JP6712483B2

JP6712483B2 - インキュベータ格納装置

Info

Publication number: JP6712483B2
Application number: JP2016072262A
Authority: JP
Inventors: 賢中澤; 将士中岡
Original assignee: Sanki Engineering Co Ltd
Current assignee: Sanki Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2020-06-24
Anticipated expiration: 2036-03-31
Also published as: JP2017176130A

Description

本発明は、インキュベータ格納装置に関する。

従来から、医薬品製造施設、食品工場、再生医療施設、研究施設等において、細胞等の生体試料を培養するために、内部雰囲気が生体試料の培養に好適な条件に維持された培養庫（インキュベータ）が用いられている（特許文献１参照）。

特許第４９６６６３２号公報

図８は、インキュベータが設置された室内の従来例を示している。図８に示すように、一般的にインキュベータ１０１は施設の室内１０２に露出した状態で設置される。インキュベータ１０１を設置した室内１０２には、例えば、安全キャビネット１０５が配置され、この安全キャビネット１０５で培地交換、継代、観察等の作業が行なわれる。ここで、インキュベータ１０１の発熱負荷は施設の室内を空調する空調機１０７によって処理され、吹出口１０３を通して空調された空気が室内に送りこまれ、床面近傍の高さに設けられた排気口１０４から室内の空気が室外に排気される。そのため、インキュベータ１０１の配置された室内の空調では、通常の室内空調に要求される熱量の負荷に加えて、インキュベータ１０１の発熱負荷まで賄うように室内全体の空調を行う必要が生じ、空調機１０７が室内に供給する冷却熱量が過大なものとなりやすい。

また、インキュベータ１０１の内部雰囲気は高温多湿であるため、その庫内は有害な菌類等が繁殖しやすい環境にある。或るインキュベータ１０１の庫内が有害な菌類等で汚染された場合、そのインキュベータ１０１の扉を開放すると室内１０２には汚染された空気が拡散してしまう。その結果として、例えば、室内１０２に配置された別のインキュベータ１０１'の扉を開放したときに汚染された空気が庫内に流入することで、別のインキュベータ１０１'においてもクロスコンタミネーションが発生するおそれがある。

本発明の目的は、インキュベータの発熱負荷を低減することで室内の冷却熱量を低減させるとともに、インキュベータの周囲でのコンタミネーションの拡散を抑制する手段を提供することにある。

本発明の一例であるインキュベータ格納装置は、一面に開口部を有し、前記開口部からインキュベータを内部に格納可能な格納室と、前記インキュベータを空冷するために、装置の配置された作業環境の外に前記格納室の空気を排気する換気路と、前記格納室近傍の空気を前記作業環境の外に排気するために前記開口部の周縁部に入口が配置され、前記作業環境よりも負圧に保持された局所排気路と、前記開口部に開閉可能に配置され、閉止状態のときに前記インキュベータの扉の開放を抑止するストッパーと、前記ストッパーの閉止状態のときに前記局所排気路の入口を塞ぎ、前記ストッパーの開放状態のときに前記局所排気路の入口を開放する蓋体と、を備え、前記ストッパーおよび前記蓋体は、同軸で回動する。

上記のインキュベータ格納装置において、ストッパーおよび蓋体は、連動して回動してもよい。

上記のインキュベータ格納装置は、複数の格納室を有してもよい。また、各々の格納室には、ストッパーの開閉状態を検知する検知部と、複数の格納室のうちいずれかのストッパーが開放状態のときに、他の格納室のストッパーを閉止状態に保持する電気錠と、が設けられていてもよい。

本発明のインキュベータ格納装置によれば、インキュベータの発熱負荷を低減することで室内の冷却熱量を低減させるとともに、インキュベータの周囲でのコンタミネーションの拡散を抑制することができる。

本実施形態のインキュベータ格納装置の斜視図本実施形態のインキュベータ格納装置が設置された室内の一例を示す図本実施形態のインキュベータ格納装置の格納室部分の正面図本実施形態のインキュベータ格納装置の格納室部分の横断面図本実施形態においてストッパーが閉止状態にあるときの格納室の空気の流れを示す図本実施形態においてストッパーが開放状態にあるときの格納室の空気の流れを示す図（Ａ），（Ｂ）本実施形態の変形例であるインキュベータ格納装置の格納室部分の横断面図インキュベータが設置された室内の従来例を示す図

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態のインキュベータ格納装置の斜視図である。図２は、本実施形態のインキュベータ格納装置が設置された施設の室内の一例を示している。

本実施形態のインキュベータ格納装置１００は、細胞等の生体試料を培養するためのインキュベータ１０１を格納できる格納室１１を有し、かつ格納室１１の排気機能を備えた棚状の装置である。

図２に示すように、本実施形態のインキュベータ格納装置１００は、医薬品製造施設、食品工場、再生医療施設、研究施設等などの施設の室内１０２に配置されている。インキュベータ格納装置１００が配置される室内１０２には、空調機１０７により空調された空気が吹出口１０３から供給される。また、室内１０２には、例えば、培地交換、継代、観察等の作業を作業者が行なうために、安全キャビネット１０５が配置される。なお、インキュベータ格納装置１００が配置される室内１０２は、作業環境の一例である。

また、インキュベータ格納装置１００に格納されるインキュベータ１０１は、断熱材で覆われた恒温室を有しており、生体試料を収容した培養容器を内部に配置して生体試料の培養を行うことができる。インキュベータ１０１の正面には扉１０１ａが設けられており、扉１０１ａを開けることで作業者が恒温室に培養容器を出し入れすることが可能となる。なお、本実施形態のインキュベータの扉１０１ａは、インキュベータ１０１の正面左側を回転軸として開閉する左開きの扉である。

また、インキュベータ１０１は、温度調節手段および湿度調節手段を有しており、恒温室の内部雰囲気は生体試料の培養に適した条件に維持される。例えば、生体試料が細胞の場合、恒温室の内部雰囲気は温度３７℃、相対湿度９５％に維持される。特に限定するものではないが、インキュベータ１０１は、内部の二酸化炭素濃度を調整可能なＣＯ₂インキュベータであってもよい。

一方、本実施形態のインキュベータ格納装置１００は、上下２段に配置された２つの格納室１１を有している。各々の格納室１１は、正面側に開口部が形成された直方体状の空間であって、この開口部からインキュベータ１０１を格納室１１の内部にそれぞれ格納できるようになっている。また、インキュベータ格納装置１００の上側には、排気ユニット１２が設けられている。排気ユニット１２は、屋外へ排気するための排気ダクト１０６に接続されている（図１では排気ダクトの図示は省略している）。なお、排気ユニット１２内には、排気ダクト１０６へ空気を送り出すファンが設けられていてもよい。室内１０２の安全キャビネット１０５に必要な給気、室自体の換気のために必要な給気は空調機１０７にて空調されて吹出口１０３から供給され、その一部はインキュベータ１０１のインキュベータ格納装置１００への給気として吸引され排気ダクト１０６を介して排出される。この給気全体量と、排気ダクト１０６を介して排出される排気量が一致しているのが図２の状態だが、通常はこの給気量と排気量とは一致せず、図２には図示されず図８に示される排気口１０４から排気される室内１０２への給気量が有る場合が多い。

図３は、本実施形態のインキュベータ格納装置の格納室部分の正面図である。図４は、本実施形態のインキュベータ格納装置の格納室部分の横断面図である。なお、本実施形態のインキュベータ格納装置でのそれぞれの格納室の構成は同一または同様であるので、１つの格納室の構成を説明することで他の格納室に関する重複説明はいずれも省略する。

インキュベータ格納装置１００において、格納室１１の背面１１ａ側には、インキュベータ１０１を空冷するために背部換気路１３が設けられている。また、各々の格納室１１の側部には、格納室近傍の空気を作業環境の外に排気するために局所排気路１４がそれぞれ設けられている。背部換気路１３は、換気路の一例であって、上下２つの格納室の背面１１ａ側にわたって上下方向に延在するように設けられており、背部換気路１３の出口は、排気ユニット１２に接続されている。なお、各々の格納室の背面１１ａは、例えばグレーチングやパンチメタル等の部材で構成されており、各々の格納室１１において格納室１１の空気が背面１１ａ側から背部換気路１３に流入する。そのため、格納室１１の空気は、背部換気路１３を介して、インキュベータ格納装置１００が配置される作業環境（１０２）の外に排気される。なお、格納室の背面１１ａの開口率は、格納室の背面１１ａの吸い込みによる圧力損失が、局所排気路１４の入口の吸い込みによる圧力損失よりも小さくなるように決定される。

また、局所排気路１４は、格納室１１の正面から背面に向けて延在し、格納室１１の開口部をなすインキュベータ格納装置１００の正面に入口が設けられている。局所排気路１４の入口は、格納室１１の開口部の周縁である格納室１１の右側方に位置している。また、局所排気路１４は、格納室の背面１１ａ側において背部換気路１３に接続されている。

なお、インキュベータ格納装置１００における背部換気路１３および各々の局所排気路１４は、排気ダクト１０６または排気ユニット１２内に設けられたファンの吸気により、施設の室内（作業環境）１０２よりも負圧に保持されている。

また、格納室１１の正面の開口部にはストッパー１５が設けられ、局所排気路の入口には、局所排気路の入口を塞ぐ蓋体１６と、蓋受け１７と、リミットスイッチ１８とが設けられている。

ストッパー１５は、インキュベータの扉１０１ａの開放を抑止する部材であって、開口部に対して開閉可能に設けられている。本実施形態のストッパー１５は、開口部の幅方向に延在しＵ字状に折り返された棒状部材で構成され、格納室１１の開口部の右側部を回転軸として右開きとなるように回動する。閉止状態のストッパー１５は格納室１１の正面と水平な位置にあり、ストッパー１５が格納室１１内に配置されたインキュベータの扉１０１ａの開放操作を抑止する。一方、ストッパー１５は閉止状態の位置から手前に引かれることで右回りに９０°回動あるいは８０°以上９０°未満までの角度まで回動し、格納室１１の外側において格納室１１の正面と略垂直な位置まで移動する（この状態をストッパーの開放状態とも称する）。ストッパー１５が開放状態にあるときには、インキュベータの扉１０１ａをストッパー１５に邪魔されずに自由に開くことが可能となる。

蓋体１６は、局所排気路１４の入口とほぼ同じ形状の板状の部材であって、局所排気路１４の入口に対して開閉可能に設けられている。蓋体１６は、局所排気路１４の左側部に位置するストッパーと共通の回転軸を中心として、ストッパー１５と点対称の位置をとるようにストッパー１５と連動して回動する。例えば、ストッパー１５が閉止状態にあるとき、蓋体１６は格納室の正面と水平な位置にあり、局所排気路１４の入口を塞ぐ状態となる。また、ストッパー１５が開放状態にあるとき、蓋体１６は閉止状態の位置から右回りに９０°回動あるいは８０°以上９０°未満までの角度まで回動し、局所排気路１４の内側において格納室１１の正面と略垂直な位置まで移動する。したがって、蓋体１６は、ストッパー１５の開放状態のときに局所排気路１４の入口を塞ぐことなく開放する。

蓋受け１７は、局所排気路１４の入口近傍にＣ字状をなすように配置された弾性材料からなるシール部材であって、局所排気路１４を塞ぐ位置での蓋体１６を受けるとともに、蓋体１６と局所排気路１４との隙間を塞いで密閉する。また、リミットスイッチ１８は、局所排気路１４内の左側面に配置されており、局所排気路１４を開放しているときの蓋体１６に押圧されてオンとなる。リミットスイッチ１８は、蓋体１６とともに回動するストッパー１５の開閉状態を検知する検知部の一例である。

ここで、ストッパー１５および蓋体１６の回転軸には、グラビティーヒンジ２１およびストッパーヒンジ２２の２種類のヒンジが用いられている。

グラビティーヒンジ２１は、扉を閉める方向に付勢する機能を持つヒンジである。グラビティーヒンジ２１は、扉を開くときに扉を斜めにせり上げる案内手段を有しており、扉の開放時には閉止時よりも扉が例えば数ｍｍ程度高い位置に位置するようになっている。そのため、グラビティーヒンジ２１を有する扉は、開放時に手を放すと扉の自重により扉が案内部に沿って回動し、閉止時の状態に復帰しようとする。

また、ストッパーヒンジ２２は、扉の位置決め機能を持つヒンジである。本実施形態のストッパーヒンジ２２は、一方のヒンジに凸部を有し、他方のヒンジに凸部の形状に対応した複数の凹部を有している。他方のヒンジの凹部は回転方向に閉止時の凸部嵌合位置から９０度の間隔或いは８０°以上９０°未満まで９０°の角度に近くなるほど凸部が深く嵌るような凹部形状に間隔をあけて設けられている。そのため、ストッパーヒンジ２２は、閉止時の位置から９０度回動あるいは８０°以上９０°未満までの角度に回動させた位置において凸部が凹部に係止されて仮保持され、蓋体１６が開いた状態を保持する。

ここで、本実施形態のストッパー１５および蓋体１６は、グラビティーヒンジ２１およびストッパーヒンジ２２が組み込まれていることから次のように動作する。

ストッパー１５および蓋体１６を閉止状態から数十度の角度まで動かして手を放すと、グラビティーヒンジ２１の作用により、ストッパー１５および蓋体１６が閉止状態の位置に自動的に復帰する。一方、ストッパー１５および蓋体１６を閉止状態から右回りに９０度あるいは８０°以上９０°未満までの角度の位置まで回動させると、ストッパーヒンジ２２の凸部が凹部に係止されることで、ストッパー１５および蓋体１６が開放状態で仮保持される。このとき、蓋体１６がリミットスイッチ１８を押圧するため、ストッパー１５の開放時にはリミットスイッチ１８がオンされる。

また、格納室１１において、ストッパー１５の上方には、電気錠２３と、電気錠２３を受ける錠受け部２４とが配置されている。電気錠２３は、格納室１１の開口部正面に固定されており、リミットスイッチ１８の押圧状態に基づく入力に応じてシリンダを移動させることで、シリンダが突出した閉状態とシリンダが収納された開状態とを切り替える。また、錠受け部２４は、電気錠２３のシリンダを受ける凹部を有し、回転方向においてストッパー１５と同じ位置をとるようにストッパー１５と連動して回動する。したがって、ストッパー１５が閉止状態にあるときに電気錠２３が閉状態になると、電気錠２３のシリンダが錠受け部２４に嵌まることでストッパー１５の位置が固定される。したがって、ストッパー１５が閉止状態にあるときに電気錠２３が閉状態になると、ストッパー１５が閉止状態に保持される。

なお、本実施形態において、各々の格納室１１のストッパー１５および蓋体１６は、それぞれ独立して回動させることができる。また、本実施形態において、２つの格納室１１の電気錠２３は、他の格納室１１のリミットスイッチによって他の格納室のストッパー１５が開放状態であることを検知したときにそれぞれ閉状態となる。したがって、一方の格納室１１のストッパー１５が開放状態にあるときには、他方の格納室１１のストッパー１５は電気錠２３により閉止状態に保持される制御が行われる。

以下、本実施形態のインキュベータ格納装置の作用効果を説明する。

図５は、本実施形態においてストッパー１５が閉止状態にあるときの格納室１１の空気の流れを示す。ストッパー１５が閉止状態にあるときには、ストッパー１５によりインキュベータの扉１０１ａの開放が抑止されるとともに、局所排気路１４の入口が蓋体１６で塞がれる。インキュベータの扉１０１ａの前にストッパー１５があることで、ストッパー１５を移動させる手順の際に扉を開けるべきインキュベータか否かを作業者が確認する機会が生じるため、開けるべきではないインキュベータの扉を誤って開けてしまう等の人為的なミスは起こりにくくなる。

また、背部換気路１４は、施設の室内１０２よりも負圧に保持されているため、施設の室内１０２の空気は、格納室正面から格納室背面に向けて流れるようになる。そして、インキュベータの放熱で温度が上昇した空気は、背部換気路１３および排気ユニット１２を経て排気ダクト１０６に排出される。したがって、インキュベータ１０１の放熱はインキュベータ格納装置１００によって作業環境外に排出されるので、インキュベータ１０１の発熱負荷で室内の温度が上昇するおそれが低減する。本実施形態によれば、インキュベータ１０１の配置された室内の空調について、排気口１０４で室外へ排出される排気の一部がインキュベータ格納装置１００によってインキュベータ１０１由来の発熱と共に排出され、インキュベータ１０１の発熱負荷を考慮せずに通常の室内空調に要求される熱量の負荷のみを考慮すれば足りるようになるので、従来と比べて空調機１０７で室内に供給する冷却熱量を抑制することが容易となる。

図６は、本実施形態においてストッパー１５が開放状態にあるときの格納室１１の空気の流れを示す。ストッパー１５が開放状態にあるときには、ストッパー１５が手前に引かれて格納室１１の正面と略垂直な位置まで移動するので、作業者はインキュベータの扉１０１ａを開くことができ、内部に培養容器を出し入れすることが可能となる。また、ストッパー１５と連動して回動する蓋体１６は、局所排気路１４の入口を開放した状態となる。局所排気路１４は、施設の室内１０２よりも負圧に保持されており、かつ、格納室の背面１１ａの吸い込みによる圧力損失は、局所排気路１４の入口の吸い込みによる圧力損失よりも小さくなるように設定されるため、格納室１１の開口近傍の空気は、局所排気路１４の入口から吸い込まれて排気ダクト１０６へ排出されることとなる。

これにより、インキュベータの扉１０１ａを開けたときに、インキュベータの内部雰囲気を含む空気は、局所排気路１４の入口から吸い込まれて排気ダクト１０６に排出され、インキュベータ内の汚染物質が作業環境に放出されるおそれが大幅に低下する。したがって、本実施形態によれば、インキュベータ１０１の内部雰囲気が作業環境に放出されなくなるので、インキュベータ１０１の周囲でコンタミネーションが拡散するおそれが抑制される。

（実施形態の補足事項）
（１）上記実施形態では、ストッパー１５および蓋体１６が連動して回動する例を説明したが、ストッパー１５と蓋体１６とが独立して回動するようにし、蓋体１６を開放状態とした後に、ストッパー１５を動かせるようにしてもよい。例えば、図７に示すように、ストッパー１５を閉止状態から開放状態にするとき、最初に作業者が蓋体１６を開放状態の位置に移動させる（図７（Ａ））。そして、蓋体１６がリミットスイッチ１８を押圧することでその格納室１１の電気錠２３を閉状態から開状態とし、作業者がストッパー１５を移動できるようにすればよい（図７（Ｂ））。この場合でも、ストッパー１５および蓋体１６のストッパーヒンジは閉止方向に連動して、ストッパー１５の開放状態からの閉止動作により蓋体１６側のストッパーヒンジが外れるよう動作するように仕掛けられている。かかる構成によっても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（２）インキュベータ格納装置１００の格納室１１の数および配置は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、格納室１１は単数であってもよく、３以上の格納室１１を有していてもよい。また、格納室１１は左右に並列して配置されていてもよい。

（３）インキュベータ格納装置１００の局所排気路１４の位置は、格納室１１の側部に限定されるものではない。例えば、局所排気路１４を格納室１１の上部または下部に配置し、水平方向に延長する回転軸を中心としてストッパー１５および蓋体１６を上下方向に回動させる構成としてもよい。

（４）ストッパー１５の形状は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、インキュベータ１０１の空冷のために格納室１１に空気を流入させることができれば、ストッパー１５は、格納室正面を覆う扉状の構成であってもよい。

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲が、その精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずである。したがって、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および同等物に拠ることも可能である。

１１格納室
１１ａ背面
１２排気ユニット
１３背部換気路
１４局所排気路
１５ストッパー
１６蓋体
１７蓋受け
１８リミットスイッチ
２１グラビティーヒンジ
２２ストッパーヒンジ
２３電気錠
２４錠受け部
１００インキュベータ格納装置
１０１，１０１' インキュベータ
１０１ａ扉
１０２室内
１０３吹出口
１０４排気口
１０５安全キャビネット
１０６排気ダクト
１０７空調機

Claims

一面に開口部を有し、前記開口部からインキュベータを内部に格納可能な格納室と、
前記インキュベータを空冷するために、装置の配置された作業環境の外に前記格納室の空気を排気する換気路と、
前記格納室近傍の空気を前記作業環境の外に排気するために前記開口部の周縁部に入口が配置され、前記作業環境よりも負圧に保持された局所排気路と、
前記開口部に開閉可能に配置され、閉止状態のときに前記インキュベータの扉の開放を抑止するストッパーと、
前記ストッパーの閉止状態のときに前記局所排気路の入口を塞ぎ、前記ストッパーの開放状態のときに前記局所排気路の入口を開放する蓋体と、
を備え、
前記ストッパーおよび前記蓋体は、同軸で回動する
ことを特徴とするインキュベータ格納装置。
請求項１に記載のインキュベータ格納装置において、
前記ストッパーおよび前記蓋体は、連動して回動することを特徴とするインキュベータ格納装置。
請求項１に記載のインキュベータ格納装置において、
前記インキュベータ格納装置は、複数の前記格納室を有し、
各々の前記格納室には、
前記ストッパーの開閉状態を検知する検知部と、
複数の前記格納室のうちいずれかの前記ストッパーが開放状態のときに、他の前記格納室の前記ストッパーを閉止状態に保持する電気錠と、
が設けられることを特徴とするインキュベータ格納装置。