JP7027239B2 - 滅菌ガス浄化閉鎖系装置 - Google Patents

Description

本発明は、エアバリアによって外部からの汚染リスクを排除する安全キャビネットや、外部汚染空気の進入を防ぎ物品や機材の出し入れを行うパスボックス等の閉鎖系装置に関する。

従来、医療、製薬などの産業分野において、バイオハザード対策として、安全キャビネットが用いられている。安全キャビネットは、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。

本技術分野の背景技術として、特許文献１および特許文献２がある。特許文献１には、安全キャビネットの排気口と接続する連結部と、前記連結部と異なる、空気が流入する開口部と、排気ダクトを有する開放式ダクトを備える安全キャビネットであって、開放式ダクトを配置する空間の圧力と、開放式ダクト内の圧力の差を検出する差圧センサと、前記差圧センサの値の絶対値が、所定の閾値以下となったときに検出信号を出力する検出手段を備えることを特徴とする安全キャビネットが開示されている。また、特許文献２には、安全キャビネットの作業空間の背面壁または側面壁の一部および当該背面壁または側面壁から循環流路を隔てた安全キャビネットの本体後面壁または本体側面壁の一部それぞれに、作業者が双方の壁を見通すための透視窓を設け、透視窓の外側部分に表示装置を設置し、作業者は、安全キャビネットの前面開口部から腕を挿入し、前面シャッターから作業空間内を見ながら作業を行なう点が開示されている。

特開２０１７－０７８５２７号公報 特開２０１６－１６５２４９号公報

特許文献１および特許文献２に示すような、内部清浄度を維持し安全に作業を行うための安全キャビネットや、外部汚染空気の進入を防ぎ物品や機材の出し入れを行うパスボックス等の閉鎖系装置では、培養細胞や付着した余剰汚染物等を滅菌処理するため、過酸化水素ガス等の滅菌ガスでの滅菌処理が有効である。しかし、過酸化水素ガスは有毒のため、排出に際してはダクトで建屋外へ誘導し外部開放する必要があり、配管設備に多大な費用がかかるという課題があった。

本発明は、上記課題に鑑み、安価な構成で滅菌処理が可能な滅菌ガス浄化閉鎖系装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記背景技術及び課題に鑑み、その一例を挙げるならば、滅菌ガスで密閉された使用エリアの滅菌処理を行なう滅菌ガス浄化閉鎖系装置であって、使用エリアに第１の弁を開閉することで解放または閉鎖される第１の開口を介して接続されるガス配管と、使用エリアに第２の弁を開閉することで解放または閉鎖される第２の開口を介して接続される触媒エリアを有し、滅菌ガスは過酸化水素ガスであって、触媒エリアには触媒として白金パラジウムが備えられており、滅菌処理時には、第２の弁を閉じ第１の弁を開き過酸化水素ガスが第１の開口を介してガス配管から使用エリアに導入され、導入後、第１の弁を閉じ使用エリアを密閉状態として過酸化水素ガスによる滅菌処理を行い、所定時間後、第１の弁および第２の弁を開き第１の開口を介してガス配管から無害な気体を導入することで使用エリア内の過酸化水素ガスを触媒エリアに押し出す形で導入し過酸化水素ガスを浄化する。

本発明によれば、安価な構成で滅菌処理が可能な滅菌ガス浄化閉鎖系装置を提供できる。

従来の安全キャビネットの概略正面図である。 図１のＡ－Ａ’断面を右方より見た安全キャビネットの概略側面断面図である。 図２における安全キャビネット動作時の空気の流れを示す図である。 従来のクリーンエアシステムの一例の概略正面図である。 実施例１における滅菌ガス浄化閉鎖系装置の概略断面図である。 実施例１における触媒層の模式断面図である。 実施例２における滅菌ガス浄化閉鎖系装置の概略断面図である。

以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。

まず、はじめに、本実施例の前提となる、従来の安全キャビネットについて説明する。

図１に、安全キャビネットの概略正面図を示す。また、図２に、図１のＡ－Ａ’断面を右方より見た安全キャビネットの概略側面断面図を示す。

安全キャビネット１００の筐体１０１の中央域に開口が設けられ、その奥に作業空間１０４が設けられている。作業空間１０４の前面側には、開口の上部を塞ぐように前面板１０２が設けられ、その下側には作業開口１０３が設けられ、作業者は作業開口１０３から作業空間１０４に手を入れて、作業を行う。前面板１０２は、ガラス等の透明な材料で形成されており、作業者は前面板を通して作業を目視することができる。

作業空間１０４の底面には略平坦な作業ステージ１０５が設けられ、作業者は作業ステージ上で作業を行う。作業ステージ１０５の前方側であって、作業開口１０３の近くには、下方に通じる吸気口１０７が設けられている。吸気口１０７は、例えば作業開口１０３に沿って筐体の左右方向に延びるスリットで形成されている。作業空間１０４の背面側には、吸気口１０７から筐体の上部に通じる背面流路１０８が設けられている。

作業空間１０４の上側には吹き出し側ＦＦＵ(ファンフィルタユニット)１０９が設けられている。吹き出し側ＦＦＵ１０９はモータで回転するファンと、微粒子を除去するフィルタ、例えばＨＥＰＡフィルタ１０９Ａで構成されており、微粒子を除去した清浄な空気を作業空間１０４に吹き出す。筐体１０１の上部には、排気側ＦＦＵ(ファンフィルタユニット)１１０が設けられており、空気の一部をフィルタ、例えばＨＥＰＡフィルタ１１０Ａを通して、微粒子を除去して装置の外部へ排出する。

図３に、安全キャビネット動作時の空気の流れを矢印で示す。作業ステージ１０５の前面側の吸気口１０７から吸引された空気９０は、符号９１で示すように筐体の下部、背面流路１０８、筐体の上部を通って、吹き出し側ＦＦＵ１０９から作業空間１０４へ送風される。作業空間１０４には、吹き出し側ＦＦＵ１０９のＨＥＰＡフィルタ１０９Ａで微粒子が除去された清浄な空気が送風されることにより、作業空間１０４は清浄な状態に維持される。このとき、符号９２で示す作業空間１０４への空気の流れのみでは、作業空間内の空気が外部へ漏出する恐れがある。そのため、排出側ＦＦＵ１１０を設け、ＨＥＰＡフィルタ１１０Ａを通して空気の一部を外部へ放出する。これにより、作業空間内の圧力が低下し、外部から前面板１０２の下方の作業開口１０３を通して内部へ導入されようとする空気の流れ９４を生じる。この空気の流れ９４がそのまま作業空間へ流入すると作業空間の清浄度が低下してしまう。しかし、吹き出し側ＦＦＵ１０９から作業空間へ吹き出す空気の流れ９２の風量と、排出側ＦＦＵ１１０から外部へ排出する空気の流れ９３の風量を適切に制御することにより、作業開口１０３から流入する空気９４の全てと、作業空間へ送られた空気９２の大半を吸気口１０７から吸い込むことで、作業空間１０４へ吹き出す空気の流れ９２により、作業開口１０３からの空気９４の作業空間１０４への流入を阻止する大気の壁(エアバリア)が形成される。これにより、外部からの空気が作業空間１０４を汚染することがなく、かつ、内部の清浄化前の空気が外部へ漏出することがないという均衡状態を実現することができる。

これにより、作業者が作業開口１０３を通して作業空間１０４に手を入れて作業を行っても、清浄度の維持と汚染防止を実現することができる。

図４にクリーンエアシステムの一例の概略正面図を示す。図４において、クリーンエアシステムは、安全キャビネット１００とインキュベータ２１が、パスボックス２０で接続されたシステムである。インキュベータ２１は、温度を一定に保ち、培養、孵卵、酵素反応の維持などに使われる部屋である。また、パスボックス２０は、外部汚染空気の進入を防ぎ、物品や機材の出し入れを行う機能を有する。このように、クリーンエアシステムは、例えば、インキュベータ２１と安全キャビネット１００間で細胞培養容器を受け渡す等の処理が行われる際でも、パスボックス２０により外部汚染空気の進入を防ぐため、汚染リスクを低減することができる。なお、クリーンエアシステムとしては、２台の安全キャビネットの作業空間をパスボックス２０により連結するような装置でもよいし、クリーンルームの内外をパスボックスで結ぶようなシステムでもよい。

以上のような、内部清浄度を維持し安全に作業を行うための安全キャビネットや、パスボックスやインキュベータ 等の閉鎖系装置では、培養細胞や付着した余剰汚染物等を滅菌処理するため、過酸化水素ガス等の滅菌ガスでの滅菌処理が有効である。しかし、過酸化水素ガスは有毒のため、排出に際してはダクトで建屋外へ誘導し外部開放する必要があり、配管設備に多大な費用がかかるという課題があった。

そこで、この課題を解決するために、本実施例では、触媒で過酸化水素ガスを無害化処理し、その後、室内に解放する構成とした。以下、その詳細について説明する。

図５は本実施例における滅菌ガス浄化閉鎖系装置の概略断面図である。図５において、３０は使用時に閉鎖系となる使用エリアであって、例えば前述した、パスボックス２０内のエリアやインキュベータ２１内のエリア、または、安全キャビネット１００の前面板１０２をゴム等でパッキングして密閉しインターロック機構を設け閉鎖系とできる作業空間１０４に対応する。

３１は触媒エリアであって、後述する過酸化水素ガスを無害化処理する触媒層３２を備えるエリアである。使用エリア３０は、開口３５と３６を有し、開口３５と３６にはそれぞれ弁１と弁２を有しており、弁１および弁２を開閉することで、開口３５と３６は解放または閉鎖される。開口３５と弁１、または開口３６と弁２は、それぞれ経路上の離れた領域に設けられていてもよい。また、３７はガス配管であり図示しない過酸化水素ガス供給源からのガスを供給する。

使用エリア３０の滅菌処理時には、開口３５の弁１を開き、ガス配管３７経由で使用エリア３０に過酸化水素ガスが導入される。導入後、開口３５の弁１を閉じ、使用エリア３０は密閉状態となる。

一定時間の過酸化水素ガスによる滅菌処理後、開口３６の弁２を開き、また開口３５の弁１も開き、この際はガス配管３７から清浄エアやＮ２ガスなどの無害な気体を導入し、使用エリア３０内の過酸化水素ガスを触媒エリア３１に押し出す形で導入する。

触媒としては、二酸化マンガン、酸化鉄等も使用可能であるが、特に白金パラジウムが望ましい。これは、粒状の小さな個体結晶体の粒であり、高い過酸化水素ガスの分解性能とともに、発塵しないという顕著な特徴を持つ。清浄空気内での使用のため、発塵しない、クリーン度を低下させないということは極めて重要であり、その点で特にこの触媒が望ましい。

図６は本実施例における触媒層３２の模式断面図である。図６において、４１はメッシュ状の開口部４２を有するＳＵＳ板で、粒子状の触媒４０が積層されて保持される。過酸化水素ガスは、メッシュ状の開口部４２を経由して触媒４０と接触し浄化処理される。浄化は、過酸化水素ガス（Ｈ2Ｏ2）がＨ2ＯとＯ2に変換され、無害化される。

なお、使用エリア３０内に、過酸化水素ガスの濃度センサを設置し、それが閾値以下となったか否かをランプやディスプレイで表示することが望ましい。また、使用エリア３０はインターロック機構を付した扉を有し、使用エリア３０への過酸化水素ガス導入は密閉状態（扉締り状態）でしか行われず、またその扉は、インターロックにより過酸化水素ガス濃度が基準値以下になるまでロックが解除されない、すなわち大気解放されない構成であることが望ましい。

以上のように、本実施例によれば、触媒で過酸化水素ガスを無害化処理し、その後、室内に解放するように構成したので、安価な構成で滅菌処理が可能な滅菌ガス浄化閉鎖系装置を提供できる。

図７は本実施例における滅菌ガス浄化閉鎖系装置の概略断面図である。図７において、図５と同じ機能の構成要件は同じ符号を付し、その説明は省略する。図７において、図５と異なる点は、触媒エリア３１と使用エリア３０を循環配管５０により接続し、循環ファン５１により循環配管５０内のガスを循環させる点である。

すなわち、図７に示すように、触媒エリア３１で触媒４０を通過したガスを、循環配管５０により使用エリア３０に導入し、循環配管５０内のガスで使用エリア３０内の気体もしくは過酸化水素ガスを再度触媒エリア３１に押し出す。これにより、時間とともに過酸化水素ガスの触媒４０への延べ接触気体量が増大し、触媒の接触回数が増加し、浄化処理の効果が高まることになる。

なお、循環配管５０の触媒４０を通過したガスの入口は、触媒エリア３１において過酸化水素ガスが触媒層３２を通過した側、すなわち図７に示す触媒エリア３１の触媒層３２の下側とし、循環配管５０の触媒４０を通過したガスの出口は、使用エリア３０において開口３５の過酸化水素ガスが導入される側、すなわち図７に示す使用エリア３０の上側が望ましい。

本実施例によれば、触媒４０を通過したガスを、循環配管５０により使用エリア３０と触媒エリア３１に循環させることで、浄化処理の効果を高めることができる。

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。

２０：パスボックス、２１：インキュベータ、３０：使用エリア、３１：触媒エリア、３２：触媒層、３５、３６：開口、３７：ガス配管、４０：触媒、４１：ＳＵＳ板、４２：開口部、５０：循環配管、５１：循環ファン、１００：安全キャビネット、１０１：筐体、１０２：前面板、１０３：作業開口、１０４：作業空間、１０５、１０５Ｔ：作業ステージ、１０７：吸気口、１０８：背面流路、１０９：吹き出し側ＦＦＵ（ファンフィルタユニット）、１０９Ａ：吹き出し側ＨＥＰＡフィルタ、１１０：排出側ＦＦＵ（ファンフィルタユニット）、１１０Ａ：排出側ＨＥＰＡフィルタ

Claims (6)

1. 滅菌ガスで密閉された使用エリアの滅菌処理を行なう滅菌ガス浄化閉鎖系装置であって、
   前記使用エリアに第１の弁を開閉することで解放または閉鎖される第１の開口を介して接続されるガス配管と、
   前記使用エリアに第２の弁を開閉することで解放または閉鎖される第２の開口を介して接続される触媒エリアと、
   前記触媒エリアと前記使用エリアを接続する循環配管と、
   該循環配管内のガスを循環させる循環ファンを有し、
   前記滅菌ガスは過酸化水素ガスであって、
   前記触媒エリアには触媒として白金パラジウムが備えられており、
   前記触媒は、メッシュ状の開口部を有するＳＵＳ板で粒子状の前記白金パラジウムが保持されている構成であり、
   前記循環配管の前記触媒を通過したガスの入口は前記触媒エリアにおいて前記過酸化水素ガスが前記触媒を通過した側に配置し、前記循環配管の前記触媒を通過したガスの出口は、前記第１の開口と異なり、前記使用エリアにおいて前記第１の開口の過酸化水素ガスが導入される側に配置した構成であり、
   前記使用エリアの滅菌処理時には、前記第２の弁は閉じて前記第１の弁を開き前記過酸化水素ガスが前記第１の開口を介して前記ガス配管から前記使用エリアに導入され、導入後、前記第１の弁を閉じ前記使用エリアを密閉状態として前記過酸化水素ガスによる滅菌処理を行い、
   所定時間後、前記第１の弁および前記第２の弁を開き、前記第１の開口を介して前記ガス配管から無害な気体を導入することで前記使用エリア内の過酸化水素ガスを前記触媒エリアに押し出す形で導入し前記過酸化水素ガスを浄化し、かつ、前記触媒エリアで前記触媒を通過したガスを、前記循環配管により前記使用エリアに導入し、該循環配管内のガスで該使用エリア内の気体を前記触媒エリアに押し出す形で導入し前記過酸化水素ガスを浄化することを特徴とする滅菌ガス浄化閉鎖系装置。
2. 請求項１に記載の滅菌ガス浄化閉鎖系装置であって、
   前記使用エリアに前記過酸化水素ガスの濃度センサを設置し、
   濃度センサの数値が閾値以下となったか否かをランプやディスプレイで表示することを特徴とする滅菌ガス浄化閉鎖系装置。
3. 請求項２に記載の滅菌ガス浄化閉鎖系装置であって、
   前記使用エリアはインターロック機構付きの扉を有し、
   該インターロック機構により、前記使用エリアの前記過酸化水素ガスの導入は前記扉を閉めた密閉状態でしか行われず、前記過酸化水素ガスの濃度が基準値以下になるまで前記扉はロックされることを特徴とする滅菌ガス浄化閉鎖系装置。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載の滅菌ガス浄化閉鎖系装置であって、
   前記使用エリアはパスボックスであることを特徴とする滅菌ガス浄化閉鎖系装置。
5. 請求項１から３の何れか１項に記載の滅菌ガス浄化閉鎖系装置であって、
   前記使用エリアはインキュベータであることを特徴とする滅菌ガス浄化閉鎖系装置。
6. 請求項１から３の何れか１項に記載の滅菌ガス浄化閉鎖系装置であって、
   前記使用エリアは、安全キャビネットにおける前面板をパッキングして密閉しインターロック機構を設け閉鎖系とできる作業空間であることを特徴とする滅菌ガス浄化閉鎖系装置。

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