(57)【要約】【課題】温水による試料の加熱が可能であるとともに、気温及び水温を迅速且つ正確に管理することが可能なインキュベータを提供する。【解決手段】インキュベータ本体２と、その内部に温水槽３を、外部に熱源機３０を有する。インキュベータ本体２のヒータ２４でハウジング２０内の気温を、熱源機３０のヒータ３４で温水槽３内の水温を制御する。気温と水温を各々独立して制御できることにより、温水槽３内の水温を迅速且つ正確に直接制御することが可能で、作業を円滑に進めることが可能となる。また、熱源機３０をインキュベータ本体２の外部に配置することで、ハウジング２０内の気温に対するヒータ３４自身の放熱による影響を抑制する。さらに、ハウジング２０内の内壁面にて結露が発生しないように、気温が水温よりも高くなるように制御する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に水温制御可能な温水槽を設けたインキュベータにおいて、
前記温水槽内の水を循環させるパイプとポンプを備え、このパイプの中間部分をインキュベータ外に配置した熱源機に導入するとともに、この熱源機に、前記ポンプと、前記パイプ内の水を加熱するヒータと、前記ポンプ及びヒータを制御する制御部を内蔵させたことを特徴とするインキュベータ。
【請求項２】
前記ポンプが、前記パイプを接続するため前記温水槽に設けた接続口の少なくとも１つよりも下方に配置されることを特徴とする請求項３又は請求項１に記載のインキュベータ。
【請求項３】
前記パイプの前記ヒータより上流の位置に、水温センサが取り付けられるとともに、前記温水槽から前記水温センサまでのパイプを外気から断熱したことを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれかに記載のインキュベータ。
【請求項４】
前記パイプの前記ヒータより下流の位置に、水温センサが取り付けられるとともに、前記水温センサから前記温水槽までのパイプを外気から断熱したことを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれかに記載のインキュベータ。
【請求項５】
前記インキュベータの制御パネルに入力した設定温度情報によって、ハウジング内の気温が制御されると同時に、前記温水槽の水温が制御されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のインキュベータ。
【請求項６】
前記ハウジング内の気温を、前記温水槽内の水温よりも所定の温度以上高くなるようにすることを特徴とする請求項５に記載のインキュベータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインキュベータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インキュベータは恒温培養槽（庫）などと呼ばれており、ハウジング及び開閉可能な扉を備えている。扉を閉めることで、ハウジング内部への外気の侵入を遮断することが可能で、温度や湿度などの影響も受けることがない。また、ヒータなどの制御部を備え、ハウジング内の気温、湿度、気体組成の制御が可能である。一般的には、その内部に培地などを置いて、細胞培養などを行うときに使用される。試料は、ハウジング内の気体によって加熱される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−８９５６１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような、通常のインキュベータは、ハウジング内の気温、湿度、気体組成を制御するだけであり、単に細胞培養などをするためにはこれで十分である。
【０００５】
しかしながら、一方では、生体を緩やかに加温することで起こる細胞の変化について、大学や研究機関、民間企業などにおいて多くの研究がなされている。これまで、癌細胞やＨＩＶウィルスが正常細胞より熱に対する耐性が低いことなどが知られてきたが、未だ理解されていないことが多い。そこで、さらなる研究のために、生体や細胞の温熱効果による培養や評価などが繰り返されている。これらの生体や細胞の温熱効果による培養や評価を行うためには、温水で試料の加熱を行うことが望ましい。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、温水による試料の加熱が可能であるとともに、気温及び水温を、迅速且つ正確に管理することが可能なインキュベータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は、ハウジング内に水温制御可能な温水槽を設けたインキュベータにおいて、前記温水槽内の水を循環させるパイプとポンプを備え、このパイプの中間部分をインキュベータ外に配置した熱源機に導入するとともに、この熱源機に、前記ポンプと、前記パイプ内の水を加熱するヒータと、前記ポンプ及びヒータを制御する制御部を内蔵させた。
【０００８】
この構成によれば、ハウジング内の気温と温水槽の水温を、別個独立して直接制御することができ、気温と水温を、迅速且つ正確に、総合的に管理することが可能である。また、放熱の恐れがあるようなヒータやポンプを備えた熱源機をインキュベータの外部に配置することとしたので、ハウジング内の気温に対して影響を及ぼすことがなく、ハウジング内の気温や温水槽の水温管理にたいへん好都合である。さらに、ヒータやポンプがハウジング内で場所を占有しないので、ハウジング内の空間を培養や評価といった本来の目的に有効に活用することが可能となる。
【０００９】
また、前記ポンプが、前記パイプを接続するため前記温水槽に設けた接続口の少なくとも１つよりも下方に配置される。
【００１０】
この構成によれば、パイプを通して、温水槽の水をポンプ内に静圧で送ることができるため、ポンプ内に水が存在しないことによる、空運転や焼き付きの心配がない。
【００１１】
また、前記パイプの前記ヒータより上流の位置に、水温センサが取り付けられるとともに、前記温水槽から前記水温センサまでのパイプを外気から断熱した。
【００１２】
この構成によれば、温水槽内の水をヒータに導くパイプを、インキュベータと熱源機の各々のハウジングの間で外気から断熱したので、パイプ内の水が外気の影響を受けることがない。したがって、温水槽から水温センサの所まで、水温を低下させることなく水を導いてくることができるので、温水槽内からパイプへ流入した水温を正確に計測することができる。
【００１３】
また、前記パイプの前記ヒータより下流の位置に、水温センサが取り付けられるとともに、前記水温センサから前記温水槽までのパイプを外気から断熱した。
【００１４】
この構成によれば、ヒータで加熱した水を温水槽に導くパイプを、熱源機とインキュベータの各々のハウジングの間で外気から断熱したので、パイプ内の水が外気の影響を受けることがない。したがって、ヒータによって加熱され、センサで水温を正確に計測された水を、温度が低下しないように温水槽に送り込むことができる。
【００１５】
また、前記インキュベータの制御パネルに入力した設定温度情報によって、ハウジング内の気温が制御されると同時に、前記温水槽の水温が制御される。
【００１６】
この構成によれば、インキュベータと熱源機の温度設定を別個にする必要がなくなり、インキュベータの制御パネルだけを操作することによって、同時に温水槽内の水温設定も自動的になされるので便利である。
【００１７】
また、前記ハウジング内の気温を、前記温水槽内の水温よりも所定の温度以上高くなるようにする。
【００１８】
この構成によれば、ハウジング内の内壁面で結露が発生することがない。さらに、温水槽の外壁面に結露が発生することも抑えられる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るインキュベータの概略構成図である。本発明のインキュベータ１は、インキュベータ本体２に水温制御が可能な温水槽３が備えられている。インキュベータ本体２のハウジング２０内には、生体などの試料Ｌを水Ｗに浸漬するための温水槽３が備えられ、温水槽３は台２５上に載置される。
【００２１】
インキュベータ本体２は、ハウジング２０、扉（図示せず）、制御部２１、制御パネル２２、気温センサ２３、ヒータ２４を有する。ハウジング２０の内部には、培養などに使用される培地が収納可能で、開閉可能な扉（図示せず）を閉めることによって外気の温度や湿度などの影響を受けないようにすることが可能である。本来、制御部２１はハウジング２０の壁面内に内蔵され、制御パネル２２は扉（図示せず）に操作部が外側へ向くように付設されているが、図１は概略的な構成を示すため、制御部２１と制御パネル２２がハウジング２０の外部に付設されているように描かれている。
【００２２】
ハウジング２０の内部には、気体の温度を計測するための気温センサ２３が配置されている。また、ハウジング２０の壁面内に、内部の気体を加熱するヒータ２４が埋設されている。使用者によって制御パネル２２から入力された温度設定と、気温センサ２３からのハウジング２０内の気温情報をもとに、制御部２１にて処理がなされ、ヒータ２４を制御する。
【００２３】
温水槽３には、槽内の水を循環させるパイプ３６が備えられ、パイプ３６は、インキュベータ本体２のハウジング２０の外へ出て、その途中に熱源機３０が設けられている。熱源機３０は、制御パネル３２、水温センサ３３、ヒータ３４、ポンプ３５とこれらを制御する制御部３１を有し、これら全てがハウジング４０内に収容され、インキュベータ本体２の外部に配置される。
【００２４】
パイプ３６は、温水槽３内の水Ｗを循環させるように、高低差を持たせた２つの接続口３７及び３８で温水槽３に接続されている。図中の矢印の方向に水Ｗが循環する。パイプ３６の途中に備えられたポンプ３５は、パイプ３６を接続するために温水槽３に設けた接続口３７及び３８の両方よりも下方に配置される。これにより、パイプ３６を通して、温水槽３の水Ｗをポンプ３５内に静圧で送ることができるため、ポンプ３５内に水Ｗが存在しないことによる、空運転や焼き付きの心配がない。なお、ポンプ３５は、接続口３７及び３８の少なくとも一つより下方に配置されれば良い。
【００２５】
ここでは、熱源機３０の内部において、パイプ３６のヒータ３４より上流の位置に、水温センサ３３が取り付けられている。温水槽内３の水Ｗをヒータ３４に導くパイプ３６を、インキュベータ本体２のハウジング２０と熱源機３０のハウジング４０の間で、断熱材３９によって外気から断熱したので、パイプ３６内の水Ｗが外気の影響を受けることがない。したがって、温水槽３から水温センサ３３の所まで、水温を低下させることなく水Ｗを導いてくることができ、温水槽３内からパイプ３６へ流入した水温を正確に計測することができる。なお、外気とは、インキュベータ本体２のハウジング２０の外で、且つ熱源機３０のハウジング４０の外の気体を指す。
【００２６】
熱源機３０において、使用者によって制御パネル３２から入力された温度設定と、水温センサ３３からのパイプ３６内の水温情報をもとに、制御部３１にて処理がなされ、ヒータ３４やポンプ３５を制御する。ポンプ３５及びパイプ３６によって、温水槽３内の水Ｗを循環させるとともに、その水流で温水槽３内の水Ｗを撹拌して水温を均一化する。また、ヒータ３４は、水温が設定値になるように水Ｗを加熱し、水温を維持するために使用される。
【００２７】
図２は、図１に示す第１の実施形態に係るインキュベータの温度を制御する制御系のフローチャートである。図２（Ａ）は、ハウジング内の気体の温度を制御するフローチャート、図２（Ｂ）は、温水槽内の水温を制御するフローチャートである。
【００２８】
図２（Ａ）において、まずステップＳ１にて、ハウジング内の気体の設定温度を制御パネルから入力する。次にステップＳ２にて、インキュベータの気温センサによってハウジング内の気温が計測される。ステップＳ３で、計測された気温と設定値を比較して、その場の気温が設定値より低ければヒータＯＮ（ステップＳ４）、気温が設定値より高ければヒータＯＦＦ（ステップＳ５）される。気温が設定値より高くなるまでヒータで加熱される。
【００２９】
図２（Ｂ）においても、図２（Ａ）のハウジング内の気体と同様のフローで、温水槽内の水温が制御される。図２では、インキュベータのハウジング内の気温と、温水槽内の水温を別個に設定して、制御されるが、ハウジング内の気温を、温水槽内の水温よりも所定の温度以上高くなるようにすることで、ハウジング内壁面に結露が発生しないようにしている。この所定の温度は０．４℃とする。これは、ハウジング内壁面にて結露が絶対に発生しないようにして、且つ温水槽の外壁面でも結露が発生することを極力抑えるようにするために、実験的に得られた値である。
【００３０】
従来のインキュベータは、試料をハウジング内の気体のみによって加熱していたので、加熱に多く時間を必要とし、温度制御能力が０．５℃程度と能力不足であり、扉の開閉による温度変化の影響を受け易いなどの問題があった。本発明は、試料の加熱に対し、ハウジング内の気体のほかに、比熱の大きい水を利用しているので、従来の３分の１程度の短時間で設定温度に達し、０．１℃という温度制御も可能で、扉の開閉による影響も受け難い。
【００３１】
また、ハウジング内に温水槽を設けるインキュベータであっても、ハウジング内にヒータ等の温水槽を加熱する手段を備える場合は、急激に加熱するときなど、ヒータ自身からの放熱作用によって、ハウジング内の気体が加熱され、気体の温度管理に影響を及ぼす可能性がある。本発明は、放熱の恐れがあるようなヒータやポンプを備えた熱源機をインキュベータの外部に配置することとしたので、ハウジング内の気温に対して影響を及ぼすことがなく、ハウジング内の気温や温水槽の水温管理にたいへん好都合である。
【００３２】
これにより、医療分野における癌、感染症などのウィルス、細菌、原虫や高体温時の薬剤の効果などの研究や、理化学分野における再生、分化、細胞周期の制御などの研究において、細菌や細胞などが入った容器を温水で加温したり、ラットやハムスターなどの実験動物の生体を加温したりする際、気温及び水温を迅速且つ正確に管理することができ、精密な生体環境シミュレータとしての利用が可能である。
【００３３】
図３は、本発明の第２の実施形態に係るインキュベータの概略構成図である。インキュベータ本体２、温水槽３、熱源機３０などの構成や設置手法は前記第１の実施形態と同じであるが、熱源機３０の内部において、パイプ３６のヒータ３４より下流の位置に、水温センサ３３が取り付けられている。ヒータ３４で加熱した水Ｗを温水槽３に導くパイプ３６を、熱源機３０のハウジング４０とインキュベータ本体２のハウジング２０の間で、断熱材３９によって外気から断熱したので、パイプ３６内の水Ｗが外気の影響を受けることがない。したがって、ヒータ３４によって加熱され、水温センサ３３で温度を正確に計測された水Ｗを、温度が低下しないように温水槽３に送り込むことができる。
【００３４】
図４は、本発明の第３の実施形態に係るインキュベータの概略構成図である。インキュベータ本体２、温水槽３、熱源機３０などの主な構成や設置手法は前記第２の実施形態と同じであるが、本実施形態では、熱源機３０は制御パネル３２を備えていない。
【００３５】
熱源機３０を制御するための情報は、インキュベータ本体２の制御部２１から熱源機３０の制御部３１へ送られる。使用者によって制御パネル２２から入力された温度設定と、気温センサ２３からのハウジング２０内の気温情報をもとに、制御部２１にて処理がなされ、ヒータ２４を制御する。それと同時に、制御パネル２２から入力された温度設定が制御部２１を介して熱源機３０の制御部３１へ送られ、水温センサ３３からのパイプ３６内の水温情報をもとに処理がなされ、ヒータ３４やポンプ３５を制御する。これにより、インキュベータ本体２の制御パネル２２を操作するだけで、インキュベータ本体２のハウジング２０内の気温と温水槽３内の水温を同時に、自動的に制御することが可能である。
【００３６】
図５は、図４に示す第３の実施形態に係るインキュベータの温度を制御する制御系のフローチャートである。第３の実施形態では、インキュベータの制御パネルを操作するだけで、ハウジング内の気温と温水槽内の水温を同時に、自動的に制御することが可能である。まずステップＳ２１にて、ハウジング内の気体の設定温度を制御パネルから入力する。次にステップＳ２２にて、インキュベータの気温センサによってハウジング内の気温が計測される。それと同時に、ステップＳ２６にて、熱源機の水温センサによって温水槽内の水温が計測される。次に、ステップ２３では気温と設定値を、ステップ２７では水温と設定値を比較している。
【００３７】
このとき、ステップ２３においては、設定値に０．４℃を加えることによって、気温が水温より高くなるように設定している。これらのステップで、計測された温度と設定値を各々比較して、その場の温度が設定値より低ければインキュベータヒータＯＮ（ステップＳ２４）及び熱源機ヒータＯＮ（ステップＳ２８）、その場の温度が設定値より高ければインキュベータヒータＯＦＦ（ステップＳ２５）及び熱源機ヒータＯＦＦ（ステップＳ２８）される。
【００３８】
上記のように本発明の実施形態を示したが、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、ハウジング内に水温制御可能な温水槽を設けたインキュベータにおいて、前記温水槽内の水を循環させるパイプとポンプを備え、このパイプの中間部分をインキュベータ外に配置した熱源機に導入するとともに、この熱源機に、前記ポンプと、前記パイプ内の水を加熱するヒータと、前記ポンプ及びヒータを制御する制御部を内蔵させたものであり、ハウジング内の気温と温水槽の水温を、別個独立して直接制御することができ、気温と水温を、迅速且つ正確に、総合的に管理することが可能である。また、放熱の恐れがあるようなヒータやポンプを備えた熱源機をインキュベータの外部に配置することとしたので、ハウジング内の気温に対して影響を及ぼすことがなく、ハウジング内の気温や温水槽の水温管理にたいへん好都合である。さらに、ヒータやポンプがハウジング内で場所を占有しないので、ハウジング内の空間を培養や評価といった本来の目的に有効に活用することが可能となる。その結果、培養や評価を円滑に進めることが可能となり、生体環境シミュレータとしての利用が可能となる。
【００４０】
また、前記ポンプが、前記パイプを接続するため前記温水槽に設けた接続口の少なくとも１つよりも下方に配置されることとした。ポンプを使用して水を循環させる場合、ポンプ内に水がなければ、空運転となっていつまでも水は圧送されず、また、ポンプが焼き付く危険も生じる。これに対し、本発明は、パイプを通して、温水槽の水をポンプ内に静圧で送ることができるため、空運転や焼き付きの心配がない。さらに、呼び水装置や空気抜き弁を取り付けたり、水道水などから注水したりする必要がなく、コストダウン、省スペース化が可能となる。
【００４１】
また、前記パイプの前記ヒータより上流の位置に、水温センサが取り付けられるとともに、前記温水槽から前記水温センサまでのパイプを外気から断熱した。温水槽内の水をヒータに導くパイプを、インキュベータと熱源機の各々のハウジングの間で外気から断熱したので、パイプ内の水が外気の影響を受けることがない。したがって、温水槽から水温センサの所まで、水温を低下させることなく水を導いてくることができ、温水槽内からパイプへ流入した水温を正確に計測することができる。その結果、その場の温水槽内の水温が正確に把握でき、設定温度をもとにヒータでどの程度加熱すればよいか判断することが可能となるので、水温管理を円滑に行うことができ、たいへん好都合である。
【００４２】
また、前記パイプの前記ヒータより下流の位置に、水温センサが取り付けられるとともに、前記水温センサから前記温水槽までのパイプを外気から断熱した。ヒータで加熱した水を温水槽に導くパイプを、熱源機とインキュベータの各々のハウジングの間で外気から断熱したので、パイプ内の水が外気の影響を受けることがない。したがって、ヒータによって加熱され、センサで水温を正確に計測された水を、温度が低下しないように温水槽に送り込むことができる。その結果、ヒータで加熱された水温と設定温度を比較してどの程度加熱すればよいか判断することが可能となるので、水温管理を円滑に行うことができ、たいへん好都合である。
【００４３】
また、前記インキュベータの制御パネルに入力した設定温度情報によって、ハウジング内の気温が制御されると同時に、前記温水槽の水温が制御されることとしたので、インキュベータと熱源機の温度設定を別個にする必要がなくなり、インキュベータの制御パネルだけを操作することによって、同時に温水槽内の水温設定も自動的になされるので便利である。その結果、操作の手間が省け、操作時間も短縮することが可能となる。
【００４４】
また、前記ハウジング内の気温を、前記温水槽内の水温よりも所定の温度以上高くなるようにすることとした。ハウジング内で結露が発生すると、内壁天井に発生した水滴が、試料に落下して混入し、作業に悪影響を及ぼす恐れがあり、たいへん好ましくない。作業対象である試料に、異物が混入することは絶対に避けなければならない。また、内壁が汚れるとともに、カビや雑菌が繁殖する可能性があり不衛生である。これに対し、本発明は、ハウジング内の気温を温水槽内の水温よりも所定の温度以上高くなるようにすることとしたので、ハウジング内の内壁面で結露が発生することがない。さらに、温水槽の外壁面に結露が発生することも抑えられる。その結果、試料へ結露による異物が混入することがなく、ハウジング内の衛生的な状態を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るインキュベータの概略構成図
【図２】図１に示すインキュベータに関する温度を制御する制御系のフローチャート
（Ａ）　ハウジング内の気温を制御するフローチャート
（Ｂ）　温水槽内の水温を制御するフローチャート
【図３】第２の実施形態に係るインキュベータの概略構成図
【図４】第３の実施形態に係るインキュベータの概略構成図
【図５】図４に示すインキュベータに関する温度を制御する制御系のフローチャート
【符号の説明】
２　　　インキュベータ本体
３　　　温水槽
２０　　ハウジング
２１　　制御部
２４　　ヒータ
３０　　熱源機
３１　　制御部
３４　　ヒータ
３５　　ポンプ
３６　　パイプ
【図１】
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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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