JP2010154792A

JP2010154792A - Ｃｏ２インキュベータ

Info

Publication number: JP2010154792A
Application number: JP2008334357A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kikuchi; 靖寛菊地; Kuniyoshi Kobayashi; 邦義小林; Yuichi Tamaoki; 裕一玉置
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2010-07-15

Abstract

【課題】チャンバー内を確実に滅菌でき、安全で低コストのＣＯ_２インキュベータを提供する。
【解決手段】被培養体を収納するチャンバー４内のＣＯ_２ガスの供給量を制御するＣＯ_２インキュベータ１であって、ファン６と、オゾン発生器１１と、チャンバーに併設されるバイパス路１０内のオゾン濃度を測るオゾンセンサ１４と、チャンバー内を加熱するヒータ８とは別に設けられるバイパス路ヒータ１６と、チャンバー内の温度を測る第１温度センサと、バイパス路内の温度を測る第２温度センサと、制御部とを備え、制御部は、チャンバー内を減菌処理する際、オゾンセンサの検出値に基づいてチャンバー内のオゾン濃度を所定の範囲に制御するとともに、第１温度センサ及び第２温度センサの検出値に基づいてバイパス路内及びオゾン発生器内の温度をチャンバー内の温度より高くなるようにバイパス路ヒータを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＯ_２インキュベータに関する。

被培養体を収納するチャンバーの内部に二酸化炭素（ＣＯ_２）ガスを供給するための手段と、チャンバーの内部のＣＯ_２ガスの濃度を検出するためのセンサとを備え、ＣＯ_２ガスの濃度に応じて、ＣＯ_２ガスの供給量を制御するＣＯ_２インキュベータ（以後「インキュベータ」と略称する）が知られている。

このようなインキュベータを用いて被培養体を培養した後にこれを変更する場合、細胞や微生物等の先の被培養体自体又は同被培養体に寄生していた菌やウイルス等がチャンバーの内壁に付着していたり、同チャンバーの内部を浮遊していたりするため、これらによる次の被培養体の汚染を回避するべく、チャンバーの内部に対し滅菌処理を行なう必要がある。

このような滅菌処理は、例えば、アルコールや消毒液等でチャンバーの内部を拭き清掃することによって行なわれていた。或いは、例えば、強い酸化作用を有するとされているオゾン（Ｏ_３）ガスをチャンバーの内部に供給することによって、滅菌処理が行われていた。

滅菌処理方法のうちの特に後者の例として、オゾンガスを発生させるオゾン発生装置と、このオゾンガスを分解するオゾン分解装置とを備えたインキュベータが開示されている（例えば、特許文献１参照）。このインキュベータでは、オゾン発生装置から発生したオゾンガスが供給ラインを通じてチャンバーの内部に供給される一方、チャンバーの外部に排気ラインを通じて排気されるオゾンガスを含んだ空気がオゾン分解装置を経由して同装置により無害化されるようになっている。
特開２００４−２６７０６４号公報

しかしながら、前述した特許文献１に開示されるインキュベータは、オゾン分解装置を備えている分だけ高価な装置になるという問題がある。

そこで、仮にこのインキュベータがオゾン発生装置のみを備え、オゾン分解装置は備えない場合、オゾン発生装置からのオゾンガスの供給によってチャンバーの内部が高圧になるため、外部に有害なオゾンガスを漏らさないという安全上の要請から同チャンバーを耐圧仕様にする必要がある。つまり、インキュベータは、結果的に、高価な装置になるという問題が残る。

一方、チャンバーの内部を拭き清掃する方法では、前述したオゾンガスを用いる場合に比べて、滅菌処理が不完全になる虞があるのみならず、同方法は、利用者に大きな作業負担をかけるため、そもそもこのようなインキュベータ自体の導入が敬遠される虞がある。

前記課題を解決するための発明は、被培養体を収納するチャンバーとこのチャンバーに前記被培養体を出し入れするための扉とを備え、前記チャンバー内のＣＯ_２ガス濃度を検出するＣＯ_２センサの検出値に基づいて当該チャンバー内に供給するＣＯ_２ガスの量を制御してなるＣＯ_２インキュベータであって、前記チャンバー内の空気が循環するバイパス路を当該チャンバーと併設して設け、前記チャンバー内の空気を攪拌するファンと、オゾン発生器と、前記バイパス路に設けられ、前記バイパス路内のオゾン濃度を測るオゾンセンサと、前記チャンバー内を加熱するヒータとは別に設けられ、前記バイパス路を加熱するためのバイパス路ヒータと、前記チャンバー内の温度を測る第１温度センサと、前記バイパス路内の温度を測る第２温度センサと、制御部とを備え、前記制御部は、前記チャンバー内を減菌処理する際、前記オゾンセンサの検出値に基づいて前記オゾン発生器を制御して前記チャンバー内のオゾン濃度を所定の範囲に制御するとともに、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの検出値に基づいて前記バイパス路内及び前記オゾン発生器内の温度を前記チャンバー内の温度より高くなるように前記バイパス路ヒータを制御する。

本発明によれば、チャンバー内を確実に滅菌できる上に安全で低コストのＣＯ_２インキュベータを提供できる。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかになる。

===第１の実施の形態===
<<<インキュベータの構成>>>
図１及び図２を参照しつつ、本実施の形態のインキュベータ１の構成例について説明する。図１は、インキュベータ１の一例の側面断面図である。図２は、図１のインキュベータ１の制御を司る構成の一例を示すブロック図である。尚、図１の例示では、Ｘ軸はインキュベータ１の横幅方向を示し、Ｙ軸はインキュベータ１の奥行方向を示し、Ｚ軸はインキュベータ１の高さ方向を示すものとする。

図１及び図２に例示されるように、インキュベータ１は、チャンバー４と、ファン６と、バイパス路１０と、循環ポンプ１５と、オゾン発生器１１と、チャンバー４用のヒータ８と、バイパス路１０用のヒータ１６（バイパス路ヒータ）と、制御部１００とを備えている。

チャンバー４は、その内部に培養室を形成する例えばステンレス製の略直方形状の箱であり、その奥行方向の前側の開口にはヒンジ（不図示）を介して開閉可能な内扉５が設けられている。内扉５は、例えば強化ガラス製の平板であり、チャンバー４の開口をパッキン（不図示）を介して閉じると、同チャンバー４の内部が外部に対し気密になるように構成されている。尚、図１に例示されるチャンバー４では、その横幅方向に対をなす内壁に対し、被培養体を載置するための例えばステンレス製の棚４１が支持されている。また、チャンバー４は、例えば金属製で同チャンバー４と略相似形状をなす外箱２に収容されている。この外箱２の奥行方向の前側の開口にはヒンジ（不図示）を介して開閉可能な外扉３が設けられている。外扉３は、外箱２の開口をパッキン３３を介して閉じると、同外箱２の内部が外部に対し気密になるように構成されている。

ファン６は、チャンバー４の例えば天井面の略中央部に設けられるシロッコファンである。培養時及び滅菌処理時の双方において、このファン６が一定方向に回転することにより、例えば、チャンバー４の略中央部において下側から上側へ空気の流れが生じる。これにより、チャンバー４の内部の空気が攪拌される。

バイパス路１０は、チャンバー４の奥行方向の後側の壁に形成された孔４ａと孔４ｂとを同チャンバー４の外側で繋ぐ例えばステンレス製の管である。本実施の形態では、バイパス路１０には、以下述べる循環ポンプ１５及びオゾン発生器１１の他に、ＣＯ_２センサ１２、Ｏ_２（酸素）センサ１３、オゾンセンサ１４等が設けられている。また、本実施の形態では、バイパス路１０は外箱２の壁を貫通して同壁の外側に露出しているが、この露出部分は箱２１によって外部から保護されている。但し、このような構成に限定されるものではなく、バイパス路１０は、例えば、チャンバー４の奥行方向の後側の壁と、外箱２の奥行方向の後側の壁との間にあってもよい。

循環ポンプ１５は、バイパス路１０の途中に設けられて、培養時及び滅菌処理時の双方において、チャンバー４の内部の空気を、例えば、孔４ａを経由してチャンバー４の内側から外側へ導いた後、孔４ｂを経由してチャンバー４の外側から内側へ戻す（図１の白抜きの矢印参照）。

オゾン発生器１１は、バイパス路１０の途中に設けられており、滅菌処理時において、同バイパス路１０の内部を流れる空気から例えば無声放電によってオゾンガスを発生する。オゾン発生器１１で発生したオゾンガスは、孔４ｂを経由してチャンバー４の内部に流れ込むようになっている。尚、本実施の形態では、バイパス路１０において、オゾン発生器１１は、オゾンセンサ１４よりも、空気の流れの下流側に設けられている。これにより、オゾンセンサ１４は、チャンバー４の内部のオゾンガスの濃度をより正確に検出できる。

チャンバー４用のヒータ８は、チャンバー４の壁と外箱２の壁との間のエアジャケットにおいて、不図示の断熱材とともに、チャンバー４の外壁に熱的に接触するように設けられている。また、このチャンバー４用のヒータ８は、外扉３の内側にも設けられている。このように、内扉５で閉じられたチャンバー４が有する６つの面全てに対向するヒータ８によって、培養時及び滅菌処理時の双方において、チャンバー４の内部の温度を略均一に調節できる。

バイパス路１０用のヒータ１６は、箱２１の内側に設けられて、特に滅菌処理時において、バイパス路１０の内部の温度を調節するためのものである。

制御部１００は、図２に例示されるように、前述した、オゾン発生器１１、オゾンセンサ１４、ＣＯ_２センサ１２、Ｏ_２センサ１３、ヒータ８、１６、ファン６を駆動するファンモータ６ａ、及び循環ポンプ１５を統括制御する。

また、インキュベータ１は、以下述べる、流量制御バルブ１８、サーミスタ１０１（第１温度センサ）、サーミスタ１０２（第２温度センサ）、ＲＯＭ１０３、ＲＡＭ１０４、タイマ１０５、コントロールパネル３１、及び電気錠３２を更に備えており、図２に例示されるように、制御部１００は、これらを統括制御する。

流量制御バルブ１８は、培養時において、チャンバー４の内部でＣＯ_２やＯ_２等のガスの濃度を所定値に維持するために、チャンバー４の壁を貫通して設けられたノズル１７を通じて供給されるガスの流量を制御するための電磁バルブである。この流量制御バルブ１８は、インキュベータ１の外部に設置されたＣＯ_２やＯ_２等のガスボンベ１９と所定の配管を介して接続されている。チャンバー４の内部の空気を所定濃度のＣＯ_２ガス雰囲気に維持する場合、制御部１００は、循環ポンプ１５を駆動してチャンバー４の内部の空気をバイパス路１０に導きつつ、同バイパス路１０においてＣＯ_２センサ１２により検出されるＣＯ_２ガスの濃度が所定値に維持されるように、流量制御バルブ１８を制御するようになっている。或いは、チャンバー４の内部の空気を所定濃度のＯ_２ガス雰囲気に維持する場合も、Ｏ_２が充填されたガスボンベ１９と、Ｏ_２センサ１３とを用いて、制御部１００は、同様の制御を実行するようになっている。

サーミスタ１０１は、チャンバー４の内部の温度を検出するべく同チャンバー４の所定の位置に設けられている。
サーミスタ１０２は、バイパス路１０の内部、好ましくはオゾン発生器１１近傍の温度を検出するべく同バイパス路１０の所定の位置に設けられている。
ＲＯＭ１０３は、培養及び滅菌処理の双方において、制御部１００の処理手順を定めるプログラム等を記憶し、ＲＡＭ１０４は、同制御部１００による処理の際に用いられるデータ等を記憶する。
タイマ１０５は、例えば滅菌処理の時間等を計時する。

コントロールパネル３１は、例えば外扉３の正面に設けられており、チャンバー４の内部の温度やＣＯ_２又はＯ_２ガスの濃度等を入力するためのキー（不図示）や、現在の温度や濃度等を表示するためのディスプレイ（不図示）等を有している。また、培養及び滅菌処理の開始及び停止も、このコントロールパネル３１上の操作を通じて行なわれる。

電気錠３２は、外扉３に設けられており、コントロールパネル３１上の操作を通じて又は制御部１００からの直接の命令によって、同外扉３が外箱２の開口を閉じた状態で電気的に施錠したり開錠したりする。

尚、インキュベータ１のチャンバー４の底面には、水を収納する水皿７が載置可能となっている。水皿７中の水は、培養時には、空気を所定の湿度に維持するとともに、滅菌処理時には、オゾンガスの滅菌作用を向上させる。つまり、培養時及び滅菌処理時の双方において、水皿７は、チャンバー４の内部の湿度を上昇させるためのものである。尚、オゾンガスは、乾燥した状態よりも、高湿度な状態にある方が、滅菌作用がより高いことが確認されている。

<<<制御部の機能>>>
前述した制御部１００は、滅菌処理運転において、ファン６、循環ポンプ１５、及びオゾン発生器１１を駆動しつつ、バイパス路１０の内部の温度がチャンバー４の内部の温度より高くなるようにヒータ８、１６を個別に駆動するようになっている。

循環ポンプ１５によってバイパス路１０に導かれたチャンバー４の内部の空気は、オゾン発生器１１でオゾンガスの原料となる。発生したオゾンガスは、空気とともに、バイパス路１０からチャンバー４に戻る。この循環によって、チャンバー４の内部のオゾンガスの濃度は所定範囲に維持される。尚、ファン６、循環ポンプ１５、及びオゾン発生器１１は、タイマ１０５で計時される予め定められた時間だけ連続して運転されるが、これに限定されるものではない。例えば、タイマ１０５で計時される予め定められた時間において、オゾンセンサ１４により検出されるオゾンガスの濃度が所定範囲に維持されるようにオゾン発生器１１が断続的に運転されてもよい。

このように、オゾンガスの原料をチャンバー４の内部の空気に求めることによって、例えば外部からオゾンガスを供給することに伴う内部の高圧化を回避できるため、同チャンバー４を特に耐圧仕様としたり、或いはオゾン分解手段を伴った排気ラインを設けたりしなくても、外部にオゾンガスが漏れる心配はない。よって、チャンバー４の内部を確実に滅菌できる上に安全で低コストのインキュベータ１が提供される。また、循環ポンプ１５が設けられたバイパス路１０は、培養時におけるＣＯ_２やＯ_２等のガスの濃度を検出する機能も兼ね備えることによって、例えば培養及び滅菌処理の双方のために循環ポンプを２台設ける必要がなくなるため、インキュベータ１がより一層低コストとなる。

ヒータ８、１６は、タイマ１０５で計時される予め定められた時間において、サーミスタ１０２によって検出されるバイパス路１０の内部の温度が、サーミスタ１０１によって検出されるチャンバー４の内部の温度よりも所定の温度差をもって高くなるように、個別に制御される。但し、これに限定されるものではなく、ヒータ８、１６は、例えば、バイパス路１０及びチャンバー４の間に所定の温度差が生じるように予め定められた電流をもって、タイマ１０５で計時される予め定められた時間だけ連続して運転されてもよい。

一般に、チャンバー４の内部の湿度は、例えば外部の大気に比べて高いため、このような高湿度の空気がバイパス路１０に導かれてオゾン発生器１１でもし結露した場合、これは、オゾンガスの発生効率を低下させるだけでなく、同オゾン発生器１１の故障の原因となる。しかし、本実施の形態のインキュベータ１では、ヒータ８、１６の制御によって、バイパス路１０の内部がチャンバー４の内部よりも高温に維持されているため、チャンバー４の内部の空気がバイパス路１０の内部において結露する事態が抑制される。

また、前述した制御部１００は、滅菌処理運転を終了すると、オゾンセンサ１４により検出されるオゾンガスの濃度を参照し、オゾンガスの濃度が予め定められた所定値以上であると判断している間は電気錠３２の施錠を維持し、オゾンガスの濃度が所定値未満であると判断した時点で開錠する。尚、この所定値は、例えば、オゾンガスが人体にとって無害とされるような同ガスの空気中の許容濃度である。但し、これに限定されるものではなく、例えば、制御部１００は、滅菌処理運転を終了すると、例えばタイマ１０５で計時される予め定められた時間だけ電気錠３２の施錠を維持した後に開錠してもよい。空気中のオゾンガスが自然に分解する速度は周知であるため、滅菌処理運転の終了から電気錠３２の開錠までの時間は、この自然分解速度に基づいて設定すればよい。

これにより、少なくとも外箱２の外部に有害なオゾンガスが漏れる事態はより確実に防止される。また、電気錠３２の施錠により外扉３は確実に外箱２の開口を閉じているため、例えばチャンバー４の内扉５を開錠した状態にして、滅菌処理を行うことにより、内扉５及びチャンバー４の接触部分のパッキン（不図示）等も滅菌できる。

===第２の実施の形態===
図３を参照しつつ、本実施の形態のインキュベータ１’の構成例について説明する。同図は、インキュベータ１’の一例の側面断面図である。尚、同図の例示では、Ｘ軸はインキュベータ１’の横幅方向を示し、Ｙ軸はインキュベータ１’の奥行方向を示し、Ｚ軸はインキュベータ１’の高さ方向を示すものとする。また、同図に例示される構成のうち、前述した図１に例示される構成と略同一の構成には同一の番号が付されている。

インキュベータ１’は、チャンバー４と、ファン６と、バイパス路１０’と、オゾン発生器１１と、チャンバー４用のヒータ８と、バイパス路１０’用のヒータ１６（バイパス路ヒータ）と、オゾンセンサ１４と、図２の例示と略同一のサーミスタ１０１（第１温度センサ）、サーミスタ１０２（第２温度センサ）、及び制御部１００とを備えている。

図３の例示における図１の例示との主な相違点は、バイパス路１０’がチャンバー４の内部に形成されていることと、ファン６が同バイパス路１０’の内部に設けられて空気の流路を形成することと、これにより前述した循環ポンプ１５を備えていないこととである。以下、図３の例示について、図１の例示との相違点を中心に説明し、共通点に関する説明を省略する。

バイパス路１０’は、チャンバー４の例えば奥行方向の後側の壁と、同チャンバー４の内部にあって同壁と対向する例えばステンレス製の壁板９との間に形成されている。この構成により、チャンバー４の内部は、棚４１が配置されている培養室と、バイパス路１０’とに分けられる。本実施の形態では、バイパス路１０’には、ファン６、オゾンセンサ１４、Ｏ_２センサ１３、ＣＯ_２センサ１２、オゾン発生器１１等が設けられている。また、本実施の形態では、オゾンセンサ１４、Ｏ_２センサ１３、ＣＯ_２センサ１２、及びオゾン発生器１１のそれぞれにおける配線側（ヘッドと反対側）部分は、外箱２の壁を貫通して同壁の外側に露出しているが、この露出部分は箱２１によって外部から保護されている。但し、このような構成に限定されるものではなく、配線側部分は、例えば、チャンバー４の奥行方向の後側の壁と、外箱２の奥行方向の後側の壁との間にあってもよい。

ファン６は、バイパス路１０’の上側に設けられるシロッコファンである。培養時及び滅菌処理時において、このファン６が一定方向に回転することにより、例えば、培養室側には下側から上側へ空気の流れが生じるとともに、バイパス路１０’の上側から下側へ空気の流れが生じる（図３の白抜きの矢印参照）。このファン６の回転によって壁板９の孔９ａを通じてバイパス路１０’に流れた培養室側の空気は、オゾン発生器１１でオゾンガスの原料となる。発生したオゾンガスは、空気とともに、バイパス路１０’から培養室側に流れる。この循環によって、チャンバー４の内部の空気が攪拌されて、培養室側のオゾンガスの濃度は所定範囲に維持される。

このインキュベータ１’は、前述したインキュベータ１と同様に、チャンバー４の内部を確実に滅菌できる上に安全で低コストである。

===その他の実施の形態===
前述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更や改良等が可能であり、また本発明はその等価物も含むものである。

前述した実施の形態では、バイパス路１０、１０’は、チャンバー４の奥行方向の後側に設けられていたが、これに限定されるものではない。バイパス路１０、１０’は、要するに、チャンバー４の外部又は内部にあって同チャンバー４と併設されていれば、何れの側に設けられていてもよい。

また、前述した実施の形態では、チャンバー４の内部と、バイパス路１０、１０’の内部との温度差をヒータ８、１６によって形成していたが、これに限定されるものではない。要するに、このような温度差を形成できる加熱手段であれば、如何なる手段を用いてもよい。

また、前述した実施の形態では、電気錠３２は、外扉３に設けられていたが、これに限定されるものではなく、例えば内扉５に設けられていてもよい。

また、前述した実施の形態では、滅菌処理にオゾンガスが用いられていたが、これに限定されるものではなく、例えば過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）ガス等であってもよい。

インキュベータの一例の側面断面図である。図１のインキュベータの制御を司る構成の一例を示すブロック図である。インキュベータのもう一例の側面断面図である。

符号の説明

１、１’ インキュベータ２外箱３外扉
４チャンバー４ａ、４ｂ孔５内扉
６ファン６ａファンモータ７水皿
８、１６ヒータ９壁板９ａ孔
１０、１０’ バイパス路１１オゾン発生器１２ＣＯ_２センサ
１３Ｏ_２センサ１４オゾンセンサ１５循環ポンプ
１７ノズル１８流量制御バルブ１９ガスボンベ
２１箱３１コントロールパネル３２電気錠
３３パッキン４１棚１００制御部
１０１、１０２サーミスタ１０３ＲＯＭ１０４ＲＡＭ
１０５タイマ

Claims

被培養体を収納するチャンバーとこのチャンバーに前記被培養体を出し入れするための扉とを備え、前記チャンバー内のＣＯ_２ガス濃度を検出するＣＯ_２センサの検出値に基づいて当該チャンバー内に供給するＣＯ_２ガスの量を制御してなるＣＯ_２インキュベータにおいて、
前記チャンバー内の空気が循環するバイパス路を当該チャンバーと併設して設け、
前記チャンバー内の空気を攪拌するファンと、
オゾン発生器と、
前記バイパス路に設けられ、前記バイパス路内のオゾン濃度を測るオゾンセンサと、
前記チャンバー内を加熱するヒータとは別に設けられ、前記バイパス路を加熱するためのバイパス路ヒータと、
前記チャンバー内の温度を測る第１温度センサと、
前記バイパス路内の温度を測る第２温度センサと、
制御部とを備え、
前記制御部は、前記チャンバー内を減菌処理する際、前記オゾンセンサの検出値に基づいて前記オゾン発生器を制御して前記チャンバー内のオゾン濃度を所定の範囲に制御するとともに、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの検出値に基づいて前記バイパス路内及び前記オゾン発生器内の温度を前記チャンバー内の温度より高くなるように前記バイパス路ヒータを制御することを特徴とするＣＯ_２インキュベータ。
前記チャンバー内に水皿を設け、当該チャンバー内の湿度を高くすることを特徴とする請求項１に記載のＣＯ_２インキュベータ。
前記扉に前記制御部により施錠／開錠可能な電気錠を設け、前記制御部は、前記チャンバー内のオゾン濃度が所定の濃度より高いときには、前記電気錠の施錠を維持することを特徴とする請求項１又は２に記載のＣＯ_２インキュベータ。