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(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】P2023169740
(43)【公開日】2023-11-30
(54)【発明の名称】粒子状物質の捕集装置及び捕集方法
(51)【国際特許分類】
C12M 1/12 20060101AFI20231122BHJP
C12M 1/26 20060101ALI20231122BHJP
【ＦＩ】
C12M1/12
C12M1/26
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022081045
(22)【出願日】2022-05-17
(71)【出願人】
【識別番号】503303466
【氏名又は名称】学校法人関西文理総合学園
(74)【代理人】
【識別番号】110000796
【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 慎
【テーマコード（参考）】
4B029
【Ｆターム（参考）】
4B029AA09
4B029AA27
4B029BB02
4B029BB13
4B029CC03
4B029DG08
4B029GB05
4B029HA06
(57)【要約】
【課題】従来の衝突法の分析対象が易培養性細菌に限定されるという問題点や従来のフィルター法のコンタミ除去が困難という問題点を解決可能な粒子状物質の捕集装置及び捕集方法を提供することを目的とする。
【解決手段】フィルター部１と、フィルター部１が脱着可能な筐体部１１とを備え、筐体部１１は、ブロア１２と、ブロア１２の駆動回路１３と、ブロア１２を内蔵する金属製の第一室１７０及び駆動回路１３を内蔵する第二室１７１に分けられた筐体１７とを備え、筐体１７は、外部から第一室１７０内に空気を供給する給気部１８と、第一室１７０内の空気を外部に排出する排気部１９とを備え、フィルター部１は、給気部１８に脱着可能な金属製の接続部材１０と、接続部材１０に分離可能に連結される連結部材２と、粒子状物質を捕集可能な金属製フィルター６とを備え、金属製フィルター６は厚みが２μｍ以下である。
【選択図】図２
【解決手段】フィルター部１と、フィルター部１が脱着可能な筐体部１１とを備え、筐体部１１は、ブロア１２と、ブロア１２の駆動回路１３と、ブロア１２を内蔵する金属製の第一室１７０及び駆動回路１３を内蔵する第二室１７１に分けられた筐体１７とを備え、筐体１７は、外部から第一室１７０内に空気を供給する給気部１８と、第一室１７０内の空気を外部に排出する排気部１９とを備え、フィルター部１は、給気部１８に脱着可能な金属製の接続部材１０と、接続部材１０に分離可能に連結される連結部材２と、粒子状物質を捕集可能な金属製フィルター６とを備え、金属製フィルター６は厚みが２μｍ以下である。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
空気中に浮遊する粒子状物質を捕集するための捕集装置であって、
導入口から導出口に向かって内部を空気が流通可能なフィルター部と、前記フィルター部が取り外し可能に取り付けられる筐体部と、を備え、
前記筐体部は、ブロアと、前記ブロアを駆動するための駆動回路と、前記ブロアを内蔵する金属製の第一室及び前記駆動回路を内蔵する第二室に分けられた筐体と、を備え、
前記筐体は、前記ブロアの駆動時に該筐体外から前記第一室内に空気を供給する給気部と、前記第一室内に供給された空気を該筐体外に排出する排気部と、を備え、
前記フィルター部は、前記導出口を備えかつ前記給気部に取り外し可能に取り付けられる金属製の接続部材と、前記導入口を備えかつ前記接続部材に分離可能に連結される連結部材と、前記粒子状物質を捕集可能でありかつ前記接続部材及び前記連結部材の内部に収容される金属製フィルターと、を備え、
前記金属製フィルターは、厚みが２μｍ以下である、粒子状物質の捕集装置。
導入口から導出口に向かって内部を空気が流通可能なフィルター部と、前記フィルター部が取り外し可能に取り付けられる筐体部と、を備え、
前記筐体部は、ブロアと、前記ブロアを駆動するための駆動回路と、前記ブロアを内蔵する金属製の第一室及び前記駆動回路を内蔵する第二室に分けられた筐体と、を備え、
前記筐体は、前記ブロアの駆動時に該筐体外から前記第一室内に空気を供給する給気部と、前記第一室内に供給された空気を該筐体外に排出する排気部と、を備え、
前記フィルター部は、前記導出口を備えかつ前記給気部に取り外し可能に取り付けられる金属製の接続部材と、前記導入口を備えかつ前記接続部材に分離可能に連結される連結部材と、前記粒子状物質を捕集可能でありかつ前記接続部材及び前記連結部材の内部に収容される金属製フィルターと、を備え、
前記金属製フィルターは、厚みが２μｍ以下である、粒子状物質の捕集装置。
【請求項2】
前記筐体は、前記第一室及び前記第二室が一体化されており、仕切りにより互いに空気の連通が不能な前記第一室及び前記第二室に分けられた一つの金属製の筐体からなり、
前記仕切りに、前記ブロアと前記駆動回路を接続する接続端子が気密に設けられている、請求項１に記載の粒子状物質の捕集装置。
前記仕切りに、前記ブロアと前記駆動回路を接続する接続端子が気密に設けられている、請求項１に記載の粒子状物質の捕集装置。
【請求項3】
前記ブロアは、消費電力が３Ｗ以下のブロアであり、複数の前記ブロアが前記直列及び／又は並列に接続されている、請求項１に記載の粒子状物質の捕集装置。
【請求項4】
前記接続部材及び前記連結部材は、内部の前記金属製フィルターよりも前記導入口側において、前記金属製フィルターと比べて空気の通過可能面積が大きい樹脂製メンブレンフィルターを収容しており、
前記フィルター部は、前記接続部材及び前記連結部材と分離可能でありかつ前記樹脂製メンブレンフィルター及び前記金属製フィルターの間に位置して内部の空気が流れる流路を次第に縮小させる金属製の流路縮小部材をさらに備える、請求項１に記載の粒子状物質の捕集装置。
前記フィルター部は、前記接続部材及び前記連結部材と分離可能でありかつ前記樹脂製メンブレンフィルター及び前記金属製フィルターの間に位置して内部の空気が流れる流路を次第に縮小させる金属製の流路縮小部材をさらに備える、請求項１に記載の粒子状物質の捕集装置。
【請求項5】
前記金属製フィルターは、いずれも流入口から流出口に向かって内部を空気が流通可能な一対の挟持部材であって、一方の前記流出口と他方の前記流入口が隣接するように分離可能に連結された金属製の一対の挟持部材の間に挟み込まれた状態で、前記接続部材及び前記連結部材の内部に収容されている、請求項１に記載の粒子状物質の捕集装置。
【請求項6】
前記粒子状物質中の細菌及び／又はウイルスを採取するために使用される、請求項１に記載の粒子状物質の捕集装置。
【請求項7】
請求項１から６のいずれか一項に記載の捕集装置を用いて空気中に浮遊する粒子状物質を捕集する捕集方法であって、
前記フィルター部を分解して、前記フィルター部を構成する複数の部材のうち金属製の部材を洗浄するフィルター部洗浄工程と、
前記フィルター部を組み立てて前記筐体部に取り付けた後、前記捕集装置を洗浄する装置洗浄工程と、
前記ブロアを駆動させて被処理空気を前記導入口から前記フィルター部に導入して前記フィルター部を通過させ、前記金属製フィルターにより被処理空気中に浮遊する粒子状物質を捕集する捕集工程と、を含み、
前記装置洗浄工程は、
前記ブロアを駆動させてオゾンガスを前記導入口から前記フィルター部に導入して前記フィルター部、前記給気部、前記第一室及び前記排気部を通過させる工程を含む、粒子状物質の捕集方法。
前記フィルター部を分解して、前記フィルター部を構成する複数の部材のうち金属製の部材を洗浄するフィルター部洗浄工程と、
前記フィルター部を組み立てて前記筐体部に取り付けた後、前記捕集装置を洗浄する装置洗浄工程と、
前記ブロアを駆動させて被処理空気を前記導入口から前記フィルター部に導入して前記フィルター部を通過させ、前記金属製フィルターにより被処理空気中に浮遊する粒子状物質を捕集する捕集工程と、を含み、
前記装置洗浄工程は、
前記ブロアを駆動させてオゾンガスを前記導入口から前記フィルター部に導入して前記フィルター部、前記給気部、前記第一室及び前記排気部を通過させる工程を含む、粒子状物質の捕集方法。
【請求項8】
前記フィルター部洗浄工程は、
前記フィルター部を構成する複数の金属製の部材を超純水中で超音波洗浄又は揺動洗浄する工程と、
前記複数の金属製の部材を脂溶性の有機溶媒中で超音波洗浄又は揺動洗浄する工程と、
前記複数の金属製の部材に付着した有機物を紫外線及び／又はオゾンで酸化分解する工程と、を含む、請求項７に記載の粒子状物質の捕集方法。
前記フィルター部を構成する複数の金属製の部材を超純水中で超音波洗浄又は揺動洗浄する工程と、
前記複数の金属製の部材を脂溶性の有機溶媒中で超音波洗浄又は揺動洗浄する工程と、
前記複数の金属製の部材に付着した有機物を紫外線及び／又はオゾンで酸化分解する工程と、を含む、請求項７に記載の粒子状物質の捕集方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空気中に浮遊する粒子状物質を捕集するための捕集装置及び捕集方法に関する。特に本発明は、細菌やウイルスを原因とする疾病のうち、空気を介して人畜に感染する疾病の予防対策の分野で利用され、空気中の粒子状物質に含まれる細菌やウイルスの他、粒子状物質に付着した細菌やウイルスの採取に利用される。
【背景技術】
【0002】
従来から、空気中に浮遊する細菌の分析法として、「衝突法（インパクター方式）」が公定法（薬局方、NASA規格等）として利用されている。衝突法は、まず、寒天等の培地に空気を吹き付け、培地衝突時の気流の流線変化で生じる慣性力を利用して、空気中の細菌を培地に衝突・付着させ、その後、培地上で付着した細菌を培養してコロニーを計数するという方法である。例えば、Merck社製のRCSハイフロー等が、衝突法用のエアロゾル捕集装置として商品化されている。
【0003】
また、近年は「フィルター法」も利用されている。フィルター法は、樹脂製メンブレンフィルターを介して空気を吸引することで、空気中の細菌やウイルスをフィルターで捕集し、その後、捕集物を遺伝子解析技術等で分析する方法である。例えば、Research International社製のスマートエアサンプラー等が、フィルター法用のエアロゾル捕集装置として商品化されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
衝突法では、培地による培養を前提にしているため、分析対象が易培養性細菌に限定されるという問題点がある。細菌全体で易培養性細菌の割合は１％未満（９９％以上は難培養性細菌）と推定されており、この方法では、ごく一部の細菌しか評価できない。また、ウイルスは培養（コロニー形成）ができないため、衝突法では評価できない。
【0005】
一方、フィルター法では、空気中に浮遊する細菌やウイルスをフィルターで捕集して分析するため、捕集装置に対してコンタミ（意図せず付着した細菌やウイルス）を捕集前に除去しておく必要がある。コンタミの除去処理としては、樹脂製メンブレンフィルターをオートクレーブ、γ線、次亜塩素酸、エタノールで滅菌する処理や、捕集装置において空気が通過する空気流路を次亜塩素酸やエタノールを含む気流で洗浄する処理が従来では行われている。しかし、これらの処理で細菌を滅菌したり、ウイルスを不活化できたとしても、その残滓が残り、その残滓中の遺伝子がコンタミになるため、これらの処理は分析を遺伝子解析で行う場合には洗浄能力が全く不足している。さらに、樹脂製メンブレンフィルターで細菌やウイルスを捕集するため、フィルター内部に潜り込んでしまう細菌やウイルスが存在し、それらの回収が困難という問題点もある。
【0006】
上記課題に鑑み、本発明の粒子状物質の捕集装置及び捕集方法は、空気中に浮遊する細菌やウイルスをフィルターで捕集することで、全細菌・ウイルスをその後の分析対象とすることができ、従来の衝突法の分析対象が易培養性細菌に限定されるという問題点を解決することを目的とする。また、本発明の粒子状物質の捕集装置及び捕集方法は、フィルターや捕集装置において空気が通過する空気流路のコンタミ除去を紫外線（ＵＶ）やオゾンを用いた有機物分解技術により行うことで、遺伝子部を含めて細菌やウイルスの分解処理を可能とし、従来のフィルター法のコンタミ除去が困難という問題点を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、上記目的の達成のため、以下の項１に記載の粒子状物質の捕集装置を包含する。
【0008】
項１．空気中に浮遊する粒子状物質を捕集するための捕集装置であって、
導入口から導出口に向かって内部を空気が流通可能なフィルター部と、前記フィルター部が取り外し可能に取り付けられる筐体部と、を備え、
前記筐体部は、ブロアと、前記ブロアを駆動するための駆動回路と、前記ブロアを内蔵する金属製の第一室及び前記駆動回路を内蔵する第二室に分けられた筐体と、を備え、
前記筐体は、前記ブロアの駆動時に該筐体外から前記第一室内に空気を供給する給気部と、前記第一室内に供給された空気を該筐体外に排出する排気部と、を備え、
前記フィルター部は、前記導出口を備えかつ前記給気部に取り外し可能に取り付けられる金属製の接続部材と、前記導入口を備えかつ前記接続部材に分離可能に連結される連結部材と、前記粒子状物質を捕集可能でありかつ前記接続部材及び前記連結部材の内部に収容される金属製フィルターと、を備え、
前記金属製フィルターは、厚みが２μｍ以下である、粒子状物質の捕集装置。
導入口から導出口に向かって内部を空気が流通可能なフィルター部と、前記フィルター部が取り外し可能に取り付けられる筐体部と、を備え、
前記筐体部は、ブロアと、前記ブロアを駆動するための駆動回路と、前記ブロアを内蔵する金属製の第一室及び前記駆動回路を内蔵する第二室に分けられた筐体と、を備え、
前記筐体は、前記ブロアの駆動時に該筐体外から前記第一室内に空気を供給する給気部と、前記第一室内に供給された空気を該筐体外に排出する排気部と、を備え、
前記フィルター部は、前記導出口を備えかつ前記給気部に取り外し可能に取り付けられる金属製の接続部材と、前記導入口を備えかつ前記接続部材に分離可能に連結される連結部材と、前記粒子状物質を捕集可能でありかつ前記接続部材及び前記連結部材の内部に収容される金属製フィルターと、を備え、
前記金属製フィルターは、厚みが２μｍ以下である、粒子状物質の捕集装置。
【0009】
上記項１において、粒子状物質は、空気中に浮遊する微小な（マイクロメートルの大きさの）液体又は固体の粒子であり、例えばマイクロ飛沫、飛沫核、無機粉じん、生物由来の粒子状物質（花粉、胞子、細菌やウイルス等の微生物、有機粉じん）を含む。
【0010】
また本発明は、上記項１に記載の粒子状物質の捕集装置の好ましい態様として、以下の項２に記載の粒子状物質の捕集装置を包含する。
【0011】
項２．前記筐体は、前記第一室及び前記第二室が一体化されており、仕切りにより互いに空気の連通が不能な前記第一室及び前記第二室に分けられた一つの金属製の筐体からなり、
前記仕切りに、前記ブロアと前記駆動回路を接続する接続端子が気密に設けられている、項１に記載の粒子状物質の捕集装置。
前記仕切りに、前記ブロアと前記駆動回路を接続する接続端子が気密に設けられている、項１に記載の粒子状物質の捕集装置。
【0012】
また本発明は、上記項１及び項２に記載の粒子状物質の捕集装置の好ましい態様として、以下の項３に記載の粒子状物質の捕集装置を包含する。
【0013】
項３．前記ブロアは、消費電力が３Ｗ以下の小型かつ低出力のブロアであり、複数の前記ブロアが直列及び／又は並列に接続されている、項１又は２に記載の粒子状物質の捕集装置。
【0014】
また本発明は、上記項１から項３に記載の粒子状物質の捕集装置の好ましい態様として、以下の項４に記載の粒子状物質の捕集装置を包含する。
【0015】
項４．前記接続部材及び前記連結部材は、内部の前記金属製フィルターよりも前記導入口側において、前記金属製フィルターと比べて空気の通過可能面積が大きい樹脂製メンブレンフィルターを収容しており、
前記フィルター部は、前記接続部材及び前記連結部材と分離可能でありかつ前記樹脂製メンブレンフィルター及び前記金属製フィルターの間に位置して内部の空気が流れる流路を次第に縮小させる金属製の流路縮小部材をさらに備える、項１から３のいずれか一項に記載の粒子状物質の捕集装置。
前記フィルター部は、前記接続部材及び前記連結部材と分離可能でありかつ前記樹脂製メンブレンフィルター及び前記金属製フィルターの間に位置して内部の空気が流れる流路を次第に縮小させる金属製の流路縮小部材をさらに備える、項１から３のいずれか一項に記載の粒子状物質の捕集装置。
【0016】
また本発明は、上記項１から項４に記載の粒子状物質の捕集装置の好ましい態様として、以下の項５に記載の粒子状物質の捕集装置を包含する。
【0017】
項５．前記金属製フィルターは、いずれも流入口から流出口に向かって内部を空気が流通可能な一対の挟持部材であって、一方の前記流出口と他方の前記流入口が隣接するように分離可能に連結された金属製の一対の挟持部材の間に挟み込まれた状態で、前記接続部材及び前記連結部材の内部に収容されている、項１から４のいずれか一項に記載の粒子状物質の捕集装置。
【0018】
また本発明は、上記項１から項５に記載の粒子状物質の捕集装置の好ましい態様として、以下の項６に記載の粒子状物質の捕集装置を包含する。
【0019】
項６．前記粒子状物質中の細菌及び／又はウイルスを採取するために使用される、項１から５のいずれか一項に記載の粒子状物質の捕集装置。
【0020】
また、本発明は、上記目的の達成のため、以下の項７に記載の粒子状物質の捕集方法を包含する。
【0021】
項７．項１から６のいずれか一項に記載の捕集装置を用いて空気中に浮遊する粒子状物質を捕集する捕集方法であって、
前記フィルター部を分解して、前記フィルター部を構成する複数の部材のうち金属製の部材を洗浄するフィルター部洗浄工程と、
前記フィルター部を組み立てて前記筐体部に取り付けた後、前記捕集装置を洗浄する装置洗浄工程と、
前記ブロアを駆動させて被処理空気を前記導入口から前記フィルター部に導入して前記フィルター部を通過させ、前記金属製フィルターにより被処理空気中に浮遊する粒子状物質を捕集する捕集工程と、を含み、
前記装置洗浄工程は、
前記ブロアを駆動させてオゾンガスを前記導入口から前記フィルター部に導入して前記フィルター部、前記給気部、前記第一室及び前記排気部を通過させる工程を含む、粒子状物質の捕集方法。
前記フィルター部を分解して、前記フィルター部を構成する複数の部材のうち金属製の部材を洗浄するフィルター部洗浄工程と、
前記フィルター部を組み立てて前記筐体部に取り付けた後、前記捕集装置を洗浄する装置洗浄工程と、
前記ブロアを駆動させて被処理空気を前記導入口から前記フィルター部に導入して前記フィルター部を通過させ、前記金属製フィルターにより被処理空気中に浮遊する粒子状物質を捕集する捕集工程と、を含み、
前記装置洗浄工程は、
前記ブロアを駆動させてオゾンガスを前記導入口から前記フィルター部に導入して前記フィルター部、前記給気部、前記第一室及び前記排気部を通過させる工程を含む、粒子状物質の捕集方法。
【0022】
また本発明は、上記項７に記載の粒子状物質の捕集方法の好ましい態様として、以下の項７から項８に記載の粒子状物質の捕集方法を包含する。
【0023】
項８．前記フィルター部洗浄工程は、
前記フィルター部を構成する複数の金属製の部材を脂溶性の有機溶媒中で超音波洗浄又は揺動洗浄する工程と、
前記複数の金属製の部材に付着した有機物を紫外線及び／又はオゾンで酸化分解する工程と、を含む、項７に記載の粒子状物質の捕集方法。
前記フィルター部を構成する複数の金属製の部材を脂溶性の有機溶媒中で超音波洗浄又は揺動洗浄する工程と、
前記複数の金属製の部材に付着した有機物を紫外線及び／又はオゾンで酸化分解する工程と、を含む、項７に記載の粒子状物質の捕集方法。
【発明の効果】
【0024】
本発明の粒子状物質の捕集装置及び捕集方法によれば、空気中に浮遊する粒子状物質をフィルターで捕集することで、粒子状物質に含まれる及び／又は粒子状物質に付着する全細菌・ウイルスをその後の分析対象とすることができ、従来の衝突法の分析対象が易培養性細菌に限定されるという問題点を解決することができる。また、本発明の粒子状物質の捕集装置及び捕集方法によれば、粒子状物質を捕集するフィルターや捕集装置において空気が通過する空気流路が金属製であるため、コンタミ除去を紫外線（ＵＶ）やオゾンを用いた有機物分解技術により行うことができ、遺伝子部を含めて細菌やウイルスの分解処理を可能となり、従来のフィルター法のコンタミ除去が困難という問題点を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】捕集装置の斜視図である。
【図2】捕集装置の断面図である。
【図3】フィルター部の分解斜視図である。
【図4】フィルター部の断面図である。
【図5】金属製フィルターを保持した第二保持部材の平面図及び一部拡大図である。
【図6】金属製フィルターを保持した第二保持部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【0027】
粒子状物質の捕集装置
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る粒子状物質の捕集装置（以下、単に「捕集装置」という。）の概略構成を示す。本実施形態の捕集装置は、空気中に浮遊する粒子状物質を捕集するための装置である。捕集装置により捕集される粒子状物質としては、空気中に浮遊する微小な例えばマイクロメートルの大きさの液体又は固体の粒子であり、特に限定されないが、例えばマイクロ飛沫、飛沫核、無機粉じん、生物由来の粒子状物質（花粉、胞子、細菌やウイルス等の微生物、有機粉じん）を挙げることができる。
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る粒子状物質の捕集装置（以下、単に「捕集装置」という。）の概略構成を示す。本実施形態の捕集装置は、空気中に浮遊する粒子状物質を捕集するための装置である。捕集装置により捕集される粒子状物質としては、空気中に浮遊する微小な例えばマイクロメートルの大きさの液体又は固体の粒子であり、特に限定されないが、例えばマイクロ飛沫、飛沫核、無機粉じん、生物由来の粒子状物質（花粉、胞子、細菌やウイルス等の微生物、有機粉じん）を挙げることができる。
【0028】
本実施形態の捕集装置は、例えば細菌やウイルスを原因とする疾病のうち、空気を介して人畜に感染する疾病の予防対策の分野で利用され、空気中の粒子状物質に含まれる細菌やウイルスの他、粒子状物質に付着した細菌やウイルスの採取に利用される。なお、本実施形態の捕集装置は、必ずしも上述した用途による使用に限定されない。
【0029】
本実施形態の捕集装置は、フィルター部１、及び、フィルター部１が取り外し可能に取り付けられる筐体部１１を備える。
【0030】
フィルター部１は、互いに対向する導入口２０及び導出口１００を備え、導入口２０から導出口１００に向かって内部を空気が流通可能である。フィルター部１は、内部を流れる空気中に浮遊する粒子状物質を捕集可能な金属製フィルター６を内蔵している。
【0031】
筐体部１１は、筐体部１１外の空気（以下、「外気」ともいう。）を筐体部１１内に供給するための給気部１８、及び、筐体部１１内に供給された空気を筐体部１１外に排出するための排気部１９を備えており、給気部１８にフィルター部１が取り外し可能に取り付けられる。筐体部１１は、フィルター部１の導入口２０から空気を取り込んで金属製フィルター６を通過させかつ金属製フィルター６を通過した空気を導出口１００及び給気部１８から筐体部１１内を経由して排気部１９から排出する気流を生み出すためのブロア１２を内蔵している。なお、筐体部１１の給気部１８や排気部１９には、捕集装置の不使用時に、筐体部１１内の汚染を防ぐために蓋や栓が取り外し可能に取り付けられる。
【0032】
捕集装置のサイズは、特に限定されないが、小型であることが好ましく、本実施形態では、筐体部１１のサイズが１０２ｍｍ×６０ｍｍ４５ｍｍであり、フィルター部１の筐体部２に装着された状態におけるサイズがφ４０ｍｍ×２６．２ｍｍである。
【0033】
以下、本実施形態の捕集装置の各構成部材をより詳細に説明する。
【0034】
フィルター部
図２から図４に示すように、フィルター部１は、導入口２０を備える金属製の連結部材２、樹脂製メンブレンフィルター３、樹脂製メンブレンフィルター３を保持する金属製の第一保持部材４、第一シール部材５、金属製フィルター６、金属製フィルター６を保持する金属製の第二保持部材７、第二シール部材８、金属製のねじれ抑制部材、及び、導出口１００を備える金属製の接続部材１０を備える。
図２から図４に示すように、フィルター部１は、導入口２０を備える金属製の連結部材２、樹脂製メンブレンフィルター３、樹脂製メンブレンフィルター３を保持する金属製の第一保持部材４、第一シール部材５、金属製フィルター６、金属製フィルター６を保持する金属製の第二保持部材７、第二シール部材８、金属製のねじれ抑制部材、及び、導出口１００を備える金属製の接続部材１０を備える。
【0035】
接続部材１０は、筐体部１１の給気部１８に取り外し可能に取り付けられる。連結部材２は、接続部材１０に分離可能に連結される。接続部材１０は、樹脂製メンブレンフィルター３、第一保持部材４、第一シール部材５、金属製フィルター６、第二保持部材７、第二シール部材８及びねじれ抑制部材９が分離可能に収容される。これらの部材３－９を接続部材１０に収容した状態で接続部材１０及び連結部材２を連結し、収容した部材３－９を連結部材２及び接続部材１０で上下から挟み込むことにより、フィルター部１の全ての構成部材２－１０が一体化されて、フィルター部１が形成される。
【0036】
フィルター部１は、その構成部材２－１０が後述する洗浄の際には全てが互いに分離可能であり、捕集装置に用いる場合に組み立てられて筐体部１１に装着される。以下、フィルター部１の各構成部材２－１０をより詳細に説明する。
【0037】
連結部材
図２から図４に示すように、連結部材２は、金属製であり、特に限定されないが、例えばステンレスやアルミニウム等の金属で形成される。連結部材２の内部には、互いに対向する平坦な上端面及び下端面の間を上下方向に延びる例えば横断面視円形状の貫通孔２１が形成されており、上端面における開口が導入口２０である。貫通孔２１は、フィルター部１内を空気が流れるための流路を構成し、上下方向に均一の直径で延びている。連結部材２は、平面視で大きさの異なる上下二つの筒状の部材２２，２３が上下に連接された構造であり、上側部材２２は下側部材２３よりも大きく、下側部材２３は接続部材１０の上端面における開口（以下、「上端開口」という。）とほぼ同じ又は僅かに小さい。そのため、連結部材２の下側部材２３は接続部材１０の上端開口の内側に嵌まり込み、連結部材２の上側部材２２は接続部材１０の上端開口を覆いながら上端面の上側に位置する。
図２から図４に示すように、連結部材２は、金属製であり、特に限定されないが、例えばステンレスやアルミニウム等の金属で形成される。連結部材２の内部には、互いに対向する平坦な上端面及び下端面の間を上下方向に延びる例えば横断面視円形状の貫通孔２１が形成されており、上端面における開口が導入口２０である。貫通孔２１は、フィルター部１内を空気が流れるための流路を構成し、上下方向に均一の直径で延びている。連結部材２は、平面視で大きさの異なる上下二つの筒状の部材２２，２３が上下に連接された構造であり、上側部材２２は下側部材２３よりも大きく、下側部材２３は接続部材１０の上端面における開口（以下、「上端開口」という。）とほぼ同じ又は僅かに小さい。そのため、連結部材２の下側部材２３は接続部材１０の上端開口の内側に嵌まり込み、連結部材２の上側部材２２は接続部材１０の上端開口を覆いながら上端面の上側に位置する。
【0038】
連結部材２の下側部材２３は、特に限定されないが、好ましくは横断面視円形状を呈しており、外周面に雄ねじ（図示は省略）が形成されている。接続部材１０の上端開口側の内周面には雌ねじが形成されており、当該雌ねじは下側部材２３の雄ねじと螺合する。これにより、連結部材２を接続部材１０から容易に外れないよう両者を連結可能である。なお、連結部材２及び接続部材１０を連結する手段は特に限定されず、その他の種々の公知の手段を用いることができる。
【0039】
接続部材
図２から図４に示すように、接続部材１０は、金属製であり、例えばステンレスやアルミニウム等の金属で形成される。接続部材１０の内部には、互いに対向する平坦な上端面及び下端面の間を上下方向に延びる例えば横断面視円形状の貫通孔１０１が形成されており、下端面における開口が導出口１００である。貫通孔１０１は、フィルター部１内を空気が流れるための流路を構成する。接続部材１０は、平面視で大きさの異なる上下二つの筒状の部材１０２，１０３が上下に連接された構造であり、上側部材１０２は下側部材１０３よりも大きく、下側部材１０３は給気部１８の内側に嵌まり込む大きさである。そのため、接続部材１０の下側部材１０３が給気部１８の内側に嵌まり込むことで、接続部材１０が給気部１８に接続され、接続部材１０の上側部材１０２は筐体部１１の天井壁１７３の上側に位置する。
図２から図４に示すように、接続部材１０は、金属製であり、例えばステンレスやアルミニウム等の金属で形成される。接続部材１０の内部には、互いに対向する平坦な上端面及び下端面の間を上下方向に延びる例えば横断面視円形状の貫通孔１０１が形成されており、下端面における開口が導出口１００である。貫通孔１０１は、フィルター部１内を空気が流れるための流路を構成する。接続部材１０は、平面視で大きさの異なる上下二つの筒状の部材１０２，１０３が上下に連接された構造であり、上側部材１０２は下側部材１０３よりも大きく、下側部材１０３は給気部１８の内側に嵌まり込む大きさである。そのため、接続部材１０の下側部材１０３が給気部１８の内側に嵌まり込むことで、接続部材１０が給気部１８に接続され、接続部材１０の上側部材１０２は筐体部１１の天井壁１７３の上側に位置する。
【0040】
接続部材１０の下側部材１０３は、特に限定されないが、好ましくは横断面視円形状を呈しており、外周面に雄ねじ（図示は省略）が形成されている。給気部１８の内周面には雌ねじが形成されており、当該雌ねじは下側部材１０３の雄ねじと螺合する。これにより、接続部材１０を給気部１８から容易に外れないよう両者を連結可能である。なお、接続部材１０及び給気部１８を連結する手段は特に限定されず、その他の種々の公知の手段を用いることができる。
【0041】
接続部材１０の外周面には、特に限定されないが、好ましくは一対の平坦面１０５が形成されている。フィルター部１を筐体部１１の給気部１８にねじ込む際に、ユーザは接続部材１０の一対の平坦面１０５を把持することで、フィルター部１を容易にねじ込むことができる。
【0042】
接続部材１０の貫通孔１０１は、特に限定されないが、好ましくは上下方向の途中の三箇所において直径が狭まっている。接続部材１０において、最も上方に位置する貫通孔１０１の直径が最も大きい内部空間に連結部材２の下側部材２３が回転可能に収容され、上から二番目に位置する貫通孔１０１の直径が二番目に大きい内部空間に樹脂製メンブレンフィルター３及び第一保持部材４が回転可能に収容され、上から三番目に位置する貫通孔１０１の直径が三番目に大きい内部空間に第一シール部材５、金属製フィルター６、第二保持部材７、第二シール部材８及びねじれ抑制部材９の上側部材９１が回転可能に収容され、最も下方に位置する貫通孔１０１の直径が最も小さい内部空間にねじれ抑制部材９の下側部材９２が回転可能に収容される。
【0043】
樹脂製メンブレンフィルター
図２から図４に示すように、樹脂製メンブレンフィルター３は、特に限定されないが、例えばナイロン、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン等の親水性を有する樹脂で形成された多孔性ろ過膜である。樹脂製メンブレンフィルター３は、特に限定されないが、好ましくは平面視円形状であり、後述する金属製フィルター６よりも大きな外形（本実施形態では円形）を呈する。そのため、樹脂製メンブレンフィルター３は金属製フィルター６と比べて空気の通過可能面積が大きい。
図２から図４に示すように、樹脂製メンブレンフィルター３は、特に限定されないが、例えばナイロン、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン等の親水性を有する樹脂で形成された多孔性ろ過膜である。樹脂製メンブレンフィルター３は、特に限定されないが、好ましくは平面視円形状であり、後述する金属製フィルター６よりも大きな外形（本実施形態では円形）を呈する。そのため、樹脂製メンブレンフィルター３は金属製フィルター６と比べて空気の通過可能面積が大きい。
【0044】
樹脂製メンブレンフィルター３は厚みが厚いため、その分、空気が樹脂製メンブレンフィルター３を通過する際の圧力損失が大きくなる。一方で、空気の通過可能面積に比例して圧力損失が低下するため、空気の通過可能面積を大きくすることで圧力損失を低減している。これに対して、金属フィルター３は、後述するが厚みが薄いため、空気の通過可能面積が小さくても圧力損失を低減することができる。
【0045】
樹脂製メンブレンフィルター３の外径は、特に限定されないが、空気が樹脂製メンブレンフィルター３を通過する際の圧力損失を低減するためには空気の通過可能面積が大きいことが好ましく、例えば２０ｍｍ以上４７ｍｍ以下である。また、樹脂製メンブレンフィルター３の厚みは、特に限定されないが、空気が樹脂製メンブレンフィルター３を通過する際の圧力損失を低減するためには厚みが薄いことが好ましく、例えば２０μｍ以上２００μｍ以下である。
【0046】
樹脂製メンブレンフィルター３は、金属製フィルター６による捕集対象の粒子状物質とは異なる空気中の粒子状物質を捕集して空気中から取り除くために、フィルター部１に内蔵されている。樹脂製メンブレンフィルター３による捕集対象の粒子状物質は、金属製フィルター６による捕集対象の粒子状物質よりも粒径が大きく、例えば粒径が約１０μｍ以上の粒子状物質とすることができる。
【0047】
樹脂製メンブレンフィルター３としては、この種の装置において従来から使用されている公知のものを用いることができ、例えば外径が２５ｍｍで孔サイズが１０μｍの多孔構造を有するmillpore社製のナイロンネットフィルターやアイソポアを使用することができる。なお、樹脂製メンブレンフィルター３は、低圧損であり無菌や滅菌が保障されているものであれば、上述した例に限られない。また、樹脂製メンブレンフィルター３の外径や孔サイズは、適時変更しても構わない。
【0048】
第一保持部材
図２から図４に示すように、第一保持部材４は、金属製であり、特に限定されないが、例えばステンレスやアルミニウム等の金属で形成される。第一保持部材４は、樹脂製メンブレンフィルター３を保持するため、本実施形態では、樹脂製メンブレンフィルター３を挟持する上側のカバー部材４０及び下側の流路縮小部材４１を備える。カバー部材４０及び流路縮小部材４１は互いに分離可能であり、カバー部材４０及び流路縮小部材４１の間に樹脂製メンブレンフィルター３が挟み込まれている。
図２から図４に示すように、第一保持部材４は、金属製であり、特に限定されないが、例えばステンレスやアルミニウム等の金属で形成される。第一保持部材４は、樹脂製メンブレンフィルター３を保持するため、本実施形態では、樹脂製メンブレンフィルター３を挟持する上側のカバー部材４０及び下側の流路縮小部材４１を備える。カバー部材４０及び流路縮小部材４１は互いに分離可能であり、カバー部材４０及び流路縮小部材４１の間に樹脂製メンブレンフィルター３が挟み込まれている。
【0049】
カバー部材４０は、上端面及び下端面が平坦でありかつ中央に例えば横断面視円形状の貫通孔４００が形成された板状を呈している。カバー部材４０は、特に限定されないが、好ましくは横断面視円形状であり、カバー部材４０の外周面が接続部材１０の内周面に接触している。貫通孔４００は、フィルター部１内を空気が流れるための流路を構成し、貫通孔４００の上端は空気の流入口であり、貫通孔４００の下端は空気の流出口である。貫通孔４００は、連結部材２の貫通孔２０とほぼ等しい直径で上下方向に延びている。
【0050】
カバー部材４０の下端面（流路縮小部材４１と向かい合う側の面）の外周縁部には、特に限定あれないが、好ましくは周方向に沿って一周にわたり下方に突き出る凸部４０１が設けられている。
【0051】
流路縮小部材４１は、上端面及び下端面が平坦でありかつ中央に例えば横断面視円形状の貫通孔４１０が形成された板状を呈している。流路縮小部材４１は、特に限定されないが、好ましくは横断面視円形状であり、流路縮小部材４１の外周面が接続部材１０の内周面に接触している。貫通孔４１０は、フィルター部１内を空気が流れるための流路を構成し、貫通孔４１０の上端は空気の流入口であり、貫通孔４１０の下端は空気の流出口である。
【0052】
流路縮小部材４１の貫通孔４１０は、特に限定されないが、好ましくは、下方に向かうに連れて縮径する上側部分４１１、及び、均一な直径で上下方向に延びる下側部分４１２を備える。上側部分４１１の上端の流入口の直径は、カバー部材４０の貫通孔４００の直径とほぼ等しく、上側部分４１１はフィルター部１内の空気が流れる流路を次第に縮小させる機能を有する。下側部分４１２の直径は、上側部分４１１の下端における直径とほぼ等しい。
【0053】
流路縮小部材４１よりも上流側の樹脂製メンブレンフィルター３と、流路縮小部材４１よりも下流側の金属製フィルター６とでは外径が異なる。そのため、流路縮小部材４１は、樹脂製メンブレンフィルター３及び流路縮小部材４１の間においてフィルター部１内の空気が流れる流路を次第に縮小させるために、フィルター部１に内蔵されている。流路縮小部材４１の貫通孔４１０の上側部分４１１がテーパ状であり下方に向かうに連れて徐々に縮径しているため、空気中の粒子状物質を流路縮小部材４１内で滞留させることなくスムーズに下方の金属製フィルター６の方に誘導することができる。
【0054】
流路縮小部材４１の上端面（カバー部材４０と向かい合う側の面）の外周縁部には、特に限定されないが、好ましくは周方向に沿って一周にわたり下方にへこむ凹部４１３が設けられている。凹部４１３にカバー部材４０の凸部４０１が嵌まり合うことで、流路縮小部材４１上にカバー部材４０を位置ずれしないようにセット可能であるとともに、樹脂製メンブレンフィルター３の外周縁部が凸部４０１及び凹部４１３により強く挟まれて、樹脂製メンブレンフィルター３をカバー部材４０及び流路縮小部材４１に一体化することができる。
【0055】
なお、第一保持部材４は、樹脂製メンブレンフィルター３を保持できれば、上述した本実施形態の例に限定されない。
【0056】
第一シール部材
図２から図４に示すように、第一シール部材５は、第一保持部材４及び第二保持部材７により上下に挟まれており、第一保持部材４及び第二保持部材７により押しつぶされることで生ずる反発力によって、フィルター部１内を流れる空気が第一保持部材４及び第二保持部材７の間から漏れ出さないように密封する。第一シール部材５は、例えばシリコン製のＯリング等の従来から公知のパッキンを用いることができる。第一シール部材５は、中央に例えば横断面視円形状の貫通孔５０が形成されており、貫通孔５０の直径は、流路縮小部材４１の貫通孔４１０の下側部分４１２の直径とほぼ等しい。
図２から図４に示すように、第一シール部材５は、第一保持部材４及び第二保持部材７により上下に挟まれており、第一保持部材４及び第二保持部材７により押しつぶされることで生ずる反発力によって、フィルター部１内を流れる空気が第一保持部材４及び第二保持部材７の間から漏れ出さないように密封する。第一シール部材５は、例えばシリコン製のＯリング等の従来から公知のパッキンを用いることができる。第一シール部材５は、中央に例えば横断面視円形状の貫通孔５０が形成されており、貫通孔５０の直径は、流路縮小部材４１の貫通孔４１０の下側部分４１２の直径とほぼ等しい。
【0057】
金属製フィルター
図２から図６に示すように、金属製フィルター６は、特に限定されないが、例えばステンレスやニッケル等の金属で形成される。金属製フィルター６は、特に限定されないが、好ましくは平面視円形状を呈しており、樹脂製メンブレンフィルター３よりも小さな大きな外形（本実施形態では円形）を呈する。そのため、金属製フィルター６は樹脂製メンブレンフィルター３と比べて空気の通過可能面積が小さい。
図２から図６に示すように、金属製フィルター６は、特に限定されないが、例えばステンレスやニッケル等の金属で形成される。金属製フィルター６は、特に限定されないが、好ましくは平面視円形状を呈しており、樹脂製メンブレンフィルター３よりも小さな大きな外形（本実施形態では円形）を呈する。そのため、金属製フィルター６は樹脂製メンブレンフィルター３と比べて空気の通過可能面積が小さい。
【0058】
金属製フィルター６は、特に限定されないが、好ましくは薄膜状のメッシュ材で形成されている。金属製フィルター６は、互いに対向する平坦な上端面及び下端面の間を上下方向に真っ直ぐ延びる複数の貫通孔６０が形成されている。金属製フィルター６において、複数の貫通孔６０は水平面の一方向及び当該一方向に直交する他方向に均等な間隔をあけて整列している。
【0059】
貫通孔６０は特に限定されないが、例えば平面視円形状又は矩形状の細孔（微小な孔）である。貫通孔６０の孔サイズは、捕集装置が捕集する標的の粒子状物質の粒径に応じて設定される。金属製フィルター６による捕集対象の粒子状物質の粒径が例えば１μｍ以上１０μｍ以下である場合、複数の貫通孔６０の孔サイズは例えば１μｍ以上３μｍ以下である。
【0060】
金属製フィルター６の厚みは、空気が金属製フィルター６を通過する際の圧力損失を低減するためには厚みが薄いことが必要であるため、２μｍ以下とされており、好ましくは１μｍ以下である。金属製フィルター６の厚みが薄いために金属製フィルター６において生じる圧力損失が極めて低くなると、ブロア１２の耐圧要求が低くなり、ブロア１２に使い捨て可能なレベルの小型かつ低出力のブロアの使用が可能になる。これにより、捕集装置の小型化かつ低消費電力化を実現できる。そのうえ、詳細は後述するが、捕集装置の洗浄において、オゾンガスを捕集装置内に流通させた際に、オゾンガスがブロア１２を通過することでブロア１２に劣化が生じる問題が起きるが、ブロア１２に使い捨て可能な小型かつ低出力のブロアを使用することで、ブロア１２の交換が容易となり、上述したブロア１２の劣化の問題を解決できる。
【0061】
さらに厚みの薄い金属製フィルター６を用いることで、金属製フィルター６で捕集した粒子状物質の回収が容易となる。従来例で用いられている樹脂製メンブレンフィルターは厚みが数十から数百μｍであり、樹脂製メンブレンフィルターの内部に潜り込んでしまう粒子状物質が存在し、また細孔が入り組んでいるため、樹脂製メンブレンフィルターの内部に潜り込んだ粒子状物質の回収が困難である。これに対して、金属製フィルター６では、捕集した粒子状物質はフィルター上にほぼ水平面上に並ぶため、粒子状物質の回収が容易となる。そのうえ、金属製フィルター６は厚みが薄くてかつ貫通孔６１が真っ直ぐ延びるため、詳細は後述するが、フィルター部１の洗浄や捕集装置の洗浄の際に、金属製フィルター６に付着したコンタミの除去が容易となる。例えば、フィルターの厚みが大きくかつ細孔が入り組んでいると、フィルター内部まで紫外線やオゾンが届かないおそれがある。
【0062】
金属製フィルター６としては、例えば外径が８．２ｍｍ、厚みが１μｍ、孔サイズが１．９μｍの多孔構造を有する村田製作所製の金属メッシュデバイスやオプトニクス精密社製の絶対寸法フィルターを使用することができる。なお、金属製フィルター６は、低圧損でありかつ捕集装置が捕集する標的の粒子状物質を捕集できれば、上述した例に限られない。また、金属製フィルター６の外径や孔サイズは、適時変更しても構わない。
【0063】
第二保持部材
第二保持部材７は、金属製であり、例えばステンレスやアルミニウム等の金属で形成される。第二保持部材７は、金属製フィルター６を保持するため、本実施形態では、金属製フィルター６を挟持する一対の挟持部材７０，７１（以下、「上側挟持部材７０及び下側挟持部材７１」という。）を備える。上側挟持部材７０及び下側挟持部材７１は互いに分離可能に連結されており、上側挟持部材７０及び下側挟持部材７１の間に金属製フィルター６が挟み込まれている。
第二保持部材７は、金属製であり、例えばステンレスやアルミニウム等の金属で形成される。第二保持部材７は、金属製フィルター６を保持するため、本実施形態では、金属製フィルター６を挟持する一対の挟持部材７０，７１（以下、「上側挟持部材７０及び下側挟持部材７１」という。）を備える。上側挟持部材７０及び下側挟持部材７１は互いに分離可能に連結されており、上側挟持部材７０及び下側挟持部材７１の間に金属製フィルター６が挟み込まれている。
【0064】
上側挟持部材７０は、上端面及び下端面が平坦でありかつ中央に例えば横断面視円形状の貫通孔７００が形成された板状を呈している。上側挟持部材７０は、特に限定されないが、好ましくは横断面視円形状であり、上側挟持部材７０の外周面が接続部材１０の内周面に接触している。貫通孔７００は、フィルター部１内を空気が流れるための流路を構成し、貫通孔７００の上端は空気の流入口であり、貫通孔７００の下端は空気の流出口である。貫通孔７００の上端の流入口の直径は第一シール部材５の貫通孔５０の直径とほぼ等しい。貫通孔７００は、特に限定されないが、好ましくは下方に向かうに連れて縮径している。
【0065】
上側挟持部材７０の貫通孔７００の周囲の部分には、上側挟持部材７０及び下側挟持部材７１を連結するためのボルト７２の挿入孔７０１が周方向に沿って間隔をあけて複数形成されている。
【0066】
上側挟持部材７０の下端面（下側挟持部材７１と向かい合う側の面）には、特に限定されないが、好ましくは貫通孔７００と隣接する部分に、周方向に沿って一周にわたり下方に突き出る押圧部７０２が設けられている。
【0067】
下側挟持部材７１は、上端面及び下端面が平坦でありかつ中央に例えば横断面視円形状の貫通孔７１０が形成された板状を呈している。下側挟持部材７１は、特に限定されないが、好ましくは横断面視円形状であり、下側挟持部材７１の外周面が接続部材１０の内周面に接触している。貫通孔７１０は、フィルター部１内を空気が流れるための流路を構成し、貫通孔７１０の上端は空気の流入口であり、貫通孔７１０の下端は空気の流出口である。貫通孔７１０の上端の流入口の直径は上側挟持部材７０の貫通孔７００における下端の流出口の直径とほぼ等しい。貫通孔７１０は、特に限定されないが、好ましくは下方に向かうに連れて拡径している。
【0068】
下側挟持部材７１の貫通孔７１０の周囲の部分には、上側挟持部材７０の挿入孔７０１と連通するねじ孔７１１が周方向に沿って間隔をあけて複数形成されている。上側挟持部材７０及び下側挟持部材７１は、上側挟持部材７０の流出口と下側挟持部材７１の流入口が隣接するように配置され、挿入孔７０１からボルト７２をねじ孔７１１にねじ込むことで、下側挟持部材７１から上側挟持部材７０が容易に外れないよう連結可能である。なお、上側挟持部材７０及び下側挟持部材７１を連結する手段は特に限定されず、その他の種々の公知の手段を用いることができる。
【0069】
下側挟持部材７１の上端面（上側挟持部材７０と向かい合う側の面）には、特に限定されないが、好ましくは貫通孔７１０と隣接する部分に、周方向に沿って一周にわたり下方にへこむ収容部７１２が設けられている。収容部７１２には金属製フィルター６が収容される。収容部７１２に収容された金属製フィルター６の外周縁部を上方から第一挟持部材７０の押圧部７０２が押圧することで、金属製フィルター６は上側挟持部材７０及び下側挟持部材７１に挟持され、動くことが規制されている。
【0070】
なお、第二保持部材７は、金属製フィルター６を保持できれば、上述した本実施形態の例に限定されない。
【0071】
第二シール部材
第二シール部材８は、第二保持部材７及びねじれ抑制部材９により上下に挟まれており、第二保持部材７及びねじれ抑制部材９により押しつぶされることで生ずる反発力によって、フィルター部１内を流れる空気が第二保持部材７及びねじれ抑制部材９の間から漏れ出さないように密封する。第二シール部材８は、例えばシリコン製のＯリング等の従来から公知のパッキンを用いることができる。第二シール部材８は、中央に例えば横断面視円形状の貫通孔８０が形成されており、貫通孔８０の直径は、第二保持部材７の下側挟持部材７１の貫通孔７１０における下端の流出口の直径とほぼ等しい。
第二シール部材８は、第二保持部材７及びねじれ抑制部材９により上下に挟まれており、第二保持部材７及びねじれ抑制部材９により押しつぶされることで生ずる反発力によって、フィルター部１内を流れる空気が第二保持部材７及びねじれ抑制部材９の間から漏れ出さないように密封する。第二シール部材８は、例えばシリコン製のＯリング等の従来から公知のパッキンを用いることができる。第二シール部材８は、中央に例えば横断面視円形状の貫通孔８０が形成されており、貫通孔８０の直径は、第二保持部材７の下側挟持部材７１の貫通孔７１０における下端の流出口の直径とほぼ等しい。
【0072】
ねじれ抑制部材
ねじれ抑制部材９は、金属製であり、例えばステンレスやアルミニウム等の金属で形成される。ねじれ抑制部材９は、上端面及び下端面が平坦でありかつ中央に例えば横断面視円形状の貫通孔９０が形成された板状を呈している。ねじれ抑制部材９は、特に限定されないが、好ましくは横断面視円形状であり、ねじれ抑制部材９の外周面が接続部材１０の内周面に接触している。貫通孔９０は、フィルター部１内を空気が流れるための流路を構成し、上下方向に均一の直径で延びている。貫通孔９０の上端は空気の流入口であり、貫通孔９０の下端は空気の流出口である。
ねじれ抑制部材９は、金属製であり、例えばステンレスやアルミニウム等の金属で形成される。ねじれ抑制部材９は、上端面及び下端面が平坦でありかつ中央に例えば横断面視円形状の貫通孔９０が形成された板状を呈している。ねじれ抑制部材９は、特に限定されないが、好ましくは横断面視円形状であり、ねじれ抑制部材９の外周面が接続部材１０の内周面に接触している。貫通孔９０は、フィルター部１内を空気が流れるための流路を構成し、上下方向に均一の直径で延びている。貫通孔９０の上端は空気の流入口であり、貫通孔９０の下端は空気の流出口である。
【0073】
ねじれ抑制部材９は、特に限定されないが、好ましくは平面視で大きさの異なる上下二つの部材９１，９２が上下に連接された構造であり、上側部材９１は下側部材９２よりも大きく、下側部材９１は接続部材１０の導出口１００とほぼ同じ又は僅かに小さい。そのため、ねじれ抑制部材９の下側部材９２は、接続部材１０の導出口１００の内側（接続部材１０の内周面の下端側の一部分であって内側に突き出る突出部分１０４の内側）に嵌まり込み、ねじれ抑制部材９の上側部材９１は突出部分１０４の上側に位置する。
【0074】
ねじれ抑制部材９は、フィルター部１を一体化するために連結部材２を接続部材１０にねじ込む際に発生するねじれ（応力）を逃がすために接続部材１０に収容されている。連結部材２を接続部材１０にねじ込む際に、第一シール部材５及び第二シール部材８を介して互いに密着する第一保持部材４、第二保持部材７及びねじれ抑制部材９が回転することでねじれ（応力）を逃がすことができる。
【0075】
筐体部
次に、筐体部１１について詳細に説明する。図１及び図２に示すように、筐体部１１は、ブロア１２、ブロア１２を駆動するための駆動回路１３、並びに、ブロア１２及び駆動回路１３を内蔵する筐体１７を備える。ブロア１２及び駆動回路１３は、配線及び接続端子１４を介して電気的に接続されている。駆動回路１３には、配線及び電源接続端子１５を介して例えばモバイルバッテリー等の電源装置（図示は省略）に電気的に接続されている。なお、本実施形態では、電源装置は捕集装置と別体とされているが、筐体部１１に電源装置が内蔵され、充電用端子や電源スイッチ等を筐体部１１に設けてもよい。
次に、筐体部１１について詳細に説明する。図１及び図２に示すように、筐体部１１は、ブロア１２、ブロア１２を駆動するための駆動回路１３、並びに、ブロア１２及び駆動回路１３を内蔵する筐体１７を備える。ブロア１２及び駆動回路１３は、配線及び接続端子１４を介して電気的に接続されている。駆動回路１３には、配線及び電源接続端子１５を介して例えばモバイルバッテリー等の電源装置（図示は省略）に電気的に接続されている。なお、本実施形態では、電源装置は捕集装置と別体とされているが、筐体部１１に電源装置が内蔵され、充電用端子や電源スイッチ等を筐体部１１に設けてもよい。
【0076】
筐体
図１及び図２に示すように、筐体１７は、例えば直方体型の箱体であり、ブロア１２を内蔵する第一室１７０及び駆動回路１３を内蔵する第二室１７１に分けられている。筐体１７は、特に限定されないが、好ましくは第一室１７０及び第二室１７１が一体化されている。つまり、筐体１７は、一つの金属製の箱体で構成されており、箱体が箱体内に設けられた仕切り１７２よって互いに空気の連通が不能な左右二つの金属製の室（第一室１７０及び第二室１７１）に分けられている。筐体１７は、金属製であり、特に限定されないが、例えばステンレスやアルミニウム等の金属で形成される。
図１及び図２に示すように、筐体１７は、例えば直方体型の箱体であり、ブロア１２を内蔵する第一室１７０及び駆動回路１３を内蔵する第二室１７１に分けられている。筐体１７は、特に限定されないが、好ましくは第一室１７０及び第二室１７１が一体化されている。つまり、筐体１７は、一つの金属製の箱体で構成されており、箱体が箱体内に設けられた仕切り１７２よって互いに空気の連通が不能な左右二つの金属製の室（第一室１７０及び第二室１７１）に分けられている。筐体１７は、金属製であり、特に限定されないが、例えばステンレスやアルミニウム等の金属で形成される。
【0077】
筐体１７の仕切り１７２には、ブロア１２及び駆動回路１３を接続する接続端子１４が気密に設けられている。また、筐体１７の四つの側壁の中の一つの側壁１７５には、駆動回路１３及び電源装置を接続する電源接続端子１５が設けられている。また、筐体１７の第一室１７０の内部空間は支持板１７７により上下二つの空間に仕切られており、支持板１７７上に複数（図示例では四つ）のブロア１２が設置されている。支持板１７７には、少なくとも一つの貫通孔１７８が形成されており、支持板１７７の上面において貫通孔１７８を覆うようにブロア１２を例えば両面テープ等を用いて固定することで、第一室１７０内において支持板１７７の上側の空間から下側の空間へ空気を吸引するようになっている。なお、支持板１７７の下面にブロア１２を例えば両面テープ等を用いて固定してもよい。
【0078】
筐体１７は、筐体１７外から第一室１７０内に空気を供給するための給気部１８を備えている。給気部１８は、特に限定されないが、本実施形態では、筐体１７の天井壁１７３の下面に連接されている。給気部１８は、中央に例えば横断面視円形状の貫通孔１８０が形成された板状を呈しており、貫通孔１８０は天井壁１７３に形成された貫通孔１７６と連通している。給気部１８の内周面には、給気部１８に取り付けられる接続部材１０の下側部材１０３の外周面に形成された雄ねじが螺合する雌ねじ（図示は省略）が形成されている。
【0079】
筐体１７は、第一室１７０に供給された空気を筐体１７外に排出するための排気部１９を備えている。排気部１９は、特に限定されないが、本実施形態では、筐体１７の第一室１７０を構成する三つの側壁の中の一つの側壁１７４に形成された貫通孔で構成されている。なお、排気部１９は筐体１７に複数設けられていてもよい。
【0080】
ブロア
図２に示すように、ブロア１２は、一方から空気を吸引しかつ他方から空気を吐き出すエアポンプであり、特に限定されないが、好ましくは小型でかつ消費電力が３Ｗ以下の低消費電力の小型かつ低出力のブロア（エア吸引ポンプ）が用いられる。本実施形態では、金属製フィルター６の圧力損失が低いため、ブロア１２に使い捨て可能なレベルの小型かつ低出力のブロアの使用が可能であり、これにより、捕集装置の小型化が可能である。小型かつ低出力のブロアとしては、例えば村田製作所製のマイクロブロア MZB1001T02を用いることができる。なお、小型かつ低出力のブロアであれば、上述した例に限定されない。
図２に示すように、ブロア１２は、一方から空気を吸引しかつ他方から空気を吐き出すエアポンプであり、特に限定されないが、好ましくは小型でかつ消費電力が３Ｗ以下の低消費電力の小型かつ低出力のブロア（エア吸引ポンプ）が用いられる。本実施形態では、金属製フィルター６の圧力損失が低いため、ブロア１２に使い捨て可能なレベルの小型かつ低出力のブロアの使用が可能であり、これにより、捕集装置の小型化が可能である。小型かつ低出力のブロアとしては、例えば村田製作所製のマイクロブロア MZB1001T02を用いることができる。なお、小型かつ低出力のブロアであれば、上述した例に限定されない。
【0081】
また、ブロア１２は、特に限定されないが、駆動時に発生する稼働音が小さいことが好ましい。これにより、捕集装置によって設置箇所の空気中の粒子状物質を捕集する際に、捕集装置を静音で動作させることができ、捕集装置が小型であることも相まって、捕集装置を使用するユーザ（顧客）の事業を妨げずに粒子状物質の捕集が可能である。ブロア１２の稼働音は、捕集装置から５０ｃｍ離れた地点で好ましくは４５ｄＢ以下であり、より好ましくは３０ｄＢ以下である。
【0082】
ブロア１２は、特に限定されないが、好ましくは複数が直列及び／又は並列に接続される。本実施形態では、四つのブロア１２が直列かつ並列に接続されている。ブロア１２を直列に接続することで、耐圧の向上が可能であり、ブロア１２を並列に接続することで空気の流量を増やすことが可能である。なお、ブロア１２の数は、要求性能に応じて適時変更可能である。ブロア１２を直列に接続する場合は、特に限定されないが、耐圧の向上のため、隣接するブロア１２の間にスペーサ１６を配置して、複数のブロア１２を固定することが好ましい。
【0083】
駆動回路
図２に示すように、駆動回路１３は、昇降電圧回路、電圧安定化回路、ＡＣ／ＤＣ変換回路、スイッチ回路等から構成されており、電源接続端子１５を介して電源装置から供給される電力をブロア１２の駆動に必要な直流電圧に変換する。第二室１７１内の駆動回路１３は第一室１７０内のブロア１２と隔離されているため、駆動回路１３で変換された駆動電力は、仕切り１７２に設けられた接続端子１４を介して第一室１７０内のブロア１２に供給される。
図２に示すように、駆動回路１３は、昇降電圧回路、電圧安定化回路、ＡＣ／ＤＣ変換回路、スイッチ回路等から構成されており、電源接続端子１５を介して電源装置から供給される電力をブロア１２の駆動に必要な直流電圧に変換する。第二室１７１内の駆動回路１３は第一室１７０内のブロア１２と隔離されているため、駆動回路１３で変換された駆動電力は、仕切り１７２に設けられた接続端子１４を介して第一室１７０内のブロア１２に供給される。
【0084】
捕集装置内の空気の流れ
次に、上述した本実施形態の捕集装置において、空気が流れる流路について説明する。捕集装置は、ブロア１２の駆動により、フィルター部１の導入口２０から空気が取り込まれ、取り込まれた空気がフィルター部１内を導出口１００に向かって下方に流れる。この際、空気が樹脂製メンブレンフィルター３を通過することで、捕集装置による捕集対象でない空気中の粒子状物質が樹脂製メンブレンフィルター３によって捕集されて空気中から除去される。
次に、上述した本実施形態の捕集装置において、空気が流れる流路について説明する。捕集装置は、ブロア１２の駆動により、フィルター部１の導入口２０から空気が取り込まれ、取り込まれた空気がフィルター部１内を導出口１００に向かって下方に流れる。この際、空気が樹脂製メンブレンフィルター３を通過することで、捕集装置による捕集対象でない空気中の粒子状物質が樹脂製メンブレンフィルター３によって捕集されて空気中から除去される。
【0085】
そして、樹脂製メンブレンフィルター３を通過した空気が流路縮小部材４１及び第一挟持部材７０により縮径された流路を通って金属製フィルター６を通過することで、捕集装置による捕集対象の空気中の粒子状物質が金属製フィルター６によって捕集されて空気中から除去される。
【0086】
そして、金属製フィルター３を通過した空気が第二挟持部材７１により拡径された流路を通って導出口１００から給気部１８を介して筐体１７外から第一室１７０内に供給され、その後、ブロア１２を経由して第一室１７０内から排気部１９を介して筐体１７外に排出される。
【0087】
捕集装置による粒子状物質の捕集方法
次に、上述した本実施形態の捕集装置を用いて空気中に浮遊する粒子状物質を捕集する捕集方法（以下、単に「捕集方法」という。）について説明する。
次に、上述した本実施形態の捕集装置を用いて空気中に浮遊する粒子状物質を捕集する捕集方法（以下、単に「捕集方法」という。）について説明する。
【0088】
捕集方法は、以下の（１）から（３）の工程を含む。
（１）フィルター部１を分解して、フィルター部１を構成する複数の部材を洗浄するフィルター部洗浄工程。
（２）フィルター部１を組み立てて筐体部２に取り付けた後、捕集装置を洗浄する装置洗浄工程。
（３）ブロア１２を駆動させて被処理空気を導入口２０からフィルター部１に導入してフィルター部１を通過させ、金属製フィルター６により被処理空気中に浮遊する粒子状物質を捕集する捕集工程。
（１）フィルター部１を分解して、フィルター部１を構成する複数の部材を洗浄するフィルター部洗浄工程。
（２）フィルター部１を組み立てて筐体部２に取り付けた後、捕集装置を洗浄する装置洗浄工程。
（３）ブロア１２を駆動させて被処理空気を導入口２０からフィルター部１に導入してフィルター部１を通過させ、金属製フィルター６により被処理空気中に浮遊する粒子状物質を捕集する捕集工程。
【0089】
また上記（２）の装置洗浄工程は、以下の（２－１）及び（２－２）の工程を含む。
（２－１）ブロア１２を駆動させて清浄空気を導入口２０からフィルター部１に導入してフィルター部１、給気部１８、第一室１７０及び排気部１９を通過させる工程。
（２－２）ブロア１２を駆動させてオゾンガスを導入口２０からフィルター部１に導入してフィルター部１、給気部１８、第一室１７０及び排気部１９を通過させる工程。
（２－１）ブロア１２を駆動させて清浄空気を導入口２０からフィルター部１に導入してフィルター部１、給気部１８、第一室１７０及び排気部１９を通過させる工程。
（２－２）ブロア１２を駆動させてオゾンガスを導入口２０からフィルター部１に導入してフィルター部１、給気部１８、第一室１７０及び排気部１９を通過させる工程。
【0090】
また上記（１）のフィルター部洗浄工程は、特に限定されないが、好ましくは以下の（１－１）から（１－３）の工程を含むことが好ましい。
（１－１）フィルター部１を構成する複数の金属製の部材２，４，６，７，９，１０を超純水中で超音波洗浄又は揺動洗浄する工程。
（１－２）複数の金属製の部材２，４，６，７，９，１０を脂溶性の有機溶媒中で超音波洗浄又は揺動洗浄する工程。
（１－３）複数の金属製の部材２，４，６，７，９，１０に付着した有機物を紫外線及び／又はオゾンで酸化分解する工程。
（１－１）フィルター部１を構成する複数の金属製の部材２，４，６，７，９，１０を超純水中で超音波洗浄又は揺動洗浄する工程。
（１－２）複数の金属製の部材２，４，６，７，９，１０を脂溶性の有機溶媒中で超音波洗浄又は揺動洗浄する工程。
（１－３）複数の金属製の部材２，４，６，７，９，１０に付着した有機物を紫外線及び／又はオゾンで酸化分解する工程。
【0091】
以下、各工程について詳細に説明する。
【0092】
（１）フィルター部洗浄工程
捕集装置は、粒子状物質の捕集前にコンタミ（装置内に意図せず残留している細菌やウイルス）を除去するために洗浄が行われる。第一の洗浄工程として、フィルター部１の洗浄を行う。フィルター部１の洗浄を行うにあたっては、まず、フィルター部１を図３に示すように複数の構成部材２－１０に分解する。なお、第二保持部材７も第一挟持部材７０及び第二挟持部材７１に分解して金属製フィルター６を分離する。
捕集装置は、粒子状物質の捕集前にコンタミ（装置内に意図せず残留している細菌やウイルス）を除去するために洗浄が行われる。第一の洗浄工程として、フィルター部１の洗浄を行う。フィルター部１の洗浄を行うにあたっては、まず、フィルター部１を図３に示すように複数の構成部材２－１０に分解する。なお、第二保持部材７も第一挟持部材７０及び第二挟持部材７１に分解して金属製フィルター６を分離する。
【0093】
そして、フィルター部１の複数の構成部材２－１０のうち、樹脂製メンブレンフィルター３並びに第一及び第二シール部材５，８を除いた金属製の構成部材２，４，６，７，９，１０を全て溶媒洗浄する。溶媒洗浄は、特に限定されないが、好ましくは３種類の溶媒を用い、初めに超純水、次に溶媒置換してエタノール、最後に溶媒置換してアセトンの順番で、各溶媒に金属製の構成部材２，４，６，７，９，１０を浸漬させた状態で、超音波洗浄、又は、揺動洗浄を例えば１０分から３０分程度行う。なお、溶媒の順番は変更してもよく、時間も適宜調整可能である。
【0094】
そして、溶媒洗浄後の複数の金属製の構成部材２，４，６，７，９，１０をクリーンベンチ内で風乾した後、アッシング専用装置内に入れて、紫外線及びオゾンのいずれか一方あるいは両方により、金属製の構成部材２，４，６，７，９，１０の表面のアッシングを例えば２時間から４時間程度行う。なお、時間は装置能力やコンタミ量により適宜調整可能である。
【0095】
上述したフィルター部１の洗浄において、アッシングで金属製の構成部材２，４，６，７，９，１０の表面に付着した大きな有機物を除去するには時間がかかるため、予備洗浄によりコンタミの減量を図ることを目的に溶媒洗浄が予め行われる。超純水による洗浄は、金属製の構成部材２，４，６，７，９，１０の表面に付着した付着したコンタミのうち剥離しやすいものを除去するのが目的である。アセトン等の脂溶性の有機溶媒による洗浄は、残ったコンタミの細胞膜やエンベロープなどを破壊して、剥離又は溶出により除去するのが目的である。アッシングによる洗浄は、超純水や脂溶性の有機溶媒による洗浄で最終的に残ったコンタミを紫外線及び／又はオゾンでアッシングすることにより、コンタミを完全に除去するのが目的である。
【0096】
本実施形態の捕集装置で粒子状物質の捕集に金属製フィルター６を採用している理由は、フィルター部洗浄工程の各工程に対応するためである。樹脂製メンブレンフィルターでは、脂溶性の有機溶媒による洗浄時と紫外線及び／又はオゾンによるアッシング時にフィルターを構成する樹脂が破壊されてしまうため、これらの工程を行うことができない。本実施形態の捕集装置は、フィルター部１のコンタミ除去を紫外線及び／又はオゾンを用いた有機物分解技術で行うため、遺伝子部を含めて細菌やウイルスを分解処理が可能となり、従来のフィルター法のコンタミ除去が困難という問題点を解決可能である。
【0097】
（２）装置洗浄工程
フィルター部１の洗浄が終了すると、次に、第二の洗浄工程として、捕集装置の洗浄を行う。捕集装置の洗浄を行うにあたっては、まず、アッシング後の金属製の構成部材２，４，６，７，９，１０と、別途に無菌や滅菌処理された樹脂製メンブレンフィルター３、さらに別途に純水及びエタノールで超音波洗浄を行い風乾した第一及び第二シール部材５，８とを用いてクリーンベンチ内でフィルター部１を組み立てる。そして、クリーンベンチ内で、別途に無菌や滅菌処理された筐体部１１の給気部１８にフィルター部１を取り付ける。
フィルター部１の洗浄が終了すると、次に、第二の洗浄工程として、捕集装置の洗浄を行う。捕集装置の洗浄を行うにあたっては、まず、アッシング後の金属製の構成部材２，４，６，７，９，１０と、別途に無菌や滅菌処理された樹脂製メンブレンフィルター３、さらに別途に純水及びエタノールで超音波洗浄を行い風乾した第一及び第二シール部材５，８とを用いてクリーンベンチ内でフィルター部１を組み立てる。そして、クリーンベンチ内で、別途に無菌や滅菌処理された筐体部１１の給気部１８にフィルター部１を取り付ける。
【0098】
そして、筐体部１１の電源接続端子１５に例えば充電済のモバイルバッテリーを接続する。その後、ブロア１２を駆動させて、捕集装置に対して例えば流量１．４５Ｌ／ｍｉｎで約１時間から２時間程度、クリーンベンチ内の清浄空気の吸排気を行うことで、清浄空気により捕集装置における空気が通過する空気流路の洗浄を行う。具体的には、清浄空気をフィルター部１の導入口２０からフィルター部１に導入し、フィルター部１、筐体部１１の給気部１８、筐体１７の第一室１７０、及び排気部１９の順に清浄空気を通過させて、これらの内部空間について清浄空気による洗浄を行う。なお、流量や時間は装置能力やコンタミ量により適宜調整可能である。
【0099】
そして、クリーンベンチ内での清浄空気による洗浄が終了した捕集装置に対して、フィルター部１の導入口２０においてオゾン発生器からオゾンを発生させ、例えば流量１．４５Ｌ／ｍｉｎで約１時間から２時間程度、オゾンを含む清浄空気の吸排気を行うことで、オゾンにより捕集装置における空気が通過する空気流路の洗浄を行う。具体的には、オゾンをフィルター部１の導入口２０からフィルター部１に導入し、フィルター部１、筐体部１１の給気部１８、筐体１７の第一室１７０、及び排気部１９の順にオゾンを通過させて、これらの内部空間についてオゾンによる洗浄を行う。なお、流量や時間は装置能力やコンタミ量により適宜調整可能である。
【0100】
上述した装置洗浄工程は、筐体部１１を含めた捕集装置全体をオゾンでアッシングすることにより、主に筐体部１１の空気が流れる流路に付着したコンタミを完全に除去することを目的に行われる。
【0101】
ここで、上述したフィルター部洗浄工程及び装置洗浄工程による洗浄効果を示す。例１－５の計５条件で各洗浄工程の有無により洗浄を行った際の洗浄後の金属製フィルターに残るコンタミ量（細菌由来の遺伝子量）の多寡を調べた。全洗浄工程後、クリーンベンチ内でフィルター部１を解体し、金属製フィルターを取り出し、ＤＮＡ抽出キット（例えばタカラバイオ社製のNucleospin Soil）に付属しているセラミックビーズ入りチューブ（約２ｍＬL）に入れ、以降、キットの手順に従って、コンタミとして残る細菌由来のＤＮＡ抽出を行った。なお、金属製フィルター６は、これらキットのチューブに入れられるように８ｍｍφの大きさのものを用いた。得られたＤＮＡ抽出液とプライマーセット（１６ＳｒのＶ３、Ｖ４領域用）とマスターミックス（例えば日本ジェネティクス社製のKAPA HiFi HS ReadyMix）を用いてＰＣＲ増幅（４０サイクル）を行い、アガロース電気泳動を用いて増幅後ＤＮＡ断片のバンド（５５０ｂｐ）確認を行った。得られたバンド画像を画像処理ソフト（Image-J）で処理し、バンド強度を数値化し、その結果を表１に示す。これらの結果から、洗浄工程が進むにつれて、コンタミが減少していくことが分かった。
【0102】
【表1】
【0103】
（３）粒子状物質を捕集する捕集工程
フィルター部１や捕集装置全体の洗浄が終了すると、次に、捕集装置を所望の捕集場所（例えば、屋外、居室、研究室、オフィス、学校、病院、銀行、ホテル、公官庁等）に設置し、筐体部１１の電源接続端子１５に例えば充電済のモバイルバッテリーを接続する。その後、ブロア１２を駆動させて、捕集装置に対して例えば流量１．４５Ｌ／ｍｉｎで所定時間（例えば１６時間程度）、捕集場所の空気（被処理空気）の吸引を行うことで、被処理空気中の粒子状物質を捕集する。具体的には、被処理空気をフィルター部１の導入口２０からフィルター部１に導入してフィルター部１内を通過させ、金属製フィルター６により被処理空気中に浮遊する粒子状物質を捕集する。時間は、捕集場所の空気中に浮遊する粒子状物質の濃度を予め測定し、濃度に応じて、金属製フィルター６が目詰まりしないように調整する。
フィルター部１や捕集装置全体の洗浄が終了すると、次に、捕集装置を所望の捕集場所（例えば、屋外、居室、研究室、オフィス、学校、病院、銀行、ホテル、公官庁等）に設置し、筐体部１１の電源接続端子１５に例えば充電済のモバイルバッテリーを接続する。その後、ブロア１２を駆動させて、捕集装置に対して例えば流量１．４５Ｌ／ｍｉｎで所定時間（例えば１６時間程度）、捕集場所の空気（被処理空気）の吸引を行うことで、被処理空気中の粒子状物質を捕集する。具体的には、被処理空気をフィルター部１の導入口２０からフィルター部１に導入してフィルター部１内を通過させ、金属製フィルター６により被処理空気中に浮遊する粒子状物質を捕集する。時間は、捕集場所の空気中に浮遊する粒子状物質の濃度を予め測定し、濃度に応じて、金属製フィルター６が目詰まりしないように調整する。
【0104】
被処理空気の吸引後、クリーンベンチ内でフィルター部１を解体し、粒子状物質を捕集した金属製フィルター６を取り出し、捕集された細菌やウイルスのDNA抽出を行う。これにより、被処理空気中に含まれている細菌やウイルスの分析が可能である。
【0105】
細菌やウイルスの分析方法は特に限定されるものではなく、公知の種々の分析方法を用いることができる。例えば、細菌の分析は、粒子状物質を捕集した金属製フィルター６をＤＮＡ抽出キットに付属しているセラミックビーズ入りチューブに入れ、以降、キットの手順に従って、捕集された粒子状物質中の細菌や粒子状物質に付着した細菌のDNA抽出を行う。得られたDNA抽出液と１ｓｔ－ＰＣＲ用プライマーセット（１６ＳｒのＶ３、Ｖ４領域用）とマスターミックスを用い、メタゲノム解析に用いるＤＮＡ領域のＰＣＲ増幅（３０サイクル）を行う。磁気ビーズ精製後、さらに、精製後溶液と２ｎｄ－ＰＣＲ用プライマーセット（ライブラリー用インデックス付加）とマスターミックスを用い、NGS（次世代シーケンサー）用ライブラリーをＰＣＲ増幅（８サイクル）で作製する。磁気ビーズ精製後、ＤＮＡ濃度を調整した後、プーリングサンプルを作製し、NGS装置（例えばイルミナ社製のMiseq）を用いて配列解析を行う。得られた配列データを用い、データベース（例えばGreengenes等）を参照することで、捕集された浮遊細菌菌叢の系統学的組成を決定する。表２は分析結果の一例である。表２中の「リード数」は、配列解析したフラグメントのうち、系統学的組成決定に使用した有効リード数（フラグメント数）を示す。「分類数」は、系統学的組成を７階層（界、門、網、目、科、属、種）で分類した時に本分析で出現した分類数を示す。「病原性種」は、前記分類数のうち、ＢＳＬ（バイオセーフティレベル）１－４に分類される病原性細菌種の出現数を示す。これらの結果から、捕集装置で捕集した粒子状物質に含まれていた浮遊細菌菌叢が明らかになる。
【0106】
【表2】
【0107】
また、ウイルス（例えば新型コロナウイルス）の分析は、粒子状物質を捕集した金属製フィルター６をＲＮＡ抽出キット（例えばタカラバイオ社製のNicleospin RNA Virus）に付属しているCollection Tubes (２ｍｌ)に入れ、以降、キットの手順に従って捕集された浮遊ウイルスのRNA抽出を行う。なお、金属製フィルター６は、新型コロナウイルスの自宅療養者の居室に、発病後4、6、8日後にそれぞれ捕集装置を設置して空気中の粒子状物質を捕集したものである。得られたＲＮＡ抽出液とコロナウイルス用プライマーセットと逆転写試薬キット（例えばタカラバイオ社製のPrimeScript Reverse Transcriptate）を用い、遺伝子特異的プライマーによる逆転写反応を行う。さらに、得られたＤＮＡ溶液とコロナウイルス用プライマーセットとマスターミッスクを用い、ＰＣＲ増幅（４０サイクル）を行い、磁気ビーズ精製後、アクリルアミド電気泳動によりコロナウイルス由来のバンド（１２１ｂｐ）確認を行う。得られたバンド画像を画像処理ソフトで処理し、バンド強度を数値化する。表３は分析結果の一例である。これらの結果から、捕集装置で捕集した粒子状物質に含まれていた浮遊コロナウイルス量が明らかになる。
【0108】
【表3】
【0109】
捕集装置及び捕集方法の作用効果
上述した本実施形態の捕集装置及び捕集方法によれば、空気中に浮遊した粒子状物質を金属製フィルター６で捕集し、これにより採取した細菌やウイルスを遺伝子解析技術などにより分析する。そのため、分析対象を全細菌・ウイルスとすることができ、従来の衝突法の分析対象が易培養性細菌に限定されるという問題点を解決することができる。
上述した本実施形態の捕集装置及び捕集方法によれば、空気中に浮遊した粒子状物質を金属製フィルター６で捕集し、これにより採取した細菌やウイルスを遺伝子解析技術などにより分析する。そのため、分析対象を全細菌・ウイルスとすることができ、従来の衝突法の分析対象が易培養性細菌に限定されるという問題点を解決することができる。
【0110】
加えて、本実施形態の捕集装置及び捕集方法によれば、フィルター部１が主に金属製である。また、筐体部１１の空気が通過する空気流路（給気部１８、第一室１７０及び排気部１９）も主に金属製である。そのため、捕集装置において空気が通過する空気流路のコンタミ除去を紫外線やオゾンを用いた有機物分解技術により行うことができ、これにより、遺伝子部を含めて細菌やウイルスの分解処理が可能であるため、従来のフィルター法のコンタミ除去が困難という問題点を解決することができる。なお、フィルター部１の非金属製の構成部材である樹脂製メンブレンフィルター３や、第一及び第二シール部材５，８は装置の稼働毎に新品に交換可能なものである。また、筐体部１１の第一室１７０内にあるブロワ１２は使い捨て可能な小型かつ低出力のブロアを使用しており、オゾン洗浄による性能劣化が認められれば、新品に交換可能なものである。
【0111】
加えて、本実施形態の捕集装置及び捕集方法によれば、金属製フィルター６の厚みが２μｍ以下であり、フィルター部１で生じる圧力損失が極めて小さい。そのため、ブロア１２の小型化・低出力化（例えば消費電力が３Ｗ以下の小型かつ低出力のブロアの使用）が可能となる。そのため、捕集装置の小型化かつ低消費電力化を実現でき、従来のフィルター法による粒子状物質の捕集装置が大型かつ高消費電力化であるという問題を解決することができる。また、上述したフィルター部１の洗浄工程において、紫外線やオゾンが金属製フィルター６の内部まで到達しやすいため、アッシングによるコンタミの除去を効果的に行うことができる。
【0112】
加えて、本実施形態の捕集装置及び捕集方法によれば、ブロア１２の小型化・低出力化に伴い静音で稼働するブロア１２の使用が可能である。そのため、捕集装置が小型であることも相まって、捕集装置を使用するユーザ（顧客）の事業を妨げずに粒子状物質を捕集することができる。
【0113】
加えて、本実施形態の捕集装置及び捕集方法によれば、金属製フィルター６により粒子状物質を捕集するため、捕集した粒子状物質は、フィルター上にほぼ水平面上に並ぶ。そのため、粒子状物質の回収が容易となる。
【0114】
捕集装置及び捕集方法の変形例
以上、本発明の一実施形態について説明したが、上述した実施形態は、本発明の様々な実施形態の一つに過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。本発明の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。以下、本発明の他の実施形態について説明する。以下に説明する他の実施形態についても、本発明の目的を達成することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、上述した実施形態は、本発明の様々な実施形態の一つに過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。本発明の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。以下、本発明の他の実施形態について説明する。以下に説明する他の実施形態についても、本発明の目的を達成することができる。
【0115】
例えば、上記実施形態においてフィルター部１が一つの金属製フィルター６を内蔵しているのに変えて、他の実施形態の捕集装置では、フィルター部１が孔サイズの異なる複数の金属製フィルター６を内蔵しており、空気が流れる方向に向かって孔サイズが小さくなるように、複数の金属製フィルター６が配置されていてもよい。この実施形態では、粒子状物質の分画捕集が可能である。
【0116】
例えば、上記実施形態においてフィルター部１が樹脂製メンブレンフィルター３を内蔵しているのに変えて、他の実施形態の捕集装置では、樹脂製メンブレンフィルター３を金属製フィルターに変更されていてもよい。この実施形態では、樹脂製メンブレンフィルター３から変更される金属製フィルターは、もともとの金属製フィルター６と同じサイズであり、孔サイズを大きくしたものである。この実施形態では、上記実施形態のように流路縮小部材４１で空気流路を縮小する必要がなく、フィルター部１の構造を簡略化できる。また、樹脂製メンブレンフィルター３はフィルター部洗浄工程が不可であるため、コンタミの除去を完全にはできなかったが、金属製にすることで洗浄工程が可能となり、コンタミの除去を完全におこなうことができる。
【0117】
例えば、上記実施形態において筐体１７が一つの箱体で構成されていて、第一室１７０及び第二室１７１が一体化されているのに変えて、他の実施形態の捕集装置では、筐体１７を二つの箱体で構成し、ブロア１２を内蔵する第一室１７０と駆動回路１３を内蔵する第二室１７１とを別々に分けてもよい。この実施形態では、第二室１７１にモバイルバッテリーを一体化することで、第一室を空気吸引モジュールとし、第二室１７１を第一室１７０において空気を吸引させるための駆動電源モジュールとすることができる。あるいは、さらに他の実施形態の捕集装置として、第一室１７０を第二室１７１に内包し、装置洗浄工程に第一室１７０を第二室１７１から取り出せるようにしてもよい。
【0118】
例えば、上記実施形態において筐体１７の第一室１７０内にあるブロワ１２が装置洗浄工程におけるオゾンによる洗浄での劣化が懸念されるため、他の実施形態として、第一室１７０の排気部１９にガス流量計（例えば浮き子式等）を設置し、捕集装置で粒子状物質の捕集を始める前に筐体１７の排気部１９に設置した流量計により流量確認を行い、性能劣化が認められた場合にブロア１２を交換するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0119】
１ フィルター部
２ 連結部材
２０ 導入口
３ 樹脂製メンブレンフィルター
４ 第一保持部材
４１ 流路縮小部材
６ 金属製フィルター
７ 第二保持部材
７０ 上側挟持部材
７１ 下側挟持部材
１０ 接続部材
１００ 導出口
１１ 筐体部
１２ ブロア
１３ 駆動回路
１４ 接続端子
１７ 筐体
１７０ 第一室
１７１ 第二室
２ 連結部材
２０ 導入口
３ 樹脂製メンブレンフィルター
４ 第一保持部材
４１ 流路縮小部材
６ 金属製フィルター
７ 第二保持部材
７０ 上側挟持部材
７１ 下側挟持部材
１０ 接続部材
１００ 導出口
１１ 筐体部
１２ ブロア
１３ 駆動回路
１４ 接続端子
１７ 筐体
１７０ 第一室
１７１ 第二室
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】