(57)【要約】【課題】電波透過材料で構成された筐体の内部に設置された培養物に外部から電波を照射する試験系において、電波照射によって培養物そのものが熱を発生しても、培養物の温度上昇を抑え、非ばく露群の培養物とばく露群の培養物との温度差を低減することが可能な温度制御方法を提供する。【解決手段】電波透過材料で構成された筐体の内部に設置された培養物への電波の照射と、当該筐体内部の温度調節と、を同時に行うことで培養物の温度上昇を抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波透過材料で構成された筐体の内部に設置された培養物への電波の照射と、当該筐体内部の温度調節と、を同時に行うことにより、電波の照射により当該培養物に生じる温度変化を抑制する温度制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の温度制御方法において、
上記温度調節は、上記培養物の温度又は上記筐体内部の温度を逐次計測し、その計測値に応じて行うことを特徴とする温度制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載の温度制御方法において、
上記温度調節は、既知の、電波の照射により生じる当該培養物の温度変化特性又は電波の照射により生じる上記筐体内部の温度変化特性に基づいて行うことを特徴とする温度制御方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の温度制御方法を実行可能なシステムを２組用い、いずれか一方についてのみ、電波の照射と筐体内部の温度調節を行うことを特徴とする温度制御方法。
【請求項５】
電波透過材料で構成され、内部に培養物を設置可能な筐体である培養部と、
制御装置により設定された温度及び風量の空気を上記培養部の内部に送風する空調部と、
上記培養物の温度又は上記培養部の内部の温度を逐次計測して、温度計測値を制御部に与える温度計測部と、
電波照射により生じる上記培養物の温度変化が抑制されるように上記温度計測値に応じて上記空調部が送風する空気の温度及び風量を制御する制御部と、
を備える培養装置と、
電波を発生する電波発生部と、
発生した電波を上記培養物に向けて照射する電波照射部と、
を備える電波発生照射装置と、
からなる温度制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波による細胞等への影響を試験する際に用いる試験系の温度制御方法および温度制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電波の細胞等への影響試験を行う場合、電波を照射しない評価対象グループ（非ばく露群）と電波を照射する評価対象グループ（ばく露群）は、極力同一環境下に置かれることが望ましい。特に、温度、湿度、二酸化炭素濃度を同一にすることが不可欠であるため、評価に際してはそれらを調節可能な筐体内に細胞等の培養物を設置する。ところが、図７に示すように、電波を照射する時刻ｔ１以前は、ばく露群の温度が非ばく露群と同じ温度Ｔであっても、時刻ｔ１以降は電波の照射により培養物そのものが発熱して温度が上昇してしまい、非ばく露群とばく露群とで温度差が生じてしまう。このような温度差の発生を防ぐ方法として、例えば以下の方法が考えられる。
【０００３】
まず、電波の照射による培養物の温度上昇がΔＴであることが測定または計算により既知である場合に、図８に示すように、予め電波照射前に非ばく露群の環境温度をＴ、ばく露群の環境温度をＴ−ΔＴに調節しておき、時刻ｔ１からの電波照射により上昇した培養物の温度が、定常状態に到達した時点でＴになるようにする方法が考えられる。また、別の方法として、培養物を熱伝導率の高いペルチェ素子等に直接又は間接的に接触させて、電波照射時に発生した熱を除去するという方法が考えられる。
【非特許文献１】徳永他、“細胞での高周波曝露における温度環境に関する検討”、電子情報通信学会技術報告、2004年、EMCJ2004-21
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
予めばく露群の環境温度をＴ−ΔＴに調節しておく方法の場合、電波照射前から電波照射開始後、温度定常状態に至るまでの環境温度が、非ばく露群とばく露群とで異なってしまうという問題がある。また、ペルチェ素子を用いる方法の場合、電波透過材料で構成された筐体の内部に設置された培養物に外部から電波を照射する試験系においては、ペルチェ素子が電波を擾乱してしまうため、電波を培養物に適切にあてることができないという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、電波透過材料で構成された筐体の内部に設置された培養物に外部から電波を照射する試験系において、電波照射によって培養物そのものが熱を発生しても、培養物の温度上昇を抑え、非ばく露群の培養物とばく露群の培養物との温度差を低減することが可能な、温度制御方法および温度制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
電波透過材料で構成された筐体の内部に設置された培養物への電波の照射と当該筐体内部の温度調節とを同時に行うことにより、電波の照射によって当該培養物に生じる温度変化を抑制する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の温度制御方法によれば、電波照射により培養物そのものが熱を発生しても、その培養物の温度の上昇を抑制できる。そのため、非ばく露群とばく露群とで試験時の温度条件を揃えることができ、試験の信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１に本発明の温度制御方法の原理を示す。培養物の初期状態ｓ０における温度がＴである場合に、時間ｔ１から電波を照射すると、状態ｓ１として示すような曲線を描いて温度が上昇し、やがて温度Ｔ＋ΔＴの定常状態に至る。このような、初期状態の温度Ｔからの温度変化を抑制するためには、温度Ｔの軸に対して状態ｓ１が示す温度上昇曲線と対称な、温度下降曲線ｒｓ１で培養物を冷却すればよい。そこで本発明においては、培養物への電波照射と同時に、培養物が設置される筐体内部の温度を、培養物ができるだけ温度下降曲線ｒｓ１に従って冷却されるように制御する。このように制御することで、ｓ１の温度上昇曲線はｒｓ１の温度下降曲線で相殺され、電波照射開始後も培養物の温度は概ねＴで維持される。
【０００９】
〔第１実施形態〕
図２に、本発明の温度制御方法を実行可能な温度制御システム１の機能構成例を示す。なお、図２Ａは培養物９０の温度の計測値に応じて制御を行う場合の構成、図２Ｂは培養部１１の内部の温度の計測値に応じて制御を行う場合の構成である。
【００１０】
温度制御システム１は、培養部１１と空調部１２と温度計測部１３と制御部１４とを備える培養装置１０と、電波発生部４１と電波照射部４２とを備える電波発生照射装置４０とから構成される。
培養部１１は、電波透過材料で構成され、内部に培養物９０を設置可能な筐体である。
空調部１２は、制御部１４により設定された温度及び風量の空気を培養部１１の内部に送風する。
【００１１】
温度計測部１３は、培養物９０の温度又は培養部１１の内部の温度を逐次計測して、温度計測値を制御部１４に与える。培養物９０の温度変化を抑制する制御を行うためには、基本的には図２Ａに示すように培養物９０の温度を直接計測して、それに基づき制御を行うことが望ましい。しかし、培養物９０の種類や性質によっては、温度計測部１３を直接培養物９０に接触させることが難しい場合がある。そこで、そのような場合には、培養物９０の温度を直接計測する代わりに、図２Ｂに示すように培養物９０付近の培養部１１の内部温度を計測して、それに基づき制御を行ってもよい。
【００１２】
制御部１４は、電波照射により生じる培養物９０の温度変化が抑制されるように、温度計測部１３から与えられた温度計測値に応じて空調部１２が送風する空気の温度及び風量を制御する。制御方法の一例を表すフローを図３に示す。例えば、培養物９０の温度計測値により制御を行う場合、ある時点での培養物９０の温度計測値がＴmであり、維持目標温度がＴである時には、Ｔm−Ｔに比例した温度の空気が送風されるように、又は、Ｔm−Ｔに比例した風量の空気が送風されるように、逐次温度を計測しながらＴm＝Ｔになるまで空調部１２を適応的に制御し、以降は状態を維持する。また、培養部１１の内部温度計測値により制御を行う場合にも同様に、ある時点での培養部１１の内部温度がＴamであり、培養物９０の温度をＴ前後に維持するための目標内部温度がＴaである時には、Ｔam−Ｔaに比例した温度の空気が送風されるように、又は、Ｔam−Ｔaに比例した風量の空気が送風されるように、逐次温度を計測しながらＴam＝Ｔaになるまで空調部１２を適応的に制御し、以降は状態を維持する。なお、Ｔaは培養物９０の大きさや比熱、培養部１１の体積、温度計測部１３の設置位置等により異なるため、理論計算や測定等により予め準備した値を用いることが望ましい。
【００１３】
電波発生部４１は、試験内容に応じた周波数、強度の電波を発生する。
電波照射部４２は、電波発生部４１で発生させた電波を培養部１１内部の培養物９０に向けて照射する。
【００１４】
以上のように、本発明の温度制御方法によれば、電波透過材料で構成された筐体の内部に設置された培養物に外部から電波を照射する試験系において、電波照射によって培養物そのものが熱を発生しても、培養物の温度上昇を抑え、非ばく露群の培養物とばく露群の培養物との温度差を低減することが可能となる。そのため、電波の細胞への影響試験等の信頼性を向上させることができる。
【００１５】
〔第２実施形態〕
図４に、本発明の温度制御方法を実行可能な温度制御システム２の機能構成例を示す。温度制御システム２は、培養部１１と空調部１２と制御部２１とを備える培養装置２０と、電波発生部４１と電波照射部４２とを備える電波発生照射装置４０とから構成される。つまり、第１実施形態の温度制御システム１から温度制御部１３を取り除き、制御部１４を制御部２１に置き換えた構成である。
【００１６】
第１実施形態は、温度計測部１３は、培養物９０の温度又は培養部１１の内部の温度を逐次計測して、温度計測値を制御部１４に与えることにより、送風温度の制御を行うものであるが、第２実施形態では、予め、電波の照射により生じる培養物９０の温度変化特性又は電波の照射により生じる培養部１１内部の温度変化特性を、理論計算や測定等により把握しておく。温度変化特性は、αを定数、ｔを電波照射時間とおくと概ね、ΔＴ×（１−ｅｘｐ（−α・ｔ））の式で表すことができる。そこで例えば、電波照射開始時刻ｔ１から温度が定常状態となる時刻ｔ２までの間で、図５の×印に示すように数点温度を実測し、これにフィッティングするようにαを求めることで、電波照射開始から定常状態に至るまでの温度変化特性を示す曲線ｓ２を求めることができる。
【００１７】
そして、制御部２１はこの予め把握した温度変化特性に基づき、培養物９０の大きさや比熱、培養部１１の体積等に応じて空調部１２が送風する空気の温度及び風量を、温度の変化が抑制されるよう逐次制御する。
【００１８】
このように、予め把握した温度変化特性を用いることで温度計測部１３を設ける必要がなくなり、構成を簡易化できる。また、温度計測部１３を直接培養物９０に接触させることが困難な場合においても、培養物９０の温度変化特性を予め理論計算等により把握しておくことで、培養物９０の温度変化特性に応じた温度制御を行うことができる。
【００１９】
〔第３実施形態〕
図６Ａに、本発明の温度制御方法を実行可能な温度制御システム３の機能構成例を示す。温度制御システム３は、図２Ａ、図２Ｂ、図４のいずれかに示した温度制御システムを２組並べた構成である。なお、図６Ａは図２Ａに示した温度制御システム１を適用した構成例を示したものである。
【００２０】
電波の照射終了後に、非ばく露群の培養物とばく露群の培養物のそれぞれの状態を目視で比較する際、たとえ試験系を準備した者と状態を目視確認する者とを別にしても、非ばく露群とばく露群とで測定系が異なっていると、状態を目視確認する者が目視する際にどちらがばく露群であるかがわかってしまう。そのため、ばく露の有無について先入観を持って観察してしまう恐れがあるため、特に判断が微妙な場合に、適切に状態を判断できないことが懸念される。
【００２１】
そこで、本実施形態はそのような問題を回避すべく、非ばく露群とばく露群とで同じ測定系を用いることとし、いずれか一方についてのみ、電波の照射と筐体内部の温度調節を行うものである。
【００２２】
〔第３実施形態の変形例〕
図６Ｂに、図６Ａに示した温度制御システム３の変形例である温度制御システム４の機能構成例を示す。温度制御システム４は、温度制御システム３の２つの空調部１２の機能を、共通送風装置５０と２つの温度風量調整部３１に再構成したものである。
【００２３】
非ばく露群とばく露群は極力同一環境下に置かれることが望ましい。温度制御システム３のように、空調部１２を別々に設けても湿度や二酸化炭素濃度の条件を概ね同一にすることはできるが、本変形例は温度以外のそれらの条件を完全に同一にすべく、非ばく露群とばく露群それぞれへの送風源を共通送風装置５０として共通化し、温度・風量の調整機能のみ温度風量調整部３１として個別化したものである。従って、制御部１４は温度・風量の制御を温度風量調整部３１に対して行う。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の温度制御方法の原理を示す図。
【図２Ａ】第１実施形態の温度制御システムの機能構成例を示す図。
【図２Ｂ】第１実施形態の温度制御システムの別の機能構成例を示す図。
【図３】制御部による温度制御方法の一例を示すフロー図。
【図４】第２実施形態の温度制御システムの機能構成例を示す図。
【図５】温度上昇特性を表す式の定数を実測値によるフィッティングにより求めるイメージを示す図。
【図６Ａ】第３実施形態の温度制御システムの機能構成例を示す図。
【図６Ｂ】第３実施形態の温度制御システムの変形例の機能構成例を示す図。
【図７】温度制御をしない場合の電波照射による培養物の温度変化イメージを示す図。
【図８】従来技術による温度制御方法の一例を示す図。
【符号の説明】
【００２５】
１、２、３、４    温度制御システム
１０、２０、３０  培養装置
１１  培養部      １２  空調部      １３  温度計測部
１４、２１  制御部
３１  温度風量調整部
４０  電波発生照射装置
４１  電波発生部      ４２  電波照射部
５０  共通送風装置
９０  培養物
ｓ０  初期状態
ｓ１  電波照射による温度上昇状態
ｓ２  フィッティングにより得られた温度変化特性曲線
ｒｓ１  状態ｓ１が示す温度上昇曲線と対称な温度下降曲線
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
2010119365.tif 000009
【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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