JP6721613B2 - クリーンエア装置 - Google Patents

Description

本発明は、医療、製薬などの産業分野において、エアバリアによって外部からの汚染リスクを排除するクリーンエア装置に関する。

従来、バイオハザード対策として、安全キャビネット、クリーンベンチ、クリーンブース等のクリーンエア装置が用いられている。クリーンエア装置は、エアバリアを設け、一部に開口部を有する仕切られた空間内で作業をすることで、外部の雑菌から試料を保護することのできる隔離性能を有している。

一方、近年、再生医療が注目を浴びており、細胞培養、培地交換、梱包までの一連の細胞培養容器の移動を、空気の清浄度レベルがグレードＡ相当の高クリーン度内で実現し、汚染リスクを排除したいという要求が高まっている。

本技術分野の背景技術として、特開２００６−４３５２１号公報（特許文献１）がある。特許文献１は、簡素化した連結構造で、作業空間内から感染の恐れのある実験中の材料を安全キャビネットから取り出すことなく、他の安全キャビネットに受け渡すことが可能な、バイオハザード対策用安全キャビネットを提供すること、及び、連結型安全キャビネットの連結部構造の簡素化と圧力制御による細菌・ウイルスの防止を図った安全キャビネットを提供することを目的とし、複数の連結された安全キャビネットに於いて、連結された安全キャビネットの循環流路は同一空間となるよう連結し、その共用した循環流路内には、複数の安全キャビネットの作業空間を連結する形で連結部渡り空間を構成したものが開示されている。

特開２００６−４３５２１号公報

特許文献１は、２台の安全キャビネットの作業空間を連結し、その連結部に連結部渡り空間を形成し、連結部渡り空間を、共用する負圧汚染プレナム内に形成することで、連結部渡り空間から細菌・ウイルスが安全キャビネット外で漏れる可能性を低減させている。

しかし、特許文献１は、連結された安全キャビネット間での汚染、すなわちクロスコンタミネーションについては考慮されていない。例えば、再生医療分野においては、細胞培養などの細胞操作や培養を行う必要があるが、細胞操作を安全キャビネットで行い、培養をクリーンブース内で行う場合、汚染リスクを排除するために安全キャビネットとクリーンブースを連結して細胞培養容器の受け渡しをすることが考えられる。この場合、クリーンブースは作業のために人が入って作業するために、安全キャビネットに比べてクリーン度が低下する。よって、クリーンブース側の空気が連結部を介して流入し安全キャビネット内を汚染するというリスクがある。

本発明の目的は、安全キャビネットとクリーンブースを連結したクリーンエア装置において、汚染リスクを低減することである。

上記課題を解決するために、本発明は、その一例を挙げるならば、安全キャビネットと、清浄空気を供給するＦＦＵを有するクリーンブースを連結したクリーンエア装置であって、安全キャビネットは、前面シャッタの内面側に形成された作業空間と、作業空間の下面側、側面側および背面側と安全キャビネット外側部分とから形成され作業空間に流入した空気を排気する循環流路とを備え、作業空間の側面壁の一部にクリーンブースと接続するパスボックスを設け、パスボックスはパスボックス連結部内面で形成されており、パスボックス連結部内面の外側にパスボックス連結部外面によって形成された空間を有し、空間は循環流路に連通しており、パスボックス連結部外面の下部に前記空間がクリーンブース内の空間と連通するためのパスボックス連結部外面スリットを設けるように構成する。

本発明によれば、安全キャビネットとクリーンブースを連結したクリーンエア装置において、汚染リスクを低減することができる。

実施例１における安全キャビネットとクリーンブースからなるクリーンエア装置の全体構成図である。 実施例１における安全キャビネットとクリーンブースからなるクリーンエア装置の気流のイメージ図である。 実施例１における安全キャビネットとクリーンブースを連結するパスボックスを含む連結部周辺の構造図である。 実施例１における安全キャビネットとクリーンブースの連結部周辺の気流のイメージ図である。 実施例２における安全キャビネットとクリーンブースを連結するパスボックスを含む連結部周辺の構造図、及び、気流のイメージ図である。 実施例２における安全キャビネットの作業空間の平面図である。 実施例３における安全キャビネットとクリーンブースの連結部であるパスボックスの周辺の正面から見た縦断面図である。 実施例４における安全キャビネットとクリーンブースを連結したクリーンエア装置の構造図、及び、気流のイメージ図である。 実施例５における安全キャビネットとクリーンブースを連結したクリーンエア装置の構造図、及び、気流のイメージ図である。 実施例６における安全キャビネットの作業空間の断面平面図および断面斜視図である。 実施例６における顕微鏡を収納した収納部の詳細構成図である。 実施例７を説明するための安全キャビネットの作業空間の断面平面図および断面斜視図である。 実施例７における安全キャビネットの作業空間の断面平面図および断面斜視図である。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、本発明はこれにより限定されるものではない。

図１は本実施例における安全キャビネットとクリーンブースからなるクリーンエア装置の全体構成図である。図１において、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図を示しており、１０は安全キャビネット、２０はクリーンブース、３０はＦＦＵ（Fan Filter Unit）である。安全キャビネット１０は、人が腕のみを入れて細胞培養などの細胞操作を行う装置である。クリーンブース２０は、培養や遠心機材ブース、または、受け入れ基材ブースであり、人が入って作業をする空間である。また、ＦＦＵ３０は、ファンとフィルタを筐体に組込んだユニットであり、ファンで吸い込んだ空気をＨＥＰＡフィルタを通して清浄化し、クリーンエアとして送り出す。

図２は本実施例における安全キャビネットとクリーンブースからなるクリーンエア装置の気流のイメージ図である。図２において、安全キャビネット１０は、前面シャッタ１１と、前面シャッタ１１の内面側に形成され負圧状態を保持する作業空間１２と、作業空間１２の下面側、側面側、背面側と安全キャビネット１０本体外側部分とから形成され作業空間１２に流入した空気を排気する循環流路１３を有している。作業者は、安全キャビネット１０の前面開口部から腕を挿入し、前面シャッタ１１から作業空間１２を覗き込み、作業空間１２内で細胞操作の作業を行う。

また、安全キャビネット１０とクリーンブース２０は、パスボックス４０で連結されている。パスボックス４０は、作業空間１２の側面壁の一部に連結用開口を設け、安全キャビネット１０の作業空間１２からクリーンブース２０に感染の恐れのある材料を安全キャビネットから取り出すことなく受け渡すことが可能な構造となっている。パスボックス４０は、パスボックス扉４１を有し、パスボックス扉４１を閉じることで、クリーンブース２０との流路を遮断することができる。

図２において、気流の流れを説明する。安全キャビネット１０においては、前面開口部から吸い込まれた空気は、作業空間１２の下部、背面、側面の循環流路１３を通り、図示しない送風機に吸い込まれる。送風機に吸い込まれた空気は、一部は図示しない給気用ＨＥＰＡフィルタにより濾過され、清浄空気として作業空間１２内に、他の一部は図示しない排気用ＨＥＰＡフィルタにより濾過され、清浄空気として安全キャビネット１０の外に安全キャビネット排出気流１５として排出される。作業空間１２内に供給される安全キャビネット吹き出し気流１６は、作業空間１２内を清浄化し、一部は後述する前面グリル１７から、他の一部は後述する安全キャビネット背面スリット１４から吸い込まれ、循環流路１３を通り、送風機に吸い込まれる。このＨＥＰＡフィルタによる空気清浄と、前面開口部などの気流の制御により、感染の可能性のある材料を外部環境や作業者から隔離し、感染を防止している。

また、クリーンブース２０においては、ＦＦＵ３０により、クリーンブース流入気流２１は、ＨＥＰＡフィルタにより濾過され、清浄空気としてクリーンブース２０内にクリーンブース吹き出し気流２２として流入し、クリーンブース排出気流２３としてクリーンブース２０から排出される。一方、クリーンブース吹き出し気流２２の一部は、後述するパスボックス連結部外面スリット４４から安全キャビネット１０の循環流路１３を通って安全キャビネット１０の外に排出される流路を形成し、クリーンブースエアバリア２４として機能する。

以降、パスボックス連結部外面スリット４４及びクリーンブースエアバリア２４の機能について説明する。

図３は、本実施例における安全キャビネット１０とクリーンブース２０を連結するパスボックス４０を含む連結部周辺の構造図である。図３において、（Ａ）は安全キャビネット１０のパスボックス４０が設置された側面からみた外観図である。（Ｂ）は安全キャビネット１０の作業空間１２からパスボックス４０を見た斜視図、（Ｃ）は（Ｂ）に示すＢ−Ｂ位置での断面斜視図、（Ｄ）は（Ｂ）に示すＢ−Ｂ位置での断面平面図である。（Ｅ）は（Ｄ）に示すＣ−Ｃ位置での断面図である。図３（Ｃ）及び（Ｄ）において、パスボックス４０はパスボックス連結部内面４３で形成されており、その外部にパスボックス連結部外面４２を空間を介して形成している。そして、パスボックス連結部内面４３とパスボックス連結部外面４２の間の空間は安全キャビネット１０の循環流路１３に連通している。また、パスボックス連結部内面４３とパスボックス連結部外面４２の間の空間は、図３（Ｅ）に示すように、パスボックス連結部外面４２の下部にパスボックス連結部外面スリット４４を設けることで、クリーンブース側の空間と連通するように構成されている。

図４に、本実施例における安全キャビネット１０とクリーンブース２０の連結部周辺の気流のイメージ図を示す。図４は、連結部であるパスボックス４０の周辺を図３（Ａ）に示すＡ−Ａ位置での断面図である。図４において、図２で説明したクリーンブース吹き出し気流２２の一部は、前述したパスボックス連結部外面スリット４４から安全キャビネット１０の循環流路１３を通って安全キャビネット１０の外に排出される流路を形成し、クリーンブースエアバリア２４として機能する。

これにより、パスボックス扉４１を閉じた状態でも開いた場合でもクリーンブース２０側の空気がパスボックス４０内に入るリスクを抑制できる。または、パスボックス扉を取り付けない場合においてもクリーンブース側の空気がパスボックス内に入るリスクを抑制できる。

以上のように、本実施例は、安全キャビネットとクリーンブースを連結したクリーンエア装置であって、安全キャビネットは、前面シャッタの内面側に形成された作業空間と、作業空間の下面側、側面側および背面側と安全キャビネット外側部分とから形成され作業空間に流入した空気を排気する循環流路とを備え、作業空間の側面壁の一部にクリーンブースと接続するパスボックスを設け、パスボックスはパスボックス連結部内面で形成されており、パスボックス連結部内面の外側にパスボックス連結部外面によって形成された空間を有し、空間は循環流路に連通しており、パスボックス連結部外面の下部にパスボックス連結部外面スリットを設けるように構成する。

これにより、安全キャビネットとクリーンブースを連結したクリーンエア装置において、汚染リスクを低減することができる。

本実施例は、安全キャビネットとクリーンブースを連結したクリーンエア装置において、さらに汚染リスクを低減する例について説明する。

図５は、本実施例における安全キャビネット１０とクリーンブース２０を連結するパスボックス４０を含む連結部周辺の構造図、及び、気流のイメージ図である。図５において、（Ａ）は安全キャビネット１０の作業空間１２からパスボックス４０を見た斜視図、（Ｂ）は（Ａ）に示すＢ−Ｂ位置での断面斜視図、（Ｃ）は連結部であるパスボックス４０の周辺の正面から見た縦断面図である。図５において、パスボックス連結部内面スリット４５以外は実施例１の図３、図４と同じであるので、その説明を省略する。

図５において、パスボックス連結部内面スリット４５は、パスボックス連結部内面４３に設けられている。図５（Ｃ）に示すように、パスボックス扉４１を閉じた場合は、安全キャビネット１０側の空気をパスボックス４０側に引き込み、引き込んだ空気をパスボックス連結部内面スリット４５から安全キャビネット１０の循環流路１３を介して排出する空気の流れを生成する。これにより、クリーンブース２０と安全キャビネット１０の相互汚染を抑制することができる。

また、パスボックス扉４１を開いた場合でも、同様に、クリーンブース２０側から引き込んだ空気をパスボックス連結部内面スリット４５から安全キャビネット１０の循環流路１３を介して排出する空気の流れを生成する、これにより、安全キャビネット１０側への空気の流入を防止でき、クリーンブース２０と安全キャビネット１０の相互汚染を抑制することができる。なお、パスボックス連結部内面スリット４５は、パスボックス連結部内面４３の何れの場所に設けても良く、例えば、後側側面または上面でも良い。

また、パスボックス連結部内面スリット４５を、パスボックス連結部内面４３の前側底面または前側側面に設けることで、後述する気流分岐点１８を作業空間１２内の前側に制御することが容易となる。図６に、安全キャビネット１０の作業空間１２の平面図を示す。（Ａ）は模式図であり、（Ｂ）は安全キャビネット１０とクリーンブース２０を連結するパスボックス４０を含む連結部周辺の断面平面図である。図６では、パスボックス連結部内面スリット４５をパスボックス連結部内面４３の前側底面に配置した場合を示している。図６（Ａ）に示すように、前述した作業空間１２内に供給される安全キャビネット吹き出し気流１６は、一部は前面グリル１７から、他の一部は後述する安全キャビネット背面スリット１４から吸い込まれ、循環流路１３を通り排出される。ここで、前面グリル１７と安全キャビネット背面スリット１４に分岐する気流分岐点１８は、パスボックス連結部内面スリット４５を作業空間１２内の前側にすることで気流分岐点を作業空間１２内の前側に制御することが可能となる。

これにより、汚物缶５０に付着した汚染物質が前方にくるのを防ぐことが可能となり、汚物缶５０の設置による作業台１９上の試料の汚染を防止することができる。

本実施例は、安全キャビネットとクリーンブースを連結したクリーンエア装置において、クリーンブースを連結しない場合は、安全キャビネット外面に気密カバーを取り付け、クリーンブース接続時と同等の気流を形成する例について説明する。

図７は、本実施例における安全キャビネットとクリーンブースの連結部であるパスボックス４０の周辺の正面から見た縦断面図である。図７において、安全キャビネット１０にクリーンブースを連結しない場合は、パスボックス４０の外面に気密カバー４６を取り付け、クリーンブース接続時と同等の気流を形成するようにする。これにより、クリーンブースを連結する場合でも連結しない場合でも安全キャビネット１０の作業空間１２内に供給される安全キャビネット吹き出し気流１６は、一部は前面グリル１７から、他の一部は後述する安全キャビネット背面スリット１４から吸い込まれ、循環流路１３を通り排出される。よって、安全キャビネット１０の気流は同じ流れを形成するため、安全キャビネット１０としては単体でもクリーンブースを接続しても同じ性能を維持できることができる。

また、先に安全キャビネットを設置し、後でクリーンブースを連結する使用方法も可能となる。

また、安全キャビネットでは、ＪＩＳ−Ｋ3800において、気流の状態が変われば、別途、枯草菌芽胞を使用した物理的隔離性能を評価する必要があるが、この場合、気流状態が変わらないので新規気流調整が不要となり新規評価の必要もなくなるという利点がある。

本実施例は、安全キャビネットとクリーンブースをパスボックスで連結したクリーンエア装置において、パスボックス連結部の扉を開いた場合にさらに汚染リスクを低減する例について説明する。

図８は、本実施例における、安全キャビネット１０とクリーンブース２０を連結したクリーンエア装置の構造図、及び、気流のイメージ図である。図８において、安全キャビネットファン６０、ファン６1以外は実施例１の図２と同じであるので、その説明を省略する。図８において、パスボックス４０のパスボックス扉４１に図示しない扉の開閉を検知するドアスイッチを設け、パスボックス扉４１を開いた場合、ドアスイッチがＯＮとなり、安全キャビネット１０の安全キャビネットファン６０の能力を上昇するか、別に設置したファン６1の運転を開始するようにする。すなわち、安全キャビネットファン６０は、インバータ制御し、パスボックス扉４１が開いた場合はインバータ周波数を上げて処理風量をあげる。また、別置きのファン６1は、パスボックス扉４１が開いた場合に運転し、局所的に排気するようにする。

これにより、パスボックス扉を開いた場合に、ファンの処理風量を制御することで、クリーンブース側の空気がパスボックス内に入るリスクを抑制できる。また、パスボックス扉を取り付けない場合においてもクリーンブース側の空気がパスボックス内に入るリスクを抑制できる。

本実施例は、安全キャビネットとクリーンブースをパスボックスで連結したクリーンエア装置において、クリーンブースの排気を安全キャビネットの排気経路の一部に戻して循環する例について説明する。

図９は、本実施例における安全キャビネット１０とクリーンブース２０を連結したクリーンエア装置の構造図、及び、気流のイメージ図である。図９において、クリーンブース排出気流２３と脚部排気口閉塞機構７０以外は実施例１の図２と同じであるので、その説明を省略する。図９において、クリーンブース２０内のクリーンブース吹き出し気流２２は、クリーンブース排出気流２３として、安全キャビネット１０の排気経路の一部に戻して循環するように構成する。すなわち、クリーンブース２０の脚部排気口を閉塞する脚部排気口閉塞機構７０を有し、安全キャビネット１０の排気経路の一部に戻して循環するように構成する。

これにより、安全キャビネットとクリーンブースを一体とした空間を構成できる。また、安全キャビネットとクリーンブースが、空気の清浄度レベルがグレードＡの１つの空間となるため、試料の汚染リスクを飛躍的に抑制できる。また、一体システムにすることで、空気の清浄度レベルがグレードＢのどの空間に設置しても気流が安定するため、気流の舞い上がりによる汚染を防止できる。また、クリーンブースや安全キャビネットの排気をグレードＢの作業空間に排出しないため、グレードＢの空間が乱流となることを抑制できる。またはグレードＢというクリーンルーム自体が不要となり、建設コストを大幅に削減できる。

本実施例は、クリーンエア装置、特に安全キャビネットにおいて、さらに汚染リスクを低減する例について説明する。

図１０は、本実施例における安全キャビネット１０の作業空間１２の断面図を示す。（Ａ）は断面平面図であり、（Ｂ）は断面斜視図である。図１０において、８０は細胞等を観察するための顕微鏡、９０はダストシュート（汚物缶）であって、作業空間１２の底面の開口部に作業空間１２下部の循環流路を貫通した収納部に、脱着可能に取り付けられている。

図１１は、本実施例における顕微鏡８０を収納した収納部の詳細構成図である。図１１において、８１は、顕微鏡の試料を観察する顕微鏡ステージ、８２は顕微鏡収納部である。安全キャビネット１０の作業空間１２内に供給される安全キャビネット吹き出し気流１６は、一部は前面グリル１７から作業空間下部循環流路８４を通って背面の循環流路１３を通り排出され、他の一部は安全キャビネット背面スリット１４から吸い込まれ循環流路１３を通り排出される。顕微鏡収納部８２は、作業空間下部循環流路８４を貫通して設置されている。また、顕微鏡収納部８２は、収納部側面に顕微鏡収納部スリット８３を設けている。これにより、顕微鏡収納部８２の周囲を負圧にし、風速を高めることで試料の飛散を抑制できる。

なお、顕微鏡収納部スリット８３はスリット以外にパンチング穴等の排気開口部でも良い。また、図１１では、顕微鏡の収納部について説明したが、顕微鏡に限らず、ダストシュート等の収納部でも良い。

よって、本実施例によれば、着脱可能に取り付けた容器に入れる汚染物質や顕微鏡で観察する試料を飛散することなく安全キャビネットのＨＥＰＡフィルタ側へ回収できるようになり、コンタミネーションを防止できる。

本実施例は、クリーンエア装置、特に安全キャビネットにおいて、さらに汚染リスクを低減する例について説明する。

図１２は、本実施例を説明するための安全キャビネットの作業空間の断面平面図および断面斜視図である。図１２（Ａ）が断面平面図、図１２（Ｂ）が断面斜視図であり、実施例６で示した顕微鏡収納部８２が配置された場合を示している。図１２において、顕微鏡収納部８２は顕微鏡収納部スリット８３を有しているため、その周囲の汚染空気が、図示したような収納部吸入気流８５によって顕微鏡８０側に集まってしまい、顕微鏡で観察する試料が汚染されてしまう可能性があるという課題がある。

図１３は、本実施例における安全キャビネットの作業空間の断面平面図および断面斜視図である。図１３において、（Ａ）が断面平面図、（Ｂ）が断面斜視図を示しており、図１２と異なる点は、作業空間底面スリット８６を設けた点である。

ここで、前述した作業空間１２内に供給される安全キャビネット吹き出し気流１６は、一部は前面グリル１７から、他の一部は安全キャビネット背面スリット１４から吸い込まれ、循環流路１３を通り排出される。よって、前面グリル１７と安全キャビネット背面スリット１４に分岐する図示した一点鎖線で示す気流分岐点の背面側は汚染域、前面側は清浄域となる。そこで、気流分岐点を分けるように作業空間内の中央部に横向きのスリットまたはパンチング穴である作業空間底面スリット８６を設ける。これにより、例えば、顕微鏡で観察する細胞の入ったシャーレのふたを開く可能性のあるこの範囲を局所的清浄空間８７に保持でき、汚染の可能性を抑制することができる。

なお、図１２、１３では、顕微鏡収納部について説明したが、顕微鏡に限らず、ダストシュート等の収納部でも良い。

以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。

１０：安全キャビネット、１１：前面シャッタ、１２：作業空間、１３：循環流路、１４：安全キャビネット背面スリット、１５：安全キャビネット排出気流、１６：安全キャビネット吹き出し気流、１７：前面グリル、１８：気流分岐点、１９：作業台、２０：クリーンブース、２１：クリーンブース流入気流、２２：クリーンブース吹き出し気流、２３：クリーンブース排出気流、２４：クリーンブースエアバリア、３０：ＦＦＵ、４０：パスボックス、４１：パスボックス扉、４２：パスボックス連結部外面、４３：パスボックス連結部内面、４４：パスボックス連結部外面スリット、４５：パスボックス連結部内面スリット、４６：気密カバー、５０：汚物缶、６０：安全キャビネットファン、６1：ファン、７０：脚部排気口閉塞機構、８０：顕微鏡、８１：顕微鏡ステージ、８２：顕微鏡収納部、８３：顕微鏡収納部スリット、８４：作業空間下部循環流路、８５：収納部吸入気流、８６：作業空間底面スリット、８７：局所的清浄空間、９０：ダストシュート（汚物缶）

Claims (4)

1. 安全キャビネットと、清浄空気を供給するＦＦＵを有するクリーンブースを連結したクリーンエア装置であって、
   前記安全キャビネットは、前面シャッタの内面側に形成された作業空間と、該作業空間の下面側、側面側および背面側と当該安全キャビネット外側部分とから形成され前記作業空間に流入した空気を排気する循環流路とを備え、前記作業空間の側面壁の一部に前記クリーンブースと接続するパスボックスを設け、
   該パスボックスはパスボックス連結部内面で形成されており、該パスボックス連結部内面の一部にパスボックス連結部内面スリットを設け、該パスボックス連結部内面の外側にパスボックス連結部外面によって形成された空間を有し、該空間は前記循環流路に連通しており、前記パスボックス連結部外面の下部に前記空間が前記クリーンブース内の空間と連通するためのパスボックス連結部外面スリットを設けることを特徴とするクリーンエア装置。
2. 請求項１に記載のクリーンエア装置であって、
   前記パスボックス連結部内面スリットは、前記パスボックスの前側底面または前側側面の前記パスボックス連結部内面に設けることを特徴とするクリーンエア装置。
3. 請求項１に記載のクリーンエア装置であって、
   前記安全キャビネットは、前記クリーンブースを連結しない場合は、前記パスボックスの外面に気密カバーを取り付けることを特徴とするクリーンエア装置。
4. 請求項１に記載のクリーンエア装置であって、
   前記パスボックスに扉と該扉の開閉を検知するドアスイッチを設け、前記扉を開いた場合、前記ドアスイッチがＯＮとなり、前記安全キャビネットに設けたファンの能力を上昇するか、または、別に設置したファンの運転を開始することを特徴とするクリーンエア装置。

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