DE102022100598A1

DE102022100598A1 - Isolator

Info

Publication number: DE102022100598A1
Application number: DE102022100598.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Kosian; Manuel Schacht
Original assignee: Syntegon Technology GmbH
Current assignee: Syntegon Technology GmbH
Priority date: 2022-01-12
Filing date: 2022-01-12
Publication date: 2023-07-13

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Isolator (10), mit einem Arbeitsraum (12) und einem Vorraum (14), aus welchem heraus Prozessluft über einen Eingangsfilter (18) in den Arbeitsraum einbringbar ist, mit einem Luftrückführbereich (20) zur Führung von Rückluft aus dem Arbeitsraum in den Vorraum, und mit mindestens einer in dem Luftrückführbereich angeordneten Strahlungsquelle (36), welche die Rückluft in dem Luftrückführbereich mittels Strahlung entkeimt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Isolator, mit einem Arbeitsraum und einem Vorraum, aus welchem heraus Prozessluft über einen Eingangsfilter in den Arbeitsraum einbringbar ist, mit einem Luftrückführbereich zur Führung von Rückluft aus dem Arbeitsraum in den Vorraum.
Isolatoren der vorstehend genannten Art sind beispielsweise bekannt aus dem Buch „Reinraumtechnik“, 4. Auflage, Springer Vieweg Verlag, Lothar Gail und Udo Rommel, Kapitel „Isolator-Technik in der chemisch-pharmazeutischen Industrie“.
Isolatoren der eingangs genannten Art werden auch dazu verwendet, in dem Arbeitsraum des Isolators lebend Organismen/Viren zu produzieren oder zu verarbeiten. Dies geht mit einer Kontamination nicht nur des Arbeitsraums sondern auch weiterer Bereiche des Isolators einher. Zur Dekontamination / Inaktivierung des Arbeitsraums und der genannten weiteren Bereiche ist es bekannt, Wasserstoffperoxid zu verwenden.
Es ist möglich, dass der Vorraum eines Isolators mit einer bezogen auf den Isolator externen Prozesslufteinheit (auch AHU = Air Handling Unit genannt) kommuniziert, welche dem Vorraum frische Prozessluft bereitstellt. Diese frische Prozessluft gelangt vom Vorraum aus über einen Eingangsfilter in den Arbeitsraum und wird von dort (als Abluft) über einen Luftrückführbereich an die externe Prozesslufteinheit zurückgeführt. Für eine solche Konfiguration, welche also eine externe Prozesslufteinheit umfasst, ist es möglich, den Arbeitsraum, den Vorraum und den Luftrückführbereich mit Wasserstoffperoxid zu inaktivieren.
Es ist alternativ zu der Bereitstellung einer externen Prozesslufteinheit möglich, dass ein Isolator für einen Umluftbetrieb ausgelegt ist und nicht mit einer externen Prozesslufteinheit kommuniziert. Bei dieser Konfiguration wird Prozessluft aus dem Vorraum über einen Eingangsfilter in den Arbeitsraum eingeleitet. Vor dort aus gelangt die Prozessluft, ggf. unter Zwischenschaltung eines sogenannten „sicher wechselbaren Filters“, in den Luftrückführbereich und von dort - unter Zwischenschaltung eines Katalysators - wieder zurück in den Vorraum. Für eine solche Konfiguration können nur der Arbeitsraum und der Luftrückführbereich mit Wasserstoffperoxid inaktiviert werden, nicht aber der dem Katalysator in Strömungsrichtung nachgeschaltete Vorraum.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen für einen Umluftbetrieb geeigneten oder für einen Umluftbetrieb ausgebildeten Isolator anzugeben, der eine vereinfachte Dekontamination ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einem Isolator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch mindestens eine in dem Luftrückführbereich angeordnete Strahlungsquelle, welche die Rückluft in dem Luftrückführbereich mittels Strahlung entkeimt.
Erfindungsgemäß kann eine Entkeimung bereits während eines produktiven Betriebs des Isolators erfolgen. Die Strahlungsquelle ermöglicht eine kontinuierliche Dekontamination in dem Luftrückführbereich geführten Abluft, sodass aus dem Luftrückführbereich in den Vorraum rückgeführte Abluft inaktiviert ist.
Die erfindungsgemäße Entkeimung im Bereich des Luftrückführbereichs hat den Vorteil, dass produktive Hauptzeiten des Isolators, die also für eine Produktion oder Verarbeitung von hochaktiven Substanzen genutzt werden können, erhöht werden. Gleichzeitig wird die Sicherheit einer vollständigen Inaktivierung des Vorraums erhöht. Die für eine Dekontamination des Isolators erforderlichen Nebenzeiten können reduziert oder ganz vermieden werden.
Beispielsweise handelt es sich bei der Strahlungsquelle um eine UV-C-Strahlungsquelle. Eine solche Strahlungsquelle eignet sich insbesondere für eine potentielle Inaktivierung der biologischen Schutzstufe 2.
Der Luftrückführbereich ist in vorteilhafter Weise räumlich zu dem Arbeitsraum benachbart angeordnet. Auf diese Weise kann ein kompakter Isolator geschaffen werden, insbesondere, wenn der Vorraum oberhalb des Arbeitsraums angeordnet ist. Beispielsweise weist der Luftrückführbereich mindestens einen seitlich des Arbeitsraums angeordneten, also auf Höhe des Arbeitsraums angeordneten, Luftrückführabschnitt auf. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es möglich, dass der Luftrückführbereich mindestens einen unterhalb des Arbeitsraums angeordneten Luftrückführabschnitt aufweist und/oder mindestens einen oberhalb des Arbeitsraums angeordneten Luftrückführabschnitt.
In sämtlichen der vorgenannten Luftrückführabschnitte oder in einer Teilmenge der vorgenannten Luftrückführabschnitte ist mindestens eine Strahlungsquelle angeordnet. Innerhalb eines Luftrückführabschnitts können auch mehrere Strahlungsquellen angeordnet sein.
Zur räumlichen Begrenzung des Luftrückführbereichs oder eines Luftrückführabschnitts wird vorgeschlagen, dass zu diesem Zweck eine erste Begrenzung von einer Wand des Arbeitsraums und eine dazu beabstandete zweite Begrenzung von einer Zusatzwand begrenzt ist, welche insbesondere eine Außenseite des Isolators bildet. Es ist möglich, dass die Zusatzwand und/oder die Wand des Arbeitsraums transparent, also blickdurchlässig, ausgebildet sind.
Die mindestens eine Strahlungsquelle weist vorzugsweise mindestens ein Strahlungselement auf, das eine Längsachse aufweist, die parallel zu der Strömungsrichtung der Rückluft orientiert ist. Auf diese Weise kann unter Verwendung nur einer Strahlungsquelle eine Expositionszeit, in welcher die Rückluft der Strahlung der Strahlungsquelle ausgesetzt ist, verlängert werden.
Die Expositionszeit ist auch abhängig von der Geschwindigkeit, mit welcher die Rückluft durch den Luftrückführbereich geführt wird. Um auch bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten einen hohen Inaktivierungsgrad erzielen zu können, wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Strahlungsquelle entlang eines Anteils von mindestens 40% eines Gesamtströmungswegs des Luftrückführbereichs wirksam ist, vorzugsweise entlang eines Anteils von mindestens 60%. In diesem Zusammenhang wird angemerkt, dass eine Strahlungsquelle, beispielsweise eine UV-C-Strahlungsquelle, bezogen auf einen Strömungsquerschnitt des Luftrückführbereichs nur wenig Platz beansprucht, sodass prinzipiell die Gesamtlänge des Strömungswegs des Luftrückführbereichs für eine Anordnung mindestens einer Strahlungsquelle zur Verfügung steht.
Optional ist es möglich, dass der Isolator eine Einrichtung zur Einbringung von Wasserstoffperoxid umfasst. Dies ermöglicht eine der Wirkung der Strahlungsquelle überlagerte und ergänzende Möglichkeit zur Dekontamination zumindest von Teilbereichen des Isolators.
Insbesondere ist es möglich, dass die Einbringung von Wasserstoffperoxid räumlich auf den Arbeitsraum und Luftrückführbereich beschränkt ist oder dass die Einbringung von Wasserstoffperoxid räumlich auf den Arbeitsraum beschränkt ist. Somit können genau diejenigen Bereiche des Isolators, welche potentiell restkontaminiert sind, bei Bedarf inaktiviert werden, beispielsweise nach Abschluss der Bearbeitung einer bestimmten Charge einer hochaktiven Substanz. Eine ggf. folgende Spülphase kann beschleunigt durchgeführt werden.
Bevorzugt ist es ferner, wenn zwischen dem Luftrückführbereich und dem Vorraum ein Katalysator zur Trennung von Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoff angeordnet ist. Dies ermöglicht es - für den Fall einer Verwendung von Wasserstoffperoxid (zwecks einer Inaktivierung des Arbeitsraums oder des Arbeitsraums und des Luftrückführbereichs) - Wasserstoff und Sauerstoff abzutrennen und abzuführen, ohne dass eine anderweitige, aufwändigere Entfernung des Wasserstoffperoxids erforderlich ist.
Es versteht sich, dass der Arbeitsraum und der Luftrückführbereich fluidtechnisch miteinander verbunden sind, um die Abführung von Rückluft aus dem Arbeitsraum in den Luftrückführbereich hinein zu ermöglichen. Es ist möglich, dass in diesem Übergangsbereich kein Ausgangsfilter, insbesondere kein „sicher wechselbarer Filter“ angeordnet ist, der die Betriebskosten eines Isolators erheblich erhöhen könnte. Die Abwesenheit eines Ausgangsfilters senkt außerdem den Strömungswiderstand der Umluftströmung und somit die für einen Umluftbetrieb des Isolators erforderliche Energie.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.
In der Zeichnung zeigt

1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Isolators; und
2 eine schematische Seitenansicht des Isolators gemäß 1.

Eine Ausführungsform eines Isolators ist in der Zeichnung insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Der Isolator weist einen Arbeitsraum 12 zur Produktion oder Verarbeitung hochaktiver Substanzen auf.
Der Isolator 10 weist ferner einen Vorraum 14 auf, in welchem ein Umluftantrieb 16 angeordnet ist, der einen Eingangsfilter 18 mit Prozessluft beaufschlagt. Die Prozessluft gelangt aus durch den Eingangsfilter 18 hindurch in den Arbeitsraum 12.
Der Arbeitsraum 12 ist fluidtechnisch mit einem Luftrückführbereich 20 verbunden, beispielsweise durch eine in einer Wand 52 des Arbeitsraums 12 ausgebildeten Öffnung 58. Der Luftrückführbereich 20 dient zur Abführung von Abluft aus dem Arbeitsraum 12 und Rückführung der Abluft in den Vorraum 14.
Der Luftrückführbereich 20 weist eine Mehrzahl von Luftrückführabschnitten auf, beispielsweise einen unterhalb des Arbeitsraums 12 angeordneten Luftrückführabschnitt 22 (vergleiche 1) und/oder einen seitlich des Arbeitsraums angeordneten Luftrückführabschnitt 24 und/oder einen oberhalb des Arbeitsraums 12 angeordneten Luftrückführabschnitt 26.
Vorzugsweise ist der Luftrückführbereich 20 zumindest abschnittsweise von der Wand 52 des Arbeitsraums 12 und von einer äußeren Zusatzwand 54 begrenzt. Die Wand 52 und die Zusatzwand 54 können insbesondere transparent sein. In diesem Fall bilden die Wand 52 und die Zusatzwand 54 eine Doppelscheibenanordnung.
In mindestens einem der vorgenannten Luftrückführabschnitte 22, 24, 26 ist mindestens eine Strahlungsquelle angeordnet, welche aus dem Arbeitsraum 12 in den Luftrückführbereich 20 eingeführte Rückluft mittels Strahlung entkeimt.
In dem unteren Luftrückführabschnitt 22 sind beispielsweise zwei Strahlungsquellen 28 und 30 angeordnet. In dem oberen Luftrückführabschnitt 26 sind beispielsweise zwei Strahlungsquellen 32 und 34 angeordnet.
In dem seitlichen Luftrückführabschnitt 26 ist beispielsweise eine Strahlungsquelle 36 angeordnet (vergleiche 1) oder auch eine Mehrzahl von Strahlungsquellen, beispielsweise Strahlungsquellen 36a und 36b.
Eine Strahlungsquelle (beispielweise 36, 36a, 36b) weist mindestens ein Strahlungselement 38, 40 auf, dass sich vorzugsweise entlang einer Längsachse 42, 44 erstreckt, welche parallel zu einer (in 2 mit 46 bezeichneten) Strömungsrichtung der Rückluft verläuft. Bei den Strahlungselementen 38, 40 handelt es sich vorzugsweise um UV-C-Strahlungselemente.
In einem Übergangsbereich 48 zwischen dem Luftrückführabschnitt 20 und dem Vorraum 14 ist optional ein Katalysator 50 angeordnet. Für diesen Fall ist es vorteilhaft, wenn der Isolator eine Einrichtung 56 zur Einbringung von Wasserstoffperoxid zumindest in den Arbeitsraum 12 hinein, vorzugsweise auch zur Einbringung in den Luftrückführbereich 20 hinein, umfasst. Mittels des Katalysators 50 kann Wasserstoffperoxid in Wasserstoff und Sauerstoff getrennt und abgeführt werden.
In einem Produktivbetrieb des Isolators 10 wird Prozessluft aus dem Vorraum 14 über den Umluftantrieb 16 und den Eingangsfilter 18 in den Arbeitsraum 12 eingebracht und dort durch Produktion oder Verarbeitung hochaktiver Substanzen potenziell mit Keimen kontaminiert. Solche Keime können als Teil der Abluft in den Luftrückführbereich 20 gelangen und werden dort entlang ihres Strömungswegs in Richtung auf den Vorraum 14 mittels der mindestens eine Strahlungsquelle 36 abgetötet.
Die solchermaßen entkeimte Abluft gelangt, ggf. unter Zwischenschaltung des Katalysators 50, in den Vorraum 14 und wird von dort mittels des Umluftantriebs 16 und unter Zwischenschaltung des Eingangsfilters 18 erneut dem Arbeitsraum 12 zugeführt. Der Isolator 10 arbeitet also in einem Umluftbetrieb.
Während einer nicht produktiven Reinigungsphase ist es möglich, dass die Einrichtung 56 Wasserstoffperoxid zumindest in den Arbeitsraum 12 einträgt und dass (unter Nutzung des Umluftantriebs 16) das Wasserstoffperoxid gemeinsam mit Luft durch den Luftrückführbereich 20 hindurch dem Katalysator 50 zugeführt wird, der das Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoff trennt. Auch dieser Reinigungsbetrieb kann also in einem Umluftverfahren durchgeführt werden.

Claims

Isolator (10), mit einem Arbeitsraum (12) und einem Vorraum (14), aus welchem heraus Prozessluft über einen Eingangsfilter (18) in den Arbeitsraum (12) einbringbar ist, mit einem Luftrückführbereich (20) zur Führung von Rückluft aus dem Arbeitsraum (12) in den Vorraum (14), gekennzeichnet durch mindestens eine in dem Luftrückführbereich (20) angeordnete Strahlungsquelle (36), welche die Rückluft in dem Luftrückführbereich (20) mittels Strahlung entkeimt.
Isolator (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (36) eine UV-C-Strahlungsquelle ist.
Isolator (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftrückführbereich (20) mindestens einen seitlich des Arbeitsraums (12) angeordneten Luftrückführabschnitt (24) aufweist.
Isolator (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftrückführbereich (20) mindestens einen unterhalb des Arbeitsraums (12) angeordneten Luftrückführabschnitt (22) aufweist und/oder mindestens einen oberhalb des Arbeitsraums (12) angeordneten Luftrückführabschnitt (26).
Isolator (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftrückführbereich (20) zumindest abschnittsweise von einer Wand (52) des Arbeitsraums (12) und von einer Zusatzwand (54) begrenzt ist.
Isolator (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (36) mindestens ein Strahlungselement (38, 40) aufweist, das eine Längsachse (42, 44) aufweist, die parallel zu der Strömungsrichtung (46) der Rückluft orientiert ist.
Isolator (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Strahlungsquelle (36) entlang eines Anteils von mindestens 40% eines Gesamtströmungswegs des Luftrückführbereichs (20) wirksam ist, vorzugsweise entlang eines Anteils von mindestens 60%.
Isolator (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator (10) eine Einrichtung (56) zur Einbringung von Wasserstoffperoxid umfasst.
Isolator (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbringung von Wasserstoffperoxid räumlich auf den Arbeitsraum (12) und den Luftrückführbereich (20) beschränkt ist oder dass die Einbringung von Wasserstoffperoxid räumlich auf den Arbeitsraum (12) beschränkt ist.
Isolator (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Luftrückführbereich (20) und dem Vorraum (14) ein Katalysator (50) zur Trennung von Wasserstoffperoxid in Wasserstoff und Sauerstoff angeordnet ist.
Isolator (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Arbeitsraum (12) und dem Luftrückführbereich (20) kein Ausgangsfilter angeordnet ist.