Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung hat den Aufbau eines Containments mit einer asepti- sehen Arbeitskammer und einer zugeordneten Dekontaminationsanordnung zum Gegenstand. Die Arbeitskammer ist unten von einem Boden begrenzt, und ober halb der Arbeitskammer befindet sich eine Umluftzone, in der ein Umluftfilter mit einem Umluftventilator angeordnet ist. Die Umluftzone und die Arbeitskammer sind durch ein Gehäuse nach aussen abgegrenzt. Aus der Arbeitskammer führt zumindest ein erster Rückluftkanal in die Umluftzone. Ein Rückluftfilter ist strö mungstechnisch mit dem Rückluftkanal verbunden. Solche Anlagen dienen der Behandlung von sterilen Gütern, bei der keine verunreinigenden Partikel von aus sen an das Behandlungsgut gelangen dürfen. Als Containments gelten insbe sondere Isolatoren, z.B. für die pharmazeutisch-chemische Industrie. Der Begriff umfasst ferner alle Typen von RABS (Restricted Access Barrier System).

Stand der Technik

In der EP 3 170 545 A1 der Anmelderin ist der beispielhafte Aufbau eines Containments gezeigt. Auf der Frontseite sind in einer transparenten Scheibe Hand- schuheingriffe eingesetzt, so dass die Bedienperson Einblick und mit den Hand schuhen Zugriff in die Arbeitskammer hat. Die in die Arbeitskammer eingebrachte laminare Luftströmung wird über einen Rückluftkanal, von Filtereinheiten gereinigt, in die oberhalb der Arbeitskammer gelegene Umluftzone geleitet. Die Filter einheiten, z.B. in Gestalt von Filterpatronen, sind am erweiterten Eintritt in den Rückluftkanal eingesetzt und erlauben so ein vorteilhaftes Handling beim Filter wechsel. Bei grösserer Dimensionierung des erweiterten Eintritts könnte sich da durch aber für die Bedienperson die Ergonomie am Arbeitsplatz vor dem Contain ment nicht ganz optimal gestalten. Die EP 2 666 532 B1 offenbart einen etwas anderen Aufbau eines Containments. Hier sind zur Rückführung der in die Arbeitskammer eingebrachten laminaren Luftströmung in die über der Arbeitskammer angeordneten Umluftzone zwei Rück- luftkanäle vorgesehen, an deren Einströmöffnung jeweils eine Filtereinheit installiert ist, die auf dem Boden der Arbeitskammer ruhen. Damit wird jedoch der in der Arbeitskammer für darin positionierte Apparaturen verfügbare Raum eingeengt und die Bedienperson muss mit den Arbeitshandschuhen die Filtereinheit übergreifen, quasi weiter vorstrecken, um an die beabsichtigte Stelle, z.B. an einer Prozessmaschine, zu gelangen.

Aufgabe der Erfindung

Ausgehend vom vorbekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den strukturellen Aufbau eines Containments mit einer aseptischen Arbeitskammer für die am Containment tätige Bedienperson ergonomisch optimaler zu gestalten und dabei den in der Arbeitskammer verfügbaren Raum bestmöglich für den Betrieb und die Aufstellung von Apparaturen zu nutzen. Schliesslich soll das reinraumtechnische Konzept zu effizienten Betriebs- und Anlagenkosten füh ren.

Übersicht über die Erfindung

Gegenstand ist der Aufbau eines Containments mit einer aseptischen Arbeitskammer und zugehöriger Dekontaminationsanordnung. Die Arbeitskammer ist unten von einem Boden begrenzt, und oberhalb der Arbeitskammer befindet sich eine Umluftzone, in der ein Umluftfilter mit einem Umluftventilator angeordnet ist. Die Umluftzone und die Arbeitskammer sind durch ein Gehäuse nach aussen ab gegrenzt. Aus der Arbeitskammer führt zumindest ein erster Rückluftkanal in die Umluftzone. Ein Rückluftfilter ist strömungstechnisch mit dem Rückluftkanal ver bunden, nämlich der Umluftzone zugewandt angeordnet.

Nachfolgend werden spezielle Ausführungsformen der Erfindung definiert: Der Rückluftfilter kann an der Mündung des Rückluftkanals in die Umluftzone oder im Rückluftkanal, rückversetzt von der Mündung, angeordnet sein. Die den Rückluftfilter aufnehmende Mündung des Rückluftkanals kann als die Umluftzone erweiternde oder in die Umluftzone hineinragende Auskragung ausgebildet sein oder geht ohne Auskragung, quasi mit linearem Querschnitt, in die Umluftzone über. Der Rückluftfilter bzw. der Umluftfilter hat die Gestalt eines Plattenfilters oder einer auswechselbaren Filterpatrone oder eines ersetzbaren Filtereinsatzes. Hierbei kann man einen einzelnen Rückluftfilter oder eine Serie von zusammenwirkenden Rückluftfiltern vorsehen bzw. einen einzelnen Umluftfilter oder eine Serie von zusammenwirkenden Umluftfiltern installieren.

Der zumindest erste Rückluftkanal weist eine transparente Frontscheibe und eine dazu beabstandet angeordnete transparente Kanalscheibe als Bestandteile auf und besitzt eine Einströmöffnung, die sich oberhalb und nahe des Bodens be- findet.

Zwischen der Umluftzone und der Arbeitskammer erstreckt sich ein Luftleitele ment, das zur Erzeugung einer in der Arbeitskammer abwärts fliessenden, gleich gerichteten Verdrängungsströmung (Laminar Flow) dient.

Die Dekontaminationsanordnung weist einen in der Umluftzone positionierten Verdampfer oder zumindest eine Vernebelungsdüse auf. Dem Verdampfer bzw. der Vernebelungsdüse wird über eine Stoffleitung Dekontaminationsmittel mittels einer Pumpe zugeführt, wobei die Vernebelungsdüse das Dekontaminationsmittel mit Druckluft als Aerosol zerstäubt.

Die zumindest eine Vernebelungsdüse ist gerichtet in:

- die Arbeitskammer; und/oder

- einen Zwischenraum, der sich zwischen der Umluftzone und dem Luftleitele- ment befindet; und/oder

- den zumindest ersten Rückluftkanal.

Beim Betrieb des Containments im Dekontaminationsmodus mit dem Verdampfer als Teil der Dekontaminationsanordnung wird der Umluftventilator mit verminder- ter Leistung, z.B. 50%, gesteuert.

Je nach Grösse und Bestimmung der Arbeitskammer kann eine Serie von in die Arbeitskammer gerichteten Vernebelungsdüsen vorgesehen sein. Beim Betrieb des Containments im Dekontaminationsmodus mit den Vernebelungsdüsen in der Dekontaminationsanordnung ist der Umluftventilator zumindest soweit heruntergeregelt, dass kein Volumenstrom gefördert wird. Vorteilhaft sind die Vernebelungs düsen zueinander so versetzt angeordnet, dass das als Dekontaminationsmittel eingebrachte Aerosol in der Arbeitskammer zirkuliert.

In weiterer Komplettierung des Aufbaus ist eine Waschdüse gerichtet in:

- die Arbeitskammer; und/oder

- den Zwischenraum, der sich zwischen der Umluftzone und dem Luftleitelement befindet; und/oder

- den zumindest ersten Rückluftkanal, nämlich entgegen der Strömungsrichtung vor dem Rückluftfilter.

Die in den Rückluftkanal und/oder in den Zwischenraum gerichteten Waschdüsen sind vorzugsweise fest installiert, während die in die Arbeitskammer gerichtete Waschdüse alternativ an einer Handpistole sitzen kann.

Insbesondere Containments, mit spezieller Bestimmung oder in denen grössere Luftvolumina zu verarbeiten sind, haben zusätzlich einen zweiten Rückluftkanal, der einen Wandabschnitt des Gehäuses und eine dazu beabstandete Kanalwan- düng aufweist und eine Einströmöffnung besitzt, die sich wiederum oberhalb und nahe des Bodens befindet. Auch der zum zweiten Rückluftkanal zugehörige Rückluftfilter ist der Umluftzone zugewandt angeordnet, nämlich an der Mündung des zweiten Rückluftkanals in die Umluftzone oder direkt im zweiten Rückluftkanal. Die den Rückluftfilter aufnehmende Mündung des zweiten Rückluftkanals kann gleichfalls als die Umluftzone erweiternde oder in die Umluftzone hineinragende Auskragung ausgebildet sein, oder geht ohne Auskragung, quasi mit linearem Querschnitt, in die Umluftzone über. Wie für den ersten Rückluftkanal, hat auch der Rückluftfilter für den zweiten Rückluftkanal die Gestalt eines Plattenfilters oder einer auswechselbaren Filterpatrone oder eines ersetzbaren Filtereinsatzes.

Auch bei Vorhandensein von zwei Rückluftkanälen kann der Umluftfilter als Plat tenfilter oder auswechselbare Filterpatrone oder ersetzbarer Filtereinsatz beschaffen sein. Dabei können ein einzelner Rückluftfilter oder eine Serie von zusammen- wirkenden Rückluftfiltern bzw. ein einzelner Umluftfilter oder eine Serie von zusammenwirkenden Umluftfiltern installiert sein. Wie für den ersten Rückluft kanal, lassen sich auch für den zweiten Rückluftkanal eine Vernebelungsdüse und eine Waschdüse installieren.

Kurzbeschreibunq der beiqefüqten Zeichnungen

Dargestellt sind der erfindungsgemässe Aufbau eines Containments mit einer aseptischen Arbeitskammer in verschiedenen Ausführungsformen, jeweils als Prinzipdarstellung, nämlich:

Figur 1 - eine erste Ausführungsform mit einem Rückluftkanal mit einer in die Umluftzone hineinragenden Auskragung, darin installiertem Rückluftfil ter, einem Umluftfilter und einem Verdampfer als Bestandteil der De kontaminationsanordnung;

Figur 2 - eine zweite Ausführungsform im Aufbau gemäss Figur 1 mit zwei Rückluftkanälen;

Figur 3 - eine dritte Ausführungsform mit einem Rückluftkanal mit einer die Um luftzone erweiternden Auskragung, darin installiertem Rückluftfilter, einem Umluftfilter und Verneblungsdüsen als Bestandteil der Dekontaminationsanordnung;

Figur 4 - eine vierte Ausführungsform mit zwei Rückluftkanälen, jeweils mit einer in die Umluftzone hineinragenden Auskragung, darin installiertem Rück luftfilter, einem Umluftfilter und Verneblungsdüsen als Bestandteil der Dekontaminationsanordnung;

Figur 5 - eine fünfte Ausführungsform im Aufbau gemäss Figur 4 mit zwei Rück luftkanälen, jeweils mit einer die Umluftzone erweiternden Auskragung, darin installiertem Rückluftfilter und Verneblungsdüsen als Bestandteil der Dekontaminationsanordnung;

Figur 6 - eine sechste Ausführungsform im Aufbau gemäss Figur 5 mit je einer auswechselbaren Filterpatrone als Rückluftfilter; und Figur 7 - eine siebente Ausführungsform mit zwei Rückluftkanälen mit je einer auswechselbaren Filterpatrone als Rückluftfilter, in Serie angeordneten auswechselbaren Filterpatronen als Umluftfilter und Verneblungsdüsen als Bestandteil der Dekontaminationsanordnung.

Ausführungsbeispiel

Mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erfolgt nachstehend die detaillierte Beschreibung des erfindungsgemässen Aufbaus eines Containments mit einer aseptischen Arbeitskammer in verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen.

Für die gesamte weitere Beschreibung gilt folgende Festlegung. Sind in einer Fi gur zum Zweck zeichnerischer Eindeutigkeit Bezugsziffern enthalten und dabei zeichnerisch eindeutig erkennbar ist, dass es sich um "wiederkehrende" Bauteile handelt, aber im unmittelbar zugehörigen Beschreibungstext nicht erläutert, so sei im Interesse der Verkürzung, auf deren Erklärung in vorangehenden Figurenbe schreibungen hingewiesen.

Figur 1 - Erste Ausführungsform Stehend und von unten aufwärts betrachtet, ist das Containment 1 in den Unter bau 13, die darüber liegende Arbeitskammer 14, den darüber liegenden Zwischenraum 11 sowie die zuoberst angeordnete Umluftzone 15 strukturiert. Ar beitskammer 13, Zwischenraum 11 und Umluftzone 15 sind durch das Gehäuse 10 nach aussen abgegrenzt. Unten endet die Arbeitskammer 14 mit dem Boden 12 und oben mit dem als Laminarisator ausgebildeten Luftleitelement 9 - hier ein sogenannter CG-Verteiler in Gestalt eines netzartigen Sterilluftverteilers. An die Umluftzone 15 sind eine Zulufteinheit 18 sowie die Ablufteinheit 19 angeschlos sen, jeweils aus einem Ventilator und einem Filter bestehend. Über die Zuluft einheit 18 wird der im Betriebsmodus im Containment 1 zirkulierenden Luft der Anteil aufbereiteter Frischluft in die Umluftzone 15 eingespeist, welcher aus der Umluftzone 15 über die Ablufteinheit 19 abgeführt wird. Innerhalb der Umluftzone 15 sind der Umluftventilator 3 und der Umluftfilter 2 - hier in Gestalt eines Plattenfilters - angeordnet. Im Betriebsmodus saugt der Umluftventilator 3 Luft aus der Umluftzone 15 an und fördert diese durch den Umluftfilter 2 in den Zwischenraum 11 und anschliessend durch das darunter aufgespannte Luftleitelement 9 als ab wärts in der Arbeitskammer 14, in Richtung Boden 12, fliessende gleichgerichtete Verdrängungsströmung, vereinfacht Laminar Flow LF genannt. Zumeist ist in der Arbeitskammer 14, in der Regel auf dem Boden 12 aufgestellt, zumindest eine Prozessmaschine 8, z.B. eine Abfüllmaschine, installiert.

Das Containment 1 besitzt zumindest einen ersten Rückluftkanal 16, welcher auf der Frontseite 100 einerseits anteilig vom Gehäuse 10 und der transparenten Frontscheibe 4 und andererseits von der transparenten Kanalscheibe 40 umman- telt ist; Frontscheibe 4 und Kanalscheibe 40 zusammen werden in der Branche oft als Doppelscheibe bezeichnet. Auf der Frontseite 100 ist üblicherweise ein Paar von Arbeitshandschuhen 7 angebracht, das einem Bediener den geschützten Zu griff in die Arbeitskammer 14 ermöglicht. Der Rückluftkanal 16 erstreckt sich von der Nähe des Bodens 12, weist hier die Einströmöffnung 160 auf, bis in die Um- luftzone 15. An der Mündung des Rückluftkanals 16 in die Umluftzone 15, nämlich im hiesigen Beispiel in einer in die Umluftzone 15 hineinragenden Auskragung 161, ist ein Rückluftfilter 5 eingebaut, derzeit in Gestalt eines HEPA-Plattenfilters (High Efficiency Particulate Air Filter). Durch Förderwirkung des Umluftventilators 3 zirkuliert im Containment 1 die Luft im Betriebsmodus aus der Umluftzone 15 über die Arbeitskammer 14 und durch den Rückluftkanal 16 zurück in die Umluft zone 15 - dies bei anteiligem Ersatz von über die Ablufteinheit 19 abgeführter Luft durch mittels der Zulufteinheit 18 eingebrachter, aufbereiteter Frischluft. Hierbei hat der Rückluftfilter 5 eine zweifache Funktion. Erstens werden eventuelle aus der Arbeitskammer 14 mit dem Rückluftstrom mitgeführte unreine Partikel im Rückluftfilter 5 abgeschieden. Zweitens können keine eventuellen unreinen Parti kel aus der Umluftzone 15 - zumal gegen den zirkulierenden Luftstrom - durch den auch als Rückflussverhinderer wirkenden Rückluftfilter 5 über den Rückluftkanal 16 bis in die Arbeitskammer 14 gelangen. Für die Durchführung einer Dekontaminationsphase ist das Containment 1 mit einer Dekontaminationsanordnung 6 ausgestattet. In der illustrierten Ausführungsform ist ein in der Umluftzone 15 positionierter Verdampfer 60 vorgesehen, dem mittels einer Pumpe 64 aus einem Vorratsbehälter 63 über eine Stoffleitung 62 Dekontaminationsmittel, vorzugsweise eine H ₂ 0 ₂ -Lösung, zugeführt wird. Im De kontaminationsmodus wird der Umluftventilator 3 mit verminderter Leistung, z.B. 50%, gesteuert. Figur 2 - Zweite Ausführungsform

Der Unterschied zur ersten Ausführungsform gemäss Figur 1 besteht nur darin, dass jetzt zusätzlich ein zweiter Rückluftkanal 17 vorgesehen ist, der einen Wand abschnitt des Gehäuses 10 und eine dazu beabstandete Kanalwandung 4" auf weist und die Einströmöffnung 170 besitzt, die sich wiederum oberhalb und nahe des Bodens 12 befindet. Dabei ist auch an der Mündung des zweiten Rückluft kanals 17 in die Umluftzone 15, nämlich in der in die Umluftzone 15 hineinragen den Auskragung 171, ein Rückluftfilter 5 eingebaut. Einen solchen zweiten Rückluftkanal 17 wird man für Containments 1 konzipieren, bei denen grössere Luftvolumina zu verarbeiten sind.

Figur 3 - Dritte Ausführungsform

Eine Abweichung im Vergleich zur ersten Ausführungsform gemäss Figur 1 betrifft die Gestaltung der Mündung des Rückluftkanals 16 in die Umluftzone 15, jetzt nämlich als die Umluftzone 15 erweiternde Auskragung 161, in welcher der Rück- luftfilter 5 installiert ist, wodurch sich der Umluftfilter 2 strömungstechnisch vorteilhaft nun über die gesamte Breite der Arbeitskammer 14 erstrecken kann.

Ferner beruht die Dekontaminationsanordnung 6 nun auf Vernebelungsdüsen 61 mittels denen das über eine Stoffleitung 62 und eine Pumpe 64 herangeförderte Dekontaminationsmittel und Zuführung von Druckluft +P als Aerosol zerstäubt wird. Je nach Konzeption des Containments 1 kann zumindest eine in die Arbeits kammer 14 gerichtete Vernebelungsdüse 61 am wichtigsten sein. Bei grösseren Arbeitskammern 14 kann es erforderlich werden, mehrere in die Arbeitskammer 14 mündende Vernebelungsdüsen 61 vorzusehen, die man dann vorteilhaft so zu- einander versetzt anordnet, dass das als Dekontaminationsmittel eingebrachte Aerosol in der Arbeitskammer 14 zirkuliert. Beim Betrieb des Containments 1 im Dekontaminationsmodus mit den Vernebelungsdüsen 61 ist der Umluftventilator 3 entweder ganz abgeschaltet oder soweit heruntergeregelt, dass kein Volumen- strom gefördert wird. Je nach Grösse und Verwendung des Containments 1 kann man ergänzend im Zwischenraum 11 und/oder im ersten Rückluftkanal 16 je eine weitere Vernebelungsdüse 61 mit zuführender Stoffleitung 62 und Druckluft +P positionieren.

Figur 4 - Vierte Ausführungsform

Hier ist eine Mischform des Aufbaus des Containments 1 illustriert. Aus der zweiten Ausführungsform gemäss Figur 2 stammen die beiden Rückluftkanäle 16,17 mit der jeweiligen Einströmöffnung 160,170 und den beiden in die Umluftzone 15 hineinragenden Auskragungen 161,171 mit dem jeweils darin eingebauten Rückluftfilter 5. Aus der dritten Ausführungsform gemäss Figur 3 stammt die Dekontaminationsanordnung 6 mit den Vernebelungsdüsen 61, der Stoffleitung 62 und der Zufuhr von Druckluft +P.

Figur 5 - Fünfte Ausführungsform

Gegenüber dem vorherigen Aufbau gemäss Figur 4 ist jetzt, wie im Prinzip nach Konzept gemäss Figur 3, die jeweilige Mündung beider Rückluftkanäle 16,17 in die Umluftzone 15 als die Umluftzone 15 erweiternde Auskragung 161,171 gestaltet, in denen jeweils ein Rückluftfilter 5 installiert ist. Damit lässt sich der Umluftfilter 2 wieder strömungstechnisch optimal über die gesamte Breite der Arbeitskammer 14 anordnen.

Figur 6 - Sechste Ausführungsform

Dieser Aufbau ist eine Modifikation der Konstruktion gemäss Figur 5, anstelle der bisher in der jeweiligen erweiternden Auskragung 161,171 eingebauten Rückluftfilter 5 in Gestalt von Plattenfiltern, kommen nun auswechselbare Filterpatronen 5' zum Einsatz. Ausserdem mündet in jede der Auskragungen 161,171, jeweils unterhalb der Filterpatrone 5', eine Waschdüse 69. Zusätzlich ist zumindest eine Waschdüse 69 in die Arbeitskammer 14 gerichtet.

Figur 7 - Siebente Ausführungsform

Bei diesem Konzept sind wiederum die beiden Rückluftkanäle 16,17 vorhanden, die jedoch ohne Auskragungen, quasi mit linearem Querschnitt in die Umluftzone 15 übergehen. In jedem der Rückluftkanäle 16,17, zum Übergang in die Umluft zone 15 rückversetzt, ist eine auswechselbaren Filterpatrone als Rückluftfilter 5' eingebaut. Der Umluftfilter 2' besteht nun aus einer in Serie angeordneten aus wechselbaren Filterpatronen. Wiederum jeweils unterhalb der Filterpatrone 5', al- so entgegen der Strömungsrichtung, ist eine Waschdüse 69 in den betreffenden Rückluftkanal 16,17 gerichtet. Zusätzlich zur Ausführungsform gemäss Figur 6 ist nun auch zumindest eine in den Zwischenraum 11 gerichtete Waschdüse 69 in stalliert. In diesem Fall wird aufgrund der festeren Haltbarkeit gegenüber der Waschflüssigkeit anstelle des bisher verwendeten Luftleitelements in Gestalt eines CG-Verteilers, jetzt ein Luftleitelement 9' in Gestalt eines Lochblechs ver wendet. Für das Handling vorteilhaft sind die in die Rückluftkanäle 16,17 bzw. in den Zwischenraum 11 gerichteten Waschdüsen 69 fest installiert, während die in die Arbeitskammer 14 gerichtete Waschdüse 69 vorzugsweise an einer Hand pistole sitzt. Die gesamte Dekontaminationsanordnung 6 ist zu den Ausführungen gemäss den Figuren 3 bis 6 identisch.