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安全柜
申请号	CN200710167430.2	申请日	2007-10-24	公开(公告)号	CN101224437B	公开(公告)日	2010-06-02
申请人	株式会社日立产机系统;			发明人	小野惠一;
摘要	本发明提供一种安全柜，该安全柜与进行操作的操作者的身高相对应，即、即使改变前面闸板的开口尺寸，外部杂菌也不能侵入工作空间内，且操作室内的微生物、病原体也不能到达外部。其检测出安全柜的前面闸板的开口尺寸，据此将纯净气流向操作室内的吹出风速、前面开口部的流入风速改变为能够维持防止感染的物理性隔离性能的规定风速。另外，安全柜中，与所述前面闸板下部的工作空间连接的前面开口部能够在200mm～300mm之间进行变更。
权利要求	1.一种安全柜，其特征在于，包括：由送风单元通过第一空气净化单元向工作空间供给净化空气的供气系统；形成在所述工作空间前面的前面闸板；与所述前面闸板下部的工作空间连接的前面开口部；从所述前面开口部吸入空气，经由第二空气净化单元向装置外排出空气的排气系统；和与所述第一、第二空气净化单元和所述送风单元连接的压力腔室，根据前面开口部的开口尺寸，对供向工作空间的吹出风速和从前面开口部吸入的吸入风速进行控制。 2.如权利要求1所述的安全柜，其特征在于：根据前面开口部的开口尺寸，分别对供向工作空间的吹出风速和从前面开口部吸入的流入风速进行控制。 3.如权利要求1所述的安全柜，其特征在于：根据操作者的身高可变更前面开口部到地板的位置。 4.如权利要求1所述的安全柜，其特征在于：与所述前面闸板下部的工作空间连接的前面开口部能够在200mm～300mm之间进行变更。 5.如权利要求1所述的安全柜，其特征在于：具有两个以上检测前面开口部的开口尺寸的单元。 6.如权利要求1所述的安全柜，其特征在于：根据前面开口部的开口尺寸改变作为排气风量与工作台内吹出风量的比率的循环气率。 7.如权利要求1所述的安全柜，其特征在于：根据前面开口部的开口尺寸控制排气风扇的输出。
说明书全文	安全柜技术领域 [0001] 本发明涉及在医疗、制药等基因操作或传染病的研究等病原体的研究中，防止由于对微生物、病原体等的操作而产生危害的洁净工作台，即应对生物危害(biohazard)用的安全柜(cabinet)。背景技术 [0002] 在现有技术中，在操作微生物、病原体等的情况下，使用有将操作的微生物、病原体从人、环境中物理性隔离的作为一级屏障的安全柜。为了维持安全柜的隔离性能，维持向工作空间供给的净化空气的吹出风速和从前面开口部吸入的空气屏障(Air Barrier)的流入风速是很重要的。日本特开昭62-132550号公报公开了现有技术的安全柜。现有技术的安全柜为了维持从前面开口部吸入的流入风速稳定，按照固定位置来使用前面开口部的开口尺寸。现有技术中，在使用着安全柜时，即使是作为净化单元的HEPA 过滤器堵塞、其压损阻力变化的情况下，也会通过风速检测传感器对维持性能所必需的风速进行检测，按照使其风速被收敛在设定值内的方式对送风机(blower)进行控制。 [0003] 如日本工业标准JIS K3800：2000所示，就现有技术的安全柜来说，放入工作空间内的微生物、病原体，为了在相对外部杂菌保护内部的微生物、病原体的同时不使工作空间内部的微生物、病原体向外泄漏，维持工作空间内吹出的净化空气的风速和从前面开口部吸入的流入风速为一定的值，由此，对物理性隔离工作空间内部和外部的性能进行维持。为了维持该前面开口部的流入风速稳定，现有技术的安全柜将前面开口部的尺寸固定在 200mm等一定的开口尺寸而进行使用。使用者从该前面开口部将手臂伸入工作空间，操作微生物、病原体。此外，通过前面开口部的上部的前面挡板(shutter：闸板)观察工作空间内部。发明内容 [0004] 现有技术的安全柜由于前面开口部尺寸为固定尺寸，在操作微生物、病原体时存在伸入工作空间的手的动作范围受到限制的问题。此外，向工作空间伸入手的前面开口部尺寸比通常的200mm大，为250mm～300mm等的安全柜，存在身高矮的人工作困难的缺点。 [0005] 本发明的目的是提供一种对应操作者的身高的使用方便性优异的安全柜。 [0006] 为了达到上述目的，本发明提供一种安全柜，其特征在于，包括：由送风单元通过第一空气净化单元向工作空间供给净化空气的供气系统；形成在上述工作空间前面的前面闸板(shutter：挡板)；与上述前面闸板下部的工作空间连接的前面开口部；从上述前面开口部吸入空气，经由第二空气净化单元向装置外排出空气的排气系统；和与上述第一、第二空气净化单元和上述送风单元连接的压力腔室，其中，根据前面开口部的开口尺寸，对供向工作空间的吹出风速和从前面开口部吸入的吸入风速进行控制。 [0007] 另外，就上述安全柜来说，其特征还在于：根据前面开口部的开口尺寸，分别对供向工作空间的吹出风速和从前面开口部吸入的流入风速进行控制。 [0008] 另外，就上述安全柜来说，其特征还在于：根据操作者的身高可变更前面开口部到地板的位置。附图说明 [0009] 图1是表示本发明的第一实施方式的安全柜的立体图。 [0010] 图2是表示本发明的第一实施方式的安全柜的截面结构图。 [0011] 图3是本发明第一实施方式的前面开口部尺寸检测单元的立体图。 [0012] 图4是表示本发明的第二实施方式的安全柜的截面结构图。 [0013] 图5是表示本发明的第三实施方式的安全柜的截面结构图。 [0014] 图6是表示本发明的第四实施方式的安全柜的截面结构图。 [0015] 图7是表示本发明的第五实施方式的安全柜的立体图。 [0016] 图8是表示本发明的操作者的身高的高矮与安全柜的关系的图。具体实施方式 [0017] 以下，参照图1～图7说明本发明的实施方式。 [0018] [实施例1] [0019] 图1是表示本发明的第一实施方式的安全柜的结构图。 [0020] 操作者从安全柜1的前面开口部10伸入手臂，从前面闸板9观察工作空间3，在工作空间3内进行操作细菌、病毒的工作。 [0021] 图2是表示本发明的第一实施方式的安全柜的截面结构图。 [0022] 在安全柜1的工作空间3内，通过了HEPA过滤器5的空气经由整流板20，将净化空气送入工作空间3。 [0023] 然后，从前面开口部10吸入的空气13通过工作台2下部、工作空间3背面的循环流路7，由送风机6吸入。吸入送风机6的空气在压力腔室18中加压。压力腔室18上连接有排气用HEPA过滤器4和供气用HEPA过滤器5，从前面开口部10吸入的空气在排气用HEPA过滤器4过滤细菌、病毒15，作为净化空气由排气口23排气。未从排气口23排出的其他空气通过供气用HEPA过滤器5，作为净化空气向工作空间3吹出。由于向工作空间3吹出的吹出空气12为不含细菌、病毒15的净化空气，从而可以保护工作空间3内进行操作的细菌、病毒15不被外部的杂菌、其他细菌、病毒15污染。 [0024] 在工作台2的前面开口部10侧，形成有前面吸入缝(slit)16。通过从该前面吸入缝16吸入外部气体和一部分工作空间3内的空气，形成气幕(air curtain)11，隔断工作空间3和安全柜1外的空气之间的污染物质的交换。通过该工作空间3内的吹出气流12和前面开口部10的流入气流13，安全柜1可以相对安全柜1外的杂菌保护在工作空间3内操作的细菌、病毒15，并且将细菌、病毒15密闭在工作空间3内，防止感染操作者。 [0025] 为了维持相对外部杂菌保护该试样且防止感染操作者的性能，使得向工作空间3吹出的气流的吹出风速12a和从前面开口部10吸入的空气的流入风速13a为规定的速度是很重要的。流入风速13a过慢时，可能出现在工作空间3内部操作的细菌、病毒15被工作空间3的吹出气流12挤出，从前面开口部10向外泄漏的情况。现有的安全柜中，送风机6运转的风量为一定的。因此，现有的安全柜中，前面开口部10的开口尺寸变大时，从此处吸入的流入风速13a会变慢，所以使用者使得前面开口部10的宽度为一定，进行使用。 [0026] 图8表示了操作者使用安全柜的状态。 [0027] 前面开口部10窄时，从此处伸入手进行操作的研究操作者的手臂活动范围变窄，操作变得困难，因此要求有使手活动的上下方向的尺寸大的前面开口部10。前面开口部10的尺寸变大时，通过使从排气用HEPA过滤器4排气的排气风量变大，使从前面开口部10流入的吸入风量变大，能够维持不会使工作空间3内的细菌、病毒15到达安全柜1外部的流入风速13a。但是，如图8(c)所示，身高矮的操作者使用前面开口部10的上下方向的尺寸大的安全柜1时，观察工作空间3的视线与前面闸板下端9a重合，存在难以对工作台2上进行观察的问题。 [0028] 如图8(a)所示，操作者身高矮的情况下，关闭前面闸板9、减小前面开口部10的尺寸时，能够解决操作者操作困难的问题，但由于在相同流入风量下开口面积变小，流入风速13a变得过快，安全柜1外的杂菌可能会越过前面吸入缝16，进入到工作空间3内，污染工作空间3内的样品。在这样的安全柜中，维持流入风速为规定的值对维持性能十分重要。 [0029] 图3是本发明第一实施方式的前面开口部尺寸检测单元的立体图。 [0030] 通过使前面闸板9上下而使前面开口部10的上下方向的尺寸变化。本实施例中，在前面闸板9的侧边设置限位开关19，按照使流入风速13a与前面开口尺寸10a相配合，变为规定风速的方式对送风机6的运转风量进行控制。 [0031] 表1表示前面开口尺寸变化为250mm和200mm的情况下的控制的一个例子。 [0032] 表1 [0033]前面开口尺寸10a 250mm 200mm 吹出风速12a 0.35m/s 0.28m/s 吹出风量 16.4m3/min 13.1m3/min 流入风速13a 0.55m/s 0.55m/s 3 3 流入风量 10.7m/min 8.6m/min 循环气率 60.5％ 60.5％风扇总风量 27.1m3/min 21.7m3/min [0034] 工作空间宽度尺寸1300mm，工作空间宽度尺寸600mm的情况。 [0035] 使得工作空间3的宽度尺寸为1300mm，进深尺寸为600mm，在前面开口尺寸为250mm的状态下显示出的安全柜的性能。使得平均流入风速13a为0.55m/s，满足气幕11 3 的功能的规定风速时，从前面开口部10吸入的空气＝从排气口23排气的风量，为10.7m/ 3 min。此外，从工作空间3吹出的吹出风速12a为0.35m/s时，吹出风量为16.4m/min。此 3 3 3 时，送风机6运转的总风量为10.7m/min+16.4m/min＝27.1m/min。安全柜会使向工作空间3吹出的风量再次进入压力腔室18，向工作空间3吹出，如此循环。该循环的风量占送风机6运转的全部风量的比例被称为循环气率，是安全柜所需要的指标。该循环气率表示通过排气用HEPA过滤器4和供气用HEPA过滤器5的空气的比率。表3的前面开口尺寸为 250mm运转的循环气率为60.5％。如图3所示，该前面开口尺寸10a为250mm的情况下，由下部的限位开关19b为ON的状态、上部的限位开关19a为ON的状态，判断前面开口尺寸为 250mm。 [0036] 同样的装置中，在下降前面闸板9，前面开口尺寸为200mm的情况下，上部的限位开关19b为OFF，仅限位开关19a为ON，由此可判断前面开口部尺寸为200mm。当然在前面开口尺寸为250mm和200mm的位置上，为了防止前面闸板不慎上下移动而设置有限动件(stopper)。如表3所示，如果由限位开关19检测出前面开口尺寸为200mm的状态，则使送3 风机6将运转风量下降至21.7m/min。由于图2的安全柜1不改变循环气率，前面开口部 3 10的流入风量和工作空间3的吹出风量也以同样的比率下降，使流入风量降至8.6m/min， 3 工作空间吹出风量降至13.1m/min。当然其风速也下降，流入风速13a变为0.55m/s，吹出风速12a变为0.28m/s。如无该控制而使前面开口尺寸变为200mm的话，则相对于流入风 3 量10.7m/min，由于前面开口尺寸10a为200mm，流入风速13a上升至0.68m/s，根据情况，可能存在外部的杂菌会侵入工作空间3内的情况。 [0037] 该控制是一个例子，根据安全柜1的工作空间3的形状与前面吸入缝16的形状、位置单纯地仅维持流入风速13a＝0.55m/s并不能达到其性能，前面开口尺寸10a为200mm时也有将流入风速13a设定为0.57m/s等的情况。但在这种情况下，通过由限位开关19检测前面开口尺寸10a，也能够控制送风机6的运转风量为规定的风量，从而能够设定为可发挥安全柜1的防止感染的性能的规定风速。 [0038] 由此，即使综合安全柜1的使用者的身高的高矮、观察工作台2的视线、操作者的手臂的动作而变化前面开口尺寸10a，也能够维持安全柜1的防止感染的性能。 [0039] [实施例2] [0040] 图4是表示本发明的第二实施方式的安全柜的截面结构图，其安全柜的概观图如图1所示。 [0041] 在压力腔室18内设置有腔室内气流调节器(damper)25。从送风机6吹出的空气为压力腔室18加压。压力腔室18与排气用HEPA过滤器4和供气用HEPA过滤器5相连接，空气分成排气口23侧和工作空间3侧两部分。腔室内气流调节器25安装于压力腔室18内，目的是控制朝向排气用HEPA过滤器4侧的空气。如果腔室内气流调节器25打开，则朝向排气用HEPA过滤器4侧的风量增加，相反如果腔室内气流调节器25关闭，则朝向供气用HEPA过滤器5的风量增加。根据前面开口尺寸10a，不仅对送风机6的总风量进行控制还能够通过腔室内气流调节器25的动作对流入风速13a和吹出风速12a的循环气率进行控制。 [0042] 表2表示其控制例。 [0043] 表2 [0044]前面开口尺寸10a 250mm 200mm 吹出风速12a 0.35m/s 0.35m/s 前面开口尺寸10a 250mm 200mm 吹出风量 16.4m3/min 16.4m3/min 流入风速13a 0.55m/s 0.55m/s 流入风量 10.7m3/min 8.6m3/min 循环气率 60.5％ 65.6％ 3 3 风扇总风量 27.1m/min 25.0m/min [0045] 工作空间宽度尺寸1300mm、工作空间宽度尺寸600mm的情况。 [0046] 工作空间3的尺寸与表1的情况相同，宽度方向为1300mm、进深为600mm。前面开口尺寸10a为250mm时，在流入风速13a＝0.55m/s、吹出风速12a＝0.35m/s，为能够达到安全柜的性能的气流状态。前面开口尺寸10a为200mm，循环气率一定而总风量下降时，工作空间3内的吹出风速12a也下降，根据安全柜1的形状，随着流入风速13a，外部的杂菌可能会进入工作空间3内。此时，需要增加工作空间3的吹出风速12a。表2中，配合前面闸板9的位置，前面开口尺寸10a变为200mm时，关闭腔室内气流调节器25，限制朝向排3 气用HEPA过滤器4侧的空气，使流入风量减少至8.6m/min，循环气率也从60.5％变更为 65.6％，由此，能够维持工作空间3的吹出风速12a为0.35m/s，能够维持安全柜1的防止感染的性能。 [0047] 表3表示表2安全柜的另外的控制例。 [0048] 表3 [0049]前面开口尺寸10a 250mm 200mm 吹出风速12a 0.35m/s 0.37m/s 吹出风量 16.4m3/min 17.3m3/min 流入风速13a 0.55m/s 0.69m/s 流入风量 10.7m3/min 10.7m3/min 循环气率 60.5％ 61.8％风扇总风量 27.1m3/min 28.0m3/min [0050] 工作空间宽度尺寸1300mm、工作空间宽度尺寸600mm的情况。 [0051] 安全柜也有将从排气口23排气的空气通过设置有安全柜1的房间的风道(duct)向屋外排气的情况(并不一定要向屋外排气)。此时在风道上设置有排气用风扇。在这种情况下，通常即使安全柜1的排气风量根据前面开口尺寸10a的变化而发生变化，也不会以控制风道的排气风扇的风量的方式进行设置。此时需要使安全柜1的排气风量为定值。在这种情况下，前面开口尺寸10a从250mm变化到200mm时，由于排气风量＝流入风量为定值，流入风速13a从0.55m/s变化到0.69m/s，可能相对于工作空间3的吹出风速12a变得过3 3 快。此时，应维持吹出风速12a，使总风量从27.1m/min上升到28.0m/min，使循环气率从 60.5％变化到61.8％，由此，能够维持排气风量＝流入风量为定值，以不使外部的杂菌进入工作空间3内的方式维持工作空间3内的吹出风速12a为0.37m/s。 [0052] 这些防止感染所必需的规定风速根据安全柜的形状而有不同。需要预先掌握该数值，也需设定送风机6的运转风量和腔室内气流调节器25的动作角度。 [0053] [实施例3] [0054] 图5是表示本发明的第三实施方式的安全柜的截面结构图，其安全柜的概观图如图1所示。 [0055] 为了控制前面吸入缝16的开口率，设置有吸入缝气流调节器21。打开吸入缝气流调节器21时，从前面开口部10吸入的风量＝从排气口23排气的风量，增加，相反的，关闭吸入缝气流调节器21时，能够减少从前面开口部10吸入的风量。根据该结构，配合检测前面闸板9的位置的限位开关19的ON/OFF 信号，能够控制从前面开口部10吸入的风量。 [0056] 表4表示实施例3的控制例。 [0057] 表4 [0058]前面开口尺寸10a 250mm 200mm 吹出风速12a 0.35m/s 0.35m/s 吹出风量 16.4m3/min 16.4m3/min 流入风速13a 0.55m/s 0.55m/s 3 3 流入风量 10.7m/min 8.6m/min 循环气率 60.5％ 65.6％风扇总风量 27.1m3/min 25.0m3/min [0059] 工作空间宽度尺寸1300mm，工作空间宽度尺寸600mm的情况。 [0060] 控制工作空间3尺寸的例子与实施例1、2相同。前面开口尺寸为250mm的情况下，吸入缝气流调节器21为打开的状态。前面开口尺寸关闭至200mm的情况下，接受限位3 3 开关19的信号，使送风机6的风量从27.1m/min下降至25.0m/min，减少从前面开口部10吸入的流入风量，使循环气率从60.5％变化至65.6％，由此，能够控制工作空间3的吹出风速12a和流入风速13a为达到安全柜的防止感染性能的规定风量。 [0061] [实施例4] [0062] 图6是表示本发明的第四实施方式的安全柜的截面结构图。在排气用HEPA过滤器4的下游一侧设置有排气风扇22。在安全柜1的运转状态下，通过控制排气风扇22的ON/OFF，能够控制在压力腔室18被加压的空气分配给排气用HEPA过滤器4和供气用HEPA过滤器5的量。如果运转排气风扇22，则排气用HEPA过滤器4侧的排气风量增加。这是因为排气用HEPA过滤器4侧的压力下降，空气朝向排气用HEPA过滤器4一侧。以下表示与检测前面闸板9的位置的限位开19相配合的控制例。通常，在前面开口尺寸10a为200mm的状态下进行运转时，排气风扇22停止。如果提升前面闸板9，由限位开关19a检测出前面开口尺寸为250mm，则使排气扇22可动。此时排气风量＝流入风量，增加，能够维持规定的流入风速13a。 [0063] 以上的实施例1乃至实施例4表示了前面开口尺寸为200mm和250mm的二级控制的例子，根据本发明也能够实现前面开口尺寸为300mm的控制和在200mm～300mm之间的无级控制。无级控制的情况下，通过将前面闸板9的开口位置变换为电阻、电压、电流等无级信号，根据前面闸板9的位置无级控制送风机6风扇的转速，能够无级控制风量。此外，通过设置多个限位开关19可进行多级控制。 [0064] [实施例5] [0065] 图7是表示本发明的第五实施方式的安全柜的立体图。 [0066] 根据实施例1～4的前面开口尺寸10a的变化，配合送风机6的控制、循环气率的控制，工作台2的离地高度(工作台高度24)也可变。由此，能够提供一种安全柜1，其即使与使用安全柜1的体格身高、视线、手臂的动作相配合，改变工作台2的高度、前面开口尺寸10a，也能够相对外部杂菌保护工作空间3内的细菌、病毒15，防止感染研究操作者。 [0067] 根据本发明，提供了一种安全柜，就该安全柜来说，各种身高的使用者均能够以自己方便使用的安全柜的前面开口尺寸进行使用，使用方便性优异。

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