CN112912483A - 培养装置 - Google Patents

Abstract

培养装置具备配置于培养空间并贮存加湿用的液体的加湿盘、加热所述加湿盘的第一加热器、以及用于控制所述培养空间的温度的第二加热器，所述第一加热器与所述第二加热器分别设置。

Description

培养装置

技术领域

本发明涉及培养装置。

背景技术

在培养细胞、微生物等培养物的培养装置(孵化器)中，需要控制培养空间的湿度以使其适于培养物的培养(例如参照专利文献1)。

使用放置于培养空间的底壁的加湿盘来进行培养空间的加湿。具体而言，通过利用设置于该底壁的加热线对加湿盘进行加热而使该加湿盘内的水蒸发，从而对培养空间进行加湿。

利用用于调整培养空间的温度的加热线的一部分，具体而言，利用位于加湿盘的周边的一部分加热线，对加湿盘进行加热。即，单一的加热线兼作调温用和调湿用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-201886号公报。

发明内容

发明要解决的问题

这样，在现有的培养装置中，单一的加热线兼作调温用和调湿用，因此，加热线的容量变大，产生如下问题。

(1)难以精细地控制加热线的输出，进而难以精细地控制湿度。

(2)加热线的响应性低，无法将培养空间的湿度迅速提高至适于培养物的培养的范围。

本发明是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于提供一种能够精细且迅速地调整培养空间的湿度的培养装置。

解决问题的方案

为了解决上述以往的问题，本发明的培养装置具备配置于培养空间并贮存加湿用的液体的加湿盘、对所述加湿盘进行加热的第一加热器、以及用于控制所述培养空间的温度的第二加热器，所述第一加热器与所述第二加热器分别设置。

发明效果

根据本发明，能够精细且迅速地调整培养空间的湿度。

附图说明

图1是从右侧观察本发明的一个实施方式的培养装置的示意性的纵剖面。

图2是表示加热线的图案的示意性的俯视图。

图3是表示本发明的一个实施方式的培养装置的控制结构的主要部分的示意性的功能框图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式的培养装置进行说明。以下所示的实施方式只不过是例示，并不排除在以下的实施方式中未明确示出的各种变形或技术的应用。另外，实施方式的各结构可以在不脱离它们的主旨的范围内进行各种变形来实施。并且，实施方式的各结构可以根据需要进行取舍选择或适当组合。

以下，在培养装置中，将使用时用户面对的一侧(后述的外门3a和内门3b所在的一侧)设为前，将其相反侧设为后。另外，以从前向后观察的情况为基准来确定左右。

此外，在用于说明实施方式的所有图中，原则上对相同要素标以相同附图标记，有时省略其说明。

[1.结构]

[1-1.整体结构]

参照图1对本发明的一个实施方式的培养装置的整体进行说明。图1是从右侧观察本发明的一个实施方式的培养装置的示意性的纵剖面。

图1所示的培养装置1是培养细胞、微生物等培养物的装置。该培养装置1构成为具备：在内部形成有培养空间20且在前面形成有开口21的大致箱状的隔热箱2；以及用于开闭开口21的外门3a和内门3b。培养空间20被多个(这里为3个)隔板4在上下方向上分隔。在外门3a的外缘设置有填密件P1。

以将温度、湿度、O₂(氧)浓度和CO₂(二氧化碳)浓度分别保持在适当的范围内的方式控制培养空间20，以使其成为适于培养物的培养的环境。

隔热箱2构成为具有：在内部形成有培养空间20的大致箱状的内箱2a；以及覆盖内箱2a的外侧的大致箱状的外箱2b。

外箱2b在其内表面侧具备隔热材料2c。在外箱2b的隔热材料2c的内表面与内箱2a的外表面之间，以覆盖内箱2a的上下左右和后方的方式设置有空间S1。在该空间S1充满空气，在空间S1内形成有空气层(也被称作“气套”)2d。空间S1在前方具有开口部，该开口部被填密件P2密封。

在培养空间20中，在内箱2a的背面配置有在上下方向上延伸的管道5。在管道5的内部形成有气体通路K。在该气体通路K配置有循环用送风机5c。通过使循环用送风机5c工作，从而从形成于管道5的上部的吸入口5a吸入培养空间20的空气，该空气从设置于管道5的下部的吹出口5b向培养空间20吹出。由此，进行箭头A1、A2、A3、A4所示那样的空气的强制循环。

另外，在管道5内设置有紫外线灯7、以及用于向培养空间20供给调整培养空间20的O₂气体浓度和CO₂气体浓度的调整用气体(O₂气体、N2气体和CO₂气体)的气体供给管12a、12b。紫外线灯7对后述的加湿盘6内的水W进行杀菌。

另外，在管道5的下部与内箱2a的底壁2a1之间设置有贮存加湿用的水W(以下称为“加湿水W”)的加湿盘6。加湿盘6被设置于内箱2a的底壁2a1的下表面的线状的加热器(以下称为“加热线”)H1(参照图2和图3)加热。通过该加热线H1的加热，加湿水W蒸发而对培养空间20进行加湿。即，加热线H1是调湿用的加热器。

另外，在内箱2a的右侧壁、左侧壁、后壁、顶壁和底壁的各自的背面(外箱2b侧的面)分别设置有调温用、即用于控制培养空间20的温度的加热线H2(参照图2和图3)。需要说明的是，在培养装置1工作时，加热线H2原则上处于通电而发热的状态。

这些加热线H1与加热线H2分别设置，其通电率由控制装置100分别单独进行控制，从而其输出(加热力)被控制装置100分别单独控制。

另外，培养装置1从设置于外门3a的操作装置50接受培养装置1的启动和停止的指示、以及培养空间20的各种设定值的输入。培养空间20的各种设定值为设定温度、设定湿度、O₂气体的设定浓度和CO₂气体的设定浓度等。控制装置100以使培养空间20的温度、湿度、O₂浓度、CO₂浓度等成为上述设定值的方式进行控制。

隔热箱2的外箱2b的背面和底面被罩10覆盖。外箱2b的背面与罩10之间的空间构成用于配置各种设备的机械室S2。在机械室S2设置有电气箱13。在电气箱13的内部13a收纳有控制装置100和其他未图示的电气部件。

另外，在培养空间20插入有结露部件11a的前端。该结露部件11a由珀耳帖元件(省略图示)冷却。由此，在培养空间20内，在结露部件11a表面生成结露水。通过生成结露水，能够使培养空间20内的湿度降低而将湿度控制在适当的范围内。需要说明的是，在结露部件11a的表面生成的结露水从结露部件11a的前端向加湿盘6内滴下。

[1-2.加热器图案]

参照图2对加热线H1、H2的图案(加热器图案)进行说明。图2是表示从上方观察的加热线H1、H2的图案的示意图。在图2中，为了方便，用虚线表示内箱2a的底壁2a1和加湿盘6。

如图2所示，加热线H1通过压接端子c10、c11与电缆e10、e11连接。同样地，加热线H2通过压接端子c20、c21与电缆e20、e21连接。

调湿用的加热线H1相对于前后方向(第二方向)或左右方向(第一方向)呈U字状反复蜿蜒，其大部分配置于加湿盘6的下方。调温用的加热线H2同样地相对于前后方向或左右方向呈U字状反复蜿蜒，遍及底壁2a1的大致整体地配置。

如果着眼于加湿盘6的下方，则配置于加湿盘6的下方的调温用的加热线H2的一部分在左右方向上的中央具备沿前后方向延伸的U形转弯部h20(第一部位)。与该U形转弯部h20连续地分别设置有多个向左侧方向延伸的U形转弯部h21(第二部位)和多个向右侧方向延伸的U形转弯部h22(第二部位)。U形转弯部h21、h22在前后方向上相同地配置，U形转弯部h21、h22为一组，在前后方向上隔开间隔地配置有多组。

同样地，如果着眼于加湿盘6的下方，则配置于加湿盘6的下方的调湿用的加热线H1的大部分在加湿盘6的左右两侧边缘分别具备沿前后方向延伸的U形转弯部h10、h11(第三部位)。与这些U形转弯部h10、h11连续地分别设置有多个延伸至加湿盘6的左右方向的中心线CL附近的U形转弯部h12、13(第四部位)。详细而言，与左侧的U形转弯部h10连续地设置有多个向右侧方向延伸的U形转弯部h12，与右侧的U形转弯部h11连续地设置有多个向左侧方向延伸的U形转弯部h13。U形转弯部h12、h13在前后方向上相同地配置，U形转弯部h12配置于调温用的加热线H2的U形转弯部h21的相互之间以及前后，U形转弯部h13配置于调温用的加热线H2的U形转弯部h22的相互之间以及前后。换言之，U形转弯部h12与U形转弯部h21在前后方向上交替排列，同样地，U形转弯部h13与U形转弯部h22在前后方向上交替排列。

[2.控制结构]

以下，参照图3说明本发明的一个实施方式的培养装置1的控制结构的主要部分。

图3是表示本发明的一个实施方式的培养装置1的控制结构的主要部分的示意性的功能框图。

如图3所示，控制装置100从操作装置50、温度传感器St、门开关Sd输入控制信号。另外，控制装置100向加热线H1、H2输出控制指令。

操作装置50接受各种输入。具体而言，操作装置50接受以下的操作：启动培养装置1(电源接通)的操作、停止培养装置1(电源断开)的操作、以及输入培养空间20的设定温度T、设定湿度、设定CO₂浓度x[％]、设定0₂浓度y[％]等各种设定的操作。操作装置50将上述操作作为控制信号输入到控制装置100。需要说明的是，可以省略对湿度进行设定的功能。

温度传感器St检测培养空间20的温度，将检测到的温度作为控制信号输出到控制装置100。

门开关Sd检测外门3a的开闭。门开关Sd可以在外门3a的关闭状态下输出关闭信号，在外门3a的打开状态下输出关闭信号，也可以仅在外门3a的关闭状态和打开状态中的某一个情况下输出信号。

另外，控制装置100基于由温度传感器St检测出的培养空间20的温度(以下称为“温度检测值”)，控制调温用的加热线H2的输出。具体而言，控制向加热线H2的通电率，使得在温度检测值比设定温度T低规定值以上的情况下，加热线H2的加热力较高，在温度检测值比设定温度T高规定值以上的情况下，加热线H2的加热力较低。

而且，控制装置100在需要迅速提高培养空间20的湿度时，提高向调湿用的加热线H1的通电率而增大加热线H1的加热力(输出)。

另外，控制装置100在以下的各个情况下、即在满足以下的条件1的情况下和在满足以下的条件2的情况下，判定为需要迅速提高培养空间的湿度，使加热线H1的输出比通常时增大。在此，“通常时”是指条件1和条件2均不被满足的情况。加热线H1的通常时的输出也包括输出为0(零)的情况。即，本发明的方式中也包括如下情况：仅在以下的各个情况下、即在满足以下的条件1的情况下和在满足以下的条件2的情况下，对加热线H1通电，在除此以外的通常时不对加热线H1通电。

(1)条件1

控制装置100基于门开关Sd的检测信号判定出外门3a处于打开状态。详细而言，在基于门开关Sd的检测信号而持续判断为外门3a为打开状态的过程中，根据温度传感器St的检测信号而检测出培养空间20的温度降低了规定值以上，控制装置100由此判定为培养空间20处于开放状态。即，推测为由于培养空间20处于开放状态，所以培养空间20内的湿度高的空气被放出，取而代之湿度相对低的培养装置1的周围的空气流入到了培养空间20内。

控制装置100在该条件1被满足而将加热线H1的输出控制得比通常时高的情况下，如果从基于门开关Sd的检测信号判断为外门3a已切换为关闭状态起经过了规定时间，则使加热线H1的输出恢复为通常时的输出。需要说明的是，控制装置100具有计时器功能，使用该计时器功能对该规定时间进行计测。

(2)条件2

从控制装置100接受来自操作装置50的电源接通的操作起未经过规定时间的情况。即，通过使用加热器H1来进行的培养空间20的加湿刚刚开始，培养空间20的湿度大幅低于适当范围(适于培养物的培养的范围)的情况。

控制装置100在该条件2被满足而将加热线H1的输出控制得比通常时高的情况下，如果从接受来自操作装置50的电源接通的操作起经过了规定时间，则使加热线H1的输出恢复为通常时的输出。

此外，控制装置100也可以是，如果上述的条件1被满足，则将加热线H1的输出控制为比通常时高，另一方面，即使上述的条件2被满足也将加热线H1的输出设为通常时的输出。相反地，控制装置100也可以是，即使上述的条件1被满足，也将加热线H1的输出设为通常时的输出，另一方面，如果上述的条件2被满足，则将加热线H1的输出控制得比通常时高。

[3.效果]

根据本发明的一个实施方式，能够得到如下效果。

(1)调湿用的加热线H1与调温用的加热线H2分体地设置。由此，与单一的加热线兼作调温用的加热线和调湿用的加热线的现有技术相比，能够减小加热线H1的容量。其结果是，与以往相比，能够精细且高响应性地控制调湿用的加热线H1的温度。因此，根据本发明的一个实施方式，能够精细且迅速地调整培养空间20的湿度。

(2)在内箱2a的底壁2a1与加湿盘6的底壁2a1之间的部位容易产生结露，但调湿用的加热线H1设置于加湿盘6的下方，因此能够利用该加热线H1有效地抑制该部位的结露。

(3)利用调温用的加热线H2的一部分对加湿盘6进行加热。因此，特别是在不需要使加湿水W的蒸发量增大的通常时，能够仅通过加热线H2来提供用于调整培养空间20内的湿度的加热量。或者，在该通常时，能够降低调湿用的加热线H1的输出。

(4)调温用的加热线H2也设置于加湿盘6的下方，因此能够对内箱2a的底壁2a1与加湿盘6的底壁之间的容易产生结露的部位进行加热，有效地抑制该部位的结露。

(5)恒定地通电的调温用的加热器H2具备在俯视时配置于加湿盘6的中心线CL上(或中心线CL的附近)的U形转弯部h20和从该U形转弯部h20向左右延伸的U形转弯部h21、h22。因此，相对于加湿盘6配置得不偏不倚，能够抑制在加湿盘6产生局部温度低的冷点，能够恒定且稳定地对培养空间20进行加湿。

另外，调湿用的加热器H1的U形转弯部h10、h11、h12、h13以填埋调温用的加热器H2的U形转弯部h20、h21、h22的间隙的方式配置。因此，能够更有效地抑制在加湿盘6产生冷点，能够将培养空间20的湿度及早加湿至适当范围。

(6)控制装置100能够对加热线H1、H2分别单独进行控制。因此，能够不变更调温用的加热线H2的输出而仅提高加热线H1的输出以使加湿水W的蒸发量增大。因此，能够在抑制对培养空间20的温度造成干扰的同时调整培养空间20的湿度。另外，也可以是，在提高加热线H1的输出时，稍微降低加热线H2的输出，以便能够进一步抑制培养空间20的温度的变化(上升)。

(7)控制装置100以门开关Sd检测到外门3a的打开状态为条件，在该条件下，与通常时(门开关Sd检测到外门3a的关闭状态时)相比使加热线H1的输出增大。其结果是，即使在由于外门3a和内门3b打开而培养空间20的湿度急剧减少的情况下，该减少量也被加热线H1的输出的增大所引起的加湿水W的蒸发量的增加抵消。因此，能够将培养空间20的湿度保持在适当范围。

(8)控制装置100以从操作装置50接受电源接通的操作起未经过规定时间为条件，在该条件下，与通常时(从接受电源接通的操作起经过规定时间后)相比使加热线H1的输出增大。其结果是，在培养装置1刚刚启动而培养空间20的湿度尚未上升至适当范围的情况下，能够使培养空间20的湿度及早上升至适当范围。

[4.变形例]

(1)也可以使调温用的加热线H2从加湿盘6的下表面脱离，不利用加热线H2对加湿盘6进行加热。即，也可以仅利用调湿用的加热线H1对加湿盘6进行加热。

(2)也可以与控制装置100的控制一起或者代替控制装置100的控制，通过操作人员的手动操作来进行对各加热器H1、H2的输出的控制。

(3)加热器H1、H2的图案不限于图2所示的图案，可根据加湿盘6的大小、形状等适当变更。

在2018年10月26日提出的日本专利申请特愿2018-201702中包含的说明书、权利要求书、附图和摘要的公开内容全部引用于本申请。

工业实用性

本发明适合用作培养装置。

附图标记说明

1 培养装置

2 隔热箱

2a 内箱

2a1 底壁

2b 外箱

2c 隔热材料

2d 空气层

3a 外门

3b 内门

4 隔板

5 管道

5a 吸入口

5b 吹出口

5c 循环用送风机

6 加湿盘

7 紫外线灯

10 罩

11a 结露部件

12a、12b 气体供给管

13 电气箱

13a 电气箱的内部

20 培养空间

21 开口

50 操作装置

100 控制装置

c10、c11、c20、c21 压接端子

CL 加湿盘6的左右方向的中心线

e10、e11、e20、e21 电缆

H1 调湿用的加热线(第一加热器)

H2 调温用的加热线(第二加热器)

h10、h11 U形转弯部(第三部位)

h12、h13 U形转弯部(第四部位)

h20 U形转弯部(第一部位)

h21、h22 U形转弯部(第二部位)

K 气体通路

P1、P2 填密件

S1 空间

S2 机械室

St 温度传感器

Sd 门开关

W 水

Claims (9)

1.一种培养装置，其具备：

加湿盘，其配置于培养空间，贮存有加湿用的液体；

第一加热器，其对所述加湿盘进行加热；以及

第二加热器，其用于控制所述培养空间的温度，

所述第一加热器与所述第二加热器分别设置。

2.如权利要求1所述的培养装置，其中，

所述第一加热器配置于所述加湿盘的下方。

3.如权利要求1或2所述的培养装置，其中，

所述第二加热器的一部分对所述加湿盘进行加热。

4.如权利要求3所述的培养装置，其中，

所述一部分配置于所述加湿盘的下方。

5.如权利要求1所述的培养装置，其中，

所述第二加热器的一部分与所述第一加热器分别配置于所述加湿盘的下方，

所述第二加热器的所述一部分具备：

第一部位，其配置于所述加湿盘的第一方向的中央，并沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸；以及

多个第二部位，其从所述第一部位沿所述第一方向延伸，且在所述第二方向上隔开间隔地配置，

所述第一加热器具备：

两个第三部位，其配置于所述第二加热器的所述一部分的所述第一方向上的两侧的外侧，分别沿所述第二方向延伸；以及

第四部位，其从所述第三部位沿所述第一方向延伸，分别配置于所述第二部位的彼此之间。

6.如权利要求1～5中任一项所述的培养装置，其中，

还具备控制装置，所述控制装置对所述第一加热器的输出和所述第二加热器的输出分别单独进行控制。

7.如权利要求6所述的培养装置，其中，还具备：

门，其对所述培养空间进行开闭；以及

检测装置，其检测所述门的开闭，

所述控制装置基于所述检测装置的检测结果控制所述第一加热器的输出。

8.如权利要求7所述的培养装置，其中，

所述控制装置以基于所述检测装置的检测结果判定为所述门为打开状态为条件，在该条件下，与基于所述检测结果判定为所述门为关闭状态的情况相比，将所述第一加热器的输出控制得更高。

9.如权利要求6～8中任一项所述的培养装置，其中，

所述控制装置进行如下控制：在从所述培养装置的电源接通起经过规定时间之前，与经过所述规定时间后相比，将所述第一加热器的输出控制得更高。

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