JP4740554B2 - 培養顕微鏡装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第一実施形態の培養顕微鏡装置を概略的に示している。培養顕微鏡装置は、基本的に、培養細胞の観察するための顕微鏡装置と、温度・湿度・炭酸ガス濃度を培養細胞に適切な値に制御可能な培養装置101とから構成されている。
図1において、顕微鏡装置は、標本123内の培養細胞の観察を可能とする対物レンズ125と、対物レンズ125による培養細胞の拡大像を撮像する撮像装置150と、標本123(すなわち培養細胞)と対物レンズ125を相対移動させる移動装置と、対物レンズ125と移動装置が設置される上側ベース部材114と、撮像装置150が設置される下側ベース部材191と、上側ベース部材114と下側ベース部材191とを連結している複数の支持支柱111とを備えている。
培養装置101は、上側ベース部材114の上側に位置する扉101aと、上側ベース部材114の下側に位置する基部101bとからなる。扉101aは、テーブル122への標本123の装着のために、上側ベース部材114に対して開閉可能である。扉101aが閉じられたときに扉101aと上側ベース部材114との間を気密に保つために、弾性を有するシール部材112が扉101aと上側ベース部材114との間に設けられている。基部101bは支持支柱111によって保持されており、上側ベース部材114との間を気密に保つために、弾性を有するシール部材112が基部101bと上側ベース部材114との間に設けられている。
図2は、図1に示されたテーブルの周辺部分を拡大して示している。テーブル122と上側ベース部材114の間には、水平移動部材116に固定された中間部材129が配置されている。テーブル122と中間部材129の間には、四フッ化エチレン(PFTE)からなるリング状の二枚のシートシール199と、弾性を有するOリング130とが設けられている。Oリング130は押圧された状態で配置されている。また上側ベース部材114と中間部材129の間にも、同様に、二枚のシートシール199とOリング130とが設けられ、Oリング130は押圧された状態で配置されている。
次に、培養細胞に遺伝子や薬剤を導入するマニュピレータ装置について図3を参照しながら説明する。マニュピレータ装置は、揺動と上下移動が可能なアーム142を有し、アーム142は端部にシリンジ143を保持している。アーム142は上下移動軸138に固定されている。上下移動軸138は、円筒状の回転軸136の中に収容されており、回転軸136に対して上下移動し得る。回転軸136は、軸受け137を介して上側ベース部材114に取り付けられており、上側ベース部材114に対して回転し得る。回転軸136は下端部に大歯車195を備えている。大歯車195は、上側ベース部材114に固定されたステッピングモーター194の出力軸に取り付けられた小歯車193とかみ合っている。上下移動軸138は下端部にメスネジを有している。上下移動軸138のメスネジは、ステッピングモーター140の出力軸に形成されたオスネジとかみ合っている。上下移動軸138は外周面に上下に延びる溝138aを有している。溝138aには、回転軸136に固定されたピン139が収容されている。ピン139は、回転軸136に対する上下移動軸138の上下移動の範囲を定めるとともに、回転軸136に対する上下移動軸138の回転を規制する。上下移動軸138に対するアーム142の固定位置は、シリンジ143と回転軸136の芯との間の距離が対物レンズ125の光軸と回転軸136の芯との間の距離と同じになるように調整されている。
水浸対物レンズへの水補給装置について図3を参照しながら説明する。本実施形態の培養顕微鏡装置は、対物レンズ125が水浸対物レンズである場合も考慮して、水浸対物レンズへ水を補給する水補給装置を備えている。水補給装置は、培養装置101の設定温度とは異なる温度への設定が可能な冷却部を備えている。冷却部は、これに限らないが、本実施形態ではペルチェ素子144で構成されている。ペルチェ素子144は、テーブル122の下面で、テーブル122の移動の際に対物レンズ125の光軸上に位置し得る個所に固定されている。ペルチェ素子144は、対物レンズ125に対向し得る水補給面144aを有している。培養空間は相対湿度100%に近い飽和状態に維持されるため、ペルチェ素子144の水補給面144aを数度冷却すると、水補給面144aに水蒸気が結露する。前述した移動装置によってテーブル122を移動して、水補給面144aを対物レンズ125の上方に配置した後に降下させることにより、水補給面144aに結露した水を対物レンズ125に補給することができる。この構成によれば、ペルチェ素子144だけで、ほかに特別な部材を用いることなく、対物レンズ125への水の補給が可能となる。つまり、安価な水補給装置が提供される。
顕微鏡装置は蛍光観察と暗視野観察とが可能である。蛍光観察は目的部位での蛍光蛋白の発現確認などに利用し、暗視野観察は細胞の核や輪郭を可視化し細胞の位置や培養の状態、または細菌汚染の確認などに利用する。
図4の照明装置を用いて蛍光観察も可能である。蛍光観察では、図1において、ターレット151を切り換えて、標本123の蛍光波長に合わせた吸収フィルター148を光軸上に配置する。図4において、発光ダイオード145が発した光は、励起フィルター146によって標本励起に必要な波長の光だけが選択的に透過され、標本123を照明する。照明光により励起された標本123は、励起に用いた波長より長い波長の蛍光を発する。蛍光は対物レンズ125に捕獲され、平行光となり対物レンズ125を出て吸収フィルター148に到る。吸収フィルター148を透過した光は結像レンズ149により撮像装置150の受光面に結像され、モニター192上に物体像を表示する。暗視野照明のため、照明光が対物レンズ125で捕獲されないので、照明光による対物レンズ125での自家蛍光によるSNの低下が生じない。
図6は、本実施形態の変形例の培養顕微鏡装置を示している。具体的には、図1に示される顕微鏡装置を暗視野観察に適した構成から位相差観察に適した構成に変更した培養顕微鏡装置を示している。図6において、図1に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
図7は、本発明の第一実施形態の別の変形例の培養顕微鏡装置を示している。
図8は、参考実施形態の培養顕微鏡装置を概略的に示している。参考実施形態の培養顕微鏡装置は、温度・湿度・PHの制御が可能で細胞培養に用いるインキュベーター164と、インキュベーター164の内部に収容される顕微鏡装置165と、顕微鏡装置165をインキュベーター164の内部と外部の間で移動させるスライド装置166とを備えている。スライド装置166はインキュベーター164の内部に設けられている。
Claims (11)
- 標本である培養細胞の観察を可能とする顕微鏡装置の対物レンズと、
前記標本と前記対物レンズ相対移動させる前記顕微鏡装置の移動装置と、
前記顕微鏡装置の下側ベース部材に設置された、前記対物レンズによる前記培養細胞の拡大像を撮像する前記顕微鏡装置の撮像装置と、
前記下側ベース部材と対をなす、前記対物レンズと前記移動装置が設置された前記顕微鏡装置の上側ベース部材と、
前記培養細胞を培養する培養装置とを備えており、
前記培養装置は、
前記上側ベース部材と共に培養空間を規定する扉と、
前記上側ベース部材と共に非培養空間を規定する基部と、
前記培養空間の湿度を調整するための加湿ヒーターと、
前記非培養空間の温度を調整するための加温ヒーターと、
炭酸ガスボンベに接続された炭酸ガスを供給するための弁と、
前記加温ヒーターと前記加湿ヒーターと前記弁を制御する制御部とを備えており、
前記標本は前記培養空間内に配置され、
前記対物レンズと前記移動装置は、前記培養空間と前記非培養空間の両方にまたがっており、
前記撮像装置は前記培養装置の外に配置されており、
前記制御部は、前記培養空間内の温度・湿度・炭酸ガス濃度を培養細胞に適切な値に制御し、
前記制御部は、前記非培養空間の温度を制御し、
さらに、前記非培養空間を前記培養空間の湿気から隔離する隔離手段を備えている、培養顕微鏡装置。 - 請求項1に記載の培養顕微鏡装置であって、前記非培養空間を除湿する除湿手段をさらに備えている、培養顕微鏡装置。
- 請求項1または2のいずれかひとつに記載の培養顕微鏡装置であって、前記扉は、前記上側ベース部材に対して開閉可能である、培養顕微鏡装置。
- 請求項1〜3のいずれかひとつに記載の培養顕微鏡装置であって、前記培養装置は、前記撮像装置を前記培養装置から熱的に隔離する断熱材含む隔離壁を備えている、培養顕微鏡装置。
- 請求項1〜4のいずれかひとつに記載の培養顕微鏡装置であって、前記上側ベース部材と前記下側ベース部材は共に低膨張部材で構成されている、培養顕微鏡装置。
- 請求項1〜5のいずれかひとつに記載の培養顕微鏡装置であって、前記対物レンズは水浸対物レンズであり、前記顕微鏡装置は、前記水浸対物レンズに水を補給する水補給装置をさらに備えており、前記水補給装置は、前記培養装置の設定温度とは異なる温度への設定が可能な冷却部と、前記冷却部に結露した水を前記水浸対物レンズに移動させる水移動機構とを備えている、培養顕微鏡装置。
- 請求項1〜6のいずれかひとつに記載の培養顕微鏡装置であって、前記培養装置は、前記培養細胞の装着指示に基づいて、前記培養細胞が前記培養装置の内部の温度と同じになるための一定時間経過後に加湿を開始する、培養顕微鏡装置。
- 請求項1〜7のいずれかひとつに記載の培養顕微鏡装置であって、さらに、培養細胞を照明するための照明装置と、前記照明装置から発せられる照明光のうち特定の波長の照明光だけを選択的に透過する励起フィルターと、前記撮像装置に向かう観察光のうち特定の波長の観察光だけを選択的に透過する吸収フィルターと、前記対物レンズの後ろ側焦点面と共役な位置に配置されたリングスリットと、前記照明装置内で前記対物レンズの後ろ側焦点面に配置されたリング状の位相板とを備えている、培養顕微鏡装置。
- 請求項1〜7のいずれかひとつに記載の培養顕微鏡装置であって、さらに、培養細胞を照明するための照明装置と、前記照明装置から発せられる照明光のうち特定の波長の照明光だけを選択的に透過する励起フィルターと、前記撮像装置に向かう観察光のうち特定の波長の観察光だけを選択的に透過する吸収フィルターとを備えており、前記照明装置は前記対物レンズの開口の外側から培養細胞を照明する、培養顕微鏡装置。
- 請求項1〜9のいずれかひとつに記載の培養顕微鏡装置であって、前記顕微鏡装置はさらに、前記撮像装置が設置された下側ベース部材を備えており、前記上側ベース部材と前記下側ベース部材は支持支柱により連結されている、培養顕微鏡装置。
- 請求項1〜10のいずれかひとつに記載の培養顕微鏡装置であって、前記隔離手段はシール部材を備えている、培養顕微鏡装置。
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