BIOLOGICAL INCUBATOR WITH GAS CIRCULATION

Abstract: The incubator has a housing (13) suspended in the useful space (1). This housing (13) contains all the functions for influencing the gaseous medium in the useful space (1), such as means for generating a movement of the gaseous medium, for humidification, for heating, for controlling or measurement. A support block (9) which projects from above into the useful space (1) is connected to a detachable coupling strip (14) which is fixed to the housing (13) and which contains an electric plug (19) and a pipe coupling (20). This makes it possible to generate a movement of the gaseous medium in the useful space (1) and nevertheless to keep the useful space free of perforations, fittings and the like, which considerably facilitates cleaning. <IMAGE>

Description: Begasungs-Brutschrank für biologische Anwendung Die Erfindung bezieht sich auf einen Begasungs-Brutschrank, mit der Bewegung des gasförmigen Mediums dienenden Umwälzmitteln im Nutzraum. In der Biotechnologie arbeitet man mit Mikroorganismen und Zellkulturen, welche im Labormassstab in begasten Brutschränken gezüchtet werden. Im Nutzraum solcher Brutschränke für biologische Anwendung werden nebst einer bestimmten, möglichst konstanten Temperatur und Feuchtigkeit Gase über mindestens eine Leitung zugeführt. Bei Schränken älterer Bauart wird das zuführende Gas - meistens Kohlendioxid - ausserhalb des Nutzraumes einem konstanten Luftstrom über Regulierventile und Durchflussmesser beigemischt und in den Nutzraum eingeblasen. Diese Art von Gaszufuhr ergibt zwar eine gute Durchmischung des zugeführten Gas-Luftgemisches, jedoch muss dauernd eine überschüssige Gasmenge zugeführt werden, um Störgrössen im Nutzraum, beispielsweise durch Oeffnen der Tür, auszugleichen. Um derartige kostspielige Gasverluste zu vermeiden, wird bei Schränken neuerer Bauart ein Regelsystem eingesetzt, das den Gasgehalt im Nutzraum misst und über Stellorgane fehlende Gasanteile zuführt. Da die zugeführten, reinen Gase eine andere Dichte haben, als das sich bereits im Nutzraum befindliche gasförmige Medium, kann dies zu Schichtbildungen der Gasphasen und damit zu Fehlmessungen im Regelsystem führen. Praktische Laborerfahrungen bestätigen dies. Es ist bereits vorgeschlagen worden, diese Nachteile dadurch zu beheben, dass seitlich an der Wand oder an der Schrankdecke Ventilatoren angebracht wurden, welche das Gasgemisch im Nutzraum umwälzen und durchmischen sollen. Eine intensive Gasbewegung ist von den Benützern solcher Brutschränke aber nicht erwünscht, da eine Kontamination der Zellkulturen od.dgl. durch Bakterienverwirbelung erfolgen kann. Mit der Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei solchen Begasungs-Brutschränken eine sachte Gasbewegung im Nutzraum und dadurch eine homogene Gasdurchmischung zu erzielen und eine Gas-Schichtbildung zu vermeiden. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmale gelöst. Es ist zweckmässig, wenn das Standrohr mit dem Lüfterrad für die Umwälzung und weitern Funktionsorganen, wie Mittel zur Befeuchtung, Heizung, Messung oder Regulierung in einem vom Nutzraum trennbaren Gehäuse untergebracht sind, wodurch das Innere von Einbauten und Durchbrüchen frei gehalten werden kann. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Be gasungs-Brutschrankes von vorne bei ent fernter Fronttür Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den Schrank nach der Linie II-II in Fig. 1 mit ge schlossener Fronttür Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Ausführungs variante, mit Gaszufuhr direkt in das Stand rohr Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Aus führungsvariante eines Begasungs-Brut schrankes von vorne, bei entfernter Fronttür Fig. 5 einen vertikalen Querschnitt durch den Schrank Fig. 6 einen Schnitt durch den Brutschrank mit eingebautem Gehäuse, nach der Linie VI-VI in Fig. 7 Fig. 7 eine Vorderansicht des Gehäuses gemäss Fig. 6. Gemäss den Figuren 1 und 2 enthält der Begasungs Brutschrank einen von wärmeisolierendem Material 12 umgebenen Nutzraum 1. Im Mittelbereich dieses Nutzraumes 1 ist ein vertikales Standrohr 3 durch nicht dargestellte Befestigungsorgane gehalten oder aufgehängt. Dieses Standrohr 3 ist oben mit stirnseitigen oder mantelseitigen Austrittsöffnungen 8 versehen und seine Stirnseite ist unten offen. Auf dieses Standrohr 3 ist oben ein Kleinmotor 5 aufgesetzt, an dessen vertikaler Motorwelle ein Axiallüfterrad 6 montiert ist, das oben in das Rohrinnere hineinragt. Zwischem dem Motorbefestigungsring 7 und dem Rohrmantel 4 sind die Austrittsöffnungen 8 für das ausströmende gasförmige Medium, insbesondere Gas-Luft-Gemisch vorhanden. Durch das in Drehung versetzte Lüfterrad 6 wird im darunter liegenden Rohrteil ein geringer Unterdruck erzeugt und dadurch gasförmiges Medium nach oben befördert. Das Rohr ist in geringem Abstand über dem Boden 10 des Nutzraumes befestigt, sodass über die offene untere Stirnseite des Standrohres 3 gasförmiges Medium aus dem Nutzraum 1 angesaugt wird. Allfällig von aussen zugefügtes Gas wird über eine Gasfuhrzuleitung 2 in das Innere des Nutzraumes 1 eingelassen. Das zugeführte Gas ist üblicherweise schwerer als das sich im Nutzraum 1 befindliche Gas/Luftgemisch. Durch das angetriebene Lüfterrad 6 entsteht nun im Innern des Standrohres 3 eine schwache Strömung, sodass die schwereren Gase vom Boden her hoch steigen und durch die Austrittsöffnung 8 das Standrohr 3 verlassen und sich dabei mit dem übrigen im Nutzraum befindlichen gasförmigen Medium vermischen. Diese Durchmischung ist besonders gleichmässig, wenn sich das Standrohr etwa im Bereich des Nutzraum-Zentrums befindet und die Austrittsöffnung 8 oben gleichmässig und kranzartig über den Umfang des Standrohres 3 verteilt sind. Das Verhältnis des Rohrvolumens zum Volumen des ganzen Nutzraumes 1 ist sehr klein, beispielsweise in der Grössenordnung von etwa 1 : 200 bis 1 : 600, vorzugsweise etwa 1 : 400. In Figur 3 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, bei welcher das Gaseinlassrohr 2 unten in das Standrohr 3 hineinragt und die Aufwärtsbewegung des sich im Standrohr 3 befindlichen Mediums unterstützt, wobei im Rohrinnern Turbulenz angestrebt wird. An Stelle eines stirnseitigen unten offenen Standrohres 3 könnte dieses am Mantel auch relativ grosse, kranzartig angeordnete Löcher aufweisen. Als Ausführungsvariante könnte der Motor auch ganz im Innern des Standrohres 3 angeordnet werden, unter Belassung eines ringförmigen Zwischenraumes für die Gaszirkulation. In den Figuren 4 - 7 ist eine Ausführungsvariante dargestellt. Die in den Innenraum eines solchen Begasungs-Brutschrankes hineinragenden Umwälzmittel, Gaszuleitungen und elektrischen Messfühler bedingen entsprechende Zuleitungen und Befestigungsorgane für Elektrokabel und Gasrohre. Im Nutzraum solcher Brutschränke wachsen erfahrungsgemäss nach einigen Tagen auch ausserhalb der eingesetzten Brutgefässe Mikroorganismen in Form von Pilzen und Bakterien, welche u.U. die Resultate der Brut verfälschen können. Ein wichtiger Vorgang ist daher die periodische Reinigung des Nutzraumes und dessen Desinfektion. Dieser Reinigungsvorgang ist umso wirksamer, je weniger schwerzugängliche Zecken, Ritzen, Kabel, Messelemente, Dichtungen od.dgl. im Nutzraum vorhanden sind. Der reinigungstechnische Idealfall wäre ein Nutzraum ohne Durchbrüche und glatten Innenwandflächen mit gerundeten Ecken. Diesem Idealfall steht die Forderung entgegen, dass im Innern des Brutschrankes Elektro- und Gasleitungen, Ventilatoren, Heizelemente und andere Funktionselemente anzuordnen sind, um eine gewünschte gleichmässige Begasung und allenfalls Heizung und Beeinflussung der Atmosphäre im Innenraum des Brutschrankes vornehmen zu können. Diese Durchbrüche und Einbauten erschweren indessen eine einfache Reinigung, zumal die Zuleitungen, Halterungen, Fühler u.dgl. üblicherweise noch mit Schutzblechen und Blenden verdeckt sind, welche den Zugang erschweren. Der Begasungs-Brutschrank gemäss den Figuren 4 bis 7 ist von einem wärmeisolierenden Material 12 umgeben, welches einen etwa quaderförmigen Nutzraum 1 umschliesst, der durch eine metallische Schale 15 begrenzt ist. Die Vorderseite ist durch eine schwenkbare Tür 10 abschliessbar, wobei ein luftdichter Abschluss mittels einer ringsherum laufenden Dichtung 11 erreicht wird. Ein Gehäuse 13 ragt in den Mittelbereich dieses Nutzraumes 1 hinein und ist oben an einem schienenartigen Tragblock 9 aufgehängt. Dieser Tragblock 9 ist oben mit dem Schrank 1 starr verbunden und enthält elektrische und mechanische Kupplungsstücke 19, 20 um sowohl gasförmige Medien als auch elektrische Leiter dem Gehäuse 13 zuführen zu können. Dieser Tragblock 9 ist an der Oberseite des Innenraumes 2 nahe bei seiner frontseitigen Oeffnung mit dem Brutschrank fest angeordnet. Am Gehäuse 13 befindet sich eine mit dem Tragblock 9 zusammenwirkende Kupplungsleiste 14, so dass das Gehäuse 13 von Hand leicht in Horizontalrichtung aus dem Innenraum 2 herausgezogen bzw. in diesen eingesetzt werden kann. Zwischen dem Tragblock 9 und der Kupplungsleiste 14 ist ein trennbarer elektrischer Stecker 19 und eine trennbare Rohrkupplung 20 vorhanden. Zur Lagesicherung können entweder Zentrierstifte 16 oder Gewindebolzen vorhanden sein. Im Innern des Gehäuses 13 befindet sich - als Teil desselben - ein vertikales Standrohr 3, das unten einen Abstand vom Boden des Innenraumes hat. Im obern Bereich des vom Standrohr 3 umgebenen Kanales ist ein Kleinmotor 5 angeordnet, der ein Axiallüfterrad 6 antreibt. Das durch dieses Lüfterrad 6 von unten nach oben geförderte gasförmige Medium verlässt den Kanal bei einer Oeffnung 25, im Bereich des obern Innenram-Endes. Dadurch entsteht im Innern des Nutzraumes eine schwache Gasbewegung und erzeugt eine Durchmischung des gasförmigen Mediums. Auf diese Weise wird zudem eine gleichmässige Temperaturverteilung erreicht und eine Gas-Schichtbildung vermieden. Sämtliche für die Regulierung und Sicherheit benötigten mechanischen und elektrischen Mess- und Regulierorgane sind in diesem Gehäuse 13 untergebracht. Ausserdem ist unten an einem vertikal beweglichen Hubwerk 17 ein Feuchteerzeuger mit einer elektrischen Wasserheizung 28, einem Wasser Niveaufühler 27 und einem Temperaturfühler 26 befestigt. Zum Heben und Absenken des Hubwerkes 17 ist eine Hebelvorrichtung 38 vorhanden, um den Feuchteerzeuger in ein nicht eingezeichnetes schalenförmiges Wasserreservoir eintauchen oder aus diesem herausheben zu können. Ausserdem können im Gehäuse in der Zeichnung nicht eingezeichnete Messleitungen für externe Probenentnahmen vorhanden sein. In der Nutzraummitte befindet sich etwa auf halber Höhe im Gehäuse 13 ein Gasmessfühler 23 zur schnellen und repräsentativen Feststellung von Messwerten. Eine von aussen speisbare Gaszufuhrleitung 2 mündet über das Kupplungsstück 19 und ein sich im Innern des Gehäuses 13 befindliches Rohr knapp unterhalb des Axiallüfters 6 in das Standrohr 3 ein. Das Gehäuse 13 samt allen Einbauten wird vorzugsweise aus Materialien hergestellt, die Sterilisations-Temperaturen aushalten. Dadurch ist es möglich, dieses Gehäuse 13 aus dem Innenraum herauszuziehen und samt allen Einbauten in üblicher Weise in einem Autoklav od.dgl. zu sterili sieren. Die elektrische Heizung kann allenfalls aussen um die Wandung des Nutzraumes herum angeordnet werden. Eine Zusatzheizung kann allenfalls trotzdem im Gehäuse 13 vorgesehen werden. Von den oben aufgeführten, der Bewegung des gasförmigem Mediums, Befeuchtung, Messung, Regulierung und Heizung dienenden Organen könnten allenfalls nicht alle sondern nur ein Teil derselben vorhanden und im Gehäuse 13 eingebaut sein.

Claims: Patentansprüche 1. Begasungs-Brutschrank, mit der Bewegung des gasförmigen Mediums dienenden Umwälzmitteln im Nutzraum, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzmittel ein im Nutzraum (1) angeordnetes oben und unten mit Oeffnungen versehenes Standrohr (3) enthalten, in welchem ein antreibbares Lüfterrad (6) angeordnet ist. 2. Begasungs-Brutschrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Standrohr (3) mindestens unten stirnseitig offen und vom Nutzraumboden (10) distanziert angeordnet ist. 3. Begasungs-Brutschrank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Standrohr (3) im mittleren Nutzraumbereich befindet. 4. Begasungs-Brutschrank nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Standrohrvolumen zum Volumen des gesamten Nutzraumes klein ist, z.B. in der Grössenordnung von 1 : 200 bis 1 : 600, vorzugsweise etwa 1 : 400. 5. Begasungs-Brutschrank nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass in das Standrohr (3) ein Gaseinlassrohr (2) einmündet. 6. Begasungs-Brutschrank nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Standrohr (3) an der untern Stirnseite angeschlossen ist und im untern Bereich des Mantels (4) kranzartig angeordnete Oeffnungen aufweist. 7. Begasungs-Brutschrank nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Standrohr (3) samt Umwälzmittel und weitern das gasförmige Medium im Innenraum beeinflussenden und /oder messenden Funkt ion sorgane in einem von der Schrankvorderseite her einsetzbaren bzw. herausnehmbaren und in den Nutzraum (1) hineinragenden Gehäuse (3) untergebracht sind, das durch Kupplungsorgane (19, 20) vom Schrank trennbar ist. 8. Begasungs-Brutschrank nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsorgane ausser Mittel zur Bewegung des gasförmigen Mediums, Mittel zur Befeuchtung, und/oder Heizung, und/oder Messung, und/oder Regulierung enthalten. 9. Begasungs-Brutschrank nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (13) ausserhalb der Innenraum-Decke hängend ausgebildet ist. 10. Begasungs-Brutschrank nach einem der Ansprüche 7 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsorgane mindestens eine trennbare Rohrkupplung (20) und mindestens eine lösbare elektrische Steckerverbindung (19) umfassen. 11. Begasungs-Brutschrank nach einem der Ansprüche 7 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (13) samt Einbauten aus Materialien bestehen, welche Sterilisations-Temperaturen standhalten.

Inventors: BALMER, WILLI, KULL, FRITZ, SUEESS, JOSEF, Süess, Josef
Applicants: SALVIS AG
Application year: 1984
Main classification: C12M1
IPC codes: B01L1, C12M1