特開 2023-11423 付着物質検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023011423

(43)【公開日】2023-01-24

(54)【発明の名称】付着物質検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/02 20060101AFI20230117BHJP

【ＦＩ】

G01N1/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021115264

(22)【出願日】2021-07-12

(71)【出願人】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】長尾 隆央

(72)【発明者】

【氏名】坂本 和之

【テーマコード（参考）】

2G052

【Ｆターム（参考）】

2G052AA04

2G052AA05

2G052AB22

2G052AB23

2G052AC12

2G052AD02

2G052AD15

2G052AD42

2G052AD55

2G052BA14

2G052CA14

2G052GA23

2G052JA09

(57)【要約】

【課題】付着物質の検出感度を向上させることが可能な付着物質検査装置を提供する。
【解決手段】付着物質検査装置１は、基準軸に沿って延伸すると共に互いに対向配置され、その間に検査対象の検査空間を形成する第１壁部１０及び第２壁部２０と、検査空間に連通する吸入路１３を有する捕集部１１と、捕集部１１を介して得られた検査空間の気体を含み且つ検査対象が進入する検査空間の入口面に沿った層状のジェットを、第１壁部１０から第２壁部２０に向けて連続的に噴射する噴射部１２と、捕集部１１を介して得られた検査空間の気体から、検査対象の付着物質又は付着物質に由来する特定の物質を分析する分析部３２とを備える。第２壁部２０は、第１壁部１０に面すると共に基準軸に沿って延伸する凹部２１を含み、噴射部１２はジェットを発生するためのノズル１６を有し、ノズル１６は、基準軸に沿った凹部２０の一対の縁部２１ａ、２１ａのうち、入口面に近い縁部２１ａに向けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基準軸に沿って延伸すると共に互いに対向配置され、その間に検査対象の検査空間を形成する第１壁部及び第２壁部と、
前記検査空間に連通する吸入路を有する捕集部と、
前記捕集部を介して得られた前記検査空間の気体を含み且つ前記検査対象が進入する前記検査空間の入口面に沿った層状のジェットを、前記第１壁部から前記第２壁部に向けて連続的に噴射する噴射部と、
前記捕集部を介して得られた前記検査空間の前記気体から、前記検査対象の付着物質又は前記付着物質に由来する特定の物質を分析する分析部と
を備え、
前記第２壁部は、前記第１壁部に面すると共に前記基準軸に沿って延伸する凹部を含み、
前記噴射部は前記ジェットを発生するためのノズルを有し、
前記ノズルは、前記基準軸に沿った前記凹部の一対の縁部のうち、前記入口面に近い縁部に向けられている
付着物質検査装置。

【請求項2】

前記凹部は、前記一対の縁部を含み且つ前記第１壁部から離れるに連れて互いの距離が近づくと共に、前記基準軸に沿って延伸する一対の偏向面と、
前記一対の偏向面を接続する接続面と
を含む請求項１に記載の付着物質検査装置。

【請求項3】

前記凹部は、
前記一対の縁部のうちの一方から他方に連続する凹面によって構成される
請求項１に記載の付着物質検査装置。

【請求項4】

前記噴射部の前記ノズルは、前記基準軸に沿って延伸するスリットとして前記第１壁部に形成されている
請求項１～３のうちの何れか一項に記載の付着物質検査装置。

【請求項5】

前記第１壁部は、前記第２壁部に面すると共に前記基準軸に沿って延伸する凹部を含む
請求項１～４のうちの何れか一項に記載の付着物質検査装置。

【請求項6】

前記検査空間内の前記検査対象に対して気体を噴射する補助噴射部を更に備える請求項１～５のうちの何れか一項に記載の付着物質検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、付着物質検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、人に付着した物質の検査装置を開示している。この検査装置は捕集ゲートを備えている。捕集ゲートにはガス噴射部と吸引口が取り付けられ、捕通路等に設置される。被験者である人が捕集ゲートに進入すると、ガス噴射部は人に向けて圧縮気体を噴射する。人に付着していた物質は、圧縮気体の噴射によって分離され、吸引口から捕集される。捕集された物質は分析部によって分析される。

【0003】

吸引口は人体の側方の近傍、即ち、物質が付着しやすい手、腕及び肩に近い場所に設けられる。従って、付着物質の分離から捕集までの時間が短縮化される可能性が高まり、迅速な検査が可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－１８２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述の通り、付着物質を検出する際には、検査対象である人に圧縮ガス等の気体を直接噴射している。噴射時間が長ければ、その分だけ付着物質が検査対象から分離しやすくなるものの、付着物質が揮発性物質等の拡散しやすい物質であれば、拡散や希釈化が進行するため、付着物質の検出が困難となりやすい。また、検査対象が人である場合、圧縮気体に曝される時間が長くなると不快感等のストレスが増加しやすい。

【0006】

本開示は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、付着物質の検出感度を向上させることが可能な付着物質検査装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係る付着物質検査装置は、基準軸に沿って延伸すると共に互いに対向配置され、その間に検査対象の検査空間を形成する第１壁部及び第２壁部と、前記検査空間に連通する吸入路を有する捕集部と、前記捕集部を介して得られた前記検査空間の気体を含み且つ前記検査対象が進入する前記検査空間の入口面に沿った層状のジェットを、前記第１壁部から前記第２壁部に向けて連続的に噴射する噴射部と、前記捕集部を介して得られた前記検査空間の前記気体から、前記検査対象の付着物質又は前記付着物質に由来する特定の物質を分析する分析部とを備える。前記第２壁部は、前記第１壁部に面すると共に前記基準軸に沿って延伸する凹部を含み、前記噴射部は前記ジェットを発生するためのノズルを有し、前記ノズルは、前記基準軸に沿った前記凹部の一対の縁部のうち、前記入口面に近い縁部に向けられている。

【0008】

前記凹部は、前記一対の縁部を含み且つ前記第１壁部から離れるに連れて互いの距離が近づくと共に、前記基準軸に沿って延伸する一対の偏向面と、前記一対の偏向面を接続する接続面とを含んでもよい。前記凹部は、前記一対の縁部のうちの一方から他方に連続する凹面によって構成されてもよい。前記噴射部の前記ノズルは、前記基準軸に延伸するスリットとして前記第１壁部に形成されていてもよい。前記第１壁部は、前記第２壁部に面すると共に前記基準軸に沿って延伸する凹部を含んでもよい。付着物質検査装置は、前記検査空間内の前記検査対象に対して気体を噴射する補助噴射部を更に備えてもよい。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、付着物質の検出感度を向上させることが可能な付着物質検査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の一実施形態に係る付着物質検査装置の斜視図である。

【図2】本開示の一実施形態に係る第１壁部と第２壁部の断面図である。

【図3】付着物質検査装置の構成を示すブロック図である。

【図4】付着物質検査装置の動作を説明するための図である。

【図5】本開示の一実施形態の変形例に係る付着物質検査装置の上面図である。

【図6】本開示の一実施形態の変形例に係る第２壁部の断面図である。

【図7】本開示の一実施形態の変形例に係る第１壁部の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の幾つかの実施形態について説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

【0012】

本実施形態に係る付着物質検査装置は、当該装置に進入した検査対象の付着物質を当該検査対象から分離して検査する。検査対象は例えば人である。ただし、検査対象はこれに限られず、荷物や人以外の生物、植物も適用可能である。また、付着物質検査装置の設置場所は例えば空港の搭乗口や、イベントホールの入場口など、特定の敷地との境界又はこれに続く通路である。ただし、設置場所もこれらに限られず、検査目的等に応じて適宜設定可能である。付着物質は、気化或いは微粒子への粉化が可能な物質である。例えば、付着物質検査装置を人等の通過を規制する保安装置として使用する場合、付着物質は、化学剤又は生物剤等の人体に悪影響を及ぼす毒性物質である。

【0013】

本実施形態に係る付着物質検査装置１について説明する。図１は、付着物質検査装置１の斜視図である。図２は、基準軸と直交する第１壁部１０と第２壁部２０の断面図である。

【0014】

説明の便宜上、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を規定する。Ｘ軸及びＹ軸は例えば水平面に含まれる軸であり、Ｘ軸は左右方向に延伸し、Ｙ軸は奥行き方向（前後方向）に延伸する。これに対して、Ｚ軸は鉛直方向に延伸する。本実施形態では、検査対象として人を想定し、これを被験者Ｘと称する。また、各構成の配置の基準として基準軸を想定する。本実施形態において、基準軸はＺ軸である。ただし、人の通行等を考慮しないのであれば、基準軸はＸ軸でもＹ軸でもよい。以下、説明の便宜上、付着物質検査装置を単に「検査装置」と称する。

【0015】

図１に示すように、検査装置１は、第１壁部１０と、第２壁部２０とを備える。第１壁部１０と第２壁部２０は、Ｚ軸に沿って延伸する板状部材であり、Ｘ軸に沿った所定の間隔を置いて互いに対向配置される。後述の通り、第１壁部１０には捕集部１１と噴射部１２が設けられ、第２壁部２０には凹部２１が設けられる。なお、検査装置１は、天井板（図示せず）を備えてもよい。天井板（図示せず）は、第１壁部１０と第２壁部２０の間の検査空間３０を覆うように、各壁部の上部に取り付けられる。

【0016】

図１及び図２に示すように、第１壁部１０と第２壁部２０は、その間に検査対象の検査空間３０を形成する。また、第１壁部１０と第２壁部２０は、被験者Ｘの入口である検査空間３０の入口面３０ａと、被験者Ｘの出口である検査空間３０の出口面３０ｂを規定する。検査空間３０は、第１壁部１０と第２壁部２０によって挟まれた略矩形体の空間であり、入口面３０ａと出口面３０ｂは、検査空間３０を間に挟みつつＹ軸に沿った方向に互いに対向している。

【0017】

検査空間３０は、被験者Ｘの通行が可能な寸法を有する。但し、後述のジェット５０による気流が過剰に拡散しないような寸法に留められている。従って、Ｘ軸に沿った第１壁部１０と第２壁部２０の間隔は、検査対象の幅よりも若干広い値に設定される。本実施形態では、この間隔は、想定される被験者Ｘの肩幅よりも若干広い値に設定される。また、Ｚ軸に沿った第１壁部１０と第２壁部２０の高さは、検査対象の高さより若干高い値に設定される。本実施形態では、この高さは、想定される被験者Ｘの身長よりも若干高い値に設定される。

【0018】

このように、第１壁部１０と第２壁部２０は、通路４０の床面４１に対し、垂直に立つゲートとして機能する。ただし、第１壁部１０と第２壁部２０のうちの少なくとも一方は、検査装置１が設置される通路４０の壁として構成されてもよい。例えば、第１壁部１０と第２壁部２０のうちの少なくとも一方が、通路４０の壁と一体と見えるように、当該に埋設されてもよい。

【0019】

検査装置１は、捕集部１１と、噴射部１２とを備える。図１及び図２に示すように、これらは第１壁部１０に設けられている。

【0020】

捕集部１１は、検査空間３０に連通する吸入路１３を有する。吸入路１３は、第１壁部１０の内部に設けられ、検査空間３０に面する第１壁部１０の内壁面１０ａに開口する。吸入路１３は、噴射部１２のファン１４の入口側に接続しており、ファン１４の回転によって吸気を開始する。また、吸入路１３への吸引力を増加させるため、捕集部１１は、吸入路１３内に設置されるファン１５（図２参照）を有してもよい。

【0021】

捕集部１１の位置（即ち、吸入路１３の開口位置）は、後述する循環流５２の流れを過剰に阻害しない限り、任意である。例えば、捕集部１１は、第１壁部１０のうち出口面３０ｂの近傍に位置する。吸入路１３の開口の形状及び個数も任意であり、例えば、Ｚ軸に沿って延伸するスリット（溝）として開口していてもよく、これが所定の間隔を置いて複数に分割されていてもよい。なお、吸入路１３には、分析部３２（図５参照）が接続している。

【0022】

噴射部１２は、捕集部１１を介して得られた検査空間３０の気体を含む層状のジェット５０を、第１壁部１０から第２壁部２０に向けて連続的に噴射する。層状のジェット５０は、検査空間３０の入口面３０ａに沿って進行する。換言すれば、層状のジェット５０は入口面３０ａを覆うように、当該入口面３０ａを横切る。

【0023】

噴射部１２はジェット５０を発生するためのノズル１６を有する。ノズル１６の開口部は、Ｚ軸に沿って延伸するスリット（溝）として形成されてもよく、Ｚ軸に沿って間隔を置いて配列する複数の小径の開口によって構成されてもよい。層状のジェット５０が得られる限り、ノズル１６の開口部の形状は任意である。また、ノズル１６は、Ｚ軸に沿った凹部２１の一対の縁部２１ａ、２１ａのうち、入口面３０ａに近い縁部２１ａに向けられている。例えば、ノズル１６の中心軸（所謂ノズル軸）１６ａは、第２壁部２０の凹部２１を形成する一対の偏向面２２、２２のうち、入口面３０ａに近い偏向面２２と交差する。

【0024】

噴射部１２は上述したファン１４を有する。ファン１４はノズル１６と捕集部１１の吸入路１３との間に設けられ、吸入路１３の気体を圧縮し、その圧縮気体をノズル１６に供給する。

【0025】

上述の通り、ジェット５０は入口面３０ａを横切るように噴射される。従って、入口面３０ａを通過した被験者Ｘは、このジェット５０に必ず曝されることになる。ジェット５０は、被験者Ｘに付着していた物質（付着物質）を被験者Ｘから分離する。例えば、付着物質が揮発性物質であれば、ジェット５０は当該物質の揮発を促進させる。また、付着物質が粉体であれば、ジェット５０は当該粉体を吹き飛ばす。

【0026】

図１及び図２に示すように、第２壁部２０は、第１壁部１０（検査空間３０）に面する凹部２１を有している。凹部２１は、検査空間３０に面する第２壁部２０の内壁面２０ａに形成され、内壁面２０ａから窪みつつＺ軸に沿って延伸している。水平面における凹部２１の断面形状は、Ｚ軸に沿って一定である。

【0027】

図２に示すように、凹部２１は、Ｚ軸に沿って延伸する一対の偏向面２２、２２と、一対の偏向面２２、２２の間を接続する接続面２３とを有する。一対の偏向面２２、２２は、一対の縁部２１ａ、２１ａを含み且つ第１壁部１０から離れるに連れて互いの距離が近づく一対のテーパ面である。各偏向面２２は、検査装置１の外側に向けて窪むように湾曲している。一方、接続面２３はＹ軸及びＺ軸と平行な平面又は第１壁部１０から離れる方向に窪んだ湾曲面である。

【0028】

図３は検査装置１の構成を示すブロック図である。この図に示すように、検査装置１は、分析部３２と、通知部３４と、制御部３６とを備えている。

【0029】

分析部３２は、ポンプ（図示せず）、センサ（図示せず）を少なくとも備え、捕集部１１の吸入路１３に接続されている。分析部３２は、捕集部１１から供給される付着物質又は付着物質に由来する特定の物質を分析し、付着物質の種類及び濃度等を特定する。センサは、特定すべき物質に応じて適宜選択される。なお、分析部３２は、特定すべき物質に応じて、複数種のセンサを備えてもよい。分析部３２による分析結果は、制御部３６に送信される。

【0030】

通知部３４は、制御部３６から受け取った制御信号に基づいて、検査装置１の周囲に警報等を発する。通知部３４は、スピーカ、ブザー、表示灯等によって構成される。

【0031】

制御部３６は、キーボード等の入出力部、ディスプレイ、メモリ、中央演算部(CPU: Central Processing Unit)及び通信部等を備えるコンピュータであり、所定のプログラムの実行によって、噴射部１２のファン１４、分析部３２及び通知部３４等の、検査装置１を構成する電気機器を制御すると共に、所定の処理を実行する。

【0032】

例えば、制御部３６は、ファン１４の動作を制御する。また、制御部３６は、分析部３２から送られてきた分析結果に基づいて、付着物質の濃度を、予め記憶されたしきい値と比較し、この濃度がしきい値を超える場合には、通知部３４を制御して警報等の通知を実行させる。

【0033】

次に、検査装置１の動作について、図４を参照して説明する。
図４は、検査装置１の動作を説明するための図である。以下、説明の便宜上、一対の偏向面２２、２２のうち、入口面３０ａに近い偏向面２２を偏向面２２Ａ、出口面３０ｂに近い偏向面２２を偏向面２２Ｂと称する。

【0034】

図４（ａ）は、被験者Ｘが検査空間に進入する前の状態を示す図である。ファン１４は既に動作しているものとする。従って、検査空間３０の気体が持続的に吸入路１３に流入する。流入した気体はファン１４によって圧縮され、ノズル１６に供給される。ノズル１６に供給された圧縮気体は、ジェット５０としてノズル１６から噴射される。ジェット５０は、第１壁部１０から第２壁部２０に向けて、検査空間３０の入口面３０ａに沿って層状に流れる。従って、ジェット５０は、入口面３０ａを略覆うように流れる。

【0035】

第２壁部２０の凹部２１は、噴射部１２から噴射したジェット５０を受ける。ジェット５０は入口面３０ａに近い凹部２１の縁部２１ａに向けて噴射される。従って、ジェット５０の気流５１は、偏向面２２Ａによって、入口面３０ａから出口面３０ｂに向かう方向に偏向される。偏向された気流５１は接続面２３に沿って流れ、偏向面２２Ｂによって第２壁部２０から第１壁部１０に向かう方向に偏向される。

【0036】

第２壁部２０から第１壁部１０に向けて流れる気流５１は、第１壁部１０の内壁面１０ａに衝突し、その大部分は、それ以前に流れた気流による検査空間３０内の旋回によって（即ち旋回流内の圧力低下によって）、出口面３０ｂから入口面３０ａに向かう方向に流れる。そして、気流５１はジェット５０と合流又は並進し、再び、第１壁部１０から第２壁部２０に向けて流れる。このようにして、気流５１は検査空間３０内でＺ軸を中心として旋回する循環流５２を形成する。

【0037】

被験者Ｘは、循環流５２が形成された状態で入口面３０ａから検査空間に進入する。図４（ｂ）は、被験者Ｘが検査空間３０に進入した状態を示している。被験者Ｘが検査空間３０に進入する際、被験者Ｘは層状のジェット５０を横切ることになる。また、ジェット５０を横切った後も、循環流５２に曝される。これらの気流による衝撃又は揮発の促進によって、被験者Ｘの付着していた物質は被験者Ｘから分離し、気流５１と合流する。付着物質を含む気流５３は、吸入路１３を介して分析部３２に流入し、分析される。

【0038】

制御部３６は、分析部３２による付着物質の分析結果をモニター等に表示すると共に、付着物質の濃度に基づく判定を実行する。即ち、制御部３６は、付着物質の濃度としきい値と比較し、濃度がしきい値を越えた場合には、通知部３４を制御して警報等による周囲への通知を実行する。

【0039】

上述の通り、本実施形態では、入口近傍のジェット５０と、検査空間３０内の循環流５２を用いて、被験者Ｘから付着物質を分離する。被験者Ｘから分離した付着物質は、この循環流５２によって、検査空間３０の中に留まりやすくなり、検査空間３０外への拡散が抑制される。従って、付着物質の濃度の時間的な低下が抑えられるため、付着物質の検出感度を向上させることができる。検出感度が向上するので、検査時間の短縮化も可能となる。

【0040】

また、循環流５２の流速はジェット５０の流速（例えば１０ｍ／ｓ～２０ｍ／ｓ）よりも十分に小さい。一方、ジェット５０の流速は、循環流５２の流速よりも大きいものの、被験者Ｘがジェット５０に曝される時間は、入口面３０ａを通過する期間だけである。従って、気流の曝露による被験者Ｘの不快感を抑制することができる。

【0041】

図５は、本実施形態の変形例に係る検査装置１の上面図である。この図に示すように、検査装置１は、検査対象（例えば被験者Ｘ）に対して気体を噴射する補助噴射部１７を備えてもよい。補助噴射部１７は、噴射部１２と同様のノズルを備えており、圧縮ガスを短時間、検査対象に噴射し、付着物質の分離を促進させる。補助噴射部１７の圧縮ガスは、検査対象である被験者Ｘに直接噴射される。しかしながら、循環流５２によって付着物質が検査空間３０に滞留しているので、循環流５２を採用しない場合と比べ、圧縮ガスの量と流速を低減することができる。つまり、被験者Ｘの不快感の増大を抑制しつつ、検出感度を高めることができる。

【0042】

図６は、本実施形態の変形例に係る第２壁部の断面図、図７は、本実施形態の変形例に係る第１壁部の断面図である。図６（ａ）に示すように、一対の偏向面２２、２２はＺ軸と平行な平面でもよい。また、図６（ｂ）に示すように、凹部２１は、一対の縁部２１ａ、２１ａのうちの一方から他方に連続する凹面によって構成されてもよい。例えば、Ｚ軸と直交する断面において、凹面は長軸が第２壁部２０の内壁面２０ａと一致する半楕円でもよい。偏向面２２が平面である場合は、上述の循環流が得られつつ製造コストを下げることが可能である。一方、凹部が単一の凹面で構成されている場合、循環流５２に対して攪乱を抑えた偏向が可能となるため、検査空間３０内の付着物質の濃度低下を更に抑制できる。従って、検出感度を更に高めることができる。

【0043】

図７に示すように、第１壁部１０の内壁面１０ａに、第２壁部２０と同様の凹部１８を設けてもよい。凹部１８は、第２壁部２０に面すると共にＺ軸に沿って延伸する。凹部１８の断面形状は、凹部２１の断面形状を採用できる。第１壁部１０に凹部１８を設けることにより、循環流５２の維持と、検査空間３０からの付着物質の拡散の抑制を容易に図ることができる。

【0044】

なお、本開示は上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含む。

【符号の説明】

【0045】

１…付着物質検査装置（検査装置）、１０…第１壁部、１０ａ…内壁面、１１…捕集部、１２…噴射部、１３…吸入路、１４、１５…ファン、１６…ノズル、１６ａ…中心軸（ノズル軸）、１７…補助噴射部、１８…凹部、２０…第２壁部、２０ａ…内壁面、２１…凹部、２１ａ…縁部、２２、２２Ａ、２２Ｂ…偏向面、２３…接続面、３０…検査空間、３２…分析部、３４…通知部、３６…制御部、４０…通路、４１…床面、５０…ジェット、５１…気流、５２…循環流、Ｘ…被験者

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】