汎用警報システム(通称：WAN-WAN)の開発と展開
豊田朋範 1・千葉寿 2・古館守通 2・藤崎聡美 2・木村和典１１

分子科学研究所 技術推進部

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岩手大学 理工学系技術部

我々が共同開発した汎用警報システム(通称 WAN-WAN：Wireless Alarm Network for Wide Area Notification)
システム[1][2][3]は、接点入力を備える基本モジュールを主軸として、市販のスマートスピーカやスマートライトなどを駆動し、携帯端末に通知するシステムの総称である。2020 年 4 月から分子科学研究所の共同研究棟 C 棟クリーンルーム(以下クリーンルーム)が稼働開始したが、WAN-WAN は 2021 年 4 月からクリーンルームで運用を開始し、順次拡張を続けながら順調に運用を続けている。クリーンルームにおけるWAN-WAN システム導入の必要性と監視対象イベント発生時の動作、並びに今後の拡張計画について報告する。

Key Words : WAN-WAN，クリーンルーム，LoRa

１．はじめに素やアルゴンを使用し、アセトンなどの各種有機溶剤、更にはフッ化水素酸など毒劇物も多数存在する。

我々が共同開発した汎用警報システム(通称 WANWAN ： Wireless Alarm Network for Wide AreaNotification)システム[1][2][3]は、分子科学研究所の共同研究棟 C 棟クリーンルーム(以下クリーンルーム)で2021 年 4 月から運用を開始し、順次拡張を続けながら順調に運用を続けている。クリーンルームにおける WAN-WAN システム導入の必要性と監視対象イ
ベント発生時の動作、並びに今後の拡張計画について報告する。
Fig.1: Air flow in clean room

２.クリーンルームの構造と広範囲通知の必要性

空間の閉鎖性と重大事故の危険性が同時に存在す
るクリーンルームの運用において、ガスボンベの圧力低下や緊急事態発生を通知することは、作業中にクリーンルームは Fig.1 のように、16 台の FFU(FanFilter Unit)からフィルターを通した清浄な空気を循環させる、水平層流方式で清浄度を構築・維持している。一方で、リソグラフィの各種工程や設備で窒クリーンルームを行き来する手間や定期的な巡回の削減、被害の拡大と二次災害の防止に有用である。
しかしながら、クリーンルームの性質上、粉塵の発生を伴う工事は極力避けたい、現在の装置や設備はそのまま使用したい、導入費用が高額で定額の維持費が発生するなど課題が多い。
我々は、共同開発した WAN-WAN システムを適用することで、課題の解決を図った。

３.WAN-WAN システムと基本モジュール
WAN-WAN システムとは、我々が共同開発した基本モジュールを主軸として、市販のスマートスピー

Fig.3: System configuration of clean room alert system(2nd stage) using WAN-WAN

カやスマートライトなどを駆動し、携帯端末に通知するシステムの総称である。
基本モジュールは、100x50x30(mm)の樹脂ケースに、接点入力対応の BNC コネクタ、テスト用ボタン、動作インジケータ LED、電源供給用 Micro B タイプコ
ネクタと DC ジャックを各 1 個搭載している(Fig.2)。

Fig.4: Notification when the pressure of the nitrogen
cylinder drops

ガスボンベの圧力計は接点出力を備え(Fig.5)、これを基本モジュールに接続することで、圧力低下時に管理者のスマートフォンに通知が入り、各所に設置したスマートスピーカがアナウンスし、スマートライトが黄色で点滅する。
Fig.2: Basic module of WAN-WAN system

起動条件とした基本モジュールの接点入力が ONになると、Wi-Fi を介して別途設置したスマートスピーカやスマートライトを起動する。これにより、たとえば、ボタン A を押した時、スマートスピーカが「ボタン A が押されました」とアナウンスし、スマートライトが赤色で 1 分間点滅する。

４．WAN-WAN システムのクリーンルーム警報シス
テムへの適用Fig.5: Connection with a pressure gauge

洗浄用ドラフト室には、作業者がフッ化水素酸や硫酸に侵されて手が使用不能である、あるいは転倒

WAN-WAN システムを適用したクリーンルーム警した場合を想定し、床面からの低い位置に独自開発

報システム(第 2 期)の構成を Fig.3 に、例として窒素の警報ボタンユニットを設置することで、非常事態ボンベの圧力低下時の通知動作を Fig.4 に示す。

を外部に通知できるようにした(Fig.6)。警報ボタン

ユニットは LoRa(Long Range)無線 を搭載している。

度計測が可能な熱電対ユニット(Fig.7)、床の水漏れを検出する水漏れセンサユニット(Fig.8)を開発した。
いずれも基本モジュールと USB コネクタで直結でき、基本モジュールに電源供給が可能である(Fig.9, 10)。

Fig.6： Alert button unit with built-in LoRa

LoRa（Long Range）無線とは、920MHz 帯の長距離伝搬・障害物に強いことを特徴とする無線通信規格である[4]。分子科学研究所のクリーンルームは、周囲

Fig.7: Thermocouple unitをカラー鋼板で囲まれている入り組んだ空間で、洗浄用ドラフト室のように Wi-Fi や 4G 回線が圏外になるポイントもある。そのようなポイントでも、LoRa
無線 を使用することで、あたかも延長ケーブルのように通信距離を延長することが出来る。
警報ボタンが押されると、LoRa 無線によって、Wi-Fi が届く場所に配置したマスターユニットに通知が届く。マスターユニットには WAN-WAN 基本モジュールを接続しており、基本モジュールの接点入Fig.8: Water leak sensor unit

力を ON にして、システムを起動する。
アナウンスの内容、言語、アナウンスするスマー
トスピーカの選択や追加などは、クリーンルーム担当者からの要望を受けて何度か調整している。

５．関連ユニットの開発と今後の拡張計画
WAN-WAN システムを用いたクリーンルーム警報
システムは、運用開始以降、窒素ボンベの圧力低下を 4 回、アルゴンガスの圧力低下を 2 回通知していFig.9： Connection between thermocouple unit
and WAN-WAN basic module

る(2021 年 12 月現在)。圧力低下はいつ発生するか策定中の第 4 期(Fig.11)では、搬入口上部に設置さ分からないため、圧力低下の通知は、毎日の巡回やれたパトライトと、酸素濃度計を加える計画であり、使用したい時に使用できないストレスから解放されクリーンルームの安全・安心な稼働と担当者のリソると、担当者からも好評である。

ースを本来の業務に向けるための環境づくりに貢献

クリーンルーム警報システムは、第 3 期でスマートする所存である。

スピーカを 2 箇所増設した他、-270℃～1800℃の温3） 特許第 6954530 号 「警報連動型防災システム」
千葉寿、豊田朋範、古舘守通、藤崎聡美
4） 「クリ ーン ル ーム統 合制 御 システ ムの 開 発－
FFU 制御ユニットとトラブル対策－」豊田朋範、
装置開発室 AnnualReport2020 p24～25

Fig.10: Connection between water leak sensor unit
and WAN-WAN basic module

Fig.11: Concept of clean room alert system (4th stage)

６．謝辞
本開発は、2019 年度自然科学研究機構産学連携支援事業(課題名「「一斉警報通知防災システム」構想の実現に向けた社会実験」)並びに 2019 年度～2021 年
度川合所長奨励研究費の助成を受けて行われた。
基本モジュールと LoRa 無線は、分子科学研究所と岩手大学との共同開発の成果であり、システムの配置・試験には近藤聖彦氏、高田紀子氏、木村幸代氏、石川晶子氏(以上、分子研)に協力いただいた。各位に深い感謝の意を表する。

参考・引用文献・特許情報
1） 特願 2019-214632 「通知システム、通知システムにおける制御装置、及び通知システムにおける制御方法」 千葉寿、豊田朋範、古舘守通、藤崎聡美
2） 特願 2018-156982 「緊急防災ドッキングステーション」 千葉寿、豊田朋範、古舘守通、藤崎聡美