培地供給装置、顕微鏡システム
【課題】生体試料を収容したシャーレに対して劣化した培地の注入を防止しながら新鮮な培地を注入する培地供給装置、顕微鏡システムを提供する。
【解決手段】
保管容器３に保管された培地２０を吸引するためのポンプ５と、保管容器３から生体試料収納容器２１の近傍まで延設され、ポンプ５で吸引された培地２０を生体試料収納容器２１へ導き注入するための注入配管２５，３１，３３と、注入配管２５，３１，３３に接続されており、注入配管２５，３１，３３内に停留していた培地２０を排出する分岐配管３２とを有することを特徴とする。
【解決手段】
保管容器３に保管された培地２０を吸引するためのポンプ５と、保管容器３から生体試料収納容器２１の近傍まで延設され、ポンプ５で吸引された培地２０を生体試料収納容器２１へ導き注入するための注入配管２５，３１，３３と、注入配管２５，３１，３３に接続されており、注入配管２５，３１，３３内に停留していた培地２０を排出する分岐配管３２とを有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、培地供給装置、顕微鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生細胞や微生物等の生体試料を培地中に生かしながら数時間から数日にわたって顕微鏡で観察し、その変化を解析することで生体反応を解明しようとする研究が行われている。このような研究において、生体試料の観察を長時間行う際には、時間の経過とともに培地が劣化してしまうため、生体試料と培地を収容しているシャーレから定期的に培地を排出して新鮮な培地を注入する、即ち培地交換を行う必要がある。このため顕微鏡には、生体試料を培地中に生かしながら観察を行い、さらに培地交換が可能であることが求められることとなる。
斯かる背景の下、新鮮な培地を保管する保管容器、保管容器内の培地をシャーレに注入するための配管、及びシャーレ内の培地を排出するための配管を備えた顕微鏡システムが提案されている。このような顕微鏡システムにおいては、顕微鏡は３７度に維持された保温ケースの内部に収納され、保管容器は保温ケースの外部に配置される（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４１１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら昨今では、一週間から一ヶ月という長期間にわたって生体試料の培養及び観察を継続したいという要望が高まっている。培地交換の頻度は、生体試料によっても異なり、毎日、二日に一度、或いは三日に一度等の場合がある。このような場合、保管容器からシャーレまでの配管内に停留した培地は、保温ケース外部では常温、また保温ケース内部では３７度の環境下に、一日、二日、或いは三日間さらされることとなる。例えば、培地交換を三日に一度行う場合には、当該配管内に三日間停留した培地がシャーレ内に注入され、この培地は次回の培地交換までの三日間、３７度の環境下のシャーレ内で保持されることとなる。即ち、この培地は常温（一部の培地は３７度）の環境下に３日間、さらに３７度の環境下に３日間さらされて劣化してしまう。なお、保管容器からシャーレまでの配管をできるだけ短く、また細くすることによって、当該配管内に停留する培地の量を減らすことがある程度可能である。しかしながら、当該配管内に停留して劣化した培地が、培地交換の際にシャーレ内に注入されてしまうことに変わりはない。
【０００５】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、生体試料を収容したシャーレに対して劣化した培地の注入を防止しながら新鮮な培地を注入する顕微鏡システム、培地供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、
保管容器に保管された培地を吸引するためのポンプと、
前記保管容器から生体試料収納容器の近傍まで延設され、前記ポンプで吸引された培地を前記生体試料収納容器へ導き注入するための注入配管と、
前記注入配管に接続されており、前記注入配管内に停留していた培地を排出する分岐配管とを有することを特徴とする培地供給装置を提供する。
【０００７】
また本発明は、
生体試料収納容器に収納した試料を観察するための顕微鏡と、
保管容器に保管された培地を吸引するためのポンプと、
前記保管容器から生体試料収納容器の近傍まで延設され、前記ポンプで吸引された培地を前記生体試料収納容器へ導き注入するための注入配管と、
前記注入配管に接続されており、前記注入配管内に停留していた培地を排出する分岐配管とを有することを特徴とする顕微鏡システムを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、生体試料を収容したシャーレに対して劣化した培地の注入を防止しながら新鮮な培地を注入する培地供給装置、顕微鏡システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る顕微鏡システムの構成を示す図であり、（ｂ）はシャーレ等の拡大図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る顕微鏡システムで実行される培地交換ルーチンＡを示すフローチャートである。
【図３】培地交換ルーチンＡに基づく注入ポンプ、第１排出ポンプ、及び第２排出ポンプの駆動シーケンスを示す図である。
【図４】（ａ）は本発明の第２実施形態に係る顕微鏡システムの構成を示す図であり、（ｂ）は分岐部の構成を示す拡大図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る顕微鏡システムで実行される培地交換ルーチンＢを示すフローチャートである。
【図６】培地交換ルーチンＢに基づく注入ポンプ及び第１排出ポンプの駆動シーケンスと、分岐部の各電磁弁の開閉シーケンスとを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の各実施形態に係る顕微鏡システムを添付図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
はじめに、本発明の第１実施形態に係る顕微鏡システムの全体的な構成を説明する。
図１に示すように本実施形態に係る顕微鏡システム１は、生体試料を培地中に生かしながら顕微鏡観察を行い、さらに培地交換を可能とするものであり、顕微鏡２、新鮮な培地の保管容器３、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）４、培地交換用のポンプ（注入ポンプ５、第１排出ポンプ６、第２排出ポンプ７）及びポンプ制御装置８を有している。
【００１１】
顕微鏡２は、ステージ１１、透過照明装置１２、対物レンズ１３、カメラ１５、及び接眼レンズ１６を備えた倒立顕微鏡である。ステージ１１上には気密な培養空間を形成する箱状のチャンバ１７が設置されており、チャンバ１７内には試料１９と液状の培地２０が注入されたシャーレ（生体試料収納容器）２１が収納されている。なお、対物レンズ１３は不図示の上下動機構を介して顕微鏡２の本体に取り付けられている。
斯かる顕微鏡２は、接眼レンズ１６を除き、大きな箱状の保温ケース２２で覆われて外気と隔離されている。保温ケース２２の外部には保温装置２３が備えられており、これによって保温ケース２２内は所定温度（本実施形態では３７度）に維持されている。なお、保温ケース２２の内部には、チャンバ１７内の温度、湿度、及び二酸化炭素濃度等を調整するための不図示の空調装置も備えられており、これによって培地２０の乾燥を防止しながら試料１９に好適な培養空間をチャンバ１７内に維持することができる。
ＰＣ４は、顕微鏡２に備えられたカメラ１５やステージ１１等の電動装置、保温装置２３、及びポンプ制御装置８等の制御を行う。
【００１２】
斯かる構成の下、透過照明装置１２から射出された照明光は、コンデンサレンズ１４を介して、ステージ１１上のチャンバ１７に収納されたシャーレ２１内の試料１９に照射される。これにより試料１９から発せられた光は、対物レンズ１３と、顕微鏡２の本体内に備えられた不図示の光学系とを介して、カメラ１５及び接眼レンズ１６へ導かれる。これによりカメラ１５では試料１９の画像が撮影されるとともに、使用者は接眼レンズ１６を介して試料１９の像を観察することができる。なお、本実施形態では、ステージ１１の側方に備えられた落射照明装置２４によって試料１９を照明して観察することも可能である。
【００１３】
次に、本実施形態に係る顕微鏡システム１の特徴的な構成について説明する。
本実施形態において、チャンバ１７内のシャーレ２１には、培地２０をシャーレ２１に注入するための注入ノズル２５と、シャーレ２１内の培地２０を排出するための排出ノズル２６とが配置されている。注入ノズル２５の先端及び排出ノズル２６の先端はそれぞれシャーレ２１内へ向かって屈曲しており、注入ノズル２５の先端の注入口及び排出ノズル２６の先端の排出口と、シャーレ２１の底面との間隔は、注入時及び排出時には、各々一定に保持されている。
また、排出ノズル２６の他端はチャンバ１７の側壁からチャンバ１７外へ露出して第１排出チューブ２７と接続されており、第１排出チューブ２７は保温ケース２２から外部へ露出し、第１排出ポンプ６を介して第１排出容器２８まで達している。一方、注入ノズル２５の他端はチャンバ１７の側壁から露出して第１注入チューブ３１と接続されており、第１注入チューブ３１はＴ字型の管状部材からなる分岐部３０に接続されている。分岐部３０には、第２排出チューブ３２の先端と第２注入チューブ３３の先端がさらに接続されており、第２排出チューブ３２の他端は保温ケース２２から外部へ露出し、第２排出ポンプ７を介して第２排出容器３４まで達している。また、第２注入チューブ３３の他端は保温ケース２２から外部へ露出し、注入ポンプ５を介して保管容器３まで達している。
【００１４】
保管容器３は、シャーレ２１に注入される新鮮な培地２０を貯留して保管するための容器であって、当該培地２０を冷却するために不図示の冷却装置を備えたウォーターバス３５に浸されている。保管容器３は、保温ケース２２内に配置されていてもよく、保温ケース２２内に配置されていれば、保管容器３内の培地２０の温度は保温ケース２２内の温度に保たれることになり、ウォーターバス３５が不要になる。
注入ポンプ５、第１排出ポンプ６、及び第２排出ポンプ７には、図１に示すように複数個のローラーを回転させる構成のペリスターポンプが採用されている。なお、ペリスターポンプに限られず、その他の電動ポンプを採用してもよい。
ポンプ制御装置８は、ＰＣ４からの指示に基づき、注入ポンプ５、第１排出ポンプ６、及び第２排出ポンプ７の駆動を制御するものである。
【００１５】
斯かる構成により、第１排出ポンプ６の駆動時には、第１排出ポンプ６の吸引力によってシャーレ２１内の培地２０を排出ノズル２６で吸引し、これを第１排出チューブ２７を経由して第１排出容器２８へ排出することができる。
また、注入ポンプ５の駆動時には、注入ポンプ５の吸引力によって保管容器３から培地２０を吸引し、これを第２注入チューブ３３、分岐部３０、及び第１注入チューブ３１を順に経由して注入ノズル２５よりシャーレ２１内へ注入することができる。
さらに、第２排出ポンプ７の駆動時には、後に詳述するように、第２排出ポンプ７の吸引力によって第１注入チューブ３１、分岐部３０、及び第２注入チューブ３３内の培地２０を吸引し、これを第２排出チューブ３２を経由して第２排出容器３４へ排出することができる。
【００１６】
第１注入チューブ３１の先端はシャーレ２１の近傍に延設されており、先端部には注入ノズル２５が設置されている。ここで、シャーレ２１の近傍とは、シャーレ２１の真上や、シャーレ２１が収納されるチャンバ１７の内部又は外部であってチャンバ１７の周囲近辺である。また、図１のようにシャーレ２１が顕微鏡２のステージ１１上に設置される場合は、ステージ１１の周辺部である。
なお、以上に述べた保管容器３、ＰＣ４、注入ポンプ５、第２排出ポンプ７、ポンプ制御装置８、注入ノズル２５、分岐部３０、第１注入チューブ３１、第２排出チューブ３２、第２注入チューブ３３、及び第２排出容器３４を培地供給装置と称する。
また、第１注入チューブ３１は分岐部３０を介して第２注入チューブ３３と接続されており、この第１、第２注入チューブ３１、３３からなる構成を注入配管と称し、この注入配管は培地２０の保管容器３からシャーレ２１の近傍まで延設された状態となる。
【００１７】
本実施形態に係る顕微鏡システム１は、図２に示し以下に詳述する培地交換ルーチンＡを実行可能に構成されている。
なお、顕微鏡システム１で培地交換ルーチンＡを実行するにあたり、予めシャーレ２１は培地２０で満たされており、試料１９がシャーレ２１の底面に付着している。また、図１（ｂ）に示すように注入ノズル２５の先端（注入口）は、シャーレ２１内の培地２０に接触しないように、シャーレ２１の側壁の上端と同程度の高さ位置に配置されている。そして、排出ノズル２６の先端（排出口）は、シャーレ２１の底面付近まで延在している。なお、斯かる前提は後述する培地交換ルーチンＢにおいても同様である。
【００１８】
上記前提の下、培地交換ルーチンＡは使用者が培地交換ルーチンＡの開始の指示をＰＣ４へ入力することによって開始される。
ステップＳ１：ＰＣ４がポンプ制御装置８に第１排出ポンプ６を駆動させる。これにより、シャーレ２１内の培地２０が第１排出容器２８へ排出される。
ステップＳ２：ＰＣ４が所定時間経過後、ポンプ制御装置８に第１排出ポンプ６の駆動を停止させる。これにより、シャーレ２１内の培地２０の排出が完了する。
【００１９】
ステップＳ３：ＰＣ４がポンプ制御装置８に第２排出ポンプ７を駆動させる。これにより、第２排出チューブ３２、分岐部３０、第１注入チューブ３１、及び注入ノズル２５に停留していた培地２０が第２排出容器３４へ順に排出される。このとき、第２注入チューブ３３は注入ポンプ５内でローラーに圧迫されて流路が遮断されているため、第２注入チューブ３３に停留している培地２０が移動することはない。ただし、チューブの圧縮を開放する構成になっている場合や、本実施形態のようなチューブを圧縮するタイプのポンプではなく、チューブ内の培地の移動が容易に行える構成であれば、この時点で第２排出チューブ３２内の培地２０を移動させることができる。
ここで、本ステップＳ３で第２排出ポンプ７を駆動しはじめてから次のステップＳ４で注入ポンプ５を駆動しはじめるまでの間の第２排出ポンプ７の送液量は、注入ノズル２５、第１注入チューブ３１、及び分岐部３０に停留可能な培地２０の合計量を十分に上回る値にすればよい。これにより、チューブ内の排出すべき培地２０の排出残りを防止することができる。上述のように、注入ノズル２５の先端はシャーレ２１内の培地２０に接触しないように十分に高い位置に配置されている。したがって、仮に第２排出ポンプ７の送液量が前記合計量を過剰に上回ったとしても、注入ノズル２５の注入口から空気が吸引されるだけであるため、シャーレ２１内の培地２０が注入ノズル２５を逆流してしまうことがない。なお、ポンプの送液量とは、ポンプの送液スピード（単位時間当たりの送液量）とポンプの駆動時間の積によって定義することができる。また、ノズルやチューブ内に停留可能な培地２０の量は、ノズルやチューブの内径と長さから簡単に計算することができる。なお、第２排出チューブ３２の太さを相対的に第１注入チューブ３１、第２注入チューブ３３の太さよりも大きくすれば、排出に要する時間をより短縮することができる。
【００２０】
ステップＳ４：ＰＣ４が所定時間経過後、ポンプ制御装置８に注入ポンプ５を第２排出ポンプ７の送液スピードよりも十分に小さい送液スピードで駆動させる。即ち、注入ポンプ５の送液スピードが第２排出ポンプ７の送液スピードよりも小さい状態で注入ポンプ５と第２排出ポンプ７が同時に駆動されるため、第２注入チューブ３３に停留していた培地２０は、第１注入チューブ３１へ流入することなく第２排出チューブ３２を経由して第２排出容器３４へ排出される。なお、本ステップＳ４において、注入ポンプ５の送液スピードは第２排出ポンプ７の送液スピードと同じであってもよい。
また、本ステップＳ４における注入ポンプ５の送液スピードは、後のステップＳ５において保管容器３内の新鮮な培地２０をシャーレ２１内へ注入する送液スピードでもある。ここで、本実施形態では、上述のように新鮮な培地２０は保管容器３内で冷却しながら保管されている。このため、新鮮な培地２０をシャーレ２１内へ注入する際には、この培地２０の温度を所定温度（本実施形態では３７度）近くまで上昇させる必要がある。また、上述のように保温ケース２２内は所定温度（本実施形態では３７度）に維持されているため、新鮮な培地２０を保温ケース２２内へ導くことで加温することができる。したがって、新鮮な培地２０をシャーレ２１内へ注入する前に前記所定温度近くまで十分に加温するためには、注入ポンプ５の送液スピードを十分に遅くすることが好ましい。しかし、培地２０が保管容器３内で冷却保管されていない場合は、このような操作は不要である。
【００２１】
ステップＳ５：ＰＣ４が所定時間経過後、ポンプ制御装置８に第２排出ポンプ７の駆動を停止させる。これにより、第２注入チューブ３３に停留していた培地２０の排出が完了し、ポンプ制御装置８によって注入ポンプ５のみが駆動されることとなる。このため、注入ポンプ５によって保管容器３内に保管されている新鮮な培地２０が引き続いて吸引されることになり、この新鮮な培地２０は第１注入チューブ３１を経由してシャーレ２１内へ注入される。このとき、第２排出チューブ３２は第２排出ポンプ７内でローラーに圧迫されて流路が遮断されているため、第２排出チューブ３２に停留している培地２０又は空気が移動することはない。したがって、新鮮な培地２０が第２排出チューブ３２に流入することがない。
ここで、上記ステップＳ４で注入ポンプ５を駆動しはじめてから本ステップＳ５で第２排出ポンプ７を停止するまでの間の第２排出ポンプ７の送液量は、第２注入チューブ３３に停留可能な培地２０の培地量を十分に上回る値にすればよい。なお、仮に第２排出ポンプ７の送液量が前記培地量を過剰に上回った場合、保管容器３内の新鮮な培地２０が第２排出容器３４へ無駄に排出されることになるものの、第２排出ポンプ７の送液量が前記培地量よりも下回る場合に比べれば大きな問題ではない。これは、第２排出ポンプ７の送液量が前記培地量よりも下回ると、第２注入チューブ３３に停留していた培地２０がシャーレ２１内へ注入されてしまうことになるためである。
ステップＳ６：ＰＣ４が所定時間経過後、ポンプ制御装置８に注入ポンプ５の駆動を停止させ、培地交換ルーチンＡが終了する。これにより、シャーレ２１内への新鮮な培地２０の注入が完了する。
【００２２】
ここで、図３は培地交換ルーチンＡに基づく注入ポンプ５、第１排出ポンプ６、及び第２排出ポンプ７の駆動シーケンスを示している。図３中のパルスの高さは各ポンプ５，６，７の送液スピードを示し、横軸は時間を示している。
以上のように、顕微鏡システム１で培地交換ルーチンＡが実行されることにより、注入ノズル２５、第１注入チューブ３１、分岐部３０、第２注入チューブ３３、及び第２排出チューブ３２に停留して劣化した培地２０がシャーレ２１内へ注入されることを防止しながら培地交換を実現することができる。なお、顕微鏡システム１は、新鮮な培地２０のロスを最小限に抑えながら上記培地交換を行うことができるという利点も備えている。また、顕微鏡システム１は、簡便な構成で、例えば分岐部３０に電磁弁等の流路切換装置を用いることなく、培地交換ルーチンＡに基づく各ポンプ５，６，７の駆動の切り換えのみで上記培地交換を行うことができるという利点も備えている。
【００２３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る顕微鏡システムについて、上記第１実施形態と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
図４に示すように本実施形態に係る顕微鏡システム４０では、Ｔ字型の管状部材からなる分岐部３０の各管の先端に電磁弁Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３がそれぞれ備えられており、各電磁弁Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の開閉を個別に制御する電磁弁制御装置４１が備えられている。
また、顕微鏡システム４０では、第２排出ポンプ７が備えられておらず、第２排出チューブ３２が第２排出容器３４へ直接導かれている。なお、第２排出チューブ３２は、第２排出容器３４側の先端が注入ノズル２５の先端（注入口）よりも低い位置となるように配置されている。
【００２４】
本実施形態に係る顕微鏡システム４０は、図５に示し以下に詳述する培地交換ルーチンＢを実行可能に構成されている。
なお、顕微鏡システム４０で培地交換ルーチンＢを実行するにあたり、分岐部３０の各電磁弁Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は電磁弁制御装置４１によって予め全て開放されている。
斯かる前提の下、培地交換ルーチンＢは使用者が培地交換ルーチンＢの開始の指示をＰＣ４へ入力することによって開始される。
【００２５】
ステップＴ１：ＰＣ４がポンプ制御装置８に第１排出ポンプ６を駆動させる。これにより、シャーレ２１内の培地２０が第１排出容器２８へ排出される。
ステップＴ２：ＰＣ４が所定時間経過後、ポンプ制御装置８に第１排出ポンプ６の駆動を停止させる。これにより、シャーレ２１内の培地２０の排出が完了する。
ステップＴ３：ＰＣ４が電磁弁制御装置４１に分岐部３０の電磁弁Ｂ１を閉塞させる。
ステップＴ４：ＰＣ４がポンプ制御装置８に注入ポンプ５を駆動させる。これにより、分岐部３０及び第２注入チューブ３３に停留していた培地２０が第２排出容器３４へ排出される。そして、注入ポンプ５によって保管容器３から吸引された新鮮な培地２０が第２注入チューブ３３、分岐部３０、及び第２排出チューブ３２へ順に導かれる。なお、上記ステップＴ３で分岐部３０の電磁弁Ｂ１が閉塞されているため、本ステップＴ４において注入ノズル２５及び第１注入チューブ３１に停留している培地２０が移動することはない。
【００２６】
ステップＴ５：ＰＣ４が所定時間経過後、ポンプ制御装置８に注入ポンプ５の駆動を停止させる。これにより、分岐部３０及び第２注入チューブ３３に停留していた培地２０の排出と、第２注入チューブ３３、分岐部３０、及び第２排出チューブ３２への新鮮な培地２０の充填とが完了する。
ここで、上記ステップＴ４で注入ポンプ５を駆動しはじめてから本ステップＴ５で注入ポンプ５を停止するまでの間の注入ポンプ５の送液量は、第２排出チューブ３２、分岐部３０、及び第２注入チューブ３３に停留可能な培地２０の合計量を十分に上回る値にすればよい。なお、仮に注入ポンプ５の送液量が前記合計量を過剰に上回った場合、保管容器３内の新鮮な培地２０が第２排出容器３４へ無駄に排出されることになるものの、注入ポンプ５の送液量が前記合計量よりも下回る場合に比べれば大きな問題ではない。これは、注入ポンプ５の送液量が前記合計量よりも下回ると、後述するステップＴ６において、注入ノズル２５及び第１注入チューブ３１に停留していた培地２０がシャーレ２１内へ注入されてしまうおそれがあるためである。
【００２７】
ステップＴ６：ＰＣ４が電磁弁制御装置４１に分岐部３０の電磁弁Ｂ３を閉塞させるとともに電磁弁Ｂ１を開放させる。これにより、第２排出チューブ３２、分岐部３０、第１注入チューブ３１、及び注入ノズル２５に停留していた培地２０が、サイフォンの原理に基づいて第２排出容器３４へ排出される。なお、このとき分岐部３０の電磁弁Ｂ３が閉塞されているため、第２注入チューブ３３に停留していた培地２０、即ち上記ステップＴ５で第２注入チューブ３３に充填された新鮮な培地２０が移動することはない。
ステップＴ７：ＰＣ４が所定時間経過後、電磁弁制御装置４１に分岐部３０の電磁弁Ｂ２を閉塞させるとともに電磁弁Ｂ３を開放させる。これにより、第２排出チューブ３２、分岐部３０、第１注入チューブ３１、及び注入ノズル２５に停留していた培地２０の排出が完了する。
【００２８】
ステップＴ８：ＰＣ４がポンプ制御装置８に注入ポンプ５を駆動させる。これにより、上記ステップＴ５で第２注入チューブ３３に充填された新鮮な培地２０、及び保管容器３から吸引された新鮮な培地２０が第１注入チューブ３１を経由してシャーレ２１内へ順に注入される。このとき、上記ステップＴ７で分岐部３０の電磁弁Ｂ２が閉塞されているため、新鮮な培地２０が第２排出チューブ３２に流入することがない。なお、本ステップＴ８における注入ポンプ５の送液スピードは、新鮮な培地２０をシャーレ２１内へ注入する前に保温ケース２２内で所定温度近くまで十分に加温するために、十分に遅くすることが好ましい。
ステップＴ９：ＰＣ４が所定時間経過後、ポンプ制御装置８に注入ポンプ５の駆動を停止させる。これにより、シャーレ２１内への新鮮な培地２０の注入が完了する。
ステップＴ１０：ＰＣ４が電磁弁制御装置４１に分岐部３０の電磁弁Ｂ２を開放させ、これによって培地交換ルーチンＢが終了する。
【００２９】
ここで、図６は培地交換ルーチンＢに基づく注入ポンプ５及び第１排出ポンプ６の駆動シーケンスと、分岐部３０の各電磁弁Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の開閉シーケンスとを示している。図６中の横軸は時間を示し、駆動シーケンスにおけるパルスの高さは各ポンプ５，６の送液スピードを示している。
以上のように、顕微鏡システム４０で培地交換ルーチンＢが実行されることにより、上記第１実施形態と同様に、注入ノズル２５、第１注入チューブ３１、分岐部３０、第２注入チューブ３３、及び第２排出チューブ３２に停留して劣化した培地２０がシャーレ２１内へ注入されることを効果的に防止しながら培地交換を実現することができる。なお、顕微鏡システム４０は２つのポンプ５，６で上記培地交換を行うことができるため、安価であり省スペース化を図ることができるという利点も備えている。
【００３０】
なお、上記各実施形態に係る顕微鏡システム１，４０は、各ポンプ５，６，７の送液量について厳密さが必要でないため、ロバスト性が良い、即ち外乱や設計誤差等の影響を受けにくいという利点も備えている。
また、上記各実施形態に係る顕微鏡システム１，４０は、上述のようにＰＣ４が培地交換ルーチンＡ，Ｂを実行することによって自動的に培地交換を行う構成である。しかしながらこれに限られず、使用者が培地交換ルーチンＡ，Ｂの手順に基づいて各ポンプ５，６，７や分岐部３０の各電磁弁Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を手動で操作して培地交換を行うことも勿論可能である。
【００３１】
また、上記第１実施形態に係る顕微鏡システム１は、上述の構成に限られず、分岐部３０に上記第２実施形態と同様の電磁弁Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を備えた構成としてもよい。この場合、まず電磁弁Ｂ３のみを閉塞して第２排出ポンプ７を駆動する。その後、第２排出ポンプ７の駆動を停止し、電磁弁Ｂ１のみを閉塞して注入ポンプ５を駆動する。これにより、注入ノズル２５から第２注入チューブ３３内に停留して劣化した培地２０を排出することができる。そして、電磁弁Ｂ２のみを閉塞して注入ポンプ５を駆動することで、保管容器３から新鮮な培地２０をシャーレ２１内へ注入することができる。
【００３２】
また、上記各実施形態に係る顕微鏡システム１，４０では、間欠的に試料１９の画像を撮影する所謂タイムラプス撮影に培地交換ルーチンＡ，Ｂを組み合わせて実行してもよい。例えば、撮影と撮影の合間に自動的に培地交換ルーチンＡ，Ｂを実行するようにすれば、培地交換による振動等の影響を受けずに試料１９を安定して撮影することが可能となり、常に良好な画像を取得することができるため好ましい。
【符号の説明】
【００３３】
１ 顕微鏡システム
２ 顕微鏡
３ 保管容器
４ ＰＣ
５ 注入ポンプ
６ 第１排出ポンプ
７ 第２排出ポンプ
８ ポンプ制御装置
１９ 試料
２０ 培地
２１ シャーレ
２５ 注入ノズル
２６ 排出ノズル
２７ 第１排出チューブ
３０ 分岐部
３１ 第１注入チューブ
３２ 第２排出チューブ
３３ 第２注入チューブ
４０ 顕微鏡システム
Ｂ１ 電磁弁
Ｂ２ 電磁弁
Ｂ３ 電磁弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、培地供給装置、顕微鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生細胞や微生物等の生体試料を培地中に生かしながら数時間から数日にわたって顕微鏡で観察し、その変化を解析することで生体反応を解明しようとする研究が行われている。このような研究において、生体試料の観察を長時間行う際には、時間の経過とともに培地が劣化してしまうため、生体試料と培地を収容しているシャーレから定期的に培地を排出して新鮮な培地を注入する、即ち培地交換を行う必要がある。このため顕微鏡には、生体試料を培地中に生かしながら観察を行い、さらに培地交換が可能であることが求められることとなる。
斯かる背景の下、新鮮な培地を保管する保管容器、保管容器内の培地をシャーレに注入するための配管、及びシャーレ内の培地を排出するための配管を備えた顕微鏡システムが提案されている。このような顕微鏡システムにおいては、顕微鏡は３７度に維持された保温ケースの内部に収納され、保管容器は保温ケースの外部に配置される（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４１１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら昨今では、一週間から一ヶ月という長期間にわたって生体試料の培養及び観察を継続したいという要望が高まっている。培地交換の頻度は、生体試料によっても異なり、毎日、二日に一度、或いは三日に一度等の場合がある。このような場合、保管容器からシャーレまでの配管内に停留した培地は、保温ケース外部では常温、また保温ケース内部では３７度の環境下に、一日、二日、或いは三日間さらされることとなる。例えば、培地交換を三日に一度行う場合には、当該配管内に三日間停留した培地がシャーレ内に注入され、この培地は次回の培地交換までの三日間、３７度の環境下のシャーレ内で保持されることとなる。即ち、この培地は常温（一部の培地は３７度）の環境下に３日間、さらに３７度の環境下に３日間さらされて劣化してしまう。なお、保管容器からシャーレまでの配管をできるだけ短く、また細くすることによって、当該配管内に停留する培地の量を減らすことがある程度可能である。しかしながら、当該配管内に停留して劣化した培地が、培地交換の際にシャーレ内に注入されてしまうことに変わりはない。
【０００５】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、生体試料を収容したシャーレに対して劣化した培地の注入を防止しながら新鮮な培地を注入する顕微鏡システム、培地供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、
保管容器に保管された培地を吸引するためのポンプと、
前記保管容器から生体試料収納容器の近傍まで延設され、前記ポンプで吸引された培地を前記生体試料収納容器へ導き注入するための注入配管と、
前記注入配管に接続されており、前記注入配管内に停留していた培地を排出する分岐配管とを有することを特徴とする培地供給装置を提供する。
【０００７】
また本発明は、
生体試料収納容器に収納した試料を観察するための顕微鏡と、
保管容器に保管された培地を吸引するためのポンプと、
前記保管容器から生体試料収納容器の近傍まで延設され、前記ポンプで吸引された培地を前記生体試料収納容器へ導き注入するための注入配管と、
前記注入配管に接続されており、前記注入配管内に停留していた培地を排出する分岐配管とを有することを特徴とする顕微鏡システムを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、生体試料を収容したシャーレに対して劣化した培地の注入を防止しながら新鮮な培地を注入する培地供給装置、顕微鏡システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る顕微鏡システムの構成を示す図であり、（ｂ）はシャーレ等の拡大図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る顕微鏡システムで実行される培地交換ルーチンＡを示すフローチャートである。
【図３】培地交換ルーチンＡに基づく注入ポンプ、第１排出ポンプ、及び第２排出ポンプの駆動シーケンスを示す図である。
【図４】（ａ）は本発明の第２実施形態に係る顕微鏡システムの構成を示す図であり、（ｂ）は分岐部の構成を示す拡大図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る顕微鏡システムで実行される培地交換ルーチンＢを示すフローチャートである。
【図６】培地交換ルーチンＢに基づく注入ポンプ及び第１排出ポンプの駆動シーケンスと、分岐部の各電磁弁の開閉シーケンスとを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の各実施形態に係る顕微鏡システムを添付図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
はじめに、本発明の第１実施形態に係る顕微鏡システムの全体的な構成を説明する。
図１に示すように本実施形態に係る顕微鏡システム１は、生体試料を培地中に生かしながら顕微鏡観察を行い、さらに培地交換を可能とするものであり、顕微鏡２、新鮮な培地の保管容器３、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）４、培地交換用のポンプ（注入ポンプ５、第１排出ポンプ６、第２排出ポンプ７）及びポンプ制御装置８を有している。
【００１１】
顕微鏡２は、ステージ１１、透過照明装置１２、対物レンズ１３、カメラ１５、及び接眼レンズ１６を備えた倒立顕微鏡である。ステージ１１上には気密な培養空間を形成する箱状のチャンバ１７が設置されており、チャンバ１７内には試料１９と液状の培地２０が注入されたシャーレ（生体試料収納容器）２１が収納されている。なお、対物レンズ１３は不図示の上下動機構を介して顕微鏡２の本体に取り付けられている。
斯かる顕微鏡２は、接眼レンズ１６を除き、大きな箱状の保温ケース２２で覆われて外気と隔離されている。保温ケース２２の外部には保温装置２３が備えられており、これによって保温ケース２２内は所定温度（本実施形態では３７度）に維持されている。なお、保温ケース２２の内部には、チャンバ１７内の温度、湿度、及び二酸化炭素濃度等を調整するための不図示の空調装置も備えられており、これによって培地２０の乾燥を防止しながら試料１９に好適な培養空間をチャンバ１７内に維持することができる。
ＰＣ４は、顕微鏡２に備えられたカメラ１５やステージ１１等の電動装置、保温装置２３、及びポンプ制御装置８等の制御を行う。
【００１２】
斯かる構成の下、透過照明装置１２から射出された照明光は、コンデンサレンズ１４を介して、ステージ１１上のチャンバ１７に収納されたシャーレ２１内の試料１９に照射される。これにより試料１９から発せられた光は、対物レンズ１３と、顕微鏡２の本体内に備えられた不図示の光学系とを介して、カメラ１５及び接眼レンズ１６へ導かれる。これによりカメラ１５では試料１９の画像が撮影されるとともに、使用者は接眼レンズ１６を介して試料１９の像を観察することができる。なお、本実施形態では、ステージ１１の側方に備えられた落射照明装置２４によって試料１９を照明して観察することも可能である。
【００１３】
次に、本実施形態に係る顕微鏡システム１の特徴的な構成について説明する。
本実施形態において、チャンバ１７内のシャーレ２１には、培地２０をシャーレ２１に注入するための注入ノズル２５と、シャーレ２１内の培地２０を排出するための排出ノズル２６とが配置されている。注入ノズル２５の先端及び排出ノズル２６の先端はそれぞれシャーレ２１内へ向かって屈曲しており、注入ノズル２５の先端の注入口及び排出ノズル２６の先端の排出口と、シャーレ２１の底面との間隔は、注入時及び排出時には、各々一定に保持されている。
また、排出ノズル２６の他端はチャンバ１７の側壁からチャンバ１７外へ露出して第１排出チューブ２７と接続されており、第１排出チューブ２７は保温ケース２２から外部へ露出し、第１排出ポンプ６を介して第１排出容器２８まで達している。一方、注入ノズル２５の他端はチャンバ１７の側壁から露出して第１注入チューブ３１と接続されており、第１注入チューブ３１はＴ字型の管状部材からなる分岐部３０に接続されている。分岐部３０には、第２排出チューブ３２の先端と第２注入チューブ３３の先端がさらに接続されており、第２排出チューブ３２の他端は保温ケース２２から外部へ露出し、第２排出ポンプ７を介して第２排出容器３４まで達している。また、第２注入チューブ３３の他端は保温ケース２２から外部へ露出し、注入ポンプ５を介して保管容器３まで達している。
【００１４】
保管容器３は、シャーレ２１に注入される新鮮な培地２０を貯留して保管するための容器であって、当該培地２０を冷却するために不図示の冷却装置を備えたウォーターバス３５に浸されている。保管容器３は、保温ケース２２内に配置されていてもよく、保温ケース２２内に配置されていれば、保管容器３内の培地２０の温度は保温ケース２２内の温度に保たれることになり、ウォーターバス３５が不要になる。
注入ポンプ５、第１排出ポンプ６、及び第２排出ポンプ７には、図１に示すように複数個のローラーを回転させる構成のペリスターポンプが採用されている。なお、ペリスターポンプに限られず、その他の電動ポンプを採用してもよい。
ポンプ制御装置８は、ＰＣ４からの指示に基づき、注入ポンプ５、第１排出ポンプ６、及び第２排出ポンプ７の駆動を制御するものである。
【００１５】
斯かる構成により、第１排出ポンプ６の駆動時には、第１排出ポンプ６の吸引力によってシャーレ２１内の培地２０を排出ノズル２６で吸引し、これを第１排出チューブ２７を経由して第１排出容器２８へ排出することができる。
また、注入ポンプ５の駆動時には、注入ポンプ５の吸引力によって保管容器３から培地２０を吸引し、これを第２注入チューブ３３、分岐部３０、及び第１注入チューブ３１を順に経由して注入ノズル２５よりシャーレ２１内へ注入することができる。
さらに、第２排出ポンプ７の駆動時には、後に詳述するように、第２排出ポンプ７の吸引力によって第１注入チューブ３１、分岐部３０、及び第２注入チューブ３３内の培地２０を吸引し、これを第２排出チューブ３２を経由して第２排出容器３４へ排出することができる。
【００１６】
第１注入チューブ３１の先端はシャーレ２１の近傍に延設されており、先端部には注入ノズル２５が設置されている。ここで、シャーレ２１の近傍とは、シャーレ２１の真上や、シャーレ２１が収納されるチャンバ１７の内部又は外部であってチャンバ１７の周囲近辺である。また、図１のようにシャーレ２１が顕微鏡２のステージ１１上に設置される場合は、ステージ１１の周辺部である。
なお、以上に述べた保管容器３、ＰＣ４、注入ポンプ５、第２排出ポンプ７、ポンプ制御装置８、注入ノズル２５、分岐部３０、第１注入チューブ３１、第２排出チューブ３２、第２注入チューブ３３、及び第２排出容器３４を培地供給装置と称する。
また、第１注入チューブ３１は分岐部３０を介して第２注入チューブ３３と接続されており、この第１、第２注入チューブ３１、３３からなる構成を注入配管と称し、この注入配管は培地２０の保管容器３からシャーレ２１の近傍まで延設された状態となる。
【００１７】
本実施形態に係る顕微鏡システム１は、図２に示し以下に詳述する培地交換ルーチンＡを実行可能に構成されている。
なお、顕微鏡システム１で培地交換ルーチンＡを実行するにあたり、予めシャーレ２１は培地２０で満たされており、試料１９がシャーレ２１の底面に付着している。また、図１（ｂ）に示すように注入ノズル２５の先端（注入口）は、シャーレ２１内の培地２０に接触しないように、シャーレ２１の側壁の上端と同程度の高さ位置に配置されている。そして、排出ノズル２６の先端（排出口）は、シャーレ２１の底面付近まで延在している。なお、斯かる前提は後述する培地交換ルーチンＢにおいても同様である。
【００１８】
上記前提の下、培地交換ルーチンＡは使用者が培地交換ルーチンＡの開始の指示をＰＣ４へ入力することによって開始される。
ステップＳ１：ＰＣ４がポンプ制御装置８に第１排出ポンプ６を駆動させる。これにより、シャーレ２１内の培地２０が第１排出容器２８へ排出される。
ステップＳ２：ＰＣ４が所定時間経過後、ポンプ制御装置８に第１排出ポンプ６の駆動を停止させる。これにより、シャーレ２１内の培地２０の排出が完了する。
【００１９】
ステップＳ３：ＰＣ４がポンプ制御装置８に第２排出ポンプ７を駆動させる。これにより、第２排出チューブ３２、分岐部３０、第１注入チューブ３１、及び注入ノズル２５に停留していた培地２０が第２排出容器３４へ順に排出される。このとき、第２注入チューブ３３は注入ポンプ５内でローラーに圧迫されて流路が遮断されているため、第２注入チューブ３３に停留している培地２０が移動することはない。ただし、チューブの圧縮を開放する構成になっている場合や、本実施形態のようなチューブを圧縮するタイプのポンプではなく、チューブ内の培地の移動が容易に行える構成であれば、この時点で第２排出チューブ３２内の培地２０を移動させることができる。
ここで、本ステップＳ３で第２排出ポンプ７を駆動しはじめてから次のステップＳ４で注入ポンプ５を駆動しはじめるまでの間の第２排出ポンプ７の送液量は、注入ノズル２５、第１注入チューブ３１、及び分岐部３０に停留可能な培地２０の合計量を十分に上回る値にすればよい。これにより、チューブ内の排出すべき培地２０の排出残りを防止することができる。上述のように、注入ノズル２５の先端はシャーレ２１内の培地２０に接触しないように十分に高い位置に配置されている。したがって、仮に第２排出ポンプ７の送液量が前記合計量を過剰に上回ったとしても、注入ノズル２５の注入口から空気が吸引されるだけであるため、シャーレ２１内の培地２０が注入ノズル２５を逆流してしまうことがない。なお、ポンプの送液量とは、ポンプの送液スピード（単位時間当たりの送液量）とポンプの駆動時間の積によって定義することができる。また、ノズルやチューブ内に停留可能な培地２０の量は、ノズルやチューブの内径と長さから簡単に計算することができる。なお、第２排出チューブ３２の太さを相対的に第１注入チューブ３１、第２注入チューブ３３の太さよりも大きくすれば、排出に要する時間をより短縮することができる。
【００２０】
ステップＳ４：ＰＣ４が所定時間経過後、ポンプ制御装置８に注入ポンプ５を第２排出ポンプ７の送液スピードよりも十分に小さい送液スピードで駆動させる。即ち、注入ポンプ５の送液スピードが第２排出ポンプ７の送液スピードよりも小さい状態で注入ポンプ５と第２排出ポンプ７が同時に駆動されるため、第２注入チューブ３３に停留していた培地２０は、第１注入チューブ３１へ流入することなく第２排出チューブ３２を経由して第２排出容器３４へ排出される。なお、本ステップＳ４において、注入ポンプ５の送液スピードは第２排出ポンプ７の送液スピードと同じであってもよい。
また、本ステップＳ４における注入ポンプ５の送液スピードは、後のステップＳ５において保管容器３内の新鮮な培地２０をシャーレ２１内へ注入する送液スピードでもある。ここで、本実施形態では、上述のように新鮮な培地２０は保管容器３内で冷却しながら保管されている。このため、新鮮な培地２０をシャーレ２１内へ注入する際には、この培地２０の温度を所定温度（本実施形態では３７度）近くまで上昇させる必要がある。また、上述のように保温ケース２２内は所定温度（本実施形態では３７度）に維持されているため、新鮮な培地２０を保温ケース２２内へ導くことで加温することができる。したがって、新鮮な培地２０をシャーレ２１内へ注入する前に前記所定温度近くまで十分に加温するためには、注入ポンプ５の送液スピードを十分に遅くすることが好ましい。しかし、培地２０が保管容器３内で冷却保管されていない場合は、このような操作は不要である。
【００２１】
ステップＳ５：ＰＣ４が所定時間経過後、ポンプ制御装置８に第２排出ポンプ７の駆動を停止させる。これにより、第２注入チューブ３３に停留していた培地２０の排出が完了し、ポンプ制御装置８によって注入ポンプ５のみが駆動されることとなる。このため、注入ポンプ５によって保管容器３内に保管されている新鮮な培地２０が引き続いて吸引されることになり、この新鮮な培地２０は第１注入チューブ３１を経由してシャーレ２１内へ注入される。このとき、第２排出チューブ３２は第２排出ポンプ７内でローラーに圧迫されて流路が遮断されているため、第２排出チューブ３２に停留している培地２０又は空気が移動することはない。したがって、新鮮な培地２０が第２排出チューブ３２に流入することがない。
ここで、上記ステップＳ４で注入ポンプ５を駆動しはじめてから本ステップＳ５で第２排出ポンプ７を停止するまでの間の第２排出ポンプ７の送液量は、第２注入チューブ３３に停留可能な培地２０の培地量を十分に上回る値にすればよい。なお、仮に第２排出ポンプ７の送液量が前記培地量を過剰に上回った場合、保管容器３内の新鮮な培地２０が第２排出容器３４へ無駄に排出されることになるものの、第２排出ポンプ７の送液量が前記培地量よりも下回る場合に比べれば大きな問題ではない。これは、第２排出ポンプ７の送液量が前記培地量よりも下回ると、第２注入チューブ３３に停留していた培地２０がシャーレ２１内へ注入されてしまうことになるためである。
ステップＳ６：ＰＣ４が所定時間経過後、ポンプ制御装置８に注入ポンプ５の駆動を停止させ、培地交換ルーチンＡが終了する。これにより、シャーレ２１内への新鮮な培地２０の注入が完了する。
【００２２】
ここで、図３は培地交換ルーチンＡに基づく注入ポンプ５、第１排出ポンプ６、及び第２排出ポンプ７の駆動シーケンスを示している。図３中のパルスの高さは各ポンプ５，６，７の送液スピードを示し、横軸は時間を示している。
以上のように、顕微鏡システム１で培地交換ルーチンＡが実行されることにより、注入ノズル２５、第１注入チューブ３１、分岐部３０、第２注入チューブ３３、及び第２排出チューブ３２に停留して劣化した培地２０がシャーレ２１内へ注入されることを防止しながら培地交換を実現することができる。なお、顕微鏡システム１は、新鮮な培地２０のロスを最小限に抑えながら上記培地交換を行うことができるという利点も備えている。また、顕微鏡システム１は、簡便な構成で、例えば分岐部３０に電磁弁等の流路切換装置を用いることなく、培地交換ルーチンＡに基づく各ポンプ５，６，７の駆動の切り換えのみで上記培地交換を行うことができるという利点も備えている。
【００２３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る顕微鏡システムについて、上記第１実施形態と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
図４に示すように本実施形態に係る顕微鏡システム４０では、Ｔ字型の管状部材からなる分岐部３０の各管の先端に電磁弁Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３がそれぞれ備えられており、各電磁弁Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の開閉を個別に制御する電磁弁制御装置４１が備えられている。
また、顕微鏡システム４０では、第２排出ポンプ７が備えられておらず、第２排出チューブ３２が第２排出容器３４へ直接導かれている。なお、第２排出チューブ３２は、第２排出容器３４側の先端が注入ノズル２５の先端（注入口）よりも低い位置となるように配置されている。
【００２４】
本実施形態に係る顕微鏡システム４０は、図５に示し以下に詳述する培地交換ルーチンＢを実行可能に構成されている。
なお、顕微鏡システム４０で培地交換ルーチンＢを実行するにあたり、分岐部３０の各電磁弁Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は電磁弁制御装置４１によって予め全て開放されている。
斯かる前提の下、培地交換ルーチンＢは使用者が培地交換ルーチンＢの開始の指示をＰＣ４へ入力することによって開始される。
【００２５】
ステップＴ１：ＰＣ４がポンプ制御装置８に第１排出ポンプ６を駆動させる。これにより、シャーレ２１内の培地２０が第１排出容器２８へ排出される。
ステップＴ２：ＰＣ４が所定時間経過後、ポンプ制御装置８に第１排出ポンプ６の駆動を停止させる。これにより、シャーレ２１内の培地２０の排出が完了する。
ステップＴ３：ＰＣ４が電磁弁制御装置４１に分岐部３０の電磁弁Ｂ１を閉塞させる。
ステップＴ４：ＰＣ４がポンプ制御装置８に注入ポンプ５を駆動させる。これにより、分岐部３０及び第２注入チューブ３３に停留していた培地２０が第２排出容器３４へ排出される。そして、注入ポンプ５によって保管容器３から吸引された新鮮な培地２０が第２注入チューブ３３、分岐部３０、及び第２排出チューブ３２へ順に導かれる。なお、上記ステップＴ３で分岐部３０の電磁弁Ｂ１が閉塞されているため、本ステップＴ４において注入ノズル２５及び第１注入チューブ３１に停留している培地２０が移動することはない。
【００２６】
ステップＴ５：ＰＣ４が所定時間経過後、ポンプ制御装置８に注入ポンプ５の駆動を停止させる。これにより、分岐部３０及び第２注入チューブ３３に停留していた培地２０の排出と、第２注入チューブ３３、分岐部３０、及び第２排出チューブ３２への新鮮な培地２０の充填とが完了する。
ここで、上記ステップＴ４で注入ポンプ５を駆動しはじめてから本ステップＴ５で注入ポンプ５を停止するまでの間の注入ポンプ５の送液量は、第２排出チューブ３２、分岐部３０、及び第２注入チューブ３３に停留可能な培地２０の合計量を十分に上回る値にすればよい。なお、仮に注入ポンプ５の送液量が前記合計量を過剰に上回った場合、保管容器３内の新鮮な培地２０が第２排出容器３４へ無駄に排出されることになるものの、注入ポンプ５の送液量が前記合計量よりも下回る場合に比べれば大きな問題ではない。これは、注入ポンプ５の送液量が前記合計量よりも下回ると、後述するステップＴ６において、注入ノズル２５及び第１注入チューブ３１に停留していた培地２０がシャーレ２１内へ注入されてしまうおそれがあるためである。
【００２７】
ステップＴ６：ＰＣ４が電磁弁制御装置４１に分岐部３０の電磁弁Ｂ３を閉塞させるとともに電磁弁Ｂ１を開放させる。これにより、第２排出チューブ３２、分岐部３０、第１注入チューブ３１、及び注入ノズル２５に停留していた培地２０が、サイフォンの原理に基づいて第２排出容器３４へ排出される。なお、このとき分岐部３０の電磁弁Ｂ３が閉塞されているため、第２注入チューブ３３に停留していた培地２０、即ち上記ステップＴ５で第２注入チューブ３３に充填された新鮮な培地２０が移動することはない。
ステップＴ７：ＰＣ４が所定時間経過後、電磁弁制御装置４１に分岐部３０の電磁弁Ｂ２を閉塞させるとともに電磁弁Ｂ３を開放させる。これにより、第２排出チューブ３２、分岐部３０、第１注入チューブ３１、及び注入ノズル２５に停留していた培地２０の排出が完了する。
【００２８】
ステップＴ８：ＰＣ４がポンプ制御装置８に注入ポンプ５を駆動させる。これにより、上記ステップＴ５で第２注入チューブ３３に充填された新鮮な培地２０、及び保管容器３から吸引された新鮮な培地２０が第１注入チューブ３１を経由してシャーレ２１内へ順に注入される。このとき、上記ステップＴ７で分岐部３０の電磁弁Ｂ２が閉塞されているため、新鮮な培地２０が第２排出チューブ３２に流入することがない。なお、本ステップＴ８における注入ポンプ５の送液スピードは、新鮮な培地２０をシャーレ２１内へ注入する前に保温ケース２２内で所定温度近くまで十分に加温するために、十分に遅くすることが好ましい。
ステップＴ９：ＰＣ４が所定時間経過後、ポンプ制御装置８に注入ポンプ５の駆動を停止させる。これにより、シャーレ２１内への新鮮な培地２０の注入が完了する。
ステップＴ１０：ＰＣ４が電磁弁制御装置４１に分岐部３０の電磁弁Ｂ２を開放させ、これによって培地交換ルーチンＢが終了する。
【００２９】
ここで、図６は培地交換ルーチンＢに基づく注入ポンプ５及び第１排出ポンプ６の駆動シーケンスと、分岐部３０の各電磁弁Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の開閉シーケンスとを示している。図６中の横軸は時間を示し、駆動シーケンスにおけるパルスの高さは各ポンプ５，６の送液スピードを示している。
以上のように、顕微鏡システム４０で培地交換ルーチンＢが実行されることにより、上記第１実施形態と同様に、注入ノズル２５、第１注入チューブ３１、分岐部３０、第２注入チューブ３３、及び第２排出チューブ３２に停留して劣化した培地２０がシャーレ２１内へ注入されることを効果的に防止しながら培地交換を実現することができる。なお、顕微鏡システム４０は２つのポンプ５，６で上記培地交換を行うことができるため、安価であり省スペース化を図ることができるという利点も備えている。
【００３０】
なお、上記各実施形態に係る顕微鏡システム１，４０は、各ポンプ５，６，７の送液量について厳密さが必要でないため、ロバスト性が良い、即ち外乱や設計誤差等の影響を受けにくいという利点も備えている。
また、上記各実施形態に係る顕微鏡システム１，４０は、上述のようにＰＣ４が培地交換ルーチンＡ，Ｂを実行することによって自動的に培地交換を行う構成である。しかしながらこれに限られず、使用者が培地交換ルーチンＡ，Ｂの手順に基づいて各ポンプ５，６，７や分岐部３０の各電磁弁Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を手動で操作して培地交換を行うことも勿論可能である。
【００３１】
また、上記第１実施形態に係る顕微鏡システム１は、上述の構成に限られず、分岐部３０に上記第２実施形態と同様の電磁弁Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を備えた構成としてもよい。この場合、まず電磁弁Ｂ３のみを閉塞して第２排出ポンプ７を駆動する。その後、第２排出ポンプ７の駆動を停止し、電磁弁Ｂ１のみを閉塞して注入ポンプ５を駆動する。これにより、注入ノズル２５から第２注入チューブ３３内に停留して劣化した培地２０を排出することができる。そして、電磁弁Ｂ２のみを閉塞して注入ポンプ５を駆動することで、保管容器３から新鮮な培地２０をシャーレ２１内へ注入することができる。
【００３２】
また、上記各実施形態に係る顕微鏡システム１，４０では、間欠的に試料１９の画像を撮影する所謂タイムラプス撮影に培地交換ルーチンＡ，Ｂを組み合わせて実行してもよい。例えば、撮影と撮影の合間に自動的に培地交換ルーチンＡ，Ｂを実行するようにすれば、培地交換による振動等の影響を受けずに試料１９を安定して撮影することが可能となり、常に良好な画像を取得することができるため好ましい。
【符号の説明】
【００３３】
１ 顕微鏡システム
２ 顕微鏡
３ 保管容器
４ ＰＣ
５ 注入ポンプ
６ 第１排出ポンプ
７ 第２排出ポンプ
８ ポンプ制御装置
１９ 試料
２０ 培地
２１ シャーレ
２５ 注入ノズル
２６ 排出ノズル
２７ 第１排出チューブ
３０ 分岐部
３１ 第１注入チューブ
３２ 第２排出チューブ
３３ 第２注入チューブ
４０ 顕微鏡システム
Ｂ１ 電磁弁
Ｂ２ 電磁弁
Ｂ３ 電磁弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保管容器に保管された培地を吸引するためのポンプと、
前記保管容器から生体試料収納容器の近傍まで延設され、前記ポンプで吸引された培地を前記生体試料収納容器へ導き注入するための注入配管と、
前記注入配管に接続されており、前記注入配管内に停留していた培地を排出する分岐配管とを有することを特徴とする培地供給装置。
【請求項２】
前記注入配管内に停留していた培地を吸引して前記分岐配管から排出させるための排出ポンプを有することを特徴とする請求項１に記載の培地供給装置。
【請求項３】
前記注入配管と前記分岐配管との接続部分に流路切換装置を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の培地供給装置。
【請求項４】
前記ポンプ及び前記排出ポンプを制御するための制御装置を有し、
前記制御装置が、前記排出ポンプを駆動させた後、前記排出ポンプと前記ポンプを同時に駆動させることにより、前記注入配管内に停留していた培地を前記分岐配管から排出させることを特徴とする請求項２に記載の培地供給装置。
【請求項５】
前記ポンプ及び前記流路切換装置を制御するための制御装置を有し、
前記分岐配管の先端が前記注入配管の前記生体試料収納容器側の先端よりも低い位置に配置されており、
前記制御装置が、前記注入配管において前記流路切換装置よりも前記保管容器側の部分に停留していた培地を前記分岐配管から排出するように前記流路切換装置で流路を切り換えて前記ポンプを駆動させた後、前記注入配管において前記流路切換装置よりも前記生体試料収納容器側の部分に停留していた培地が前記分岐配管から排出するように前記流路切換装置で流路を切り換えることを特徴とする請求項３に記載の培地供給装置。
【請求項６】
前記生体試料収納容器内の培地を吸引するための生体試料収納容器用排出ポンプと、
前記生体試料収納容器用排出ポンプで吸引された培地を排出するための排出配管とを有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の培地供給装置。
【請求項７】
生体試料収納容器に収納した試料を観察するための顕微鏡と、
保管容器に保管された培地を吸引するためのポンプと、
前記保管容器から生体試料収納容器の近傍まで延設され、前記ポンプで吸引された培地を前記生体試料収納容器へ導き注入するための注入配管と、
前記注入配管に接続されており、前記注入配管内に停留していた培地を排出する分岐配管とを有することを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項１】
保管容器に保管された培地を吸引するためのポンプと、
前記保管容器から生体試料収納容器の近傍まで延設され、前記ポンプで吸引された培地を前記生体試料収納容器へ導き注入するための注入配管と、
前記注入配管に接続されており、前記注入配管内に停留していた培地を排出する分岐配管とを有することを特徴とする培地供給装置。
【請求項２】
前記注入配管内に停留していた培地を吸引して前記分岐配管から排出させるための排出ポンプを有することを特徴とする請求項１に記載の培地供給装置。
【請求項３】
前記注入配管と前記分岐配管との接続部分に流路切換装置を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の培地供給装置。
【請求項４】
前記ポンプ及び前記排出ポンプを制御するための制御装置を有し、
前記制御装置が、前記排出ポンプを駆動させた後、前記排出ポンプと前記ポンプを同時に駆動させることにより、前記注入配管内に停留していた培地を前記分岐配管から排出させることを特徴とする請求項２に記載の培地供給装置。
【請求項５】
前記ポンプ及び前記流路切換装置を制御するための制御装置を有し、
前記分岐配管の先端が前記注入配管の前記生体試料収納容器側の先端よりも低い位置に配置されており、
前記制御装置が、前記注入配管において前記流路切換装置よりも前記保管容器側の部分に停留していた培地を前記分岐配管から排出するように前記流路切換装置で流路を切り換えて前記ポンプを駆動させた後、前記注入配管において前記流路切換装置よりも前記生体試料収納容器側の部分に停留していた培地が前記分岐配管から排出するように前記流路切換装置で流路を切り換えることを特徴とする請求項３に記載の培地供給装置。
【請求項６】
前記生体試料収納容器内の培地を吸引するための生体試料収納容器用排出ポンプと、
前記生体試料収納容器用排出ポンプで吸引された培地を排出するための排出配管とを有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の培地供給装置。
【請求項７】
生体試料収納容器に収納した試料を観察するための顕微鏡と、
保管容器に保管された培地を吸引するためのポンプと、
前記保管容器から生体試料収納容器の近傍まで延設され、前記ポンプで吸引された培地を前記生体試料収納容器へ導き注入するための注入配管と、
前記注入配管に接続されており、前記注入配管内に停留していた培地を排出する分岐配管とを有することを特徴とする顕微鏡システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１３３６７（Ｐ２０１３−１３３６７Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４８４０３（Ｐ２０１１−１４８４０３）
【出願日】平成２３年７月４日（２０１１．７．４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月４日（２０１１．７．４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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