JP5029894B2

JP5029894B2 - 細胞調製施設の緊急退避室

Info

Publication number: JP5029894B2
Application number: JP2007234615A
Authority: JP
Inventors: 守小宮; 稔 ▲高▼橋; 龍介後藤田; 匠杉浦
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2027-09-10
Also published as: JP2009065844A

Description

緊急時に作業者及び培養中の細胞を退避可能な細胞調製施設の緊急退避室に関する。

人の様々な臓器、組織が欠損状態や機能障害や機能不全に陥った場合に、失われた機能を再生するために、細胞や組織を移植することが必要となる。臓器や組織細胞を再建する医療技術を総合して「再生医療」と呼んでいる。再生医療では、ヒト細胞・組織の加工・培養等の調製が必要で、この調製は、外部からの塵埃や微生物の汚染を防止する環境で無菌的に行われなければならない。細胞・組織製品製造施設（ＣＰＦＣｅｌｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＦａｃｉｌｉｔｉｅｓの略）は、再生医療に必要な細胞・組織の製品を製造するため、および細胞や組織から製品を調製するために必要なバイオクリーンルーム（ＢＣＲ）を中心に構成され、原料の受け入れ・製造・試験検査・保管等を行う施設である。ＣＰＦは、大学、病院、企業等に設けられている。

ＣＰＦ内のＢＣＲ等に設置される機器（ＣＰＦ機器）には、安全キャビネット、クリーンベンチ、インキュベータ、冷蔵庫、遠心機、作業台、棚等がある。これらのＣＰＦ機器は、地震による転倒や移動により（１）ＣＰＦ機器の損壊、（２）作業者の負傷、（３）ＣＰＦに接続された電線やガス配管の破損による漏電・ガス漏洩・火災等の災害発生、または（４）これらのＣＰＦ機器が出入口を塞いで退避できなくなる、これらのことがないように、何らかの耐震構造を有する必要がある。（特許文献１参照）。
特開２００６−３４８５４号公報

しかし、ＣＰＦ施設全体を耐震・免震構造にすることはコストが掛かり過ぎるため得策ではない。また、ＣＰＦ施設は比較的小さい区画に分かれているとともに閉鎖的システムが多く、災害情報が十分に伝わらない場合があるため、地震等の緊急退避時に作業者が退避出口まで到達できない場合が想定される。一方、ＣＰＦ施設で培養・保管される細胞は地震等の災害が発生してもその培養・保管のための条件を維持させておく必要がある。また、このようなＣＰＦ施設は定期点検のため一時的に空調や電源等を遮断する必要があるが、このような場合にも細胞の培養・保管のための条件を維持させておく必要がある。

そこで本発明は上記問題点に着目し、ＣＰＦ施設の危機発生時に、作業員の人命の確保と細胞の一時退避を図るため、施設の一部に設けた地震に対して損壊しない構造で、ＣＰＦ施設から安全に取り外しが可能な構造の緊急退避室を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明に係る細胞調製施設の緊急退避室は、ＣＰＦ施設の一部に組み込まれ、地震に対する剛性を備えた細胞調製施設の緊急退避室であって、前記緊急退避室には細胞保管装置を備え、前記細胞保管装置に電力を供給する電源を備えるとともに、前記緊急退避室の下部には前記緊急退避室の揺れを軽減する免震手段を備え、前記細胞保管装置は、前記緊急退避室外にあるインキュベータからの細胞培養条件データ信号を受信して、前記細胞培養条件データ信号に基づいて前記インキュベータにおける細胞培養条件と同一の細胞培養条件を設定できることを特徴としている。

本発明において、前記細胞保管装置は、前記緊急退避室外にあるインキュベータからの細胞培養条件データ信号を受信して、前記細胞培養条件データ信号に基づいて前記インキュベータにおける細胞培養条件と同一の細胞培養条件を設定できることを特徴としている。

また本発明において、空調ダクトからの空気を給気する給気孔と、給気された空気を排出する排気孔とを備え、前記給気孔及び前記排気孔に陽圧生成手段を備えることを特徴としている。

さらに本発明は、ＣＰＦ施設の一部に組み込まれ、地震に対する剛性を備えた細胞調製施設の緊急退避室であって、前記緊急退避室には細胞保管装置を備え、前記細胞保管装置に電力を供給する電源を備えるとともに、前記緊急退避室の下部には前記緊急退避室の揺れを軽減する免震手段を備え、前記緊急退避室の下部には前記緊急退避室を移動させるための移動手段を備え、前記緊急退避室はＣＰＦ施設から分離可能であることを特徴としている。

本発明に係る細胞調製施設の緊急退避室によれば、緊急退避室は耐震構造であり地震力に対する剛性が確保されているため、緊急退避室が損壊せず、人命を確保し、細胞の損壊を防止することができる。さらに、緊急退避室の下部には緊急退避室の揺れを軽減する免震手段を備えているため、揺れによる作業者の負傷、及び細胞の入った容器の転倒等を防止し、細胞に対する地震による振動の影響を軽減することができる。また、緊急退避室には細胞保管装置とそれを稼動させる電源が配設されているため、地震等により停電となっても細胞保管装置において引き続き細胞の培養・保管を行うことができる。

そして、細胞保管装置は細胞が培養されているインキュベータから細胞培養条件データ信号に基づいて前記インキュベータと同一の細胞培養条件を設定できるため、細胞を緊急退避室に搬送する前に細胞保管装置において前記インキュベータと同一の環境が設定され、搬送時における細胞の培養・保管の条件の狂いを極限まで小さくすることができるとともに、搬送後は引き続き同一条件で細胞の培養・保管を継続することができる。

また、緊急退避室には空調ダクトから空気を供給することにより、作業者が酸欠状態になること回避でき、また緊急作業室の内部は陽圧となるため、外部からの汚染物が侵入せず、細胞の汚染を防止することができる。

さらに、緊急退避室の下部には前記緊急退避室を移動させるための移動手段を備えることにより、現存のＣＰＦ施設が損壊等した場合に、他のＣＰＦ施設まで細胞に対する環境を維持したまま移動させ、そのＣＰＦ施設に細胞を引き継がせることで、引き続き細胞の培養・保管を行うことができる。

本発明に係る細胞調製施設の緊急退避室の最良の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態に係るＣＰＦ施設１０は図１に示すように、建物内の一つの大きな領域を隔離壁で区画して複数の各目的に応じた部屋を形成しており、このうち細胞を直接扱う部屋として細胞調製室、無菌検査室等がある。そして細胞調製室には細胞を培養するインキュベータ１２が設置されている。

インキュベータ１２には温度、湿度、ＣＯ_２濃度等をコントロールする機能が備わっている。本実施形態においては、図２に示すように、インキュベータ１２にはさらに、地震予知信号または地震感知信号を受けて、温度、湿度、ＣＯ_２濃度の各データを取得してこれらを一定の規則に基づいて掛け合わせて細胞培養条件データ信号１４を出力する制御回路１６と、地震予知信号を受信して制御回路１６に出力する地震予知信号送受信回路１８と、前記細胞培養条件データ信号１４を有線または無線により送信するデータ送信回路２０が組み込まれている。制御回路１６、地震予知信号送受信回路１８、データ送信回路２０はインキュベータ１２またはＣＰＦ施設１０の電力系統から直接電力が供給される。

制御回路１６には温度センサ１６ａ、湿度センサ１６ｂ、ＣＯ_２センサ１６ｃの入力端子と、地震感知センサ１６ｄの入力端子、地震予知信号入力端子が備えられている。地震予知信号は他の地域で地震が発生した場合、ＣＰＦ施設１０に地震が到達する前に送信される信号である。温度センサ１６ａ、湿度センサ１６ｂ、ＣＯ_２センサ１６ｃ、地震感知センサ１６ｄはインキュベータ１２に取り付けられ、制御回路１６の各入力端子に接続している。

一方、図１（ａ）に示すように、別の区画には緊急退避室２２が配設されている。緊急退避室２２は筋交が施された鉄骨構造であり、地震力に対する剛性が確保されている。緊急退避室２２の内部には供給電源２４、細胞保管装置２６、空調手段（不図示）が備えられている。また、培養等の調製が終了し、製品として冷凍保存されている細胞を液体窒素保存容器２７を用いて退避させることもできる。なお、作業者は隔離壁１０ａに配設されたドア１０ｂ、及びドア２２ｈを開けて緊急退避室２２に入ることができる。

供給電源２４は細胞保管装置２６、及び空調手段（不図示）に電力を供給するものであり、例えば蓄電池が挙げられる。供給電源２４への電力の供給は、ＣＰＦ施設１０の電力系統またはＣＰＦ施設１０の屋外に設置された太陽電池等から供給され、常に充電させておく必要がある。

細胞保管装置２６は外部から運ばれてきた細胞に対して、もとのインキュベータ１２で培養・保管された環境を再現するインキュベータ１２と同様の機能を有する装置であり、図２に示すように、容器内部の温度、湿度、ＣＯ_２濃度を調整するため温調器２８、加湿器３０、ＣＯ_２ボンベ３２が備えられている。

温調器２８による温度調整のため、発熱体や吸熱体として例えば半導体ヒータ（加熱）やペルチエ素子（冷却）を用いることができる。また細胞保管装置２６内に設置された熱伝対等の温度センサに接続された温度コントローラ２８ａにより温調器の出力を調整することができる。
加湿器３０による湿度調整のため、細胞保管装置２６内部に設置された湿度センサに接続され加湿器の出力を調整する湿度コントーラ３０ａが配設されている。

ＣＯ_２濃度の調整のためＣＯ_２ボンベ３２には、ＣＯ_２ボンベ３２に取り付けられたバルブ（不図示）の開閉を制御するマスフローコントローラ３２ａが取り付けられ、これが配管を通じて接続されている。

また細胞保管装置２６には、緊急退避室２２の外のインキュベータ１２側から送信された細胞培養条件データ信号１４を受信する受信回路３４と、受信回路から出力された細胞培養条件データ信号１４を入力して温度、湿度、ＣＯ_２濃度のデータを抽出し、温度コントローラ２８ａ、湿度コントローラ３０ａ、マスフローコントロ−ラ３２ａ其々に前記データを出力する制御回路３６が組み込まれている。

空調手段（不図示）は緊急退避室２２の温度を調整するものである。空調手段の電力は供給電源から賄われ、電力の消費をおさえるため半導体ヒータやペルチエ素子を用い、緊急退避室２２の内部に設置された熱伝対に接続されたコントローラにより温度を調整することができる。半導体ヒータはケーブル状のヒータであり緊急退避室２２の床面に埋設するとよい。またペルチエ素子はブロック状のものであるため冷却側を緊急退避室２２の壁の内側に向け放熱側を緊急退避室２２の外側に向けて、緊急退避室２２の側面または天井に取り付けるとよい。なお、培養中の細胞をあくまで一時的に保存するのであれば、緊急退避室２２の室内の温度管理は不要である。

図１（ｂ）に示すように、緊急退避室２２の下部に配設された免震手段は、緊急退避室２２の下部と台座２２ａの間に積層ゴム２２ｂ等を介装し、台座２２ｂの下には緊急退避室２２を移動させるための移動手段であるキャスター２２ｃが取り付けられている。また台座の下には、緊急退避室２２が床面を突っ張る態様で設置するためのアジャスタ２２ｄが取り付けられている。

以上の構成のもと、本実施形態の細胞調製施設の緊急退避室の作用効果について説明する。
図２に示すように、地震予知信号送受信回路１８が地震予知信号１８ａを受信すると、地震予知信号１８ａが制御回路１６に出力される。地震予知信号１８ａを受信した制御回路１６は、温度センサ１６ａ、湿度センサ１６ｂ、ＣＯ_２センサ１６ｃを通じて温度、湿度、ＣＯ_２濃度のデータを取得し、これらを一定の規則に基づいて掛け合わせて細胞培養条件データ信号１４に変換し、これをデータ送信回路２０に出力する。このとき、制御回路１６は地震予知信号１８ａを受信するとサイレン等の警報を鳴らして作業者に通知できるように構成してもよい。そして、制御回路１６から前記細胞培養条件データ信号１４を受信したデータ送信回路２０は有線または無線にて緊急退避室２２にある細胞保管装置２６側に前記細胞培養条件データ信号１４を送信する。前記細胞培養条件データ信号１４を受信した細胞保管装置２６内の受信回路３４は細胞培養条件データ信号１４を制御回路３６に出力する。制御回路３６は前記細胞培養条件データ信号１４を入力して温度、湿度、ＣＯ_２濃度のデータを抽出し、各データを温度コントローラ２８ａ、湿度コントローラ３０ａ、マスフローコントローラ３２ａに出力する。データを受信した温度コントローラ２８ａ、湿度コントローラ３０ａ、マスフローコントローラ３２ａはそれぞれのデータにもとづいて温調器２８の出力、加湿器３０の出力、ＣＯ_２ボンベ３２からのＣＯ_２の流量を制御する。

すると細胞保管装置２６において温度、湿度、ＣＯ_２濃度が細胞培養条件データ信号１４を送信したもとのインキュベータ１２の温度、湿度、ＣＯ_２濃度と同一の細胞培養条件が設定されることとなる。そして作業者が前記インキュベータ１２に入っていた細胞を遅滞なく緊急退避室２２にある細胞保管装置２６に搬入することにより、搬送時における細胞の培養・保管の条件の狂いを極限まで小さくすることができるとともに、搬送後は引き続き同一条件で細胞の培養・保管を継続することができる。さらに緊急退避室２２は耐震構造であるから、その後地震が発生しても緊急退避室２２に搬入された培養中の細胞の安全を図ることができ、さらに免震構造であるため、細胞に対する地震による振動の影響を軽減することができる。

一方、定期点検において、細胞をインキュベータ１２から緊急退避室２２にある細胞保管装置２６に搬送する場合がある。そこで、図２に示すように、インキュベータ１２には制御回路１６を起動させるスイッチ１６ｆを設ける。前記スイッチ１６ｆを作業者がオンすることにより、上述同様に制御回路１６は温度、湿度、ＣＯ_２濃度のデータを取得し、これらを一定の規則に基づいて掛け合わせて細胞培養条件データ信号１４に変換し、これをデータ送信回路２０に出力して、データ送信回路２０は緊急退避室２２にある細胞保管装置２６側に細胞培養条件データ信号１４を送信することができる。

地震もしくは定期点検により、ＣＰＦ施設の復旧に時間がかかる場合には供給電源２４の電力を使い切ることが考えられ、また地震によりＣＰＦ施設１０が倒壊する危険がある場合にはその場から離脱しなければならない。

そこで、緊急退避室２２の下部にあるアジャスタ２２ｄを解除し、供給電源２４と外部系統とを接続する配線（不図示）を切断し、隔離壁１０ａを取り壊すことにより、図３に示すように、緊急退避室２２をＣＰＦ施設１０の外に移動させることができる。これにより他のＣＰＦ施設まで細胞に対する環境を維持したまま移動させ、そのＣＰＦ施設に細胞を引き継がせることで、引き続き細胞の培養・保管を行うことができる。なお、培養中の細胞を、あくまで一時的に保存するのであれば、精密な温度管理は不要になることも想定される。細胞の保管において一般的に２０°Ｃ〜３７°Ｃの範囲であれば一時的な温度変化は問題ないとされる。しかし細胞培養液の蒸発防止の観点から飽和状態に近い湿度は必要である。

緊急退避室２２は細胞を保管することを前提として述べてきたが、作業者自身が緊急退避室２２に入って地震から退避する場合も想定される。しかし、緊急退避室２２に存在する液体窒素保存容器２７やＣＯ_２ガスボンベ３２等は室内にガスを放出する場合があるので、これによる酸欠対応が必要になる。このため換気等の酸欠防止対策が必要になるが、緊急退避室２２内の換気による汚染も考慮する必要がある。

図４に通気と陽圧を可能とする緊急退避室の概略図を示す。図４に示すように、緊急退避室２２には外部の空調ダクト３８からの空気を導入して室内の換気を行う。具体的には、空調ダクト３８に直結して揺れに対応するフレキシブルダクト３８ａを緊急退避室２２の外壁に取り付け、取り付け部分に給気孔２２ｅを設け、他の壁面は給気された空気を排気する排気孔２２ｆを設ける。そして給気孔２２ｅ、および排気孔２２ｆには空気の通気を遮断する遮断弁２２ｇを取り付ける。そして給気孔２２ｅおよび排気孔２２ｆには緊急退避室を陽圧にするための陽圧生成手段を配設する。具体的には排気孔２２ｆの外形を給気孔２２ｅの外形よりも小さくするまたはオリフィス（不図示）を排気孔２２ｆに配設する。これにより簡素な構成で陽圧を実現できる。または、排気孔２２ｆにダンパ（不図示）を設け流路断面積を小さくして陽圧にする。これにより陽圧の調整を手動で行うことができる。あるいは給気孔２２ｅ及び排気孔２２ｆにファン（不図示）を設け、ファンの給気量をコントロールして陽圧にする。これにより陽圧の調整を供給電源２４からの電源供給により行うことができ、かつ大きな陽圧を実現できる。さらに、給気孔２２ｅにある遮断弁２２ｇの上流には空気をろ過する高性能フィルター（不図示）を介装する。

緊急退避室２２を上記構成にすることにより、ドア２２ｈを閉めていても遮断弁２２ｇを開放しておけば、空調ダクト３８から清浄な空気が緊急退避室２２に流れ込むため、酸欠を回避することができる。また、上述の陽圧手段が配設されているため、ドア２２ｈを閉めると、緊急退避室２２の内部は陽圧となり、外部からの汚染物が侵入せず、細胞の汚染を防止することができる。そして地震による揺れが発生しても緊急退避室２２は耐震・免震構造を有するため、作業者の人命を確保して、負傷することも回避することができる。また緊急退避室２２を移動させる場合は、フレキシブルダクト３８ａを緊急退避室２２から取り外すが、給気側及び排気側の遮断弁２２ｇを閉じることにより外気の流入を防ぐことができる。なお、緊急退避室２２を移動する際は、作業者は内部にいる必要がないことは言うまでもない。

また緊急退避室２２に作業者は入らず、細胞のみを搬入する実施形態にすることもできる。図５に細胞保管専用の緊急退避室の概略図を示す。図５において緊急退避室４０にはドア４０ａを複数設け（図５においては２つ）、ドア４０ａに対応するように隔離壁１０ａにドア１０ｂを配設する。そして、緊急退避室４０の内部においてドア４０ａのすぐ後ろに細胞保管装置２６を配設している。上記構成とすることにより、作業者が緊急退避室４０に入ることなく細胞を細胞保管装置２６に搬入することができるので、作業者が酸欠状態になることを回避することができる。

本実施形態において、地震予知信号１８ａを受信するとインキュベータ１２の制御回路１６が作動するように説明しているが、地震予知信号１８ａが来ない場合であっても地震感知センサ１６ｄからの地震感知信号を受信して制御回路１６が作動することができる。また２重の送信を避けるため、地震予知信号１８ａを受信した場合は、その後地震感知信号を受信しても制御回路１６が動作しないように地震感知センサ１６ｄと制御回路１６との間の配線に、地震予知信号１８ａをスイッチ信号とするリレー（不図示）を介装することもできる。

本発明はＣＰＦだけでなく、他のバイオクリーンルーム等の部屋に設置する機器にも適用でき、例えば、病院の手術室、動物実験施設、その他のバイオハザード対策の研究や試験検査施設等にも適用できる。

緊急時に作業者及び培養中の細胞を退避可能な細胞調製施設の緊急退避室として利用できる。

本実施形態のＣＰＦ施設と緊急退避室の概略図である。本実施形態のインキュベータと細胞保管装置のブロック図である。本実施形態の緊急退避室が移動する場合の概略図である。通気と陽圧を可能とする緊急退避室の概略図である。細胞保管専用の緊急退避室の概略図である。

符号の説明

１０………ＣＰＦ施設、１２………インキュベータ、１４………細胞培養条件データ信号、１６………制御回路、１８………地震予知信号送受信回路、２２………緊急退避室、２４………供給電源、２６………細胞保管装置、２８………温調器、３０………加湿器、３２………ＣＯ_２ボンベ、３４………受信回路、３６………制御回路。３８………空調ダクト、４０………緊急退避室。

Claims

ＣＰＦ（ＣｅｌｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＦａｃｉｌｉｔｉｅｓ）施設の一部に組み込まれ、地震に対する剛性を備えた細胞調製施設の緊急退避室であって、
前記緊急退避室には細胞保管装置を備え、前記細胞保管装置に電力を供給する電源を備えるとともに、前記緊急退避室の下部には前記緊急退避室の揺れを軽減する免震手段を備え、
前記細胞保管装置は、前記緊急退避室外にあるインキュベータからの細胞培養条件データ信号を受信して、前記細胞培養条件データ信号に基づいて前記インキュベータにおける細胞培養条件と同一の細胞培養条件を設定できることを特徴とする細胞調製施設の緊急退避室。
前記緊急退避室には、空調ダクトからの空気を給気する給気孔と、給気された空気を排出する排気孔とを備え、前記給気孔及び前記排気孔に陽圧生成手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の細胞調製施設の緊急退避室。
ＣＰＦ（ＣｅｌｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＦａｃｉｌｉｔｉｅｓ）施設の一部に組み込まれ、地震に対する剛性を備えた細胞調製施設の緊急退避室であって、
前記緊急退避室には細胞保管装置を備え、前記細胞保管装置に電力を供給する電源を備えるとともに、前記緊急退避室の下部には前記緊急退避室の揺れを軽減する免震手段を備え、
前記緊急退避室の下部には前記緊急退避室を移動させるための移動手段を備え、前記緊急退避室はＣＰＦ施設から分離可能であることを特徴とする細胞調製施設の緊急退避室。