JP2019188320A - 安全キャビネット - Google Patents
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Abstract
【課題】保管環境温度と安全キャビネット内温度との温度変化を少なくし、培養微生物や培養細胞等へのダメージを小さくした安全キャビネットを提供する。【解決手段】作業空間の前面に前面板と作業開口を有し、前記作業空間の下方に作業ステージを備え、前記作業空間に上方から清浄空気を供給する安全キャビネットであって、前記作業ステージに、温度が調節可能な温度調節可能部を備えるものである。【選択図】 図４
Description
本発明は、再生医療や病源体等の研究などに使用する安全キャビネットに関する。
細胞の培養を行う再生医療などで細胞等を取り扱う場合には、安全キャビネットが使用される。
安全キャビネットの一例として、特許文献１には、作業空間の上部に吹き出し用ＨＥＰＡフィルタを設けるとともに、作業空間の前部に開閉可能な前面シャッターを、後部壁に後側吸込み部を、下方前方に前側吸込み部を設け、吹き出し用ＨＥＰＡフィルタから一様に作業空間に空気を供給し、作業空間の底面を形成する作業台の前側吸込み部と後側吸込み部から空気を吸い込むことにより、一様に空気が上から下に下降し清浄にする安全キャビネット、が開示されている。
特許文献１に開示された安全キャビネットを用いれば、作業空間内で細胞等を取り扱うことで、細胞等が汚染されることを防止し、かつ、細胞等が作業空間内から作業者側に漏洩することを防止することが可能である。
図１１に示すように、通常、安全キャビネットの作業スペースは作業に適当な２０℃〜２５℃の温度（室温）で設置されていることが多い。他方、培養室において、培地容器は３５℃〜３８℃前後に保たれることが多く、また、増殖速度を低下させる冷暗保管庫の場合は５℃前後で保管されることが多い。図に示すように、所定の温度で保管されている容器を安全キャビネット内の作業スペースに移して作業を行うときに、今まで保管していた保管環境温度と安全キャビネット内の温度との差により、培養中の細胞にダメージを与え、場合によっては適正な培養などの継続が困難になることがある。培地はシャーレの底部に約１０ｍｍ程度の厚さであり、安全キャビネット内に置かれると安全キャビネット内部の空間温度に変化する。培養においては、この温度変化が少ない方が培養細胞や培養微生物へのダメージは少ない。
本発明は、保管環境温度と安全キャビネット内温度との温度変化を少なくし、培養細胞や培養微生物等へのダメージを小さくした安全キャビネットを提供することを目的とする。
上記課題を解決するための、本発明の「安全キャビネット」の一例を挙げるならば、
作業空間の前面に前面板と作業開口を有し、前記作業空間の下方に作業ステージを備え、前記作業空間に上方から清浄空気を供給する安全キャビネットであって、前記作業ステージに、温度が調節可能な温度調節可能部を備えるものである。
作業空間の前面に前面板と作業開口を有し、前記作業空間の下方に作業ステージを備え、前記作業空間に上方から清浄空気を供給する安全キャビネットであって、前記作業ステージに、温度が調節可能な温度調節可能部を備えるものである。
また、本発明の「安全キャビネット」の他の一例を挙げるならば、
作業空間の前面に前面板と作業開口を有し、前記作業空間の下方に作業ステージを備え、前記作業空間に上方から清浄空気を供給する安全キャビネットであって、前記作業ステージに、個別に温度を設定可能な複数の温度調節可能部を備えるものである。
作業空間の前面に前面板と作業開口を有し、前記作業空間の下方に作業ステージを備え、前記作業空間に上方から清浄空気を供給する安全キャビネットであって、前記作業ステージに、個別に温度を設定可能な複数の温度調節可能部を備えるものである。
本発明によれば、安全キャビネット内に温度が調節可能な温度調節可能部を設けることにより、保管環境温度と安全キャビネット内温度との温度変化を少なくし、培養細胞や培養微生物等へのダメージを小さくすることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。なお、実施例を説明するための各図において、同一の構成要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
図１に、安全キャビネットの概略正面図を示す。また、図２に、図１のＡ−Ａ’断面を右方より見た安全キャビネットの概略側面図を示す。
安全キャビネット１００の筐体１０１の中央域に開口が設けられ、その奥に作業空間１０４が設けられている。作業空間１０４の前面側には、開口の上部を塞ぐように前面板１０２が設けられ、その下側には作業開口１０３が設けられ、作業者は作業開口１０３から作業空間１０４に手を入れて、作業を行う。前面板１０２は、ガラス等の透明な材料で形成されており、作業者は前面板を通して作業を目視することができる。
作業空間１０４の底面には略平坦な作業ステージ１０５が設けられ、作業者は作業ステージ上で作業を行う。作業ステージ１０５の前方側であって、作業開口１０３の近くには、下方に通じる吸気口１０７が設けられている。吸気口１０７は、例えば作業開口１０３に沿って筐体の左右方向に延びるスリットで形成されている。作業空間１０４の背面側には、吸気口１０７から筐体の上部に通じる背面流路１０８が設けられている。
作業空間１０４の上側には吹き出し側ＦＦＵ(ファンフィルタユニット)１０９が設けられている。吹き出し側ＦＦＵ１０９はモータで回転するファンと、微粒子を除去するフィルタ、例えばＨＥＰＡフィルタ１０９Ａで構成されており、微粒子を除去した清浄な空気を作業空間１０４に吹き出す。筐体１０１の上部には、排気側ＦＦＵ(ファンフィルタユニット)１１０が設けられており、空気の一部をフィルタ、例えばＨＥＰＡフィルタ１１０Ａを通して、微粒子を除去して装置の外部へ排出する。
図３に、安全キャビネット動作時の空気の流れを矢印で示す。作業ステージ１０５の前面側の吸気口１０７から吸引された空気９０は、符号９１で示すように筐体の下部、背面流路１０８、筐体の上部を通って、吹き出し側ＦＦＵ１０９から作業空間１０４へ送風される。作業空間１０４には、吹き出し側ＦＦＵ１０９のＨＥＰＡフィルタ１０９Ａで微粒子が除去された清浄な空気が送風されることにより、作業空間１０４は清浄な状態に維持される。このとき、符号９２で示す作業空間１０４への空気の流れのみでは、作業空間内の空気が外部へ漏出する恐れがある。そのため、排出側ＦＦＵ１１０を設け、ＨＥＰＡフィルタ１１０Ａを通して空気の一部を外部へ放出する。これにより、作業空間内の圧力が低下し、外部から前面板１０２の下方の作業開口１０３を通して内部へ導入されようとする空気の流れ９４を生じる。この空気の流れ９４がそのまま作業空間へ流入すると作業空間の清浄度が低下してしまう。しかし、吹き出し側ＦＦＵ１０９から作業空間へ吹き出す空気の流れ９２の風量と、排出側ＦＦＵ１１０から外部へ排出する空気の流れ９３の風量を適切に制御することにより、作業開口１０３から流入する空気９４の全てと、作業空間へ送られた空気９２の大半を吸気口１０７から吸い込むことで、作業空間１０４へ吹き出す空気の流れ９２により、作業開口１０３からの空気９４の作業空間１０４への流入を阻止する大気の壁(エアバリア)が形成される。これにより、外部からの空気が作業空間１０４を汚染することがなく、かつ、内部の清浄化前の空気が外部へ漏出することがないという均衡状態を実現することができる。
これにより、作業者が作業開口１０３を通して作業空間１０４に手を入れて作業を行っても、清浄度の維持と汚染防止を実現することができる。
通常、安全キャビネットは温度制御されておらず、安全キャビネット内の作業スペースは作業に適当な室温（２０℃〜２５℃）で設置されていることが多い。他方、培養室において、培地容器は３５℃〜３８℃前後に保たれることが多く、また、増殖速度を低下させる冷暗保管庫の場合は５℃前後で保管されることが多い。所定の温度で保管されている容器を安全キャビネット内に移して作業を行うときに、今まで保管していた保管環境温度と安全キャビネット内の温度との差により、培養中の細胞にダメージを与え、場合によっては適正な培養などの継続が困難になることがある。
図４に、本実施例の特徴構成を示す。図４は、安全キャビネットの作業ステージを作業空間から見た上面図である。安全キャビネット１００の作業ステージ１０５の一部に、安全キャビネットの外部の温度に対して、温度が調節可能な温度調節可能部２０を設ける。温度調節可能部２０は、細胞等の試料を載置し作業可能な作業板２２を備えている。温度調節可能部２０の作業板２２の材料は、作業ステージ１０５の材料と同じ材質とするのが望ましい。通常、作業ステージ１０５はステンレスでできているので、ステンレスとすることができる。この場合、作業板２２の熱が作業ステージ１０５に逃げるのを防ぐために、作業ステージ１０５との間に断熱材２３を設ける。
図において、符号２１０は、第１のパスボックスを示す。第１のパスボックスは、例えば培養室に接続されており、３７℃の高温に保たれている。符号２２０は第２のパスボックスを示す。第２のパスボックスは、例えば冷温保管庫に接続されており、５℃の低温に保たれている。
図５に、温度調節可能部２０の作業板２２を温度調節するための構成を示す。温度調節可能部２０の作業板２２に近接するように、電気的に調節可能な電熱変換素子２５を設ける。電熱変換素子２５としては、昇温および冷却を行う場合はペルチエ素子を用いることができる。また、昇温のみを行う場合はヒータ素子を用いれば良い。
図６に、温度調節するための他の構成を示す。温度調節可能部２０に流体を流すパイプ２７を設け、ポンプで温度流体を流通させる。流体の温度を変えることにより、また、流体の流量を変えることにより、温度調節を行うことができる。
図７に、温度調節を行うための電気系のブロック構成図の一例を示す。温度調節可能部２０の温度を検出する温度センサ３２を設け、検出された温度データを制御部３４へ入力する。制御部３４は、検出温度に応じてペルチエ素子等の温度制御素子３６を制御し、温度調節可能部２０の温度を一定に制御する。温度設定操作部３３で目標の温度値を設定することにより、温度調節可能部２０の温度を高温から低温まで任意に調節できる。保管環境温度と作業スペースの温度をほぼ等しくすることにより、細胞の温度変化を少なくし、細胞へのダメージを小さくすることができる。また、温度調節可能部２０の温度を変化させる場合は、制御部３４により温度の変化量を調節することにより、徐々に昇温或いは冷却を行うことができる。細胞に急激な温度変化を与えないことによって、細胞へのダメージを防ぐことができる。
温度調節可能部２０の温度を表示するために、温度センサ３２で検出した温度を表示する温度表示部３８を設ける。温度表示部３８は、例えば安全キャビネットの正面に、温度設定操作部３３とともに配置すればよい。安全キャビネットの動作時には、温度調節可能部２０の温度を常に測定、監視するのが望ましい。
図８に、温度調節可能部２０の変形例を示す。中央の作業領域を常に恒温保持する場合には、作業板２２の材料として熱容量の大きい材料を用いれば良い。熱容量の大きい材料を用いることにより、大領域での熱の均一性を向上することができる。例えば熱容量の大きいガラスを用いる場合は、図に示すように、断熱材の機能を併せ持たせて、ステンレス製の作業ステージ１０５に直接取り付けてもよい。
本実施例によれば、安全キャビネットの作業ステージに、温度が調節可能な温度調節可能部を設けたので、保管環境温度と安全キャビネット内温度との温度変化を少なくし、培養細胞や培養微生物などへのダメージを小さくすることができる。
温度調節可能部の温度を変化させる場合は、徐々に昇温或いは冷却を行うことにより、急激な温度変化を与えないことで、培養細胞や培養微生物などへのダメージを防ぐことができる。また、温度調節可能部の温度が所定の温度になったことを確認してからシャーレ等を取り出して次の工程に進めることができ、培地の温度変化を少なくすることができる。
温度調節可能部の温度を変化させる場合は、徐々に昇温或いは冷却を行うことにより、急激な温度変化を与えないことで、培養細胞や培養微生物などへのダメージを防ぐことができる。また、温度調節可能部の温度が所定の温度になったことを確認してからシャーレ等を取り出して次の工程に進めることができ、培地の温度変化を少なくすることができる。
図９に、実施例２の安全キャビネットの一例を示す。実施例２は、作業ステージ上に複数の温度調節可能部を設けたものである。
図に示すように、作業ステージ１０５上に複数の温度調節可能部を、図の例では作業ステージの中央、右側、左側に３つの温度調節可能部２００，２０１，２０２を配置する。そして、温度調節可能部を個別に温度設定可能とすることで、細胞や薬液などのそれぞれに適した温度に設定することができる。図において、少なくとも１つの温度調節可能部、例えば中央の温度調節可能部２００を作業領域とすればよい。
一例として、安全キャビネットの右側に低温側パスボックスを介して冷温保管庫に繋がっている場合は、右側の温度調節可能部２０１を低温とすればよい。この場合、低温状態の外部保管庫から搬入された試料入りのシャーレを低温の温度調節可能部２０１に載置し、徐々に昇温することが可能となり、急激な熱変動による培養組織へのダメージを抑制することができる。
他の例として、安全キャビネットの右側に低温側パスボックスを介して冷温保管庫に繋がっており、左側に高温側パスボックスを介して培養室に繋がっている場合は、右側の温度調節可能部２０１を低温とし、左側の温度調節可能部２０２を高温とする。そして、中央の温度調節可能部２００を、それらの中間の温度の作業領域とすれば良い。この場合、低温状態の外部保管庫や高温状態の培養室から搬入された試料の熱変動が小さくなり、急激な熱変動による培養組織へのダメージを抑制することができる。
他の例として、安全キャビネットでの試料の移動方向が予め定められている場合、例えば図の左側から入庫し、中央で作業し、右側から出庫する場合は、左側の温度調節可能部２０２或いは右側の温度調節可能部２０１は、入庫前或いは出庫後の温度と中央の作業領域の温度の間の温度に設定すればよい。これにより、試料への温度変化の速度を緩和することができる。
右側および／または左側の温度調節可能部２０１，２０２を、試薬などの薬剤の保管領域としてもよい。試料が恒温となっていても、それに添加する試薬等の温度が大幅に異なっている場合は、試薬の投入で急激な温度変化が生じてしまう。温度調節可能な試薬等の薬剤の保管領域を設け、試料とほぼ同じ温度とすることで、この温度変化を防止できる。
作業領域或いはその他の領域の温度調節可能部の設定温度は、安全キャビネット自体で設定してもよい。また、試料の培養室（インキュベータ）や保管庫からネットワーク等を介して温度の伝達を受けて、その温度に近い温度になるように自動設定してもよい。
なお、図９では、断熱材２３を介して作業板２２を作業ステージ１０５に取り付けているが、図８の変形例のように、ガラス等の熱容量の大きい作業板を、作業ステージ１０５に直接取り付けてもよい。
また、図９では、温度調節可能部を３つ備える例を示しているが、温度調節可能部の数は２つでも、或いは４つ以上でもよい。
また、図９では、温度調節可能部を３つ備える例を示しているが、温度調節可能部の数は２つでも、或いは４つ以上でもよい。
本実施例によれば、複数の温度調節可能部を設け、それぞれの温度調節可能部を個別に温度設定可能とすることで、作業や、また培養細胞や薬液に適した温度に設定することができる。
図１０に、実施例３の安全キャビネットの一例を示す。実施例３は、作業領域である中央の温度調節可能部２００の面積を、他の温度調節可能部２０１，２０２の面積よりも大きくしたものである。通常、中央の作業領域で作業が行われるため、中央の温度調節可能部２００が重要であり、かつ、長時間にわたり試料が存在する。そのため、中央の温度調節可能部２００の面積を最大とすることにより、作業性の向上と、熱容量の増大による温度安定化を実現することができる。
また、図に示すように、右側或いは左側の温度調節可能部２０１，２０２の面積は、用途に応じた面積とすれば良い。
２０ 温度調節可能部
２２ 作業板
２３ 断熱材
２５ 電熱変換素子
２７ 温水パイプ
３２ 温度センサ
３３ 温度設定操作部
３４ 制御部
３６ 温度制御素子
３８ 温度表示部
１００ 安全キャビネット
１０１ 筐体
１０２ 前面板
１０３ 作業開口
１０４ 作業空間
１０５ 作業ステージ
１０７ 吸気口
１０８ 背面流路
１０９ 吹き出し側ＦＦＵ（ファンフィルタユニット）
１０９Ａ 吹き出し側ＨＥＰＡフィルタ
１１０ 排出側ＦＦＵ（ファンフィルタユニット）
１１０Ａ 排出側ＨＥＰＡフィルタ
２００ 中央の温度調節可能部
２０１ 右側の温度調節可能部
２０２ 左側の温度調節可能部
２１０ 右側のパスボックス
２２０ 左側のパスボックス
２２ 作業板
２３ 断熱材
２５ 電熱変換素子
２７ 温水パイプ
３２ 温度センサ
３３ 温度設定操作部
３４ 制御部
３６ 温度制御素子
３８ 温度表示部
１００ 安全キャビネット
１０１ 筐体
１０２ 前面板
１０３ 作業開口
１０４ 作業空間
１０５ 作業ステージ
１０７ 吸気口
１０８ 背面流路
１０９ 吹き出し側ＦＦＵ（ファンフィルタユニット）
１０９Ａ 吹き出し側ＨＥＰＡフィルタ
１１０ 排出側ＦＦＵ（ファンフィルタユニット）
１１０Ａ 排出側ＨＥＰＡフィルタ
２００ 中央の温度調節可能部
２０１ 右側の温度調節可能部
２０２ 左側の温度調節可能部
２１０ 右側のパスボックス
２２０ 左側のパスボックス
Claims (20)
- 作業空間の前面に前面板と作業開口を有し、前記作業空間の下方に作業ステージを備え、前記作業空間に上方から清浄空気を供給する安全キャビネットであって、
前記作業ステージに、温度が調節可能な温度調節可能部を備える安全キャビネット。 - 請求項１に記載の安全キャビネットにおいて、
前記温度調節可能部は、作業を行う作業領域であることを特徴とする安全キャビネット。 - 請求項１に記載の安全キャビネットにおいて、
前記温度調節可能部は、断熱材を介して前記作業ステージに取り付けた作業板を有することを特徴とする安全キャビネット。 - 請求項１に記載の安全キャビネットにおいて、
前記温度調節可能部は、前記作業ステージに直接取り付けた前記作業ステージの材料よりも熱容量の大きい材料から成る作業板を有することを特徴とする安全キャビネット。 - 請求項１に記載の安全キャビネットにおいて、
前記温度調節可能部は、電熱変換素子を備えることを特徴とする安全キャビネット。 - 請求項５に記載の安全キャビネットにおいて、
前記電熱変換素子は、ペルチエ素子またはヒータ素子であることを特徴とする安全キャビネット。 - 請求項１に記載の安全キャビネットにおいて、
前記温度調節可能部は、温度流体を流すパイプを備えることを特徴とする安全キャビネット。 - 請求項５に記載の安全キャビネットにおいて、
前記温度調節可能部の温度を検出する温度センサと、検出した温度が設定温度となるように前記電熱変換素子を制御する制御部を備えることを特徴とする安全キャビネット。 - 請求項８に記載の安全キャビネットにおいて、
前記制御部は、前記温度調節可能部の温度を徐々に変化させるものであることを特徴とする安全キャビネット。 - 請求項１に記載の安全キャビネットにおいて、
前記温度調節可能部の温度を検出する温度センサと、前記温度センサで検出した温度を表示する表示部を備えることを特徴とする安全キャビネット。 - 作業空間の前面に前面板と作業開口を有し、前記作業空間の下方に作業ステージを備え、前記作業空間に上方から清浄空気を供給する安全キャビネットであって、
前記作業ステージに、個別に温度を設定可能な複数の温度調節可能部を備える安全キャビネット。 - 請求項１１に記載の安全キャビネットにおいて、
作業ステージの１つの温度調節可能部を作業領域とし、他の温度調節可能部の設定温度を前記１つの温度調節可能部の温度よりも高温または低温としたことを特徴とする安全キャビネット。 - 請求項１１に記載の安全キャビネットにおいて、
作業ステージの１つの温度調節可能部を作業領域とし、他の温度調節可能部の温度を徐々に昇温或いは冷却可能としたことを特徴とする安全キャビネット。 - 請求項１１に記載の安全キャビネットにおいて、
作業ステージの１つの温度調節可能部を作業領域とし、他の温度調節可能部の設定温度を試料の培養室または保管庫の温度に近い温度としたことを特徴とする安全キャビネット。 - 請求項１４に記載の安全キャビネットにおいて、
ネットワークを通じて前記試料の培養室または保管庫から温度の伝達を受けて、前記他の温度調節可能部の温度を設定可能としたことを特徴とする安全キャビネット。 - 請求項１１に記載の安全キャビネットにおいて、
作業ステージの１つの温度調節可能部を作業領域とし、他の温度調節可能部の設定温度を試料の培養室または保管庫の温度と前記１つの温度調節可能部の温度との間の温度としたことを特徴とする安全キャビネット。 - 請求項１１に記載の安全キャビネットにおいて、
作業ステージの１つの温度調節可能部を作業領域とし、他の温度調節可能部の設定温度を入庫前または出庫後の温度に近い温度としたことを特徴とする安全キャビネット。 - 請求項１１に記載の安全キャビネットにおいて、
作業ステージの１つの温度調節可能部を作業領域とし、他の温度調節可能部を薬液の保管領域としたことを特徴とする安全キャビネット。 - 請求項１１に記載の安全キャビネットにおいて、
作業ステージの中央の温度調節可能部の面積を、他の温度調節可能部の面積よりも大きくしたことを特徴とする安全キャビネット。 - 請求項１１〜１９の何れか1項に記載の安全キャビネットにおいて、
作業領域は、複数の領域中の中央側の領域としたことを特徴とする安全キャビネット。
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