JP5416965B2

JP5416965B2 - Ｃｏ２インキュベータ

Info

Publication number: JP5416965B2
Application number: JP2008334358A
Authority: JP
Inventors: 靖寛菊地; 邦義小林; 裕一玉置
Original assignee: Panasonic Healthcare Co Ltd
Current assignee: PHC Corp
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2028-12-26
Also published as: JP2010154793A

Description

本発明は、ＣＯ_２インキュベータに関する。

培養物を収納する培養室内に二酸化炭素（ＣＯ_２）ガスを供給するための手段と、培養室内の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培養物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培養物自体又は同培養物に寄生していた菌やウイルス等が培養室の内壁に付着していたり、培養室内を浮遊していたりするため、これらによる次の培養物の汚染を回避するべく、培養室内の滅菌又は殺菌処理（以後、「殺菌処理」と称する）を行なう必要がある。

このような殺菌処理は、例えばアルコールや消毒液等で培養室内を拭き清掃することによって行なわれていた。
或いは、例えば殺菌灯としての紫外線ランプ等を培養室内で点灯することによって、同培養室内の殺菌処理が行われていた（例えば、特許文献１参照）。
また或いは、例えば強い酸化作用を有するとされているオゾン（Ｏ_３）ガス等を培養室内に供給することによって、殺菌処理が行われていた（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−１６６５３６号公報特開２００４−２６７０６４号公報

しかしながら、特許文献２に開示されるインキュベータでは、有毒なオゾンガスが用いられるため、オゾンガスの使用が終了してから、培養室内の残留オゾンガスが自然に分解して次の培養物及び人体にとって影響を及ぼさない許容濃度に減少するまでに時間がかかる。このような残留オゾンガスの自然分解を待つ時間を含めた時間を広義の殺菌処理時間とすれば、この殺菌処理時間が長くなることによって、先の培養から次に培養への移行が遅れるという問題がある。

一方、特許文献１に開示されるインキュベータでは、培養室内で紫外線が照射されない例えば陰の部分には殺菌効果が及ばないため、前述したオゾンガス等を用いる場合に比べて、殺菌処理が不完全になる虞がある。また、培養室内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、殺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、培養物を収納する培養室と当該培養室の開口を開閉自在に閉塞する扉と、外部から供給されるＣＯ２ガスを前記培養室内に取り込むためのバルブとを設けて前記培養室内を所定のＣＯ２ガス濃度に制御するＣＯ２インキュベータにおいて、前記培養室内の空気を循環させるファンと、殺菌効果を有するオゾンガスもしくは過酸化水素ガスを発生する殺菌ガス発生装置と、紫外線を発する紫外線ランプと、前記扉を施錠する電気錠と、前記殺菌ガス発生装置によってオゾンガスもしくは過酸化水素ガスを発生させて庫内を殺菌した後、前記紫外線ランプを点灯して当該ガスを分解促進するよう制御する制御装置と、前記紫外線ランプの故障を検知する故障検知装置とを備え、前記制御装置は、前記殺菌ガス発生装置によって殺菌ガスを発生させてから前記紫外線ランプを点灯して当該ガスを分解終了するまで所定時間の間、前記電気錠により前記扉を施錠したままとするとともに、前記制御装置は、前記故障検知装置が前記紫外線ランプの故障を検知した際は、前記ガスの分解に要する所定時間を延長する。

本発明によれば、培養室内を確実に殺菌できる上に殺菌処理時間を短縮できるＣＯ_２インキュベータを提供できる。

===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、ダクト１０と、ファン６と、過酸化水素ガス発生装置（殺菌ガス発生装置）７と、オゾンガス発生装置（殺菌ガス発生装置）１２と、紫外線ランプ１１と、電気錠３２と、制御装置１００とを備えている。

尚、本実施の形態では、インキュベータ１は、殺菌ガスとして、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）ガス及びオゾンガスの双方を使用可能となっており、殺菌処理に際して、何れか一方を選択的に使用するようになっている。特に、過酸化水素ガス発生装置７は、図１において点線で表わされるように、殺菌処理時のみチャンバー４の内部に設置され、例えば培養時には同チャンバー４から取り外されている。但し、以上に限定されるものではなく、インキュベータ１は、例えば、過酸化水素ガス発生装置７及びオゾンガス発生装置１２の何れか一方のみを備えているものであってもよい。

<チャンバー>
チャンバー４は、その内部に、培養物を収納する培養室４０と、後述するダクト１０とを有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。

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。

更に、チャンバー４の壁と外箱２の壁との間には、エアジャケットが形成されており、同エアジャケット内には、不図示の断熱材とともに不図示のヒータが設けられている。また、この断熱材及びヒータは、外扉３の内側にも設けられている。このヒータによって、例えば培養時及び殺菌処理時の双方において、チャンバー４の内部の温度を調節できる。

尚、培養室４０では、その横幅方向に対をなす内壁に対し、培養物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。

<ダクト>
ダクト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。この壁板９によって、チャンバー４の内部は、培養室４０と、ダクト１０とに分けられる。

また、ダクト１０内には、ファン６、オゾンセンサ１６、過酸化水素センサ１５、ＣＯ_２センサ１４、Ｏ_２（酸素）センサ１３、オゾンガス発生装置１２等が設けられている。

オゾンセンサ１６、過酸化水素センサ１５、ＣＯ_２センサ１４、及びＯ_２センサ１３のそれぞれにおける配線側（庫内側のヘッドとは反対側）の部分は、外箱２の壁を貫通して同壁の外側に露出している。また、オゾンガス発生装置１２は、チャンバー４の奥行方向の後側の壁に形成された２つの孔４ａ、４ｂに対し例えばステンレス製の管を介して連通しており、これらの管及びオゾンガス発生装置１２の本体は、外箱２の壁を貫通して同壁の外側に露出している。これらの露出部分は、例えば、内側にヒータを備えた保護箱（不図示）によって覆われている。但し、このような構成に限定されるものではなく、オゾンガス発生装置１２の本体及び各種センサ１３、１４、１５、１６の配線側部分は、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>
ファン６は、ダクト１０内の上側に設けられるシロッコファンである。培養時及び殺菌処理時において、このファン６が一定方向に回転することにより、培養室４０内の例えば棚４１が配置された領域では下側から上側へ空気の流れが生じるとともに、ダクト１０内では上側から下側へ空気の流れが生じる（図１の白抜きの矢印参照）。

具体的には、先ず、ファン６の回転によって、培養室４０内の上側の空気は、壁板９の上側の孔９ａを通じてダクト１０内に吸い込まれ、同ダクト１０内の上側から下側へ流れた後、同ダクト１０の下側の開口部から吐き出され、次に、培養室４０内の棚４１が配置された領域を下側から上側に流れる。

このような空気の循環によって、チャンバー４の内部の空気が攪拌されるため、培養時には、チャンバー４の内部のＣＯ_２ガス又はＯ_２ガスの濃度が略均一になり、殺菌処理時には、チャンバー４の内部のオゾンガス又は過酸化水素ガスの濃度が略均一になる。

<殺菌ガス発生装置>
過酸化水素ガス発生装置７は、例えば、過酸化水素水を超音波振動子（不図示）によって霧化することによって、過酸化水素ガスを発生させる。超音波振動子を駆動するための電力は例えばインキュベータ１の電源から供給される。但し、これに限定されるものではなく、過酸化水素ガス発生装置７は、例えば、過酸化水素水を収容する容器と、同容器を加熱するヒータとからなるものであってもよい。過酸化水素水をヒータで加熱することによって、過酸化水素ガスを発生させる。ここで、ヒータは、チャンバー４の内部の温度を調節するための前述したヒータで兼用してもよい。

尚、前述したように、過酸化水素ガス発生装置７は、殺菌処理時のみチャンバー４の内部に設置され、培養時には同チャンバー４から取り外されているため、図２での例示は省略されている。過酸化水素ガス発生装置７をチャンバー４の内部に設置して殺菌処理を行う場合、制御装置１００は、コントロールパネル３１上の操作を受けて、例えば超音波振動子の駆動開始及び駆動停止等を行なうようになっている。

オゾンガス発生装置１２は、例えば、チャンバー４の孔４ｂと連通するオゾンガス供給部（不図示）と、チャンバー４の孔４ａと連通するオゾンガス排気部（不図示）とを備えている。オゾンガス供給部は、不図示のＯ_２ガスボンベからのＯ_２ガスから放電等によってオゾンガスを生成して同ガスを含む空気をチャンバー４に供給し、オゾンガス排気部は、チャンバー４からのオゾンガスを含む空気を不図示の分解装置を経由して同チャンバー４の外部に排気する。

<紫外線ランプ>
紫外線ランプ１１は、例えばダクト１０の下側の開口部に設けられて、殺菌処理時に用いられた過酸化水素ガスやオゾンガス等を分解するための紫外線を発生する。このように、培養室４０内の残留殺菌ガスの分解を促進することによって、殺菌ガスの使用が終了してから、残留殺菌ガスが次の培養物及び人体にとって影響を及ぼさない許容濃度に減少するまでの時間を短縮できる。このような残留殺菌ガスの分解を待つ時間を含めた時間を広義の殺菌処理時間とすれば、この殺菌処理時間が短くなることによって、先の培養物の培養から次の培養物の培養への移行を円滑に行なえる。

また、紫外線ランプ１１には、例えば光学フィルタ等が設けられて、２００ｎｍ以下の波長の紫外線が減衰した紫外線を発生するようになっている。これにより、短波長（２００ｎｍ以下）の紫外線の照射に起因して例えばダクト１０内の空気や水蒸気等からオゾンガスが発生する事態が抑制されるため、結果的に、残留オゾンガスに対する紫外線ランプ１１の分解効率がより一層向上する。

尚、紫外線ランプ１１は、例えば、ファン６の回転によってダクト１０から吐き出される空気や、チャンバー４の底面に載置される水皿（不図示）中の水等に対し、同ランプ１１からの紫外線が届く範囲内で、殺菌処理を行うこともできる。

<電気錠>
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装置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、同施錠を解除したりする。

<制御装置>
制御装置１００は、図２に例示されるように、前述した、ファン６を駆動するファンモータ６ａ、過酸化水素ガス発生装置７、オゾンガス発生装置１２、紫外線ランプ１１、及び電気錠３２を統括制御する。

また、インキュベータ１は、以下述べる、電流トランス１１ａ、流量制御バルブ１８、ＲＯＭ１０１、ＲＡＭ１０２、タイマ１０３、及びコントロールパネル３１を更に備えており、図２に例示されるように、制御装置１００は、これらを統括制御する。

<電流トランス他>
電流トランス（故障検知装置）１１ａは、前述した紫外線ランプ１１に流れる電流を電圧に変換する。後述するように、この電流トランス１１ａから出力される電圧を検出することによって、紫外線ランプ１１の故障の有無を判別できる。

流量制御バルブ１８は、培養時において、培養室４０内で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。尚、本実施の形態では、ノズル１７の先端は、ダクト１０内に位置している。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（不図示）と所定の配管（不図示）を介して接続されている。培養室４０内の空気を所定濃度のＣＯ_２ガス雰囲気に維持する場合、制御装置１００は、ファン６を駆動して、培養室４０内の空気をダクト１０に導きつつ、同ダクト１０内でＣＯ_２センサ１４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、培養室４０内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センサ１３を用いて、制御装置１００は、同様の制御を実行するようになっている。

ＲＯＭ１０１は、培養及び殺菌処理の双方において、制御装置１００の処理手順を定めるプログラム等を記憶し、ＲＡＭ１０２は、同制御装置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１０３は、例えば殺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、培養及び殺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。

===インキュベータの動作===
図３を参照しつつ、残留殺菌ガス（過酸化水素ガス又はオゾンガス）の分解時における前述した構成を備えたインキュベータ１の動作例について説明する。同図は、殺菌ガスの使用終了から残留殺菌ガスの分解終了までの制御装置１００の処理手順の一例を示すフローチャートである。

前提として、チャンバー４の内部の殺菌処理を開始する時点で、制御装置１００は、電気錠３２の施錠を既に開始しているものとする。また、制御装置１００は、殺菌ガス発生装置（過酸化水素ガス発生装置７又はオゾンガス発生装置１２）による殺菌ガスの発生を終了してからも、電気錠３２による施錠を維持しているものとする。

制御装置１００は、殺菌ガス発生装置による殺菌ガスの発生を終了すると同時に、紫外線ランプ１１の点灯を開始する（Ｓ１０１）。
制御装置１００は、電流トランス１１ａから出力される電圧を参照し、その電圧値が０か否かを判別する。つまり、制御装置１００は、紫外線ランプ１１が故障しているか否かを判別する（Ｓ１０２）。

<紫外線ランプが故障していない場合>
電流トランス１１ａの電圧値が０ではなく、よって紫外線ランプ１１が故障していないと判別した場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、制御装置１００は、タイマ１０３をリセットした後に計時を開始し（Ｓ１０３）、タイマ１０３により計時された時間ｔが所定時間Ｘに達したか否かを判別する（Ｓ１０４）。ここで、所定時間Ｘは、例えば、所定線量の紫外線の照射によって残留殺菌ガスが分解し、その濃度が次の培養物及び人体にとって影響を及ぼさない許容濃度まで低下するのに要する時間であり、これは予め測定されているものとする。

ｔが所定時間Ｘに達していないと判別した場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、制御装置１００は、ステップＳ１０４の処理を再度実行する。
ｔが所定時間Ｘに達したと判別した場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、制御装置１００は、紫外線ランプ１１の点灯を終了し（Ｓ１０５）、電気錠３２による施錠を解除する（Ｓ１０６）。

このように、殺菌ガスの濃度が前述した許容濃度となるまで、電気錠３２の施錠が維持されて外扉３は確実に外箱２の開口を閉じているため、少なくとも外箱２の外部に有害な殺菌ガスが漏れる事態は確実に防止される。これにより、先の培養から次の培養までの移行を短時間に行なえるとともに、インキュベータ１の安全性が向上する。

<紫外線ランプが故障している場合>
電流トランス１１ａの電圧値が０であり、よって紫外線ランプ１１が故障していると判別した場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、制御装置１００は、タイマ１０３をリセットした後に計時を開始し（Ｓ１０７）、タイマ１０３により計時された時間ｔが所定時間Ｙに達したか否かを判別する（Ｓ１０８）。ここで、所定時間Ｙは、例えば、紫外線の照射なしで残留殺菌ガスが自然分解し、その濃度が前述した許容濃度まで低下するのに要する時間であり、これは予め測定されているものとする。例えば、オゾンガスについては、紫外線が照射されている場合に比べて、自然分解によってその濃度が前述した許容濃度まで低下するには、実施例ではおよそ２倍の時間を要する。つまり、所定時間Ｙは、前述した所定時間Ｘに対し延長されている（Ｙ＞Ｘ）。

ｔが所定時間Ｙに達していないと判別した場合（Ｓ１０８：ＮＯ）、制御装置１００は、ステップＳ１０８の処理を再度実行する。
ｔが所定時間Ｙに達したと判別した場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、制御装置１００は、電気錠３２による施錠を解除する（Ｓ１０６）。

このように、もし紫外線ランプ１１が故障している場合でも、殺菌ガスの自然分解に要する予め定められた時間だけ経過しない限り、電気錠３２の施錠が維持されて外扉３は確実に外箱２の開口を閉じている。よって、紫外線ランプ１１が故障している場合でも、少なくとも外箱２の外部に有害な殺菌ガスが漏れる事態は確実に防止される。これにより、先の培養から次の培養までの移行を円滑に行なえるとともに、インキュベータ１の安全性が向上する。

===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、ダクト１０は、チャンバー４の内部にあって、そ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。ダクト１０は、例えば、チャンバー４の内部にあって、培養室４０と併設されていれば、何れの側に設けられていてもよい。或いは、例えば、チャンバー４の内部を全て培養室４０とし、ダクト１０をチャンバー４の外部に設けてもよい。

また、前述した実施の形態では、ファン６は、ダクト１０の内部に設けられていたが、これに限定されるものではなく、要するに、培養室４０とダクト１０との間で空気を循環させ、培養室４０内の空気を攪拌するのに好適な位置であれば、如何なる位置に設けられていてもよい。

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、紫外線ランプ１１の故障検知装置として、同紫外線ランプ１１の電流を検出する電流トランス１１ａが用いられたが、これに限定されるものではなく、例えば、紫外線ランプ１１からの紫外線の線量を直接測定する光センサ等が用いられてもよい。

また、前述した実施の形態では、紫外線による殺菌ガスの分解及び殺菌ガスの自然分解の双方に要する時間（所定時間Ｘ、Ｙ）が予め設定されており、電気錠３２の施錠を解除するタイミングが所定時間Ｘ、Ｙで決まっていたが、これに限定されるものではない。例えば、制御装置１００は、過酸化水素センサ１５やオゾンセンサ１６等の殺菌ガスセンサにより検出された殺菌ガスの濃度を参照し、同濃度が次の培養物及び人体にとって影響を及ぼさない許容濃度まで低下したと判別した時点で、電気錠３２の施錠を解除するものであってもよい。この場合、紫外線ランプ１１の故障の有無と関係なく、残留殺菌ガスの濃度が許容濃度まで低下した時点で電気錠３２の施錠が解除される。

また、前述した実施の形態では、オゾンガス発生装置１２は、外部から供給される酸素ガスからオゾンガスを生成してチャンバー４内に供給しているが、これに限定されるものではない。例えば、庫内の空気を取り込んでそれによりオゾンガスを生成し、取り込んだ空気と共に生成したオゾンガスを庫内に戻すことで、オゾンガスを供給するようにしてもよい。

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。殺菌ガスの使用終了から残留殺菌ガスの分解終了までの制御装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

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過酸化水素ガス発生装置
９壁板９ａ孔１０ダクト
１１紫外線ランプ１１ａ電流トランス１２オゾンガス発生装置
１３Ｏ_２センサ１４ＣＯ_２センサ１５過酸化水素センサ
１６オゾンセンサ１７ノズル１８流量制御バルブ
３１コントロールパネル３２電気錠３３パッキン
４０培養室４１棚１００制御装置
１０１ＲＯＭ１０２ＲＡＭ１０３タイマ

Claims

培養物を収納する培養室と当該培養室の開口を開閉自在に閉塞する扉と、外部から供給されるＣＯ２ガスを前記培養室内に取り込むためのバルブとを設けて前記培養室内を所定のＣＯ２ガス濃度に制御するＣＯ２インキュベータにおいて、
前記培養室内の空気を循環させるファンと、
殺菌効果を有するオゾンガスもしくは過酸化水素ガスを発生する殺菌ガス発生装置と、
紫外線を発する紫外線ランプと、
前記扉を施錠する電気錠と、
前記殺菌ガス発生装置によってオゾンガスもしくは過酸化水素ガスを発生させて庫内を殺菌した後、前記紫外線ランプを点灯して当該ガスを分解促進するよう制御する制御装置と、
前記紫外線ランプの故障を検知する故障検知装置とを備え、
前記制御装置は、前記殺菌ガス発生装置によって殺菌ガスを発生させてから前記紫外線ランプを点灯して当該ガスを分解終了するまで所定時間の間、前記電気錠により前記扉を施錠したままとするとともに、前記制御装置は、前記故障検知装置が前記紫外線ランプの故障を検知した際は、前記ガスの分解に要する所定時間を延長することを特徴とするＣＯ２インキュベータ。