特許 5887023 培養装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5887023

(24)【登録日】2016年2月19日

(45)【発行日】2016年3月16日

(54)【発明の名称】培養装置

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/00 20060101AFI20160303BHJP

   C12M 1/36 20060101ALI20160303BHJP

【ＦＩ】

   C12M1/00 D

   C12M1/36

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-506616(P2015-506616)

(86)(22)【出願日】2014年3月20日

(86)【国際出願番号】JP2014001634

(87)【国際公開番号】WO2014148058

(87)【国際公開日】20140925

【審査請求日】2015年10月8日

(31)【優先権主張番号】特願2013-59982(P2013-59982)

(32)【優先日】2013年3月22日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】314005768

【氏名又は名称】パナソニックヘルスケアホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100062225

【弁理士】

【氏名又は名称】秋元 輝雄

(74)【代理人】

【識別番号】100186060

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 大輔

(72)【発明者】

【氏名】徳丸 智祥

(72)【発明者】

【氏名】小林 雅彦

【審査官】 福澤 洋光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１１８０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０９５０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２２７９４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１２Ｍ １／００−３／１０

ＣＡ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＢＩＯＳＩＳ／ＷＰＩＤＳ（ＳＴＮ）

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＰｕｂＭｅｄ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

細胞や微生物の試料の培養を行うための培養空間を内部に形成する略箱状の断熱箱本体と、前記培養空間の湿度を制御するための加湿水を貯溜し前記培養空間の底部に配置される加湿皿と、前記断熱箱本体を貫通し一端が前記培養空間の内部に配置され他端が前記断熱箱本体の外部に配置される伝熱結露部材と、を備え、前記伝熱結露部材は、前記断熱箱部材の外部に配置される冷却部にペルチェ効果によって前記伝熱結露部材を冷却可能な電子冷却素子が設けられ、かつ、前記電子冷却素子によって冷却されることにより前記培養空間の内部に配置される結露部の表面に結露させた水分を下方に配置された前記加湿皿に導入させる、培養装置。

【請求項2】

前記電子冷却素子で発生する熱を放熱させる放熱器をさらに備え、前記電子冷却素子は、前記断熱箱部材の外部に配置される部分の上部に設けられ、前記放熱器は、前記電子冷却素子を介して、前記断熱箱部材の外部に配置される部分の上部に設けられる、請求項１に記載の培養装置。

【請求項3】

前記伝熱結露部材と前記電子冷却素子との間には、第１熱伝導性部材が設けられ、前記電子冷却素子と前記放熱器との間には、第２熱伝導性部材が設けられる、請求項２に記載の培養装置。

【請求項4】

前記第１熱伝導性部材及び前記第２熱伝導性部材は、放熱用グリス又は熱伝導ゴムシートである、請求項３に記載の培養装置。

【請求項5】

前記第１熱伝導性部材と前記第２熱伝導性部材とは、同じ部材である、請求項３に記載の培養装置。

【請求項6】

前記断熱箱本体は、前記培養空間を形成する略箱状の内箱と、前記内箱の外周を囲む略箱状の外箱と、を備え、前記伝熱結露部材における前記内箱と前記外箱との間に配置される部分には、前記内箱と前記外箱との間の熱が前記伝熱結露部材へ伝わることを抑制する第１断熱シール部材が覆われている、請求項１に記載の培養装置。

【請求項7】

前記断熱箱本体は、前記外箱と前記内箱との間で前記外箱の内側に配置される断熱材を備え、前記断熱材と前記内箱との間には空気層が形成され、前記第１断熱シール部材は、少なくとも前記伝熱結露部材の前記空気層内に配置される部分を覆っている、請求項６に記載の培養装置。

【請求項8】

前記伝熱結露部材と前記内箱との間には、前記培養空間と前記空気層との間の熱伝導を抑制する第２断熱性シール材が配置されている、請求項７に記載の培養装置。

【請求項9】

前記培養空間に空気の気体を強制対流させるためのダクト及び循環用送風機をさらに備え、前記伝熱結露部材における前記培養空間の内部に配置される部分は、前記ダクト内の気体通路に配置される、請求項２に記載の培養装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、細胞や微生物等の培養物を培養領域内で培養する培養装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

細胞や微生物等の培養物を培養器内で培養する培養装置がある。この培養装置は、加湿皿が載置される培養器内を加熱するためのヒータを備えており、例えば、このヒータを制御して培養器内を所定温度（例えば、３７℃）に維持するとともに、同器内をこの所定温度に応じた所定湿度（例えば、９５％ＲＨ）に維持するようになっている。

【0003】

また、例えば、加湿皿の水を加熱するための底ヒータと、この加湿皿以外の培養器内を加熱するためのヒータと、断熱箱本体に開閉自在に取り付けられる断熱扉に取り付けられるヒータを備え、これら３種類のヒータを個別に制御して加湿皿の水の温度を培養器内の温度よりも低めに維持することによって、培養器内の過飽和分の水を加湿皿に戻して、結露を抑制する培養装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
この培養装置は、培養器内の温度を検出するための温度センサと外気温を検出するための温度センサを備えており、これら２つの温度センサの検出結果に基づいて、前記３種類のヒータをそれぞれ個別に制御するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平５−２２７９４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、一般にヒータの作用は冷却ではなく加熱のみであるため、前述した特許文献１に開示された培養装置のように、加湿皿の水の温度と培養器内の温度とをヒータの制御によって所定の関係に維持するためには、例えば各温度センサに対し相応の検出精度が要求される。ここで、２つの温度の所定の関係とは、培養器内における培養物に影響を及ぼす恐れのある場所での結露を抑制しつつ同器内を飽和水蒸気密度に近い湿度に維持できる程度に、加湿皿の水の温度が、培養器内の温度よりも低い、という関係である。しかし、これを実現するためには、加湿皿の温度が低くなるため、この周囲に結露が発生するという問題がある。

【0006】

前記の結露が生じた場合、この結露した水に雑菌が発生して、培養物に悪影響を及ぼすという問題が生じる。

【0007】

本開示は、結露を抑制して培養物に対する悪影響を抑制することができる培養装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を解決するための本開示の培養装置は、細胞や微生物等の試料の培養を行うための培養空間を内部に形成する略箱状の断熱箱本体と、培養空間の湿度を制御するための加湿水を貯溜し培養空間の底部に配置される加湿皿と、断熱箱本体を貫通し一端が培養空間の内部に配置され他端が断熱箱本体の外部に配置される伝熱結露部材と、を備え、伝熱結露部材は、断熱箱部材の外部に配置される部分にペルチェ効果によって伝熱結露部材を冷却可能な電子冷却素子が設けられ、かつ、電子冷却素子によって冷却されることにより前記培養空間の内部に配置される部分に結露した水分を下方に配置された前記加湿皿に導入させる。

【発明の効果】

【0009】

上記本開示の培養装置は、断熱箱体の外部に配置される伝熱結露部材の冷却部を電子冷却素子によって冷却することによって、培養空間の内部に配置される伝熱結露部材の結露部の温度と培養空間の温度から、前記結露部の温度が露点となる培養空間内湿度に達したとき前記結露部に結露し、結露した水分を下方に流下させて加湿皿に入れ、加湿水として繰り返し使用できるように構成したので、培養空間の壁内面への結露を抑制して培養物に対する悪影響を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の一例の培養装置の断熱扉を開いた状態を説明する斜視図である。

【図2】本開示の一例の培養装置の培養空間とダクトを中心として空気循環を説明するインキュベータを右側から見た状態の断面説明図である。

【図3】本開示の一例の培養装置の伝熱結露部材と加湿皿との関係を説明する斜視図である。

【図4】本開示の一例の培養装置の伝熱結露部材と加湿皿との関係を説明する正面図である。

【図5】本開示の一例の培養装置の伝熱結露部材と加湿皿との関係を説明する一部断面で示す側面図である。

【図6】本開示の一例の培養装置の伝熱結露部材と加湿皿との関係を説明する平面図である。

【図7】本開示の一例の培養装置の伝熱結露部材とヒートシンクの関係を説明する背面図である。

【図8】本開示の一例の培養装置の伝熱結露部材、ヒートシンク、電子冷却素子、及び断熱部材との関係を説明する分解斜視図である。

【図9】本開示の一例の培養装置の伝熱結露部材への電子冷却素子とヒートシンクの取り付け関係を説明する断面図である。

【図10】本開示の一例で伝熱結露部材として使用するヒートパイプを説明するための説明図である。

【図11】本開示の一例の培養装置のもう一つの実施形態として、培養空間とダクトを中心として空気循環を説明するインキュベータを右側から見た状態の断面説明図である。

【図12】本開示の一例の培養装置の伝熱結露部材、ヒートシンク、電子冷却素子、及び断熱部材に係る他の実施形態を説明する分解斜視図である。

【図13】本開示の一例の培養装置の伝熱結露部材への電子冷却素子とヒートシンクの取り付けに係る他の実施形態を説明する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本開示の一例の培養装置１は、細胞や微生物等の試料の培養を行うための培養空間４を内部に形成する略箱状の断熱箱本体２と、培養空間４の湿度を制御するための加湿水を貯溜し培養空間４の底部に配置される加湿皿１５と、断熱箱本体２を貫通し一端の結露部が培養空間４に配置され他端の冷却部が断熱箱本体２の外部に配置される伝熱結露部材３５と、を備え、前記結露部はその表面の結露水が前記加湿皿１５へ導入される配置であり、前記冷却部にはペルチェ効果によって前記冷却部を冷却する電子冷却素子４１を設け、前記結露部及びその近傍に結露した水分を下方に流下させて前記加湿皿１５に導入し、加湿水として繰り返し使用できるように構成されている。以下、図面に基づき本開示の実施例を詳述する。

【0012】

本開示の実施形態における培養装置１を図１乃至図１０を参照しつつ説明する。本開示の実施形態における培養装置１は、図１及び図２に示すように、左開き式の扉（詳しくは外扉７と内扉３）を備えるものであり、前面に開口２Ａを有する断熱箱本体２は、細胞や微生物等の試料の培養を行うための培養空間４を内部に形成する略箱状をなしている。その一つの構成として、図示のように、金属製の外箱２１と、外箱２１の内側に配置される断熱材２４とで構成し、その内側に空気層（所謂エアージャケット）２５を存してステンレス製の前面開口の内箱２２が配置されている。これによって、断熱箱本体２内に内箱２２によって前面開口の培養空間４が形成され、培養空間４内が細胞や微生物等の試料の培養を行う領域となる。内箱２２の左右両側面、天面、底面及び背面には、培養空間４を加熱するための加熱ヒータ３７が配置される。

【0013】

このように、前面に開口２Ａを有する断熱箱本体２は、その内部に細胞や微生物等の試料の培養を行うための培養空間４が形成されている。断熱箱本体２の一側部（図示では左側）には、培養空間４の前面開口２Ａからの熱進入を防止する外扉としての断熱扉７が開閉自在に取り付けられており、断熱扉７の裏側面の周縁部には磁石入りのガスケット８が環状に配置されている。断熱扉７を閉じたときガスケット８が断熱箱本体２の前面開口２Ａの周縁部に密着することにより、断熱扉７によって気密的に前面開口２Ａが閉塞され、培養空間４の前面開口２Ａからの外気進入を防止する。

【0014】

培養空間４は、前面開口のステンレス製の内箱２２によって区画形成されており、内箱２２の左右両側面、天面及び背面は、断熱箱本体２と空気層（所謂エアージャケット）２５を存して断熱箱本体２内に配置されている。内箱２２の前面開口は内扉としての透明扉３によって開閉される構成であり、実質的に内箱２２と透明扉３とで囲まれる空間により培養空間４が形成される。透明扉３は、その左側をヒンジにより内箱２２に開閉自在に支持されている。内箱２２の前面開口周縁部には環状配置した弾性シール部材２Ｂを備えており、透明内扉３を閉じたとき透明内扉３の裏側面が弾性シール部材２Ｂに密着して、培養空間４の前面開口が閉塞される。

【0015】

培養空間４は、複数の棚５により上下に（ここでは４枚の棚で５つに）区画されている。培養装置１は、例えば、ＣＯ_２インキュベータであれば、ＣＯ_２の濃度を５％程度に設定・維持するケースが多く、ＣＯ_２の濃度を制御するために、扉の閉塞後にＣＯ_２ガスを培養空間４内に供給するようにしている。

【0016】

培養空間４には、その背面及び底面に沿ってそれぞれＣＯ_２等を含む空気の気体通路Ｋを形成するために、内箱２２の背壁及び底壁と間隔を存して背面ダクト１１Ａ及び底面ダクト１１Ｂで構成されるダクト１１が配置され、背面ダクト１１Ａの上部に形成した吸込口１２から培養空間４内のＣＯ_２等を含む気体を吸い込み、底面ダクト１１Ｂの前部及び側面に設けた吹出口１３から培養空間４内に吹き出す空気の強制循環を行う。ダクト１１内（ここでは上部）には、このＣＯ_２等を含む気体の強制循環のために循環用送風機１４を配置している。この送風機１４は、ファン１４Ａとモータ１４Ｂと軸１４Ｃとで構成されており、モータ１４Ｂは後述する断熱箱本体２の外側背面の機械室１９に配置され、軸１４Ｃはこの機械室１９のモータ１４Ｂから断熱箱本体２の背面を貫通してＣＯ_２等の気体通路Ｋまで延びてファン１４Ａに接続されている。

【0017】

培養空間４内の加湿を行う加湿皿１５として、培養空間４の底面で且つ底面ダクト１１Ｂと内箱２２の底壁との間のダクト１１内には、加湿用の水（即ち加湿水）１６を貯溜する上面開口の加湿皿１５が配置され、金属例えばステンレス製の内箱２２の底面外側に配置されたヒータ３７により加熱されて水を蒸発させる。尚、加湿皿１５をダクト１１内で且つ培養空間４の底部に配置することにより、循環用送風機１４及びダクト１１にて形成されるＣＯ_２等の気体通路Ｋに加湿されたガスを効率よく循環させることが可能となる。

【0018】

断熱箱本体２の外箱２１の背面には、循環用送風機１４の駆動手段たるモータや、培養空間４にＣＯ_２ガスを供給するためのガス供給手段１７、及び図示しない制御基板等の電装部品を収容する電装ボックス３８等を配置するための機械室１９が、外箱２１の背面を覆う背面カバー２６によって形成される。

【0019】

ガス供給手段１７は、ガス供給管１７Ａと、開閉弁１７Ｂと、フィルタ１７Ｃ等で構成され、ガス供給管１７Ａの先端部分は、気体通路Ｋに臨むようになっている。
培養空間４のガス濃度を制御するためにガス供給管１７Ａから供給されるＣＯ_２ガスを噴射させることができる。培養空間４内を流通する気体及び加湿皿１５内の水１６の殺菌効果を得るために、気体通路Ｋ内に紫外線ランプ２７を配置している。

【0020】

培養装置１は、本開示の目的達成のために、図２等に示したように培養装置１の所定の箇所に、一端の結露部３１と他端の冷却部３２が連絡部３０を介して一体化された伝熱結露部材３５が装着されている。伝熱結露部材３５は、作動液が封入されたヒートパイプ、アルミニウム等の良熱伝導材で構成した所定長さの丸棒、或いはアルミニウム等の良熱伝導材で構成した所定長さの平板のいずれであってもよい。

【0021】

図１０には伝熱結露部材３５の一種であるヒートパイプ３５の構成を示しており、ヒートパイプ３５は、棒状の密閉容器内に少量の液体（作動液）を真空封入し、内壁に毛細管構造（ウイック）３３を備えたものであり、結露部３１で作動液が蒸発（蒸発潜熱の吸収）し、蒸発した蒸気は冷却部３２の方向に移動する。蒸気は冷却部３２で凝縮して蒸発潜熱を放出する。そして凝縮した液は毛細管現象で結露部３１へ還流する。このような一連の相変化が連続的に生じ、熱が素早く移動するようになっている。

【0022】

伝熱結露部材３５における熱移動を素早くするためには、ヒートパイプ３５が好適であるが、培養装置１のように、極めて短時間の熱移動を要求されなくても差し支えない場合は、伝熱結露部材３５は、アルミニウムや銀等の金属性良熱伝導材で構成した所定長さの丸棒、或いはアルミニウムや銀等の良熱伝導材で構成した所定長さの平板のいずれであってもよい。アルミニウムの場合は、その表面に抗菌性皮膜を抗菌メッキまたは抗菌アルマイト等によって形成することにより、雑菌の繁殖抑制効果を得る。伝熱結露部材３５の銅材を採用することも考えられるが、銅は緑青が発生する虞があるため、この緑青が表面に現れないようにメッキを施す等の処置が必要である。
以下に記載する実施形態では、伝熱結露部材３５の一種であるアルミニウム等の良熱伝導材で構成した所定長さの丸棒の伝熱結露部材３５を採用した場合について記載する。

【0023】

伝熱結露部材３５は、その冷却部３２を断熱箱本体２の外部に配置し、連絡部３０を断熱箱本体２及び内箱２２を貫通して断熱箱本体２内の培養空間４に配置するために、結露部３１をダクト１１Ａ内の気体通路Ｋに配置するように装着されている。冷却部３２は、培養装置１の周囲からの外力によって損傷を受けないように、培養装置１の機械室１９内に配置している。なお、本開示の一例では、伝熱結露部材３５は、断熱箱本体２の背面を貫通しているが、側面を貫通させてもよい。

【0024】

連絡部３０が断熱箱本体２及び内箱２２を貫通する部分は、少なくとも金属製の外箱２１とステンレス製の内箱２２との間に断熱性シール材３６を介して連絡部３０が配置されている。このように断熱性シール材３６を介在させたので、気体通路Ｋを流れる気体が漏洩せず、培養空間４が悪影響を受けなくなり、かつ連絡部３０と内箱２２との接触部に結露しなくなる。また、外箱２１と内箱２２の熱影響を抑制できる。

【0025】

結露部３１を露点温度に保って結露部３１の表面に結露を生じさせるために、冷却部３２を適温に冷却することにより、その冷却効果が連絡部３０を通って結露部３１に伝達され、結露部３１が露点温度に保たれる状況となる。このため、冷却部３２を適温に冷却するための電子冷却装置４０を冷却部３２に取り付けている。取り付けの容易さ、小型化、温度制御のし易さ等を達成するために、本開示の一例では、電子冷却装置４０として、ペルチェ効果によって冷却部３２を冷却するペルチェ素子と称する電子冷却素子４１と、それの放熱を行うためのヒートシンク４２を備えている。

【0026】

ペルチェ素子と称する電子冷却素子４１は、ＰＮ接合の複数の半導体素子で冷却・加熱部を構成するものであり、横方向にＮ型半導体とＰ型半導体が交互配列された状態で、隣り合うＮ型半導体とＰ型半導体の一端側が熱良導板で連結されて吸熱部（冷却側）を構成し、他端側が熱良導板で連結されて放熱部（加熱側）を構成する関係によって、全体としてＮ型半導体とＰ型半導体が直列状態に接続された周知の構成である。

【0027】

ヒートシンク４２は、板状ベース部４２Ａの上面に間隔を存して複数の板状放熱フィン４２Ｂが板状ベース部４２Ａと一体形成されたアルミニウム製である。

【0028】

図８及び図９に示すように、電子冷却素子４１は、前記吸熱部（冷却側）が伝熱結露部材３５の冷却部３２の上面に熱伝導状態に取り付けられている。このために、伝熱結露部材３５の冷却部３２は上面に平坦な取り付け面を形成しており、この取り付け面に放熱用グリスを介して、または薄い熱伝導ゴムシート等の熱伝導性部材を介して電子冷却素子４１の冷却側が配置される。一方、電子冷却素子４１の前記放熱部（加熱側）には、放熱用グリスを介して、または薄い熱伝導ゴムシート等の熱伝導性部材を介して放熱器として作用するヒートシンク４２の板状ベース部４２Ａが配置される。この状態で、図８及び図９に示すように、伝熱結露部材３５の冷却部３２の下側から冷却部３２を貫通して、ヒートシンク４２の板状ベース部４２Ａに対して取り付けネジ４４を締め付け結合する。これによって、伝熱結露部材３５の冷却部３２、電子冷却素子４１、及びヒートシンク４２が熱伝導状態に一体化される。

【0029】

図１２及び図１３には他の実施形態を示しており、図８及び図９に示した部分と同じ機能部分には同一符号を付している。図１２は、伝熱結露部材３５、ヒートシンク４２、電子冷却素子４１、及び断熱性シール材３６に係る他の実施形態を説明する分解斜視図である。図１３は、伝熱結露部材３５への電子冷却素子４１とヒートシンク４２の取り付け関係に係る他の実施形態を説明する断面図である。電子冷却素子４１の吸熱部（冷却側）が伝熱結露部材３５の冷却部３２の上面に熱伝導状態に取り付けられた状態で、冷却部３２の下側に配置した断熱性能を有する合成樹脂性の取り付け板４３の左右両側をヒートシンク４２の板状ベース部４２Ａに対して、取り付けネジ４４を締め付け結合する。これによって、伝熱結露部材３５の冷却部３２、電子冷却素子４１、及びヒートシンク４２が熱伝導状態に一体化される。

【0030】

伝熱結露部材３５の結露部３１を露点温度に保って結露部３１の表面に結露を生じさせるために、電子冷却素子４１によって冷却部３２を冷却する。冷却部３２を冷却することにより、結露部３１の表面温度を適温になるようにして、結露部３１の表面に結露を生じさせるようにする。冷却部３２は、電装ボックス３８内の発熱部品から発生する熱影響が少ない位置となるように、電装ボックス３８の側方に配置するが、冷却部３２は培養装置１の機械室１９内に配置しているため、培養装置１の周囲温度や機械室１９内の発熱部品の温度等、所謂冷却部３２の周囲温度の影響を受ける。その温度影響によって冷却部３２の温度が変化し、それが連絡部３０を通って結露部３１に影響し、結露部３１が露点温度に保たれなくなる状況が生じる。

【0031】

本開示では、このような課題を解決するために、例えば、冷却部３２の周囲温度の変化を温度センサＴＡによって検出し、電装ボックス３８に収容した制御基板の配置した制御部によって、温度センサＴＡによって検出した温度に応じて電子冷却素子４１へ印加する駆動電圧を変化させることにより、結露部３１の表面温度を露点温度に保ち、結露部３１の表面に結露を生じさせるように制御する。この制御は連続的な制御でもよいが、例えば、冷却部３２の周囲温度が、３５℃、３０℃、２５℃、２０℃、１０℃にそれぞれ対応して、電子冷却素子４１へ印加する駆動電圧を、６Ｖ、５Ｖ、４Ｖ、３Ｖ、２Ｖのように段階的に変化させる制御とすることができる。

【0032】

なお、結露部３１の表面温度は、培養空間４内の温度にも影響される。また、結露部３１の表面への結露発生は、培養空間４内の湿度にも影響される。このため、培養空間４内の中央部の温度を他の温度センサＴＢによって検出し、培養空間４内の中央部の湿度も湿度センサＳＡによって検出し、温度センサＴＡによって検出した温度、温度センサＴＢによって検出した温度、及び湿度センサＳＡによって検出した湿度に基づき、電子冷却素子４１へ印加する駆動電圧を変化させることにより、冷却部３２の冷却状態を制御して結露部３１の表面温度を露点温度に保ち、結露部３１の表面に結露を生じさせるように制御すれば、更に精度の高い制御となる。

【0033】

このような制御の一例として、培養空間４内の設定温度が３７℃の場合、伝熱結露部材３５の結露部３１の表面温度が、培養空間４内の設定温度よりも約１．０℃〜２．０℃低い温度となるように、電子冷却素子４１の駆動電圧を変化させる。その一例として、培養空間４内の設定温度が３７℃の場合、気体通路Ｋを流れる気体の温度が３７℃、相対湿度ＲＨが９５％で、露点温度３６．０７℃であり、また、培養空間４内の設定温度が３７℃の場合、気体通路Ｋを流れる気体の温度が３７℃、相対湿度ＲＨが９０％で、露点温度３５．０８℃である。このような露点温度になるように、前記制御部によって電子冷却素子４１へ印加する駆動電圧を制御することにより、結露部３１の表面には良好に結露するが培養空間４の内壁面や気体通路Ｋの壁面に結露が発生しない状態にできる。

【0034】

このように、温度センサＴＡ、温度センサＴＢ、及び湿度センサＳＡによる検出に応じた電子冷却素子４１による冷却効果を制御することにより、結露部３１の表面温度を露点温度に保ち、結露部３１の表面に結露を生じさせ、その結露水を加湿皿１５へ導入して、再び加湿用に利用できるものとなる。

【0035】

図５に示すように、伝熱結露部材３５の連絡部３０は、外箱２１と内箱２２に接触しない状態で、外箱２１の貫通孔２１Ｐ、断熱性シール材３６、及び内箱２２の貫通孔２２Ｐを貫通する。断熱性シール材３６は図示の如く、主体部３６Ａ（第１断熱性シール材３６Ａ）とその先端部の先端シール部３６Ｂ（第２断熱性シール材３６Ｂ）とを一体成形によって形成した疎水性の高い部材が好ましく、ポリアセタール樹脂がその一つである。また、疎水性の材質として、疎水性のゴム、フッ素系樹脂等の採用でもよい。断熱性シール材３６は、その主体部３６Ａの背面が貫通孔２１Ｐを塞ぐ状態で外箱２１の背壁の内側面に当接し、主体部３６Ａが断熱材２４を貫通して内箱２２の背壁の裏面に当接し、主体部３６Ａから前方へ延びる先端シール部３６Ｂが、内箱２２の貫通孔２２Ｐを貫通して気体通路Ｋ内に延出している。

【0036】

伝熱結露部材３５は、図示の如く、その連絡部３０が後方から前方へ向けて低くなる傾斜状態で、断熱性シール材３６の主体部３６Ａと先端シール部３６Ｂとを貫通して保持されている。この断熱性シール材３６によって、気体通路Ｋを流れる気体が伝熱結露部材３５の配置部分から漏洩せず、培養空間４が気体の漏洩による悪影響を受けなくなり、且つ、伝熱結露部材３５の連絡部３０を介して内箱２２に結露することを防止でき、伝熱結露部材３５に対する外箱２１と内箱２２の熱影響を抑制できる。

【0037】

結露部３１及びその近傍の連絡部３０に結露した水分が下方に流下して加湿皿１５に入るようにするために、伝熱結露部材３５は、ダクト１１Ａ内の気体通路Ｋに達した連絡部３０が下方に曲折されて、曲折部３４が形成されており、曲折部３４から結露部３１に到る伝熱結露部材３５の部分が対応するダクト１１Ａと平行になるように下向きに構成してある。また、断熱性シール材３６のダクト１１内に延出する部分に結露した水分、即ち、気体通路Ｋに露出した先端シール部３６Ｂに結露した水分が、下方に流下して加湿皿１５に入るようにするために、先端シール部３６Ｂは、その上下面は勿論のこと左右面も含めた周囲面が、前方に向けて斜め下向きの傾斜面を形成して、加湿皿１５の真上に延出している。

【0038】

これによって、曲折部３４から結露部３１に到る伝熱結露部材３５の部分によく結露し、結露した水分が重力によって下方に流下して飛散することなく加湿皿１５に入る。また、気体通路Ｋに露出した断熱性シール材３６の先端シール部３６Ｂに結露した場合でも、その結露水は、重力によってその傾斜に沿って下方に流下し、加湿皿１５に直接落下するか、連絡部３０及び結露部３１を伝って加湿皿１５に落下するため、飛散することなく加湿皿１５に入る。

【0039】

図１１は、他の実施形態を示している。図１乃至図１０に示した符号と同じ符号の部分は同じ機能箇所であるため、その詳細な説明は省略し、異なる構成について説明することとする。図１１に示す伝熱結露部材３５は、前方に低く傾斜配置ではなく水平配置である。具体的には、伝熱結露部材３５は、その冷却部３２を断熱箱本体２の外部に配置し、連絡部３０を断熱箱本体２及び内箱２２を貫通して水平状態に配置し、結露部３１をダクト１１Ａ内の気体通路Ｋに配置するように装着されている。冷却部３２は、培養装置１の周囲からの外力によって損傷を受けないように、培養装置１の機械室１９内に配置している。

【0040】

上記のように、図１乃至図１３に係る本開示において、連絡部３０が内箱２２を貫通する部分は、ステンレス製の内箱２２との間に断熱性シール材３６を介して連絡部３０が配置されているので、気体通路Ｋを流れる気体が漏洩せず、培養空間４が悪影響を受けなくなり、かつ連絡部３０と内箱２２との接触部に結露しなくなる。

【0041】

伝熱結露部材３５の冷却部３２には、上記同様に電子冷却素子４１の吸熱部（冷却側）が熱伝導状態に取り付けられている。このため、上記同様の制御によって、結露部３１の表面に結露を生じさせ、その結露水を加湿皿１５へ導入して、再び加湿用に利用できるものとなる。

【0042】

本開示で使用する伝熱結露部材の大きさ、形状、寸法、個数などは培養装置の容量、形状、大きさ、培養物などによって異なる。

【0043】

なお、上記実施形態の説明は、本開示の一例を説明するためのものであって、請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮するものではない。又、本開示の一例の各部構成は上記実施形態に限らず、請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。

【0044】

以上のように、本実施形態にかかる培養装置１は、少なくとも以下の効果を有する。
本実施形態に係る培養装置１は、細胞や微生物等の試料の培養を行うための培養空間４を内部に形成する略箱状の断熱箱本体２と、培養空間４の湿度を制御するための加湿水１６を貯溜し培養空間４の底部に配置される加湿皿１５と、断熱箱本体２を貫通し一端が培養空間４の内部に配置され他端が断熱箱本体２の外部に配置される伝熱結露部材３５と、を備える。伝熱結露部材３５は、断熱箱部材２の外部に配置される部分にペルチェ効果によって伝熱結露部材３５を冷却可能な電子冷却素子４１が設けられ、かつ、電子冷却素子４１によって冷却されることにより培養空間４の内部に配置される部分に結露した水分を下方に配置された加湿皿１５に導入させる。
これにより、培養空間４の壁内面（内箱２２の内面）への結露を防止して培養物に対する悪影響を抑制することができる。

【0045】

また、本実施形態に係る培養装置１は、電子冷却素子４１で発生する熱を放熱させるヒートシンク４２（放熱器）をさらに備える。電子冷却素子４１は、断熱箱部材２の外部に配置される部分の上部に設けられ、ヒートシンク４２は、電子冷却素子４１を介して、断熱箱部材２の外部に配置される部分の上部に設けられる。
これにより、電子冷却素子４１の放熱側を上部に配置することができるため、ヒートシンク４２から放熱された熱が伝熱結露部材３５に伝わるのを抑制し、効率よく伝熱結露部材３５を冷却することができる。

【0046】

また、本実施形態に係る培養装置１は、伝熱結露部材３５と電子冷却素子４１との間には、放熱用グリス又は熱伝導ゴムシート等の熱伝導性部材（第１熱伝導性部材）が設けられ、電子冷却素子４１とヒートシンク４２との間には、放熱用グリス又は熱伝導ゴムシート等の熱伝導性部材（第２熱伝導性部材）が設けられる。
これにより、電子冷却素子４１と伝熱結露部材３５との熱伝導および電子冷却素子４１とヒートシンク４２との熱伝導が効率よく行われる。

【0047】

また本実施形態に係る培養装置１において、断熱箱本体２は、培養空間４を区画形成する略箱状の内箱２２と、内箱２２の外周を囲む略箱状の外箱２１と、を備える。伝熱結露部材３５における内箱２２と外箱２１との間に配置される部分（連絡部３０）は、内箱２２と外箱２１との間の熱が伝熱結露部材３５へ伝わることを抑制する断熱性シール材の主体部３６Ａ（第１断熱シール部材）で覆われている。
これにより、電子冷却素子４１によって培養空間４の内部に配置された部分を効率よく冷却することができる。

【0048】

また、本実施形態に係る培養装置１において、断熱箱本体２は、外箱２１と内箱２２との間で外箱２１の内側に配置される断熱材２４を備える。断熱材２４と内箱２２との間には空気層２５が形成され、断熱性シール材の主体部３６Ａは、少なくとも伝熱結露部材３５の空気層２５内に配置される部分を覆っている。
これにより、電子冷却素子４１によって培養空間４の内部に配置された部分を効率よく冷却することができる。

【0049】

また、本実施形態に係る培養装置１において、伝熱結露部材３５と内箱２２との間には、培養空間４と空気層２５との間の熱伝導を抑制する断熱性シール部材３６の先端シール部３６Ｂ（第２断熱性シール材）が配置されている。
これにより、空気層２５の熱が培養空間４へ伝わることを抑制できるため、培養空間４内の温度制御を安定させることができる。また、曲折部３４から結露部３１に到る伝熱結露部材３５の部分によく結露させることができる。

【0050】

また、本実施形態に係る培養装置１は、培養空間４内に空気等の気体を強制対流させるためのダクト１１及び循環用送風機１４をさらに備える。伝熱結露部材３５における培養空間４の内部に配置される部分は、ダクト１１内の気体通路Ｋに配置される。
これにより、伝熱結露部材３５を作業者から見えない場所に配置することができ、見栄えをよくすることができる。

【産業上の利用可能性】

【0051】

本開示の一例の培養装置は、所定の箇所に結露部と冷却部を備える伝熱結露部材を装着し、例えば、培養空間内が過飽和水蒸気密度に近付くと結露部に結露し、結露した水分を下方に流下させて加湿皿に入れ、加湿水として繰り返し使用できるように構成したので、結露を防止して培養物に対する悪影響を抑制するとともに、前記ダクト内の循環用送風機を作動して培養空間内に温度、湿度のむらが発生しないように運転することができ、しかも製造コストが嵩まず経済的な培養装置を提供できる、という顕著な効果を奏するので、産業上の利用価値は甚だ大きい。

【符号の説明】

【0052】

１ 培養装置
２ 断熱箱本体
２Ａ 開口
３ 透明内扉
４ 培養空間
５ 棚
７ 断熱扉
８ ガスケット
１１ ダクト
１１Ａ 背面ダクト
１１Ｂ 底面ダクト
１４ 循環用送風機
１５ 加湿皿
１６ 加湿水
１７ ガス供給手段
１７Ａ ガス供給管
２１ 外箱
２２ 内箱
２４ 断熱材
２５ 空気層（エアージャケット）
３０ 連絡部
３１ 結露部
３２ 冷却部
３３ 毛細管構造（ウイック）
３４ 曲折部
３５ 伝熱結露部材
３６ 断熱性シール材
３６Ａ 断熱性シール材の主体部（第１断熱性シール材）
３６Ｂ 断熱性シール材の先端シール部（第２断熱性シール材）
４０ 電子冷却装置
４１ 電子冷却素子
４２ ヒートシンク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】