(57)【要約】【課題】ステージ上での生細胞培養において、気密性を備え、培養器具ごとステージ上から持ち運び可能な細胞培養器具を提供する。【解決手段】蓋体１０２の開閉を必要とせずに、気密性を有するディッシュ収容部１０４と、外部から操作可能な注入ノズル１５０と、排出ノズル１５１と、リザーブタンク３１０を保持するタンクホルダ１３０と、を備え、ステージ上からチャンバ１０１ごと、取り外して持ち運びが可能な細胞培養器具を提供する。【選択図】  図４
2009065892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面が開口し、培養容器を着脱自在に収容する培養容器収容部を有する本体と、前記開口を覆って、前記培養容器収容部を有する前記本体を密閉させ、少なくとも一部に光透過部材を有する蓋体と、を備え、
前記本体は、
前記培養容器収容部に配置される培養容器に、本体外部からの液体を供給するための第一のノズルと、
前記培養容器収容部に配置される前記培養容器から液体を、本体外部に排出するための第二のノズルと、
前記本体外部から、前記培養容器収容部へ気体を送り込む給気口と、
前記培養容器収容部の気体を、前記培養容器収容部の外部に排気する排気口と、を有し、
前記本体底面部の少なくとも前記培養容器の設置位置に、光透過孔と、前記光透過孔に設けられる光透過部材と、を有すること
を特徴とする細胞培養器具。
【請求項２】
請求項１に記載の細胞培養器具であって、
前記本体は、液体を貯留する容器を保持する容器ホルダを有すること
を特徴とする細胞培養器具。
【請求項３】
請求項２に記載の細胞培養器具であって、
前記液体を貯留する容器と、前記第一のノズルと、を連通する連通手段と、
前記液体を貯留する容器内の液体面を加圧するための加圧部と、を有すること
を特徴とする細胞培養器具。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の細胞培養器具であって、
前記本体の側壁部に設けられ、前記第一のノズルと前記第二のノズルとを支持する、支持手段を有し、
前記支持手段は、前記第一ノズルと前記第二のノズルとに、貫通される貫通部を有し、前記貫通部では、前記第一のノズルと、前記第二のノズルとを、前記培養容器収容部を密閉した状態で、軸回転可能に、かつ、軸方向へ摺動可能に支持する、支持部材を有すること
を特徴とする細胞培養器具。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の細胞培養器具であって、
前記第一のノズルと、前記第二のノズルとは、一部を側壁部に支持される軸部と、軸部の一端側に設けられる先端部と、他端側に設けられる基端部と、をそれぞれ有し、
前記先端部と前記基端部とは、それぞれの延長方向が、前記軸部の回転軸に対して角度をなす状態で設けられること
を特徴とする細胞培養器具。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の細胞培養器具であって、
前記本体の開口の周縁には、環状溝が設けられ、
前記環状溝には、Ｏ−リングが装填され、
前記蓋体は、前記Ｏ−リングと密接して、前記本体開口を覆うこと
を特徴とする細胞培養器具。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の細胞培養器具であって、
前記本体は、単数もしくは、複数の把手を有する
ことを特徴とする細胞培養器具。
【請求項８】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の細胞培養器具を有する顕微鏡装置であって、
前記細胞培養器具と、これを載置するステージを備えた顕微鏡本体を有し、少なくとも前記細胞培養器具と、前記顕微鏡と、を密閉する筐体を有する
ことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項９】
請求項８に記載の顕微鏡装置であって、
前記筐体内の温度制御を行う温度制御装置を、さらに有する
ことを特徴とする顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞培養器具及びこれを備えた顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、顕微鏡装置により、生細胞や微生物等の生体試料の経時変化を観察する場合には、ステージ上で細胞を培養しながら試料を観察する方法が用いられている。例えば、顕微鏡観察下において、観察試料のインターバル撮影を行ない、タイムラプスムービーを取得するような方法である。その際には、生細胞や微生物等を培養するため培地交換、温度や湿度等の培養条件管理、薬理試験に使用する薬剤の添加、排出等の操作を行なう必要がある。
【０００３】
具体的には、ステージ上で生細胞や微生物等の培養に必要な温度や湿度を管理し、観察試料に液体を注入、排出するためのノズルを備えた顕微鏡用培養器が提供されている（特許文献１参照）。この培養器によれば、ディッシュを収容可能なチャンバの底面部と天面部とにそれぞれ加温プレートと、ディッシュの周囲に設けられた水槽によって、温度、湿度を管理し、さらにチャンバの蓋を開閉することなく、ディッシュに液体を供給、又はディッシュから液体を排出することが可能となっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４１１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の顕微鏡用培養器を使用するためには、ディッシュの蓋体を貫通するチューブにより液体の供給又は排出を行なうための、チューブ挿入穴を備える専用のディッシュ蓋を用いねばならない。また、ディッシュ着脱の際には、容器ホルダへの設置や、チューブの配管等の煩雑な作業が必要となる。また、チャンバは密閉構造ではなく、操作ミス等によって試料や薬剤等が外部に流出した場合、周辺器具にまで汚染が拡大する危険性があった。
【０００６】
本発明の細胞培養器具は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、顕微鏡装置のステージ上で行なわれる生体培養と試料観察において、培養器具を密閉した状態の操作が可能である細胞培養器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための請求項１記載の発明は、上面が開口し、培養容器を着脱自在に収容する培養容器収容部を構成する本体と、前記開口を覆って、前記培養容器収容部を有する前記本体を密閉させ、少なくとも一部に光透過部材を有する蓋体と、を備え、前記蓋体は、少なくとも一部に光透過性領域を有し、前記本体は、前記培養容器収容部に配置される培養容器に、本体外部からの液体を供給するための第一のノズルと、前記培養容器収容部に配置される前記培養容器から液体を、本体外部に排出するための第二のノズルと、前記本体外部から、前記培養容器収容部へ気体を送り込む給気口と、前記培養容器収容部の気体を、前記培養容器収容部の外部に排気する排気口と、を有し、前記本体底面部の少なくとも前記培養容器の設置位置に、光透過孔と、前記光透過孔に設けられる光透過部材と、を有することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明を適用した第一の実施形態にかかる細胞培養器具について説明する。以下において説明する実施形態は、タイムラプス観察が可能な倒立顕微鏡装置によって、細胞を培養しつつ行なわれる試料観察に、本発明を適用した例である。勿論、本発明の細胞培養器具の用途は、この場合に限られない。
【０００９】
以下の実施形態で述べる細胞培養器具は、培養器を着脱自在に収容する培養空間を有し、上面が開口し、培養器を着脱可能に収容するディッシュ収容部１０４を構成するチャンバ１０１と、前記開口を覆って前記培養空間を気密する蓋体１０２と、を備える。
【００１０】
図１に、本発明の第一の実施形態である細胞培養器具１００の平面図を示す。本図に示した細胞培養器具１００は、培養器として機能するディッシュ３００を着脱自在に収容するチャンバ１０１と、その蓋体１０２と、調整気体、例えば、窒素、酸素、二酸化炭素、空気等の気体を、目的に応じて、ディッシュ収容部１０４へ給気する給気チューブ１９０と、ディッシュ収容部１０４内気体を排気する排気チューブ１９１と、培養液をディッシュ３００へ供給する注入ノズル１５０と、ディッシュ３００から培養液を排出する排出ノズル１５１とを備える。
【００１１】
図２は第一の実施形態に係る細胞培養器具１００の蓋体１０２が開放状態の平面図、図３は図１における細胞培養器具１００の正面図、図４は図１の細胞培養器具１００のＩ−Ｉ’線断面図である。
【００１２】
本体であるチャンバ１０１は、方形の底面部１１５と、４つの側壁部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄと、固定板１１７ａ、１１７ｂと、支持部１２６ａ、１２６ｂと、タンクホルダ１３０と、を有する中空の箱型であり、円柱状の中空部分である、ディッシュ収容部１０４を備える。さらに、チャンバ１０１の材料としては、チタン、銅、亜鉛、ステンレススチール、アルミニウム等の金属や合金、セラミックス等の非金属無機材料を用いることができる。大きさは、通常の顕微鏡のステージ上で使用できるサイズであれば足りる。
【００１３】
本発明において使用されるディッシュ３００は、図示しない蓋とともに、平滑なガラス、プラスチック等の光透過性材料で形成された、平面視円形の細胞培養容器である。内径３５ｍｍ、深さは１０ｍｍに構成されており、培養細胞は底面部に付着して増殖する。また、細胞培養に用いる培地の容量は２．５ｍｌ〜３．０ｍｌ程度の構成となっている。ディッシュ３００は、ディッシュ収容部１０４の光透過性領域上に着脱自在に収容され、顕微鏡装置によってディッシュ３００の内部の生体試料を観察することが可能である。また、本実施形態の細胞培養器具１００に用いる際には、蓋は使用せずに用いることができる。なお、ディッシュは上述のものに限定されず、他のサイズや形状のディッシュを用いても良い。
【００１４】
ディッシュ収容部１０４は、箱型のチャンバ１０１における円柱形状の中空部分であり、ディッシュ３００を収容して、試料の培養空間として機能する。ディッシュ収容部１０４の円半径は、ディッシュ３００の縁部近傍に位置する試料を、円の中心に合わせる事が可能な範囲、すなわち、ディッシュ３００の外径程度の長さを備えることが望ましい。ディッシュ３００を用いた場合では、７５ｍｍ程度あれば足りるが、これに限られることなく、必要に応じて適宜サイズを選択できる。また、ディッシュ収容部１０４は円柱形状に限定されず、方形としてもよい。
ディッシュ収容部１０４の底面部１１５には、後述する蓋体１０２の光透過領域に対応する位置関係で、光透過性領域を有する。具体的には、中心にディッシュ径よりも一回り小さな円形の透過孔１１９ｂを備え、ディッシュ収容部１０４の下方から照射される光を、ディッシュ収容部１０４へ透過させる。透過孔１１９ｂは、底面部１１５を貫通し、透過孔１１９ｂの内周面には、透過孔１１９ｂの中心へ向かって延出する内フランジ１１６ｂが形成されている。内フランジ１１６ｂの上面には、透過孔１１９ｂに嵌合する円盤状のガラス板１２１ｂが載置され、接着剤等で内周面に固定されている。このガラス板１２１ｂ上に、ディッシュ３００を載置することで、光を透過させて試料観察が可能な構成となっている。ガラス板１２１ｂは、光透過性であれば、アクリル樹脂等、他の素材を用いてもよい。
【００１５】
ディッシュ収容部１０４の上部開口周縁には、溝１０６が形成されている。溝１０６には、蓋体１０２が閉鎖状態の際に、ディッシュ収容部１０４を気密シールするための、Ｏ−リング１２３が載置されている。Ｏ−リング１２３の材料としては、シリコン、フッ素樹脂、ニトリル樹脂、スチロール樹脂等を用いることができる。Ｏ−リング１２３は、溝１０６に接着剤等による接着、又は、溝１０６に嵌めて保持される。
【００１６】
側壁部１０５ｂ、１０５ｄは、中心に、後に説明する注入ノズル１５０と、排出ノズル１５１とを通すための貫通孔１０７がそれぞれ形成されている。また、側壁部１０５ｃには、側壁部１０５ｂ側の上部に給気口１８０と、側壁部１０５ｄ側の下部に排気口１８１とが形成される。給気口１８０と、排気口１８１とは、側壁部１０５ｃを貫通しており、それぞれにチューブ口金具１８２が備え付けられている。
【００１７】
チューブ口金具は、ディッシュ収容部１０４内への給気、又はディッシュ収容部１０４内からの排気に使用可能な貫通孔を有するものならばどのような構成のものを用いてもよく、例えば、チャンバ１０１の側壁部１０５ｃに設けた雌ねじに対して、雄ねじで連結するものや、チャンバ１０１内側と外側から、側壁部１０５ｃを挟んでねじ等で部品を連結するものであってもよい。給気口１８０のチューブ口金具１８２には給気チューブ１９０が、排気口１８１のチューブ口金具１８２には排気チューブ１９１がそれぞれ接続される。また、給気チューブ１９０、排気チューブ１９１は、シリコンやビニール、ゴム等、生体試料に無害な材料であれば、どのようなものを用いても良い。
【００１８】
固定板１１７ａ、１１７ｂは、側壁部１０５ｄ、１０５ｂの底面部１１５から、外側方向に延出しており、側壁部１０５ｄ側の固定板１１７ａに１箇所、側壁部１０５ｂ側の固定板１１７ｂに２箇所の計３箇所に、貫通孔１１８が設けられている。貫通孔１１８には、固定ねじ１２０がそれぞれ挿入されており、これが顕微鏡のステージ上のねじ孔に形成される３つの雌ねじと連結することによって、チャンバ１０１は顕微鏡に位置固定される。
【００１９】
蓋体１０２は、ディッシュ収容部１０４の上面開口を覆う方形の板であり、連結部１１２を回転中心として、チャンバ１０１の上面部１１１に、回動自在に連結されている（図２を参照）。連結部１１２は、上面部１１１の、側壁部１０５ｄと、１０５ａとの角に形成される。また、蓋体１０２は、少なくとも一部に光透過性領域を有する。具体的には、蓋体１０２の中心に、蓋体１０２を貫通する円形の透過孔１１９ａが設けられている。透過孔１１９ａは、ディッシュ収容部１０４の開口の円周より一回り小さく、ディッシュ収容部１０４へ光を透過し、ディッシュ３００の観察を妨げない程度の大きさで構成されている。透過孔１１９ａの内周面についても、透過孔１１９ｂと同様に、透過孔１１９ａの中心へ向かって延出する内フランジ１１６ａが形成されている。内フランジ１１６ａの上面には、円盤状のガラス板１２１ａが支持され、接着剤等で内周面に固定されている。
【００２０】
図５（a）は、図１における支持部１２６ａの拡大断面図、図５（ｂ）は、図１における支持部１２６ｂの拡大断面図である。支持部１２６ａ、１２６ｂは、側壁部１０５ｂ、１０５ｄから外方に突出するようにして設置される長方形の部材であり、Ｏ−リング１３１と、ワッシャ１３３と、ノズル支持ねじ１３２とを備える。支持部１２６ａ、１２６ｂは、中心に貫通孔であるノズル支持孔１２２を有し、側壁部１０５ｄに形成される貫通孔１０７は、支持部１２６ａのノズル支持孔１２２に、側壁部１０５ｂに形成される貫通孔１０７は、支持部１２６ｂのノズル支持孔１２２に、それぞれ連結するように設置されている。ノズル支持孔１２２は、チャンバ１０１側の内周面縁部に、内フランジ１２８が形成され、さらに、外方側の内周面には、雌ねじ１２９を備える。
支持部１２６ａのノズル支持孔１２２には、注入ノズル１５０が、支持部１２６ｂのノズル支持孔１２２には、排出ノズル１５１が貫通している。以下、構造を具体的に説明する。まず、内フランジ１２８によって、注入ノズル１５０又は排出ノズル１５１の軸部に１６２、１６６に挿通された、Ｏ−リング１３１と、ワッシャ１３３が支持される。Ｏ−リング１３１の内周円は、注入ノズル１５０、及び、排出ノズル１５１の外径と同径以下で、ぴったりと嵌合するものを用いるのが望ましい。さらに、ノズル支持ねじ１３２に形成される雄ねじが、雌ねじ１２９に連結し、回転によって、チャンバ１０１方向へ移動することにより、ワッシャ１３３がＯ−リング１３１を内フランジ１２８に押し付ける。Ｏ−リング１３１は、ノズル支持孔１２２を気密シールすると共に、注入ノズル１５０、及び、排出ノズル１５１の軸部１６２と、軸部１６６とを、ディッシュ収容部１０４の気密状態を保持しながら、摺動、及び、回転自在に支持する。なお、排出ノズル１５１の軸部１６６は、連結部１１２を回転中心として蓋体１０２を回動させた際に、連結部１１２の形成される角の対角が、排出ノズル１５１に連結するアダプタ１４０と、基端部１６７とに、接触しない位置へと、摺動させることができる。
【００２１】
注入ノズル１５０と、排出ノズル１５１とは、支持部１２６ａ、１２６ｂによって、軸部１６２、１６６を軸方向に摺動できる（図６参照）。さらに、それぞれの軸部１６２、１６６を中心軸として、回動自在に支持されている。このような構成により、ディッシュ収容部１０４内において、注入ノズル１５０と、排出ノズル１５１との先端の位置を、移動、及び、固定する事が可能である。また、ノズル支持ねじ１３２に形成される雄ねじの、雌ねじ１２９に対する回転の程度によって、支持強度を調整することも出来る。
【００２２】
支持部１２６ａは、側壁部１０５ｃ側の端部にタンクホルダ１３０を備えている。タンクホルダ１３０は、円形の凹部１３４を備えており、ここに培養液等を貯留するリザーブタンク３１０を保持する。タンクホルダ１３０の大きさは、本実施形態において使用されるリザーブタンク３１０のサイズに合わせて構成されている。なお、タンクホルダ１３０のサイズや形状は、使用する培養液貯留容器の種類や、大きさに合わせて適宜選択される。
【００２３】
リザーブタンク３１０には、空圧チューブ１５５と、供給チューブ１６０とが接続されている。リザーブタンク３１０は栓３２０によって、内部が気密構造に構成されている。栓３２０は中心部がシリコンで形成され、前記シリコンを、先端がリザーブタンク３１０に貯留される溶液に浸かるよう構成された送液ガラス管１５６と、先端が液面より上部に位置する空圧ガラス管１５７とが貫通する。空圧ガラス管１５７の、リザーブタンク３１０外側の先端には、空圧チューブ１５５の一端が接続され、他端は、後述の空圧手段（図示しない）に接続されている。送液ガラス管１５６のリザーブタンク３１０外側の先端には、供給チューブ１６０の一端が接続され、供給チューブ１６０の他端はアダプタ１４０を介して注入ノズル１５０に連結されている。
【００２４】
上記のような構成により、溶液の供給経路は、空圧チューブ１５５と空圧ガラス管１５７を経てリザーブタンク３１０内に導入される空気によって、リザーブタンク３１０内に貯留される溶液の液面が加圧され、送液ガラス管１５６へ溶液が押し出される。リザーブタンク３１０内の空圧により押し出された溶液は、送液ガラス管１５６から、供給チューブ１６０と、アダプタ１４０とを経て、注入ノズル１５０へと送られ、注入ノズル１５０の注入口１６５から、ディッシュ３００に注がれる。その際、空気と水との熱伝導性は小さいために、リザーブタンク３１０内の溶液の温度変化を引き起こさずに、ディッシュ３００への供給が可能である。
【００２５】
ここで、培地等の溶液を空圧輸送するための空圧手段について説明する。空圧チューブ１５５に接続するポンプ（図示しない）は、リザーブタンク３１０内に空気を導入して加圧可能であれば、どのようなものを用いても良い。例えば、空圧チューブ１５５にシリンジを直接接続して、手動で空圧する方法や、シリンジポンプ等の装置を使用して、無人で培地交換をするような方法を用いる事も出来る。なお、排出チューブ１６１に接続するポンプについても同様に、ディッシュ３００の培養液を吸い出せるものであれば、どのようなものを用いても良い。なお、空圧チューブ１５５に接続されるシリンジには、リザーブタンク３１０内の汚染を防ぐため、滅菌フィルタ等を設置してもよい。同様に、滅菌フィルタは、空圧チューブ１５５や、空圧ガラス管１５７にも設置することが出来る。
【００２６】
次に、注入ノズル１５０について説明する。図６（ａ）は、注入ノズル１５０の構成図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）における注入ノズル１５０のＣ矢視図、図６（ｃ）は、図６（ａ）における注入ノズル１５０のＤ矢視図である。図７は、本発明の第一の実施形態に係る細胞培養器具１００において、注入ノズル１５０と排出ノズル１５１とが、ディッシュ３００から退避する位置に保持される状態の平面図である。図８は、図７の細胞培養器具１００のＩ−II’線断面図である。
【００２７】
注入ノズル１５０は、中空の円筒であって、リザーブタンク３１０に接続される供給チューブ１６０に、アダプタ１４０を介して連結している。注入ノズル１５０は、ディッシュ３００に直接培地等の溶液を流し込むための注入口１６５と、先端部１６４と、Ｏ−リング１３１、ワッシャ１３３、ノズル支持ねじ１３２を挿通し、側壁部１０５ｄを貫通する軸部１６２と、アダプタ１４０に接続される基端部１６３とからなる。先端部１６４は、底面部１１５に向かって垂直な角度位置で支持されている時、ディッシュ３００の深さの６分目程度、すなわち、溶液の注入時に、試料を巻き上げない程度の深さに、注入口１６５が位置するように構成されている。
【００２８】
さらに、基端部１６３と、先端部１６４のそれぞれの延長方向は、軸部１６２に対して傾斜角θを備える（図６（a）参照）。本実施形態では、傾斜角θは１３５°に構成されている。よって、先端部１６４をディッシュ３００から退避させるために、底面部１１５に対して水平に位置させた場合、又は、使用時に底面部１１５に向かって垂直に位置させる場合に、基端部１６３とアダプタ１４０を、底面部１１５に水平になるまで倒す必要が無くなる。よって、先端部１６４と基端部１６３が直線的に構成されている場合に比べて、供給チューブ１６０の引き回しによる潰れを回避し、容易に取り扱える構成となっている。
図６（ｄ）は、排出ノズル１５１の構成図、図６（ｅ）は、図６（ｄ）の排出ノズル１５１のＥ矢視図、図６（ｆ）は、図６（ｄ）の排出ノズル１５１のＦ矢視図である。排出ノズル１５１は、注入ノズル１５０とは左右対照の構造となっており、廃液を外部へ排出するための排出チューブ１６１に、アダプタ１４０を介して接続されている。排出ノズル１５１は、ディッシュ３００にから直接培地を吸い上げるための吸入口１６９と、先端部１６８と、Ｏ−リング１３１、ワッシャ１３３、ノズル支持ねじ１３２を挿通し、側壁部１０５ｂを貫通する軸部１６６と、アダプタ１４０に接続される基端部１６７とからなる。先端部１６８が底面部１１５に垂直な角度位置で支持されている時、吸入口１６９は、ディッシュ３００の底面、すなわち、観察試料に接触しない程度の間隔を開けた深さに位置し、溶液の吸入時に、底面に貼り付いた試料を巻き込まないよう構成されている。
【００２９】
基端部１６３と同様に、基端部１６７は、先端部１６８に対して、１３５°の傾斜角θを備え、操作に際して、基端部１６７を底面部１１５に対して水平な角度位置まで回転させる必要の無いように構成されている。なお、傾斜角θは、１３５°程度が望ましいが、器具類との位置関係によっては、他の角度としてもよい。
ここで、第一の実施形態における、温度及び、湿度の調整方法について説明する。顕微鏡装置によって生細胞のタイムラプス観察を行う際には、ステージ上で安定した培養条件を維持する必要がある。そこで、本発明の細胞培養器具１００は、温度、湿度、成分等を調整した調整空気を、密閉されたディッシュ収容部１０４内への給気する構成をとる。これらは、別に設けられた空調装置によって行なう。
空調装置は、例えば、ヒータと温度センサとを備え、培養に適した温度に保たれる蒸留水の満たされた容器に、ＣＯ２５％空気を、滅菌フィルタを通して導入し、バブリングによって高湿度のＣＯ２５％空気を得るようなものが考えられる。高湿度のＣＯ２５％空気は、給気チューブ１９０と、給気チューブ１９０に接続される給気口１８０のチューブ口金具１８２とを介して、ディッシュ収容部１０４に供給され、排気口１８１のチューブ口金具１８２と、チューブ口金具１８２に接続された排気チューブ１９１とを経て、外部に排気される（図７参照）。よって、ディッシュ収容部１０４は、常に培養に適した温度と、高い湿度を持つＣＯ２５％濃度の空気に満たされる。よって、ディッシュ３００に満たされる液体培地は、高い湿度によって蒸発が押えられ、さらにＣＯ２ガスにより培地のｐＨの変化が抑えられる。従って、試料の培養条件に合わせた環境を、ディッシュ収容部１０４内に実現することが可能となる。なお、空気の成分は、二酸化炭素に限られず、窒素、酸素等についても、調整することが出来る。なお、空気の調整方法はこれに限られず、培養条件に適した温度・湿度・空気成分を調整可能であれば、どのような方法を用いても良い。
【００３０】
図９は顕微鏡装置４００の断面を示す概略構成図、図１０は顕微鏡装置９００の側面図である。本実施形態の細胞培養器具１００は、例えば、顕微鏡装置９００や、４００等で使用することができる。
【００３１】
図９に示すように、顕微鏡装置４００は、ディッシュ収容部１０４に調整空気を送り込む、加湿装置５００、顕微鏡装置４００と外気を遮断可能な筐体４０１内の温度を制御するための温度制御装置６００、撮像装置７００を備える。細胞培養器具１００は、ステージ４０２に設けられる雌ねじに、チャンバ１０１の固定板１１７ａ、固定板１１７ｂに備えられる３つの連結ねじ１２０の雄ねじ部を連結して、固定される。
【００３２】
加湿装置５００は、上述したように、ヒータ５０２と温度センサ５０１によって、培養に適した温度、例えば、３７℃に保たれる蒸留水の満たされたガラス容器５０４に、ＣＯ２５％空気を、シリコンチューブ５０３によって、滅菌フィルタを通して導入し、バブリングによって高湿度のＣＯ２５％空気を得る。高湿度のＣＯ２５％空気は、給気チューブ１９０によって、ディッシュ収容部１０４に供給される。
【００３３】
温度制御装置６００は、筐体４０１内の温度調整をするためのヒータ６０１、筐体４０１内へ調整空気を送風するためのファン６０２、温度センサ６０３を備える。温度センサ６０３は、筐体４０１内の温度を検出して、一定の温度、例えば３７℃を保つようヒータ６０１を制御する。温風は、ファン６０２によって、ダクト６０４を経て、顕微鏡装置４００の上部へ送られる。このような構成により、筐体４０１中を温風が循環することによって、リザーブタンク３１０や、各チューブを流れる液体は、ディッシュ収容部１０４内の温度と略同じ温度となるように、一定に保持することが可能である。なお、ヒータ６０１は、冷却装置としても良く、また両方の機能を備えるものであっても良い。
【００３４】
撮像装置７００は、断熱部材４０５を介して筐体４０１と連結されており、対物レンズ系４０３、結像レンズ系４０４を経て、試料の画像データを取得する。
【００３５】
図１０に示すように、顕微鏡装置９００は、接眼レンズ９０３と、熱源となる機器類のみが外部に配置され、それ以外の部分は顕微鏡装置９００が外気と隔離されるように、筐体９０１に覆われている。さらに、筐体９０１には、筐体９０１の内部に調整空気を送り込むための、空調装置（図示しない）が接続されている。このような構成により、リザーブタンク３１０内の液体は常にディッシュ収容部１０４内の温度と略同じ適温に保たれ、チューブ内を輸送される際の温度変化を防ぐことが可能である。また、ステージ９０２上には、細胞培養器具１００に備えられる、３つの連結ねじ１２０の雄ねじ部を連結させるための、雌ねじが形成されている。
次に、細胞培養器具１００を顕微鏡装置９００において、実際に使用する際の使用方法について説明する。
まず、アダプタ１４０、注入ノズル１５０、排出ノズル１５１を取り付けたチャンバ１０１に、必要な器具類をセットする空圧チューブ１５５に接続された空圧ガラス管１５７と、供給チューブ１６０に接続された送液ガラス管１５６とを連結させたリザーブタンク３１０に、培養液を満たしてタンクホルダ１３０に載置する。注入ノズル１５０に連結するアダプタ１４０に供給チューブ１６０を、排出ノズル１５１に連結するアダプタ１４０に排出チューブ１６１を、それぞれ接続する。空圧チューブ１５５に培地空圧用のシリンジを、排出チューブ１６１には、培地排出用のシリンジを取り付ける。これらの作業は、器具類の汚染を避けるため、クリーンベンチ内で行なうことが好ましい。なお、細胞培養器具１００において使用される部品や器具類については、必要に応じてオートクレーブによる滅菌等の前処理を施しておいても良い。
次に、チャンバ１０１を、顕微鏡装置９００のステージ９０２に載置する。次に、チャンバ１０１の固定板１１７ａ、固定板１１７ｂに備えられる３つの連結ねじ１２０の雄ねじ部を、倒立顕微鏡のステージ９０２に形成される雌ねじに連結させ、固定する。なお、ディッシュ収容部１０４内の落下菌等による汚染を防止するため、蓋体１０２は、ディッシュ３００を出し入れする以外は、閉鎖状態で取り扱うのが望ましい。供給チューブ１６０と、排出チューブ１６１とに接続したシリンジは、操作を容易にするため、筐体９０１の外側に引き出しておいても良い。
さらに、チューブ口金具１８２に、空気の温度、湿度、成分等が調整可能な空調装置に接続した給気チューブ１９０と、排気チューブ１９１とをそれぞれ連結する。次に、ディッシュ収容部１０４が試料培養に最適な任意の温度、湿度、ＣＯ２濃度に達するよう、空調装置を作動させ、給気チューブ１９０から調整空気をディッシュ収容部１０４へ供給し、培養空間を満たす。
ここで、注入ノズル１５０と、排出ノズル１５１の位置を調整する。注入ノズル１５０の先端部１６４と、排出ノズル１５１の先端部１６８とが、底面部１１５に対して水平になるような角度まで、注入ノズル１５０の基端部１６３と、排出ノズル１５１の基端部１６７とを、側壁部１０５ａ方向へ移動させる。さらに、注入ノズル１５０の軸部１６２と、排出ノズルの軸部１６６とを、外方へ向かって摺動させて引き出し、ディッシュ３００をディッシュ収容部１０４に格納する際、ディッシュ３００が注入ノズル１５０あるいは、排出ノズル１５１に接触しない位置に移動して、支持部１２６ａ、１２６ｂに保持させる（図７、図８参照）。
ディッシュ収容部１０４の底面部１１５に固定されるガラス板１２１ｂの上に、細胞や菌等の試料を収容したディッシュ３００を載置する。蓋体１０２を、反時計回りに連結部１１２で回動させて、ディッシュ収容部１０４を開放し、ディッシュ３００をガラス板１２１ｂ上に載置する。その後、蓋体１０２を、時計回りに連結部１１２で回動して閉鎖状態に戻す。これらの操作においては、落下菌等による汚染防止のため、ディッシュ３００は蓋を装着した状態で取り扱い、蓋体１０２を閉める寸前に、蓋を取り除くのが望ましい。なお、チャンバ１０１ごと、ディッシュ３００をインキュベータ等に入れて培養を行なった後、ディッシュ３００を収容したチャンバ１０１を顕微鏡装置９００へ載置して、試料観察を開始することも出来る。また、クリーンベンチ等でこれらの作業をしてから、顕微鏡装置９００へ載置しても良い。
【００３６】
次に、培地交換の方法について説明する。まず、ディッシュ３００から退避した場所に位置する注入ノズル１５０の注入口１６５と、排出ノズル１５１の吸入口１６９とを、ディッシュ３００の中へ挿入する。注入ノズル１５０の軸部１６２と、排出ノズル１５１の軸部１６６とを、ディッシュ３００へ向かって摺動させ、先端部１６４と、先端部１６８とが、ディッシュ３００の上空に位置するように調整する。注入ノズル１５０の先端部１６４と、排出ノズル１５１の吸入口１６９とが、底面部１１５に対して垂直になるように、注入ノズル１５０の基端部１６３と、排出ノズル１５１の基端部１６７を、側壁部１０５ｃ方向へ移動させ、注入口１６５と、吸入口１６９とを、ディッシュ３００の中へ挿入し、前側へ倒す（図４参照）。
【００３７】
次に、排出チューブ１６１に接続される培地排出用シリンジの内筒を引き、ディッシュ３００内の培地を吸入口１６９から吸い出す。この時、吸入口１６９は、ディッシュ３００の底面に接触しない程度の間隔を開けた場所に位置し、ほとんどの培地を吸入することが可能である。その後、空圧チューブ１５５に接続された、培地空圧用のシリンジの内筒を押圧し、リザーブタンク３１０から、培地等の溶液を供給チューブ１６０に押し出し、注入口１６５からディッシュ３００へと注ぐ。リザーブタンク３１０と、供給チューブ１６０とは、筐体内で常に任意の温度に保持されているため、培養に適した温度の溶液をディッシュ３００へ供給することが可能である。
【００３８】
以上、本実施形態の細胞培養器具１００によれば、顕微鏡装置のステージ上への固定手段は、３つの連結ねじ１２０のみであり、チャンバ１０１の着脱を容易に行なうことが可能である。また、気密構造のディッシュ収容部１０４に、ディッシュ３００を格納したまま、チャンバ１０１を持ち運ぶことが可能であるため、外気によるディッシュ３００の汚染や、有害な生体試料が外部に漏れるような事態を防ぐことが出来る。
【００３９】
リザーブタンク３１０は、チャンバ１０１に保持されているため、顕微鏡装置のステージ上以外の場所、例えば、クリーンベンチやインキュベータ等での培地交換操作にも対応できる。また、顕微鏡装置を筐体９０１で覆うことによって、リザーブタンク３１０や、供給チューブ１６０も筐体９０１内に保持されていることから、これらの中の溶液は、一定の温度に保たれるため、ウォーターバスやポンプ等の大きなスペースを必要とする装置を使用せずに作業が可能である。さらに、リザーブタンク３１０は、空圧による送液を行なうため、リザーブタンク３１０内の温度変化を引き起こさずに、ディッシュ３００へ溶液を供給することが可能である。
【００４０】
次に、本発明を適用した第二の実施形態について説明する。
【００４１】
図１１は、第二の実施形態に係る細胞培養器具２００の正面図、図１２は、第二の実施形態に係る細胞培養器具２００の側面図である。本実施形態の細胞培養器具２００は、基本的に第一の実施形態と同様の構成を有する。ただし、本実施形態の細胞培養器具２００は、チャンバ１０１の固定板１１７ａと、１１７ｂとを架橋する、把手２０１を有する。把手２０１は、回動自在の取手２０４と、注入ノズル１５０と、排出ノズル１５１とを、それぞれ跨って、固定板１１７ａ、１１７ｂに支持される脚部２０３と、脚部２０３と取手２０４とを、回動自在に連結する連結部材２０２とを備えている。
【００４２】
把手２０１の脚部２０３は、固定板１１７ａ、１１７ｂにおいて、蓋体１０２を連結部１１２で回動させた時、蓋体１０２の角が、接触しない位置に配置される。なお、取手２０４は、連結部材２０２を回転中心として回動させた時、蓋体１０２に接触しない角度範囲内において回動自在に拘束される構成とすることができる。この回動を可能とする構成としては、例えば、蓋体１０２と水平となる角度位置で係止する係止構造が挙げられる。係止する構造部材としては、例えば、爪、ストッパ等を用いることができる。
【００４３】
このような構成により、第二の実施形態に係る細胞培養器具２００は、第一の実施形態に係る細胞培養器具１００と同様の効果を奏する。さらに、把手２０１によって、より容易にチャンバ１０１を持ち運ぶことが出来る。例えば、細胞を具えたディッシュ３００を細胞培養器具２００に設置した状態で、細胞培養装置内に設置して、細胞の培養を行った後、細胞培養器具２００を細胞培養装置から取り出し、そのまま顕微鏡装置９００のステージ９０２上に設置すれば、細胞の培養から観察へ移行する為にかかる時間の節約ができ、より迅速に生きた細胞の観察をすることが可能となる。その際、細胞培養器具２００にリザーブタンク３１０を設置した状態で細胞培養装置内に設置すれば、リザーブタンク３１０内の溶液の温度も、培養時の温度に保持されるため、そのまま観察に移行できるため、改めて液温を調整する必要が無く、迅速な観察が可能である。
【００４４】
また、脚部２０３は、ノズルを跨って支持されるため、ノズルの操作を妨げない構成とされている。取手２０４は、蓋体１０２に対して水平な位置まで移動が可能であるため、顕微鏡装置のステージ上の限られた空間でも設置可能であり、蓋体１０２の開閉操作、ディッシュ３００へのアプローチ、透過孔１１９ａからの観察、又は、入射光の取り込み等を妨害せずに、使用することが出来る。
【００４５】
把手の形状は、上述のものに限定されず、顕微鏡のステージ上で使用可能なものであれば、どのような形状としても良い。また、把手の数は１つに限らず、複数の把手を設けてもよい。
【００４６】
以上が、本発明の実施形態である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る細胞培養器具１００の平面図である。
【図２】第一の実施形態に係る細胞培養器具１００の蓋体１０２が開放状態の平面図である。
【図３】図１における細胞培養器具１００の正面図である。
【図４】図１における細胞培養器具１００のＩ−Ｉ’線断面図である。
【図５】（a）図１における支持部１２６ａの断面図である。（ｂ）図１における支持部１２６ｂの断面図である。
【図６】（ａ）注入ノズル１５０の構成図である。（ｂ）図６（ａ）における注入ノズル１５０のＣ矢視図である。（ｃ）図６（ａ）における注入ノズル１５０のＤ矢視図である。（ｄ）排出ノズル１５１の構成図である。（ｅ）図６（ｄ）の排出ノズル１５１のＥ矢視図である。（ｆ）図６（ｄ）の排出ノズル１５１のＦ矢視図である。
【図７】本発明の第一の実施形態である細胞培養器具１００において、注入ノズル１５０と排出ノズル１５１とが、ディッシュ３００から退避する位置に保持される状態の平面図である。
【図８】図７の細胞培養器具１００のII−II’線断面図である。
【図９】顕微鏡装置４００の断面を示す概略構成図である。
【図１０】顕微鏡装置９００の側面図である。
【図１１】第二の実施形態に係る細胞培養器具２００の正面図である。
【図１２】第二の実施形態に係る細胞培養器具２００の側面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１００、２００・・・細胞培養器具、１０１・・・チャンバ、１０２・・・蓋体、１０４・・・ディッシュ収容部、１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ・・・側壁部、１０６・・・溝、１０７・・・貫通孔、１１１・・・上面部、１１２・・・連結部、１１５・・・底面部、１１６ａ、１１６ｂ、１２８・・・内フランジ、１１７ａ、１１７ｂ・・・固定板、１１８・・・貫通孔、１１９ａ、１１９ｂ・・・透過孔、１２０・・・固定ねじ、１２１ａ、１２１ｂ・・・ガラス板、１２２・・・ノズル支持孔、１２３、１３１・・・Ｏ−リング、１２６ａ、１２６ｂ・・・支持部、１２９・・・雌ねじ、１３０・・・タンクホルダ、１３２・・・ノズル支持ねじ、１３３・・・ワッシャ、１３４・・・凹部、１４０・・・アダプタ、１５０・・・注入ノズル、１５１・・・排出ノズル、１５５・・・空圧チューブ、１５７・・・空圧ガラス管、１５６・・・送液ガラス管、１６０・・・供給チューブ、１６１・・・排出チューブ、１６３、１６７・・・基端部、１６４、１６８・・・先端部、１６２、１６６・・・軸部、１６５・・・注入口、１６９・・・吸入口、１８０・・・給気口、１８１・・・排気口、１８２・・・ホース口金具、１９０・・・給気チューブ、１９１・・・排気チューブ、２０１・・・把手、２０２・・・連結部材、２０３・・・脚部、２０４・・・取手、３００・・・ディッシュ、３１０・・・リザーブタンク、４００、９００９・・・顕微鏡装置、４０１、９０１・・・筐体、４０２、９０２・・・ステージ、４０３・・・対物レンズ系、４０４・・・結像レンズ系、４０５・・・断熱部材、５００・・・空調装置、５０１、６０３・・・温度センサ、５０２、６０１・・・ヒータ、５０３・・・シリコンチューブ、５０４・・・ガラス容器、６００・・・温度制御装置、６０２・・・ファン、６０４・・・ダクト、７００・・・撮像装置、９０３・・・接眼レンズ
【図１】
2009065892.tif 000003
【図２】
2009065892.tif 000004
【図３】
2009065892.tif 000005
【図４】
2009065892.tif 000006
【図５】
2009065892.tif 000007
【図６】
2009065892.tif 000008
【図７】
2009065892.tif 000009
【図８】
2009065892.tif 000010
【図９】
2009065892.tif 000011
【図１０】
2009065892.tif 000012
【図１１】
2009065892.tif 000013
【図１２】
2009065892.tif 000014