具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施方式。并且,在所有的附图中,对同样的构成要素标以同样的符号,适当地省略说明。
(实施方式1)
图1为表示实施方式1所涉及的隔离器100的结构的示意图。如图1所示,实施方式1所涉及的隔离器100具有:用于进行细胞抽出、细胞培养等以机体来源材料为对象的操作的操作室10;对操作室10供给气体的气体供给部40;排出操作室10的气体的气体排出部50;将杀菌物质供给到操作室10的杀菌物质供给装置200;对上述机构进行控制的控制部90。在此,机体来源材料是指,含有细胞的生物本身,或是包括构成生物的物质或生物生产的物质等的材料。
在气体供给部40上设置有吸气口42、三通阀44及风扇46。空气经由吸气口42从外部吸入。三通阀44经由路径70与吸气口42的气体流下游侧连接,并经由路径80与杀菌气体生成部202的气体流下游侧连接。此外,三通阀44经由路径72与风扇46的气体流上游侧连接。三通阀44可以实现从路径70到路径72方向或从路径80到路径72方向的气体流路的排他性切换。经由吸气口42吸入的空气或经由路径80送出的包含杀菌物质的气体经由三通阀44吸入到风扇46中。
风扇46将经由路径72从三通阀44方向吸入的气体经由路径74向操作室10方向送出。风扇46可以通过控制部90进行接通/断开的切换控制。并且,风扇46能够连续地调节排气量。
在操作室10上以能够开闭的方式设置有前表面门扇12。并且在前表面门扇12的规定位置上设置有用于在操作室10内进行操作的操作用手套14。操作者从设置于前表面门扇12的未图示的开口部将手插入操作用手套14中,能够通过操作用手套14在操作室10内进行操作。在操作室10中,由风扇46送出的气体从气体供给口16吸入,从气体排出口18将气体排出。在气体供给口16上设置有HEPA过滤器20,在气体排出口18上设置有HEPA过滤器22。通过它们确保操作室10的无菌状态。从操作室10排出的气体经由气体排出口18、HEPA过滤器22及路径76送出到气体排出部50。
在气体排出部50中,按照气体流向依次设置有三通阀52、杀菌物质减少处理部54及排气口58。
三通阀52经由路径76与操作室10的气体流下游侧连接,并且经由路径82与杀菌物质减少处理部54的气体流上游侧连接。此外,三通阀52经由路径78与后述的杀菌物质供给装置200的气体流上游侧连接。三通阀52可以实现从路径76到路径82方向或从路径76到路径78方向的气体流路的排他性切换,经由路径76吸入的气体到路径82方向或路径78方向送出。
杀菌物质减少处理部54进行经由三通阀52送出的气体所含有的杀菌物质的浓度的降低化处理。杀菌物质减少处理部54包括例如白金等金属催化剂,也可以包含活性炭等。
在操作室10的外部设置有向操作室10供给杀菌物质的杀菌物质供给装置200。杀菌物质供给装置200向操作室10供给杀菌物质并使其在隔离器100内循环,由此能够使操作室10及路径为无菌环境。在此,无菌环境是指为了避免混入在操作室中进行的操作所需要的物质以外的物质而无限接近于无尘无菌的环境。在本实施方式中,杀菌物质为过氧化氢。
如图1所示,杀菌物质供给装置200与三通阀52及路径78的气体流下游侧连接,并且与路径80及三通阀44的气体流上游侧连接。杀菌物质供给装置200具有杀菌物质储存器260、泵264及杀菌气体生成部202。杀菌物质储存器260中储存有作为杀菌物质的过氧化氢水。泵264将储存在杀菌物质储存器260中的过氧化氢水汲上,向杀菌气体生成部202送出。杀菌气体生成部202使供给的过氧化氢水气化,产生过氧化氢气体。产生的过氧化氢气体送出到路径80中。
利用图2的(A)及图2的(B)说明杀菌物质供给装置200的具体结构。图2的(A)为表示实施方式1所涉及的杀菌物质供给装置200的结构的示意图。图2的(B)为沿图2的(A)的A-A线的截面图。
如图2的(A)所示,杀菌物质供给装置200具有由雾化部210及气化部220构成的杀菌气体生成部202。
雾化部210具有收容构件211、间隔构件212、超声波振子213及用作收容作为杀菌物质原料的过氧化氢水的容器的杯状物214。
收容构件211为构成雾化部210的传播液收容部。在收容构件211的底面设置有超声波振子213。超声波振子213为将电能转化为超声波振动的元件。在本实施方式中,超声波振子213不位于收容构件211的底面的中央部分,而是设置在向后述的开口252侧偏移的位置。
在收容构件211上,沿着上部外周形成有法兰盘216。在法兰盘216的上表面设置有用于嵌入O环218a的槽217。
间隔构件212设置于法兰盘216之上。间隔构件212为在中间部分形成有开口的环状的构件。间隔构件212的外径与法兰盘216的外径相等。在间隔构件212的上表面设置有用于嵌入O环218b的槽229。
杯状物214安装于设置在间隔构件212上的开口处,杯状物214的底部向超声波振子213侧突出。杯状物214例如为厚度0.2mm左右的PET等的聚酯树脂制或为厚度0.05mm左右的不锈钢等的金属薄板制。
在由收容构件211、间隔构件212及杯状物214构成的密闭空间234中,充满有传播由超声波振子213产生的超声波振动的超声波传播用液240。并且,超声波传播用液适用如水这样的粘性小的液体。
在如以上构成的雾化部210中,向杯状物214供给的过氧化氢水通过传播超声波传播用液240的超声波振动而雾化,雾化后的过氧化氢水送入到气化部220中。这时,没有被雾化而付着在气化部220的内侧的过氧化氢的液滴由于重力的作用落下到杯状物214中,再次被雾化。
并且,从超声波振子213发出的超声波振动的波面的前进方向,换言之,超声波振子213的振子面中心的法线向杯状物214的最下部或后述的加热器222的最下部的方向倾斜。振子面中心的法线优选相对于铅直方向(雾化部210的上下方向)倾斜例如约7度。由此,由于存留在杯状物214中的过氧化氢水形成的水柱斜着立起,因此过氧化氢水的雾化能够稳定地进行。
气化部220设置于雾化部210的上部,主要包括加热管221,加热器222,配管224及温度计225、227。
加热管221为轴向沿铅直方向安装于收容构件211的上部的筒状构件,其下部开口与杯状物214连通。更详细地说,沿着加热管221的下部外周形成有法兰盘228。法兰盘228的外径与间隔构件212及法兰盘216的外径相等。
在法兰盘216、间隔构件212及法兰盘228上的规定部位设置有螺纹孔251。在向槽217、229中分别嵌入O环218a、218b的状态下,通过将螺钉255与螺纹孔251螺合来安装雾化部210和气化部220。利用O环218a提高法兰盘216和间隔构件212之间的密闭性。并且,利用O环218b提高法兰盘228和间隔构件212之间的密闭性。
在加热管221的下部侧面设置有开口250及开口252。在本实施方式中,开口250及开口252设置在互相对置的位置上。在开口250中插入有配管262,配管262用于将存留在杀菌物质储存器260中的过氧化氢水供给到杯状物214中。并且,在开口250部分,配管262的外侧被密封,使外气无法进入到加热管221内。在配管262的中途设置有泵264(例如蠕动泵),泵264用于将存留在杀菌物质储存器260中的过氧化氢水汲上。
另一方面,从空气供给风扇(未图示)送出的空气(载运气体)所流入的配管275连接于开口252上从而构成载运气体供给口。并且,也可以路径78与开口252连接。由此,由雾化部210及气化部220构成的杀菌气体生成部202成为经由操作室10的循环路径的一部分,能够根据需要对循环路径供给过氧化氢。
在加热管221的内部形成有过氧化氢及空气从下方向上方流动的流路226。
在本实施方式中,加热管221设置于杯状物214的正上方。因此,即使在加热管221内雾状的过氧化氢再结合而液滴化时,也会由于重力作用而落下到杯状物214中。回到杯状物214中的过氧化氢通过超声波再次雾化,送到加热管221中。由此,在加热管221内液化的过氧化氢通过简单的构造返回到杯状物214中而再次进行雾化,由此,杯状物214中的过氧化氢水不会浪费,能够确实气化。
在加热管221的内部沿着加热管221的轴设置有加热器222。加热器222通过控制部90进行的接通断开控制将温度调节为大约180℃。加热器222的温度由温度计227测出,测出的温度传送到控制部90中。若加热器222的温度超过220℃,则通过控制部90断开对加热器222的电力供给。并且,优选在加热器222上设置多个翅片223。由此,增加加热器222和流过流路226的过氧化氢的接触面积,能够促进过氧化氢的气化。
在加热器222的上部设置有固定用的法兰盘270。在盖构件273上沿着加热器222的周围设置有槽236,O环218c嵌入于该槽236。并且,在盖构件273上设置开口,加热器222的上部插入该开口中。加热器222通过螺钉232与盖构件273连接,通过O环218c来提高法兰盘230和盖构件273的密闭性。
并且,在加热管221的上部设置有法兰盘238。在法兰盘238上,在与盖构件273对置的面上设置有槽241,O环218d嵌入于该槽241。法兰盘238通过螺钉239与盖构件273连接。由此,通过O环218d来提高密闭性,并将盖构件273安装于加热管221上,并且保持加热器222插入加热管221的内部的状态。
在加热管221的上部侧面设置有与配管224的一侧的端部连接的开口254,构成将过氧化氢与载运气体一起向外部供给的过氧化氢供给口。在配管224上设置有用于测定配管224的内部温度的温度计225。由温度计225测定的配管224的内部温度发送到控制部90。配管224的另一侧的端部与路径78的最下游侧及路径80的最上游侧连接。
在以上结构的杀菌物质供给装置200中,利用图3所示的时序图说明生成杀菌气体的动作。由杀菌物质供给装置200进行的杀菌气体的生成通过控制部90来控制。
首先,在时刻t1,将加热器222的开关接通,开始由加热器222加热,并且驱动泵264而将存留于杀菌物质储存器260中的过氧化氢水汲上,向杯状物214送出过氧化氢水。
通过接通加热器222的开关,使配管224的内部温度从常温开始上升。并且,在时刻t2,当过氧化氢水通过配管262到达杯状物214时,在杯状物214的底部开始积存过氧化氢水,杯状物214中的过氧化氢水量开始上升。
在时刻t3,当配管224的内部温度达到过氧化氢的气化温度时,超声波振子213开始驱动,超声波振动通过超声波传播用液240传递到杯状物214。并且,由空气供给风扇开始送风,空气从外部送入到杯状物214中。由此,过氧化氢在杯状物214中雾化,雾化后的过氧化氢通过空气供给风扇的送风供给到加热管221。供给到加热管221中的雾状的过氧化氢通过加热器222加热而气化。变为气状的过氧化氢经由配管224供给到路径80中。
在利用超声波振子的雾化装置中,由于雾化效率根据振子面到雾化后的液面的距离而变化,所以必须维持适当的距离。因此,在时刻t3以后,优选通过泵264来调节向杯状物214送出的过氧化氢水的流量以补充由于雾化及气化的进行而消耗的杯状物214内的过氧化氢水。由此,在时刻t3以后,能够将杯状物214内的过氧化氢水有效雾化。预先设定向杯状物214送出的过氧化氢水的总量,根据泵264的能力在规定的时间过后停止泵264的驱动。
在时刻t3以后,若停止泵264的驱动,则在时刻t4停止对杯状物214的过氧化氢水的补给。在时刻t4以后,杯状物214内的过氧化氢水量缓慢地减少,在时刻t5,杯状物214内的过氧化氢水的残余量为零。
在时刻t5以后,由于从雾化部210向气化部220输送的雾状的过氧化氢的量缓慢地减少,因此在加热管221中由于过氧化氢气化而被吸收的热量逐渐减少。由此,配管224的内部温度从过氧化氢的气化温度进一步上升。换言之,配管224的内部温度的上升表示杯状物214内的过氧化氢的残余量为零的现象,通过掌握这一现象,能够推测出杯状物214的过氧化氢的残余量是否为零。在时刻t6,若由温度计225测出的配管224的内部温度达到规定的判定温度,则超声波振子213的驱动停止,且加热器222的开关断开,加热器停止加热。该规定温度为加热管221内的过氧化氢的气化结束,加热管221内只有空气开始移动时的配管224的内部温度。即,配管224的内部温度达到规定的判定温度意味着杯状物214内的过氧化氢水的残余量为零,在杀菌物质供给装置200中不存在应进行气化的过氧化氢水。
在时刻t6以后,配管224的内部温度在持续上升之后缓慢地开始下降,在时刻t7回到常温。
从时刻t1到时刻t3为准备产生杀菌气体所需要的时间。从时刻t3到时刻t4,在雾化部210中进行过氧化氢的雾化。从时刻t1到时刻t7,杀菌气体暴露于包括操作室10在内的路径(后述的前处理工序及杀菌工序)。在时刻t7以后,杀菌气体从包括操作室10在内的路径排出(后述的置换工序)。
返回图1进行控制部90的说明。控制部90进行如上所述的由杀菌物质供给装置200进行的杀菌气体的送出的控制。并且,控制部90通过控制三通阀44及52的阀的开闭来进行气体流路的切换。
具体地说,控制部90通过控制三通阀44的阀的开闭来控制从路径70到路径72方向,或从路径80到路径72方向的气体流路的排他性切换。并且,控制部90通过控制三通阀52的阀的开闭来控制从路径76到路径82方向,或从路径76到路径78方向的气体流路的排他性切换。
(气体流路的切换)
隔离器100的气体流路根据控制部90对三通阀44及52的阀的开闭的控制来进行以下2种切换。即,在使过氧化氢气体在隔离器100内循环时,三通阀44仅在从路径80到路径72方向上为开状态,而在从路径70到路径72方向上为闭状态。并且,三通阀52仅在从路径76到路径78方向上为开状态,而在从路径76到路径82方向上为闭状态。
另一方面,在进行操作室内的空气的置换时,三通阀44仅在从路径70到路径72方向上为开状态,而在从路径80到路径72方向上为闭状态。并且,三通阀52仅在从路径76到路径82方向上为开状态,而在从路径76到路径78方向上为闭状态。由此,形成以下路径:空气从吸气口42经过路径70、三通阀44、路径72、风扇46、路径74、HEPA过滤器20及气体供给口16进入操作室10,并经过气体排出口18、HEPA过滤器22、路径76、三通阀52、路径82及杀菌物质减少处理部54从排气口58排出。
(杀菌处理)
在隔离器100中,当操作室10内的一个操作(上一次的操作)结束后,在进行下一次的操作时进行操作室10及上一次的操作所使用的流通路的杀菌处理。杀菌处理包括前处理工序、杀菌工序、置换工序。
在前处理工序中,过氧化氢气体从杀菌物质供给装置200供给到操作室10内,在操作室10中的过氧化氢气体的浓度维持在操作室10的杀菌所需要的浓度以上。在前处理工序中,在操作室10中的过氧化氢气体达到规定浓度以上后,开始杀菌工序。
在杀菌工序中,通过过氧化氢气体从杀菌物质供给装置200向操作室10输送、然后再次返回到杀菌物质供给装置200的循环来进行操作室10的杀菌。这时,三通阀44仅在从路径80到路径72方向上切换为开状态,在从路径70到路径72方向上为闭状态。另一方面,三通阀52仅在从路径76到路径78方向上切换为开状态,在从路径76到路径82方向上为闭状态。由此,在隔离器100内,形成从三通阀44经由操作室10、三通阀52而返回三通阀44的气体流路,通过风扇46的动作控制,使导入操作室10内的过氧化氢气体能够在隔离器100内循环。通过该流路控制、风扇控制,能够根据需要进行HEPA过滤器20、22及路径74、76等的杀菌。
在置换工序中,通过将经由吸气口42吸入的空气供给到操作室10并将操作室10的气体压出来置换操作室10的气体。更具体地说,在置换工序中,控制部90将三通阀切换为仅在从吸气口42向操作室10方向上为开状态,将三通阀52切换为仅在从操作室10向排气口58方向上为开状态。并且,控制部90使风扇46接通。由此,在隔离器100内形成以下气体流路:从吸气口42吸入的空气从路径70通过HEPA过滤器20到达操作室10,从操作室10通过HEPA过滤器22由排气口58排出。其结果是,操作室10的气体被置换为空气,操作室10的过氧化氢气体从操作室10被除去。
这时,从操作室10压出的过氧化氢气体通过由杀菌物质减少处理部54进行减少处理,由此来减少从排气口58向隔离器100的外部流出的过氧化氢气体。并且,在置换工程中,将在隔离器100内的操作室10以外的区域,例如气体供给部40内残存的过氧化氢气体或上一次操作所用的流通路内的HEPA过滤器20及22所吸附的过氧化氢除去。
根据以上说明的隔离器100能够得到以下效果。
由于由雾化部210雾化的过氧化氢通过气化部220被气化,因此在气化部220中的过氧化氢的气化迅速进行,以往相比能够减小气化部220的加热器222付与的热量。由此,能够将过氧化氢水的气化所需要的时间缩短化,进而能够将杀菌处理整体的时间缩短化。其结果是,能够提高在隔离器100中的工作效率。
另外,在通过泵264将规定量的过氧化氢水供给到杯状物214后,通过判断配管224的内部温度是否达到规定的判定温度,能够掌握杯状物214内的过氧化氢水的残余量变为零。由此,能够不浪费地进行加热器222的温度调节,能够抑制隔离器100的能量消耗。并且,在杯状物214内的过氧化氢水的残余量变为零后,由于能够迅速地从杀菌工序切换到置换工序,因此减少浪费的时间,能够将杀菌处理整体的时间缩短化。
(杀菌物质供给装置的变形例1)利用图4的(A)及图4的(B)说明杀菌物质供给装置200的变形例1。图4的(A)为表示杀菌物质供给装置200的变形例1的示意图。图4的(B)为沿图4的(A)的A-A线的截面图。
另外,杀菌物质供给装置200的变形例的基本结构与在实施方式1中说明的杀菌物质供给装置200相同,适当地省略与实施方式1中的杀菌物质供给装置200相同的结构,以与实施方式1中的杀菌物质供给装置200不同的结构为中心进行说明。
在杀菌物质供给装置200的变形例1中,加热管221和收容构件211通过连接构件280(连接部)来进行组装。并且,连接构件280的直径与收容构件211的直径相等,且比加热管221的直径粗。
具体地说,沿着连接构件280的下部外周设置有法兰盘281。法兰盘281的外径与间隔构件212及法兰盘216的外径相等。
在法兰盘216、间隔构件212及法兰盘281上的规定部位设置有螺纹孔251。在O环218a、218b分别嵌入槽217、229的状态下,通过将螺钉255与螺纹孔251螺合来组装雾化部210和连接构件280。通过O环218a来提高法兰盘216和间隔构件212之间的密闭性。并且,通过O环218b来提高法兰盘281和间隔构件212之间的密闭性。
在本实施方式中,开口250及开口252对置地设置于连接构件280的下部侧面。
并且,沿着连接构件280的上部外周设置有法兰盘282。在法兰盘282的上表面,设置有用于嵌入O环218e的槽283和用于嵌入内塔管(内塔管)272的端部的缺口部285,所述内塔管272插入连接构件280的内部。内塔管272的直径与加热管221的直径相等,内塔管272具有作为加热管221的延长构件的作用。
法兰盘282沿着加热管221的下部外周利用螺钉286与法兰盘228连接。这时,通过O环218e来提高法兰盘282和法兰盘228之间的密闭性。
在上述结构的杀菌物质供给装置200的变形例1中,连接构件280的内部通过内塔管272而成为双重结构,在内塔管272与连接构件280之间的部分,过氧化氢水从配管262朝向杯状物214向下滴。并且,在内塔管272与连接构件280之间的部分,从配管275供给的载运气体朝向杯状物214流下。并且,内塔管272的最下端优选位于比载运气体流入的开口(载运气体供给口)252的最下端(开口252的内径最下点)更靠下的位置。
另一方面,在内塔管272的内侧,在雾化部210中雾化的过氧化氢与载运气体一起向上方流动,雾化后的过氧化氢经由内塔管272朝向加热管221流入。
这样,通过利用内塔管272使连接构件280的内部成为双重结构,能够使载运气体在内塔管272和连接构件280之间的部分向下流动,在杯状物214的外周部分折返而在内塔管272的内部向上流动,由此,存留在杯状物214内的过氧化氢水的表面能够稳定地形成水柱。因此,过氧化氢通过载运气体有效地供给于加热管221。并且,内塔管272的最下端位于比载运气体流入的开口252的下端更靠下的位置,由此能够抑制上述的载运气体的流动产生混乱。
(杀菌物质供给装置的变形例2)
利用图5的(A)及图5的(B)说明杀菌物质供给装置200的变形例2。图5的(A)为表示杀菌物质供给装置200的变形例2的示意图。图5的(B)为沿图5的(A)的A-A线的截面图。
杀菌物质供给装置200的变形例2的基本结构与杀菌物质供给装置200的变形例1相同,因此仅说明与杀菌物质供给装置200的变形例1不同的结构。
在杀菌物质供给装置200的变形例2中,如图5的(B)所示,配管275的中心从通过加热器222的中心(或连接构件280的中心)的线P偏移。由此,在内塔管272与连接构件280之间的部分,载运气体的流向向下,并且如图5所示的截面图所示为顺时针方向。由此,若载运气体在杯状物214的外周部分折返,则在内塔管272的内部为旋涡状的向上的流向。由此,在杯状物214中存留的过氧化氢水的表面能够更加稳定地形成水柱。