JP2020072744A

JP2020072744A - アイソレータ

Info

Publication number: JP2020072744A
Application number: JP2020019436A
Authority: JP
Inventors: 金子　健; Takeshi Kaneko; 健金子
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2017-06-14
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2020-05-14
Anticipated expiration: 2037-06-14
Also published as: JP6972199B2

Abstract

【課題】滅菌時間、特にエアレーション工程の時間を短縮できるようにする。【解決手段】作業室と、前記作業室の前面に設けた前面扉を有し、循環用ファンにより、エアフィルタおよびパンチング板を介して前記作業室に清浄な空気が供給されるアイソレータであって、排気用ファンと、排気用気密ダンパが閉じた場合の前記排気用ファンによる気流の流路に配置した触媒ユニットと、前記触媒ユニットを通過した気流が前記循環用ファンの吸い込み口に引き込まれるような流路と、を備えるものである。【選択図】図８Ａ

Description

本発明は、隔離された空間で病原体等を取り扱う作業を行うアイソレータに関する。

病源体等の研究や、再生医療等で細胞や微生物を取り扱う場合、アイソレータを使用する。アイソレータでは、作業者が作業室の外部から作業用のグローブを介して作業を行うことができる。例えば、再生医療等で、取り扱う患者組織が感染症に感染している場合があり、その感染症の病原体等が次に取り扱う患者組織に感染しないように、取り扱う患者組織を変更する前に作業室内を清掃、消毒して無菌の状態にする必要がある。また、研究ではアイソレータの作業室で病源体等を取り扱う。病源体等とは、ウイルス、細菌、真菌などを示すが、それぞれ固有の性質が有り、病源体等が、他の病原体等に影響を及ぼす場合が有る。同一のアイソレータ内で取り扱う病原体等の種類を変更する場合、作業室内や作業に用いるグローブを清掃、消毒して滅菌する必要がある。滅菌は、作業室やグローブに滅菌ガスを供給することにより、行われる。

アイソレータの滅菌の技術として、特許文献１には、一方の端部が滅菌物質供給管を介して作業室に連結され、他方の端部が滅菌物質循環路を介して作業室と気体排出部との間の気体流路に連結された滅菌物質供給部を備え、滅菌時に、過酸化水素等の滅菌物質を作業室に供給するアイソレータが、記載されている。また、特許文献２には、除染時に、除染ガス発生装置で発生させた過酸化水素ガスをファンによりＨＥＰＡフィルタ等のエアフィルタを通して作業室に供給するアイソレータが、記載されている。

特開２０１０−６９２５５号公報特開２０１６−２８６１３号公報

特許文献１のアイソレータは、作業室に滅菌ガスを直接供給するものであるが、作業室には上方より下方に向けて整列された気流が流れており、短時間で作業室全体に均一に滅菌ガスを満たすのが難しいという課題がある。特許文献２のアイソレータは、ファンの上流側から滅菌ガスを供給するものであるが、ＨＥＰＡフィルタで滅菌ガスの一部が吸着されるため、短時間で作業室全体の滅菌ガスの濃度を上げることが難しいという課題がある。

本発明は、滅菌時間、特にエアレーション工程の時間を短縮できるように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「アイソレータ」の一例を挙げれば、
作業室と、前記作業室の前面に設けた前面扉を有し、循環用ファンにより、エアフィルタおよびパンチング板を介して前記作業室に清浄な空気が供給されるアイソレータであって、排気用ファンと、排気用気密ダンパが閉じた場合の前記排気用ファンによる気流の流路に配置した触媒ユニットと、前記触媒ユニットを通過した気流が前記循環用ファンの吸い込み口に引き込まれるような流路と、を備えるものである。

本発明によれば、滅菌時間、特にエアレーション工程の時間を短縮できるようにすることができる。

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。

アイソレータの一例を示す正面図である。図１のアイソレータの、左側中央断面図である。実施例１のアイソレータの、左側中央断面図である。図３のアイソレータの、滅菌ガスの取り込み位置付近の拡大図である。実施例１の滅菌ガス噴霧パイプの一例を示す斜視図である。実施例１の滅菌ガス噴霧パイプの他の一例を示す斜視図である。実施例２のアイソレータの、左側中央断面図である。図６Ａのアイソレータの、Ｂ−Ｂ’平面断面図である。実施例３のアイソレータの、左側中央断面図である。実施例４のアイソレータの正面図である。実施例４のアイソレータの上部平面図である。実施例４のアイソレータの変形例の上部平面図である。

実施例の説明に先立って、本発明が適用されるアイソレータ装置を説明する。図１はアイソレータ装置の一例を示す正面図、図２は左側中央断面図（図１のＡ−Ａ矢指図）である。

アイソレータ本室１０について、ケース（筐体）内には、病原体等の試料を取り扱い作業を行う作業室１２が設けられている。ケースの上部には給気用気密ダンパ（図示せず）が設けられ、アイソレータの外部から空気を取り入れる。作業室１２の上部には、循環用ファン１６が設けられ、その下流側に循環ＨＥＰＡフィルタ１８およびパンチング板２０が設けられて、清浄な整流された空気が作業室１２に供給される。作業室１２の下部にはスリットが設けられ、スリットから排出された空気は、作業室の側面および背面に設けられたダクトを通って循環用ファン１６の上流側に戻り、空気が循環する。空気の一部は、排気用ファン２６により排気ＨＥＰＡフィルタ２７へ送られ、ケースの上面に設けられた排気用気密ダンパ２２から、外部へ排出される。作業室１２の前面側には、ガラスや樹脂製の前面扉２３が取り付けられ、前面扉２３には、開口が開けられ、作業用グローブを取り付けるための複数（図では、４つ）のグローブポート２４が設けられている。そして、グローブポート２４には、作業室内に、作業者が試料を取り扱うグローブ２５が取り付けられる（図２）。図１では、循環用ファン１６、循環ＨＥＰＡフィルタ１８、排気用ファン２６、排気ＨＥＰＡフィルタ２７、排気用気密ダンパ２２等が左右対称に２つずつ設けられている。

作業室１２の側面には、連結部４８を介して、パスボックス４０が取り付けられている。パスボックス４０には、上部に循環ファン４２およびＨＥＰＡフィルタ４４が設けられて、パスボックスの動作時に空気が循環するように構成されている。作業室１２のパスボックス側には、パスボックス側開閉扉が設けられ、パスボックス４０を通って試料等の搬入・搬出が行われるようになっている。

アイソレータ装置は、滅菌時に使用する滅菌ガス発生装置５０を備えており、コンディション（行き）経路５４から過酸化水素ガスなどの滅菌ガスをアイソレータ本室１０に供給する。滅菌ガスは、コンディション（戻り）経路５２を通って滅菌ガス発生装置５０に戻る。アイソレータ本室１０には、図示していないが、滅菌工程終了後に滅菌ガスを除去するためのエアレーション経路が設けられている。なお、エアレーション経路には、滅菌ガスを吸着する触媒ユニットが設けられている。

図１および図２において、白抜きの矢印は、作業室内で試料を処理する通常作業時の気流方向（空気の流れ）を示す。給気用気密ダンパ（図示せず）によりアイソレータの外部から空気を取り入れる。循環用ファン１６により加圧チャンバに空気を送り、下流側の循環ＨＥＰＡフィルタ１８およびパンチング板２０により、清浄な整列した空気を作業室１２内へ送る。作業室内の空気は、作業室の下部に設けたスリットから排出され、作業室の側面および背面に設けられたダクトを通って循環用ファン１６の上流側へ戻って、循環する。空気の一部は、排気用ファン２６により、排気ＨＥＰＡフィルタ２７を通って排気用気密ダンパ２２から外部へ排出される。このように、清浄な整列した空気を作業室１２へ供給することにより、作業中の試料の汚染などを防止することができる。

取り扱う患者組織を変更する場合、取り扱う病原体等の種類を変更する場合などには、作業室内や作業に用いるグローブを滅菌する必要がある。滅菌時には給気用気密ダンパおよび排気用気密ダンパ２２を閉じて、アイソレータの外部との空気の流れを遮断する。滅菌ガス発生装置５０で発生した、例えば過酸化水素ガスを、コンディション（行き）経路５４からアイソレータ本室の流路に供給する。滅菌ガスは循環用ファン１６により加圧チャンバ内へ送られ、循環ＨＥＰＡフィルタ１８およびパンチング板２０を通って、作業室１２内へ送られる。そして、滅菌ガスは、コンディション（戻り）経路５２を通って滅菌ガス発生装置５０へ戻る。このように、滅菌ガスを作業室を含むアイソレータへ循環させることにより、作業室を含むアイソレータや作業用のグローブの滅菌を行うことができる。

滅菌は、以下のように行われる。
（１）除湿工程
乾燥空気により湿度を下げる。湿度を下げることにより、引き続くコンディション工程およびデコンタミネーション工程中、滅菌ガス（例えば、過酸化水素ガス）の必要濃度を飽和レベル以下に保つ。リターン空気は乾燥カートリッジを通って乾燥加熱される。
（２）コンディション工程
滅菌剤が気流内に注入されている間、滅菌ガスが機器から離れる直前まで乾燥空気が循環し続ける。コンディション工程は、目標滅菌濃度に速く達するための工程である。
（３）デコンタミネーション工程
特定時間、滅菌剤でアイソレータ内全体の滅菌ガス濃度を維持し、作業室や作業用のグローブの滅菌を行う。
（４）エアレーション工程
滅菌剤の注入を停止し、滅菌ガスを吸着する触媒ユニットを備えるエアレーション経路を接続する。そして、一定時間、乾燥空気を循環させ、アイソレータと接続ホース内の滅菌ガス濃度を低くする。

アイソレータにおいて、滅菌時には、短時間で滅菌ガスを作業室全体に行き渡らせ、滅菌時間を短縮する必要がある。

以下、この課題を解決するための本発明の実施例を、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なるべく同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。

図３に、本発明の実施例１のアイソレータの、左側中央断面図を示す。また、図４に、図３の点線で囲んだ部分の拡大図、すなわち、滅菌ガスの取り込み位置付近の拡大図を示す。

図３において、滅菌ガス発生装置５０からの滅菌ガスは、コンディション（行き）経路５４を通って、循環ＨＥＰＡフィルタ１８とパンチング板２０の間の領域３０へ供給される。図４の拡大図に示すように、循環ＨＥＰＡフィルタ１８とパンチング板２０の間の領域３０には滅菌ガス噴霧パイプ３２が配置されている。なお、図では滅菌ガス噴霧パイプ３２がアイソレータの前後の方向に配置されているが、アイソレータの左右の方向に配置しても良い。滅菌ガス噴霧パイプ３２には、位置を分散させて、例えば図４では前後に離して、少なくとも２つの滅菌ガスの噴出口を設ける。

図５Ａに、滅菌ガス噴霧パイプ３２の一例を示す。滅菌ガス噴霧パイプ３２には、位置を離して複数の孔３３が空けられており、滅菌ガス噴霧パイプ３２の一端から供給された滅菌ガスはこれらの孔から噴霧される。図５Ｂに、滅菌ガス噴霧パイプ３２の他の一例を示す。滅菌ガス噴霧パイプ３２は、大パイプ３６の中に小パイプ３７を配置して構成されており、滅菌ガス噴霧パイプ３２の一端から供給された滅菌ガスは、大パイプ３６および小パイプ３７の他端から噴霧される。大パイプ３６および小パイプ３７の長さが異なっており、領域３０の離れた場所に滅菌ガスを噴霧することができる。

循環ＨＥＰＡフィルタ１８を通って循環ＨＥＰＡフィルタの２次側に出た気流は、循環ＨＥＰＡフィルタ１８とパンチング板２０の間の領域３０において、パンチング板２０により乱され、乱流となる。ここで、パンチング板とは、作業室へ整流した空気を吹き出すための複数の穴が空けられた板である。循環ＨＥＰＡフィルタ１８とパンチング板２０の間の領域３０に、少なくとも２つの滅菌ガス投入口を設けることにより、投入した滅菌ガスが乱流により撹拌される。そして、パンチング板２０を通して作業室１２に供給することにより、滅菌ガスを短時間で作業室全体に行き渡らせることができる。

なお、図では、滅菌ガス噴霧パイプ３２を１つ示しているが、複数本分散して設けても良い。滅菌ガスの投入口を増やすことにより、より均一に作業室に滅菌ガスを行き渡らせることができる。

また、本実施例では、フィルタとしてＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）で説明したが、塵埃、病原体等をろ過した清浄空気を供給できるエアフィルタであれば良い。

図６Ａに、本発明の実施例２のアイソレータの、左側中央断面図を示す。また、図６Ｂに、図６ＡのＢ−Ｂ’矢指図、すなわち、滅菌ガス投入口付近の平面断面図を示す。

本実施例は、循環ＨＥＰＡフィルタ１８とパンチング板２０の間の領域３０であって、領域３０の背壁側に滅菌ガス投入口３８を設けたものである。本実施例においても、循環ＨＥＰＡフィルタ１８とパンチング板２０の間の領域３０の乱流により、投入した滅菌ガスが撹拌され、パンチング板２０を通して作業室１２に供給することにより、滅菌ガスを作業室全体に行き渡らせることができる。

図６Ｂでは、滅菌ガス投入口３８の位置を、２つのパンチング板２０の背面側のそれぞれ中央としたが、滅菌ガス投入口３８の位置を、領域３０の背壁側の両隅部としても良い。また、領域３０の四隅に、滅菌ガス投入口３８を配置することにより、更に滅菌ガスの拡散性が高くなる。

さらに、滅菌ガス投入口３８付近の風速を高め、風速勾配を付けることにより、乱流を大きくし、更に滅菌ガスを撹拌することができる。

図７に、本発明の実施例３のアイソレータの、左側中央断面図を示す。本実施例は滅菌ガスの投入経路を切り替えて、変更可能としたものである。

滅菌ガス発生装置５０に接続したコンディション（行き）経路５４に三方弁３９を設ける。そして、三方弁３９の出口の１つは、循環ＨＥＰＡフィルタ１８の２次側（吹き出し側）、すなわち循環ＨＥＰＡフィルタ１８とパンチング板２０の間の領域３０に接続し、他の１つは、循環ＨＥＰＡフィルタ１８の１次側、すなわち循環用ファン１６の吸い込み口側に接続する。この構成により、滅菌ガス発生装置５０で発生した滅菌ガスを、循環ＨＥＰＡフィルタ１８とパンチング板２０の間の領域３０と、循環用ファン１６の吸い込み口側に切り替えて供給することができる。

滅菌ガスの噴霧時の動作は、次の通りである。制御装置（図示せず）により、始めに、三方弁３９を、循環ＨＥＰＡフィルタ１８の１次側、すなわち循環用ファン１６の吸い込み口側となるように切り替えて、滅菌ガスを供給する。このとき、制御装置は、循環用ファン１６の回転数を抑えるように制御する。循環用ファン１６の流量を抑え、循環ＨＥＰＡフィルタ１８の捕集効率を確保して、滅菌対象物が多く付着している可能性の高い循環ＨＥＰＡフィルタのろ材を滅菌する。一定時間経過後に、制御装置は、三方弁３９を循環ＨＥＰＡフィルタ１８の２次側、すなわち循環ＨＥＰＡフィルタ１８とパンチング板２０の間の領域３０に切り替える。そして、制御装置は、循環用ファン１６の回転数を増やすように制御する。循環用ファン１６の流量を上げ、領域３０で滅菌ガスを拡散させ、作業室全体を効率良く滅菌することで、滅菌時間を短縮することができる。

なお、本実施例では滅菌ガス投入経路の切り替えに三方弁を用いたが、循環ＨＥＰＡフィルタの１次側と２次側とに滅菌ガスの投入経路を切り替えることができる手段であれば良い。

図８Ａに本発明の実施例４のアイソレータの正面図を、また、図８Ｂに上部平面図を示す。本実施例は、滅菌時間、特にエアレーション工程の時間を短縮できるようにしたものである。

排気用気密ダンパ２２が閉じた場合の、排気用ファン２６による気流の流路にＨ_２Ｏ_２触媒ユニット２８を配置し、Ｈ_２Ｏ_２触媒ユニット２８を通過した気流が循環用ファン１６の吸い込み口に引き込まれるように構成する。

滅菌時には、排気用気密ダンパ２２が全閉する。滅菌の際のエアレーション工程時に、図の矢印で示すように、排気用ファン２６からの気流は、排気用気密ダンパ２２の両側のＨ_２Ｏ_２触媒ユニット２８に流れ、Ｈ_２Ｏ_２触媒ユニット２８を通った気流は循環用ファン１６の吸い込み口に引き込まれる。Ｈ_２Ｏ_２触媒ユニット２８として、１パスで１ｐｐｍ以下までＨ_２Ｏ_２ガス（滅菌ガス）の濃度を下げる触媒を用いることにより、濃度が１ｐｐｍ以下となった過酸化水素ガスをほとんど含まない空気は循環用ファン１６に引かれ、残存ガスを吸着した循環ＨＥＰＡフィルタ１８のろ材を通る。そのため、効率良くＨ_２Ｏ_２滅菌ガスの濃度を下げ、エアレ−ション工程の滅菌時間を短縮することができる。また、循環ＨＥＰＡフィルタ１８のろ材のＨ_２Ｏ_２滅菌ガスの残存も抑制することができる。

図９は、実施例４の変形例を示すものである。この変形例では、Ｈ_２Ｏ_２触媒ユニット２８の数を増やし、並列に配置する。エアレーション時に排気用ファン２６の回転数を上げて、風量を増加することにより、エアレーション時間を更に短縮することができる。

１０アイソレータ本室
１２作業室
１６循環用ファン
１８循環ＨＥＰＡフィルタ
２０パンチング板
２２排気用気密ダンパ
２３前面扉
２４グローブポート
２５グローブ
２６排気用ファン
２７排気ＨＥＰＡフィルタ
２８Ｈ_２Ｏ_２触媒ユニット
３０ＨＥＰＡフィルタとパンチング板の間の領域
３２滅菌ガス噴霧パイプ
３３滅菌ガス噴霧パイプの孔
３６大パイプ
３７小パイプ
３８滅菌ガス投入口
３９三方弁
４０パスボックス
４２循環ファン
４４ＨＥＰＡフィルタ
４８連結部
５０滅菌ガス発生装置
５２コンディション（戻り）経路
５４コンディション（行き）経路

Claims

作業室と、前記作業室の前面に設けた前面扉を有し、循環用ファンにより、エアフィルタおよびパンチング板を介して前記作業室に清浄な空気が供給されるアイソレータであって、
排気用ファンと、
排気用気密ダンパが閉じた場合の前記排気用ファンによる気流の流路に配置した触媒ユニットと、
前記触媒ユニットを通過した気流が前記循環用ファンの吸い込み口に引き込まれるような流路と、
を備えることを特徴とするアイソレータ。
請求項１に記載のアイソレータにおいて、
前記排気用ファンによる気流の流路に、複数の触媒ユニットを並列して配置したことを特徴とするアイソレータ。