JP5691146B2 - 顕微鏡システム、制御装置、制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、顕微鏡システム、制御装置、制御方法に関する。

従来、顕微鏡によって細胞等の生体試料を数分から数時間、或いは数日と観察し、その変化を解析することで生体反応を解明しようとする研究が行われている。このような観察においては、時間の経過とともに生体試料の培地が劣化するため、観察途中で培地を排出して新しい培地を注入する必要がある。また、観察途中で培地に薬液を注入し、薬液注入前後の生体試料の挙動を比較することで、薬液が生体試料に与える効果を調べることも行われている。したがって、斯かる研究で用いられる顕微鏡には、生体試料を培地中に生かしながら観察を行い、さらに培地や薬液の注入及び排出が可能であることが求められることとなる。

斯かる背景の下、生体試料を配したシャーレに対して培地や薬液を注入するためのポンプと、当該シャーレから培地を排出するためのポンプを備え、使用者がこれらのポンプを適宜駆動、停止させることで培地の交換を行う構成の顕微鏡システムが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００４−１４１１４３号公報

しかしながら昨今では、数日から一週間もの長期間にわたって観察が行われる場合もある。そのような場合、上述のような従来の顕微鏡システムでは使用者がポンプを繰り返し駆動、停止させなければならないため、制御プログラム等を利用してポンプを自動で駆動、停止させることが望ましい。しかしながら、ポンプの送液量には誤差があるため、培地の排出と注入を繰り返すと、送液時毎の誤差が累積してシャーレ内の培地の量が変化することとなってしまう。

ポンプの送液量の誤差が累積してシャーレ内の培地の量が変化すると、培地の濃度を一定に維持することができなくなってしまう。なお、培地中の水分は水蒸気となって蒸発するため、培地の濃度は少しずつ上昇する。また、水分の蒸発量は空気に接する培地の表面積に比例し、濃度は培地の重量に比例する。そのため、培地の量が少ないと濃度が上昇してしまう傾向がある。
また、ポンプの送液量の誤差が累積してシャーレ内の培地の量が増えすぎた場合には、シャーレから培地が溢れて顕微鏡や対物レンズにダメージを及ぼすこととなってしまう。

そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、培地や薬液等の液体の排出と注入を繰り返してもシャーレ内の液体の量を略一定に維持することが可能な顕微鏡システム、制御装置、制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、
シャーレに収納した試料を観察するための顕微鏡と、
前記シャーレからの液体の排出口となる第１ノズルと、前記シャーレへの液体の注入口となる第２ノズルと、
前記第１ノズルを介して前記シャーレから液体を排出するための第１ポンプと、前記第２ノズルを介して前記シャーレに液体を注入するための第２ポンプと、
前記第１ポンプ及び前記第２ポンプを制御し、前記シャーレの液体の排出動作及び注入動作を制御する制御装置と、を有し、
前記第１ノズルは、前記排出動作時、一定量の液体を残して排出するように、前記排出口が前記シャーレの底面付近に配置されるように延在し、
前記第２ノズルは、前記注入動作時、前記排出口よりも前記シャーレの底面からの位置が離れた位置に注入口が配置されるように延在し、
前記制御装置は、前記第１ポンプを駆動して前記シャーレ内の液体の液面が前記第１ノズルの先端から離れるまで前記シャーレ内の液体を排出した後、前記第２ポンプを駆動して所定量の液体を前記シャーレ内に注入することで前記シャーレ内の液体の交換を行い、前記交換を所定時間毎に繰り返し実施する制御を行い、２回目以降の交換の際、前記第２ポンプによって注入される前記所定量の液体よりも多量の液体を排出可能なように前記第１ポンプを駆動した後に駆動を停止することを特徴とする顕微鏡システムを提供する。

また本発明は、
試料を収納するシャーレからの液体の排出口となり前記排出口が前記シャーレの底面付近に配置されるように延在する第１ノズルを介して、前記シャーレから液体を排出するための第１ポンプと、前記シャーレへの液体の注入口となり前記排出口よりも前記シャーレの底面からの位置が離れた位置に前記注入口が配置されるように延在する第２ノズルを介して、前記シャーレに液体を注入するための第２ポンプとを制御し、前記シャーレの液体の排出動作及び注入動作を制御する制御装置であって、
前記第１ノズルは、前記排出動作時、一定量の液体を残して排出するように、前記排出口が前記シャーレの底面付近に配置されるように延在し、
前記第１ポンプを駆動して前記シャーレ内の液体の液面が前記第１ノズルの先端から離れるまで前記シャーレ内の液体を排出した後、前記第２ポンプを駆動して所定量の液体を前記シャーレ内に注入することで前記シャーレ内の液体の交換を行い、
前記交換を所定時間毎に繰り返し実施する制御を行い、２回目以降の交換の際、前記第２ポンプによって注入される前記所定量の液体よりも多量の液体を排出可能なように前記第１ポンプを駆動した後に駆動を停止することを特徴とする制御装置を提供する。

また本発明は、
試料を収納するシャーレからの液体の排出口となり前記排出口が前記シャーレの底面付近に配置されるように延在する第１ノズルを介して、前記シャーレから液体を排出するための第１ポンプと、前記シャーレへの液体の注入口となり前記排出口よりも前記シャーレの底面からの位置が離れた位置に前記注入口が配置されるように延在する第２ノズルを介して、前記シャーレに液体を注入するための第２ポンプとを制御し、前記シャーレの液体の排出動作及び注入動作を制御する制御方法であって、
前記第１ノズルは、前記排出動作時、一定量の液体を残して排出するように、前記排出口が前記シャーレの底面付近に配置されるように延在し、
前記第１ポンプを駆動して前記シャーレ内の液体の液面が前記第１ノズルの先端から離れるまで前記シャーレ内の液体を排出した後、前記第２ポンプを駆動して所定量の液体を前記シャーレ内に注入することで前記シャーレ内の液体の交換を行い、
前記交換を所定時間毎に繰り返し実施する制御を行い、２回目以降の交換の際、前記第２ポンプによって注入される前記所定量の液体よりも多量の液体を排出可能なように前記第１ポンプを駆動した後に駆動を停止することを特徴とする制御方法を提供する。

本発明によれば、培地や薬液等の液体の排出と注入を繰り返してもシャーレ内の液体の量を略一定に維持することが可能な顕微鏡システム、制御装置、制御方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る顕微鏡システムの構成を示す図である。 本発明の第１、第２実施形態に係る顕微鏡システムで実行される培地交換ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る顕微鏡システムの要部拡大図である（培地の排出前）。 本発明の第１実施形態に係る顕微鏡システムの要部拡大図である（培地の排出完了時）。 本発明の第１実施形態に係る顕微鏡システムの要部拡大図である（培地の注入完了時）。 （ａ）は本発明の第１、第２実施形態に係る顕微鏡システムにおける排出ポンプの駆動シーケンス、（ｂ）は当該顕微鏡システムにおける排出ポンプの駆動シーケンスを示す図である。 本発明の第２実施形態に係る顕微鏡システムの構成を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る顕微鏡システムの構成を示す要部拡大図である。 本発明の第３実施形態に係る顕微鏡システムで実行される培地交換ルーチンを示すフローチャートである。 （ａ）は本発明の第３実施形態に係る顕微鏡システムにおける排出ポンプの駆動シーケンス、（ｂ）は当該顕微鏡システムにおける排出ポンプの駆動シーケンスを示す図である。

以下、本発明の各実施形態に係る顕微鏡システムを添付図面に基づいて説明する。
なお、第１、第２実施形態は本発明の実施形態であり、第３実施形態は本発明の参考例である。
（第１実施形態）
はじめに、本発明の第１実施形態に係る顕微鏡システムの全体的な構成について説明する。
図１に示すように本実施形態に係る顕微鏡システム１は、生細胞や微生物等の生体試料を培地中に生かしながら顕微鏡観察を行い、さらに培地や薬液の注入及び排出を可能とするものであり、顕微鏡２、顕微鏡制御装置３、培地の保管容器４、注入ポンプ５、排出ポンプ６、ポンプ制御装置７、及びパーソナルコンピュータ（ＰＣ）８を有してなる。

顕微鏡２は、ステージ１０、照明装置１１、対物レンズ１２、カメラ１３、及び接眼レンズ１４を備えた倒立顕微鏡である。ステージ１０上には、試料１５及び液状の培地１６が注入されたシャーレ９が載置されている（図３を参照）。対物レンズ１２は上下動機構（不図示）によって保持されている。
顕微鏡制御装置３は、ＰＣ８からの指示に基づき、顕微鏡２に備えられたカメラ１３やステージ１０等が電動である場合に電動装置を制御するものである。

斯かる構成により、照明装置１１から射出された照明光は、ステージ１０上に載置されたシャーレ９内の試料１５に照射される。これにより試料１５から発せられた観察光は、対物レンズ１２と、顕微鏡２の本体内に備えられた不図示の光学系とを介して、カメラ１３及び接眼レンズ１４へ導かれる。これによりカメラ１３では試料１５の画像が撮影されるとともに、使用者は接眼レンズ１４を介して試料１５の像を観察することができる。なお、本実施形態では、ステージ１０の側方に備えられた落射照明装置２６によって試料１５を照明して観察することも可能である。

本実施形態において、シャーレ９には、培地１６をシャーレ９に注入するための注入ノズル１７と、シャーレ９内の培地１６を排出するための排出ノズル１８とが配置されている（図３を参照）。注入ノズル１７の注入口及び排出ノズル１８の排出口と、シャーレ９の底面との間隔は、各々一定に保持されており、それぞれの先端がシャーレ９内へ向かって屈曲している。なお、注入ノズル１７の他端は注入チューブ１９と接続されており、注入チューブ１９は注入ポンプ５を介して保管容器４まで達している。一方、排出ノズル１８の他端は排出チューブ２０と接続されており、排出チューブ２０は排出ポンプ６を介して排出容器２１まで達している。

保管容器４は、シャーレ９に注入される新鮮な培地１６を貯留して保管するための容器であって、当該培地１６を所定の温度（例えば３７度）に維持するために、投込式の恒温装置２２を備えたウォーターバス２３に浸されている。
注入ポンプ５及び排出ポンプ６には、図１に示すように複数個のローラー２４を回転させる構成のペリスターポンプが採用されている。なお、ペリスターポンプに限られず、その他の電動ポンプを採用してもよい。
ポンプ制御装置７は、ＰＣ８からの指示に基づき、注入ポンプ５及び排出ポンプ６の駆動を制御するものである。

斯かる構成により、排出ポンプ６の駆動時には、排出ポンプ６の吸引力によってシャーレ９内の培地１６を排出ノズル１８で吸引し、これを排出チューブ２０を経由して排出容器２１へ排出することが可能となる。また、注入ポンプ５の駆動時には、注入ポンプ５の吸引力によって保管容器４から培地１６を吸引し、これを注入チューブ１９を経由して注入ノズル１７よりシャーレ９内へ注入することが可能となる。

次に、本実施形態に係る顕微鏡システム１の特徴的な構成について説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム１は、図２に示し以下に詳述する培地交換ルーチンＡを実行可能に構成されている。
なお、顕微鏡システム１で培地交換ルーチンＡを実行するにあたり、予めシャーレ９は培地１６で満たされており、試料１５がシャーレ９の底面に付着している。また、図３に示すように注入ノズル１７の先端（注入口）は、シャーレ９の側壁の上端と同程度の高さ位置に配置されている。そして、排出ノズル１８の先端（排出口）は、シャーレ９の底面付近まで延在している。排出ノズル１８には、排出ノズル１８の高さ位置を調整するための一般的な構成の高さ調整機構２５が備えられており、これによって排出ノズル１８の先端とシャーレ９の底面との間隔を変更することができる。また、使用者はＰＣ８を介してステージ１０及び対物レンズ１２を操作し、試料１５の観察位置（観察対象として注目する細胞）を予め特定しておく。なお、当該観察位置の座標をＰＣ８に登録し、タイムラプス撮影を培地交換ルーチンＡとともに実施することも可能である。

斯かる前提の下、培地交換ルーチンＡは、使用者が培地交換ルーチンＡの開始の指示をＰＣ８へ入力することによって開始される。
ステップＳ１：ポンプ制御装置７が、所定時間の経過後、排出ポンプ６を駆動する。これにより、シャーレ９から培地１６が排出され、シャーレ９内で培地１６の液面が下降する。そして、当該液面が排出ノズル１８の先端から離れることで、培地１６の排出が停止する（図４を参照）。したがって、培地１６の排出が停止した後のシャーレ９内に残存する培地量は一定である。なお、本ステップＳ１においてポンプ制御装置７は、シャーレ９内で培地１６の液面が十分に下降し排出ノズル１８の先端から確実に離れるようにするため、次のステップＳ２でシャーレ９に注入される所定量の新しい培地１６よりも多量の培地１６を排出可能なように排出ポンプ６を駆動する。具体的には、ポンプ制御装置７は排出ポンプ６を十分に長い時間駆動するように設定されている。また、排出ポンプ６を駆動させる上記所定時間は、シャーレ９内の培地１６の劣化が懸念される時間よりも短い時間に設定されている。斯かるステップＳ１によれば、シャーレ９に残存する培地１６の量は排出ノズル１８の先端とシャーレ９の底面との間隔によって決まることとなるため、後述のように本ステップＳ１を繰り返し実行した場合にシャーレ９に残存する培地１６の量のバラツキ（誤差）を非常に小さく維持することができる。

ステップＳ２：ポンプ制御装置７が注入ポンプ５を駆動する。これにより、保管容器４に保管されていた新しい培地１６がシャーレ９内に所定量だけ注入され（図５を参照）、シャーレ９内の培地１６の交換が完了する。ここで、上述のようにステップＳ１では、培地の排出後、シャーレ９に残存する培地１６の量の各所定時間における誤差を非常に小さく維持することができる。このため、培地１６の交換を繰り返し実施するためにステップＳ１，Ｓ２を順に繰り返し実行する場合、本ステップＳ２においてシャーレ９に注入される培地１６の量に誤差が生じてしまったとしても、その誤差は次の培地１６の交換時に実行されるステップＳ１によって解消することができるため、当該誤差が累積してしまうことがない。したがって、培地１６の交換を繰り返してもシャーレ９内の培地１６の量を略一定に維持することができる。

ステップＳ３：ポンプ制御装置７が、使用者により培地交換ルーチンＡの終了の指示がＰＣ８へ入力されているか否かを判定する。当該指示がＰＣ８へ入力されている場合は培地交換ルーチンＡを終了し、そうでない場合には培地１６の交換を再度実施するべくステップＳ１へ戻る。

以上のように、顕微鏡システム１で培地交換ルーチンＡが実行されることにより、シャーレ９内の培地１６の交換を定期的かつ自動的に誤差を少なくして実施することが可能となる。そしてこれにより、培地１６の劣化を効果的に防止しながら培地の条件が略同じ状態で試料１５を長期間観察することが容易となる。
また、培地交換ルーチンＡによれば、上述のように培地１６の交換を繰り返してもシャーレ９内の培地１６の量を略一定に維持することができる。このため、培地１６の交換の度に培地１６の量が変化し培地１６の濃度が変化したり、培地１６の量が増加しシャーレ９から溢れて対物レンズ１２等にダメージを及ぼしてしまうこと等を効果的に防止することができる。

なお、図６は、培地交換ルーチンＡのステップＳ１，Ｓ２を繰り返すことによって実現される注入ポンプ５及び排出ポンプ６の駆動シーケンスを示している。排出ポンプ６及び注入ポンプ５の送液量は、各ポンプ５，６の駆動時間や回転数（ローラー２４の回転数）等によって決まる。このため、ステップＳ１では排出ポンプ６を十分に長い時間駆動するようにしているが、代わりに排出ポンプ６の回転数を大きくするようにしてもよい。なお、図６中のパルスの高さは各ポンプ５，６の単位時間当たりの回転数を示している。
また、培地交換ルーチンＡのステップＳ１において、シャーレ９に残存する培地１６の量は、排出ノズル１８の先端の高さ位置（シャーレ９の底面との間隔に相等）を高さ調整機構２５で調整することによって変更可能である。このため、高さ調整機構２５で排出ノズル１８の先端をシャーレ９の底面により近づけて配置すれば、シャーレ９に残存する培地１６の量を小さくすることができ、より効率的に培地１６の交換を行うことが可能となる。

（第２実施形態）
本発明の第２、第３実施形態に係る顕微鏡システムについて、上記第１実施形態と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
図７に示すように本実施形態に係る顕微鏡システム３０では、顕微鏡２が保温ケース３１で覆われており、外気と隔離されている。保温ケース３１の外部には空調装置３２が備えられており、これによって保温ケース３１内は所定の温度（例えば３７度）に維持されている。
また、顕微鏡システム３０では、上記第１実施形態の保管容器４に代えて保管容器３３が保温ケース３１内に設置されている。これにより、保管容器３３内の培地１６を前記所定の温度に維持することができるため、第１実施形態のウォーターバス２３が不要となる。

保管容器３３は、図７に示すように上面が開放された中空のボトル３４と、ボトル３４内部を気密にするねじ込み式のキャップ３５とからなる。キャップ３５には、ボトル３４に貯留された培地１６に先端が浸かるように配置された送出管３５ａと、先端が培地１６の液面よりも上側に位置するように配置された加圧管３５ｂとが気密に貫通している。キャップ３５の外側へ露出した送出管３５ａの先端は、接続チューブ３６を介して注入ノズル１７と接続されている。一方、キャップ３５の外側へ露出した加圧管３５ｂの先端は注入チューブ１９と接続されており、注入チューブ１９は注入ポンプ５を介して空気中に開放されている。

斯かる構成により、注入ポンプ５の駆動時には、注入ポンプ５の吸引力によって空気が注入チューブ１９を経由して加圧管３５ｂから保管容器３３内へ導入される。これにより、保管容器３３内に貯留されている培地１６は、液面が加圧されて送出管３５ａへ押し出され、接続チューブ３６を経て注入ノズル１７からシャーレ９へ注入されることとなる。なお、保管容器３３内に導入される空気の温度は特に管理されていないものの、保管容器３３内の培地１６の液面における当該空気の熱交換比率は非常に小さいため、培地１６の温度変化を引き起こしてしまうことがない。

以上の構成の下、本実施形態に係る顕微鏡システム３０は、上記第１実施形態で述べた培地交換ルーチンＡを実行することにより、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、保温ケース３１及び空調装置３２によってシャーレ９内の培地１６及び保管容器３３内の培地１６の温度を最適に管理することができる。また、第１実施形態のウォーターバス２３が不要となるため、省スペース化を図ることもできる。

（第３実施形態）
図８に示すように本実施形態に係る顕微鏡システム４０では、排出ノズル１８の先端がシャーレ９の側壁の上端よりもやや低い位置（第１実施形態での排出ノズル１８の先端とシャーレ９の底面との間隔よりも大きい間隔）に設置されている。
また顕微鏡システム４０は、図９に示し以下に詳述する培地交換ルーチンＢを実行可能に構成されている。なお、培地交換ルーチンＢは使用者が培地交換ルーチンＢの開始の指示をＰＣ８へ入力することによって開始される。

ステップＳ１：ポンプ制御装置７が排出ポンプ６の駆動を開始する。これにより、シャーレ９から培地１６が排出され、シャーレ９内で培地１６の液面が下降し、当該液面が排出ノズル１８の先端から離れることで培地１６の排出が停止する。ここで、培地１６の排出が停止しても排出ポンプ６は引き続き駆動されるため、後述するステップＳ２で新しい培地１６が注入された際にも、注入された新しい培地１６の量だけシャーレ９内の古い培地１６が排出されることとなる。したがって、シャーレ９内の培地１６の液面は排出ノズル１８の先端の高さ位置に常に維持されることとなり、シャーレ９内の培地１６の量を常に略一定に維持することができる。なお、仮に後述するステップＳ２でシャーレ９に注入される培地１６の量が、本ステップＳ１で排出する培地１６の量を上回ると、シャーレ９内の培地１６の量を一定に保つことができなくなってしまう。このため、本ステップＳ１の排出ポンプ６の回転数はステップＳ２の注入ポンプ５の回転数よりも十分に大きく設定されている。

ステップＳ２：ポンプ制御装置７が、所定時間の経過後、注入ポンプ５の駆動を開始する。これにより、保管容器４に貯留されている新しい培地１６のシャーレ９内への注入が開始される。したがって、排出ポンプ６によるシャーレ９内の培地１６の排出と注入ポンプ５による新しい培地１６の注入とが同時に実施され続けることとなり、即ちシャーレ９内の培地１６の交換が常に実施され続けることとなる。このとき、シャーレ９内の培地１６の量は、上記ステップＳ１で述べたように常に略一定に維持することができる。なお、仮に上記ステップＳ１で排出ポンプ６を駆動せずに本ステップＳ２で注入ポンプ５を駆動すれば、シャーレ９内の培地１６の量が増加しシャーレ９から溢れてしまうおそれがある。このため本ステップＳ２では、排出ポンプ６の駆動開始後であって、所定時間の経過後に注入ポンプ５を駆動するようにしている。

ステップＳ３：ポンプ制御装置７が、使用者により培地交換ルーチンＢの終了の指示がＰＣ８へ入力されているか否かを判定する。当該指示がＰＣ８へ入力されている場合はステップＳ４へ進み、そうでない場合には本ステップＳ３を再度実行する。
ステップＳ４：ポンプ制御装置７が注入ポンプ５の駆動を終了する。
ステップＳ５：ポンプ制御装置７が、所定時間の経過後、排出ポンプ６の駆動を終了し、これによって培地交換ルーチンＢが終了する。なお、仮に本ステップＳ５で注入ポンプ５の駆動を終了し、その後で注入ポンプ５の駆動を終了すれば、シャーレ９内の培地１６の量が増加しシャーレ９から溢れてしまうおそれがある。このため本ステップＳ５では、注入ポンプ５の駆動終了後であって、所定時間の経過後に排出ポンプ６の駆動を終了するようにしている。

以上の構成の下、本実施形態に係る顕微鏡システム４０は、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、シャーレ９内の培地１６の交換が常時行われるため、培地１６の劣化を最大限に防止しながら試料１５を観察することが可能となる。なお、図１０は、培地交換ルーチンＢによって実現される注入ポンプ５及び排出ポンプ６の駆動シーケンスを示している。

なお、上記各実施形態は、シャーレ９に対して培地１６の排出及び注入を行う例を示しているが、薬液等のその他の液体の排出及び注入を行うことも勿論可能である。
また、上記各実施形態において、顕微鏡制御装置３、ポンプ制御装置７、及びＰＣ８は別個独立に設けられている。しかしこれに限られず、顕微鏡制御装置３とポンプ制御装置７を一体とした制御装置や、顕微鏡制御装置３とポンプ制御装置７とＰＣ８を一体とした制御装置を構成してもよい。
また、上記各実施形態と同様の効果を奏する顕微鏡システムとして、シャーレ内の培地の液面の変位を検出するセンサと、注入ポンプ及び排出ポンプの送液量を検出するセンサを備え、シャーレ内の培地の量をモニタして各ポンプの送液量を調整しながら培地の交換を行う構成のものも考えられる。これに対して上記各実施形態に係る顕微鏡システム１，３０，４０は、センサ等が不要となるため安価であり、培地とセンサの接触によるコンタミネーションが発生するおそれがないという利点を備えている。

１，３０，４０ 顕微鏡システム
２ 顕微鏡
３ 顕微鏡制御装置
４，３３ 保管容器
５ 注入ポンプ
６ 排出ポンプ
７ ポンプ制御装置
８ ＰＣ
９ シャーレ
１５ 試料
１６ 培地
１７ 注入ノズル
１８ 排出ノズル
２５ 高さ調整機構
３１ 保温ケース
３２ 空調装置

Claims (6)

1. シャーレに収納した試料を観察するための顕微鏡と、
   前記シャーレからの液体の排出口となる第１ノズルと、前記シャーレへの液体の注入口となる第２ノズルと、
   前記第１ノズルを介して前記シャーレから液体を排出するための第１ポンプと、前記第２ノズルを介して前記シャーレに液体を注入するための第２ポンプと、
   前記第１ポンプ及び前記第２ポンプを制御し、前記シャーレの液体の排出動作及び注入動作を制御する制御装置と、を有し、
   前記第１ノズルは、前記排出動作時、一定量の液体を残して排出するように、前記排出口が前記シャーレの底面付近に配置されるように延在し、
   前記第２ノズルは、前記注入動作時、前記排出口よりも前記シャーレの底面からの位置が離れた位置に注入口が配置されるように延在し、
   前記制御装置は、前記第１ポンプを駆動して前記シャーレ内の液体の液面が前記第１ノズルの先端から離れるまで前記シャーレ内の液体を排出した後、前記第２ポンプを駆動して所定量の液体を前記シャーレ内に注入することで前記シャーレ内の液体の交換を行い、前記交換を所定時間毎に繰り返し実施する制御を行い、２回目以降の交換の際、前記第２ポンプによって注入される前記所定量の液体よりも多量の液体を排出可能なように前記第１ポンプを駆動した後に駆動を停止することを特徴とする顕微鏡システム。
2. 前記第１ノズルには、前記第１ノズルの先端と前記シャーレの底面との間隔を変更するための位置調整機構が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
3. 前記シャーレに注入するための液体を貯留する保管容器と、
   前記顕微鏡及び前記保管容器を収納する筐体と、
   前記筐体内を所定温度に維持する温度制御装置と、を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の顕微鏡システム。
4. 前記保管容器は気密に保たれており、
   前記第２ポンプが前記保管容器へ空気を導入し、前記空気の圧力によって前記保管容器内の液体を前記第２ノズルへ向かって押し出すことにより前記シャーレに液体を注入することを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡システム。
5. 試料を収納するシャーレからの液体の排出口となり前記排出口が前記シャーレの底面付近に配置されるように延在する第１ノズルを介して、前記シャーレから液体を排出するための第１ポンプと、前記シャーレへの液体の注入口となり前記排出口よりも前記シャーレの底面からの位置が離れた位置に前記注入口が配置されるように延在する第２ノズルを介して、前記シャーレに液体を注入するための第２ポンプとを制御し、前記シャーレの液体の排出動作及び注入動作を制御する制御装置であって、
   前記第１ノズルは、前記排出動作時、一定量の液体を残して排出するように、前記排出口が前記シャーレの底面付近に配置されるように延在し、
   前記第１ポンプを駆動して前記シャーレ内の液体の液面が前記第１ノズルの先端から離れるまで前記シャーレ内の液体を排出した後、前記第２ポンプを駆動して所定量の液体を前記シャーレ内に注入することで前記シャーレ内の液体の交換を行い、
   前記交換を所定時間毎に繰り返し実施する制御を行い、２回目以降の交換の際、前記第２ポンプによって注入される前記所定量の液体よりも多量の液体を排出可能なように前記第１ポンプを駆動した後に駆動を停止することを特徴とする制御装置。
6. 試料を収納するシャーレからの液体の排出口となり前記排出口が前記シャーレの底面付近に配置されるように延在する第１ノズルを介して、前記シャーレから液体を排出するための第１ポンプと、前記シャーレへの液体の注入口となり前記排出口よりも前記シャーレの底面からの位置が離れた位置に前記注入口が配置されるように延在する第２ノズルを介して、前記シャーレに液体を注入するための第２ポンプとを制御し、前記シャーレの液体の排出動作及び注入動作を制御する制御方法であって、
   前記第１ノズルは、前記排出動作時、一定量の液体を残して排出するように、前記排出口が前記シャーレの底面付近に配置されるように延在し、
   前記第１ポンプを駆動して前記シャーレ内の液体の液面が前記第１ノズルの先端から離れるまで前記シャーレ内の液体を排出した後、前記第２ポンプを駆動して所定量の液体を前記シャーレ内に注入することで前記シャーレ内の液体の交換を行い、
   前記交換を所定時間毎に繰り返し実施する制御を行い、２回目以降の交換の際、前記第２ポンプによって注入される前記所定量の液体よりも多量の液体を排出可能なように前記第１ポンプを駆動した後に駆動を停止することを特徴とする制御方法。