JP2019115324A - 無菌作業システム - Google Patents
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Abstract
Description
上記特許文献1では、上記主無菌装置としてのメインアイソレータに、副無菌装置としてのインキュベータや資材導入モジュール等が着脱可能となっており、メインアイソレータの作業空間とインキュベータや資材導入モジュールの内部空間とを無菌状態を維持したまま連通させることで、細胞を播種した培養容器をインキュベータに収容させたり、培養操作に使用する容器や器具等の資材を資材導入モジュールからメインアイソレータに搬入することを可能としている。
このため特許文献1のメインアイソレータにはインキュベータおよび資材導入モジュールのそれぞれに対応する接続ポートが設けられており、このような構成の場合、接続する副無菌装置の種類を増やす必要が生じた場合には、副無菌装置の種類に合わせて接続ポートを増やさなければならないこととなる。
その結果、副無菌装置の種類に応じて主無菌装置の側壁面に複数の接続ポートを設けるためのスペースが必要となり、メインアイソレータが大型化してしまうという問題があった。
このような問題に鑑み、本発明は主無菌装置を大型化することなく、複数種類の副無菌装置を接続可能な無菌作業システムを供給するものである。
上記主無菌装置は、上記作業空間を外部に開放する開口を有する主接続部と、当該主接続部の開口を作業空間内で開閉する内側開閉部材とを備え、
上記副無菌装置として、上記主無菌装置の主接続部に接続可能な第1副接続部を備えた第1副無菌装置と、上記第1副接続部より小型の第2副接続部を備えた第2副無菌装置とを設け、
上記主接続部の開口を外部で塞ぐ外側閉塞部材を備えるとともに、当該外側閉塞部材に上記第2副接続部が接続可能な接続開口部を設けたことを特徴としている。
上記アイソレータシステム1は、内部に無菌状態に維持される作業空間Wを有し、培養に必要な作業を行う主無菌装置としてのメインアイソレータ2と、無菌状態に維持される内部空間を有する副無菌装置として、培養容器を収容して細胞の培養を行う第1副無菌装置としての手動インキュベータ3((a)参照)と、内部空間に図示しない自動収納機構が設けられて培養容器の収納を自動で行う第2副無菌装置としての自動インキュベータ4((b)参照)と、内部空間に資材や廃棄物が収容可能な第2副無菌装置としての収容容器5((c)参照)とを備えている。
具体的には、上記メインアイソレータ2の主接続部6には上記手動インキュベータ3の第1副接続部7を直接的に接続することが可能となっており、これによりメインアイソレータ2の作業空間Wと手動インキュベータ3の内部空間とを無菌状態を維持したまま連通させることができる。
これに対し、上記自動インキュベータ4、収容容器5の第2副接続部8は上記第1副接続部7よりも小型となっており、このため当該第2副接続部8を上記主接続部6に直接的に接続することができない。
そこで本実施例では、上記主接続部6が有する開口Oを外部で塞ぐ外側閉塞部材9を設けるとともに、当該外側閉塞部材9に上記第2副接続部8が接続可能な接続開口部Ocを設け、当該接続開口部Ocに上記第2副接続部8を接続することで、メインアイソレータ2の作業空間Wと自動インキュベータ4および収容容器5の内部空間とを無菌状態を維持したまま連通させるようになっている。
そして図3、図4は、上記メインアイソレータ2の主接続部6に上記手動インキュベータ3の第1副接続部7を接続した状態を示す横断面図を、また図5、図6はメインアイソレータ2の主接続部6の開口Oを外側閉塞部材9によって閉塞し、この状態で上記自動インキュベータ4または収容容器5の第2副接続部8を接続した状態を示す横断面図を示している。
図2は上記メインアイソレータ2の内部の作業空間Wを示す平面図となっており、ハンドを備えたロボット12が設けられ、上記ロボット12はその周囲に設定された作業位置で培養に伴う作業を自動的に行うことが可能となっている。
また上記メインアイソレータ2には、上記作業空間Wおよび上記主接続部6によって形成される接続空間S1、S2を除染するための除染手段13が設けられ、除染媒体として過酸化水素蒸気などの除染ガスを充満させて作業空間Wや接続空間S1、S2の除染を行い、また除染終了後には充満した除染ガスを外部に排出するエアレーションを行うようになっている。
さらに、メインアイソレータ2には、主接続部6側の側壁と反対側の側壁に、資材を搬出入するためのパスボックス14が設けられ、メインアイソレータ2の作業空間Wとパスボックス14の内部空間は開閉扉14aによって区画されている。
さらに、パスボックス14の内部空間と外部とは開閉扉14bによって区画されており、外部より搬入された資材等は上記除染手段13を用いて除染するようになっている。そして上記資材の搬出入の作業は、パスボックス14の正面の窓14cに設けられたグローブ14dによって行うようになっている。
このように構成されるアイソレータシステム1の動作は、メインアイソレータ2に備えられたコンピュータからなる制御手段Cによって制御される。
また主接続部6は、上記筒状部材21における作業空間W側の端部に形成された内側開口21aを開閉する内側開閉部材22と、上記筒状部材21における外側の端部に形成された外側開口21bを塞ぐ上記外側閉塞部材9とを備えている。なお、本実施例では筒状部材21は、開口Oが角に丸みをつけた縦に長い長方形となるように角筒状に形成されている。
さらに上記筒状部材21には、図2および図5、図6に示すように上記除染手段13から除染媒体として除染ガスが供給される供給弁13aを備えた供給配管13Aと、排出弁13bを備えた除染ガスを排出する排出配管13Bとが接続され、筒状部材21の内側に除染ガスを供給することができるようになっている。
さらに、上記内側開閉部材22には作業空間Wで操作可能なレバー26が設けられているとともに、上記作業空間Wには上記レバー26が係合して内側開閉部材22の閉鎖状態を維持するレバー受け26aが設けられており、レバー26をレバー受け26aに係合させることで、内側開閉部材22の外周縁22aをシール部材25に押しつけるようになっている。
上記外側閉塞部材9は上記主接続部6における筒状部材21の長方形の外側開口21bの内周面に嵌合するように設けられ、当該筒状部材21の外側開口21bの内周面には、図示しないエア供給手段に接続されたシール手段としての膨張シール27が設けられている。
この膨張シール27が膨張することにより、上記外側閉塞部材9の外周面に密着して、筒状部材21と外側閉塞部材9との嵌合箇所に生じる隙間を密封するようになっている。
上記接続開口部Ocの内周面には膨張シール28が設けられ、外側閉塞部材9の内部に設けられた図示しない通路を介して外側閉塞部材9の正面側に設けられた接続ポート9dに連通している。
上記接続ポート9dには図示しないエア供給手段に接続されたエア供給ホース29が接続可能となっており、上記エア供給手段からのエアにより膨張シール28が膨張して、上記接続開口部Ocに挿入された第2副接続部8との間を密封するようになっている。
さらに、外側閉塞部材9の背面側には、上記接続開口部Ocの下方に隣接させて載置台30が設けられており、上記メインアイソレータ2と自動インキュベータ4との間で培養容器の受け渡しを行う際に、当該培養容器を一時的に載置するようになっている。
上記手動インキュベータ3に設けられた上記第1副接続部7は、手動インキュベータ3の正面3aに内外に亘って設けられた縦長の長方形に形成された第1環状部材31を備え、その内側が手動インキュベータ3の内部空間を外部に開放する開口Obとして形成されている。
上記第1環状部材31における外部に突出した外側部分31aは、上記メインアイソレータ2に設けられた主接続部6を構成する筒状部材21の外側開口21bに嵌合可能となっている。
上記メインアイソレータ2に設けられた筒状部材21の外側開口21bに上記第1環状部材31の外側部分31aを挿入した状態で、上記筒状部材21に設けた上記膨張シール27を膨張させることで、当該膨張シール27が上記外側部分31aの外周面に密着して、筒状部材21と第1環状部材31との嵌合箇所に生じる隙間を密封するようになっている。
上記第1閉鎖部材32は、第1環状部材31の内側部分31bの内周面に嵌合可能に設けられ、当該内側部分31bの内周面には、図示しないエア供給手段に接続されたシール手段としての膨張シール34が設けられている。
このため、上記第1環状部材31の内側部分31bに第1閉鎖部材32が嵌合した状態で、上記膨張シール34を膨張させることにより、上記第1閉鎖部材32の外周に密着して、嵌合箇所に生じる隙間を密封するようになっている。
なお、上記膨張シール34については、上記第1環状部材31または上記第1閉鎖部材32のどちらに設けられていてもよい。
開閉用駆動手段35は、第1閉鎖部材32の下部に設けられた直動アクチュエータ35aと、第1閉鎖部材32の下方に配置されて上記直動アクチュエータ35aを水平方向に案内するガイド部35bと、第1閉鎖部材32の上部に設けられた2つのガイドローラ35cと、上記ガイド部35bと一体化され上記ガイドローラ35cを水平方向に案内するガイドロッド35dとによって構成されている。
また上記揺動用駆動手段36は、上記ガイド部35bおよびガイドロッド35dの一端側に設けられた軸支部36aと、他端部に設けられてこれらガイド部35bおよびガイドロッド35dごと上記第1閉鎖部材32を揺動させる電動シリンダ36bとから構成されている。
逆に、上記直動アクチュエータ35aを閉鎖時の位置に戻し、電動シリンダ36bの作動ロッドを縮退させることにより、上記内側部分31bに第1閉鎖部材32を嵌合させて開口Obを閉鎖するようになっており、その後上記膨張シール34を膨張させることで、嵌合箇所に生じる隙間を密封するようになっている。
また、第2副無菌装置としての上記収容容器5は有底筒状の容器となっており、作業者がそのまま持ち運ぶことが可能となっており、メインアイソレータ2に搬入する資材等を予め収容しておき、またメインアイソレータ2で発生した廃棄物等が収容されるようになっている。
そして、図5、図6に示すように、第2副無菌装置としての自動インキュベータ4および収容容器5に設けられる第2副接続部8は、中空の接続体40および、この接続体40より突出するように設けた第2環状部材41とから構成されている。
上記接続体40は内部が自動インキュベータ4や収容容器5の内部空間と連通しており、正面に設けられた第2環状部材41の内側が第2副無菌装置の内部空間を外部に開放する開口Osとなっている。
そして、上記第2環状部材41は上記外側閉塞部材9の接続開口部Ocに嵌合可能となっており、上記第2環状部材41を接続開口部Ocに嵌合させた状態で、上記接続開口部Ocに設けた膨張シール28を膨張させることにより、接続開口部Ocに挿入された第2環状部材41と接続開口部Ocとの嵌合箇所に生じる隙間を密封するようになっている。
また上記接続体40における第2環状部材41の設けられた壁面40aには、開口Osを取り囲んで内部空間に向けてシール部材43が設けられており、上記第2閉鎖部材42に形成された外周縁42bが押し付けられて、上記開口Osが密閉されるようになっている。
なお、上記第2閉鎖部材42の開閉方法については、そのほかにも上記回転軸42aに連動するカム機構を自動インキュベータ4の外部に設けたハンドルに連結し、当該ハンドルを操作して駆動する方法や、上記第2閉鎖部材42をばねによって常時閉鎖方向に付勢しておき、上記メインアイソレータ2と連通させる際に、グローブ11を装着した作業者が上記ばねの付勢力に抗して第2閉鎖部材42を開放させるような構成としてもよい。
まず、上記手動インキュベータ3は上記メインアイソレータ2に対して離隔しており、メインアイソレータ2の主接続部6および手動インキュベータ3の第1副接続部7はそれぞれ上記内側開閉部材22および第1閉鎖部材32によって閉鎖されている。
その状態で、上記手動インキュベータ3は、作業者によってメインアイソレータ2の近傍まで移動され、その後上記主接続部6と第1副接続部7とを用いてメインアイソレータ2と手動インキュベータ3とが接続される。
これにより膨張シール27が第1環状部材31の外周面に密着し、筒状部材21と第1環状部材31とが気密を保った状態で接続され、上記筒状部材21および第1環状部材31の内側に、メインアイソレータ2の内側開閉部材22および手動インキュベータ3の第1閉鎖部材32によって区画された接続空間S1が形成されることとなる。
当該接続空間S1の内面は、その直前まで外部に露出していたことから、図2に示される供給弁13aを開放して除染手段13から供給配管13Aにより筒状部材21の内側に除染ガスを供給して除染し、その後排出弁13bも開放して供給配管13Aから排出配管13Bに無菌エアを流通させてエアレーションを行って除染ガスを排出する。
このようにして接続空間S1の除染が終了したら、上記メインアイソレータ2の内側開閉部材22および手動インキュベータ3の第1閉鎖部材32を開放し、これらの作業空間Wと内部空間とを無菌状態を維持したまま連通させることができる。
そしてメインアイソレータ2の作業空間Wと手動インキュベータ3の内部空間とが連通したら、上記メインアイソレータ2のグローブ11を装着した作業者が培養容器を手動インキュベータ3内のラックに収納するようになっている。
これにより、手動インキュベータ3はメインアイソレータ2から離脱することができ、上記台車3aによって図示しない培養ステーションへと移動され、所定期間に亘って細胞の培養が行われるようになっている。
自動インキュベータ4とメインアイソレータ2とが離隔した位置に位置している際、メインアイソレータ2の主接続部6は上記内側開閉部材22によって閉鎖され、および自動インキュベータ4の第2副接続部8は第2閉鎖部材42によって閉鎖されている。
上述したように、上記自動インキュベータ4は、上記手動インキュベータ3に設けられた上記第1副接続部7よりも小型の第2副接続部8を備えているため、上記第2副接続部8を直接的に上記メインアイソレータ2の主接続部6に接続することはできない。
そこで作業者は、最初にメインアイソレータ2の筒状部材21の外側開口21bに上記外側閉塞部材9を嵌合させ、さらに筒状部材21に設けた膨張シール27を膨張させて、嵌合箇所に生じる隙間を密封する。
続いて、作業者が自動インキュベータ4をメインアイソレータ2の近傍まで移動させ、上記自動インキュベータ4の第2副接続部8の第2環状部材41を上記外側閉塞部材9の接続開口部Ocに挿入し、その際自動インキュベータ4の位置決めピン4aを外側閉塞部材9に設けた凹部9cに係合させて位置決めを行う。
作業者はさらに、上記外側閉塞部材9に設けられた接続ポート9d(図7参照)にエア供給手段からのエア供給ホース29を接続するとともに、接続開口部Ocに設けられた膨張シール28を膨張させる。
これにより膨張シール28が第2環状部材41の外周面に密着し、上記第2環状部材41と接続開口部Ocとの嵌合箇所に生じる隙間が密封され、筒状部材21および第2環状部材41の内側に、メインアイソレータ2の内側開閉部材22および自動インキュベータ4の第2閉鎖部材42とによって区画された接続空間S2が形成されることとなる。
メインアイソレータ2では、作業者もしくはロボット12が培養容器を上記外側閉塞部材9の上記接続開口部Ocに隣接して設けられた載置台30に載置すると、上記自動インキュベータ4に設けられた自動収納機構が当該載置台30に載置された培養容器を把持し、自動的に自動インキュベータ4内に設けられたラックに収納するようになっている。
所定数の培養容器が自動インキュベータ4に収容されると、上記メインアイソレータ2の内側開閉部材22および自動インキュベータ3の第2閉鎖部材42が閉鎖され、また上記外側閉塞部材9の接続開口部Ocに設けられた膨張シール28を収縮させる。
これにより自動インキュベータ4はメインアイソレータ2から離脱されるとともに、上記キャスター4aによって図示しない培養ステーションへと移動され、所定期間に亘って細胞の培養が行われるようになっている。
ここで、インキュベータの開口部は、内部空間を細胞の培養に好適な環境に維持するため極力小さくすることが望ましいところ、手動インキュベータ3の場合は、内部のラックに作業者がグローブ操作により培養容器を収納させるため、操作性を考慮した大きさで開口Obを形成する必要がある。
これに対し、自動インキュベータ4の開口Osについては、培養容器を搬出入できるだけの大きさを有していればよく、手動インキュベータ3の開口Obよりも小さく形成している。したがって、自動インキュベータ4に備えた第2副接続部8を、手動インキュベータ3に備えた第1副接続部7よりも小型とすることが可能となっている。
なお収容容器5の使い方としては、メインアイソレータ2に搬入する資材等を予め収容して、メインアイソレータ2の作業空間Wと連通させて資材等を搬入させる場合と、空の収容容器5をメインアイソレータ2の作業空間Wと連通させて、作業空間Wで発生した廃棄物等を収容させる場合とがある。
つまり、メインアイソレータ2の一つの主接続部6に対して、大きさの異なる第1、第2副接続部7、8を備えた副無菌装置を兼用して接続することができ、複数種類の副無菌装置を接続するために複数の主接続部を設けるスペースが不要であることから、メインアイソレータ2の大型化を防止することができる。
また上記実施例では、上記第2副無菌装置としての自動インキュベータ4および収容容器5はそれぞれ同じ第2副接続部8を備えているが、当該第2副接続部8の大きさを異ならせることも可能である。
この場合、大きさの異なる第2副接続部8に対応させて、複数の接続開口部Ocを上記外側閉塞部材9に設けてもよく、また一つの接続開口部Ocが形成された外側閉塞部材9を複数用意することもできる。また一つの外側閉塞部材9に、同じ大きさの第2副接続部8を複数設けることもできる。ただし、一つの外側閉塞部材9に複数の接続開口部Ocを形成する場合には、使用しない接続開口部Ocを閉鎖するための閉鎖部材を設ける必要がある。
2 メインアイソレータ(主無菌装置)
3 手動インキュベータ(第1副無菌装置)
4 自動インキュベータ(第2副無菌装置)
5 収容容器(第2副無菌装置)
6 主接続部 7 第1副接続部
8 第2副接続部 9 外側閉塞部材
21 筒状部材 21a 内側開口
21b 外側開口 22 内側開閉部材
28 膨張シール(シール手段) 31 第1環状部材
32 第1閉鎖部材 41 第2環状部材
42 第2閉鎖部材 O、Ob、Oc 開口
Oc 接続開口部 W 作業空間
Claims (7)
- 内部に無菌状態に維持される作業空間を有する主無菌装置に対し、無菌状態に維持される内部空間を有する副無菌装置を着脱可能に設け、上記主無菌装置の作業空間と上記副無菌装置の内部空間とを無菌状態を維持したまま連通可能とした無菌作業システムにおいて、
上記主無菌装置は、上記作業空間を外部に開放する開口を有する主接続部と、当該主接続部の開口を作業空間内で開閉する内側開閉部材とを備え、
上記副無菌装置として、上記主無菌装置の主接続部に接続可能な第1副接続部を備えた第1副無菌装置と、上記第1副接続部より小型の第2副接続部を備えた第2副無菌装置とを設け、
上記主接続部の開口を外部で塞ぐ外側閉塞部材を備えるとともに、当該外側閉塞部材に上記第2副接続部が接続可能な接続開口部を設けたことを特徴とする無菌作業システム。 - 上記主接続部の開口を筒状部材によって形成し、当該筒状部材の内側に除染媒体を供給する除染手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の無菌作業システム。
- 上記第1副接続部および上記第2副接続部は、各々の副無菌装置の内部空間を外部に開放する開口を有するとともに、当該開口を閉鎖する第1閉鎖部材および第2閉鎖部材をそれぞれ備えたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の無菌作業システム。
- 上記第2副接続部は、第2副無菌装置の内部空間を外部に開放する開口を有するとともに、当該開口の周囲を取り囲み上記外側閉塞部材の接続開口部と嵌合可能な環状部材を備え、
当該環状部材と上記接続開口部との嵌合箇所に生じる隙間を密封するシール手段を備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項3に記載の無菌作業システム。 - 上記外側閉塞部材に複数の接続開口部を設けたことを特徴とする請求項1ないし請求項4に記載の無菌作業システム。
- 上記第1副無菌装置と第2副無菌装置とが、いずれもインキュベータであることを特徴とする請求項1ないし請求項5に記載の無菌作業システム。
- 上記第1副無菌装置および第2副無菌装置の少なくともいずれか一方が、物品を収容する収容容器であることを特徴とする請求項1ないし請求項5に記載の無菌作業システム。
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