JP2006174828A - 生体試料培養観察システム、インキュベータボックス、供給手段、および培養容器 - Google Patents

Abstract

【課題】生細胞等の生体試料にとって、外光、汚染、並びに培養液や試薬の種類の不具合等の負担をかけることなく、種々の培養環境を選択的に設定でき、しかも、設定した条件で培養している生体試料を経時的に観察する。
【解決手段】培養している前記生体試料を外部から光学的に観察可能に収納するとともに、内部における培養環境を外部と隔離した状態で所定の条件に維持するインキュベータボックス２と、インキュベータボックスの外部から、前記生体試料を光学的に観察する観察光学系３と、生体試料および観察光学系の視野内に照射される外光を遮る遮光手段４と、インキュベータボックス内部の生体試料に対し、培養または前記観察に必要な複数種類の液体または気体を保持する複数の保持容器から、液体または前記気体を選択的に供給する供給手段５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば培養細胞など生体試料の反応による情報の検出に用いられる生体試料培養観察システム、並びに、この生体試料培養観察システムで用いられる、インキュベータボックス、供給手段および培養容器に関する。

近年、遺伝子解析技術が進み、ヒトを含む多くの生物における遺伝子配列が明らかにされ、解析された遺伝子産物（タンパク質）と疾病との因果関係についても少しずつ解明されてきた。今後さらに、各種のタンパク質や遺伝子を網羅的に統計的に解析するため、細胞などの生体試料を用いる検査装置の研究開発が鋭意進められている。
このような検査装置においては、細胞などの生体試料を長期間培養しながら所定の情報を検出する必要があることから、たとえば顕微鏡等の観察光学系の下で生体試料を培養しながら観察する生体試料培養観察システムが提案されている。

このように観察光学系のステージ上で長期間培養をしながら細胞を観察する生体試料培養観察システムにおいては、例えば、培養液中の細胞からの老廃物（乳酸等）がある一定以上の濃度にならないように、観察途中で培養液の交換が必要となる。

しかし、清浄に保たれていないステージ上で、培養容器を開放して培養液を交換すると、培養容器内が汚染されるおそれがある。当然、汚染された状態で観察を続けても正確な情報は得られない。また、ステージ上とは別個所に設けられたクリーンベンチ上で培養液の交換を行えば、汚染は避けられるものの、観察位置が培養液交換の前後でずれるため、継続的な観察を行うことができない。一方、細胞からの伝達物質等が所定値以上の濃度にならないほどの大量の培養液を使用して培養しようとしても、細胞の増殖能を低下させてしまう。

そこで、顕微鏡等の観察光学系の下に細胞培養チップを配置し、細胞培養チップ内のウェルへ供給口から新たな培養液を供給しながら、排出口からウェルの培養液を排出することにより、ウェル内を一定の環境に保ち、この状態で、細胞培養チップ内の細胞の観察を行うことができる、生体試料培養観察システムが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１１３０９２号公報

しかしながら、前述した生体試料培養観察システムにあっては、次のような問題があった。
このシステムでは、ウェル内が密閉した小空間であるため、ウェルの内圧が培養液の供排液によって変動する。つまり、細胞は培養液の交換時に圧力の変動という物理的刺激を受けることとなる。細胞は微細な刺激に対してさまざまな反応を起こすため、内圧の変動による影響も無視できない場合がある。
さらに、細胞を観察する際に、試薬などを導入した時の応答を検出したい場合がある。
このようなとき、往々にして培養液と試薬間の汚染を嫌うことがあるが、前述のシステムでは、供給口に接続される試薬容器が１個だけであり、栄養素の供給方式や接続される培養容器などが限定されてしまうことから、このような状況に対応できない。つまり、種々の培養環境を提供することができない。

本発明は、前記の課題に鑑みてなされたもので、生細胞等の生体試料にとって負担、つまり、外光、汚染、および温度変化や培養ガスの濃度変化等の負担をかけないように、生体試料の培養に必要な各種の液体または気体を選択的に生体試料に供給することで、種々の培養環境を選択的に設定できるようにするとともに、設定した種々の培養環境下で培養している生体試料を経時的に観察することができる、生体試料培養観察システム、並びに、この生体試料培養観察システムで用いられる、インキュベータボックス、供給手段および培養容器を提供することを目的とする。

本発明は、前記の課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明の生体試料培養観察システムは、生体試料の培養を行うとともに、培養している前記生体試料の経時的変化を観察する生体試料培養観察システムであって、
外部と隔離した状態で所定の条件の培養環境に維持した内部に、培養する前記生体試料を収納するインキュベータボックスと、
前記インキュベータボックスの外部から、前記インキュベータボックスを介して前記生体試料の光学的な観察を行う観察光学系と、
前記生体試料および前記観察光学系の視野内に照射される外光を遮る遮光手段と、
前記インキュベータボックス内部の前記生体試料に対し、前記培養に必要な複数種類の液体または気体をそれぞれ保持する複数の保持容器から、前記液体または前記気体を選択的に供給する供給手段と、
を備えたことを特徴とするものである。

本発明のインキュベータボックスは、
生体試料を光学的に観察する観察光学系と、
前記生体試料および前記観察光学系の視野内に照射される外光を遮る遮光手段と、
前記生体試料の培養に必要な複数種類の液体または気体をそれぞれ保持する複数の保持容器から、前記液体または前記気体を前記生体試料に対して選択的に供給する供給手段と、
を備えた、生体試料の培養を行うとともに培養している前記生体試料の経時的変化を前記観察光学系で光学的に観察する生体試料培養観察システムに対して用いられ、
前記観察光学系で外部から光学的に観察する前記生体試料を内部に収納するとともに、外部と隔離された所定の条件の培養環境に内部を維持して前記生体試料の培養を行うことを特徴とする。

本発明の供給手段は、
外部と隔離した状態で所定の条件の培養環境に維持した内部に、培養する生体試料を収納するインキュベータボックスと、
前記インキュベータボックスの外部から、前記インキュベータボックスを介して前記生体試料を光学的に観察する観察光学系と、
前記生体試料および前記観察光学系の視野内に照射される外光を遮る遮光手段と、
を備えた、生体試料の培養を行うとともに培養している前記生体試料の経時的変化を観察する生体試料培養観察システムに対して用いられる、液体または気体の供給手段であって、
前記インキュベータボックス内部の前記生体試料に対し、前記培養に必要な複数種類の液体または気体を保持する複数の保持容器から、前記液体または前記気体を選択的に供給することを特徴とする。

本発明の培養容器は、
外部と隔離した状態で所定の条件の培養環境に維持した内部に、培養する生体試料を収納するインキュベータボックスと、
前記インキュベータボックスを介して、前記インキュベータボックスの外部から前記生体試料の光学的な観察を行う観察光学系と、
前記生体試料および前記観察光学系の視野内に照射される外光を遮る遮光手段と、
前記インキュベータボックス内部の前記生体試料に対し、前記培養に必要な複数種類の液体または気体をそれぞれ保持する複数の保持容器から、前記液体または前記気体を選択的に供給する供給手段と、
を備えた、生体試料の培養を行うとともに培養している前記生体試料の経時的変化を観察する生体試料培養観察システムにおける前記インキュベータボックスに収納される培養容器であって、
培養する前記生体試料を保持する培養部と、
前記観察光学系と前記培養部に保持された前記生体試料との光路間に、前記光学的な観察に必要な光を透過させる光透過部と、
前記供給手段からの前記液体または気体を前記培養部に保持された前記生体試料に供給する第１の流路と、
前記生体試料に供給した前記液体または気体を外部に排出する第２の流路と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数の保持容器に貯留されている培養または観察に必要な複数種類の液体または気体のうち、現に、必要なものを選択して生体試料に供給することができるので、生体試料を観察領域に置いたまま、生体試料にとって負担、つまり、外光、汚染、温度変化や、および培養ガスの濃度変化等の負担をかけることなく、種々の培養環境を選択的に設定できる。また同時に、設定した条件で培養している生体試料を経時的に観察することができるという顕著な効果が得られる。

以下、本発明に係る生体試料培養観察システムの一実施形態を図面に基づいて説明する。
生体試料培養観察システムは、生物、生殖またはバイオテクノロジーなどの研究分野において、各種の生体試料を培養することが可能であり、かつ、生体試料の培養状態を観察することも可能に構成されたものである。なお、ここでの生体試料とは、細胞、卵、生体組織、藻類、菌類、細菌などの微生物を包含するものであり、以下に示す各実施形態では、生体試料の一例として細胞を培養する場合について説明する。

＜第１の実施形態＞
本発明に係る生体試料培養観察システムの第１の実施形態について、その構成例を図１ないし図２８に基づいて説明する。

図１は生体試料培養観察システムの概略構成図である。この生体試料培養観察システム１は、生体試料の培養を行うとともに、培養している生体試料の経時的変化を観察するものであって、培養している生体試料を外部から光学的に観察可能に収納するとともに、内部における培養環境を外部と隔離した状態で所定の条件に維持するインキュベータボックス２と、インキュベータボックス２の外部から、生体試料を光学的に観察する観察光学系３と、生体試料および観察光学系の視野内に照射される外光を遮る遮光手段４と、インキュベータボックス２内部の生体試料に対し、培養または観察に必要な複数種類の液体または気体を保持する複数の試薬容器（保持容器）４４、４５，４６から、液体または気体を選択的に供給する供給手段５とを備える。

インキュベータボックス２は、前記観察光学系３のベース１０に固定される開閉可能なボックス状のものである。この実施形態では、ベース１０の例えばＹ軸動作ステージ１２上に固定されている。また、インキュベータボックス２は、ＣＯ_２インキュベータ等の市販されているインキュベータと同様に、温度管理および培養ガス濃度管理がなされて、高湿環境を作ることができるものである。
以下、培養ガスの１つとして二酸化炭素を含むものを用いた場合を説明する。

インキュベータボックス２の内部には、生体試料用の培養容器１００として、後述する大気開放型の培養容器を収納しているが、これに限ることなく、密閉型の培養容器であっても、あるいはディッシュやフラスコやウェルプレートであっても収納可能である。ここで、図２は培養容器１００としてウェルプレートを用いたときの例を示し、図３は培養容器として大気開放型の専用の培養容器１００を用いたときの例を示す。

インキュベータボックス２は、筐体２０と、筐体２０の上部開口を閉塞する上カバー２１からなっている。筐体２０は、例えば、アルマイト処理されたアルミニウムや防食性の高いステンレスなどで構成されている。ここでは熱伝導率の低い材料が望ましい。内部の温度変化を抑えられるからである。

上カバー２１は、両面に反射防止膜を施した光学的ガラス部材を含んでいる。なお，反射防止膜は片面のみでも良いが、透過観察・落射観察をともにすると仮定する場合には、このように両面コーティングする方が望ましい。
また、上カバー２１は、光学的ガラスは培養容器全面に透過照明を照射可能なようなサイズであることが望ましい。

上カバー２１は、インキュベータボックスの筐体２０に固定されることなく，分離可能に設置されており、対物レンズ１６の交換，あるいは培養容器１００の交換やクリーニングなど必要に応じて、着脱または開閉可能に設置されている。なお、上カバー２１は必要最低限のビス等で固定されていても良い。
さらに、上カバー２１は図示しないパッキング等により、密閉性を高めるのが望ましい。なぜなら、密閉性を高めることにより、インキュベータボックス２０内の雰囲気が外部に流出せず、安定した環境制御を行うことができるからである。

図１に示すように、Ｙ軸動作ステージ１２はインキュベータボックス２の底部を兼ねる。ベース１０には図示しない、小型もしくはテープ状のヒータが取り付けられている。ヒータは培養容器１００が均等に温められる位置に取り付けられている。

インキュベータボックス２内には、インキュベータボックス２の内部の温度と補助ヒータ２６との温度差の関係に基づき、補助ヒータ２６の制御を行うために用いられる小型の温度センサ２４が所定個所に取り付けられ、また、培養容器１００の周辺には、培養容器１００の温度を測定するための小型の温度センサ２３が取り付けられている。

インキュベータボックス２内には、図２，図３に示すように更に開口面積が広い水槽２５が置かれている。この水槽２５はインキュベータボックス２内において好ましくは対称に配置され、さらに好ましくは環状に構成されると良い。なぜなら、補助ヒータ２６によって暖められて気化した二酸化炭素混入気体が、培養容器に対して均等に自然対流するようにするためである。
この水槽２５を補助的に加温するため、水槽２５に接するように、小型もしくはテープ状の前記補助ヒータ２６が取り付けられている。また、インキュベータボックス２の筐体２０側面には、加湿水供給チューブ２８を接続できるように加湿水供給継手２９が設けられている。
補助ヒータ２６は水槽２５内の水の蒸発を促進させると共に、インキュベータボックス２内の温度の微調整を行うものである。

インキュベータボックス２の筐体２０の側面には、図４に示すように切欠き３０が設けられ、これにより、大気開放型の培養容器１００に接続されている培養液供給用共通チューブ５８と廃液排出チューブ８７を通し、インキュベータボックス２の上カバー２１を外すだけで簡単にそれらチューブ５８，８７の着脱が可能となっている。さらに、この切欠き３０の周囲には、上カバー２１を付けたときに密閉状態を保ち、内部の温度、湿度、二酸化炭素濃度等の環境が崩れることがないようにゴムなどのシール部材が取り付けられている（図示略）。

インキュベータボックス２の筐体２０の側面には、二酸化炭素センサ用継手３１が設けられ、この二酸化炭素センサ用継手３１に接続されるチューブ３２の先端に設けられた二酸化炭素センサ３３によって、インキュベータボックス２内部の二酸化炭素濃度が、ボックス外にて測定できるようになっている。これにより、インキュベータボックス２内部の二酸化炭素濃度が生体試料の培養を行うための濃度になっているかを確認することができる。
なお、二酸化炭素濃度の測定は外部で行うとは限らず、インキュベータ内部に二酸化炭素センサ３３を設けるようにして測定してもよい。

さらに望ましくは、インキュベータボックス２の内部には、気化した二酸化炭素混入加湿空気と、内部温度を、インキュベータボックス２に均一に対流させて分散させるためのファン３４が取り付けられている。
ファン３４は、培養容器１００を局部的に冷やすことのないように、培養容器に直接風が当たらないように配置されていることが望ましい。

前記観察光学系３は、例えば顕微鏡によって構成されるものであり、付属的な部品として、観察すべき対象物が載せられるステージ部分となるベース１０と、観察すべき対象物を照らす例えば透過照明系を含む照明光学系１５とを備える。
照明光学系１５の例としては、細胞に対して影響の少ない、長い波長の照明光を発するIR照明が挙げられる。また、インキュベータボックス２の上カバー２１にＩＲフィルタと同様の効果を持たせも良く、この場合は照明光学系１５はＩＲ照明でなくてもよい。
ベース１０は、図１において左右に往復動作するＸ軸動作ステージ１１と、奥行き方向に往復動作するＹ軸動作ステージ１２とを備える。ここでは、ステージは電動動作可能なものとなっており、図示せぬコンピュータからの信号によって、Ｙ軸動作ステージ１２上に固定されたインキュベータボックス２が所定範囲内において任意の位置へ移動できるようになっている。Ｘ軸動作ステージ１１およびＹ軸動作ステージ１２は図示しないモータによりボールネジを介して駆動される。なお、図１中１６は観察光学系３の構成部材である対物レンズを示し、対物レンズ１６はベース１０を介して培養容器１００の内部の細胞を観察できるように配置されるので、Ｘ軸動作ステージ１１およびＹ軸動作ステージ１２には、所定の大きさの孔１１ａ、１２ａが設けられている。

ここで、培養容器１００の底に対物レンズ１６が近接することにより培養容器１００が温度低下を起こしたりインキュベータボックス２の内部温度の変化が生じたりすることを防ぐため、対物レンズ１６の保温を行っても良い。
例えば、対物レンズ１６を図示しない箱状の保温部で囲み、この保温部を例えば３７℃に保温する。この場合、対物レンズ１６は３７℃に保温されるが、保温箱により他の光学系とは遮断されているため、他の光学系への熱的影響を低減することができる。
また、別の方法として、テープヒータ等の形状が可変なヒータを対物レンズ１６に直接巻きつける手法もある。この方法では、対物レンズ１６を保温する構成を簡略化することができる。

さらに別の方法として、対物レンズ１６を保温している部分と細胞を培養する環境とを遮断するような仕切りを設けると更によい。このようにすれば、仕切りによってＸ軸動作ステージ１１およびＹ軸動作ステージ１２に設けた孔１１ａ、１２ａから温度管理を行った雰囲気が逃げることを遮断でき、更に複雑な保温部の温度制御を行う必要を低減させることができる。また、容器の破損等により培養液が漏れても、観察光学系３を汚す可能性を低減できる。
なお、仕切りは硬質な板状のものでもよいが、対物レンズ１６の先端とベース１０もしくはインキュベータボックス２をつなぐように配置した柔軟もしくは伸縮性のシートが望ましい。

細胞の蛍光観察を行う場合は、例えば図示しない落射照明系等を設け、細胞の接着面側（対物レンズ側）から励起光を照射し、細胞から発する光を対物レンズによって集光する構成となる。また、細胞からの発光を観察する場合は、落射照明系は不要であるが、ＮＡの高い結像光学系を有することが望ましい。
さらに、図示しない撮像器を配し、観察光学系３を介して、例えば一定時間間隔で繰り返し細胞の画像を撮像し、撮像した画像を解析することにより、細胞の挙動を計測すると良い。

前記遮光手段４は、インキュベータボックス２に、外光の入射を防止するためのものであって、例えば、金属やプラスチック等の遮光材料からなる平板状の部材を、適宜折曲加工により作られるものである。また、遮光手段４には、インキュベータボックス２と外気環境を遮断する効果もあり、外部環境の変化によるインキュベータボックス２内の温度変化を抑制することが可能となる。
さらに、遮光手段４は、インキュベータボックス２内にアクセスできるように着脱または開閉可能な構造とされて、前記ベース１０等に取り付けられている。
遮光手段４には、内部の培養容器１００を除くための覗き穴が設けられても良い。覗き穴は、実験者が必要に応じて培養状況を目視確認できるように設けられる。覗き穴は必要時以外は蓋によって閉じられ、遮光手段４の内側部分は暗室となるように構成される。

前記供給手段５について説明すると、供給手段５のフレーム天井部には、供給手段５内の環境をクリーンに維持するために、殺菌用のＵＶランプ４１、ヘパフィルタとファンが組み合わされた、空気清浄用の空気浄化ユニット４２が固定されており、これらは供給手段５内を臨むような形で取り付けられている。

供給手段５の内部には、培養液または試薬またはＰＢＳ（−）などのバッファ緩衝液を入れるための試薬容器４４，４５，４６と、古くなった培養液を貯める廃液タンク４７と、予備の培養液または試薬またはバッファ緩衝液を入れるための試薬容器４８と、加湿用の滅菌水を貯える加湿水タンク４９と、培養液および廃液を冷蔵保存するための冷蔵庫５０と、冷凍が必要な試薬を保存し、また解凍する機能を有する冷凍庫５１とが取り付けられている。
各種容器は、滅菌可能な材料で構成されてもよいし、使い捨て可能な構成として安価な樹脂や一般ガラスを用いて構成されたものでもよい。

試薬容器４４，４５，４６には、内部に収納される培養液等の液面を検知する液面検出センサ５２が取り付けられている。
液面検知センサ５２は培養容器１００内でコンタミネーションを起こさないように非接触式が望ましいが、オートクレーブ滅菌などの滅菌操作が可能であれば、接触式センサを用いてもよい。なお、液面検知センサを用いず、実験者が液面の残量を目視で確認できるように構成しても良い。
また、液面検出センサ５２は培養液の供給，排出との関係を計算することにより、試薬容器内部の液量の変化が事前に検出できるので、常に最適な培養液量の供給が可能となり、培養液の漏れなどのトラブルも事前に確認することができる。

試薬容器４４，４５および加湿水タンク４９には、内容液を攪拌するための攪拌子５３が設けられ、これら攪拌子５３は、容器４４，４５，４９の下側に配置されたマグネチックスターラ５４によって回転される。攪拌子５３は滅菌が可能な材質で構成されており、攪拌子５３の回転により試薬の濃度分布を防ぐことができ、常に成分が均等に含まれた培養液（試薬）を送液することができる。
培養液を攪拌する手法としては、マグネチックスターラー５４と攪拌子５３の組合せ以外にも、振とう器（シェーカー）がある。振とう器は天板が旋回、楕円、往復、シーソー、８字などに反復運動し、液体を攪拌するものである。振とう器を用いた攪拌であれば、攪拌子５３の洗浄が不要となり、より培養液へのコンタミネーションの可能性を回避することができる。
攪拌は常時行っても良いが、培養液を供給するときに液成分が均一になっていれば良いので、培養液を送液する前にのみ行っても良い。

各試薬容器４４，４５，４６、４８には、培養液または試薬またはバッファ緩衝液を培養容器１００に供給するための培養液供給チューブ５６の一端が接続されていて、それら培養液供給チューブ５６の他端は、使用したい試薬を選択するための流路切換弁５７に接続されている。なお、流路切換弁５７は、予備ポートを備えている。
予備ポートは必要に応じて、冷凍庫５０からの培養液供給チューブを接続しても良いし、そのほかの供給ユニットからの培養液供給チューブを接続してもよい。これにより、実験の種類を大幅に広げることができる。
流路切換弁５７からは１本にまとめられて、培養容器１００まで延びる培養液供給用共通チューブ５８が接続されている。

培養液供給用共通チューブ５８には、流路切換弁５７から培養容器１００に向かう方向に順に、培養液供給用ポンプ５９、流路切換弁６０、加温タンク６１が介装されている。

また、供給手段５の内部には、培養液供給用共通チューブ５８の内部に、クリーンエアを供給するためのクリーンエアタンク６３と、該クリーンエアタンク６３から延びるエアチューブ６４と、このエアチューブ６４に介装されたエアポンプ６５が設けられている。エアチューブ６４の先端は、前記流路切換弁６０に接続されていて、この流路切換弁６０によって、培養容器１００側につながる培養液供給用共通チューブ５８に流れる流体を、試薬容器４４、４５、４６、４８等に貯えられた培養液等の液体とクリーンエアタンク６３に貯えられたクリーンエアのいずれかに選択できるようになっている。

前記加温タンク６１は、培養液供給用共通チューブ５８内を流れる培養液またはクリーンエアを加温するためのものである。また、加温タンク６１はタンク状をしていなくてもよく、チューブそのものを温めるように構成してもよい。
培養液供給用ポンプ５９はベリスタポンプを用いてもよいし、アスピレーターのように空気を試薬容器に吹き込んだり試薬容器から引き出したりすることにより培養液の供給、排出を制御しても良い。

更に別の方法として、冷蔵庫５０を温冷庫にして、冷蔵および保温を一括で行うように構成すれば、加温タンク６１を省略することができる。また、液体もしくは気体を、インキュベータボックス２等の保温域にある程度の時間存在させた後に培養容器１００に供給する構成であれば、培養液等はその保温域によって暖められるので同様に加温タンク６１を省略することができる。
このようにして、加温タンク６１もしくは他の方法によって供給される液体もしくは気体を温めることにより、これらの流入による培養容器１００内の温度変化を低減することができる。

図１において流路切換弁５７，６０の例としては、図５ないし図８に示すような切換弁が挙げられる。
図５に示すものは、弁箱６７内に板状の弁体６８が、その長さ方向所定長さ置きに移動可能になっており、弁体６８に設けられた複数の孔６８ａのうちいずれか１つもしくは複数が、弁箱６７に設けられた各入力ポート６９のいずれかに合致したとき、その入力ポート６９から出力ポート７０へ流体が流れるようになっている。動作方法としては、例えば弁箱６７を供給手段５の所定位置に置き、弁体６８に設けられた突起６８ｃを直動モータ６８ｂの出力軸に設けられた図示せぬ係止溝に引掛け、この状態で直動モータ６８ｂを作動させることにより弁体６８を平行移動させて、自動でポート６９の切り換えを行っても良い。
流路切換弁５７、６０はオートクレーブ滅菌可能な材質で構成される。また、使い捨て可能な構成とすれば、より細胞を汚染する可能性を低減することができる。

図６に示す流路切換弁は、弁箱７２内にロータリ式の弁体７３がモータ７３ｂにより所定角度ずつ回転可能になっており、弁体７３に設けられた複数の孔７３ａのうちいずれか一つあるいは複数が、弁箱７２の側方に設けられた各入力ポート７４のいずれかに合致したとき、その入力ポート７４から弁箱７２に設けられた出力ポート７５へ流体が流れるようになっている。
図６に示す流路切換弁は、弁箱が肉厚になっており、入力ポート７４は外方へ突出していない。このため、配管の端面が切換弁の中に存在することとなり、培養液等のコンタミネーションが生じる可能性をより低減させることができる。

図７に示す流路切換弁は、図６に示すものと同様、ロータリ式の流路切換弁である。図６に示すものと異なるところは、弁箱７６が薄肉となっており、入力ポート７６ａおよび出力ポート７６ｂが外方へ突出している点である。弁箱７６が薄肉となっている分、小型および軽量化を図ることができる。
更に、チューブを固定する構造を流路切換弁５７，６０の内部に設けなくてよいので、構成を簡単なものとすることができる。この結果、洗浄が容易になり、洗浄と滅菌を行うことにより再使用も可能になる。

図８に示す流路切換弁は、図６，図７に示すものと同様、ロータリ式の流路切換弁である。
図８に示す流路切換弁は、弁箱７７内にロータリ式の円板状弁体７８が所定角度ずつ回転可能になっており、弁体７８に設けられたただ一つの孔７８ａが、弁箱７７の下面に設けられた各入力ポート７９のいずれかに合致したとき、その入力ポート７９から、弁箱７７の側面に設けられた出力ポート８０へ流体が流れるようになっている。

図５ないし図８に示すいずれの流路切換弁も、ソレノイドやモータ等の駆動源によって、弁体が自動的に移動できるようになっており、人手に頼ることなく、遠隔操作によって自動切換可能になっている。
流路切換弁はモータ等の駆動源と可動部がそれぞれ分離可能に構成されており、配管を接続した可動部を駆動源に接続することにより流路の切替が可能となる。

供給手段５には、加湿水タンク４９に二酸化炭素を供給するための二酸化炭素タンク８２とエアポンプ８３が配置されており、エアポンプ８３から延びる二酸化炭素供給チューブ８４は、加湿水タンク４９まで延びている。また、加湿水タンク４９からは、加湿水供給チューブ２８が延びており、この加湿水供給チューブ２８の先端はインキュベータボックス２の側面の加湿水供給継手２９に接続される。加湿水供給チューブ２８には、加湿水タンク４９側からインキュベータボックス２側に向けて、加湿水を供給するための加湿水供給用ポンプ８６と、ヒータが内蔵されて加湿水を適宜温度に加温するための二酸化炭素加湿水用加温タンク８１とがそれぞれ介装されている。加湿水用加温タンク８１は加湿水タンク４９を保持する部分と一体に形成されても良い。

適当な濃度の二酸化炭素を直接インキュベータボックス２に吹きこむと、その気体の流動によってインキュベータボックス２内に温度分布が発生する。これにより、例えば局地的に培養容器１００が冷却されるため、培養容器１００内の環境が均一でなくなり、細胞の状態が各部分によって異なってくる。その結果、培養される細胞の観察結果の信頼性が落ちてしまうことになる。
加湿水に二酸化炭素を混入させて供給する構成にすれば、加湿水液面から緩やかに二酸化炭素が気化されるので、培養容器内の温度分布は勿論、二酸化炭素の濃度分布も生ぜしめることがない。よって、より安定した培養環境を構築することができる。
ここで、培養に必要な液体（例えば、培養液）や、培養に必要な気体（例えば培養ガス）は、培養する生体試料の栄養素となる。前述のように、培養ガスとしては、例えば、二酸化炭素を含むものを例としたが、培養ガスとしては、他に酸素を含むものや、窒素を含むもの等も用いられる。

前記廃液タンク４７からは廃液排出チューブ８７がインキュベータボックス２側に延びており、この廃液排出チューブ８７の先端は培養容器１００に接続される。廃液排出チューブ８７には、培養容器１００側から廃液タンク４７側に向けて、古くなった培養液を排出する排出用ポンプ８８と、吸光度計８９を備えた液溜まり９０とが、それぞれ介装されている。

なお、液溜り９０には予備ポートが備えられている。予備ポートを設けることにより、供給手段５内に配置できる液体容器の数より多くの液体容器からの配管を接続することが可能となり、もって、より様々な実験手法に対応することができる。
例えば、冷凍が必要な試薬が入ったボトルを保持する冷凍・解凍機能を有する別の外部ユニットから配管を接続することも可能で、培養容器１００に試薬を供給する直前にこの試薬を解凍する機能を付与することもできる。

前記廃液排出チューブ８７と、前記培養液供給用共通チューブ５８の、供給手段５からインキュベータボックス２へ挿入される直前の部分には、流量計９１、９２がそれぞれ介装されており、これにより、培養容器１００に供給する培養液や、培養容器１００から排出する培養液の流量がそれぞれ計測できるようになっている。

インキュベータボックス２内に配置される培養容器１００について説明すると、前述したように、培養容器としては、市販品のディッシュやフラスコやウェルプレートも勿論使用可能であるが、ここでは、以下に説明する大気開放型の培養容器を使用することも可能である。

図１２，図１３に示す大気開放型の培養容器１００Ａは、上下方向に間隔をあけて配置される光学特性のある上ガラス１０１および下ガラス１０２と、それら上・下ガラス１０１，１０２をそれぞれ固定する上ガラス固定部品１０３および下ガラス固定部品１０４と、それら上・下ガラス固定部品１０３，１０４の間に配置されて、培養容器の側壁を構成する中部品１０５とを備え、上ガラス固定部品１０３、下ガラス固定部品１０４および中部品１０５で構成される空間の内部に培養室１０６が形成されたものである。培養容器１００Ａの外形は、図１３では四角形状となっているが、必ずしも四角形状である必要はなく、例えば、丸型形状であっても、あるいは六角形状等であってもよい。
前記上ガラス１０１および下ガラス１０２は、光学的な観察に必要な光を透過させる透明板として用いられており、具体的な透明板の例としては、前述したガラス板の他に、生体試料に対して毒性のない材料からなる透明な樹脂製板材等が考えられる。
すなわち、インキュベータボックス２内に配置される培養容器１００は、培養する生体試料を保持する培養部と、観察光学系と培養部に保持された生体試料との光路間に、光学的な観察に必要な光を透過させる光透過部とを有する。

中部品１０５には、培養液供給用共通チューブ５８と接続されてそこから供給された培養液を培養容器１００Ａの内部に導く培養液供給口１０７と、廃液排出チューブ８７と接続されてそこから古くなった培養液を排出する廃液排出口１０８と、インキュベータボックス２内部の水槽２５から気体化した二酸化炭素混入湿気を取り入れるための二酸化炭素混入湿気導入口１０９と、培養液の流れを整える整流子部品１１０とが組み付けられている。
廃液排出口１０８は、図１２では液面より上まで開口部を有しているが、この液中にすべて浸るように開口部を有しても良い。

上ガラス１０１には、培養室１０６側の表面にあたる部分にＡＲコートが施されたガラスや、培養室１０６側の表面にあたる部分に親水性のあるコートが施されたガラスなどが使用される。ＡＲコートが施されたガラスを用いれば、光透過性が向上し、透過及び落射照明による生体試料の観察を良好に行うことができる。
また、下ガラス１０２としては、補強のための格子部品を例えば培養室１０６側に接着されたものであってもよい。

上・下ガラス１０１，１０２は、上・下ガラス固定部品１０３，１０４に、嵌め込みまたは接着によりそれぞれ固定されている。下ガラス固定部品１０４はＯリング１１１により中部品１０５と密閉固定されている。

上・下ガラス固定部品１０３，１０４と中部品１０５との相互関係は、例えば、ネジなどを使用した組立構造、または、嵌め込み構造により、分解可能な構成となっている。また、培養容器１００Ａを構成する、上・下ガラス固定部品１０３，１０４や中部品１０５、並びに培養液供給口１０７や整流子部品１１０等の部品は、例えば、ＰＥＥＫ，ＰＰＳ，ＰＳＦといった細胞毒性のない材料で構成されている。

培養室１０６は、上下方向に沿って培養液層１０６ａと気体層１０６ｂとに区分けされる。培養液供給口１０７は、整流子部品１１０よりも低く、培養液層１０６ａの液面よりも高い位置に、その高さ位置が設定されている。

廃液排出口１０８は、培養室１０６内部の気体を排出する気体排出口も兼用している。廃液排出口１０８の培養液吸い込み部分１０８ａは、観察面よりも僅かに高い位置に、その高さ位置が設定されている。培養液供給口１０７と廃液排出口１０８は、ゴムキャップなどの栓で閉塞できるようになっている。なお、栓の構造としては、予め、培養液供給口１０７と廃液排出口１０８に組み付けられ、それらに培養液供給チューブ５６や廃液排出チューブ８７を接続するとき、自動的に閉塞状態が解除されるようなものであってもよい。

廃液排出口１０８は、培養容器１００Ａの外側が高くなるよう所定の傾斜角をもって取り付けられる。培養液供給口１０７も廃液排出口１０８と同様に、培養容器１００Ａの外側が高くなるよう所定の傾斜角をもって、傾斜状態で取り付けられても良い。
なお、培養液供給口１０７と廃液排出口１０８とは、ピペットなどを用いて細胞浮遊液を供給する細胞浮遊液供給口としても使用することも可能である。また、上ガラス固定部品１０３を取り外して、細胞浮遊液を供給しても良い。

二酸化炭素混入湿気導入口１０９は、抗菌フィルタ付きのキャップ１１２が取付けられる構造となっている。なお、二酸化炭素混入湿気導入口１０９は、抗菌フィルタなしのキャップが取り付けられる構造であってもよい。この場合、換気のためにキャップ１１２を少しだけゆるめておくことにより、円滑に換気を行うことができる。二酸化炭素混入湿度導入口１０９は、ピペットなどを用いて細胞浮遊液を供給する細胞浮遊液供給口としても使用できる。

なお、二酸化炭素混入湿気導入口１０９は、図１２では、中部品１０５に設けられているが、これに限られることなく、例えば上ガラス固定部品１０３に設けられてもよい。
整流子部品１１０は、例えば、０．５〜１ｍｍの溝または円柱状の突起によって構成される隙間が複数形成された格子状のもので構成される。なお、整流子部品１１０は、等間隔に隙間が設けられたものでなくともよく、例えば培養液供給口１０７付近は隙間を密に、両側は隙間を疎に構成しても良い。

大気開放型培養容器の他の例を説明する。
図１４に示す培養容器１００Ｂは、上ガラス１０１が上ガラス固定部品１０３に、嵌め込みまたは接着により固定され、下ガラス固定部品と中部品が一体化して共通中部品１１３とされ、この共通中部品１１３の底部に下ガラス１０２が接着により密閉固定された構造になっている。また、廃液排出口１０８は、傾斜状態ではなく、上・下ガラス１０１・１０２とほぼ平行となるように配置されている。

図１５に示す培養容器１００Ｃは、上・下ガラス１０１、１０２が、上・下ガラス固定部品１０３，１０４に嵌め込みまたは接着により固定され、上・下ガラス固定部品１０３，１０４が、それぞれＯリング１１１（具体的には、上・下ガラス１０１，１０２に当接するＯリング１１１）を介して中部品１０５に密閉状態で取り付けられた構造になっている。

図１６に示す培養容器１００Ｄは、培養容器１００Ｄ内部の二酸化炭素を容器外部へ導く二酸化炭素供給継手１１４と、その二酸化炭素供給継手１１４の外端に取り付けられた二酸化炭素センサ１１５とを備え、二酸化炭素センサ１１５によって、培養容器内部の二酸化炭素の濃度が検出可能になっている。

図１７に示す培養容器１００Ｅは、上ガラス固定部品１０３に液面検出センサ１１６が取り付けられ、これにより、培養室１０６内部の培養液層１０６ａの液面高さが検出可能になっている。

図１８に示す培養容器１００Ｆは、二酸化炭素供給継手１１４および二酸化炭素センサ１１５と、液面検出センサ１１６の双方のセンサが取り付けられた構造になっている。

図１９に示す培養容器１００Ｇは、上ガラス固定部品１０３が中部品１０５にＯリング１１１を介して密封状態で取り付けられ、かつ、培養容器内部の二酸化炭素の濃度が検出できるよう、二酸化炭素供給継手１１４と二酸化炭素センサ１１５とを備えた構造になっている。

図２０に示す培養容器１００Ｈは、上ガラス固定部品１０３が中部品１０５にＯリング１１１を介して密封状態で取り付けられ、かつ、培養室１０６内部の培養液層１０６ａの液面高さが検出できるよう、液面検出センサ１１６を備えた構造になっている。

図２１に示す培養容器１００Ｉは、上ガラス固定部品１０３が中部品１０５にＯリング１１１を介して密封状態で取り付けられ、かつ、二酸化炭素センサ１１５と液面検出センサ１１６の双方のセンサを備えた構造になっている。

図２２に示す培養容器１００Ｊは、下ガラス固定部品と中部品が一体化した共通中部品１１３を備え、この共通中部品１１３の底部に下ガラス１０２が接着により密閉固定され、かつ、培養容器内部の二酸化炭素の濃度が検出できるよう、二酸化炭素センサ１１５を備えた構造になっている。

図２３に示す培養容器１００Ｋは、下ガラス固定部品と中部品が一体化した共通中部品１１３を備え、この共通中部品１１３の底部に下ガラス１０２が接着により密閉固定され、かつ、培養室１０６内部の培養液層１０６ａの液面高さが検出できるよう、液面検出センサ１１６を備えた構造になっている。

図２４に示す培養容器１００Ｌは、下ガラス固定部品と中部品が一体化した共通中部品１１３を備え、この共通中部品１１３の底部に下ガラス１０２が接着により密閉固定され、かつ、培養容器内部の二酸化炭素の濃度が検出できるよう、二酸化炭素センサ１１５を備えるとともに、培養室１０６内部の培養液層１０６ａの液面高さが検出できるよう、液面検出センサ１１６を備えた構造になっている。

なお、観察光学系３の構成部材である、Ｘ軸動作ステージ１１およびＹ軸動作ステージ１２のそれぞれの駆動系は、コンピュータに電気的に接続されており、コンピュータからの指示信号によって、適宜自動的に制御されるようになっている。

また、インキュベータボックス２内に配置される、補助ヒータ２６、温度センサ２３、２４および二酸化炭素センサ３３、並びに、供給手段５に組み付けられた液面検出センサ５２、流路切換弁５７，６０、エアポンプ６５，８３，加湿水供給用ポンプ８６、廃液排出用ポンプ８８は、コンピュータに電気的に接続されており、コンピュータからの指示信号によって、総括的に制御されるようになっている。

次に、前記構成の生体試料培養観察システムの作用について説明する。
まず、図１に示すように、インキュベータボックス２内に培養容器１００をセットするとともに、水槽２５内に滅菌水を満たす。温度センサ２３からの信号に基づき、図示しないヒータを制御することにより、インキュベータボックス２内の温度を所定範囲内に保つ。また、水槽２５の近傍に設けた温度センサ２４からの信号に基づき、補助ヒータ２６を制御することにより、水槽２５内の滅菌水の温度を制御しながら、インキュベータボックス２内の湿度を所定範囲に保つ。

図示しないヒータ制御はオンオフ制御や比例制御でも良いが、ＰＩＤ制御やカスケード制御等を用いて温度制御を行うと、より高精度に温度制御が可能となる。
同様に補助ヒータ２６の制御は、培養容器付近への伝熱効率が良い場合はＰＩＤ制御やカスケード制御等を行うと良い。これにより、水槽を暖めるヒータによる伝熱により細胞へ熱衝撃が加わることを抑制できる。

培養容器内の二酸化炭素濃度は、次のようにして制御される。すなわち、二酸化炭素センサ３３からの信号により、エアポンプ８３を駆動し、二酸化炭素タンク８２内の二酸化炭素を二酸化炭素供給チューブ８４を介して、加湿水タンク４９内に供給する。そして、加湿水タンク４９内の滅菌水中に二酸化炭素を混入させる。そして、加湿水供給用ポンプ８６を駆動し、二酸化炭素が混入した滅菌水を加湿水供給チューブ２８を介してインキュベータボックス２内の水槽２５に供給する。水槽２５は、前述したように補助ヒータ２６によって適宜温度に加温されるので、ここから、インキュベータボックス２内には水蒸気が絶えず供給され、細胞を培養するために最適な湿度に保たれる。また、このとき、水槽２５の滅菌水に混入した二酸化炭素も供給される。

さらに、加湿水タンク４９の温度に比べ、水槽２５の温度が高めになるように制御することにより、二酸化炭素の空気中への放出をより促すことができる。なお、二酸化炭素タンク８２内の二酸化炭濃度は１００％に限らず、例えば空気と混合して５％程度としてもよい。さらに、水槽２５の上部開口部に防水透過性膜を設けてもよい。

このように二酸化炭素を混入した加湿用の滅菌水を、インキュベータボックス２の外側から加湿水供給チューブ２８を介して供給することができるので、インキュベータボックス２内に常に最適な量の加湿水並びに二酸化炭素を供給することが可能である。

また、流路切換弁５７、６０の切り換えや、エアポンプ６５のオン・オフ操作によって、培養液や試薬を培養容器１００に供給することができる。また、培養液や試薬が混合された状態で供給してもよい。

すなわち、例えば、試薬によって生体試料に刺激を与える場合には、例えば試薬容器４４に、予め培養液等に適宜試薬を混ぜたものを注入しておく。そして、流路切換弁５７を、試薬容器４４に連通するように切り換えて、培養液供給用ポンプ５９を駆動する。これにより、試薬が混ざった培養液を培養液供給用ポンプ５９により培養液供給用共通チューブ５８を介して培養容器１００へ直接供給することができる。
このとき、同時に排出用ポンプ８８を駆動し、培養容器内の培養液を、廃液排出チューブ８７を介して廃液タンク４７に排出させる。これにより、培養容器内の液面をほぼ一定に保つことができる。

また、試薬によって生体試料に刺激を与える他の方法としては、流路切換弁５７を切り換えて、例えば培養液を貯えている試薬容器４４を培養液供給用共通チューブ５８に連通させ、培養液供給用ポンプ５９を駆動することにより、加温タンク６１内に予め培養液を貯えておく。次いで、流路切換弁５７を切り換えることにより、試薬を貯えている他の試薬容器４５を培養液供給用共通チューブ５８に連通させ、この培養液供給用ポンプ５９を駆動することにより、加温タンク６１内に試薬を供給し、試薬を培養液に溶解させる。このように試薬を溶解させた培養液を、培養液供給用共通チューブ５８を介して加温タンク６１から培養容器１００に供給することもできる。
これにより、培養容器１００に流入する培養液の温度が培養環境温度と近似するので、培養容器１００内の温度を安定させることができる。

また、培養容器内の培養液を全て廃棄して試薬を新たに入れたい場合には、まず、廃液排出用ポンプ８８のみを駆動し、廃液排出チューブ８７を介して培養液を全て廃液タンク４７に排出させる。同時にまたはやや遅れて培養液供給用ポンプ５９を駆動し、流路切換弁５７を適宜切り換えて、培養液あるいは試薬を培養液供給用共通チューブ５８を介して培養容器に供給すればよい。
また、装置の構成上、試薬混入培養液が培養容器１００に到達する前に培養容器中の古い培養液を除去できるのであれば、古い培養液の排出と同時にポンプ８８を駆動させ、供給と排出とを同時に行っても良い。これにより、供給排出にかかる時間を短縮することができ、生体試料が乾燥する可能性を低減できる。

さらに、投与した試薬を完全に除去したい場合には、複数の試薬容器４４、４５、４６、４８のうち少なくとも一つにバッファ緩衝液を注入し、前述のように、予め、培養容器１００内の培養液を除去した後、流路切換弁５７を切り換えてバッファ緩衝液を培養液供給用共通チューブ５８を介して培養容器内に供給する。これにより、培養液供給用共通チューブ５８や培養液供給用ポンプ５９を洗浄する。次いで、流路切換弁５７を切り換えて、培養液を培養容器に再供給すればよく、これにより、試薬間の汚染を防ぐことができる。

培養容器１００への培養液の供給方法としては、例えば、培養容器の容量が１０ｍｌの場合、１時間あたり１４０μｌ程度を滴下するように連続的に供給する方法がある。そして、同等の量を同じタイミングで排出する。
培養液を１４０μｌずつ交換することにより、例えば３日で１０ｍｌの培養液すべてを交換することができる。排出した培養液は廃液タンク４７へ廃棄される。
また、他の培養液の供給方法としては、いわゆるバッチ式の方法がある。これは、所定日数毎に、培養容器１００中の培養液を半分あるいは全部を廃棄し、それに代わって新たな培養液を所定量供給する方法がある。
当然、半分あるいは全部の培養液の交換に限らず、実験者が望む量を指定して交換することも可能である。
この生体試料培養観察システムであると、連続方式と、バッチ式をいずれも自由に選択することができる。

また、図５ないし図８に示すような流路切換弁５７により切り換えるとき、選択的に任意の試薬容器４４，４５，４６、４８中の液を、培養容器１００に供給することが可能となる。また、流路切換弁５７を使用して流路を切り換えるので、一つの培養液供給用ポンプ５９で、それら各試薬容器４４，４５，４６、４８中の液を培養容器に供給することができ、各試薬容器に一つずつ専用のポンプを設ける場合に比べて、コストダウンが図れる。

前記のように流路切換弁５７を切り換えて培養容器１００に供給する培養液や試薬を変更する場合、その都度、流路切換弁６０を切り換えてクリーンエアタンク６３に貯えてあるクリーンエアを、エアポンプ６５を駆動させて培養液供給用共通チューブ５８に流す。このように液切換時に、培養液供給用共通チューブ５８内にエアを満たすことで、培養容器１００内で必要な培養液量以外の培養液の供給を防止することができる。また、培養液の供給や交換時に、エアを供給することで、培養容器１００への培養液の流し方の調整が可能になる。

また、この生体試料培養観察システムでは、観察しようとする生体試料である細胞の種類によって異なる培養液交換時期を、制御手段によって設定できる。制御手段としては、例えば、コンピュータ等が用いられ、予めコンピュータに入力してあるテーブルから適宜選択することにより、観察しようとする生体試料である細胞に最適な培養条件を提供するための培養液交換時期を設定できる。このため、実験者が判断しなければならない工程を減らすことができ、また、実験者によらず同じ培養環境での観察が可能となる。

培養液交換時期の決定方法としては、観察時に細胞から焦点をずらし、培養液中に合焦させて培養液中の自家蛍光を検出し、これにより、培養液交換時期を決定する方法もある。
また、液溜まり９０に設けた吸光度計８９により排出した培養液の吸光度を検出し、前回の交換からの経過時間と吸光度の関係から次回の培養液交換時期を決定する方法もある。

このように汚染、並びに培養液や試薬による不具合等の負担をかけることなく、種々の培養環境を選択的に設定して培養容器内で理想的な培養環境を提供しながら、理想的な培養環境下で、生体試料を経時的に観察することができる。
すなわち、遮光手段４で、生体試料および前記観察光学系の視野内に照射される外光を遮りながら、顕微鏡等の観察光学系３で生体試料を観察することができる。

培養流路系１２０を供給手段５内に組み込む際の一例について、図９および図１０を参照しながら説明する。
まず、培養液供給チューブ５６、培養液供給用共通チューブ５８、廃液排出チューブ８７，流路切換弁５７、試薬容器４４、４５，４６，４８、廃液タンク４７、液溜まり９０をオートクレーブ滅菌する（ステップＳ１）。次いで、クリーンベンチ内で各試薬容器４４、４５，４６，４８に必要に応じて、培養液や試薬類を注入する（ステップＳ２）。そして、各チューブ５６，５８、８７を接続して流路を形成する（ステップＳ３）。培養容器１００に細胞を播種する（ステップＳ４）。試薬容器搬送ケース１１８に各試薬容器４４、４５，４６，４８を入れ、供給手段５に運ぶ（ステップＳ５）。供給手段５のフレーム内の所定個所に、流路切換弁５７、試薬容器４４、４５，４６，４８、廃液タンク４７、液溜まり９０をそれぞれセットする（ステップＳ６）。

このように、培養液供給用共通チューブ５８、廃液排出チューブ８７，流路切換弁５７、試薬容器４４、４５，４６，４８等からなる培養流路系１２０を、予めクリーンベンチ内において組立て、試薬容器搬送ケース１１８を用い、培養容器１００と各チューブからなる流路、試薬容器４４，４５，４６，４８を一度に搬送することが可能であるので、本生体試料培養観察システムへのセットが容易となる。また、手に触れず、セットアップできるので、汚染を防止することもできる。

図１１のように、クリーンベンチ内で組立てた培養流路系１２０をシステムにセット
する前に、インキュベータボックス２内の加湿や加温などをスタートしておくことが可能となるので、実験を含む観察をスムーズに進めることができる。

また、培養液供給用共通チューブ５８と廃液排出チューブ８７にそれぞれ流量計９１、９２（図１参照）を取り付けているので、それらチューブ５８，８７内の流速を検知することができ、もって、それらチューブ５８，８７において細胞に適した流速の調整が可能となる。
流量計９１、９２によりポンプ５９，８８の動作に連動して培養液が所定量流れていることを確認できるため、チューブの切断や詰まりが生じたり、チューブ接続部のいずれかからチューブが外れたりすることによって培養液が流れないといった現象も検出することが可能である。

また、培養容器１００と各試薬容器４４，４５，４６，４８に、液面検出センサ５２，１１６を備えたことで、液量を管理することが可能となるので、漏れなどの異常を事前に確認することができる。

また、流路切換弁５７に予備ポートを設けたことにより、培養液や試薬の容器を追加して流路切換弁５７に接続できるので、さらに様々な組み合わせが可能となり、多様な実験や観察に対応できる。

また、廃液排出チューブ８７中の液溜まり９０に吸光度計８９を設けたので、排出された培養液の自家蛍光もしく吸光度を検出することができるので、交換からの経過時間と吸光度の関係から交換時期を検出し、自動で交換することなどが可能となる。さらに、培養液交換によるＰＨの変動などを最小限に抑える効果も得られる。

また、供給手段５は冷蔵庫５０や冷凍庫５１を備えているので、試薬を冷蔵もしくは
冷凍保存が可能で、使用前に昇温または解凍することにより、試薬の劣化を押さえ、常に新鮮な試薬を用いて観察や実験を行うことができる。

また、培養容器１００の上ガラス１０１の内面側つまり培養室１０６側に、反射防止のＡＲコートを施しているので、透過率向上が図れる。
さらに、培養容器１００の上ガラス１０１の内面側に、親水性のあるコートを施しているので、水滴などの付着防止に効果を発揮する。

また、培養容器１００の廃液排出口１０８を、チューブ接続側である外方が上を向くように斜めに傾斜して配置しているので、クリーンベンチでの組立て作業や容器へのセットアップ時などに、培養液が流れだすのを防止できる。培養液供給口１０７についても、外方が上を向くように傾けて配置しても良い。
また、培養容器１００に液面検出センサ１１６を備えたことで、液量を管理することが可能となるので、漏れなどの異常を事前に確認することができる。
また、培養容器１００に二酸化炭素センサ１１５を備えたことで、培養室１０６内の二酸化炭素濃度をモニタリングし、二酸化炭素供給側にフィードバックすることで、常に培養室１０６内を最適な二酸化炭素濃度に設定することができる。

培養容器１００の培養液供給口１０７や廃液排出口１０８にゴムキャップなどの栓を設ける構成にすれば、使用しない口に栓をすることができるので、市販のインキュベータなどでの培養にも使用することができる。

また、各口１０７，１０８，１０９を、細胞浮遊液供給口として使用しているので、培養容器１００を分解する手間を掛けることなく、細胞等を培養容器１００内に注入できる。
また、大気開放型培養容器は、培養液を極微量ずつ連続供給させることにより、常に一定の環境で細胞を培養できるので、外的因子を完全に排除したいプロトコルに有利となる。さらに培養液の流速が非常に遅いため、せん弾力に弱い細胞や接着力の弱い細胞にも本装置を用いることができる。また、培養液を間欠的（例えば、３日に一度）に供給させると、市販のＣＯ_２インキュベータと同じ状態で細胞を培養することができるので、通常の培養状態で行うプロトコルに有利となる。

さらに他の培養液供給方法として、循環方式があげられる。細胞に培養液を循環させて供給すると、環境の変化が穏やかになるので、外的因子をなるべく除去したいプロトコルに有利である。
供給手段５は、清浄手段（ヘパフィルタ）とファンを用いてダウンフローを作るとともに、ＵＶランプ４１を配置してクリーンベンチに近い環境を実現することにより、培養・観察を開始してから急きょ試薬を添加した場合であっても、ほぼ無菌的に作業が行える。

＜第１の実施形態の変形例＞
試薬容器４４，４５，４６，４８は独立式であったが、それに代わり、例えば図２５のように、カセット式タンク１２１とすることができる。その場合、試薬選択には、図示しないモータなどの機構により流路を切り換える、図２６に示すような流路切換弁１２２を使用し、カセット式タンク１２１から出た各タンク１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃの継手１２３（１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃ）を、それぞれ切換弁１２２の各接続ポート１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃに差し込むことで、密閉接続が可能である。

このような構成とすることで、チューブ類の接続が不要となり、クリーンベンチ内での組立て作業が容易となる。さらに、チューブの先端が実験者に触れる心配がなく、培養に必要な液体の不注意による汚染をも防止できる。
なお、カセット式タンク１２１内への試薬の供給は、継手１２３から供給することも、あるいは開閉可能なフィルタ付きの開口部１２３ｂからシリンジなどを用いて供給してもよい。

流路構成としては、例えば図２７に示すように、供給手段５内がクリーンな環境である場合、流路切換弁５７に抗菌フィルタ１２４などをつける構成にしても良い。これにより、抗菌フィルタ１２４を介して新鮮な空気を流路内に取り入れることが可能となる。
そして、このような構成にすることで、図１中のエアポンプ６５や流路切換弁６０などが不要となるので、簡便な構成となり、チューブ接続などの手間を省略できる。また、装置のコストダウンも図れる。

流路構成としては、例えば図２８のように、それぞれの試薬容器４４，４５，４６，４８ごとの液供給用ポンプ１２６（１２６−１，１２６−２，１２６−３，１２６−４）と、複数のチューブ接続口を持つマニホールド１２７を備えることにより、任意の液供給用ポンプ１２６（１２６−１，１２６−２，１２６−３，１２６−４）を動作させることで、培養液や試薬の供給を自由に設定することができる。

このような構成とすることで、図１中の流路切換弁５７，６０が不要になり、流路切換弁を用いて流路を切り換える場合に比べて単純な構成であるため、洗浄や滅菌がしやすく、実験・観察準備が容易となる。また、予備ポンプ１２８を備える構成にすれば、培養液や試薬容器を追加するだけで、供給が可能となるので、様々な実験に対応できる。
複数の試薬容器を構成しているので、流路切換えやポンプを動作させることにより、培養液やＰＢＳの他に、試薬の供給なども可能なので、細胞に対する刺激による変化などの観測が可能となり、様々な実験が可能となる。
また、選択的な供給が可能になるので、旧培養液の排出、ＰＢＳ供給による流路系内部洗浄，新培養液供給が可能なので、長期培養観察が可能となる

＜第２の実施形態＞
以下、本発明に係る生体試料培養観察システムの第２の実施形態について説明する。なお、説明の簡略化のため、第１の実施形態で用いた構成要素と同一の構成要素には、同一符号を付してその説明を省略する。

図２９は、第２の実施形態の生体試料培養観察システムの概略構成図である。
この生体試料培養観察システム１３０で使用されるインキュベータボックス１３１について説明すると、インキュベータボックス１３１の側面には、二酸化炭素混入加湿空気供給用継手１３２が設けられ、この二酸化炭素混入加湿空気供給用継手１３２に、インキュベータボックス１３１内部へ二酸化炭素混入加湿空気を供給する二酸化炭素混入加湿空気供給チューブ１３７が接続可能となっている。
また、これに伴い、第１の実施形態で設けられていた、水槽２５と、加湿水供給継手２９と、水槽内の加湿水を加温するための補助ヒータ２６は、取り除かれている。

図２９を参照して、第２の実施形態で使用される供給手段１４０について説明すると、供給手段１４０では、加湿水タンク４９の上部気層部分から二酸化炭素混入加湿空気供給チューブ１３３が延びていて、この二酸化炭素混入加湿空気供給チューブ１３３には、ヒータ１３５が介装されている。

さらに、二酸化炭素混入加湿空気供給チューブ１３３の先端には、流路切換弁１３６が設けられ、この流路切換弁１３６からは二酸化炭素混入加湿空気供給チューブ１３７と二酸化炭素混入加湿空気供給チューブ１３８とが延びている。一方の二酸化炭素混入加湿空気供給チューブ１３７は前記二酸化炭素混入加湿空気供給用継手１３２に、また、他方の二酸化炭素混入加湿空気供給チューブ１３８は後述する培養容器１５０にそれぞれ接続される。

すなわち、加湿水タンク４９内で加湿水と混合し気化した二酸化炭素混入加湿空気は、流路切換弁１３６の切り換えによって、インキュベータボックス１３１側と培養容器１５０側のどちらかへ選択されて供給されるようになっている。
なお、図３０は培養容器１５０としてウェルプレートを用いたときの例を示し、図３１は培養容器１５０として大気開放型の専用の培養容器を用いたときの例を示す。

第２の実施形態で使用される培養容器について説明すると、図３２に示す大気開放型の培養容器１５０Ａは、上下方向に間隔をあけて配置される光学特性のある上ガラス１０１および下ガラス１０２と、それら上・下ガラス１０１，１０２をそれぞれ固定する上ガラス固定部品１０３および下ガラス固定部品１０４と、それら上・下ガラス固定部品１０３，１０４の間に配置されて、培養容器の側壁を構成する中部品１０５とを備え、内部に培養室１０６が形成されている。
なお、上ガラス固定部品１０３は、図のようにビス止め等により分離可能に構成されてもよいし、中部品１０５と接着あるいは一体に形成されてもよい。下ガラス固定部品１０４も同様の構成にしてもよい。

中部品１０５には、培養液供給チューブ５６と接続されてそこから供給された培養液を培養容器の内部に導く培養液供給口１０７と、廃液排出チューブ８７と接続されてそこから古くなった培養液を排出する廃液排出口１０８と、培養液の流れを整える整流子部品１１０とが組み付けられている。廃液排出口１０８は培養液の液面よりも上方まで開口している。

本実施形態は、廃液排出口１０８が液面よりまで開口していなければならない点で第１の実施形態と異なる。
第１の実施形態ではフィルタを介して培養ガスの換気を行っているため、廃液排出口を液面より下に設けても培養容器内の圧力を大気圧に保つことができるが、本実施形態の場合、二酸化炭素が混入した加湿空気をポンプで送り込むため、培養容器１５０Ａ内の圧力の増加を防ぐために培養容器内部の空気を外に逃がす必要があるからである。
この培養容器１５０Ａでは、他方の二酸化炭素混入加湿空気供給チューブ１３８と接続されて、そこから直接、二酸化炭素混入加湿空気を導入されるための二酸化炭素混入加湿空気導入口１５１が中部品１０５に設けられている。
つまり、加温した二酸化炭素混入加湿空気を強制的に取り込めるように、二酸化炭素混入加湿空気導入口１５１が、キャップタイプからチューブ接続タイプに変更されている。
ここで、二酸化炭素混入加湿空気導入口１５１の培養室１０５側の位置は、できるだけ上ガラス１０１に近づく個所が好ましい。

図３３に示す培養容器１５０Ｂは、上ガラス固定部品１０３に取り付けられる上ガラス１５２が、上ガラス固定部品１０３の上面と下面にそれぞれ取り付けられる一対のガラス板１５２ａ、１５２ｂからなる、いわゆるペアガラス構造になっている。

図３４に示す培養容器１５０Ｃは、中部品１０５に、廃液排出口１５３と、空気排出口１５４とが別々に設けられている。
すなわち、古くなった培養液は、廃液排出口１５３に接続される廃液排出チューブ８７を介して培養室１０６の外部に排出され、培養室１０６の空気は、空気排出口１５４から外部へ排出されるようになっている。
ここで、廃液排出口１５３は、図３２の培養容器１５０Ａで用いられた、空気と廃液とを同時に排出する廃液排出口１０８よりも小径に設定されている。また、空気排出口１５４は、培養室１０６の上部に配置されている。排出空気排出口には、第１の実施形態における培養容器に用いたキャップ１０９を設けても良い。

図３５に示す培養容器１５０Ｄは、上ガラス１５２が一対のガラス板１５２ａ、１５２ｂからなる、いわゆるペアガラスタイプの構造になっており、しかも、廃液排出口１５３と、空気排出口１５４とが別々に中部品１０５に設けられた構造になっている。

なお、第１の実施形態と同様に、前記の大気開放型培養容器１５０Ａ〜１５０Ｄ以外に、市販品のディッシュやフラスコやウェルプレートなども培養容器として使用可能である。
また別の例として、ウェルプレートやディッシュ等の生体試料を収納するための容器に対して専用の蓋を取り付けて培養容器を構成することも可能である。以下、ウェルプレートに専用の蓋を取り付けて構成した培養容器を例にして説明する。

図３６、図３７に示す培養容器１５０Eは、市販のウェルプレート１９９に専用のプレートカバー２００を用いることにより、培養ガスを供給可能にしている。
すなわち、ウェルプレート１９９に覆いかぶさるように構成された矩形のプレートカバー２００には、培養ガス供給継手２０１が設けられている。プレートカバー２００は透明もしくは有色の樹脂等に構成され、ウェルの上方に光学的に透明なガラス２０２が取り付けられている。また、プレートカバー２００には、排気用間隙支持部２０３が内側に突出するように設けられ、この排気用間隙支持部２０３がプレートカバー２００の上面に当接することによって、ウェルプレート１９９とプレートカバー２００の天板内面との間に排気用の間隙が確保される。排気用間隙支持部２０３は、図３７に示すように、プレートカバー２００の側壁部内面に、内側に突出するように複数個形成されている。

培養ガス供給継手２０１から吹き込まれる培養ガスは、ウェルプレート１９９とプレートカバー２００の天板内面との間の排気用の間隙を通して排出されるため、ウェルプレート１９９内は常に大気圧に保たれる。

図３８、図３９に示す培養容器１５０Ｆも、市販のウェルプレート１９９に専用のプレートカバー２１０を用いた例である。
この培養容器１５０Ｆにおいて、プレートカバー２１０はガラスを有しておらず、透明な樹脂で構成される。また、プレートカバー２１０には、培養ガス供給継手２０１の他、培養ガス排出継手２１１も設けられている。また、プレートカバー２１０の側壁部内面には、カバー支持部２１２が部分的ではなく、全周に亘って設けられ、このカバー支持部２１２によって、培養容器１５０Ｆの内部は外気と遮断されている。
この培養容器１５０Ｆによれば、培養ガス供給継手２０１や培養ガス排出継手２１１に滅菌フィルターを挿入することにより、さらにコンタミネーションの危険を低減することができる。

図４０に示す培養容器１５０Ｇは、市販のディッシュ２２０に専用のプレートカバー２１０を用いた例である。
この培養容器１５０Ｇでは、図３８、図３９に示す培養容器１５０Ｆに用いたプレートカバー２１０と同一のプレートカバーを用いている。培養容器１５０Ｆと異なるところは、容器本体として、市販のウェルプレート１９９に代わり、市販のディッシュ２２０を用いた点である。この培養容器１５０Ｇにおいても、培養ガス供給継手２０１や培養ガス排出継手２１１に滅菌フィルターを挿入することにより、コンタミネーションの危険を低減することができる。

前記構成の生体試料培養観察システムの作用について図２９を参照して説明する。
二酸化炭素タンク８２に貯えられている二酸化炭素を、エアポンプ８３によって加湿水タンク４９に送る。加湿水タンク４９では、二酸化炭素を所定量含んだ二酸化炭素混入加湿空気が生成される。この二酸化炭素混入加湿空気を、二酸化炭素混入加湿供給チューブ１３３を介して流路切換弁１３６に送る。途中、二酸化炭素混入加湿空気をヒータ１３５によって適宜温度まで加温する。その後、加温した二酸化炭素混入加湿空気を、流路切換弁１３６によって流路を切り換えることにより、インキュベータボックス１３１と培養容器１５０のいずれかに選択的に供給する。
これにより、ヒータ１３５で二酸化炭素混入加湿空気を暖めることにより、水滴の発生を抑えることができ、また、培養容器１５０Ａ内に冷たい気体が流れ込んで培養容器１５０Ａの内部を冷やすことを防止することができる。

すなわち、図３０に示すようにインキュベータボックス１３１内に、市販のディッシュやウェルプレート等をそのまま配置する場合には、二酸化炭素混入加湿空気供給チューブ１３７によって、二酸化炭素混入加湿空気をインキュベータボックス１３１内に供給する。また、図３１に示すようにインキュベータボックス１３１内に図３２〜図３５に示すような専用の培養容器もしくは図３６〜図４０に示すようなディッシュ２２０やウェルプレート１９９を配置する場合には、二酸化炭素混入加湿空気供給チューブ１３８を通して、二酸化炭素混入加湿空気を直接培養容器１５０に供給する。

このように供給手段１４０側で得られる、細胞培養に必要な二酸化炭素混入加湿空気を、インキュベータボックス１３１や直接培養容器１５０に供給できるから、インキュベータボックス１３１内の水槽が不要になり、その分インキュベータボックス１３１のサイズを小さくすることできる。また、水槽の洗浄などが不要になるので、使用上の手間がなくなる。

また、加温した二酸化炭素混入加湿空気を強制的に培養室１０６内に取り込む際に、たとえば、図３２，３４に示すように、培養容器１５０Ａ，１５０Ｃの上ガラス１０１の近傍に供給することで、上ガラス１０１を加温してこの上ガラス１０１の曇りを防止することができる。このため、透過照明を用いた位相差観察などでは、コントラストがよい画像を取得することが可能になる。
更に、図３３，３５に示す培養容器１５０Ｂ，１５０Ｄのように、上ガラス１５２にペアガラス構造のものを用いると、断熱効果に優れる分、培養室の温度変化を抑えることができ、また、上ガラス１５２自体が結露するのを防止できるので、細胞への温度変化の影響を抑えた培養を行うことができる。さらに、透過照明を用いた位相差観察などでは、コントラストが良い画像を取得することが可能になる。

＜第３の実施形態＞
以下、本発明に係る生体試料培養観察システムの第３の実施形態について説明する。なお、説明の簡略化のため、第１の実施形態で用いた構成要素と同一の構成要素には、同一符号を付してその説明を省略する。

図４１は第３実施形態の生体試料培養観察システムの概略構成図である。
この生体試料培養観察システム１６０で使用されるインキュベータボックス１６１について説明すると、インキュベータボックス１６１の側面には、二酸化炭素供給用継手１６２が設けられ、この二酸化炭素供給用継手１６２に、インキュベータボックス１６１内部へ二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給チューブ１７０が接続可能となっている。

第３の実施形態で使用される供給手段１６５について説明すると、供給手段１６５では、二酸化炭素タンク８２に付設されたエアポンプ１６６からは二酸化炭素供給チューブ１６７が延びており、この二酸化炭素供給チューブ１６７は、途中ヒータ１６８が介装された後、流路切換弁１６９に接続されている。流路切換弁１６９からは２つの二酸化炭素供給チューブ１７０、１７１が延びており、一方の二酸化炭素供給チューブ１７０は前記二酸化炭素供給用継手１６２に、また、他方の二酸化炭素供給チューブ１７１は流路切換弁１７２にそれぞれ接続されている。

流路切換弁１７２からは複数の二酸化炭素供給チューブ１７３が延びており、それら各二酸化炭素供給チューブ１７３…の先端は各試薬容器４４、４５，４６，４８にそれぞれ接続されている。
すなわち、二酸化炭素タンク８２からエアポンプ１６６を介して導入される二酸化炭素は、流路切換弁１６９によってインキュベータボックス１６１側へ供給されるか試薬容器４４、４５、４６、４８側へ供給されるかの選択がなされる。試薬容器側へ供給されるよう選択された場合には、さらに、流路切換弁１７２によって、複数ある試薬容器４４、４５、４６、４８のうちいずれの試薬容器４４、４５、４６、４８に供給されるかの選択がなされるようになっている。

また、クリーンエアタンク６３から延びるエアチューブ６４にはエア切換弁１７５が介装され、このエア切換弁１７５からは、培養容器へ接続される加温空気供給チューブ１７６が延びている。加温空気供給チューブ１７６には、加温空気供給チューブ１７６内のクリーンエアを加温するためのヒータ１７７が介装されている。すなわち、クリーンエアタンク６３からエアポンプ６５を介して導入されるクリーンエアは、エア切換弁１７５によって、培養液供給用共通チューブ５８側へ供給されるか、加温空気供給チューブ１７６側へ供給されるかの選択がなされるようになっている。

また、廃液排出チューブ８７には、流路切換弁１８０が介装され、この流路切換弁１８０からは複数の廃液排出チューブ１８１が延びており、それら各廃液排出チューブ１８１の先端は、廃液タンク４７および各試薬容器４４，４５，４６，４８に接続されている。これにより、培養容器として密閉型のものを使用する場合に、培養液の供給を大気開放
型培養容器使用時の灌流方式から、循環方式に切り換えることが可能となっている。

第３の実施形態で使用される培養容器について説明する。培養容器としては、第１，第２実施形態と同様に、市販品のディッシュやフラスコやウェルプレートも使用できるほか、以下に説明する大気開放型培養容器１８４並びに密閉型培養容器１９０も使用できる。
なお、図４２は培養容器１８４としてウェルプレートを用いたときの例を示している。

第３の実施形態で使用される大気開放型培養容器１８４は、第１，第２の実施形態で使用した培養容器に加えて、図４３で示す大気開放型培養容器１８４Ａのように上ガラス固定部品１８５に取り付けられる上ガラス１８６として、上ガラス固定部品１８５の上面と下面にそれぞれ取り付けられる一対のガラス板１８６ａ、１８６ｂからなる、いわゆるペアガラス構造であって、これら一対のガラス板１８６ａ、１８６ｂの間に密封空間１８６ｃが形成されたものが使用される。上ガラス固定部品１８５には、密封空間１８６ｃに連通されるように、温風供給口１８７と温風排出口１８８とが設けられ、温風供給口１８７には前記加温空気供給チューブ１７６が接続される。

また、中部材１０５には、培養液供給口１０７と、加温湿気導入口１８９がそれぞれ設けられているが、二酸化炭素を培養容器内に導入する場合、インキュベータボックス１６１内に気体の形で直接導入するときには加温湿気導入口１８９から導入され、培養液中に混入するときには、培養液供給口１０７から培養液とともに導入される。

大気開放型培養容器の他の例を説明する。図４４に示す培養容器１８４Ｂは、上ガラス固定部品１８５が中部品１０５にＯリング１１１を介して密封状態で取り付けられている。図４５に示す培養容器１８４Ｃは、下ガラス固定部品と中部品が一体化して共通中部品１１３とされ、この共通中部品１１３の底部に下ガラス１０２が例えば接着により密閉固定された構造になっている。

図４６に示す培養容器１８４Ｄは、培養容器内部の二酸化炭素を容器外部へ導く二酸炭素供給継手１１４と、その二酸化炭素供給継手１１４の外端に取り付けられた二酸化炭素センサ１１５とを備え、二酸化炭素センサ１１５によって、培養容器内部の二酸化炭素の濃度が検出可能になっている。図４７に示す培養容器１８４Ｅは、上ガラス固定部品１８５に液面検出センサ１１６が取り付けられ、これにより、培養室１０６内部の培養液層１０６ａの液面高さが検出可能になっている。

図４８に示す培養容器１８４Ｆは、二酸化炭素供給継手１１４および二酸化炭素センサ１１５と、液面検出センサ１１６の双方のセンサが取り付けられた構造になっている。

図４９に示す培養容器１８４Ｇは、上ガラス固定部品１８５が中部品１０５にＯリング１１１を介して密封状態で取り付けられ、かつ、培養容器内部の二酸化炭素の濃度が検出できるよう、二酸化炭素供給継手１１４と二酸化炭素センサ１１５とを備えた構造になっている。

図５０に示す培養容器１８４Ｈは、上ガラス固定部品１８５が中部品１０５にＯリング１１１を介して密封状態で取り付けられ、かつ、培養室１０６内部の培養液層１０６ａの液面高さが検出できるよう、液面検出センサ１１６を備えた構造になっている。

図５１に示す培養容器１８４Ｉは、上ガラス固定部品１８５が中部品１０５にＯリング１１１を介して密封状態で取り付けられ、かつ、二酸化炭素センサ１１５と液面検出センサ１１６の双方のセンサを備えた構造になっている。

図５２に示す培養容器１８４Ｊは、下ガラス固定部品と中部品が一体化した共通中部品１１３を備え、この共通中部品１１３の底部に下ガラス１０２が接着により密閉固定され、かつ、培養容器内部の二酸化炭素の濃度が検出できるよう、二酸化炭素センサ１１５を備えた構造になっている。

図５３に示す培養容器１８４Ｋは、下ガラス固定部品と中部品が一体化した共通中部品１１３を備え、この共通中部品１１３の底部に下ガラス１０２が接着により密閉固定され、かつ、培養室１０６内部の培養液層１０６ａの液面高さが検出できるよう、液面検出センサ１１６を備えた構造になっている。

図５４に示す培養容器１８４Ｌは、下ガラス固定部品と中部品が一体化した共通中部品１１３を備え、この共通中部品１１３の底部に下ガラス１０２が接着により密閉固定され、かつ、培養容器内部の二酸化炭素の濃度が検出できるよう、二酸化炭素センサ１１５を備えるとともに、培養室１０６内部の培養液層１０６ａの液面高さが検出できるよう、液面検出センサ１１６を備えた構造になっている。

図５５に示す培養容器１８４Ｍは、加温湿気導入口に抗菌フィルタ付きのキャップ１１２を有しておらず、代わりに、抗菌フィルタは、流路側である二酸化炭素供給チューブ１７０、加温空気供給チューブ１７６等に設けられる。

図５６に示す培養容器１８４Ｎは、中部品１０５に、廃液排出口１５３と、空気排出口１５４とが別々に設けられている。
すなわち、古くなった培養液は、廃液排出口１５３に接続される廃液排出チューブ８７を介して培養室１０６の外部に排出され、培養室１０６の空気は、空気排出口１５４から外部へ排出されるようになっている。

ここで、廃液排出口１５３は、図４３〜図５５の培養容器で用いられた、空気と廃液とを同時に排出する廃液排出口１０８よりも小径に設定されている。また、空気排出口１５４は、培養室１０６の上部に配置されている。

次に、第３実施形態で使用される密閉型の培養容器１９０について説明する。密閉型の培養容器１９０Ａは、図５７、図５８に示すように、上下方向に間隔をあけて配置される光学特性のある上ガラス１０１および下ガラス１０２と、それら上・下ガラス１０１，１０２をそれぞれ固定する上ガラス固定部品１０３および下ガラス固定部品１０４と、それら上・下ガラス固定部品１０３，１０４の間に配置されて、培養容器の側壁を構成する中部品１０５とを備え、内部に培養室１０６が形成されたものである。培養容器１９０Ａの外形は、図５８では四角形状となっているが、必ずしも四角形状である必要はなく、例えば、丸型形状であっても、あるいは六角形状等であってもよい。

中部品１０５には、培養液供給チューブ５６と接続されてそこから供給された培養液を培養容器の内部に導く培養液供給口１０７と、廃液排出チューブ８７と接続されてそこから古くなった培養液を排出する廃液排出口１０８と、培養液の流れを整える整流子部品１１０とが組み付けられている。

上ガラス１０１には、培養室１０６側の表面にあたる部分にＡＲコートが施されたガラスや、培養室１０６側の表面にあたる部分に親水性のあるコートが施されたガラスなどが使用される。
また、下ガラス１０２としては、培養容器内部に培養液や培養に必要な気体などの流体を供給するとき、例えば圧力や温度変化などの物理的要素に起因する破壊からガラスを保護するための補強構造を設けたものであってもよい。

上・下ガラス１０１，１０２は、上・下ガラス固定部品１０３，１０４に、嵌め込みまたは接着により固定されている。上・下ガラス固定部品１０３、１０４はＯリング１１１により中部品１０５と密閉固定されている。

上・下ガラス固定部品１０３，１０４と中部品１０５との相互関係は、例えば、ネジなどを使用した組立構造、または、嵌め込み構造により、分解可能な構成となっている。また、培養容器１９０Ａを構成する、上・下ガラス固定部品１０３，１０４や中部品１０５、並びに培養液供給口１０７や整流子部品１１０等の部品は、例えば、ＰＥＥＫ，ＰＰＳ，ＰＳＦといった細胞毒性のない材料で構成されている。
培養液供給口１０７は、整流子部品１１０よりも低い位置にその高さ位置が設定されている。

廃液排出口１０８の培養液吸い込み部分１０８ａは、観察面よりも僅かに高い位置に、その高さ位置が設定されている。培養液供給口１０７と廃液排出口１０８は、ゴムキャップなどの栓で閉塞されるようになっている。なお、栓の構造としては、予め、培養液供給口１０７と廃液排出口１０８に組み付けられ、それらに培養液供給チューブ５６や廃液排出チューブ８７を接続するとき、自動的に閉塞状態が解除されるようなものであってもよい。

なお、図５７では、廃液排出口１０８のみしか傾斜されていないが、図５９に示すように、培養液供給口１０７および廃液排出口１０８が双方、培養容器１９０Ａの外側が高くなるよう所定の傾斜角をもって、傾斜状態で取り付けられていてもよい。こうすることによって、運搬の際に、培養容器内の液がこぼれるのを防止できる利点が得られる。

培養液供給口１０７と廃液排出口１０８とは、ピペットなどを用いて細胞浮遊液を供給する細胞浮遊液供給口としても使用することも可能である。整流子部品１１０は、例えば、０．５〜１ｍｍの溝または円柱状の突起によって構成される隙間が複数形成された格子状のもので構成される。

密閉型培養容器の他の例を説明すると、図６０に示す培養容器１９０Ｂは、下ガラス固定部品と中部材が一体化した共通中部品１１３を備え、この共通中部品１１３の底部に下ガラス１０２が例えば接着により密閉固定されている。培養液供給口１０７と廃液排出口１０８は、それぞれ傾斜状態ではなく、上ガラス１０１あるいは下ガラス１０２と平行となるように配置される構造になっている。

この下ガラス１０２の補強構造の例として、格子状の形状をした構造物（例えば格子部品１９１）を下ガラス１０２に固定したものが考えられる。
格子部品１９１は、例えば、図６１に示すように、下ガラス１０２の内側（上面）に、細胞Ｓの高さよりも低くかつ培養液面よりも低い高さ（厚み）に設定することが考えられる。
この格子部品１９１は培養液に浸された状態で固定されていてもよい。
その場合、図６２に示すように各格子部品１９１ａに流路として１つ以上の孔１９１ｂを単数または複数設け、それにより格子部品１９１近辺で培養液が滞留することを防止する構造にしてもよい。
これらのような構成にすることにより、格子内のガラス面に付着した細胞Sに対して培養液が行き渡りやすくなり、よって細胞Ｓに対する培養液の供給の偏りを抑制でき、また乳酸等の細胞Ｓからの老廃物を除去しやすくなるので、細胞Ｓに対する影響を生じることを抑制できる等の効果が得られる。

また、格子部品１９１は、必ずしも下ガラス１０２の内面側に設ける必要はなく、下ガラス１０２の外面側に設けてもよい。その場合、細胞Ｓが配置された面と同じ面に格子部材１９１が設けられていないので、細胞Ｓに対する培養液の供給に偏りが生じて細胞Ｓに対する影響を生じることがない。
ただし、格子部品１９１を下ガラス１０２の内面側に設けた場合、細胞Ｓの観察に用いる対物レンズを下ガラス１０２にできるだけ近づけることができる。これにより、細胞Ｓの観察に開口数が大きい対物レンズを用いることができ、より信頼性の高い観察結果を得ることができる。

また、格子部品１９１が下ガラス１０２の外面側にない場合には、対物レンズを用いた細胞Sの観察時に、格子部品１９１による細胞Sの像に対する光学的な干渉が生じるのを抑制できるという利点がある。
なお、本実施形態において用いられる下ガラス１０２は、通常培養容器で用いられるガラスの他に、スライドガラスやカバーガラス等を用いてもよい。

また、格子部品１９１は、下ガラス１０２に固定したものでなく、図６３に示すように、格子状の溝１９２を下ガラス１０２に直接形成したものでもよい。格子状の溝１９２を下ガラス１０２の上面に直接形成した場合、溝の深さは、細胞の高さよりも低くかつ培養液面よりも低く設定されることが望ましい。
このような構成にすることにより、図６１の場合と同様、細胞Ｓに対する培養液の供給に偏りが生じて細胞Ｓに対する影響を生じることを抑制できる。

下ガラス１０２の補強構造の例としては、格子部品１９１のような格子状の形状をした構造物に限らず、例えば下ガラス１０２の下面に、図６４に示すように、光透過性のある補強シート１９３を貼り付けた構造であってもよい。
このような構成にすることにより、細胞Sの像に対する光学的な干渉や細胞Sに対する培養液の供給に偏りが生じる可能性を低減させることができる。

また、図６１ないし図６４に示すような格子構造によって下ガラス１０２の補強を行う場合、これら格子の枠は、図６５に示すように撮影領域（視野内）１９５に写る大きさに設定されるのが好ましい。
これにより、細胞Sの観察を行う顕微鏡について、視野を妨げることを防止できる。

更に、下ガラス１０２の補強に格子状の補強部品を用いる場合、図６６に示すように、各格子に位置識別用の数字あるいは文字等の記号１９６が刻印あるいは印刷されたものが好ましい。
そうすれば、顕微鏡などで観察するとき、視野内にその記号を確認することができるので、観察している細胞の位置を特定することが容易になるという利点がある。
下ガラス１０２の補強構造の更に他の例としては、例えば図６７に示すように、下ガラス１０２の内部に格子状の針金１０２ａを埋め込んだ構造のものであってもよい。
このような構成にすることにより、下ガラス１０２の面に凹凸が生じなくなるので、細胞Ｓの像に対する光学的な干渉や細胞Sに対する培養液の供給に偏りが生じる可能性を低減させることができる。

前記構成の生体試料培養観察システムの作用について図４１を参照して説明する。加湿水タンク４９に貯えた滅菌水を、加湿水供給用ポンプ８６により吸い込み、加湿水供給チューブ２８を介してインキュベータボックス１６１内に供給する。これにより、インキュベータボックス１６１内を適宜湿度に保つ。

また、二酸化炭素を培養容器に供給する場合には、インキュベータボックス１６１内に供給することにより間接的に培養容器１８４へ供給する方法と、培養容器１８４内に直接供給する方法とがある。

すなわち、二酸化炭素タンク８２に貯えられている二酸化炭素を、エアポンプ１６６で吸い込み、ヒータ１６８で適宜温度まで加温した後、流路切換弁１６９に送る。ここで、大気開放型の培養容器を使用する場合には、流路切換弁１６９によって前記適宜温度まで加温した二酸化炭素をインキュベータボックス１６１内に供給する。これにより、大気開放型の培養容器１８４内に二酸化炭素を間接的に供給できる。
また、使用する培養容器１８４E〜１８４Ｉ，１８４Ｋ〜１８４Ｌには、液面検出センサ１１６を備えたことで、液量を管理することが可能となるので、培養液の漏れなどの異常を事前に確認することができる。
培養容器１８４Ｄ，１８４Ｆ，１８４Ｇ，１８４Ｉ，１８４Ｊ，１８４Ｌには、二酸化炭素センサ１１５を備えたことで、培養室１０６内の二酸化炭素濃度をモニタリングし、二酸化炭素供給側にフィードバックすることで、常に培養室１０６内を最適な二酸化炭素濃度に設定することができる。

一方、密閉型の培養容器を使用する場合には、ヒータ１６８によって前記適宜温度まで加温した二酸化炭素を、さらに流路切換弁１７２に送り、ここで流路を切り換えることにより、適宜選択した試薬容器４４、４５、４６、４８内に供給する。このように二酸化炭素を例えば試薬容器４４、４５、４６、４８内の培養液中に混入させ、培養液ごと直接培養容器内に供給する。
このとき、培養容器内の古くなった培養液を排出する際に、この吸い込んだ培養液を流路切換弁１８０を切り換えて、培養容器に供給を行っている試薬容器４４，４５、４６、４８に供給することにより、循環型の培養液供給が可能となる。

このように二酸化炭素の流路を切り換える流路切換え弁１６９，１７２と廃液流路を切り換える流路切換弁１８０を備えるので、試薬容器４４、４５、４６、４８に二酸化炭素を選択供給して、培養液の流路を試薬容器に切り換えて循環させることができ、これにより、第１，第２の実施形態で述べた大気開放型培養容器のほかに、容器内が培養液で満たされた密閉型の培養容器を使用した培養が可能となり、様々な実験・観察を様々な容器で行うことができる。

なお、密閉型の培養容器は、培養液の循環による穏やかな環境変化となるので、外的因子をなるべく除去したいプロトコル、または、汚染を完全に排除したいプロトコルに使用可能である。
また、この第３の実施形態で使用する密閉型の培養容器は、格子部品や針金などによって下ガラス１０２を補強しているので、培養液供給時の圧力変化などによるたわみや破損に対して抑制効果がある。

また、クリーンエアタンク６３内に貯えてあるクリーンエアを、エア切換弁１７５によって、培養液供給用共通チューブ５８側へ供給するか、加温空気供給チューブ１７６側へ供給するかを選択することが可能な構成としている。図３８〜５１の大気開放型培養容器を使用する場合は、エア切換弁１７５を切換えて、加温空気供給チューブ１７６側へ供給を行い、大気開放型培養容器のペアガラス内部の密閉空間へ供給する。これにより、上下のガラスが温められ、上ガラスが結露したり、上ガラスを介して放熱されたりするのを防止できるので、培養室の温度変化を抑えた安定した培養を行うことができ、さらに、透過照明を用いた位相差観察などでは、コントラストがよい画像を取得することが可能になる。

図５７〜図６０の密閉型培養容器を使用する場合は、エア切換弁１７５を切換えて、培養液供給用共通チューブ５８側へ供給を行い、密閉型培養容器内部にクリーンエアを送ることができる。
こうすることで、液切換時に培養液供給用共通チューブ５８内にエアを満たすことで、培養容器内で必要な培養液量以外の培養液の供給を防止することができる。また、培養液の供給や交換時に、エアを供給することで、培養容器への培養液の流し方の調整が可能になるので、細胞に圧力を与えず、緩やかな培養を行うことができる。

本発明に係る生体試料培養観察システムの第１の実施形態を示す概略構成図である。 図１に示したインキュベータボックスの平面図であり、ウエルプレートを配置した状態を示す平面図である。 図１に示したインキュベータボックスの平面図であり、専用の培養容器を配置した状態を示す平面図である。 図１に示したインキュベータボックスの側面図である。 流路切換弁の一例を示す図である。 流路切換弁の他の例を示す図である。 流路切換弁の他の例を示す図である。 流路切換弁の他の例を示す図である。 供給手段の組付方法を説明する図である。 供給手段の組付方法を説明するフローチャートである。 供給手段の組付方法を説明する図である。 図１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の一例を示す断面図である。 図１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の一例を示す底面図である。 図１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 本発明に係る生体試料培養観察システムの第１の実施形態の変形例を示すカセット式タンクの概略構成図である。 図２５で用いられる切換弁の構成を示す断面図である。 本発明に係る生体試料培養観察システムの第１の実施形態の変形例を示す概略構成図である。 本発明に係る生体試料培養観察システムの第１の実施形態の変形例を示す概略構成図である。 本発明に係る生体試料培養観察システムの第２の実施形態を示すカセット式タンクの概略構成図である。 図２９に示したインキュベータボックスの平面図であり、ウエルプレートを配置した状態を示す平面図である。 図２９に示したインキュベータボックスの平面図であり、専用の培養容器を配置した状態を示す平面図である。 図２９に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の一例を示す断面図である。 図２９に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図２９に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図２９に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図２９に示したインキュベータボックス内に配置されるウェルプレート用蓋の例を示す断面図である。 図３６に示したウェルプレート用蓋をウェルプレート側から見た図である。 図２９に示したインキュベータボックス内に配置されるウェルプレートの蓋の例を示す断面図である。 図３８に示したウェルプレート用蓋をウェルプレート側面から見た図である。 図２９に示したインキュベータボックス内に配置されるディッシュ用蓋の例を示す側面図である。 本発明に係る生体試料培養観察システムの第３の実施形態を示す概略構成図である。 図４１に示したインキュベータボックスの平面図であり、ウエルプレートを配置した状態を示す平面図である。 図４１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の一例を示す断面図である。 図４１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図４１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図４１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図４１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図４１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図４１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図４１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図４１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図４１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図４１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図４１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図４１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図４１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図４１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図４１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す底面図である。 図４１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図４１に示したインキュベータボックス内に配置される培養容器の他の例を示す断面図である。 図５７に示した培養容器で使用される下ガラスの補強部品の他の例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 図５７に示した培養容器で使用される下ガラスの補強部品の一例を示す断面図である。 図５７に示した培養容器で使用される下ガラスの補強構造の一例を示す断面図である。 図５７に示した培養容器で使用される下ガラスの補強構造の他の例を示す断面図である。 図５７に示した培養容器で使用される下ガラスの補強部品の他の例を示す平面図である。 図５７に示した培養容器で使用される下ガラスの補強部品の他の例を示す平面図である。 図５７に示した培養容器で使用される下ガラスの補強部品の他の例を示す平面図である。

符号の説明

１，１３０，１６０…生体試料培養観察システム ２、１３１，１６１…インキュベータボックス ３…観察光学系 ４…遮光手段 ５、１４０、１６５…供給手段 １１…Ｘ軸動作ステージ １２…Ｙ軸動作ステージ ２１…上カバー（光透過部） ２５…水槽 ３３…二酸化炭素センサ（培養ガスセンサ） ４１…ＵＶランプ ４２…空気浄化ユニット ４４，４５，４６、４８…試薬容器（保持容器） ４７…廃液タンク ５７、６０、１３６、１６９、１７２、１８０…流路切換弁 ４９…加湿水タンク（保持容器） ５０…冷蔵庫 ５２…液面検出センサ ５８…培養液供給用共通チューブ（第１の流路） ５９…培養液供給用ポンプ（供給ポンプ） ６１…加温タンク（加温する手段）６３…クリーンエアタンク（遮断エア注入手段） ６４…エアチューブ（遮断エア注入手段） ６５…エアポンプ（遮断エア注入手段） ８２…二酸化炭素タンク（保持容器） ８３…エアポンプ（二酸化炭素混入手段）８４…二酸化炭素供給チューブ（二酸化炭素混入手段） ８７…廃液排出チューブ（廃液排出流路） １００…培養容器 １０１…上ガラス（光透過部） １０２…下ガラス（光透過部） １０２ａ…針金（補強手段） １０６…培養室（培養部） １１０…整流子部品 １１８…試薬容器搬送ケース １５２…上ガラス（ペアガラス構造） １６９、１７０…二酸化炭素供給チューブ １７５…エア切換弁 １７７…ヒータ １９３…補強シート（補強手段）２００、２１０…プレートカバー（蓋） ２０１…培養ガス供給継手（供給口） ２１１…培養ガス排出継手（排出口）

Claims (33)

1. 生体試料の培養を行うとともに、培養している前記生体試料の経時的変化を観察する生体試料培養観察システムであって、
   外部と隔離した状態で所定の条件の培養環境に維持した内部に、培養する前記生体試料を収納するインキュベータボックスと、
   前記インキュベータボックスの外部から、前記インキュベータボックスを介して前記生体試料の光学的な観察を行う観察光学系と、
   前記生体試料および前記観察光学系の視野内に照射される外光を遮る遮光手段と、
   前記インキュベータボックス内部の前記生体試料に対し、前記培養に必要な複数種類の液体または気体をそれぞれ保持する複数の保持容器から、前記液体または前記気体を選択的に供給する供給手段と、
   を備えたことを特徴とする生体試料培養観察システム。
2. 前記インキュベータボックスは、前記インキュベータボックスの内部環境と外部環境とが導通することを防ぐとともに、前記観察光学系と前記生体試料との間に前記光学的な観察に必要な光を透過させる光透過部を備えることを特徴とする請求項１に記載の生体試料培養観察システム。
3. 少なくとも１つの前記保持容器は、前記培養に必要な気体である培養ガスを保持することを特徴とする請求項１に記載の生体試料培養観察システム。
4. 前記インキュベータボックス内部に供給された前記培養ガスの濃度を測定する培養ガスセンサを更に備えることを特徴とする請求項３に記載の生体試料培養観察システム。
5. 前記供給手段は、前記培養ガスが供給される前記保持容器からの流路を、前記インキュベータボックス内部の空間に接続する状態と、他の前記保持容器内部の空間に接続する状態との間で切り換える流路切換弁を備えることを特徴とする請求項３に記載の生体試料培養観察システム。
6. 前記インキュベータボックスの内部を加湿するための液体を保持する水槽を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の生体試料培養観察システム。
7. 前記供給手段は、前記水槽に供給される加湿用の液体に対して、前記培養に必要な気体である培養ガスを混入させる培養ガス混入手段を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の生体試料培養観察システム。
8. 前記供給手段は、前記生体試料に供給する前記液体または前記気体を、前記培養に必要な温度に加温するヒータを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の生体試料培養観察システム。
9. 前記供給手段は、前記生体試料に供給された液体を排出する廃液排出流路を、前記生体試料に供給する液体を保持する保持容器内の空間または前記排出された液体を保持する廃液タンク内の空間のうち少なくともいずれかに接続することを特徴とする請求項１に記載の生体試料培養観察システム。
10. 前記供給手段は、前記廃液排出流路を、前記生体試料に供給する液体を保持する保持容器内の空間に接続する状態と、前記廃液タンク内の空間に接続する状態との間で切り換える流路切換弁を備えることを特徴とする請求項９に記載の生体試料培養観察システム。
11. 前記供給手段に対し、前記生体試料に供給された液体を新たな前記液体に交換する交換時期を設定する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の生体試料培養観察システム。
12. 前記制御手段は、前記生体試料に供給された前記液体を、前記制御手段に予め入力されたテーブルから選択した前記交換時期に基づいて新たな前記液体に交換する交換時期を設定することを特徴とする請求項１１に記載の生体試料培養観察システム。
13. 前記制御手段は、前記生体試料に供給された前記液体を、検出された前記液体の自家蛍光または吸光度に基づいて新たな前記液体に交換する交換時期を設定することを特徴とする請求項１１に記載の生体試料培養観察システム。
14. 前記インキュベータボックスは、
    培養する前記生体試料を保持する培養部と、
    前記観察光学系と前記培養部に保持された前記生体試料との光路間に、前記光学的な観察に必要な光を透過させる光透過部と、
    を有する培養容器を収納することを特徴とする請求項１に記載の生体試料培養観察システム。
15. 前記供給手段は、
    複数の前記保持容器のうち少なくとも一つが前記培養容器に接続されるように切り換える流路切換弁を、前記各保持容器内部の空間と前記培養容器内部の空間とを接続する流路中に備えることを特徴とする請求項１４に記載の生体試料培養観察システム。
16. 少なくとも１つの前記保持容器は、前記生体試料を加湿するための加湿水を保持し、
    前記流路切換弁は、前記加湿水により生成される前記培養に必要な湿気を、前記インキュベータボックス内部の空間に供給する状態と、前記培養容器内部の空間に供給する状態との間で切り換えることを特徴とする請求項１５に記載の生体試料培養観察システム。
17. 少なくとも１つの前記保持容器は、前記培養に必要な気体である培養ガスを保持し、
    前記流路切換弁は、前記培養ガスを保持した保持容器からの流路を、前記インキュベータボックス内部の空間に接続する状態と、前記培養容器内部の空間に接続する状態との間で切り換えることを特徴とする請求項１５に記載の生体試料培養観察システム。
18. 前記流路切換弁は、前記生体試料に供給された前記培養液における吸光度または自家蛍光の状態のうち少なくともいずれかの検出結果に基づいて、前記保持容器内部の空間と前記培養容器内部の空間とが接続されるように前記流路を切り換えることを特徴とする請求項１５に記載の生体試料培養観察システム。
19. 前記流路切換弁は、前記保持容器を更に追加して接続するための予備ポートを更に備えることを特徴とする請求項１５に記載の生体試料培養観察システム。
20. 前記供給手段は、
    複数の前記保持容器の内部の空間と前記培養容器内部の空間とをそれぞれ接続する流路中に、前記保持容器内の前記液体又は前記気体を前記培養容器に対して供給する供給ポンプを、前記各保持容器毎に独立して備えることを特徴とする請求項１４に記載の生体試料培養観察システム。
21. 前記供給手段は、
    前記培養に必要な液体を保持する前記保持容器内部の空間と前記培養容器内部の空間とを接続する流路中に、前記保持容器から前記培養容器に対して供給される前記液体を遮断するためのエアを注入する、遮断エア注入手段を備えることを特徴とする請求項１４に記載の生体試料培養観察システム。
22. 前記培養容器の少なくとも１つの面における前記光透過部は、前記光学的な観察に必要な光を透過させる透明板を一対に設けた構造を含むことを特徴とする請求項１４に記載の生体試料培養観察システム。
23. 前記培養容器の少なくとも１つの面における前記光透過部には、前記透明板の強度を向上させる補強手段が設けられることを特徴とする請求項１４に記載の生体試料培養観察システム。
24. 前記培養容器は、前記培養容器内部に供給された液体の流れを整える
    整流子部品を更に備えることを特徴とする請求項１４に記載の生体試料培養観察システ
    ム。
25. 内部の空間がそれぞれ流路によって前記培養容器内部の空間と接続された複数の前記保持容器を保持するとともに、前記各保持容器を一度に搬送するための搬送ケースを更に備えることを特徴とする請求項１４に記載の生体試料培養観察システム。
26. 前記観察光学系は、少なくとも直交する２軸方向に移動するステージを備え、前記インキュベータボックスは、前記ステージに取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の生体試料培養観察システム。
27. 前記供給手段は、前記保持容器内に保持された前記液体を冷蔵または冷凍する手段と、前記生体試料に前記液体を供給するとき当該液体を前記培養に必要な温度に加温する手段とを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の生体試料培養観察システム。
28. 前記観察光学系における対物レンズを、前記培養を行うための温度に保温する手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の生体試料培養観察システム。
29. 前記対物レンズを保温する環境と前記生体試料を培養する環境との間における熱の伝導を抑制する手段を更に備えることを特徴とする請求項２８に記載の生体試料培養観察システム。
30. 前記保持容器内部に保持される液体の液面を検出する手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の生体試料培養観察システム。
31. 生体試料を光学的に観察する観察光学系と、
    前記生体試料および前記観察光学系の視野内に照射される外光を遮る遮光手段と、
    前記生体試料の培養に必要な複数種類の液体または気体をそれぞれ保持する複数の保持容器から、前記液体または前記気体を前記生体試料に対して選択的に供給する供給手段と、
    を備えた、生体試料の培養を行うとともに培養している前記生体試料の経時的変化を前記観察光学系で光学的に観察する生体試料培養観察システムに対して用いられ、
    前記観察光学系で外部から光学的に観察する前記生体試料を内部に収納するとともに、外部と隔離された所定の条件の培養環境に内部を維持して前記生体試料の培養を行うことを特徴とするインキュベータボックス。
32. 外部と隔離した状態で所定の条件の培養環境に維持した内部に、培養する生体試料を収納するインキュベータボックスと、
    前記インキュベータボックスの外部から、前記インキュベータボックスを介して前記生体試料を光学的に観察する観察光学系と、
    前記生体試料および前記観察光学系の視野内に照射される外光を遮る遮光手段と、
    を備えた、生体試料の培養を行うとともに培養している前記生体試料の経時的変化を観察する生体試料培養観察システムに対して用いられる、液体または気体の供給手段であって、
    前記インキュベータボックス内部の前記生体試料に対し、前記培養に必要な複数種類の液体または気体を保持する複数の保持容器から、前記液体または前記気体を選択的に供給することを特徴とする供給手段。
33. 外部と隔離した状態で所定の条件の培養環境に維持した内部に、培養する生体試料を収納するインキュベータボックスと、
    前記インキュベータボックスを介して、前記インキュベータボックスの外部から前記生体試料の光学的な観察を行う観察光学系と、
    前記生体試料および前記観察光学系の視野内に照射される外光を遮る遮光手段と、
    前記インキュベータボックス内部の前記生体試料に対し、前記培養に必要な複数種類の液体または気体をそれぞれ保持する複数の保持容器から、前記液体または前記気体を選択的に供給する供給手段と、
    を備えた、生体試料の培養を行うとともに培養している前記生体試料の経時的変化を観察する生体試料培養観察システムにおける前記インキュベータボックスに収納される培養容器であって、
    培養する前記生体試料を保持する培養部と、
    前記観察光学系と前記培養部に保持された前記生体試料との光路間に、前記光学的な観察に必要な光を透過させる光透過部と、
    前記供給手段からの前記液体または気体を前記培養部に保持された前記生体試料に供給する第１の流路と、
    前記生体試料に供給した前記液体または気体を外部に排出する第２の流路と、
    を備えることを特徴とする培養容器。
    
    
    
    

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