JP2018000093A

JP2018000093A - アイソレータ

Info

Publication number: JP2018000093A
Application number: JP2016130852A
Authority: JP
Inventors: 寛純山本; Hirosumi Yamamoto
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2018-01-11
Anticipated expiration: 2036-06-30
Also published as: CA2972000A1; US20180001316A1; JP6772596B2; TWI715786B; US10220382B2; TW201802008A; EP3263297B1; EP3263297A1

Abstract

【課題】開閉扉の開閉操作性が高く、デッドスペースが少ないアイソレータを提供する。
【解決手段】パスボックスやインキュベータなどに接続されて利用されるアイソレータ１２であって、アイソレータ１２は、内部に外部雰囲気から隔離される無菌作業室１３と、無菌作業室１３の側壁２３に形成された開口部２５を開閉する扉２２Ｒとを備える。扉２２Ｒの前方端部２２ＲＦを開口部２５の開口面に沿って案内するガイドレール３２Ｇを設けるとともに、扉２２Ｒをその先端に回動可能に連結させた上方レバー部材４０Ｕと下方レバー部材４０Ｄを回動軸４２により側壁２３に回動自在に支持することにより、前方端部２２ＲＦを後方側に移動させつつ、前方端部２２ＲＦを軸心として扉２２Ｒを回動させて開口部２５を開放させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、接続されたパスボックスやインキュベータなどと連通するための開口部と、この開口部を開閉するための開閉扉を備えるアイソレータに関する。

外部雰囲気から隔離されて無菌状態に維持される無菌作業室内において、例えばヒト細胞・組織の培養作業等を行うための無菌作業システムが知られている。このようなシステムは、パスボックスやインキュベータとの連結が可能なアイソレータにより構成されている。パスボックス、インキュベータを連結した際、アイソレータ内部の無菌作業室は、壁面に設けられた開口部を通してパスボックスやインキュベータの内部と連通可能であり、この開口部を通して細胞や器具等の物品の出し入れが行われる。無菌作業室には、開口部を気密的に閉塞可能な扉が設けられ、必要がないときにはこの扉を閉じて無菌作業室をパスボックス、インキュベータから隔離する（特許文献１参照）。

特開２０１５−１３９４９２号公報

しかし、このような無菌作業室を構成するアイソレータにおいては、正面にグローブが設けられ、作業者が手を差し入れて作業を行うようになっており、側面側にはパスボックスとインキュベータが連結されている。これらパスボックスやインキュベータと連通させるために、無菌作業室の内側面には開口部が形成されており、この開口部には無菌作業室内に向けて開かれる扉が設けられている。この扉は、作業者が物品を出し入れし易いように、作業者が位置する正面側に対する背面側の辺を中心に、手前から奥に開放されるようになっている。そのため、小さく開放させる場合には特に問題とならないが、大きく開放させる場合は、開放途中で取っ手を放して扉を直に押し開くことになり、また、取っ手は無菌作業室の背面側を向くため、閉じる際には奥側まで手を伸ばして手繰り寄せるようにしなければならず操作性が悪い。また、無菌室内の扉の可動域には物品を置くことができずデッドスペースとなる。

本発明は、開閉扉の開閉操作性が高く、デッドスペースの少ないアイソレータを提供することを課題としている。

本発明のアイソレータは、外部雰囲気から隔離される作業室を内部に備え、前記作業室に形成された開口部を開閉する開閉扉を備えたアイソレータであって、前記開閉扉の端部の前記開口部の開口面に沿った移動を案内する移動案内手段と、前記移動する端部を軸心として前記開閉扉の回動を案内する回動案内手段とを備え、前記開閉扉は、閉鎖状態では前記端部が作業室の前方側に位置しており、当該端部を後方側に移動させつつ、当該端部を軸心として開閉扉を作業室内に回動させて開口部を開放させることを特徴としている。

前記作業室の前方側に外部から作業するためのグローブが配置され、また、前記開閉扉の表面には開閉操作をするための操作部が設けられ、前記開閉扉は、開放状態では前記操作部が作業室の前方側に向けられる。

前記回動案内手段は、基端側が前記作業室の内部面に回動可能に支持され、先端側は前記開閉扉に回動可能に連結されたレバー部材を備える。

前記開閉扉は、閉鎖状態では前記開口部に嵌合されており、嵌合された開閉扉と開口部の隙間を密封するシール手段を備える。

アイソレータは、前記開閉扉を閉鎖位置と開放位置に保持するロック手段を備える。

本発明によれば、開閉扉の開閉操作性が高く、デッドスペースが少ないアイソレータを提供することができる。

本発明の一実施形態であるアイソレータシステムの正面図である。閉鎖された扉の状態を示すアイソレータの側断面図である。図２のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面図である。扉の開閉機構を示すアイソレータの部分平面図である。扉の開閉動作を示すアイソレータの部分平面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態であるアイソレータシステム全体の構成を示す正面図である。

アイソレータシステム１０は、アイソレータ１２と、アイソレータ１２の一方の側面に接続されるパスボックス１４と、他方の側面に接続されるインキュベータ１６とを備える。図１の例では、アイソレータ１２の右側にパスボックス１４、左側にインキュベータ１６が接続される。

アイソレータ１２は内部に無菌作業室１３を備え、正面（無菌作業室１３の前方側）には窓１８が設けられる。窓１８には作業者が手を挿入して無菌作業室１３内での作業を行うためのグローブ２０が複数設けられる。無菌作業室１３の右側面にはパスボックス１４との間を連絡する開口部２５を開閉する開閉扉として扉２２Ｒが設けられ、左側面にはインキュベータ１６との間を連絡する開口部２５を開閉する開閉扉として扉２２Ｌが設けられる。またアイソレータ１２の正面の左右には、後述する環状チューブ３４（シール手段）を膨張させて、開口部２５と各扉２２Ｒ、２２Ｌの隙間をシールするためのシール作動スイッチ２４Ｒ、２４Ｌが設けられる。なお、無菌作業室１３は給排気量が調整されて常時陽圧に保たれており、事前に内部を除染することにより無菌状態を維持するようになっている。

パスボックス１４は、アイソレータ１２と同様に正面に窓２６が設けられ、窓２６には、パスボックス１４内での作業を行うための例えば一対のグローブ２８が設けられる。また、パスボックス１４において扉２２Ｒに相対する側面には、物品の出し入れを行うための扉３０が設けられる。無菌状態に維持される無菌作業室１３に物品を搬入する場合は、一旦パスボックス１４に物品を収容して除染または殺菌した後で、パスボックス１４を無菌作業室１３と連通させて搬入するようにしている。また、インキュベータ１６はアイソレータ１２に着脱可能となっており、アイソレータ１２と連結させた状態で無菌作業室１３と連通させ、細胞を収容して所定期間にわたって細胞の培養を行うようになっている。

次に図２、図３を参照して本実施形態の扉２２Ｒ、２２Ｌの構成について説明する。図２は、閉じられた扉２２Ｒをアイソレータ１２の無菌作業室１３内から見た正面図であり、図３（ａ）は、図２のＢ−Ｂ断面図であり、図３（ｂ）は図２のＡ−Ａ断面図である。なお、本実施形態の扉２２Ｌの構造は左右が逆になるだけで扉２２Ｒの構造と同様であり、その説明は省略する。

アイソレータ１２の無菌作業室１３は、前方側の前壁１５、上方側の天井１７、後方側の後壁１９、下方側の床２１と、側方側の左右の側壁２３からなる内部面によってその周囲が囲まれ、前壁１５には窓１８が設けられる。側壁２３には扉２２Ｒに対応する位置に開口部２５が設けられ、開口部２５の周縁部には開口部２５を取り囲むように枠部材３２が設けられる。図２、３の閉鎖状態において、扉２２Ｒは枠部材３２の内側に配置され開口部２５に嵌合するようになっており、扉２２Ｒの外周面が正対する枠部材３２の内周面には、膨張可能な環状チューブ３４が設置される。

環状チューブ３４は、配管３４Ｔを通して気体（エア）を注入することで膨張させることができる。扉２２Ｒを閉じた際には、環状チューブ３４を膨張させて環状チューブ３４を扉２２Ｒの外周面に押し当て、枠部材３２との間の隙間を気密的に閉塞して密封する。一方、扉２２Ｒを開く際には、環状チューブ３４からエアを抜いて環状チューブ３４を元の径にまで収縮させ、膨張された環状チューブ３４で枠部材３２に拘束されていた扉２２Ｒを解放する。なお、配管３４Ｔは電磁弁３４Ｖを介して給気通路３４Ａと排気通路３４Ｅとに接続され、電磁弁３４Ｖにより配管３４Ｔに連通される通路を給気通路３４Ａと排気通路３４Ｅとの間で択一的に切り換える。すなわち、環状チューブ３４を膨張させる際には電磁弁３４Ｖにより給気通路３４Ａが配管３４Ｔに連通され、収縮させる際には電磁弁３４Ｖにより排気通路３４Ｅが配管３４Ｔに連通される。なお、扉２２Ｒの電磁弁３４Ｖの切り換えはシール作動スイッチ２４Ｒを作業者が操作することで行われる。なお、環状チューブ３４は、扉２２Ｒの外周面に設けることもできる。

扉２２Ｒの無菌作業室１３側の前壁１５側（前方側）の下側には、ガイドアームからなる前方支持部材３６が取り付けられている。この前方支持部材３６には、枠部材３２の下辺に沿って設けられるガイドレール３２Ｇに摺動係合され、このガイドレール３２Ｇに沿って案内される従動部材４６が備えられている。ガイドレール３２Ｇは細長い板状に形成され、従動部材４６には、その縁部が差し込まれるスリット状の溝部４６Ａが形成されている。従動部材４６は、前方支持部材３６に対して鉛直軸周りに回転自在に軸支され、扉２２Ｒの閉鎖状態における前方側の辺からなる前方端部２２ＲＦを軸心とした回動を許容しつつ、当該前方端部２２ＲＦの移動を開口部２５の開口面に沿った前後運動に規制する。このような、扉２２Ｒの前方端部２２ＲＦの前後方向への移動を案内するガイドレール３２Ｇによって、開閉扉の移動を案内する移動案内手段が構成されている。

一方、扉２２Ｒの無菌作業室１３における後壁１９側（後方側）は、上方支持部材３８Ｕおよび下方支持部材３８Ｄにより支持される。上方支持部材３８Ｕと下方支持部材３８Ｄは、図２の前後水平方向に関して同じ位置で扉２２Ｒに取り付けられ、上方支持部材３８Ｕには上方回動レバー４０Ｕの先端側が連結軸４１Ｕを介して回動自在に取り付けられ、下方支持部材３８Ｄには、上方回動レバー４０Ｕと同じ長さの下方回動レバー４０Ｄの先端側が連結軸４１Ｄを介して回動自在に取り付けられる。また、上方回動レバー４０Ｕおよび下方回動レバー４０Ｄの基端側は回動軸４２により連結され、回動軸４２は枠部材３２より後方側で後壁１９との間の側壁２３に設けられた上下一対の軸支部４４によって回動自在に軸支される。すなわち、上方回動レバー４０Ｕ、回動軸４２、下方回動レバー４０Ｄは、軸支部４４、４４を中心に一体的に回動される。そして、扉２２Ｒの前方端部２２ＲＦを軸心とした回動は、これら回動する上方回動レバー４０Ｕ、下方回動レバー４０Ｄにより案内されるようになり、これにより開閉扉の回動を案内する回動案内手段が構成されている。

下方支持部材３８Ｄの側壁２３側の面には例えばマグネット３８Ｍが設けられ、扉２２Ｒが閉鎖されたときにマグネット３８Ｍが当接する位置には磁性体４８が設けられる。図３の例では、ガイドレール３２Ｇ（あるいは枠部材３２）に磁性体４８が配置され、扉２２Ｒの閉鎖状態ではマグネット３８Ｍが磁性体４８に引き寄せられて位置が固定される。すなわち、マグネット３８Ｍと磁性体４８は、環状チューブ３４が収縮され扉２２Ｒが枠部材３２に固定されないシール解除時に扉２２Ｒの位置を保持し、扉２２Ｒが開放されることを防止するロック手段を構成している。

また、下方回動レバー４０Ｄの側壁２３側にはドグ５０Ｄが設けられ、枠部材３２には、扉２２Ｒが閉じられた状態でドグ５０Ｄが隣接する位置に近接スイッチ５０Ｓが設けられる。近接スイッチ５０Ｓはケーブル５０Ｃを通して図示しない制御部に接続され、ドグ５０Ｄが検知された状態でシール作動スイッチ２４Ｒがオンされると、制御部は給気通路３４Ａが配管３４Ｔに連通するように電磁弁３４Ｖを切り換え、エアを環状チューブ３４に注入する。エアの注入により環状チューブ３４が膨張すると扉２２Ｒと枠部材３２の間の隙間が閉塞されシールされる。一方、ドグ５０Ｄが検知された状態でシール作動スイッチ２４Ｒがオフされると、制御部は排気通路３４Ｅが配管３４Ｔに連通するように電磁弁３４Ｖを切り換え、エアを環状チューブ３４から排出する。エアの排出により環状チューブ３４が収縮すると、環状チューブ３４による扉２２Ｒと枠部材３２の間のシールが解除される。

また枠部材３２の無菌作業室１３の後壁１９側よりには、扉２２Ｒの開放状態を維持するためのストッパ５２（ロック手段）が設けられる。ストッパ５２は、ばね（不図示）で付勢される係合部材５２Ｐを備え、係合部材５２Ｐがガイドレール３２Ｇ方向に向けて突出するように配置される。後述するように扉２２Ｒは、前方端部２２ＲＦおよび従動部材４６がガイドレール３２Ｇに沿って無菌作業室１３の後方側へとスライドされることで開放状態とされ、開放状態となる直前に従動部材４６がストッパ５２の係合部材５２Ｐに接触する。

従動部材４６が係合部材５２Ｐに押し当てられると、ばね付勢力に抗して係合部材５２Ｐがストッパ５２内へと押し込まれる。従動部材４６がストッパ５２を乗り越え、ガイドレール３２Ｇの後方側の末端で進行を阻止され、この状態で係合部材５２Ｐが再びばね付勢力により突出することで、扉２２Ｒは開放位置に保持される。このとき突出した係合部材５２Ｐは、従動部材４６が意図せずにガイドレール３２Ｇに沿って前方側（前壁１５側）に戻ることを防止し、扉の開放状態を維持する。なお、開放状態から扉２２Ｒを閉鎖状態へと戻す場合には、上記とは逆の動作により従動部材４６がストッパ５２を乗り越える。

また、扉２２Ｒの無菌作業室１３側の表面には、その略中央に扉２２Ｒを操作するための操作部として取っ手５４が設けられる。取っ手５４は、扉２２Ｒの面に沿って延在する棒状の握り部５４Ｇを備え、握り部５４Ｇは、無菌作業室１３の正面側（前壁１５側）が低くなるように、奥（後壁１９側）から手前（前壁１５側）に例えば略４５度傾斜されている。なお、取っ手５４の位置は、グローブ２０（図１）の操作範囲とされ、作業者が腕を挿入して操作しやすいグローブ２０とほぼ同じ高さか若干低い位置となるように設定される。

次に図４、図５を参照して本実施形態の扉２２Ｒの開閉動作について説明する。図４、図５は共に扉２２Ｒの構成を上側から見た図であり、図４は扉２２Ｒの開閉機構の構造を示すための図であり、扉２２Ｒは開放状態にある。図５は扉２２Ｒの開閉動作を示す図であり、閉鎖状態から開放状態に至るまたはその逆の動作における複数の扉２２Ｒの位置が示される。

作業者がシール作動スイッチ２４Ｒを操作して環状チューブ３４を収縮させてシールを解除させた状態でグローブ２０（図１）を介して取っ手５４の握り部５４Ｇを握り、扉２２Ｒを前方端部２２ＲＦを軸心として無菌作業室１３の内側に回動させながら、前方側の前壁１５側から後方側の後壁１９に向けて取っ手５４を押すと、ロック手段を構成するマグネット３８Ｍの磁力に抗してマグネット３８Ｍと磁性体４８が引き離され、図示されるように、従動部材４６がガイドレール３２Ｇに沿ってスライドするとともに、上方回動レバー４０Ｕ（下方回動レバー４０Ｄ）が回動軸４２を軸心として回動される。このとき扉２２Ｒの前方端部２２ＲＦはガイドレール３２Ｇに案内されて開口部２５の開口面に沿って移動し、上方回動レバー４０Ｕ（下方回動レバー４０Ｄ）の回動に合わせ、扉２２Ｒの前方端部２２ＲＦに対する後方端部２２ＲＲは開口部２５の開口面や側壁２３から離れる方向（図５の下側）に案内される。すなわち回動軸４２の周りに上方回動レバー４０Ｕ（下方回動レバー４０Ｄ）が回動され、その先端側に設けられた連結軸４１Ｕ（４１Ｄ）が円弧状の軌跡Ｔｕに沿って移動されると、扉２２Ｒは、上方支持部材３８Ｕ（下方支持部材３８Ｄ）に保持される位置において連結軸４１Ｕ（４１Ｄ）の周りに回転され、後方端部２２ＲＲは軌跡Ｔｔに沿って移動する。このようにして扉２２Ｒを後方側へ移動させると、ロック手段を構成するストッパ５２の係合部材５２Ｐを乗り越えて、従動部材４６がガイドレール３２Ｇの後方側の末端に到達し、係合部材５２Ｐが再度突出することでロック状態となる。このように扉２２Ｒは、前方端部２２ＲＦを後方側に移動させつつ、前方端部２２ＲＦ(従動部材４６)を軸心として無菌作業室１３内に略４５度程度回動される。これにより、扉２２Ｒは開口部２５の開口面を開放させるとともに、側壁２３に平行な状態から後方端部２２ＲＲが側壁２３から離隔して、略４５度程度傾けた状態で取っ手５４を設けた表面が前方側に向けられる。そして、開放状態の扉２２Ｒを閉鎖させる場合は、前方側に向けられた取っ手５４を手前に引くことで、従動部材４６がストッパ５２の係合部材５２Ｐを乗り越え、ガイドレール３２Ｇの前方側の末端に到達すると、マグネット３８Ｍの磁力によって扉２２Ｒは開口部２５を形成する枠部材３２に嵌合される。この状態でシール作動スイッチ２４Ｒを操作して、環状チューブ３４を膨張させて扉２２Ｒと枠部材３２の隙間を密封し閉鎖状態とする。

以上のように本実施形態によれば、作業者が取っ手を奥へと押し込むことで扉を開くことができ、開いた状態では取っ手が無菌作業室の前方側に向けられており、取っ手を手前に引くことで扉を閉じることができるので、扉の開閉操作性が高い。また、扉は開口部を形成した側壁と、これと交差する後壁に沿って移動するので、ヒンジを用いた開き扉のような可動域によるデッドスペースが少なく、有効に無菌作業室内のスペースを利用することができる。さらに、取っ手は前方側が低くなるように傾斜させ、グローブの設置高さに合わせて設けているので、扉が閉鎖状態では前方側から自然に手を伸ばした状態で把持しやすく、また、把持した状態から扉をその前方端部を軸心として無菌作業室の内側に回動させつつ、後方側に押し出して容易に開放状態とすることができ、この状態から前方側に引いて閉鎖させることも容易である。

なお本実施形態では、環状チューブにより扉の周囲を密封する構成とすることで、無菌作業室の密閉性をより確実なものとしている。また本実施形態では、閉鎖位置においてマグネットにより、また、開放位置においてストッパによりそれぞれ固定されるため、環状チューブが膨張されずシールされていない状態において扉が意図せず動くことがない。

なお、本実施形態では取っ手を手動で操作することで扉の開閉を行ったが、上方回動レバー４０Ｕ、下方回動レバー４０Ｄの基端側が連結される回動軸４２を回動させるアクチュエータを設け、回転軸４２をアクチュエータで回動させて扉の開閉を自動化することもできる。この場合は、アクチュエータの作動ボタンを取っ手に代えて扉の表面に設けて操作部とすることで、作業者はグローブ操作をしながら、扉の開閉を自動で行うことが可能となる。

なお、無菌作業室に形成する開口部は無菌作業室の側壁に限らず、開閉扉の端部を前方側から後方側へ移動させつつ、当該端部を軸心として開閉扉を作業室内において回動させて開口部を開放させるように構成可能であれば、床面や天井面を含む無菌作業室の様々な内部面に当該開口部を配置できる。

１０アイソレータシステム
１２アイソレータ
１３無菌作業室
１５前壁
１８窓
２０グローブ
２２Ｒ、２２Ｌ扉
２３側壁
２４Ｒ、２４Ｌシール作動スイッチ
２５開口部
３２Ｇガイドレール（移動案内手段）
３４環状チューブ（シール手段）
３４Ｔ配管
３４Ｖ電磁弁
３６前方支持部材
３８Ｄ下方支持部材
３８Ｍマグネット（ロック手段）
３８Ｕ上方支持部材
４０Ｄ下方回動レバー（回動案内手段）
４０Ｕ上方回動レバー（回動案内手段）
４２回動軸
４４軸支部
４６従動部材
５４取っ手（操作部）

Claims

外部雰囲気から隔離される作業室を内部に備え、前記作業室に形成された開口部を開閉する開閉扉を備えたアイソレータであって、
前記開閉扉の端部の前記開口部の開口面に沿った移動を案内する移動案内手段と、前記移動する端部を軸心として前記開閉扉の回動を案内する回動案内手段とを備え、
前記開閉扉は、閉鎖状態では前記端部が作業室の前方側に位置しており、当該端部を後方側に移動させつつ、当該端部を軸心として開閉扉を作業室内に回動させて開口部を開放させることを特徴とするアイソレータ。
前記作業室の前方側に外部から作業するためのグローブが配置され、また、前記開閉扉の表面には開閉操作をするための操作部が設けられ、前記開閉扉は、開放状態では前記操作部が作業室の前方側に向けられることを特徴とする請求項１に記載のアイソレータ。
前記回動案内手段は、基端側が前記作業室の内部面に回動可能に支持され、先端側が前記開閉扉に回動可能に連結されたレバー部材を備えることを特徴とする請求項１、２の何れか一項に記載のアイソレータ。
前記開閉扉は、閉鎖状態では前記開口部に嵌合されており、嵌合された開閉扉と開口部の隙間を密封するシール手段を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のアイソレータ。
前記開閉扉を閉鎖位置と開放位置に保持するロック手段を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のアイソレータ。