(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業台および前面操作開口を含み、該前面操作開口が周囲環境と流体接続しており、かつ該作業台に該周囲環境からアクセスすることができるように構成されている、作業チャンバと、
該作業チャンバ内へ導かれる空気をフィルタリングするように位置づけられたフィルタと、
加熱された空気を層流空気流ワークステーション内で循環させるように、ならびに加熱および温度制御された空気流を該作業台の方へ導くように構成された、空気循環システムであって、
該作業台の上方に配置された圧力チャンバと、
該空気流が該フィルタに接触し該作業チャンバに入る前に、第1の加熱手段によって加熱されるように、該圧力チャンバ内に配置されかつ該フィルタから離隔されかつ該フィルタの上流に位置づけられた、該第1の加熱手段と
を含む、空気循環システムと
を含む層流空気流ワークステーション。
【請求項２】
作業台の方へ導かれる空気流が加熱され、25℃超であるように制御される、請求項1記載の層流空気流ワークステーション。
【請求項３】
作業台の方へ導かれる空気流が本質的に層流でありかつ／または該作業台に対して垂直に導かれる、請求項1記載の層流空気流ワークステーション。
【請求項４】
作業台が、該作業台を加熱し、該作業台の温度を制御するための第2の加熱手段を含む、請求項1記載の層流空気流ワークステーション。
【請求項５】
作業台が熱伝導材料を含む、請求項1記載の層流空気流ワークステーション。
【請求項６】
顕微鏡を更に含む、請求項1記載の層流空気流ワークステーション。
【請求項７】
顕微鏡検査を可能にするように構成された透明な前面部を更に含み、作業台が顕微鏡の下方に配置された透明部分を含む、請求項6記載の層流空気流ワークステーション。
【請求項８】
作業台が、該作業台の方へ導かれた空気流の少なくとも一部が引き込まれることができる1つまたは複数のダクトを含む、請求項1記載の層流空気流ワークステーション。
【請求項９】
作業チャンバが、作業台の方へ導かれた空気流の少なくとも一部が引き込まれることができる1つまたは複数の後部ダクトを更に含む、請求項1記載の層流空気流ワークステーション。
【請求項１０】
空気循環システム内で作業台の上方に配置され、加熱された空気を作業チャンバ内で垂直下向きに該作業台の方へ均一に分布させるように構成されたフィルタ付き開口を更に含む、請求項1記載の層流空気流ワークステーション。
【請求項１１】
空気循環システムが、該空気循環システム内で空気流を制御するように構成された空気流発生装置を更に含む、請求項1記載の層流空気流ワークステーション。
【請求項１２】
空気循環システムが、熱交換器、熱ポンプ、およびこれらの任意の組み合わせを含む群より選択される熱交換手段を更に含む、請求項11記載の層流空気流ワークステーション。
【請求項１３】
熱交換手段が直交熱交換器を含む、請求項12記載の層流空気流ワークステーション。
【請求項１４】
空気流発生装置と組み合わせた圧力チャンバが、該空気循環システム内で空気流を制御するように構成される、請求項12記載の層流空気流ワークステーション。
【請求項１５】
入口フィルタを含む空気入口と、出口フィルタを含む空気出口とを更に含む、請求項14記載の層流空気流ワークステーション。
【請求項１６】
熱交換手段が、空気循環システムと、周囲環境と本質的に同じ温度を有する空気との間で空気を交換するように構成される、請求項15記載の層流空気流ワークステーション。
【請求項１７】
空気循環システムが、加熱された空気の少なくとも一部を再利用するように構成された1つまたは複数の流れ制御手段を含む、請求項1記載の層流空気流ワークステーション。
【請求項１８】
前面操作開口を横切る圧力差が本質的にゼロであるように、空気循環システムが構成される、請求項1記載の層流空気流ワークステーション。
【請求項１９】
圧力が周囲環境の圧力と比較して層流空気流ワークステーションにおいて著しく低くなるように構成された、請求項1記載の層流空気流ワークステーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、層流空気流ワークステーション、ならびに組織、胚、および幹細胞などの生物学的材料の取扱いおよび／または顕微鏡検査のための本ワークステーションの使用、ならびにISO／EN 12469に従った微生物学的に安全なワークステーションのための本ワークステーションの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
ベンチまたはキャビネットとも示される、層流空気流ワークステーションは、病原体による汚染などの汚染されているかもしれない材料を用いて安全に作業するために、または周囲環境への曝露から保護されなければならない材料を取り扱うために使用される。例えば、組織、胚、および幹細胞などの生物学的材料を検査するとき、周囲の大気環境および周囲の温度に対する曝露は有害となり得る。
【０００３】
ワークステーションによって提供される作業者および環境の保護のレベル、ならびにワークステーションによって提供される製品保護のレベルに応じて、ワークステーションの種々のクラスが定められる。層流キャビネットは製品保護を提供するだけであるが、クラスIIキャビネットは製品と作業者の両方の保護を提供する。クラスIIワークステーションは、更に、ISO 12469などのさまざまなISO規格により認証され得る。
【０００４】
従来の層流空気流ワークステーションは、取り扱われる試料の上から、無菌のおよび／またはフィルタリングされた空気の垂直層流空気流を吹きつけることによって作動する。
【０００５】
取り扱われる試料の温度制御を可能にするために、試料は、所望の温度を維持するようにヒートプレートなどの加熱手段上に設置され得る。加えてまたは代替的に、周囲環境から直接アクセスされない閉鎖システムをワークステーションによって形成して、空気流を加熱してもよく、これにより、試料表面の温度が精確に制御されることができる。
【０００６】
加熱された空気流を用いる閉鎖ワークステーションにおいては多量の空気が使用される。したがって、ワークステーションは、作動中、多量の空気を駆動する送風機およびポンプのために騒音が大きく、ワークステーションのエネルギー消費および周囲環境への熱損失は著しい。これを改善するために、空気が、部分的に再利用され得る。しかしながら、ワークステーション内での試料の取扱いならびにワークステーションへのおよびワークステーションからの試料の移動が複雑であるので、閉鎖ワークステーションの場合効率および簡便性が著しく低減される。
【０００７】
したがって、周囲環境から簡単にアクセス可能であるが、エネルギー消費および周囲環境に対する熱損失が低減され、空気流が精確に温度調節された、層流空気流ワークステーションを提供することが望ましい。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の目的は、層流空気流ワークステーションおよびクラスIIワークステーション、好ましくはISO 12469承認レベルのものを提供することである。本発明の目的は、更に、周囲環境から簡単にアクセス可能であり、改善された温度制御を有し、および作動中に低減した騒音レベルを有する、ワークステーションを提供することである。
【０００９】
第1の局面では、本発明は、
作業台2を含む作業チャンバ1と、
第1の加熱手段4を含み、加熱された空気をワークステーション内で循環させかつ加熱および温度制御された空気流を作業台2の方へ導くように構成された、空気循環システム3と
を含む層流空気流ワークステーションであって、作業チャンバが、作業台2に周囲環境7からアクセスすることができるように構成された、周囲環境7と流体接続した前面操作開口6を含む、層流空気流ワークステーション
を提供する。
【００１０】
第2の局面では、第1の局面によるワークステーションが、組織、胚、および幹細胞などの生物学的材料の取扱いおよび／または顕微鏡検査のために使用され、ならびに／またはISO／EN 12469に従った微生物学的に安全なワークステーションのために使用される。
[本発明1001]
作業台（2）を含む作業チャンバ（1）と、
第1の加熱手段（4）を含み、加熱された空気をワークステーション内で循環させかつ加熱および温度制御された空気流を該作業台（2）の方へ導くように構成された、空気循環システム（3）と
を含む層流空気流ワークステーションであって、
該作業チャンバが、該作業台（2）に周囲環境（7）からアクセスすることができるように構成された、該周囲環境（7）と流体接続した前面操作開口（6）を含む、層流空気流ワークステーション。
[本発明1002]
作業台（2）の方へ導かれる空気流が加熱され、25℃超、より好ましくは30℃超、例えば本質的に37℃であるように制御されるように構成される、本発明1001のワークステーション。
[本発明1003]
作業台（2）の方へ向かう空気流の方向が本質的に層流でありかつ／または該作業台に対して垂直であるように構成された、前記本発明のいずれかのワークステーション。
[本発明1004]
作業台（2）が実質的に水平である、前記本発明のいずれかのワークステーション。
[本発明1005]
作業台（2）が、該作業台が加熱され、温度制御されるように構成されるような第2の加熱手段（14）を更に含む、前記本発明のいずれかのワークステーション。
[本発明1006]
第2の加熱手段（14）の面内領域が、作業台の上部表面領域の少なくとも25％、より好ましくは少なくとも35％、および最も好ましくは少なくとも40％または50％を占める、本発明1005のワークステーション。
[本発明1007]
作業台（2）が、金属、合金、複合材、またはこれらの任意の組み合わせなどの、熱伝導特性を有する材料を含む、前記本発明のいずれかのワークステーション。
[本発明1008]
光学顕微鏡などの顕微鏡（15）および／または光源（16）を含むように更に構成された、前記本発明のいずれかのワークステーション。
[本発明1009]
顕微鏡検査のために構成された透明な前面（6a）を更に含む、本発明1008のワークステーション。
[本発明1010]
作業台（2）が透明部分（17）を含み、光源（16）が該透明部分の下に任意で配置される、本発明1008〜1009のいずれかのワークステーション。
[本発明1011]
透明部分（17）が、ガラス製の部分などの加熱されるように構成された透明部分（17a）を含む、本発明1010のワークステーション。
[本発明1012]
透明部分の少なくとも一部分が加熱され、温度制御されるように構成される、本発明1010〜1011のいずれかのワークステーション。
[本発明1013]
作業台（2）が、該作業台の方へ導かれた空気流の少なくとも一部がダクトを通して引き込まれることができるような1つまたは複数のダクト（5）を更に含む、前記本発明のいずれかのワークステーション。
[本発明1014]
1つまたは複数のダクト（5）が、作業台の上部表面から、該作業台の下部表面へおよび／または該作業台の縁部表面へ延在する、本発明1013のワークステーション。
[本発明1015]
1つまたは複数のダクト（5）が、作業台の交差面方向（cross-plane）に向けられている、本発明1013〜1014のいずれかのワークステーション。
[本発明1016]
1つまたは複数のダクト（5）が、作業台の1つまたは複数の縁部に隣接して位置づけられる、本発明1013〜1015のいずれかのワークステーション。
[本発明1017]
1つまたは複数のダクト（5）の幾何学的形状が、円筒、円柱、六角柱などの多角柱、およびこれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、本発明1013〜1016のいずれかのワークステーション。
[本発明1018]
1つまたは複数のダクト（5）の面内領域が、作業台（2）の上部表面領域の少なくとも5％、より好ましくは少なくとも10％または20％、および最も好ましくは少なくとも25％を占める、本発明1013〜1017のいずれかのワークステーション。
[本発明1019]
作業チャンバが、作業台（2）の方へ導かれた空気流の少なくとも一部が後部ダクトを通して引き込まれることができるような1つまたは複数の後部ダクト（8）を含む、前記本発明のいずれかのワークステーション。
[本発明1020]
後部ダクト（8）を通して引き込まれる空気流が、1つまたは複数のダクト（5）を通して引き込まれる空気流よりも多量である、本発明1019のワークステーション。
[本発明1021]
HEPAフィルタなどのフィルタ（10）を更に含む、前記本発明のいずれかのワークステーション。
[本発明1022]
フィルタリングされた空気が作業チャンバ（1）内へ導かれるようにフィルタ（10）が位置づけられる、本発明1021のワークステーション。
[本発明1023]
作業台（2）の上方に位置する、空気循環システム（3）内のフィルタ付き開口（9）を含む、前記本発明のいずれかのワークステーション。
[本発明1024]
フィルタ付き開口（9）が、加熱された空気を作業チャンバ（1）内で垂直下向きに作業台（2）の方へ均一に分布させるように構成される、本発明1023のワークステーション。
[本発明1025]
1つまたは複数の外表面上に断熱層（18）を更に含む、前記本発明のいずれかのワークステーション。
[本発明1026]
空気循環システム（3）が、送風機などの空気流発生装置（11）を含む、前記本発明のいずれかのワークステーション。
[本発明1027]
空気流発生装置（11）が、空気循環システム（3）内で空気流を制御するように構成される、本発明1026のワークステーション。
[本発明1028]
空気循環システム（3）が、循環した空気の少なくとも一部を再利用するように構成される、前記本発明のいずれかのワークステーション。
[本発明1029]
循環した空気の少なくとも70％、より好ましくは少なくとも80％、および最も好ましくは少なくとも90％が再利用される、本発明1028のワークステーション。
[本発明1030]
再利用される空気の量が、バルブ、スライド、またはスロットルなどの流れ制御手段によって制御される、本発明1028〜1029のいずれかのワークステーション。
[本発明1031]
空気循環システムが熱交換手段（12）を更に含む、前記本発明のいずれかのワークステーション。
[本発明1032]
熱交換手段（12）が、熱交換器、熱ポンプ、およびこれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、本発明1031のワークステーション。
[本発明1033]
熱交換手段（12）が直交熱交換器である、本発明1031〜1032のいずれかのワークステーション。
[本発明1034]
空気循環システム（3）が圧力チャンバ（13）を更に含み、空気流発生装置（11）と組み合わせた該圧力チャンバ（13）が、該空気循環システム（3）内で空気流を制御するように構成される、前記本発明のいずれかのワークステーション。
[本発明1035]
空気入口（20）および空気出口（19）を更に含み、該空気入口が入口フィルタ（20a）を任意で含み、該空気出口が出口フィルタ（19a）を任意で含む、前記本発明のいずれかのワークステーション。
[本発明1036]
熱交換手段（12）が、空気循環システム（3）と、周囲環境（7）と本質的に同じ温度を有する空気との間で空気を交換するように構成される、本発明1031〜1035のいずれかのワークステーション。
[本発明1037]
熱交換手段が、入口（20）から空気流発生装置（11）へ流れる空気と圧力チャンバ（13）から出口（19）へ流れる空気との間で熱を交換するように構成される、本発明1031〜1036のいずれかのワークステーション。
[本発明1038]
前面操作開口（6）を横切る圧力差、すなわち作業チャンバ（1）と周囲環境（7）との間の圧力差が本質的にゼロであるように、空気循環システム（3）が構成される、本発明1037のワークステーション。
[本発明1039]
フィルタ付き開口（9）を通る空気流がダクト（5、8）を通して引き込まれる空気流と本質的に同様であるかまたはそれより少ないように、より好ましくは本質的に同様であるように構成された、本発明1037〜1038のいずれかのワークステーション。
[本発明1040]
前面操作開口（6）が空気入口（20）を含む、本発明1001〜1035のいずれかのワークステーション。
[本発明1041]
熱交換手段が、圧力ボックス（13）から出口（19）へ流れる空気と、作業台（2）の下方に配置された空気循環システムの一部分から空気流発生装置（11）へ流れる空気との間で熱を交換するように構成される、本発明1040のワークステーション。
[本発明1042]
圧力が周囲環境（7）と比較してワークステーション（1）において著しく低くなるように構成された、本発明1040〜1041のいずれかのワークステーション。
[本発明1043]
組織、胚、および幹細胞などの生物学的材料の取扱いおよび／または顕微鏡検査のための、本発明1001〜1042のいずれかのワークステーションの使用。
[本発明1044]
ISO／EN 12469に従った微生物学的に安全なワークステーションのための、本発明1001〜1042のいずれかのワークステーションの使用。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明は、添付の図面を参照して以下により詳細に説明される。
【００１２】
【図１】本発明による層流空気流ワークステーションの一態様を示す。
【図２】外表面上の断熱層18、入口フィルタ20aおよび出口フィルタ19aを更に含む、本発明による層流空気流ワークステーションの一態様を示す。
【図３】生細胞などの生物学的材料の検査に好適な、光学顕微鏡検査のために構成された、本発明による層流空気流ワークステーションの一態様を示す。
【図４】空気が前面操作開口6において周囲環境7からワークステーション内に引き込まれる、本発明による層流空気流ワークステーションの一態様を示す。
【図５】本発明による層流空気流ワークステーションのための作業台の一態様の上面図である。
【図６】作業台が第2の加熱手段14を含み、加熱手段の位置が示されている、本発明による層流空気流ワークステーションのための作業台の一態様の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明の詳細な説明
図1は、LAF（層流空気流）キャビネットとも示される、層流空気流ワークステーションの一態様を示す。LAFは、一般に、感温性でありおよび／または清浄な環境を必要とし、更には人間への健康上のリスクとなり得る材料または試料に関する実験室での作業のために使用される。このような材料の例としては、組織、胚、および幹細胞などの生物学的材料が挙げられる。
【００１４】
ワークステーションは、作業チャンバ1、作業台2、および前面操作開口6を含む。前面操作開口は、周囲環境7に対して開き、開口のサイズは、透明な前面6aが上方向または下方向に変位することができるように構成された摺動手段によって変更することができる。
【００１５】
作業チャンバおよび作業台が透明な前面6aを通して視認可能であるので、ワークステーションで作業する人（複数可）は、ワークステーションの正面に配置され、作業チャンバの内側で彼／彼女の手で、試料を操作するまたは器具、例えば顕微鏡を作動させるなど、作業をすることができる。ワークステーションの長さに応じて、1人または複数の人が、隣り合って作業することができる。好ましくは、122cm（4フィート）の長さを有するワークステーションは1人の人に好適であり、183cm（6フィート）の長さを有するワークステーションは2人の人に好適である。
【００１６】
有利には、取り扱われる試料および器具は、作業台2上の安定した位置に配置することができる。
【００１７】
したがって、本発明の一態様では、作業台2は、実質的に水平である。
【００１８】
試料の温度制御
図1では、作業台2上に配置された物品の温度は、作業チャンバ1の内側の矢印によって示されるように加熱および温度制御された空気流を作業台の方へ導くことによって、制御される。
【００１９】
システムにおける精確な温度制御および最小の空気抵抗のために、有利には、加熱された空気流は本質的に層流でありかつ／または作業台に対して垂直である。
【００２０】
本発明の一態様では、ワークステーションは、作業台2の方へ向かう空気流の方向が本質的に層流でありかつ／または作業台に対して垂直であるように構成される。
【００２１】
生物学的試料を検査するとき、有利には、加熱された空気流の温度は、生物学的試料の自然温度と同様のものである。
【００２２】
したがって、本発明の更なる態様では、作業台2の方へ導かれる空気流は加熱され、25℃超、より好ましくは30℃超、例えば本質的に37℃であるように制御されるように構成される。
【００２３】
作業台2上に配置された物品の温度は、追加的に、作業台2内に配置されるかもしくは埋め込まれるおよび／または作業台2の上部に配置される加熱手段14を使用することによって制御されてもよい。加熱手段により、作業台が部分的に加熱され、温度制御されるように構成されることが可能になり、これにより、作業台上に配置された物品の温度が制御される。
【００２４】
本発明の更なる態様では、作業台2は、作業台が加熱され、温度制御されるように構成されるような第2の加熱手段14を含む。
【００２５】
加熱手段が作業台内に埋め込まれるとき、作業台表面の温度制御される領域は、作業台材料の熱伝導特性に左右される。材料の熱伝導率は、加熱手段から作業台の表面へ熱エネルギーを伝達させて、作業台の表面の一領域上で均一の温度を得るのに十分でなければならない。
【００２６】
本発明の更なる態様では、作業台2は、金属、合金、複合材、またはこれらの任意の組み合わせなどの、熱伝導特性を有する材料を含む。
【００２７】
図6は、加熱手段14の位置が破線によって示された、作業台の一態様の上面図である。したがって、破線は、加熱手段の面内領域を示す。作業台の少なくとも示された表面領域内で、作業台表面の温度は均一であり、例えば37℃であるように制御されることができる。
【００２８】
本発明の更なる態様では、第2の加熱手段（14）の面内領域は、作業台2の上部表面領域の少なくとも25％、より好ましくは少なくとも35％、および最も好ましくは少なくとも40％または50％を占める。
【００２９】
顕微鏡検査
ワークステーション内で取り扱われる試料は、顕微鏡によって検査され得る。図3は、ワークステーションが顕微鏡15を含み、ワークステーションが顕微鏡検査を行うために構成された、層流空気流ワークステーションの一態様を示す。
【００３０】
図3では、顕微鏡によって検査される試料15cは作業台2上に置かれ、顕微鏡レンズ15bは試料の上方に位置する。対象試料15cは接眼レンズ15aを通して観察され、接眼レンズ15aは、透明な前面6aの外表面などにおいて、周囲環境からアクセス可能であり得る。
【００３１】
ワークステーションは、更に、検査される試料に光線を透過させる、光透過顕微鏡検査のために構成されてもよい。図3は、透過顕微鏡検査のために構成されたワークステーションの一態様を示す。作業台2は透明部分17を含み、その上部に試料15cが配置される。作業台の透明部分の下方に配置された光源16からの光が、試料15cを透過する。透過される試料15cの温度制御を更に確実にするために、試料は、加熱されたガラスなどの、作業台の透明な加熱部分17a上に配置してもよい。
【００３２】
本発明の一態様では、ワークステーションは、光学顕微鏡などの顕微鏡15および／または光源16を含む。更なる態様では、ワークステーションは、顕微鏡検査のために構成された透明な前面6aを更に含む。
【００３３】
本発明の更なる態様では、作業台2は、透明部分17を含み、光源16は、透明部分の下に任意で配置される。更なる態様では、透明部分17は、ガラス製の部分のような、加熱されるように構成された透明部分17aを含む。更なる態様では、透明部分の少なくとも一部分は加熱され、温度制御されるように構成される。
【００３４】
空気循環システム
ワークステーション内の空気は、空気循環システム3によってワークステーション内で加熱されて循環する。したがって、空気循環システムの各部分が、互いに流体接続している。空気循環システムの態様が、図1〜4に示される。
【００３５】
図1〜3の態様では、周囲環境7からの空気は、空気入口20で空気循環システム3内に引き込まれる。入った空気は、次いで、第1の加熱手段4と接触することによって、加熱される。第1の加熱手段4は温度制御されるように構成され、これにより、入って加熱される空気の温度が制御されることができる。続いて、加熱され温度制御された空気は、作業チャンバ1に入り、作業台2の方へ導かれる。台2は1つまたは複数のダクト5を含み、かつ／または作業チャンバは後部ダクト8を含み、作業台2の方へ導かれた空気流は、ダクトを通して引き込まれる。ダクトを通して引き込まれた空気は、続いて、再利用される、すなわち第1の加熱手段4を通過して作業チャンバ1内に再び入るか、もしくは空気出口19により周囲環境7に排出されるか、またはこれらが組み合わされる。
【００３６】
ワークステーションの連続的な作動のために、周囲環境に排出される空気の量は、空気入口20において入る周囲環境からの空気によって置き換えられる。
【００３７】
空気循環システム3の代替的態様を図4に示す。この態様では、空気は、前面操作開口6において周囲環境7からワークステーション内に引き込まれる。入った空気は、続いて、作業台2のダクト5を通して引き込まれ、図1〜3に示される方法と同様に第1の加熱手段4と接触して作業チャンバ1へ循環する。
【００３８】
本発明の一態様では、前面操作開口6は、空気入口20を含む。
【００３９】
空気循環システム3、黙示的に空気循環システムへ入る／空気循環システムから出る空気は、空気流発生装置11を使用することによって作動され得る。本発明の一態様では、空気循環システム3は、送風機などの空気流発生装置11を含む。更なる態様では、空気流発生装置11は、空気循環システム3内で空気流を制御するように構成される。
【００４０】
空気入口20において空気循環システム3に入り、空気出口19において空気循環システム3から出る汚染物質の量を最少にするために、入口および／または出口は、図2〜4に例示されるように、フィルタリング手段を含んでもよい。
【００４１】
本発明の一態様では、ワークステーションは、空気入口20および空気出口19を含み、空気入口は、入口フィルタ20aを任意で含み、空気出口は、出口フィルタ19aを任意で含む。
【００４２】
空気循環システム3は、更に、圧力チャンバ13または圧力ボックスと組み合わせた空気流発生装置11を使用することによって作動されてもよく、ここで圧力ボックスは、過圧または正圧を有する空気循環システムの一部分である。任意で、第1の加熱手段4は、図1〜4に例示されるように、圧力チャンバの内側に配置される。
【００４３】
本発明の一態様では、空気循環システム3は圧力チャンバ13を更に含み、空気流発生装置11と組み合わせた圧力チャンバ13は、空気循環システム3内で空気流を制御するように構成される。
【００４４】
エネルギー消費
ワークステーションのエネルギー消費ならびにワークステーションから周囲環境へおよび周囲環境から通過する空気流の大きさを最小にするために、ワークステーションにおいて循環する空気の一部を再利用することが有利である。
【００４５】
本発明の一態様では、空気循環システム3は、循環した空気の少なくとも一部を再利用するように構成される。更なる態様では、循環した空気の少なくとも70％、より好ましくは少なくとも80％、および最も好ましくは少なくとも90％が、再利用される。更なる態様では、再利用される空気の量は、バルブ、スライド、またはスロットルなどの流れ制御手段によって制御される。
【００４６】
ワークステーションから周囲環境への熱損失を更に最小にするために、ワークステーションの外表面の全体または一部は、断熱材料18によって完全にまたは部分的に覆われてもよい。図2および図4は、外表面上に断熱層18を含むワークステーションの態様を示す。
【００４７】
本発明の一態様では、ワークステーションは、1つまたは複数の外表面上に断熱層18を更に含む。
【００４８】
エネルギー消費および熱損失を、熱交換手段12を使用することによって更に低減させてもよく、これにより、入口20において周囲環境7から入る空気は、ワークステーションから周囲環境7へ排出される空気によって部分的に加熱される。熱交換手段12を含むワークステーションの態様は、図1〜4に例示される。
【００４９】
熱交換手段12として直交熱交換器を使用することによって、入口20において入る空気を10℃まで加熱可能であることが確認された。例えば、22℃の周囲環境に対応する温度を有する、入口20において入る空気は、29℃に加熱され、ワークステーションから排出される空気は、37℃から30℃まで温度が低下した。
【００５０】
本発明の一態様では、空気循環システムは、熱交換手段12を更に含む。更なる態様では、熱交換手段12は、熱交換器、熱ポンプ、およびこれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。好ましい態様では、熱交換手段12は、直交熱交換器である。
【００５１】
本発明の更なる態様では、熱交換手段12は、空気循環システム3と、周囲環境7と本質的に同じ温度を有する空気との間で、空気を交換するように構成される。
【００５２】
空気循環システム3の構成に応じて、熱交換手段12を、ワークステーション内の異なる位置に配置してもよい。分離した入口20において空気がワークステーションに入る、図1〜3で実施される構成の場合、熱交換手段12は、入口20の近傍にまたはワークステーションの上部に配置される。
【００５３】
本発明のこの態様では、熱交換手段は、入口20から空気流発生装置11へ流れる空気と圧力チャンバ13から出口19へ流れる空気との間で熱を交換するように構成される。
【００５４】
空気が前面操作開口6、20においてワークステーションに入る、図4で実施される空気循環システム3の構成の場合、熱交換手段12は、ワークステーションの後部の近傍にまたは入口20から離れたところに配置される。
【００５５】
したがって、本発明の別の態様では、熱交換手段は、圧力チャンバ13から出口19へ流れる空気と、作業台2の下方に配置された空気循環システムの一部分から空気流発生装置11へ流れる空気との間で熱を交換するように構成される。
【００５６】
作業台
本明細書において使用される用語「作業台」は、三次元の矩形、または箱形状もしくは超矩形の構成要素を意味する。作業台は、ユーザによって作業が行われる上部表面、および箱の反対側の表面である下部表面を含む。箱の他の表面は、作業台の縁部を含む。作業台前部は前面操作開口近傍の作業台の一部分であり、作業台後部は反対側の縁部、すなわちワークステーション後部の作業台の一部分である。
【００５７】
用語「面内」は、上部表面と平行な向きを意味し、用語「交差面方向（cross-plane）」は、上部表面に対して垂直な、例えば縁部の1つと平行な、向きを意味する。
【００５８】
図5は、上面図から確認される作業台の一態様を示し、作業台の上部表面を示す。作業台が、大きい後部ダクト8と、作業台の交差面方向に向けられ、作業台の前縁部に沿って、および部分的に2つの側縁部に沿って位置する複数の小さいダクト5とを含むことが確認される。
【００５９】
ワークステーションの空気流抵抗、したがって騒音は、作業台のダクト5およびワークステーションのダクト8に左右される。ワークステーションのエネルギー消費を最小にするために、有利には、ダクトは、空気循環システム3内の空気流抵抗を最小にするように構成される。
【００６０】
本発明の一態様では、作業台2は、作業台の方へ導かれた空気流の少なくとも一部がダクトを通して引き込まれることができるような1つまたは複数のダクト5を更に含む。
【００６１】
更なる態様では、1つまたは複数のダクト5は、作業台の上部表面から、作業台の下部表面へおよび／または作業台の縁部表面へ延在する。更なる態様では、1つまたは複数のダクト5は、作業台の交差面方向に向けられている。更なる態様では、1つまたは複数のダクト5は、作業台の1つまたは複数の縁部に隣接して位置づけられる。
【００６２】
本発明の更なる態様では、1つまたは複数のダクト5の幾何学的形状は、円筒、円柱、六角柱などの多角柱、およびこれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。
【００６３】
本発明の更なる態様では、1つまたは複数のダクト5の面内領域は、作業台2の上部表面領域の少なくとも5％、より好ましくは少なくとも10％または20％、および最も好ましくは少なくとも25％を占める。
【００６４】
空気循環システムの空気流抵抗を更に最小にするために、作業チャンバは、作業台2のダクトに加えて、1つまたは複数の後部ダクト8を含んでもよい。後部ダクトは、図5に例示されるように、作業台の後部部分において作業台2内に含まれるなど、作業チャンバ1の後部に配置されてもよい。
【００６５】
本発明の一態様では、作業チャンバは、作業台2の方へ導かれた空気流の少なくとも一部が後部ダクトを通して引き込まれることができるような1つまたは複数の後部ダクト8を含む。
【００６６】
循環する空気の大部分が後部ダクト8を通して引き込まれる場合には、ワークステーションのエネルギー消費は、作業台内に含まれるダクト5と比較して、更に改善され得る。
【００６７】
これは特に、図1〜3に示される態様の場合であり、空気が前面操作開口6を介して周囲環境7から作業チャンバ1内に入る危険性が低減される。
【００６８】
本発明の一態様では、後部ダクト8を通して引き込まれる空気流は、1つまたは複数のダクト（5）を通して引き込まれる空気流よりも多量である。
【００６９】
作業チャンバ
図1〜4に示される態様では、加熱され温度制御された空気は、圧力チャンバ13から開口9を通って作業チャンバ1に入り、作業台2の方へ導かれる。
【００７０】
作業チャンバ1に入る汚染物質を回避するために、加熱され温度制御された空気が作業チャンバ1に入る前にフィルタリングされるように、フィルタリング手段10が使用されてもよい。フィルタは、例えば、特定のサイズより大きい粒子を除去する高性能粒子アレスタンス（High-Efficiency Particulate Arrestance（HEPA））であり得る。
【００７１】
本発明の一態様では、ワークステーションは、HEPAフィルタなどのフィルタ10、またはフィルタ付き開口9を更に含む。
【００７２】
フィルタ10は、更に、作業台の上方に位置づけられ、作業台2の方へ導かれる空気流の分布に影響を及ぼすように構成され得る。
【００７３】
本発明の一態様では、フィルタリングされた空気が作業チャンバ1内へ導かれるようにフィルタ10が位置づけられる。別の態様では、ワークステーションは、作業台2の上方に位置する、空気循環システム3内のフィルタ付き開口9を含む。更なる態様では、フィルタ付き開口9は、加熱された空気を作業チャンバ1内で垂直下向きに作業台2の方へ均一に分布させるように構成される。
【００７４】
図1〜3に示される態様などの、本発明のいくつかの態様では、前面操作開口6を介して周囲環境7から作業チャンバ1内へ入る空気の量は最少にされるのが有利である。前面操作開口6を通って入る空気の量は、作業チャンバ1と周囲環境7との間の圧力差によって決定される。作業チャンバ1の圧力は、フィルタ付き開口9を通って作業チャンバ内へ流れる空気とダクト5、8を通して引き込まれる空気との割合によって、更に決定される。
【００７５】
したがって、好ましい態様では、作業チャンバ1内の空気圧は、周囲環境7の空気圧と本質的に同様であるかまたは僅かに低い。より好ましくは、前面操作開口6を横切る圧力差はゼロであり、空気が前面操作開口を通って作業チャンバに入らない。
【００７６】
本発明の一態様では、前面操作開口6を横切る圧力差、すなわち作業チャンバ1と周囲環境7との間の圧力差が本質的にゼロであるように、空気循環システム3は構成される。
【００７７】
更なる態様では、フィルタ付き開口9を通る空気流がダクト5、8を通して引き込まれる空気流と本質的に同様であるかまたはそれより少ないように、より好ましくは本質的に同様であるように、ワークステーションは構成される。
【００７８】
図4に示される態様などの、本発明のいくつかの態様では、操作開口6は、空気入口20として使用される。このため、前面操作開口6を横切る著しい圧力差が存在しなければならず、作業チャンバ1内の圧力が周囲環境7と比較して低くなければならない。本発明の一態様では、圧力が周囲環境7と比較して作業チャンバ1において著しく低くなるように、ワークステーションは構成される。
【００７９】
参照番号
1−作業チャンバ
2−作業台
3−空気循環システム
4−第1の加熱手段
5−ダクト
6−前面操作開口
6a−透明な前面
7−周囲環境
8−後部ダクト
9−フィルタ付き開口
10−フィルタ
11−空気流発生装置
12−熱交換手段
13−圧力チャンバ
14−第2の加熱手段
15−顕微鏡
15a−接眼レンズ
15b−レンズ
15c−試料
16−光源
17−作業台の透明部分
17a−作業台の透明な加熱部分
18−断熱層
19−空気出口
19a−出口フィルタ
20−空気入口
20a−入口フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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