トップ :: B 処理操作 運輸 :: B01 物理的または化学的方法または装置一般

【発明の名称】 安全キャビネット
【発明者】 【氏名】小野 恵一

【要約】 【課題】安全キャビネットの排気用HEPAフィルタの目詰まり状況を的確に判断することにより、エアバリアを維持し、感染を防止した安全キャビネットを提供する。

【解決手段】送風手段6により排気用HEPAフィルタ4を通して作業空間3から装置外へ空気を排出する排気系と、作業空間前面に形成する前面シャッタ9と、前面シャッタ下部の作業空間に連接する前面開口部を有する安全キャビネット1において、前面シャッタの開口部を検出する開口部寸法検出器を設け、さらに排気用HEPAフィルタに対して風下側または風上側に風速センサー20を設け、前面シャッタ下部の前面開口部寸法と排気用HEPAフィルタに流れる風速より得た風量の変化から、排気用HEPAフィルタの目詰まり状況を判断するものである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
送風手段により排気用空気清浄手段を通して、作業空間から装置外へ空気を排出する排気系と、該作業空間前面に形成する前面シャッタと、前記前面シャッタ下部の作業空間に連接する前面開口部を有する安全キャビネットにおいて、
前記前面シャッタの開口部を検出する開口部寸法検出器を設け、
前記排気用空気清浄手段に対して風下側または風上側に風速センサーを設け、
前記前面シャッタ下部の前面開口部寸法と前記排気用空気清浄手段に流れる風量の変化から、該排気用空気清浄手段の目詰まり状況を判断することを特徴とする安全キャビネット。
【請求項2】
請求項1記載の安全キャビネットにおいて、
送風手段運転開始時スタートから所定の時間内に排気用空気清浄手段の目詰まり状況を判断することを特徴とする安全キャビネット。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、病原体の取り扱い、遺伝子操作を行う、医療、製薬などの産業分野において、微生物・病原体などの取り扱いにより発生する災害を防止する清浄作業台、いわゆるバイオハザード対策用安全キャビネットに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、バイオハザード対策の人・環境と生物材料・病原体を物理的に隔離する一次バリアとしてJIS K3800に適合或いは準拠するバイオハザード対策用安全キャビネットが用いられている。安全キャビネットの基本性能として実験者の病原体への感染を防止する「作業者の安全性」機能がある。これは作業空間正面の前面開口部を流れる流入気流が所定の風速を維持することによって得られる機能である。この前面開口部を流れる空気は、安全キャビネット内を通り排気用空気清浄手段により病原体などを除去され、安全キャビネット外へ放出される。この空気清浄手段は病原体と一緒に補修される塵埃を蓄積することにより空気は流れにくくなり、排気用空気清浄手段を流れる空気が少なくなることにより、前面開口部を流れる所定の風速が低下していた。
【0003】
従来技術による空気清浄手段に塵埃が蓄積しフィルタの目詰まりを検出する方法は、特許文献1(特開2000−171385号公報)に示すように、フィルタの気流の2次側に風速センサーを設け、その風速センサー電気信号の変化の具合から、フィルタが目詰まりし、風速が低下しているかを判断していた。
【0004】
【特許文献1】特開2000−171385号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前記従来技術の安全キャビネットのHEPAフィルタ目詰まり検出方法を図9に示す。従来技術では、HEPAフィルタを加圧する圧力チャンバ18と、HEPAフィルタの空気吹き出し側の差圧を測定する差圧計(図示せず)を設け、その圧力を測定し安全キャビネットのファン特性とHEPAフィルタ差圧の変化から、風量の変化の具合を推定していた。
【0006】
図2に示すように、安全キャビネットで感染を防止するために最も需要なエアバリア11の空気は、排気用HEPAフィルタ4を通り排出される。したがって、エアバリア11の変化の度合いは、排気用HEPAフィルタ4の変化の度合いを見ることによっても確認することが可能となる。近年の風速センサーを利用した従来技術によるHEPAフィルタ目詰まり検出方法では、排気用HEPAフィルタ4直下に風速センサー20を形成し、風速の低下具合を直接見ることにより、HEPAフィルタ4の目詰まりを検出するものである。風速の変化を検出する方法は、排気用HEPAフィルタ4の吹き出し側に風速センサー20を設ける方法の他に、前面開口部10から排気用HEPAフィルタ4への流れる気流の変化を検出するもあるが、前面開口部10から排気用HEPAフィルタ4へ流れる気流の中には、実験に取り扱っている細菌・ウイルス15が存在している可能性があるため、塵埃を除去され清浄空気となった排気HEPAフィルタ4の空気吹き出し側に風速センサー20を設けるのが一般的である。
【0007】
しかし、安全キャビネットに於いては、実験中に前面シャッタ9を閉め、前面開口寸法10aが小さくされる可能性が有る。前面開口寸法10aが小さくなると、前面開口部10から流入する空気は少なくなるため、排気HEPAフィルタ4から排出される空気も少なくなる。
【0008】
前記従来技術による風速センサー20による排気用HEPAフィルタ4の風速を検出し、HEPAフィルタ4の目詰まり程度を判定する方法では、前面シャッタ9を閉めたことによる風速低下をHEPAフィルタ目詰まりと誤判断する可能性があった。
【0009】
本発明の目的は、如何なる安全キャビネットの取り扱い方法においても、HEPAフィルタの目詰まりを誤判断せず、的確にエアバリアである流入風速の低下を検出し、HEPAフィルタの目詰まりを警告する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にある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために、本発明は、送風手段により排気用空気清浄手段を通して、作業空間から装置外へ空気を排出する排気系と、作業空間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前面開口部を有する安全キャビネットにおいて、前面シャッタの開口部を検出する開口部寸法検出器を設け、さらに排気用空気清浄手段に対して風下側または風上側に風速センサーを設け、前面シャッタ下部の前面開口部寸法と排気用空気清浄手段に流れる風速から風量を演算し、その風量の変化から、排気用空気清浄手段の目詰まり状況を判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明の実施により、空気清浄手段の目詰まり状況を的確に判断し、エアバリアを維持し感染を防止するバイオハザード対策用安全キャビネットを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態を図1〜図8により説明する。
【実施例1】
【0013】
図1は、本発明の第1、第2実施の形態を示す安全キャビネットを示す構造図である。
【0014】
作業者は、安全キャビネット1の前面開口部10から腕を挿入し、前面シャッタ9から作業空間3を覗き込み、作業空間3内で細菌・ウイルス15を取り扱った作業を行う。前面開口部10から吸い込まれた空気は、HEPAフィルタにより細菌・ウイルス15を除去され、排気口22より排気される。
【0015】
図2は、本発明の第1、第2実施の形態を示す安全キャビネットを示す断面構造図である。
【0016】
前面開口部10から吸い込まれた空気13は、作業台2下部、作業空間3背面の循環流路7を通り、送風機6に吸い込まれる。この汚染された空気が通り送風機6の吸込み側の領域を負圧汚染プレナム14と言う。送風機6に吸い込まれた空気は、圧力チャンバ18で加圧され、一部は給気用HEPAフィルタ5により濾過され、清浄空気として作業空間3内に、他の一部は排気用HEPAフィルタ4により濾過され、清浄空気として装置外に排出される。作業空間3内に供給される吹き出し気流12は、作業空間3内を清浄化し、一部は前面吸込みスリット16から、他の一部は背面空気吸込み口17から吸い込まれ、循環流路7を通り、送風機6に吸い込まれる。
【0017】
安全キャビネットの性能として、作業者が内部で取り扱っている細菌・ウイスル15に感染しないことが重要であるが、この機能は、エアバリア11により作業空間3と安全キャビネット1外との空気を隔離することによって得られる。エアバリア11の気流は、前面吸い込みスリット16から吸い込まれ、循環流路7を通り、最終的には排気用HEPAフィルタ4から排出される。したがって、外の空気中の塵埃と、安全キャビネット内で取り扱う細菌・ウイルス15は排気用HEPAフィルタ4に補修される。このことにより排気用HEPAフィルタ4は目詰まりしてくることとなる。送風機6の性能は限られているので、排気用HEPAフィルタ4が目詰まりした場合、排気空気21の風量は低下してくる。安全キャビネット1から排気される風量=安全キャビネットに吸い込まれる風量であるので、このとき、流入風速13aが低下し、エアバリア11が崩れ、作業空間3内の細菌・ウイルス15が外に出る可能性が出ることとなる。
【0018】
このエアバリア11の状態を監視するために、第1実施の形態では、排気用HEPAフィルタ4の風下側に、風速センサー20を設け、排気風量=流入風量の変化を監視している。この風速低下の具合から排気用HEPAフィルタ4の目詰まり具合を判断するものである。
風速センサーの信頼性と寿命を維持するため、排気用HEPAフィルタ4の吹き出しの清浄空気側に風速センサー20を設けているが、寿命などを意識しない場合、細菌・ウイルス15が流れてくる可能性がある循環流路7に風速センサー20を設置し、流れる風速を監視することも可能である。
【0019】
すなわち、風速センサー20は、安全キャビネットの空気を取り込む前面吸い込みスリット16から循環経路7を通り、送風機6を介して排気用HEPAフィルタ4までに設置して風速の変化を計測しても良い。
【0020】
また、上記に排気風量と記載している通り、本発明は、風速センサー20からの風速を計測し、風速に面積を積算して風量を演算して求め、その風量の変化をみている。
【0021】
図3は、本発明の第1、第2実施の形態に於ける前面シャッタを閉めた状態を示す安全キャビネットを示す断面構造図である。
【0022】
エアバリア11である流入風速13aを排気HEPAフィルタ4の吹き出し側で監視しているため、前面シャッタ9を閉めた場合、流入気流13が低下し、排気空気21も低下することとなる。この状態では排気用HEPAフィルタ4が目詰まりし、風速が低下したのか、前面シャッタ9を閉めたことのより風速が低下したのか判断できないこととなる。
図4は、本発明の第1実施の形態を示す安全キャビネット運転性能曲線である。
【0023】
排気用HEPAフィルタ4の初期抵抗+安全キャビネット機内抵抗と安全キャビネットファン特性の交点が、運転ポイントである。フィルタ初期状態に対し、HEPAフィルタが目詰まりしてくると、圧力抵抗が増え風量が低下してくる。前面シャッタを閉めた場合でも、同様に圧力抵抗が増し、風量が低下している。
【0024】
図5は、本発明の第1、第2実施の形態を示す前面開口寸法検出方法構造図である。
前面シャッタ9側面にリミットスイッチ19を儲け、前面シャッタ9の開閉状態を監視している。リミットスイッチA19aは、大きく(例:250mm)前面開口寸法10a以上に前面シャッタ9を開いた場合を検出し、リミットスイッチB19bは、通常の(例:200mm)前面開口寸法10a以上に前面シャッタ9を開いた場合を検出する。この他に、リミットスイッチC19c(図示せず)を儲け、前面シャッタ9が閉まった状態を検出する場合もある。通常の安全キャビネットでは、リミットスイッチB19bの、通常の(例:200mm)前面開口寸法10a以上に前面シャッタ9を開いた場合を検出している。
【0025】
図6は、本発明の第1、第2実施の形態を示すHEPAフィルタ目詰まり判定のフローチャートである。
【0026】
風速センサー20が風速低下と判断しない場合は、通常の運転を続ける。風速センサー20が風速低下と判断した場合は、次に前面シャッタ9の状態を判断する。前面シャッタ9が閉まった状態を検出するリミットスイッチC19cが、前面シャッタ9が閉じていると判断した場合、風速が低下しても排気用HEPAフィルタ4の目詰まりとは判断せず。通常の運転を続ける。前面シャッタ9が閉まった状態を検出するリミットスイッチC19cが、前面シャッタ9が空いていると判断した場合は、排気用HEPAフィルタ4の目詰まりを警告することにより、的確な排気用HEPAフィルタ4の目詰まり警告、エアバリア11の維持が可能となる。
【実施例2】
【0027】
図7は、本発明の第2実施の形態を示す安全キャビネット運転性能曲線である。
【0028】
図5に、前面開口寸法10a 250mm以上を検出する、リミットスイッチA19aと、通常の前面開口寸法10a 200mm以上を検出する、リミットスイッチ19bを示している。このリミットスイッチB19bが、前面開口寸法10aが200mm以上と判断した場合、安全キャビネット1の送風機6の性能を上昇されるのが、図7の安全キャビネット運転性能曲線である。前面開口寸法10aによりファン性能を変化させることは、小さい前面開口寸法10aで速すぎる流入気流13では、外の雑菌が病原体の実験をしている作業空間3に突入してくることの防止や、小さい前面開口寸法10a時の省エネなどに役立つ機能である。
【0029】
フィルタが目詰まりしてきた場合、フィルタの圧力抵抗とファン性能曲線から、風量が低下することがわかる。第2実施の形態では、前面開口寸法10aに応じて風量を変化させているため、フィルタ目詰まりによる風速低下なのか、前面開口寸法を変化させたことによる風速低下が判断できない可能性がある。
【0030】
図8は、本発明の第2実施の形態を示すHEPAフィルタ目詰まり判定基準値である。
リミットスイッチ19a、19b、19cにより前面開口寸法10aの状態は検出できる。したがって、前面開口寸法10aと風速センサー20の検出する風速に関係式を持たせ、排気用HEPAフィルタ4の目詰まりを判断することが可能である。前面開口寸法10aが、200mmの場合と250mmの場合では、排気用HEPAフィルタ初期の風速値は異なっている。また、目詰まり判定値も異なっている。如何なる前面開口寸法10aでも風速が目詰まり判定値を下回った場合に初めて、フィルタ目詰まりを警告するので、誤警告を防止することが可能となる。また、前面シャッタ9全閉時のリミットスイッチC19cにより、前面シャッタ9全閉時でも、フィルタ目詰まりを誤判断することが無い。
【0031】
第2実施の形態では、前面開口寸法250mmと200mmの2段階のリミットスイッチ19を設け、送風機の風量制御を行ったが、リミットスイッチによる段階制御ではなく、センサーによる前面開口寸法10aのリニアの位置検出、風量のリニア制御を行った場合でも、図8に示す判定基準の関係式を持っていれば、前面シャッタ9の位置に関わらず、的確はフィルタ目詰まり警告が可能となる。
【0032】
また、第1実施の形態、第2実施の形態とも風速低下時のフィルタ目詰まり警告だけだったが、風速低下を検出した場合、ファン性能を上昇し、風速低下を補正される場合でも、誤判断無く、的確に風速を上昇し、感染を防止するエアバリアを確保することが可能となる。
【実施例3】
【0033】
図4に示す排気用HEPAフィルタ4の目詰まり判断は、安全キャビネット1運転中の常時監視するのではなく、運転開始から30分の間の数分間のみ風速低下を判断することとした場合、使用中に故意に前面吸込みスリット16を塞がれたことによる排気風量の低下なども誤判断することなく、安全キャビネットを使用することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【0034】
本発明は、病原菌検体を取り扱う上で、外部と作業空間の隔離性能維持に必要なフィルタの目詰まりを的確に判断するバイオハザード対策用安全キャビネットを提供する。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明の第1、第2実施の形態を示す安全キャビネットを示す構造図である。
【図2】本発明の第1、第2実施の形態を示す安全キャビネットを示す断面構造図である。
【図3】本発明の第1、第2実施の形態に於ける前面シャッタを閉めた状態を示す安全キャビネットを示す断面構造図である。
【図4】本発明の第1実施の形態を示す安全キャビネット運転性能曲線である。
【図5】本発明の第1、第2実施の形態を示す前面開口寸法検出方法構造図である。
【図6】本発明の第1、第2実施の形態を示すHEPAフィルタ目詰まり判定のフローチャートである。
【図7】本発明の第2実施の形態を示す安全キャビネット運転性能曲線である。
【図8】本発明の第2実施の形態を示すHEPAフィルタ目詰まり判定基準値である。
【図9】従来技術によるの安全キャビネットを示す断面構造図である。
【符号の説明】
【0036】
1…安全キャビネット、 1a…本体ケース、 2…作業台
2a …作業空間底面、 3…作業空間、 4…排気用HEPAフィルタ
5…給気用HEPAフィルタ、 6…送風機、 7…循環流路
7a…作業台下部循環流路、 8…作業空間側壁面、 9…前面シャッタ
10…前面開口部、 10a…前面開口寸法、 11…エアバリア
12…吹き出し気流、 12a…吹き出し風速、 13…流入気流
13a…流入風速、 14…負圧汚染プレナム、 15…細菌・ウイルス
16…前面吸込みスリット、 17…背面空気吸込み口、 18…圧力チャンバ
19a…リミットスイッチA、 19b…リミットスイッチB
19c…リミットスイッチC、 20…風速センサー
21…排気空気、 22…排気口
【出願人】 【識別番号】502129933
【氏名又は名称】株式会社日立産機システム
【出願日】 平成19年6月18日(2007.6.18)
【代理人】 【識別番号】100100310
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 学


【公開番号】 特開2008−307496(P2008−307496A)
【公開日】 平成20年12月25日(2008.12.25)
【出願番号】 特願2007−159660(P2007−159660)