JP7150131B2 - 培養容器ラック及び分析装置 - Google Patents

Description

本開示は、培養容器ラック及び分析装置に関する。

医療研究機関や病院などでは、検体中の細胞や細菌を培養し、顕微鏡観察や濁度測定を行う検査が実施されている。細胞培養や細菌培養においては、検体容器としてマイクロウェルプレートやシャーレが用いられ、前処理した検体及び栄養素を検体容器に導入して培養が実施される。検体容器に接種された検体は、インキュベータ内での培養と測定装置での観察が長時間にわたって繰り返され、培養状態の変化が分析される。

しかしながら、培養及び観察を長時間繰り返すと、インキュベータ内の温度勾配により、検体容器の蓋などに結露が発生してしまう。結露による水滴は、例えば透過観察において光の屈折の原因となり、コントラスト悪化や、光量の低下による濁度値への誤判定へとつながる。

検体容器における結露の発生を抑制する培養観察装置として、例えば特許文献１には、「インキュベータ部１２に培養容器１４を搬入する際に、台部３５に培養容器１４が載置され、搬送ロボット１５のアーム３１が台部３５に載置された培養容器１４を搬入するまでの間に、ヒータ３６が培養容器を加温する」ことが開示されている（同文献の要約参照）。

特許文献２には、生体試料培養観察装置において、「インキュベータボックス２の筐体７には、図１及び図３に示すように、透明板５の内面５ａに対して、培養環境Ｅ内が培養に適した温度になるように、所定の温度に調節された温風（気体）Ｈを吹き付ける温風供給ノズル（気体吹付手段）２５が取り付けられている」ことが開示されている（同文献の段落［００３５］参照）。

特開２０１０－１５８１８５号公報 特開２００７－１６６９８２号公報

しかしながら、特許文献１においては、装置に投入できる培養容器の数は１つずつであるため、培養容器を複数用いて測定する場合は、培養容器の追加投入時にユーザの待ち時間が発生し、装置を離れることができない。上記台部を複数台設けることにより待ち時間を短縮することができるが、台部が複数台必要となるため機械部品のコストが上がり、装置サイズも大きくなる。

特許文献２においては、透明板への結露発生を抑制するため、インキュベータボックスの内部の透明板の内面に温風を吹き付け、透明板を加温して加湿水の蒸発によって生じた水滴を透明板につきにくくしているが、設置できる培養容器は１つのみである。従って、複数の培養容器を観察する場合は、同じ装置が複数必要となるためコストが上がり、装置サイズも大きくなるうえ、培養ガスや加湿水などの消耗品も増えてしまう。

そこで、本開示は、培養容器における結露の発生を抑制する培養容器ラック及び分析装置を提供する。

本開示の培養容器ラックは、培養容器を収納する培養容器収納部を備え、前記培養容器収納部は、前記培養容器収納部の天面を構成する第１の部材と、前記培養容器収納部の底面を構成する第２の部材と、前記第２の部材上に配置され、前記培養容器を支持する第３の部材とを備え、前記第３の部材は、前記第１の部材と前記培養容器との距離が前記第２の部材と前記培養容器との距離以下となるように、前記培養容器を支持することを特徴とする。

本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味に於いても限定するものではないことを理解する必要がある。

本開示によれば、培養容器における結露の発生を抑制することができる。
上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

第１の実施形態に係る分析装置の全体構成を示す概略正面図である。 第１の実施形態に係る分析装置の全体構成を示す概略平面図である。 結露の発生箇所を示す模式図である。 結露の発生箇所を示す模式図である。 培養容器収納部の構成例を示す概略正面図である。 培養容器収納部の構成例を示す概略正面図である。 培養容器収納部の構成例を示す概略正面図である。 培養容器収納部の構成例を示す概略正面図である。 培養容器収納部の構成例を示す概略正面図である。 培養容器収納部の構成例を示す概略正面図である。 第２の実施形態に係る熱源及び温度センサの配置例を示す概略正面図である。 図３Ａの熱源及び温度センサの制御機構を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る熱源及び温度センサの配置例を示す概略正面図である。 図３Ｃの熱源及び温度センサの制御機構を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る熱源及び温度センサの配置例を示す概略正面図である。 図３Ｅの熱源及び温度センサの制御機構を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る熱源及び温度センサの配置例を示す概略正面図である。 図３Ｇの熱源及び温度センサの制御機構を示すブロック図である。

［第１の実施形態］
図１Ａは、第１の実施形態に係る分析装置１の全体構成を示す概略正面図であり、図１Ｂは、その概略平面図である。図１Ａ及び１Ｂに示すように、分析装置１は、培養容器ラック２、搬送部３、測定部４、温調部５及び制御部７を備える。

培養容器ラック２は、高さ方向に積み重ねられた８段の培養容器収納部２１を有し、各培養容器収納部２１に１つの培養容器６が収納される。最下段の培養容器収納部２１の下部には、この培養容器収納部２１を支持する脚部２２が設けられる。なお、培養容器収納部２１の数は８段に限定されず、段数を増減してもよい。また、分析装置１は、培養容器ラック２を複数有していてもよい。培養容器収納部２１の詳細については、後述する。

培養容器６は、検体容器６１及び蓋６２から構成される。検体容器６１は、例えば９６ウェルプレート、３８４ウェルプレートなどの複数のウェルを有するウェルプレートであり、各ウェルに検体６３が接種される。検体６３としては、例えば細胞、血液、尿、細菌、組織片などが挙げられる。なお、蓋６２は、シール状のものであってもよい。

搬送部３は、アクチュエータ３１及び３２、並びに保持部３３を備え、培養容器６を搬送可能に構成される。保持部３３は、培養容器６を保持し、アクチュエータ３１及び３２により高さ方向及び水平方向に移動するよう構成される。アクチュエータ３１及びアクチュエータ３２は、例えばボールねじやベルト等により構成される。保持部３３は、図示しない機構により、培養容器６の受取りや受渡しが可能である。

図示は省略しているが、保持部３３は、測定部４において次に測定される培養容器６を保持する第１の保持部と、測定部４での測定が終了した培養容器６を保持する第２の保持部とを備えていてもよく、測定済みの培養容器６を測定部４から取り出すと共に、未測定の培養容器６を測定部４へ導入してもよい。

測定部４は、測定ユニット４１及び検体測定部４２を備える。検体測定部４２は、測定ユニット４１内にあり、培養容器６の各ウェル内の検体６３の培養状態を測定する測定装置である。検体測定部４２は、例えば濁度測定、吸光度測定、蛍光測定、画像解析などを行うための各種機構（図示せず）を備える。

温調部５は、ヒータ５１、ヒートシンク５２及びファン５３を備え、分析装置１内の温度を調節する。ヒータ５１の熱は、ヒートシンク５２を介してファン５３が生成する風５４により分析装置１内へ供給される。ヒータ５１としては、例えば電熱ヒータ、セラミックヒータ、シリコンラバーヒータ、シーズヒータ、バンドヒータ、ポリイミドヒータ、スペースヒータ、コードヒータ、カートリッジヒータ、金属埋め込み式ヒータなどのヒータを用いることができる。また、これらのヒータ以外に、ペルチェを使用してもよい。ヒートシンク５２の材質としては、例えばアルミニウム、銅、鉄、ステンレスなどを用いることができる。

制御部７は、例えばパーソナルコンピュータ等のコンピュータであり、分析装置１全体の動作を制御する。制御部７は、有線又は無線により搬送部３、測定部４及び温調部５に接続され、これら各機構に指示を送信したり、各機構の出力を受信したりする。

図示は省略しているが、制御部７は、検体測定部４２における測定結果などを表示する表示部、測定結果に基づいて検体６３の経時的な培養状態の変化量などを算出するデータ処理部、ユーザが指示を入力するための入力部、測定結果を記憶する記憶部などを備えていてもよい。なお、制御部７は測定ユニット４１に内蔵されていてもよい。

測定ユニット４１は、検体測定部４２の温度を測定する温度センサ（図示せず）を備えていてもよい。この場合、制御部７は、温度センサの出力値に基づいてヒータ５１の熱量の出力を制御する。

次に、分析装置１の動作について説明する。まず、ユーザは、検体６３を接種した培養容器６を各培養容器収納部２１へ収納する。その後、ユーザは、制御部７の入力部などにより、分析装置１の動作を開始するための指示を入力する。

制御部７は、動作開始の指示を受信すると、搬送部３を駆動する。搬送部３は、培養容器収納部２１から培養容器６を受け取り、検体測定部４２まで搬送させる。制御部７は、培養容器６の搬送が完了したら検体測定部４２を駆動し、検体測定部４２は、検体容器６１内の検体６３の培養状態を測定する（ステップＳ１）。ここで、制御部７は、検体測定部４２から測定結果を受信して、図示しない表示部に測定結果を表示させてもよい。

検体測定部４２による測定が終了したら、制御部７は搬送部３を駆動する。搬送部３は、培養容器６を検体測定部４２から培養容器収納部２１に移動させて収納する。培養容器６中の検体６３は、培養容器収納部２１において所定の時間だけ培養が行われる（ステップＳ２）。

制御部７は、１つの培養容器６について、上記ステップＳ１及びＳ２の測定サイクルを例えば２０～３０分の間隔で約１８時間繰り返す。ある培養容器収納部２１において培養容器６内の検体６３の培養を行っている間に、他の培養容器収納部２１に収納される培養容器６の検体６３の測定が行われる。

上記のような分析装置１での検体の培養及び測定においては、通常、検体測定部４２における測定時間に対し、培養容器６が培養容器収納部２１に収納されている時間（培養時間）の方が長い。一般に、インキュベータ内に培養容器６を設置すると、検体容器６１の下面を支持する部材の材料や、検体容器６１の下面のわずかな凹凸に存在する空気などから検体容器６１内の検体６３へ供給される熱エネルギーが、蓋６２へ供給される熱エネルギーよりも高くなる。これにより、培養容器６内部に結露が発生してしまう。

図１Ｃは、検体容器６１と蓋６２との間に隙間がある場合における結露の発生箇所を示す模式図である。図１Ｃは、図示の簡略化のため、培養容器６の一部のみを示している。図１Ｃに示すように、培養容器６の検体容器６１と蓋６２との間に隙間がある場合、検体容器６１の上面と蓋６２の底面との間に結露Ｃが生じる。

図１Ｄは、検体容器６１と蓋６２との間に隙間がない場合における結露の発生箇所を示す模式図である。図１Ｄは、図示の簡略化のため、培養容器６の一部のみを示している。図１Ｄに示すように、検体容器６１と蓋６２との間に隙間がない場合、検体容器６１の各ウェルの開口端と蓋６２との境界面に結露Ｃが生じる。

本明細書において、上記のように結露Ｃが発生する箇所（検体容器６１の上面と蓋６２の底面との間、及び検体容器６１の各ウェルの開口端と蓋６２との境界面）を「結露発生部」という場合がある。

そこで、次の測定までの待ち時間に、結露発生部に発生する結露の抑制や除去が可能な培養容器収納部２１を提案する。以下、培養容器６として、検体容器６１と蓋６２との間に隙間がないものを使用し、検体容器６１の開口端と蓋６２との境界面に発生する結露を抑制する培養容器収納部２１について説明する。

図２Ａは、本実施形態に係る培養容器収納部２１の構成例を示す概略正面図である。図２Ａに示すように、培養容器収納部２１は、金属材２０１（第１の部材）、断熱材２０２（第３の部材）、金属材２０３（第２の部材）、金属材２０４及び金属材２０５を備える。

金属材２０１は、培養容器収納部２１の天面を構成し、金属材２０３は、培養容器収納部２１の底面を構成する。金属材２０１の下面は、蓋６２の上面に対向する。断熱材２０２は、金属材２０３上に配置され、培養容器６の収納時に検体容器６１の下面に接して検体容器６１を支持する。換言すれば、培養容器６は、金属材２０１と断熱材２０２との間に収納される。金属材２０４及び２０５は、それぞれ培養容器収納部２１の側面を構成する。このように、培養容器６は、金属材２０１、２０３、２０４及び２０５により上下左右が囲まれ、培養容器収納部２１の前側及び後側から収納したり取り出したりすることができる。

培養容器収納部２１が複数段ある場合、上段に位置する培養容器収納部２１の金属材２０３と、下段に位置する培養容器収納部２１の金属材２０１とは、互いに接触していてもよいし、これらの間に他の部材が配置されていてもよい。なお、下段に位置する培養容器収納部２１の金属材２０１が金属材２０３を兼ねていてもよい。培養容器ラック２の最下段に位置する培養容器収納部２１においては、断熱材２０２の下面に金属材２０３のみが配置される。

金属材２０１、２０３、２０４及び２０５の材質としては、例えばアルミニウム、ステンレス、銅、鉄、チタンなどを用いることができる。断熱材２０２としては、例えばグラスウール、セルローズファイバー、インシュレーションボード、羊毛断熱材、ロックウール、硬質ウレタンフォーム、ビーズ法ポリスチレンフォーム、フェノールフォーム、真空断熱材、樹脂材料などを用いることができる。樹脂材料としては、例えばポリアミド、ＰＯＭ、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＴＦＥ、ＰＶＣ、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ、ＡＢＳなどが挙げられる。

以上のように、培養容器収納部２１は、培養容器６の上下左右が囲まれる構造を有することで、培養容器６の周囲に熱の対流が起きにくくなっている。

一般に、分析装置１が設置される部屋の室温と、温調部５から供給される熱エネルギーとにより、培養容器収納部２１はある一定の温度分布で均衡する。そこで、結露を防止するために、この均衡状態において、検体容器６１の開口端と蓋６２との境界面への熱エネルギーの供給量が、検体容器６１内の検体６３への熱エネルギーの供給量より多くなるように、蓋６２の上面に接する部材（金属材２０１）の熱伝導率を検体容器６１の下面に接する部材（断熱材２０２）の熱伝導率より高くする。また、断熱材２０２の熱伝導率を金属材２０３の熱伝導率より低くする。これに加えて、金属材２０１の熱伝導率を金属材２０３の熱伝導率より高くしてもよい。

上記構成を有する培養容器収納部２１を採用することにより、検体容器６１の開口端と蓋６２との境界面へ供給される熱エネルギーが、検体容器６１（ウェル）の内底部と検体６３との境界面へ供給される熱エネルギーよりも大きくなり、蓋６２の上面の温度が検体容器６１の下面の温度より高くなるため、検体容器６１の開口端と蓋６２との境界面における結露の発生を抑制することができる。

図２Ｂは、培養容器収納部２１の他の構成例を示す概略正面図である。図２Ｂの培養容器収納部２１は、蓋６２の上面と金属材２０１の下面との間に空気層２０６（第１の空気層）が設けられる点で、図２Ａと異なっている。その他の構成については図２Ａと同様であるので、説明を省略する。

空気層２０６の厚さａ（第１の部材と培養容器との距離）は、金属材２０１の下面から、検体容器６１の開口端と蓋６２との境界面までの距離と定義する。空気層２０６の厚さａは、検体容器６１の内底部と検体６３との境界面へ供給される熱エネルギー（熱伝導＋熱伝達＋輻射）＜検体容器６１の開口端と蓋６２との境界面へ供給される熱エネルギー（熱伝導＋熱伝達＋輻射）の関係式が成り立つ範囲で、金属材２０１や断熱材２０２の材質に応じて適宜設定される。

断熱材２０２の上面から、検体容器６１の内底部と検体６３との境界面までの距離をｔとする。また、断熱材２０２の厚さをＷとする。図２Ｂに示されるように、Ｗ＋ｔは、金属材２０３の上面から、検体容器６１の内底部と検体６３との境界面までの距離（第２の部材と培養容器との距離）に等しい。ここで、断熱材２０２の熱伝導率が空気の熱伝導率以下の場合、ａ＜Ｗ＋ｔを満たすようにする。これにより、金属材２０１が検体容器６１の開口端と蓋６２との境界面へ与える熱エネルギーを検体容器６１の内底部と検体６３との境界面への熱エネルギーよりも高くすることができ、結露を防止することができる。

さらに、図２Ｂの構成において、蓋６２と対面する金属材２０１の下面の表面形状を凸凹とする、あるいは金属材２０１の下面を輻射率が高くなるような表面処理（例えばアルマイト処理）とする、あるいは金属材２０１の下面を輻射率の高い色としてもよい。このような構成を採用することにより、金属材２０１が検体容器６１の開口端と蓋６２との境界面へ与える輻射の熱エネルギーをさらに高くすることができ、結露を防止することができる。

図２Ｃは、培養容器収納部２１の他の構成例を示す概略正面図である。図２Ｃの培養容器収納部２１は、断熱材２０２が略Ｕ字状に形成され、検体容器６１の検体６３が収容される箇所の下方に空気層２０７（第２の空気層）が形成される点で、図２Ｂと異なっている。図２Ｃに示すように、断熱材２０２は、検体容器６１の下面の左右両端部を支持する。空気層２０７の厚さｂは、検体容器６１の内底部と検体６３との境界面から、断熱材２０２の凹部の上面までの距離と定義する。

断熱材２０２として、例えば空気よりも熱伝導率が高い（例えば１０倍程度）材質を使用した場合、図２Ｃのように断熱材２０２に空気層２０７を設けることで、図２Ｂと比較して、検体容器６１の内底部と検体６３との境界面へ供給される熱エネルギーを低くすることができる。

以上のように、図２Ｃに示す構造を採用することにより、検体容器６１の開口端と蓋６２との境界面へ供給される熱エネルギーよりも、検体容器６１の内底部と検体６３との境界面へ供給される熱エネルギーを小さくすることができ、これにより結露を防止することができる。

図２Ｄは、培養容器収納部２１の他の構成例を示す概略正面図である。図２Ｄの培養容器収納部２１は、検体容器６１の検体６３が収容される箇所の下方には断熱材２０２が存在せず（充填されておらず）、検体容器６１の下面と、金属材２０３の上面との間に空気層２０８（第２の空気層）が設けられる点で、図２Ｃと異なる。

図２Ｄに示すように、断熱材２０２は、検体容器６１の下面の左右両端部を支持する足場として用いられ、金属材２０１及び２０３への熱エネルギーの供給を積極的に行うことができる。また、図２Ｄの構成において、金属材２０１の熱伝導率を金属材２０３の熱伝導率よりも高くすることで、検体容器６１の開口端と蓋６２との境界面へ供給される熱エネルギーを検体容器６１の内底部と検体６３との境界面へ供給される熱エネルギーよりも大きくすることができる。

空気層２０８の厚さｃは、検体容器６１の内底部と検体６３との境界面から、金属材２０３の上面までの距離と定義する。金属材２０１の下面と金属材２０３の上面の材質及び表面状態が同じである場合は、金属材２０１からの輻射熱を培養容器６の上面に効率よく供給するため、空気層２０６の厚さａ＜空気層２０８の厚さｃとなるように、断熱材２０２の厚さＷを設定する。

なお、空気層２０６の厚さａと空気層２０８の厚さｃを同じにしてもよく、この場合、蓋６２の上面に対面する金属材２０１の下面の表面形状が、検体容器６１の下面に対面する金属材２０３の上面より粗くなるようにする。あるいは、金属材２０１の下面の表面処理と、金属材２０３の上面の表面処理とを異ならせる。例えば、金属材２０１及び２０３としてアルミニウムを用いる場合、金属材２０１の下面にはアルマイト処理し、金属材２０３の上面は脱脂処理のみを行う。これにより、検体容器６１の内底部と検体６３との境界面への輻射エネルギーよりも、蓋６２と検体容器６１との境界面への輻射エネルギーを高くすることができ、結露を防止することができる。

また、金属材２０１の下面の色と金属材２０３の上面の色とを異ならせることにより、検体容器６１の内底部と検体６３との境界面へ供給される輻射エネルギーよりも、蓋６２と検体容器６１との境界面へ供給される輻射エネルギーが高くなるようにしてもよい。

ここで、金属材２０１の下面の輻射率と金属材２０３の上面の輻射率が異なる場合は、空気層２０６の厚さａ＜空気層２０８の厚さｃ×√（金属材２０１の下面の輻射率／金属材２０３の上面の輻射率）となるように、断熱材２０２の厚さＷを設定する。これにより、結露の発生を抑制することができる。また、検体容器６１の内底部と検体６３との境界面へ供給される熱エネルギー（熱伝導＋熱伝達＋輻射）＜検体容器６１の開口端と蓋６２との境界面へ供給される熱エネルギー（熱伝導＋熱伝達＋輻射）の関係式を満たしていれば、金属材２０１の輻射率を金属材２０３の輻射率より高くし、かつ金属材２０１の熱伝導率を金属材２０３の熱伝導率より低くすることもできる。

以上のように、図２Ｄに示す培養容器収納部２１においても、検体容器６１の開口端と蓋６２との境界面へ供給される熱エネルギーを検体容器６１の内底部と検体６３との境界面へ供給される熱エネルギーよりも大きくすることができ、結露発生部における結露の発生を抑制することができる。

図２Ｅは、培養容器収納部２１の他の構成例を示す概略正面図である。図２Ｅの培養容器収納部２１は、熱伝導率が空気よりも低い断熱材２０９を金属材２０３の上面に配置する点で、図２Ｄと異なっている。断熱材２０９の厚さは、検体容器６１の下面と断熱材２０９の上面との間に空気層２１０（第２の空気層）が形成される厚さとすることができる。

空気層２１０の厚さｄは、検体容器６１の内底部と検体６３との境界面から断熱材２０９の上面までの距離と定義する。図２Ｅの培養容器収納部２１において、空気層２０６の厚さａ＜空気層２１０の厚さｄの関係が成立するようにしてもよい。これにより、検体容器６１の下面への熱エネルギーの供給量を下げることができ、結露の発生を抑制することができる。

なお、断熱材２０９は必ずしも金属材２０３の上面に接している必要はなく、検体容器６１の下面と金属材２０３の上面との間であれば、任意の位置に配置できる。例えば、断熱材２０９上の空気層２１０に加えて、断熱材２０９の下面と金属材２０３の上面との間にも空気層が形成されるようにしてもよい。また、断熱材２０９の熱伝導率が空気の熱伝導率以下の場合、断熱材２０９の上面と検体容器６１の底面とが接するように断熱材２０９を配置してもよい。

図２Ｆは、培養容器収納部２１の他の構成例を示す概略正面図である。図２Ｆの培養容器収納部２１は、金属材２０３の上面全体にわたって断熱材２１１が配置され、断熱材２１１上に断熱材２０２が配置される点で、図２Ｅと異なっている。断熱材２１１の厚さは、検体容器６１の下面と断熱材２１１の上面との間に空気層２１２（第２の空気層）が形成される厚さとすることができる。空気層２１２の厚さｅは、検体容器６１の内底部と検体６３との境界面から断熱材２１１の上面までの距離と定義する。図２Ｆの培養容器収納部２１において、空気層２０６の厚さａ＜空気層２１２の厚さｅの関係が成立するようにしてもよい。

図２Ｆの構造によっても、検体容器６１の下面への熱エネルギーの供給量を下げることができ、結露の発生を抑制することができる。

上述のように、図２Ａ～図２Ｅにおいては、金属材２０３上に断熱材２０２を設置しているが、断熱材２０２を懸架する支持部材を金属材２０１の下面にさらに設け、懸架された断熱材２０２上に培養容器６を載置する構成としてもよい。また、断熱材２０２は、金属材２０４及び金属材２０５に固定してもよい。

なお、本実施形態の培養容器収納部２１において、検体容器６１の開口端と蓋６２との境界面へ供給される熱エネルギーが、検体容器６１の内底部と検体６３との境界面へ供給される熱エネルギーよりも大きくなるように、図２Ａ～図２Ｆの構成を組み合わせてもよい。例えば、図２Ａと図２Ｄを組み合わせて、検体容器６１の下方にのみ空気層２０８を有する構成とすることができる。

本実施形態において、図１Ａに示すように、温調部５を分析装置１の上部に配置して、培養容器ラック２の上段から下段にかけて温度が低くなるような温度勾配を形成するようにするようにしてもよい。また、温調部５を培養容器ラック２の直上に配置して、培養容器ラック２の上段から下段にかけての温度勾配がより効率的に形成されるようにしてもよい。一般にインキュベータは、温度勾配が生じないように内部の温度が制御されるが、検体６３の培養に影響がない程度に培養容器ラック２の上段ほど温度が高くなるようにすることで、検体容器６１の開口端と蓋６２との境界面へ供給される熱エネルギーよりも、検体容器６１の内底部と検体６３との境界面へ供給される熱エネルギーを小さくすることができ、これにより結露を防止することができる。

以上のように、本実施形態の培養容器収納部２１は、検体容器６１の開口端と蓋６２との境界面へ供給される熱エネルギーよりも、検体容器６１の内底部と検体６３との境界面へ供給される熱エネルギーが小さくなるように構成される。これにより、培養時間に発生する培養容器６の結露を除去したり、抑制したりするための時間が不要となるため、検体測定部４２へ即座に培養容器６を供給でき、効率良く測定を行うことができる。また、上記構成を有することにより、結露を除去するための機構を設ける必要がなくなり、分析装置１のサイズやコストが増大することもない。さらに、結露が抑制されることで、測定結果の正確性が向上し、結露を除去するために蓋６２を開ける必要もないため、コンタミネーションを防止することもできる。

［第２の実施形態］
次に、図３Ａ～３Ｈを参照して、第２の実施形態に係る分析装置について説明する。第２の実施形態に係る分析装置は、培養容器ラック２が熱源２１３及び温度センサ２１４をさらに備える点で、第１の実施形態と異なる。なお、図３Ａ～３Ｈにおいては、図２Ｄに示す培養容器収納部２１を用いる例を示すが、培養容器収納部２１の他の構成例（図２Ａ～２Ｃ、２Ｅ又は２Ｆ）を用いてもよい。

図３Ａは、第２の実施形態に係る熱源２１３及び温度センサ２１４の配置例を示す概略正面図である。図３Ａに示すように、培養容器ラック２は、熱源２１３ａ～２１３ｄ及び温度センサ２１４ａ～２１４ｄをさらに備える。

熱源２１３ａ及び２１３ｃは、培養容器ラック２の左側面の全体を覆うように設けられ、熱源２１３ｂ及び２１３ｄは、培養容器ラック２の右側面の全体を覆うように設けられる。換言すれば、熱源２１３ａ及び２１３ｃは、金属材２０４の外壁面に設けられ、熱源２１３ｂ及び２１３ｄは、金属材２０５の外壁面に設けられる。

熱源２１３ａ～２１３ｄとしては、例えば電熱ヒータ、セラミックヒータ、シリコンラバーヒータ、シーズヒータ、バンドヒータ、ポリイミドヒータ、スペースヒータ、コードヒータ、カートリッジヒータ、金属埋め込み式ヒータなどのヒータや、ペルチェなどが用いられる。熱源２１３ａ～２１３ｄは、図示しない両面テープ、熱伝導シート、ボンドなどにより培養容器ラック２の側面に取り付けられ、金属材２０１、２０４及び２０５と接触する。図示は省略しているが、熱源２１３ａ～２１３ｄの表面には、金属層あるいは樹脂層が配置される。

温度センサ２１４ａ～２１４ｄは、培養容器収納部２１内部の温度を測定する。図３Ａの右側の図は、温度センサ２１４ａ及び２１４ｂが設けられた培養容器収納部２１の拡大図である。図３Ａに示すように、培養容器ラック２の上から２段目の培養容器収納部２１において、金属材２０４の内壁面に温度センサ２１４ａが配置され、金属材２０５の内壁面に温度センサ２１４ｂが配置されている。また、上から６段目の培養容器収納部２１において、金属材２０４の内壁面に温度センサ２１４ｃが配置され、金属材２０５の内壁面に温度センサ２１４ｄが配置されている。なお、熱源２１３ａ～２１３ｄ及び温度センサ２１４ａ～２１４ｄの位置は、図３Ａの位置に限定されない。

図３Ｂは、図３Ａの熱源２１３ａ～２１３ｄ及び温度センサ２１４ａ～２１４ｄの制御機構を示すブロック図である。図３Ｂに示すように、熱源２１３ａ～２１３ｄ及び温度センサ２１４ａ～２１４ｄは、それぞれ制御部７に接続される。温度センサ２１４ａ～２１４ｄは、温度の測定値を制御部７に出力する。制御部７は、温度センサ２１４ａ～２１４ｄから温度の測定値を受信して、該測定値に基づいて、熱源２１３ａ～２１３ｄに供給する、熱量に相当する電流量、電圧量などを制御する。

制御部７は、培養容器ラック２の上段から下段に向かって温度が低くなるような温度勾配を形成するように、熱源２１３ａ～２１３ｄに供給する熱量を制御してもよい。これにより、各段の培養容器収納部２１において、より効率的に、検体容器６１の開口端と蓋６２との境界面へ供給される熱エネルギーよりも、検体容器６１の内底部と検体６３との境界面へ供給される熱エネルギーが小さくすることができる。また、熱源２１３ａ～２１３ｄは、上部から下部に向かって熱供給量が小さくなるように構成されていてもよい。この場合、熱源２１３ａ～２１３ｄとして、例えば巻数が上部から下部に向かって小さくなるように構成された電熱ヒータを用いることができる。

なお、図３Ａにおいては、熱源２１３ａ～２１３ｄの４つの熱源と、温度センサ２１４ａ～２１４ｄの４つの温度センサを配置しているが、熱源２１３及び温度センサ２１４の数はそれぞれ一つ以上であればよい。また、熱源２１３の数が温度センサ２１４の数より少なくてもよい。

温度センサ２１４の数が熱源２１３よりも多い場合は、制御部７は、複数の温度センサ２１４の中で最も低い出力値、最も高い出力値、複数の温度センサ２１４の出力値の平均値、あるいは総和などの出力値などに基づいて、熱源２１３へ供給する、熱量に相当する電流量や電圧量などを制御する。

以上のように、図３Ａに示す培養容器収納部２１は、第１の実施形態と比較して熱エネルギーの供給量を増やすことができ、金属材２０１の温度上昇を加速させることが可能となる。これにより、より効率的に結露の発生を抑制することができる。

図３Ｃは、第２の実施形態に係る熱源２１３及び温度センサ２１４の他の配置例を示す概略正面図である。図３Ｃに示す例においては、１つの温度センサ２１４が培養容器ラック２の中央部（５段目の培養容器収納部２１）のみに配置される点で、図３Ａと異なる。

図３Ｃの右側の図は、温度センサ２１４が設けられた培養容器収納部２１の拡大図である。図３Ｃの右側の図に示すように、温度センサ２１４は、例えば金属材２０１の下面に設置される。

図３Ｄは、図３Ｃの熱源２１３ａ～２１３ｄ及び温度センサ２１４の制御機構を示すブロック図である。上記と同様に、温度センサ２１４の出力に基づいて、熱源２１３ａ～２１３ｄに供給する電流量、電圧量を制御する。その他の点については上記と同様であるので、説明を省略する。

図３Ｅは、第２の実施形態に係る熱源２１３及び温度センサ２１４のさらに別の配置例を示す概略正面図である。上述の培養容器ラック２は、高さ方向に配列した８段の培養容器収納部２１を１列有していたが、図３Ｅの培養容器ラック２は、８段の培養容器収納部２１を２列有し、水平方向にも培養容器収納部２１が配列している。図３Ｅに示すように、左側の列の培養容器収納部２１の金属材２０５と、右側の列の培養容器収納部２１の金属材２０４とが接触するように配置される。なお、培養容器収納部２１の列の数は２列に限定されず、任意の数とすることができる。

熱源２１３ａ及び２１３ｃは、左側の列の培養容器収納部２１の金属材２０４に取り付けられ、熱源２１３ｂ及び２１３ｄは、右側の列の培養容器収納部２１の金属材２０５に取り付けられる。また、最上段の培養容器収納部２１の上面には、熱源２１３ｅが配置され、最下段の培養容器収納部２１の下面には、熱源２１３ｆが配置される。

温度センサ２１４ａ～２１４ｆは、それぞれ培養容器収納部２１の内部において、熱源２１３ａ～２１３ｆの近傍に配置される。

このように、培養容器収納部２１を高さ方向及び水平方向に配列する場合、図３Ｅに示すように、培養容器ラック２の上下にそれぞれ熱源２１３ｅ及び２１３ｆを設けることで、培養容器ラック２の中央部への熱の供給量を確保することができる。

図３Ｆは、図３Ｅの熱源２１３ａ～２１３ｆ及び温度センサ２１４ａ～２１４ｆの制御機構を示すブロック図である。図３Ｆに示すように、熱源２１３ａ～２１３ｆは、温度センサ２１４ａ～２１４ｆの出力に基づいて、分析装置１の制御部７により制御される。その他の点については上記と同様であるので、説明を省略する。

図３Ｇは、第２の実施形態に係る熱源２１３及び温度センサ２１４の他の配置例を示す概略正面図である。図３Ｇに示す例においては、１つの温度センサ２１４が培養容器ラック２の中央部に配置される点で、図３Ｅと異なっている。

図３Ｈは、図３Ｇの熱源２１３ａ～２１３ｆ及び温度センサ２１４の制御機構を示すブロック図である。図３Ｈに示すように、熱源２１３ａ～２１３ｆは、温度センサ２１４の出力に基づいて、分析装置１の制御部７により制御される。その他の点については上記と同様であるので、説明を省略する。

上述のように、本実施形態においては、熱源２１３を培養容器収納部２１に直接取り付けることとしたが、熱源２１３と培養容器収納部２１との間に金属板などを配置して、該金属板を介して熱源２１３の熱エネルギーを培養容器収納部２１に供給してもよい。

以上のように、本実施形態は、培養容器ラック２が熱源２１３及び温度センサ２１４を有するため、第１の実施形態と比較して熱エネルギーの供給量を増やすことができ、金属材２０１の温度上昇を加速させることが可能となる。これにより、結露発生部における結露の発生を効率的に抑制することができる。また、培養容器ラック２の上段から下段にかけて温度が低くなるような温度勾配を形成するように、熱源２１３による熱供給量を制御することで、さらに効率的に結露の発生を抑制することができる。

［変形例］
本開示は、上述した実施形態に限定されるものでなく、様々な変形例を含んでいる。例えば、上述した実施形態は、本開示を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備える必要はない。また、ある実施形態の一部を他の実施形態の構成に置き換えることができる。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることもできる。また、各実施形態の構成の一部について、他の実施形態の構成の一部を追加、削除又は置換することもできる。

１…分析装置
２…培養容器ラック
３…搬送部
４…測定部
５…温調部
６…培養容器
７…制御部
２１…培養容器収納部
２２…脚部
３１、３２…アクチュエータ
３３…保持部
４１…測定ユニット
４２…検体測定部
５１…ヒータ
５２…ヒートシンク
５３…ファン
５４…風
６１…検体容器
６２…蓋
６３…検体
２０１、２０３、２０４、２０５…金属材
２０２、２０９、２１１…断熱材
２０６～２０８、２１０、２１２…空気層
２１３…熱源
２１４…温度センサ

Claims (2)

1. 培養容器を収納する培養容器収納部を備え、
   前記培養容器収納部は、
   前記培養容器収納部の天面を構成する第１の部材と、
   前記培養容器収納部の底面を構成する第２の部材と、を備え、
   前記第１の部材は、前記培養容器の上面及び前記第１の部材の下面との間に第１の空気層が形成されるように構成され、
   前記第１の部材の輻射率は、前記第２の部材の輻射率よりも高く、
   前記第１の部材の熱伝導率は、前記第２の部材の熱伝導率よりも高いことを特徴とする培養容器ラック。
2. 請求項１に記載の培養容器ラックと、
   前記培養容器を搬送する搬送部と、
   前記培養容器ラックから前記培養容器が搬送され、前記培養容器中の検体の培養状態を測定する測定部と、
   内部の温度を調節する温調部と、を備える分析装置。

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