JP6328826B1

JP6328826B1 - グローブボックス付安全キャビネット、及び該安全キャビネットを備えたクリーンシステム

Info

Publication number: JP6328826B1
Application number: JP2017114032A
Authority: JP
Inventors: 一郎雉鼻
Original assignee: Nippon Medical and Chemical Instruments Co Ltd
Current assignee: Nippon Medical and Chemical Instruments Co Ltd
Priority date: 2017-06-09
Filing date: 2017-06-09
Publication date: 2018-05-23
Anticipated expiration: 2037-06-09
Also published as: JP2018202366A

Abstract

【課題】細胞培養加工等の作業を行う際の、作業者と細胞等の作業対象物の相互汚染を、より確実に防止可能な安全キャビネットを提供する。【解決手段】作業用開口２３を備えた開放型の安全キャビネット２０であり、作業室２４にグローブボックス１０を備える。グローブボックス１０と作業室２４の天壁２４１の間に、作業室２４の天壁２４１に設けられた給気孔から、グローブボックス１０の天板に設けられた吸入口へ空気を供給する送気ダクト４０Ａを備えることが好ましい。送気ダクトは、横断面の断面積が下方に向けて拡大することが好ましい。【選択図】図１

Description

この発明は、作業用開口部をエアバリアーによりシールドする開放型の安全キャビネットに関し、特に作業室内に室内作業室を付設した安全キャビネットに関する。

近年、細胞感染の無い安全な細胞加工品を得るために、あるいは、作業者と細胞間の相互汚染防止のために、セルプロセッシングルーム（細胞培養加工室）を設置するケースが増えている。ところが、セルプロセッシングルームの造設費は、数億円に上るケースも多く、その維持費の負担も大きいことから、経済性の高いセルプロセッシング用機器の開発が求められている。

そこで、本発明者は、バイオハザード対策用クラスIIキャビネットのような比較的安価な開放型の安全キャビネットを工夫して、細胞の培養や加工の際の安全性を高めることに想到し、鋭意検討した結果、かかる安全キャビネットの作業室内に、さらに細胞加工等の作業を行うための室内作業室を設けることに想到する。

かかる室内作業室を設けるものとしては、例えば、特許文献１では、ある患者の細胞に由来する細胞加工品を作成したのち、続けて異なる患者に由来する細胞の加工へ移る前に行う作業室の除染や洗浄等のチェンジオーバー作業の時間短縮を目的として、安全キャビネットの作業室（第１作業室）内に第２作業室を設け、第１作業室の空気を第２作業室の開口部から吸引するようにして、第２作業室を第１作業室内からエアバリアーにより封じ込める安全キャビネットが提案されている。

特開２０１６−３５３４０号公報

しかし、特許文献１の安全キャビネットは、エアバリアーにより、第２作業室内の細菌が安全キャビネットの外へ出ることは抑制されるが、安全キャビネットの空気が、第２作業室まで入る虞や、作業者が手袋をした手を第２作業室に入れて作業を行うことから、作業者の手袋から消毒漏れの細菌により加工用の細胞が汚染される虞がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、細胞培養加工作業を行う際の作業者と細胞間の相互汚染をより確実に防止可能な安全キャビネットの提供を目的とする。

上記の課題を解決するためになされた発明は、作業室の天壁に分散配置された多数の給
気孔から給気を行い、前記作業室の底壁をなす作業台の吸引孔から吸気して前記作業室に
ダウンフローの気流を形成するとともに前記作業室前方の作業用開口部を気流によりシー
ルドするよう構成され、前記作業室内に室内作業室を備える安全キャビネットであって、
前記室内作業室が、グローブボックスからなる。

このように、本発明の安全キャビネットでは、室内作業室をグローブボックスにしたので、作業者と、加工用の細胞等の間が完全に遮断され、作業者と細胞の間の相互汚染を効果的に抑制できる。

そして、本発明のグローブボックス付安全キャビネットは、前記グローブボックスと前記作業室の天壁の間に上下両端が開口する筒状の送気ダクトを備え、前記グローブボックスは、空気を吸入する吸入口を天板に有するとともに、前記作業室の下部、又は背後の空間に直接連通する排気口を有し、前記送気ダクトは、上端開口が前記天壁に気密に密着して前記給気孔の一部と連通し、下端開口が前記グローブボックスの天板の吸入口と気密に連通することを特徴とする。
このように、グローブボックスの天板に空気を吸入する吸入口を設け、安全キャビネッ
トの作業室天壁の給気孔と、グローブボックス天板の吸入口を送気ダクトで連絡すること
で、バイオハザード対策用クラスIIキャビネット等の開放型の安全キャビネットを、大き
な変更なく利用して、作業者と細胞間の相互汚染をより確実に防止可能なグローブボック
ス付安全キャビネットとすることができる。

前記送気ダクトは、水平断面の断面積が下方に向けて拡大することが好ましい。こうすることで、グローブボックス内を作業室内に比べて負圧にすることができ、グローブボックス内へ物を搬入する際に、グローブボック内から細菌が漏出することを、抑制できる。

本発明のグローブボックス付安全キャビネットは、前記送気ダクトの水平断面の断面積が下方に向けて縮小するものを含む。こうすることで、グローブボックス内を作業室に比べて陽圧にして、グローブボックス内を、より無菌に近い状態にすることができる。

前記グローブボックスは、搬入口が前記作業室内に開口するパスボックスを有することが好ましい。こうすることで、パスボックスの搬入口を安全キャビネットの作業室外に設ける場合に比べて、外部汚染空気のグローブボックス内への流入や、グローブボックス内の空気の外部への流出を回避できるため、グローブボックス内と作業者間の相互汚染を抑制できる。

本発明は、上記いずれかのグローブボックス付安全キャビネットと、当該グローブボックス付安全キャビネットを内部に収容したクリーンブースとを備えたクリーンシステムを含む。
このように、グローブボックス付安全キャビネットをクリーンブース内に設置することで、外部とグローブボックス内との相互汚染を３重に防止して、よりグローブボックス内を、清浄な空間とすることができる。

以上説明したように、本発明のグローブボックス付安全キャビネット、及びクリーンシステムによれば、細胞の培養加工等の作業を行う際の作業者と細胞等の作業対象物間の相互汚染をより確実に防止することができる。

本発明の第１実施形態に係るクリーンシステムの正面図である。図１に示したクリーンシステムの内部を透視して示した平面図である。図１に示したグローブボックスの（ａ）正面図、（ｂ）内部を透視した右側面図、（ｃ）平面図、（ｄ）底面図である。図１に示した安全キャビネットの気流の流れを側面視で説明する断面図である。図１に示した送気ダクトの効果の説明図である。図５とは別の送気ダクトの効果の説明図である。本発明の第２実施形態に係るグローブボックスの（ａ）正面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）平面図、（ｄ）底面図である。

以下、適宜図面を用いながら本発明の実施形態について詳述する。尚、本発明は、以下の実施形態に限られるものではない。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るクリーンシステム１００を示している。クリーンシステム１００は、グローブボックス１０と、グローブボックス１０を収容する安全キャビネット２０と、安全キャビネット２０を収容するクリーンブース３０とを備えている。

安全キャビネット２０は、ＪＩＳＫ３８００に規定されるバイオハザード対策用クラスIIキャビネット等の開放型の安全キャビネットであり、上下にスライドするシャッター２１を持ち上げることで、シャッター２１と作業台２２との間に生じる作業用開口部２３から作業室２４に手を入れて作業を行う。

安全キャビネット２０は、作業室２４の天壁２４１が、図４に示すように、多数の円形貫通孔からなる給気孔２４１ａを有するパンチングボードからなり、安全キャビネット２０は、天壁２４１の給気孔２４１ａから給気された空気と、作業用開口部２３から作業室２４へ流入した空気を、作業台２２の手前側端縁に沿って列設された吸引口２２ａから作業台の下部空間２５へ吸引して気流を設け、作業室２４をエアシールドしている。

また、作業室２４の後壁２４２の下方には、上下方向のスリットからなる多数の吸引口２４２ａが穿設されており、給気孔２４１ａから吐出された空気は、吸引口２２ａ、及び吸引口２４２ａから排出されることで、作業室２４ａにダウンフローの気流を形成している。下部空間２５、及び背後側の通路２６へ吸引された空気は、一部がファンフィルタユニット２７を介して作業室２４に戻り、残部は、不図示のＨＥＰＡフィルタを介して屋外へ排出される。
尚、給気孔２４１ａは、円形孔に限らず、スリット状等、他の形状の貫通孔にしてもよい。

安全キャビネット２０の作業台２２には、図４に示すように、グローブボックス１０を設置するためのグローブボックス設置用開口部２２ｂが設けられている。グローブボックス設置用開口部２２ｂは、作業台２２の天板２２ｄを貫通して作業室２４と下部空間２５とを連通する平面視矩形の貫通孔からなり、周縁を下方に折り曲げた受け鍔部２２ｃが設けられている。尚、グローブボックス設置用開口部２２ｂは、グローブボックス１０の大きさに合わせて開口面積を調製できる機構を有している。

グローブボックス１０は、全体、あるいは正面部等の透視が必要な部分のみをアクリル等の透明樹脂製の板材で組み立て、図３に示すような直方体の箱型に形成される。透視が不要な部分は、金属製にすることも可能である。手前側の前壁１２は、上下方向の中ほどが、蝶番１３ａで手前側に揺動して開閉する搬入扉１３に形成されている。前壁１２の搬入扉１３の下方には、左右一対に、円形孔からなるグローブホール１４，１４が穿設されており、グローブホール１４から、グローブボックス１０の内方（ワークエリア１）へ延出するグローブ１５が設けられている。グローブ１５はグローブホール１４の周縁から内側（奥側）へ延出する円形環状の鍔（不図示）と、この鍔に外側から嵌合する円形環状のグローブホールド１４ａとで、グローブ１５の挿入口周縁を気密に保持している。

グローブボックス１０は、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、天板１６と床板１７にそれぞれ左右方向に延びるスリットからなる複数の吸入口１６ａ，１６ａ，…、と排気口１７ａ，１７ａ，…が設けられている。吸入口１６ａには、不図示のボリュームダンパーが設けられている。吸入口１６ａには、別途、ＨＥＰＡフィルタを設けて、グローブボックス内に、安全キャビネットの無菌空気よりさらに無菌ろ過したエアーを供給することで、グローブボックス内の清浄化を強化することが可能である。また、吸入口１６ａには、送気圧力を強化するためにファンを設けることもできる。排気口１７ａは、床板１７の下面側に設けたプレフィルタ等のフィルタで塞がれている。
また、床板１７は、周縁から垂下する４枚の板状の鍔部１８，１８，…を有しており、グローブボックス１０は、図４に示すように、鍔部１８を受け鍔部２２ｃにねじ止めすることで、グローブボックス設置用開口部２２ｂに設置される。
尚、作業台２２は、グローブボックス１０のねじ止め作業がし易いよう、グローブボックス設置用開口部２２ｂを横断する分割線により、前後に２分割するようにしてもよい。吸入口１６ａ、及び排気口１７ａは、スリットではなく、円形孔その他の形状の貫通孔でもよい。

安全キャビネット２０は、グローブボックス１０と天壁２４１の間に、送気ダクト４０Ａを備えている。送気ダクト４０Ａは、ステンレス鋼を板金加工して、あるいは、プラスチック等の板材を組み立てて形成され、上下両端が開口するとともに４つの側面を有した倒立角錐台の筒状をなし、下端開口１８ｂが上端開口１８ａより小さく、水平断面の面積が、下方に向けて徐々に小さくなるよう構成されている。送気ダクト４０Ａは、矩形の上端開口１８ａの周縁が安全キャビネット２０の天壁２４１に気密に密着しており、矩形の下端開口１８ｂの周縁は、天板１６の周縁に気密に接合されている。

このように、グローブボックス１０と作業室２４の天壁２４１の間に送気ダクト４０Ａを設けて、天壁２４１の給気孔２４１ａからグローブボックス１０内へ給気を行うようにしたので、バイオハザード対策用クラスIIキャビネット等の開放型の安全キャビネットに対し、大きな改造を必要とすることなく、グローブボックス１０を付設できる。

また、送気ダクト４０Ａは、水平断面が下方ほど小さくなるため、天壁２４１の給気孔２４１ａから吐出された空気を圧縮してグローブボックス１０へ送ることができ、グローブボックス１０内を容易に陽圧にすることができる。
グローブボックス１０内の圧力の調整は、天板１６に設けたボリュームダンパーや床板１７に設けたプレフィルタにより吸入口１６ａや排気口１７ａを通過する空気の圧損を調整することによっても行えるが、空気の流量が少なくなりすぎる虞がある。送気ダクト４０Ａがかかる構成を有することで、ファン等を用いることなく、あるいはファン等と併用して、グローブボックス１０を通過する流量を充分に確保しながら、グローブボックス１０内を陽圧にすることができる。

安全キャビネット２０は、グローブボックス１０の左側に隣接して、直方体の箱体からなるパスボックス１９を有している。パスボックス１９は、グローブボックス１０と互いの内部を仕切るべく側壁１１を共有し、この側壁１１に設けられた内扉１１ａにより内部同士が連通するよう構成されている。内扉１１ａは、パスボックス１９の手前側の面に設けられた搬入扉１９ａが閉じているときのみ開放可能となるようインターロック機構（不図示）が設けられている。また、図示の例では、パスボックス１９は、吸引口や排気口を有さないが、パスボックス１９の天壁と床板にも、吸引口と排気口を設けるようにしてもよい。

安全キャビネット２０は、図１に示すように、全体がクリーンブース３０に収容されている。クリーンブース３０は、角枠状の天枠３１と４本の支柱３２とからなるアルミニウム合金製のフレームの四方に帯電防止加工を施した防炎性透明ビニールからなるビニールカーテン３３が張設されている。クリーンブース３０は、天枠３１内のファンフィルタユニット３４から内部空間に垂直気流を吹き出し、これを四方のビニールカーテン３３と床面の間から排出するよう構成されている。ファンフィルタユニット３４は、ＨＥＰＡフィルタを備えており、クリーンブース３０の室内は、例えば、米国連邦規格（ＵＳＡＦｅｄ．Ｓｔｄ．２０９Ｅ）のクラス１００００に維持される。
このように、クリーンブース３０の内部に安全キャビネット２０を収容することで、図２に示すように、クリーンブース３０の内部空間を第１清浄区域ＲＩとし、作業室２４を第２清浄区域ＲIIとし、グローブボックス１０のワークエリア１を第３清浄区域ＲIIIとして３重にシールドして、ワークエリア１の清浄度をより一層高めることができる。

本実施形態のクリーンシステム１００を用いて、細胞の加工等の作業を行う場合は、作業者は、クリーンブース３０内において、安全キャビネット２０の前に置いた椅子等に腰を下ろし、作業用開口部２３から作業室２４に手を入れて作業を行う。加工用の細胞が入った培養容器は、搬入扉１９ａからパスボックス１９へ搬入する。培用容器を搬入したら搬入扉１９ａは閉じておく。そして、グローブ１５に手を入れ、グローブボックス１０（ワークエリア１）側から内扉１１ａを開いて培用容器をワークエリア１へ取り入れ、培用容器を開封して、細胞の加工作業を行う。細胞の加工が終了したら、培用容器の蓋を閉じ、パスボックス１９から培用容器を搬出する。

安全キャビネット２０では、このように、作業室２４から完全に隔離されたグローブボックス１０内で、細胞加工等の作業を行えるので、加工用の細胞と作業者間の相互汚染をより確実に抑制できる。
また、図４に示すように、ファンフィルタユニット２７を通過した清浄な空気が、送気ダクト４０Ａを介して、天板１６の吸入口１６ａからグローブボックス１０内のワークエリア１に供給されるとともに、床板１７の排気口１７ａから作業台２２の下部空間２５に排出されるため、ワークエリア１を清浄に維持することができる。
また、ワークエリア１に供給される空気は、送気ダクト４０Ａを通過する際に圧縮されて、ワークエリア１を陽圧にするため、グローブボックス１０の外部からワークエリア１への細菌等の侵入が抑制される。

図６は、グローブボックス１０のワークエリア１を負圧にする場合の送気ダクト４０Ｂを示している。送気ダクト４０Ｂは、角錐台の筒状をなし、上端開口１８ａが下端開口１８ｂより小さく設けられ、水平断面の面積が下方に向け大きくなるよう設けられている。
天壁２４１の給気孔２４１ａから送気ダクト４０Ｂに流入した空気は、送気ダクト４０Ｂにより膨張したのちグローブボックス１０のワークエリア１に給気されるため、ワークエリア１を容易に負圧にすることができる。ワークエリア１を負圧とした安全キャビネット２０は、抗癌剤の調製に用いる場合などに好適に用いることができる。なお、この場合も、吸気口の開口面積と吸引口の開口面積を微妙に調整できるようにすることで、さらに圧力差を微妙に調整できる。

（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態にかかるグローブボックス２１０を示している。グローブボックス２１０は、図７に示すように、手前側の前壁２１２の上側の略３分の２を奥側へ傾斜する傾斜面２１２ａとしたことで、左右の側壁２１１，２１１が五角形をなす横倒しの五角柱形状を有している。傾斜面２１２ａは、下半分ほどが、上端の蝶番１３ａで手前側に揺動して開閉する搬入扉２１３に形成されている。左右の側壁２１１，２１１には、円形孔からなるグローブホール１４，１４が穿設されており、グローブホール１４から、グローブボックス２１０の内方へ延出するようグローブ１５が設けられている。グローブ１５はグローブホール１４の周縁から内側（奥側）へ延出する円形環状の鍔（不図示）と、この鍔に外側から嵌合する円形環状のグローブホールド１４ａとで、グローブ１５の挿入口周縁を気密に保持している。

グローブボックス２１０は、天板２１６が床板２１７の略３分の１の大きさに設けられ、左右方向に延びるスリットからなる複数の吸入口１６ａ，…を有している。床板２１７には、左右方向に延びるスリットからなる排気口１７ａが設けられている。
グローブボックス２１０は、このように天板２１６より床板２１７が広く、ワークエリア２０１が下方に広がる形状を有しているため、ワークエリア１を作業室２４に比べて容易に負圧にすることができる。なお開口部の面積の微調整を行うことでグローブボックスに送気する空気量とグローブボックスから下部へ送り出される空気量が調整でき、グローブボックス内と安全キャビネット内の差圧をきめ細かく調整できる。
尚、第２実施形態において、第１実施形態と共通する部材には同一記号を付して説明を省略する。

本発明の安全キャビネット、及びクリーンシステムは、上述した形態に限られず、例えば、グローブボックスは、直方体や五角柱に限らず、公知の形状を適宜に選択できる。送気ダクトは、断面積が一定であってもよい。グローブボックスはパスボックスを備えなくともよいし、パスボックスを備える場合、搬入扉を備えなくともよい。グローブボックスの空気は、安全キャビネットの作業室の下部空間へ排気するのではなく、安全キャビネットの作業室の後壁に設けられた吸引口を利用して、その背後側の通路へ直接排気するようにしてもよい。

本発明のクリーンシステムでは、グローブボックスを安全キャビネットの作業室内に設置することにより、グローブボックスが言わば、ＣＰＣ（セルプロセッシングクリーンルーム）としての機能性を付加することができ、当該グローブボックスは、ＣＰＣ内に設置するグローブボックスとしての位置づけとなる。その結果、外部からの汚染空気が流入することを防止し、さらにグローブボックスからのエアーが外部に流出することを防止できる。また作業者と細胞間の相互汚染も回避できる。
つまり、ＣＰＣ機能を安全キャビネット内で実現することが可能となるため、セルプロセッシングを行う各種の機関で広く利用することができる。

グローブボックス（室内作業室）１０，２１０
天板１６，２１６
吸入口１６ａ，２１６ａ
床板１７，２１７
排気口１７ａ，２１７ａ
上端開口１８ａ
下端開口１８ｂ
パスボックス１９
搬入口１９ａ
安全キャビネット２０
作業台２２
吸引孔２２ａ
作業室２４
天壁２４１
給気孔２４１ａ
クリーンブース３０
送気ダクト４０Ａ，４０Ｂ
クリーンシステム１００

Claims

作業室の天壁に分散配置された多数の給気孔から給気を行い、前記作業室の底壁をなす作業台の吸引孔から吸気して前記作業室にダウンフローの気流を形成するとともに前記作業室前方の作業用開口部を気流によりシールドするよう構成され、前記作業室内に室内作業室を備える安全キャビネットであって、
前記室内作業室が、グローブボックスからなり、
前記グローブボックスと前記作業室の天壁の間に上下両端が開口する筒状の送気ダクトを備え、
前記グローブボックスは、空気を吸入する吸入口を天板に有するとともに、前記作業室の下部、又は背後の空間に直接連通する排気口を有し、
前記送気ダクトは、上端開口が前記天壁に気密に密着して前記給気孔の一部と連通し、下端開口が前記グローブボックスの天板の吸入口と気密に連通することを特徴とするグローブボックス付安全キャビネット。
前記送気ダクトは、水平断面の断面積が下方に向けて拡大する請求項１に記載のグローブボックス付安全キャビネット。
前記送気ダクトは、水平断面の断面積が下方に向けて縮小する請求項１に記載のグローブボックス付安全キャビネット。
前記グローブボックスは、搬入口が前記作業室内に開口するパスボックスを有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のグローブボックス付安全キャビネット
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のグローブボックス付安全キャビネットと、当該グローブボックス付安全キャビネットを内部に収容したクリーンブースとを備えたクリーンシステム。