JP5250242B2 - 安全キャビネット - Google Patents

Description

本発明は、病原体の取り扱い、遺伝子操作を行う、医療、製薬などの産業分野において、生物材料・病原体などの取り扱いにより発生する災害を防止する清浄作業台、いわゆるバイオハザード対策用クラスＩＩ(ローマ数字の２を意味する)安全キャビネット（以下、安全キャビネットという）における電子部品機器の利用に関する。

従来、バイオハザード対策の人・環境と生物材料・病原体を物理的に隔離する一次バリアとしてＪＩＳ Ｋ３８００に適合或いは準拠するバイオハザード対策用クラスＩＩ安全キャビネットが用いられている。安全キャビネットの基本性能として実験者の病原体への感染を防止する「作業者の安全性」機能がある。これは作業空間正面の前面開口部を流れる流入気流が所定の風速を維持することによって得られる機能である。

安全キャビネット内では、生物材料・病原体を取り扱っているが、近年では、顕微鏡やカルテ確認用の液晶モニタ画面などの電子機器をクラスＩＩキャビネットの作業室内に入れるニーズがある。

また、安全キャビネットの流入気流が所定の風速を維持しているかを、風速センサなどの電子部品を安全キャビネット内に配置し、風速値を表示することにより管理したり、検出する風速に応じて送風手段であるファン性能を制御し、所定の風速を維持したりする要求がある。

従来技術による作業室内に液晶モニタ画面を配置する方法は、特許文献１（特開２００６−１２２８１６号公報）に示すように、作業室背面に液晶モニタ画面を埋め込み、画面を作業空間側に、液晶画面の本体を作業室背面裏の空気の流れる部分に配置する方法があった。

特開２００６−１２２８１６号公報

前記従来技術の安全キャビネットでは、作業空間で取り扱った生物材料・病原体は、空気の流れに乗り、ＨＥＰＡフィルタなどの空気清浄手段でろ過される。ＨＥＰＡフィルタは塵埃が詰まると空気が流れにくくなるため、定期的に交換が必要になる。ＨＥＰＡフィルタを交換する場合、ＨＥＰＡフィルタには生物材料・病原体が付着しているため、生物材料・病原体を死滅するガスを安全キャビネット内に充填し、生物材料・病原体を処理（以下、滅菌と言う）する必要がある。生物材料・病原体を死滅するガスには、ホルマリン、過酸化水素ガスなどが用いられる。安全キャビネット内に、液晶モニタ画面などの電子機器を入れた場合、その電子機器の周囲にも、病原体を死滅させるガスがただようこととなる。一般的な電子機器には、電子部品の冷却にため、電子部品に外気が入り込む構造になっている。安全キャビネット内で生物材料を死滅されるガスを充填させた場合、当然、安全キャビネット内にある電子部品にもガスが触れることとなる。一般的な電子機器の配線基板のパターンは銅で出来ているため、ホルマリンで病原体を死滅させた後にホルマリンを中和させる目的で、安全キャビネット内に充填するアンモニアガスにより腐食し、配線パターンが破損する可能性があった。そのため、安全キャビネットで電子部品を使用する場合、破損を承知の上で使うか、生物材料・病原体を死滅させる必要の無い作業で使うこととなっていた。

本発明の目的は、安全キャビネット内で生物材料・病原体を死滅する目的で、安全キャビネット内にガスを充填しても、安全キャビネット内で利用する電子機器を破損しないバイオハザード対策用安全キャビネットを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は以下のように装置を構成したものである。
送風手段により第一の空気清浄手段を通して作業空間に清浄空気を供給する給気系と、前記作業空間前面に形成する前面シャッタと、前記前面シャッタ下部の前記作業空間に連接する前面開口部と、該前面開口部から空気を吸込み、第二の空気清浄手段を介して装置外へ空気を排出する排気系と、前記第一及び前記第二の空気清浄手段と前記送風手段に連接する圧力チャンバと、を有する安全キャビネットにおいて、前記作業空間に清浄空気を供給する前記第一の空気清浄手段の風下に第一の風速センサを設け、または、装置外へ空気を排出する排気系の空気の流れる前記第二の空気清浄手段の風下に第二の風速センサを設け、前記第一の風速センサ、及び前記第二の風速センサの空気出入り口を塞ぐ風速センサカバーが開閉可能で設けられたものである。

本発明の実施により、安全キャビネット内で電子機器を利用しても、安全キャビネット内で取り扱った生物材料・病原体を死滅させる滅菌作業により、電子機器が破損しないバイオハザード対策用安全キャビネットを提供する。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図８により説明する。

図１は、本発明の第１、２、３、４実施の形態を示す安全キャビネットを示す構造図である。

作業者は、安全キャビネット１の前面開口部１０から腕を挿入し、前面シャッタ９から作業空間３を覗き込み、作業空間３内で細菌・ウイルス１５を取り扱った作業を行う。前面開口部１０から吸い込まれた空気は、ＨＥＰＡフィルタにより細菌・ウイルス１５を除去され、排気口２２より排気される。この前面開口部１０での流入空気１３の速さを流入風速１３ａと称し、作業空間３と安全キャビネット１の外の空間を隔離する上で、その風速値が重要管理指標となっている。

図２は、本発明の第１実施の形態を示す安全キャビネットを示す断面構造図である。

前面開口部１０から吸い込まれた空気１３は、作業台２下部、作業空間３背面の循環流路７を通り、送風機６に吸い込まれる。この汚染された空気が通り送風機６の吸込み側の領域を負圧汚染プレナム１４と言う。送風機６に吸い込まれた空気は、圧力チャンバ１８で加圧され、一部は給気用ＨＥＰＡフィルタ５により濾過され、清浄空気として作業空間３内に、他の一部は排気用ＨＥＰＡフィルタ４により濾過され、清浄空気として装置外に排出される。作業空間３内に供給される吹き出し気流１２は、作業空間３内を清浄化し、一部は前面吸込みスリット１６から、他の一部は背面空気吸込み口１７から吸い込まれ、循環流路７を通り、送風機６に吸い込まれる。

安全キャビネットの性能として、作業者が内部で取り扱っている細菌・ウイスル１５に感染しないことが重要であるが、この機能は、エアバリア１１により作業空間３と安全キャビネット１外との空気を隔離することによって得られる。

第一実施の形態では、作業空間背面に作業空間３と循環流路７を貫通する形で、テレビモニタ１９を配置し、作業空間３側からモニタ画面を見ながら、細菌・ウイルス１５を取り扱った実験を出来るようにしている。

循環流路７には、テレビモニタ背面１９ａが作業空間背面８ａから飛び出ている。テレビモニタ背面１９ａには、電子部品が運転中に発生する熱を冷却するため、テレビモニタ内に空気を取り入れる通気口が開いている。その通気口に空気を取り入れるため、テレビモニタ背面１９ａは、テレビモニタ背面ダクト２３内に配置している。循環流路７を流れる空気は、当然、テレビモニタ背面ダクト２３内を流れることとなる。ただし、その循環流路を流れる空気の中には、作業区間３内で実験した細菌・ウイルス１５を含んでいる可能性がある。テレビモニタ背面ダクト２３には、流入側テレビモニタ背面ダクト用開閉扉２４ａと、流出側テレビモニタ背面ダクト用開閉扉２４ｂが設置されている。安全キャビネット１を及び、テレビモニタ１９を使用する場合は、テレビモニタ１９の電子部品を冷却する目的で、流入側テレビモニタ背面ダクト用開閉扉２４ａと流出側テレビモニタ背面ダクト用開閉扉２４ｂは開いた状態で、テレビモニタ背面１９ａに空気を取り込んでいる。

図３は、本発明の第１実施の形態を示す安全キャビネットを示す断面構造図である。

図３は、図２に対して、流入側テレビモニタ背面ダクト用開閉扉２４ａと流出側テレビモニタ背面ダクト用開閉扉２４ｂが閉じた状態を示している。排気用ＨＥＰＡフィルタ４及び、給気用ＨＥＰＡフィルタ５を交換する場合、交換時及び交換後の細菌・ウイルス１５への感染防止のため、予め、安全キャビネット１内で、細菌・ウイルス１５を死滅させるガスを発生させる場合がある。そのガスは、テレビモニタ１９などの電子部品を劣化させる場合があるので、図３に示すように流入側テレビモニタ背面ダクト用開閉扉２４ａと流出側テレビモニタ背面ダクト用開閉扉２４ｂを閉じ、テレビモニタ１９内に細菌・ウイルス１５を死滅させるガスが入り込まないようしている。この扉を閉じることによりテレビモニタ１９内の電子部品は保護される。細菌・ウイルス１５のガスのよる死滅作業完了後、流入側テレビモニタ背面ダクト用開閉扉２４ａと流出側テレビモニタ背面ダクト用開閉扉２４ｂを開き、再び、テレビモニタ内の電子部品に風を当て、冷却することとなる。細菌・ウイルス１５のガスのよる死滅作業時、流入側テレビモニタ背面ダクト用開閉扉２４ａと流出側テレビモニタ背面ダクト用開閉扉２４ｂを閉じているため、テレビモニタ１９内に入り込んだ、細菌・ウイルス１５は死滅していない可能性があるが、再び、安全キャビネット１を運転した、その細菌・ウイルス１５が、テレビモニタ１９内から再飛散しても、排気用ＨＥＰＡフィルタ４及び、給気用ＨＥＰＡフィルタ５で除去されるため、作業空間３内での実験になんら影響は生じない。

流入側テレビモニタ背面ダクト用開閉扉２４ａと流出側テレビモニタ背面ダクト用開閉扉２４ｂの開閉方法は、流体用電磁弁を使用する方法、電動式開閉ダンパーを利用する方法がある。

図４は、本発明の第２実施の形態を示す安全キャビネットを示す断面構造図である。

エアバリア１１の気流は、前面吸い込みスリット１６から吸い込まれ、循環流路７を通り、最終的には排気用ＨＥＰＡフィルタ４から排出される。したがって、外の空気中の塵埃と、安全キャビネット内で取り扱う細菌・ウイルス１５は排気用ＨＥＰＡフィルタ４に補修される。このことにより排気用ＨＥＰＡフィルタ４は目詰まりしてくることとなる。送風機６の性能は限られているので、排気用ＨＥＰＡフィルタ４が目詰まりした場合、排気空気２１の風量は低下してくる。安全キャビネット１から排気される風量＝安全キャビネットに吸い込まれる風量であるので、このとき、流入風速１３aが低下し、エアバリア１１が崩れ、作業空間３内の細菌・ウイルス１５が外に出る可能性が出ることとなる。

このエアバリア１１の状態を監視するために、第２実施の形態では、排気用ＨＥＰＡフィルタ４の風下側に、排気口風速センサ２０ａを設け、排気風量＝流入風量の変化を監視している。この風速低下の具合を表示する（図示せず）ことにより、安全キャビネット１が安全に使用可能かを判断できるようにしている。

また、作業空間３内の給気用ＨＥＰＡフィルタ５の風下側に、作業室内風速センサ２０ｂを設けている。これは、給気用ＨＥＰＡフィルタ５が塵埃により目詰まりし、作業空間３に供給される清浄空気である吹き出し空気１２の風速が低下するかを監視する目的で設置されている。この２つの風速センサにより、排気用ＨＥＰＡフィルタ４と給気用ＨＥＰＡフィルタ５の目詰まり状況を監視することが可能となる。また、この風速センサ出力に応じて、送風機６の送風性能を制御することも可能である。

しかし、排気口風速センサ２０ａ、作業室内風速センサ２０ｂとも安全キャビネット１内に有るので、フィルタ交換時などの細菌・ウイルス１５を死滅するガスの雰囲気に曝されることとなる。

図５は、本発明の第２実施の形態を示す風速センサ外観詳細図である。

風速センサも電子部品を応用している。したがって、細菌・ウイルス１５を死滅するガスに曝されたのでは、特性が変化したり、破損したりする可能性がある。風速センサ２０には、風速センサ空気取り入れ口２５ａと風速センサ空気出口２５ｂ（図示せず）が有る。通常は、風速センサ空気取り入れ口２５ａから空気を取り込み、風速センサ２０内でその流れの速さを判定し、風速センサ空気出口２５ｂから空気を吐き出している。第２実施の形態では、風速センサ２０近傍に風速センサカバー２６を設けている。風速センサカバー２６には、カバー部パッキン２６ａが設けられている。安全キャビネット１の使用時は、図５（ａ）に示すように、風速センサ空気取り入れ口２５ａと風速センサ空気出口２５ｂから空気が出入りできるよう状態となっている。

安全キャビネット１内で細菌・ウイルス１５を死滅させるガスを発生させる場合、風速センサ空気取り入れ口２５ａと風速センサ空気出口２５ｂを塞ぎ、風速センサ２０を保護する必要がある。その際、図５（ｂ）に示すように、風速センサカバー２６が回転し、最終的には、図５（ｃ）に示すように、カバー部パッキン２６ａが、風速センサ空気取り入れ口２５ａと風速センサ空気出口２５ｂを塞ぐ形となる。

細菌・ウイルス１５を死滅させるガスを発生させる場合、一時的に、図５（ｃ）の形状となり、風速センサ２０を保護することとなる。細菌・ウイルス１５を死滅させる作業完了後、再び、図５（ａ）の状態に戻し、安全キャビネット１内の風速の状態を監視することとなる。

風速センサカバー２６の開閉方法は、手動で開閉させる方法と電動式で開閉させる方法がある。

図６は、本発明の第３実施の形態を示す風速センサ保護方法である。

風速センサ２０には、センサ部が露出している構造のものもある。その場合、風速センサ２０を風速センサケース２７に収納することによりセンサ部の保護が可能となる。風速センサケース２７には、風速センサケース空気取り入れ口２７ａ、風速センサケース空気出口２７ｂ（図示せず）が設けられている。風速センサケース空気取り入れ口２７ａから入った空気は、内部の風速センサ２０で風速を感知し、風速センサケース空気出口２７ｂから排出されることとなる。

図７は、本発明の第３実施の形態を示す風速センサ取り付け構造外観図である。

風速センサ２０の入った、風速センサケース２７近傍に風速センサカバー２６を設けている。風速センサカバー２６には、カバー部パッキン２６ａが設けられている。通常、安全キャビネット１の使用時は、図７（ａ）に示すように、センサケース空気取り入れ口２７ａとセンサケース空気出口２７ｂから空気が出入りできるよう状態となっている。

安全キャビネット１内で細菌・ウイルス１５を死滅させるガスを発生させる場合、センサケース空気取り入れ口２７ａとセンサケース空気出口２７ｂを塞ぎ、内部の風速センサ２０を保護する。その際、図７（ｂ）に示すように、風速センサカバー２６が回転し、最終的には、図７（ｃ）に示すように、カバー部パッキン２６ａが、センサケース空気取り入れ口２７ａとセンサケース空気出口２７ｂを塞ぐ形となる。

細菌・ウイルス１５を死滅させるガスを発生させる場合、一時的に、図７（ｃ）の形状となり、風速センサ２０を保護することとなる。細菌・ウイルス１５を死滅させる作業完了後、再び、図７（ａ）の状態に戻し、安全キャビネット１内の風速の状態を監視することとなる。

図８は、本発明の第４実施の形態を示す風速センサ保護構造図である。

作業空間側壁面８などの風速センサ２０取り付け部に風速センサ収納部２８を設けている。風速センサ収納部２８から飛び出す形で設置されている風速センサ２０の先端には、風速センサ部パッキン２９を設ける。

安全キャビネット１使用状態では、図８（ａ）に示すように風速センサが風速センサ収納部２８から飛び出す形で、安全キャビネット１内の風速を感知する。

安全キャビネット１内に細菌・ウイルス１５を死滅させるガスを充填させる必要がある場合、図８（ｂ）に示すように、風速センサ２０が、風速センサ収納部２８に収納される。このとき風速センサ部パッキン２９と風速センサ収納部２８が密閉構造となることで、内部の風速センサ２０が保護される。

再び安全キャビネットを使用する場合、図８（ａ）の状態に戻し、安全キャビネット１内の風速を監視することとなる。

図８（ａ）の状態から図８（ｂ）の状態に変化する方法は、手動による方法と電動による方法がある。

本発明は、生物材料・病原体を取り扱う安全キャビネットに、電子機器などのＩＴ分野機器を導入しても、電子機器を傷めず、安全キャビネット内部のＨＥＰＡフィルタに付着した病原体を、ガスにより死滅することが可能なバイオハザード対策用安全キャビネットを提供する。

本発明の第１、２、３、４実施の形態を示す安全キャビネットを示す構造図である。 本発明の第１実施の形態を示す安全キャビネットを示す断面構造図である。 本発明の第１実施の形態を示す安全キャビネットを示す断面構造図である。 本発明の第２実施の形態を示す安全キャビネットを示す断面構造図である。 本発明の第２実施の形態を示す風速センサ外観詳細図である。 本発明の第３実施の形態を示す風速センサ保護方法である。 本発明の第３実施の形態を示す風速センサ取り付け構造外観図である。 本発明の第４実施の形態を示す風速センサ保護構造図である。

符号の説明

１・・・安全キャビネット
１ａ・・・本体ケース
２・・・作業台
３・・・作業空間
４・・・排気用ＨＥＰＡフィルタ
５・・・給気用ＨＥＰＡフィルタ
６・・・送風機
７・・・循環流路
８・・・作業空間側壁面
８a・・・作業空間背面
９・・・前面シャッタ
１０・・・前面開口部
１０ａ・・・前面開口寸法
１１・・・エアバリア
１２・・・吹き出し気流
１２ａ・・・吹き出し風速
１３・・・流入気流
１３ａ・・・流入風速
１４・・・負圧汚染プレナム
１５・・・細菌・ウイルス
１６・・・前面吸込みスリット
１７・・・背面空気吸込み口
１８・・・圧力チャンバ
１９・・・テレビモニタ
１９ａ・・・テレビモニタ背面
２０・・・風速センサ
２０ａ・・・排気口風速センサ
２０ｂ・・・作業室内風速センサ
２１・・・排気空気
２２・・・排気口
２３・・・テレビモニタ背面ダクト
２４ａ・・・流入側テレビモニタ背面ダクト用開閉扉
２４ｂ・・・流出側テレビモニタ背面ダクト用開閉扉
２５ａ・・・風速センサ空気取り入れ口
２５ｂ・・・風速センサ空気出口
２６・・・風速センサカバー
２６ａ・・・カバー部パッキン
２７・・・風速センサケース
２７ａ・・・センサケース空気取り入れ口
２７ｂ・・・センサケース空気出口
２８・・・風速センサ収納部
２９・・・風速センサ部パッキン

Claims (1)

1. 送風手段により第一の空気清浄手段を通して作業空間に清浄空気を供給する給気系と、
   前記作業空間前面に形成する前面シャッタと、
   前記前面シャッタ下部の前記作業空間に連接する前面開口部と、
   該前面開口部から空気を吸込み、第二の空気清浄手段を介して装置外へ空気を排出する排気系と、
   前記第一及び前記第二の空気清浄手段と前記送風手段に連接する圧力チャンバと、
   を有する安全キャビネットにおいて、
   前記作業空間に清浄空気を供給する前記第一の空気清浄手段の風下に第一の風速センサを設け、
   または、装置外へ空気を排出する排気系の空気の流れる前記第二の空気清浄手段の風下に第二の風速センサを設け、
   前記第一の風速センサ、及び前記第二の風速センサの空気出入り口を塞ぐ風速センサカバーが開閉可能で設けられる
   ことを特徴とする安全キャビネット。

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