KR20230002312A - 인큐베이터 - Google Patents

Abstract

양호한 세포 배양 기능에 더하여, 외부의 제염 장치와 접속할 필요가 없는 자립 제염 기능을 가지는 인큐베이터를 제공한다. 배양실과 순환 수단과 온도 조절 수단과 제염용 가스 또는 가습용 수증기를 공급하는 기체 공급 수단을 가진다. 기체 공급 수단은, 압축 가스 발생 수단과 제염액 공급 수단과 물 공급 수단과 혼합 기액 조정기와 제염용 가스 또는 수증기를 발생하는 기화기를 구비한다. 세포 배양 전의 자립 제염 시에는, 기체 공급 수단이 순환 경로를 순환하는 공기에 제염용 가스를 공급하는 제염 수단으로서 작용하고, 자립 제염 후의 세포 배양 시에는, 기체 공급 수단이 순환 경로를 순환하는 공기를 가습하는 가습 수단으로서 작용한다.

Description

인큐베이터

본 발명은, 인큐베이터에 관한 것으로, 특히 제염(除染)용 가스 또는 수증기를 발생하는 기화기에 특징을 가지고, 세포 배양 기능에 더하여 자립 제염 기능을 가지는 인큐베이터에 관한 것이다.

근년의 재생 의료 분야의 발전에 수반하여, 인큐베이터를 사용해서 세포를 배양하는 일이 널리 행해지고 있다. 세포의 배양에는, 각각의 세포에 적합한 배양 환경을 정비할 필요가 있고, 인큐베이터 내부의 온도 조건, 습도 조건, 혹은 필요에 따라 탄산 가스 농도, 질소 가스 농도 등을 조정하는 일이 행해지고 있다.

인큐베이터 내부의 온도 조건을 조정하려면, 일반적으로 인큐베이터의 실내, 도어(扉), 선반판(棚板) 등의 벽부에 온수 히터 혹은 전기 히터 등을 내장해서, 벽면으로부터의 복사열에 의한 실내 온도 조정이 행해지고 있다. 또, 인큐베이터 내부의 습도 조건을 조정하려면, 일반적으로 인큐베이터의 내부에 가습 접시를 마련해서 물을 저류(貯留)하고, 이 저류수의 자연 증발에 의해서 실내 습도 조정이 행해지고 있다.

한편, 인큐베이터 내부의 탄산 가스 농도나 질소 가스 농도를 조정하려면, 일반적으로 탄산 가스 농도 센서나 질소 가스 농도 센서 및, 탄산 가스 봄베나 질소 가스 봄베로부터의 공급 경로를 구비해서 탄산 가스 농도나 질소 가스 농도의 조정이 행해지고 있다. 또, 이것들에 더하여, 실내 팬에 의한 공기의 교반을 병용해서 균일화를 도모하는 경우도 있다.

그러나, 벽면으로부터의 복사열이나 공기의 교반에 의한 실내 온도 조정과 실내 습도 조정에서는 실내의 온도·습도가 불균일하게 되기 쉽다. 특히, 인큐베이터의 내부는 습도가 높으므로, 온도·습도가 불균일한 경우에는 부분적인 결로가 발생하기 쉽다고 하는 문제가 있었다.

한편, 지금까지의 인큐베이터에서는, GMP(Good Manufacturing Practice)에 입각(준거)한 그레이드 A(후생노동성·무균 의약품 제조 지침)를 보증할 수가 없었다. 또, 내부를 그레이드 A로 멸균해도, 이것을 유지하기 위해서 공기압을 외부 환경보다도 높게 유지할 수가 없었다. 또한, 인큐베이터 내부의 저류수의 증발에 수반하여 외부로부터 물을 공급하지만, 그 경우에 외부로부터 공급된 물에 의해 내부의 무균 환경에 악영향을 미친다고 하는 문제가 있었다.

그래서, 하기 특허문헌 1의 인큐베이터에 있어서는, 실내 히터, 도어 히터, 스테이지 히터의 온오프에 의한 일반적인 온도 조정을 행하고, 내부의 습도가 상승하여 결로가 발생하기 쉬워진 경우에 가습 접시의 노출되는 수면의 면적을 미세조정해서 습도 조정의 정밀도(精度)를 향상시키는 것이 제안되어 있다. 또, 하기 특허문헌 2의 인큐베이터에 있어서는, 인큐베이터의 외부로부터 가습 접시로의 급수 경로 상에 필터를 마련하는 것이 제안되어 있다.

그런데, 하기 특허문헌 1의 인큐베이터에 있어서는, 결로의 발생은 경감할 수 있지만 실내의 온도·습도가 불균일하게 되기 쉽다고 하는 문제가 있었다. 또, 하기 특허문헌 2의 인큐베이터에 있어서는, 가습 접시에 저류된 물의 무균화는 확보할 수 있지만, 이 경우에도 실내의 온도·습도가 불균일하게 되기 쉽다고 하는 문제가 있었다. 그래서, 본 발명자들은, 하기 특허문헌 3에 있어서, 상기의 여러 문제에 대처한 인큐베이터를 제안했다.

일본특허공개 제2008－005759호 공보 일본특허공개 제2011－160672호 공보 국제 공개 제2018－212029호

이와 같이, 상기 특허문헌 3의 인큐베이터에 있어서는, 배양실 내부의 온도·습도를 균일하게 유지할 수 있고 배양실의 내부에 과잉 결로가 발생하는 일이 없으므로, 양호한 세포 배양 기능을 가지는 인큐베이터를 제공할 수가 있었다.

그런데, 금후의 재생 의료 분야의 계속되는 발전을 고려하면, 복수의 인큐베이터를 구사한 대량 배양 사이클에 적응할 수 있는 기능이 인큐베이터에 요구된다. 그 하나로서, 세포 배양할 때마다 외부의 제염 장치와 접속할 필요가 있는 제염 공정의 번잡함을 들 수 있다.

그래서, 본 발명은, 상기 문제에 대처해서, 상기 특허문헌 3에서 제공한 양호한 세포 배양 기능에 더하여, 외부의 제염 장치와 접속할 필요가 없는 자립 제염 기능을 가지는 인큐베이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결함에 있어서, 본 발명자들은, 예의 연구한 결과, 배양실 내부의 공기의 순환 경로에 멸균된 미량의 수증기를 적절히 공급할 수 있는 기화기를 제염용 가스 공급 장치로서 사용하여, 공기의 순환 경로를 이용해서 적량의 제염용 가스를 공급할 수 있음을 발견해서 본 발명의 완성에 이르렀다.

즉, 본 발명에 관계된 인큐베이터는, 청구항 1의 기재에 의하면,

세포 배양 기능에 더하여, 자립 제염 기능을 가지는 인큐베이터로서,

단열문(20a)과 단열벽(20b, 20c, 20d)을 구비한 배양실(20)과, 순환 경로(32)를 구비해서 상기 배양실 내부의 공기를 순환시키는 순환 수단(30)과,

상기 배양실 내부의 공기의 온도를 조절하는 온도 조절(溫調) 수단(40)과, 상기 배양실 내부의 공기에 제염용 가스 또는 가습용 수증기를 공급하는 기체 공급 수단(50)을 가지고,

상기 기체 공급 수단은, 압축 가스를 발생하는 압축 가스 발생 수단(51)과, 제염액을 공급하는 제염액 공급 수단(56)과, 물을 공급하는 물 공급 수단(52)과, 상기 압축 가스와 상기 제염액 또는 상기 물을 혼합한 혼합 기액(氣液)을 조정하는 혼합 기액 조정기(53)와, 그 혼합 기액을 기화시켜서 제염용 가스 또는 수증기를 발생하는 기화기(54, 55)를 구비하고,

세포 배양 전의 자립 제염 시에는, 상기 기체 공급 수단이 상기 순환 경로를 순환하는 공기에 상기 제염용 가스를 공급하는 제염 수단으로서 작용하고,

자립 제염 후의 세포 배양 시에는, 상기 기체 공급 수단이 상기 순환 경로를 순환하는 공기를 가습하는 가습 수단으로서 작용하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은, 청구항 2의 기재에 의하면, 청구항 1에 기재된 인큐베이터로서,

제염용 가스를 분해하는 제염용 가스 분해 수단(80)을 가지고,

상기 제염용 가스 분해 수단은, 상기 순환 경로로부터 분기하는 분기 경로(81a, 81b)와, 그 분기 경로에 제염용 가스를 분해하는 촉매 수단(82)을 구비하고,

세포 배양 전의 자립 제염 시에는, 상기 분기 경로를 폐쇄해서 상기 순환 경로를 순환하는 공기가 그 분기 경로에 유입되지 않도록 하고,

자립 제염이 종료되었을 때에는, 상기 분기 경로를 개방해서 상기 순환 경로를 순환하는 공기가 그 분기 경로에 유입되어 그 공기 속에 잔류하는 제염용 가스가 상기 촉매 수단에 의해 분해되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은, 청구항 3의 기재에 의하면, 청구항 1 또는 2에 기재된 인큐베이터로서,

상기 압축 가스는, 공기, 이산화 탄소, 또는 질소의 각 가스 중 1종 또는 2종 이상의 혼합 가스인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은, 청구항 4의 기재에 의하면, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 인큐베이터로서,

상기 기화기가 방출하는 제염용 가스의 공급량은, 0.1 g/min∼10 g/min의 범위 내이고, 수증기의 공급량은, 1 g/h∼60 g/h의 범위 내인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은, 청구항 5의 기재에 의하면, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 인큐베이터로서,

상기 기화기(54)는, 원통형의 외통관(61)과 그의 내부에 상기 외통관의 길이 방향에 평행하게 내장된 발열체(62)를 구비하고,

상기 혼합 기액이 상기 외통관과 상기 발열체 사이를 통과하는 동안에 가열되어, 제염용 가스 또는 멸균된 수증기를 공급하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은, 청구항 6의 기재에 의하면, 청구항 5에 기재된 인큐베이터로서,

상기 발열체는, 히터(63)가 석영 유리(64)로 피복된 것인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은, 청구항 7의 기재에 의하면, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 인큐베이터로서,

상기 기화기(55)는, 원통형의 외통관(71)과 그의 내부에 상기 외통관의 길이 방향에 평행하게 내장된 발열체(72)를 구비하고,

상기 발열체는, 그의 길이 방향으로 배설(配設)된 막대형(棒狀)의 히터(73)와, 그 히터의 외주를 따라 길이 방향으로 나선형으로 권회(捲回)된 증발관(74)을 구비하고,

상기 혼합 기액이 상기 증발관의 내부를 통과하는 동안에 가열되어, 제염용 가스 또는 멸균된 수증기를 공급하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하면, 본 발명에 관계된 인큐베이터는, 배양실과 순환 수단과 온도 조절 수단과 기체 공급 수단을 가지고 있다. 배양실은, 단열문과 단열벽을 구비하고 있다. 순환 수단은, 순환 경로를 구비해서 배양실 내부의 공기를 순환시킨다. 온도 조절 수단은, 배양실 내부의 공기의 온도를 조절한다. 기체 공급 수단은, 배양실 내부의 공기에 제염용 가스 또는 가습용 수증기를 공급한다.

또, 기체 공급 수단은, 압축 가스 발생 수단과 제염액 공급 수단과 물 공급 수단과 혼합 기액 조정기와 기화기를 구비하고 있다. 혼합 기액 조정기는, 압축 가스 발생 수단이 발생한 압축 가스와, 제염액 공급 수단이 공급한 제염액 또는 물 공급 수단이 공급한 물을 혼합해서 혼합 기액을 발생시킨다. 기화기는, 발생한 혼합 기액을 기화시켜서 제염용 가스 또는 수증기를 발생한다.

이와 같은 구성에 있어서, 세포 배양 전의 자립 제염 시에는, 기체 공급 수단이 순환 경로를 순환하는 공기에 제염용 가스를 공급하는 제염 수단으로서 작용한다. 한편, 자립 제염 후의 세포 배양 시에는, 기체 공급 수단이 순환 경로를 순환하는 공기를 가습하는 가습 수단으로서 작용한다. 이것에 의해, 양호한 세포 배양 기능에 더하여, 외부의 제염 장치와 접속할 필요가 없는 자립 제염 기능을 가지는 인큐베이터를 제공할 수가 있다.

또, 상기 구성에 의하면, 상기 구성에 더하여, 제염용 가스 분해 수단을 가지고 있다. 그 제염용 가스 분해 수단은, 순환 경로로부터 분기하는 분기 경로와 촉매 수단을 구비하고 있고, 촉매 수단은, 분기 경로에 있어서 제염용 가스를 분해한다.

이와 같은 구성에 있어서, 세포 배양 전의 자립 제염 시에는, 분기 경로를 폐쇄해서 순환 경로를 순환하는 공기가 그 분기 경로에 유입되지 않도록 한다. 한편, 자립 제염이 종료되었을 때에는, 분기 경로를 개방해서 순환 경로를 순환하는 공기가 그 분기 경로에 유입되어 그 공기 속에 잔류하는 제염용 가스가 촉매 수단에 의해 분해된다. 이것에 의해, 상기 작용 효과를 보다 효과적으로 발휘할 수가 있다.

또, 상기 구성에 의하면, 압축 가스 발생 수단이 발생하는 압축 가스는, 공기, 이산화 탄소, 또는 질소의 각 가스 중 1종 또는 2종 이상의 혼합 가스이다. 이것에 의해, 기화기에서 수증기를 발생시킬 때에는, 배양 환경에 필요한 공기, 이산화 탄소, 또는 질소의 농도를 소정의 범위로 균일하게 유지할 수가 있다.

또, 상기 구성에 의하면, 자립 제염 시에는, 기화기가 방출하는 제염용 가스의 공급량은, 0.1 g/min∼10 g/min의 범위 내이다. 이것에 의해, 용량이 작은 인큐베이터에 대해서 적량의 제염용 가스를 공급할 수 있으므로, 충분한 제염 효과를 얻을 수 있어, 배양실의 내부에 제염액의 과잉 결로가 발생하는 일이 없다. 이것에 의해, 상기 작용 효과를 보다 효과적으로 발휘할 수가 있다.

또, 상기 구성에 의하면, 자립 제염 후의 세포 배양 시에는, 기화기가 방출하는 수증기의 공급량은, 1 g/h∼60 g/h의 범위 내이다. 이것에 의해, 극미량의 수증기를 안정되게 혹은 필요에 따라 공급할 수 있으므로, 배양실 내부의 온도·습도를 균일하게 유지할 수 있어, 배양실의 내부에 과잉 결로가 발생하는 일이 없다. 이것에 의해, 상기 작용 효과를 보다 효과적으로 발휘할 수가 있다.

또, 상기 구성에 의하면, 기화기는, 원통형의 외통관과 발열체를 구비하고 있다. 이 발열체는, 외통관의 내부에 외통관의 길이 방향에 평행하게 내장되어 있다. 이것에 의해, 혼합 기액 조정기에서 발생한 혼합 기액이 외통관과 발열체 사이를 통과하는 동안에 가열되어 제염용 가스 또는 멸균된 수증기로서 배양실의 내부로 공급된다. 이것에 의해, 상기 작용 효과를 보다 구체적으로 발휘할 수가 있다. 또, 세포 배양 시에는, 기화기에서 발생한 수증기는 고온에서 멸균되고 있으므로, 에어 필터를 통과하는 일 없이, 배양실의 내부로 직접 공급할 수가 있다.

또, 상기 구성에 의하면, 기화기가 구비하고 있는 발열체는, 히터가 석영 유리로 피복된 것이어도 된다. 이것에 의해, 특히 세포 배양 시에는, 기화기에서 발생한 수증기가 오염되는 일이 없어, 배양실 내부의 무균 환경에 더하여, 무진(無塵) 환경을 고도로 유지할 수가 있다.

또, 상기 구성에 의하면, 기화기가 구비하고 있는 발열체는, 그의 길이 방향으로 배설된 막대형의 히터와, 그 히터의 외주를 따라 길이 방향으로 나선형으로 권회된 증발관을 구비한 것이어도 된다. 이것에 의해, 혼합 기액 조정기에서 발생한 혼합 기액이 증발관의 내부를 통과하는 동안에 가열되어, 제염용 가스 또는 멸균된 수증기로서 배양실의 내부로 공급된다. 이것에 의해, 상기 작용 효과를 보다 구체적으로 발휘할 수가 있다. 또, 세포 배양 시에는, 기화기에서 발생한 수증기는 고온에서 멸균되고 있으므로, 에어 필터를 통과하는 일 없이, 배양실의 내부로 직접 공급할 수가 있다.

한편, 상기 각 수단의 괄호 내의 부호는, 후술하는 실시형태에 기재된 구체적 수단과의 대응 관계를 나타내는 것이다.

도 1은, 본 발명에 관계된 인큐베이터의 일 실시형태의 내부를 측면에서 본 단면도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 인큐베이터의 내부를 상면에서 본 단면도이다.
도 3은, 도 1에 나타내는 인큐베이터가 가지는 기체 공급 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는, 도 3의 기체 공급 장치가 구비하는 기화기의 일 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 5는, 도 3의 기체 공급 장치가 구비하는 기화기의 다른 실시형태를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명에 관계된 인큐베이터의 일 실시형태를 도면에 따라서 설명한다. 도 1은, 본 발명에 관계된 인큐베이터의 일 실시형태의 내부를 측면에서 본 단면도이다. 또, 도 2는, 이 인큐베이터의 내부를 상면에서 본 단면도이다. 도 1 및 도 2에 있어서, 인큐베이터(100)는, 바닥면(床面) 상에 얹혀지는 가대(架台)(10)와, 이 가대(10) 위에 실리는 배양실(20)과, 이 배양실(20)의 내부 공기를 순환시키는 순환 장치(30)와, 배양실(20)의 내부 공기의 온도를 조절하는 온도 조절 장치(40)와, 배양실 내부의 공기에 제염용 가스 또는 가습용 수증기를 공급하는 기체 공급 장치(50)와, 배양실 내부의 공기에 잔류하는 제염용 가스를 분해하는 제염용 가스 분해 장치(80)에 의해 구성되어 있다.

배양실(20)은, 그의 외벽과 내벽이 스테인리스제 금속판으로 덮이고, 외벽과 내벽 사이에는 단열재가 충전되어 단열벽으로 되어 있다. 한편, 단열벽의 내부에 배양실(20)의 내부를 가온하는 히터를 내장하도록 해도 된다. 또, 배양실(20)의 정면 벽부는, 개폐 가능한 단열문(20a)으로 되어 있지만, 폐쇄 시에는 외부 환경과는 기밀적으로 차폐되어 내부의 무균 환경(예를 들면, 그레이드 A)을 유지할 수가 있다. 한편, 배양실(20)에는, 그의 내부의 압력, 온도, 습도, 탄산 가스 농도, 필요에 따라 질소 가스 농도 등을 검지하는 각종 센서가 마련되어 있다(모두 도시하지 않음).

배양실(20)의 상면 벽부(20b)에는, 배양실(20)의 내부 공기압을 조정하기 위한 급기 장치(21)가 마련되어 있다(배기 장치에 대하여는 후술한다). 급기 장치(21)는, 급기관(21a)과 그의 관로에 마련된 전자 밸브(電磁弁)(21b), 디스크 필터(21c) 및 급기 팬(도시하지 않음)으로 이루어지고, 배양실(20)의 내부 공기압을 외부 환경보다도 높게 유지하기 위해서, 필요에 따라 배양실(20)의 외부 공기를 배양실(20)의 내부로 공급한다.

배양실(20)의 내부는, 순환 장치(30)가 구비하는 정류판(후술한다)에 의해서 앞부분(前部) 공간(22)과 뒷부분(後部) 공간(23)으로 구획되어 있다. 배양실(20)의 앞부분 공간(22)은, 배양 구획으로서 수평으로 설치된 네 장의 선반판(22a)에 의해서 상하 4단의 공간으로 구획되어 있다(도 1 참조). 이 선반판(22a)들의 상면에는, 각각, 세포를 배양하는 배양액을 충전한 샬레(S)가 각 단에 12개씩 얹혀 있다(도 2 참조). 한편, 네 장의 선반판(22a)은 일체의 슬라이드식 선반대(棚台)로서, 단열문(20a)을 통하여 넣고 뺄 수 있게 구성되어 있다.

순환 장치(30)는, 배양실(20)의 내부 공기를 순환시키는 순환 팬(31)과, 순환 팬(31)의 작동에 의해 배양실(20)의 내부 공기가 순환되는 순환 경로(32)((32a∼32f))와, 이 순환 경로(32)(32e와 32f 사이)에 마련된 HEPA 필터(33)와, 배양실(20)의 내부로 공급된 공기를 정류시키는 정류판(34)을 구비하고 있다.

순환 팬(31)은, 순환 경로(32)(32a와 32b 사이)에 연통해서 마련되고, 이 순환 팬(31)의 작동에 의해 배양실(20)의 내부 공기가 순환된다. 한편, 순환 팬(31)의 종류에 대하여는 딱히 한정하는 것은 아니고, 균일한 풍력을 가지는 것이면 된다.

순환 경로(32)는, 배양실(20)의 하부(가대(10)의 내부) 및 배양실(20)의 배부(背部)에 마련되어 있다(도 1 참조). 순환 팬(31)에 흡인된 공기는, 배양실(20)의 하면 벽부(20c)(앞부분 공간(22)의 단열문(20a)에 가까운 부위)에 개구되는 흡인구(35)로부터 순환 경로(32a)에 유입되고, 순환 경로(32b∼32e)를 경유해서, 순환 경로(32e)와 순환 경로(32f)의 접속부(32g)로부터 순환 경로(32f)로 유입된 공기는, 순환 경로(32f)를 거쳐 배양실(20)의 배면(背面) 벽부(20d)에 개구되는 방출구(36)로부터 배양실(20)의 뒷부분 공간(23) 내부로 방출된다.

한편, 순환 경로(32)의 경로 중 순환 경로(32a)에는, 제염용 가스 분해 장치(80)가 구비하는 분기 경로(81a, 81b)가 전환 밸브(83a, 83b)를 거쳐 연통해서 마련되어 있다. 또, 이 분기 경로(81a, 81b)의 경로에는, 제염용 가스를 분해하는 촉매 장치(82)가 마련되어 있다. 촉매 장치(82)는, 그 기구 및 촉매의 종류에 대하여 딱히 한정하는 것은 아니고, 사용하는 제염용 가스에 맞추어 적당히 선정하면 된다. 한편, 본 실시형태에 있어서는, 제염용 가스로서 과산화 수소 가스를 채용한다.

HEPA 필터(33)는, 순환 경로(32)(32e와 32f 사이)에 연통해서 마련되고, 순환 경로(32)를 순환하는 공기를 청정하게 할 뿐만 아니라, 배양실(20)의 내부로 공급되는 공기를 균일화한다. 한편, 이 HEPA 필터(33) 대신에 ULPA 필터 등을 채용하도록 해도 된다. 이와 같이 해서, 순환 경로(32)를 거쳐 배양실(20)의 뒷부분 공간(23)으로 방출된 공기는, 정류판(34)을 거쳐 배양실(20)의 앞부분 공간(22)(배양 구획)으로 공급된다.

정류판(34)은, 상술한 바와 같이, 배양실(20)의 내부를 앞부분 공간(22)(배양 구획)과 뒷부분 공간(23)으로 구획하고 있다(도 1 및 도 2 참조). 또, 순환 경로(32)를 거쳐 뒷부분 공간(23)으로 방출된 공기는, 정류판(34)을 거쳐 앞부분 공간(22)(배양 구획)으로 공급된다. 정류판(34)의 구조는 딱히 한정하는 것은 아니고, 배양실(20)의 내부로 공급되는 공기의 흐름을 정류시키는 것이면 된다. 한편, 본 실시형태에 있어서는, 정류판(34)은, 스테인리스제 금속으로 이루어지는 직사각형상(矩形狀)의 프레임체와, 이 프레임체의 한쪽 면(뒷부분 공간(23) 측의 면)을 덮는 한 장의 다공성 시트와, 프레임체의 다른 쪽 면(배양 구획 측의 면)을 덮는 한 장의 슬릿판으로 구성되어 있다(모두 도시하지 않음).

슬릿판에는, 표리를 연통시키는 복수의 가는 홈(細溝)이 수평 방향으로 평행하게 마련되어 있다. 뒷부분 공간(23) 측으로부터 앞부분 공간(22)(배양 구획) 측으로 공급되는 공기는, 정류판(34)의 정류 작용에 의해 배양실(20)의 내부 공간을 수평 방향으로 흐르는 일방향류(이른바 층류)의 공기를 형성한다. 구체적으로는, 뒷부분 공간(23)으로 방출된 공기는, 우선, 다공성 시트를 거쳐 정류된다. 이 정류된 공기는, 더욱 슬릿판을 거쳐 정류되어, 각 슬릿으로부터 배양실(20)의 내부 공간으로 일방향류로서 유출된다. 한편, 정류판의 구조에 대하여는, 본 발명자들에 의한 선출원(일본 특허 출원 제2015－206854호)에 상세가 설명되어 있다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 순환 경로(32) 중 순환 팬(31)의 뒷부분의 순환 경로(32b)에는, 배기 장치(37)가 마련되어 있다. 배기 장치(37)는, 배기관(37a)과 그의 관로에 마련된 전자 밸브(37b), 디스크 필터(37c) 및 배기 팬(도시하지 않음)으로 구성되어 있고, 필요에 따라 배양실(20)의 내부 공기를 배양실(20)의 외부로 배기한다. 이 배기 장치(37)는, 상술한 압력 센서(도시하지 않음)와 연동된 마이크로 컴퓨터(도시하지 않음)에 의한 제어로, 상술한 급기 장치(21)와 연동되어 배양실(20)의 내부 공기압을 외부 환경보다도 높고 또한 안정적으로 유지하기 위해서 작동한다.

온도 조절 장치(40)는, 배양실(20)의 내부 온도 조건(배양 조건)을 안정적으로 유지하기 위해서 작동한다. 온도 조절 장치(40)의 구조는 딱히 한정하는 것은 아니지만, 본 실시형태에 있어서는, 펠티어(Peltier) 소자로 이루어지는 온도 조절기를 채용한다. 한편, 본 실시형태에 있어서는, 이 온도 조절 장치(40)는, 순환 경로(32)(32d와 32e 사이)에 마련되어 있다. 상술한 온도 센서(도시하지 않음)와 연동된 마이크로 컴퓨터(도시하지 않음)에 의한 제어로, 펠티어 소자로 공급하는 전류의 양을 제어함과 함께 공급하는 전류의 극성을 변화시키는 것에 의해, 승온 및 강온시킬 수 있으므로 고정밀도로 설정 온도(본 실시형태에 있어서는 37℃)를 유지할 수가 있다. 한편, 온도 조절 장치에 펠티어 소자를 사용하는 일 없이, 순환 경로 또는 배양실의 내부에 로드형(막대형) 시스 히터(Sheath Heater) 등의 전기 히터를 채용하도록 해도 된다.

기체 공급 장치(50)는, 세포 배양 전에 배양실(20)의 내부를 제염할 때에, 제염용 가스(본 실시형태에 있어서는, 과산화 수소 가스)를 배양실(20)의 내부로 공급하기 위해서 작동한다. 본 실시형태에 있어서는, 기체 공급 장치(50)를 장비함으로써, 배양실(20)과 외부의 제염 장치를 접속할 필요가 없어, 용량이 작은 인큐베이터에 대해서 적량의 제염용 가스를 공급할 수가 있다. 이것에 의해, 충분한 제염 효과를 얻을 수 있어, 배양실의 내부에 제염액의 과잉 결로가 발생하는 일이 없다.

또, 기체 공급 장치(50)는, 자립 제염 후의 세포 배양 시에, 배양실(20)의 내부 습도 조건(배양 조건)을 안정적으로 유지하기 위한 수증기를 배양실(20)의 내부로 공급하기 위해서 작동한다. 배양실(20)의 배양 조건 중 온도 조건과 습도 조건을 안정적으로 유지하는 것이 중요하고, 특히 습도 조건은, 상대 습도 95∼100%RH라고 하는 고습도 상태의 유지가 필요하다. 이와 같은 고습도 상태에 있어서는, 아주 조금(약간)의 온도 변화에 의해 응축이 발생한다. 이것을 피하기 위해, 상술한 압력 센서, 온도 센서 및 습도 센서(모두 도시하지 않음)와 연동된 마이크로 컴퓨터(도시하지 않음)에 의한 제어로, 상술한 급기 장치(21), 배기 장치(37) 및 온도 조절 장치(40)와 가습 장치(50)가 연동되어 배양실(20)의 내부 온도와 습도를 안정적으로 유지하기 위해서 작동한다.

이와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 배양실(20)의 내부로 적량의 제염용 가스를 공급하고, 또 극미량의 수증기를 공급할 수 있는 특정의 기체 공급 기구를 채용한다. 기체 공급 장치(50)는, 순환 경로(32)(32c의 위치)에 마련되고, 순환 경로(32)를 순환하는 공기에 제염용 가스 또는 가습용 수증기를 공급한다. 도 3은, 본 실시형태에 관계된 인큐베이터가 가지는 기체 공급 장치를 나타내는 단면도이다. 기체 공급 장치(50)는, 압축 가스 발생 장치(51)와 제염액 공급 장치(56)와 물 공급 장치(52)와 혼합 기액 조정기(53)와 기화기(54)로 구성되어 있다.

압축 가스 발생 장치(51)는, 압축 공기를 발생하는 컴프레서를 채용한다. 한편, 배양실 내의 탄산 가스 농도나 질소 가스 농도 등을 조정하기 위해서, 압축 공기에 이 가스들을 혼합하도록 해도 된다. 도 3에 있어서는, 압축 공기(CA)를 기본으로 하고, 필요에 따라 혼합 밸브(57a)에 의해 탄산 가스(CO₂)를 혼합해서 공급하도록 구성되어 있다.

제염액 공급 장치(56)는, 제염액 탱크(56a)와 제염액 배관(56b)과 제염액 펌프(56c)와 로드 셀(load cell)(56d)로 구성되어 있다. 제염액 탱크(56a)의 내부에는, 제염액(본 실시형태에 있어서는, 과산화 수소수)이 저류되고 로드 셀(56d)의 상면에 얹혀(재치되어) 있다. 제염액 배관(56b)은, 한쪽 단부가 제염액 탱크(56a) 내부의 과산화 수소수에 삽입되고, 다른 쪽 단부가 전환 밸브(57b)를 거쳐 혼합 기액 조정기(53)에 접속되어 있다. 또, 제염액 배관(56b)의 관로에는, 제염액 펌프(56c)가 연접되어 있다.

여기서, 제염액 탱크(56a)에 저류되는 과산화 수소수의 농도는 딱히 한정하는 것은 아니지만, 일반적으로, 위험물 등의 취급을 고려해서 30∼35 중량%인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 제염액 펌프(56c)는, 딱히 구조를 한정하는 것은 아니지만, 배양실(20)의 용량에 맞춘 적량의 과산화 수소수를 공급할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 용적 펌프 등을 채용하는 것이 바람직하다. 한편, 본 실시형태에 있어서는, 제염액 펌프(56c)로서 용적 펌프의 일종인 연동 펌프(peristaltic pump)를 채용했다. 또, 본 실시형태에 있어서는, 제염액 펌프(56c)가 공급하는 과산화 수소수의 양은, 딱히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면 과산화 수소 가스의 공급량은, 0.1 g/min∼10 g/min의 범위 내인 것이 바람직하다. 과산화 수소수의 양을 적정하게 제어함으로써, 용량이 작은 배양실(20)에 대해서 적량의 제염용 가스를 공급할 수가 있다. 이것에 의해, 충분한 제염 효과를 얻을 수 있음과 함께, 배양실의 내부에 제염액의 과잉 결로가 발생하는 일이 없다.

물 공급 장치(52)는, 저수 탱크(52a)와 급수 배관(52b)과 급수 펌프(52c)와 로드 셀(52d)로 구성되어 있다. 저수 탱크(52a)의 내부에는, 청정한 물이 저류되고 로드 셀(52d)의 상면에 얹혀 있다. 급수 배관(52b)은, 한쪽 단부가 저수 탱크(52a) 내부의 물에 삽입되고, 다른 쪽 단부가 전환 밸브(57b)를 거쳐 혼합 기액 조정기(53)에 접속되어 있다. 또, 급수 배관(52b)의 관로에는, 급수 펌프(52c)가 연접되어 있다.

급수 펌프(52c)는, 딱히 구조를 한정하는 것은 아니지만, 습도 센서의 미묘한 변화에 대응해서 미량의 물을 공급할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 용적 펌프 등을 채용하는 것이 바람직하다. 한편, 본 실시형태에 있어서는, 급수 펌프(52c)로서 용적 펌프의 일종인 연동 펌프를 채용했다. 또, 본 실시형태에 있어서는, 급수 펌프(52c)가 공급하는 물의 양은, 딱히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면, 1 g/h∼60 g/h의 범위 내인 것이 바람직하다. 미량의 급수량을 제어함으로써, 배양실(20)의 내부 습도의 변동폭을 평활화할 수가 있다. 한편, 물의 공급량은, 용적 펌프에 의해서 검지됨과 함께 로드 셀(52d)에 의해서도 검지할 수가 있다.

본 실시형태에 있어서, 기체 공급 장치(50)는, 제염액 공급 장치(56)와 물 공급 장치(52)를 구비함으로써, 자립 제염 시와 세포 배양 시의 양쪽에서(둘 다에서) 작용할 수가 있다. 또, 전환 밸브(57b)를 채용함으로써, 세포 배양 전의 자립 제염 시에는 제염액 공급 장치(56)와 혼합 기액 조정기(53)가 접속되고, 자립 제염 후의 세포 배양 시에는 물 공급 장치(52)와 혼합 기액 조정기(53)가 접속된다.

혼합 기액 조정기(53)는, 제염액 공급 장치(56)로부터 공급되는 제염액 또는 물 공급 장치(52)로부터 공급되는 물과 압축 가스 발생 장치(51)로부터 공급되는 압축 공기를 혼합해서 무화(霧化)한 혼합 기액(미스트)을 발생한다. 한편, 본 실시형태에 있어서는, 혼합 기액 조정기(53)로서 이젝터를 채용했다. 도 3에 있어서, 혼합 기액 조정기(53)의 구동 가스부(53a)로는, 압축 가스 발생 장치(51)로부터 압축 공기가 공급된다. 또, 혼합 기액 조정기(53)의 흡인부(53b)로는, 제염액 공급 장치(56)로부터 과산화 수소수 또는 물 공급 장치(52)부터 물이 공급된다. 한편, 혼합 기액 조정기(53)의 토출부(53c)로부터는, 기화기(54)에 연접되어 무화한 혼합 기액(미스트)이 기화기(54)로 공급된다.

기화기(54)는, 혼합 기액 조정기(53)로부터 공급되는 무화한 혼합 기액(미스트)을 기화해서 과산화 수소 가스 또는 수증기를 발생한다. 도 3에 있어서, 기화기(54)의 한쪽 단부(54a)는, 혼합 기액 조정기(53)의 토출부(53c)에 연접되어 있다. 또, 기화기(54)의 다른 쪽 단부(54b)는, 순환 경로(32c)의 내부에 삽입되어 있고, 이 다른 쪽 단부(54b)로부터 순환 경로(32)를 순환하는 공기에 제염용의 과산화 수소 가스 또는 가습용의 수증기를 공급한다.

여기서, 본 실시형태에 있어서 채용하는 기화기(54)의 구조에 대하여 설명한다. 도 4는, 기체 공급 장치가 구비하는 기화기의 일 실시형태를 나타내는 단면도이다. 도 4에 있어서, 기화기(54)는, 한쪽 단부(54a)로부터 다른 쪽 단부(54b)로 뻗는 원통형의 외통관(61)과, 그의 내부에 외통관(61)의 길이 방향에 평행하게 내장된 발열체(62)로 구성되어 있다. 외통관(61)은, 스테인리스제의 원통으로 이루어진다. 발열체(62)는, 외통관(61)의 길이 방향에 평행하게 신장되는 히터(63)를 구비하고 있다. 한편, 외통관(61)의 내주면과 발열체(62) 사이에는, 혼합 기액(미스트)이 통과하는 간극이 마련되어 있다.

히터(63)는, 실리콘 고무로 이루어지는 접속 단자(63b)에 의해 외통관(61)의 한쪽 외주 단부(기화기(54)의 한쪽 단부(54a) 측)에 설치되어 있고, 전선(63a)으로부터 전력을 공급받아서 발열한다. 한편, 고온으로 되는 히터(63)는, 그의 표면이 석영 유리(64)로 피복되어 있다. 또, 본 실시형태에 있어서는, 외통관(61)의 내주면도 석영 유리로 피복되어 있다. 한편, 히터(63)는, 그 구조를 딱히 한정하는 것은 아니고, 막대형 히터여도 되고 코일형 히터여도 된다. 또, 히터의 표면이나 외통관의 내주면의 석영 유리에 의한 피복도 반드시 필요하지는 않지만, 본 실시형태에 있어서는, 발진 방지, 열 효율의 향상을 도모하고 있다.

이와 같은 기화기(54)에 있어서는, 혼합 기액 조정기(53)로부터 공급되는 무화한 혼합 기액(미스트)은, 기화기(54)의 한쪽 단부(54a)에 개구되는 도입구(65a)로부터 기화기(54)의 내부로 도입된다. 기화기(54)의 내부로 도입된 혼합 기액(미스트)은, 발열체(62)에 의해 가열되면서 외통관(61)과 발열체(62)의 간극을 통과해서 기화기(54)의 다른 쪽 단부(54b)에 개구되는 방출구(65b) 쪽으로 이동한다. 이 동안에 혼합 기액 속의 과산화 수소수 또는 물(액체)은, 발열체(62)에 의해 가열되고 기화해서 과산화 수소 가스 또는 수증기(기체)로 되어 방출구(65b)로부터 방출된다. 한편, 방출구(65b)의 과산화 수소 가스 또는 수증기의 온도를 온도 센서로 측정하면서 방출되는 과산화 수소 가스 또는 수증기의 온도를 제어하도록 해도 된다.

여기서, 기화기의 다른 실시형태에 대하여 설명한다. 도 5는, 가습 장치가 구비하는 기화기의 다른 실시형태를 나타내는 단면도이다. 도 5에 있어서, 기화기(55)는, 한쪽 단부(55a)로부터 다른 쪽 단부(55b)로 신장되는 원통형의 외통관(71)과, 그의 내부에 외통관(71)의 길이 방향에 평행하게 내장된 발열체(72)로 구성되어 있다. 외통관(71)은, 스테인리스제의 원통으로 이루어지고, 그의 내부에는 단열재(71a)가 충전되어 있다. 발열체(72)는, 외통관(71)의 길이 방향에 평행하게 신장되는 막대형의 카트리지 히터(73)와, 카트리지 히터(73)의 외주를 따라 길이 방향으로 나선형으로 감긴 증발관(74)을 구비하고 있다. 한편, 카트리지 히터(73)와 증발관(74)은, 단열재(71a)로 피복되어 있다. 카트리지 히터(73)는, 외통관(71)의 한쪽 단부(기화기(55)의 한쪽 단부(55a) 측)에 설치되어 있고, 전선(73a)으로부터 전력을 공급받아서 발열한다.

이와 같은 기화기(55)에 있어서는, 혼합 기액 조정기(53)로부터 공급되는 무화한 혼합 기액(미스트)은, 기화기(55)의 한쪽 단부(55a)의 외주에 개구되는 증발관(74)의 도입구(75a)로부터 증발관(74)의 내부로 도입된다. 증발관(74)의 내부로 도입된 혼합 기액(미스트)은, 증발관(74)이 접촉하는 카트리지 히터(73)에 의해 가열되면서 증발관(74)의 내부를 통과해서 기화기(55)의 다른 쪽 단부(55b)에 개구되는 증발관(74)의 방출구(75b) 쪽으로 이동한다. 이 동안에 혼합 기액 속의 과산화 수소수 또는 물(액체)은, 카트리지 히터(73)에 의해 가열되고 기화해서 과산화 수소 가스 또는 수증기(기체)로 되어 방출구(75b)로부터 방출된다. 한편, 방출구(75b)의 과산화 수소 가스 또는 수증기의 온도를 온도 센서로 측정하면서 방출되는 수증기의 온도를 제어하도록 해도 된다.

이와 같은 구성의 기화기(54 또는 55)를 채용함으로써, 예를 들면 적정량의 과산화 수소수 또는 미량의 물에 대해서도 유효하다. 특히, 세포 배양 시에는, 1 g/h∼60 g/h의 범위 내라고 하는 미량의 급수량에 대해서도 열 효율의 점에서 유효하고, 배양실(20)의 내부 습도의 변동폭을 평활화할 수가 있다. 또, 혼합 기액 속이 발열체(62 또는 72)에 의해 가열되어 고온의 수증기로 된다. 본 실시형태에 있어서는, 수증기의 멸균 상태를 확실히 담보하기 위해서, 기화기(54 또는 55)에서 발생하는 수증기의 온도를 100℃ 혹은 더욱 고온으로 제어한다. 이것에 의해, 기화기(54 또는 55)에서 발생한 수증기는, 멸균되어 있고 에어 필터를 통과하는 일 없이 순환 경로(32)를 순환하는 공기 속으로 직접 공급할 수가 있다.

한편, 세포 배양 시에는, 기화기(54 또는 55)가 방출하는 고온의 수증기는, 극미량이고 순환 경로(32)를 순환하는 공기의 온도를 크게 변화시키는 일이 없다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 순환 경로(32)에 마련된 온도 조절 장치(40)의 펠티어 소자에 의해, 항상 온도가 조절(승온 뿐만 아니라 강온도 행해진다)되고 있다(도 1 참조). 이와 같이, 기화기(54 또는 55)가 방출하는 수증기의 양과 그 온도에 따라, 배양실(20)의 내부 습도 및 온도 환경을 제어하도록 해도 된다. 따라서, 외부 환경과는 기밀적으로 차폐되어 내부의 무균 환경(예를 들면, 그레이드 A)을 유지하고 있는 배양실(20)의 내부로, 외부 환경으로부터 수증기를 공급하는 본 실시형태에 있어서도 그레이드 A의 무균 환경이 유지된다.

다음에, 상술한 바와 같이 구성한 본 실시형태에 관계된 인큐베이터(100)에 있어서, 자립 제염 공정의 작동 중에 있어서의 공기의 흐름 및, 인큐베이터(100)의 작용을 설명한다. 우선, 도 1에 있어서, 급기 장치(21) 및 배기 장치(37)를 작동시키지 않고, 전자 밸브(21b) 및 전자 밸브(37b)를 닫고 배양실(20) 및 순환 경로(32)의 내부를 닫은 상태로 한다. 또, 순환 경로(32)의 경로 중 순환 경로(32a)에 마련된 전환 밸브(83a, 83b)에 의해 분기 경로(81a, 81b)를 닫고, 내부를 순환하는 공기가 제염용 가스 분해 장치(80)로 공급되지 않도록 한다.

이 상태에 있어서, 순환 팬(31)이 작동하면, 배양실(20) 및 순환 경로(32)의 내부 공기가 순환된다. 우선, 배양실(20)의 앞부분 공간(22)(배양 구획)의 공기가 배양실(20)의 하면 벽부(20c)(앞부분 공간(22)의 단열문(20a)에 가까운 부위)에 개구되는 흡인구(35)로부터 순환 경로(32)로 유입된다. 다음에, 순환 경로(32)를 흐르는 공기는, 순환 경로(32f)로부터 배양실(20)의 배면 벽부(20d)에 개구되는 방출구(36)로부터 배양실(20)의 뒷부분 공간(23) 내부로 방출된다. 한편, 도 1에 있어서, 순환 경로(32)를 흐르는 공기의 흐름을 화살표로 나타낸다.

여기서, 순환 경로(32)를 흐르는 공기로 과산화 수소 가스가 공급된다. 미리 프로그램을 설정해 둔 마이크로 컴퓨터(도시하지 않음)에 의한 제어로, 기체 공급 장치(50)(여기에서는, 제염액 공급 장치(56)가 작동한다)로부터 적정 시에 적정량의 과산화 수소 가스가 공급된다. 한편, 온도 조절 장치(40)에 의한 온도 조절에 의해 적정한 제염 온도로 제어된다.

다음에, 배양실(20)의 뒷부분 공간(23) 내부로 방출된 과산화 수소 가스를 포함하는 공기는, 정류판(34)에 의해 정류되어 배양실(20)의 앞부분 공간(22)(배양 구획)으로 공급된다. 정류판(34)을 거쳐 앞부분 공간(22)(배양 구획)으로 공급된 과산화 수소 가스를 포함하는 공기는, 앞부분 공간(22)(배양 구획)을 수평 방향(도 1 및 도 2에 있어서 왼쪽에서 오른쪽)으로 향하는 일방향류(층류)의 공기를 형성한다. 한편, 도 1 및 도 2에 있어서, 앞부분 공간(22)(배양 구획)을 흐르는 공기의 흐름을 화살표로 나타낸다.

한편, 도 1에 있어서, 정류판(34)을 거쳐 방출된 과산화 수소 가스를 포함하는 공기는, 상면 벽부(20b), 하면 벽부(20c) 및, 네 장의 선반판(22a)에 의해서 구획된 4개의 실(室)을 각각 수평 방향(도 1의 왼쪽에서 오른쪽)으로 흐른다. 이와 같이 해서, 과산화 수소 가스를 포함하는 공기가 배양실(20) 및 순환 경로(32)의 내부를 순환하고, 이 공간들을 제염한다. 이와 같이 해서 소정 시간이 경과하면, 제염 단계가 종료한다.

다음에, 배양실(20) 및 순환 경로(32)의 내부에 잔류한 과산화 수소 가스를 제거하는 작업이 행해진다. 우선, 도 1에 있어서, 순환 경로(32)의 경로 중 순환 경로(32a)에 마련된 전환 밸브(83a, 83b)에 의해 분기 경로(81a, 81b)를 해방시켜, 내부를 순환하는 과산화 수소 가스를 포함하는 공기가 제염용 가스 분해 장치(80)에 공급되도록 한다. 이 상태에 있어서, 순환 팬(31)이 작동하면, 배양실(20) 및 순환 경로(32)의 내부 공기 속에 포함되는 과산화 수소 가스가 서서히(점점) 분해된다. 마지막으로, 배양실(20) 및 순환 경로(32)의 내부를 에어레이션(aeration)함으로써, 제염 공정이 완결된다. 따라서, 본 실시형태에 있어서는, 외부의 제염 장치와 접속할 필요가 없는 자립 제염 기능을 가지는 인큐베이터를 제공할 수가 있다.

다음에, 상술한 바와 같이 구성한 본 실시형태에 관계된 인큐베이터(100)에 있어서, 세포 배양 공정의 작동 중에 있어서의 공기의 흐름 및, 인큐베이터(100)의 작용을 설명한다. 도 1에 있어서, 배양실(20) 및 순환 경로(32)의 내부는, 앞선 자립 제염에 의해 무균·무진 상태로 유지되고 있다. 또, 급기 장치(21) 및 배기 장치(37)를 작동시켜서 배양실(20)의 내부 공기압을 외부 환경보다도 높게 유지하고 있다. 이것에 의해, 배양실(20)의 내부는, GMP에 입각한 그레이드 A를 유지하고 있다.

또, 배양실(20)의 내부 온도는, 37±0.5℃로 유지되고 있다. 배양실(20)의 내부 습도는, 배양액의 증발에 의한 침투압의 변화를 피하기 위해서 95%RH 이상으로 유지되고 있다. 또, 배양실(20) 내부의 탄산 가스 농도(필요에 따라 질소 가스 농도)는, 배양에 최적인 조건을 확보하기 위해서 필요한 농도로 유지되고 있다.

이 상태에 있어서, 순환 팬(31)이 작동하면, 배양실(20)의 앞부분 공간(22)(배양 구획)의 공기가 배양실(20)의 하면 벽부(20c)(앞부분 공간(22)의 단열문(20a)에 가까운 부위)에 개구되는 흡인구(35)로부터 순환 경로(32)로 유입된다. 순환 경로(32)를 흐르는 공기는, 각종 센서와 연동된 마이크로 컴퓨터(도시하지 않음)에 의한 제어로, 기체 공급 장치(50)(여기에서는, 물 공급 장치(52)가 작동한다)에 의한 습도 조절, 온도 조절 장치(40)에 의한 온도 조절, 및 HEPA 필터(33)에 의한 청정화와 균일화를 받는다. 다음에, 순환 경로(32)를 흐르는 공기는, 순환 경로(32f)로부터 배양실(20)의 배면 벽부(20d)에 개구되는 방출구(36)로부터 배양실(20)의 뒷부분 공간(23) 내부로 방출된다. 한편, 도 1에 있어서, 순환 경로(32)를 흐르는 공기의 흐름을 화살표로 나타낸다.

여기서, 상술한 바와 같이, 배양실(20)의 내부는 무균·무진 상태로 유지되고 있다. 그러나, 더욱 순환 경로(32)의 HEPA 필터(33)에 의해서 공기를 청정화함으로써, 배양실(20) 내부의 무균·무진 상태를 보다 완전하게 확보할 수가 있다. 예를 들면, 어떠한 사고에 의해 순환 경로(32)의 내부에 미생물 등의 이물이 혼입된 경우이어도, HEPA 필터(33)의 작용에 의해 배양실(20) 내부의 무균·무진 상태는 확보된다.

배양실(20)의 뒷부분 공간(23) 내부로 방출된 공기는, 정류판(34)에 의해 정류되어 배양실(20)의 앞부분 공간(22)(배양 구획)으로 공급된다. 정류판(34)을 거쳐 앞부분 공간(22)(배양 구획)으로 공급된 공기는, 앞부분 공간(22)(배양 구획)을 수평 방향(도 1 및 도 2에 있어서 왼쪽에서 오른쪽)으로 향하는 일방향류(층류)의 공기를 형성한다. 한편, 앞부분 공간(22)(배양 구획)을 흐르는 일방향류의 공기의 온도, 습도 및 탄산 가스 농도는, 정확하게 설정 조건으로 유지되고 있다. 한편, 도 1 및 도 2에 있어서, 앞부분 공간(22)(배양 구획)을 흐르는 공기의 흐름을 화살표로 나타낸다.

도 1에 있어서, 정류판(34)을 거쳐 방출된 공기는, 상면 벽부(20b), 하면 벽부(20c) 및, 네 장의 선반판(22a)에 의해서 구획된 4개의 실을 각각 수평 방향(도 1의 왼쪽에서 오른쪽)으로 흐른다. 이 공기의 온도, 습도 및 유속은 일정하게 유지되고 있다. 또, 구획된 4개의 실에는, 각각, 선반판 위에 배양액을 충전한 샬레(S)가 얹혀 있다(본 실시형태에 있어서는, 각 선반판에 12개씩). 따라서, 각 샬레(S)의 표면에는 일정 온도, 습도 및 탄산 가스 농도로 조정된 일방향류의 공기가 일정 유속으로 흐르고 있다(도 2의 왼쪽에서 오른쪽). 또한, 배양실(20)의 내부에 있어서는, 일방향류의 공기의 온도, 습도 및 탄산 가스 농도를 상술한 온도 센서, 습도 센서 및, 탄산 가스 농도 센서에 의해 검지한다.

여기서, 샬레(S)는 일반적으로 유리제이고, 그의 열 환류율(K값)은 작지는 않다. 그러나, 종래의 인큐베이터에서 행해지는 복사 혹은 교반에 의한 가열에서는, 샬레(S) 내부의 배양액의 온도를 배양 조건으로 승온시키는 데 매우 긴 시간을 필요로 하고 있었다. 이에 비해, 본 실시형태에 있어서는, 일정 온도의 일방향류의 공기가 상시 공급되고 있어, 샬레(S)로의 열량의 공급이 많아진다. 따라서, 본 실시형태에 있어서는, 샬레(S)의 외관 상(겉보기)의 열 환류율(K값)이 더욱 커져, 샬레(S) 내부의 배양액의 온도를 단시간에 배양 조건으로 승온시킬 수가 있다. 따라서, 본 실시형태에 있어서는, 피배양물이 들어 있는 샬레의 내부를 단시간에 소정의 온도로 승온시킬 수 있는 인큐베이터를 제공할 수가 있다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 양호한 세포 배양 기능에 더하여, 외부의 제염 장치와 접속할 필요가 없는 자립 제염 기능을 가지는 인큐베이터를 제공할 수가 있다.

한편, 본 발명을 실시함에 있어서, 상기 실시형태에 한하지 않으며, 다음과 같은 갖가지 변형예를 들 수 있다.

(1) 상기 실시형태에 있어서는, 급기 장치, 배기 장치, 온도 조절 장치 및, 기체 공급 장치의 위치를 각각 소정의 위치에 특정하는 것이지만, 이것에 한하는 것은 아니고, 배양실 또는 순환 경로를 다른 위치에 마련하도록 해도 된다.

(2) 상기 실시형태에 있어서는, 온도 센서, 습도 센서 및, 탄산 가스 농도 센서의 위치를 배양실에 마련하는 것이지만, 이것에 한하는 것은 아니고, 순환 경로에 마련하도록 해도 된다.

(3) 상기 실시형태에 있어서는, 공기의 온도 조절 장치로서 펠티어 소자를 사용하는 것이지만, 이것에 한하는 것은 아니고, 순환 경로 또는 배양실의 내부에 로드형(막대형)의 시스 히터 등의 전기 히터를 채용하도록 해도 된다.

(4) 상기 실시형태에 있어서는, 배양실의 선반단을 4단 마련하는 것이지만, 이것에 한하는 것은 아니고, 3단 이하 혹은 5단 이상 마련하도록 해도 된다.

(5) 상기 실시형태에 있어서는, 탄산 가스 공급 수단을 마련해서 배양실 내부의 탄산 가스 농도를 조정하는 것이지만, 이것에 한하는 것은 아니고, 배양 조건에 따라서는 탄산 가스 공급 수단을 마련하지 않아도 된다.

(6) 상기 실시형태에 있어서는, 탄산 가스 공급 수단을 마련해서 배양실 내부의 탄산 가스 농도를 조정하는 것이지만, 이것에 한하는 것은 아니고, 배양 조건에 따라서는 탄산 가스 공급 수단에 더하여, 혹은 탄산 가스 공급 수단 대신에 질소 가스 공급 수단을 마련해서 배양실 내부의 질소 가스 농도를 조정하는 것이어도 된다.

(7) 상기 실시형태에 있어서는, 한 장의 다공성 시트와 한 장의 슬릿판으로 이루어지는 정류판을 채용하는 것이지만, 이것에 한하는 것은 아니고, 한 장 또는 두 장 이상의 다공성 시트를 채용하도록 해도 된다. 이 경우, 다공성 시트로서는, 스크린 망(screen gauze) 혹은 다공성 세라믹판 등을 사용하는 것이 바람직하다.

(8) 상기 실시형태에 있어서는, 한 장의 다공성 시트와 한 장의 슬릿판으로 이루어지는 정류판을 채용하는 것이지만, 이것에 한하는 것은 아니고, 정류판을 채용하는 일 없이 인큐베이터를 구성하도록 해도 된다.

(9) 상기 실시형태에 있어서는, 배양실로부터 배양 용기를 넣고 빼내기 위한 도어(扉)에 관해서 딱히 기재는 없지만, 아이솔레이터 등과 무균적으로 접속 가능한 Rapido Transfer Port(RTP)와 같은 도어를 달아도 된다. 한편, RTP에 한하는 것은 아니고, 무균적으로 접속 가능한 기구를 가지는 도어나 단순한 개폐 가능한 도어를 다는 구성으로 해도 된다.

100: 인큐베이터,
10: 가대,
20: 배양실,
20a: 단열문,
20b∼20d: 단열벽,
21: 급기 장치,
21a: 급기관,
21b: 전자 밸브,
21c: 디스크 필터,
22: 앞부분 공간,
22a: 선반판,
23: 뒷부분 공간,
30: 순환 장치,
31: 순환 팬,
32(32a∼32f): 순환 경로,
33: HEPA 필터,
34: 정류판,
35: 흡인구,
36: 방출구,
37: 배기 장치,
37a: 급기관,
37b: 전자 밸브,
37c: 디스크 필터,
40: 온도 조절 장치,
50: 기체 공급 장치,
51: 압축 가스 발생 장치,
52: 물 공급 장치,
52a: 저수 탱크,
52 b: 급수 배관,
52c: 급수 펌프,
52d, 56d: 로드 셀,
56: 제염액 공급 장치,
56a: 제염액 탱크,
56b: 제염액 배관,
56c: 제염액 펌프,
53: 혼합 기액 조정기,
54, 55: 기화기,
61, 71: 외통관,
62, 72: 발열체,
63, 73: 히터,
64: 석영 유리,
74: 증발관,
80: 제염용 가스 분해 장치,
81(81a, 81b): 분기 경로,
82: 촉매 장치,
83a, 83b: 전환 밸브,
S: 샬레.

Claims (7)

1. 세포 배양 기능에 더하여, 자립 제염(除染) 기능을 가지는 인큐베이터로서,
   단열문과 단열벽을 구비한 배양실과, 순환 경로를 구비해서 상기 배양실 내부의 공기를 순환시키는 순환 수단과, 상기 배양실 내부의 공기의 온도를 조절하는 온도 조절(溫調) 수단과, 상기 배양실 내부의 공기에 제염용 가스 또는 가습용 수증기를 공급하는 기체 공급 수단을 가지고,
   상기 기체 공급 수단은, 압축 가스를 발생하는 압축 가스 발생 수단과, 제염액을 공급하는 제염액 공급 수단과, 물을 공급하는 물 공급 수단과, 상기 압축 가스와 상기 제염액 또는 상기 물을 혼합한 혼합 기액을 조정하는 혼합 기액 조정기와, 그 혼합 기액을 기화시켜서 제염용 가스 또는 수증기를 발생하는 기화기를 구비하고,
   세포 배양 전의 자립 제염 시에는, 상기 기체 공급 수단이 상기 순환 경로를 순환하는 공기에 상기 제염용 가스를 공급하는 제염 수단으로서 작용하고,
   자립 제염 후의 세포 배양 시에는, 상기 기체 공급 수단이 상기 순환 경로를 순환하는 공기를 가습하는 가습 수단으로서 작용하는 것을 특징으로 하는 인큐베이터.
2. 제1항에 있어서,
   제염용 가스를 분해하는 제염용 가스 분해 수단을 가지고,
   상기 제염용 가스 분해 수단은, 상기 순환 경로로부터 분기하는 분기 경로와, 그 분기 경로에 제염용 가스를 분해하는 촉매 수단을 구비하고,
   세포 배양 전의 자립 제염 시에는, 상기 분기 경로를 폐쇄해서 상기 순환 경로를 순환하는 공기가 그 분기 경로에 유입되지 않도록 하고,
   자립 제염이 종료되었을 때에는, 상기 분기 경로를 개방해서 상기 순환 경로를 순환하는 공기가 그 분기 경로에 유입되어 그 공기 속에 잔류하는 제염용 가스가 상기 촉매 수단에 의해 분해되는 것을 특징으로 하는 인큐베이터.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 압축 가스는, 공기, 이산화 탄소, 또는 질소의 각 가스 중 1종 또는 2종 이상의 혼합 가스인 것을 특징으로 하는 인큐베이터.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기화기가 방출하는 제염용 가스의 공급량은, 0.1 g/min∼10 g/min의 범위 내이고, 수증기의 공급량은, 1 g/h∼60 g/h의 범위 내인 것을 특징으로 하는 인큐베이터.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기화기는, 원통형의 외통관과 그의 내부에 상기 외통관의 길이 방향에 평행하게 내장된 발열체를 구비하고,
   상기 혼합 기액이 상기 외통관과 상기 발열체 사이를 통과하는 동안에 가열되어, 제염용 가스 또는 멸균된 수증기를 공급하는 것을 특징으로 하는 인큐베이터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 발열체는, 히터가 석영 유리로 피복된 것인 것을 특징으로 하는 인큐베이터.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기화기는, 원통형의 외통관과 그의 내부에 상기 외통관의 길이 방향에 평행하게 내장된 발열체를 구비하고,
   상기 발열체는, 그의 길이 방향으로 배설(配設)된 막대형(棒狀)의 히터와, 그 히터의 외주를 따라 길이 방향으로 나선형으로 권회(捲回)된 증발관을 구비하고,
   상기 혼합 기액이 상기 증발관의 내부를 통과하는 동안에 가열되어, 제염용 가스 또는 멸균된 수증기를 공급하는 것을 특징으로 하는 인큐베이터.

Images