(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被脱気空間であるチャンバに接続されるケース内に、機械式冷凍機により−７０℃〜−１００℃に冷却されて水分を捕集する低温パネルを該ケース壁から離隔させてクライオトラップとして設置したものにおいて、
該低温パネルの一方の板面を前記チャンバ内の脱気源へ向けて設置し、該一方の板面の前方に前記ケース内に固定されたオリフィス板を設け、
前記オリフィス板に、複数の開口を設け、
前記オリフィス板よりも前記被脱気空間側の空間における圧力をＰ１とし、
前記オリフィス板よりも前記低温パネル側の空間における圧力をＰ２としたとき、
前記オリフィス板によって、圧力比Ｐ２／Ｐ１が、
Ｐ２／Ｐ１≦０．１
の条件を満たし、
前記圧力Ｐ２が１〜１０−３Ｐａであり、
前記オリフィス板と前記板面との間に、前記板面における凝集量を低下させない間隔を設け、
前記間隔は、前記圧力Ｐ２に対する水分子の平均自由行程以内としたことを特徴とするクライオトラップ。
【請求項２】
前記オリフィス板における前記開口の開口率が、０．８〜０．８５の範囲とされることを特徴とする請求項１記載のクライオトラップ。
【請求項３】
前記オリフィス板における前記開口の開口率が、前記オリフィス板の中心部に対して、周縁部が同じあるいは大きくなるように設定されることを特徴とする請求項１または２記載のクライオトラップ。
【請求項４】
前記オリフィス板における前記開口形状が、丸、多角形状、スリット状から選択された形状とされることを特徴とする請求項１から３のいずれか記載のクライオトラップ。
【請求項５】
前記オリフィス板における前記開口形状が、前記オリフィス板の中心部に対して、周縁部が同じあるいは大きくなるように設定することを特徴とする請求項１から４のいずれか記載のクライオトラップ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか記載のクライオトラップであって、
被脱気空間が被乾燥物を収容する乾燥室とされた真空乾燥装置に接続されてなることを特徴とするクライオトラップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はクライオトラップに関し、特に凍結乾燥に用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
医薬品、食品、化粧品又は化学品等の原料液を凍結して真空乾燥するための、コールドトラップを備えた真空乾燥装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
従来の真空乾燥装置によれば、被乾燥物を収容する乾燥室に排気経路を介して真空ポンプが接続され、この排気経路の途中に、コールドトラップが設けられる。乾燥室内の被乾燥物から昇華した水蒸気を、コールドトラップにて凝結させて捕集することにより、被乾燥物を乾燥させることができる。
【０００４】
また、医薬品向けの凍結乾燥装置における最近の流れとして、『抗体医薬』や『バイオ医薬』のニーズが高まっている。
これらの薬剤は、従来の化学物質よりも水分活性が高いため、より含水率を低く製造しなければならないという背景があり、非特許文献１においては、液体窒素を用いた熱交換器を追加して低温を作り出し、凍結乾燥槽内圧力を低くしてこれらの薬剤製造に対応している。
これらの薬剤の場合、治験薬の作り方を「全くそのままの製法で実現」することが求められる。
【０００５】
しかし、非特許文献１に示す技術であると、液体窒素を用いることにより、極めて装置が大がかりとなり、小型化、省スペース化したいという要求があった。さらに、液体窒素を用いることにより、メンテナンスの手間やランニングコストが増大するため、このようなコストがかからずに作業性のよい装置・方法が要求されている。
【０００６】
このため、従来から半導体やＦＰＤの製造装置で用いられていたクライオトラップを用いることを検討した。（特許文献２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５５７４３１８号公報
【特許文献２】特開平０５−０４４６４２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】大陽日酸技報 No. 33(2014) p1-p2 森公哉 米倉正浩 「バイオ医薬品向け液化窒素式真空凍結乾燥機」インターネット（ＵＲＬ；  https://www.tn-sanso-giho.com/pdf/33/tnscgiho33_06.pdf  ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、クライオトラップは、もともと、半導体やＦＰＤの製造で想定された圧力範囲が２桁ほど異なるものであり、これをそのまま適応することはできなかった。
さらに、半導体やＦＰＤの製造で想定された圧力よりも高い圧力範囲であるため、今回の捕集対象である水分の量が多く、そのままでは、充分な凝集能力を発揮することができないという問題があった。
また、半導体やＦＰＤの製造で想定された温度範囲も異なるため、これをそのまま適応することはできなかった。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、クライオトラップを凍結乾燥（真空乾燥）装置に適応可能とするという目的を達成しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のクライオトラップは、被脱気空間であるチャンバに接続されるケース内に、機械式冷凍機により−７０℃〜−１００℃に冷却されて水分を捕集する低温パネルを該ケース壁から離隔させてクライオトラップとして設置したものにおいて、
該低温パネルの一方の板面を前記チャンバ内の脱気源へ向けて設置し、該一方の板面の前方に前記ケース内に固定されたオリフィス板を設け、
前記オリフィス板に、複数の開口を設け、
前記オリフィス板よりも前記被脱気空間側の空間における圧力をＰ１とし、
前記オリフィス板よりも前記低温パネル側の空間における圧力をＰ２としたとき、
前記オリフィス板によって、圧力比Ｐ２／Ｐ１が、
Ｐ２／Ｐ１≦０．１
の条件を満たし、
前記圧力Ｐ２が１〜１０−３Ｐａであり、
前記オリフィス板と前記板面との間に、前記板面における凝集量を低下させない間隔を設け、
前記間隔は、前記圧力Ｐ２に対する水分子の平均自由行程以内としたことにより上記課題を解決した。
また、本発明において、前記オリフィス板における前記開口の開口率が、０．８〜０．８５の範囲とされる手段を採用することもできる。
また、前記オリフィス板における前記開口の開口率が、前記オリフィス板の中心部に対して、周縁部が同じあるいは大きくなるように設定されることができる。
また、前記オリフィス板における前記開口形状が、丸、多角形状、スリット状から選択された形状とされることが好ましい。
また、前記オリフィス板における前記開口形状が、前記オリフィス板の中心部に対して、周縁部が同じあるいは大きくなるように設定することが好ましい。
本発明においては、上記のいずれか記載のクライオトラップであって、
被脱気空間が被乾燥物を収容する乾燥室とされた真空乾燥装置に接続されてなることができる。
【００１２】
本発明のクライオトラップは、被脱気空間であるチャンバに、機械式冷凍機により冷却された低温パネルをケース壁から離隔させてクライオトラップとして設置したものにおいて、
該低温パネルの一方の板面を前記チャンバ内の脱気源へ向けて設置し、該一方の板面の前方にオリフィス板を設けたことにより、オリフィス板に対してチャンバ側と低温パネル側との圧力を所定の範囲となるように設定することができ、これにより、−４０〜−１００℃程度の温度範囲においても、低温パネルでの凝集を一定にして安定しておこなうことが可能となる。
具体的には、オリフィス板よりもチャンバ側の圧力をＰ１とし、オリフィス板よりも低温パネル側の圧力をＰ２としたときに、
Ｐ２／Ｐ１≦０．１
とする臨界圧力比を実現して、一定の排気速度を実現することができる。なお、ここで、
Ｐ１＞Ｐ２
である。
【００１３】
本発明において、上記オリフィス板と上記一方の板面との間に、該一方の板面における凝集量を低下させない間隔を設けたことにより、初期条件として設定された凝集量を凝集することが可能となる。
【００１４】
本発明のクライオトラップには、上記オリフィス板に、複数の開口を設けたことにより、低温パネル面への凝集物の入射は開口のオリフィスコンダクタンスとしてのみ考えることができ、上記の臨界圧力比を実現することができ、低温パネルの全面で被凝集物を面内均一に凝集することが可能となる。
【００１５】
また、本発明において、上記オリフィス板における前記開口の開口率が０．８〜０．８５の範囲とされることにより、初期条件として設定された凝集量を安定してかつ低温パネルの面内で均一に凝集することができる。
【００１６】
また、上記オリフィス板における前記開口の開口率が、前記オリフィス板の中心部に対して、周縁部が同じあるいは大きくなるように設定されることにより、低温パネルの全面で被凝集物を面内均一に凝集することが可能となる。
【００１７】
また、上記オリフィス板における前記開口形状が、丸、多角形状、スリット状から選択された形状とされることにより、上記の臨界圧力比を実現することができる。
【００１８】
また、オリフィス板における前記開口形状が、前記オリフィス板の中心部に対して、周縁部が同じあるいは大きくなるように設定することにより、低温パネルの全面で被凝集物を面内均一に凝集することが可能となる。
【００１９】
本発明においては、上記のいずれか記載のクライオトラップであって、
被脱気空間が被乾燥物を収容する乾燥室とされた真空乾燥装置に接続されてなることにより、真空乾燥における被乾燥物の含水率を充分低減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、クライオトラップを真空乾燥に用いることを可能とし、真空乾燥における被乾燥物の含水率を充分低減することができるという効果を奏することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るクライオトラップの設けられた真空乾燥装置の第１実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係るクライオトラップの第１実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明に係るクライオトラップの第１実施形態におけるオリフィス板を示す正面図である。
【図４】本発明に係るクライオトラップの第１実施形態におけるオリフィス板を示す模式正面図である。
【図５】本発明に係るクライオトラップの第１実施形態を用いた真空乾燥工程を示すフローチャートである。
【図６】本発明に係るクライオトラップの第１実施形態における凝縮率の分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るクライオトラップの第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態におけるクライオトラップの設けられた真空乾燥装置を示す模式図であり、図において、符号１０は、真空乾燥装置である。
【００２３】
本実施形態に係る真空乾燥装置１０は、例えば医薬品、医薬製剤、およびその原材料などを製造するために、その原料液を凍結して真空乾燥するためのものである。被乾燥物Ｆ１は医薬製剤またはその材料とされて、上記原料液を容器に収容した液体状態であってもよいし、前工程で真空凍結させた固体状態（例えば塊状、粉末状）であってもよい。本実施形態は、前者の例で説明する。
【００２４】
本実施形態に係る真空乾燥装置１０は、図１に示すように、被乾燥物を収容する乾燥室１１と、乾燥室１１に接続され、被乾燥物Ｆ１から昇華した水分を凝結させて捕集することが可能な第１の温度に冷却されることが可能な第１の捕集手段１７を有する第１の脱水部１２と、第１の脱水部１２と独立に乾燥室１１に接続され、第１の温度より低い第２の温度に冷却されることが可能な捕集手段３８を有する第２の脱水部３０と、切り替え手段として乾燥室１１と第１の脱水部１２とを選択的に連通・脱離可能とする第１仕切部２１と、同じく切り替え手段として乾燥室１１と第２の脱水部３０とを選択的に連通・脱離可能とする第２仕切部２３と、制御部１４と、を有するものとされる。
【００２５】
乾燥室１１は、被乾燥物たる原料Ｆ１を真空乾燥させるための空間である。乾燥室１１内の真空度は、例えば５〜３００Ｐａの範囲で調整可能とされている。乾燥室１１は、それぞれ試料Ｆ１が載置されたトレー（図示略）を支持する複数の棚１１ａを多段に有する。
【００２６】
乾燥室１１における複数の棚１１ａには、それぞれヒータ（調温手段）１１ｂが設けられている。ヒータ１１ｂは、コントロールユニット（制御部）１４に制御され、棚１１ａに載置された試料Ｆ１を加熱可能および冷却可能とされる。ヒータ１１ｂとしては、例えば、棚１１ａの内部に温媒を循環させる機構や、シーズヒータなどの抵抗加熱式のヒータ等で構成することができる。加熱時におけるヒータ１１ｂの設定温度は特に限定されず、例えば２０℃とすることができる。
【００２７】
少なくともいずれか１つの棚１１ａには、温度センサ１１ｃが設けられている。温度センサ１１ｃは、ヒータ１１ｂにより加熱される棚１１ａ上に載置された試料Ｆ１の温度を検知し、これを検知信号としてコントロールユニット１４に出力する。温度センサ１１ｃは、棚１１ａの上側から温度を測定する物とすることができ、各棚１１ａに対してそれぞれ設けることが好ましい。
【００２８】
乾燥室１１には、それぞれ独立して第１の脱水部１２と第２の脱水部３０とが接続され、乾燥室１１はこの第１の脱水部１２および第２の脱水部３０を介して真空ポンプ（第１排気手段）１５およびポンプ（第２排気手段）１６に連通される。真空ポンプ１５は、乾燥室１１内を所定の真空度に排気するためのポンプである。真空ポンプ１５としては、ロータリーポンプやドライポンプ等の各種の真空ポンプを採用することができる。
【００２９】
乾燥室１１には、後述するように、乾燥室１１、第１の脱水部１２、および、第２の脱水部３０内を、洗浄、滅菌するための、洗浄・滅菌手段１９が設けられ、コントロールユニット１４により制御されて、滅菌工程用に１２２℃程度のスチーム、あるいは、洗浄工程用に所定の基準を満たした純水を乾燥室１１、第１の脱水部１２、および、第２の脱水部３０内部に供給可能とされている。
【００３０】
乾燥室１１には、乾燥室１１内部の圧力を測定するための圧力計２６，２７が設けられる。圧力計２６は、測定ガスの種類による測定指示値の影響を受けない全圧測定可能な第１の真空計とされ、例えば、バラトロン真空計、隔膜圧力計であるキャパシタンスマノメータとされる。圧力計２７は、熱伝導を利用する全圧測定可能な真空計で、かつ、測定ガスの種類によって測定指示値に差が生ずる第２の真空計とされ、例えば、ピラニ真空計とされる。
【００３１】
第１の脱水部１２による第１乾燥工程または加熱乾燥工程中に、前記第１の真空計２６による乾燥室１１における測定指示値と、第２の真空計２７による乾燥室１１における測定指示値とを比較し、測定指示値の差が極小に収束する時点を第１乾燥工程または加熱乾燥工程の終点時と判断する。これが後述する判別工程となる。
つまり、これら圧力計２６，２７の測定値が離間した状態から一致した状態に変化した際に、乾燥室１１内部の水分が、第１の脱水部１２の能力限界まで除去されたと判断し、第２の脱水部３０による第２可能工程へと切り替え可能とされている。圧力計２６，２７の計測値は、コントロールユニット１４に出力される。
【００３２】
第１の脱水部１２は、乾燥室１１と真空ポンプ（第１排気手段）１５とを連通させる一方の排気経路となるとともに、第１の脱水部１２には、第１のコールドトラップ１７が設けられている。第１のコールドトラップ１７は、水蒸気を凝結させて捕集することが可能な捕集面（第１の捕集面）を構成する。第１のコールドトラップ１７は、後に説明する第２のコールドトラップ３８よりも例えば大型とされ、より大量の水蒸気を捕集することが可能な主乾燥用のコールドトラップとして用いられる。
【００３３】
第１の脱水部１２における第１のコールドトラップ１７は、冷却媒体が流通するチューブがコイル状に巻回されて構成されている。これ以外にも、第１のコールドトラップは、平板（プレート）状に構成されていてもよい。第１のコールドトラップ１７は、チューブの両端に冷媒の導入部１７ａ及び導出部１７ｂを有する。これら冷媒の導入部１７ａ及び導出部１７ｂは、第１のコールドトラップ１７内に冷媒を供給し流通させる第１の冷却ユニット１７ｃに接続されている。
【００３４】
第１の冷却ユニット１７ｃは、コントロールユニット１４により制御され、第１のコールドトラップ１７内に冷媒を流通させる。第１の冷却ユニット１７ｃは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された高温高圧冷媒を液化する凝縮器と、液体冷媒を断熱膨張させる膨張弁と、液体冷媒を気化する蒸発器とを有し、第１のコールドトラップ１７は上記蒸発器に相当する。冷媒は、導入部１７ａより第１のコールドトラップ１７内に導入され、第１のコールドトラップ１７を流通し、導出部１７ｂより導出されることにより循環する。なお、冷媒としては例えばフロンガスＲ４０４Ａや、シリコンオイル等を用いることができる。
【００３５】
第１の冷却ユニット１７ｃは、第１のコールドトラップ１７の表面（第１の捕集面）を第１の温度に冷却する。第１の温度とは、第１のコールドトラップ１７が乾燥室１１内の試料Ｆ１から昇華した水蒸気の殆どを凝結させて捕集できることが可能な温度であり、その値は、乾燥対象物である試料Ｆ１の種類、乾燥室の到達圧力等に応じて設定され、本実施形態では、−４０℃程度、−２０℃〜−６０℃程度の範囲である。
【００３６】
第１の脱水部１２において、乾燥室１１と第１のコールドトラップ１７との間には、切替弁となる第１仕切部２１が設けられ、第１のコールドトラップ１７と真空ポンプ（第１排気手段）１５との間には、切り替え手段としての第１の切替弁２２が設けられている。第１仕切部２１および第１の切替弁２２は、コントロールユニット１４により開閉制御される。
【００３７】
第１仕切部２１は、乾燥室１１壁面に開口した部分を閉塞可能な仕切体２１ａと、この仕切体２１ａを壁面に接触する閉塞状態と壁面から離脱する開放状態とで移動させる図示しない駆動部と、この駆動部を駆動する図示しない駆動源とを有する。駆動源がコントロールユニット１４により駆動制御されることで、第１仕切部２１の開閉制御がおこなわれる。仕切体２１ａおよび駆動部は、後述するように、第１の脱水部１２および乾燥室１１を洗浄・滅菌する際に、洗浄可能な構成とされている。
【００３８】
第１仕切部２１を開放することにより、乾燥室１１と第１の脱水部１２とを互いに連通することができる。第１仕切部２１および第１の切替弁２２をともに開放することにより、乾燥室１１と真空ポンプ１５とを互いに連通することができる。第１仕切部２１を閉塞し第１の切替弁２２を開放することにより、第１の脱水部１２内を排気することができる。第１仕切部２１および第１の切替弁２２をともに閉塞することにより、第１の脱水部１２を介しての乾燥室１１内の排気を制限することができる。
真空ポンプ１５と第１の切替弁２２とは、第１排気手段を構成している。
【００３９】
本実施形態において、乾燥室１１に連通する他方の排気経路である第２の脱水部３０には、第２のコールドトラップ３８が設けられている。第２のコールドトラップ３８は、水蒸気を凝結させて捕集することが可能な捕集面（第２の捕集面）を構成する。第２のコールドトラップ３８は、第１のコールドトラップ１７における第１の捕集面よりも低い第２の温度に冷却されることが可能に構成されている。
【００４０】
図２は、本実施形態におけるクライオトラップを示す断面図であり、図３は、本実施形態におけるクライオトラップのオリフィス板を示す正面図であり、図４は、本実施形態におけるクライオトラップのオリフィス板を示す模式正面図である。
本実施形態におけるクライオトラップは、仕上げ乾燥用の第２の脱水部３０として、真空乾燥装置１０に設けられ、被脱気空間である乾燥室（チャンバ）１１に接続されている。
【００４１】
本実施形態において、第1のコールドトラップ１７の冷却ユニット１７ｃに要求される能力は、−５０〜−６０℃近辺の温度で、大きな熱容量を持つことであるのに対し、第２のコールドトラップ３０は二次乾燥であり、この場合には一次乾燥で水分を吸着した後の処理であるため、より低温（例えば−８０℃〜−１００℃）であるが熱容量は小さくてよい。このため、第２のコールドトラップ３８は、第１のコールドトラップ１７よりも小型とされ、捕集可能な水蒸気量は第１のコールドトラップ１７よりも少量であり、仕上げ乾燥用のコールドトラップとして用いられる。例えば、被乾燥物における５００ｋｇ程度の水分のうち、最後の１％を第２のコールドトラップ３８によって乾燥するものとして設けられる。
【００４２】
第２のコールドトラップ３８は、コントロールユニット１４により制御され、機械式冷凍機３８ｂにより冷却された低温パネル３８ａをクライオトラップとして設置したものとされる。
【００４３】
第２のコールドトラップ３８は、図２，図３に示すように、第２の脱水部となるケース３１内に機械式冷凍機３８ｂにより冷凍された低温パネル３８ａを設け、第２の脱水部３０内において低温パネル３８ａに水分子や二酸化炭素分子等を凝縮させることにより第２の脱水部３０内に維持して、乾燥室１１内部における水分子や二酸化炭素分子等を減少させるものである。
【００４４】
低温パネル３８ａは、第２の脱水部３０の壁面となるケース３１から離隔させて配置され、低温パネル３８ａの板面がチャンバ１１内の脱気源（被乾燥物）Ｆ１へ向けて設置され、低温パネル３８ａの板面の前方（被乾燥物Ｆ１側）には、オリフィス板３３が設けられている。
【００４５】
オリフィス板３３は、被乾燥物Ｆ１側から見て、低温パネル３８ａの全面を覆うように配置されている。具体的には、円筒状されるケース３１の乾燥室１１側の開口全面をオリフィス板３３がほぼ覆うように設けることができる。このとき、オリフィス板３３は、ケース３１には接触しないように配置され、ケース３１から内側に突出して設けられたピン３１ａによって例えば４箇所で固定されている。
【００４６】
オリフィス板３３と低温パネル３８ａとの面どうしの距離ｄは、低温パネル３８ａにおける凝集量を低下させない間隔として設定されている。
具体的には、距離ｄとして、オリフィス板３３よりも低温パネル３８ａ側の圧力Ｐ２に対する水分子の平均自由行程以内となるように設定されており、これは、例えば上述した凝集量、つまり、必要な補足水分量に対応してその必要量を捕集可能な能力を有するように設定されるものである。
【００４７】
具体的には、低温パネル３８ａ付近を−１００℃程度、１〜１０−３Ｐａとする装置稼働条件の場合において、距離ｄを１〜１００ｍｍ程度に設定することができる。
【００４８】
オリフィス板３３には、図２，図３に示すように、複数の開口３４が設けられている。
この開口３４は、オリフィス板３３全面における平均の開口率が、０．８〜０．８５の範囲となるように設定されている。
【００４９】
また、開口３４の配置としては、図４に示すように、オリフィス板３３の半径ｒ１である中心部３３ｃにおける開口率に対して、半径ｒ１から半径ｒ２までの領域である周縁部３３ｒにおける開口率が同じあるいは大きくなるように設定されることができる。これにより、低温パネル３８ａの板面での凝集が面内方向に均等になるように設定することができ、低温パネル３８ａの側面や裏面側での凝集を効率的におこない凝集を効果的にすることが可能となる。
【００５０】
オリフィス板３３における開口３４の輪郭形状は、図３に示すように、丸形とすることができるが、多角形状、スリット状、メッシュ状、から選択された形状とされることも可能である。
【００５１】
また、開口３４の配置としては、図４に示すように、オリフィス板３３の半径ｒ１である中心部３３ｃにおける開口３４形状に対して、半径ｒ１から半径ｒ２までの領域である周縁部３３ｒにおける開口３４形状が同じあるいは大きくなるように設定されることができる。このとき中心部３３ｃにおける開口３４形状と周縁部３３ｒにおける開口３４形状は相似であってよい。
つまり、例えば開口３４の輪郭形状が円である場合に、開口３４の径寸法を、中心部３３ｃに対して周縁部３３ｒにおいて同じか大きく設定することができる。
【００５２】
これにより、低温パネル３８ａの板面での凝集が面内方向に均等になるように設定することができ、低温パネル３８ａの側面や裏面側での凝集を効率的におこない凝集を効果的にすることが可能となる。
【００５３】
オリフィス板３３における開口３４の形状、配置等は、オリフィス板３３よりも乾燥室（チャンバ）１１側の圧力をＰ１とし、オリフィス板３３よりも低温パネル３８ａ側の圧力をＰ２としたときに、
Ｐ２／Ｐ１≦０．１
とする臨界圧力比を実現するように設定される。これにより、一定の排気速度を実現することができる。なお、ここで、
Ｐ１＞Ｐ２
である。
【００５４】
低温パネル３８ａは、機械式冷凍機３８ｂがヘリウムガスをサイモン膨張させることにより例えば８０Ｋの超低温にまで冷却することができるものであり、これに気体分子を凝縮することで排気ポンプ１６等では到達できない高真空にまで乾燥室１１内の真空度を高めることができるものである。
排気ポンプ１６は、第２の脱水部３０内を真空に排気するものとされ、ターボ分子ポンプとされることができる。
【００５５】
第２のコールドトラップ３８は、低温パネル３８ａの表面（第２の捕集面）を、第１のコールドトラップ１７の表面よりも低い、例えば、およそ−７０℃〜−１００℃、−８５℃程度に冷却する。低温パネル３８ａの表面温度をあまり低く設定しすぎると、必要な機械式冷凍機３８ｂの能力が大きすぎるため好ましくなくまた、低温パネル３８ａの表面温度をあまり高く設定しすぎると、被乾燥物Ｆ１の含水率を必要なレベルまで低減できないため好ましくない。
【００５６】
なお、第２のコールドトラップ３８は、もともと上記のように、半導体やＦＰＤの製造に適用可能である高性能なクライオトラップを用いるものであるが、通常使用される条件よりも極めて異なった条件で使用されるものである。
【００５７】
第２の脱水部３０において、乾燥室１１と第２のコールドトラップ３８との間には、切替弁となる第２仕切部２３が設けられ、第２のコールドトラップ３８と排気ポンプ（第２排気手段）１６との間には、切り替え手段としての第２の切替弁２４が設けられている。第２仕切部２３および第２の切替弁２４は、コントロールユニット１４により開閉制御される。
【００５８】
第２仕切部２３は、乾燥室１１壁面に開口した部分を閉塞可能な仕切体２３ａと、この仕切体２３ａを壁面に接触する閉塞状態と壁面から離脱する開放状態とで移動させる図示しない駆動部と、この駆動部を駆動する図示しない駆動源とを有する。この駆動源がコントロールユニット１４により駆動制御されることで、第２仕切部２３の開閉制御がおこなわれる。仕切体２３ａおよび駆動部は、後述するように、第２の脱水部３０および乾燥室１１を洗浄・滅菌する際に、洗浄可能な構成とされている。
仕切体２３ａは、オリフィス板３３よりも乾燥室１１の被乾燥物Ｆ１側に配置されている。
【００５９】
第２仕切部２３を開放することにより、乾燥室１１と第２の脱水部３０とを互いに連通することができる。第２仕切部２３および第２の切替弁２４をともに開放することにより、乾燥室１１と排気ポンプ（第２排気手段）１６とを互いに連通することができる。第２仕切部２３を閉塞し第２の切替弁２４を開放することにより、第２の脱水部３０内を排気することができる。第２仕切部２３および第２の切替弁２４をともに閉塞することにより、第２の脱水部３０および乾燥室１１内を独立に閉塞することができる。
排気ポンプ１６と第２の切替弁２４とは、第２排気手段を構成している。
【００６０】
本実施形態に係る真空乾燥装置１０は、乾燥室１１と第１の脱水部１２と第２の脱水部３０とを洗浄した後に、乾燥室１１と第１の脱水部１２とを連通するとともに第２の脱水部３０を閉塞して第１の凍結乾燥工程をおこない、その後、乾燥室１１と第２の脱水部３０とを連通するとともに第１の脱水部１２を閉塞して第２の凍結乾燥工程をおこなうものとされる。
このため、本実施形態に係る真空乾燥装置１０においては、乾燥室１１と第１の脱水部１２と第２の脱水部３０とが、それぞれ洗浄可能かつ密閉可能とされている。
【００６１】
具体的には、第１の脱水部１２と第２の脱水部３０とにおいて、滅菌時の熱対策、医薬製剤製造用として、仕切体２１ａとその駆動部、仕切体２３ａとその駆動部、クライオトラップ３８の表面が、ＳＵＳ、ＳＵＳ３１６、Ａｕ、Ｐｔ等の金属で覆われた構成とされることができる。なお、洗浄されない面、つまり、脱水部１２，３０の内側表面と接しない部分は電熱が良好であるＣｕを使用してもよい。
【００６２】
同様に、第１の切替弁２２および、第１の切替弁２２よりも真空ポンプ１５側と、第２の切替弁２４および、第２の切替弁２４よりも排気ポンプ１６側とは、いずれも、乾燥室１１側へ逆流しない構成とされている。
【００６３】
クライオトラップは、通常、冷凍機とパネルの接続部に伝熱を向上させるために、この部分にＩｎ箔が挟んであるが、これをＩｎ箔から金メッキ、金箔等へ変更している。
また、第２の脱水部３０において、後述する本実施形態における真空乾燥方法では、滅菌工程、洗浄工程、収容工程、第１乾燥工程において、第２排気手段の第２の切替弁２４よりも排気ポンプ１６側が閉塞された状態とされている。
【００６４】
以下、本実施形態におけるクライオトラップを用いた真空乾燥方法について説明する。
図５は、本実施形態におけるクライオトラップを用いた真空乾燥方法を示すフローチャートである。
【００６５】
本実施形態のクライオトラップを用いた真空乾燥方法は、図５に示すように、準備工程Ｓ０１と、開閉工程Ｓ０２と、滅菌工程Ｓ０３と、洗浄工程Ｓ０４と、予備乾燥工程Ｓ０５と、開閉工程Ｓ０６と、収容工程Ｓ０７と、開閉工程Ｓ０８と、第１乾燥工程Ｓ０９と、加熱乾燥工程Ｓ１０と、第２排気工程Ｓ１１と、判別工程Ｓ１２と、開閉工程Ｓ１３と、第２乾燥工程Ｓ１４と、第１排気工程Ｓ１５と、密閉工程Ｓ１６と、開閉工程Ｓ１７と、取出工程Ｓ１８とを有するものとされる。
【００６６】
本実施形態の真空乾燥方法は、図５に示す準備工程Ｓ０１として、必要な被乾燥物Ｆ１を棚１１ａに搬入可能なように準備しておく。またコントロールユニット１４において、必要な製造条件情報を準備する。
【００６７】
次いで、図５に示す開閉工程Ｓ０２として、コントロールユニット１４の制御により各仕切、弁を以下のように開閉する。
乾燥室１１開
第１仕切部２１開
第２仕切部２３開
第１の切替弁２２閉
第２の切替弁２４閉
【００６８】
次いで、図５に示す滅菌工程Ｓ０３として、開閉工程Ｓ０２で設定した状態、つまり、第１仕切部２１および第２仕切部２３を開放して乾燥室１１と第１の脱水部１２と第２の脱水部３０とを連通させ、コントロールユニット１４の制御により洗浄・滅菌手段１９からスチームを供給することにより乾燥室１１と第１の脱水部１２と第２の脱水部３０との内部を滅菌する。
【００６９】
被乾燥物Ｆ１である医薬製剤が暴露される部分は、完全に無菌が担保されなければならず、このため、薬剤生産工程を開始するごとにその前工程として、蒸気滅菌工程（滅菌工程）Ｓ０３を有する。医薬品向けの凍結乾燥装置において必要な滅菌とは１２２℃以上のスチームに２０分以上曝すことにより菌を死滅させるものである。
【００７０】
この蒸気滅菌工程における圧力は、２１０ｋＰａ程度。２２０ｋｐａ〜２４０ｋｐａ程度とされている。実際には、蒸気滅菌工程Ｓ０３として、３時間程度装置内部を高温に維持することになる。
【００７１】
このとき、第１のコールドトラップ１７の、冷却媒体が流通するチューブ側は、この温度に耐えるために、冷却ユニット１７ｃを駆動運転させることで７０℃以下を保つように構成されている。
同様に、第２のコールドトラップ３８の低温パネル３８ａ側は、この温度に耐えるために、加熱されている時に機械式冷凍機３８ｂを駆動運転させることで機械式冷凍機３８ｂが７０℃以下を保つように構成されている。従来使用されるクライオトラップは、低温パネル３８ａからの伝熱を受けた際、機械式冷凍機３８ｂの耐熱温度が７０℃であるが、これにより、機械式冷凍機３８ｂの耐熱温度以下に保持する。また機械式冷凍機３８ｂの耐熱も向上させる。
【００７２】
次いで、図５に示す洗浄工程Ｓ０４として、開閉工程Ｓ０２で設定した状態、つまり、第１仕切部２１および第２仕切部２３を開放して乾燥室１１と第１の脱水部１２と第２の脱水部３０とを連通させ、コントロールユニット１４の制御により洗浄・滅菌手段１９から洗浄用に所定の基準を満たした純水を供給することにより乾燥室１１と第１の脱水部１２と第２の脱水部３０との内部を洗浄する。半導体など他の製造分野における真空装置では想定外であるが、装置内部に水をかけて洗浄する。このため、乾燥室１１と第１の脱水部１２と第２の脱水部３０との内部はできるだけ水が溜まらない構造が望ましい。
【００７３】
次いで、図５に示す予備乾燥工程Ｓ０５として、開閉工程Ｓ０２で設定した状態、つまり、第１仕切部２１および第２仕切部２３を開放して乾燥室１１と第１の脱水部１２と第２の脱水部３０とを連通させ、コントロールユニット１４の制御により、第１のコールドトラップ１７を駆動して、乾燥室１１と第１の脱水部１２と第２の脱水部３０とを予備乾燥し、洗浄水を除去する。この際、棚１１ａの調温手段により、乾燥室１１内を加温することができる。
【００７４】
次いで、図５に示す予備乾燥工程Ｓ０５として、開閉工程Ｓ０２で設定した状態、つまり、第１仕切部２１および第２仕切部２３を開放して乾燥室１１と第１の脱水部１２と第２の脱水部３０とを連通させ、コントロールユニット１４の制御により、第１のコールドトラップ１７を駆動して、乾燥室１１と第１の脱水部１２と第２の脱水部３０とを予備乾燥し、洗浄水を除去する。この際、棚１１ａの調温手段により、乾燥室１１内を加温することができる。
【００７５】
なお、予備乾燥工程Ｓ０５においては、第２のコールドトラップ３８は駆動させない方が好ましいが、後述する第２排気工程Ｓ１１により第２の脱水部３０内部の水分を後工程で排気する場合などでは、この限りではない。
【００７６】
次いで、図５に示す開閉工程Ｓ０６として、コントロールユニット１４の制御により各仕切、弁を以下のように開閉する。
乾燥室１１開
第１仕切部２１開
第２仕切部２３閉
第１の切替弁２２閉
第２の切替弁２４閉
【００７７】
次いで、図５に示す収容工程Ｓ０７として、開閉工程Ｓ０６で設定した状態、つまり、第１仕切部２１を開放して、乾燥室１１と第１の脱水部１２とを連通させるとともに、第２仕切部２３を閉塞して第２の脱水部３０を独立させた状態で、乾燥室１１に被乾燥物Ｆ１を搬入する。
【００７８】
次いで、図５に示す開閉工程Ｓ０８として、コントロールユニット１４の制御により各仕切、弁を以下のように開閉する。
乾燥室１１閉
第１仕切部２１開
第２仕切部２３閉
第１の切替弁２２開
第２の切替弁２４閉
【００７９】
次いで、図５に示す第１乾燥工程０９として、開閉工程Ｓ０８で設定した状態、つまり、第１仕切部２１を開放して、乾燥室１１と第１の脱水部１２とを連通させるとともに、第２仕切部２３を閉塞して第２の脱水部３０を独立させた状態で、コントロールユニット１４の制御により、第１のコールドトラップ１７を駆動して、乾燥室１１と第１の脱水部１２の内部、特に乾燥室１１を凍結乾燥する。これにより、乾燥室１１と第１の脱水部１２との圧力が低下することで、内部の水分が蒸発する。真空ポンプ１５は、水蒸気を含む乾燥室１１内の気体を、第１の排気経路を介して汲み出す。水蒸気は、第１のコールドトラップ１７で捕集される。
【００８０】
乾燥室１１より汲み出された気体のうち窒素等の非凝結気体は、第１のコールドトラップ１７で凝結せず真空ポンプ１５により汲み出される。棚１１ａに載置された試料Ｆ１は、水分から蒸発潜熱を奪われることによって凍結する。
第１乾燥工程Ｓ０９における第１のコールドトラップ１７は、−４０℃程度に温度設定される。
【００８１】
次いで、図５に示す加熱乾燥工程Ｓ１０として、開閉工程Ｓ０８で設定した状態、つまり、第１仕切部２１を開放して、乾燥室１１と第１の脱水部１２とを連通させるとともに、第２仕切部２３を閉塞して第２の脱水部３０を独立させた状態で、コントロールユニット１４の制御により、各棚１１ａに設けられた調温手段１１ｂを駆動する。
【００８２】
ヒータ（調温手段）１１ｂは、乾燥室１１内の棚１１ａを２０℃に加熱することにより棚１１ａに載置された試料Ｆ１を加熱することで、試料Ｆ１の乾燥を促進する。加熱された試料Ｆ１に含まれる氷は、この試料Ｆ１から潜熱を取り込み、昇華して水蒸気になる。
【００８３】
真空ポンプ１５は、この水蒸気を含む乾燥室１１内の気体を、第１の排気経路を介して汲み出す。真空ポンプ１５により汲み出された気体のうち、水蒸気は第１のコールドトラップ１７の表面で潜熱を放出し、凝結して氷になることで、第１のコールドトラップ１７により捕集される。乾燥室１１より汲み出された気体のうち窒素等の非凝結気体は、第１のコールドトラップ１７で凝結せず真空ポンプ１５により汲み出される。
【００８４】
真空ポンプ１５による乾燥室１１の排気動作が継続することで、乾燥室１１は真空ポンプ１５のもつ到達圧力に達する。また、乾燥室１１内の水蒸気の凝結点が下がることで、第１のコールドトラップ１７の捕集能力が劣化し、乾燥室１１内の真空度の上昇が停止する。乾燥室１１内の真空度の上昇が停止すると、試料Ｆ１に含まれる氷は昇華することができなくなる。その結果、昇華が行われない以上試料Ｆ１に含まれる氷は固体原料から潜熱を取り込むことがないので、ヒータ１１ｂの加熱作用により試料Ｆ１の温度が上昇する。棚１１ａに設けられた温度センサ１１ｃは、ヒータ１１ｂにより加熱される試料Ｆ１の表面温度を検知し、これを検知信号としてコントロールユニット１４に出力する。
【００８５】
同時に、真空ポンプ１５による乾燥室１１の排気動作が継続することで、乾燥室１１内の真空度の上昇が停止する。このとき、測定ガスの種類による測定指示値の影響を受けない全圧測定可能な第１の真空計とされる圧力計２６の測定指示値と、熱伝導を利用する全圧測定可能な真空計で、かつ、測定ガスの種類によって測定指示値に差が生ずる第２の真空計とされる圧力計２７の測定指示値と、をコントロールユニット１４に出力する。
【００８６】
コントロールユニット１４は、前記第１の真空計２６による乾燥室１１における測定指示値と、第２の真空計２７による乾燥室１１における測定指示値とを比較し、測定指示値の差が極小に収束する時点を検知する。これら第１及び第２の真空計における測定指示値の差を比較し、当該測定指示値の差が極小に収束する時点を乾燥終点確認時と判断することによって、又は第２の真空計の測定指示曲線における下降曲線の変曲点の時刻を乾燥終点確認時として検知する。
同時に、コントロールユニット１４は、温度センサ１１ｃからの検知信号に基き、試料Ｆ１の表面温度がヒータ１１ｂの加熱温度と等しくなって上限に達したことを検知する。
【００８７】
次いで、図５に示す判別工程Ｓ１２として、コントロールユニット１４は、圧力計２６，２７からの測定指示値比較により離検知した乾燥終点確認時、および／または、温度センサ１１ｃからの検知信号に基いて検知した試料Ｆ１の表面温度とヒータ１１ｂの温度とが等しくなった上限時になったと判断すると、これが加熱乾燥工程Ｓ１０の終点時であると判断して、まず第１仕切部２１を閉塞し、その後、第１のコールドトラップ１７の駆動を停止する。なお、第１仕切部２１の閉塞後であれば、第１の切替弁２２の開閉状態はどちらでもかまわない。
【００８８】
次いで、図５に示す開閉工程Ｓ１３として、コントロールユニット１４の制御により各仕切、弁を以下のように開閉する。
乾燥室１１閉
第１仕切部２１閉
第２仕切部２３開
第１の切替弁２２閉
第２の切替弁２４開
【００８９】
次いで、図５に示す第２乾燥工程Ｓ１４として、開閉工程Ｓ１３で設定した状態、つまり、第２仕切部２３を開放して、乾燥室１１と第２の脱水部３０とを連通させるとともに、第１仕切部２１を閉塞して第１の脱水部１２を独立させた状態で、コントロールユニット１４の制御により、第２のコールドトラップ３８を駆動して、乾燥室１１と第２の脱水部３０の内部、特に乾燥室１１を凍結乾燥する。
【００９０】
これにより、乾燥室１１と第２の脱水部３０との圧力が低下することで、内部の水分が蒸発する。ターボ分子ポンプ１６は、水蒸気を含む乾燥室１１内の気体を、第２の排気経路を介して汲み出す。水蒸気は、第２のコールドトラップであるクライオトラップ３８によって捕集される。
【００９１】
同時に、オリフィス板３３によって、乾燥室１１側と低温パネル３８ａ側との圧力比が、
Ｐ２（低温パネル３８ａ側）／Ｐ１（乾燥室１１側）≦０．１
Ｐ１＞Ｐ２
となる臨界圧力比が実現されていることにより、クライオトラップ３８によって安定して、一定の排気速度を実現することができる。
【００９２】
このとき、低温パネル３８ａの乾燥室１１側となる表面において面内均一に水を凝集するとともに、オリフィス板３３との距離ｄまで氷として低温パネル３８ａ表面に凝集させることができる。同様に、低温パネル３８ａの裏面側にも氷として凝集させることができる。なお、オリフィス板３３そのものは、低温パネル３８ａと同程度に冷却されている必要はないが、冷却した状態とすることも可能である。
【００９３】
なお、ヒータ１１ｂおよびターボ分子ポンプ１６は、加熱乾燥工程Ｓ１０から引き続き駆動状態とされている。また、第２仕切部２３が開放される前に、クライオトラップ３８の駆動が開始されてもよい。
クライオトラップ３８は第１のコールドトラップ１７よりも低い温度、例えば−１００℃程度に設定されている。
【００９４】
−１００℃に冷却された第２のコールドトラップ３８は、第１のコールドトラップ１７で捕集できなかった水蒸気を捕集する。これに伴い乾燥室１１の圧力が低下する。これにより、試料Ｆ１に残存する氷の昇華が再開される。試料Ｆ１に残存する氷は、試料Ｆ１から潜熱を取り込んで昇華し、発生した水蒸気は第２のコールドトラップ３８の低温パネル３８ａ表面で潜熱を放出して凝結して氷になって第２のコールドトラップ３８により捕集される。この仕上げ乾燥により、加熱乾燥工程Ｓ１０が行われた試料Ｆ１をさらに乾燥させることができ、試料Ｆ１の最終的な乾燥度を上げて、含水率を２桁低下することができる。なお、第１の脱水部１２を用いた第１乾燥工程Ｓ０９および加熱乾燥工程Ｓ１０で除去する水分に対しいて、第２の脱水部３０を用いた第２乾燥工程Ｓ１４で除去する水分は１％程度、つまり５ｋｇ程度とされることができる。
【００９５】
次いで、図５に示す密閉工程Ｓ１６として、開閉工程Ｓ１３で設定した状態、つまり、第２仕切部２３を開放して、乾燥室１１と第２の脱水部３０とを連通させるとともに、第１仕切部２１を閉塞して第１の脱水部１２を独立させた状態で、コントロールユニット１４の制御により、図示しない密閉手段を用いて、被乾燥物Ｆ１にアルミシール等を施して密閉する。
【００９６】
次いで、図５に示す開閉工程Ｓ１７として、コントロールユニット１４の制御により各仕切、弁を以下のように開閉する。
乾燥室１１開
第１仕切部２１閉
第２仕切部２３閉
第１の切替弁２２閉
第２の切替弁２４閉
【００９７】
次いで、図５に示す取出工程Ｓ１８として、乾燥室１１から、所望の状態まで含水率が低減されて乾燥処理の終了した被乾燥物Ｆ１を取り出して、このバッチにおける乾燥処理を終了する。
【００９８】
なお、図５に示すように、第１乾燥工程０９および加熱乾燥工程Ｓ１０の一部または全部において、第２排気行程Ｓ１１として、開閉工程Ｓ０８で設定した状態、つまり、第１仕切部２１を開放して、乾燥室１１と第１の脱水部１２とを連通させるとともに、第２仕切部２３を閉塞して第２の脱水部３０を独立させた状態で、第２の切替弁２４を開として、この独立状態となっている第２の脱水部３０を排気して、第２のコールドトラップ３８で捕集した水分を外部に排気しておくことができる。これにより、次バッチの凍結乾燥工程に遅滞なく取りかかることが可能となる。
【００９９】
同様に、図５に示す第２乾燥工程Ｓ１４の一部または全部において、第１排気工程Ｓ１５として、開閉工程Ｓ１３で設定した状態、つまり、第２仕切部２３を開放して、乾燥室１１と第２の脱水部３０とを連通させるとともに、第１仕切部２１を閉塞して第１の脱水部１２を独立させた状態で、第１の切替弁２２を開として、この独立状態となっている第１の脱水部１２を排気して、第１のコールドトラップ１７で捕集した水分を外部に排気しておくことができる。これにより、次バッチの凍結乾燥工程に遅滞なく取りかかることが可能となる。
【０１００】
本実施形態においては、２つの切り替え可能なコールドトラップ１７，３８のうち、片方を独立したクライオトラップ３８とするとともに、オリフィス板３３を設けたことによって、従来は到達できなかった２桁低い含水率まで被乾燥物を凍結乾燥することが可能となった。
また、従来提案されていた液体窒素により極低温を得る方法よりもランニングコストが安く、また温度の条件も可変とできるため様々な乾燥条件に対応することができる。
【０１０１】
クライオトラップ３８を起動する際には、第１仕切部２１または第２仕切部２３を閉塞状態とすることにより、第１のコールドトラップ１７よりも処理温度の低いクライオトラップ３８に、第１のコールドトラップ１７に付着した氷が吸着する可能性を防止することができる。
【０１０２】
なお、クライオトラップ３８と乾燥室１１との間に第２仕切部２３以外にも、オリフィス板３３の機能を損なわないように他の仕切りバルブを付けることもできる。
【０１０３】
または、被乾燥物Ｆ１の種類、または被乾燥物Ｆ１による制約によっては、クライオトラップ３８における低温パネル３８ａとオリフィス板３３とを、臨界圧力比を維持可能な所定の位置関係を維持しながら乾燥室１１の中に直付けすることもできる。これは、例えば、被乾燥物Ｆ１が密閉されて取り出されるような製品である場合など、クライオトラップ３８に付着した氷が製品出庫時に問題にならないケースで可能である。
【０１０４】
また、まず、既設の凍結乾燥装置に第１のコールドトラップ１７と同様に穴をあけてバルブを追加し、クライオトラップ３８を追加することもできる。この場合には、洗浄・滅菌工程に対応可能なように、上述した仕様とすること、または、これに準じた構成とすることが必要である。
【０１０５】
被乾燥物Ｆ１が暴露される乾燥室１１と第１の脱水部１２と第２の脱水部３０との内部は、乾燥処理において完全に無菌が担保されなければならず、このため、薬剤生産工程を開始するごとに前工程として、蒸気滅菌工程、洗浄工程をおこなうことが必須となる。医薬品向け、特に、注射用水(ＷＦＩ：water for injection)製造等に適用される凍結乾燥装置において必要な滅菌処理とは、１２２℃以上のスチームに２０分以上曝すことにより菌を死滅させるものである。
【０１０６】
この蒸気滅菌工程における乾燥室１１内部の圧力は、２１０ｋＰａ程度、２２０ｋｐａ〜２４０ｋｐａ程度とされている。実際には、３時間程度蒸気滅菌工程として、装置内部を高温に維持することになる。このとき、第１のコールドトラップ１７および、クライオトラップ３８のトラップ側は、この温度に耐えるために、冷却ユニット１７ｃ、機械式冷凍機３８ｂ側は、スチーム加熱されている時にコンプレッサーを動かして運転させることで７０℃以下を保つように構成される。
【０１０７】
クライオトラップ３８においては、機械式冷凍機３８ｂが７０℃を超える環境で長時間保持できないため、滅菌工程Ｓ０３中は機械式冷凍機３８ｂを運転状態として冷却しながらの殺菌処理をおこなうことが好ましい。この場合、機械式冷凍機３８ｂの冷却能力が勝り、トラップパネル３８ａの温度が、殺菌に十分な温度まで達しないことのないように機械式冷凍機３８ｂの出力設定をおこなうことが必要である。
【０１０８】
また、本実施形態のように医薬製剤製造向け装置であれば、機械式冷凍機３８ｂと低温パネル３８ａの接続部に伝熱を向上させるための箔体を金メッキ、金箔等とすることができる。
【０１０９】
−５０℃〜−７０℃での第１のコールドトラップ１７による水のトラップをおこなう第１乾燥工程Ｓ０９および加熱乾燥工程Ｓ１０が終わった後、さらに総仕上げとして−９０℃〜−１００℃でのクライオトラップ３８による残った水分を搾り取る第２乾燥工程Ｓ１４をおこなう。このため、第１のコールドトラップ１７とクライオトラップ３８とは切り離した部屋（空間）に設置することが好ましい。また、低温パネル３８ａにおける融氷にヒータ１１ｂは用いないことが好ましい。
【０１１０】
クライオトラップ３８においては、機械式冷凍機３８ｂのシリンダー部の材質はＳＵＳ３１６からなる。また、低温パネル（トラップパネル）３８ａ部分の材質は、ＳＵＳ３１６で伝熱部には金箔など耐食性の高い金属で構成したものとされる。
【０１１１】
極低温で水分をトラップして被乾燥物Ｆ１の含水率を下げる第２乾燥工程Ｓ１４は、通常の運転で凍結乾燥を行った第１乾燥工程Ｓ０９後の仕上げ工程として、残されたわずかな水分を吸着するという運転になる。したがって、処理速度を上昇して処理時間を短縮させることが必要とされておらず、含水率の到達度を２桁程度改善することを目的として、従来には、半導体やＦＰＤ（flat panel display）の製造装置で用いられていたクライオトラップ３８を選択して構成したものである。
【０１１２】
なお、本実施形態においてはオリフィス板３３および低温パネル３８ａ表面を被乾燥物Ｆ１に向けて配置したが、オリフィス板３３および低温パネル３８ａの面内方向を被乾燥物Ｆ１に向く配置等、オリフィス板３３が臨界圧力比Ｐ１／Ｐ２を所定の範囲とすることができる状態であればその配置は限定されるものではない。
【実施例】
【０１１３】
以下、本発明にかかる実施例を説明する。
【０１１４】
なお、本発明における具体例について説明する。
図６は、本実施形態におけるクライオトラップにおける凝縮率の分布を示すグラフである。
【０１１５】
本実施形態の具体例におけるオリフィス板３３を有するクライオトラップ３０の諸元を以下に示す。
直径ｒ０：φ４００ｍｍ
厚さ：２ｍｍ
材質：ＳＵＳ３１６Ｌ
圧力Ｐ１：１Ｐａ（−１００℃）
圧力Ｐ２：１０−３Ｐａ（−１００℃）
機械式冷凍機３８ｃ方式；Ｈｅを使用したＧ−Ｍ（Gifford-McMahon）冷凍機
ケース３１内の圧力変化：大気圧から１３Ｐａまで３０分以内（−１００℃）
クライオトラップ３０に切り替える際の乾燥室１１内における圧力；約１Ｐａ
オリフィス板３３と低温パネル３８ａとの面どうしの距離ｄの値：１００ｍｍ
半径ｒ１である中心部３３ｃにおける開口３４径：φ２０ｍｍ
半径ｒ１から半径ｒ２までの周縁部３３ｒにおける開口３４径：φ２０〜４０ｍｍ
開口３４の輪郭形状：丸形（円形）
【０１１６】
このようなクライオトラップ３０において、開口３４の径寸法をオリフィス板３３の径方向配置（半径方向位置）に伴い変化させて、オリフィス板３３のコンダクタンスに対する低温パネル３８ａの各場所での凝縮率を、図４に示した領域ｒＡ、領域ｒＢ、領域ｒＣ、領域ｒＤごとに測定した。
ここで凝縮率とは吸着率が１の場合に各場所に入射する気体分子数を各場所の面積で割ったものをいう。
【０１１７】
＜実験例１＞
中心部３３ｃにおける開口３４の径はφ２０ｍｍ、周縁部３３ｒにおける開口３４の径はφ４０ｍｍとし、開口率は中心部３３ｃで０．８、周縁部３３ｒで０．８１３としたものを実験例１とした。
＜実験例２＞
中心部３３ｃ及び周縁部３３ｒにおける開口３４の径はφ２０ｍｍとし、開口率は中心部３３ｃで０．８、周縁部３３ｒで０．７６５としたものを実験例２とした。
その結果を図６に示す。
【０１１８】
ここで、図４に示した領域ｒＡ、領域ｒＢ、領域ｒＣ、領域ｒＤの各径は、それぞれφ１００ｍｍ、φ２００ｍｍ、φ３００ｍｍ、φ４００ｍｍである。
また、図６において、各領域ｒＡ〜ｒＤでの凝縮率は領域ｒＡの凝縮率を１として規格化されている。
【０１１９】
この結果から、実験例１において、低温パネル３８ａの凝縮率の分布は概ね均一であり、面内全域で中心の凝縮率の０．８以上を保っていること、そして、これに比べて実験例２では領域Ｄでの凝縮率が０．５７となっており均一性が損なわれていることがわかる。なお実験例１の周縁部３３ｒの開口率を０．８とした実験例においても低温パネル３８ａの凝縮率の分布を改善することができた。  
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明の活用例として、バイオ医薬や抗体医薬などの含水率を低く抑えることが求められる凍結乾燥に対する適用や、微生物(細菌、ウィルス)、生細胞(原生動物・哺乳類細胞の血液・精子)の保存、食品関係に対する適用を挙げることができる。
【符号の説明】
【０１２１】
１０…真空乾燥装置
１１…乾燥室（チャンバ）
１１ａ…棚
１１ｂ…ヒータ（調温手段）
１１ｃ…温度センサ
１２…第１の脱水部
１４…制御部（コントロールユニット）
１５…真空ポンプ（第１排気手段）
１６…排気ポンプ（第２排気手段）
１７…第１の捕集手段（第１のコールドトラップ）
１７ａ…導入部
１７ｂ…導出部
１７ｃ…冷却ユニット
１９…洗浄・滅菌手段
２１…第１仕切部
２１ａ…仕切体
２２…第１の切替弁（第１排気手段）
２３…第２仕切部
２３ａ…仕切体
２４…第２の切替弁（第２排気手段）
２６…圧力計
２７…圧力計
Ｆ１…被乾燥物（脱気源）
３０…第２の脱水部（クライオトラップ）
３１…ケース
３１ａ…ピン
３３…オリフィス板
３４…開口
３８…第２の捕集手段（コールドトラップ）
３８ａ…低温パネル
３８ｂ…機械式冷凍機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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