(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略箱型の筐体と、この筐体の内部に配設された試料棚と、前記試料棚を回転させる回転駆動手段および前記試料棚を昇降させる昇降駆動手段を備えた駆動機構と、前記筐体の内部において前記筐体の内部の環境を所定の条件に維持する環境コントロール部と、前記筐体に開口された開口部と、この開口部を開閉自在に塞ぎかつ閉状態において前記筐体内部を視認可能に設けられた第１の扉と、この第１の扉の外側に開閉自在に設けられ閉状態において第１の扉を覆う第２の扉と、第１の扉の開閉を検出する開閉検出手段と、前記開閉検出手段の検出結果に基づいて前記駆動機構の動作を制御する制御部とを備え、
前記第２の扉を開放したのみでは前記試料棚の動作が自動停止せず、前記第１の扉の閉鎖時において前記駆動機構による前記試料棚の動作を行わせることを特徴とするインキュベータ。
【請求項２】
前記開閉検出手段は、第１の扉を前記筐体に回動自在に保持する蝶番部材に組み込まれていることを特徴とする請求項１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、生化学分野等において細胞や微生物などの培養に使用されるインキュベータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
微生物や細胞などの培養や、生化学反応などの試験に用いられる装置としてインキュベータが知られている。インキュベータは、培養や試験の対象となる試料を収納する筐体に、筐体内の温度や湿度などの環境条件を維持する機能を備えたものである。上記試験や培養は長時間継続して行われるものであり、継続中には各試料の分析や観察、試薬の分注などの作業のために、所定時間ごとに試料を順次インキュベータから取り出したりまた戻し入れる必要がある。このため、インキュベータには試料の出し入れのための開閉式の扉を備えた開口部が設けられている。そしてこの扉を介して出入りする熱量を極力小さくするため、開口部に内側と外側に２重の扉を装備したインキュベータが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、インキュベータ操作時の作業者の安全確保のため、開口部の扉の開閉と、筐体内部の試料収納棚など可動部分の動作とは制御上でインターロックされており、作業者が動作中の可動部分に触れることによる不安全状態を防止するため、扉が開放された状態では上記可動部分は動作停止するようになっている。
【０００４】
ところが、従来のインキュベータでは、開口部の扉が内外２重になっている場合には、扉の開閉状態を検出するリミットスイッチなどの検出機構は外側の扉に設けられていた。このため、単に内扉に設けられた観察窓などを介して内部を観察するために外扉を開放した場合でもリミットスイッチが作動して、内部の試料棚の移動動作や通風ファンの運転が停止するようになっていた。
【０００５】
このため、外扉の開閉の度に筐体内部での撹拌動作や通風動作が中断されることにより内部雰囲気が設定条件通りに維持されず、また外扉を閉じる度に可動部の再起動操作をおこなう必要があるなど、従来のインキュベータには、扉の開閉動作に伴い操作上の不都合があった。
【０００６】
そこで本発明は、扉の開閉動作に伴う操作上の不都合を解消し、内部の環境条件を維持することができるとともに操作性に優れた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】
請求項１記載のインキュベータは、略箱型の筐体と、この筐体の内部に配設された試料棚と、前記試料棚を回転させる回転駆動手段および前記試料棚を昇降させる昇降駆動手段を備えた駆動機構と、前記筐体の内部において前記筐体の内部の環境を所定の条件に維持する環境コントロール部と、前記筐体に開口された開口部と、この開口部を開閉自在に塞ぎかつ閉状態において前記筐体内部を視認可能に設けられた第１の扉と、この第１の扉の外側に開閉自在に設けられ閉状態において第１の扉を覆う第２の扉と、第１の扉の開閉を検出する開閉検出手段と、前記開閉検出手段の検出結果に基づいて前記駆動機構の動作を制御する制御部とを備え、前記第２の扉を開放したのみでは前記試料棚の動作が自動停止せず、前記第１の扉の閉鎖時において前記駆動機構による前記試料棚の動作を行わせる。
【０００８】
請求項２記載のインキュベータは、請求項１記載のインキュベータであって、前記開閉検出手段は、第１の扉を筐体に回動自在に保持する蝶番部材に組み込まれている。
【００１０】
本発明によれば、筐体に設けられた開口部に筐体内部を視認可能な第１の扉とこの第１の扉の外側に設けられた第２の扉とを備えたインキュベータにおいて、開口部の開閉の検知を第１の扉に設けられた開閉検出手段によって行うことにより、第２の扉のみを開放した状態でインターロックが作動することがなく、操作性を向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のインキュベータの斜視図、図２、図３は本発明の一実施の形態のインキュベータの平断面図、図４は本発明の一実施の形態のインキュベータの側断面図、図５は本発明の一実施の形態のインキュベータの扉開閉用蝶番の斜視図、図６は本発明の一実施の形態のインキュベータの制御系の構成を示すブロック図である。
【００１２】
まず図１を参照してインキュベータの概形について説明する。図１において、インキュベータ１は断熱壁を有する略箱型の筐体２から構成される。筐体２はウォータジャケット（図示省略）を内蔵しており、図示しない環境コントローラ（環境コントロール部）によって筐体２の内部の温度や湿度、二酸化炭素濃度などの環境条件を所定の条件に維持するようになっている。
【００１３】
図１（ｂ）に示すように筐体２の前面には第１開口部２ａが設けられ（図２、図３も参照）、第１開口部２ａには第１の扉である内扉３および第２の扉である外扉４がそれぞれ開閉自在に設けられている。図１（ａ）に示すように内扉３を閉じることにより第１開口部２ａが塞がれる。外扉４を閉じることにより第１開口部２ａを塞いだ内扉３はその外側を完全に覆われる。第１開口部２ａを内外２重の扉で塞ぐことにより、断熱性能を向上させることができる。
【００１４】
内扉３は透明な樹脂材料で製作されており、外扉４を開放すれば内扉３で第１開口部２ａを閉じた状態においても、筐体２の内部を視認できる。なお、全体を透明材料で製作する替わりに、部分的に観察窓を設けるものであってもよい。また、図１（ｂ）に示すように内扉３、外扉４の双方を開放することにより、筐体２内部に設けられた試料棚１０などの可動機構部を筐体２の外部に搬出できるようになっている（図３参照）。内扉３の内側面には、送風ファン３ａが配設されている。内扉３を閉じた状態で送風ファン３ａを駆動することにより、筐体２内部の空気を撹拌することができ、内部環境をより均一な状態に維持する。
【００１５】
内扉３は、筐体２の側壁部に蝶番部材５によって回転自在に保持されている。蝶番部材５には、図５に示すように回転動作に応じて断接信号を発するマイクロスイッチ５ａが組み込まれている。内扉３が開放動作を開始して蝶番５ｂがヒンジ５ｃを中心とした回転をおこなうと、蝶番５ｂの一方側に設けられたドグ５ｄの先端はマイクロスイッチ５ａのプローブ５ｅを押し込む。そして、内扉３が設定角度以上開くとマイクロスイッチ５ａが断接する。すなわち、マイクロスイッチ５ａは内扉３の開閉を検出する開閉検出手段となっている。制御部５０（後述）はこの検出結果に基づいて所定の動作制御をおこなう。
【００１６】
次に図２、図３、図４を参照してインキュベータの内部構造について説明する。筐体２の背面には第２開口部２ｂが設けられている。第２開口部２ｂは試料を収容した容器であるプレート６が少なくとも１個通過できる大きさとなっており、プレート出し入れ口として用いられる。第２開口部２ｂには上下方向に開閉自在のシャッタ７が設けられている。シャッタ７はシリンダ９（図４参照）によって上下方向に自動的に開閉する。図３は内扉３が開放されて第１開口部２ａが開けられ、第２開口部２ｂがシャッタ７により閉じられた状態を示している。８はプレート６を搬送する搬送手段であり、分注装置（図示せず）との間で必要なプレート６を第２開口部２ｂを通して搬送する。
【００１７】
筐体２内には試料棚１０が配設されている。試料棚１０は円形の試料テーブル１１を連結部材１６によって上下に連結して構成されており、筐体２の内部で昇降動作と回転を組み合わせた移動が行えるようになっている。試料棚１０の駆動機構について説明する。図４（図２のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ断面を示している）に示すように、筐体２内は水平な隔壁１９によって第１の空間Ｓ１および第２の空間Ｓ２に仕切られている。隔壁１９より下の第１の空間Ｓ１は、生化学処理対象の試料を制御された環境下で収納する収納庫となっており、隔壁１９より上の第２の空間Ｓ２は第１の空間Ｓ１内に配設される試料棚１０を駆動する駆動機構が配設された動力室となっている。
【００１８】
第１の空間Ｓ１内には、送りねじ１３によって昇降する昇降部材１８が設けられている。送りねじ１３は隔壁１９に設けられた軸孔内に取り付けられた軸受け１９ｂに軸支されて空間Ｓ２に突出しており、送りねじ１３の上端部にはプーリ２８が結合されている。隔壁１９上に配設されたＺ軸モータ２５にはプーリ２７が結合されており、プーリ２７とプーリ２８にはベルト２９が調帯されている。Ｚ軸モータ２５を駆動することにより送りねじ１３が回転し、昇降部材１８は図示しないガイド手段によって上下方向にガイドされながら昇降動作を行う。したがって、Ｚ軸モータ２５、プーリ２７、プーリ２８、ベルト２９は送りねじ１３を回転させる昇降駆動手段となっている。
【００１９】
昇降部材１８には第１の回転体１７および第２の回転体３３が回転自在に保持されている。第１の回転体１７にはスプライン軸１５が摺動自在に挿通しており、スプライン軸１５の下端部は筐体２の底面に設けられた軸受け２１によって支持されている。隔壁１９の上面に配設されたＲ軸モータ２０にはプーリ２２が結合され、プーリ２２とプーリ２４にはベルト２３が調帯されている。Ｒ軸モータ２０を駆動することにより第２の空間Ｓ２に突出したスプライン軸１５が回転し、したがって第１の回転体１７が回転する。
【００２０】
第１の回転体１７に設けられたプーリ３０と第２の回転体３３に設けられたプーリ３２にはベルト３１が調帯されており、Ｒ軸モータ２０を駆動することにより、第１の回転体１７が回転しこの回転は第２の回転体３３に伝達される。これにより第２の回転体３３に懸吊された試料テーブル１１が回転する。したがって、Ｒ軸モータ２０、プーリ２２、ベルト２３、プーリ２４はスプライン軸１５を回転させることにより試料棚１０を回転させる回転駆動手段となっている。
【００２１】
第２の回転体３３の下部には側面が２面カットされた係合部３３ａが設けられており、係合部３３ａには試料棚１０の最上段の試料テーブル１１に連結された連結板３４が係合されている。連結板３４には図３に示すように係合部３３ａの幅寸法に対応した切り欠き幅の嵌合部３４ａが設けられており、嵌合部３４ａを係合部３３ａに嵌合させることにより、試料棚１０は第２の回転体３３によって懸吊状態で保持される。すなわち、本構成によれば試料棚１０の内部を貫通する回転軸が存在しないため、試料棚１０の取り付け・取り外しは連結板３４を第２の回転体３３に着脱することのみによって行われる。
【００２２】
図３に示すように、試料テーブル１１は中心部に円孔が設けられた円環部材であり、試料テーブル１１の上面には、プレート６を載置するための複数（本実施の形態１では１２）の載置部１１ｂが放射状に配置されている。各載置部１１ｂにはプレート６が載置される。載置部１１ｂにはそれぞれ異なる番号が付されており、人や制御部によって特定の載置部１１ｂを識別できるようになっている。
【００２３】
筐体２の第１開口部２ａの幅寸法Ｗは試料テーブル１１の径寸法Ｄよりも大きく設定されているので、試料棚１０は第１開口部２ａから出し入れ可能となっている。また前述のように試料棚１０の第２の回転体３３からの取り外しは、嵌合部３４ａを係合部３３ａから引き出すことによって可能となっているため、試料棚１０の全体を簡単に第１開口部２ａを介して筐体２の外部に取り出すことができる。したがって、試料棚１０の各載置部１１ｂへのプレート６のセッティング作業や、試料棚１０の清掃などの保守作業を作業性のよい状態で行うことが可能となっている。
【００２４】
すなわち上記構成は、隔壁１９に設けられた軸受け１９ａ、１９ｂを介してスプライン軸１５および送りねじ１３を回転駆動手段および昇降駆動手段とそれぞれ結合した構成となっている。これにより、一般に高温多湿な雰囲気にある第１の空間Ｓ１と分離された第２の空間Ｓ２内に駆動機構を配置することが可能となり、モータなどの駆動機構を高温多湿の環境から隔離・保護することができる。
【００２５】
昇降部材１８の昇降に伴って、試料棚１０も同様に昇降するが、このときスプライン軸１５によって試料棚１０は上下方向のどの位置にあっても回転可能なので、試料棚１０は回転動作と昇降動作を組み合わせた移動動作を行うことができる。この移動動作において、Ｒ軸モータ２０、Ｚ軸モータ２５に備えられたエンコーダから発生されるパルス信号をカウントすることにより、各載置部１１ｂの現在位置が特定される。
【００２６】
次に図５を参照してインキュベータ１の制御系について説明する。シリンダ駆動部４０は、第２開口部２ｂ開閉用のシャッタ７を上下動するシリンダ９を駆動する。モータ駆動部４１は、試料棚１０を回転させるＲ軸モータ２０および昇降部材１８を昇降させるＺ軸モータ２５を駆動する。２０ａはＲ軸モータ２０に内蔵されたエンコーダであり、Ｒ軸モータ２０の回転軸の回転をパルス信号として出力する。このパルス信号は、Ｒ軸カウンタ２０ｂによって計数される。２５ａはＺ軸モータ２５に内蔵されたエンコーダであり、Ｚ軸モータ２５の回転軸の回転をパルス信号として出力する。このパルス信号は、Ｚ軸カウンタ２５ｂによって計数される。
【００２７】
Ｒ軸カウンタ２０ｂおよびＺ軸カウンタ２５ｂの計数値は、載置部１１ｂの位置を特定する情報として参照される。本実施の形態では、Ｒ軸エンコーダ２０ａ、Ｒ軸カウンタ２０ｂ、Ｚ軸エンコーダ２５ａ、Ｚ軸カウンタ２５ｂが試料棚の位置検出手段となっている。なお、位置検出手段としては、モータに内蔵されたエンコーダ以外に試料棚１０の位置を直接検出できるものや、試料棚１０の動作を検出してパルス信号を出力する検出器などを使用することもできる。
【００２８】
環境コントローラ４２は筐体２内部の温度や湿度、二酸化炭素ガス濃度などの環境条件を保持する。通信部４３は、上記インキュベータ１側の各部の制御に必要な信号の授受を行う。ここで制御部５０は、インキュベータ１と組み合わせて使用される図外の分注装置に設けられており、分注装置の通信部５３を介して信号の授受を行うインキュベータ１の通信部４３経由でインキュベータ１の各部の動作制御を行う。なお、分注装置とは別個にインキュベータ１自体に制御部５０を設けてもよい。
【００２９】
制御部５０はシリンダ駆動部４０に扉開閉動作の指令を行い、試料載置部１１ｂ上のプレート６をインキュベータ１の外部へ搬出する際にプレート出し入れ用の第２開口部２ｂを開閉する。また制御部５０はＲ軸カウンタ２０ｂおよびＺ軸カウンタ２５ｂの計数値を参照して載置部１１ｂの位置（例えば第２開口部２ｂの前に位置している載置部の番号）を特定する。そして制御部５０はモータ駆動部４１に対して試料棚１０の位置決め指令もしくは撹拌動作の指令を行う。
【００３０】
すなわちモータ駆動部４１を制御することにより、任意の載置部１１ｂを所定位置に位置決めする位置決め動作を行わせ、また試料棚１０に昇降動作と回転動作を組み合わせた撹拌動作を行わせることができる。この撹拌動作は位置決め目的以外の目的、すなわちインキュベータ１の環境制御室である第１の空間Ｓ１の内部雰囲気を撹拌して温度や湿度を均一にすることを目的として試料棚１０に昇降および又は回転の動作を行わせるものであり、制御部５０からの指令により位置決め動作と選択的に行われる。
【００３１】
この撹拌動作を行うことにより、多数の試料テーブル１１を組み合わせた複雑な形状の試料棚１０を備えたインキュベータ１においても、各試料テーブル１１間の隙間内部を含めてインキュベータ１内部の雰囲気気体を満遍なく撹拌することができ、従来の通風ファンなどを用いた方法と比較して格段の内部撹拌効果を得ることができる。
【００３２】
また、制御部５０は第１開口部２ａの扉開閉検出用のリミットスイッチとしてのマイクロスイッチ５ａの信号に基づいて、試料棚１０や搬送手段８など、筐体２に付随する可動機構の動作の制御をおこなう。すなわち予め設定されたインターロック条件に基づいて、内扉３の閉鎖時においても作業者に対して不安全状態を招かない範囲で、可動機構の動作を行わせる。すなわち制御部５０は、内扉３の開閉検出手段の検出結果に基づいて筐体２に付属する可動機構の動作を制御する制御手段となっている。
【００３３】
このインキュベータは上記のように構成されており、以下動作について説明する。まず生化学処理作業の開始に先立って、インキュベータ１内部へのプレート６のセッティングが行われる。このセッティング作業においては、所定の試料を収容したプレート６を試料テーブル１１の所定の載置部１１ｂに載置する作業が行われるが、このとき内扉３および外扉４を開いて第１開口部２ａを開放した状態で作業を行うことができるので、広い開口範囲が確保され作業性よく多数のプレートを所定の位置に載置することができる。また、筐体２内部の清掃や保守点検などのメンテナンス時においても同様に良好な作業性が確保される。
【００３４】
次にセッティング完了後、内扉３および外扉４を閉鎖して環境コントローラ４２を作動させる。これにより、筐体２の内部の環境条件は所定の条件に保たれる。この後、分注装置（図示せず）のアッセイプログラムに従って生化学処理が行われる。この処理の過程において、所定の培養時間が経過したプレート６を搬送手段８によってインキュベータ１から取り出し、分析や分注などの諸操作を分注装置等で行った後に、再び搬送手段８によってインキュベータ１内に戻し入れる動作が繰り返される。
【００３５】
このときのプレート６の出し入れは、インキュベータ１と外部とを隔てる側壁に設けられた第２開口部２ｂを介して行われる。第２開口部２ｂは、プレート６が通過できるだけの小さな開口寸法となっており、しかもプレート６の出し入れの必要時のみ制御部５０からの指令によって第２開口部２ｂを塞ぐシャッタ７を自動的に開くようになっているため、内部環境気体が外部に流出したり、外気がインキュベータ１内部に流入することによる環境条件の撹乱を最小限に抑制することができる。
【００３６】
また、生化学処理を継続する過程においては、必要に応じて筐体２内部の状態を直接視認する場合があるが、この場合においても内扉３は外部から筐体２の内部が視認可能に設けられていることから、その都度内扉３を開放する必要がない。したがって、筐体２の内部雰囲気の外部流出が少なく、また雰囲気外の外扉４を開放したのみでは試料棚１０などの動作がインターロックによって自動停止することがないこと相まって、筐体２内部の環境条件の攪乱は最小に抑制される。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、筐体に設けられた開口部に筐体内部を視認可能な第１の扉とこの第１の扉の外側に設けられた第２の扉とを備えたインキュベータにおいて、開口部の開閉の検知を第１の扉に設けられた開閉検出手段によって行うようにしたので、第２の扉のみを開放した状態でインターロックが作動することがなく、操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のインキュベータの斜視図
【図２】本発明の一実施の形態のインキュベータの平断面図
【図３】本発明の一実施の形態のインキュベータの平断面図
【図４】本発明の一実施の形態のインキュベータの側断面図
【図５】本発明の一実施の形態のインキュベータの扉開閉用蝶番の斜視図
【図６】本発明の一実施の形態のインキュベータの制御系の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１  インキュベータ
２  筐体
２ａ  第１開口部
２ｂ  第２開口部
３  内扉
４  外扉
５  蝶番部材
５ａ  マイクロスイッチ
６  プレート
１０  試料棚
１１  試料テーブル
【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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【図６】
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