JP5105136B2 - 清浄環境維持機能付きキャビネット - Google Patents

Description

本発明は、安全キャビネットやクリーンベンチ等の清浄環境維持機能付きのキャビネットに関するものである。

注射液その他の調剤作業や、遺伝子組み換え実験に使用される装置として清浄環境維持機能付きのキャビネットが知られている（特許文献１，２）。
清浄環境維持機能付きのキャビネット（以下 単にキャビネットと称する）は、一般に、安全キャビネットやクリーンベンチと称されるものであり、筐体の内部に作業台と、作業空間が設けられている。またキャビネットは、作業空間の空気を循環するための送風機と、空気を浄化するためのフィルターが装備されている。作業空間内の空気は、前記した送風機によって常時、換気又は循環され、作業空間は、常に無菌状態に維持される。

なお、安全キャビネットと称される装置は、毒性やアレルギー性の強い薬剤の調剤、例えば細胞毒性の強い抗ガン剤等の注射薬の混合調整や、病原菌を扱う実験に使用されるものであり、毒物や毒性のガス等が外部に洩れないように作業空間内が負圧に維持される。
これに対してクリーンベンチと称される装置は、毒性が比較的低い薬剤の調剤、例えばＩＶＨ（中心静脈栄養）等の点滴注射薬の混合調整を行う場合に使用され、薬剤自体が細菌等に汚染されることを防ぐために作業空間内が正圧に維持される。

両者の基本構成は、同一であり、いずれも前面がガラスやアクリル等で作られており、作業空間を外から目視することができる。またキャビネットの前面には開閉扉が設けられている。従来技術のキャビネットでは、開閉扉は必ず手動式である。また開閉扉は上下方向にスライド移動するものが多い。
またキャビネットの前面には開口がある。この開口は、多くの場合、開閉扉を半開き状態にすることによって形成される。

例えば注射液の調剤を行う場合は、開閉扉を開いてアンプルを作業台に搬入し、開閉扉を半開き状態にして下部の開口から手を挿入し、アンプルを切って調剤を行う。
特開２００５−２３５８８２号公報 特開２００５−４８９７１号公報

例えば注射液の調剤に際しては、薬液中に細菌等が混入することは絶対に許されず、安全キャビネットにせよクリーンベンチにせよ、作業空間は、常に清浄であることが必須である。
そのため安全キャビネット等で注射液を調剤する場合は、まず薬剤が入ったアンプルを消毒する。そして手指を消毒し、この消毒した手指でアンプルを作業空間に搬入する。
続いて手動操作で開閉扉を閉じ（半開き状態まで閉じる）、手指を開口から挿入して調剤作業を行う。このときに、開口に差し入れる手指は、勿論消毒されていなければならない。

ここで上記した一連の作業は、多くの場合、同一人物によって行われる。即ち手指を消毒してアンプルを作業空間に挿入し、その手指で開閉扉に触れて開閉扉を閉じ、その手指を開口から差し入れて作業を行う。
この一連の作業の中で、開口に差し入れる手指は、最初に消毒されるものの、開口に差し入れる直前に開閉扉に触れている。そのため作業者は、アンプル搬入前に消毒をしているものの、調剤作業の前にもう一度消毒を行わなければならない。
この様に従来技術の安全キャビネット等では手指の消毒を二度行わなければならず、面倒である。
そこで本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、安全キャビネットやクリーンベンチを改良し、手指で触れることなく開閉扉を閉じることができる構成を提案するものである。

上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、筐体の内部に清浄な環境に維持される作業空間を備え、前面が透明であって作業空間を外部から目視可能であり、前面に開口を有し、前記開口から手を差し入れて作業空間内で作業を行う清浄環境維持機能付きキャビネットにおいて、動力によって開閉または開度が変更される開閉扉と、作業中であることを検知する作業検知手段を備え、前記作業検知手段によって作業中であることが検知されている間は、開閉扉は開き方向に移動しないことを特徴とする清浄環境維持機能付きキャビネットである。

本発明の清浄環境維持機能付きキャビネットは、動力によって開閉または開度が変更される開閉扉を備えている。そのため手指で触れなくても開閉扉を動作させることができ、手指が汚染されない。
また、本発明では、作業検知手段を備え、作業中においては開閉扉の開き方向の動作が制限される。そのため開閉スイッチに誤って触れることがあっても開閉扉は開かない。

請求項２に記載の発明は、フットスイッチを有し、フットスイッチによって開閉扉が動作することを特徴とする請求項１に記載の清浄環境維持機能付きキャビネットである。

本発明の清浄環境維持機能付きキャビネットは、フットスイッチによって開閉扉が動作するので、手指を使うことなく開閉扉を動作させることができる。

請求項３に記載の発明は、開閉扉は昇降方向に移動し、開閉扉を昇降させる動力源及び動力伝達手段の全てが少なくとも作業空間から遮蔽された位置にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の清浄環境維持機能付きキャビネットである。

本発明の清浄環境維持機能付きキャビネットでは開閉扉を昇降させる動力源及び動力伝達手段の全てが作業空間とは遮蔽された位置にある。そのため動力源等によって作業空間内の風向が乱れない。そのため作業空間内の空気は淀みなく流れ、作業空間は清浄な環境に保たれる。
動力源等は、作業空間から遮蔽されているだけでなく、空気循環路等の空気流路のすべてから遮蔽されていることが推奨される。

請求項４に記載の発明は、送風手段を備え、開閉扉が開き方向に動作するとき、送風手段の出力は増大方向に変化することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の清浄環境維持機能付きキャビネットである。

本発明は、作業中に誤って開閉扉が開いた場合に対処する機能を備えたものである。本発明の清浄環境維持機能付きキャビネットでは送風手段を備える。ここで安全キャビネットやクリーンベンチにおいては、作業空間内の空気をどの様に流通させるかという点や、圧力分布をどのようにするかという点が大切である。
従って安全キャビネットやクリーンベンチにおいては、作業時に作業空間内の空気流が理想的なものとなり、且つ圧力分布も理想的なものとなる様に送風機の出力が選定されている。
そのため開閉扉が開くと、作業空間内の空気の流れが変化し、本来、あってはならない空気流が生じる懸念がある。例えば安全キャビネットでは作業空間内の空気が外部に洩れることが許されないが、開閉扉が開くと、作業空間内の空気が外部に洩れることが懸念される。逆にクリーンベンチでは、外気が作業空間に流れ込むことは許されないが、開閉扉が開くと、外気が内部に流入する懸念がある。
そこで本発明は、開閉扉が開き方向に動作するとき、送風手段の出力が変化する機能を持たせ、許されない空気流の発生を未然に防止する。

特に、本発明の清浄環境維持機能付きキャビネットでは、開閉扉が開き方向に動作すると送風手段の出力が増大する。そのため作業空間に供給される風量が増大すると共に作業空間から吸引される風量や吸引圧力も増大する。そのため開閉扉が開くことによる風の流れの変化が打ち消される。

本発明の清浄環境維持機能付きキャビネットでは、手指で触れることなく開閉扉を操作することができるので、手指が汚染されず、再度の消毒は不要である。そのため清浄環境維持機能付きキャビネットを使用すると、従来に比べて作業工程を省略することができ、作業性がよい。

図１は、本発明の実施形態の安全キャビネットの斜視図である。図２は、図１の安全キャビネットの内部構造を示す斜視図である。図３は、図１の安全キャビネットの正面図である。図４は、図１の安全キャビネットであり、正面の化粧板を外した状態における正面図である。

本実施形態の安全キャビネット１は、図１の様な机状である。安全キャビネット１は、大きく脚部２と本体部３によって構成されている。また本体部３には内部筐体６が設けられており、内部筐体６の中が作業空間７として機能する。また内部筐体６の底面壁２０は作業台８として機能する。
安全キャビネット１の本体部３は図２に示すように二重構造となっており、外郭部分と内部筐体６と間は空気循環路１０となっている。また本体部３内には送風機１１，１２が設けられている。作業空間７の前面には開閉扉１５が設けられている。
以下、これらの各部材について順次説明する。

脚部２は、机の脚の様な機能を果たすものであり、本実施形態では、二枚の板状である。本実施形態の安全キャビネット１は、全体形状が机の様な形であり、作業者は図示しない椅子に座って作業を行い、脚部２に作業者の足が入る。

本体部３は、脚部２の上にあり、脚部２によって中空に支持されている。本体部３は外形形状が図の様に台形であり、正面側は約１０°傾斜している。１０°の傾斜を設けた理由は、作業空間７内を見やすくするためである。なお後記する図４，６においては、作図の関係上、正面側を垂直に図示している。
本体部３は前記した様に二重構造であり、内部筐体６が内蔵されている。
内部筐体６は、図２に示すように正面壁１８と、底面壁２０と、左右側面壁２１，２２と、背面壁２３及び天面壁２５を有する。内部筐体６の正面壁１８は下半分が大きく開口する。
また内部筐体６内は二段に区切られている。即ち内部筐体６の中には、図２の様に中間壁２４があり、この中間壁２４にフィルター２６が装着されている。
また内部筐体６の天面壁２５にもフィルター２７が設けられている。

本実施形態では、中間壁２４以下の部位が作業空間７として機能する。即ち内部筐体６の底面壁２０、左右側面壁２１，２２、背面壁２３及び中間壁２４で囲まれる空間が作業空間７として機能する。
また底面壁２０は、前記した様に作業台８として機能し、物品を載置することができる。底面壁２０と左右側面壁２１，２２との間には吸気口（図示せず）がある。同様に底面壁２０と背面壁２３との間にも吸気口（図示せず）がある。
内部筐体６の前面の開口３１には、開閉扉１５が設けられている。開閉扉１５の具体的構造については後記する。

内部筐体６の上段側（中間壁２４よりも上の空間）には図２に示すように送風機１１，１２が設置されている。
内部筐体６の両側面の外側及び背面の外側には流路形成壁３３が設けられている。即ち前記した様に本体部３は二重構造であり、内部筐体６の両側面の外側及び背面の外側には空間があり、空間が空気循環路１０として機能する。前記した空気流路は図示しない開口を通じて内部筐体６の上段側（中間壁２４よりも上の空間）と連通する。
また内部筐体６の天面壁２５に設けられたフィルター２７は、外部と連通する。
内部筐体６の正面壁１８には開閉扉１５の駆動機構が設けられており、さらにその表面を化粧板３５で覆っている。

次に内部筐体６の前面開口３１を覆う開閉扉１５について説明する。
図５は、図１の安全キャビネットの内部筐体の外観構造を及び開閉扉の開閉機構示す概念図であり、開閉扉が半開きの状態を示す。図６は、図１の安全キャビネットの内部筐体の外観構造を及び開閉扉の開閉機構示す概念図であり、開閉扉が閉じた状態を示す。
図５，６は、化粧板等を取り外した状態を図示している。また図５，６は、説明を容易にするために主要部品を実物よりも大きく描いている。各構成部品の大きさの正確な比率は、前述した図４の通りである。
図７は、図１の安全キャビネットの作業空間を示す斜視図である。
開閉扉１５は、図５，６に示すように枠体４０にガラスやアクリル等の透明な板材４１が取り付けられたものである。
開閉扉１５の、枠体４０はスライド溝（図示せず）と係合し、上下方向にスライド可能である。また枠体４０の左右の垂直辺にはバランサー４４，４４が取り付けられている。

本実施形態では、開閉扉１５は、動力によって開閉される。開閉扉１５の駆動機構は、前記した様に内部筐体６の正面壁１８に取り付けられており、図５，６に示すようにモータ４３、プーリ４５，４６、動力伝動ベルト４７、ボールネジ５０、軸受け５１及びボールネジナット５２によって構成されている。
順次説明すると、モータ４３はギャードモータであり、比較的低速且つ高トルクで回転する。モータ４３は、内部筐体６の正面壁１８に固定され、出力軸にプーリ４５が固定されている。

また内部筐体６の正面壁１８には、軸受け５１が固定されており、当該軸受け５１にボールネジ５０が支持されている。ボールネジ５０は軸受け５１に支持されていて回転可能ではあるが、軸方向には移動しない。
ボールネジ５０は、上下方向に配置されており、一端にプーリ４６が取り付けられている。
またボールネジ５０にはボールネジナット５２が係合しており、ボールネジナット５２は開閉扉１５の上端部であって左右方向の中心部に固定されている。ボールネジナット５２は開閉扉１５に固定されており、直線的に移動可能であるが回転不能である。

またモータ４３に取り付けられたプーリ４５と、ボールネジ５０に取り付けられたプーリ４６との間には動力伝動ベルト４７が懸架されている。なお動力伝動ベルト４７は歯付きベルトである。

本実施形態では、モータ４３が回転するとプーリ４５が回転し、さらにこの回転力が動力伝動ベルト４７及びプーリ４６を介してボールネジ５０に伝動される。
ボールネジ５０が回転すると、これに係合する軸受け５１がボールネジ５０に沿って直線移動する。その結果、開閉扉１５が昇降する。

内部筐体６の前面開口３１の側面側には３個の位置検出用センサー５３，５４，５５が設けられている。位置検出用センサー５３，５４，５５はいずれも反射型の光センサーであり、開閉扉１５の高さ方向の位置を検知するものである。
また前面開口３１の外側であって、当該開口の下端近傍に作業者検知センサー３０が設けられている。作業者検知センサー３０は透過型の光センサーであり、作業者の腕を検知する。即ち作業者検知センサー３０は、作業空間７内に作業者の手が挿入されているか否かを検知するものであり、作業検知手段として機能する。

また本実施形態の安全キャビネット１は、図１，２に示すようにフットスイッチ６０を備える。フットスイッチ６０は右ペダル６１と左ペダル６２を備える。フットスイッチ６０は図示しない制御装置に接続されており、フットスイッチ６０のペダル６１，６２を踏むことによって前記したモータ４３が回転する。
なお本実施形態では、フットスイッチ６０として防水性能を備えたものが選定されている。また安全キャビネット１がクリーンルーム内に設置されて使用される場合が多いことを考慮して、フットスイッチ６０は埃や菌等が付着しにくいものであることが望ましく、凹凸の少ない形状であることが推奨される。最も推奨されるフットスイッチ６０は、表面が鏡面仕上げされたものである。鏡面仕上げされたフットスイッチ６０は、傷つきにくい点でも推奨される。

次に本実施形態の安全キャビネット１の機能について説明する。本実施形態の安全キャビネット１は、公知のそれと同様に作業空間７内で調剤作業等を行うものであり、作業空間７内を清浄な環境に維持することができる。
即ち開閉扉１５を図１，４に示すように半開きにした状態で送風機１１，１２を起動させると、作業空間７内の空気が、吸気口（図示せず）から吸引され、内部筐体６の側面及び背面に形成された空気循環路１０を流れて内部筐体６の上段部（中間壁２４よりも上の空間）に入る。そして空気の一部は、天面に設けられたフィルター２７を介して外部に排気され、残部は中間壁２４に設けられたフィルター２６を経て作業空間７に戻る。
本実施形態の安全キャビネット１では、開閉扉１５を開閉させる全ての部材が、内部筐体６の正面壁１８に取り付けられており、動力源及び動力伝達手段の全てが作業空間と遮蔽された位置にあるので、これらの部材によって作業空間内の空気流が乱れることはない。また本実施形態では、動力源及び動力伝達手段の全てが空気循環路１０その他の空気流路のいずれからも遮蔽された位置にあるので、空気の流れに全く影響を与えない。

本実施形態の安全キャビネット１は、開閉扉１５の動作に特徴がある。即ち本実施形態の安全キャビネットでは、開閉扉１５が自動扉となっており、手で触れることなく開閉させることができる。より具体的には、フットスイッチ６０を踏むことによって開閉扉駆動機構のモータ４３が回転し、開閉扉１５が昇降する。
本実施形態では、フットスイッチ６０は、左右二つのフットペダル６１，６２を有し、一方のフッドペタル６１を踏むと開閉扉１５が上昇し、他方のフッドペタル６２を踏むと開閉扉１５は降下する。より具体的に説明すると、右のフッドペタル６１を踏むと開閉扉１５は開き方向に移動し、左のフッドペタル６２を踏むと開閉扉１５は閉じ方向に移動する。本実施形態では、開閉扉１５の開閉動作は段階的に行われ、特定の位置においてフットペダル６１，６２のいずれかを踏むと、開閉扉１５は、一段階だけ昇降する。

即ち本実施形態では、内部筐体６の開口の側面側に３個のセンサー５３，５４，５５が設けられており、全閉と、半開と、全開の三段階の位置がこのセンサー５３，５４，５５によって検知される。従って例えば全閉状態の時に開き側のペダル６１を踏むと、開閉扉１５は半開位置となる。半開位置の状態から開き側のペダル６１を踏むと、開閉扉１５は全開位置となり、逆に閉じ側のペダル６２を踏むと全閉位置となる。

また本実施形態では、図７の様に作業者検知センサー３０が設けられており、このセンサー３０が作業者の腕を検知すると上昇側のペタル６１を踏んでも開閉扉１５は開き側に移動しない。
即ち作業検知手段たる作業者検知センサー３０が作業空間７内に手指があることを検知すると、上昇側のペダル６１が無効となり、開閉扉１５は開かない。そのため作業中に無意識にペダル６１を踏んだとしても開閉扉１５は開き方向に移動せず、作業空間７内の空気が外部に洩れることはない。

次に本実施形態の安全キャビネット１を使用した場合の一連の作業手順について、従来技術の説明に合わせて注射液の調剤を行う場合を例に説明する。
本実施形態の安全キャビネット１で注射液を調剤する場合は、従来技術と同様に薬剤が入ったアンプルを消毒する。そして手指を消毒し、この消毒した手指でアンプルを作業空間７に搬入する。
この時、安全キャビネット１の開閉扉１５は、予め全開にしておくことが望ましいが、全閉状態または半開状態である場合は、フットスイッチ６０の開き側ペダル６１を踏む。その結果、モータ４３が回転し、ボールネジ５０が回転して開閉扉１５が上昇する。もし開閉扉１５が全閉状態であったならば半開状態となった位置でモータ４３が停止するから、再度開き側ペダル６１を踏む。
こうして開閉扉１５を開くが、作業者は開閉扉１５に手を触れることが無いので作業者の手指は清潔である。

開閉扉１５が開くと、作業空間７内にアンプル等を入れる。即ち作業台８にアンプル等を載せる。
そして開閉扉１５を下げ、半開状態となるまで開閉扉１５を閉じる。この際においても作業者は開閉扉１５に触れることはない。即ち作業者は、フットスイッチ６０の閉じ側ペダル６２を踏む。その結果、モータ４３が先の場合とは反対に回転し、ボールネジ５０も反対方向に回転して開閉扉１５が閉じる。開閉扉１５が半開位置に至ると、センサー５４が検知してモータ４３が停止する。
この様に開閉扉１５を閉じる際にも作業者の手指は開閉扉１５に触れない。

続いて作業者は、開閉扉１５の下部に形成された隙間の開口７０から手指を差し入れ、所定の調剤作業を行う。ここで前記した一連の作業において、作業者は開閉扉１５に触れることがない。即ちアンプル等の搬入時や開閉扉１５を閉じる際に作業者は開閉扉１５に触れない。そのため作業者の手指は清潔であり、調剤作業の直前に再度消毒する必要はない。

また調剤作業の最中に何らかの原因で作業者の足が開き側ペダル６１に触れることもあるが、本実施形態では、開閉扉１５は開かない。
即ち調剤作業の最中においては、作業者の手指が作業空間７内にあり、作業者検知センサー３０が作業者の腕の存在を検知している。本実施形態では、作業者検知センサー３０が作業空間７内に手指があり、作業中であることを検知している間、上昇側のペダル６１が無効となっているので、開閉扉１５は開かず、作業空間７は清浄状態を維持することができる。
一日の作業が終わると、安全キャビネット１が設置された調剤室（クリーンルーム）が清掃され、調剤室の床面が水洗いされるが、本実施形態では、フットスイッチ６０が防水性を備えているので、漏電やショートの危険は無い。

以上説明した実施形態では、開閉扉を開閉するスイッチとしてフットスイッチを利用したが、手で直接ふれることなく操作することができれば他のスイッチであってもよい。例えば安全キャビネット１の脚部にスイッチを設け、膝で当該スイッチを操作してもよい。また非接触のスイッチを採用してもよい。例えば特定の位置に光センサーを設け、これを手で遮ることによってスイッチをオンオフしてもよい。さらに音声に感応するスイッチを利用することも可能である。

また上記した実施形態では、開閉扉１５の開度を段階的なものとしたが、不連続に開度を変えられるものであってもよい。

また上記した実施形態では、作業中に開閉扉１５が開くことがないように作業者検知センサー３０で作業空間内を監視したが、このセンサー３０に代わって静電センサーや温度検知センサー等によって作業者の接近を監視してもよい。また安全キャビネット１の正面にセンサーを設け、安全キャビネットの正面に人が居るか否かを検知することによって作業中であるか否かを判断してもよい。さらに安全キャビネット１の前に椅子がある様な場合であれば、椅子にかかる荷重を検知し、作業者が座っているか否かを判断することによって作業中であるか否かを判定してもよい。

より安全性を重視する必要がある場合には、上記した構成に加えて、開閉扉が開く際に送風機１１，１２の送風量を増大させる方策を採用することが推奨される。
即ち安全キャビネット１は、開閉扉１５を半開状態で使用するものであるから、開閉扉１５が全開となれば、空気の流れは予定の流れから外れる。具体的に説明すると、安全キャビネット１は、作業空間７が負圧となる様に維持されており、通常の使用条件であれば、作業空間７の空気は作業者側に流れない。しかしながら開閉扉１５が開かれると、作業空間７の内外の気圧バランスが崩れ、作業空間７の空気が外に洩れようとする。そこで開閉扉１５が開き側に動作する場合には送風機１１，１２の出力を増加させ、作業空間７が負圧となる様に維持する。
送風機１１，１２の出力を増加させる手段としては、送風機１１，１２の回転数を増大させる方策の他、ダンパ等を設けてこの開度を調節する方策が考えられる。

また上記した実施形態では、ボールネジ５０を使用して開閉扉１５を昇降させたが、本発明は、ボールネジ５０を使用する構成に限定されるものではなく、ラックアンドピニオンや、ベルト、チェーン等の公知の構成を採用することができる。いずれの構成を採用する場合においても、動力源及び動力伝達機構の全てを作業空間から隔離することが推奨される。

以上説明した実施形態では、安全キャビネットを例に挙げて本発明を説明したが、もちろんクリーンベンチに本発明を適用することもできる。

本発明の実施形態の安全キャビネットの斜視図である。 図１の安全キャビネットの内部構造を示す斜視図である。 図１の安全キャビネットの正面図である。 図１の安全キャビネットであり、正面の化粧板を外した状態における正面図である。 図１の安全キャビネットの内部筐体の外観構造を示す斜視図であり、開閉扉が閉じた状態を示す。 図１の安全キャビネットの内部筐体の外観構造を示す斜視図であり、開閉扉が開いた状態を示す。 図１の安全キャビネットの作業空間を示す斜視図である。

１ 安全キャビネット
３ 本体部
６ 内部筐体
７ 作業空間
８ 作業台
１１，１２ 送風機
１５ 開閉扉
３０ 作業者検知センサー（作業検知手段）
４０ 枠体
４１ 透明な板材
４３ モータ
４４ バランサー
４５，４６ プーリ
４７ 動力伝動ベルト
５０ ボールネジ
５１ 軸受け
５２ ボールネジナット
６０ フットスイッチ
６１ 右ペダル
６２ 左ペダル
７０ 開口

Claims (4)

1. 筐体の内部に清浄な環境に維持される作業空間を備え、前面が透明であって作業空間を外部から目視可能であり、前面に開口を有し、前記開口から手を差し入れて作業空間内で作業を行う清浄環境維持機能付きキャビネットにおいて、動力によって開閉または開度が変更される開閉扉と、作業中であることを検知する作業検知手段を備え、前記作業検知手段によって作業中であることが検知されている間は、開閉扉は開き方向に移動しないことを特徴とする清浄環境維持機能付きキャビネット。
2. フットスイッチを有し、フットスイッチによって開閉扉が動作することを特徴とする請求項１に記載の清浄環境維持機能付きキャビネット。
3. 開閉扉は昇降方向に移動し、開閉扉を昇降させる動力源及び動力伝達手段の全てが少なくとも作業空間から遮蔽された位置にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の清浄環境維持機能付きキャビネット。
4. 送風手段を備え、開閉扉が開き方向に動作するとき、送風手段の出力は増大方向に変化することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の清浄環境維持機能付きキャビネット。

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