生体試料観察システムおよび生体試料の観察方法
【課題】 生体試料の蛍光強度などを正確、かつ、リアルタイムに測定できるとともに、外部の環境の影響を緩和することにより、生体試料へのダメージを低減できる生体試料観察システムおよび生体試料の観察方法を提供する。
【解決手段】 培養される生体試料の経時的変化を観察する生体試料観察システム１０であって、内部が所定の環境に維持されるとともに、当該環境の下で前記生体試料の培養が行われる培養空間１１０と、前記培養空間の外側に形成される空間であって、前記培養空間に対する当該空間の外部からの影響を緩和する、実質的に前記外部と隔離された空間である緩衝空間１００と、前記緩衝空間１００の少なくとも一部を介して前記培養空間内の前記生体試料を観察する観察手段４０と、を備えることを特徴とする生体試料観察システムを提供する。
【解決手段】 培養される生体試料の経時的変化を観察する生体試料観察システム１０であって、内部が所定の環境に維持されるとともに、当該環境の下で前記生体試料の培養が行われる培養空間１１０と、前記培養空間の外側に形成される空間であって、前記培養空間に対する当該空間の外部からの影響を緩和する、実質的に前記外部と隔離された空間である緩衝空間１００と、前記緩衝空間１００の少なくとも一部を介して前記培養空間内の前記生体試料を観察する観察手段４０と、を備えることを特徴とする生体試料観察システムを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体試料を培養すると同時にその生体試料を経時的に観察する生体試料観察システムおよびそれを用いた生体試料観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の遺伝子解析技術の進歩に伴って、人を含む多くの生物における遺伝子配列が明らかになると共に解析されたタンパク質等の遺伝子産物と疾病との因果関係も少しずつ解明され始めている。また、今後さらに、各種タンパク質や遺伝子等を網羅的且つ統計的に解析するため、生体試料、特に細胞を用いた様々な検査方法や装置が考えられ始めている。
【０００３】
通常、細胞は、プラスチック製又はガラス製のディッシュやフラスコ等に播種され、インキュベータ内で培養されている。このインキュンベータは、内部が例えば、二酸化炭素濃度５％、温度３７℃、湿度１００％に設定され、細胞の育成に適した環境に保たれている。
更に、インキュベータは、細胞に養分を与えると共に培養に適したｐＨを保つために２〜３日毎に培養液の交換がなされている。
【０００４】
このような培養中の細胞を観察する方法は、いくつかの方法が知られているが、その一つとして、インキュベータから上述したディッシュやフラスコ等を取り出し、位相差顕微鏡等の倒立型顕微鏡を用いて観察を行う方法が知られている。
上記の方法では、可能な限り速やかに細胞の観察を行い、観察終了後、細胞をインキュベータ内に戻す必要がある。これは、細胞が通常環境（培養に適した環境とは異なる環境）下に長く置かれることにより、細胞の活性が損なわれるのを防止するためである。
即ち、細胞の活性が不安定であると、正確な評価を行うことが困難になるためである。また、細胞をインキュベータから取り出す際は、コンタミネーション等が起こらないように十分注意して行われている。
また、別の細胞観察方法として、各種の細胞の培養条件を設定可能な顕微鏡観察用透明恒温培養容器を使用する方法も知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２８５７６号公報（第図３等）
【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、上述した倒立型顕微鏡を用いた観察では、観察の毎に細胞をインキュベータから出し入れする必要があった。そのため、細胞を出し入れする際に、細胞の観察位置が異なってしまい、毎回同じ細胞群の観察を行うことは困難であった。
【０００６】
また、上述の特許文献１に記載された顕微鏡観察用透明恒温培養容器は、温度調節器により所定温度に制御可能な一対の透明発熱プレートと、二酸化炭素濃度を調整するための二酸化炭素供給口及び排出口を有する密閉容器と、密閉された容器内に湿度を保つための蒸発皿と、から概略構成されている。
そのため、この顕微鏡観察用透明恒温培養容器を用いることで、容器内部の温度、二酸化炭素濃度及び湿度の制御が可能となり、細胞培養しながら観察を行うことが可能となっていた。即ち、例えば、透明発熱プレートの下方から対物レンズで観察することにより、細胞の培養状態の経時変化を連続的且つ簡単に観察及び記録することが可能であった。
【０００７】
しかしながら、顕微鏡観察用透明恒温培養容器を用いた観察では、容器内の培養液の交換を行なった場合に、細胞の位置ズレが生じてしまうので、毎回同じ細胞群の観察を行うことは困難であった。
即ち、この方法では、培養液の交換を要しない２〜３日くらいの間の細胞培養の観察を行うことは可能であるが、それ以上の期間、細胞培養を行う場合、同じ細胞の追跡を行うには困難があった。
【０００８】
また、更に別の細胞観察方法として、測定の毎に異なるディッシュの細胞を評価する観察方法も知られている。即ち、細胞の経時的変化を検出する場合に、同条件で細胞を播種したディッシュ等を多数用意し、所定の測定時間毎に各ディッシュをインキュベータから取り出して評価を行う方法である。
この方法では、１回の観察で、１つ若しくは数ディッシュの細胞を使用するのだが、観察のための諸操作により細胞の活性が損なわれる恐れがあった。そのため、１つのディッシュは１回の測定にしか使用しない、つまり、１回測定された細胞は廃棄されていた。
【０００９】
上述のように、測定毎に異なるディッシュの細胞を評価する方法では、各ディッシュが完全に同一条件を有しているとは限らないので、異なるディッシュの細胞群を同一の細胞群と仮定して観察を行うには無理があった。
特に、細胞は、タンパク質等の発現がセルサイクルによって異なるため、評価対象によっては細胞のセルサイクルを合わせた後に測定を行う必要があった。しかし、異なる細胞同士のセルサイクルは、せいぜい２サイクル程度しか一致せず、それ以後サイクルを重ねる毎にズレが大きくなっていた。そのため、実験プロトコルが制限されるという不都合が生じていた。
【００１０】
上述したように細胞の活性には、環境因子が強く作用するため、常時顕微鏡下において同じ細胞群を観察することは困難であった。そのため、常時顕微鏡下で観察するために、例えば、顕微鏡全体を箱等で覆い、温度及び湿度環境を保つタイプの顕微鏡等を使用する方法も考えられる。
しかし、この場合には、二酸化炭素が存在しない環境では培養最適なｐＨを保つことが困難であるため、細胞の活性を数時間程度しか維持することができなかった。
【００１１】
また、高湿度環境の下で二酸化炭素を導入することも考えられる。しかしながら、この場合には、非常に高価な顕微鏡が腐食によりその寿命を損なう恐れがあった。
さらには、細胞の種類によっては、外部環境の変化に対して非常に弱い種も存在し、例えば温度の急激な昇温動作や、偏った温度分布などにより簡単に死滅する恐れがあった。具体的には、細胞の種類にもよるが、一般に温度では３７℃±０．５℃、二酸化炭素濃度では３％から８％の範囲で一定に維持する必要があった。
【００１２】
さらには、複数の細胞を観察する際には、細胞を播種したディッシュなどをインキュベータボックス内に収納してステージに保持し、ステージにより細胞を移動させることで複数の細胞を観察する技術が知られている。このようなステージの移動機構においては駆動モータなど磁石、電磁石を用いることが多く、また、ディッシュを収めるインキュベータボックスの蓋部の固定にも磁石を用いることがある。そのため、インキュベータボックスには、上述した磁石、電磁石による微弱な電気や、静電気や、磁気などが発生する場合がある。
【００１３】
このとき、培養・観察に用いられる生体試料が、例えば細胞、特に小児細胞などのように刺激に対して極めて敏感な細胞である場合、そのままインキュベータボックス内に収容すると、上記電気や静電気や磁気が生体試料に影響を与えるため、正確な観察結果を得ることが困難になる、という問題があった。
具体的には、細胞は、細胞膜を介して外界と物質の授受を行っており、この物質の授受は微量な電気により調節されている。細胞が、上述のように微量電気や磁気の影響を受けた場合、電磁力により細胞膜の調節が変化するため細胞の活性に変化が生じ、測定値に狂いが生じる恐れがあった。
また、細胞の活性に変化が生じるために、細胞の培養可能時間が短縮されてしまう恐れがあった。
【００１４】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、生体試料（生細胞）の蛍光強度などを正確、かつ、リアルタイムに測定できるとともに、外部の環境の影響を緩和することにより、生体試料（生細胞）へのダメージを低減できる生体試料観察システムおよび生体試料の観察方法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】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明は、培養される生体試料の経時的変化を観察する生体試料観察システムであって、内部が所定の環境に維持されるとともに、当該環境の下で前記生体試料の培養が行われる培養空間と、前記培養空間の外側に形成される空間であって、前記培養空間に対する当該空間の外部からの影響を緩和する、実質的に前記外部と隔離された空間である緩衝空間と、前記緩衝空間の少なくとも一部を介して前記培養空間内の前記生体試料を観察する観察手段と、を備えることを特徴とする生体試料観察システムを提供する。
【００１６】
本発明によれば、培養空間により所定の環境が維持されるとともに、培養空間の外側に緩衝空間が設けられる。この緩衝空間は、実質的に外部の空間と隔離された状態、例えば外部の空間との空気の導通を抑制された状態になるように設けられ、培養空間に対する緩衝空間の外部からの影響を緩和するので、生体試料にダメージを与えるような環境の急激な変化や不均一等は、緩衝空間を介することで緩和されるため、培養空間内の生体試料へのダメージを低減することができる。
また、培養空間は、緩衝空間と比較して、容積が小さいため、内部の環境を維持・制御しやすくなり、生体試料へダメージを与えにくくすることができる。
【００１７】
また、緩衝空間の少なくとも一部を介して生体試料を観察するため、生体試料を培養しながら観察することができる。そのため、培養過程で起きる生体試料内の挙動を正確、かつ経時的に測定することができる。
例えば、培養条件を変化させながら観察対象の生体試料の反応をリアルタイムで測定することができ、タンパク質の発現の有無や発現量の測定、時間経過に伴う発現量の変化等を正確に測定することができる。
さらに、１回の観察における諸操作により生体試料の活性が損なわれることを防止することができ、同じ生体試料を複数回観察することができる。また、同じ生体試料を、時間間隔を空けて複数回観察することができるため、実験プロトコルを制限する必要がない。
【００１８】
また、観察手段は、緩衝空間の少なくとも一部を介して培養空間内の生体試料を観察するため、観察の際に生体試料を培養空間から出し入れする必要がない。そのため、測定のたびに正確に同じ位置を観察することができる。また、観察する際のコンタミネーションを防止することができるとともに、生体試料に対して負荷をかけることを防止することができる。
さらには、培養空間内の環境により観察手段の機能が損なわれることを防止することができる。
【００１９】
さらには、生体試料が緩衝空間内に形成された培養空間内に収納されているので、緩衝空間を形成していない場合と比較して、生体試料と緩衝空間外の環境との距離を確保でき、生体試料が受ける緩衝空間外の環境条件による影響を緩和することができる。
生体試料に影響を与える上記環境条件としては、例えば生体試料を保持するステージを駆動するモータから発生する磁界や電界を挙げることができる。
【００２０】
また、上記環境条件による影響を緩和するために、培養空間および緩衝空間の少なくとも一方に上記環境条件の影響を遮断する遮断処理が施されていても良い。特に、磁界を遮断する防磁処理や、発生した静電気を除去する静電除去処理が施されていることが望ましい。
【００２１】
上記発明においては、前記培養空間内は、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、培養空間内に形成される環境は例えば生体試料の培養に適した環境に維持されるので、生体試料へのダメージを低減しながら長期間の生体試料の培養を行うことができる。
【００２２】
上記発明においては、前記緩衝空間内は、少なくとも温度に関して前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、培養空間によって維持される培養環境が温度環境であるため、生体試料へダメージを与えるような温度環境の急激な変化や不均一等は、緩衝空間を介することにより緩和され、生体試料へのダメージを低減することができる。
例えば、温度の急激な昇温動作や偏った温度分布などにより、生体試料が死滅することを防止することができる。
【００２３】
上記発明においては、前記培養空間は、少なくとも温度に関して前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、培養空間によって少なくとも温度環境を維持するため、温度環境の急激な変化や不均一等による生体試料へのダメージを低減することができる。
例えば、温度の急激な昇温動作や偏った温度分布などにより、生体試料が死滅することを防止することができる。
【００２４】
上記発明においては、前記培養空間内は、少なくとも湿度に関して前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、培養空間によって維持される培養環境が、生体試料の培養を行うために必要な湿度環境に維持されるため、生体試料へのダメージを低減することができる。
また、観察手段と直接接触しない培養空間において湿度を維持しているため、観察の際におけるコンタミネーションを防止することができる。
さらに、緩衝空間内は生体試料の培養に適した湿度に必ずしも維持する必要がないため、その場合、観察手段のうち緩衝空間内に配置される部分が湿度により機能を損なうことや、観察手段の寿命が短縮することも防止することができる。
【００２５】
上記発明においては、前記培養空間内は、少なくとも前記生体試料の雰囲気に含まれる培養ガスの濃度に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、培養空間によって維持される培養環境が、生体試料の培養を行うために必要な培養ガスの濃度となる環境に維持されるため、生体試料へのダメージを低減することができる。
また、観察手段と直接接触しない培養空間において培養ガスの濃度を維持しているため、観察の際におけるコンタミネーションを防止することができる。
さらに、緩衝空間内は生体試料の培養に適した培養ガスの濃度に必ずしも維持する必要がないため、その場合、観察手段のうち緩衝空間内に配置される部分が培養ガスにより機能を損なうことや、観察手段の寿命が短縮することも防止することができる。
【００２６】
上記発明においては、前記培養ガスは二酸化炭素を含むことが望ましい。
本発明によれば、培養ガスには二酸化炭素が含まれるため、活性を保つのに二酸化炭素が必要な生体試料を培養、観察することができる。
【００２７】
上記発明においては、前記培養空間は、少なくとも、前記生体試料に直接接する培養液の状態に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、培養空間によって維持される培養環境が、生体試料の培養を行うために必要な培養液の状態となる環境に維持されるため、生体試料へのダメージを低減することができる。
また、観察手段と直接接触しない培養空間において培養液の状態（培養液の蒸発等による培養液の濃度や新しさ等）を維持しているため、観察の際におけるコンタミネーションを防止することができる。
さらに、緩衝空間内は生体試料の培養に適した培養液の状態に必ずしも維持する必要がないため、その場合、観察手段のうち緩衝空間内に配置される部分が培養液により機能を損なうことや、観察手段の寿命が短縮することも防止することができる。
【００２８】
上記発明においては、前記培養空間は、更に前記生体試料の培養時前記生体試料の雰囲気に含まれる培養ガスの濃度に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されるとともに、前記培養ガスは、前記培養液内に溶解していることが望ましい。
本発明によれば、培養空間によって維持される培養環境が、生体試料の培養を行うために必要な培養ガスの濃度となる環境に維持されるため、生体試料へのダメージを低減することができる。
また、観察手段と直接接触しない培養空間において培養ガスの濃度を維持しているため、観察の際におけるコンタミネーションを防止することができる。
緩衝空間内は生体試料の培養に適した培養ガスの濃度に必ずしも維持する必要がないため、その場合、観察手段のうち緩衝空間内に配置される部分が培養ガスにより機能を損なうことや、観察手段の寿命が短縮することを防止することができる。
さらに、培養ガスを培養液内に溶解させることにより、培養ガスを介して培養液の状態を維持・制御することができる。
例えば、培養ガスの種類、濃度を制御することにより、培養液のｐＨ値などを維持・制御することができる。
【００２９】
上記発明においては、前記培養空間は、内部に前記培養液を保持した状態で前記生体試料を収容する培養容器の内部空間であることが望ましい。
本発明によれば、生体試料を収容した培養容器ごと移動させることができるため、例えば移動時等に生体試料にかかる負荷を低減することができる。また、生体試料を移動させる際のコンタミネーションを防止することができる。
【００３０】
上記発明においては、前記培養容器内の前記培養液を新しいものに交換する培養液交換手段を更に含むことが望ましい。
本発明によれば、培養液交換手段により培養容器内の培養液を新しいものに交換することができるので、培養液を交換できないものと比較して、生体試料の培養できる期間をより長くすることができる。
【００３１】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、前記生体試料の培養中に、前記培養容器内の所定量の培養液を連続的に交換することが望ましい。
本発明によれば、培養容器内の培養液を常にほぼ一定の状態に維持・制御することができる。
【００３２】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、前記生体試料の培養中に、所定のタイミング毎に前記培養容器内の培養液を所定量交換することが望ましい。
本発明によれば、生体試料から培養液に放出される代謝物を培養液交換のタイミングまでは培養容器内に留めることができる。そのため、生体試料の培養への悪影響を防止することができる。
【００３３】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、前記培養液を交換するタイミングを、必要に応じて適宜変更することが望ましい。
本発明によれば、生体試料から培養液に放出される代謝物を培養液交換のタイミングまでは培養容器内に留めることができる。そのため、培養液中の代謝物の濃度を制御できるため、生体試料の培養への悪影響をより防止することができる。
【００３４】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、前記培養液を交換するタイミングを、前記培養される前記生体試料の特性を記憶したテーブルに基づいて決定することが望ましい。
本発明によれば、培養液を交換するタイミングの自由度をより向上させることができる。
また、例えば生体試料の特性（例えばセルサイクルなど）に基づいたテーブルを用いることにより、培養液中の代謝物の濃度をより制御しやすくなるため、生体試料の培養への悪影響をより防止しやすくなる。
【００３５】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、前記培養液を交換するタイミングを、前記培養液の自家蛍光に基づいて決定することが望ましい。
本発明によれば、培養液の自家蛍光に基づいて培養液を交換することにより、培養液中の代謝物の濃度が所定の濃度以上になることを防止することができるとともに、培養液中の代謝物の濃度が所定の濃度以下になることを防止することができる。
【００３６】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、交換する前記培養液の量を、必要に応じて適宜変更することが望ましい。
本発明によれば、培養液中の代謝物の濃度が所定の濃度以上になることを防止することができるとともに、培養液中の代謝物の濃度が所定の濃度以下になることを防止することができる。
【００３７】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、交換する前記培養液の量を、前記培養される前記生体試料の特性を記憶したテーブルに基づいて決定することが望ましい。
本発明によれば、交換する培養液の量の自由度をより向上させることができる。
例えば生体試料の特性（例えばセルサイクルなど）に基づいたテーブルを用いることにより、培養液中の代謝物の濃度をより制御しやすくなるため、生体試料の培養への悪影響をより防止しやすくなる。
【００３８】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、交換する前記培養液の量を、前記培養液の自家蛍光に基づいて決定することが望ましい。
本発明によれば、培養液の自家蛍光に基づいて培養液の交換量を決定することにより、培養液中の代謝物の濃度が所定の濃度以上になることを防止することができるとともに、培養液中の代謝物の濃度が所定の濃度以下になることを防止することができる。
【００３９】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、前記生体試料の培養中に、前記培養容器内の培養液を全て交換することが望ましい。
本発明によれば、培養容器内を新しい培養溶液で満たすことができる。
【００４０】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、前記生体試料の培養中に、所定のタイミング毎に前記培容器内の培養液を全て交換することが望ましい。
本発明によれば、培養容器内を所定のタイミング毎に新しい培養溶液で満たすことができる。
【００４１】
上記発明においては、前記緩衝空間の更に外側に、第２の緩衝空間が形成され、当該第２の緩衝空間は、前記緩衝空間および培養空間に対する当該第２の緩衝空間の外部からの環境の影響を緩和することが望ましい。
本発明によれば、培養空間内の培養環境は、緩衝空間内の環境および第２の緩衝空間内の環境の影響を受けている。そのため、生体試料にダメージを与えるような外部環境の急激な変化や不均一等は、緩衝空間を介することで緩和され、第２の緩衝空間を介することで更に緩和されるため、生体試料へのダメージをより低減することができる。
つまり、緩衝空間内における、培養空間内の生体試料にダメージを与えるような環境の急激な変化や不均一等は、第２の緩衝空間を介することで緩和されるため、生体試料へのダメージをより確実に低減することができる。
例えば、温度の急激な昇温動作や偏った温度分布などにより、生体試料が死滅することを防止することができる。
【００４２】
上記発明においては、前記培養空間は、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、培養空間内に形成される環境は例えば生体試料の培養に適した環境に維持されるので、生体試料へのダメージを低減しながら長期間の生体試料の培養を行うことができる。
【００４３】
上記発明においては、前記第２の緩衝空間は、少なくとも温度に関して前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、培養空間によって維持される培養環境が温度環境であるため、生体試料へダメージを与えるような温度環境の急激な変化や不均一等は、第２の緩衝空間を介することにより緩和され、生体試料へのダメージを低減することができる。
例えば、温度の急激な昇温動作や偏った温度分布などにより、生体試料が死滅することを防止することができる。
【００４４】
上記発明においては、前記緩衝空間は、前記生体試料の培養に用いられる培養ガスの濃度に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、緩衝空間によって維持される培養環境が、生体試料の培養を行うために必要な培養ガスの濃度となる環境に維持されるため、培養空間内の生体試料へのダメージを低減することができる。
【００４５】
上記発明においては、前記培養ガスは二酸化炭素を含むことが望ましい。
本発明によれば、培養液等、培養が行われる環境のｐＨを安定に保つことができ、生体試料の活性を保つことができる。
【００４６】
上記発明においては、前記培養空間内は、前記生体試料に直接接する培養液の状態に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、培養空間によって維持される培養環境が、生体試料の培養を行うために必要な培養液の状態となる環境に維持されるため、生体試料へのダメージを低減することができる。
また、観察手段と直接接触しない培養空間において培養液の状態（培養液の蒸発等による培養液の濃度や新しさ等）を維持しているため、観察の際におけるコンタミネーションを防止することができる。
さらに、緩衝空間内は生体試料の培養に適した培養液の状態に必ずしも維持する必要がないため、その場合、観察手段のうち緩衝空間内に配置される部分が培養液により機能を損なうことや、観察手段の寿命が短縮することも防止することができる。
【００４７】
上記発明においては、少なくとも前記培養空間を含み、当該第１の空間の内部において前記生体試料の培養が行われる第１の区画と、前記観察手段を備える第２の区画と、を少なくとも含み、前記第１の区画と、前記第２の区画とは、前記観察手段が前記生体試料を観察できる状態のうえで互いに仕切られていることが望ましい。
本発明によれば、生体試料を観察手段により観察する際に、生体試料を第１の区画（培養空間がある区画）から取り出すことなく観察することができ、生体試料にかかる負担を低減することができる。
さらに、生体試料を第１の区画から取り出さなくてもよいため、コンタミネーションの発生を防止することができる。
また、観察手段は、第１の区画から仕切られた第２の区画から生体試料を観察しているため、第１の区画の影響を受けることなく観察を行うことができる。
つまり、観察手段の機能が、生体試料の培養を行うための環境により損なわれることや、観察手段の寿命が短縮することを防止することができる。
【００４８】
上記発明においては、前記第２の区画の内部では、少なくとも温度の管理が行われていることが望ましい。
本発明によれば、生体試料へダメージを与えるような温度の急激な変化や不均一等が、第１の区画を介することにより緩和され、生体試料へのダメージを低減することができる。
例えば、温度の急激な昇温動作や偏った温度分布などにより、生体試料が死滅することを防止することができる。
【００４９】
上記発明においては、前記第１の区画と、前記第２の区画との間には、両区画の間で気体または温度が導通することを抑制する抑制手段が更に設けられていることが望ましい。
本発明によれば、抑制手段の作用により、気体または温度の生体試料へダメージを与えるような急激な変化や不均一等が緩和され、生体試料へのダメージを低減することができる。
【００５０】
上記発明においては、前記観察手段は、前記緩衝空間の外側に配置されるとともに、前記緩衝空間を通して当該緩衝空間内に配置される対物レンズを含むことが望ましい。
本発明によれば、実質的に緩衝空間内には緩衝空間の少なくとも一部を介して培養空間内の生体試料を観察する対物レンズだけが入ることになるため、培養空間内の環境により観察手段本体の機能が損なわれることを防止できる。
【００５１】
上記発明においては、前記生体試料観察システムは、顕微鏡に対して一体に設けられることが望ましい。
本発明によれば、一体に設けられた顕微鏡を用いて生体試料を観察することができる。そのため、顕微鏡が設けられていない場合と比較して、より微細な観察を行うことができる。
【００５２】
上記発明においては、前記生体試料観察システムは、顕微鏡に対して着脱できるように構成されることが望ましい。
本発明によれば、必要に応じて生体試料観察システムを既存または専用の顕微鏡に対して着脱することができる。例えば、顕微鏡を用いて生体試料を観察する際には、生体試料観察システムを顕微鏡に取り付けることができ、それ以外の時（例えば生体試料の培養時）には、生体試料観察システムを顕微鏡から取り外すことができる。
【００５３】
また、本発明は、培養される生体試料の経時的変化を観察する生体試料の観察方法であって、内部が所定の環境に維持されるとともに、当該環境の下で前記生体試料の培養が行われる培養空間を形成するステップと、前記培養空間の外側に形成される空間であって、前記培養空間に対する当該空間の外部からの影響を緩和する、実質的に前記外部と隔離された空間である緩衝空間を形成するステップと、前記培養空間内において前記生体試料の培養を行うステップと、観察手段を用いて、前記緩衝空間の少なくとも一部を介して前記培養空間内の前記生体試料を観察するステップと、を含むことを特徴とする生体試料観察システムを提供する。
【００５４】
本発明によれば、培養空間により所定の環境が維持されるとともに、培養空間の外側に緩衝空間が設けられる。この緩衝空間は、実質的に外部の空間と隔離された状態、例えば外部の空間との空気の導通を抑制された状態になるように設けられ、培養空間に対する緩衝空間の外部からの影響を緩和するので、生体試料にダメージを与えるような環境の急激な変化や不均一等は、緩衝空間を介することで緩和されるため、培養空間内の生体試料へのダメージを低減することができる。
【００５５】
また、緩衝空間の少なくとも一部を介して生体試料を観察するため、生体試料を培養しながら観察することができる。そのため、培養過程で起きる生体試料内の挙動を正確、かつ経時的に測定することができる。
例えば、培養条件を変化させながら観察対象の生体試料の反応をリアルタイムで測定することができ、タンパク質の発現の有無や発現量の測定、時間経過に伴う発現量の変化等を正確に測定することができる。
さらに、１回の観察における諸操作により生体試料の活性が損なわれることを防止することができ、同じ生体試料を複数回観察することができる。また、同じ生体試料を、時間間隔を空けて複数回観察することができるため、実験プロトコルを制限する必要がない。
【００５６】
また、観察手段は、緩衝空間の少なくとも一部を介して培養空間内の生体試料を観察するため、観察の際に生体試料を培養空間から出し入れする必要がない。そのため、測定のたびに正確に同じ位置を観察することができる。また、観察する際のコンタミネーションを防止することができるとともに、生体試料に対して負荷をかけることを防止することができる。
さらには、培養空間内の環境により観察手段の機能が損なわれることを防止することができる。
【発明の効果】
【００５７】
本発明の生体試料観察システムおよび生体試料観察方法によれば、第１の空間と第２の空間との内部にそれぞれ異なる環境を維持・制御するとともに、第１の空間および第２の空間を介して生体試料を観察することにより、生体試料を培養するとともに生体試料の活性を維持しつつ正確な観察を行うことを可能にするという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態である生体試料観察システムについて図１から図１４を参照して説明する。
図１は、本実施の形態に係る生体試料観察システムの概略を示す斜視図である。図２は、同じく生体試料観察システムのシステム構成を示す概略図である。
【００５９】
生体試料観察システム１０は、図１および図２に示すように、検出ユニット２０と培養ユニット７０とから概略構成されている。これら検出ユニット２０および培養ユニット７０は、接近して配置されることが望ましく、より好ましくは両ユニット２０、７０が接して配置されることが望ましい。
【００６０】
検出ユニット２０は、図１および図２に示すように、生体試料を内部に収納する保温箱（第１の区画）２１と、細胞（生体試料）ＣＥを測定する検出部（観察手段、第２の区画）４０とから概略構成されている。
保温箱２１には、保温箱２１内を所定の温度に保温するヒータ２１Ｈと、後述するインキュベータボックス（培養空間、第２の空間、第１の区画）１００を保持するステージ（可動ステージ）２２と、細胞ＣＥに光を照射する透過光源２３と、保温箱２１内の温度を均一にするファン２４と、保温箱２１内を殺菌するＵＶランプ２５と、後述する培養液循環配管７７や培養ガス供給配管９７などを保護するキャリア２６と、インキュベータボックス１００などを保温箱２１から出し入れする際に用いる開閉扉２７と、検出ユニット２０の主電源をＯＮ・ＯＦＦする主電源スイッチ２８が備えられている。
【００６１】
ステージ２２は、互いに直交方向に相対移動するＸ軸動作ステージ（可動ステージ）２２Ｘと、Ｙ軸動作ステージ（可動ステージ）２２Ｙと、を有し、ステージ走査部２９により走査制御されている。
ステージ走査部２９は、Ｘ軸動作ステージ２２ＸのＸ軸座標値を検出するＸ軸座標検出部３０と、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘの動作（走査）を制御するＸ軸走査制御部３１と、Ｙ軸動作ステージ２２ＹのＹ軸座標値を検出するＹ軸座標検出部３２と、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙの動作（走査）を制御するＹ軸走査制御部３３と、から構成されている。
Ｘ軸座標検出部３０およびＹ軸座標検出部３２は、それぞれ検出したＸ軸動作ステージ２２ＸのＸ座標と、Ｙ軸動作ステージ２２ＹのＹ座標と、をコンピュータＰＣに出力するように配置されている。Ｘ軸走査制御部３１およびＹ軸走査制御部３３は、それぞれコンピュータＰＣからの指示に基づきＸ軸動作ステージ２２Ｘの走査と、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙの走査とを制御するように配置されている。
【００６２】
なお、Ｘ軸動作ステージ２２ＸおよびＹ軸動作ステージ２２Ｙを駆動する機構としては、例えばモータおよびボールネジの組み合わせを挙げることができる。
コンピュータ（解析手段）ＰＣは、上述のように、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙの走査と、を制御するとともに、後述するように、細胞ＣＥの検出系の制御、撮像した細胞ＣＥの画像の解析なども行い、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙと検出系と解析系とを連動して制御している。
【００６３】
透過光源２３とインキュベータボックス１００との間に、透過光源２３から射出された光を細胞ＣＥに集光するコンデンサレンズ３４が配置されている。
なお、コンデンサレンズ３４とインキュベータボックス１００との間には、シャッタ３５を設けなくても良いし、シャッタ３５を設けても良い。
ファン２４は保温箱２１の壁面に配置されている。このファン２４を動作させることにより、保温箱２１内の空気を対流させ、保温箱２１内の温度を均一かつ一定に保ちやすくすることができる。
【００６４】
ＵＶランプ２５は、検出ユニット２０の壁面に配置されたＵＶランプスイッチ３６と接続され、ＵＶランプ２５とＵＶランプスイッチ３６との間には、ＵＶランプ２５の動作を時間的に制御するタイマ３７が配置されている。さらに、ＵＶランプ２５の点灯を表示する滅菌中表示ランプ（図示せず）が配置されている。
例えば、細胞ＣＥの非測定時にＵＶランプスイッチ３６が押されると、タイマ３７のカウントが開始されるとともに、ＵＶランプ２５に電力が供給され、ＵＶ光（紫外線光）が保温箱２１内に照射される。これと同時に滅菌中表示ランプも点灯する。そして、所定の時間（例えば３０分）が経過して、タイマ３７のカウントが終了すると、タイマ３７はＵＶランプ２５への電力供給を停止し、ＵＶ光の照射が終了される。また、滅菌中表示ランプも消灯される。
なお、ＵＶランプ２５は、主電源スイッチ２８とは別個に制御されており、主電源がＯＦＦされていても動作することができる。
なお、ＵＶランプ２５の点灯時間は、上述した３０分でも良いし、保温箱２１内の雑菌類などを死滅させることができる時間であれば、３０分未満でも良いし、３０分よりも長くても良い。
【００６５】
開閉扉２７はアルマイト処理を施されたアルミなどの金属、または遮光性の高い半透明の樹脂により構成されている。
開閉扉２７の構造としては、中空の二重構造としたものや、さらには、内側が上記金属とされ外側が樹脂とされるものが考えられる。開閉扉２７の外側に樹脂を用いることにより、開閉扉２７から保温箱２１内の熱が外部に逃げることを防止することができる。また、開閉扉２７の内側をアルマイト処理された金属とすることにより、ＵＶランプ２５により開閉扉２７の寿命が損なわれることを防止することができる。
なお、開閉扉２７が金属または金属と樹脂との二重構造とされたときには、完全に遮光されるため、インキュベータボックス１００を覗く位置に覗き窓を設けることが望ましい。覗き窓には透明樹脂またはガラスがはめ込まれ、外側には、開閉可能なカバーが配置されていることが望ましい。
【００６６】
検出部４０には、図１および図２に示すように、検出部４０内を所定の温度に保温するヒータ４０Ｈと、検出部４０側から細胞ＣＥを照射する落射光源４１Ａ、４１Ｂと、落射光源４１Ａ、４１Ｂからの光路を切り替える光路切替部４２と、照射光の光量を調節する光量調整機構４３と、照射光を細胞ＣＥに向けて集光するレンズ系４４と、照射光の波長および検出光の波長を制御するフィルタユニット４５と、細胞ＣＥに対して合焦動作を行うオートフォーカス（ＡＦ）ユニット４６と、複数の倍率や性質の異なる対物レンズ４８を備えたレボルバ４７と、細胞ＣＥからの検出光を検出する検出器４９と、検出光の光量を測定する光量モニタ５０と、検出部４０内の温度を均一にするファン５１と、検出部４０内を冷却する冷却ファン５２と、が備えられている。
【００６７】
落射光源４１Ａ、４１Ｂは、例えば水銀ランプなどからなり、検出部４０の外部に配置されており、それぞれ電力を供給する電源５３に接続されている。
また、通常は１つの落射光源、例えば落射光源４１Ａを用いるが、落射光源４１Ａの光量が所定の規定値以下に減少した場合には、落射光源４１Ｂから照明光が照射され、落射光源４１Ａの電源はＯＦＦされる。
【００６８】
光路切替部４２は、落射光源４１Ａまたは落射光源４１Ｂどちらか一方の照明光を光量調整機構４３に導くように形成されている。また、光路切替部４２には、後述のコンピュータＰＣに接続され、コンピュータＰＣの指示に基づき光路切替部４２を制御する光路制御部５４が配置されている。
光路切替部４２の照明光射出側にはシャッタ４２Ｓが配置され、照明光の透過・遮断制御を行っている。
【００６９】
シャッタ４２Ｓの照明光射出側には光量調整機構４３が配置され、シャッタ４２Ｓを透過した照明光の光量を調整している。その機構としては、例えば公知の絞り機構などを用いても良いし、その他の光量を調節できる公知の機構、技術を用いても良い。
また、光量調整機構４３には、後述のコンピュータＰＣに接続され、コンピュータＰＣの指示に基づき光量調整機構４３を制御する光量制御部５５が配置されている。
光量調整機構４３の照明光射出側にはレンズ系４４が配置されている。レンズ系４４は、一対のレンズ４４Ａ、４４Ｂと、レンズ４４Ａおよびレンズ４４Ｂの間に配置された絞り４４Ｃと、から構成されている。
【００７０】
フィルタユニット４５は、励起フィルタ５６と、ダイクロイックミラー５７と、吸収フィルタ５８とから構成されている。励起フィルタ５６は、照明光の中から細胞ＣＥの蛍光発光に寄与する波長（励起光）を透過するフィルタであり、レンズ系４４から射出された照明光が励起フィルタ５６に入射するように配置されている。ダイクロイックミラー５７は、励起光と蛍光とを分離する光学素子であり、励起フィルタ５６を透過した励起光を、細胞ＣＥに向けて反射するとともに、細胞ＣＥからの蛍光を透過するように配置されている。吸収フィルタ５８は、細胞ＣＥからの蛍光とその他の不要な散乱光とを分離する光学素子であり、ダイクロイックミラー５７を透過した光が入射するように配置されている。
フィルタユニット４５には、後述するコンピュータＰＣの指示に基づき、フィルタユニット４５から射出される励起光や検出光（蛍光）の波長を制御するフィルタ制御部４６Ｃが配置されている。
なお、励起フィルタ５６、ダイクロイックミラー５７、吸収フィルタ５８は１枚ずつ用いられてもよいし、複数枚用いられてもよい。
【００７１】
ＡＦユニット４６はフィルタユニット４５の励起光射出側に配置されていて、後述するコンピュータＰＣの指示に基づき、励起光を、対物レンズ４８を介して細胞ＣＥに集光させるように配置されている。
レボルバ４７は、ＡＦユニット４６の励起光射出光側に配置されていて、倍率の異なる複数の対物レンズ４８が配置されている。レボルバ４７には、後述するコンピュータＰＣの指示に基づき、励起光が入射される対物レンズ４８を選択・制御する対物レンズ制御部５９が配置されている。
【００７２】
なお、対物レンズ４８は、検出部４０からＸ軸動作ステージ２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙにそれぞれ設けられた孔を通して保温箱２１内のインキュベータボックス内部が観察可能な構造になっている。
Ｘ軸動作ステージ２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙには、ステージが動作する範囲を見込んで孔の大きさは多少余裕を見込んである。
そのため、保温箱２１内において雰囲気を細胞の培養に適した湿度に保っていても、前記孔を通じて雰囲気が検出部４０に対して抜けてしまい、細胞の培養に適した温度を維持できなくなり、細胞の活性低下を引き起こす可能性がある。
そこで、このような細胞培養に適した温度の雰囲気が保温箱２１と検出部４０との間で導通することを抑制する抑制手段９９を設けてもよい。
その抑制手段９９は、レボルバ４７や対物レンズ４８の動きを妨害しないように空気の流れを抑制できればよく、例えばフィルムや透明シートなど柔軟な材料からなるシートを保温箱２１と検出部４０との境目に設けられた孔の周囲に貼り付け、レボルバの周囲に垂らした状態で取り付ける幕状のものが考えられる。
【００７３】
フィルタユニット４５の検出光射出側には、検出光を検出器４９および光量モニタ５０に集光する集光レンズ６０が配置されている。
集光レンズ６０の検出光射出側には、検出光の一部を検出器４９に向けて反射し、残りの検出光を光量モニタ５０に向けて透過するハーフミラー６１が配置されている。
検出器（撮像手段）４９は、ハーフミラー６１から反射された検出光が入射される位置に配置されている。また、検出器４９には、検出器４９からの検出信号を演算して後述するコンピュータＰＣに出力する検出器演算部６２が接続されている。
なお、検出器４９はラインセンサを用いても良いし、エリアセンサを用いても良いし、ラインセンサとエリアセンサとを共用してもよく、特に限定するものではない。
光量モニタ５０は、ハーフミラー６１を透過した検出光を測定し、測定した値をコンピュータＰＣに出力するように配置されている。
なお、上述のように、光量モニタ５０を用いて検出光の光量を測定しても良いし、照度計やパワーメータなどを用いて検出光の光量を測定しても良い。
【００７４】
ヒータ４０Ｈは、検出部４０内を例えば３０℃から３７℃となるように保温制御している。ファン５１は、検出部４０内の空気を対流させ、検出部４０内の温度を均一化するように配置されている。そのため、検出部４０内の温度が保温箱２１と近い温度に維持され、保温箱２１の温度をより安定化させやすくなる。
冷却ファン５２は、検出部４０内に配置された温度センサ（図示せず）の出力に基づき、検出部４０内の温度を下げるように駆動される。そのため、例えばモータなどの発熱による異常な検出部４０内の温度上昇を防止することができる。
【００７５】
図３は、本実施の形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図であり、図４は、本実施の形態に係るチャンバの断面図である。
インキュベータボックス１００は、図３および図４に示すように、チャンバ１１０と格納する筐体１０１と、筐体１０１とともに密閉空間を形成するカバー１０２とから概略構成されている。筐体１０１およびカバー１０２には、外界からの磁場を遮断する防磁処理や、インキュベータボックス１００に発生した静電気を除去する静電除去処理が施されている。
【００７６】
筐体１０１は、底板１０３と側壁１０４とから形成されていて、底板１０３の測定エリアに対応する領域は、ガラスのような透光性を有する材料で形成されている。底板１０３の他の領域および側壁１０４は、例えば、アルマイト処理されたアルミニウムやＳＵＳ３１６のようなステンレススチールなど防食性の高い遮光性の材料で制作するのが好ましく、より好ましくは、保温性の観点から熱伝導率の低い材料を選択するとよい。
また、底板１０３には、チャンバ１１０を保持するためのアダプタ１０５と、チャンバ１１０の温度を測定する温度センサ１０６と、が配置されている。なお、上述のようにアダプタ１０５を用いてチャンバ１１０を保持しても良いし、アダプタ１０５を用いないでチャンバ１１０を保持しても良い。
温度センサ１０６の出力は、インキュベータ温度検知部１０６Ｓを介してコンピュータＰＣに入力されるとともに、検出ユニット２０の壁面に配置された温度表示部１０７にも入力されている。コンピュータＰＣは、図２に示すインキュベータ温度制御部１０６Ｃを介してヒータ２１Ｈなどを制御して、インキュベータボックス１００内の温度が一定に保たれるように制御するようになっている。
【００７７】
カバー１０２は、照明光を透過するガラス板１１７と、ガラス板１１７を支持する支持部１１７Ａと、から構成されている。ガラス板１１７には、測定エリアに対応する領域に反射防止膜が両面に形成されていても良い。反射防止膜を両面に形成することにより、透過観察・落射観察におけるガラス板１１７による反射を防止するようになっている。
なお、ガラス板１１７の面積は、インキュベータボックス１００の底板１０３と略同じ面積であっても良いし、測定を問題なく行うために必要最小限の面積であっても良い。
【００７８】
チャンバ１１０は、図４に示すように、対物レンズ４８により観察するための下部ガラス部材１１１と、透過光源２３からの光を透過するための上部ガラス部材１１２と、下部ガラス部材１１１および上部ガラス部材１１２を支持する枠部材１１３とから概略形成されている。
枠部材１１３の対向する辺には、培養液を循環させる流路が形成された継ぎ手１１４が形成されている。継ぎ手１１４には、後述する培養液循環配管７７が接続され、培養ユニット７０との間で培養液が循環されるようになっている。
また、枠部材１１３には、培養液の流れを均一化する整流子１１５が一対、培養液の流れに対して略垂直に配置されている。整流子１１５は、例えば小孔がマトリクス状に形成された板部材からなり、培養液が分散して複数形成された小孔を流れることにより、その流れを均一化している。そして、両整流子１１５の間には、細胞ＣＥが播種されたスライドガラス１１６が配置されている。
以上より、チャンバ１１０内に形成される空間の外側にインキュベータボックス１００の筐体１０１内に形成される空間が存在し、更にその外側には保温箱２１内に形成される空間が存在する。
そのため、培養空間となるチャンバ１１０内に形成される空間に対し、筐体１０１内に形成される空間は、外部（筐体１０１または保温箱２１の外側）からの影響を緩和（緩衝）するための緩衝空間（第１の緩衝空間）として機能し、保温箱２１内に形成される空間は、外部（保温箱２１の外側）からの影響を緩和（緩衝）するための緩衝空間（第２の緩衝空間）として機能する。
また、保温箱２１、インキュベータボックス１００の筐体１０１、およびチャンバ１１０のそれぞれ内部に形成される空間は、外部とは実質的にほぼ隔離されているものである。
【００７９】
なお、上述のように、インキュベータボックス１００は内部にチャンバ１１０が配置されるものでも良いし、図５（ａ）に示すように、内部にマイクロプレート１２０（またはウェルプレート）が配置されるものでもよい。
この構成の場合には、図５に示すように、インキュベータボックス１００ａの筐体１０１には、マイクロプレート１２０を口の字状に囲む水槽１２１と、水槽１２１の内側に配置された内部ファン１２２と、培養ガスを供給するコネクタ１２３と、培養ガス中の二酸化炭素ガス濃度を検出する培養ガス濃度センサ１２４とが配置されている。
温度センサ１０６は、マイクロプレート１２０の温度を測定するように配置されている。温度センサ１０６からコンピュータＰＣに入力されたマイクロプレート温度は、メモリにテキストデータとして蓄積されるとともに、コンピュータＰＣにおいてデータ処理が可能とされる。
培養ガス濃度センサ１２４は、コンピュータＰＣおよび培養ガス濃度表示部１２４Ｄに二酸化炭素ガス濃度を出力している。
【００８０】
水槽１２１の側壁１０４は筐体１０１の側壁の高さよりも低く形成されている。また、コネクタ１２３とは、供給された培養ガスが側壁１２１Ｗに当たるように、配置関係が調節されている。水槽１２１には殺菌された滅菌水が貯えられ、インキュベータボックス１００ａ内の湿度を略１００％に調節している。
内部ファン１２２は、その送風方向にマイクロプレート１２０が配置されないよう、水槽１２１の側壁１０４に沿って送風するように配置されている。
なお、培養ガス濃度センサ１２４は、水槽１２１の側壁１２１Ｗ内面に配置されていても良いし、インキュベータボックス１００ａから配管を外部へ配置し、吸引ポンプによりインキュベータボックス１００ａ内の培養ガスを吸引して培養ガス濃度センサ１２４でその濃度を検出しても良い。
【００８１】
このようなインキュベータボックス１００ａを用いる場合には、後述する培養ガス混合槽９１の培養ガス供給先を、培養液瓶７２からインキュベータボックス１００ａに変更するとともに、培養ユニット７０から培養液を供給する必要がなくなるため、培養液ポンプ８０などのポンプ類の動作を停止させている。
【００８２】
このような構成をとることにより、インキュベータボックス１００ａによって、温度環境と比較して、その変化や不均一が細胞ＣＥへのダメージの少ない湿度環境および培養ガス濃度を維持するため、細胞ＣＥへのダメージを低減することができる。
また、検出部４０と直接接触しないインキュベータボックス１００ａにおいて湿度および培養ガス濃度を維持しているため、観察の際におけるコンタミネーションを防止することができる。
さらに、保温箱２１内は細胞ＣＥの培養に適した湿度および培養ガス濃度に維持する必要がないため、保温箱２１内に配置される対物レンズ４８などが、湿度により機能を損なうことを防止することができる。また、対物レンズ４８などの寿命が短縮することも防止することができる。
以上より、インキュベータボックス１００ａの筐体１０１内に形成される空間の外側には、保温箱２１内に形成される空間が存在する。
そのため、培養空間となる筐体１０１内に形成される空間に対し、保温箱２１内に形成される空間は、外部（保温箱２１の外側）からの影響を緩和（緩衝）するための緩衝空間として機能する。
また、保温箱２１およびインキュベータボックス１００の筐体１０１は、外部とは実質的にほぼ隔離されているものである。
【００８３】
なお、上述のように、チャンバ１１０は密閉されているものでも良いし、密閉されていない開放型チャンバでも良い。開放型チャンバは、上部ガラス部材１１２を備えない以外はチャンバ１１０と同一構成として形成されている。
また、開放型チャンバを用いる場合には、上述したインキュベータボックス１００を用いて、インキュベータボックス１００ａ内を培養ガスで満たし、開放型チャンバには、培養液を供給している。
【００８４】
なお、インキュベータボックス１００ａに対して、図５（ｂ）に示すように、上述したチャンバ１１０を用いてもよい。この場合には、培養ガスを供給するコネクタ１２３を塞ぐとともに、培養ガス濃度センサ１２４を使用しない。また、チャンバ１１０の大きさがマイクロプレート１２０と異なる場合には、アダプタ１０５を用いてインキュベータボックス１００ａにチャンバ１１０を配置してもよい。また、水槽１２１に滅菌水を入れなくてもよく、水槽１２１自体をインキュベータボックス１００ａから取り外しても良い。また、温度センサ１０６は、チャンバ１１０の温度を測定している。
なお、コネクタ１２３は上述のように塞いでもよいし、培養ガス供給配管９７を接続したまま、インキュベータボックス１００ａへの培養ガスの供給を止めるだけでも良い。
【００８５】
培養ユニット７０は、図１および図２に示すように、培養液を内部に収納する滅菌箱７１と、培養ガスを生成する混合部９０とから概略構成されている。
滅菌箱７１には、滅菌箱７１内を所定の温度に保温するヒータ７１Ｈと、培養液を内部に蓄える培養液瓶７２と、予備の培養液を内部に蓄える予備タンク７３と、使用済みの培養液を入れる廃液タンク７４と、滅菌箱７１内を殺菌するＵＶランプ２５と、培養液瓶７２などを滅菌箱７１から出し入れする際に用いる開閉扉７５と、培養ユニット７０の主電源をＯＮ・ＯＦＦする主電源スイッチ７６が備えられている。
【００８６】
培養液瓶７２には、インキュベータボックス１００との間で培養液を循環させる培養液循環配管７７と、予備タンク７３から予備の培養液を供給する補給配管７８と、培養液瓶７２から使用済みの培養液を廃液タンク７４に排出する廃液配管７９とが配置されている。
また、培養液循環配管７７には、培養液を培養液瓶７２からインキュベータボックス１００に送り出し、培養液を循環させる培養液ポンプ（培養液交換手段）８０が配置されている。培養液ポンプ８０によりチャンバ１１０内の培養液を新しいものに交換することができるので、培養液を交換できないものと比較して、細胞ＣＥの培養できる期間をより長くすることができる。
補給配管７８には、予備タンク７３から培養液を培養液瓶７２に送る補給ポンプ８１が配置され、廃液配管７９には、培養液瓶７２から使用済みの培養液を廃液タンク７４に送る廃液ポンプ８２が配置されている。
なお、上述のように、使用済みの培養液を貯める廃液タンク７４を用いても良いし、廃液タンク７４を用いないで、直接使用済みの培養液を外部に排出する排出ポートを設けても良い。
【００８７】
培養液瓶７２には、内部の培養液温度を検出する培養液温度センサ（図示せず）が配置され、培養液温度センサの出力は培養液温度検出部８３を介してコンピュータＰＣに入力されるように配置されている。また、コンピュータＰＣに入力された培養液温度のデータは、テキストデータなどとしてメモリに蓄積され、細胞ＣＥの検出結果との比較・検証などに用いることができる。
【００８８】
ヒータ７１Ｈには、コンピュータＰＣからの指示に基づき、滅菌箱７１内の温度を介して培養液の温度を制御する培養液温度制御部８４が配置されている。培養液温度制御部８４により、培養液瓶７２から供給される培養液の温度は、ほぼ３７℃に保たれ、培養液の温度変化による細胞ＣＥの活性低下が防がれている。また、培養ユニット７０の壁面には、前述の培養液温度センサにより検出された培養液温度を表示する温度表示部８５が配置されている。
培養液ポンプ８０には、コンピュータＰＣの指示に基づき、培養液の循環を制御する培養液ポンプ制御部８６が配置されている。また、補給ポンプ８１および廃液ポンプ８２もコンピュータＰＣの指示に基づき、その動作が制御されるように配置されている。
【００８９】
ＵＶランプ２５は、培養ユニット７０の壁面に配置されたＵＶランプスイッチ３６と接続され、ＵＶランプ２５とＵＶランプスイッチ３６との間には、ＵＶランプ２５の動作を時間的に制御するタイマ３７が配置されている。さらに、ＵＶランプ２５の点灯を表示する滅菌中表示ランプ（図示せず）が配置されている。
なお、ＵＶランプ２５は、主電源スイッチ７６とは別個に制御されており、主電源がＯＦＦされていても動作することができるようになっている。
【００９０】
混合部９０には、図１および図２に示すように、混合部９０内を所定の温度に保温するヒータ（図示せず）と、インキュベータボックス１００に供給する培養ガス中の二酸化炭素ガス濃度を調節する培養ガス混合槽９１と、培養ガス混合槽９１に培養ユニット７０の外部に配置されたＣＯ２タンク９２から二酸化炭素ガスを供給するＣＯ２ポンプ９３とが配置されている。
【００９１】
培養ガス混合槽９１には、内部の二酸化炭素ガス濃度を検出するＣＯ２濃度検出部９４が配置され、ＣＯ２濃度検出部９４の出力がコンピュータＰＣに入力されるように配置されている。ＣＯ２ポンプ９３には、コンピュータＰＣの指示に基づいて、培養ガス混合槽９１に供給する二酸化炭素ガス量を制御するＣＯ２濃度制御部９５が配置されている。また、培養ユニット７０の壁面には、ＣＯ２濃度検出部９４により検出された培養ガス混合槽９１内の二酸化炭素ガス濃度を表示するＣＯ２濃度表示部９６が配置されている。
さらには、培養ガス混合槽９１と培養液瓶７２との間に培養ガス供給配管９７が配置されている。そのため、培養ガス供給配管９７を介して培養液に培養ガスが供給され、培養液中に培養ガスを十分に溶け込ませることができる。このように、培養液瓶７２内で二酸化炭素ガスの濃度が５％の培養ガスが溶解された培養液を生成することにより、培養気体および細胞ＣＥの育成に必要な栄養素が含まれた培養液が、後述するチャンバ１１０に供給される。また、培養ガスを培養液に溶解させることにより、培養液のｐＨなどを調整することができる。
ＣＯ２濃度検出部９４からコンピュータＰＣに入力された二酸化炭素ガス濃度は、メモリにデータとして蓄積されるとともに、コンピュータＰＣにおいてデータ処理が可能とされている。
【００９２】
次に、上記の構成からなる生体試料観察システム１０における観察方法について説明する。
まず、本実施の形態における走査方法および検出範囲の選択について図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を参照して説明する。
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本実施の形態における走査方法および検出範囲の選択例を示す図である。
【００９３】
図６（ａ）に示す例では、表示された画像上において測定対象範囲Ｍの左上の点ａと右下の点ｂとを指定することにより、測定対象範囲Ｍ（図中の破線で囲まれた範囲）を設定している。具体的には、点ａ−点ｂ間をマウスのような機器を用いてドラッグして測定対象範囲Ｍを設定しても良いし、点ａおよび点ｂの座標値を入力して指示しても良い。
検出器４９による測定部分は、図中の矢印で示すように、設定された測定対象範囲Ｍ内を左右方向に走査される。つまり、図中の左から右へ走査される際には、Ｘ軸方向と平行に走査され、右から左へ走査される際には、左斜め下方向に走査される。このうち、左から右へ走査される時に細胞ＣＥの撮像が行われる。
【００９４】
図６（ｂ）は、上述した方法で設定される測定対象範囲Ｍが２つの例である。まず、上述した方法で２つの測定対象範囲ＭＡ、ＭＢが設定される。測定対象範囲ＭＡと測定対象範囲ＭＢとは、図中のＸ軸方向に所定間隔を空けて並ぶとともに、Ｙ軸方向において、その全てが重複するように設定されている。
この例における検出器４９による測定部分は、図中の矢印で示すように、測定対象範囲ＭＡ、ＭＢを並列に測定するように走査される。つまり、図中の左から右へ走査される際に、測定対象範囲ＭＡから測定対象範囲ＭＢへ走査され、右から左へ走査される際には、測定対象範囲ＭＢから測定対象範囲ＭＡへ走査される。
【００９５】
図６（ｃ）は、上述した方法で設定される測定対象範囲が２つの例であって、２つの測定対象範囲ＭＡ、ＭＢの配置が異なっている例である。ここでは、測定対象範囲ＭＡと測定対象範囲ＭＢとは、図中のＸ軸方向に所定間隔を空けて並ぶとともに、図中のＹ軸方向において、その一部分が重複するように設定されている。
この例における検出器４９による測定部分は、図中の矢印で示すように、測定対象範囲ＭＡ、ＭＢのＹ軸方向に重複する部分のみが連続して走査されている。つまり、まず、測定対象範囲ＭＡの重複していない部分の走査が行われる。次に、測定対象範囲ＭＡ、ＭＢの重複している部分の走査が連続して行われる。そして、測定対象範囲ＭＢの重複していない部分の走査が行われる。
【００９６】
図６（ｄ）は、上述した方法で設定される測定対象範囲Ｍが２つの例であって、２つの測定対象範囲ＭＡ、ＭＢの配置が図６（ｂ）と同様であるが、走査方法が異なる例である。
この例における検出器４９による測定部分は、図中の矢印で示すように、測定対象範囲ＭＡ、ＭＢが別個に走査されている。つまり、まず測定対象範囲ＭＡの全範囲の走査が行われた後に、測定対象範囲ＭＢの全範囲の走査が行われる。
【００９７】
また、上述した図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す走査方法のうち、トータルの移動距離または走査時間が最短になる走査方法が、後述する設定されたパラメータおよび測定モードに基づいて、コンピュータＰＣにより自動的に選択される。
【００９８】
なお、細胞を培養する範囲を撮像するとき、このように測定対象範囲Ｍを設定するなど複数の領域（検出範囲）に分けて撮像できる構成であれば、必要に応じて必要な部分だけの撮像を行うことが可能となる。
例えば、コンピュータＰＣの設定を変更して、走査対象となる全範囲の走査と、所定の一部の領域の走査とが交互に行われるようにしておけば、短い期間しか起こらない生体試料特有の現象を捉えることができる。一例として、走査対象となる全範囲の走査を３０分ごとに行う場合、その合間に注目すべき細胞が存在する所定の測定対象範囲Ｍの走査が行われるようにしておけば、１５分程度しか発現しない特有の現象が注目すべき細胞に起こったことを捉えることも可能となる。
また、必要なときに必要な測定対象範囲Ｍだけを走査するため、走査時間が短縮できるとともに、他の細胞に対する光の照射時間を短くすることができる。
【００９９】
次に、細胞ＣＥの測定にかかる手順にについて、各フローチャートを用いながら説明する。
まず、細胞ＣＥの測定の前に、測定パラメータの設定が行われる。そこで、測定パラメータの設定の流れを、図７を参照しながら説明する。
図７は、測定パラメータの設定の流れを説明するフローチャートである。
まず、測定パラメータの設定が行われる（ＳＴＥＰ１）。
その後、デフォルトの条件設定が行われる（ＳＴＥＰ２）。ここで設定される条件は、例えばＣＯ２濃度５％、温度３７℃などの培養条件および測定条件であり、これらの設定条件はユーザによって所定の条件に変更することができる。
【０１００】
次に、測定対象の選択を行う（ＳＴＥＰ３）。測定対象とは、例えばマイクロプレート１２０や、スライドガラス１１６など、細胞ＣＥの容器である。
次に、測定モードの選択を行う（ＳＴＥＰ４）。測定モードには、エリア撮像モードや、ライン撮像モードや、自動モード等がある。自動モードとは他の測定モードの中から測定時間の短い測定モードを自動的に選択するモードである。
【０１０１】
次に、測定倍率を選択し（ＳＴＥＰ５）、その後、検出波長を選択する（ＳＴＥＰ６）。測定倍率の選択、および検出波長の選択は、それぞれ２種類以上の選択肢の中から選択することも可能である。
ここで、検出波長の選択方法としては、使用する蛍光タンパク、例えば、ＧＦＰ、ＨＣ−Ｒｅｄ等のリストをコンピュータＰＣに予め記憶させておき、記憶させたリストの中から選択する。コンピュータＰＣは、選択された蛍光タンパクに基づいて自動的に観測に最適な励起フィルタ５６や吸収フィルタ５８などを選択する。このようにして、細胞ＣＥから所定の蛍光を検出することができる。
なお、測定中の励起フィルタ５６や吸収フィルタ５８、対物レンズ４８等の変更は、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙの駆動に同期して自動的に行なわれる。
【０１０２】
次に、測定間隔が設定される（ＳＴＥＰ７）。
そして、プレビュー画面が取り込まれ（ＳＴＥＰ８）、プレビュー画像がモニタに表示される（ＳＴＥＰ９）。ここでは、ユーザがプレビュー画像のモニタへの表示を指示するプレビューボタンなどを用いて指示を出すことにより、プレビュー画像がモニタに表示される。そして、ユーザがモニタに表示されたプレビュー画像を確認することができる。
【０１０３】
次に、測定範囲の選択が行われる（ＳＴＥＰ１０）。測定範囲の選択後、再度プレビュー画像をモニタに表示させて、測定範囲が所定の範囲であるか確認してもよい。
次に、設定された複数の測定間隔から所定の測定間隔を選択する（ＳＴＥＰ１１）。
そして、測定開始スイッチ（図示せず）が押されたら（ＳＴＥＰ１２）、細胞ＣＥの測定が開始される（ＳＴＥＰ１３）。測定開始スイッチが押されない場合には、測定開始スイッチが押されるまで待機している（ＳＴＥＰ１２）。
【０１０４】
なお、ＳＴＥＰ１２において、測定開始スイッチが押されない場合には、各種設定を再設定できるように、種々所定のＳＴＥＰに戻ることが可能な設定にしてもよい。
【０１０５】
測定パラメータの設定が完了したら、次に、細胞ＣＥの測定が行われる。そこで、細胞ＣＥの測定の流れを、図８を参照しながら説明する。
図８は、測定の流れを説明するフローチャートである。
まず、測定が開始されると、測定対象範囲が読み込まれる（ＳＴＥＰ２１）。その後、倍率が読み込まれ（ＳＴＥＰ２２）、検出波長が読み込まれる（ＳＴＥＰ２３）。
次に、測定モードが読み込まれる（ＳＴＥＰ２４）。ここでは、読み込まれた測定対象範囲、倍率、検出波長（蛍光波長）などに基づき、最適なステージ走査方法が決定される。測定モードが自動モードに設定されている場合には、撮像モードもここで決定される。
【０１０６】
次に、決定されたステージ走査方法に応じたＸ軸動作ステージ２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙ等の動作方法が解析され（ＳＴＥＰ２５）、解析された動作方法のデータ（動作データ）は、コンピュータＰＣのテーブルに保存される（ＳＴＥＰ２６）。
その後、エリアセンサモードが選択されているか否かにより、異なる測定方法で測定が行われる（ＳＴＥＰ２７）。
【０１０７】
まず、エリアセンサモードが選択されている場合について説明する。
測定開始スイッチが押されると、Ｘ軸動作ステージ２２ＸおよびＹ軸動作ステージ２２Ｙを測定開始位置へ移動させる（ＳＴＥＰ３０）。ここでは、コンピュータＰＣが入力された測定開始位置を読み込み、Ｘ軸動作ステージ２２ＸおよびＹ軸動作ステージ２２Ｙを測定開始位置に移動させるとともに、細胞ＣＥが対物レンズ４８の撮影視野内に位置するように移動される。
そして、シャッタ３５がＯＰＥＮにされて（ＳＴＥＰ３１）、対物レンズ４８が選択される（ＳＴＥＰ３２）。ここでは、コンピュータＰＣが設定された測定倍率に基づいて、レボルバ４７を駆動して所定の倍率の対物レンズ４８を選択する。
【０１０８】
次に、フィルタユニット４５が選択される（ＳＴＥＰ３３）。ここでは、コンピュータＰＣが設定された蛍光タンパクに基づいて、フィルタ制御部４６Ｃが測定に最適な励起フィルタ５６、吸収フィルタ５８などを選択する。
以上の測定開始スイッチが押されてからここまで（ＳＴＥＰ３０からＳＴＥＰ３３まで）の動作は、測定モードに併せて自動で選択され、実行される。
その後、フォーカス位置が検出され（ＳＴＥＰ３４）、画像の取り込みおよびコンピュータＰＣの画像メモリ部への画像データ出力が行われる（ＳＴＥＰ３５）。
【０１０９】
そして、必要な画像の取得が完了していなければ、再び対物レンズ４８の選択（ＳＴＥＰ３２）から画像の取り込みおよびコンピュータＰＣの画像メモリ部への画像データ出力（ＳＴＥＰ３５）までの動作が、必要な画像の取得が完了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ３６）。
必要な画像の取得が完了すると、Ｘ軸動作ステージ２２ＸまたはＹ軸動作ステージ２２Ｙが１ステップ駆動される（ＳＴＥＰ３７）。そして、Ｘ軸動作ステージ２２ＸまたはＹ軸動作ステージ２２Ｙが移動した位置が測定対象範囲内であれば、再び対物レンズ４８の選択（ＳＴＥＰ３２）から１ステップステージ駆動（ＳＴＥＰ３７）までの動作が繰り返される。この繰り返し作業は、ステージ２２の移動した位置が測定対象範囲外になるまで繰り返される（ＳＴＥＰ３８）。
【０１１０】
Ｘ軸動作ステージ２２ＸまたはＹ軸動作ステージ２２Ｙの移動先が測定対象範囲外となると、シャッタ３５がＯＦＦされる（ＳＴＥＰ３９）。
その後、所定の測定時間間隔になると、再びシャッタ３５がＯＰＥＮ（ＳＴＥＰ３１）にされてからシャッタ３５がＣｌｏｓｅされる（ＳＴＥＰ３９）までの動作が、測定時間が終了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ４０）。
【０１１１】
次に、エリアセンサモードが選択されていない場合について説明する。
測定開始スイッチが押されると、Ｘ軸動作ステージ２２ＸおよびＹ軸動作ステージ２２Ｙを測定開始位置へ移動させる（ＳＴＥＰ５０）。ここでは、コンピュータＰＣが入力された測定開始位置を読み込み、Ｘ軸動作ステージ２２ＸおよびＹ軸動作ステージ２２Ｙを測定開始位置に移動させるとともに、細胞ＣＥが対物レンズ４８の撮影視野内に位置するように移動される。
そして、シャッタ３５がＯＰＥＮにされて（ＳＴＥＰ５１）、フォーカス位置が検出される（ＳＴＥＰ５２）。
【０１１２】
次に、対物レンズ４８が選択される（ＳＴＥＰ５３）。ここでは、コンピュータＰＣが設定された測定倍率に基づいて、レボルバ４７を駆動して所定の倍率の対物レンズ４８を選択する。
そして、フィルタユニット４５が選択される（ＳＴＥＰ５４）。ここでは、コンピュータＰＣが設定された蛍光タンパクに基づいて、フィルタ制御部４６Ｃが測定に最適な励起フィルタ５６や吸収フィルタ５８などを選択する。これら測定開始スイッチが押されてからここまで（ＳＴＥＰ５０からＳＴＥＰ５４まで）の動作は、測定モードに併せて自動で選択され、実行される。
【０１１３】
その後、Ｘ軸動作ステージ２２ＸおよびＹ軸動作ステージ２２Ｙの駆動が開始され（ＳＴＥＰ５５）、画像の取り込みおよびコンピュータＰＣのメモリ部への画像データ出力が行われる（ＳＴＥＰ５６）。
そして、必要な画像の取得が完了していなければ、再び対物レンズ４８の選択（ＳＴＥＰ５３）から画像の取り込みおよびコンピュータＰＣのメモリ部への画像データ出力（ＳＴＥＰ５６）までの動作が繰り返され、必要な画像の取得が完了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ５７）。
【０１１４】
必要な画像の取得が完了すると、シャッタ３５がＣｌｏｓｅされる（ＳＴＥＰ５８）。
その後、所定の測定時間間隔になると、再びシャッタ３５がＯＰＥＮ（ＳＴＥＰ５１）にされてからシャッタ３５がＣｌｏｓｅされる（ＳＴＥＰ５８）までの動作が、測定時間が終了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ５９）。
【０１１５】
細胞ＣＥの撮像が終了すると、次には撮像された画像の処理が行われる。そこで、撮像された画像の処理方法について、図９を参照しながら説明する。
図９は、画像の処理方法を説明するフローチャートである。
まず、コンピュータＰＣの画像処理部は、メモリ部に蓄積された撮像画像から、背景画像を抽出する（ＳＴＥＰ７１）と共に、撮像画像から背景画像（バックグラウンド）を除去する（ＳＴＥＰ７２）。
次に、強調できる画像の最大輝度範囲を読み込み（ＳＴＥＰ７３）、最大輝度範囲に応じて、例えば所定係数を掛けて画像を強調する（ＳＴＥＰ７４）。これらの処理により、バックグラウンドを除去した画像から１つ１つの細胞ＣＥを粒状に認識し易いように画像が強調される。
【０１１６】
そして、強調された画像から、例えば所定の閾値以上の輝度を有する部分を抽出することで、細胞ＣＥの１つ１つの輝度を明確な粒状として認識する（ＳＴＥＰ７５）。
次に、細胞ＣＥの重心位置や面積等の幾何学的特徴量や、化学的特徴量や、蛍光輝度等の光学的特徴量をより正確に認識するとともに、細胞ＣＥの位置情報とも関連付けて抽出する（ＳＴＥＰ７６）。これら特徴量を抽出することにより、１つ１つの細胞ＣＥを識別することができる。
細胞ＣＥの特徴量を抽出した後、細胞ＣＥを認識するために行った強調作業（ＳＴＥＰ７４）の補正を行う（ＳＴＥＰ７７）。この補正により、画像の強調のために用いられた所定係数の影響が除去される。
次に、補正後の特徴量を、例えばファイルに出力するとともにそのファイルに蓄積する（ＳＴＥＰ７８）。
【０１１７】
そのため、コンピュータＰＣの画像処理部は、スライドガラス、マイクロプレートなどの全面の各位置における細胞ＣＥの蛍光量分布等を画像化することができる。また、画像処理部は、１つ１つの細胞ＣＥを正確に追跡可能であるので、例えば、所定の数の細胞ＣＥだけに注目し、培養を行いながら細胞ＣＥ内部の蛍光分布を局所的に長時間測定することも可能である。更に、細胞ＣＥを培養しながら、例えば、一定時間毎にスライドガラスや、マイクロプレートなどの全面を測定し、時間経過に対する細胞ＣＥの蛍光量を自動測定することも可能である。
【０１１８】
次に、撮像画像から細胞ＣＥの特徴量などのデータが抽出された後に行われるデータ処理について、図１０を参照しながら説明する。
図１０は、データ処理の流れを説明するフローチャートである。
ここでは、コンピュータＰＣのデータ処理部によって、ファイル内に蓄積された細胞ＣＥのデータ（特徴量）の処理が行われる。
まず、データ処理部は、ファイル内に蓄積された細胞ＣＥの生データ（特徴量）を読み込む（ＳＴＥＰ８１）とともに、細胞ＣＥごとに時系列に並ぶようにデータの並べ替えが行われる（ＳＴＥＰ８２）。データが並べ替えられると、データ処理部は、細胞ＣＥごとに輝度、すなわち発現量の経時的変化をグラフ化する（ＳＴＥＰ８３）。
グラフ化が完了すると、データ処理部は、グラフをプレビュー表示し（ＳＴＥＰ８４）、グラフ化データをファイルに出力する（ＳＴＥＰ８５）。
【０１１９】
この処理を行うことにより、細胞ＣＥを長期間培養した場合における１つの細胞の経時的変化を容易に観察することができる。従って、培養中の時間経過に伴う細胞ＣＥの発現量の変化等を正確、かつ容易に測定することができる。
【０１２０】
次に、細胞ＣＥの測定時に行われる照射光量の調整について、図１１を参照しながら説明する。
図１１は、光量の調整の流れを説明するフローチャートである。
まず、細胞ＣＥに照射される照射光量が測定される（ＳＴＥＰ９１）。照射光量は、光量モニタ５０の出力から算出されてもよいし、照度計を設けて測定しても良いし、パワーメータを設けてパワーメータの出力から算出してもよい。
【０１２１】
測定された照射光量が許容範囲内であれば、再び照射光量の測定（ＳＴＥＰ９１）に戻り、照射光量が許容範囲外になるまで繰り返される（ＳＴＥＰ９２）。
照射光量が許容範囲外になると、光量調整機構４３に含まれるＮＤフィルタ（図示せず）が交換され（ＳＴＥＰ９３）、照射光量が許容範囲内になるように調節される。その後、再び照射光量の測定（ＳＴＥＰ９１）に戻り、照射光量の調節が繰り返される。
【０１２２】
次に、チャンバ１１０への培養液の補給・交換の制御方法を、図１２を参照しながら説明する。
図１２は、培養液の補給・交換方法を説明するフローチャートである。
まず、撮像された画像のバックグラウンド（背景）値が解析される（ＳＴＥＰ１０１）。撮像された画像のバックグラウンドには培養溶液の自家蛍光が撮像されており、この培養溶液の自家蛍光の輝度が解析される。
ここで、培養液は古くなるほど自家蛍光の輝度が高くなるため、自家蛍光の輝度を測定することにより、培養液の交換時期を検出することができる。
【０１２３】
そして、解析されたバックグラウンド値の経時的変動が所定の規定値以内であれば、再びバックグラウンド値の解析（ＳＴＥＰ１０１）に戻り、バックグラウンド値の経時的変動が所定の規定値より大きくなるまで繰り返される（ＳＴＥＰ１０２）。
バックグラウンド値の経時的変動が所定の規定値より大きくなると、培養液の廃液ポンプ８２が駆動され（ＳＴＥＰ１０３）、次いで培養液の補給ポンプ８１が駆動される（ＳＴＥＰ１０４）。
【０１２４】
なお、培養液の補給・交換の時期は、上述のように、培養液の自家蛍光により決定しても良いし、連続して行ってもよいし、予めユーザが指定した時間間隔で自動的に補給・交換を行っても良いし、予め登録されているテーブルから細胞ＣＥを選択することにより、適宜、培養液の交換時期を指定できるようにしてもよい。また、交換する量もユーザが設定しても良いし、培養液の自家蛍光により決定してもよいし、チャンバ１１０内の培養液を一括して全て交換してもよいし、予め登録されているテーブルから細胞ＣＥを選択することにより、適宜、培養液の交換量を指定できるようにしてもよい。
重量などで換算して自動で設定しても良い。
なお、本実施の形態においては、撮像された画像を用いてバックグラウンドの自家蛍光の値を検出しているが、この検出は細胞ＣＥが存在しない場所を撮像した画像から検出しても良いし、培養液瓶７２近傍に、例えば光学的検出器を設けて検出してもよい。
上述したような測定手順により、図１３に示すような、１つ１つの細胞の経時的位置変化を表した細胞追跡画像を取得できる。
【０１２５】
次に、マイクロプレート１２０を用いて培養・測定する場合の手順を、図１４を参照しながら説明する。
図１４は、マイクロプレート１２０を用いて培養・測定する手順を説明するフローチャートである。
まず、インキュベータボックス１００ａの水槽１２１に滅菌水を供給する（ＳＴＥＰ１１１）。
次に、コンピュータＰＣを起動（ＳＴＥＰ１１２）してから、検出ユニット２０および培養ユニット７０の主電源をＯＮにする（ＳＴＥＰ１１３）。
【０１２６】
その後、インキュベータボックス１００ａ内の内部ファン１２２を駆動（ＳＴＥＰ１１４）して、インキュベータボックス１００ａ内の空気を循環させる。そして、ＣＯ２濃度制御部９５を起動（ＳＴＥＰ１１５）して、インキュベータボックス１００ａに供給される培養ガスの二酸化炭素ガス濃度を５％に制御する。その後、各温度制御部を起動（ＳＴＥＰ１１６）して、培養液温度、培養ガス温度、保温箱２１内の温度などを略３７℃に制御する。
【０１２７】
その後、検出ユニット２０の開閉扉２７を開けて（ＳＴＥＰ１１７）、インキュベータボックス１００ａをステージ２２にセット（ＳＴＥＰ１１８）し、開閉扉２７を閉じる（ＳＴＥＰ１１９）。
次に、透過光源２３をＯＮにして（ＳＴＥＰ１２０）、細胞ＣＥに透過光を照射し、測定条件を設定する（ＳＴＥＰ１２１）。
【０１２８】
そして、測定開始ボタンをＯＮにする（ＳＴＥＰ１２２）ことで、細胞ＣＥの測定が開始される。
まず、所定の細胞ＣＥへ事前に走査を行ってオートフォーカス（ＳＴＥＰ１２３）が行われ、各部の焦点位置が決定されたところで、シャッタ３５がＯｐｅｎされる（ＳＴＥＰ１２４）。
次に、細胞ＣＥの画像の取り込み・出力が行われる（ＳＴＥＰ１２５）。ここでは、取り込まれた画像データがコンピュータＰＣのメモリ部へ出力される。
【０１２９】
そして、必要な画像の取得が完了していなければ、再びオートフォーカス（ＳＴＥＰ１２３）から画像の取り込みおよび出力（ＳＴＥＰ１２５）までの動作が、必要な画像の取得が完了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ１２６）。ここで、必要な画像とは、例えば、選択された波長により撮影された画像や、選択された倍率により撮影された画像などのことである。
【０１３０】
必要な画像の取得が完了すると、Ｘ軸動作ステージ２２ＸまたはＹ軸動作ステージ２２Ｙが１ステップ駆動される（ＳＴＥＰ１２７）。そして、Ｘ軸動作ステージ２２ＸまたはＹ軸動作ステージ２２Ｙが移動した位置が測定対象範囲内であれば、再びオートフォーカス（ＳＴＥＰ１２３）から１ステップステージ駆動（ＳＴＥＰ１２７）までの動作が繰り返される。この繰り返し作業は、ステージ２２の移動した位置が測定対象範囲外になるまで繰り返される（ＳＴＥＰ１２８）。
【０１３１】
Ｘ軸動作ステージ２２ＸまたはＹ軸動作ステージ２２Ｙの移動先が測定対象範囲外となると、シャッタ３５がＣｌｏｓｅされ（ＳＴＥＰ１２９）、Ｘ軸動作ステージ２２ＸおよびＹ軸動作ステージ２２Ｙがホームポジションに移動される（ＳＴＥＰ１３０）。
その後、所定の測定時間間隔になると、再びオートフォーカス（ＳＴＥＰ１２３）からホームポジションへステージを移動させる（ＳＴＥＰ１３０）までの動作が、測定時間が終了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ１３１）。
【０１３２】
測定時間が終了（ＳＴＥＰ１３２）すると、開閉扉２７を開けて（ＳＴＥＰ１３３）、マイクロプレート１２０をインキュベータボックス１００ａから取り外す（ＳＴＥＰ１３４）。そして、水槽１２１から滅菌水を取り除き（ＳＴＥＰ１３５）、開閉扉２７を閉じる（ＳＴＥＰ１３６）。
その後、保温箱２１内のＵＶランプ２５を点灯させ（ＳＴＥＰ１３７）、保温箱２１内の滅菌を行い、測定を終了する。
【０１３３】
なお、上述のように、保温箱２１内の滅菌を測定手順の最後に入れてもよいし、測定手順の最初に入れて、測定前に保温箱２１の滅菌を行っても良い。
なお、上述のように、細胞ＣＥの測定ごとにオートフォーカスを行っても良いし、測定ごとの行わなくても良い。
【０１３４】
上記の構成によれば、保温箱２１により温度環境が維持されるとともに、保温箱２１内に配置されたチャンバ１１０により湿度環境および培養液環境が維持されているので、湿度環境および培養液環境は温度環境の影響を受け、チャンバ１１０内においても温度環境が維持されている。
そのため、細胞ＣＥにダメージを与えるような温度環境の急激な変化や不均一等は、湿度環境および培養液環境を介することで上記変化等が緩和されるため、細胞ＣＥへのダメージを低減することができる。
また、チャンバ１１０は、保温箱２１と比較して、容積が小さいため、湿度環境および培養液環境を維持・制御しやすくなり、細胞ＣＥへダメージを与えにくくすることができる。
【０１３５】
また、保温箱２１、インキュベータボックス１００、チャンバ１１０を介して細胞ＣＥを観察することができるため、細胞ＣＥにダメージを与えることなく培養しながら観察することができる。そのため、培養過程で起きる細胞ＣＥ内の挙動を正確、かつ経時的に測定することができる。
例えば、培養条件を変化させながら観察対象の細胞ＣＥの反応をリアルタイムで測定することができ、タンパク質の発現の有無や発現量の測定、時間経過に伴う発現量の変化等を正確に測定することができる。
【０１３６】
さらに、１回の観察における諸操作により細胞ＣＥの活性が損なわれることを防止することでき、同じ細胞ＣＥを複数回観察することができる。また、同じ細胞ＣＥを、時間間隔を空けて複数回観察することができるため、実験プロトコルを制限する必要がない。
【０１３７】
また、検出部４０は、保温箱２１、インキュベータボックス１００、を介してチャンバ１１０内の細胞ＣＥを観察するため、観察の際に細胞ＣＥをチャンバ１１０から出し入れする必要がなく、観察している間中チャンバ１１０内に固定することができる。そのため、測定のたびに正確に同じ位置を観察することができる。また、観察する際のコンタミネーションを防止することができるとともに、細胞ＣＥに対して負荷をかけることを防止することができる。
さらには、チャンバ１１０内の環境条件（例えば、二酸化炭素ガスおよび湿度の組み合わせ）により検出部４０の機能が損なわれることを防止することができる。
【０１３８】
さらには、細胞ＣＥが保温箱２１、インキュベータボックス１００内に配置されたチャンバ１１０内に収納されているので、チャンバ１１０を配置していない場合と比較して、細胞ＣＥとインキュベータボックス１００外の環境との距離を確保できる。そのため、細胞ＣＥが受けるインキュベータボックス１００外のステージ２２の駆動モータおよび開閉扉２７に設けた磁石による電界や磁界などの影響を緩和することができる。
【０１３９】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図１５から図１７を参照して説明する。
本実施の形態の生体試料観察システムの基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、検出ユニットおよび培養ユニットの構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１５から図１７を用いて検出ユニットおよび培養ユニット周辺のみを説明し、チャンバ等の説明を省略する。
図１５（ａ）は、本実施の形態における生体試料観察システムの正面図であり、図１５（ｂ）は、本実施の形態における生体試料観察システムの側面図である。
生体試料観察システム２００は、図１５に示すように、倒立型顕微鏡（顕微鏡）２１０と、培養ステージ２２０とから概略構成されている。倒立型顕微鏡２１０と培養ステージ２２０とは一体的に固定されていても良いし、着脱ができるように構成されていてもよい。
【０１４０】
倒立型顕微鏡２１０に対して培養ステージ２２０が着脱できると、既存の倒立型顕微鏡を使用することもできる。この場合、例えば培養ステージ２２０の取り付けに係る形状・構造上の制約により、細胞ＣＥの近傍にステージの駆動モータが配置されても、細胞ＣＥに対する量電気や磁気の影響を緩和することができる。
また、例えば、倒立型顕微鏡２１０を用いて細胞ＣＥを観察する際には、培養ステージ２２０を倒立型顕微鏡２１０に取り付けることができ、それ以外の時（例えば細胞ＣＥの培養時）には、倒立型顕微鏡２１０を顕微鏡から取り外すことができる。
【０１４１】
図１６は、培養ステージ２２０の平面図であり、図１７は、培養ステージ２２０の斜視図である。
培養ステージ２２０は、図１５および図１６に示すように、筐体２２１と、筐体２２１の上面に設けられた開閉蓋２２２と、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘと、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙと、小型または帯状のヒータ２２０Ｈと、放熱板２２３と、ファン２２４と、培養ガス供給コネクタ２２５とから概略構成されている。
【０１４２】
筐体２２１は、例えば、アルマイト処理されたアルミニウムやＳＵＳ３１６のようなステンレススチールなど防食性の高い遮光性の材料で制作するのが好ましく、より好ましくは、保温性の観点から熱伝導率の低い材料を選択するとよい。
筐体２２１の内部は、培養した細胞の観察を行うための測定エリア２２６と、細胞の培養のみを行う非測定エリア２２７とに分割されている。そして、培養ステージ２２０では、細胞の培養を行うとともに、細胞を保持するマイクロプレート１２０を内部に収納し、培養ステージ２２０の外部からマイクロプレート１２０内の細胞を観察することが可能な構成とされる。ここでは、図１６および図１７に示すように、培養容器としてマイクロプレート１２０を使用する場合について説明するが、ディッシュやフラスコを使用することも可能である。
【０１４３】
筐体２２１の非測定エリア２２７における側壁には、ファン２２４および培養ガス供給コネクタ２２５が配置されている。また、ファン２２４および培養ガス供給コネクタ２２５が配置されていない領域（測定エリア２２６も含む）には、ヒータ２２０Ｈとヒータ２２０Ｈの熱を拡散させる放熱板２２３が配置されている。
ファン２２４は、培養ステージ２２０内の空気を対流させるとともに、インキュベータボックス１００ａに直接風が当たらないようになっている。
培養ステージ２２０内の温度は、ヒータ２２０Ｈにより昇温され、３６．５℃±０．５℃に制御される。
【０１４４】
筐体２２１の底面には、図１６および図１７に示すように、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘ及びＹ軸動作ステージ２２Ｙが設置されている。Ｘ軸動作ステージ２２ＸおよびＹ軸動作ステージ２２Ｙは、例えばモータとボールネジにより駆動される。
Ｙ軸動作ステージ２２Ｙには、小型もしくは帯状のヒータ（図示せず）が取り付けられている。ヒータは、マイクロプレート１２０が均等に温められる位置に配置されている。
【０１４５】
測定エリア２２６および非測定エリア２２７は、筐体２２１に固定された天板２２８および一対の仕切り受け２２９により、培養ステージ２２０内がＸ軸方向に分割されたものである。すなわち、図１６において仕切り受け２２９の左側領域が測定エリア２２６とされ、右側の領域が非測定エリア２２７とされている。
また、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘには、筐体２２１の断面形状と略一致する形状に形成された仕切り板２２９ａが取り付けられている。
この仕切り板２２９ａは、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘを非測定エリア２２７側へ移動させることにより、仕切り板２２９ａの両端部（Ｙ軸方向の端部）の側面が仕切り受け２２９と接触して筐体２２１の内部空間を左右（Ｘ軸）方向に２分割するように配置されている。
さらに、仕切り板２２９ａの天板２２８側の端部が天板２２８の下面と接触するように配置されているため、測定エリア２２６および非測定エリア２２７を、互いに分割された２つの空間とすることができる。
【０１４６】
測定エリア２２６の上部開口領域には、ガラス上蓋２３０が筐体２２１に着脱可能に取り付けられ、測定エリア２２６の上部開口領域を覆うように配置されている。ガラス上蓋２３０の取り付け方法としては、例えば、ガラス上蓋２３０を筐体２２１にビス止め固定する方法や、ロック機構、ツメ、磁石などで取り付ける方法を挙げることができる。
ガラス上蓋２３０は、全面あるいは周囲の枠部分を除いた略全面がガラス板２３１で構成されていてもよいし、測定に支障のない範囲内であれば最小限の面積としてもよい。ガラス板２３１には、透過観察および落射観察の際の光の反射を抑えるために、両面に反射防止膜（ＡＲコート）をコーティングした光学ガラス材を使用するのが好ましい。
【０１４７】
なお、反射防止膜は、上述のようにガラス板２３１の両面にコーティングしても良いし、ガラス板２３１の片面にコーティングしてもよい。
ガラス上蓋２３０は、例えば倒立型顕微鏡２１０の対物レンズ交換や、測定エリア２２６の内部クリーニングなど、各種の作業を行う際に必要に応じて取り外すことができる。
なお、ガラス上蓋２３０には、倒立型顕微鏡２１０の対物レンズを差し込む観察孔を設けても良い。また、観察孔にはゴム製のシートを配置し、対物レンズと観察孔との間の隙間を塞いでも良い。シートは対物レンズと培養ステージ２２０との相対移動を阻害しないように配置されることが望ましい。
【０１４８】
非測定エリア２２７の上部開口領域には、開閉蓋２２２がヒンジなどを用いて開閉可能に取り付けられている。開閉蓋２２２が閉じた状態では、開閉蓋２２２の一端が天板２２８と接触し、支持されている。
開閉蓋２２２は、全体が遮光性の材料（例えば筐体２２１と同じ材料）で構成されており、必要に応じて覗き穴を塞ぐ覗き穴カバー２３２やＵＶ照射穴を塞ぐＵＶ照射穴カバー２３３が設けられている。
【０１４９】
覗き穴は開閉蓋２２２に形成した開口部（窓）であって、覗き穴カバー２３２は、例えば透過率の低いガラス板や樹脂板などから形成され、覗き穴に嵌め込まれている。また、覗き穴カバー２３２は、開閉蓋２２２と同じ遮光性材料などから形成され、着脱可能または開閉可能に取り付けられていても良い。
ＵＶ照射穴は開閉蓋２２２に形成した開口部（窓）であって、ＵＶ照射穴カバー２３３は、例えば開閉蓋２２２と同じ遮光性部材などから形成され、ＵＶ照射穴に対して、着脱可能または開閉可能に取り付けられている。
ＵＶ照射穴カバー２３３は、非測定エリア２２７内に紫外線を照射して殺菌する場合に取り外される。また、ＵＶ光の照射には、ハンディタイプのＵＶランプを用いることができる。
【０１５０】
Ｙ軸動作ステージ２２Ｙの上には、マイクロプレート１２０を収納したインキュベータボックス１００ａが保持されている。インキュベータボックス１００ａは、第１の実施形態で説明したものと同一であるので、同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。
インキュベータボックス１００ａのコネクタ１２３には、培養ステージ２２０の培養ガス供給コネクタ２２５から培養ガス供給チューブ２３４を介して培養ガスが供給されている。
【０１５１】
上記の構成によれば、本発明に係る生体試料観察システム２００は、倒立型顕微鏡２１０が一体に設けられているため、倒立型顕微鏡２１０を用いて生体試料を観察することができる。そのため、倒立型顕微鏡２１０が設けられていない場合と比較して、より微細な観察を行うことができる。
なお、細胞の測定、培養時には、細胞が環境光の影響を受けないようにするため、生体試料観察システム２００全体を暗幕などで覆っても良い。
【０１５２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、蛍光強度を検出する構成に適応して説明したが、この蛍光強度を検出する構成に限られることなく、細胞の形態変化等、その他各種の指標を検出する構成に適応することができるものである。
また、細胞を観察する構成に限られることなく、細菌類や微生物、卵などの種々の生体試料を観察する構成に適応することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る生体試料観察システムを示す斜視図。
【図２】同、生体試料観察システムのシステム構成を示す概略図である。
【図３】同、インキュベータボックスを示す斜視図である。
【図４】同、チャンバの断面図である。
【図５】同、インキュベータボックスの別の例を示す斜視図である。
【図６】同、走査方法および検出範囲の選択例を示す図である。
【図７】同、測定パラメータの設定の流れを示すフローチャートである。
【図８】同、測定の流れを示すフローチャートである。
【図９】同、画像の処理方法を示すフローチャートである。
【図１０】同、データ処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】同、光量の調整の流れを示すフローチャートである。
【図１２】同、培養液の補給・交換方法を示すフローチャートである。
【図１３】細胞の経時変化を表した細胞追跡画像を示す図である。
【図１４】マイクロプレートを用いた培養・測定を示すフローチャートである。
【図１５】第２の実施形態に係る生体試料観察システムを示す正面図および側面図である。
【図１６】同、培養ステージの平面図である。
【図１７】同、培養ステージの斜視図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１０、２００ 生体試料観察システム
２１ 保温箱
２２ ステージ（可動ステージ）
２２Ｘ Ｘ軸動作ステージ（可動ステージ）
２２Ｙ Ｙ軸動作ステージ（可動ステージ）
４０ 検出部（観察手段）
４９ 検出器（撮像手段）
８０ 培養液ポンプ（培養液交換手段）
９９ 抑制部（抑制手段）
１００、１００ａ インキュベータボックス
１１０ チャンバ
２１０ 倒立型顕微鏡（顕微鏡）
２２０ 培養ステージ
ＣＥ 細胞（生体試料）
ＰＣ コンピュータ（解析手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体試料を培養すると同時にその生体試料を経時的に観察する生体試料観察システムおよびそれを用いた生体試料観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の遺伝子解析技術の進歩に伴って、人を含む多くの生物における遺伝子配列が明らかになると共に解析されたタンパク質等の遺伝子産物と疾病との因果関係も少しずつ解明され始めている。また、今後さらに、各種タンパク質や遺伝子等を網羅的且つ統計的に解析するため、生体試料、特に細胞を用いた様々な検査方法や装置が考えられ始めている。
【０００３】
通常、細胞は、プラスチック製又はガラス製のディッシュやフラスコ等に播種され、インキュベータ内で培養されている。このインキュンベータは、内部が例えば、二酸化炭素濃度５％、温度３７℃、湿度１００％に設定され、細胞の育成に適した環境に保たれている。
更に、インキュベータは、細胞に養分を与えると共に培養に適したｐＨを保つために２〜３日毎に培養液の交換がなされている。
【０００４】
このような培養中の細胞を観察する方法は、いくつかの方法が知られているが、その一つとして、インキュベータから上述したディッシュやフラスコ等を取り出し、位相差顕微鏡等の倒立型顕微鏡を用いて観察を行う方法が知られている。
上記の方法では、可能な限り速やかに細胞の観察を行い、観察終了後、細胞をインキュベータ内に戻す必要がある。これは、細胞が通常環境（培養に適した環境とは異なる環境）下に長く置かれることにより、細胞の活性が損なわれるのを防止するためである。
即ち、細胞の活性が不安定であると、正確な評価を行うことが困難になるためである。また、細胞をインキュベータから取り出す際は、コンタミネーション等が起こらないように十分注意して行われている。
また、別の細胞観察方法として、各種の細胞の培養条件を設定可能な顕微鏡観察用透明恒温培養容器を使用する方法も知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２８５７６号公報（第図３等）
【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、上述した倒立型顕微鏡を用いた観察では、観察の毎に細胞をインキュベータから出し入れする必要があった。そのため、細胞を出し入れする際に、細胞の観察位置が異なってしまい、毎回同じ細胞群の観察を行うことは困難であった。
【０００６】
また、上述の特許文献１に記載された顕微鏡観察用透明恒温培養容器は、温度調節器により所定温度に制御可能な一対の透明発熱プレートと、二酸化炭素濃度を調整するための二酸化炭素供給口及び排出口を有する密閉容器と、密閉された容器内に湿度を保つための蒸発皿と、から概略構成されている。
そのため、この顕微鏡観察用透明恒温培養容器を用いることで、容器内部の温度、二酸化炭素濃度及び湿度の制御が可能となり、細胞培養しながら観察を行うことが可能となっていた。即ち、例えば、透明発熱プレートの下方から対物レンズで観察することにより、細胞の培養状態の経時変化を連続的且つ簡単に観察及び記録することが可能であった。
【０００７】
しかしながら、顕微鏡観察用透明恒温培養容器を用いた観察では、容器内の培養液の交換を行なった場合に、細胞の位置ズレが生じてしまうので、毎回同じ細胞群の観察を行うことは困難であった。
即ち、この方法では、培養液の交換を要しない２〜３日くらいの間の細胞培養の観察を行うことは可能であるが、それ以上の期間、細胞培養を行う場合、同じ細胞の追跡を行うには困難があった。
【０００８】
また、更に別の細胞観察方法として、測定の毎に異なるディッシュの細胞を評価する観察方法も知られている。即ち、細胞の経時的変化を検出する場合に、同条件で細胞を播種したディッシュ等を多数用意し、所定の測定時間毎に各ディッシュをインキュベータから取り出して評価を行う方法である。
この方法では、１回の観察で、１つ若しくは数ディッシュの細胞を使用するのだが、観察のための諸操作により細胞の活性が損なわれる恐れがあった。そのため、１つのディッシュは１回の測定にしか使用しない、つまり、１回測定された細胞は廃棄されていた。
【０００９】
上述のように、測定毎に異なるディッシュの細胞を評価する方法では、各ディッシュが完全に同一条件を有しているとは限らないので、異なるディッシュの細胞群を同一の細胞群と仮定して観察を行うには無理があった。
特に、細胞は、タンパク質等の発現がセルサイクルによって異なるため、評価対象によっては細胞のセルサイクルを合わせた後に測定を行う必要があった。しかし、異なる細胞同士のセルサイクルは、せいぜい２サイクル程度しか一致せず、それ以後サイクルを重ねる毎にズレが大きくなっていた。そのため、実験プロトコルが制限されるという不都合が生じていた。
【００１０】
上述したように細胞の活性には、環境因子が強く作用するため、常時顕微鏡下において同じ細胞群を観察することは困難であった。そのため、常時顕微鏡下で観察するために、例えば、顕微鏡全体を箱等で覆い、温度及び湿度環境を保つタイプの顕微鏡等を使用する方法も考えられる。
しかし、この場合には、二酸化炭素が存在しない環境では培養最適なｐＨを保つことが困難であるため、細胞の活性を数時間程度しか維持することができなかった。
【００１１】
また、高湿度環境の下で二酸化炭素を導入することも考えられる。しかしながら、この場合には、非常に高価な顕微鏡が腐食によりその寿命を損なう恐れがあった。
さらには、細胞の種類によっては、外部環境の変化に対して非常に弱い種も存在し、例えば温度の急激な昇温動作や、偏った温度分布などにより簡単に死滅する恐れがあった。具体的には、細胞の種類にもよるが、一般に温度では３７℃±０．５℃、二酸化炭素濃度では３％から８％の範囲で一定に維持する必要があった。
【００１２】
さらには、複数の細胞を観察する際には、細胞を播種したディッシュなどをインキュベータボックス内に収納してステージに保持し、ステージにより細胞を移動させることで複数の細胞を観察する技術が知られている。このようなステージの移動機構においては駆動モータなど磁石、電磁石を用いることが多く、また、ディッシュを収めるインキュベータボックスの蓋部の固定にも磁石を用いることがある。そのため、インキュベータボックスには、上述した磁石、電磁石による微弱な電気や、静電気や、磁気などが発生する場合がある。
【００１３】
このとき、培養・観察に用いられる生体試料が、例えば細胞、特に小児細胞などのように刺激に対して極めて敏感な細胞である場合、そのままインキュベータボックス内に収容すると、上記電気や静電気や磁気が生体試料に影響を与えるため、正確な観察結果を得ることが困難になる、という問題があった。
具体的には、細胞は、細胞膜を介して外界と物質の授受を行っており、この物質の授受は微量な電気により調節されている。細胞が、上述のように微量電気や磁気の影響を受けた場合、電磁力により細胞膜の調節が変化するため細胞の活性に変化が生じ、測定値に狂いが生じる恐れがあった。
また、細胞の活性に変化が生じるために、細胞の培養可能時間が短縮されてしまう恐れがあった。
【００１４】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、生体試料（生細胞）の蛍光強度などを正確、かつ、リアルタイムに測定できるとともに、外部の環境の影響を緩和することにより、生体試料（生細胞）へのダメージを低減できる生体試料観察システムおよび生体試料の観察方法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】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明は、培養される生体試料の経時的変化を観察する生体試料観察システムであって、内部が所定の環境に維持されるとともに、当該環境の下で前記生体試料の培養が行われる培養空間と、前記培養空間の外側に形成される空間であって、前記培養空間に対する当該空間の外部からの影響を緩和する、実質的に前記外部と隔離された空間である緩衝空間と、前記緩衝空間の少なくとも一部を介して前記培養空間内の前記生体試料を観察する観察手段と、を備えることを特徴とする生体試料観察システムを提供する。
【００１６】
本発明によれば、培養空間により所定の環境が維持されるとともに、培養空間の外側に緩衝空間が設けられる。この緩衝空間は、実質的に外部の空間と隔離された状態、例えば外部の空間との空気の導通を抑制された状態になるように設けられ、培養空間に対する緩衝空間の外部からの影響を緩和するので、生体試料にダメージを与えるような環境の急激な変化や不均一等は、緩衝空間を介することで緩和されるため、培養空間内の生体試料へのダメージを低減することができる。
また、培養空間は、緩衝空間と比較して、容積が小さいため、内部の環境を維持・制御しやすくなり、生体試料へダメージを与えにくくすることができる。
【００１７】
また、緩衝空間の少なくとも一部を介して生体試料を観察するため、生体試料を培養しながら観察することができる。そのため、培養過程で起きる生体試料内の挙動を正確、かつ経時的に測定することができる。
例えば、培養条件を変化させながら観察対象の生体試料の反応をリアルタイムで測定することができ、タンパク質の発現の有無や発現量の測定、時間経過に伴う発現量の変化等を正確に測定することができる。
さらに、１回の観察における諸操作により生体試料の活性が損なわれることを防止することができ、同じ生体試料を複数回観察することができる。また、同じ生体試料を、時間間隔を空けて複数回観察することができるため、実験プロトコルを制限する必要がない。
【００１８】
また、観察手段は、緩衝空間の少なくとも一部を介して培養空間内の生体試料を観察するため、観察の際に生体試料を培養空間から出し入れする必要がない。そのため、測定のたびに正確に同じ位置を観察することができる。また、観察する際のコンタミネーションを防止することができるとともに、生体試料に対して負荷をかけることを防止することができる。
さらには、培養空間内の環境により観察手段の機能が損なわれることを防止することができる。
【００１９】
さらには、生体試料が緩衝空間内に形成された培養空間内に収納されているので、緩衝空間を形成していない場合と比較して、生体試料と緩衝空間外の環境との距離を確保でき、生体試料が受ける緩衝空間外の環境条件による影響を緩和することができる。
生体試料に影響を与える上記環境条件としては、例えば生体試料を保持するステージを駆動するモータから発生する磁界や電界を挙げることができる。
【００２０】
また、上記環境条件による影響を緩和するために、培養空間および緩衝空間の少なくとも一方に上記環境条件の影響を遮断する遮断処理が施されていても良い。特に、磁界を遮断する防磁処理や、発生した静電気を除去する静電除去処理が施されていることが望ましい。
【００２１】
上記発明においては、前記培養空間内は、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、培養空間内に形成される環境は例えば生体試料の培養に適した環境に維持されるので、生体試料へのダメージを低減しながら長期間の生体試料の培養を行うことができる。
【００２２】
上記発明においては、前記緩衝空間内は、少なくとも温度に関して前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、培養空間によって維持される培養環境が温度環境であるため、生体試料へダメージを与えるような温度環境の急激な変化や不均一等は、緩衝空間を介することにより緩和され、生体試料へのダメージを低減することができる。
例えば、温度の急激な昇温動作や偏った温度分布などにより、生体試料が死滅することを防止することができる。
【００２３】
上記発明においては、前記培養空間は、少なくとも温度に関して前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、培養空間によって少なくとも温度環境を維持するため、温度環境の急激な変化や不均一等による生体試料へのダメージを低減することができる。
例えば、温度の急激な昇温動作や偏った温度分布などにより、生体試料が死滅することを防止することができる。
【００２４】
上記発明においては、前記培養空間内は、少なくとも湿度に関して前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、培養空間によって維持される培養環境が、生体試料の培養を行うために必要な湿度環境に維持されるため、生体試料へのダメージを低減することができる。
また、観察手段と直接接触しない培養空間において湿度を維持しているため、観察の際におけるコンタミネーションを防止することができる。
さらに、緩衝空間内は生体試料の培養に適した湿度に必ずしも維持する必要がないため、その場合、観察手段のうち緩衝空間内に配置される部分が湿度により機能を損なうことや、観察手段の寿命が短縮することも防止することができる。
【００２５】
上記発明においては、前記培養空間内は、少なくとも前記生体試料の雰囲気に含まれる培養ガスの濃度に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、培養空間によって維持される培養環境が、生体試料の培養を行うために必要な培養ガスの濃度となる環境に維持されるため、生体試料へのダメージを低減することができる。
また、観察手段と直接接触しない培養空間において培養ガスの濃度を維持しているため、観察の際におけるコンタミネーションを防止することができる。
さらに、緩衝空間内は生体試料の培養に適した培養ガスの濃度に必ずしも維持する必要がないため、その場合、観察手段のうち緩衝空間内に配置される部分が培養ガスにより機能を損なうことや、観察手段の寿命が短縮することも防止することができる。
【００２６】
上記発明においては、前記培養ガスは二酸化炭素を含むことが望ましい。
本発明によれば、培養ガスには二酸化炭素が含まれるため、活性を保つのに二酸化炭素が必要な生体試料を培養、観察することができる。
【００２７】
上記発明においては、前記培養空間は、少なくとも、前記生体試料に直接接する培養液の状態に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、培養空間によって維持される培養環境が、生体試料の培養を行うために必要な培養液の状態となる環境に維持されるため、生体試料へのダメージを低減することができる。
また、観察手段と直接接触しない培養空間において培養液の状態（培養液の蒸発等による培養液の濃度や新しさ等）を維持しているため、観察の際におけるコンタミネーションを防止することができる。
さらに、緩衝空間内は生体試料の培養に適した培養液の状態に必ずしも維持する必要がないため、その場合、観察手段のうち緩衝空間内に配置される部分が培養液により機能を損なうことや、観察手段の寿命が短縮することも防止することができる。
【００２８】
上記発明においては、前記培養空間は、更に前記生体試料の培養時前記生体試料の雰囲気に含まれる培養ガスの濃度に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されるとともに、前記培養ガスは、前記培養液内に溶解していることが望ましい。
本発明によれば、培養空間によって維持される培養環境が、生体試料の培養を行うために必要な培養ガスの濃度となる環境に維持されるため、生体試料へのダメージを低減することができる。
また、観察手段と直接接触しない培養空間において培養ガスの濃度を維持しているため、観察の際におけるコンタミネーションを防止することができる。
緩衝空間内は生体試料の培養に適した培養ガスの濃度に必ずしも維持する必要がないため、その場合、観察手段のうち緩衝空間内に配置される部分が培養ガスにより機能を損なうことや、観察手段の寿命が短縮することを防止することができる。
さらに、培養ガスを培養液内に溶解させることにより、培養ガスを介して培養液の状態を維持・制御することができる。
例えば、培養ガスの種類、濃度を制御することにより、培養液のｐＨ値などを維持・制御することができる。
【００２９】
上記発明においては、前記培養空間は、内部に前記培養液を保持した状態で前記生体試料を収容する培養容器の内部空間であることが望ましい。
本発明によれば、生体試料を収容した培養容器ごと移動させることができるため、例えば移動時等に生体試料にかかる負荷を低減することができる。また、生体試料を移動させる際のコンタミネーションを防止することができる。
【００３０】
上記発明においては、前記培養容器内の前記培養液を新しいものに交換する培養液交換手段を更に含むことが望ましい。
本発明によれば、培養液交換手段により培養容器内の培養液を新しいものに交換することができるので、培養液を交換できないものと比較して、生体試料の培養できる期間をより長くすることができる。
【００３１】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、前記生体試料の培養中に、前記培養容器内の所定量の培養液を連続的に交換することが望ましい。
本発明によれば、培養容器内の培養液を常にほぼ一定の状態に維持・制御することができる。
【００３２】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、前記生体試料の培養中に、所定のタイミング毎に前記培養容器内の培養液を所定量交換することが望ましい。
本発明によれば、生体試料から培養液に放出される代謝物を培養液交換のタイミングまでは培養容器内に留めることができる。そのため、生体試料の培養への悪影響を防止することができる。
【００３３】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、前記培養液を交換するタイミングを、必要に応じて適宜変更することが望ましい。
本発明によれば、生体試料から培養液に放出される代謝物を培養液交換のタイミングまでは培養容器内に留めることができる。そのため、培養液中の代謝物の濃度を制御できるため、生体試料の培養への悪影響をより防止することができる。
【００３４】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、前記培養液を交換するタイミングを、前記培養される前記生体試料の特性を記憶したテーブルに基づいて決定することが望ましい。
本発明によれば、培養液を交換するタイミングの自由度をより向上させることができる。
また、例えば生体試料の特性（例えばセルサイクルなど）に基づいたテーブルを用いることにより、培養液中の代謝物の濃度をより制御しやすくなるため、生体試料の培養への悪影響をより防止しやすくなる。
【００３５】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、前記培養液を交換するタイミングを、前記培養液の自家蛍光に基づいて決定することが望ましい。
本発明によれば、培養液の自家蛍光に基づいて培養液を交換することにより、培養液中の代謝物の濃度が所定の濃度以上になることを防止することができるとともに、培養液中の代謝物の濃度が所定の濃度以下になることを防止することができる。
【００３６】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、交換する前記培養液の量を、必要に応じて適宜変更することが望ましい。
本発明によれば、培養液中の代謝物の濃度が所定の濃度以上になることを防止することができるとともに、培養液中の代謝物の濃度が所定の濃度以下になることを防止することができる。
【００３７】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、交換する前記培養液の量を、前記培養される前記生体試料の特性を記憶したテーブルに基づいて決定することが望ましい。
本発明によれば、交換する培養液の量の自由度をより向上させることができる。
例えば生体試料の特性（例えばセルサイクルなど）に基づいたテーブルを用いることにより、培養液中の代謝物の濃度をより制御しやすくなるため、生体試料の培養への悪影響をより防止しやすくなる。
【００３８】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、交換する前記培養液の量を、前記培養液の自家蛍光に基づいて決定することが望ましい。
本発明によれば、培養液の自家蛍光に基づいて培養液の交換量を決定することにより、培養液中の代謝物の濃度が所定の濃度以上になることを防止することができるとともに、培養液中の代謝物の濃度が所定の濃度以下になることを防止することができる。
【００３９】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、前記生体試料の培養中に、前記培養容器内の培養液を全て交換することが望ましい。
本発明によれば、培養容器内を新しい培養溶液で満たすことができる。
【００４０】
上記発明においては、前記培養液交換手段は、前記生体試料の培養中に、所定のタイミング毎に前記培容器内の培養液を全て交換することが望ましい。
本発明によれば、培養容器内を所定のタイミング毎に新しい培養溶液で満たすことができる。
【００４１】
上記発明においては、前記緩衝空間の更に外側に、第２の緩衝空間が形成され、当該第２の緩衝空間は、前記緩衝空間および培養空間に対する当該第２の緩衝空間の外部からの環境の影響を緩和することが望ましい。
本発明によれば、培養空間内の培養環境は、緩衝空間内の環境および第２の緩衝空間内の環境の影響を受けている。そのため、生体試料にダメージを与えるような外部環境の急激な変化や不均一等は、緩衝空間を介することで緩和され、第２の緩衝空間を介することで更に緩和されるため、生体試料へのダメージをより低減することができる。
つまり、緩衝空間内における、培養空間内の生体試料にダメージを与えるような環境の急激な変化や不均一等は、第２の緩衝空間を介することで緩和されるため、生体試料へのダメージをより確実に低減することができる。
例えば、温度の急激な昇温動作や偏った温度分布などにより、生体試料が死滅することを防止することができる。
【００４２】
上記発明においては、前記培養空間は、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、培養空間内に形成される環境は例えば生体試料の培養に適した環境に維持されるので、生体試料へのダメージを低減しながら長期間の生体試料の培養を行うことができる。
【００４３】
上記発明においては、前記第２の緩衝空間は、少なくとも温度に関して前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、培養空間によって維持される培養環境が温度環境であるため、生体試料へダメージを与えるような温度環境の急激な変化や不均一等は、第２の緩衝空間を介することにより緩和され、生体試料へのダメージを低減することができる。
例えば、温度の急激な昇温動作や偏った温度分布などにより、生体試料が死滅することを防止することができる。
【００４４】
上記発明においては、前記緩衝空間は、前記生体試料の培養に用いられる培養ガスの濃度に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、緩衝空間によって維持される培養環境が、生体試料の培養を行うために必要な培養ガスの濃度となる環境に維持されるため、培養空間内の生体試料へのダメージを低減することができる。
【００４５】
上記発明においては、前記培養ガスは二酸化炭素を含むことが望ましい。
本発明によれば、培養液等、培養が行われる環境のｐＨを安定に保つことができ、生体試料の活性を保つことができる。
【００４６】
上記発明においては、前記培養空間内は、前記生体試料に直接接する培養液の状態に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることが望ましい。
本発明によれば、培養空間によって維持される培養環境が、生体試料の培養を行うために必要な培養液の状態となる環境に維持されるため、生体試料へのダメージを低減することができる。
また、観察手段と直接接触しない培養空間において培養液の状態（培養液の蒸発等による培養液の濃度や新しさ等）を維持しているため、観察の際におけるコンタミネーションを防止することができる。
さらに、緩衝空間内は生体試料の培養に適した培養液の状態に必ずしも維持する必要がないため、その場合、観察手段のうち緩衝空間内に配置される部分が培養液により機能を損なうことや、観察手段の寿命が短縮することも防止することができる。
【００４７】
上記発明においては、少なくとも前記培養空間を含み、当該第１の空間の内部において前記生体試料の培養が行われる第１の区画と、前記観察手段を備える第２の区画と、を少なくとも含み、前記第１の区画と、前記第２の区画とは、前記観察手段が前記生体試料を観察できる状態のうえで互いに仕切られていることが望ましい。
本発明によれば、生体試料を観察手段により観察する際に、生体試料を第１の区画（培養空間がある区画）から取り出すことなく観察することができ、生体試料にかかる負担を低減することができる。
さらに、生体試料を第１の区画から取り出さなくてもよいため、コンタミネーションの発生を防止することができる。
また、観察手段は、第１の区画から仕切られた第２の区画から生体試料を観察しているため、第１の区画の影響を受けることなく観察を行うことができる。
つまり、観察手段の機能が、生体試料の培養を行うための環境により損なわれることや、観察手段の寿命が短縮することを防止することができる。
【００４８】
上記発明においては、前記第２の区画の内部では、少なくとも温度の管理が行われていることが望ましい。
本発明によれば、生体試料へダメージを与えるような温度の急激な変化や不均一等が、第１の区画を介することにより緩和され、生体試料へのダメージを低減することができる。
例えば、温度の急激な昇温動作や偏った温度分布などにより、生体試料が死滅することを防止することができる。
【００４９】
上記発明においては、前記第１の区画と、前記第２の区画との間には、両区画の間で気体または温度が導通することを抑制する抑制手段が更に設けられていることが望ましい。
本発明によれば、抑制手段の作用により、気体または温度の生体試料へダメージを与えるような急激な変化や不均一等が緩和され、生体試料へのダメージを低減することができる。
【００５０】
上記発明においては、前記観察手段は、前記緩衝空間の外側に配置されるとともに、前記緩衝空間を通して当該緩衝空間内に配置される対物レンズを含むことが望ましい。
本発明によれば、実質的に緩衝空間内には緩衝空間の少なくとも一部を介して培養空間内の生体試料を観察する対物レンズだけが入ることになるため、培養空間内の環境により観察手段本体の機能が損なわれることを防止できる。
【００５１】
上記発明においては、前記生体試料観察システムは、顕微鏡に対して一体に設けられることが望ましい。
本発明によれば、一体に設けられた顕微鏡を用いて生体試料を観察することができる。そのため、顕微鏡が設けられていない場合と比較して、より微細な観察を行うことができる。
【００５２】
上記発明においては、前記生体試料観察システムは、顕微鏡に対して着脱できるように構成されることが望ましい。
本発明によれば、必要に応じて生体試料観察システムを既存または専用の顕微鏡に対して着脱することができる。例えば、顕微鏡を用いて生体試料を観察する際には、生体試料観察システムを顕微鏡に取り付けることができ、それ以外の時（例えば生体試料の培養時）には、生体試料観察システムを顕微鏡から取り外すことができる。
【００５３】
また、本発明は、培養される生体試料の経時的変化を観察する生体試料の観察方法であって、内部が所定の環境に維持されるとともに、当該環境の下で前記生体試料の培養が行われる培養空間を形成するステップと、前記培養空間の外側に形成される空間であって、前記培養空間に対する当該空間の外部からの影響を緩和する、実質的に前記外部と隔離された空間である緩衝空間を形成するステップと、前記培養空間内において前記生体試料の培養を行うステップと、観察手段を用いて、前記緩衝空間の少なくとも一部を介して前記培養空間内の前記生体試料を観察するステップと、を含むことを特徴とする生体試料観察システムを提供する。
【００５４】
本発明によれば、培養空間により所定の環境が維持されるとともに、培養空間の外側に緩衝空間が設けられる。この緩衝空間は、実質的に外部の空間と隔離された状態、例えば外部の空間との空気の導通を抑制された状態になるように設けられ、培養空間に対する緩衝空間の外部からの影響を緩和するので、生体試料にダメージを与えるような環境の急激な変化や不均一等は、緩衝空間を介することで緩和されるため、培養空間内の生体試料へのダメージを低減することができる。
【００５５】
また、緩衝空間の少なくとも一部を介して生体試料を観察するため、生体試料を培養しながら観察することができる。そのため、培養過程で起きる生体試料内の挙動を正確、かつ経時的に測定することができる。
例えば、培養条件を変化させながら観察対象の生体試料の反応をリアルタイムで測定することができ、タンパク質の発現の有無や発現量の測定、時間経過に伴う発現量の変化等を正確に測定することができる。
さらに、１回の観察における諸操作により生体試料の活性が損なわれることを防止することができ、同じ生体試料を複数回観察することができる。また、同じ生体試料を、時間間隔を空けて複数回観察することができるため、実験プロトコルを制限する必要がない。
【００５６】
また、観察手段は、緩衝空間の少なくとも一部を介して培養空間内の生体試料を観察するため、観察の際に生体試料を培養空間から出し入れする必要がない。そのため、測定のたびに正確に同じ位置を観察することができる。また、観察する際のコンタミネーションを防止することができるとともに、生体試料に対して負荷をかけることを防止することができる。
さらには、培養空間内の環境により観察手段の機能が損なわれることを防止することができる。
【発明の効果】
【００５７】
本発明の生体試料観察システムおよび生体試料観察方法によれば、第１の空間と第２の空間との内部にそれぞれ異なる環境を維持・制御するとともに、第１の空間および第２の空間を介して生体試料を観察することにより、生体試料を培養するとともに生体試料の活性を維持しつつ正確な観察を行うことを可能にするという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態である生体試料観察システムについて図１から図１４を参照して説明する。
図１は、本実施の形態に係る生体試料観察システムの概略を示す斜視図である。図２は、同じく生体試料観察システムのシステム構成を示す概略図である。
【００５９】
生体試料観察システム１０は、図１および図２に示すように、検出ユニット２０と培養ユニット７０とから概略構成されている。これら検出ユニット２０および培養ユニット７０は、接近して配置されることが望ましく、より好ましくは両ユニット２０、７０が接して配置されることが望ましい。
【００６０】
検出ユニット２０は、図１および図２に示すように、生体試料を内部に収納する保温箱（第１の区画）２１と、細胞（生体試料）ＣＥを測定する検出部（観察手段、第２の区画）４０とから概略構成されている。
保温箱２１には、保温箱２１内を所定の温度に保温するヒータ２１Ｈと、後述するインキュベータボックス（培養空間、第２の空間、第１の区画）１００を保持するステージ（可動ステージ）２２と、細胞ＣＥに光を照射する透過光源２３と、保温箱２１内の温度を均一にするファン２４と、保温箱２１内を殺菌するＵＶランプ２５と、後述する培養液循環配管７７や培養ガス供給配管９７などを保護するキャリア２６と、インキュベータボックス１００などを保温箱２１から出し入れする際に用いる開閉扉２７と、検出ユニット２０の主電源をＯＮ・ＯＦＦする主電源スイッチ２８が備えられている。
【００６１】
ステージ２２は、互いに直交方向に相対移動するＸ軸動作ステージ（可動ステージ）２２Ｘと、Ｙ軸動作ステージ（可動ステージ）２２Ｙと、を有し、ステージ走査部２９により走査制御されている。
ステージ走査部２９は、Ｘ軸動作ステージ２２ＸのＸ軸座標値を検出するＸ軸座標検出部３０と、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘの動作（走査）を制御するＸ軸走査制御部３１と、Ｙ軸動作ステージ２２ＹのＹ軸座標値を検出するＹ軸座標検出部３２と、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙの動作（走査）を制御するＹ軸走査制御部３３と、から構成されている。
Ｘ軸座標検出部３０およびＹ軸座標検出部３２は、それぞれ検出したＸ軸動作ステージ２２ＸのＸ座標と、Ｙ軸動作ステージ２２ＹのＹ座標と、をコンピュータＰＣに出力するように配置されている。Ｘ軸走査制御部３１およびＹ軸走査制御部３３は、それぞれコンピュータＰＣからの指示に基づきＸ軸動作ステージ２２Ｘの走査と、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙの走査とを制御するように配置されている。
【００６２】
なお、Ｘ軸動作ステージ２２ＸおよびＹ軸動作ステージ２２Ｙを駆動する機構としては、例えばモータおよびボールネジの組み合わせを挙げることができる。
コンピュータ（解析手段）ＰＣは、上述のように、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙの走査と、を制御するとともに、後述するように、細胞ＣＥの検出系の制御、撮像した細胞ＣＥの画像の解析なども行い、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙと検出系と解析系とを連動して制御している。
【００６３】
透過光源２３とインキュベータボックス１００との間に、透過光源２３から射出された光を細胞ＣＥに集光するコンデンサレンズ３４が配置されている。
なお、コンデンサレンズ３４とインキュベータボックス１００との間には、シャッタ３５を設けなくても良いし、シャッタ３５を設けても良い。
ファン２４は保温箱２１の壁面に配置されている。このファン２４を動作させることにより、保温箱２１内の空気を対流させ、保温箱２１内の温度を均一かつ一定に保ちやすくすることができる。
【００６４】
ＵＶランプ２５は、検出ユニット２０の壁面に配置されたＵＶランプスイッチ３６と接続され、ＵＶランプ２５とＵＶランプスイッチ３６との間には、ＵＶランプ２５の動作を時間的に制御するタイマ３７が配置されている。さらに、ＵＶランプ２５の点灯を表示する滅菌中表示ランプ（図示せず）が配置されている。
例えば、細胞ＣＥの非測定時にＵＶランプスイッチ３６が押されると、タイマ３７のカウントが開始されるとともに、ＵＶランプ２５に電力が供給され、ＵＶ光（紫外線光）が保温箱２１内に照射される。これと同時に滅菌中表示ランプも点灯する。そして、所定の時間（例えば３０分）が経過して、タイマ３７のカウントが終了すると、タイマ３７はＵＶランプ２５への電力供給を停止し、ＵＶ光の照射が終了される。また、滅菌中表示ランプも消灯される。
なお、ＵＶランプ２５は、主電源スイッチ２８とは別個に制御されており、主電源がＯＦＦされていても動作することができる。
なお、ＵＶランプ２５の点灯時間は、上述した３０分でも良いし、保温箱２１内の雑菌類などを死滅させることができる時間であれば、３０分未満でも良いし、３０分よりも長くても良い。
【００６５】
開閉扉２７はアルマイト処理を施されたアルミなどの金属、または遮光性の高い半透明の樹脂により構成されている。
開閉扉２７の構造としては、中空の二重構造としたものや、さらには、内側が上記金属とされ外側が樹脂とされるものが考えられる。開閉扉２７の外側に樹脂を用いることにより、開閉扉２７から保温箱２１内の熱が外部に逃げることを防止することができる。また、開閉扉２７の内側をアルマイト処理された金属とすることにより、ＵＶランプ２５により開閉扉２７の寿命が損なわれることを防止することができる。
なお、開閉扉２７が金属または金属と樹脂との二重構造とされたときには、完全に遮光されるため、インキュベータボックス１００を覗く位置に覗き窓を設けることが望ましい。覗き窓には透明樹脂またはガラスがはめ込まれ、外側には、開閉可能なカバーが配置されていることが望ましい。
【００６６】
検出部４０には、図１および図２に示すように、検出部４０内を所定の温度に保温するヒータ４０Ｈと、検出部４０側から細胞ＣＥを照射する落射光源４１Ａ、４１Ｂと、落射光源４１Ａ、４１Ｂからの光路を切り替える光路切替部４２と、照射光の光量を調節する光量調整機構４３と、照射光を細胞ＣＥに向けて集光するレンズ系４４と、照射光の波長および検出光の波長を制御するフィルタユニット４５と、細胞ＣＥに対して合焦動作を行うオートフォーカス（ＡＦ）ユニット４６と、複数の倍率や性質の異なる対物レンズ４８を備えたレボルバ４７と、細胞ＣＥからの検出光を検出する検出器４９と、検出光の光量を測定する光量モニタ５０と、検出部４０内の温度を均一にするファン５１と、検出部４０内を冷却する冷却ファン５２と、が備えられている。
【００６７】
落射光源４１Ａ、４１Ｂは、例えば水銀ランプなどからなり、検出部４０の外部に配置されており、それぞれ電力を供給する電源５３に接続されている。
また、通常は１つの落射光源、例えば落射光源４１Ａを用いるが、落射光源４１Ａの光量が所定の規定値以下に減少した場合には、落射光源４１Ｂから照明光が照射され、落射光源４１Ａの電源はＯＦＦされる。
【００６８】
光路切替部４２は、落射光源４１Ａまたは落射光源４１Ｂどちらか一方の照明光を光量調整機構４３に導くように形成されている。また、光路切替部４２には、後述のコンピュータＰＣに接続され、コンピュータＰＣの指示に基づき光路切替部４２を制御する光路制御部５４が配置されている。
光路切替部４２の照明光射出側にはシャッタ４２Ｓが配置され、照明光の透過・遮断制御を行っている。
【００６９】
シャッタ４２Ｓの照明光射出側には光量調整機構４３が配置され、シャッタ４２Ｓを透過した照明光の光量を調整している。その機構としては、例えば公知の絞り機構などを用いても良いし、その他の光量を調節できる公知の機構、技術を用いても良い。
また、光量調整機構４３には、後述のコンピュータＰＣに接続され、コンピュータＰＣの指示に基づき光量調整機構４３を制御する光量制御部５５が配置されている。
光量調整機構４３の照明光射出側にはレンズ系４４が配置されている。レンズ系４４は、一対のレンズ４４Ａ、４４Ｂと、レンズ４４Ａおよびレンズ４４Ｂの間に配置された絞り４４Ｃと、から構成されている。
【００７０】
フィルタユニット４５は、励起フィルタ５６と、ダイクロイックミラー５７と、吸収フィルタ５８とから構成されている。励起フィルタ５６は、照明光の中から細胞ＣＥの蛍光発光に寄与する波長（励起光）を透過するフィルタであり、レンズ系４４から射出された照明光が励起フィルタ５６に入射するように配置されている。ダイクロイックミラー５７は、励起光と蛍光とを分離する光学素子であり、励起フィルタ５６を透過した励起光を、細胞ＣＥに向けて反射するとともに、細胞ＣＥからの蛍光を透過するように配置されている。吸収フィルタ５８は、細胞ＣＥからの蛍光とその他の不要な散乱光とを分離する光学素子であり、ダイクロイックミラー５７を透過した光が入射するように配置されている。
フィルタユニット４５には、後述するコンピュータＰＣの指示に基づき、フィルタユニット４５から射出される励起光や検出光（蛍光）の波長を制御するフィルタ制御部４６Ｃが配置されている。
なお、励起フィルタ５６、ダイクロイックミラー５７、吸収フィルタ５８は１枚ずつ用いられてもよいし、複数枚用いられてもよい。
【００７１】
ＡＦユニット４６はフィルタユニット４５の励起光射出側に配置されていて、後述するコンピュータＰＣの指示に基づき、励起光を、対物レンズ４８を介して細胞ＣＥに集光させるように配置されている。
レボルバ４７は、ＡＦユニット４６の励起光射出光側に配置されていて、倍率の異なる複数の対物レンズ４８が配置されている。レボルバ４７には、後述するコンピュータＰＣの指示に基づき、励起光が入射される対物レンズ４８を選択・制御する対物レンズ制御部５９が配置されている。
【００７２】
なお、対物レンズ４８は、検出部４０からＸ軸動作ステージ２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙにそれぞれ設けられた孔を通して保温箱２１内のインキュベータボックス内部が観察可能な構造になっている。
Ｘ軸動作ステージ２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙには、ステージが動作する範囲を見込んで孔の大きさは多少余裕を見込んである。
そのため、保温箱２１内において雰囲気を細胞の培養に適した湿度に保っていても、前記孔を通じて雰囲気が検出部４０に対して抜けてしまい、細胞の培養に適した温度を維持できなくなり、細胞の活性低下を引き起こす可能性がある。
そこで、このような細胞培養に適した温度の雰囲気が保温箱２１と検出部４０との間で導通することを抑制する抑制手段９９を設けてもよい。
その抑制手段９９は、レボルバ４７や対物レンズ４８の動きを妨害しないように空気の流れを抑制できればよく、例えばフィルムや透明シートなど柔軟な材料からなるシートを保温箱２１と検出部４０との境目に設けられた孔の周囲に貼り付け、レボルバの周囲に垂らした状態で取り付ける幕状のものが考えられる。
【００７３】
フィルタユニット４５の検出光射出側には、検出光を検出器４９および光量モニタ５０に集光する集光レンズ６０が配置されている。
集光レンズ６０の検出光射出側には、検出光の一部を検出器４９に向けて反射し、残りの検出光を光量モニタ５０に向けて透過するハーフミラー６１が配置されている。
検出器（撮像手段）４９は、ハーフミラー６１から反射された検出光が入射される位置に配置されている。また、検出器４９には、検出器４９からの検出信号を演算して後述するコンピュータＰＣに出力する検出器演算部６２が接続されている。
なお、検出器４９はラインセンサを用いても良いし、エリアセンサを用いても良いし、ラインセンサとエリアセンサとを共用してもよく、特に限定するものではない。
光量モニタ５０は、ハーフミラー６１を透過した検出光を測定し、測定した値をコンピュータＰＣに出力するように配置されている。
なお、上述のように、光量モニタ５０を用いて検出光の光量を測定しても良いし、照度計やパワーメータなどを用いて検出光の光量を測定しても良い。
【００７４】
ヒータ４０Ｈは、検出部４０内を例えば３０℃から３７℃となるように保温制御している。ファン５１は、検出部４０内の空気を対流させ、検出部４０内の温度を均一化するように配置されている。そのため、検出部４０内の温度が保温箱２１と近い温度に維持され、保温箱２１の温度をより安定化させやすくなる。
冷却ファン５２は、検出部４０内に配置された温度センサ（図示せず）の出力に基づき、検出部４０内の温度を下げるように駆動される。そのため、例えばモータなどの発熱による異常な検出部４０内の温度上昇を防止することができる。
【００７５】
図３は、本実施の形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図であり、図４は、本実施の形態に係るチャンバの断面図である。
インキュベータボックス１００は、図３および図４に示すように、チャンバ１１０と格納する筐体１０１と、筐体１０１とともに密閉空間を形成するカバー１０２とから概略構成されている。筐体１０１およびカバー１０２には、外界からの磁場を遮断する防磁処理や、インキュベータボックス１００に発生した静電気を除去する静電除去処理が施されている。
【００７６】
筐体１０１は、底板１０３と側壁１０４とから形成されていて、底板１０３の測定エリアに対応する領域は、ガラスのような透光性を有する材料で形成されている。底板１０３の他の領域および側壁１０４は、例えば、アルマイト処理されたアルミニウムやＳＵＳ３１６のようなステンレススチールなど防食性の高い遮光性の材料で制作するのが好ましく、より好ましくは、保温性の観点から熱伝導率の低い材料を選択するとよい。
また、底板１０３には、チャンバ１１０を保持するためのアダプタ１０５と、チャンバ１１０の温度を測定する温度センサ１０６と、が配置されている。なお、上述のようにアダプタ１０５を用いてチャンバ１１０を保持しても良いし、アダプタ１０５を用いないでチャンバ１１０を保持しても良い。
温度センサ１０６の出力は、インキュベータ温度検知部１０６Ｓを介してコンピュータＰＣに入力されるとともに、検出ユニット２０の壁面に配置された温度表示部１０７にも入力されている。コンピュータＰＣは、図２に示すインキュベータ温度制御部１０６Ｃを介してヒータ２１Ｈなどを制御して、インキュベータボックス１００内の温度が一定に保たれるように制御するようになっている。
【００７７】
カバー１０２は、照明光を透過するガラス板１１７と、ガラス板１１７を支持する支持部１１７Ａと、から構成されている。ガラス板１１７には、測定エリアに対応する領域に反射防止膜が両面に形成されていても良い。反射防止膜を両面に形成することにより、透過観察・落射観察におけるガラス板１１７による反射を防止するようになっている。
なお、ガラス板１１７の面積は、インキュベータボックス１００の底板１０３と略同じ面積であっても良いし、測定を問題なく行うために必要最小限の面積であっても良い。
【００７８】
チャンバ１１０は、図４に示すように、対物レンズ４８により観察するための下部ガラス部材１１１と、透過光源２３からの光を透過するための上部ガラス部材１１２と、下部ガラス部材１１１および上部ガラス部材１１２を支持する枠部材１１３とから概略形成されている。
枠部材１１３の対向する辺には、培養液を循環させる流路が形成された継ぎ手１１４が形成されている。継ぎ手１１４には、後述する培養液循環配管７７が接続され、培養ユニット７０との間で培養液が循環されるようになっている。
また、枠部材１１３には、培養液の流れを均一化する整流子１１５が一対、培養液の流れに対して略垂直に配置されている。整流子１１５は、例えば小孔がマトリクス状に形成された板部材からなり、培養液が分散して複数形成された小孔を流れることにより、その流れを均一化している。そして、両整流子１１５の間には、細胞ＣＥが播種されたスライドガラス１１６が配置されている。
以上より、チャンバ１１０内に形成される空間の外側にインキュベータボックス１００の筐体１０１内に形成される空間が存在し、更にその外側には保温箱２１内に形成される空間が存在する。
そのため、培養空間となるチャンバ１１０内に形成される空間に対し、筐体１０１内に形成される空間は、外部（筐体１０１または保温箱２１の外側）からの影響を緩和（緩衝）するための緩衝空間（第１の緩衝空間）として機能し、保温箱２１内に形成される空間は、外部（保温箱２１の外側）からの影響を緩和（緩衝）するための緩衝空間（第２の緩衝空間）として機能する。
また、保温箱２１、インキュベータボックス１００の筐体１０１、およびチャンバ１１０のそれぞれ内部に形成される空間は、外部とは実質的にほぼ隔離されているものである。
【００７９】
なお、上述のように、インキュベータボックス１００は内部にチャンバ１１０が配置されるものでも良いし、図５（ａ）に示すように、内部にマイクロプレート１２０（またはウェルプレート）が配置されるものでもよい。
この構成の場合には、図５に示すように、インキュベータボックス１００ａの筐体１０１には、マイクロプレート１２０を口の字状に囲む水槽１２１と、水槽１２１の内側に配置された内部ファン１２２と、培養ガスを供給するコネクタ１２３と、培養ガス中の二酸化炭素ガス濃度を検出する培養ガス濃度センサ１２４とが配置されている。
温度センサ１０６は、マイクロプレート１２０の温度を測定するように配置されている。温度センサ１０６からコンピュータＰＣに入力されたマイクロプレート温度は、メモリにテキストデータとして蓄積されるとともに、コンピュータＰＣにおいてデータ処理が可能とされる。
培養ガス濃度センサ１２４は、コンピュータＰＣおよび培養ガス濃度表示部１２４Ｄに二酸化炭素ガス濃度を出力している。
【００８０】
水槽１２１の側壁１０４は筐体１０１の側壁の高さよりも低く形成されている。また、コネクタ１２３とは、供給された培養ガスが側壁１２１Ｗに当たるように、配置関係が調節されている。水槽１２１には殺菌された滅菌水が貯えられ、インキュベータボックス１００ａ内の湿度を略１００％に調節している。
内部ファン１２２は、その送風方向にマイクロプレート１２０が配置されないよう、水槽１２１の側壁１０４に沿って送風するように配置されている。
なお、培養ガス濃度センサ１２４は、水槽１２１の側壁１２１Ｗ内面に配置されていても良いし、インキュベータボックス１００ａから配管を外部へ配置し、吸引ポンプによりインキュベータボックス１００ａ内の培養ガスを吸引して培養ガス濃度センサ１２４でその濃度を検出しても良い。
【００８１】
このようなインキュベータボックス１００ａを用いる場合には、後述する培養ガス混合槽９１の培養ガス供給先を、培養液瓶７２からインキュベータボックス１００ａに変更するとともに、培養ユニット７０から培養液を供給する必要がなくなるため、培養液ポンプ８０などのポンプ類の動作を停止させている。
【００８２】
このような構成をとることにより、インキュベータボックス１００ａによって、温度環境と比較して、その変化や不均一が細胞ＣＥへのダメージの少ない湿度環境および培養ガス濃度を維持するため、細胞ＣＥへのダメージを低減することができる。
また、検出部４０と直接接触しないインキュベータボックス１００ａにおいて湿度および培養ガス濃度を維持しているため、観察の際におけるコンタミネーションを防止することができる。
さらに、保温箱２１内は細胞ＣＥの培養に適した湿度および培養ガス濃度に維持する必要がないため、保温箱２１内に配置される対物レンズ４８などが、湿度により機能を損なうことを防止することができる。また、対物レンズ４８などの寿命が短縮することも防止することができる。
以上より、インキュベータボックス１００ａの筐体１０１内に形成される空間の外側には、保温箱２１内に形成される空間が存在する。
そのため、培養空間となる筐体１０１内に形成される空間に対し、保温箱２１内に形成される空間は、外部（保温箱２１の外側）からの影響を緩和（緩衝）するための緩衝空間として機能する。
また、保温箱２１およびインキュベータボックス１００の筐体１０１は、外部とは実質的にほぼ隔離されているものである。
【００８３】
なお、上述のように、チャンバ１１０は密閉されているものでも良いし、密閉されていない開放型チャンバでも良い。開放型チャンバは、上部ガラス部材１１２を備えない以外はチャンバ１１０と同一構成として形成されている。
また、開放型チャンバを用いる場合には、上述したインキュベータボックス１００を用いて、インキュベータボックス１００ａ内を培養ガスで満たし、開放型チャンバには、培養液を供給している。
【００８４】
なお、インキュベータボックス１００ａに対して、図５（ｂ）に示すように、上述したチャンバ１１０を用いてもよい。この場合には、培養ガスを供給するコネクタ１２３を塞ぐとともに、培養ガス濃度センサ１２４を使用しない。また、チャンバ１１０の大きさがマイクロプレート１２０と異なる場合には、アダプタ１０５を用いてインキュベータボックス１００ａにチャンバ１１０を配置してもよい。また、水槽１２１に滅菌水を入れなくてもよく、水槽１２１自体をインキュベータボックス１００ａから取り外しても良い。また、温度センサ１０６は、チャンバ１１０の温度を測定している。
なお、コネクタ１２３は上述のように塞いでもよいし、培養ガス供給配管９７を接続したまま、インキュベータボックス１００ａへの培養ガスの供給を止めるだけでも良い。
【００８５】
培養ユニット７０は、図１および図２に示すように、培養液を内部に収納する滅菌箱７１と、培養ガスを生成する混合部９０とから概略構成されている。
滅菌箱７１には、滅菌箱７１内を所定の温度に保温するヒータ７１Ｈと、培養液を内部に蓄える培養液瓶７２と、予備の培養液を内部に蓄える予備タンク７３と、使用済みの培養液を入れる廃液タンク７４と、滅菌箱７１内を殺菌するＵＶランプ２５と、培養液瓶７２などを滅菌箱７１から出し入れする際に用いる開閉扉７５と、培養ユニット７０の主電源をＯＮ・ＯＦＦする主電源スイッチ７６が備えられている。
【００８６】
培養液瓶７２には、インキュベータボックス１００との間で培養液を循環させる培養液循環配管７７と、予備タンク７３から予備の培養液を供給する補給配管７８と、培養液瓶７２から使用済みの培養液を廃液タンク７４に排出する廃液配管７９とが配置されている。
また、培養液循環配管７７には、培養液を培養液瓶７２からインキュベータボックス１００に送り出し、培養液を循環させる培養液ポンプ（培養液交換手段）８０が配置されている。培養液ポンプ８０によりチャンバ１１０内の培養液を新しいものに交換することができるので、培養液を交換できないものと比較して、細胞ＣＥの培養できる期間をより長くすることができる。
補給配管７８には、予備タンク７３から培養液を培養液瓶７２に送る補給ポンプ８１が配置され、廃液配管７９には、培養液瓶７２から使用済みの培養液を廃液タンク７４に送る廃液ポンプ８２が配置されている。
なお、上述のように、使用済みの培養液を貯める廃液タンク７４を用いても良いし、廃液タンク７４を用いないで、直接使用済みの培養液を外部に排出する排出ポートを設けても良い。
【００８７】
培養液瓶７２には、内部の培養液温度を検出する培養液温度センサ（図示せず）が配置され、培養液温度センサの出力は培養液温度検出部８３を介してコンピュータＰＣに入力されるように配置されている。また、コンピュータＰＣに入力された培養液温度のデータは、テキストデータなどとしてメモリに蓄積され、細胞ＣＥの検出結果との比較・検証などに用いることができる。
【００８８】
ヒータ７１Ｈには、コンピュータＰＣからの指示に基づき、滅菌箱７１内の温度を介して培養液の温度を制御する培養液温度制御部８４が配置されている。培養液温度制御部８４により、培養液瓶７２から供給される培養液の温度は、ほぼ３７℃に保たれ、培養液の温度変化による細胞ＣＥの活性低下が防がれている。また、培養ユニット７０の壁面には、前述の培養液温度センサにより検出された培養液温度を表示する温度表示部８５が配置されている。
培養液ポンプ８０には、コンピュータＰＣの指示に基づき、培養液の循環を制御する培養液ポンプ制御部８６が配置されている。また、補給ポンプ８１および廃液ポンプ８２もコンピュータＰＣの指示に基づき、その動作が制御されるように配置されている。
【００８９】
ＵＶランプ２５は、培養ユニット７０の壁面に配置されたＵＶランプスイッチ３６と接続され、ＵＶランプ２５とＵＶランプスイッチ３６との間には、ＵＶランプ２５の動作を時間的に制御するタイマ３７が配置されている。さらに、ＵＶランプ２５の点灯を表示する滅菌中表示ランプ（図示せず）が配置されている。
なお、ＵＶランプ２５は、主電源スイッチ７６とは別個に制御されており、主電源がＯＦＦされていても動作することができるようになっている。
【００９０】
混合部９０には、図１および図２に示すように、混合部９０内を所定の温度に保温するヒータ（図示せず）と、インキュベータボックス１００に供給する培養ガス中の二酸化炭素ガス濃度を調節する培養ガス混合槽９１と、培養ガス混合槽９１に培養ユニット７０の外部に配置されたＣＯ２タンク９２から二酸化炭素ガスを供給するＣＯ２ポンプ９３とが配置されている。
【００９１】
培養ガス混合槽９１には、内部の二酸化炭素ガス濃度を検出するＣＯ２濃度検出部９４が配置され、ＣＯ２濃度検出部９４の出力がコンピュータＰＣに入力されるように配置されている。ＣＯ２ポンプ９３には、コンピュータＰＣの指示に基づいて、培養ガス混合槽９１に供給する二酸化炭素ガス量を制御するＣＯ２濃度制御部９５が配置されている。また、培養ユニット７０の壁面には、ＣＯ２濃度検出部９４により検出された培養ガス混合槽９１内の二酸化炭素ガス濃度を表示するＣＯ２濃度表示部９６が配置されている。
さらには、培養ガス混合槽９１と培養液瓶７２との間に培養ガス供給配管９７が配置されている。そのため、培養ガス供給配管９７を介して培養液に培養ガスが供給され、培養液中に培養ガスを十分に溶け込ませることができる。このように、培養液瓶７２内で二酸化炭素ガスの濃度が５％の培養ガスが溶解された培養液を生成することにより、培養気体および細胞ＣＥの育成に必要な栄養素が含まれた培養液が、後述するチャンバ１１０に供給される。また、培養ガスを培養液に溶解させることにより、培養液のｐＨなどを調整することができる。
ＣＯ２濃度検出部９４からコンピュータＰＣに入力された二酸化炭素ガス濃度は、メモリにデータとして蓄積されるとともに、コンピュータＰＣにおいてデータ処理が可能とされている。
【００９２】
次に、上記の構成からなる生体試料観察システム１０における観察方法について説明する。
まず、本実施の形態における走査方法および検出範囲の選択について図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を参照して説明する。
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本実施の形態における走査方法および検出範囲の選択例を示す図である。
【００９３】
図６（ａ）に示す例では、表示された画像上において測定対象範囲Ｍの左上の点ａと右下の点ｂとを指定することにより、測定対象範囲Ｍ（図中の破線で囲まれた範囲）を設定している。具体的には、点ａ−点ｂ間をマウスのような機器を用いてドラッグして測定対象範囲Ｍを設定しても良いし、点ａおよび点ｂの座標値を入力して指示しても良い。
検出器４９による測定部分は、図中の矢印で示すように、設定された測定対象範囲Ｍ内を左右方向に走査される。つまり、図中の左から右へ走査される際には、Ｘ軸方向と平行に走査され、右から左へ走査される際には、左斜め下方向に走査される。このうち、左から右へ走査される時に細胞ＣＥの撮像が行われる。
【００９４】
図６（ｂ）は、上述した方法で設定される測定対象範囲Ｍが２つの例である。まず、上述した方法で２つの測定対象範囲ＭＡ、ＭＢが設定される。測定対象範囲ＭＡと測定対象範囲ＭＢとは、図中のＸ軸方向に所定間隔を空けて並ぶとともに、Ｙ軸方向において、その全てが重複するように設定されている。
この例における検出器４９による測定部分は、図中の矢印で示すように、測定対象範囲ＭＡ、ＭＢを並列に測定するように走査される。つまり、図中の左から右へ走査される際に、測定対象範囲ＭＡから測定対象範囲ＭＢへ走査され、右から左へ走査される際には、測定対象範囲ＭＢから測定対象範囲ＭＡへ走査される。
【００９５】
図６（ｃ）は、上述した方法で設定される測定対象範囲が２つの例であって、２つの測定対象範囲ＭＡ、ＭＢの配置が異なっている例である。ここでは、測定対象範囲ＭＡと測定対象範囲ＭＢとは、図中のＸ軸方向に所定間隔を空けて並ぶとともに、図中のＹ軸方向において、その一部分が重複するように設定されている。
この例における検出器４９による測定部分は、図中の矢印で示すように、測定対象範囲ＭＡ、ＭＢのＹ軸方向に重複する部分のみが連続して走査されている。つまり、まず、測定対象範囲ＭＡの重複していない部分の走査が行われる。次に、測定対象範囲ＭＡ、ＭＢの重複している部分の走査が連続して行われる。そして、測定対象範囲ＭＢの重複していない部分の走査が行われる。
【００９６】
図６（ｄ）は、上述した方法で設定される測定対象範囲Ｍが２つの例であって、２つの測定対象範囲ＭＡ、ＭＢの配置が図６（ｂ）と同様であるが、走査方法が異なる例である。
この例における検出器４９による測定部分は、図中の矢印で示すように、測定対象範囲ＭＡ、ＭＢが別個に走査されている。つまり、まず測定対象範囲ＭＡの全範囲の走査が行われた後に、測定対象範囲ＭＢの全範囲の走査が行われる。
【００９７】
また、上述した図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す走査方法のうち、トータルの移動距離または走査時間が最短になる走査方法が、後述する設定されたパラメータおよび測定モードに基づいて、コンピュータＰＣにより自動的に選択される。
【００９８】
なお、細胞を培養する範囲を撮像するとき、このように測定対象範囲Ｍを設定するなど複数の領域（検出範囲）に分けて撮像できる構成であれば、必要に応じて必要な部分だけの撮像を行うことが可能となる。
例えば、コンピュータＰＣの設定を変更して、走査対象となる全範囲の走査と、所定の一部の領域の走査とが交互に行われるようにしておけば、短い期間しか起こらない生体試料特有の現象を捉えることができる。一例として、走査対象となる全範囲の走査を３０分ごとに行う場合、その合間に注目すべき細胞が存在する所定の測定対象範囲Ｍの走査が行われるようにしておけば、１５分程度しか発現しない特有の現象が注目すべき細胞に起こったことを捉えることも可能となる。
また、必要なときに必要な測定対象範囲Ｍだけを走査するため、走査時間が短縮できるとともに、他の細胞に対する光の照射時間を短くすることができる。
【００９９】
次に、細胞ＣＥの測定にかかる手順にについて、各フローチャートを用いながら説明する。
まず、細胞ＣＥの測定の前に、測定パラメータの設定が行われる。そこで、測定パラメータの設定の流れを、図７を参照しながら説明する。
図７は、測定パラメータの設定の流れを説明するフローチャートである。
まず、測定パラメータの設定が行われる（ＳＴＥＰ１）。
その後、デフォルトの条件設定が行われる（ＳＴＥＰ２）。ここで設定される条件は、例えばＣＯ２濃度５％、温度３７℃などの培養条件および測定条件であり、これらの設定条件はユーザによって所定の条件に変更することができる。
【０１００】
次に、測定対象の選択を行う（ＳＴＥＰ３）。測定対象とは、例えばマイクロプレート１２０や、スライドガラス１１６など、細胞ＣＥの容器である。
次に、測定モードの選択を行う（ＳＴＥＰ４）。測定モードには、エリア撮像モードや、ライン撮像モードや、自動モード等がある。自動モードとは他の測定モードの中から測定時間の短い測定モードを自動的に選択するモードである。
【０１０１】
次に、測定倍率を選択し（ＳＴＥＰ５）、その後、検出波長を選択する（ＳＴＥＰ６）。測定倍率の選択、および検出波長の選択は、それぞれ２種類以上の選択肢の中から選択することも可能である。
ここで、検出波長の選択方法としては、使用する蛍光タンパク、例えば、ＧＦＰ、ＨＣ−Ｒｅｄ等のリストをコンピュータＰＣに予め記憶させておき、記憶させたリストの中から選択する。コンピュータＰＣは、選択された蛍光タンパクに基づいて自動的に観測に最適な励起フィルタ５６や吸収フィルタ５８などを選択する。このようにして、細胞ＣＥから所定の蛍光を検出することができる。
なお、測定中の励起フィルタ５６や吸収フィルタ５８、対物レンズ４８等の変更は、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙの駆動に同期して自動的に行なわれる。
【０１０２】
次に、測定間隔が設定される（ＳＴＥＰ７）。
そして、プレビュー画面が取り込まれ（ＳＴＥＰ８）、プレビュー画像がモニタに表示される（ＳＴＥＰ９）。ここでは、ユーザがプレビュー画像のモニタへの表示を指示するプレビューボタンなどを用いて指示を出すことにより、プレビュー画像がモニタに表示される。そして、ユーザがモニタに表示されたプレビュー画像を確認することができる。
【０１０３】
次に、測定範囲の選択が行われる（ＳＴＥＰ１０）。測定範囲の選択後、再度プレビュー画像をモニタに表示させて、測定範囲が所定の範囲であるか確認してもよい。
次に、設定された複数の測定間隔から所定の測定間隔を選択する（ＳＴＥＰ１１）。
そして、測定開始スイッチ（図示せず）が押されたら（ＳＴＥＰ１２）、細胞ＣＥの測定が開始される（ＳＴＥＰ１３）。測定開始スイッチが押されない場合には、測定開始スイッチが押されるまで待機している（ＳＴＥＰ１２）。
【０１０４】
なお、ＳＴＥＰ１２において、測定開始スイッチが押されない場合には、各種設定を再設定できるように、種々所定のＳＴＥＰに戻ることが可能な設定にしてもよい。
【０１０５】
測定パラメータの設定が完了したら、次に、細胞ＣＥの測定が行われる。そこで、細胞ＣＥの測定の流れを、図８を参照しながら説明する。
図８は、測定の流れを説明するフローチャートである。
まず、測定が開始されると、測定対象範囲が読み込まれる（ＳＴＥＰ２１）。その後、倍率が読み込まれ（ＳＴＥＰ２２）、検出波長が読み込まれる（ＳＴＥＰ２３）。
次に、測定モードが読み込まれる（ＳＴＥＰ２４）。ここでは、読み込まれた測定対象範囲、倍率、検出波長（蛍光波長）などに基づき、最適なステージ走査方法が決定される。測定モードが自動モードに設定されている場合には、撮像モードもここで決定される。
【０１０６】
次に、決定されたステージ走査方法に応じたＸ軸動作ステージ２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙ等の動作方法が解析され（ＳＴＥＰ２５）、解析された動作方法のデータ（動作データ）は、コンピュータＰＣのテーブルに保存される（ＳＴＥＰ２６）。
その後、エリアセンサモードが選択されているか否かにより、異なる測定方法で測定が行われる（ＳＴＥＰ２７）。
【０１０７】
まず、エリアセンサモードが選択されている場合について説明する。
測定開始スイッチが押されると、Ｘ軸動作ステージ２２ＸおよびＹ軸動作ステージ２２Ｙを測定開始位置へ移動させる（ＳＴＥＰ３０）。ここでは、コンピュータＰＣが入力された測定開始位置を読み込み、Ｘ軸動作ステージ２２ＸおよびＹ軸動作ステージ２２Ｙを測定開始位置に移動させるとともに、細胞ＣＥが対物レンズ４８の撮影視野内に位置するように移動される。
そして、シャッタ３５がＯＰＥＮにされて（ＳＴＥＰ３１）、対物レンズ４８が選択される（ＳＴＥＰ３２）。ここでは、コンピュータＰＣが設定された測定倍率に基づいて、レボルバ４７を駆動して所定の倍率の対物レンズ４８を選択する。
【０１０８】
次に、フィルタユニット４５が選択される（ＳＴＥＰ３３）。ここでは、コンピュータＰＣが設定された蛍光タンパクに基づいて、フィルタ制御部４６Ｃが測定に最適な励起フィルタ５６、吸収フィルタ５８などを選択する。
以上の測定開始スイッチが押されてからここまで（ＳＴＥＰ３０からＳＴＥＰ３３まで）の動作は、測定モードに併せて自動で選択され、実行される。
その後、フォーカス位置が検出され（ＳＴＥＰ３４）、画像の取り込みおよびコンピュータＰＣの画像メモリ部への画像データ出力が行われる（ＳＴＥＰ３５）。
【０１０９】
そして、必要な画像の取得が完了していなければ、再び対物レンズ４８の選択（ＳＴＥＰ３２）から画像の取り込みおよびコンピュータＰＣの画像メモリ部への画像データ出力（ＳＴＥＰ３５）までの動作が、必要な画像の取得が完了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ３６）。
必要な画像の取得が完了すると、Ｘ軸動作ステージ２２ＸまたはＹ軸動作ステージ２２Ｙが１ステップ駆動される（ＳＴＥＰ３７）。そして、Ｘ軸動作ステージ２２ＸまたはＹ軸動作ステージ２２Ｙが移動した位置が測定対象範囲内であれば、再び対物レンズ４８の選択（ＳＴＥＰ３２）から１ステップステージ駆動（ＳＴＥＰ３７）までの動作が繰り返される。この繰り返し作業は、ステージ２２の移動した位置が測定対象範囲外になるまで繰り返される（ＳＴＥＰ３８）。
【０１１０】
Ｘ軸動作ステージ２２ＸまたはＹ軸動作ステージ２２Ｙの移動先が測定対象範囲外となると、シャッタ３５がＯＦＦされる（ＳＴＥＰ３９）。
その後、所定の測定時間間隔になると、再びシャッタ３５がＯＰＥＮ（ＳＴＥＰ３１）にされてからシャッタ３５がＣｌｏｓｅされる（ＳＴＥＰ３９）までの動作が、測定時間が終了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ４０）。
【０１１１】
次に、エリアセンサモードが選択されていない場合について説明する。
測定開始スイッチが押されると、Ｘ軸動作ステージ２２ＸおよびＹ軸動作ステージ２２Ｙを測定開始位置へ移動させる（ＳＴＥＰ５０）。ここでは、コンピュータＰＣが入力された測定開始位置を読み込み、Ｘ軸動作ステージ２２ＸおよびＹ軸動作ステージ２２Ｙを測定開始位置に移動させるとともに、細胞ＣＥが対物レンズ４８の撮影視野内に位置するように移動される。
そして、シャッタ３５がＯＰＥＮにされて（ＳＴＥＰ５１）、フォーカス位置が検出される（ＳＴＥＰ５２）。
【０１１２】
次に、対物レンズ４８が選択される（ＳＴＥＰ５３）。ここでは、コンピュータＰＣが設定された測定倍率に基づいて、レボルバ４７を駆動して所定の倍率の対物レンズ４８を選択する。
そして、フィルタユニット４５が選択される（ＳＴＥＰ５４）。ここでは、コンピュータＰＣが設定された蛍光タンパクに基づいて、フィルタ制御部４６Ｃが測定に最適な励起フィルタ５６や吸収フィルタ５８などを選択する。これら測定開始スイッチが押されてからここまで（ＳＴＥＰ５０からＳＴＥＰ５４まで）の動作は、測定モードに併せて自動で選択され、実行される。
【０１１３】
その後、Ｘ軸動作ステージ２２ＸおよびＹ軸動作ステージ２２Ｙの駆動が開始され（ＳＴＥＰ５５）、画像の取り込みおよびコンピュータＰＣのメモリ部への画像データ出力が行われる（ＳＴＥＰ５６）。
そして、必要な画像の取得が完了していなければ、再び対物レンズ４８の選択（ＳＴＥＰ５３）から画像の取り込みおよびコンピュータＰＣのメモリ部への画像データ出力（ＳＴＥＰ５６）までの動作が繰り返され、必要な画像の取得が完了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ５７）。
【０１１４】
必要な画像の取得が完了すると、シャッタ３５がＣｌｏｓｅされる（ＳＴＥＰ５８）。
その後、所定の測定時間間隔になると、再びシャッタ３５がＯＰＥＮ（ＳＴＥＰ５１）にされてからシャッタ３５がＣｌｏｓｅされる（ＳＴＥＰ５８）までの動作が、測定時間が終了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ５９）。
【０１１５】
細胞ＣＥの撮像が終了すると、次には撮像された画像の処理が行われる。そこで、撮像された画像の処理方法について、図９を参照しながら説明する。
図９は、画像の処理方法を説明するフローチャートである。
まず、コンピュータＰＣの画像処理部は、メモリ部に蓄積された撮像画像から、背景画像を抽出する（ＳＴＥＰ７１）と共に、撮像画像から背景画像（バックグラウンド）を除去する（ＳＴＥＰ７２）。
次に、強調できる画像の最大輝度範囲を読み込み（ＳＴＥＰ７３）、最大輝度範囲に応じて、例えば所定係数を掛けて画像を強調する（ＳＴＥＰ７４）。これらの処理により、バックグラウンドを除去した画像から１つ１つの細胞ＣＥを粒状に認識し易いように画像が強調される。
【０１１６】
そして、強調された画像から、例えば所定の閾値以上の輝度を有する部分を抽出することで、細胞ＣＥの１つ１つの輝度を明確な粒状として認識する（ＳＴＥＰ７５）。
次に、細胞ＣＥの重心位置や面積等の幾何学的特徴量や、化学的特徴量や、蛍光輝度等の光学的特徴量をより正確に認識するとともに、細胞ＣＥの位置情報とも関連付けて抽出する（ＳＴＥＰ７６）。これら特徴量を抽出することにより、１つ１つの細胞ＣＥを識別することができる。
細胞ＣＥの特徴量を抽出した後、細胞ＣＥを認識するために行った強調作業（ＳＴＥＰ７４）の補正を行う（ＳＴＥＰ７７）。この補正により、画像の強調のために用いられた所定係数の影響が除去される。
次に、補正後の特徴量を、例えばファイルに出力するとともにそのファイルに蓄積する（ＳＴＥＰ７８）。
【０１１７】
そのため、コンピュータＰＣの画像処理部は、スライドガラス、マイクロプレートなどの全面の各位置における細胞ＣＥの蛍光量分布等を画像化することができる。また、画像処理部は、１つ１つの細胞ＣＥを正確に追跡可能であるので、例えば、所定の数の細胞ＣＥだけに注目し、培養を行いながら細胞ＣＥ内部の蛍光分布を局所的に長時間測定することも可能である。更に、細胞ＣＥを培養しながら、例えば、一定時間毎にスライドガラスや、マイクロプレートなどの全面を測定し、時間経過に対する細胞ＣＥの蛍光量を自動測定することも可能である。
【０１１８】
次に、撮像画像から細胞ＣＥの特徴量などのデータが抽出された後に行われるデータ処理について、図１０を参照しながら説明する。
図１０は、データ処理の流れを説明するフローチャートである。
ここでは、コンピュータＰＣのデータ処理部によって、ファイル内に蓄積された細胞ＣＥのデータ（特徴量）の処理が行われる。
まず、データ処理部は、ファイル内に蓄積された細胞ＣＥの生データ（特徴量）を読み込む（ＳＴＥＰ８１）とともに、細胞ＣＥごとに時系列に並ぶようにデータの並べ替えが行われる（ＳＴＥＰ８２）。データが並べ替えられると、データ処理部は、細胞ＣＥごとに輝度、すなわち発現量の経時的変化をグラフ化する（ＳＴＥＰ８３）。
グラフ化が完了すると、データ処理部は、グラフをプレビュー表示し（ＳＴＥＰ８４）、グラフ化データをファイルに出力する（ＳＴＥＰ８５）。
【０１１９】
この処理を行うことにより、細胞ＣＥを長期間培養した場合における１つの細胞の経時的変化を容易に観察することができる。従って、培養中の時間経過に伴う細胞ＣＥの発現量の変化等を正確、かつ容易に測定することができる。
【０１２０】
次に、細胞ＣＥの測定時に行われる照射光量の調整について、図１１を参照しながら説明する。
図１１は、光量の調整の流れを説明するフローチャートである。
まず、細胞ＣＥに照射される照射光量が測定される（ＳＴＥＰ９１）。照射光量は、光量モニタ５０の出力から算出されてもよいし、照度計を設けて測定しても良いし、パワーメータを設けてパワーメータの出力から算出してもよい。
【０１２１】
測定された照射光量が許容範囲内であれば、再び照射光量の測定（ＳＴＥＰ９１）に戻り、照射光量が許容範囲外になるまで繰り返される（ＳＴＥＰ９２）。
照射光量が許容範囲外になると、光量調整機構４３に含まれるＮＤフィルタ（図示せず）が交換され（ＳＴＥＰ９３）、照射光量が許容範囲内になるように調節される。その後、再び照射光量の測定（ＳＴＥＰ９１）に戻り、照射光量の調節が繰り返される。
【０１２２】
次に、チャンバ１１０への培養液の補給・交換の制御方法を、図１２を参照しながら説明する。
図１２は、培養液の補給・交換方法を説明するフローチャートである。
まず、撮像された画像のバックグラウンド（背景）値が解析される（ＳＴＥＰ１０１）。撮像された画像のバックグラウンドには培養溶液の自家蛍光が撮像されており、この培養溶液の自家蛍光の輝度が解析される。
ここで、培養液は古くなるほど自家蛍光の輝度が高くなるため、自家蛍光の輝度を測定することにより、培養液の交換時期を検出することができる。
【０１２３】
そして、解析されたバックグラウンド値の経時的変動が所定の規定値以内であれば、再びバックグラウンド値の解析（ＳＴＥＰ１０１）に戻り、バックグラウンド値の経時的変動が所定の規定値より大きくなるまで繰り返される（ＳＴＥＰ１０２）。
バックグラウンド値の経時的変動が所定の規定値より大きくなると、培養液の廃液ポンプ８２が駆動され（ＳＴＥＰ１０３）、次いで培養液の補給ポンプ８１が駆動される（ＳＴＥＰ１０４）。
【０１２４】
なお、培養液の補給・交換の時期は、上述のように、培養液の自家蛍光により決定しても良いし、連続して行ってもよいし、予めユーザが指定した時間間隔で自動的に補給・交換を行っても良いし、予め登録されているテーブルから細胞ＣＥを選択することにより、適宜、培養液の交換時期を指定できるようにしてもよい。また、交換する量もユーザが設定しても良いし、培養液の自家蛍光により決定してもよいし、チャンバ１１０内の培養液を一括して全て交換してもよいし、予め登録されているテーブルから細胞ＣＥを選択することにより、適宜、培養液の交換量を指定できるようにしてもよい。
重量などで換算して自動で設定しても良い。
なお、本実施の形態においては、撮像された画像を用いてバックグラウンドの自家蛍光の値を検出しているが、この検出は細胞ＣＥが存在しない場所を撮像した画像から検出しても良いし、培養液瓶７２近傍に、例えば光学的検出器を設けて検出してもよい。
上述したような測定手順により、図１３に示すような、１つ１つの細胞の経時的位置変化を表した細胞追跡画像を取得できる。
【０１２５】
次に、マイクロプレート１２０を用いて培養・測定する場合の手順を、図１４を参照しながら説明する。
図１４は、マイクロプレート１２０を用いて培養・測定する手順を説明するフローチャートである。
まず、インキュベータボックス１００ａの水槽１２１に滅菌水を供給する（ＳＴＥＰ１１１）。
次に、コンピュータＰＣを起動（ＳＴＥＰ１１２）してから、検出ユニット２０および培養ユニット７０の主電源をＯＮにする（ＳＴＥＰ１１３）。
【０１２６】
その後、インキュベータボックス１００ａ内の内部ファン１２２を駆動（ＳＴＥＰ１１４）して、インキュベータボックス１００ａ内の空気を循環させる。そして、ＣＯ２濃度制御部９５を起動（ＳＴＥＰ１１５）して、インキュベータボックス１００ａに供給される培養ガスの二酸化炭素ガス濃度を５％に制御する。その後、各温度制御部を起動（ＳＴＥＰ１１６）して、培養液温度、培養ガス温度、保温箱２１内の温度などを略３７℃に制御する。
【０１２７】
その後、検出ユニット２０の開閉扉２７を開けて（ＳＴＥＰ１１７）、インキュベータボックス１００ａをステージ２２にセット（ＳＴＥＰ１１８）し、開閉扉２７を閉じる（ＳＴＥＰ１１９）。
次に、透過光源２３をＯＮにして（ＳＴＥＰ１２０）、細胞ＣＥに透過光を照射し、測定条件を設定する（ＳＴＥＰ１２１）。
【０１２８】
そして、測定開始ボタンをＯＮにする（ＳＴＥＰ１２２）ことで、細胞ＣＥの測定が開始される。
まず、所定の細胞ＣＥへ事前に走査を行ってオートフォーカス（ＳＴＥＰ１２３）が行われ、各部の焦点位置が決定されたところで、シャッタ３５がＯｐｅｎされる（ＳＴＥＰ１２４）。
次に、細胞ＣＥの画像の取り込み・出力が行われる（ＳＴＥＰ１２５）。ここでは、取り込まれた画像データがコンピュータＰＣのメモリ部へ出力される。
【０１２９】
そして、必要な画像の取得が完了していなければ、再びオートフォーカス（ＳＴＥＰ１２３）から画像の取り込みおよび出力（ＳＴＥＰ１２５）までの動作が、必要な画像の取得が完了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ１２６）。ここで、必要な画像とは、例えば、選択された波長により撮影された画像や、選択された倍率により撮影された画像などのことである。
【０１３０】
必要な画像の取得が完了すると、Ｘ軸動作ステージ２２ＸまたはＹ軸動作ステージ２２Ｙが１ステップ駆動される（ＳＴＥＰ１２７）。そして、Ｘ軸動作ステージ２２ＸまたはＹ軸動作ステージ２２Ｙが移動した位置が測定対象範囲内であれば、再びオートフォーカス（ＳＴＥＰ１２３）から１ステップステージ駆動（ＳＴＥＰ１２７）までの動作が繰り返される。この繰り返し作業は、ステージ２２の移動した位置が測定対象範囲外になるまで繰り返される（ＳＴＥＰ１２８）。
【０１３１】
Ｘ軸動作ステージ２２ＸまたはＹ軸動作ステージ２２Ｙの移動先が測定対象範囲外となると、シャッタ３５がＣｌｏｓｅされ（ＳＴＥＰ１２９）、Ｘ軸動作ステージ２２ＸおよびＹ軸動作ステージ２２Ｙがホームポジションに移動される（ＳＴＥＰ１３０）。
その後、所定の測定時間間隔になると、再びオートフォーカス（ＳＴＥＰ１２３）からホームポジションへステージを移動させる（ＳＴＥＰ１３０）までの動作が、測定時間が終了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ１３１）。
【０１３２】
測定時間が終了（ＳＴＥＰ１３２）すると、開閉扉２７を開けて（ＳＴＥＰ１３３）、マイクロプレート１２０をインキュベータボックス１００ａから取り外す（ＳＴＥＰ１３４）。そして、水槽１２１から滅菌水を取り除き（ＳＴＥＰ１３５）、開閉扉２７を閉じる（ＳＴＥＰ１３６）。
その後、保温箱２１内のＵＶランプ２５を点灯させ（ＳＴＥＰ１３７）、保温箱２１内の滅菌を行い、測定を終了する。
【０１３３】
なお、上述のように、保温箱２１内の滅菌を測定手順の最後に入れてもよいし、測定手順の最初に入れて、測定前に保温箱２１の滅菌を行っても良い。
なお、上述のように、細胞ＣＥの測定ごとにオートフォーカスを行っても良いし、測定ごとの行わなくても良い。
【０１３４】
上記の構成によれば、保温箱２１により温度環境が維持されるとともに、保温箱２１内に配置されたチャンバ１１０により湿度環境および培養液環境が維持されているので、湿度環境および培養液環境は温度環境の影響を受け、チャンバ１１０内においても温度環境が維持されている。
そのため、細胞ＣＥにダメージを与えるような温度環境の急激な変化や不均一等は、湿度環境および培養液環境を介することで上記変化等が緩和されるため、細胞ＣＥへのダメージを低減することができる。
また、チャンバ１１０は、保温箱２１と比較して、容積が小さいため、湿度環境および培養液環境を維持・制御しやすくなり、細胞ＣＥへダメージを与えにくくすることができる。
【０１３５】
また、保温箱２１、インキュベータボックス１００、チャンバ１１０を介して細胞ＣＥを観察することができるため、細胞ＣＥにダメージを与えることなく培養しながら観察することができる。そのため、培養過程で起きる細胞ＣＥ内の挙動を正確、かつ経時的に測定することができる。
例えば、培養条件を変化させながら観察対象の細胞ＣＥの反応をリアルタイムで測定することができ、タンパク質の発現の有無や発現量の測定、時間経過に伴う発現量の変化等を正確に測定することができる。
【０１３６】
さらに、１回の観察における諸操作により細胞ＣＥの活性が損なわれることを防止することでき、同じ細胞ＣＥを複数回観察することができる。また、同じ細胞ＣＥを、時間間隔を空けて複数回観察することができるため、実験プロトコルを制限する必要がない。
【０１３７】
また、検出部４０は、保温箱２１、インキュベータボックス１００、を介してチャンバ１１０内の細胞ＣＥを観察するため、観察の際に細胞ＣＥをチャンバ１１０から出し入れする必要がなく、観察している間中チャンバ１１０内に固定することができる。そのため、測定のたびに正確に同じ位置を観察することができる。また、観察する際のコンタミネーションを防止することができるとともに、細胞ＣＥに対して負荷をかけることを防止することができる。
さらには、チャンバ１１０内の環境条件（例えば、二酸化炭素ガスおよび湿度の組み合わせ）により検出部４０の機能が損なわれることを防止することができる。
【０１３８】
さらには、細胞ＣＥが保温箱２１、インキュベータボックス１００内に配置されたチャンバ１１０内に収納されているので、チャンバ１１０を配置していない場合と比較して、細胞ＣＥとインキュベータボックス１００外の環境との距離を確保できる。そのため、細胞ＣＥが受けるインキュベータボックス１００外のステージ２２の駆動モータおよび開閉扉２７に設けた磁石による電界や磁界などの影響を緩和することができる。
【０１３９】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図１５から図１７を参照して説明する。
本実施の形態の生体試料観察システムの基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、検出ユニットおよび培養ユニットの構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１５から図１７を用いて検出ユニットおよび培養ユニット周辺のみを説明し、チャンバ等の説明を省略する。
図１５（ａ）は、本実施の形態における生体試料観察システムの正面図であり、図１５（ｂ）は、本実施の形態における生体試料観察システムの側面図である。
生体試料観察システム２００は、図１５に示すように、倒立型顕微鏡（顕微鏡）２１０と、培養ステージ２２０とから概略構成されている。倒立型顕微鏡２１０と培養ステージ２２０とは一体的に固定されていても良いし、着脱ができるように構成されていてもよい。
【０１４０】
倒立型顕微鏡２１０に対して培養ステージ２２０が着脱できると、既存の倒立型顕微鏡を使用することもできる。この場合、例えば培養ステージ２２０の取り付けに係る形状・構造上の制約により、細胞ＣＥの近傍にステージの駆動モータが配置されても、細胞ＣＥに対する量電気や磁気の影響を緩和することができる。
また、例えば、倒立型顕微鏡２１０を用いて細胞ＣＥを観察する際には、培養ステージ２２０を倒立型顕微鏡２１０に取り付けることができ、それ以外の時（例えば細胞ＣＥの培養時）には、倒立型顕微鏡２１０を顕微鏡から取り外すことができる。
【０１４１】
図１６は、培養ステージ２２０の平面図であり、図１７は、培養ステージ２２０の斜視図である。
培養ステージ２２０は、図１５および図１６に示すように、筐体２２１と、筐体２２１の上面に設けられた開閉蓋２２２と、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘと、Ｙ軸動作ステージ２２Ｙと、小型または帯状のヒータ２２０Ｈと、放熱板２２３と、ファン２２４と、培養ガス供給コネクタ２２５とから概略構成されている。
【０１４２】
筐体２２１は、例えば、アルマイト処理されたアルミニウムやＳＵＳ３１６のようなステンレススチールなど防食性の高い遮光性の材料で制作するのが好ましく、より好ましくは、保温性の観点から熱伝導率の低い材料を選択するとよい。
筐体２２１の内部は、培養した細胞の観察を行うための測定エリア２２６と、細胞の培養のみを行う非測定エリア２２７とに分割されている。そして、培養ステージ２２０では、細胞の培養を行うとともに、細胞を保持するマイクロプレート１２０を内部に収納し、培養ステージ２２０の外部からマイクロプレート１２０内の細胞を観察することが可能な構成とされる。ここでは、図１６および図１７に示すように、培養容器としてマイクロプレート１２０を使用する場合について説明するが、ディッシュやフラスコを使用することも可能である。
【０１４３】
筐体２２１の非測定エリア２２７における側壁には、ファン２２４および培養ガス供給コネクタ２２５が配置されている。また、ファン２２４および培養ガス供給コネクタ２２５が配置されていない領域（測定エリア２２６も含む）には、ヒータ２２０Ｈとヒータ２２０Ｈの熱を拡散させる放熱板２２３が配置されている。
ファン２２４は、培養ステージ２２０内の空気を対流させるとともに、インキュベータボックス１００ａに直接風が当たらないようになっている。
培養ステージ２２０内の温度は、ヒータ２２０Ｈにより昇温され、３６．５℃±０．５℃に制御される。
【０１４４】
筐体２２１の底面には、図１６および図１７に示すように、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘ及びＹ軸動作ステージ２２Ｙが設置されている。Ｘ軸動作ステージ２２ＸおよびＹ軸動作ステージ２２Ｙは、例えばモータとボールネジにより駆動される。
Ｙ軸動作ステージ２２Ｙには、小型もしくは帯状のヒータ（図示せず）が取り付けられている。ヒータは、マイクロプレート１２０が均等に温められる位置に配置されている。
【０１４５】
測定エリア２２６および非測定エリア２２７は、筐体２２１に固定された天板２２８および一対の仕切り受け２２９により、培養ステージ２２０内がＸ軸方向に分割されたものである。すなわち、図１６において仕切り受け２２９の左側領域が測定エリア２２６とされ、右側の領域が非測定エリア２２７とされている。
また、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘには、筐体２２１の断面形状と略一致する形状に形成された仕切り板２２９ａが取り付けられている。
この仕切り板２２９ａは、Ｘ軸動作ステージ２２Ｘを非測定エリア２２７側へ移動させることにより、仕切り板２２９ａの両端部（Ｙ軸方向の端部）の側面が仕切り受け２２９と接触して筐体２２１の内部空間を左右（Ｘ軸）方向に２分割するように配置されている。
さらに、仕切り板２２９ａの天板２２８側の端部が天板２２８の下面と接触するように配置されているため、測定エリア２２６および非測定エリア２２７を、互いに分割された２つの空間とすることができる。
【０１４６】
測定エリア２２６の上部開口領域には、ガラス上蓋２３０が筐体２２１に着脱可能に取り付けられ、測定エリア２２６の上部開口領域を覆うように配置されている。ガラス上蓋２３０の取り付け方法としては、例えば、ガラス上蓋２３０を筐体２２１にビス止め固定する方法や、ロック機構、ツメ、磁石などで取り付ける方法を挙げることができる。
ガラス上蓋２３０は、全面あるいは周囲の枠部分を除いた略全面がガラス板２３１で構成されていてもよいし、測定に支障のない範囲内であれば最小限の面積としてもよい。ガラス板２３１には、透過観察および落射観察の際の光の反射を抑えるために、両面に反射防止膜（ＡＲコート）をコーティングした光学ガラス材を使用するのが好ましい。
【０１４７】
なお、反射防止膜は、上述のようにガラス板２３１の両面にコーティングしても良いし、ガラス板２３１の片面にコーティングしてもよい。
ガラス上蓋２３０は、例えば倒立型顕微鏡２１０の対物レンズ交換や、測定エリア２２６の内部クリーニングなど、各種の作業を行う際に必要に応じて取り外すことができる。
なお、ガラス上蓋２３０には、倒立型顕微鏡２１０の対物レンズを差し込む観察孔を設けても良い。また、観察孔にはゴム製のシートを配置し、対物レンズと観察孔との間の隙間を塞いでも良い。シートは対物レンズと培養ステージ２２０との相対移動を阻害しないように配置されることが望ましい。
【０１４８】
非測定エリア２２７の上部開口領域には、開閉蓋２２２がヒンジなどを用いて開閉可能に取り付けられている。開閉蓋２２２が閉じた状態では、開閉蓋２２２の一端が天板２２８と接触し、支持されている。
開閉蓋２２２は、全体が遮光性の材料（例えば筐体２２１と同じ材料）で構成されており、必要に応じて覗き穴を塞ぐ覗き穴カバー２３２やＵＶ照射穴を塞ぐＵＶ照射穴カバー２３３が設けられている。
【０１４９】
覗き穴は開閉蓋２２２に形成した開口部（窓）であって、覗き穴カバー２３２は、例えば透過率の低いガラス板や樹脂板などから形成され、覗き穴に嵌め込まれている。また、覗き穴カバー２３２は、開閉蓋２２２と同じ遮光性材料などから形成され、着脱可能または開閉可能に取り付けられていても良い。
ＵＶ照射穴は開閉蓋２２２に形成した開口部（窓）であって、ＵＶ照射穴カバー２３３は、例えば開閉蓋２２２と同じ遮光性部材などから形成され、ＵＶ照射穴に対して、着脱可能または開閉可能に取り付けられている。
ＵＶ照射穴カバー２３３は、非測定エリア２２７内に紫外線を照射して殺菌する場合に取り外される。また、ＵＶ光の照射には、ハンディタイプのＵＶランプを用いることができる。
【０１５０】
Ｙ軸動作ステージ２２Ｙの上には、マイクロプレート１２０を収納したインキュベータボックス１００ａが保持されている。インキュベータボックス１００ａは、第１の実施形態で説明したものと同一であるので、同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。
インキュベータボックス１００ａのコネクタ１２３には、培養ステージ２２０の培養ガス供給コネクタ２２５から培養ガス供給チューブ２３４を介して培養ガスが供給されている。
【０１５１】
上記の構成によれば、本発明に係る生体試料観察システム２００は、倒立型顕微鏡２１０が一体に設けられているため、倒立型顕微鏡２１０を用いて生体試料を観察することができる。そのため、倒立型顕微鏡２１０が設けられていない場合と比較して、より微細な観察を行うことができる。
なお、細胞の測定、培養時には、細胞が環境光の影響を受けないようにするため、生体試料観察システム２００全体を暗幕などで覆っても良い。
【０１５２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、蛍光強度を検出する構成に適応して説明したが、この蛍光強度を検出する構成に限られることなく、細胞の形態変化等、その他各種の指標を検出する構成に適応することができるものである。
また、細胞を観察する構成に限られることなく、細菌類や微生物、卵などの種々の生体試料を観察する構成に適応することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る生体試料観察システムを示す斜視図。
【図２】同、生体試料観察システムのシステム構成を示す概略図である。
【図３】同、インキュベータボックスを示す斜視図である。
【図４】同、チャンバの断面図である。
【図５】同、インキュベータボックスの別の例を示す斜視図である。
【図６】同、走査方法および検出範囲の選択例を示す図である。
【図７】同、測定パラメータの設定の流れを示すフローチャートである。
【図８】同、測定の流れを示すフローチャートである。
【図９】同、画像の処理方法を示すフローチャートである。
【図１０】同、データ処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】同、光量の調整の流れを示すフローチャートである。
【図１２】同、培養液の補給・交換方法を示すフローチャートである。
【図１３】細胞の経時変化を表した細胞追跡画像を示す図である。
【図１４】マイクロプレートを用いた培養・測定を示すフローチャートである。
【図１５】第２の実施形態に係る生体試料観察システムを示す正面図および側面図である。
【図１６】同、培養ステージの平面図である。
【図１７】同、培養ステージの斜視図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１０、２００ 生体試料観察システム
２１ 保温箱
２２ ステージ（可動ステージ）
２２Ｘ Ｘ軸動作ステージ（可動ステージ）
２２Ｙ Ｙ軸動作ステージ（可動ステージ）
４０ 検出部（観察手段）
４９ 検出器（撮像手段）
８０ 培養液ポンプ（培養液交換手段）
９９ 抑制部（抑制手段）
１００、１００ａ インキュベータボックス
１１０ チャンバ
２１０ 倒立型顕微鏡（顕微鏡）
２２０ 培養ステージ
ＣＥ 細胞（生体試料）
ＰＣ コンピュータ（解析手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養される生体試料の経時的変化を観察する生体試料観察システムであって、
内部が所定の環境に維持されるとともに、当該環境の下で前記生体試料の培養が行われる培養空間と、
前記培養空間の外側に形成される空間であって、前記培養空間に対する当該空間の外部からの影響を緩和する、実質的に前記外部と隔離された空間である緩衝空間と、
前記緩衝空間の少なくとも一部を介して前記培養空間内の前記生体試料を観察する観察手段と、
を備えることを特徴とする生体試料観察システム。
【請求項２】
前記培養空間内は、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項１に記載の生体試料観察システム。
【請求項３】
前記緩衝空間内は、少なくとも温度に関して前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項２に記載の生体試料観察システム。
【請求項４】
前記培養空間内は、少なくとも温度に関して前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項２に記載の生体試料観察システム。
【請求項５】
前記培養空間内は、少なくとも湿度に関して前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項２に記載の生体試料観察システム。
【請求項６】
前記培養空間内は、少なくとも前記生体試料の雰囲気に含まれる培養ガスの濃度に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項２に記載の生体試料観察システム。
【請求項７】
前記培養ガスは、二酸化炭素を含むことを特徴とする請求項６に記載の生体試料観察システム。
【請求項８】
前記培養空間内は、少なくとも、前記生体試料に直接接する培養液の状態に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項２に記載の生体試料観察システム。
【請求項９】
前記培養空間内は、更に前記生体試料の培養時前記生体試料の雰囲気に含まれる培養ガスの濃度に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されるとともに、
前記培養ガスは、前記培養液内に溶解していることを特徴とする請求項８に記載の生体試料観察システム。
【請求項１０】
前記培養ガスは、二酸化炭素を含むことを特徴とする請求項９に記載の生体試料観察システム。
【請求項１１】
前記培養空間は、内部に前記培養液を保持した状態で前記生体試料を収容する培養容器の内部空間であることを特徴とする請求項８に記載の生体試料観察システム。
【請求項１２】
前記培養容器内の前記培養液を新しいものに交換する培養液交換手段を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の生体試料観察システム。
【請求項１３】
前記培養液交換手段は、前記生体試料の培養中に、前記培養容器内の所定量の培養液を連続的に交換することを特徴とする請求項１２に記載の生体試料観察システム。
【請求項１４】
前記培養液交換手段は、前記生体試料の培養中に、所定のタイミング毎に前記培養容器内の培養液を所定量交換することを特徴とする請求項１２に記載の生体試料観察システム。
【請求項１５】
前記培養液交換手段は、前記培養液を交換するタイミングを、必要に応じて適宜変更することを特徴とする請求項１４に記載の生体試料観察システム。
【請求項１６】
前記培養液交換手段は、前記培養液を交換するタイミングを、前記培養される前記生体試料の特性を記憶したテーブルに基づいて決定することを特徴とする請求項１５に記載の生体試料観察システム。
【請求項１７】
前記培養液交換手段は、前記培養液を交換するタイミングを、前記培養液の自家蛍光に基づいて決定することを特徴とする請求項１５に記載の生体試料観察システム。
【請求項１８】
前記培養液交換手段は、交換する前記培養液の量を、必要に応じて適宜変更することを特徴とする請求項１４に記載の生体試料観察システム。
【請求項１９】
前記培養液交換手段は、交換する前記培養液の量を、前記培養される前記生体試料の特性を記憶したテーブルに基づいて決定することを特徴とする請求項１８に記載の生体試料観察システム。
【請求項２０】
前記培養液交換手段は、交換する前記培養液の量を、前記培養液の自家蛍光に基づいて決定することを特徴とする請求項１８に記載の生体試料観察システム。
【請求項２１】
前記培養液交換手段は、前記生体試料の培養中に、前記培養容器内の培養液を全て交換することを特徴とする請求項１２に記載の生体試料観察システム。
【請求項２２】
前記培養液交換手段は、前記生体試料の培養中に、所定のタイミング毎に前記培容器内の培養液を全て交換することを特徴とする請求項２１に記載の生体試料観察システム。
【請求項２３】
前記緩衝空間の更に外側に、第２の緩衝空間が形成され、
当該第２の緩衝空間は、前記緩衝空間および培養空間に対する当該第２の緩衝空間の外部からの環境の影響を緩和することを特徴とする請求項１に記載の生体試料観察システム。
【請求項２４】
前記培養空間は、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項２３に記載の生体試料観察システム。
【請求項２５】
前記第２の緩衝空間は、少なくとも温度に関して前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項２４に記載の生体試料観察システム。
【請求項２６】
前記緩衝空間内は、前記生体試料の培養に用いられる培養ガスの濃度に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項２５に記載の生体試料観察システム。
【請求項２７】
前記培養ガスは、二酸化炭素を含むことを特徴とする請求項２６に記載の生体試料観察システム。
【請求項２８】
前記培養空間内は、前記生体試料に直接接する培養液の状態に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項２６に記載の生体試料観察システム。
【請求項２９】
請求項１に記載の生体試料観察システムであって、
少なくとも前記培養空間を含み、当該第１の空間の内部において前記生体試料の培養が行われる第１の区画と、
前記観察手段を備える第２の区画と、を少なくとも含み、
前記第１の区画と、前記第２の区画とは、前記観察手段が前記生体試料を観察できる状態のうえで互いに仕切られていることを特徴とする生体試料観察システム。
【請求項３０】
前記第２の区画の内部では、少なくとも温度の管理が行われていることを特徴とする請求項２９に記載の生体試料観察システム。
【請求項３１】
前記第１の区画と、前記第２の区画との間には、両区画の間で気体または温度が導通することを抑制する抑制手段が更に設けられていることを特徴とする請求項３０に記載の生体試料観察システム。
【請求項３２】
前記観察手段は、前記緩衝空間の外側に配置されるとともに、前記緩衝空間を通して当該緩衝空間内に配置される対物レンズを含むことを特徴とする請求項１に記載の生体試料観察システム。
【請求項３３】
前記生体試料観察システムは、顕微鏡に対して一体に設けられることを特徴とする請求項１に記載の生体試料観察システム。
【請求項３４】
前記生体試料観察システムは、顕微鏡に対して着脱できるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の生体試料観察システム。
【請求項３５】
培養される前記生体試料は、細胞を含むことを特徴とする請求項１に記載の生体試料観察システム。
【請求項３６】
培養される生体試料の経時的変化を観察する生体試料の観察方法であって、
内部が所定の環境に維持されるとともに、当該環境の下で前記生体試料の培養が行われる培養空間を形成するステップと、
前記培養空間の外側に形成される空間であって、前記培養空間に対する当該空間の外部からの影響を緩和する、実質的に前記外部と隔離された空間である緩衝空間を形成するステップと、
前記培養空間内において前記生体試料の培養を行うステップと、
観察手段を用いて、前記緩衝空間の少なくとも一部を介して前記培養空間内の前記生体試料を観察するステップと、
を含むことを特徴とする生体試料の観察方法。
【請求項１】
培養される生体試料の経時的変化を観察する生体試料観察システムであって、
内部が所定の環境に維持されるとともに、当該環境の下で前記生体試料の培養が行われる培養空間と、
前記培養空間の外側に形成される空間であって、前記培養空間に対する当該空間の外部からの影響を緩和する、実質的に前記外部と隔離された空間である緩衝空間と、
前記緩衝空間の少なくとも一部を介して前記培養空間内の前記生体試料を観察する観察手段と、
を備えることを特徴とする生体試料観察システム。
【請求項２】
前記培養空間内は、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項１に記載の生体試料観察システム。
【請求項３】
前記緩衝空間内は、少なくとも温度に関して前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項２に記載の生体試料観察システム。
【請求項４】
前記培養空間内は、少なくとも温度に関して前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項２に記載の生体試料観察システム。
【請求項５】
前記培養空間内は、少なくとも湿度に関して前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項２に記載の生体試料観察システム。
【請求項６】
前記培養空間内は、少なくとも前記生体試料の雰囲気に含まれる培養ガスの濃度に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項２に記載の生体試料観察システム。
【請求項７】
前記培養ガスは、二酸化炭素を含むことを特徴とする請求項６に記載の生体試料観察システム。
【請求項８】
前記培養空間内は、少なくとも、前記生体試料に直接接する培養液の状態に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項２に記載の生体試料観察システム。
【請求項９】
前記培養空間内は、更に前記生体試料の培養時前記生体試料の雰囲気に含まれる培養ガスの濃度に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されるとともに、
前記培養ガスは、前記培養液内に溶解していることを特徴とする請求項８に記載の生体試料観察システム。
【請求項１０】
前記培養ガスは、二酸化炭素を含むことを特徴とする請求項９に記載の生体試料観察システム。
【請求項１１】
前記培養空間は、内部に前記培養液を保持した状態で前記生体試料を収容する培養容器の内部空間であることを特徴とする請求項８に記載の生体試料観察システム。
【請求項１２】
前記培養容器内の前記培養液を新しいものに交換する培養液交換手段を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の生体試料観察システム。
【請求項１３】
前記培養液交換手段は、前記生体試料の培養中に、前記培養容器内の所定量の培養液を連続的に交換することを特徴とする請求項１２に記載の生体試料観察システム。
【請求項１４】
前記培養液交換手段は、前記生体試料の培養中に、所定のタイミング毎に前記培養容器内の培養液を所定量交換することを特徴とする請求項１２に記載の生体試料観察システム。
【請求項１５】
前記培養液交換手段は、前記培養液を交換するタイミングを、必要に応じて適宜変更することを特徴とする請求項１４に記載の生体試料観察システム。
【請求項１６】
前記培養液交換手段は、前記培養液を交換するタイミングを、前記培養される前記生体試料の特性を記憶したテーブルに基づいて決定することを特徴とする請求項１５に記載の生体試料観察システム。
【請求項１７】
前記培養液交換手段は、前記培養液を交換するタイミングを、前記培養液の自家蛍光に基づいて決定することを特徴とする請求項１５に記載の生体試料観察システム。
【請求項１８】
前記培養液交換手段は、交換する前記培養液の量を、必要に応じて適宜変更することを特徴とする請求項１４に記載の生体試料観察システム。
【請求項１９】
前記培養液交換手段は、交換する前記培養液の量を、前記培養される前記生体試料の特性を記憶したテーブルに基づいて決定することを特徴とする請求項１８に記載の生体試料観察システム。
【請求項２０】
前記培養液交換手段は、交換する前記培養液の量を、前記培養液の自家蛍光に基づいて決定することを特徴とする請求項１８に記載の生体試料観察システム。
【請求項２１】
前記培養液交換手段は、前記生体試料の培養中に、前記培養容器内の培養液を全て交換することを特徴とする請求項１２に記載の生体試料観察システム。
【請求項２２】
前記培養液交換手段は、前記生体試料の培養中に、所定のタイミング毎に前記培容器内の培養液を全て交換することを特徴とする請求項２１に記載の生体試料観察システム。
【請求項２３】
前記緩衝空間の更に外側に、第２の緩衝空間が形成され、
当該第２の緩衝空間は、前記緩衝空間および培養空間に対する当該第２の緩衝空間の外部からの環境の影響を緩和することを特徴とする請求項１に記載の生体試料観察システム。
【請求項２４】
前記培養空間は、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項２３に記載の生体試料観察システム。
【請求項２５】
前記第２の緩衝空間は、少なくとも温度に関して前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項２４に記載の生体試料観察システム。
【請求項２６】
前記緩衝空間内は、前記生体試料の培養に用いられる培養ガスの濃度に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項２５に記載の生体試料観察システム。
【請求項２７】
前記培養ガスは、二酸化炭素を含むことを特徴とする請求項２６に記載の生体試料観察システム。
【請求項２８】
前記培養空間内は、前記生体試料に直接接する培養液の状態に関して、前記生体試料の培養を行うための環境に維持されることを特徴とする請求項２６に記載の生体試料観察システム。
【請求項２９】
請求項１に記載の生体試料観察システムであって、
少なくとも前記培養空間を含み、当該第１の空間の内部において前記生体試料の培養が行われる第１の区画と、
前記観察手段を備える第２の区画と、を少なくとも含み、
前記第１の区画と、前記第２の区画とは、前記観察手段が前記生体試料を観察できる状態のうえで互いに仕切られていることを特徴とする生体試料観察システム。
【請求項３０】
前記第２の区画の内部では、少なくとも温度の管理が行われていることを特徴とする請求項２９に記載の生体試料観察システム。
【請求項３１】
前記第１の区画と、前記第２の区画との間には、両区画の間で気体または温度が導通することを抑制する抑制手段が更に設けられていることを特徴とする請求項３０に記載の生体試料観察システム。
【請求項３２】
前記観察手段は、前記緩衝空間の外側に配置されるとともに、前記緩衝空間を通して当該緩衝空間内に配置される対物レンズを含むことを特徴とする請求項１に記載の生体試料観察システム。
【請求項３３】
前記生体試料観察システムは、顕微鏡に対して一体に設けられることを特徴とする請求項１に記載の生体試料観察システム。
【請求項３４】
前記生体試料観察システムは、顕微鏡に対して着脱できるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の生体試料観察システム。
【請求項３５】
培養される前記生体試料は、細胞を含むことを特徴とする請求項１に記載の生体試料観察システム。
【請求項３６】
培養される生体試料の経時的変化を観察する生体試料の観察方法であって、
内部が所定の環境に維持されるとともに、当該環境の下で前記生体試料の培養が行われる培養空間を形成するステップと、
前記培養空間の外側に形成される空間であって、前記培養空間に対する当該空間の外部からの影響を緩和する、実質的に前記外部と隔離された空間である緩衝空間を形成するステップと、
前記培養空間内において前記生体試料の培養を行うステップと、
観察手段を用いて、前記緩衝空間の少なくとも一部を介して前記培養空間内の前記生体試料を観察するステップと、
を含むことを特徴とする生体試料の観察方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
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【図８】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
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【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００６−２５７８９（Ｐ２００６−２５７８９Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６８４６７（Ｐ２００５−１６８４６７）
【出願日】平成１７年６月８日（２００５．６．８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月８日（２００５．６．８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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