(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接して配置され上方に開口する２以上の培地を貯留可能な領域を覆う位置に配置される平板状の蓋部材と、
該蓋部材を厚さ方向に貫通して、一側に両端の開口が露出し、他側に途中位置が露出して配置され、前記蓋部材が前記領域を覆う位置に配置されたときに、一の前記領域から他の前記領域に掛け渡す位置に配置される１以上の流路部材と、
前記蓋部材の他側に配置され、該他側に露出している前記流路部材の前記途中位置に作用して一端の前記開口から他端の前記開口に向かって前記培地を流動させるポンプとを備える培地交換装置。
【請求項２】
前記ポンプが前記蓋部材に着脱可能に設けられている請求項１に記載の培地交換装置。
【請求項３】
前記ポンプが、ポンプ本体と、該ポンプ本体を駆動する駆動部とを備え、
前記ポンプ本体が前記蓋部材に固定され、
前記駆動部が前記ポンプ本体に着脱可能に取り付けられている請求項１に記載の培地交換装置。
【請求項４】
前記流路部材がチューブからなり、
前記ポンプが、前記流路部材を径方向外方からしごいて送液するペリスタルティックポンプである請求項１から請求項３のいずれかに記載の培地交換装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の培地交換装置と、
前記領域内の状態を監視し、状態を検出する培養状態監視装置と、
該培養状態監視装置により検出された前記領域内の状態に応じて前記ポンプを制御する制御装置とを備える培養システム。
【請求項６】
前記培養状態監視装置は、前記領域内の培地の状態を検出し、前記制御装置は、前記ポンプを制御し、前記領域内の前記培地を排出し、前記領域に新たな培地を供給する請求項５に記載の培養システム。
【請求項７】
前記領域が、細胞が培養される培養領域である請求項５または請求項６に記載の培養システム。
【請求項８】
前記培養状態監視装置が、前記領域内に光を照射する照射光学系と、該領域内の光を検出する受光部とを備える請求項５から請求項７のいずれかに記載の培養システム。
【請求項９】
前記照射光学系が照射する光が、前記領域の側方から水平方向に照射されることを特徴とする請求項８に記載の培養システム。
【請求項１０】
前記培養状態監視装置が、前記照射光学系または前記受光部を移動させる駆動手段を備える請求項８または請求項９に記載の培養システム。
【請求項１１】
前記領域内の培地を交換する培地交換指示が、前記培養状態監視装置によって検出された光強度であることを特徴とする請求項５から請求項１０のいずれかに記載の培養システム。
【請求項１２】
前記制御装置が、前記培養状態監視装置によって検出された光強度を用いて培地の吸光量を算出することを特徴とする請求項５から請求項１１のいずれかに記載の培養システム。
【請求項１３】
前記培養状態監視装置が、前記培地の色を監視する請求項５から請求項１２のいずれかに記載の培養システム。
【請求項１４】
前記制御装置が、培地中のフェノールレッド由来の吸光量を測定する請求項５から請求項１３のいずれかに記載の培養システム。
【請求項１５】
前記制御装置が、インキュベータの外部に備えられている請求項５から請求項１４のいずれかに記載の培養システム。
【請求項１６】
前記制御装置の信号の送受信が無線である請求項５から請求項１５のいずれかに記載の培養システム。
【請求項１７】
前記培地交換装置と前記培養状態監視装置とを一体に収容する筐体を備える請求項５から請求項１６のいずれかに記載の培養システム。
【請求項１８】
前記筐体が防水構造であることを特徴とする請求項１７に記載の培養システム。
【請求項１９】
前記培養状態監視装置が、細胞の観察機能を持つ請求項５から請求項１８のいずれかに記載の培養システム。
【請求項２０】
前記培養状態監視装置が、前記領域内の細胞数を監視する請求項１９に記載の培養システム。
【請求項２１】
前記培養状態監視装置が、光源から発せられた光を反射部材によって反射させ、反射光を前記領域内の細胞に照射して観察することを特徴とする請求項１９または請求項２０に記載の培養システム。
【請求項２２】
前記反射部材が前記領域を構成する培養容器の天板である請求項２１に記載の培養システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、培地交換装置および培養システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、幹細胞研究や再生医療の進展に伴い、細胞を大量に調製することが要求されている。細胞は培養中に酸素や栄養分等の生育に必要な成分を取り込み、乳酸や老廃物を排出する。したがって、細胞を長期間にわたって培養すると培地は劣化してしまうので、培地を定期的に交換する必要があるが、培地交換は作業者にとって手間のかかる作業である。【０００３】
また、培地交換の際にサンプルをインキュベータに対して出し入れする必要があり、細胞には、温度等の環境変化や運搬時に生じる衝撃などのストレスが加わり、細胞の成育に影響を及ぼす可能性がある。そこでインキュベータの中で培地を交換することが好ましいが、培地を交換する装置として、例えば、特許文献１に記載の培地交換装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１６／００６６８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載された培地交換装置は、送液のための流路が長く、流路中に残留する溶液量が多いため、高価な培地を必要以上に消費するという不都合がある。また、専用の容器が必要となり、従来容器よりも消費財コストが高くつくという問題がある。【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、高価な培地の消費を抑え、汎用の容器を使用可能とすることによって消費財コストを低減することができる培地交換装置および培養システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
本発明の一態様は、隣接して配置され上方に開口する２以上の培地を貯留可能な領域を覆う位置に配置される平板状の蓋部材と、該蓋部材を厚さ方向に貫通して、一側に両端の開口が露出し、他側に途中位置が露出して配置され、前記蓋部材が前記領域を覆う位置に配置されたときに、一の前記領域から他の前記領域に掛け渡す位置に配置される１以上の流路部材と、前記蓋部材の他側に配置され、該他側に露出している前記流路部材の前記途中位置に作用して一端の前記開口から他端の前記開口に向かって前記培地を流動させるポンプとを備える培地交換装置を提供する。【０００８】
本態様によれば、２以上の領域を覆う位置に平板状の蓋部材を配置すると、蓋部材を厚さ方向に貫通している流路部材の両端が蓋部材の一側に配置されるとともに、流路部材の一端が一の領域に配置され、流路部材の他端が他の領域に配置されることによって、流路部材が２つの領域間に掛け渡す位置に配置される。この状態で、蓋部材の他側に配置されているポンプを駆動することにより、ポンプが流路部材の途中位置に作用することによって、流路部材の一端の開口から他端の開口に向かって培地を流動させることができる。【０００９】
すなわち、一の領域に新しい培地を貯留しておき、他の領域において細胞を培養し、培地交換の時期になったらポンプを作動させることにより、細胞を培養している領域に新しい培地を供給することができる。
この場合において、培地を流動させる流路部材は、ポンプを作用させるために平板状の蓋部材を厚さ方向に２回貫通して戻る短い経路に配置されているので、流路部材中に残留する培地の量を低減することができる。したがって、高価な培地の消費を抑え、汎用の容器を使用可能とすることによって消費財コストを低減することができる。【００１０】
上記態様においては、前記ポンプが前記蓋部材に着脱可能に設けられていてもよい。
この構成によって、蓋部材と流路部材とをディスポーザブルとし、高価なポンプは再利用することができる。【００１１】
また、上記態様においては、前記ポンプが、ポンプ本体と、該ポンプ本体を駆動する駆動部とを備え、前記ポンプ本体が前記蓋部材に固定され、前記駆動部が前記ポンプ本体に着脱可能に取り付けられていてもよい。
この構成によって、ポンプ本体と流路部材とを組み合わせた状態のままで駆動部を着脱することができ、培地の送液を精度よく行うことができる。【００１２】
また、上記態様においては、前記流路部材がチューブからなり、前記ポンプが、前記流路部材を径方向外方からしごいて送液するペリスタルティックポンプであってもよい。
この構成によって、流路部材を構成するチューブの外側にポンプを簡単に取り付けて、ポンプを培地に接触させることなく培地の送液を行うことができる。これにより、ポンプの再利用を容易にすることができる。
【００１３】
また、本発明の参考例としての発明の参考態様は、上方に開口し培地を貯留可能な領域を覆う位置に配置される平板状の蓋部材と、該蓋部材を厚さ方向に貫通して、両端の開口が厚さ方向の両側に配置される２以上の流路部材と、前記蓋部材が前記領域を覆う位置に配置されたときに、上方に配置される各前記流路部材の一端に接続された２以上の容器と、該容器と前記蓋部材との間に配置され、前記流路部材の途中位置に作用して該流路部材内に前記培地を流動させるポンプとを備える培地交換装置を提供する。
【００１４】
本態様によれば、培地を貯留可能な領域を覆う位置に平板状の蓋部材を配置すると、蓋部材を厚さ方向に貫通している２以上の流路部材の一端が蓋部材の上方においてそれぞれ別々の容器に接続され、他端がそれぞれ同じ領域に配置される。この状態で、容器と蓋部材との間に配置されている一方のポンプを駆動することにより、ポンプが領域内の古い培地を吸引して容器内に排出する一方、他方のポンプを駆動することにより、ポンプが容器内の新しい培地を領域に向かって流動させることができる。【００１５】
すなわち、一の容器に新しい培地を貯留しておき、他の容器に古い培地を貯留可能なスペースを形成しておき、領域において細胞を培養し、培地交換の時期になったらポンプを作動させることにより、細胞を培養している領域から古い培地を吸引して新しい培地を供給することができる。
この場合において、培地を流動させる流路部材は、平板状の蓋部材を厚さ方向に貫通しポンプを経由して容器に接続する比較的短い経路に配置されているので、流路部材中に残留する培地の量を低減することができる。したがって、高価な培地の消費を抑え、汎用の容器を使用可能とすることによって消費財コストを低減することができる。【００１６】
上記態様においては、前記ポンプが前記蓋部材に着脱可能に設けられていてもよい。
この構成によって、蓋部材と流路部材とをディスポーザブルとし、高価なポンプは再利用することができる。【００１７】
また、上記態様においては、前記ポンプが、ポンプ本体と、該ポンプ本体を駆動する駆動部とを備え、前記ポンプ本体が前記蓋部材に固定され、前記駆動部が前記ポンプ本体に着脱可能に取り付けられていてもよい。
この構成によって、ポンプ本体と流路部材とを組み合わせた状態のままで駆動部を着脱することができ、培地の送液を精度よく行うことができる。【００１８】
また、上記態様においては、前記流路部材が柔軟な材質のチューブのみからなり、前記ポンプが、前記流路部材を径方向外方からしごいて送液するペリスタルティックポンプであってもよい。
この構成によって、流路部材を構成するチューブの外側に簡単に取り付けて、ポンプを培地に接触させることなく培地の送液を行うことができる。これにより、ポンプの再利用を容易にすることができる。【００１９】
また、本発明の参考例としての発明の他の参考態様は、上方に開口し培地を貯留可能な領域を覆う位置に配置される平板状の蓋部材と、該蓋部材を厚さ方向に貫通して、両端の開口が厚さ方向の両側に配置される２以上の流路部材と、前記蓋部材が前記領域を覆う位置に配置されたときに、上方に配置される各前記流路部材の一端に接続された２以上の容器と、該容器と前記蓋部材との間の、前記流路部材の途中位置に配置され、外力によって破壊可能な仕切り壁を内部に備えることにより前記流路部材内部の流路を開放可能に閉塞するバルブとを備え、少なくとも１つの前記容器の内部が減圧されている培地交換装置を提供する。
【００２０】
本態様によれば、培地を貯留可能な領域を覆う位置に平板状の蓋部材を配置すると、蓋部材を厚さ方向に貫通している２以上の流路部材の一端が蓋部材の上方においてそれぞれ別々の容器に接続され、他端がそれぞれ同じ領域に配置される。この状態で、内部が減圧されている容器と蓋部材との間に配置されているバルブを開くことにより、領域内の古い培地が吸引されて容器内に排出される。また、新たな培地を貯留している容器と蓋部材との間に配置されているバルブを開くことにより、容器内の新しい培地を重力によって領域に向かって流動させることができる。【００２１】
すなわち、一の容器に新しい培地を貯留しておき、減圧されている他の容器に古い培地を貯留可能なスペースを形成しておき、領域において細胞を培養し、培地交換の時期になったらバルブを開くことにより、細胞を培養している領域から古い培地を吸引する一方、その領域に新しい培地を供給することができる。
この場合において、培地を流動させる流路部材は、平板状の蓋部材を厚さ方向に貫通しかつポンプを経由して容器に接続する比較的短い経路に配置されているので、流路部材中に残留する培地の量を低減することができる。したがって、高価な培地の消費を抑え、汎用の容器を使用可能とすることによって消費財コストを低減することができる。また、培地の吸引および供給に駆動源を必要とせず、構造が簡単である。【００２２】
上記態様においては、前記バルブが、前記流路部材内部の流路を閉塞し、外力によって破壊可能な仕切り壁を備えている。
この構成によって、仕切り壁が破壊されていない状態ではバルブを閉塞状態に維持することができる。そして、仕切り壁を外力で破壊するだけでバルブを開放状態として、培地の吸引および供給を簡易に行うことができる。これにより、構造をさらに簡易にしてコストを低減することができる。
【００２３】
また、本発明の他の態様は、上記いずれかの培地交換装置と、前記領域内の状態を監視し、状態を検出する培養状態監視装置と、該培養状態監視装置により検出された前記領域内の状態に応じて前記ポンプを制御する制御装置とを備える培養システムを提供する。
本態様によれば、培養状態監視装置により領域内の状態が監視され、培地交換の時期が到来したと判定される場合には制御装置によってポンプを制御して、培地の交換を行うことができる。これにより、容器をインキュベータから取り出すことなく培地を交換することができる。
【００２４】
上記態様においては、前記培養状態監視装置は、前記領域内の培地の状態を検出し、前記制御装置は、前記ポンプを制御し、前記領域内の前記培地を排出し、前記領域に新たな培地を供給してもよい。
上記態様においては、前記領域が、細胞が培養される培養領域であってもよい。
上記態様においては、前記培養状態監視装置が、前記領域内に光を照射する照射光学系と、該領域内の光を検出する受光部とを備えることとしてもよい。
上記態様においては、前記領域内の培地を交換する培地交換指示が、前記培養状態監視装置によって検出された光強度であってもよい。
上記態様においては、前記制御装置が、前記培養状態監視装置によって検出された光強度を用いて培地の吸光量を算出することとしてもよい。
【００２５】
また、本発明の参考例としての発明の他の参考態様は、上記いずれかの培地交換装置と、前記領域内の状態を監視する培養状態監視装置と、該培養状態監視装置により検出された前記領域内の状態に応じて前記バルブを開放する制御装置とを備える培養システムを提供する。
【００２６】
上記態様においては、前記培養状態監視装置が、前記領域内の状態が培地交換に適した状態であることを検出した場合に、前記制御装置が、前記バルブを制御することによって、減圧されている前記容器に接続する前記流路部材の前記バルブを開放して前記領域内の前記培地を前記容器内に吸引させ、吸引終了後に新たな前記培地が収容されている他の前記容器に接続する前記流路部材の前記バルブを開放して、前記容器内の新たな培地を前記領域内に供給してもよい。【００２７】
また、上記態様においては、前記培養状態監視装置が、前記培地の色を監視してもよい。
上記態様においては、前記制御装置が、培地中のフェノールレッド由来の吸光量を測定することとしてもよい。
上記態様においては、前記照射光学系が照射する光が、前記領域の側方から水平方向に照射されることとしてもよい。
上記態様においては、前記培養状態監視装置が、前記照射光学系または前記受光部を移動させる駆動手段を備えることとしてもよい。
上記態様においては、前記制御装置が、インキュベータの外部に備えられていることとしてもよい。
上記態様においては、前記制御装置の信号の送受信が無線であってもよい。
また、上記態様においては、前記培地交換装置と前記培養状態監視装置とを一体に収容する筐体を備えることとしてもよい。この場合、前記筐体が防水構造であってもよい。
上記態様においては、前記培養状態監視装置が、細胞の観察機能を持つこととしてもよい。この場合、前記培養状態監視装置が、前記領域内の細胞数を監視してもよい。
上記態様においては、前記培養状態監視装置が、光源から発せられた光を反射部材によって反射させ、反射光を前記領域内の細胞に照射して観察することとしてもよい。この場合、前記反射部材が前記領域を構成する培養容器の天板であってもよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、高価な培地の消費を抑え、汎用の容器を使用可能とすることによって消費財コストを低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る培地交換装置を模式的に示す分解斜視図である。
【図２】図１の培地交換装置の第１の変形例を示す分解斜視図である。
【図３】図１の培地交換装置の第２の変形例を示す分解斜視図である。
【図４】図１の培地交換装置の第３の変形例を示す分解斜視図である。
【図５】図１の培地交換装置の第４の変形例を示す平面図である。
【図６】図５の培地交換装置を示す縦断面図である。
【図７】図１の培地交換装置の第５の変形例を示す平面図である。
【図８】図７の培地交換装置を示す縦断面図である。
【図９】図１の培地交換装置の第６の変形例を示す平面図である。
【図１０】本発明の参考例としての発明の第１の参考実施形態に係る培地交換装置を模式的に示す縦断面図である。
【図１１】本発明の参考例としての発明の第２の参考実施形態に係る培地交換装置を模式的に示す縦断面図である。
【図１２Ａ】図１１の培地交換装置のバルブを示す縦断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａのバルブを外力により開放する操作を示す縦断面図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｂの状態から外力を解放したときの状態を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る培養システムを示す図である。
【図１４】図１３の培養システムの第１の変形例を示す縦断面図である。
【図１５】図１３の培養システムの第２の変形例を示す縦断面図である。
【図１６】図１３の培養システムの第３の変形例を示す縦断面図である。
【図１７】図１３の培養システムの第４の変形例を示す縦断面図である。
【図１８】図１３の培養システムの第５の変形例を示す縦断面図である。
【図１９】図１の培地交換装置の第７の変形例を示す部分的な側面図である。
【図２０】図１の培地交換装置の第８の変形例を示す部分的な側面図である。
【図２１】図１３の培養システムの第６の変形例を示す縦断面図である。
【図２２】図１３の培養システムの第７の変形例を示す縦断面図である。
【図２３】図１３の培養システムの第８の変形例を示す縦断面図である。
【図２４】図１３の培養システムの第９の変形例を示す縦断面図である。
【図２５】図１３の培養システムの第１０の変形例を示す縦断面図である。
【図２６】図１３の培養システムの第１１の変形例を示す縦断面図である。
【図２７】図１３の培養システムの第１２の変形例を示す部分的な縦断面図である。
【図２８】図１３の培養システムの第１３の変形例であって、観察装置の遮光部材により照明光を制限する場合を示す部分的な縦断面図である。
【図２９Ａ】図２８の遮光部材の例であって、円形の単一の開口部を有する場合を示す平面図である。
【図２９Ｂ】図２８の遮光部材の例であって、開口部の径方向位置が図２９Ａとは異なる場合を示す平面図である。
【図２９Ｃ】図２８の遮光部材の例であって、開口部を２つ備える場合を示す平面図である。
【図３０Ａ】図２８の遮光部材の他の例であって、扇形状の開口部を有する場合を示す平面図である。
【図３０Ｂ】図２８の遮光部材の例であって、円環状の開口部を有する場合を示す平面図である。
【図３１】図１３の培養システムの第１４の変形例を示す部分的な縦断面図である。
【図３２】図１３の培養システムの第１５の変形例を示す部分的な縦断面図である。
【図３３】図１３の培養システムの第１６の変形例を示す部分的な縦断面図である。
【図３４】図１３の培養システムの第１７の変形例を示す部分的な縦断面図である。
【図３５】図１の培地交換装置の変形例を示す図である。
【図３６】図１の培地交換装置の変形例を示す図である。
【図３７】図１の培地交換装置の変形例を示す図である。
【図３８】図１の培地交換装置の変形例を示す図である。
【図３９】図１の培地交換装置の変形例を示す図である。
【図４０】図１の培地交換装置の変形例を示す図である。
【図４１】図１の培地交換装置を用いた培地交換システムを示す図である。
【図４２】図４１の培地交換システムの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の第１の実施形態に係る培地交換装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る培地交換装置１は、図１に示されるように、複数のウェル（培地を貯留可能な領域）１１０を一定のピッチで配列してなるマルチウェルプレート１００に装着した状態で使用される装置である。この培地交換装置１は、図１に示されるように、動力部（ポンプ）２と、送液部３とを備えている。
【００３１】
送液部３は、複数のウェル１１０を覆う位置にマルチウェルプレート１００に載置される平板状の蓋部材４と、該蓋部材４を厚さ方向に貫通する複数の可撓性を有する柔軟なチューブ（流路部材）５とを備えている。
各チューブ５は、蓋部材４がマルチウェルプレート１００に載置されたときに、隣接するウェル１１０間に掛け渡される位置に、蓋部材４を厚さ方向に２回貫通して、両端を蓋部材４の下方に配置する一方、途中位置を蓋部材４の上方に配置している。
【００３２】
図１に示す例では、マルチウェルプレート１００は、２行３列の６個のウェル１１０を備えている。蓋部材３に各チューブ５は、同じ行内の１列目のウェル１１０と２列目のウェル１１０間および２列目のウェル１１０と３列目のウェル１１０間に掛け渡す位置に、それぞれ１本ずつ配置されている。すなわち、各チューブ５は、蓋部材３において、１行ごとに２本ずつ配置されている。
【００３３】
動力部２は、ポンプ本体６と、該ポンプ本体６を駆動する駆動部７とを備えている。ポンプ本体６は、蓋部材４の上方に露出しているチューブ５の長さ方向の途中位置に作用することによって、チューブ５内の液体（培地）を流動させるものである。このポンプ本体６は、例えば、ペリスタルティックポンプ等であり、チューブ５を径方向に圧縮するロータ８によってチューブ５をしごく方式で駆動されることにより送液する。
【００３４】
駆動部７は、例えば、モータであり、図示しない制御装置によって有線または無線で遠隔的にオン／オフ操作される。ユーザが制御装置により所望のタイミングで駆動部７をオン／オフしてもよいし、あらかじめ設定したプログラムに従って制御装置が駆動部７をオン／オフしてもよい。
【００３５】
動力部２は、蓋部材４に着脱可能に設けられている。
これにより、動力部２を蓋部材４に取り付けた状態で、駆動部７を作動させることにより、チューブ５内の液体を送液することができる。また、動力部２を蓋部材４から取り外すことにより、送液部３と動力部２とを分離することができる。例えば、送液部３については、ディスポーザブルに構成する一方、動力部２については再利用可能に構成することができる。
【００３６】
上記構成の本実施形態に係る培地交換装置１の作用について、以下に説明する。
細胞Ｘを培養する際に、本実施形態に係る培地交換装置１を用いるには、２行３列の６個のウェル１１０の各行の中央のウェル１１０に培地と細胞Ｘとを収容するとともに、該中央のウェル１１０を挟む一側のウェル１１０に新しい培地を収容し、他側のウェル１１０は何も入れずに空にしておく。
【００３７】
次いで、培地および細胞Ｘを収容したウェル１１０の上方を覆う位置に本実施形態に係る培地交換装置１の蓋部材４を配置し、蓋部材４を貫通しているチューブ５の端部をそれぞれのウェル１１０内に配置する。これにより、各行の３つのウェル１１０の内、隣接するウェル１１０間に掛け渡される位置にそれぞれチューブ５が配置される。
【００３８】
そして、この状態で、蓋部材４の上方に動力部２を取り付ける。動力部２に備えられたポンプ本体６に、蓋部材４の上方に露出しているチューブ５の長さ方向の途中位置をセットすることにより、チューブ５の途中位置が部分的に径方向に押し潰される。これにより、駆動部７を作動させると、ロータ８が回転することによって押し潰された部分がチューブ５の長さ方向に移動させられ、内部の液体を一方向に流動させることができる。
【００３９】
本実施形態に係る培地交換装置１を上記の通り設置したマルチウェルプレート１００をインキュベータ内に収容してから、細胞培養を開始する。
ユーザは、培地交換を行う所望のタイミングで、制御装置を経由して駆動部７を遠隔で作動させる。まず、各行の中央のウェル１１０と、該中央のウェル１１０に隣接する空のウェル１１０との間のチューブ５に設置されたポンプ本体６を駆動部７により作動させる。
【００４０】
これにより、中央のウェル１１０内において細胞Ｘを培養していた使用済みの培地（廃液）が、動力部２によってチューブ５内に吸引された後、空のウェル１１０内に排出される。
次いで、中央のウェル１１０と該中央のウェル１１０に隣接する新しい培地（新培地）を収容しているウェル１１０との間のチューブ５に設置されたポンプ本体６を駆動部７により作動させる。これにより、ウェル１１０内に貯留されていた新しい培地が、動力部２によってチューブ５内に吸引された後、中央のウェル１１０に供給される。
【００４１】
これにより、細胞Ｘを培養しているマルチウェルプレート１００をインキュベータ内に収容したままの状態で、古い培地を排出する一方、新しい培地を供給することによって、培地を交換することができる。これにより、培地交換に係るユーザの手間を省くことができる。また、インキュベータからの出し入れを伴わないので、細胞Ｘに温度等の環境変化や運搬時に生じる衝撃などのストレスをかけずに済み、細胞Ｘの健全性を維持することができるという利点がある。
【００４２】
この場合において、本実施形態に係る培地交換装置１によれば、培地を流動させるチューブ５が、ポンプ本体６をセットするために平板状の蓋部材４を厚さ方向に２回貫通して戻るだけの短い長さを有しているので、チューブ５内に残留する培地の量を低減することができる。したがって、高価な培地の消費を抑え、汎用の容器を使用可能とすることによって消費財コストを低減することができるという利点がある。
【００４３】
本実施形態においては、２行３列の６個のウェル１１０を有するマルチウェルプレート１００を例示したが、使用するプレートのウェル数、細胞Ｘや未使用培地の配置、チューブ５の配置などはユーザが適宜設定してもよい。
また、制御装置を経由して、駆動部７を遠隔操作する例を示したが、駆動部７がタイマを備え、あらかじめ設定したスケジュールに従って駆動部７がオン／オフされてもよい。
【００４４】
また、本実施形態においては、蓋部材４とチューブ５とからなる送液部３をディスポーザブルに構成する一方、動力部２全体を再利用することとしたが、これに代えて、図２に示されるように、ポンプ本体６をチューブ５に取り付けた状態で構成し、駆動部７をポンプ本体６に着脱可能に取り付けることにしてもよい。この場合、ポンプ本体６もディスポーザブルに構成されている。チューブ５とポンプ本体６とを一体に構成することができ、送液量の精度を向上することができる。
【００４５】
また、図３に示されるように、培地交換装置１全体をディスポーザブルに構成してもよい。この場合、駆動部７としてモータに代えてゼンマイ等の電力を必要としないものを採用してもよい。
また、本実施形態において、マルチウェルプレート１００の２つのウェル１１０間にチューブ５を掛け渡すこととしたが、これに代えて、図４に示されるように、培地を貯留可能な領域として、シャーレ等の複数の培養皿１２０を使用してもよい。これにより、マルチウェルプレート１００よりも広い培養面積を確保することができる。
【００４６】
また、本実施形態において、チューブ５の端部は、培地の吸引口（開口）については、ウェル１１０内の底面に近い位置に配置され、排出口（開口）については、ウェル１１０の底面から離れた十分に高い位置に配置されている。吸引口を底面に近接して配置することにより、吸引後のウェル１１０内の培地の残量を少なくすることができる。一方、排出口を底面から離して配置することにより、ウェル１１０内の培地の液面に排出口を接触させず、培地の逆流を防ぐことができる。
【００４７】
また、本実施形態においては流路部材を柔軟なチューブ５により構成したがこれに限定されるものではなく、硬質なチューブ５を採用してもよい。この場合、ペリスタルティックポンプに代えて、他のポンプ本体６を採用すればよい。
【００４８】
また、本実施形態においては、ポンプ本体６にモータ等の駆動部７を直接接続することとしたが、これに代えて、図５および図６に示されるように、モータ７ａ等の駆動部７をマルチウェルプレート１００の側面近傍に配置し、モータ７ａの動力を複数の平歯車９ａからなる歯車列９によってポンプ本体６に伝達することにしてもよい。これにより、マルチウェルプレート１００の上に培地交換装置１を載置した状態での全高を低く抑えることができる。
【００４９】
そして、この場合には、チューブ５および蓋部材４のみをディスポーザブルに構成してもよいし、チューブ５、蓋部材４およびポンプ本体６をディスポーザブルに構成してもよい。また、歯車列９の一部をディスポーザブルに構成してもよい。
また、図７および図８に示されるように、歯車列９を構成する平歯車９ａの数は任意に選択することができる。
また、図９に示されるような複数の平歯車９ａからなる歯車列９に代えて、ラックギヤ１０とピニオンギヤ１１とによってモータ７ａの動力を伝達することにしてもよい。
【００５０】
本実施形態のほかの態様について図面を使って示す。
図３５に示す態様は、培地交換装置２００が、送液部２０１と、動力部（ポンプ）２０２とを備えている。送液部２０１は、マルチウェルプレート２０３に搭載される蓋部材２０４と、該蓋部材２０４の厚さ方向に貫通するチューブ（流路部材）２０５と、ポンプ本体２０６とを備えている。
【００５１】
動力部２０２は、ポンプ本体２０６を駆動する駆動部２０７を備えている。送液部２０１と動力部２０２を重ねて配置することにより、ポンプ本体２０６が備える歯車と駆動部が備える歯車とが自重でかみ合う構成となっている。この構成によりセットアップが簡便化される。
【００５２】
図３５においては、６ウェルのマルチウェルプレートを使用した例を示したが、例えば図３６に示すように、駆動部２０７の動力をポンプ本体２０６に伝えるための歯車の数や配置を最適化することにより、ウェルの数によらず、１２ウェルのマルチウェルプレートや、シャーレ等の複数の培養皿にも適用可能となる。
【００５３】
図３７に示す態様は、培地交換装置２００が、送液部２０１と、動力部２０２とを備えている。送液部２０１は、マルチウェルプレート２０３に搭載される蓋部材２０４と、該蓋部材２０４の厚さ方向に貫通するチューブ（流路部材）２０５と、ポンプ本体２０６とを備えている。該ポンプ本体２０６は、細胞を培養しているウェル２１０の上部から水平方向に外れた位置に配置されている。
【００５４】
動力部２０２は、ポンプ本体２０６を駆動する駆動部２０７を備えている。送液部２０１と動力部２０２を重ねて配置することにより、ポンプ本体２０６が備える歯車と駆動部２０７が備える歯車とが自重でかみ合う構成となっている。この構成により、セットアップが簡便化される。また、動力部２０２を外すことによって、細胞を培養しているウェル２１０について、目視により培地の色を確認することができたり、倒立顕微鏡を使った細胞観察が可能となったりする。
【００５５】
図３７においては、６ウェルのマルチウェルプレートを使用した例を示したが、例えば図３８に示すように、駆動部２０７の動力をポンプ本体２０６に伝えるための歯車の数や配置を最適化することにより、ウェルの数によらず、１２ウェルのマルチウェルプレートや、シャーレ等の複数の培養皿にも適用可能となる。
【００５６】
図３９に示す態様は、培地交換装置２００が、送液部２０１と、動力部２０２とを備えている。送液部２０１は、マルチウェルプレート２０３に搭載される蓋部材２０４と、該蓋部材２０４の厚さ方向に貫通するチューブ（流路部材）２０５と、ポンプ本体２０６とを備えている。該ポンプ本体２０６は、細胞を培養しているウェル２１０の上部から水平方向に外れた位置に配置されている。
【００５７】
動力部２０２は、ポンプ本体２０６を駆動する駆動部２０７と、開口または樹脂、ガラス等の透明窓２０８とを備えている。該駆動部２０７は、細胞を培養しているウェル２１０の上部から水平方向に外れた位置に配置されている。開口または樹脂、ガラス等の透明窓２０８は、細胞を培養しているウェル２１０の上部に配置されている。
【００５８】
送液部２０１と動力部２０２を重ねて配置することにより、ポンプ本体２０６が備える歯車と駆動部２０７が備える歯車が自重でかみ合う構成となっている。この構成により、セットアップが簡便化されるとともに、動力部２０２を外さずに、細胞を培養しているウェル２１０について、目視により培地の色を確認することができたり、倒立顕微鏡を使った細胞観察が可能となったりする。
【００５９】
本実施形態の送液部２０１のチューブ（流路部材）２０５は、図４０に示すように、ウェル２１０内に進入した先端２０９がシリコンチューブ等の軟性素材で構成されていてもよい。このことにより、異なるメーカの容器等、ウェル２１０の深さ寸法が異なる容器に対して柔軟に対応することができる。後述する第１の参考実施形態、第２の参考実施形態についても同様である。
【００６０】
次に、本発明の参考例としての発明の第１の参考実施形態に係る培地交換装置１２について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る培地交換装置１と構成を共通とする箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００６１】
本実施形態に係る培地交換装置１２は、図１０に示されるように、動力部２と、送液部１３とを備えている。
送液部１３は、シャーレ等の培養皿（培地を貯留可能な領域）１２０の上部開口を閉塞する位置に配置される平板状の蓋部材４と、該蓋部材４を厚さ方向に貫通する２本のチューブ（流路部材）５ａ，５ｂと、蓋部材４の上方に配置されチューブ５ａ，５ｂの上端に接続されたタンク（容器）１４ａ，１４ｂとを備えている。
【００６２】
各チューブ５ａ，５ｂの下端は、蓋部材４の下方に配置された培養皿１２０内に配置されている。一方のチューブ５ａの下端は、蓋部材４の下面に近接する位置に配置され、他方のチューブ５ｂの下端は、一方のチューブ５ａの下端よりも下方に配置される。
【００６３】
上記構成の本実施形態に係る培地交換装置１２の作用について、以下に説明する。
培養皿１２０内に、細胞Ｘおよび培地を収容した後、培養皿１２０の上部開口を閉塞する位置に送液部１３の蓋部材４を載置する。これにより、一方のチューブ５ａの下端は、培地の液面よりも高い位置に配置され、他方のチューブ５ｂの下端は、培地内に浸漬された状態で培養皿１２０の底面近傍に配置される。
【００６４】
タンク１４ａ内に未使用の培地を貯留しておく。このタンク１４ａは、培地の液面よりも上方に下端が配置されている一方のチューブ５ａの上端に接続されている。タンク１４ｂ内は空の状態としておく。このタンク１４ｂは、他方のチューブ５ｂの上端に接続されている。
蓋部材４の上面に動力部２を設置する。このとき、２本のチューブ５ａ，５ｂのそれぞれに別々の動力部２を設置する。
【００６５】
次いで、上面に本実施形態に係る培地交換装置１２が設置された状態の培養皿１２０をインキュベータ内に収容してから、細胞培養を開始する。
ユーザは培地交換を行う所望のタイミングで、制御装置を経由して駆動部７を操作する。まず、他方のチューブ５ｂに設置された駆動部７を作動させる。この他方のチューブ５ｂは、空のタンク１４ｂに接続されている。他方のチューブ５ｂの下端は培地内に浸漬されているので、駆動部７の作動により、培養皿１２０内の培地が吸引され、吸引された培地が他方のチューブ５ｂを経由してタンク１４ｂ内に排出される。次いで、一方のチューブ５ａに設置された駆動部７を作動させる。この一方のチューブ５ａは、新たな培地が貯留されているタンク１４ａに接続されている。これにより、タンク１４ａ内の新しい培地が一方のチューブ５ａを経由して培養皿１２０内に供給される。
【００６６】
本実施形態においても、チューブ５ａ，５ｂは平板状の蓋部材４を上下に貫通して、蓋部材４の下方の培養皿１２０内と蓋部材４の上方のタンク１４ａ，１４ｂとを接続するだけの短い長さを有しているので、チューブ５ａ，５ｂ内に残留する培地の量を低減することができる。したがって、高価な培地の消費を抑え、汎用の容器を使用可能とすることによって消費財コストを低減することができるという利点がある。
【００６７】
また、本実施形態においては、蓋部材４、チューブ５ａ，５ｂおよびタンク１４ａ，１４ｂをディスポーザブルに構成し、使用の都度、交換してもよい。これにより、消耗品機材が簡素となり、コストが抑えられる。また、上記に加え、ポンプ本体６もディスポーザブルに構成してもよい。さらに、上記に加え、駆動部７もディスポーザブルに構成してもよい。
【００６８】
また、本実施形態においては、培地を貯留可能な領域として培養皿１２０を使用する場合について説明したが、これに代えて、複数のウェル１１０を備えたマルチウェルプレート１００の１つのウェル１１０を採用してもよい。
また、タンク１４ａ，１４ｂの配置位置は任意であるが、蓋部材４の上方に配置することで、チューブ長を短くすることができる。
【００６９】
次に、本発明の参考例としての発明の第２の参考実施形態に係る培地交換装置１５について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の参考実施形態に係る培地交換装置１２と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００７０】
本実施形態に係る培地交換装置１５は、図１１に示されるように、動力部２に代えて、チューブ５ａ，５ｂを開閉可能なバルブ１６を配置している点、および、空のタンク１４ｂ内を減圧している点において第１の参考実施形態に係る培地交換装置１２と相違している。
【００７１】
バルブ１６は、図１２Ａに示されるように、培養皿１２０とタンク１４ａ，１４ｂとを接続するチューブ５ａ，５ｂの長手方向の途中位置に配置されている。このバルブ１６は、流路を遮断する破断可能（破壊可能）な仕切り壁１７と、該仕切り壁１７の外部から外力を加えることによって仕切り壁１７を破断させる加圧部１８とを備えている。加圧部１８は、図１２Ｂに矢印で示されるように、外力を加えて仕切り壁１７を破断させるものである。この加圧部１８は、仕切り壁１７の破断後に、図１２Ｃに示されるように、加えていた外力を解放することによって、流路が開放されることにより培地を流動可能にする構成となっている。
【００７２】
上記構成の本実施形態に係る培地交換装置１５の作用について以下に説明する。
培養皿１２０内に、細胞Ｘおよび培地を収容した後、培養皿１２０の上部開口を閉塞する位置に送液部１３の蓋部材４を載置する。これにより、一方のチューブ５ａの下端は、培地の液面よりも高い位置に配置され、他方のチューブ５ｂの下端は、培地内に浸漬された状態で培養皿１２０の底面近傍に配置される。
【００７３】
タンク１４ａ内に未使用の培地を貯留しておく。このタンク１４ａは、培地の液面よりも上方に下端が配置されている一方のチューブ５ａの上端に接続されている。タンク１４ｂ内は空の状態とし、かつ、タンク１４は弾性変形させることによって減圧状態としておく。このタンク１４ｂは、他方のチューブ５ｂの上端に接続されている。
仕切り壁１７の周囲に加圧部１８を配置することによりバルブ１６を構成する。仕切り壁１７は、各タンク１４ａ，１４ｂと蓋部材４との間のチューブ５ａ，５ｂ内に設けられている。
【００７４】
次いで、上面に本実施形態に係る培地交換装置１５が設置された状態の培養皿１２０をインキュベータ内に収容してから、細胞培養を開始する。
ユーザは培地交換を行う所望のタイミングで、制御装置を経由して加圧部１８を操作する。まず、他方のチューブ５ｂに設置された加圧部１８を作動させ、他方のチューブ５ｂ内の仕切り壁１７を破断させる。この他方のチューブ５ｂは、減圧された空のタンク１４ｂに接続されている。
【００７５】
他方のチューブ５ｂの下端は培地内に浸漬されているので、減圧されたタンク１４ｂ内に培養皿１２０内の培地が吸引され、他方のチューブ５ｂを経由してタンク１４ｂ内に排出される。次いで、一方のチューブ５ａに設置された加圧部１８を作動させる。この一方のチューブ５ａは、新たな培地が貯留されているタンク１４ａに接続されている。これにより、一方のチューブ５ａ内の仕切り壁１７が破断され、タンク１４ａ内の新しい培地が、重力により一方のチューブ５ａを経由して培養皿１２０内に供給される。
【００７６】
本態様によれば、培地の吸引および供給時に動力が不要であり、より簡易に構成することができるという利点がある。
また、加圧部１８のみを再利用し、他の部分をディスポーザブルに構成でき、消耗品機材が簡素となってコストを抑えることができる。
【００７７】
次に、本発明の一実施形態に係る培養システム２０について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る培養システム２０は、図１３に示されるように、上記いずれかの培地交換装置１，１２，１５と、細胞Ｘが培養されている領域内の状態を監視する培養状態監視装置２１とを備えている。
培養状態監視装置２１は、光学データ取得装置２２と、制御装置２３とを備えている。
【００７８】
光学データ取得装置２２は、図１３に示すように、細胞Ｘが培養されている領域内の培地に単色光を照射する照射光学系２４と、照射光学系２４から照射された単色光の光強度を測定する測定光学系２５とを備えている。
照射光学系２４は、単色光を発する光源２６と、光源２６から照射された光を略平行光にするコリメートレンズ２７とを備えている。
【００７９】
測定光学系２５は、照射光学系２４から照射された単色光を集光する集光レンズ２８と、集光レンズ２８により集められた光の強度を測定する光量検出計２９とを備えている。
照射光学系２４と測定光学系２５とは、マルチウェルプレート１００あるいは培養皿１２０等の培養容器および蓋部材４を挟んで、上下方向に対向して配置されている。以下、マルチウェルプレート１００あるいは培養皿１２０を培養容器１００，１２０という。
測定光学系２５は、培養容器１００，１２０を搭載するベース３０の内部に収納されている。培養容器１００，１２０を搭載するベース３０の搭載面は、少なくとも照射光学系２４からの単色光が通過する箇所が光学的に透明な部材によって構成されている。
【００８０】
制御装置２３は、制御部３１と送信部３２を備えている。制御部３１は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）とメモリとを有している。この制御部３１は、メモリに記憶された各種プログラムをＣＰＵが実行することにより、光源２６のオン／オフ制御や、光量検出計２９によって測定された光強度を用いた演算処理を行う。制御部３１は、送信部３２を経由して培地交換装置１，１２，１５に信号を発信する。
【００８１】
制御部３１は、例えば、図示しないタイマを備えている。この制御部３１は、定期的に光源２６および光量検出計２９を作動させることによって、培地による吸光量（吸光度）を経時的に算出することができる。培地による吸光量が予め設定した閾値に達したとき、制御部３１は、送信部３２を経由して信号を培地交換装置１，１２，１５に発信する。信号を受信した培地交換装置１，１２，１５は培地交換を行う。
【００８２】
制御部３１は、光源２６から照射される単色光の光強度をあらかじめ記憶し、光量検出計２９によって測定された光強度に基づいて培地による吸光量を演算してもよい。
制御部３１が培地による吸光量を算出せず、培地を透過した単色光の光強度に基づいて、送信部３２から信号を送信するタイミングを決定してもよい。
【００８３】
ベース３０の搭載面の一部を透明に構成することによって、培養容器１００，１２０の上下方向に単色光を照射することとしたが、これに代えて、図１４に示されるように、培養容器１００，１２０の側方から水平方向に照射することにしてもよい。この場合、培養容器１００，１２０は制御装置２３上に搭載される。これにより、細胞Ｘの存在しない培地のみを透過する位置に単色光を照射することができる。
【００８４】
また、培養システム２０としては、図１５および図１６に示されるように、図１３および図１４の培養システム２０の照射光学系２４と測定光学系２５を結ぶ光軸Ｓ上に照射光測定光学系３３を備えたものを採用してもよい。
照射光測定光学系３３は、ハーフミラー３４、集光レンズ３５および光量検出計３６を備えている。
【００８５】
この構成によって、光源２６から射出された単色光はコリメートレンズ２７により略平行光となり、ハーフミラー３４によって分岐される。そして、ハーフミラー３４を透過した単色光が培養容器１００，１２０内に入射される一方、ハーフミラー３４によって反射された単色光が、集光レンズ３５によって集光された後に光量検出計３６によって検出される。
【００８６】
これにより、培地を透過して光量検出計３６により検出された単色光の光強度と、培地を透過することなく光量検出計３６により検出された単色光の光強度との差を求めることができ、この光強度の差によって、培地による単色光の吸光度を算出することができる。これにより、時間経過による吸光度の変化を待つことなく、その場で、培地が劣化しているか否かを判定することができる。
【００８７】
本実施形態においては、照射光測定光学系３３がハーフミラー３４を備えることとしたが、反射方向と透過方向に一定の割合で光を分光するビームスプリッタであれば、ハーフミラー３４でなくてもよい。この場合、ビームスプリッタの分光比率を加味して制御部３１が演算を行うことによって、培地による吸光量を算出すればよい。つまり、入射光の一部を取り出す手段であればよく、入射光の光束径の半分だけを部分的に反射するミラーなど、入射光を空間的に分割する手段であってもよい。
【００８８】
また、本実施形態に係る培養システム２０は、図１７および図１８に示すように、照射光学系２４および測定光学系２５を一体的に、培養容器１００，１２０に対して相対的に移動させる駆動手段３７を備えていてもよい。
駆動手段３７は制御部３１により制御され、光源２６およびコリメートレンズ２７を備える照射光学系２４と、集光レンズ２８および光量検出計２９を備える測定光学系２５とを一体として、水平方向、すなわち、照射光学系２４と測定光学系２５を結ぶ光軸Ｓに直交する方向に移動させることができる。
【００８９】
駆動手段３７は、例えば、図示しないボールネジを含む直動機構を備えていてもよい。そして、駆動手段３７は、モータ等を用いてボールネジを回転させることによって回転運動を直線運動に変換することにより、照射光学系２４および測定光学系２５をガイドレール等に沿って移動させてもよい。また、駆動手段３７は、例えば、プーリとベルトを備え、モータ等を用いてプーリに回転力を加え、ベルトを経由して回転運動を直線運動に変換することにより、照射光学系２４および測定光学系２５をガイドレール等に沿って移動させてもよい。ベルトとしては、例えば、ワイヤやチェーンが挙げられる。
【００９０】
この構成によって、駆動手段３７により照射光学系２４および測定光学系２５を培養容器１００，１２０から光軸Ｓが外れた位置まで移動した状態で、培養容器１００，１２０を経由させずに測定した単色光の光強度と、培養容器１００，１２０を光軸Ｓ上に配置した位置で培養容器１００，１２０を経由して測定した単色光の光強度とを取得した後、両光強度を用いて培地による吸光量を算出することができる。
【００９１】
駆動手段３７により照射光学系２４および測定光学系２５を移動させることに代えて、培養容器１００，１２０を移動させてもよい。その場合、ベース３０が培養容器１００，１２０を搭載するステージを備え、培養容器１００，１２０が搭載されたステージを駆動手段３７により移動させてもよい。
【００９２】
また、上記実施形態においては、照射光学系２４が単色光を発する光源２６およびコリメートレンズ２７を備えている態様を示したが、例えば、図１９に示すように、白色光源３８とコリメートレンズ２７の後に、特定の波長を透過するバンドパスフィルタ３９を配置してもよい。
この場合、バンドパスフィルタ３９は交換可能になっており、所望の波長を透過するバンドパスフィルタ３９を光路に挿脱可能になっていてもよい。
【００９３】
また、複数の単色光源４０ａ，４０ｂ，４０ｃを備え、所望の単色光源４０ａ，４０ｂ，４０ｃを切替えて点灯させてもよい。例えば、図２０に示すように異なる波長の光を発する３つの単色光源４０ａ，４０ｂ，４０ｃを備え、ミラー４１およびダイクロイックミラー４２を配置することによって各光源４０ａ，４０ｂ，４０ｃからの光路を合成してもよい。そして、所望の単色光源４０ａ，４０ｂ，４０ｃを点灯させることによって、所望の波長の単色光を照射させてもよい。この場合、制御部３１は、複数の波長における吸光量に基づき、例えば比をとるなどの演算を行い、送信部３２を経由して信号を発信するタイミングを決定してもよい。
【００９４】
また、上記実施形態においては、単色光を発する光源２６として、ＬＥＤおよびＬＤなどを例示することができ、比較的狭い所定の波長幅をもつ光を発する光源を使用することができる。また、白色光源３８から照射される光を狭帯域バンドパスフィルタ３９に通すことによって所望の波長を切り出してから照射してもよい。また、吸光度を測定できる波長幅を有した光を発する光源であればよい。
また、光量検出計２９，３６としては、フォトダイオード（ＰＤ）および光電子増倍管（ＰＭＴ）などを例示することができる。
【００９５】
また、コリメートレンズ２７を備える場合を例示したが、使用する光源２６，３８，４０ａ，４０ｂ，４０ｃによっては、照射光学系２４のコリメートレンズ２７がなくてもよい。また、使用する光量検出計によっては、測定光学系２５の集光レンズ２８がなくてもよい。
【００９６】
また、制御装置２３として、培地交換装置１，１２，１５に信号を送信する送信部３２を用いたものを例示したが、これに代えて、図２１に示されるように、培地交換装置１，１２，１５に信号を送信可能、且つ外部からの信号を受信可能な送受信部４３を備えるものを採用してもよい。培養システム２０が外部制御装置（制御装置）４４を備え、送受信部４３がインキュベータの外部に設置された外部制御装置４４と信号を送受信することによって、遠隔的に吸光度測定および培地交換を制御してもよい。この場合、制御部３１はタイマを備えていなくてもよい。
【００９７】
また、例えば、図２２に示すように、制御装置２３を備えずに外部制御装置４４が直接、光学データ取得装置２２および培地交換装置１，１２，１５を制御してもよい。
外部制御装置４４としては、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）を挙げることができる。
例えば、ＣＰＵとメモリを有するＰＣで、メモリに記憶された制御プログラムをＣＰＵが実行することによって、外部制御装置４４としての機能を実現してもよい。また、作業者がＰＣを操作することによって、遠隔的に吸光度測定および培地交換を制御してもよい。
【００９８】
また、光学データ取得装置２２および培養容器１００，１２０はインキュベータの内部に配置されている。培地交換装置１，１２，１５は、インキュベータの内部に配置されていてもよいし、その一部がインキュベータの外部に配置されていてもよい。制御装置２３は、インキュベータの内部に配置されていてもよいし、インキュベータの外部に配置されていてもよい。
【００９９】
また、照射光学系２４により培養容器１００，１２０の上面から底面に向けて単色光を照射することとしたが、照射光学系２４および測定光学系２５を、培養容器１００，１２０を挟んで上下逆に配置することによって、培養容器１００，１２０の底面から上面に向けて単色光を照射してもよい。
【０１００】
また、照射光学系２４および測定光学系２５を、培養容器１００，１２０を挟んで配置したが、例えば、図２３に示すように、照射光学系２４および測定光学系２５を同じ側に配置し、培養容器１００，１２０を挟んで対向する側に反射部材４５を配置してもよい。図中、符号４６は、光源２６からの光を透過させ、反射部材４５により反射された光を測定光学系２５に向けて反射するハーフミラーである。
この場合、単色光を発する光源２６から照射された光は、コリメートレンズ２７により略平行光となり、ハーフミラー４６を通過した半分の単色光が培養容器１００，１２０の培地に照射される。培養容器１００，１２０を透過した単色光は培養容器１００，１２０の上方に配置された反射部材４５により反射され、再度、培養容器１００，１２０を透過する。培養容器１００，１２０を透過した単色光は、ハーフミラー４６により半分が反射され、集光レンズ２８により集光された後に光量検出計２９により強度が測定される。
【０１０１】
光源２６およびコリメートレンズ２７を備える照射光学系２４、集光レンズ２８および光量検出計２９を備える測定光学系２５、および、ハーフミラー４６は、培養容器１００，１２０を搭載するベース３０の内部に収納されている。ベース３０の培養容器１００，１２０を搭載する搭載面は、少なくとも単色光が通過する箇所が光学的に透明な部材によって構成されている。制御部３１および送信部３２を備える制御装置２３もベース３０の内部に収納されていてもよい。
図２３では、反射部材４５が、ベース３０に一体的に取り付けられているが、別体であってもよい。また、反射部材４５が上面に貼り付けられた培養容器１００，１２０を用いてもよい。反射部材４５は、例えばミラーである。
【０１０２】
また、図２４に示すように、光源２６およびコリメートレンズ２７を備える照射光学系２４、集光レンズ２８および光量検出計２９を備える測定光学系２５、および、ハーフミラー４６を培養容器１００，１２０の側面に配置する態様でもよい。
この態様によれば、装置構成をコンパクトにすることができ、インキュベータ内に配置し易くなる。また、単色光が培養容器１００，１２０の培地を２回通過することになるので、培地による吸光量が多くなり、吸光量の変化の検出感度を向上することができる。
【０１０３】
ハーフミラー４６に代えて、反射方向と透過方向に一定の割合で光を分光するビームスプリッタを採用してもよい。この場合、当該ビームスプリッタの分光比率を加味して制御部３１が演算を行うことによって、培地による吸光量を算出すればよい。つまり、ハーフミラー４６に代えて入射光の一部を取り出す手段を採用してもよく、入射光の光束径の半分だけを部分的に反射するミラーなど、入射光を空間的に分割する手段であってもよい。
【０１０４】
また、図２５および図２６に示されるように、ハーフミラー４６と交換可能に配置されたハーフミラー４７をさらに備えていてもよい。ハーフミラー４６およびハーフミラー４７は、互いに直交する角度の傾きを有して配置されている。これらハーフミラー４６およびハーフミラー４７は、図示しない駆動機構により、光軸Ｓ上に交換して配置することができる。
【０１０５】
これによれば、光路上にハーフミラー４６を配置した状態では、培養容器１００，１２０を通過した単色光の光量を測定ことができる。また、光路上にハーフミラー４７を配置した状態では、培養容器１００，１２０を通過していない単色光の光量を測定することができる。得られた２つの光量データとハーフミラー４６，４７の分光比率に基づき、制御部３１により培地による吸光量を算出することができる。
【０１０６】
ハーフミラー４６とハーフミラー４７とを交換する代わりに、図示しない駆動機構により、ハーフミラー４６の配置角度を９０°回転させることとしてもよい。
また、ハーフミラー４６，４７に代えて、反射方向と透過方向に一定の割合で光を分光するビームスプリッタを採用してもよい。
【０１０７】
この場合、ビームスプリッタの分光比率を加味して制御部３１が演算を行うことによって、培地による吸光量を算出すればよい。つまり、ハーフミラー４６，４７に代えて入射光の一部を取り出す手段を採用してもよい。入射光の一部を取り出す手段は、入射光の光束径の半分だけを部分的に反射するミラーなど、入射光を空間的に分割する手段であってもよい。
【０１０８】
また、送信部３２による送信は有線でも無線でもよい。また、外部制御装置４４と送受信部４３との信号の送受信は有線でも無線でもよい。
また、培養容器１００，１２０としては、フラスコ、シャーレ、培養バッグ、リアクタ（培養槽）を例示することができる。
【０１０９】
本実施形態に係る培養システム２０としては、培地交換装置１，１２，１５、培養容器１００，１２０および培養状態監視装置２１を備えている第１の培養システムと、培養状態監視装置２１を備えずに培地交換装置１，１２，１５および培養容器１００，１２０を備えている第２の培養システムとからなるものを採用してもよい。この場合、第１の培養システムの光学データ取得装置２２が培地による吸光量を経時的に測定し、培地による吸光量があらかじめ設定した閾値に達したときに、制御装置２３が第１の培養システムおよび第２の培養システムの培地交換装置１，１２，１５に対して信号を発信すればよい。
【０１１０】
これにより、信号を受信した各培地交換装置１，１２，１５が、その信号をトリガーにすることによって培地の排出および供給を開始することができる。
また、第２の培養システムを複数備えていてもよい。この場合、第１の培養システムの制御装置２３は、第１の培養システムおよび各第２の培養システムの各培地交換装置１，１２，１５に対して信号を発信することができる。そして、信号を受信した各培地交換装置１，１２，１５は、その信号をトリガーにすることによって培地の排出および供給を開始することができる。
【０１１１】
また、培地に添加されているフェノールレッドによる吸光を測定することが好ましい。フェノールレッドは４３０ｎｍ付近と５６０ｎｍ付近に吸収ピークがあるので、その付近の波長の単色光を用いるのが好ましい。
【０１１２】
また、培養状態監視装置２１として、図２７に示す観察装置４８を採用してもよい。
観察装置４８は、例えば、細胞Ｘなどの試料を培地とともに収容した培養容器１００，１２０を搭載するベース４９と、該ベース４９に設けられた光源部５０、撮像部５１、送受信部４３および制御部３１を備えている。
【０１１３】
この場合、観察装置４８により観察された細胞Ｘの状態が所定の状態になった際に、制御部３１が送受信部４３を経由して培地交換装置１，１２，１５に信号を発信し、その信号を受信した培地交換装置１，１２，１５が、その信号をトリガーにすることによって培地の排出および供給を開始してもよい。所定の状態とは、例えば、所定の細胞数、所定の細胞密度、所定の細胞Ｘが占める面積、所定の細胞形態などをいう。
培養容器１００，１２０は、例えば、天板を有する細胞培養用のフラスコであって、光学的に透明な材質によって形成されている。
【０１１４】
ベース４９は、例えば筺体であり、筺体内部に光源部５０、撮像部５１、送受信部４３および制御部３１を備えている。ベース４９の上面の少なくとも一部は、例えばガラス等の光学的に透明な材質からなる搭載面を備え、当該搭載面上に培養容器１００，１２０を搭載する。
【０１１５】
インキュベータ内は多湿状態となるので、ベース４９は防水構造になっていることが好ましい。撮像部５１は、ベース４９内部の搭載面の下方に配置されている。この撮像部５１は、ベース４９の搭載面を上方から透過して来る光を集光する対物レンズ５２と、細胞Ｘを透過した光を撮影する撮影光学系（図示略）とを備えている。光源部５０は、対物レンズ５２の径方向外方に配置され、ベース４９の搭載面を透過して上方に照明光を射出する。
【０１１６】
光源部５０は、対物レンズ５２の周囲に、周方向および径方向に間隔をあけて複数配置されたＬＥＤ光源（光源）５３と、各ＬＥＤ光源５３に対応して配置され、各ＬＥＤ光源５３において発生した照明光を略平行光にする複数のコリメートレンズ５４と、該コリメートレンズ５４によりコリメートされた照明光を拡散させる拡散板５５とを備えている。
【０１１７】
光源部５０は、特定のＬＥＤ光源５３を独立して点灯させることができる。図２７は、点灯しているＬＥＤ光源５３をハッチングによって示している。ＬＥＤ光源５３から発せられた照明光は、ベース４９の搭載面および培養容器１００，１２０の底面を下から上に向かって透過した後、培養容器１００，１２０の天板内面において反射して、斜め上方から細胞Ｘ、培養容器１００，１２０の底面およびベース４９の搭載面を透過して対物レンズ５２に入射する。
対物レンズ５２の径方向に異なる位置のＬＥＤ光源５３のみを点灯させることによって、図２７に実線で示される照明光の角度を、破線で示される照明光の角度に切り替えることができる。
【０１１８】
また、対物レンズ５２の周方向に特定位置のＬＥＤ光源５３のみを点灯させることにより、細胞Ｘに対して周方向の特定の方向からのみ照明することができる。また、対物レンズ５２の周方向に２以上の方向、特に、対物レンズ５２の光軸に対して軸対称の方向に配置されたＬＥＤ光源５３を点灯させることにより、照明ムラを低減した照明光を細胞Ｘに対して照射することができる。
【０１１９】
光源部５０は、対物レンズ５２の周囲に、周方向にのみ間隔をあけて複数配置されたＬＥＤ光源（光源）５３と、各ＬＥＤ光源５３に対応して配置され、各ＬＥＤ光源５３において発生した照明光を略平行光にする複数のコリメートレンズ５４と、該コリメートレンズ５４によりコリメートされた照明光を拡散させる拡散板５５とを備えていてもよい。
周方向に９０度間隔をあけて、ＬＥＤ光源（光源）５３、コリメートレンズ５４、拡散板５５をそれぞれ４個備えていてもよい。
【０１２０】
上記構成の本実施形態に係る観察装置４８を用いた観察方法について、以下に説明する。
本実施形態に係る観察装置４８を用いて細胞Ｘの観察を行うには、図２７に示されるように、細胞Ｘを培養容器１００，１２０内に収容した後、培養容器１００，１２０の底面に接着させた状態で、培養容器１００，１２０を底面が下側になる位置にベース４９の搭載面上に載置する。
【０１２１】
そして、この状態で、光源部５０のいずれかのＬＥＤ光源５３を作動させることによって照明光を発生させる。ＬＥＤ光源５３において発生した照明光は、該ＬＥＤ光源５３に対応して配置されているコリメートレンズ５４によってコリメートされ、拡散板５５によって拡散された状態で、ベース４９の搭載面および培養容器１００，１２０の底面を下から上に向かって透過し（射出ステップ）、培養容器１００，１２０の天板内面において反射して、細胞Ｘに対して斜め上方から照射される（反射ステップ）。
【０１２２】
細胞Ｘに照射された照明光のうち、細胞Ｘを透過した照明光の透過光が培養容器１００，１２０の底面およびベース４９の搭載面を上から下に向かって透過して、対物レンズ５２に入射する（透過ステップ）。この際、照明光は細胞Ｘの形状や屈折率によって屈折、散乱され、あるいは、細胞Ｘの透過率によって減光されることにより、細胞Ｘの情報を載せた透過光となって対物レンズ５２により集光された後、撮像部５１の図示しない撮像素子によって撮影される（撮影ステップ）。
【０１２３】
本実施形態に係る観察装置４８によれば、細胞Ｘの下方に光源部５０および対物レンズ５２を含む撮影光学系を配置しているので、細胞Ｘの片側のみに光源部５０および撮影光学系を集約し、装置を薄型化することができるという利点がある。また、この薄型化した観察装置４８においても、透過光を撮影することにより、細胞Ｘ等の被写体を標識せずに観察することができるという利点がある。
【０１２４】
また、光源部５０からの照明光は、対物レンズ５２の径方向外方から射出されて培養容器１００，１２０の天板内面において反射することにより、細胞Ｘに対して斜め上方から照射されて対物レンズ５２により集光されるので、細胞Ｘへの入射角を適切に設定することにより、細胞Ｘの像に明暗を形成することができる。したがって、細胞Ｘ等の透明な被写体についても見やすい像を取得することができるという利点がある。
【０１２５】
また、本実施形態においては、光源部５０が、対物レンズ５２の周囲に径方向に配列され、独立して点灯可能な複数のＬＥＤ光源５３を備えているので、図２７に破線で示されるように、点灯するＬＥＤ光源５３の径方向位置を異ならせることにより、細胞Ｘに入射する照明光の照射角度を変化させることができる。これにより、対物レンズ５２の取り込み角よりも小さい入射角の場合は、照明ムラの少ない明視野照明とすることができる。また、対物レンズ５２の取り込み角よりも大きい入射角の場合は、微細構造が強調される暗視野照明とすることができる。さらに、対物レンズ５２の取り込み角と同等の入射角の場合は、細胞Ｘが立体的に見える偏斜照明とすることができる。
【０１２６】
また、本実施形態においては、光源部５０が、対物レンズ５２の周囲に周方向に配列され、独立して点灯可能な複数のＬＥＤ光源５３を備えているので、点灯するＬＥＤ光源５３の周方向位置を異ならせることにより、細胞Ｘに入射する照明光の照射方向を変化させることができる。これにより、形成される細胞Ｘの像の陰影の方向を変化させ、見え方を変更することができる。
【０１２７】
また、周方向に異なる位置の複数のＬＥＤ光源５３を同時に点灯させることにより、特に、軸対称に配置される複数のＬＥＤ光源５３を同時に点灯させることにより、照明ムラを低減してムラの少ない細胞Ｘの画像を取得することができるという利点がある。
【０１２８】
また、本実施形態においては、各ＬＥＤ光源５３に対応して拡散板５５が備えられているので、ＬＥＤ光源５３から発せられた照明光が均一に拡散され、照明ムラの少ない均一な強度の照明光を細胞Ｘに照射することができる。
【０１２９】
本実施形態においては、複数のＬＥＤ光源５３をアレイ状に配列し、独立して点灯させることによって、照明光の照射角度や照射方向等を切り替えることとしたが、これに代えて、図２８、図２９Ａ、図２９Ｂ、図２９Ｃ、図３０Ａおよび図３０Ｂに示されるように、光源部５０が、対物レンズ５２の周囲に配置されるＬＥＤ光源５３と、該ＬＥＤ光源５３の上方に配置され、ＬＥＤ光源５３からの照明光を遮蔽する遮光部材５６とを備えることにしてもよい。
【０１３０】
すなわち、遮光部材５６にはその周方向の一部あるいは径方向の一部に開口する開口部５７と、培養容器１００，１２０の天板内面において反射して細胞Ｘを透過した光を透過させる透過孔５８とが設けられており、遮光部材５６を入れ替えることによって、開口部５７の位置を調節して、照明光の照射角度や照射方向を変更することができる。この場合には、光源部５０としては、上記と同様にアレイ状に配列されたＬＥＤ光源５３、コリメートレンズ５４および拡散板５５を備えるものでもよいが、照明光の発光位置を切り替える機能は不要であり、開口部５７よりも広い範囲から照明光を射出可能な光源であれば、任意の光源を備えるものを採用してもよい。
【０１３１】
図２９Ａ、図２９Ｂおよび図２９Ｃは、円形の開口部５７を有する例であり、径方向や開口部５７の個数が異なる例を示している。図３０Ａは開口部５７が扇形状の場合を示し、図３０Ｂは開口部５７が円環状の場合を示している。開口部５７の大きさ、位置および形状は任意のものを採用することができる。
【０１３２】
また、本実施形態においては、細胞培養フラスコのような天板を有する培養容器１００，１２０内に細胞Ｘを収容し、培養容器１００，１２０の天板内面において照明光を反射させることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、培養容器１００，１２０として、蓋がないシャーレ等、天板を有しない培養容器１００，１２０に細胞Ｘを収容した場合には、図３１に示されるように、シャーレの上部開口を閉塞する位置にミラー等の反射部材５９を配置し、反射部材５９によって培養容器１００，１２０の底面を下から上に向かって透過した照明光を反射することにしてもよい。反射部材５９は、直動によりあるいは揺動により細胞Ｘの上方位置に挿脱可能に設けられていてもよい。
【０１３３】
また、培養容器１００，１２０として、シャーレ等の天板を有しない培養容器１００，１２０に細胞Ｘを収容した場合には、図３２に示されるように、培養容器１００，１２０内に例えば、培養培地やリン酸緩衝液等の溶液を入れて細胞Ｘを溶液内に浸してもよい。そして、溶液上方の液面によって、培養容器１００，１２０の底面を下から上に向かって透過した照明光を反射することにしてもよい。天板を有する培養容器１００，１２０に細胞Ｘを収容した場合も、培養容器１００，１２０内に例えば、培養培地やリン酸緩衝液等の溶液を入れて細胞Ｘを溶液内に浸してもよい。
【０１３４】
また、本実施形態においては、図３３に示されるように、天板を有する培養容器１００，１２０の天板の上方に光を遮蔽する材質からなる遮光部材６０を備えていてもよい。
この構成によって、外部からの外光が遮光部材６０によって遮蔽されるため、外光が培養容器１００，１２０の天板から培養容器１００，１２０内に入射することを抑制し、効率的に観察を行うことができる。
【０１３５】
また、本実施形態においては、光源部５０として、ＬＥＤ光源５３、コリメートレンズ５４および拡散板５５をベース４９の搭載面に沿う位置に略水平に配置したものを例示したが、これに代えて、図３４に示されるように、ＬＥＤ光源５３、コリメートレンズ５４および拡散板５５を光軸Ｓに向けて傾けて配置してもよい。
この構成によって、ＬＥＤ光源５３から発せられる照明光のロスを抑制し、効率的に照明光を細胞Ｘに照射することができる。
【０１３６】
また、本実施形態においては、光源部５０として、拡散板５５を備えるものを例示したが、拡散板５５を備えていなくてもよい。
本実施形態においては、培養状態監視装置である観察装置４８として、制御装置２３である送受信部４３および制御部３１を備えているものを例示したが、これに代えて、観察装置４８が送受信部４３および制御部３１を備えておらず、培養システム２０が観察装置４８とは別体で制御装置２３を備えていてもよい。
【０１３７】
送受信部４３は、有線または無線によってインキュベータ外に設置された外部制御装置４４と情報の授受を行う。送受信部４３は、撮像部５１により取得された画像を有線または無線によって外部の外部制御装置４４に送信したり、外部制御装置４４からの情報を受信してから制御部３１に当該情報を送信したりする。
【０１３８】
制御部３１は、外部制御装置４４からの情報に基づいて、光源部５０、撮像部５１および送受信部４３を作動させる。また、例えば、図示しないタイマを備えており、定期的に光源部５０、撮像部５１および送受信部４３を作動させる。
【０１３９】
外部制御装置４４は、インキュベータ外に配置され、有線または無線でインキュベータ内の観察装置４８と情報を授受する。また、外部制御装置４４は、有線または無線で図示しないユーザ端末と情報を授受する。
この場合、外部制御装置４４は、観察装置４８から送信された例えば画像等のサンプルデータを受信し、当該サンプルデータをユーザ端末に送信する。また、ユーザ端末から送信された情報に基づいてインキュベータ内の観察装置４８に情報を送信する。
外部制御装置４４は、図示しない表示手段（モニタ）を備え、観察装置４８から送信されたサンプルデータを当該表示手段に表示してもよい。この場合ユーザ端末がなくてもよい。
【０１４０】
外部制御装置４４は、図示しない例えばキーボードやマウス等の入力手段を備え、当該入力手段により入力された情報をインキュベータ内の観察装置４８に送信してもよい。この場合ユーザ端末がなくてもよい。
【０１４１】
ユーザ端末は表示部と入力部とを備え、無線で外部制御装置４４と情報を授受する。
ユーザ端末は、外部制御装置４４から送信されたサンプルデータを受信し、当該サンプルデータをユーザ端末の表示部に表示する。また、ユーザ端末の入力部に入力された情報を外部制御装置４４に送信する。ユーザ端末は、例えば、ＰＣ、スマートフォン、タブレットである。
【０１４２】
さらに、上述した第１の実施形態に係る変形例について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る培地交換装置１と構成を共通する箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
【０１４３】
本実施形態に係る培地交換システム（培養システム）３０１は、図４１に示されるように、筐体３１０と、照明部３１１と、受光部３１２と、電池部３１３と、外部通信部３１４と、制御部３１５と、外部制御部３１６とを備えている。
【０１４４】
筐体３１０は、動力部２、照明部３１１、受光部３１２、電池部３１３、外部通信部３１４、および、制御部３１５を収容する。また、筐体３１０の一部に、照明部３１１が照射する光および受光部３１２が受光する光を透過可能な透明窓が設けられている。さらに、筐体３１０は、蓋部材４にチューブ５が設けられた送液部３に着脱可能である。
【０１４５】
照明部３１１は、細胞Ｘを培養する培地３１７に向けて複数色の光を照射する。
照明部３１１から照射される光は、例えば、赤色光と緑色光と青色光等の少なくとも３色の光を含んでいる。照明部３１１は、複数色の光を同時に照射可能な白色光源等であってもよいし、各色の光を独立して照射可能な単色光源等が複数設けられることにより構成されてもよい。また、照明部３１１は複色光源と単色光源とを組み合わせることにより、複数色の光を照射可能に構成されていてもよい。
【０１４６】
受光部３１２は、照明部３１１から照射され、培地３１７を透過した複数色の光を受光し、それぞれの色の光量を独立して検出可能である。
【０１４７】
例えば、照明部３１１が、少なくとも３色の光を含む白色光を発する白色光源の場合には、受光部３１２は、少なくとも３色の光の光量をそれぞれ独立して検出可能なカラーセンサにより構成される。またこれに代えて、受光部３１２は、特定の色の光を透過する光学フィルタを備えたモノクロセンサにより構成され、少なくとも３色の光の光量をそれぞれ独立して検出してもよい。
あるいは、照明部３１１が複数の単色光源により構成される場合は、受光部３１２は、少なくとも３色の光の光量をそれぞれ独立して検出可能なカラーセンサにより構成される。またこれに代えて、照明部３１１が複数の単色光源により構成され、単色光を逐次独立して照射する場合は、受光部３１２は、モノクロセンサにより構成され、照明部３１１により逐次照射される単色光の光量を検出してもよい。
【０１４８】
電池部３１３は、照明部３１１と受光部３１２と外部通信部３１４と制御部３１５に対して電力を供給する。電池部３１３は、例えば、交換式の電池であってもよいし、充電式で培地交換システム３０１に内蔵される電池であってもよい。さらには、電池部３１３は、筐体３１０の外部に設けられる電源に接続することで電力の供給を行ってもよい。
外部通信部３１４は、制御部３１５と電気的に接続され、外部制御部３１６と制御部３１５との情報の授受を行う。外部通信部３１４は、有線により外部制御部３１６と接続してもよいし、無線により外部制御部３１６に接続してもよい。
【０１４９】
制御部３１５は、例えば、ＣＰＵとメモリを有している。この制御部３１５は、メモリに記憶された各種プログラムをＣＰＵが実行することにより、培地交換システム３０１の各構成の動作を制御する。
例えば、制御部３１５は、照明部３１１の光の照射や受光部３１２の光の検出、動力部２の動作などを制御する。さらに制御部３１５は、受光部３１２が検出した光量を、外部通信部３１４を経由して外部制御部３１６に送信し、外部制御部３１６から受信した情報に基づいて培地交換システム３０１の各構成の動作を制御する。
【０１５０】
外部制御装置３１６としては、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）を挙げることができる。
例えば、ＣＰＵとメモリを有するＰＣで、メモリに記憶された制御プログラムをＣＰＵが実行することによって、制御機能を実現してもよい。
【０１５１】
例えば、外部制御部３１６は、培地交換システム３０１から受信した光量に基づいて培地３１７の環境指標値を算出し、所定の閾値を下回る環境指標値が算出された場合には培地３１７の交換が必要であると判断し、培地交換システム３０１に対して培地３１７の交換を指示してもよい。この場合、培地交換システム３０１は、外部制御部３１６による培地３１７の交換指示に基づいて、制御部３１５が動力部２の動作を制御することによって培地３１７の交換を行う。
【０１５２】
または、外部制御部３１６は、培地交換システム３０１から受信した光量に基づいて培地３１７の環境指標値を算出し、培地３１７の環境指標値または環境指標値を示す情報を使用者に提供してもよい。そして、外部制御部３１６は、使用者からの入力に基づいて培地交換システム３０１に対して動作指示を行ってもよい。この場合、培地交換システム３０１は、外部制御部３１６による指示に基づいて、制御部３１５が培地交換システム３０１の動力部２の動作を制御することによって培地３１７の交換を行う。
さらには、外部制御部３１６は他のメモリを有し、受光部３１２が検出した光量の情報または環境指標値の情報を蓄積かつ記憶してもよい。
【０１５３】
さらにこれに代えて、制御部３１５が、受光部３１２が検出した光量に基づいて培地３１７の環境指標値を算出し、所定の閾値を下回る環境指標値が算出された場合には、培地３１７の交換が必要であると判断し、動力部２の動作を制御することによって培地３１７の交換を行ってもよい。この場合には、外部制御部３１６の構成を必要とせず、外部制御部３１６の構成を省略してもよい。
【０１５４】
環境指標値は、例えば、培地３１７のｐＨ値や、細胞数や培養時間等のいずれかのパラメータである。
【０１５５】
本形態の構成により、培地交換機能と培養環境測定機能が一体に構成されることによって、システム全体を簡素化することが可能である。したがって、培地交換機能を有する装置と培養環境測定機能を有する装置とを別体として設けた場合に比べて、システム全体を小型化することができる。
【０１５６】
本変形例においては、例えば、図４２に示すように、ロータ８を有するポンプ本体６が送液部３と一体に構成されてもよい。この場合は、送液部３およびポンプ本体６が筐体３１０の駆動部７に装着されることによって送液可能となる。また、筐体３１０が送液部３と一体に構成されてもよい。
【０１５７】
さらに、照明部３１１が照射する光の光路上であって、培地３１７および培養容器１２０を透過した光路上に反射率の高い反射部材を配置してもよい。換言するに、反射部材の上に培養容器１２０、培地交換システム３０１の順で配置してもよい。一般的なインキュベータの棚は多数の貫通孔が設けられており、インキュベータの棚上に培地交換システム３０１が配置された場合は、配置場所によって反射光および受光部３１２が検出する光の光量が異なる。しかし、反射部材を配置することにより、培地交換システム３０１の配置場所による光量のばらつきを抑制し、均一な光量にすることが可能である。
【０１５８】
以上、本形態では１つの培養領域に対して用いることを例示したが、単一の培地交換システムで複数の培養領域の培地交換が可能であってもよい。複数の領域の培地交換を行う場合には、駆動部２が複数の領域における培地交換で共有され、照明部３１１および受光部３１２は複数設けられ、照明部３１１および受光部３１２は複数の培養領域にそれぞれ設けられることとしてもよい。この場合には、複数の培養領域における環境指標値のいずれかの培養領域の情報に基づいて培地３１７の交換を行ってもよいし、複数の培養領域における環境指標値の平均値に基づいて培地３１７の交換を行ってもよい。
【符号の説明】
【０１５９】
１，１２，１５，２００  培地交換装置
２，２０２              動力部（ポンプ）
４，２０４              蓋部材
５，５ａ，５ｂ，２０５  チューブ（流路部材）
６，２０６              ポンプ本体
７，２０７              駆動部
１４ａ，１４ｂ          タンク（容器）
１６                    バルブ
２０                    培養システム
２１                    培養状態監視装置
２３                    制御装置
４４，３１６            外部制御装置（制御装置）
４８                    観察装置（培養状態監視装置）
１１０                  ウェル（領域）
１２０                  培養皿（培養容器、領域）
３０１                  培地交換システム（培養システム）
Ｘ                      細胞
【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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【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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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