JP3809176B2 - 凝縮センサー及び該凝縮センサーを用いた密閉空間内の凝縮膜管理方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、所定ガスが投入される密閉空間にあって、空間内周面、又は該空間に内在する物体の表面に形成される投入したガスの凝縮膜の有無を検知する凝縮センサー、及び該凝縮センサーを用いた密閉空間内の凝縮膜管理方法に関するものである。
背景技術
医薬品、食品等の製造プロセスでは、無菌操作が必要不可欠である。そして、この無菌操作が実施される密閉空間は、正確かつ詳細に除染管理されている必要がある。ここで、密閉空間に除染用ガスを投入して空間内部を除染する構成にあっては、近年、空間に内在する除染対象物（例えば、薬剤又は薬剤と接する容器等）表面の残存菌数の変化は、密閉空間内部で起こる除染用ガスの凝縮現象と密接な関係があることがわかってきた。かかる場合、投入した除染用ガスが密閉空間内でいつ凝縮し始めるかを知ることは非常に重要となってくるが、この凝縮開始時を検出する手段としては、以下に示すような凝縮センサーが提案されている（特許文献１：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ Ｎｕｍｂｅｒ ＰＣＴ／ＷＯ０１／７１３２１（第１図−第３図）参照）。
図１１に示される従来構成の凝縮センサーＡは、所定波長の光を発する測定光源ａ、所定厚のガラス板ｂ、及び測定光源ａの照射光を受光する光センサーｃを備えている。そして、凝縮センサーＡは、図１２ａ，１２ｂに示されるように、ガラス板ｂの上面が除染用ガスが投入される密閉空間Ｄ内に臨み、これに対しガラス板ｂの下面側は密閉空間Ｄに臨まないように、密閉空間Ｄの壁面に固定される。そして、かかる状態で測定光源ａの光を、プリズム等を介してガラス板ｂの下面側から板内部に投光し（図１１参照）、そしてガラス板ｂ内を通過した光を密閉空間Ｄの外に配設した光センサーｃで検出し、その受光量を測定する構成としている。
かかる構成にあって、密閉空間Ｄ内部へ除染用ガスを投入し、その後空間Ｄ内部が投入したガスにより飽和状態となると、密閉空間Ｄに臨むガラス板ｂ上面で凝縮現象が起こり、凝縮膜がガラス板ｂ上に形成される。かかる状態となると、測定光源ａから発せられてガラス板ｂ内部を繰り返し反射しながら通過する光が、この凝縮膜とガラス板ｂとの境界面で散乱することとなり、ガラス板ｂ外へ照射される逃避光が生ずる。このため、光センサーｃで検出される受光量が非凝縮時に比べて減少することとなる。このような現象を利用することにより、受光量の変化から密閉空間Ｄにおける除染用ガスの凝縮開始時を知ることができ、そして、この凝縮センサーＡによって得られた情報から、同じ密閉空間Ｄに内在する除染対象物表面の除染用ガスの凝縮状態を推定することができる。
しかしながら、除染対象物の形状は、一般的に上記凝縮センサーのガラス板のような整一な平面形状であることは稀であって、複雑な形状であることが多く、除染用ガスが行き渡りにくい部分（いわゆるコールドスポット）を有していることが少なくない。したがって、前記凝縮センサーのガラス板上での除染用ガスの凝縮状態が、実際の除染対象物表面での凝縮状態であると単純には推定することができないという問題がある。このため、たとえ凝縮センサーが凝縮を検知しても、結局は除染対象物に不完全な除染部分が生じないように、過剰に除染用ガスを投入してしまうことが多く、コスト高となると共に、除染時間及びエアレーション時間が増大したり、除染対象物が腐食してしまうおそれもあった。
また、かかる構成は、ガラス板内部を通過する光が、凝縮膜とガラス板との境界面で散乱することを原理としているから、ガラス板表面に除染用ガスが凝縮したか否かについては検出できるが、さらにその後の凝縮膜の態様を経時的に正確かつ詳細に知ることは困難であった。また、図１２ａ，１２ｂに示されるように、ガラス板ｂの上面のみを密閉空間Ｄ内に臨ませる必要があるから、凝縮センサーＡは密閉空間Ｄの壁面に配設しなければならず、設置箇所に制限があった。また、利便性を確保するために、密閉空間Ｄの壁面に対して脱着可能な所定のボックスＥ内に凝縮センサーＡを固定的に配設しておく構成が提案されているが、かかる構成であると、ボックスＥ内の空気循環等を行うためにファンｃを備える必要が生じ、装置の大型化・複雑化を招来する。また、外乱を誘引し、正確な検出結果が得られない等の問題も生じる。
さらに、従来の凝縮センサーは、ガラス板内部に光を投光し、その内部で繰り返し反射した光を受光する構成であるから、正確な情報を得るためには、ガラス板の全長及び板厚をある程度確保する必要がある（例示品として、ガラス板の全長：約２０ｃｍ、板厚：約１ｃｍ）。したがって、凝縮センサーを小型化するには限界があった。
そこで本発明は、上述の問題の少なくとも一つを解決し得る、除染等に用いられるガスが密閉空間で凝縮したか否かを検出できると共に、さらにその後の凝縮膜の態様を経時的に正確かつ詳細に知ることができる凝縮センサー、及び該凝縮センサーを用いた密閉空間内の凝縮膜管理方法を提供することを目的とする。
発明の開示
本発明は、投光部から一方向に光を照射する投光装置と、受光部を該投光装置の照射光と対向する位置に配設し、受光量に対応した信号出力を発生する受光装置と、投光装置の投光部と受光装置の受光部との間で、その表面にガスが凝縮することとなる複数の透明板が、その板面で前記照射光を受光するように列設され、かつ透明板間の間隙を周囲雰囲気と連通させてなる凝縮形成部とを備えたことを特徴とする凝縮センサーである。
ここで、上述の凝縮センサーは、所定の密閉空間内に設置されて、該密閉空間に投入されたガスの凝縮開始時を検出するために用いられる。さらにいえば、かかる凝縮センサーは、凝縮開始時を正確に検出できると共に、凝縮開始後の凝縮膜の態様を経時的に検出することができる。なお、前記ガスは、正確な蒸気圧特性を示す活性ガスをいい、混合ガスも含まれる。
かかる構成にあっては、凝縮センサーが設置された密閉空間内にガスが投入されると、空間内にガスが拡散する。これと共に、周囲雰囲気と凝縮センサーの透明板間の間隙とは連通状態であるから、透明板間の間隙にもガスが浸入することとなる。そして、さらにガスの投入を続けると、密閉空間が飽和状態となり、凝縮形成部の透明板面にガスが凝縮し始める。かかる状態で投光装置から照射光を照射すると、照射光は凝縮膜を透過し、そして該透過光が受光装置で検出される。ここで、かかる場合に受光装置で検出される受光量は、非凝縮時に測定した受光量に比べてその量が減少する。これは、照射光が、凝縮膜を通過する際に散乱・吸収されるためである。そして、その後さらに凝縮膜が増大すると、透過光の受光量がそれに対応してさらに減少することとなる。すなわち、本発明は、受光装置で検出される受光量の変化をモニタリングすることにより、投入されたガスの凝縮開始時を検出できると共に、さらにその後の凝縮膜の透明板上における経時的な態様変化についても検出することが可能となる。
ここで、凝縮形成部の透明板の間隔を適宜変更することにより、該凝縮形成部に、ガスが行き渡りやすい部分、あるいはそうでない部分を擬似的に形成することが可能となる。例えば、同じ空間内にある物体表面の凝縮状況を把握したい場合に、その物体表面が複雑な形状であれば、透明板の間隙を狭く設定する。このようにすると、物体及び凝縮センサーの表面の凝縮環境は、ガスが浸入しにくいという点で共通するため、物体表面上におけるガスの凝縮状態と、凝縮形成部の透明板上におけるガスの凝縮状態とを近似させることができる。したがって、凝縮センサーで得られた情報から、同じ密閉空間に内在する物体表面上のガスの凝縮状態を精度良く推定することが可能となる。
ところで、かかる構成にあっては、投光装置の投光部から照射された照射光は、複数の透明板を通過した後に受光装置の受光部に至る構成であるため、この受光装置によって得られた透過光の情報は、各透明板表面での情報が、列設数だけ積算された情報となる。したがって、各透明板上の凝縮膜がたとえ微小厚のため検出困難であっても、受光装置で確実に透過光を捕捉することが可能となる。また、測定誤差も低減できる。なお、本発明にかかる凝縮形成部の構成としては、照射光の照射方向と透明板の面方向とが少なくとも一致しない構成であれば良く、相互のなす角度は適宜変更できる。
また、従来構成は透明板の一側のみを密閉空間に臨ませる必要があったが、本発明にかかる構成は透明板の両側を密閉空間内に臨ませるため、凝縮センサー全体をそのまま密閉空間内に設置できることとなる。このため、センサーを密閉空間の任意の場所に設置できると共に、一つの密閉空間内に凝縮センサーを複数設置することにより、同時に多点の情報を得ることもできる。また、本発明は、従来構成のようにファンを備える必要がなくなり、装置の大型化・複雑化を招来することがなく、また外乱による影響もない。
ここで、上述の構成にあっては、凝縮形成部が、方形状透明板間の間隙の所定部分に介装された薄板状のスペーサーと、該スペーサーと透明板とを固定する固定手段とを備えてなると共に、スペーサーが介装されない透明板の辺部を、各透明板間の各間隙と周囲雰囲気とを連通する連通開口部とした構成が提案される。また、凝縮形成部が、所定間隙を介してほぼ平行に列設される複数の方形状透明板と、各透明板の端縁を嵌着する複数の保持溝が形成された保持面を具備する保持具とを備え、各透明板の端縁を保持溝に嵌着して、各透明板が並列状に保持されると共に、保持具の配設されない辺部を、各透明板間の各間隙と周囲雰囲気とを連通する連通開口部とした構成としても良い。
これらのような構成とすることにより、凝縮形成部を、複数の透明板が列設され、かつ透明板間の間隙が周囲雰囲気と連通された構成とすることができる。
ここで、凝縮形成部の透明板が、投光装置の投光部と受光装置の受光部との間で、面方向と照射方向とがほぼ垂直となるように配設された構成が提案される。
かかる構成とすることにより、透明板上の凝縮膜に対して、照射光がほぼ垂直に入射することとなるため、透明板面での照射光の反射を可及的に抑えることができ、受光量を十分に確保することが可能となる。したがって、凝縮膜の態様を確実に検出することが可能となる。
また、投光装置から照射される光が、レーザー光である構成が提案される。このように、出力が高く指向特性の優れたレーザー光を採用することにより、透明板の数、板厚、又は透明板間隔を拡大することが可能となると共に、受光装置で得られた透過光は、より正確な凝縮膜に関する情報を備えたものとなる。
さらに、これまでに述べた本発明にかかる凝縮センサーを用いた密閉空間内の凝縮膜管理方法が提案される。すなわち、所定の密閉空間内に凝縮センサーを設置し、該密閉空間にガスを投入し、凝縮センサーの受光装置によって検出される受光量の経時変化に基づいて、ガスが凝縮することにより形成される透明板表面の凝縮膜の有無を検出する密閉空間内の凝縮膜管理方法である。
かかる構成にあって、ガス投入後に検出された受光量が、ガス投入前に測定した受光量に比して減少した場合は、照射光が凝縮形成部で散乱・吸収され、凝縮形成部で逃避光が生じたと推認することができる。すなわち、透明板面にガスが凝縮し、凝縮膜が形成されたことがわかる。ここで、本発明は、一連の実験結果から、従来構成の凝縮センサーを用いて凝縮開始時を検出する方法よりも、タイムラグを生ずることなく正確に検出できることがわかった。
また、本発明の凝縮センサーを用いた構成であって、密閉空間に投入されるガスが、除染用ガスである構成が提案される。除染用ガスとしては、ホルムアルデヒド、エチレンオキサイド、過酢酸水溶液、オゾン水等の除染剤をガス化したものが例示される。なお、除染には、化学Ｔ期除染、無菌、殺菌、滅菌等が含まれる。
ここで、本発明にかかる凝縮センサーを、除染対象物が内在するアイソレーター装置内に設置して、このアイソレーター装置の密閉空間に除染用ガスを投入する構成が例示され得る。かかる構成にあっては、アイソレーター装置内に除染用ガスを投入し、アイソレーター装置内部が飽和状態となると、凝縮センサーの凝縮形成部に、除染用ガスが凝縮することとなる。そして、照射光が凝縮膜により散乱・吸収されて受光量が減少するという原理に基づいて、除染用ガスの凝縮開始時を検出することができる。ここで、本発明は、一連の実験結果より、従来構成の凝縮センサーを用いた場合よりも、密閉空間の除染用ガスの凝縮開始時を正確に検出できることがわかった。
ところで、同じアイソレーター装置内にある除染対象物表面の凝縮状況を推定する場合にあって、除染対象物が複雑な形状である場合は、凝縮センサーの透明板の間隔を狭く設定する。これは、透明板の間隔を狭くすることにより、該凝縮形成部に、除染用ガスが行き渡りにくいコールドスポットを擬似的に形成することが可能となる。これにより、除染対象物表面上における除染用ガスの凝縮状態と、凝縮形成部の透明板上における除染用ガスの凝縮状態とを近似させることが可能となる。これにより、凝縮センサーで得られた情報から、除染対象物表面上の除染用ガスの凝縮状態を精度良く推定することが可能となる。
ここで、上述のように、密閉空間内部又はこの空間に内在する除染対象物表面の残存菌数の変化は、密閉空間内部で起こる除染用ガスの凝縮現象と密接な関係があることがわかっているため、本発明によれば、密閉空間の除染管理を的確に実行できる。
さらに、除染用ガスとして、過酸化水素ガスを用いる構成が提案される。このように過酸化水素ガスが用いられる理由としては、過酸化水素ガスが、強力な滅菌能力を備え、かつ安価で入手し易いことが挙げられる。また、この過酸化水素ガスは、最終的に酸素と水とに分解されるため、環境に対して影響が少ない点も理由の一つとして挙げられる。
さらに、凝縮センサーの受光装置によって検出された受光量の経時変化に基づいて、ガスが凝縮することにより形成される透明板上の凝縮膜の膜厚の変化を検出する構成が提案される。
かかる構成にあっては、照射光が、透明板上に形成された凝縮膜を透過し、その透過光を受光する構成であるから、例えば、検出された受光量が時間経過に伴って継続的に減少した場合は、凝縮膜の膜厚が増大していることがわかる。また、検出された受光量がその後一定となれば、前記膜厚の増大が停止し、一定となったことがわかる。ここで、密閉空間に内在する除染対象物表面の残存菌数の変化は、密閉空間内部で凝縮した除染用ガスの膜厚と密接な関係があることが確認されており、さらに、一定の厚さの膜厚が形成されるとそれ以上除染効果が向上しないこともわかっている。したがって、上述の構成とすることにより、密閉空間内の残存菌数を正確かつ詳細に管理し得ると共に、それ以上除染効果が向上しない所定膜厚を知得することができ、除染に必要かつ十分な投入ガス量を的確に知ることが可能となる。
発明を実施するための最良の形態
本発明にかかる凝縮センサー１の構成を、図１に示す概略図に従って説明する。
凝縮センサー１は、投光装置４、受光装置７、及びこの投光装置４と受光装置７との間に配設された凝縮形成部３を備えている。そして、この投光装置４、受光装置７、及び凝縮形成部３が、滅菌用の過酸化水素ガスＸが投入されるアイソレーター装置２内に設置される。また、アイソレーター装置２には、滅菌対象物Ｙも備えられている。ここで、本実施形態例にかかるアイソレーター装置２は公知のものが採用される。かかるアイソレーター装置２の詳細は省略する。
前記投光装置４の一側面に備えられた投光部９からは、レーザー光Ｌが一方向に照射される。また、この投光装置４には、配線ケーブル１７ａを介して電源供給装置１５が接続され、この電源供給装置１５に備えられた操作盤（図示省略）を操作することにより所望のタイミングでレーザー光Ｌが発振するように投光装置４を駆動制御している。この電源供給装置１５は、アイソレーター装置２外に配設される。なお、かかる投光装置４から照射されるレーザー光Ｌは、半導体レーザー光であるが、他の種類のレーザー光源、又は他の光源を用いることも勿論可能である。また、レーザー光Ｌの波長は適宜選択可能であるが、本実施形態例にあっては、近赤外領域の波長を採用している。
一方、受光装置７は一側面に受光部８を備え、前記投光装置４から照射されるレーザー光Ｌと対向する位置に受光部８が位置するように設置される。そして、かかる受光装置７は、この受光部８で受光したレーザー光Ｌの受光量に対応する信号出力を発生し、配線ケーブル１７ｂを介して接続された出力装置１６の測定値表示部（図示省略）にその測定値を表示する。この出力装置１６は、アイソレーター装置２外に配設される。
なお、投光装置４及び受光装置７は、公知のものが採用される。また、電源供給装置１５と出力装置１６とは一体型の構成であっても良い。これら投光装置４と受光装置７等は公知技術のため詳細については省略する。
次に本発明の要部である凝縮形成部３について説明する。
この凝縮形成部３は、長方形状のガラス板５（図２参照）を８枚備えており、このガラス板５の面方向と、レーザー光Ｌの照射方向とがほぼ垂直となるように、各ガラス板５がそれぞれ間隔を置いて互いに平行となるように列設されている。さらに詳述すると、図２，３に示されるように、各ガラス板５の両端部分であって、かつこれらガラス板５の間には、薄板状をした支持片（スペーサー）１０がそれぞれ介装されている。そして、各ガラス板５の両端部分と各支持片１０とが被覆テープ６によって一体的に被覆されることにより、相互が離脱不能に固定されている。さらに、被覆部分以外であって、支持片１０が介装されないガラス板５の辺部には、各ガラス板５間の各間隙と周囲雰囲気とを連通する連通開口部２０が形成される。本実施形態例にあっては、ガラス板５の辺部のうち、対向する各長辺部に連通開口部２０がそれぞれ形成される。そして、この凝縮形成部３が、ガラス板５の板面でレーザー光を受光し得るように配設される。なお、本実施形態例のガラス板５により、本発明にかかる透明板が構成され、前記被覆テープ６により、本発明にかかる固定手段が構成される。
ところで、各ガラス板５の間隔は、アイソレーター装置２に内在する滅菌対象物Ｙ（図１参照）の表面形状に基づいて決定される。例えば、滅菌対象物Ｙが複雑な表面形状を呈している場合は、支持片１０の板厚を小さくし、ガラス板５の間隔を狭くした凝縮形成部３とする。これは、凝縮形成部３のガラス板５の間隔を狭く設定して、過酸化水素ガスＸを連通開口部２０からガラス板５の間隙に浸入しにくくし、過酸化水素ガスＸが行き渡りにくいコールドスポットを擬似的に形成するためである。これにより、滅菌対象物Ｙの表面にあるコールドスポットと、凝縮形成部３で擬似的に形成されたコールドスポットとを、凝縮環境という点において近似させることが可能となり、凝縮センサー１で得られた凝縮に関する情報から、精度良く滅菌対象物Ｙ表面の凝縮状況を推定することが可能となる。
次に、凝縮センサー１の作動態様を説明すると共に、この凝縮センサー１を用いた密閉空間の凝縮膜管理方法を説明する。
まず、過酸化水素ガスＸの投入前に、非凝縮状態でのレーザー光Ｌの受光量（以下、基準受光量という）を測定しておく。これは、後述する凝縮状態で測定した受光量と比較するためである。
そして次に、滅菌対象物Ｙと凝縮センサー１とが内在するアイソレーター装置２内部に、過酸化水素ガスＸを投入開始し、滅菌を開始する。そして、これと共に、連続的に又は間欠的に、投光装置４からレーザー光Ｌを照射して、出力装置１６で表示される測定値に基づいて受光量をモニタリングする。なお、本実施形態例にあっては、この測定値をレーザー光Ｌの透過光出力で表示するようにしている。
さらに過酸化水素ガスＸを投入し続けると、アイソレーター装置２内部が飽和状態となり、前記凝縮形成部３の各ガラス板５上に過酸化水素ガスＸが凝縮し始める（図７参照）。
ここで、かかる状況での受光量は、ガラス板５上に形成された凝縮膜が原因となってレーザー光Ｌが散乱・吸収されて、前記基準受光量よりも減少することとなる。すなわち、出力装置１６で表示される透過光出力が減少することとなる。
そしてさらに、過酸化水素ガスＸの投入が継続されると、ガラス板５上に凝縮膜の膜厚が増大し、これに伴って透過光出力は更に減少していくこととなる。
このように、受光装置７で受光する受光量をガス投入前からモニタリングしていくことにより、凝縮形成部３における凝縮膜の有無、すなわち凝縮開始時を知ることができると共に、その後の凝縮膜の態様（特に、膜厚の変化）を知ることが可能となる。したがって、密閉空間内に凝縮センサー１を設置し、該密閉空間にガスＸを投入し、該凝縮センサー１の受光装置によって検出される受光量の経時変化に基づいて、ガラス板５表面における投入ガスＸの凝縮膜の有無を検出することにより、密閉空間における凝縮膜を管理することができる。
次に、本発明にかかる凝縮センサー１、及びこの凝縮センサー１を用いた密閉空間内の凝縮膜管理方法の有用性を示す実験結果について述べる。
本実験は、所定のアイソレーター装置２内部で行われ、このアイソレーター装置２内部に、本発明の凝縮センサー１及び従来構成の凝縮センサーＡ（図１１，１２参照）を設置すると共に、ガス濃度計、及びアイソレーター装置２内部の残存菌数を検出するためのバイオロジカルインジケータが備えられている。そして、このアイソレーター装置２内部に過酸化水素ガスＸを投入すると共に、それに伴う各パラメーターの変化を記録した。図８は実験結果を示し、アイソレーター装置２内部の過酸化水素ガスＸの濃度（符号ア）、当該アイソレーター装置２内部で凝縮した過酸化水素ガスＸの凝縮膜の膜厚（符号イ）、従来構成の凝縮センサーＡで検出した透過光出力（符号ウ）、本発明の凝縮センサー１で検出した透過光出力（符号エ）、及び残存菌数（符号オ）の各経時変化を、横軸を時間軸として示したグラフである。なお、縦軸の単位又はスケールについては便宜上省略している。また、前記凝縮膜の膜厚（符号イ）は、投入したガス濃度から所定の計算式を用いて算出した理論値である。ここで、以下に記す具体的な時間ｔは本実験限りのものであって、ガス投入速度等の実験条件の変更等によりその値は適宜変わってくる。
本実験にかかるアイソレーター装置２内部に過酸化水素ガスＸを投入開始すると（時間ｔ＝０）、アイソレーター装置２内部の過酸化水素ガスＸ濃度が上昇し始める（符号ア参照）。この過酸化水素ガスＸ濃度は、本実験の条件下では、投入開始から約５分経過するまでは経過時間に比例して直線的に増大している。そして、時間ｔ＝５を過ぎた辺りから今度は徐々に減少し始める。これは、アイソレーター装置２内部が時間ｔ＝５付近で飽和状態となったことを示し、同時にアイソレーター装置２内部で過酸化水素ガスＸが一部凝縮し始めて、ガス濃度が下がったことを示している。
したがって、時間ｔ＝５付近から過酸化水素ガスＸの凝縮膜の膜厚が増大し始める（符号イ参照）。そして、この膜厚は、ほぼ一定の傾きで時間ｔ＝３５付近まで増加する。
ところで、凝縮膜の膜厚が増大し始めると共に、本発明にかかる凝縮センサー１によって検出された透過光出力が減少し始める。これは、凝縮形成部３のガラス板５上に凝縮膜が形成されると、照射光がこの凝縮膜により散乱・吸収されるためであり、本発明にかかる凝縮センサー１が凝縮開始時を的確に検出していることを示唆している。なお、図８のグラフには、透過光出力の逆数（符号エ参照）がプロットされており、グラフ上においては、検出された透過光出力が時間経過に伴って減少するほど、右肩上がりに示される。
ここで、凝縮膜の膜厚の経時変化と、凝縮センサー１の透過光出力の経時変化とに着目すると、共に時間が経過するのに伴って（時間ｔ＝５〜３８付近までの範囲内）、値が増大しており、相関がみられる。一方、従来構成の凝縮センサーＡの透過光出力は、時間ｔ＝３４辺りまでほぼ０を示しており（符号ウ参照）、膜厚との相関関係はみられない。
さらに各パラメータ（符号ア〜エ）に順次着目する。
過酸化水素ガスＸ濃度（符号ア参照）の減少の傾きは、時間ｔ＝２３付近で鈍化し、時間ｔ＝５６付近で一旦急激に上昇し、その後時間ｔ＝５９で急激に減少している。
また凝縮膜の膜厚（符号イ参照）は、時間ｔ＝３５付近で増大を停止し、時間ｔ＝５８付近まで一定となっている。このようなガス濃度、膜厚の経時変化は、密閉空間における、正確な蒸気圧特性を示す活性ガス固有の特性であると考えられる。
また、凝縮膜の膜厚が一定となるに伴って、凝縮センサー１及び凝縮センサーＡの透過光出力（符号ウ，エ参照）も増大を停止し、ほぼ一定となっている。
ここで、従来、凝縮センサーＡ（従来構成）は、過酸化水素ガスＸの凝縮開始時を検知できると考えられていたが、本実験により、正確に凝縮開始時を検知しているとはいえないことがわかった。すなわち、一定以上の膜厚が形成されて初めて透過光出力が減少し始めており、検出にタイムラグが生じることがわかった。一方、本発明にかかる凝縮センサー１は、正確に凝縮開始時、及びその後の膜厚の増加過程を検出していることがわかった。図９は、横軸を本発明の凝縮センサー１の出力換算値とし、縦軸を所定計算式で算出した凝縮膜の膜厚としたグラフであり、出力換算値が増加する（透過光出力が減少する）と、膜厚も増大することが示されている。ここからも透過光出力と膜厚とは、互いに相関（比例関係）があることが確認できる。
さらに、アイソレーター装置２内の残存菌数の変化について考察する。
図８に示されるように、残存菌数（符号オ参照）は、時間ｔ＝０からｔ＝３５付近までは緩やかに減少し（以下、第一減少域という）、時間ｔ＝３５付近以降では、減少する速度が増大し（以下、第二減少域という）、時間ｔ＝５０付近で残存菌数が０となっている。
ここで、この残存菌数の変化と凝縮膜の膜厚の変化とを比較すると、凝縮膜の膜厚が増加する時間帯（５≦ｔ≦３５）と第一減少域に相当する時間帯（０≦ｔ≦３５）とがほぼ一致していると共に、膜厚が一定である時間帯（３５≦ｔ≦５８）と第二減少域に相当する時間帯（３５≦ｔ≦５８）とがほぼ一致していることがわかる。一方、残存菌数の変化と過酸化水素ガスＸの濃度変化との間には、明確な相関が見られない。
以上の実験結果から、アイソレーター装置２内部の過酸化水素ガスＸ濃度（符号ア参照）と残存菌数（符号オ参照）は明確な相関関係がなく、これに対し、凝縮膜の膜厚（符号イ参照）と残存菌数（符号オ参照）については明確な相関関係があることが示された。この実験結果は、除染用ガス投入後における、密閉空間に内在する除染対象物表面の残存菌数の変化は除染用ガスの凝縮現象と密接な関係があるという本発明者が支持する考えに合致するものである。そしてさらに、本発明の凝縮センサー１と凝縮膜の膜厚とは相関関係があることが確認でき（図９参照）、この凝縮センサー１は、凝縮開始時、及び膜厚の変化を精度良く検出できることがわかった。一方、従来構成の凝縮センサーＡは、凝縮開始時を正確に検出することができず、膜厚との関係においては、正確なキャリブレーションができないことがわかった。
ところで、本発明者は、凝縮膜の膜厚とＤ値（残存菌数が１／１０となるまでの時間）との間に一定の関係があることを確認済みである。図１０に示されるグラフは、横軸を凝縮膜の膜厚とし、縦軸をＤ値としている。そして、横軸について右方にいくほど膜厚が増大し、一方、縦軸について上方にいくほどＤ値が増大し、滅菌効果が低くなるように定めている。
図１０に従って凝縮膜の膜厚とＤ値との関係を説明すると、膜厚が０からｍ１の範囲では、Ｄ値がほぼ比例減少（Ｄ２→Ｄ１）しており、かかる範囲にあっては、膜厚とＤ値との間に明確な相関関係がみられる。すなわち、凝縮膜の膜厚が増大するほど、滅菌効果が向上することがわかる。一方、膜厚がｍ１からｍ２の範囲では、Ｄ値がＤ１で一定となっている。すなわち、かかる範囲にあっては、過酸化水素ガスＸの投入を続けて膜厚を増大させても、滅菌効果が向上しないことがわかる。したがって、一旦所定厚さの膜厚が形成されれば、それ以上過酸化水素ガスＸを投入する必要がないことがわかる。
ここで、上述のような滅菌効果の向上が一定となる所定膜厚を正確に検出することは、滅菌時に過酸化水素ガスＸを過剰に投入しないようにする上で非常に重要となる。ここで、この所定膜厚を検出するためには、凝縮膜の膜厚の変化を詳細に知ることができ、なおかつ微小な膜厚を検出できるセンサーが必要となるが、これまでに述べた本発明の凝縮センサー１を用いることにより課題解決することが可能となる。このように、凝縮センサー１の受光装置７によって検出された受光量の変化に基づいて、凝縮膜の膜厚の変化を検出することにより、投入すべき過酸化水素ガスＸ量を決定することができる。なお、従来構成の凝縮センサーＡでは、凝縮開始時の検出にタイムラグが生じる等の問題があり、正確な検出は困難である。
なお、本発明にかかる凝縮センサー１にあって、ガラス板５の枚数、板厚、間隔は、滅菌対象物Ｙの形状に合わせて適宜変更され得る。さらに、その板形状は上述の長方形状に限られることなく正方形状、丸形状、台形状等任意に変更することができる。またガラス板５に代えて透明の樹脂材料からなる透明板を用いても良い。また、その大きさは、少なくともレーザー光Ｌのビーム径（１ｍｍ程度）以上であれば良い。したがって、ガラス板５の大きさは、少なくともビーム径程度あれば足りると共に、その板厚も少なくともガスが凝縮し得る程度（０．５ｍｍ以下）あれば足りるため、全体として凝縮センサー１は従来構成に比して小型化することができる。
また、各ガラス板と支持片１０とを固定するための固定手段は、前記した被覆テープ６により固定する構成のほか、接着材を介してガラス板５と支持片１０とを固定する構成としても良い。
また、図４，５に示されるように、凝縮形成部３を、ガラス板５が上方から挿入可能となるように開口されていると共に、対向する内壁面１１ｂ，１１ｂを具備する箱状の保持具１１により構成しても良い。この保持具１１は、前記内壁面１１ｂ，１１ｂに保持溝１１ａが鉛直方向に複数形成されると共に、上方からガラス板５が保持溝１１ａに沿って挿入され、該保持溝１１ａによってガラス板５端縁が嵌着されることによりガラス板５が並列状に保持される。そしてさらに、この凝縮形成部３には、保持具１１が配設されない辺部（すなわち上面側）に連通開口部２０が形成され、過酸化水素ガスＸがガラス板５間隙に浸入し得るようにしている。なお、保持具１１の下面中央には、図５に示されるように、開口部１１ｃが形成されており、保持具１１下面にも、ガラス板５間の間隙と連通する連通開口部２０が形成される。また、かかる構成にあって、適当な数を置いてガラス板５を保持溝１１ａに嵌着させることにより、ガラス板５間隔を適宜調節することができる。なお、保持溝１１ａが形成される内壁面１１ｂにより、本発明にかかる保持面が構成される。
また、図６に示されるように、各辺がガラス板５の各辺に比して短い支持片１０ａをガラス板５の四つの角部にのみ配設し、かかる角部にのみ被覆テープ６ａを被覆してガラス板５と支持片１０ａとを一体的に離脱不能にする構成としても良い。かかる構成とすることにより、ガラス板５間の間隙は、被覆された部分以外の連通開口部２０により、四方向に開放されることとなるため、通気性が向上し、過酸化水素ガスＸが浸入し易くなる。
さらに、ガラス板５の面方向とレーザー光Ｌの照射方向とが垂直でなく、かつ平行でもない構成としても良い。一実施例として、ガラス板５が、照射方向に対して面方向が４５度となるように配設された構成が提案される。かかる構成とすることにより、膜厚の変化量に対する受光量の変化量を、上記のほぼ垂直にした構成に比して大きくすることが可能となり、受光感度を向上させることが可能となる。
また、本発明にかかる凝縮センサー１にあっては、図２に示されるような、ガラス板５上で最も滅菌の進度が遅い、ガラス板５の中央領域５ａにレーザー光Ｌを照射する構成が好適である。これにより、滅菌対象物Ｙの滅菌が不完全となることを防止することができる。また、凝縮形成部３をアイソレーター装置２の外部からガラス板５の面方向に沿って移動可能な構成とし、ガラス板５表面の所望領域にレーザー光Ｌを照射し得るようにしても良い。
なお、本発明にかかる凝縮センサー１を密閉空間内の多点に複数設置しても良い。これにより、密閉空間内における凝縮ガスをより詳細に管理することが可能となる。また、構成の異なる複数の凝縮形成部を予め備えておき、適宜交換することにより、様々な形状を呈した殺菌対象物に迅速に対応することが可能となる。さらに、本実施形態例にあっては、透過光出力に基づいて受光量をモニタリングする構成であるが、透過率等の他の換算値に基づいてモニタリングする構成としても良い。
また、最良の実施形態例として、過酸化水素ガスＸを用いて空間内を滅菌する構成について述べたが、他の除染用ガスを用いた構成としても良い。なお、滅菌用ガスは除染用ガスに含まれる。さらに、本発明は、活性ガスの凝縮状態を検出するために適用しても勿論良い。また、投光装置４から照射される光は、コヒーレントで強力な細い光線であるレーザー光Ｌが好適であるが、それ以外の光であっても良い。さらにまた、本発明にかかる凝縮センサー１を、無菌パスボックス内や無菌室内等に設置し、かかる内部の過酸化水素ガスＸの凝縮状態を検出する構成としても良い。
産業上の利用可能性
Ａ 本発明にかかる凝縮センサーは、複数の透明板が板面で照射光を受光するように列設され、かつ透明板間の間隙を周囲雰囲気と連通させてなる凝縮形成部を、投光装置と受光装置との間に備えた構成としたから、次の効果がある。
ａ 凝縮膜を透過した透過光の受光量が、凝縮したガス量の変化に伴って変化することとなり、受光量の変化からガスの凝縮開始時を正確に検出できる。
ｂ 透明板の一側だけ密閉空間に臨ませる必要がないため、本凝縮センサーを密閉空間の所望位置に設置できる。
ｃ ファン等の特別な装置が不要であるため、装置が大型化・複雑化することもなく、また外乱により測定結果が不正確となることもない。
ｄ 照射光を透明板内を通過させる必要がないため、透明板の全長及び板厚を縮小することができ、装置の小型化が図れる。
ｅ さらにかかる構成にあっての特筆すべき利点は、凝縮開始後の凝縮膜の透明板上における経時的な態様変化についても検出できることにある。
Ｂ 凝縮形成部が、スペーサーと、該スペーサーと透明板とを固定する固定手段とを備えると共に、各透明板間の各間隙と周囲雰囲気とを連通する連通開口部が形成された構成とした場合は、複数の透明板を間隔を置いて保持できると共に、投入ガスを透明板間の間隙に浸入可能とすることができる。
Ｃ 凝縮形成部が、透明板と、各透明板の端縁を嵌着する複数の保持溝が形成された保持具とを備えると共に、各透明板間の各間隙と周囲雰囲気とを連通する連通開口部が形成された構成とした場合は、複数の透明板を間隔を置いて保持できると共に、投入ガスを透明板間の間隙に浸入可能とすることができる。
Ｄ 凝縮形成部の透明板が、面方向と照射方向とがほぼ垂直となるように配設された構成とした場合は、凝縮膜に対して照射光をほぼ垂直に入射させることができ、透明板面での照射光の反射を可及的に抑え、受光量をできる限り確保することができる。
Ｅ 投光装置から照射される光をレーザー光とした場合には、測定可能な凝縮形成部の厚さ範囲を拡大できると共に、受光装置で得られた透過光を、より正確な凝縮状態に関する情報を備えたものとすることができる。
Ｆ 本発明の密閉空間内の凝縮膜管理方法は、上述の凝縮センサーの受光装置によって検出される受光量の経時変化に基づいて、透明板表面の凝縮膜の有無を検出する構成としたから、密閉空間のガスの凝縮開始時を正確かつ詳細に管理することが可能となる。
Ｇ 密閉空間に投入するガスを除染用ガスとした場合は、除染用ガスの凝縮開始時を正確に検出することが可能となり、これにより密閉空間の除染管理を正確に行うことが可能となる。
Ｈ 除染用ガスとして、過酸化水素ガスを用いる構成とした場合は、強力な滅菌効果を得ることができる。さらに、安価で入手し易く、環境に対して影響が少ないため、簡便な密閉空間内の凝縮膜管理方法とすることができる。
Ｉ 凝縮センサーの受光装置によって検出された受光量の経時変化に基づいて、透明板上の凝縮膜の膜厚の変化を検出する構成とした場合は、除染効果は一定厚の凝縮膜が形成されると向上しないため、検出結果から殺菌に必要かつ十分なガス投入量を正確に知ることが可能となる。これにより、コストが低減され、除染時間及びエアレーション時間が短縮し、除染対象物が腐食してしまうおそれもない。
【図面の簡単な説明】
第１図は、凝縮センサー１を示す概略図である。第２図は、凝縮形成部３の正面図である。第３図は、凝縮形成部３の縦断側面図である。第４図は、保持具１１を備えた凝縮形成部３の平面図である。第５図は、保持具１１を備えた凝縮形成部３の縦断側面図である。第６図は、他の実施形態例にかかる凝縮形成部３の正面図である。第７図は、ガラス板５上に凝縮した過酸化水素ガスＸを示す拡大模式図である。第８図は、時間経過に伴う残存滅菌数の変化等を示す図表である。第９図は、凝縮センサー１の出力換算値と凝縮膜の膜厚との関係を示す図表である。第１０図は、凝縮膜の膜厚とＤ値との関係を示す図表である。第１１図は、従来構成の凝縮センサーＡを示す説明図である。第１２図は、凝縮センサーＡの使用態様図であって、（ａ）はボックスＥを密閉空間Ｄの内側に取り付けた態様を示し、（ｂ）はボックスＥを密閉空間Ｄの外側に取り付けた態様を示す図である。

Claims (9)

1. 投光部から一方向に光を照射する投光装置と、受光部を該投光装置の照射光と対向する位置に配設し、受光量に対応した信号出力を発生する受光装置と、投光装置の投光部と受光装置の受光部との間で、その表面にガスが凝縮することとなる複数の透明板が、その板面で前記照射光を受光するように列設され、かつ透明板間の間隙を周囲雰囲気と連通させてなる凝縮形成部（３）とを備えたことを特徴とする凝縮センサー。
2. 凝縮形成部（３）が、方形状透明板間の間隙の所定部分に介装された薄板状のスペーサーと、該スペーサーと透明板とを固定する固定手段とを備えてなると共に、スペーサーが介装されない透明板の辺部を、各透明板間の各間隙と周囲雰囲気とを連通する連通開口部としたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の凝縮センサー。
3. 凝縮形成部（３）が、所定間隙を介してほぼ平行に列設される複数の方形状透明板と、各透明板の端縁を嵌着する複数の保持溝が形成された保持面を具備する保持具とを備え、各透明板の端縁を保持溝に嵌着して、各透明板が並列状に保持されると共に、保持具の配設されない辺部を、各透明板間の各間隙と周囲雰囲気とを連通する連通開口部としたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の凝縮センサー。
4. 凝縮形成部（３）の透明板が、投光装置の投光部と受光装置の受光部との間で、面方向と照射方向とがほぼ垂直となるように配設されたことを特徴とする請求の範囲第１項乃至請求の範囲第３項のいずれかに記載の凝縮センサー。
5. 投光装置から照射される光が、レーザー光である請求の範囲第１項乃至請求の範囲第４項のいずれかに記載の凝縮センサー。
6. 請求の範囲第１項乃至請求の範囲第５項のいずれかに記載の凝縮センサーを用いた構成であって、
   所定の密閉空間内に凝縮センサーを設置し、該密閉空間にガスを投入し、凝縮センサーの受光装置によって検出される受光量の経時変化に基づいて、ガスが凝縮することにより形成される透明板表面の凝縮膜の有無を検出することを特徴とする凝縮センサーを用いた密閉空間内の凝縮膜管理方法。
7. 密閉空間に投入されるガスが、除染用ガスである請求の範囲第６項記載の、凝縮センサーを用いた密閉空間内の凝縮膜管理方法。
8. 除染用ガスが、過酸化水素ガスである請求の範囲第７項記載の、凝縮センサーを用いた密閉空間内の凝縮膜管理方法。
9. 凝縮センサーの受光装置によって検出された受光量の経時変化に基づいて、ガスが凝縮することにより形成される透明板上の凝縮膜の膜厚の変化を検出することを特徴とする請求の範囲第６項乃至請求の範囲第８項のいずれかに記載の、凝縮センサーを用いた密閉空間内の凝縮膜管理方法。

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