TWI683899B

TWI683899B - 保溫箱

Info

Publication number: TWI683899B
Application number: TW105101843A
Authority: TW
Inventors: 西村哲也; 塩谷正臣; 橋本克紀
Original assignee: 日商澁谷工業股份有限公司
Priority date: 2015-01-26
Filing date: 2016-01-21
Publication date: 2020-02-01
Also published as: ES2843694T3; US20160215252A1; JP2016136856A; EP3048164A1; TW201643238A; EP3048164B1; US9803168B2; JP6471853B2

Abstract

保溫箱1具備培養複數個容器3內之培養物的培養室4、及設於該培養室4外部且向培養室4內供給水蒸氣而進行加濕的供給裝置5。

供給裝置5具備收容有儲積水之槽42的供給室5A、及使水霧化之超音波霧化裝置43。槽42內之水藉由超音波霧化裝置43而容易地成為水蒸氣，並通過設於開口部5B之HEPA過濾器45而被供給至培養室4之循環通路37。藉由循環通路37內之風扇47之作動，而使培養室4內之空氣經由循環通路37內而沿箭頭方向循環，被供給至循環通路37之水蒸氣自噴出口37A向培養室4之中央側供給。

能維持培養室4內之無菌性並對培養室4內進行加濕。能簡化用以將培養室4內維持無菌狀態之設備。

Description

保溫箱

本發明係關於一種保溫箱，更詳細而言，係關於一種自設於培養室外部之供給裝置向培養室內供給水蒸氣而進行加濕的保溫箱。

先前，已知有一種具備對細胞等培養物進行培養之培養室，且使培養室內之濕度維持為一定範圍而於培養室內對培養物進行培養的保溫箱(例如專利文獻1：專利第5587629號公報)。

就先前之保溫箱而言，係於培養室內配置用以存積加濕用水之托盤，且針對上述培養室內之托盤設有供給加濕用水之供水用配管，自設置於培養室外之供水部經由配管而向托盤內供給並存積水，藉由使該水氣化而維持培養室內之濕度。

然而，保溫箱，係為了防止培養室內之培養物被雜菌等污染，須使培養室內成為無菌狀態。因此，上述先前之保溫箱中，須針對培養室內之托盤、配管、加濕手段、感測器及供給之水等分別進行無菌對應或去污對應。因此，先前之保溫箱中，對於培養室內之各個機器須進行無菌對應或去污對應，從而存在構成變複雜之缺陷。

鑒於上述情況，本發明具備對培養物進行培養之培養室、設於培養室外部且使所儲積之水成為水蒸氣而供給至培養室內之供給裝置、及設於自供給裝置至培養室之水蒸氣之流通路徑的空氣過濾器，使藉由上述供給裝置產生之水蒸氣通過上述空氣過濾器後供給至上述培養室內，對該培養室內進行加濕。

根據此種構成，使培養室外部所產生之水蒸氣經由空氣過濾器而供給至培養室內，因此無須於培養室內設置托盤、加濕手段、水位感測器等，與先前相比，能提供構成簡單的培養室，從而能提供可減少維護作業之保溫箱。又，能維持培養室內之無菌性且以更好的狀態對培養室內進行加濕。

1‧‧‧保溫箱

2‧‧‧隔離室

3‧‧‧容器

4‧‧‧培養室

4A‧‧‧壁面

4B‧‧‧開口部

4C‧‧‧頂面

4D‧‧‧壁面

4E‧‧‧底面

5‧‧‧供給裝置

5B‧‧‧開口部

6‧‧‧去污裝置

7‧‧‧氣體供給裝置

11‧‧‧閘門

12‧‧‧連接部

13A~13C‧‧‧保管架

13a‧‧‧架

17‧‧‧供給源

18‧‧‧供給源

21、22、35‧‧‧管

23‧‧‧氧氣氣體感測器

24‧‧‧二氧化碳氣體感測器

25‧‧‧加熱器

26‧‧‧溫度感測器

27‧‧‧壓力感測器

28‧‧‧濕度感測器

31‧‧‧供給源

32‧‧‧供給管

33‧‧‧排出管

34‧‧‧去污用管

34A、34B‧‧‧分支管

36‧‧‧過濾器

37A‧‧‧噴出口

37B‧‧‧吸入口

38‧‧‧外部氣體管

40‧‧‧無菌空氣供給源

42‧‧‧槽

43‧‧‧超音波霧化裝置

44‧‧‧供水管

45‧‧‧HEPA過濾器

46‧‧‧分隔板

47‧‧‧風扇

48‧‧‧HEPA過濾器

49‧‧‧調壓板

V1~V12‧‧‧電磁開閉閥

P1~P5‧‧‧壓力

圖1係表示本發明之一實施例之構成圖。

以下，以圖示之實施例對本發明進行說明，圖1中，1係用以對細胞等培養物進行培養之保溫箱，於該保溫箱1之鄰接位置配置有作為無菌作業室之隔離室2。

本實施例之保溫箱1具備：培養室4，其保管附著有培養物之複數個容器3且對各容器3內之培養物進行培養；供給裝置5，其設於培養室4之外部且向培養室4內供給水蒸氣；去污裝置6，其對培養室4內及其他必要場所進行去污，且調節培養室4內之壓力等環境；及氣體供給裝置7，其向培養室4內供給二氧化碳氣體(CO₂)及氮氣(N₂)。

培養室4係由可密封之殼體構成，於成為隔離室2側之壁面4A形成有開口部4B，該開口部4B係藉由利用升降機構而升降之閘門11開閉。開口部4B係經由管狀之連接部12而與隔離室2內氣密性地連接。若閘門11開放則經由連接部12而使隔離室2內部與培養室4內連通，若閘門11關閉則開口部4B氣密性地關閉，而使培養室4與隔離室2不連通。

於培養室4內設有3台保管架13A~13C，該等保管架具備用以保管容器3之多個架13a。

保管架13A~13C係以相同尺寸形成為相同形狀，且於縱長方向具備於上下方向隔以等間隔之規定數量之架13a。該等保管架13A~13C設有供容器3出入之出入口，且為無包圍周圍之側壁而露出各架13a之構成。又，該等保管架13A~13C係以同心圓狀鄰接從而配置為扇狀，容器3相對於各架13a之出入係藉由未圖示之機械臂進行。

培養室4內藉由去污裝置6而去污後藉由氣體供給裝置7供給有二氧化碳氣體與氮氣，培養室4內之氮氣、氧氣及二氧化碳氣體之濃度維持為適於濃度容器3內之細胞培養的濃度。又，為了阻止外部環境氣體之流入，利用去污裝置6將培養室4內調整為規定的壓力，使培養室4較之外部而維持為正壓。又，培養室4內之溫度、濕度等均維持為適於容器3內之細胞培養的值。

如此，培養室4內維持無菌性且維持為適於培養之環境，藉由將附著有培養物之容器3按所需時間保管於保管架13A~13C，能對各容器3內之培養物進行培養。

此處，對於容器3自隔離室2向保溫箱1之搬入作業、及培養結束後之容器3自保溫箱1向隔離室2之搬出作業進行說明。

即，於隔離室2內部，藉由未圖示之機械臂或操作人員之手而進行各容器3之培養物之繼代或培養基更換作業。於隔離室2內部，已完成培養物之繼代作業或培養基更換作業之容器3被搬送至上述連接部12內並置於其中。

繼而，於培養室4側，藉由升降機構使閘門11開放，藉由未圖示之機械臂保持連接部12內之容器3後將其搬入至培養室4內，進而將其收容於保管架13A~13C內之所需之架13a。容器3被搬入至培養室4內後關閉閘門11，使開口部4B密閉。再者，即便因閘門11之開放而使培養室4內之環境變化，亦可進行控制以維持適於培養之環境。

若按所需時間保管於保管架13A~13C之架13a且容器3內之培養物之培養結束，則結束培養之各容器3藉由未圖示之機械臂自所需之架13a取出，且藉由升降機構而自閘門11開放之開口部4B返回至連接部12。

繼而，對於氣體供給裝置7及去污裝置6之構成進行說明。將兩種氣體供給至培養室4內之氣體供給裝置7具備氮氣(N₂)之供給源17、使該供給源17與培養室4連通之管21、以及二氧化碳氣體(CO₂)之供給源18、使該供給源18與培養室4連通之管22。

於管21之中途設有常關之電磁開閉閥V1，於另一管22亦設有常關之電磁開閉閥V2。各供給源17、18及兩電磁開閉閥V1、V2之作動係藉由未圖示之控制裝置而控制。藉由控制裝置使電磁開閉閥V1開放且使供給源17作動，而將氮氣供給至培養室4。又，藉由控制裝置使電磁閥V2開放且使供給源18作動，而向培養室4供給二氧化碳氣體。

於培養室4之頂面4C，配置有檢測培養室4內之氧氣濃度的氧氣氣體感測器23，且配置有檢測培養室4內之二氧化碳氣體(CO₂)之濃度的二氧化碳氣體感測器24。氧氣氣體感測器23所檢測出之氧氣濃度及二氧化碳氣體感測器24所檢測出之二氧化碳氣體濃度係被傳遞至控制裝置。

又，於培養室4之頂面4C，經由管連接有加熱器25，從而能自該加熱器25經由管對培養室4內加熱。又，設有檢測培養室4內之溫度的溫度感測器26，溫度感測器26檢測出之培養室4內之溫度係被傳遞至控制裝置。

進而，於培養室4之頂面4C，設有檢測培養室4內之壓力的壓力感測器27，且設有檢測培養室4內之濕度的濕度感測器28。壓力感測器27所檢測出之培養室4內之壓力與濕度感測器28所檢測出之培養室4內之濕度係被傳遞至控制裝置。

繼而，去污裝置6具備作為去污媒體之過氧化氫氣體(H₂O₂)之供給源31、將該供給源31與培養室4內連接之一對供給管32及排出管33、將上述管21、22與供給源31連接而為對各管21、22內進行去污之去污用管34、及無菌空氣供給源40。

於供給管32設有常關之電磁開閉閥V3，於排出管33亦設有常關之電磁開閉閥V4。

又，去污用管34之下游側係分支為兩部分，一分支部連接於管21，另一分支部連接於管22，於該等各分支部設有常關之電磁開閉閥V5、V6。該等電磁開閉閥V3~V6之作動係藉由控制裝置控制，且於需要時開放。

於上述閘門11關閉之狀態下，控制裝置使電磁開閉閥V3 開放且使供給源31作動，藉此，經由供給管32而將過氧化氫氣體供給至培養室4內。供給管32兼用作用以自無菌空氣供給源40向培養室4供給無菌空氣的供給管，其後，若藉由控制裝置使電磁開閉閥V3開放所需時間且亦使無菌空氣供給源40作動所需時間，則向培養室4內供給無菌空氣而進行空氣供給。之後，使電磁開閉閥V4開放而經由排出管33將培養室4內之含有過氧化氫氣體之空氣向培養室4之外部排出。藉此，培養室4內藉由過氧化氫氣體得以去污。又，當對培養室4進行去污時，電磁開閉閥V5、V6開放，而使來自供給源31之過氧化氫氣體流通，從而管21、22之內部得以去污。

於培養室4之與隔離室2為相反側之壁面4D，連接有用以使培養室4內之壓力下降的管35的一端，於該管35之中途設有過濾器36及常關之電磁開閉閥V7。電磁開閉閥V7係藉由控制裝置控制作動，且於需要時藉由控制裝置使電磁開閉閥V7開放，藉此，能使培養室4內之已上升之壓力下降。控制裝置係藉由確認壓力感測器27所檢測出之培養室4內之壓力後，使電磁開閉閥V7於需要時開放，而使培養室4內之壓力維持為規定值以上的正壓。

自上述去污用管34之中途分支出之分支管34A之前端係連接於上述管35，且於分支管34A之中途設有常關之電磁開閉閥V8。該電磁開閉閥V8之作動係藉由控制裝置控制，當對上述培養室4內進行去污時，控制裝置亦使電磁開閉閥V8開放。因此，當對培養室4進行去污時，來自供給源31之過氧化氫氣體於管35內流通，藉此，該管35內亦藉由過氧化氫氣體而得以去污。

於培養室4內之底面4E之側形成有將於下文詳述之循環通路37，且跨及該循環通路37內與培養室4之外部而設有外部氣體管38。在位於培養室4外部之外部氣體管38之中途設有常關之電磁開閉閥V9。又，自上述去污用管34之中途分支出之分支管34B之前端係連接於外部氣體管38，且於分支管34B之中途設有常關之電磁開閉閥V10。兩電磁開閉閥V9、V10之作動係藉由控制裝置控制，若控制裝置使電磁開閉閥V9於需要時開放，則能經由外部氣體管38而向循環通路37內導入外部氣體。藉此，能使培養室4內之二氧化碳氣體與氮氣之濃度下降。再者，於外部氣體管38之中途設有過濾器41，藉此，能阻止灰塵等導入至循環通路37。

又，當對上述培養室4內進行去污時，控制裝置使電磁開閉閥V10亦開放，因此，過氧化氫氣體經由分支管34B而流通至外部氣體管38內，從而外部氣體管38內亦得以去污。

本實施例之氣體供給裝置7及去污裝置6係以如上方式構成，於閘門11關閉之狀態下，若藉由控制裝置使電磁開閉閥V3~V6、V8、V10、V11開放且使供給源31作動，則培養室4內藉由過氧化氫氣體而得以去污。又，與此同時，過氧化氫氣體流通至去污用管34及其分支管34A~34B內，藉此，亦使管21、22、35及外部氣體管38之內部得以去污。

又，於去污作業時，如上所述自無菌空氣供給源40經由供給管32將無菌空氣供給至培養室4內，而進行培養室4內之空氣供給。

於該去污作業之後，電磁開閉閥V3~V6、V8、V10、V11關閉，另一方面，藉由控制裝置使電磁開閉閥V1、V2僅開放所需時間之後各自關閉，因此，經由管21、22而向培養室4內供給氮氣及二氧化碳氣體。控制裝置經由氧氣氣體感測器23確認培養室4內之氧氣濃度且經由二氧化碳氣體感測器24確認培養室4內之二氧化碳氣體之濃度。並且，控制裝置控制電磁開閉閥V1、V2而控制二氧化碳氣體與氮氣之供給量，以使培養室4內之二氧化碳氣體、氧氣及氮氣之濃度達到所需之濃度，亦即，以使培養室4內成為適於對培養物進行培養之環境氣體。

又，控制裝置係藉由壓力感測器27掌握培養室4內之壓力，若培養室4內之壓力高於規定值，則使電磁開閉閥V35開放所需時間，一面使其較之外部而維持為正壓一面使其下降至規定壓力。

又，控制裝置係藉由加熱器25使培養室4內加熱至所需之溫度，且控制裝置係基於溫度感測器26所檢測出之培養室4內之溫度而控制加熱器25之作動，藉此使培養室4內維持所需之溫度。

進而，向培養室4內供給由供給裝置5產生之水蒸氣而進行加濕，控制裝置藉由濕度感測器28掌握培養室4內之濕度。並且，作為控制裝置，基於濕度感測器28所檢測出之濕度，當培養室4內之濕度高於規定值時，能使外部氣體管38之電磁開閉閥V9僅開放所需時間而將外部氣體供給至培養室4內。藉此，能使培養室4內維持所需之濕度。

如上所述，藉由去污裝置6使培養室4內維持無菌狀態，且藉由氣體供給裝置7、加熱器25使培養室4內維持較佳的環境。於該狀態下，進行如上所述之採用未圖示之機械臂進行的保貨架13A~13C相對於架13a之容器3之出入作業、及保管架13A~13C對於容器3之保管及得以保管且培養結束之容器3向隔離室2側之搬出作業。

繼而，本實施例之特徵在於，以上述構成為前提而利用配置於培養室4外部之供給裝置5產生水蒸氣，將該水蒸氣供給至培養室4內，藉此對培養室4內進行加濕。

本實施例之供給裝置5具備自外部之下方側氣密性地連結於培養室4之底面4E的供給室5A、設置於該供給室5A內且儲積水之槽(vat)42、配置於供給室5A內且將振盪器插入至槽42內之水中的超音波霧化裝置43。使供水管44之前端部氣密性地貫通於供給室5A之側壁，該供水管44之前端部位於上述槽42內。於供水管44之中途設有電磁開閉閥V12，電磁開閉閥V12藉由控制裝置而控制作動。若控制裝置使電磁開閉閥V12開發所需時間，則自未圖示之供水源經由供水管44向槽42內供給水。

培養室4之底面4E係兼用作供給室5A之頂面，於該頂面之所需位置形成有開口部5B。於該開口部5B安裝HEPA過濾器45。槽42內之水藉由超音波霧化裝置43而霧化且連續地產生水蒸氣，如此產生於供給室5A內之水蒸氣係通過開口部5B之HEPA過濾器45之後被供給至培養室4內之循環通路37。

本實施例中，於設於培養室4外部之供給室5A內產生水蒸氣，使該水蒸氣通過開口部5B之HEPA過濾器45之後供給至培養室4內之循環通路37內。

繼而，對於培養室4內之循環通路37進行說明，設有覆蓋培養室4之大致整個底面4E及前後之壁面4A、4D之下部的分隔板46，形成於該分隔板46之底面4E之間及壁面4A、4D之間的空間部成為循環通路37。

於與兩壁面4A、4D對向之部位的分隔板46之上方側，穿設有多個貫通孔，藉由成為壁面4A側之分隔板46之多個貫通孔構成噴出口37A，另一方面，藉由成為壁面4D側之分隔板46之多個貫通孔構成吸入口37B。

於兼用作底面4E之循環通路37之水平部分，在較之上述HEPA過濾器45更靠噴出口37A側之位置設有空氣循環用風扇47，進而，於較之風扇47更靠噴出口37A之循環通路37內設有第2HEPA過濾器48。

又，於較之第1HEPA過濾器45之位置更靠吸入口37B側的循環通路37內設有調壓板49。於調壓板49形成有複數個貫通孔，流通於循環通路37內之空氣係藉由在調壓板49之貫通孔內流通而產生流通阻礙。

若藉由控制裝置使風扇47作動，則空氣自吸入口37B吸入至循環通路37內之後穿過調壓板49，進而經過HEPA過濾器45之上部而穿過風扇47與HEPA過濾器48，最後自噴出口37A噴出。即，培養室4內之空氣經由循環通路37而沿箭頭方向循環，隨之，穿過HEPA過濾器45而被供給至循環通路37內之水蒸氣被供給至培養室4內。

本實施例中，將循環通路37內之風扇47與噴出口37A之間之區域的壓力P1、培養室4之中央部之壓力P2、循環通路37內之吸入口37B與調壓板49之間之區域的壓力P3、調壓板49與風扇47之間之區域的壓力P4、及供給室5A內之壓力P5的關係調整為如下關係。即，利用調壓板49與風扇47之作用調整培養室4內之壓力，以使壓力P1成為最大壓力，壓力P2小於壓力P1，壓力P3小於壓力P2，壓力P4成為小於壓力P3之壓力。因此，培養室4內之空氣經由循環通路37沿箭頭方向循環。此時，藉由循環通路37內之HEPA過濾器48除去灰塵。又，壓力P4相對於供給室5A內之壓力P5成為負壓，供給室5A內產生之水蒸氣被有效地供給至循環通路37內。

如上所述，於本實施例中，於培養室4之外部設置供給裝置5，使供給室5A內產生之水蒸氣穿過開口部5B之HEPA過濾器45而供給至培養室4之循環通路37，藉此，對培養室4內進行加濕。因此，與先前相比，能簡化培養室4內部之構成，且能簡化其他用以對應去污之設備。因此，與先前相比，能提供構成簡單的培養室4，從而能提供可減少維護作業之保溫箱1。又，能維持培養室4內之無菌性且以更佳之狀態對培養室4內進行加濕。

進而，作為培養室4內之保管架13A~13C，與保管架自身旋轉之先前之保溫箱相比，本實施例之保管架13A~13C能減小容器3內之培養物之應力。

再者，上述實施例中，作為加濕手段係使用超音波霧化裝置43，但作為加濕手段亦可使用加熱器等。