(57)【要約】  培養装置は、培養空間の所定のガス成分の濃度を調整するための調整用ガスを、前記培養空間に供給する調整用ガス供給装置と、前記培養空間の湿度を調整する調整装置と、前記調整装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記調整用ガスの供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記調整装置を制御する。
2020110600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養空間の所定のガス成分の濃度を調整するための調整用ガスを、前記培養空間に供給する調整用ガス供給装置と、
前記培養空間の湿度を調整する調整装置と、
前記調整装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記調整用ガスの供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記調整装置を制御する
培養装置。
【請求項２】
前記調整装置は、
前記培養空間に配置され、液体が貯留される加湿皿と、
前記加湿皿を加熱して前記液体を蒸発させるためのヒータと備えて構成され、
前記制御装置は、前記供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記ヒータの出力を制御する
請求項１に記載の培養装置。
【請求項３】
前記調整装置は、
前記培養空間内の湿分を結露させる結露機構を備え、
前記制御装置は、前記供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記結露機構を制御する
請求項１又は２に記載の培養装置。
【請求項４】
前記結露機構は、
前記培養空間に少なくとも一部が配置される結露部材と、
前記結露部材を冷却するペルチェ素子とを備え、
前記制御装置は、前記供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記ペルチェ素子の出力を制御する
請求項３に記載の培養装置。
【請求項５】
前記結露機構は、前記ペルチェ素子の発熱面に気体を送風する送風装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記送風装置の出力を制御する
請求項４に記載の培養装置。
【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。
【背景技術】
【０００２】
細胞や微生物等の培養物を培養する培養装置（インキュベータ）では、培養空間の各種条件を、培養物の培養に適したものとなるように制御する必要がある（例えば特許文献１参照）。具体的には、培養空間の温度，湿度及びＯ２ガス濃度及びＣＯ２ガス濃度等の各条件などが制御される。【０００３】
培養空間のガス濃度条件の制御は、ガス濃度を調整するためのガス（以下「調整用ガス」という）培養空間に供給することにより行われる。培養空間には、培養装置の周囲の空気が取り込まれる。このため、例えばＯ２濃度の設定値が、培養装置の周囲の空気のＯ２濃度よりも高い場合にはＯ２ガスが、Ｏ２濃度の設定値が培養装置の周囲の空気のＯ２濃度よりも低い場合にはＮ２ガスが、それぞれＯ２濃度の設定値に応じた流量で培養空間へ供給される。また、ＣＯ２ガスが、ＣＯ２濃度の設定値に応じた流量で培養空間へ供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−２０１８８６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、一般的な調整用ガスの湿度は、培養に適した湿度よりも低いため、上述したような培養装置では、調整用ガスを供給したときに、培養空間の湿度が培養に適した範囲から外れてしまうことがある。【０００６】
本発明は、このような課題を解決するために創案されたものであり、培養空間の湿度を適正な範囲に保持できるようにした培養装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記従来の課題を解決するために、本発明の培養装置は、培養空間の所定のガス成分の濃度を調整するための調整用ガスを、前記培養空間に供給する調整用ガス供給装置と、前記培養空間の湿度を調整する調整装置と、前記調整装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記調整用ガスの供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記調整装置を制御する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、培養空間の湿度を適正な範囲に保持できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の培養装置を右側から視た模式的な縦断面。
【図２】本発明の一実施形態の培養装置の背面を、カバーを取り外した状態で示す模式図。
【図３】本発明の一実施形態の培養装置の制御構成の要部を示す模式的な機能ブロック図。
【図４】本発明の一実施形態の培養装置の制御フローの一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態に係る培養装置ついて、図面を参照しながら説明する。以下に示す実施の形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施の形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除するものではない。また、実施の形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。さらに、実施の形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
【００１１】
以下では、培養装置において、使用時にユーザが正対する側（後述の外扉３ａ及び内扉３ｂのある側）を前、その反対側を後とする。また、前から後に向かって視た場合を基準に左右を定める。
【００１２】
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一要素は原則として同一の符号を付し、その説明を省略することもある。
【００１３】
［１．構成］
本発明の一実施形態の培養装置について図１及び図２を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施形態の培養装置を右側から視た模式的な縦断面である。図２は、本発明の一実施形態の培養装置の背面を、カバーを取り外した状態で示す模式図である。
【００１４】
図１及び図２に示す培養装置１は、細胞や微生物などの培養物を培養する装置である。この培養装置１は、培養空間２０が内部に形成され前面に開口２１が形成された略箱状の断熱箱２と、開口２１を開閉する外扉３ａ及び内扉３ｂと、を備えて構成される。培養空間２０は、複数（ここでは３枚）の棚４により上下に区画されている。外扉３ａの外縁には、パッキンＰ１が設けられている。
【００１５】
後述するように、培養空間２０は、培養物の培養に適切な環境となるように、温度、湿度、Ｏ２（酸素）濃度及びＣＯ２（二酸化炭素）濃度がそれぞれ適切な範囲に保持されるように制御される。
【００１６】
断熱箱２は、培養空間２０が内部に形成された略箱状の内箱２ａと、内箱２ａの外側を覆う略箱状の外箱２ｂと、を有して構成される。
【００１７】
外箱２ｂは、その内面側に断熱材２ｃを備えている。外箱２ｂの断熱材２ｃの内面と、内箱２ａの外面との間には、内箱２ａの上下左右及び後方を覆うように空間Ｓ１が設けられている。この空間Ｓ１には空気が満たされており、空間Ｓ１内に空気層（所謂エアージャケット）２ｄが形成されている。空間Ｓ１は前方に開口部を有し、この開口部はパッキンＰ２により封止されている。
【００１８】
培養空間２０には、内箱２ａの背面に上下に延在するダクト５が配置されている。ダクト５の内部には、気体通路Ｋが形成されている。この気体通路Ｋには循環用送風機５ｃが配置されている。循環用送風機５ｃを作動させることで、ダクト５の上部に形成された吸込口５ａから培養空間２０の空気が吸い込まれ、この空気がダクト５の下部に設けられた吹出口５ｂから培養空間２０に吹き出される。これにより、矢印Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４で示すような空気の強制循環が行われる。
【００１９】
また、ダクト５内には、培養空間２０のＯ２ガス濃度、及びＣＯ２ガス濃度を調整するための調整用ガスを、培養空間２０に供給するガス供給管１２ａ，１２ｂの先端の供給口が配置されている。
【００２０】
ガス供給管１２ａは、ガス供給管１２ａに接続されたＣＯ２ガス（調整用ガス）の供給ラインと、この供給ラインに介装されたＣＯ２制御弁Ｖｃと共に、ＣＯ２ガスを培養空間２０に供給するガス供給装置１２Ａを構成する。
【００２１】
ガス供給管１２ｂは、Ｏ２ガス又はＮ２ガスを培養空間２０に供給するガス供給装置１２Ｂを構成する。詳しくは、ガス供給管１２ｂは、ガス供給管１２ｂに接続されたＯ２ガス（調整用ガス）及びＮ２ガス（調整用ガス）の各供給ラインと、これらの供給ラインに介装されたＯ２制御弁Ｖｏ及びＮ２制御弁Ｖｎと共にガス供給装置１２Ｂを構成する。
【００２２】
さらに、本実施形態では、ダクト５内に、紫外線ランプ７、温度を検出する温度センサ、Ｏ２ガス濃度を検出するＯ２ガスセンサ及びＣＯ２ガス濃度を検出するＣＯ２ガスセンサが配置されている（温度センサ,Ｏ２ガスセンサ及びＣＯ２ガスセンサは何れも図示省略）。紫外線ランプ７は、後述の加湿皿６内の水Ｗを殺菌するものである。なお、ダクト５内の空気をダクト背面側の空間に空気を引き込んで、その空間に配置された温度センサ,Ｏ２ガスセンサ及びＣＯ２ガスセンサにより各検出が行われるようにしてもよい。
【００２３】
また、ダクト５の下部と内箱２ａの底板と間には、加湿用の水Ｗを貯溜する加湿皿６が配置される。加湿皿６は、内箱２ａの底板に設けられた線状のヒータＨ１（以下、「ヒータ線」という。図３参照）により加熱される。このヒータＨ１の加熱により、水Ｗが蒸発して、培養空間２０が加湿される。すなわち、加湿皿６とヒータ線Ｈ１とにより、本発明の「培養空間の湿度を調整する調整装置」が構成される。
【００２４】
また、内箱２ａの底板には、培養空間２０の温度を制御するためのヒータ線Ｈ２（図３参照）が設けられている。本実施形態では、このヒータ線Ｈ２と、加湿皿６を加熱する上述のヒータ線Ｈ１とは、別々に設けられており、個別に出力（温度）が制御される。
【００２５】
なお、加湿皿６用の加熱用のヒータ線Ｈ１と、培養空間２０の温度を制御するためのヒータ線Ｈ２とを一体に設けてもよい。
【００２６】
また、培養装置１は、外扉３ａに設けられている操作装置５０から、培養装置１の起動及び停止の指示や、培養空間２０の各種設定値の入力を受け付ける。培養空間２０の各種設定値は、設定温度、Ｏ２ガスの設定濃度（以下「Ｏ２濃度検出値」という）、及び、ＣＯ２ガスの設定濃度（以下「ＣＯ２濃度検出値」という）等である。後述の制御装置１００は、培養空間２０の温度や、湿度や、Ｏ２濃度や、ＣＯ２濃度等が上記設定値になるように制御を行う。
【００２７】
断熱箱２の外箱２ｂの背面及び底面は、カバー１０で覆われている。外箱２ｂの背面とカバー１０との間の空間は、各種機器を配置するための機械室Ｓ２を形成している。機械室Ｓ２には電装ボックス１３が設けられている。電装ボックス１３の内部空間１３ａには、制御装置１００とその他の図示しない電装品とが収容される。
【００２８】
また、図２に示すように、断熱箱２の背面には結露部材１１ａが設けられている。この結露部材１１ａは、機械室Ｓ２から培養空間２０に挿入されている。結露部材１１ａは、伝導性が高いほど好ましく、例えば、アルミニウム又は銀等で構成した所定長さの丸棒である。結露部材１１ａは、その機械室Ｓ２内の端部に、ペルチェ素子１１ｂが当該端部に吸熱面を向けて設けられており、この吸熱面によって冷却される。これにより、培養空間２０内において結露部材１１ａ表面に結露水が生成し、この結果、培養空間２０内の湿度を所定範囲内に制御できるようになっている。なお、結露部材１１ａの表面に生成した結露水は、結露部材１１ａの先端から加湿皿６内に滴下する。
【００２９】
また、機械室Ｓ２には、ペルチェ素子１１ｂの発熱面に設けられた櫛状のヒートシンク１１ｃと、このヒートシンク１１ｃに向けて冷却風を供給する送風装置１１ｄとが備えられている。送風装置１１ｄから送風された冷却風（空気）は、ヒートシンク１１ｃを介してペルチェ素子１１ｂの発熱面を冷却する。
【００３０】
［２．制御構成］
以下、図３を参照して、本発明の一実施形態の培養装置１の制御構成の要部を説明する。
図３は、本発明の一実施形態の培養装置の制御構成の要部を示す模式的な機能ブロック図である。
【００３１】
図３に示すように、制御装置１００は、操作装置５０，温度センサＳｔ，湿度センサＳｍ，ＣＯ２センサＳｃ及びＯ２センサＳｏから制御信号が入力される。また、制御装置１００は、制御弁Ｖｃ，Ｖｏ，Ｖｎ、ヒータ線Ｈ１，Ｈ２、ペルチェ素子１１ｂ及び送風装置１１ｄに制御指令を出力する。
【００３２】
ここで、操作装置５０は、培養空間２０の各種設定の入力を受け付ける。具体的には、操作装置５０には、培養空間２０の設定温度Ｔ，設定ＣＯ２濃度ｘ［％］，設定Ｏ２濃度ｙ［％］などの各種設定が入力される。操作装置５０は、これらの設定を制御信号として、制御装置１００に入力する。
【００３３】
また、温度センサＳｔは、培養空間２０の温度を検出し、検出した温度を制御信号として制御装置１００に出力する。湿度センサＳｍは、培養空間２０の湿度を検出し、検出した湿度を制御信号として制御装置１００に出力する。Ｏ２センサＳｏは、培養空間２０のＯ２濃度を検出し、検出したＯ２濃度を制御信号として制御装置１００に出力する。ＣＯ２センサＳｃは、培養空間２０のＣＯ２濃度を検出し、検出したＣＯ２濃度を制御信号として制御装置１００に出力する。
【００３４】
制御装置１００は、ＣＯ２センサＳｃにより検出されたＣＯ２濃度に基づいて、ＣＯ２制御弁Ｖｃの弁開度又はデューティ比（オンオフ比）を制御して、ＣＯ２ガスの単位時間当たりの流量Ｆｃを制御する。具体的には、ＣＯ２濃度検出値が設定ＣＯ２濃度ｘよりも所定値以上低い場合には流量Ｆｃが多くなるようにＣＯ２制御弁Ｖｃの弁開度又はデューティ比が制御される。逆に、ＣＯ２濃度検出値が、設定ＣＯ２濃度ｘよりも所定値以上高い場合には流量Ｆｃが少なくなるように、ＣＯ２制御弁Ｖｃの弁開度又はデューティ比が制御される。
【００３５】
制御装置１００は、設定Ｏ２濃度ｙが、培養装置１の周囲の空気、つまり培養空間２０に取り込まれる空気のＯ２濃度（通常２０％程度）よりも高い場合、Ｏ２制御弁Ｖｏに制御指令を出力しＯ２制御弁Ｖｏを開弁させて培養空間２０にＯ２ガスを供給する。この際、制御装置１００は、Ｏ２センサＳｏにより検出されたＯ２濃度に基づいて、Ｏ２制御弁Ｖｏの弁開度又はデューティ比を制御して、Ｏ２ガスの単位時間当たりの流量Ｆｏを制御する。具体的には、Ｏ２濃度検出値が設定Ｏ２濃度ｙよりも所定値以上低い場合には流量Ｆｏが多くなるように、Ｏ２濃度検出値が、設定Ｏ２濃度ｙよりも所定値以上高い場合には流量Ｆｏが少なくなるように、Ｏ２制御弁Ｖｏの弁開度又はデューティ比が制御される。
【００３６】
一方、制御装置１００は、設定Ｏ２濃度ｙが培養装置１の周囲の空気よりも低い場合には、Ｎ２制御弁Ｖｎに制御指令を出力してＮ２制御弁Ｖｎを開弁させて培養空間２０にＮ２ガスを供給する。この際、制御装置１００は、Ｏ２濃度検出値に基づいて、Ｎ２制御弁Ｖｎの弁開度又はデューティ比を制御して、Ｎ２ガスの単位時間当たりの流量Ｆｎを制御する。具体的には、Ｏ２濃度検出値が設定Ｏ２濃度ｙよりも所定値以上低い場合には流量Ｆｎが少なくなるように、Ｏ２濃度検出値が、設定Ｏ２濃度ｙよりも所定値以上高い場合には流量Ｆｎが多くなるように、Ｎ２制御弁Ｖｎの弁開度又はデューティ比が制御される。
【００３７】
なお、Ｏ２制御弁ＶｏとＮ２制御弁Ｖｎとを単一の制御弁により構成してもよい。例えば、ガス供給管１２ｂへのガス供給用のポートに、Ｏ２の供給用のポートと、Ｎ２の供給用のポートとを選択的に連通させるようにした制御弁を、当該単一の制御弁として使用してもよい。
【００３８】
また、制御装置１００は、温度センサＳｔにより検出された培養空間２０の温度（以下「温度検出値」という）に基づいてヒータ線Ｈ２の出力を制御する。具体的には、温度検出値が設定温度Ｔよりも所定値以上低い場合にはヒータ線Ｈ２の温度が高くなるように、温度検出値が設定温度Ｔよりも所定値以上高い場合にはヒータ線Ｈ２の温度が低くなるように、ヒータ線Ｈ２への通電率が制御される。
【００３９】
また、制御装置１００は、培養空間２０の湿度が、培養装置１の周囲の空気よりも高く培養物の培養に適した想定範囲Ｒ（以下「適正範囲Ｒ」という）から外れないよう、当該湿度を調整する調整装置を制御する。すなわち、ヒータ線Ｈ１，ペルチェ素子１１ｂ及び送風装置１１ｄの各出力の少なくとも１つが制御される。
【００４０】
ここで、培養空間２０のＣＯ２濃度を設定濃度とするため、調整用ガスとして培養空間２０に供給される一般的なＣＯ２ガスは、適正範囲Ｒよりも湿度が低い。このため、培養空間２０の湿度が、適正範囲Ｒよりも低下するおそれがある。同様に、培養空間２０のＯ２濃度を設定濃度とするため、調整用ガスとして培養空間２０に供給される一般的なＯ２ガス及び一般的なＮ２ガスは適正範囲Ｒよりも湿度が低い。このため、培養空間２０の湿度が適正範囲Ｒよりも低下するおそれがある。
【００４１】
そこで、制御装置１００は、培養空間２０に調整用ガスが供給される場合、調整用ガスに供給による湿度の低下を相殺するための湿度保持制御を行う。湿度保持制御では、調整用ガスの供給量又はこの供給量に相関するパラメータ（以下「相関パラメータ」という）に応じて、以下の制御１，制御２及び制御３の少なくとも１つが行われる。相関パラメータとしては、例えば、設定ＣＯ２濃度ｘと、設定ＮＯ２濃度ｚ（＝１００−設定ＣＯ２濃度ｘ−設定Ｏ２濃度ｙ）との合計（＝ｘ＋ｚ）である。
【００４２】
（１）制御１
制御１では、制御装置１００は、培養空間２０に調整用ガスが供給されない場合に比べて、ヒータ線Ｈ１の出力（加熱量）を上昇させる。詳しくは、調整用ガスの供給量又は相関パラメータが多くなるほど、ヒータ線Ｈ１の温度を段階的又は連続的にヒータ線Ｈ１の通電率を上昇させる。これにより、ヒータ線Ｈ１の加熱による加湿皿６内の水Ｗの蒸発量が増加し、調整用ガスに供給による湿度の低下が相殺され、培養空間２０の湿度が適正範囲に保持される。
【００４３】
（２）制御２
制御２では、制御装置１００は、培養空間２０に調整用ガスが供給されない場合に比べて、ペルチェ素子１１ｂの出力を低下させる。詳しくは、調整用ガスの供給量又は相関パラメータが多くなるほど、段階的又は連続的にペルチェ素子１１ｂへの印加電圧を低下させる。これにより、ペルチェ素子１１ｂの出力（冷却量）が低下し、ひいては結露部材１１ａの温度が上昇し、培養空間２０に調整用ガスが供給されない場合に比べて培養空間２０の湿度が相対的に上昇する。したがって、調整用ガスに供給による湿度の低下が相殺され、培養空間２０の湿度が適正範囲内に保持される。
【００４４】
（３）制御３
制御３では、制御装置１００は、培養空間２０に調整用ガスが供給されない場合に比べて、送風装置１１ｄの出力を低下させる。詳しくは、調整用ガスの供給量又は相関パラメータが多いほど、段階的又は連続的に送風装置１１ｄのファン回転速度を低下させる。これにより、送風装置１１ｄからペルチェ素子１１ｂの発熱面へ送風される送風量が低下し、当該発熱面に対する冷却量が減少する。この結果、ペルチェ素子１１ｂの熱変換効率が低下し、ペルチェ素子１１ｂの吸熱面の温度ひいては結露部材１１ａの温度が上昇し、培養空間２０に調整用ガスが供給されない場合に比べて培養空間２０の湿度が相対的に上昇する。したがって、調整用ガスに供給による湿度の低下が相殺され、培養空間２０の湿度が適正範囲内に保持される。
【００４５】
［３．制御フロー］
本発明の一実施形態の培養装置の制御フローについて図４を参照して説明する。図４は本発明の一実施形態の培養装置の制御フローの一例を示すフローチャートである。なお、この制御フローは、設定Ｏ２濃度ｙが、培養装置１の周囲の空気のＯ２濃度よりも低く、培養空間２０に調整用ガスとして、Ｏ２ガスではなくＮ２ガスが供給される場合を想定したものである。
【００４６】
また、この制御フローは、操作装置５０の操作により培養装置１が起動（電源オン）されると開始され、培養装置１が停止（電源オフ）される間は繰り返し実行される。
【００４７】
培養装置１が起動されると、制御装置１００は、ステップＳ１０で設定温度Ｔの入力を、ステップＳ２０で設定ＣＯ２濃度ｘの入力を、ステップＳ３０で設定Ｏ２濃度ｙの入力を、それぞれ操作装置５０により受け付ける。
【００４８】
次に、制御装置１００は、ステップＳ４０で下式（１）により、設定ＣＯ２濃度ｘ［％］と設定Ｏ２濃度ｙ［％］とからＮ２濃度ｚ［％］を求める。
ｚ＝１００−ｘ−ｙ  ・・・（１）
【００４９】
そして、制御装置１００は、ステップＳ５０で、下式（２）が満たされているか判定する。
ｘ＋ｙ≧９０  ・・・（２）
すなわち、制御装置１００は、調整用ガスの供給量に相関する相関パラメータとして、設定ＣＯ２濃度ｘとＮ２濃度ｚとの合計値を求め、この合計値が所定値（本実施形態では９０％）以上であるか否かを判定する。当該合計値が９０％を超えていない場合、制御装置１００は、ステップＳ７０で、培養空間２０の温度を設定温度Ｔとする温度制御と、培養空間２０のＣＯ２濃度及びＯ２濃度を設定ＣＯ２濃度ｘ及び設定Ｏ２濃度ｙとするガス濃度制御を行う。一方、当該合計値が９０％を超えている場合、制御装置１００は、ステップＳ６０で、前述の湿度保持制御を実行した後、前述のステップＳ７０へ進む。制御装置１００は、ステップＳ７０の制御を実行後、ステップＳ１０以降の処理を繰り返す。
【００５０】
なお、培養空間２０に調整用ガスとして、Ｎ２ガスではなくＯ２ガスが供給される場合、ステップＳ５０では、設定ＣＯ２濃度ｘと設定Ｏ２濃度ｙとの合計値が所定値以上であるか否かが判定される。
【００５１】
［４．効果］
制御装置１００は、調整用ガスの供給量に応じて、培養空間２０の湿度を調整する調整装置を制御する。本実施形態では、調整用ガスとしてＣＯ２ガス，Ｏ２ガス及びＮ２ガスの少なくとも１つが使用され、調整用ガスの供給量に相関するパラメータに応じて、調整装置としてヒータ線Ｈ２，ペルチェ素子１１ｂ及び送風装置１１ｄが制御される。また、複数種類の調整用ガス（例えばＣＯ２ガス及びＮ２ガス）が同時に供給された場合は、供給された各調整用ガスの供給量の合計が、調整用ガスの供給量となる。
【００５２】
詳しくは、調整用ガスの供給量に相関するパラメータである設定ＣＯ２濃度ｘとＮ２濃度ｚとの合計値が所定値以上の場合には、湿度の低い調整用ガスの供給量が多くなり培養空間２０の湿度が低下する。そこで、調整用ガスが供給されない場合に比べて、培養空間２０の湿度が高めとなるように、ヒータ線Ｈ２，ペルチェ素子１１ｂ及び送風装置１１ｄの内の少なくとも１つが制御される。
【００５３】
したがって、本発明によれば、調整用ガスが培養空間に供給される場合でも、培養空間の湿度を適正な範囲に保持できる。
【００５４】
［５．変形例］
（１）ＣＯ２ガス，Ｏ２ガス及びＮ２ガスの各設定供給量又は各実供給量の合計値が、所定値を超えた場合に、湿度保持制御を実行するようにしてもよい。
【００５５】
（２）培養空間２０へのＣＯ２ガス，Ｏ２ガス及びＮ２ガスの供給量を制御するＣＯ２制御弁Ｖｃ，Ｏ２制御弁Ｖｏ及びＮ２制御弁Ｖｎの各弁開度の合計値又は各デューティ比の合計値が、所定値を超えた場合に、湿度保持制御を実行するようにしてもよい。
【００５６】
（３）培養装置１の周囲の空気におけるＣＯ２，Ｏ２の各成分の濃度を基準とし、設定ＣＯ２濃度ｘの増加分と、設定Ｏ２濃度ｘの増加分又は減少分の絶対値との合計値が所定値を超えた場合に、湿度保持制御を実行するようにしてもよい。なお、設定Ｏ２濃度ｘの増加分又は減少分の絶対値を計算に使用したのは、設定Ｏ２濃度ｘが周囲の空気よりも高ければＯ２ガスが供給され、設定Ｏ２濃度ｘが周囲の空気よりも低ければＮ２ガスが供給されるためである。つまり、周囲の空気におけるＯ２濃度に対し、設定Ｏ２濃度ｘが高くても少なくても調整用ガスが供給され、その分、培養装置１内の空気の湿度が低下するためである。
【００５７】
培養装置１の周囲の空気におけるＣＯ２の濃度ｘ０を０％、Ｏ２の濃度ｙ０を２０％とし、設定ＣＯ２濃度ｘを３０％、設定Ｏ２濃度ｙを３０％とした場合を例に取り説明する。ＣＯ２については、濃度ｘ０と設定ＣＯ２濃度ｘとの差Δｘ（＝ｘ−ｘ０）が３０％となり、Ｏ２については、濃度ｙ０と設定Ｏ２濃度ｙとの差Δｙの絶対値（＝｜ｙ−ｙ０｜）が１０％となり、これらの合計値Ｔは４０％となる。この合計値Ｔである４０％が所定値を超えている場合には、湿度保持制御が行われる。
【００５８】
また、培養装置１の周囲の空気におけるＣＯ２の濃度ｘ０を０％、Ｏ２の濃度ｙ０を２０％とし、設定ＣＯ２濃度ｘを３０％、設定Ｏ２濃度ｙを１０％とした場合を例に取り説明する。ＣＯ２については、濃度ｘ０と設定ＣＯ２濃度ｘとの差Δｘ（＝ｘ−ｘ０）が３０％となり、Ｏ２については、濃度ｙ０と設定Ｏ２濃度ｙとの差Δｙの絶対値（＝｜ｙ−ｙ０｜）が１０％となり、これらの合計値Ｔは４０％となる。この合計値Ｔである４０％が所定値を超えている場合には、湿度保持制御が行われる。
【００５９】
前記実施形態では、設定ＣＯ２濃度ｘと設定ＮＯ２濃度ｚとの合計（＝ｘ＋ｚ）が所定値を超えた場合には、湿度保持制御を行うようにした（図４のステップＳ５０及びステップＳ６０参照）。所定値を複数設け、当該合計（＝ｘ＋ｚ）がこの所定値を超えるごとに、湿度保持制御のレベルを段階的に上げるようにしてもよい。或いは、当該合計が上昇するにしたがって湿度保持制御のレベルを連続的に（線形的に）上昇させるようにしてもよい。
【００６０】
湿度保持制御のレベルを段階的又は連続的に上げるとは、ヒータ線Ｈ１の出力の増加、ペルチェ素子１１ｂの出力の減少及び送風装置１１ｄの出力の減少の少なくとも１つを段階的又は連続的に行うことをいう。或いは、湿度保持制御のレベルを段階的に上げる場合には、ヒータ線Ｈ１の出力の増加、ペルチェ素子１１ｂの出力の減少及び送風装置１１ｄの出力の減少を、順次追加するようにしてもよい。具体的には、当該合計（＝ｘ＋ｚ）が第１所定値を超えると、ヒータ線Ｈ１の出力を増加させ、当該合計が第１所定値よりも高い第２所定値を超えると、ヒータ線Ｈ１の出力の増加に加え、ペルチェ素子１１ｂの出力を減少させることが考えられる。
【００６１】
なお、前記実施形態では、湿度センサＳｍを備える構成を、一実施例として記載したが、湿度センサＳｍは必ずしも必要な構成でない。
【００６２】
そして、前記実施形態に記載のように調整用ガスが供給される場合の湿度制御を行うことによって、湿度が変化した後に湿度センサによって、その値を検知して、検知した値に基づいて湿度を制御するよりも、より早い段階で湿度制御を行うことができる。つまり、湿度の値が変化することを予め想定して対処することができる。
【００６３】
２０１８年１１月２９日出願の特願２０１８−２２３３８６の日本出願に含まれる明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、培養装置として好適に利用される。
【符号の説明】
【００６５】
１  培養装置
２  断熱箱
２ａ  内箱
２ｂ  外箱
２ｃ  断熱材
２ｄ  空気層
３ａ  外扉
３ｂ  内扉
４  棚
５  ダクト
５ａ  吸込口
５ｂ  吹出口
５ｃ  循環用送風機
６  加湿皿
７  紫外線ランプ
１０  カバー
１１ａ  結露部材
１１ｂ  ペルチェ素子
１１ｃ  ヒートシンク
１１ｄ  送風装置
１２Ａ，１２Ｂ  ガス供給装置
１３  電装ボックス
１３ａ  内部空間
２０  培養空間
２１  開口
５０  操作装置
１００  制御装置
Ｋ  気体通路
Ｐ１，Ｐ２  パッキン
Ｓ１  空間（第一の空間）
Ｓ２  機械室
Ｗ  水
Ｖｃ  ＣＯ２制御弁
Ｖｎ  Ｎ２制御弁
Ｖｏ  Ｏ２制御弁
【図１】
2020110600.tif 000003
【図２】
2020110600.tif 000004
【図３】
2020110600.tif 000005
【図４】
2020110600.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月27日(2020.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養空間の所定のガス成分の濃度を調整するための調整用ガスを、前記培養空間に供給する調整用ガス供給装置と、
前記培養空間の湿度を調整する調整装置と、
前記調整装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記調整用ガスの供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記調整装置を制御する
培養装置。
【請求項２】
培養空間の所定のガス成分の濃度を調整するための調整用ガスを、前記培養空間に供給する調整用ガス供給装置と、
前記培養空間の湿度を調整する調整装置と、
前記調整装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記調整用ガスの供給量又は前記供給量に相関するパラメータが所定値を超えた場合、前記調整装置を制御する
培養装置。
【請求項３】
前記調整装置は、
前記培養空間に配置され、液体が貯留される加湿皿と、
前記加湿皿を加熱して前記液体を蒸発させるためのヒータと備えて構成され、
前記制御装置は、前記供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記ヒータの出力を制御する
請求項１に記載の培養装置。
【請求項４】
前記調整装置は、
前記培養空間内の湿分を結露させる結露機構を備え、
前記制御装置は、前記供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記結露機構を制御する
請求項１又は３に記載の培養装置。
【請求項５】
前記結露機構は、
前記培養空間に少なくとも一部が配置される結露部材と、
前記結露部材を冷却するペルチェ素子とを備え、
前記制御装置は、前記供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記ペルチェ素子の出力を制御する
請求項４に記載の培養装置。
【請求項６】
前記結露機構は、前記ペルチェ素子の発熱面に気体を送風する送風装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記送風装置の出力を制御する
請求項５に記載の培養装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
課題を解決するための手段
［０００７］
上記従来の課題を解決するために、本発明の培養装置は、培養空間の所定のガス成分の濃度を調整するための調整用ガスを、前記培養空間に供給する調整用ガス供給装置と、前記培養空間の湿度を調整する調整装置と、前記調整装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記調整用ガスの供給量又は前記供給量に相関するパラメータに応じて前記調整装置を制御する。
また、本発明の培養装置は、培養空間の所定のガス成分の濃度を調整するための調整用ガスを、前記培養空間に供給する調整用ガス供給装置と、前記培養空間の湿度を調整する調整装置と、前記調整装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記調整用ガスの供給量又は前記供給量に相関するパラメータが所定値を超えた場合、前記調整装置を制御する。
発明の効果
［０００８］
本発明によれば、培養空間の湿度を適正な範囲に保持できる。
図面の簡単な説明
［０００９］
［図１］本発明の一実施形態の培養装置を右側から視た模式的な縦断面。
［図２］本発明の一実施形態の培養装置の背面を、カバーを取り外した状態で示す模式図。
［図３］本発明の一実施形態の培養装置の制御構成の要部を示す模式的な機能ブロック図。
［図４］本発明の一実施形態の培養装置の制御フローの一例を示すフローチャート。
発明を実施するための形態
［００１０］
以下、本発明の実施の形態に係る培養装置ついて、図面を参照しながら説明する。以下に示す実施の形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施の形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除するものではない。また、実施の形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。さらに、実施の形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
［００１１］
以下では、培養装置において、使用時にユーザが正対する側（後述の外扉３ａ及び内扉３ｂのある側）を前、その反対側を後とする。また、前から後に向かって視た場合を基準に左右を定める。
【手続補正書】
【提出日】令和3年4月16日(2021.4.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
そして、制御装置１００は、ステップＳ５０で、下式（２）が満たされているか判定する。
ｘ＋ｚ≧９０  ・・・（２）
すなわち、制御装置１００は、調整用ガスの供給量に相関する相関パラメータとして、設定ＣＯ２濃度ｘとＮ２濃度ｚとの合計値を求め、この合計値が所定値（本実施形態では９０％）以上であるか否かを判定する。当該合計値が９０％を超えていない場合、制御装置１００は、ステップＳ７０で、培養空間２０の温度を設定温度Ｔとする温度制御と、培養空間２０のＣＯ２濃度及びＯ２濃度を設定ＣＯ２濃度ｘ及び設定Ｏ２濃度ｙとするガス濃度制御を行う。一方、当該合計値が９０％を超えている場合、制御装置１００は、ステップＳ６０で、前述の湿度保持制御を実行した後、前述のステップＳ７０へ進む。制御装置１００は、ステップＳ７０の制御を実行後、ステップＳ１０以降の処理を繰り返す。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2020110600.tif 000007
【国際調査報告】
2020110600.tif 000008
2020110600.tif 000009
2020110600.tif 000010
2020110600.tif 000011
2020110600.tif 000012
2020110600.tif 000013