ガス濃度制御槽
【課題】 赤外線式のガス濃度検知器を用いてガス濃度の制御を行うものであり、ガス濃度検知器を取り外すことなく、高温にすることが可能な培養装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 本発明の培養装置１は、環境制御室１０の壁部２２に設けられた貫通孔２２ａにガス濃度検知器１２が挿入されて取り付けられている。ガス濃度検知器１２には、光源３０と検出部３１が設けられ、槽内ガス通過穴２７に流入した環境制御室１０内のガスが交差部３５に流れ、光源から発光され交差部を通過した赤外線の強度を検出部によって測定し、ガス濃度を検知することができる。そして、検出部３１は、壁部２２よりも外側に突出した外側突出部４１に配置している。
【解決手段】 本発明の培養装置１は、環境制御室１０の壁部２２に設けられた貫通孔２２ａにガス濃度検知器１２が挿入されて取り付けられている。ガス濃度検知器１２には、光源３０と検出部３１が設けられ、槽内ガス通過穴２７に流入した環境制御室１０内のガスが交差部３５に流れ、光源から発光され交差部を通過した赤外線の強度を検出部によって測定し、ガス濃度を検知することができる。そして、検出部３１は、壁部２２よりも外側に突出した外側突出部４１に配置している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞の培養などに用いられる培養装置や環境試験器など、槽内の所定のガス例えばＣＯ2（二酸化炭素）などの濃度を制御できるガス濃度制御槽に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
細胞などを培養する場合、環境条件（温度条件、湿度条件、雰囲気ガス条件等）が所定の範囲内となるようにして行われている。そして、このような培養は、環境条件を制御できる槽を用いて槽内で行われている。
このような槽における雰囲気ガス条件の制御は、雰囲気ガス濃度を検出し、その結果を基にガスを供給するなどして行われている。
【０００３】
例えば、細胞などを培養する場合に用いられるＣＯ2インキュベーターやマルチガスインキュベータでは、ＣＯ2ガスなどのガス濃度が管理される。そして、このＣＯ2ガスなどの濃度の検出に用いられる方法として、赤外線を用いたガス濃度検知器である赤外線式ガスセンサーがある。
赤外線式ガスセンサーには、赤外線を発する光源と、サファイヤガラスなどで形成されるガス通過部（セル）と、赤外線の強度を検出できる検出部とを有している。
【０００４】
赤外線式ガスセンサーを用いてＣＯ2ガス濃度を検出する場合には、ガス通過部に槽内のガスを通過させ、光源から発光させガス通過部を通過させた赤外線の強度を、検出部にて検出する。槽内ガスのＣＯ2濃度が高いと、ガス通過部で多くの赤外線を吸収し、検出部で検出される赤外線の強度が小さくなる。
【０００５】
そして、赤外線式ガスセンサーは、ガス通過部に槽内のガスを通過させなければならない。そのため、赤外線式ガスセンサーを槽内に配置するか、或いは、特許文献１に示される培養装置のように、槽内のガスが通過するガス流路を槽とは別に設け、ガス流路を通過するガスの濃度を測定している。なお、特許文献１の培養装置では、ガス流路を槽よりも高温に維持し、ガス流路での結露などを防いでいる。
【特許文献１】特公平７−８２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
培養などに用いられる槽に雑菌などが付着していると、目的の細胞の培養を阻害するので、槽内の滅菌が行われることがある。この滅菌の方法として、槽内を高温（例えば１３５℃以上）に加熱し、乾熱滅菌する方法がある。このような乾熱滅菌では、槽内をアルコールなどによって消毒する方法等と比べて、もれがなく、作業性に優れるものである。
【０００７】
しかしながら、赤外線式ガスセンサーの検出部は耐熱性が低いので、赤外線式ガスセンサーを槽内に配置した装置の場合、そのままの状態で槽内の温度を高温とすることができない。そのため、槽内を高温にする場合には赤外線式ガスセンサーを取り外す必要があった。
特に、ＣＯ2ガス用の高精度センサーについては、長時間高温で使用できる赤外線式のものがなく、高精度でＣＯ2を制御する装置の場合には、高温運転する場合には赤外線式ガスセンサーを取り外していた。
【０００８】
また、特許文献１の培養装置のように、ガス濃度を検知するためのガス流路を槽とは別に設け、ポンプによって槽からガスをガス流路に導入するものの場合には、このガス流路を高温にすることは難しく、ガス流路の滅菌が難しかった。
【０００９】
そこで、本発明は赤外線式ガスセンサーを用いてガス濃度を検知できるものであって、赤外線式ガスセンサーを取り外すことなく、槽内を高温にすることができるガス濃度検知器付きガス濃度制御槽を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そして、上記した目的を達成するための請求項１に記載の発明は、環境制御室、ガス濃度検知器及び制御部が設けられ、前記ガス濃度検知器によって環境制御室内の所定の種類のガス濃度を検知することができ、制御部は検知されたガス濃度の結果に基づいて、環境制御室内のガス濃度が所定の範囲となるように制御を行うことができるガス濃度制御槽であって、ガス濃度検知器には、赤外線を発光する光源と、赤外線の強度を検知可能な検出部と、ガスの透過を阻止しつつ赤外線を透過させることができる赤外線透過部材が設けられ、前記光源は環境制御室内に配置され、前記検出部は環境制御室外に配置され、赤外線透過部材は光源と検出部との間に環境制御室の内外を仕切るように配置されており、光源と赤外線透過部材との間には環境制御室に通じる隙間が設けられ、光源から発光され前記隙間を通過した赤外線の強度を検出部によって測定することが可能であって、赤外線の強度を測定することにより環境制御室内の所定のガスの濃度を検知するものであることを特徴とするガス濃度制御槽である。
【００１１】
請求項１に記載のガス濃度制御槽によれば、ガス濃度検知器によって環境制御室内の所定の種類のガス濃度を検知し、制御部は検知されたガス濃度の結果に基づいて、環境制御室内のガス濃度が所定の範囲となるように制御を行うものであり、所定のガスの濃度を所定の範囲に制御することができる。
また、このガス濃度制御槽のガス濃度検知器には、赤外線を発光する光源と、赤外線の強度を検知可能な検出部とが設けられて、光源から発光され環境制御室に通じる隙間を通過した赤外線の強度を検出部によって測定することにより、環境制御室内の所定のガスの濃度を検知するものであり、光源は環境制御室内に配置され、検出部は環境制御室外に配置され、赤外線透過部材は光源と検出部との間に環境制御室の内外を仕切るように配置されているので、環境制御室が高温となるように運転された場合にも、検出部の温度上昇を防ぐことができ、ガス検知器を取り外す必要がない。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、環境制御室、ガス濃度検知器及び制御部が設けられ、前記ガス濃度検知器によって環境制御室内の所定の種類のガス濃度を検知することができ、制御部が検知されたガス濃度の結果に基づいて、環境制御室内のガス濃度が所定の範囲となるように制御を行うことができるガス濃度制御槽であって、ガス濃度検知器には、内部空間を有する本体部材と、赤外線を発光する光源と、赤外線の強度を検知可能な検出部とが設けられ、前記内部空間は赤外線通過穴及び槽内ガス通過穴を有し、赤外線通過穴と槽内ガス通過穴とは交差部で交差するものであり、前記光源及び検出部は赤外線通過穴内に配置されて、前記交差部は光源と検出部との間に位置し、光源から発光され交差部を通過した赤外線の強度を検出部によって測定することが可能であって、槽内ガス通過穴に設けられた開口から交差部に環境制御室内のガスを流入させて赤外線の強度を測定することにより環境制御室内の所定のガスの濃度を検知するものであり、前記環境制御室を形成する壁部には内外を貫通する貫通孔が設けられ、ガス濃度検知器は一部が壁部よりも外側に突出するように貫通孔内に挿入され、壁部よりも外側に突出した外側突出部に検出部が配置されていることを特徴とするガス濃度制御槽である。
【００１３】
請求項２に記載のガス濃度制御槽によれば、ガス濃度検知器によって環境制御室内の所定の種類のガス濃度を検知し、制御部は検知されたガス濃度の結果に基づいて、環境制御室内のガス濃度が所定の範囲となるように制御を行うものであり、環境制御室内の所定のガスの濃度を所定の範囲に制御することができる。
また、このガス濃度制御槽のガス濃度検知器には、赤外線を発光する光源と、赤外線の強度を検知可能な検出部とが設けられて、光源から発光され交差部を通過した赤外線の強度を検出部によって測定することが可能であって、槽内ガス通過穴に設けられた開口から交差部に環境制御室内のガスを流入させて赤外線の強度を測定することにより環境制御室内の所定のガスの濃度を検知するものであり、前記環境制御室を形成する壁部には内外を貫通する貫通孔が設けられ、ガス濃度検知器は一部が壁部よりも外側に突出するように貫通孔内に挿入され、壁部よりも外側に突出した外側突出部に検出部が配置されているので、環境制御室が高温となるように運転された場合にも、検出部の温度上昇を防ぐことができ、ガス検知器を取り外す必要がない。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、ガス濃度検知器は一部が壁部よりも内側に突出するように貫通孔内に挿入され、壁部よりも内側に突出した内側突出部に槽内ガス通過穴の開口が位置していることを特徴とする請求項２に記載のガス濃度制御槽である。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、ガス濃度検知器は一部が壁部よりも内側に突出するように貫通孔内に挿入され、壁部よりも内側に突出した内側突出部に槽内ガス通過穴の開口が位置しているので、環境制御室内のガスを取り込みやすく、また、高温運転の際に槽内ガス通過穴が高温となり滅菌することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、槽内ガス通過穴は直線状に貫通した貫通孔であり、ガス濃度検知器が壁部に取り付けられた状態では、槽内ガス通過穴の方向が壁部の面に沿う方向となっていることを特徴とする請求項３に記載のガス濃度制御槽である。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、槽内ガス通過穴は直線状に貫通した貫通孔であり、槽内ガス通過穴の方向が壁部の面に沿う方向となっているので、壁部を沿って流れる環境制御室内のガスを槽内ガス通過穴へ流入させやすい。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、ガス濃度検知器の本体部材の外形は、フランジ部を有する円柱状であり、赤外線通過穴は、本体部材の円柱の軸心付近に設けられていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のガス濃度制御槽である。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、ガス濃度検知器の本体部材の外形は、フランジ部を有する円柱状であり、赤外線通過穴は、本体部材の円柱の軸心付近に設けられているので、ガス濃度検知器の本体部材の製作が容易であり、また壁部への固定もしやすい。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、ガス濃度検知器の本体部材には交差部とつながる基準ガス穴が設けられ、基準ガスを基準ガス穴から交差部へ導入することができることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のガス濃度制御槽である。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、ガス濃度検知器の本体部材には交差部とつながる基準ガス穴が設けられ、基準ガスを基準ガス穴から交差部へ導入することができるので、環境制御室内のガスが流入したときの赤外線の強度と、基準ガスを交差部に導入した時の赤外線の強度とを比較して、ガス濃度を検知することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、赤外線を透過することが可能なセル部材が設けられ、前記セル部材は光源と交差部との間、及び、検出部と交差部との間の２ヵ所に配置されていることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のガス濃度制御槽である。
【００２３】
請求項７に記載の発明によれば、光源と交差部との間、及び、検出部と交差部との間の２ヵ所にセル部材が配置されているので、槽内ガス通過穴からのガスが、光源側や検出部側に流れにくくすることができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、光源は発熱するものであり、光源の発熱によってセル部材を加熱することができることを特徴とする請求項７に記載のガス濃度制御槽である。
【００２５】
請求項８に記載の発明によれば、光源の発熱によってセル部材を加熱することができるので、セル部材の結露を防ぐことができる。
【００２６】
環境制御室の温度を１３５℃以上に加熱することを可能にしてもよい（請求項９）。
また、環境制御室内で細胞の培養ができるようにすることもできる（請求項１０）。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のガス濃度制御槽では、ガス濃度検知器を用いてガス濃度を検知して、この結果に基づいてガス濃度を制御することができ、またこのガス濃度検知器を取り外すことなく槽内を高温にすることができ、乾熱滅菌などをすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下さらに本発明の具体的実施例について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における培養装置を示す斜視図である。図２は、ガス濃度検知器と壁部を示した分解斜視図である。図３は、ガス濃度検知器の断面斜視図である。図４は、ガス濃度検知器と壁部を示した断面図である。図５は、培養装置のガスの流れを示した模式図である。図６は、ガス濃度検知器の変形例を示した斜視図である。
【００２９】
本発明の第１の実施形態の培養装置（ガス濃度制御槽）１は、図１に示されており、環境制御室１０、制御部１１及びガス濃度検知器１２が設けられている。
環境制御室１０には本体部２０と扉部２１が設けられており、扉部２１を閉めて環境制御室１０内をほぼ密閉状態とすることができる。そして、後述するように、環境制御室１０は制御部１１によって入力された環境条件となるように制御されており、培養装置１を使用する際には、環境制御室１０内の環境を所定の条件に保つことができる。
【００３０】
制御部１１は、環境制御室１０内の環境の制御を行うものである。そして、制御部１１に設けられた操作部２３を用いて入力することによりこの環境条件を設定したり、変更したりすることができる。本実施形態の培養装置１では、温度、湿度、ＣＯ2ガス濃度を制御することができ、環境制御室１０内で細胞などの培養が可能である。
【００３１】
そして、培養装置１には図示しない温度センサ、湿度センサ、ヒータ、加湿器などが設けられており、温度センサ、湿度センサで環境制御室１０内の温度、湿度を検知しながら、ヒータ、加湿器などを作動させ、環境制御室１０内を操作部２３で設定した温度、湿度に保つことができる。
また、ガス濃度検知器１２によってＣＯ2ガス濃度を検知して、必要に応じて培養装置１に接続されているガスボンベ２５からＣＯ2ガスを導入して、環境制御室１０内を操作部２３で設定したＣＯ2ガス濃度に保つことができる。
【００３２】
ガス濃度検知器１２は具体的には赤外線式ガスセンサーである。そして、ガス濃度検知器１２は、非分散型赤外線吸収法（ＮＤ−ＩＲ）と呼ばれる方式のものが用いられており、ＣＯ2ガスによって吸収される赤外線の強度を計測することによりＣＯ2ガス濃度を測定するものである。
【００３３】
ガス濃度検知器１２は、図１、図４に示されるように、環境制御室１０の壁部２２に設けられている。また、図２に示すように、壁部２２には貫通孔２２ａが設けられおり、ガス濃度検知器１２は貫通孔２２ａ内に挿入されて固定される。また、ガス濃度検知器１２が挿入されると、その一部が壁部２２よりも外側及び内側に突出し、そして、壁部２２より外側に突出した外側突出部４１と、壁部２２より内側に突出した内側突出部４２が形成される。
なお、壁部２２には、ガス濃度検知器１２が挿入される貫通孔２２ａ以外に、外気導入管３６が挿入される貫通孔２２ｂが設けられている。
【００３４】
ガス濃度検知器１２には本体部材２９、光源３０、検出部３１及び２枚のセル部材３２、３３が設けられており、本体部材２９の内部に設けられた内部空間１２ｂに光源３０、検出部３１及び２枚のセル部材３２、３３が配置されている。
そして、セル部材３２は光源３０と交差部３５との間に配置され、セル部材３３は検出部３１と交差部３５との間に配置されている。このため、槽内ガス通過穴２７からのガスが、光源３０側や検出部３１側に流れにくくすることができる。また、セル部材３３は、光源３０と検出部３１との間であって環境制御室１０の内外を仕切るように配置されている。
【００３５】
そして、光源３０と検出部３１との間にガスを通じ、光源３０から発する赤外線がこのガスにより吸収される程度を確認することにより、ガス内のＣＯ2ガス濃度を検知することができる。
【００３６】
本体部材２９の外形はフランジ部１２ａを有する円柱状である。そして、ガス濃度検知器１２の本体部材２９の内部の構造は、図３、４に示されており、本体部材２９の内部空間１２ｂには、直線状に延びる３つの穴が設けられ、具体的には、赤外線通過穴２６、槽内ガス通過穴２７、基準ガス穴２８が設けられている。
なお、図３はガス濃度検知器１２の断面斜視図であるが、断面部分のハッチングは省略している。
【００３７】
赤外線通過穴２６は、本体部材２９の外形の円柱の軸心付近に位置している円形の穴である。後述するように、ガス濃度検知器１２を壁部２２の貫通孔２２ａに挿入すると、赤外線通過穴２６の向きは、壁部２２の貫通孔２２ａの向きとほぼ同じ方向に向く。そして、赤外線通過穴２６の一方の端部２６ａ側に光源３０が配置され、他方の端部２６ｂ側付近に検出部３１が配置されている。さらに、光源３０と検出部３１との間に、セル部材３２、３３が配置されている。
したがって、光源３０は環境制御室１０内に配置され、検出部３１は環境制御室１０外に配置されている。
【００３８】
また、槽内ガス通過穴２７は赤外線通過穴２６にほぼ直交するように形成され、槽内ガス通過穴２７と赤外線通過穴２６とは交差部３５で交わっている。槽内ガス通過穴２７は貫通孔であり、槽内ガス通過穴２７の両端部分に開口２７ａ、２７ｂが形成される。そして、ガス濃度検知器１２を環境制御室１０に取り付けた状態では、開口２７ａ、２７ｂは内側突出部４２に位置し、環境制御室１０内と槽内ガス通過穴２７が通じている。そのため、環境制御室１０内のガスは、いずれかの開口２７ａ、２７ｂから槽内ガス通過穴２７に入り、他方の開口２７ｂ、２７ａから排出されるように流れることが可能である。
そして、交差部３５の位置は、赤外線通過穴２６に配置された２枚のセル部材３２、３３の間であり、上記した環境制御室１０内のガスは２枚のセル部材３２、３３の間を通過することとなる。
したがって、２枚のセル部材３２、３３の間に位置する交差部３５は、光源３０とセル部材３３との間に設けられ、環境制御室１０に通じる隙間である。
【００３９】
基準ガス穴２８は、交差部３５と外部をつなぐ穴であり、開口２８ａを有している。開口２８ａは外気導入管３６と接続しており、必要に応じて外気を導入することができる。この外気は、基準ガスとして用いられるものであり、本実施形態ではこの外気はＣＯ2濃度０％ガスの基準ガスとして使用される。そして、開口２８ａから導入された外気は交差部３５に流れる。
基準ガス穴２８と赤外線通過穴２６とは、ほぼ直交しており、基準ガス穴２８と槽内ガス通過穴２７とは約４５°の角度で交わっている。
【００４０】
本体部材２９は蓋部２９ａを有し、蓋部２９ａはボルト２９ｂによって着脱可能に固定されている。そして、赤外線通過穴２６内に設けられる検出部３１などを交換する場合には、蓋部２９ａを取り外して行うことができる。
【００４１】
光源３０は、検出の対象となるＣＯ2ガスにより吸収される波長域を含む赤外線を発光することができる。本実施形態の光源３０は、使用時には約９００℃付近まで加熱される。そのため、光源３０の発熱によってセル部材３２、３３を５０℃程度に加熱することができ、後述するように、高湿度となる培養条件の運転の際に、セル部材３２、３３の結露を防止することができる。なお、ガス濃度検知器１２内に配置される電気ケーブルが設けられており、この電気ケーブルが光源３０に接続され、赤外線を発光させるためのエネルギーを供給することができる。
【００４２】
そして、図４に示されるように、光源３０から発光した赤外線は、２枚のセル部材３２、３３を通過して検出部３１に至る。検出部３１は、赤外線の強度を測定することができるものである。検出部３１による赤外線の強度の測定は、赤外線のエネルギー量などを用いて行われる。
また、検出部３１にはセンサー部３１ａと基板部３１ｂが設けられ、センサー部３１ａが受ける赤外線の量に応じて発する信号を基板部３１ｂで増幅して出力される。そして、この出力は、電線３１ｃを通じて制御部１１へ伝達される。
【００４３】
セル部材３２、３３は、サファイアガラスなどが用いられている。そして、セル部材３２、３３は、ガスの透過を阻止しつつ赤外線を透過させることができるものであり、赤外線透過部材として機能する。そして、光源３０や検出部３１側に、環境制御室１０内のガスや基準ガスなどのガスが流れないようにすることができる。
【００４４】
なお、セル部材３２、３３や検出部３１など、赤外線が通過する光路上に光学フィルターを設け、必要な波長の赤外線を通過させながら、通過させたくない波長の赤外線、例えば、水蒸気により吸収される波長域の赤外線を遮断することができる。そして、このような光学フィルターを用いることにより、ＣＯ2ガスの濃度をより正確に測定することができる。本実施形態のガス濃度検知器１２では、後述する高温運転の際に、セル部材３２、３３が高温となりやすく、セル部材３２、３３上に光学フィルター層を設けると光学フィルター層が剥離しやすい。従って光学フィルター層は、検出部３１の入光部などに設けるのが望ましい。
【００４５】
ガス濃度検知器１２は、図４に示されるように、環境制御室１０の壁部２２に固定される。この固定は、本体部材２９の周壁に設けられたフランジ部１２ａが壁部２２に当たるまで、ガス濃度検知器１２を壁部２２の貫通孔２２ａに挿入して行われる。そして、ガス濃度検知器１２を挿入すると、ガス濃度検知器１２の一部が外側及び内側に壁部２２よりも突出して、壁部２２より外側に突出した外側突出部４１と、壁部２２より内側に突出した内側突出部４２を形成する。
【００４６】
そして、ガス濃度検知器１２の光源３０が内側突出部４２に配置され、検出部３１が外側突出部４１に配置されている。したがって、環境制御室１０を使用する場合、内側突出部４２に配置される光源３０側の温度は、環境制御室１０内の温度に近くなるが、外側突出部４１に配置される検出部３１の温度は、環境制御室１０内の温度の影響を受けにくい。
【００４７】
そして、ガス濃度検知器１２では、槽内ガス通過穴２７の開口２７ａ、２７ｂから入った環境制御室１０内のガス、又は、基準ガス穴２８の開口２８ａから入った外気が、交差部３５に流れる。また、光源３０から発した赤外線は、交差部３５を通過して検出部３１に至るが、交差部３５でＣＯ2ガスの濃度に応じて赤外線が吸収され、ＣＯ2ガス濃度が高いほど検出部３１での赤外線の検出量が小さくなる。
【００４８】
この検出部３１で検出された赤外線の強度により、ＣＯ2ガス濃度を検知することができる。具体的には、環境制御室１０内のガスを入れたときの赤外線の強度を測定し、基準ガス穴２８の開口２８ａから外気を導入したときの赤外線の強度と比較することにより求められる。具体的には、外気導入時のＣＯ2ガス濃度を０％として、赤外線の強度比較により赤外線の吸収量を導出して、ＣＯ2ガス濃度が求められる。なお、基準ガス穴２８の開口２８ａからの外気導入は一定周期で行われる。
【００４９】
なお、上記方法では、セル部材３２、３３の間に形成されるセルは単一で、光源も単一であり、セル内のガスを入れ換えるいわゆる単光源単一セル方式である。しかし、これに限定されるものでなく、検出部３１を外側突出部４１に配置することにより、高温使用時の温度上昇を防いた形で検知部３１などを使用することができれば、他の方式、例えば、複数の光源やセルを使用する方式も用いることができる。
【００５０】
そして、本実施形態の培養装置１は、培養運転及び高温運転の条件で運転することができる。培養運転の例としては、温度が３０〜４０℃、湿度が９５％以上、ＣＯ2ガス濃度が５％である。また、高温運転の例としては温度が１３５℃である。なお、この条件以外の条件でも運転することができる。
【００５１】
培養装置１を用いて細胞などを培養する場合には、培地をセットしたシャーレに培養する細胞を入れ、そのシャーレを環境制御室１０内に配置し、培養を行う環境条件を操作部２３を用いて入力し、培養運転を行う。そうすると、環境制御室１０内は入力された環境条件（温度条件、湿度条件、雰囲気ガス条件）で制御され、細胞の培養をすることができる。
【００５２】
本実施形態の培養装置１では、ＣＯ2ガス濃度を検知できるガス濃度検知器１２が設けられて、ＣＯ2ガス濃度を所定の範囲に維持するように制御することができ、かかる環境で細胞の培養を行うことができる。
【００５３】
このとき図５に示されるように、環境制御室１０内のガスが、ガス濃度検知器１２の槽内ガス通過穴２７に入って交差部３５に至る。そして、交差部３５で環境制御室１０内のガスによって赤外線が吸収され、検出部３１で赤外線強度を検出することにより、環境制御室１０内のＣＯ2ガス濃度を検知することができる。なお、外気導入管３６から基準ガス穴２８を通じて一定周期で外気を導入して、検出部３１で赤外線を検出することにより、かかる際の赤外線の検出量をＣＯ2ガス０％という基準として用いている。
【００５４】
また、槽内ガス通過穴２７は直線状に貫通した貫通孔であるので、図５に示されるように、培養装置１を使用する際の、環境制御室１０内のガスの流れに槽内ガス通過穴２７の方向を合わせるように配置することで、槽内ガス通過穴２７へ環境制御室１０内のガスを流入させることができる。
本実施形態のガス濃度検知器１２の槽内ガス通過穴２７は、ガス濃度検知器１２の外形の円柱の軸心に対して垂直な方向に貫通した貫通孔であるので、ガス濃度検知器１２が取り付けられると、壁部２２の面に沿う方向となり、槽内ガス通過穴２７へ環境制御室１０内のガスが流入しやすい。
【００５５】
細胞の培養が一旦終わり、次の細胞の培養を行う前に、環境制御室１０内の滅菌が行われる。この滅菌は、環境制御室１０内を高温にする高温運転により行われる。そして、環境制御室１０内の温度は所定の時間１３５℃程度の高温にされる。
そうすると、環境制御室１０内や、ガス濃度検知器１２の槽内ガス通過穴２７内がかかる温度になり、扉部２１の開閉の際などに進入した雑菌などを死滅させることができる。
【００５６】
また、高温運転を行った場合でも、検知部３１は環境制御室１０の外側に位置しており、検知部３１が加熱されにくいので、ガス濃度検知器１２を取り付けた状態で高温運転を行うことができる。
【００５７】
上記したガス濃度検知器１２では、内部空間１２ｂが設けられた本体部材２９を有し、内部空間１２ｂに光源３０及び検出部３１が配置された構造であったが、図６に示すような構造を有するガス濃度検知器６０を用いることもできる。
【００５８】
図６に示されるように、ガス濃度検知器６０には、光源３０、検出部３１、固定部材６１及び赤外線透過部材６２が設けられている。そして、ガス濃度検知器６０を有する培養装置２の壁部２２には貫通孔２２ａが設けられ、貫通孔２２ａを塞ぐように赤外線透過部材６２が配置されている。
また、壁部２２の環境制御室１０側には固定部材６１が固定されており、固定部材６１に光源３０が固定されている。また、光源３０は貫通孔２２ａの位置に合わせて配置されており、固定部材６１の光源３０が固定される部分は壁部２２や赤外線透過部材６２から離れている。そのため、光源３０と赤外線透過部材６２との間には環境制御室１０内に通じる隙間６３が形成される。
【００５９】
検出部３１は壁部２２の外側に設けられており、貫通孔２２ａの位置に合わせて配置されている。また、赤外線透過部材６２はガスの透過を阻止しつつ赤外線を透過させることができる材質であり、上記したセル部材３２、３３と同じ材質ものが用いられている。
そのため、光源３０から発光された赤外線は、隙間６３、赤外線透過部材６２及び貫通孔２２ａを通過して検出部３１に至る。そして、検出部３１で赤外線の強度を測定し、この強度によって、環境制御室１０内のＣＯ2ガス濃度を検知することができる。
【００６０】
さらに、ガス濃度検知器１２の環境制御室１０よりも外側部分を冷却する冷却手段を設けてもよく、かかる場合には、高温運転の際の検知部３１の温度上昇をより小さくすることができる。
また、環境制御室１０で制御されるガスは、ＣＯ2ガス以外であってもよい。そして、ガス濃度検知器１２、６０を有する培養装置１、２を細胞の培養以外の用途に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施形態における培養装置を示す斜視図である。
【図２】ガス濃度検知器と壁部を示した分解斜視図である。
【図３】ガス濃度検知器の断面斜視図である。
【図４】ガス濃度検知器と壁部を示した断面図である。
【図５】培養装置のガスの流れを示した模式図である。
【図６】ガス濃度検知器の変形例を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
１、２ 培養装置（ガス濃度制御槽）
１０ 環境制御室
１１ 制御部
１２、６０ ガス濃度検知器
１２ａ フランジ部
１２ｂ 内部空間
２２ 壁部
２２ａ 貫通孔
２６ 赤外線通過穴
２７ 槽内ガス通過穴
２７ａ、２７ｂ 開口
２８ 基準ガス穴
２９ 本体部材
３０ 光源
３１ 検出部
３２、３３ セル部材
３５ 交差部
６２ 赤外線透過部材
６３ 隙間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞の培養などに用いられる培養装置や環境試験器など、槽内の所定のガス例えばＣＯ2（二酸化炭素）などの濃度を制御できるガス濃度制御槽に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
細胞などを培養する場合、環境条件（温度条件、湿度条件、雰囲気ガス条件等）が所定の範囲内となるようにして行われている。そして、このような培養は、環境条件を制御できる槽を用いて槽内で行われている。
このような槽における雰囲気ガス条件の制御は、雰囲気ガス濃度を検出し、その結果を基にガスを供給するなどして行われている。
【０００３】
例えば、細胞などを培養する場合に用いられるＣＯ2インキュベーターやマルチガスインキュベータでは、ＣＯ2ガスなどのガス濃度が管理される。そして、このＣＯ2ガスなどの濃度の検出に用いられる方法として、赤外線を用いたガス濃度検知器である赤外線式ガスセンサーがある。
赤外線式ガスセンサーには、赤外線を発する光源と、サファイヤガラスなどで形成されるガス通過部（セル）と、赤外線の強度を検出できる検出部とを有している。
【０００４】
赤外線式ガスセンサーを用いてＣＯ2ガス濃度を検出する場合には、ガス通過部に槽内のガスを通過させ、光源から発光させガス通過部を通過させた赤外線の強度を、検出部にて検出する。槽内ガスのＣＯ2濃度が高いと、ガス通過部で多くの赤外線を吸収し、検出部で検出される赤外線の強度が小さくなる。
【０００５】
そして、赤外線式ガスセンサーは、ガス通過部に槽内のガスを通過させなければならない。そのため、赤外線式ガスセンサーを槽内に配置するか、或いは、特許文献１に示される培養装置のように、槽内のガスが通過するガス流路を槽とは別に設け、ガス流路を通過するガスの濃度を測定している。なお、特許文献１の培養装置では、ガス流路を槽よりも高温に維持し、ガス流路での結露などを防いでいる。
【特許文献１】特公平７−８２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
培養などに用いられる槽に雑菌などが付着していると、目的の細胞の培養を阻害するので、槽内の滅菌が行われることがある。この滅菌の方法として、槽内を高温（例えば１３５℃以上）に加熱し、乾熱滅菌する方法がある。このような乾熱滅菌では、槽内をアルコールなどによって消毒する方法等と比べて、もれがなく、作業性に優れるものである。
【０００７】
しかしながら、赤外線式ガスセンサーの検出部は耐熱性が低いので、赤外線式ガスセンサーを槽内に配置した装置の場合、そのままの状態で槽内の温度を高温とすることができない。そのため、槽内を高温にする場合には赤外線式ガスセンサーを取り外す必要があった。
特に、ＣＯ2ガス用の高精度センサーについては、長時間高温で使用できる赤外線式のものがなく、高精度でＣＯ2を制御する装置の場合には、高温運転する場合には赤外線式ガスセンサーを取り外していた。
【０００８】
また、特許文献１の培養装置のように、ガス濃度を検知するためのガス流路を槽とは別に設け、ポンプによって槽からガスをガス流路に導入するものの場合には、このガス流路を高温にすることは難しく、ガス流路の滅菌が難しかった。
【０００９】
そこで、本発明は赤外線式ガスセンサーを用いてガス濃度を検知できるものであって、赤外線式ガスセンサーを取り外すことなく、槽内を高温にすることができるガス濃度検知器付きガス濃度制御槽を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そして、上記した目的を達成するための請求項１に記載の発明は、環境制御室、ガス濃度検知器及び制御部が設けられ、前記ガス濃度検知器によって環境制御室内の所定の種類のガス濃度を検知することができ、制御部は検知されたガス濃度の結果に基づいて、環境制御室内のガス濃度が所定の範囲となるように制御を行うことができるガス濃度制御槽であって、ガス濃度検知器には、赤外線を発光する光源と、赤外線の強度を検知可能な検出部と、ガスの透過を阻止しつつ赤外線を透過させることができる赤外線透過部材が設けられ、前記光源は環境制御室内に配置され、前記検出部は環境制御室外に配置され、赤外線透過部材は光源と検出部との間に環境制御室の内外を仕切るように配置されており、光源と赤外線透過部材との間には環境制御室に通じる隙間が設けられ、光源から発光され前記隙間を通過した赤外線の強度を検出部によって測定することが可能であって、赤外線の強度を測定することにより環境制御室内の所定のガスの濃度を検知するものであることを特徴とするガス濃度制御槽である。
【００１１】
請求項１に記載のガス濃度制御槽によれば、ガス濃度検知器によって環境制御室内の所定の種類のガス濃度を検知し、制御部は検知されたガス濃度の結果に基づいて、環境制御室内のガス濃度が所定の範囲となるように制御を行うものであり、所定のガスの濃度を所定の範囲に制御することができる。
また、このガス濃度制御槽のガス濃度検知器には、赤外線を発光する光源と、赤外線の強度を検知可能な検出部とが設けられて、光源から発光され環境制御室に通じる隙間を通過した赤外線の強度を検出部によって測定することにより、環境制御室内の所定のガスの濃度を検知するものであり、光源は環境制御室内に配置され、検出部は環境制御室外に配置され、赤外線透過部材は光源と検出部との間に環境制御室の内外を仕切るように配置されているので、環境制御室が高温となるように運転された場合にも、検出部の温度上昇を防ぐことができ、ガス検知器を取り外す必要がない。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、環境制御室、ガス濃度検知器及び制御部が設けられ、前記ガス濃度検知器によって環境制御室内の所定の種類のガス濃度を検知することができ、制御部が検知されたガス濃度の結果に基づいて、環境制御室内のガス濃度が所定の範囲となるように制御を行うことができるガス濃度制御槽であって、ガス濃度検知器には、内部空間を有する本体部材と、赤外線を発光する光源と、赤外線の強度を検知可能な検出部とが設けられ、前記内部空間は赤外線通過穴及び槽内ガス通過穴を有し、赤外線通過穴と槽内ガス通過穴とは交差部で交差するものであり、前記光源及び検出部は赤外線通過穴内に配置されて、前記交差部は光源と検出部との間に位置し、光源から発光され交差部を通過した赤外線の強度を検出部によって測定することが可能であって、槽内ガス通過穴に設けられた開口から交差部に環境制御室内のガスを流入させて赤外線の強度を測定することにより環境制御室内の所定のガスの濃度を検知するものであり、前記環境制御室を形成する壁部には内外を貫通する貫通孔が設けられ、ガス濃度検知器は一部が壁部よりも外側に突出するように貫通孔内に挿入され、壁部よりも外側に突出した外側突出部に検出部が配置されていることを特徴とするガス濃度制御槽である。
【００１３】
請求項２に記載のガス濃度制御槽によれば、ガス濃度検知器によって環境制御室内の所定の種類のガス濃度を検知し、制御部は検知されたガス濃度の結果に基づいて、環境制御室内のガス濃度が所定の範囲となるように制御を行うものであり、環境制御室内の所定のガスの濃度を所定の範囲に制御することができる。
また、このガス濃度制御槽のガス濃度検知器には、赤外線を発光する光源と、赤外線の強度を検知可能な検出部とが設けられて、光源から発光され交差部を通過した赤外線の強度を検出部によって測定することが可能であって、槽内ガス通過穴に設けられた開口から交差部に環境制御室内のガスを流入させて赤外線の強度を測定することにより環境制御室内の所定のガスの濃度を検知するものであり、前記環境制御室を形成する壁部には内外を貫通する貫通孔が設けられ、ガス濃度検知器は一部が壁部よりも外側に突出するように貫通孔内に挿入され、壁部よりも外側に突出した外側突出部に検出部が配置されているので、環境制御室が高温となるように運転された場合にも、検出部の温度上昇を防ぐことができ、ガス検知器を取り外す必要がない。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、ガス濃度検知器は一部が壁部よりも内側に突出するように貫通孔内に挿入され、壁部よりも内側に突出した内側突出部に槽内ガス通過穴の開口が位置していることを特徴とする請求項２に記載のガス濃度制御槽である。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、ガス濃度検知器は一部が壁部よりも内側に突出するように貫通孔内に挿入され、壁部よりも内側に突出した内側突出部に槽内ガス通過穴の開口が位置しているので、環境制御室内のガスを取り込みやすく、また、高温運転の際に槽内ガス通過穴が高温となり滅菌することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、槽内ガス通過穴は直線状に貫通した貫通孔であり、ガス濃度検知器が壁部に取り付けられた状態では、槽内ガス通過穴の方向が壁部の面に沿う方向となっていることを特徴とする請求項３に記載のガス濃度制御槽である。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、槽内ガス通過穴は直線状に貫通した貫通孔であり、槽内ガス通過穴の方向が壁部の面に沿う方向となっているので、壁部を沿って流れる環境制御室内のガスを槽内ガス通過穴へ流入させやすい。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、ガス濃度検知器の本体部材の外形は、フランジ部を有する円柱状であり、赤外線通過穴は、本体部材の円柱の軸心付近に設けられていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のガス濃度制御槽である。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、ガス濃度検知器の本体部材の外形は、フランジ部を有する円柱状であり、赤外線通過穴は、本体部材の円柱の軸心付近に設けられているので、ガス濃度検知器の本体部材の製作が容易であり、また壁部への固定もしやすい。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、ガス濃度検知器の本体部材には交差部とつながる基準ガス穴が設けられ、基準ガスを基準ガス穴から交差部へ導入することができることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のガス濃度制御槽である。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、ガス濃度検知器の本体部材には交差部とつながる基準ガス穴が設けられ、基準ガスを基準ガス穴から交差部へ導入することができるので、環境制御室内のガスが流入したときの赤外線の強度と、基準ガスを交差部に導入した時の赤外線の強度とを比較して、ガス濃度を検知することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、赤外線を透過することが可能なセル部材が設けられ、前記セル部材は光源と交差部との間、及び、検出部と交差部との間の２ヵ所に配置されていることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のガス濃度制御槽である。
【００２３】
請求項７に記載の発明によれば、光源と交差部との間、及び、検出部と交差部との間の２ヵ所にセル部材が配置されているので、槽内ガス通過穴からのガスが、光源側や検出部側に流れにくくすることができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、光源は発熱するものであり、光源の発熱によってセル部材を加熱することができることを特徴とする請求項７に記載のガス濃度制御槽である。
【００２５】
請求項８に記載の発明によれば、光源の発熱によってセル部材を加熱することができるので、セル部材の結露を防ぐことができる。
【００２６】
環境制御室の温度を１３５℃以上に加熱することを可能にしてもよい（請求項９）。
また、環境制御室内で細胞の培養ができるようにすることもできる（請求項１０）。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のガス濃度制御槽では、ガス濃度検知器を用いてガス濃度を検知して、この結果に基づいてガス濃度を制御することができ、またこのガス濃度検知器を取り外すことなく槽内を高温にすることができ、乾熱滅菌などをすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下さらに本発明の具体的実施例について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における培養装置を示す斜視図である。図２は、ガス濃度検知器と壁部を示した分解斜視図である。図３は、ガス濃度検知器の断面斜視図である。図４は、ガス濃度検知器と壁部を示した断面図である。図５は、培養装置のガスの流れを示した模式図である。図６は、ガス濃度検知器の変形例を示した斜視図である。
【００２９】
本発明の第１の実施形態の培養装置（ガス濃度制御槽）１は、図１に示されており、環境制御室１０、制御部１１及びガス濃度検知器１２が設けられている。
環境制御室１０には本体部２０と扉部２１が設けられており、扉部２１を閉めて環境制御室１０内をほぼ密閉状態とすることができる。そして、後述するように、環境制御室１０は制御部１１によって入力された環境条件となるように制御されており、培養装置１を使用する際には、環境制御室１０内の環境を所定の条件に保つことができる。
【００３０】
制御部１１は、環境制御室１０内の環境の制御を行うものである。そして、制御部１１に設けられた操作部２３を用いて入力することによりこの環境条件を設定したり、変更したりすることができる。本実施形態の培養装置１では、温度、湿度、ＣＯ2ガス濃度を制御することができ、環境制御室１０内で細胞などの培養が可能である。
【００３１】
そして、培養装置１には図示しない温度センサ、湿度センサ、ヒータ、加湿器などが設けられており、温度センサ、湿度センサで環境制御室１０内の温度、湿度を検知しながら、ヒータ、加湿器などを作動させ、環境制御室１０内を操作部２３で設定した温度、湿度に保つことができる。
また、ガス濃度検知器１２によってＣＯ2ガス濃度を検知して、必要に応じて培養装置１に接続されているガスボンベ２５からＣＯ2ガスを導入して、環境制御室１０内を操作部２３で設定したＣＯ2ガス濃度に保つことができる。
【００３２】
ガス濃度検知器１２は具体的には赤外線式ガスセンサーである。そして、ガス濃度検知器１２は、非分散型赤外線吸収法（ＮＤ−ＩＲ）と呼ばれる方式のものが用いられており、ＣＯ2ガスによって吸収される赤外線の強度を計測することによりＣＯ2ガス濃度を測定するものである。
【００３３】
ガス濃度検知器１２は、図１、図４に示されるように、環境制御室１０の壁部２２に設けられている。また、図２に示すように、壁部２２には貫通孔２２ａが設けられおり、ガス濃度検知器１２は貫通孔２２ａ内に挿入されて固定される。また、ガス濃度検知器１２が挿入されると、その一部が壁部２２よりも外側及び内側に突出し、そして、壁部２２より外側に突出した外側突出部４１と、壁部２２より内側に突出した内側突出部４２が形成される。
なお、壁部２２には、ガス濃度検知器１２が挿入される貫通孔２２ａ以外に、外気導入管３６が挿入される貫通孔２２ｂが設けられている。
【００３４】
ガス濃度検知器１２には本体部材２９、光源３０、検出部３１及び２枚のセル部材３２、３３が設けられており、本体部材２９の内部に設けられた内部空間１２ｂに光源３０、検出部３１及び２枚のセル部材３２、３３が配置されている。
そして、セル部材３２は光源３０と交差部３５との間に配置され、セル部材３３は検出部３１と交差部３５との間に配置されている。このため、槽内ガス通過穴２７からのガスが、光源３０側や検出部３１側に流れにくくすることができる。また、セル部材３３は、光源３０と検出部３１との間であって環境制御室１０の内外を仕切るように配置されている。
【００３５】
そして、光源３０と検出部３１との間にガスを通じ、光源３０から発する赤外線がこのガスにより吸収される程度を確認することにより、ガス内のＣＯ2ガス濃度を検知することができる。
【００３６】
本体部材２９の外形はフランジ部１２ａを有する円柱状である。そして、ガス濃度検知器１２の本体部材２９の内部の構造は、図３、４に示されており、本体部材２９の内部空間１２ｂには、直線状に延びる３つの穴が設けられ、具体的には、赤外線通過穴２６、槽内ガス通過穴２７、基準ガス穴２８が設けられている。
なお、図３はガス濃度検知器１２の断面斜視図であるが、断面部分のハッチングは省略している。
【００３７】
赤外線通過穴２６は、本体部材２９の外形の円柱の軸心付近に位置している円形の穴である。後述するように、ガス濃度検知器１２を壁部２２の貫通孔２２ａに挿入すると、赤外線通過穴２６の向きは、壁部２２の貫通孔２２ａの向きとほぼ同じ方向に向く。そして、赤外線通過穴２６の一方の端部２６ａ側に光源３０が配置され、他方の端部２６ｂ側付近に検出部３１が配置されている。さらに、光源３０と検出部３１との間に、セル部材３２、３３が配置されている。
したがって、光源３０は環境制御室１０内に配置され、検出部３１は環境制御室１０外に配置されている。
【００３８】
また、槽内ガス通過穴２７は赤外線通過穴２６にほぼ直交するように形成され、槽内ガス通過穴２７と赤外線通過穴２６とは交差部３５で交わっている。槽内ガス通過穴２７は貫通孔であり、槽内ガス通過穴２７の両端部分に開口２７ａ、２７ｂが形成される。そして、ガス濃度検知器１２を環境制御室１０に取り付けた状態では、開口２７ａ、２７ｂは内側突出部４２に位置し、環境制御室１０内と槽内ガス通過穴２７が通じている。そのため、環境制御室１０内のガスは、いずれかの開口２７ａ、２７ｂから槽内ガス通過穴２７に入り、他方の開口２７ｂ、２７ａから排出されるように流れることが可能である。
そして、交差部３５の位置は、赤外線通過穴２６に配置された２枚のセル部材３２、３３の間であり、上記した環境制御室１０内のガスは２枚のセル部材３２、３３の間を通過することとなる。
したがって、２枚のセル部材３２、３３の間に位置する交差部３５は、光源３０とセル部材３３との間に設けられ、環境制御室１０に通じる隙間である。
【００３９】
基準ガス穴２８は、交差部３５と外部をつなぐ穴であり、開口２８ａを有している。開口２８ａは外気導入管３６と接続しており、必要に応じて外気を導入することができる。この外気は、基準ガスとして用いられるものであり、本実施形態ではこの外気はＣＯ2濃度０％ガスの基準ガスとして使用される。そして、開口２８ａから導入された外気は交差部３５に流れる。
基準ガス穴２８と赤外線通過穴２６とは、ほぼ直交しており、基準ガス穴２８と槽内ガス通過穴２７とは約４５°の角度で交わっている。
【００４０】
本体部材２９は蓋部２９ａを有し、蓋部２９ａはボルト２９ｂによって着脱可能に固定されている。そして、赤外線通過穴２６内に設けられる検出部３１などを交換する場合には、蓋部２９ａを取り外して行うことができる。
【００４１】
光源３０は、検出の対象となるＣＯ2ガスにより吸収される波長域を含む赤外線を発光することができる。本実施形態の光源３０は、使用時には約９００℃付近まで加熱される。そのため、光源３０の発熱によってセル部材３２、３３を５０℃程度に加熱することができ、後述するように、高湿度となる培養条件の運転の際に、セル部材３２、３３の結露を防止することができる。なお、ガス濃度検知器１２内に配置される電気ケーブルが設けられており、この電気ケーブルが光源３０に接続され、赤外線を発光させるためのエネルギーを供給することができる。
【００４２】
そして、図４に示されるように、光源３０から発光した赤外線は、２枚のセル部材３２、３３を通過して検出部３１に至る。検出部３１は、赤外線の強度を測定することができるものである。検出部３１による赤外線の強度の測定は、赤外線のエネルギー量などを用いて行われる。
また、検出部３１にはセンサー部３１ａと基板部３１ｂが設けられ、センサー部３１ａが受ける赤外線の量に応じて発する信号を基板部３１ｂで増幅して出力される。そして、この出力は、電線３１ｃを通じて制御部１１へ伝達される。
【００４３】
セル部材３２、３３は、サファイアガラスなどが用いられている。そして、セル部材３２、３３は、ガスの透過を阻止しつつ赤外線を透過させることができるものであり、赤外線透過部材として機能する。そして、光源３０や検出部３１側に、環境制御室１０内のガスや基準ガスなどのガスが流れないようにすることができる。
【００４４】
なお、セル部材３２、３３や検出部３１など、赤外線が通過する光路上に光学フィルターを設け、必要な波長の赤外線を通過させながら、通過させたくない波長の赤外線、例えば、水蒸気により吸収される波長域の赤外線を遮断することができる。そして、このような光学フィルターを用いることにより、ＣＯ2ガスの濃度をより正確に測定することができる。本実施形態のガス濃度検知器１２では、後述する高温運転の際に、セル部材３２、３３が高温となりやすく、セル部材３２、３３上に光学フィルター層を設けると光学フィルター層が剥離しやすい。従って光学フィルター層は、検出部３１の入光部などに設けるのが望ましい。
【００４５】
ガス濃度検知器１２は、図４に示されるように、環境制御室１０の壁部２２に固定される。この固定は、本体部材２９の周壁に設けられたフランジ部１２ａが壁部２２に当たるまで、ガス濃度検知器１２を壁部２２の貫通孔２２ａに挿入して行われる。そして、ガス濃度検知器１２を挿入すると、ガス濃度検知器１２の一部が外側及び内側に壁部２２よりも突出して、壁部２２より外側に突出した外側突出部４１と、壁部２２より内側に突出した内側突出部４２を形成する。
【００４６】
そして、ガス濃度検知器１２の光源３０が内側突出部４２に配置され、検出部３１が外側突出部４１に配置されている。したがって、環境制御室１０を使用する場合、内側突出部４２に配置される光源３０側の温度は、環境制御室１０内の温度に近くなるが、外側突出部４１に配置される検出部３１の温度は、環境制御室１０内の温度の影響を受けにくい。
【００４７】
そして、ガス濃度検知器１２では、槽内ガス通過穴２７の開口２７ａ、２７ｂから入った環境制御室１０内のガス、又は、基準ガス穴２８の開口２８ａから入った外気が、交差部３５に流れる。また、光源３０から発した赤外線は、交差部３５を通過して検出部３１に至るが、交差部３５でＣＯ2ガスの濃度に応じて赤外線が吸収され、ＣＯ2ガス濃度が高いほど検出部３１での赤外線の検出量が小さくなる。
【００４８】
この検出部３１で検出された赤外線の強度により、ＣＯ2ガス濃度を検知することができる。具体的には、環境制御室１０内のガスを入れたときの赤外線の強度を測定し、基準ガス穴２８の開口２８ａから外気を導入したときの赤外線の強度と比較することにより求められる。具体的には、外気導入時のＣＯ2ガス濃度を０％として、赤外線の強度比較により赤外線の吸収量を導出して、ＣＯ2ガス濃度が求められる。なお、基準ガス穴２８の開口２８ａからの外気導入は一定周期で行われる。
【００４９】
なお、上記方法では、セル部材３２、３３の間に形成されるセルは単一で、光源も単一であり、セル内のガスを入れ換えるいわゆる単光源単一セル方式である。しかし、これに限定されるものでなく、検出部３１を外側突出部４１に配置することにより、高温使用時の温度上昇を防いた形で検知部３１などを使用することができれば、他の方式、例えば、複数の光源やセルを使用する方式も用いることができる。
【００５０】
そして、本実施形態の培養装置１は、培養運転及び高温運転の条件で運転することができる。培養運転の例としては、温度が３０〜４０℃、湿度が９５％以上、ＣＯ2ガス濃度が５％である。また、高温運転の例としては温度が１３５℃である。なお、この条件以外の条件でも運転することができる。
【００５１】
培養装置１を用いて細胞などを培養する場合には、培地をセットしたシャーレに培養する細胞を入れ、そのシャーレを環境制御室１０内に配置し、培養を行う環境条件を操作部２３を用いて入力し、培養運転を行う。そうすると、環境制御室１０内は入力された環境条件（温度条件、湿度条件、雰囲気ガス条件）で制御され、細胞の培養をすることができる。
【００５２】
本実施形態の培養装置１では、ＣＯ2ガス濃度を検知できるガス濃度検知器１２が設けられて、ＣＯ2ガス濃度を所定の範囲に維持するように制御することができ、かかる環境で細胞の培養を行うことができる。
【００５３】
このとき図５に示されるように、環境制御室１０内のガスが、ガス濃度検知器１２の槽内ガス通過穴２７に入って交差部３５に至る。そして、交差部３５で環境制御室１０内のガスによって赤外線が吸収され、検出部３１で赤外線強度を検出することにより、環境制御室１０内のＣＯ2ガス濃度を検知することができる。なお、外気導入管３６から基準ガス穴２８を通じて一定周期で外気を導入して、検出部３１で赤外線を検出することにより、かかる際の赤外線の検出量をＣＯ2ガス０％という基準として用いている。
【００５４】
また、槽内ガス通過穴２７は直線状に貫通した貫通孔であるので、図５に示されるように、培養装置１を使用する際の、環境制御室１０内のガスの流れに槽内ガス通過穴２７の方向を合わせるように配置することで、槽内ガス通過穴２７へ環境制御室１０内のガスを流入させることができる。
本実施形態のガス濃度検知器１２の槽内ガス通過穴２７は、ガス濃度検知器１２の外形の円柱の軸心に対して垂直な方向に貫通した貫通孔であるので、ガス濃度検知器１２が取り付けられると、壁部２２の面に沿う方向となり、槽内ガス通過穴２７へ環境制御室１０内のガスが流入しやすい。
【００５５】
細胞の培養が一旦終わり、次の細胞の培養を行う前に、環境制御室１０内の滅菌が行われる。この滅菌は、環境制御室１０内を高温にする高温運転により行われる。そして、環境制御室１０内の温度は所定の時間１３５℃程度の高温にされる。
そうすると、環境制御室１０内や、ガス濃度検知器１２の槽内ガス通過穴２７内がかかる温度になり、扉部２１の開閉の際などに進入した雑菌などを死滅させることができる。
【００５６】
また、高温運転を行った場合でも、検知部３１は環境制御室１０の外側に位置しており、検知部３１が加熱されにくいので、ガス濃度検知器１２を取り付けた状態で高温運転を行うことができる。
【００５７】
上記したガス濃度検知器１２では、内部空間１２ｂが設けられた本体部材２９を有し、内部空間１２ｂに光源３０及び検出部３１が配置された構造であったが、図６に示すような構造を有するガス濃度検知器６０を用いることもできる。
【００５８】
図６に示されるように、ガス濃度検知器６０には、光源３０、検出部３１、固定部材６１及び赤外線透過部材６２が設けられている。そして、ガス濃度検知器６０を有する培養装置２の壁部２２には貫通孔２２ａが設けられ、貫通孔２２ａを塞ぐように赤外線透過部材６２が配置されている。
また、壁部２２の環境制御室１０側には固定部材６１が固定されており、固定部材６１に光源３０が固定されている。また、光源３０は貫通孔２２ａの位置に合わせて配置されており、固定部材６１の光源３０が固定される部分は壁部２２や赤外線透過部材６２から離れている。そのため、光源３０と赤外線透過部材６２との間には環境制御室１０内に通じる隙間６３が形成される。
【００５９】
検出部３１は壁部２２の外側に設けられており、貫通孔２２ａの位置に合わせて配置されている。また、赤外線透過部材６２はガスの透過を阻止しつつ赤外線を透過させることができる材質であり、上記したセル部材３２、３３と同じ材質ものが用いられている。
そのため、光源３０から発光された赤外線は、隙間６３、赤外線透過部材６２及び貫通孔２２ａを通過して検出部３１に至る。そして、検出部３１で赤外線の強度を測定し、この強度によって、環境制御室１０内のＣＯ2ガス濃度を検知することができる。
【００６０】
さらに、ガス濃度検知器１２の環境制御室１０よりも外側部分を冷却する冷却手段を設けてもよく、かかる場合には、高温運転の際の検知部３１の温度上昇をより小さくすることができる。
また、環境制御室１０で制御されるガスは、ＣＯ2ガス以外であってもよい。そして、ガス濃度検知器１２、６０を有する培養装置１、２を細胞の培養以外の用途に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施形態における培養装置を示す斜視図である。
【図２】ガス濃度検知器と壁部を示した分解斜視図である。
【図３】ガス濃度検知器の断面斜視図である。
【図４】ガス濃度検知器と壁部を示した断面図である。
【図５】培養装置のガスの流れを示した模式図である。
【図６】ガス濃度検知器の変形例を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
１、２ 培養装置（ガス濃度制御槽）
１０ 環境制御室
１１ 制御部
１２、６０ ガス濃度検知器
１２ａ フランジ部
１２ｂ 内部空間
２２ 壁部
２２ａ 貫通孔
２６ 赤外線通過穴
２７ 槽内ガス通過穴
２７ａ、２７ｂ 開口
２８ 基準ガス穴
２９ 本体部材
３０ 光源
３１ 検出部
３２、３３ セル部材
３５ 交差部
６２ 赤外線透過部材
６３ 隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境制御室、ガス濃度検知器及び制御部が設けられ、前記ガス濃度検知器によって環境制御室内の所定の種類のガス濃度を検知することができ、制御部は検知されたガス濃度の結果に基づいて、環境制御室内のガス濃度が所定の範囲となるように制御を行うことができるガス濃度制御槽であって、
ガス濃度検知器には、赤外線を発光する光源と、赤外線の強度を検知可能な検出部と、ガスの透過を阻止しつつ赤外線を透過させることができる赤外線透過部材が設けられ、前記光源は環境制御室内に配置され、前記検出部は環境制御室外に配置され、赤外線透過部材は光源と検出部との間に環境制御室の内外を仕切るように配置されており、光源と赤外線透過部材との間には環境制御室に通じる隙間が設けられ、
光源から発光され前記隙間を通過した赤外線の強度を検出部によって測定することが可能であって、赤外線の強度を測定することにより環境制御室内の所定のガスの濃度を検知するものであることを特徴とするガス濃度制御槽。
【請求項２】
環境制御室、ガス濃度検知器及び制御部が設けられ、前記ガス濃度検知器によって環境制御室内の所定の種類のガス濃度を検知することができ、制御部は検知されたガス濃度の結果に基づいて、環境制御室内のガス濃度が所定の範囲となるように制御を行うことができるガス濃度制御槽であって、
ガス濃度検知器には、内部空間を有する本体部材と、赤外線を発光する光源と、赤外線の強度を検知可能な検出部とが設けられ、前記内部空間は赤外線通過穴及び槽内ガス通過穴を有し、赤外線通過穴と槽内ガス通過穴とは交差部で交差するものであり、前記光源及び検出部は赤外線通過穴内に配置されて、前記交差部は光源と検出部との間に位置し、光源から発光され交差部を通過した赤外線の強度を検出部によって測定することが可能であって、槽内ガス通過穴に設けられた開口から交差部に環境制御室内のガスを流入させて赤外線の強度を測定することにより環境制御室内の所定のガスの濃度を検知するものであり、
前記環境制御室を形成する壁部には内外を貫通する貫通孔が設けられ、ガス濃度検知器は一部が壁部よりも外側に突出するように貫通孔内に挿入され、壁部よりも外側に突出した外側突出部に検出部が配置されていることを特徴とするガス濃度制御槽。
【請求項３】
ガス濃度検知器は一部が壁部よりも内側に突出するように貫通孔内に挿入され、壁部よりも内側に突出した内側突出部に槽内ガス通過穴の開口が位置していることを特徴とする請求項２に記載のガス濃度制御槽。
【請求項４】
槽内ガス通過穴は直線状に貫通した貫通孔であり、ガス濃度検知器が壁部に取り付けられた状態では、槽内ガス通過穴の方向が壁部の面に沿う方向となっていることを特徴とする請求項３に記載のガス濃度制御槽。
【請求項５】
ガス濃度検知器の本体部材の外形は、フランジ部を有する円柱状であり、赤外線通過穴は、本体部材の円柱の軸心付近に設けられていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のガス濃度制御槽。
【請求項６】
ガス濃度検知器の本体部材には交差部とつながる基準ガス穴が設けられ、基準ガスを基準ガス穴から交差部へ導入することができることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のガス濃度制御槽。
【請求項７】
赤外線を透過することが可能なセル部材が設けられ、前記セル部材は光源と交差部との間、及び、検出部と交差部との間の２ヵ所に配置されていることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のガス濃度制御槽。
【請求項８】
光源は発熱するものであり、光源の発熱によってセル部材を加熱することができることを特徴とする請求項７に記載のガス濃度制御槽。
【請求項９】
環境制御室の温度を１３５℃以上に加熱することが可能であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のガス濃度制御槽。
【請求項１０】
環境制御室内で細胞の培養が可能であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のガス濃度制御槽。
【請求項１】
環境制御室、ガス濃度検知器及び制御部が設けられ、前記ガス濃度検知器によって環境制御室内の所定の種類のガス濃度を検知することができ、制御部は検知されたガス濃度の結果に基づいて、環境制御室内のガス濃度が所定の範囲となるように制御を行うことができるガス濃度制御槽であって、
ガス濃度検知器には、赤外線を発光する光源と、赤外線の強度を検知可能な検出部と、ガスの透過を阻止しつつ赤外線を透過させることができる赤外線透過部材が設けられ、前記光源は環境制御室内に配置され、前記検出部は環境制御室外に配置され、赤外線透過部材は光源と検出部との間に環境制御室の内外を仕切るように配置されており、光源と赤外線透過部材との間には環境制御室に通じる隙間が設けられ、
光源から発光され前記隙間を通過した赤外線の強度を検出部によって測定することが可能であって、赤外線の強度を測定することにより環境制御室内の所定のガスの濃度を検知するものであることを特徴とするガス濃度制御槽。
【請求項２】
環境制御室、ガス濃度検知器及び制御部が設けられ、前記ガス濃度検知器によって環境制御室内の所定の種類のガス濃度を検知することができ、制御部は検知されたガス濃度の結果に基づいて、環境制御室内のガス濃度が所定の範囲となるように制御を行うことができるガス濃度制御槽であって、
ガス濃度検知器には、内部空間を有する本体部材と、赤外線を発光する光源と、赤外線の強度を検知可能な検出部とが設けられ、前記内部空間は赤外線通過穴及び槽内ガス通過穴を有し、赤外線通過穴と槽内ガス通過穴とは交差部で交差するものであり、前記光源及び検出部は赤外線通過穴内に配置されて、前記交差部は光源と検出部との間に位置し、光源から発光され交差部を通過した赤外線の強度を検出部によって測定することが可能であって、槽内ガス通過穴に設けられた開口から交差部に環境制御室内のガスを流入させて赤外線の強度を測定することにより環境制御室内の所定のガスの濃度を検知するものであり、
前記環境制御室を形成する壁部には内外を貫通する貫通孔が設けられ、ガス濃度検知器は一部が壁部よりも外側に突出するように貫通孔内に挿入され、壁部よりも外側に突出した外側突出部に検出部が配置されていることを特徴とするガス濃度制御槽。
【請求項３】
ガス濃度検知器は一部が壁部よりも内側に突出するように貫通孔内に挿入され、壁部よりも内側に突出した内側突出部に槽内ガス通過穴の開口が位置していることを特徴とする請求項２に記載のガス濃度制御槽。
【請求項４】
槽内ガス通過穴は直線状に貫通した貫通孔であり、ガス濃度検知器が壁部に取り付けられた状態では、槽内ガス通過穴の方向が壁部の面に沿う方向となっていることを特徴とする請求項３に記載のガス濃度制御槽。
【請求項５】
ガス濃度検知器の本体部材の外形は、フランジ部を有する円柱状であり、赤外線通過穴は、本体部材の円柱の軸心付近に設けられていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のガス濃度制御槽。
【請求項６】
ガス濃度検知器の本体部材には交差部とつながる基準ガス穴が設けられ、基準ガスを基準ガス穴から交差部へ導入することができることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のガス濃度制御槽。
【請求項７】
赤外線を透過することが可能なセル部材が設けられ、前記セル部材は光源と交差部との間、及び、検出部と交差部との間の２ヵ所に配置されていることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のガス濃度制御槽。
【請求項８】
光源は発熱するものであり、光源の発熱によってセル部材を加熱することができることを特徴とする請求項７に記載のガス濃度制御槽。
【請求項９】
環境制御室の温度を１３５℃以上に加熱することが可能であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のガス濃度制御槽。
【請求項１０】
環境制御室内で細胞の培養が可能であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のガス濃度制御槽。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２０１１０１（Ｐ２００６−２０１１０１Ａ）
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５１０２（Ｐ２００５−１５１０２）
【出願日】平成１７年１月２４日（２００５．１．２４）
【出願人】（０００１０８７９７）エスペック株式会社 (282)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月２４日（２００５．１．２４）
【出願人】（０００１０８７９７）エスペック株式会社 (282)
【Ｆターム（参考）】
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