(57)【要約】本発明は、実験室キャビネット装置（１００）の内部空間（１０１）内の液体容器（３１）内の充填状態（３０）を測定するための、実験室キャビネット装置用の充填状態測定装置（１）に関するものであって、充填状態測定装置は２つのＮＴＣ温度センサ（１１、１２）の測定の比較を用いて充填状態を検出し、そのＮＴＣ温度センサの第１のもの（１１）は内部空間の空気内に、そして第２のもの（１２）は液体容器の液体内に配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実験室キャビネット装置（１００）の内部空間（１０１）内の液体容器（３１）内の充填状態（３０）を測定する充填状態測定装置であって、
液体容器（３１）の液体（３２）の外部に配置されている、第１のＮＴＣ温度センサ（１１）を有し、
液体容器（３１）の液体（３２）の内部に配置されている、第２のＮＴＣ温度センサ（１２）を有し、
電流供給装置（２）を有し、前記電流供給装置によって第１のＮＴＣ温度センサ（１１）と第２のＮＴＣ温度センサ（１２）に電流が次のように、すなわち第１のＮＴＣ温度センサ（１１）と第２のＮＴＣ温度センサ（１２）がそれぞれ、実験室キャビネット装置の内部空間（１０１）内の温度（Ｔ＿ｉｎｎｅｎ）よりも高い超過温度（Ｔ＿ＮＴＣ）を有するように、供給され、かつ
電子的な測定装置（３）を有し、前記測定装置が次のように、すなわち第１のＮＴＣ温度センサ（１１）の温度によって影響を受けた、第１のＮＴＣ温度センサ（１１）の電気的な変量を検出し、かつ第２のＮＴＣ温度センサ（１２）の温度によって影響を受けた、第２のＮＴＣ温度センサ（１２）の電気的な変量を検出し、かつ第１と第２の電気的な変量を連続的に比較することによって比較値を求めるように、整えられている、
ものにおいて、
実験室キャビネット装置（１００）の内壁及び底壁に対して間隔をおいて第１及び／又は第２のＮＴＣ温度センサを保持するための保持装置（５）が設けられており、その場合に保持装置（５）が、実験室キャビネット装置（１００）の内壁に固定可能な保持アーム（５ａ）を有し、前記保持アームが第１のＮＴＣ温度センサ（１１）を支持し、かつ前記保持アームに弾性的に変形可能な第２の保持アーム（５ｂ）が取り付けられており、前記第２の保持アームが垂直下方へ向かう配置のために設けられており、かつ第２のＮＴＣ温度センサ（１２）を支持する、ことを特徴とする充填状態測定装置。
【請求項２】
電子的な測定装置が次のように、すなわち液体容器内の充填状態（３０）が第２のＮＴＣ温度センサ（１２）の上方にある場合に、第１の比較値を求め、かつ、液体容器内の充填状態（３０）が第２のＮＴＣ温度センサ（１２）の下方へ低下した場合に、第１の比較値とは異なる第２の比較値を検出するように、整えられている、ことを特徴とする請求項１に記載の充填状態測定装置。
【請求項３】
充填状態測定装置が、データ記憶装置とデータ処理装置とを備えた評価装置（４）を有し、前記データ処理装置が次のように、すなわち連続的に測定された比較値が、データ記憶装置内に記憶されている参照値と比較されることにより、第２の比較値を第１の比較値から区別するように、整えられている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の充填状態測定装置。
【請求項４】
比較値が差値であり、かつ
電子的な測定装置（３）が次のように、すなわち第１のＮＴＣ温度センサ（１１）の第１の電気的な変量と第２のＮＴＣ温度センサ（１２）の電気的な変量の差を形成し、かつ第１と第２の電気的な変量の差を連続的に形成することによって、比較値を求めるように、整えられている、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の充填状態測定装置。
【請求項５】
電子的な測定装置（３）は、第１と第２のＮＴＣ温度センサがブリッジ回路（２００）内に配置されるように、整えられており、かつ
第１と第２の比較値としてそれぞれブリッジ回路（２００）のブリッジ電圧が使用される、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の充填状態測定装置。
【請求項６】
電子的な測定装置（３）が、電子回路（４００）としての電圧制御される電流源を有し、前記回路の入力電圧がブリッジ電圧である、ことを特徴とする請求項５に記載の充填状態測定装置。
【請求項７】
保持装置（５）が、第１の材料（Ｍ１）からなるカプセル装置（１４）を有し、かつ
第１及び／又は第２のＮＴＣ温度センサ（１１、１２）の、第２の材料（Ｍ２）からなる少なくとも１つのセンサ接触面（１１ａ、１２ａ）が設けられているので、カプセル装置（１４）が少なくとも１つのセンサ接触面（１１ａ、１２ａ）を包囲し、かつカプセル装置（１４）と少なくとも１つのセンサ接触面（１１ａ、１２ａ）が第１及び／又は第２のＮＴＣ温度センサ（１１、１２）を外側へ向かって区画している、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の充填状態測定装置。
【請求項８】
第２の材料（Ｍ２）が第１の材料（Ｍ１）よりも高い熱伝導性第を有している、ことを特徴とする請求項７に記載の充填状態測定装置。
【請求項９】
第１の材料（Ｍ１）がプラスチックであり、第２の材料（Ｍ２）が金属、特に特殊鋼である、ことを特徴とする請求項８に記載の充填状態測定装置。
【請求項１０】
第１のＮＴＣ温度センサ（１１）とそのセンサ接触面（１１ａ）及び／又は第２のＮＴＣ温度センサ（１２）とそのセンサ接触面（１２ａ）が、それぞれフレーム（１１ｂ、１２ｂ）によって包囲されているので、カプセル装置（１４）が第１及び／又は第２のＮＴＣ温度センサ（１１、１２）のフレーム（１１ｂ、１２ｂ）を直接、かつ第１及び／又は第２のＮＴＣ温度センサ（１１、１２）の少なくとも１つのセンサ接触面（１１ａ、１２ａ）を間接的に、外側へ向かって区画している、ことを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の充填状態測定装置。
【請求項１１】
フレーム（１１ｂ、１２ｂ）が第３の材料（Ｍ３）、特にポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）からなる、ことを特徴とする請求項９に記載の充填状態測定装置。
【請求項１２】
保持装置（５）、第１のＮＴＣ温度センサ（１１）及び第２のＮＴＣ温度センサ（１２）が、１８０℃までの充填状態測定装置の内部空間の駆動温度に耐える材料からなる、ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の充填状態測定装置。
【請求項１３】
実験室キャビネット装置（１００）の内部空間（１０１）内の液体容器（３１）と、液体容器（３１）内の充填状態（３０）を測定するための、請求項１から１２のいずれか１項に記載の充填状態測定装置（１）とを有する、実験室試料を保管するための実験室キャビネット装置（１００）、特に温度調節キャビネット。
【請求項１４】
インキュベータの空気湿潤装置の液体容器の充填状態を測定するための、請求項１から１２のいずれか１項に記載の充填状態測定装置（１）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実験室キャビネット装置の内部空間内の液体容器内の充填状態を測定するための、実験室キャビネット装置用の充填状態測定装置に関する。実験室キャビネット装置は、実験室試料を保管するために用いられ、特に実験室試料の温度調節をするための温度調節キャビネット、特に培養細胞を発育させるためのインキュベータである。
【背景技術】
【０００２】
この種のインキュベータによって、生物学的及び医学的な実験室内で、細胞培養内の細胞が管理された環境条件の下に保持され、かつそのようにして試験管内で生きている細胞の発育が可能とされる。そのために、周囲から絶縁されたインキュベータチャンバの内部の雰囲気の温度とガス組成もしくは空気湿度がインキュベータの器械的装置によって所望の値に維持される。真核生物細胞は、ＣＯ2−インキュベータを必要とする。雰囲気は、所定のＣＯ2及びＯ2含有量と所定の空気湿度を有する空気によって形成され、適切な温度はしばしば３７℃である。この種の温度調節キャビネットは、ハウジング開口部を備えたハウジング、たとえばアウターハウジングを有し、その開口部を通してユーザーが試料をハウジング内に保管し、かつ再び取り出す。その際に規則的に、内部空間からは水蒸気も逃げる。したがってインキュベータは、上方へ向かって開放した、水で満たされた液体容器を有しており、その液体容器によって内部空間内に水の蒸発により９０％より大きい相対湿度が形成される。水の消費を検出し、かつ水容器が完全に空にならないようにするために、この種の温度調節キャビネットは、しばしば充填状態測定装置を有している。
【０００３】
特許文献１（欧州特許第２０６７８４９（Ｂ１）号明細書）からは、２つのＮＴＣセンサを有するインキュベータが知られており、その２つはインキュベータの水槽内の測定水準に配置されており、それらは異なる温度で駆動され、かつ測定水準を下回ったことを検出するために、その出力電圧が評価される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許第２０６７８４９（Ｂ１）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、実験室キャビネット装置、特に温度調節キャビネットのための、確実かつ効率的に形成された充填状態測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はこの課題を、請求項１に記載の充填状態測定装置によって解決する。好ましい形態が、特に、下位請求項の対象である。
【０００７】
本発明に基づいて形成された充填状態測定装置は、ＮＴＣ（英語：negative temperature coefficient）温度センサを有し、それはＮＴＣサーミスタとしても知られている。この種の温度センサは、自己調整する。その温度センサには、自己加熱をもたらす大きさの電流が供給される。電流によって最初に加熱されて、その周囲の温度を上回る、超過温度に維持される。−周囲への熱放出に基づく−温度の低下に伴って電気抵抗が上昇する、ＮＴＣ挙動によって、出力自体が制限され、かつ静的な均衡状態が生じる。第１のＮＴＣ温度センサは、液体とは絶対に接触しないように配置されており、第２のＮＴＣ温度センサはノーマル場合において液体内に配置されており、かつ、液面が第２のＮＴＣ温度センサの下方へ低下するとすぐに、その熱放出出力を変化させる。したがって第１のＮＴＣ温度センサは、参照センサとして用いられ、その参照センサはその参照機能を、充填状態測定装置の内部空間の温度に関係なく満たすので、簡単な手段によって実現される充填状態測定装置の特に信頼できる駆動が保証されている。
【０００８】
第１のＮＴＣ温度センサと第２のＮＴＣ温度センサは、それぞれの周囲が異なる熱伝導性を有する場合に、その周囲へ異なる熱出力を放出する。空気の熱伝導性は、液体、特に水のそれよりもずっと悪いので、第２のＮＴＣ温度センサは第１のＮＴＣ温度センサよりも高い熱出力を放出する。それによって第２のＮＴＣ温度センサにおいては、第１のＮＴＣ温度センサにおけるよりも高い電気抵抗が生じるので、第２のＮＴＣ温度センサが液体と接触している間、電圧は第１のＮＴＣ温度センサにおけるよりも第２のＮＴＣ温度センサを介して強く下降する。その後充填状態が低下した場合に、第２のＮＴＣ温度センサが第１のＮＴＣ温度センサと同一の環境（たとえば空気）内にある場合に、第２のＮＴＣ温度センサの抵抗が変化し、もしくは第１のＮＴＣ温度センサの抵抗に同化し、この変化が測定される。特に、ノーマルな充填状態において第２のＮＴＣ温度センサが液体内にあって、第１のそれが空気内にある場合に、第１の状態において第１と第２のＮＴＣ温度センサの出力電圧の差の大きさは、２つのＮＴＣ温度センサが空気内にある、第２の状態におけるよりも大きい。
【０００９】
第１と第２のＮＴＣ温度センサは、好ましくは、好ましくは１５から３５ボルトの、好ましくは２０から３０ボルトの、低い電圧で駆動可能であるように、選択されている。したがって好ましくは、１−２ｋＯｈｍを有する低オームのＮＴＣ温度センサが使用される。それらは好ましくは、秩序に基づく駆動において２００℃までの、好ましくは１９０℃まで、好ましくは１８０℃までの周囲温度を許容し、もしくはこれらの温度に障害なく耐えるように、選択されている。それによってこの種の温度センサは、実験室キャビネット装置、特に温度調節キャビネットもしくはインキュベータが、たとえば１８０℃において内部空間を殺菌する目的で、上述した高い温度に加熱される場合に、その内部空間内に残留することができる。したがってこの種の充填状態測定装置を有する実験室キャビネット装置の使用は、特に効率的である。というのは、殺菌前に充填状態測定装置を除去する必要がないからである。適切なＮＴＣ温度センサは、たとえばMeasurement Specialties, Hampton, Virginia, USAのG2K3348 Radial Glass Thermistorである。
【００１０】
電子的な測定装置は、好ましくは電子回路を有している。電子的な測定装置は、好ましくは次のように、すなわち液体容器の充填状態が第２のＮＴＣ温度センサの位置の上方にある場合−もしくはある間−、第１の比較値を求め、かつ液体容器内の充填状態が第２のＮＴＣ温度センサの位置の下方へ低下した場合に、第１の比較値とは異なる第２の比較値を検出するように、整えられている。第１と第２の比較値は、特に、第１と第２の電気的な変量の比較値、特に差値が連続的に検出され、その後、第１の比較値が存在するか（第１の状態もしくはノーマル状態）あるいは第２の比較値が存在するか（第２の状態もしくはエラー状態）を決定するために、参照値と比較されることによって、求められる。
【００１１】
好ましくは充填状態測定装置は、評価装置を有しており、その評価装置は特に、該当する評価を実施するためのプログラミング可能なマイクロコントローラ又はコンピュータである。評価装置は、特に、電子的な測定装置のアナログの測定信号をデジタル化するためにＡ／Ｄ変換器（ＡＤコンバータ、ＡＤＣ）を有することができる。評価装置は、電子的な制御装置の構成要素であることができ、その制御装置は実験室キャビネット装置の電気的に制御可能な機能、特に内部空間温度の閉ループ制御、を制御する。評価装置は、好ましくはデータの揮発性又は不揮発性記憶のためのデータ記憶装置及び／又はデータ処理装置を有しており、そのデータ処理装置は特に、連続的に測定された比較値を、データ記憶装置内に記憶されている参照値と比較することによって、第２の比較値を第１の比較値から区別するように、整えられている。データ記憶装置及び／又はデータ処理装置は、電子的な制御装置の構成要素とすることができ、その制御装置は実験室キャビネット装置の電気的に制御可能な機能、特に内部空間温度の閉ループ制御、を制御する。
【００１２】
好ましくは電子的な測定装置及び／又は評価装置は、比較値の評価に従って出力信号及び／又は出力データを発生させるように、整えられており、その出力信号及び／又は出力データはユーザーインターフェイス装置を介してユーザーへ出力される。このようにしてユーザーに、特に充填状態がしきい値を下回ったことについて、知らせることができる。このしきい値は、上述した参照値に相当する。ユーザーインターフェイス装置は、特に充填状態測定装置又はこの充填状態測定装置を有する実験室キャビネット装置のディスプレイを介して、充填状態がしきい値を下回ったことについての情報を出力することができる。ユーザーインターフェイス装置は、音響的な指示信号を出力し、かつ／又はデータ遠隔接続を介して、たとえば実験室キャビネット装置が接続されているＬＡＮを介して、充填状態がしきい値を下回ったことについての出力データを送信するように、整えることもできる。
【００１３】
電子的な測定装置は、好ましくは、第１のＮＴＣ温度センサと第２のＮＴＣ温度センサとを含む電子回路を有している。特に第１と第２の電気的な変量がアナログ電気的に評価される。しかしまた、第１と第２の電気的な変量がデジタル化されて、その後デジタル評価されることも、可能である。好ましくは第１と第２の電気的な変量をデジタル化する、少なくとも１つのＡ／Ｄコンバータが設けられている。
【００１４】
好ましくは電子的な測定装置は次のように、すなわち第１と第２の電気的な変量の間の差形成が、アナログ又はデジタルで、行われ、かつ比較値が第１と第２の電気的な変量の差に基づいており、もしくは比較値が第１と第２の電気的な変量の差値を有し、したがって差値が特に第１と第２の電気的な変量の差、あるいは第２と第１の電気的な変量の差であることによって、第１と第２の電気的な変量がアナログ電気的に評価されるように、整えられている。差形成の代わりに、あるいはそれに加えて、第１と第２の電気的な変量の比較は、他の数学的な操作、特に加算、乗算及び特に第１と第２の電気的な変量の商形成を含むこともできる。
【００１５】
電子的な測定装置は、好ましくは、第１と第２のＮＴＣ温度センサがブリッジ回路内に配置されるように、整えられている。ブリッジ回路は、特にホィートストーン測定ブリッジである。この種の回路は特に、小さい抵抗変化もしくは小さい電圧変化の正確な評価に、きわめて適している。電子的な測定装置は、好ましくは、第１と第２の比較値としてそれぞれブリッジ回路のブリッジ電圧が使用されるように、整えられている。
【００１６】
電子的な測定装置は、好ましくは電子回路として電圧制御される電流源を有しており、その回路の入力電圧はブリッジ電圧である。出力電流は、好ましくは、負荷抵抗を介してアースに関する出力電圧を発生させるために使用され、その出力電圧が特にＡＤＣ入力へ印加される。
【００１７】
好ましくは充填状態測定装置は、実験室キャビネット装置の内壁に対して距離をおいて第１及び／又は第２のＮＴＣ温度センサを保持するための保持装置を有している。第１及び／又は第２のＮＴＣ温度センサは、保持装置によって好ましくは次のように、すなわち液体容器が充分に液体で満たされているノーマル場合において第１のＮＴＣ温度センサが液体の外部に配置されており、第２のＮＴＣ温度センサはノーマル場合において液体の内部に配置されており、かつ液体容器が液体によって充分に満たされていないエラー場合において、第１のＮＴＣ温度センサはさらに液体の外部に配置されており、かつエラー場合において第２のＮＴＣ温度センサが液体の外部に配置されているように、保持される。
【００１８】
好ましくは保持装置は、一体的な構成部分あるいは互いに結合された複数のコンポーネントからなる構成部分であり、かつ／又は特に実験室キャビネット装置と結合された唯一の保持アームを有している。それによって保持装置は、簡単に取り付けられ、コンパクトであり、かつ簡単に清掃もしくは保守される。しかし保持装置は、必要な場合には、互いに分離された複数の構成部分、特に実験室キャビネット装置と結合された複数の保持アームを有することもできる。
【００１９】
好ましくは保持装置は、実験室キャビネット装置の内壁、特に内側の背壁に固定可能な保持アームを有しており、その保持アームは、特に水平に方向づけして配置するように設けられており、かつ第１のＮＴＣ温度センサを支持し、その保持アームに好ましくは、特に弾性的に変形可能な第２の保持アームが取り付けられており、その第２の保持アームは特に垂直下方へ向けて配置するように設けられており、かつ第２のＮＴＣ温度センサを支持する。第２のＮＴＣ温度センサが取り付けられている、弾性的に変形可能な第２の保持アームは、この保持アームが曲げることができ、したがって第２のＮＴＣ温度センサは、保持アームを取り外す必要なしに、持ち上げることができる、という利点を提供する。それによって、第２のＮＴＣ温度センサが取り付けられた状態において、液体容器、特に水槽の取り出しを簡単にすることができる。
【００２０】
好ましくは保持装置は、部分的に、あるいは−実質的に−完全に第１及び／又は第２のＮＴＣ温度センサを包み込むために、第１の材料（Ｍ１）からなるカプセル装置を有している。好ましくは第１のＮＴＣ温度センサは、少なくとも１つ−あるいは正確に１つ−のセンサ接触面を有しており、そのセンサ接触面がＮＴＣ温度センサの温度に依存する抵抗と熱的に結合されて、かつ外側へ向けられており、そこでＮＴＣ温度センサの周囲に接する。その場合にＮＴＣ温度センサとそのセンサ接触面は、好ましくはフレームによって包囲されており、かつ特にカプセル装置によって大部分包み込まれている。第２のＮＴＣ温度センサも、好ましくはセンサ接触面を有し、それが第２のセンサ接触面と称される。第１及び／又は第２のＮＴＣ温度センサの少なくとも１つのセンサ接触面は、第２の材料Ｍ２から形成されている。カプセル装置は、好ましくは少なくとも１つのセンサ接触面を包み込んでいる。好ましくはカプセル装置と少なくとも１つのセンサ接触面は、第１及び／又は第２のＮＴＣ温度センサを外側へ向かって区画している。
【００２１】
第２の材料（Ｍ２）は、特に第１の材料（Ｍ１）よりも高い熱伝導性を有している。温度調節キャビネット、特にＣＯ２インキュベータにおいて、内部空間の正確に定められた温度が影響を受けてはならない、という要請がある。しかしＮＴＣ温度センサは、超過温度において駆動される。熱伝導性の劣る材料Ｍ１からなるカプセル装置によって、センサは外側へ向かって熱絶縁されている。それによって一方で内部空間の障害となる加熱が阻止され、他方ではＮＴＣ温度センサの望ましくない冷却が阻止される。センサと内部空間の間の熱の流れは、特に少なくとも１つのセンサ接触面の小さい領域に集中する。この形態によって、小さい出力を有するＮＴＣ温度センサを使用することができる。
【００２２】
第１の材料（Ｍ１）は、好ましくは、特に２００℃又は１８０℃までの温度に耐えるプラスチック、特にゴム又はエラストマーである。第２の材料（Ｍ２）は、好ましくは金属、特に特殊鋼である。
【００２３】
好ましくは第１及び／又は第２のＮＴＣ温度センサは、それぞれ材料Ｍ３からなるフレームを有しており、その材料も同様に材料Ｍ２よりも熱伝導線が劣り、かつセンサをさらに熱絶縁する。好ましくは第１のＮＴＣ温度センサとそのセンサ接触面及び／又は第２のＮＴＣ温度センサとそのセンサ接触面は、それぞれフレームによって包み込まれているので、好ましくはカプセル装置、第１及び／又は第２のＮＴＣ温度センサのフレーム及び少なくとも１つのセンサ接触面が、第１及び／又は第２のＮＴＣ温度センサを外側へ向かって実験室キャビネット装置の内部空間に対して区画している。好ましくは第３の材料（Ｍ３）はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）であり、それによって充分な熱的及び化学的抵抗性が得られる。
【００２４】
好ましくは保持装置、第１のＮＴＣ温度センサ及び第２のＮＴＣ温度センサは、１８０℃まで、あるいは２００℃までの実験室キャビネット装置の内部空間の駆動温度に損傷なしで耐える材料からなる。
【００２５】
本発明は、特に、実験室キャビネット装置の内部空間内の液体容器と液体容器内の充填状態を測定するための本発明に係る充填状態測定装置とを有する、実験室試料を保管する実験室キャビネット装置、特に温度調節キャビネット、特にインキュベータにも関する。充填状態測定装置は、特にインキュベータの空気湿潤装置の液体容器の充填状態を測定するために用いられる。
【００２６】
実験室試料を保管するための実験室キャビネット装置は、特に実験室試料を温度調節するための温度調節キャビネットである。この種の器具は、電気的に駆動され、かつ電圧接続端を有している。この電圧接続端を介してＮＴＣ温度センサも駆動することができる。
【００２７】
温度調節キャビネットは、実験室試料を温度調節し、すなわちハウジング内部とそれに伴ってそこに保管する実験室資料を許容誤差の枠内で目標温度に維持し、特にハウジング内部を温度閉ループ制御によって、特にユーザーにより調節可能な目標温度に維持する。目標温度は、ヒートキャビネット又はインキュベータの場合のように、室温（環境温度）を上回ることができ、あるいはクールキャビネット又は冷凍キャビネットの場合のように、室温を下回ることもできる。実験室キャビネット装置が空調キャビネットとして形成されている場合に、好ましくはハウジング内部を前もって支配する空調パラメータも、許容誤差の枠内で閉ループ制御される。この空調パラメータは、空気湿度、かつ／又はガス濃度、たとえばＣＯ2、Ｎ2及び／又はＯ2濃度とすることができる。この種の空調キャビネットは、たとえば生きている培養細胞からなる実験室試料用のＣＯ2インキュベータである。
【００２８】
温度調節キャビネット又はＣＯ2インキュベータによって、生物学的及び医学的実験室内で細胞培養内の細胞が管理された周囲条件のもとに維持され、そのようにして生きている細胞の生育が試験管内で可能となる。そのために、周囲から絶縁されたインキュベータチャンバの内部の雰囲気の温度とガス組成もしくは空気湿度がインキュベータの設備装置によって所望の値に維持される。真核生物細胞は、ＣＯ2インキュベータを必要とする。雰囲気は、所定のＣＯ2−及びＯ2含有量と９０％を上回る、特に９５％の所定の相対空気湿度を有する空気によって形成され、適切な温度はしばしば３７℃であるが、これはそれぞれ実験室試料の要請に応じてユーザーによって調節することができる。
【００２９】
実験室キャビネット装置のハウジングは、好ましくはアウターハウジングであって、そのハウジング壁は周囲と接触している。しかしハウジングは、アウターハウジングの内部に位置するインナーハウジングであってもよい。たとえばインキュベータは、インナーハウジングとして用いられる少なくとも１つのチャンバを有することができ、そのチャンバは少なくとも１つのハウジングドア又はチャンバドアによって閉鎖可能である。ハウジングドアは、閉鎖位置においてハウジング内部を好ましくは気密に閉鎖し、それは特にハウジングドアもしくはハウジング開口部のフレームの少なくとも１つのシール装置によって行われる。しかし本発明は、原則的にハウジング内部を周囲に対して完全には密閉しないハウジングを有する実験室キャビネット装置にも関する。
【００３０】
実験室キャビネット装置は、好ましくは、実験室キャビネットの内壁と底壁に対して距離をおいて、特に実験室キャビネット装置のハウジング又はチャンバの内壁と底壁に対して距離をおいて、第１及び／又は第２のＮＴＣ温度センサを保持するための保持装置を有している。特に実験室キャビネット装置のノーマルな駆動状態が設けられており、その駆動状態は「第１の状態」とも称され、その間第１のＮＴＣ温度センサは実験室キャビネット装置の液体容器の液体の外部に配置されており、第２のＮＴＣ温度センサは液体容器の液体の内部に配置されている。特に実験室キャビネット装置のエラー駆動状態が設けられており、それは「第２の状態」とも称され、その間第１のＮＴＣ温度センサは実験室キャビネット装置の液体容器の液体の外部に配置されており、第２のＮＴＣ温度センサは液体容器の液体の外部に配置されている。実験室キャビネット装置及び／又はその制御装置及び／又はその測定装置は、比較値の測定によってエラー駆動状態をノーマルな駆動状態から区別し、かつ特にユーザーインターフェイス装置を介してエラー駆動状態の発生についての情報をユーザーへ出力するように、整えられている。
【００３１】
本発明に係る実験室キャビネット装置の他の好ましい形態が、図に基づく実施例の説明から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１ａ】例としての本発明に係る充填状態測定装置を有する実験室キャビネット装置を第１の状態において図式的に示す側面図であって、その第１の状態において第２のＮＴＣ温度センサは実験室キャビネット装置の液体容器の液体の内部に配置されている。
【図１ｂ】例としての本発明に係る充填状態測定装置を有する実験室キャビネット装置を第２の状態において図式的に示す側面図であって、その第２の状態において第２のＮＴＣ温度センサはもはや実験室キャビネット装置の液体容器の液体の内部には配置されていない。
【図２】特に図１ａ、１ｂに示す実験室キャビネット内で使用可能な、例としての本発明に係る充填状態測定装置の第１と第２のＮＴＣ温度センサを保持するための保持装置を示している。
【図３】例としての本発明に係る充填状態測定装置の電子的な測定装置によって連続的に求められた比較値「Ｖｏｕｔ」を示すダイアグラムであって、所定の時点（７５０ｓ後）に第２のＮＴＣ温度センサは液体から離れている。
【図４】特に図５内の回路において、例としての本発明に係る充填状態測定装置の電子的な測定装置において適用される、電圧制御される電流源の回路原理を示している。
【図５】特に図１ａ、１ｂ内の充填状態測定装置において使用される、例としての本発明にかかる充填状態測定装置の電子的な測定装置の回路の回路図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、充填状態測定装置１を有する実験室キャビネット装置１００を第１の状態において示しており、その状態において第２のＮＴＣ温度センサ１２は実験室キャビネット装置１００の液体容器３１の液体３２の内部に配置されている。図１ｂは、同じ実験室キャビネット装置１００を第２の状態において示しており、その状態において第２のＮＴＣ温度センサ１２は、たとえば液体、特に水の蒸発によって、もはや実験室キャビネット装置の液体容器３１の液体３２の内部には配置されていない。
【００３４】
実験室キャビネット装置１００は、ここでは生きている培養細胞の発育のためのＣＯ2インキュベータである。インキュベータ１００は、簡単に示されている。インキュベータはハウジング１０２を有しており、そのハウジングが３７℃に温度閉ループ制御（温度調節）された内部空間１０１を周囲から熱的に絶縁する。ハウジング開口部は、ハウジングドア１０３によって閉鎖されており、かつ内部空間１０１への接近を許す。内部空間内には穴あきの挿入床１０６があって、内部空間の底には水槽として形成された液体容器３１が設けられており、その中に液体が、重力に従って、水平に配置されており、かつハウジングの底プレートに対して平行に配置されている。ハウジングの背壁１０４は、底プレートに対して垂直であり、したがって垂直に配置されている。インキュベータの内部空間１０１内で、この背壁の内側に、インキュベータの保持装置５が取り付けられている。
【００３５】
インキュベータの保持装置５は、水平に延びる第１の保持アーム５ａを有しており、その保持アームは背壁１０４に固定されている。第１の保持アーム５ａの垂直下方へ向いた側に第２の保持アーム５ｂが固定されている。第１のＮＴＣ温度センサ１１が第１の保持アーム５ａの端部に固定されており、第２のＮＴＣ温度センサ１２が第２の保持アーム５ｂの端部に固定されている。この配置によって、第１のＮＴＣ温度センサ１１は常に液体表面３０の上方に、したがって常に液体の外部に位置している。第１のＮＴＣ温度センサ１１は、原則的に常に内部空間１０１のガス状の雰囲気（閉ループ制御されたＣＯ2、Ｈ2Ｏ組成を有する空気）に隣接している。図１ａに示すように、水容器３１が充分に充填されている第１の状態において、第２のＮＴＣ温度センサ１２は常に液体内へ達している。図１ｂに示すように、（エラー）場合、もしくは水容器３１が充分に充填されていない第２の状態において、第２のＮＴＣ温度センサ１２はもはや液体表面３０の液体と接触していない。第１の状態において充填状態は、水容器３１の底から測定して、高さｈ１を有する。第２の状態において、充填状態は、水容器３１の底から測定して、高さｈ２を有する。
【００３６】
充填状態測定装置は、図１ａと１ｂにおいて参照符号１を有する破線の矩形で包囲されている。第１の保持アーム５ａは、ハウジングの背壁１０４内のポートを通してインキュベータの制御室１０５内へ張り出しており、その制御室内には電流供給２、電子的な測定装置３及び評価装置４が配置されている。
【００３７】
充填状態測定装置１は、液体容器３１内の充填状態３０を測定するために用いられ、かつ次のものを有している：液体容器３１の液体３２の外部に配置可能もしくは配置された、第１のＮＴＣ温度センサ１１、液体容器３１の液体３２の内部に配置可能であり、もしくはノーマル場合において配置されている、第２のＮＴＣ温度センサ１２。充填状態測定装置１は、電流供給装置２を有しており、その電流供給装置によって第１のＮＴＣ温度センサ１１と第２のＮＴＣ温度センサ１２に次のように、すなわち第１のＮＴＣ温度センサ１１と第２のＮＴＣ温度センサ１２がそれぞれ実験室キャビネット装置の内部空間１０１内の温度Ｔ＿ｉｎｎｅｎよりも高い超過温度Ｔ＿ＮＴＣを有するように、電流が供給される。たとえばＴ＿ｉｎｎｅｎ＝３７℃である場合に、Ｔ＿ＮＴＣは好ましくは４℃から１５℃高く、特にここでは４０℃と５０℃の間である。
【００３８】
電子的な測定装置３は次のように、すなわち第１のＮＴＣ温度センサ１１の温度によって影響を受けた、第１のＮＴＣ温度センサ１１の第１の電気的変量、たとえば第１のＮＴＣ温度センサにおける電圧変化、を検出し、かつ第２のＮＴＣ温度センサ１２の温度によって影響を受けた、第２のＮＴＣ温度センサ１２の第２の電気的な変量、たとえば第２のＮＴＣ温度センサにおける電圧変化を検出し、かつ第１と第２の電気的な変量の連続的な比較、したがってたとえば５０ｍｓと１ｍｉｎの間の短い時間間隔で実施される比較によって、比較値、たとえば図３と５における「Ｖｏｕｔ」を求めるように、整えられている。
【００３９】
評価装置４は、データ記憶装置とデータ処理装置（それぞれ図示されていない）を有し、そのデータ処理装置は、連続的に測定された比較値がデータ記憶装置内に記憶されている参照値と比較されることにより、第２の比較値を第１の比較値から区別するように、整えられている。
【００４０】
電子的な測定装置３は、図１ａに示すように、液体容器内の充填状態３０が第２のＮＴＣ温度センサ１２の上方にある場合に、第１の比較値を求め、かつ液体容器内の充填状態３０が第２のＮＴＣ温度センサ１２の下方に低下した場合に、第１の比較値とは異なる第２の比較値を検出するように、整えられている。第１の比較値Ｖｏｕｔは、図３内で時点ｔ＝０において約Ｖｏｕｔ＝４Ｖであり、第２の比較値Ｖｏｕｔは、たとえば時点ｔ＝２５００ｓにおいてＶｏｕｔ＝０Ｖである。評価装置４は、評価装置４のデータ記憶装置内に記憶されている参照値Ｖ０を用いて、液体容器の最小許容される充填状態を下回ったか、を決定する。値Ｖ０はしきい値であり、ここでは約Ｖ０＝１．５Ｖであって、時点ｔ＝２２００ｓで達成され、図３のダイアグラムにおいてこれは、第２のＮＴＣ温度センサ１２が時点ｔ＝０で位置決めされた水槽３２からテスト目的で除去された後、約１４５０ｓである。
【００４１】
図３においては、第２のＮＴＣ温度センサ１２は、水中へ挿入後に、センサの電流供給装置の出力供給とセンサ接触面を介しての熱放出から生じる、ＮＴＣ温度センサの温度の静的な均衡に達するまでに、約１２０ｓの時間を必要とすることが、認識可能である。ｔ＝７５０ｓとｔ＝２５００ｓの間のカーブ推移は、センサ接触面がある時間の間液体３２のメニスカスによって湿潤されていた後に、液体がもはやセンサ接触面と接触しておらず、かつ第１と第２のＮＴＣ温度センサの間の差別的測定が０Ｖの比較電圧を生じることから、得られる。
【００４２】
評価装置４は、データ記憶装置とデータ処理装置とを有し、それらはそれぞれここに図示されておらず、かつ、連続的に測定された比較値がデータ記憶装置内に記憶されている参照値と比較されることにより、第２の比較値を第１の比較値から区別するように、整えられている。
【００４３】
電子的な測定装置３は、第１と第２のＮＴＣ温度センサがブリッジ回路２００内に配置されるように、整えられている；図５を参照。第１と第２の比較値として、それぞれブリッジ回路２００のブリッジ電圧Ｖｏｕｔが使用される。電子的な測定装置３は、電子的な回路４００として電圧制御される電流源を有しており（図４を参照）、その入力電圧はブリッジ電圧である。出力電流は、負荷抵抗を介してアースに関する出力電圧を発生させるために使用され、その出力電圧がＡＤＣ入力へ印加される。
【００４４】
図５には、第１のＮＴＣ温度センサが「Ｘ２、ＮＴＣ＿２ｋ１８６＿３３９０」で示され、第２のＮＴＣ温度センサが「Ｘ３、ＮＴＣ＿２ｋ１８６＿３３９０」で示されている。入力電圧は、ＮＴＣ温度センサのブリッジ電圧である（差別化された測定）。演算増幅器の出力電流は、Ｒ３と共にアースに関する出力電圧を発生させるために使用され、その出力電圧がＡＤＣ入力へ印加される。回路の感度（増幅）は、Ｒ２によって調節される。Ｄ１は、ＡＤＣ入力電圧を制限する。以下の式が成り立つ：
【数１】
2021524727.tif 000003
Ｒ３／Ｒ７は、ＮＴＣの測定電流を調節し、したがって明らかな加熱がもたらされる。
【００４５】
充填状態測定装置は、実験室キャビネット装置の内壁１０４に対して間隔をおいて第１及び／又は第２のＮＴＣ温度センサを保持するための、図２を用いて説明する、保持装置５を有している。保持装置５は、実験室キャビネット装置１００の内壁に固定可能な保持アーム５ａを有し、その保持アームは第１のＮＴＣ温度センサ１１を支持し、かつその保持アームには弾性的に変形可能な第２の保持アーム５ｂが取り付けられており、その第２の保持アームは垂直下方へ向かう配置のために設けられており、かつ第２のＮＴＣ温度センサ１２を支持する。保持装置５は、第１の材料Ｍ１からなるカプセル装置１４と、第２の材料Ｍ２からなる第１及び／又は第２のＮＴＣ温度センサ１１、１２のセンサ接触面１１ａ、１２ａを有しているので、カプセル装置１４が２つのセンサ接触面１１ａ、１２ａを囲んでいる。カプセル装置１４と２つのセンサ接触面１１ａ、１２ａが、第１と第２のＮＴＣ温度センサ１１、１２を外側へ向かって区画している。第２の材料Ｍ２は、第１の材料Ｍ１よりも高い熱伝導性を有している。第１の材料Ｍ１は、プラスチック、特にゴム又はエラストマーであり、第２の材料Ｍ２は、ここでは特殊鋼である。このようにして、ＮＴＣ温度センサの選択とＮＴＣ温度センサのカプセル装置１４の機械的仕様における技術的問題が解決される。ＮＴＣ温度センサが熱エネルギをカプセル装置へ放出するので、ＮＴＣ温度センサは充分に大きくなくてはならず、かつカプセル装置は、ＮＴＣ温度センサが超過温度Ｔ＿ＮＴＣ、ここでは約５０℃に明らかに加熱されるように、構成されなければならない。センサのためには、特に低オームのタイプ（Ｒ２５約１ｋ−２ｋ）が考えられる。そうでないと好まし供給電圧（２４Ｖ）では、必要とする電流を調達するには充分ではないからである。ＮＴＣ温度センサは、１８０℃に適していなければならないので、ガラス不動態化されたタイプが優先される。
【００４６】
第１のＮＴＣ温度センサ１１とそのセンサ接触面１１ａ及び第２のＮＴＣ温度センサ１２とそのセンサ接触面１２ａは、それぞれ円筒状のフレーム１１ｂ、１２ｂによって包囲されているので、カプセル装置１４、第１と第２のＮＴＣ温度センサ１１、１２のフレーム１１ｂ、１２ｂ及び少なくとも１つのセンサ接触面１１ａ、１２ａが、第１と第２のＮＴＣ温度センサ１１、１２を外側へ向かって区画している。フレーム１１ｂ、１２ｂは第３の材料Ｍ３、ここではポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）からなり、したがって温度に耐性があり、化学的に不活性である。保持装置５、第１のＮＴＣ温度センサ１１及び第２のＮＴＣ温度センサ１２は、１８０℃までの実験室キャビネット装置の内部空間の駆動温度に耐える材料からなる。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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