JP2004329099A - 顕微鏡ステージ用インキュベータ - Google Patents
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Abstract
【課題】顕微鏡ステージ上で培養液温度を３７℃、液面雰囲気の二酸化炭素濃度を５％に保持することができれば、細胞培養過程を長時間連続して観察することが可能となる。
【解決手段】顕微鏡ステージ上で生細胞を観察する際に、観察皿底部への温風用リングダクトに加え観察皿上部への送風口を有する吹出口を用いて、観察皿底部には温度制御された通常の空気を、観察皿上部には温度制御された二酸化炭素などを所定量含む空気を供給することで細胞培養に必要なインキュベート機能を顕微鏡ステージ上の観察皿に与えることが可能となる。
【選択図】 図１
【解決手段】顕微鏡ステージ上で生細胞を観察する際に、観察皿底部への温風用リングダクトに加え観察皿上部への送風口を有する吹出口を用いて、観察皿底部には温度制御された通常の空気を、観察皿上部には温度制御された二酸化炭素などを所定量含む空気を供給することで細胞培養に必要なインキュベート機能を顕微鏡ステージ上の観察皿に与えることが可能となる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細胞培養過程を顕微鏡で長時間連続観察をする際、培養液中の生細胞に通常の体温と同等の温度及び水素イオン濃度（以下ｐＨと称す）環境を与える必要があるが、これを容易にする顕微鏡ステージ用インキュベータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
観察皿底面への送風用リングダクトに加え観察皿上面にも送風口を備えた吹出口を用いることを特徴とする温度制御装置が、特許文献１にある。
【特許文献１】特願２００１−３１４７００
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
生細胞観察を長時間連続して行う場合、培養液中の生細胞を通常生活温度で一定に保持するとともに培養液のｐＨも一定に保持する必要がある。
これまで細胞培養に用いられてきた箱形のインキュベータでは、ほ乳類の細胞を培養する場合、温度３７℃及び箱内雰囲気二酸化炭素濃度５％を設定値とするのが一般的であるが、二酸化炭素濃度５％は培養液のｐＨを血液の通常状態と同じｐＨ７．４に保持するための条件である。
顕微鏡テーブル上で培養液温度を３７℃、液面雰囲気の二酸化炭素濃度を５％に保持することができれば、細胞培養過程を連続的に観察することが可能となる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１によれば、観察皿上部に二酸化炭素などを所定量含む空気を供給することが可能となる。
【０００５】
請求項２によれば、観察皿上部に供給する二酸化炭素などを所定量含む空気を、温度制御用に観察皿底部に供給する通常の空気と同等の温度を保持した状態で吹出口に供給することができる。
【０００６】
請求項３によれば、観察皿上部に供給する二酸化炭素などを所定量含む空気を、温度制御用に観察皿底部に供給する通常の空気と同等の温度に加熱することができる。
【０００７】
請求項４によれば、観察皿上部に供給した二酸化炭素などを所定量含む空気を観察皿底部に供給する温度制御された通常の空気によって希釈されることなく培養液表面を覆うことができ、培養液のｐＨを保持することが可能となる。
【０００８】
請求項１、請求項２及び請求項３によれば二酸化炭素などを所定量含む空気は温度制御用の観察皿底部供給空気と同等の温度を保持しながら観察皿に供給されるため、培養液にミネラルオイルを重層し気化熱の発生を防止することで従来技術である特許文献１に示される温度制御方法を適用することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明装置の１実施例である２重管吹出口の断面図である。２重管吹出口はナイロン、エポキシ等の合成樹脂によって作られ、１１は観察皿を取り巻くリングダクトであり、内壁には帯状の吹付口を有する。その上部には二酸化炭素などを所定量含む空気の吹付口を設けている。
【００１０】
吹出口入口ノズルに供給される一定温度に制御された通常の空気−以下温風と称す−は、リングダクトを通って内側に配した吹付口から観察皿底部に吹き付けられる。
【００１１】
観察皿底部に吹き付けられた温風は、おもに観察皿底面の薄肉のガラス板を介して培養液を加熱する。
【００１２】
リングダクト下部には１２で示すスカート部を設け、温風が外気と交わる位置を観察皿から遠ざけて観察皿と対物レンズを温風で包み込むことにより、対物レンズの観察皿近接部を観察皿と同等な温度とすることで対物レンズへの局部放熱を防止する。
【００１３】
１３で示す上部カバーは固定されておらず、投光部を後退させることで簡単に取り外し可能であり観察皿の操作を容易なものとしている。上部カバー下面にはドーナツ状の突起を設け吹出口胴上端部に差し込む構造とすることで観察皿上部に供給される二酸化炭素濃度などを所定量含む空気を充満させるための閉空間の一部を構成する。
【００１４】
１４で示すリングダクト蓋には図２に示すように観察皿と接する内周端にラビリンスシール構造を設けることで観察皿底部に供給された温風は観察皿上部にほとんど吹き上がることができず、観察皿上部に供給した二酸化炭素を所定量含む空気は濃度を保持することが可能となる。
【００１５】
図３は、本発明装置の１実施例である２重管ホースの構造図である。ホース材質は保温性と適切な柔軟性を有する塩化ビニール等の樹脂類を材料とし、外管の外側には３３で示すスポンジゴム等を材料とする保温材を付備することで内管及び外管を流れる空気はほぼ同一の温度を保持して吹出口まで到達する。
【００１６】
３１で示す内管には観察皿上部に供給する二酸化炭素などを所定量含む空気が、３２で示す外管には観察皿底部に供給される温風が流れる。
【００１７】
図４は、本発明装置の１実施例である温風供給箱及び二酸化炭素供給箱の説明図である。温風供給箱は発泡スチロールを主要部材とする保温性能を有する直方体の箱であり、４１で示す外気取り入れ口、４２で示す熱源としての電球、４３で示す循環ファン、４４で示す給気ファン、４５で示す給気ファン入口温度計、４６で示すＰＩＤ制御温度調節器、４７で示す二酸化炭素などを所定量含む空気加熱用の銅チューブコイル、４８で示す温風と二酸化炭素所定濃度空気を２重管ホースに送り込むための２重管ノズルにより構成される。
【００１８】
温風供給箱内の空気は循環ファンにより撹拌され、ＰＩＤ制御される電球によって加熱されるとともに銅チューブコイル内を流れる二酸化炭素などを所定量含む空気を同等温度まで加熱する。
【００１９】
本実施例では設定温度を室温＋４ｄｅｇ〜４５℃としているが、電球の代わりにペルチェ素子を取り付けたアルミフィン等を用いれば加熱だけでなく冷却も可能となる。
【００２０】
４９で示す制御部は、１５で示すリングダクト温度と４５で示す給気ファン入口温度を読み込み、記憶させた計算式から観察皿温度を推定し表示する。
【００２１】
制御部に観察設定温度をセットすると、制御部は観察皿温度推定値が観察設定温度になるように４６で示すＰＩＤ制御温度調節器に設定値を与える。
【００２２】
制御部に記憶させる計算式は下記とする。
観察皿温度＝Ａ×リングダクト温度＋Ｂ×給気ファン入口温度＋Ｃ
ここでＡ、Ｂ及びＣは性能試験により求められる定数である。
【００２３】
二酸化炭素供給箱は鋼板製の直方体の箱であり、５１で示す外気取り入れ口、５２で示す電磁弁、５３で示す給気ファン、５４で示す二酸化炭素濃度計、５５で示すＰＩＤ制御濃度調節器及び温風供給箱の銅チューブコイルに二酸化炭素所定濃度空気を送り込むためのホースにより構成される。
【００２４】
二酸化炭素供給箱内の空気は給気ファン出口で温風供給箱の銅チューブコイルに供給する分と箱内再循環分とに分けられ、箱内再循環分はＰＩＤ制御により電磁弁を開閉して供給される二酸化炭素と銅チューブコイルに供給する分に見合って流入する外気を撹拌し、二酸化炭素濃度計の検出応答時間を適切なものとする。
【００２５】
本実施例では二酸化炭素濃度を０〜１０％に設定可能であるが、酸素濃度計、ＰＩＤ調節器、電磁弁、窒素ボンベまたは酸素ボンベを追加することで、酸素濃度も制御することが可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１によれば、観察者は培養液を観察設定温度に保持するとともに二酸化炭素などを所定量含む空気で培養液表面を覆うことができ、培養液気化防止用にミネラルオイルを重層することで緩衝液を使わずに通常生活温度での生細胞の培養状態を連続観察することが可能となる。
【００２７】
請求項２によれば、低流速の二酸化炭素などを所定量含む空気を観察皿底面に供給される温度制御された通常の空気と同等の温度で観察皿上部に供給することが可能となる。
【００２８】
請求項３によれば、二酸化炭素などを所定量含む空気の温度制御ヒータを新たに設けることなく、観察皿底面に供給される温度制御された通常の空気と同等の温度に加熱することが可能となる。
【００２９】
請求項４によれば、観察皿上部の二酸化炭素などを所定量含む空気は観察皿底部に供給する温度制御された空気によって希釈されることがなくなり、観察皿上部空間の二酸化炭素などの濃度を保持することが可能となる。
【００３０】
請求項１、請求項２及び請求項３によれば、培養液にミネラルオイルを重層し気化熱の発生を防止することで、温度制御に関する従来技術である特許文献１に示される下記関係式を用いた温度制御が可能となる。
観察皿温度＝Ａ×リングダクト温度＋Ｂ×給気ファン入口温度＋Ｃ
（ここでＡ、Ｂ及びＣは性能試験により求められる定数）
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例である２重管吹出口の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の１実施例である２重管吹出口の内周部のラビリンスシール構造を示す図１の部分拡大図である。
【図３】本発明の１実施例である２重管ホースの構造図である。
【図４】本発明の１実施例である温風供給箱と二酸化炭素供給箱の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ リングダクト部、 １２ スカート部、 １３ カバー
１４ リングダクト蓋、１５ リングダクト温度計
３１ 内管（二酸化炭素などを所定量含む空気用流路）
３２ 外管（温度制御された通常の空気用流路）、 ３３ 保温材
４１ 外気取り入れ口、 ４２ 電球、 ４３ 循環ファン
４４ 給気ファン、 ４５ 給気ファン入口温度計
４６ ＰＩＤ制御温度調節器、 ４７ 銅チューブコイル、 ４８ ２重管ノズル
４９ 制御部、
５１ 外気取り入れ口、 ５２ 電磁弁、 ５３ 給気ファン
５４ 二酸化炭素濃度計、 ５５ ＰＩＤ制御濃度調節器
【発明の属する技術分野】
本発明は、細胞培養過程を顕微鏡で長時間連続観察をする際、培養液中の生細胞に通常の体温と同等の温度及び水素イオン濃度（以下ｐＨと称す）環境を与える必要があるが、これを容易にする顕微鏡ステージ用インキュベータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
観察皿底面への送風用リングダクトに加え観察皿上面にも送風口を備えた吹出口を用いることを特徴とする温度制御装置が、特許文献１にある。
【特許文献１】特願２００１−３１４７００
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
生細胞観察を長時間連続して行う場合、培養液中の生細胞を通常生活温度で一定に保持するとともに培養液のｐＨも一定に保持する必要がある。
これまで細胞培養に用いられてきた箱形のインキュベータでは、ほ乳類の細胞を培養する場合、温度３７℃及び箱内雰囲気二酸化炭素濃度５％を設定値とするのが一般的であるが、二酸化炭素濃度５％は培養液のｐＨを血液の通常状態と同じｐＨ７．４に保持するための条件である。
顕微鏡テーブル上で培養液温度を３７℃、液面雰囲気の二酸化炭素濃度を５％に保持することができれば、細胞培養過程を連続的に観察することが可能となる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１によれば、観察皿上部に二酸化炭素などを所定量含む空気を供給することが可能となる。
【０００５】
請求項２によれば、観察皿上部に供給する二酸化炭素などを所定量含む空気を、温度制御用に観察皿底部に供給する通常の空気と同等の温度を保持した状態で吹出口に供給することができる。
【０００６】
請求項３によれば、観察皿上部に供給する二酸化炭素などを所定量含む空気を、温度制御用に観察皿底部に供給する通常の空気と同等の温度に加熱することができる。
【０００７】
請求項４によれば、観察皿上部に供給した二酸化炭素などを所定量含む空気を観察皿底部に供給する温度制御された通常の空気によって希釈されることなく培養液表面を覆うことができ、培養液のｐＨを保持することが可能となる。
【０００８】
請求項１、請求項２及び請求項３によれば二酸化炭素などを所定量含む空気は温度制御用の観察皿底部供給空気と同等の温度を保持しながら観察皿に供給されるため、培養液にミネラルオイルを重層し気化熱の発生を防止することで従来技術である特許文献１に示される温度制御方法を適用することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明装置の１実施例である２重管吹出口の断面図である。２重管吹出口はナイロン、エポキシ等の合成樹脂によって作られ、１１は観察皿を取り巻くリングダクトであり、内壁には帯状の吹付口を有する。その上部には二酸化炭素などを所定量含む空気の吹付口を設けている。
【００１０】
吹出口入口ノズルに供給される一定温度に制御された通常の空気−以下温風と称す−は、リングダクトを通って内側に配した吹付口から観察皿底部に吹き付けられる。
【００１１】
観察皿底部に吹き付けられた温風は、おもに観察皿底面の薄肉のガラス板を介して培養液を加熱する。
【００１２】
リングダクト下部には１２で示すスカート部を設け、温風が外気と交わる位置を観察皿から遠ざけて観察皿と対物レンズを温風で包み込むことにより、対物レンズの観察皿近接部を観察皿と同等な温度とすることで対物レンズへの局部放熱を防止する。
【００１３】
１３で示す上部カバーは固定されておらず、投光部を後退させることで簡単に取り外し可能であり観察皿の操作を容易なものとしている。上部カバー下面にはドーナツ状の突起を設け吹出口胴上端部に差し込む構造とすることで観察皿上部に供給される二酸化炭素濃度などを所定量含む空気を充満させるための閉空間の一部を構成する。
【００１４】
１４で示すリングダクト蓋には図２に示すように観察皿と接する内周端にラビリンスシール構造を設けることで観察皿底部に供給された温風は観察皿上部にほとんど吹き上がることができず、観察皿上部に供給した二酸化炭素を所定量含む空気は濃度を保持することが可能となる。
【００１５】
図３は、本発明装置の１実施例である２重管ホースの構造図である。ホース材質は保温性と適切な柔軟性を有する塩化ビニール等の樹脂類を材料とし、外管の外側には３３で示すスポンジゴム等を材料とする保温材を付備することで内管及び外管を流れる空気はほぼ同一の温度を保持して吹出口まで到達する。
【００１６】
３１で示す内管には観察皿上部に供給する二酸化炭素などを所定量含む空気が、３２で示す外管には観察皿底部に供給される温風が流れる。
【００１７】
図４は、本発明装置の１実施例である温風供給箱及び二酸化炭素供給箱の説明図である。温風供給箱は発泡スチロールを主要部材とする保温性能を有する直方体の箱であり、４１で示す外気取り入れ口、４２で示す熱源としての電球、４３で示す循環ファン、４４で示す給気ファン、４５で示す給気ファン入口温度計、４６で示すＰＩＤ制御温度調節器、４７で示す二酸化炭素などを所定量含む空気加熱用の銅チューブコイル、４８で示す温風と二酸化炭素所定濃度空気を２重管ホースに送り込むための２重管ノズルにより構成される。
【００１８】
温風供給箱内の空気は循環ファンにより撹拌され、ＰＩＤ制御される電球によって加熱されるとともに銅チューブコイル内を流れる二酸化炭素などを所定量含む空気を同等温度まで加熱する。
【００１９】
本実施例では設定温度を室温＋４ｄｅｇ〜４５℃としているが、電球の代わりにペルチェ素子を取り付けたアルミフィン等を用いれば加熱だけでなく冷却も可能となる。
【００２０】
４９で示す制御部は、１５で示すリングダクト温度と４５で示す給気ファン入口温度を読み込み、記憶させた計算式から観察皿温度を推定し表示する。
【００２１】
制御部に観察設定温度をセットすると、制御部は観察皿温度推定値が観察設定温度になるように４６で示すＰＩＤ制御温度調節器に設定値を与える。
【００２２】
制御部に記憶させる計算式は下記とする。
観察皿温度＝Ａ×リングダクト温度＋Ｂ×給気ファン入口温度＋Ｃ
ここでＡ、Ｂ及びＣは性能試験により求められる定数である。
【００２３】
二酸化炭素供給箱は鋼板製の直方体の箱であり、５１で示す外気取り入れ口、５２で示す電磁弁、５３で示す給気ファン、５４で示す二酸化炭素濃度計、５５で示すＰＩＤ制御濃度調節器及び温風供給箱の銅チューブコイルに二酸化炭素所定濃度空気を送り込むためのホースにより構成される。
【００２４】
二酸化炭素供給箱内の空気は給気ファン出口で温風供給箱の銅チューブコイルに供給する分と箱内再循環分とに分けられ、箱内再循環分はＰＩＤ制御により電磁弁を開閉して供給される二酸化炭素と銅チューブコイルに供給する分に見合って流入する外気を撹拌し、二酸化炭素濃度計の検出応答時間を適切なものとする。
【００２５】
本実施例では二酸化炭素濃度を０〜１０％に設定可能であるが、酸素濃度計、ＰＩＤ調節器、電磁弁、窒素ボンベまたは酸素ボンベを追加することで、酸素濃度も制御することが可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１によれば、観察者は培養液を観察設定温度に保持するとともに二酸化炭素などを所定量含む空気で培養液表面を覆うことができ、培養液気化防止用にミネラルオイルを重層することで緩衝液を使わずに通常生活温度での生細胞の培養状態を連続観察することが可能となる。
【００２７】
請求項２によれば、低流速の二酸化炭素などを所定量含む空気を観察皿底面に供給される温度制御された通常の空気と同等の温度で観察皿上部に供給することが可能となる。
【００２８】
請求項３によれば、二酸化炭素などを所定量含む空気の温度制御ヒータを新たに設けることなく、観察皿底面に供給される温度制御された通常の空気と同等の温度に加熱することが可能となる。
【００２９】
請求項４によれば、観察皿上部の二酸化炭素などを所定量含む空気は観察皿底部に供給する温度制御された空気によって希釈されることがなくなり、観察皿上部空間の二酸化炭素などの濃度を保持することが可能となる。
【００３０】
請求項１、請求項２及び請求項３によれば、培養液にミネラルオイルを重層し気化熱の発生を防止することで、温度制御に関する従来技術である特許文献１に示される下記関係式を用いた温度制御が可能となる。
観察皿温度＝Ａ×リングダクト温度＋Ｂ×給気ファン入口温度＋Ｃ
（ここでＡ、Ｂ及びＣは性能試験により求められる定数）
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例である２重管吹出口の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の１実施例である２重管吹出口の内周部のラビリンスシール構造を示す図１の部分拡大図である。
【図３】本発明の１実施例である２重管ホースの構造図である。
【図４】本発明の１実施例である温風供給箱と二酸化炭素供給箱の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ リングダクト部、 １２ スカート部、 １３ カバー
１４ リングダクト蓋、１５ リングダクト温度計
３１ 内管（二酸化炭素などを所定量含む空気用流路）
３２ 外管（温度制御された通常の空気用流路）、 ３３ 保温材
４１ 外気取り入れ口、 ４２ 電球、 ４３ 循環ファン
４４ 給気ファン、 ４５ 給気ファン入口温度計
４６ ＰＩＤ制御温度調節器、 ４７ 銅チューブコイル、 ４８ ２重管ノズル
４９ 制御部、
５１ 外気取り入れ口、 ５２ 電磁弁、 ５３ 給気ファン
５４ 二酸化炭素濃度計、 ５５ ＰＩＤ制御濃度調節器
Claims (4)
- 顕微鏡ステージ上で生細胞を観察する際に、観察皿底部への送風用リングダクトに加え観察皿上部への送風口を有する吹出口を用いて、観察皿底部には温度制御された通常の空気を観察皿上部には温度制御された二酸化炭素などを所定量含む空気を供給することで、細胞培養に必要なインキュベート機能を顕微鏡ステージ上の観察皿に与えることを特徴とするインキュベータ。
- 観察皿底部に温度制御された空気を供給する管の中により小口径の内管を設ける２重管を用いて、内管を通じて二酸化炭素などを所定量含む空気を吹出口の観察皿上部に、外管を通じて温度制御された通常の空気を吹出口の観察皿底部に供給することを特徴とするインキュベータ。
- 温度制御された観察皿底部用の空気を送り出す温風供給箱の中に銅管をコイル状にして設け、この銅管に観察皿上部用の空気を通すことで観察皿底部用と上部用の空気を同等の温度にして送り出すことを特徴とする温風供給箱を有するインキュベータ。
- 吹出口が観察皿と接する内周部に、観察皿底部に供給される温度制御された空気が観察皿上部に吹き上がることを防止するためのラビリンスシール構造を有する吹出口を用いることを特徴とするインキュベータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003128842A JP4357870B2 (ja) | 2003-05-07 | 2003-05-07 | 顕微鏡ステージ用インキュベータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003128842A JP4357870B2 (ja) | 2003-05-07 | 2003-05-07 | 顕微鏡ステージ用インキュベータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004329099A true JP2004329099A (ja) | 2004-11-25 |
| JP4357870B2 JP4357870B2 (ja) | 2009-11-04 |
Family
ID=33504853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003128842A Expired - Fee Related JP4357870B2 (ja) | 2003-05-07 | 2003-05-07 | 顕微鏡ステージ用インキュベータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4357870B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007295826A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | 培養状態を顕微鏡観察する方法 |
| JP2008136363A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | 細胞培養用ガス濃度調節剤の気密性容器 |
| CN104178420A (zh) * | 2014-09-05 | 2014-12-03 | 中国科学技术大学 | 一种显微镜用活细胞培养环境控制系统 |
| CN113373046A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-09-10 | 济南惠凯诗生物科技有限公司 | 一种避免玻璃培养器皿发生爆裂的环保型支架辅助装置 |
-
2003
- 2003-05-07 JP JP2003128842A patent/JP4357870B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007295826A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | 培養状態を顕微鏡観察する方法 |
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