JP7249437B1 - 安全キャビネット - Google Patents

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Abstract

作業室内の前面の開口部と前面シャッターを有し、作業室内に上方から清浄空気を供給する安全キャビネットであって、作業室内の側面に側面スリットを設け、設けた側面スリットからの空気を作業室内の底面を形成する作業台の前面グリルから吸い込んだ空気流路に合流させ、作業室内に装置を設置した場合でも気流の乱れを防ぐことができる。

Description

本発明は、医薬品の開発や病原体の研究などに使用する安全キャビネットに関する。
細胞の操作・観察やウイルス等の病原体の研究やワクチン開発等の医薬品の開発などで病原体等を取り扱う場合には、安全キャビネットが使用される。
安全キャビネットの一例として、特許文献１には、作業者が作業をする作業空間と、作業空間の前面に形成する前面シャッタと、前面シャッタ下部の作業空間に連接する作業開口部と、作業開口部から空気を吸い込み、作業空間の空気を空気清浄手段を介して安全キャビネット外へ送風機により排気する排気手段とを有する安全キャビネットであって、前面シャッタの下側に作業空間の内側方向に傾斜した前面シャッタ整流板を形成し、作業空間内の左右の側壁面を設け、側壁面と安全キャビネットの側面とで側面排気流路を形成し、左右の側壁面にスリットを形成し、作業空間の空気をスリットを介して側面排気流路に送り、空気清浄手段を介して排気することが、開示されている。
特開２０１４－０７３４５７号公報
安全キャビネットを用いれば、細胞の操作・観察や病原体等を作業室内で取り扱うことによる汚染を防止し、かつ、病原体等が作業空間内から作業者側に漏洩することを防止することができる。
特許文献１に開示された安全キャビネットでは、作業者は安全キャビネットの正面に座り、前面シャッターの下方の作業開口部から作業空間に腕を挿入して作業を行うが、バイオ３Ｄプリンタなどの細胞製造用機械や搬送用機械などの装置を安全キャビネット内に設置して作業を行うことは考慮されていない。つまり、作業室内に装置を設置した場合の作業室内全体のダウンフロー風速について考慮されていない。また、安全キャビネット本体の左右片方のみにインキュベータなどの装置を接続した際の作業空間内の空気の流れは考慮されていない。
本発明は、安全キャビネット内でバイオ３Ｄプリンタなどの細胞製造用機械や搬送用機械などの装置を設置した場合に細胞や病原体等が汚染されることを防止する安全キャビネットを提供することを目的とする。
また、安全キャビネット本体の左右片方のみにインキュベータなどの装置を接続した場合に細胞や病原体等が汚染されることを防止する安全キャビネットを提供することを目的とする。
さらに、細胞や病原体等が作業室内内から作業者側に漏洩することを防止することができる安全キャビネットを提供することを目的とする。
上記課題を解決するための、本発明の「安全キャビネット」の一例を挙げるならば、前面シャッターの内側に形成された作業室内と、作業室内の空気を吸い込み、清浄化し、一部を作業室内に供給し、一部を排気する安全キャビネットであって、作業室内の底面を構成する作業台と、作業台と安全キャビネットの一部で構成される下方流路と、作業室内の側面と安全キャビネットの側面の一部で構成される側面流路と、作業室内の背面と安全キャビネットの背面の一部で構成される背面流路とを有し、少なくとも下方流路、側面流路、及び背面流路で、循環流路を形成する。安全キャビネットは、さらに、作業室内の側面にスリットを備え、作業室内からの気流を側面スリットから吸い込み、側面チャンバを通し、下方流路に合流させる。
本発明によれば、作業室内の側面に側面スリットを設け、作業室内からの排気気流を作業台の前面グリルから吸い込んだ空気流路に合流させることにより、安全キャビネット本体の左右の何れかに装置を連結した場合でも、連結部周囲に圧力差を設けず作業室内から清浄空気を排気でき、作業室内でのコンタミネーションを抑制できる。
また、作業者による発塵や装置の稼働による発塵を側面スリットから排気循環流路に排気することで作業室内の清浄度を維持できる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
安全キャビネットの正面図である。 安全キャビネットの断面側面図である。 安全キャビネットの断面斜視図である。 安全キャビネットの正面図である。 安全キャビネットの断面側面図である。 安全キャビネットの作業室内の詳細を示す図である。
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。なお、実施例を説明するための各図において、同一の構成要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
実施例の詳細を説明する前に、安全キャビネットの動作を簡単に説明する。図１Ａに、安全キャビネットの概略正面図を示し、図１Ｂに、図１ＡのＡ－Ａ’断面を左方より見た安全キャビネットの概略側面図を示す。
安全キャビネットは、再生医療用や工業用等の各種キャビネットを含むものであるが、以下の説明では、医薬品の開発や病原体等の研究に用いる安全キャビネットとして、具体的に説明する。
安全キャビネット１１を構成する安全キャビネット筐体の内部には、作業者が手を入れて作業を行う作業室内１２が設けられる。作業室内１２の前面には、上下にスライドして開閉する前面シャッター１３を備えている。前面シャッター１３は、ガラスや硬質プラスチック等の透明な材料でできており、内部を見ることができる。安全キャビネットファン１４を運転した場合、圧力チャンバ１５を加圧する。圧力チャンバ１５には、吹き出し用HEPAフィルタ１６が接続され、圧力チャンバ１５内の塵埃を吹き出し用HEPAフィルタ１６でろ過し、清浄化した空気を吹き出し、吹き出し用整流板１７で整流化した後、作業室内１２内に吹き出し気流１８として供給する。作業室内１２の背面側には、作業室内の空気を吸い込む複数の後部スリット１９が設けられている。前面シャッター１３の下方の作業室内１２の底面（作業台面）の前面には複数の前面スリット２０が設けられている。
圧力チャンバ１５には、排気用HEPAフィルタ２１も接続されている。圧力チャンバ１５で加圧された空気は、排気用HEPAフィルタ２１でろ過され、安全キャビネット排気口２２を通り、排気空気２３として安全キャビネット１１から排気される。安全キャビネット１１から排気される空気と等しい量の空気が、安全キャビネット１１内に入る。その空気は、前面シャッター１３の下方の作業開口部２４に発生する流入気流２５である。
流入気流２５は、作業室内１２の吹き出し気流１８の一部とともに、前面スリット２０に吸込まれる。この空気は作業台２６と安全キャビネット本体の一部により構成される下方流路３６を通る。作業室内１２に供給された吹き出し気流１８は、前面スリット２０により吸い込まれ、前記した下方流路３６に合流する。吹き出し気流１８の一部は、作業室内１２の前面シャッター１３の反対面（対向面）に形成した後部スリット１９から吸込まれ、背面流路２７を通り、安全キャビネットファン１４に吸込まれる。
下方流路３６は、作業台２６の下側と安全キャビネット１１の本体の一部とで形成される。背面流路２７は、作業室内１２の背面側と安全キャビネットの外側部分（背面）の一部とから形成される。その他、作業室内１２の側面と安全キャビネット１１の本体の側面の一部とで側面流路３０が形成される。
下方流路３６、背面流路２７、側面流路３０を含む循環流路を通る気流の一部は、安全キャビネットファン１４に吸い込まれ、排気空気２３として安全キャビネット１１から排出される。
連結部２８は、安全キャビネット本体１１とインキュベータなどの安全キャビネットの外の装置とを連結する。連結部２８は、安全キャビネット１１の外側より作業室内１２に汚染空気を入れないためにエアバリアを形成する。エアバリアを形成するために連結部２８の周囲には連結部スリット３２（図２参照）が設ける。連結部スリット３２は、連結部２８の周囲を囲うように安全キャビネット１１の側面内全体に側面流路３０を設けられる。安全キャビネット１１の外側からの汚染空気や作業室内１２の吹き出し気流１８の一部は側面流路３０を通り、安全キャビネットファン１４に吸込まれる。安全キャビネットの左右いずれか一方に、インキュベータなどを連結する連結部２８が設けられると、作業室内１２の吹き出し気流１８は連結部側に偏る恐れが生じる。
また、作業室内１２に細胞製造用機械や搬送用機械などの装置を設置した場合は、装置の可動部からの発塵が懸念され、作業室内１２に設置された装置により、吹き出し気流１８が乱れる。
従来の安全キャビネットにおいては、安全キャビネットの左右いずれか一方に、インキュベータなどを連結する連結部２８が設けられると、作業室内１２の吹き出し気流１８は連結部側に偏る恐れが生じる。
また、作業室内１２に細胞製造用機械や搬送用機械などの装置を設置した場合、気流の偏りが生じる。
安全キャビネットの左右いずれか一方に連結部を設置した状態で、作業室内１２に細胞製造用機械や搬送用機械などの装置を設置すると、気流の偏りはより一層大きくなる。作業室内１２に塵等が滞留すると、作業者に触れる機会を増やす原因となる。そのため、コンタミネーションが生じ、安全キャビネットの性能が保てなくなる恐れが生じる。さらに、作業室内１２内に設置された機械等の塵の発生元から前面スリット２０や後部スリット１９まで距離が長くなることで、吹き出し気流１８の偏りは一層助長され、安全キャビネットの性能が保てなくなる恐れが生じる。
本実施例では、安全キャビネットは前面スリット２０と後部スリット１９、連結部スリット３２に加え、側面スリット１１１を含む循環流路を設けて作業室内１２から吹き出し気流１８を吸込み、装置の可動部からの塵埃を回収することができる。
つまり、作業室内１２の連結部２８に対抗する面に、側面スリット１１１を設けることで、側面スリット１１１によって作業室内１２から気流を吸込み、作業台２６の前面スリット２０から吸い込んだ下方流路３６に合流させることにより、作業室内から清浄空気を排気でき、作業室内でのコンタミネーションを抑制できる。
図２は、本実施例の安全キャビネットを、図１ＢのＢ－Ｂ’断面を斜め右側から見た安全キャビネットの概略斜視図を示す。
安全キャビネット本体１１とインキュベータなどを連結する場合、連結部２８が必要になる。図２では、安全キャビネット１１の右側に連結部２８が設けられた例を示しているが、左側に連結部を設けても良い。
連結部２８には、作業室内１２に汚染空気が入り込みを抑止するエアバリアを形成するため、連結部２８の周囲に連結部吸気スリット３２が設けられている。連結部吸気スリット３２から吸い込まれた吹き出し気流１８の一部は、側面流路３０を通り、安全キャビネットファン１４に吸い込まれる。側面流路３０は、作業室内１２の側面３８と、安全キャビネット１１の本体側面３７の一部から構成され、負圧を維持するため、側面流路３０で連結部２８と接する部分には気流が漏れないようにシール材等が設置されている。
下方流路３６は、作業台２６の下面と安全キャビネット本体の一部３１で構成され、下面気流３４を流す。
安全キャビネット１１の左側、即ち、連結部２８と対向する面には、側面チャンバ１１０が設けられ、側面スリット１１１から吸い込まれた側面気流３３を下方流路３６に合流させる。側面チャンバ１１０と下方流路３６とは、同じ圧力となる。側面チャンバ１１０は、連結部２８と同様、気流が漏れないようにシール材が設置されている。側面チャンバ１１０は、連結部２８より小型化することが可能なため、側面チャンバ１１０側に必要となるシール材は連結部２８に必要となるシール材より少量とすることができ、気流が漏れ出すリスクを低減することができる。
側面スリット１１１は、作業室内１２に設置される機械等の高さより低い位置、好ましくは、作業台２６の付近に設けられる。側面スリット１１１は、作業室内の対向面に設置される連結部２８の連結部吸気スリット３２が吸い込む空気と同量の空気を吸い込むために必要な面積となるように、必要な数だけ設けられる。図２の例では、側面スリット１１１を上下２段構成とすることで、連結部吸気スリット３２から吸い込まれる空気とのバランスを図っている。
このように、側面スリット１１１を設けることで、側面スリット１１１によって作業室内１２から気流を吸込み、作業台２６の前面スリット２０から吸い込んだ下方流路３６に合流させることにより、連結部２８に偏る気流をバランスよく、作業室内１２に流し込み、作業室内から清浄空気を排気することで、作業室内でのコンタミネーションを抑制できる。
図３Ａ、図３Ｂに、実施例の安全キャビネットの一例を示す。図３Ａは安全キャビネットの正面から見た断面図、図３Ｂは、図３ＡのＡ－Ａ’断面を右方より見た安全キャビネットの断面図を示す。
図３Ａでは、側面チャンバ１１０の構成を示し、図３Ｂでは、側面スリット１１１の構成を示すと共に、安全キャビネット１１の作業室内１２や下方流路３６、側面流路３０、背面流路２７等の循環流路内の気流を示している。
作業室内１２の側面に複数の側面スリット１１１を設ける。作業室内１２に供給された吹き出し気流１８は、側面スリット１１１で吸い込まれ、側面チャンバ１１０を介して作業台２６の下の下方流路３６の下面気流３４に合流し、側面流路３０を経由して、安全キャビネットファン１４に吸い込まれる。前面シャッター１３の反対面に形成された後部スリット１９でも、吹き出し気流１８の一部が吸込まれ、背面流路２７に合流し、安全キャビネットファン１４に吸込まれる。
図４は、作業室内の詳細を示す斜視図である。作業室内１２の側面の側面スリット１１１に吸込まれた吹き出し気流１８は側面チャンバ１１０を通り、作業台２６の下方を通る下方流路３６に合流する。
作業台２６の下方の下方流路３６と側面チャンバ１１０内は同じ圧力となる。同じ圧力の流路を設けることで、連結部側のように安全キャビネット側面内全体に側面流路を設けなくてもよい。安全キャビネット１１の左右片方で他の装置と連結する場合、連結部周囲と同様な吸込み風速となるように側面スリット１１１を設けることで作業室内１２での吹き出し気流１８の乱れを抑制できる。
作業室内１２に細胞製造用機械や搬送用機械などの装置を設置した場合は、装置の可動部からの発塵が懸念される。
従来の安全キャビネットは前面スリット２０と後部スリット１９を設けて作業室内１２の前後から吹き出し気流１８を吸い込むが、連結部２８にも連結部スリット３２によって、吹き出し気流１８を吸い込むため、吹き出し気流１８が作業室内１２の左右で偏る。本実施例では、作業室内１２において、連結部スリット３２と対向する面に側面スリット１１１を設けることで、作業室内１２の連結部２８の対向面からも吸い込むため、作業室内１２において吹き出し気流の偏りを防止することができる。また、側面スリット１１１によって、作業室内１２に設置される装置の近い箇所から塵埃を回収することができる。
本実施例によれば側面からの吸込み気流を作業台面下の流路と合流させることにより作業室内内の気流の乱れを防止することができ、コンタミネーションを抑制することができる。また、側面チャンバ１１０により、側面スリット１１１から吸い込まれた気流を、下方流路３６に流し込むため、安全キャビネット側面内全体に流路を設けなくてもよい。
また、作業室内に装置を設置した場合は、発塵元から近い箇所から塵埃を回収でき、装置の搬送部の稼働や人の手作業によるコンタミネーションを抑制することができる。
１１ 安全キャビネット
１２ 作業室内
１３ 前面シャッター
１４ 安全キャビネットファン
１５ 圧力チャンバ
１６ 吹き出し用ＨＥＰＡフィルタ
１７ 吹き出し用整流板
１８ 吹き出し気流
１９ 後部スリット
２０ 前面スリット
２１ 排気用ＨＥＰＡフィルタ
２２ 排気口
２３ 排気空気
２４ 作業開口部
２５ 流入気流
２６ 作業台
２７ 背面流路
２８ 連結部
２９ スリット
３０ 側面流路
３２ 連結部スリット
３３ 側面気流
３４ 下面気流
３６ 下方流路
３７ 本体側面
３８ 作業室内の側面
１１０ 側面チャンバ
１１１ 側面スリット

Claims (3)

  1. 前面シャッターの内側に形成された作業室内と、前記作業室内の空気を吸い込み、清浄化し、一部を作業室内に供給し、一部を排気する安全キャビネットであって、
    前記作業室内の底面を構成する作業台と、
    前記作業台と前記安全キャビネットの一部で構成される下方流路と、
    前記作業室内の側面と前記安全キャビネットの側面の一部で構成される側面流路と、
    前記作業室内の背面と前記安全キャビネットの背面の一部で構成される背面流路と、
    少なくとも前記下方流路、前記側面流路、及び前記背面流路で形成される循環流路と、
    前記作業室内の側面に側面スリットと、を備え、
    前記作業室内からの気流を前記側面スリットから吸い込み、前記側面スリットから吸い込まれた気流を、前記下方流路に流す側面チャンバを有し、
    前記側面チャンバと、前記下方流路とを同一圧力であり、
    前記安全キャビネットは、さらに、
    前記作業室内の左右一方に、外部の装置と接続するための連結部と、
    前記連結部にエアバリアを形成するための連結部スリットと、を有し、
    前記側面スリットと前記側面チャンバは、前記作業室内の前記連結部と対向する面に設けられ、
    前記連結部スリットは、前記連結部の周囲に設けられ、前記作業室内の吹き出し気流の一部を吸込み、
    前記側面スリットは、前記連結部スリットと同量の吹き出し気流を吸い込む数だけ設けられている、
    ことを特徴とする安全キャビネット。
  2. 請求項１に記載の安全キャビネットにおいて、
    前記側面スリットは、前記作業室内に設置される装置の高さより低い位置に設けられる
    ことを特徴とする安全キャビネット。
  3. 請求項１に記載の安全キャビネットにおいて、
    前記側面スリットは、前記作業室内で、上下２段構成である
    ことを特徴とする安全キャビネット。
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