(57)【要約】【課題】空気中に含まれる粒子の捕集及び粒子数の測定に関して清浄状態の監視に適した技術を提供する。【解決手段】粒子計数システム１は、捕集器２、液体入出動作実行手段及び粒子計数器４を備える。捕集器２は、液体を収容した容器内に周囲の空気を取り込み、気中の粒子を液体にて捕集する捕集動作を行う。液体入出動作実行手段は、捕集器２に対して捕集動作用に新たな液体を供給しつつ、捕集動作後の液体を捕集器２から排出させる一連の液体入出動作を実行する。また粒子計数器４は、一連の液体入出動作に伴い、捕集器２から排出された液体中に含まれる粒子の数を測定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容した容器内に周囲の空気を取り込み、気中の粒子を前記液体にて捕集する捕集動作を行う気中粒子捕集器と、
前記気中粒子捕集器に対して前記捕集動作用に新たな前記液体を供給しつつ、前記捕集動作後の前記液体を前記気中粒子捕集器から排出させる一連の液体入出動作を実行する液体入出動作実行手段と、
前記一連の液体入出動作に伴い、前記気中粒子捕集器から排出された前記液体中に含まれる粒子の数を測定する液中粒子計数器と
を備えた粒子計数システム。
【請求項２】
請求項１に記載の粒子計数システムにおいて、
前記液体入出動作実行手段は、
前記気中粒子捕集器に供給される新たな前記液体を貯留する液体容器と、
前記液体容器から前記気中粒子捕集器に向けて前記液体を流す第１の流路と、
前記気中粒子捕集器から排出された前記液体を前記液中粒子計数器に向けて流す第２の流路と、
前記液中粒子計数器にて粒子の数が測定された後の前記液体を流す第３の流路と、
前記第３の流路上に配置され、前記液中粒子計数器を介して前記第２の流路から前記第３の流路へ向けて前記液体を流動させるポンプと、
前記液体容器による前記気中粒子捕集器への前記液体の供給量及び前記ポンプによる前記液中粒子計数器を介した前記第２の流路から前記第３の流路への前記液体の流量を制御する流量制御装置と
を有することを特徴とする粒子計数システム。
【請求項３】
請求項２に記載の粒子計数システムにおいて、
前記ポンプは、
前記気中粒子捕集器の容器内に取り込まれる空気の流量よりも少ない流量で前記液体を流動させることを特徴とする粒子計数システム。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の粒子計数システムにおいて、
前記流量制御装置は、
前記気中粒子捕集器により前記捕集動作が行われる過程で、前記液体容器に対して新たな前記液体の供給を実行させつつ、前記ポンプを作動させて前記捕集動作後の前記液体を前記気中粒子捕集器から前記第２の流路へ排出させることを特徴とする粒子計数システム。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の粒子計数システムにおいて、
前記流量制御装置は、
前記気中粒子捕集器による前記捕集動作が完了した後に、前記捕集動作後の前記液体を前記気中粒子捕集器から前記第２の流路へ排出させることを特徴とする粒子計数システム。
【請求項６】
請求項２から５のいずれかに記載の粒子計数システムにおいて、
前記液体入出動作実行手段は、
前記第１の流路上に配置され、前記気中粒子捕集器に供給された前記液体の量を検出する液量センサをさらに有し、
前記流量制御装置は、
前記液量センサで検出された前記液体の量に基づいて、前記液体容器による前記気中粒子捕集器への前記液体の供給量を制御することを特徴とする粒子計数システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の粒子を液体中に捕集した上で粒子の数を測定する粒子計数システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、半導体に代表される電子デバイスや医薬品等の製造はクリーンルーム内で行われている。電子デバイスや医薬品等は、製造過程での微粒子や微生物の付着により性能や品質に悪影響が及ぶため、クリーンルーム内はなるべく無塵・無菌状態に維持されていることが好ましい。
このため従来、粒子計数器を用いてクリーンルーム内に浮遊する粒子を測定し、クリーンルーム内の清浄状態を監視する手法が用いられている。
【０００３】
上記のクリーンルーム内に浮遊する粒子の測定に関して、気中粒子計数器を用いた第１の先行技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。第１の先行技術は、気中粒子計数器内にスクロールポンプや光電子倍増管を備えたことを特徴としており、これにより最大１００Ｌ／分の流量で、大気中に含まれる粒子の数を測定することができる。
【０００４】
また、粒子計数器で粒子の測定を行う前に、大気中の粒子を捕集器で捕集する第２の先行技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。この先行技術では、捕集器の容器に液体が注入されており、大気を捕集器（容器）内に吸引するとともに、吸引した大気に含まれる粒子を遠心分離方式により液体中に取り込んでいる。
第２の先行技術によれば、２００Ｌ／分〜４００Ｌ／分の流量範囲で大気を吸引することができるだけでなく、吸引した大気中の粒子を１０ｍＬの液体中に捕集することができる。
【０００５】
また、第２の先行技術の他にも、大気中の粒子を液体中に捕集した上で粒子の数を測定する第３の先行技術が知られている（例えば、特許文献３参照）。この先行技術では、微生物分析装置内に水を溜めておき、この水の中に（吸引した）大気を通過させることで、大気中の微生物や微粒子を水に混合させている。そして、微生物や微粒子が混合された水にレーザ光を照射して、自家蛍光現象を利用した微生物の測定を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００９−５３９０８４号公報
【特許文献２】特許第４５７１６２３号公報
【特許文献３】特許第３７４５７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、クリーンルームにおける清浄状態の監視をより効率的に行うという観点から、できるだけ多くのサンプル（大気）を短期間に収集し、かつ、収集したサンプルに含まれる粒子の数をリアルタイムに測定することが望まれている。上述した第１〜第３の先行技術は、いずれも測定対象となる場所で適時的に計測を行うことを想定したものであり、長時間にわたり測定場所の粒子を自動で測定する用途には適していない。
【０００８】
また、多量のサンプルを収集して計測するという観点からすると、上述した第１〜第３の先行技術には、以下の問題点がある。
【０００９】
すなわち、気中粒子計数器に関する第１の先行技術では、測定可能な大気の流量を増やすと、その分、測定時間も長くなってしまう。さらに大気の流量を増量させた場合、この流量に対応してフローセルの内径を拡げているので、粒子の検出領域も拡張する必要があるため、レーザ光の照射範囲を広げなければならない。この場合、レーザ光の照射範囲を広げたことにより、レーザ光のエネルギー密度が低下するので、検出感度が低下してしまうという問題が発生してしまう。
【００１０】
これに対して、大気の流量を増量させつつフローセル内の流速を上げて検出感度を維持するためには、レーザ光のエネルギー密度を維持しなければならない。この場合、上記の照射範囲に対応した高出力のレーザ光源が必要となる。または、高感度の受光素子が必要となる。しかし、高出力のレーザ光源又は高感度の受光素子を用いれば、それだけコストの増大に繋がってしまう。
【００１１】
このように、気中粒子計数器を用いて多量のサンプルを収集しつつ、粒子径に対する検出感度を維持することは、非常に困難であり、これらの調和を図るには技術的に難易度が高くなってしまう。したがって、第１の先行技術は、多量のサンプルを収集しつつ、長時間にわたり測定場所の粒子を自動で測定する用途に適していない。
【００１２】
一方、液体に捕集された粒子を測定する手法では、試料となる液体の量を増量することなく大気の吸引量（流量）を増やすことができる。
このため、第２の先行技術では、多量のサンプルを収集することに適しているものの、粒子計数器でサンプルの測定を行う際、作業者が捕集器の容器を取り外して、粒子計数器に設置しなければならない。このため、第２の先行技術は、長時間（例えば２４時間）に亘って粒子数の推移を監視するといった、いわゆる常時監視には不向きである。
【００１３】
また、第３の先行技術では、ある特定の時間における大気の状態をバッチ的に測定することはできるが、時系列でみた粒子数の変化を測定することはできない。したがって、第３の先行技術は、第２の先行技術と同様に、常時監視には不向きである。
【００１４】
そこで本発明は、空気中に含まれる粒子の捕集及び粒子数の測定に関して清浄状態の監視に適した技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために以下の解決手段と採用する。
【００１６】
すなわち本発明は、粒子計数システムを提供する。この粒子計数システムは、液体を収容した容器内に周囲の空気を取り込み、気中の粒子を液体にて捕集する捕集動作を行う気中粒子捕集器と、気中粒子捕集器に対して捕集動作用に新たな液体を供給しつつ、捕集動作後の液体を気中粒子捕集器から排出させる一連の液体入出動作を実行する液体入出動作実行手段と、一連の液体入出動作に伴い、気中粒子捕集器から排出された液体中に含まれる粒子の数を測定する液中粒子計数器とを備えている。
【００１７】
本発明によれば、気中粒子捕集器に対する液体の供給及び気中粒子捕集器からの液体の排出が、液体入出動作として実行される。すなわち、上記液体の供給と液体の排出をそれぞれ自動で制御することができるため、例えばクリーンルーム内における清浄状態の常時監視に適している。また、気中粒子捕集器から排出された液体は、直ちに液中粒子計数器に流される。このため、液中粒子計数器では、空気中の粒子をリアルタイムに測定することができる。
【００１８】
なお、気中粒子捕集器は、遠心分離方式によって気中の粒子を液体にて捕集することが好ましい。これにより、例えば、特許文献３のように、ポンプで送られてきた大気中の粒子を純粋中に溜める方法と比べると、気中粒子捕集器では１μｍ未満の粒子を液体に捕集することができるため、その分、粒子の捕集効率を向上させることができる。
また液中粒子計数器は、例えば、液体に含まれる粒子の中から生物粒子の数を測定する生物粒子計数器であってもよい。この場合、液中粒子計数器では、自家蛍光現象を利用して生物粒子から放出された蛍光を検知することができる。これにより、クリーンルーム内に浮遊する生物粒子の数の測定やその数の推移を監視することができる。
【００１９】
また、液体入出動作実行手段は、気中粒子捕集器に供給される新たな液体を貯留する液体容器と、液体容器から気中粒子捕集器に向けて液体を流す第１の流路と、気中粒子捕集器から排出された液体を液中粒子計数器に向けて流す第２の流路と、液中粒子計数器にて粒子の数が測定された後の液体を流す第３の流路と、第３の流路上に配置され、液中粒子計数器を介して第２の流路から第３の流路へ向けて液体を流動させるポンプと、液体容器による気中粒子捕集器への液体の供給量及びポンプによる液中粒子計数器を介した第２の流路から第３の流路への液体の流量を制御する流量制御装置とを有している。
【００２０】
本発明の粒子計数システムにおいて、液体容器及び気中粒子捕集器は、第１の流路で繋がれている。気中粒子捕集器及び液中粒子計数器は、第２の流路で繋がれている。
また、流量制御装置が液体容器から気中粒子捕集器に対する液体の供給及び、気中粒子捕集器から液中粒子計数器に対する液体の供給を制御している。
このため、気中粒子捕集器による粒子の捕集が完了した後に、作業者が捕集されたサンプルを液中粒子計数器に設置する必要がなく、粒子の捕集から粒子数の測定までを自動的に行うことができる。また液中粒子計数器では、気中粒子捕集器で捕集された粒子を測定することができる。
【００２１】
またポンプは、気中粒子捕集器の容器内に取り込まれる空気の流量よりも少ない流量で液体を流動させる。
これにより、一般的な流量で測定する液中粒子計数器を使用することができる。また、液中粒子計数器では、気中粒子捕集器で吸引される空気の流量に依存することなく常に一定の流量で液体に含まれる粒子の数を測定することができる。なお、バルブを用いてポンプによる液体の吸引量を制御してもよい。
【００２２】
また本発明の粒子計数システムにおいて、流量制御装置は、気中粒子捕集器により捕集動作が行われる過程で、液体容器に対して新たな液体の供給を実行させつつ、ポンプを作動させて捕集動作後の液体を気中粒子捕集器から第２の流路へ排出させる。
【００２３】
すなわち、「気中粒子捕集器による粒子の捕集」と「液中粒子計数器による粒子の測定」とを同時に実行することができる。したがって、所定の時間（例えば２４時間）連続的に測定してクリーンルーム内に浮遊する粒子数の推移を監視することができる。
また、気中粒子捕集器で捕集済みの液体は、すぐに液中粒子計数器に供給されるため、
液中粒子計数器ではリアルタイムに空気中の粒子数の増減傾向を測定することができる。
【００２４】
また流量制御装置は、気中粒子捕集器による捕集動作が完了した後に、捕集動作後の液体を気中粒子捕集器から第２の流路へ排出させてもよい。
この場合であっても、作業者がわざわざ気中粒子捕集器で捕集されたサンプル（粒子を含む液体）を液中粒子計数器に取り付ける必要がない。このため、例えばクリーンルーム内に浮遊する粒子数の推移を調べるために３０分間の測定を１時間の間隔で２４時間行うといった、断続的な測定を行うことができる。
【００２５】
また上記の断続的な測定の別の態様として、例えば、６００Ｌや１５００Ｌといった所定量の空気に含まれる粒子の数を測定する場合にも適している。この場合であっても、作業者がわざわざ気中粒子捕集器で捕集されたサンプルを液中粒子計数器に取り付ける必要がないため、例えば、特許文献１の技術よりも短時間で測定することができる。
【００２６】
また、本発明の粒子計数システムにおいて、液体入出動作実行手段は、第１の流路上に配置され、気中粒子捕集器に供給された液体の量を検出する液量センサをさらに有する。このとき、流量制御装置は、液量センサで検出された液体の量に基づいて、液体容器による気中粒子捕集器への液体の供給量を制御する。
このように、液量センサを用いることで、気中粒子捕集器内の液体を一定の量に維持することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の粒子計数システムによれば、空気中の粒子を効率的に捕集することができ、かつ、自動的に測定を行なうことができる。また気中粒子捕集器により吸引される単位時間当たりの空気の流量を増やしても、これに合わせて液中粒子計数器で測定される液体の流量を増やす必要がない。したがって、気中粒子計数器を用いた粒子数の測定と比べて所定量の空気に対する粒子数の測定時間を短縮することができる。
また、空気中の粒子の捕集から粒子数の測定までが自動的に行われるため、粒子数の増減傾向を常時監視するといった監視手法にも適している。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】一実施形態における粒子計数システムの構成を概略的に示す図である。
【図２】粒子計数部の内部の構成を概略的に示す図である。
【図３】本実施形態の流量制御部による制御の流れを説明するためのブロック図である。
【図４】連続測定の手順を示すフローチャートである。
【図５】連続測定により測定された粒子数の推移を示すグラフである。
【図６】断続測定の手順を示すフローチャートである。
【図７】容器本体内における液体量の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
〔実施形態〕
図１は、一実施形態における粒子計数システム１の構成を概略的に示す図である。
図１に示す粒子計数システム１は、例えば電子デバイスや医薬品などの製造が行われるクリーンルームに適用される。
【００３１】
粒子計数システム１は、空気中の粒子を捕集するための構成として気中粒子捕集器２（以下、捕集器２とする）を有しており、捕集した粒子の数を測定するための構成として液中粒子計数器４（以下、粒子計数器４とする）を有している。
【００３２】
〔気中粒子捕集器〕
捕集器２は、液体を収容した容器内に周囲の空気を取り込み、気中の粒子を液体にて捕集する捕集動作を行う。本実施形態において、捕集器２は、遠心分離方式により、空気中の粒子を液体にて捕集する。捕集器２は、容器本体（容器）６及び吸引器８を有しており、これらは、Ｕ字状をなす管１０の両端にそれぞれに繋がれている。
【００３３】
容器本体６は、円筒状の本体部６ａ及び円錐台形状をなす底部６ｂからなり、これらは、遠心分離チャンバとしての役割を担う。
本体部６ａには、キャップ状の蓋部６ｃが嵌め込まれている。蓋部６ｃは、その上面が管１０に接続されるとともに、周面には、外部の空気を吸引するための開口６ｄが形成されている。
底部６ｂには、液体（純水）が溜められる。本実施形態において、容器本体６（底部６ｂ）に溜められる液体の量は、例えば約１０ｍＬである。
【００３４】
吸引器８は、容器本体６内の空気を吸引する装置であり、管１０を通じて容器本体６内の空気を吸引する。このとき、蓋部６ｃに形成された開口６ｄから外部の空気が容器本体６に取り込まれる。吸引器８によって、容器本体６内には、内壁に沿って螺旋状の気流が形成される。このとき容器本体６内の粒子は、遠心分離されて液体に捕集される。吸引器８により、容器本体６へ取り込まれる空気の流量は、例えば、３００Ｌ／分である。
【００３５】
〔液中粒子計数器〕
粒子計数器４は、捕集器２から排出された液体中に含まれる粒子の数を測定する。
また粒子計数器４の筐体の表面には、複数の表示ランプ４ａが取り付けられており、表示ランプ４ａは、例えば電源の状態（Ｏｎ又はＯｆｆ）や、測定状態、ネットワークへの接続状態等を表示する。
【００３６】
また、粒子計数器４は、捕集器２で液体内に捕集された粒子の数を測定する粒子計数部４ｂを備えている。図１では、粒子計数部４ｂの図示を省略している。
粒子計数部４ｂでは、フローセル内を流れる対象物（粒子）を含む液体に光を照射し、対象物からの散乱光を検出するとともに、検出した散乱光の数をカウントする。
なお、粒子計数部４ｂでは、生物粒子の数を測定することもできる。この場合、粒子計数部４ｂは、フローセル内を流れる対象物（生物粒子と非生物粒子）を含む液体に紫外線を照射し、生物粒子が発する自家蛍光をダイクロックミラーや光学フィルター等で分離抽出し、その数をカウントする。
【００３７】
図２は、粒子計数部４ｂの内部の構成を概略的に示す図である。
粒子計数部４ｂには、散乱光を検出するための構成として、発光装置１２、照射光学レンズ系１４、フローセル１６、第１集光光学レンズ系１８、遮光装置２０、第２集光光学レンズ系２２、及び散乱用受光装置２４から構成されている。
【００３８】
〔発光装置〕
発光装置１２は、例えば、半導体レーザーダイオード（半導体ＬＥＤ素子を含む。以下、レーザーダイオードとする）から構成されている。レーザーダイオード１２によりレーザ光１２ａが粒子を含む液体（純水）に照射される。
【００３９】
〔照射光学レンズ系〕
照射光学レンズ系１４は、例えば、複数種類の光学レンズから構成されている。例えば、コリメーターレンズ、両凸レンズ、シリンドリカルレンズから構成されており、レーザーダイオード１２から発振されたレーザ光１２ａを対象物に照射している。
【００４０】
〔フローセル〕
フローセル１６は、例えば、合成石英やサファイア等で作成された中空の四角柱の筒部１６ａから構成されており、対象物となる粒子２６を含んだ液体（純水）２８が下から上に流動する構造をしている。レーザ光１２ａは、筒部１６ａの液体（純水）が流動する中空領域に照射されて検出領域が形成される。
【００４１】
それらの光は複数の１集光光学レンズ系１８及び第２集光光学レンズ系２２を経て散乱用受光装置２４により検出されることになる。なお、散乱光の強度、すなわち、散乱光の光量は粒子２６の大きさに依存し、大きいほど光量も多くなる。また、レーザ出力を高めて、フローセル１６に多くのレーザ光１２ａを照射すれば、粒子２６からの散乱光が増加することとなる。
【００４２】
〔遮光装置〕
遮光装置２０は、例えば、レーザートラップから構成されている（以下、レーザートラップ２０とする）。このレーザートラップ２０は、レーザーダイオード１２から発振され、フローセル１６を通過したレーザ光１２ａを遮光する。
【００４３】
〔第１集光光学レンズ系〕
第１集光光学レンズ系１８は、例えば、複数の光学レンズから構成されている。この第１集光光学レンズ系１８は、レーザ光１２ａの進行方向（光軸）に対して約９０度の角度の位置に設置される。この第１集光光学レンズ系１８により、フローセル１６内における粒子２６からの散乱光が集光される。
なお、粒子２６からの側方散乱光をなるべく多く集光するために、レンズ口径は大きい方が好ましく、粒子２６からの散乱光を検出する検出装置が備えられる位置（距離）に対応して決定される。
【００４４】
〔第２集光光学レンズ系〕
第２集光光学レンズ系２２は、例えば、複数の光学レンズから構成されている。この第２集光光学レンズ系２２は、第１集光光学レンズ系１８を透過してきた光の進行方向（光軸）上に設置される。この第２集光光学レンズ系２２により、第１集光光学レンズ系１８を透過してきた散乱光が集光され、散乱用受光装置２４の入射面に結像されることとなる。
【００４５】
〔散乱用受光装置〕
散乱用受光装置２４は、例えば、フォトダイオード又はフォトマルから構成されており、第２集光光学レンズ系２２を透過してきた粒子２６の散乱光を受光する。散乱用受光装置２４が受光した光は、その光量に応じた電気信号に変換され、その電気信号が散乱用受光装置２４から出力されることとなる。散乱用受光装置２４からの出力信号に基づいて、図示しない計数システムにより粒子数が測定される。
【００４６】
〔液体入出動作実行手段〕
また、図１に示す本実施形態の粒子計数システム１は、液体入出動作実行手段を備えている。液体入出動作実行手段では、捕集器２に対して捕集動作用に新たな液体を供給しつつ、捕集動作後の液体を捕集器２から排出させる一連の液体入出動作を実行する。
これを実現するための構成として、液体入出動作実行手段は、液体容器３０、第１の流路としての配管３２、第２の流路としての配管３４、第３の流路としてのチューブ３６、及びポンプ３８を有する。また、液体入出動作実行手段は、流量制御装置４０を有する。
【００４７】
〔液体容器〕
液体容器３０は、捕集器２に供給される新たな液体を貯留する。液体容器３０には、予め所定量の液体が貯留されており、そこから適量の液体が捕集器２に供給される。液体容器３０に貯留される液体の量は、例えば、粒子計数器４内を流れる液体の流量や、粒子数の測定に要する時間等に応じて作業者が自由に設定することができる。
本実施形態において液体容器３０は、例えば、圧力を加えて液体を捕集器２に向けて流動させる。あるいは、重力を利用して流動させてもよい。
【００４８】
〔第１の流路〕
また、配管３２は、液体容器３０及び捕集器２を繋いでおり、液体容器３０から捕集器２に向けて液体を流す。
配管３２には、液量センサ４２が取り付けられている。液量センサ４２は、捕集器２に供給された液体の量を検出する。流量制御装置４０は、例えば、液量センサ４２から出力される信号に基づいて、捕集器２内に供給される液体が所定の量（１０ｍＬ）になるように液体容器３０から供給される液量を制御する。
【００４９】
〔第２の流路〕
配管３４は、捕集器２と粒子計数器４とを繋いでおり、捕集器２から排出された液体を粒子計数器４に向けて流す。
【００５０】
〔第３の流路〕
またチューブ３６は、粒子計数器４とポンプ３８とを繋いでおり、粒子計数器にて粒子の数が測定された後の液体を流す。
【００５１】
〔ポンプ〕
ポンプ３８は、粒子計数器４を介して配管３４からチューブ３６へ向けて液体を流動させる。ポンプ３８は、ローラ３８ａを有しており、このローラ３８ａの周囲にはチューブ３６が巻き付けられている。以下では、ポンプ３８をローラポンプ３８と称呼する。なお、本実施形態においてポンプは、ローラポンプ３８に限定されることなく、所望の条件を満たすのであれば、他の種類の液体吸引ポンプを用いてもよい。
【００５２】
ローラポンプ３８は、ローラ３８ａを回転させる。ローラ３８ａの回転に伴って、チューブ３６が押圧されてチューブ３６内の液体が流動する。ローラ３８ａの回転が停止すると、チューブ３６内の液体、及び、配管３４内の液体の流れも止まる。
【００５３】
容器本体６内の液体は、配管３４を通じて粒子計数器４へ送られるとともに、粒子計数器４からチューブ３６を通じてローラポンプ３８へと送られ、廃液として外部へ排出される。
なお、チューブ３６には、容器本体６から排出される液体の流量を調整するために、バルブ４４が設けられていてもよい。ただし、ローラポンプ３８が所定の流量（例えば、１０ｍＬ／分）で液体を流動させることができるのであれば、バルブ４４を設けなくてもよい。また、ローラポンプ３８を粒子計数器４に内蔵することもできる。
【００５４】
〔流量制御装置〕
流量制御装置４０（以下、コントローラ４０とする）は、液体容器３０による捕集器２への液体の供給量及びローラポンプ３８による粒子計数器４を介した配管３４からチューブ３６への液体の流量を制御する。
本実施形態の粒子計数システム１において、液体容器３０、捕集器２、粒子計数器４、及びローラポンプ３８は、ネットワークケーブル４６を介してコントローラ４０に電気的に接続されている。また、コントローラ４０には、ネットワークケーブル４６を介して液量センサ４２及びバルブ４４が接続されている。
【００５５】
コントローラ４０には、作業者に測定状態を表示するためのディスプレイ４０ａや粒子計数器４による粒子の測定条件を設定するための操作パネル４０ｂが搭載されている。
【００５６】
コントローラ４０は、予め設定された値を超えた場合に警報を発生する。これにより、作業者に対して、例えば、クリーンルーム内の清浄状態に異常が発生したことを知らせることができる。
【００５７】
また本実施形態において、コントローラ４０は、流量制御部４０ｃを備えている。なお、図１では流量制御部４０ｃの図示を省略している。
【００５８】
〔コントローラによる流量制御〕
図３は、本実施形態の流量制御部４０ｃによる制御の流れを説明するためのブロック図である。なお、図３中に示す白抜きの矢印は、液体の流れを表している。また、黒塗りの矢印は、流量制御部４０ｃによる制御の流れを表している。
【００５９】
〔気中粒子捕集器に対する液体の供給〕
流量制御部４０ｃは、液体容器３０に対して液体の供給を開始させる旨の信号を出力する。液体容器３０は、信号が入力されると、容器本体６に対して液体の供給を開始する。
このとき液体容器３０は、加圧手段（図示省略）により液体に圧力を加える手法で液体を容器本体６へ供給することができる。また液体容器３０は、重力を利用して液体を流動させる手法等により液体を容器本体６へ供給することもできる。
また液体容器３０は、入力された信号に応じて所定量の液体（例えば１０ｍＬ）を容器本体６に供給したり、所定の流量（例えば１０ｍＬ／分）で継続的に供給したりする。
【００６０】
また液量センサ４２を配管３２に配置し、液量センサ４２から出力される電気信号を流量制御部４０ｃへ出力する。
この場合、流量制御部４０ｃは、入力された電気信号に基づいて液体容器３０から容器本体６に対する液体の供給量を制御してもよい。また、液量センサ４２は、上記の信号を液体容器３０へ出力してもよい。この場合、液体容器３０は、入力された電気信号に基づいて液体の供給量を制御する。
【００６１】
〔気中粒子捕集器による粒子の捕集〕
流量制御部４０ｃは、捕集器２に対して空気の吸引を開始させる旨の信号を出力する。捕集器２は、上記の信号が入力されると、空気を吸引してこれに含まれる粒子を液体容器３０から供給された液体に捕集する。
【００６２】
具体的には、まず吸引器８が作動することにより周囲の空気が容器本体６に取り込まれる。このとき、吸引器８は、例えば３００Ｌ／分の流量で空気を吸引する。
容器本体６に取り込まれた空気は、容器本体６内で回転しながら流れ、遠心分離方式により空気に含まれる粒子が液体に捕集される。
【００６３】
〔液中粒子計数器に対する液体の供給〕
また流量制御部４０ｃは、ローラポンプ３８を作動させる旨の信号を出力する。ローラポンプ３８は、信号が入力されるとローラ３８ａを回転させる。ローラ３８ａの回転に伴って、容器本体６内の液体が吸引される。吸引された液体は、配管３４を通じて粒子計数器４に流動する。また、粒子計数器４にて粒子数が測定された液体はチューブ３６を通じてローラポンプ３８へと流れて、廃液として外部へ排出される。このとき、配管３４及びチューブ３６を流れる液体の流量は、例えば１０ｍＬ／分である。
このように、ローラポンプ３８が作動することにより、捕集器２内の液体を粒子計数器４へ向けて流動させることができる。
【００６４】
〔液中粒子計数器による粒子の測定〕
流量制御部４０ｃは、粒子計数器４（粒子数計数部４ｂ）に対して、粒子数の測定を開始する旨の信号を出力する。
粒子計数器４は、上記の信号が入力されると配管３４を通じて流れ着いた液体に含まれる粒子の数を測定する。なお、液体に気泡が含まれている場合、この気泡と粒子とを識別する手法が一般に知られている。このため、粒子計数器４では、粒子の測定に際して、上記の識別手法を実行してもよい。
【００６５】
測定された粒子の数は、例えば、コントローラ４０のディスプレイ４０ａに表示される。またコントローラ４０は、コントローラ４０内の記憶媒体に時系列データとして保存し、その変化の様子を示すグラフをディスプレイ４０ａに表示する。なお、コントローラ４０にＰＣ（パーソナルコンピュータ）が接続されていてもよい。この場合、ＰＣのディスプレイ上に粒子計数器４で測定された粒子数や変化の様子を示すグラフを表示してもよい。
クリーンルームの管理者は、ディスプレイ４０ａに表示された粒子の数や、時系列的な粒子数の推移を監視することで、クリーンルーム内の清浄状態を把握することができる。
また上述のとおり、コントローラ４０は、予め設定された値を超えた場合に警報を発生して、これを作業者に知らせることができる。
【００６６】
流量制御部４０ｃは、作動しているローラポンプ３８を停止させる旨の信号を出力する。ローラポンプ３８にこの信号が入力されると、ローラポンプ３８は、ローラ３８ａの回転を停止させる。これにより、容器本体６からの液体の排出が停止される。
【００６７】
このように、本実施形態の粒子計数システム１によれば、液体容器３０による液体の供給、及び、捕集器２（容器本体６）からの液体の排出がコントローラ４０により制御されている。
このため、捕集器２による粒子の捕集が完了した後に、捕集されたサンプルを作業者が粒子計数器４に設置する必要がなく、粒子の捕集から粒子数の測定までを自動的に行うことができる。
したがって、作業者（管理者）はコントローラ４０に測定条件を設定するだけで、２４時間連続して粒子数の測定を行ったり、所定の間隔（例えば１時間間隔）で断続的に粒子数の測定を行ったりすることができる。
【００６８】
また、本実施形態では、空気中の粒子を液体容器６内の液体（約１０ｍＬ）に捕集する手法を採用している。したがって、例えば１００Ｌ／分、又は、３００Ｌ／分の流量で吸引した空気であっても、これに含まれる粒子は１０ｍＬの液体に濃縮されて捕集される。
これにより、粒子計数器４では、吸引された空気の量よりも十分に少ない１０ｍＬの液体について測定を行えばよい。したがって、粒子計数器４に空気を直接取り込んで粒子の測定を行う場合よりも、測定時間を大幅に短縮することができると共に、一般的な流量で測定可能な液中粒子計数器を用いることができる。また、吸引する空気の量に応じて、わざわざ、発光装置１２によるレーザ光の出力を調整する必要もない。さらに、本実施形態の粒子計数システム１によれば、吸引された空気の量に依存することなく粒子数の測定を行うことができるため、粒子径の感度を維持することができる。
【００６９】
〔測定手順〕
次に、本実施形態の粒子計数システム１における粒子の測定手法について説明する。
粒子計数システム１では、捕集器２による捕集及び粒子計数器４による測定を連続的又は断続的に実行することができる。以下では、まず、上記の捕集及び測定を連続的に実行する手法について説明する。
【００７０】
〔連続測定〕
図４は、連続測定の手順を示すフローチャートである。
上記の「連続的に実行する」手法とは、捕集器２による粒子の捕集、及び、粒子計数器４による粒子数の測定を同時に実行させて、所定の時間（例えば２４時間）連続して測定を行うことをいう。以下では、この手法を「連続測定」という。
【００７１】
ステップＳ１００：流量制御部４０ｃは、液体容器３０に対して純水（液体）の供給を開始させる。
【００７２】
次に、流量制御部４０ｃは、バルブ４４を開放させるとともに、ローラポンプ３８を作動させる。ローラポンプ３８は、ローラ３８ａを回転させることで、容器本体６に供給された液体を配管３４からチューブ３６へ向けて流動させる。そして、配管３４、粒子計数器４及びチューブ３６の内部は純水で満たされる。
このとき、液量センサ４２の出力信号に基づいてコントローラ４０は、捕集器２の容器本体６内の液体が所定の量（１０ｍＬ）を維持することができるように液体容器３０に対して液体の供給量を制御させる。
【００７３】
ローラポンプ３８は、上記配管３４、粒子計数器４及びチューブ３６を流れる液体を、例えば１０ｍＬ／分の流量で流動させる。ローラポンプ３８による吸引量（１０ｍＬ／分）は、バルブ４４で調整されている。なお、ローラポンプ３８で流量調整が十分に可能であれば、バルブ４４を備えない構成であってもよい。
【００７４】
また液量センサ４２を用いずに、コントローラ４０は、ローラポンプ３８を作動させてから配管３４、粒子計数器４及びチューブ３６の内部が純水で満たされるまでの時間（配液時間）を予め記憶しておいてもよい。この配液時間は、例えば、配管３４及びチューブ３６の全長と、ローラポンプ３８による吸引量とに基づいて設定することができる。
【００７５】
ステップＳ１０２：流量制御部４０ｃは、捕集器２に対して空気の吸引を開始させる。また流量制御部４０ｃは、粒子計数器４に対して粒子の測定を開始させる。
捕集器２の吸引器８は、例えば３００Ｌ／分の流量でクリーンルーム内の空気を吸引する。また、粒子計数器４は、１０ｍＬ／分の流量で流れる純水に対してレーザ光を照射して、粒子の散乱光を検知するとともに、検知した散乱光に基づいて粒子の数を測定する。
【００７６】
ステップＳ１０４：空気の吸引及び粒子の測定を開始してから所定の時間（例えば２４時間）が経過すると、流量制御部４０ｃは、捕集器２及び粒子計数器４のそれぞれに対して、空気の吸引及び粒子の測定を終了させる。なお、捕集器２及び粒子計数器４による測定の終了は、作業者が手動により実行してもよい。
【００７７】
ステップＳ１０６：次に、流量制御部４０ｃは、液体容器３０に対して純水の供給を停止させる。ただし、ローラポンプ３８の作動は継続しており、容器本体６、配管３４、粒子計数器４、チューブ３６及びローラポンプ３８内の純水は、全て廃液として外部に排出される。
最後に流量制御部４０ｃは、バルブ４４を閉鎖させるとともに、ローラポンプ３８を停止させて、この処理を終了する。
【００７８】
なお、本実施形態の粒子計数システム１は、液体容器３０に対して純水を自動供給する装置を備えていてもよい。このような構成では、液体容器３０内の純水が枯渇するおそれがないため、常時監視に適している。
【００７９】
図５は、連続測定により測定された粒子数の推移を示すグラフである。
連続測定による粒子の測定状況は、例えば、コントローラ４０のディスプレイ４０ａや、コントローラ４０に接続された図示しないＰＣのディスプレイ上に表示される。またコントローラ４０は、予め設定された値を超えた場合に警報を発生して、これを作業者に知らせることができる。
【００８０】
図５中のグラフに示す縦軸は所定の流量で流れる液体に含まれる粒子の数を示しており、横軸は測定時間を示す。また、粒子数の基準値を横線で示している。
例えば、クリーンルームにはクリーンエアーが供給されており、クリーンルーム内はほぼ清浄状態が維持されている。このため、粒子計数器４により測定された粒子の数は、ほぼ一定である。
【００８１】
しかし、図５中の破線で囲われた部分では、散乱光の検知数、すなわち、粒子数が飛躍的に増大しており、基準値を超えている。この場合、管理者は、クリーンルーム内の清浄度が低下していることを把握することができる。
【００８２】
このように、連続測定では、「捕集器２による粒子の捕集」と「粒子計数器４による粒子の計測」とを同時に実行することができる。したがって、連続的に計測してクリーンルーム内に浮遊する粒子数の推移を監視することが可能となる。
また、捕集器２で捕集済みの液体は、直ちに粒子計数器４に供給されるため、粒子計数器４ではリアルタイムに空気中の粒子数を計測することができる。なお、本実施形態の粒子計数システム１は、液体容器３０に対して純水を自動供給する装置を備えていてもよい。このような構成は、液体容器３０内の純水が枯渇するおそれがないため、常時監視に適している。
【００８３】
なお、上記の測定手法では、液量センサ４２を用いた例を説明したが、液量センサ４２を用いなくても連続的に測定することができる。
すなわち、液体容器３０は一定の流量（１０ｍＬ／分）で液体を供給しており、ローラポンプ３８も同様に一定の流量（１０ｍＬ／分）で液体を流動させている。
したがって、予め（１）配管３２内に純水が満たされるまでに要する時間、（２）容器本体６内に純水が所定量に達するまでに要する時間、（３）配管３４及びチューブ３６内に純水が満たされるまでに要する時間をそれぞれ、上記の流量に基づいてコントローラ４０に設定しておくことで、コントローラ４０は、液体容器３０、捕集器２、粒子計数器４、及びローラポンプ３８を所定のタイミングで作動させることができる。
【００８４】
〔断続測定〕
次に、粒子の捕集及び測定を断続的に実行する手法について説明する。
図６は、断続測定の手順を示すフローチャートである。上記の「断続的に実行する」手法は、具体的には、粒子の捕集から測定が完了するまでの処理を１サイクルとした場合、このサイクルを所定の間隔で断続的に実行する手法である。以下では、上記のサイクルを断続的に繰り返して行う手法を「断続測定」という。なお、この断続測定には、１サイクル分で測定を終了する場合（単発の測定）も含まれる。
【００８５】
ステップＳ２００：流量制御部４０ｃは、液体容器３０に対して純水（液体）の供給を開始させる。
次に、流量制御部４０ｃは、バルブ４４を開放させるとともに、ローラポンプ３８を作動させる。ローラポンプ３８は、ローラ３８ａを回転させることで、容器本体６に供給された液体を配管３４から粒子計数器４及びチューブ３６へ向けて流動させる。そして、これら配管３４、粒子計数器４及びチューブ３６の内部は純水で満たされる。
このとき、液量センサ４２は、捕集器２の容器本体６内の液体が所定の量（１０ｍＬ）を維持することができるように液体容器３０に対して液体の供給量を制御してもよい。
【００８６】
ローラポンプ３８は、配管３４、粒子計数器４及びチューブ３６内の液体を、例えば１０ｍＬ／分の流量で流動させる。ローラポンプ３８による吸引量（１０ｍＬ／分）は、バルブ４４で調整されている。なお、ローラポンプ３８で流量制御が十分に可能であれば、バルブ４４を備えない構成であってもよい。
【００８７】
ステップＳ２０２：次に、流量制御部４０ｃは、液体容器３０に対して純水の供給を終了させる。このとき、流量制御部４０ｃは、バルブ４４を閉鎖させるとともに、ローラポンプ３８を停止させる。
このとき、容器本体６には、１０ｍＬの純水が溜められており、配管３４、粒子計数器４、及び配管４０内も純水で満たされている。
【００８８】
ステップＳ２０４：流量制御部４０ｃは、捕集器２に対して空気の吸引を開始させる。捕集器２は、３００Ｌ／分の流量で空気を吸引し、遠心分離方式により空気に含まれる粒子を純水に捕集する。
【００８９】
ステップＳ２０６：流量制御部４０ｃは、所定時間が経過すると、捕集器２による空気の吸引を停止させる。
【００９０】
ステップＳ２０８：次に流量制御部４０ｃは、粒子計数器４に対して、粒子の測定を開始させる。
具体的には、流量制御部４０ｃは、バルブ４４を開放させるとともに、ローラポンプ３８を作動させる。これにより、容器本体６内の純水が配管３４を通じて粒子計数器４へ流れる。粒子計数器４は、容器本体６内及び配管３４内の液体が全て外部へ排出されるまで測定を行う。すなわち、上記の液体が全て外部へ排出されるまでに要する時間が測定時間となる。
【００９１】
なお、配管３４及び粒子計数器４には、ステップＳ２００で予め純水が満たされている。このため、予め配管３４内を満たしている純水が全てチューブ３６へ流されるまでに要する時間に基づいて、捕集器２による粒子の捕集が終了してから粒子計数器４による測定が開始されるまでに要する時間（間隔）を設定してもよい。
【００９２】
ステップＳ２１０：流量制御部４０ｃは、測定時間が経過すると粒子計数器４による測定を停止させる。
なお、測定時間は、ローラポンプ３８による液体の吸引量（１０ｍＬ／分）に基づいてコントローラ４０に設定されている。あるいは、粒子計数器４に設定されていてもよい。
また、流量制御部４０ｃは、バルブ４４を閉鎖させるとともに、ローラポンプ３８を停止させる。
【００９３】
ステップＳ２１２：流量制御部４０ｃは、次回の測定が予約されているか否かを判断する。次回の測定が予約されている場合（Ｙｅｓ）、予約時間が訪れた際に、ステップＳ２００を実行する。
一方、次回の測定が予約されていない場合（Ｎｏ）、流量制御部４０ｃは、この処理を終了する。なお、流量制御部４０ｃは、処理を終了する際に、粒子計数器４の電源を落とす旨の信号を出力してもよい。この信号が粒子計数器４に入力されると、粒子計数器４は電源をＯＦＦにする。
【００９４】
図７は、容器本体６内における液体の量の推移を示すグラフである。ここでは１サイクル分の容器本体６内における液体の量の推移を示している。
【００９５】
図７中に示す縦軸は、容器本体６内における純水の量を示す。また横軸は、液体容器３０による純水の供給が開始されてからの経過時間を示す。
液体容器３０による純水の供給が開始されてから３０秒（０．５分）で容器本体６内の純水は所定量（１０ｍＬ）に達する。
【００９６】
次に、捕集器２により空気中の粒子が捕集される。断続測定では、捕集器２による粒子の捕集が行われている間、液体容器３０から純水が供給されることはないので、容器本体６内の純水の量は、ほぼ一定に保たれている。
【００９７】
ここでは、捕集器２による粒子の捕集に要する時間を２分間（６００Ｌの空気）とする。捕集器２による粒子の捕集が終了すると、粒子計数器４による粒子の測定が開始される。このとき、ローラポンプ３８が作動し、容器本体６内の純水が配管３４を通じて粒子計数器４へ流れる。
なお、ここでは、粒子を含む純水が捕集器２から粒子計数器４へ到達するまでに要する時間が考慮されている。したがって、粒子計数器４は、捕集器２による粒子の捕集が終了してから３０秒後（０．５分後）に測定を開始している。
【００９８】
このように、断続測定時においても、作業者がわざわざ捕集器２で捕集されたサンプル（粒子を含む液体）を粒子計数器４に取り付ける必要がない。このため、例えばクリーンルーム内に浮遊する粒子数の推移を調べるために３０分間の測定を１時間の間隔で２４時間の計測を行うといった、断続的な測定を行うことができる。
【００９９】
このように、本実施形態の粒子計数システム１によれば、空気中の粒子を効率的に捕集しつつ、迅速な測定を行うことができる。
例えば、空気中の粒子数を直接測定する気中粒子計数器を用いた場合、吸引した空気の流量に応じて測定時間もそれだけ長くなってしまう。
これに対して、本実施形態の粒子計数システム１では、図７中に示されるグラフからも明らかなように、液体の供給を開始してから粒子数の測定が完了するまでの１サイクルに要する時間は６００Ｌの空気に対して４分程度である。本実施形態の粒子計数システム１では、１サイクル内の捕集時間を長くするほど粒子数の測定に要する時間効率が高くなる。
例えば、粒子計数器４を流れる液体の流量は空気の量を増やしたとしても１０ｍＬ／分である。したがって、捕集器２で吸引される空気の流量に依存することなく、迅速な測定を行うことができる。
【０１００】
また、本実施形態の粒子計数システム１によれば、捕集器２で吸引した空気に含まれる粒子を遠心分離方式で液体に取り込んでいる。このため、ポンプで送られてきた大気中の粒子を純粋中に溜める方法と比べると、捕集器２では１μｍ未満の粒子であってもこれを液体中に捕集することができる。
【０１０１】
本発明は上述した実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施することができる。例えば、粒子計数器４は、自家蛍光現象を利用して、液体に含まれる粒子の中から生物粒子の数を測定してもよい。この場合、液体中に気泡が含まれていたとしても、気泡に反射した散乱光と生物粒子から放出された蛍光とは波長の長さが相互に異なるため、粒子計数器４はこれらを区別することができる。すなわち、粒子計数器４は、蛍光のみを検知することができる。このため、生物粒子の数を測定することができる。
【０１０２】
また、本実施形態のコントローラ４０は、粒子計数器４とは別体の装置として説明したが、粒子計数器４と一体型であってよい。
【０１０３】
また、本実施形態の粒子計数システム１における断続測定では、粒子計数器４が取り込んだ空気内の粒子数を測定することができる。この断続測定に関して、粒子の捕集効率が１００％でない場合を想定して、予め試験等で求めた捕集効率に対して補正する手段を粒子計数器４に設けてもよい。
【符号の説明】
【０１０４】
１    粒子計数システム
２    捕集器（気中粒子捕集器）
４    粒子計数器（液中粒子計数器）
３０  液体容器
３２  配管（第１の流路）
３４  配管（第２の流路）
３６  チューブ（第３の流路）
３８  ローラポンプ（ポンプ）
４０  コントローラ（流量制御装置）
４０ｃ  流量制御部
４２  液量センサ
４４  バルブ
【図２】
2014006218.tif 000003
【図３】
2014006218.tif 000004
【図４】
2014006218.tif 000005
【図５】
2014006218.tif 000006
【図６】
2014006218.tif 000007
【図７】
2014006218.tif 000008
【図１】
2014006218.tif 000009