JPWO2018047409A1

JPWO2018047409A1 - 粒子計数器組み込み型隔離装置

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Publication number: JPWO2018047409A1
Application number: JP2018538019A
Authority: JP
Inventors: 小野　恵一; 恵一小野; 朋行鈴木
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2017-05-12
Publication date: 2019-04-18
Anticipated expiration: 2037-05-12
Also published as: US10843183B2; US20190310177A1; JP6653021B2; WO2018047409A1

Abstract

作業空間内の微粒子数を的確に管理し、実験材料に微粒子が混入することを防止する。空気清浄手段により塵埃をろ過した清浄空気を作業空間に供給する隔離装置であって、前記作業空間内に配置した空気取り込み用の測定プローブと、前記測定プローブで取り込んだ作業空間の空気の複数の粒径の微粒子数を計測し、出力する粒子計数器と、作業時と非作業時に区分して、単位体積当たりの微粒子数が多いと判断する管理微粒子数を、複数の粒径について記憶する記憶部と、前記粒子計数器で計測した複数の粒径の微粒子数と、前記記憶部に記憶した複数の粒径の管理微粒子数とを比較し清浄度を判定する清浄度判定部と、前記清浄度判定部において、運転中の作業空間の微粒子数が、粒子径別、作業時／非作業時別の何れかにおいて前記管理微粒子数を上回ったと判定された場合、警報を出力する出力部を備える。

Description

本発明は、無菌医薬品の製造時の重要区域で用いられる安全キャビネット、クリーンベンチ（登録商標）、アイソレータ、クリーンブース等の隔離装置における、作業空間内の微粒子数の管理技術に関する。

無菌操作法により無菌医薬品を製造する場合、作業空間内の無菌性を管理した重要区域として、バイオハザード対策用クラスIIキャビネット（以下、安全キャビネット）、クリーンベンチ、アイソレータ、クリーンブースが用いられる。重要区域内は、微生物数と微粒子数を管理する必要がある。垂直流形クリーンベンチは作業空間上部から微粒子を除去した清浄空気が作業空間内に供給され、前面の作業開口部から吹き出すことで、作業空間内を正圧に維持しつつ、微粒子が作業空間内に入ることを防止する。作業空間内の空気はクリーンベンチを使用している研究者に降り掛かるため取り扱う試料に感染性がある場合は、使用することは出来ない。クリーンブースも同様である。

安全キャビネットは、作業空間上部から微粒子を除去した清浄空気を作業空間内に供給し、作業空間内の空気は前面の作業開口部下に形成した作業台前面吸気口と、作業空間背面に形成した後部吸気口に分かれて吸い込まれる。作業台前面吸気口は、安全キャビネットを配置した実験室の空気を吸込み、流入気流を形成している。この流入気流により作業空間内と安全キャビネットを配置した実験室の空気を遮断するため、安全キャビネットの作業空間内で取り扱う試料が安全キャビネット外に漏れ出ることを防止している。クリーンベンチ、安全キャビネットとも研究者は作業開口部に向き合っているが、安全キャビネットは内部の生物材料の実験材料が漏れ出ないことから無菌医薬品の製造、研究に用いられる場合が多い。アイソレータは、作業空間上部から微粒子を除去した清浄空気を作業空間内に供給し、その空気は作業空間下方に形成した排気口からアイソレータ外へ排気される。研究者はアイソレータに形成したグローブに手を挿入し、グローブ越しに作業空間内で実験を行う。排気する空気に含まれる微粒子をＨＥＰＡフィルタ等で除去することで、アイソレータ内部で使用する実験材料の微粒子がアイソレータ外へ漏れ出ることを防止している。無菌医薬品を製造する場合、クリーンベンチ、安全キャビネット、アイソレータ、クリーンブースとも作業空間の単位体積当たりの微粒子数を定められた値以下に管理する必要がある。管理された数字以上の微粒子が存在する場合、製造する医薬品は不良となる。

本技術分野の背景技術として、特開２００５−２７９５７５号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、クリーンベンチや安全キャビネットの作業空間内の空気を吸引する吸引部を作業空間の壁面に設け、その吸引部と清浄度センサーを繋ぐことで、作業空間内の微粒子数をミクロン単位或いはそれ以下の単位で測定する方法が記載されている。また、清浄度が規定値以下に低下した場合、所定の警報動作を実行する方法が記載されている。この方法を用い、クリーンベンチや安全キャビネット運転中に作業空間内の微粒子数を管理することが可能となる。

特開２００５−２７９５７５号公報

特許文献１のクリーンベンチや安全キャビネットの作業空間の清浄度センサーを用いれば、作業空間内の微粒子数を計測、管理することが可能となる。清浄度とは、単位体積当たりに存在する微粒子数をレベル分けしたものである。但し、特許文献１には、管理する微粒子数の具体的な大きさに関する記載が無い。作業空間の微粒子数を管理する例として、厚生労働省の「無菌操作による無菌医薬品の製造に関する指針」平成２３年４月２０日付け事務連絡などがある。前記指針には、重要区域の無菌医薬品に係る製品の作業所の最大許容微粒子数は、非作業時、作業時とも０．５μｍ以上の微粒子サイズで３，５２０（個／ｍ^３）としている。この数字は、JIS B 9920「クリーンルームの空気清浄度の評価方法」のクラス５（ISO 14644−1のISO 5）に相当する。また、粒径５．０μｍ以上の浮遊微粒子数は定期的に測定し傾向分析を行うとし、粒径５．０μｍ以上の微粒子は、常時の管理を必須としていない。作業時は、作業者が実験することにより作業所内で発生する微粒子数が対象である、非作業時は、作業所内で微粒子が発生することは極微少のため、作業所に清浄空気を供給するＨＥＰＡフィルタから漏れ出ている微粒子数が対象である。前記指針では、非作業時、作業時とも０．５μｍ以上の微粒子サイズで最大許容微粒子数を３，５２０（個／ｍ^３）としているが、非作業時に最大３，５２０（個／ｍ^３）の空間で、作業により微粒子が発生しても同じ数字の最大３，５２０（個／ｍ^３）であることは考えられない。非作業時は、もっと小さい数字で有るべきである。

清浄度クラス５の上限濃度は、表１に示すように０．５μｍ以上の粒子の他に、０．３μｍ以上の粒子、１．０μｍ以上の粒子なども規定されている。しかし、作業空間内の各微粒子サイズの発生比率は、清浄度クラス５の上限濃度の比率と同じではない。例えば、常時、０．５μｍ以上の微粒子サイズの粒子数を計測、管理していても、手に１．０μｍ以上の一般細菌が多量に付着している作業者から、作業空間内で一般細菌が飛散した場合、０．５μｍ以上の微粒子数は清浄度クラス５を満足するが、１．０μｍ以上の微粒子数は清浄度クラス５を満足しない可能性がある。この場合、清浄度クラス５の上限濃度より多量の一般細菌が無菌医薬品の製造中に混入することになる。

表１
JIS B 9920「クリーンルームの空気清浄度の評価方法」の清浄度クラス５の上限濃度

本発明は、作業空間内の微粒子数を的確に管理し、実験材料に微粒子が混入することを防止することを目的とする。

上記課題を解決するための、本発明の「粒子計数器組み込み型隔離装置」の一例を挙げるならば、空気清浄手段により塵埃をろ過した清浄空気を作業空間に供給する隔離装置であって、
前記作業空間内に配置した空気取り込み用の測定プローブと、
前記測定プローブで取り込んだ作業空間の空気の複数の粒径の微粒子数を計測し、出力する粒子計数器と、
作業時と非作業時に区分して、単位体積当たりの微粒子数が多いと判断する管理微粒子数を、複数の粒径について記憶する記憶部と、
前記粒子計数器で計測した複数の粒径の微粒子数と、前記記憶部に記憶した複数の粒径の管理微粒子数とを比較し清浄度を判定する清浄度判定部と、
前記清浄度判定部において、運転中の作業空間の微粒子数が、粒子径別、作業時／非作業時別の何れかにおいて前記管理微粒子数を上回ったと判定された場合、警報を出力する出力部を備えるものである。

本発明によれば、作業空間内の微粒子数を的確に管理し、実験材料に微粒子が混入することを防止することができる。

本発明の実施例１の安全キャビネットを示す側断面構造図の例である。実施例１の安全キャビネットを示す外観正面図の例である。実施例１の作業中の安全キャビネットを示す側断面構造図の例である。実施例１の作業中の安全キャビネットを示す断面正面図の例である。実施例１の安全キャビネットの運転フローチャートの例である。実施例１の安全キャビネットの清浄度判定装置のブロック構成図の例である。本発明の実施例２の作業中の安全キャビネットを示す側断面構造図の例である。実施例２の作業中の安全キャビネットを示す断面正面図の例である。本発明の実施例３の作業中の安全キャビネットを示す側断面構造図の例である。実施例３の作業中の安全キャビネットを示す断面正面図の例である。本発明の実施例４の安全キャビネットを示す側断面構造図の例である。実施例４の安全キャビネットを示す外観正面図の例である。実施例２〜４の安全キャビネットの運転フローチャートの例である。実施例５の安全キャビネットの運転フローチャートの例である。実施例６の安全キャビネットを示すシステム構成図の例である。本発明の実施例７のアイソレータを示す側断面構造図の例である。実施例７のアイソレータを示す断面正面図の例である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。なお、実施の形態を説明するための各図において、同一の構成要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。

図１Ａ〜図３Ｂに、本発明の実施例１の安全キャビネットを示す。図１Ａは実施例１の安全キャビネットを示す側断面構造図、図１Ｂは実施例１の安全キャビネットを示す外観正面図の例である。また、図２Ａは実施例１の作業中の安全キャビネットを示す側断面構造図、図２Ｂは実施例１の作業中の安全キャビネットを示す断面正面図の例である。

安全キャビネット１００の運転時は、送風機１０３が運転することで圧力チャンバ１１２を加圧する。圧力チャンバ１１２には、吹き出し用ＨＥＰＡフィルタ１０１ｂと排気用ＨＥＰＡフィルタ１０１ａが連接している。圧力チャンバ１１２が加圧されることで、圧力チャンバ１１２内の空気が吹き出し用ＨＥＰＡフィルタ１０１ｂにより塵埃を除去され、清浄空気１０２として作業空間１０６内に供給される。作業空間１０６上部の吹き出し用ＨＥＰＡフィルタ１０１ｂの直下には、整流板１１０が配置されている。この整流板１１０により清浄空気１０２として吹き出される風速の均一化を図っている。整流板１１０から吹き出される風速が均一であるということは、整流板１１０面と平行な方向への気流の移動が最小限であることを意味している。

作業空間１０６に吹き出された清浄空気１０２は作業空間１０６内で下降し、一部は後部吸気口１０９に、他の一部は作業台前部吸気口１０８に吸い込まれる。作業台前部吸気口１０８から空気を吸込む際、同時に作業開口部１０４に流入気流１１５が発生し、安全キャビネット１００外の空気も一緒に吸い込まれる。清浄空気１０２が後部吸気口１０９と作業台前部吸気口１０８に分かれて吸い込まれることで、作業空間１０６の下面の作業台１０７付近まで風速の均一性が保たれる。また、作業開口部１０４下部の作業台前部吸気口１０８に吸い込まれる流入気流１１５により、作業空間１０６内と安全キャビネット１００の外部の空気を物理的に隔離している。物理的に隔離しているので、安全キャビネット１００外部の空気に含まれる一般細菌を含む塵埃が、作業空間１０６内を汚染することも無く、作業空間１０６内で取り扱うエアロゾル、細菌を含む塵埃１１４が作業開口部１０４を通して安全キャビネット１００外に漏れ出ることも無い。

作業台前部吸気口１０８と後部吸気口１０９から吸い込まれた空気は、作業台１０７の下方、背面流路１１１を通り、送風機１０３に吸い込まれ、圧力チャンバ１１２を加圧する。圧力チャンバ１１２内の空気は再び、吹き出し用ＨＥＰＡフィルタ１０１ｂにより塵埃を除去され、作業空間１０６内に清浄空気１０２として供給される。また、他の空気は、排気用ＨＥＰＡフィルタ１０１ａによりエアロゾル、細菌を含む塵埃１１４を除去され、排気口１１３から安全キャビネット１００外へ排気される。

作業者は作業開口部１０４から手１１９を作業空間１０６内に挿入し、実験作業を行う。作業者は、強化ガラス等で構成した前面シャッター１０５から作業空間１０６を覗き込む。安全キャビネット１００を使用する主の目的は、作業空間１０６内で病原体等を取り扱い、その病原体等に実験者が感染しないことである。近年、安全キャビネット１００の作業空間１０６には清浄空気１０２が供給され清浄な状態を維持しつつ、安全キャビネット１００外の塵埃、一般細菌などが作業空間１０６内に入り込まないことから、無菌医薬品製造時の無菌操作に利用される場合がある。無菌医薬品を製造する場合、人間に投与する薬品に必要のない細菌が含まれていることは不可である。そのため、作業空間１０６の微粒子数が、所定の値より少ない状態を管理する。前述の「無菌操作による無菌医薬品の製造に関する指針」では、重要区域では清浄度クラス５の環境の微粒子数以下としている。薬品の製造方法を纏めた日本薬局方（厚生労働省告示第６５号）でも同様に無菌医薬品製造のための空気清浄度をグレードＡ（層流作業区域）とし、非作業時、作業時とも０．５μｍ以上の粒子で、最大許容微粒子数３，５２０個／ｍ^３としている。この数字は、表１に示すクラス５に相当する。空間の微粒子数（個／ｍ^３）を管理するには、JIS B 9921に規定する「光散乱式気中粒子計数器」（以下、粒子計数器）を使用する。

作業空間１０６内の微粒子数を計測する場合、測定プローブ１１６を作業空間１０６内に配置する。測定プローブ１１６はサンプリングチューブ１１８により粒子計数器１１７に接続されている。粒子計数器１１７が単位時間当たり所定の風量の空気を吸い込むことで、サンプリングチューブ１１８を経由して測定プローブ１１６から作業空間１０６内の空気が取り込まれる。粒子計数器１１７が取り込んだ空気中の微粒子数を計数する。粒子計数器１１７は、作業空間１０６内に配置しても作業空間１０６外に配置しても良い。作業空間１０６外に配置する場合、サンプリングチューブ１１８は、作業空間１０６、安全キャビネット１００の壁面を貫通することになる。測定プローブ１１６の吸込み口は、作業空間１０６の清浄空気１０２が吹き出している方向を向いて配置している。清浄空気１０２の流れる方向と測定プローブ１１６が空気を吸い込む方向が異なる場合、清浄空気１０２中の含まれる塵埃１１４を測定プローブ１１６が吸引できない可能性がある。

また、清浄空気１０２が吹き出す方向と、測定プローブ１１６が吸い込む方向が対面していても、清浄空気１０２が吹き出す速度が、測定プローブ１１６の吸引速度より速い場合、清浄空気１０２に含まれる塵埃１１４が測定プローブ１１６に吸引されずに、測定プローブ１１６外に漏れ出て、正しい計測が出来ずに測定感度が落ちる可能性がある。また、逆に清浄空気１０２が吹き出す速度が、測定プローブ１１６の吸引速度より遅い場合、測定プローブ１１６は塵埃１１４を含んでいない周囲の清浄空気１０２を同時に吸い込み、塵埃１１４の濃度が下がることで測定感度が落ちる可能性がある。従って、清浄空気１０２の吹き出す速度と測定プローブが吸い込む速度は、近いほうが測定感度は良くなる。清浄空気１０２の吹き出し風速には多少の風速分布があるので、実際には同じに合わせることは難しい。理想は清浄空気１０２の吹き出し速度と測定プローブ１１６の吸引速度の差は±２０％以内である。

特許文献１に記載のクリーンベンチでは、作業空間の空気を吸引する吸引部を作業空間の壁面に設けている。クリーンベンチ規格のJIS B 9922には、単位体積当たりの微粒子数である清浄度を計測する場合、等速吸引が望ましいと記載している。等速吸引とは、測定時の吸引部に吹き出している風速と、吸引部から吸い込む風速が等しいことを言う。吹き出す速度と吸引速度の違いは、微粒子数測定の感度に影響する。JIS B9917−3：2009「クリーンルーム及び付属清浄環境」第３部：試験方法の附属書 JAには、等速吸引は±２０％以内が望ましいと記載している。特許文献１では、クリーンベンチの作業空間に吹き出す空気と、壁面の吸引部が吸い込む空気の方法は直角方向であり等速吸引は成り立たない。

クリーンベンチ規格JIS B 9922には、一方向流のクリーンベンチの吹き出し風速の個々の測定点における風速は、平均風速に対して±２０％の範囲と記載している。清浄度を性能要件としていない安全キャビネット規格 JIS K 3800においても、吹き出し風速の各点の測定値は、平均吹き出し風速の±２０％以内と記載している。安全キャビネットの場合、気流バランス試験の試料間の相互汚染防止機能として、吹き出し方向に直角方向の気流の動きが最小限であることを証明する試験方法について規定している。これらは、クラス５程度の清浄度を維持するには、吹き出し風速の一方向性（層流）が、必要なことを意味している。吹き出し風速が一方向の場合、気流は吹き出し方向に対して直角の横方向に移動することが最小限になる。吹き出し方向に対して直角方向の気流の移動が最小限の場合、微粒子を吸引する吸引部と管理すべき微粒子が発生する場所は、吹き出し方向に対して直角方向に離れていた場合、発生する微粒子を吸引部が吸い込まないことになる。

次に、本実施例において、作業時は、作業開口部１０４から手１１９を作業空間１０６内に挿入し、無菌医薬品の取り扱いを行う。無菌医薬品の製造工程で発生する可能性があるエアロゾルを含む塵埃１１４及び、手１１９や実験器具に付着している可能性がある細菌を含む塵埃１１４は、手１１９を動かしているので作業空間１０４内に飛散している可能性がある。この塵埃１１４の単位体積当たりの微粒子数は、前記指針などでは作業時の最大許容微粒子数として０．５μｍ以上の粒子で３，５２０個／ｍ^３としている。
JIS B 9920 「クリーンルームの空気清浄度の評価方法」の清浄度クラス５の上限濃度は、０．１μｍ以上から５μｍ以上の各粒子径で、上限の微粒子濃度（個／ｍ^３）が定められている。粒子径別に上限濃度の数字が異なっている。作業時に作業空間１０６内で発生する塵埃１１４の粒径別の発生比率は、JIS B 9920の清浄度クラス５の上限濃度の各粒子径の発生比率と異なっている可能性がある。例えば、０．５μｍ以上から１．０μｍ未満の粒子発生濃度が少なく、１．０μｍ以上の粒子発生濃度が多かった場合、０．５μｍ以上の粒子濃度はクラス５を満足するが、１．０μｍ以上の粒子濃度はクラス５を満足しない場合がある。これは、１．０μｍ以上の微粒子が無菌医薬品の製造時に多量に混入する可能性があることを意味している。従って、計測、管理対象を０．５μｍ以上の粒子径だけではなく、１．０μｍ以上など複数の粒子径でも計測、管理する必要がある。

非作業時は、手１１９が作業空間１０６内に挿入されていない状態で、安全キャビネット１００は運転している。安全キャビネット１００には作業開口部１０４がある。無菌医薬品の製造環境では、安全キャビネット１００を配置した実験室の空気が作業開口部１０４から入り込むリスク管理から、安全キャビネット１００は、非作業時で０．５μｍ以上の粒子が３５２，０００個／ｍ^３の環境に配置する。安全キャビネット１００に用いられるＨＥＰＡフィルタ１０１の透過率は、０．３μｍ粒子にて０．０１％を超える部位が無いこととしている。０．３μｍとは、ＨＥＰＡフィルタ１０１が捕集し難い粒子径とされている。例えば、０．５μｍの粒子径でもＨＥＰＡフィルタ１０１の透過率が０．０１％とした場合、安全キャビネット１００の作業空間１０６に吹き出す清浄空気１０２の粒子濃度は単純に計算しても、実験室の０．５μｍ粒子の粒子濃度３５２，０００個／ｍ^３×０．０１％＝３５．２個／ｍ^３となる。３５．２個／ｍ^３とは、クラス５で管理する３，５２０個／ｍ^３個の１００分の１の数字である。これは、ＨＥＰＡフィルタ１０１に穴が開いて、透過率が０．０１％から０．１％に上昇しても作業空間１０６の微粒子濃度はクラス５の３，５２０個／ｍ^３を満足することを意味している。さらに、清浄空気１０２の吹き出し風速が一方向性（層流）の場合、非作業時に塵埃１１４が気流の乗って吹き出し風速に対して直角方向に移動する可能性が少ないため、ＨＥＰＡフィルタ１０１の穴が開いた箇所の風下付近以外では、微粒子濃度が上昇しない可能性がある。
この問題を解決するため、管理する微粒子濃度を作業時と非作業時に分けることとする。

図３Ａに、実施例１の安全キャビネットの運転フローチャートの例を示す。
安全キャビネットの運転スイッチをONする。安全キャビネット１００の作業空間１０６に清浄空気１０２が吹き出し、作業空間１０６内の微粒子濃度が低下するが、安全キャビネットの運転スイッチON後、直ちに微粒子濃度が低下することはないので、ONから所定時間経過後に粒子計数器１１７による微粒子数の測定を開始する（Ｓ３０１）。

使用者が安全キャビネット１００または、粒子計数器１１７に設けたスイッチ等で、作業時か非作業時かを選択する（Ｓ３０２）。作業空間１０６内の管理すべき微粒子数（個／ft³）の例を図３Ａのフローチャート中に示している。ここで、微粒子数の単位が（個／ｍ^３）から（個／ｆｔ^３）に変わったのは、市販されている粒子計数器の吸引速度が、１ｆｔ^３／分（２８．３リットル／分）と０．１ｆｔ^３／分（２．８３リットル／分）の機器が主であるからである。濃度が上昇した場合に警告する判定条件を、０．３μｍ以上、０．５μｍ以上、１．０μｍ以上の３種類としている。JIS B 9920 「クリーンルームの空気清浄度の評価方法」では、表１に示すように０．１μｍ以上から５μｍ以上まで６種類記載しているので、粒子径は複数で有れば、２種でも６種でも何種類でも良い。使用する粒子計数器の分解能力に合わせる必要がある。警告を判定する条件は、作業時と非作業時で別々の微粒子数（個／ｆｔ^３）の上限値を持っている。

実施例１では、作業時は、０．３μｍ以上の粒子数を２９０以下（個／ｆｔ^３）、０．５μｍ以上の粒子数を１００以下（個／ｆｔ^３）、１．０μｍ以上の粒子数を２４個（個／ｆｔ^３）以下で管理する。前記数字は、清浄度クラス５の各微粒子径の上限濃度（個／ｍ^３）を、個／ｆｔ^３の単位に換算した数字である。前記数字は安全率を考慮し、使用者が前記数字と異なる数字に設定しても良い。前記の条件を満たさない場合（Ｓ３０３）、警報で警告する（Ｓ３０４）。警報は、音、表示、上位装置への指令などでも良い。

作業時に警報によって警告されるときは、作業者が不適切な実験動作を行い塵埃１１４が多量に発生した場合である。警告されるので作業者は不適切な作業ということで手１１９を作業空間１０６に挿入したまま作業を一旦止めて、塵埃１１４の発生を抑える。手１１９を急に作業空間１０６から引き抜くことは、作業空間１０６から細菌を含む塵埃１１４を持ち出すことになるので実施しない。作業空間１０６には上方から清浄空気１０２が常に供給されているので、警報レベルの塵埃１１４は、清浄空気１０２により排除され、微粒子数である塵埃１１４が作業空間１０６から除去されて警報が解除される。警報時点で取り扱っている実験材料は、予期せぬ微粒子が混入している可能性があるので排除し、作業者は警報で警告された不適切な操作手順を改善する。

非作業時は、作業空間１０６内で塵埃１１４が発生することは無く、塵埃１１４は吹き出し用ＨＥＰＡフィルタ１０１ｂから漏れ出たものしか作業空間１０６内に入り込む可能性が無い。従って、作業時より非作業時の管理する微粒子数を少なくしている。実施例１では、作業時の１００分の１が非作業時の管理微粒子数である。この数字は、使用者が前記数字と異なる数字に設定しても良い。高くする場合、作業時の数字より非作業時の数字を大きくすることは管理上、考えられない。

非作業時は、この条件を満たさない場合（Ｓ３０３）、警報で警告し（Ｓ３０４）、吹き出し用ＨＥＰＡフィルタ１０１ｂが破損している可能性を意味する。非作業時の警告は、作業者の実験手法ではなく装置に原因があるため、装置を点検する必要がある。

粒子計数器１１７で計測する微粒子数が、管理微粒子数（個／ｆｔ^３）に達しなかった場合、警報で警告しない。警報の警告の有無にかかわらず、安全キャビネット１００の運転中は、管理微粒子数の上限判定を行っている。

安全キャビネット１００の運転を停止する場合、安全キャビネットのスイッチをOFFする（Ｓ３０５）ことで、安全キャビネットの運転を停止し、微粒子数の測定も停止する（Ｓ３０６）。スイッチOFF後、先に微粒子数の測定を停止し、所定の時間経過後に安全キャビネットの運転を停止しても良い。

図３Ｂに、図３Ａの運転フローチャートを実施する清浄度判定装置のブロック構成図を示す。
粒子計数器２０１は、図１Ａの粒子計数器１１７に相当するもので、測定プローブで取り込んだ作業空間の空気から複数の粒径の微粒子数を計測し、出力する。記憶部２０２は、作業時および非作業時の微粒子の管理微粒子数（管理濃度）を記憶しており、記憶した管理微粒子数を選択部２０４へ出力する。選択部２０４は、作業時か非作業時かに応じて、作業時の管理微粒子数と非作業時の管理微粒子数を選択して、清浄度判定部２０５へ出力する。作業時か非作業時かの切り替えは、スイッチ又はセンサー２０３の出力で行われる。スイッチは、使用者が作業時と非作業時とを手動で切り換えるものである。また、センサーは、実施例２などで説明する、使用者の手などを検出することにより作業時と非作業時を検出するものである。
清浄度判定部２０５は、選択部２０４から入力する作業時或いは非作業時の管理微粒子数と、粒子計数器２０１で計測した微粒子数とをそれぞれの粒子径毎に比較し、計測した微粒子数が管理微粒子数を超えていれば、出力を出す。出力部である警報発報部２０６は、清浄度判定部２０５の出力に応じて、例えば警報を発報する。

本実施例によれば、測定プローブから取り込んだ微粒子を含む空気中の、粒子数を計数する対象粒子径を複数とし、対象粒子径夫々に管理微粒子数を設け、また、前記の管理微粒子数は、安全キャビネット内で実験を行う作業時と、安全キャビネットを運転しているだけの非作業時の夫々で異なる数値を設け、管理微粒子数を超えた場合に警報で警告するものである。そのため、作業空間内の微粒子数を的確に管理し、実験材料に微粒子が混入することを防止する。

図４Ａおよび図４Ｂに、本発明の実施例２の安全キャビネットを示す。図４Ａは実施例２の作業中の安全キャビネットを示す側断面構造図、図４Ｂは実施例２の作業中の安全キャビネットを示す断面正面図の例である。

実施例２は、実施例１の図２Ａおよび図２Ｂに対し、測定プローブ１１６に近接センサー１２０を設けたものである。

安全キャビネット１００の作業空間１０６上部の整流板１１０から吹き出す清浄空気１０２は一方向性（層流）のため、吹き出し方向に対して直角な横方向の空気の動きが最小限になっている。後部吸気口１０９、作業台前部吸気口１０８の吸込み気流により、作業台１０７に近づくと、作業空間１０６の後方と前方に分かれる気流が発生する。後部吸気口１０９、作業台前部吸気口１０８は、作業開口部１０４と平行に作業開口部１０４とほぼ同じ横方法の寸法で吸気口を形成している。従って、清浄空気１０２は横方向への空気の動きが最小限の状態で、作業台１０７の近くまで吹き降りてくる。

作業時は、使用者が作業している手１１９付近から塵埃１１４が発生する。この発生した塵埃１１４が瞬時に作業空間１０６の全域広がることは無い。従って、作業をしている手１１９と作業空間１０６内の微粒子を測定する測定プローブ１１６の距離が、大きく離れていると作業中の塵埃１１４を測定プローブ１１６が取り込まない可能性がある。実施例２では、測定プローブ１１６に近接センサー１２０を設け、近接センサー１２０が手１１９に反応した場合に作業時と判断するものである。

近接センサー１２０が手１１９に反応する距離は、使用者の作業内容による発生する塵埃１１４の飛散量、及び、清浄空気１０２が吹き出す風速の値によって、吹き出し方向に対して横方向に気流が動く程度が異なることから、具体的な数字は設けていない。この距離は使用者が適宜設定可能としている。
なお、近接センサー１２０は、測定プローブ１１６ではなく作業空間１０６の壁面に配置しても良い。

本実施例によれば、近接センサーを設けたので、使用者が作業中であるかを検出し、作業時か非作業時かを検出することができる。

図５Ａおよび図５Ｂに、本発明の実施例３の安全キャビネットを示す。図５Ａは実施例３の作業中の安全キャビネットを示す側断面構造図、図５Ｂは実施例３の作業中の安全キャビネットを示す断面正面図の例である。

実施例３は、実施例１の図２Ａおよび図２Ｂに対し、測定プローブ１１６に光電センサー１２１ａを設け、相対する作業空間壁面１０６ａに光電センサー受光部又は反射部１２１ｂを設けたものである。

使用者が、作業時に飛散する塵埃１１４に反応する適切な位置に、測定プローブ１１６を配置する。作業時は、光電センサー１２１ａと光電センサー受光部又は反射部１２１ｂの間に、手１１９が挿入されるので、光電センサー１２１ａが手１１９に反応して作業中であることが判断できる。

本実施例によれば、光電センサーと光電センサー受光部又は反射部を設けたので、使用者が作業中であるかを検出し、作業時か非作業時かを検出することができる。

図６Ａおよび図６Ｂに、本発明の実施例４の安全キャビネットを示す。図６Ａは実施例４の安全キャビネットを示す側断面構造図、図６Ｂは実施例４の安全キャビネットを示す外観正面図の例である。

実施例４は、実施例１の図２Ａおよび図２Ｂに対し、作業開口部１０４の左側に光電センサー１２１ａを設け、作業開口部１０４の右側に光電センサー受光部又は反射部１２１ｂを設けたものである。左右の配置は反対でも良い。

使用者が、作業時に飛散する塵埃１１４に反応する適切な位置に、測定プローブ１１６を配置する。作業時は、必ず作業開口部１０４から手１１９を作業空間１０６内に挿入する。光電センサー１２１ａの光が手１１９によって遮られたとき作業中であると判断することができる。

作業空間１０６内で発生する塵埃１１４を測定プローブ１１６で検出する場合、塵埃１１４の発生する場所は、測定プローブ１１６より整流板１１０側の風上である必要がある。塵埃１１４は気流の流れを逆らって上流側へは流れる可能性は少ない。実施例４では測定プローブ１１６の作業台１０７からの高さ位置を、光電センサー１２１ａの作業台１０７からの高さと同じか又は低くすることで、手１１９による作業時に発生する塵埃１１４が確実に測定プローブ１１６で捕らえることが可能となる。作業開口部１０４の光電センサー１２１ａは、１対ではなく、２対、３対設けて手１１９の様々な高さを検出するようにしても良い。

本実施例によれば、作業開口部の右側および左側の何れか一方に光電センサーを設け、他方に光電センサー受光部又は反射部を設けたので、使用者が作業中であるかを検出し、作業時か非作業時かを検出することができる。

図７に、実施例２〜４の安全キャビネットの運転フローチャートの例を示す。
安全キャビネットの運転スイッチをONする（Ｓ７０１）。安全キャビネット１００の作業空間１０６に清浄空気１０２が吹き出し、作業空間１０６内の微粒子濃度が低下するが、安全キャビネットの運転スイッチON後、直ちに微粒子濃度が低下することはないので、ONから所定時間経過後に粒子計数器１１７による微粒子数の測定を開始する。
安全キャビネット１００の作業空間１０６内で作業する場合、近接センサー１２０、光電センサー１２１ａなどのセンサーが手１１９に反応し、作業中であると判断する（Ｓ７０２）。手１１９有りと判断した場合、作業時の管理微粒子数で判定し、手１１９が無いと判断した場合、非作業時の管理微粒子数で判定するものである（Ｓ７０３）。その他の動作は、実施例１の図３Ａの運転フローチャートと同じである。

図８に、本発明の実施例５の安全キャビネットの運転フローチャートの例を示す。
図８の運転フローチャートは、図３や図７の運転フローチャートに対して、非作業時の警報判定方法が異なっている。
非作業時の単位体積当たりの管理微粒子数を、１（個／ｆｔ^３）や０（個／ｆｔ^３）などの小さな数字とした場合、サンプリングチューブ１１７内に付着した塵埃１１４が振動などにより飛散し、粒子計数器１１７が計測する可能性がある。このときに警報で警告することは正しい動作では無い。このことを防止するため、以下の動作フローチャートにしたものである。
非作業時の０．５μｍ以上の粒子を例に説明する。所定の体積、例えば１ｆｔ^３（２８．３リットル）の作業空間１０６の空気を測定プローブ１１６からサンプリングし、粒子計数器１１７が１個／ｆｔ^３と計測した場合、管理微粒子数の０（個／ｆｔ^３）以上であるが、１回目は警報警告が要と判定しない（Ｓ８０７）。続いて、１ｆｔ^３（２８．３リットル）の作業空間１０６の空気をサンプリングし、粒子計数器１１７が１個／ｆｔ^３と計測した場合、管理微粒子数の０（個／ｆｔ^３）以上であるので、管理微粒子を超えたと判断して（Ｓ８０３）、警報で警告する（Ｓ８０４）。管理微粒子数を超えたと判断するためのサンプリング回数は、図８では２回であるが、２回以上の複数回でも良い。他の動作フローチャートは、図３や図７の運転フローチャートと同じである。

本実施例により、判定条件の微粒子数が小さい場合、測定プローブ１１６、サンプリングチューブ１１８内に付着した塵埃が粒子計数器１１７に吸い込まれた場合でも、警報で警告せず適切な環境のモニターが可能になる。

図９に、本発明の実施例６の安全キャビネットのシステム構成図の例を示す。

安全キャビネット１００、測定プローブ１１６、粒子計数器１１７の関係は、実施例１〜５と同じである。粒子計数器１１７は、数種類の粒径の微粒子数（個／ｆｔ^３）を計測する。粒子計数器１１７は通信手段１２３により計測した微粒子数を上位装置１２２に出力することが可能である。数種類の粒径の微粒子数を受け取った上位装置１２２は、図３、図７、図８に示す各粒径の管理微粒子数の判定を行う。粒子計数器１１７は微粒子数を出力するだけであるので、複数の安全キャビネット１００、粒子計数器１１７を上位装置１２２に接続し、各粒子計数器１１７に番地付けし、上位装置で各粒子計数器１１７の微粒子数を、管理微粒子数を元に判定しても良い。

本実施例によれば、複数の粒子計数器で計測した微粒子数に基づいて、上位装置で纏めて清浄度を判定するので、個別に清浄度判定装置を設ける必要がなくなる。

図１０Ａおよび図１０Ｂに、本発明の実施例７のアイソレータを示す。図１０Ａは実施例７のアイソレータの側断面構造図、図１０Ｂは実施例７のアイソレータの断面平面図の例を示す。実施例７は、アイソレータに本発明を適用したものである。

アイソレータ１２４は、吹き出し用ＨＥＰＡフィルタ１０１ｂ、排気用ＨＥＰＡフィルタ１０１ａの空気が流れる部分以外は、密閉した作業空間１０６である。
吹き出し用ＨＥＰＡフィルタ１０１ｂから吹き出す塵埃を除去された空気は、整流板１１０により整流化され、作業空間１０６に清浄空気１０２となって吹き出される。作業者は清浄化された作業空間１０６内で実験を行う。試料を作業空間１０６内に出し入れする際は、受け渡し時に試料を除染する除染パスボックス（図示せず）から受け渡す。作業者は、アイソレータ１２４の壁面に設けられたグローブ１２５に手１１９を入れ、覗き窓１２６から作業空間１０６内を見ながら実験作業を行う。作業空間１０６の空気は、作業面１０７ａに形成した空気を通す開口部を通り、排気用ＨＥＰＡフィルタ１０１ａによりエアロゾル、細菌を含む塵埃１１４を除去し、排気口１１３からアイソレータ１２４外に排気される。

アイソレータ１２４の作業空間１０６内には、測定プローブ１１６が配置されている。測定プローブ１１６はサンプリングチューブ１１８により粒子計数器１１７に接続されている。測定プローブ１１６による作業空間１０６内の空気を取り込み、粒子計数器１１７で作業時及び非作業時の管理微粒子数を判定する動作は、実施例１〜６と同じである。

実施例１〜７は、JIS B 9920 「クリーンルームの空気清浄度の評価方法」の清浄度クラス５相当の微粒子数の管理方法について記載したが、微粒子数が清浄度クラス４、クラス３などの異なるレベルを採用しても、警報を判定する方法は同じである。表２にクラス３、クラス４の場合の上限濃度（個／ｍ^３）を示す。

表２
JIS B 9920「クリーンルームの空気清浄度の評価方法」の代表的清浄度の上限濃度

なお、上記の各実施例では、無菌医薬品の製造工程で一般細菌などの混入防止を管理する目的で、粒子計数器１１７により作業空間１０６内の空気を吸引したが、安全キャビネット１００の主目的である感染性材料の取扱い時に本実施例の作業時の管理を応用した場合、粒子計数器１１７は、感染性材料で汚染されるので注意が必要である。

実施例１〜６は、本発明を安全キャビネットに適用した例について、実施例７は、本発明をアイソレータに適用した例について説明したが、本発明は、安全キャビネット、クリーンベンチ、アイソレータ、クリーンブース等の隔離装置に適用できる。

１００安全キャビネット
１０１ａ排気用ＨＥＰＡフィルタ
１０１ｂ吹き出し用ＨＥＰＡフィルタ
１０２清浄空気
１０３送風機
１０４作業開口部
１０５前面シャッター
１０６作業空間
１０６ａ作業空間壁面
１０７作業台
１０７ａ作業面
１０８作業台前部吸気口
１０９後部吸気口
１１０整流板
１１１背面流路
１１２圧力チャンバ
１１３排気口
１１４塵埃（エアロゾル、細菌を含む）
１１５流入気流
１１６測定プローブ
１１７粒子計数器
１１８サンプリングチューブ
１１９手
１２０近接センサー
１２１ａ光電センサー
１２１ｂ光電センサー受光部又は反射部
１２２上位装置
１２３通信手段
１２４アイソレータ
１２５グローブ
１２６覗き窓
２０１粒子計数器
２０２記憶部
２０３スイッチ又はセンサー
２０４選択部
２０５清浄度判定部
２０６警報発報部（出力部）

Claims

空気清浄手段により塵埃をろ過した清浄空気を作業空間に供給する隔離装置であって、
前記作業空間内に配置した空気取り込み用の測定プローブと、
前記測定プローブで取り込んだ作業空間の空気の複数の粒径の微粒子数を計測し、出力する粒子計数器と、
作業時と非作業時に区分して、単位体積当たりの微粒子数が多いと判断する管理微粒子数を、複数の粒径について記憶する記憶部と、
前記粒子計数器で計測した複数の粒径の微粒子数と、前記記憶部に記憶した複数の粒径の管理微粒子数とを比較し清浄度を判定する清浄度判定部と、
前記清浄度判定部において、運転中の作業空間の微粒子数が、粒子径別、作業時／非作業時別の何れかにおいて前記管理微粒子数を上回ったと判定された場合、警報を出力する出力部を備える粒子計数器組み込み型隔離装置。
請求項１記載の粒子計数器組み込み型隔離装置において、
作業時と非作業時とに応じて、前記記憶部の管理微粒子数を選択する選択部を備え、
前記清浄度判定部は、選択した作業時或いは非作業時の管理微粒子数と計測した微粒子数とを比較することを特徴とする粒子計数器組み込み型隔離装置。
請求項２記載の粒子計数器組み込み型隔離装置において、
作業空間内の作業者の手の有無を検出するセンサーを備え、
前記選択部は、前記センサーの出力に基づいて、作業時或いは非作業時の管理微粒子数を選択することを特徴とする粒子計数器組み込み型隔離装置。
請求項１記載の粒子計数器組み込み型隔離装置において、
前記測定プローブの吸込み口を清浄空気吹き出し方向に向けて配置し、
清浄空気の吹き出し速度と測定プローブの吸引速度の差を±２０％以内に管理したことを特徴とする粒子計数器組み込み型隔離装置。
請求項１記載の粒子計数器組み込み型隔離装置は、安全キャビネットまたはアイソレータであることを特徴とする粒子計数器組み込み型隔離装置。