光学式粒子检测装置以及粒子的检测方法
【专利摘要】本发明提供一种能够与照射粒子的光的波长的变更相对应的光学式粒子检测装置以及粒子的检测方法。该光学式粒子检测装置包括：发出检查光的光源（1）、将检查光转换为平行光的转换单元（21）、具有焦点并将被转换为平行光的检查光朝焦点反射的聚光反射镜（31）、对聚光反射镜（31）的焦点喷射包含粒子的气流的喷射机构（3）、和对气流中包含的粒子因被照射检查光而产生的散射光或者荧光进行检测的光检测部（4）。
【专利说明】光学式粒子检测装置以及粒子的检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境评价技术，尤其涉及光学式粒子检测装置以及粒子的检测方法。【背景技术】
[0002]在生物净化室等净化室中，采用粒子检测装置来对飞散的粒子进行检测和记录(例如，参照专利文献I至3以及非专利文献I。)。可以根据粒子的检测结果掌握净化室的空调设备的劣化情况。又，有时还会将净化室内的粒子的检测记录作为参考资料附加在由净化室所制造的产品上。
[0003]光学式的粒子检测装置例如吸引净化室中的气体，对所吸引的气体照射激发光。如果气体中包含有粒子的话，被照射激发光的粒子就会发出荧光或者自家荧光(以下，将“荧光”以及“自家荧光”都称为“荧光”。)。粒子所发出的荧光的波长以及强度取决于粒子的种类。因此，通过观测粒子所发出的荧光的波长或者强度，可以确定在净化室内飞散的粒子的种类。
[0004]又，光学式的粒子检测装置对通过向粒子照射光而产生的散射光进行分析，从而还可以确定粒子的浓度、大小等。[0005]现有技術文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特表2000 - 500867号公报
[0008]专利文献2:日本特开2008 - 32659号公报
[0009]专利文献3:日本特开2011 — 21948号公报
[0010]非专利文献
[0011 ]【非专利文献I】长谷川伦男及其他，「气体中微生物实时检测技术及其应用」，株式会社山武，azbil Technical Review 2009 年 12 月号，ρ.2-7，2009 年
【发明内容】
[0012]发明要解决的课题
[0013]关于粒子检测装置，存在有照射粒子的光的波长被变更的情况。因此，本发明的目的在于提供一种能够与照射粒子的光的波长的变更对应的光学式粒子检测装置以及粒子的检测方法。
[0014]用于解决课题的手段
[0015]根据本发明的形态，提供一种光学式粒子检测装置，其具有:(a)发出检查光的光源；(b)将检查光转换为平行光的转换单元；(C)朝着焦点对被转换为平行光的检查光进行反射的聚光反射镜；(d)对聚光反射镜的焦点喷射包含粒子的气流的喷射机构；以及(e)对气流所包含的粒子因被照射检查光而产生的散射光或者荧光进行检测的光检测部。
[0016]又，根据本发明的形态，提供一种粒子的检测方法，包括以下步骤:(a)发出检查光的步骤；(b)通过转换单元将检查光转换为平行光的步骤；(C)利用具有焦点的聚光反射镜，朝着焦点对被转换为平行光的检查光进行反射的步骤；(d)对聚光反射镜的焦点喷射包含粒子的气流的步骤；以及(e)对气流所包含的粒子因被照射检查光而产生的散射光或者荧光进行检测的步骤。
[0017]发明的效果
[0018]根据本发明，可以提供一种能够与照射粒子的光的波长的变更对应的光学式粒子检测装置以及粒子的检测方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明的第I实施形态所涉及的光学式粒子检测装置的示意图。
[0020]图2是本发明的第I实施形态所涉及的光学式粒子检测装置的示意图。
[0021]图3是本发明的第2实施形态所涉及的光学式粒子检测装置的示意图。
[0022]图4是本发明的第2实施形态所涉及的光学式粒子检测装置的示意图。
【具体实施方式】
[0023]以下对本发明的实施形态进行说明。在以下的附图的记载中，以相同或者类似的符号来表示相同或者类似的部分。但是，附图是示意性的图。因此，具体的尺寸等应该结合以下的说明来进行判断。又，附图相互之间含有相互的尺寸关系、比率不同的部分是当然的。
[0024](第I实施形态)
[0025]如图1所示，第I实施形态所涉及的光学式粒子检测装置包括:发出激发光作为检查光的光源1、将激发光转换为平行光的转换单元21、具有焦点并将被转换为平行光的激发光朝焦点反射的聚光反射镜31、对聚光反射镜31的焦点喷射包含粒子的气流的喷射机构3、对气流中包含的粒子因被照射激发光而产生的荧光进行检测的光检测部4。在此，粒子包含微生物、无害或者有害的化学物质、灰尘、尘土以及尘埃等垃圾等。
[0026]作为光源1，例如可以使用发光二极管(LED)，但不限定于此。光源I所发出的激发光可以是可见光，也可以是紫外光。激发光为可见光的情况下，激发光的波长在例如400至410nm的范围内，例如为405nm。激发光为紫外光的情况下，激发光的波长在例如310至380nm的范围内，例如为355nm。光源I上连接有对光源I所发出的激发光的强度、波长进行设定的控制器和对光源I供给电源电流的电源装置。
[0027]转换单元21例如与光源I相对地配置。转换单元21例如是能够将扩散光或者放射光转换为平行光的平行光透镜。聚光反射镜31被配置在作为平行光透镜的转换单元21的光轴上，与转换单元21相对。作为聚光反射镜31，可以使用抛物面镜、或者具有单一的曲率半径的球面镜。又，如图2所示，作为聚光反射镜32，可以使用离轴抛物面镜或者离轴球面镜。聚光反射镜31、32是通过对被抛光了的玻璃涂敷铝(Al)、金(Au)等的金属而制造的。或者聚光反射镜31、32是通过利用钻石切割针等对铝以及不锈钢等的金属材料进行机械加工而制造的。
[0028]图1所示的光源1、转换单元21、以及聚光反射镜31被配置于框体2。从光源I放射的激发光通过转换单元21被转换为平行光，入射至聚光反射镜31。激发光在聚光反射镜31上发生反射，且被聚光于聚光反射镜31的焦点。[0029]喷射机构3通过风扇等从框体2的外部吸引气体，通过喷嘴等，将所吸引的气体朝向聚光反射镜31的焦点喷射。从喷射机构3喷射的气流的行进方向例如被设定为与聚光反射镜31的光轴大致垂直。在此，气流中包含粒子的话，由激发光照射的粒子会发出荧光。例如，在粒子为包含细菌的微生物等的情况下，被包含于微生物中的色氨酸、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、以及核黄素等通过被照射激发光而发出荧光。
[0030]作为细菌的例子，可以列举革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、以及包含霉孢子的真菌。作为革兰氏阴性菌的例子，可以列举大肠菌。作为革兰氏阳性菌的例子，可以列举表皮葡萄球菌、枯草芽孢杆菌孢子、微球菌、以及棒状杆菌。作为包含霉孢子的真菌的例子，列举有曲霉菌。横穿了由聚光反射镜31聚光了的激发光的气流通过排气机构被排出到框体2的外部。
[0031]进一步地，在框体2的内部，在聚光反射镜31的焦点和光检测部4之间设有使粒子所发出的荧光变为平行光的检测系统平行光透镜41、以及将由检测系统平行光透镜41转为平行光的荧光向光检测部4进行聚光的检测系统聚光透镜43。检测系统平行光透镜41例如配置为使得光轴通过聚光反射镜31的焦点。在检测系统平行光透镜41和检测系统聚光透镜43之间，可以配置仅使特定的荧光透过的波长选择元件42。作为波长选择元件42，可以使用长通滤光片那样的带通滤光片。作为光检测部4，可以使用光电二极管以及光电倍增管等。在光检测部4上，例如连接有对检测到的荧光的强度进行统计处理的计算机。
[0032]在以上说明的第I实施形态所涉及的光学式粒子检测装置中，入射到聚光反射镜31的激发光没有色像差地聚光在聚光反射镜31的焦点上。因此，即使根据成为检测对象的粒子而改变激发光的波长，也不需要对激发光的光源I以外的光学系统进行变更、或者不需要对包含有粒子的气流的流路进行变更。所以，能够以较低的成本检测、识别很多种类的粒子。
[0033]又，作为平行光透镜的转换单元21、检测系统平行光透镜41、以及检测系统聚光透镜43中的至少一个可以是消色差透镜(achromatic lens)。通过组合折射率以及光的色散(阿贝数)不同的2片以上的透镜来构成消色差透镜。例如，将火石玻璃的凹透镜与冕玻璃的凸透镜组合来构成消色差透镜。通过将作为平行光透镜的转换单元21、检测系统平行光透镜41、以及检测系统聚光透镜43中的至少一个作为消色差透镜，可以对像色差进行进一步的补偿。
[0034](第2实施形态)
[0035]如图3所示，第2实施形态所涉及的光学式粒子检测装置的转换单元22采用离轴抛物面镜或者离轴球面镜等凹面镜。激发光为紫外线的情况下，转换单元22采用透镜的话，具有透射率低的问题。又，还存在透镜发出荧光的情况。对此，转换单元22采用离轴抛物面镜或者离轴球面镜的话，不会发生在使用透镜时有可能产生的紫外线的透射率降低或透镜产生荧光这样的问题。
[0036]在第2实施形态中，可以使用抛物面镜、或者具有单一的曲率半径的球面镜作为聚光反射镜31。或者，如图4所示，可以使用离轴抛物面镜或者离轴球面镜作为聚光反射镜32。第2实施形态所涉及的光学式粒子检测装置的其他构成要素与第I实施形态相同。
[0037](其他的实施形态)
[0038]如上所述，通过实施形态对本发明进行了记载，但不应该理解为构成该揭示的一部分的记述以及附图是对本发明的限定。根据该揭示，各种代替实施形态、实施形态以及运用技术对本领域技术人员来说应该是显而易见的。例如，在第I以及第2实施形态中，示出了将激发光作为检查光对粒子进行照射，并对荧光进行检测的例子。对此，也可以利用检测系统平行光透镜41使得对粒子照射检查光而产生的散射光变为平行光，利用检测系统聚光透镜43将由散射光转变来的平行光朝光检测部4聚光。粒子造成的散射光的强度与粒子的粒径相关。因此，通过利用光检测部4对由散射光转变来的光的强度进行检测，可以求出在配置有光学式粒子检测装置的环境中飞散的粒子的粒径。这样，应该理解为本发明包含在此没有记载的各种实施形态等。
[0039]符号说明
[0040]I 光源
[0041]2 框体
[0042]3喷射机构
[0043]4光检测部
[0044]21、22转换单元
[0045]31、32聚光反射镜
[0046]41检测系统平行光透镜
[0047]42波长选择元件
[0048]43检测系统聚光透镜。
【权利要求】
1.一种光学式粒子检测装置，其特征在于，具有: 发出检查光的光源； 将所述检查光转换为平行光的转换单元； 朝着焦点对被转换为所述平行光的检查光进行反射的聚光反射镜； 对所述聚光反射镜的焦点喷射包含粒子的气流的喷射机构；以及对所述气流所包含的粒子因被照射所述检查光而产生的散射光或者荧光进行检测的光检测部。
2.如权利要求1所述的光学式粒子检测装置，其特征在于， 所述聚光反射镜为抛物面镜。
3.如权利要求1或2所述的光学式粒子检测装置，其特征在于， 还具有配置在所述聚光反射镜的焦点和所述光检测部之间的消色差透镜。
4.如权利要求1或2所述的光学式粒子检测装置，其特征在于， 所述转换单元为平行光透镜。
5.如权利要求1或2所述的光学式粒子检测装置，其特征在于， 所述转换单元为凹面镜。
6.如权利要求5所述的光学式粒子检测装置，其特征在于，` 所述凹面镜为离轴抛物面镜。
7.如权利要求5所述的光学式粒子检测装置，其特征在于， 所述凹面镜为离轴球面镜。
8.如权利要求1或2所述的光学式粒子检测装置，其特征在于， 所述光源为发光二极管。
9.一种粒子的检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 发出检查光的步骤； 通过转换单元将所述检查光转换为平行光的步骤； 利用具有焦点的聚光反射镜，朝着所述焦点对被转换为所述平行光的检查光进行反射的步骤； 对所述聚光反射镜的焦点喷射包含粒子的气流的步骤；以及 对所述气流所包含的粒子因被照射所述检查光而产生的散射光或者荧光进行检测的步骤。
10.如权利要求9所述的粒子的检测方法，其特征在于， 所述聚光反射镜为抛物面镜。
11.如权利要求9或10所述的粒子的检测方法，其特征在于， 对所述散射光或者荧光进行检测的步骤还包含使所述散射光或者荧光入射至消色差透镜的步骤。
12.如权利要求9或10所述的粒子的检测方法，其特征在于， 所述转换单元为平行光透镜。
13.如权利要求9或10所述的粒子的检测方法，其特征在于， 所述转换单元为凹面镜。
14.如权利要求13所述的粒子的检测方法，其特征在于，所述凹面镜为离轴抛物面镜。
15.如权利要求13所述的粒子的检测方法，其特征在于，所述凹面镜为离轴球面镜。
16.如权利要求9或10所述的粒子的检测方法，其特征在于，所述检查光由发光二极管发出。`
【文档编号】G01N21/64GK103512863SQ201310247288
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月20日 优先权日:2012年6月22日
【发明者】衣笠静一郎 申请人:阿自倍尔株式会社