特許 6386164 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】6386164

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】培養装置

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/00 20060101AFI20180827BHJP

【ＦＩ】

   C12M1/00 C

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2017-509500(P2017-509500)

(86)(22)【出願日】2016年3月14日

(86)【国際出願番号】JP2016057908

(87)【国際公開番号】WO2016158337

(87)【国際公開日】20161006

【審査請求日】2017年8月9日

(31)【優先権主張番号】特願2015-69862(P2015-69862)

(32)【優先日】2015年3月30日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314005768

【氏名又は名称】ＰＨＣホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(74)【代理人】

【識別番号】100123102

【弁理士】

【氏名又は名称】宗田 悟志

(72)【発明者】

【氏名】関根 寛直

(72)【発明者】

【氏名】小林 晃一

【審査官】 田ノ上 拓自

(56)【参考文献】

【文献】 特開平５−２２７９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭４７−４２９６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 欧州特許出願公開第２０３１０５１（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 米国特許第５７７３２８７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１２Ｍ １／００−３／１０

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＣＡｐｌｕｓ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＢＩＯＳＩＳ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の内面に囲まれた培養空間を有する断熱箱と、
培養空間を加湿する加湿部と、
前記複数の内面を、供給される電力によって前記複数の内面ごとにそれぞれ加熱する複数の加熱部と、
前記複数の加熱部のそれぞれに供給する電力の大きさを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記複数の加熱部に供給する電力の大きさを、前記複数の内面ごとに異なるそれぞれのタイミングで周期的に繰り返し変化させる、
ことを特徴とする培養装置。

【請求項2】

前記複数の加熱部において、
前記複数の内面のうち培養空間の底面を加熱する加熱部が第１の加熱部であって、
前記加湿部は、前記底面の近傍に設けられており、
前記制御部は、前記第１の加熱部に供給する単位時間あたりの電力が、前記第１の加熱部以外の前記複数の加熱部に供給する単位時間あたりの電力よりも多くなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の培養装置。

【請求項3】

前記複数の加熱部において、
前記複数の内面のうち培養空間の天板を加熱する加熱部が第１の加熱部であって、
前記制御部は、前記第１の加熱部に供給する単位時間あたりの電力が、前記第１の加熱部以外の前記複数の加熱部に供給する単位時間あたりの電力よりも少なくなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の培養装置。

【請求項4】

複数の内面に囲まれた培養空間を有する断熱箱と、
培養空間を加湿する加湿部と、
前記複数の内面を、供給される電力によって前記複数の内面ごとにそれぞれ加熱する複数の加熱部と、
前記複数の加熱部のそれぞれに供給する電力の大きさを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記複数の内面における温度分布を、前記複数の内面ごとに異なるそれぞれの所定のタイミングで周期的に繰り返し変化させるように前記複数の加熱部のそれぞれに供給する電力を制御する、
ことを特徴とする培養装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、培養装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、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（インキュベータ）が知られている。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、培養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、底面に形成された凹部に貯留された水を加熱するための発熱体と、この凹部以外の培養器内を加熱するための発熱体と、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発熱体とを備え、これら３種類の発熱体に供給される電力を制御して凹部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凹部に戻して、結露を抑制する培養装置が開示されている（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検出装置を備えており、この温度検出装置の検出結果に基づいて、前述の複数の発熱体をそれぞれ個別に制御できるように構成されている。

【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】

しかしながら、培養器内の温度は必ずしも均一ではない。そのため、温度検出装置付近の温度が所望の値を示している場合であっても、培養器内の一部の領域の温度が周囲よりも相対的に低下している状況もあり得る。そして、周囲よりも相対的に温度が低下した領域の壁面には結露が発生するおそれがある。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。

【0006】

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、培養装置における結露の発生を抑制する新たな技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の培養装置は、複数の内面に囲まれた培養空間を有する断熱箱と、培養空間を加湿する加湿部と、複数の内面を、供給される電力によって前記複数の内面ごとにそれぞれ加熱する複数の加熱部と、複数の加熱部のそれぞれに供給する電力の大きさを制御する制御部と、を備える。制御部は、複数の加熱部に供給する電力の大きさを、前記複数の内面ごとに異なるそれぞれのタイミングで周期的に繰り返し変化させる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、培養装置における結露の発生を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態に係る培養装置の概略構成を示す斜視図である。

【図2】実施の形態に係る培養装置の断面図である。

【図3】培養装置における加熱部を説明するための模式図である。

【図4】加熱部を制御する制御部の構成を示すブロック図である。

【図5】第１の実施の形態に係る各加熱部における供給電力の大きさの変化を示すタイミングチャートである。

【図6】第２の実施の形態に係る各加熱部における供給電力の大きさの変化を示すタイミングチャートである。

【図7】第３の実施の形態に係る各加熱部における供給電力の大きさの変化を示すタイミングチャートである。

【図8】第４の実施の形態に係る各加熱部における供給電力の大きさの変化を示すタイミングチャートである。

【図9】第５の実施の形態に係る各加熱部における供給電力の大きさの変化を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0011】

［第１の実施の形態］
（培養装置の概略構成）
図１は、実施の形態に係る培養装置の概略構成を示す斜視図である。図１では、培養装置の断熱扉を開いた状態を示している。図２は、実施の形態に係る培養装置の断面図である。

【0012】

培養装置１は、図１および図２に示すように、左開き式の扉（詳しくは外扉と内扉）及び観音開き式の小扉を備える。また、培養装置１は、前面に開口２Ａを有する断熱箱本体２と、この開口２Ａを開閉自在に閉塞する内扉としての透明扉３とで囲まれる空間により培養器４を形成している。この透明扉３は、その左側をヒンジにより断熱箱本体２に開閉自在に保持されており、培養器４の間口部分に設けられたシール部材としてのガスケット２Ｂによって気密的に開口２Ａを閉塞している。

【0013】

培養器４の内部は、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。なお、培養装置１は、例えば、ＣＯ_２インキュベータとして用いる場合、ＣＯ_２の濃度を５％程度に設定・維持するケースが多く、ＣＯ_２の濃度制御のために扉の閉塞後にＣＯ_２ガスを培養器４内に供給するようにしている。このため、透明扉３を開放しても複数に区画された培養器４全体に外気が進入しないように、透明扉３よりも器内側に、観音開き式の小扉６Ａ，６Ｂを各区画に対応して複数（ここでは５対）設けている。断熱扉７は、断熱箱本体２にヒンジによって開閉自在に支持され、培養器４の開口２Ａからの熱進入を防止する外扉として機能し、その裏面周囲に磁石入りのガスケット８が設けられている。

【0014】

培養器４は、その背面及び底面に、それぞれ気体通路Ｋを形成するための間隔を有して、背面ダクト１１Ａ及び底面ダクト１１Ｂからなるダクト１１が配置されている。また、培養器４は、背面ダクト１１Ａの上部に形成した吸込口１２から培養器４内の気体を吸い込み、底面ダクト１１Ｂの前部及び側面に設けた吹出口１３から培養器４内に吹き出す気体の強制循環を行う。ダクト１１内（図２の上部）には、この気体の強制循環のために循環用送風機１４が配置されている。循環用送風機１４は、ファンとモータと軸とで構成されており、モータは後述する培養器４の外側背面の機械室１９に配置され、軸はこの機械室１９のモータから断熱箱本体２の背面を貫通して気体通路Ｋまで延びてファンに接続されている。

【0015】

培養器４の底面で且つダクト１１内には、加湿用の水（即ち加湿水）１６を貯溜する加湿皿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により加熱されて水を蒸発させる。なお、加湿皿１５をダクト１１内で且つ培養器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にて形成される培養器４への気体通路Ｋから加湿された気体を効率よく吹き出すことが可能となる。

【0016】

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、培養器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配置するための機械室１９が形成される。

【0017】

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。培養器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。

【0018】

断熱箱本体２は、金属製の外箱２１と、ステンレス製の内箱２２と、外箱２１と内箱２２の間で外箱２１の内側に配置される断熱材２４と、前記断熱材２４よりも内側に配置される空気層（所謂エアージャケット）２５とを備える。培養器４を形成する内箱２２の左右両側面、底面、天面及び背面には、培養器を加熱するための加熱部としてのヒータ（後述する）が配置されている。また、培養器４の開口２Ａを覆う透明扉３や断熱扉７にヒータを設けてもよい。

【0019】

（加熱部の構成）
図３は、培養装置における加熱部を説明するための模式図である。なお、説明に不要な部材については図示を適宜省略している。上述の培養装置１における培養器４は、６つの内面で囲まれた直方体の培養空間を有する。そして、培養装置１は、６つの内面のそれぞれを加熱する加熱部として、６つのヒータ２６Ａ〜２６Ｆが設けられている。

【0020】

ヒータ２６Ａは、断熱扉７の内面の外表面に貼付されて設けられている。ヒータ２６Ｂは、天板の外表面に貼付されて設けられている。ヒータ２６Ｃは、右側面の外表面に貼付されて設けられている。ヒータ２６Ｄは、底面の外表面に貼付されて設けられている。ヒータ２６Ｅは、左側面の外表面に貼付されて設けられている。ヒータ２６Ｆは、背面の外表面に貼付されて設けられている。

【0021】

図４は、加熱部を制御する制御部の構成を示すブロック図である。図５は、第１の実施の形態に係る各加熱部における供給電力の大きさの変化を示すタイミングチャートである。

【0022】

第１の実施の形態に培養装置１は、複数の内面に囲まれた培養空間としての培養器４を有する断熱箱本体２と、培養器４内部を加湿する加湿部としての加湿皿１５と、培養器４の複数の内面のそれぞれを、供給される電力によって加熱するヒータ２６Ａ〜２６Ｆと、電力を供給する電源部２８と、各ヒータに供給する電力の大きさを制御する制御部３０と、を備える。

【0023】

制御部３０は、ヒータ２６Ａに供給する電力の大きさをタイミングｔ１で繰り返し（周期Ｔ）で変化させ、ヒータ２６Ｂに供給する電力の大きさをタイミングｔ２で繰り返し（周期Ｔ）で変化させ、ヒータ２６Ｃに供給する電力の大きさをタイミングｔ３で繰り返し（周期Ｔ）で変化させ、ヒータ２６Ｄに供給する電力の大きさをタイミングｔ４で繰り返し（周期Ｔ）で変化させ、ヒータ２６Ｅに供給する電力の大きさをタイミングｔ５で繰り返し（周期Ｔ）で変化させ、ヒータ２６Ｆに供給する電力の大きさをタイミングｔ６で繰り返し（周期Ｔ）で変化させる。

【0024】

ここで、タイミングｔ１〜ｔ６は、それぞれ異なるタイミングである。また、電力変化の繰り返しの周期Ｔは、全ヒータで同じでなくてもよい。例えば、一部のヒータの周期Ｔ’を他のヒータの周期Ｔと異ならせてもよい。また、同じヒータにおいて周期Ｔが常に同じでなくてもよい。例えば、周期Ｔ１で電力を変化させた後、周期Ｔ２（Ｔ２≠Ｔ１で電力を変化させ、再度周期Ｔ１で電力を変化させてもよい。

【0025】

第１の実施の形態において、電力の大きさを変化させるとは、電力を供給していない状態（ＯＦＦ）と、所定の値の電力を供給した状態（ＯＮ）との間で変化させる場合をいうが、必ずしもこのような変化に限られない。例えば、第１の量（０より大きい値）で電力が供給されている状態と、第１の量より多い第２の量で電力が供給されている状態との間で変化させる場合であってもよい。

【0026】

センサ等の検出によって培養器４のある領域の温湿度が所望の範囲に含まれる値を示し、各ヒータ２６Ａ〜２６Ｆに供給される電力が安定していたとしても、培養器４を形成する複数の内面の温度が完全に均一になっているとは限らない。そのため、複数の内面のうち相対的に温度の低い箇所が特定の領域に長時間発生すると、その領域に結露が発生する要因となる。そこで、本実施の形態に係る培養装置１は、培養空間を形成する培養器４の複数の内面において、各ヒータによる加熱状態をタイミングをずらして繰り返し変化させることができるため、相対的に温度の低い箇所が特定の領域に長時間連続して発生することを抑制できる。その結果、結露の発生が抑制される。

【0027】

［第２の実施の形態］
図６は、第２の実施の形態に係る各加熱部における供給電力の大きさの変化を示すタイミングチャートである。

【0028】

第２の実施の形態に係る制御部３０は、ヒータ２６Ａおよびヒータ２６Ｆに供給する電力の大きさをタイミングｔ１で繰り返し（周期Ｔ）で変化させ、ヒータ２６Ｂおよびヒータ２６Ｄに供給する電力の大きさをタイミングｔ２で繰り返し（周期Ｔ）で変化させ、ヒータ２６Ｃおよびヒータ２６Ｅに供給する電力の大きさをタイミングｔ３で繰り返し（周期Ｔ）で変化させる。なお、同じタイミングで供給電力の大きさを繰り返し変化させる複数のヒータを１つのヒータで構成してもよい。例えば、ヒータ２６Ｂおよびヒータ２６Ｄ、又は、ヒータ２６Ｃおよびヒータ２６Ｅ、を１つのヒータで構成してもよい。

【0029】

［第３の実施の形態］
図７は、第３の実施の形態に係る各加熱部における供給電力の大きさの変化を示すタイミングチャートである。

【0030】

第３の実施の形態に係る制御部３０は、ヒータ２６Ａ、ヒータ２６Ｄおよびヒータ２６Ｆに供給する電力の大きさをタイミングｔ１で繰り返し（周期Ｔ）で変化させ、ヒータ２６Ｂ、ヒータ２６Ｃおよびヒータ２６Ｅに供給する電力の大きさをタイミングｔ２で繰り返し（周期Ｔ）で変化させる。なお、同じタイミングで供給電力の大きさを繰り返し変化させる複数のヒータを１つのヒータで構成してもよい。例えば、ヒータ２６Ｄおよびヒータ２６Ｆ、又は、ヒータ２６Ｂ、ヒータ２６Ｃおよびヒータ２６Ｅ、を１つのヒータで構成してもよい。

【0031】

［第４の実施の形態］
図８は、第４の実施の形態に係る各加熱部における供給電力の大きさの変化を示すタイミングチャートである。

【0032】

図２に示すように、培養器４の底面の近傍には加湿皿１５が配置されている。そこで、第４の実施の形態に係る制御部３０は、ヒータ２６Ａに供給する電力の大きさをタイミングｔ１で繰り返し（周期Ｔ）で変化させ、ヒータ２６Ｂに供給する電力の大きさをタイミングｔ２で繰り返し（周期Ｔ）で変化させ、ヒータ２６Ｃに供給する電力の大きさをタイミングｔ３で繰り返し（周期Ｔ）で変化させ、ヒータ２６Ｄに供給する電力の大きさをタイミングｔ４１〜ｔ４３で繰り返し（周期Ｔ／２）で変化させ、ヒータ２６Ｅに供給する電力の大きさをタイミングｔ５で繰り返し（周期Ｔ）で変化させ、ヒータ２６Ｆに供給する電力の大きさをタイミングｔ６で繰り返し（周期Ｔ）で変化させる。

【0033】

つまり、制御部は、ヒータ２６Ｄに供給する単位時間あたりの電力が、その他のヒータに供給する単位時間あたりの電力よりも多くなるように制御している。これにより、加湿皿１５での水の気化による熱の消費や、自然の温度勾配によって温度低下が生じやすい底面を他の内面よりも加熱することで、底面近傍での結露を防止できる。

【0034】

［第５の実施の形態］
図９は、第５の実施の形態に係る各加熱部における供給電力の大きさの変化を示すタイミングチャートである。

【0035】

第５の実施の形態に係る制御部３０は、ヒータ２６Ｂに供給する単位時間あたりの電力が、他のヒータに供給する単位時間あたりの電力よりも少なくなるように制御している。これにより、温度が高くなりがちな天板近傍の加熱を抑制し、培養空間の温度をより均一にできる。

【0036】

上述の培養装置を換言すると、以下のように表現することもできる。つまり、培養装置１は、複数の内面に囲まれた培養器４を有する断熱箱本体２と、培養器４を加湿する加湿皿１５と、複数の内面を加熱する複数のヒータ２６Ａ〜２６Ｆと、複数のヒータ２６Ａ〜２６Ｆのそれぞれに供給する電力の大きさを制御する制御部３０と、を備える。制御部３０は、複数の内面における温度分布を所定のタイミングで繰り返し変化させるように複数のヒータ２６Ａ〜２６Ｆのそれぞれに供給する電力を制御する。

【0037】

つまり、上述の各実施の形態に係る培養装置１は、培養器４を形成する複数の内面における温度分布を所定のタイミングで繰り返し変化させるようにすることで、相対的に温度の低い箇所が特定の領域に長時間連続して発生することを抑制できる。その結果、結露の発生が抑制される。

【0038】

なお、培養装置１はアイソレータ等の他の装置に接続される培養装置であってよいし、アイソレータを備えたシステムとして構成してもよい。また、培養装置１は、所定のタイミングで繰り返し変化するように制御される加熱部として、培養空間を囲む６つの内面のそれぞれを加熱するヒータ２６Ａ〜２６Ｆが設けられているが、ヒータの数量又は配置はこれに限られない。ヒータの数量は少なくとも２つあればよく、ヒータの配置は必ずしも６面を平面ごとに区分される必要もないため、例えば、内箱２２を左右又は上下に区分して、それぞれの領域を加熱するヒータが２つ設けられる構成であってもよい。また、内箱２２のコーナーを含む領域ごとに区分してもよい。このように、所定のタイミングで繰り返し変化するように制御される加熱部は、培養空間を囲む複数の内面を少なくとも２つの領域に区分し、それぞれの領域を加熱するように設ければよい。

【0039】

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

【符号の説明】

【0040】

１ 培養装置、 ２ 断熱箱本体、 ２Ａ 開口、 ２Ｂ ガスケット、 ３ 透明扉、 ４ 培養器、 ５ 棚、 ６Ａ 小扉、 ７ 断熱扉、 ８ ガスケット、 １１ ダクト、 １２ 吸込口、 １３ 吹出口、 １４ 循環用送風機、 １５ 加湿皿、 １７ ガス供給手段、 １９ 機械室、 ２１ 外箱、 ２２ 内箱、 ２４ 断熱材、 ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄ，２６Ｅ，２６Ｆ ヒータ、 ２８ 電源部、 ３０ 制御部。

【産業上の利用可能性】

【0041】

本発明は、培養装置に利用可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】