JPH0365176A - 培養器における培養室内雰囲気の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は細菌、細胞などを培養液の温度ならびに培養液
のＰＨを一定に保って培養する際に用いられる培養器、
殊に中形乃至小形の培養器に適する培養室雰囲気の制御
方法に関するものである。

［従来の技術］ 細菌、細胞などを培養する際に用いられる培養器として
赤外線式炭酸ガスセンサを用いて培養室内部の炭酸ガス
濃度を制御する方式のものが知られている。

赤外線式炭酸ガスセンサを用いると高精度の炭酸ガス濃
度の制御が可能であるが、高価であるとともに制御装置
が比較的複雑であるという欠点がある。

従って、小形の培養器にあっては赤外線式センサに代え
て熱伝導度式センサを用いて培養室内の炭酸ガスを制御
することで低価格化および制御装置の簡単化を計ってい
る。

ところが、熱伝導度式センサは炭酸ガス以外のガス、殊
に水蒸気にも応答するという特性をもっている。

一方、一般に培養室内部には乾燥防止用の水を収容した
加湿バットが設置されている。

従って、培養室内の温度の上昇に伴って湿度が変化する
ことになり熱伝導度式センサを用いて炭酸ガス濃度を高
精度で制御をすることは困難である。

そこで、例えば培養器内部に湿度センサを設置し、その
測定値を以て熱伝導度式センサの出力を逐次補正して炭
酸ガス濃度を制御する手段、或いは培養室内から取出し
た気体に含まれる水分を除湿装置を用いて完全に除湿し
、次に炭酸ガス濃度を培養室内側の外部に設置した測定
装置により測定して制御するものが知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、前記前者の手段による場合は、培養器室
内に設置しである熱伝導度式の炭酸ガスセンサに影響を
与える湿度は必ずしも培養室内の実際の湿度と同一でな
く、しかも培養器内部の湿度は湿度センサにより測定さ
れたものである。従って、熱伝導度式センサに影響を及
ぼす湿度を正確に補正することができず、培養器内部の
炭酸ガス濃度を高精度に制御することが困難である。

また、前記後者の手段による場合には培養器内部の湿度
を完全に除去してしまうため、培養器内部の炭酸ガス濃
度の測定に際して湿度の影響を受けることがないが、外
部に除湿並びに炭酸ガス濃度測定のための装置を配設し
なければならず大形化するとともに高価となり、経済的
にも不利である。加えて、培養器内から取出した気体を
完全に除湿するための時間を必要とするため培養器内の
実際の炭酸ガス濃度と測定した炭酸ガス濃度とにおいて
時間的ずれによる差を生じ不正確である。更には除湿に
より生じた排水の排出や水垢の除去などのための設備が
必要であるとともにそれらの保守も面倒であるという問
題もある６ 本発明は斯る実情に鑑みてなされたものであって、セン
サとして熱伝導度式センサを用いて高精度に炭酸ガス濃
度を制御することを可能にし、且つ小形軽量で安価に提
供することができる培養器における内部雰囲気の制御方
法を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明にあっては、先ず培養室内を所要の一定温度にし
１次に培養室内の湿度を飽和状態として湿度が飽和状態
になったことを培養室内に設置した熱伝導度式センサに
より検知した後、この検知値を基準にして前記熱伝導度
式センサにより前記培養室内の炭酸ガス濃度を検知し゛
ながら必要量の炭酸ガスを前記培養室内に断続的に供給
して前記培養室内雰囲気を所要の温度ならびに炭酸ガス
濃度に維持させるという制御方法を前記課題を解決する
ための手段とした。また、前記手段において、培養室内
への炭酸ガスの供給を予め定められた供給計画に基づい
て電子的に制御し、更には単位時間当りの培養室内への
炭酸ガスの供給量を炭酸ガス濃度の増加に反比例して行
なうとよい。

［作用］ 培養器内に設置した熱伝導度式センサを用いて所定量の
炭酸ガスを培養器内に供給する以前に、培養器内の湿度
を所要温度における飽和湿度としておき、その絶対湿度
を前記熱伝導度式センサにより測定することで熱伝導度
式センナにより培養器内の炭酸ガス濃度を測定する際の
培養器内の湿度の影響を回避して炭酸ガス濃度を高精度
に制御する。

［実施例］ 次に本発明の実施例について説明する。

第１図および第２図は本発明を実施する際に用いられる
培養器の一例を示すものであり１例えばアルミニウムな
どの熱伝導性ならびに耐蝕性に優れた金属材板を折曲げ
或いはプレス加工などにより前面開口の面形に形成した
１０ｊ２程度の容積を有する内面１と鋼材などの金属板
材を折曲げ或いはプレス加工などにより前面開口の面形
に形成してなる外函２とがそれぞれの開目端縁に外側な
らびに内側に向けて形成されている鍔部３，４を互いに
当接固着させることによって互いに結合され、内面１と
外函２との間に所定幅の空所５が形成されて培養器本体
６が形成されている。そして、内面１の内部は培養室７
が形成されているととも内面ｌの外側には電熱ヒータ８
が直接配設されており、更にその上に断熱材９が配設さ
れている。

培養器本体６の前面には培養室７の開放部を覆う蓋体１
０が外函２の下方に配設されているヒンジ１１により開
閉自由に取付けられている。この蓋体１０は外函２と同
様な材料により形成されており、内部に電熱ヒータ１２
ならびに断熱材１３が配設された外蓋１４とその内側に
配置されている透明な耐熱性を有する硬質合成樹脂によ
り形成された内蓋１５とからなり、内蓋１５と鍔部４と
の間にパツキン１６が介装されているとともに鍔部４と
外蓋１４とに永久磁石片１７と磁性体片１８が対向付設
されて密閉可能に構成されている。この蓋体１０は外蓋
１４を開放して培養室７を断熱状態に保持したままの状
態で収容しであるサンプルの状態を外部から容易に覗い
て観察することができるとともに蓋体１０自身も発熱し
て培養室７内を迅速且つ均一に加温することができる。

また、培養室７内にはサーミスタなどからなる培養室７
内の温度を検知する温度センサ１９および培養室７内の
湿度と炭酸ガス濃度とを検知する熱伝導度式センサ２０
が配設されている。これらのセンサ１９．２０は培養器
本体６の背面に位置する空所５に配設されているマイク
ロコンピュータのような電子式制御器２１に接続されて
いる。

更に、培養器本体６の正面上部に設けられた操作パネル
２２には電源スイツチ２３と、培養室７内の温度ならび
に炭酸ガス濃度を表示するための発光ダイオードにより
構成される表示部２４゜２５と、培養室７内の温度なら
びに炭酸ガス濃度を所要の値に設定するためのデジタル
式の設定スイッチ２６とが配設されている。

更にまた、培養器本体６の背面に位置する空所５には電
子式制御器２１により制御される電磁駆動の開閉弁２７
が具えられている。この開閉弁２６は入口が培養器の外
部に配置された炭酸ガスのボンベ２８に除菌フィルタ２
９を有する供給管３０によって接続されているとともに
出口が培養室７に開口する注入管３１に接続されている
。

尚、図面中、符号３２は内部に蒸留水を収容した加湿バ
ット、符号３３はサンプルの載置棚、符号３４は培養室
７の内部から外函２の外部に開口した室内空気採取管で
ある。

電子式制御器２１は最初に温度センサ１９からの電気信
号に基づいてヒータ８，１２を制御して培養室７内の温
度を所要の値に調整する。そして、所要温度に調整され
た培養室７内の絶対湿度を熱伝導度式センサ２０からの
電気信号に基づいて測定し、培養室７内の温度が所要の
温度に到達し且つ湿度が飽和安定状態に到達したとき熱
伝導度式センサ２０を炭酸ガス濃度センサとして作用さ
せ、そのときの電気信号の値を基準値として培養室７内
の炭酸ガス濃度を検知しながら開閉弁２７を制御してボ
ンベ２８から炭酸ガスを断続的に供給して培養室７内を
所要の温度ならびに炭酸ガス濃度に維持させる。殊に、
温度ならびに湿度の制御は移動平均法、即ち、成る一定
時間を毎のｎ個の測定値を平均してそれまでの平均値ま
たは傾きを演算するとともに、最初の測定値の代わりに
更にｔ時間後の測定値を加えてそれまでの平均値または
傾きを演算する方法により求める。そして、これを繰返
して演算した平均値と絶対差（各測定値における平均値
に対する正および負方向の差の和）または傾きが成る数
値以下に達した点を平衡点として培養室７内を所要温度
に調整するものであり、これと同様の手段で培養室７内
が飽和湿度に到達したこと確認するものであり、きわめ
て精度よく制御できる。また、培養室内への炭酸ガスの
供給は予め定められた供給計画に基づいて電子的に制御
され、更に１例えば飽和湿度における熱伝導度式センサ
２０の出力電圧が１１００ｍＶで設定炭酸ガス濃度の目
標出力電圧が１００ｍＶとした場合に、熱伝導度式セン
サ２０の出力電圧が５００ｍＶになるまでの最初の区間
については電磁弁２７を１分間に２秒間だけ開放し、次
に出力電圧が３００ｍＶになるまでの区間については１
分間に１秒間だけ開放し、最後の目標出力電圧がである
１００ｍＶになるまでの区間については１分間に８０〜
８００ミリ秒間だけ開放するように、単位時間当りの炭
酸ガスの供給量を熱伝導度式センサ２０の測定出力と目
標出力との差に比例させて、即ち炭酸ガス濃度の増加に
反比例して行うものであり、炭酸ガス濃度の調整が確実
で設定炭酸ガス濃度を越えてオーバーシュートすること
がないばかりか従来必須の構成部品であったボンベ２８
からの炭酸ガスの流量を減少させるための圧リストリク
タも不要である。

このような構成を有する培養器を用いて本発明を実施す
るには、先ず、電源スイツチ２３をＯＮ状態として、設
定スイッチ２６を操作すると電子制御器２１が作動して
温度センサからの電気信号に基づきヒータ８，１２を作
動させ、内面１を通して培養室７の雰囲気温度を正確に
設定温度に到達させ、その旨を表示部２４に表示する。

また、同時に熱伝導度式センサ２０により培養室７内の
湿度を測定している。

一方、培養室７内の湿度は雰囲気温度が上昇するにした
がって加湿パット３２内に収容された蒸留水が蒸発して
湿度が上昇し、所要温度において飽和湿度に到達したと
き熱伝導度式センサ２０が炭酸ガス濃度センサとして作
用させ、飽和湿度における電気信号の値を基準値として
培養室７内の炭酸ガス濃度を検知しながら開閉弁２７を
制御してボンベ２８から炭酸ガスを断続的に供給し培養
室７内の雰囲気を所要の温度ならびに炭酸ガス濃度に維
持させる。

［発明の効果］ 本発明は培養室内の炭酸ガス濃度を調節するためのセン
サとして熱伝導度式センサを培養室内に配置したため培
養器を小形で安価なものにすることが可能である。殊に
、一つの熱伝導度式センサを湿度センサとして使用し培
養室内が飽和湿度に達したことを確認した後に炭酸ガス
濃度センサに切換えるとともにそのときの測定植を基準
にして炭酸ガス濃度を測定することで熱伝導度式センサ
の欠点である湿度に対する測定誤差を生じさせることな
く正確な炭酸ガス濃度調整が可能であるばかりか別途に
湿度センサを必要としないという利点もある。

また、培養室内への炭酸ガスの供給を予め定められた供
給計画に基づいて電子的に制御し、更には、単位時間当
りの炭酸ガスの供給量を炭酸ガス濃度の増加に反比例し
て行うことにより濃度調整が確実で設定炭酸ガス濃度を
越える心配がなく培養液のＰＨが基準値を越えて変化す
ることがないばかりか従来必須の構成部品であったボン
ベ２８からの炭酸ガスの流量を減少させるための圧リス
トリクタも不要である。

更にまた、制御装置自体の構成が複雑でなく多量生産に
も適しているとともに操作も複雑でなく保守も簡単であ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を実施する際に使用される培養器一実施例
を示すものであり、第１図は斜視図。 第２図は第１図の縦断面拡大図である。 第１図 ７・・・培養室、２０・・・熱伝導度式センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、先ず培養室内を所要の一定温度にし、次に培養室内
   の湿度を飽和状態として湿度が飽和状態になったことを
   培養室内に設置した熱伝導度式センサにより検知した後
   、この検知値を基準にして前記熱伝導度式センサにより
   前記培養室内の炭酸ガス濃度を検知しながら必要量の炭
   酸ガスを前記培養室内に断続的に供給して前記培養室内
   雰囲気を所要の温度ならびに炭酸ガス濃度に維持させる
   ことを特徴とする培養器における培養室内雰囲気の制御
   方法。 ２、培養室内への炭酸ガスの供給は予め定められた供給
   計画に基づいて電子的に制御される請求項１記載の培養
   器における内部雰囲気の制御方法。 ３、培養室内への単位時間当りの炭酸ガスの供給量を炭
   酸ガス濃度の増加に反比例させている請求項１または２
   記載の培養器における内部雰囲気の制御方法。