JP5922470B2 - クリーンルーム内の粒子を検出する方法 - Google Patents

Description

本発明は環境評価技術に関し、特に粒子検出装置の検出結果記録システム及び粒子検出装置の検出結果記録方法に関する。

バイオクリーンルーム等のクリーンルームにおいては、粒子検出装置を用いて、飛散している汚染物質等の粒子が検出され、記録される（例えば、非特許文献１参照。）。粒子検出装置は、例えば、クリーンルーム内の空気を吸引するための吸引口と、粒子を検出した後の空気をクリーンルームに戻すための排気口と、を有する。ここで、吸引口又は排気口がクリーンルームの壁に著しく近い場合には、粒子検出装置の粒子検出能力が低下する場合がある。そのため、クリーンルームにおける粒子検出装置の配置に関する基準や規格に沿って、クリーンルームに粒子検出装置を配置することがある。そのような基準又は規則としては、ＧＭＰ（Ｇｏｏｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｐｒａｃｔｉｃｅ）が知られている。

長谷川倫男他，「気中微生物リアルタイム検出技術とその応用」，株式会社山武，azbil Technical Review 2009年12月号，p.2-7，2009年

上記の基準や規格においては、統計学等に基づき、クリーンルームに複数の粒子検出装置を配置することが要求されることがある。要求に従って、クリーンルームに複数の粒子検出装置を配置して粒子の検出をすることもあるし、粒子検出装置は高価であるため、一台の粒子検出装置をクリーンルーム内で順次移動させながら、粒子の検出を行うこともある。しかし、いずれの場合においても、クリーンルーム内においては、気流や温度分布等を常に一定に制御することが困難であることから、単にクリーンルーム内の複数箇所で粒子の検出を行っても、検出結果から得られる情報が少ないことを本発明者は見出した。そこで、本発明は、粒子検出装置の位置及び粒子検出時刻を記録可能な、粒子検出装置の検出結果記録システム及び粒子検出装置の検出結果記録方法を提供することを目的の一つとする。

本発明の態様によれば、（ａ）粒子を検出する粒子検出装置から送信される、粒子検出時刻を含む検出結果情報と、粒子検出装置に設けられた位置計測装置から送信される粒子検出装置の位置情報と、を受信する情報受信機と、（ｂ）検出結果情報と、位置情報と、を併合した併合情報を作成する併合部と、（ｃ）併合情報を保存する併合情報保存部と、を備える、粒子検出装置の検出結果記録システムが提供される。

また、本発明の態様によれば、（ａ）粒子を検出する粒子検出装置から粒子検出時刻を含む検出結果情報を送信することと、（ｂ）粒子検出装置に設けられた位置計測装置から粒子検出装置の位置情報を送信することと、（ｃ）検出結果情報と、位置情報と、を受信することと、（ｄ）検出結果情報と、位置情報と、を併合した併合情報を作成することと、（ｅ）併合情報を併合情報保存部に保存することと、を含む、粒子検出装置の検出結果記録方法が提供される。

本発明によれば、粒子検出装置の位置及び粒子検出時刻を記録可能な、粒子検出装置の検出結果記録システム及び粒子検出装置の検出結果記録方法を提供可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る粒子検出装置の検出結果記録システムの模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係るクリーンルームの第１の模式図である。 本発明の第１の実施例に係る粒子検出装置の模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係るクリーンルームの第２の模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る粒子検出装置の検出結果記録方法を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る粒子検出装置の検出結果記録システムの模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係る粒子検出装置の検出結果記録方法を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る粒子検出装置の検出結果記録システムの模式図である。 本発明の第３の実施の形態に係る粒子検出装置の検出結果記録方法を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態に係る粒子検出装置の検出結果記録システムの模式図である。

以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る粒子検出装置の検出結果記録システムは、図１に示すように、粒子を検出する粒子検出装置２０から送信される、粒子検出時刻を含む検出結果情報、及び粒子検出装置２０に設けられた位置計測装置２３から送信される粒子検出装置２０の位置情報を受信する情報受信機３と、情報受信機３に接続された中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００と、を備える。ＣＰＵ３００は、検出結果情報及び位置情報を併合した併合情報を作成する併合部３０１と、併合情報を保存する併合情報保存部４０１と、を含む。

粒子検出装置２０が配置される図２に示すクリーンルーム１０は、骨格をなす例えばアルミニウム製のフレームと、フレームにはめ込まれた、側壁をなすポリカーボネート製の透明パネルと、を備える。ただし、第１の実施の形態に係るクリーンルームは、これに限定されない。例えば、コンテナ型のクリーンルーム、プレハブ型のクリーンルーム、移動式手術室、及び建物の一部をなす移動不可能なクリーンルーム等も、実施の形態に係るクリーンルームに含まれる。

クリーンルーム１０内部には、例えばＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）及びＵＬＰＡ（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）等の超高性能エアフィルタを通して、清浄な空気が送り込まれる。さらにクリーンルーム１０内部には、空気等の気体に含まれる微粒子や微生物を除去し、気体を清浄化する清浄化装置が配置されていてもよい。

図３に示すように、クリーンルーム１０に配置された粒子検出装置２０は、例えばキャスター等の車輪２６を有し、任意の場所に移動可能である。また、粒子検出装置２０は、クリーンルーム１０内の気体を内部に吸引するための吸引口２１と、検査後の気体をクリーンルーム１０に戻すための排気口２２と、を有する。例えば、粒子検出装置２０は、内部において、レーザ光源が発したレーザ光を、吸引された気体に照射する。レーザ光は、可視光であっても、紫外光であってもよい。レーザ光が可視光である場合、レーザ光の波長は、例えば４００乃至４１０ｎｍの範囲内であり、例えば４０５ｎｍである。レーザ光が紫外光である場合、レーザ光の波長は、例えば３１０乃至３８０ｎｍの範囲内であり、例えば３５５ｎｍである。なお、粒子検出装置２０が備える光源はレーザ光源に限られない。例えば、粒子検出装置２０は、粒子に光を照射する光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）、及びキセノンランプ等を備えていてもよい。

空気中に細菌を含む微生物等の微粒子が含まれる場合、レーザ光を照射された細菌が、蛍光を発する。細菌の例としては、グラム陰性菌、グラム陽性菌、及びカビ胞子を含む真菌が挙げられる。グラム陰性菌の例としては、大腸菌が挙げられる。グラム陽性菌の例としては、表皮ブドウ球菌、枯草菌芽胞、マイクロコッカス、及びコリネバクテリウムが挙げられる。カビ胞子を含む真菌の例としては、アスペルギルスが挙げられる。粒子検出装置２０は、レーザ光を照射された微生物が発した蛍光を検出し、蛍光強度を計測する。粒子検出装置２０は、蛍光強度の大きさに基づき、空気中に含まれている微生物を検出する。

なお、粒子検出装置２０が検出対象とする粒子は微生物に限られない。例えば、粒子検出装置２０が検出対象とする粒子は、無害又は有害な化学物質、ごみ、ちり、及び埃等のダストも含む。また、粒子検出装置２０の粒子の検出原理も、上記に限定されない。さらに、粒子検出装置２０の検出結果も粒子の濃度に限定されず、粒子数、及び粒径分布等を検出してもよい。例えば、粒子が光線を通過するときに生じる光の散乱と、粒子の径と、の相関を利用して、粒径分布を検出してもよい。粒子検出装置２０は、粒子の検出結果を含む電子情報である検出結果情報を生成する。生成された検出結果情報は、粒子検出装置２０が備える内部メモリ等に逐次保存される。

粒子検出装置２０には、粒子の粒子検出時刻を検出結果情報に付与するための検出時刻付与装置が配置されている。検出時刻付与装置は、例えば、水晶振動子を備える。

また、粒子検出装置２０には、位置計測装置２３が固定されている。位置計測装置２３は、例えば汎地球測位システム（ＧＰＳ）、加速度センサ、及び圧力センサ等を用いて、図４に示す粒子検出装置２０の配置位置の座標（Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁）を計測する。さらに、位置計測装置２３は、計測した粒子検出装置２０の配置位置の座標（Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁）を含む電子情報である、粒子検出装置２０の位置情報を生成する。生成された位置情報は、内部メモリ等に逐次保存される。

さらに、図３に示す粒子検出装置２０には、送受信機２及びアンテナ２４が固定されている。送受信機２は、アンテナ２４を用いて、粒子検出装置２０による検出結果情報と、位置計測装置２３による粒子検出装置２０の位置情報と、を、ネットワークを介して無線送信する。例えば、位置計測装置２３及び送受信機２には、内蔵バッテリ２５から電源が供給される。

図１に示す情報受信機３は、粒子検出装置２０による検出結果情報と、位置計測装置２３による粒子検出装置２０の位置情報と、を受信する。情報受信機３は、粒子検出装置２０による検出結果情報と、位置計測装置２３による粒子検出装置２０の位置情報と、を、併合部３０１を含む中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００に伝送する。情報受信機３はＣＰＵ３００に直接接続されていてもよいし、有線又は無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を介して接続されていてもよい。

併合部３０１は、粒子検出装置２０による検出結果情報と、位置計測装置２３による粒子検出装置２０の位置情報と、併合（マージ）し、併合情報を作成する。併合部３０１は、作成した併合情報を、併合情報保存部４０１に、電気的又は磁気的に保存する。なお、併合部３０１は、検出結果情報と、位置情報と、を受信するたびに併合情報を作成し、作成した併合情報を併合情報保存部４０１に累積的に保存する。

ＣＰＵ３００は指示部３０２をさらに含んでいる。指示部３０２は、送信機等を用いて、図３に示す位置計測装置２３に、位置計測の開始、終了等を指示する指示情報を送信する。送信された指示情報は、送受信機２で受信され、位置計測装置２３に伝達される。

次に、図５に示すフローチャートを用いて、第１の実施の形態に係る粒子検出装置の検出結果記録方法について説明する。
（ａ）ステップＳ１０１で図１に示す指示部３０２は、送信機等を用いて、送受信テスト用に応答信号を返信するよう、図３に示す粒子検出装置２０に固定された送受信機２に指示信号を送信する。ステップＳ１０２で、送受信機２が指示信号を受信した場合は、送受信機２は、図１に示す指示部３０２に応答信号を送信する。指示部３０２が応答信号を受信した場合は、ステップＳ１０３に進む。指示部３０２が応答信号を受信しなかった場合は、ステップＳ１１２に進み、指示部３０２は、ＣＰＵ３００に接続されている表示装置等に、通信エラーが生じたことを表示させ、オペレータ等に、通信状態の確認及び改善等を促す。

（ｂ）ステップＳ１０３で、指示部３０２は、送信機等を用いて、粒子の検出、及び図３に示す粒子検出装置２０の配置位置の座標（Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁）の計測の開始を指示する指示情報を、送受信機２に送信する。ステップＳ１０４で、粒子検出装置２０は、クリーンルーム１０内の粒子を検出し、粒子の検出結果を含む電子情報である検出結果情報を生成する。検出時刻付与装置によって、検出結果情報には、粒子の粒子検出時刻の情報が付与される。また、位置計測装置２３は、粒子検出装置２０の配置位置の座標（Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁）を計測し、粒子検出装置２０の位置情報を生成する。その後、送受信機２は、検出結果情報と、粒子検出装置２０の位置情報と、を、図１に示す情報受信機３に送信する。

（ｃ）ステップＳ１０５で、情報受信機３が検出結果情報及び粒子検出装置２０の位置情報を受信した場合、指示部３０２は、送受信機２に、粒子の検出、及び図３に示す粒子検出装置２０の配置位置の座標（Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁）の計測の終了を指示する指示情報を送信する。ステップＳ１０６で、併合部３０１は、粒子検出装置２０による検出結果情報と、位置計測装置２３による粒子検出装置２０の位置情報と、併合（マージ）し、併合情報を作成する。ステップＳ１０７で、併合部３０１は、作成した併合情報を、併合情報保存部４０１に保存する。

以上説明した第１の実施の形態に係る粒子検出装置の検出結果記録方法を所定の間隔で繰り返し実施することにより、併合情報保存部４０１に、粒子の検出結果と、粒子を検出した時刻と、粒子を検出した位置と、をマージした情報を、累積的に保存することが可能となる。これにより、粒子検出装置２０の位置の時間変化と、粒子の検出結果の時間変化と、を監視することが可能となる。

上述したように、一台の粒子検出装置をクリーンルーム内で順次移動させながら、粒子の検出を行うことがある。しかし、従来の方法では、粒子検出装置の検出結果の履歴を閲覧しても、いつ、どこで粒子を検出した結果であるのか、特定することが困難であった。これに対し、第１の実施の形態によれば、粒子検出装置の検出結果と共に、クリーンルーム内における粒子検出装置の配置を記録することが可能となる。そのため、例えばクリーンルーム内で製造される医薬品や半導体製品に問題が生じた場合に、クリーンルーム内の洗浄度を追跡調査する際、より正確な情報を提供することが可能となる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る粒子検出装置の検出結果記録システムのＣＰＵ３００は、図６に示すように、時刻確定部３０３をさらに備える。時刻確定部３０３は、タイムサーバ５０１を用いて、併合部３０１が作成した併合情報の作成時刻を確定する。タイムサーバ５０１は、ネットワークを介して、ＣＰＵ３００に、標準時等の正確な時刻情報を提供する。なお、タイムサーバ５０１は、ＣＰＵ３００に直接接続されていてもよい。第２の実施の形態に係る粒子検出装置の検出結果記録システムのその他の構成要素は、第１の実施の形態と同様である。以下、図７に示すフローチャートを用いて、第２の実施の形態に係る粒子検出装置の検出結果記録方法における併合情報の作成時刻確定に関するステップについて説明する。

第１の実施の形態と同様にステップＳ１０１乃至ステップＳ１０６が実施された後、ステップＳ２０１で、図６に示すタイムサーバ５０１は、ＣＰＵ３００に、正確な時刻情報を配信する。ステップＳ２０２で、時刻確定部３０３は、併合部３０１が作成した併合情報に、タイムサーバ５０１から配信された時刻情報を付与して、併合情報の作成時刻を確定する。ステップＳ２０３で、併合部３０１は、作成時刻が確定した併合情報を、併合情報保存部４０１に保存する。

粒子検出装置２０に内部時計として検出時刻付与装置が配置されていても、内部時計が孤立して配置されている場合は、内部時計が標準時からずれる場合がある。そのため、内部時計によって付与される粒子の粒子検出時刻は、正確でない場合がある。これに対し、第２の実施の形態によれば、併合情報を作成した正確な時刻を確定することが可能であるため、累積的に併合情報保存部４０１に記録される検出結果を時系列で正確に評価することが可能となる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る粒子検出装置の検出結果記録システムのＣＰＵ３００は、図８に示すように、時刻認証部３０４をさらに備える。時刻認証部３０４は、時刻認証業務認定業者（ＴＳＡ：Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ）５０２を用いて、併合情報保存部４０１に保存されている併合情報を時刻認証する。第３の実施の形態に係る粒子検出装置の検出結果記録システムのその他の構成要素は、第１の実施の形態と同様である。以下、図９に示すフローチャートを用いて、第３の実施の形態に係る粒子検出装置の検出結果記録方法における時刻認証に関するステップについて説明する。

第１の実施の形態と同様にステップＳ１０１乃至ステップＳ１０７が実施された後、ステップＳ３０１で、図８に示す時刻認証部３０４は、併合情報保存部４０１に保存されている併合情報のハッシュ値を計算する。ステップＳ３０２で、時刻認証部３０４は、計算したハッシュ値を、ネットワークを介してＴＳＡ５０２に送付する。ステップＳ３０３で、ＴＳＡ５０２は、受信したハッシュ値に、時刻配信業務認定事業者（ＴＡ：Ｔｉｍｅ Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ）から配信された正確な時刻情報を組合せ、トークンを生成する。さらに、ＴＳＡ５０２は、トークンに公開鍵暗号方式を利用して電子署名を付与し、トークンを暗号化する。ステップＳ３０４で、ＴＳＡ５０２は、暗号化したトークンを、ネットワークを介して時刻認証部３０４に送信する。ステップＳ３０５で、時刻認証部３０４は、併合情報と共に、トークンを併合情報保存部４０１に保存する。

ＴＳＡの公開鍵を入手し、併合情報保存部４０１に保存されているトークンを復号すると、トークンからハッシュ値を取り出すことができる。トークンから取り出したハッシュ値と、併合情報保存部４０１に保存されている併合情報から計算されるハッシュ値と、が等しければ、併合情報保存部４０１に保存されている併合情報は、トークン取得後、改ざんされていない。しかし、トークンから取り出したハッシュ値と、併合情報保存部４０１に保存されている併合情報から計算されるハッシュ値と、が異なる場合、併合情報保存部４０１に保存されている相対位置を表す情報は、トークン取得後、改ざんされている。

したがって、第３の実施の形態に係る粒子検出装置の検出結果記録システムを用いれば、併合情報保存部４０１に保存されている併合情報の改ざんされた場合も、改ざんされた事実を検知することが可能となる。なお、図９においては、電子署名方式による時刻認証方法を説明したが、アーカイビング方式等の時刻認証方法も、第３の実施の形態に係る粒子検出装置の検出結果記録方法に適用可能である。

（第４の実施の形態）
図１０に示すように、第４の実施の形態においては、クリーンルームに複数の粒子検出装置２０が配置されている。複数の粒子検出装置２０のそれぞれは、シリアルナンバ等の識別記号を記録した識別素子を備える。複数の粒子検出装置２０のそれぞれは、検出結果情報に、粒子検出時刻と、装置の識別記号と、を付与して、送受信機２から、装置の識別記号を付与された検出結果情報を送信する。第４の実施の形態において、併合部３０１は、複数の粒子検出装置２０のそれぞれから受信した、装置の識別記号を付与された検出結果情報と、位置計測装置２３による粒子検出装置２０の位置情報と、併合し、併合情報を作成する。併合部３０１は、作成した併合情報を、併合情報保存部４０１に、電気的又は磁気的に保存する。これにより、併合情報保存部４０１に、複数の粒子検出装置２０のそれぞれの粒子の検出結果と、粒子を検出した時刻と、粒子を検出した位置と、をマージした情報を、累積的に保存することが可能となる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施の形態及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、第１の実施の形態において、送受信機２は、アンテナ２４を用いて、粒子検出装置２０による検出結果情報と、位置計測装置２３による粒子検出装置２０の位置情報と、を無線送信すると説明したが、送受信機２は情報を有線ネットワークに送信してもよい。また、位置計測装置２３及び送受信機２には、外部電源から電源が供給されてもよい。この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。

２ 送受信機
３ 情報受信機
１０ クリーンルーム
２０ 粒子検出装置
２１ 吸引口
２２ 排気口
２３ 位置計測装置
２４ アンテナ
２５ 内蔵バッテリ
２６ 車輪
３０１ 併合部
３０２ 指示部
３０３ 時刻確定部
３０４ 時刻認証部
４０１ 併合情報保存部
５０１ タイムサーバ

Claims (8)

1. 粒子を検出する粒子検出装置をクリーンルーム内で順次移動させながら前記クリーンルーム内の粒子を検出する方法であって、
   前記粒子検出装置から粒子検出時刻を含む検出結果情報を送信することと、
   前記粒子検出装置に設けられた位置計測装置から前記粒子検出装置の位置情報を送信することと、
   前記検出結果情報と、前記位置情報と、を受信することと、
   前記検出結果情報と、前記位置情報と、を併合した併合情報を作成することと、
   前記併合情報を併合情報保存部に保存することと、
   を含む、方法。
2. 前記クリーンルーム内における前記粒子検出装置の位置の時間変化と、前記粒子の検出結果の時間変化と、を監視することを更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記併合情報に基づいて、前記クリーンルーム内の洗浄度を追跡調査することを更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記粒子検出装置に配置された検出時刻付与装置が、前記検出結果情報に前記粒子検出時刻を付与することを更に含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記併合情報の作成時刻を確定することを更に含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記作成時刻を確定するために、タイムサーバから時刻を受信することを更に含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記併合情報を時刻認証することを更に含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記併合情報からハッシュ値を生成することと、
   前記ハッシュ値に基づき、前記併合情報を時刻認証することと、
   を更に含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。