特許 7486462 微粒子計測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-09

(45)【発行日】2024-05-17

(54)【発明の名称】微粒子計測装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 15/06 20240101AFI20240510BHJP

   B01L 1/00 20060101ALI20240510BHJP

【ＦＩ】

G01N15/06 D

B01L1/00 E

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021119204

(22)【出願日】2021-07-20

(65)【公開番号】P2023015431

(43)【公開日】2023-02-01

【審査請求日】2023-08-01

(73)【特許権者】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】金子 健

(72)【発明者】

【氏名】松村 健史

【審査官】外川 敬之

(56)【参考文献】

【文献】特開平０３－２３３３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０４７４０９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ １５／０６

Ｂ０１Ｌ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パーティクルプローブと、該パーティクルプローブに接続されたパイプと、該パイプに接続されたパーティクルカウンタを有し、微粒子を計測する微粒子計測装置であって、
前記微粒子計測装置は安全キャビネットやアイソレータに設置されるものであり、
前記微粒子計測装置は、前記パイプの外周に円筒パイプを配置し、前記パイプと前記円筒パイプの間に空気の流路を設け、
前記空気の流路は、前記安全キャビネットやアイソレータの排気循環経路につながっていることを特徴とする微粒子計測装置。

【請求項2】

請求項１に記載の微粒子計測装置において、
前記パイプと前記円筒パイプの間の前記流路に流量調整ダンパを設けたことを特徴とする微粒子計測装置。

【請求項3】

請求項１に記載の微粒子計測装置において、
設置箇所に固定された内管シャフトを有し、
前記内管シャフトは、前記パイプを内包し、第１の継手を有しており、該第１の継手により前記パーティクルプローブと前記パイプを固定できる構成であることを特徴とする微粒子計測装置。

【請求項4】

請求項３に記載の微粒子計測装置において、
前記パーティクルプローブはラッパ状の形状であって、該ラッパ状の先端は、接続された前記パイプの一部に第２の継手を溶接にて一体化しており、
前記第１の継手と前記第２の継手を接続することで、前記パーティクルプローブと前記パイプは前記内管シャフトを介して前記設置箇所に固定されることを特徴とする微粒子計測装置。

【請求項5】

請求項４に記載の微粒子計測装置において、
前記第１の継手と前記第２の継手はヘルール継手であって、クランプで接続されることを特徴とする微粒子計測装置。

【請求項6】

請求項１に記載の微粒子計測装置において、
前記円筒パイプは前記パーティクルプローブの長手方向にスライド可能なスライド管を有することを特徴とする微粒子計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、安全キャビネットやアイソレータの作業時における清浄度監視や、クリーンルームの清浄度監視に用いる微粒子計測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ウイルス等の病原体の研究やワクチン開発等の医薬品の開発などで病原体等を取り扱う場合や、再生医療における細胞培養における細胞観察や培地交換などの作業には、安全キャビネットやアイソレータが使用される。

【0003】

安全キャビネットやアイソレータでは、作業時の清浄度監視を目的として、微粒子を計測するために試料を吸引するパーティクルプローブを作業室内の代表点に設置することがある。パーティクルプローブに配管を接続しパーティクルカウンタを接続することで、微粒子を計測する微粒子計測装置を構築する。クリーンルームにおける微粒子の計測も同様なシステムを構築する。

【0004】

微粒子計測装置の一例として、特許文献１がある。特許文献１には、レーザ出力変動によるレーザノイズ、空気分子などから発せられるレイリー散乱光、光学系筐体内部壁面での光反射などに起因する光ノイズの影響をなくし、微粒子を精度よく測定することが可能な微粒子計測装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１２－７３０７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に開示された微粒子計測装置では、光ノイズによる測定誤差は考慮されているが、パーティクルプローブを設置する近傍の主流とパーティクルプローブ内部の流速の差異による非等速吸引誤差は考慮されていない。

【0007】

本発明は、上記課題に鑑み、非等速吸引誤差を極力抑えることができる微粒子計測装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、その一例を挙げるならば、パーティクルプローブと、パーティクルプローブに接続されたパイプと、パイプに接続されたパーティクルカウンタを有し、微粒子を計測する微粒子計測装置であって、パイプの外周に円筒パイプを配置し、パイプと円筒パイプの間に空気の流路を設けた構成とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、非等速吸引誤差を極力抑えることができる微粒子計測装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施例１における微粒子計測装置を安全キャビネットに設置した構成図である。

【図2】実施例１における微粒子計測装置の構成模式図である。

【図3】実施例１における流量調整ダンパの模式図である。

【図4】実施例１における非等速吸引誤差を説明する図である。

【図5】実施例２における微粒子計測装置の構成模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

【実施例1】

【0012】

図１は、本実施例における微粒子計測装置を安全キャビネットに設置した構成図である。図１において、（ａ）は安全キャビネットの正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ－Ａ’断面を右方より見た安全キャビネットの側面図である。

【0013】

図１に示すように、安全キャビネット１００は、内部に、前面を前面シャッター１０３で構成した作業空間１０２を有している。作業空間１０２の下面は作業台１０１からなる。前面シャッター１０３の下方には、作業開口部１０４を形成している。安全キャビネットのファン１０６を運転した場合、圧力チャンバ１０９を加圧する。圧力チャンバ１０９には、吹き出し用ＨＥＰＡフィルタ１１１が接続され、圧力チャンバ１０９内の塵埃を吹き出し用ＨＥＰＡフィルタ１１１でろ過し、清浄化した空気を吹き出し、作業空間１０２内に吹き出し気流１１３として供給する。

【0014】

圧力チャンバ１０９には、排気用ＨＥＰＡフィルタ１１０も接続されている。圧力チャンバ１０９で加圧された空気は、排気用ＨＥＰＡフィルタ１１０でろ過され、安全キャビネットの排気口を通り、排気空気１１４として安全キャビネット１００から排気される。

【0015】

そして、安全キャビネット１００から排気される空気と等しい量の空気が、安全キャビネット１００内に入る。その空気は、前面シャッター１０３の下方の作業開口部１０４に発生する流入気流１１２である。流入気流１１２は、作業空間１０２の吹き出し気流１１３の一部とともに、作業台１０１とドレンパン１１９で形成される排気循環経路１２０を通り、背面経路１０５を介して安全キャビネットのファン１０６に吸い込まれる。これにより、作業開口部１０４からの流入気流１１２は作業空間１０２に滞留することなく排出されるので、作業開口部１０４からの流入気流１１２のエアバリアとして働く。

【0016】

作業空間１０２内では病原体等を含む塵埃、エアロゾルを取り扱っているため、背面経路１０５、圧力チャンバ１０９内にも、病原体等を含む塵埃、エアロゾルが存在する。作業空間１０２に空気を供給する際と、安全キャビネット１００から空気を排気する際には、この塵埃、エアロゾルは、吹き出し用ＨＥＰＡフィルタ１１１、排気用ＨＥＰＡフィルタ１１０で除去されている。作業者は安全キャビネット１００の正面に座り、作業開口部１０４から作業空間１０２に腕を挿入し、前面シャッター１０３を通して作業空間１０２内を見ながら作業を行う。

【0017】

安全キャビネットの作業空間１０２内の奥側に微粒子を計測するために試料を吸引するパーティクルプローブ２１０を配置している。パーティクルプローブ２１０は、一体化したパイプ２１１でパーティクルカウンタ２２０に接続され、微粒子計測装置を構築している。

【0018】

図２は、図１（ｂ）の側面図において、本実施例における微粒子計測装置の部分を拡大した構成模式図である。図２において、図１と同じ構成は同じ符号を付し、その説明は省略する。

【0019】

図２において、パーティクルプローブ２１０は、等速吸引するために先端がラッパ状になっている。また、配管の曲がりによる粒子の沈降を防止するため、パーティクルプローブと一体化したパイプ２１１は曲げ部のない直管となっている。

【0020】

パイプ２１１は、ユニオン継手２１８を介して、寸法を調整しやすいようにウレタンやシリコン製などのチューブ２１９を用いてパーティクルカウンタ２２０に接続されている。

【0021】

パーティクルカウンタ２２０に内蔵されたポンプを起動すると、チューブ２１９とユニオン継手２１８とパイプ２１１を経由して、パーティクルプローブ２１０から清浄度を計測する空気が吸引される。

【0022】

パーティクルプローブ２１０のラッパ状の先端は、接続されたパイプ２１１の一部にワンタッチで取り外し可能な第１のヘルール継手２１２を溶接にて一体化している。

【0023】

一方、ドレンパン１１９と接続され安全キャビネット本体と一体になった内管シャフト（メンテナンス用パイプ）２１３は、パイプ２１１を内包し、第２のヘルール継手２１２を有し、第１と第２のヘルール継手２１２によりパーティクルプローブ２１０とパイプ２１１を図示しないクランプで固定できる構成となっている。

【0024】

そして、メンテナンス時は、クランプをワンタッチで外し、第１と第２のヘルール継手２１２を非接続とすることで、パーティクルプローブ２１０とパイプ２１１を内管シャフト２１３から取り外すことができる。これにより、内管シャフト２１３内部を貫通したパイプ２１１が一体化したパーティクルプローブ２１０を安全キャビネット本体から簡単に取り外すことができ、単品で洗浄可能な構造となっている。

【0025】

また、内管シャフト２１３の更に外側に円筒パイプ（負圧吸引経路）２１４を設置し、排気循環経路１２０につながる流路２１５を設けることで、負圧吸引経路を形成しパーティクルプローブ２１０の外側の気流を引き込み、パーティクルプローブ２１０を設置する近傍の主流を吸引することで、主流の流速を上げることができる。なお、円筒パイプ２１４は、材質としてはＳＵＳ（ステンレス鋼）が望ましい。

【0026】

また、円筒パイプ２１４の上端には流量を調整することのできる流量調整ダンパ２１６が付加されている。流量調整ダンパ２１６により、パーティクルプローブを設置する近傍の主流の流速を調整することができ、主流とパーティクルプローブ内部の流速を同等に調整することが可能となり、主流とパーティクルプローブ内部の流速の差異による計測濃度の誤差である非等速吸引誤差を極力抑えることができる。

【0027】

図３は、本実施例における流量調整ダンパ２１６の模式図である。図３に示すように、流量調整ダンパ２１６は、材質として例えばゴムで形成されたゴムキャップであって、複数の貫通孔２１７が形成されており、図示しない閉止キャップで貫通孔２１７をいくつ塞ぐかで流量を調整することができる。なお、流量調整ダンパとしては、図３に限定されるものではなく、例えば、グローブ弁、仕切り弁、ボール弁等の流量を調整できるものであればよい。

【0028】

図４は、本実施例における非等速吸引誤差を説明する図である。気流中の粒子濃度を測定する場合、気流の速度と異なる速度で吸引すると得られた粒子濃度に誤差が生じ、これは非等速吸引誤差と呼ばれている。すなわち、パーティクルプローブの流入速度と外側の気流速度が異なると測定値と実際の濃度との誤差が大きくなる。例えば、図４（a）に示すように、パーティクルプローブ２１０に流入する流入速度が外側の気流速度よりも小さい場合、速度の大きい外側の気流速度での粒子濃度が小さくなり、結果的に、パーティクルプローブ２１０による測定値は実際の濃度より大きくなる。また、図４（ｃ）に示すように、パーティクルプローブ２１０に流入する流入速度が外側の気流速度よりも大きい場合、速度の大きい流入速度での粒子濃度が小さくなり、結果的に、パーティクルプローブ２１０による測定値は実際の濃度より小さくなる。そして、図４（ｂ）に示すように、パーティクルプローブ２１０に流入する流入速度と外側の気流速度が等しい場合、等速吸引となり、パーティクルプローブ２１０による測定値は実際の濃度と等しくなる。

【0029】

本実施例では、円筒パイプ２１４の径を、パーティクルプローブの流入速度と外側の気流速度が等しくなるように設定することで、流量調整ダンパ２１６なしでも、非等速吸引誤差を極力抑えることができる。

【0030】

一方、流量調整ダンパ２１６で流量の微調整を行うことで、より正確に非等速吸引誤差を抑えることができる。なお、この際には、円筒パイプ２１４の径を、外側の気流速度、すなわち、パーティクルプローブを設置する近傍の主流の流速がパーティクルプローブの流入速度に対して大きめになるように設定することで、流量調整ダンパ２１６で外側の気流速度を減少させる方向で微調整を行なうことが可能となる。

【0031】

以上のように、本実施例によれば、パーティクルプローブを設置する近傍の主流とパーティクルプローブ内部の流速の差異により得られる計測濃度に誤差が生じる非等速吸引誤差を極力抑えることができる微粒子計測装置を提供できる。また、パーティクルプローブと一体化したパイプの外側にそのパイプを固定するための内管シャフトを設けることで、メンテナンス時にはパーティクルプローブとパイプをワンタッチで取り外し可能とした微粒子計測装置を提供できる。

【実施例2】

【0032】

図５は、本実施例における微粒子計測装置の構成模式図である。図５において、図２と同じ構成は同じ符号を付し、その説明は省略する。

【0033】

図５において、図２と異なる点は、円筒パイプ２１４にスライド管２３４を設けた点である。スライド管２３４は、円筒パイプ２１４に沿って、パーティクルプローブ２１０の長手方向にスライド可能となる構成を有する。

【0034】

スライド管２３４は、スライド量を調整することで、円筒パイプ２１４によって生じるパーティクルプローブ２１０を設置する近傍の主流の流速を調整できる。

【0035】

これにより、実施例１に対して、より非等速吸引誤差を抑えることができる微粒子計測装置を提供できる。

【0036】

以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0037】

１００：安全キャビネット、１０１：作業台、１０２：作業空間、１０３：前面シャッター、１０４：作業開口部、１０５：背面経路、１０６：ファン、１０９：圧力チャンバ、１１０：排気用ＨＥＰＡフィルタ、１１１：吹き出し用ＨＥＰＡフィルタ、１１２：流入気流、１１３：吹き出し気流、１１４：排気空気、１１９：ドレンパン、１２０：排気循環経路、２１０：パーティクルプローブ、２１１：パイプ、２１２：ヘルール継手、２１３：内管シャフト（メンテナンス用パイプ）、２１４：円筒パイプ（負圧吸引経路）、２１５：流路、２１６：流量調整ダンパ、２１７：貫通孔、２１８：ユニオン継手、２１９：チューブ、２２０：パーティクルカウンタ、２３４：スライド管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】