気流における帯電浮遊粒子のサイズ分布を特徴付けるデバイス

专利摘要:
気流５０における帯電粒子のサイズ分布を特徴付けるデバイス１、２が、粒子帯電ユニット６０、上記粒子帯電ユニット６０の下流に配置される第１の測定部１０及び第２の測定部２０の並列構成、及びデータ評価ユニット４０を有し、上記第１の測定部１０が、入ってくる帯電粒子の実質的に全てを沈殿させ、第１の出力信号４１を生成するよう構成される第１の粒子検出ユニット１１を有し、上記第２の測定部２０が、入ってくる帯電粒子の少なくとも一部を沈殿させ、第２の出力信号４２を生成するよう構成される第２の粒子検出ユニット２１と、第１の粒子サイズ限界より大きいサイズを持つ帯電粒子の濃度を部分的に減らすよう構成される第１の粒子沈殿ユニット２２とを有し、上記データ評価ユニット４０が、第１及び第２の出力信号に基づき粒子数濃度及び平均直径を算出する。
公开号:JP2011506956A
申请号:JP2010537568
申请日:2008-12-08
公开日:2011-03-03
发明作者:ヨハン マルラ
申请人:コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ；
IPC主号:G01N15-02

专利说明:

[0001] 本発明は、気流における帯電浮遊粒子のサイズ分布を特徴付けるデバイスに関する。]
背景技術

[0002] 人間の健康を保護するため、健康に害のある浮遊粒子が吸入されるのを防止することは重要である。特に、健康に害のある浮遊粒子は、約１０ｎｍから約２．５μｍの間、特に約２０ｎｍから約３００ｎｍの間の等しい直径を持つ超微粒子である。超微粒子は、不完全な燃焼処理の結果として形成される可能性があり、それらは、例えば自動車及び他の局所的な燃焼源といった燃焼源の排気装置から空気中に放出されることができる。超微粒子の吸入が、深刻な肺損傷を生じさせる可能性があることはよく知られている。]
[0003] 浮遊粒子の局所的な検出は好ましくは、浮遊粒子の総粒子数濃度及び平均直径の決定を含む。]
[0004] 上述したパラメタを決定するデバイスは、国際公開第２００７／０００７１０ Ａ２号から知られる。既知のデバイスは、気流をサンプリングし、粒子濃度変動部を有するよう構成される。この濃度変動部は、少なくとも１つの時間間隔の間、少なくとも第１の濃度レベル及び第２の濃度レベルの間で超微粒子の濃度の変動を引き起こすことができる。粒子濃度変動部は、第１の濃度レベルと第２の濃度レベルとの間の変動に基づき変化する測定信号を生成することができる粒子検出部の上流に配置される。適用される粒子濃度変動に基づき、既知のデバイスは、連続した時間間隔の間、連続的な態様で変化される粒子濃度レベルに関連付けられる測定信号を決定する。少なくとも２つの変化される粒子濃度レベルのセットに対応する少なくとも２つの測定信号を有するセットが、総粒子数濃度及び平均粒子直径を決定するために必要とされる。時間経過において総粒子数濃度及び平均粒子直径の変化に追従するよう、測定信号の異なるセットが周期的に決定されることができる。]
発明が解決しようとする課題

[0005] 浮遊粒子の総粒子数濃度及び平均直径の正確な決定のため、既知のデバイスは、ある環境を必要とする。その環境では、浮遊粒子の総濃度及び粒子サイズ分布（即ち粒子サイズの関数としての粒子濃度）が、ゆっくり変化する時間の関数、好ましくは時間において実質的に静止した関数にすぎないようにあるべきである。総粒子数濃度及び平均粒子直径の単一の決定のため必要とされる連続測定信号のセットを測定するのに必要な時間間隔の間、総粒子数濃度及び平均粒子直径は実質的に一定のままであるべきである。通常少なくとも最小限の時間期間の間信号平均化を必要とする測定精度に関する最小限の要件のため、この時間間隔は任意に短くされることができない。（例えば、モータ駆動の交通が存在する位置で、又はその近くに存在する）非静止環境における正確な動作のため、これらのパラメタが、時間の経過において急速に変化する場合がある非常に過渡的な状態下で、浮遊粒子の総粒子数濃度及び平均直径を決定することができるデバイスが必要とされる。例えば斯かる状況は、モータ駆動の交通が存在する場所で、又はその近くで起こる可能性がある。]
[0006] 本発明の目的は、静止した状態下及び過渡的な状態下の両方において、気流における帯電浮遊粒子のサイズ分布を信頼性高く特徴付けることができる冒頭部で述べた種類のデバイスを提供することである。]
課題を解決するための手段

[0007] 本発明によれば、この目的は、（ａ）デバイスに入る浮遊粒子を帯電させることにより帯電浮遊粒子のサイズ分布を作成するよう構成される粒子帯電ユニットと、（ｂ）粒子帯電ユニットの下流に配置される第１の測定部及び第２の測定部の並列構成と、（ｃ）データ評価ユニットとを有するデバイスにより実現される。上記第１の測定部は、入ってくる帯電浮遊粒子の実質的に全てを沈殿させ、第１の粒子検出ユニット内部での帯電浮遊粒子の上記沈殿に対応する第１の出力信号を生成するよう構成される第１の粒子検出ユニットを有し、上記第２の測定部は、（ａ）入ってくる帯電浮遊粒子の少なくとも一部を沈殿させ、第２の粒子検出ユニット内部での帯電浮遊粒子の上記沈殿に対応する第２の出力信号を生成するよう構成される第２の粒子検出ユニットと、（ｂ）第１の粒子サイズ限界より大きいサイズを持つ帯電浮遊粒子の濃度を部分的に減らすよう構成される第１の粒子沈殿ユニットとを有し、上記データ評価ユニットが、上記第１の出力信号及び上記第２の出力信号に基づき、上記第１の粒子サイズ限界より大きいサイズを持つ浮遊粒子の粒子数濃度及び平均直径を算出するよう構成される。]
[0008] 第１の粒子沈殿ユニットは、第２の粒子検出ユニットと一体化されることができるか、又は第２の粒子検出ユニットの上流に配置されることができる。前者の場合、第２の粒子検出ユニットは、第１の粒子サイズ限界より大きいサイズを持つ、入ってくる帯電浮遊粒子の一部だけを沈殿させるよう構成される。後者の場合、第２の粒子検出ユニットは、入ってくる帯電浮遊粒子の実質的に全てを沈殿させるよう構成される。]
[0009] 本発明は、帯電浮遊粒子の総粒子数濃度及び平均直径の決定が、粒子濃度変動部における２つの異なる電場強度の連続的な（シリアルな）印加に基づく粒子サイズ分布の調整に関与するという事実の結果として、過渡的な状態下にある既知のデバイスの不正確さが主にもたらされるという実感に基づかれる。この印加は、第１の有限時間を必要とする。更に、（電場強度の印加を介して得られる粒子サイズ分布に対応する）各連続して生成される出力信号が、最小指定次数の測定精度を得るのに必要とされる充分なデータ平均化を可能にする第２の有限時間の間にサンプリングされなければならない。粒子濃度及び／又は粒子サイズ分布が第１及び／又は第２の有限時間の間、顕著に変化する場合、総粒子数濃度及び平均粒子直径に関する、完全に誤ったとは言えないまでも不正確な値が得られることになる。]
[0010] 本発明によるデバイスは、連続して生成される出力信号の代わりに、それぞれ、第１及び第２の粒子検出ユニットを有する、第１及び第２の測定部から同時に生成される出力信号を使用することにより、気流における帯電浮遊粒子のサイズ分布のより信頼性が高い特徴化を可能にする。第１の粒子検出ユニットは、帯電浮遊粒子の沈殿される第１のサイズ分布の長さ濃度に比例する第１の出力信号を提供する一方、第２の粒子検出ユニットは、帯電浮遊粒子の沈殿される第２のサイズ分布の長さ濃度に比例する第２の出力信号を提供する。帯電浮遊粒子の沈殿される第１及び第２のサイズ分布は、第１の粒子サイズ限界より大きい帯電浮遊粒子の濃度の部分的な低下だけを生じさせる第１の粒子沈殿ユニットにおける帯電浮遊粒子の制御された沈殿の印加を介して、互いに異なるようにされる。言い換えると、第１の粒子サイズ限界より大きい帯電浮遊粒子に対して、濃度は、第１の粒子沈殿ユニットを通るとき非ゼロ値にまで減らされる。]
[0011] 第１及び第２の出力信号を結み合わせることは、第１の粒子サイズ限界より大きい帯電浮遊粒子に関する情報が得られることを可能にする。両方の出力信号は、同時に記録されることができ、従って、同時に平均化されることもでき、及び、第１の粒子サイズ限界より大きい帯電浮遊粒子の総粒子数濃度及び平均直径をこれらの出力信号から算出するよう構成されるデータ評価ユニットに対する入力として使用される。この計算は、第１の粒子サイズ限界より大きい粒子に関する総粒子数濃度が、第１の粒子沈殿ユニット内部の第１の粒子サイズ限界より大きい帯電浮遊粒子の制御された部分的な沈殿に対応する出力信号（又は出力信号における変化）に関連付けられることがわかるという事実に基づかれる。気流におけるすべての帯電浮遊粒子の沈殿（又はキャプチャ）に対応する出力信号が、気流におけるすべての帯電浮遊粒子の総長さ濃度に関連付けられることがわかる。続いて、第１の粒子サイズ限界より大きい浮遊粒子の平均直径が、第１の粒子サイズ限界より大きい浮遊粒子の総長さ濃度及び総数濃度の間の比率を取ることにより見つかる。]
[0012] 本発明によるデバイスの実施形態が、請求項２に規定される。本実施形態において、このデバイスは、上記第１の測定部及び上記第２の測定部と並列に配置される第３の測定部を更に有し、この第３の測定部が、（ａ）入ってくる帯電浮遊粒子の少なくとも一部を沈殿させ、第３の粒子検出ユニット内部での帯電浮遊粒子の上記沈殿に対応する第３の出力信号を生成するよう構成される第３の粒子検出ユニットと、（ｂ）第２の粒子サイズ限界より小さなサイズを持つ、入ってくる帯電浮遊粒子の実質的に全てを沈殿させるよう構成される第２の粒子沈殿ユニットとを有し、上記データ評価ユニットは更に、上記第１の出力信号、上記第２の出力信号及び上記第３の出力信号に基づき、上記第２の粒子サイズ限界より大きいサイズを持つ浮遊粒子の粒子数濃度及び平均粒子直径を算出するよう構成される。]
[0013] 第２の粒子沈殿ユニットは、第３の粒子検出ユニットと一体化されることができるか、又は第３の粒子検出ユニットの上流に配置されることができる。前者の場合、第３の粒子検出ユニットは、第２の粒子サイズ限界より小さなサイズを持つ、入ってくる帯電浮遊粒子の全てを完全に沈殿させるよう構成される。後者の場合、第２の粒子検出ユニットは、入ってくる帯電浮遊粒子の実質的に全てを沈殿させるよう構成される。]
[0014] 第１、第２、及び第３の出力信号（個別に及び組み合わせて）は、すべての帯電浮遊粒子の長さ濃度と、第１及び第２の粒子沈殿ユニットによりそれぞれ、中に沈殿される、及び／又は、伝達される帯電浮遊粒子の長さ濃度に関する情報を有することが分かった。]
[0015] この実施形態は、粒子サイズ分布の複数の粒子サイズ間隔における、より詳細な特徴化を可能にする。すべての出力信号が同時に測定されるので、信号精度を改善するための有限の時間期間にわたる平均化も同時に実行されることができる。これは、浮遊粒子の濃度及びサイズ分布に関する信頼性が高い情報が過渡的な状態下でも得られることを可能にする。]
[0016] 本発明によるデバイスの実施形態が、請求項３に規定される。この実施形態において、上記第２の粒子サイズ限界が、上記気流における上記第１の粒子サイズ限界より大きい、上記数濃度の帯電浮遊粒子の少なくとも９０％が、上記第２の粒子サイズ限界より小さなサイズを持つようなものであり、上記データ評価ユニットは更に、上記第１の粒子サイズ限界より大きいサイズを持つ浮遊粒子の上記平均直径から、及び上記第２の粒子サイズ限界の数値から、上記気流における帯電浮遊粒子の上記サイズ分布の相対的な幅を決定するよう構成される。この実施形態は、粒子サイズ分布のより詳細な特徴化を可能にする。]
[0017] 本発明によるデバイスの実施形態が、請求項４に規定される。この実施形態において、上記粒子帯電ユニットが、コロナ放電源と、上記コロナ放電源を少なくとも部分的に囲む多孔質スクリーン電極と、上記多孔質スクリーン電極を少なくとも部分的に囲む参照電極と、上記多孔質スクリーン電極及び上記参照電極の間に電位差を印加する手段とを有する拡散帯電ユニットである。この実施形態は、粒子帯電ユニット内部での静電的な沈殿が原因による、粒子帯電処理の間の粒子濃度における相当な低下により悩むことなしに、このデバイスによるそれらの特徴化の前にあるサイズ分布の浮遊粒子を帯電させる便利な及び制御可能な方法を可能にする。なぜなら、粒子拡散帯電は、比較的低い電場強度でのみ実行されるからである。]
[0018] 本発明によるデバイスの実施形態が、請求項５に規定される。この実施形態において、粒子検出ユニットの少なくとも１つが、ファラデーケージ内に配置される粒子フィルタを有し、上記ファラデーケージは、感知流速計を介して参照電位に接続され、上記感知流速計は、上記データ評価ユニットに出力信号を中継するよう構成される。この実施形態は、浮遊粒子の帯電サイズ分布を特徴付ける便利な方法を可能にする。なぜなら、気流からそれらの電荷と共にすべての浮遊粒子をキャプチャするよう、粒子フィルタが容易に作られることができるからである。]
[0019] 本発明によるデバイスの実施形態が、請求項６に規定される。この実施形態において、上記粒子検出ユニットのうちの少なくとも１つが、平行板沈殿器を有し、上記平行板沈殿器の上記プレートの１つは、感知流速計を介して参照電位に接続され、上記感知流速計が、上記データ評価ユニットに出力信号を中継するよう構成される。この実施形態は、帯電浮遊粒子のサイズ分布を特徴付ける便利な方法を可能にする。なぜなら、入ってくる帯電浮遊粒子の一部又は全部を沈殿させるよう、平行板沈殿器のプレートの間の電場強度が容易に選択されることができるからである。]
[0020] 本発明によるデバイスの実施形態が、請求項７に規定される。この実施形態において、上記第１の粒子サイズ限界が、１０ｎｍから２０ｎｍの間のサイズ範囲に含まれる粒子直径にセットされる。この粒子サイズ限界は、低い有効粒子サイズ限界をセットし、実際的に注目するほとんどの粒子サイズを組み込む浮遊粒子の幅広いサイズ範囲の特徴化を可能にするよう十分に低い。この限界を超えると、浮遊粒子サイズ分布が粒子に関連付けられる電荷に基づき特徴付けられることができる。]
図面の簡単な説明

[0021] 本発明によるデバイスの第１の実施形態の概略的な表現を示す図である。
本発明によるデバイスの第２の実施形態の概略的な表現を示す図である。
本発明によるデバイスの第３の実施形態の概略的な表現を示す図である。
プレート間に印加される電場Ｅ１又は電場Ｅ２を持つ平行板沈殿器を有する粒子沈殿ユニットに関して、拡散荷電粒子の小数点の粒子沈殿効率を粒子サイズの関数として概略的に示すグラフである。
粒子沈殿ユニットに含まれる平行板沈殿器のプレート間の第１の電場Ｅ１及び第２の電場Ｅ２の連続した印加を概略的に示すグラフである。]
実施例

[0022] 本発明の例が、添付の図面を参照して以下詳述されることになる。]
[0023] これらの図面は、概略的であり大きさ通りに描かれていない点に留意されたい。図面における明確さ及び便宜のため、これらの図におけるパーツの相対的な大きさ及び割合は、誇張して、又は実際より小さく示されている。]
[0024] 図１Ａは、本発明によるデバイスの第１の実施形態を示す。デバイス１ａは、第１の測定部１０を通る気流５０の第１の部分５１及び第２の測定部２０を通る気流５０の第２の部分５２を並列に処理することにより、気流５０をサンプリングするよう構成される。この目的のため、デバイス１は、ベンチレータ７０を有する。ベンチレータの代わりに、例えば、ポンプ、又は空気密度における局所的な差によりもたらされる熱煙突効果を用いて空気を置換するよう構成される加熱要素といった別の空気置換デバイスが使用されることもできる。] 図１Ａ
[0025] 第１の測定部１０は、第１の出力信号４１を生成するよう構成される第１の粒子検出ユニット１１を有し、第２の測定部２０は、第２の出力信号４２を生成するよう構成される第２の粒子検出ユニット２１を有する。粒子検出ユニットへ入る前に、デバイス１ａによりサンプルリングされる浮遊粒子は、帯電される。この目的のため、デバイス１ａは、第１の粒子検出ユニット１１及び第２の粒子検出ユニット２１の上流に配置される粒子帯電ユニット６０を有する。もちろん、測定部１０及び２０の各々に粒子帯電ユニットを配置することも可能である。粒子帯電ユニット６０は、コロナ放電源６１と、コロナ放電源６１を少なくとも部分的に囲む多孔質スクリーン電極６２と、多孔質スクリーン電極６２を少なくとも部分的に囲む参照電極６３と、多孔質スクリーン電極６２及び参照電極６３の間に電位差を印加する手段６４とを有する。粒子の帯電は、多孔質スクリーン電極６２及び参照電極６３の間に配置される導管をサンプリングされた気流５０における浮遊粒子が通過する間、起こる。多孔質スクリーン電極６２及び参照電極６３の間の電場を好ましくは５００Ｖ／ｃｍ以下に保つことにより、粒子の帯電は、比較的低い電界強度で発生する。これは、浮遊粒子の最小の帯電誘導損失が（例えば参照電極６３上の沈殿を介して）粒子帯電ユニット６０内部に発生することを保証する。これらの状態下での粒子の帯電は一般に、粒子拡散帯電と呼ばれる。ＵＶ光源を有する又はイオン化放射線を介して行う粒子帯電ユニットといった他のタイプの粒子帯電ユニットも可能である。]
[0026] 第１の粒子検出ユニット１１は、ファラデーケージ１１２内に配置された粒子フィルタ１１１を有する（第２の粒子検出ユニット２１に関しては必要な変更が加えられる）。粒子フィルタ１１１及び２１１は、ファラデーケージ１１２及び２１２を通過する気流５１及び５２から浮遊粒子をキャプチャすることができる。ファラデーケージ１１２及び２１２は、感知流速計（図示省略）を介して参照電位に接続される。この流速計は、粒子フィルタ１１１及び２１１において単位時間当たりに沈澱する電荷の量を表す電流出力信号４１及び４２をそれぞれ生成することができる。出力信号４１及び４２は、データ評価ユニット４０に中継される。]
[0027] 図１Ａに示される実施形態では、第１の粒子検出ユニット１１及び第２の粒子検出ユニット２１は超精細な粒子検出ユニットである。このユニットは、気流５０における、およそ１０ｎｍ〜２．５μｍの範囲、好ましくはおよそ１５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲、最も好ましくはおよそ２０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲にある均等な直径の粒子の存在を決定することができる。通常の環境空気において、総粒子数濃度に対する最も大きい貢献は通常、例えば自動車エンジンといった燃焼源により生成される３００ｎｍより小さな浮遊粒子から生じる。] 図１Ａ
[0028] 本発明のために、平行板沈殿器を有する粒子検出ユニットといった他のタイプの粒子検出ユニットが使用されることもできる。この場合、平行板沈殿器は、プレート間を通過する気流５１の第１の部分における実質的にすべての帯電浮遊粒子を沈殿させることが可能な電場をそのプレートの間に生成するよう構成される。帯電浮遊粒子の沈殿は、感知流速計を介して参照電位に接続されるプレート上で発生する。この場合、感知流速計は、データ評価ユニット４０に出力信号を中継するよう構成される。測定された電流は、平行板沈殿器内で単位時間当たり沈殿された電荷量を表す。]
[0029] 浮遊粒子は、拡散帯電を介して帯電されるので、第１の出力信号４１は、第１の粒子検出ユニット１１に入り、そこでキャプチャされた気流５０の第１の部分５１における帯電浮遊粒子の長さ濃度に比例する大きさを持つ（第２の出力信号４２に関しては必要な変更が加えられる）。第２の測定部２０は更に、第２の粒子検出ユニット２１の上流で、粒子帯電ユニット６０の下流に配置される、第１の粒子沈殿ユニット２２を有する。第１の粒子沈殿ユニット２２は、第１の粒子サイズ限界ｄ１より大きい帯電浮遊粒子の濃度の部分的な低下（即ち非ゼロ値への低下）を生じさせることができる。]
[0030] 図１Ａに示される実施形態では、第１の粒子沈殿ユニット２２は、平行板沈殿器２２１を有する。第１の作動モードにおいて、第１の電場Ｅ１は、平行板沈殿器２２１のプレート間に印加される。第１の電場Ｅ１の大きさは、第１の沈殿ユニット２２のプレート間を進み、第１の粒子サイズ限界ｄ１より大きい粒子サイズを持つ帯電浮遊粒子の濃度が、非ゼロ値へと減らされるようなものである。これは、拡散帯電を用いて帯電された浮遊粒子に関する粒子サイズの関数として、小数点の粒子沈殿効率を概略的に示す図３Ａに説明される。図３Ａから、第１の電場Ｅ１が、平行板沈殿器２２１のプレート間に印加されるとき、それらの濃度が非ゼロ値へと減らされるよう、第１の粒子サイズ限界ｄ１より大きなサイズの全ての帯電粒子が、１より小さな小数点の粒子沈殿効率を持つことがわかる。第１の粒子サイズ限界ｄ１より小さな帯電粒子に対して、平行板沈殿器２２１内部にのみ部分的な沈殿効率をもたらすことも、まだ可能である。] 図１Ａ 図３Ａ
[0031] 第１の出力信号４１及び第２の出力信号４２は、第１の粒子サイズ限界ｄ１より大きい粒子に関する総粒子数濃度及び平均粒子直径をこれらの出力信号から算出するよう構成されるデータ評価ユニット４０により記録される。第１の出力信号４１及び第２の出力信号４２を同時に記録することは、過渡的な状態下でも、ｄ１より大きい帯電浮遊粒子の総粒子数濃度及び平均粒子直径の即時的な決定を可能にする。]
[0032] 第１の出力信号４１及び第２の出力信号４２は、それぞれ、大きさＩ１及びＩ２の電流であり、それぞれ、粒子検出ユニット１１及び２１において単位時間当たりにキャプチャされる帯電浮遊粒子の電荷を表す。デバイス１ａにおいて、電流Ｉ１及びＩ２はそれぞれ、第１及び第２の粒子検出ユニット１１及び１２により直接測定される。本発明によるデバイスの別の実施形態において（図１Ｂにおけるデバイス１ｂを参照）、第２の粒子検出ユニット２１及び第１の粒子沈殿ユニット２２は、そのプレート間を通過する気流５２の第２の部分において第１の粒子サイズ限界ｄ１より大きい帯電浮遊粒子の濃度を部分的に減らすことができる電場を生成するよう構成される平行板沈殿器２２１を有する、単一の多目的ユニットに一体化される。平行板沈殿器２２１のプレートの１つは、帯電浮遊粒子に対する沈殿面として機能し、感知流速計を介して参照電位に接続される。感知流速計は、データ評価ユニット４０に出力信号４２を中継するよう構成される。この場合、出力信号４２は、上述の電流Ｉ１及びＩ２の間の差を表し、平行板沈殿器２２１において単位時間当たりに沈澱する帯電浮遊粒子の電荷を表す。ここで、電流Ｉ２の大きさは、出力信号４２の値を出力信号４１の値から減算することにより得られることができる。] 図１Ｂ
[0033] 任意の理論により縛られることを望むものではないが、以下、電気電流Ｉ１及びＩ２がデバイス１ａに入る浮遊粒子の濃度及びサイズ分布にどのように関連するか、並びにそのデバイスに存在する様々な処理パラメタ及びデバイスパラメタにどのように関連するかに関する詳細な説明が与えられる。粒子拡散帯電の条件下において、有効直径ｄの粒子上の電気素量ｐａｖの平均数が、

という関係に従うことが判明した。ここで、Ａは、実質的にｄから独立している定数を表す。]
[0034] 式（１）における定数Ａに関する値、更には粒子帯電ユニット６０に存在するさまざまな処理及び帯電パラメタの関数としての粒子帯電特性に関するより詳細な情報が、経験的に又は例えば帯電エアゾールに関するフックス理論の助けを借りて、得られることができる（例えば、M. Adachi らによる、Journal ofAerosol Science、16（1985）、pp.109〜123参照）。]
[0035] 電流Ｉ１は、

という関係に従うことが分かった。ここで、積分は、すべての浮遊粒子のすべての粒子サイズｄにわたり実施される。式（２）において、ｅは、電気素量を表し、φは、ファラデーケージ内部のフィルタを通る気流の容量を表し、Ｌは、粒子長濃度であり、Ｎ（ｄ）は、粒子サイズの関数として粒子数濃度を表す。ファラデーケージ内部のフィルタに入るすべての帯電浮遊粒子が、そのフィルタ内部にも閉じ込められると暗に仮定される。比率ｄＮ（ｄ）／ｄｌｎ（ｄ）は、正規化された粒子サイズ分布を表す。こうして、Ｉ１は、粒子長濃度Ｌに比例する。粒子サイズの対数にわたり正規化された粒子サイズ分布の積分が、総粒子数濃度Ｎを生み出し、これは、

と表される点に留意されたい。]
[0036] デバイス１ａにおける第１の粒子沈殿ユニット２２に関して、平行板沈殿器２２１のプレート間の印加電場Ｅ１は、直径ｄの帯電浮遊粒子の分数の沈殿度ξ（Ｅ１）をもたらし、これは、

と表される。ここで、ｐａｖは式（１）により与えられる。]
[0037] 式（４）において、Ｃは、粒子サイズ依存のカニングハム・スリップ補正係数を表し（より詳細な情報は、W.C. Hinds,Aerosol Technology. Properties, Behaviour and Measurement of Airborne Particles, 2nd Ed. (1999), John Wiley & Sons, Chapter 3を参照）、λは、平行板沈殿器２２１のプレートの長さを表し、δは、平行板沈殿器２２１のプレートの間の間隔を表し、ｖａｉｒは、平行板沈殿器２２１のプレートの間の平均気流速度であり、ηは、空気粘性である。]
[0038] デバイス１ａの第２の粒子検出ユニット２１により記録される電流Ｉ２は、平行板沈殿器２２１内部で沈殿を逃れた帯電粒子から得られ、およそ

により与えられる。ここで、積分は、ｄ＞ｄ１であるすべての粒子サイズｄにわたり実施される。ｄ１は、第１の粒子サイズ限界ｄ１を表す。ここで

である。式（５）が、任意の所与の有効直径ｄの粒子に関する平均電気粒子電荷ｐａｖｅを含めるのではなく、代わりに、任意の所与の有効直径ｄの粒子に関する統計的な粒子電荷分布を含めることにより、一層精巧な形式で書き直されることができる点に留意されたい（読者は、より詳細な情報に関しては、M. Adachiらによる上述の参照文献を参照されたい）。更に、測定部１０及び２０におけるさまざまな処理及びデバイスパラメタが同じであることが、暗に仮定される。同じでない場合であっても、これは容易に説明されることができる。]
[0039] ｄ１に関して適切な値は、有効な粒子直径である。ここで、

である。選ばれた粒子帯電条件に基づき、ｄ１は１０ｎｍであり、好ましくは１５ｎｍであり、より好ましくは２０ｎｍである。これにより、ｄ＞ｄ１に対してξ（Ｅ１）＜１を確実にするため、電場強度Ｅ１に対する上限がセットされる。ｄ１より小さなサイズの浮遊粒子が、実際に注目する多くの場合において、電流Ｉ１又は通常の環境空気におけるすべての浮遊粒子の総数濃度Ｎに対する重要な貢献をしないであろうという仮定を正当化するよう、ｄ１の後者の数値は十分小さい。]
[0040] 以下、電流Ｉ１及びＩ２の間の差は、

に基づき説明されることができる。ここで、Ｎ（ｄ＞ｄ１）は、ｄ１より大きい浮遊粒子の数濃度を表す。比較的小さな第１の粒子サイズ限界

において、Ｎ（ｄ＞ｄ１）は多くの場合、すべての浮遊粒子の数濃度Ｎに近いことになる。パラメタＣ１（ｄａｖ、σ）は、定数を表す。この値は、ｄ１より大きいすべての帯電浮遊粒子の平均粒子サイズｄａｖ、及びパラメタσにより説明される粒子サイズ分布の特性の両方にある程度依存すると想定されることができる。例えば、σは、対数正規粒子サイズ分布における幾何学的標準偏差を表すことができる。通常これは環境空気において起こるが、浮遊粒子の大多数が直径約１５０〜２００ｎｍ未満のサイズである場合、パラメタＣ１（ｄａｖ、σ）が、実質的にｄａｖ及びσから独立していることが分かった。その結果、

が生じる。ここでＣ１は定数である。]
[0041] ｄ１より大きい帯電浮遊粒子の平均粒子直径ｄａｖに関しては、

が得られる。]
[0042] 式（８）におけるｄａｖに関する結果は、浮遊粒子の大多数が、約１５０〜２００ｎｍ未満の大きさであるという仮定の正当性をチェックするために用いられることができる。そうでない場合、Ｃ１（ｄａｖ、σ）がｄａｖ及びσの両方に依存していることが説明されなければならない。粒子サイズ分布は、例えば、パラメタＮ、ｄａｖ及びσを用いて特徴づけられる対数正規粒子サイズ分布として近似されることができ、

と表されることができる。]
[0043] 式（１）、（４）及び（６）〜（９）を結合することにより、必要に応じて反復的な態様で、関係Ｃ１（ｄａｖ、σ）は、既知の粒子サイズ分布に関して（及び従ってｄａｖ、σ及びＮ（ｄ＞ｄ１）に関する既知の値を用いて）確立されることができ、内部の整合性のため式（７）及び（８）に基づきＮ（ｄ＞ｄ１）及びｄａｖに対する結果をチェックするために使用されることができる。代替的に、関係Ｃ１（ｄａｖ、σ）は、Ｎ（ｄ＞ｄ１）及びｄａｖに関する既知の値を用いて、既知の粒子サイズ分布に関して経験的に確立されることができる。]
[0044] 第１の粒子沈殿ユニット２２内部でキャプチャされる単位時間当たりの粒子電荷を表す電流差Ｉ１−Ｉ２が、帯電粒子の部分的な沈殿が発生する平行板沈殿器２２１のプレートの１つに付けられる流速計の助けを借りて直接測定されることもできる点に留意されたい。]
[0045] 第１の粒子沈殿ユニット２２の第２の作動モードにおいて、第１の電場Ｅ１及び第２の電場Ｅ２が、平行板沈殿器２２１のプレートの間で連続して印加される。これは、それぞれ、第１の時間期間ｔ１及び第２の時間期間ｔ２の間の第１の電場Ｅ１及び第２の電場Ｅ２の連続した印加を概略的に示す図３Ｂに説明される。] 図３Ｂ
[0046] 第２の電場Ｅ２の強度は、第１の電場Ｅ１の強度より高く、その結果、第２の粒子サイズ限界ｄ２より小さなサイズを持つ帯電浮遊粒子の濃度がゼロへと減らされる。一方、第２の粒子サイズ限界ｄ２より大きいサイズを持つ帯電浮遊粒子の濃度は、非ゼロ値へと減らされる。ここで、第２の粒子サイズ限界ｄ２は、第１の粒子サイズ限界ｄ１より高い。これは、粒子サイズの関数として、帯電粒子の小数点の粒子沈殿効率を概略的に示す図３Ａに説明される。図３Ａから、電場Ｅ１が平行板沈殿器２２１のプレート間に印加されるとき、濃度が非ゼロ値へと減らされるよう、第１の粒子サイズ限界ｄ１より大きなすべての帯電粒子が、１より小さな小数点の粒子沈殿効率を持つことが分かる。電場Ｅ２が平行板沈殿器２２１のプレート間に印加されるとき、第２の粒子サイズ限界ｄ２より大きい帯電粒子だけが、１より小さな小数点の粒子沈殿効率を持つ。一方、第１の粒子沈殿ユニット２２を出る気流５２において濃度がゼロへと減らされるよう、第２の粒子サイズ限界ｄ２より小さな帯電粒子は、粒子沈殿効率が１である。] 図３Ａ
[0047] 平行板沈殿器２２１のプレートの間に印加される電場（Ｅ１又はＥ２）に基づき、出力信号４２は、平行板沈殿器２２１において沈殿を逃れた第１の粒子サイズ限界ｄ１より大きい帯電浮遊粒子に関する情報、又は平行板沈殿器２２１において沈殿を逃れた第２の粒子サイズ限界ｄ２より大きい帯電浮遊粒子に関する情報のいずれかを搬送する。データ評価ユニット４０は、第１の粒子サイズ限界ｄ１より大きい粒子に関する、又は第２の粒子サイズ限界ｄ２より大きい粒子に関する粒子数濃度及び平均粒子直径を第１の出力信号４１及び第２の出力信号４２から算出するよう構成される。こうして、粒子サイズ分布のより詳細な特徴化が、実行されることができる。]
[0048] 第２の作動モードが平行板沈殿器２２１のプレートの間の２つの異なる電場の連続した印加を必要とするので、浮遊粒子の濃度及びサイズ分布は、ｔ１及びｔ２の合計に等しい時間期間に対して実質的に一定であることを必要とする。時間間隔ｔ１＋ｔ２の間、第１の出力信号４１が実質的に一定のままであるかどうかを監視することにより、デバイス１ａが（過渡的な状態下でも使用可能な）第１のモードでのみ作動されることができるかどうか、又は浮遊粒子のサイズ及び濃度分布のより詳細な特徴化を実行するためデバイス１ａが第２のモードで作動されることを可能にするよう、周囲が十分に静止しているかどうかが決定されることができる。]
[0049] 任意の理論により縛られることを望むものではないが、以下、第２の粒子サイズｄ２より大きい浮遊粒子の濃度Ｎ（ｄ＞ｄ２）が、それぞれ第１及び第２の出力信号４１及び４２からどのように決定されることができるかに関するより詳細な説明が与えられる。この場合も、出力信号４１は、電流Ｉ１を表す。この電流は、それは式（２）に基づきすべての帯電浮遊粒子の長さ濃度Ｌに関係する。平行板沈殿器２２１において印加される電場強度Ｅ１において、出力信号４２は、電流Ｉ２を表す。この電流は、Ｉ１と共に、式（６）に基づき第１の粒子サイズ限界ｄ１より大きい浮遊粒子に関する情報を生み出す。同様に、平行板沈殿器２２１において印加される電場強度Ｅ２において、出力信号４２は、

に基づき電流Ｉ３を表す。この電流は、Ｉ１と共に、

に基づき、第２の粒子サイズ限界ｄ２より大きい浮遊粒子に関する情報を生み出す。]
[0050] 式（１１）の右側の第１項は、ｄ１より大きいが、ｄ２より小さいサイズの帯電浮遊粒子の粒子長濃度に比例する。式（１１）の右側の第２項は、デバイス１ａにおけるさまざまな処理、帯電及び設計パラメタ、並びにパラメタＮ、ｄａｖ及びσの関数として電流Ｉ１及びＩ３を算出又は測定することにより、パラメタＮ、ｄａｖ及び有効な粒子サイズ分布パラメタσで特徴付けられる任意の粒子サイズ分布に関して演繹的に得られる又は推定されることができるパラメタＣ２（ｄａｖ、σ）を含む。Ｎ（ｄ＞ｄ２）は、第２の粒子サイズ限界ｄ２より大きい浮遊粒子の数濃度を表す。粒子サイズ限界ｄ１及びｄ２は、解ｄ１及びｄ２として平行板沈殿器２２１においてそれぞれ電場強度Ｅ１及びＥ２において得られることができる。ここで、

である（式（４）を参照）。]
[0051] ｄ１及びｄ２に対する既知の値を用いて、Ｎ（ｄ＞ｄ１）及びＮ（ｄ＞ｄ２）が任意の既知の粒子サイズ分布に関して推定されることができる。これは、電流Ｉ１、Ｉ２及びＩ３が知られるとき、パラメタＣ２（ｄａｖ、σ）が推定されることを可能にする。続いて電流Ｉ１、Ｉ２及びＩ３が未知の粒子サイズ分布を持つ未知のエアゾールに関して測定されるとき、電流Ｉ１及びＩ２を記録することは、式（７）及び（８）に基づきＮ（ｄ＞ｄ１）及びｄａｖを得るために十分である。続いて、電流Ｉ１及びＩ３が、既知のパラメタＣ２（ｄａｖ、σ）の助けを借りて式（１１）に基づき濃度Ｎ（ｄ＞ｄ２）を推定するために用いられることもできる。これは、Ｃ２（ｄａｖ、σ）がσにわずかにのみ依存する場合に、最も容易になる。Ｎ（ｄ＞ｄ２）のより正確な決定が要求される場合、ｄａｖに対する既知の値でＣ２（ｄａｖ、σ）に対するより正確な値を事前に決定することができるよう、有効な粒子サイズ分布パラメタσが演繹的に知られなければならない。これは、式（６）においてもたらされるパラメタＣ１（ｄａｖ、σ）に対するより正確な値を決定するためにも有益でありうる。具体的には、対数正規粒子サイズ分布に関して、σが、粒子サイズ分布の標準偏差を表し、

に基づき、ｄａｖにおよそ関連付けられることが分かった。ここで、粒子サイズｄｕｐｐｅｒは、粒子沈殿部２２における並列プレート２２１間に印加される電場強度Ｅｕｐｐｅｒに対して、式（１２）からの解ｄ＝ｄｕｐｐｅｒとして得られる。粒子検出ユニット２１により測定される電流は、粒子検出ユニット１１により測定される電流Ｉ１の数パーセントにまで減らされる。明らかに、ｄｕｐｐｅｒは、ｄｕｐｐｅｒより小さいサイズのｄ１より大きな帯電浮遊粒子の少なくとも９０％を持つ、粒子サイズ分布全体の有効な上位粒子サイズを表す。ｄａｖ及びｄｕｐｐｅｒの間の比率は、パラメタσにより表される粒子サイズ分布の相対的な幅を評価するために都合よく用いられることができる。]
[0052] Ｎ（ｄ＞ｄ１）に加えてＮ（ｄ＞ｄ２）の決定は、粒子サイズ分布のより詳細な特徴化を可能にする。第２の粒子サイズ限界ｄ２より大きい浮遊粒子に関する平均粒子直径ｄａｖ（ｄ＞ｄ２）は、

に基づきＮ（ｄ＞ｄ１）、Ｎ（ｄ＞ｄ２）及びｄａｖから推定されることができる。]
[0053] 一連の連続して増加する電場強度（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３等）が、沈殿器ユニット２２の並列プレート２２１の間に連続的に印加されることができることが上記より明らかであろう。これにより、一連の連続的に減少する粒子数濃度（Ｎ（ｄ＞ｄ１）、Ｎ（ｄ＞ｄ２）、Ｎ（ｄ＞ｄ３）等）が連続的に決定されることが可能にされ、これにより、粒子サイズ分布特性に関する多くの情報が生み出される。測定された出力信号４１（電流Ｉ１）の定常性の度合いが、連続して得られた粒子数濃度の信頼性及び／又は相対的な精度を推定するために使用されることができる。一連の粒子数濃度を決定するのに必要とされる総時間間隔の間、信号４１が実質的に一定のままであるとき、最も高い信頼性が得られる。]
[0054] 図２は、本発明によるデバイスの第２の実施形態を示す。第１の測定部１０及び第２の測定部２０に加えて、デバイス２は、第３の測定部３０を更に有する。] 図２
[0055] 第３の測定部３０は、第１の測定部１０及び第２の測定部２０と並列に配置され、デバイス２は、第３の測定部３０を通る気流５０の第３の部分５３を処理するよう構成される。]
[0056] 第３の測定部３０は、第３の粒子検出ユニット３１を有する。このユニットは、ファラデーケージ３１２内に配置される粒子フィルタ３１１を有する。ファラデーケージ１１２、２１２及び３１２は、感知流速計（図２において図示省略）を介して参照電位に接続される。この感知流速計は、データ評価ユニット４０に出力信号４１、４２及び４３を中継するよう構成される。第３の粒子検出ユニット３１は、第３の出力信号４３を生成するよう構成される。この信号は、第３の粒子検出ユニット３１に含まれる粒子フィルタ３１２において沈澱される粒子に関する電荷に関連付けられる電流である。第３の出力信号４３は、第３の粒子検出ユニット３１に入ることができ、そこでキャプチャされる気流５０の第３の部分５３における帯電浮遊粒子の長さ濃度に比例する大きさを持つ。] 図２
[0057] 第３の測定部３０は、第３の粒子検出ユニット３１の上流で、粒子帯電ユニット６０の下流に配置される第２の粒子沈殿ユニット３２を更に有する。第２の粒子沈殿ユニット３２は、第２の粒子サイズ限界ｄ２より小さな帯電浮遊粒子の濃度の完全な低下（即ち、実質的にゼロにする低下）を引き起こすことができる。言い換えると、気流５３が第３の粒子検出ユニット３１に入るとき、第２の粒子サイズ限界ｄ２より小さな帯電浮遊粒子は、気流５０の第３の部分５３から完全に取り除かれる。]
[0058] 図２に示される実施形態では、第２の粒子沈殿ユニット３２が、平行板沈殿器３２１を有する。動作において、第２の電場Ｅ２は、平行板沈殿器３２１のプレート間に印加される。電場Ｅ２の強度は、気流５０の第３の部分５３において、第２の粒子サイズ限界ｄ２より小さなサイズを持つ帯電浮遊粒子の濃度が、ゼロまで減らされる一方、第２の粒子サイズ限界ｄ２より大きいサイズを持つ帯電浮遊粒子の濃度は、非ゼロ値へと減らされるようなものである。詳細には、電場Ｅ２の強度は、帯電浮遊粒子の大多数が平行板沈殿器３２１内部に沈殿し、これによりファラデーケージ３１２により測定される電流が、ファラデーケージ１１２により測定される電流のわずか２、３パーセントにまで減らされるような範囲へと増加されることができる。この場合、ｄ２は、式（１３）で導入される粒子サイズｄｕｐｐｅｒを表す。式（１３）によれば、比率ｄａｖ／ｄｕｐｐｅｒは、有効サイズ偏差パラメタσの観点から粒子サイズ分布の有効な幅を評価するために用いられることができる。] 図２
[0059] 同時に生成された第１、第２、及び第３の出力信号４１、４２及び４３はそれぞれ、帯電浮遊粒子のサイズ分布を特徴付けるため、及びデバイス１ａに関して前述したのと類似した態様でｄａｖ、σ、Ｎ（ｄ＞ｄ１）及びＮ（ｄ＞ｄ２）に関する値を得るために使用されることができる電流Ｉ１、Ｉ２及びＩ３を表す。]
[0060] 第３の測定部３０における分離したユニットとして第３の粒子検出ユニット３１及び第２の粒子沈殿ユニット３２を使用する代わりに、図２に示されるように、平行板沈殿器を有する単一の粒子検出ユニットにそれらを一体化することも可能である。この場合、その上で帯電粒子沈殿が発生するプレートは、感知流速計を介して参照電位に接続される。感知流速計は、データ評価ユニット４０に出力信号４３を中継するよう構成される。この場合、出力信号４３は、上述の電気電流Ｉ１及びＩ３の間の差を表し、平行板沈殿器３２１において単位時間当たりに沈澱する帯電浮遊粒子の電荷を表す。ここで電流Ｉ３の大きさは、出力信号４３の値を出力信号４１の値から減算することにより得られることができる。これは、第２の測定部２０に関して図１Ｂで示される状況に類似している。] 図１Ｂ 図２
[0061] （図２に示されるように）デバイス２における測定部の数を３に制限する代わりに、デバイス２は、複数の並列測定部を有することができる。各測定部は、平行板沈殿器を具備し、各測定部は、平行板沈殿器のプレート間に異なる電場強度を課すことにより、粒子サイズ限界より大きいサイズの粒子に関して異なる度合いの帯電粒子沈殿を誘導することができる。これにより、対応する一連の粒子サイズ限界より大きい粒子サイズに対する一連の粒子数濃度の同時決定が可能にされる。決定された一連の粒子数濃度は更に、粒子サイズ分布を決定するため、（例えば式（９）の助けを借りて）この決定された粒子サイズ分布から有効な粒子サイズ分布パラメタσを推定するため、及びそこから粒子サイズ分布に関するσに対する演繹的な推定の値の正当性及び／又は式（１３）に基づき確立されるσの所定の値の正当性をチェックするために用いられることができる。こうして、σに関するその値と整合する、対応する一連の粒子サイズ間隔に対する一連の粒子数濃度が決定されるまで、反復的な態様でσに関する値を決定することも可能である。このように、内部の整合性チェックを含む。] 図２
[0062] 粒子サイズ分布の有効な幅を説明するのに１つの単一値σだけを含める代わりに、それが時々、粒子サイズ分布の特性をより正確に説明するために複数の異なるサイズ分布パラメタσｉを含めることが時々必要とされることは明らかであろう。例えば、この粒子サイズ分布が、複数の対数正規粒子サイズ分布の重ね合せの結果であるときなどである。各対数正規サイズ分布ｉは、式（８）に基づき、パラメタＮｉ、ｄａｖ，ｉ及びσｉのセットにより表される。]
[0063] 図２に示される実施形態の利点は、浮遊粒子の濃度及びサイズ分布が時間において実質的に一定でない状況下でさえ、また非常に過渡的な状態下であっても、粒子サイズ分布の信頼性が高くかつ正確な特徴化が実行されることができるということである。] 図２
[0064] 本発明が図面及び前述の説明において詳細に図示され及び説明されたが、斯かる図示及び説明は、説明的又は例示的であると考えられ、本発明を限定するものではない。即ち、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。図面、開示及び添付の特許請求の範囲の研究から、開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載された発明を実施する当業者により理解され及び遂行されることができる。請求項において、単語「有する」は他の要素を除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数性を除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。請求項における任意の参照符号は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。]

权利要求:

請求項1
気流における帯電浮遊粒子のサイズ分布を特徴付けるデバイスであって、前記デバイスに入る浮遊粒子を帯電させることにより前記帯電浮遊粒子のサイズ分布を作成するよう構成される粒子帯電ユニットと、前記粒子帯電ユニットの下流に配置される、第１の測定部及び第２の測定部の並列構成と、データ評価ユニットとを有し、前記第１の測定部が、入ってくる帯電浮遊粒子の実質的に全てを沈殿させる第１の粒子検出ユニットであって、該第１の粒子検出ユニット内部での帯電浮遊粒子の前記沈殿に対応する第１の出力信号を生成するよう構成される第１の粒子検出ユニットを有し、前記第２の測定部は、入ってくる帯電浮遊粒子の少なくとも一部を沈殿させる第２の粒子検出ユニットであって、該第２の粒子検出ユニット内部での帯電浮遊粒子の前記沈殿に対応する第２の出力信号を生成するよう構成される第２の粒子検出ユニットと、第１の粒子サイズ限界より大きいサイズを持つ帯電浮遊粒子の濃度を部分的に減らすよう構成される第１の粒子沈殿ユニットとを有し、前記データ評価ユニットが、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号に基づき、前記第１の粒子サイズ限界より大きいサイズを持つ浮遊粒子の粒子数濃度及び平均直径を算出するよう構成される、デバイス。
請求項2
前記第１の測定部及び前記第２の測定部と並列に配置される第３の測定部を更に有し、前記第３の測定部が、入ってくる帯電浮遊粒子の少なくとも一部を沈殿させる第３の粒子検出ユニットであって、該第３の粒子検出ユニット内部での帯電浮遊粒子の前記沈殿に対応する第３の出力信号を生成するよう構成される第３の粒子検出ユニットと、第２の粒子サイズ限界より小さなサイズを持つ、入ってくる帯電浮遊粒子の実質的に全てを沈殿させるよう構成される第２の粒子沈殿ユニットとを有し、前記データ評価ユニットは更に、前記第１の出力信号、前記第２の出力信号及び前記第３の出力信号に基づき、前記第２の粒子サイズ限界より大きいサイズを持つ浮遊粒子の粒子数濃度及び平均粒子直径を算出するよう構成される、請求項１に記載のデバイス。
請求項3
前記第２の粒子サイズ限界が、前記気流における前記第１の粒子サイズ限界より大きい、前記数濃度の帯電浮遊粒子の少なくとも９０％が、前記第２の粒子サイズ限界より小さなサイズを持つようなものであり、前記データ評価ユニットは更に、前記第１の粒子サイズ限界より大きいサイズを持つ浮遊粒子の前記平均直径から、及び前記第２の粒子サイズ限界の数値から、前記気流における帯電浮遊粒子の前記サイズ分布の相対的な幅を決定するよう構成される、請求項２に記載のデバイス。
請求項4
前記粒子帯電ユニットが、コロナ放電源と、前記コロナ放電源を少なくとも部分的に囲む多孔質スクリーン電極と、前記多孔質スクリーン電極を少なくとも部分的に囲む参照電極と、前記多孔質スクリーン電極及び前記参照電極の間に電位差を印加する手段とを有する拡散帯電ユニットである、請求項１乃至３のいずれかに記載のデバイス。
請求項5
粒子検出ユニットの少なくとも１つが、ファラデーケージ内に配置される粒子フィルタを有し、前記ファラデーケージは、感知流速計を介して参照電位に接続され、前記感知流速計が、前記データ評価ユニットに出力信号を中継するよう構成される、請求項１乃至４のいずれかに記載のデバイス。
請求項6
前記粒子検出ユニットのうちの少なくとも１つが、平行板沈殿器を有し、前記平行板沈殿器の前記プレートの１つは、感知流速計を介して参照電位に接続され、前記感知流速計が、前記データ評価ユニットに出力信号を中継するよう構成される、請求項１乃至５のいずれかに記載のデバイス。
請求項7
前記第１の粒子サイズ限界が、１０ｎｍから２０ｎｍの間のサイズ範囲に含まれる粒子直径でセットされる、請求項１乃至６のいずれかに記載のデバイス。