DIYによる空気清浄のテストは十分実用的であり、実験設計を工夫すれば高品質なセンサーの代用が可能になる。10万倍を超える粒子低減をもたらす空気清浄システムの評価でさえそうだ。

私はこれまで数多くのDIYテストを行ってきた（1、2、3、4、5、6）。目的は基本的に、ある装置が空気中の粒子をどれだけ除去できるかを理解することだ。業務用のパーティクルカウンター（例）は数千ドルもする素晴らしい装置だが、その価格は利便性、信頼性、校正、そしてダイナミックレンジに対して払われているものだ。利便性を諦め、信頼性のために複数台を購入する気になれば、校正やダイナミックレンジの問題は実験設計の工夫で安価に解決できる。

現在、DIY用途で手軽に使える最も安い選択肢はおそらくTemtop P600で、今見たところ70ドルだ。私は試したことがないが、これは数年前にDIY実験用に購入したTemptop M2000の簡易版だ。さらに安く自作したいなら、PMS5003（今見たところ21ドル）を入手し、安価なSoC（約10ドル）やAndroidスマートフォン（アダプターは15ドル程度）につなぐ方法もある。量産すれば15ドル以下まで下げられると思う。高 volumeでのPMS5003やそのクローンは約7ドル、スマホ用アダプターはこの規模なら1ドル未満、ソフトウェアは1ドル未満、あとは筐体と組み立て、品質管理のコストだ。

TemtopもPMS5003もある程度は校正されているが、幸い絶対的な粒子数を知る必要はない。ある程度の範囲内で粒子数に線形に比例する数値が得られれば十分だ。測定器が経時的に安定していれば、比率を見ればいい。例えば、ある装置がどれくらいの速さで部屋の煙を除去できるかを調べたい場合、目標量の煙を正確に発生させたり、発生させた量を正確に把握したりする必要はない。半減期を測ればいいのだ。これだけで相対的な効果が直接わかるし、容積が既知の密閉空間であればCADRも求められる。

ダイナミックレンジの確保はもう少し難しいが、それでも業務用センサーは必要ない。例えば、DIYのクリーンルームの性能を測りたいとしよう。（注：これに興味があるなら、Coefficient Givingが資金提供を検討してくれるかもしれない）。粒子で満たす外側の部屋と、粒子数を低く保ちたい内側のエリアがあるとする。上で紹介したセンサーで測定できる粒子濃度の範囲はせいぜい500〜1,000倍程度だが、それ以上の低減を達成できたかを評価しようとすると、単純な実験ではレンジが足りなくなる。外側で測定可能な濃度では内側は「測定下限以下」になり、内側で測定可能な濃度では外側は「測定上限以上」になってしまうのだ。どうすればいいだろうか？

最も単純な方法は、ただ長く待つことだ。これは実は悪くない。パーティクルカウンターは粒子があるときにだけそれを報告するという点で非常に優秀なので、10倍長く測定すれば10倍の感度が得られるのだ。とはいえ、レンジが1,000倍しかないのに10万倍の低減を測ろうとすれば、かなり長い待ち時間が必要になる。空気中の濃度をセンサーの測定範囲内に収めることで、測定を速めたり（あるいはレンジをさらに広げたり）できる。

次に単純な方法は、内側と外側にそれぞれ1台ずつセンサーを置き、外側に空気清浄機を設置することだ。事前にセンサー同士を相互に校正しておき、非常に高い濃度（外側はレンジ上限以上、内側はレンジ内）から実験を始める。空気清浄機で外側の濃度を下げていくのだ。中間領域（外側は依然レンジ上限以上、内側はレンジ下限以下）を経て、やがて外側がレンジ内に入る（ただし内側は依然レンジ下限以下になる）。理想的な実験がどのように見えるか、例を示そう：

内外の測定値が同時に得られる時間帯はないが、曲線を外挿することで、内側のセンサーが10を示すときに外側のセンサーなら1,000,000を示すはずだと推定できる。

ただし、外側の粒子を毎分一定の10%ずつ除去してくれる空気清浄機に頼る代わりに、3台目のセンサーを追加する方法もある。MERV-16フィルター付きのファンは少なくとも95%の粒子を除去するので、ファンとMERV-16フィルターを組み込んだ箱を作り、その箱の中の粒子数を測るのだ。箱は密閉する必要はない。ファンによる正圧だけで、MERV通過後の濃度だけを測定していることが保証される：

残念ながらこれだけでは内外の曲線をつなぐにはまだ不十分だが、チェーンの最後の4つ目のリンクとしてHEPAフィルターを追加し、少なくとも99.97%の粒子を除去することができる：

これで各センサーのペア間に十分な時間的重なりが生まれ、それらの比率をプロットできる：

このプロットで注目すべきは水平になっている部分だ。そこでは各センサーが報告する値が比例して動いている。傾きのある部分（および比率が1の部分）は、センサーがレンジ外にある場合なので意味がない。

そこから、MERV-16で20倍、MERVからHEPAで167倍、HEPAからクリーンルーム内部で30倍の低減が読み取れる。これらを掛け合わせると、全体で期待通りの10万倍の低減になる。

もちろん実際のデータはもっと乱雑になるだろうが、基本的な考え方は確かなはずだ。

補足的な留意点：

• ここで扱う粒子濃度は非常に高いので、吸い込まないようにしたい。理想的には、密閉した部屋の外から遠隔で濃度をモニタリングしながら実験全体を操作できるようにしておくことだ。どうしても中に入る必要がある場合は、密着性の高いP100マスクを使うこと（そして、ヒゲがあると効果がないことを忘れないでほしい（ヒゲとマスク））。

• 私は煙を使ってきたが、煙はベタつき、扱いづらい。エアロゾル化した塩を使う方がよい。超音波加湿器と塩水で空気中に放出でき、相対湿度が45%以下であれば液滴は乾燥して純粋な塩の結晶になる。湿度の高い場所でやるなら、除湿機を使うといい。

• これよりはるかに低い濃度でも煙探知機は作動するし、このレベルの濃度では故障する恐れさえある。取り外すか、少なくとも電源を切ってビニールなどでしっかり密閉しておくことを勧める。

• 塩はあらゆるところに付着し、軽度の腐食性があるようだ（長期間海辺に住むようなものだ）。部屋の中の物はすべて運び出し、使い捨てのビニールシート（薄い養生シートは非常に安い）で部屋全体を覆うか、後で濡れ布巾ですべての表面を拭き取ること。