JP4973946B2 - incubator - Google Patents
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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。 The present invention relates to an incubator that generates and maintains a certain environment when culturing cells and the like.
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。 The environment for culturing cells is mainly managed by three indicators of temperature, humidity, and CO2. For example, in terms of temperature, a heater that heats the interior of the warehouse, a temperature sensor that detects the temperature of the interior of the warehouse, and an output of the temperature sensor, the heater is configured to maintain the interior temperature at a predetermined target temperature. And a temperature control unit that drives the culturing device, and maintains the culture environment in the cabinet at the set temperature.
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。 Here, in the incubator, in addition to environmental control, sterilization (sterilization) in the incubator is also an important operation, and conventionally, sterilization by ultraviolet rays or pasteurization by heating at around 90 ° C. is performed.
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。
In general, the temperature at which cells are cultured is approximately 42 ° C. or lower, and the sterilization temperature is approximately 100 ° C. The temperature adjustment unit appropriately adjusts the temperature in the cabinet using these two temperatures as target temperatures.
Further, in order to prevent an excessive increase in the temperature due to a failure of the temperature sensor or the like, an excessive increase prevention circuit using a thermostat or the like is provided.
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。
However, this thermostat normally performs a protective operation based on the highest temperature (sterilization temperature) in the storage, and cannot perform a protective operation against an excessive increase in culture temperature during the culture operation.
That is, when the temperature in the storage chamber rises during the sterilization operation, the thermostat operates when the sterilization temperature is greatly exceeded (for example, 100 ° C.), and the heater is stopped. When the internal temperature rises, even if a predetermined culture limit temperature (for example, 42 ° C.) is exceeded, the thermostat does not operate and the cells being cultured are killed.
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。 The present invention eliminates the disadvantages of the conventional apparatus as described above, and has a simple configuration of an incubator capable of performing an operation for preventing an increase in sterilization temperature as well as an increase in culture temperature. This is intended to be realized.
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、この温度が前記インキュベータの培養温度および滅菌温度を基準として設定された動作温度に達した時に前記ヒータへの電力供給を遮断させる過昇防止回路と、
前記温度調節部に対して前記インキュベータの培養温度および滅菌温度の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、
備え、
前記過昇防止回路は、前記培養温度を基準にした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、前記滅菌温度を基準にした動作温度に設定された第2のサーモスタットと、前記第1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、
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選択的な開閉を制御することを特徴とする。
In order to achieve such an object, the invention of claim 1 includes a heater for heating the interior of the cabinet, a temperature sensor for detecting the temperature in the cabinet, and an output of the temperature sensor to set the temperature in the cabinet to a predetermined level. In an incubator having a temperature adjustment unit that drives the heater so as to maintain the target temperature,
Detecting the temperature in the chamber or the heating temperature of the heater, and preventing the overheating that cuts off the power supply to the heater when this temperature reaches the operating temperature set based on the culture temperature and sterilization temperature of the incubator Circuit,
A control unit for setting a target temperature of the incubator culture temperature and sterilization temperature for the temperature control unit and selecting an operating temperature of the over-rise prevention circuit;
Prepared ,
The overheating prevention circuit is connected in series with the first thermostat set to the operating temperature based on the culture temperature, and set to the operating temperature based on the sterilization temperature. A second thermostat and a switch circuit that selectively short-circuits both ends of the first thermostat;
The control unit controls selective opening / closing of the switch circuit according to a target temperature set in the temperature adjusting unit .
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。 Thus, the overheat prevention circuit includes a first thermostat set to the first operating temperature, a second thermostat connected in series with the first thermostat and set to the second operating temperature, A switch circuit that selectively short-circuits both ends of the thermostat on the lower operating temperature side, and the first and second operating temperatures are set based on the culture temperature and the sterilization temperature, respectively. For temperature rise, short-circuit both ends of the thermostat set to the low temperature side to operate only the thermostat set to the high temperature side, and set to the low temperature side for temperature rise during the culture operation The thermostat can be operated first, and not only can the sterilization temperature rise too much, but it can also be used to prevent the excessive increase in culture temperature. Kill.
以下、図面を用いて、本発明のインキュベータを説明する。 Hereinafter, the incubator of the present invention will be described with reference to the drawings.
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。
FIG. 1 is a configuration explanatory view showing an embodiment of the incubator of the present invention. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a longitudinal sectional view. As shown in the figure, a
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。
The temperature in the chamber (inside the container) is detected by the temperature sensor 3. In addition, a first thermostat 4 and a
In addition, the 1st thermostat 4 and the
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。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration in the incubator of the present invention. The power source 10 (for example, AC 100V), the temperature adjustment unit 20, the temperature sensor 3, and the heater 2 constitute a temperature control system that maintains the temperature in the cabinet at a predetermined target temperature. Further, in order to prevent the internal temperature from rising excessively, an excessive rise prevention circuit 30 including a first thermostat 4, a
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。
In the overheating prevention circuit 30, the operating temperature of the first thermostat 4 is set to, for example, a culture limit temperature of 42 ° C. with reference to the culture temperature. In addition, the
The switch circuit 6 is connected in parallel with the low temperature side thermostat (first thermostat 4), and selectively short-circuits both ends thereof.
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。
The control unit 40 sets a target temperature for the temperature adjustment unit 20 and selects an operating temperature of the over-rise prevention circuit 30.
The selection of the operating temperature in the excessive rise prevention circuit 30 is performed by controlling the opening / closing of the switch circuit 6.
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。
The operation of the incubator configured as described above is as follows.
First, during the culture operation, the control unit 40 sets the target temperature (culture temperature) of the temperature adjustment unit 20 to 37 ° C., for example. Further, the switch circuit 6 in the over-rise prevention circuit 30 is opened. Therefore, in the over-rise prevention circuit 30, the first thermostat 4 and the
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。
The temperature adjustment unit 20 receives the output of the temperature sensor 3 and drives (automatically controls) the heater 2 so that the temperature in the refrigerator reaches the target temperature of 37 ° C.
Therefore, the inside of the refrigerator is maintained at a temperature (37 ° C.) optimum for culture.
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。 Here, when the temperature inside the warehouse rises due to a failure of the temperature sensor 3 or the like, the first thermostat 4 operates when the temperature inside the warehouse reaches 42 ° C., and the power supply to the heater 2 is cut off. To do.
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。
For this reason, the internal temperature does not exceed the culture limit of 42 ° C., and the cells being cultured can be protected from being killed.
It is effective to generate an alarm or the like in conjunction with the operation of the over-rise prevention circuit 30 (first thermostat 4).
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。
Next, in the sterilization operation, the control unit 40 sets the target temperature (sterilization temperature) of the temperature adjustment unit 20 to 95 ° C., for example. Further, the switch circuit 6 in the over-rise prevention circuit 30 is closed. Accordingly, in the over-rise prevention circuit 30, the first thermostat 4 is short-circuited, and only the
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。
The temperature adjustment unit 20 receives the output of the temperature sensor 3 and drives (automatically controls) the heater 2 so that the temperature in the refrigerator reaches the target temperature of 95 ° C.
Therefore, the inside of the refrigerator is maintained at a temperature necessary for sterilization (95 ° C.).
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。
Here, when the temperature inside the warehouse rises due to a failure of the temperature sensor 3 or the like, the
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。
For this reason, the internal temperature does not exceed 100 ° C., and the heater 2 and the incubator themselves can be protected from danger due to overheating.
The first thermostat 4 is operated when the internal temperature reaches 42 ° C., and the contact is opened. However, since both ends of the first thermostat 4 are short-circuited by the switch circuit 6, The first thermostat 4 does not cut off the power supply to the heater 2.
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。 Here, the switch circuit 6 is of a fade-safe type (becomes OFF in case of failure) for safety.
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。 As described above, it is possible to realize an incubator capable of performing an operation for preventing an increase in temperature not only for an excessive increase in sterilization temperature but also for an increase in culture temperature.
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。
FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of the over-rise prevention circuit 30. In the example shown in the figure, the overheating prevention circuit 30 has three operating temperatures.
For example, when the incubator has three target temperatures such as the sterilization temperature, the first culture temperature, and the second culture temperature, the overheating prevention circuit 30 also has three operation temperatures according to these target temperatures. It is desirable to perform a protective operation with
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。 When the target temperature set in the temperature controller 20 is 30 ° C. (first culture temperature), 37 ° C. (second culture temperature), or 95 ° C. (sterilization temperature), the operation of the first thermostat 41 The temperature T1 is set to 35 ° C., the operating temperature T2 of the second thermostat 42 is set to 42 ° C., the operating temperature T3 of the third thermostat 51 is set to 100 ° C., and the first to third thermostats 41, 42, 51 are connected in series. Inserted into.
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。 The switch circuits 61 and 62 are connected in parallel to the low temperature side thermostats 41 and 42, respectively, and selectively short-circuit between both ends thereof.
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。 The control unit 40 sets the target temperature for the temperature adjustment unit 20 and selects the operating temperature (T1, T2, T3) of the over-rise prevention circuit 30 as in FIG.
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。
In the control unit 40, the operation according to each operation state is as follows.
When the target temperature of the temperature controller 20 is set to the first culture temperature (30 ° C.) during the culture operation, both the switch circuits 61 and 62 in the over-rise prevention circuit 30 are opened. Therefore, in the overheating prevention circuit 30, the first to third thermostats 41, 42, 51 are inserted in series, and the operating temperature T1 (35 of the lower temperature side thermostat (first thermostat 41)). ° C) is the substantial operating temperature of the over-rise prevention circuit 30.
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。 When the target temperature of the temperature control unit 20 is set to the second culture temperature (37 ° C.) during the culture operation, the switch circuit 61 in the over-rise prevention circuit 30 is closed, and the switch circuit 62 Is in an open state. Therefore, in the overheating prevention circuit 30, both ends of the first thermostat 41 are short-circuited, and the operating temperature T2 of the lower temperature thermostat (second thermostat 42) among the remaining thermostats 42, 51. (42 ° C.) is a substantial operating temperature of the over-rise prevention circuit 30.
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。 Further, in the sterilization operation, when the target temperature of the temperature adjustment unit 20 is set to the sterilization temperature (95 ° C.), both the switch circuits 61 and 62 in the over-rise prevention circuit 30 are closed. Accordingly, in the over-rise prevention circuit 30, the first and second thermostats 41 and 42 are short-circuited, and only the third thermostat 51 is inserted, and the high-temperature side thermostat (third thermostat 51) is inserted. The operating temperature T3 (100 ° C.) is a substantial operating temperature of the over-rise prevention circuit 30.
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。 As described above, when the combination of the thermostat and the switch circuit that selectively short-circuits both ends thereof is appropriately added, the over-rise prevention circuit 30 can be operated at an arbitrary number of operating temperatures.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
前記庫内の温度または前記ヒータの発熱温度を検出し、この温度が前記インキュベータの培養温度および滅菌温度を基準として設定された動作温度に達した時に前記ヒータへの電力供給を遮断させる過昇防止回路と、
前記温度調節部に対して前記インキュベータの培養温度および滅菌温度の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、
備え、
前記過昇防止回路は、前記培養温度を基準にした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、前記滅菌温度を基準にした動作温度に設定された第2のサーモスタットと、前記第1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、
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選択的な開閉を制御することを特徴とするインキュベータ。 A heater for heating the interior of the chamber, a temperature sensor for detecting the temperature in the chamber, and a temperature adjusting unit for driving the heater so as to maintain the temperature in the chamber at a predetermined target temperature based on the output of the temperature sensor. In the incubator you have,
Detecting the temperature in the chamber or the heating temperature of the heater, and preventing the overheating that cuts off the power supply to the heater when this temperature reaches the operating temperature set based on the culture temperature and sterilization temperature of the incubator Circuit,
A control unit for setting a target temperature of the incubator culture temperature and sterilization temperature for the temperature control unit and selecting an operating temperature of the over-rise prevention circuit;
Prepared ,
The overheating prevention circuit is connected in series with the first thermostat set to the operating temperature based on the culture temperature, and set to the operating temperature based on the sterilization temperature. A second thermostat and a switch circuit that selectively short-circuits both ends of the first thermostat;
The incubator , wherein the control unit controls selective opening and closing of the switch circuit according to a target temperature set in the temperature adjusting unit .
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