(57)【要約】【課題】  生体試料から発せられる蛍光などを正確に、かつリアルタイムに観察できるとともに、生体試料に与えるダメージを低減することができる培養容器およびそれを用いた生体試料観察システムを提供する。【解決手段】  生体試料を内部に収納して培養する培養容器１００であって、培養容器１００内に、水を貯える水槽１２１と、水槽１２１に貯えられた水Ｗを蒸発させる蒸発促進手段１２５と、が備えられている培養容器を提供する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体試料を内部に収納して培養する培養容器であって、
前記培養容器内に、水を貯える水槽と、該水槽に貯えられた水を蒸発させる蒸発促進手段と、が備えられている培養容器。
【請求項２】
前記蒸発促進手段が前記水を加熱する加熱部を有し、該加熱部が前記水槽に配置されている請求項１記載の培養容器。
【請求項３】
前記蒸発促進手段が、前記水と前記培養容器内の気体との接触面積を広げる面積拡大部を有する請求項１記載の培養容器。
【請求項４】
前記面積拡大部が、キャピラリ効果を用いて水を吸い上げることにより、前記水と前記培養容器内の気体との接触面積を広げる請求項３記載の培養容器。
【請求項５】
前記面積拡大部が、前記水槽に対して着脱自在に配置されている請求項３または４に記載の培養容器。
【請求項６】
前記面積拡大部が、前記水槽と一体に形成されている請求項３または４に記載の培養容器。
【請求項７】
前記面積拡大部が、前記水槽から供給される前記水を蒸発させる蒸発皿と、前記水槽から前記蒸発皿へ水の供給量を調節する水量調節手段とを有し、
前記蒸発皿に貯えられる水の量が、前記水槽に貯えられる水の量よりも少ない請求項３記載の培養容器。
【請求項８】
前記蒸発皿に供給された前記水の水深方向長さが、水面方向長さよりも短い請求項７記載の培養容器。
【請求項９】
前記蒸発促進手段が、前記水を振動させる振動部を有する請求項１記載の培養容器。
【請求項１０】
前記振動部が前記水槽の底面に配置されている請求項９記載の培養容器。
【請求項１１】
前記水槽の底面の形状が、前記振動部から前記水に伝えられた振動を水面に向けて収束させる形状である請求項１０記載の培養容器。
【請求項１２】
前記振動部の振動を用いて前記水を霧化する霧化部を有する請求項９記載の培養容器。
【請求項１３】
被観察体となる生体試料の情報を取得する生体試料観察システムにおいて、
前記生体試料を内部に収納して培養する培養容器と、前記生体試料を観察して情報を取得する観察手段と、を有し、
前記培養容器に、水を貯える水槽と、該水槽に貯えられた水を蒸発させる蒸発促進手段と、が備えられている生体試料観察システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体試料を培養すると同時にその生体試料を観察するのに用いる培養容器および生体試料観察システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の遺伝子解析技術の進歩に伴って、人を含む多くの生物における遺伝子配列が明らかになると共に解析されたタンパク質等の遺伝子産物と疾病との因果関係も少しずつ解明され始めている。また、今後さらに、各種タンパク質や遺伝子等を網羅的且つ統計的に解析するため、生体試料、特に細胞を用いた様々な検査方法や装置が考えられ始めている。
【０００３】
通常、細胞は、プラスチック製又はガラス製のディッシュやフラスコ等に播種され、インキュベータ内で培養されている。このインキュンベータは、内部が例えば、二酸化炭素濃度５％、温度３７℃、湿度１００％に設定され、細胞の育成に適した環境に保たれている。
更に、インキュベータは、細胞に養分を与えると共に培養に適したｐＨを保つために２〜３日毎に培養液の交換がなされている。
【０００４】
このような培養中の細胞を観察する方法は、いくつかの方法が知られているが、その一つとして、インキュベータから上述したディッシュやフラスコ等を取り出し、位相差顕微鏡等の倒立型顕微鏡を用いて観察を行う方法が知られている。
上記の方法では、可能な限り速やかに細胞の観察を行い、観察終了後、細胞をインキュベータ内に戻す必要がある。これは、細胞が通常環境（培養に適した環境とは異なる環境）下に長く置かれることにより、細胞の活性が損なわれるのを防止するためである。
即ち、細胞の活性が不安定であると、正確な評価を行うことが困難になるためである。また、細胞をインキュベータから取り出す際は、コンタミネーション等が起こらないように十分注意して行われている。
また、別の細胞観察方法として、各種の細胞の培養条件を設定可能な顕微鏡観察用透明恒温培養容器を使用する方法も知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２８５７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１においては、温度調節器により所定温度に制御可能な一対の透明発熱プレートと、二酸化炭素濃度を調整するための二酸化炭素供給口及び排出口を有する密閉容器と、密閉された容器内に湿度を保つための蒸発皿と、を有している顕微鏡観察用透明恒温培養容器が開示されている。
この顕微鏡観察用透明恒温培養容器を用いることで、容器内部の温度、二酸化炭素濃度及び湿度の制御が可能となり、細胞培養しながら観察を行うことが可能となっていた。つまり、例えば、透明発熱プレートの下方から対物レンズで観察することにより、細胞の培養状態の経時変化を連続的に、かつ簡単に観察・記録することが可能であった。
【０００６】
しかしながら、上述のように蒸発皿により培養容器内の湿度を制御する方法では、蒸発皿からの水分の蒸発速度が遅く、湿度の上昇・安定に時間がかかるという問題があった。例えば、培養容器内の湿度が安定するのに数時間から１日という時間を要していた（培養容器の大きさにも影響される）。
さらに、培養容器を保温する熱を利用して蒸発皿の水を蒸発させる方法では、培養容器内の湿度は最大でも略８０％までしか上昇せず、細胞の培養に理想的とされる湿度約１００％の環境を作ることは困難であった。
【０００７】
また、上述のように、発熱プレートにより直接加熱する方法では、細胞に急激な温度変化を与えることになる。細胞はその種類によっては、温度の急激な変化や温度分布の不均一により死滅したり、活性が低下したりする種類もあり、細胞の観察が困難になるという問題があった。さらには、温度変化により変性する細胞では、正確な観察が困難になるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、生体試料から発せられる蛍光などを正確に、かつリアルタイムに観察できるとともに、生体試料に与えるダメージを低減することができる培養容器およびそれを用いた生体試料観察システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、生体試料を内部に収納して培養する培養容器であって、前記培養容器内に、水を貯える水槽と、該水槽に貯えられた水を蒸発させる蒸発促進手段と、が備えられている培養容器を提供する。
【００１０】
本発明によれば、蒸発促進手段により水を蒸発させるため、培養容器を保温する熱を利用して蒸発皿の水を蒸発させる方法と比較して、培養容器内を所定のより高い湿度にすることができるとともに、より短い時間で所定の湿度にすることができる。
そのため、培養容器内を生体試料の培養に適した湿度に維持しやすくなり、生体試料に与えるダメージを低減することができる。生体試料が受けるダメージが少ないため、
観察を行うことにより生体試料に負荷をかけても、生体試料の死滅や活性の低下、変性などの発生率を低下させることができるとともに、生体試料からダメージの影響を受けていない正確な観察結果を得ることができる。
また、蒸発促進手段は、水槽に貯えられた水を蒸発させるだけなので、培養容器内の生体試料に対して温度分布の不均一や温度の急激な変化などのダメージを与えることがない。そのため、生体試料の死滅や活性の低下、変性などを防止することができ、生体試料からダメージを受けていない正確な観察結果を得ることができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記蒸発促進手段が前記水を加熱する加熱部を有し、該加熱部が前記水槽に配置されていることが望ましい。
本発明によれば、加熱部が水を加熱して蒸発させるため水を蒸発させやすく、培養容器内を生体試料の培養に適した湿度により維持しやすくなる。
また、加熱部は水槽に配置されているため、水槽内の水を加熱させやすく水を蒸発させ易くすることができる。さらに、水を介して加熱されるため、生体試料に対して温度分布の不均一や温度の急激な変化などのダメージを与え難くすることができる。
【００１２】
さらに、上記発明においては、前記蒸発促進手段が、前記水と前記培養容器内の気体との接触面積を広げる面積拡大部を有することが望ましい。
本発明によれば、水と培養容器内の気体との接触面積が広くなるため、水が蒸発する面積がより広くなって培養容器内を生体試料の培養に適した湿度により維持しやすくなる。
【００１３】
さらに、上記発明においては、前記面積拡大部が、キャピラリ効果を用いて水を吸い上げることにより、前記水と前記培養容器内の気体との接触面積を広げることが望ましい。
本発明によれば、キャピラリ効果（毛細管現象）を用いて水と培養容器内の気体との接触面積を広げているため、生体試料に対して温度分布の不均一や温度の急激な変化などのダメージを与えることがない。
【００１４】
上記発明においては、前記面積拡大部が、前記水槽に対して着脱自在に配置されていることが望ましい。
本発明によれば、面積拡大部を水槽から取り外すことができるため、清掃などのメンテナンスを容易に行うことができる。そのため、面積拡大部を有する蒸発促進手段の水蒸発能力を維持させやすく、培養容器内を生体試料の培養に適した湿度により維持しやすくなる。
【００１５】
上記発明においては、前記面積拡大部が、前記水槽と一体に形成されていることが望ましい。
本発明によれば、面積拡大部が水槽に対して着脱自在な場合と比較して、培養容器の構成要素が少なくなるため、生体試料の観察準備にかかる手間を少なくすることができる。
【００１６】
上記発明においては、前記面積拡大部が、前記水槽から供給される前記水を蒸発させる蒸発皿と、前記水槽から前記蒸発皿へ水の供給量を調節する水量調節手段とを有し、前記蒸発皿に貯えられる水の量が、前記水槽に貯えられる水の量よりも少ないことが望ましい。
【００１７】
本発明によれば、蒸発皿に供給された水の熱容量が低下するため、蒸発皿の水を容易に蒸発させることができる。つまり、蒸発皿の水は、水槽の水よりも水量が少ないため、少ない熱量で水温を上昇させることができ、容易に蒸発させることができる。そのため、培養容器内を生体試料の培養に適した湿度により維持しやすくなる。
【００１８】
上記発明においては、前記蒸発皿に供給された前記水の水深方向長さが、水面方向長さよりも短いことが望ましい。
本発明によれば、蒸発皿に供給された水と培養容器内の気体との接触面積を拡大させることにより、水が蒸発する面積を拡大して蒸発させ易くすることができる。
【００１９】
上記発明においては、前記蒸発促進手段が、前記水を振動させる振動部を有することが望ましい。
本発明によれば、振動部により水の水面を波立たせることができ、水面を波立たせることで水の蒸発を促進することができる。そのため、培養容器内を生体試料の培養に適した湿度により維持しやすくなる。
また、振動部は熱を用いることなく水を蒸発させるため、生体試料に対して温度分布の不均一や温度の急激な変化などのダメージを与えることがない。
【００２０】
上記発明においては、前記振動部が前記水槽の底面に配置されていることが望ましい。
本発明によれば、振動部が水槽の底面以外の面に配置されている場合と比較して、振動部の振動を水面に伝えやすく、水面を波立たせやすいため、水の蒸発をより促進することができる。
【００２１】
上記発明においては、前記水槽の底面の形状が、前記振動部から前記水に伝えられた振動を水面に向けて収束させる形状であることが望ましい。
本発明によれば、水面の振動が収束された領域において、より大きな波を形成することができるため、水の蒸発をより促進することができる。
さらには、水面を激しく振動させることにより、水を霧化することができ、霧を作ることにより水の蒸発を促進することができる。
【００２２】
上記発明においては、前記振動部の振動を用いて前記水を霧化する霧化部を有することが望ましい。
本発明によれば、霧化部により水を霧化することができるため、水面を振動させて霧を作る方法と比較して、効率よく霧を作ることができ、水の蒸発をより促進することができる。
【００２３】
請求項１１に係る発明は、被観察体となる生体試料の情報を取得する生体試料観察システムにおいて、前記生体試料を内部に収納して培養する培養容器と、前記生体試料を観察して情報を取得する観察手段と、を有し、前記培養容器に、水を貯える水槽と、該水槽に貯えられた水を蒸発させる蒸発促進手段と、が備えられている生体試料観察システムを提供する。
【００２４】
本発明によれば、培養容器内を生体試料の培養に適した湿度に維持しやすくなり、生体試料に与えるダメージを低減することができる。生体試料が受けるダメージが少ないため、生体試料を培養しながらリアルタイムに観察することができるとともに、生体試料のダメージを受けていない正確な観察結果を得ることができる。
また、蒸発促進手段は、水槽に貯えられた水を蒸発させるだけなので、培養容器内の生体試料に対して温度分布の不均一や温度の急激な変化などのダメージを与えることがない。そのため、生体試料の死滅や活性の低下、変性などを防止することができ、生体試料を培養しながらリアルタイムに観察することができるとともに、生体試料のダメージを受けていない正確な観察結果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の培養容器および生体試料観察システムによれば、培養容器内を生体試料の培養に適した湿度に維持しやすくすることにより、生体試料に与えるダメージを低減することができるという効果を奏する。
生体試料が受けるダメージを少なくすることができるため、生体試料を培養しながらリアルタイムに観察することができるとともに、生体試料のダメージを受けていない正確な観察結果を得ることができるという効果を奏する。
また、蒸発促進手段は、生体試料に対して温度分布の不均一や温度の急激な変化などのダメージを与えることなく水を蒸発させるため、生体試料の死滅や活性の低下、変性などを防止することができ、生体試料を培養しながらリアルタイムに観察することができるとともに、生体試料のダメージを受けていない正確な観察結果を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態である生体試料観察システムについて図１から図９を参照して説明する。
図１は、本実施の形態に係る生体試料観察システムの概略を示す斜視図である。図２は、同じく生体試料観察システムのシステム構成を示す概略図である。
【００２７】
生体試料観察システム１０は、図１および図２に示すように、検出ユニット２０と培養ユニット７０とから概略構成されている。これら検出ユニット２０および培養ユニット７０は、接近して配置されることが望ましく、より好ましくは両ユニット２０、７０が接して配置されることが望ましい。
【００２８】
検出ユニット２０は、図１および図２に示すように、生体試料を内部に収納する保温箱２１と、細胞（生体試料）ＣＥを測定する検出部（観察手段）４０とから概略構成されている。
保温箱２１には、保温箱２１内を所定の温度に保温するヒータ２１Ｈと、後述するインキュベータボックス（培養容器）１００を保持するステージ２２と、細胞ＣＥに光を照射する透過光源２３と、保温箱２１内の温度を均一にするファン２４と、保温箱２１内を殺菌するＵＶランプ２５と、後述する培養液循環配管７７や培養ガス供給配管９７などを保護するキャリア２６と、インキュベータボックス１００などを保温箱２１から出し入れする際に用いる開閉扉２７と、検出ユニット２０の主電源をＯＮ・ＯＦＦする主電源スイッチ２８が備えられている。
【００２９】
ステージ２２は、互いに直交方向に相対移動するＸ軸動作ステージ２２Ｘと、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙと、を有し、ステージ走査部２９により走査制御されている。
ステージ走査部２９は、Ｘ軸動作ステージ２２ＸのＸ軸座標値を検出するＸ軸座標検出部３０と、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘの動作（走査）を制御するＸ軸走査制御部３１と、Ｙ軸動作ステージ２２ＹのＹ軸座標値を検出するＹ軸座標検出部３２と、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙの動作（走査）を制御するＹ軸走査制御部３３と、から構成されている。
Ｘ軸座標検出部３０およびＹ軸座標検出部３２は、それぞれ検出したＸ軸動作ステージ２２ＸのＸ座標と、Ｙ軸動作ステージ２２ＹのＹ座標と、をコンピュータＰＣに出力するように配置されている。Ｘ軸走査制御部３１およびＹ軸走査制御部３３は、それぞれコンピュータＰＣからの指示に基づきＸ軸動作ステージ２２Ｘの走査と、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙの走査とを制御するように配置されている。
【００３０】
なお、Ｘ軸動作ステージ２２ＸおよびＹ軸動作ステージ２２Ｙを駆動する機構としては、例えばモータおよびボールネジの組み合わせを挙げることができる。
コンピュータＰＣは、上述のように、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙの走査と、を制御するとともに、後述するように、細胞ＣＥの検出系の制御、撮像した細胞ＣＥの画像の解析なども行い、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙと検出系と解析系とを連動して制御している。
【００３１】
透過光源２３とインキュベータボックス１００との間に、透過光源２３から射出された光を細胞ＣＥに集光するコンデンサレンズ３４が配置されている。
なお、コンデンサレンズ３４とインキュベータボックス１００との間には、シャッタ３５を設けなくても良いし、シャッタ３５を設けても良い。
ファン２４は保温箱２１の壁面に配置されている。このファン２４を動作させることにより、保温箱２１内の空気を対流させ、保温箱２１内の温度を均一かつ一定に保ちやすくすることができる。
【００３２】
ＵＶランプ２５は、検出ユニット２０の壁面に配置されたＵＶランプスイッチ３６と接続され、ＵＶランプ２５とＵＶランプスイッチ３６との間には、ＵＶランプ２５の動作を時間的に制御するタイマ３７が配置されている。さらに、ＵＶランプ２５の点灯を表示する滅菌中表示ランプ（図示せず）が配置されている。
例えば、細胞ＣＥの非測定時にＵＶランプスイッチ３６が押されると、タイマ３７のカウントが開始されるとともに、ＵＶランプ２５に電力が供給され、ＵＶ光（紫外線光）が保温箱２１内に照射される。これと同時に滅菌中表示ランプも点灯する。そして、所定の時間（例えば３０分）が経過して、タイマ３７のカウントが終了すると、タイマ３７はＵＶランプ２５への電力供給を停止し、ＵＶ光の照射が終了される。また、滅菌中表示ランプも消灯される。
なお、ＵＶランプ２５は、主電源スイッチ２８とは別個に制御されており、主電源がＯＦＦされていても動作することができる。
なお、ＵＶランプ２５の点灯時間は、上述した３０分でも良いし、保温箱２１内の雑菌類などを死滅させることができる時間であれば、３０分未満でも良いし、３０分よりも長くても良い。
【００３３】
開閉扉２７はアルマイト処理を施されたアルミなどの金属、または遮光性の高い半透明の樹脂により構成されている。開閉扉の構造としては、中空の二重構造としたものや、さらには、内側が上記金属とされ外側が樹脂とされるものが考えられる。開閉扉２７の外側に樹脂を用いることにより、開閉扉２７から保温箱２１内の熱が外部に逃げることを防止することができる。また、開閉扉２７の内側をアルマイト処理された金属とすることにより、ＵＶランプ２５により開閉扉２７の寿命が損なわれることを防止することができる。
なお、開閉扉２７が金属または金属と樹脂との二重構造とされたときには、完全に遮光されるため、インキュベータボックス１００を覗く位置に覗き窓を設けることが望ましい。覗き窓には透明樹脂またはガラスがはめ込まれ、外側には、開閉可能なカバーが配置されていることが望ましい。
【００３４】
検出部４０には、図１および図２に示すように、検出部４０内を所定の温度に保温するヒータ４０Ｈと、検出部４０側から細胞ＣＥを照射する落射光源４１Ａ、４１Ｂと、落射光源４１Ａ、４１Ｂからの光路を切り替える光路切替部４２と、照射光の光量を調節する光量調整機構４３と、照射光を細胞ＣＥに向けて集光するレンズ系４４と、照射光の波長および検出光の波長を制御するフィルタユニット４５と、細胞ＣＥに対して合焦動作を行うオートフォーカス（ＡＦ）ユニット４６と、複数の倍率や性質の異なる対物レンズ４８を備えたレボルバ４７と、細胞ＣＥからの検出光を検出する検出器４９と、検出光の光量を測定する光量モニタ５０と、検出部４０内の温度を均一にするファン５１と、検出部４０内を冷却する冷却ファン５２と、が備えられている。
【００３５】
落射光源４１Ａ、４１Ｂは、例えば水銀ランプなどからなり、検出部４０の外部に配置されており、それぞれ電力を供給する電源５３に接続されている。
また、通常は１つの落射光源、例えば落射光源４１Ａを用いるが、落射光源４１Ａの光量が所定の規定値以下に減少した場合には、落射光源４１Ｂから照明光が照射され、落射光源４１Ａの電源はＯＦＦされる。
【００３６】
光路切替部４２は、落射光源４１Ａまたは落射光源４１Ｂどちらか一方の照明光を光量調整機構４３に導くように形成されている。また、光路切替部４２には、後述のコンピュータＰＣに接続され、コンピュータＰＣの指示に基づき光路切替部４２を制御する光路制御部５４が配置されている。
光路切替部４２の照明光射出側にはシャッタ４２Ｓが配置され、照明光の透過・遮断制御を行っている。
【００３７】
シャッタ４２Ｓの照明光射出側には光量調整機構４３が配置され、シャッタ４２Ｓを透過した照明光の光量を調整している。その機構としては、例えば公知の絞り機構などを用いても良いし、その他の光量を調節できる公知の機構、技術を用いても良い。
また、光量調整機構４３には、後述のコンピュータＰＣに接続され、コンピュータＰＣの指示に基づき光量調整機構４３を制御する光量制御部５５が配置されている。
光量調整機構４３の照明光射出側にはレンズ系４４が配置されている。レンズ系４４は、一対のレンズ４４Ａ、４４Ｂと、レンズ４４Ａおよびレンズ４４Ｂの間に配置された絞り４４Ｃと、から構成されている。
【００３８】
フィルタユニット４５は、励起フィルタ５６と、ダイクロイックミラー５７と、吸収フィルタ５８とから構成されている。励起フィルタ５６は、照明光の中から細胞ＣＥの蛍光発光に寄与する波長（励起光）を透過するフィルタであり、レンズ系４４から射出された照明光が励起フィルタ５６に入射するように配置されている。ダイクロイックミラー５７は、励起光と蛍光とを分離する光学素子であり、励起フィルタ５６を透過した励起光を、細胞ＣＥに向けて反射するとともに、細胞ＣＥからの蛍光を透過するように配置されている。吸収フィルタ５８は、細胞ＣＥからの蛍光とその他の不要な散乱光とを分離する光学素子であり、ダイクロイックミラー５７を透過した光が入射するように配置されている。
フィルタユニット４５には、後述するコンピュータＰＣの指示に基づき、フィルタユニット４５から射出される励起光や検出光（蛍光）の波長を制御するフィルタ制御部４６Ｃが配置されている。
なお、励起フィルタ５６、ダイクロイックミラー５７、吸収フィルタ５８は１枚ずつ用いられてもよいし、複数枚用いられてもよい。
【００３９】
ＡＦユニット４６はフィルタユニット４５の励起光射出側に配置されていて、後述するコンピュータＰＣの指示に基づき、励起光を、対物レンズ４８を介して細胞ＣＥに集光させるように配置されている。
レボルバ４７は、ＡＦユニット４６の励起光射出光側に配置されていて、倍率の異なる複数の対物レンズ４８が配置されている。レボルバ４７には、後述するコンピュータＰＣの指示に基づき、励起光が入射される対物レンズ４８を選択・制御する対物レンズ制御部５９が配置されている。
【００４０】
なお、対物レンズ４８は、検出部４０からＸ軸動作ステージ２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙにそれぞれ設けられた孔を通して保温箱２１内のインキュベータボックス内部が観察可能な構造になっている。
Ｘ軸動作ステージ２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙには、ステージが動作する範囲を見込んで孔の大きさは多少余裕を見込んである。
そのため、保温箱２１内において雰囲気を細胞の培養に適した湿度に保っていても、前記孔を通じて雰囲気が検出部４０に対して抜けてしまい、細胞の培養に適した温度を維持できなくなり、細胞の活性低下を引き起こす可能性がある。
そこで、このような細胞培養に適した温度の雰囲気が保温箱２１と検出部４０との間で導通することを抑制する抑制手段９９を設けてもよい。
その抑制手段９９は、レボルバ４７や対物レンズ４８の動きを妨害しないように空気の流れを抑制できればよく、例えばフィルムや透明シートなど柔軟な材料からなるシートを保温箱２１と検出部４０との境目に設けられた孔の周囲に貼り付け、レボルバの周囲に垂らした状態で取り付ける幕状のものが考えられる。
【００４１】
フィルタユニット４５の検出光射出側には、検出光を検出器４９および光量モニタ５０に集光する集光レンズ６０が配置されている。
集光レンズ６０の検出光射出側には、検出光の一部を検出器４９に向けて反射し、残りの検出光を光量モニタ５０に向けて透過するハーフミラー６１が配置されている。
検出器（撮像手段）４９は、ハーフミラー６１から反射された検出光が入射される位置に配置されている。また、検出器４９には、検出器４９からの検出信号を演算して後述するコンピュータＰＣに出力する検出器演算部６２が接続されている。
なお、検出器４９はラインセンサを用いても良いし、エリアセンサを用いても良いし、ラインセンサとエリアセンサとを共用してもよく、特に限定するものではない。
光量モニタ５０は、ハーフミラー６１を透過した検出光を測定し、測定した値をコンピュータＰＣに出力するように配置されている。
なお、上述のように、光量モニタ５０を用いて検出光の光量を測定しても良いし、照度計やパワーメータなどを用いて検出光の光量を測定しても良い。
【００４２】
ヒータ４０Ｈは、検出部４０内を例えば３０℃から３７℃となるように保温制御している。ファン５１は、検出部４０内の空気を対流させ、検出部４０内の温度を均一化するように配置されている。そのため、検出部４０内の温度が保温箱２１と近い温度に維持され、保温箱２１の温度をより安定化させやすくなる。
冷却ファン５２は、検出部４０内に配置された温度センサ（図示せず）の出力に基づき、検出部４０内の温度を下げるように駆動される。そのため、例えばモータなどの発熱による異常な検出部４０内の温度上昇を防止することができる。
【００４３】
図３は、本実施の形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図であり、図４は、インキュベータボックスの水槽近傍領域の断面図である。
インキュベータボックス（培養容器）１００は、図３および図４に示すように、細胞（生体試料）ＣＥを保持するマイクロプレート１２０を格納する筐体１０１と、筐体１０１とともに密閉空間を形成するカバー１０２とから概略構成されている。
【００４４】
筐体１０１は、底板１０３と側壁１０４とから形成されていて、底板１０３の測定エリアに対応する領域は、ガラスのような透光性を有する材料で形成されている。底板１０３の他の領域および側壁１０４は、例えば、アルマイト処理されたアルミニウムやＳＵＳ３１６のようなステンレススチールなど防食性の高い遮光性の材料で制作するのが好ましく、より好ましくは、保温性の観点から熱伝導率の低い材料を選択するとよい。筐体１０１には、マイクロプレート１２０を全周にわたって囲む水槽１２１と、水槽１２１の内側に配置された内部ファン１２２と、培養ガスを供給するコネクタ１２３と、培養ガス中の二酸化炭素ガス濃度を検出する培養ガス濃度センサ１２４とが配置されている。
【００４５】
水槽１２１は、図４に示すように、底板１０３と側壁１０４とに接触するように配置されているとともに、水槽１２１の中には殺菌された純水（水）Ｗが貯えられている。また、水槽側壁１２１Ｗの高さは、筐体１０１の側壁１０４よりも低く形成され、側壁１０４の水槽側壁１２１Ｗよりも高い部分にコネクタ１２３が配置されている。
さらに、水槽側壁１２１Ｗには、帯状に形成された蒸発用ヒータ（蒸発促進手段、加熱部）１２５が配置され、蒸発用ヒータ１２５により純水Ｗに熱が与えられている。なお、水槽１２１は蒸発用ヒータ１２５の熱を効率よく純水Ｗに伝えるために、熱伝導率の高い材料から形成されていることが望ましい。
【００４６】
内部ファン１２２は、その送風方向にマイクロプレート１２０が配置されないよう、水槽側壁１２１Ｗに沿って送風するように配置されている。
なお、培養ガス濃度センサ１２４は、水槽側壁１２１Ｗ内面に配置されていても良いし、インキュベータボックス１００から配管を外部へ配置し、吸引ポンプによりインキュベータボックス１００内の培養ガスを吸引して培養ガス濃度センサ１２４でその濃度を検出しても良い。
【００４７】
また、底板１０３には、マイクロプレート１２０の温度を測定する温度センサ１０６が配置されている。
温度センサ１０６の出力は、インキュベータ温度検知部１０６Ｓを介してコンピュータＰＣに入力されるとともに、検出ユニット２０の壁面に配置された温度表示部１０７にも入力されている。コンピュータＰＣは、図２に示すインキュベータ温度制御部１０６Ｃを介してヒータ２１Ｈなどを制御して、インキュベータボックス１００内の温度が一定に保たれるように制御するようになっている。
培養ガス濃度センサ１２４は、コンピュータＰＣおよび培養ガス濃度表示部１２４Ｄに二酸化炭素ガス濃度を出力している。
【００４８】
カバー１０２は、照明光を透過するガラス板１１７と、ガラス板１１７を支持する支持部１１７Ａと、から構成されている。ガラス板１１７には、測定エリアに対応する領域に反射防止膜が両面に形成されていても良い。反射防止膜を両面に形成することにより、透過観察・落射観察におけるガラス板１１７による反射を防止するようになっている。
なお、ガラス板１１７の面積は、インキュベータボックス１００の底板１０３と略同じ面積であっても良いし、測定を問題なく行うために必要最小限の面積であっても良い。
【００４９】
培養ユニット７０は、図１および図２に示すように、培養ガスを生成する混合部９０から概略構成されている。
混合部９０には、図１および図２に示すように、培養ユニット７０の主電源をＯＮ・ＯＦＦする主電源スイッチ７６と、混合部９０内を所定の温度に保温するヒータ（図示せず）と、インキュベータボックス１００に供給する培養ガス中の二酸化炭素ガス濃度を調節する培養ガス混合槽９１と、培養ガス混合槽９１に培養ユニット７０の外部に配置されたＣＯ２タンク９２から二酸化炭素ガスを供給するＣＯ２ポンプ９３とが配置されている。
【００５０】
培養ガス混合槽９１には、内部の二酸化炭素ガス濃度を検出するＣＯ２濃度検出部９４が配置され、ＣＯ２濃度検出部９４の出力がコンピュータＰＣに入力されるように配置されている。ＣＯ２ポンプ９３には、コンピュータＰＣの指示に基づいて、培養ガス混合槽９１に供給する二酸化炭素ガス量を制御するＣＯ２濃度制御部９５が配置されている。また、培養ユニット７０の壁面には、ＣＯ２濃度検出部９４により検出された培養ガス混合槽９１内の二酸化炭素ガス濃度を表示するＣＯ２濃度表示部９６が配置されている。
ＣＯ２濃度検出部９４からコンピュータＰＣに入力された二酸化炭素ガス濃度は、メモリにデータとして蓄積されるとともに、コンピュータＰＣにおいてデータ処理が可能とされている。
【００５１】
次に、上記の構成からなる生体試料観察システム１０における観察方法について各フローチャートを用いて説明する。
まず、マイクロプレート１２０を用いて培養・測定する場合の手順を、図５を参照しながら説明する。
図５は、マイクロプレート１２０を用いて培養・測定する手順を説明するフローチャートである。
まず、インキュベータボックス１００の水槽１２１に滅菌水を供給する（ＳＴＥＰ１１１）。
次に、コンピュータＰＣを起動（ＳＴＥＰ１１２）してから、検出ユニット２０および培養ユニット７０の主電源をＯＮにする（ＳＴＥＰ１１３）。
【００５２】
その後、インキュベータボックス１００内の内部ファン１２２を駆動（ＳＴＥＰ１１４）して、インキュベータボックス１００内の空気を循環させる。そして、ＣＯ２濃度制御部９５を起動（ＳＴＥＰ１１５）して、インキュベータボックス１００に供給される培養ガスの二酸化炭素ガス濃度を５％に制御する。その後、各温度制御部を起動（ＳＴＥＰ１１６）して、培養液温度、培養ガス温度、保温箱２１内の温度などを略３７℃に制御する。
【００５３】
その後、検出ユニット２０の開閉扉２７を開けて（ＳＴＥＰ１１７）、インキュベータボックス１００をステージ２２にセット（ＳＴＥＰ１１８）し、開閉扉２７を閉じる（ＳＴＥＰ１１９）。
次に、透過光源２３をＯＮにして（ＳＴＥＰ１２０）、細胞ＣＥに透過光を照射し、測定条件を設定する（ＳＴＥＰ１２１）
【００５４】
そして、測定開始ボタンをＯＮにする（ＳＴＥＰ１２２）ことで、細胞ＣＥの測定が開始される。
まず、所定の細胞ＣＥへ事前に走査を行ってオートフォーカス（ＳＴＥＰ１２３）が行われ、各部の焦点位置が決定されたところで、シャッタ３５がＯｐｅｎされる（ＳＴＥＰ１２４）。
次に、細胞ＣＥの画像の取り込み・出力が行われる（ＳＴＥＰ１２５）。ここでは、取り込まれた画像データがコンピュータＰＣのメモリ部へ出力される。
【００５５】
そして、必要な画像の取得が完了していなければ、再びオートフォーカス（ＳＴＥＰ１２３）から画像の取り込みおよび出力（ＳＴＥＰ１２５）までの動作が、必要な画像の取得が完了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ１２６）。ここで、必要な画像とは、例えば、選択された波長により撮影された画像や、選択された倍率により撮影された画像などのことである。
【００５６】
必要な画像の取得が完了すると、Ｘ軸動作ステージ２２ＸまたはＹ軸動作ステージ２２Ｙが１ステップ駆動される（ＳＴＥＰ１２７）。そして、Ｘ軸動作ステージ２２ＸまたはＹ軸動作ステージ２２Ｙが移動した位置が測定対象範囲内であれば、再びオートフォーカス（ＳＴＥＰ１２３）から１ステップステージ駆動（ＳＴＥＰ１２７）までの動作が繰り返される。この繰り返し作業は、ステージ２２の移動した位置が測定対象範囲外になるまで繰り返される（ＳＴＥＰ１２８）。
【００５７】
Ｘ軸動作ステージ２２ＸまたはＹ軸動作ステージ２２Ｙの移動先が測定対象範囲外となると、シャッタ３５がＣｌｏｓｅされ（ＳＴＥＰ１２９）、Ｘ軸動作ステージ２２ＸおよびＹ軸動作ステージ２２Ｙがホームポジションに移動される（ＳＴＥＰ１３０）。
その後、所定の測定時間間隔になると、再びオートフォーカス（ＳＴＥＰ１２３）からホームポジションへステージを移動させる（ＳＴＥＰ１３０）までの動作が、測定時間が終了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ１３１）。
【００５８】
測定時間が終了（ＳＴＥＰ１３２）すると、開閉扉２７を開けて（ＳＴＥＰ１３３）、マイクロプレート１２０をインキュベータボックス１００ａから取り外す（ＳＴＥＰ１３４）。そして、水槽１２１から滅菌水を取り除き（ＳＴＥＰ１３５）、開閉扉２７を閉じる（ＳＴＥＰ１３６）。
その後、保温箱２１内のＵＶランプ２５を点灯させ（ＳＴＥＰ１３７）、保温箱２１内の滅菌を行い、測定を終了する。
【００５９】
なお、上述のように、保温箱２１内の滅菌を測定手順の最後に入れてもよいし、測定手順の最初に入れて、測定前に保温箱２１の滅菌を行っても良い。
なお、上述のように、細胞ＣＥの測定ごとにオートフォーカスを行っても良いし、測定ごとに行わなくても良い。
【００６０】
細胞ＣＥの撮像が終了すると、次には撮像された画像の処理が行われる。そこで、撮像された画像の処理方法について、図６を参照しながら説明する。
図６は、画像の処理方法を説明するフローチャートである。
まず、コンピュータＰＣの画像処理部は、メモリ部に蓄積された撮像画像から、背景画像を抽出する（ＳＴＥＰ７１）と共に、撮像画像から背景画像（バックグラウンド）を除去する（ＳＴＥＰ７２）。
次に、強調できる画像の最大輝度範囲を読み込み（ＳＴＥＰ７３）、最大輝度範囲に応じて、例えば所定係数を掛けて画像を強調する（ＳＴＥＰ７４）。これらの処理により、バックグラウンドを除去した画像から１つ１つの細胞ＣＥを粒状に認識し易いように画像が強調される。
【００６１】
そして、強調された画像から、例えば所定の閾値以上の輝度を有する部分を抽出することで、細胞ＣＥの１つ１つの輝度を明確な粒状として認識する（ＳＴＥＰ７５）。
次に、細胞ＣＥの重心位置や面積等の幾何学的特徴量や、化学的特徴量や、蛍光輝度等の光学的特徴量をより正確に認識するとともに、細胞ＣＥの位置情報とも関連付けて抽出する（ＳＴＥＰ７６）。これら特徴量を抽出することにより、１つ１つの細胞ＣＥを識別することができる。
細胞ＣＥの特徴量を抽出した後、細胞ＣＥを認識するために行った強調作業（ＳＴＥＰ７４）の補正を行う（ＳＴＥＰ７７）。この補正により、画像の強調のために用いられた所定係数の影響が除去される。
次に、補正後の特徴量を、例えばファイルに出力するとともにそのファイルに蓄積する（ＳＴＥＰ７８）。
【００６２】
そのため、コンピュータＰＣの画像処理部は、スライドガラス、マイクロプレートなどの全面の各位置における細胞ＣＥの蛍光量分布等を画像化することができる。また、画像処理部は、１つ１つの細胞ＣＥを正確に追跡可能であるので、例えば、所定の数の細胞ＣＥだけに注目し、培養を行いながら細胞ＣＥ内部の蛍光分布を局所的に長時間測定することも可能である。更に、細胞ＣＥを培養しながら、例えば、一定時間毎にマイクロプレートなどの全面を測定し、時間経過に対する細胞ＣＥの蛍光量を自動測定することも可能である。
【００６３】
次に、撮像画像から細胞ＣＥの特徴量などのデータが抽出された後に行われるデータ処理について、図７を参照しながら説明する。
図７は、データ処理の流れを説明するフローチャートである。
ここでは、コンピュータＰＣのデータ処理部によって、ファイル内に蓄積された細胞ＣＥのデータ（特徴量）の処理が行われる。
まず、データ処理部は、ファイル内に蓄積された細胞ＣＥの生データ（特徴量）を読み込む（ＳＴＥＰ８１）とともに、細胞ＣＥごとに時系列に並ぶようにデータの並べ替えが行われる（ＳＴＥＰ８２）。データが並べ替えられると、データ処理部は、細胞ＣＥごとに輝度、すなわち発現量の経時的変化をグラフ化する（ＳＴＥＰ８３）。
グラフ化が完了すると、データ処理部は、グラフをプレビュー表示し（ＳＴＥＰ８４）、グラフ化データをファイルに出力する（ＳＴＥＰ８５）。
【００６４】
この処理を行うことにより、細胞ＣＥを長期間培養した場合における１つの細胞の経時的変化を容易に観察することができる。従って、培養中の時間経過に伴う細胞ＣＥの発現量の変化等を正確、かつ容易に測定することができる。
【００６５】
次に、細胞ＣＥの測定時に行われる照射光量の調整について、図８を参照しながら説明する。
図８は、光量の調整の流れを説明するフローチャートである。
まず、細胞ＣＥに照射される照射光量が測定される（ＳＴＥＰ９１）。照射光量は、光量モニタ５０の出力から算出されてもよいし、照度計を設けて測定しても良いし、パワーメータを設けてパワーメータの出力から算出してもよい。
【００６６】
測定された照射光量が許容範囲内であれば、再び照射光量の測定（ＳＴＥＰ９１）に戻り、照射光量が許容範囲外になるまで繰り返される（ＳＴＥＰ９２）。
照射光量が許容範囲外になると、光量調整機構４３に含まれるＮＤフィルタ（図示せず）が交換され（ＳＴＥＰ９３）、照射光量が許容範囲内になるように調節される。その後、再び照射光量の測定（ＳＴＥＰ９１）に戻り、照射光量の調節が繰り返される。
上述したような測定手順により、図９に示すような、１つ１つの細胞の経時変化を表した細胞追跡画像を取得できる。
【００６７】
上記の構成によれば、蒸発用ヒータ１２５により純水Ｗを蒸発させるため、インキュベータボックス１００を保温する熱を利用して純水Ｗを蒸発させる方法と比較して、インキュベータボックス１００内をより高い湿度（略１００％の湿度）にすることができるとともに、より短い時間で所定の湿度に制御することができる。
そのため、インキュベータボックス１００内を細胞ＣＥの培養に適した略１００％の湿度に維持しやすくなり、細胞ＣＥに与えるダメージを低減することができる。そのため、細胞ＣＥを培養しながら更に負荷のかかる観察を行うことができるとともに、細胞ＣＥからダメージの影響を受けていない正確な蛍光を放出させることができる。
【００６８】
また、蒸発用ヒータ１２５は水槽１２１に配置されているため、水槽１２１内の純水Ｗを蒸発させ易くすることができる。さらに、水を介して保温を行うため、細胞ＣＥに対して温度分布の不均一や温度の急激な変化などのダメージを与え難くすることができる。そのため、細胞ＣＥの死滅や活性の低下、変性などを防止することができ、細胞ＣＥからダメージを受けていない正確な蛍光を放出させることができる。
【００６９】
なお、インキュベータボックス１００内に、湿度を検出する湿度センサを配置して、湿度センサの出力に基づいてコンピュータＰＣが蒸発用ヒータ１２５に供給する電力を制御することで、自動的に湿度を制御してもよい。
この場合、自動的にインキュベータボックス１００内の湿度が制御されるため、細胞ＣＥの観察に要する手間を削減することができる。
【００７０】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図１０および図１１を参照して説明する。
本実施の形態の生体試料観察システムの基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、インキュベータボックスの構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１０および図１１を用いてインキュベータボックス周辺のみを説明し、培養ユニット等の説明を省略する。
図１０は、本実施の形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図である。図１１は、本実施の形態に係るインキュベータボックスにおける水槽近傍領域の断面図である。
なお、第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７１】
インキュベータボックス２００は、図１０および図１１に示すように、第１の実施の形態と同様に、細胞ＣＥを保持するマイクロプレート１２０を格納する筐体１０１と、筐体１０１とともに密閉空間を形成するカバー１０２とから概略構成されている。
筐体１０１には、マイクロプレート１２０を全周にわたって囲む水槽２２１が配置され、水槽２２１は、底板１０３と側壁１０４とに接触するように配置されているとともに、水槽２２１の中には殺菌された純水Ｗが貯えられている。また、水槽側壁２２１Ｗの高さは、筐体１０１の側壁１０４よりも低く形成され、側壁１０４の水槽側壁２２１Ｗよりも高い部分にコネクタ１２３が配置されている。
【００７２】
水槽２２１内には、吸水性の高い材料（例えばスポンジなどの多孔質材料）から形成された吸水芯２３０（蒸発促進手段、面積拡大部）が配置されている。吸水芯２３０は、図１１に示すように、その高さ（図中の上下方向の長さ）が純水Ｗの水深よりも高くなるように形成されている。また、吸水芯２３０は、水槽２２１と同様にマイクロプレート１２０を囲むように全周にわたって形成されていてもよいし、ブロック状に形成された複数の吸水芯２３０がマイクロプレート１２０に対して対称に配置されていてもよい。
【００７３】
上記の構成によれば、純水Ｗは吸水芯２３０に吸い上げられ、水面よりも上の部分まで吸い上げられる。そのため、純水Ｗとインキュベータボックス２００内の空気との接触面積がより広くなり、純水Ｗを蒸発させやすくなる。その結果、インキュベータボックス２００内を細胞ＣＥの培養に適した略１００％の湿度に維持しやすくなる。
【００７４】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図１２および図１３を参照して説明する。
本実施の形態の生体試料観察システムの基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、インキュベータボックスの構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１２および図１３を用いてインキュベータボックス周辺のみを説明し、培養ユニット等の説明を省略する。
図１２は、本実施の形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図である。図１３は、本実施の形態に係るインキュベータボックスにおける水槽近傍領域の断面図である。
なお、第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７５】
インキュベータボックス３００は、図１２および図１３に示すように、第１の実施の形態と同様に、細胞ＣＥを保持するマイクロプレート１２０を格納する筐体１０１と、筐体１０１とともに密閉空間を形成するカバー１０２とから概略構成されている。
筐体１０１には、マイクロプレート１２０を全周にわたって囲む水槽３２１が配置され、水槽３２１は、底板１０３と側壁１０４とに接触するように配置されているとともに、水槽３２１の中には殺菌された純水Ｗが貯えられている。また、水槽側壁３２１Ｗの高さは、筐体１０１の側壁１０４よりも低く形成され、側壁１０４の水槽側壁３２１Ｗよりも高い部分にコネクタ１２３が配置されている。
【００７６】
水槽３２１の内側には、図１３に示すように、水槽３２１と一体に形成された蒸発皿３２５が隣接して配置され、蒸発皿３２５と水槽３２１との間に位置する水槽側壁３２１Ｗには、水槽３２１から蒸発皿３２５に水を供給する給水部（水量調節手段）３２６が配置されている。
給水部３２６は、純水Ｗを少量ずつ水槽３２１から蒸発皿３２５に供給できる材料、例えば非常に目の細かい多孔質材料など、から形成されている。
【００７７】
蒸発皿３２５は、横方向（図中の左右方向）の長さに対して深さ方向（図中の上下方向）の長さが短く形成されているとともに、蒸発皿３２５に貯えられる純水Ｗの量が、水槽３２１の水量よりも少なくなるように形成されている。
なお、蒸発皿３２５は水槽３２１と同様にマイクロプレート１２０を囲むように全周にわたって形成されていてもよいし、それぞれ独立した複数の蒸発皿３２５がマイクロプレート１２０に対して対称に配置されていてもよい。
【００７８】
上記の構成によれば、給水部３２６により、水槽３２１から蒸発皿３２５に純水Ｗが少量ずつ供給されるため、蒸発皿３２５には、水槽３２１よりも少量の純水Ｗが貯えられている。そのため、蒸発皿３２５における純水Ｗの熱容量が低下し、蒸発皿３２１の純水Ｗをより少ない熱量で容易に蒸発させることができる。その結果、インキュベータボックス３００内を細胞ＣＥの培養に適した略１００％の湿度に維持しやすくなる。
また、蒸発皿３２５に貯えられる純水Ｗの水面の面積に対して、水深が浅くされているため、純水Ｗとインキュベータボックス３００内の空気との接触面積が広くなり、純水Ｗを蒸発させやすくすることができる。
【００７９】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図１４から図１６を参照して説明する。
本実施の形態の生体試料観察システムの基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、インキュベータボックスの構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１４から図１６を用いてインキュベータボックス周辺のみを説明し、培養ユニット等の説明を省略する。
図１４は、本実施の形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図である。図１５は、本実施の形態に係るインキュベータボックスにおける水槽近傍領域の断面図である。
なお、第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８０】
インキュベータボックス４００は、図１４および図１５に示すように、第１の実施の形態と同様に、細胞ＣＥを保持するマイクロプレート１２０を格納する筐体１０１と、筐体１０１とともに密閉空間を形成するカバー１０２とから概略構成されている。
筐体１０１には、マイクロプレート１２０を全周にわたって囲む水槽４２１が配置され、水槽４２１は、底板１０３と側壁１０４とに接触するように配置されているとともに、水槽４２１の中には殺菌された純水Ｗが貯えられている。また、水槽側壁４２１Ｗの高さは、筐体１０１の側壁１０４よりも低く形成され、側壁１０４の水槽側壁４２１Ｗよりも高い部分にコネクタ１２３が配置されている。
【００８１】
図１６は、本実施の形態に係るメッシュの図である。
水槽４２１内には、図１５に示すように、シート状に形成されたメッシュ（面積拡大手段）４２５が配置され、純水Ｗに浮かべられている。メッシュ４２５は、図１６に示すように、複数の開口部４２６が形成されていて、開口部４２６を形成することによりメッシュ４２５の凹凸が大きくなるように形成されている。
また、メッシュ４２５は、水槽４２１と同様にマイクロプレート１２０を囲むように全周にわたって形成されていてもよいし、矩形状に形成された複数のメッシュ４２５が純水Ｗに浮かべられていてもよい。この場合、複数のメッシュ４２５がマイクロプレート１２０に対して対称となるように配置されることが望ましい。
【００８２】
上記の構成によれば、純水Ｗの水面にメッシュ４２５を浮かべることにより、メッシュ４２５の開口部４２６に純水Ｗを保持することができ、純水Ｗとインキュベータボックス４００内の空気との接触面積を拡大させることができる。その結果、純水Ｗが蒸発しやすくなり、インキュベータボックス４００内を細胞ＣＥの培養に適した略１００％の湿度に維持しやすくなる。
【００８３】
〔第５の実施の形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について図１７および図１８を参照して説明する。
本実施の形態の生体試料観察システムの基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、インキュベータボックスの構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１７および図１８を用いてインキュベータボックス周辺のみを説明し、培養ユニット等の説明を省略する。
図１７は、本実施の形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図である。図１８は、本実施の形態に係るインキュベータボックスにおける水槽近傍領域の部分斜視図である。
なお、図１８に示す微細溝５２５は、実際の大きさとは異なり、その幅および深さが視認可能な程度に拡大されて描かれている。また、第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８４】
インキュベータボックス５００は、図１７および図１８に示すように、第１の実施の形態と同様に、細胞ＣＥを保持するマイクロプレート１２０を格納する筐体１０１と、筐体１０１とともに密閉空間を形成するカバー１０２とから概略構成されている。
筐体１０１には、マイクロプレート１２０を全周にわたって囲む水槽５２１が配置され、水槽５２１は、底板１０３と側壁１０４とに接触するように配置されているとともに、水槽５２１の中には殺菌された純水Ｗが貯えられている。また、水槽側壁５２１Ｗの高さは、筐体１０１の側壁１０４よりも低く形成され、側壁１０４の水槽側壁５２１Ｗよりも高い部分にコネクタ１２３が配置されている。
【００８５】
水槽側壁５２１Ｗの内面には、上下方向に延びる微細溝（面積拡大部）５２５が全面に形成されている。微細溝５２５の幅および深さは、水槽側壁５２１Ｗの材質および水槽５２１内に貯えられる液体、本実施の形態では純水Ｗ、の種類などによって決定される。つまり、水槽５２１内の純水Ｗをキャピラリ効果（毛細管現象）によって、微細溝５２５内に吸い上げることができる幅および深さに決定される。
なお、微細溝５２５は、上述のように、水槽側壁５２１Ｗの内面全面に形成されてもよいし、複数の一部領域のみに形成されてもよい。この場合、微細溝５２５が形成される領域は、マイクロプレート１２０に対して対称となるように配置されることが望ましい。
【００８６】
上記の構成によれば、純水Ｗがキャピラリ効果により、微細溝５２５に吸い上げられるため、純水Ｗとインキュベータボックス５００内の空気との接触面積を拡大することができ、純水Ｗを蒸発させやすくすることができる。その結果、インキュベータボックス５００内を細胞ＣＥの培養に適した略１００％の湿度に維持しやすくなる。
また、微細溝５２５が水槽側壁５２１Ｗに直接形成されており、後述するように微細溝５２５などが水槽５２１Ｗに対して着脱自在に構成されている場合と比較して、インキュベータボックス５００の構成要素が少なくなるため、細胞ＣＥの観察準備にかかる手間を少なくすることができる。
【００８７】
〔第６の実施の形態〕
次に、本発明の第６の実施形態について図１９および図２０を参照して説明する。
本実施の形態の生体試料観察システムの基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、インキュベータボックスの構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１９および図２０を用いてインキュベータボックス周辺のみを説明し、培養ユニット等の説明を省略する。
図１９は、本実施の形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図である。図２０は、本実施の形態に係るインキュベータボックスにおける水槽近傍領域の部分斜視図である。
なお、図２０に示す微細溝５２５は、実際の大きさとは異なり、その幅および深さが視認可能な程度に拡大されて描かれている。また、第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８８】
インキュベータボックス６００は、図１９および図２０に示すように、第１の実施の形態と同様に、細胞ＣＥを保持するマイクロプレート１２０を格納する筐体１０１と、筐体１０１とともに密閉空間を形成するカバー１０２とから概略構成されている。
筐体１０１には、マイクロプレート１２０を全周にわたって囲む水槽６２１が配置され、水槽６２１は、底板１０３と側壁１０４とに接触するように配置されているとともに、水槽６２１の中には殺菌された純水Ｗが貯えられている。また、水槽側壁６２１Ｗの高さは、筐体１０１の側壁１０４よりも低く形成され、側壁１０４の水槽側壁６２１Ｗよりも高い部分にコネクタ１２３が配置されている。
【００８９】
水槽６２１の中には、上下方向に延びる微細溝５２５が形成された蒸発促進部（面積拡大部）６２５が配置されているとともに、蒸発促進部６２５は、水槽側壁６２１Ｗの内面に着脱可能に取り付けられている。微細溝５２５の幅および深さは、蒸発促進部６２５の材質および水槽６２１内に貯えられる液体、本実施の形態では純水Ｗ、の種類などによって決定される。つまり、水槽６２１内の純水Ｗをキャピラリ効果（毛細管現象）によって、微細溝５２５内に吸い上げることができる幅および深さに決定される。
【００９０】
なお、蒸発促進部６２５は親水性を示す材料から形成されることが望ましく、このような材料から形成されることにより、純水Ｗをより水面から高い位置にまで吸い上げることができる。その結果、純水Ｗの表面積を拡大させることができ、純水Ｗの蒸発を促進することができる。
なお、上述のように、微細溝５２５が上下方向に延びるように形成されていてもよいし、斜め方向に延びるように形成されていてもよい。この場合、純水Ｗが微細溝５２５に吸い上げられる高さは決まっているため、微細溝５２５の向きを斜めにすることで、純水Ｗの表面積をより大きくすることができ、純水Ｗの蒸発をより促進することができる。
なお、蒸発促進部６２５は、上述のように、水槽側壁６２１Ｗの内面全面に配置されてもよいし、一部領域のみに形成されてもよい。この場合、蒸発促進部６２５は、マイクロプレート１２０に対して対称となるように配置されることが望ましい。
【００９１】
上記の構成によれば、微細溝５２５が形成された蒸発促進部６２５が、水槽側壁６２１Ｗに対して着脱可能とされているため、微細溝５２５の清掃などのメンテナンスを容易に行うことができる。そのため、蒸発促進部６２５の水蒸発能力を維持させやすく、インキュベータボックス６００内を略１００％の湿度により維持しやすくなる。
【００９２】
〔第７の実施の形態〕
次に、本発明の第７の実施形態について図２１および図２２を参照して説明する。
本実施の形態の生体試料観察システムの基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、インキュベータボックスの構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図２１および図２２を用いてインキュベータボックス周辺のみを説明し、培養ユニット等の説明を省略する。
図２１は、本実施の形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図である。図２２は、本実施の形態に係るインキュベータボックスにおける水槽近傍領域の断面図である。
なお、第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９３】
インキュベータボックス７００は、図２１および図２２に示すように、第１の実施の形態と同様に、細胞ＣＥを保持するマイクロプレート１２０を格納する筐体１０１と、筐体１０１とともに密閉空間を形成するカバー１０２とから概略構成されている。
筐体１０１には、マイクロプレート１２０を全周にわたって囲む水槽７２１が配置され、水槽７２１は、底板１０３と側壁１０４とに接触するように配置されているとともに、水槽７２１の中には殺菌された純水Ｗが貯えられている。また、水槽側壁７２１Ｗの高さは、筐体１０１の側壁１０４よりも低く形成され、側壁１０４の水槽側壁７２１Ｗよりも高い部分にコネクタ１２３が配置されている。
【００９４】
水槽７２１の底面７２７には、超音波振動が可能な圧電素子（振動部）７２５が配置されているとともに、圧電素子７２５の振動が純水Ｗに伝えられるように配置されている。
なお、圧電素子７２５には、水槽側壁７２１Ｗ内を貫通して、あるいは壁面に沿って配置された配線（図示せず）により電力が供給されている。
また、筐体１０１とＹ軸動作ステージ２２Ｙとの間には、ゴムなどの弾性を有する材料から形成された防振材７２６が配置されている。防振材７２６を配置することにより、圧電素子７２５の振動がＹ軸動作ステージ２２Ｙや、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘなどに伝わることを防止することができ、振動に起因するステージの駆動機構の不具合発生を防止することができる。
【００９５】
上記の構成によれば、水槽７２１の底面７２７に配置された圧電素子７２５により純水Ｗの水面を波立たせることができ、水面を波立たせることで純水Ｗの蒸発を促進することができる。そのため、インキュベータボックス７００内を略１００％の湿度により維持しやすくなる。
また、圧電素子７２５は熱を用いることなく純水Ｗを蒸発させるため、細胞ＣＥに対して温度分布の不均一や温度の急激な変化などのダメージを与えることなく、純水Ｗの蒸発を促進することができる。
【００９６】
なお、インキュベータボックス７００内に、湿度を検出する湿度センサを配置して、湿度センサの出力に基づいてコンピュータＰＣが圧電素子７２５に供給する電力を制御することで、自動的に湿度を制御してもよい。
この場合、自動的にインキュベータボックス７００内の湿度が制御されるため、細胞ＣＥの観察に要する手間を削減することができる。
【００９７】
〔第８の実施の形態〕
次に、本発明の第８の実施形態について図２３および図２４を参照して説明する。
本実施の形態の生体試料観察システムの基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、インキュベータボックスの構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図２３および図２４を用いてインキュベータボックス周辺のみを説明し、培養ユニット等の説明を省略する。
図２３は、本実施の形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図である。図２４は、本実施の形態に係るインキュベータボックスにおける水槽近傍領域の断面図である。
なお、第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９８】
インキュベータボックス８００は、図２３および図２４に示すように、第１の実施の形態と同様に、細胞ＣＥを保持するマイクロプレート１２０を格納する筐体１０１と、筐体１０１とともに密閉空間を形成するカバー１０２とから概略構成されている。
筐体１０１には、マイクロプレート１２０を全周にわたって囲む水槽８２１が配置され、水槽８２１は、底板１０３と側壁１０４とに接触するように配置されているとともに、水槽８２１の中には殺菌された純水Ｗが貯えられている。また、水槽側壁８２１Ｗの高さは、筐体１０１の側壁１０４よりも低く形成され、側壁１０４の水槽側壁８２１Ｗよりも高い部分にコネクタ１２３が配置されている。
【００９９】
水槽８２１の底面８２５には、超音波振動が可能な圧電素子７２５が配置されているとともに、圧電素子７２５の振動が水槽８２１に貯えられている純水Ｗに伝えられるように配置されている。また、水槽８２１の底面８２５は、純水Ｗの水面近傍領域に焦点を有する放物曲面（パラボラ形状）に形成されている。
なお、水槽８２１の底面８２５の形状は、上述のように、放物曲面であってもよいし、純水Ｗに伝えられる振動を水面近傍領域に収束させる形状であればどのような形状であってもよい。
なお、圧電素子７２５には、水槽側壁８２１Ｗ内を貫通して、あるいは壁面に沿って配置された配線（図示せず）により電力が供給されている。
【０１００】
上記の構成によれば、水槽８２１の底面８２５の形状が、放物曲面状に形成されているため、純水Ｗの水面近傍に超音波振動を収束させることができる。そのため、超音波振動が収束された領域において、より大きな波を形成することができ、純水Ｗの蒸発をより促進することができる。
さらには、水面を激しく振動させることで純水Ｗを霧化することができ、霧を作ることにより純水Ｗの蒸発をさらに促進することができる。
【０１０１】
〔第９の実施の形態〕
次に、本発明の第９の実施形態について図２５から図２７を参照して説明する。
本実施の形態の生体試料観察システムの基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、インキュベータボックスの構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図２５から図２７を用いてインキュベータボックス周辺のみを説明し、培養ユニット等の説明を省略する。
図２５は、本実施の形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図である。図２６は、本実施の形態に係るインキュベータボックスにおける水槽近傍領域の断面図である。
なお、第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０２】
インキュベータボックス９００は、図２５および図２６に示すように、第１の実施の形態と同様に、細胞ＣＥを保持するマイクロプレート１２０を格納する筐体１０１と、筐体１０１とともに密閉空間を形成するカバー１０２とから概略構成されている。
筐体１０１には、マイクロプレート１２０を全周にわたって囲む水槽９２１が配置され、水槽９２１は、底板１０３と側壁１０４とに接触するように配置されているとともに、水槽９２１の中には殺菌された純水Ｗが貯えられている。また、水槽側壁９２１Ｗの高さは、筐体１０１の側壁１０４よりも低く形成され、側壁１０４の水槽側壁９２１Ｗよりも高い部分にコネクタ１２３が配置されている。
【０１０３】
水槽９２１の側壁９２１Ｗには、図２５および図２６に示すように、純水Ｗを霧にしてインキュベータボックス９００内に散布する霧化装置（霧化部）９５０が配置されている。霧化装置９５０はマイクロプレート１２０に対して対称に配置され、インキュベータボックス９００内に霧を均一に散布することにより、湿度の分布を均一化している。
【０１０４】
図２７は、霧化装置における要部の分解斜視図である。
霧化装置９５０は、図２６および図２７に示すように、霧化装置９５０の略全体を覆うカバー９５１と、超音波振動を発生する圧電素子（振動部）９５２と、超音波振動を増幅して純水Ｗに伝達するホーン９５３と、純水Ｗを霧化する部分に配置されたメッシュ９６０と、圧電素子９５２をホーン９５３に固定する止めネジ９６１と、超音波振動がカバーに伝わるのを防止する防振材９６２と、純水Ｗをホーン９５３に供給する供給配管９６３とから概略構成されている。
【０１０５】
ホーン９５３は、圧電素子９５２を内部に納める基台部９５４と、基台部９５４の上に形成された円筒部９５５と、円筒部９５５の上に形成された皿部９５６とから形成されている。
基台部９５４には、圧電素子９５２が収納される空間である収納部９５７と、圧電素子９５２を収納部９５７の上面に押し付ける止めネジ９６１と螺合する螺合部９５８が形成されている。さらに、基台部９５４の側面には、純水Ｗの霧化に寄与しない振動（例えば、基台部９５４における周方向の振動）を吸収するスリット９５９が形成されている。
【０１０６】
円筒部９５５には、その下端に水槽９２１から純水Ｗを供給する供給配管９６３が接続され、円筒部９５５の内部空間に純水Ｗが供給されるように構成されている。
皿部９５６は、その略中央部に孔が形成され、円筒部９５５内の空間と連結するように配置されている。また、皿部９５６の上には、平面形状が皿部９５６と略同じであるメッシュ９６０が配置され、メッシュ９６０を介して純水Ｗが霧化するように構成されている。メッシュ９６０の粗さとしては、形成される霧の粒径が１０μｍ以下になるような粗さが望ましく、このような粒径の霧を形成することにより、純水Ｗの蒸発をより促進することができる。
【０１０７】
供給配管９６３は、カバー９５１および水槽側壁９２１Ｗを貫通して配置されているとともに、水槽９２１内で下方に折れ曲がり、水槽９２１の底面近傍領域から純水Ｗを供給できるように構成されている。このような構成にすることにより、水槽９２１内の純水Ｗが減少してもホーン９５３に純水Ｗを供給することができる。
防振材９６２は、カバー９５１と止めネジ９６１との間に配置され、止めネジ９６１を介して伝わる圧電素子９５２の振動がカバー９５１に伝わるのを防止している。
なお、圧電素子９５２には、カバー９５１および水槽側壁９２１Ｗ内を貫通して、あるいは壁面に沿って配置された配線（図示せず）により電力が供給されている。
【０１０８】
上記の構成によれば、圧電素子９５２の超音波振動を、ホーン９５３を介して純水Ｗに伝え、皿部９５６に配置されたメッシュ９６０により粒径の小さな霧を発生させることができる。これにより、純水Ｗの蒸発を積極的に促進し、インキュベータボックス９００内を略１００％の湿度に維持することができる。
また、円筒部９５５の形状を調節することにより、超音波振動の共鳴を発生させ、純水Ｗをより効率的に霧化させることができる。
【０１０９】
なお、インキュベータボックス９００内に、湿度を検出する湿度センサを配置して、湿度センサの出力に基づいてコンピュータＰＣが圧電素子９５２に供給する電力を制御することで、自動的に湿度を制御してもよい。
この場合、自動的にインキュベータボックス９００内の湿度が制御されるため、細胞ＣＥの観察に要する手間を削減することができる。
【０１１０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、蛍光強度を検出する構成に適応して説明したが、この蛍光強度を検出する構成に限られることなく、細胞の形態変化等、その他各種の指標を検出する構成に適応することができるものである。
本発明によれば、細菌類、微生物、卵といった、細胞以外の生体試料に対しても用いることが可能である。
本発明のインキュベータボックスやチャンバは、専用の、または既存の一般の顕微鏡に対して取り付けて用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る生体試料観察システムを示す斜視図である。
【図２】同、生体試料観察システムのシステム構成を示す概略図である。
【図３】同、インキュベータボックスを示す斜視図である。
【図４】同、インキュベータボックスの水槽近傍領域の断面図である。
【図５】同、マイクロプレートを用いた培養・測定を示すフローチャートである。
【図６】同、画像の処理方法を説明するフローチャートである。
【図７】同、データ処理の流れを説明するフローチャートである。
【図８】同、光量の調整の流れを説明するフローチャートである。
【図９】細胞の経時変化を表した細胞追跡画像を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図である。
【図１１】同、インキュベータボックスの水槽近傍領域の断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図である。
【図１３】同、インキュベータボックスの水槽近傍領域の断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図である。
【図１５】同、インキュベータボックスの水槽近傍領域の断面図である。
【図１６】同、メッシュを示す図である。
【図１７】本発明の第５の実施形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図である。
【図１８】同、インキュベータボックスの水槽近傍領域の断面図である。
【図１９】本発明の第６の実施形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図である。
【図２０】同、インキュベータボックスの水槽近傍領域の断面図である。
【図２１】本発明の第７の実施形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図である。
【図２２】同、インキュベータボックスの水槽近傍領域の断面図である。
【図２３】本発明の第８の実施形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図である。
【図２４】同、インキュベータボックスの水槽近傍領域の断面図である。
【図２５】本発明の第９の実施形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図である。
【図２６】同、インキュベータボックスの水槽近傍領域の断面図である。
【図２７】同、霧化装置における要部の分解斜視図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０  生体試料観察システム
４０  検出部（観察手段）
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００  インキュベータボックス（培養容器）
１２１、２２１、３２１、４２１、５２１、６２１、７２１、８２１、９２１  水槽
１２５  蒸発用ヒータ（蒸発促進手段、加熱部）
２３０  吸水芯（蒸発促進手段、面積拡大部）
３２５  蒸発皿
３２６  給水部（水量調節手段）
４２５  メッシュ（面積拡大手段）
５２５  微細溝（面積拡大部）
６２５  蒸発促進部（面積拡大部）
７２５、９５２  圧電素子（振動部）
７２７、８２５  底面
９５０  霧化装置（霧化部）
ＣＥ  細胞（生体試料）
Ｗ  純水（水）
【図１】
2006000054.tif 000003
【図２】
2006000054.tif 000004
【図３】
2006000054.tif 000005
【図４】
2006000054.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2006000054.tif 000009
【図８】
2006000054.tif 000010
【図９】
2006000054.tif 000011
【図１０】
2006000054.tif 000012
【図１１】
2006000054.tif 000013
【図１２】
2006000054.tif 000014
【図１３】
2006000054.tif 000015
【図１４】
2006000054.tif 000016
【図１５】
2006000054.tif 000017
【図１６】
2006000054.tif 000018
【図１７】
2006000054.tif 000019
【図１８】
2006000054.tif 000020
【図１９】
2006000054.tif 000021
【図２０】
2006000054.tif 000022
【図２１】
2006000054.tif 000023
【図２２】
2006000054.tif 000024
【図２３】
2006000054.tif 000025
【図２４】
2006000054.tif 000026
【図２５】
2006000054.tif 000027
【図２６】
2006000054.tif 000028
【図２７】
2006000054.tif 000029