JP5911361B2 - メンテナンス時予測システム及びメンテナンス時予測方法 - Google Patents

Description

本発明は環境評価技術に関し、特にメンテナンス時予測システム及びメンテナンス時予測方法に関する。

例えばバイオクリーンルームや無菌室等のクリーンルームにおいて臨床試験を行う場合、臨床試験は、予め作成された計画に基づき、中断されることなく、確実に実施されることが要求される。また、クリーンルームにおいては、環境のトレーサビリティのために、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、常にクリーンルーム内の気体にさらされるため、クリーンルーム内における汚染物質の量がわずかであっても、期間の経過と共に、粒子検出装置が備える光学素子等の内部機構が汚れてくる。内部機構の汚れは、粒子検出装置の粒子検出能を低下させるため、粒子検出装置は定期的にメンテナンスされることが望まれる。

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

ここで、本発明者は、中断することが許されないような臨床試験の最中に、粒子検出装置がメンテナンスされるべき状態になると、臨床試験を最後まで実施しても、粒子検出装置の粒子検出能が信頼できないため、クリーンルームの環境トレーサビリティが損なわれ、ひいては臨床試験の結果の信頼性や再現性も損なわれることに着目した。臨床試験では生命倫理が尊重されるため、試験中に粒子検出装置のメンテナンス時期が来ても、試験を中断し、粒子検出装置のメンテナンス後、臨床試験を再度実施することは容易ではない。臨床試験に限らず、半導体装置等の精密機器の製造においても同様である。そこで、本発明は、粒子検出装置のメンテナンス時を予測可能な、メンテナンス時予測システム及びメンテナンス時予測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）粒子検出装置が検出した粒子の総数が基準値に達するまでに要した期間を取得する期間取得部と、（ｂ）取得された期間を記録する期間記録装置と、（ｃ）検出粒子の総数が基準値に達した後、検出粒子の総数をゼロにリセットするリセット部と、（ｄ）期間記録装置に記録されている複数の期間のうち、最も短い期間を抽出する抽出部と、（ｅ）検出粒子の総数が基準値に達して粒子検出装置がメンテナンスされた後、粒子検出装置が粒子の検出を再開した時から、抽出された最も短い期間を経た時を、粒子検出装置の次回のメンテナンス時と予測する予測部と、を備える、メンテナンス時予測システムが提供される。

また、本発明の態様によれば、（ａ）粒子検出装置が検出した粒子の総数が基準値に達するまでに要した期間を取得すること、取得された期間を期間記録装置に記録すること、検出粒子の総数が基準値に達した後、検出粒子の総数をゼロにリセットすること、及び粒子検出装置をメンテナンスして粒子の検出を再開することを繰り返し、取得された期間の記録を期間記録装置に蓄積することと、（ｂ）期間記録装置に記録されている複数の期間のうち、最も短い期間を抽出することと、（ｃ）粒子検出装置がメンテナンスされた後、粒子の検出を再開した時から、抽出された最も短い期間を経た時を、粒子検出装置の次回のメンテナンス時と予測することと、を含む、メンテナンス時予測方法が提供される。

本発明によれば、粒子検出装置の粒子検出装置のメンテナンス時を予測可能な、メンテナンス時予測システム及びメンテナンス時予測方法を提供可能である。

本発明の実施の形態に係るメンテナンス時予測システムの模式図である。 本発明の実施の形態に係るクリーンルームの模式図である。 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。 本発明の実施の形態に係る粒子の検出期間と、検出粒子数と、の関係を模式的に示すグラフである。 本発明の実施の形態に係るメンテナンス時予測方法を示すフローチャートである。

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。

実施の形態に係るメンテナンス時予測システムは、図１に示すように、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が基準値に達するまでに要した期間を取得する期間取得部３０１と、取得された期間を記録する期間記録装置４０１と、検出粒子の総数が基準値に達した後、検出粒子の総数をゼロにリセットするリセット部３０２と、期間記録装置４０１に記録されている複数の期間のうち、最も短い期間を抽出する抽出部３０３と、検出粒子の総数が基準値に達して粒子検出装置２０がメンテナンスされた後、粒子検出装置２０が粒子の検出を再開した時から、抽出された最も短い期間を経た時を、次回の粒子検出装置２０のメンテナンス時と予測する予測部３０４と、を備える。

期間取得部３０１と、リセット部３０２と、抽出部３０３と、予測部３０４と、期間記録装置４０１と、は、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００に含まれている。

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、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、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、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光学系２３を備える。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数や濃度に限定されず、粒径分布等をさらに測定してもよい。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、粒径分布を測定してもよい。粒子検出装置２０は、逐次、検出した粒子の数の情報を含む検出結果情報を電子的又は磁気的に生成する。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。さらに粒子検出装置２０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ていてもよい。この場合、粒子検出装置２０は、識別記号を検出結果情報に付与する。

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、逐次、アンテナ２４を用いて、図１に示すネットワークに検出結果情報を無線送信する。例えば、図３に示す粒子検出装置２０が備える電子機器には、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、ネットワークを経由してきた検出結果情報を受信する。情報受信機３は、受信した検出結果情報をＣＰＵ３００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。

ＣＰＵ３００は、積算部３０５をさらに備える。積算部３０５は、情報受信機３から伝送されてきた、粒子検出装置２０が検出した粒子の数の情報を含む検出結果情報を逐次受信する。積算部３０５は、粒子検出装置２０が前回メンテナンスされた後、粒子検出装置２０が検出してきた粒子の数を積算する。なお、粒子検出装置２０がメンテナンスを受けたことがない場合には、積算部３０５は、粒子検出装置２０が初めてクリーンルーム１０に配置された後、粒子検出装置２０が検出してきた粒子の数を積算する。

積算部３０５は、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が所定の基準値に達した時、ＣＰＵ３００に接続されているディスプレイ等の出力装置に、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が所定の基準値に達したことを出力させる。これにより、積算部３０５は、クリーンルーム１０の管理者等に、粒子検出装置２０を停止させ、粒子検出装置２０をメンテナンスすることを促す。なお、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が所定の基準値に達した時、積算部３０５は、ネットワークを介して粒子検出装置２０に対して、検出の停止を指示してもよい。ここで、粒子検出装置２０のメンテナンスとは、粒子検出装置２０のソフトウェアによる検出機構の補正、検出機構を構成する光学部品を含む部品の清掃、及び検出機構を構成する部品の交換等を含む。

積算部３０５は、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が所定の基準値に達した時、期間取得部３０１に、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が所定の基準値に達したことを通知する。通知を受けた期間取得部３０１は、例えば、ＣＰＵ３００の内部時計や、ＣＰＵ３００に接続されているタイムサーバから、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が所定の基準値に達した年月日等の時を取得する。

また、期間取得部３０１は、ＣＰＵ３００に含まれる検出開始時記録装置４０２に記録されている、粒子検出装置２０が前回メンテナンスされた後、粒子の検出を開始した年月日等の時を読み出す。なお、粒子検出装置２０がメンテナンスを受けたことがない場合には、期間取得部３０１は、検出開始時記録装置４０２に記録されている、粒子検出装置２０が初めてクリーンルーム１０に配置された後、粒子の検出を開始した年月日等の時を読み出す。

期間取得部３０１は、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が所定の基準値に達した時と、粒子検出装置２０が粒子の検出を開始した時と、の差に基づき、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が基準値に達するまでに要した期間を取得する。期間取得部３０１は、取得した、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が基準値に達するまでに要した期間を、期間記録装置４０１に記録する。

リセット部３０２は、期間取得部３０１が、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が基準値に達するまでに要した期間を取得した後、積算部３０５が算出した粒子検出装置２０が検出した粒子の総数をゼロにリセットする。粒子検出装置２０がメンテナンスされ、粒子の検出を再開すると、期間取得部３０１は、粒子検出装置２０が粒子の検出を開始した年月日等の時を、検出開始時記録装置４０２に記録する。

期間記録装置４０１には、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が所定の基準値に達し、粒子検出装置２０がメンテナンスされる度に、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が基準値に達するまでに要した期間が蓄積的に記録される。図４に示す例では、５回のメンテナンスが実施され、１回目のメンテナンスまでの期間はｔ₁、１回目の後２回目のメンテナンスまでの期間はｔ₂、２回目の後３回目のメンテナンスまでの期間はｔ₃、３回目の後４回目のメンテナンスまでの期間はｔ₄、４回目の後５回目のメンテナンスまでの期間はｔ₅である。この例では、期間ｔ₃が最も短い。図１に示す抽出部３０３は、期間記録装置４０１に蓄積的に記録されている複数の期間のうち、最も短い期間を抽出する。図４に示す例においては、抽出部３０３は、期間ｔ₃を抽出する。

図１に示す予測部３０４は、検出開始時記録装置４０２に記録されている、粒子検出装置２０が粒子の検出を開始した直近の年月日等の時から、抽出部３０３が抽出した期間を経た時を、粒子検出装置２０の次回のメンテナンス時と予測する。予測部３０４は、予測したメンテナンス時を、ＣＰＵ３００に含まれる予測時記録装置４０３に記録する。また予測部３０４は、ＣＰＵ３００に接続されているディスプレイ等の出力装置に、粒子検出装置２０の予測された次回のメンテナンス時を出力させる。さらにＣＰＵ３００には、予測部３０４によって予測された次回のメンテナンス時をシールに印字する印刷装置が接続されていてもよい。次回のメンテナンス時を印字したシールを粒子検出装置２０に貼り付けることにより、クリーンルーム１０の管理者が次回の粒子検出装置２０の次回のメンテナンス時を明瞭に認識することが可能となる。

次に、図５に示すフローチャートを用いて、実施の形態に係るメンテナンス時予測方法について説明する。
（ａ）ステップＳ１０１で、図２に示すクリーンルーム１０に粒子検出装置２０を設置する。クリーンルーム１０に設置される粒子検出装置２０は、予めメンテナンスされていてもよいし、設置後にメンテナンスされてもよい。また、粒子検出装置２０が新品で清浄であれば、設置前後のメンテナンスは必ずしも必要ではない。ステップＳ１０２で、粒子検出装置２０は、粒子の検出を開始する。粒子検出装置２０は、粒子の検出を開始したことを、図１に示すネットワークを介して期間取得部３０１に通知する。ステップＳ１０３で、通知を受けた期間取得部３０１は、粒子検出装置２０が粒子の検出を開始した年月日等の時を、検出開始時記録装置４０２に記録する。

（ｂ）ステップＳ１０４で、粒子検出装置２０は粒子の検出を継続し、検出した粒子の数の情報を含む検出結果情報を、ネットワークを介して、積算部３０５に逐次送信する。積算部３０５は、粒子検出装置２０が検出してきた粒子の数を積算する。ステップＳ１０５で、積算部３０５は、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が所定の基準値に達したか否かを判断する。粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が所定の基準値に達していない場合は、ステップＳ１０４に戻り、粒子検出装置２０は粒子の検出を継続する。粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が所定の基準値に達した場合は、ステップＳ１０６に進む。

（ｃ）ステップＳ１０６で、積算部３０５は、期間取得部３０１に、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が所定の基準値に達したことを通知する。通知を受けた期間取得部３０１は、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が所定の基準値に達した年月日等の時を取得する。ステップＳ１０７で、積算部３０５は、出力装置等に、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が所定の基準値に達し、メンテナンス時が来たことを出力させる。また、粒子検出装置２０は、粒子の検出を停止する。

（ｄ）ステップＳ１０８で、期間取得部３０１は、検出開始時記録装置４０２に記録されている、粒子検出装置２０が粒子の検出を開始した直近の年月日等の時を読み出す。期間取得部３０１は、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が所定の基準値に達した時と、粒子検出装置２０が粒子の検出を開始した直近の時と、の差に基づき、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が基準値に達するまでに要した期間を取得する。

（ｅ）ステップＳ１０９で、期間取得部３０１は、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が基準値に達するまでに要した期間の過去の記録が、期間記録装置４０１に記録されているか検索する。過去の記録が、期間記録装置４０１に記録されていない場合、ステップＳ１１０で、期間取得部３０１は、取得した、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が基準値に達するまでに要した期間を含むログファイルを作成し、期間記録装置４０１に記録する。ログファイルが既に期間記録装置４０１に保存されている場合、ステップＳ１１１で、期間取得部３０１は、ログファイルに、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が基準値に達するまでに今回要した期間を追加し、ログファイルを上書き保存する。

（ｆ）ステップＳ１１２で、期間取得部３０１は、リセット部３０２に、粒子検出装置２０が検出した粒子の総数が基準値に達するまでに要した期間を取得したことを通知する。通知を受けたリセット部３０２は、積算部３０５が算出した粒子検出装置２０が検出した粒子の総数をゼロにリセットする。ステップＳ１１３で、クリーンルーム１０の管理者等が、粒子検出装置２０のメンテナンスを実施する。なお、粒子検出装置２０のメンテナンスは、ステップＳ１０８乃至ステップＳ１１２と並行して実施してもよい。

（ｇ）粒子検出装置２０のメンテナンスが終了した後、ステップＳ１１４で、粒子検出装置２０は粒子の検出を再開する。粒子検出装置２０は、粒子の検出を開始した信号を、ネットワークを介して期間取得部３０１に伝送する。ステップＳ１１５で、信号を受信した期間取得部３０１は、粒子検出装置２０が粒子の検出を開始した年月日等の時を、検出開始時記録装置４０２に記録する。ステップＳ１１６で、抽出部３０３は、期間記録装置４０１に保存されているログファイルに蓄積的に記録されている複数の期間のうち、最も短い期間を抽出する。抽出部３０３は、抽出した期間を、予測部３０４に伝送する。

（ｈ）ステップＳ１１７で、予測部３０４は、抽出部３０３から抽出した期間を受け取る。また、予測部３０４は、検出開始時記録装置４０２から、粒子検出装置２０が粒子の検出を開始した直近の年月日等の時を読み出す。次に、予測部３０４は、粒子検出装置２０が粒子の検出を開始した直近の年月日等の時から、抽出部３０３が抽出した期間を経た時を、粒子検出装置２０の次回のメンテナンス時と予測する。予測部３０４は、予測したメンテナンス時を予測時記録装置４０３に記録する。また予測部３０４は、出力装置に、粒子検出装置２０の予測された次回のメンテナンス時を出力させる。さらに予測部３０４は、ＣＰＵ３００に接続されている印刷装置に、予測部３０４によって予測された次回のメンテナンス時をシールに印字させ、クリーンルーム１０の管理者が次回のメンテナンス時を印字したシールを粒子検出装置２０に貼り付けてもよい。その後、ステップＳ１０４に戻る。

以上説明した実施の形態に係るメンテナンス時予測方法によれば、粒子検出装置２０の次回のメンテナンス時を予測することが可能となる。クリーンルーム１０の環境は、クリーンルーム１０の仕様や、使用状況により、様々である。そのため、粒子検出装置２０のメンテナンス間隔は、粒子検出装置２０が配置されるクリーンルーム１０に依存する。そのため、粒子検出装置２０が実際にクリーンルーム１０に配置される前に、粒子検出装置２０のメンテナンス間隔を予測することは困難である。これに対し、実施の形態に係るメンテナンス時予測方法によれば、クリーンルーム１０に設置後の粒子検出装置２０の過去のメンテナンス間隔の記録に基づき、次回のメンテナンス時を予測するため、クリーンルーム１０の環境に即した予測をすることが可能となる。これにより、クリーンルーム１０内で例えば臨床試験を実施する場合に、臨床試験の最中に粒子検出装置２０のメンテナンス時が到来してしまうような不測の事態を避けることが可能となる。なお、粒子検出装置２０が、クリーンルーム１０の所有者に貸与されている場合は、ＣＰＵ３００は、粒子検出装置２０の所有者が管理していてもよい。

（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、実施の形態において、送受信機２は、アンテナ２４を用いて情報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、粒子検出装置２０が備える電子機器には、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 光学系
２４ アンテナ
２５ 内蔵バッテリ
３０１ 期間取得部
３０２ リセット部
３０３ 抽出部
３０４ 予測部
３０５ 積算部
４０１ 期間記録装置
４０２ 検出開始時記録装置
４０３ 予測時記録装置

Claims (9)

1. 粒子検出装置が検出した粒子の総数が基準値に達するまでに要した期間を取得する期間取得部と、
   前記取得された期間を記録する期間記録装置と、
   前記検出粒子の総数が前記基準値に達した後、前記検出粒子の総数をゼロにリセットするリセット部と、
   前記期間記録装置に記録されている複数の期間のうち、最も短い期間を抽出する抽出部と、
   前記検出粒子の総数が前記基準値に達して前記粒子検出装置がメンテナンスされた後、前記粒子検出装置が前記粒子の検出を再開した時から、前記抽出された最も短い期間を経た時を、前記粒子検出装置の次回のメンテナンス時と予測する予測部と、
   を備える、メンテナンス時予測システム。
2. 前記予測されたメンテナンス時を出力する出力装置を更に備える、請求項１に記載のメンテナンス時予測システム。
3. 前記予測されたメンテナンス時をシールに印字する印刷装置を更に備える、請求項１に記載のメンテナンス時予測システム。
4. 前記予測されたメンテナンス時をネットワークに送信する送信部を更に備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のメンテナンス時予測システム。
5. 粒子検出装置が検出した粒子の総数が基準値に達するまでに要した期間を取得すること、前記取得された期間を期間記録装置に記録すること、前記検出粒子の総数が前記基準値に達した後、前記検出粒子の総数をゼロにリセットすること、及び前記粒子検出装置をメンテナンスして粒子の検出を再開することを繰り返し、前記取得された期間の記録を前記期間記録装置に蓄積することと、
   前記期間記録装置に記録されている複数の期間のうち、最も短い期間を抽出することと、
   前記粒子検出装置がメンテナンスされた後、前記粒子の検出を再開した時から、前記抽出された最も短い期間を経た時を、前記粒子検出装置の次回のメンテナンス時と予測することと、
   を含む、メンテナンス時予測方法。
6. 前記予測されたメンテナンス時を出力することを更に含む、請求項５に記載のメンテナンス時予測方法。
7. 前記予測されたメンテナンス時をシールに印字することを更に含む、請求項５に記載のメンテナンス時予測方法。
8. 前記予測されたメンテナンス時を印字された前記シールを前記粒子検出装置に貼ることを更に含む、請求項７に記載のメンテナンス時予測方法。
9. 前記予測されたメンテナンス時をネットワークに送信することを更に含む、請求項５乃至８のいずれか１項に記載のメンテナンス時予測方法。