(57)【要約】【課題】試料に影響を与えることなくインキュベータやアイソレータなどの保存庫内で使用することが可能な観察ユニットを提供する。【解決手段】本発明の一実施形態係る観察ユニットは、試料を観察するための観察装置５と、試料を載置する載置台４と、観察装置５によって試料を観察する観察位置まで載置台４を移動させる駆動装置９と、鉛直方向に拡がる第１空間１１を密閉する筐体１とを具える観察ユニットであって、第１空間１１と載置台４とが互いに水平方向にずれた状態で配置されており、該第１空間１１内に駆動装置９が配備されている。又、第１空間１１と載置台４との間には、第１空間１１から載置台４への熱の移動を妨げる衝立部材７が介在し、観察装置５及び駆動装置９は、筐体１によって形成された密閉空間内に配備されている。【選択図】図６
2010145863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を観察するための観察装置と、試料を載置する載置台と、前記観察装置によって試料を観察する観察位置まで前記載置台を移動させる駆動装置と、鉛直方向に拡がる第１空間を密閉する筐体とを具える観察ユニットであって、前記第１空間と載置台とが互いに水平方向にずれた状態で配置されており、該第１空間内に駆動装置が配備されている観察ユニット。
【請求項２】
前記観察装置は光学系と撮像系から構成され、撮像系は、前記第１空間内に配置される一方、光学系は、前記載置台の下方に位置して前記筐体によって密閉された第２空間内に配置されており、前記第１空間と載置台及び第２空間との間には、第１空間から載置台及び第２空間への熱の移動を妨げる衝立部材が介在し、
前記筐体のうち第２空間の上部を構成する上面壁には、前記観察位置から下方に向けて観察装置の光学系まで光を通す光透過部が形成されている請求項１に記載の観察ユニット。
【請求項３】
前記筐体のうち第２空間の上部を構成する上面壁と、前記載置台との間には断熱層が形成されている請求項２に記載の観察ユニット。
【請求項４】
前記断熱層の少なくとも一部が断熱部材によって構成されており、前記光透過部は前記断熱部材を貫通して該断熱部材の表面に露出している請求項３に記載の観察ユニット。
【請求項５】
前記載置台は、前記観察位置と、前記第２空間の上方位置から離脱した離脱位置との間で往復移動が可能であり、該載置台の往復移動は、前記駆動装置によって実行される請求項２乃至請求項４の何れかに記載の観察ユニット。
【請求項６】
前記載置台には、前記駆動装置の駆動力が伝達部材によって伝達され、該載置台は、前記伝達部材への着脱が可能であり、前記伝達部材には検知部が配備される一方、前記載置台には、検知部によって検知される被検知部が配備され、被検知部は、該被検知部が検知部によって検知されたときに載置台に載置されている試料の中心が所定位置に合致するように配置されている請求項１乃至請求項５の何れかに記載の観察ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インキュベータやアイソレータなどで使用される観察ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、細胞などの試料を培養するための装置として、インキュベータが用いられている。しかし、従来のインキュベータでは、培養中の試料の状態を観察するためには、試料をインキュベータから取り出す必要があった。しかし、細胞などの試料は温度の変化に敏感であるため、インキュベータから取り出すと、細胞が死滅するなど試料に影響を及ぼしてしまう虞があった。
【０００３】
そこで、インキュベータに観察装置を配備して、試料の状態をインキュベータ内で観察可能にすることが提案されている。
例えば、特許文献１に開示のインキュベータでは、インキュベータを構成する筐体の外面に突起部が形成されている。該突起部の内部には、試料を観察する際に試料が配置される空間が形成されており、該空間は、インキュベータ内の空間に連通している。又、突出部には上下に１つずつ窓が形成されており、これにより、光は、上下２つの窓を通って突起部内の空間を通過することが可能となっている。又、筐体の外面には、突出部を上下から挟んだ状態で顕微鏡ユニットが配備されている。
【０００４】
上記インキュベータによれば、インキュベータ内の空間から突出部内の空間に試料移動させることにより、インキュベータ内の環境下で試料を観察することが可能であり、従って、試料を観察する場合でも、試料をインキュベータから取り出す必要がない。
【特許文献１】特開２００７−２０９２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示のインキュベータでは、観察装置（顕微鏡ユニット）がインキュベータの外部に配備されているため、インキュベータが大型化していた。又、観察装置は、特許文献１に開示のインキュベータに固有のものであり、該観察装置を他のインキュベータに適用することが困難であり、汎用性が低かった。
【０００６】
例えば、インキュベータ内に観察装置を配備することが考えられるが、従来の観察装置をそのままインキュベータ内に配備したのでは、該観察装置はインキュベータ内の環境に曝されることとなり、湿気等により観察装置の光学系や撮像系に不具合が生じてしまう虞がある。
【０００７】
又、インキュベータ内に観察装置を配備する場合、観察装置を自動化する必要があり、観察装置には、焦点を合わせるための駆動モータ等を配備する必要がある。しかし、駆動モータを動作させると駆動モータからは大量の熱が発生するため、この熱が試料に伝わって試料に影響を及ぼす虞がある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、試料に影響を与えることなくインキュベータやアイソレータなどの保存庫内で使用することが可能な観察ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る観察ユニットは、試料を観察するための観察装置と、試料を載置する載置台と、前記観察装置によって試料を観察する観察位置まで前記載置台を移動させる駆動装置と、鉛直方向に拡がる第１空間を密閉する筐体とを具える観察ユニットであって、前記第１空間と載置台とが互いに水平方向にずれた状態で配置されており、該第１空間内に駆動装置が配備されている。
【００１０】
上記観察ユニットによれば、駆動装置で発生した熱は、周囲の空気に伝わって空気と共に上昇するので、駆動装置に対して水平方向にずれた位置に配置されている載置台には、駆動装置の熱は伝達されにくい。従って、載置台に載置された試料にも熱は伝達されにくく、その結果、試料の温度上昇が抑制されることとなる。よって、試料の培養が妨げられたり、試料が死滅したりするなどの熱の影響を試料に与えることなく、該試料を観察することが可能である。
又、上記観察ユニットは小型化が容易であるので、インキュベータなどの保存庫への観察ユニットの出し入れが可能となり、観察ユニットの汎用性を高めることが出来る。
【００１１】
具体的構成において、前記観察装置は光学系と撮像系から構成され、撮像系は、前記第１空間内に配置される一方、光学系は、前記載置台の下方に位置して前記筐体によって密閉された第２空間内に配置されており、前記第１空間と載置台及び第２空間との間には、第１空間から載置台及び第２空間への熱の移動を妨げる衝立部材が介在している。
又、前記筐体のうち第２空間の上部を構成する上面壁には、前記観察位置から下方に向けて観察装置の光学系まで光を通す光透過部が形成されている。
【００１２】
上記具体的構成によれば、第１空間と載置台及び第２空間との間に衝立部材が介在しているので、第１空間内の駆動装置及び観察装置の撮像系で発生した熱が載置台及び第２空間に移動することが、衝立部材によって妨げられる。従って、駆動装置及び観察装置の撮像系で熱が発生した場合でも、試料の温度は殆ど上昇することがない。よって、熱の影響を試料に与えることなく、該試料を観察することが可能である。
【００１３】
しかも、駆動装置及び観察装置は、筐体によって密閉された空間（第１及び第２空間）内に配備されているので、観察ユニットを保存庫内に設置した場合でも、駆動装置及び観察装置は、保存庫内の環境に曝されることがない。従って、湿気等による駆動装置及び観察装置の不具合が生じにくくなる。
又、観察装置は密閉空間内に配置されているが、筐体には光透過部が形成されているので、観察装置による試料の観察が筐体によって妨げられることがない。
【００１４】
更に具体的な構成において、前記筐体のうち第２空間の上部を構成する上面壁と、前記載置台との間には断熱層が形成されている。より具体的には、前記断熱層の少なくとも一部が断熱部材によって構成されており、前記光透過部は前記断熱部材を貫通して該断熱部材の表面に露出している。
該具体的構成によれば、駆動装置及び観察装置の撮像系で発生した熱が、筐体を伝導して、第２空間の上部を構成する上面壁まで移動した場合でも、該上面壁と載置台との間に断熱層が形成されているので、熱は載置台までは伝達しにくく、その結果、試料の温度上昇が抑制されることとなる。よって、熱の影響を試料に与えることなく、該試料を観察することが可能である。
【００１５】
他の具体的構成において、前記載置台は、前記観察位置と、前記第２空間の上方位置から離脱した離脱位置との間で往復移動が可能であり、該載置台の往復移動は、前記駆動装置によって実行される。
該具体的構成によれば、観察時以外は載置台を離脱位置に移動させることにより、駆動装置及び観察装置の撮像系などの熱源から試料への熱の移動を抑制することが可能となる。
【００１６】
更に他の具体的構成において、前記載置台には、前記駆動装置の駆動力が伝達部材によって伝達され、該載置台は、前記伝達部材への着脱が可能であり、前記伝達部材には検知部が配備される一方、前記載置台には、検知部によって検知される被検知部が配備され、被検知部は、該被検知部が検知部によって検知されたときに載置台に載置されている試料の中心が所定位置に合致するように配置されている。
該具体的構成によれば、載置台を異なる形状のものに取り替えた場合でも、試料の中心を所定位置に容易に合致させることが出来る。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る観察ユニットは、試料に影響を与えることなくインキュベータやアイソレータなどの保存庫内で使用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
１．観察ユニットの使用形態
図１は、本発明の一実施形態に係る観察ユニットの使用形態を示す図である。図１に示す様に、観察ユニットは、細胞などの試料を培養又は保存するための保存庫１０１、例えばインキュベータやアイソレータなどへの出し入れが可能である。保存庫１０１の内部には棚１０４が配備されており、観察ユニットは棚１０４上に設置して使用される。
尚、図１に示される保存庫１０１では棚１０４が１つ設けられているに過ぎないが、試料が収容された複数の容器の収納が可能となるように、保存庫１０１内に複数の棚を配備してもよい。
【００１９】
観察ユニットは、保存庫１０１の外部に設置された制御装置１０２に、ケーブル１０５によって接続されている。制御装置１０２は、観察ユニットを制御するためのものであり、観察ユニットを駆動するためのドライバやコントローラなどが内蔵されている。
【００２０】
又、制御装置１０２は、保存庫１０１の外部に設置されたパーソナルコンピュータ１０３に、ケーブル１０６によって接続されている。これにより、パーソナルコンピュータ１０３から制御装置１０２に指令を出すことによって観察ユニットを操作することや、観察した画像の取得・保存などが可能となっている。
【００２１】
２．観察ユニットの構成
図２は、観察ユニットの外観を示す斜視図であり、図３〜図５はそれぞれ、該観察ユニットを示す側面図、正面図、背面図である。又、図６は、図４に示すVI−VI線に沿う観察ユニットの断面図である。
図２〜図５に示す様に、観察ユニットは筐体１を具え、筐体１の外部には、試料が収容された容器Ａを載置する載置台４と、載置台４をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸駆動機構２と、載置台４をＹ軸方向に移動させるためのＹ軸駆動機構３が配備されている。尚、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、水平面内で互いに直交する２つの方向である。
又、図６に示す様に、筐体１の内部には、容器Ａ内の試料を観察するための観察装置５と、容器Ａ内の試料を照明するための照明装置６が配備されると共に、Ｘ軸駆動機構２、Ｙ軸駆動機構３、及び観察装置５を駆動するための駆動装置９が配備されている。
【００２２】
図６に示す様に、筐体１には、背面側から前面側への熱の移動、特に背面側から前面側への熱伝達と熱放射を妨げる衝立部材７が配備され、衝立部材７の前面側には、載置台４が配置される一方、衝立部材７の背面側には、載置台４から水平方向にずれて位置すると共に駆動装置９を含んで鉛直方向に拡がる第１空間１１が筐体１の内部に形成されている。又、衝立部材７の前面側には、載置台４の下方に位置する第２空間１２と、載置台４の上方に位置する第３空間１３とが筐体１の内部に形成されている。
【００２３】
従って、背面側に位置する第１空間１１と、前面側に位置する載置台４、第２空間１２、及び第３空間１３との間に衝立部材７が介在することとなり、その結果、背面側に位置する第１空間１１から前面側に位置する載置台４、第２空間１２、及び第３空間１３への熱の移動が、衝立部材７によって妨げられることとなる。
【００２４】
又、図６に示す様に、衝立部材７と筐体１によって、第１乃至第３空間１１〜１３は密閉されている。
【００２５】
図６に示す様に、筐体１のうち第２空間１２の上部を構成する上面壁１６の上面側には、中空の断熱部材８が配備されており、断熱部材８は、ケース８１の内部に収納されている。断熱部材８は、上辺部分がケース８１の上方内面に接触すると共に、下辺部分が上面壁１６の上面に接触している。
尚、図８に示す様に、ケース８１、断熱部材８の上辺部分及び下辺部分には、これらを上下に貫く貫通孔８２〜８４が形成されている。
【００２６】
上面壁１６の上面側に断熱部材８を配備することにより、上面壁１６と載置台４との間には断熱層の一部が形成されることとなり、上面壁１６から載置台４への熱伝達が抑制されることとなる。
又、中空の断熱部材８の上辺部分と下辺部分との間には、図６に示す様に隙間が形成されているので、該隙間に保存庫１０１内の空気が流れることにより、上面壁１６と載置台４との間の断熱効果は更に高まることになる。
【００２７】
図６に示す様に、第１空間１１内には駆動装置９が配置されており、駆動装置９は、衝立部材７の背面に設置されている。
図７は、筐体１の背面壁を省略して示した観察ユニットの背面図である。図７に示す様に、駆動装置９は、Ｘ軸駆動機構２を駆動するＸ軸モータ９１と、Ｙ軸駆動機構を駆動するＹ軸モータ９２と、観察装置５をＺ軸方向（鉛直方向）に移動させるためのＺ軸モータ９３と、観察装置５のズームレンズ５３を駆動する駆動モータ９４とから構成されている。
【００２８】
Ｘ軸モータ９１及びＹ軸モータ９２は何れも、回転軸がＸ軸方向に沿うように配置されている。又、Ｚ軸モータ９３及び駆動モータ９４は何れも、回転軸がＺ軸方向に沿うように配置されている。
尚、これらのモータは、回転することによって大量の熱を発生する。
【００２９】
図６に示す様に、第３空間１３内には照明装置６が配置されており、照明装置６は、光を発するＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）６１と、ＬＥＤから発せられた光を鉛直下方へ反射する反射ミラー６２とから構成されている。
【００３０】
筐体１のうち第３空間１３を構成する下面壁１７には、反射ミラー６２の下方位置に貫通孔１７１が形成され、貫通孔１７１には、光透過板１７２が隙間なく嵌め込まれている。これにより、第３空間１３を密閉状態に維持したまま、反射ミラー６２によって反射された光を、第３空間１３から載置台４が配置される空間へ導くことが可能となっている。
そして、図６に示す様に、載置台４が配置される空間内の位置のうち、反射ミラー６２で反射した光の通る位置が、観察装置５によって試料を観察するための観察点Ｍとなる。
【００３１】
図６に示す様に、第１及び第２空間１１，１２内には観察装置５が配置されており、観察装置５は、衝立部材７を貫通している。
観察装置５は、位相差顕微鏡であって、観察対象となる試料の拡大像を形成する対物レンズ５１と、対物レンズ５１で形成された拡大像をズームレンズ５２に導く反射ミラー５２と、試料の拡大像を更に拡大するズームレンズ５２と、ズームレンズ５２によって拡大された観察像を撮像するＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）カメラ５１とを具え、対物レンズ５１、反射ミラー５２、及びズームレンズ５２によって観察装置５の光学系が構成されると共に、ＣＣＤカメラ５１によって観察装置５の撮像系が構成されている。
【００３２】
そして、第１空間１１には、観察装置５の撮像系を構成するＣＣＤカメラ５１が配置される一方、第２空間１２には、観察装置５の光学系を構成する対物レンズ５１、反射ミラー５２、及びズームレンズ５２が配置されている。対物レンズ５１は、観察点Ｍの下方位置に配置されている。
尚、本実施の形態に係る観察ユニットでは、ズームレンズ５２は、衝立部材７を貫通した状態で配置されているので、第１空間１１内には、ズームレンズ５の一部が入り込んでいる。
【００３３】
観察装置５による試料の観察倍率は、対物レンズ５１の拡大倍率とズームレンズ５２の拡大倍率とによって決定される。又、本実施の形態に係る観察装置５においては、駆動モータ９４の駆動によってズームレンズ５２の拡大倍率を変更することにより、試料の観察倍率を変更することが可能である。
【００３４】
筐体１の上面壁１６には、観察点Ｍの下方位置に、観察点Ｍから下方に向けて第２空間１２内まで光を通す光透過部１５が突設されている。具体的には図８に示す様に、光透過部１５は、筒状部材１５１と、シールリング１５２と、光透過板１５３とから構成され、筐体１の上面壁１６には、光透過部１５を取り付けるための貫通孔１６１が形成されている。
【００３５】
筒状部材１５１の上端には、光透過板１５３が隙間なく嵌め込まれている。筒状部材１５１の下端部には、貫通孔１６１に嵌合すべき嵌合部１５４が形成されており、嵌合部１５４は、その外周面にシールリング１５２が取り付けられた状態で、貫通孔１６１に嵌め込まれている。
そして、図６及び図８に示す様に、光透過部１５は、ケース８１及び断熱部材８の貫通孔８２〜８４を貫通して、光透過板１５３を断熱ケース８１の上面に露出させている。
【００３６】
これにより、上面壁１６の上面側に断熱部材８を配備した場合でも、照明装置６の反射ミラー６２で反射した光は、光透過部１５の光透過板１５３を透過して、観察装置５の対物レンズ５１に導かれることとなる。
尚、嵌合部１５４の外周面にシールリング１５２を取り付けることにより、貫通孔１６１を構成する内周面と嵌合部１５４の外周面との間に形成される隙間は、シールリング１５２によって塞がれ、その結果、第２空間１２は密閉状態のまま維持されることとなる。
【００３７】
又、図６に示す様に光透過部１５の内部には、観察装置５の対物レンズ５１が配置されている。これにより、対物レンズ５１の焦点距離が小さい場合でも、観察点Ｍに配置された試料に焦点を合わせることが可能となっている。
尚、光透過部１５の筒状部材１５１の内周面には環状の断熱部材８５が配備され、断熱部材８５と対物レンズ５１との間には僅かな隙間が形成されている。これにより、対物レンズ５１の上下方向への移動を可能にしつつ、熱が光透過部１５内を通って下から上に伝達することを抑制している。
【００３８】
図９は、Ｘ軸駆動機構２及びＹ軸駆動機構３を示す斜視図である。Ｙ軸駆動機構３は、図９に示す様に、一対のプーリ３１，３２と、タイミングベルト３３と、逆Ｌ字状のＹ軸スライド体３４と、ガイド部材３５とから構成されている。一対のプーリ３１，３２の内、一方のプーリ３１はＹ軸モータ９２の回転軸に固定されており、Ｙ軸モータ９の回転に伴って一方のプーリ３１はＹ軸モータ９の回転軸周りに回転する。
他方のプーリ３２は、一方のプーリ３１に対してＹ軸方向に並んだ位置に、回転自在な状態で配置されている。
【００３９】
タイミングベルト３３は、一対のプーリ３１，３２に跨って掛けられている。タイミングベルト３３には、Ｙ軸スライド体３４が一対のプーリ３１，３２の間の位置に連結されており、図１０に示す様にＹ軸スライド体３４は、その上辺部分３４１が、載置台４が配置される空間内においてＸ軸方向に沿って位置するように配置されている。又、Ｙ軸スライド体３４は、ガイド部材３５に摺動自在に連結されており、Ｙ軸スライド体３４の移動可能な経路がＹ軸方向に沿って規定されている。
【００４０】
そして、一方のプーリ３１が回転することによって、タイミングベルト３３も回転する。このとき、タイミングベルト３３のうち一対のプーリ３１，３２の間の部分が、Ｙ軸方向に沿って移動することになるので、一方のプーリ３１の回転運動は、タイミングベルト３３によってＹ軸方向の並進運動に変換されることとなる。
【００４１】
従って、Ｙ軸モータ９２の回転力は、Ｙ軸駆動機構３によってＹ軸方向の並進力に変換されてＹ軸スライド体３４に付与されることとなり、その結果、Ｙ軸スライド体３４はＹ軸方向に沿って移動することとなる。
【００４２】
Ｘ軸駆動機構２は、図９に示す様に、歯車機構２１と、Ｙ軸方向に延びたシャフト２２と、一対のプーリ２３，２４と、タイミングベルト２５と、Ｌ字状のＸ軸スライド体２６と、ガイド部材２７とから構成されている。
歯車機構２１は、Ｘ軸モータ９１の回転力をシャフト２２の中心軸周りの回転力に変換し、該回転力をシャフト２２に付与する。シャフト２２は、Ｙ軸駆動機構３のＹ軸スライド体３４の上辺部分３４１に回転自在に支持されており、歯車機構２１から付与された回転力によって中心軸周りに回転する。尚、シャフト２２は、歯車機構２１に対してスライドすることが可能である
【００４３】
一対のプーリ２３，２４の内、一方のプーリ２３はシャフト２２の一端に固定されており、シャフト２２の回転に伴って一方のプーリ２３は、シャフト２２と同じ軸周りに回転する。
他方のプーリ２４は、一方のプーリ２３に対してＸ軸方向に並んだ位置にて、Ｙ軸スライド体３４の上辺部分３４１に回転自在に取り付けられている。
【００４４】
タイミングベルト２５は、一対のプーリ２３，２４に跨って掛けられている。タイミングベルト２５には、Ｘ軸スライド体２６が一対のプーリ２３，２４の間の位置に連結されている。又、Ｘ軸スライド体２６は、ガイド部材２７に摺動自在に連結されており、Ｘ軸スライド体２６の移動可能な経路がＸ軸方向に沿って規定されている。
Ｘ軸スライド体２６の下辺部分２６１には載置台４が固定されている。
【００４５】
そして、一方のプーリ２３が回転することによって、タイミングベルト２５も回転する。このとき、タイミングベルト２５のうち一対のプーリ２３，２４の間の部分が、Ｘ軸方向に沿って移動することになるので、一方のプーリ２３の回転運動は、タイミングベルト２５によってＸ軸方向の並進運動に変換されることとなる。
【００４６】
従って、Ｘ軸モータ９１の回転力は、Ｘ軸駆動機構２によってＸ軸方向の並進力に変換されてＸ軸スライド体２６に付与されることとなり、その結果、Ｘ軸スライド体２６はＸ軸方向に沿って移動することとなる。
【００４７】
よって、Ｘ軸駆動機構２及びＹ軸駆動機構３によれば、Ｘ軸スライド体２６に固定された載置台４は、Ｘ軸モータ９１の回転によりＸ軸方向に沿って移動し、Ｙ軸モータ９２の回転により軸方向に移動することになる。即ち、Ｘ軸駆動機構２とＹ軸駆動機構３によって、Ｘ軸モータ９１とＹ軸モータ９２の駆動力を載置台４に伝達する伝達部材が構成されている。
【００４８】
更に、図９に示す様に、Ｘ軸駆動機構２にはＸ軸センサ２８とＸ軸遮蔽板２９が配備され、Ｙ軸駆動機構３にはＹ軸センサ３６とＹ軸遮蔽板３７が配備されている。
Ｘ軸遮蔽板２９は、Ｘ軸スライド体２６に固定されており、Ｘ軸スライド体２６の移動に伴ってＸ軸方向に移動する。Ｙ軸遮蔽板３７は、Ｙ軸スライド体３４に固定されており、Ｙ軸スライド体３４の移動に伴ってＹ軸方向に移動する。
【００４９】
Ｘ軸センサ２８は、Ｘ軸遮蔽板２８の近接／離間によってオン／オフが切り替えられるセンサであり、Ｘ軸センサ２８にＸ軸遮蔽板２９が対向したときにオンに切り替わる。即ち、Ｘ軸センサ２８とＸ軸遮蔽板２９によって、検知部と、該検知部により検知される被検知部が構成されている。
そして、Ｘ軸センサ２８にＸ軸遮蔽板２９が対向してＸ軸センサ２８がオンになったときに、載置台４に載置されている容器Ａの中心ＣがＸ軸方向において観察点Ｍに合致するように、Ｘ軸センサ２８は配置されている。
【００５０】
又、Ｙ軸センサ３６は、Ｙ軸遮蔽板３７の近接／離間によってオン／オフが切り替えられるセンサであり、Ｙ軸センサ３６にＹ軸遮蔽板３７が対向したときにオンに切り替わる。即ち、Ｙ軸センサ３６とＹ軸遮蔽板３７によって、検知部と、該検知部により検知される被検知部が構成されている。
そして、Ｙ軸センサ３６にＹ軸遮蔽板３７が対向してＹ軸センサ３６がオンになったときに、載置台４に載置されている容器Ａの中心ＣがＹ軸方向において観察点Ｍに合致するように、Ｙ軸センサ３６は配置されている。
【００５１】
従って、容器Ａの中心Ｃが観察点Ｍからずれた位置にある場合であっても、容器Ａの中心Ｃを観察点Ｍに容易に復帰させることが出来る。
【００５２】
本実施の形態に係る観察ユニットにおいては、図３に示す様に、Ｙ軸駆動機構３は、載置台４よりも下方位置に配置されているので、Ｘ軸方向についての載置台４の可動域を拡げることが可能となっている。又、サイズの大きな容器Ａを載置台４に載置することが可能となっている。
【００５３】
更に本実施の形態に係る観察ユニットにおいては、図９に示す様に、逆Ｌ字状のＹ軸スライド体３４を用いることより、Ｘ軸駆動機構２に対して片側にＹ軸駆動機構３を配備するだけで、載置台４のＸ軸方向及びＹ軸方向への移動が可能になっている。従って、載置台４への容器Ａの載置が行い易くなっている。
【００５４】
図９に示す様に、載置台４の上面には、該上面に載置した容器Ａの位置ずれを防止すべく、容器Ａを嵌め込むための嵌合溝４１が形成されており、嵌合溝４１は、載置する容器の形状より僅かに大きな形状を有している。
又、嵌合溝４１の底面には、中央の領域に貫通孔４２が形成されている。これにより、図１０に示す様に、照明装置６の反射ミラー６２で反射した光は、貫通孔４２を通って、観察装置５の対物レンズ５１に入射することが可能となっている。従って、載置台４に載置した容器Ａ内の試料の観察が、載置台４によって妨げられることがない。
【００５５】
図１１は、載置台４の設置状態を示した断面図である。図１１に示す様に、載置台４は、その下面をケース８１の上面から離間させた位置にて、Ｘ軸駆動機構２に連結されている。従って、載置台４の下面とケース８１の上面との間には空気が介在し、該空気が断熱層として機能することになる。よって、ケース８１から載置台４への熱伝達が抑制されることとなる。
【００５６】
又、載置台４の下面をケース８１の上面から僅かに離間させることにより、載置台４に載置された容器Ａ内の試料に対物レンズ５１の焦点を合わせることを可能にしつつ、載置台４を移動させた場合でも、載置台４とケース８１との間に摺動による摩擦が生じないようにすることが出来る。従って、摩擦が原因となって生じる載置台４の振動が抑制されることとなる。
【００５７】
図１２は、載置台４が観察位置に配置された状態を示す側面図であり、図１３は、載置台４が離脱位置に配置された状態を示す側面図である。載置台４は、Ｙ軸駆動機構３の駆動によって、図１２に示す如く容器Ａ内の試料を観察する観察位置と、図１３に示す如く第２空間１２の上方位置からＹ軸方向に離脱した離脱位置との間で往復移動が可能である。
尚、本実施の形態に係る観察ユニットにおいては、第２空間１２の上方位置に対して載置台４をＹ軸方向に離脱させているが、第２空間１２の上方位置に対して載置台４をＸ軸方向に離脱させることが可能となるようにＸ軸駆動機構４の構成を変形してもよい。
【００５８】
上述した観察ユニットは小型化が容易な構成であり、小型の保存庫１０１にも出し入れが可能なサイズにまで小さくすることが可能である。従って、上述した観察ユニットは、その汎用性が高くなっている。又、保存庫１０１への観察ユニットの出し入れが可能であるので、観察ユニットを取り出した状態で保存庫１０１内を洗浄することが可能である。
【００５９】
上述した観察ユニットによれば、駆動装置９、観察装置５、及び照明装置６は、筐体１によって密閉された空間（第１乃至第３空間１１〜１３）内に配備されているので、観察ユニットを保存庫１０１内に設置した場合でも、駆動装置９、観察装置５、及び照明装置６は、保存庫１０１内の環境に曝されることがない。従って、保存庫１０１内にて観察ユニットを使用した場合でも、湿気等による駆動装置９、観察装置５、及び照明装置６の不具合が生じにくくなっている。
【００６０】
しかも、駆動装置９で発生した熱は、周囲の空気に伝わって空気と共に上昇するので、駆動装置９に対して水平方向にずれた位置に配置されている載置台４には、駆動装置９の熱は伝達されにくい。従って、載置台４に載置された試料にも熱は伝達されにくく、その結果、熱伝達による試料の温度上昇が抑制されることとなる。よって、試料の培養が妨げられたり、試料が死滅したりするなどの熱の影響を試料に与えることなく、該試料を保存庫１０１内で観察することが可能である。
【００６１】
尚、空気と共に上昇した熱は、筐体１の上部から発散されることとなる。従って、筐体１の上部には放熱フィンなどを配備することが好ましく、これにより筐体１内の熱は効率良く発散されることとなる。
観察ユニット１が保存庫１０１内に設置されている場合、筐体１内の熱は、筐体１の上部から保存庫１０１内に発散されて、保存庫１０１内の空気に伝わることになる。しかし、保存庫１０１内の空気の温度は、ヒータなどによって制御されているので、筐体１の上部から発散される熱による保存庫内１０１の温度の変化量は僅かであり、保存庫１０１内に保存されている試料は影響を受けることがない。
【００６２】
更に、上述した観察ユニットにおいては、第１空間１１と載置台４及び第２空間１２との間に衝立部材７が介在しているので、第１空間１１内の駆動装置９及び観察装置５の撮像系で発生した熱が載置台４及び第２空間１２に移動すること、特に第１空間１１から載置台４及び第２空間１２への熱伝達と熱放射が、衝立部材７によって妨げられる。従って、駆動装置９及び観察装置５の撮像系で熱が発生した場合でも、試料の温度は殆ど上昇することがない。よって、熱の影響を試料に与えることなく、該試料を保存庫１０１内で観察することが可能である。
【００６３】
又、観察する試料は、照明装置６のＬＥＤ６１から発せられた光によって照明されるが、ＬＥＤ５６１の点灯は、試料を探索するときや、後述するタイムラプス観察において試料を撮像するとき（シャッター時）にのみ行われるので、試料に与える熱の影響は殆どない。
【００６４】
更に又、上述した観察ユニットにおいては、筐体１の上面壁１６と載置台４との間には、断熱部材８や空気によって断熱層が形成されているので、駆動装置９、観察装置５の撮像系、及び照明装置６で発生した熱が、筐体１を伝導して上面壁１６まで移動した場合でも、熱は載置台４までは伝達しにくく、その結果、熱伝導による試料の温度上昇が抑制されることとなる。よって、熱の影響を試料に与えることなく、該試料を保存庫１０１内で観察することが可能である。
【００６５】
又、上述した観察ユニットにおいては、載置台４は、観察位置と離脱位置との間で往復移動が可能であるので、載置台４を離脱位置に配置することにより、載置台４を、駆動装置９、観察装置５の撮像系、及び照明装置６などの熱源から遠ざけることが出来る。従って、載置台４を離脱位置に移動させることにより、熱源から試料への熱の移動を抑制することが可能になると共に、試料を保存庫１０１内の環境下に配置することが可能になる。
【００６６】
又、上述した観察ユニットにおいては、Ｘ軸モータ９１を回転することによって載置台４をＸ軸方向に沿って移動させ、Ｙ軸モータ９２の回転によって載置台４をＹ軸方向に沿って移動させることが出来るので、Ｘ軸モータ９１とＹ軸モータ９２の回転速度や回転量を制御装置１０２によって制御することにより、載置台４の駆動を自動化することが可能である。
【００６７】
３．観察ユニットによるタイムラプス観察
図１４は、上述した観察ユニットを用いて試料をタイムラプス観察する場合のフローチャートである。ここで、タイムラプス観察とは、設定したインターバルΔＴで試料の観察を複数回繰り返し行い、観察毎に試料の観察画像を取得する観察手法である。以下では、細胞が試料として容器Ａ内に収容されている場合について説明する。
【００６８】
まず、ステップＳ１において、容器Ａに設定されるＸＹ座標の原点Ｏの初期化を行う。具体的には、Ｘ軸センサ２８とＹ軸センサ３６の何れもがオンになった状態で、観察点Ｍが存在する位置を原点Ｏとして、容器Ａに対してＸＹ座標を設定する。
そして、ステップＳ２において載置台４に容器Ａを載置する。その後、ステップＳ３において観察装置の電源をオンにし、ステップＳ４においてタイムラプス観察の対象とする細胞を探索する。ステップＳ４においては、パーソナルコンピュータ１０３の表示手段に表示された画像を見ながら、載置台４を移動させて細胞を探索する。
【００６９】
観察対象とする細胞が見つかると、ステップＳ５において、ＸＹ座標内での細胞の位置及び観察倍率を、パーソナルコンピュータ１０３の入力手段を用いて入力する。これにより、観察対象とする細胞の座標及び観察倍率が設定される（タイムラプス設定１）。設定された座標及び観察倍率は、制御装置１０２に与えられる。
複数の細胞を観察対象とする場合には、ステップＳ６からテップＳ４に戻って、ステップＳ４とステップＳ５とを繰り返し実行する。
【００７０】
観察対象とする全ての細胞の座標設定が完了すると、ステップＳ７において、タイムラプス観察を実行するインターバルΔＴと観察回数Ｎを、パーソナルコンピュータ１０３の入力手段を用いて入力する。これにより、インターバルΔＴと観察回数Ｎが設定される（タイムラプス設定２）。設定されたインターバルΔＴ及び観察回数Ｎは、制御装置１０２に与えられる。
【００７１】
ステップＳ７でのタイムラプス設定が完了すると、ステップＳ８においてタイムラプス観察が開始される。このとき、制御装置１０２においてカウンタｎの値が１に設定される。
そして、ステップＳ９において、観察開始時刻Ｔ（ｎ）が制御装置１０２の記憶手段に記憶されると共に、ステップＳ５で設定した座標に存在する全ての細胞について、観察ユニットによる観察が制御装置１０２の制御によって自動的に実行される。具体的には、設定した各座標にある細胞が観察点Ｍに導かれ、そして観察装置５による該細胞の観察が、ステップＳ５で設定した観察倍率で実行される。観察された細胞の観察像は、観察装置５のＣＣＤカメラ５４によって撮像され、得られた画像は、パーソナルコンピュータ１０３の記憶手段に記憶される。
【００７２】
ステップＳ９での細胞の観察が完了すると、制御装置１０２は、ステップＳ１０においてＸ軸センサ２８とＹ軸センサ３６の何れもがオンになるように、容器Ａの中心Ｃを観察点Ｍへ移動させる。そして、ステップＳ１１においてカウンタｎの値を１だけ増加させ、ステップＳ１２において、カウンタｎの値をステップＳ７で設定された観察回数Ｎを超えているか否かが、制御装置１０２によって判断される。
【００７３】
ステップＳ１２において、カウンタｎの値が観察回数Ｎを超えていないと制御装置１０２によって判断された場合、制御装置１０２は、ステップＳ１３において容器Ａを離脱位置に移動させ、ステップＳ１４において、前回の観察開始時刻Ｔ（ｎ−１）から、ステップＳ１４への移行時の時刻Ｔまでの経過時間（Ｔ−Ｔ（ｎ−１））を算出すると共に、該経過時間が、ステップＳ７で設定したインターバルΔＴに達しているか否かを判断する。
【００７４】
ステップＳ１４において、経過時間がインターバルΔＴに達していないと制御装置１０２によって判断された場合、制御装置１０２は、ステップＳ１５において容器Ａを離脱位置で待機させる。
【００７５】
一方、ステップＳ１４において、経過時間がインターバルΔＴに達していると制御装置１０２によって判断された場合、制御装置１０２は、ステップＳ１６において容器Ａに設定されるＸＹ座標の原点Ｏの初期化をステップＳ１１と同様に行って、ステップＳ９に戻って、再び細胞の観察を実行する。
そして、ステップＳ１２において、カウンタｎの値が観察回数Ｎを超えていると制御装置１０２によって判断されるまで、細胞の観察が繰り返し実行される。
【００７６】
ステップＳ１２において、カウンタｎの値が観察回数Ｎを超えていると制御装置１０２によって判断された場合、制御装置１０２は、ステップＳ１３において容器Ａを離脱位置に移動させて、タイムラプス観察を終了する。
【００７７】
上述したタイムラプス観察によって取得した細胞の画像を利用することにより、細胞の成育状態や形態を観察・分析することが出来る。
【００７８】
４．変形例
４−１．変形例１
図１５は、本変形例に係る観察ユニットおいて、四角形の嵌合溝４１が形成された載置台４の取付け状態を示す斜視図である。図１６は、該観察ユニットにおいて、円形の嵌合溝４１が形成された載置台４の取付け状態を示す斜視図である。図１５及び図１６に示す様に、載置台４は、Ｘ軸スライド体２７の下辺部分２７１にネジ部材２６２によって着脱可能に取り付けられてもよい。これにより、嵌合溝４１の形状が異なった複数の載置台４を用意しておくことによって、使用する容器Ａの形状に応じた載置台４を選択して取り付けることが可能である。
本変形例では、図１５に示す様に、四角形の容器Ａを嵌め込むべき四角形の嵌合溝４１が形成された載置台４と、図１６に示す様に、円形の容器Ａを嵌め込むべき円形の嵌合溝４１が形成された載置台４とが用意されている。
【００７９】
尚、嵌合溝４１の形状が異なる複数の載置台４毎に、載置台４と該載置台４に載置される容器Ａとの総重量が異なると、載置台４を移動させた際にモータにかかる慣性モーメントが変化するので、載置台４の加速度が変化したり、目標位置からの位置ずれが生じたりする虞がある。
従って、嵌合溝４１の形状が異なる複数の載置台４について、載置台４と該載置台４に載置される容器Ａとの総重量を略一致させておくことが好ましい。
【００８０】
又、容器Ａが載置された状態での載置台４の重心を、Ｘ軸スライド体２７が連結される位置にＸ軸方向において合致させることが好ましい。これにより、載置台４をネジ部材２６２によってＸ軸スライド体２７に取り付ける場合であっても、取り付けられた載置台４は安定し易くなる。
【００８１】
４−２．変形例２
図１７は、本変形例に係る観察ユニットおいて、四角形の嵌合溝４１が形成された載置台４の取付け状態を示す斜視図であり、図１９は、該載置台４に載置されている容器Ａの中心Ｃが観察点Ｍに合致した状態を示す平面図である。図１８は、該観察ユニットにおいて、円形の嵌合溝４１が形成された載置台４の取付け状態を示す斜視図であり、図２０は、該載置台４に載置されている容器Ａの中心Ｃが観察点Ｍに合致した状態を示す平面図である。
【００８２】
上記変形例１の如く載置台４の取替えを可能にした場合、嵌合溝４１の形状が異なる載置台４において、容器Ａが載置された状態での載置台４の重心と、容器Ａの中心Ｃとは必ずしも一致しない。このため、上記変形例１で説明したように、容器Ａが載置された状態での載置台４の重心を、Ｘ軸スライド体２７が連結される位置にＸ軸方向において合致させた場合には、嵌合溝４１の形状が異なる載置台４毎に、容器Ａの中心Ｃが観察点Ｍに合致するときのＸ軸スライド体２７の位置が異なることとなる。
【００８３】
従って、図１５に示す載置台４について、該載置台４に載置される四角形の容器Ａの中心Ｃが観察点Ｍに合致するように、Ｘ軸駆動機構２のＸ軸センサ２８及びＸ軸遮蔽板２９を配置した場合、図１６に示す載置台４に取り替えたときには、該載置台４に載置される円形の容器Ａの中心Ｃが観察点Ｍからずれてしまう。
このため、図１６に示す載置台４について改めて、円形の容器Ａの中心Ｃが観察点Ｍに合致するように、Ｘ軸駆動機構２のＸ軸センサ２８及びＸ軸遮蔽板２９を配置し直す必要があった。
尚、Ｙ軸方向については、嵌合溝４１の形状が異なる載置台４において、容器Ａが載置された状態での載置台４の重心と、容器Ａの中心Ｃとが合致するように設計されているので、載置台４を取り替えた場合でも、Ｙ軸駆動機構３のＹ軸センサ３６とＹ軸遮蔽板３７を配置し直す必要はない。
【００８４】
そこで本変形例では、図１７及び図１８に示す様に、載置台４にＸ軸遮蔽板２９が取り付けられている。又、嵌合溝４１の形状が異なる載置台４毎に、図１９及び図２０に示す様にＸ軸遮蔽板２９は、Ｘ軸センサ２８と対向したときに各載置台４に載置されている容器Ａの中心Ｃが観察点Ｍに合致するように配置されている。
【００８５】
従って、載置台４を、嵌合溝４１の形状が異なるものに取り替えた場合でも、容器Ａの中心Ｃを観察点Ｍに容易に合致させることが出来る。
【００８６】
４−３．変形例３
図２１は、本変形例に係る観察ユニットを示す分解斜視図である。図２１に示す様に、Ｘ軸駆動機構２は、観察ユニットに着脱可能に配備されてもよい。具体的には、Ｙ軸駆動機構３のＹ軸スライド体３４は、上辺部分３４１が、ねじ部材３４３によって立設部分３４２に着脱可能に連結されており、上辺部分３４１を立設部分３４２から離脱させることにより、上辺部分３４１に配備されているＸ軸駆動機構２のシャフト２２、一対のプーリ２３，２４、タイミングベルト２５、Ｘ軸スライド体２６、ガイド部材２７、Ｘ軸センサ２８、及びＸ軸遮蔽板２９、並びにＸ軸スライド体２６に取り付けられている載置台４が、観察ユニットから取り外されることとなる。
【００８７】
本変形例に係る観察ユニットによれば、Ｘ軸駆動機構２を取り外すことにより、Ｘ軸駆動機構２によって覆われていた部分の洗浄が容易となる。
【００８８】
４−４．変形例４
図２２は、本変形例に係る観察ユニットを示す断面図であり、図２３は、該観察ユニットの前面図である。図２２及び図２３に示す様に、互いに離間した載置台４の下面とケース８１の上面との間には、空気を流してもよい。具体的には、図２２に示す様に、Ｙ軸スライド体３４の上辺部分３４１の背面側及び下面側に、Ｘ軸に対する断面形状がＬ字状の通気路３８が形成されており、通気路３８は、側方端３８１（図２３参照）及び下辺部分３８２の前方端３８３に開口を有している。そして、図２３に示す様に、通気路３８の側方端３８１側に、通気路３８内に空気を送り込む送風ファン３９が配備されている。
【００８９】
本変形例に係る観察ユニットによれば、送風ファン３９によって通気路３８内に空気を送り込むことにより、空気は、通気路３８内を通って下辺部分３８２の前方端３８３から吹き出し、そして載置台４の下面とケース８１の上面との間を前方（Ｙ軸方向）に向かって流れることとなる。
載置台４の下面とケース８１の上面との間に空気が流れることにより、載置台４の下面とケース８１の上面との間に空気が滞留している場合よりも、ケース８１から載置台４への熱伝達が抑制され易くなる。
【００９０】
又、本変形例において、断熱ケース８１の上面にＹ軸方向に延びた複数の溝を形成することにより、載置台４の下面とケース８１の上面との間に空気が流れやすくなり、ケース８１から載置台４への熱伝達が更に抑制され易くなる。
【００９１】
４−５．変形例５
図２４は、本変形例に係る観察ユニットを示す断面図である。図２４に示す様に、観察ユニットを、断熱部材８及びケース８１のない構成としてもよい。具体的には、第２空間１２の上部を構成する筐体１の上面壁１６が、観察装置５の対物レンズ５１の上方に配置され、上面壁１６に形成されている貫通孔１６１には、光透過板１６２が隙間なく嵌め込まれている。そして、載置台４は、筐体１の上面壁１６の直上に、上面壁１６から離間した状態で設置されている。
本変形例４に係る観察ユニットも、保存庫１０１内での使用が可能であると共に、熱源から試料への熱の移動を抑制することが出来る
【００９２】
勿論、図６に示す観察ユニットにおいて、断熱部材８及びケース８１のない構成とした場合でも、筒状部材１５１をそのまま配備しておいて、載置台４を筒状部材１５１の上面側に配置してもよい。
【００９３】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
又、載置台４を移動させるための機構が配備されていない観察ユニット、即ちＸ軸モータ９１及びＸ軸駆動機構２と、Ｙ軸モータ９２及びＹ軸駆動機構３とが配備されていない観察ユニットに対しても、上述した筐体１によって内部の空間を密閉する構成、衝立部材７によって熱の移動を妨げる構成、及び断熱部材８を配備する構成などについては適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の一実施形態に係る観察ユニットの使用形態を示す図である。
【図２】該観察ユニットの外観を示す斜視図である。
【図３】該観察ユニットの側面図である。
【図４】該観察ユニットの正面図である。
【図５】該観察ユニットの背面図である。
【図６】該観察ユニットの、図４に示すVI−VI線に沿う断面図である。
【図７】筐体の背面壁を省略して示した上記観察ユニットの背面図である。
【図８】断熱部材に関連する観察ユニットの要部を示した分解斜視図である。
【図９】Ｘ軸駆動機構及びＹ軸駆動機構を示す斜視図である。
【図１０】Ｙ軸駆動機構を構成するＹ軸スライド体の配置状態を示した斜視図である。
【図１１】載置台の設置状態を示した断面図である。
【図１２】載置台が観察位置に配置された状態を示す側面図である。
【図１３】載置台が離脱位置に配置された状態を示す側面図である。
【図１４】上記観察ユニットによるタイムラプス観察の流れを示すフローチャートである。
【図１５】変形例１に係る観察ユニットおいて、四角形の嵌合溝が形成された載置台の取付け状態を示す斜視図である。
【図１６】該観察ユニットにおいて、円形の嵌合溝が形成された載置台の取付け状態を示す斜視図である。
【図１７】変形例２に係る観察ユニットにおいて、四角形の嵌合溝が形成された載置台へのＸ軸遮蔽板の取付け状態を示す斜視図である。
【図１８】該観察ユニットにおいて、円形の嵌合溝が形成された載置台へのＸ軸遮蔽板の取付け状態を示す斜視図である。
【図１９】四角形の嵌合溝が形成された載置台について、該載置台に載置されている容器の中心が観察点に合致した状態を示す平面図である。
【図２０】円形の嵌合溝が形成された載置台について、該載置台に載置されている容器の中心が観察点に合致した状態を示す平面図である。
【図２１】変形例３に係る観察ユニットを示す分解斜視図である。
【図２２】変形例４に係る観察ユニットの要部を示す断面図である。
【図２３】該観察ユニットの前面図である。
【図２４】変形例５に係る観察ユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１  筐体
１１  第１空間
１２  第２空間
１３  第３空間
１５  光透過部
１６  上面壁
２  Ｘ軸駆動機構
２８  Ｘ軸センサ（検知部）
２９  Ｘ軸遮蔽板（被検知部）
３  Ｙ軸駆動機構
３６  Ｙ軸センサ
３７  Ｙ軸遮蔽板
３８  通気路
３９  送風ファン
４  載置台
５  観察装置
５１  対物レンズ（光学系）
５４  ＣＣＤカメラ（撮像系）
６  照明装置
７  衝立部材
８  断熱部材
９  駆動装置
９１  Ｘ軸モータ
９２  Ｙ軸モータ
９３  Ｚ軸モータ
９４  駆動モータ
Ａ  容器
Ｃ  容器の中心
Ｍ  観察点
Ｏ  容器に設定されたＸＹ座標の原点
【図１】
2010145863.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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