(57)【要約】【課題】インキュベータ内であってもエバネッセント光を用いた観察機構の短寿命化を抑制するとともに、インキュベータ内の温湿度環境の調整を容易にする。【解決手段】  本発明の観察装置は、インキュベータ内に配置され、観察対象となる細胞の入った容器が載置される部位に、光屈折部材が気密状態で取り付けられた容器載置部と、容器載置部の下方に気密空間を区画する気密空間区画部と、インキュベータ外の光源から導光部材を通じてインキュベータ内に導かれた光を、励起光として照射する照射部と、気密空間区画部に気密状態で設けられ、照射部から照射される励起光が光屈折部材と容器との間で全反射するように、照射部を固定する固定部と、気密空間に配置され、励起光の全反射で生じたエバネッセント光による細胞の蛍光を撮像する撮像部を有している。【選択図】図１
2011075312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インキュベータ内に配置され、観察対象となる細胞の入った容器が載置される部位に、光屈折部材が気密状態で取り付けられた容器載置部と、
前記容器載置部の下方に気密空間を区画する気密空間区画部と、
インキュベータ外の光源から導光部材を通じて前記インキュベータ内に導かれた光を、励起光として照射する照射部と、
前記気密空間区画部に気密状態で設けられ、前記照射部から照射される励起光が前記光屈折部材と前記容器との間で全反射するように、前記照射部を固定する固定部と、
前記気密空間に配置され、前記励起光の全反射で生じたエバネッセント光による前記細胞の蛍光を撮像する撮像部と
を有することを特徴とする観察装置。
【請求項２】
前記撮像部は、
前記容器載置部からの光を集める対物レンズと、
前記対物レンズを前記光屈折部材に対して接近及び離間する方向に移動させる移動機構と、
前記対物レンズからの光を集めて結像させる結像レンズと、
前記結像レンズによる結像位置に配置される光電変換素子と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
【請求項３】
前記対物レンズと前記結像レンズとの間に、複数種類の光学フィルタを切り替え可能な状態で配置するフィルタ切り替え機構を設けたことを特徴とする請求項２に記載の観察装置。
【請求項４】
前記移動機構は、前記対物レンズとともに前記フィルタ切り替え機構も一緒に、前記光屈折部材に対して接近及び離間する方向に移動させることを特徴とする請求項３に記載の観察装置。
【請求項５】
前記光屈折部材は、前記照射部から照射される励起光を前記容器の底面側に向けて屈折させる屈折面を有することを特徴とする請求項４に記載の観察装置。
【請求項６】
前記導光部材は、光ファイバーであることを特徴とする請求項５に記載の観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
容器内の細胞について鮮明な観察画像が得られることから、エバネッセント光を用いた観察装置が注目されつつある（例えば特許文献１を参照）。この観察装置では、観察対象の細胞が入れられた容器の底面に向けて励起光を照射し、全反射させることでエバネッセント光を発生させる。そして、容器内にあり、蛍光標識などにより蛍光を発する物質を持つ細胞は、このエバネッセント光を吸収して蛍光を発生する。このとき、エバネッセント光は、全反射面から上方に１００ｎｍ程度の範囲にしか発生しないので、エバネッセント光の発生範囲に存在する細胞を選択的に観察でき、背景画像と明りょうに区別された細胞の観察画像が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２６８０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、細胞の培養状態を観察する場合など、細胞の経時的な変化を観察したいという要望がある。この場合において、細胞が入っている容器を、観察のたびにインキュベータ（温度や湿度を調節可能な密閉空間を形成する装置）から出し入れすることは、培養中の細胞に環境変化を与えることとなり、また作業に手間を要するので、好ましくない。
【０００５】
そこで、インキュベータ内に観察用の機構を収容することが考えられる。しかし、単に観察機構を収容しただけでは、インキュベータ内の温湿度環境による結露や腐食によって、観察機構の寿命が短くなってしまうという問題が生じる。また、光源であるレーザー発生部や水銀ランプ等は発光時に発熱を伴うため、インキュベータ内の温湿度環境の調整を困難にするという問題も生じる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、インキュベータ内であってもエバネッセント光を用いた観察機構の短寿命化を抑制すること、及び、インキュベータ内の温湿度環境の調整を容易にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明の観察装置は、インキュベータ内に配置され、観察対象となる細胞の入った容器が載置される部位に、光屈折部材が気密状態で取り付けられた容器載置部と、前記容器載置部の下方に気密空間を区画する気密空間区画部と、インキュベータ外の光源から導光部材を通じて前記インキュベータ内に導かれた光を、励起光として照射する照射部と、前記気密空間区画部に気密状態で設けられ、前記照射部から照射される励起光が前記光屈折部材と前記容器との間で全反射するように、前記照射部を固定する固定部と、前記気密空間に配置され、前記励起光の全反射で生じたエバネッセント光による前記細胞の蛍光を撮像する撮像部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、容器載置部の下方に区画された気密空間内に撮像部が配置されているので、結露や腐食から撮像部を保護でき、寿命を延ばすことができる。また、光源と照射部との間を導光部材で接続し、励起光が光屈折部材と容器との間で全反射するように照射部が固定されているので、光源をインキュベータ外に配置しても、エバネッセント光を発生させることができる。これにより、光源によるインキュベータ内の温湿度の影響が抑制されるので、インキュベータ内の温湿度環境の調整を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】インキュベータ内に収容された状態の観察ユニットを説明する図である。
【図２】容器載置板に載置された培養容器の底面に、励起光を照射している状態を説明する図である。
【図３】プリズムおよびその周辺部の拡大図である。
【図４】プリズムを底面側から見た斜視図である。
【図５】（ａ）は、撮像部と蛍光フィルタ切り替え機構の配置を説明する図である。（ｂ）は、対物レンズの移動機構を説明する図である。
【図６】蛍光フィルタ切り替え機構の要部を説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜観察ユニット２０の全体構成＞
以下、本実施形態の観察ユニット２０（観察装置）について説明する。図１に示すように、観察ユニット２０は、インキュベータ１０内の密閉空間１１に収納された状態で用いられる。この密閉空間１１は、温度や湿度が調整可能に構成されている。また、密閉空間１１に充填されるガスの種類や濃度も定めることができる。例えば、密閉空間１１の二酸化炭素濃度が、所定濃度（例えば５％）で維持されるようにガスを充填することができる。そして、観察ユニット２０を収納するため、インキュベータ１０には、観察ユニット２０を密閉空間１１に対して出し入れする際に開放される密閉扉（不図示）が設けられている。
【００１１】
また、インキュベータ１０の側壁には、観察ユニット２０用の電気配線１２や光ファイバー１３をインキュベータ１０の外に導くための貫通孔１４Ａ〜１４Ｄが設けられている。そして、電気配線１２や光ファイバー１３と貫通孔１４Ａ〜１４Ｄとの隙間をブッシング１５Ａ〜１５Ｄで塞ぐことにより、インキュベータ１０内を気密状態で封止している。
【００１２】
観察ユニット２０は、下部ユニット３０と、この下部ユニット３０よりも上方に配置される上部ユニット４０とを有する。これらの下部ユニット３０及び上部ユニット４０は、いずれも横長直方体の箱状体によって構成されており、内部が気密空間３１，４１として区画されている。また、下部ユニット３０における一部の側壁（図１における右側壁）と上部ユニット４０における一部の側壁（図１における右側壁）は、上下方向に配置された共通の支持板２１によって構成されている。
【００１３】
下部ユニット３０の上端部は、容器載置板３２（容器載置部）によって構成されている。この容器載置板３２は、観察対象となる細胞の入った培養容器ＬＤが載置される矩形の板状部材であり、支持板２１に対して直交する方向、すなわち設置状態における水平方向に取り付けられている。そして、容器載置板３２における、培養容器ＬＤが載置される部位には、プリズム３３（光屈折部材）が気密状態で取り付けられている。このプリズム３３は、載置された培養容器ＬＤとの間で励起光を全反射させるための部材である。そして、励起光を全反射させることで、エバネッセント光が発生される。なお、プリズム３３の構造や取り付けについては、後で説明する。
【００１４】
容器載置板３２の下方には、底板３５（気密空間区画部）や側板３６（気密空間区画部）が設けられ、容器載置板３２や支持板２１（気密空間区画部）とともに、下部ユニット３０における気密空間３１を区画する。底板３５は、容器載置板３２と同じく矩形の板状部材であり、容器載置板３２よりも下方の位置に、容器載置板３２と平行な向きで配置されている。そして、容器載置板３２の一端及び底板３５の一端は、支持板２１に対して気密状態で接合されている。側板３６は、底板３５の縁、詳しくは、支持板２１と対向する縁を除く３つの縁から上方に向けて一体に形成されている。そして、側板３６の上面は、容器載置板３２に対して気密状態で接合され、側板３６の支持板２１側の側面は、支持板２１に対して気密状態で接合されている。
【００１５】
気密空間３１には、撮像部５０及びフィルタ切り替え機構６０が収容されている。撮像部５０は、エバネッセント光を吸収した細胞の蛍光を撮像する部分である。フィルタ切り替え機構６０は、撮像部５０における光の経路の途中に配置される蛍光フィルタ６１（光学フィルタ）に関し、複数種類のものを切り替える部分である。なお、これらの撮像部５０及びフィルタ切り替え機構６０についても後で説明する。
【００１６】
上部ユニット４０は、支持板２１との対向面が開放された横長直方体状のハウジング４２（他の気密空間区画部）を有している。ハウジング４２は、側方の開口を支持板２１で塞ぐようにして、支持板２１の上部に気密状態で接合される。ハウジング４２を接合することで、上部ユニット４０内に気密空間４１が区画される。
【００１７】
この気密空間４１には、位相差照明部４３が配置されている。位相差照明部４３は、位相リング（スリット）によって位相が所定量（１／４波長）ずれた光を、容器載置板３２上の培養容器ＬＤに向けて照射する。このため、ハウジング４２における光源と対向する部分には、光を透過する透光板４４が設けられている。そして、位相がずれた光を培養容器ＬＤ内の細胞に照射することで、コントラストの高い画像を撮影できる。
【００１８】
前述したように、支持板２１は、下部ユニット３０の気密空間３１の一部を区画するとともに、上部ユニット４０の気密空間４１の一部を区画する。また、支持板２１は、上部ユニット４０を下部ユニット３０の上方に配置するための支持部材としても機能する。すなわち、支持板２１に支持されることで、下部ユニット３０の上面（容器載置板３２の表面）と上部ユニット４０の底面との間には高さ５ｃｍ程度の空間が形成される。
【００１９】
そして、支持板２１には、レーザー光を照射する照射ヘッド７０（照射部）を固定するためのヘッド固定部２２が気密状態で取り付けられている。このヘッド固定部２２は、照射ヘッド７０から照射されるレーザー光（励起光）がプリズム３３と培養容器ＬＤとの間で全反射するように、照射ヘッド７０を固定する。そして、照射ヘッド７０には、インキュベータ１０の外に配置されたレーザー光源１６（光源）からのレーザー光が光ファイバー１３（導光部材）を通じて導かれる。この実施形態では、波長４７５ｎｍのレーザー光、及び、直径０．６ｍｍの光ファイバー１３が用いられている。また、支持板２１には、ヘッド固定部２２の他にも、各気密空間３１，４１内から電気配線（不図示）を引き出すためのレセプタクル２３が気密状態で取り付けられている。このレセプタクル２３には、電気配線１２の端部に設けられたプラグ１７が、脱着可能な状態で接続されている。従って、プラグ１７を対応するレセプタクル２３に接続することにより、各気密空間３１，４１に収容されている撮像部５０、フィルタ切り替え機構６０、及び、位相差照明部４３に対し、給電をしたり制御信号の送受信をしたりできる。
【００２０】
＜容器載置板３２及びその周辺部について＞
次に、図２から図４を参照し、容器載置板３２及びその周辺部について説明する。図２及び図３に示すように、容器載置板３２における培養容器ＬＤが載置される部位には、アダプタ３４を介してプリズム３３が取り付けられている。プリズム３３は、図４に示すように、円板状の本体部分３３ａの下面３３ｆに、断面が四角形の棒状体の端部を斜めに切り落として側面視台形状を成すブロック部分３３ｂを設け、さらに本体部分３３ａの上面３３ｅ側の縁を斜めに面取りした形状になっている。
【００２１】
このプリズム３３は、例えば、本体部分３３ａとブロック部分３３ｂとを別々に作製し、接着材によってブロック部分３３ｂを本体部分３３ａに接着することで作製される。接着には、プリズム３３を構成する素材と同等の屈折率を有する接着剤を用いることが好ましい。これは、屈折率が異なると接着面で光の屈折または反射が生じてしまう可能性があるためである。このような接着材として、例えば、紫外線硬化性樹脂を含有する紫外線硬化性接着剤（アクリル系，エポキシ系）がある。なお、削り出し等によって本体部分３３ａとブロック部分３３ｂとを一体に作製してもよい。
【００２２】
図２及び図４から判るように、ブロック部分３３ｂが有する傾斜面３３ｃ（すなわち、ブロック部分３３ｂにおける短辺側の側面）は、照射ヘッド７０から照射されたレーザー光を、培養容器ＬＤの底面方向に向けて屈折させるための屈折面として機能する。この屈折面を設けることで、照射ヘッド７０の取り付け高さや角度が制限されて、レーザー光の照射角度が全反射を生じさせる角度からずれたとしても、全反射を生じさせる角度に調整することができる。また、レーザー光を、全反射を生じさせる角度よりも浅い角度（水平方向に近い角度）から入射させることもできるので、下部ユニット３０の高さを低く抑えることもできる。
【００２３】
また、撮像部５０は、ブロック部分３３ｂの下側から培養容器ＬＤの底面を撮像する（後述する）。この実施形態においてブロック部分３３ｂの下面３３ｄは、本体部分３３ａの上面３３ｅと平行に形成されているので、下面３３ｄに対して垂直な方向から撮像しても屈折が生じ難く画像の歪みが抑制される。これにより、高精細な画像を撮像できる。
【００２４】
次に、プリズム３３を取り付けるためのアダプタ３４について説明する。このアダプタ３４は、中心部分にプリズム３３を取り付けるためのリング状凹部３４ａと開口部３４ｂが形成された円形の板状部材である。リング状凹部３４ａにはプリズム３３の本体部分３３ａがはまり込み、開口部３４ｂの内側にはブロック部分３３ｂが配置される。また、アダプタ３４における上部側面には、側方に向かって張り出したフランジ部３４ｃが設けられている。そして、リング状凹部３４ａには、上面が開放された凹溝３４ｄがプリズム３３（本体部分３３ａ）の直径よりも一回り小さな直径で設けられ、この凹溝３４ｄにはＯリング（不図示）が配置されている。３４ｅはリング状の押え板であり、その内側のテーパー部がプリズム３３の本体部分３３ａの面取り部と合致するように形成されている。この押え板３４ｅをネジでアダプタ３４に固定することで、プリズム３３がアダプタ３４に固定され、同時に本体部分３３ａの下面３３ｆが凹溝３４ｄのＯリングと密着する。この状態でブロック部分３３ｂがその一方の傾斜面３３ｃを正確に照射ヘッド７０側を向くようにプリズム３３は固定される。そして、ブロック部分３３ｂの下面３３ｄが気密空間３１の内部で撮像部５０の対物レンズ５１に臨む。
【００２５】
容器載置板３２には、アダプタ３４を取り付けるためのリング状凹部３２ａ及び開口部３２ｂが形成されている。リング状凹部３２ａにはアダプタ３４のフランジ部３４ｃがはまり込み、容器載置板３２の開口部にはフランジ部３４ｃを除いた部分が配置される。リング状凹部３２ａには、アダプタ３４と同様に、上面が開放された凹溝３２ｃがフランジ部３４ｃの直径よりも一回り小さな直径で設けられている。この凹溝３２ｃにはＯリング（不図示）が配置され、アダプタ３４が容器載置板３２に固定された状態でフランジ部３４ｃの下面に気密状態で当接する。
【００２６】
このように、本実施形態では、プリズム３３をアダプタ３４を介して容器載置板３２に取り付けている。そして、予めプリズム３３を取り付けたアダプタ３４を容器載置板３２に取り付けることにより、プリズム３３に直接触れなくとも容器載置板３２へプリズム３３を取り付けることができる。その結果、プリズム３３の汚損を抑えることができる。
【００２７】
次に、照射ヘッド７０及びヘッド固定部２２について説明する。図２に示すように、照射ヘッド７０は、円筒形のケース７１内にレンズ群を配置したものであり、ケース底部に光ファイバー１３のコネクタ１８が接続され、ケース先端部に集光レンズ７２が配置されている。この照射ヘッド７０では、光ファイバー１３を通じて導かれたレーザー光をレンズ群によって集光し、集光レンズ７２から照射させている。
【００２８】
ヘッド固定部２２は、下部ユニット３０とは反対側の支持板２１表面に、Ｏリング２２ｂを介して気密状態で接合されている。ヘッド固定部２２は、内部に貫通孔２２ａを設けた筒状をしており、照射ヘッド７０をＯリング２２ｃを介して気密状態で取り付けることで、貫通孔２２ａの内側に照射ヘッド７０の集光レンズ７２が臨むものである。また、照射ヘッド７０もその要所にＯリング７０ａ、７０ｂを配してケース内部を気密に保っている。
【００２９】
支持板２１における貫通孔２２ａに対応する部位には、導光路２１ａが支持板２１の厚さ方向を貫通した状態で設けられている。導光路２１ａにおける外側開口には、外側開口を気密状態で塞いだ状態で、レーザー光を透過する透光板２１ｂが接合されている。従って、気密空間３１の気密性は透光板２１ｂによって保たれる。また、照射ヘッド７０（集光レンズ７２）から照射されたレーザー光は、ヘッド固定部２２の貫通孔２２ａ、透光板２１ｂ、及び、導光路２１ａを通して気密空間３１に入射される。
【００３０】
ヘッド固定部２２は、励起光として照射されるレーザー光が、ブロック部分３３ｂの傾斜面３３ｃ（屈折面）へ照射されるように照射ヘッド７０を固定する。このとき、傾斜面３３ｃに照射されたレーザー光が傾斜面３３ｃで培養容器ＬＤ側に屈折し、培養容器ＬＤの底面とプリズム３３の上面３３ｅとの間で全反射するように入射角を設定している。この実施形態においてヘッド固定部２２は、レーザー光の入射角θが６４°〜６７°となる角度で照射ヘッド７０を固定する。なお、培養容器ＬＤの底面とプリズム３３の上面３３ｅとの間には、屈折率を揃えるためのグリスを塗布してある。このグリスによって、入射されたレーザー光は培養容器ＬＤの底面で全反射する。その結果、培養容器ＬＤの底面には、レーザー光の全反射によってエバネッセント光が生じる。
【００３１】
＜撮像部５０、フィルタ切り替え機構６０及びその周辺部について＞
次に、図５及び図６を参照し、撮像部５０、フィルタ切り替え機構６０及びその周辺部について説明する。図５（ａ）に示すように、撮像部５０は、対物レンズ５１、移動機構５２、結像レンズ５３、及び、光電変換素子５４を有している。対物レンズ５１は、容器載置板３２が備えるプリズム３３の真下に配置され、このプリズム３３を透過した光を集める。移動機構５２は、プリズム３３に対して対物レンズ５１を接近及び離間する方向に移動させることで、焦点合わせを行う。結像レンズ５３は、対物レンズ５１の真下に配置され、対物レンズ５１からの光を集光する。光電変換素子５４は、例えばＣＣＤであり、結像レンズ５３における結像位置に配置される。そして、結像レンズ５３で集光された光の強さに応じた電圧の電気信号を出力する。
【００３２】
移動機構５２は、図５（ｂ）に示すように、移動用モータ５２ａと、スピンドル５２ｂと、レンズホルダ５２ｃと、ガイドレール５２ｄとを有する。レンズホルダ５２ｃには対物レンズ５１が固定されている。
【００３３】
移動用モータ５２ａは、外部からの制御信号によって回転方向と回転量が制御可能に構成される。スピンドル５２ｂは、移動用モータ５２ａの回転軸に接続され、回転軸の軸心に沿って上下方向に移動可能に構成されている。このスピンドル５２ｂは、回転軸が正方向に回転するとき上方向に移動し、回転軸が逆方向に回転するとき下方向に移動する。また、スピンドル５２ｂの上端は、レンズホルダ５２ｃに下方から当接している。レンズホルダ５２ｃは、支持板２１に固定されたガイドレール５２ｄによって上下方向に移動可能に保持されるとともに、スプリング（不図示）によって下方向へ常に付勢されている。
【００３４】
この移動機構５２では、移動用モータ５２ａを動作させて回転軸を正方向に回転させると、スピンドル５２ｂは上方向に移動する。これにより、スピンドル５２ｂに押されてレンズホルダ５２ｃが、スプリングによる付勢力に抗して上方向に移動する。一方、移動用モータ５２ａの回転軸を逆方向に回転させると、スピンドル５２ｂは下方向に移動するので、レンズホルダ５２ｃ（及びレンズホルダ５２ｃに固定された対物レンズ５１）は、スプリングの付勢力と自重により下方向に移動する。従って、移動用モータ５２ａの動作を外部に配置した制御部（例えばパーソナルコンピュータ）から制御することで、気密空間３１に配置されている撮像部５０に対し、焦点合わせを遠隔操作で行うことができる。
【００３５】
フィルタ切り替え機構６０は、図５（ａ）及び図６に示すように、レンズホルダ５２ｃに取り付けられていて、複数の蛍光フィルタ６１と、切り替え用ホイル６２と、駆動モータ６３とを有する。蛍光フィルタ６１は、透過対象の色（中心波長）とバンド幅とが定められた複数種類のものが用いられる。例えば、緑色の光を透過させる緑色用フィルタと赤色の光を透過させる赤色用フィルタとが用いられる。さらに、緑色用フィルタと赤色用フィルタのそれぞれに関し、透過させる帯域の幅が異なる２種類のフィルタが用いられる。
【００３６】
切り替え用ホイル６２は、複数の蛍光フィルタ６１を保持する円板状部材である。この実施形態の切り替え用ホイル６２は、最大８個の蛍光フィルタ６１を、円周上の位置に等間隔で保持可能であり、少なくとも上記４枚（緑色用フィルタ：２種類，赤色用フィルタ：２種類）の蛍光フィルタ６１を保持している。また、切り替え用ホイル６２は、所定の蛍光フィルタ６１が、対物レンズ５１と結像レンズ５３との間（光の経路の途中）に位置するように取り付けられている。すなわち、対物レンズ５１から照射された光が、この蛍光フィルタ６１を透過した後に結像レンズ５３へ到達する位置に取り付けられる。
【００３７】
駆動モータ６３は、切り替え用ホイル６２を回転させるための駆動源である。この実施形態において、駆動モータ６３はステッピングモータによって構成されており、蛍光フィルタ６１の保持間隔に応じた角度毎に切り替え用ホイル６２を回転させる。従って、このフィルタ切り替え機構６０を設けることで、所望の種類の蛍光フィルタ６１を選択することができる。そして、このフィルタ切り替え機構６０と対物レンズ５１とはレンズホルダ５２ｃに取り付けられているので、常にその相対位置を保ったままでレンズホルダ５２ｃと一緒に上下動するものである。
【００３８】
＜観察ユニット２０を用いた細胞観察について＞
次に、上記の観察ユニット２０を用いた細胞観察について説明する。観察に際し、観察ユニット２０をインキュベータ１０内に設置する。この場合、まず、インキュベータ１０の密閉扉を開放し、観察ユニット２０をインキュベータ１０内に入れる。そして、電気配線１２用のプラグ１７を、支持板２１に設けたレセプタクル２３に接続する。また、光ファイバー１３のコネクタ１８を、ヘッド固定部２２に固定された照射ヘッド７０のケース底部に接続する。
【００３９】
観察ユニット２０をインキュベータ１０内に設置したならば、密閉扉を閉じてインキュベータ１０内を除染する。例えば、インキュベータ１０の外部から過酸化水素ガス等の除染ガスを導入する。このとき、観察ユニット２０の外表面も除染ガスに接して除染されるが、下部ユニット３０や上部ユニット４０の内部は気密空間３１，４１として構成されているので、除染ガスの浸入が抑制される。このため、気密空間３１，４１に存在する電気部品の故障や金属部品の腐食を抑制できる。また、気密空間３１，４１の雑菌等がインキュベータ１０内の除染空間に入り込むことも抑制される。なお、下部ユニット３０や上部ユニット４０の内部を観察ユニット２０の組み立て時に除染しておくことで、雑菌等の入り込みを一層確実に抑制できる。
【００４０】
インキュベータ１０内を除染したならば、インキュベータ１０内の雰囲気を、観察対象の細胞に適した状態に整える。例えば、二酸化炭素や酸素の導入、加湿や除湿、加温や冷却を行って所望の雰囲気に整える。雰囲気が整ったならば、観察ユニット２０に培養容器ＬＤをセットする。この場合、インキュベータ１０をアイソレータ（不図示）に接続した状態で密閉扉を開放する。そして、容器載置板３２が有するプリズム３３の表面にグリスを塗布した後、観察対象の細胞が入った培養容器ＬＤをプリズム３３の上に載置する。培養容器ＬＤを載置したならば、密閉扉を閉じてインキュベータ１０をアイソレータから取り外す。
【００４１】
その後は、調整された雰囲気の中で培養容器ＬＤ内の細胞を培養し、適宜のタイミングで細胞の観察を行う。観察時には、まず焦点合わせを行う。焦点合わせに際しては、培養容器ＬＤに向けて光を照射する。例えば、上部ユニット４０に配置された位相差照明部４３からの光や照射ヘッド７０からのレーザー光を照射する。そして、光電変換素子５４からの電気信号に基づく画像を、インキュベータ１０の外部に設置したモニターで表示させる。また、インキュベータ１０の外部に設置した制御部を操作し、移動機構５２を動作させるための制御信号を出力させる。この制御信号を受信した移動機構５２は、制御信号の内容に応じて移動用モータ５２ａを動作させ、対物レンズ５１を上下方向に移動させる。
【００４２】
焦点合わせが終了したならば、エバネッセント光による細胞の観察を行う。この場合、照射ヘッド７０からレーザー光を照射させ、培養容器ＬＤの底面で全反射させる。レーザー光が全反射することで、培養容器ＬＤの底面近傍（１００ｎｍ範囲）にはエバネッセント光が生じる。そして、エバネッセント光を吸収することで、蛍光標識された細胞は蛍光を発する。撮像部５０は、この蛍光を撮像し、電気信号として出力する。出力された電気信号は、モニターでの画像表示や画像の解析などに用いられる。
【００４３】
＜まとめ＞
以上説明したように、本実施形態の観察ユニット２０は、インキュベータ１０内に配置され、観察対象となる細胞の入った培養容器ＬＤが載置される部位に、プリズム３３が気密状態で取り付けられた容器載置板３２を備えている。この容器載置板３２の下方には、支持板２１、底板３５、側板３６によって気密空間３１を区画しており、この気密空間３１内に撮像部５０を配置している。また、インキュベータ１０の外部に配置したレーザー光源１６から、光ファイバー１３を通じてインキュベータ１０内にレーザー光を導き、導いたレーザー光を励起光として照射ヘッド７０から照射させる。この照射ヘッド７０は、支持板２１に気密状態で設けられたヘッド固定部２２によって固定されている。そして、照射ヘッド７０から照射された励起光は、プリズム３３と培養容器ＬＤとの間で全反射される。また、撮像部５０は、励起光の全反射で生じたエバネッセント光による、培養容器ＬＤ中の細胞の蛍光を撮像する。
【００４４】
このような観察ユニット２０では、下部ユニット３０（容器載置板３２、支持板２１、底板３５、側板３６）の気密空間３１内に撮像部５０を配置しているので、結露や腐食から撮像部５０を保護でき、寿命を延ばすことができる。
【００４５】
また、レーザー光源１６と照射ヘッド７０との間を光ファイバー１３によって接続しているので、発熱源でもあるレーザー光源１６をインキュベータ１０の外に配置することが可能となり、インキュベータ１０内の培養環境への影響を少なくすることができる。
【００４６】
また、プリズム３３には、照射ヘッド７０から照射される励起光を培養容器ＬＤの底面側に向けて屈折させる傾斜面３３ｃが設けられているので、照射ヘッド７０の配置に自由度ができ、設計が容易になる。
【００４７】
また、撮像部５０は、プリズム３３からの光を集める対物レンズ５１と、対物レンズ５１をプリズム３３に対して接近及び離間する方向に移動させる移動機構５２と、対物レンズ５１からの光を集めて結像させる結像レンズ５３と、結像レンズ５３による結像位置に配置される光電変換素子５４とを備えているので、移動機構５２を制御することで対物レンズ５１の焦点あわせを行うことができる。
【００４８】
また、対物レンズ５１と結像レンズ５３との間に、複数種類の蛍光フィルタ６１を切り替え可能な状態で配置するフィルタ切り替え機構６０を設けているので、対物レンズ５１から結像レンズ５３までの空間を有効に活用でき、装置の小型化に寄与する。
【００４９】
また、移動機構５２は、対物レンズ５１とともにフィルタ切り替え機構６０も一緒に、プリズム３３に対して接近及び離間する方向に移動させている。このため、フィルタ切り替え機構６０と対物レンズ５１の相対位置を保ったまま上下動させることができる。
【００５０】
また、上部ユニット４０の気密空間（上部気密空間）に位相差照明部４３を配置し、下部ユニット３０の気密空間（下部気密空間）に位相差照明部４３よりも重い撮像部５０を配置しているので、ユニットの安定性が向上する。加えて、培養容器ＬＤの上方から位相差照明部４３からの光を照射し、培養容器ＬＤの底面に向けて斜め下方からレーザー光を照射しているので、培養容器ＬＤを移動させなくても異なる光源による撮影ができる。
【００５１】
＜変形例について＞
前述した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更や改良等が可能であり、また本発明はその等価物も含むものである。
【００５２】
前述の実施形態では、光源としてレーザー光源１６を例示したが、これに限られない。例えば水銀ランプやハロゲンランプを用いてもよい。導光部材としては、光ファイバー１３以外に、ミラーやプリズムを用いてもよい。
【００５３】
撮像部５０が有する光電変換素子５４に関し、ＣＣＤ以外の素子を用いてもよい。また、フィルタ切り替え機構６０に保持されるフィルタに関し、蛍光フィルタ６１以外の光学フィルタ（例えば減光フィルタ）を用いてもよい。
【００５４】
撮像部５０が有する移動機構５２に関し、移動用モータ５２ａとスピンドル５２ｂを含むものを例示したが、この構成に限られない。例えば、ウォームギアとラックギアを組み合わせたものであってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０  インキュベータ，１１  密閉空間，１２  電気配線，１３  光ファイバー，１４Ａ〜１４Ｅ  貫通孔，１５Ａ〜１５Ｄ  ブッシング，１６  レーザー光源，１７  プラグ，１８  コネクタ，２０  観察ユニット，２１  支持板，２１ａ  導光路，２２  ヘッド固定部，２２ａ  貫通孔，２３  レセプタクル，３０  下部ユニット，３１  気密空間，３２  容器載置板，３２ａ  リング状凹部，３２ｂ  開口部，３２ｃ  凹溝，３３  プリズム，３３ａ  本体部分，３３ｂ  ブロック部分，３３ｃ  ブロック部分の傾斜面，３３ｄ    ブロック部分の下面，３３ｅ  本体部分の上面，３４  アダプタ，３４ａ  リング状凹部，３４ｂ  開口部，３４ｃ  フランジ部，３４ｄ  凹溝，３４ｅ  押え板，３５  底板，３６  側板，４０  上部ユニット，４１  気密空間，４２  ハウジング，４３  位相差照明部，４４  透光板，５０  撮像部，５１  対物レンズ，５２  移動機構，５２ａ  移動用モータ，５２ｂ  スピンドル，５２ｃ  レンズホルダ，５２ｄ  ガイドレール，５３    結像レンズ，５４  光電変換素子，６０  フィルタ切り替え機構，６１  蛍光フィルタ，６２  切り替え用ホイル，６３  駆動モータ，７０  照射ヘッド，７１  ケース，ＬＤ  培養容器
【図１】
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【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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