JP4730000B2 - インキュベータ - Google Patents

Description

本発明は、所定の環境条件に調整された恒温室内で培養容器の試料を培養するインキュベータに関する。

従来から、各種の微生物や細胞を培養するために恒温室を備えたインキュベータが一般に用いられている。一般にインキュベータの恒温室には、環境条件（例えば、温度、湿度、二酸化炭素濃度、酸素濃度、窒素濃度など）の現在値を検出するセンサと、上記の各パラメータを調整するための環境調整装置とが配置されており、恒温室の内部は所定の環境条件に調整されることとなる。

また、特許文献１には、培養容器の搬送装置や顕微鏡ユニットを恒温室内に備え、自動扉を備えた搬出入口から培養容器を出し入れし、培養容器の搬送や試料の観察などを恒温室内で自動的に行うことが可能なインキュベータが開示されている。
特開２００４−１８０６７５号公報

特許文献１のインキュベータでは、恒温室内に搬送装置のモータや顕微鏡ユニットの照明光源などの熱源が配置されているため、培養容器の搬送時や試料の観察時には恒温室内の温度が上昇する。また、搬出入口から培養容器を出し入れする場合、自動扉の開閉によって恒温室内の環境条件が変動することとなる。
しかし、従来のインキュベータでは、上記装置の動作に起因して環境条件の変動が生じた場合には環境条件のパラメータに閾値以上の変化が検出されるまで環境調整装置が動作せず、恒温室内の環境条件に比較的大きなムラが生じやすい点で改善の余地があった。

本発明は上記従来技術の課題を解決するためのものであって、その目的は、恒温室内において、環境変動要因となる装置の動作に起因した環境条件の変動を著しく抑制できるインキュベータを提供することである。

第１の発明は、所定の環境条件に調整された恒温室を備え、該恒温室内で培養容器の試料を培養するインキュベータであって、モータによって前記恒温室内で前記培養容器の位置を移動させる移動機構と、前記恒温室内の温度を調整する温度調整部と、前記モータの動作に先立って、前記モータの動作位置および動作時間に関する動作情報を生成する動作情報生成部と、前記動作情報に基づいて、前記モータの動作による温度状態の推定変化量を出力する推定変化量出力部と、前記モータの動作に同期して、前記推定変化量分の温度変化を相殺するように前記温度調整部を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記温度調整部は前記恒温室内でそれぞれ異なる位置に複数配置され、前記制御部は、前記モータの動作位置に基づいて各温度調整部の出力をそれぞれ独立して変化させることを特徴とする。
第３の発明は、第２の発明において、前記モータの動作位置が前記移動機構の動作によって変化し、前記制御部は、前記モータの動作位置の変化に基づいて各温度調整部の出力をそれぞれ独立して変化させることを特徴とする。

第４の発明は、所定の環境条件に調整された恒温室を備え、該恒温室内で培養容器の試料を培養するインキュベータであって、前記恒温室内で前記培養容器を照明する照明光源と、前記恒温室内の温度を調整する温度調整部と、前記照明光源の動作に先立って、前記照明光源の照明時間に関する動作情報を生成する動作情報生成部と、前記動作情報に基づいて、前記照明光源の動作による温度状態の推定変化量を出力する推定変化量出力部と、前記照明光源の動作に同期して、前記推定変化量分の温度変化を相殺するように前記温度調整部を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明において、前記温度調整部は前記恒温室内でそれぞれ異なる位置に複数配置されており、前記照明光源の近傍領域に配置される前記温度調整部は他の位置よりも温度変化性能が高く設定されてなることを特徴とする。
第６の発明は、第１から第５のいずれかの発明において、前記推定変化量出力部は、前記動作情報と前記推定変化量との対応関係を記録した記録手段、または前記動作情報に基づき前記推定変化量を演算する演算手段のいずれかで構成されることを特徴とする。

第７の発明は、所定の環境条件に調整された恒温室を備え、該恒温室内で培養容器の試料を培養するインキュベータであって、前記恒温室内から前記培養容器を出入するための搬出入口と、前記搬出入口を開閉する自動扉と、前記恒温室内において、温度、湿度、二酸化炭素濃度、酸素濃度および窒素濃度のいずれかから選択される環境パラメータを調整する環境パラメータ調整部と、前記恒温室の内側で前記環境パラメータの値を取得する第１センサ部と、前記恒温室の外側で前記環境パラメータの値を取得する第２センサ部と、前記自動扉の開放動作に先立って、前記自動扉の開放時間に関する動作情報を生成する動作情報生成部と、前記恒温室の内外での前記環境パラメータの差と前記動作情報とに基づいて、前記自動扉の開放による前記環境パラメータの推定変化量を出力する推定変化量出力部と、前記自動扉の動作に同期して、前記推定変化量分の前記環境パラメータの変化を相殺するように前記環境パラメータ調整部を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

第８の発明は、第７の発明において、前記推定変化量出力部は、前記恒温室の内外での前記環境パラメータの差および前記動作情報と前記推定変化量との対応関係を記録した記録手段、または前記恒温室の内外での前記環境パラメータの差および前記動作情報に基づき前記推定変化量を演算する演算手段のいずれかで構成されることを特徴とする。

本発明によれば、環境条件の変動を生じさせる装置の動作に同期して、推定変化量分の変化を相殺するように温度等の環境パラメータが調整され、インキュベータ内の環境条件の変動が著しく抑制される。

（第１実施形態の説明）
図１および図２は第１実施形態のインキュベータの全体構成を示す概要正面図である。インキュベータは、第１筐体１０と、第２筐体１１とで構成されている。
第１筐体１０は、第２筐体１１の上側に積まれている。第１筐体１０の内部には、断熱材で覆われた恒温室１２が形成されている。第１筐体１０の正面側は開口部１０ａをなしている。そして、この開口部１０ａは観音開きの正面扉１３によって開閉可能に閉塞されている。また、第１筐体１０の左側面下寄りの位置には、培養容器１４（ウエルプレート、フラスコ、ディッシュ等）が通過可能な搬出入口１５が形成されている。この搬出入口１５は、駆動機構１６によりスライドする自動扉１７で開閉可能に閉塞されている。さらに、第１筐体１０の底面には、後述の顕微鏡ユニット２６の配置用の開口１０ｂが正面からみて右寄りの位置に形成されている。なお、第１筐体１０の外側には、恒温室１２外部の環境パラメータ（例えば、温度、湿度、二酸化酸素濃度、酸素濃度、窒素濃度など）の値を検出するための外部センサ１８が配置されている。

図３は恒温室内部の構成を示す正面図である。第１筐体１０の各壁面には、ペルチェ素子を備えた温度調整装置１９が複数内蔵されている。温度調整装置１９は、ペルチェ素子の通電極性を反転させることでペルチェ効果による加熱または冷却を行うことができる。また、各温度調整装置１９はそれぞれ独立して温度制御を行うことが可能である。なお、図２において恒温室１２の右下隅に位置する顕微鏡ユニット２６の配置領域周辺は、顕微鏡ユニット２６の発熱により他の位置と比べて熱がこもりやすい。そのため、第１実施形態では顕微鏡ユニットの配置領域の近傍の温度調整装置１９は、他の位置の温度調整装置１９よりも加熱性能および冷却性能が高く設定されている。

また、恒温室１２内部の左側面には湿度調整用の噴霧装置２０が配置されている。また、恒温室１２内部の上面にはガス導入部２１が配置されている。ガス導入部２１は二酸化炭素ボンベ、酸素ボンベおよび窒素ボンベ（ボンベの図示は省略する）と接続されている。そして、ガス導入部２１は各ボンベから恒温室１２にガスを導入して、恒温室１２内の二酸化炭素濃度、酸素濃度および窒素濃度を調整する。さらに、恒温室１２の内側には、恒温室１２内部の環境パラメータの値を検出するための内部センサ２２が配置されている。

第１筐体１０の恒温室１２内には、ストッカー２３と、容器搬送機構２４と、容器搬出入機構２５と、顕微鏡ユニット２６とが収納される。
ストッカー２３は、第１筐体１０の正面からみて恒温室１２内の左側に配置される。図４に示すように、ストッカー２３の内部は複数の棚２３ａで上下に区画されている。そして、ストッカー２３には培養容器１４を水平に収納できるようになっている。また、ストッカー２３の最下段は容器搬出入機構２５を配置するスペースとなっている。

ここで、第１実施形態では、容器搬送機構２４による運搬を容易にするために、培養容器１４はトレー状のホルダー２７に載置されて取り扱われる。なお、ホルダー２７の外周部には外向きに支持片２７ａが形成されている（図６、図７参照）。
容器搬送機構２４は、第１筐体１０の正面からみて恒温室１２内の中央に配置される。容器搬送機構２４は、前後方向に長い長方形状の基台２８と、上下方向に延長する垂直フレーム２９と、ホルダー２７を支持する搬送アーム部３０とを有している。

基台２８には垂直フレーム２９が前後方向（Ｙ方向）に移動可能に取り付けられている。この垂直フレーム２９のＹ方向位置は位置センサ３１によって検出される。また、基台２８の外側には垂直フレーム２９をＹ方向に駆動させるための第１モータ３２が固定されている。
垂直フレーム２９は平行配置された２本のガイドレールで構成されている。垂直フレーム２９の間には搬送アーム部３０が上下方向（Ｚ方向）に移動可能に取り付けられている。この搬送アーム部３０は垂直フレーム３９の一方に内蔵されたネジ軸（不図示）によって移動する。さらに、垂直フレーム２９には、搬送アーム部３０をＺ方向に駆動させるための第２モータ３３と、搬送アーム部３０のＺ方向位置を検出する位置センサ３４とが固定されている。なお、第２モータ３３の位置は垂直フレーム２９の移動に伴ってＹ方向に変化することとなる。

搬送アーム部３０は、容器支持部３５と、摺動機構部３６と、第３モータ３７と有している。容器支持部３５は、支持片２７ａを含めたホルダー２７の全体の幅よりも若干幅広に設定された本体部３５ａと、本体部３５ａの両側縁に形成された１組の引掛爪３５ｂとを有している。引掛爪３５ｂは本体部３５ａの下側に内向きに対向配置されている。そして、引掛爪３５ｂの先端部同士の相互間隔は、支持片２７ａを除いたホルダー２７の本体部分の幅よりもわずかに大きく設定されている。したがって、容器支持部３５は、引掛爪３５ｂと支持片２７ａとの係合によってホルダー２７を支持できるようになっている。

摺動機構部３６は容器支持部３５の上面側に配置されている。摺動機構部３６は容器支持部３５を左右方向（Ｘ方向）に摺動させる。かかる摺動機構部３６の動作により、ストッカー２３、容器搬出入機構２５または顕微鏡ユニット２６と容器搬送機構２４との間で培養容器１４を載置したホルダー２７の受け渡しが可能となる。また、摺動機構部３６は垂直フレーム２９のネジ軸と螺合するナット部３６ａを有している。さらに、摺動機構３６部には、容器支持部３５をＸ方向に駆動させるための第３モータ３７が固定されている。なお、第３モータ３７の位置は垂直フレーム２９の移動に伴ってＹ方向に変化し、搬送アーム部３０の移動に伴ってＺ方向に変化することとなる。

容器搬出入機構２５は、ストッカー２３の最下段において搬出入口１５の近傍に設置されている。容器搬出入機構２５は、ホルダー２７を載置可能な搬送テーブル２５ａと、搬送テーブル２５ａを搬出入口１５の外部へ往復動させるモータユニット２５ｂとを有している。
顕微鏡ユニット２６は、第１筐体１０の正面からみて恒温室１２内の右側に配置される。顕微鏡ユニット２６は、培養容器１４およびホルダー２７を載置する試料台３８と、試料台３８の上方に張り出した状態で配置される照明装置３９とを有している。この顕微鏡ユニット２６は第１筐体１０の底面の開口１０ｂに嵌め込まれて配置されている。そして、試料台３８および照明装置３９は第１筐体１０の恒温室１２内に配置されるが、顕微鏡ユニット２６の本体部分は大半が第２筐体１１側に収納される。ここで、試料台３８は、ホルダー２７を水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動可能に構成されている。また、照明装置３９は培養容器１４を上方から照明する。

一方、第２筐体１１には、上記の顕微鏡ユニット２６の本体部分と、制御ユニット４０とが格納されている。
制御ユニット４０は、ＣＰＵ４１と、動作指示部４２と、表示パネル４３とを有している。ここで、図８は制御ユニット４０とインキュベータ各部との関係を示すブロック図である。ＣＰＵ４１は、駆動機構１６、外部センサ１８、温度調整装置１９、噴霧装置２０、ガス導入部２１、内部センサ２２、容器搬送機構２４、容器搬出入機構２５、顕微鏡ユニット２６と接続されている。そして、ＣＰＵ４１は所定のプログラムに従って上記各部を制御する。

動作指示部４２はキーボード等の入力手段を有しており、ＣＰＵ４１を介してインキュベータの各部を動作させる。すなわち、ＣＰＵ４１は、動作指示部４２からの入力に基づき、恒温室１２内の環境パラメータの調整、恒温室１２内外への培養容器１４の搬出入、培養容器１４の試料の観察、恒温室１２内での培養容器１４の搬送などの動作を実行する。ここで、動作指示部４２の指示は、ユーザーの直接入力による指示と、予めプログラムで設定された指示とのいずれもが含まれる。また、表示パネル４３はＣＰＵ４１から出力された恒温室１２の環境条件などを出力表示する。

以下、第１実施形態のインキュベータの動作を説明する。まず、インキュベータの各部の一般的な動作について簡単に説明する。
インキュベータの動作時には、ＣＰＵ４１は内部センサ２２により恒温室１２内の環境パラメータの値を監視する。環境パラメータの値に変動がある場合には、ＣＰＵ４１は温度調整装置１９、噴霧装置２０、ガス導入部２１のいずれかを動作させて恒温室１２内の環境パラメータの値を一定に調整する。

動作指示部４２から培養容器１４の搬送指示がある場合、ＣＰＵは容器搬送機構２４の各モータ３２，３３，３７をそれぞれ駆動させてホルダー２７上の培養容器１４を搬送する。このとき、容器搬送機構２４は、（１）ストッカー２３内での培養容器１４の入れ替え、（２）容器搬出入機構２３への培養容器１４の受け渡し、（３）顕微鏡ユニット２６への培養容器１４の受け渡し、のいずれかを実行する。

動作指示部４２から培養容器１４の観察指示がある場合、ＣＰＵ４１は顕微鏡ユニット２６を動作させて培養容器１４の試料を観察する。このとき、ＣＰＵ４１は顕微鏡ユニット２６の照明装置３９で試料を照明する。そして、ＣＰＵ４１は動作指示部４２からの指示に応じて試料台３８を水平方向に移動させる。これにより、培養容器１４の任意位置における試料の観察が可能となる。

動作指示部４２から培養容器１４の搬出指示がある場合、ＣＰＵ４１は駆動機構１６を動作させて自動扉１７を開放する。そして、ＣＰＵ４１は容器搬出入機構２５のモータユニット２５ｂを駆動させて搬送テーブル２５ａの培養容器１４およびホルダー２７を恒温室１２外に搬出する。同様に、動作指示部４２から培養容器１４の搬入指示がある場合、ＣＰＵ４１は容器搬出入機構２５のモータユニット２５ｂを駆動させて搬送テーブル２５ａの培養容器１４およびホルダー２７を恒温室１２内に搬入する。そして、ＣＰＵ４１は駆動機構１６を動作させて自動扉１７を閉鎖する。

次に、第１実施形態に特有の動作について説明する。上記のように動作指示部４２の指示によって、培養容器１４の搬出入、試料の観察、培養容器１４の搬送などが行われると、モータ等の発熱による温度上昇や、搬出入口１５からの外気の流出入による環境パラメータの変動が生じることとなる。そのため、第１実施形態のインキュベータでは、上記の場合においてＣＰＵ４１が以下の制御を実行する。

（モータが動作する場合）
図９は、容器搬送機構２４のモータ３２，３３，３７を動作させる場合の温度制御を示す流れ図である。なお、試料台３８の動作時、容器搬出入機構２５のモータユニット２５ｂの動作時および自動扉１７の駆動機構１６の動作時にも同様の温度制御が行われるが、以下に述べる図９の場合とほぼ内容が共通するので重複説明は省略する。

ステップＳ１０１：動作指示部４２は、ユーザーの入力または所定のプログラムに従って、ＣＰＵ４１に対して容器搬送機構２４の動作指示を行う。
ステップＳ１０２：ＣＰＵ４１は、動作指示部４２の動作指示に基づいて、容器搬送機構２４の各モータ３２，３３，３７の動作情報（位置情報および動作時間の情報）を生成する。ここで、上記の位置情報には、容器搬送機構２４において動作するモータの初期位置（動作開始時の位置）の情報と、容器搬送機構２４の動作に伴うモータの位置変化の情報とが含まれる。また、動作時間の情報は、容器搬送機構２４の動作開始から起算して、どの時点でどのモータがどれだけ作動したかを示している。

例えば、上記の位置情報に関し、第１モータ３２は移動しないので、ＣＰＵ４１は第１モータ３２の初期位置のみを位置情報として生成する。一方、第２モータ３３および第３モータ３７の位置は容器搬送機構２４の動作に伴って移動するので、以下のように位置情報を生成する。
ＣＰＵ４１は位置センサ３１の出力から第２モータ３３の現在位置を検出して、第２モータ３３の初期位置の情報を生成する。また、ＣＰＵ４１は位置センサ３１，３４の出力から第３モータ３７の現在位置を検出して、第３モータ３７の初期位置の情報を生成する。

次に、ＣＰＵ４１は、第２モータ３３の現在位置と動作指示の内容とに基づいて、第２モータ３３のＹ方向の位置変化を演算し、第２モータ３３の位置変化の情報を生成する。また、ＣＰＵ４１は、第３モータ３７の現在位置と動作指示の内容に基づいて、第３モータ３７のＹ方向、Ｚ方向の位置変化の情報を演算し、第３モータ３７の位置変化の情報を生成する。なお、第２モータ３３および第３モータ３７の位置変化の情報は、所定秒時間隔で一連の動作に対応する複数の位置情報が生成される。

ステップＳ１０３：ＣＰＵ４１は、容器搬送機構２４の動作開始から動作終了までの期間における恒温室１２内での温度状態の推定変化量を演算する。具体的には、ＣＰＵ４１は、各モータの動作情報（Ｓ１０２）と、予め設定されている各モータの単位時間当たりの発熱量とに基づいて、所定の状態方程式によって推定変化量を演算する。
また、この推定変化量は恒温室１２内に適宜設定される複数の分割領域ごとにそれぞれ別々に演算される。なお、上記の各分割領域での推定変化量は、熱源となるモータの位置関係（初期位置およびモータの移動）やモータの動作状態（各位置でのモータのＯＮ／ＯＦＦ）によって、それぞれ変動することとなる。

ステップＳ１０４：ＣＰＵ４１は、動作指示部４２の動作指示に基づいて容器搬送機構２４の各モータを動作させる。
ステップＳ１０５：ＣＰＵ４１は、Ｓ１０４での容器搬送機構２４の動作に同期して、温度状態の推定変化量（Ｓ１０３）を相殺するように各温度調整装置１９をそれぞれ独立して制御する。これにより、モータの動作時においても、恒温室１２内の温度状態はほぼ均一に保たれることとなる。なお、ＣＰＵ４１は、容器搬送機構２４の動作終了とともに各温度調整装置の制御を終了し、通常の温度制御状態に復帰する。以上で図９の例の説明を終了する。

（照明装置の動作による温度制御の場合）
図１０は、顕微鏡ユニット２６の照明装置３９を動作させる場合の温度制御を示す流れ図である。
ステップＳ２０１：動作指示部４２は、ユーザーの入力または所定のプログラムに従って、ＣＰＵ４１に対して試料観察の動作指示を行う。

ステップＳ２０２：ＣＰＵ４１は、動作指示部４２の動作指示に基づいて、照明装置３９の動作情報（照明装置３９の配置情報および照明時間の情報）を生成する。
ステップＳ２０３：ＣＰＵ４１は、照明装置３９の動作開始から動作終了までの期間における恒温室１２内での温度状態の推定変化量を演算する。具体的には、ＣＰＵ４１は、照明装置３９の動作情報（Ｓ２０２）と、予め設定されている照明装置３９の単位時間当たりの発熱量とに基づいて、所定の状態方程式によって推定変化量を演算する。

また、この推定変化量は恒温室１２内に適宜設定される複数の分割領域ごとにそれぞれ別々に演算される。なお、上記の各分割領域での推定変化量は、照明装置３９からの距離と照明時間とによって、それぞれ変動することとなる。
ステップＳ２０４：ＣＰＵ４１は、動作指示部４２の動作指示に基づいて照明装置３９を点灯させる。そして、ＣＰＵ４１は顕微鏡ユニット２６により試料の観察を実行する。

ステップＳ２０５：ＣＰＵ４１は、Ｓ２０４での照明装置３９の点灯に同期して、温度状態の推定変化量（Ｓ２０３）を相殺するように各温度調整装置１９をそれぞれ独立して制御する。これにより、照明装置３９の点灯時においても、恒温室１２内の温度状態はほぼ均一に保たれることとなる。なお、ＣＰＵ４１は、容器搬送機構２４の動作終了とともにＳ２０５での各温度調整装置１９の制御を終了し、通常の温度制御状態に復帰する。以上で図１０の例の説明を終了する。

（搬出入口の開放による環境パラメータ制御の場合）
図１１は、搬出入口１５の開放による環境パラメータ制御の一例を示す流れ図である。図１１の例では、温度、湿度および二酸化炭素濃度を調整する場合を説明する。なお、酸素濃度および窒素濃度の調整の場合は、図１１の例において二酸化炭素濃度を調整する場合とほぼ内容が共通するので重複説明は省略する。

ステップＳ３０１：動作指示部４２は、ユーザーの入力または所定のプログラムに従って、ＣＰＵ４１に対して容器搬出（または容器搬入）の動作指示を行う。
ステップＳ３０２：ＣＰＵ４１は、外部センサ１８および内部センサ２２によって、恒温室１２内外での環境パラメータ（温度、湿度および二酸化炭素濃度）の値をそれぞれ取得する。そして、ＣＰＵ４１は、恒温室１２内外での各環境パラメータの値の差に基づいて、単位時間当たりの各環境パラメータの変動量をそれぞれ演算する。

ステップＳ３０３：ＣＰＵ４１は、動作指示部４２の動作指示に基づいて、搬出入口１５の完全開放時間（搬出入口が完全に開いている時間）の情報を生成する。
ステップＳ３０４：ＣＰＵ４１は、搬出入口１５の開放から閉鎖までの期間における恒温室１２内での各環境パラメータの推定変化量をそれぞれ演算する。具体的には、ＣＰＵ４１は、（１）単位時間当たりの各環境パラメータの変動量（Ｓ３０２）、（２）搬出入口１５の完全開放時間（Ｓ３０３）、（３）搬出入口１５の開口面積、とに基づいて、所定の状態方程式によって、各環境パラメータの推定変化量を演算する。なお、ＣＰＵ４１は、搬出入口１５の開閉時の所要時間および自動扉１７の開閉速度の情報に基づいて、自動扉１７の開閉時の分についても各環境パラメータの推定変化量を演算するのがより好ましい。

ステップＳ３０５：ＣＰＵ４１は、動作指示部４２の動作指示に基づいて自動扉１７の駆動機構１６を動作させて搬出入口１５を開放する。そして、ＣＰＵ４１は容器搬出入機構２５のモータユニット２５ｂを動作させて搬送テーブル２５ａを恒温室１２外に送り出す。
ステップＳ３０６：ＣＰＵ４１は、Ｓ３０５での搬出入口１５の開放動作に同期して、各環境パラメータの推定変化量（Ｓ３０４）を相殺するように、温度調整装置１９、噴霧装置２０およびガス導入部２１を動作させる。これにより、搬出入口１５の開放時においても、恒温室１２内の温度、湿度、二酸化炭素濃度はほぼ均一に保たれることとなる。なお、ＣＰＵ４１は、自動扉の閉鎖完了ともに、温度調整装置１９等の上記制御を終了し、通常の制御状態に復帰する。以上で図１１の例の説明を終了する。

なお、上記の図９から図１１の説明では、説明の便宜のため各動作がそれぞれ単独で行われる場合のみ説明したが、実際には上記の複数の動作が同時進行的に行われる場合もある。例えば、顕微鏡ユニット２６による試料観察時には、照明装置３９の照明と試料台２８の動作とが同時に行われる場合があり、この場合には照明装置３９の発熱を相殺する制御と試料台３８のモータの発熱を相殺する制御とがほぼ同時に行われることとなる。なお、第１実施形態では、顕微鏡ユニット２６の配置領域の近傍の温度調整装置１９は、他の位置の温度調整装置よりも加熱性能および冷却性能が高いので、かかる場合にも通常と同様に顕微鏡ユニット２６の近傍の温度調整をすることが可能である。

以下、第１実施形態のインキュベータの効果を説明する。
（１）第１実施形態では、容器搬送装置２４の各モータ、顕微鏡ユニット２６の試料台３８、容器搬出入機構２５のモータユニット２５ｂまたは自動扉１７の駆動機構１６が動作する場合にＣＰＵ１４が温度状態の推定変化量を演算する（Ｓ１０３）。そして、上記のモータの動作に同期して、温度調整装置１９が推定変化量を相殺するように恒温室１２内の温度を制御する（Ｓ１０５）。

したがって、第１実施形態では、モータの動作開始と温度制御開始との時間差が極めて少なくなり、しかもモータの発熱量に応じた温度制御がなされるため、恒温室１２内の温度変化量は大幅に低減する。すなわち、第１実施形態のインキュベータでは、恒温室１２内における培養容器１４の自動搬送を行いつつ、かつ恒温室１２内の温度環境をほぼ一定に保つことが比較的容易に実現できる。

特に第１実施形態では、動作するモータの位置を考慮して、複数の温度調整装置１９が恒温室１２内の温度をそれぞれ独立して制御する（Ｓ１０３、Ｓ１０５）。また、モータの位置が移動する場合（第２モータ３３および第３モータ３７など）には、かかるモータの移動も考慮して恒温室１２内の温度制御が実行される（Ｓ１０２、Ｓ１０３）。そのため、恒温室１２内における温度ムラの発生が著しく抑制される。

（２）第１実施形態では、顕微鏡ユニット２６の照明装置３９の照明時にＣＰＵ４１が温度状態の推定変化量を演算する（Ｓ２０３）。そして、上記の照明装置３９の動作に同期して、温度調整装置１９が推定変化量を相殺するように恒温室１２内の温度を制御する（Ｓ２０５）。
したがって、第１実施形態では、照明装置３９の照明開始と温度制御開始との時間差が極めて少なくなり、しかも照明装置３９の発熱量に応じた温度制御がなされるため、恒温室１２内の温度変化量は大幅に低減する。すなわち、第１実施形態のインキュベータでは、恒温室１２内で試料の顕微鏡観察を行う場合において、恒温室１２内の温度環境をほぼ一定に保つことが比較的容易に実現できる。

（３）第１実施形態では、搬出入口１５の開放時にＣＰＵ４１が各環境パラメータの推定変化量を演算する（Ｓ３０４）。そして、上記の照明装置３９の動作に同期して、温度調整装置１９等が推定変化量を相殺するように恒温室内の環境パラメータを制御する（Ｓ３０６）。
したがって、第１実施形態では、搬出入口１５の開放と各環境パラメータの制御開始との時間差が極めて少なくなり、しかも搬出入口１５の開放による環境パラメータの変動に応じた環境条件の制御がなされるため、恒温室１２内での環境条件の変化量が大幅に低減する。すなわち、第１実施形態のインキュベータでは、恒温室１２から培養容器１４の自動搬出入を行う場合において、恒温室１２内の温度環境をほぼ一定に保つことが比較的容易に実現できる。

（第２実施形態の説明）
図１２は第２実施形態における制御ユニット４０とインキュベータ各部との関係を示すブロック図である。第２実施形態は第１実施形態の変形例であって、制御ユニット４０以外の構成は第１実施形態とほぼ共通する。そのため、第２実施形態において第１実施形態と共通の構成には同一符号を付して重複説明を省略する。

第２実施形態の制御ユニット４０では、メモリ４４がＣＰＵに接続されている。メモリ４４には、（１）各モータの動作情報と温度状態の推定変化量との対応関係を示すルックアップテーブル（ＬＵＴ）と、（２）照明装置３９の動作情報と温度状態の推定変化量との対応関係を示すＬＵＴと、（３）単位時間当たりの各環境パラメータの変動量および搬出入口１５の完全開放時間と環境パラメータの推定変化量との対応関係を示すＬＵＴと、が格納されている。

ここで、上記（１）のＬＵＴは、インキュベータの各モータに対応するＬＵＴが用意されている。また、上記（３）のＬＵＴは、制御する環境パラメータごとにそれぞれ対応するＬＵＴが用意されている。
第２実施形態では、ＣＰＵ４１はメモリ４４のＬＵＴによって推定変化量を取得する。そのため、第２実施形態では、第１実施形態とほぼ同様の効果に加え、ＣＰＵ４１の演算負荷の減少や、ＣＰＵ４１の回路規模の簡略化などを実現することができる。なお、第２実施形態では、モータ動作時などに実際の環境パラメータの変動を内部センサ２２でサンプリングし、ＣＰＵ４１がメモリ４４のＬＵＴのデータを実測値に基づいて修正することも可能である。

（実施形態の補足事項）
以上、本発明を上記の実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような形態であってもよい。
（１）本発明のインキュベータは、二酸化炭素濃度、酸素濃度および窒素濃度のすべてを調整可能な構成に限定されることはない。例えば、二酸化炭素濃度、酸素濃度および窒素濃度のいずれか１つまたは２つを調整可能なインキュベータも本発明の技術的範囲に当然に含まれる。

（２）本発明の各部の構成は実施形態に限定されることはない。例えば、本発明の温度調整装置は、ヒータユニットと冷媒循環システムの組み合わせ等の他の公知の装置で実現してもよい。また、本発明で湿度を調整する環境パラメータ調整部は、加湿水を貯溜する加湿皿と、加湿皿の水温を制御する温度調整装置とで構成するようにしてもよい（いずれも図示を省略する）。

第１実施形態のインキュベータの正面図 図１において第１筐体を正面扉を開けた状態を示す図 恒温室内部の構成を示す正面図 筐体側面方向からのストッカーの容器収納状態を示す図 （ａ）筐体正面方向からの容器搬送機構の概要図、（ｂ）筐体平面方向からの容器搬送機構の概要図 搬送アーム部の構成を示す正面図 搬送アーム部の構成を示す側面図 第１実施形態での制御ユニットのブロック図 容器搬送機構のモータを動作させる場合の温度制御を示す流れ図 顕微鏡ユニットの照明装置を動作させる場合の温度制御を示す流れ図 搬出入口の開放による環境パラメータ制御の一例を示す流れ図 第２実施形態での制御ユニットのブロック図

符号の説明

１２…恒温室、１４…培養容器、１５…搬出入口、１６…駆動機構、１７…自動扉、１８…外部センサ、１９…温度調整装置、２０…噴霧装置、２１…ガス導入部、２２…内部センサ、２４…容器搬送機構、２５…容器搬出入機構、２５ｂ…モータユニット、２６…顕微鏡ユニット、３２…第１モータ、３３…第２モータ、３７…第３モータ、３８…試料台、３９…照明装置、４０…制御ユニット、４１…ＣＰＵ、４２…動作指示部、４４…メモリ

Claims (8)

1. 所定の環境条件に調整された恒温室を備え、該恒温室内で培養容器の試料を培養するインキュベータであって、
   モータによって前記恒温室内で前記培養容器の位置を移動させる移動機構と、
   前記恒温室内の温度を調整する温度調整部と、
   前記モータの動作に先立って、前記モータの動作位置および動作時間に関する動作情報を生成する動作情報生成部と、
   前記動作情報に基づいて、前記モータの動作による温度状態の推定変化量を出力する推定変化量出力部と、
   前記モータの動作に同期して、前記推定変化量分の温度変化を相殺するように前記温度調整部を制御する制御部と、
   を有することを特徴とするインキュベータ。
2. 前記温度調整部は前記恒温室内でそれぞれ異なる位置に複数配置され、
   前記制御部は、前記モータの動作位置に基づいて各温度調整部の出力をそれぞれ独立して変化させ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. 前記モータの動作位置が前記移動機構の動作によって変化し、
   前記制御部は、前記モータの動作位置の変化に基づいて各温度調整部の出力をそれぞれ独立して変化させることを特徴とする請求項２に記載のインキュベータ。
4. 所定の環境条件に調整された恒温室を備え、該恒温室内で培養容器の試料を培養するインキュベータであって、
   前記恒温室内で前記培養容器を照明する照明光源と、
   前記恒温室内の温度を調整する温度調整部と、
   前記照明光源の動作に先立って、前記照明光源の照明時間に関する動作情報を生成する動作情報生成部と、
   前記動作情報に基づいて、前記照明光源の動作による温度状態の推定変化量を出力する推定変化量出力部と、
   前記照明光源の動作に同期して、前記推定変化量分の温度変化を相殺するように前記温度調整部を制御する制御部と、
   を有することを特徴とするインキュベータ。
5. 前記温度調整部は前記恒温室内でそれぞれ異なる位置に複数配置されており、前記照明光源の近傍領域に配置される前記温度調整部は他の位置よりも温度変化性能が高く設定されてなることを特徴とする請求項４に記載のインキュベータ。
6. 前記推定変化量出力部は、前記動作情報と前記推定変化量との対応関係を記録した記録手段、または前記動作情報に基づき前記推定変化量を演算する演算手段のいずれかで構成されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のインキュベータ。
7. 所定の環境条件に調整された恒温室を備え、該恒温室内で培養容器の試料を培養するインキュベータであって、
   前記恒温室内から前記培養容器を出入するための搬出入口と、
   前記搬出入口を開閉する自動扉と、
   前記恒温室内において、温度、湿度、二酸化炭素濃度、酸素濃度および窒素濃度のいずれかから選択される環境パラメータを調整する環境パラメータ調整部と、
   前記恒温室の内側で前記環境パラメータの値を取得する第１センサ部と、
   前記恒温室の外側で前記環境パラメータの値を取得する第２センサ部と、
   前記自動扉の開放動作に先立って、前記自動扉の開放時間に関する動作情報を生成する動作情報生成部と、
   前記恒温室の内外での前記環境パラメータの差と前記動作情報とに基づいて、前記自動扉の開放による前記環境パラメータの推定変化量を出力する推定変化量出力部と、
   前記自動扉の動作に同期して、前記推定変化量分の前記環境パラメータの変化を相殺するように前記環境パラメータ調整部を制御する制御部と、
   を有することを特徴とするインキュベータ。
8. 前記推定変化量出力部は、前記恒温室の内外での前記環境パラメータの差および前記動作情報と前記推定変化量との対応関係を記録した記録手段、または前記恒温室の内外での前記環境パラメータの差および前記動作情報に基づき前記推定変化量を演算する演算手段のいずれかで構成されることを特徴とする請求項７に記載のインキュベータ。
   

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