JPH06102016B2 - Incubator - Google Patents

Incubator

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JPH06102016B2
JPH06102016B2 JP14957390A JP14957390A JPH06102016B2 JP H06102016 B2 JPH06102016 B2 JP H06102016B2 JP 14957390 A JP14957390 A JP 14957390A JP 14957390 A JP14957390 A JP 14957390A JP H06102016 B2 JPH06102016 B2 JP H06102016B2
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cylinder
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は室内のガス環境を制御し、細胞等の培養を行う
ための培養装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a culture device for controlling a gas environment in a room and culturing cells and the like.

(ロ)従来の技術 従来この種培養装置は、癌細胞等の細胞組織を培養する
ため特開昭60−141279号公報に示される如く、室内の温
度、湿度環境のほかに、二酸化炭素や酸素等のガス濃度
を制御できるように構成されている。
(B) Conventional Technology In order to cultivate cell tissues such as cancer cells, this seed culture device has been used in addition to indoor temperature and humidity environments, as well as carbon dioxide and oxygen, as disclosed in JP-A-60-141279. It is configured so that the gas concentration of the gas can be controlled.

このガスは通常ガスボンベに封入されたものを室内に供
給するものであるので、有限である。従って、ボンベが
空になった場合はガスの供給が停止して、環境条件が崩
れ、培養中の細胞が死滅してしまうため警報を発するよ
うにしている。
This gas is finite because it is normally used as a gas cylinder that is supplied in a room. Therefore, when the cylinder is emptied, the gas supply is stopped, the environmental conditions are destroyed, and the cells in culture are killed, so an alarm is issued.

第5図に従来の培養装置の構成図を示す。100は培養装
置、101はその培養室、102は培養室101内の例えば二酸
化炭素ガス濃度を検出するためのセンサーである。103
は二酸化炭素ガスを封入したガス供給源としてのガスボ
ンベであり、室内101とはガス供給経路104にて連通され
ている。この経路104には、ガスの供給圧力を一定(0.3
〜1kg/cm2)にするための圧力調整器105、塵埃を除去す
るためのフィルター106、及び二酸化炭素ガスの流通を
制御するための二方弁から成るバルブ107が接続され
る。センサー102の出力は制御装置108に入力され、制御
装置108はセンサー102の出力に基づき、バルブ107の制
御出力を発生してバルブ107を開閉し、室101内の二酸化
炭素ガス濃度を所定の値に調節する。
FIG. 5 shows a block diagram of a conventional culture device. Reference numeral 100 is a culture device, 101 is a culture chamber thereof, and 102 is a sensor for detecting, for example, the carbon dioxide gas concentration in the culture chamber 101. 103
Is a gas cylinder as a gas supply source filled with carbon dioxide gas, and is connected to the room 101 through a gas supply path 104. A constant gas supply pressure (0.3
A pressure regulator 105 for adjusting the pressure to 1 kg / cm 2 ), a filter 106 for removing dust, and a valve 107 composed of a two-way valve for controlling the flow of carbon dioxide gas are connected. The output of the sensor 102 is input to the control device 108, and the control device 108 generates the control output of the valve 107 based on the output of the sensor 102 to open / close the valve 107 and set the carbon dioxide gas concentration in the chamber 101 to a predetermined value. Adjust to.

109は圧力センサーであり、圧力調整器105の下流側経路
104の圧力を検出し、この出力を増幅回路を含む比較器1
10に入力し、所定の圧力より低下すると、比較器110は
警報装置111を動作させて使用者にガスボンベ103が空に
なったことを警告するものである。
109 is a pressure sensor, which is a downstream path of the pressure regulator 105.
Comparator that detects the pressure of 104 and outputs this output to the amplifier circuit 1
When the pressure is input to 10 and drops below a predetermined pressure, the comparator 110 activates the alarm device 111 to warn the user that the gas cylinder 103 has become empty.

(ハ)発明が解決しようとする課題 係る従来の構成では、制御するガスの種類が複数であっ
て複数のガスボンベが使用される場合、ボンベの数だけ
圧力センサーが必要になる。またこの種圧力センサーは
長期間圧力が加わったままで使用されるため、信頼性の
高い高価なものが必要となっていた。
(C) With the conventional configuration according to the invention, when a plurality of types of gas are controlled and a plurality of gas cylinders are used, as many pressure sensors as the number of cylinders are required. Further, since this type of pressure sensor is used while pressure is applied for a long period of time, a reliable and expensive sensor is required.

本発明は係る課題を解決するために成されたものであ
る。
The present invention has been made to solve the above problems.

(ニ)課題を解決するための手段 本発明は、培養室と、ガス供給源と、このガス供給源と
培養室を連通する経路と、この経路に設けた流通制御手
段と、培養室内のガス濃度を検出するセンサーと、この
センサーの出力が入力され流通制御手段の制御出力を発
生する制御装置と、警告手段とから培養装置を構成し、
制御装置は前記センサーの出力に基づいて前記制御出力
を発生し、培養室内のガス濃度を制御すると共に、セン
サーの出力変化と前記制御出力の状態に基づいて前記ガ
ス供給源の残存状態を検知し、警告手段を動作させるよ
うにしたものである。
(D) Means for Solving the Problems The present invention is directed to a culture chamber, a gas supply source, a path connecting the gas supply source and the culture room, a flow control means provided in this path, and a gas in the culture room. A culture device is configured from a sensor that detects the concentration, a control device that receives the output of this sensor and generates a control output of the flow control means, and a warning means.
The control device generates the control output based on the output of the sensor, controls the gas concentration in the culture chamber, and detects the remaining state of the gas supply source based on the output change of the sensor and the state of the control output. The warning means is operated.

(ホ)作用 本発明によれば、圧力センサー及びその周辺の電気回路
が不要となる。また、ガス供給源の空の他、ガス供給経
路の目詰まりによるガス供給不良も検知可能となる。
(E) Operation According to the present invention, the pressure sensor and the electric circuit around the pressure sensor are unnecessary. In addition to the empty gas supply source, defective gas supply due to clogging of the gas supply path can be detected.

(ヘ)実施例 次に本発明の実施例を説明する。第1図は本発明の培養
装置1の構成図を示す。培養装置1の培養室2内は断熱
材にて断熱されており、例えば二酸化炭素を封入したガ
スボンベ3と、窒素を封入したガスボンベ4とが別々の
経路5、6にてそれぞれ培養室2と連通せられる形とな
っている。各経路5及び6には同様の圧力調整器7、
8、塵埃除去用のフィルター9、10、二方弁から成るバ
ルブ11、12がそれぞれ順次介設されている。
(F) Example Next, an example of the present invention will be described. FIG. 1 shows a block diagram of a culture device 1 of the present invention. The inside of the culture chamber 2 of the culture device 1 is insulated by a heat insulating material, and, for example, a gas cylinder 3 filled with carbon dioxide and a gas cylinder 4 filled with nitrogen are connected to the culture chamber 2 via separate paths 5 and 6, respectively. It is a form that can be passed. A similar pressure regulator 7, for each path 5 and 6,
8, filters 9 and 10 for removing dust, and valves 11 and 12 composed of two-way valves are sequentially provided.

13は資料ガス経路であり、ここにエアポンプ14と、二酸
化炭素ガス濃度センサー15及び酸素ガス濃度センサー16
が介設され、エアポンプ14は培養室2内の雰囲気を資料
ガスとして吸引し、各センサー15及び16に流通させた
後、再び培養室2内に戻すよう動作する。二酸化炭素ガ
ス濃度センサー15は赤外線検知方式のガスセンサー、酸
素ガス濃度センサー16は電気伝導度を検知する方式のガ
スセンサーであり、各センサー15及び16の出力はマイク
ロコンピュータにて構成される制御装置17に入力され
る。制御装置17はバルブ11及び12の制御出力をそれぞれ
発生し、且つブザー、ランプ及び又は文字表示パネル等
から成る警告手段18の動作を制御する。
Reference numeral 13 is a reference gas path, in which an air pump 14, a carbon dioxide gas concentration sensor 15 and an oxygen gas concentration sensor 16 are provided.
The air pump 14 sucks the atmosphere in the culture chamber 2 as a reference gas, causes it to flow through the sensors 15 and 16, and then returns it to the culture chamber 2 again. The carbon dioxide gas concentration sensor 15 is an infrared detection type gas sensor, the oxygen gas concentration sensor 16 is a gas sensor of a type that detects electrical conductivity, and the output of each sensor 15 and 16 is a control device configured by a microcomputer. Entered in 17. The control device 17 generates control outputs of the valves 11 and 12, respectively, and controls the operation of the warning means 18 including a buzzer, a lamp and / or a character display panel.

次に第2図及び第3図を利用して制御装置17の動作を説
明する。一般にこの種培養装置は二酸化炭素ガス濃度5
%、酸素ガス濃度5%における用途が多く、標準的なガ
スボンベでは二酸化炭素ガスでは約1年間、窒素ガスで
は1乃至2週間で空になる。また、酸素ガス濃度の制御
に窒素ガスを用いるのは、大気中の酸素濃度が約21%で
あり、5%で使用する場合は窒素ガスによって培養室2
内の酸素ガス濃度を下げる必要があるからである。
Next, the operation of the control device 17 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. Generally, this seed culture device has a carbon dioxide gas concentration of 5
%, The oxygen gas concentration is 5%, and a standard gas cylinder is emptied for about 1 year with carbon dioxide gas and with 1 to 2 weeks for nitrogen gas. The nitrogen gas is used to control the oxygen gas concentration when the oxygen concentration in the atmosphere is about 21%, and when it is used at 5%, the nitrogen gas is used to control the culture chamber 2.
This is because it is necessary to reduce the oxygen gas concentration in the inside.

尚、大気中の二酸化炭素濃度は約0.03%であり、また、
説明の便宜上二酸化炭素ガス濃度の制御についてのみ説
明する。
The carbon dioxide concentration in the atmosphere is about 0.03%, and
For convenience of explanation, only the control of the carbon dioxide gas concentration will be described.

ガスボンベ3に正常量の二酸化炭素が封入されている場
合は、培養装置1の設置後電源を投入すると培養室2内
の二酸化炭素ガス濃度は大気の0.03%であるから、制御
装置17は制御出力を発生してバルブ11を開き、ボンベ3
から二酸化炭素ガスを培養室2内に導入する。これによ
って培養室2内の二酸化炭素ガス濃度は、第2図のよう
に大気の二酸化炭素ガス濃度0.03%から上昇して行く。
その後5%の設定値SVの上に設定した上限値EHに到達す
ると制御装置17は制御出力を発生してバルブ11を閉じ
る。それによって二酸化炭素ガス濃度が低下し、設定値
SVの下に設定した下限値ELまで低下すると、制御装置17
は再びバルブ11を開く。以下これを繰り返し、培養室2
内の二酸化炭素ガス濃度を平均して設定値SVに制御す
る。
When a normal amount of carbon dioxide is enclosed in the gas cylinder 3, when the power is turned on after the culture device 1 is installed, the carbon dioxide gas concentration in the culture chamber 2 is 0.03% of the atmosphere, so the control device 17 outputs a control signal. To open the valve 11 and the cylinder 3
Carbon dioxide gas is introduced into the culture chamber 2. As a result, the carbon dioxide gas concentration in the culture chamber 2 increases from the atmospheric carbon dioxide gas concentration of 0.03% as shown in FIG.
After that, when the upper limit value EH set above the set value SV of 5% is reached, the control device 17 generates a control output and closes the valve 11. As a result, the carbon dioxide gas concentration decreases, and the set value
When it falls to the lower limit EL set below SV, the controller 17
Opens valve 11 again. This is repeated thereafter, and the cultivation room 2
The carbon dioxide gas concentration inside is averaged and controlled to the set value SV.

ここで制御装置17はバルブ11を開いている間、定期的
(例えば1分間隔S1〜Sn)にセンサー15から入力する二
酸化炭素ガス濃度(以下Eと称す)をサンプリングし
て、濃度Eの変化量eを逐次算出しており、第2図に示
す正常状態でこのeは1%であるものとする。
Here, the control device 17 is sampled during periodically (e.g. every minute S 1 to S n) (hereinafter referred to as E) carbon dioxide gas concentration to be input from the sensor 15 are open the valve 11, the concentration E It is assumed that the variation e is calculated successively, and that e is 1% in the normal state shown in FIG.

次にボンベ3内の二酸化炭素の残存量が少ないと、第3
図に示す如くバルブ3を開いても、単位時間当りに流入
する量が少ないので、濃度Eの変化量eは小さくなり、
空になるとその変化量eは0%になる。
Next, if the amount of carbon dioxide remaining in the cylinder 3 is small,
As shown in the figure, even if the valve 3 is opened, the amount of inflow per unit time is small, so the change amount e of the concentration E becomes small,
When it becomes empty, the variation e becomes 0%.

制御装置17はバルブ11を開く制御出力を発生している状
態で、この変化量eが所定の値、例えば0.2%より小さ
くなると、ボンベ3に残存している二酸化炭素の量が少
なくなったものと判断し、警告手段18を動作せしめて警
報を発し、使用者にボンベ3の交換を要求する。
When the change amount e becomes smaller than a predetermined value, for example, 0.2% while the control device 17 is generating a control output for opening the valve 11, the amount of carbon dioxide remaining in the cylinder 3 becomes small. Then, the warning means 18 is operated and an alarm is issued to request the user to replace the cylinder 3.

これによって従来の如き圧力センサーを用いることなく
培養室2内の状況からボンベ3が空になったことを検知
することができる。このことはまたボンベ3が空になっ
たことのみならず、ボンベ3から培養室2に至る経路5
中における故障(フィルター9やバルブ11の目詰まり
等)をも検知できることを意味する。即ち、警告手段18
が動作してボンベ3をチェックした時に二酸化炭素が十
分残存していれば、係る故障と判断できる。
As a result, it is possible to detect that the cylinder 3 has become empty from the situation in the culture chamber 2 without using a conventional pressure sensor. This not only means that the cylinder 3 has been emptied, but also the path 5 from the cylinder 3 to the culture chamber 2.
This means that even a failure in the inside (clogging of the filter 9 or the valve 11 etc.) can be detected. That is, the warning means 18
If the carbon dioxide remains sufficiently when the cylinder 3 is operated and the cylinder 3 is checked, it can be determined that the failure has occurred.

ここで、実施例では警報を発する基準値e0を0.2%とし
たので、ボンベ3が完全に空になる以前に警報を発する
ことができる。一方、これを基準値e0を0%とすればボ
ンベ3が完全に空になった時に警報を発するようにな
る。
Here, in the embodiment, since the reference value e 0 for issuing an alarm is 0.2%, the alarm can be issued before the cylinder 3 is completely emptied. On the other hand, if the reference value e 0 is set to 0%, an alarm will be issued when the cylinder 3 is completely emptied.

また、窒素ガスボンベ4が空になったことを検知する場
合も同様であり、バルブ12が開いている状態でセンサー
16の出力により酸素ガス濃度の変化量が所定の値より小
さい場合は、制御装置17は窒素ガスボンベ4の残存量が
減少したと判断し、警告手段18を動作せしめる。但し、
この場合はバルブ12が開くと酸素ガス濃度が減少する点
で異なる。即ち、この減少度合いが小さい場合はボンベ
4の空と判断することになる。
The same applies when detecting that the nitrogen gas cylinder 4 has become empty. The sensor is used when the valve 12 is open.
When the change amount of the oxygen gas concentration is smaller than the predetermined value by the output of 16, the control device 17 determines that the remaining amount of the nitrogen gas cylinder 4 has decreased, and activates the warning means 18. However,
In this case, the difference is that the oxygen gas concentration decreases when the valve 12 opens. That is, if the degree of decrease is small, it is determined that the cylinder 4 is empty.

尚、上記実施例では二酸化炭素ガス濃度Eが下限値ELか
ら上限値EHに至る間バルブ11を開放しているが、それに
限らず、第4図に示すように一定周期TS(例えば1分)
の間の開放期間の比率を制御するものであっても良い。
第4図は制御出力比(以下ORと称す)30%(期間TS中の
30%の期間開いていること)の場合を示している。この
場合は制御出力比ORが大であるのに変化量eが小さいと
きに警報を発する。
Although the valve 11 is opened while the carbon dioxide gas concentration E reaches the lower limit value EL to the upper limit value EH in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 4, a constant cycle TS (for example, 1 minute).
It is also possible to control the ratio of the open period between the two.
Fig. 4 shows the control output ratio (hereinafter referred to as OR) 30% (during the period TS
Open for 30% of the time). In this case, an alarm is issued when the control output ratio OR is large but the variation e is small.

ただし、その場合は上記警報を発生する基準値e0と上記
制御出力比ORとの関係を設定する必要がある。即ち、制
御出力比ORの減少に合わせて基準値e0を減少させる必要
があり、その関係は定数倍の一次関数でも良く、他にフ
ァジイ推論等にて関係付けても良い。
However, in that case, it is necessary to set the relationship between the reference value e 0 for generating the alarm and the control output ratio OR. That is, it is necessary to decrease the reference value e 0 in accordance with the decrease in the control output ratio OR, and the relationship may be a constant multiple linear function or may be related by fuzzy reasoning or the like.

(ト)発生の効果 本発明によれば、ガス供給源のガスの残存状態を検知す
るために圧力センサーを用いる必要がなく、更にその周
辺回路も不要となってコストの低減が図れる。これは特
に複数のガス供給源を使用する場合に有効である。
(G) Effect of generation According to the present invention, it is not necessary to use a pressure sensor to detect the remaining state of the gas of the gas supply source, and the peripheral circuit thereof is also unnecessary, and the cost can be reduced. This is especially useful when using multiple gas sources.

また、本発明によればガス供給源の残存量の減少の他、
ガスを供給する経路の目詰まり等によるガス供給不良の
検知も可能となり、培養物の損害を確実に防止すること
ができる。
Further, according to the present invention, in addition to reducing the remaining amount of the gas supply source,
It is also possible to detect gas supply failure due to clogging of the gas supply path, etc., and it is possible to reliably prevent damage to the culture.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の培養装置の構成図、第2図及び第3図
は二酸化炭素ガス濃度の時間推移を示す図、第4図はバ
ルブの制御の他の実施例を説明する図、第5図は従来の
培養装置の構成図である。 1…培養装置、2…培養室、3、4…ガスボンベ、5、
6…経路、11、12…バルブ、15…二酸化炭素ガス濃度セ
ンサー、16…酸素ガス濃度センサー、17…制御装置、18
…警告手段。
FIG. 1 is a block diagram of a culture device of the present invention, FIGS. 2 and 3 are diagrams showing a time transition of carbon dioxide gas concentration, and FIG. 4 is a diagram for explaining another embodiment of valve control, FIG. FIG. 5 is a block diagram of a conventional culture device. 1 ... Incubator, 2 ... Incubator, 3, 4 ... Gas cylinder, 5,
6 ... Path, 11, 12 ... Valve, 15 ... Carbon dioxide gas concentration sensor, 16 ... Oxygen gas concentration sensor, 17 ... Control device, 18
… A warning means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】培養室と、ガス供給源と、該ガス供給源と
前記培養室を連通する経路と、該経路に設けた流通制御
手段と、前記培養室内のガス濃度を検出するセンサー
と、該センサーの出力が入力され前記流通制御手段の制
御出力を発生する制御装置と、警告手段とから成り、前
記制御装置は前記センサーの出力に基づいて前記制御出
力を発生し、前記培養室内のガス濃度を制御すると共
に、前記センサーの出力変化と前記制御出力の状態に基
づいて前記ガス供給源の残存状態を検知し、前記警告手
段を動作させることを特徴とする培養装置。
1. A culture chamber, a gas supply source, a path for connecting the gas supply source and the culture chamber, a flow control means provided in the path, and a sensor for detecting a gas concentration in the culture room. The control device that receives the output of the sensor and generates the control output of the flow control means, and the warning means, the control device generates the control output based on the output of the sensor, and the gas in the culture chamber. A culturing apparatus which controls the concentration, detects the remaining state of the gas supply source based on the output change of the sensor and the state of the control output, and operates the warning means.
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