(57)【要約】【課題】より精密な温度制御を行うことができるようにする。【解決手段】ガラス板２３は、ステージ１２に取り付け可能な誘電体により形成され、培養容器２が載置される。このガラス板２３の下面には、電気コイル２４が配置され、電気コイル２４に交流電流が流されることで、電磁誘導によって渦電流を培養容器２の底面の導電体層４１に発生させ、そのジュール熱により導電体層４１を誘導加熱することで、培養容器２自体を発熱させ、より精密な温度制御を行うことが可能となる。本発明は、試料を加熱する加熱装置に適用できる。【選択図】図２
2009300841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡のステージに取り付け可能であり、誘電体により形成される部材からなり、試料を収容する容器の載置面を有し、前記載置面の少なくとも一部に設けられた導電体材料からなる導電体部を備えた試料載置板と、
交流電流を流すことが可能であり、前記導電体部に渦電流を発生させて、前記試料載置板に載置された前記容器を加熱する加熱部材と
を備えることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記加熱部材は、前記試料載置板の下面に配置されたコイルであり、
前記コイルは、交流電流が流されることで、電磁誘導によって渦電流を前記容器の底面の導電性発熱部材に発生させ、そのジュール熱により前記導電性発熱部材を誘導加熱する
ことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記試料載置板には、前記顕微鏡の対物レンズの光路のための開口部が設けられ、
前記コイルは、前記試料載置板の前記開口部以外の領域に配置される
ことを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記コイルは、円形、四角形、又は、前記試料載置板に載置される前記容器の形状に対応した形状からなる
ことを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記試料載置板は、ガラス板、セラミック、又は、プラスチックから形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記導電性発熱部材は、前記試料載置板の上面に形成される
ことを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一項に記載の加熱装置を取り付けたステージを備える
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項８】
前記加熱部材は、前記容器を加熱する加熱ランプである
ことを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の顕微鏡と、
前記加熱部材又は前記加熱ランプによる前記容器の加熱を制御する制御部と
を備えることを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項１０】
前記導電性発熱部材の発熱温度を検知する温度検知部をさらに備え、
前記制御部は、前記温度検知部により検知された発熱温度に基づいて、前記加熱部材又は前記加熱ランプを制御する
ことを特徴とする請求項９に記載の顕微鏡システム。
【請求項１１】
顕微鏡のステージに載置される培養容器において、
前記ステージ側に設けられたコイルに交流電流が流されることで、電磁誘導によって発生される渦電流により誘導加熱される導電性発熱部材を底面に設ける
ことを特徴とする培養容器。
【請求項１２】
試料を載置するステージと、
前記ステージに載置された試料を加熱するための光を照射する加熱用照明装置を有することを特徴とする顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置、顕微鏡、顕微鏡システム、及び培養容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物組織や細胞を培養する場合、生体の体温に近い温度を保つ必要がある。したがって、培養の過程を顕微鏡で観察する場合、培養に適した温度を維持するために、培養容器を温度管理が可能なチャンバに格納し、チャンバ内の温度制御を行うことになる。
【０００３】
この種のチャンバについては、例えば、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００７−１４０１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１を含む従来の技術では、チャンバ内の雰囲気全体に対して温度制御を行っているため、精密な温度制御が困難となり、より精密な温度制御の要求が高まっている。
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、より精密な温度制御を行うことができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の加熱装置は、顕微鏡のステージに取り付け可能であり、誘電体により形成される部材からなり、試料を収容する容器の載置面を有し、前記載置面の少なくとも一部に設けられた導電体材料からなる導電体部を備えた試料載置板と、交流電流を流すことが可能であり、前記導電体部に渦電流を発生させて、前記試料載置板に載置された前記容器を加熱する加熱部材とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の第１の顕微鏡は、本発明の加熱装置を取り付けたステージを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の顕微鏡システムは、本発明の顕微鏡と、加熱部材又は加熱ランプによる容器の加熱を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の培養容器は、ステージ側に設けられた電気コイルに交流電流が流されることで、電磁誘導によって発生される渦電流により誘導加熱される導電性発熱部材を底面に設けることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の顕微鏡は、試料を載置するステージと、前記ステージに載置された試料を加熱するための光を照射する加熱用照明装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、より精密な温度制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明を適用した顕微鏡システムの一実施の形態の構成を示す図である。
【００１４】
図１に示すように、顕微鏡１は、試料の観察を下方から行う倒立顕微鏡であり、培養容器２に入った培養試料等を観察する場合に用いられる。なお、本実施の形態では、顕微鏡１は、倒立顕微鏡であるとして説明するが、試料の上方から観察する正立顕微鏡であっても本発明を適用可能である。
【００１５】
顕微鏡１は、試料が載置されるステージ１２を有しており、このステージ１２は、支持脚部１３を介して本体部１１に支持されている。図１においては、培養容器２がステージ１２上に載置されている。ステージ１２の下方には、対物レンズ１４が装着されるレボルバ１５が配置されている。また、本体部１１には、接眼レンズ１６が接続される接眼鏡筒１７が配置されている。
【００１６】
ステージ１２の上方には、透過照明装置が配置されている。この透過照明装置は、支持部材２２により支持され、透過照明部１８、透過照明ランプハウス１９、及びコンデンサレンズ２０を有している。また、本実施の形態では、透過照明装置の上部に、試料を加熱するための加熱用ランプ２１が設けられている。
【００１７】
顕微鏡１にはまた、金属製のステージ１２の中央部に、ガラス板２３が配置され、そのガラス板２３の下面には、電気コイル２４が配置されている。このガラス板２３は、ガラス等の誘電体（絶縁体）であればよく、たとえば、セラミックやプラスチック、その他の誘電体により形成することが可能である。また、ガラス板２３の上面には、たとえば、ガラス製のペトリディシュ型の培養容器２が載置される。
【００１８】
すなわち、図２に示すように、培養容器２はガラス板２３上に載置され、この培養容器２の底面には、透明な導電体層４１が膜状に形成されている。また、電気コイル２４は、コントローラ３１に接続されており、コントローラ３１によって、電気コイル２４に流れる高周波交流電流が制御される。電気コイル２４に交流電流が流れると、電気コイル２４によって交番磁界が発生し、電磁誘導効果により培養容器２の底面の導電体層４１には、渦電流が生じる。この導電体にはわずかな電気抵抗があるので、渦電流によるジュール熱が発生し、培養容器２を過熱することになる。
【００１９】
ここで、この渦電流は、交番磁界を打ち消す方向に生じ、エネルギーが熱として消費されるので、培養容器２の底面に形成された導電体層４１の上方には、磁界の浸透がなく、培養試料に対する磁界の影響は小さくなる。
【００２０】
また、ガラス板２３は、ドーナツ型の形状を有しているため、ガラス板２３の下面に配置される電気コイル２４は、図２の矢印Ａの方向からガラス板２３を見た場合の矢視図である図３に示すように、ガラス板２３の対物レンズ１４の光路となる中央穴（開口部）の周囲を囲むようにしてリング状に配置される。すなわち、ガラス板２３は、このような形状を有しているため、対物レンズ１４の光路を遮らないようにすることができる。また、ガラス板２３のような透明な部材であれば、中央穴を設けない状態であっても観察可能となるので、ガラス板２３の形状は、ドーナツ型に限られず、中央穴がない平面状などの他の形状であってもよい。なお、電磁誘導の効率の観点から、電気コイル２４が形成するリングの直径は、培養容器２の底面の直径よりも小さいほうが好ましい。
【００２１】
なお、導電体層４１は、培養容器２の底面に形成する代わりに、培養容器２の底面に対向する位置であるガラス板２３の上面に形成してもよい。この場合、ガラス板２３の上面に形成された膜状の透明な導電体層に所定のコーティングを施して、導電体層を保護すると好適である。かかる構成を採用した場合、培養容器２側には、特別な加工を施す必要がなくなり、顕微鏡１においては、任意の培養容器を、ステージ１２に取り付けられたガラス板２３上に載置して、観察することが可能となる。
【００２２】
以上のように、顕微鏡１において、電気コイル２４は、交流電流が流されることで、電磁誘導によって渦電流を、ステージ１２に取り付け可能なガラス板２３上に載置される培養容器２の底面の導電体層４１に発生させ、そのジュール熱により導電体層４１を誘導加熱するものである。すなわち、本実施の形態において、培養容器２を加熱するために設けられる、ガラス板２３と電気コイル２４は、加熱装置として構成され、顕微鏡１のステージ１２に取り付けられていると捉えることができる。
【００２３】
また、図１に示すように、顕微鏡１には、赤外線カメラ３２が設けられており、この赤外線カメラ３２によって、導電体層４１を観察することで、発熱温度を検知できる。また、赤外線カメラ３２では、カメラ焦点を培養試料自体に厳密に合わせることで、試料自体の温度を正確に検知できる。
【００２４】
赤外線カメラ３２は、コントローラ３１と接続されており、検知した温度に関する情報をコントローラ３１に出力する。そして、コントローラ３１は、赤外線カメラ３２により検知された温度を用いて、所定の目的の温度が維持されるように、電気コイル２４を流れる交流電流を調節する。なお、本実施の形態では、温度を検知する手段として、赤外線カメラ３２を一例にして説明するが、この赤外線カメラ３２の他に、熱電対等の接触式温度計などを用いることも可能である。
【００２５】
以上のようにして、顕微鏡システムは構成される。
【００２６】
ところで、加熱用ランプ２１であるが、たとえば、赤外線を照射するハロゲンランプなどからなり、培養容器２に光を照射して加熱する。ここで、加熱用ランプ２１からの光を、培養容器２にあてる手法であるが、たとえば、透過照明部１８内のミラーを切り替える手法を採用することができる。つまり、試料観察時においては、透過照明部１８内のミラーは、透過照明ランプハウス１９からの照明光が試料に照射されるように配置されるが、培養容器２内の温度調整を行いたいときには、このミラーを切り替えて、加熱用ランプ２１からの光が培養容器２に照射されるようにすればよい。
【００２７】
具体的なミラーの切り替えの構成としては、ミラーを光路に対して挿脱可能なように、たとえば、スライダに設置してもよい。又、ミラーの一端を回転軸として、回動可能にし、光路への挿脱を可能にしてもよい。
【００２８】
たとえば、培養容器２中の試料を３７℃に維持したい場合には、加熱用ランプ２１によって、３０℃±５℃程度まで加熱し、その後、コントローラ３１により電気コイル２４による加熱を制御することで、培養容器２内の温度が３７℃となるように微調整する。このようにすることで、目的の温度付近までの大まかな加熱は、加熱用ランプ２１により行い、微調整を電気コイル２４により行うことが可能となる。また、試料を観察する際には、コントローラ３１によって、電気コイル２４による加熱を調節することで、培養容器２内の温度を３７℃に維持する。又、加熱用ランプ２１とコントローラ３１とを接続し、加熱用ランプ２１のみで加熱を行ってもよく、この場合、電気コイル２４は不用である。
【００２９】
また、図３に示したように、ガラス板２３には、光路のための中央穴が設けられており、そこには電気コイル２４を配置できないため、培養容器２の一部が加熱されにくくなることも考えられるが、その場合には、加熱用ランプ２１により照射された光を、たとえばコンデンサレンズ２０のレンズを培養容器２の加熱されにくい部分を加熱できるようなレンズに切り替えることにより、その部分を加熱することで、試料を均一に加熱すればよい。
【００３０】
なお、加熱用ランプ２１であるが、ハロゲンランプに限らず、試料に影響のない波長の光を照射するものであれば他のランプを使用することも可能である。
【００３１】
ところで、培養容器２を加熱する部材としては、上述した、電気コイル２４に限らず、他の加熱部材を用いることも可能である。図４の断面図には、他の加熱部材の例として、電気コイル２４の代わりに、コイルパターン５１を用いた場合の例を示している。コイルパターン５１は、電気コイル２４と同様に、コントローラ３１と接続されており、コントローラ３１の制御にしたがって、電気コイル２４と同様の原理により、培養容器２を加熱する。
【００３２】
ここで、図４の矢印Ａの方向からガラス板２３を見た場合の矢視図を図示すると、図５のようになる。すなわち、ガラス板２３の下面に配置されるコイルパターン５１は、ガラス板２３の対物レンズ１４の光路となる中央穴の周囲を囲むようにして配置される。
【００３３】
このように、ガラス板２３において、コイルパターン５１を配置した場合であっても、電気コイル２３と同様にしてコントローラ３１により制御することで、培養容器２を加熱することが可能である。
【００３４】
また、図３においては、電気コイル２４による形状を円形であるとして説明したが、かかる形状は円形に限らず、たとえば、図６に示すように、四角形の形状を有する電気コイル６１を、ガラス板２３の下面に配置してもよい。電気コイル２４の形状は、特に、培養容器２の底面の形状と一致しているほうが、加熱効率が高いので、たとえば、底面の形状が四角形となる培養容器２を、ガラス板２３に載置する場合には、図６に示すような、四角形の形状を有する電気コイル６１を配置するとよい。すなわち、図３の円形の形状を有する電気コイル２４や、図６の四角形の形状を有する電気コイル６１は、コイルの形状の一例であって、本実施の形態においては、コイルの形状は如何なる形状であってもよいが、ここでは、特に、培養容器２の底面の形状に合わせた形状とするのが好適である。
【００３５】
また、より多くのパターンの形状を作る場合について考えると、図３の電気コイル２４よりも、図５のコイルパターン５１のほうが適している。つまり、コイルパターンは、基本的に、一平面内に描ける形状であれば、ほぼ、どのような形でも作ることが可能であるので、培養容器２以外にも、たとえば、フラスコ、シャーレ、ウェルプレートなどの他の容器の底面に合わせた形状を有するコイルパターンを、ガラス板２３の下面に配置することで、それらの容器を加熱することが可能となる。
【００３６】
また、このコイルパターンを、図７に示すように、格子状に配置することで、培養容器２などの如何なる容器の形状にも対応することが可能となる。すなわち、たとえば、ガラス板２３に載置された培養容器２の形状を赤外線カメラ３２により判定することで、コントローラ３１によって、ガラス板２３の下面に格子状に配置されたコイルパターン７１のうち、その判定により得られた形状に応じた位置のコイルパターン７１による加熱を制御することが可能となる。
【００３７】
たとえば、ガラス板２３に載置された培養容器２の底面の形状が円形である場合には、図７のコイルパターン７１を形成する格子状に配列された複数のコイルパターンのうち、図３の電気コイル２４に対応する位置のコイルパターンの加熱が制御される。同様にまた、たとえば、培養容器２の底面の形状が四角形である場合には、図７の格子状に配列された複数のコイルパターンのうち、図６の電気コイル６１に対応する位置のパターンの加熱が制御される。また、図７に示すような、コイルパターンを格子状に配置することで、連続した位置に配置されたコイルパターンだけでなく、一部のコイルパターンだけを部分的に加熱させることも可能となる。
【００３８】
なお、たとえば、フラスコ、シャーレ、ウェルプレートなどの他の容器を、培養容器２の代わりに、ガラス板２３上に載置する場合には、それらの容器の底面に導電体層４１を形成することになる。
【００３９】
以上のように、本発明によれば、培養用の容器を載置した試料載置板の下面に配置された加熱部材により容器を加熱するので、より精密な温度制御を行うことが可能となる。
【００４０】
また、従来の手法であると、培養の過程を顕微鏡で観察する場合、培養適した温度を維持するために、培養容器の温度管理が可能なチャンバに納め、そのチャンバ内雰囲気全体に対して温度制御を行っていたため、熱伝達効率が悪いうえ、精密な制御が難しく、装置も大型で複雑になるなどの問題があったが、本発明を適用することで、より精密な温度制御を、小型の機器で、簡単に行うことが可能である。さらに、本発明によれば、チャンバを設ける必要がないので、熱伝達効率を高くすることが可能となる。
【００４１】
なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
【００４２】
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明を適用した顕微鏡システムの一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】加熱装置の詳細な構成を示す断面図である。
【図３】図２の加熱装置の矢視図である。
【図４】加熱装置の詳細な他の構成を示す断面図である。
【図５】図４の加熱装置の矢視図である。
【図６】図４の加熱装置の矢視図である。
【図７】図４の加熱装置の矢視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  顕微鏡，  ２  培養容器，  １１  本体部，  １２  ステージ，  １３  支持脚部，  １４  対物レンズ，  １５  レボルバ，  １６  接眼レンズ，  １７  接眼鏡筒，  １８  透過照明部，  １９  透過照明ランプハウス，  ２０  コンデンサレンズ，  ２１  加熱用ランプ，  ２２  支持部材，  ２３  ガラス板，  ２４  電気コイル，  ３１  コントローラ，  ３２  赤外線カメラ，  ４１  透明導電体層，  ５１  コイルパターン，  ６１  電気コイル，  ７１  コイルパターン
【図１】
2009300841.tif 000003
【図２】
2009300841.tif 000004
【図３】
2009300841.tif 000005
【図４】
2009300841.tif 000006
【図５】
2009300841.tif 000007
【図６】
2009300841.tif 000008
【図７】
2009300841.tif 000009