JP7369869B2

JP7369869B2 - 微粒子回収システム及び微粒子回収方法

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Publication number: JP7369869B2
Application number: JP2022529245A
Authority: JP
Inventors: 安章高田; 峻熊野; 司師子鹿; 信二吉岡
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2020-06-04
Filing date: 2020-06-04
Publication date: 2023-10-26
Anticipated expiration: 2040-06-04
Also published as: WO2021245870A1; JPWO2021245870A1

Description

本発明は、微粒子回収システム及び微粒子回収方法の技術に関する。

世界的にテロの脅威が増している。特に爆発物は、日用品を原料とした強力な爆薬の製造方法がインターネットを介して拡散したことから、近年のテロにおいて使用されるケースが増えている。爆発物テロを防止する有効な手段の一つは、爆発物検査装置により隠蔽されている爆発物を発見することである。爆発物の検査方法は２つあり、爆発物の塊を見つけるバルク検査と、微量の爆薬の痕跡を見つけるトレース検査が知られている。バルク検査とトレース検査とでは得られる情報が異なり、相補的に運用できる。そのため、その両方の検査方法を併用することによりセキュリティを向上できることが知られている。

特許文献１には、「上記従来技術の問題を解決するためには、ニトロ化合物に代表される危険物を負のコロナ放電を用いて効率的にイオン化し、生成した負イオンを質量分析計を用いて高感度に検出する」試料ガス採取装置及び危険物探知装置が開示されている（要約参照）。

特許文献２には、「付着物検査装置(1)は、試料物質が付着した検査対象物(25)に圧縮ガスを吹き付けて、剥離した前記試料物質を補集フィルタ(52)により捕集する捕集部(5)と、この捕集フィルタ(52)に捕集された前記試料物質を分析する検査部(2)と、を備えるとともに、さらに手荷物を検査部(2)に配送する手荷物配送部(3)と、補集フィルタ(52)を捕集部(5)から検査部(2)へ搬送する搬送部(4)とから構成されることを特徴とする」付着物検査装置及び付着物検査方法が開示されている（要約参照）。

特許文献３には、「除電ブース（２０）は、第一区域（１１）と第二区域（１２）との境界に設けられる。除電ブースは、第一区域とブース内空間とを仕切る第一パーティション（２６）、第二区域とブース内空間とを仕切る第二パーティション（２７）、および第一パーティションと第二パーティションとの間のブース内空間に設けられた加湿ノズル（２１）を備える。加湿ノズルは、水または水蒸気を噴霧して、ブース内空間の湿度を高める」除電ブース、除電システムおよび除電方法が開示されている（要約参照）。

特許文献４には、「加硫性ゴム組成物を用いて医薬品及び医療品用ゴム栓を製造するに際し、成形工程、洗浄・乾燥工程を経て製造された上記ゴム栓を除電処理することを特徴とする医薬品及び医療品用ゴム栓の製造方法及び成形工程、洗浄・乾燥工程を経て製造された上記ゴム栓を除電処理してから画像処理による最終外観検査をおこなう」医薬品及び医療品用ゴム栓の製造方法、該ゴム栓の検査方法及び検査装置が開示されている（要約参照）。

特開２００６－５８３１８号公報国際公開２００６／０９７９９０号特開２０１９－１５４４７号公報特開２０００－３０２１４４号公報

荷物に付着している爆薬微粒子等の微粒子を気流により剥離及び回収し、その微粒子を分析することで爆薬の痕跡の有無を明らかにするトレース検査装置がある。このようなトレース検査装置では、気流の噴射圧力や流量が等しい場合、微粒子の剥離効率が表面の素材の影響を受けることが分かった。

このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、被検査物に付着している微粒子の回収効率を向上させることを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、噴射ノズルにより被検査物に向けて圧縮空気を噴射することで発生する第１の気流により前記被検査物に付着する微粒子を剥離する剥離部と、前記剥離部により前記被検査物から剥離された前記微粒子を回収する回収部と、前記被検査物の表面の静電気を除電する除電部と、を備え、前記除電部の後段に前記剥離部及び前記回収部を有することを特徴とする。
その他の解決手段は実施形態中において、適宜記載する。

本発明によれば、被検査物に付着している微粒子の回収効率を向上させることができる。

第１実施形態に係る微粒子検査装置の外観図である。微粒子検査装置の構成を上から見た内部透視模式図である。トレース検査部の構成を示す図である。制御装置の構成を示す機能ブロック図である。除電部の位置を具体的に示す図である。剥離回収部の具体的な構成を示す図である。第１実施形態における微粒子検査装置が行う処理の手順を示すフローチャートである。トレース検査部の構成を示す図である。静電気センサ部の位置を具体的に示す図である。制御装置の構成を示す機能ブロック図である。第２実施形態における微粒子検査装置が行う処理の手順を示すフローチャートである。第３実施形態に係る剥離部の構成を示す図である。第４実施形態におけるトレース検査部の構成を示す図である。微粒子検査装置が行う処理の手順を示すフローチャートである。爆薬微粒子を気流により剥離・回収し、検出するトレース検査装置において、一定量の爆薬微粒子を様々な種類の被検査物の表面に付着させて検出された信号強度を比較したグラフ（除電前）である。爆薬微粒子を気流により剥離・回収し、検出するトレース検査装置において、一定量の爆薬微粒子を様々な種類の被検査物の表面に付着させて検出された信号強度を比較したグラフ（除電後）である。

次に、本発明を実施するための形態（「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

実施形態を説明する前に、被検査物に付着している微粒子の回収効率に関しての考察を説明する。金属表面よりも、荷物の素材として用いられやすい絶縁材の方が、微粒子が剥離しにくい傾向があった。発明者らによる実験では素材よる表面の粗さの違いでは説明ができなかったため、絶縁材から微粒子が剥離しにくい原因は静電気によるものと発明者らは推定した。

図１５Ａ及び図１５Ｂは、爆薬微粒子を気流により剥離・回収し、検出するトレース検査装置において、一定量の爆薬微粒子を様々な種類の被検査物の表面に付着させて検出された信号強度を比較したグラフである。
図１５Ａ及び図１５Ｂでは、ステンレスに微粒子を付着させて試験した場合の信号強度を「１」として正規化した上で示している。図１５Ａは被検査物を除電しない状態で被検査物の表面に付着した爆薬微粒子を剥離・回収した際における信号強度を示している。また、図１５Ｂは被検査物を除電した状態で被検査物の表面に付着した爆薬微粒子を剥離・回収した際における信号強度を示している。

図１５Ａに示すように、除電を行わない場合、絶縁材の被検査物（石英ガラス、合成皮革、ゴム、コルク）から検出される信号強度はステンレスに比べて半分程度であった。そこで、絶縁材の被検査物について、その表面を除電してからトレース検査装置で試験すると、図１５Ｂに示すように、絶縁材からでもステンレスと同程度の信号強度が得られることが分かった。このように、被検査物の表面の除電を行うと、絶縁材でも金属と同程度の剥離効率が得られることが分かった。
以下、この考察・知見に基づく実施形態を説明する。

[第1実施形態]
まず、図１～図７を参照して、本発明の第１実施形態を示す。第１実施形態では、被検査物の表面を除電した後、微粒子を被検査物から剥離・回収する例を示す。

（微粒子検査装置Ｄ）
図１は、第１実施形態に係る微粒子検査装置Ｄの外観図である。
被検査物である荷物５（図３参照）が、ベルトコンベアに代表される搬送部３の上に載置されると、搬送部３によって荷物５が微粒子検査装置Ｄの内部へと搬送される。筐体４において、荷物５が微粒子検査装置Ｄに入る入口Ｅ１の部分にはすだれやシャッタ、スライド式ドア等の遮蔽部４１が設けられるのが好ましい。これは、微粒子検査装置Ｄの内部に、Ｘ線源、放射線源、紫外線源等が設けられる場合があるので、微粒子検査装置Ｄの外にいる人への被爆や、誤って人やペットが微粒子検査装置Ｄの内部に入り込むことを防ぐためである。

図２は、微粒子検査装置Ｄの構成を上から見た内部透視模式図である。
微粒子検査装置Ｄの内部にはトレース検査部１が設けられている。トレース検査部１は、荷物５の表面に付着した微粒子を回収し、その成分を分析する。トレース検査部１については後記する。また、図２に示すように、搬送部３に載せられた荷物５が搬送される方向（太矢印）に沿って、トレース検査部１と直列にバルク検査を行うバルク検査部２が設けられてもよい。バルク検査とはＸ線検査装置のように形状や、密度等を基に爆発物の有無に関する検査を行うことである。このようにすることで一度の検査で荷物５に付着したトレース検査部１による微粒子の分析と、Ｘ線検査等のバルク検査による荷物５の内部の確認とを同時に行うことができる。なお、微粒子分析とバルク検査の順番は、どちらが先に実施されてもよい。また、バルク検査部２は省略されてもよい。

バルク検査部２を通過した荷物５は、搬送部３によって微粒子検査装置Ｄの出口Ｅ２から排出される。

（トレース検査部１）
図３は、トレース検査部１の構成を示す図である（上から見た内部透視模式図）。
荷物５が搬送部３に載置されると、搬送部３によって荷物５が微粒子検査装置Ｄ内に搬送される。微粒子検査装置Ｄ内に搬送された荷物５は、除電部１１の近くに搬送される。除電部１１は、荷物５の表面から静電気を除去する除電を行う。除電部１１により表面が除電された荷物５は、荷物５の表面に付着した微粒子をサンプリングするため剥離回収部１００に搬送される。具体的には、剥離部１２０と、回収部１３０との間に荷物５が搬送される。

剥離回収部１００は、圧縮空気供給部１１０、剥離部１２０、回収部１３０、濃縮部１４０及び分析部１５０によって構成されている。剥離部１２０は、配管Ｐ１を介して、コンプレッサ等の圧縮空気供給部１１０に接続されている。圧縮空気供給部１１０が、剥離部１２０に圧縮空気を送り、剥離部１２０から圧縮空気が噴射することにより荷物５の表面に付着している微粒子が剥離される。剥離された微粒子は、回収部１３０から回収され、配管Ｐ２を介して濃縮部１４０に送られる。濃縮部１４０で濃縮された微粒子は配管Ｐ３を介して分析部１５０に送られる。そして、分析部１５０は、送られた微粒子を分析し、その成分を検出する。

制御装置７は、剥離部１２０の噴射ノズル１２１（図６参照）を制御することで、圧縮空気の噴射制御を行う。

（制御装置７）
図４は、制御装置７の構成を示す機能ブロック図である。
制御装置７は、メモリ７０１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７０２、ＨＤ（Hard Disk）等の記憶装置７０３を有する。さらに、制御装置７は静電気センサ部１２等から信号を受信し、噴射ノズル１２１等に信号を送信する通信装置を有する。
記憶装置７０３に格納されているプログラムがメモリ７０１に展開され、ＣＰＵ７０２によって実行される。これにより、処理部７１０、及び、処理部７１０を構成するノズル制御部７１１が具現化する。
ノズル制御部７１１は噴射ノズル１２１による圧縮空気の噴射のＯＮ・ＯＦＦを制御する。

（除電部１１の位置）
図５は、除電部１１の位置を具体的に示す図である。
図５は、図３のＡ－Ａ断面図を示している。
スーツケースのような大きな荷物５を運ぶ場合、下にキャスタ５２が設けられるとともに、運びやすいよう、上部に取っ手５１が設けれている場合が多い。取っ手５１の付近は運搬や荷物５の出し入れ等の際に手で触る機会が多く、手を介して爆薬微粒子が転写される可能性が高い。このため、トレース検査部１において微粒子を回収する場所は取っ手５１付近が好ましい。

このように荷物５の取っ手５１の付近に付着する微粒子を検出することが好適であるため、荷物５の表面に付着している静電気を除去するための除電部１１も、取っ手５１の近くの天井付近に設置されることが好ましい。このようにして、除電部１１は微粒子を回収する箇所付近の表面の静電気を除去する。
なお、除電部１１は、取っ手５１（すなわち、除電対象箇所）の付近となるよう設置されなくてもよい。

除電部１１によって、荷物５（本体）や荷物５の取っ手５１の表面の静電気が除去（除電）される。ここで、除電の方法には大きく分けて電離気体を利用する手法と、湿度を使用する手法の２つがある。電離気体を利用する場合、除電部１１は、放電、紫外線、Ｘ線、放射線等の手段により大気を電離する。電離された大気の気体（電離気体）はプラスとマイナスの電荷を持っているため、取っ手５１（除電対象箇所）付近の静電気は電離気体に含まれる逆極性の電荷により中和され除電される。

また、湿度を利用する場合、除電部１１は、水蒸気又は霧吹きによる水滴を荷物５（被検査物）付着させる。このようにして、トレース検査部１の内部の相対湿度が８０％程度又はそれ以上に保たれる。この場合、このようにすることで、荷物５（被検査物）の全体表面に水による導通が生じ、静電気を搬送部３に逃がすことができる。その際、搬送部３の素材は導電性を有していることが望ましく、これにより静電気を逃がしやすくなる。なお、湿度による除電を行う場合、除電後の剥離部１２０による微粒子の剥離を容易にするため、図示しない乾燥部が設けられるとよい。

（剥離回収部１００の具体的な構成）
図６は、剥離回収部１００の具体的な構成を示す図である。
前記したように搬送部３により荷物５が剥離部１２０と回収部１３０との間に搬送されてくると、剥離部１２０を構成する噴射ノズル１２１は、配管Ｐ１を介して圧縮空気供給部１１０（図３参照）から供給される圧縮空気を噴射する。噴射された圧縮空気により、荷物５又は取っ手５１に付着していた微粒子Ｐが剥離される。剥離された微粒子Ｐは圧縮空気の気流Ｆ１により回収部１３０の方向に剥離される。剥離部１２０と回収部１３０の間の気流Ｆ１が乱れないようドーム状の覆い（ドーム１６１と称する）が設けられるのが好適である。この場合、噴射ノズル１２１はノズル支持部１６２によりドーム１６１に固定されるのが好ましい。なお、ドーム１６１は、筐体４の内側に筐体４とは別に設置されているものである。

剥離された微粒子Ｐは、回収部１３０を構成する吸気口１３１に吸い込まれ、配管Ｐ２を介して濃縮部１４０に導入される。濃縮部１４０はサイクロン濃縮部１４１によって構成されている。サイクロン濃縮部１４１により微粒子Ｐと、気体とが分離され、分離された微粒子Ｐは分析部１５０へ導入される。回収部１３０による微粒子Ｐの吸気は、サイクロン濃縮部１４１に設けられている排気ファン１４２の排気量や、質量分析計１５４による吸気量によって制御される。

分析部１５０は、フィルタ１５１、加熱器１５２、ヒータ１５３、質量分析計１５によって構成されている。
サイクロン濃縮部１４１によって分離され微粒子Ｐはフィルタ１５１に集積される。また、サイクロン濃縮部１４１によって微粒子Ｐと分離された気体は、サイクロン濃縮部１４１に設けられている排気ファン１４２により排気される（図６の太矢印）。フィルタ１５１は加熱器１５２により１８０℃～２００℃程度に加熱されている。フィルタ１５１に集められた微粒子Ｐは加熱器１５２による熱により気化する。質量分析計１５４は吸気を行っている。質量分析計１５４による吸気によって、気化した微粒子Ｐに由来する化学物質はヒータ１５３により１８０℃程度に加熱されている配管Ｐ３を介して質量分析計１５４に導入される。質量分析計１５４は、導入された微粒子Ｐに由来する化学物質の分析を行う。質量分析計１５４による分析の結果、爆薬成分が検出された場合、図示しない警告部がアラームを発報する等の処理が行われる。

なお、図６に示す構成は、そのすべてが図１に示す筐体４の内部に収納されているものとするが、例えば、分析部１５０が筐体４の外部に備えられていてもよい。

（フローチャート）
図７は、第１実施形態における微粒子検査装置Ｄが行う処理の手順を示すフローチャートである。
除電部１１は、搬送部３によって搬送された荷物５の表面を除電する（Ｓ１０１）。前記したように、除電部１１は電離気体Ｇ又は湿度により荷物５の表面（取っ手５１を含む）の除電を行う。この際、荷物５は、除電部１１において数秒間停止していることや搬送速度が低下していることが望ましい（例えば制御装置７が搬送部３を制御）。
続いて、制御装置７のノズル制御部７１１が剥離部１２０（噴射ノズル１２１）から圧縮空気が噴射される（Ｓ１０２）ことによる微粒子の剥離が行われるとともに、回収部１３０（吸気口１３１）から微粒子が回収される（Ｓ１０３）。
回収された微粒子は、濃縮部１４０（サイクロン濃縮部１４１）によって濃縮された後、フィルタ１５１において気化される（Ｓ１０４）。
気化された微粒子は質量分析計１５４において分析される（Ｓ１０５）。

第１実施形態によれば、被検査物（荷物５）の表面を除電する除電部１１を有することで、被検査物（荷物５）に付着している微粒子の回収効率を向上させることができる。
また、本実施形態の微粒子検査装置Ｄは、分析部１５０を有することで、微粒子の回収効率の向上に伴う分析精度の向上を実現することができる。
さらに、バルク検査部２を有することで、トレース検査とバルク検査とを微粒子検査装置Ｄで実行することができるため、検査効率を向上させることができる。

[第２実施形態]
次に、図８～図１１を参照して、本発明の第２実施形態について示す。第２実施形態では、第１実施形態の除電部１１に加えて、静電気センサ部１２を有している。
第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、適宜説明を省略する。また、第２実施形態に係る微粒子検査装置Ｄａの外観図は図１と同様であるため、ここでの図示及び説明を省略する。

（トレース検査部１ａ）
図８は、トレース検査部１ａの構成を示す図である。
図８に示すように、トレース検査部１ａでは、除電部１１の前段、すなわち、トレース検査部１ａの入り口付近に、荷物５の帯電の状況を測定する静電気センサ部１２が設けられている。荷物５が静電気センサ部１２の近傍を通過する際に、静電気センサ部１２によって荷物５の表面の電圧が測定される。これによって、静電気センサ部１２は、荷物５の表面の帯電量を測定する。静電気センサ部１２による測定結果は、制御装置７ａへ送信される。後記するように、制御装置７ａは静電気センサ部１２による測定結果を基に圧縮空気供給部１１０、剥離部１２０、回収部１３０、分析部１５０を制御する。また、制御装置７ａは、除電部１１のＯＮ・ＯＦＦを制御する。制御装置７ａが行う処理については後記する。

静電気センサ部１２によって荷物５の表面の電圧が測定された荷物５は、除電部１１の近くに搬送される。そして、除電部１１によって、荷物５の表面の静電気を除去する除電が行われる。除電部１１により表面が除電された荷物５は、荷物５の表面に付着した微粒子をサンプリングするため剥離回収部１００に搬送される。除電部１１の処理は第１実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。また、剥離回収部１００の構成は、第１実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。

（静電気センサ部１２の位置）
図９は、微粒子検査装置Ｄａにおける静電気センサ部１２の位置を具体的に示す図である。
図９は、図８のＢ－Ｂ断面図を示している。
前記したように、スーツケースのような大きな荷物５を運ぶ場合、取っ手５１付近は運搬や荷物５の出し入れ等の時に手で触る機会が多く、手を介して爆薬微粒子が転写される可能性が高い。このため、トレース検査部１ａにおいて微粒子を回収する場所は取っ手５１付近が好ましい。静電気センサ部１２は、図９に示すように、取っ手５１の近くの天井付近に設置し、微粒子を回収する付近の表面の静電気の量（帯電量）を測定することが好ましい。なお、静電気センサ部１２は、取っ手５１付近となるよう設置されなくてもよい。
なお、除電部１１の設置位置は第１実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。

前記したように、荷物５や取っ手５１が静電気で帯電していると、付着している微粒子が剥離しにくくなる。帯電した表面から微粒子を剥離させるには、噴射ノズル１２１から噴射する圧縮空気の噴射圧力を高めるか、噴射ノズル１２１を荷物５や取っ手５１に近づけて、より強い気流を当てるとよい。しかしながら、噴射ノズル１２１から強い噴射圧力で圧縮空気（強い風圧）を噴射すると、回収部１３０で吸引される気体の流量よりも、瞬間的に噴射される流量の方が多くなるから、吹き飛ばされた微粒子のうち回収部１３０で回収される割合は限られる。つまり、帯電量が小さいときに、大きな風圧で微粒子を剥離しても、かえって回収率が低下する。同様に、帯電率が大きいときに小さい風圧で微粒子を剥離しても、回収率が低下する。

従って、闇雲に圧縮空気の圧力を上げたり、噴射ノズル１２１と荷物５や取っ手５１との距離を短くしたりしても、微粒子を高感度に検出することは難しい。そこで、静電気センサ部１２により荷物５や取っ手５１の表面の静電気の量を測定する。また、あらかじめ静電気の量と、最適な圧縮空気の噴射圧力や、噴射ノズル１２１と荷物５や取っ手５１との間の距離、適切な回収部１３０による吸気量等を測定しておく。このように、静電気センサ部１２により表面の静電気の量を測定し、その静電気の量に応じて圧縮空気の噴射圧力や、噴射ノズル１２１と荷物５との距離、回収部１３０による吸気量等を最適に制御することにより、荷物５の表面が帯電していた場合でも微粒子の回収効率を向上させることができる。

（制御装置７ａ）
図１０は、制御装置７ａの構成を示す機能ブロック図である。図１０において、図４と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
記憶装置７０３に格納されているプログラムがメモリ７０１に展開され、ＣＰＵ７０２によって実行される。これにより、処理部７１０ａ、及び、処理部７１０ａを構成するノズル制御部７１１、判定部７１２、除電制御部７１３、剥離回収制御部７１４が具現化する。

ノズル制御部７１１は図４と同様であるので、ここでの説明を省略する。
判定部７１２は、種々の判定を行う。
除電制御部７１３は、除電部のＯＮ・ＯＦＦを制御する。
剥離回収制御部７１４は、剥離対象箇所（本実施形態では、取っ手５１）に吹き付けられる圧縮空気の風圧を制御する。剥離回収制御部７１４は、圧縮空気の噴射圧力を上げたり、噴射ノズル１２１と荷物５や取っ手５１との距離を短くしたりすることで剥離対象箇所（本実施形態では、取っ手５１）における圧縮空気の風圧が大きくなるよう制御する。風圧を小さく制御する場合では、この逆の制御が行われる。また、剥離回収制御部７１４は、サイクロン濃縮部１４１に設けられている排気ファン１４２（図６参照）の排気量や、質量分析計１５４（図６参照）による吸気量を制御することで、回収部１３０による吸気量を制御する。一般的に、剥離回収制御部７１４は、剥離対象箇所での風圧が大きくなればなるほど（大きくなれば）、回収部１３０の吸気量が大きくなるよう制御する。逆に、剥離回収制御部７１４は、剥離対象箇所での風圧が小さくなればなるほど（小さくなれば）、回収部１３０の吸気量が小さくなるよう制御する。

（フローチャート）
図１１は、第２実施形態における微粒子検査装置Ｄが行う処理の手順を示すフローチャートである。図１０を適宜参照する。
まず、静電気センサ部１２によって、荷物５の表面の帯電量Ｑが測定される（Ｓ２０１）。
次に、制御装置７ａの判定部７１２は、ステップＳ２０１によって測定された帯電量Ｑが所定の値Ｑ１より大きいか否かを判定する（Ｑ＞Ｑ１；Ｓ２０２）。所定の値Ｑ１は、これより帯電量Ｑが大きいと、微粒子の剥離が困難となる値である。
帯電量Ｑが所定の値Ｑ１より大きい場合（Ｓ２０２→Ｙｅｓ）、制御装置７ａの除電制御部７１３が除電部１１をＯＮにする（Ｓ２１１）。つまり、帯電量の値に基づいて除電部１１による除電を実行する。
そして、除電部１１は、搬送部３によって搬送された荷物５の表面を除電する（Ｓ２１２）。前記したように、除電部１１は電離気体Ｇ又は湿度により荷物５の表面の除電を行う。この際、荷物５は、除電部１１において数秒間停止していることが望ましい。その後、処理部７１０ａはステップＳ２３１へ処理を進める。

帯電量Ｑが所定の値Ｑ１以下である場合（Ｓ２０２→Ｙｅｓ）、制御装置７ａの剥離回収制御部７１４は、測定された帯電量Ｑに応じて剥離対象箇所（本実施形態では取っ手５１）における圧縮空気の風圧が最適となるよう圧縮空気供給部１１０や、剥離部１２０、回収部１３０を制御する（剥離回収制御：Ｓ２２１）。ステップＳ２２１において、剥離回収制御部７１４は帯電量Ｑが大きければ大きいほど、剥離対象箇所における圧縮空気の風圧が強くなるよう制御する。また、剥離回収制御部７１４は帯電量Ｑが小さければ小さいほど、剥離対象箇所における圧縮空気の風圧が弱くなるよう制御する。加えて、剥離回収制御部７１４は帯電量Ｑが大きければ大きいほど、回収部１３０による吸気量が大きくなるよう制御する。また、剥離回収制御部７１４は帯電量Ｑが小さければ小さいほど、剥離対象箇所における回収部１３０による吸気量が小さくなるよう制御する。

具体的には、あらかじめ測定しておいた静電気の量と、風圧及び吸気量とに基づいて、剥離対象箇所における最適な風圧や、回収部１３０による最適な吸気量等を制御する。剥離対象箇所における風圧は、圧縮空気の噴射圧力や、噴射ノズル１２１と荷物５や取っ手５１との間の距離等を基に制御される。また、回収部１３０による吸気量の制御は、前記したように、サイクロン濃縮部１４１に設けられている排気ファン１４２（図６参照）の排気量や、質量分析計１５４（図６参照）による吸気量を制御することで行われる。

ステップＳ２２１の処理が完了すると、ノズル制御部７１１の制御によって剥離部１２０（噴射ノズル１２１）から圧縮空気が噴射される（Ｓ２３１）。また、噴射された圧縮空気による微粒子の剥離とともに、回収部１３０（吸気口１３１）から微粒子が回収される（Ｓ２３２）。
回収された微粒子は、濃縮部１４０（サイクロン濃縮部１４１）によって濃縮された後、フィルタ１４１において気化される（Ｓ２３３）。
気化された微粒子は質量分析計１５４において分析される（Ｓ２３４）。

第２実施形態では、除電部１１に加え、静電気センサ部１２を有し、静電気センサ部１２によって被検査物（荷物５）の表面の帯電量Ｑが所定の値Ｑ１より大きい場合、除電部１１による除電が実行される。これにより、帯電量Ｑが所定の値Ｑ１より小さい、すなわち、除電しなくても微粒子の剥離が可能であれば、除電の処理を行わない。これによりスループットの向上が可能となる。

また、第２実施形態では、静電気センサ部１２によって測定された帯電量Ｑが大きければ大きいほど、剥離対象箇所（本実施形態では取っ手５１）における圧縮空気の風圧が大きくなるよう調整される。また、帯電量Ｑが小さければ小さいほど、剥離対象箇所（本実施形態では取っ手５１）における圧縮空気の風圧が小さくなるよう調整される。加えて、帯電量Ｑが大きければ大きいほど、回収部１３０による吸気量が大きくなるよう制御される。また、帯電量Ｑが小さければ小さいほど、剥離対象箇所における回収部１３０による吸気量が小さくなるよう制御される。これにより、帯電量Ｑに応じた適切な風圧が実現し、微粒子の回収効率を向上させることができる。

［第３実施形態］
図１２を参照して、本発明の第３実施形態を示す。第３実施形態は第１実施形態及び第２実施形態における剥離部１２０と、除電部１１とが一体となっているものである。
（剥離部１２０ｂの構成）
図１２は、第３実施形態に係る剥離部１２０ｂの構成を示す図である。図１２において、図６と同様の構成については同一の符号を付して、説明を省略する。
図１２に示すように、剥離部１２０ｂでは、噴射ノズル１２１と荷物５との間に、あるいは、噴射ノズル１２１の近傍に、電離気体Ｇを生成するための放電電極１２２が設けられている。放電電極１２２は、除電部１１の機能を有するものである。放電電極１２２は放電電極支持部１２３により噴射ノズル１２１と位置関係が変わらないように固定されている。放電電極１２２には配線Ｗ１を介して電源１２５から高電圧が印加されている。放電電極１２２は、第１実施形態及び第２実施形態における除電部１１である。このように、図１２に示す例では、剥離部１２０ｂは、除電部１１を含む構成となっている。

圧縮空気を供給する配管Ｐ１には途中にバルブ１２４が設けられており、このバルブ１２４は配線Ｗ２を介して制御装置７ｂに接続されている。荷物５の取っ手５１付近が噴射ノズル１２１の近傍に搬送されてきた際、制御装置７ｂの剥離回収制御部７１４（図１０参照）から送信される信号によりバルブ１２４の一部が開放される。このとき、噴射ノズル１２１からは弱い気流Ｆ２が噴出されるよう、バルブ１２４の開度が調整される。ここで、弱い気流Ｆ２と、図６に示す気流Ｆ１との関係は、Ｆ２＜Ｆ１である。

放電電極１２２の近傍に生成された電離気体Ｇは、噴射ノズル１２１から送られてくる弱い気流Ｆ２により取っ手５１付近に吹き付けられる。このように弱い気流Ｆ２により取っ手５１の付近に電離気体Ｇが吹き付けられることにより、電離気体Ｇが取っ手５１の付近に留まり、取っ手５１の付近の表面の除電が行われる。つまり、弱い気流Ｆ２は気流が取っ手５１の付近に留まる程度の強さである。数秒間除電が行われた後に、制御装置７ｂからの信号により、噴射ノズル１２１から高い噴射圧力で圧縮空気噴出されるよう、バルブ１２４が開放される。これにより噴射ノズル１２１から高い噴射圧力で圧縮空気が噴射され、取っ手５１付近に付着していた微粒子が気流Ｆ１（図６参照）により剥離される。剥離された微粒子は回収部１３０から回収され、分析部１５０によって、その成分が分析される。なお、弱い気流Ｆ２は常時噴射されていてもよいし、荷物５が搬送されたときのみ噴射されてもよい。

このように、第３実施形態では、剥離部１２０ｂに除電部１１を設けている。すなわち、剥離部１２０ｂと、除電部１１とが一体の構成となっている。このように、剥離部１２０ｂと、除電部１１とが一体の構成となることで、微粒子検査装置Ｄの全体がコンパクトになる。なお、電離気体Ｇの生成には、放電電極１２２による放電に限らず、Ｘ線、放射線等によって電離気体Ｇが生成されてもよい。

[第４実施形態]
次に、図１３～図１４を参照して、本発明の第４実施形態を示す。第４実施形態は、第１実施形態における除電部１１の代わりに静電気センサ部１２が設けられているものである。
（トレース検査部１ｃ）
図１３は、第４実施形態におけるトレース検査部１ｃの構成を示す図である。
図１３において、図８と同様の構成については同一の符号を付して、説明を省略する。
図１３に示すトレース検査部１ｃは、図８のトレース検査部１ａの除電部１１が省略されている子構成となっている。その他の構成は図８と同様である。

また、静電気センサ部１２は、図９に示すように取っ手５１近傍となるよう設置されるのが好ましいが、取っ手５１近傍に設置されなくてもよい。

なお、第４実施形態において、トレース検査部１ｃの具体的な構成は図１２と同様であるため図示及び説明を省略する。

第２実施形態で前記したように闇雲に圧縮空気の噴射圧力を上げたり、噴射ノズル１２１と荷物５や取っ手５１との距離を短くしたりしても、微粒子を高感度に検出することは難しい。

そこで、静電気センサ部１２により荷物５や取っ手５１の表面の静電気の量（帯電量）が測定される。また、第２実施形態と同様、あらかじめ荷物５や取っ手５１の表面の静電気の量（帯電量）と、最適な圧縮空気の噴射圧力や、噴射ノズル１２１と荷物５や取っ手５１との間の距離、適切な回収部１３０の吸気量等が測定されている。そして、制御装置７ａは、静電気センサ部１２により測定された荷物５や取っ手５１の表面の静電気の量（帯電量）を測定し、その帯電量に応じて圧縮空気の噴射圧力や噴射ノズル１２１と荷物５との距離、回収部１３０の吸気量等を最適に制御する。これにより、荷物５の表面が帯電していた場合でも高感度で微粒子を検出することができる。ちなみに、制御装置７ａの構成は図１０に示す構成と同様であるので、ここでの説明を省略する。

（フローチャート）
図１４は、微粒子検査装置Ｄが行う処理の手順を示すフローチャートである。
前記したように、制御装置７ａの構成は図１０に示す構成と同様であるので、図示及び説明を省略し、図１４において適宜図１０を参照する。
まず、静電気センサ部１２によって、荷物５（取っ手５１）の表面の帯電量Ｑが測定される（Ｓ３０１）。
次に、制御装置７ａの剥離回収制御部７１４は、測定された帯電量Ｑに応じて剥離対象箇所（本実施形態では取っ手５１）における圧縮空気の風圧が最適となるよう圧縮空気供給部１１０や、剥離部１２０、回収部１３０を制御する（剥離回収制御：Ｓ３１１）。ステップＳ３１１において、剥離回収制御部７１４は、図１１のステップＳ２２１と同様の処理を行う。
剥離部１２０（噴射ノズル１２１）から圧縮空気が噴射される（Ｓ３１２）ことによる微粒子の剥離が行われるとともに、回収部１３０（吸気口１３１）から微粒子が回収される（Ｓ３１３）。
回収された微粒子は、濃縮部１４０（サイクロン濃縮部１４１）によって濃縮された後、フィルタ１４１において気化される（Ｓ３１４）。
気化された微粒子は質量分析計１５４において分析される（Ｓ３１５）。

第４実施形態では、静電気センサ部１２によって測定された帯電量Ｑが大きければ大きいほど、剥離箇所圧力が大きくなるよう風圧が調整され、帯電量Ｑが小さければ小さいほど、剥離箇所圧力が小さくなるよう風圧が調整される。加えて、帯電量Ｑが大きければ大きいほど、回収部１３０による吸気量が大きくなるよう制御される。また、帯電量Ｑが小さければ小さいほど、剥離対象箇所における回収部１３０による吸気量が小さくなるよう制御される。これにより、帯電量Ｑに応じた適切な剥離箇所圧力が実現し、被検査物（荷物５）に付着している微粒子の回収効率を向上させることができる。

なお、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を有するものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、噴射ノズル１２１はロボットアーム（不図示）に保持されることも可能である。このような構成とすることで、噴射ノズル１２１の位置を所望の位置に変えたり、荷物５の表面をなめるように気流を噴射したりすることが可能となる。また、噴射ノズル１２１の首が上下左右に振れるよう構成することも可能である。なお、噴射ノズル１２１がロボットアームに保持されたり、噴射ノズル１２１の首が上下左右に振れるよう構成されたりする場合、噴射ノズル１２１の動きに対応して、回収部１３０の向きや、位置が変えられる。

また、前記した各構成、機能、処理部７１０，７１０ａ、記憶装置７０３等は、それらの一部又はすべてを、例えば集積回路で設計すること等によりハードウェアで実現してもよい。また、図４及び図１０で示すように、前記した各構成、機能等は、ＣＰＵ７０２等のプロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、ＨＤに格納すること以外に、メモリや、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、ＩＣ（Integrated Circuit）カードや、ＳＤ（Secure Digital）カード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の記録媒体に格納することができる。
また、各実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてよい。

２バルク検査部
５荷物（非検査物）
５１取っ手（剥離対象箇所）
７，７ａ，７ｂ制御装置（制御部）
１１除電部
１２静電気センサ部（帯電量測定部）
１２０剥離部
１２１噴射ノズル
１２２放電電極（電離気体生成部）
１３０回収部
１５０分析部
Ｄ微粒子検査装置（微粒子回収システム）
Ｆ１気流（第１の気流）
Ｆ２弱い気流（第２の気流）
Ｐ微粒子
Ｑ１所定の値
Ｓ１０１，Ｓ２１２除電（除電ステップ）
Ｓ１０２，Ｓ２３１圧縮空気噴射（噴射ステップ）
Ｓ１０３，Ｓ２３２回収（回収ステップ）
Ｓ１０５，Ｓ２３４分析（分析ステップ）
Ｓ２０１，Ｓ３０１帯電量Ｑ測定（帯電量測定ステップ）
Ｓ２２１，Ｓ３１１剥離回収制御（剥離回収制御ステップ）

Claims

噴射ノズルにより被検査物に向けて圧縮空気を噴射することで発生する第１の気流により前記被検査物に付着する微粒子を剥離する剥離部と、
前記剥離部により前記被検査物から剥離された前記微粒子を回収する回収部と、
前記被検査物の表面の静電気を除電する除電部と、
を備え、
前記除電部の後段に前記剥離部及び前記回収部を有する
ことを特徴とする微粒子回収システム。
前記被検査物の表面の帯電量を測定する帯電量測定部と、
前記除電部による除電の実行を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記帯電量測定部によって測定された前記被検査物の表面の帯電量の値に基づいて、前記除電部による除電を実行する
ことを特徴とする請求項１に記載の微粒子回収システム。
前記制御部は、前記剥離部から噴射される前記圧縮空気の圧力、及び、前記回収部における吸気量を制御し、
前記回収部は、吸気を行うことで前記微粒子の回収を行い、
前記制御部は、
前記帯電量測定部によって測定された前記被検査物の表面の帯電量が大きくなれば、剥離対象箇所における前記第１の気流の風圧も大きくなるよう前記圧縮空気の圧力を制御し、前記帯電量測定部によって測定された前記被検査物の表面の帯電量が小さくなれば、前記剥離対象箇所における前記第１の気流の風圧も小さくなるよう前記圧縮空気の圧力を制御し、
前記帯電量測定部によって測定された前記被検査物の表面の帯電量が大きくなれば、前記回収部における前記吸気量も大きくなるよう前記回収部における前記吸気量を制御し、前記帯電量測定部によって測定された前記被検査物の表面の帯電量が小さくなれば、前記回収部における前記吸気量も小さくなるよう前記回収部における前記吸気量を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の微粒子回収システム。
前記除電部と、前記剥離部とが一体となっている
ことを特徴とする請求項１に記載の微粒子回収システム。
前記噴射ノズルの近傍に、大気を電離させる電離気体生成部
を備え、
前記噴射ノズルは、前記電離気体生成部によって電離された前記大気が前記第１の気流より弱い気流である第２の気流を前記被検査物に向けて噴射する
ことを特徴とする請求項４に記載の微粒子回収システム。
噴射ノズルにより被検査物に向けて圧縮空気を噴射することで発生する第１の気流により前記被検査物に付着する微粒子を剥離する剥離部と、
前記剥離部により前記被検査物から剥離された前記微粒子を回収する回収部と、
前記被検査物の表面の帯電量を測定する帯電量測定部と、
前記剥離部から噴射される前記圧縮空気の圧力、及び、前記回収部における吸気量を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記帯電量測定部によって測定された前記被検査物の表面の帯電量が大きくなれば、剥離対象箇所における前記第１の気流の風圧も大きくなるよう前記圧縮空気の圧力を制御し、前記帯電量測定部によって測定された前記被検査物の表面の帯電量が小さくなれば、前記剥離対象箇所における前記第１の気流の風圧も小さくなるよう前記圧縮空気の圧力を制御し、
前記帯電量測定部によって測定された前記被検査物の表面の帯電量が大きくなれば、前記回収部における前記吸気量も大きくなるよう前記回収部における前記吸気量を制御し、前記帯電量測定部によって測定された前記被検査物の表面の帯電量が小さくなれば、前記回収部における前記吸気量も小さくなるよう前記回収部における前記吸気量を制御する
ことを特徴とする微粒子回収システム。
前記回収部により回収された前記微粒子を分析する分析部を備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項６に記載の微粒子回収システム。
形状及び密度を含む情報を基に検査対象物質の有無に関する検査をするバルク検査を前記被検査物に対して行うバルク検査部を備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項６に記載の微粒子回収システム。
噴射ノズルにより被検査物に向けて圧縮空気を噴射することで発生する第１の気流により前記被検査物に付着する微粒子を剥離する剥離部と、
前記剥離部により前記被検査物から剥離された前記微粒子を回収する回収部と、
前記被検査物の表面の静電気を除電する除電部と、
を備える微粒回収システムが、
前記除電部が、前記被検査物の表面の静電気を除電する除電ステップと、
前記噴射ノズルが前記被検査物に向けて前記圧縮空気を噴射する噴射ステップと、
前記回収部が、前記圧縮空気によって前記被検査物から剥離された前記微粒子を回収する回収ステップと、
を実行することを特徴とする微粒子回収方法。
前記被検査物の表面の帯電量を測定する帯電量測定部と、
前記除電部による除電の実行を制御する制御部と、
を備え、
前記除電ステップの前に、前記帯電量測定部によって前記被検査物の表面の帯電量を測定する帯電量測定ステップを実行し、
前記帯電量測定部によって測定された前記被検査物の表面の帯電量が所定の値より大きい場合、前記制御部が前記除電ステップを実行する
ことを特徴とする請求項９に記載の微粒子回収方法。
前記制御部は、前記剥離部から噴射される前記圧縮空気の圧力、及び、前記回収部における吸気量を制御し、
前記回収部は、吸気を行うことで前記微粒子の回収を行い、
前記制御部は、
前記帯電量測定部によって測定された前記被検査物の表面の帯電量が大きくなれば、剥離対象箇所における前記第１の気流も風圧大きくなるよう前記圧縮空気の圧力を制御し、前記帯電量測定部によって測定された前記被検査物の表面の帯電量が小さくなれば、前記剥離対象箇所における前記第１の気流の風圧も小さくなるよう前記圧縮空気の圧力を制御し、
前記帯電量測定部によって測定された前記被検査物の表面の帯電量が大きくなれば、前記回収部における前記吸気量も大きくなるよう前記回収部における前記吸気量を制御し、前記帯電量測定部によって測定された前記被検査物の表面の帯電量が小さくなれば、前記回収部における前記吸気量も小さくなるよう前記回収部における前記吸気量を制御する
剥離回収制御ステップ
を実行することを特徴とする請求項１０に記載の微粒子回収方法。
噴射ノズルにより被検査物に向けて圧縮空気を噴射することで発生する第１の気流により前記被検査物に付着する微粒子を剥離する剥離部と、
前記剥離部により前記被検査物から剥離された前記微粒子を回収する回収部と、
前記被検査物の表面の帯電量を測定する帯電量測定部と、
前記剥離部から噴射される前記圧縮空気の圧力、及び、前記回収部における吸気量を制御する制御部と、
を備え、
前記帯電量測定部によって前記被検査物の表面の帯電量を測定する帯電量測定ステップと、
前記噴射ノズルが前記被検査物に向けて前記圧縮空気を噴射する噴射ステップと、
前記回収部が、前記圧縮空気によって前記被検査物から剥離された前記微粒子を回収する回収ステップと、
を実行し、
前記制御部は、
前記帯電量測定部によって測定された前記被検査物の表面の帯電量が大きくなれば、剥離対象箇所における前記第１の気流の風圧も大きくなるよう前記圧縮空気の圧力を制御し、前記帯電量測定部によって測定された前記被検査物の表面の帯電量が小さくなれば、前記剥離対象箇所における前記第１の気流の風圧も小さくなるよう前記圧縮空気の圧力を制御し、
前記帯電量測定部によって測定された前記被検査物の表面の帯電量が大きくなれば、前記回収部における前記吸気量も大きくなるよう前記回収部における前記吸気量を制御し、前記帯電量測定部によって測定された前記被検査物の表面の帯電量が小さくなれば、前記回収部における前記吸気量も小さくなるよう前記回収部における前記吸気量を制御する
剥離回収制御ステップ
を実行することを特徴とする微粒子回収方法。
分析部が、前記回収部により回収された前記微粒子を分析する分析ステップ
を実行することを特徴とする請求項９又は請求項１２に記載の微粒子回収方法。