JP4804002B2 - 培養観察装置 - Google Patents

Description

本発明は、培養細胞を培養しながら観察するための培養観察装置に関する。

生物研究市場では、生体の動的変化を研究するために培養細胞を用いた実験が行なわれている。培養細胞は牛の血清などから作られた培地と呼ばれる液体と共に、内部温度３７℃、炭酸ガス濃度５％、湿度１００％に維持された炭酸ガスインキュベーター内に配置され、培養細胞の活性が維持されている。また炭酸ガスインキュベーターの機能を備えた顕微鏡により培養細胞の活性を維持した状態での観察が可能な観察装置が市販されている。

培養細胞と培地は、一般にプラスチックやガラスで作られた外形が円筒形状のディッシュやシャーレなどの容器の中で培養される。

培養細胞を用いた実験には、特定の細胞の変化を追う細胞系譜の実験など、長期間にわたる実験もある。

しかし培地は約３日に１回の交換が必要であり、長期間特定の細胞の観察を行なうためには培地の交換が必要となる。そのため顕微鏡から培養細胞を入れた容器を取り外しクリーンベンチなどで培地交換の作業を行なわなければならない。

顕微鏡とクリーンベンチの間の移動区間およびクリーンベンチ内は、炭酸ガスインキュベーター内の培養空間の温度である３７℃であることはまれであり、通常は人間が作業しやすい２０〜２５℃程度である。このため、培養細胞を入れた容器の温度が培地交換作業の間に低下して、炭酸ガスインキュベーター内に容器を戻した際に容器の表面に結露が発生することがある。このように容器の表面に結露が発生すると、一時的に観察ができなくなってしまう。

本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、培養細胞を入れた容器に発生した結露を短時間で除去し得る培養観察装置を提供することである。

本発明は、培養細胞を培養しながら観察するための培養観察装置に向けられている。本発明の培養観察装置は、第一の蓋で覆われた培養細胞と培地を収容した容器を収容し、培養細胞の培養に適した環境に制御された培養空間を形成するための培養装置と、培養細胞の拡大像を観察するための顕微鏡と、培養空間内に設けられた、第一の蓋と交換される第二の容器の蓋を保管するための蓋保管室手段とを備えている。

本発明によれば、培養細胞を入れた容器に発生した結露を短時間で除去し得る培養観察装置が提供される。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

［第一実施形態］
本実施形態は、培養細胞を培養しながら観察するための培養観察装置に向けられている。培養観察装置は、実質的に、培養細胞を培養するための培養装置（インキュベーター）と、培養細胞を観察するための顕微鏡とを組み合わせて構成されている。図１は、本発明の第一実施形態による培養観察装置を概略的に示す断面図である。

図１に示されるように、培養観察装置１００Ａは、培養装置主本体１９０と、培養装置副本体１４０と、これらを支持する本体支持台１１０とを備えている。

本体支持台１１０は複数の脚部１１４を備えている。

培養装置副本体１４０は、脚部１１４に支持された下側ベース部１４２と、下側ベース部１４２の上の周囲を取り囲む側壁部１４４と、側壁部１４４の上側の開口を覆う上側ベース部１４６とを備えている。

上側ベース部１４６は、下側ベース部１４２に立てられた複数の支持支柱１４８によって支持されている。上側ベース部１４６と側壁部１４４はシール部材１５０を介して接しており、両者の間は気密に保たれている。側壁部１４４は中空構造で断熱空間１５２を有し、側壁部１４４の断熱空間１５２内にはヒーター１５４が設けられている。下側ベース部１４２は、培養装置副本体１４０の内部空間と外気とを連絡する直径３０ｍｍ程度の貫通穴１４２ａを有している。

培養装置主本体１９０は、底面が開口した箱状の筐体１９２を備えている。筐体１９２はヒンジ１９４によって側壁部１４４に取り付けられており、培養装置副本体１４０に対して開閉可能である。筐体１９２と上側ベース部１４６の間にはシール部材２００が設けられており、筐体１９２は閉じられた際にシール部材２００を介して上側ベース部１４６に接し、筐体１９２と上側ベース部１４６の間は気密に保たれる。筐体１９２は中空構造で断熱空間２０４を有し、筐体１９２の断熱空間２０４内にはヒーター２０６が設けられている。

筐体１９２が閉じられることにより、培養装置副本体１４０と培養装置主本体１９０は、標本を培養するための培養空間２０２を形成する。培養観察装置１００Ａは、筐体１９２の開閉を感知するための開閉センサー１９６を有している。

筐体１９２には、炭酸ガスなどの気体を培養空間２０２に供給するための気体供給流路２０８が連結されている。気体供給流路２０８は気体供給源２１０に連結される。気体供給流路２０８の途中には、気体の供給量を制御するためのバルブ２１２が設けられている。

培養観察装置１００Ａは、培養空間２０２内において、標本トレー５５０が取り付けられるトレー取り付け部２５２と、トレー取り付け部２５２を水平に移動させるための水平移動機構２６０を備えている。

標本トレー５５０は複数の標本５１０を保持可能である。標本５１０は、培養細胞５０２と培地５０４を収容した容器５１２と、容器５１２を覆う蓋５１８とから構成される。容器５１２と蓋５１８は共に光学的に透明である。標本５１０は、標本トレー５５０に形成された凹部に収容されて支持され、凹部の内側に形成された開口を通して下方から光学的に観察され得る。

トレー取り付け部２５２は、標本トレー５５０を受けるトレー受け部２５４と、トレー受け部２５４から上方に突出している凸部２５６と、トレー受け部２５４から下方に延びている回転シャフト２５８とを有している。回転シャフト２５８は図示しない機構により回転可能に支持されている。

標本トレー５５０は、図示されていないが、トレー取り付け部２５２の凸部２５６を把持する把持機構を有しており、この把持機構はトレー取り付け部２５２と共働してトレー保持機構２５０を構成している。これにより、標本トレー５５０は、その上面が対物レンズ３１２の光軸に直交する平面に平行になるように、トレー取り付け部２５２に再現性良く着脱可能となっている。

上側ベース部１４６は貫通穴１４６ａを有し、トレー取り付け部２５２の回転シャフト２５８は上側ベース部１４６の貫通穴１４６ａを通って延びている。上側ベース部１４６の貫通穴１４６ａとトレー取り付け部２５２の回転シャフト２５８とのすき間は、湿気の漏れを良好に抑えるために、好ましくは０．１ｍｍ以下であるとよい。また、湿気の漏れをさらに抑えるため、上側ベース部１４６の貫通穴１４６ａとトレー取り付け部２５２の回転シャフト２５８の間に弾性部材が設けられてもよい。

水平移動機構２６０は、トレー取り付け部２５２を回転させるためのモーター２６２と、モーター２６２を支持するモーター支持部材２６４と、モーター支持部材２６４を移動可能に支持しているリニアガイド２６６と、モーター支持部材２６４に係合しているボールネジ２６８と、ボールネジ２６８を駆動するためのモーター２７０と、モーター２７０を支持しているモーター支持部材２７２とを備えている。

モーター支持部材２６４はリニアガイド２６６を介して上側ベース部１４６に取り付けられており、上側ベース部１４６に対して横に移動可能である。またモーター支持部材２７２は上側ベース部１４６に固定されている。ボールネジ２６８はモーター２７０の軸の回転運動をモーター支持部材２６４の直線運動に変換する。

顕微鏡は、対物光学部３１０と結像光学部３４０とを備えている。対物光学部３１０は培養装置副本体１４０の内部に収容されている。また結像光学部３４０は培養装置副本体１４０の下方外部に配置されている。

対物光学部３１０は、対物レンズ３１２と、対物レンズ３１２を上下に移動させるための準焦機構３２０とを備えている。

準焦機構３２０は、対物レンズ３１２を支持するための対物レンズ支持部材３２２と、対物レンズ支持部材３２２を移動可能に支持しているリニアガイド３２４と、対物レンズ支持部材３２２に係合しているボールネジ３２６と、ボールネジ３２６を駆動するためのモーター３２８と、モーター３２８を支持しているモーター支持部材３３０とを備えている。

モーター支持部材３３０は上側ベース部１４６に固定されている。対物レンズ支持部材３２２はリニアガイド３２４を介してモーター支持部材３３０に取り付けられており、モーター支持部材３３０に対して上下に移動可能である。ボールネジ３２６はモーター３２８の軸の回転運動を対物レンズ支持部材３２２の直線運動に変換する。

上側ベース部１４６は貫通穴１４６ｂを有し、対物レンズ３１２は上側ベース部１４６の貫通穴１４６ｂを通って延びている。上側ベース部１４６の貫通穴１４６ｂと対物レンズ３１２とのすき間は、湿気の漏れを良好に抑えるために、好ましくは０．１ｍｍ以下であるとよい。また、湿気の漏れをさらに抑えるため、上側ベース部１４６の貫通穴１４６ｂと対物レンズ３１２との間に弾性部材が設けられてもよい。

結像光学部３４０は、結像レンズ３４２と撮像装置３４４とを備えている。下側ベース部１４２は貫通穴１４２ｂを有し、貫通穴１４２ｂには光学窓１４２ｃが密閉状態で設けられている。結像光学部３４０は下側ベース部１４２に設けられた光学窓１４２ｃを介して対物レンズ３１２と光学的に結合されている。

また顕微鏡は、標本を透過照明するための透過照明光学系を備えている。透過照明光学系は、筐体１９２の外壁１９２ａに密閉状態で取り付けられた照明光源３７２と、筐体１９２の内壁１９２ｂに密閉状態で設けられた光学窓３７４とを有している。照明光源３７２と光学窓３７４は共に対物レンズ３１２の上方に位置している。照明光源３７２は照明光を発し、光学窓３７４は照明光の通過を許す。

さらに顕微鏡は、標本を励起するための励起照明光学系を備えている。励起照明光学系は、励起光源部４００と、蛍光キューブユニット４１０とを有している。

励起光源部４００は複数の励起光源４０２を含んでおり、それらは波長の異なる光を発する。励起光源部４００はさらに複数の励起光源４０２から延びる光路を一本に統合する素子４０４と、素子４０４からの光を蛍光キューブユニット４１０に導く投光管４０６とを備えている。

蛍光キューブユニット４１０は複数の蛍光キューブ４１２を含んでいる。複数の蛍光キューブ４１２は例えば回転可能なターレットに保持されており、それらのうちの一つが対物光学部３１０と結像光学部３４０の間の光路上に選択的に配置される。各蛍光キューブ４１２は、蛍光フィルター４１４とダイクロイックミラー４１６と吸収フィルター４１８とを有している。蛍光フィルター４１４は特定の波長域の光を選択的に透過して励起光を作る。ダイクロイックミラー４１６は蛍光フィルター４１４を透過した励起光を反射するとともに、標本５１０から発生した蛍光を選択的に透過する。吸収フィルター４１８はダイクロイックミラー４１６を透過した蛍光中の特定の波長域の光を選択的に透過して不所望な波長成分を取り除く。

さらに培養観察装置１００Ａは、装置全体を制御するための制御部４２０を備えている。制御部４２０は、例えば、水平移動機構２６０や準焦機構３２０、ヒーター１５４、ヒーター２０６、蛍光キューブユニット４１０、励起光源４０２、照明光源３７２などを制御する。

培養観察装置１００Ａの使用時は、複数の標本５１０を保持した標本トレー５５０がトレー取り付け部２５２に取り付けられ、純水を入れた加湿パッド２１４が培養空間２０２の中に配置される。培養空間２０２は、ヒーター２０６によって内部温度が３７℃に制御され、バルブ２１２によって炭酸ガス濃度が５％に制御される。また、培養装置副本体１４０の内部空間は、ヒーター１５４によって内部温度が３７℃に制御される。

筐体１９２の断熱空間２０４により培養空間２０２は外気の影響を受けにくく、また培養装置副本体１４０の内部空間も３７℃であるため、培養空間２０２の内部温度は良好に３７℃に保たれる。また、培養空間２０２に生じた湿気は外部へ漏れにくいため、培養空間２０２内は１００％に近い高湿度に保たれる。

培養装置副本体１４０の内部空間と外部空間をつなぐ貫通穴１４２ａは小径であるので培養装置副本体１４０内への外気の流入はわずかである。また培養装置副本体１４０の内部空間は断熱空間１５２によって囲まれているので外気の影響を受けにくい。このため、培養装置副本体１４０の中に配置された対物レンズ３１２と準焦機構３２０は外気に影響されず３７℃に良好に保たれる。対物レンズ３１２と準焦機構３２０は温度の影響を受けると容易にピントズレを生じさせるが、対物レンズ３１２と準焦機構３２０の温度が一定に保たれるためピントズレの発生が良好に抑えられる。

また培養空間２０２から培養装置副本体１４０の内部に浸入したわずかな湿気は貫通穴１４２ａを通って外気に拡散するため、培養装置副本体１４０の内部は低い湿度に保たれる。これにより、対物レンズ３１２に結露が生じたり、準焦機構３２０に錆が生じたりすることが防止される。

また観察時は、対物レンズ３１２の上方に位置する標本５１０が観察される。観察対象の標本５１０は、水平移動機構２６０により標本トレー５５０を大きく回転させることによって切り換えられる。標本５１０内の観察個所は、水平移動機構２６０により標本トレー５５０を対物レンズ３１２の光軸に直交する平面に沿って移動させることによって調整される。この調整は、標本トレー５５０の回転と並進移動との組み合わせによって行なわれる。回転と並進移動は、標本５１０を支持する凹部の内側に形成された開口の内側に位置している対物レンズ３１２の先端が標本トレー５５０に当たらない範囲で行なわれる。

また、長期間にわたる観察では培地の交換が必要である。培地の交換は、トレー取り付け部２５２から標本トレー５５０ごと取り外して行なわれる。つまり、培地交換の間、容器５１２は標本トレー５５０に保持されたままであり、容器保持機構によってしっかり固定されているため位置ずれも生じない。培地交換の済んだ標本トレー５５０は、再びトレー取り付け部２５２に培地交換前と同じ状態で取り付けられる。

このように本実施形態では、容器５１２を標本トレー５５０から外すことなく培地交換を行なえるとともに、標本トレー５５０をトレー取り付け部２５２に位置再現性良く取り付けることができるので、容器５１２を元の位置に配置できる。これにより、特定の細胞を長期間にわたって観察することが可能である。

培養観察装置１００Ａにおいて、培地交換作業は、複数の標本５１０を保持している標本トレー５５０を、トレー取り付け部２５２から取り外し、クリーンベンチに移動し、培地を交換し、培養観察装置１００Ａに移動し、トレー取り付け部２５２に取り付ける、という手順で行なわれる。また培地の交換は、標本５１０の蓋５１８を開け、古い培地を吸い取り、新しい培地を入れ、標本５１０の蓋５１８を閉める、という手順で行なわれる。この作業は、標本５１０の個数だけ繰り返し行なわれる。

培養観察装置１００Ａとクリーンベンチとの間の移動区間およびクリーンベンチ内は、培養空間の温度である３７℃であることはまれであり、通常は人間が作業しやすい２０〜２５℃程度である。このため、標本トレー５５０と標本５１０の温度は培地交換作業の間に培養空間２０２の温度よりも低くなる傾向にある。標本トレー５５０と標本５１０を培養空間２０２内に戻す際に、標本５１０の温度が培養空間２０２の温度よりも１℃以上低くなっていると、標本５１０の表面に結露が発生し、観察を一時的に行なえなくなってしまう。

このような不具合を解消するため、本実施形態の培養観察装置１００Ａは、標本５１０の表面に発生して結露を短時間で除去するため、トレー取り付け部２５２に取り付けられた標本トレー５５０に保持された標本５１０（容器５１２と蓋５１８を含む）に風を送るための送風機４３２と４３４と４３６を備えている。送風機４３２は、トレー取り付け部２５２に取り付けられた標本トレー５５０の側方に位置している。送風機４３４と送風機４３６は、トレー取り付け部２５２に取り付けられた標本トレー５５０を間に挟んで上下に位置しており、標本トレー５５０と標本５１０が通過するに十分な間隔を置いて互いに向き合っている。送風機４３４と送風機４３６の間に配置された標本５１０に対して、送風機４３４は標本５１０の蓋５１８に風を送り、送風機４３６は標本５１０の容器５１２に風を送る。

制御部４２０は、開閉センサー１９６の情報から培養装置主本体１９０の筐体１９２が閉じられたことを検出すると、送風機４３２と４３４と４３６を一定時間（例えば１０分間）駆動する。また制御部４２０は、送風機４３２と４３４と４３６が一定時間駆動されている間、標本トレー５５０を移動させて複数の標本５１０を順番に送風機４３２と４３４と４３６の気体吐出部近くに配置する。

送風機４３２と４３４と４３６の気体吐出部近くに配置された標本５１０は、例えば培地交換の作業中の温度低下が原因で表面に発生した結露が、送風機４３２と４３４と４３６から送られてくる風により短時間で除去される。

図１では作図上の都合から送風機４３２と４３４と４３６は標本トレー５５０の回転中心を基準にして対物レンズ３１２の反対側に描かれているが、好ましくは送風機４３２と４３４と４３６は、標本５１０の一つが観察のために対物レンズ３１２の光軸上に配置されているとき、その後に比較的早く好ましくは次に対物レンズ３１２の光軸上に配置される標本５１０に風を送るように配置されているとよい。

例えば、図２において、標本５１０Ａが観察のために対物レンズ３１２の光軸上に配置されており、標本トレー５５０は矢印で示されるように左回りに回転され、標本５１０Ａに続いて標本５１０Ｂ、標本５１０Ｃ、標本５１０Ｄ、標本５１０Ｅ、標本５１０Ｆ、標本５１０Ｇ、標本５１０Ｈの順番で観察のために対物レンズ３１２の光軸上に配置されるものとする。この場合、送風機４３２と４３４と４３６は、図２に示された位置関係において標本５１０Ｂに風を送るように配置されるとよい。

また、標本トレー５５０の回転方向が固定されていない場合には、図２に示された位置関係において標本５１０Ｂと標本５１０Ｈに風を送るように送風機４３２と４３４と４３６が配置されるとよい。

本実施形態では、複数の標本５１０は円板状の標本トレー５５０の同一円周上に配置され、標本トレー５５０の回転によって観察される標本５１０が切り換えられるが、複数の標本５１０はＸＹステージ上に格子状に配置され、ＸＹステージの二次元的な水平移動によって観察される標本５１０が切り換えられてもよい。

例えば、図３において、ＸＹステージ７２０の矢印で示されるようにラスター走査的に移動されて標本５１０Ａから順番に標本５１０Ｂ、標本５１０Ｃ、標本５１０Ｄ、標本５１０Ｅ、標本５１０Ｆ、標本５１０Ｇ、標本５１０Ｈ、標本５１０Ｉ、標本５１０Ｊ、標本５１０Ｋ、標本５１０Ｌの順番で観察のために対物レンズ３１２の光軸上に配置されるものとする。さらに標本５１０Ｂが観察のために対物レンズ３１２の光軸上に配置されているものとする。この場合、送風機４３２と４３４と４３６は図３に示された位置関係において標本５１０Ｅに風を送るように配置されるとよい。

さらには、送風機４３２と４３４と４３６は、観察のために対物レンズ３１２の光軸上に配置されている標本５１０に風を送るように配置されるとよい。この場合、標本５１０の下方に対物レンズ３１２が位置しているので、標本５１０に下方から風を送る送風機４３６は省略される。

本実施形態では、培養観察装置１００Ａは三つの送風機４３２と４３４と４３６を備えているが、少なくとも一つの送風機を備えていればよく、三つの送風機４３２と４３４と４３６の一つまたは二つはレイアウトの都合上の理由などから適宜省略されてもよい。先に述べたように対物レンズ３１２の光軸上に配置されている標本５１０に風を送る場合には、標本５１０に下方から風を送る送風機４３６は必然的に省略されるが、それ以外の場合であれば、培養観察装置１００Ａは、できる限り、標本５１０に下方から風を送る送風機４３６を備えているとよい。

本実施形態によれば、送風機４３２と４３４と４３６によって標本５１０に風を送ることにより、標本５１０の表面に発生した結露を短時間で除去することができる。このため、培地交換の作業後すぐに標本５１０の観察を開始することができる。

本実施形態では、筐体１９２は培養装置副本体１４０に対して開閉可能であるが、これに限定されるものではなく、筐体１９２は培養装置副本体１４０に固定されていてもよい。その場合、標本トレー５５０や加湿パッド２１４の出し入れのために、筐体１９２は、側壁に形成された開口と、側壁の開口をふさぐための扉とを備えていればよい。さらには、筐体１９２は、底部の一部が開口していて、培養装置副本体１４０に取り付けることによってその開口がふさがれるように構成してもよい。

［第二実施形態］
本実施形態は、培養細胞を入れた容器の表面に発生した結露を短時間で除去し得る別の培養観察装置に向けられている。図４は、本発明の第二実施形態による培養観察装置を概略的に示している。図４において、図１に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。

図９に示されるように、本実施形態の培養観察装置１００Ｂは、培養空間２０２内の環境を一律に保つための送風機４４２と、気体の通過を許すダクト４４４とを備えている。ダクト４４４は吸気口４４４ａと上側排気口４４４ｂと下側排気口４４４ｃとを有している。上側排気口４４４ｂと下側排気口４４４ｃは、標本トレー５５０と標本５１０が通過するに十分な間隔を置いて互いに向き合っている。ダクト４４４は、上側排気口４４４ｂと下側排気口４４４ｃの間に配置された標本５１０に対して、送風機４４２から取り込んだ気体を上側排気口４４４ｂから標本５１０の蓋５１８に吹き付け、また下側排気口４４４ｃから標本５１０の容器５１２に吹き付ける。

培養観察装置１００Ｂはさらに、ダクト４４４を移動させて送風機４４２から送り出される気体をダクト４４４を介して標本５１０（容器５１２と蓋５１８を含む）に導くためのダクト移動機構４４６を備えている。ダクト移動機構４４６は、図５に示されるように、ダクト４４４を移動可能に支持しているリニアガイド４４８と、ダクト４４４に係合しているボールネジ４５０と、ボールネジ４５０を駆動するためのモーター４５２とを備えている。ボールネジ４５０の一端は軸受け４５３に支持され、他端はカップリング４５４を介してモーター４５２の軸に連結されている。

制御部４２０は、開閉センサー１９６の情報から培養装置主本体１９０の筐体１９２が閉じられたことを検出すると、ダクト４４４の吸気口４４４ａを送風機４４２の気体吐出部近く移動させ、一定時間（例えば１０分間）経過後にダクト４４４の吸気口４４４ａを送風機４４２の気体吐出部近くから退避させる。また制御部４２０は、ダクト４４４の吸気口４４４ａが送風機４４２の気体吐出部近くに配置されている間、標本トレー５５０を移動させて複数の標本５１０を順番にダクト４４４の上側排気口４４４ｂと下側排気口４４４ｃの間に配置する。

ダクト４４４の上側排気口４４４ｂと下側排気口４４４ｃの間に配置された標本５１０は、表面に発生した結露が、送風機４４２からダクト４４４を介して送られてくる気体により短時間で除去される。また、ダクト４４４の吸気口４４４ａを送風機４４２の気体吐出部近くから退避された後、送風機４４２は培養空間２２０内の環境を一律に保つために働く。

図４では作図上の都合からダクト４４４は標本トレー５５０の回転中心を基準にして対物レンズ３１２の反対側に描かれているが、好ましくはダクト４４４は、標本５１０の一つが観察のために対物レンズ３１２の光軸上に配置されているとき、その後に比較的早く好ましくは次に対物レンズ３１２の光軸上に配置される標本５１０に送風機４４２からの気体を送るように配置されるとよい。ダクト４４４の詳しい位置関係は、第一実施形態における送風機の位置関係と同様である。

またダクト４４４は、送風機４４２から取り込んだ気体を、標本５１０の蓋５１８に吹き付けるための上側排気口４４４ｂと、標本５１０の容器５１２に吹き付けるための下側排気口４４４ｃを有しているが、それらの一方は設計上の都合などのより適宜省略されてもよい。

本実施形態によれば、送風機４４２から送り出される気体をダクト４４４を介して標本５１０に導くことにより、標本５１０の表面に発生した結露を短時間で除去することができる。このため、培地交換の作業後すぐに標本５１０の観察を開始することができる。

［第三実施形態］
本実施形態は、培養細胞を入れた容器の表面に発生した結露を短時間で除去し得る別の培養観察装置に向けられている。図６は、本発明の第三実施形態による培養観察装置を概略的に示している。図６において、図１に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。

図１０に示されるように、本実施形態の培養観察装置１００Ｃは、気体を供給するための気体供給部４６４と、気体供給部４６４から供給される気体を標本５１０（容器５１２と蓋５１８を含む）に導くための流路４６２と４７２と、流路４６２路の途中に設けられた気体の流れを制御するためのバルブ４６６とを備えている。気体供給部４６４はこれに限らないが例えばエアボンベで構成される。バルブ４６６は電気的に制御可能なバルブであり、これに限らないが例えば電磁バルブで構成される。流路４７２は断熱空間２０４内において流路４６２から分岐しており、流路４６２の排気口と流路４７２の排気口は標本トレー５５０と標本５１０が通過するに十分な間隔を置いて互いに向き合っている。流路４６２の排気口と流路４７２の排気口の間に配置された標本５１０に対して、流路４６２は標本５１０の蓋５１８に気体を噴射し、流路４７２は標本５１０の容器５１２に気体を噴射する。また、断熱空間２０４内において流路４６２と流路４７２の周りには、それぞれ、それらの中を通る気体を加熱するためのヒーター４６８と４７８が設けられている。

制御部４２０は、開閉センサー１９６の情報から培養装置主本体１９０の筐体１９２が閉じられたことを検出すると、バルブ４６６を開き、一定時間（例えば１０分間）経過後にバルブ４６６を閉じる。また制御部４２０は、バルブ４６６が開かれている間、標本トレー５５０を移動させて複数の標本５１０を順番に流路４６２の排気口と流路４７２の排気口の間に配置する。

流路４６２の排気口と流路４７２の排気口の間に配置された標本５１０は、表面に発生した結露が、流路４６２の排気口と流路４７２の排気口から噴射される気体により短時間で除去される。

図４では作図上の都合から流路４６２の排気口と流路４７２の排気口は標本トレー５５０の回転中心を基準にして対物レンズ３１２の反対側に描かれているが、好ましくは流路４６２の排気口と流路４７２の排気口は、標本５１０の一つが観察のために対物レンズ３１２の光軸上に配置されているとき、その後に比較的早く好ましくは次に対物レンズ３１２の光軸上に配置される標本５１０に流路４６２の排気口と流路４７２の排気口からの気体が噴射されるように配置されるとよい。流路４６２の排気口と流路４７２の排気口の詳しい位置関係は、第一実施形態における送風機の位置関係と同様である。

また培養観察装置１００Ｃは、標本５１０の蓋５１８に気体を噴射するための流路４６２と、標本５１０の容器５１２に気体を噴射するための流路４７２とを備えているが、それらの一方は設計上の都合などのより適宜省略されてもよい。

本実施形態によれば、流路４６２の排気口と流路４７２の排気口から気体を噴射することにより、標本５１０の表面に発生した結露を短時間で除去することができる。このため、培地交換の作業後すぐに標本５１０の観察を開始することができる。

［第四実施形態］
本実施形態は、培養細胞を入れた容器の蓋の表面に発生した結露を短時間で除去し得る培養観察装置に向けられている。図７は、本発明の第四実施形態による培養観察装置を概略的に示している。図７において、図１に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。

図７に示されるように、本実施形態の培養観察装置１００Ｄは、培養空間２０２内に設けられた標本５１０の蓋５１８を保管するための蓋保管室４８０を備えている。蓋保管室４８０は、上側ベース部１４６に立てられた支持支柱４８２によって支持されている。蓋保管室４８０は、蓋保管室４８０内と培養空間２０２内とを空間的に連絡する開口部４８６を有しており、蓋保管室４８０内は培養空間２０２内と同じ環境に保たれる。

蓋保管室４８０は、標本５１０の蓋５１８を支持するための支持部材を有している。支持部材は、例えば、気体の流れを実質的に妨げない棚４９０である。棚４９０はこれに限らないが例えば網やパンチングメタルで構成され、その上に蓋５１８が載せられる。また、支持部材は、蓋５１８を掛けておくためのフック４９２であってもよい。

さらに蓋保管室４８０は、殺菌灯４８８と、殺菌灯４８８の光が蓋保管室４８０の開口部４８６から漏れ出ることを妨げる仕切り板４９４とを有している。

本実施形態においては、培地交換後、標本５１０を保持している標本トレー５５０がトレー取り付け部２５２に取り付けられた後、標本トレー５５０に保持されている標本５１０の蓋５１８が操作者によって蓋保管室４８０内に保管されている蓋５１８と素早く交換される。蓋保管室４８０内は常に培養空間２０２内と同じ環境にあるので、蓋保管室４８０内に保管されている蓋５１８の温度は培養空間２０２の温度に等しい。このため、標本トレー５５０に保持されている標本５１０の容器５１２から取り外された蓋５１８の表面には培地交換の作業中の温度低下により結露が発生するかもしれないが、標本トレー５５０に保持されている標本５１０の容器５１２に新しく載せられた蓋５１８の表面に結露が発生することはない。言い換えれば、標本トレー５５０に保持されている容器５１２の蓋５１８の表面に発生した結露が蓋５１８を交換することによって短時間で除去される。

本実施形態によれば、蓋５１８を交換することにより、標本５１０の蓋５１８の表面に発生した結露を除去することができる。このため、培地交換の作業後すぐに標本５１０の観察を開始できる可能性が高まる。

これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。

本発明の第一実施形態による培養観察装置を概略的に示す断面図である。 図１に示された標本トレーに保持された複数の標本を示している。 図１に示された標本トレーに代えて適用されたＸＹステージの上に並べられた複数の標本を示している。 本発明の第二実施形態による培養観察装置を概略的に示す断面図である。 図４に示されたダクト移動機構を概略的に示している。 本発明の第三実施形態による培養観察装置を概略的に示す断面図である。 本発明の第四実施形態による培養観察装置を概略的に示す断面図である。

符号の説明

１００Ａ…培養観察装置、１００Ｂ…培養観察装置、１００Ｃ…培養観察装置、１００Ｄ…培養観察装置、１１０…本体支持台、１１４…脚部、１４０…培養装置副本体、１４２…下側ベース部、１４２ａ…貫通穴、１４２ｂ…貫通穴、１４２ｃ…結像光学部取付部、１４４…側壁部、１４６…上側ベース部、１４６ａ…貫通穴、１４６ｂ…貫通穴、１４８…支持支柱、１５０…シール部材、１５２…断熱空間、１５４…ヒーター、１９０…培養装置主本体、１９２…筐体、１９２ａ…外壁、１９２ｂ…内壁、１９４…ヒンジ、１９６…開閉センサー、２００…シール部材、２０２…培養空間、２０４…断熱空間、２０６…ヒーター、２０８…気体供給流路、２１０…気体供給源、２１２…バルブ、２１４…加湿パッド、２２０…培養空間、２５０…トレー保持機構、２５２…トレー取り付け部、２５４…トレー受け部、２５６…凸部、２５８…回転シャフト、２６０…水平移動機構、２６２…モーター、２６４…モーター支持部材、２６６…リニアガイド、２６８…ボールネジ、２７０…モーター、２７２…モーター支持部材、３１０…対物光学部、３１２…対物レンズ、３２０…準焦機構、３２２…対物レンズ支持部材、３２４…リニアガイド、３２６…ボールネジ、３２８…モーター、３３０…モーター支持部材、３４０…結像光学部、３４２…結像レンズ、３４４…撮像装置、３７２…照明光源、３７４…光学窓、４００…励起光源部、４０２…励起光源、４０４…素子、４０６…投光管、４１０…蛍光キューブユニット、４１２…蛍光キューブ、４１４…蛍光フィルター、４１６…ダイクロイックミラー、４１８…吸収フィルター、４２０…制御部、４３２…送風機、４３４…送風機、４３６…送風機、４４２…送風機、４４４…ダクト、４４４ａ…吸気口、４４４ｂ…上側排気口、４４４ｃ…下側排気口、４４６…ダクト移動機構、４４８…リニアガイド、４５０…ボールネジ、４５２…モーター、４５３…軸受け、４５４…カップリング、４６２…流路、４６４…気体供給部、４６６…バルブ、４６８…ヒーター、４７２…流路、４７８…ヒーター、４８０…蓋保管室、４８２…支持支柱、４８６…開口部、４８８…殺菌灯、４９０…棚、４９２…フック、４９４…仕切り板、５０２…培養細胞、５０４…培地、５１０…標本、５１２…容器、５１８…蓋、５５０…標本トレー、７２０…ＸＹステージ。

Claims (10)

1. 培養細胞を培養しながら観察するための培養観察装置であり、
   第一の蓋で覆われた培養細胞と培地を収容した容器を収容し、培養細胞の培養に適した環境に制御された培養空間を形成するための培養装置と、
   培養細胞の拡大像を観察するための顕微鏡と、
   前記培養空間内に設けられた、前記第一の蓋と交換される第二の蓋を保管するための蓋保管手段とを備えている、培養観察装置。
2. 前記蓋保管手段が蓋保管室である、請求項１に記載の培養観察装置。
3. 前記蓋保管室は、前記蓋保管室内と前記培養空間内とを空間的に連絡する開口部を有しており、前記蓋保管室内は前記培養空間内と同じ環境に保たれる、請求項２に記載の培養観察装置。
4. 前記蓋保管室は、殺菌灯と、前記殺菌灯の光が前記蓋保管室の前記開口部から漏れ出ることを妨げる仕切り板とを有している、請求項３に記載の培養観察装置。
5. 前記蓋保管手段は、前記第一および／または第二の蓋を支持するための支持部材を有している、請求項１に記載の培養観察装置。
6. 前記支持部材は、気体の流れを実質的に妨げない棚を含み、前記棚の上に前記第一および第二の蓋が載せられる、請求項５に記載の培養観察装置。
7. 前記支持部材がフックである、請求項５に記載の培養観察装置。
8. 前記容器を保持するための標本トレーと、
   前記培養空間内において前記標本トレーを再現性良く保持するためのトレー保持機構と、
   前記トレー保持機構に保持された前記標本トレーを前記顕微鏡の光軸に直交する平面に沿って移動させるためのトレー移動機構とをさらに備えている、請求項１〜７のいずれかひとつに記載の培養観察装置。
9. 培養細胞を培養しながら観察するための培養観察装置であり、
   第一の蓋で覆われた培養細胞と培地を収容した容器を収容し、培養細胞の培養に適した環境に制御された培養空間を形成するための培養装置と、
   培養細胞の拡大像を観察するための顕微鏡と、
   前記培養空間内に設けられた、前記第一の蓋と交換される第二の蓋を保管するための蓋保管手段とを備えている培養観察装置を用いた培養細胞の観察方法であって、
   前記第一の蓋を、前記蓋保管手段に保管された前記第二の蓋と交換した後に、前記顕微鏡により培養細胞を観察する観察方法。
10. 第一の蓋で覆われた培養細胞と培地を収容した容器を収容し、培養細胞の培養に適した環境に制御された培養空間を形成するための培養装置と、
    前記培養装置を開閉する開閉手段と、
    培養細胞の拡大像を観察するための顕微鏡と、
    前記培養空間内に設けられた、前記第一の蓋と交換される第二の蓋を保管するための蓋保管手段とを備えている培養観察装置を用いた培養細胞の観察方法であって、
    １）前記培養装置を開閉する前記開閉手段を開放するステップと、
    ２）前記第一の蓋がかぶせられた前記容器を前記培養装置から取り出すステップと、
    ３）前記培養装置を開閉する前記開閉手段を閉鎖するステップと、
    ４）前記第一の蓋がかぶせられた前記容器から前記第一の蓋をはずし、培地交換するステップと、
    ５）前記第一の蓋がはずされた前記容器に再び前記第一の蓋をかぶせるステップと、
    ６）前記培養装置を開閉する前記開閉手段を開放するステップと、
    ７）前記第一の蓋がかぶせられた前記容器を前記培養装置内に戻すステップと、
    ８）前記容器にかぶせられている前記第一の蓋を前記蓋保管手段に保管されている前記第二の蓋と交換するステップと、
    ９）前記培養装置を開閉する前記開閉手段を閉鎖するステップと、
    １０）前記第二の蓋がかぶせられた前記容器内の培養細胞を観察するステップとを有している観察方法。

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