JP2008005759A - インキュベータ及びインキュベータ用加湿皿 - Google Patents

Abstract

【課題】加湿用の水が貯溜された加湿皿からの蒸発量を制御することを可能とし、培養空間における結露の発生を抑制することを可能とするインキュベータ及び当該インキュベータに用いられる加湿皿を提供する。
【解決手段】本発明のインキュベータ２は、培養室１３内を培養物としての細胞の培養に適したガス、温度及び湿度環境とするものであって、培養室１３内に設けられて加湿用の水を貯留する加湿皿５５を備え、該加湿皿５５は、培養室１３内に露出される水面を制限するための蓋６０を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、内容室内を培養物の培養に適したガス、温度及び湿度環境とするインキュベータ及び当該インキュベータに用いられる加湿皿に関するものである。

近年のバイオ、再生医療関連の分野の発達に伴い、インキュベータを使用して細胞を培養する作業が、増加傾向にある。細胞の培養を促進するためには、それぞれの細胞に適した培養空間を整備する必要があり、従来より、培養空間の温度制御、湿度制御、雰囲気制御を行うインキュベータが開発されている。

特に、培養条件としてＣＯ₂（二酸化炭素）ガス濃度の厳格な濃度条件を要求する細胞の培養を行う場合には、温度制御及び湿度制御を行うものに加えて、培養空間のＣＯ₂ガス濃度を制御可能とするＣＯ₂インキュベータが用いられている。

また、培養条件としてＯ₂（酸素）ガス濃度の厳格な濃度条件を要求する細胞の培養を行う場合には、温度制御及び湿度制御を行うものに加えて、培養空間のＯ₂ガス濃度を制御可能とするインキュベータが用いられる。一般に、Ｏ₂ガス濃度の濃度調整を行う場合には、設定Ｏ₂ガス濃度が２０％未満の場合には、Ｏ₂ガスボンベからＯ₂ガスを培養空間に供給し、設定Ｏ₂ガス濃度が２０％以下の場合には、Ｎ₂ガスボンベからＮ₂ガスを培養空間に供給する。

また、培養空間では、細胞等の培養を促進するため、湿度を高く、例えば９０％以上に維持する制御が行われる（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。これら各特許文献に示される培養空間の加湿手段としては、水が貯溜された加湿トレイが培養空間の底面に設置されており、当該加湿トレイから自然蒸発される水分によって培養空間の加湿が行われていた。
特開平１０−２３４３５１号公報 特開２００２−１１２７６２号公報

しかしながら、加湿トレイからの自然蒸発による培養空間の加湿方法では、培養空間の温度との関係により加湿トレイからの蒸発量によって成り行きに任せられたものであった。そのため、培養空間内の湿度が９５％以上となると、培養空間を構成する内壁面や棚表面、更には培養物が収容された試料容器との間において少しの温度差（例えば０．５℃）が生じると、低い方の表面に結露が発生する問題があった。

特に、顕微鏡機能を備えたインキュベータにおいては、培養物の観察が行われるテーブル面と、培養空間との間に温度差が生じ、顕微鏡を構成するレンズや観察対象が収容される試料容器内面や外面等に結露が発生した場合には、顕微鏡によって培養物を観察することができなくなる問題がある。

そこで、培養空間内の空気を漏出させ、新たなガス（ＣＯ₂ガスやＯ₂ガス又はＮ₂ガス、外気）を導入することによって、高湿度、且つ、培養空間内に結露が生じにくい湿度（例えば９０％程度）に維持することが考えられる。

しかしながら、Ｏ₂ガスやＮ₂ガスは、比較的コストが高い。そのため、必要最低限のガス導入量によって、Ｏ₂ガス濃度を調整することが好ましく、ガスの入替以外の方法によって、培養空間内の湿度を所定の高湿度に調整する機構の開発が望まれている。

そこで、本発明は従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、加湿用の水が貯溜された加湿皿からの蒸発量を制御することを可能とし、培養空間における結露の発生を抑制することを可能とするインキュベータ及び当該インキュベータに用いられる加湿皿を提供することを目的とする。

本発明のインキュベータは、培養室内を培養物の培養に適したガス、温度及び湿度環境とするものであって、培養室内に設けられて加湿用の水を貯留する加湿皿を備え、該加湿皿は、培養室内に露出される水面を制限するための蓋を有するものである。

請求項２の発明のインキュベータ用加湿皿は、熱伝導の良好な部材にて構成され、インキュベータの培養室内に設けられて加湿用の水を貯留する加湿皿であって、皿本体の上面開口に設けられた蓋を備え、該蓋は培養室内に露出される水面を制限するものである。

請求項３の発明は、上記各発明において、蓋は、培養室内に露出される水面の面積を調整可能とされているものである。

請求項４の発明は、上記各発明において、蓋は、加湿用の水を培養室内に露出させるための窓と、該窓内において露出される水面の面積を調整するための可動閉塞部材とを有するものである。

請求項５の発明は、上記発明において、蓋は、窓より外側に位置するガス導入部を有するものである。

本発明によれば、培養室内を培養物の培養に適したガス、温度及び湿度環境とするインキュベータにおいて、培養室内に設けられて加湿用の水を貯留する加湿皿を備え、該加湿皿は、培養室内に露出される水面を制限するための蓋を有することにより、培養室内に露出される水面からの蒸発量を蓋の開閉によって調整することが可能となる。

これにより、培養室内の湿度が所定の湿度以上に上昇し、結露の発生が生じやすい環境となった場合に、該蓋によって加湿皿の培養室内に露出される水面の面積を制限することにより、加湿皿からの蒸発量を制限することが可能となる。従って、結露の発生を抑制することが可能となる。

請求項２の発明によれば、インキュベータ用加湿皿は、熱伝導の良好な部材にて構成され、インキュベータの培養室内に設けられて加湿用の水を貯留する加湿皿であって、皿本体の上面開口に設けられた蓋を備え、該蓋は培養室内に露出される水面を制限することにより、培養室内に露出される水面からの蒸発量を蓋の開閉によって制御することが可能となる。

これにより、培養室内の湿度が所定の湿度以上に上昇し、結露の発生が生じやすい環境となった場合に、該蓋によって加湿皿の培養室内に露出される水面の面積を制限することにより、加湿皿からの蒸発量を制限することが可能となる。従って、結露の発生を抑制することが可能となる。

また、請求項３の発明によれば、上記各発明に加えて、蓋は、培養室内に露出される水面の面積を調整可能とされているので、任意に培養室内に露出される水面の面積を調整することができ、培養室内に露出される水面の面積を微調整することが可能となる。これにより、完全に蓋によって培養室内に露出される水面が閉塞される場合や、完全に加湿皿内の水が培養室内に露出される場合に比して、目的とする湿度に培養室内を調整しやすくなる。

これにより、湿度調整を容易に行うことが可能となり、結露の発生を抑制しつつ、培養物の培養に適した高湿度を維持することが可能となる。

更に、請求項４の発明によれば、上記各発明に加えて、蓋は、加湿用の水を培養室内に露出させるための窓と、該窓内において露出される水面の面積を調整するための可動閉塞部材とを有することにより、簡素な構造にて培養室内に露出される水面の面積を微調整することが可能となる。

これによっても、湿度調整を容易に行うことが可能となり、結露の発生を抑制しつつ、培養物の培養に適した高湿度を維持することが可能となる。

請求項５の発明によれば、上記発明に加えて、蓋は、窓より外側に位置するガス導入部を有することにより、加湿皿に貯溜される加湿用の水にガスを導入させることが可能となる。これにより、培養室内に導入されるガスを一旦加湿用の水によって加湿した後、培養室内に拡散させることができ、加湿効率の向上を図ることが可能となる。

特に、ガス導入部は、蓋の窓より外側に位置して設けられることから、加湿用の水に導入されるガスにより生じる水跳ねが窓を介して外部に漏出する不都合を抑制することが可能となる。

次に、図面を参照して本発明の実施形態について詳述する。図１は本発明のインキュベータを適用した培養物観察システムＳを構成する培養物観察装置１の部分透視正面図、図２は図１の培養物観察装置１の側面図、図３は図１の培養物観察装置１の縦断側面図、図４は図１の培養物観察装置１の横断平面図、図５は培養物観察システムＳを構成する制御装置の電気ブロック図をそれぞれ示している。

本実施例の培養物観察システムＳは、培養物として例えば、受精卵内に存在する未分化な幹細胞（所謂ＥＳ細胞）である胚性幹細胞や、既にできあがった体内の各器官に存在する未分化な幹細胞、例えば造血幹細胞や神経管細胞などの体性幹細胞等の再生医療等に用いられる細胞のみならず、受精卵などの細胞の培養操作に用いられるシステムであり、培養しつつ、該培養状況を観察可能とするシステムである。

培養物観察システムＳは、培養物としての細胞（以下、培養物として細胞を例に挙げて説明する）の培養に適した環境を構成するためのインキュベータ（培養手段）２と、細胞の顕微鏡画像を撮影するための撮像装置（撮像手段）３と、撮像装置３により撮影された顕微鏡画像を表示するためのディスプレイ（表示手段）４と、これらインキュベータ２、撮像装置３及びディスプレイ４を制御する制御手段としてのコンピュータ５とを備えるものである。このうち、インキュベータ２と、撮像装置３により図１に示す如き培養物観察装置１が構成され、コンピュータ５は、汎用のマイクロコンピュータにより構成されるＰＣなどから構成される。

培養物観察装置１は、例えば一面（本実施例では前面）に開口１０を有する断熱性の箱体により本体１２が構成されており、この本体２内（庫内）上部には、インキュベータ２を構成する培養室１３が形成されている。また、この培養室１３の下方に位置する本体１２内下部には、撮像装置３が配設される撮像室６が形成されている。

そして、本体１２には、前面開口１０を開閉自在に閉塞するための内扉１４が設けられていると共に、更に、内扉１４の外方に位置して断熱扉１５が設けられている。内扉１４は、内部を透視可能とする透明ガラス板などにより構成されており、断熱扉１５を開放し、内扉１４を閉鎖した状態で、培養室１３内を視認可能とされる。また、断熱扉１５の前面には、コントロールパネル１６が設けられていると共に、該断熱扉１５の裏面外周縁には、内扉１４の端面より外側に位置してガスケット１７が取り付けられている。これにより、培養室１３は、外部から密閉可能とされる。

培養室１３を構成する本体１２内壁面には、所定間隔を存して熱良導性の区画壁２０が配設されている。この区画壁２０は、培養室１３を構成する全面、即ち、天面、底面、左右側面、背面に位置して配設されており、当該区画壁２０と本体１２内壁面との間には、庫内ヒータ１９（図５のみ図示する）が配設されている。尚、培養室１３の下方には、撮像装置３が配設されているため、培養室１３の底面は、当該撮像装置３が設けられている部分を除く部分に庫内ヒータ１９が配設されているものとする。また、扉１５を閉じた状態で、培養室１３の前面を構成する断熱扉１５の背面にも、扉ヒータ１８（図５のみ図示する）が配設されている。これにより、培養室１３は、区画壁２０及び内扉１４を介して間接的に六面すべての面から加熱可能とされている。

また、培養室１３の左右側壁を構成する各区画壁２０には、内方に突出して図示しない棚架設部が複数段形成されており、当該棚架設部には、熱良導性、且つ、複数の連通穴が形成される棚板（棚）７が着脱可能に複数段（本実施例では６段）架設されている。尚、詳細は後述する如く、当該培養室１３内後部には、光源４７が配設されているため、本実施例では、棚板７の後端は光源４７の前面より前方となるように架設可能とされているが、これに限定されるものではなく、培養室１３を構成する背面に近接する位置まで延在し、光源４７に対応する位置は、該光源４７を回避する形状（断面Ｕ字状の切欠）としてもよい。

一方、本体１２には、培養室１３内と連通するようにＣＯ₂ガス供給口２３と、Ｏ₂・Ｎ₂ガス供給口２１が設けられており、各ガス供給口２１、２３には、それぞれ図示しないガス供給管が接続されている。ＣＯ₂ガス供給口２３に接続されるガス供給管には、ＣＯ₂ガス電磁弁２４を介してＣＯ₂ガスボンベ（ＣＯ₂ガス供給手段）が接続されている。

また、Ｏ₂・Ｎ₂ガス供給口２１に接続されるガス供給管には、Ｏ₂ガス電磁弁２５を介してＯ₂ガスボンベ（Ｏ₂ガス供給手段）及びＮ₂ガス電磁弁２２を介してＮ₂ガスボンベ（Ｎ₂ガス供給手段）が接続されている。尚、本実施例では、各Ｏ₂ガス、Ｎ₂ガスはＯ₂・Ｎ₂ガス供給口２１により培養室１３へ供給されているが、これに限定されるものではなく、同様にＯ₂ガス及びＮ₂ガスの培養室１３への供給を行うためのＮ₂ガスはＯ₂・Ｎ₂ガス供給口を更にもう一つ設け、これによって、ガス供給を円滑なものとしても良い。

各ガスボンベには、所定純度以上のガスが封入されているものとする。各電磁弁２２、２４、２５は、詳細は後述するインキュベータ側制御装置Ｃ１にて開閉制御される。これによって、所定のＣＯ₂濃度、Ｏ₂濃度のガスを培養室１３に供給可能としている。また、本実施例では、Ｏ₂ガス及びＮ₂ガスの両者を供給可能としているが、どちらか一方のみを供給可能としても良い。

また、本体１２内には、培養室１３の空気温度を検出するための庫内温度センサ２６と、培養室１３のＣＯ₂ガス濃度を検出するためのＣＯ₂ガス濃度センサ２７、培養室１３のＯ₂ガス濃度を検出するためのＯ₂ガス濃度センサ２８が設けられている。これらセンサ２６、２７、２８は、いずれもインキュベータ側制御装置Ｃ１に接続されており、これらセンサの検出に基づき、上記庫内ヒータ１９、扉ヒータ１８、ＣＯ₂ガス電磁弁２４、Ｏ₂ガス電磁弁２５、Ｎ₂ガス電磁弁２２が制御され、詳細は後述する如く設定された培養環境の温度やガス濃度が制御される。

尚、本体１２には、培養室１３内の空気をサンプルとして取り出すためのサンプル採取口２９が設けられている。また、本体１２内には、培養室１３内の空気を撹拌し、空気の状態を均一とするための図示しない送風機が設けられている。この送風機は送風機用モータ３２により作動するものであり、該送風機用モータ３２は、インキュベータ側制御装置Ｃ１により制御される。

そして、上述した如きＯ₂・Ｎ₂ガス供給口２１の培養室１３側には、該Ｏ₂・Ｎ₂ガス供給口２１と連通して形成されるガス導入ポート３０が形成されており、該ガス導入ポート３０には、ガス配管５４を介して、加湿皿５５の空気導入ポート５８に接続される。

ここで、図６乃至図１０を参照して、加湿皿５５の構成について説明する。図６は加湿皿５５の縦断側面図、図７は図６の加湿皿５５の平面図、図８は図６の加湿皿５５の縦断正面図、図９は蓋６０の縦断側面図、図１０は図９の蓋６０の縦断正面図を示している。

本実施例における加湿皿５５は、培養室１３に架設される最上段の棚板７に載置されるものであり、上面に開口する本体５６と、当該上面開口を閉塞する蓋６０とから構成される。本体５６及び蓋６０は、抗菌処理が施され、且つ、熱伝導の良好な部材、例えば、金属材料にて構成される。

本体５６は、所定の容積を有する容器状に構成され、内部に加湿用の水、例えば蒸留水を貯溜可能とする。尚、後述する蓋６０が取り付けられていない状態では、本体５６内に貯溜される加湿用の水のすべての水面は、培養室１３内に露出された状態となる。

蓋６０は、本体５６内に貯溜される加湿用の水を培養室１３内に露出させるための窓６１が形成されており、この窓６１には、同様の材料にて構成される可動閉塞部材６２が摺動自在に取り付けられる。また、この蓋６０には、一端がガス導入ポート３０に接続されるガス配管５４を接続するための空気導入ポート（ガス導入部）５８が窓６１の外側に位置して設けられている。本実施例では、当該空気導入ポート５８が設けられる側を培養室１３の奥側に配置し、可動閉塞部材６２が窓６１を閉塞した状態から、空気導入ポート５８とは反対側の方向に対し、前方に摺動することで、窓６１を開放可能とする。

ここで、例えば、可動閉塞部材６２の開放方向に位置する辺を除く蓋６０に形成される窓６１の下縁部（本実施例では３面）には、本体５６底面に向けて垂下して閉塞面５７が形成される。本実施例における閉塞面５７は、本体５６の底面との間に、通水可能とする隙間が形成される寸法に形成されており、窓６１の投影面であって、且つ、可動閉塞部材６２にて開放されている面以外に位置する本体５６内の水面が培養室１３内に露出しない構成とされている。

可動閉塞部材６２は、断面略Ｌ字状に折曲形成された板状部材であり、蓋６０の上面に対し略水平に位置する上面６２Ａと、当該上面６２Ａの端部から本体５６底面に向けて垂下して形成される閉塞面６２Ｂとから構成される。これにより、閉塞面５７が形成されていない面についても当該可動閉塞部材６２に形成される閉塞面６２Ｂにより、窓６１の投影面であって、且つ、可動閉塞部材６２にて開放されている面以外に位置する本体５６内の水面が培養室１３内に露出しない構成とすることができる。

ここで、上面６２Ａは、蓋６０に形成される窓６１の幅寸法（該可動閉塞部材６２の摺動方向と直交する方向の寸法）よりも幅広に、具体的には、窓６１の開口縁上に安定して載置可能とする寸法に形成されている。そして、少なくとも一方の側部、即ち摺動方向に延在する側部には、予め蓋６０の窓６１縁部に形成される係合孔６３と重合し、図示しないネジにて螺合可能とする複数の係合孔６４が所定間隔を存して形成されている。

可動閉塞部材６２の閉塞面６２Ｂは、挿入される窓６１の幅寸法（即ち、該可動閉塞部材６２の摺動方向と直交する方向の寸法）よりも少許小さく形成されている。そして、閉塞面６２Ｂの下端は、蓋６０の窓６１に形成される閉塞面５７の下端よりも少許短く形成されている。これにより、可動閉塞部材６２を窓６１に取り付けられた状態で、該可動閉塞部材６２を前後に摺動させても該可動閉塞部材６２の閉塞面６２Ｂが両端に位置する閉塞面５７と接触し、不快な接触音の発生や当接により生じる傷などの発生を抑制することが可能となる。

他方、蓋６０に形成される空気導入ポート５８は、図１０に示すように、断面略クランク状の管状部材により構成されており、一端が蓋６０上方に位置し、他端が容器５６内に位置する。両端は、いずれも開口して形成されており、一端から導入された空気を他端から排出可能な構成としている。また、本実施例における空気導入ポート５８は、下端、即ち、容器５６内に位置する端部は、容器５６の下部に位置しており、容器５６内に収容される加湿用の水が少量となった場合であっても、空気導入ポート５８の一端から導入された空気を水中に排出可能としている。

そして、容器５６内には、所定量の加湿用の水を貯溜し、蓋６１を取り付けた状態で、培養室１３内に設置する。培養室１３内の湿度が所定の培養条件に適した値にまで到達していない場合、例えば、少なくとも湿度が９０％以下である場合には、可動閉塞部材６２を前方に引きだし、窓６１を全開とする。

他方、この本体１２内に形成される培養室１３内には、詳細は後述する撮像室６内に配設される倍率変更レンズ等のレンズ３５やＣＣＤカメラ３６等と共に撮像装置３を構成するテーブル３７が配設されている。このテーブル３７は、熱良導性の材料にて構成されると共に、図４に示されるように本実施例では平面略円形を呈した板状部材である。該テーブル３７には、細胞等の試料を収容した試料容器４２を複数設置するため連通して形成される保持穴４３が複数形成されている。本実施例では、６個の保持穴４３が所定間隔を存して形成されると共に、これら保持穴４３は、いずれもテーブル中心から所定寸法を存して形成される。

試料容器４２は、少なくとも底面及び上面が透光性を有する容器、例えば、透明のガラス又は樹脂製にて構成されており、光源４７からの照射光を透過し、対物レンズ４４により内容物を観察可能なものとされている。また、この試料容器４２の開口は、通気性を有するフィルタを備えた蓋部材にて閉塞可能とされており、容器４２内の湿度、ガス濃度を培養室１３内と同様とすることができる。

また、テーブル３７の中心には、熱良導性材料にて構成される回転軸３８が取り付けられている。この回転軸３８は、一端が撮像室６内に配設される回転移動用ステージモータ３９（図５のみ図示する）に接続され、当該ステージモータ３９の駆動により、水平方向に回転可能とされる。また、この回転軸３８は、直線移動用のステージモータ４０によって、一方向、本実施例では、前後方向に移動可能とされている。これにより、回転移動、直線移動によってテーブル３７を移動させることで、テーブル３７に設置された試料容器４２内の細胞等を移動させることができる。

この回転軸３８には、ステージヒータ４１が取り付けられており、回転軸３８の一端に取り付けられる熱良導性のテーブル３７を所定の温度に加熱することが可能とされる。尚、テーブル３７には、該テーブル３７の温度を検出するためのステージ温度センサ４６が取り付けられている。

そして、テーブル３７は配設される培養室１３と、撮像装置３が配設される撮像室６内とは、仕切壁４５にて区画されており、培養室１３内の調整された空気が撮像室６内に進入しないように密閉構造とされている。

テーブル３７の下方には、仕切壁４５を介して撮像室６側から突出して対物レンズ４４が設けられている。この対物レンズ４４は、テーブル３７の保持穴４３に設置された試料容器４２内の細胞等を観察可能とするものであり、回転軸３８（テーブル中心）から所定間隔を存した位置、即ち、保持穴４３が形成される位置に対応する位置に設けられる。そして、当該対物レンズ４４に対向する位置（対物レンズ４４の上方）には、撮像装置３を構成する光源４７がアーム４８を介して培養室１３内に位置する本体１２に設けられている。

本実施例における光源４７は、ＬＥＤ照明が用いられており、培養室１３内に上下に延在して配設され、上方から対物レンズ４４と該光源４７の照射孔との間に位置する細胞等を照明する。尚、光源４７は、ＬＥＤ照明に限定されるものではなく、例えば水銀ランプや光ファイバーなどであっても良いものとする。

尚、本実施例では、テーブル３７の上方の培養室１３には、複数段の棚板７・・が架設可能とされることから、光源４７は、前面開口１０から行われる培養物（容器に収容された状態の細胞など）の納出作業の邪魔とならない位置、本実施例では培養空間後部に配置されるものとする。また、光源４７の照射孔に対向して設けられる対物レンズ４４も同様に、培養空間後部に位置して配設されるものとする。

そして、これら対物レンズ４４と、光源４７と、テーブル３７と共に、撮像装置３を構成する倍率変更レンズ３５やＣＣＤカメラ３６等は、上述した如きモータ３９、４０と共に、撮像室６内に配設される。尚、当該対物レンズ４４や倍率変更レンズ３５、ＣＣＤカメラ３６等により構成される撮像システムについては、従来の構造と同様のものであるため、詳細な説明は省略する。

次に、図５の電気ブロック図を参照して、本実施例における培養物観察システムＳの制御システム（制御手段）について説明する。上述したように培養物観察システムＳは、培養室１３に培養環境を構成するインキュベータ２と、該インキュベータ２内（培養室１３内）において培養される細胞等（培養物）の撮像を実行する撮像装置３とを備えた培養物観察装置１と、該培養物観察装置１と通信線により接続されるコンピュータ５とから構成される。培養物観察装置１は、インキュベータ側制御装置Ｃ１と、撮像装置側制御装置Ｃ２を備えている。

インキュベータ側制御装置Ｃ１の入力側には、庫内温度センサ２６、ＣＯ₂ガス濃度センサ２７、Ｏ₂ガス濃度センサ２８、ステージ温度センサ４６、コントロールパネル１６が接続され、出力側には、庫内ヒータ１９、扉ヒータ１８、ステージヒータ４１、ＣＯ₂ガス電磁弁２４、Ｏ₂ガス電磁弁２５及び送風モータ３２が接続されている。また、インキュベータ側制御装置Ｃ１には、コンピュータ５とデータ通信を実行するための通信線５０が接続されている。また、インキュベータ側制御装置Ｃ１は、メモリ５３を内蔵しており、コンピュータ５からの出力及びコントロールパネル１６の操作に基づく出力に基づいて、各設定値をメモリ５３に保存可能とし、当該設定値に基づいて培養室１３の温度、ガス濃度及びテーブル３７の温度が制御される。また、各温度データやガス濃度データは、インキュベータ側制御装置Ｃ１により、コンピュータ５へ出力される。

撮像装置側制御装置Ｃ２の出力側には、撮像装置３を構成するレンズ３５、ＣＣＤカメラ３６、ステージモータ３９、４０、光源４７等が接続される。また、撮像装置側制御装置Ｃ２には、コンピュータ５とデータ通信を実行するための通信線５１（画像取込用通信線、制御用通信線などから構成される）が接続されている。これにより、コンピュータ５からの出力に基づいて、観察する座標移動や光源２７による照射ＯＮ／ＯＦＦ、輝度調整、ＣＣＤカメラ３６による画像取込などの制御が行われる。また、観察する座標位置データや光源の輝度データは、撮像装置側制御装置Ｃ２により、コンピュータ５へ出力される。

コンピュータ５は、培養物観察装置１の制御及び各種データの取込、そのデータの参照・保存を可能とするアプリケーションプログラム（記憶手段としてのメモリ９を内蔵）を備えており、接続されるディスプレイ４の表示画面に各種データや取得画像（顕微鏡画像）を表示可能とする。各種設定は、ディスプレイ４に表示される画面に従って、数値入力や決定操作を行うことによって実行することが可能とされる。また、コンピュータ５には、操作手段としてマウス８が接続されている。

次に、本実施例の培養物観察システムＳの動作について説明する。コントロールパネル１６、又は、コンピュータ５を操作することにより、培養室１３における培養条件、本実施例では、庫内温度、庫内ＣＯ₂ガス濃度、Ｏ₂ガス濃度を設定する。ここでは、庫内温度は＋３７．０℃、ＣＯ₂ガス濃度は５．０％、Ｏ₂ガス濃度は５．０％とする。

これに基づきインキュベータ側制御装置Ｃ１は、庫内ヒータ１９、扉ヒータ１８、ステージヒータ４１の通電制御を行い、培養室１３及びテーブル３７の温度を設定温度である＋３７．０℃に維持する。具体的には、庫内温度センサ２６が＋３６．５℃に低下した場合に、庫内ヒータ１９及び扉ヒータ１８を通電し、＋３７．５℃に上昇した場合に庫内ヒータ１９及び扉ヒータ１８を非通電とする。また、ステージ温度センサ４６が＋３６．５℃に低下した場合に、ステージヒータ４１を通電し、＋３７．５℃に上昇した場合にステージヒータ４１を非通電とする。

このように、庫内ヒータ１９と扉ヒータ１８は、ステージヒータ４１とは独立して温度制御が行われる。この場合において、本実施例では、インキュベータ側制御装置Ｃ１は、テーブル３７の温度を培養室１３内の温度以下であって、培養物としての細胞の培養に適した温度に制御する。即ち、制御装置Ｃ１は、テーブル３７の温度を培養室１３内の温度と同じか、若しくは、培養室１３内の温度よりも低く、且つ、細胞の培養に適した温度（本実施例では＋３６．５℃）より高い温度となるように制御を行う。

これにより、常に培養室１３内の空気温度をテーブル３７の温度以上とすることが可能となる。従って、テーブル３７の保持穴４３に設置された試料容器４２上部の温度（培養室１３内の空気温度に近似）がテーブル３７に接触する試料容器４２下部の温度（テーブル３７の温度に近似）より低くなることで、試料容器４２内面に結露が発生する不都合を回避することが可能となる。

また、インキュベータ側制御装置Ｃ１は、ＣＯ₂ガス濃度センサ２７及びＯ₂ガス濃度センサ２８により検出される培養室１３内の各ガス濃度（ＣＯ₂ガス濃度、Ｏ₂ガス濃度）に基づき、ＣＯ₂ガス電磁弁２４、Ｏ₂ガス電磁弁２５、排気弁３０の開閉制御を行い、培養室１３内を設定ガス濃度（本実施例では、ＣＯ₂ガス濃度は５．０％、Ｏ₂ガス濃度は５．０％）に維持する。

一方、培養室１３内には、詳細は上述した如き加湿皿５５が設けられているため、培養室１３内の空気温度によって、加湿皿５５内に貯溜された加湿用の水が蒸発し、培養室１３内の加湿を行う。また、ガス導入ポート３０は、ガス配管５４を介して、加湿皿５５の空気導入ポート５８に接続されているため、培養室１３内に導入されるＯ₂ガス又はＮ₂ガス（本実施例では、Ｏ₂の設定ガス濃度が５．０％であるため、Ｎ₂ガス）は、一旦、加湿皿５５の空気導入ポート５８により、本体５６内に貯溜される加湿用の水内に排出され（バブリングされ）た後、加湿皿５５の蓋６０に形成される窓６１等により培養室１３内に導入される。そのため、培養室１３内は、加湿皿５５内の加湿用の水でバブリングされた後の加湿されたＮ₂ガス（又はＯ₂ガス）によっても、効率的に加湿される。

このとき、培養室１３内の湿度は、培養に適した湿度、例えば９０％以上であることが好ましいが、加湿が進行し、例えば９５％以上となった場合では、培養室１３内において結露の発生が著しくなる。

ここで、加湿皿５５の加湿用の水からの蒸発量は、培養室１３内に露出される水面の面積によって変化する。そこで、培養室１３の内壁面への結露や試料容器４２への結露が発生した際には、加湿皿５５を構成する可動閉塞部材６２を後方に摺動させ、蓋６０に形成される窓６１の開放面積、即ち、本体５６内に貯溜される加湿用の水の培養室１３への露出面積を制限する調整を行う（図７では点線で示す）。

これにより、加湿皿５５内に貯溜される加湿用の水の水面は、窓６１下縁に形成される閉塞面５７と、後方に摺動される可動閉塞部材６２の上面６２Ａ及び閉塞面６２Ｂによって培養室１３内に露出される水面の面積が狭められる。

従って、培養室１３内への加湿用の水の露出面積は、窓６１の投影面であって、各閉塞面５７、６２Ｂによって囲繞された面積のみに狭められることによって、加湿皿５５内の加湿用の水の蒸発量が制限され、加湿の程度が抑制される。これにより、例えば培養室１３内の湿度を結露の発生が生じやすい９５％以上から、結露の発生が抑制され、且つ、細胞の培養に適した湿度、例えば、９１％や９２％程度に調整することが可能となる。

また、閉塞面５７、６２Ｂにて、囲繞された培養室１３内に露出される水面から加湿用の水の蒸発が行われることとなるが、当該囲繞される空間部分には、各閉塞面５７、６２Ｂの下端と、本体５６の底面との間に形成される隙間から通水可能とされているため、当該空間部分に適切な給水が行われる。

更に、可動閉塞部材６２は、任意に窓６１の縁部に沿って摺動させることによって、開閉量を調整することが可能であるため、簡素な構造にて任意に培養室１３内に露出される水面の面積を微調整することが可能となる。これにより、完全に蓋６０によって培養室１３内に露出される水面が閉塞される場合や、完全に加湿皿５５内の水が培養室１３内に露出される場合に比して、目的とする湿度に培養室１３内を調整しやすくなる。

これにより、湿度調整を容易に行うことが可能となり、結露の発生を抑制しつつ、細胞の培養に適した高湿度を維持することが可能となる。そのため、テーブル３７に設置された試料容器４２に発生する結露を回避することが可能となるため、該結露により、試料容器４２を介して行われる細胞の撮影に結露が邪魔となる不都合を回避することができる。これによって、テーブル３７上に設置された細胞を適切に観察することが可能となる。

また、可動閉塞部材６２は、上面６２Ａに形成される複数の係合孔６４の何れかを、蓋６０に形成される係合孔６３と重合させ、ネジにて螺合することにより、所定の露出面積を固定することが可能となる。これにより、係合孔６４を選択することで、水面の露出面積を調整しやすくなり、利便性の向上を図ることが可能となると共に、容易に可動閉塞部材６２が移動してしまう不都合を回避することが可能となる。

更に、本実施例では、培養室１３内に導入されるＯ₂ガス又はＮ₂ガスは、当該加湿皿５５内の加湿用の水を介して培養室１３内に導入されるが、空気導入ポート５８は、窓６１の外側に位置して設けられているため、係るバブリングによって生じる水跳ねが、加湿皿５５外に出てしまうことを、蓋６０及び閉塞面５７、６２Ｂによって阻止することが可能となる。

そのため、導入されるＯ₂ガス又はＮ₂ガスを加湿しながら、培養室１３内に導入した際に、バブリングによって生じる水跳ねにより、培養室１３内が水浸しになってしまう不都合を回避することが可能となる。これにより、湿度の微調整を可能としながら、快適な細胞の培養を実現することが可能となる。

尚、加湿皿５５を構成する蓋６０自体の開閉（着脱）によっても、培養室１３内に露出される加湿用の水の水面からの蒸発量を調整することが可能となる。そのため、培養室１３内の湿度を早期に上昇させる場合には、蓋６０を取り外し、本体５６に貯溜される加湿用の水の培養室１３への露出面積を増大させ、蒸発量の増大促進を行っても良いものとする。

また、加湿皿５５内に貯溜された加湿用の水は、蒸発により減少するが、１週間〜１ヶ月程度で、追加、若しくは、交換することが好ましい。

係る構成により、培養室１３内は、上述した如く設定された温度、ガス濃度、適切な湿度とすることが可能となる。そのため、培養室１３内に設けられるテーブル３７の各保持穴４３に細胞等を収容した各試料容器４２を設置することで、当該培養条件によって、該細胞の培養を行うことが可能となる。尚、当該テーブル３７に設置された細胞等は、撮像装置３によって、観察可能とされる。また、本実施例では、培養室１３内に複数の棚板７が架設されていることから、当該棚板７に培養物（細胞等）を収容した容器を載置することで、同培養条件によって、該細胞の培養を行うことが可能となる。

本発明を適用した培養物観察システムを構成する培養物観察装置の部分透視正面図である。 図１の培養物観察装置の側面図である。 図１の培養物観察装置の縦断側面図である。 図１の培養物観察装置の横断平面図である。 培養物観察システムを構成する制御装置の電気ブロック図である。 加湿皿の縦断側面図である。 図６の加湿皿の平面図である。 図６の加湿皿の縦断正面図である。 蓋の縦断側面図である。 図９の蓋の縦断正面図である。

符号の説明

Ｓ 培養物観察システム
１ 培養物観察装置
２ インキュベータ（培養手段）
７ 棚板（棚）
１０ 開口
１２ 本体
１３ 培養室
１５ 断熱扉
２１ Ｏ₂・Ｎ₂ガス供給口
２２ Ｎ₂ガス電磁弁
２３ ＣＯ₂ガス供給口
２４ ＣＯ₂ガス電磁弁
２５ Ｏ₂ガス電磁弁
２７ ＣＯ₂ガス濃度センサ
２８ Ｏ₂ガス濃度センサ
３７ テーブル
４２ 試料容器
５４ ガス配管
５５ 加湿皿
５６ 本体
５７ 閉塞面
５８ 空気導入ポート
６０ 蓋
６１ 窓
６２ 可動閉塞部材
６２Ａ 上面
６２Ｂ 閉塞面
６３ 係合孔

Claims (5)

1. 培養室内を培養物の培養に適したガス、温度及び湿度環境とするインキュベータにおいて、
   前記培養室内に設けられて加湿用の水を貯留する加湿皿を備え、
   該加湿皿は、前記培養室内に露出される水面を制限するための蓋を有することを特徴とするインキュベータ。
2. 熱伝導の良好な部材にて構成され、インキュベータの培養室内に設けられて加湿用の水を貯留する加湿皿において、
   前記皿本体の上面開口に設けられた蓋を備え、該蓋は前記培養室内に露出される水面を制限することを特徴とするインキュベータ用加湿皿。
3. 前記蓋は、前記培養室内に露出される水面の面積を調整可能とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインキュベータ又はインキュベータ用加湿皿。
4. 前記蓋は、前記加湿用の水を前記培養室内に露出させるための窓と、該窓内において露出される水面の面積を調整するための可動閉塞部材とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のインキュベータ又はインキュベータ用加湿皿。
5. 前記蓋は、前記窓より外側に位置するガス導入部を有することを特徴とする請求項４に記載のインキュベータ又はインキュベータ用加湿皿。

Images