JP6460558B1 - 無菌液化ガス装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2017年11月7日に日本に出願された特願2017−214520号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
特許文献2には、極低温耐性を有する材質のフィルタを用いて液体窒素を無菌化することが記載されている。
特許文献3には、無菌化したガスを冷却して液化すること、および、配管等を蒸気によって滅菌することが記載されている。
特許文献4に記載されるように、アイソレータにおいては、作業室内を滅菌状態に維持することが必要である。
特に、iPS細胞に関連した技術などにおいては、無菌の液体窒素の供給を実現することは急務である。
さらに、単一の施設内において、複数のアイソレータに対して無菌液体窒素を供給可能としたいという要求もあるが、同時に、液体窒素製造装置の大きさは大型化したくないという要求もあった。
しかも、作業手順をなるべく簡素化して、無菌状態を維持するとともに厳密な無菌状態を保証して、このような液体窒素の供給を可能とすることが要求されている。
本発明の第1態様に係る無菌液化ガス装置において、前記原料ガスを液化することによって得られる液化ガスが液体窒素とされてもよい。
本発明の第1態様に係る無菌液化ガス装置において、少なくとも前記液化ガス貯留タンクを可搬とする移動装置を備えてもよい。
本発明の第1態様に係る無菌液化ガス装置は、前記液化ガス貯留タンクに接続され、前記液化ガス貯留タンクの下流側に向けて、前記液化ガス貯留タンクに貯留した液化ガスを供給し、密閉可能な供給部と、前記供給部を滅菌する供給部滅菌装置と、を備えてもよい。
本発明の第1態様に係る無菌液化ガス装置において、前記供給部滅菌装置は、前記供給部が液化ガス供給対象に接続された際に前記液化ガスを無菌状態で前記液化ガス供給対象に供給可能であり、前記供給部滅菌装置は、供給部を無菌化する無菌化処理を行うことが可能とされてもよい。
本発明の第1態様に係る無菌液化ガス装置は、前記供給部が前記液化ガス供給対象に接続されたことを検出する接続センサを備え、前記接続センサにより、前記供給部と前記液化ガス供給対象との接続が確認された場合に、前記供給部滅菌装置が前記無菌化処理を開始可能とされてもよい。
本発明の第1態様に係る無菌液化ガス装置は、前記液化ガス貯留タンクが移動中であることを検出する移動センサを備え、前記移動センサにより、無菌液化ガス装置が移動中であることを検出した場合には液化処理が停止可能とされてもよい。
本発明の第2態様に係る無菌液化ガス装置の取り合い管は、液化ガス貯留タンクと液化ガス供給対象とに接続される取り合い管であって、前記液化ガス貯留タンクと、前記液化ガス供給対象とに接続可能な接続部と、密閉可能なバルブと、を有し、前記バルブにより前記取り合い管の内部を密閉した状態で前記取り合い管の内部の気体を排気可能な真空排気装置が接続されており、排気された状態にある前記取り合い管の内部に滅菌ガスを供給可能な滅菌装置が前記取り合い管に接続されている。
特に、大型のタンク設置など大規模な設備を設置することが不必要となる。
また、液化ガスとは、−50℃未満の標準沸点を有するガスであり、例えば、窒素、酸素、液体空気およびアルゴンを挙げることができる。
これにより、滅菌ガスを製造する無菌液化ガスと同一とすることで、滅菌ガスが仮に残留したとしても製造ガスの純度に悪影響を与えないため、好ましい。また、滅菌工程において、当初は大気を利用し、後に、大気から不活性ガスに切り替えて滅菌を行うという手順がコスト面で優れ、上記の悪影響を回避することができ、双方の利点を両立できるため、好ましい。同様に、不活性ガスの種類として、2種類のガスを用い、ガス供給を切り替えて滅菌を行うことも同様の効果を得ることができる。
なお、液化ガス製造時の原料ガス供給装置からの供給流量に比べて、滅菌ガス除去処理におけるガス供給流量は大きく設定されることが滅菌ガス除去処理の短時間化のために好ましい。なお、液化ガス貯留タンク等の滅菌領域を減圧することで、滅菌領域に供給する不活性ガス温度を100℃よりも低く設定することができる。例えば、30kpaまで減圧した場合に70℃程度に設定することができる。
ここで、サニタリ規格とは、食品、酪農、醸造、飲料、製菓、水産、医薬、化粧品、化学工業品、清涼飲料、ビール、酒、食肉加工、化学薬品液、半導体等の製造に用いられる規格を意味する。
図1は、本実施形態における無菌液化ガス装置を示す模式断面図であり、図において、符号10は、無菌液化ガス装置である。
液化ガス貯留タンク11には、図1に示すように、上端となる蓋部11aを貫通して供給配管14と接続配管18と冷却装置13とが設けられている。
本実施形態に係る原料ガス供給装置12としては、吸着剤を利用した窒素発生装置(PSA)を有しており、空気から効率よく酸素と窒素を分離し、99.99%までの窒素ガスを液化ガス貯留タンク11に供給可能である。なお、原料ガスを液化ガス貯留タンク11に供給可能であれば、原料ガス供給装置12の構成は、上記構成に限定されない。
なお、水冷部13cを設けないでコンプレッサ13bにより直接外部に廃熱する構成(空冷)を採用することもできる。液化ガス貯留タンク11の内部に突出した冷却部13aは、その表面がサニタリ仕様を満たすように構成されている。
滅菌フィルタ14dとしては、例えば、PALL社製の気体滅菌用疎水性PTFEメンブレンフィルターを採用することができる。
滅菌フィルタ14dには、滅菌フィルタ14dにおける無菌状態を維持可能な状態であることを確認・検査する完全性試験装置19Aを設けることができる。
本発明における「完全性試験」は、JISK3835の第3頁、6.3(1)(b)に記載されている通り、「JISK3832若しくはJISK3833または採用したフィルタの取扱説明書に基づき、無菌的に完全性試験を行い、試験フィルタの破損などの欠陥が無いことを確認する。」ことが重要である。
図1に示す無菌液化ガス装置10の構成においては、完全性試験機19Bが、無菌液化ガス装置10にビルトインされている。しかしながら、完全性試験は、「定期的な検査」という位置づけであることから、完全性試験機19Bは、無菌液化ガス装置10に常時必要な機器ではない。なお、フィルタ18bに接続されている配管及びこの配管に設けられているバルブの配置は、上述した滅菌フィルタ14dに接続されている配管及びこの配管に設けられているバルブの配置と同一であるため、説明を省略する。
ただし、完全性試験機19Bが無菌液化ガス装置10に常設された構成は、より安全である。このため、以下の説明では、完全性試験機19Bが無菌液化ガス装置10に常設された場合を説明している。
JISK3833に記載された「2.拡散流量試験」と段落0045以降の説明は、基本的に類似する。ゆえに、詳細については、JISK3833の記載を反映させることが好ましい。
JISK3833に記載された「7.1.(2)」の手順によりフィルタを全て湿らせた。手順としては、完全性試験器側から純水を投入、バルブ19Acを閉あるいは微小に開いた状態で、1次側を純水で満たすことにより、「7.1.(2)(e)」を達成させる。
その後、「7.2.(1)」を実施することにより、完全性試験とする。
完全性試験が終了した後は、当該装置は取り外しても構わない。完全性試験器側は、フランジ接続の状態なので、封止、ドレイン側のバルブ2個と上下の流路バルブ2個が残存する構成で終了となる。
バルブ14bを開とし、バルブ14a,バルブ14cを閉とし、滅菌装置16により滅菌ガスを無菌液化ガス装置10の内部に向けて供給することで、滅菌フィルタ14dより下流部分に位置する滅菌領域Sをガス滅菌することが可能となる。
この場合、滅菌領域S全体に滅菌ガスを行き渡らせるように、接続配管18の下流側、例えば、バルブ18aの下流位置、あるいは、バルブ18cの下流位置(外側位置)に真空ポンプ等の排気装置を設けること、または、この位置にポンプを接続可能とすることもできる。このように、滅菌領域S内を真空引きして、滅菌領域S内における残留物を滅菌ガスに置換することで、滅菌ガスの濃度を上昇させ、滅菌領域S内を万遍なく滅菌することが可能となる。
この場合、滅菌領域S全体から滅菌ガスを除去可能とするために、接続配管18の下流側、例えば、バルブ18aの下流位置、あるいは、バルブ18cの下流位置(外側位置)にポンプ等の排気装置を設けること、または、この位置にポンプを接続可能とすることもできる。
さらに、接続配管18の上流側端部は、貯溜凹部11dの最低位置となる中央部分に対してほぼ接触するように配置されることもできる。このように、接続配管18の上流側端部が配置されることで、滅菌時に貯溜凹部11dに溜まった水分等を外部に排出可能なドレインとして接続配管18を用いることもできる。
図2は、本実施形態に係る無菌液化ガス装置における液化ガス製造工程を示すフローチャートである。
滅菌工程S1においては、まず、バルブ14aとバルブ14cとを閉状態として、バルブ14bを開状態とし、冷却装置13を停止状態とし、原料ガス供給装置12を停止状態とし、バルブ18aを開状態とし、バルブ18cを開状態とする。
滅菌ガス除去装置17から供給された高温不活性ガスは、無菌状態となっている滅菌フィルタ14dを通過することによって、菌を死滅させた無菌状態で滅菌領域S内に供給される。
また、完全性試験工程S21は、滅菌工程S1より前に行うことが好ましい。これは、滅菌フィルタ14d,フィルタ18bの部分が湿ってしまうおそれがあるため、また、バルブ19Ad,19Ac(ドレイン弁)の開閉による外部からのコンタミネーションの混入を防止するためである。
必要に応じて、滅菌ガス除去装置17などにより液化ガス貯留タンク11内を加圧することにより、液化ガス貯留タンク11に貯留された無菌液化ガスは、開状態のバルブ18aを通じて、取出口から外部に供給することが可能となる。
あるいは、バルブ18aを閉状態とし、バルブ18cを開状態として液化冷却工程S4を開始した場合には、フィルタ18bが設けられていることにより、バルブ18cから菌が入り込むことがない。
さらに、原料ガスを供給せず液化ガス製造を行っていない状態で、液化ガスの液体が保管されている場合は、入熱による原料ガスの蒸発で液化ガス貯留タンク11内の圧力が上がる、このため、図示しない圧力検出装置とバルブ18cとを連動させることによって、液化ガス貯留タンク11の内圧を設定値まで下げるように制御されている。また、バルブ18cを安全バルブとして作動させる場合には、開状態を維持しておく。
図3は、本実施形態における無菌液化ガス装置を示す模式正面図である。本実施形態は、供給部に関する点で、上述した第1実施形態と異なる。図3において、第1実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
なお、図3においては、完全性試験装置19Aの一部の図示が省略されている。図3に示す完全性試験装置19Aの構成としては、図1に示した構成と同等の構成が採用されている。
枝管19bには、また、バルブ19gを介して滅菌ガスを供給可能な装置、具体的には、滅菌装置16に接続されるとともに、枝管19bの内部の真空度を測定する測定装置19hが設けられている。測定装置19hに関し、滅菌装置に侵されない測定装置として、隔膜真空計を用いることが好ましい。
これら取り合い管19は、これらの表面または内面がサニタリ仕様を満たすように構成されている。
この場合、取り合い管19は、クランプ19dによって接続配管18に接続される。なお、無菌液化ガス装置10に取り合い管19を常設する構成とした場合には、クランプ19dを設けないこともできる。また、あらかじめ取り合い管19が無菌液化ガス装置10に接続された場合には、上述した液化ガス製造における滅菌工程S1により、取り合い管19内部を滅菌しておくことも可能である。
この状態で、供給する液化ガスの無菌状態を維持するために、取り合い管19、接続配管18、配管51を無菌化する処理を行う。
図4は、本実施形態に係る無菌液化ガス装置の供給部における無菌化工程を示すフローチャートである。
なお、取り合い管19が接続配管18に接続されていなかった場合には、クランプ19dによって、取り合い管19が接続配管18に接続される。
これにより、バルブ18a、バルブ51a、バルブ19gで仕切られた主管19aおよび枝管19bの内部が減圧される。この減圧された内部が、滅菌領域Sとなる。
取り合い管19の内部の真空度が所定値に到達した状態であることが確認できたら、バルブ19eを閉状態とするとともに、真空ポンプ19fを停止状態とし、無リーク確認工程S14を終了する。
滅菌工程S15においては、バルブ18aを閉状態、バルブ51aを閉状態、バルブ19eを閉状態として、バルブ19gを開状態とする。
この状態で、滅菌ガス排出装置となる真空ポンプ19fを作動させ、取り合い管19の内部に充填された滅菌ガスを外部に排出する。この際、図示しないが、滅菌装置16に代えて、大気あるいは不活性ガスを滅菌領域S(取り合い管19の内部)に満たす(置換する)ことで、取り合い管19の内部に残留する滅菌ガスの濃度を著しく下げることができる。このため、希釈ガス導入装置を無菌液化ガス装置10に設けるとともに、無菌化工程が希釈工程を備えることがより好ましい。
ここで、取り合い管19の内部の真空度が所定値に維持された状態であることが確認できない場合には、次のステップに進まないように設定されている。
次いで、バルブ19gを閉状態として、バルブ19eを閉状態とし、取り合い管19に対する滅菌処理を終了する。
図5は、本実施形態における菌液化ガス装置を示す模式図であり、図6は、本実施形態に係る菌液化ガス装置における移動センサの一例を示す模式図である。
本実施形態は、可搬装置に関する点で、上述した第1および第2実施形態と異なる。図5及び図6において、第1および第2実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
具体的には、センサとしては、近接センサ、重量検出センサ、または、接触検知センサ等が採用できる。
図7は、本実施形態における菌液化ガス装置を示す模式図である。
本実施形態は、可搬装置の構成に関する点で、上述した第1〜第3実施形態と異なる。図7において、第1〜第3実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
11…液化ガス貯留タンク
11d…貯溜凹部
11f…内部状態表示装置
12…原料ガス供給装置
13…冷却装置(機械式冷凍機システム)
13a…冷却部
13b…コンプレッサ
13c…水冷部
13d…電源
13e…コネクタ
14…供給配管
14a,14b,14bc…バルブ
14d…滅菌フィルタ
15…移動装置(可搬装置)
15a…台車
15b…車輪
15s…ストッパ
15g…移動センサ
15u…制御部(電源)
16…滅菌装置
17…滅菌ガス除去装置
18…接続配管(供給部)
18a,18c…バルブ
18b…フィルタ
19…取り合い管(供給部)
19a…主管
19b…枝管
19c,19d…クランプ
19e,19g…バルブ
19f…真空ポンプ
19h…測定装置
19A…完全性試験装置
19Aa〜19Ag,19Av…バルブ
19B…完全性試験部
5…アイソレータ
51…配管
51a…バルブ
S…滅菌領域
Claims (7)
- 液化ガス貯留タンクと、
前記液化ガス貯留タンクに原料ガスを供給する原料ガス供給装置と、
前記液化ガス貯留タンク内を冷却して前記原料ガスを液化する冷却装置と、
前記原料ガス供給装置と前記液化ガス貯留タンクとを接続する供給配管と、
前記供給配管に設けられる滅菌フィルタと、
前記滅菌フィルタよりも下流部分に位置する滅菌領域を滅菌ガスにより滅菌する滅菌装置と、
滅菌後に前記滅菌ガスを除去する滅菌ガス除去装置と、を有する、
無菌液化ガス装置。 - 前記原料ガスを液化することによって得られる液化ガスが液体窒素とされる、
請求項1に記載の無菌液化ガス装置。 - 少なくとも前記液化ガス貯留タンクを可搬とする移動装置を備える、
請求項1又は請求項2に記載の無菌液化ガス装置。 - 前記液化ガス貯留タンクに接続され、前記液化ガス貯留タンクの下流側に向けて、前記液化ガス貯留タンクに貯留した液化ガスを供給し、密閉可能な供給部と、
前記供給部を滅菌する供給部滅菌装置と、を備える、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の無菌液化ガス装置。 - 前記供給部滅菌装置は、前記供給部が液化ガス供給対象に接続された際に前記液化ガスを無菌状態で前記液化ガス供給対象に供給可能であり、
前記供給部滅菌装置は、供給部を無菌化する無菌化処理を行うことが可能とされている、
請求項4に記載の無菌液化ガス装置。 - 前記供給部が前記液化ガス供給対象に接続されたことを検出する接続センサを備え、
前記接続センサにより、前記供給部と前記液化ガス供給対象との接続が確認された場合に、前記供給部滅菌装置が前記無菌化処理を開始可能とされている、
請求項5に記載の無菌液化ガス装置。 - 前記液化ガス貯留タンクが移動中であることを検出する移動センサを備え、
前記移動センサにより、無菌液化ガス装置が移動中であることを検出した場合には液化処理が停止可能とされる、
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の無菌液化ガス装置。
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