現在、帯電した黒色炭素粒子（以下、BC粒子）の数濃度を高い時間分解能で計測する、世界初の測定法の開発に取り組んでいる。BC粒子は生体内に沈着することで、高血圧のリスクを高めるほか、胎児の健康にも影響を与える可能性がある。生体内への粒子の沈着度合いは、粒子の帯電状態に強く依存するため、本測定法の開発はBC粒子の有害性を評価するうえで極めて重要である。実大気中の帯電したBC粒子の数濃度や粒径分布の変動要因を明らかにするため、本年度は帯電したBC粒子の数濃度の測定法の確立を目指した。測定法の確立のためには、3つの課題（1. 光吸収性粒子の計測装置（Single-particle soot photometer: SP2）の測定準備, 2. 流路切替システムの開発, 3. 帯電・非帯電粒子の分離装置の開発）を遂行する必要がある。そこで本年度は、1と2を進めた。
光吸収性粒子はレーザー光を横断すると、粒子の蒸発温度に比例した白熱光強度を放出する。SP2は粒子の蒸発温度の違いからBC粒子のみを選択的に抽出し、BC粒子の白熱光強度を測定する装置である。BC粒子を正しく検出するためには、そのレーザーのアライメントが必須である。そこで、単分散の粒径が既知であるポリスチレンラテックス粒子（PSL粒子）の懸濁液をアトマイザーで噴霧し、SP2に導入することで、レーザーの形がガウシアン分布になっているかどうかを調べた。PSL粒子からの散乱信号値のヒストグラムがガウシアン分布に近くなるように、光軸を調整した。
次に、流路切替システムの開発を進めた。Super4 USB 4chリレーと4つの電動ボールバルブを組み合わせ、汎用性の高いLabview を用いることでそれぞれのバルブを5分ごとに自動で切り替えるシステムを開発した。この開発により、20分の測定を1サイクルとして、K-MACSから抽出される、正の帯電BC粒子、非帯電BC粒子、負の帯電BC粒子、全BC粒子の4種類を独立にSP2に導入できることが期待される。
To develop the measurement of charge distribution of black carbon (BC) particles, we need to make 1) a laser alignment of the single-particle soot photometer (SP2), 2) a development of the flow system, and 3) a development of the instrument for separating the charged and non-charged particles.
The SP2 is an instrument for measuring the size-resolved BC mass concentration by the laser-induced incandescence technique. Alignment of the SP2 is essential to correctly detect BC particles and to measure their size distribution. In this year, I made an experiment to investigate if the shape of the laser is gaussian. We prepared the water suspension of polystyrene latex sphere (PSL) particles to be generated by using an atomizer. The emitted PSL particles are dried by passing through a diffusion dryer and introduced into the SP2. The optical axis of the SP2 was adjusted so that the histogram of the scattering signals emitted from the PSL particles is similar to a Gaussian distribution. I also developed a flow system by combining four electric ball valves and a super 4 USB 4ch relay. This system would enable to introduce the positively charged BC particles, non-charged BC particles, negatively charged BC particles, and all BC particles, separately, into the SP2.