JPH078228B2

JPH078228B2 - 培養装置

Info

Publication number: JPH078228B2
Application number: JP2156304A
Authority: JP
Inventors: 裕一玉置; 定美萩口
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-06-13
Filing date: 1990-06-13
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPH0445784A

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。

（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＋
30℃以上の比較的高温とし、湿度を95％以上の高湿とす
ると共に、二酸化炭素濃度や酸素濃度等のガス環境を制
御できるように構成されている。

このガス濃度の制御は、赤外線や、電気伝導度の変化を
利用して所定のガス濃度を検出するガスセンサーを用い
て行われるが、これらセンサーは当該センサーが測定し
ようとする資料ガスの温度や湿度によって影響を受けて
出力が変化してしまう。特に培養室内のガスは高湿であ
るので、この影響は大きい。

そこで、前記公報では濃度を検出するための資料ガスを
冷却装置によって冷却することにより、一定の低温とし
て且つ除湿し、100％の恒湿状態としてガスセンサーに
送るようにしている。

また、センサーとして赤外線式のセンサーを用いる場
合、光路の汚れや光源自体の劣化により長期的に赤外線
検出素子に到達する光の量が変化してしまうので、第３
図のような構造により、零点校正を行っていた。

第３図中、100は資料ガスを流す資料セル、101は比較ガ
スを封入した比較セル、102、103は赤外線の光源、104
はチョッパ、105は検出器であり、比較セル101透過する
赤外線による出力を用いて、定期的に零点校正を行うも
のである。

（ハ）発明が解決しようとする課題然し乍ら、上記公報の如き構成では冷却装置が必要とな
るので装置全体が大型化してしまう。また、資料ガスの
水分を除去排出してしまうので、資料ガスを培養室内に
帰還させても培養室内の水分は浪費される。

更に、センサーはそれ自体の温度によっても影響を受け
る。特に、赤外線式ガスセンサーでは光源から発生する
赤外線の量が変化するので、外気温度が変化した場合に
は検出々力が変化してしまう問題があった。

更にまた、第３図の如き構造の零点校正法では常に２光
路が必要であり、高価なものとなると共に、実際には比
較セル101外面にも不純物が付着するので、零点は変動
する問題があった。

本発明は、これらの課題を解決することを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、高湿度にて維持される培養室と、この培養室
内のガスを流通させる資料ガス経路と、この資料ガス経
路に設けたガスセンサーと、加熱手段と、培養室内のガ
ス濃度を制御する制御手段とから培養装置を構成し、制
御手段は資料ガス経路とガスセンサーを培養室内の温度
よりも高い所定の温度に維持するよう加熱手段を制御す
るよう構成したものである。

また、上記培養装置において、資料ガス経路に導入した
資料ガスは培養室内に帰還させるようにしたものであ
る。

更に、上記において、ガスセンサーには赤外線式ガスセ
ンサーを用い、この赤外線式ガスセンサーには湿度によ
って吸収される波長の透過を阻止するフィルタを設けた
ものである。

又、この培養装置において、ガスセンサーが位置する資
料ガス経路に外気を流通させる手段を設け、制御手段は
この外気を用いて赤外線式ガスセンサーの零点校正を行
うようにしたものである。

（ホ）作用本発明によれば、センサーは一定の温度に維持されるの
で外気温度に影響されず、安定した濃度検出が可能とな
る。また、資料ガス経路内に水分が疑結しないので雑菌
が成長しない。

また、資料ガスの水分を除去するものではないので、資
料ガスを培養室内に帰還せしめれば、ガスや加湿用の水
分の浪費が防止される。

更に、センサーとして赤外線式ガスセンサーを用い湿度
にて吸収される波長を除去するフィルタを設ければ、湿
度の変化によっても検出々力が変化しない。

また、資料ガス経路に外気を流通させて零点校正を行わ
せれば、零点校正に２光路を必要としない。

（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７にて断熱されており、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には二方弁から成るバルブ８、９
がそれぞれ介設されている。

10は資料ガス経路であり、入口10aを培養室２に連通し
ており、ここにエアポンプ11と、流通ガス中の塵埃を除
去するフィルタ12と、二酸化炭素ガス濃度センサー13及
び酸素ガス濃度センサー14が介設され、エアポンプ11
は、入口10aから培養室２内の雰囲気を資料ガスとして
吸引し、各センサー13及び14に流通させた後、出口10b
より再び培養室２内に戻すよう動作する。

二酸化炭素ガス濃度センサー13は第２図に分解図で示す
ような赤外線式ガスセンサーである。センサー13は近年
開発された所謂モジュレーションタイプの焦電形赤外線
検出器15と、遠赤外線を発生するヒーター等の光源16と
から構成される。赤外線検出器15はシールドボックス17
内に赤外線検出部Ｓを収納し、シールドボックス17に形
成した図示しない透孔に対応する位置に圧電バイモルフ
振動子18によって駆動されるスリット部材19から成るチ
ョッパＣを設け、更にそれに対応する位置に透孔20を形
成したケース21にて全体をカバーし、このケース21内に
これらの部品を内蔵せしめている。スリット部材19は、
スリットを形成した２枚の板を重合関係に取り付けて構
成され、チョッパＣに入力される駆動電圧の周波数と同
じ周波数で圧電バイモルフ振動子18が振動することによ
りスリットを開閉し透孔20より入射して赤外線検出部Ｓ
に到達する赤外線Ｕを断続して、赤外線量に応じた出力
をチョッパＣの入力周波数と同じ周波数の交流信号とし
て発生する。

この光源16と透孔20間に第２図中破線矢印の如く資料ガ
スを流通させ、資料ガス中の二酸化炭素に赤外線が吸収
される性質を利用してガス濃度を検出する。

また、透孔20にはサファイヤガラス22がはめ込まれる
が、そこには湿度によって吸収される波長を除去するフ
ィルタが塗布形成されている。

酸素ガス濃度センサー14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13及び14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23に入力され
る。制御装置23には培養室２内の温度を検出するセンサ
ー24の出力も入力される。

26は外気を導入するための外気経路であり、外気導入口
27にて一端を開口し、他端はフィルタ12と二酸化炭素ガ
ス濃度センサー13の間の資料ガス経路10に接続されてい
る。外気経路26には順次エアポンプ28とフィルタ29が介
設され、このエアポンプ28にて外気（大気）を資料ガス
経路10に流通させる。

資料ガス経路10とエアポンプ11、フィルタ12及び29、各
センサー13及び14は断熱ケース30内に収納されて、外気
と断熱されると共に、このケース30内にはヒータ31及び
ケース30内の温度を検出するための温度センサー32が設
けられセンサー32の出力は制御装置23に入力される。

34は培養室２内を加熱するためのヒータ、35は培養室２
加湿用の水を入れた容器である。

制御装置23はバルブ８及び９の制御出力をそれぞれ発生
すると共に、各エアポンプ11及び28の運転を制御し、更
に、SSR36及び37の導通を制御してヒータ31及び34の発
熱を制御する。

次に、制御装置23の動作を説明する。一般にこの種培養
装置は、培養室２内の温度は＋30〜40℃、湿度は95％以
上、二酸化炭素ガス濃度５％、酸素ガス濃度５％におけ
る用途が多い。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。

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。

制御装置23はセンサー24の出力に基づき、SSR37を制御
してヒータ34の発熱を調節し培養室２内を例えば＋37℃
等の一定の温度に維持する。

また、ポンプ11を運転し、資料ガスを経路10に導入し、
各センサ13、14に流通させて各センサ13及び14から二酸
化炭素ガス濃度及び酸素ガス濃度に関する出力を得て各
バルブ８及び９を開閉し、培養室２内のガス環境を調節
する。

更に、制御装置23はセンサー32の出力に基づいてSSR36
を制御することにより、断熱ケース30内を培養室２内の
温度よりも高い一定の温度に維持する。例えば、培養室
２が前述の＋３℃であれば断熱ケース30内は＋42℃に維
持する。これによって資料ガス経路10及び各センサー13
及び14の温度は一定となるので、外気温度の変動に対し
ても検出々力が変化することはない。また、経路10は資
料ガスの温度より高いから、資料ガス中の水分が経路10
内で凝結することはなく、従って経路10内は常に乾燥状
態を維持され、雑菌が繁殖することもなく、更に、セン
サー13、14に水滴が付いて検出誤差が生じることもな
い。また、この資料ガスは培養室２内に戻されるから、
培養室２内の水分の浪費も生じない。

次に、制御装置23は例えば４時間に１回エアポンプ11を
停止し（エアポンプの停止中に空気の逆流はない。以下
同じ。）、エアポンプ28を２分間運転して、外気の各セ
ンサー13及び14に流通し、それぞれが検出する大気の二
酸化炭素ガス濃度及び酸素ガス濃度を記憶し、大気の各
濃度は分かっているので、これによって二酸化炭素ガス
濃度センサー13の零点校正を実行する。

従って、従来の如く零点校正のために２光路式の構造を
採る必要はなくなる。また、この零点校正は、二酸化炭
素ガス濃度センサー13の透孔20にはめこまれたサファイ
ヤガラス22には湿度によって吸収される波長を除去する
フィルタが塗布形成されているので、導入した外気の湿
度に影響されない。

尚、制御装置23は同時に酸素ガス濃度センサー14のスパ
ン補正をも実行する。また、上記零点校正用の外気は活
性炭や石炭等の二酸化炭素吸着剤を通して導入しても良
く、それによって例えば１％以下の低二酸化炭素濃度の
制御も長期安定的に実行できる。

（ト）発明の効果本発明によれば、ガスセンサーは一定の温度に維持され
るので外気温度に影響されず、安定した濃度検出が可能
となる。また、資料ガス経路内に水分が凝結しないので
雑菌が成長せず、この水滴がガスセンサーに付着して検
出不能となることもない。

更に、センサーとして赤外線式ガスセンサーを用い湿度
にて吸収される波長を除去するフィルタを設ければ、湿
度の変化によっても検出々力が変化しない。加えて資料
ガス経路に外気を流通させて零点校正を行わせれば、従
来の如く零点校正に２光路を必要とせず、総じて安価な
培養装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の培養装置の構成図、第２図は二酸化炭
素ガス濃度センサーの分解斜視図、第３図は従来の零点
校正を説明する図である。１……培養装置、２……培養室、10……資料ガス経路、
13……二酸化炭素ガス濃度センサー、14……酸素ガス濃
度デンサー、22……サファイヤガラス、23……制御装
置、26……外気経路、30……断熱ケース、31……ヒー
タ、32……温度センサー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高湿度にて維持される培養室と、該培養室
内のガスを流通させる資料ガス経路と、該資料ガス経路
に設けたガスセンサーと、加熱手段と、前記培養室内の
ガス濃度を制御する制御手段とから成り、前記制御手段
は前記資料ガス経路とガスセンサーを前記培養室内の温
度よりも高い所定の温度に維持するよう前記加熱手段を
制御することを特徴とする培養装置。
【請求項２】資料ガス経路に導入した資料ガスは培養室
内に帰還させることを特徴とする請求項１記載の培養装
置。
【請求項３】ガスセンサーには赤外線式ガスセンサーを
用い、該赤外線式ガスセンサーには湿度によって吸収さ
れる波長の透過を阻止するフィルタを設けた請求項１記
載の培養装置。
【請求項４】ガスセンサーが位置する資料ガス経路に外
気を流通させる手段を設け、制御手段はこの外気を用い
て赤外線式ガスセンサーの零点校正を行うことを特徴と
する請求項３記載の培養装置。