測定装置において、請求項３に記載のように、前記フィルタをテープ状にするとき、そのフィルタテープを、該フィルタテープの幅方向中心位置より一側辺側に変位して測定スポットが形成されるように前記一定経路に沿って走行移動可能に張設することが好ましい。この場合は、フィルタテープにおける測定スポットの側辺部に広い余白部分を確保することが可能であるため、該フィルタテープを測定スポット単位で切り離して手やピンセットなどにより把持してＩＣＰなど他の成分分析器にセットする際、手やピンセットなどが誤って測定スポットの捕集ＳＰＭに触れることによるコンタミをなくすることができる。また、切り離したフィルタテープ部分の測定スポットから捕集ＳＰＭを抽出する際、その切り離しフィルタテープ部分を丸めて試験管やビーカーに入れるが、このとき、広い余白部分を糊しろとして利用することによりＳＰＭが捕集されている測定スポットに重ならない状態で丸め固定することができ、コンタミによる影響を一層低減することができる。
【００１５】
特に、フィルタテープの幅方向中心位置より一側辺側に変位して形成される測定スポットの径を標準径（約１６ｍｍ）よりも小さい、例えば１１．５ｍｍ程度に設定することにより、前記余白部分をより大きく確保することが可能で、前述したように切り離しフィルタテープ部分を把持して他の成分分析器へセットする時や、その切り離しフィルタテープ部分を丸めて試験管などに入れ捕集ＳＰＭを抽出する時のコンタミ影響をより一層低減することができる。また、その余白部分に針孔や印字によるマークを付設することにより、本発明に係る浮遊粒子状物測定装置に続けて、例えばＸＲＦなどの他の検出器を取付けて使用する場合、その針孔やマークを他の検出器に対する正確な位置決めに有効に利用して他の検出器の検出精度の向上も図ることができる。
【００１６】
さらに、本発明に係る浮遊粒子状物測定装置において、特に上記のごとく測定スポットの径を標準径よりも小さくしたフィルタテープを使用するとき、請求項４に記載のように、前記放射線源としてβ線源を用い、かつ、前記検出器としてプラスチックシンチレーションを用いることが望ましい。この場合は、対人環境面で好ましくない放射線量を可及的に少なくしつつ、ノイズの少ないプラスチックシンチレーションの使用により測定精度の向上も達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態では、フィルタがテープ状に形成されたもの（以下、フィルタテープと称する）について説明する。
図１は本発明に係る浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）測定装置全体の概略構成図である。このＳＰＭ測定装置２０は、リールホルダー２Ａにセットされた供給リール２から繰り出され、リールホルダー３Ａにセットされモータ１８を介して回転駆動される巻取りロール３に巻き取られるようにこれら両リール２，３とフィルタープ押え４ａ付きアイドルローラ４並びに二つのテンションローラ５，６を介して一定経路に沿って一定時間毎に所定の長さ単位に走行移動可能に張設されたフィルタテープ１の走行移動経路の一方側に、大気からサンプリングポンプ１７により吸引されるＳＰＭを含むサンプルガスＧの導入管７が連通接続されてフィルタテープ１に対してシリンダなどのアクチュエータ１９を介して接近離反移動自在に構成された可動式測定チャンバー部（捕集測定用チャンバー部）８が配置されている。
【００１８】
前記測定チャンバー部８内には、測定部、すなわち、サンプルガスＧが前記フィルタテープ１をその一面（上面）側から他面（下面）側を通過するときに、そのサンプルガスＧ中のＳＰＭを捕集して形成される測定スポット１０（後述する）に対してβ線を照射するβ線源（放射線源）９が設けられているとともに、前記フィルタテープ１の走行移動経路の他方側には、前記測定スポット１０を透過したβ線を検出してその強度に応じた信号を出力する、例えば比例計数管よりなるβ線検出器１１が配置されている。
【００１９】
前記β線源９とフィルタテープ１との間には薄肉の板状部材１２が前記チャンバー８に固定支持される状態で配置されており、この薄肉板状部材１２には、図２に明示するような四つ以上の排気孔１３，１４が形成され、これら排気孔１３，１４に前記サンプルガスＧを通過させることによって、サンプルガスＧ中のＳＰＭを捕集して前述の測定スポット１０を形成するようにしている。
【００２０】
前記フィルタテープ１は、長さが例えば約２１ｍで、幅Ｗが例えば約４ｃｍである。また、このフィルタテープ１は、図３に明示するように、例えば四フッ化エチレン樹脂等のフッ素樹脂よりなる多孔質フィルム１５と、この多孔質フィルム１５に積層される通気性の補強層１６とから構成されている。
【００２１】
前記補強層１６は、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリエステル、ポリアミドのうちのいずれか、あるいは、ポリエチレンとポリエチレンテレフタレートをラミネートしたもの、上記のものの二つ以上を任意に組み合わせて吸湿性の低い不織布から構成されており、前記多孔質フィルム１５に貼付けや縫い付け等の適宜手段により積層一体化されている。
【００２２】
前記フィルタテープ１の多孔質フィルム１５は、厚みが３〜３５μｍの範囲で、望ましくはさらに、フィルタ重量が０．１〜１．２ｍｇ／ｃｍ2 の範囲に設定されている。
【００２３】
そして、前記積層構造のフィルタテープ１は、前記供給リール２への巻回時において前記補強層１６が多孔質フィルム１５よりも内側に位置するように巻回されたものと、前記多孔質フィルム１５が前記補強層１６よりも内側に位置するように巻回されたものとの二種が準備されている。本発明に係る浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）測定装置２０は、これらのフィルタテープを取付け可能に構成されており、前者のものをリールホルダー２Ａにセットすることで、図４の（Ａ）に示すように、前記フィルタテープ１をその通気性補強層１６がサンプルガスＧの通気方向上流側に位置する第１使用状態と、後者のものをリールホルダー２Ａにセットすることで、図４の（Ｂ）に示すように、前記フィルタテープ１をその多孔質フィルム１５がサンプルガスＧの通気方向上流側に位置する第２使用状態とに切替え使用可能に構成されている。
【００２４】
一方、前記サンプリングポンプ１７の作動を司るポンプドライバー２１、前記巻取りリール駆動用モータ１８の作動を司るリールモータドライバー２２、前記アクチュエータ１９の作動を司るアクチュエータドライバー２３及びそれら各ドライバー２１，２２，２３を予め設定された順番に動作制御する動作プログラムメモリ２４並びにβ線検出器１１による検出信号及びサンプルガスの流量測定部３０からの測定信号が入力されてＳＰＭの濃度演算や成分分析などを行う演算処理部２５を有する、例えば専用又は汎用コンピュータなどの演算制御部２６には、前記フィルタテープ１を前記第１使用状態としたとき、前記サンプリングポンプ１７の作動によるＳＰＭ捕集時間が例えばＪＩＳ、ＵＳＥＰＡで規定されている１時間となり、また、前記フィルタテープ１を前記第２使用状態に切替えたとき、前記サンプリングポンプ１７の作動によるＳＰＭ捕集時間が例えば１時間以上２４時間未満となるようにＳＰＭ捕集時間を例えば二段に切替え可能な捕集時間切替手段２７並びに前記第1使用状態及び第２使用状態の捕集時間を各別に設定変更可能な捕集時間設定手段２８Ａ，２８Ｂが設けられている。
【００２５】
上記のように構成されたＳＰＭ測定装置２０によるＳＰＭ測定動作を、ＪＩＳ、ＵＳＥＰＡで規定の成分分析のための短時間（１時間仕様）の場合と、１時間を越え２４時間未満の長時間に亘ってサンプルガスを吸引通過させて測定スポットに捕集されたＳＰＭの濃度測定や成分分析を行うための長時間仕様とに分けて説明する。
【００２６】
短時間仕様の場合：
（１−１）前記フィルタテープ１を、前記補強層１６が多孔質フィルム１５よりも内側に位置するように巻回された供給リール２をリールホルダー２Ａにセットし、この供給リール２から繰り出したフィルタテープ１の先端を、アイドルローラ４及び二つのテンションローラ５，６を経てリールホルダー３Ａ側にセットした巻取りリール３の芯に固定した上、装置運転を開始すると、動作プログラムメモリ２４からリールモータドライバー２２への動作信号の伝達によりリールモータ１８を介して巻取りリール３が回転駆動され、これによって、フィルタテープ１が測定チャンバー８とβ線検出器１１との間を含む一定経路に沿って所定の長さ単位で走行移動されて停止する。
【００２７】
（２−１）次に、前記動作プログラムメモリ２４からアクチュエータドライバー２３への動作信号の伝達によりアクチュエータ１９が作動されて前記測定チャンバー８が前記フィルタテープ１側に接近移動した後、ポンプドライバー２１を経てサンプリングポンプ１７が作動されて大気から吸引されるＳＰＭを含むサンプルガスＧが導入管７を通して測定チャンバー８内に導入されるとともに、そのサンプルガスＧが図４の（Ａ）で示すように、フィルタテープ１の上面側である通気性補強層１６から下面側の多孔質フィルム１５を順に通過される（第１使用状態）。この状態は捕集時間切替手段２７により切替えられている規定時間（１時間）保たれることになり、サンプルガスＧ中のＳＰＭがフィルタテープ１の肉厚中間部位である多孔質フィルル１５の上面に捕集されてフィルタテープ１に測定スポット１０が形成される。
【００２８】
（３−１）続いて、前記測定スポット１０に対してβ線源９からβ線が照射され、その測定スポット１０を透過したβ線の強度がβ線検出器１１で検出されてその検出信号及び前記サンプルガスの流量測定部３０からの測定信が演算処理部２５に入力され、この演算処理部２５において検出β線強度と所定の演算式とを用いて演算を行うことにより、測定対象とするＳＰＭの濃度分析が行われる。
【００２９】
（４−１）上記のようにしてＳＰＭの濃度分析が行われた後は、前記動作プログラムメモリ２４からアクチュエータドライバー２３への動作信号の伝達によりアクチュエータ１９が作動されて前記測定チャンバー８がフィルタテープ１に対して離反移動された後、前記動作プログラムメモリ２４からリールモータドライバー２２への動作信号の伝達によりリールモータ１８を介して巻取りリール３が再び回転駆動され、これによって、フィルタテープ１が所定の長さ単位で巻取りリール３側に走行移動され、フィルタテープ１に対して前記（２−１）及び（３−１）の動作を繰り返して所定の濃度分析が連続的に行われる。
【００３０】
上記した（１−１）〜（４−１）のような動作からなる短時間仕様の場合は、サンプルガスＧ中のＳＰＭがフィルタテープ１の表面側の補強層１６でなくテープ肉厚の中間に位置する多孔質フィルム１５で捕集されているので、フィルタテープ１の走行移動時に捕集ＳＰＭが、測定スポット１０以外のフィルタテープ部分やテープ走行移動経路の周辺部分、例えばβ線源９や検出器１１などに転移付着することがない。したがって、所定の分析性能を常に高い状態に維持することができる。
【００３１】
長時間仕様の場合：
（１−２）前記フィルタテープ１を、前記多孔質フィルム１５が補強層１６よりも内側に位置するように巻回された供給リール２をリールホルダー２Ａにセットし、この供給リール２から繰り出したフィルタテープ１の先端を、アイドルローラ４及び二つのテンションローラ５，６を経てリールホルダー３Ａ側にセットした巻取りリール３の芯に固定した上、装置運転を開始すると、動作プログラムメモリ２４からリールモータドライバー２２への動作信号の伝達によりリールモータ１８を介して巻取りリール３が回転駆動され、これによって、フィルタテープ１が測定チャンバー８とβ線検出器１１との間を含む一定経路に沿って所定の長さ単位で走行移動されて停止する。
【００３２】
（２−２）次に、前記動作プログラムメモリ２４からアクチュエータドライバー２３への動作信号の伝達によりアクチュエータ１９が作動されて前記測定チャンバー８が前記フィルタテープ１側に接近移動した後、ポンプドライバー２１を経てサンプリングポンプ１７が作動されて大気から吸引されるＳＰＭを含むサンプルガスＧが導入管７を通して測定チャンバー８内に導入されるとともに、そのサンプルガスＧが図４の（Ｂ）で示すように、フィルタテープ１上面側の多孔質フィルム１５から下面側の通気性補強層１６を順に通過される（第２使用状態）。この状態が捕集時間切替手段２７により切替えられ、前記第１使用状態よりも長い規定時間（１時間以上２４時間未満）保たれることになり、サンプルガスＧ中のＳＰＭがフィルタテープ１上面側の多孔質フィルム１５の上面に捕集されてフィルタテープ１に測定スポット１０が形成される。
【００３３】
（３−２）続いて、前記測定スポット１０に対してβ線源９からβ線が照射され、その測定スポット１０を透過したβ線の強度がβ線検出器１１で検出されてその検出信号及び前記サンプルガスの流量測定部３０からの測定信が演算処理部２５に入力され、この演算処理部２５において検出β線強度と所定の演算式とを用いて演算を行うことにより、測定対象とするＳＰＭの濃度測定が行われる。
【００３４】
（４−２）上記のようにしてＳＰＭの濃度測定が行われた後は、前記動作プログラムメモリ２４からアクチュエータドライバー２３への動作信号の伝達によりアクチュエータ１９が作動されて前記測定チャンバー８がフィルタテープ１に対して離反移動された後、前記動作プログラムメモリ２４からリールモータドライバー２２への動作信号の伝達によりリールモータ１８を介して巻取りリール３が再び回転駆動され、これによって、フィルタテープ１が所定の長さ単位で巻取りリール３側に走行移動され、フィルタテープ１に対して前記（２−２）及び（３−２）の動作を繰り返して長時間に亘るＳＰＭ捕集による所定の濃度測定が連続的に行われる。
【００３５】
上記した（１−２）〜（４−２）のような動作からなる長時間仕様の場合は、多くのＳＰＭを捕集することになる多孔質フィルム１５が補強層１６でしっかりと支えられることになるので、その多孔質フィルム１５の測定スポット１０部分が大きく変形したり、破孔したりするなどのトラブルの発生がなく、所定の質量濃度あるいは成分分析を非常に正確かつ精度よく行うことができる。
なお、多孔質フィルム１５を上面側に設けることにより、第１使用状態に比べ、破孔を生じさせることなく、長時間にわたり一つの測定スポット１０においてＳＰＭを捕集することができたことが確認できた。
【００３６】
また、短時間仕様及び長時間仕様のいずれの場合も、厚みが３〜３５μｍと非常に薄いフッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム１５と通気性の補強層１６との積層構造からなるフィルタテープ１を用いることによって、該フィルタテープ１全体として連続測定時に破断などが生じないように十分な引っ張り強度を確保することが可能である。また、このような十分な引張り強度を確保し得る範囲で非常に厚みの薄い多孔質フィルム１５を用いることにより、捕集されるＳＰＭの分布及びβ線強度の均一化を図れるだけでなく、β線透過量も増大され、これによって、最小検出感度（２σ）を著しく改善（低下）して粒径が小さい微細なＳＰＭも高感度に測定することが可能である。
【００３７】
さらに、補強層１６を含めてテープ１全体の吸湿性が非常に低く結露が発生しても水分を吸着保持しないので、吸湿による変質もなく測定感度を高くすることができる。さらにまた、補強層１６との積層構造であるから、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム１５単体からなるフィルタテープに比べて帯電性が非常に少なく、静電気の発生によるＳＰＭの付着もなく、上述したＳＰＭ捕集時間に応じてフィルタテープ１の表裏両面を適切かつ合理的に使い分けることによる効果と相俟って所定の濃度測定感度及び成分分析性能のより一層の向上を図ることができる。
【００３８】
上記したように厚みが３〜３５μｍ範囲と非常に薄いフッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム１５と通気性の補強層１６との積層構造からなるフィルタテープ１を用いることによって、ＳＰＭの捕集及び濃度の連続測定であっても、フィルタテープ１に破断などが生じないように十分な引っ張り強度を確保することが可能である。また、このような十分な引張り強度を確保し得る範囲で非常に厚みの薄い多孔質フィルム１５を用いているので、β線透過量も増大され、これによって、最小検出感度（２σ）を著しく改善（低下）して低濃度のＳＰＭも高感度に測定することが可能である。また、放射線（β線）吸収量も少なく、厚さが均一にもできるフッ素系樹脂であるので、測定スポット１０ごとの透過する放射線強度を均一にできる。
【００３９】
因みに、多孔質フィルムの厚みによる濃度測定感度及び成分分析性能への影響に関し本発明者が行った試験結果について以下に説明する。
供試体 実施例品→四フッ化エチレン樹脂からなる多孔質フィルムと通気性補強層との積層構造品
比較例品１，２→四フッ化エチレン樹脂からなる多孔質フィルム単体
基本仕様及び特性 表１に示す通り
性能比較 表２に示す通り
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
なお、実施例品は、上述のとおり多孔質フィルムと通気性補強層との積層構造のフィルタである。一方、比較例品１，２は多孔質フィルムのみのフィルタである。また、表１中の重量において多孔質フィルムの厚みが３〜３５μｍと薄い実施例品は多孔質フィルムだけでは強度が足りないため、多孔質フィルムに補強層を設けたフィルタ全体の重量を示している。
【００４３】
上記の試験結果からも明らかなとおり、実施例品（フィルタ）は、比較例品１，２に比べて、サンプルガス通気の通気量が多くて圧損が少ない、帯電性半減期が短くて静電気の発生が非常に少ない、吸湿率が０％で吸湿性がほとんどない、β線透過量が２〜４倍程度多い、ことから質量濃度の測定感度に優れ、測定精度の著しい向上が図り得るとともに、捕集したＳＰＭのリリース性にも優れ、元素やイオンなどの成分分析性能の向上にも有効であることが確認された。
【００４４】
なお、上記実施の形態では、前記フィルタテープ１に形成される測定スポット１０の径Ｄが、図５の（Ａ）に示すように、標準的な１６ｍｍφであり、β線源９としてβ線源量が１００μＣｉ、検出器として検出有効面積の大きい比例計数管１１ａを用いたものについて説明したが、これに代えて、図５の（Ｂ）に示すように、測定スポット径Ｄ１が１１．５ｍｍφ程度であり、β線源量が６０〜７５μＣｉ、検出器としてプラスチックシンチレーション１１ｂを用いてもよい。
【００４５】
この場合は、フィルタテープ１の薄肉化によりβ線源９と検出器１１ｂとの距離がＬからＬ１に狭まることと、測定スポット径がＤからＤ１に縮小されることとに伴いβ線源量を１００μＣｉから６０〜７５μＣｉまで減少することが可能となるために、対人環境面での改善効果が得られるだけでなく、ノイズが大きい比例計数管１１ａに代えてプラスチックシンチレーション１１ｂを使用することが可能となり、測定感度及び分析性能の一層の向上を図ることができる。
【００４６】
また、上記実施の形態では、図６の（Ａ）に示すように、幅Ｗが約４ｃｍのフィルタテープ１の幅方向中心位置に径Ｄ（１６ｍｍ）なる測定スポット１０が形成されるものについて説明したが、これに代えて、図６の（Ｂ）に示すように、フィルタテープ１の幅方向中心位置より一側辺側に変位した箇所に径Ｄ１（１１．５ｍｍ）なる測定スポット１０が形成されるように、フィルタテープ１を前記一定経路に沿って走行移動可能に張設されたものであってもよい。
【００４７】
この場合は、フィルタテープ１における測定スポット１０の一側辺部に幅広い余白部分（１７．５ｍｍ）１ａを確保することが可能であるため、該フィルタテープ１を図７に示すように、隣接する測定スポット１０，１０間で切り離してその切り離したフィルタテープ部分１Ａを手やピンセットなどの掴み部Ｈにより把持してＩＣＰなど他の成分分析器にセットする際、手やピンセットなどの掴み部Ｈが誤って測定スポット１０の捕集ＳＰＭに触れることによるコンタミをなくすることができる。また、切り離したフィルタテープ部分１Ａの測定スポット１０から捕集ＳＰＭを抽出する際、図８に示すように、その切り離しフィルタテープ部分１Ａを丸めて試験管やビーカーなどの抽出容器３０に入れるが、このとき、広い余白部分１ａを糊しろとして利用することによりＳＰＭが捕集されている測定スポット１０に重ならない状態で丸め固定することができ、捕集ＳＰＭの抽出時にもコンタミによる影響を低減することができる。
【００４８】
また、図６の（Ｂ）に示すフィルタテープ１の場合、余白部分１ａに針孔や印字によるマーク３１を付設することにより、ＳＰＭ測定装置２０に続けて、各種分析装置、例えばＸＲＦ、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）、質量分析計（ＭＳ）などの他の検出器を取付けて使用する場合、そのマーク３１を例えば光センサ（図示省略）によって検出させることで、他の検出器に対する正確な位置決めに有効に利用して他の検出器の検出精度の向上も図ることができる。
【００４９】
さらに、本発明におけるＳＰＭ測定装置２０に、風向計、風速計、日射計、温・湿度計、気圧計、雨量計、土壌水分計等の気象装置を組み合わせて使用することが好ましい。この場合は、大気からサンプルガスを吸引する際、予め設定した気象条件になったときのみサンプリング開始信号を送ってサンプリングを開始し、設定気象条件から外れた場合はサンプリングを自動停止して、高い分解能での濃度測定や成分分析を行うことができる。
【００５０】
さらにまた、上記実施の形態では、フィルタテープ１を構成する多孔質フィルム１５と通気性の補強層１６との厚み、重量などの仕様について詳しく説明したが、本発明は、その仕様に限定されるものでなく、要するに、多孔質フィルム１５と通気性の補強層１６とが積層されたものであればよい。
【００５１】
また、上記実施の形態では、フィルタをテープ状に形成したものについて説明したが、本発明はこれに限定されることなく、図９の（Ａ），（Ｂ）に示すように、例えば円板状のフィルタ１Ａを形成し、これをバッチ測定に用いることもできる。
【００５２】
さらに、上記実施の形態では、測定部においてＳＰＭの濃度測定をβ線の透過により行ったが、本発明はこれに限定されることなく、例えば光の散乱、電子線の透過により濃度測定を行なってもよい。また、図示省略するが、濃度測定に代え、もしくは、濃度測定と連続的に例えばＸＲＦ、ＦＴＩＲ、フローインジェクション（ＦＩＡ）、ＭＳなどを設けてＳＰＭの成分分析を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る浮遊粒子状物質測定装置の実施の形態を示す装置全体の概略構成図である。
【図２】同上装置に用いられるフィルタテープへの測定スポットの形成動作を説明する要部の拡大斜視図である。
【図３】図２のＡ部におけるフィルタテープの拡大断面図である。
【図４】（Ａ）は短時間仕様時におけるフィルタテープの使用状態、（Ｂ）は長時間仕様時におけるフィルタテープの使用状態を説明する図である。
【図５】（Ａ）は実施の形態で用いられるフィルタテープ、放射線源及び検出器の関係、（Ｂ）は他の実施の形態で用いられるフィルタテープ、放射線源及び検出器の関係を示す要部の概略断面図である。
【図６】（Ａ）は実施の形態で用いられるフィルタテープに形成される測定スポットの仕様、（Ｂ）は他の実施の形態で用いられるフィルタテープに形成される測定スポットの仕様を説明する要部の概略平面図である。
【図７】図６の（Ｂ）で示す仕様のフィルタテープを測定スポット単位で切り離した状態を説明する要部の概略平面図である。
【図８】図６の（Ｂ）で示す使用のフィルタテープを測定スポット単位で切り離して捕集ＳＰＭ抽出用容器に入れる状態を説明する図である。
【図９】（Ａ），（Ｂ）は本発明の測定装置に用いることが可能な別の円板状フィルタの使用状態の説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ フィルタテープ
１Ａ 円板状フィルタ
９ β線源（放射線源）
１０ 測定スボット
１１ 検出器
１１ａ 比例計数管
１１ｂ ブラスチックシンチレーション
１５ フッ素樹脂よりなる多孔質フィルム
１６ 通気性補強層
２０ ＳＰＭ測定装置
２７ 捕集時間切替手段
２８Ａ，２８Ｂ 捕集時間設定手段
Ｇ サンプルガス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車の排気管や工場の煙突等からの排煙、飛散粉塵などのように、大気中に存在して人の健康、特に呼吸器官に悪影響を及ぼす浮遊粒子状物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：以下、ＳＰＭと略称するものを含む）の濃度を測定したり、成分を分析する場合に用いられる浮遊粒子状物質測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気中のＳＰＭの濃度測定や成分分析にあたっては、一般的に、大気からＳＰＭを含むサンプルガスを連続的に吸引し、この吸引したサンプルガスをフィルタの一面側から他面側へ通過させることにより、サンプルガス中のＳＰＭをフィルタに測定スポットを形成するように捕集し、この測定スポットに例えばβ線等の放射線を照射してその放射線の透過量を検出することにより、ＳＰＭの濃度を測定したり、蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）などにより成分を分析したりするようにした浮遊粒子状物質測定装置が用いられる。
【０００３】
上述したようなＳＰＭ測定に用いられるフィルタとして、従来一般には、ガラス繊維単体あるいはフッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム単体が使用されていた。
【０００４】
そのうち、ガラス繊維単体からなるフィルタは、厚みを均一にできず、ガラス繊維による放射線吸収量も多いため、測定スポットごとに透過量が異なっており、これが誤差要因となっていた。また、フィルタをテープ状にしたとき、連続的な使用に耐え得る破断強度（特に、引張り強度）を付与させるためには、その厚みを大きく（約３６０μｍ以上）しなければならず、重量も大きく（７ｍｇ以上）ならざるをえない。しかし、テープ厚みが大きくなると、ガラス繊維による放射線吸収量も多いため、最小検出感度（２σ）が５μｇ／ｍ3 以上となって、低濃度のＳＰＭを高感度に検出することが困難である。また、ガラス繊維は結露時に水分を吸着するという吸湿性があり、それが指示誤差を生じる要因になる。さらに、ガラス繊維は、含有成分が多いために、フィルタに捕集した状態での元素やイオンなどの成分分析には実用できない等の多くの問題点を有している。
【０００５】
一方、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム単体からなるフィルタの場合は、結露時の水分吸着による吸湿性がガラス繊維よりも大きいので誤差を生じやすい。また、帯電性が非常に大きくて静電気を発生しやすいために、フィルタをテープ状にしたとき、供給リールから順次繰り出し巻取りリールで順次巻き取るようにフィルタテープを一定経路に沿って走行移動させつつ、ＳＰＭの捕集及び放射線照射による濃度測定等を連続的に行なう測定装置のリールホルダーにセットした状態において、供給リールに巻回されているフィルタテープにそれが発生する静電気によって周囲のＳＰＭが吸い寄せられて付着し、また、ＳＰＭがフィルタテープ上面に直接捕集されるために、次の測定に移行すべくフィルタテープを巻き取り移動させたとき、測定スポットに捕集されているＳＰＭがフィルタテープに強く付着し、そのため、ＳＰＭの分析を正確かつ精度よく行なえない。加えて、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルムは、ガラス繊維よりも更に引張り強度が弱いために、上述のような連続測定装置の使用に耐える破断強度を持たせるためには、厚みを大きくする必要があり、そのため重量（密度）も大きくなり、測定の誤差要因となる吸湿率も大きくなる。また、帯電性半減期も大きくなり、例えばＩＣＰやイオンクロマトのように、捕集ＳＰＭをフィルタから取り出さなければできないような成分分析時に、必要な捕集ＳＰＭのリリース性も悪化するという問題がある。
【０００６】
上記のようなガラス繊維単体あるいはフッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム単体からなるフィルタの有する薄くすれば強度が低下するという問題点を解消するものとして、本出願人は、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルムと、この多孔質フィルムに積層される通気性の補強層とから構成される浮遊粒子状物質測定用フィルタを開発し既に特許出願（下記の特許文献１参照）している。その既特許出願に係る浮遊粒子状物質測定用フィルタは、フィルタ自体の厚みを上述のガラス繊維単体やフッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム単体のものに比べて薄くでき、その分だけ濃度測定感度及び成分分析精度の向上が図れ、かつ、通気性補強層の積層により連続測定の使用に十分に耐え得る引張り強度を持たせることが可能である。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２０５４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、浮遊粒子状物質測定には、例えばＪＩＳ、ＵＳＥＰＡで規定されているように、フィルタに対しサンプルガスを１時間（吸引通過させて測定スポットに捕集されたＳＰＭの成分分析を行う場合（以下、短時間仕様という）と、フィルタに対しサンプルガスを１時間を越え２４時間未満の長時間に亘って吸引通過させて測定スポットに捕集されたＳＰＭの濃度測定や成分分析を行う場合（以下、長時間仕様という）とがある。上記した本出願人による既特許出願に係る浮遊粒子状物質測定装置においては、測定時間が長くなると、画一的な使用では破孔する場合があった。
【０００９】
本発明は上記のような知見に基づいて鋭意研究されたもので、その目的は、ガラス繊維単体あるいは多孔質フィルム単体からなるフィルタが有する問題点の解消に成功した多孔質フィルムと補強層との積層構造のフィルタを短時間仕様と長時間使用とで適切かつ合理的に使い分けして破孔などのトラブルを招くことなく、測定感度及び成分分析性能の著しい向上を達成することができる浮遊粒子状物測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る浮遊粒子状物測定装置は、大気から吸引されたサンプルガスをフィルタの一面側から他面側に通過させて前記フィルタに前記サンプルガス中に含まれている浮遊粒子状物質を捕集し測定スポットを形成する浮遊粒子状物質の捕集測定用チャンバー部と、このチャンバー部で前記測定スポットに捕集された浮遊粒子状物質の濃度測定及び／又は成分分析を行う測定部を有する浮遊粒子状物質測定装置において、前記フィルタが、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルムと、この多孔質フィルムに積層される通気性の補強層との積層構造から構成され、このフィルタの前記通気性の補強層を前記一面側に位置させた第１使用状態における捕集時間と、前記多孔質フィルムを前記一面側に位置させた第２使用状態における捕集時間とを切替え使用可能な捕集時間切替手段が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
上記のような特徴構成を有する本発明によれば、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルムと補強層との積層構造からなるフィルタを用いることにより、放射線吸収量も少なく、厚さが均一にもできるフッ素系樹脂を用いているので、測定スポットごとの透過する放射線強度を均一にできる。また、フィルタ自体の厚さを非常に薄くしながらも、その引張り強度は連続測定にも十分に耐え得る強度を確保することが可能であり、このような厚みの薄いフィルタの使用によって、放射線透過量の増大が図れて最小検出感度（２σ）を著しい改善（低下）し低濃度のＳＰＭも高感度に測定することができる。また、補強層を含めてフィルタ全体の吸湿性が非常に低く結露が発生しても水分を吸着保持せず、吸湿による変質がないとともに、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム単体からなるフィルタに比べて帯電性も非常に少なく、静電気の発生によるＳＰＭの付着もなく、所定の濃度測定感度の著しい向上並びに例えばＩＰＣやイオンクロマトのように捕集ＳＰＭをフィルタから取り出さなければならないような成分分析時の捕集ＳＰＭのリリース性にも優れ、成分分析性能の向上も図ることができる。
【００１２】
しかも、このような多くの利点を有するフィルタの使用にあたり、第１使用状態と第２使用状態のフィルタを取付け可能に構成されているので、通気性の補強層をサンプルガスの通気方向上流側に位置させた第１使用状態における捕集時間を捕集時間切替手段で切替えることによって、サンプルガス中のＳＰＭをフィルタの表面でなく肉厚の中間に位置する多孔質フィルムで捕集させることが可能で、また、フィルタをテープ状とした場合、そのフィルタテープを走行移動させる時に捕集ＳＰＭが、測定スポット以外のフィルタテープ部分やテープ走行移動経路の周辺部分、例えば放射線源や検出器などに転移付着することを防ぎ、多孔質フィルムをサンプルガスの通気方向上流側に位置させた第２使用状態における捕集時間を捕集時間切替手段で切替えることによって、多くのＳＰＭを捕集することになる多孔質フィルムを補強層でしっかりと支えて、その多孔質フィルムの測定スポット部分が大きく変形したり、破孔したりするトラブルの発生を避けるといったように、ＳＰＭ捕集時間に応じてフィルタの表裏両面を適切かつ合理的に使い分けて常に濃度測定感度及び成分分析性能の著しい向上を達成することができるという効果を奏する。
【００１３】
本発明に係る浮遊粒子状物測定装置においては、請求項２に記載のように、前記フィルタの第１使用状態及び第２使用状態での捕集時間を各別に設定変更可能な捕集時間設定手段を設けることが望ましいのはもちろんである。
【００１４】
また、本発明に係る浮遊粒子状物測定装置において、請求項３に記載のように、前記フィルタをテープ状にするとき、そのフィルタテープを、該フィルタテープの幅方向中心位置より一側辺側に変位して測定スポットが形成されるように前記一定経路に沿って走行移動可能に張設することが好ましい。この場合は、フィルタテープにおける測定スポットの側辺部に広い余白部分を確保することが可能であるため、該フィルタテープを測定スポット単位で切り離して手やピンセットなどにより把持してＩＣＰなど他の成分分析器にセットする際、手やピンセットなどが誤って測定スポットの捕集ＳＰＭに触れることによるコンタミをなくすることができる。また、切り離したフィルタテープ部分の測定スポットから捕集ＳＰＭを抽出する際、その切り離しフィルタテープ部分を丸めて試験管やビーカーに入れるが、このとき、広い余白部分を糊しろとして利用することによりＳＰＭが捕集されている測定スポットに重ならない状態で丸め固定することができ、コンタミによる影響を一層低減することができる。
【００１５】
特に、フィルタテープの幅方向中心位置より一側辺側に変位して形成される測定スポットの径を標準径（約１６ｍｍ）よりも小さい、例えば１１．５ｍｍ程度に設定することにより、前記余白部分をより大きく確保することが可能で、前述したように切り離しフィルタテープ部分を把持して他の成分分析器へセットする時や、その切り離しフィルタテープ部分を丸めて試験管などに入れ捕集ＳＰＭを抽出する時のコンタミ影響をより一層低減することができる。また、その余白部分に針孔や印字によるマークを付設することにより、本発明に係る浮遊粒子状物測定装置に続けて、例えばＸＲＦなどの他の検出器を取付けて使用する場合、その針孔やマークを他の検出器に対する正確な位置決めに有効に利用して他の検出器の検出精度の向上も図ることができる。
【００１６】
さらに、本発明に係る浮遊粒子状物測定装置において、特に上記のごとく測定スポットの径を標準径よりも小さくしたフィルタテープを使用するとき、請求項４に記載のように、前記放射線源としてβ線源を用い、かつ、前記検出器としてプラスチックシンチレーションを用いることが望ましい。この場合は、対人環境面で好ましくない放射線量を可及的に少なくしつつ、ノイズの少ないプラスチックシンチレーションの使用により測定精度の向上も達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態では、フィルタがテープ状に形成されたもの（以下、フィルタテープと称する）について説明する。
図１は本発明に係る浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）測定装置全体の概略構成図である。このＳＰＭ測定装置２０は、リールホルダー２Ａにセットされた供給リール２から繰り出され、リールホルダー３Ａにセットされモータ１８を介して回転駆動される巻取りロール３に巻き取られるようにこれら両リール２，３とフィルタープ押え４ａ付きアイドルローラ４並びに二つのテンションローラ５，６を介して一定経路に沿って一定時間毎に所定の長さ単位に走行移動可能に張設されたフィルタテープ１の走行移動経路の一方側に、大気からサンプリングポンプ１７により吸引されるＳＰＭを含むサンプルガスＧの導入管７が連通接続されてフィルタテープ１に対してシリンダなどのアクチュエータ１９を介して接近離反移動自在に構成された可動式測定チャンバー部（捕集測定用チャンバー部）８が配置されている。
【００１８】
前記測定チャンバー部８内には、測定部、すなわち、サンプルガスＧが前記フィルタテープ１をその一面（上面）側から他面（下面）側を通過するときに、そのサンプルガスＧ中のＳＰＭを捕集して形成される測定スポット１０（後述する）に対してβ線を照射するβ線源（放射線源）９が設けられているとともに、前記フィルタテープ１の走行移動経路の他方側には、前記測定スポット１０を透過したβ線を検出してその強度に応じた信号を出力する、例えば比例計数管よりなるβ線検出器１１が配置されている。
【００１９】
前記β線源９とフィルタテープ１との間には薄肉の板状部材１２が前記チャンバー８に固定支持される状態で配置されており、この薄肉板状部材１２には、図２に明示するような四つ以上の排気孔１３，１４が形成され、これら排気孔１３，１４に前記サンプルガスＧを通過させることによって、サンプルガスＧ中のＳＰＭを捕集して前述の測定スポット１０を形成するようにしている。
【００２０】
前記フィルタテープ１は、長さが例えば約２１ｍで、幅Ｗが例えば約４ｃｍである。また、このフィルタテープ１は、図３に明示するように、例えば四フッ化エチレン樹脂等のフッ素樹脂よりなる多孔質フィルム１５と、この多孔質フィルム１５に積層される通気性の補強層１６とから構成されている。
【００２１】
前記補強層１６は、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリエステル、ポリアミドのうちのいずれか、あるいは、ポリエチレンとポリエチレンテレフタレートをラミネートしたもの、上記のものの二つ以上を任意に組み合わせて吸湿性の低い不織布から構成されており、前記多孔質フィルム１５に貼付けや縫い付け等の適宜手段により積層一体化されている。
【００２２】
前記フィルタテープ１の多孔質フィルム１５は、厚みが３〜３５μｍの範囲で、望ましくはさらに、フィルタ重量が０．１〜１．２ｍｇ／ｃｍ2 の範囲に設定されている。
【００２３】
そして、前記積層構造のフィルタテープ１は、前記供給リール２への巻回時において前記補強層１６が多孔質フィルム１５よりも内側に位置するように巻回されたものと、前記多孔質フィルム１５が前記補強層１６よりも内側に位置するように巻回されたものとの二種が準備されている。本発明に係る浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）測定装置２０は、これらのフィルタテープを取付け可能に構成されており、前者のものをリールホルダー２Ａにセットすることで、図４の（Ａ）に示すように、前記フィルタテープ１をその通気性補強層１６がサンプルガスＧの通気方向上流側に位置する第１使用状態と、後者のものをリールホルダー２Ａにセットすることで、図４の（Ｂ）に示すように、前記フィルタテープ１をその多孔質フィルム１５がサンプルガスＧの通気方向上流側に位置する第２使用状態とに切替え使用可能に構成されている。
【００２４】
一方、前記サンプリングポンプ１７の作動を司るポンプドライバー２１、前記巻取りリール駆動用モータ１８の作動を司るリールモータドライバー２２、前記アクチュエータ１９の作動を司るアクチュエータドライバー２３及びそれら各ドライバー２１，２２，２３を予め設定された順番に動作制御する動作プログラムメモリ２４並びにβ線検出器１１による検出信号及びサンプルガスの流量測定部３０からの測定信号が入力されてＳＰＭの濃度演算や成分分析などを行う演算処理部２５を有する、例えば専用又は汎用コンピュータなどの演算制御部２６には、前記フィルタテープ１を前記第１使用状態としたとき、前記サンプリングポンプ１７の作動によるＳＰＭ捕集時間が例えばＪＩＳ、ＵＳＥＰＡで規定されている１時間となり、また、前記フィルタテープ１を前記第２使用状態に切替えたとき、前記サンプリングポンプ１７の作動によるＳＰＭ捕集時間が例えば１時間以上２４時間未満となるようにＳＰＭ捕集時間を例えば二段に切替え可能な捕集時間切替手段２７並びに前記第1使用状態及び第２使用状態の捕集時間を各別に設定変更可能な捕集時間設定手段２８Ａ，２８Ｂが設けられている。
【００２５】
上記のように構成されたＳＰＭ測定装置２０によるＳＰＭ測定動作を、ＪＩＳ、ＵＳＥＰＡで規定の成分分析のための短時間（１時間仕様）の場合と、１時間を越え２４時間未満の長時間に亘ってサンプルガスを吸引通過させて測定スポットに捕集されたＳＰＭの濃度測定や成分分析を行うための長時間仕様とに分けて説明する。
【００２６】
短時間仕様の場合：
（１−１）前記フィルタテープ１を、前記補強層１６が多孔質フィルム１５よりも内側に位置するように巻回された供給リール２をリールホルダー２Ａにセットし、この供給リール２から繰り出したフィルタテープ１の先端を、アイドルローラ４及び二つのテンションローラ５，６を経てリールホルダー３Ａ側にセットした巻取りリール３の芯に固定した上、装置運転を開始すると、動作プログラムメモリ２４からリールモータドライバー２２への動作信号の伝達によりリールモータ１８を介して巻取りリール３が回転駆動され、これによって、フィルタテープ１が測定チャンバー８とβ線検出器１１との間を含む一定経路に沿って所定の長さ単位で走行移動されて停止する。
【００２７】
（２−１）次に、前記動作プログラムメモリ２４からアクチュエータドライバー２３への動作信号の伝達によりアクチュエータ１９が作動されて前記測定チャンバー８が前記フィルタテープ１側に接近移動した後、ポンプドライバー２１を経てサンプリングポンプ１７が作動されて大気から吸引されるＳＰＭを含むサンプルガスＧが導入管７を通して測定チャンバー８内に導入されるとともに、そのサンプルガスＧが図４の（Ａ）で示すように、フィルタテープ１の上面側である通気性補強層１６から下面側の多孔質フィルム１５を順に通過される（第１使用状態）。この状態は捕集時間切替手段２７により切替えられている規定時間（１時間）保たれることになり、サンプルガスＧ中のＳＰＭがフィルタテープ１の肉厚中間部位である多孔質フィルル１５の上面に捕集されてフィルタテープ１に測定スポット１０が形成される。
【００２８】
（３−１）続いて、前記測定スポット１０に対してβ線源９からβ線が照射され、その測定スポット１０を透過したβ線の強度がβ線検出器１１で検出されてその検出信号及び前記サンプルガスの流量測定部３０からの測定信が演算処理部２５に入力され、この演算処理部２５において検出β線強度と所定の演算式とを用いて演算を行うことにより、測定対象とするＳＰＭの濃度分析が行われる。
【００２９】
（４−１）上記のようにしてＳＰＭの濃度分析が行われた後は、前記動作プログラムメモリ２４からアクチュエータドライバー２３への動作信号の伝達によりアクチュエータ１９が作動されて前記測定チャンバー８がフィルタテープ１に対して離反移動された後、前記動作プログラムメモリ２４からリールモータドライバー２２への動作信号の伝達によりリールモータ１８を介して巻取りリール３が再び回転駆動され、これによって、フィルタテープ１が所定の長さ単位で巻取りリール３側に走行移動され、フィルタテープ１に対して前記（２−１）及び（３−１）の動作を繰り返して所定の濃度分析が連続的に行われる。
【００３０】
上記した（１−１）〜（４−１）のような動作からなる短時間仕様の場合は、サンプルガスＧ中のＳＰＭがフィルタテープ１の表面側の補強層１６でなくテープ肉厚の中間に位置する多孔質フィルム１５で捕集されているので、フィルタテープ１の走行移動時に捕集ＳＰＭが、測定スポット１０以外のフィルタテープ部分やテープ走行移動経路の周辺部分、例えばβ線源９や検出器１１などに転移付着することがない。したがって、所定の分析性能を常に高い状態に維持することができる。
【００３１】
長時間仕様の場合：
（１−２）前記フィルタテープ１を、前記多孔質フィルム１５が補強層１６よりも内側に位置するように巻回された供給リール２をリールホルダー２Ａにセットし、この供給リール２から繰り出したフィルタテープ１の先端を、アイドルローラ４及び二つのテンションローラ５，６を経てリールホルダー３Ａ側にセットした巻取りリール３の芯に固定した上、装置運転を開始すると、動作プログラムメモリ２４からリールモータドライバー２２への動作信号の伝達によりリールモータ１８を介して巻取りリール３が回転駆動され、これによって、フィルタテープ１が測定チャンバー８とβ線検出器１１との間を含む一定経路に沿って所定の長さ単位で走行移動されて停止する。
【００３２】
（２−２）次に、前記動作プログラムメモリ２４からアクチュエータドライバー２３への動作信号の伝達によりアクチュエータ１９が作動されて前記測定チャンバー８が前記フィルタテープ１側に接近移動した後、ポンプドライバー２１を経てサンプリングポンプ１７が作動されて大気から吸引されるＳＰＭを含むサンプルガスＧが導入管７を通して測定チャンバー８内に導入されるとともに、そのサンプルガスＧが図４の（Ｂ）で示すように、フィルタテープ１上面側の多孔質フィルム１５から下面側の通気性補強層１６を順に通過される（第２使用状態）。この状態が捕集時間切替手段２７により切替えられ、前記第１使用状態よりも長い規定時間（１時間以上２４時間未満）保たれることになり、サンプルガスＧ中のＳＰＭがフィルタテープ１上面側の多孔質フィルム１５の上面に捕集されてフィルタテープ１に測定スポット１０が形成される。
【００３３】
（３−２）続いて、前記測定スポット１０に対してβ線源９からβ線が照射され、その測定スポット１０を透過したβ線の強度がβ線検出器１１で検出されてその検出信号及び前記サンプルガスの流量測定部３０からの測定信が演算処理部２５に入力され、この演算処理部２５において検出β線強度と所定の演算式とを用いて演算を行うことにより、測定対象とするＳＰＭの濃度測定が行われる。
【００３４】
（４−２）上記のようにしてＳＰＭの濃度測定が行われた後は、前記動作プログラムメモリ２４からアクチュエータドライバー２３への動作信号の伝達によりアクチュエータ１９が作動されて前記測定チャンバー８がフィルタテープ１に対して離反移動された後、前記動作プログラムメモリ２４からリールモータドライバー２２への動作信号の伝達によりリールモータ１８を介して巻取りリール３が再び回転駆動され、これによって、フィルタテープ１が所定の長さ単位で巻取りリール３側に走行移動され、フィルタテープ１に対して前記（２−２）及び（３−２）の動作を繰り返して長時間に亘るＳＰＭ捕集による所定の濃度測定が連続的に行われる。
【００３５】
上記した（１−２）〜（４−２）のような動作からなる長時間仕様の場合は、多くのＳＰＭを捕集することになる多孔質フィルム１５が補強層１６でしっかりと支えられることになるので、その多孔質フィルム１５の測定スポット１０部分が大きく変形したり、破孔したりするなどのトラブルの発生がなく、所定の質量濃度あるいは成分分析を非常に正確かつ精度よく行うことができる。
なお、多孔質フィルム１５を上面側に設けることにより、第１使用状態に比べ、破孔を生じさせることなく、長時間にわたり一つの測定スポット１０においてＳＰＭを捕集することができたことが確認できた。
【００３６】
また、短時間仕様及び長時間仕様のいずれの場合も、厚みが３〜３５μｍと非常に薄いフッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム１５と通気性の補強層１６との積層構造からなるフィルタテープ１を用いることによって、該フィルタテープ１全体として連続測定時に破断などが生じないように十分な引っ張り強度を確保することが可能である。また、このような十分な引張り強度を確保し得る範囲で非常に厚みの薄い多孔質フィルム１５を用いることにより、捕集されるＳＰＭの分布及びβ線強度の均一化を図れるだけでなく、β線透過量も増大され、これによって、最小検出感度（２σ）を著しく改善（低下）して粒径が小さい微細なＳＰＭも高感度に測定することが可能である。
【００３７】
さらに、補強層１６を含めてテープ１全体の吸湿性が非常に低く結露が発生しても水分を吸着保持しないので、吸湿による変質もなく測定感度を高くすることができる。さらにまた、補強層１６との積層構造であるから、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム１５単体からなるフィルタテープに比べて帯電性が非常に少なく、静電気の発生によるＳＰＭの付着もなく、上述したＳＰＭ捕集時間に応じてフィルタテープ１の表裏両面を適切かつ合理的に使い分けることによる効果と相俟って所定の濃度測定感度及び成分分析性能のより一層の向上を図ることができる。
【００３８】
上記したように厚みが３〜３５μｍ範囲と非常に薄いフッ素系樹脂よりなる多孔質フィルム１５と通気性の補強層１６との積層構造からなるフィルタテープ１を用いることによって、ＳＰＭの捕集及び濃度の連続測定であっても、フィルタテープ１に破断などが生じないように十分な引っ張り強度を確保することが可能である。また、このような十分な引張り強度を確保し得る範囲で非常に厚みの薄い多孔質フィルム１５を用いているので、β線透過量も増大され、これによって、最小検出感度（２σ）を著しく改善（低下）して低濃度のＳＰＭも高感度に測定することが可能である。また、放射線（β線）吸収量も少なく、厚さが均一にもできるフッ素系樹脂であるので、測定スポット１０ごとの透過する放射線強度を均一にできる。
【００３９】
因みに、多孔質フィルムの厚みによる濃度測定感度及び成分分析性能への影響に関し本発明者が行った試験結果について以下に説明する。
供試体 実施例品→四フッ化エチレン樹脂からなる多孔質フィルムと通気性補強層との積層構造品
比較例品１，２→四フッ化エチレン樹脂からなる多孔質フィルム単体
基本仕様及び特性 表１に示す通り
性能比較 表２に示す通り
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
なお、実施例品は、上述のとおり多孔質フィルムと通気性補強層との積層構造のフィルタである。一方、比較例品１，２は多孔質フィルムのみのフィルタである。また、表１中の重量において多孔質フィルムの厚みが３〜３５μｍと薄い実施例品は多孔質フィルムだけでは強度が足りないため、多孔質フィルムに補強層を設けたフィルタ全体の重量を示している。
【００４３】
上記の試験結果からも明らかなとおり、実施例品（フィルタ）は、比較例品１，２に比べて、サンプルガス通気の通気量が多くて圧損が少ない、帯電性半減期が短くて静電気の発生が非常に少ない、吸湿率が０％で吸湿性がほとんどない、β線透過量が２〜４倍程度多い、ことから質量濃度の測定感度に優れ、測定精度の著しい向上が図り得るとともに、捕集したＳＰＭのリリース性にも優れ、元素やイオンなどの成分分析性能の向上にも有効であることが確認された。
【００４４】
なお、上記実施の形態では、前記フィルタテープ１に形成される測定スポット１０の径Ｄが、図５の（Ａ）に示すように、標準的な１６ｍｍφであり、β線源９としてβ線源量が１００μＣｉ、検出器として検出有効面積の大きい比例計数管１１ａを用いたものについて説明したが、これに代えて、図５の（Ｂ）に示すように、測定スポット径Ｄ１が１１．５ｍｍφ程度であり、β線源量が６０〜７５μＣｉ、検出器としてプラスチックシンチレーション１１ｂを用いてもよい。
【００４５】
この場合は、フィルタテープ１の薄肉化によりβ線源９と検出器１１ｂとの距離がＬからＬ１に狭まることと、測定スポット径がＤからＤ１に縮小されることとに伴いβ線源量を１００μＣｉから６０〜７５μＣｉまで減少することが可能となるために、対人環境面での改善効果が得られるだけでなく、ノイズが大きい比例計数管１１ａに代えてプラスチックシンチレーション１１ｂを使用することが可能となり、測定感度及び分析性能の一層の向上を図ることができる。
【００４６】
また、上記実施の形態では、図６の（Ａ）に示すように、幅Ｗが約４ｃｍのフィルタテープ１の幅方向中心位置に径Ｄ（１６ｍｍ）なる測定スポット１０が形成されるものについて説明したが、これに代えて、図６の（Ｂ）に示すように、フィルタテープ１の幅方向中心位置より一側辺側に変位した箇所に径Ｄ１（１１．５ｍｍ）なる測定スポット１０が形成されるように、フィルタテープ１を前記一定経路に沿って走行移動可能に張設されたものであってもよい。
【００４７】
この場合は、フィルタテープ１における測定スポット１０の一側辺部に幅広い余白部分（１７．５ｍｍ）１ａを確保することが可能であるため、該フィルタテープ１を図７に示すように、隣接する測定スポット１０，１０間で切り離してその切り離したフィルタテープ部分１Ａを手やピンセットなどの掴み部Ｈにより把持してＩＣＰなど他の成分分析器にセットする際、手やピンセットなどの掴み部Ｈが誤って測定スポット１０の捕集ＳＰＭに触れることによるコンタミをなくすることができる。また、切り離したフィルタテープ部分１Ａの測定スポット１０から捕集ＳＰＭを抽出する際、図８に示すように、その切り離しフィルタテープ部分１Ａを丸めて試験管やビーカーなどの抽出容器３０に入れるが、このとき、広い余白部分１ａを糊しろとして利用することによりＳＰＭが捕集されている測定スポット１０に重ならない状態で丸め固定することができ、捕集ＳＰＭの抽出時にもコンタミによる影響を低減することができる。
【００４８】
また、図６の（Ｂ）に示すフィルタテープ１の場合、余白部分１ａに針孔や印字によるマーク３１を付設することにより、ＳＰＭ測定装置２０に続けて、各種分析装置、例えばＸＲＦ、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）、質量分析計（ＭＳ）などの他の検出器を取付けて使用する場合、そのマーク３１を例えば光センサ（図示省略）によって検出させることで、他の検出器に対する正確な位置決めに有効に利用して他の検出器の検出精度の向上も図ることができる。
【００４９】
さらに、本発明におけるＳＰＭ測定装置２０に、風向計、風速計、日射計、温・湿度計、気圧計、雨量計、土壌水分計等の気象装置を組み合わせて使用することが好ましい。この場合は、大気からサンプルガスを吸引する際、予め設定した気象条件になったときのみサンプリング開始信号を送ってサンプリングを開始し、設定気象条件から外れた場合はサンプリングを自動停止して、高い分解能での濃度測定や成分分析を行うことができる。
【００５０】
さらにまた、上記実施の形態では、フィルタテープ１を構成する多孔質フィルム１５と通気性の補強層１６との厚み、重量などの仕様について詳しく説明したが、本発明は、その仕様に限定されるものでなく、要するに、多孔質フィルム１５と通気性の補強層１６とが積層されたものであればよい。
【００５１】
また、上記実施の形態では、フィルタをテープ状に形成したものについて説明したが、本発明はこれに限定されることなく、図９の（Ａ），（Ｂ）に示すように、例えば円板状のフィルタ１Ａを形成し、これをバッチ測定に用いることもできる。
【００５２】
さらに、上記実施の形態では、測定部においてＳＰＭの濃度測定をβ線の透過により行ったが、本発明はこれに限定されることなく、例えば光の散乱、電子線の透過により濃度測定を行なってもよい。また、図示省略するが、濃度測定に代え、もしくは、濃度測定と連続的に例えばＸＲＦ、ＦＴＩＲ、フローインジェクション（ＦＩＡ）、ＭＳなどを設けてＳＰＭの成分分析を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る浮遊粒子状物質測定装置の実施の形態を示す装置全体の概略構成図である。
【図２】同上装置に用いられるフィルタテープへの測定スポットの形成動作を説明する要部の拡大斜視図である。
【図３】図２のＡ部におけるフィルタテープの拡大断面図である。
【図４】（Ａ）は短時間仕様時におけるフィルタテープの使用状態、（Ｂ）は長時間仕様時におけるフィルタテープの使用状態を説明する図である。
【図５】（Ａ）は実施の形態で用いられるフィルタテープ、放射線源及び検出器の関係、（Ｂ）は他の実施の形態で用いられるフィルタテープ、放射線源及び検出器の関係を示す要部の概略断面図である。
【図６】（Ａ）は実施の形態で用いられるフィルタテープに形成される測定スポットの仕様、（Ｂ）は他の実施の形態で用いられるフィルタテープに形成される測定スポットの仕様を説明する要部の概略平面図である。
【図７】図６の（Ｂ）で示す仕様のフィルタテープを測定スポット単位で切り離した状態を説明する要部の概略平面図である。
【図８】図６の（Ｂ）で示す使用のフィルタテープを測定スポット単位で切り離して捕集ＳＰＭ抽出用容器に入れる状態を説明する図である。
【図９】（Ａ），（Ｂ）は本発明の測定装置に用いることが可能な別の円板状フィルタの使用状態の説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ フィルタテープ
１Ａ 円板状フィルタ
９ β線源（放射線源）
１０ 測定スボット
１１ 検出器
１１ａ 比例計数管
１１ｂ ブラスチックシンチレーション
１５ フッ素樹脂よりなる多孔質フィルム
１６ 通気性補強層
２０ ＳＰＭ測定装置
２７ 捕集時間切替手段
２８Ａ，２８Ｂ 捕集時間設定手段
Ｇ サンプルガス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気から吸引されたサンプルガスをフィルタの一面側から他面側に通過させて前記フィルタに前記サンプルガス中に含まれている浮遊粒子状物質を捕集し測定スポットを形成する浮遊粒子状物質の捕集測定用チャンバー部と、このチャンバー部で前記測定スポットに捕集された浮遊粒子状物質の濃度測定及び／又は成分分析を行う測定部を有する浮遊粒子状物質測定装置において、
前記フィルタが、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルムと、この多孔質フィルムに積層される通気性の補強層との積層構造から構成され、
このフィルタの前記通気性の補強層を前記一面側に位置させた第１使用状態における捕集時間と、前記多孔質フィルムを前記一面に位置させた第２使用状態における捕集時間とを切替え使用可能な捕集時間切替手段が設けられていることを特徴とする浮遊粒子状物質測定装置。
【請求項２】
前記フィルタの第１使用状態及び第２使用状態での捕集時間を各別に設定変更可能な捕集時間設定手段が設けられている請求項１に記載の浮遊粒子状物質測定装置。
【請求項３】
前記フィルタがテープ状であり、前記捕集測定用チャンバが前記テープ状フィルタの幅方向中心位置より一側辺側に変位して測定スポットを形成するように構成されている請求項１または２に記載の浮遊粒子状物質測定装置。
【請求項４】
前記測定部を構成する放射線源がβ線源であり、かつ、検出器がプラスチックシンチレーションである請求項１ないし３のいずれかに記載の浮遊粒子状物質測定装置。
【請求項１】
大気から吸引されたサンプルガスをフィルタの一面側から他面側に通過させて前記フィルタに前記サンプルガス中に含まれている浮遊粒子状物質を捕集し測定スポットを形成する浮遊粒子状物質の捕集測定用チャンバー部と、このチャンバー部で前記測定スポットに捕集された浮遊粒子状物質の濃度測定及び／又は成分分析を行う測定部を有する浮遊粒子状物質測定装置において、
前記フィルタが、フッ素系樹脂よりなる多孔質フィルムと、この多孔質フィルムに積層される通気性の補強層との積層構造から構成され、
このフィルタの前記通気性の補強層を前記一面側に位置させた第１使用状態における捕集時間と、前記多孔質フィルムを前記一面に位置させた第２使用状態における捕集時間とを切替え使用可能な捕集時間切替手段が設けられていることを特徴とする浮遊粒子状物質測定装置。
【請求項２】
前記フィルタの第１使用状態及び第２使用状態での捕集時間を各別に設定変更可能な捕集時間設定手段が設けられている請求項１に記載の浮遊粒子状物質測定装置。
【請求項３】
前記フィルタがテープ状であり、前記捕集測定用チャンバが前記テープ状フィルタの幅方向中心位置より一側辺側に変位して測定スポットを形成するように構成されている請求項１または２に記載の浮遊粒子状物質測定装置。
【請求項４】
前記測定部を構成する放射線源がβ線源であり、かつ、検出器がプラスチックシンチレーションである請求項１ないし３のいずれかに記載の浮遊粒子状物質測定装置。
【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２００７−２５５９３９（Ｐ２００７−２５５９３９Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７７６２５（Ｐ２００６−７７６２５）
【出願日】平成１８年３月２０日（２００６．３．２０）
【出願人】（０００１５５０２３）株式会社堀場製作所 (638)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２０日（２００６．３．２０）
【出願人】（０００１５５０２３）株式会社堀場製作所 (638)
【Ｆターム（参考）】
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