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公開番号2025143000
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-01
出願番号2024042664
出願日2024-03-18
発明の名称粒状物質捕集方法および粒状物質捕集装置
出願人株式会社豊田中央研究所
代理人個人,個人
主分類G01N 1/02 20060101AFI20250924BHJP(測定;試験)
要約【課題】粒状物質を捕集できる範囲をより広く確保すると共に、異なる粒状物質を捕集するための構成を簡素化する。
【解決手段】流体中の粒状物質を捕集する粒状物質捕集方法は、流体を流通させるための流路が内部に形成された可撓性を有する流路形成部材を用意し、流路形成部材を湾曲させ、湾曲させた流路形成部材内の流路に粒状物質を含む流体を流通させて、湾曲させた流路形成部材の曲率に応じた粒状物質を捕集する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
流体中の粒状物質を捕集する粒状物質捕集方法であって、
前記流体を流通させるための流路が内部に形成された可撓性を有する流路形成部材を用意し、
前記流路形成部材を湾曲させ、
湾曲させた前記流路形成部材内の前記流路に前記粒状物質を含む前記流体を流通させて、湾曲させた前記流路形成部材の曲率に応じた前記粒状物質を捕集する
粒状物質捕集方法。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
請求項１に記載の粒状物質捕集方法であって、
湾曲させた前記流路形成部材の曲率に応じた前記粒状物質を、前記流路の内壁面上で捕集する
粒状物質捕集方法。
【請求項３】
請求項１に記載の粒状物質捕集方法であって、
前記流路形成部材の湾曲は、捕集対象である前記粒状物質に応じて予め設定された曲率で湾曲させるように行う
粒状物質捕集方法。
【請求項４】
請求項２に記載の粒状物質捕集方法であって、
前記流路の内壁面上で前記粒状物質を捕集した後に、前記流路形成部材の湾曲状態を解除して、前記流路の内壁面上で捕集された前記粒状物質を検出する
粒状物質捕集方法。
【請求項５】
請求項４に記載の粒状物質捕集方法であって、
前記粒状物質の検出は、前記流路形成部材の曲率が０の状態で行う
粒状物質捕集方法。
【請求項６】
請求項１に記載の粒状物質捕集方法であって、
前記流路形成部材の湾曲は、前記流路形成部材の内部に形成される前記流路の場所によって曲率が異なるように行う
粒状物質捕集方法。
【請求項７】
流体中の粒状物質を捕集する粒状物質捕集装置であって、
前記流体を流通させるための流路が内部に形成された可撓性を有する流路形成部材と、
前記流路形成部材を所望の曲率で湾曲させて保持するための保持部材と、
を備える
粒状物質捕集装置。
【請求項８】
請求項７に記載の粒状物質捕集装置であって、
前記流路形成部材は、シリコーン樹脂またはアクリル樹脂によって形成されている
粒状物質捕集装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、流体中の粒状物質の捕集方法および粒状物質捕集装置に関する。
続きを表示（約 4,800 文字）【背景技術】
【０００２】
空気中には、アレルゲンとなり得る花粉や黄砂などの粒子を含むエアロゾルや、病原性の種々の微生物などが存在しており、アレルギーや疾病に対する対策として、これらの粒子や微生物を捕集して同定することが望まれている。従来、大気中の微粒子を捕集するための装置として、種々の装置が提案されている。空気中の微生物の捕集方法の例としては、インパクタ方式（微生物を含む空気を衝突させることにより捕集する）による方法が知られている（例えば、特許文献１、２および非特許文献１、２参照）。具体的には、特許文献１には、微生物を含む空気をノズルから噴射させ、噴射した空気を、ノズルに対抗して設けられた捕集面に衝突させることによって微生物を含む粒子を捕集する技術が開示されている。また、特許文献２および非特許文献２には、エアロゾルを含む空気等を噴射するノズルとして、ノズル径が異なるノズルを段階的に配置して、粒径等が異なる粒子を分級して捕集する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５７００５９４号公報
特表２０１０－５４０９５９号公報
【非特許文献】
【０００４】
Kang, J. S. et al., "Real-time detection of an airborne microorganism using inertial impaction and mini-fluorescent microscopy", Lab Chip 14, 244-251 (2014)
東京ダイレック株式会社ＷＥＢサイト：https://www.t-dylec.net/service/an-200/（2024年2月26日確認）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようにインパクタ方式により粒子等を捕集する場合には、粒子等が捕集される箇所が、エアロゾル等が噴射される捕集面における衝突箇所に限られるという問題があった。また、捕捉できる粒子の大きさが、ノズルからの噴射条件などにより定まるため、サイズ等が異なる複数種類の粒子等を捕捉したい場合には、捕捉したい粒子サイズ等に応じて、装置を多段階に設ける必要があり、装置構成が複雑化するという問題があった。このような問題は、空気中のエアロゾルや微生物の捕集に限らず、種々の流体中の粒状物質を捕集する際にも同様に生じる問題であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本開示の一形態によれば、流体中の粒状物質を捕集する粒状物質捕集方法が提供される。この粒状物質捕集方法は、前記流体を流通させるための流路が内部に形成された可撓性を有する流路形成部材を用意し、前記流路形成部材を湾曲させ、湾曲させた前記流路形成部材内の前記流路に前記粒状物質を含む前記流体を流通させて、湾曲させた前記流路形成部材の曲率に応じた前記粒状物質を捕集する。
この形態の粒状物質捕集方法によれば、湾曲された流路形成部材の曲率に応じた粒状物質を、捕集箇所が過度に限定されることなく捕集することができる。また、流路形成部材の曲率を変更するという簡便な方法により、捕集する粒状物質の粒径を容易に変更することができる。そのため、捕集対象とする粒状物質ごとに別々に流路形成部材等の部材を用意する必要がなく、共通する流路形成部材を用いて、種々の粒状物質の捕集を行うことができる。
（２）上記形態の粒状物質捕集方法において、湾曲させた前記流路形成部材の曲率に応じた前記粒状物質を、前記流路の内壁面上で捕集することとしてもよい。このような構成とすれば、流路形成部材における湾曲された部位に設けられた流路の内壁面上において、湾曲された流路形成部材の曲率に応じた粒状物質を捕集することができる。そのため、流路形成部材が特定の曲率を有する範囲という比較的広い範囲において、流路内壁面上で粒状物質を捕集することができる。
（３）上記形態の粒状物質捕集方法において、前記流路形成部材の湾曲は、捕集対象である前記粒状物質に応じて予め設定された曲率で湾曲させるように行うこととしてもよい。このような構成とすれば、予め設定した曲率に応じた所望の粒状物質を捕集することができる。
（４）上記形態の粒状物質捕集方法において、前記流路の内壁面上で前記粒状物質を捕集した後に、前記流路形成部材の湾曲状態を解除して、前記流路の内壁面上で捕集された前記粒状物質を検出することとしてもよい。このような構成とすれば、流路の内壁面上で捕集した粒状物質を、上記流路の内壁面上で捕集された状態のまま検出する動作を容易に行うことができる。
（５）上記形態の粒状物質捕集方法において、前記粒状物質の検出は、前記流路形成部材の曲率が０の状態で行うこととしてもよい。このような構成とすれば、流路の内壁面上で捕集した粒状物質を、例えば顕微鏡などを用いて外形観察する際に、焦点面を拡大し、粒状物質が捕捉された流路内壁面のより広い範囲を同一焦点面として観察することが可能になる。
（６）上記形態の粒状物質捕集方法において、前記流路形成部材の湾曲は、前記流路形成部材の内部に形成される前記流路の場所によって曲率が異なるように行うこととしてもよい。このような構成とすれば、流路形成部材内の流路において、曲率が異なる場所ごとに、曲率に応じた異なる粒状物質を捕集することができる。
（７）本開示の他の一形態によれば、流体中の粒状物質を捕集する粒状物質捕集装置が提供される。この粒状物質捕集装置は、前記流体を流通させるための流路が内部に形成された可撓性を有する流路形成部材と、前記流路形成部材を所望の曲率で湾曲させて保持するための保持部材と、を備える。
この形態の粒状物質捕集装置によれば、保持部材によって流路形成部材を保持して、流路形成部材を所望の曲率で湾曲させることにより、湾曲された流路形成部材の曲率に応じた粒状物質を、捕集箇所が過度に限定されることなく捕集することができる。また、保持部材によって湾曲させる流路形成部材の曲率を変更するという簡便な方法により、捕集する粒状物質の粒径を容易に変更することができる。そのため、捕集対象とする粒状物質ごとに別々に流路形成部材等の部材を用意する必要がなく、共通する流路形成部材を用いて、種々の粒状物質の捕集を行うことができる。
（８）上記形態の粒状物質捕集装置において、前記流路形成部材は、シリコーン樹脂またはアクリル樹脂によって形成されていることとしてもよい。このような構成とすれば、流路形成部材の可撓性を確保することが容易になる。
本開示は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、流体内の粒状物質の分別方法、流体内の粒状物質の検出・同定方法などの形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
実施形態の粒状物質捕集方法を示すフローチャート。
流路形成部材の概略構成を示す説明図。
保持部材の外観を示す斜視図。
保持部材の外観を示す正面図。
保持部材の外観を示す上面図。
粒状物質捕集装置の写真を示す説明図。
粒状物質捕集方法の各工程の様子を示す説明図。
粒径が異なる粒状物質を分級する様子を示す説明図。
第１シートを観察した顕微鏡写真を示す説明図。
第１シートをさらに拡大して観察した顕微鏡写真を示す説明図。
顕微鏡写真で観察された石松子の数を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
Ａ．粒状物質捕集方法および粒状物質捕集装置：
図１は、本開示の実施形態としての粒状物質捕集方法を示すフローチャートである。本実施形態の粒状物質捕集方法は、流体中の粒状物質を捕集するための方法である。捕集対象である粒状物質は、例えば、花粉、ウイルス、細菌、酵母を含む菌類、血球や精子を含む細胞、胞子、排ガス中の粒子状物質（ＰＭ）などの各種汚染物質の粒子、あるいは、花粉にＰＭ２．５（粒径が２．５μｍ以下のＰＭ）が付着した複合体のように、上記した粒子等のうちの複数種類の粒子等の混合物等とすることができる。これらの粒状物質を含む流体は、例えば、空気などの気体や、水、血液、培養液、スワブ液（検査対象物の表面を拭ったスワブに付着した物質を含む液）などの液体等、種々の流体とすることができる。そのため、本実施形態の粒状物質捕集方法は、例えば、空気中の花粉、ウイルス、細菌、胞子、汚染物質など、あるいは、血液中の血球、細菌、がん細胞など、あるいは、培養液中の分散された培養細胞、精子など、あるいは、スワブ液中の細菌などに適用することができる。本実施形態の粒状物質捕集方法を実行する際には、まず、流路形成部材を用意する。（工程Ｔ１００）。本実施形態の工程Ｔ１００では、流路形成部材と共に保持部材３０を用意している。以下では、本実施形態の粒状物質捕集方法において好適に用いることができる粒状物質捕集装置の例として、流路形成部材２０と保持部材３０とを備える粒状物質捕集装置について説明する。
【０００９】
図２は、粒状物質捕集装置が備える流路形成部材２０の概略構成を示す説明図である。図２（Ａ）および図２（Ｃ）は側面図であり、図２（Ｂ）は上面図である。図２（Ａ）～図２（Ｃ）、および後述する図３～図５では、方向を特定するために、互いに直交するＸＹＺ軸を示している。図に示されるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれ同じ向きを表す。ただし、図２の説明においては、便宜上、＋Ｚ軸方向を上方とも呼び、後述する図３～図５の説明では、便宜上、－Ｙ軸方向を上方とも呼ぶ。なお、図２、および後述する図３～図５は、各部の配置を模式的に表しており、各部の寸法の比率を正確に表すものではない。
【００１０】
流路形成部材２０は、流体を流通させるための流路が内部に形成された可撓性を有する部材である。本実施形態の流路形成部材２０は、図２に示すように、外形が矩形の板状部材を３枚積層した３層構造を有している。すなわち、流路形成部材２０は、第１シート２２、第２シート２４、第３シート２６が、この順で積層されて形成されている。第１シート２２および第３シート２６は、同じ形状および同じ大きさの矩形の板状部材である。第２シート２４は、図２（Ｂ）に示すように上面視でコの字形状（矩形の３つの辺に沿って形成される形状）に形成されており、第１シート２２および第３シート２６に挟まれることによって、流体が流れる流路２５を形成する。流路２５は、流路形成部材２０の－Ｘ軸方向の端部側面で開口しており、開口部２３を形成する。開口部２３は、流路２５内に流体を導く流入口として機能する。また、第１シート２２は、流路２５のＸ軸方向端部近傍において、Ｚ軸方向に流路２５と重なる位置に、第１シート２２を厚さ方向に貫通する貫通孔２１を備える。貫通孔２１は、流路２５を流れた流体を外部に導く排出口として機能する。図２（Ａ）および図２（Ｂ）では、流路形成部材２０の表面で露出しない第２シート２４の外周部分や、第２シート２４によって形成される流路２５や、第１シート２２に形成される貫通孔２１を、破線によって示している。
（【００１１】以降は省略されています）

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