パーティクルカウンターの原理｜使用用途や種類も解説

医療機器や医薬品の製造現場、さらに半導体をはじめとした精密機器の製造は、クリーンルームで行われます。クリーンルームとは、微細な不純物の影響を最小限に抑えながら製品を製造するための、高度な清浄度が維持された特殊な空間です。

クリーンルームの性能評価には、空気中の微粒子や不純物の測定が不可欠となります。そこで重要な役割を果たすのが「パーティクルカウンター」です。パーティクルカウンターは、空気中の微粒子の数や大きさを高精度に測定するものであり、クリーンルームのきれいさを評価するために使用されています。

当記事では、パーティクルカウンターの概要や動作原理、さらに用途や種類について詳しく紹介します。

1.　パーティクルカウンターとは？

パーティクルカウンターとは、空気中または水中に浮遊する塵埃や不純物などの目には見えにくい微粒子の数・大きさを測定する機械です。「微粒子計測器（微粒子測定器）」とも呼ばれており、主にクリーンルームの清浄度を評価するために用いられます。

そもそもクリーンルームとは、HEPAフィルタやULPAフィルタなど高性能なフィルタを通して、空気中の微粒子や有害物質を極めて少ないレベルに管理した部屋を指し、「防塵室」とも呼ばれます。医療機器・医薬品や精密機器の製造現場においては、不純物が製品の不良の原因となることから、クリーンルームが不可欠です。

クリーンルーム内部の清浄度評価には「浮遊微粒子濃度試験」があり、その基準は「JIS B 9920」で詳細に定められています。パーティクルカウンターは、クリーンルームの清浄度を客観的に評価し、浮遊微粒子濃度試験において重要な役割を果たします。

1-1.　パーティクルカウンターの原理

パーティクルカウンターは、機械の中に空気や水の流れをつくった後、その中の微粒子にレーザー光を照射し、発生した光をセンサーで検出して粒子の特性を測定する仕組みです。

この測定原理にもとづき、「光散乱方式」または「光遮断方式」のいずれかの測定方法を用いて粒子の数や大きさを測定します。光散乱方式と光遮断方式の仕組みと用途について、以下で解説します。

1-2.　粉塵計との違い

パーティクルカウンターと混同されやすい機器に、「粉塵計」があります。パーティクルカウンターと粉塵計はいずれも空気中の微粒子を測定する装置ですが、測定対象と用途に大きな違いがある点を覚えておきましょう。

粉塵計は、検出部に導入された粉塵にレーザー光を照射し、散乱光を検出することで微粒子の質量濃度を測定する装置です。主に、工場や建設現場などの大気汚染調査に用いられています。

一方で、パーティクルカウンターは微粒子の数や大きさを評価する装置です。粉塵濃度や粒子数濃度を評価する粉塵計とは一般的な使用場面も異なるため、測定目的に応じて適切な装置を選ぶことが重要です。

2.　パーティクルカウンターの使用用途

空気中の微粒子を測定するものは「気中パーティクルカウンター」、そして水中（液体中）の微粒子を測定するものは「液中パーティクルカウンター」と呼びます。いずれのパーティクルカウンターも、さまざまな分野で活用されている機器です。

ここでは、気中パーティクルカウンターと液中パーティクルカウンターの具体的な活用場面を解説します。

2-1.　気中パーティクルカウンターの場合

空気中の微粒子を計測する気中パーティクルカウンターは、主にクリーンルームのきれいさを評価するために使われています。

クリーンルームが導入される主な分野としては、半導体工場や精密機器（電子部品・光学機械）工場、薬品工場、食品工場、手術室・治療室などが挙げられます。

なお、クリーンルームは「ISO 14644-1」の国際規格によってクラス1からクラス9まで9段階のクラス分けが行われており、クラスが小さいほど求められる清浄度が高くなります。

各施設では、適切なクリーンルームの選定と定期的な清浄度測定が不可欠です。

2-2.　液中パーティクルカウンターの場合

液体中の微粒子を計測する液中パーティクルカウンターは、主に薬液管理や洗浄工程の管理に使われます。

3.　パーティクルカウンターの種類

パーティクルカウンターには、計測できる粒径や用途によってさまざまな種類があります。代表的な種類としては、「ハンディタイプ」と「ベンチトップタイプ」が挙げられます。

また、どのパーティクルカウンターが適切なのかは測定粒径によっても変わります。たとえば、高い清浄度が求められる精密機器や半導体の製造現場では、0.1μm以下の非常に細かな粒子を測定できるパーティクルカウンターが役立ちます。

一方で、2μm以上の比較的大きな粒子を測定したい場合は、光遮断方式のパーティクルカウンターが最適です。

3-1.　パーティクルカウンターの選び方

パーティクルカウンターを選ぶ際は、用途を確認した上で仕様を決定する必要があります。確認しておきたい主な仕様としては、「粒径」「吸引流量」「最大可能粒子濃度」の3点です。

まとめ

パーティクルカウンターとは、空気中・水中における浮遊粒子の数と大きさを測定する装置であり、「微粒子計測機」とも呼ばれています。あらゆる分野の製造現場の清浄度管理や品質確保において重要な役割を果たしています。

パーティクルカウンターは用途に応じた適切な製品選びが重要です。アズサイエンス株式会社では、パーティクルカウンターをはじめとしたさまざまな計測機器を取り扱っております。用途に合った計測機器を使用したいという方は、ぜひアズサイエンス株式会社にお問い合わせください。