JP2016095171A - 信号出力装置、粒子測定装置および信号出力装置の記憶方法 - Google Patents

Abstract

【課題】補正データ書き込み用の回路構成が簡素化された信号出力装置を提供する。
【解決手段】センサモジュール１５０は、電気信号を出力する粒子検出センサ１１０と、書き込み防止端子ＷＰに接地電圧が印加されることで補正情報が書き込み可となる記憶部１４０と、記憶部１４０が実装された基板２とを備え、基板２は、開口部２３に形成され書き込み防止端子ＷＰに接続された第１導電部２１と、開口部２３に第１導電部２１と対向するように形成され接地電圧が印加された第２導電部２２とを備え、ワッシャ３０が開口部２３に固定配置されることで第１導電部２１とワッシャ３０とが接触し、かつ、第２導電部２２とワッシャ３０とが接触することにより、第１導電部２１の電圧が接地電圧となる。
【選択図】図６

Description

本発明は、信号出力装置、粒子測定装置および信号出力装置の記憶方法に関する。

光散乱式粒子測定装置は、投光素子と受光素子とで構成された光電式粒子検出センサを有し、測定対象の気体を取り込んで投光素子の光を当該気体に照射し、その散乱光によって検出された気体粒子の有無および粒径等を電気信号として出力する装置である。光散乱式粒子測定装置は、例えば、大気中に浮遊するホコリ・花粉・煙等の粒子を検出することができる。

この種の光散乱式粒子検出センサとして、迷光の発生を低減するために、投光素子または受光素子と対向する位置に光トラップが設けられたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開平１１−２４８６２９号公報

特許文献１に開示された粒子検出センサでは、個体ごとに特性が異なる場合がある。このような場合、同一の気体が導入された場合であっても、特性のばらつきによって、複数の粒子検出センサからの出力にばらつきが生じるおそれがある。このため、上記粒子検出センサからの電気信号を出力する信号出力装置は、センサ出力を補正するための補正情報を保持していることが必要となる。具体的には、予め信号出力装置の記憶部に記憶された補正データにより、粒子測定装置は粒子検出センサからの出力を補正する。しかしながら、上記記憶部へ補正データを記憶させる工程は、製造時（出荷前）のみ必要であるにもかかわらず、補正データを正確に記憶させるには誤書き込み防止機能をオンオフするための書き込み制御回路が別途必要となる。このため、補正データの書き込み作業に起因した書き込み制御回路が必要となり、信号出力装置および粒子測定装置の回路規模が増大してしまうという課題が存在する。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、補正データ書き込み用の回路構成が簡素化された信号出力装置、粒子測定装置および信号出力装置の記憶方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る信号出力装置の一態様は、電気信号を出力する信号出力部と、書き込み制御端子を有し、当該書き込み制御端子に第１電圧が印加されることで前記電気信号に対する補正情報を書き込むことが可能となる記憶部と、前記記憶部が実装された基板とを備え、前記基板は、前記基板上の所定領域に形成され、前記書き込み制御端子と電気的に接続された第１導電部と、前記所定領域に、前記第１導電部と離間して形成され、前記基板上の前記第１電圧が印加された部位に電気的に接続された第２導電部とを備え、導電性の接続部材が前記所定領域に固定配置されることで前記第１導電部と前記接続部材とが接触し、かつ、前記第２導電部と前記接続部材とが接触することにより、前記第１導電部の電圧が前記第１電圧となる。

また、本発明に係る信号出力装置の一態様は、電気信号を出力する信号出力部と、書き込み制御端子を有し、当該書き込み制御端子に第１電圧が印加されることで前記電気信号に対する補正情報を書き込むことが可能となる記憶部と、前記記憶部が実装された基板とを備え、前記基板は、貫通孔を有する開口部と、前記貫通孔を形成する前記開口部の内壁および前記貫通孔の外周に沿う部分の少なくともいずれかに形成され、前記書き込み制御端子と電気的に接続された第１導電部とを備え、前記第１電圧が印加された導電性の接続部材が前記貫通孔により固定配置されることで前記接続部材と前記第１導電部とが接触することにより、前記第１導電部の電圧が前記第１電圧となる。

また、本発明に係る信号出力装置の記憶方法は、信号出力部から出力された電気信号を補正するための補正情報を、書き込み制御端子に第１電圧が印加されることで書き込み可能となる記憶部に記憶させる信号出力装置の記憶方法であって、前記記憶部が実装された基板であって、当該基板上の所定領域に形成され、前記書き込み制御端子と電気的に接続された第１導電部と、前記所定領域に前記第１導電部と離間して形成され前記第１電圧が印加された第２導電部とを備えた前記基板に対して、前記所定領域に導電性の接続部材を固定配置することにより、前記接続部材と前記第１導電部とを接触させ、かつ、前記接続部材と前記第２導電部とを接触させることにより、前記書き込み制御端子に前記第１電圧を印加し、前記書き込み制御端子に前記第１電圧が印加された状態で、前記記憶部に前記補正情報を書き込む。

また、本発明に係る信号出力装置の記憶方法は、信号出力部から出力された電気信号を補正するための補正情報を、書き込み制御端子に第１電圧が印加されることで書き込み可能となる記憶部に記憶させる信号出力装置の記憶方法であって、前記記憶部が実装された基板であって、貫通孔を有する開口部と、前記貫通孔を形成する前記開口部の内壁および前記貫通孔の外周に沿う部分の少なくともいずれかに形成され前記書き込み制御端子に電気的に接続された第１導電部とを備えた前記基板に対して、前記開口部に、前記第１電圧が印加された導電性の接続部材を固定配置することにより、前記接続部材と前記第１導電部とを接触させて前記書き込み制御端子に前記第１電圧を印加し、前記書き込み制御端子に前記第１電圧が印加された状態で、前記記憶部に前記補正情報を書き込む。

本発明に係る信号出力装置、粒子測定装置または信号出力装置の記憶方法によれば、記憶部が実装された基板上に形成された導電部および接続部材を接触させることで、記憶部への補正情報の書き込みを実行できる。よって、誤書き込み防止機能をオンオフするための書き込み制御回路を別途必要とせず、補正情報を書き込むための回路を簡素化できる。

実施の形態１に係る粒子測定装置の構成の一例を示すブロック図である。 大気中に粒子が存在しない場合における粒子検出センサの動作を説明するための断面図である。 大気中に粒径の小さい粒子が存在する場合における粒子検出センサの動作を説明するための断面図である。 大気中に粒径の大きい粒子が存在する場合における粒子検出センサの動作を説明するための断面図である。 受光素子で検出される光強度を示すグラフである。 製造工程における、記憶部への補正係数の初期設定処理（書き込み処理）について説明するためのブロック図である。 実施の形態１に係る粒子測定装置が有する記憶部の回路構成図である。 実施の形態１に係る記憶部が実装された基板の接続構成を表す図である。 補正情報を記憶する場合の実施の形態１に係る基板の接続構成図である。 図７ＡのＡ−Ａ’断面における断面図である。 製造工程において書き込み部により実行される補正係数の初期設定処理を示すフローチャートである。 書き込み部によって算出された補正係数について説明するためのグラフである。 演算部により実行される粒径の算出処理を示すフローチャートである。 実施の形態１の変形例１に係る導電部の形状を表す図である。 実施の形態１の変形例２に係る導電部の形状を表す図である。 実施の形態２に係る記憶部が実装された基板の接続構成を表す図である。 補正情報を記憶する場合の実施の形態２に係る基板の接続構成図である。 図１３ＡのＢ−Ｂ’断面における断面図である。

以下では、本発明の実施の形態に係る信号出力装置、粒子測定装置および信号出力装置の記憶方法について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

（実施の形態１）
［１．粒子測定装置の全体構成］
まず、本発明の実施の形態１に係る粒子測定装置の全体構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る粒子測定装置の構成の一例を示すブロック図である。

同図に示すように、粒子測定装置１００は、粒子検出センサ１１０、アナログ信号処理部１２０、および、電源部１３０を含むセンサモジュール１５０と、汎用ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１６０とを備える。ここで、センサモジュール１５０は、大気に含まれる粒子の粒径に対応した電気信号を出力する信号出力装置である。また、汎用ＭＰＵ１６０は、センサモジュール１５０から出力された信号を処理する信号処理部である。上記構成により、粒子測定装置１００は、センサモジュール１５０から出力された電気信号および補正係数を汎用ＭＰＵ１６０にて信号処理することにより、大気に含まれる粒子の粒径を測定する。

以下、粒子測定装置１００の各構成について、具体的に説明する。

［１−１．粒子検出センサの構成］
粒子検出センサ１１０は、投光素子１１１と受光素子１１２とを備える光電式センサであり、検知領域ＤＡにおける粒子による投光素子１１１からの光の散乱光を受光素子１１２で受光することにより大気中に含まれる粒子を検出するものである。粒子検出センサ１１０は、受光素子１１２で受光した光強度に応じた電流信号を発生させる信号出力部である。本実施の形態における粒子検出センサ１１０は、さらに、反射面を有する反射体１１４と、大気を加熱する加熱部１１５とを有する。

投光素子１１１は、所定の波長の光を発する光源（発光部）であり、例えば、ＬＥＤや半導体レーザ等の固体発光素子である。投光素子１１１としては、赤外光、青色光、緑色光、赤色光または紫外光を発する発光素子を用いることができる。

なお、投光素子１１１の発光波長が短いほど、粒径の小さな粒子を検出しやすくなる。また、投光素子１１１の発光制御方式は特に限定されるものではなく、投光素子１１１から出射する光は、ＤＣ駆動による連続光またはパルス光等とすることができる。また、投光素子１１１の出力の大きさは、時間的に変化していてもよい。

受光素子１１２は、光を受ける受光部であり、例えば、フォトダイオード、フォトＩＣダイオード、フォトトランジスタ、または、光電子倍増管等、光を受けて電気信号に変換する素子（光検出器）である。具体的には、受光素子１１２は、電気信号として電流信号を生成する。つまり、受光素子１１２は、受光した光強度に応じた電流信号を出力する。

これら投光素子１１１および受光素子１１２は、電源部１３０から供給された電源によって動作する。

図１に示すように、投光素子１１１および受光素子１１２は、筐体１１３内に配置される。筐体１１３は、投光素子１１１および受光素子１１２を保持するように構成されている。本実施の形態において、投光素子１１１および受光素子１１２は、それぞれの光軸を交差させる形で筐体１１３内に配置されている。

筐体１１３には、粒子を含む大気（気体）が流れる筒状の空間領域である粒子流路が設けられている。

検知領域ＤＡは、測定対象の気体に含まれる粒子（エアロゾル）を検知するための領域であるエアロゾル検知領域（エアロゾル測定部）であり、投光素子１１１の光が投光される空間領域と投光素子１１１の光が粒子に当たって発生した散乱光を受光素子１１２に導くための空間領域とが重なる空間領域である。また、検知領域ＤＡは、粒子流路内に存在し、測定対象の気体は、粒子流路を通って検知領域ＤＡに導かれる。

なお、本実施の形態において、粒子流路の流路方向（測定対象の気体が流れる方向）は、図１の紙面上下方向としているが、図１の紙面垂直方向としてもよい。つまり、本実施の形態では、粒子流路の流路軸は、投光素子１１１および受光素子１１２の各光軸が通る平面上に存在しているが、当該平面と直交してもよい。

反射体１１４（反射板）は、検知領域ＤＡにおける粒子による投光素子１１１の光の散乱光を反射して当該散乱光を受光素子１１２に導く反射部材である。本実施の形態において、反射体１１４は、粒子の散乱光を反射して受光素子１１２に集光させている。より具体的には、反射体１１４は、粒子の散乱光を受光素子１１２に向けて反射している。

反射体１１４としては、ベース部材の表面そのものが反射面となるようにベース部材そのものを金属等の反射材料で構成してもよいし、樹脂や金属のベース部材の表面に反射面となる反射膜を形成してもよい。

なお、粒子検出センサ１１０の粒子を検知するための光学系は、上記構成に限られない。例えば、投光素子１１１の光または上記散乱光を集光する光学レンズなどが設けられた構成であってもよい。

反射膜としては、アルミニウム、金、銀や銅等の金属反射膜、鏡面反射膜、または、誘電体多層膜等を用いることができる。反射膜としては、吸収率が小さく、高い反射率を有するものがよい。また、反射膜として、蒸着等で形成したアルミニウム膜の表面に当該アルミニウム膜よりも薄い薄膜を積層したものを用いてもよい。アルミニウム膜に積層する薄膜としては、例えば、ＭｇＦ膜、ＳｉＯ_２膜、ＳｉＯ膜、ＡｌＮ膜、アルミナ膜、または、増反射膜等が用いられる。このように、アルミニウム膜にこれらの薄膜を積層することによって、アルミニウム膜の劣化（腐食等）を抑制したり光増幅による光学特性を向上させたりすることができる。

加熱部１１５は、粒子を含む大気を検知領域ＤＡに導入するために大気を加熱するものであり、粒子流路内に流れる気体の流れを促進させるための気流を発生させる気流発生装置として機能する。具体的には、加熱部１１５は、低コストのヒータ抵抗等であり、本実施の形態では、粒子流路内に配置されている。つまり、加熱部１１５は、粒子流路内の大気を加熱する。

例えば、加熱部１１５がヒータ抵抗である場合、ヒータ抵抗に電圧を印加すると、ヒータ抵抗が加熱される。これにより、ヒータ抵抗の周囲の大気は、加熱されて密度が小さくなり、重力と逆方向の上方向に移動する。つまり、加熱部１１５によって粒子流路内の大気を加熱すると、上方向の気流（上昇気流）を発生させることができる。

このように、加熱部１１５によって粒子流路内の大気を加熱することによって、筐体１１３（粒子流路）内に測定対象の気体（大気）を容易に引き込むことができるので、加熱部１１５を設けない場合と比べて、粒子検出センサ１１０内に多くの粒子を取り込むことができる。したがって、粒子流路に含まれる検知領域ＤＡにおける単位体積あたりの粒子の量を大きくすることができるので、感度を高くすることができる。

また、加熱部１１５は、上昇気流を発生させるので、図１に示すように、粒子流路の下方部分に設置するとよい。なお、加熱部１１５が動作していない状態でも、大気は粒子流路内を通過することができる。つまり、加熱部１１５が動作していない場合でも、大気中に含まれる粒子を検出することは可能である。

［１−２．粒子検出センサの動作］
次に、本実施の形態における粒子検出センサ１１０の動作について、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃおよび図３を用いて説明する。図２Ａ〜図２Ｃは、それぞれ、大気中に粒子が存在しない場合、大気中に粒径の小さい粒子が存在する場合および大気中に粒径の大きい粒子が存在する場合における粒子検出センサ１１０の動作を説明するための断面図である。図３は、図２Ａ〜図２Ｃに示す状態において受光素子１１２で検出される光強度を示すグラフである。

加熱部１１５を動作させて粒子流路に気流を発生させると、大気導入孔から粒子検出センサ１１０内に大気が引き込まれ、当該大気は、粒子流路を経由して検知領域ＤＡに導かれる。

この場合、図２Ａに示すように、粒子検出センサ１１０内に導入された大気に粒子（エアロゾル）が存在しない場合、つまり、検知領域ＤＡに粒子が流入しない場合は、投光素子１１１から出射した光は検知領域ＤＡを通過してそのまま直進するので、粒子による散乱光が発生しない。したがって、この場合、基本的には受光素子１１２の反応がないので、粒子検出センサ１１０内に導入された大気中に粒子が存在しないことが分かる。

なお、この場合、検知領域ＤＡを通過して直進した光が筐体１１３の中で反射して迷光となって受光素子１１２に入射する場合がある。しかしながら、この場合、受光素子１１２で検出される光強度は、検知領域ＤＡに粒子が存在する場合と比べて小さい。したがって、粒子検出センサ１１０内に導入された大気中に粒子が存在しないことが分かる。

また、図２Ｂに示すように、粒子検出センサ１１０内に導入した大気に粒径の小さい粒子（エアロゾル）Ｐ１が存在する場合、つまり、検知領域ＤＡに粒径の小さい粒子Ｐ１が流入した場合は、投光素子１１１の光は検知領域ＤＡに存在する粒子Ｐ１に当たって散乱し、当該散乱光は直接または反射体１１４で反射して受光素子１１２に入射する。

具体的には、この場合、図３中の「粒径：小」で示すような光強度を持つ散乱光が受光素子１１２に入射する。ここで、上述したように、受光素子１１２は、受光した光強度に応じた電流信号を出力する。よって、この場合、受光素子１１２から出力される電流信号は比較的小さくなる。これにより、粒子検出センサ１１０内に導入した大気中には粒径の小さい粒子が存在することが分かる。

また、図２Ｃに示すように、粒子検出センサ１１０内に導入した大気に粒径の大きい粒子（エアロゾル）Ｐ２が存在する場合、つまり、検知領域ＤＡに粒径の大きい粒子Ｐ２が流入した場合も、投光素子１１１の光は検知領域ＤＡに存在する粒子Ｐ２に当たって散乱し、当該散乱光は直接または反射体１１４で反射して受光素子１１２に入射する。

具体的には、この場合、図３中の「粒径：大」で示すような光強度を持つ散乱光が受光素子１１２に入射する。よって、この場合、受光素子１１２から出力される電流信号は比較的大きくなる。これにより、粒子検出センサ１１０内に導入した大気中には粒径の大きい粒子Ｐ２が存在することが分かる。

このように、粒子検出センサ１１０は、当該粒子検出センサ１１０内に導入された大気に粒子が含まれるか否か（粒子の有無）を検知することができる。つまり、大気中の粒子を検出することができる。また、当該大気に粒子が含まれる場合、当該粒子の粒径に応じた電流信号を出力する。

［１−３．アナログ信号処理部の構成］
アナログ信号処理部１２０は、粒子検出センサ１１０から出力された電流信号に対して各種の信号処理を施すことにより、当該電流信号に基づくアナログ電圧信号を出力する。ここで、各種の信号処理とは、例えば、電流（Ｉ）を電圧（Ｖ）に変換するＩ／Ｖ変換、入力された信号の所望の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタ処理、および、入力された信号を増幅して出力する増幅処理である。

なお、アナログ信号処理部１２０は、ここに例示した各処理に限らず、さらに他の信号処理（例えば、ハイパスフィルタ処理、ローパスフィルタ処理、および、減衰処理等）を行うものであってもよい。

このアナログ信号処理部１２０は、図１に示すように、ＩＶ変換部１２１と、増幅部１２２とを含む。

ＩＶ変換部１２１は、受光素子１１２から出力された電流を電圧に変換（ＩＶ変換）する。つまり、ＩＶ変換部１２１は、粒子検出センサ１１０から出力された電流信号を電圧信号に変換する。このように電圧信号に変換することにより、ＩＶ変換部１２１の後段に接続された増幅部１２２の設計が容易になる。

増幅部１２２は、ＩＶ変換部１２１で変換された電圧信号の所定の帯域を増幅する。具体的には、当該電圧信号に含まれる周波数成分のうち所定の帯域の周波数成分を、他の帯域の周波数成分よりも高い増幅率で増幅する。ここで、所定の帯域とは、例えば、粒子検出センサ１１０の粒子流路内に流れる大気の流速ｖ１に対応する周波数ｆ１を中心周波数、帯域幅をｆｂｗとする帯域である。なお、ｆｂｗは所定の周波数であってもよいし、電圧信号のノイズフロアに応じて適宜設定される周波数であってもよい。言い換えれば、増幅部１２２は、ＩＶ変換部１２１で変換された電圧信号を増幅し、粒子に対応したパルス波形を含む電圧信号に変換する。

この増幅部１２２は、例えば、図１に示すように、ＩＶ変換部１２１から出力された電圧信号に含まれる周波数成分のうち所定の帯域の周波数成分を通過するバンドパスフィルタ１２２ａと、バンドパスフィルタ１２２ａを通過した周波数成分からなる信号を増幅する増幅器１２２ｂとを含む。なお、バンドパスフィルタ１２２ａおよび増幅器１２２ｂの接続順はこれに限らず、増幅器１２２ｂがバンドパスフィルタ１２２ａよりも前段に設けられていてもよい。

このような構成により、アナログ信号処理部１２０は、粒子検出センサ１１０から出力された電流信号に基づく電圧信号を出力する。

［１−４．電源部］
電源部１３０は、センサモジュール１５０が備える構成のうち、当該電源部１３０以外の各構成（粒子検出センサ１１０、および、アナログ信号処理部１２０）に対して、電源を供給する。この電源部１３０は、例えば、センサモジュール１５０の外部から供給された電圧を所望の電圧に変換するレギュレータ等により構成される。

［１−５．記憶部］
記憶部１４０は、粒子検出センサ１１０の感度に応じた補正係数を記憶している、例えばメモリである。具体的には、当該記憶部１４０が搭載されたセンサモジュール１５０に搭載されている粒子検出センサ１１０の感度に応じた補正係数を記憶している。

ここで、補正係数は、例えば、検知領域ＤＡに所定の粒径を有する標準粒子が導入された場合に受光素子１１２から出力された電流に基づいて算出された値である。この補正係数は、粒子測定装置１００の製造工程において書き込まれることにより生成されている。言い換えると、補正係数は、粒子測定装置１００の製造工程において初期設定されている。なお、製造工程における補正係数の初期設定処理については、後述する。

［２．汎用ＭＰＵの構成］
汎用ＭＰＵ１６０は、アナログ信号処理部１２０から出力されたアナログ電圧信号を用いて、粒子検出センサ１１０の粒子流路内に流れる大気に含まれる粒子の粒径を算出する。この汎用ＭＰＵ１６０は、例えば、集積回路であるシステムＬＳＩにより実現され、以下で説明する構成毎に個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。

また、汎用ＭＰＵ１６０は、システムＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、またはＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

このような汎用ＭＰＵ１６０は、図１に示すように、ＡＤ変換部１６１を有し、ＡＤ変換部１６１で生成されたデジタルデータを用いて、粒子検出センサ１１０の粒子流路内に流れる大気に含まれる粒子についての種々の分析を行うことができる。この種々の分析とは、例えば、当該粒子の粒径の算出、または、当該粒子の同定等である。

また、本実施の形態において、汎用ＭＰＵ１６０は、さらに、図１に示すように演算部１６２を有する。以下、汎用ＭＰＵ１６０の各構成について説明する。

［２−１．ＡＤ変換部］
ＡＤ変換部１６１は、増幅部１２２で増幅された電圧信号をサンプリング（標本化）および量子化する。言い換えると、当該ＡＤ変換部１６１は、アナログ信号処理部１２０から出力されたアナログの電圧信号をＡＤ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換することにより、当該電圧信号に対応する時系列のデジタルデータを生成する。つまり、ＡＤ変換部１６１は、粒子検出センサ１１０から出力された電流信号に基づく時系列のデジタルデータを生成する。

具体的には、このＡＤ変換部１６１は、汎用ＭＰＵ１６０に予め組み込まれたＡＤ変換モジュールであり、当該汎用ＭＰＵ１６０のアナログ入力端子に入力された電圧信号をデジタルデータに変換する。例えば、ＡＤ変換部１６１は、汎用ＭＰＵ１６０においてアナログ入力用の端子に入力された０．０〜５．０Ｖの範囲の電圧信号を、所定のサンプリング周期でサンプリングし、サンプリングされた電圧信号の電圧を１０ビットのデジタル値に変換することにより、デジタルデータを生成する。

なお、汎用ＭＰＵ１６０のアナログ入力端子に入力される電圧の範囲は、上記例に限らず、例えば、当該入力される電圧の最大値は、汎用ＭＰＵ１６０の外部から指定される電圧（例えば３．３Ｖ）であってもよい。また、ＡＤ変換部１６１で生成されるデジタルデータのビット数は、上記例に限らず、例えば８ビットであっても１２ビットであってもよい。

［２−２．演算部］
演算部１６２は、ＡＤ変換部１６１で生成されたデジタルデータを用いて、粒子検出センサ１１０の粒子流路内に流れる気体に含まれる粒子の粒径を算出する。

ここで、演算部１６２は、演算部１６２による粒子の粒径の算出処理の概要について説明する。

上述したように、粒子検出センサ１１０から出力される電流信号は、粒子検出センサ１１０の粒子流路内に流れる気体に含まれる粒子の粒径に応じた信号である。よって、ＡＤ変換部１６１から演算部１６２に入力されるデジタルデータも粒子の粒径に応じた大きさとなる。具体的には、電流信号は、当該粒子の粒径が大きいほど、大きくなるので、デジタルデータも、当該粒子の粒径が大きいほど、大きくなる。

しかしながら、粒子検出センサ１１０は、個体ごとに特性が異なる場合がある。このような場合、同一の気体が各粒子検出センサ１１０の粒子流路内に導入された場合であっても、特性のバラつきによって、各粒子検出センサ１１０から出力される電流信号にバラつきが生じる虞がある。このような電流信号のバラつきは、すなわち、複数の粒子検出センサ１１０の感度のバラつきに相当する。

そこで、本実施の形態では、演算部１６２による粒径の算出処理において、ＡＤ変換部１６１で生成されたデジタルデータおよび記憶部１４０に記憶されている補正係数を用いて、粒子の粒径を算出（演算）する。

これにより、本実施の形態に係る粒子測定装置１００は、粒子検出センサ１１０の感度による影響を低減して、粒径を算出できる。つまり、当該大気に含まれる粒子の粒径を精度良く算出できる。

具体的には、本実施の形態において、演算部１６２は、粒子の粒径を演算するための閾値を補正係数によって補正し、補正後の閾値を用いて粒子の粒径を算出する。なお、演算部１６２による粒径の算出処理の詳細については、後述する。

［３．粒径の高精度測定］
以下、本実施の形態に係る粒子測定装置１００が、大気に含まれる粒子の粒径を高精度に測定できることを、補正係数の初期設定処理および粒径の算出処理について述べながら詳細に説明する。

［３−１．補正係数の初期設定処理］
まず、記憶部１４０への補正係数の初期設定処理について、図４〜図６を用いて説明する。上述したように、この補正係数は、例えば、粒子測定装置１００の製造工程において書き込まれる。

図４は、実施の形態１に係るセンサモジュール１５０の製造工程における、記憶部１４０への補正係数の初期設定処理（書き込み処理）について説明するためのブロック図である。

同図に示すように、製造工程において、記憶部１４０への補正係数の書き込みは、当該記憶部１４０が搭載されたセンサモジュール１５０に接続された書き込み部５００によって実行される。

書き込み部５００は、検知領域ＤＡに所定の粒径を有する標準粒子が導入された場合に、受光素子１１２から出力された電流に基づいて、粒子検出センサ１１０の感度に応じた補正係数を算出する。また、さらに、書き込み部５００は、算出した補正係数を、記憶部１４０に書き込む。

図５は、実施の形態１に係る粒子測定装置１００が有する記憶部１４０の回路構成図である。同図に示された記憶部１４０は、複数の制御端子を有する不揮発性メモリ１４１と、当該複数の制御端子を接続する周辺回路とを含む。なお、図示していないが、本実施の形態では、粒子検出センサ１１０は、基板２に実装されている。

ここで、書き込み制御端子である書き込み防止端子ＷＰ（ライトプロテクト）に第２電圧である電源電圧（例えば正の電源電圧）Ｖｃｃが印加されている場合（論理「１」となっている場合）、不揮発性メモリ１４１にデータを書き込むことはできない。一方、書き込み防止端子ＷＰに第１電圧であるＧＮＤ電圧が印加されている場合（論理「０」となっている場合）、端子ＳＣＬおよびＳＤＡから不揮発性メモリ１４１へデータを書き込むことが可能となる。

なお、データ書き込みにおける上記論理は、逆であってもよい。つまり、論理「１」で書き込み可能状態であり、論理「０」で書き込み不可状態であってもよい。

不揮発性メモリ１４１の電源電圧端子ＶＣＣには、粒子測定装置１００が稼動（オン）状態である場合、常に電源電圧Ｖｃｃが印加されている。また、書き込み防止端子ＷＰおよび抵抗Ｒ３を接続するノードとＧＮＤ接続端子とが接続されているが、粒子測定装置１００がオン状態であり、かつ、粒子を実測するモードにおいては、ＧＮＤ接続端子は開放状態であり接地電位となっていない。つまり、粒子測定装置１００が粒子を実測するモードにおいては、書き込み防止端子ＷＰには、抵抗Ｒ３を介して電源電圧Ｖｃｃが印加されており、これにより不揮発性メモリ１４１は書き込み不可の状態となっている。

これに対して、ＧＮＤ接続端子に接地電圧が印加された場合、例えば、電源からＧＮＤ接続端子へ微小電流が流れ、書き込み防止端子ＷＰには接地電圧が印加される。つまり、粒子測定装置１００が補正データを記憶するモードにおいては、書き込み防止端子ＷＰには、ＧＮＤ接続端子を介して接地電圧が印加されており、これにより不揮発性メモリ１４１は書き込み可の状態となっている。

図６は、実施の形態に係る記憶部１４０が実装された基板２の接続構成を表す図である。同図に示された基板２には、記憶部１４０が実装され、基板２は、さらに、第１導電部２１と、第２導電部２２と、開口部２３とを備える。

開口部２３には、貫通孔が設けられている。

第１導電部２１は、基板２上に形成された導電パターンであり、例えば、金属膜により形成されている。また、第１導電部２１は、開口部２３の外周に沿うように、基板２の平面視において半円環形状となっている。第１導電部２１は、記憶部１４０のＧＮＤ接続端子と、基板２上に形成された配線を介して電気的に接続されている。

第２導電部２２は、基板２上に形成された導電パターンであり、例えば、金属膜により形成されている。また、第２導電部２２は、開口部２３の外周に沿うように、基板２の平面視において半円環形状となっている。第２導電部２２は、基板２上の接地電圧（第１電圧）が印加されている部位に、基板２上に形成された配線を介して電気的に接続されている。

また、第１導電部２１および第２導電部２２は、互いに電気的に絶縁され、開口部２３を挟んで形成されている。

図６に示された基板２の構成は、粒子測定装置１００が粒子を実測するモードにおける構成である。つまり、記憶部１４０のＧＮＤ接続端子には接地電圧は印加されていない。また、記憶部１４０の書き込み防止端子ＷＰには電源電圧Ｖｃｃが印加されており、これにより不揮発性メモリ１４１は書き込み不可の状態となっている。

図７Ａは、補正情報を記憶する場合の基板２の接続構成を表す図である。また、図７Ｂは、図７ＡのＡ−Ａ’断面における断面図である。図７Ａおよび図７Ｂには、センサモジュール１５０の製造工程において、記憶部１４０への補正係数の初期設定処理（書き込み処理）を実行する場合の基板２の構成が示されている。言い換えると、図７Ａおよび図７Ｂに示された基板２の構成は、センサモジュール１５０が補正データを記憶するモードにおける構成である。図７Ａおよび図７Ｂに示すように、導電性の接続部材である円環状のワッシャ３０および開口部２３の貫通孔にボルト４０を貫通させ、ワッシャ３０と基板２とをナット４１で締め付けることにより、ワッシャ３０と第１導電部２１および第２導電部２２とが圧接される。

上記構成により、記憶部１４０のＧＮＤ接続端子は、第１導電部２１、ワッシャ３０および第２導電部２２を介して、基板２上の接地電圧（第１電圧）が印加されている部位に電気的に接続される。これにより、記憶部１４０の書き込み防止端子ＷＰには接地電圧が印加され、不揮発性メモリ１４１は書き込み可の状態となる。

なお、本実施の形態では、第１導電部２１および第２導電部２２を接続する接続部材をワッシャ３０としたが、当該接続部材はワッシャに限られない。上記接続部材は、例えば、導電性のクッション材などであってもよい。

以下、書き込み部５００による補正係数の書き込み処理について、図８および図９を用いて説明する。図８は、製造工程において書き込み部５００により実行される補正係数の初期設定処理を示すフローチャートである。図９は、書き込み部５００によって算出された補正係数について説明するためのグラフである。

まず、基板２上の所定領域である開口部２３にワッシャ３０を固定配置することにより、ワッシャ３０と第１導電部２１および第２導電部２２とを接触させる（Ｓ１１）。具体的には、ボルト４０を貫通孔及びワッシャ３０に貫通させ、基板２とワッシャ３０とをナット４１で締め付けることにより、基板２の開口部２３にワッシャ３０を固定配置する。これにより、記憶部１４０の書き込み防止端子ＷＰには接地電圧が印加され、不揮発性メモリ１４１は書き込み可の状態となる。

また、基板２には、粒子検出センサ１１０が実装されており、ボルト４０およびナット４１によるワッシャ３０の固定配置と同時に、基板２および粒子検出センサ１１０を所定の測定治具などに固定配置できる。複数の粒子検出センサ１１０における個体間の特性ばらつきを補正するには、複数の粒子検出センサ１１０を同じ配置状態に設置して、同時に標準粒子を測定することが望ましい。この観点において、開口部２３を用いた上記固定配置を用いることにより、粒子検出センサ１１０が実装された複数の基板２を、同じ配置状態に設置することが可能となる。つまり、基板２上の所定領域にワッシャ３０を固定配置することにより、不揮発性メモリ１４１を書き込み可の状態とできるとともに、個体間の特性ばらつきに起因した高精度な補正係数を取得することが可能となる。

なお、ナット４１は、基板２の開口部２３にワッシャ３０を固定配置するための部材であれば、これに限られない。例えば、上述した測定治具にボルト４０を直接固定するのであれば、ナット４１は不要である。

次に、書き込み部５００は、粒子検出センサ１１０の粒子検出センサ１１０の粒子流路内に、所定の粒径を有する標準粒子を導入する（Ｓ１２）。つまり、検知領域ＤＡに、当該標準粒子を導入する。なお、標準粒子の導入は書き込み部５００によって実行されなくてもよく、標準粒子を含む気体で満たされたチャンバ内に粒子検出センサ１１０を配置することによって実現されてもよい。

次に、書き込み部５００は、標準粒子が導入された状態において粒子検出センサ１１０から出力された電流に基づくピーク値を取得する（Ｓ１３）。具体的には、書き込み部５００は、センサモジュール１５０から出力された電圧のピーク値を取得する。

例えば、書き込み部５００は、センサモジュール１５０から出力された電圧信号が図９の第１取得波形で示されるような場合、当該第１取得波形のピーク値Ｐ１を取得する。同様に、当該電圧波形が図６の第２取得波形で示されるような場合、当該第２取得波形のピーク値Ｐ２を取得する。

次に、書き込み部５００は、取得したピーク値に基づいて補正係数を算出する（Ｓ１４）し、算出した補正係数を記憶部１４０に書き込む（Ｓ１５）。

ここで、補正係数算出処理（Ｓ１４）において、書き込み部５００は、具体的には、取得したピーク値と予め定められた理想的なピーク値ＰＩとを用いて補正係数ｆｋを算出する。

例えば、書き込み部５００は、理想的なピーク値ＰＩをセンサモジュール１５０から出力された電圧信号のピーク値で除した値を補正係数ｆｋとして算出する。

つまり、書き込み部５００は、センサモジュール１５０から出力された電圧信号が図９の第１取得波形の場合、すなわち、ピーク値取得処理（上記のＳ１３）で取得されたピーク値がＰ１の場合、ＰＩ／Ｐ１を補正係数ｆｋとして算出する。これにより、センサモジュール１５０から出力された電圧信号が比較的小さい場合には、補正係数ｆｋとして１より大きい値が算出される。

同様に、例えば、書き込み部５００は、センサモジュール１５０から出力された電圧信号が図９の第２取得波形の場合、すなわち、ピーク値取得処理（上記のＳ１３）で取得されたピーク値がＰ２の場合、ＰＩ／Ｐ２を補正係数ｆｋとして算出する。これにより、センサモジュール１５０から出力された電圧信号が比較的大きい場合には、補正係数ｆｋとして１より小さい値が算出される。

ここで、上述したように、センサモジュール１５０から出力される電圧信号は粒子検出センサ１１０から出力される電流に対応し、当該電流は粒子検出センサ１１０の感度に相当する。よって、理想的なピーク値ＰＩおよび実際のピーク値は、当該粒子検出センサ１１０の感度の基準となる基準感度および当該粒子検出センサ１１０の実際の感度に相当する。

したがって、書き込み部５００は、センサモジュール１５０から出力された電圧信号が比較的小さい場合、つまり感度が低い場合には、１より大きい値を補正係数ｆｋとして算出する。一方、センサモジュール１５０から出力された電圧信号が比較的大きい場合、つまり感度が高い場合には、１より小さい値を補正係数ｆｋとして算出する。このような粒子検出センサ１１０の感度に応じた補正係数ｆｋを算出することにより、後述する粒径の算出処理において、粒子検出センサ１１０の感度による影響を低減して粒径を算出することができる。

このように、書き込み部５００は、基準感度に対する粒子検出センサ１１０の感度に応じた補正係数ｆｋを記憶部１４０に書き込む。

ここで、「理想的なピーク値」とは、例えば、粒子検出センサ１１０の検知領域ＤＡに標準粒子を導入した場合に当該粒子検出センサ１１０を含むセンサモジュール１５０から出力される理想波形のピーク値である。例えば、理想波形が図９で示すような波形の場合、理想的なピーク値はＰＩである。

なお、理想的なピーク値は、理想波形によって定められた値に限らず、例えば、粒子検出センサ１１０を含むセンサモジュール１５０の設計値によって定められてもよい。また、例えば、複数のセンサモジュール１５０の各々の粒子検出センサ１１０の検知領域ＤＡに標準粒子を導入した場合に、当該複数のセンサモジュール１５０から出力される電圧信号のピーク値の平均値または中央値等であってもよい。

以上説明したような初期設定処理により、記憶部１４０には、基準感度に対する粒子検出センサ１１０の感度に応じた補正係数ｆｋが書き込まれる。

したがって、演算部１６２による粒径の算出処理において、このように算出された補正係数ｆｋを用いて粒子の粒径を算出することにより、粒子検出センサ１１０の感度による影響を低減して、粒径を算出できる。つまり、当該大気に含まれる粒子の粒径を精度良く算出できる。

なお、ステップＳ１１は、ステップＳ１４の後であってステップＳ１５の直前に実行されてもよい。つまり、標準粒子の測定時には、基板２へのワッシャ３０の固定配置は行わず、補正係数が算出された後で当該固定配置を行ってもよい。

［３−２．粒径の算出処理］
次に、演算部１６２による粒径の算出処理（演算処理）について、図１０を用いて説明する。上述したように、粒子測定装置１００の演算部１６２は、粒子測定装置１００の製造工程において記憶部１４０に書き込まれた補正係数を用いて粒子の粒径を演算する。図１０は、演算部１６２により実行される粒径の算出処理を示すフローチャートである。

なお、粒子測定装置１００が粒子を実測するモードにおいて、基板２は、図６に示された接続構成となっており、ボルト４０、ナット４１およびワッシャ３０は固定配置されていない。これにより、不揮発性メモリ１４１は書き込み不可の状態となっている。

まず、演算部１６２は、記憶部１４０から補正係数ｆｋを読み出す（Ｓ２１）。

その後、演算部１６２は、粒子の粒径を演算するための閾値を補正係数ｆｋによって補正し（Ｓ２２）、補正後の閾値を用いて粒径を算出（演算）する（Ｓ２３）。

例えば、演算部１６２は、１０段階の閾値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ１０を用いて粒径を算出する場合、ＡＤ変換部１６１で生成されたデジタルデータのピーク値が１０段階の閾値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ１０によって区切られる範囲のいずれに位置するかを求めることにより粒径を算出する。

ここで、ＡＤ変換部１６１で生成されるデジタルデータは、粒子検出センサ１１０の感度に依存した値である。つまり、同一粒径の粒子が導入された場合であっても、粒子検出センサ１１０の感度が高い場合にはデジタルデータの値は比較的大きな値となり、一方、粒子検出センサ１１０の感度が低い場合にはデジタルデータの値は比較的小さな値となる。

したがって、粒子検出センサ１１０の感度に因らず同一の閾値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ１０を用いて粒子の粒径を算出した場合、次のような問題が生じる虞がある。

具体的には、粒子検出センサ１１０の感度が低い場合、演算部１６２で算出された粒径は実際の粒径よりも小さく算出される虞がある。一方、粒子検出センサ１１０の感度が高い場合、演算部１６２で算出された粒径は実際の粒径よりも大きく算出される虞がある。

このように、演算部１６２が閾値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ１０を補正せずに粒径を算出した場合、粒径を精度良く算出することが困難になる虞がある。

これに対して、本実施の形態では、演算部１６２は、補正処理（Ｓ２２）において、記憶部１４０に記憶されている補正係数ｆｋを用いて閾値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ１０を補正する。その後、粒径算出処理（Ｓ２３）において、補正後の閾値Ｖｔｈ１’〜Ｖｔｈ１０’を用いて粒子の粒径を算出する。例えば、演算部１６２は、記憶部１４０に記憶されている補正係数ｆｋに補正前の閾値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ１０を乗算した値を補正後の閾値Ｖｔｈ１’〜Ｖｔｈ１０’として粒径を算出する。

これにより、演算部１６２は、粒子検出センサ１１０の感度による影響を低減して、粒径を算出できる。つまり、粒子の粒径を精度良く算出できる。すなわち、以上説明したような粒径の算出処理により、本実施の形態に係る粒子測定装置１００は、粒子検出センサ１１０の粒子流路内に流れる気体に含まれる粒子の粒径を精度良く算出できる。

さらに、演算部１６２は、閾値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ１０を補正するだけの簡易な処理で当該粒子の粒径を精度良く算出できる。よって、汎用ＭＰＵ１６０として高性能なデバイスを用いることなく、当該粒子の粒径を精度良く算出できる。

［４．導電部の変形例］
なお、第１導電部２１及び第２導電部２２のパターン形状は、図６に示されたものに限定されない。つまり、第１導電部２１と第２導電部２２とが対向する領域において、図６に示すように、第１導電部２１と第２導電部２２とが一定の距離を隔てて対向していなくてもよい。

図１１Ａは、実施の形態１の変形例１に係る導電部の形状を表す図である。また、図１１Ｂは、実施の形態１の変形例２に係る導電部の形状を表す図である。例えば、図１１Ａに示すように、導電部が対向する領域において、櫛形形状を有する第１導電部２１Ａと第２導電部２２Ａとが対向していてもよい。また、例えば、図１１Ｂに示すように、導電部が対向する領域において、凹凸形状を有する第１導電部２１Ｂと第２導電部２２Ｂとが対向していてもよい。このような形状によれば、第１導電部および第２導電部を、開口部２３の外周に沿うように互いに開口部２３を挟んで配置しつつ、第１導電部と第２導電部との間隔を小さくすることができる。これにより、第１導電部と第２導電部とを導通させるワッシャ３０のような接続部材を開口部２３に固定するための強度を低減できるので、基板及び接続部材などの寸法精度を緩和できる。

なお、本実施の形態に係る第１導電部および第２導電部のパターン形状は、上記パターン形状に限定されない。ワッシャ３０などの接続部材が開口部２３で固定配置されることにより第１導電部と第２導電部とが導通する形状であればよい。

例えば、貫通孔を形成する開口部２３の内壁に、第１導電部と第２導電部とが離間して形成されていてもよい。この場合には、第１導電部と第２導電部とを導通させる接続部材は、開口部２３の内壁に密着して貫通孔を貫通する金属性ネジであってもよい。

また、第１導電部および第２導電部の一方が、開口部２３の貫通孔の外周であって基板平面上に形成され、第１導電部および第２導電部の他方が、貫通孔を形成する開口部２３の内壁に形成されていてもよい。この場合には、第１導電部と第２導電部とを導通させる接続部材は、開口部２３の内壁に密着して貫通孔を貫通する金属性ネジおよび当該金属ネジと基板とで挟まれたワッシャであってもよい。

［５．基板の変形例］
なお、基板２は、貫通孔を有する開口部２３がない構成であってもよい。つまり、開口部２３が設けられた領域は、基板２の母体を形成する部材が存在する所定領域であってもよい。この場合には、接続部材であるワッシャ３０を第１導電部２１および第２導電部２２と接触させる構成として、例えば、導電性のクリップで基板２およびワッシャ３０を挟みこむ構成であってもよい。

［６．粒径演算の変形例］
なお、実施の形態１では、演算部１６２は、粒子の粒径を演算するための閾値を補正係数によって補正し、補正後の閾値を用いて粒子の粒径を演算した。これに対し、本変形例では、演算部１６２は、ＡＤ変換部１６１で生成されたデジタルデータを補正係数によって補正し、補正後のデジタルデータを用いて粒子の粒径を演算する。

以下、本変形例における演算部１６２による粒径の算出処理（演算処理）について説明する。当該算出処理は、図１０を用いて説明した上記実施の形態における粒径の算出処理とほぼ同じであるが、補正処理（Ｓ２２）および粒径算出処理（Ｓ２３）における処理が異なる。

具体的には、本変形例における演算部１６２は、補正処理（Ｓ２２）において、ＡＤ変換部１６１で生成されたデジタルデータを補正する。

ここで、上述したように、ＡＤ変換部１６１で生成されるデジタルデータは、粒子検出センサ１１０の感度に依存した値である。つまり、同一粒径の粒子が導入された場合であっても、粒子検出センサ１１０の感度が高い場合にはデジタルデータの値は比較的大きな値となり、一方、粒子検出センサ１１０の感度が低い場合にはデジタルデータの値は比較的小さな値となる。

具体的には、上述したように、粒子検出センサ１１０の感度が低い場合、演算部１６２で算出された粒径は実際の粒径よりも小さく算出される虞がある。一方、粒子検出センサ１１０の感度が高い場合、演算部１６２で算出された粒径は実際の粒径よりも大きく算出される虞がある。

したがって、本変形例における演算部１６２がデジタルデータを補正せずに粒径を算出した場合、粒径を精度良く算出することが困難になる虞がある。

これに対し、本変形例において、演算部１６２は、デジタルデータを補正し、補正後のデジタルデータを用いて粒子の粒径を算出する。例えば、当該演算部１６２は、記憶部１４０に記憶されている補正係数ｆｋに補正前のデジタルデータを乗算したデータを補正後のデジタルデータとして粒径を算出する。

つまり、本変形例における演算部１６２は、粒子測定装置１００に搭載された粒子検出センサ１１０の感度が低い場合には、デジタルデータを大きくするように補正する。一方、粒子測定装置１００に搭載された粒子検出センサ１１０の感度が高い場合には、デジタルデータを小さくするように補正する。

これにより、本変形例における演算部１６２は、上記実施の形態と同様の効果を奏する。すなわち、粒子検出センサ１１０の感度による影響を低減して、粒径を算出できる。つまり、粒子の粒径を精度良く算出できる。

ここで、粒子検出センサ１１０の感度による影響を低減して粒子の粒径を精度良く算出する構成として、当該粒子検出センサ１１０の感度に応じて、増幅部１２２の増幅率を変化させる構成が考えられる。このような構成としては、例えば、増幅器１２２ｂの回路定数を可変抵抗等で調整可能に設計し、粒子検出センサ１１０の感度に応じて当該回路定数を調整する構成が考えられる。

しかしながら、増幅器１２２ｂ等のアナログ回路の回路定数を調整した場合、調整前と調整後とで回路定数の温度係数が異なる虞がある。つまり、粒子検出センサ１１０の感度に応じて、アナログ回路の回路定数の温度依存性が異なる虞がある。

これに対して、本変形例では、粒子検出センサ１１０の感度に応じてデジタルデータを補正する。よって、粒子検出センサ１１０の感度によらず、アナログ回路の回路定数の温度依存性を実質的に同一にすることができる。

また、さらに、増幅器１２２ｂ等のアナログ回路の回路定数を調整する場合には、粒子測定装置の長期信頼性が低くなる虞がある。この理由は、アナログ回路は、当該アナログ回路を構成する回路素子の振動または吸湿等により長期性能ドリフトが大きいことによる。

これに対して、本変形例では、粒子検出センサ１１０の感度に応じてデジタルデータを補正する。よって、アナログ回路の長期性能ドリフトを抑制することができるので、長期信頼性を確保できる。

また、演算部１６２は、上述した粒径算出処理（Ｓ２３）、すなわち、デジタルデータのピーク値を検出する演算（ピークサーチ）を、常時行っていてもよいし、所定の条件を満たしている場合のみに行っていてもよい。

例えば、演算部１６２は、補正後のデジタルデータが、粒径を算出するための複数の閾値（例えば、１０段階の閾値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ１０）のうち最低の閾値（例えば、Ｖｔｈ１）より大きい場合に、ピークサーチを行ってもよい。言い換えると、演算部１６２は、当該デジタルデータが最低の閾値を超えた場合に、ピークサーチを開始してもよい。

このように、演算部１６２は、所定の条件を満たしている場合のみにピークサーチを行うことにより、常時ピークサーチを行う場合と比較して、演算量（処理量）を低減することができる。つまり、汎用ＭＰＵ１６０として高性能なデバイスを用いることなく、粒子の粒径を算出することができる。

ここで、最低の閾値Ｖｔｈ１は、ＡＤ変換部１６１に入力された電圧信号のノイズフロアに対応するデジタル値を補正係数ｆｋで補正した値より大きい値であってもよい。

これにより、演算部１６２がノイズのピークを算出することにより生じる各種の誤検知を低減できる。なお、各種の誤検知とは、例えば、粒子の粒径の誤検知、および、粒子の個数の誤検知等である。

なお、ピークサーチを開始するタイミングは、補正後のデジタルデータが最低の閾値Ｖｔｈ１を超えたタイミングに限らず、補正前のデジタルデータが最低の閾値Ｖｔｈ１を超えたタイミングであってもよい。

［７．効果］
本実施の形態に係るセンサモジュール１５０は、電気信号を出力する粒子検出センサ１１０と、書き込み防止端子ＷＰに接地電圧が印加されることで上記電気信号に対する補正情報を書き込むことが可能となる記憶部１４０と、記憶部１４０が実装された基板２とを備える。また、基板２は、基板２上の所定領域に形成され、書き込み防止端子ＷＰと電気的に接続された第１導電部２１と、上記所定領域に、第１導電部２１と離間して形成され、基板２上の接地電圧が印加された部位に電気的に接続された第２導電部２２とを備える。上記構成において、ワッシャ３０が上記所定領域に固定配置されることで第１導電部２１とワッシャ３０とが接触し、かつ、第２導電部２２とワッシャ３０とが接触することにより、第１導電部２１の電圧が接地電圧となる。

これにより、記憶部１４０が実装された基板２上に形成された導電部およびワッシャ３０を接触させることで、記憶部１４０への補正情報の書き込みを実行できる。よって、誤書き込み防止機能をオンオフするための書き込み制御回路を別途必要とせず、補正情報を書き込むための回路を簡素化できる。

また、上記所定領域には、ワッシャ３０を固定するための貫通孔を有する開口部２３が設けられており、第１導電部２１および第２導電部２２は、それぞれ開口部２３の外周に沿うように形成されていてもよい。

この構成によれば、ワッシャ３０および貫通孔にボルト４０を貫通させ、ワッシャ３０と基板２とをナット４１で締め付けることにより、ワッシャ３０と第１導電部２１および第２導電部２２とが圧接される。これにより、記憶部１４０のＧＮＤ接続端子は、第１導電部２１、ワッシャ３０および第２導電部２２を介して、基板２上の接地電圧が印加されている部位に電気的に接続される。よって、簡素化された回路構成で、記憶部１４０の書き込み防止端子ＷＰに接地電圧を印加でき、不揮発性メモリ１４１を書き込み可の状態とすることができる。

また、センサモジュール１５０は、粒子検出センサ１１０および記憶部１４０に加え、受光素子１１２から出力された電流を電圧に変換することにより電圧信号を生成するＩＶ変換部１２１と、当該電圧信号を所定の帯域で増幅する増幅部１２２とを備え、粒子測定装置１００は、さらに、増幅部１２２で増幅された電圧信号をサンプリングおよび量子化するＡＤ変換部１６１と、ＡＤ変換部１６１でサンプリングおよび量子化された電圧信号である時系列のデジタルデータおよび補正係数を用いて、粒子の粒径を演算する演算部１６２とを備えてもよい。

これにより、演算部１６２は、粒子検出センサ１１０の感度による影響を低減して、粒径を算出できる。よって、本実施の形態に係る粒子測定装置１００は、粒子検出センサ１１０の粒子流路内に流れる気体に含まれる粒子の粒径を精度良く算出できる。

また、補正係数ｆｋは、検知領域に所定の粒径を有する標準粒子が導入された場合に受光素子１１２から出力された電流に基づいて算出された値であってもよい。

また、演算部１６２は、粒子の粒径を演算するための閾値を補正係数ｆｋによって補正し、補正後の閾値を用いて粒子の粒径を演算してもよい。

これらにより、閾値を補正するだけの簡易な処理で、粒子検出センサ１１０の粒子流路内に流れる気体に含まれる粒子の粒径を精度良く算出できる。

また、演算部１６２は、デジタルデータを補正係数ｆｋによって補正し、補正後のデジタルデータを用いて粒子の粒径を演算してもよい。

また、本実施の形態に係るセンサモジュール１５０の記憶方法は、第１導電部２１と第２導電部２２とを備えた基板２に対して、所定領域にワッシャ３０を固定配置することにより、ワッシャ３０と第１導電部２１とを接触させ、かつ、ワッシャ３０と第２導電部２２とを接触させることにより、書き込み防止端子ＷＰに接地電圧を印加し、書き込み防止端子ＷＰに接地電圧が印加された状態で、記憶部１４０に補正情報を書き込む。

これにより、誤書き込み防止機能をオンオフするための書き込み制御回路を別途必要とせず、補正情報を書き込むための回路を簡素化した状態で、書き込み処理を実行できる。

（実施の形態２）
本実施の形態に係るセンサモジュールは、実施の形態１に係るセンサモジュール１５０と比較して、補正データを記憶するモードにおいて記憶部１４０のＧＮＤ接続端子へ接地電圧を印加する構成が異なる。以下、実施の形態１に係るセンサモジュール１５０と異なる構成を中心に説明する。

粒子測定装置の全体構成、粒子検出センサ１１０の構成および動作、アナログ信号処理部１２０の構成、汎用ＭＰＵ１６０の構成、記憶部１４０の構成、粒径の実測モードにおける算出処理は、実施の形態１に係る粒子測定装置１００と同じであるので説明を省略する。

［８．補正係数の初期設定処理］
本実施の形態における記憶部１４０への補正係数の初期設定処理は、図４に示すように、記憶部１４０が搭載されたセンサモジュール１５０に接続された書き込み部５００によって実行される。

書き込み部５００は、検知領域ＤＡに所定の粒径を有する標準粒子が導入された場合に、受光素子１１２から出力された電流に基づいて、粒子検出センサ１１０の感度に応じた補正係数を算出する。また、さらに、書き込み部５００は、算出した補正係数を、記憶部１４０に書き込む。

図１２は、実施の形態に係る記憶部１４０が実装された基板３の接続構成を表す図である。同図に示された基板３には、記憶部１４０が実装され、基板３は、さらに、第１導電部２４と、開口部２５とを備える。

開口部２５には、貫通孔が設けられている。

第１導電部２４は、基板３上に形成された導電パターンであり、例えば、金属膜により形成されている。また、第１導電部２４は、開口部２５の外周に沿うように、基板３の平面視において半円環形状となっている。第１導電部２４は、記憶部１４０のＧＮＤ接続端子と、基板３上に形成された配線を介して電気的に接続されている。

図１２は、実施の形態２に係る粒子測定装置が粒子を実測するモードにおける基板３の構成を表している。つまり、記憶部１４０のＧＮＤ接続端子は開放状態であり接地電位となっていない。また、記憶部１４０の書き込み防止端子ＷＰには電源電圧Ｖｃｃ（第２電圧）が印加されており、これにより不揮発性メモリ１４１は書き込み不可の状態となっている。

図１３Ａは、補正情報を記憶する場合の基板３の接続構成を表す図である。また、図１３Ｂは、図１３ＡのＢ−Ｂ’断面における断面図である。図１３Ａおよび図１３Ｂには、センサモジュールの製造工程において、記憶部１４０への補正係数の初期設定処理（書き込み処理）を実行する場合の基板３の構成が示されている。言い換えると、図１３Ａおよび図１３Ｂは、実施の形態２に係るセンサモジュールが補正データを記憶するモードにおける基板３の構成を表している。図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、導電性の接続部材である円環状のワッシャ３１および開口部２５の貫通孔にボルト４０を貫通させ、ワッシャ３１と基板３とをナット４１で締め付けることにより、ワッシャ３１と第１導電部２４とが圧接される。なお、本実施の形態において、補正データを記憶するモードでは、ワッシャ３１には、接地電圧が印加されている。

上記構成により、記憶部１４０のＧＮＤ接続端子は、第１導電部２４を介して、接地電圧（第１電圧）が印加されているワッシャ３１に電気的に接続される。これにより、記憶部１４０の書き込み防止端子ＷＰには接地電圧が印加され、不揮発性メモリ１４１は書き込み可の状態となる。

以下、書き込み部５００による補正係数の初期設定処理について説明する。

まず、基板３上の開口部２５に接地電圧が印加されたワッシャ３１を固定配置することにより、ワッシャ３１と第１導電部２４とを接触させる。具体的には、ボルト４０を貫通孔及びワッシャ３１に貫通させ、基板３とワッシャ３１とをナット４１で締め付けることにより、基板３の開口部２５にワッシャ３１を固定配置する。これにより、記憶部１４０の書き込み防止端子ＷＰには接地電圧が印加され、不揮発性メモリ１４１は書き込み可の状態となる。

また、基板３には、粒子検出センサ１１０が実装されており、ボルト４０およびナット４１によるワッシャ３１の固定配置と同時に、基板３および粒子検出センサ１１０は所定の測定治具などに固定配置される。複数の粒子検出センサ１１０における個体間の特性ばらつきを補正するには、複数の粒子検出センサ１１０を同じ配置状態に設置して、同時に標準粒子を測定することが望ましい。この観点において、開口部２５を用いた上記固定配置により、粒子検出センサ１１０が実装された複数の基板３を、同じ配置状態に設置することが可能となる。つまり、基板３上の開口部２５にワッシャ３１を固定配置することにより、不揮発性メモリ１４１を書き込み可の状態とできるとともに、個体間の特性ばらつきに起因した高精度な補正係数を取得することが可能となる。

以下の補正係数の初期設定処理は、実施の形態１における書き込み処理と同じ処理であり、図８に示されたステップＳ１２〜ステップＳ１５を実行する。

なお、開口部２５にワッシャ３１を固定配置するステップは、ステップＳ１４の後であってステップＳ１５の直前に実行されてもよい。つまり、標準粒子の測定時には、基板３へのワッシャ３１の固定配置は行わず、補正係数が算出された後で当該固定配置を行ってもよい。

なお、本実施の形態に係る第１導電部のパターン形状は、上記パターン形状に限定されない。ワッシャ３１などの接続部材が開口部２５で固定配置されることにより第１導電部が接続部材と接触する形状であればよい。

例えば、貫通孔を形成する開口部２５の内壁に、第１導電部が形成されていてもよい。この場合には、第１導電部に接地電圧を印加する接続部材は、開口部２５の内壁に密着して貫通孔を貫通する金属性ネジであってもよい。

［９．効果］
本実施の形態に係るセンサモジュールは、電気信号を出力する粒子検出センサ１１０と、書き込み防止端子ＷＰに接地電圧が印加されることで上記電気信号に対する補正情報を書き込むことが可能となる記憶部１４０と、記憶部１４０が実装された基板３とを備える。また、基板３は、貫通孔を有する開口部２５と、当該貫通孔の外周に沿って形成され、書き込み防止端子ＷＰと電気的に接続された第１導電部２４とを備え、接地電圧が印加されたワッシャ３１が貫通孔により固定配置されることでワッシャ３１と第１導電部２４とが接触することにより、第１導電部２４の電圧が接地電圧となる。

これにより、記憶部１４０が実装された基板３上に形成された第１導電部２４およびワッシャ３１を接触させることで、記憶部１４０への補正情報の書き込みを実行できる。よって、誤書き込み防止機能をオンオフするための書き込み制御回路を別途必要とせず、補正情報を書き込むための回路を簡素化できる。

また、本実施の形態に係るセンサモジュールの記憶方法は、貫通孔を有する開口部２５と、第１導電部２４とを備えた基板３に対して、開口部２５に、接地電圧が印加されたワッシャ３１を固定配置することにより、ワッシャ３１と第１導電部２４とを接触させて書き込み防止端子ＷＰに接地電圧を印加し、書き込み防止端子ＷＰに接地電圧が印加された状態で、記憶部１４０に補正情報を書き込む。

これにより、誤書き込み防止機能をオンオフするための書き込み制御回路を別途必要とせず、補正情報を書き込むための回路を簡素化した状態で、書き込み処理を実行できる。

（その他の実施の形態）
以上、本発明に係る信号出力装置、粒子測定装置および信号出力装置の記憶方法について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態および変形例に限定されるものではない。

例えば、導電性の接続部材として、実施の形態１ではワッシャ３０を、また、実施の形態２ではワッシャ３１を例示したが、導電性の接続部材は、金属性クリップや金属性ネジなど、基板上に固定配置されることにより第１導電部に接地電圧（第１電圧）を印加することが可能な部材であればよい。

また、上記説明において、粒子を含む媒体は、大気（空気）としたが、大気以外の媒体（水等の液体）であってもよい。

また、粒子検出センサ１１０の構成は、上記説明に示す構成に限らず、少なくとも、投光素子１１１と受光素子１１２とを備え、検知領域ＤＡにおける粒子による投光素子の光の散乱光を受光素子で受光することにより大気中に含まれる粒子を検出すればよい。このような構成であっても、当該粒子検出センサを備える粒子測定装置は、気体に含まれる粒子の粒径を精度良く測定できる。

また、増幅部の構成は、上記説明に示す構成に限らず、少なくともＩＶ変換部１２１から出力された電圧信号を所定の帯域で増幅すればよい。つまり、増幅部はバンドパスフィルタ１２２ａを含まなくてもよく、ハイパスフィルタまたはローパスフィルタ等を含んでもよい。また、増幅器１２２ｂは１段であっても複数段であってもよい。

また、上記説明において、汎用ＭＰＵ内の各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

また、演算部は、上記説明に限らず、少なくともデジタルデータおよび補正係数を用いて、粒子の粒径を算出（演算）すればよい。例えば、演算部はデジタルデータのピーク値を求め、求めたピーク値、および、記憶部１４０に記憶されている補正係数ｆｋを用いてピーク値を補正し、補正したピーク値を用いて粒子の粒径を算出してもよい。

また、補正係数は、上記説明のように製造工程における書き込みにより生成されたものに限らず、例えば、粒子検出センサ１１０を起動してから所定時間経過する毎に生成されたものであってもよい。このように、粒子検出センサ１１０の起動後に生成された補正係数を用いることにより、粒子測定装置１００は、当該粒子検出センサ１１０を構成する部品の劣化等による粒径算出の精度の劣化を抑制できる。

また、上記説明では、記憶部１４０に記憶されている補正係数は、検知領域ＤＡに標準粒子が導入された場合に受光素子１１２から出力された電流に基づいて算出された値に基づくとしたが、これに限らない。当該補正係数は、少なくとも当該記憶部１４０が搭載されたセンサモジュールに搭載されている粒子検出センサ１１０の感度に応じていればよく、例えば、複数の粒子検出センサの平均感度に対する当該粒子検出センサ１１０の感度に対応していてもよい。

その他、実施の形態および変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態および変形例における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

例えば、上述した実施の形態および変形例に係る粒子測定装置を備える各種装置（煙感知器、空気清浄機、または、換気扇等）も、本発明の範囲内に含まれる。

２、３ 基板
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２４ 第１導電部
２２、２２Ａ、２２Ｂ 第２導電部
２３、２５ 開口部
３０、３１ ワッシャ（接続部材）
１００ 粒子測定装置
１１０ 粒子検出センサ（信号出力部）
１１１ 投光素子
１１２ 受光素子
１２１ ＩＶ変換部
１２２ 増幅部
１４０ 記憶部
１５０ センサモジュール（信号出力装置）
１６１ ＡＤ変換部
１６２ 演算部

Claims (9)

1. 電気信号を出力する信号出力部と、
   書き込み制御端子を有し、当該書き込み制御端子に第１電圧が印加されることで前記電気信号に対する補正情報を書き込むことが可能となる記憶部と、
   前記記憶部が実装された基板とを備え、
   前記基板は、
   前記基板上の所定領域に形成され、前記書き込み制御端子と電気的に接続された第１導電部と、
   前記所定領域に、前記第１導電部と離間して形成され、前記基板上の前記第１電圧が印加された部位に電気的に接続された第２導電部とを備え、
   導電性の接続部材が前記所定領域に固定配置されることで前記第１導電部と前記接続部材とが接触し、かつ、前記第２導電部と前記接続部材とが接触することにより、前記第１導電部の電圧が前記第１電圧となる
   信号出力装置。
2. 前記所定領域には、前記接続部材を固定するための貫通孔を有する開口部が設けられており、
   前記第１導電部および前記第２導電部は、それぞれ、前記貫通孔を形成する前記開口部の内壁および前記貫通孔の外周に沿う部分の少なくともいずれかに形成されている
   請求項１に記載の信号出力装置。
3. 電気信号を出力する信号出力部と、
   書き込み制御端子を有し、当該書き込み制御端子に第１電圧が印加されることで前記電気信号に対する補正情報を書き込むことが可能となる記憶部と、
   前記記憶部が実装された基板とを備え、
   前記基板は、
   貫通孔を有する開口部と、
   前記貫通孔を形成する前記開口部の内壁および前記貫通孔の外周に沿う部分の少なくともいずれかに形成され、前記書き込み制御端子と電気的に接続された第１導電部とを備え、
   前記第１電圧が印加された導電性の接続部材が前記貫通孔により固定配置されることで前記接続部材と前記第１導電部とが接触することにより、前記第１導電部の電圧が前記第１電圧となる
   信号出力装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の信号出力装置と、
   前記信号出力装置から出力された信号を処理する信号処理部とを備え、
   前記信号出力部は、
   投光素子と受光素子とを備え、検知領域における粒子による前記投光素子の光の散乱光を前記受光素子で受光して前記電気信号として出力することにより、大気中に含まれる粒子を検出する粒子検出センサであり、
   前記記憶部は、前記粒子検出センサの感度に応じた前記補正情報である補正係数を記憶し、
   前記信号出力装置は、さらに、
   前記受光素子から出力された電流を電圧に変換することにより電圧信号を生成するＩＶ変換部と、
   前記電圧信号を所定の帯域で増幅する増幅部とを備え、
   前記信号処理部は、
   増幅された前記電圧信号をサンプリングおよび量子化するＡＤ変換部と、
   前記ＡＤ変換部でサンプリングおよび量子化された前記電圧信号である時系列のデジタルデータおよび前記補正係数を用いて、前記粒子の粒径を演算する演算部とを備える
   粒子測定装置。
5. 前記補正係数は、前記検知領域に所定の粒径を有する標準粒子が導入された場合に前記受光素子から出力された電流に基づいて算出された値である
   請求項４に記載の粒子測定装置。
6. 前記演算部は、前記粒子の粒径を演算するための閾値を前記補正係数によって補正し、補正後の前記閾値を用いて前記粒子の粒径を演算する
   請求項４または５に記載の粒子測定装置。
7. 前記演算部は、前記デジタルデータを前記補正係数によって補正し、補正後の前記デジタルデータを用いて前記粒子の粒径を演算する
   請求項４または５に記載の粒子測定装置。
8. 信号出力部から出力された電気信号を補正するための補正情報を、書き込み制御端子に第１電圧が印加されることで書き込み可能となる記憶部に記憶させる信号出力装置の記憶方法であって、
   前記記憶部が実装された基板であって、当該基板上の所定領域に形成され、前記書き込み制御端子と電気的に接続された第１導電部と、前記所定領域に前記第１導電部と離間して形成され前記第１電圧が印加された第２導電部とを備えた前記基板に対して、前記所定領域に導電性の接続部材を固定配置することにより、前記接続部材と前記第１導電部とを接触させ、かつ、前記接続部材と前記第２導電部とを接触させることにより、前記書き込み制御端子に前記第１電圧を印加し、
   前記書き込み制御端子に前記第１電圧が印加された状態で、前記記憶部に前記補正情報を書き込む
   信号出力装置の記憶方法。
9. 信号出力部から出力された電気信号を補正するための補正情報を、書き込み制御端子に第１電圧が印加されることで書き込み可能となる記憶部に記憶させる信号出力装置の記憶方法であって、
   前記記憶部が実装された基板であって、貫通孔を有する開口部と、前記貫通孔を形成する前記開口部の内壁および前記貫通孔の外周に沿う部分の少なくともいずれかに形成され前記書き込み制御端子に電気的に接続された第１導電部とを備えた前記基板に対して、前記開口部に、前記第１電圧が印加された導電性の接続部材を固定配置することにより、前記接続部材と前記第１導電部とを接触させて前記書き込み制御端子に前記第１電圧を印加し、
   前記書き込み制御端子に前記第１電圧が印加された状態で、前記記憶部に前記補正情報を書き込む
   信号出力装置の記憶方法。

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