(57)【要約】【課題】粒子が発生しうる環境を容易に分析可能な、環境分析システムを提供する。【解決手段】  流体に検査光を照射する光源１０と、検査光を照射された流体中の粒子で生じる反応光を検出する光検出器１５と、反応光に基づき、粒子を分類する粒子分類部３０１と、分類された粒子の量を計数する計数部３０２と、分類ごとに粒子の量の警報閾値を保存する閾値保存部３５２と、分類ごとに、粒子の量が警報閾値を超えた場合、警報を発する警報部３０３と、粒子の発生源を撮影する撮影装置と、分類ごとに、粒子の量が警報閾値を超えた場合、撮影装置に発生源を撮影させる撮影装置制御部３０４と、を備える、環境分析システム。【選択図】図８
2017219485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体に検査光を照射する光源と、
前記検査光を照射された流体中の粒子で生じる反応光を検出する光検出器と、
前記反応光に基づき、前記粒子を分類する粒子分類部と、
前記分類された粒子の量を計数する計数部と、
分類ごとに前記粒子の量の警報閾値を保存する閾値保存部と、
前記分類ごとに、前記粒子の量が前記警報閾値を超えた場合、警報を発する警報部と、
前記粒子の発生源を撮影する撮影装置と、
前記分類ごとに、前記粒子の量が前記警報閾値を超えた場合、前記撮影装置に前記発生源を撮影させる撮影装置制御部と、
を備える、環境分析システム。
【請求項２】
前記撮影装置が動画を撮影し、
前記動画を保存する動画保存部をさらに備え、
前記分類ごとに、前記粒子の量が前記警報閾値を超えた場合、前記撮影装置制御部が、前記撮影装置に、撮影した前記動画を前記動画保存部に保存させる、
請求項１に記載の環境分析システム。
【請求項３】
前記閾値保存部が、前記警報閾値よりも低い警告閾値をさらに保存し、
前記分類ごとに、前記粒子の量が前記警告閾値を超えた場合、前記撮影装置制御部が、前記撮影装置に前記発生源を撮影させる、
請求項１又は２に記載の環境分析システム。
【請求項４】
前記分類ごとに、前記粒子の量が前記警告閾値を下回った場合、前記撮影装置制御部が、前記撮影装置に前記発生源の撮影を停止させる、
請求項３に記載の環境分析システム。
【請求項５】
前記撮影装置を複数備え、
前記複数の撮影装置が、前記分類された粒子のそれぞれの発生源を撮影する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の環境分析システム。
【請求項６】
流体に検査光を照射することと、
前記検査光を照射された流体中の粒子で生じる反応光を検出することと、
前記反応光に基づき、前記粒子を分類することと、
前記分類された粒子の量を計数することと、
分類ごとに前記粒子の量の警報閾値を用意することと、
前記分類ごとに、前記粒子の量が前記警報閾値を超えた場合、警報を発することと、
前記粒子の発生源を撮影する撮影装置を用意することと、
前記分類ごとに、前記粒子の量が前記警報閾値を超えた場合、前記撮影装置に前記発生源を撮影させることと、
を備える、環境分析方法。
【請求項７】
前記分類ごとに、前記粒子の量が前記警報閾値を超えた場合、前記撮影装置に、撮影した動画を動画保存部に保存させることをさらに備える、請求項６に記載の環境分析方法。
【請求項８】
前記警報閾値よりも低い警告閾値を用意することと、
前記分類ごとに、前記粒子の量が前記警告閾値を超えた場合、前記撮影装置に前記発生源を撮影させることと、
をさらに備える、請求項６又は７に記載の環境分析方法。
【請求項９】
前記分類ごとに、前記粒子の量が前記警告閾値を下回った場合、前記撮影装置に前記発生源の撮影を停止させることをさらに備える、請求項８に記載の環境分析方法。
【請求項１０】
前記撮影装置を複数用意し、
前記複数の撮影装置に、前記分類された粒子のそれぞれの発生源を撮影させる、
請求項６から９のいずれか１項に記載の環境分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は環境技術に関し、環境分析システム及び環境分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工場、食品製造工場、飲料品製造工場、及び医薬品製造工場等のクリーンルームにおいては、粒子検出装置を用いて、飛散している微生物粒子や非微生物粒子が検出され、記録される。粒子の検出結果から、クリーンルームの空調機器の劣化具合を把握可能である。また、クリーンルームで製造された製品に、参考資料として、クリーンルーム内の粒子の検出記録が添付されることもある。
【０００３】
光学式の粒子検出装置は、例えば、クリーンルーム中の気体を吸引し、吸引した気体に光を照射する。気体に微生物粒子や非微生物粒子が含まれていると、光を照射された粒子が蛍光を発したり、粒子において散乱光が生じたりする。そのため、蛍光や散乱光を検出することにより、気体に含まれる微生物粒子や非微生物粒子の数や大きさ等を検出することが可能となる。また、クリーンルーム以外でも、光学式の粒子検出装置は用いられており、液体中の粒子の検出にも用いられている。
【０００４】
粒子が発する蛍光の強度は、粒子の種類によって異なる場合がある。また、粒子で生じる散乱光の強度も、粒子の種類によって異なる場合がある。そのため、蛍光の強度及び散乱光の強度に基づいて、粒子が生物粒子であるか、あるいは非生物粒子であるかを判別する方法が提案されている（例えば、特許文献１から３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１０２３５５号公報
【特許文献２】特開２０１６−００８９５７号公報
【特許文献３】特開２０１６−００８９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、粒子が発生しうる環境を容易に分析可能な、環境分析システム及び環境分析方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様によれば、（ａ）流体に検査光を照射する光源と、（ｂ）検査光を照射された流体中の粒子で生じる反応光を検出する光検出器と、（ｃ）反応光に基づき、粒子を分類する粒子分類部と、（ｄ）分類された粒子の量を計数する計数部と、（ｅ）分類ごとに粒子の量の警報閾値を保存する閾値保存部と、（ｆ）分類ごとに、粒子の量が警報閾値を超えた場合、警報を発する警報部と、（ｇ）粒子の発生源を撮影する撮影装置と、（ｈ）分類ごとに、粒子の量が警報閾値を超えた場合、撮影装置に発生源を撮影させる撮影装置制御部と、を備える、環境分析システムが提供される。
【０００８】
上記の環境分析システムにおいて、撮影装置が動画を撮影してもよい。また、上記の環境分析システムが、動画を保存する動画保存部をさらに備えてもよい。また、分類ごとに、粒子の量が警報閾値を超えた場合、撮影装置制御部が、撮影装置に、撮影した動画を動画保存部に保存させてもよい。
【０００９】
上記の環境分析システムにおいて、閾値保存部が、警報閾値よりも低い警告閾値をさらに保存し、分類ごとに、粒子の量が警告閾値を超えた場合、撮影装置制御部が、撮影装置に発生源を撮影させてもよい。
【００１０】
上記の環境分析システムにおいて、分類ごとに、粒子の量が警告閾値を下回った場合、撮影装置制御部が、撮影装置に発生源の撮影を停止させてもよい。
【００１１】
上記の環境分析システムが、撮影装置を複数備え、複数の撮影装置が、分類された粒子のそれぞれの発生源を撮影してもよい。
【００１２】
また、本発明の態様によれば、（ａ）流体に検査光を照射することと、（ｂ）検査光を照射された流体中の粒子で生じる反応光を検出することと、（ｃ）反応光に基づき、粒子を分類することと、（ｄ）分類された粒子の量を計数することと、（ｅ）分類ごとに粒子の量の警報閾値を用意することと、（ｆ）分類ごとに、粒子の量が警報閾値を超えた場合、警報を発することと、（ｇ）粒子の発生源を撮影する撮影装置を用意することと、（ｈ）分類ごとに、粒子の量が警報閾値を超えた場合、撮影装置に発生源を撮影させることと、を備える、環境分析方法が提供される。
【００１３】
上記の環境分析方法が、分類ごとに、粒子の量が警報閾値を超えた場合、撮影装置に、撮影した動画を動画保存部に保存させることをさらに備えていてもよい。
【００１４】
上記の環境分析方法が、警報閾値よりも低い警告閾値を用意することと、分類ごとに、粒子の量が警告閾値を超えた場合、撮影装置に発生源を撮影させることと、をさらに備えていてもよい。
【００１５】
上記の環境分析方法が、分類ごとに、粒子の量が警告閾値を下回った場合、撮影装置に発生源の撮影を停止させることをさらに備えていてもよい。
【００１６】
上記の環境分析方法において、撮影装置を複数用意し、複数の撮影装置に、分類された粒子のそれぞれの発生源を撮影させてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、粒子が発生しうる環境を容易に分析可能な、環境分析システム及び環境分析方法を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る微生物及び大気含有物質が発する光の５３０ｎｍ以上の帯域における強度に対する、４４０ｎｍ帯域における強度の関係を示すグラフである。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る微生物及び大気含有物質が発する光の５３０ｎｍ以上の帯域における強度に対する、４４０ｎｍ帯域における強度の関係と、識別境界と、を示すグラフである。
【図３】ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸を含む３次元座標系に、複数種類の既知の生物粒子及び非生物粒子のそれぞれについて、光を照射したときに生じる第１の蛍光帯域の光の強度の測定値、第２の蛍光帯域の光の強度の測定値、及び散乱光の強度の測定値をプロットした模式的なグラフである。
【図４】図３に示すグラフに、生物粒子のクラスと、非生物粒子のクラスと、を線形分離する識別境界を追加した模式的なグラフである。
【図５】図３に示すグラフに、生物粒子のクラスと、非生物粒子のクラスと、を非線形分離する識別境界を追加した模式的なグラフである。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る任意のｙの値におけるｘ−ｚ２次元座標系における識別境界の模式的なグラフである。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る任意のｙの値におけるｘ−ｚ２次元座標系における識別境界の模式的なグラフである。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る環境分析システムの粒子検出装置の模式図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る３次元テーブルの模式図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る粒子の量の時間変化を示す例示的なグラフである。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る粒子の量の時間変化を示す例示的なグラフである。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る環境分析システムの模式図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る環境分析システムの粒子検出装置と撮影装置の模式図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態に係る粒子の量の時間変化を示す例示的なグラフである。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る粒子の量の時間変化を示す例示的なグラフである。
【図１６】本発明の第３の実施の形態に係る環境分析システムの粒子検出装置の模式図である。
【図１７】本発明の第４の実施の形態に係るクリーンルームへの作業者の入退室の時間を示すデータの模式図である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態に係る環境分析システムの粒子検出装置の模式図である。
【図１９】本発明の第５の実施の形態に係るクリーンルームで実施される作業工程の時系列データの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（第１の実施の形態）
細菌等の生物粒子に光を照射すると、生物粒子において散乱光が発生する。また、金属又は樹脂からなる非生物粒子に光を照射しても、非生物粒子において散乱光が発生する。粒子で生じる散乱光の強度は、粒子の粒径に依存する傾向にある。生物粒子の粒径は、微生物の種類毎に異なる。また、非生物粒子の粒径も、種類毎に異なる。そのため、散乱光の強度から、流体に含まれる被測定粒子の種類を特定することが可能である。
【００２１】
また、生物粒子に励起光を照射すると、生物粒子に含まれるニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）及びリボフラビン等が、蛍光を発する。非生物粒子に光を照射しても、非生物粒子が蛍光帯域の光を発する場合がある。例えばポリエステルからなるクリーニングしたガウンから飛散した蛍光粒子は、光を照射されると蛍光を発する。ポリスチレン粒子も蛍光を発し、その後退色する。
【００２２】
さらに、例えば、気体中に二酸化窒素（ＮＯ2）を含む窒素酸化物（ＮＯX）、硫黄酸化物（ＳＯX）、オゾンガス（Ｏ3）、酸化アルミ系のガス、アルミ合金、ガラス粉末、並びに大腸菌及びカビ等の異物を除染するための除染ガス等が含まれていると、これらのミー散乱を起こす粒子よりも小さいこともある気体含有物質が光を受けて蛍光帯域の光を発する。
【００２３】
例えば、二酸化窒素は、光を吸収すると、赤方偏移した光を放出して基底状態に戻る。二酸化窒素の吸収スペクトルは、波長４４０ｎｍ付近にピークを有するが、１００から２００ｎｍ程度の広い帯域を有する。そのため、二酸化窒素の存在下、４０５ｎｍの波長を有する光でＮＡＤＨ由来の蛍光及びフラビン由来の蛍光を励起しようとすると、ＮＡＤＨ及びフラビンと励起光の吸収スペクトルが重なる二酸化窒素においても蛍光が励起されうる。また、二酸化窒素は、物質が燃焼するときに、気体中の窒素と酸素が反応して発生する。そのため、元々検査対象の気体中に二酸化窒素が含まれていなくても、検査対象の気体に励起光として高いビーム密度を有するレーザ光あるいは強力な電磁放射線を照射すると、気体中の物質が燃焼して二酸化窒素が生じ、二酸化窒素が蛍光を発することもある。さらに、一酸化窒素とオゾンが反応して二酸化窒素を形成し、蛍光を発することもある。
【００２４】
二酸化窒素については、特開２００３−１３９７０７号公報、Joel A. Thorntonら著、「Atmospheric NO2: In Situ Laser-Induced  Fluorescence Detection at Parts per Trillion Mixing Ratios」、Analytical Chemistry、Vol. 72、No. 3、February 1、2000、pp.528−539、及びS.A.Nizkorodovら著、「Time-resolved fluorescence of NO2 in a magnetic field」、Volume 215、number 6、CHEMICAL PHYSICS LETTERS、17 December 1993、pp. 662-667参照。硫黄酸化物については、特開２０１２−８６１０５号公報参照。
【００２５】
複数の波長において物質が発する蛍光帯域の光の強度を測定すると、ある波長の光の強度に対する他の波長の光の強度の相関が、物質毎に異なる。例えば、図１は、励起光を照射された表皮ブドウ球菌、枯草菌芽胞、大腸菌、ガラス、及びアルミニウムのそれぞれが発した蛍光帯域の光について、横軸に５３０ｎｍ以上の帯域における波長の光強度を、縦軸に４４０ｎｍ付近の帯域における波長の光強度をプロットしたグラフである。図１に示すように、４４０ｎｍ付近の帯域における波長の光強度に対する５３０ｎｍ以上の帯域における波長の光強度の比は、非生物において小さく、微生物粒子において大きくなる傾向にある。したがって、複数の波長毎に物質が発した蛍光帯域の光の強度を測定し、それらの相関をとることで、その物質が生物であるか非生物であるかを識別可能である。
【００２６】
例えば、図２において、第１の蛍光帯域の光の強度を表す横軸をｘ軸、第２の蛍光帯域の光の強度を表す縦軸をｙ軸とすると、生物と非生物との識別境界を与える関数ｙ＝ｆ（ｘ）を画定することが可能である。図２の例においては、ｙ＞ｆ（ｘ）の領域にプロットされる光強度を与える粒子は、非生物のクラスに分類することが可能であり、ｙ＜ｆ（ｘ）の領域にプロットされる光強度を与える粒子は、生物のクラスに分類することが可能である。
【００２７】
さらに、上述したように、粒子で生じる散乱光の強度は、粒子の種類によって異なる。そのため、図３に示すように、ｘ軸、ｙ軸、及び散乱光の強度を表すｚ軸を含む３次元座標系に、複数種類の既知の生物粒子及び非生物粒子のそれぞれについて、光を照射したときに生じる第１の波長を有する蛍光帯域の光の強度の測定値、第２の波長を有する蛍光帯域の光の強度の測定値、及び散乱光の強度の測定値をプロットし、生物と非生物との識別境界を与える関数ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）を画定することが可能である。
【００２８】
ここで、生物粒子のクラスと、非生物粒子のクラスと、を線形分離すると、図４に示すように、本来、生物粒子のクラスに分類されるべき粒子が非生物粒子に分類されたり、非生物粒子のクラスに分類されるべき粒子が生物粒子に分類されたりする場合がある。これに対し、図５に示すように、生物粒子のクラスと、非生物粒子のクラスと、を非線形分離すると、本来、生物粒子のクラスに分類されるべき粒子が非生物粒子に分類されたり、非生物粒子のクラスに分類されるべき粒子が生物粒子に分類されたりすることを低減することが可能となる。
【００２９】
生物と非生物とを非線形分離する識別境界を与える関数ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）は、学習データから、各データ点との距離が最大となるように識別境界を求めるサポートベクターマシン（ＳＶＭ）のような非線形な識別器によって画定可能である。なお、識別器は、分類器や判別器とも呼ばれる。非線形的な識別器はサポートベクターマシンに限られない。例えば、識別器を多数組み合わせることにより精度を高めたブースティング、脳機能に見られる特性を計算機上にシミュレートしたニューラルネットワーク、その他、決定木、最近傍探索、及び事例ベース推論等の手法を用いる識別器が使用可能である。
【００３０】
例えば、光を照射される粒子に、微生物粒子、微生物粒子よりも粒径の大きい非微生物粒子、及び微生物粒子よりも粒径の小さい非微生物粒子が含まれていると、３次元座標系において、例えば図６に示すように、識別境界を与える関数ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）で囲まれる空間にプロットされる光強度を与える粒子は、生物のクラスに分類することが可能であり、例えば図７に示すように、関数ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）で囲まれる空間の外側にプロットされる光強度を与える粒子は、非生物のクラスに分類することが可能である。
【００３１】
この場合、予め、３次元座標系に、生物と非生物との識別境界を与える関数ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）を画定し、その後、未知の粒子に検査光を照射したときに生じる第１の波長を有する蛍光帯域の光、第２の波長を有する蛍光帯域の光、及び散乱光の強度を測定して、測定値が関数ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）で囲まれる空間にプロットされる場合は、測定された粒子は生物であると判定し、測定値が関数ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）で囲まれる空間の外側にプロットされる場合は、測定された粒子は非生物であると判定することが可能である。
【００３２】
例えば、識別境界を与える多変数関数ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）が、一組の独立変数（ｘ，ｙ）に対し、従属変数ｚの値を２つ出力する多価関数である場合、図６及び図７を参照して、一組の（ｘ1，ｙ1）の値の第１及び第２の蛍光帯域の光の強度を与え、かつ、識別境界における散乱光の強度の第１の境界値よりも大きい散乱光の強度の測定値を与える粒子は非生物粒子である。また、一組の（ｘ1，ｙ1）の値の第１及び第２の蛍光帯域の光の強度を与え、かつ、散乱光の強度の第１の境界値よりも小さい散乱光の強度の測定値を与え、さらに、識別境界における散乱光の強度の第２の境界値よりも大きい散乱光の強度の測定値を与える粒子は生物粒子である。また、一組の（ｘ1，ｙ1）の値の第１及び第２の蛍光帯域の光の強度を与え、かつ、識別境界における散乱光の強度の第２の境界値よりも小さい散乱光の強度の測定値を与える粒子は非生物粒子である。ただし、識別境界の形状は、サンプルによって変わりうる。
【００３３】
ここで、本発明の第１の実施の形態に係る環境分析装置が備える粒子検出装置１は、図８に示すように、流体に検査光を照射する光源１０と、検査光を照射された流体中の粒子で生じる反応光を検出する光検出器１５と、反応光に基づき、粒子を分類する粒子分類部３０１と、分類された粒子の量を計数する計数部３０２と、分類ごとに粒子の量の警報閾値を保存する閾値保存部３５２と、分類ごとに、粒子の量が警報閾値を超えた場合、警報を発する警報部３０３と、を備える。粒子分類部３０１、計数部３０２、及び警報部３０３は、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００に含まれる。閾値保存部３５２は、例えば、ＣＰＵ３００に接続された記憶装置３５０に含まれる。
【００３４】
ＣＰＵ３００には、出力装置４０１が接続されている。出力装置４０１としては、例えば、ディスプレイ、プリンタ、及び音響装置等が使用可能である。
【００３５】
検査光を照射された被測定粒子で生じる反応光としては、複数の波長における蛍光、及び散乱光が挙げられる。光検出器１５は、例えば、第１の波長を有する第１の反応光の強度、第２の波長を有する第２の反応光の強度、及び第３の波長を有する第３の反応光の強度の測定値を測定する。第１の波長と、第２の波長と、第３の波長と、は異なる。以下、第１及び第２の反応光が蛍光帯域の光であり、第３の反応光が散乱光である例を説明する。なお、「蛍光帯域の光」とは、蛍光、自家蛍光、及び必ずしも蛍光ではないが、波長帯域が蛍光と重なる光を含む。また、以下、第１分類の粒子が生物粒子であり、第２分類の粒子が非生物粒子である例を説明する。
【００３６】
粒子検出装置１の記憶装置３５０は、第１分類の粒子のクラスと第２分類の粒子のクラスを非線形分離する識別境界を保存する境界情報保存部３５１をさらに備える。粒子分類部３０１は、第１から第３の反応光の強度の測定値と識別境界とに基づき、被測定粒子を第１及び第２の分類の粒子のクラスのいずれかに分類する。
【００３７】
粒子検出装置１によって粒子を含むか否かが検査される気体は、ノズル４０から噴出される。ノズル４０から噴出された流体に向けて、光源１０から広帯域波長の励起光が、検査光として照射される。なお、液体が検査される場合は、液体が流れるフローセル等に向けて、光源１０から広帯域波長の検査光が照射される。以下、流体が気体である例を説明する。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。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。
【００３８】
光検出器１５は、ノズル４０から噴出された流体に含まれ、検査光を照射された被測定粒子で生じる第１の蛍光帯域の光の強度及び第２の蛍光帯域の光の強度を測定する蛍光強度測定器１０２と、検査光を照射された被測定粒子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。また、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。
【００３９】
蛍光強度測定器１０２は、被測定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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
散乱光測定器１０５は、検査光を照射された被測定粒子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。
【００４３】
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。
【００４４】
境界情報保存部３５１に保存される識別境界は、例えば、第１の蛍光帯域の光の強度、第２の蛍光帯域の光の強度、及び散乱光の強度を変数とする多変数関数で与えられる。境界情報保存部３５１は、例えば、多変数関数を含む３次元座標系を保存する。３次元座標系は、第１の蛍光帯域の光の強度を示すｘ座標と、第２の蛍光帯域の光の強度を示すｙ座標と、散乱光の強度を示すｚ座標と、からなる。３次元座標系は、例えば図９に示すように、Ｎを整数として、Ｎ×Ｎ×Ｎ個のセルからなる３次元テーブルで表現される。この場合、例えば、ｘ方向のセルには０番からＮ−１番までのインデックスが付されており、ｙ方向のセルにも０番からＮ−１番までのインデックスが付されており、ｚ方向のセルにも０番からＮ−１番までのインデックスが付されている。
【００４５】
例えば、３次元テーブルが、２５６×２５６×２５６個のセルからなる場合、ｘ方向のセルには０番から２５５番までのインデックスが付されており、ｙ方向のセルにも０番から２５５番までのインデックスが付されており、ｚ方向のセルにも０番から２５５番までのインデックスが付されている。
【００４６】
光の強度は、例えば０から５Ｖ等の範囲内の電圧信号で表される。光の強度を、離散的なインデックスＩに変換するには、例えば以下の（１）式を用いる。
Ｉ＝［ＮI＊（ＳD／ＳM）］      （１）
ここで、ＮIはインデックス数であり、例えば２５６である。ＳDは電圧信号で表された光の強度の測定値である。ＳMは電圧信号で表された光の強度がとりうる最大値である。（１）式で算出されるインデックスＩは、０から２５５までの整数となる。
【００４７】
生物粒子のクラスと非生物粒子のクラスを非線形分離する多変数関数によって画定された生物粒子のクラスの領域に含まれる各セルには、生物粒子のクラスの識別子が付されている。また、生物粒子のクラスと非生物粒子のクラスを非線形分離する多変数関数によって画定された非生物粒子の領域に含まれる各セルには、非生物粒子のクラスの識別子が付されている。さらに、蛍光強度の所定の閾値によって確定された、蛍光強度が所定の閾値以下の領域に含まれる各セルには、非蛍光粒子のクラスの識別子が付されている。したがって、３次元テーブルの（ｘ，ｙ，ｚ）座標のセルを特定すれば、特定されたセルから、生物粒子のクラスの識別子、非生物粒子のクラスの識別子、又は非蛍光粒子のクラスの識別子を取得することが可能である。
【００４８】
図８に示す粒子分類部３０１は、例えば上記（１）式を用いて、被測定粒子が発した第１の蛍光帯域の光の強度の測定値と、第２の蛍光帯域の光の強度の測定値と、散乱光の強度の測定値と、に対応する、境界情報保存部３５１に保存されている３次元テーブルにおける座標（ｘ，ｙ，ｚ）のセルを特定する。さらに、粒子分類部３０１は、特定された座標（ｘ，ｙ，ｚ）のセルにおける識別子が生物粒子のクラスであった場合は、被測定粒子を生物粒子のクラスに分類する。また、粒子分類部３０１は、特定された座標（ｘ，ｙ，ｚ）のセルにおける識別子が非生物粒子のクラスであった場合は、被測定粒子を非生物粒子のクラスに分類する。さらに、粒子分類部３０１は、特定された座標（ｘ，ｙ，ｚ）のセルにおける識別子が非蛍光粒子のクラスであった場合は、被測定粒子を非蛍光粒子のクラスに分類する。なお、粒子分類部３０１は、蛍光粒子に分類されなかった粒子を、非蛍光粒子として分類してもよい。
【００４９】
ＣＰＵ３００に含まれる計数部３０２は、分類ごとに、粒子の量を計数する。例えば、計数部３０２は、単位時間あたり、あるいは稼働時間当たりの、生物粒子のクラスに分類された粒子の数あるいは濃度を計数する。また、計数部３０２は、単位時間あたり、あるいは稼働時間当たりの、非生物粒子のクラスに分類された粒子の数あるいは濃度を計数する。さらに、計数部３０２は、単位時間あたり、あるいは稼働時間当たりの、非蛍光粒子のクラスに分類された粒子の数あるいは濃度を計数する。なお、計数部３０２は、粒子の総量から、蛍光粒子の総量を引いた量を、非蛍光粒子の量として計数してもよい。計数部３０２は、分類ごとに計数した粒子の量を、出力装置４０１から出力する。計数部３０２は、分類ごとに計数した粒子の量を、数値で出力してもよいし、図１０に示すようにグラフで出力してもよい。また、計数部３０２は、分類ごとに計数した粒子の量を、図８に示す記憶装置３５０に含まれるデータ保存部３５３に保存する。
【００５０】
記憶装置３５０に含まれる閾値保存部３５２は、分類ごとに、粒子の量の警報閾値を保存する。例えば、閾値保存部３５２は、単位時間あたり、あるいは稼働時間当たりの、生物粒子のクラスに分類された粒子の数あるいは濃度の警報閾値を保存する。また、閾値保存部３５２は、単位時間あたり、あるいは稼働時間当たりの、非生物粒子のクラスに分類された粒子の数あるいは濃度の警報閾値を保存する。さらに、閾値保存部３５２は、単位時間あたり、あるいは稼働時間当たりの、非蛍光粒子のクラスに分類された粒子の数あるいは濃度の警報閾値を保存する。なお、閾値保存部３５２は、分類される前の粒子の全量の警報閾値を保存してもよい。
【００５１】
例えば、検出対象として生物粒子を重視する場合は、生物粒子のクラスに分類された粒子の数あるいは濃度の警報閾値は、低く設定される。検出対象として生物粒子を重視しない場合は、生物粒子のクラスに分類された粒子の数あるいは濃度の警報閾値は、高く設定される。また、検出対象として非生物粒子を重視する場合は、非生物粒子のクラスに分類された粒子の数あるいは濃度の警報閾値は、低く設定される。検出対象として非生物粒子を重視しない場合は、非生物粒子のクラスに分類された粒子の数あるいは濃度の警報閾値は、高く設定される。また、検出対象として非蛍光粒子を重視する場合は、非蛍光粒子のクラスに分類された粒子の数あるいは濃度の警報閾値は、低く設定される。検出対象として非蛍光粒子を重視しない場合は、非蛍光粒子のクラスに分類された粒子の数あるいは濃度の警報閾値は、高く設定される。
【００５２】
ＣＰＵ３００に含まれる警報部３０３は、分類ごとに、粒子の量が警報閾値を超えた場合、警報を発する。例えば、警報部３０３は、図１１に示すように、計数部３０２が計数した生物粒子のクラスに分類された粒子の量が、閾値保存部３５２に保存されている警報閾値を超えた場合、出力装置４０１を介して警報を発する。また、警報部３０３は、計数部３０２が計数した非生物粒子のクラスに分類された粒子の量が、閾値保存部３５２に保存されている警報閾値を超えた場合、出力装置４０１を介して警報を発する。さらに、警報部３０３は、計数部３０２が計数した非蛍光粒子のクラスに分類された粒子の量が、閾値保存部３５２に保存されている警報閾値を超えた場合、出力装置４０１を介して警報を発する。
【００５３】
第１の実施の形態に係る環境分析装置は、図１２に示すように、粒子の発生源の動画を撮影する撮影装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃと、撮影装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃが撮影した動画を保存する動画保存部４と、をさらに備える。なお、環境分析装置が備える撮影装置の数は特に限定されず、１台であってもよいし、複数台であってもよい。粒子検出装置１と、撮影装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃと、動画保存部４と、は、例えば、ネットワーク２で接続されている。また、図８に示すように、粒子検出装置１のＣＰＵ３００は、分類ごとに、粒子の量が警報閾値を超えた場合、撮影装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃに発生源を撮影させる撮影装置制御部３０４をさらに備える。
【００５４】
図１３に示すように、撮影装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、例えば、クリーンルームに配置される。撮影装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、例えば、粒子検出装置１の空気取り込み口周辺の動画を撮影可能なように配置される。空気取り込み口から取り込まれた空気が、図８に示すノズル４０から噴射される。図１３に示す粒子検出装置１の空気取り込み口は、粒子の発生源と予想される場所、及びその近傍であることが好ましい。粒子の発生源と予想される場所の例としては、搬送装置等を含む製造装置、及び作業場や通路等の作業者が現れる頻度の高い場所が挙げられる。粒子の発生源は、分類された粒子の種類ごとに予想されてもよい。
【００５５】
図８に示す撮影装置制御部３０４は、図１４に示すように、分類ごとに、計数部３０２が計数した粒子の量が、閾値保存部３５２に保存されている警報閾値を超えた場合、図１２及び図１３に示す撮影装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃに、粒子の発生源の撮影を開始させ、撮影した動画を動画保存部４に保存させる。
【００５６】
また、図８に示す撮影装置制御部３０４は、分類ごとに、計数部３０２が計数した粒子の量が、閾値保存部３５２に保存されている警報閾値を下回った場合、図１２及び図１３に示す撮影装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃに、粒子の発生源の撮影及び動画の保存を停止させる。ただし、図８に示す撮影装置制御部３０４は、分類ごとに、計数部３０２が計数した粒子の量が、閾値保存部３５２に保存されている警報閾値を下回った場合、所定の時間が経過してから、図１２及び図１３に示す撮影装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃに、粒子の発生源の撮影及び動画の保存を停止させてもよい。
【００５７】
なお、動画の撮影終了後に動画の保存プロセスが継続されている場合であっても、分類ごとに、計数部３０２が計数した粒子の量が、閾値保存部３５２に保存されている警報閾値を超えた場合、図８に示す撮影装置制御部３０４は、図１２及び図１３に示す撮影装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃに、粒子の発生源の撮影を開始させ、マルチタスクにより、撮影した動画を動画保存部４に保存させる。
【００５８】
以上説明した第１の実施の形態に係る環境分析装置は、分類ごとに計数した粒子の量が、分類ごとに設定された閾値を超えた場合に、粒子の発生源を撮影することが可能である。そのため、常時、粒子の発生源を監視する場合と比較して、例えば、動画保存部４の容量を低下させることが可能であり、装置の運用コスト等を低下させることが可能である。また、閾値以上の量の微生物が検出された場合は、クリーンルームを清掃あるいは滅菌あるいは殺菌するなどの処置をすることが可能である。また、閾値以上の量の非生物粒子が検出された場合は、非生物粒子の発生源となった装置の劣化状況を把握したり、装置のメンテナンスを行うなどの対処をしたりすることが可能である。
【００５９】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る環境分析システムにおいては、図８に示す閾値保存部３５２が、図１５に示すように、警報閾値よりも低い警告閾値をさらに保存する。例えば、第２の実施の形態において、図８に示す撮影装置制御部３０４は、分類ごとに、粒子の量が警告閾値を超えた場合、撮影装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃに発生源を撮影させるが、撮影した動画を動画保存部４に保存させない。その後、分類ごとに、粒子の量が警報閾値を超えた場合、撮影装置制御部３０４は、撮影装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃに発生源の撮影を継続させ、さらに撮影した動画を動画保存部４に保存させる。
【００６０】
また、図８に示す撮影装置制御部３０４は、分類ごとに、計数部３０２が計数した粒子の量が、閾値保存部３５２に保存されている警告閾値を下回った場合、図１２及び図１３に示す撮影装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃに、粒子の発生源の撮影及び動画の保存を停止させる。
【００６１】
以上説明した第２の実施の形態に係る環境分析装置によれば、分類ごとに、粒子の量が警報閾値を超えた時点から動画の撮影の開始までのタイムラグを抑制することが可能となる。
【００６２】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る環境分析装置において、図１６に示す閾値保存部３５２に保存される、粒子の分類ごとの粒子の量の警報閾値は、図１２及び図１３に示す撮影装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃごとに設定される。具体的には、撮影装置３Ａが動画の撮影を開始する粒子の分類ごとの警報閾値と、撮影装置３Ｂが動画の撮影を開始する粒子の分類ごとの警報閾値と、撮影装置３Ｃが動画の撮影を開始する粒子の分類ごとの警報閾値と、が、閾値保存部３５２に保存される。警告閾値についても同様である。
【００６３】
また、図１６に示すＣＰＵ３００は、粒子検出装置１の複数の空気取り込み口のそれぞれから取り込んだ空気で過去に検出された分類ごとの粒子の量に応じて、警報閾値及び警告閾値を補正する閾値補正部３０５をさらに備える。
【００６４】
例えば、第１の空気取り込み口で取り込んだ空気において、生物粒子のクラスに分類された粒子が過去に多く検出された場合、閾値補正部３０５は、第１の空気取り込み口で取り込む空気に対して、生物粒子のクラスに分類される粒子の量の警報閾値を低くする補正をする。
【００６５】
また例えば、第２の空気取り込み口で取り込んだ空気において、非生物粒子のクラスに分類された粒子が過去に多く検出された場合、閾値補正部３０５は、第２の空気取り込み口で取り込む空気に対して、非生物粒子のクラスに分類される粒子の量の警報閾値を低くする補正をする。
【００６６】
さらに例えば、第３の空気取り込み口で取り込んだ空気において、非蛍光粒子のクラスに分類された粒子が過去に多く検出された場合、閾値補正部３０５は、第３の空気取り込み口で取り込む空気に対して、非蛍光粒子のクラスに分類される粒子の量の警報閾値を低くする補正をする。
【００６７】
以上説明した第３の実施の形態に係る環境分析装置によれば、過去の粒子の検出傾向に基づいて閾値を補正し、例えば、特定の分類の粒子の発生を、より頻繁に監視することが可能となる。
【００６８】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態に係る環境分析装置は、図１７に示すように、クリーンルームへの作業者の入退室の時間を、作業者が装着している識別ＩＣタグ等を用いて記録する、図１８に示す作業者記録部３０６をさらに備える。作業者記録部３０６の、作業者のクリーンルームへの入退室の時間の記録を、データ保存部３５３に保存する。
【００６９】
環境分析装置は、時系列における、分類ごとに発生した粒子の量のデータと、時系列における、入退室した作業者のデータと、を併合した併合データを生成する併合部３０７をさらに備える。併合部３０７は、併合データをデータ保存部３５３に保存し、出力装置４０１から出力する。第４の実施の形態によれば、例えば、併合データに基づき、それぞれの作業者がクリーンルームに入室している際に発生しやすい粒子の分類を把握することが可能となる。
【００７０】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態においては、図１９に示すように、クリーンルームで実施される作業工程の時系列データが、図１８に示すデータ保存部３５３に保存される。第５の実施の形態において、併合部３０７は、時系列における、分類ごとに発生した粒子の量のデータと、時系列における、実施された作業工程のデータと、を併合した併合データを生成する。併合部３０７は、併合データをデータ保存部３５３に保存し、出力装置４０１から出力する。
【００７１】
第５の実施の形態によれば、例えば、併合データに基づき、それぞれの作業工程が実施されている際に発生しやすい粒子の分類を把握することが可能となる。なお、併合部は、時系列における、分類ごとに発生した粒子の量のデータと、時系列における、実施された作業工程のデータと、時系列における、入退室した作業者のデータと、を併合した併合データを生成してもよい。
【００７２】
（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、実施の形態においては、第１及び第２の光が蛍光帯域の光であり、第３の光が散乱光である例を説明したが、第１ないし第３の光は、波長が異なっていれば、任意である。また、実施の形態においては、第１分類の粒子が生物粒子であり、第２分類の粒子が非生物粒子である例を説明したが、第１分類の粒子がある種の生物粒子であり、第２分類の粒子が他種の生物粒子であってもよい。あるいは、第１分類の粒子がある種の非生物粒子であり、第２分類の粒子が他種の非生物粒子であってもよい。粒子の分類の仕方は任意である。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。
【符号の説明】
【００７３】
１     粒子検出装置
２     ネットワーク
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ     撮影装置
４     動画保存部
１０   光源
１１   光源駆動電源
１２   電源制御装置
１５   光検出器
２０Ａ、２０Ｂ       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   ノズル
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
１０２ 蛍光強度測定器
１０５ 散乱光測定器
３００ 中央演算処理装置
３０１ 粒子分類部
３０２ 計数部
３０３ 警報部
３０４ 撮影装置制御部
３０５ 閾値補正部
３０６  作業者記録部
３０７  併合部
３５０ 記憶装置
３５１ 境界情報保存部
３５２ 閾値保存部
３５３ データ保存部
４０１ 出力装置
【図１】
2017219485.tif 000003
【図２】
2017219485.tif 000004
【図３】
2017219485.tif 000005
【図４】
2017219485.tif 000006
【図５】
2017219485.tif 000007
【図６】
2017219485.tif 000008
【図７】
2017219485.tif 000009
【図８】
2017219485.tif 000010
【図９】
2017219485.tif 000011
【図１０】
2017219485.tif 000012
【図１１】
2017219485.tif 000013
【図１２】
2017219485.tif 000014
【図１３】
2017219485.tif 000015
【図１４】
2017219485.tif 000016
【図１５】
2017219485.tif 000017
【図１６】
2017219485.tif 000018
【図１７】
2017219485.tif 000019
【図１８】
2017219485.tif 000020
【図１９】
2017219485.tif 000021