JPS62238449A - 培養庫のｃｏ↓２ガス濃度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は癌細胞等の組繊細胞を培養するための培養庫に
於いて培養室内のＣＯ，ガス濃度の表示或いは制御等に
用いられるＣＯ，ガス濃度検出装置に関するものである
。

（ロ）従来の技術 従来此種培養庫では培養室内を人体内の環境に近づける
ために温度は周囲温度よりも高い例えば＋３７°Ｃ（こ
れは人間の体温に等しい。）、湿度は例えば９５乃至９
８％（相対湿度）等の高湿度に維持される。又、Ｃｏ、
（二酸化炭素）ガスを所定量供給する事により所定のＣ
Ｏ，ガス濃度（例えば１０％程）に制御される。

ここでｃｏ、ガス濃度を制御する為、更には表示する為
にそれを測定する手段として、気体濃度が変化すること
による気体の熱伝導度の変化を検出する事によりＣＯ，
ガス濃度を検出する所謂熱伝導式のＣＯ，ガス検出器を
用いた場合には、第３図及び第４図に示す如く被測定ガ
スの温度と絶対湿度によってその測定値が大きく変化し
てしまう。

即ち第３図は被測定ガス中のｃｏ、ガス濃度（Ｄ）と検
出器から得られる出力電圧（■。）の関係を示している
。図中直線（ＬＬ）、（Ｌ、）、（Ｌ、）、（Ｌ４）、
（Ｌ６）、（Ｌ、）はそれぞれ被測定ガスの温度（Ｔ）
が０℃、１０℃、２０℃、３０℃、４０℃、５０℃の場
合を表わす。即ち濃度（Ｄ）と出力電圧（■。）とは各
温度に於いて略比例関係を示すが、温度が異なればその
傾きが変化してしまう事を表わしている。

又、第４図には被測定ガスの絶対湿度（ｘ）と出力型Ｅ
Ｅ（ｖｏ）の関係を示している。尚、濃度（Ｄ＞及び温
度（Ｔ）は一定である。図に示された曲線より明らかな
如く、ガスの濃度（Ｄ）及び温度（Ｉ’）が一定であっ
ても絶対湿度（ｘ）が変化すると出力電圧（Ｖ。）が大
きく変化してしまう。

更にＣＯ，ガス検出器として、赤外光がガスを通過した
ときの減衰量によって検出する事により濃度を検出する
所謂赤外線式の検出器を用いた場合には、精度は向上す
るものの、装置が大型化して構成も複雑である為に此種
培養庫では実用に供せない。

これを解決するために従来では例えば特開昭６０−１４
１２７９号公報では恒温槽内から導出した被測定ガスを
冷却装置によって一定温度に冷却し、ガスの絶対湿度を
強制的に飽和絶対湿度にして一定としこれによってＣＯ
□ガス検出器からの出力電圧の温度及び湿度による変動
を防止して正確な測定ができる様にしている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 前述の公報の如き構成によれば被測定ガスの温度及び湿
度を強制的に一定とする事により正確なＣＯ２ガス濃度
の検出が可能となるが、電動圧縮機等の機械部品を具備
した冷却装置を培養庫に取付けなければならず、培養庫
自体の大型化とコストの高騰を引き起こしていた。

本発明は斯かる問題点を解決するために成されたもので
ある。

（ニ）問題点を解決するための手段 実施例に沿って本発明の詳細な説明すると、培養庫（１
）の室（５）内はヒータ（６）により加熱きれ、又、バ
ットク７）により加湿されて例えば＋３７℃で湿度９５
乃至９８％とされる。培養室（５）内のガスは被測定ガ
スとしてエアーポンプ（２１）により導出されて熱交換
器（１３）を通過せられ、その際周囲温度に冷却される
事によって相対湿度１００％とされる。この被測定ガス
の温度（Ｔ）とＣＯｔガス濃度（Ｄ）を検出する為の温
度検出器（１９）及び熱伝導式のｃｏ、ガス検出器（１
８）を設け、マイクロコンピュータ（２６）によって温
度（Ｔ）より被測定ガスの絶対湿度（Ｘ）を決定させ、
更にＣＯｔガス検出器（１８）の出力電圧（■、）と温
度（Ｔ）及び絶対湿度（ｘ）からＣＯ，ガス濃度（Ｄ）
の正確な値を算出させるものである。

（＊）作用 本発明によれば培養室内の湿度が高く、温度も周囲温度
よりも高い点に着目し、大がかりな冷却装置を用いずに
、被測定ガスの相対湿度を１００％として、それにより
飽和絶対湿度の値を決定できるので、被測定ガスの温度
とＣＯ，ガス濃度検出器の出力電圧からＣＯ，ガス濃度
の正確な値を算出できる。

（へ）実施例 次に図面により実施例を説明する。第１図に於いて、（
１）は此種組繊細胞の培養実験用の培養庫であり、（２
）は断熱箱体、（３）はこの断熱箱体く２）内に間隔（
４）を存して設けた内箱で内部に培養室（５）を形成す
る。間隔（４）内にはヒータ（６）が配設され、間隔（
４）内の空気をこのヒータ（６）によって加熱する事に
より培養室（５）内は内箱（３〉周壁より間接的に加熱
される事になる。ここでヒータ（６）の発熱量は培養室
（５）内の温度に基づき図示しない温度制御回路が調節
する事により、培養室（５）内は例えば＋３７’Ｃ一定
とされる。又、培養室（５）内には加湿用の水を入れた
バット（７）が収納配設され、この水が蒸発する事によ
り培養室（５）内は相対湿度で９５乃至９８％の高湿度
とされている。（９〉はＣＯ！　（二酸化炭素）を封入
したボンベであり、電磁弁（１０）を介設されたＣＯ，
ガス輸送管（１１）によって培養室（５）内にｃｏ２ガ
スを供給するものである。

次に（１２）はＣＯ□ガス濃度検出装置であり、断熱箱
体（２）外部に取り付けられる。（１３）は例えば熱良
導性の金属パイプから成る熱交換器であり、垂直方向に
配設される。（１４）は培養室（５）と熱交換器（１３
〉下部の分岐点（Ｐ）とを連通ずる導出管であり、熱交
換器（１３）下端は排水皿（１５）内の水に没入されて
液封される。熱交換器（１３）は培養庫（１）の据え付
けられた周囲の空気と良好に熱交換できる様に設けられ
、更に所定の長きを有しており、上部に連通して検出室
（１７）が形成されている。検出室（１７）内には前述
の熱伝導式のｃｏ、ガス検出器（１８）と半導体素子か
ら成り温度によってその抵抗値が変化する温度検出器（
１９）が収納配設され、ここを通過するガス中に晒され
る。検出室（１９）上部と培養室（５）内は帰還管（２
０）によって連通され、帰還管（２０）にはエアーポン
プ（２１）が介設されている。このエアーポンプ（２１
）が駆動する事によって培養室（５）内の少量のガスが
被測定ガスとして導出管（１４）により熱交換器（１３
）下部に導かれ、熱交換器（１３）内を上昇する。被測
定ガスは熱交換器（１３）内を上昇する過程で周囲温度
と熱交換する。ここで熱交換器（１３）の長さはガスが
周囲空気と十分熱交換して略周囲温度となる様に予め設
定しておく。又、培養室（５）内の被測定ガスの温度は
３７°Ｃであり周囲温度より高く、又、湿度は９５％以
上等の高い値であるので、熱交換器（１３）を通過する
際に熱交換器（１３）によって冷却され、相対湿度は１
００％とされた後、検出室（１７）に流入する。この時
凝縮した余剰水分は排水皿（１５）に落下する。検出室
（１７）を通過したガスは帰還管く２０）より室（５）
内に戻る。

ここで第３図及び第４図に示す如き特性を有するＣＯ，
ガス検出器（１８）の出力電圧（Ｖ、）は例えば　、次
に示す近似式によって表わす事がてきる。

Ｖｏキａ　（Ｄ−ｃｘ）（ａ−ｂＩ＋ｄＴ”）　＝＝　
　■ここでα、ａ、ｂ、ｃ、ｄは比例定数。Ｔは温度（
°Ｃ）、ＤはＣＯ，ガス濃度（％）、Ｘは絶対湿度（ｇ
／ｍ”）である。この式■を変形すれば下記の如く被測
定ガス中のＣＯ，ガス濃度（Ｄ）をガスの温度（Ｔ）と
絶対湿度（Ｘ）で表わす事ができる。

■ Ｄ：１Ｔ筐廿−ｗ丁子ｃｘ　　・・・・・・・・・・・
・■ここで検出室（１７）内に流入する被測定ガスは前
述の如く相対湿度１００％とされている。相対湿度１０
０％のガスの絶対湿度（ｘ）は飽和絶対湿度であり、各
温度に対する飽和絶対湿度は一般に確められている。従
って被測定ガスの温度（Ｉ’）は温度検出器（１９）に
て測定できるため、絶対湿度（ｘ）も決定される。これ
によってｃｏ、ガス検出器（１８）より得られる出力電
圧（ｖｏ）によって被測定ガス中のＣｏ２ガス濃度を正
確に決定する事ができる。

第２図に培養庫（１）の培養室（５）内ＣＯ！ガス濃度
を算出し、制御するための制御回路（２３）をブロック
図で示す。ＣＯ，ガス検出器（１８）の出力電圧は増幅
器（２４）にて増幅した後Ａ／Ｄ変換器（２５）でディ
ジタル信号に変換きれて半導体から成る凡用のマイクロ
コンピュータ（２６）に入力される。温度検出器（１９
）の出力電圧も増幅器（２７）とＡ／Ｄ変換器（２８）
を介してマイクロコンピュータ（２６）に入力される。

（２９）は培養室（５）内のＣＯ，ガス濃度の設定装置
で例えば０％から２０％まで設定でき、その出力はマイ
クロコンピュータ（２６）に入力されている。マイクロ
コンピュータ（２６）はＣＯ，ガス検出器（１８）の出
力電圧（ｖｏ）と温度検出器（１９）からの温度（Ｔ）
に基づく情報により、予め記憶された温度（１）に対す
る飽和絶対湿度の値から絶対湿度（ｘ）を算出し、前述
の式■に基づいて、弐〇の処理を実行し、ＣＯ，ガス濃
度（Ｄ）を算出する。この算出値に基づいて設定装置（
２９〉からの設定値に近づける様電磁弁（１０）に出力
を発生して開閉制御し、培養室（５）内のｃｏ、ガス濃
度（Ｄ）を一定に制御する。

更に前述の算出値により表示器（３０）に現在のＣＯ、
ガス濃度（Ｄ）を表示する。

（ト）発明の効果 本発明によれば培養室内を周囲温度よりも高く、高湿度
に維持される培養庫内のＣＯ，ガス濃度を簡単な構成で
正確に検出する事ができる。この時被測定ガスの湿度を
一定にするための冷却装置等も不要であり実用的効果の
大なるものである。

【図面の簡単な説明】

各図は本発明の実施例を示すもので、第１図は培養庫及
びＣＯ，ガス濃度検出装置の構成を示す図、第２図は制
御回路のブロック図、第３図は被測定ガス中のＣＯ，ガ
ス濃度と検出器の出力電圧の関係を示す図、第４図は被
測定ガスの絶対湿度と検出器の出カ寛圧の関係を示す図
である。 （１）・・・培養庫、　（５）・・・培養室、　（９）
・・・ボンベ、　（１２）・・・ＣＯ１ｉ　ス濃＆検出
装ｆｉｔ、　（１３）−０゜熱交換器、　（１８）・・
・ｃｏ、ガス検出器、　（１９）・・・温度検出器、（
２１）・・・エアーポンプ、　（２３）・・・制御回路
、（２６）・・・マイクロコンピュータ。 出願人　三洋電機株式会社外１名 代理人　弁理士　西野卓嗣　外１名 ＠１図 Ｚ９　　　　　　２５ 第４図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、培養室内を周囲温度よりも高く、高湿度に維持され
   る培養庫に於いて、前記培養室内の被測定ガスを庫外に
   導き周囲温度と熱交換せしめる熱交換器と、該熱交換器
   を通過した前記被測定ガス中に晒される温度検出器及び
   熱伝導式ＣＯ＿２ガス検出器と、両検出器の出力に基づ
   き前記培養室のＣＯ＿２ガス濃度を算出する制御装置と
   を具備して成る培養庫のＣＯ＿２ガス濃度検出装置。