JP7503453B2 - 設計支援方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、設計支援方法およびプログラムに関する。

特許文献１には、殺菌対象物に対してＬＥＤ素子を有する複数の光源のそれぞれから紫外線を照射することが記載されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１９－０５８６５４号公報

ユーザは、殺菌装置を実際に製造する前に、殺菌装置の殺菌性能または費用を正確に把握する必要があるという課題がある。

本発明の第１の態様においては、紫外光を照射する光源を有する照射部を備える殺菌装置の設計を支援する設計支援装置による設計支援方法であって、殺菌装置の設計に関する設計情報と、照射部を制御するための制御情報とを受け付ける受付工程と、設計情報および制御情報に基づいて予測される殺菌装置の予測性能情報または費用情報を判定する判定工程と、判定工程によって判定された予測性能情報または費用情報を出力する出力工程と、を含む設計支援方法を提供する。

本発明の第２の態様においては、本発明の第１の態様に係る設計支援方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

殺菌装置１００の一例を示すブロック図である。 照射の一例を示す概念図およびドーズ量分布図である。 照射の一例を示す概念図およびドーズ量分布図である。 照射の一例を示す概念図およびドーズ量分布図である。 設計支援装置２００の一例を示すブロック図である。 入力情報５２および出力情報５３の具体例を示す。 表示部２３０の構成例を示す。 設計支援装置２００による支援方法の一例を示すブロック図である。 表示部２３０の表示例を示す。 入力情報表示領域２３２の表示例を示す。 第１表示領域２３４ａの表示例を示す。 第２表示領域２３４ｂの表示例を示す。 第３表示領域２３４ｃの表示例を示す。 設計支援装置２００による設計支援方法の一例を示すフローチャートである。 入力情報表示領域２３２ａの表示例を示す。 入力情報表示領域２３２ｂの表示例を示す。 設計支援装置２００による設計支援方法の他の一例を示すフローチャートである。 設計支援装置２００による設計支援方法の他の一例を示すフローチャートである。 本発明の複数の態様が全体的又は部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１Ａは、殺菌装置１００の一例を示すブロック図である。殺菌装置１００は、照射部１１０、制御部１２０、冷却装置１４０および光源ドライバ１５０を有する。殺菌装置１００は、照射部１１０からの照射光により殺菌対象を殺菌する。殺菌対象は、予め設けられた照射面に配置された物体であってもよく、リアクタの中を移動する流体であってもよい。なお、殺菌装置１００は冷却装置１４０および光源ドライバ１５０を有さず、外部の冷却装置および光源ドライバを用いてもよい。

照射部１１０は、１または複数の光源を有する。光源は、波長が２００～２８０ｎｍの紫外線（ＵＶＣ）光を発するＬＥＤであってよい。照射部１１０は、温度センサ、照度センサ、殺菌対象の位置を検出する位置センサ等のセンサを有してもよい。

制御部１２０は、照射部１１０の動作を制御する。本例の制御部１２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を有する。制御部１２０は、後述する光源ドライバ１５０に制御信号を送信し、光源からの照射を開始または停止させる。

冷却装置１４０は、光源を冷却する。例えば、冷却装置１４０はヒートシンクである。冷却装置１４０は、放熱等によって光源を冷却し、光源の自己発熱による出力低下を抑制する。

光源ドライバ１５０は、光源を駆動するための駆動電流を光源に供給する。本例の光源ドライバ１５０は、光源に供給する駆動電流を一定に保つ定電流源であり、例えば、昇圧ＤＣＤＣ回路、降圧ＤＣＤＣ回路またはＡＣＤＣ回路のような回路構成を有する。

図１Ｂａ、図１Ｂｂおよび図１Ｂｃは、照射の一例を示す概念図およびドーズ量分布図である。例えば図１Ｂａに示すように、照射部１１０が長さ方向に３つの光源１１２ａ、１１２ｂおよび１１２ｃを有する例を検討する。それぞれの光源１１２は、照射面１６０に向けて照射光を出射する。照射面１６０は、殺菌対象が配置される面であり、光源１１２の主出射方向と垂直である。図１Ｂｂは、照射面１６０におけるドーズ量分布の２次元表示の例であり、図１Ｂｃは、光源１１２と照射面１６０との間の空間におけるドーズ量分布の３次元表示の例である。図１Ｂｂおよび図１Ｂｃから、光源１１２ａ、１１２ｂおよび１１２ｃのそれぞれの主出射方向を中心として、ドーズ量が大きいことがわかる。

ある位置におけるドーズ量［ｍＪ／ｃｍ^２］は、照度［ｍＷ／ｃｍ^２］および照射時間［ｓ］の積から算出される。また、リアクタの中を移動する流体に対するドーズ量［ｍＪ／ｃｍ^２］は、リアクタにおける流体の移動方向において、各位置の照度［ｍＷ／ｃｍ^２］および単位滞留時間［ｓ］の積を全長にわたって積分することで算出される。

図２は、設計支援装置２００の一例を示すブロック図である。設計支援装置２００は、受付部２１０、判定部２２０、表示部２３０および記憶部２４０を有する。設計支援装置２００は、殺菌装置１００の設計を支援するための装置であり、コンピュータであってよく、スマートフォンまたはタブレット等のモバイル端末であってもよい。

受付部２１０は、入力された情報を受け付け、受け付けた情報を入力情報５２として判定部２２０に出力する。受付部２１０は、キーボードまたは後述する表示部２３０に表示されるタッチパッド等の入力装置から情報を受け取るインタフェースである。

判定部２２０は、受付部２１０から出力された入力情報５２に基づいて演算を行う。本例の判定部２２０は、演算結果を出力情報５３として表示部２３０に出力する。

なお、判定部２２０は、シミュレーション、機械学習およびこれらの組み合わせによって得られた式またはモデルを用いて出力情報５３を出力してもよい。また、判定部２２０は、シミュレーション、機械学習およびこれらの組み合わせによって得られた式またはモデルを用いて、入力情報５２に基づいて、出力情報５３を出力してもよい。

表示部２３０は、判定部２２０から出力された出力情報５３を表示する。表示部２３０は、受付部２１０を含んでもよい。

記憶部２４０は、判定部２２０における演算のために必要な情報を記憶する。例えば、記憶部２４０は、後述するドーズ量閾値、光源の種類に対応する製品単価、照度、自己発熱および定格出力、冷却装置の製品単価および消費電力、殺菌装置１００の使用地域に対応する電圧等の情報を記憶する。

図３Ａは、入力情報５２および出力情報５３の具体例を示す。本例の入力情報５２は、殺菌装置１００の設計に関する設計情報および照射部１１０を制御するための制御情報を含む。

設計情報は、例えば、殺菌対象の菌種、光源の種類、光源の数、光源配置情報、照射領域情報を含む。制御情報は、例えば、光源の照射時間、環境温度、駆動電流情報、冷却装置情報、地域情報を含む。

殺菌対象は、殺菌装置１００により殺菌しようとする物である。殺菌対象の少なくとも一部が、後述する計算対象領域となる。光源の種類は、例えば、光源１１２の製品名または型番である。光源の数は、照射部１１０に設けられる光源１１２の数である。光源配置情報は、例えば、照射部１１０の長さ方向における光源１１２の配置間隔、照射部１１０の幅方向における光源１１２の配置間隔、光源１１２と照射面１６０との間の距離である。照射領域情報は、照射領域に関する情報である。照射領域は、照射部１１０が照射する照射面１６０上の領域である。計算対象領域は、照射領域内の領域であって、殺菌対象のうち本実施形態による判定の対象となる領域である。

光源の照射時間は、光源１１２による予定照射時間である。環境温度は、殺菌装置１００を使用する環境の温度であり、例えば、室温である。駆動電流情報は、光源ドライバ１５０が光源１１２に供給する駆動電流の大きさを示す。冷却装置情報は、例えば、冷却装置１４０の製品名、型番または冷却方式である。地域情報は、殺菌装置１００を使用する国、地域等を示す情報である。

本例の出力情報５３は、殺菌装置１００の予測性能情報、費用情報および光源ドライバ情報を含む。予測性能情報は、入力情報５２に基づいて予想される殺菌装置１００の性能を示す情報であり、例えば、実効的光出力、ドーズ量、ドーズ量閾値との比較結果、光源温度、消費電力、照度情報を含む。費用情報は、例えば、初期費用情報および運用費用情報を含む。光源ドライバ情報は、設計情報および制御情報に基づいて必要とされる光源ドライバ１５０の種類を示す情報である。

実効的光出力は、光源１１２の実効的出力を示す情報である。ドーズ量は、照射面１６０における照射光のドーズ量である。ドーズ量閾値は、対応する菌種を殺菌するために必要な最小ドーズ量であり、対応する菌種と関連付けて記憶部２４０に記憶されている。ドーズ量閾値との比較結果は、ドーズ量とドーズ量閾値との比較結果を示す情報であり、殺菌の成否を示す。例えば、殺菌の成否は、ドーズ量がドーズ量閾値以上である位置を殺菌成功位置、ドーズ量がドーズ量閾値を下回る位置を殺菌失敗位置として示す。光源温度は、光源１１２の内部温度であり、光源１１２がＬＥＤの場合はジャンクション温度である。消費電力は、光源１１２の消費電力である。照度情報は、殺菌対象における照射光の照度を示す情報である。殺菌対象における照度は、照射面１６０上の、殺菌対象の少なくとも一部が配置されている計算対象領域における照射光の照度であってよい。

初期費用情報は、殺菌装置１００の導入費用を示す殺菌装置費用情報と、冷却装置１４０を設置する場合の設置費用を示す冷却装置設置費用情報を含む。運用費用情報は、例えば、殺菌装置１００を使用するための電力費用および光源１１２の交換費用を示す情報である。

図３Ｂは、表示部２３０の構成例を示す。本例の表示部２３０は、入力情報５２を表示する入力情報表示領域２３２と、予測性能情報５３を表示する予測性能情報表示部２３４とを有する。入力情報表示領域２３２は、受付部２１０を兼ねてよい。入力情報表示領域２３２および予測性能情報表示部２３４の表示例については図５Ａを参照して後述する。

図４は、設計支援装置２００による支援方法の一例を示すブロック図である。図４は、受付部２１０、判定部２２０および表示部２３０の間における情報の流れを示す。受付部２１０は設計情報受付部２１２および制御情報受付部２１４を有する。設計情報受付部２１２は、設計情報を受け付ける。制御情報受付部２１４は、制御情報を受け付ける。受付部２１０は、受け付けた設計情報および制御情報を、入力情報５２として判定部２２０に出力する。

判定部２２０は、予測性能情報判定部２２２、費用情報判定部２２４および光源ドライバ情報判定部２２６を有する。

予測性能情報判定部２２２は、設計情報および制御情報に基づいて、殺菌装置１００の予測性能情報を判定する。ここで、予測性能情報判定部２２２が予測性能情報のそれぞれを判定する工程について説明する。

本例の予測性能情報判定部２２２は、光源１１２の自己発熱および環境温度に基づいて、光源１１２の実効的な光出力を判定する。光源１１２の自己発熱は、光源の種類と関連付けて記憶部２４０に記憶されている。予測性能情報判定部２２２は、光源１１２の定格出力に対する実効的な光出力の比率を判定してもよい。

また、本例の予測性能情報判定部２２２は、光源１１２の実効的な光出力、光源１１２の配置情報、および光源１１２の種類に基づいて、計算対象領域での照度を示す照度情報を判定する。

本例の予測性能情報判定部２２２は、光源１１２の照射時間および照度情報に基づいて、計算対象領域におけるドーズ量を判定する。さらに、予測性能情報判定部２２２は、算出したドーズ量と、ドーズ量閾値との比較結果を判定する。

例えば、予測性能情報判定部２２２は、計算対象領域において、ドーズ量閾値以上のドーズ量が予測される領域の割合を示すカバレッジを、ドーズ量閾値との比較結果として判定する。

また、本例の予測性能情報判定部２２２は、光源１１２の配置情報および光源１１２の種類、ならびに電流情報に基づいて、光源１１２の温度である光源温度を判定する。予測性能情報判定部２２２は、さらに冷却装置情報に基づいて、光源温度を判定してもよい。

予測性能情報判定部２２２は、このように判定した予測性能情報を表示部２３０に出力する。

費用情報判定部２２４は、設計情報および制御情報に基づいて、費用情報を判定する。ここで、費用情報判定部２２４が費用情報のそれぞれを判定する工程について説明する。

費用情報判定部２２４は、光源１１２の種類および数に基づいて、殺菌装置１００の費用を判定する。また、費用情報判定部２２４は、冷却装置情報に基づいて、冷却装置設置費用を判定する。殺菌装置１００の費用および冷却装置設置費用は、初期費用情報の一例である。

費用情報判定部２２４は、光源の種類、電流情報および環境温度に基づいて、光源１１２の寿命を判定する。また、費用情報判定部２２４は、光源１１２の寿命および交換の閾値に基づいて、光源１１２の交換頻度を判定する。交換の閾値は、例えば、交換までに出力可能とされる照射量であり、光源１１２の出力および照射時間の積で表される。

さらに、費用情報判定部２２４は、光源１１２の寿命に基づいて、光源１１２の交換費用情報を判定する。光源１１２の交換費用は、例えば、殺菌装置１００の使用予定期間に交換する光源１１２の個数に光源１１２の製品単価を乗じた額および交換作業に要する工賃を含む。

また、費用情報判定部２２４は、光源１１２の数、電流情報、および地域情報に基づいて、殺菌装置１００の消費電力に応じた電力費用を判定する。なお、光源ドライバ１５０を駆動するための電圧情報が、対応する地域情報と関連付けて記憶部２４０に記憶されている。光源１１２の寿命、交換頻度、交換費用情報および電力費用は、運用費用情報の一例である。

費用情報判定部２２４は、このように判定した費用情報を表示部２３０に出力する。なお、判定部２２０は、予測性能情報または費用情報のいずれか一方のみを表示部２３０に出力してもよい。

光源ドライバ情報判定部２２６は、設計情報および制御情報に基づいて、光源ドライバ情報を判定する。ここで、光源ドライバ情報判定部２２６が光源ドライバ情報のそれぞれを判定する工程について説明する。

光源ドライバ情報判定部２２６は、地域情報に基づいて、光源ドライバ１５０を駆動するための電圧情報を判定する。また、光源ドライバ情報判定部２２６は、電圧情報に基づいて、光源ドライバ情報を判定する。例えば、光源ドライバ情報は、殺菌装置１００を駆動するための推奨設計回路を示す情報である。

光源ドライバ情報判定部２２６は、このように判定した光源ドライバ情報を表示部２３０に出力する。光源ドライバ情報判定部２２６は、光源ドライバ１５０の推奨設計回路を示す設計支援書を出力してもよい。

表示部２３０は、予測性能情報表示部２３４、費用情報表示部２３５および光源ドライバ情報表示部２３６を有し、これらはそれぞれ、判定部２２０から出力された出力情報５３に含まれる予測性能情報、費用情報および光源ドライバ情報を表示する。

図５Ａは、表示部２３０の表示例を示す。図５Ａは、照射面１６０の照射領域に少なくとも一部が配置される殺菌対象の表面を殺菌する場合の表示例を示す。表示部２３０は、入力情報５２を表示する入力情報表示領域２３２と、出力情報５３を表示する出力情報表示部２３４とを有する。入力情報表示領域２３２は、受付部２１０を兼ねてよい。

予測性能情報表示部２３４は、第１表示領域２３４ａ、第２表示領域２３４ｂおよび第３表示領域２３４ｃを有する。第１表示領域２３４ａは、実効的な光出力、ドーズ量およびドーズ量閾値との比較結果を表示する。第２表示領域２３４ｂは、ドーズ量の分布図または殺菌の成否の分布図を表示する。第３表示領域２３４ｃは、入力情報５２に関連する情報および第１表示領域２３４ａに表示されていない出力情報５３を表示する。

図５Ａの表示例について、各表示領域の詳細を図５Ｂ～図５Ｅを参照して説明する。

図５Ｂは、入力情報表示領域２３２の表示例を示す。本例では、入力情報表示領域２３２は、照射領域情報（長さ［ｍｍ］、幅［ｍｍ］）、計算対象領域情報（長さ［ｍｍ］、幅［ｍｍ］）、殺菌対象の菌種、光源の種類、冷却装置情報、環境温度［℃］、駆動電流［ｍＡ］、照射時間［ｓ］、光源の数（長さ方向、幅方向）、光源配置情報（高さ［ｍｍ］、長さ［ｍｍ］、幅［ｍｍ］）を表示する。

ここで、計算対象領域情報は、照射領域内の領域であって、殺菌対象のうち本実施形態による判定の対象となる計算対象領域に関する情報である。本例では、照射領域情報および計算対象領域情報は、照射領域および計算対象領域の面積をそれぞれ示す。また、本例では、計算対象領域を殺菌対象全体としており、照射領域情報および計算対象領域情報は同じ値を示す。

なお、図５Ａは、照射面１６０に配置される殺菌対象の表面を殺菌する場合の表示例を示すので、照射領域情報および計算対象領域情報が２次元の面積を示しているが、リアクタの中の流体を殺菌する場合は、照射領域情報および計算対象領域情報は３次元の体積を示す。

殺菌対象の菌種は、プルダウンメニューから選択されてよい。殺菌対象の菌種が選択されると、対応するドーズ量閾値が記憶部２４０から読み出され、判定部２２０によるドーズ量の判定に用いられる。

光源の種類は、プルダウンメニューから選択されてよい。光源の種類が選択されると、対応する照度、自己発熱および定格出力が記憶部２４０から読み出される。例えば、照度は判定部２２０によるドーズ量の判定に用いられ、自己発熱は光源温度の判定に用いられ、定格出力は、実効的な光出力の参照値として用いられる。

冷却装置情報は、プルダウンメニューから選択されてよい。冷却装置情報が選択されると、対応する製品単価および消費電力が記憶部２４０から読み出され、判定部２２０による初期費用情報および運用費用情報の判定に用いられる。

光源の数は、照射部１１０の長さ方向および幅方向における光源１１２の配置数を意味する。本例では、照射部１１０が、長さ方向および幅方向に３個ずつ、合計９個の光源１１２を有する。また、光源配置情報の高さは、光源１１２と照射面１６０との距離を意味する。光源配置情報の長さは、照射部１１０の長さ方向において両端に位置する光源１１２の中心間距離を意味する。光源配置情報の幅は、照射部１１０の幅方向において両端に位置する光源１１２の中心間距離を意味する。これらの情報は、照射部１１０における光源１１２の密度を示す。光源１１２の密度は光源温度に影響し、ひいては光源１１２の実効的な光出力に影響する。

図５Ｃは、第１表示領域２３４ａの表示例を示す。本例の第１表示領域２３４ａは、図中左手から順に、光源１１２の実効的な光出力［ｍＷ］、計算対象領域における最大ドーズ量［ｍＪ／ｃｍ^２］、平均ドーズ量［ｍＪ／ｃｍ^２］、最小ドーズ量［ｍＪ／ｃｍ^２］およびカバレッジ［％］を表示する。

本例では、実効的な光出力は、数値で表示されるとともに、光源１１２の定格出力と対比されて視覚的に表示される。最大ドーズ量、平均ドーズ量および最小ドーズ量はドーズ量の一例であり、カバレッジは、ドーズ量とドーズ量閾値との比較結果の一例である。カバレッジは、計算対象領域において、ドーズ量閾値以上のドーズ量が予測される領域の割合を示す。

図５Ｄは、第２表示領域２３４ｂの表示例を示す。本例の第２表示領域２３４ｂは、図５Ｄ上段に示すドーズ量の分布図、または図５Ｄ下段に示す殺菌の成否の分布図のいずれかを表示する。ドーズ量の分布図は、図１Ｂｂに示したように、２次元表示であってもよく、図１Ｂｃに示したように、３次元表示であってもよい。殺菌の成否の分布図は、計算対象領域において、殺菌成功位置および殺菌失敗位置を色分け表示した分布図であってよい。

図５Ｅは、第３表示領域２３４ｃの表示例を示す。本例の第３表示領域２３４ｃは、図中上側から順に、光源温度［℃］、消費電力［Ｗ］、最大照度［ｍＷ／ｃｍ^２］、平均照度［ｍＷ／ｃｍ^２］、最小照度［ｍＷ／ｃｍ^２］、長さ方向エッジ距離［ｍｍ］、長さ方向ピッチ距離［ｍｍ］、幅方向エッジ距離［ｍｍ］および幅方向ピッチ距離［ｍｍ］を表示する。

最大照度、平均照度および最小照度は、照度情報の一例である。長さ方向エッジ距離および長さ方向ピッチ距離は、照射領域の長さ方向において、最も外側の光源１１２の中心に対応する位置と照射領域のエッジとの間の距離、および隣接する光源１１２の中心に対応する位置の間隔をそれぞれ示す。幅方向エッジ距離［ｍｍ］および幅方向ピッチ距離は、照射領域の幅方向において、最も外側の光源１１２の中心に対応する位置と照射領域のエッジとの間の距離、および隣接する光源１１２の中心に対応する位置の間隔をそれぞれ示す。

このような表示部２３０における表示により、ユーザは、設計情報および制御情報と、これらの情報に対応する予測性能情報との関係性を、直感的かつ正確に把握することができる。

なお、図５Ａ～図５Ｅの表示例には費用情報および光源ドライバ情報が含まれていないが、表示部２３０は、表示モードの切り換えにより、図５Ａ～図５Ｅに含まれる情報に加えて、またはこれらの情報に代えて、費用情報および光源ドライバ情報を選択的に表示してよい。これにより、ユーザは、設計情報および制御情報と、これらの情報に対応する費用情報および光源ドライバ情報との関係性を、正確に把握することができる。

図６は、設計支援装置２００による設計支援方法の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１００において、受付部２１０は、設計情報を受け付ける。ステップＳ１０２において、受付部２１０は、制御情報を受け付ける。ステップＳ１０４において、判定部２２０は、設計情報および制御情報に基づいて、予測性能情報または費用情報を判定する。ステップＳ１０６において、判定部２２０は、予測性能情報または費用情報を表示部２３０に出力する。

次に、計算対象領域に関する複数の計算対象領域情報および複数の光源配置情報の組み合わせの中から、選択された組み合わせに対応する予測性能情報を判定する例を説明する。

図７Ａは、入力情報表示領域２３２ａの表示例を示す。本例の入力情報表示領域２３２ａは、計算対象領域の長さ［ｍｍ］および幅［ｍｍ］のそれぞれについて、初期値、終了値および増減量を表示する。入力情報表示領域２３２ａは、同様に、光源配置情報の高さ［ｍｍ］、長さ［ｍｍ］および幅［ｍｍ］のそれぞれについて、初期値、終了値および増減量を表示する。

例えば、初期値および終了値は、とり得る値の範囲におけるいずれかの値であり、増減量は、初期値と終了値との間で値を増減させる単位量を意味する。本例では、光源配置情報の高さについて、初期値として１３０［ｍｍ］、終了値として１７５［ｍｍ］、増減量として５［ｍｍ］が入力されている。一方で他の項目は、初期値および終了値として同じ値が入力されている。すなわち、光源配置情報の高さを１３０、１３５、１４０、・・・１７５［ｍｍ］と変化（減少）させ、他の項目は初期値のままとする。

このように、本例では、入力情報表示領域２３２ａは、受付部２１０が受け付けた複数の計算対象領域情報と、複数の光源配置情報との複数の組み合わせを表示する。判定部２２０は、複数の組み合わせのそれぞれについて、予測性能情報を判定する。

なお、図７Ａは、照射面１６０に配置される殺菌対象の表面を殺菌する場合を示しており、計算対象領域情報が２次元の面積を示しているが、リアクタの中の流体を殺菌する場合は、計算対象領域情報は３次元の体積を示す。

図７Ｂは、入力情報表示領域２３２ｂの表示例を示す。本例の入力情報表示領域２３２ｂは、図７Ａに示す複数の組み合わせと、それぞれの組み合わせに対応する予測性能情報の一部とを関連付けて表示する。入力情報表示領域２３２ｂが示す予測性能情報は、例えば、最大ドーズ量［ｍＪ／ｃｍ^２］、平均ドーズ量［ｍＪ／ｃｍ^２］、最小ドーズ量［ｍＪ／ｃｍ^２］およびカバレッジ［％］である。入力情報表示領域２３２ｂは、受付部２１０として、いずれかの組み合わせに対応する行に対する選択を、タッチ入力等によって受け付けることができる。

本例では、入力情報表示領域２３２ｂは、複数の組み合わせのうち、受付部２１０が受け付けた、ユーザによって選択された組み合わせを示す選択情報を表示する。例えば、図７Ｂに示すように、入力情報表示領域２３２ｂは、選択された行を反転表示する。判定部２２０は、選択情報に対応する予測性能情報を表示部２３０に出力し、表示部２３０は、選択情報に対応する予測性能情報の詳細を、図５Ａに示すように、第１表示領域２３４ａ～第３表示領域２３４ｃに表示する。新たな行が選択されると、表示部２３０は、新たな選択情報に対応する予測性能情報の詳細を表示するように第１表示領域２３４ａ～第３表示領域２３４ｃの表示を切り替える。

このように、本例では、表示部２３０が、まず、予測性能情報の代表的な項目を表示し、次に、選択情報に対応する予測性能情報の詳細を、より多くの項目として表示する。また、表示部２３０が、計算対象領域情報と光源配置情報との複数の組み合わせに対応する複数の予測性能情報を提示することができるので、ユーザは、それぞれの条件を比較検討することができる。

なお、図７Ｂは、入力情報表示領域２３２ｂが予測性能情報の一部としてドーズ量情報を表示する例を示したが、入力情報表示領域２３２ｂは、光源温度等の他の予測性能情報、費用情報または光源ドライバ情報を、図７Ｂに含まれる情報に加えて、またはこれらの情報に代えて表示してもよい。

図８は、設計支援装置２００による設計支援方法の他の一例を示すフローチャートである。図８は、図７Ａ～図７Ｂに対応する設計支援方法の例を示す。ステップＳ２００において、受付部２１０は、設計情報として、複数の光源配置情報および複数の計算対象領域情報を受け付ける。ステップＳ２０２において、受付部２１０は、制御情報を受け付ける。ステップＳ２０４において、判定部２２０は、設計情報および制御情報に基づいて、複数の配置情報および複数の計算対象領域情報の組み合わせに対応する複数の予測性能情報を判定する。

ステップＳ２０６において、判定部２２０は、複数の組み合わせと、それぞれの組み合わせに対応する予測性能情報の一部とを、表示部２３０に出力する。ステップＳ２０８において、表示部２３０は、複数の組み合わせと、それぞれの組み合わせに対応する予測性能情報の一部とを関連付けて表示する。

ステップＳ２１０において、受付部２１０は、ユーザが選択した組み合わせを示す選択情報を受け付ける。ステップＳ２１２において、判定部２２０は、受け付けた選択情報と、対応する予測性能情報の詳細とを表示部２３０に出力する。ステップＳ２１４において、表示部２３０は、選択情報と対応する予測性能情報の詳細とを表示する。

図９は、設計支援装置２００による設計支援方法の他の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ３０６において、受付部２１０は、目標性能情報を受け付ける。受付部２１０は、受け付けた目標性能情報を入力情報５２として判定部２２０に出力する。

ステップＳ３０８において、判定部２２０は、目標性能情報に基づいて、最適化計算を実行する。すなわち、判定部２２０は、計算対象領域情報と光源配置情報との複数の組み合わせのそれぞれに対応する予測性能情報を判定し、判定した予測性能情報が目標性能情報となる組み合わせを判定する。

ここで、評価値が最大となるように評価式の計算を繰り返す最適化計算の一例について説明する。評価値は、目標性能情報の一例であり、例えば、カバレッジおよび光源１１２の個数である。

判定部２２０は、最大評価値をデフォルト値の０に設定する。次に、判定部２２０は、計算対象領域情報と光源配置情報との複数の組み合わせの中からランダムに選択した組み合わせに対応する予測性能情報を判定する。判定部２２０は、判定した予測性能情報からカバレッジを取得し、カバレッジに基づいて評価式の計算を実行する。例えば、評価式は、カバレッジおよび光源１１２の個数から評価値を算出する式であり、カバレッジが高く、かつ、光源１１２の個数が少ないほど、大きい評価値が得られる。

判定部２２０は、取得した評価値を最大評価値と比較する。評価値が最大評価値より大きい場合、判定部２２０は、最大評価値を取得した評価値に更新し、選択した組み合わせを保存する。評価値が最大評価値以下の場合、判定部２２０は、最大評価値の更新も選択した組み合わせの保存も行わず、次のステップに進む。

次に、判定部２２０は、最適化計算の終了条件が満たされているか否かを判定する。終了条件は、例えば、カバレッジが１００％であり、かつ、光源１１２の個数が予め定められた上限値以下であることである。終了条件が満たされている場合、判定部２２０は、最適化計算を終了する。終了条件が満たされていない場合、判定部２２０は、次のステップに進む。

次に、判定部２２０は、予め定められた最適化計算の最大試行回数を超えているか否かを判定する。最大試行回数を超えている場合、判定部２２０は、最適化計算を終了する。最大試行回数を超えていない場合、判定部２２０は、次のステップに進む。

次に、判定部２２０は、最適化アルゴリズムに従って、評価値が大きくなる可能性が高い組み合わせに対して最適化計算を実行する。このように、判定部２２０は、複数の組み合わせに対して最適化計算を反復実行し、予測性能情報を判定する。

ステップＳ３１２において、判定部２２０は、判定結果を表示部２３０に出力する。判定結果は、例えば、目標性能情報を満たすための設計情報および制御情報、ならびに当該設計情報および制御情報における予測性能情報である。判定結果は、目標性能情報を満たすための設計情報および制御情報が得られない場合、その旨を示す情報であってもよい。

このように、設計支援装置２００は、ユーザの目標性能情報に基づいて、計算対象領域情報と光源配置情報との複数の組み合わせの中から最適な組み合わせを提示することができる。これにより、ユーザは、殺菌装置を実際に製造する前に、殺菌装置の殺菌性能または費用を正確に把握することができる。

図１０は、本発明の複数の態様が全体的又は部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作又は当該装置の１又は複数のセクションとして機能させることができ、又は当該操作又は当該１又は複数のセクションを実行させることができ、及び／又はコンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ２２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつか又はすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。

本実施形態によるコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６、及びディスプレイデバイス２２１８を含み、それらはホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００はまた、通信インタフェース２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６、及びＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ２２３０及びキーボード２２４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ２２４０を介して入／出力コントローラ２２２０に接続されている。

ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０及びＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等又はそれ自体の中にＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。

通信インタフェース２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラム及びデータを格納する。ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラム又はデータをＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１から読み取り、ハードディスクドライブ２２２４にＲＡＭ２２１４を介してプログラム又はデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラム及びデータをＩＣカードから読み取り、及び／又はプログラム及びデータをＩＣカードに書き込む。

ＲＯＭ２２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、及び／又はコンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ２２４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ２２２０に接続してよい。

プログラムが、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１又はＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、又はＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が、コンピュータ２２００の使用に従い情報の操作又は処理を実現することによって構成されてよい。

例えば、通信がコンピュータ２２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１、又はＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、又はネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。

また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

上で説明したプログラム又はソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上又はコンピュータ２２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスク又はＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ２２００に提供する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

５２ 入力情報、５３ 出力情報、１００ 殺菌装置、１１０ 照射部、１２０ 制御部、１４０ 冷却装置、１５０ 光源ドライバ、１６０ 照射面、２００ 設計支援装置、２１０ 受付部、２１２ 設計情報受付部、２１４ 制御情報受付部、２２０ 判定部、２２２ 予測性能情報判定部、２２４ 費用情報判定部、２２６ 光源ドライバ情報判定部、２３０ 表示部、２３２ 入力情報表示領域、２３２ａ 入力情報表示領域、２３２ｂ 入力情報表示領域、２３４ 予測性能情報表示部、２３４ａ 第１表示領域、２３４ｂ 第２表示領域、２３４ｃ 第３表示領域、２３５ 費用情報表示部、２３６ 光源ドライバ情報表示部、２４０ 記憶部、２２００ コンピュータ、２２０１ ＲＯＭ、２２１０ ホストコントローラ、２２１２ ＣＰＵ、２２１４ ＲＡＭ、２２１６ グラフィックコントローラ、２２１８ ディスプレイデバイス、２２２０ 出力コントローラ、２２２２ 通信インタフェース、２２２４ ハードディスクドライブ、２２２６ ＲＯＭドライブ、２２３０ ＲＯＭ、２２４０ 出力チップ、２２４２ キーボード

Claims (26)

1. 紫外光を照射する光源を有する照射部を備える殺菌装置の設計を支援する設計支援装置による設計支援方法であって、
   前記殺菌装置の設計に関する設計情報と、前記照射部を制御するための制御情報とを受け付ける受付工程と、
   前記設計情報および前記制御情報に基づいて予測される前記殺菌装置の予測性能情報または費用情報を判定する判定工程と、
   前記判定工程によって判定された前記予測性能情報または前記費用情報を出力する出力工程と、
   を含む設計支援方法。
2. 前記予測性能情報は、前記照射部が照射する殺菌対象の少なくとも一部を含む計算対象領域におけるドーズ量に関するドーズ量情報を含む、請求項１に記載の設計支援方法。
3. 前記設計情報は、前記殺菌対象の菌種を含み、
   前記出力工程は、前記ドーズ量情報として、前記ドーズ量、または前記ドーズ量と前記菌種に応じたドーズ量閾値との比較結果を出力する工程を含む、請求項２に記載の設計支援方法。
4. 前記制御情報は、前記光源の照射時間を含み、
   前記判定工程は前記光源の照射時間および前記計算対象領域での照度を示す照度情報に基づいて前記ドーズ量情報を判定する工程を含む、請求項３に記載の設計支援方法。
5. 前記設計情報は、前記光源の配置情報、および前記光源の種類を含み、
   前記判定工程は、光源の実効的な光出力、前記光源の配置情報、および光源の種類に基づいて、前記照度情報を判定する工程を含む、請求項４に記載の設計支援方法。
6. 前記制御情報は、前記殺菌装置が動作する環境の環境温度を含み、
   前記判定工程は、前記光源の自己発熱および前記環境温度に基づいて、前記実効的な光出力を判定する工程を含む、請求項５に記載の設計支援方法。
7. 前記予測性能情報は、前記光源の温度である光源温度を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の設計支援方法。
8. 前記設計情報は、前記光源の配置情報および前記光源の種類を含み、
   前記制御情報は、前記光源を駆動するための電流情報を含み、
   前記判定工程は、前記光源の配置情報および前記光源の種類、ならびに前記電流情報に基づいて、前記光源温度を判定する工程を含む、請求項７に記載の設計支援方法。
9. 前記費用情報は、初期費用情報を含み、
   前記出力工程は、前記初期費用情報として、前記殺菌装置の費用を出力する工程を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の設計支援方法。
10. 前記設計情報は、前記光源の数および前記光源の種類を含み、
    前記制御情報は、前記光源を駆動するための電流情報を含み、
    前記判定工程は、前記光源の数、前記光源の種類、および前記電流情報に基づいて、前記光源を駆動する光源ドライバに関する光源ドライバ情報を判定する工程を含み、
    前記出力工程は、前記光源ドライバ情報を出力する工程をさらに含む、請求項９に記載の設計支援方法。
11. 前記出力工程は、前記光源ドライバにより前記殺菌装置を駆動するための推奨設計回路を示す設計支援書を出力する工程をさらに含む、請求項１０に記載の設計支援方法。
12. 前記費用情報は、初期費用情報を含み、
    前記制御情報は、前記照射部を冷却するための冷却装置に関する情報を含み、
    前記出力工程は、前記初期費用情報として、前記冷却装置の設置費用を出力する工程を含む、請求項１０または１１に記載の設計支援方法。
13. 前記費用情報は、運用費用情報を含み、
    前記出力工程は、前記運用費用情報として、前記光源の交換費用情報を出力する工程を含む、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の設計支援方法。
14. 前記出力工程は、前記運用費用情報として、前記光源の寿命をさらに出力する工程を含む、請求項１３に記載の設計支援方法。
15. 前記制御情報は、前記殺菌装置が動作する環境の環境温度を含み、
    前記判定工程は、前記光源の種類、前記電流情報、前記環境温度に基づいて、前記寿命を判定する工程を含む、請求項１４に記載の設計支援方法。
16. 前記判定工程は、前記寿命および交換の閾値に基づいて、前記光源の交換頻度を判定する工程を含む、請求項１５に記載の設計支援方法。
17. 前記費用情報は、運用費用情報を含み、
    前記出力工程は、前記運用費用情報として、前記殺菌装置の消費電力に応じた電力費用を出力する工程を含む、請求項１０から１６のいずれか一項に記載の設計支援方法。
18. 前記制御情報は、前記光源ドライバを駆動するための電圧情報を含み、
    前記判定工程は、前記光源の数、前記電流情報、および前記光源ドライバを駆動するための電圧情報に基づいて前記電力費用を判定する工程を含む、請求項１７に記載の設計支援方法。
19. 前記制御情報は、前記光源ドライバを駆動するための電圧情報を含み、
    前記判定工程は、前記電圧情報に基づいて、前記光源ドライバ情報を判定する工程を含む、請求項１０に記載の設計支援方法。
20. 前記制御情報は、前記殺菌装置を使用する地域情報を含み、
    前記判定工程は、前記地域情報に基づいて、前記光源ドライバを駆動するための電圧情報または前記光源ドライバ情報を判定する工程を含む、請求項１０に記載の設計支援方法。
21. 前記受付工程は、前記設計情報として、前記光源の複数の配置情報および複数の計算対象領域に関する複数の計算対象領域情報を受け付ける工程を含み、
    前記判定工程は、複数の前記配置情報それぞれと複数の前記計算対象領域情報それぞれとの複数の組み合わせに基づいて複数の前記予測性能情報を判定する工程を含み、
    前記出力工程は、複数の前記組み合わせと、当該組み合わせに対応する複数の前記予測性能情報とのうちの少なくとも１つを出力する工程を含む、請求項１から２０のいずれか一項に記載の設計支援方法。
22. 前記受付工程は、前記複数の組み合わせのうちの、ユーザによって選択された前記組み合わせを示す選択情報を受け付ける工程を含み、
    前記出力工程は、前記選択情報によって識別される前記組み合わせに対応する前記予測性能情報を出力する工程を含む、請求項２１に記載の設計支援方法。
23. 複数の前記配置情報は、前記配置情報の最大値および最小値の間でとり得る値を示し、複数の前記計算対象領域情報は、前記計算対象領域情報の最大値および最小値の間でとり得る値を示す、請求項２１または２２に記載の設計支援方法。
24. 前記受付工程は、目標性能情報を受け付ける工程を含み、
    前記判定工程は、前記目標性能情報にさらに基づいて前記予測性能情報を判定する工程意を含み、
    前記出力工程は、判定結果を出力する工程を含む、請求項２１から２３のいずれか一項に記載の設計支援方法。
25. 前記判定工程は、前記受付工程で受け付けた前記目標性能情報に基づいて最適化計算することによって前記予測性能情報を判定する、請求項２４に記載の設計支援方法。
26. 請求項１から２５のいずれか一項に記載の設計支援方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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