JP2013158330A

JP2013158330A - 顕微鏡観察用培養装置

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Publication number: JP2013158330A
Application number: JP2012024852A
Authority: JP
Inventors: Hideji Tsuchiya; 秀治土屋
Original assignee: Tokai Hit Co Ltd
Current assignee: Tokai Hit Co Ltd
Priority date: 2012-02-08
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2013-08-19
Anticipated expiration: 2032-02-08
Also published as: JP5837838B2

Abstract

【課題】細胞の電気生理活動を長時間にわたって視覚的に観察することができれば電気生理試験の種類を増やすことになるが、チャンバープローブは基板上に配線パターンが形成されており、従来の顕微鏡観察用培養装置にそのまま組み込むと、培養空間にその基板が露出して配線パターンが錆びてしまう。
【解決手段】チャンバープローブ１０１上に載置される収容ユニット（ステージヒーターユニット３、バスヒーターユニット１７）のうちバスヒーターユニット１７の筒部２７の内面には弾性部材５７が取り付けられており、そこに円筒部１０７が通される。従って、蓋体６３を装着してできる培養空間内は高湿度になっても、チャンバー１０３の円筒部１０７の外側にあるベースプレート１０５は弾性部材５７により上側の培養空間から遮蔽されているので、その高湿度環境への暴露は阻止される。
【選択図】図２

Description

本発明は顕微鏡観察用培養装置に係り、特に電気生理試験用のチャンバープローブを組み込んだ状態で顕微鏡のステージに設置でき、電気生理試験を行っている試料を顕微鏡観察するのに適した顕微鏡観察用培養装置に関するものである。

顕微鏡観察用培養装置として典型的なものは、特許文献１に示されたものである。この顕微鏡観察用培養装置は、収容ユニットと、前記収容ユニットの上側開口を閉鎖する蓋体とで構成されている。収容ユニット内ではその内壁に沿って水槽部分が区画され、水槽部分に囲まれた中央部が培養空間となっており、この培養空間に、培養液と細胞等の試料を入れた容器、例えばディッシュを収容する。使用中は、培養空間は所定の温度で温められると共に、水槽内の水が蒸発してその蒸気で所定の湿度に保持される。

ところで、細胞の電気生理活動を測定するデバイスとして微細加工技術を利用した基板型のチャンバープローブが開発されているが、このチャンバープローブは自動化システムに組み込み易く、未経験者でも簡単に測定できることから、積極的に使用されるようになってきている。

特開２００８−２５９４３０号公報

上記したチャンバープローブを顕微鏡観察用培養装置に組み込むことができれば、細胞の電気生理活動を長時間にわたって視覚的に観察することができ、電気生理試験の種類を増やすことになる。
而して、チャンバープローブは基板上に配線パターンが形成されており、従来の顕微鏡観察用培養装置にそのまま組み込むと、培養空間にその基板が露出して配線パターンが錆びてしまうため、都合が悪い。
本発明は、上記従来の問題点に着目して為されたものであり、チャンバープローブを組み込んで、細胞の電気生理活動を顕微鏡観察することに適した顕微鏡観察用培養装置を提供することを、その目的とする。

本発明は、上記課題を解決するものであり、請求項１の発明は、電気生理試験用のチャンバープローブを組み込んだ状態で顕微鏡のステージに設置して試料を顕微鏡観察するのに用いる顕微鏡観察用培養装置において、前記チャンバープローブ上に載置される収容ユニットと、前記収容ユニットの上側開口を閉鎖する蓋体と、前記収容ユニットの底部に設けられ、前記チャンバープローブの筒部が貫通可能に開口した開口部と、前記収容ユニットに備えられ、前記筒部の外側のプレート部を前記収容ユニットと前記蓋体とで画定される培養空間から遮蔽する遮蔽手段とを備えることを特徴とする顕微鏡観察用培養装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載した顕微鏡観察用培養装置において、遮蔽手段は収容ユニットの開口部の縁側に沿って立ちあがった筒部と前記筒部の内面に固定された環状体とで構成されていることを特徴とする顕微鏡観察用培養装置である。

請求項３の発明は、請求項２に記載した顕微鏡観察用培養装置において、環状体は弾性部材で構成されていることを特徴とする顕微鏡観察用培養装置である。

請求項４の発明は、請求項２または３に記載した顕微鏡観察用培養装置において、収容ユニットは水槽を備えており、筒部が前記水槽の側壁の一部を構成していることを特徴とする顕微鏡観察用培養装置である。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載した顕微鏡観察用培養装置において、アース手段が備えられていることを特徴とする顕微鏡観察用培養装置である。

本発明の顕微鏡観察用培養装置によれば、電気生理試験用のチャンバープローブを組み込むことができ、細胞の電気生理活動を顕微鏡観察できる。

本発明の実施の形態に係る顕微鏡観察用培養装置に電気生理試験用のチャンバープローブを組み込んだ状態を示す斜視図である。図１の分解斜視図である。図１の断面図である。図３の一部拡大図である。図３の一部拡大図である。

本発明の実施の形態に係る顕微鏡観察用培養装置１を図面にしたがって説明する。
顕微鏡観察用培養装置１は、主に、収容ユニットとしてのステージヒーターユニット３およびバスヒーターユニット１７、および蓋体６３によって構成されている。
先ず、ステージヒーターユニット３の構造について説明する。
このステージヒーターユニット３の本体プレート５はほぼ長方形をなしている。この本体プレート５の中央部にはほぼ正方形の嵌め込み装着用凹部７が設けられ、その中心部には円形の観察穴９が形成されている。嵌め込み装着用凹部７の外側には、一対のネジ穴１１、１１が対向して形成されている。本体プレート５の周縁は屈曲して段差１３になって立ち上がっている。そして、一方の短辺側の段差１３に電気コード１５が接続されている。本体プレート５に内蔵された発熱線（図示省略）がこの電気コード１５に通された電流供給線と導通されており、この電流供給線から発熱線に電流が供給されて本体プレート５が加温される。電気コード１５には、上記した電流供給線だけでなく、アース線（図示省略）も通されており、このアース線は本体プレート５に接続されている。

次に、バスヒーターユニット１７の構成について説明する。
このバスヒーターユニット１７の本体ユニット１９はほぼ矩形の箱状をなしており、底部２１と側部２３とで構成されている。底部２１の中央部には円状に開口して下側開口部が形成されている。
底部２１からは下側開口部の縁に沿って筒部２７が立ち上がっており、この筒部２７は円筒状を為している。筒部２７の外周部には凸部２９、３１が連設されており、この凸部２９、３１は筒部２７を挟んで対向して、共に相対する短辺側に向かって延びている。凸部３１は側部２３に至って一体になっている。凸部３１の上面には二条の溝３３、３３が形成されている。この溝３３、３３は側部２３および筒部２７側まで延長されて、本体ユニット１９の外側と筒部２７の内側にそれぞれ連通している。
凸部２９、３１は下面側が凹んで、それぞれ凹部３０、３２が形成されている。

本体ユニット１９の底部２１の上面および側部２３の内面と、筒部２７の外面と、凸部２９、３１の側面とで画定された空間が水槽３５となっている。この水槽３５に本体ユニット１９の側部２３を貫通して水供給管３７と炭酸ガス供給管３９が通されており、水供給管３７の先端は水槽３５内に入り込んでいる。また、温度センサー４１と、培養液供給ライン４３が、上記した溝３３、３３上を伝わって本体ユニット１９に入り、途中で屈曲されて下方を向いた先端が筒部２７内に入り込んでいる。水供給管３７、炭酸ガス供給管３９、温度センサー４１、および培養液供給ライン４３は、上記したステージヒーターユニット３の電気コード１５と同じ短辺側から本体ユニット１９内に入っている。また、同じ短辺側では、本体ユニット１９にアース線４５が接続されている。
本体ユニット１９の上端には外方フランジ２０が設けられており、この外方フランジ２０の四隅にはネジ止め用の貫通穴がそれぞれ形成されている。外方フランジ２０の外縁からは低い壁が立ち上がっており、外方フランジ２０は後述する蓋体６３用の嵌め込み用凹部をなしている。

上記した筒部２７の内側には段差４７、４９が環状に形成されており、下方にいくほど円形断面が小さくなっている。符号５１は押え部材を示す。この押え部材５１は環状になっており、上記した筒部２７の段差４７、４９に対応して二段にわたって屈曲されて段差５３、５５が設けられている。上側の段差５３の角部の上面側は傾斜している。押え部材５１の上側の段差５３が筒部２７の段差４７に載り、下側の段差５５が筒部２７の段差４９に載るように設計されている。

符号５７は弾性部材を示し、この弾性部材５７は扁平なドーナツ状をなして、中央に円形穴が形成されている。弾性部材５７はシリコーンゴムで構成されている。
弾性部材５７は筒部２７の段差４９上に載置され、その上に押え部材５１の段差５５が載置される。筒部２７の段差４７側と押え部材５１の段差５３側を連通する連通穴が４箇所形成されており、そこにそれぞれネジ６１が通されて締付け固定される。

締付け固定された状態では、弾性部材５７は筒部２７の段差４９や押え部材５１の段差５５よりも内方に延出しており、その延出部分５８は弾性変形可能になっている。

次に、蓋体６３の構成について説明する。
上記した構成のバスヒーターユニット１７に相対してその上端側開口を閉鎖するよう蓋体６３が設けられている。
この蓋体６３はほぼ長方形を為しており、その枠体６５が長方形の透明な透光部６７を保持している。図５に示すように、この透光部６７には２枚の透明ガラス板６９、６９が隙間をあけて配置されており、下側の透明ガラス板６９の上面と上側の透明ガラス板６９の下面にそれぞれ透明導電膜７１、７１が形成されている。対向した透明導電膜７１、７１どうしの間には空気層が介在している。

上記したステージヒーターユニット３の電気コード１５と同じ短辺側に電気コード７３が接続されており、下側と上側の透明導電膜７１、７１にそれぞれ接続された電流供給線とアース線（図示省略）がこの電気コード７３に通されている。
また、温度センサー７５の先端部も下側の透明ガラス板６９の下面に貼り付けられており、この温度センサー７５も電気コード７３に通されている。

上記した構成の顕微鏡観察用培養装置１に、既存の電気試験用のチャンバープローブ１０１を組み込んで、顕微鏡ステージに設置する。
この顕微鏡観察用培養装置１は、顕微鏡観察用電動ステージＸに設置するタイプになっており、この電動ステージＸの開口部を囲んだ受入れ段差に本体プレート５の周縁側の段差１３を重ね合わせて載置する。
このステージヒーターユニット３の上に、電気生理試験用のチャンバープローブ１０１を取り付ける。

チャンバープローブ１０１のチャンバー１０３は透明ガラス製でベースプレート１０５とその中心部に立設された円筒部１０７とからなる。ベースプレート１０５上には配線パターンが形成されており、この配線パターンは円筒部１０７内の平面微小電極群に繋がっている。このチャンバー１０３を、ステージヒーターユニット３の本体プレート５側の観察穴９に嵌め込む。嵌め込み時には、円筒部１０７はステージヒーターユニット３の観察穴９と同軸状になっており、円筒部１０７の外径は観察穴９より僅かに小さいので、円筒部１０７内の試料は支障なく顕微鏡観察できる。

上記したように載置したチャンバー１０３の上に、コネクタユニット１０９の本体プレート１１１を載置する。本体プレート１１１の中央部には円形の開口部１１３が形成されており、この開口部１１３にチャンバー１０３側の円筒部１０７が通される。
本体プレート１１１には一対の貫通穴が形成されており、それぞれにネジ１１５が通され、ステージヒーターユニット３の本体プレート５側のネジ穴１１に通されて締付け固定される。

コネクタユニット１０９の上に、バスヒーターユニット１７を載置する。バスヒーターユニット１７の本体ユニット１９側の筒部２７に、上記した円筒部１０７が通される。上記で締付け固定に使われたネジ１１５は本体プレート１１１から上に突出しているが、バスヒーターユニット１７側の本体ユニット１９に設けられた凹部３０、３２に入り込むので、支障は無い。

弾性部材５７の円形穴の径は、円筒部１０７の外径より小さくなっており、円筒部１０７が通されると、図４に示すように、弾性部材５７の延出部分５８が弾性変形して円筒部１０７の外面に隙間無く密着する。
従って、弾性部材５７の下側に臨んだチャンバー１０３側のベースプレート１０５は遮蔽されることになる。
バスヒーターユニット１７の本体ユニット１９の外方フランジ２０の貫通穴にネジ２４が通され、さらにステージヒーターユニット３側の本体プレート５のネジ穴に通されて、チャンバープローブ１０１を組み込んだ状態で、バスヒーターユニット１７がステージヒーターユニット３に対して締付け固定される。

次に、試料を円筒部１０７内に置いた後に、蓋体６３を装着する。
蓋体６３の装着により、円筒部１０７とバスヒーターユニット１７の本体ユニット１９と蓋体６３とで密閉された培養空間が形成される。
この培養空間では、ガス供給管３９から炭酸ガスが供給されて所定のガス濃度に保持されると共に、水供給管３７から供給された水槽３５内の水の蒸発により所定の湿度に保持される。水の蒸発は水槽３５の下側にあるステージヒーターユニット３の発熱線の通電による加熱によるものである。
さらに、この水蒸気の存在と、蓋体６３側の透明導電膜７１の加熱により、培養空間が所定の温度に保持されると共に、蓋体６３側の結露も防止される。
温度センサー４１により円筒部１０７内の培養液の温度が直接測定され、且つ温度センサー７５により蓋体６３側の温度も測定され、フィードバック制御により温度は常に所定に維持されるようになっている。

培養空間では高湿度に暴露されるが、上記したように、チャンバー１０３の円筒部１０７の外側にあるベースプレート１０５は弾性部材５７により上側の培養空間から遮蔽されているので、高湿度環境への暴露は阻止されている。
また、ユニット側にはアース手段が設けられ、発熱線や透明導電膜７１より発生する電磁波由来の交流ノイズはアース線に流れて消失するので、微小電流による観察が可能となっている。
従って、電気生理試験による細胞の活動を観察するのに適している。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、これらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
例えば、バスヒーターユニット等で構成される収容ユニットの形状は矩形になっているが、これに限定されず円形でもよい。

本発明の顕微鏡観察用培養装置は、顕微鏡の附属品として利用できる。

１…顕微鏡観察用培養装置
３…ステージヒーターユニット５…本体プレート
７…凹部９…観察穴
１１…ネジ穴１３…段差
１５…電気コード
１７…バスヒーターユニット１９…本体ユニット
２１…底部２０…外方フランジ
２３…側部２７…筒部
２９、３１…凸部３０、３２…凹部
３３…溝３５…水槽
３７…水供給管３９…ガス供給管
４１…温度センサー４３…培養液供給ライン
４５…アース線４７、４９…（筒部の）段差
５１…押え部材５３、５５…（押え部材の）段差
５７…弾性部材５８…（弾性部材の）延出部分
６１…ネジ
６３…蓋体６５…枠体
６７…透光部６９…透明ガラス板
７１…透明導電膜７３…電気コード
７５…温度センサー
Ｘ…電動ステージ
１０１…電気生理試験用チャンバープローブ１０３…チャンバー
１０５…ベースプレート１０７…円筒部
１０９…コネクタユニット１１１…本体プレート
１１３…開口部

Claims

電気生理試験用のチャンバープローブを組み込んだ状態で顕微鏡のステージに設置して試料を顕微鏡観察するのに用いる顕微鏡観察用培養装置において、
前記チャンバープローブ上に載置される収容ユニットと、前記収容ユニットの上側開口を閉鎖する蓋体と、前記収容ユニットの底部に設けられ、前記チャンバープローブの筒部が貫通可能に開口した開口部と、前記収容ユニットに備えられ、前記筒部の外側のプレート部を前記収容ユニットと前記蓋体とで画定される培養空間から遮蔽する遮蔽手段とを備えることを特徴とする顕微鏡観察用培養装置。
請求項１に記載した顕微鏡観察用培養装置において、
遮蔽手段は収容ユニットの開口部の縁側に沿って立ちあがった筒部と前記筒部の内面に固定された環状体とで構成されていることを特徴とする顕微鏡観察用培養装置。
請求項２に記載した顕微鏡観察用培養装置において、
環状体は弾性部材で構成されていることを特徴とする顕微鏡観察用培養装置。
請求項２または３に記載した顕微鏡観察用培養装置において、
収容ユニットは水槽を備えており、筒部が前記水槽の側壁の一部を構成していることを特徴とする顕微鏡観察用培養装置。
請求項１から４のいずれかに記載した顕微鏡観察用培養装置において、
アース手段が備えられていることを特徴とする顕微鏡観察用培養装置。