JPWO2020110600A1

JPWO2020110600A1 - 培養装置

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Publication number: JPWO2020110600A1
Application number: JP2020558225A
Authority: JP
Inventors: 章人澤井; 萌恩田
Original assignee: PHC Holdings Corp
Current assignee: PHC Holdings Corp
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2039-11-01
Also published as: JP7269258B2; EP3872161A1; EP3872161A4; WO2020110600A1; US20210284949A1; CN113166692A

Abstract

培養装置は、培養空間の所定のガス成分の濃度を調整するための調整用ガスを、前記培養空間に供給する調整用ガス供給装置と、前記培養空間の湿度を調整する調整装置と、前記調整装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記調整用ガスの供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記調整装置を制御する。

Description

本発明は、培養装置に関する。

細胞や微生物等の培養物を培養する培養装置（インキュベータ）では、培養空間の各種条件を、培養物の培養に適したものとなるように制御する必要がある（例えば特許文献１参照）。具体的には、培養空間の温度，湿度及びＯ_２ガス濃度及びＣＯ_２ガス濃度等の各条件などが制御される。

培養空間のガス濃度条件の制御は、ガス濃度を調整するためのガス（以下「調整用ガス」という）培養空間に供給することにより行われる。培養空間には、培養装置の周囲の空気が取り込まれる。このため、例えばＯ_２濃度の設定値が、培養装置の周囲の空気のＯ_２濃度よりも高い場合にはＯ_２ガスが、Ｏ_２濃度の設定値が培養装置の周囲の空気のＯ_２濃度よりも低い場合にはＮ_２ガスが、それぞれＯ_２濃度の設定値に応じた流量で培養空間へ供給される。また、ＣＯ_２ガスが、ＣＯ_２濃度の設定値に応じた流量で培養空間へ供給される。

特開２０１７−２０１８８６号公報

しかしながら、一般的な調整用ガスの湿度は、培養に適した湿度よりも低いため、上述したような培養装置では、調整用ガスを供給したときに、培養空間の湿度が培養に適した範囲から外れてしまうことがある。

本発明は、このような課題を解決するために創案されたものであり、培養空間の湿度を適正な範囲に保持できるようにした培養装置を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の培養装置は、培養空間の所定のガス成分の濃度を調整するための調整用ガスを、前記培養空間に供給する調整用ガス供給装置と、前記培養空間の湿度を調整する調整装置と、前記調整装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記調整用ガスの供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記調整装置を制御する。

本発明によれば、培養空間の湿度を適正な範囲に保持できる。

本発明の一実施形態の培養装置を右側から視た模式的な縦断面。本発明の一実施形態の培養装置の背面を、カバーを取り外した状態で示す模式図。本発明の一実施形態の培養装置の制御構成の要部を示す模式的な機能ブロック図。本発明の一実施形態の培養装置の制御フローの一例を示すフローチャート。

以下、本発明の実施の形態に係る培養装置ついて、図面を参照しながら説明する。以下に示す実施の形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施の形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除するものではない。また、実施の形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。さらに、実施の形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

以下では、培養装置において、使用時にユーザが正対する側（後述の外扉３ａ及び内扉３ｂのある側）を前、その反対側を後とする。また、前から後に向かって視た場合を基準に左右を定める。

なお、実施の形態を説明するための全図において、同一要素は原則として同一の符号を付し、その説明を省略することもある。

［１．構成］
本発明の一実施形態の培養装置について図１及び図２を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施形態の培養装置を右側から視た模式的な縦断面である。図２は、本発明の一実施形態の培養装置の背面を、カバーを取り外した状態で示す模式図である。

図１及び図２に示す培養装置１は、細胞や微生物などの培養物を培養する装置である。この培養装置１は、培養空間２０が内部に形成され前面に開口２１が形成された略箱状の断熱箱２と、開口２１を開閉する外扉３ａ及び内扉３ｂと、を備えて構成される。培養空間２０は、複数（ここでは３枚）の棚４により上下に区画されている。外扉３ａの外縁には、パッキンＰ１が設けられている。

後述するように、培養空間２０は、培養物の培養に適切な環境となるように、温度、湿度、Ｏ_２（酸素）濃度及びＣＯ_２（二酸化炭素）濃度がそれぞれ適切な範囲に保持されるように制御される。

断熱箱２は、培養空間２０が内部に形成された略箱状の内箱２ａと、内箱２ａの外側を覆う略箱状の外箱２ｂと、を有して構成される。

外箱２ｂは、その内面側に断熱材２ｃを備えている。外箱２ｂの断熱材２ｃの内面と、内箱２ａの外面との間には、内箱２ａの上下左右及び後方を覆うように空間Ｓ１が設けられている。この空間Ｓ１には空気が満たされており、空間Ｓ１内に空気層（所謂エアージャケット）２ｄが形成されている。空間Ｓ１は前方に開口部を有し、この開口部はパッキンＰ２により封止されている。

培養空間２０には、内箱２ａの背面に上下に延在するダクト５が配置されている。ダクト５の内部には、気体通路Ｋが形成されている。この気体通路Ｋには循環用送風機５ｃが配置されている。循環用送風機５ｃを作動させることで、ダクト５の上部に形成された吸込口５ａから培養空間２０の空気が吸い込まれ、この空気がダクト５の下部に設けられた吹出口５ｂから培養空間２０に吹き出される。これにより、矢印Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４で示すような空気の強制循環が行われる。

また、ダクト５内には、培養空間２０のＯ_２ガス濃度、及びＣＯ_２ガス濃度を調整するための調整用ガスを、培養空間２０に供給するガス供給管１２ａ，１２ｂの先端の供給口が配置されている。

ガス供給管１２ａは、ガス供給管１２ａに接続されたＣＯ_２ガス（調整用ガス）の供給ラインと、この供給ラインに介装されたＣＯ_２制御弁Ｖｃと共に、ＣＯ_２ガスを培養空間２０に供給するガス供給装置１２Ａを構成する。

ガス供給管１２ｂは、Ｏ_２ガス又はＮ_２ガスを培養空間２０に供給するガス供給装置１２Ｂを構成する。詳しくは、ガス供給管１２ｂは、ガス供給管１２ｂに接続されたＯ_２ガス（調整用ガス）及びＮ_２ガス（調整用ガス）の各供給ラインと、これらの供給ラインに介装されたＯ_２制御弁Ｖｏ及びＮ_２制御弁Ｖｎと共にガス供給装置１２Ｂを構成する。

さらに、本実施形態では、ダクト５内に、紫外線ランプ７、温度を検出する温度センサ、Ｏ_２ガス濃度を検出するＯ_２ガスセンサ及びＣＯ_２ガス濃度を検出するＣＯ_２ガスセンサが配置されている（温度センサ,Ｏ_２ガスセンサ及びＣＯ_２ガスセンサは何れも図示省略）。紫外線ランプ７は、後述の加湿皿６内の水Ｗを殺菌するものである。なお、ダクト５内の空気をダクト背面側の空間に空気を引き込んで、その空間に配置された温度センサ,Ｏ_２ガスセンサ及びＣＯ_２ガスセンサにより各検出が行われるようにしてもよい。

また、ダクト５の下部と内箱２ａの底板と間には、加湿用の水Ｗを貯溜する加湿皿６が配置される。加湿皿６は、内箱２ａの底板に設けられた線状のヒータＨ１（以下、「ヒータ線」という。図３参照）により加熱される。このヒータＨ１の加熱により、水Ｗが蒸発して、培養空間２０が加湿される。すなわち、加湿皿６とヒータ線Ｈ１とにより、本発明の「培養空間の湿度を調整する調整装置」が構成される。

また、内箱２ａの底板には、培養空間２０の温度を制御するためのヒータ線Ｈ２（図３参照）が設けられている。本実施形態では、このヒータ線Ｈ２と、加湿皿６を加熱する上述のヒータ線Ｈ１とは、別々に設けられており、個別に出力（温度）が制御される。

なお、加湿皿６用の加熱用のヒータ線Ｈ１と、培養空間２０の温度を制御するためのヒータ線Ｈ２とを一体に設けてもよい。

また、培養装置１は、外扉３ａに設けられている操作装置５０から、培養装置１の起動及び停止の指示や、培養空間２０の各種設定値の入力を受け付ける。培養空間２０の各種設定値は、設定温度、Ｏ_２ガスの設定濃度（以下「Ｏ_２濃度検出値」という）、及び、ＣＯ_２ガスの設定濃度（以下「ＣＯ_２濃度検出値」という）等である。後述の制御装置１００は、培養空間２０の温度や、湿度や、Ｏ_２濃度や、ＣＯ_２濃度等が上記設定値になるように制御を行う。

断熱箱２の外箱２ｂの背面及び底面は、カバー１０で覆われている。外箱２ｂの背面とカバー１０との間の空間は、各種機器を配置するための機械室Ｓ２を形成している。機械室Ｓ２には電装ボックス１３が設けられている。電装ボックス１３の内部空間１３ａには、制御装置１００とその他の図示しない電装品とが収容される。

また、図２に示すように、断熱箱２の背面には結露部材１１ａが設けられている。この結露部材１１ａは、機械室Ｓ２から培養空間２０に挿入されている。結露部材１１ａは、伝導性が高いほど好ましく、例えば、アルミニウム又は銀等で構成した所定長さの丸棒である。結露部材１１ａは、その機械室Ｓ２内の端部に、ペルチェ素子１１ｂが当該端部に吸熱面を向けて設けられており、この吸熱面によって冷却される。これにより、培養空間２０内において結露部材１１ａ表面に結露水が生成し、この結果、培養空間２０内の湿度を所定範囲内に制御できるようになっている。なお、結露部材１１ａの表面に生成した結露水は、結露部材１１ａの先端から加湿皿６内に滴下する。

また、機械室Ｓ２には、ペルチェ素子１１ｂの発熱面に設けられた櫛状のヒートシンク１１ｃと、このヒートシンク１１ｃに向けて冷却風を供給する送風装置１１ｄとが備えられている。送風装置１１ｄから送風された冷却風（空気）は、ヒートシンク１１ｃを介してペルチェ素子１１ｂの発熱面を冷却する。

［２．制御構成］
以下、図３を参照して、本発明の一実施形態の培養装置１の制御構成の要部を説明する。
図３は、本発明の一実施形態の培養装置の制御構成の要部を示す模式的な機能ブロック図である。

図３に示すように、制御装置１００は、操作装置５０，温度センサＳｔ，湿度センサＳｍ，ＣＯ_２センサＳｃ及びＯ_２センサＳｏから制御信号が入力される。また、制御装置１００は、制御弁Ｖｃ，Ｖｏ，Ｖｎ、ヒータ線Ｈ１，Ｈ２、ペルチェ素子１１ｂ及び送風装置１１ｄに制御指令を出力する。

ここで、操作装置５０は、培養空間２０の各種設定の入力を受け付ける。具体的には、操作装置５０には、培養空間２０の設定温度Ｔ，設定ＣＯ_２濃度ｘ［％］，設定Ｏ_２濃度ｙ［％］などの各種設定が入力される。操作装置５０は、これらの設定を制御信号として、制御装置１００に入力する。

また、温度センサＳｔは、培養空間２０の温度を検出し、検出した温度を制御信号として制御装置１００に出力する。湿度センサＳｍは、培養空間２０の湿度を検出し、検出した湿度を制御信号として制御装置１００に出力する。Ｏ_２センサＳｏは、培養空間２０のＯ_２濃度を検出し、検出したＯ_２濃度を制御信号として制御装置１００に出力する。ＣＯ_２センサＳｃは、培養空間２０のＣＯ_２濃度を検出し、検出したＣＯ_２濃度を制御信号として制御装置１００に出力する。

制御装置１００は、ＣＯ_２センサＳｃにより検出されたＣＯ_２濃度に基づいて、ＣＯ_２制御弁Ｖｃの弁開度又はデューティ比（オンオフ比）を制御して、ＣＯ_２ガスの単位時間当たりの流量Ｆｃを制御する。具体的には、ＣＯ_２濃度検出値が設定ＣＯ_２濃度ｘよりも所定値以上低い場合には流量Ｆｃが多くなるようにＣＯ_２制御弁Ｖｃの弁開度又はデューティ比が制御される。逆に、ＣＯ_２濃度検出値が、設定ＣＯ_２濃度ｘよりも所定値以上高い場合には流量Ｆｃが少なくなるように、ＣＯ_２制御弁Ｖｃの弁開度又はデューティ比が制御される。

制御装置１００は、設定Ｏ_２濃度ｙが、培養装置１の周囲の空気、つまり培養空間２０に取り込まれる空気のＯ_２濃度（通常２０％程度）よりも高い場合、Ｏ_２制御弁Ｖｏに制御指令を出力しＯ_２制御弁Ｖｏを開弁させて培養空間２０にＯ_２ガスを供給する。この際、制御装置１００は、Ｏ_２センサＳｏにより検出されたＯ_２濃度に基づいて、Ｏ_２制御弁Ｖｏの弁開度又はデューティ比を制御して、Ｏ_２ガスの単位時間当たりの流量Ｆｏを制御する。具体的には、Ｏ_２濃度検出値が設定Ｏ_２濃度ｙよりも所定値以上低い場合には流量Ｆｏが多くなるように、Ｏ_２濃度検出値が、設定Ｏ_２濃度ｙよりも所定値以上高い場合には流量Ｆｏが少なくなるように、Ｏ_２制御弁Ｖｏの弁開度又はデューティ比が制御される。

一方、制御装置１００は、設定Ｏ_２濃度ｙが培養装置１の周囲の空気よりも低い場合には、Ｎ_２制御弁Ｖｎに制御指令を出力してＮ_２制御弁Ｖｎを開弁させて培養空間２０にＮ_２ガスを供給する。この際、制御装置１００は、Ｏ_２濃度検出値に基づいて、Ｎ_２制御弁Ｖｎの弁開度又はデューティ比を制御して、Ｎ_２ガスの単位時間当たりの流量Ｆｎを制御する。具体的には、Ｏ_２濃度検出値が設定Ｏ_２濃度ｙよりも所定値以上低い場合には流量Ｆｎが少なくなるように、Ｏ_２濃度検出値が、設定Ｏ_２濃度ｙよりも所定値以上高い場合には流量Ｆｎが多くなるように、Ｎ_２制御弁Ｖｎの弁開度又はデューティ比が制御される。

なお、Ｏ_２制御弁ＶｏとＮ_２制御弁Ｖｎとを単一の制御弁により構成してもよい。例えば、ガス供給管１２ｂへのガス供給用のポートに、Ｏ_２の供給用のポートと、Ｎ_２の供給用のポートとを選択的に連通させるようにした制御弁を、当該単一の制御弁として使用してもよい。

また、制御装置１００は、温度センサＳｔにより検出された培養空間２０の温度（以下「温度検出値」という）に基づいてヒータ線Ｈ２の出力を制御する。具体的には、温度検出値が設定温度Ｔよりも所定値以上低い場合にはヒータ線Ｈ２の温度が高くなるように、温度検出値が設定温度Ｔよりも所定値以上高い場合にはヒータ線Ｈ２の温度が低くなるように、ヒータ線Ｈ２への通電率が制御される。

また、制御装置１００は、培養空間２０の湿度が、培養装置１の周囲の空気よりも高く培養物の培養に適した想定範囲Ｒ（以下「適正範囲Ｒ」という）から外れないよう、当該湿度を調整する調整装置を制御する。すなわち、ヒータ線Ｈ１，ペルチェ素子１１ｂ及び送風装置１１ｄの各出力の少なくとも１つが制御される。

ここで、培養空間２０のＣＯ_２濃度を設定濃度とするため、調整用ガスとして培養空間２０に供給される一般的なＣＯ_２ガスは、適正範囲Ｒよりも湿度が低い。このため、培養空間２０の湿度が、適正範囲Ｒよりも低下するおそれがある。同様に、培養空間２０のＯ_２濃度を設定濃度とするため、調整用ガスとして培養空間２０に供給される一般的なＯ_２ガス及び一般的なＮ_２ガスは適正範囲Ｒよりも湿度が低い。このため、培養空間２０の湿度が適正範囲Ｒよりも低下するおそれがある。

そこで、制御装置１００は、培養空間２０に調整用ガスが供給される場合、調整用ガスに供給による湿度の低下を相殺するための湿度保持制御を行う。湿度保持制御では、調整用ガスの供給量又はこの供給量に相関するパラメータ（以下「相関パラメータ」という）に応じて、以下の制御１，制御２及び制御３の少なくとも１つが行われる。相関パラメータとしては、例えば、設定ＣＯ_２濃度ｘと、設定ＮＯ_２濃度ｚ（＝１００−設定ＣＯ_２濃度ｘ−設定Ｏ_２濃度ｙ）との合計（＝ｘ＋ｚ）である。

（１）制御１
制御１では、制御装置１００は、培養空間２０に調整用ガスが供給されない場合に比べて、ヒータ線Ｈ１の出力（加熱量）を上昇させる。詳しくは、調整用ガスの供給量又は相関パラメータが多くなるほど、ヒータ線Ｈ１の温度を段階的又は連続的にヒータ線Ｈ１の通電率を上昇させる。これにより、ヒータ線Ｈ１の加熱による加湿皿６内の水Ｗの蒸発量が増加し、調整用ガスに供給による湿度の低下が相殺され、培養空間２０の湿度が適正範囲に保持される。

（２）制御２
制御２では、制御装置１００は、培養空間２０に調整用ガスが供給されない場合に比べて、ペルチェ素子１１ｂの出力を低下させる。詳しくは、調整用ガスの供給量又は相関パラメータが多くなるほど、段階的又は連続的にペルチェ素子１１ｂへの印加電圧を低下させる。これにより、ペルチェ素子１１ｂの出力（冷却量）が低下し、ひいては結露部材１１ａの温度が上昇し、培養空間２０に調整用ガスが供給されない場合に比べて培養空間２０の湿度が相対的に上昇する。したがって、調整用ガスに供給による湿度の低下が相殺され、培養空間２０の湿度が適正範囲内に保持される。

（３）制御３
制御３では、制御装置１００は、培養空間２０に調整用ガスが供給されない場合に比べて、送風装置１１ｄの出力を低下させる。詳しくは、調整用ガスの供給量又は相関パラメータが多いほど、段階的又は連続的に送風装置１１ｄのファン回転速度を低下させる。これにより、送風装置１１ｄからペルチェ素子１１ｂの発熱面へ送風される送風量が低下し、当該発熱面に対する冷却量が減少する。この結果、ペルチェ素子１１ｂの熱変換効率が低下し、ペルチェ素子１１ｂの吸熱面の温度ひいては結露部材１１ａの温度が上昇し、培養空間２０に調整用ガスが供給されない場合に比べて培養空間２０の湿度が相対的に上昇する。したがって、調整用ガスに供給による湿度の低下が相殺され、培養空間２０の湿度が適正範囲内に保持される。

［３．制御フロー］
本発明の一実施形態の培養装置の制御フローについて図４を参照して説明する。図４は本発明の一実施形態の培養装置の制御フローの一例を示すフローチャートである。なお、この制御フローは、設定Ｏ_２濃度ｙが、培養装置１の周囲の空気のＯ_２濃度よりも低く、培養空間２０に調整用ガスとして、Ｏ_２ガスではなくＮ_２ガスが供給される場合を想定したものである。

また、この制御フローは、操作装置５０の操作により培養装置１が起動（電源オン）されると開始され、培養装置１が停止（電源オフ）される間は繰り返し実行される。

培養装置１が起動されると、制御装置１００は、ステップＳ１０で設定温度Ｔの入力を、ステップＳ２０で設定ＣＯ_２濃度ｘの入力を、ステップＳ３０で設定Ｏ_２濃度ｙの入力を、それぞれ操作装置５０により受け付ける。

次に、制御装置１００は、ステップＳ４０で下式（１）により、設定ＣＯ_２濃度ｘ［％］と設定Ｏ_２濃度ｙ［％］とからＮ_２濃度ｚ［％］を求める。
ｚ＝１００−ｘ−ｙ・・・（１）

そして、制御装置１００は、ステップＳ５０で、下式（２）が満たされているか判定する。
ｘ＋ｙ≧９０・・・（２）
すなわち、制御装置１００は、調整用ガスの供給量に相関する相関パラメータとして、設定ＣＯ_２濃度ｘとＮ_２濃度ｚとの合計値を求め、この合計値が所定値（本実施形態では９０％）以上であるか否かを判定する。当該合計値が９０％を超えていない場合、制御装置１００は、ステップＳ７０で、培養空間２０の温度を設定温度Ｔとする温度制御と、培養空間２０のＣＯ_２濃度及びＯ_２濃度を設定ＣＯ_２濃度ｘ及び設定Ｏ_２濃度ｙとするガス濃度制御を行う。一方、当該合計値が９０％を超えている場合、制御装置１００は、ステップＳ６０で、前述の湿度保持制御を実行した後、前述のステップＳ７０へ進む。制御装置１００は、ステップＳ７０の制御を実行後、ステップＳ１０以降の処理を繰り返す。

なお、培養空間２０に調整用ガスとして、Ｎ_２ガスではなくＯ_２ガスが供給される場合、ステップＳ５０では、設定ＣＯ_２濃度ｘと設定Ｏ_２濃度ｙとの合計値が所定値以上であるか否かが判定される。

［４．効果］
制御装置１００は、調整用ガスの供給量に応じて、培養空間２０の湿度を調整する調整装置を制御する。本実施形態では、調整用ガスとしてＣＯ_２ガス，Ｏ_２ガス及びＮ_２ガスの少なくとも１つが使用され、調整用ガスの供給量に相関するパラメータに応じて、調整装置としてヒータ線Ｈ２，ペルチェ素子１１ｂ及び送風装置１１ｄが制御される。また、複数種類の調整用ガス（例えばＣＯ_２ガス及びＮ_２ガス）が同時に供給された場合は、供給された各調整用ガスの供給量の合計が、調整用ガスの供給量となる。

詳しくは、調整用ガスの供給量に相関するパラメータである設定ＣＯ_２濃度ｘとＮ_２濃度ｚとの合計値が所定値以上の場合には、湿度の低い調整用ガスの供給量が多くなり培養空間２０の湿度が低下する。そこで、調整用ガスが供給されない場合に比べて、培養空間２０の湿度が高めとなるように、ヒータ線Ｈ２，ペルチェ素子１１ｂ及び送風装置１１ｄの内の少なくとも１つが制御される。

したがって、本発明によれば、調整用ガスが培養空間に供給される場合でも、培養空間の湿度を適正な範囲に保持できる。

［５．変形例］
（１）ＣＯ_２ガス，Ｏ_２ガス及びＮ_２ガスの各設定供給量又は各実供給量の合計値が、所定値を超えた場合に、湿度保持制御を実行するようにしてもよい。

（２）培養空間２０へのＣＯ_２ガス，Ｏ_２ガス及びＮ_２ガスの供給量を制御するＣＯ_２制御弁Ｖｃ，Ｏ_２制御弁Ｖｏ及びＮ_２制御弁Ｖｎの各弁開度の合計値又は各デューティ比の合計値が、所定値を超えた場合に、湿度保持制御を実行するようにしてもよい。

（３）培養装置１の周囲の空気におけるＣＯ_２，Ｏ_２の各成分の濃度を基準とし、設定ＣＯ_２濃度ｘの増加分と、設定Ｏ_２濃度ｘの増加分又は減少分の絶対値との合計値が所定値を超えた場合に、湿度保持制御を実行するようにしてもよい。なお、設定Ｏ_２濃度ｘの増加分又は減少分の絶対値を計算に使用したのは、設定Ｏ_２濃度ｘが周囲の空気よりも高ければＯ_２ガスが供給され、設定Ｏ_２濃度ｘが周囲の空気よりも低ければＮ_２ガスが供給されるためである。つまり、周囲の空気におけるＯ_２濃度に対し、設定Ｏ_２濃度ｘが高くても少なくても調整用ガスが供給され、その分、培養装置１内の空気の湿度が低下するためである。

培養装置１の周囲の空気におけるＣＯ_２の濃度ｘ０を０％、Ｏ_２の濃度ｙ０を２０％とし、設定ＣＯ_２濃度ｘを３０％、設定Ｏ_２濃度ｙを３０％とした場合を例に取り説明する。ＣＯ_２については、濃度ｘ０と設定ＣＯ_２濃度ｘとの差Δｘ（＝ｘ−ｘ０）が３０％となり、Ｏ_２については、濃度ｙ０と設定Ｏ_２濃度ｙとの差Δｙの絶対値（＝｜ｙ−ｙ０｜）が１０％となり、これらの合計値Ｔは４０％となる。この合計値Ｔである４０％が所定値を超えている場合には、湿度保持制御が行われる。

また、培養装置１の周囲の空気におけるＣＯ_２の濃度ｘ０を０％、Ｏ_２の濃度ｙ０を２０％とし、設定ＣＯ_２濃度ｘを３０％、設定Ｏ_２濃度ｙを１０％とした場合を例に取り説明する。ＣＯ_２については、濃度ｘ０と設定ＣＯ_２濃度ｘとの差Δｘ（＝ｘ−ｘ０）が３０％となり、Ｏ_２については、濃度ｙ０と設定Ｏ_２濃度ｙとの差Δｙの絶対値（＝｜ｙ−ｙ０｜）が１０％となり、これらの合計値Ｔは４０％となる。この合計値Ｔである４０％が所定値を超えている場合には、湿度保持制御が行われる。

前記実施形態では、設定ＣＯ_２濃度ｘと設定ＮＯ_２濃度ｚとの合計（＝ｘ＋ｚ）が所定値を超えた場合には、湿度保持制御を行うようにした（図４のステップＳ５０及びステップＳ６０参照）。所定値を複数設け、当該合計（＝ｘ＋ｚ）がこの所定値を超えるごとに、湿度保持制御のレベルを段階的に上げるようにしてもよい。或いは、当該合計が上昇するにしたがって湿度保持制御のレベルを連続的に（線形的に）上昇させるようにしてもよい。

湿度保持制御のレベルを段階的又は連続的に上げるとは、ヒータ線Ｈ１の出力の増加、ペルチェ素子１１ｂの出力の減少及び送風装置１１ｄの出力の減少の少なくとも１つを段階的又は連続的に行うことをいう。或いは、湿度保持制御のレベルを段階的に上げる場合には、ヒータ線Ｈ１の出力の増加、ペルチェ素子１１ｂの出力の減少及び送風装置１１ｄの出力の減少を、順次追加するようにしてもよい。具体的には、当該合計（＝ｘ＋ｚ）が第１所定値を超えると、ヒータ線Ｈ１の出力を増加させ、当該合計が第１所定値よりも高い第２所定値を超えると、ヒータ線Ｈ１の出力の増加に加え、ペルチェ素子１１ｂの出力を減少させることが考えられる。

なお、前記実施形態では、湿度センサＳｍを備える構成を、一実施例として記載したが、湿度センサＳｍは必ずしも必要な構成でない。

そして、前記実施形態に記載のように調整用ガスが供給される場合の湿度制御を行うことによって、湿度が変化した後に湿度センサによって、その値を検知して、検知した値に基づいて湿度を制御するよりも、より早い段階で湿度制御を行うことができる。つまり、湿度の値が変化することを予め想定して対処することができる。

２０１８年１１月２９日出願の特願２０１８−２２３３８６の日本出願に含まれる明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本発明は、培養装置として好適に利用される。

１培養装置
２断熱箱
２ａ内箱
２ｂ外箱
２ｃ断熱材
２ｄ空気層
３ａ外扉
３ｂ内扉
４棚
５ダクト
５ａ吸込口
５ｂ吹出口
５ｃ循環用送風機
６加湿皿
７紫外線ランプ
１０カバー
１１ａ結露部材
１１ｂペルチェ素子
１１ｃヒートシンク
１１ｄ送風装置
１２Ａ，１２Ｂガス供給装置
１３電装ボックス
１３ａ内部空間
２０培養空間
２１開口
５０操作装置
１００制御装置
Ｋ気体通路
Ｐ１，Ｐ２パッキン
Ｓ１空間（第一の空間）
Ｓ２機械室
Ｗ水
ＶｃＣＯ_２制御弁
ＶｎＮ_２制御弁
ＶｏＯ_２制御弁

【０００２】
課題を解決するための手段
［０００７］
上記従来の課題を解決するために、本発明の培養装置は、培養空間の所定のガス成分の濃度を調整するための調整用ガスを、前記培養空間に供給する調整用ガス供給装置と、前記培養空間の湿度を調整する調整装置と、前記調整装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記調整用ガスの供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記調整装置を制御する。
また、本発明の培養装置は、培養空間の所定のガス成分の濃度を調整するための調整用ガスを、前記培養空間に供給する調整用ガス供給装置と、前記培養空間の湿度を調整する調整装置と、前記調整装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記調整用ガスの供給量又は前記供給量に相関するパラメータが所定値を超えた場合、前記調整装置を制御する。
発明の効果
［０００８］
本発明によれば、培養空間の湿度を適正な範囲に保持できる。
図面の簡単な説明
［０００９］
［図１］本発明の一実施形態の培養装置を右側から視た模式的な縦断面。
［図２］本発明の一実施形態の培養装置の背面を、カバーを取り外した状態で示す模式図。
［図３］本発明の一実施形態の培養装置の制御構成の要部を示す模式的な機能ブロック図。
［図４］本発明の一実施形態の培養装置の制御フローの一例を示すフローチャート。
発明を実施するための形態
［００１０］
以下、本発明の実施の形態に係る培養装置ついて、図面を参照しながら説明する。以下に示す実施の形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施の形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除するものではない。また、実施の形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。さらに、実施の形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
［００１１］
以下では、培養装置において、使用時にユーザが正対する側（後述の外扉３ａ及び内扉３ｂのある側）を前、その反対側を後とする。また、前から後に向かって視た場合を基準に左右を定める。

そして、制御装置１００は、ステップＳ５０で、下式（２）が満たされているか判定する。
ｘ＋ｚ≧９０・・・（２）
すなわち、制御装置１００は、調整用ガスの供給量に相関する相関パラメータとして、設定ＣＯ_２濃度ｘとＮ_２濃度ｚとの合計値を求め、この合計値が所定値（本実施形態では９０％）以上であるか否かを判定する。当該合計値が９０％を超えていない場合、制御装置１００は、ステップＳ７０で、培養空間２０の温度を設定温度Ｔとする温度制御と、培養空間２０のＣＯ_２濃度及びＯ_２濃度を設定ＣＯ_２濃度ｘ及び設定Ｏ_２濃度ｙとするガス濃度制御を行う。一方、当該合計値が９０％を超えている場合、制御装置１００は、ステップＳ６０で、前述の湿度保持制御を実行した後、前述のステップＳ７０へ進む。制御装置１００は、ステップＳ７０の制御を実行後、ステップＳ１０以降の処理を繰り返す。

Claims

培養空間の所定のガス成分の濃度を調整するための調整用ガスを、前記培養空間に供給する調整用ガス供給装置と、
前記培養空間の湿度を調整する調整装置と、
前記調整装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記調整用ガスの供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記調整装置を制御する
培養装置。
前記調整装置は、
前記培養空間に配置され、液体が貯留される加湿皿と、
前記加湿皿を加熱して前記液体を蒸発させるためのヒータと備えて構成され、
前記制御装置は、前記供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記ヒータの出力を制御する
請求項１に記載の培養装置。
前記調整装置は、
前記培養空間内の湿分を結露させる結露機構を備え、
前記制御装置は、前記供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記結露機構を制御する
請求項１又は２に記載の培養装置。
前記結露機構は、
前記培養空間に少なくとも一部が配置される結露部材と、
前記結露部材を冷却するペルチェ素子とを備え、
前記制御装置は、前記供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記ペルチェ素子の出力を制御する
請求項３に記載の培養装置。
前記結露機構は、前記ペルチェ素子の発熱面に気体を送風する送風装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記送風装置の出力を制御する
請求項４に記載の培養装置。