JP2004113153A - Ｃｏ２インキュベータ - Google Patents
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Abstract
【課題】培養空間のＣＯ２ガス濃度を高精度に制御することができると共に、培養空間の急激なＣＯ２ガス濃度の変化に対し、迅速に対応することができるＣＯ２インキュベータを提供する。
【解決手段】培養空間Ｓ内のＣＯ２濃度を検出するＣＯ２ガス濃度センサ６と、ＣＯ２ガス濃度を設定するコントロールパネル１２と、培養空間Ｓ内へＣＯ２ガスを供給するＣＯ２ガスボンベ１０及び電磁開閉弁９と、電磁開閉弁９を制御するＣＯ２ガス濃度制御装置１１とを備え、この制御装置１１は、培養空間Ｓ内のＣＯ２ガス濃度とＣＯ２ガス濃度設定値との偏差から比例、又は、比例と積分、或いは、比例と積分と微分の演算を実行し、培養空間Ｓへの単位時間当たりのＣＯ２ガス供給時間及び停止時間を算出し、算出された供給時間及び停止時間に基づき、ＣＯ２ガスボンベ１０から培養空間ＳにＣＯ２ガスを供給する。
【選択図】 図１
【解決手段】培養空間Ｓ内のＣＯ２濃度を検出するＣＯ２ガス濃度センサ６と、ＣＯ２ガス濃度を設定するコントロールパネル１２と、培養空間Ｓ内へＣＯ２ガスを供給するＣＯ２ガスボンベ１０及び電磁開閉弁９と、電磁開閉弁９を制御するＣＯ２ガス濃度制御装置１１とを備え、この制御装置１１は、培養空間Ｓ内のＣＯ２ガス濃度とＣＯ２ガス濃度設定値との偏差から比例、又は、比例と積分、或いは、比例と積分と微分の演算を実行し、培養空間Ｓへの単位時間当たりのＣＯ２ガス供給時間及び停止時間を算出し、算出された供給時間及び停止時間に基づき、ＣＯ２ガスボンベ１０から培養空間ＳにＣＯ２ガスを供給する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血液、検体等から採取された細胞の温度・湿度・雰囲気を制御することにより、細胞の培養を行うためのＣＯ２インキュベータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のバイオ、再生医療関連の分野の発達に伴い、インキュベータを使用して細胞を培養する作業が、増加傾向にある。細胞の培養を促進するためには、それぞれの細胞に適した培養空間を整備する必要があり、従来より、培養空間内の温度制御、湿度制御、雰囲気制御を行うインキュベータが開発されている。
【０００３】
特に、培養条件としてＣＯ２（二酸化炭素）ガス濃度の厳格な濃度条件を要求する細胞の培養を行う場合には、温度制御及び湿度制御を行うものに加えて、培養空間内のＣＯ２ガス濃度を制御するものとしてＣＯ２インキュベータが用いられている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２３８７７号公報
【特許文献２】
特開２０００−９３１５６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＣＯ２インキュベータでは、自動又は手動により扉の開閉が行われると、ＣＯ２インキュベータの庫内からＣＯ２が外部に漏出し、庫内のＣＯ２ガス濃度が変動する。また、培養細胞の納出入により、度々、扉の開閉が行われると、庫内のＣＯ２ガス濃度が所定の濃度に回復する前に、庫内のＣＯ２ガス濃度が変動することとなる。そのため、細胞の培養空間の状態が不安定となり、細胞の生育に悪影響を及ぼすという問題がある。
【０００６】
これに対し、従来のＣＯ２インキュベータでは、このＣＯ２ガス濃度の変動に対し、庫内にＣＯ２濃度センサを設け、当該センサの出力により設定値よりＣＯ２濃度が低下した場合に庫内へのＣＯ２ガス供給の開閉弁を開き、設定値に達したら閉じると云う制御を行っていた。
【０００７】
ここで、上述の如き従来のＣＯ２ガス濃度センサは、濃度検知性能が低いため、検出した濃度の精度が悪く、然も、検出するまでに要する時間が長いという問題があった。また、ガス消費量を低減するため気密構造となり、オーバーシュートすると所定の値に戻るのに長い時間を要す。そのため、ガスのインジェクション量を少なくして回復を遅くするしかなかった。上述の如き制御は係るセンサの性能不良によるものでもあったが、何れにしても従来の如くＣＯ２ガス濃度センサの出力に基づき、ＣＯ２ガス供給の開閉弁制御を行うと、予め設定されたＣＯ２ガス濃度に対し、実際のＣＯ２ガス濃度は、オーバーシュート若しくはアンダーシュートしてしまう問題があった。
【０００８】
そのため、厳格なＣＯ２ガス濃度を実現することが困難であり、細胞の培養空間の整備を十分に整えることができないと云う問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、培養空間のＣＯ２ガス濃度を高精度に制御することができると共に、培養空間の急激なＣＯ２ガス濃度の変化に対し、迅速に対応することができるＣＯ２インキュベータを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１のＣＯ２インキュベータは、庫内に形成された培養空間に収容した培養物を培養するものであって、培養空間内のＣＯ２濃度を検出するＣＯ２ガス濃度検出手段と、この培養空間内のＣＯ２ガス濃度を設定するＣＯ２ガス濃度設定手段と、培養空間内へＣＯ２ガスを供給するＣＯ２ガス供給手段と、ＣＯ２ガス供給手段を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、ＣＯ２ガス濃度検出手段及びＣＯ２ガス濃度設定手段に基づき、培養空間内のＣＯ２ガス濃度とＣＯ２ガス濃度設定値との偏差から比例、又は、比例と積分、或いは、比例と積分と微分の演算を実行し、培養空間への単位時間当たりのＣＯ２ガス供給時間及び停止時間を算出し、当該算出された供給時間及び停止時間に基づき、ＣＯ２ガス供給手段からの培養空間にＣＯ２ガスを供給することを特徴とする。
【００１１】
このように構成された請求項１の本発明によれば、上述した制御手段による制御により、ＣＯ２ガス濃度のオーバーシュートやアンダーシュートを未然に回避することができ、高精度にＣＯ２ガス濃度を制御することができるようになる。
【００１２】
これにより、培養空間内が扉の開閉などにより、ＣＯ２ガス濃度が著しく変化した場合であっても、変化した培養空間のＣＯ２ガス濃度に対応して、迅速にＣＯ２ガスを培養空間に供給することができるようになり、安定した培養空間を提供することができるようになる。
【００１３】
請求項２の発明のＣＯ２インキュベータは、請求項１の発明に加えて、ＣＯ２ガス濃度検出手段は、赤外線を用いたＣＯ２センサにより構成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明に加えて、ＣＯ２ガス濃度検出手段は、赤外線を用いたＣＯ２センサにより構成されるので、培養空間におけるＣＯ２ガス濃度の検出をより一層迅速に、然も、正確に行うことができるようになる。
【００１５】
請求項３の発明のＣＯ２インキュベータは、請求項１又は請求項２の発明に加えて、培養空間は複数設けられ、制御手段は、何れかの培養空間内のガスを選択し、選択したガスのＣＯ２ガス濃度をＣＯ２ガス濃度検出手段により検出すると共に、当該検出されたＣＯ２ガス濃度に基づき、各培養空間ごとにＣＯ２ガスの供給制御を行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明に加えて、培養空間は複数設けられ、制御手段は、何れかの培養空間内のガスを選択し、選択したガスのＣＯ２ガス濃度をＣＯ２ガス濃度検出手段により検出すると共に、当該検出されたＣＯ２ガス濃度に基づき、各培養空間ごとにＣＯ２ガスの供給制御を行うので、各培養空間ごとのＣＯ２ガス濃度の制御を可能とすることができるようになる。
【００１７】
また、ＣＯ２ガス濃度検出手段と、制御手段は、共通の手段を用いて各培養空間内のＣＯ２ガス濃度の制御を行うため、各々の培養空間のＣＯ２ガス濃度の制御を複数台のＣＯ２インキュベータにより行う場合に比して、ＣＯ２ガス濃度検出手段や制御手段の誤差により生じる培養空間のＣＯ２ガス濃度のばらつきを未然に回避することができるようになる。
【００１８】
請求項４の発明のＣＯ２インキュベータは、請求項３の発明に加えて、制御手段は、各培養空間ごとに検出したＣＯ２ガス濃度を表示することを特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明に加えて、制御手段は、各培養空間ごとに検出したＣＯ２ガス濃度を表示するので、各培養空間内のＣＯ２ガス濃度を容易に視認することができるようになり、より一層利便性が向上する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は空気の流れを示す本発明のＣＯ２インキュベータ１の概略構成図を示している。本発明のＣＯ２インキュベータ１は、例えば一面に開口（図示しない）を有する断熱性の箱体により本体２が構成されており、この本体２内部（庫内）には、培養空間Ｓが形成されている。また、本体２には、前記開口を開閉自在に閉塞するための図示しない扉が設けられている。
【００２１】
この本体２内には、培養空間Ｓ内の空気を撹拌し、空気の状態を均一とするための空気撹拌用送風機３が設けられている。尚、この空気撹拌用送風機３は、送風機用モータ３Ａにより作動するものであり、当該送風機用モータ３Ａは、図示しない制御装置により制御されるものとする。
【００２２】
一方、本体２には、培養空間Ｓ内と連通するように測定用空気採取管４が接続されており、当該測定用空気採取管４には、ポンプ５を介して培養空間Ｓ内のＣＯ２ガス濃度を検出するＣＯ２ガス濃度検出手段としてのＣＯ２ガス濃度センサ６が接続されている。尚、本実施例において用いられるＣＯ２ガス濃度センサ６は、赤外線を用いたＣＯ２センサであるものとする。
【００２３】
この赤外線を用いたＣＯ２センサは、ＣＯ２ガスが４．３μｍの波長を吸収する原理を用いてＣＯ２ガス濃度を算出するものであり、波長の吸収度合いを計測し、当該計測データを電気信号に換算し、ＣＯ２ガス濃度を算出するものである。
また、このＣＯ２センサ（ＣＯ２ガス濃度センサ６）は、詳細は後述するＣＯ２ガス制御装置１１に接続されているものとする。
【００２４】
そして、このＣＯ２ガス濃度センサ６には、一端が本体２の培養空間Ｓ内と連通して設けられた測定用空気返送管７が接続されている。これにより、ポンプ５を運転することにより、培養空間Ｓ内より測定用空気採取管４を介してＣＯ２ガス濃度センサ６に取り込まれた空気は、測定用空気返送管７を介して培養空間Ｓ内に返送される。
【００２５】
他方、本体２には、培養空間Ｓ内と連通するようにＣＯ２ガス供給管８が接続されており、当該ＣＯ２ガス供給管８には、ＣＯ２ガス供給手段としての電磁開閉弁９を介してＣＯ２ガスボンベ１０が接続されている。このＣＯ２ガスボンベ１０には、純度９５％以上のＣＯ２ガスが封入されているものとする。
【００２６】
ここで、前記ＣＯ２ガス制御装置１１について説明する。このＣＯ２ガス制御装置１１の入力側には、前記ＣＯ２ガス濃度センサ６及びコントロールパネル１２が接続されていると共に、ＣＯ２ガス制御装置１１の出力側には、前記電磁開閉弁９が接続されている。
【００２７】
コントロールパネル１２は、培養空間Ｓ内のＣＯ２ガス濃度を設定するＣＯ２ガス濃度設定手段を備えたものであり、本体２の例えば前面に設けられる。また、このコントロールパネル１２には、培養空間Ｓ内の実際に検出されたＣＯ２ガス濃度及び設定されたＣＯ２ガス濃度を表示するための表示部１２Ａが設けられているものとする。
【００２８】
ＣＯ２ガス制御装置１１は、ＣＯ２ガス濃度センサ６及びコントロールパネル１２に基づき、ＣＯ２供給手段としての電磁開閉弁９を制御するものであり、内部にＰＩＤ演算処理部１１Ａを備えている。このＰＩＤ演算処理部１１Ａは、ＣＯ２ガス濃度センサ６により検出された培養空間Ｓ内のＣＯ２ガス濃度と、コントロールパネル１２により任意に設定されたＣＯ２ガス濃度設定値との偏差ｅから、比例（Ｐ）と、積分（Ｉ）と、微分（Ｄ）の演算を実行するものである。即ち、ＰＩＤ演算処理部１１Ａは、ＣＯ２ガス濃度センサ６により検出されたＣＯ２ガス濃度とＣＯ２ガス濃度設定値との偏差ｅに比例してそれを減らす方向の制御量を算出する比例動作と、偏差ｅの積分値を減らす方向の制御量を算出する積分動作と、偏差の変化の傾き（微分値）を減らす方向の制御量を算出する微分動作を行い、これらの制御量を加算して制御量から電磁開閉弁９の単位時間当たり（一定周期（例えば３秒）ごと）のＣＯ２ガス供給時間及び停止時間を算出する。
【００２９】
そして、ＣＯ２ガス制御装置１１は、前記ＰＩＤ制御に基づいて算出されたＣＯ２ガス供給時間及び停止時間に基づき、ＣＯ２ガス供給手段としての電磁開閉弁９を制御し、ＣＯ２ガスボンベ１０から培養空間ＳへのＣＯ２ガスの供給を制御する。尚、本実施例では、検出されたＣＯ２ガス濃度と、設定されたＣＯ２ガス濃度設定値との偏差から、比例と、積分と、微分の演算処理を行い、ＣＯ２ガス供給時間及び停止時間を算出しているが、これ以外に、前記偏差から比例のみ、または比例と積分のみの演算を実行し、ＣＯ２ガス供給時間及び停止時間を算出しても良いものとする。
【００３０】
以上の構成により、本発明のＣＯ２インキュベータ１の動作について、説明する。先ず、使用者は、コントロールパネル１２を操作し、培養空間ＳのＣＯ２ガス濃度を設定する。ここで、培養空間Ｓ内の一部の空気は、ポンプ５を作動することにより、測定用空気採取管４内に吸引され、ＣＯ２ガス濃度センサ６内に取り込まれる。その後、当該測定に用いられた空気は、測定用空気返送管７を介して培養空間Ｓに返送される。
【００３１】
このとき、ＣＯ２ガス濃度センサ６は、赤外線により４．３μｍの波長の吸光度を測定し、ＣＯ２ガス濃度を算出する。ＣＯ２ガス制御装置１１は、前記算出されたＣＯ２ガス濃度と、前述の如く設定されたＣＯ２ガス濃度設定値に基づき、上述した如きＰＩＤ演算処理を行う。そして、当該ＰＩＤ演算処理に基づき単位時間当たりのＣＯ２ガス供給時間及び停止時間を算出し、当該供給時間及び停止時間に基づき、電磁開閉弁９を制御する。そして、ＣＯ２ガスボンベ１０よりＣＯ２ガス供給管８を介して培養空間ＳにＣＯ２ガスを供給する。前記３秒間（供給時間＋停止時間）における供給時間の割合が高くなればＣＯ２供給量が増え、下がれば供給量は減少することになり、これを３秒ごとに算出して細かく制御することになる。
【００３２】
これにより、ＣＯ２ガス濃度の制御において、オーバーシュートやアンダーシュートを未然に回避することができ、高精度に培養空間Ｓ内のＣＯ２ガス濃度を制御することができるようになる。そのため、培養空間Ｓ内が前記扉の開閉などにより、著しくＣＯ２ガス濃度が変化した場合であっても、変化した培養空間ＳのＣＯ２ガス濃度に対応して、迅速にＣＯ２ガスを培養空間Ｓに供給することができるようになり、安定した培養空間Ｓを提供することができるようになる。
【００３３】
特に、本実施例において培養空間Ｓ内のＣＯ２ガス濃度を検出するＣＯ２ガス濃度センサ６は、赤外線を用いたＣＯ２センサにより構成されるので、培養空間ＳにおけるＣＯ２ガス濃度の検出をより一層迅速に、然も、正確に行うことができるようになる。
【００３４】
次に、図２を参照して、本発明の他の実施例について説明する。図２は空気の流れを示す本発明の他の実施例のＣＯ２インキュベータ２０の概略構成図を示している。尚、図１と同様の符号が付してあるものは、同一若しくは、同様の効果を奏するものであるものとする。
【００３５】
係る実施例におけるＣＯ２インキュベータ２０は、上記実施例と同様に例えば一面に開口（図示しない）を有する断熱性の箱体により本体２２が構成されている。そして、この本体２２内部（庫内）には、仕切壁２１が形成されており、当該仕切壁２１にて区画された培養空間１Ｓ及び２Ｓが形成されている。また、本体２２には、各培養空間１Ｓ及び２Ｓの開口を開閉自在に閉塞するための図示しない扉がそれぞれ設けられている。
【００３６】
一方、本体２２には、各培養空間Ｓ１及びＳ２内に対応して、それぞれ連通するように測定用空気採取管４Ａ及び４Ｂが接続されており、これら測定用空気採取管４Ａ及び４Ｂは、三方管２３を介して測定用空気採取管４に接続されている。当該測定用空気採取管４には、ポンプ５を介して培養空間Ｓ１又はＳ２内のＣＯ２ガス濃度を検出するＣＯ２ガス濃度検出手段としてのＣＯ２ガス濃度センサ６が接続されている。尚、本実施例においてもＣＯ２ガス濃度センサ６は、赤外線を用いたＣＯ２センサであるものとする。また、このＣＯ２ガス濃度センサ６は、詳細は後述するＣＯ２ガス制御装置２５に接続されているものとする。
【００３７】
そして、このＣＯ２ガス濃度センサ６には、測定用空気返送管７が接続されており、当該測定用空気返送管７の他端には、三方管２４を介して、それぞれの培養空間Ｓ１及びＳ２に連通した測定用空気返送管７Ａ及び７Ｂが接続されている。これにより、ポンプ５を運転することにより、培養空間Ｓ１又はＳ２より選択的に測定用空気採取管４内に取り込まれた空気は、ＣＯ２ガス濃度センサ６及び測定用空気返送管７を介してもとの培養空間Ｓ１又はＳ２内に返送される。
【００３８】
他方、本体２２には、各培養空間Ｓ１及び２Ｓ内と連通するようにそれぞれＣＯ２ガス供給管８Ａ及び８Ｂが接続されており、それぞれのＣＯ２ガス供給管８Ａ及び８Ｂには、ＣＯ２ガス供給手段としての電磁開閉弁９Ａ及び９Ｂを介してＣＯ２ガスボンベ１０が接続されている。
【００３９】
ここで、前記ＣＯ２ガス制御装置２５について説明する。このＣＯ２ガス制御装置２５の入力側には、前記ＣＯ２ガス濃度センサ６及びコントロールパネル１２が接続されていると共に、ＣＯ２ガス制御装置１１の出力側には、前記三方弁２３、２４及び前記電磁開閉弁９Ａ、９Ｂが接続されている。
【００４０】
コントロールパネル１２は、上記実施例と同様に培養空間Ｓ１及びＳ２内のＣＯ２ガス濃度を設定するＣＯ２ガス濃度設定手段であり、本体２の例えば前面に設けられる。また、このコントロールパネル１２には、培養空間Ｓ１及びＳ２内の実際に検出されたＣＯ２ガス濃度及び設定されたＣＯ２ガス濃度を表示するための表示部１２Ａ及び１２Ｂが設けられているものとする。
【００４１】
ＣＯ２ガス制御装置２５は、上記実施例のＣＯ２ガス制御装置１１と同様に内部にＰＩＤ演算処理部２５Ａを備えており、何れか選択された培養空間Ｓ１又はＳ２内の空気のＣＯ２ガス濃度を検出するＣＯ２ガス濃度センサ６及びＣＯ２ガス濃度設定手段としてのコントロールパネル１２に基づき、ＣＯ２供給手段としての電磁開閉弁９Ａ又は９Ｂを制御するものである。尚、ＰＩＤ演算処理部２５Ａは、上記実施例のＰＩＤ演算処理部１１Ａと同様の構成であるものとする。
【００４２】
以上の構成により、本発明のＣＯ２インキュベータ２０の動作について、説明する。先ず、使用者は、コントロールパネル１２を操作し、培養空間Ｓ１又は／及びＳ２のＣＯ２ガス濃度を設定する。ＣＯ２ガス濃度制御装置２５は、培養空間Ｓ１又はＳ２の何れかを選択し、選択された培養空間Ｓ１又はＳ２の空気を採取可能とするように三方弁２３及び２４を開放し、他方を閉鎖する。
【００４３】
その後、選択された培養空間Ｓ１又はＳ２内の一部の空気は、ポンプ５を作動することにより、測定用空気採取管４内に吸引され、ＣＯ２ガス濃度センサ６内に取り込まれる。そして、当該測定に用いられた空気は、測定用空気返送管７を介してもとの培養空間Ｓ１又はＳ２に返送される。
【００４４】
このとき、ＣＯ２ガス濃度センサ６は、上記実施例と同様に、赤外線により４．３μｍの波長の吸光度を測定し、ＣＯ２ガス濃度を算出する。そして、ＣＯ２ガス制御装置２５は、算出されたＣＯ２ガス濃度及び予め設定されたＣＯ２ガス濃度設定値に基づき、上記実施例と同様にＰＩＤ制御を行い、基づき単位時間当たりのＣＯ２ガス供給時間及び停止時間を算出し、当該供給時間及び停止時間に基づき、選択された培養空間Ｓ１又はＳ２に対応する電磁開閉弁９Ａ又は９Ｂを制御する。そして、ＣＯ２ガスボンベ１０よりＣＯ２ガス供給管８Ａ又は８Ｂを介して培養空間Ｓ１又はＳ２にＣＯ２ガスを供給する。
【００４５】
上述の構成により、各培養空間Ｓ１及びＳ２のＣＯ２ガス濃度の制御において、オーバーシュートやアンダーシュートを未然に回避することができ、高精度に培養空間Ｓ１及びＳ２内のＣＯ２ガス濃度を制御することができるようになる。
そのため、培養空間Ｓ１及びＳ２内が前記扉の開閉などにより、著しくＣＯ２ガス濃度が変化した場合であっても、変化した培養空間Ｓ１及びＳ２のＣＯ２ガス濃度に対応して、迅速にＣＯ２ガスを培養空間Ｓ１及びＳ２に供給することができるようになり、安定した培養空間Ｓ１及びＳ２を提供することができるようになる。
【００４６】
また、本実施例の如く培養空間が複数形成されたＣＯ２インキュベータ２０であっても、共通のポンプ５、ＣＯ２ガス濃度センサ６、ＣＯ２ガス制御装置２５を用いて、各培養空間Ｓ１、Ｓ２内のＣＯ２ガス濃度の制御を行うことが可能となり、複数種類の培養空間を一台のＣＯ２インキュベータ２０にて形成することができるようになる。
【００４７】
特に、係る場合において、ＣＯ２ガス濃度の制御は、共通のＣＯ２ガス濃度センサ６及びＣＯ２ガス制御装置２５を用いて、行うことが可能となるため、各々の培養空間Ｓ１、Ｓ２のＣＯ２ガス濃度の制御を複数台のＣＯ２インキュベータにより行う場合に比して、ＣＯ２ガス濃度検出手段や制御手段の誤差により生じる培養空間のＣＯ２ガス濃度のばらつきを未然に回避することができるようになる。
【００４８】
また、係る実施例におけるコントロールパネル１２は、各培養空間Ｓ１及びＳ２ごとに検出したＣＯ２ガス濃度を表示する表示部１２Ａ及び１２Ｂを備えるので、各培養空間Ｓ１及びＳ２内のＣＯ２ガス濃度を容易に視認することができるようになり、より一層利便性が向上する。
【００４９】
尚、上記各実施例におけるＣＯ２インキュベータ１、２０は、上述の如く培養空間Ｓ、Ｓ１、Ｓ２内のＣＯ２ガス濃度制御のみを説明しているが、これ以外に、培養空間Ｓ、Ｓ１、Ｓ２内の温度制御及び湿度制御など、細胞の培養に必要とする環境を制御可能とするものであっても構わない。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、庫内に形成された培養空間に収容した培養物を培養するＣＯ２インキュベータにおいて、培養空間内のＣＯ２濃度を検出するＣＯ２ガス濃度検出手段と、この培養空間内のＣＯ２ガス濃度を設定するＣＯ２ガス濃度設定手段と、培養空間内へＣＯ２ガスを供給するＣＯ２ガス供給手段と、ＣＯ２ガス供給手段を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、ＣＯ２ガス濃度検出手段及びＣＯ２ガス濃度設定手段に基づき、培養空間内のＣＯ２ガス濃度とＣＯ２ガス濃度設定値との偏差から比例、又は、比例と積分、或いは、比例と積分と微分の演算を実行し、培養空間への単位時間当たりのＣＯ２ガス供給時間及び停止時間を算出し、当該算出された供給時間及び停止時間に基づき、ＣＯ２ガス供給手段からの培養空間にＣＯ２ガスを供給するので、ＣＯ２ガス濃度のオーバーシュートやアンダーシュートを未然に回避することができ、高精度にＣＯ２ガス濃度を制御することができるようになる。
【００５１】
これにより、培養空間内が扉の開閉などにより、ＣＯ２ガス濃度が著しく変化した場合であっても、変化した培養空間のＣＯ２ガス濃度に対応して、迅速にＣＯ２ガスを培養空間に供給することができるようになり、安定した培養空間を提供することができるようになる。
【００５２】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明に加えて、ＣＯ２ガス濃度検出手段は、赤外線を用いたＣＯ２センサにより構成されるので、培養空間におけるＣＯ２ガス濃度の検出をより一層迅速に、然も、正確に行うことができるようになる。
【００５３】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明に加えて、培養空間は複数設けられ、制御手段は、何れかの培養空間内のガスを選択し、選択したガスのＣＯ２ガス濃度をＣＯ２ガス濃度検出手段により検出すると共に、当該検出されたＣＯ２ガス濃度に基づき、各培養空間ごとにＣＯ２ガスの供給制御を行うので、各培養空間ごとのＣＯ２ガス濃度の制御を可能とすることができるようになる。
【００５４】
また、ＣＯ２ガス濃度検出手段と、制御手段は、共通の手段を用いて各培養空間内のＣＯ２ガス濃度の制御を行うため、各々の培養空間のＣＯ２ガス濃度の制御を複数台のＣＯ２インキュベータにより行う場合に比して、ＣＯ２ガス濃度検出手段や制御手段の誤差により生じる培養空間のＣＯ２ガス濃度のばらつきを未然に回避することができるようになる。
【００５５】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明に加えて、制御手段は、各培養空間ごとに検出したＣＯ２ガス濃度を表示するので、各培養空間内のＣＯ２ガス濃度を容易に視認することができるようになり、より一層利便性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気の流れを示す本発明のＣＯ２インキュベータの概略構成図である。
【図２】他の実施例の空気の流れを示すＣＯ２インキュベータの概略構成図である。
【符号の説明】
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２ 培養空間
１、２０ ＣＯ２インキュベータ
２、２２ 本体
３ 空気撹拌用送風機
４、４Ａ、４Ｂ 測定用空気採取管
５ ポンプ
６ ＣＯ２ガス濃度センサ
７、７Ａ、７Ｂ 測定用空気返送管
８、８Ａ、８Ｂ ＣＯ２ガス供給管
９、９Ａ、９Ｂ 電磁開閉弁
１０ ＣＯ２ガスボンベ
１１、２５ ＣＯ２ガス制御装置
２３、２４ 三方弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、血液、検体等から採取された細胞の温度・湿度・雰囲気を制御することにより、細胞の培養を行うためのＣＯ２インキュベータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のバイオ、再生医療関連の分野の発達に伴い、インキュベータを使用して細胞を培養する作業が、増加傾向にある。細胞の培養を促進するためには、それぞれの細胞に適した培養空間を整備する必要があり、従来より、培養空間内の温度制御、湿度制御、雰囲気制御を行うインキュベータが開発されている。
【０００３】
特に、培養条件としてＣＯ２（二酸化炭素）ガス濃度の厳格な濃度条件を要求する細胞の培養を行う場合には、温度制御及び湿度制御を行うものに加えて、培養空間内のＣＯ２ガス濃度を制御するものとしてＣＯ２インキュベータが用いられている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２３８７７号公報
【特許文献２】
特開２０００−９３１５６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＣＯ２インキュベータでは、自動又は手動により扉の開閉が行われると、ＣＯ２インキュベータの庫内からＣＯ２が外部に漏出し、庫内のＣＯ２ガス濃度が変動する。また、培養細胞の納出入により、度々、扉の開閉が行われると、庫内のＣＯ２ガス濃度が所定の濃度に回復する前に、庫内のＣＯ２ガス濃度が変動することとなる。そのため、細胞の培養空間の状態が不安定となり、細胞の生育に悪影響を及ぼすという問題がある。
【０００６】
これに対し、従来のＣＯ２インキュベータでは、このＣＯ２ガス濃度の変動に対し、庫内にＣＯ２濃度センサを設け、当該センサの出力により設定値よりＣＯ２濃度が低下した場合に庫内へのＣＯ２ガス供給の開閉弁を開き、設定値に達したら閉じると云う制御を行っていた。
【０００７】
ここで、上述の如き従来のＣＯ２ガス濃度センサは、濃度検知性能が低いため、検出した濃度の精度が悪く、然も、検出するまでに要する時間が長いという問題があった。また、ガス消費量を低減するため気密構造となり、オーバーシュートすると所定の値に戻るのに長い時間を要す。そのため、ガスのインジェクション量を少なくして回復を遅くするしかなかった。上述の如き制御は係るセンサの性能不良によるものでもあったが、何れにしても従来の如くＣＯ２ガス濃度センサの出力に基づき、ＣＯ２ガス供給の開閉弁制御を行うと、予め設定されたＣＯ２ガス濃度に対し、実際のＣＯ２ガス濃度は、オーバーシュート若しくはアンダーシュートしてしまう問題があった。
【０００８】
そのため、厳格なＣＯ２ガス濃度を実現することが困難であり、細胞の培養空間の整備を十分に整えることができないと云う問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、培養空間のＣＯ２ガス濃度を高精度に制御することができると共に、培養空間の急激なＣＯ２ガス濃度の変化に対し、迅速に対応することができるＣＯ２インキュベータを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１のＣＯ２インキュベータは、庫内に形成された培養空間に収容した培養物を培養するものであって、培養空間内のＣＯ２濃度を検出するＣＯ２ガス濃度検出手段と、この培養空間内のＣＯ２ガス濃度を設定するＣＯ２ガス濃度設定手段と、培養空間内へＣＯ２ガスを供給するＣＯ２ガス供給手段と、ＣＯ２ガス供給手段を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、ＣＯ２ガス濃度検出手段及びＣＯ２ガス濃度設定手段に基づき、培養空間内のＣＯ２ガス濃度とＣＯ２ガス濃度設定値との偏差から比例、又は、比例と積分、或いは、比例と積分と微分の演算を実行し、培養空間への単位時間当たりのＣＯ２ガス供給時間及び停止時間を算出し、当該算出された供給時間及び停止時間に基づき、ＣＯ２ガス供給手段からの培養空間にＣＯ２ガスを供給することを特徴とする。
【００１１】
このように構成された請求項１の本発明によれば、上述した制御手段による制御により、ＣＯ２ガス濃度のオーバーシュートやアンダーシュートを未然に回避することができ、高精度にＣＯ２ガス濃度を制御することができるようになる。
【００１２】
これにより、培養空間内が扉の開閉などにより、ＣＯ２ガス濃度が著しく変化した場合であっても、変化した培養空間のＣＯ２ガス濃度に対応して、迅速にＣＯ２ガスを培養空間に供給することができるようになり、安定した培養空間を提供することができるようになる。
【００１３】
請求項２の発明のＣＯ２インキュベータは、請求項１の発明に加えて、ＣＯ２ガス濃度検出手段は、赤外線を用いたＣＯ２センサにより構成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明に加えて、ＣＯ２ガス濃度検出手段は、赤外線を用いたＣＯ２センサにより構成されるので、培養空間におけるＣＯ２ガス濃度の検出をより一層迅速に、然も、正確に行うことができるようになる。
【００１５】
請求項３の発明のＣＯ２インキュベータは、請求項１又は請求項２の発明に加えて、培養空間は複数設けられ、制御手段は、何れかの培養空間内のガスを選択し、選択したガスのＣＯ２ガス濃度をＣＯ２ガス濃度検出手段により検出すると共に、当該検出されたＣＯ２ガス濃度に基づき、各培養空間ごとにＣＯ２ガスの供給制御を行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明に加えて、培養空間は複数設けられ、制御手段は、何れかの培養空間内のガスを選択し、選択したガスのＣＯ２ガス濃度をＣＯ２ガス濃度検出手段により検出すると共に、当該検出されたＣＯ２ガス濃度に基づき、各培養空間ごとにＣＯ２ガスの供給制御を行うので、各培養空間ごとのＣＯ２ガス濃度の制御を可能とすることができるようになる。
【００１７】
また、ＣＯ２ガス濃度検出手段と、制御手段は、共通の手段を用いて各培養空間内のＣＯ２ガス濃度の制御を行うため、各々の培養空間のＣＯ２ガス濃度の制御を複数台のＣＯ２インキュベータにより行う場合に比して、ＣＯ２ガス濃度検出手段や制御手段の誤差により生じる培養空間のＣＯ２ガス濃度のばらつきを未然に回避することができるようになる。
【００１８】
請求項４の発明のＣＯ２インキュベータは、請求項３の発明に加えて、制御手段は、各培養空間ごとに検出したＣＯ２ガス濃度を表示することを特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明に加えて、制御手段は、各培養空間ごとに検出したＣＯ２ガス濃度を表示するので、各培養空間内のＣＯ２ガス濃度を容易に視認することができるようになり、より一層利便性が向上する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は空気の流れを示す本発明のＣＯ２インキュベータ１の概略構成図を示している。本発明のＣＯ２インキュベータ１は、例えば一面に開口（図示しない）を有する断熱性の箱体により本体２が構成されており、この本体２内部（庫内）には、培養空間Ｓが形成されている。また、本体２には、前記開口を開閉自在に閉塞するための図示しない扉が設けられている。
【００２１】
この本体２内には、培養空間Ｓ内の空気を撹拌し、空気の状態を均一とするための空気撹拌用送風機３が設けられている。尚、この空気撹拌用送風機３は、送風機用モータ３Ａにより作動するものであり、当該送風機用モータ３Ａは、図示しない制御装置により制御されるものとする。
【００２２】
一方、本体２には、培養空間Ｓ内と連通するように測定用空気採取管４が接続されており、当該測定用空気採取管４には、ポンプ５を介して培養空間Ｓ内のＣＯ２ガス濃度を検出するＣＯ２ガス濃度検出手段としてのＣＯ２ガス濃度センサ６が接続されている。尚、本実施例において用いられるＣＯ２ガス濃度センサ６は、赤外線を用いたＣＯ２センサであるものとする。
【００２３】
この赤外線を用いたＣＯ２センサは、ＣＯ２ガスが４．３μｍの波長を吸収する原理を用いてＣＯ２ガス濃度を算出するものであり、波長の吸収度合いを計測し、当該計測データを電気信号に換算し、ＣＯ２ガス濃度を算出するものである。
また、このＣＯ２センサ（ＣＯ２ガス濃度センサ６）は、詳細は後述するＣＯ２ガス制御装置１１に接続されているものとする。
【００２４】
そして、このＣＯ２ガス濃度センサ６には、一端が本体２の培養空間Ｓ内と連通して設けられた測定用空気返送管７が接続されている。これにより、ポンプ５を運転することにより、培養空間Ｓ内より測定用空気採取管４を介してＣＯ２ガス濃度センサ６に取り込まれた空気は、測定用空気返送管７を介して培養空間Ｓ内に返送される。
【００２５】
他方、本体２には、培養空間Ｓ内と連通するようにＣＯ２ガス供給管８が接続されており、当該ＣＯ２ガス供給管８には、ＣＯ２ガス供給手段としての電磁開閉弁９を介してＣＯ２ガスボンベ１０が接続されている。このＣＯ２ガスボンベ１０には、純度９５％以上のＣＯ２ガスが封入されているものとする。
【００２６】
ここで、前記ＣＯ２ガス制御装置１１について説明する。このＣＯ２ガス制御装置１１の入力側には、前記ＣＯ２ガス濃度センサ６及びコントロールパネル１２が接続されていると共に、ＣＯ２ガス制御装置１１の出力側には、前記電磁開閉弁９が接続されている。
【００２７】
コントロールパネル１２は、培養空間Ｓ内のＣＯ２ガス濃度を設定するＣＯ２ガス濃度設定手段を備えたものであり、本体２の例えば前面に設けられる。また、このコントロールパネル１２には、培養空間Ｓ内の実際に検出されたＣＯ２ガス濃度及び設定されたＣＯ２ガス濃度を表示するための表示部１２Ａが設けられているものとする。
【００２８】
ＣＯ２ガス制御装置１１は、ＣＯ２ガス濃度センサ６及びコントロールパネル１２に基づき、ＣＯ２供給手段としての電磁開閉弁９を制御するものであり、内部にＰＩＤ演算処理部１１Ａを備えている。このＰＩＤ演算処理部１１Ａは、ＣＯ２ガス濃度センサ６により検出された培養空間Ｓ内のＣＯ２ガス濃度と、コントロールパネル１２により任意に設定されたＣＯ２ガス濃度設定値との偏差ｅから、比例（Ｐ）と、積分（Ｉ）と、微分（Ｄ）の演算を実行するものである。即ち、ＰＩＤ演算処理部１１Ａは、ＣＯ２ガス濃度センサ６により検出されたＣＯ２ガス濃度とＣＯ２ガス濃度設定値との偏差ｅに比例してそれを減らす方向の制御量を算出する比例動作と、偏差ｅの積分値を減らす方向の制御量を算出する積分動作と、偏差の変化の傾き（微分値）を減らす方向の制御量を算出する微分動作を行い、これらの制御量を加算して制御量から電磁開閉弁９の単位時間当たり（一定周期（例えば３秒）ごと）のＣＯ２ガス供給時間及び停止時間を算出する。
【００２９】
そして、ＣＯ２ガス制御装置１１は、前記ＰＩＤ制御に基づいて算出されたＣＯ２ガス供給時間及び停止時間に基づき、ＣＯ２ガス供給手段としての電磁開閉弁９を制御し、ＣＯ２ガスボンベ１０から培養空間ＳへのＣＯ２ガスの供給を制御する。尚、本実施例では、検出されたＣＯ２ガス濃度と、設定されたＣＯ２ガス濃度設定値との偏差から、比例と、積分と、微分の演算処理を行い、ＣＯ２ガス供給時間及び停止時間を算出しているが、これ以外に、前記偏差から比例のみ、または比例と積分のみの演算を実行し、ＣＯ２ガス供給時間及び停止時間を算出しても良いものとする。
【００３０】
以上の構成により、本発明のＣＯ２インキュベータ１の動作について、説明する。先ず、使用者は、コントロールパネル１２を操作し、培養空間ＳのＣＯ２ガス濃度を設定する。ここで、培養空間Ｓ内の一部の空気は、ポンプ５を作動することにより、測定用空気採取管４内に吸引され、ＣＯ２ガス濃度センサ６内に取り込まれる。その後、当該測定に用いられた空気は、測定用空気返送管７を介して培養空間Ｓに返送される。
【００３１】
このとき、ＣＯ２ガス濃度センサ６は、赤外線により４．３μｍの波長の吸光度を測定し、ＣＯ２ガス濃度を算出する。ＣＯ２ガス制御装置１１は、前記算出されたＣＯ２ガス濃度と、前述の如く設定されたＣＯ２ガス濃度設定値に基づき、上述した如きＰＩＤ演算処理を行う。そして、当該ＰＩＤ演算処理に基づき単位時間当たりのＣＯ２ガス供給時間及び停止時間を算出し、当該供給時間及び停止時間に基づき、電磁開閉弁９を制御する。そして、ＣＯ２ガスボンベ１０よりＣＯ２ガス供給管８を介して培養空間ＳにＣＯ２ガスを供給する。前記３秒間（供給時間＋停止時間）における供給時間の割合が高くなればＣＯ２供給量が増え、下がれば供給量は減少することになり、これを３秒ごとに算出して細かく制御することになる。
【００３２】
これにより、ＣＯ２ガス濃度の制御において、オーバーシュートやアンダーシュートを未然に回避することができ、高精度に培養空間Ｓ内のＣＯ２ガス濃度を制御することができるようになる。そのため、培養空間Ｓ内が前記扉の開閉などにより、著しくＣＯ２ガス濃度が変化した場合であっても、変化した培養空間ＳのＣＯ２ガス濃度に対応して、迅速にＣＯ２ガスを培養空間Ｓに供給することができるようになり、安定した培養空間Ｓを提供することができるようになる。
【００３３】
特に、本実施例において培養空間Ｓ内のＣＯ２ガス濃度を検出するＣＯ２ガス濃度センサ６は、赤外線を用いたＣＯ２センサにより構成されるので、培養空間ＳにおけるＣＯ２ガス濃度の検出をより一層迅速に、然も、正確に行うことができるようになる。
【００３４】
次に、図２を参照して、本発明の他の実施例について説明する。図２は空気の流れを示す本発明の他の実施例のＣＯ２インキュベータ２０の概略構成図を示している。尚、図１と同様の符号が付してあるものは、同一若しくは、同様の効果を奏するものであるものとする。
【００３５】
係る実施例におけるＣＯ２インキュベータ２０は、上記実施例と同様に例えば一面に開口（図示しない）を有する断熱性の箱体により本体２２が構成されている。そして、この本体２２内部（庫内）には、仕切壁２１が形成されており、当該仕切壁２１にて区画された培養空間１Ｓ及び２Ｓが形成されている。また、本体２２には、各培養空間１Ｓ及び２Ｓの開口を開閉自在に閉塞するための図示しない扉がそれぞれ設けられている。
【００３６】
一方、本体２２には、各培養空間Ｓ１及びＳ２内に対応して、それぞれ連通するように測定用空気採取管４Ａ及び４Ｂが接続されており、これら測定用空気採取管４Ａ及び４Ｂは、三方管２３を介して測定用空気採取管４に接続されている。当該測定用空気採取管４には、ポンプ５を介して培養空間Ｓ１又はＳ２内のＣＯ２ガス濃度を検出するＣＯ２ガス濃度検出手段としてのＣＯ２ガス濃度センサ６が接続されている。尚、本実施例においてもＣＯ２ガス濃度センサ６は、赤外線を用いたＣＯ２センサであるものとする。また、このＣＯ２ガス濃度センサ６は、詳細は後述するＣＯ２ガス制御装置２５に接続されているものとする。
【００３７】
そして、このＣＯ２ガス濃度センサ６には、測定用空気返送管７が接続されており、当該測定用空気返送管７の他端には、三方管２４を介して、それぞれの培養空間Ｓ１及びＳ２に連通した測定用空気返送管７Ａ及び７Ｂが接続されている。これにより、ポンプ５を運転することにより、培養空間Ｓ１又はＳ２より選択的に測定用空気採取管４内に取り込まれた空気は、ＣＯ２ガス濃度センサ６及び測定用空気返送管７を介してもとの培養空間Ｓ１又はＳ２内に返送される。
【００３８】
他方、本体２２には、各培養空間Ｓ１及び２Ｓ内と連通するようにそれぞれＣＯ２ガス供給管８Ａ及び８Ｂが接続されており、それぞれのＣＯ２ガス供給管８Ａ及び８Ｂには、ＣＯ２ガス供給手段としての電磁開閉弁９Ａ及び９Ｂを介してＣＯ２ガスボンベ１０が接続されている。
【００３９】
ここで、前記ＣＯ２ガス制御装置２５について説明する。このＣＯ２ガス制御装置２５の入力側には、前記ＣＯ２ガス濃度センサ６及びコントロールパネル１２が接続されていると共に、ＣＯ２ガス制御装置１１の出力側には、前記三方弁２３、２４及び前記電磁開閉弁９Ａ、９Ｂが接続されている。
【００４０】
コントロールパネル１２は、上記実施例と同様に培養空間Ｓ１及びＳ２内のＣＯ２ガス濃度を設定するＣＯ２ガス濃度設定手段であり、本体２の例えば前面に設けられる。また、このコントロールパネル１２には、培養空間Ｓ１及びＳ２内の実際に検出されたＣＯ２ガス濃度及び設定されたＣＯ２ガス濃度を表示するための表示部１２Ａ及び１２Ｂが設けられているものとする。
【００４１】
ＣＯ２ガス制御装置２５は、上記実施例のＣＯ２ガス制御装置１１と同様に内部にＰＩＤ演算処理部２５Ａを備えており、何れか選択された培養空間Ｓ１又はＳ２内の空気のＣＯ２ガス濃度を検出するＣＯ２ガス濃度センサ６及びＣＯ２ガス濃度設定手段としてのコントロールパネル１２に基づき、ＣＯ２供給手段としての電磁開閉弁９Ａ又は９Ｂを制御するものである。尚、ＰＩＤ演算処理部２５Ａは、上記実施例のＰＩＤ演算処理部１１Ａと同様の構成であるものとする。
【００４２】
以上の構成により、本発明のＣＯ２インキュベータ２０の動作について、説明する。先ず、使用者は、コントロールパネル１２を操作し、培養空間Ｓ１又は／及びＳ２のＣＯ２ガス濃度を設定する。ＣＯ２ガス濃度制御装置２５は、培養空間Ｓ１又はＳ２の何れかを選択し、選択された培養空間Ｓ１又はＳ２の空気を採取可能とするように三方弁２３及び２４を開放し、他方を閉鎖する。
【００４３】
その後、選択された培養空間Ｓ１又はＳ２内の一部の空気は、ポンプ５を作動することにより、測定用空気採取管４内に吸引され、ＣＯ２ガス濃度センサ６内に取り込まれる。そして、当該測定に用いられた空気は、測定用空気返送管７を介してもとの培養空間Ｓ１又はＳ２に返送される。
【００４４】
このとき、ＣＯ２ガス濃度センサ６は、上記実施例と同様に、赤外線により４．３μｍの波長の吸光度を測定し、ＣＯ２ガス濃度を算出する。そして、ＣＯ２ガス制御装置２５は、算出されたＣＯ２ガス濃度及び予め設定されたＣＯ２ガス濃度設定値に基づき、上記実施例と同様にＰＩＤ制御を行い、基づき単位時間当たりのＣＯ２ガス供給時間及び停止時間を算出し、当該供給時間及び停止時間に基づき、選択された培養空間Ｓ１又はＳ２に対応する電磁開閉弁９Ａ又は９Ｂを制御する。そして、ＣＯ２ガスボンベ１０よりＣＯ２ガス供給管８Ａ又は８Ｂを介して培養空間Ｓ１又はＳ２にＣＯ２ガスを供給する。
【００４５】
上述の構成により、各培養空間Ｓ１及びＳ２のＣＯ２ガス濃度の制御において、オーバーシュートやアンダーシュートを未然に回避することができ、高精度に培養空間Ｓ１及びＳ２内のＣＯ２ガス濃度を制御することができるようになる。
そのため、培養空間Ｓ１及びＳ２内が前記扉の開閉などにより、著しくＣＯ２ガス濃度が変化した場合であっても、変化した培養空間Ｓ１及びＳ２のＣＯ２ガス濃度に対応して、迅速にＣＯ２ガスを培養空間Ｓ１及びＳ２に供給することができるようになり、安定した培養空間Ｓ１及びＳ２を提供することができるようになる。
【００４６】
また、本実施例の如く培養空間が複数形成されたＣＯ２インキュベータ２０であっても、共通のポンプ５、ＣＯ２ガス濃度センサ６、ＣＯ２ガス制御装置２５を用いて、各培養空間Ｓ１、Ｓ２内のＣＯ２ガス濃度の制御を行うことが可能となり、複数種類の培養空間を一台のＣＯ２インキュベータ２０にて形成することができるようになる。
【００４７】
特に、係る場合において、ＣＯ２ガス濃度の制御は、共通のＣＯ２ガス濃度センサ６及びＣＯ２ガス制御装置２５を用いて、行うことが可能となるため、各々の培養空間Ｓ１、Ｓ２のＣＯ２ガス濃度の制御を複数台のＣＯ２インキュベータにより行う場合に比して、ＣＯ２ガス濃度検出手段や制御手段の誤差により生じる培養空間のＣＯ２ガス濃度のばらつきを未然に回避することができるようになる。
【００４８】
また、係る実施例におけるコントロールパネル１２は、各培養空間Ｓ１及びＳ２ごとに検出したＣＯ２ガス濃度を表示する表示部１２Ａ及び１２Ｂを備えるので、各培養空間Ｓ１及びＳ２内のＣＯ２ガス濃度を容易に視認することができるようになり、より一層利便性が向上する。
【００４９】
尚、上記各実施例におけるＣＯ２インキュベータ１、２０は、上述の如く培養空間Ｓ、Ｓ１、Ｓ２内のＣＯ２ガス濃度制御のみを説明しているが、これ以外に、培養空間Ｓ、Ｓ１、Ｓ２内の温度制御及び湿度制御など、細胞の培養に必要とする環境を制御可能とするものであっても構わない。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、庫内に形成された培養空間に収容した培養物を培養するＣＯ２インキュベータにおいて、培養空間内のＣＯ２濃度を検出するＣＯ２ガス濃度検出手段と、この培養空間内のＣＯ２ガス濃度を設定するＣＯ２ガス濃度設定手段と、培養空間内へＣＯ２ガスを供給するＣＯ２ガス供給手段と、ＣＯ２ガス供給手段を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、ＣＯ２ガス濃度検出手段及びＣＯ２ガス濃度設定手段に基づき、培養空間内のＣＯ２ガス濃度とＣＯ２ガス濃度設定値との偏差から比例、又は、比例と積分、或いは、比例と積分と微分の演算を実行し、培養空間への単位時間当たりのＣＯ２ガス供給時間及び停止時間を算出し、当該算出された供給時間及び停止時間に基づき、ＣＯ２ガス供給手段からの培養空間にＣＯ２ガスを供給するので、ＣＯ２ガス濃度のオーバーシュートやアンダーシュートを未然に回避することができ、高精度にＣＯ２ガス濃度を制御することができるようになる。
【００５１】
これにより、培養空間内が扉の開閉などにより、ＣＯ２ガス濃度が著しく変化した場合であっても、変化した培養空間のＣＯ２ガス濃度に対応して、迅速にＣＯ２ガスを培養空間に供給することができるようになり、安定した培養空間を提供することができるようになる。
【００５２】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明に加えて、ＣＯ２ガス濃度検出手段は、赤外線を用いたＣＯ２センサにより構成されるので、培養空間におけるＣＯ２ガス濃度の検出をより一層迅速に、然も、正確に行うことができるようになる。
【００５３】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明に加えて、培養空間は複数設けられ、制御手段は、何れかの培養空間内のガスを選択し、選択したガスのＣＯ２ガス濃度をＣＯ２ガス濃度検出手段により検出すると共に、当該検出されたＣＯ２ガス濃度に基づき、各培養空間ごとにＣＯ２ガスの供給制御を行うので、各培養空間ごとのＣＯ２ガス濃度の制御を可能とすることができるようになる。
【００５４】
また、ＣＯ２ガス濃度検出手段と、制御手段は、共通の手段を用いて各培養空間内のＣＯ２ガス濃度の制御を行うため、各々の培養空間のＣＯ２ガス濃度の制御を複数台のＣＯ２インキュベータにより行う場合に比して、ＣＯ２ガス濃度検出手段や制御手段の誤差により生じる培養空間のＣＯ２ガス濃度のばらつきを未然に回避することができるようになる。
【００５５】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明に加えて、制御手段は、各培養空間ごとに検出したＣＯ２ガス濃度を表示するので、各培養空間内のＣＯ２ガス濃度を容易に視認することができるようになり、より一層利便性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気の流れを示す本発明のＣＯ２インキュベータの概略構成図である。
【図２】他の実施例の空気の流れを示すＣＯ２インキュベータの概略構成図である。
【符号の説明】
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２ 培養空間
１、２０ ＣＯ２インキュベータ
２、２２ 本体
３ 空気撹拌用送風機
４、４Ａ、４Ｂ 測定用空気採取管
５ ポンプ
６ ＣＯ２ガス濃度センサ
７、７Ａ、７Ｂ 測定用空気返送管
８、８Ａ、８Ｂ ＣＯ２ガス供給管
９、９Ａ、９Ｂ 電磁開閉弁
１０ ＣＯ２ガスボンベ
１１、２５ ＣＯ２ガス制御装置
２３、２４ 三方弁
Claims (4)
- 庫内に形成された培養空間に収容した培養物を培養するＣＯ２インキュベータにおいて、
前記培養空間内のＣＯ２濃度を検出するＣＯ２ガス濃度検出手段と、
前記培養空間内のＣＯ２ガス濃度を設定するＣＯ２ガス濃度設定手段と、
前記培養空間内へＣＯ２ガスを供給するＣＯ２ガス供給手段と、
前記ＣＯ２ガス供給手段を制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、前記ＣＯ２ガス濃度検出手段及び前記ＣＯ２ガス濃度設定手段に基づき、前記培養空間内のＣＯ２ガス濃度とＣＯ２ガス濃度設定値との偏差から比例、又は、比例と積分、或いは、比例と積分と微分の演算を実行し、前記培養空間への単位時間当たりのＣＯ２ガス供給時間及び停止時間を算出し、当該算出された供給時間及び停止時間に基づき、前記ＣＯ２ガス供給手段からの前記培養空間にＣＯ２ガスを供給することを特徴とするＣＯ２インキュベータ。 - 前記ＣＯ２ガス濃度検出手段は、赤外線を用いたＣＯ２センサにより構成されることを特徴とする請求項１のＣＯ２インキュベータ。
- 前記培養空間は複数設けられ、
前記制御手段は、何れかの培養空間内のガスを選択し、選択したガスのＣＯ２ガス濃度を前記ＣＯ２ガス濃度検出手段により検出すると共に、当該検出されたＣＯ２ガス濃度に基づき、各培養空間ごとにＣＯ２ガスの供給制御を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２のＣＯ２インキュベータ。 - 前記制御手段は、前記各培養空間ごとに検出したＣＯ２ガス濃度を表示することを特徴とする請求項３のＣＯ２インキュベータ。
Priority Applications (6)
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