JPS62239980A - 培養庫のガス濃度検出装置 - Google Patents

培養庫のガス濃度検出装置

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JPS62239980A
JPS62239980A JP61085456A JP8545686A JPS62239980A JP S62239980 A JPS62239980 A JP S62239980A JP 61085456 A JP61085456 A JP 61085456A JP 8545686 A JP8545686 A JP 8545686A JP S62239980 A JPS62239980 A JP S62239980A
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JP
Japan
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sensor
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gas
oxygen
carbon dioxide
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JP61085456A
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Kenji Iwasa
岩佐 賢治
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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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】 ビ)産業上の利用分野 本発明は室同に二酸化炭素と酸素を供給され、ガン細胞
等の組繊細胞の培養に適した環境を作り出す培養庫の培
養室内のガス濃度制御等を行うためのガス濃度検出装置
に関する。
(ロ)従来の技術 従来此種培養庫では例えば特開昭60−141279号
公報に示される如く、培養室内を一定温度、高湿度更に
一定の二酸化炭素濃度とし、ガン細胞等の組繊細胞の培
養実験等に適した環境を作り出す様に構成されている。
培養室内の二酸化炭素濃度を制御するためにはその濃度
を検出しなければならないが、この場合の方式としては
コスト及び装置の規模の面より、この公報にも記載され
る如く赤外線方式によるものではな(、熱伝導式センサ
ーが用いられる。このセンサーは構造も簡単で動作も安
定しており、此橿培#庫には適丁ものである。この熱伝
導式センサーは標準乾燥空気内に密封したサーミスタと
被測定ガスに晒されるサーミスタとでブリッジ回路を構
成し、被測定ガスのガス濃度によって標準空気に対する
熱伝導度が相違し、両サーミスタの放熱量に差が生じて
温度に相違が出て来ることによる抵抗値のバランスのく
ずれをブリッジ回路の出力電圧の変化としてとらえ、こ
れによって被測定ガス中のガス濃度を検出するものであ
る。
ピ→ 発明が解決しようとする問題点 斯かる熱伝導式センサーではその動作原理より検出する
ガスの選択性が無い。即ち培譬庫内の環境調整を更に正
確に行うために、培養室内に二酸化炭素の他に酸素を供
給して、それぞれの濃度を制御しようとしても、双方の
ガスの混合状態での濃度しか測定できない。酸素a度は
他のガスと混合状態となっていても後に動作原理を詳述
するジルコニア式センサー等の酸素センサーによって測
定する事ができるが、混合ガス中から二酸化炭素濃度の
みを検出するためには従来ではやはり赤外線による犬が
かりな測定装置を用いざるを得なかった。
又、培養室内を所定の二酸化炭素濃度及び酸素濃度とす
るために、双方のガスが培養室内に流入する量を予め設
定しておく方法もあるが、あ(までも間接的制御であり
、実際の培養室内の両ガスの濃度を知る事はできない。
本発明は斯かる問題点を解決するために成されたもので
ある。
に)問題点を解決するための手段 例えば実施例に沿−)″′C本発明の詳細な説明すると
、培養室+5)V′3から導出された被測定カスは冷却
装置c!3によって一定温度、一定湿度とされて検出室
α’J173に入る。検出室α9V′3には熱伝導式セ
ンサー04)とジルコニア式センサー(ハ)を挿入し、
被測定ガス中に晒す。マイクロコンピュータ(ハ)は両
センナ(財)四の出力を入力し、ジルコニア式センサー
(ハ)より得られたO7#度(D、)により、熱伝導式
センサー(24Jより得られた電圧値(vo)を補正す
る事によりco、  6度(Dl)を算出する処理動作
を行う。
(ホ)作用 本発明によれば熱伝導式センサーによって混合ガス中よ
りCo、濃度を検出する事ができる。又、O7濃度はジ
ルコニア式センサーにより得らnる。
(へ)実施例 次に図面に於いて実施例を説明する。第1図に培養庫(
1)を示す。(2)は断熱箱体であり、その内側に間隔
(3)を存して内箱(4)が収納配設され、内箱(4)
の内部が培養室(5)とされる。間隔(3)同には電気
ヒータ(6)が配設されており、このヒータ(6)が間
隔(3)内の空気を加熱する事により培養室(5)内は
内箱(4)周壁より間接加熱されるが、培養室(5)内
の温度によりてこのヒータ(6)の発熱量を制御する事
により、培養室(5)円は例えば+37℃で一定とされ
る。培養室(5)内には水を入れたバット(7)が設け
られ、この水が蒸発する事によって培養室(5)内は常
に95乃至98%等の高湿度状態とされる。(8)は二
酸化炭素(以下CO2と称丁。)のボンベであり、電磁
弁(9)が開いている時に供給管QlよりCO2ガスを
培養室(5)内に供給する。又、旺υは酸素(以下O7
と称す。)のボンベであり、電磁弁α2が開いている時
に供給管UよりO,ガスを培養室(5)内に供給する。
次に(l阻ま培養室(5)内のガス濃度検出装置であり
、エアーポンプαeの動きにより導出前任ηより培養室
(5)円の少量、のガスを被測定ガスとして室(5)外
に導出し、上下方向に延在する熱交換管1円を上昇せし
めた後、検出室C1l内を通過せしめ、その後帰還管■
により培養室(5)内に帰還せしめる動作をする。
導出管Uηは熱交換前回の下端より少許上方の接続点[
F]に接続され、熱交換管α急の下端開口部は排水皿Q
υ内の水に没入せられている。田は例えば圧縮機を用い
た冷媒回路若しくはペルチェ効果を利用した電子冷却器
等から構成される装置 熱交換管α印に熱伝導的に取付けられており、その内部
を上昇する被測定ガスを冷却してその温度を例えば+1
0℃の一定の温度とし、更にこの冷却によって被側定ガ
スの湿度を100%とする。又、この時に生じた凝縮水
は排水皿tXt+内に落下する。
即ち検出室Cll内に流入する被測定ガスは一定@度(
+10℃)、一定湿度(100%)の状態とされ、後述
する測定動作の誤差の発生が防止される。
検出室a9内には前述の如き原理に基づく熱伝導式セン
サーc!4と酸素センサーとしての前述のジルコニア式
センサー(ハ)が挿入され、検出室〔1円に流入する被
測定ガス中に晒される。欠にジルコニア式センサー(ハ
)の動作原理を第2図及び第3図で説明丁る。第3図は
ジルコニア式センサー(至)を示す。
ジルコニア式センサー(ハ)は酸化ジルコニウム(以下
ジルコニアと称す。)板に電圧を印加すると高温で酸素
イオンの移動が起こることを利用して被測定ガス中のO
2濃度を検出するもので、ジルコニア板(5)の片側に
小孔@を穿設したキャップのを被せ、ジルコニア板(3
)の両面には更に電極■Gυが取り付けである。電極(
至)O31)はそれぞれリード線(ハ)(ロ)が取り付
けられ、このジルコニア板(9)をヒータcり4によっ
て例えば+350℃等の一定の高温度に加熱する。
第3囚はジルコニア式センサー(ハ)の特性を示した図
である。(V−)はリード線時(ロ)を介して電極(7
)60間に印加される電圧であり、tIlはリード線(
ロ)を流れる電流である。(Ll )、 (Lt )、
(Lり、(L4)はそれぞれot*iが5%、20%、
40%及び80%の時の電圧(v8)と電流(Ilの関
係を示す曲線である。即ち図より一点鎖線(Lり(L6
)で挾まれた範囲では一つのo、#度に対して一つの電
流(Ilの値が定まる事が分かる。この電流を限界電流
という。この値を検出する事によって被測定ガス中のO
ta度のみを測定する事ができ、他のガスの濃度には影
響を受けない。
第4図に培養室(5)内のCOl及び0.濃度検出用の
制御回路間をブロック図で示す。熱伝導式センサーC4
から得られる電圧値及び、ジルコニア式センサー(ハ)
から得られる電流値は電圧値に変換された後、それぞれ
増幅器6η■及びA/D変換器(400υを介してマイ
クロコンビエータ(44に入力される。
又、C3は培養室(5)内の所望のCO1濃度及びO!
濃度を設定する濃度設定装置であり、その出力はマイク
ロコンビエータ(42に入力される。マイクロコンピュ
ータ働は後述する如く両センサー(ハ)(ハ)の出力に
基づいてCO1濃度(Dl)及び0.濃度(D、)を算
出し、それぞれ表示器(44)(aに表示すると共に、
電磁弁(9)、σ2をそれぞれ開閉制御し、CO,ガス
及びO,ガスの流入量を調節して培養室(5)内のCO
3濃度及び0.濃度を設定値に制御するO 次ニマイクロコンビエータ(43内部で行われる処理を
説明する。被測定ガス中のO1a度(Dりは前述の如く
ジルコニア式センサー四の出力より得られる。次に熱伝
導式センサーC4から得られる出力電圧(vo)は前述
の如(ガスの選択性が無いのでCO,濃度(D、)に対
する値とO3濃度(D、)に対する値とが加算された形
で表われる(但し、ガスの種類によって熱伝導度は異な
る。)。即ち出力! 圧(Vo )をCO,m度(Dl
)とO1濃度(D、)で表わせば次式が成立する。
v0=αD1+βD、+γ   ・・・・・・・・・■
但し、α、β、Cは比例足数であり、温度及び湿度は一
定である。この式のを変形してCO,a度(Dl)を電
圧(Vo ) トOt 濃FK (Dt ) テ表りセ
ば、 Vo−βD、−γ Dl−□  ・・・・・・・・・■ α となる。ここでo、濃度(Dt)は前述の如く判明して
いるから、出力電圧(Vo )を測定する事によってC
O1濃r+ (Dt )を算出する事ができる。マイク
ロコンビエータ(42Jは以上の処理を実行する。
即ち、熱伝導式センサー(24から得られる出力電圧(
VQ)をジルコニア式センサー(ハ)より得られたo2
I!に度(D、)の値によって補正する事により、混合
ガス中から正確なCO1濃度(D、)を算出する事がで
きる。この時赤外線式のCO,センサー等も不要であり
、又、予め流入量を設定してお(方法の如く、実際の濃
度が分らない等の不都合も生じない。
尚、実施例では酸素センサーとしてジルコニア式センサ
ーを用いたが、それに限られず、その他に、金電極を正
極とし、鉛電極を負極とし、酸性電解液を用いた酸素−
鋭電池から構成され、金電極に一体に接合した非多孔性
のフッ素樹脂等から成る隔膜を被測定ガスに接触させ、
該隔膜を通過してわずかに拡散してくる酸素が金電極上
で電解還元される事によって生ずる電流を測定する事に
より被測定ガス中の酸素#度のみを検出するガルバニ電
池式酸素センサーを用いても良い。
(ト)発明の効果 本発明によれば培養室内の混合ガス中より実際の二酸化
炭素a度と酸素濃度をそれぞれ検出する事ができるので
、組繊細胞等の培養環境を理想的な状態で実現する事が
可能となる。又、この時犬がかりな赤外線方式の二酸化
炭素センサーも不要であり、通常の熱伝導式センサーに
よって二酸化炭素濃度を検出できるので小型で安定度の
高い装置を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
各図は本発明の実施例を示すもので、第1図は培養庫の
断面図、第2図はジルコニア式センサーの断面図、第3
図はジルコニア式センサーの特性を示す図、第4図は制
御回路のブロック図である。 (1)・・・培養庫、 C9・・・ガス濃度検出装置、
 124)・・・熱伝導式センサー、 四・・・ジルコ
ニア式センサー、■・・・制御回路、C2・・・マイク
ロコンピュータ、(DI )−Cot a度、  (D
t)・0.111度。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、培養室内に二酸化炭素及び酸素を供給されて所定の
    環境を作り出す培養庫のガス濃度検出装置に於いて、被
    測定ガス中に晒され、ガス濃度を電圧値として取り出す
    熱伝導式センサー及び被測定ガス中の酸素濃度を電流値
    として取り出す酸素センサーと、該酸素センサーより得
    られる酸素濃度により前記熱伝導式センサーから得られ
    るガス濃度を補正する事により二酸化炭素濃度を算出す
    る制御装置とから成る培養庫のガス濃度検出装置。
JP61085456A 1986-04-14 1986-04-14 培養庫のガス濃度検出装置 Granted JPS62239980A (ja)

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