JP2020198839A

JP2020198839A - 培養装置

Info

Publication number: JP2020198839A
Application number: JP2019109469A
Authority: JP
Inventors: 公揮阿部; Koki Abe; 隆志柿本; Takashi Kakimoto; 田中　勲; Isao Tanaka; 勲田中; 弥長谷部; Wataru Hasebe
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2019-06-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2020-12-17

Abstract

【課題】培養室の内部の空気中に存在する化学物質の濃度を低減することができる培養装置を提供する。【解決手段】培養装置１Ａは、培養容器１００を収容する培養室１０を有する筐体２と、両端部３０Ａ、３０Ｂが培養室１０にそれぞれ連通された循環通路３と、循環通路３に設けられ、培養室１０の内部の空気を循環通路３を介して循環させる循環装置４と、循環通路３に設けられ、空気中の化学物質を除去する活性炭フィルタ（ケミカルフィルタ）６とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、培養装置に関する。

近年、再生医療、食品衛生並びに動物、植物及び微生物に関する研究等の様々な分野において、インキュベータ（培養装置）を使用して細胞や微生物等の培養物を培養することが広く行われている。

例えば、特許文献１には、培養室の内部の空気が循環する循環通路に設けられたＨＥＰＡフィルタにより空気を清浄化することで、培養室の内部を無塵・無菌状態に維持するインキュベータが開示されている。

特開２０１８−１９１５４６号公報

ここで、人体に悪影響を与える化学物質として、例えば、シックハウス症候群の原因となり得る化学物質、発がんとの関連性が指摘されている化学物質、労働安全衛生法により管理濃度が定められている化学物質等が知られている。このような化学物質は、人体に悪影響を与えるだけでなく、再生医療等において細胞等を培養する培養室の内部に存在する場合、細胞等にも悪影響を与える可能性があることが懸念されている。

また、化学物質がインキュベータの外部に存在する場合には、インキュベータの扉を開放し、培養容器の出し入れ等の作業を行う際に、化学物質が外部から培養室に流入する可能性がある。さらに、インキュベータの構成部品（例えば、ファン、センサ、制御基板、パッキン等）に含まれる化学物質が、時間経過に伴って培養室の内部に放出される可能性がある。したがって、培養室の内部の空気中に存在する化学物質の濃度が上昇することが考えられる。

このような場合、特許文献１に開示されたインキュベータでは、塵や雑菌は、ＨＥＰＡフィルタにより除去されることになるが、上記のような化学物質は、ＨＥＰＡフィルタでは除去できない。そのため、特許文献１に開示されたインキュベータでは、培養室の内部の空気中に存在する化学物質の濃度を低減することができない、という問題点があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、培養室の内部の空気中に存在する化学物質の濃度を低減することができる培養装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するものであって、本発明の一実施形態に係る培養装置は、
培養容器を収容する培養室を有する筐体と、
両端部が前記培養室にそれぞれ連通された循環通路と、
前記循環通路に設けられ、前記培養室の内部の空気を前記循環通路を介して循環させる循環装置と、
前記循環通路に設けられ、前記空気中の化学物質を除去するケミカルフィルタと、を備える、ことを特徴とする。

また、上記培養装置において、
前記ケミカルフィルタは、前記空気が循環するときの空気循環方向に対して前記循環装置よりも下流側に配置された、ことを特徴とする。

また、上記培養装置において、
前記ケミカルフィルタは、前記両端部のうち前記空気循環方向に対して前記下流側の端部に配置された、ことを特徴とする。

また、上記培養装置において、
前記循環通路は、前記筐体の内部又は外部に設けられた、ことを特徴とする。

また、上記培養装置は、
前記培養室又は前記循環通路に設けられ、紫外線光を照射する紫外線光源をさらに備え、
前記ケミカルフィルタは、
前記紫外線光源から照射された前記紫外線光により活性化されて、前記化学物質を除去する光触媒を有する、ことを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る培養装置によれば、培養室の内部の空気が循環する循環通路に、空気中の化学物質を除去するケミカルフィルタが設けられているので、培養室の内部の空気中に存在する化学物質の濃度を低減することができる。

本発明の第１の実施形態に係る培養装置１Ａ（扉開放時）の全体構成を示す斜視図である。本発明の第１の実施形態に係る培養装置１Ａ（扉開放時）を示す正面図である。本発明の第１の実施形態に係る培養装置１Ａ（扉閉塞時）を示すＡ−Ａ線断面図である。本発明の第２の実施形態に係る培養装置１Ｂ（扉閉塞時）を示すＡ−Ａ線断面図である。本発明の第３の実施形態に係る培養装置１Ｃ（扉閉塞時）を示すＡ−Ａ線断面図である。

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る培養装置１Ａ（扉開放時）の全体構成を示す斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る培養装置１Ａ（扉開放時）を示す正面図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る培養装置１Ａ（扉閉塞時）を示すＡ−Ａ線断面図である。

培養装置１Ａは、例えば、ＣＯ_２インキュベータやマルチガスインキュベータと呼ばれる装置である。培養装置１Ａは、図１に示すように、直方体状の筐体２を備え、筐体２の内部に、培養容器１００を収容する培養室１０が形成されている。

筐体２は、前側に開口を有する箱状の本体２０と、本体２０の開口を開閉自在に本体２０に取り付けられた外扉２２Ａ及び内扉２２Ｂとを備える。本体２０は、外箱２１Ａと内箱２１Ｂで構成されており、外箱２１Ａと内箱２１Ｂの間には、断熱材やヒータ等の温度調節手段が充填されている。

培養室１０は、本体２０の内部に形成された空間であり、外扉２２Ａ及び内扉２２Ｂが閉塞されて、外パッキン２３Ａ及び内パッキン２３Ｂを介して外箱２１Ａ及び内箱２１Ｂに密着することで密閉状態となる。また、培養室１０は、細胞や微生物等の培養物を培養するために適切な培養条件となるように、例えば、温度（例えば、３７℃）、湿度（例えば、９５〜１００％）、ガス濃度（例えば、ＣＯ_２ガス濃度、Ｏ_２ガス濃度、Ｎ_２ガス濃度）等が調節される。

本体２０の内部には、培養容器１００を載置するための複数の棚２９が所定の間隔で設置されている。本体２０の底面には、加湿用の水を貯留する加湿トレー２５が設置されている。

本体２０の内部には、後側の壁面に対して上下方向に沿うようにダクト２４が設置されている。ダクト２４の上部の開口部分は、空気の吸気口２４Ａとして機能する。ダクト２４の下部の開口部分は、空気の排気口２４Ｂとして機能し、ダクト２４の下部には、排気口２４Ｂから排気された空気を整流する整流板２６が設置されている。

また、培養装置１Ａは、両端部３０Ａ、３０Ｂが培養室１０にそれぞれ連通された循環通路３と、循環通路３に設けられ、培養室１０の内部の空気を循環通路３を介して循環させる循環装置４と、循環通路３に設けられ、空気中の塵や雑菌を除去するエアフィルタ５と、循環通路３に設けられ、空気中の化学物質を除去する活性炭フィルタ６とを備える。

循環通路３は、ダクト２４及びダクト２４の内部に形成された空間であり、循環通路３の両端部３０Ａ、３０Ｂは、ダクト２４の吸気口２４Ａ及び排気口２４Ｂに相当する。

循環装置４は、例えば、ファンやポンプ等の送風装置で構成されている。循環装置４が駆動することにより、培養室１０の内部の空気が、吸気口２４Ａから吸気され、循環通路３の上部から下部に向かって流れた後、排気口２４Ｂから培養室１０に排気される。このようして、循環装置４は、培養室１０の内部の空気を循環通路３を介して循環させる。

エアフィルタ５は、除塵作用及び除菌作用を有するフィルタであり、例えば、ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ等で構成されている。エアフィルタ５は、空気が循環するときの空気循環方向Ｆに対して循環装置４よりも下流側であって、活性炭フィルタ６よりも上流側に配置されている。

活性炭フィルタ６は、フィルタの基材に、例えば、繊維状や粒状の活性炭を担持することにより、化学物質を除去するケミカルフィルタとして機能する。なお、化学物質は、培養物の機能発現に悪影響を与える可能性を有する任意の化学物質である。

活性炭フィルタ６は、空気循環方向Ｆに対して循環装置４及びエアフィルタ５よりも下流側に配置されている。本実施形態では、活性炭フィルタ６は、循環通路３の両端部３０Ａ、３０Ｂのうち空気循環方向Ｆに対して下流側の端部３０Ｂ（すなわち、排気口２４Ｂ）に配置されている。

さらに、培養装置１Ａは、ＣＯ_２、Ｏ_２、Ｎ_２等のガスを、循環通路３を介して培養室１０に供給するガス供給部２７と、循環通路３を流れる空気の温度、湿度、ガス濃度等を検出するセンサ２８と、外扉２２Ａに取り付けられた入力装置（不図示）からの入力データ、センサ２８からの検出値等に基づいて、ガス供給部２７、循環装置４等の各部を制御する制御基板（不図示）とを備える。

ガス供給部２７及びセンサ２８は、ダクト２４に取り付けれており、空気循環方向Ｆに対して循環装置４よりも下流側であって、エアフィルタ５及び活性炭フィルタ６よりも上流側に配置されている。

上記構成を有する培養装置１Ａによれば、化学物質が、外扉２２Ａ及び内扉２２Ｂの開放時に外部から培養室１０に流入したような場合や、培養装置１Ａの構成部品（例えば、循環装置４、センサ２８、制御基板、パッキン２３Ａ、２３Ｂ等）から時間経過に伴って培養室１０に放出されたような場合であっても、活性炭フィルタ６が、循環通路３を流れる空気中の化学物質を除去するので、培養室１０の内部の空気中に存在する化学物質の濃度を低減することができる。

例えば、培養室１０及び排気口２４Ｂにおける総揮発性有機化合物（ＴＶＯＣ）の濃度を測定したところ、培養室１０では、４９０μｇ・Ｃ／ｍ^３であるのに対し、排気口２４Ｂでは、１６．８μｇ・Ｃ／ｍ^３であり、ＴＶＯＣの濃度は、９６．６％低減されたことが分かった。

また、活性炭フィルタ６が、空気循環方向Ｆに対して循環装置４よりも下流側に配置されているので、循環装置４から放出された化学物質を含む空気を培養室１０に排気することを防止することができる。

また、活性炭フィルタ６が、空気循環方向Ｆに対して下流側の端部３０（すなわち、排気口２４Ｂ）に配置されているので、循環通路３を流れる空気中の化学物質を培養室１０に排気する直前で除去するため、化学物質を含む空気を培養室１０に排気することを確実に防止するができる。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る培養装置１Ｂ（扉閉塞時）を示すＡ−Ａ線断面図である。

本実施形態に係る培養装置１Ｂは、第１の実施形態に係る培養装置１Ａと比較して、ダクト２４を筐体２の外部に設置することにより、循環通路３が、筐体２の外部に設けられるように変更したものである。なお、その他の基本的な構成は、第１の実施形態と同様のため説明を省略する。

ダクト２４は、例えば、断熱材やヒータ等を備えることにより、結露対策として、循環通路３を流れる空気の温度を維持するように構成されている。

上記構成を有する培養装置１Ｂによれば、循環通路３が、筐体２の外部に設けられるので、筐体２全体の体積に対する培養室１０の体積の割合を向上することができる。また、筐体２に対して循環装置４及び活性炭フィルタ６が設けられた循環通路３を後付けすることができる。

（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係る培養装置１Ｃ（扉閉塞時）を示すＡ−Ａ線断面図である。

本実施形態に係る培養装置１Ｃは、第１の実施形態に係る培養装置１Ａと比較して、エアフィルタ５に代えてＵＶランプ７を備えるとともに、活性炭フィルタ６に代えて光触媒フィルタ８を備えるように変更したものである。なお、その他の基本的な構成は、第１の実施形態と同様のため説明を省略する。

ＵＶランプ７は、循環通路３に設けられ、紫外線光７０を照射する紫外線光源である。ＵＶランプ７は、循環通路３を流れる空気に紫外線光７０を照射することにより、空気中の雑菌を除去する。ＵＶランプ７は、光触媒フィルタ８に対して紫外線光７０を照射可能な位置に配置されている。

光触媒フィルタ８は、ＵＶランプ７から照射された紫外線光７０により活性化されて、化学物質を除去する光触媒を有することにより、ケミカルフィルタとして機能する。光触媒の材料としては、例えば、酸化チタン等が用いられており、光触媒フィルタ８は、化学物質を、水、ＣＯ_２、無機化合物等に分解して除去する。そのため、光触媒フィルタ８は、フィルタの交換作業を要することなく、長期間に亘って化学物質を除去するものである。

なお、ＵＶランプ７は、循環通路３に代えて、培養室１０に設けられていてもよい。その場合には、ＵＶランプ７から照射された紫外線光７０が、光触媒フィルタ８に到達するように、ダクト２４の一部を、紫外線光７０を透過する透過材料（例えば、ガラスや樹脂等）で形成するようにすればよい。また、ＵＶランプ７から照射された紫外線光７０が、培養容器１００に到達しないように、ＵＶランプ７の取付位置が決められていてもよいし、紫外線光７０を遮断する遮断部材が取り付けられていてもよい。

上記構成を有する培養装置１Ｃによれば、ＵＶランプ７が、循環通路３を流れる空気に紫外線光７０を照射することにより、空気中の雑菌を除去するとともに、光触媒フィルタ８が、ＵＶランプ７から照射された紫外線光７０により活性化されることで、循環通路３を流れる空気中の化学物質を除去するので、培養室１０の内部の空気中に存在する化学物質の濃度を低減することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

上記第１乃至第３の実施形態は、適宜組み合わせてもよく、例えば、第２の実施形態と第３の実施形態を組み合わせることにより、筐体２の外部に設けられた循環通路３に、ＵＶランプ７及び光触媒フィルタ８が設けられるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、活性炭フィルタ６及び光触媒フィルタ８が、ケミカルフィルタとして機能するものとして説明したが、化学物質を除去可能なフィルタであれば、任意のケミカルフィルタを用いるようにしてもよい。

例えば、ケミカルフィルタとして、アンモニア、アミン類等の塩基性ガスが通過する際に塩基性ガス成分を除去する「カチオン系フィルタ」や、フッ酸、塩化水素、硫酸（ＳＯ_Ｘ）、硝酸（ＮＯ_Ｘ）、オゾン、過酸化水素等の酸性ガス成分を含む酸性ガスが通過する際に酸性ガス成分を除去する「アニオン系フィルタ」や、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）、シロキサン、リン酸エステル等の有機ガスが通過する際に有機ガス成分を除去する「有機系フィルタ」を用いるようにしてもよいし、三フッ化ホウ素、ホウ素、リン酸エステル（ＴＥＰ）、ボロン、硫化水素等の他の化学物質を除去するケミカルフィルタを用いるようにしてもよい。その際、複数の種類のケミカルフィルタを適宜組み合わせて構成するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、循環通路３は、本体２０の後側に設けられているものとして説明したが、本体２０の右側又は左側に設けられていてもよい。さらに、循環通路３は、複数設けられていてもよいし、分岐又は合流するものでもよい。

１Ａ〜１Ｃ…培養装置、２…筐体、３…循環通路、
４…循環装置、５…エアフィルタ、
６…活性炭フィルタ（ケミカルフィルタ）、
７…ＵＶランプ（紫外線光源）、
８…光触媒フィルタ（ケミカルフィルタ）、
１０…培養室、２０…本体、２１Ａ…外箱、２１Ｂ…内箱、
２２Ａ…外扉、２２Ｂ…内扉、２３Ａ…外パッキン、２３Ｂ…内パッキン、
２４…ダクト、２４Ａ…吸気口、２４Ｂ…排気口、２５…加湿トレー、
２６…整流板、２７…ガス供給部、２８…センサ、２９…棚
３０Ａ…端部、３０Ｂ…端部、７０…紫外線光、
１００…培養容器、Ｆ…空気循環方向

Claims

培養容器を収容する培養室を有する筐体と、
両端部が前記培養室にそれぞれ連通された循環通路と、
前記循環通路に設けられ、前記培養室の内部の空気を前記循環通路を介して循環させる循環装置と、
前記循環通路に設けられ、前記空気中の化学物質を除去するケミカルフィルタと、を備える、
ことを特徴とする培養装置。
前記ケミカルフィルタは、
前記空気が循環するときの空気循環方向に対して前記循環装置よりも下流側に配置された、
ことを特徴とする請求項１に記載の培養装置。
前記ケミカルフィルタは、
前記両端部のうち前記空気循環方向に対して前記下流側の端部に配置された、
ことを特徴とする請求項２に記載の培養装置。
前記循環通路は、
前記筐体の内部又は外部に設けられた、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の培養装置。
前記培養室又は前記循環通路に設けられ、紫外線光を照射する紫外線光源をさらに備え、
前記ケミカルフィルタは、
前記紫外線光源から照射された前記紫外線光により活性化されて、前記化学物質を除去する光触媒を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の培養装置。