DE202005021050U1

DE202005021050U1 - Inkubator

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Publication number: DE202005021050U1
Application number: DE202005021050U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2015-03-24
Also published as: WO2005093038A1

Abstract

Autonomer Inkubator für biologisches Material zur Schaffung und Aufrechterhaltung eines vorgebbaren CO₂-Milieus in wenigstens einer Innenkammer des Inkubators mit einer Regeleinrichtung zur Regelung der CO₂-Konzentration in der wenigstens einen Innenkammer, dadurch gekennzeichnet, dass der autonome Inkubator (1) einen CO₂-Generator (2) umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen autonomen Inkubator für biologisches Material zur Schaffung und Aufrechterhaltung eines vorgebbaren CO₂-Milieus in wenigstens einer Innenkammer des Inkubators, mit einer Regeleinrichtung zur Regelung der CO₂-Konzentration in der wenigstens einen Innenkammer.
Gattungsgemäße Inkubatoren dienen der Aufbewahrung, der Anzucht und dem Wachstum von biologischem Material, wie beispielsweise nicht-menschliche Organismen, Organe, Gewebe und Zellen, welche in einer CO₂-angereicherten Atmosphäre überlebensfähig sind bzw. physiologische Bedingungen vorfinden. Unter einer CO₂-angereicherten Atmosphäre ist dabei eine Atmosphäre mit einer CO₂-Konzentration, welche über jener der Umgebungsluft liegt, zu verstehen. Für die meisten tierischen und menschlichen Zellen und Gewebe liegt die physiologische CO₂-Konzentration bei etwa 5 Vol.-%.
Grundsätzlich stellt jede Exposition von biologischem Material, welches eine CO₂-angereicherte Atmosphäre benötigt, mit Umgebungsluft eine Gefahr für das biologische Material dar. Der Abfall der CO₂-Konzentration im biologischen Material und der Anstieg des pH-Wertes (Alkalose) führen zu einer schweren Beeinträchtigung der zellulären Funktionen, welche für das Überleben des biologischen Materials benötigt werden.
Es sind bereits autonome Inkubatoren bekannt, welche zur Konstanthaltung der CO₂-Konzentration unter Druck stehende voluminöse CO₂-Flaschen aufweisen. Die CO₂-Zufuhr wird über ein CO₂-Sensor-gesteuertes Ventil derart geregelt, dass die CO₂-Konzentration im Innenraum des Inkubators konstant bleibt.
Problematisch ist daran, dass die großen und schweren Flaschen das Gewicht der Inkubatoren erhöhen. Weiters sind in vielen Transportsystemen, wie beispielsweise Flugzeugen, unter Druck stehende Gasflaschen untersagt.
Aufgabe der Erfindung ist es einen gattungsgemäßen Inkubator zu schaffen, bei welchem die Probleme des Standes der Technik vermieden werden.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der autonome Inkubator einen CO₂-Generator umfasst.
Unter einem CO₂-Generator ist erfindungsgemäß eine Einrichtung zu verstehen, welche gasförmiges CO₂ erzeugt. Meist ist die Erzeugung des gasförmigen Kohlendioxids mit einem Phasenübergang verbunden, beispielsweise dann, wenn das CO₂ durch Zusammenführung mehrerer Flüssigkeiten erzeugt wird. Erfindungsgemäß stellt eine CO₂-Flasche keinen CO₂-Generator dar, da in dieser das CO₂ bereits in chemischer reiner Form vorliegt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Regeleinrichtung einen CO₂-Sensor, vorzugsweise einen Infrarot-CO₂-Sensor, umfasst. Derartige Sensoren gestatten eine genaue Bestimmung der momentanen CO₂-Konzentration in der Atmosphäre der Innenkammer des Inkubators und somit eine sichere Regelung der CO₂-Konzentration auf den gewünschten Wert. Der CO₂-Generator wird beispielsweise aktiviert, wenn die CO₂-Konzentration in der Innenkammer des Inkubators unter einen vorgegebenen Wert absinkt. Vorzugsweise wird dieser Mechanismus deaktiviert, sobald der Inkubator geöffnet wird. Dies kann beispielsweise über einen Türverschlusssensor erfasst werden.
Die Erfindung betrifft weiters einen Inkubator für biologisches Material zur Schaffung und Aufrechterhaltung eines vorgebbaren CO₂-Milieus in wenigstens einer Innenkammer des Inkubators, insbesondere einen Inkubator der vorgenannten Art.
Erfindungsgemäß ist bei dieser Variante vorgesehen, den Inkubator durch einen CO₂-Generator mit wenigstens zwei voneinander abtrennbaren Bereichen, wobei in die abtrennbaren Bereiche jeweils wenigstens eine Substanz zur Erzeugung von CO₂ einbringbar ist, zu verbessern.
Eine derartige Trennung der Substanzen hat den Vorteil, dass durch das Einbringen der Substanzen in getrennten Bereichen die Substanzen leichter austauschbar und im Ruhezustand länger lagerbar sind.
Eine Ausführungsvariante sieht vor, dass die abtrennbaren Bereiche relativ zueinander bewegbar angeordnet sind. Dadurch ist bspw. ein platzsparendes Aufstellen oder ein einfacherer Transport möglich.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die einbringbaren Substanzen durch Bewegung zumindest eines Bereichs, vorzugsweise durch Heben, relativ zum anderen Bereich zusammenführbar sind. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass die Aktivierung des CO₂-Generators besser sichtbar ist, da beim Betrieb des CO₂-Generators die relative Stellung der beiden Bereiche zueinander anders ist als im ausgeschaltenen Zustand.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass einer der zumindest zwei abtrennbaren Bereiche der Reaktionsbereich zur Erzeugung von CO₂ ist. Eine solche Ausführung ist platzsparender als die Zusammenführung der beiden Substanzen in einem dritten Bereich.
Günstig hat es sich außerdem herausgestellt, wenn die abtrennbaren Bereiche nur über genau eine Verbindung, vorzugsweise über einen Schlauch, verbindbar sind. In dieser Ausführungsvariante ist es bspw. möglich, dass die Substanz aus dem bewegten Bereich in den Reaktionsraum durch die Schwerkraft gesteuert fließt.
In einer günstigen Ausführungsvariante ist außerdem vorgesehen, dass die beiden Bereiche (6, 7) und die genau eine Verbindung gasdicht ausgeführt sind, sodass die eine, vorzugsweise flüssige, Substanz aus dem bewegbaren Bereich in den Reaktionsbereich einbringbar ist, wenn der Gasdruck P1 im Reaktionsbereich höchstens der Summe aus Gasdruck P2 und der hydrostatischen Druckdifferenz im bewegbaren Bereich entspricht. In diesem Fall ist es möglich, die Reaktion so zu steuern, dass die Reaktanden nur dann zusammenfließen, wenn der durch die CO₂-Produktion aufgebaute Überdruck im Reaktionsbereich, beispielsweise durch Umströmen in den Inkubationsbereich, abgebaut wurde.
Aus diesem Grund ist es vorgesehen, dass die Innenkammer des Inkubators in Verbindung mit wenigstens einem Bereich, vorzugsweise dem Reaktionsbereich, steht.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass in der Innenkammer ein CO₂-Sensor in Verbindung mit einer Steuer- bzw. Regeleinheit steht, wobei der CO₂-Sensor den CO₂-Gehalt in der Innenkammer misst und wobei die Steuereinheit mittels eines Ventils die Gaszufuhr aus dem Reaktionsbereich regelt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Inkubator für biologisches Material zur Schaffung und Aufrechterhaltung eines vorgebbaren CO₂-Milieus in wenigstens einer Innenkammer des Inkubators, wobei der Inkubator einen CO₂-Generator umfasst, insbesondere der vorgenannten Art, und wobei der Inkubator eine Steuer- bzw.
Reglereinrichtung zur Steuerung bzw. Regelung der CO₂-Konzentration in der wenigstens einen Innenkammer aufweist.
Erfindungsgemäß ist bei dieser Variante der Erfindung vorgesehen, dass der CO₂-Generator und/oder die Steuer- bzw. Regeleinrichtung im bzw. am Inkubator lösbar befestigt sind.
Sowohl bei Inkubatoren nach den beiden ersten Varianten der Erfindung, als auch bei Inkubatoren nach dieser Variante der Erfindung kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Inkubator einen CO₂-Sensor aufweist und dass die Signale des CO₂-Sensors wenigstens der Steuer- bzw. Reglereinrichtung zuführbar sind.
Bei Inkubatoren dieser Variante der Erfindung ist es insbesondere vorteilhaft, wenn vorgesehen ist, dass im Inkubator ein CO₂-Sensor lösbar im bzw. am Inkubator befestigt ist und dass die Signale des CO₂-Sensors wenigstens der Steuer- bzw. Regeleinrichtung zuführbar sind. Dies gestattet den Einsatz von weniger robusten CO₂-Sensoren, die vor einem Autoklavieren des Inkubators aus dem Inkubator entfernt werden können.
So sind Inkubatoren nach der zweiten Variante der Erfindung dann besonders vorteilhaft, wenn der Inkubator bei herausgenommenem CO₂-Generator und/oder herausgenommener Steuer- bzw. Regeleinrichtung und/oder herausgenommenem CO₂-Sensor autoklavierbar ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiters einen Inkubator für biologisches Material zur Schaffung und Aufrechterhaltung eines vorgebbaren CO₂-Milieus in wenigstens einer Innenkammer des Inkubators, insbesondere einen Inkubator der vorgenannten Art.
Um für das biologische Material natürliche Bedingungen aufrecht zu erhalten, muss die Temperatur in der Innenkammer des Inkubators auf einem vorgegebenen Wert gehalten werden. Beim Stand der Technik sind hierfür elektrische Heizvorrichtungen bekannt, die zu diesem Zweck allerdings an eine externe Stromversorgung anzuschließen sind und so die Transportfähigkeit des Inkubators herabsetzen bzw. einen Transport unmöglich machen.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Inkubator einen CO₂-Generator umfasst, wobei im CO₂-Generator zur Erzeugung des CO₂ wenigstens zwei Substanzen zusammenführbar sind, wobei wenigstens eine der wenigstens zwei Substanzen eine Flüssigkeit ist und dass die wenigstens eine Flüssigkeit ein Wärmereservoir für die wenigstens eine Innenkammer des Inkubators bildet.
Obwohl die erfindungsgemäße Maßnahme nicht auf spezielle Flüssigkeiten beschränkt ist, eignen sich doch Flüssigkeiten mit hoher Wärmekapazität besonders gut.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass im CO₂-Generator zur Erzeugung des CO₂ wenigstens zwei Flüssigkeiten zusammenführbar sind und dass wenigstens eine der beiden Flüssigkeiten ein Wärmereservoir für die wenigstens eine Innenkammer des Inkubators bildet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die als Wärmereservoir vorgesehene Flüssigkeit Wasser oder eine wässrige Lösung ist, da sich Wasser durch eine hohe Wärmekapazität auszeichnet. Wird das CO₂ durch eine Reaktion erzeugt, bei der Wasserdampf entsteht, bringt dies außerdem den Vorteil mit sich, dass der Wasserdampf zur Schaffung und Aufrechterhaltung der gewünschten Luftfeuchtigkeit in der Innenkammer des Inkubators eingesetzt werden kann.
Hierfür kann, bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Innenkammer wenigstens eine mit dem Wärmereservoir in kommunizierender Verbindung stehende Öffnung aufweist.
Durch die kommunizierende Verbindung kann der bei der chemischen Reaktion freigesetzte Dampf, insbesondere Wasserdampf, die Luft in der Innenkammer des Inkubators befeuchten. Weiters dient der in die Innenkammer des Inkubators eingeleitete Dampf dem konvektiven Wärmetransport vom Wärmereservoir in die Innenkammer des Inkubators.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Innenkammer wenigstens zwei Öffnungen aufweist und dass die wenigstens zwei Öffnungen getrennt voneinander mit dem Wärmereservoir in kommunizierender Verbindung stehen. Dies gestattet die Schaffung eines Umluftsystems durch das die Innenkammer des Inkubators mit dem bei der chemischen Reaktion erzeugten CO₂ sowie gegebenenfalls dem ebenfalls entstehenden Dampf, insbesondere Wasserdampf, versorgt wird.
Zur Schaffung einer forcierten Konvektion kann vorgesehen sein, dass der Inkubator eine Ventilations- bzw. Pumpeinrichtung zum Ventilieren der Verbindung(en) bzw. zum Erzeugen einer Strömung zwischen der wenigstens einen Innenkammer und dem Wärmereservoir aufweist. In diesem Zusammenhang kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Ventilations- bzw. Pumpeinrichtung einen vorzugsweise elektrisch angetriebenen Ventilator bzw. eine vorzugsweise elektrisch angetriebene Pumpe umfasst.
Zusätzlich oder alternativ zum konvektiven Wärmetransport vom Wärmereservoir zur Innenkammer des Inkubators kann vorgesehen sein, dass das Wärmereservoir die wenigstens eine Innenkammer wärmeleitend kontaktiert, vorzugsweise über wenigstens eine gemeinsame wärmeleitende Wand.
Die Flüssigkeiten, welche beim Mischen eine genau bekannte Menge an CO₂ freisetzen, können leicht in eigenen Behältern im Inkubator mitgeführt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, wenigstens eine der Flüssigkeiten in einer als Hohlwand ausgebildeten Wand des Inkubators anzuordnen.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiters einen autonomen Inkubator für biologisches Material zur Schaffung und Aufrechterhaltung eines vorgebbaren CO₂-Milieus in wenigstens einer Innenkammer des Inkubators, insbesondere nach der vorgenannten Art, wobei die Innenkammer von außen durch eine Türe zugänglich ist und wobei die Atmosphäre in der Innenkammer durch eine Ventilationseinrichtung mit der Atmosphäre außerhalb des Inkubators austauschbar ist.
Es sind bereits gattungsgemäße Inkubatoren bekannt, bei denen keine Regelung der CO₂-Konzentration erfolgt, sondern der wenigstens einen Innenkammer des Inkubators eine wohldefinierte vorgewählte CO₂-Menge zugeführt wird. Dies kann beispielsweise, wie in der US 3,660,242 gezeigt, in Form einer wasserlöslichen Tablette erfolgen, welche bei Kontakt mit Wasser CO₂ freisetzt.
Derartige Inkubatoren haben das Problem, dass die vorgewählte CO₂-Menge zur Schaffung der gewünschten CO₂-Atmosphäre auf das Volumen der Innenkammer abgestimmt ist und das Öffnen der die Innenkammer abschließenden Türe zu einer nicht vorhersagbaren Schwankung der CO₂-Konzentration im Inkubator führt.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Inkubator eine Einrichtung zur Erfassung der Türstellung aufweist und dass die Ventilationseinrichtung derart in Abhängigkeit von der Einrichtung zur Erfassung der Türstellung steuerbar ist, dass ein Öffnen der Türe die Ventilationseinrichtung auslöst.
Der vollständige Austausch der Innenluft des Inkubators mit Umgebungsluft mit nachfolgender Neufüllung mit der wohldefinierten vorgewählten CO₂-Menge führt dazu, dass die CO₂-Konzentration auf dem gewünschten Wert bleibt.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Ventilationseinrichtung einen vorzugsweise elektrisch angetriebenen Ventilator umfasst. Derartige Ventilatoren sind zu geringen Kosten erhältlich und benötigen wenig Platz.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ventilationseinrichtung durch einen Schalter aktivierbar ist und dass ein Öffnen der Türe den Schalter aktiviert. Dies stellt eine konstruktiv einfache Möglichkeit zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Grundgedankens dar. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Schalter zur Aktivierung der Ventilationseinrichtung ein mechanischer Schalter, vorzugsweise ein Druckschalter, ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Inkubator für biologisches Material zur Schaffung und Aufrechterhaltung eines vorgebbaren CO₂-Milieus in wenigstens einer Innenkammer des Inkubators, insbesondere einen Inkubator der vorgenannten Art, mit einem Umwälzkreislauf zum Umwälzen des Gases in der wenigstens einen Innenkammer, wobei in den Umwälzkreislauf eine mit einem Desinfektionsmittel versehene Flüssigkeit zur Desinfektion des umgewälzten Gases eingebunden ist.
Dies gestattet die fortlaufende Reinigung des Gases. Unerwünschte Mikroorganismen, beispielsweise Sporen, welche vom Gas in die Flüssigkeit transportiert werden, bleiben in der Flüssigkeit gefangen und werden vom Desinfektionsmittel unschädlich gemacht. Durch die wiederholte Reinigung des Gases kann die Konzentration von unerwünschten Mikroorganismen auf ein unkritisches Maß gesenkt werden.
Es kann zur verbesserten Einbringung des Gases vorgesehen sein, dass das Gas von der Innenkammer über einen in die Flüssigkeit reichenden Gang in die Flüssigkeit gelangt.
Zur Unterstützung der Gaszirkulation kann weiters vorgesehen sein, dass im bzw. am Gang eine Pumpeinrichtung angeordnet ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn vorgesehen ist, dass die mit dem Desinfektionsmittel versehene Flüssigkeit ein Wärmereservoir für die Innenkammer des Inkubators bildet.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der autonome Inkubator einen CO₂-Generator umfasst. Dies hat den Vorteil, dass die gewünschte CO₂-Konzentration für längere Zeit aufrecht erhalten werden kann, als wenn die benötigte Menge in Form eines CO₂-Speichers mitgeführt werden muss. Dies gilt gleichermaßen für Inkubatoren mit einer Regeleinrichtung zur Regelung der CO₂-Konzentration wie für Inkubatoren ohne Regeleinrichtung, bei denen eine wohldefinierte CO₂-Menge zugeführt wird.
Günstig ist es, wenn die Flüssigkeit, die das Desinfektionsmittel enthält, wenigstens eine Substanz zur CO₂-Erzeugung im CO₂-Generator ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Inkubator einen, vorzugsweise wiederaufladbaren, Stromspeicher oder Spannungsquelle, z.B. einen Akku, umfasst. Dadurch wird eine größere Autonomie des Inkubators erreicht. Zusätzlich oder alternativ könnte vorgesehen sein, dass der Inkubator einen Anschluss für eine externe Stromversorgung, beispielsweise über das allgemeine Stromnetz oder den Zigarettenanzünder eines Autos, aufweist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass am Inkubator wenigstens ein Tragegriff angeordnet ist. Im Gegensatz zu den meisten vorbekannten Inkubatoren zeichnet sich der erfindungsgemäße Inkubator durch seine manuelle Tragbarkeit aus. Beispielsweise kann die Masse eines erfindungsgemäßen Inkubators kleiner als 20 kg sein. Deshalb ist des weiteren vorgesehen, dass der Inkubator autonom betreibbar ist.
Zur Schaffung und Aufrechterhaltung einer optimalen Temperatur für das biologische Material kann bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass der Inkubator eine Heizeinrichtung umfasst.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn beim erfindungsgemäßen Inkubator in der wenigstens einen Innenkammer wenigstens ein Behälter für biologisches Material lösbar befestigbar ist. Dadurch kann der Behälter zum Autoklavieren aus dem Inkubator entfernt werden. Ist ein CO₂-Generator vorgesehen, kann auch dieser zum Autoklavieren aus dem Inkubator entfernt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass im CO₂-Generator zur Erzeugung des CO₂ wenigstens zwei Substanzen miteinander zusammenführbar sind. Substanzen, vorzugsweise Flüssigkeiten, die beim Mischen eine genau bekannte Menge an CO₂, vorzugsweise mit einer bekannten Rate, freisetzen, können leicht in eigenen Behältern im Inkubator mitgeführt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung ergibt sich dadurch, dass wenigstens eine der Substanzen ein Bicarbonat ist und wenigstens eine der Substanzen eine Säure ist und CO₂ entsprechend der Reaktionsgleichung HCO₃ ^– + H⁺ → CO₂ + H₂O erzeugbar ist. Insbesondere ist es dann günstig, wenn das Bicarbonat von einem Salz, vorzugsweise aus der Gruppe NaHCO₃, Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂, KHCO₃, LiHCO₃, Be(HCO₃)₂, stammt. Im Rahmen der Erfindung sind selbstverständlich auch andere Bicarbonate denkbar.
Alternativ zur Verwendung von Bicarbonat wäre auch im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass wenigstens eine der Substanzen ein Carbonat ist und wenigstens eine der Substanzen eine Säure ist und CO₂ entsprechend der Reaktionsgleichung CO₃ ^2– + 2H⁺ → CO₂ + H₂O erzeugbar ist. In diesem Fall ist es besonders günstig, wenn das Carbonat von einem Salz stammt, vorzugsweise aus der Gruppe Na₂CO₃, K₂CO₃, Li₂CO₃, CaCO₃, MgCO₃, BeCO₃.
Neben den genannten Carbonaten oder Bicarbonaten wäre im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen, andere CO₂-freisetzende Substanzen für den CO₂-Generator zu verwenden. Bicarbonate sind deshalb besonders günstig, da sie wasserlöslich sind, während Carbonate meist schlechter löslich sind und daher in fester Form, bspw. als Pulver, einsetzbar sind. In so einem Fall ist es auch denkbar, andere CO₂-liefernde Substanzen einzusetzen. Entsprechend der zuvor genannten Reaktionsgleichungen ist es vorgesehen, dass wenigstens eine Substanz eine Säure, vorzugsweise eine wässrige Lösung von Salzsäure (HCl) oder Zitronensäure, ist, wobei Salzsäure oder Zitronensäure besonders leicht zu handhaben sind. Es ist selbstverständlich auch möglich, andere anorganische oder organische Säuren zu verwenden.
Die chemische Reaktion im CO₂-Generator ist dann besonders gut steuerbar, wenn wenigstens eine der wenigstens zwei Substanzen eine Flüssigkeit, vorzugsweise eine wässrige Lösung, ist. Durch das Zutropfen einer wässrigen Lösung, bspw. eines Bicarbonats in bspw. eine wässrige Lösung der Säure, lässt sich die Reaktion besonders gut steuern. Selbstverständlich ist auch das Zuführen eines Festkörpers in eine Flüssigkeit oder einer Flüssigkeit zu einem Festkörper im Rahmen der Erfindung denkbar. Die entsprechende Ausgestaltung kann in bekannter Weise der zugrunde liegenden Reaktion erfolgen.
Zum Zusammenführen der zur Erzeugung des CO₂ vorgesehenen Flüssigkeiten kann bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, die wenigstens eine Flüssigkeit über eine Pumpe in die wenigstens eine andere der wenigstens zwei Substanzen pumpbar ist. Alternativ könnte vorgesehen sein, dass wenigstens eine der wenigstens zwei Flüssigkeiten über einer anderen der wenigstens zwei Flüssigkeiten angeordnet ist und das Zusammenführen der das CO₂ erzeugenden Flüssigkeiten durch die Schwerkraft erfolgt.
Vorteilhaft kann weiters vorgesehen sein, dass der Inkubator eine Dosiervorrichtung umfasst, welche eine der wenigstens zwei Substanzen in eine darunter angeordnete zweite Substanz abgibt. Die Dosiervorrichtung erlaubt eine genaue Dosierung des beim Mischen entstehenden Kohlendioxids und damit eine genauere Einstellung der CO₂-Konzentration im Inkubator. Eine besonders genaue Feindosierung des beim Mischen entstehenden Kohlendioxids ergibt sich, wenn vorgesehen ist, dass durch die Dosiervorrichtung die wenigstens eine Flüssigkeit mit einer vorgewählten Rate tröpfchenweise in die darunter angeordnete zweite Substanz abgebbar ist.
Vorteilhaft kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass der Inkubator einen Mischsprühknopf umfasst, durch den die wenigstens zwei Flüssigkeiten als Aerosol versprühbar sind. Durch das Versprühen als Aerosol wird einerseits eine bessere Mischung der Flüssigkeiten erreicht und andererseits die gleichmäßige Verteilung des Kohlendioxids im Inkubator bewirkt.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine der wenigstens zwei Substanzen in fester Form, vorzugsweise in Form von Tabletten, vorzugsweise in Form von CO₂-freisetzenden Tabletten, vorliegt. Zur Erzeugung des CO₂ werden die Tabletten mit der Flüssigkeit in Verbindung gebracht bzw. in dieser aufgelöst.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Inkubator eine Vorrichtung zur Abgabe von CO₂-freisetzenden Tabletten (Tablettenspender) umfasst. Dies gestattet die Versorgung mit Kohlendioxid über einen längeren Zeitraum hinweg, ohne dass dabei der Inkubator geöffnet werden muss. Eine besonders einfache Bedienung des Tablettenspenders ergibt sich, wenn vorgesehen ist, dass das Schließen des Inkubators den Tablettenspender betätigt.
Um bei Inkubatoren mit CO₂-freisetzenden Tabletten eine zu schnelle Zersetzung in der feuchten Atmosphäre zu verhindern, kann vorgesehen sein, dass die abgegebenen Tabletten von einer zersetzungsverzögernden Schicht umhüllt sind. Beispielsweise kann es sich bei der zersetzungsverzögernden Schicht um Silikongel handeln.
Als besonders günstig hat es sich bei einem Einsatz einer Substanz in flüssiger Form herausgestellt, wenn sich in der wenigstens einen Flüssigkeit ein Desinfektionsmittel befindet. Die unerwünschte Bildung von Bakterien oder anderen Organismen wird dadurch verringert.
Eine weitere Ausführungsvariante sieht vor, dass im CO₂-Generator zur Erzeugung des CO₂ wenigstens zwei Substanzen zusammenführbar sind und dass wenigstens eine der Substanzen als Flüssigkeit vorliegt, vorzugsweise als wässrige Lösung, und ein Wärmereservoir für die wenigstens eine Innenkammer des Inkubators bildet. Man kann so den Inkubator noch kompakter und leichter bauen, da das zusätzliche Wärmereservoir wegfällt.
Zur Speicherung der für die Schaffung und/oder Aufrechterhaltung der gewünschten Temperatur in der Innenkammer des Inkubators benötigten Wärmemenge kann die das Wärmereservoir bildende Flüssigkeit vor der Lagerung des biologischen Materials durch eine externe Heizvorrichtung auf die gewünschte Temperatur gebracht werden. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass der Inkubator eine – vorzugsweise regelbare – Heizvorrichtung zum Heizen des Wärmereservoirs aufweist. Dadurch wird der Ersatz von dem Wärmereservoir entnommener Wärme auch während des Transports des Inkubators möglich.
Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Heizvorrichtung ein elektrisches Heizelement umfasst, oder dass die Heizvorrichtung einen in die das Wärmereservoir bildende(n) Flüssigkeit(en) eingetauchten Tauchsieder umfasst.
Weiters kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass der Inkubator einen Rührer zum Umrühren wenigstens der das Wärmereservoir bildenden Flüssigkeit aufweist. Dadurch wird eine homogene Erwärmung der Flüssigkeit gewährleistet.
Zur genaueren Einstellung der CO₂-Konzentration in der Innenkammer kann vorgesehen sein, dass der Inkubator eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung zur Steuerung bzw. Regelung der CO₂-Konzentration in der wenigstens einen Innenkammer aufweist.
Zum Regeln der Heizvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Inkubator wenigstens einen Temperatursensor zum Regeln der Heizvorrichtung aufweist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Innenkammer des Inkubators mit einer Aufnahmevorrichtung für eine CO₂-Patrone in Verbindung steht. Vorzugsweise handelt es sich dabei um handelsübliche CO₂-Kleinpatronen, wie sie beispielsweise für Sodaflaschen eingesetzt werden können. Durch die Verwendung handelsüblicher Haushaltspatronen kann das Mitführen von schweren und unhandlichen Druckflaschen entfallen.
Weitere Vorteile an den Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Figuren bzw. Figurenbeschreibung. Dabei zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Inkubators in perspektivischer Ansicht,
2 eine Detailansicht des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels,
3 eine Detailansicht zu einem weiteren Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Inkubators und
4 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Inkubators,
5 eine Schnittdarstellung durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Inkubators,
6 eine Vorderansicht des in 5 dargestellten Ausführungsbeispieles,
7 eine Schnittdarstellung durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Inkubators,
8 eine Schnittdarstellung durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Inkubators,
9 eine Schnittdarstellung durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Inkubators und
10 eine Schnittdarstellung durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Inkubators,
11 eine schematische vereinfachte Darstellung eines Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Inkubators,
12 eine schematische Ansicht des in 11 gezeigten Ausführungsbeispieles in Betriebsposition.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Inkubators 1, wobei am Gehäuse 102, welches beispielsweise aus Leichtmetall besteht, ein Tragegriff 10 zum Tragen des Inkubators 1 sowie ein Display 104, beispielsweise eine LED-Anzeige, als Steuerungsanzeige angeordnet sind. Ein vorzugsweise aus Edelmetall bestehender, zum Autoklavieren entfernbarer Innenbehälter 105 kann durch eine durchsichtige Innentür 12 dicht verschlossen werden. Innenbehälter 105 und Innentür 12 definieren die Innenkammer 8 des Inkubators 1 (Inkubationsraum), in welcher das zu inkubierende Material auf flexiblen Fächern 107 aufbewahrt wird. Die Innenkammer 8 enthält den steuerbaren, entnehmbaren CO₂-Generator 2 sowie einen Ventilator 109. Die Temperatur in der Innenkammer wird durch eine steuerbare Heizplatte 110 konstant gehalten. Um Wärmeverluste zu minimieren, ist die Innenkammer auf allen Seiten von einer Wärmedämmung 111 umgeben. An der Vorderseite stellt eine Außentür 13 die Wärmedämmung dar. Ist die Außentür 13 geöffnet, wird durch einen mechanischen Sensor 113 oder Schalter die CO₂-Steuerung vorübergehend deaktiviert. Die Stromversorgung 11 für die Heizplatte 110 und den CO₂-Generator 2 erfolgt entweder über einen aufladbaren Akku 14 oder durch eine externe Stromversorgung 16. Für den Autotransport ist der Anschluss an den Zigarettenanzünder 15 eines Autos möglich. Die Heizplatte 110 und der CO₂-Generator 2 werden von der elektronischen Regeleinrichtung 117 reguliert. Dieses Ausführungsbeispiel stellt einen portablen CO₂-Flaschen-autonomen Inkubator 1 dar.
2 zeigt den CO₂-Generator 2, welcher über eine Steckverbindung 118 beispielsweise an der Hinterwand des Innenbehälters 119 mit der elektronischen Regeleinrichtung 117 verbunden ist. Alle Elemente des CO₂-Generators 2 sind auf einer als Ganzes entnehmbaren, zur Innenkammer 8 hin luftdurchlässigen Halteplatte 120 angebracht. Zum CO₂-Generator 2 gehören ein entnehmbares Becken 6, gefüllt mit einer ersten Substanz 4 z.B. in Form einer wässrigen Lösung oder einem Pulver, welches beispielsweise ein Bikarbonat (HCO₃ ^–) Salz enthält. Weiters umfasst der CO₂-Generator 2 einen entnehmbaren Behälter 7, welcher mit zweiten Substanz 5, enthaltend z.B. eine saure Lösung, gefüllt ist. Dieser Behälter 7 ist über eine Steckverbindung 125 mit einem elastischen Schlauch 126 verbunden, welcher durch ein Ventil, beispielsweise ein Magnetventil 127, komprimierbar ist. Alternativ können die Flüssigkeiten auch in zwei nebeneinander angeordneten Behältern angeordnet sein, welche über eine Pumpe, vorzugsweise Dosierpumpe, miteinander verbunden sind. Dadurch steuert die elektronische Regeleinrichtung 117 über das Magnetventil 127 die Zufuhr von Säure 5 zur Base 4 und somit die CO₂-Produktion. Diese Anordnung kann selbstverständlich auch umgekehrt erfolgen, d.h. die Base 4 wird der Säure 5 zugeführt. Gleichzeitig wird bei dieser Reaktion H₂O gebildet, sodass damit auch der Gehalt an H₂O-Dampf in der Innenkammer erhöht wird. Die elektronische Regeleinrichtung 117 erhält über einen CO₂-Sensor 3 Messdaten über die momentane CO₂-Konzentration in der Innenkammer.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Inkubators 1, bei dem anstelle des in 2 gezeigten Säurebehälters 7 ein Tablettenspender 129 vorgesehen ist. Dieser enthält CO₂-Tabletten 130, die durch einen analog zum Magnetventil 127 gesteuerten Tablettenwerfer 131 in ein Wasserbecken 132 entleert werden.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Inkubators 1, bei welchem die CO₂-Produktion analog zu dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt. Es wird jedoch das Auswerfen der CO₂-Tablette 130 nicht über den CO₂-Sensor 3, sondern über das Öffnen und Schließen der Innentüre 12 des Inkubators 1 gesteuert, wobei der Tablettenwerter 131 an der Innenseite der Innentür 12 befestigt ist. Der Tablettenspender 129 befindet sich an der Seitenwand des Innenbehälters 105. Ein Ventilator 109 bläst zwischen zwei Türöffnungen das CO₂ aus der Innenkammer 8 des Inkubators 1.
5 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Inkubators. Die Innenkammer 8 des Inkubators 1 zur Aufnahme des biologischen Materials wird durch eine Doppeltür, welche aus einer inneren durchsichtigen Tür 12 und einer äußeren thermoisolierten Tür 13 besteht, verschlossen. Eine der beiden Türen 12, 13 ist über eine in 5 nicht dargestellte Verriegelungsvorrichtung verriegelbar, wobei die Verriegelungsvorrichtung durch Eingabe eines Zahlencodes am Tastenfeld 218 öffenbar ist. Ein elektrischer oder mechanischer Sensor 222 misst zur Steuerung anderer Komponenten, wie zum Beispiel einer Ventilationsvorrichtung für das Umluftsystem, den Offen- bzw. Geschlossenzustand der inneren Tür 12. Zum Zweck der Dampf(druck)sterilisation wird bei offenen Türen 12, 13 die Vorderseite des Inkubators durch eine (in 6 dargestellte) Platte 219, die entweder nur eine zentrale Öffnung 220 oder zusätzlich ein Druckventil 221 enthält, verschlossen.
Der Inkubator wird nach außen hin durch eine thermische Isolatorhülle 215 abgegrenzt. Der CO₂-Generator umfasst in diesem Ausführungsbeispiel zwei Flüssigkeiten 4, 5, wobei die eine der beiden Flüssigkeiten 5 in einem Behälter 7 über der anderen der beiden Flüssigkeiten 4 angeordnet ist. Über eine in diesem Ausführungsbeispiel ein Magnetventil 210 umfassende Dosiervorrichtung kann die obere Flüssigkeit 5 tröpfchenweise in die untere Flüssigkeit 4 abgegeben werden. Das durch die chemische Reaktion der beiden Flüssigkeiten 4, 5 entstehende CO₂ sowie ein allfällig entstehender Dampf, insbesondere Wasserdampf, kann über die dargestellten Verbindungsgänge 225, 226, welche über die Öffnungen 202 mit der Innenkammer 8 des Inkubators 1 kommunizieren, der Innenkammer 8 zugeführt werden. Dies stellt ein Umluftsystem dar, wobei die durch natürliche Konvektion entstehende Gasströmung durch die mit dem Bezugszeichen 227 versehene Ventilationseinrichtung verstärkt werden kann. Die Temperatur des Gases bzw. der Gasmischung im Gang 225 kann über einen Temperatursensor 206 erfasst und der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 9 zugeführt werden. In gleicher Weise kann die CO₂-Konzentration im Gang 225 durch einen CO₂-Sensor 3 erfasst und der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 9 zugeführt werden.
Die Stromversorgung 11 kann in diesem Ausführungsbeispiel durch die elektrische Spannungsquelle 11, beispielsweise in der Form eines Akku 14 erfolgen, wobei die zu den einzelnen Komponenten führenden Stromleitungen der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind.
Über einen Griff 10 kann der Inkubator 1 manuell getragen werden.
Die Flüssigkeit 4 kann über einen Rührer 207 umgerührt werden. Zur Erfassung der Temperatur der Flüssigkeit 4 ist ein in diese Flüssigkeit eingetauchter Temperatursensor 206 vorgesehen, dessen Signale wenigstens der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 9 zuführbar sind. Ein von der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 9 steuer- bzw. regelbarer Tauchsieder (Bezugszeichen 205) ersetzt die dem durch die Flüssigkeit 4 gebildeten Wärmereservoir entnommene Wärme.
6 zeigt schematisch eine Vorderansicht des in 5 dargestellten Ausführungsbeispiels, wobei insbesondere die äußere Tür 13, die innere Tür 12, das Tastenfeld 218, der elektrische bzw. mechanische Sensor 222 und die wahlweise anbringbare Platte 219 erkennbar sind.
7 zeigt den in den 5 und 6 dargestellten Inkubator, wobei zur Dampf(druck)sterilisation der Innenkammer 8 alle temperaturempfindlichen Komponenten, insbesondere die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 9, die Spannungsquelle 11, die diversen Sensoren sowie der CO₂-Generator entfernt wurden. An die Stelle der Flüssigkeit 4 wurde Wasser 228 gebracht, welches über den Tauchsieder 205 zum Sieden gebracht werden kann. Die durch die Entfernung der empfindlichen Komponenten entstehenden Lücken sind durch Deckel 229 verschlossen worden. Bei offenen Türen 12, 13 wurde die Vorderseite des Inkubators durch die Platte 219 verschlossen. Über die zentrale Öffnung 220 bzw. das Druckventil 221 kann bei der Sterilisation unter Druck stehender Dampf aus dem Innenraum des Inkubators entweichen.
8 zeigt eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Inkubators, welches sich durch eine modulare Bauweise auszeichnet. Die beiden Flüssigkeiten 4, 5 werden in von der Innenkammer 8 des Inkubators 1 getrennten Behältern aufbewahrt. Über Schläuche 230 wird in diesem Ausführungsbeispiel das erzeugte CO₂ sowie der allfällig erzeugte Dampf der Innenkammer 8 des Inkubators 1 zugeführt. Die in diesem Ausführungsbeispiel das Wärmereservoir bildende Flüssigkeit 4 kann dabei durch in 8 nicht dargestellte Heizvorrichtungen erwärmt werden. Zusätzlich Heizvorrichtungen 205 dienen der Temperierung der Innenkammer 8 des Inkubators 1.
9 zeigt in schematischer Weise den Wärmefluss bei dem in den 5 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel des Inkubators. Dabei bezeichnen die mit dem Bezugszeichen 223 versehenen Pfeile Wärmetransport durch Wärmeleitung (konduktiv), während die mit dem Bezugszeichen 224 versehenen Pfeile Wärmetransport durch Konvektion bezeichnen.
Erkennbar ist, dass die Erwärmung der Innenkammer 8 sowohl durch Konvektion über das zugeführte Gas als auch durch direkten Kontakt konduktiv erfolgt. Im Gegensatz dazu erfolgt der Wärmetransport bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel überwiegend konvektiv über das durch die Schläuche 230 zugeführte Gas.
Bei einer besonders bevorzugten, weil effizienten und energiesparenden Betriebsweise des erfindungsgemäßen Inkubators 1 erfolgt die Wärmeerhaltung während des Transport des Inkubators 1 im Batterie- bzw. Akkubetrieb. Vorzugsweise bilden beide Flüssigkeiten 4, 5 das Wärmereservoir. Dabei wird der eine Teil des Wärmereservoirs durch Erhitzen der Flüssigkeit 5 auf eine höhere Temperatur von über 37°C vor dem Transport, beispielsweise durch eine eingebaute Heizvorrichtung 205, mit Wärme aufgefüllt. Die Temperatur des zweiten Teils des Wärmereservoirs, nämlich der Flüssigkeit 4, welche mit der Innenkammer 8 zur Gaszufuhr bzw. zum Gasaustausch in kommunizierender Verbindung steht, darf hingegen 37°C nicht übersteigen und wird vorzugsweise vor dem Transport auf diesen Wert gebracht.
Durch die höhere Temperatur, beispielsweise 45°C, der Flüssigkeit 5, ist in dieser Flüssigkeit 5 eine größere spezifische Wärmemenge gespeichert als dies bei 37°C der Fall wäre. Die Wärme wird nur langsam konduktiv an das der Innenkammer 8 zugeführte Gas abgegeben, sodass es in der Innenkammer 8 zu keinem Anstieg der Temperatur auf über 37°C kommt.
Sollte der Wärmetransfer in die Innenkammer 8 des Inkubators 1 den gesamten Wärmefluss der nach außen (Umwelt) übersteigen, sodass die Temperatur in der Innenkammer 8 des Inkubators 1 ansteigt, was von der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 9 registriert wird, so kann über eine schematisch dargestellte Vorrichtung 231 der Deckel 230 der thermischen Isolatorhülle 215 geöffnet werden, wodurch die Temperatur in die Innenkammer 8 des Inkubators 1 abfällt. Sinkt die Temperatur in der Innenkammer 8 unter einen vorgegebenen Wert (zum Beispiel 37°C) wird die interne Heizvorrichtung 205 aktiviert.
Es könnte alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen sein, den Teil des Wärmereservoirs, dessen Temperatur größer als 37°C ist, in Form eines beliebigen wärmespeichernden Materials, zum Beispiel Heizpads, auszubilden.
10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Pumpe 232 wälzt das in der Innenkammer 8 befindliche Gas um, wobei Gas aus der Innenkammer 8 über den Gang 226 in die Flüssigkeit 4 gelangt. Die Flüssigkeit 4 ist zur Reinigung des Gases mit einem Desinfektionsmittel versetzt. Das desinfizierte Gas gelangt über den Gang 225 wieder zur Innenkammer 8. Dieser Vorgang wird laufend wiederholt.
11 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in stark vereinfachter Form. Der Übersichtlichkeit halber wurden mögliche Elemente wie eine Stromversorgung 11 oder bestimmte Bedien- oder Heizelemente nicht gezeigt. Der Inkubator 1 in 11 weist eine Inkubationsbereich 8 bzw. Innenkammer 8 auf. In die Innenkammer 8 reicht ein CO₂-Sensor 3, der mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit 9 verbunden ist. Der CO₂-Sensor 3 misst die CO₂-Konzentration im Inkubationsraum 8 und steht in Verbindung mit dem Regelventil 306, das die Verbindung, beispielsweise über einen Schlauch 317, von Inkubationsraum 8 und Reaktionsraum 6 steuert. Der CO₂-Generator 2 ist im Wesentlichen in zwei Bereiche unterteilt, und zwar in einen ersten Bereich 7, in dem die erste Substanz 5 eingebracht ist, und in einen zweiten Bereich 6, in dem die zweite Substanz 4 eingebracht ist. Die Verbindung der beiden Bereiche 5 und 6 erfolgt beispielsweise über einen Schlauch oder eine flexible Rohrverbindung 312. Beide Bereiche 6 und 7 können Einlassstutzen 314 und 309 aufweisen, durch die die Substanzen 5 und 4 einbringbar sind. Diese Einfüllstutzen 309, 314 können auch zum Spülen der Bereiche 6, 7 genutzt werden. Im unbewegten Bereich 6 ist des Weiteren ein Auslassstutzen 311 gezeigt, durch den einerseits verunreinigte Substanz 4 ausgespült werden kann und andererseits die Reaktionsprodukte aus der CO₂-Generation durch Reaktion von 4 mit 5 abgelassen werden können. Der in 11 gezeigte Zustand des Inkubators 1 spiegelt die deaktivierte Stellung wieder.
12 zeigt schematisch den Inkubator 1 aus 11 in aktiviertem Zustand. Auf der linken Seite der Abbildung ist erkennbar, dass der Bereich 7 nach oben geklappt wurde. Durch diese Bewegung wird der CO₂-Generator aktiviert, da der Bereich 7 mit dem Bereich 6 derart in Verbindung gebracht wird, dass die Substanz 5, beispielsweise vorliegend als Lösung, in den Reaktionsbereich, der mit dem Bereich 6 zusammenfällt, fließen kann wo sich die Substanz 4 befindet. Dies ist in der rechten Abbildung der 12 gezeigt. In diesem Zustand reagiert die Substanz 5 mit der Substanz 4 und es kommt zur Bildung von CO₂. Dadurch baut sich ein höherer Druck P1 im Gasraum 307 des Bereiches 6 auf und durch den erhöhten Druck kann keine Substanz 5 aus dem Bereich 7 nachfließen. Wenn nun der CO₂-Gehalt in der Innenkammer 8 absinkt, steuert die Steuer- und/oder Regeleinheit 9 aufgrund des Signals des CO₂-Sensors 3 das Ventil 306, das die Verbindung von Gasraum 307 zu Inkubationsraum 8 öffnet. Dadurch strömt CO₂-hältige Luft aus dem Gasraum 307 in den Inkubationsraum 8, wodurch der Druck im Gasraum absinkt. Bei Erreichen desselben Druckes von P1 und P2 plus hydrostatischer Druckdifferenz der Flüssigkeitssäule kann nun weitere Substanz 5 aus dem Bereich 7 in den Bereich 6 strömen und es kommt zur Reaktion von Substanz 4 mit Substanz 5 so lange bis der gewünschte CO₂-Gehalt im Inkubationsraum 8 erzielt wurde. Die Verbindung 312 von den beiden Bereichen 6 und 7 muss derartig dimensioniert sein, dass auch Gas vom Gasraum 307 über den Verbindungsweg 312 in den Raum 315 gelangen kann, damit es nicht zu Ausbildung eines Vakuums im Gasraum 315 kommt. Als Sicherheitsvorkehrung dient das Überdruckventil 315, das eine zu hohe Druckbildung verhindert.

Claims

Autonomer Inkubator für biologisches Material zur Schaffung und Aufrechterhaltung eines vorgebbaren CO₂-Milieus in wenigstens einer Innenkammer des Inkubators mit einer Regeleinrichtung zur Regelung der CO₂-Konzentration in der wenigstens einen Innenkammer, dadurch gekennzeichnet, dass der autonome Inkubator (1) einen CO₂-Generator (2) umfasst.
Inkubator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (117) einen CO₂-Sensor (3), vorzugsweise einen Infrarot-CO₂-Sensor, umfasst.
Inkubator für biologisches Material zur Schaffung und Aufrechterhaltung eines vorgebbaren CO₂-Milieus in wenigstens einer Innenkammer des Inkubators, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen CO₂-Generator (2) mit wenigstens zwei voneinander abtrennbaren Bereichen (6, 7), wobei in die abtrennbaren Bereiche (6, 7) jeweils wenigstens eine Substanz (4, 5) zur Erzeugung von CO₂ einbringbar ist.
Inkubator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die abtrennbaren Bereiche (6, 7) relativ zueinander bewegbar gelagert angeordnet sind.
Inkubator nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einbringbaren Substanzen (4, 5) durch Bewegung zumindest eines Bereichs (7), vorzugsweise durch Heben, relativ zum anderen Bereich (6) zusammenführbar sind.
Inkubator nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass einer der zumindest zwei abtrennbaren Bereiche (6, 7) der Reaktionsbereich zur Erzeugung von CO₂ (6) ist.
Inkubator nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die abtrennbaren Bereiche (6, 7) nur über genau eine Verbindung, vorzugsweise über einen Schlauch (317), verbindbar sind.
Inkubator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bereiche (6, 7) und die genau eine Verbindung gasdicht ausgeführt sind, sodass die eine, vorzugsweise flüssige, Substanz (5) aus dem bewegbaren Bereich (7) in den Reaktionsbereich einbringbar ist, wenn der Gasdruck P1 im Reaktionsbereich höchstens der Summe aus Gasdruck P2 und der hydrostatischen Druckdifferenz im bewegbaren Bereich (7) entspricht.
Inkubator nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkammer (8) des Inkubators (1) in Verbindung mit wenigstens einem Bereich (6, 7), vorzugsweise dem Reaktionsbereich, steht.
Inkubator nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Innenkammer (8) ein CO₂-Sensor (3) in Verbindung mit einer Steuer- bzw. Regeleinheit (9) steht, wobei der CO₂-Sensor (3) den CO₂-Gehalt in der Innenkammer (8) misst und wobei die Steuereinheit (9) mittels eines Ventils (306) die Gaszufuhr aus dem Reaktionsbereich in die Innenkammer (8) regelt.
Inkubator für biologisches Material zur Schaffung und Aufrechterhaltung eines vorgebbaren CO₂-Milieus in wenigstens einer Innenkammer des Inkubators, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Inkubator eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung zur Steuerung bzw. Regelung der CO₂-Konzentration in der wenigstens einen Innenkammer aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der CO₂-Generator (2) und/oder die Steuer- bzw. Regeleinrichtung (9) im bzw. am Inkubator (1) lösbar befestigt ist (sind).
Inkubator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkubator (1) einen CO₂-Sensor (3) aufweist und dass die Signale des CO₂-Sensors (3) wenigstens der Steuer- bzw. Regeleinrichtung (9) zuführbar sind.
Inkubator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Inkubator (1) ein CO₂-Sensor (3) lösbar im bzw. am Inkubator (1) befestigt ist und dass die Signale des CO₂-Sensors (3) wenigstens der Steuer- bzw. Regeleinrichtung (9) zuführbar sind.
Inkubator nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkubator (1) bei herausgenommenem CO₂-Generator (2) und/oder herausgenommener Steuer- bzw. Regeleinrichtung (9) und/oder herausgenommenem CO₂-Sensor (3) autoklavierbar ist.
Inkubator für biologisches Material zur Schaffung und Aufrechterhaltung eines vorgebbaren CO₂-Milieus in wenigstens einer Innenkammer des Inkubators, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkubator (1) einen CO₂-Generator (2) umfasst, wobei im CO₂-Generator (2) zur Erzeugung des CO₂ wenigstens zwei Substanzen (4, 5) zusammenführbar sind, wobei wenigstens eine der wenigstens zwei Substanzen (4, 5) eine Flüssigkeit ist und dass die wenigstens eine Flüssigkeit ein Wärmereservoir für die wenigstens eine Innenkammer (8) des Inkubators (1) bildet.
Inkubator nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmereservoir die wenigstens eine Innenkammer (8) wärmeleitend kontaktiert, vorzugsweise über wenigstens eine gemeinsame wärmeleitende Wand.
Inkubator nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Innenkammer (8) wenigstens eine mit dem Wärmereservoir in kommunizierender Verbindung stehende Öffnung (202) aufweist.
Inkubator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Innenkammer (8) wenigstens zwei Öffnungen (202) aufweist und dass die wenigstens zwei Öffnungen (202) getrennt voneinander mit dem Wärmereservoir in kommunizierender Verbindung stehen.
Inkubator nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, das der Inkubator (1) eine Ventilations- bzw. Pumpeinrichtung zum Ventilieren der Verbindung(en) bzw. zum Erzeugen einer Strömung zwischen der wenigstens einen Innenkammer (8) und dem Wärmereservoir aufweist.
Inkubator nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilations- bzw. Pumpeinrichtung (227) einen vorzugsweise elektrisch angetriebenen Ventilator bzw. eine vorzugsweise elektrische angetriebene Pumpe umfasst.
Inkubator nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Wände des Inkubators als Hohlwand (203) ausgebildet ist und dass wenigstens die das Wärmereservoir bildende Flüssigkeit in der Hohlwand (203) angeordnet ist.
Autonomer Inkubator für biologisches Material zur Schaffung und Aufrechterhaltung eines vorgebbaren CO₂-Milieus in wenigstens einer Innenkammer des Inkubators, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die Innenkammer von außen durch eine Türe zugänglich ist und wobei die Atmosphäre in der Innenkammer durch eine Ventilationseinrichtung mit der Atmosphäre außerhalb des Inkubators austauschbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkubator (1) eine Einrichtung zur Erfassung der Türstellung aufweist und dass die Ventilationseinrichtung derart in Abhängigkeit von der Einrichtung zur Erfassung der Türstellung steuerbar ist, dass ein Öffnen der Türe (12) die Ventilationseinrichtung auslöst.
Inkubator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilationseinrichtung einen vorzugsweise elektrisch angetriebenen Ventilator (109) umfasst.
Inkubator nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilationseinrichtung durch einen Schalter (113) aktivierbar ist und dass ein Öffnen der Türe (13) den Schalter (113) aktiviert.
Inkubator nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (113) zur Aktivierung der Ventilationseinrichtung (109) ein mechanischer Schalter, vorzugsweise ein Druckschalter, ist.
Inkubator für biologisches Material zur Schaffung und Aufrechterhaltung eines vorgebbaren CO₂-Milieus in wenigstens einer Innenkammer des Inkubators, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 25, mit einem Umwälzkreislauf zum Umwälzen des Gases in der wenigstens einen Innenkammer, dadurch gekennzeichnet, dass in den Umwälzkreislauf wenigstens eine mit einem Desinfektionsmittel versehene Flüssigkeit zur Desinfektion des umgewälzten Gases eingebunden ist.
Inkubator nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas von der Innenkammer (8) über einen in die Flüssigkeit reichenden Gang (226) in die Flüssigkeit gelangt.
Inkubator nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass im bzw. am Gang (226) eine Pumpeinrichtung (232) angeordnet ist.
Inkubator nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Desinfektionsmittel versehene Flüssigkeit ein Wärmereservoir für die Innenkammer (8) des Inkubators (1) bildet.
Inkubator nach einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der, vorzugsweise autonome, Inkubator (1) einen CO₂-Generator (2) umfasst.
Inkubator nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit wenigstens eine Substanz (4, 5) zur CO₂-Erzeugung im CO₂-Generator ist.
Inkubator nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkubator autonom betreibbar ist.
Inkubator nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkubator (1) elektrische, vorzugsweise wiederaufladbare, Spannungsquelle (11), besonders bevorzugt einen Akku (14), aufweist.
Inkubator nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass am Inkubator (1) wenigstens ein Tragegriff (10) angeordnet ist.
Inkubator nach einem der Ansprüche 1 bis 34 dadurch gekennzeichnet, dass die Masse des Inkubators (1) kleiner als 20 kg ist.
Inkubator nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkubator (1) eine Heizeinrichtung (110) umfasst.
Inkubator nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass in der wenigstens einen Innenkammer (8) wenigstens ein Behälter (105) für biologisches Material lösbar befestigbar ist.
Inkubator nach einem der Ansprüche 1 bis 21 oder 30 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass im CO₂-Generator (2) zur Erzeugung des CO₂ wenigstens zwei Substanzen (4, 5) miteinander zusammenführbar sind.
Inkubator nach einem der Ansprüche 1 bis 21 oder 30 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Substanzen (4, 5) ein Bicarbonat ist und wenigstens eine der Substanzen (4, 5) eine Säure ist und CO₂ entsprechend der Reaktionsgleichung HCO₃ ^– + H⁺ → CO₂ + H₂O erzeugbar ist.
Inkubator nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass das Bicarbonat von einem Salz, vorzugsweise aus der Gruppe NaHCO₃, Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂, KHCO₃, LiHCO₃, Be(HCO₃)₂, stammt.
Inkubator nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Substanzen (4, 5) ein Carbonat ist und wenigstens eine der Substanzen (4, 5) eine Säure ist und CO₂ entsprechend der Reaktionsgleichung CO₃ ^2– + 2H⁺ → CO₂ + H₂O erzeugbar ist.
Inkubator nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass das Carbonat von einem Salz stammt, vorzugsweise aus der Gruppe Na₂CO₃, K₂CO₃, Li₂CO₃, CaCO₃, MgCO₃, BeCO₃.
Inkubator nach einem der Ansprüche 1 bis 21 oder 30 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Substanz (4, 5) eine Säure, vorzugsweise eine wässrige Lösung von Salzsäure (HCl) oder Zitronensäure, ist.
Inkubator nach einem der Ansprüche 3 bis 10 oder 15 bis 21 oder 30 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der wenigstens zwei Substanzen (4, 5) eine Flüssigkeit, vorzugsweise eine wässrige Lösung, ist.
Inkubator nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Flüssigkeit über eine Pumpe in die wenigstens eine andere der wenigstens zwei Substanzen (4, 5) pumpbar ist.
Inkubator nach einem der Ansprüche 38 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der Substanzen (4, 5) Flüssigkeiten, vorzugsweise wässrige Lösungen, sind und die wenigstens zwei Flüssigkeiten nebeneinander angeordnet sind.
Inkubator nach einem der Ansprüche 38 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkubator (1) eine Dosiervorrichtung umfasst, welche eine der wenigstens zwei Substanzen (4, 5) in eine darunter angeordnete zweite Substanz (4, 5) abgibt.
Inkubator nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Dosiervorrichtung die wenigstens eine Flüssigkeit mit einer vorgewählten Rate tröpfchenweise in die darunter angeordnete zweite Substanz (4) abgebbar ist.
Inkubator nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkubator (1) einen Mischsprühknopf umfasst, durch den die wenigstens zwei Flüssigkeiten als Aerosol versprühbar sind.
Inkubator nach einem der Ansprüche 1 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkubator (1) eine Vorrichtung (129) zur Abgabe von CO₂-freisetzenden Tabletten (Tablettenspender) umfasst.
Inkubator nach einem der Ansprüche 38 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass eine der wenigstens zwei Substanzen (4, 5) in fester Form, vorzugsweise in Form von CO₂-freisetzenden Tabletten, vorliegt.
Inkubator nach Anspruch 50 oder 51 dadurch gekennzeichnet, dass das Schließen des Inkubators (1) den Tablettenspender (129) betätigt.
Inkubator nach Anspruch 51 oder 52, dadurch gekennzeichnet, dass die abgegebenen Tabletten (130) von einer zersetzungsverzögernden Schicht umhüllt sind.
Inkubator nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass die zersetzungsverzögernde Schicht Silicongel ist.
Inkubator nach einem der Ansprüche 44 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der wenigstens einen Flüssigkeit ein Desinfektionsmittel befindet.
Inkubator nach einem der Ansprüche 1 bis 21 oder 30 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass im CO₂-Generator (2) zur Erzeugung des CO₂ wenigstens zwei Substanzen (4, 5) zusammenführbar sind und dass wenigstens eine der Substanzen (4, 5) als Flüssigkeit vorliegt, vorzugsweise als wässrige Lösung, und ein Wärmereservoir für die wenigstens eine Innenkammer (8) des Inkubators (1) bildet.
Inkubator nach einem der Ansprüche 1 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkubator (1) ein Wärmeresenroir und eine – vorzugsweise regelbare – Heizvorrichtung (205) zum Heizen des Wärmereservoirs aufweist.
Inkubator nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (205) eine elektrisches Heizelement umfasst.
Inkubator nach Anspruch 57 oder 58, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (205) einen in die das Wärmreservoir bildende(n) Flüssigkeit(en) eingetauchten Tauchsieder umfasst.
Inkubator nach einem der Ansprüche 15 bis 21 oder 57 bis 59, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkubator einen Rührer (207) zum Umrühren wenigstens der das Wärmereservoir bildenden Flüssigkeit aufweist.
Inkubator nach einem der Ansprüche 1 bis 60, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkubator eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung (9) zur Steuerung bzw. Regelung der CO₂-Konzentration in der wenigstens einen Innenkammer (8) aufweist.
Inkubator nach einem der Ansprüche 57 bis 61, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkubator (1) wenigstens einen Temperatursensor (206) zum Regeln der Heizvorrichtung (205) aufweist.
Inkubator nach einem der Ansprüche 1 bis 62, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Innenkammer (8) des Inkubators (1) mit einer Aufnahmevorrichtung für eine CO₂-Patrone in Verbindung steht.