JP6425918B2 - 精製水製造装置の監視システム及び精製水製造装置の監視方法 - Google Patents
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Description
本発明は品質評価技術に関し、精製水製造装置の監視システム及び精製水製造装置の監視方法に関する。
精製水、製薬用水、及び注射用水などの管理基準値のある水は、微生物に対する処置基準値が薬局方で定められている。これらの水は、例えば、限外ろ過法、逆浸透膜法、及び精密ろ過膜法等を用いる精製水製造装置で製造される（例えば、特許文献１ないし５参照。）。製造中、これらの水は、導電率、全有機炭素（ＴＯＣ： Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ）量、あるいは蛍光強度が監視され、純度等の品質が管理される（例えば、特許文献６ないし１０参照。）。また、これらの水は、製造された後、水の一部が抽出されて培地に接種され、所定の条件下で培養された微生物のコロニー形成数が検査される。これにより、製造された水について、微生物に対する処置基準値を下回っているか否かが検査される。
しかし、不溶性の微生物や非微生物粒子が精製水製造装置のフィルタを閉塞していたり、あるいはそれらがフィルタを通過し、水が不溶性の微生物や非微生物粒子を含んでいたりしても、水の導電率は変化しない。また、微生物や非微生物粒子は容易に酸化されないものが多く、ＴＯＣ計での検出も困難である。さらに、水の蛍光強度を単に測定しても、水に含まれる物質の種類は判別できない。
加えて、濁質量、溶解性有機炭素量が検出されたり、バイオフィルムの形成が観察されたりするのは、相当量の微生物や非微生物粒子が精製水製造装置にコンタミした後である。そのため、高い純度が要求される水に微生物や非微生物粒子が混入したことを早期に発見することは困難である。さらに、水を製造後、微生物のコロニー形成数が多いことが発覚した場合、製造日をさかのぼって精製水を処分しなければならず、製造コスト及び時間ともに、無駄が生じる。
そこで、本発明は、精製水製造装置を正確かつリアルタイムに監視可能な監視システム及び監視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）精製水製造装置で製造中又は製造された水に検査光を照射し、検査光を照射された領域で生じる光を検出して、水に含まれる微生物及び非微生物粒子を検出する検出装置と、（ｂ）検出された微生物の数の測定値、及び検出された非微生物粒子の数の測定値を特定する測定値特定部と、（ｃ）微生物の数の測定値及び非微生物粒子の数の測定値の少なくとも一方が所定の値よりも大きい場合、精製水製造装置に問題が生じたと判定する状態判定部と、を備える、精製水製造装置の監視システムが提供される。
また、本発明の態様によれば、（ａ）精製水製造装置で製造中又は製造された水に検査光を照射し、検査光を照射された領域で生じる光を検出して、水に含まれる微生物及び非微生物粒子を検出することと、（ｂ）検出された微生物の数の測定値、及び検出された非微生物粒子の数の測定値を算出することと、（ｃ）微生物の数の測定値及び非微生物粒子の数の測定値の少なくとも一方が所定の値よりも大きい場合、精製水製造装置に問題が生じたと判定することと、を含む、精製水製造装置の監視方法が提供される。
本発明によれば、精製水製造装置を正確かつリアルタイムに監視可能な監視システム及び監視方法を提供可能である。
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）
本発明の第１の実施の形態に係る精製水製造装置の監視システムは、図１に示すように、精製水製造装置１００で製造中の水、あるいは精製水製造装置１００で製造された水に検査光を照射し、検査光を照射された領域で生じる光を検出して、水に含まれる微生物及び非微生物粒子を検出する検出装置２０と、検出された微生物の数の測定値、及び検出された非微生物粒子の数の測定値を特定する測定値特定部３０１と、微生物の数の測定値及び非微生物粒子の数の測定値の少なくとも一方が所定の値よりも大きい場合、精製水製造装置に問題が生じたと判定する状態判定部３０２と、を備える。例えば、測定値特定部３０１及び状態判定部３０２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００に含まれる。ここで、非生物粒子とは、無害あるいは有害な化学物質、ごみ、ちり、及び埃等のダスト等を含む。また、本開示において、「それよりも多く」あるいは「それよりも大きい」とは、「それ以上」も含む。
本発明の第１の実施の形態に係る精製水製造装置の監視システムは、図１に示すように、精製水製造装置１００で製造中の水、あるいは精製水製造装置１００で製造された水に検査光を照射し、検査光を照射された領域で生じる光を検出して、水に含まれる微生物及び非微生物粒子を検出する検出装置２０と、検出された微生物の数の測定値、及び検出された非微生物粒子の数の測定値を特定する測定値特定部３０１と、微生物の数の測定値及び非微生物粒子の数の測定値の少なくとも一方が所定の値よりも大きい場合、精製水製造装置に問題が生じたと判定する状態判定部３０２と、を備える。例えば、測定値特定部３０１及び状態判定部３０２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００に含まれる。ここで、非生物粒子とは、無害あるいは有害な化学物質、ごみ、ちり、及び埃等のダスト等を含む。また、本開示において、「それよりも多く」あるいは「それよりも大きい」とは、「それ以上」も含む。
精製水製造装置１００は、例えば、限外ろ過膜、逆浸透膜、あるいは精密ろ過膜等を備える。精製水製造装置１００で製造中の水、あるいは精製水製造装置１００で製造された水は、メインパイプ１を流れている。メインパイプ１には、サンプリングポート３を介して支流パイプ２が接続されている。メインパイプ１を流れている水の一部は、支流パイプ２に流れ込む。精製水製造装置１００で製造中の水、あるいは精製水製造装置１００で製造された精製水は、例えば、純水、製薬用水、及び注射用水であるが、これらに限定されない。検出装置２０は、支流パイプ２に設けられている。これにより、水が流れるメインパイプ１から検出装置２０に水の一部が導かれる。
検出装置２０は、例えば図２に示すように、水に検査光を照射する光源１０と、検査光を照射された領域で生じる蛍光帯域の光の強度を少なくとも２つの波長で測定する蛍光強度測定器１０２と、検査光を照射された領域で生じる散乱光を測定する散乱光測定器１０５と、を備える。光源１０、蛍光強度測定器１０２及び散乱光測定器１０５は、ＣＰＵ３００に電気的に接続されている。
ＣＰＵ３００は、さらに、少なくとも２つの波長で測定された蛍光帯域の光の強度の相対値を算出する相対値算出部３０３を含む。ＣＰＵ３００には、少なくとも２つの波長で測定された、検査光を照射された所定の物質が発する蛍光帯域の光の強度の相対値を参考値として保存する参考値記憶装置３５１が電気的に接続されている。ＣＰＵ３００は、またさらに、相対値算出部３０３が算出した相対値と、参考値記憶装置３５１に保存されている参考値と、を比較し、検出された粒子が微生物であるか、非微生物粒子であるか、あるいは気泡であるかを判定する比較判定部３０４を含む。
ここで、「少なくとも２つの波長で測定された光の強度の相対値」とは、例えば、第１の波長における光の強度と、第１の波長とは異なる第２の波長における光の強度と、の比、第１の波長における光の強度と第２の波長における光の強度の差と、第１の波長における光の強度と第２の波長における光の強度の和と、の比、あるいは第１の波長における光の強度と、第２の波長における光の強度と、の差である。
光源１０と、蛍光強度測定器１０２と、散乱光測定器１０５と、は、筐体３０に設けられている。光源１０には、光源１０に電力を供給する光源駆動電源１１が接続されている。光源駆動電源１１には、光源１０に供給される電力を制御する電源制御装置１２が接続されている。図１に示した支流パイプ２から取りこんだ、精製水製造装置１００で製造中の水、あるいは精製水製造装置１００で製造された水は、図２に示す透明なセル４０の中を流れる。セル４０を流れた水は、例えば、図１に示す排水パイプ４に排出される。
図２に示す光源１０は、セル４０の中の水流に向けて、広帯域波長の検査光を照射する。光源１０としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）及びレーザが使用可能である。検査光の波長は、例えば２５０ないし５５０ｎｍである。検査光は、可視光であっても、紫外光であってもよい。検査光が可視光である場合、検査光の波長は、例えば４００ないし５５０ｎｍの範囲内であり、例えば４０５ｎｍである。検査光が紫外光である場合、検査光の波長は、例えば３００ないし３８０ｎｍの範囲内であり、例えば３４０ｎｍである。ただし、検査光の波長は、これらに限定されない。
セル４０の中の水流に細菌等の微生物が含まれる場合、励起光としての検査光を照射された微生物に含まれるニコチンアミドアデニンジヌクレオチド及びリボフラビン等が、蛍光を発する。また、セル４０の中の水流に例えば金属又は樹脂からなる非微生物粒子が含まれる場合も、検査光を照射された非微生物粒子が、蛍光、又は波長帯域が蛍光と重なる光を発する場合がある。
例えば、精製水製造装置１００で製造された水には、精製水製造装置１００の材料からなる非微生物粒子が含まれる場合がある。例えば、精製水製造装置１００が備えうるフィルタやハウジングからは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、オレフィン、ポリカーボネート、及びポリウレタン等から選択される少なくとも一つの材料からなる粒子が生じうる。精製水製造装置１００が備えうるパッキンからは、例えば、シリコンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム、カルレッツ、及びＰＴＦＥ等から選択される少なくとも一つの材料からなる粒子が生じうる。精製水製造装置１００が備えうるポンプからは、バイトン、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリアミド、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、及びパーフロ等から選択される少なくとも一つの材料からなる粒子が生じうる。精製水製造装置１００が備えうるシールからは、例えばＰＴＦＥ等からなる粒子が生じうる。精製水製造装置１００が備えうる配管からは、酸化ステンレス等の金属材料からなる粒子が生じうる。上記したような精製水製造装置１００から生じる粒子の材料は、励起光を照射されると、蛍光、又は波長帯域が蛍光と重複する光を発する場合がある。
蛍光強度測定器１０２は、微生物又は非微生物粒子が発する蛍光帯域の光を検出する。蛍光強度測定器１０２は、第１の波長における蛍光帯域の光を受光する第１の受光素子２０Ａと、第１の波長とは異なる第２の波長における蛍光帯域の光を受光する第２の受光素子２０Ｂと、を備える。なお、第１の波長とは、帯域を有していてもよい。第２の波長についても同様である。第１の受光素子２０Ａ及び第２の受光素子２０Ｂとしては、フォトダイオード及び光電管等が使用可能であり、光を受光すると、光エネルギーを電気エネルギーに変換する。
第１の受光素子２０Ａには、第１の受光素子２０Ａで生じた電流を増幅する増幅器２１Ａが接続されている。増幅器２１Ａには、増幅器２１Ａに電力を供給する増幅器電源２２Ａが接続されている。また、増幅器２１Ａには、増幅器２１Ａで増幅された電流を受け取り、第１の受光素子２０Ａが受光した光の強度を算出する光強度算出装置２３Ａが接続されている。光強度算出装置２３Ａには、光強度算出装置２３Ａが算出した光の強度を保存する光強度記憶装置２４Ａが接続されている。
第２の受光素子２０Ｂには、第２の受光素子２０Ｂで生じた電流を増幅する増幅器２１Ｂが接続されている。増幅器２１Ｂには、増幅器２１Ｂに電力を供給する増幅器電源２２Ｂが接続されている。また、増幅器２１Ｂには、増幅器２１Ｂで増幅された電流を受け取り、第２の受光素子２０Ｂが受光した光の強度を算出する光強度算出装置２３Ｂが接続されている。光強度算出装置２３Ｂには、光強度算出装置２３Ｂが算出した光の強度を保存する光強度記憶装置２４Ｂが接続されている。
散乱光測定器１０５は、検査光を照射された微生物、非微生物粒子、及び気泡で生じる散乱光を検出する。散乱光測定器１０５は、散乱光を受光する散乱光受光素子５０を備える。散乱光受光素子５０としては、フォトダイオード等が使用可能であり、光を受光すると、光エネルギーを電気エネルギーに変換する。
散乱光受光素子５０には、散乱光受光素子５０で生じた電流を増幅する増幅器５１が接続されている。増幅器５１には、増幅器５１に電力を供給する増幅器電源５２が接続されている。また、増幅器５１には、増幅器５１で増幅された電流を受け取り、散乱光受光素子５０が受光した散乱光の強度を算出する光強度算出装置５３が接続されている。光強度算出装置５３には、光強度算出装置５３が算出した散乱光の強度を保存する光強度記憶装置５４が接続されている。
次に、参考値記憶装置３５１に保存されている、少なくとも２つの波長で測定された、検査光を照射された所定の物質が発する蛍光帯域の光の強度の相対値を参考値として取得する方法を、図３のフローチャートを用いて説明する。なお、ここでは、検査光を照射される所定の物質が、検出装置２０が検出対象とする、精製水製造装置１００で生じうる所定の微生物である例を説明する。
ステップＳ２０１で、所定の微生物を用意する。また、不純物を除去した精製水を用意し、これに微生物を含ませる。ステップＳ２０２で、図２に示した蛍光強度測定器１０２の電源を入れ、ステップＳ２０３で光源１０から検査光を照射する。次に、ステップＳ２０４で、微生物を含む精製水の水流を検査光の焦点に向けて流す。ステップＳ２０５で、蛍光強度測定器１０２は、第１の受光素子２０Ａを用いて、第１の波長における蛍光強度を測定する。また、ステップＳ２０５と同時にステップＳ２０６で、蛍光強度測定器１０２は、第２の受光素子２０Ｂを用いて、第２の波長における蛍光強度を測定する。
ステップＳ２０７で、蛍光強度測定器１０２は、微生物由来の、第１の波長における蛍光強度と、第２の波長における蛍光強度と、を光強度記憶装置２４Ａ、２４Ｂに保存する。ステップＳ２０８で、相対値算出部３０３は、第１の波長における蛍光強度の値と、第２の波長における蛍光強度の値と、を光強度記憶装置２４Ａ、２４Ｂから読み出し、例えば、第１の波長における蛍光強度の値を、第２の波長における蛍光強度の値で割って、参考値を算出する。ステップＳ２０９で、相対値算出部３０３は、算出した参考値を参考値記憶装置３５１に保存する。ステップＳ２１０で、相対値算出部３０３は、参考値の算出を終了すべきか否かを判定する。例えば、参考値を複数回取得して平均値を求めることが要求されている場合、相対値算出部３０３は、平均値を求めるために必要な数の参考値を取得したか否かを判定する。平均値を求めるために必要な数の参考値を取得していない場合、ステップＳ２０４に戻る。平均値を求めるために必要な数の参考値を取得した場合、ステップＳ２１１に進む。
ステップＳ２１１で、相対値算出部３０３は、参考値記憶装置３５１から複数の参考値を読み出し、参考値の平均値を算出する。ステップＳ２１２で、相対値算出部３０３は、参考値の標準偏差σを算出する。さらにステップＳ２１２で、相対値算出部３０３は、参考値の標準偏差σに、所定の定数Ｗをかけた値Ｗσを算出する。相対値算出部３０３は、参考値−Ｗσ／２から参考値＋Ｗσ／２の範囲を参考値の等価範囲とし、ステップＳ２１４で参考値記憶装置３５１に保存する。例えば以上の方法により、参考値記憶装置３５１に所定の微生物の参考値ないしは参考値の等価範囲が保存される。なお、複数の微生物についての参考値ないしは参考値の等価範囲が、参考値記憶装置３５１に保存されてもよい。
さらに、同様の方法により、検査光を照射された所定の非微生物粒子が発する光の強度の相対値が参考値として取得され、参考値記憶装置３５１に保存される。また、複数の非微生物粒子についての参考値ないしは参考値の等価範囲が、参考値記憶装置３５１に保存されてもよい。
微生物及び非微生物粒子が発する蛍光帯域の光のスペクトルは、微生物及び非微生物粒子の種類によって異なる。また、一般に、微生物が発する蛍光帯域の光の強度は、非微生物粒子が発する蛍光帯域の光の強度よりも強い傾向にある。そのため、複数の波長において検出した蛍光帯域の光の強度に基づいて、水に含まれる微生物及び非微生物粒子の種類を特定することが可能となる。
図１に示す検出装置２０が精製水製造装置１００で製造中の水、あるいは精製水製造装置１００で製造された水の吸引を開始すると、吸引した水に対して図２に示す光源１０が検査光を照射し、蛍光強度測定器１０２が、第１の波長における蛍光帯域の光の強度と、第２の波長における蛍光帯域の光の強度と、を測定し、光強度記憶装置２４Ａ、２４Ｂに保存する。また、散乱光測定器１０５が、散乱光を測定し、散乱光の光強度を光強度記憶装置５４に保存する。
第１の実施の形態に係る検出装置２０は、ＣＰＵ３００に、散乱光基準判定部３０５をさらに含む。散乱光基準判定部３０５は、第１の波長における蛍光帯域の光の強度の値と、第２の波長における蛍光帯域の光の強度の値と、を光強度記憶装置２４Ａ、２４Ｂから読み出す。また、散乱光基準判定部３０５は、散乱光の強度を、光強度記憶装置５４から読み出す。
散乱光基準判定部３０５は、蛍光強度測定器１０２が蛍光帯域の光を測定せず、散乱光測定器１０５が散乱光を測定した場合、検査対象の水が気泡を含むと判定する。さらに、散乱光基準判定部３０５は、蛍光強度測定器１０２が蛍光帯域の光を測定せず、散乱光測定器１０５が散乱光を測定した場合、検査対象の水が微生物及び非微生物粒子を含まないと判定してもよい。またさらに、散乱光基準判定部３０５は、蛍光強度測定器１０２が蛍光帯域の光を測定し、散乱光測定器１０５が散乱光を測定した場合、検査対象の水が微生物又は非微生物粒子を含むと判定してもよい。
相対値算出部３０３は、第１の波長における光の強度の値を、第２の波長における光の強度の値と、を光強度記憶装置２４Ａ、２４Ｂから読み出す。さらに、相対値算出部３０３は、第１の波長における光の強度の値を、第２の波長における光の強度の値で割って、相対値を算出する。なお、相対値の算出方法は、参考値の算出方法と同じにする。相対値算出部３０３は、算出した相対値をＣＰＵ３００に接続されている相対値記憶装置３５２に保存する。
比較判定部３０４は、相対値記憶装置３５２から算出された相対値を読み出し、参考値記憶装置３５１から所定の微生物の参考値の等価範囲を読み出す。次に、比較判定部３０４は、算出された相対値が、所定の微生物の参考値の等価範囲に含まれるか否かを判定する。算出された相対値が、所定の微生物の参考値の等価範囲に含まれる場合、比較判定部３０４は、水が、所定の微生物を含んでいると判定する。また、算出された相対値が、所定の微生物の参考値の等価範囲に含まれない場合、比較判定部３０４は、水が、所定の微生物を含んでいないと判定してもよい。
参考値記憶装置３５１に複数の所定の微生物の参考値の等価範囲が保存されている場合は、比較判定部３０４は、算出された相対値が、複数の所定の微生物のそれぞれの参考値の等価範囲に含まれるか否かを判定する。
さらに、比較判定部３０４は、参考値記憶装置３５１から所定の非微生物粒子の参考値の等価範囲を読み出す。次に、比較判定部３０４は、算出された相対値が、所定の非微生物粒子の参考値の等価範囲に含まれるか否かを判定する。算出された相対値が、所定の非微生物粒子の参考値の等価範囲に含まれる場合、比較判定部３０４は、水が、所定の非微生物粒子を含んでいると判定する。また、算出された相対値が、所定の微生物の参考値の等価範囲に含まれない場合、比較判定部３０４は、水が、所定の非微生物粒子を含んでいないと判定してもよい。
参考値記憶装置３５１に複数の所定の非微生物粒子の参考値の等価範囲が保存されている場合は、比較判定部３０４は、算出された相対値が、複数の所定の非微生物粒子のそれぞれの参考値の等価範囲に含まれるか否かを判定する。
測定値特定部３０１は、比較判定部３０４ないしは散乱光基準判定部３０５が水に含まれていると判定した微生物、非微生物粒子、及び気泡のそれぞれの数の測定値を特定する。例えば、測定値特定部３０１は、所定の期間における、又は水の所定の体積あたりの散乱光ないしは蛍光の検出回数に基づき、水に含まれる微生物、非微生物粒子、及び気泡のそれぞれの数の測定値を特定する。あるいは、測定値特定部３０１は、所定の期間における、又は水の所定の体積あたりの散乱光ないしは蛍光の検出強度の積算値に基づき、水に含まれる微生物、非微生物粒子、及び気泡のそれぞれの数の測定値を特定する。ここで、微生物、非微生物粒子、及び気泡のそれぞれの数の測定値とは、水に含まれる微生物、非微生物粒子、及び気泡のそれぞれの濃度の測定値を含む。
例えば、支流パイプ２を流れる水の所定の体積の水に含まれる微生物、非微生物粒子、及び気泡のそれぞれの数と、メインパイプ１を流れる水の流量と支流パイプ２を流れる水の流量の流量比と、から、メインパイプ１を流れる水の所定の体積の水に含まれる微生物、非微生物粒子、及び気泡のそれぞれの数を特定することが可能である。メインパイプ１及び支流パイプ２のそれぞれを流れる水の流量は、流量計によって計測可能である。
ＣＰＵ３００には、判定基準記憶装置３５３が接続されている。判定基準記憶装置３５３は、例えば、微生物について、それよりも多くの数が水に含まれていると警報を発すべき所定の基準値を保存する。なお、判定基準記憶装置３５３は、微生物の数に関する所定の基準値を複数保存していてもよい。例えば、精製水製造装置１００に殺菌剤や溶解剤を流す程度で対処できる所定の基準値と、精製水製造装置１００が備えるフィルタを交換する必要がある所定の基準値と、を、判定基準記憶装置３５３は保存していてもよい。
また、判定基準記憶装置３５３は、例えば、非微生物粒子について、それよりも多くの数が水に含まれていると警報を発すべき所定の基準値を保存する。なお、判定基準記憶装置３５３は、非微生物粒子の数に関する所定の基準値を複数保存していてもよい。例えば、精製水製造装置１００が備えるフィルタを洗浄する程度で対処できる所定の基準値と、精製水製造装置１００が備えるフィルタを交換する必要がある所定の基準値と、を、判定基準記憶装置３５３は保存していてもよい。
状態判定部３０２は、測定値特定部３０１が特定した水に含まれる微生物の数の測定値と、判定基準記憶装置３５３に保存されている微生物の所定の基準値と、を比較する。水に含まれる微生物の数の測定値が、所定の基準値よりも大きい場合、精製水製造装置１００に問題が生じ、基準値以上の微生物が発生していると判定する。さらに、状態判定部３０２は、基準値以上の微生物が発生している旨、出力装置４０１等を介して警報を発する。この場合、例えば、精製水製造装置１００が備えるフィルタに捕捉された微生物が増殖したり、バイオフィルムを形成したりして、微生物がフィルタを透過したことが考えられる。これに対しては、例えば、殺菌剤や溶解剤を精製水製造装置１００に流すことで対処する（例えば、国際公開第２００８／０３８５７５号参照。）。あるいは、精製水製造装置１００が備えるフィルタを交換することで対処してもよい。
また、状態判定部３０２は、測定値特定部３０１が特定した水に含まれる非微生物粒子の数の測定値と、判定基準記憶装置３５３に保存されている非微生物粒子の所定の基準値と、を比較する。水に含まれる非微生物粒子の数の測定値が、所定の基準値よりも大きい場合、精製水製造装置１００に問題が生じ、基準値以上の非微生物粒子が発生していると判定する。さらに、状態判定部３０２は、基準値以上の非微生物粒子が発生している旨、出力装置４０１等を介して警報を発する。この場合、例えば、精製水製造装置１００が備えるフィルタに非微生物粒子が堆積して、非微生物粒子がフィルタを透過したことが考えられる。これに対しては、例えば、精製水製造装置１００が備えるフィルタを洗浄したり、交換したりすることで対処してもよい。
出力装置４０１としては、ディスプレイ、スピーカ、及びプリンタ等が使用可能である。
以上説明した第１の実施の形態に係る精製水製造装置の監視システムによれば、精製水製造装置１００の状態をリアルタイムに監視することが可能となる。また、水に含まれる微生物及び非微生物粒子を判別することも可能となる。さらに気泡から非微生物粒子を判別することも可能となる。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る精製水製造装置の監視システムにおいては、図４に示すように、検査光を照射された後の水の流路である排水パイプ４が、排水パイプ４Ａ、４Ｂの二手に分かれている。排水パイプ４Ａには、微生物を捕捉可能な、微生物フィルタ２０１が設けられている。微生物フィルタ２０１の材料としては、例えば、セルロース混合エステル、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、及びポリエーテルサルフォン等が挙げられる。排水パイプ４Ｂには、非微生物粒子を捕捉可能な、非微生物粒子フィルタ２０２が設けられている。非微生物粒子フィルタ２０２の材料としては、例えば、ポリカーボネート、及び銀などの金属等が挙げられる。
第２の実施の形態に係る精製水製造装置の監視システムにおいては、図４に示すように、検査光を照射された後の水の流路である排水パイプ４が、排水パイプ４Ａ、４Ｂの二手に分かれている。排水パイプ４Ａには、微生物を捕捉可能な、微生物フィルタ２０１が設けられている。微生物フィルタ２０１の材料としては、例えば、セルロース混合エステル、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、及びポリエーテルサルフォン等が挙げられる。排水パイプ４Ｂには、非微生物粒子を捕捉可能な、非微生物粒子フィルタ２０２が設けられている。非微生物粒子フィルタ２０２の材料としては、例えば、ポリカーボネート、及び銀などの金属等が挙げられる。
微生物フィルタ２０１で捕捉された微生物を培養して観察することによって、精製水製造装置の監視システムが検出した微生物の種類及び数を検証することが可能である。細菌微生物を培養する際の培地としては、トリプトソイ寒天（ＴＳＡ）培地、Ｒ２Ａ培地、及び標準寒天培地等が使用可能である。細菌微生物は、例えば、３２℃で７日間培養される。真菌微生物を培養する際の培地としては、バレイショ−ブドウ糖寒天（ＰＤＡ）培地、及びサブロー寒天培地等が使用可能である。真菌微生物は、例えば、２５℃で７日間培養される。微生物を培養する際には、微生物を捕捉している微生物フィルタ２０１を培地に接触させてもよいし、微生物フィルタ２０１から微生物を捕集して、捕集した微生物を培地にいれてもよい。
また、非微生物粒子フィルタ２０２で捕捉された非微生物粒子を観察することによって、精製水製造装置の監視システムが検出した非微生物粒子の種類及び数を検証することが可能である。非微生物粒子フィルタ２０２で捕捉された非微生物粒子は、光学式顕微鏡、位相差顕微鏡、蛍光顕微鏡、及び電子顕微鏡等で観察可能である。
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る精製水製造装置の監視システムにおいては、図５に示すように、排水パイプ４が、排水パイプ４Ａ、４Ｂ、４Ｃの三手に分かれている。排水パイプ４Ａには、微生物を捕捉可能な微生物フィルタ２０１と、吸引ポンプ２０３と、が設けられている。排水パイプ４Ｂには、非微生物粒子を捕捉可能な非微生物粒子フィルタ２０２と、吸引ポンプ２０４と、が設けられている。例えば、吸引ポンプ２０３、２０４は、ＣＰＵ３００に電気的に接続されている。
第３の実施の形態に係る精製水製造装置の監視システムにおいては、図５に示すように、排水パイプ４が、排水パイプ４Ａ、４Ｂ、４Ｃの三手に分かれている。排水パイプ４Ａには、微生物を捕捉可能な微生物フィルタ２０１と、吸引ポンプ２０３と、が設けられている。排水パイプ４Ｂには、非微生物粒子を捕捉可能な非微生物粒子フィルタ２０２と、吸引ポンプ２０４と、が設けられている。例えば、吸引ポンプ２０３、２０４は、ＣＰＵ３００に電気的に接続されている。
第３の実施の形態において、ＣＰＵ３００は、制御部３０６をさらに備える。比較判定部３０４が水に微生物が含まれていると判定すると、制御部３０６は、吸引ポンプ２０３を駆動して、検査光を照射された後の水を排水パイプ４Ａに誘導する。これにより、水中の微生物が、微生物フィルタ２０１に捕捉される。また、比較判定部３０４が水に非微生物粒子が含まれていると判定すると、制御部３０６は、吸引ポンプ２０４を駆動して、検査光が照射された後の水を排水パイプ４Ｂに誘導する。これにより、水中の非微生物粒子が、非微生物フィルタ２０２に捕捉される。捕捉された微生物、及び非微生物粒子を観察することにより、精製水製造装置の監視システムが検出した微生物及び非微生物粒子の種類及び数を検証することが可能である。
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態に係る精製水製造装置の監視システムにおいては、図６に示すように、排水パイプ４Ａに、吸引ポンプ２０３と、廃液タンク２１３と、が設けられている。排水パイプ４Ｂには、吸引ポンプ２０４と、廃液タンク２１４と、が設けられている。
第４の実施の形態に係る精製水製造装置の監視システムにおいては、図６に示すように、排水パイプ４Ａに、吸引ポンプ２０３と、廃液タンク２１３と、が設けられている。排水パイプ４Ｂには、吸引ポンプ２０４と、廃液タンク２１４と、が設けられている。
ＣＰＵ３００の比較判定部３０４が水に微生物が含まれていると判定すると、制御部３０６は、吸引ポンプ２０３を駆動して、検査光を照射された後の水を排水パイプ４Ａに誘導する。これにより、微生物を含む水が、廃液タンク２１３に貯められる。また、比較判定部３０４が水に非微生物粒子が含まれていると判定すると、制御部３０６は、吸引ポンプ２０４を駆動して、検査光が照射された後の水を排水パイプ４Ｂに誘導する。これにより、非微生物粒子を含む水が、廃液タンク２１４に貯められる。廃液タンク２１３に貯められた水中の微生物、及び廃液タンク２１４に貯められた水中の非微生物粒子を観察することにより、精製水製造装置の監視システムが検出した微生物及び非微生物粒子の種類及び数を検証することが可能である。
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態に係る精製水製造装置の監視システムにおいては、図７に示すように、排水パイプ４と排水パイプ４Ａとが分岐する箇所に、バルブ２０５が設けられている。排水パイプ４と排水パイプ４Ｂとが分岐する箇所には、バルブ２０６が設けられている。例えば、バルブ２０５、２０６は、ＣＰＵ３００に電気的に接続されている。排水パイプ４Ａには、微生物を捕捉可能な微生物フィルタ２０１が設けられている。排水パイプ４Ｂには、非微生物粒子を捕捉可能な、非微生物粒子フィルタ２０２が設けられている。
第５の実施の形態に係る精製水製造装置の監視システムにおいては、図７に示すように、排水パイプ４と排水パイプ４Ａとが分岐する箇所に、バルブ２０５が設けられている。排水パイプ４と排水パイプ４Ｂとが分岐する箇所には、バルブ２０６が設けられている。例えば、バルブ２０５、２０６は、ＣＰＵ３００に電気的に接続されている。排水パイプ４Ａには、微生物を捕捉可能な微生物フィルタ２０１が設けられている。排水パイプ４Ｂには、非微生物粒子を捕捉可能な、非微生物粒子フィルタ２０２が設けられている。
ＣＰＵ３００の比較判定部３０４が水に微生物が含まれていると判定すると、制御部３０６は、バルブ２０５を駆動して、検査光を照射された後の水を排水パイプ４Ａに誘導する。これにより、水中の微生物が、微生物フィルタ２０１に捕捉される。また、比較判定部３０４が水に非微生物粒子が含まれていると判定すると、制御部３０６は、バルブ２０６を駆動して、検査光が照射された後の水を排水パイプ４Ｂに誘導する。これにより、水中の非微生物粒子が、非微生物フィルタ２０２に捕捉される。捕捉された微生物、及び非微生物粒子を観察することにより、精製水製造装置の監視システムが検出した微生物及び非微生物粒子の種類及び数を検証することが可能である。
（第６の実施の形態）
第６の実施の形態に係る精製水製造装置の監視システムにおいては、図８に示すように、排水パイプ４Ａに廃液タンク２１５が設けられている。排水パイプ４Ｂには、廃液タンク２１６が設けられている。
第６の実施の形態に係る精製水製造装置の監視システムにおいては、図８に示すように、排水パイプ４Ａに廃液タンク２１５が設けられている。排水パイプ４Ｂには、廃液タンク２１６が設けられている。
ＣＰＵ３００の比較判定部３０４が水に微生物が含まれていると判定すると、制御部３０６は、バルブ２０５を駆動して、検査光を照射された後の水を排水パイプ４Ａに誘導する。これにより、微生物を含む水が、廃液タンク２１５に貯められる。また、比較判定部３０４が水に非微生物粒子が含まれていると判定すると、制御部３０６は、バルブ２０６を駆動して、検査光が照射された後の水を排水パイプ４Ｂに誘導する。これにより、非微生物粒子を含む水が、廃液タンク２１６に貯められる。廃液タンク２１５に貯められた水中の微生物、及び廃液タンク２１６に貯められた水中の非微生物粒子を観察することにより、精製水製造装置の監視システムが検出した微生物及び非微生物粒子の種類及び数を検証することが可能である。
（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、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、水に含まれる粒子が、微生物であるか、非微生物であるか、あるいは気泡であるかを判別する方法は、上記の方法に限られない。例えば、粒子による散乱光の強度は、粒子の粒径と相関する。また、微生物及び非微生物粒子の粒径は、微生物及び非微生物粒子の種類によって異なる。そのため、検出した散乱光の強度から、水に含まれる微生物及び非微生物粒子の種類を特定してもよい。その他、粒子の種類の判別方法としては、米国特許第６８８５４４０号明細書、及び米国特許第７１０６４４２号明細書が開示している方法が使用可能である。このように、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。
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、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、水に含まれる粒子が、微生物であるか、非微生物であるか、あるいは気泡であるかを判別する方法は、上記の方法に限られない。例えば、粒子による散乱光の強度は、粒子の粒径と相関する。また、微生物及び非微生物粒子の粒径は、微生物及び非微生物粒子の種類によって異なる。そのため、検出した散乱光の強度から、水に含まれる微生物及び非微生物粒子の種類を特定してもよい。その他、粒子の種類の判別方法としては、米国特許第６８８５４４０号明細書、及び米国特許第７１０６４４２号明細書が開示している方法が使用可能である。このように、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。
以下に限定されないが、本発明は、医薬用精製水、食品用精製水、飲料用精製水、及び半導体装置製造用精製水の製造現場等で利用可能である。
１ メインパイプ
２ 支流パイプ
３ サンプリングポート
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 排水パイプ
１０ 光源
１１ 光源駆動電源
１２ 電源制御装置
２０ 検出装置
２０Ａ 第１の受光素子
２０Ｂ 第２の受光素子
２１Ａ、２１Ｂ 増幅器
２２Ａ、２２Ｂ 増幅器電源
２３Ａ、２３Ｂ 光強度算出装置
２４Ａ、２４Ｂ 光強度記憶装置
３０ 筐体
４０ セル
５０ 散乱光受光素子
５１ 増幅器
５２ 増幅器電源
５３ 光強度算出装置
５４ 光強度記憶装置
１００ 精製水製造装置
１０２ 蛍光強度測定器
１０５ 散乱光測定器
２０１ 微生物フィルタ
２０２ 非微生物粒子フィルタ
２０３、２０４ 吸引ポンプ
２０５、２０６ バルブ
２１３、２１４、２１５、２１６ 廃液タンク
３０１ 測定値特定部
３０２ 状態判定部
３０３ 相対値算出部
３０４ 比較判定部
３０５ 散乱光基準判定部
３０６ 制御部
３５１ 参考値記憶装置
３５２ 相対値記憶装置
３５３ 判定基準記憶装置
４０１ 出力装置
２ 支流パイプ
３ サンプリングポート
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 排水パイプ
１０ 光源
１１ 光源駆動電源
１２ 電源制御装置
２０ 検出装置
２０Ａ 第１の受光素子
２０Ｂ 第２の受光素子
２１Ａ、２１Ｂ 増幅器
２２Ａ、２２Ｂ 増幅器電源
２３Ａ、２３Ｂ 光強度算出装置
２４Ａ、２４Ｂ 光強度記憶装置
３０ 筐体
４０ セル
５０ 散乱光受光素子
５１ 増幅器
５２ 増幅器電源
５３ 光強度算出装置
５４ 光強度記憶装置
１００ 精製水製造装置
１０２ 蛍光強度測定器
１０５ 散乱光測定器
２０１ 微生物フィルタ
２０２ 非微生物粒子フィルタ
２０３、２０４ 吸引ポンプ
２０５、２０６ バルブ
２１３、２１４、２１５、２１６ 廃液タンク
３０１ 測定値特定部
３０２ 状態判定部
３０３ 相対値算出部
３０４ 比較判定部
３０５ 散乱光基準判定部
３０６ 制御部
３５１ 参考値記憶装置
３５２ 相対値記憶装置
３５３ 判定基準記憶装置
４０１ 出力装置
Claims (16)
- 精製水製造装置で製造中又は製造された水に検査光を照射し、前記検査光を照射された領域で生じる蛍光帯域の光を検出して、前記水に含まれる微生物及び非微生物粒子を検出する検出装置と、
前記検出された微生物の数の測定値、及び前記検出された非微生物粒子の数の測定値を特定する測定値特定部と、
前記微生物の数の測定値及び前記非微生物粒子の数の測定値の少なくとも一方が所定の値よりも大きい場合、前記精製水製造装置に問題が生じたと判定する状態判定部と、
を備え、
前記検出装置が、前記検査光を照射された領域で生じる前記蛍光帯域の光の強度を少なくとも２つの波長で測定し、
前記少なくとも２つの波長で測定された蛍光帯域の光の強度の相対値を算出する相対値算出部と、
前記少なくとも２つの波長で測定された、前記検査光を照射された所定の微生物が発する蛍光帯域の光の強度の相対値を参考値として保存する参考値記憶装置と、
前記算出された相対値と前記参考値を比較し、前記水が前記微生物又は前記非微生物粒子を含むか否か判定する比較判定部と、
を備える、
精製水製造装置の監視システム。 - 前記検出装置が、前記水の前記検査光を照射された領域で生じる散乱光を更に検出する、請求項１に記載の精製水製造装置の監視システム。
- 前記検出装置が前記蛍光帯域の光を検出せず、前記散乱光を検出した場合、前記水が気泡を含むと判定する散乱光基準判定部を更に備える、請求項２に記載の精製水製造装置の監視システム。
- 前記水が製薬用水である、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の精製水製造装置の監視システム。
- 前記検査光を照射された後の水の流路に設けられた、前記微生物を捕捉する微生物フィルタを更に備える、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の精製水製造装置の監視システム。
- 前記検査光を照射された後の水の流路に設けられた、前記非微生物粒子を捕捉する非微生物粒子フィルタを更に備える、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の精製水製造装置の監視システム。
- 精製水製造装置で製造中又は製造された水に検査光を照射し、前記検査光を照射された領域で生じる蛍光帯域の光を検出して、前記水に含まれる微生物及び非微生物粒子を検出することと、
前記検出された微生物の数の測定値、及び前記検出された非微生物粒子の数の測定値を特定することと、
前記微生物の数の測定値及び前記非微生物粒子の数の測定値の少なくとも一方が所定の値よりも大きい場合、前記精製水製造装置に問題が生じたと判定することと、
を含み、
前記検出することにおいて、前記検査光を照射された領域で生じる前記蛍光帯域の光の強度を少なくとも２つの波長で測定し、
前記少なくとも２つの波長で測定された蛍光帯域の光の強度の相対値を算出することと、
前記少なくとも２つの波長で予め測定された、前記検査光を照射された所定の微生物が発する蛍光帯域の光の強度の相対値を参考値として用意することと、
前記算出された相対値と前記参考値を比較し、前記水が前記微生物又は前記非微生物粒子を含むか否か判定することと、
を更に含む、
精製水製造装置の監視方法。 - 前記水の前記検査光を照射された領域で生じる散乱光を検出することを更に含む、請求項７に記載の精製水製造装置の監視方法。
- 前記蛍光帯域の光を検出せず、前記散乱光を検出した場合、前記水が気泡を含むと判定することを更に含む、請求項８に記載の精製水製造装置の監視方法。
- 前記水が製薬用水である、請求項７ないし９のいずれか１項に記載の精製水製造装置の監視方法。
- 前記微生物の数の測定値が所定の値よりも大きい場合、前記精製水製造装置にバイオフィルムが形成されたと判定する、請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の精製水製造装置の監視方法。
- 前記非微生物粒子の数の測定値が所定の値よりも大きい場合、前記精製水製造装置に非微生物粒子が堆積していると判定する、請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の精製水製造装置の監視方法。
- 前記検査光を照射された後の水の流路に設けられた微生物フィルタで前記微生物を捕捉することを更に含む、請求項７ないし１２のいずれか１項に記載の精製水製造装置の監視方法。
- 前記微生物フィルタで捕捉された前記微生物を培養することを更に含む、請求項１３に記載の精製水製造装置の監視方法。
- 前記検査光を照射された後の水の流路に設けられた非微生物粒子フィルタで前記非微生物粒子を捕捉することを更に含む、請求項７ないし１４のいずれか１項に記載の精製水製造装置の監視方法。
- 前記非微生物粒子フィルタで捕捉された前記非微生物粒子を顕微鏡観察することを更に含む、請求項１５に記載の精製水製造装置の監視方法。
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