JP6201647B2 - Microscope observation culture equipment - Google Patents
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Description
本発明は、顕微鏡観察用培養装置に関し、特に、生きた細胞を長期間観察するのに好適な顕微鏡観察用培養装置に関するものである。 The present invention relates to a culture apparatus for microscopic observation, and more particularly to a culture apparatus for microscopic observation suitable for observing living cells for a long period of time.
たとえば細胞分野の研究にあたっては、細胞を長期に培養しながらその現象を観察することが行われている。一般に細胞を長期間培養するためには、細胞にとって好適な環境を維持することが好ましい。たとえば一般的な細胞を培養する環境としては、温度37度、湿度90%、CO2濃度5%に維持することが好ましいとされている。 For example, in the field of cell research, the phenomenon is observed while culturing cells for a long time. In general, in order to culture cells for a long period of time, it is preferable to maintain a suitable environment for the cells. For example, as an environment for culturing common cell, temperature 37 degrees, it is that it is preferable to maintain humidity of 90%, the CO 2 concentration of 5%.
図5は、従来の顕微鏡観察用培養器の一例を示す構成説明図である(特許文献1)。図5において、観察資料である細胞を入れたシャーレ1を密閉された培養器内部に保持するとともに、シャーレの周囲に貯水池2を設け、さらに貯水池2の下部にヒータ3を配置することによって、培養器内部の湿度を高湿度状態に保つ例が開示されている。 FIG. 5 is a configuration explanatory view showing an example of a conventional incubator for microscope observation (Patent Document 1). In FIG. 5, the petri dish 1 containing cells as observation materials is held inside a sealed incubator, a reservoir 2 is provided around the petri dish, and a heater 3 is disposed below the reservoir 2, thereby culturing. An example in which the humidity inside the container is kept in a high humidity state is disclosed.
しかしながら、図5に示すように単に細胞周辺に貯水池2を設けて下面から加熱するだけでは十分に蒸発を促進することはできず、湿度を細胞培養に好適な高湿度に維持することは困難である。 However, as shown in FIG. 5, simply providing the reservoir 2 around the cell and heating from the lower surface cannot sufficiently promote evaporation, and it is difficult to maintain the humidity at a high humidity suitable for cell culture. is there.
本発明は、このような課題を解決するものであり、その目的は、生細胞を培養しながら顕微鏡観察を行う顕微鏡観察用培養装置において、細胞培養に好適な湿度環境を維持できる顕微鏡観察用培養装置を実現することにある。 The present invention solves such a problem, and the object thereof is a culture for microscopic observation that can maintain a humidity environment suitable for cell culture in a microscopic observation culture apparatus that performs microscopic observation while culturing living cells. To implement the device.
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
生細胞を培養しながら顕微鏡観察を行う顕微鏡観察用培養装置において、
XYステージユニットを上下から挟むようにトップヒータユニットとボトムヒータユニットが設けられ、
前記XYステージユニットには、培養中の試料が収容されたウェルプレートを保持するプレートホルダが設けられ、
前記ボトムヒータユニットには、一方の面にヒータホルダとメタルプレートよりなる流路が形成され、他方の面にはヒータが設けられていることを特徴とする。
In order to achieve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention is:
In a microscopic observation culture apparatus that performs microscopic observation while culturing living cells,
A top heater unit and a bottom heater unit are provided so as to sandwich the XY stage unit from above and below,
The XY stage unit is provided with a plate holder for holding a well plate containing a sample being cultured ,
The bottom heater unit is characterized in that a flow path including a heater holder and a metal plate is formed on one surface, and a heater is provided on the other surface .
請求項2の発明は、請求項1記載の顕微鏡観察用培養装置において、
前記XYステージユニットは、前記ウェルプレートの着脱ができるように、少なくともXYいずれかの方向に大きく駆動できることを特徴とする。
The invention of claim 2 is the culture apparatus for microscopic observation according to claim 1,
The XY stage unit can be largely driven in at least one of XY directions so that the well plate can be attached and detached.
請求項3の発明は、請求項1または請求項2記載の顕微鏡観察用培養装置において、
前記プレートホルダには、加温用ヒータと外部からCO2ガスを供給するためのCO2ポートの少なくともいずれかが設けられていることを特徴とする。
The invention of claim 3 is the culture apparatus for microscopic observation according to claim 1 or 2,
The plate holder is provided with at least one of a heating heater and a CO 2 port for supplying CO 2 gas from the outside.
これらにより、細胞培養に好適な湿度環境を維持できる顕微鏡観察用培養装置を実現できる。 By these, the culture apparatus for microscope observation which can maintain the humidity environment suitable for cell culture is realizable.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明の一実施例の正面図、図2は図1のA−A断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
本発明に基づく培養装置10の上部にはトップヒータユニット20が設けられ、トップヒータユニット20の下部にはXYステージユニット30が設けられ、XYステージユニット30の下部にはボトムヒータユニット40が設けられている。 A top heater unit 20 is provided at the top of the culture apparatus 10 according to the present invention, an XY stage unit 30 is provided at the bottom of the top heater unit 20, and a bottom heater unit 40 is provided at the bottom of the XY stage unit 30. ing.
トップヒータユニット20は、透明のヒータパネル21と、ヒータパネル21を保持するホルダ22と、これらを図示しない固定部に固定する固定プレート23によって構成されている。ヒータパネル21の中心には、薬液添加用の穴21aが設けられている。 The top heater unit 20 includes a transparent heater panel 21, a holder 22 that holds the heater panel 21, and a fixing plate 23 that fixes these to a fixing portion (not shown). In the center of the heater panel 21, a hole 21a for adding a chemical solution is provided.
XYステージユニット30には、培養中の試料が収容されたウェルプレート51を保持するプレートホルダ52が設けられている。さらにXYステージユニット30は、図示しないアクチュエータによってウェルプレート51をX方向に駆動するXテーブル31とY方向に駆動するYテーブル32を有し、ウェルプレート51をXY方向に駆動可能に構成されている。 The XY stage unit 30 is provided with a plate holder 52 for holding a well plate 51 in which a sample being cultured is accommodated. Further, the XY stage unit 30 has an X table 31 for driving the well plate 51 in the X direction and an Y table 32 for driving in the Y direction by an actuator (not shown), and the well plate 51 can be driven in the XY direction. .
また、XYステージユニット30は、Y方向に大きく駆動することにより、プレートホルダ52をトップヒータユニット20で覆われる位置よりも外部に移動させて、ウェルプレート51の着脱ができるように構成されている。 Further, the XY stage unit 30 is configured to be able to attach and detach the well plate 51 by largely driving in the Y direction to move the plate holder 52 to the outside from the position covered with the top heater unit 20. .
プレートホルダ52には図示しないヒータが貼付され、加温可能に構成されている。また、プレートホルダ52には図示しないCO2ポートが設けられていて、たとえば5%に調整されたCO2ガスを外部から供給できるように構成されている。 A heater (not shown) is affixed to the plate holder 52 so that it can be heated. The plate holder 52 is provided with a CO 2 port (not shown) so that CO 2 gas adjusted to 5%, for example, can be supplied from the outside.
なお、プレートホルダ52にはシールゴム53が設けられており、ヒータパネル21との間を気密に保つように構成されている。 The plate holder 52 is provided with a seal rubber 53 so as to keep airtight with the heater panel 21.
そして、Yテーブル32の底面にはシールゴム33が設けられており、ボトムヒータ40との間を気密に保つように構成されている。 A seal rubber 33 is provided on the bottom surface of the Y table 32 and is configured to keep airtight with the bottom heater 40.
図3は図1および図2からヒータパネル21とウェルプレート51を取り除いた説明図であり、図4はボトムヒータユニット40の分解図である。 FIG. 3 is an explanatory view in which the heater panel 21 and the well plate 51 are removed from FIGS. 1 and 2, and FIG. 4 is an exploded view of the bottom heater unit 40.
図4において、ボトムヒータユニット40の中心部には開口穴hが設けられており、対物レンズ60が配置されている。対物レンズ60は図示しないアクチュエータによってその光軸方向に駆動可能に構成されている。さらに対物レンズ60の辺縁部とボトムヒータユニット40の開口部にはベローズ61が設けられていて、対物レンズ60が上昇した際には、内部の温度、湿度、CO2などの環境が外部に漏れないように構成されている。 In FIG. 4, an opening hole h is provided at the center of the bottom heater unit 40, and an objective lens 60 is disposed. The objective lens 60 is configured to be driven in the optical axis direction by an actuator (not shown). Further, a bellows 61 is provided at the edge of the objective lens 60 and the opening of the bottom heater unit 40. When the objective lens 60 is raised, the environment such as the internal temperature, humidity, and CO 2 is exposed to the outside. It is configured not to leak.
また、詳細は省略するが、対物レンズ60によって撮影されるウェルプレート51内部の細胞の画像は、図示しない光学系およびカメラによって撮影可能に構成されている。 Although details are omitted, an image of cells inside the well plate 51 photographed by the objective lens 60 is configured to be photographed by an optical system and a camera (not shown).
ボトムヒータユニット40は、ヒータホルダ41と、ヒータホルダ41の両端を固定支持するヒータフレーム42a、42bとで構成されている。ヒータホルダ41の下面にはシート状のヒータ43が貼付され、加温可能に構成されている。さらに、ヒータホルダ41の中心には前述のように開口穴hが設けられており、前述のベローズ61が固定されている。 The bottom heater unit 40 includes a heater holder 41 and heater frames 42 a and 42 b that fix and support both ends of the heater holder 41. A sheet-like heater 43 is affixed to the lower surface of the heater holder 41 so as to be heated. Further, the opening hole h is provided at the center of the heater holder 41 as described above, and the above-described bellows 61 is fixed.
ヒータホルダ41において、その表面の開口穴hの周辺部41aは流路を形成するように周辺部41aの外周部41bに対してわずかに低く(たとえば0.5mm程度)なるように加工されている。 In the heater holder 41, the peripheral portion 41a of the opening hole h on the surface is processed to be slightly lower (for example, about 0.5 mm) than the outer peripheral portion 41b of the peripheral portion 41a so as to form a flow path.
また、ヒータホルダ41の表面には給水穴41cと排水穴41dが設けられており図示しない底面のポートから給水および排水が行えるように構成されている。 Further, a water supply hole 41c and a drain hole 41d are provided on the surface of the heater holder 41 so that water supply and drainage can be performed from a port on the bottom surface (not shown).
ヒータホルダ41の表面に形成された周辺部41aにはこの周辺部41aに嵌合するように加工形成されたメタルメッシュ44を介してメタルプレート45が貼付され、これらヒータホルダ41とメタルプレート45により流路が形成されている。なお、メタルプレート45の所定の領域45aには、たとえば径0.5mmの微小穴がピッチ1mmの間隔で千鳥状に形成されている。 A metal plate 45 is affixed to a peripheral portion 41 a formed on the surface of the heater holder 41 via a metal mesh 44 that is processed and formed so as to be fitted to the peripheral portion 41 a, and a flow path is formed by the heater holder 41 and the metal plate 45. Is formed. In the predetermined region 45a of the metal plate 45, for example, minute holes having a diameter of 0.5 mm are formed in a staggered manner with a pitch of 1 mm.
このような構成において、観察試料が貼付されたウェルプレート51をプレートホルダ52にセットするのにあたっては、XYステージユニット30をY方向に大きく駆動させてプレートホルダ52をトップヒータユニット20で覆われる位置よりも外部に移動させて、観察試料が貼付されたウェルプレート51をプレートホルダ52にセットする。その後、XYステージユニット30を観察位置に戻す。 In such a configuration, when the well plate 51 to which the observation sample is attached is set in the plate holder 52, the XY stage unit 30 is largely driven in the Y direction so that the plate holder 52 is covered with the top heater unit 20. The well plate 51 to which the observation sample is attached is set in the plate holder 52. Thereafter, the XY stage unit 30 is returned to the observation position.
この状態で、対物レンズ60を移動させることにより、図示しない光学系およびカメラによってウェルプレート51に貼付された試料を観察できる。ここで、上方より図示しないランプによって透明のヒータパネル21越しに照明を行ってもよいし、光学系側から対物レンズ60の内部を通して照明を行ってもよい。またXYステージユニット30を駆動することにより、ウェルプレート51内部の所望の位置を観察することができる。 By moving the objective lens 60 in this state, the sample attached to the well plate 51 can be observed by an optical system and a camera (not shown). Here, illumination may be performed through the transparent heater panel 21 by a lamp (not shown) from above, or illumination may be performed through the inside of the objective lens 60 from the optical system side. Further, by driving the XY stage unit 30, a desired position inside the well plate 51 can be observed.
温度については、透明ヒータパネル21、プレートホルダ52に添付された図示しないヒータおよびボトムヒータユニット40のヒータ43に通電することによりヒータを加熱し、図示しない熱電対によりウェルプレート51の内部がたとえば37℃になるようにコントロールする。 Regarding the temperature, the heater is heated by energizing the heater 43 (not shown) attached to the transparent heater panel 21 and the plate holder 52 and the heater 43 of the bottom heater unit 40, and the inside of the well plate 51 is, for example, 37 by a thermocouple (not shown). Control to reach ℃.
CO2については、外部よりCO2濃度がたとえば5%に調整された混合気体をプレートホルダ52の図示しないCO2ポートから供給することにより、培養装置10内部のウェルプレート51近傍のCO2濃度を5%にすることができる。 As for CO 2 , the CO 2 concentration in the vicinity of the well plate 51 inside the culture apparatus 10 is adjusted by supplying a gas mixture whose CO 2 concentration is adjusted to, for example, 5% from the outside through a CO 2 port (not shown) of the plate holder 52. Can be 5%.
湿度については、ボトムヒータユニット40の給水穴41cから純水を供給する。この水はヒータホルダ41とメタルプレート45によって形成された薄い流路を毛細管現象によって入っていく。この流路にはメタルメッシュ44が配置されており、より一層流路が狭くなって毛細管現象が増強されるため、水は効率良く流路内部を導かれる。 As for humidity, pure water is supplied from the water supply hole 41 c of the bottom heater unit 40. This water enters a thin flow path formed by the heater holder 41 and the metal plate 45 by capillary action. Since the metal mesh 44 is disposed in this flow path, the flow path becomes narrower and the capillary phenomenon is enhanced, so that water is efficiently guided inside the flow path.
また、メタルプレート45に設けた多数の微小穴から水があふれないように、給水穴41cからの水の供給量および排水穴41dからの水の排水量を調節する。ここで、微小穴の径がたとえば0.5mmと小さいため、表面張力が働いてこの微小穴から水が出てくるのを妨げることになり、より効率良く水を流路内部に導く。 In addition, the amount of water supplied from the water supply hole 41c and the amount of water discharged from the drain hole 41d are adjusted so that water does not overflow from a large number of minute holes provided in the metal plate 45. Here, since the diameter of the minute hole is as small as 0.5 mm, for example, surface tension works to prevent water from coming out of the minute hole, and water is more efficiently guided into the flow path.
また、流路内部の水の層は非常に薄くて体積も微小な量のために、ヒータ43によって容易に加熱され、メタルプレート45に設けた多数の微小穴から積極的に蒸発が促進される。このため、効率良く湿度が向上する。また、流路内部に配置したメタルメッシュ44も熱をより一層効率良く伝える役割を果たす。 Further, since the water layer inside the flow path is very thin and has a very small volume, it is easily heated by the heater 43, and evaporation is actively promoted from a large number of minute holes provided in the metal plate 45. . For this reason, humidity improves efficiently. Further, the metal mesh 44 disposed inside the flow path also plays a role of transferring heat more efficiently.
また、ヒータ13は内部温度37度よりも若干高めの38.5度に設定する。水の蒸発はメタルプレート45に設けた多数の微小穴で行われるが、これらの微小穴とヒータ13との距離が近いために、この部分の温度がヒータ13とほぼ同じ温度に加熱される。 The heater 13 is set to 38.5 degrees, which is slightly higher than the internal temperature of 37 degrees. Evaporation of water is performed in a large number of minute holes provided in the metal plate 45. Since the distance between these minute holes and the heater 13 is short, the temperature of this part is heated to substantially the same temperature as the heater 13.
したがって、蒸発した飽和蒸気も温度が37度よりも高いため、対流が生じて飽和蒸気が培養装置内部に対流するとともに、飽和していない気体がメタルプレート45近傍に対流してくるために、次の蒸発が促進される。これらの効果によって、通常よりも効率良くかつ高い湿度環境を構築できる。 Therefore, since the temperature of the evaporated saturated vapor is also higher than 37 ° C., convection occurs and the saturated vapor convects inside the culture apparatus, and an unsaturated gas convects in the vicinity of the metal plate 45. Evaporation is promoted. With these effects, it is possible to construct a humidity environment that is more efficient and higher than usual.
なお、メタルプレート45の代わりに、同様の外形に加工されてはっ水加工が施されたメタルメッシュでも構わない。 Instead of the metal plate 45, a metal mesh that has been processed into a similar outer shape and subjected to water-repellent processing may be used.
また、メタルメッシュに限らず、スチールウールや脱脂綿などの同様の効果を有するものを用いてもよい。 Moreover, not only a metal mesh but what has the same effect, such as steel wool and absorbent cotton, may be used.
以上説明したように、本発明によれば、細胞培養に好適な湿度環境を維持できる顕微鏡観察用培養装置が実現できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to realize a culture apparatus for microscope observation that can maintain a humidity environment suitable for cell culture.
10 培養装置
20 トップヒータユニット
30 XYステージユニット
40 ボトムヒータユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Culture apparatus 20 Top heater unit 30 XY stage unit 40 Bottom heater unit
Claims (3)
XYステージユニットを上下から挟むようにトップヒータユニットとボトムヒータユニットが設けられ、
前記XYステージユニットには、培養中の試料が収容されたウェルプレートを保持するプレートホルダが設けられ、
前記ボトムヒータユニットには、一方の面にヒータホルダとメタルプレートよりなる流路が形成され、他方の面にはヒータが設けられていることを特徴とする顕微鏡観察用培養装置。 In a microscopic observation culture apparatus that performs microscopic observation while culturing living cells,
A top heater unit and a bottom heater unit are provided so as to sandwich the XY stage unit from above and below,
The XY stage unit is provided with a plate holder for holding a well plate containing a sample being cultured ,
A culture apparatus for microscopic observation, wherein the bottom heater unit has a flow path formed of a heater holder and a metal plate on one surface and a heater on the other surface .
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