JP6556338B2 - ガスセンサ及び恒温装置 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1に係る恒温装置の一部分を示す水平断面図である。図1では、ガスセンサ100を鉛直方向上方から観察したときの断面形状を図示している。本実施の形態に係る恒温装置1は、筐体2と、恒温槽4と、ガスセンサ100(100G)とを備える。本実施の形態の恒温装置1は、一例として乾熱滅菌機能付きのCO2インキュベータである。筐体2は、恒温装置1の外筐を構成する。恒温槽4は、筐体2の内部に配置される。恒温槽4には、細胞等の培養物が収容される。恒温装置1は、筐体2に設けられる図示しない外扉と恒温槽4に設けられる図示しない内扉とを介して、培養物を恒温槽4に搬入あるいは恒温槽4から取り出すことができる。恒温槽4には、二酸化炭素(CO2)等を含むガス(以下では、槽内ガスと称する)が収容される。
図2は、実施の形態2に係るガスセンサを模式的に示す鉛直断面図である。図3(A)は、実施の形態2に係る恒温装置を模式的に示す鉛直断面図である。図3(B)は、槽内ガスの流れを模式的に示す図である。以下、本実施の形態に係るガスセンサについて実施の形態1と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。
図5(A)は、実施の形態3に係るガスセンサを模式的に示す鉛直断面図である。図5(B)は、実施の形態3に係るガスセンサの第2端部側の端面を模式的に示す図である。以下、本実施の形態に係るガスセンサについて実施の形態1と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。
図7は、実施の形態4に係るガスセンサを模式的に示す鉛直断面図である。以下、本実施の形態に係るガスセンサについて実施の形態1と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。
図8(A)は、実施の形態5に係るガスセンサを模式的に示す鉛直断面図である。図8(B)は、実施の形態5に係るガスセンサを模式的に示す水平断面図である。以下、本実施の形態に係るガスセンサについて実施の形態1及び2と異なる構成を中心に説明し、実施の形態1又は2と共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。
図9は、実施の形態6に係るガスセンサを示す水平断面図である。以下、本実施の形態に係るガスセンサについて実施の形態1と異なる構成を中心に説明し、実施の形態1と共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。
図10は、実施の形態7に係る恒温装置の一部分を模式的に示す断面図である。図11は、実施の形態7に係るガスセンサの構造を示す断面図である。本実施の形態に係る恒温装置1は、筐体2と、恒温槽4と、ガスセンサ100(100A)とを備える。本実施の形態の恒温装置1は、一例として乾熱滅菌機能付きのCO2インキュベータである。筐体2は、恒温装置1の外筐を構成する。恒温槽4は、筐体2の内部に配置される。恒温槽4には、細胞等の培養物が収容される。恒温装置1は、筐体2に設けられる図示しない外扉と恒温槽4に設けられる図示しない内扉とを介して、培養物を恒温槽4に搬入あるいは恒温槽4から取り出すことができる。恒温槽4には、二酸化炭素(CO2)等を含むガス(以下では、槽内ガスと称する)が収容される。
実施の形態8に係るガスセンサは、第1端部106a側の開口を塞ぐ蓋部材をさらに備える点を除き、実施の形態7と共通の構成を有する。以下、本実施の形態に係るガスセンサについて実施の形態7と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図16は、実施の形態8に係るガスセンサを模式的に示す側面図である。
実施の形態9に係るガスセンサは、蓋部材118に代えて、第1端部106a側の開口を塞ぐ蓋部材122のみを備える点を除き、実施の形態7と共通の構成を有する。以下、本実施の形態に係るガスセンサについて実施の形態7と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図17は、実施の形態9に係るガスセンサを模式的に示す側面図である。
実施の形態10に係るガスセンサは、仕切り部材を備える点が実施の形態8と大きく異なり、その他の点は実施の形態8と概ね共通の構成を有する。以下、本実施の形態に係るガスセンサについて実施の形態8と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図18は、実施の形態10に係るガスセンサを模式的に示す側面図である。なお、図18は、図10におけるガスセンサ100の観察方向に対して、光通路部106の管の周方向で90度ずれた方向からガスセンサを観察した様子を図示している。また、図18では、紙面の奥行き方向で検出器104よりも奥側に配置される光源102を破線で示している。
実施の形態11に係るガスセンサは、複数の検出部と複数の光学フィルタとを備える点が実施の形態7と大きく異なり、その他の点は実施の形態7と概ね共通の構成を有する。以下、本実施の形態に係るガスセンサについて実施の形態7と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図19(A)は、実施の形態11に係るガスセンサを模式的に示す平面図である。図19(B)は、実施の形態11に係るガスセンサが備える検出器と光学フィルタとを模式的に示す側面図である。なお、図19(A)では、光反射部108及び蓋部材118の図示を省略している。
実施の形態12に係るガスセンサは、検出器104の受光面上に光学フィルタを設けた点を除き、実施の形態7と共通の構成を有する。以下、本実施の形態に係るガスセンサについて実施の形態7と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図20は、実施の形態12に係るガスセンサを模式的に示す側面図である。
Claims (38)
- 被検出ガスに向けて所定波長の光を出射する光源、及び前記光を受光し、被検出ガスによる前記光の吸収に基づいて被検出ガスを検出する検出器を有するガス検出部と、
第1端部、当該第1端部とは反対側の第2端部、及び前記第1端部から前記第2端部にかけて延在する中空部を有し、前記ガス検出部側に前記第1端部が配置され、被検出ガスの存在するガス空間側に前記第2端部が配置され、前記中空部を介して被検出ガスを前記ガス空間と前記ガス検出部との間で流通させるガス通路部と、
を備え、
前記中空部は、前記第2端部側から前記第1端部側に近づくにつれて流路断面積が段階的又は連続的に小さくなる形状を有し、
前記ガス通路部は、
前記中空部を、それぞれが前記第1端部側から前記第2端部側に延在する第1領域及び第2領域の少なくとも2つの領域に区画する仕切り部材と、
前記第2端部に配置されて、前記ガス空間と前記第1領域とを接続するガス流入口と、
前記第2端部に配置されて、前記第2領域と前記ガス空間とを接続するガス流出口と、
を有し、
前記ガス空間に存在する被検出ガスは、前記ガス流入口から前記中空部内に流入し、前記第1領域を前記第1端部に向かって流れて前記ガス検出部に到達し、前記ガス検出部に存在する被検出ガスは、前記第2領域を前記第2端部に向かって流れて前記ガス流出口から前記ガス空間に流出することを特徴とするガスセンサ。 - 前記ガス通路部が水平に延在するように配置される請求項1に記載のガスセンサ。
- 前記中空部は、鉛直方向下側の表面が前記第1端部から前記第2端部に近づくにつれて鉛直方向下方に向かうように傾斜する請求項2に記載のガスセンサ。
- 前記ガス流入口は、前記ガス流出口よりも開口面積が大きい請求項1乃至3のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 前記ガス空間における被検出ガスの流れの上流側に前記ガス流入口が配置され、前記ガス流入口よりも被検出ガスの流れの下流側に前記ガス流出口が配置される請求項1乃至4のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 前記第2端部は、前記ガス空間において被検出ガスが鉛直方向下方に向かって流れる領域に配置され、
前記ガス流入口は前記ガス流出口よりも鉛直方向上方に配置される請求項5に記載のガスセンサ。 - 前記ガス流入口は、前記第1端部と前記第2端部とが並ぶ方向に対して平行に延在する開口面を有し、前記開口面が前記ガス空間における被検出ガスの流れる方向と交わるように配置される請求項5又は6に記載のガスセンサ。
- 前記第2端部における前記ガス流入口と前記ガス流出口との間の領域から前記ガス空間に向けて突出し、前記ガス空間における被検出ガスの流れを規制する整流板をさらに備える請求項1乃至7のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 前記光源と前記検出器とは、前記光源の光出射面と前記検出器の受光面とが対向するように配置される請求項1乃至8のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 前記光源は、前記検出器よりも鉛直方向下方に配置され、
前記ガス流入口は、前記ガス流出口よりも鉛直方向下方に配置される請求項1乃至4のいずれか1項に記載のガスセンサ。 - 前記中空部は、鉛直方向上側の表面が前記第1端部から前記第2端部に近づくにつれて鉛直方向上方に向かうように傾斜する請求項10に記載のガスセンサ。
- 前記中空部は、鉛直方向下側の表面が前記第1端部から前記第2端部に近づくにつれて鉛直方向下方に向かうように傾斜し、
前記鉛直方向上側の表面の傾斜は、前記鉛直方向下側の表面の傾斜よりも急である請求項11に記載のガスセンサ。 - 前記ガス検出部は、
被検出ガスが流入するガス導入室と、
前記ガス導入室に隣接して配置され、前記光源が収容される第1収容部と、
前記ガス導入室に隣接して配置され、前記検出器が収容される第2収容部と、
前記光に対する透過性を有し、前記ガス導入室と前記第1収容部とを隔てる第1蓋部材と、
前記光に対する透過性を有し、前記ガス導入室と前記第2収容部とを隔てる第2蓋部材と、を有する請求項1乃至12のいずれか1項に記載のガスセンサ。 - 前記検出器と前記第2蓋部材とは、離間して配置される請求項13に記載のガスセンサ。
- 前記ガス通路部は、少なくとも一部が断熱性材料で構成される請求項1乃至14のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 所定波長の光を出射する光源と、
被検出ガスによる前記光の吸収に基づいて被検出ガスを検出する検出器と、
第1端部、及び当該第1端部とは反対側の第2端部を有し、前記光源及び前記検出器が前記第1端部側に配置され、前記光が通過する光通路部と、
前記光通路部の前記第2端部側に、被検出ガスが存在するガス空間を挟んで配置される光反射部と、
を備え、
前記光源から出射される前記光は、前記光通路部及び前記ガス空間を経て前記光反射部に到達し、前記光反射部により反射されて前記ガス空間及び前記光通路部を経て前記検出器に到達し、
前記光通路部は、前記第1端部が楕円状であり、前記第2端部が真円状であることを特徴とするガスセンサ。 - 前記光通路部は、管状部材で構成され、
前記光源は、前記光が前記管状部材の中空部を通過するように配置され、
前記光に対する透過性を有し、前記光通路部の前記第2端部側の開口を塞ぐ蓋部材をさらに備える請求項16に記載のガスセンサ。 - 前記光通路部は、管状部材で構成され、
前記光源は、前記光が前記管状部材の中空部を通過するように配置され、
前記光に対する透過性を有し、前記光通路部の前記第1端部側の開口を塞ぐ蓋部材をさらに備える請求項16又は17に記載のガスセンサ。 - 前記光通路部は、管状部材で構成され、
前記管状部材の中空部を、それぞれが前記第1端部側から前記第2端部側にかけて延在する少なくとも第1領域と第2領域とに区画する仕切り部材と、
前記光に対する透過性を有し、前記第1領域の前記第2端部側の開口を塞ぐ蓋部材をさらに備え、
前記第2領域の前記第2端部側の開口は開放され、
前記光源は、前記光が前記第1領域及び前記第2領域を通過するように配置され、
前記検出器は、前記第1領域を通過する光を受ける第1検出部と、前記第2領域を通過する光を受ける第2検出部とを有する請求項16に記載のガスセンサ。 - 前記光通路部の前記第1端部は楕円状であり、
前記光源及び前記検出器は、前記光源及び前記検出器と前記光通路部との配列方向から見て、楕円の中心を対称点とする点対称の位置に配置される請求項16乃至19のいずれか1項に記載のガスセンサ。 - 前記光反射部は、所定の曲率半径Rを有する凹面反射面を含み、
前記光源、前記検出器及び前記光反射部は、前記凹面反射面と前記光源との距離L1、及び前記凹面反射面と前記検出器との距離L2が、R×0.9≦L1,L2≦R×1.1の条件を満たすように配置される請求項16乃至20のいずれか1項に記載のガスセンサ。 - 前記光源、前記検出器及び前記光反射部は、前記距離L1及び前記距離L2の少なくとも一方が、R×0.9以上R未満、又はRより大きくR×1.1以下の条件を満たすように配置される請求項21に記載のガスセンサ。
- 前記検出器は、複数の検出部を有し、
前記複数の検出部のそれぞれに対応して配置され、所定波長の光を対応する検出部へ選択的に入射させる複数の光学フィルタをさらに備え、
前記複数の光学フィルタのうち一部の光学フィルタは、被検出ガスによって吸収される波長の光を透過し、他の光学フィルタは、前記波長とは異なる波長の光を透過する請求項16乃至22のいずれか1項に記載のガスセンサ。 - 所定波長の光を前記検出器へ選択的に入射させる光学フィルタをさらに備え、
前記光学フィルタは、透過させる波長帯域の変更が可能な波長可変フィルタである請求項16乃至23のいずれか1項に記載のガスセンサ。 - 前記光通路部は、少なくとも一部が断熱性材料で構成される請求項16乃至24のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 所定波長の光を出射する光源と、
被検出ガスによる前記光の吸収に基づいて被検出ガスを検出する検出器と、
第1端部、及び当該第1端部とは反対側の第2端部を有し、前記光源及び前記検出器が前記第1端部側に配置され、前記光が通過する光通路部と、
前記光通路部の前記第2端部側に、被検出ガスが存在するガス空間を挟んで配置される光反射部と、
を備え、
前記光源から出射される前記光は、前記光通路部及び前記ガス空間を経て前記光反射部に到達し、前記光反射部により反射されて前記ガス空間及び前記光通路部を経て前記検出器に到達し、
前記光通路部は、少なくとも一部が断熱性材料で構成されることを特徴とするガスセンサ。 - 前記光通路部は、管状部材で構成され、
前記光源は、前記光が前記管状部材の中空部を通過するように配置され、
前記光に対する透過性を有し、前記光通路部の前記第2端部側の開口を塞ぐ蓋部材をさらに備える請求項26に記載のガスセンサ。 - 前記光通路部は、管状部材で構成され、
前記光源は、前記光が前記管状部材の中空部を通過するように配置され、
前記光に対する透過性を有し、前記光通路部の前記第1端部側の開口を塞ぐ蓋部材をさらに備える請求項26又は27に記載のガスセンサ。 - 前記光通路部は、管状部材で構成され、
前記管状部材の中空部を、それぞれが前記第1端部側から前記第2端部側にかけて延在する少なくとも第1領域と第2領域とに区画する仕切り部材と、
前記光に対する透過性を有し、前記第1領域の前記第2端部側の開口を塞ぐ蓋部材をさらに備え、
前記第2領域の前記第2端部側の開口は開放され、
前記光源は、前記光が前記第1領域及び前記第2領域を通過するように配置され、
前記検出器は、前記第1領域を通過する光を受ける第1検出部と、前記第2領域を通過する光を受ける第2検出部とを有する請求項26に記載のガスセンサ。 - 前記光通路部は、前記第1端部が楕円状であり、前記第2端部が真円状である請求項26乃至29のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 前記光通路部の前記第1端部は楕円状であり、
前記光源及び前記検出器は、前記光源及び前記検出器と前記光通路部との配列方向から見て、楕円の中心を対称点とする点対称の位置に配置される請求項26乃至30のいずれか1項に記載のガスセンサ。 - 前記光反射部は、所定の曲率半径Rを有する凹面反射面を含み、
前記光源、前記検出器及び前記光反射部は、前記凹面反射面と前記光源との距離L1、及び前記凹面反射面と前記検出器との距離L2が、R×0.9≦L1,L2≦R×1.1の条件を満たすように配置される請求項26乃至31のいずれか1項に記載のガスセンサ。 - 前記光源、前記検出器及び前記光反射部は、前記距離L1及び前記距離L2の少なくとも一方が、R×0.9以上R未満、又はRより大きくR×1.1以下の条件を満たすように配置される請求項32に記載のガスセンサ。
- 前記検出器は、複数の検出部を有し、
前記複数の検出部のそれぞれに対応して配置され、所定波長の光を対応する検出部へ選択的に入射させる複数の光学フィルタをさらに備え、
前記複数の光学フィルタのうち一部の光学フィルタは、被検出ガスによって吸収される波長の光を透過し、他の光学フィルタは、前記波長とは異なる波長の光を透過する請求項26乃至33のいずれか1項に記載のガスセンサ。 - 所定波長の光を前記検出器へ選択的に入射させる光学フィルタをさらに備え、
前記光学フィルタは、透過させる波長帯域の変更が可能な波長可変フィルタである請求項26乃至34のいずれか1項に記載のガスセンサ。 - ガスが収容される恒温槽と、
請求項1乃至35のいずれか1項に記載のガスセンサと、
を備え、
前記ガスセンサにより前記恒温槽内の前記ガスを検出することを特徴とする恒温装置。 - 前記ガスセンサは、前記恒温槽の壁面に設置され、
前記ガスが前記壁面に沿って流れるように送風するファンをさらに備える請求項36に記載の恒温装置。 - 前記ガスセンサは、前記恒温槽の壁面に設置され、
前記壁面に沿って配置され、前記ガスが流れるガス流路をさらに備える請求項36又は37に記載の恒温装置。
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