专利名称：温度控制方法及温度控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及温度控制装置，尤其涉及可用于例如微生物或细胞(以下称为“微生物等”)的培养的温度控制装置。
背景技术：
微生物等的培养速度对放置这些微生物的容器(以下称为“小室”)的温度(以下称为“小室温度”)非常敏感。因此，在进行微生物等的培养时，希望能够精确地控制小室的温度。
然而，即使小室温度相等，但有时也希望使其他的条件不同来同时培养微生物等。作为进行这种培养的技术，例如有在非专利文献1中所公开的技术，该技术是使用例如个体数的初始值不同的多个小室，同时培养微生物等。
另外，在专利文献1中公开了一种在生物技术领域中，为了将被检体控制在最适当的温度而使用加热器和冷却模块的技术。
专利文献1特开平9-122507号公报非专利文献1“食品细菌检查系统DOX-60F/30F(与以往的方法比较)”、[online]、大金工业株式会社、[平成17年3月22日]、互联网<URL:http://www.del.co.jp./products/dox/sub3.html>
但是，专利文献1所记载的技术只不过是同时具有加热器和冷却模块。因此，在使用除了温度以外的多个条件不同的多个小室同时培养微生物等时，并没有考虑到如何把小室温度控制成相互精确地相等。
发明内容
本发明就是鉴于上述的情况而提出的，目的是提供一种把多个容器的温度控制成相互精确地相等的技术。
本发明的温度控制方法的第1实施方式用于控制温度控制装置，该温度控制装置具有被实施温度控制的温度被控制对象20；对所述温度被控制对象的多个部位进行加热的加热器(11、12、…、1n)；和对所述温度被控制对象的全体进行冷却的冷却部7。而且执行下列步骤(a)～(c)(a)测定所述多个部位的温度T1～Tn的步骤(S101)；(b)在所述部位的所述温度的至少一个大于等于第1上限值(Ts+δ1)的情况下，驱动所述冷却部的步骤(S103、S104)；(c)在一个所述部位的所述温度小于等于第1下限值(Ts-82)的情况下，驱动对该一个所述部位进行加热的所述加热器的步骤(S107、S108)。
例如，所述第1上限值是在所述温度被控制对象20的温度的目标值Ts上加上第1正值δ1的值，所述第1下限值是从所述目标值减去第2正值δ2后的值。
本发明的温度控制方法的第2实施方式是基于本发明第1实施方式的温度控制方法，其进一步执行下列步骤(d)(e)(d)在所有的所述部位的所述温度T1～Tn小于等于第2下限值(Ts+δ3)的情况下，不驱动所述冷却部的步骤(S105、S106)；(e)在一个所述部位的所述温度大于等于第2上限值(Ts+δ4)的情况下，不驱动对该一个所述部位进行加热的所述加热器的步骤(S109、S110)。
例如，所述第2下限值是低于所述第1上限值(Ts+81)的、在所述温度被控制对象20的温度的目标值Ts上加上第3正值δ3的值。而且所述第2上限值是高于所述第1下限值(Ts-δ2)的、在所述目标值上加上第4正值δ4的值。
本发明的温度控制方法的第3实施方式是基于第2实施方式的温度控制方法，其进一步执行(f)在所述部位的所述温度的至少一个高于所述第2下限值(Ts+δ3)且所有的所述部位的所述温度T1～Tn低于所述第1上限值(Ts+δ1)，并且，任意一个所述部位的所述温度都高于第1下限值(Ts-δ2)且低于所述第2上限值(Ts+δ4)的情况下，根据所述温度控制装置的气氛温度Ta校正所述温度被控制对象20的温度的目标值Ts，并更新为新的目标值Tc的步骤(S800)。使用在所述步骤(f)被更新的所述目标值再次执行所述步骤(b)、(c)。
优选使用在所述步骤(f)被更新的所述目标值再次执行所述步骤(d)、(e)。
本发明的温度控制方法的第4实施方式是基于第1～3实施方式的温度控制方法，所述温度被控制对象20具有多个可收纳培养物的容器2。
本发明的温度控制装置的第1实施方式具有收纳部101；冷却部7；多个加热器11、12、…、1n；和多个传感器41、42、…、4n。所述收纳部用于收纳多个温度被控制的容器2。所述冷却部用于对被收纳在收纳部中的多个所述容器的全体同时进行冷却。所述多个加热器选择性地对多个所述容器进行加热。所述多个传感器对所述多个所述加热器的各个加热部位进行测温。
本发明的温度控制装置的第2实施方式是基于第1实施方式的温度控制装置，其还具有控制部6，所述控制部根据所述容器的温度的目标值Ts控制所述冷却器的驱动。并根据所述目标值和所述多个传感器的各个所述测温结果控制与相应的传感器对应的所述加热器的驱动。
本发明的温度控制装置的第3实施方式是基于第2实施方式的温度控制装置，还具有传感器40和计算部8。所述传感器用于测定气氛温度Ts，所述计算部根据所述气氛温度和所述目标值Ts更新所述目标值。
本发明的温度控制装置的第4实施方式是基于第2实施方式的温度控制装置，还具有传感器40和存储部5，所述传感器用于测定气氛温度Ta，所述存储部存储根据所述气氛温度和所述目标值Ts而提供的校正值Tc的校正数据，所述控制部6根据所述校正数据和所述气氛温度以及所述目标值，利用所述校正值来更新所述目标值。
根据本发明的温度控制方法的第1实施方式，不仅可提高温度自身的精度，而且还可提高温度分布的精度。尤其是由于冷却部冷却全体，所以即使在比气氛温度低的温度下进行温度控制的情况下，通过加热器的开关控制，可等效地降低气氛温度，因而是理想的。
根据本发明的温度控制方法的第2实施方式，可抑制过度的冷却和过度的加热。
根据本发明的温度控制方法的第3实施方式，由于在进行温度控制时考虑到气氛温度，所以可减小气氛温度对温度被控制对象的温度的影响。
根据本发明的温度控制方法的第4实施方式，由于能够对对温度敏感的培养进行高精度的温度控制，所以能够对多个培养物均等地设定温度条件。
根据本发明的温度控制装置的第1实施方式，可执行第1至第3实施方式的温度控制方法。
根据本发明的温度控制装置的第2实施方式，可执行第1和第2实施方式的温度控制方法。
根据本发明的温度控制装置的第3和第4实施方式，可执行第3实施方式的温度控制方法。
关于本发明的目的、特征、结构以及优点，通过参照下面的详细说明和附图可进一步加深理解。
图1是示意表示本发明第1实施方式的温度控制装置的立体图。
图2是在图1所述的温度控制装置的位置AA和位置BB的剖面图。
图3是示例表示洞穴21与加热器组1的位置关系的俯视图。
图4是示例表示本发明第1实施方式的温度控制方法的流程图。
图5是示例表示本发明第2实施方式的温度控制方法的流程图。
图6是示例表示本发明第3实施方式的温度控制方法的流程图。
图7是示例表示本发明第3实施方式的温度控制方法的流程图。
图8是示例表示本发明第4实施方式的构成的方框图。
图9是示例表示本发明第4实施方式的其他构成的方框图。
具体实施例方式
下面，以被应用于微生物等的培养的为例，对本发明的温度控制技术进行说明。但是，本发明的温度控制技术也可以适用于培养微生物等以外的情况。
第1实施方式图1是示意表示本实施方式的温度控制装置的立体图。图2(a)和(b)是图1所示的温度控制装置的位置AA和位置BB的剖面图。温度控制装置由小室组20、作为收纳小室组20的收纳部的盒体101、用于对所有小室进行温度控制的加热器组1和冷却部7。小室组20由多个作为放置微生物等的容器的小室2构成。
在盒体101中，设有多个用于收纳小室组20的洞穴21。例如，小室2具有抽入微生物等的开口部和用于封闭开口部的盖。而且，小室2被收纳在洞穴21中，并且开口部侧位于盒体101的表面侧。
另外，如图1所示例的那样，为了防止灰尘等异物进入洞穴21内，在温度控制装置上也可以设置盖100。
加热器组1被设置在小室2的周围。冷却部7具有冷却风扇71、冷却叶片72、铝传导块73、珀耳贴元件74、散热叶片75和散热风扇76。冷却风扇71把小室组20附近的空气沿着路径701向冷却叶片72送风。被冷却叶片72冷却的空气沿着路径702被送到小室组20的附近。通过这样的空气的循环和冷却，对被收纳在盒体101中的所有的小室2同时进行冷却。路径701、702中即使流过方向相反的空气，小室组20也同样被冷却。
由冷却叶片72得到的热量，被传导至铝传导块73。珀耳贴元件74使热从铝传导块73侧传递到散热叶片75侧。被传递到散热叶片75的热通过散热风扇76被散热到外部。
图3是示例表示洞穴21与加热器组1的位置关系的俯视图。但为了避免图的复杂化，省略了盒体101自身的图示。
加热器组1具有多个加热器11、12、…、1n。在洞穴21中收纳有小室2。洞穴21通过热传导块3与一个或多于一个的加热器相邻。由此，洞穴21以及小室2能够被加热器组1有选择地加热。
例如，被排列配置在图中位置C上的洞穴21从与其排列方向正交的方向的两侧，通过不同的导热块3与加热器11相邻。而且被排列配置在图中位置D上的洞穴21分别通过不同的导热块3，从与其排列方向正交的方向的一方与加热器11相邻，并且从另一方与加热器12相邻。
在与加热器1k(k＝1、2、…、n)相邻的导热块3的一个上，设有对加热器1k的加热部位进行测温的传感器4k。
图4是举例说明本实施方式的温度控制方法的流程图。温度控制对象是小室组20，具体讲是被收纳在盒体101中的全体小室2。采用导热块3的温度作为小室温度。这是因为在小室2内进行微生物等的培养时不希望在小室2内插入传感器，而且，一般认为被收纳在与导热块3相邻的洞穴21内的小室2呈现与该导热块3的温度几乎相等的小室温度。
如上所述，存在多个成为温度控制对象的小室2，由加热器11、12、…、1n选择性地对多个部位进行加热。另一方面，由冷却部7对温度控制对象全体进行冷却。
把希望设定的小室温度的目标值设为Ts。该目标值对于全体的小室2来说是相同的。在启动上述温度控制装置的运转开关后，首先在步骤S101中测定由加热器11、12、…、1n加热的多个部位的温度T1～Tn。具体是利用传感器41～4n测定温度T1～Tn。
然后，在步骤S103，判断在这些温度Tk中是否至少有一个大于等于规定的上限值(Ts+δ1)。在满足图4中的冒号右侧所示的条件，即，存在满足大于等于上限值(Ts+δ1)的条件的温度Tk的情况下，使用记号ヨ进行表示。这里的δ1例如是正值，例如采用1℃。
在判断为至少存在一个与满足了步骤S103的条件的温度Tk对应的小室的情况下，进入步骤S104的处理，驱动冷却器7。然后返回步骤S101。
在判断为全体的温度Tk都不满足步骤S103的条件的情况下，进入步骤S105。然后，判断全体的温度Tk是否小于等于下限值(Ts+δ3)。在满足图4中的冒号右侧所示的条件，即，存在满足小于等于下限值(Ts+δ3)的条件的温度Tk的情况下，使用记号进行表示。这里的δ3比δ1小，例如是正值，例如采用0.5℃。
在全体的温度Tk都满足步骤S104的条件的情况下，判断为全体小室2的小室温度相对目标值被冷却得过低。因此，进入步骤S106的处理，停止冷却部7。然后返回步骤S101。
在判断为至少存在一个温度Tk不满足步骤S104的条件的情况下，进入步骤S107。把各个测定温度Tk与规定的下限值(Ts-δ2)进行比较。这里的δ2例如是正值，例如采用0.1℃。
在某测定温度Tk小于等于下限值(Ts-δ2)的情况下，判断为与配置有传感器4k的导热块3相邻的小室2被过冷却。因此，启动与传感器4k对应的加热器1k。然后返回步骤S101。
在测定温度T1～Tn的任何一个都大于下限值(Ts-δ2)的情况下，进入步骤S109。然后把各个测定温度Tk与规定的上限值(Ts+δ4)进行比较。这里的δ4比-δ2大，例如是正值，例如采用0.1℃。
在某个测定温度Tk大于等于上限值(Ts+δ4)的情况下，判断为与配置有传感器4k的导热块3相邻的小室2过热。因此，关掉与传感器4k对应的加热器1k。然后返回步骤S101。
在测定温度T1～Tn的任何一个都低于上限值(Ts+δ4)的情况下，进入步骤S900。然后，只要还没有关掉运转开关，便返回步骤S101。在图4中，步骤S100包括步骤S101～S109和从步骤S104、S106、S108、S110返回步骤S101的路径。因此，在步骤S900的判断成为肯定为止，能够反复地进行步骤S100的处理。
这样，由于在存在大于等于上限值(Ts+δ1)的温度Tk的情况下，驱动冷却部7(S104)，在某测定温度Tk小于等于下限值(Ts-δ2)的情况下关掉加热器1k(S108)，所以，不仅可提高温度自身的精度，而且还可提高温度分布的精度。尤其是由于使冷却部7对全体小室2同时进行冷却，所以，即使在进行低于气氛温度的温度控制的情况下，通过对加热器进行开关控制，可等效地降低气氛温度，因而是理想的。
另外，由于在全体的温度Tk小于等于下限值(Ts+δ3)的情况下，不驱动冷却部7(S106)，在某测定温度Tk大于等于上限值(Ts+δ4)的情况下关掉加热器1k(S110)，所以，可抑制小室2的过度冷却和过度加热。
如上所述，使用本发明的温度控制技术，由于能够高精度地控制对温度敏感的培养的温度，所以能够对多个培养物设定均等的温度条件。
第2实施方式图5是举例说明本发明的温度控制方法的流程图。在本实施方式中，在执行完图4的步骤S100后，并且在执行步骤S900之前，按顺序执行步骤S800、S200。
即，在有至少一个温度Tk大于下限值(Ts+δ3)且全体的温度T1～Tn低于上限值(Ts+δ1)，并且，任何一个温度T1～Tn都比下限值(Ts-δ2)高且比上限值(Ts+δ4)低的情况下，进行步骤S800的处理。
在步骤S800中，根据温度控制装置的气氛温度Ta来校正目标值Ts，更新为新的目标值Tc。然后，进入步骤S200的处理。
步骤S200是把步骤S100中的目标值Ts变更为目标值Tc后的步骤。这样，通过在进行温度控制时参考气氛温度，可降低气氛温度Ta对小室温度的影响。在步骤S100中，由于已经测定了温度T1～Tn，所以，在步骤S200中，也可以省略相当于步骤S100中的步骤S101的处理。
第3实施方式在上述步骤S103、S105中，由于进行n个温度与上限值、下限值的比较，所以要进行共计2n次的比较运算。但是，只要求出温度T1～Tn的最大值M，则可通过2次的比较，即可得到第1实施方式所达到的效果。
图6是相当于图4的流程图，其中的步骤S100被置换为步骤S300。步骤S300的结构是，把步骤S100的步骤S103、S105分别置换为步骤S113、S115，并且在步骤S101与步骤S113之间追加了步骤S102。
在步骤S102求出温度T1～Tn的最大值M。在图6中，记号max表示其右邻的括弧内的多个值的最大值。
在步骤S113，判断最大值M是否大于等于上限值(Ts+δ1)。在该判断结果为肯定的情况下，由于存在至少一个被加热的小室2，所以进入步骤S104的处理。
在最大值M小于上限值(Ts+δ1)的情况下，由于全体的温度T1～Tn小于规定的上限值(Ts+δ1)，所以进入步骤S115。
在步骤S115判断最大值M是否小于等于规定的下限值(Ts+δ3)。在该判断结果为肯定的情况下，由于全体的小室2的小室温度相对于目标值被过度冷却，所以进入步骤S106。
在最大值M大于规定的下限值(Ts+δ3)的情况下，进入步骤S107或进一步进入步骤S109，把各个测定温度Tk分别与规定的下限值(Ts-δ2)以及上限值(Ts+δ4)进行比较。
图7是相当于图5的流程图，其中步骤S100、S200分别被置换为步骤S300、S400，可获得第2实施方式所达到的效果。
步骤S400是针对步骤S300，把其中目标值Ts变更为目标值Tc的步骤。在步骤S300中，由于已经测定了温度T1～Tn，所以在步骤S400中，也可以省略相当于步骤S300中的步骤S101、S102的处理。
当然，也可以在执行完步骤S100之后，执行步骤S800和步骤S400。在该情况下，在步骤S400中需要求出最大值M。另外，也可以在执行完步骤S300之后，执行步骤S800和步骤S200。
第4实施方式图8是表示根据气氛温度Ta对基于加热器组1和冷却部7的控制进行修正的技术的方框图，该结构可实现第1至第3实施方式的动作。温度控制装置还具有温度计40、存储部5和控制部6。控制部6按照图4至图7所示的流程对加热器组1和冷却部7进行控制。温度计40用于测定设置有温度控制装置的环境的气氛温度Ta，存储部5用于存储校正数据。
可按照如下的方法获得校正数据，对每个不同气氛温度Ta预先测定通过步骤S100控制的小室温度。然后，对每个气氛温度Ta采用表来表示加热器温度的目标值Ts与小室温度的关系，把这些作为校正数据而采用。
不仅向控制部提供小室温度的目标值Ts，而且还提供来自温度计40的气氛温度Ta和来自存储部5的校正数据。控制部6根据气氛温度Ta以及小室温度的目标值Ts和校正数据，获得使小室温度达到目标值Ts的新的目标值Tc。然后控制部6使用更新后的目标值Tc执行步骤S200。
图9是举例表示根据气氛温度Ta对基于加热器组1和冷却部7的控制进行修正的其他技术的方框图。温度控制装置取代存储部5而具有计算部8。
把规定的函数、气氛温度Ta和目标值Ts提供给计算部8。目标值Ts例如由控制部6提供。
可通过如下的方法获得相关的函数。对每个不同的气氛温度Ta，预先测定通过步骤S100或步骤S300控制的小室温度。然后，把气氛温度Ta、目标值Ts和小室温度的关系作为相关的函数采用。
计算部8使用该函数，根据气氛温度Ta和目标值Ts，获得使小室温度达到目标值Ts的新的目标值Tc。然后，控制部6使用更新后的目标值Tc执行步骤S200或步骤S400。
上述的温度控制装置不仅可被利用于培养微生物等的情况，而且还可利用于把微生物等作为媒体，例如利用微生物等的呼吸活性来测定化学物质的量和影响等的情况，也可以利用于使微生物等死绝的情况。
以上对本发明进行了详细的说明，但无论从哪个方面讲，上述的说明只是示例，本发明不受其所限定。在本发明的技术范围内可构成无数个未被示例的变形例。
权利要求
1.一种温度控制方法，用于控制温度控制装置，该温度控制装置具有被实施温度控制的温度被控制对象(20)；对所述温度被控制对象的多个部位进行加热的加热器(11、12、…、1n)；和对所述温度被控制对象的全体进行冷却的冷却部(7)，所述温度控制方法执行(a)测定所述多个部位的温度(T1～Tn)的步骤(S101)；(b)在所述部位的所述温度的至少一个大于等于第1上限值(Ts+δ1)的情况下，驱动所述冷却部的步骤(S103、S104)；(c)在一个所述部位的所述温度小于等于第1下限值(Ts-δ2)的情况下，驱动对该一个所述部位进行加热的所述加热器的步骤(S107、S108)。
2.根据权利要求1所述的温度控制方法，进一步执行(d)在所有的所述部位的所述温度(T1～Tn)小于等于第2下限值(Ts+δ3)的情况下，不驱动所述冷却部的步骤(S105、S106)；和(e)在一个所述部位的所述温度大于等于第2上限值(Ts+δ4)的情况下，不驱动对该一个所述部位进行加热的所述加热器的步骤(S109、S110)。
3.根据权利要求2所述的温度控制方法，所述第2下限值是低于所述第1上限值(Ts+δ1)的、在所述温度被控制对象(20)的温度的目标值(Ts)上加上第3正值(δ3)而得到的值，所述第2上限值是高于所述第1下限值(Ts-δ2)的、在所述目标值上加上第4正值(δ4)而得到的值。
4.根据权利要求3所述的温度控制方法，进一步执行(f)在所述部位的所述温度的至少一个高于所述第2下限值(Ts+δ3)且所有的所述部位的所述温度(T1～Tn)低于所述第1上限值(Ts+δ1)，并且，任意一个所述部位的所述温度都高于第1下限值(Ts-δ2)且低于所述第2上限值(Ts+δ4)的情况下，根据所述温度控制装置的气氛温度(Ta)校正所述目标值(Ts)，更新为新的目标值(Tc)的步骤(S800)，使用在所述步骤(f)被更新的所述目标值再次执行所述步骤(b)、(c)。
5.根据权利要求4所述的温度控制方法，使用在所述步骤(f)被更新的所述目标值再次执行所述步骤(d)、(e)。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的温度控制方法，其特征在于，所述温度被控制对象(20)具有多个可收纳培养物的容器(2)。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的温度控制方法，其特征在于，所述第1上限值是在所述温度被控制对象(20)的温度的目标值(Ts)上加上第1正值(δ1)而得到的值，所述第1下限值是从所述目标值减去第2正值(δ2)而得到的值。
8.根据权利要求6所述的温度控制方法，其特征在于，所述第1上限值是在所述温度被控制对象(20)的温度的目标值(Ts)上加上第1正值(δ1)而得到的值，所述第1下限值是从所述目标值减去第2正值(δ2)而得到的值。
9.一种温度控制装置，具有收纳多个温度被控制的容器(2)的收纳部(101)；对被收纳在所述收纳部中的多个所述容器的全体并行冷却的冷却部(7)；选择性地对多个所述容器进行加热的多个加热器(11、12、…、1n)；和对所述多个所述加热器的各个加热部位进行测温的多个传感器(41、42、…、4n)。
10.根据权利要求9所述的温度控制装置，其特征在于，还具有控制部(6)，其根据所述容器的温度的目标值(Ts)和所述多个传感器的测温结果(T1、T2、…、Tn)，控制所述冷却器的驱动，并根据所述目标值和所述多个传感器的各自的所述测温结果，控制与相应的传感器对应的所述加热器的驱动。
11.根据权利要求10所述的温度控制装置，其特征在于，还具有用于测定气氛温度(Ts)的传感器(40)；和根据所述气氛温度和所述目标值(Ts)更新所述目标值的计算部(8)。
12.根据权利要求10所述的温度控制装置，其特征在于，还具有用于测定气氛温度(Ta)的传感器(40)；和存储根据所述气氛温度和所述目标值(Ts)而提供校正值(Tc)的校正数据的存储部(5)，所述控制部(6)根据所述校正数据和所述气氛温度以及所述目标值，利用所述校正值来更新所述目标值。
全文摘要
本发明提供一种温度控制方法，其目的是对微生物等的温度实现高精度的控制。本发明的温度控制装置具有收纳微生物等的多个小室(2)、加热器(11、12、…、1n)和冷却部。加热器(11、12、…、1n)对多个小室(2)进行选择性的加热，冷却部统一冷却多个小室(2)。在多个部位的温度的最大值大于等于上限值的情况下驱动冷却部。在某个部位的温度小于等于第1下限值的情况下驱动加热该部位的加热器。在最大值小于等于第2下限值的情况下使冷却部停止冷却。在某个部位的温度大于等于第2上限值的情况下，不驱动加热该部位的加热器。
文档编号C12N1/00GK1906289SQ200580001538
公开日2007年1月31日 申请日期2005年4月8日 优先权日2004年6月3日
发明者宫原精一郎 申请人:大金工业株式会社