JP2009153502A - インキュベータ - Google Patents

Abstract

【課題】滅菌温度の過昇に対してだけではなく、培養温度の過昇に対しても過昇防止動作を行うことのできるインキュベータを簡単な構成により実現する。
【解決手段】庫内を加熱するヒータと、庫内の温度を検出する温度センサと、この温度センサの出力を受け庫内の温度を所定の目標温度に維持するように前記ヒータを駆動する温度調節部とを有してなるインキュベータにおいて、前記庫内の温度または前記ヒータの発熱温度を検出し、この温度が所定の動作温度に達した時に前記ヒータの駆動を停止させる過昇防止回路と、前記温度調節部に対して目標温度を設定するとともに前記過昇防止回路の動作温度を選択する制御部とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、細胞等を培養する際に、一定の環境を生成し、維持するインキュベータに関するものである。

細胞を培養する環境は、主に温度、湿度、ＣＯ２の３つの指標で管理される。例えば、温度について言えば、庫内を加熱するヒータと、庫内の温度を検出する温度センサと、この温度センサの出力を受け、庫内の温度を所定の目標温度に維持するように前記ヒータを駆動する温度調節部とを有しており、設定された温度で、庫内の培養環境を維持する。

特開２００６−０１４６７５号公報

ここで、インキュベータにおいては、環境制御の他に、インキュベータ内の滅菌（殺菌）も重要な動作であり、従来は紫外線による滅菌、または、９０℃前後の加熱による低温殺菌を行っている。

一般に、細胞を培養する温度は大よそ４２℃以下であり、滅菌温度は１００℃前後である。温度調節部はこの２つの温度を目標温度として、適宜、庫内の温度を調節する。
また、温度センサの故障などによる庫内の温度の過昇を防止するために、サーモスタットなどを用いた過昇防止回路が設けられている。

しかしながら、このサーモスタットは、通常、庫内の最も高い温度（滅菌温度）に基づく保護動作を行うものであり、培養動作中の培養温度の過昇に対する保護動作を行うことはできない。
すなわち、滅菌動作中に庫内の温度が上昇した場合には、滅菌温度を大きく超えた時点（例えば、１００℃）でサーモスタットが動作して、ヒータの駆動を停止するが、培養動作中に庫内の温度が上昇した場合には、所定の培養限界温度（例えは、４２℃）を超えても、サーモスタットは動作せず、培養中の細胞を死滅させてしまうことになる。

本発明は、上記のような従来装置の欠点をなくし、滅菌温度の過昇に対してだけではなく、培養温度の過昇に対しても過昇防止動作を行うことのできるインキュベータを簡単な構成により実現することを目的としたものである。

このような目的を達成するために、請求項１の発明は、庫内を加熱するヒータと、庫内の温度を検出する温度センサと、この温度センサの出力を受け庫内の温度を所定の目標温度に維持するように前記ヒータを駆動する温度調節部とを有してなるインキュベータにおいて、前記庫内の温度または前記ヒータの発熱温度を検出し、この温度が所定の動作温度に達した時に前記ヒータの駆動を停止させる過昇防止回路と、前記温度調節部に対して目標温度を設定するとともに前記過昇防止回路の動作温度を選択する制御部とを有することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のインキュベータにおいて、前記過昇防止回路は、少なくとも２つの動作温度を有することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載のインキュベータにおいて、前記過昇防止回路は、第１の動作温度に設定された第１のサーモスタットと、この第１のサーモスタットと直列に接続され第２の動作温度に設定された第２のサーモスタットと、より低い動作温度側のサーモスタットの両端間を選択的に短絡するスイッチ回路とより構成されたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３に記載のインキュベータにおいて、前記制御部は、前記温度調節部に設定する目標温度に応じて、前記スイッチ回路の開閉を制御することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項２乃至４のいずれかに記載のインキュベータにおいて、前記過昇防止回路における動作温度は、それぞれ培養温度および滅菌温度を基準として設定されることを特徴とする。

このように、過昇防止回路を、第１の動作温度に設定された第１のサーモスタットと、この第１のサーモスタットと直列に接続され第２の動作温度に設定された第２のサーモスタットと、より低い動作温度側のサーモスタットの両端間を選択的に短絡するスイッチ回路とより構成するとともに、この第１および第２の動作温度をそれぞれ培養温度および滅菌温度を基準として設定すると、滅菌動作時の温度上昇に対しては、低温側に設定されたサーモスタットの両端間を短絡することにより、高温側に設定されたサーモスタットのみを動作させ、培養動作時の温度上昇に対しては、低温側に設定されたサーモスタットを先に動作させることができ、滅菌温度の過昇に対してだけではなく、培養温度の過昇に対しても過昇防止動作を行うことができる。

以下、図面を用いて、本発明のインキュベータを説明する。

図１は、本発明のインキュベータの一実施例を示す構成説明図である。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は縦断面図である。図に示すように、円筒形の容器１の側面には扉１１が設けられている。また、容器１の上面および底面を含む外周には、ヒータ２が貼り付けられており、容器１を加熱している。ヒータ２には、例えば、シリコンラバーヒータが使用される。

庫内（容器内）の温度は温度センサ３により検出される。また、ヒータ２には、第１のサーモスタット４および第２のサーモスタット５が取り付けられている。
なお、第１のサーモスタット４および第２のサーモスタット５は、庫内またはヒータ２の温度を感知して動作するものであり、その取付位置は図示の位置に限られるものではない。

図２は、本発明のインキュベータにおける回路構成の一例を示す回路図である。電力源１０（例えばＡＣ１００Ｖ）、温度調節部２０、温度センサ３、ヒータ２により、庫内の温度を所定の目標温度に維持する温調システムを構成する。また、庫内温度の過昇を防止するために、第１のサーモスタット４、第２のサーモスタット５、およびスイッチ回路６からなる過昇防止回路３０が付加されている。

過昇防止回路３０において、第１のサーモスタット４は、その動作温度が培養温度を基準として、例えば、培養限界温度の４２℃に設定されている。また、第２のサーモスタット５は、その動作温度が滅菌温度を基準として、例えば、１００℃に設定されている。
スイッチ回路６は、低温側のサーモスタット（第１のサーモスタット４）と並列に接続され、その両端間を選択的に短絡する。

制御部４０は、温度調節部２０に対して目標温度を設定するとともに、過昇防止回路３０の動作温度を選択する。
過昇防止回路３０における動作温度の選択は、スイッチ回路６の開閉を制御することにより行われる。

このように構成されたインキュベータの動作は、次の通りである。
まず、培養動作時においては、制御部４０は、温度調節部２０の目標温度（培養温度）を、例えば、３７℃に設定する。また、過昇防止回路３０におけるスイッチ回路６を開の状態とする。したがって、過昇防止回路３０においては、第１のサーモスタット４と第２のサーモスタット５とが直列に挿入されることになるが、より低温側のサーモスタット（第１のサーモスタット４）の動作温度（４２℃）が、過昇防止回路３０の実質的な動作温度となる。

温度調節部２０は、温度センサ３の出力を受け、庫内の温度が目標温度の３７℃となるように、ヒータ２を駆動（自動制御）する。
したがって、庫内は、培養に最適な温度（３７℃）に維持される。

ここで、温度センサ３の故障などにより、庫内の温度が上昇した場合には、庫内温度が４２℃に達した時点で第１のサーモスタット４が動作し、ヒータ２への電力供給を遮断する。

このため、庫内温度が培養限界の４２℃を超えてしまうことがなく、培養中の細胞を死滅などから守ることができる。
なお、過昇防止回路３０（第１のサーモスタット４）の動作と連動して、警報などを発生することが効果的である。

次に、滅菌動作においては、制御部４０は、温度調節部２０の目標温度（滅菌温度）を、例えば、９５℃に設定する。また、過昇防止回路３０におけるスイッチ回路６を閉の状態とする。したがって、過昇防止回路３０においては、第１のサーモスタット４が短絡され、第２のサーモスタット５のみが挿入されることになる。このため、高温側のサーモスタット（第２のサーモスタット５）の動作温度（１００℃）が、過昇防止回路３０の実質的な動作温度となる。

温度調節部２０は、温度センサ３の出力を受け、庫内の温度が目標温度の９５℃となるように、ヒータ２を駆動（自動制御）する。
したがって、庫内は、滅菌に必要な温度（９５℃）に維持される。

ここで、温度センサ３の故障などにより、庫内の温度が上昇した場合には、庫内温度が１００℃に達した時点で第２のサーモスタット５が動作し、ヒータ２への電力供給を遮断する。

このため、庫内温度が１００℃を超えてしまうことがなく、ヒータ２やインキュベータ自身を過熱による危険から守ることができる。
なお、庫内温度が４２℃に達した時点で第１のサーモスタット４が動作して、その接点が開となるが、第１のサーモスタット４の両端間はスイッチ回路６により短絡されているので、第１のサーモスタット４がヒータ２への電力供給を遮断してしまうことはない。

ここで、スイッチ回路６には、安全のためにフェードセーフ（故障時はＯＦＦ状態になる）タイプのものが用いられる。

このように、滅菌温度の過昇に対してだけではなく、培養温度の過昇に対しても過昇防止動作を行うことのできるインキュベータを実現することができる。

図３は、過昇防止回路３０の他の実施例を示す回路図である。図に示す例は、過昇防止回路３０に３つの動作温度を持たせたものである。
例えば、インキュベータに滅菌温度、第１の培養温度および第２の培養温度の如き、３つの目標温度を持たせた場合、過昇防止回路３０においても、これらの目標温度に応じて３つの動作温度で保護動作を行うことが望ましい。

温度調節部２０に設定される目標温度が、３０℃（第１の培養温度）、３７℃（第２の培養温度）、９５℃（滅菌温度）であった場合、第１のサーモスタット４１の動作温度Ｔ１は３５℃、第２のサーモスタット４２の動作温度Ｔ２は４２℃、第３のサーモスタット５１の動作温度Ｔ３は１００℃に設定され、これら第１〜第３のサーモスタット４１、４２、５１は直列に挿入される。

また、スイッチ回路６１、６２は、それぞれ低温側のサーモスタット４１、４２に並列に接続され、その両端間を選択的に短絡する。

制御部４０は、前記した図２と同様に、温度調節部２０に対して目標温度を設定するとともに、過昇防止回路３０の動作温度（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）を選択する。

制御部４０において、各動作状態に応じた動作は、次の通りである。
培養動作時において、温度調節部２０の目標温度を、第１の培養温度（３０℃）に設定した場合には、過昇防止回路３０におけるスイッチ回路６１、６２を共に開の状態とする。したがって、過昇防止回路３０においては、第１〜第３のサーモスタット４１、４２、５１が直列に挿入されることになり、より低温側のサーモスタット（第１のサーモスタット４１）の動作温度Ｔ１（３５℃）が、過昇防止回路３０の実質的な動作温度となる。

また、培養動作時において、温度調節部２０の目標温度を、第２の培養温度（３７℃）に設定した場合には、過昇防止回路３０におけるスイッチ回路６１を閉の状態とし、スイッチ回路６２を開の状態とする。したがって、過昇防止回路３０においては、第１のサーモスタット４１の両端間が短絡された状態となり、残りのサーモスタット４２、５１のうち、より低温側のサーモスタット（第２のサーモスタット４２）の動作温度Ｔ２（４２℃）が、過昇防止回路３０の実質的な動作温度となる。

さらに、滅菌動作において、温度調節部２０の目標温度を、滅菌温度（９５℃）に設定した場合には、過昇防止回路３０におけるスイッチ回路６１、６２を共に閉の状態とする。したがって、過昇防止回路３０においては、第１および第２のサーモスタット４１、４２が短絡され、第３のサーモスタット５１のみが挿入されることになり、高温側のサーモスタット（第３のサーモスタット５１）の動作温度Ｔ３（１００℃）が、過昇防止回路３０の実質的な動作温度となる。

このように、サーモスタットとその両端間を選択的に短絡するスイッチ回路との組み合わせを適宜増設するように構成すると、任意の数の動作温度で、過昇防止回路３０を動作させることができる。

本発明のインキュベータの一実施例を示す構成説明図である。 本発明のインキュベータにおける回路構成の一例を示す回路図である。 過昇防止回路３０の他の実施例を示す回路図である。

符号の説明

１ 容器
１１ 扉
２ ヒータ
３ 温度センサ
４、４１、４２、５、５１ サーモスタット
６、６１、６２ スイッチ回路
１０ 電力原
２０ 温度調節部
３０ 過昇防止回路
４０ 制御部

Claims (5)

1. 庫内を加熱するヒータと、庫内の温度を検出する温度センサと、この温度センサの出力を受け庫内の温度を所定の目標温度に維持するように前記ヒータを駆動する温度調節部とを有してなるインキュベータにおいて、
   前記庫内の温度または前記ヒータの発熱温度を検出し、この温度が所定の動作温度に達した時に前記ヒータの駆動を停止させる過昇防止回路と、
   前記温度調節部に対して目標温度を設定するとともに前記過昇防止回路の動作温度を選択する制御部とを有することを特徴とするインキュベータ。
2. 前記過昇防止回路は、少なくとも２つの動作温度を有することを特徴とする請求項１に記載のインキュベータ。
3. 前記過昇防止回路は、第１の動作温度に設定された第１のサーモスタットと、この第１のサーモスタットと直列に接続され第２の動作温度に設定された第２のサーモスタットと、より低い動作温度側のサーモスタットの両端間を選択的に短絡するスイッチ回路とより構成されたことを特徴とする請求項２に記載のインキュベータ。
4. 前記制御部は、前記温度調節部に設定する目標温度に応じて、前記スイッチ回路の開閉を制御することを特徴とする請求項３に記載のインキュベータ。
5. 前記過昇防止回路における動作温度は、それぞれ培養温度および滅菌温度を基準として設定されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のインキュベータ。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Images