JPH0815192A - 湿度補償された二酸化炭素ガス測定および制御システム - Google Patents
湿度補償された二酸化炭素ガス測定および制御システムInfo
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- JPH0815192A JPH0815192A JP7055598A JP5559895A JPH0815192A JP H0815192 A JPH0815192 A JP H0815192A JP 7055598 A JP7055598 A JP 7055598A JP 5559895 A JP5559895 A JP 5559895A JP H0815192 A JPH0815192 A JP H0815192A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 二酸化炭素ガス測定および制御システムは、
熱伝導率ＣＯ2 センサおよび湿度センサを備え、これら
センサは、別々の独立した出力信号を発生し、これら出
力信号は、マイクロプロセッサにて比較され、±0.１％
以内の正確さの湿度補償された二酸化炭素ガス測定値が
発生される。 【効果】 正確な湿度補償された二酸化炭素ガス測定値
を得ることができる。
熱伝導率ＣＯ2 センサおよび湿度センサを備え、これら
センサは、別々の独立した出力信号を発生し、これら出
力信号は、マイクロプロセッサにて比較され、±0.１％
以内の正確さの湿度補償された二酸化炭素ガス測定値が
発生される。 【効果】 正確な湿度補償された二酸化炭素ガス測定値
を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には、絶対湿度
の変化に関係なしに、実質的に飽和された気体環境また
は飽和されていない気体環境、例えば、細胞培養定温器
における二酸化炭素ガス濃度を正確に測定するための方
法およびシステムに関するものである。
の変化に関係なしに、実質的に飽和された気体環境また
は飽和されていない気体環境、例えば、細胞培養定温器
における二酸化炭素ガス濃度を正確に測定するための方
法およびシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】研究室用細胞培養定温器におけるＣＯ2
濃度の測定および制御は、最も普通には、熱伝導率検出
システムを用いて行われる。熱伝導率セルまたは検出器
は、熱安定性を増すために共通のブロックまたは金属ハ
ウジング内に２つのサーミスタを設けて等しく平衡する
ようにした電子式ブリッジ回路として構成された示差温
度計である。（マンスフィールド（Mansfield)氏の米国
特許第３９２９５８４号明細書参照）。このような熱伝
導率セルは、最も普通には、周辺領域から隔離されてい
る動作環境内に配置されるが、このような配置に限定さ
れたものでもない。ある場合には、このような検出セル
は、動作環境の外部であるが、この動作環境に隣接して
いる空気流路内に配置される。一方のサーミスタセンサ
は、ブロック／ハウジング内に配置されていて、室温の
みを検出する。他方のサーミスタセンサは、その室内環
境に対してさらされている。これら２つのサーミスタセ
ンサの間の測定差は、その雰囲気の熱伝導率（密度）、
すなわち、そのさらされているセンサから同一割合で少
量の熱を奪い去る能力である。もし、その他のファクタ
ーのすべてが一定のままであって、二酸化炭素の含有量
のみが変化するならば、“ＴＣ”セル出力（適当に較正
されているときの）は、ＣＯ2 濃度の変化を示す。不都
合なことに、このＴＣセルは、気圧、温度、湿度および
センサセルを通過する空気流の速度による影響を受け
る。これらの変数は、温度の変化および相対的湿度レベ
ルを補償するための電子式零位調整回路を用いて制御さ
れまたは補償されている。雰囲気におけるＣＯ2 の影響
を監視するには、熱伝導率の変化がＣＯ2 濃度の変化に
よってのみ生ぜしめられるように、絶対湿度が一定に保
たれなければならない。最も悪い環境の下では、絶対湿
度が変化すると、熱伝導率が相当に変化してしまい、制
御器がＣＯ2 含有量を４％程も大きくシフトさせてしま
うことがありうる。
濃度の測定および制御は、最も普通には、熱伝導率検出
システムを用いて行われる。熱伝導率セルまたは検出器
は、熱安定性を増すために共通のブロックまたは金属ハ
ウジング内に２つのサーミスタを設けて等しく平衡する
ようにした電子式ブリッジ回路として構成された示差温
度計である。（マンスフィールド（Mansfield)氏の米国
特許第３９２９５８４号明細書参照）。このような熱伝
導率セルは、最も普通には、周辺領域から隔離されてい
る動作環境内に配置されるが、このような配置に限定さ
れたものでもない。ある場合には、このような検出セル
は、動作環境の外部であるが、この動作環境に隣接して
いる空気流路内に配置される。一方のサーミスタセンサ
は、ブロック／ハウジング内に配置されていて、室温の
みを検出する。他方のサーミスタセンサは、その室内環
境に対してさらされている。これら２つのサーミスタセ
ンサの間の測定差は、その雰囲気の熱伝導率（密度）、
すなわち、そのさらされているセンサから同一割合で少
量の熱を奪い去る能力である。もし、その他のファクタ
ーのすべてが一定のままであって、二酸化炭素の含有量
のみが変化するならば、“ＴＣ”セル出力（適当に較正
されているときの）は、ＣＯ2 濃度の変化を示す。不都
合なことに、このＴＣセルは、気圧、温度、湿度および
センサセルを通過する空気流の速度による影響を受け
る。これらの変数は、温度の変化および相対的湿度レベ
ルを補償するための電子式零位調整回路を用いて制御さ
れまたは補償されている。雰囲気におけるＣＯ2 の影響
を監視するには、熱伝導率の変化がＣＯ2 濃度の変化に
よってのみ生ぜしめられるように、絶対湿度が一定に保
たれなければならない。最も悪い環境の下では、絶対湿
度が変化すると、熱伝導率が相当に変化してしまい、制
御器がＣＯ2 含有量を４％程も大きくシフトさせてしま
うことがありうる。
【０００３】研究室用定温器において安定な湿度レベル
を維持するためには、その動作環境内に水皿を置いて、
その温度が平衡するようにしている。定温器の動作雰囲
気は、周囲条件によって変化しない絶対湿度レベルを維
持するために、近飽和点に達していなければならない。
を維持するためには、その動作環境内に水皿を置いて、
その温度が平衡するようにしている。定温器の動作雰囲
気は、周囲条件によって変化しない絶対湿度レベルを維
持するために、近飽和点に達していなければならない。
【０００４】研究室の研究者が定温器を飽和状態におい
て動作させたくはないが、ＣＯ2 の正確な制御をしたい
ような場合には、熱伝導率センサの基準がドリフトする
と、定温器におけるＣＯ2 ガス濃度の正確さについての
問題が出てくる。すなわち、絶対湿度が変化するにつれ
て、ＣＯ2 ガスセンサの基準ベースが変化する。
て動作させたくはないが、ＣＯ2 の正確な制御をしたい
ような場合には、熱伝導率センサの基準がドリフトする
と、定温器におけるＣＯ2 ガス濃度の正確さについての
問題が出てくる。すなわち、絶対湿度が変化するにつれ
て、ＣＯ2 ガスセンサの基準ベースが変化する。
【０００５】飽和された定温器とは反対に、乾式定温器
を動作させるときには、周囲湿度の変動により、ＣＯ2
零目盛に影響が及ぼされる。周囲温度が極端に変化する
ときに起こりうるような変動は、総合的な絶対湿度にあ
まり影響しないので、ＣＯ2目盛には、最悪の場合で、
1.５％もの影響があるが、これは、それ程重大な問題と
して現れないが、定温器動作環境内にて培養される細胞
媒体のｐＨレベルに重要なエラーを生ぜしめる。
を動作させるときには、周囲湿度の変動により、ＣＯ2
零目盛に影響が及ぼされる。周囲温度が極端に変化する
ときに起こりうるような変動は、総合的な絶対湿度にあ
まり影響しないので、ＣＯ2目盛には、最悪の場合で、
1.５％もの影響があるが、これは、それ程重大な問題と
して現れないが、定温器動作環境内にて培養される細胞
媒体のｐＨレベルに重要なエラーを生ぜしめる。
【０００６】本発明者は、従来のシステムにおいては絶
対湿度の変動によって生じてしまっていたような不正確
さを伴わずに、熱伝導率センサを使用して包囲環境内の
ＣＯ 2 ガス濃度を検出または測定するための独特なシス
テムを開発した。本発明によれば、任意の制御された雰
囲気（例えば、細胞培養ＣＯ2 定温器）内のＣＯ2 含有
量を測定し制御するのに使用される熱伝導率センサの零
目盛点に対する絶対湿度レベルの変化の影響による不正
確さが除去される。これは、熱伝導率検出器の出力に対
して、マイクロプロセッサ制御システムにおいてファー
ムウエアにより絶対湿度検出器の出力を重ね合わせるよ
うにすることによって、達成される。マイクロプロセッ
サコントローラからの出力は、制御される雰囲気におけ
る絶えず変化している絶対湿度レベルに関して安定な基
準出力を維持する湿度補正された信号である。絶対湿度
レベルの変化によるこのような出力を絶えず補正するこ
とにより、正確さおよび誤差は、従来のシステムでは４
％もの高さから、本発明では、0.２％よりも小さな値ま
でに減少させることができた。これらの誤差は、主とし
て、潜在的に不安定な環境において熱伝導率検出システ
ムを手動にてまたは自動的に零調整することによって生
ぜしめられる。このような零調整は、典型的には、製品
のユーザまたは非補償型制御システムによって行われて
いる。
対湿度の変動によって生じてしまっていたような不正確
さを伴わずに、熱伝導率センサを使用して包囲環境内の
ＣＯ 2 ガス濃度を検出または測定するための独特なシス
テムを開発した。本発明によれば、任意の制御された雰
囲気（例えば、細胞培養ＣＯ2 定温器）内のＣＯ2 含有
量を測定し制御するのに使用される熱伝導率センサの零
目盛点に対する絶対湿度レベルの変化の影響による不正
確さが除去される。これは、熱伝導率検出器の出力に対
して、マイクロプロセッサ制御システムにおいてファー
ムウエアにより絶対湿度検出器の出力を重ね合わせるよ
うにすることによって、達成される。マイクロプロセッ
サコントローラからの出力は、制御される雰囲気におけ
る絶えず変化している絶対湿度レベルに関して安定な基
準出力を維持する湿度補正された信号である。絶対湿度
レベルの変化によるこのような出力を絶えず補正するこ
とにより、正確さおよび誤差は、従来のシステムでは４
％もの高さから、本発明では、0.２％よりも小さな値ま
でに減少させることができた。これらの誤差は、主とし
て、潜在的に不安定な環境において熱伝導率検出システ
ムを手動にてまたは自動的に零調整することによって生
ぜしめられる。このような零調整は、典型的には、製品
のユーザまたは非補償型制御システムによって行われて
いる。
【０００７】本発明によれば、また、相対湿度レベルが
周辺状態並びに仮想飽和まで増大されうるような状態の
相対湿度レベルに対して平衡させられうるような熱伝導
率検出器を用いて、包囲雰囲気（例えば、研究室用ＣＯ
2 定温器）内のＣＯ2 含有量を詳細に測定し且つ制御す
ることもできる。
周辺状態並びに仮想飽和まで増大されうるような状態の
相対湿度レベルに対して平衡させられうるような熱伝導
率検出器を用いて、包囲雰囲気（例えば、研究室用ＣＯ
2 定温器）内のＣＯ2 含有量を詳細に測定し且つ制御す
ることもできる。
【０００８】本発明の測定システムにおいては、絶対湿
度補償した二酸化炭素ガス濃度を得るために、熱伝導率
ガス制御システムに不正確さをもたらす２つのファク
タ、すなわち、相対湿度および乾球温度が考慮に入れら
れている。
度補償した二酸化炭素ガス濃度を得るために、熱伝導率
ガス制御システムに不正確さをもたらす２つのファク
タ、すなわち、相対湿度および乾球温度が考慮に入れら
れている。
【０００９】本発明によれば、また、以下の説明から明
らかとなるような多くの付加的な効果が得られる。
らかとなるような多くの付加的な効果が得られる。
【００１０】
【発明の概要】実質的に飽和されたまたは飽和されてい
ない気体環境において使用する湿度補償された二酸化炭
素ガス測定および制御システムは、湿度レベル出力を与
えることのできる湿度センサ手段と、二酸化炭素濃度出
力を与えることのできる熱伝導率センサ手段と、前記湿
度レベル出力を、二酸化炭素ガスの初期零基準での記憶
された湿度レベル出力である記憶された湿度レベル出力
と比較して、補償値またはファクタを定めるための比較
手段と、該補償値またはファクタに従って前記二酸化炭
素濃度出力を調整して、湿度補償された二酸化炭素ガス
濃度出力を発生させるための調整手段とを備えている。
このシステムは、また、湿度補償された二酸化炭素ガス
濃度出力にしたがって、前記環境内への二酸化炭素ガス
の流れを制御する手段を含みうる。前記環境の温度を測
定する手段を設けて、それに応じて湿度レベル出力を調
整するようにするようなことも望まれる。
ない気体環境において使用する湿度補償された二酸化炭
素ガス測定および制御システムは、湿度レベル出力を与
えることのできる湿度センサ手段と、二酸化炭素濃度出
力を与えることのできる熱伝導率センサ手段と、前記湿
度レベル出力を、二酸化炭素ガスの初期零基準での記憶
された湿度レベル出力である記憶された湿度レベル出力
と比較して、補償値またはファクタを定めるための比較
手段と、該補償値またはファクタに従って前記二酸化炭
素濃度出力を調整して、湿度補償された二酸化炭素ガス
濃度出力を発生させるための調整手段とを備えている。
このシステムは、また、湿度補償された二酸化炭素ガス
濃度出力にしたがって、前記環境内への二酸化炭素ガス
の流れを制御する手段を含みうる。前記環境の温度を測
定する手段を設けて、それに応じて湿度レベル出力を調
整するようにするようなことも望まれる。
【００１１】また、本発明によれば、実質的に飽和され
たまたは飽和されていない環境における二酸化炭素ガス
を測定して制御する方法であって、前記環境の湿度レベ
ルを測定し、前記環境の二酸化炭素濃度を測定し、前記
湿度レベルを、二酸化炭素ガスの初期零基準での記憶さ
れた湿度レベルである記憶された湿度レベルと比較し
て、補償値またはファクタを定め、前記補償値またはフ
ァクタに従って前記二酸化炭素濃度を調整して湿度補償
された二酸化炭素ガス濃度測定値を発生するようにする
方法が提供される。湿度補償された二酸化炭素ガス濃度
測定値にしたがって、環境内への二酸化炭素ガスの流れ
を調整するのが好ましい。
たまたは飽和されていない環境における二酸化炭素ガス
を測定して制御する方法であって、前記環境の湿度レベ
ルを測定し、前記環境の二酸化炭素濃度を測定し、前記
湿度レベルを、二酸化炭素ガスの初期零基準での記憶さ
れた湿度レベルである記憶された湿度レベルと比較し
て、補償値またはファクタを定め、前記補償値またはフ
ァクタに従って前記二酸化炭素濃度を調整して湿度補償
された二酸化炭素ガス濃度測定値を発生するようにする
方法が提供される。湿度補償された二酸化炭素ガス濃度
測定値にしたがって、環境内への二酸化炭素ガスの流れ
を調整するのが好ましい。
【００１２】
【実施例】次に、添付図面に基づいて、本発明の実施例
について、本発明をより詳細に説明する。添付図面の各
図において、同様の部分には、同様の符号を付してい
る。
について、本発明をより詳細に説明する。添付図面の各
図において、同様の部分には、同様の符号を付してい
る。
【００１３】熱伝導率ＣＯ2 センサ測定出力信号は、マ
イクロプロセッサを介して絶対湿度センサ測定出力信号
と重ね合わされる。これらセンサは、包囲された容器
（すなわち、細胞培養定温器）内に配置され、それぞれ
循環するＣＯ2 ガスの路内にあるようにされる。ＣＯ2
および絶対湿度検出装置は、共に、遮蔽された相互接続
ケーブルを介して、各電子インターフェイス回路盤へ接
続されている。ＣＯ2 および絶対湿度センサの両者から
発生される電子的に条件付けされた信号は、ファームウ
エアによる重ね合わせのためマイクロプロセッサへと、
別々に通される。絶対湿度センサによって変化が検出さ
れるとき、熱伝導率ガス制御回路の零基準ベースに対す
る調整が連続的に電子的になされる。このような補償シ
ステムによれば、正確なガス制御システムを絶対湿度レ
ベルの変化によって影響されないようなものとして維持
することができる。
イクロプロセッサを介して絶対湿度センサ測定出力信号
と重ね合わされる。これらセンサは、包囲された容器
（すなわち、細胞培養定温器）内に配置され、それぞれ
循環するＣＯ2 ガスの路内にあるようにされる。ＣＯ2
および絶対湿度検出装置は、共に、遮蔽された相互接続
ケーブルを介して、各電子インターフェイス回路盤へ接
続されている。ＣＯ2 および絶対湿度センサの両者から
発生される電子的に条件付けされた信号は、ファームウ
エアによる重ね合わせのためマイクロプロセッサへと、
別々に通される。絶対湿度センサによって変化が検出さ
れるとき、熱伝導率ガス制御回路の零基準ベースに対す
る調整が連続的に電子的になされる。このような補償シ
ステムによれば、正確なガス制御システムを絶対湿度レ
ベルの変化によって影響されないようなものとして維持
することができる。
【００１４】図１は、壁ダクト８の間に配設された多段
の孔あき棚７を備えた細胞培養定温器１１を示してい
る。壁ダクト８の外面と定温器ハウジング２０の内面と
の間に通路９が形成されており、この通路には、ハウジ
ング１１内に含まれたガスが矢印の方向に循環させら
れ、ガスは、湿気水皿１０から送風機モータ４に取り付
けられた送風機ホイール５の方へと移動し、通路９を通
して定温器１１の底部へと戻される。ガスが送風機ホイ
ール５から出されるとき、そのガスは、湿度センサ１、
熱伝導率センサ２および温度センサ３に通される。
の孔あき棚７を備えた細胞培養定温器１１を示してい
る。壁ダクト８の外面と定温器ハウジング２０の内面と
の間に通路９が形成されており、この通路には、ハウジ
ング１１内に含まれたガスが矢印の方向に循環させら
れ、ガスは、湿気水皿１０から送風機モータ４に取り付
けられた送風機ホイール５の方へと移動し、通路９を通
して定温器１１の底部へと戻される。ガスが送風機ホイ
ール５から出されるとき、そのガスは、湿度センサ１、
熱伝導率センサ２および温度センサ３に通される。
【００１５】湿度レベルおよびＣＯ2 センサは、図２に
示すブロック図に従って、マイクロプロセッサと相互に
作用する。湿度センサ手段３０は、環境雰囲気を正確に
測定して、システムの全動作範囲に亘って安定性および
正確さに関して温度補償された湿度の有無を検出するこ
とができる。熱発生手段を有するこのような定温器１１
は、周囲温度およびｐＨレベルの特定な制御を必要とす
る研究室での細胞研究に有用な環境制御されたチャンバ
を構成する。加圧された二酸化炭素は、外部から定温器
１１へと供給され、その流れは、ＣＯ2 供給手段４２と
定温器１１との間に配設されたソレノイド弁４０を用い
て制御される。
示すブロック図に従って、マイクロプロセッサと相互に
作用する。湿度センサ手段３０は、環境雰囲気を正確に
測定して、システムの全動作範囲に亘って安定性および
正確さに関して温度補償された湿度の有無を検出するこ
とができる。熱発生手段を有するこのような定温器１１
は、周囲温度およびｐＨレベルの特定な制御を必要とす
る研究室での細胞研究に有用な環境制御されたチャンバ
を構成する。加圧された二酸化炭素は、外部から定温器
１１へと供給され、その流れは、ＣＯ2 供給手段４２と
定温器１１との間に配設されたソレノイド弁４０を用い
て制御される。
【００１６】定温器１１の制御された雰囲気チャンバ１
３における二酸化炭素のレベルは、マイクロプロセッサ
３４によって、温度および湿度の変化に影響されずに一
定に維持される。マイクロプロセッサ３４は、これらの
パラメータを連続的に監視し、貯蔵タンク４２を介して
供給される加圧されたＣＯ2 が制御された雰囲気チャン
バ１３に入るようにするソレノイド弁４０を比例的に開
閉することによって、所望のＣＯ2 濃度レベルを維持さ
せる。
３における二酸化炭素のレベルは、マイクロプロセッサ
３４によって、温度および湿度の変化に影響されずに一
定に維持される。マイクロプロセッサ３４は、これらの
パラメータを連続的に監視し、貯蔵タンク４２を介して
供給される加圧されたＣＯ2 が制御された雰囲気チャン
バ１３に入るようにするソレノイド弁４０を比例的に開
閉することによって、所望のＣＯ2 濃度レベルを維持さ
せる。
【００１７】熱伝導率セルまたは検出器２は、安定性を
増すために共通のブロックまたは金属ハウジング内に２
つのサーミスタを設けて等しく平衡するようにした電子
式ブリッジ回路として構成された示差温度計である。す
なわち、チャンバ１３内に入れられたＣＯ2 の熱伝導率
は、マイクロプロセッサ３４によって使用される線形電
圧出力を与えるホイートストンブリッジ回路の一部であ
るサーミスタによって連続的に測定される。
増すために共通のブロックまたは金属ハウジング内に２
つのサーミスタを設けて等しく平衡するようにした電子
式ブリッジ回路として構成された示差温度計である。す
なわち、チャンバ１３内に入れられたＣＯ2 の熱伝導率
は、マイクロプロセッサ３４によって使用される線形電
圧出力を与えるホイートストンブリッジ回路の一部であ
るサーミスタによって連続的に測定される。
【００１８】湿度システムのセンサ２は、定温器の全動
作湿度範囲に亘って安定性を得るために湿度検出システ
ム内の温度測定および補償を行なうのに薄膜プラチナＲ
ＴＤセンサ５０と結合されたモノリシック集積回路検出
器３０を利用する。湿度測定のために使用されるモノリ
シック集積回路は、キャパシタンスセンサであり、これ
は、相補形金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）回路に組み込
まれるとき、信号をマイクロプロセッサ制御システム３
４によって使用するための線形電圧出力へと変換する。
作湿度範囲に亘って安定性を得るために湿度検出システ
ム内の温度測定および補償を行なうのに薄膜プラチナＲ
ＴＤセンサ５０と結合されたモノリシック集積回路検出
器３０を利用する。湿度測定のために使用されるモノリ
シック集積回路は、キャパシタンスセンサであり、これ
は、相補形金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）回路に組み込
まれるとき、信号をマイクロプロセッサ制御システム３
４によって使用するための線形電圧出力へと変換する。
【００１９】これらの２つの信号は、ファームウエアを
使用してマイクロプロセッサ３４内にて一緒に重ね合わ
される。マイクロプロセッサ３４は、湿度センサ手段３
０によって検出された現在の湿度レベルを、ＣＯ2 の零
基準が初めに設定されまたは較正されたときに検出され
た記憶された湿度レベル３６と比較する。ルックアップ
テーブル３８における値を比較することによって、オフ
セットと類似の補償値が定められる。ルックアップテー
ブル３８は、ＣＯ2 ガス制御システムの零基準点をオフ
セットする特定の値を表す差分データを含む。２つの測
定値の間の差は、熱伝導率センサ手段３２によって測定
されたＣＯ2 の実際の値に対して参照させられる。それ
から、測定されたＣＯ2 濃度は、この差分に従って調整
され、その出力は、ユーザに参照させるために制御パネ
ルディスプレイ４４へと通される。実際のＣＯ2 濃度が
検出されて再較正されるとき、マイクロプロセッサ３４
は、ＣＯ2 ガス制御手段４１に信号を送り、ソレノイド
弁４０を開くかまたは閉じるかして、加圧されたＣＯ2
がチャンバ１３に入り、そこに所望のＣＯ2 濃度レベル
を維持するようにさせる。図４は、前述したような方法
の手順を示すフローチャートである。
使用してマイクロプロセッサ３４内にて一緒に重ね合わ
される。マイクロプロセッサ３４は、湿度センサ手段３
０によって検出された現在の湿度レベルを、ＣＯ2 の零
基準が初めに設定されまたは較正されたときに検出され
た記憶された湿度レベル３６と比較する。ルックアップ
テーブル３８における値を比較することによって、オフ
セットと類似の補償値が定められる。ルックアップテー
ブル３８は、ＣＯ2 ガス制御システムの零基準点をオフ
セットする特定の値を表す差分データを含む。２つの測
定値の間の差は、熱伝導率センサ手段３２によって測定
されたＣＯ2 の実際の値に対して参照させられる。それ
から、測定されたＣＯ2 濃度は、この差分に従って調整
され、その出力は、ユーザに参照させるために制御パネ
ルディスプレイ４４へと通される。実際のＣＯ2 濃度が
検出されて再較正されるとき、マイクロプロセッサ３４
は、ＣＯ2 ガス制御手段４１に信号を送り、ソレノイド
弁４０を開くかまたは閉じるかして、加圧されたＣＯ2
がチャンバ１３に入り、そこに所望のＣＯ2 濃度レベル
を維持するようにさせる。図４は、前述したような方法
の手順を示すフローチャートである。
【００２０】図３は、本発明にしたがって使用される回
路を示しており、この回路においては、動作環境内に配
置された、図示されていない組合せ湿度／温度センサか
ら湿度レベルが電子式回路システムへと入力される。こ
の湿度／温度センサは、湿度センサ入力６を介して電子
式回路システムに接続されている。その湿度レベル入力
は、演算増幅器Ｕ１Ａによって条件付けされる。演算増
幅器Ｕ１Ａの出力は、出力１を介してマイクロプロセッ
サ回路板上の湿度回路へと直接的に送られ、それから、
定温器の湿度パラメータディスプレイへと通される。同
時に、演算増幅器Ｕ１Ａからの条件付けされた出力は、
マルチプレクサ回路へと通される。
路を示しており、この回路においては、動作環境内に配
置された、図示されていない組合せ湿度／温度センサか
ら湿度レベルが電子式回路システムへと入力される。こ
の湿度／温度センサは、湿度センサ入力６を介して電子
式回路システムに接続されている。その湿度レベル入力
は、演算増幅器Ｕ１Ａによって条件付けされる。演算増
幅器Ｕ１Ａの出力は、出力１を介してマイクロプロセッ
サ回路板上の湿度回路へと直接的に送られ、それから、
定温器の湿度パラメータディスプレイへと通される。同
時に、演算増幅器Ｕ１Ａからの条件付けされた出力は、
マルチプレクサ回路へと通される。
【００２１】湿度／温度センサは、また、温度センサ入
力２を介して電子式回路システムにも接続されている。
この温度レベル入力は、演算増幅器Ｕ３Ｂを介して条件
付けされた湿度レベル入力と組み合わされる。この演算
増幅器Ｕ３Ｂにおいて、その組み合わされた信号に補正
ファクタが加えられ、それから、絶対湿度値へと変換さ
れる。
力２を介して電子式回路システムにも接続されている。
この温度レベル入力は、演算増幅器Ｕ３Ｂを介して条件
付けされた湿度レベル入力と組み合わされる。この演算
増幅器Ｕ３Ｂにおいて、その組み合わされた信号に補正
ファクタが加えられ、それから、絶対湿度値へと変換さ
れる。
【００２２】二酸化炭素センサは、二酸化炭素センサ入
力４を介して電子式回路システムへと接続されている。
入力４から受け取られた信号は、演算増幅器Ｕ２Ａによ
って条件付けされる。この条件付けされた出力信号は、
出力３を介してマイクロプロセッサ回路板上の補助的熱
伝導率モニタ回路へと直接的に送られる。同時に、その
条件付けされた出力信号は、マルチプレクサ回路へと通
される。すなわち、Ｕ２Ｄからの条件付けされた二酸化
炭素出力信号は、マルチプレクサ回路へと送られ、そこ
で、その条件付けされた二酸化炭素出力信号は、Ｕ３Ｂ
からの零補正された絶対湿度出力（すなわち、Ｕ３Ｂ
は、零基準Ｒｈレベルからの変化する絶対湿度レベルに
対して補正を行なう）と重ね合わされ、それから、直接
的に、出力５を介してマイクロプロセッサ回路上のモニ
タ回路へと送られる。
力４を介して電子式回路システムへと接続されている。
入力４から受け取られた信号は、演算増幅器Ｕ２Ａによ
って条件付けされる。この条件付けされた出力信号は、
出力３を介してマイクロプロセッサ回路板上の補助的熱
伝導率モニタ回路へと直接的に送られる。同時に、その
条件付けされた出力信号は、マルチプレクサ回路へと通
される。すなわち、Ｕ２Ｄからの条件付けされた二酸化
炭素出力信号は、マルチプレクサ回路へと送られ、そこ
で、その条件付けされた二酸化炭素出力信号は、Ｕ３Ｂ
からの零補正された絶対湿度出力（すなわち、Ｕ３Ｂ
は、零基準Ｒｈレベルからの変化する絶対湿度レベルに
対して補正を行なう）と重ね合わされ、それから、直接
的に、出力５を介してマイクロプロセッサ回路上のモニ
タ回路へと送られる。
【００２３】二酸化炭素および湿度レベルが比較され、
絶対湿度出力が、二酸化炭素ガスシステムの零を参照し
たときに検出された絶対湿度レベルと照合され、もし、
絶対湿度レベル変化があった場合には、二酸化炭素ガス
システム内部零基準が調整される（すなわち、補償され
る）。二酸化炭素設定点誤差は、二酸化炭素ガスを加え
ることにより補正される。これは、動作環境内に計量さ
れた量の二酸化炭素を入れるようにソレノイド弁を開か
せるような電圧出力を与えることによって、行われる。
絶対湿度出力が、二酸化炭素ガスシステムの零を参照し
たときに検出された絶対湿度レベルと照合され、もし、
絶対湿度レベル変化があった場合には、二酸化炭素ガス
システム内部零基準が調整される（すなわち、補償され
る）。二酸化炭素設定点誤差は、二酸化炭素ガスを加え
ることにより補正される。これは、動作環境内に計量さ
れた量の二酸化炭素を入れるようにソレノイド弁を開か
せるような電圧出力を与えることによって、行われる。
【００２４】この型の制御および補償システムは、測定
された実際の濃度の±0.１％以内の正確さである。した
がって、温度および湿度変化によって発生される総合誤
差は、ほぼ±0.１％に保持されると共に、出力ディスプ
レイの解像度と合致させることができる。
された実際の濃度の±0.１％以内の正確さである。した
がって、温度および湿度変化によって発生される総合誤
差は、ほぼ±0.１％に保持されると共に、出力ディスプ
レイの解像度と合致させることができる。
【００２５】例１ 例えば、３５％の周囲相対湿度レベル（絶対湿度は、乾
燥空気の１ポンド当り１０２グレインの湿気に等しい）
を有し３７°Ｃで動作し、且つこれらの条件の下で零較
正されたＣＯ2 検出器システムを有した定温器は、その
ＣＯ2 ガスレベルを環境の５％に維持する。その湿度レ
ベルを飽和点まで上昇させるために、定温器に水が入れ
られる。安定化させた後、温度は、３７°Ｃに維持さ
れ、ＣＯ2濃度は、その表示された値に基づく。このと
き、定温器の相対湿度は、ほぼ９８％であるはずである
（絶対湿度は、乾燥空気の１ポンド当り３０８グレイン
の湿気に等しい）。実際のＣＯ2 濃度を照合すると、そ
れは、環境のほぼ９％であることが示される。
燥空気の１ポンド当り１０２グレインの湿気に等しい）
を有し３７°Ｃで動作し、且つこれらの条件の下で零較
正されたＣＯ2 検出器システムを有した定温器は、その
ＣＯ2 ガスレベルを環境の５％に維持する。その湿度レ
ベルを飽和点まで上昇させるために、定温器に水が入れ
られる。安定化させた後、温度は、３７°Ｃに維持さ
れ、ＣＯ2濃度は、その表示された値に基づく。このと
き、定温器の相対湿度は、ほぼ９８％であるはずである
（絶対湿度は、乾燥空気の１ポンド当り３０８グレイン
の湿気に等しい）。実際のＣＯ2 濃度を照合すると、そ
れは、環境のほぼ９％であることが示される。
【００２６】この例は、定温器を乾燥状態にてＣＯ2 零
較正し、その後に、再零調整せずに水を加えたときに、
どのようなことが起こるかを示している。すなわち、も
し、定温器が零調整されるならば、実際のＣＯ2 含有量
は、ディスプレイに示されるものとは、ほぼ４％だけ異
なる。
較正し、その後に、再零調整せずに水を加えたときに、
どのようなことが起こるかを示している。すなわち、も
し、定温器が零調整されるならば、実際のＣＯ2 含有量
は、ディスプレイに示されるものとは、ほぼ４％だけ異
なる。
【００２７】例２ 本発明による湿度補償されたＣＯ2 ガス測定および制御
システムを使用した定温器は、３５％の周囲相対湿度レ
ベル（絶対湿度は、乾燥空気の１ポンド当り１０２ポン
ドの湿気に等しい）で３７°Ｃまで加熱され、そのＣＯ
2 検出システムは、これらの条件の下で基準化されてい
る。ＣＯ2 ガスレベルは、環境の５％に維持される。こ
こで、その湿度レベルを飽和点まで上昇させるために、
定温器に水が加えられる。安定化の後、温度は、３７°
Ｃに維持され、このとき、定温器の相対湿度は、９８％
であるはずである（絶対湿度は、乾燥空気の１ポンド当
り３０８グレインの湿気に等しい）。そのＣＯ2 濃度
は、初めに定温器に設定された湿度レベルからの相対湿
度変化に対して零補正される（湿度補償された）表示値
に基づく。実際のＣＯ2 濃度を照合すると、そのレベル
が定温器の環境の５％に維持されていることが示され
る。
システムを使用した定温器は、３５％の周囲相対湿度レ
ベル（絶対湿度は、乾燥空気の１ポンド当り１０２ポン
ドの湿気に等しい）で３７°Ｃまで加熱され、そのＣＯ
2 検出システムは、これらの条件の下で基準化されてい
る。ＣＯ2 ガスレベルは、環境の５％に維持される。こ
こで、その湿度レベルを飽和点まで上昇させるために、
定温器に水が加えられる。安定化の後、温度は、３７°
Ｃに維持され、このとき、定温器の相対湿度は、９８％
であるはずである（絶対湿度は、乾燥空気の１ポンド当
り３０８グレインの湿気に等しい）。そのＣＯ2 濃度
は、初めに定温器に設定された湿度レベルからの相対湿
度変化に対して零補正される（湿度補償された）表示値
に基づく。実際のＣＯ2 濃度を照合すると、そのレベル
が定温器の環境の５％に維持されていることが示され
る。
【００２８】本発明のいくつかの実施例について説明し
てきたのであるが、当業者にはこれら実施例に関して種
々な変形がなされうることは明らかであろう。したがっ
て、本発明は、前述した実施例の細部に限定されるもの
ではなく、これらは、特許請求の範囲内に含まれるすべ
ての変形態様を示そうとしているものに過ぎない。
てきたのであるが、当業者にはこれら実施例に関して種
々な変形がなされうることは明らかであろう。したがっ
て、本発明は、前述した実施例の細部に限定されるもの
ではなく、これらは、特許請求の範囲内に含まれるすべ
ての変形態様を示そうとしているものに過ぎない。
【図１】本発明によって湿度、ＣＯ2 および温度センサ
を配設した定温器を示す概略図である。
を配設した定温器を示す概略図である。
【図２】本発明による湿度補償されたＣＯ2 ガス測定お
よび制御システムのブロック図である。
よび制御システムのブロック図である。
【図３】本発明による湿度補償されたＣＯ2 ガス測定お
よび制御システムの回路図である。
よび制御システムの回路図である。
【図４】絶対湿度の変化に対してＣＯ2 ガス測定値を補
償するのに使用される方法手順を説明するフローチャー
トを示す図である。
償するのに使用される方法手順を説明するフローチャー
トを示す図である。
１ 湿度センサ ２ 熱伝導率センサ ３ 温度センサ ４ 送風機モータ ５ 送風機ホイール ７ 孔あき棚 ８ 壁ダクト ９ 通路 １０ 湿気水皿 １１ 定温器 ３０ 湿度センサ手段 ３２ 熱伝導率センサ手段 ３４ マイクロプロセッサ ３６ ＣＯ2 零基準湿度レベル ３８ ルックアップテーブル ４０ ソレノイド弁 ４１ ＣＯ2 ガス制御手段 ４２ ＣＯ2 供給手段 ４４ 制御パネルディスプレイ ５０ 温度センサ手段
Claims (6)
- 【請求項１】 実質的に飽和されたまたは飽和されてい
ない気体環境における湿度補償された二酸化炭素ガス検
出および制御システムにおいて、ある湿度レベル出力を
与えることのできる湿度センサ手段と、二酸化炭素濃度
出力を与えることのできる熱伝導率センサ手段と、前記
湿度レベル出力を、前記二酸化炭素ガスの初期零基準で
の記憶された湿度レベル出力である記憶された湿度レベ
ル出力と比較して、ある補償値を定める手段と、前記補
償値にしたがって前記炭酸ガス濃度出力を調整して、湿
度補償された二酸化炭素ガス濃度出力を発生する手段と
を備えることを特徴とする二酸化炭素ガス検出および制
御システム。 - 【請求項２】 前記湿度補償された二酸化炭素ガス濃度
出力にしたがって前記環境内への二酸化炭素ガスの流れ
を制御する手段を備える請求項１記載のシステム。 - 【請求項３】 前記環境の温度を測定する手段と、前記
温度にしたがって前記湿度レベル出力を調整する手段と
を備える請求項１または２記載のシステム。 - 【請求項４】 実質的に飽和されたまたは飽和されてい
ない環境において二酸化炭素ガスを測定して制御するた
めの方法において、前記環境の湿度レベルを測定し、前
記環境の二酸化炭素濃度を測定し、前記湿度レベルを、
前記二酸化炭素ガスの初期零基準での記憶された湿度レ
ベル出力である記憶された湿度レベルと比較して、ある
補償値を定め、前記補償値にしたがって前記二酸化炭素
濃度を調整して、湿度補償された二酸化炭素ガス濃度測
定値を発生することを特徴とする方法。 - 【請求項５】 前記湿度補償された二酸化炭素ガス濃度
測定値にしたがって前記環境内への前記二酸化炭素ガス
の流れを制御することを含む請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 前記環境の温度を測定し、該温度にした
がって前記湿度レベル出力を調整することを含む請求項
４または５記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/226,964 US5418131A (en) | 1994-04-13 | 1994-04-13 | Humidity compensated carbon dioxide gas measurement and control |
| US08/226964 | 1994-04-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0815192A true JPH0815192A (ja) | 1996-01-19 |
| JP3499035B2 JP3499035B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=22851201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05559895A Expired - Lifetime JP3499035B2 (ja) | 1994-04-13 | 1995-03-15 | 湿度補償された二酸化炭素ガス測定および制御システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5418131A (ja) |
| EP (1) | EP0677740B1 (ja) |
| JP (1) | JP3499035B2 (ja) |
| DE (1) | DE69534425T2 (ja) |
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| WO2020049968A1 (ja) * | 2018-09-06 | 2020-03-12 | Ｐｈｃ株式会社 | 培養装置 |
| WO2024241953A1 (ja) * | 2023-05-24 | 2024-11-28 | Ｐｈｃホールディングス株式会社 | 培養装置及び湿度センサの校正方法 |
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