KR100808345B1 - 온도 제어 방법 및 온도 제어 장치 - Google Patents

온도 제어 방법 및 온도 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 미생물 등의 온도를 정도(精度) 좋게 제어하는 것을 목적으로 한다. 그리고 본 발명에서는, 온도 제어 장치가 미생물 등을 격납하는 복수의 셀(2)과, 히터(11, 12, …, 1n)와, 냉각부를 구비한다. 히터(11, 12, …, 1n)는 복수의 셀(2)을 선택적으로 가열하고, 냉각부는 복수의 셀(2)을 전체적으로 냉각한다. 복수 개소(個所)의 온도의 최대값이 제1 상한값 이상인 경우에는 냉각부를 구동한다. 어느 개소의 온도가 제1 하한값 이하인 경우에는 당해 개소를 가열하는 히터를 구동한다. 최대값이 제2 하한값 이하인 경우에는 냉각부를 정지한다. 어느 개소의 온도가 제2 상한값 이상인 경우에는 당해 개소를 가열하는 히터를 구동하지 않는다.
온도 제어 방법, 온도 제어 장치, 냉각부, 히터, 셀

Description

온도 제어 방법 및 온도 제어 장치{METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING TEMPERATURE}
본 발명은, 온도 제어 장치에 관한 것이고, 예를 들면 미생물 또는 세포(이하 「미생물 등」이라고 칭한다)의 배양에 적용할 수 있다.
미생물 등의 배양 속도는, 이들을 격납(格納)하는 용기(이하 「셀」이라고 칭한다)의 온도(이하 「셀 온도」라고 칭한다)에 민감하다. 따라서 미생물 등의 배양에 있어서는, 셀 온도를 정도(精度) 좋게 제어하는 것이 바람직하다.
한편, 셀 온도는 동일하여도, 그 외의 조건을 다르게 하여 미생물 등을 병행하여 배양하고 싶은 경우도 있다. 이러한 배양을 행하는 기술로서, 예를 들면 개체수의 초기값이 다른 복수의 셀을 이용하여, 미생물 등을 병행하여 배양하는 기술이, 비특허 문헌 1에 예시되어 있다.
또한, 바이오 테크놀로지의 분야에서 검체(檢體)를 지적 온도로 관리하기 위하여, 히터와 냉각 모듈을 적용하는 기술이, 특허 문헌 1에 예시되어 있다.
<특허 문헌 1> 일본국 공개특허공보 특개평9-122507호 공보
<비특허 문헌 1> "식품 세균 검사 시스템 DOX-60F/30F(종래법과의 비교)", [online], 다이킨 고교 가부시키가이샤, [평성17년(2005년) 3월 22일], 인터넷 <URL : http://www.del.co.jp/products/dox/sub3.html>
그러나 특허 문헌 1에 기재된 기술은 단지 히터와 냉각 모듈을 병유(竝有)하는 것에 지나지 않는다. 그 때문에, 셀 온도 이외의 복수의 조건이 다른 복수의 셀을 이용하여 미생물 등을 병행하여 배양할 때, 셀 온도를 서로 정도 좋게 동일하게 하는 관점이 없었다.
본 발명은, 상술의 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 복수의 용기의 온도를 서로 정도 좋게 동일하게 하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관련되는 온도 제어 방법의 제1 태양(態樣)은, 온도 제어되는 피온도 제어 대상(20)과, 상기 피온도 제어 대상의 복수 개소(個所)를 선택적으로 가열하는 히터(11, 12, …, 1n)와, 상기 피온도 제어 대상의 전체를 냉각하는 냉각부(7)를 구비하는 온도 제어 장치를 제어한다. 그리고 하기 단계 (a) ~ (c)를 실행한다 : (a) 상기 복수 개소의 온도(T1 ~ Tn)를 측정하는 단계(S101); (b) 상기 개소의 상기 온도의 적어도 하나가 제1 상한값(Ts+δ1) 이상인 경우에는 상기 냉각부를 구동하는 단계(S103, S104); (c) 하나의 상기 개소의 상기 온도가 제1 하한값(Ts-δ2) 이하인 경우에는 당해 하나의 상기 개소를 가열하는 상기 히터를 구동하는 단계(S107, S108).
예를 들면 상기 제1 상한값은 상기 피온도 제어 대상(20)의 온도의 목표값(Ts)에 제1 정의 값(δ1)을 가산한 값이고, 상기 제1 하한값은 상기 목표값으로부터 제2 정의 값(δ2)을 뺀 값이다.
본 발명에 관련되는 온도 제어 방법의 제2 태양은, 제1 태양에 관련되는 온도 제어 방법이고, 하기 단계 (d), (e)도 실행한다 : (d) 모든 상기 개소의 상기 온도(T1 ~ Tn)가 제2 하한값(Ts+δ3) 이하인 경우에는 상기 냉각부를 구동하지 않는 단계(S105, S106); (e) 하나의 상기 개소의 상기 온도가 제2 상한값(Ts+δ4) 이상인 경우에는 당해 하나의 상기 개소를 가열하는 상기 히터를 구동하지 않는 단계(S109, S110).
예를 들면 상기 제2 하한값은 상기 제1 상한값(Ts+δ1)보다도 낮고, 상기 피온도 제어 대상(20)의 온도의 목표값(Ts)보다도 높은 값이다. 또한 상기 제2 상한값은 상기 제1 하한값(Ts-δ2)보다도 높고, 상기 제2 하한값보다도 높은 값이다.
본 발명에 관련되는 온도 제어 방법의 제3 태양은, 제2 태양에 관련되는 온도 제어 방법이고, (f) 상기 개소의 상기 온도의 적어도 하나가 상기 제2 하한값(Ts+δ3)보다 높고 또한 모든 상기 개소의 상기 온도(T1 ~ Tn)가 상기 제1 상한값(Ts+δ1)보다 낮고, 어느 상기 개소의 상기 온도도 제1 하한값(Ts-δ2)보다 높고 또한 상기 제2 상한값(Ts+δ4)보다 낮은 어느 경우에, 상기 온도 제어 장치의 분위기 온도(Ta)에 따라서 상기 피온도 제어 대상(20)의 온도의 목표값(Ts)을 교정하여 새로운 목표값(Tc)으로 갱신하는 단계(S800)를 더 실행한다. 그리고 상기 단계 (f)에서 갱신된 상기 목표값을 이용하여 상기 단계 (b), (c)를 재차 실행한다.
바람직하게는 상기 단계 (f)에서 갱신된 상기 목표값을 이용하여 상기 단계 (d), (e)를 재차 실행한다.
본 발명에 관련되는 온도 제어 방법의 제4 태양은, 제1 내지 제3 태양에 관련되는 온도 제어 방법이고, 상기 피온도 제어 대상(20)은 배양물을 수납 가능한 용기(2)의 복수를 가진다.
본 발명에 관련되는 온도 제어 장치의 제1 태양은, 수납부(101)와, 냉각부(7)와, 복수의 히터(11, 12, …, 1n)와, 복수의 센서(41, 42, …, 4n)를 구비한다. 상기 수납부는, 온도 제어되는 용기(2)를 복수 수납한다. 상기 냉각부는, 상기 수납부에 수납된 복수의 상기 용기 모두를 병행하여 냉각한다. 상기 복수의 히터는, 복수의 상기 용기를 선택적으로 가열한다. 상기 복수의 센서는, 상기 복수의 상기 히터의 각각의 가열 개소를 측온(測溫)한다.
본 발명에 관련되는 온도 제어 장치의 제2 태양은, 제1 태양에 관련되는 온도 제어 장치이고, 제어부(6)를 더 구비한다. 상기 제어부는, 상기 용기의 온도의 목표값(Ts)에 기초하여 상기 냉각기의 구동을 제어한다. 또한 상기 목표값과 상기 복수의 센서의 각각의 상기 측온 결과에 기초하여 당해 센서에 대응하는 상기 히터의 구동도 제어한다.
본 발명에 관련되는 온도 제어 장치의 제3 태양은, 제2 태양에 관련되는 온도 제어 장치이고, 센서(40)와 계산부(8)를 더 구비한다. 상기 센서는, 분위기 온도(Ta)를 측정한다. 상기 계산부는, 상기 분위기 온도 및 상기 목표값(Ts)에 기초하여 상기 목표값을 갱신한다.
본 발명에 관련되는 온도 제어 장치의 제4 태양은, 제2 태양에 관련되는 온도 제어 장치이고, 센서(40)와 기억부(5)를 더 구비한다. 상기 센서는, 분위기 온도(Ta)를 측정한다. 상기 기억부는, 상기 분위기 온도 및 상기 목표값(Ts)에 기초하여 교정값(Tc)을 부여하는 교정 데이터를 기억한다. 상기 제어부(6)는, 상기 교정 데이터와 상기 분위기 온도 및 상기 목표값에 기초하여 상기 교정값으로 상기 목표값을 갱신한다.
본 발명에 관련되는 온도 제어 방법의 제1 태양에 의하면, 온도 자체의 정도뿐만 아니라, 온도 분포의 정도를 높일 수 있다. 특히 냉각부가 전체를 냉각하기 때문에, 분위기 온도보다도 낮은 온도로 온도 제어를 행하는 경우여도, 히터의 온 오프 제어에 있어서 등가적으로 분위기 온도를 저하시키게 되어, 호적하다.
본 발명에 관련되는 온도 제어 방법의 제2 태양에 의하면, 과도의 냉각, 과도의 가열이 억제된다.
본 발명에 관련되는 온도 제어 방법의 제3 태양에 의하면, 온도 제어 시에 분위기 온도가 고려되기 때문에, 분위기 온도가 피온도 제어 대상의 온도에 부여하는 영향을 작게 한다.
본 발명에 관련되는 온도 제어 방법의 제4 태양에 의하면, 온도에 민감한 배양에 대하여 정도 좋게 온도를 제어할 수 있기 때문에, 복수의 배양물에 대하여 균등하게 온도 조건을 설정할 수 있다.
본 발명의 온도 제어 장치의 제1 태양에 의하면, 제1 내지 제3 태양에 관련되는 온도 제어 방법을 실행할 수 있다.
본 발명의 온도 제어 장치의 제2 태양에 의하면, 제1 태양 및 제2 태양에 관련되는 온도 제어 방법을 실행할 수 있다.
본 발명의 온도 제어 장치의 제3 태양 및 제4 태양에 의하면, 제3 태양에 관련되는 온도 제어 방법을 실행할 수 있다.
본 발명의 목적, 특징, 국면 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의하여, 보다 명백해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 관련되는 온도 제어 장치의 개념적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 온도 제어 장치의 위치 AA 및 위치 BB에서의 단면도이다.
도 3은 구멍(21)과 히터군(1)의 위치 관계를 예시하는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 관련되는 온도 제어 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 관련되는 온도 제어 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 관련되는 온도 제어 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 관련되는 온도 제어 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예의 구성을 예시하는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예의 다른 구성을 예시하는 블록도이다.
이하에서는 본 발명에 관련되는 온도 제어 기술을, 미생물 등의 배양에 적용한 경우를 예로 들어 설명한다. 그러나 미생물 등의 배양 이외에도 본 발명에 관련되는 온도 제어 기술을 적용 가능하다.
제1 실시예
도 1은, 본 실시예에 관련되는 온도 제어 장치의 개념적인 사시도이다. 도 2(a) 및 (b)는, 도 1에서 도시되는 온도 제어 장치의 위치 AA 및 위치 BB에서의 단면도이다. 온도 제어 장치는, 셀군(20), 셀군(20)을 수납하는 수납부인 케이스(101), 모두 셀 온도의 제어에 도움을 주는 히터군(1)과 냉각부(7)를 구비한다. 셀군(20)은, 미생물 등을 격납하는 용기인 셀(2)의 복수로 구성되어 있다.
케이스(101)에는, 셀군(20)을 수납하기 위한 구멍(21)이 복수 설치되어 있다. 예를 들면 셀(2)은, 미생물 등을 추입(抽入, 빼고 넣음)하는 개구부(開口部)와, 개구부를 닫기 위한 덮개를 가진다. 그리고 개구부 측이 케이스(101)의 표면 측에 위치하도록 셀(2)이 구멍(21)에 수납된다.
덧붙여, 도 1에서 예시되는 바와 같이, 온도 제어 장치에 커버(100)를 설치하여도 무방하다. 구멍(21)에 먼지 등의 이물이 들어가는 것을 방지하기 위함이다.
히터군(1)은 셀(2)의 주변에 설치된다. 냉각부(7)는, 냉각 팬(71)과 냉각 핀(72), 알루미늄 전도 블록(73), 펠티어 소자(Peltier device, 74), 방열 핀(75), 방열 팬(76)을 가진다.
냉각 팬(71)은, 셀군(20) 근방의 공기를 경로(701)를 따라 냉각 핀(72)으로 송풍한다. 냉각 핀(72)에서 냉각된 공기는 경로(702)를 따라 셀군(20) 근방으로 송풍된다. 이와 같은 공기의 순환 및 냉각에 의하여, 케이스(101)에 수납된 셀(2)의 모두가 병행하여 냉각된다. 경로(701, 702)와는 반대로 공기가 흘러도 셀군(20)은 냉각된다.
냉각 핀(72)이 얻은 열은, 알루미늄 전도 블록(73)으로 부여된다. 펠티어 소자(74)는, 알루미늄 전도 블록(73) 측으로부터 방열 핀(75) 측으로 열을 이동시킨다. 방열 핀(75)으로 이동한 열은, 방열 팬(76)에 의하여 외부로 방출된다.
도 3은 구멍(21)과 히터군(1)의 위치 관계를 예시하는 평면도이다. 단, 도시의 번잡을 피하기 위하여, 케이스(101) 자체의 표시는 생략하고 있다.
히터군(1)은 복수의 히터(11, 12, …, 1n)를 가지고 있다. 구멍(21)에는 셀(2)이 수납되어 있다. 구멍(21)은 히트 블록(heat block, 3)을 통하여 하나 이상의 히터와 인접하고 있다. 이것에 의하여, 구멍(21), 나아가서는 셀(2)은, 히터군(1)에 의하여 선택적으로 가열 가능하다.
예를 들면 도면 상에서 위치 C에 있어서 배열되는 구멍(21)은, 그 배열에 직교하는 방향의 양측으로부터, 다른 히트 블록(3)을 통하여 히터(11)와 인접하고 있다. 또한 위치 D에 있어서 배열되는 구멍(21)은, 그 배열에 직교하는 방향의 일방으로부터 히터(11)와, 타방으로부터 히터(12)와, 각각 다른 히트 블록(3)을 통하여 인접하고 있다.
히터(1k)(k=1, 2, …, n)와 인접하는 히트 블록(3)의 하나에는, 히터(1k)의 가열 개소를 측온하는 센서(4k)가 설치되어 있다.
도 4는 본 실시예에 관련되는 온도 제어 방법을 예시하는 흐름도이다. 온도 제어되는 대상은 셀군(20)이고, 보다 상세하게는 케이스(101)에 수납되는 셀(2)의 전체이다. 셀 온도로서, 히트 블록(3)의 온도를 채용한다. 이것은 셀(2) 내에서 미생물 등의 배양을 행할 때에 셀(2) 내에 센서가 삽입되는 것은 바람직하지 않은 점, 또한 히트 블록(3)에 인접하는 구멍(21)에 수납된 셀(2)은, 이 히트 블록(3)의 온도에서 거의 균일한 셀 온도를 나타내고 있다고 생각할 수 있기 때문이다.
상술과 같이, 온도 제어의 대상으로 되는 셀(2)은 복수 존재하고, 복수 개소를 히터(11, 12, …, 1n)가 선택적으로 가열한다. 한편, 온도 제어의 대상의 전체를 냉각부(7)가 냉각한다.
설정하고 싶은 셀 온도의 목표값을 Ts로 한다. 이 목표값은 모든 셀(2)에 대하여 공통이다. 상기 온도 제어 장치의 운전 스위치가 투입되면, 우선 단계 S101에서, 히터(11, 12, …, 1n)가 가열하는 복수 개소의 온도(T1 ~ Tn)를 측정한다. 구체적으로는, 온도(T1 ~ Tn)는 각각 센서(41 ~ 4n)에서 측정된다.
다음으로 단계 S103에 의하여, 이들 온도(Tk) 중, 적어도 하나가 소정의 상한값(Ts+δ1) 이상인지 여부가 판단된다. 이것을 도 4에서는, 콜론의 우측에 나타난 조건, 즉 상한값(Ts+δ1) 이상이라고 하는 조건을 만족하는 온도(Tk)가 존재하는 것을, 기호 ∃를 이용하여 도시하고 있다. 여기서 δ1은 예를 들면 정의 값이고, 예를 들면 1℃가 채용된다.
단계 S103의 조건을 만족한 온도(Tk)에 대응하는 셀이 적어도 하나 존재한다 고 판단된 경우에는, 처리가 단계 S104로 진행되어 냉각부(7)를 구동한다. 그리고 단계 S101로 되돌아온다.
모든 온도(Tk)가 단계 S103의 조건을 만족하지 않는다고 판단된 경우에는, 단계 S105로 진행된다. 그리고 모든 온도(Tk)가 소정의 하한값(Ts+δ3) 이하인지 여부가 판단된다. 이것을 도 4에서는, 콜론의 우측에 나타난 조건, 즉 하한값(Ts+δ3) 이하라고 하는 조건을 모든 온도(Tk)가 만족하는 것을, 기호 ∀를 이용하여 도시하고 있다. 여기서 δ3은 δ1보다 작고, 예를 들면 정의 값이고, 예를 들면 0.5℃가 채용된다.
모든 온도(Tk)가 단계 S105의 조건을 만족하는 경우에는, 모든 셀(2)의 셀 온도가 목표값에 대하여 너무 낮다고 판단된다. 따라서 처리가 단계 S106으로 진행되어 냉각부(7)를 정지한다. 그리고 단계 S101로 되돌아온다.
적어도 하나의 온도(Tk)가 단계 S105의 조건을 만족하지 않는 경우에는, 단계 S107로 진행된다. 그리고 개개의 측정 온도(Tk)가 소정의 하한값(Ts-δ2)과 비교된다. 여기서 δ2는 예를 들면 정의 값이고, 예를 들면 0.1℃가 채용된다.
어느 측정 온도(Tk)가 하한값(Ts-δ2) 이하인 경우에는, 센서(4k)가 배치된 히트 블록(3)에 인접하는 셀(2)이 너무 식었다고 판단된다. 따라서 센서(4k)에 대응하는 히터(1k)를 온(on)한다. 그리고 단계 S101로 되돌아온다.
측정 온도(T1 ~ Tn)의 모두가 하한값(Ts-δ2)보다 높은 경우에는, 단계 S109로 진행된다. 그리고 개개의 측정 온도(Tk)가 소정의 상한값(Ts+δ4)과 비교된다. 여기서 δ4는 -δ2보다도 크고, 예를 들면 정의 값이고, 예를 들면 0.1℃가 채용된 다.
어느 측정 온도(Tk)가 상한값(Ts+δ4) 이상인 경우에는, 센서(4k)가 배치된 히트 블록(3)에 인접하는 셀(2)이 과열되어 있다고 판단된다. 따라서 센서(4k)에 대응하는 히터(1k)를 오프(off)한다. 그리고 단계 S101로 되돌아온다.
측정 온도(T1 ~ Tn)의 모두가 상한값(Ts+δ4)보다 낮은 경우에는, 단계 S900으로 진행된다. 그리고 운전 스위치가 오프되지 않는 한 단계 S101로 되돌아온다. 도 4에서 단계 S100은 단계 S101 ~ S109 및 단계 S104, S106, S108, S110으로부터 단계 S101로의 귀로를 포함한다. 따라서 단계 S900의 판단이 긍정적이 될 때까지, 단계 S100이 반복되면 파악할 수 있다.
이와 같이, 상한값(Ts+δ1) 이상으로 되는 온도(Tk)가 존재하는 경우에는 냉각부(7)를 구동하고(S104), 어느 측정 온도(Tk)가 하한값(Ts-δ2) 이하인 경우에는 히터(1k)를 온하기(S108) 때문에, 온도 자체의 정도뿐만 아니라, 온도 분포의 정도를 높일 수 있다. 특히 냉각부(7)가 모든 셀(2)을 병행하여 냉각하기 때문에, 분위기 온도보다도 낮은 온도로 온도 제어를 행하는 경우여도, 히터의 온 오프 제어에 대하여 등가적으로 분위기 온도를 저하시키게 되어, 호적하다.
또한, 모든 온도(Tk)가 하한값(Ts+δ3) 이하인 경우에는 냉각부(7)를 구동시키지 않고(S106), 어느 측정 온도(Tk)가 상한값(Ts+δ4) 이상인 경우에는 히터(1k)를 오프하기(S110) 때문에, 셀(2)로의 과도의 냉각, 과도의 가열을 억제할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 관련되는 온도 제어 기술을 이용하면, 온도에 민감 한 배양에 대하여 정도 좋게 온도 제어할 수 있기 때문에, 복수의 배양물에 대하여 균등하게 온도 조건을 설정할 수 있다.
제2 실시예
도 5는 본 발명에 관련되는 온도 제어 방법을 예시하는 흐름도이다. 본 실시예에서는, 도 4의 단계 S100의 실행 후, 단계 S900의 실행까지 단계 S800, S200을 이 순서로 실행한다.
즉, 적어도 하나의 온도(Tk)가 하한값(Ts+δ3)보다 높고 또한 모든 온도(T1 ~ Tn)가 상한값(Ts+δ1)보다 낮고, 어느 온도(T1 ~ Tn)에 대해서도, 하한값(Ts-δ2)보다 높고 또한 상한값(Ts+δ4)보다 낮은 경우에, 단계 S800으로 처리가 진행된다.
단계 S800에서는 온도 제어 장치의 분위기 온도(Ta)에 따라서 목표값(Ts)을 교정하여 새로운 목표값(Tc)으로 갱신한다. 그리고 단계 S200으로 처리가 진행된다.
단계 S200은 단계 S100에서의 목표값(Ts)을 목표값(Tc)으로 변경한 단계이다. 이와 같이 온도 제어 시에 분위기 온도를 고려하는 것에 의하여, 분위기 온도(Ta)가 셀 온도에 부여하는 영향을 작게 할 수 있다. 단계 S100에서 이미 온도(T1 ~ Tn)는 측정되어 있기 때문에, 단계 S200에서는 단계 S100 중의 단계 S101 상당의 처리를 생략하여도 무방하다.
제3 실시예
상기 단계 S103, S105에서는 n개의 온도와 상한값, 하한값과의 비교를 행하 기 때문에, 합계 2n개의 비교 연산을 행한다. 그러나 일단, 온도(T1 ~ Tn)의 최대값(M)을 구해 버리면, 비교 회수를 2회로 끝내 제1 실시예에서 나타난 효과를 얻을 수 있다.
도 6은 도 4에 상당하는 흐름도이고, 단계 S100이 단계 S300으로 치환되어 있다. 단계 S300은 단계 S100의 단계 S103, S105을 각각 단계 S113, S115로 치환한 다음, 단계 S101과 단계 S113의 사이에 단계 S102를 추가한 구성을 가지고 있다.
단계 S102에서는 온도(T1 ~ Tn)의 최대값(M)을 구한다. 도 6에서는 기호 max는 그 오른쪽 옆의 괄호 내의 복수의 값의 최대값을 나타내고 있다.
단계 S113에서는 최대값(M)이 소정의 상한값(Ts+δ1) 이상인지 여부가 판단된다. 이 판단이 긍정적인 경우에는, 가열된 셀(2)이 적어도 하나 존재하게 되기 때문에, 단계 S104로 처리가 진행된다.
최대값(M)이 소정의 상한값(Ts+δ1)보다도 작은 경우에는, 모든 온도(T1 ~ Tn)가 소정의 상한값(Ts+δ1)보다도 작은 것이기 때문에, 단계 S115로 진행된다.
단계 S115에서는 최대값(M)이 소정의 하한값(Ts+δ3) 이하인지 여부가 판단된다. 이 판단이 긍정적인 경우에는, 모든 셀(2)의 셀 온도가 목표값에 대하여 너무 낮기 때문에, 단계 S106으로 처리가 진행된다.
최대값(M)이 소정의 하한값(Ts+δ3)보다도 큰 경우에는, 단계 S107 혹은 나아가 단계 S109로 진행되어, 개개의 측정 온도(Tk)가 각각 소정의 하한값(Ts-δ2) 및 상한값(Ts+δ4)과 비교된다.
도 7은 도 5에 상당하는 흐름도이며, 단계 S100, S200이 각각 단계 S300, S400으로 치환되어 있고, 제2 실시예에서 나타난 효과를 얻을 수 있다.
단계 S400은 단계 S300에 대하여 목표값(Ts)을 목표값(Tc)으로 변경한 단계이다. 단계 S300에서 이미 온도(T1 ~ Tn)는 측정되어 있기 때문에, 단계 S400에서는 단계 S300 중의 단계 S101, S102 상당의 처리를 생략하여도 무방하다.
물론, 단계 S100을 실행 후, 단계 S800 및 단계 S400을 실행하여도 무방하다. 그 경우에는 단계 S400에서 최대값(M)을 구할 필요가 있다. 또한 단계 S300을 실행 후, 단계 S800 및 단계 S200을 실행하여도 무방하다.
제4 실시예
도 8은, 히터군(1) 및 냉각부(7)에 의한 제어를 분위기 온도(Ta)에 의하여 보정하는 기술을 예시하는 블록도이고, 제1 내지 제3 실시예의 동작을 실현한다. 온도 제어 장치는, 온도계(40)와 기억부(5)와 제어부(6)를 더 구비한다. 제어부(6)는 도 4 내지 도 7에 도시된 흐름도에 따라서, 히터군(1) 및 냉각부(7)를 제어한다. 온도계(40)는 온도 제어 장치가 설치되어 있는 환경의 분위기 온도(Ta)를 측정하고, 기억부(5)는 교정 데이터를 기억한다.
교정 데이터는 예를 들면 다음과 같이 하여 얻을 수 있다. 다른 분위기 온도(Ta) 마다, 단계 S100을 이용하여 제어된 셀 온도를 미리 측정한다. 그리고, 분위기 온도(Ta) 마다, 히터 온도의 목표값(Ts)과 셀 온도의 관계를 테이블로 나타내고, 이것을 교정 데이터로서 채용한다.
제어부에는, 셀 온도의 목표값(Ts)뿐만 아니라, 온도계(40)로부터는 분위기 온도(Ta)가, 기억부(5)로부터는 교정 데이터가, 각각 부여된다. 제어부(6)는, 분위기 온도(Ta)에 따라서 셀 온도의 목표값(Ts)과 교정 데이터에 기초하여, 셀 온도가 목표값(Ts)으로 되는 새로운 목표값(Tc)을 얻는다. 그리고 제어부(6)는, 갱신 후의 목표값(Tc)을 이용하여 단계 S200을 실행한다.
도 9는, 히터군(1) 및 냉각부(7)에 의한 제어를 분위기 온도(Ta)에 의하여 보정하는 다른 기술을 예시하는 블록도이다. 온도 제어 장치는, 기억부(5)를 대신하여 계산부(8)를 구비한다.
계산부(8)에는 소정의 함수와, 분위기 온도(Ta)와, 목표값(Ts)이 부여된다. 목표값(Ts)은 예를 들면 제어부(6)로부터 부여된다.
당해 함수는, 예를 들면 다음과 같이 하여 얻을 수 있다. 다른 분위기 온도(Ta) 마다, 단계 S100 또는 단계 S300을 이용하여 제어된 셀 온도를 미리 측정한다. 그리고, 분위기 온도(Ta), 목표값(Ts), 셀 온도의 관계를 당해 함수로 하여 채용한다.
계산부(8)는 당해 함수를 이용하여, 분위기 온도(Ta) 및 목표값(Ts)으로부터, 셀 온도가 목표값(Ts)으로 되는 새로운 목표값(Tc)을 얻는다. 그리고 제어부(6)는, 갱신 후의 목표값(Tc)을 이용하여 단계 S200 또는 단계 S400을 실행한다.
상술한 온도 제어 장치는, 미생물 등을 배양하는 경우뿐만 아니라, 미생물 등을 매체로서, 예를 들면 미생물 등의 호흡 활성을 이용하여, 화학 물질의 양이나 영향 등을 측정하는 경우나, 예를 들면 미생물 등이 사멸하여 가는 경우에도 이용할 수 있다.
본 발명은 상세하게 설명되었지만, 상기한 설명은, 모든 국면에서, 예시에 있어서, 본 발명이 그것에 한정되는 것은 아니다. 예시되어 있지 않은 무수의 변형예가, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않도록 상정될 수 있는 것이라고 해석된다.

Claims (12)

  1. 온도 제어되는 피온도 제어 대상(20)과,
    상기 피온도 제어 대상의 복수 개소(個所)를 선택적으로 가열하는 히터(11, 12, …, 1n)와,
    상기 피온도 제어 대상의 전체를 냉각하는 냉각부(7)
    를 구비하는 온도 제어 장치를 제어하는 방법이고,
    (a) 상기 복수 개소의 온도(T1 ~ Tn)를 측정하는 단계(S101)와,
    (b) 상기 개소의 상기 온도의 적어도 하나가 제1 상한값(Ts+δ1) 이상인 경우에는 상기 냉각부를 구동하는 단계(S103, S104)와,
    (c) 하나의 상기 개소의 상기 온도가 제1 하한값(Ts-δ2) 이하인 경우에는 당해 하나의 상기 개소를 가열하는 상기 히터를 구동하는 단계(S107, S108)
    를 실행하는 온도 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    (d) 모든 상기 개소의 상기 온도(T1 ~ Tn)가 제2 하한값(Ts+δ3) 이하인 경우에는 상기 냉각부를 구동하지 않는 단계(S105, S106)와,
    (e) 하나의 상기 개소의 상기 온도가 제2 상한값(Ts+δ4) 이상인 경우에는 당해 하나의 상기 개소를 가열하는 상기 히터를 구동하지 않는 단계(S109, S110)
    를 더 실행하며,
    상기 제2 하한값은 상기 제1 상한값(Ts+δ1)보다도 낮고, 상기 제2 상한값은 상기 제1 하한값(Ts-δ2)보다도 높은,
    온도 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 하한값은 상기 피온도 제어 대상(20)의 온도의 목표값(Ts)보다도 높고,
    상기 제2 상한값은 상기 제2 하한값보다도 높은, 온도 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    (f) 상기 개소의 상기 온도의 적어도 하나가 상기 제2 하한값(Ts+δ3)보다 높고 또한 모든 상기 개소의 상기 온도(T1 ~ Tn)가 상기 제1 상한값(Ts+δ1)보다 낮고, 어느 상기 개소의 상기 온도도 제1 하한값(Ts-δ2)보다 높고 또한 상기 제2 상한값(Ts+δ4)보다 낮은 경우에, 상기 온도 제어 장치의 분위기 온도(Ta)에 따라서 상기 목표값(Ts)을 교정하여 새로운 목표값(Tc)으로 갱신하는 단계(S800)
    를 더 실행하고,
    상기 단계 (f)에서 갱신된 상기 목표값을 이용하여 상기 단계 (b), (c)를 재차 실행하는 온도 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단계 (f)에서 갱신된 상기 목표값을 이용하여 상기 단계 (d), (e)를 재차 실행하는 온도 제어 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피온도 제어 대상(20)은 배양물을 수납 가능한 용기(2)의 복수를 가지는 온도 제어 방법.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 상한값은 상기 피온도 제어 대상(20)의 온도의 목표값(Ts)에 제1 정의 값(δ1)을 가산한 값이고,
    상기 제1 하한값은 상기 목표값으로부터 제2 정의 값(δ2)을 뺀 값인 온도 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 상한값은 상기 피온도 제어 대상(20)의 온도의 목표값(Ts)에 제1 정의 값(δ1)을 가산한 값이고,
    상기 제1 하한값은 상기 목표값으로부터 제2 정의 값(δ2)을 뺀 값인 온도 제어 방법.
  9. 온도 제어되는 용기(2)를 복수 수납하는 수납부(101)와,
    상기 수납부에 수납된 복수의 상기 용기의 모두를 병행하여 냉각하는 냉각부(7)와,
    복수의 상기 용기를 선택적으로 가열하는 복수의 히터(11, 12, …, 1n)와,
    상기 복수의 상기 히터의 각각의 가열 개소를 측온(測溫)하는 복수의 센서(41, 42, …, 4n)
    를 구비하는 온도 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 용기의 온도의 목표값(Ts)과 상기 복수의 센서의 측온 결과(T1, T2, …, Tn)에 기초하여 상기 냉각기의 구동을 제어하고, 상기 목표값과 상기 복수의 센서의 각각의 상기 측온 결과에 기초하여 당해 센서에 대응하는 상기 히터의 구동을 제어하는 제어부(6)
    를 더 구비하는 온도 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    분위기 온도(Ta)를 측정하는 센서(40)와,
    상기 분위기 온도 및 상기 목표값(Ts)에 기초하여 상기 목표값을 갱신하는 계산부(8)
    를 더 구비하는 온도 제어 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    분위기 온도(Ta)를 측정하는 센서(40)와,
    상기 분위기 온도 및 상기 목표값(Ts)에 기초하여 교정값(Tc)을 부여하는 교정 데이터를 기억하는 기억부(5)
    를 더 구비하고,
    상기 제어부(6)는 상기 교정 데이터와 상기 분위기 온도 및 상기 목표값에 기초하여 상기 교정값으로 상기 목표값을 갱신하는 온도 제어 장치.
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