JP2019013181A - アイソレータにおける作業ロボットの着脱方法及びアイソレータ - Google Patents

Abstract

【課題】アイソレータの無菌状態を維持したまま、作業ロボットを容易に着脱可能とする。【解決手段】作業ロボット１５を取り外す際には、作業ロボット１５及び開口１３ｃを気密に覆うカバー１４を筐体１１の内部に取り付けた後に、作業ロボット１５を取り外して開口１３ｃから抜き出し、作業ロボット１５を取り付ける際には、作業ロボット１５を、開口１３ｃからカバー１４の内部に挿入し、開口１３ｃを密閉するように取り付けた後に、カバー１４の内部を除染ガスで除染してからカバー１４を取り外す。【選択図】図４

Description

本発明は、内部が無菌状態に維持されるアイソレータにおいて作業ロボットを着脱するための技術に関するものである。

例えば、特許文献１には、無菌状態に維持されるアイソレータの内部にロボットを配設することが開示されている。このロボットは、ロボット内部の圧力をアイソレータの内圧に対して陽圧と陰圧との間で切り換えることができるように構成されている。ロボットの内圧を陽圧とすることで、アイソレータ内部で粉塵等が飛散する環境下において、粉塵等がロボットの内部に侵入することを防止することができる。また、ロボットの内圧を陰圧とすることで、ロボットで発生する粉塵等がアイソレータ内部に拡散することを防止することができる。つまり、状況に応じてロボットの内圧を切り換えることで、ロボット及びアイソレータそれぞれの汚染を防止することが可能とされている。

特許第４１１１０４９号公報

しかしながら、例えば特許文献１においてロボットが故障した場合には、ロボットをアイソレータから取り出し、修理をした上でロボットをアイソレータに戻す必要がある。このとき、作業者がアイソレータの扉を開けてロボットの着脱作業を行うと、アイソレータ内部の無菌状態が維持できなくなり、アイソレータ内部で行われている作業を停止しなければならないという問題があった。

そこで、本発明は、アイソレータの無菌状態を維持したまま、作業ロボットを容易に着脱可能とすることを目的とする。

本発明に係るアイソレータにおける作業ロボットの着脱方法は、内部が無菌状態の筐体に形成された開口から挿入される作業ロボットを有し、前記作業ロボットが前記開口を密閉するように取り付けられるアイソレータにおいて、前記作業ロボットを着脱するための着脱方法であって、前記作業ロボットを取り外す際には、前記作業ロボット及び前記開口を気密に覆うカバーを前記筐体の内部に取り付けた後に、前記作業ロボットを取り外して前記開口から抜き出し、前記作業ロボットを取り付ける際には、前記作業ロボットを、前記開口から前記カバーの内部に挿入し、前記開口を密閉するように取り付けた後に、前記カバーの内部を除染ガスで除染してから前記カバーを取り外すことを特徴とする。

本発明に係るアイソレータは、内部が無菌状態であり、開口が形成された筐体と、前記開口から挿入され、前記開口を密閉するように取り付けられる作業ロボットと、前記作業ロボット及び前記開口を気密に覆うカバーを、前記筐体の内部に取り付けるためのカバー着脱部と、前記カバー着脱部に取り付けられた前記カバーの内部に除染ガスを供給及び排出するための除染ガス給排路と、を備えることを特徴とする。

これらの本発明によれば、作業ロボットを取り外す際には、作業ロボット及び開口を気密に覆うカバーを筐体の内部に取り付けることで、作業ロボットを取り外して開口が開放されても、筐体の内部に外気が侵入することをカバーによって防止でき、アイソレータの無菌状態を維持することができる。また、作業ロボットを取り付ける際には、作業ロボットを取り付けた後にカバーの内部を除染することで、カバーを取り外した際に筐体の内部に汚染された空気が侵入することを防止でき、アイソレータの無菌状態を維持することができる。このように、本発明によれば、アイソレータの無菌状態を維持したまま、開口を介して容易に作業ロボットを着脱することができる。

本発明において、前記アイソレータは、作業者の腕を挿入するための挿入孔が形成され、且つ、作業者が装着するグローブが取付可能なグローブポートを有しており、前記挿入孔を前記開口として利用するとよい。

このように、グローブポートの挿入孔を、作業ロボットを着脱する際の開口として利用することで、グローブポートを有する既存のアイソレータに対して、容易に作業ロボットを取り付けることができる。

本発明において、前記グローブを前記カバーとして利用するとよい。

このように、グローブをカバーとして利用することで、作業ロボットが取り外された状態のときに、作業者がすぐにグローブを装着して、筐体の内部での作業を行うことができる。

本実施形態に係る細胞培養システムの正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面における断面図である。 （ａ）グローブポートにグローブが取り付けられた状態を示す断面図、及び、（ｂ）グローブポートに作業ロボットが取り付けられた状態を示す断面図である。 作業ロボットの着脱工程を説明するための断面図である。

以下、本発明に係るアイソレータを細胞培養システムに適用した例について説明する。ただし、本発明に係るアイソレータの適用対象は細胞培養システムに限定されず、無菌空間を必要とする他のシステムに適用することも可能である。また、本発明に係るアイソレータを単体で使用してもよい。以下の説明においては、各図に示した方向を適宜参照する。

（細胞培養システムの全体構成）
図１は、本実施形態に係る細胞培養システム１の正面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面における断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る細胞培養システム１は、アイソレータ２と、インキュベータ３と、パスボックス４と、支持台５とを、主要な構成として備える。アイソレータ２、インキュベータ３及びパスボックス４は、左右方向に並んだ状態で支持台５に載置されている。アイソレータ２が中央に配置されており、その両側にインキュベータ３及びパスボックス４がそれぞれ配置されている。

アイソレータ２は、直方体形状の筐体１１を有する。筐体１１の内部は、不図示の浄化装置によって無菌状態に維持されるとともに、細胞培養システム１が配置されている空間の気圧に対して陽圧に維持されている。なお、本実施形態における「無菌状態」とは完全な無菌状態のみならず、支障のない程度にわずかな菌が存在する場合も含むものである。

筐体１１の前面の一部には、外部から内部を観察できるように透明部材１２が嵌め込まれている。透明部材１２には、複数（本実施形態では６つ）のグローブポート１３が左右方向に並んで設けられている。図２に示すように、本実施形態では、６つのグローブポート１３のうち、左側２つ及び右側２つのグローブポート１３にグローブ１４が取り付けられ、中央２つのグローブポート１３に作業ロボット１５が取り付けられている。ただし、グローブポート１３の数や配置はこれに限定されず、また、各グローブポート１３に何を取り付けるかは適宜変更が可能である。

アイソレータ２の内部の無菌空間では、細胞培養に関する種々の作業が行われる。図２に示すように、筐体１１の内部には、バーコード読取装置１６、撮影装置１７及び培養液交換部１８が配置されている。バーコード読取装置１６は、細胞が収容されている培養容器Ｐに付与されているバーコードを読み取って、培養に関する情報を取得するための装置である。撮影装置１７は、培養容器Ｐ内の細胞を撮影するための装置である。培養液交換部１８は、培養容器Ｐ内の培養液を交換するための場所であり、ピペット等の器具が配置されている領域である。ただし、アイソレータ２の内部に配置される装置や、アイソレータ２の内部で行われる作業は、これに限定されるものではない。

インキュベータ３は、培養容器Ｐ内の細胞を培養するための装置である。インキュベータ３の内部には、複数の培養容器Ｐを収容する収容棚１９が配置されている。インキュベータ３の内部は、無菌状態に維持されるとともに、細胞の培養に適した温湿度に維持される。インキュベータ３とアイソレータ２との間には、アイソレータ２側から開閉可能な開閉部２０が設けられている。開閉部２０を開けることによって、培養容器Ｐをインキュベータ３とアイソレータ２との間で移動させることができる。

パスボックス４は、アイソレータ２の内部に作業用の器具等を搬入する際に使用される。パスボックス４には、外部から開閉可能な開閉部２１が設けられている。また、パスボックス４とアイソレータ２との間には、アイソレータ２側から開閉可能な開閉部２２が設けられている。パスボックス４は、内部空間に除染ガスを供給することが可能に構成されている。開閉部２１を開けて外部からパスボックス４内に作業用の器具等を入れ、開閉部２１、２２を閉めた状態で除染ガスをパスボックス４内に供給することで、器具等の除染が行われる。除染が行われた器具等は、開閉部２２を介してアイソレータ２に搬入される。また、このような構成以外にも、パスボックス４にグローブを設け、このグローブを装着した作業者によってパスボックス４内の器具等をアルコール消毒等してからアイソレータ２に移すことも可能である。

（培養作業の流れ）
以上のように構成された細胞培養システム１を用いて培養作業を行う場合の一連の流れについて簡単に説明する。なお、ここで説明する培養作業の流れは一例にすぎず、培養作業の具体的な順番や内容は適宜変更が可能である。

まずは、開閉部２０を開けて、培養容器Ｐをインキュベータ３からアイソレータ２に移動し、バーコード読取装置１６で培養容器Ｐのバーコードの読み取りを行う。続いて、その培養容器Ｐを撮影装置１７に移動し、撮影装置１７で細胞の撮影を行う。次に、その培養容器Ｐを培養液交換部１８に移動し、培養容器Ｐ内の古い培養液を新しい培養液に交換する。これらすべての作業が完了した培養容器Ｐはインキュベータ３に戻され、別の培養容器Ｐがインキュベータ３からアイソレータ２に搬入される。そして、この培養容器Ｐに対して、上述の各作業が行われる。このように、アイソレータ２内では、複数の培養容器Ｐに対して、順番に同じ作業が繰り返される。

従来は、全てのグローブポート１３にグローブ１４が取り付けられており、グローブ１４を装着した作業者がアイソレータ２内での各作業を行っていたため、培養作業にかかるコストが高いものとなっていた。コスト削減のために、一部の作業を作業ロボットに代用させることが考えられる。しかしながら、作業ロボットをアイソレータ２の内部に取り付けると、作業ロボットの着脱に手間がかかるとともに、作業ロボットを着脱する際にアイソレータ２の無菌状態が維持できなくなり、培養作業を中断しなければならないという問題があった。

そこで、本実施形態では、以下に説明するように、作業ロボット１５をグローブポート１３に取り付けるように構成することで、アイソレータ２の無菌状態を維持しながら作業ロボット１５を容易に着脱可能としている。上述のように、本実施形態では、６つのグローブポート１３のうち中央２つのグローブポート１３に、グローブ１４の代わりに作業ロボット１５が取り付けられている。しかしながら、どのグローブポート１３に作業ロボット１５を取り付けるかは適宜変更が可能であり、全てのグローブポート１３に作業ロボット１５を取り付けるようにしてもよい。作業ロボット１５は、多自由度のアームを有しており、培養容器Ｐの移動やアイソレータ２内での各種作業を行うことができる。

（グローブポートへのグローブ及び作業ロボットの取付態様）
図３（ａ）は、グローブポート１３にグローブ１４が取り付けられた状態を示す断面図であり、図３（ｂ）は、グローブポート１３に作業ロボット１５が取り付けられた状態を示す断面図である。図３における右側が無菌空間、左側が外部である。グローブポート１３は、円筒部１３ａと、円筒部１３ａの一端部に形成されたフランジ部１３ｂと、作業者の腕を挿入するための挿入孔１３ｃと、を有する。円筒部１３ａの他端部の外周面には、弾性を有する環状のリング部材２３を取り付けるための環状溝１３ｄが形成されている。

一方、筐体１１（透明部材１２）には、グローブポート１３を取り付けるための取付孔１１ａが形成されている。取付孔１１ａの内径は、グローブポート１３の円筒部１３ａの外径と略同じである。グローブポート１３は、円筒部１３ａを外部から取付孔１１ａに挿入し、フランジ部１３ｂを筐体１１に当接させた状態で、筐体１１にボルト等で固定することにより取り付けられる。フランジ部１３ｂと筐体１１との間には、シール部材２４が設けられる。

グローブポート１３にグローブ１４を取り付ける場合は、図３（ａ）に示すように、グローブ１４の基端部をグローブポート１３の円筒部１３ａに被せた状態で、環状溝１３ｄにリング部材２３を取り付ける。このように、グローブ１４は、円筒部１３ａとリング部材２３との間に挟まれた状態で、グローブポート１３に取り付けられる。グローブ１４は、例えば気密性を有するゴム等で作製されており、グローブ１４を介して筐体１１内に外気が侵入することはない。

グローブポート１３に作業ロボット１５を取り付ける場合は、図３（ｂ）に示すように、作業ロボット１５をグローブポート１３の挿入孔１３ｃから筐体１１の内部に挿入する。作業ロボット１５の基端部には、挿入孔１３ｃよりも径の大きな円板状の取付部１５ａが設けられている。取付部１５ａが、グローブポート１３のフランジ部１３ｂに当接した状態で、フランジ部１３ｂにボルト等で固定されることにより、作業ロボット１５は筐体１１に取り付けられる。取付部１５ａとフランジ部１３ｂとの間には、シール部材２５が設けられており、グローブポート１３の挿入孔１３ｃは、作業ロボット１５によって密閉された状態となる。

（作業ロボットの着脱方法）
次に、アイソレータ２の無菌状態を維持しながら作業ロボット１５をグローブポート１３から着脱する方法について説明する。作業ロボット１５を取り外す際には、まず、袋詰めされた除染済みのグローブ１４をパスボックス４に入れ、袋ごと除染を行う。その後、袋からグローブ１４を取り出し、図４（ａ）に示すように、アイソレータ２に搬入したグローブ１４を、作業ロボット１５及び挿入孔１３ｃを気密に覆うように、作業ロボット１５が取り付けられているグローブポート１３（本発明におけるカバー着脱部に相当）に取り付ける。

図４（ａ）に示すように、作業ロボット１５を覆うようにグローブポート１３にグローブ１４を取り付けることにより、作業ロボット１５を取り外した際に、外気が挿入孔１３ｃから筐体１１の内部に侵入することを防止できる。したがって、この状態で、作業ロボット１５をグローブポート１３から取り外し、挿入孔１３ｃから抜き出しても（図３（ａ）の状態となる）、外気によってアイソレータ２の内部が汚染されることはなく、無菌状態を維持できる。グローブ１４は、再び作業ロボット１５をグローブポート１３に取り付けるまで、グローブポート１３に取り付けたままとされる。なお、グローブ１４の取り付け後、作業ロボット１５を取り外す前に、グローブ１４が破れたり穴が空いていたりしていないかをチェックするため、後述する除染ガス供給路１５ｂ及び除染ガス排出路１５ｃ（図４（ｂ）参照）に除染ガスを流通させ、リークテストを行ってもよい。

作業ロボット１５をグローブポート１３に取り付ける際には、作業ロボット１５を挿入孔１３ｃからグローブ１４の内部に挿入し、作業ロボット１５の取付部１５ａをグローブポート１３のフランジ部１３ｂに固定する。上述のように、取付部１５ａとフランジ部１３ｂとの間にシール部材２５を設けることで、挿入孔１３ｃは作業ロボット１５によって密閉される。

続いて、グローブ１４の内部を除染ガスで除染する。図４（ｂ）に示すように、作業ロボット１５の取付部１５ａには、不図示の除染ガス供給装置と接続され、除染ガスをグローブ１４の内部に供給するための除染ガス供給路１５ｂ（本発明における除染ガス給排路に相当）と、グローブ１４の内部から除染ガスを外部に排出するための除染ガス排出路１５ｃ（本発明における除染ガス給排路に相当）と、が形成されている。除染ガス供給路１５ｂ及び除染ガス排出路１５ｃには、チェック弁付のソケット（図示省略）が取り付けられている。一方、除染ガス供給装置の供給側及び排出側の配管のそれぞれにはチェック弁付のプラグ（図示省略）が取り付けられており、このプラグをソケットに挿入することで、それぞれのチェック弁が開いてプラグとソケットとが連通するようになっている。図４（ｂ）において矢印で示すように、除染ガスの給排が行われることで、グローブ１４の内部を除染し、無菌状態とすることができる。

除染作業が終わると、除染ガス供給路１５ｂ及び除染ガス排出路１５ｃを栓部材で閉塞し、グローブ１４を取り外すことで、作業ロボット１５の取り付けが完了する（図３（ｂ）の状態となる）。グローブ１４を外しても、グローブ１４の内部は除染済みなので、筐体１１の内部に汚染された空気が侵入することはなく、アイソレータ２の無菌状態を維持することができる。なお、グローブ１４の着脱作業は、他のグローブポート１３からグローブ１４を装着した作業者が行う。

（効果）
本実施形態における作業ロボット１５の着脱方法では、作業ロボット１５を取り外す際には、作業ロボット１５及び挿入孔１３ｃ（開口）を気密に覆うグローブ１４（カバー）を筐体１１の内部に取り付けることで、作業ロボット１５を取り外して挿入孔１３ｃが開放されても、筐体１１の内部に外気が侵入することをグローブ１４によって防止でき、アイソレータ２の無菌状態を維持することができる。また、作業ロボット１５を取り付ける際には、作業ロボット１５を取り付けた後にグローブ１４の内部を除染することで、グローブ１４を取り外した際に筐体１１の内部に汚染された空気が侵入することを防止でき、アイソレータ２の無菌状態を維持することができる。このように、本実施形態によれば、アイソレータ２の無菌状態を維持したまま、挿入孔１３ｃを介して容易に作業ロボットを着脱することができる。

本実施形態では、アイソレータ２は、作業者の腕を挿入するための挿入孔１３ｃが形成され、且つ、作業者が装着するグローブ１４が取付可能なグローブポート１３を有しており、挿入孔１３ｃを本発明における開口として利用するようにしている。このように、グローブポート１３の挿入孔１３ｃを、作業ロボット１５を着脱する際の開口として利用することで、グローブポート１３を有する既存のアイソレータ２に対して、容易に作業ロボット１５を取り付けることができる。

本実施形態では、グローブ１４を本発明におけるカバーとして利用するようにしている。このように、グローブ１４をカバーとして利用することで、作業ロボット１５が取り外された状態のときに、作業者がすぐにグローブ１４を装着して、筐体１１の内部での作業を行うことができる。

（他の実施形態）
上記実施形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。

上記実施形態では、グローブポート１３の挿入孔１３ｃを、作業ロボット１５を着脱する際の開口として利用するものとした。しかしながら、作業ロボット１５を着脱するための開口はグローブポート１３の挿入孔１３ｃに限定されるものではなく、筐体１１に別に設けた開口を利用するようにしてもよい。

上記実施形態では、作業ロボット１５を着脱する際のカバーとして、グローブ１４を利用するものとした。しかしながら、グローブ１４以外の部材をカバーとして利用することも可能である。また、カバーをグローブポート１３以外の部位に取り付けるようにしてもよい。

上記実施形態では、グローブ１４の内部に除染ガスを供給及び排出するための除染ガス給排路１５ｂ、１５ｃが、作業ロボット１５の取付部１５ａに形成されているものとした。しかしながら、除染ガス給排路の具体的構成はこれに限定されず、例えば、グローブポート１３に除染ガス給排路が形成されていてもよい。

上記実施形態における作業ロボット１５は、内蔵されたプログラムに基づいて全ての動作を自動で行う完全自律型のロボットでもよいし、少なくとも一部の動作を作業者が遠隔操作等で行うロボットでもよい。

２：アイソレータ
１１：筐体
１３：グローブポート（カバー着脱部）
１３ｃ：挿入孔（開口）
１４：グローブ（カバー）
１５：作業ロボット
１５ｂ：除染ガス供給路（除染ガス給排路）
１５ｃ：除染ガス排出路（除染ガス給排路）

Claims (4)

1. 内部が無菌状態の筐体に形成された開口から挿入される作業ロボットを有し、前記作業ロボットが前記開口を密閉するように取り付けられるアイソレータにおいて、前記作業ロボットを着脱するための着脱方法であって、
   前記作業ロボットを取り外す際には、前記作業ロボット及び前記開口を気密に覆うカバーを前記筐体の内部に取り付けた後に、前記作業ロボットを取り外して前記開口から抜き出し、
   前記作業ロボットを取り付ける際には、前記作業ロボットを、前記開口から前記カバーの内部に挿入し、前記開口を密閉するように取り付けた後に、前記カバーの内部を除染ガスで除染してから前記カバーを取り外すことを特徴とするアイソレータにおける作業ロボットの着脱方法。
2. 前記アイソレータは、作業者の腕を挿入するための挿入孔が形成され、且つ、作業者が装着するグローブが取付可能なグローブポートを有しており、
   前記挿入孔を前記開口として利用することを特徴とする請求項１に記載のアイソレータにおける作業ロボットの着脱方法。
3. 前記グローブを前記カバーとして利用することを特徴とする請求項２に記載のアイソレータにおける作業ロボットの着脱方法。
4. 内部が無菌状態であり、開口が形成された筐体と、
   前記開口から挿入され、前記開口を密閉するように取り付けられる作業ロボットと、
   前記作業ロボット及び前記開口を気密に覆うカバーを、前記筐体の内部に取り付けるためのカバー着脱部と、
   前記カバー着脱部に取り付けられた前記カバーの内部に除染ガスを供給及び排出するための除染ガス給排路と、
   を備えることを特徴とするアイソレータ。

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