培養容器、培養觀察裝置和培養觀察方法
2023-12-01 16:59:01 1
培養容器、培養觀察裝置和培養觀察方法
【專利摘要】本發明涉及培養容器、培養觀察裝置和培養觀察方法。該培養容器，包括能夠保持預定溫度的第一透明構件；面向第一透明構件的第二透明構件；第一透明構件和第二透明構件附著的框體構件，該框體構件與第一透明構件和第二透明構件一起形成能夠容納孔板的培養空間；以及密封構件，用於在第一透明構件和框體構件之間密封注入到培養空間的液體。
【專利說明】培養容器、培養觀察裝置和培養觀察方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及能夠觀察正在培養的待觀察對象的培養容器、利用該培養容器的培養觀察裝置、以及培養觀察方法。
【背景技術】
[0002]當觀察待觀察對象例如活細胞時，培養容器用來觀察正在培養的待觀察對象。培養容器經配置為可以調整溫度、溼度、氣體(例如CO2)局部壓力等，以便保持適合於培養待觀察對象的環境(在下文中稱為「培養環境」)。一般地，待觀察對象容納在孔板(wellplate)(其上布置多個孔的板件)的每個孔中，並且通過將孔板容納在培養容器中，將該對象保持在培養環境下。
[0003]這裡，希望培養容器可以提供儘可能均勻的每個孔的培養環境。如果每個孔都具有不同的培養環境，那麼待觀察對象例如細胞的生長速度等是不同的，這不適合於觀察。例如，日本專利申請公開第10-28576號披露了包括布置在孔板的頂部表面的「透明發熱板」的培養容器。發熱板允許孔板的底部表面被均勻加熱並且培養環境均勻化。
【發明內容】
[0004]然而，即使使用在日本專利申請公開第10-28576號中描述的發熱板，該發熱板生成的熱也可能產生溫度不規則性(temperature irregularity,溫度不均勻性)，並且培養環境可能沒有充分地均勻。特別地，由於發熱板布置在孔板的底部表面，因此為了觀察發熱板應該是透明的。此外，加熱元件的配置可能受到約束。
[0005]此外，培養容器經常打開以替換孔板等。為了在培養容器打開時維持該培養環境，應該高準確度地控制發熱板。在此情況下，發熱板的響應等可能是很重要的。
[0006]希望提供適合於保持培養環境的培養容器、培養觀察裝置和培養觀察方法。
[0007]根據本技術的實施方式的發熱板包括第一透明構件、第二透明構件、框體構件和密封構件。
[0008]第一透明構件能夠保持預定溫度。
[0009]第二透明構件面向第一透明構件。
[0010]第一透明構件和第二透明構件附著的框體構件與第一透明構件和第二透明構件一起形成能夠容納孔板的培養空間。
[0011]密封構件在第一透明構件和框體構件之間密封注入到培養空間的液體。
[0012]該配置允許液體注入到培養空間。當培養空間打開時，培養環境(溫度、溼度)可以由該液體的高導熱率和高熱容量穩定維持。同樣，液體可以減輕第一透明構件的溫度不規則性，並且可以與孔板中孔的位置無關地將培養環境均勻化。
[0013]培養容器可以進一步包括用於包覆注入到培養空間的液體的液面的多孔構件。
[0014]通過該配置，多孔構件可以防止注入到培養空間的液體波動和不當地進入到孔板的孔。另一方面，多孔構件可以透過液體蒸汽，由此該液體可以維持培養環境。[0015]培養容器可以進一步包括附著到多孔構件的防飛散構件以包覆在培養空間中容納的孔板和多孔構件之間的縫隙。
[0016]通過該配置，多孔構件可以防止在多孔構件和孔板之間的液體飛散。
[0017]凹口在第一透明構件上形成，該凹口在該第一透明構件和布置在該第一透明構件上的孔板之間形成縫隙。
[0018]該配置允許在孔板安裝在第一透明構件上並且液體注入到培養空間之後，液體在孔板和第一透明構件之間容易滲透。
[0019]培養容器可以進一步包括由絕熱材料構成的支撐構件以支撐容納在培養空間中的孔板。
[0020]該配置可以防止孔板與第一透明構件接觸，並且也可以防止在第一透明構件中的溫度不規則性的影響。
[0021]第一透明構件包括具有光學透明性的透明板、在該透明板上在所述透明板的每段(segment，部分)形成的電極對、以及透明導電膜，該透明導電膜在透明板上形成並且連接到透明板的每段的電極對。
[0022]該配置允許在每段控制第一透明構件的溫度(發熱)，並且可以防止溫度不規則性在第一透明構件中產生。
[0023]根據本技術的實施方式的培養觀察裝置包括培養容器、照明光學系統和顯微鏡光學系統。
[0024]培養容器包括能夠保持預定溫度的第一透明構件、面向該第一透明構件的第二透明構件、框體構件和密封構件，第一透明構件和第二透明構件附著到該框體構件，該框體構件與第一透明構件和第二透明構件一起形成能夠容納孔板的培養空間，以及該密封構件用於在第一透明構件和框體構件之間密封注入到培養空間的液體密封。
[0025]照明光學系統用照明光照射培養容器。
[0026]顯微鏡光學系統從照明光生成相差圖像，該照明光從照明光學系統照射並且透過
培養容器。
[0027]通過該配置，可以使用在上面描述的培養容器觀察待觀察對象的相差圖像。
[0028]培養觀察裝置可以進一步包括將空氣吹到第一透明構件的送風器。
[0029]通過該配置，空氣被吹到第一透明構件，從而將該第一透明構件的溫度梯度從第一透明構件的平面方向變成第一透明構件的厚度方向，由此在第一透明構件的平面方向上避免溫度不規則性。另外，當培養容器的頂蓋關閉時由該配置同時吹動空氣，由此抑制在孔板中培養基的溫度提高。
[0030]第一透明構件可以包括紅外吸收材料。
[0031]照明光學系統用照明光和紅外線照射第二透明構件。
[0032]通過該配置，紅外線照射高響應地加熱第二透明構件。另外，通過在照明光學系統中調整在透鏡之間的距離，可以調整照明光在第二透明構件上的強度分布，由此調整溫度分布。
[0033]照明光學系統可以包括具有環形狹縫的牽引環和紅外照明單元，該紅外照明單元布置在該環形狹縫的培養容器側並且在該環形狹縫的內周。
[0034]通過該配置，可以在不阻擋照明光的情況下用紅外線照射孔板。[0035]培養觀察方法包括:
[0036]準備培養容器，其包括能夠保持預定溫度的第一透明構件、面向該第一透明構件的第二透明構件、框體構件和密封構件，第一透明構件和第二透明構件附著到該框體構件，該框體構件與第一透明構件和第二透明構件一起形成能夠容納孔板的培養空間，以及該密封構件用於在第一透明構件和框體構件之間密封注入到培養空間的液體；
[0037]將容納待觀察對象的孔板容納在培養空間中；
[0038]將液體注入到培養空間；以及
[0039]將培養空間保持為待觀察對象的培養環境。
[0040]通過該方法，可以在穩定維持培養環境的情況下觀察待觀察對象。
[0041]如在上面描述，根據本技術的實施方式，提供適合於保持培養環境的培養容器、培養觀察裝置和培養觀察方法。
[0042]根據如在附圖中示出的最優模式實施方式的以下詳細描述，本公開的上述和其他目標、特徵和優點將變得更明顯。
【專利附圖】
【附圖說明】[0043]圖1是根據第一實施方式的培養觀察裝置的示意圖；
[0044]圖2A和圖2B均是根據第一實施方式的培養容器的示意圖；
[0045]圖3是培養容器的第一透明構件的示意圖；
[0046]圖4A、圖4B和圖4C都是容納在培養容器中的孔板的示意圖；
[0047]圖5是示出培養容器的使用配置的示意圖；
[0048]圖6是示出在根據比較實施方式的培養容器上布置的每個加熱器和待觀察對象的溫度的變化的曲線圖；
[0049]圖7A和圖7B都是示出在根據第一實施方式的培養容器中液體的液面和待觀察對象的溫度降低量的表格；
[0050]圖8是根據第二實施方式的培養容器的示意圖；
[0051]圖9是根據第三實施方式的培養容器的示意圖；
[0052]圖1OA和圖1OB都是根據第四實施方式的培養容器的示意圖；
[0053]圖1lA和圖1lB都是根據第四實施方式的培養容器的示意圖；
[0054]圖12A和圖12B都是根據第五實施方式的培養容器的示意圖；
[0055]圖13是根據第六實施方式的培養容器的示意圖；
[0056]圖14是根據第七實施方式的培養觀察裝置的示意圖；
[0057]圖15A和圖15B都是示出在培養觀察裝置的第一透明構件中的溫度分布的示意圖；
[0058]圖16是根據第八實施方式的培養觀察裝置的示意圖；
[0059]圖17是示出在培養觀察裝置中紅外照射單元到牽引環(絞」 ')> η的配置的示意圖；
[0060]圖18是示出根據第九實施方式的培養觀察裝置的控制單元的功能配置的示意圖；
[0061]圖19是示出在培養觀察裝置的蓋打開之前和之後的測量溫度的曲線圖；[0062]圖20是示出在培養觀察裝置的蓋打開之前和之後的測量溫度的曲線圖；
[0063]圖21是示出在培養觀察裝置的蓋打開之前和之後的測量溫度的曲線圖；
[0064]圖22是示出根據實施方式的孔和在孔上布置的溫度傳感器的示意圖；
[0065]圖23是示出根據實施方式的液面的示意圖；
[0066]圖24是示出根據實施方式的測量值的表格；
[0067]圖25是示出根據實施方式的測量值的表格；以及
[0068]圖26是示出根據實施方式的測量值的曲線圖。
【具體實施方式】
[0069]在下文中，參考附圖描述本公開的實施方式。
[0070](第一實施方式)
[0071]描述根據第一實施方式的培養觀察裝置和培養容器。
[0072][培養觀察裝置的配置]
[0073]圖1是根據第一實施方式的培養觀察裝置I的示意圖。如在圖1中示出，培養觀察裝置I包括照明光源11、光纖12、照明光學系統13、鏡臺14、顯微鏡光學系統15、圖像捕捉傳感器16和控制單元17。在鏡臺14安裝其中容納待觀察對象(細胞等)的培養容器20。培養觀察裝置I可以是可以捕捉待觀察對象(細胞等)的相差圖像的相差顯微鏡。
[0074]照明光源11可以是任何光源例`如滷素燈。照明光源11可以由控制單元17控制以便控制發光定時。光纖12將從照明光源11照射的照明光透射到照明光學系統13。可以使用任何光纖12。
[0075]照明光學系統13調整從光纖12傳輸的照明光從而提供適合於形成相差圖像的均勻照明的光。照明光學系統13可以具有第一透鏡131、第二透鏡132、牽引環133和聚光透鏡134。第一和第二透鏡131和132可以是在照明光學系統中一般使用的場透鏡。牽引環133是在後面描述的具有環形狹縫的板狀構件，並且將經過第一和第二透鏡131和132的照明光收窄地聚焦。聚光透鏡134是用於將經過牽引環133的照明光聚集到待觀察對象的透鏡。
[0076]鏡臺14支撐培養容器20，並且調整培養容器20的位置。優選鏡臺14可以由電動機等在垂直方向(沿光軸的方向)和水平方向(垂直於光軸的方向)上移動。鏡臺14可以由控制單元17驅動控制，並且可以移動培養容器20。
[0077]顯微鏡光學系統15用從照明光學系統13照射並且透過培養容器20(以及容納在其中的待觀察對象)的光形成相差圖像。顯微鏡光學系統15可以具有物鏡、相差板、圖像形成透鏡等(未示出)。
[0078]圖像捕捉傳感器16捕捉待觀察對象的相差圖像。相差圖像由顯微鏡光學系統15形成。相差圖像由顯微鏡光學系統15形成。圖像捕捉傳感器16可以是(XD (電荷I禹合器件)圖像傳感器或CMOS (互補型金屬氧化物半導體)圖像傳感器。圖像捕捉傳感器16的輸出被提供給控制單元17。
[0079]控制單元17是例如信息處理設備，向鏡臺14或其他配置提供控制信號，控制待觀察對象的圖像捕捉，並且從圖像捕捉傳感器16的輸出生成相差圖像。另外，控制單元17可以獲取關於培養容器20的環境(溫度等)的信息，並且控制該環境，這在後面描述。[0080]培養觀察裝置I具有在上面描述的配置。培養觀察裝置I的在上面描述的配置僅是說明性的並且可以被更改。例如，培養觀察裝置I可以具有目鏡等，以便由人眼代替圖像捕捉傳感器16觀察待觀察對象。
[0081][培養容器的配置]
[0082]將描述可以在上述的培養觀察裝置I中使用的培養容器20。圖2A和圖2B每個都是培養容器20的示意圖。培養容器20被配置為使得孔板30可以容納在培養容器20裡面。圖2A示出孔板30容納在其中的培養容器20。圖2B分開示出孔板30和培養容器20。
[0083]如在圖2A和圖2B所示，培養容器20具有框體構件21、第一透明構件23、第二透明構件22、密封環24和防水構件25。框體構件21、第一透明構件23和第二透明構件22形成空間(培養空間)。
[0084]框體構件21與第一透明構件23和第二透明構件22 —起形成培養空間。框體構件21的形狀不特別受限制，但可以具有圓柱形或長方體形狀。框體構件21的材料沒有特別受限制，但可以是合成樹脂等。
[0085]框體構件21可以包括蓋211和主體212。蓋211從主體打開或關閉，由此可以更換孔板30。例如，蓋211和主體212可以通過鉸鏈(未示出)打開和關閉。蓋211具有開口以將第二透明構件22裝入該開口，並且主體212具有開口以將第一透明構件23裝入該開□。
[0086]蓋211具有供氣孔213和排氣孔214。供氣孔213連接到氣源(氣瓶等)，並且可以向培養空間供應預定氣 體(例如二氧化碳)。排氣孔214可以將培養空間內的氣體排出。當不在使用時，供氣孔213和排氣孔214可以關閉。
[0087]第一透明構件23裝入主體212的開口從而形成培養空間的底部表面。容納在培養空間中的孔板30安裝到第一透明構件23上。第一透明構件23可以由透光材料例如玻璃和合成樹脂構成。第一透明構件23的大小使得該第一透明構件23面向孔板30的幾乎全部或全部以使透過孔板30 (以及容納在其中的待觀察對象)的照明光到達顯微鏡光學系統15是合適的。
[0088]第一透明構件23可以是用於保持預定溫度的加熱器。圖3是示出第一透明構件23的示意圖。如在圖3中示出，第一透明構件23包括具有透光性的透明板231和在其上形成的透明導電膜232。透明導電膜232連接到電極233，並且由該電極233供應的電力而產生熱。第一透明構件23不限於這樣的配置。只要第一透明構件23具有光學透明性並且可以產生電流，則第一透明構件23可以在其面內均勻加熱並產生電流(沒有不規則性)是合適的。
[0089]第二透明構件22裝入蓋211的開口從而面向第一透明構件23。第二透明構件22可以由透光材料例如玻璃和合成樹脂構成。第二透明構件22的大小使得該第二透明構件22面向孔板30的幾乎全部或全部以使從照明光學系統13照射的照明光到達孔板30 (以及容納在其中的待觀察對象)是合適的。與第一透明構件23相似，第二透明構件22可以是用於保持預定溫度的加熱器。
[0090]密封環24布置在框體構件21的蓋211和主體212之間，並且將蓋211和主體212之間的培養空間密封。密封環24可以是由彈性材料例如橡膠構成的環形構件。
[0091]防水構件25可以防止液體(如在後面描述)在第一透明構件23和主體212之間漏洩。防水構件25可以是在第一透明構件23裝入主體212之後塗布於在第一透明構件23和主體212之間接合部的合成樹脂。可替換地，防水構件25可以具有可以防止在第一透明構件23和主體212之間的液體漏洩的其他配置。
[0092][孔板][0093]將描述容納在培養空間中的孔板30。孔板30可以是市售的。圖4A、圖4B和圖4C每個都是容納在培養容器中的孔板的示意圖。圖4A是孔板30的透視圖。圖4B是孔板30的剖面圖。如圖4B所示，孔板30具有二維排列的多個孔31。每個孔31都具有相同的孔徑和深度，並且可以容納待觀察對象(細胞等)。同樣，每個孔31都可以將細胞的培養液與待觀察對象一起容納。
[0094]在孔板30中，裙緣32布置在孔31周圍。裙緣32比每個孔31的深度更長(更高)地形成，因此孔31的底部表面與孔板30的安裝表面隔開。
[0095]孔板30可以沒有裙緣32。圖4C是示出沒有裙緣32的孔板30的示意圖。在此情況下，每個孔31的底部表面都與孔板30的安裝表面接觸。
[0096]在第一實施方式中，可以使用帶有或沒有裙緣32的孔板30。孔板30容納在培養容器20中，然後安裝在第一透明構件23上。當孔板30具有裙緣32時，孔31的底部表面與第一透明構件23隔開。當孔板30沒有裙緣32時，孔31的底部表面與第一透明構件23接觸。
[0097][培養容器的使用配置]
[0098]將描述具有上面描述配置的培養容器20的使用配置。圖5是示出培養容器的使用配置的示意圖。
[0099]如圖5所示，在培養容器20的培養空間中，液體L與孔板30 —起被容納。在孔板30的每個孔31中，容納待觀察對象S (包括細胞等的培養基)。作為液體L，具有高導熱率的液體例如水是優選的。特別地，為防止氣泡生成，由除氣器除氣的蒸餾水是優選的。優選液體L的量使得該液體L填充孔板30的每個孔31周圍，如在圖5中示出，這將在後面描述。
[0100][實施方式的效果]
[0101]將描述根據第一實施方式的培養容器20的效果。作為比較，使用其中沒有液體L注入到培養空間的培養容器(在下文中稱為培養容器α )。
[0102]如下確認在培養容器α中的培養環境改變:培養容器α容納能夠保持溫度和溼度的熱處理室(thermal chamber) (25°C)。此外，用於測量溫度和溼度的傳感器布置在培養容器α內。基於傳感器的輸出，布置在培養容器α和鏡臺上的加熱器被反饋控制。
[0103]圖6是示出當培養容器α打開時，布置在培養容器α上的每個加熱器(每個透明構件)和待觀察對象的溫度的曲線圖。培養容器α的打開意思是就根據第一實施方式的培養容器20而言，蓋211相對於主體212打開，並且假設培養容器α打開以更換孔板30。
[0104]如圖6所示，當培養容器α的培養空間保持在預定狀況(37°C的溫度)下並且培養容器α打開時，培養空間的溫度降低。為保持培養環境，每個加熱器都生成更多熱。然而，由加熱器加熱趕不上培養環境的改變(溫度降低)。待觀察對象的溫度暫時降低1.5°C。相似地，培養容器α關閉，每個加熱器的溫度都不能立即降低。因此，待觀察對象的溫度暫時提聞。
[0105]因此，根據比較實施方式的培養容器α不可以跟隨培養環境的改變，即使如果每個加熱器都被反饋控制。待觀察對象可能受培養環境的改變影響。如果是待觀察對象的細胞損壞，那麼後面的觀察將受到顯著影響。
[0106]相反，根據第一實施方式的培養容器20通過將液體L注入到培養空間，阻止培養環境的改變。圖7A和圖7B各自為示出液體L的液面和在孔31中容納的待觀察對象的溫度降低量的表格。圖7A示出具有裙緣32 (見於圖4A)的孔板的溫度降低量。圖7B示出沒有裙緣32的孔板的溫度降低量。在圖7A的孔板30中，在每個孔31的底部表面和第一透明構件23之間的距離是7mm。在圖7B中的孔板30中，該距離是Omm (相互接觸)。
[0107]圖7A和圖7B表明待觀察對象的溫度降低量由於液體L而減少。它們也表明每個孔31的底部表面和第一透明構件23越短並且液體L的液面越高，溫度降低量越小。因此，待觀察對象不會由於培養環境的改變而受損，即可以將待觀察對象保持在用於觀察的合適狀況。
[0108]這樣，在根據第一實施方式的培養容器20中，液體L可以注入到培養空間。通過注入到培養空間的液體L的高導熱率，可以在培養容器α打開時抑制培養環境的變化。
[0109](第二實施方式)
[0110][培養容器的配置]
[0111]將描述根據第二實施方式的培養容器。培養觀察裝置與第一實施方式相似。圖8是根據第二實施方式的培養容器40的示意圖。
[0112]如圖8所示，除了與第一實施方式類似的框體構件21、第一透明構件23、第二透明構件22、密封環24和防水構件·25之外,根據第二實施方式的培養容器40還具有側加熱器41。液體L與在第一實施方式中一樣被注入到培養空間。
[0113]側加熱器41是當孔板30容納在培養空間內時在孔板30周圍布置的圓形加熱器。側加熱器41可以是帶狀加熱器或橡膠加熱器。側加熱器41由控制單元17 (見於圖1)設定到預定溫度(例如在37°C )。
[0114]在第一實施方式中，液體L注入到培養空間，藉此在培養容器20打開時阻止培養環境的變化。在第二實施方式中，可以在孔板30的面內將培養環境均勻化。
[0115]具體地，在孔板30的每個孔31中，外周(圓周部分)的每個孔31的溫度可能低於內周(中心部分)的每個孔31的溫度。這似乎是第一透明構件23產生熱，該熱流動到電極的另一末端，並且產生的溫度分布直接傳送到孔31。根據第二實施方式，通過用側加熱器41加熱孔板30的外周，可以防止在孔31中外周溫度的降低，並且可以阻止內周的孔和外周的孔之間的溫差(參考實施例)。在該測試中，使用具有與孔板30相似大小的第一透明構件23。當第一透明構件23具有更大的外徑並且孔板30布置在具有平坦溫度分布的中心部分上的時候，第一透明構件23的溫度分布不影響孔板30。一旦在孔31中的培養基(在待觀察對象S中含有)蒸發，則外周的溫度變得高於內周的溫度。這樣的影響是顯著的。通過將液體注入到孔板30的周圍，一旦液體L蒸發，則將孔板30的內周和外周調溼到幾乎相同的蒸發程度。因此，在內周和外周之間的溫差可以受抑制(參見圖26)。
[0116](第三實施方式)
[0117][培養容器的配置]
[0118]將描述根據第三實施方式的培養容器。培養觀察裝置與第一實施方式相似。圖9是根據第三實施方式的培養容器50的示意圖。[0119]如圖9所示，除了與第一實施方式相似的框體構件21、第一透明構件23、第二透明構件22、密封環24和防水構件25之外，根據第三實施方式的培養容器50還具有孔板支撐構件51。不同於第一實施方式，液體L不注入到培養空間。
[0120]孔板支撐構件51附著到主體212，並且可以支撐與第一透明構件23分離的孔板30。孔板支撐構件51可以由具有高絕熱性質的材料構成。
[0121]孔板支撐構件51防止孔板30與第一透明構件23接觸，藉此可以阻止從第一透明構件23到裙緣32的不規則熱傳導。因此可能抑制在孔板30中內周和外周的孔31之間的溫差。在此情況下，由於沒有液體L，因此在顯微鏡光學系統15和待觀察對象S之間的光學距離不構成問題。
[0122](第四實施方式)
[0123][培養容器的配置]
[0124]將描述根據第四實施方式的培養容器。培養觀察裝置與第一實施方式類似。圖1OA和圖1OB每個都是根據第四實施方式的培養容器60的示意圖。圖1OA是培養容器60的剖面圖。圖1OB是培養容器60的部分配置的平面圖。
[0125]如圖1OA和圖1OB所示，除了與第一實施方式類似的框體構件21、第一透明構件
23、第二透明構件22、密封環24和防水構件25之外，根據第四實施方式的培養容器50還具有多孔構件61。與第一實施方 式類似，液體L注入到培養空間。
[0126]多孔構件61是多孔材料例如溼度控制建築材料的構件，並且被布置為與液體L的液面接觸。多孔構件61可以附著到主體212，或可以在液體L的液面浮動。
[0127]用於注入液體L的注入孔611可以布置在多孔構件61上。由此在布置了多孔構件61之後也可以用注入孔611注入液體L。
[0128]多孔構件61提供以下益處。具體地，當鏡臺60被驅動時培養容器60移動，如上面描述。由於該移動，液面L波動，並且液體L被不利地引入到孔31。根據第四實施方式，液面L用多孔構件61包覆，由此防止液面L引入到孔31。另外，由於多孔構件61的多孔性，由此該多孔構件61可以透過液體L的蒸汽。結果，液體L仍可以發揮阻止培養環境改變的益處。
[0129]除了多孔構件61之外，培養容器60還可以具有防飛散構件62。圖1lA和圖1lB每個都是具有防飛散構件62的培養容器60的示意圖。圖1lA是培養容器60的剖面圖。圖1lB是培養容器60的部分配置的平面圖。
[0130]如在圖1lA和IlB中示出，防飛散構件62附著到多孔構件61，並且被布置為包覆孔板30的圓周部分。防飛散構件62可以是柔性材料，例如橡膠片。防飛散構件62可以防止液體L在多孔構件61和孔板30之間飛散以及不希望地引入到孔31。
[0131](第五實施方式)
[0132][培養容器的配置]
[0133]將描述根據第五實施方式的培養容器。培養觀察裝置與第一實施方式類似。圖12A和圖12B每個都是根據第五實施方式的培養容器70的示意圖。圖12A是培養容器70的剖面圖。圖12B是培養容器70的部分配置的平面圖。
[0134]與第一實施方式類似，根據第五實施方式的培養容器70具有框體構件21、第二透明構件22、密封環24和防水構件25 (參見圖5)。如在圖12A和圖12B中示出，第一透明構件71具有不同於第二透明構件22的配置。第一透明構件71具有凹口 711。
[0135]凹口 711在第一透明構件71中的與孔板30的裙緣32接觸的位置形成。在圖12A和圖12B中，凹口 711布置在四個點，但不限於此。凹口 711允許即使液體L在孔板30布置之後被注入，液體L可在孔板30和第一透明構件71之間流動。
[0136](第六實施方式)
[0137][培養容器的配置]
[0138]將描述根據第六實施方式的培養容器。培養觀察裝置與第一實施方式相似。與第一實施方式類似，根據第六實施方式的培養容器80具有框體構件21、第二透明構件22、密封環24和防水構件25(參見圖5)。第二透明構件81具有不同於第二透明構件22的配置。圖13是根據第六實施方式的培養容器80的第二透明構件81的示意圖。
[0139]如圖13所示，不同於根據第一實施方式的第一透明構件23 (參見圖3)，第二透明構件81包括具有透光性的透明板811，以及在透明板811的每段(由點劃線示出)形成的透明導電膜812。在相應段中形成的透明導電膜812連接到每個相應段的相應的電極對813，並且通過從該電極813供應的電力產生熱。這樣的第二透明構件81配置允許每段地調整發熱溫度。此外，在第一透明構件23的發熱溫度方面，在孔板30的每個孔31中的培養環境(溫度)可以是均勻的。特別地，溫度傳感器(未示出)可以每段地在每個孔31中布置，並且可以每段地反饋控制。
[0140](第七實施方式)
[0141][培養容器的配置] [0142]將描述根據第七實施方式的培養觀察裝置。圖14是根據第七實施方式的培養觀察裝置90的示意圖。如圖14所示，與根據第一實施方式的培養觀察裝置I相似，培養觀察裝置90包括照明光源11、光纖12、照明光學系統13、鏡臺14、顯微鏡光學系統15、圖像捕捉傳感器16和控制單元17。除了在上面描述的組成之外，培養觀察裝置90進一步包括送風器91。在第一到第六實施方式中示出的培養容器中的任何都可以設定到培養觀察裝置90。這裡，根據第一實施方式的培養容器20將作為例子描述。
[0143]如在圖14中示出，送風器91在顯微鏡光學系統15周圍將空氣吹動到培養容器20的第一透明構件23。每個送風器91都可以是連接到氣源例如氣瓶的噴口，或可以是配備風扇的送風器。如在圖14中示出，兩個送風器91間隔顯微鏡光學系統15布置，但可以布置一個或更多送風器91。
[0144]當送風器91將空氣吹動到第一透明構件23時，第一透明構件23的發熱溫度可以是均勻的。圖15A和圖15B每個都是示出在第一透明構件23中溫度分布的示意圖。圖15A示出當送風器91不吹動空氣時的溫度分布。圖15B示出當送風器91吹動空氣時的溫度分布。
[0145]如圖15A所示，當沒有布置送風器91時，在第一透明構件23中的中心部分和圓周部分之間具有溫差。這是因為熱沿第一透明構件23的平面方向(垂直於厚度的方向)的流動。如圖15B所示，當送風器91將空氣吹動到第一透明構件23時，在第一透明構件23中的中心部分和圓周部分之間的溫差減小。可以認為通過吹動空氣將第一透明構件23的下表面(培養容器外面)冷卻，並且熱流動方向變成厚度方向。
[0146]因此，在根據第七實施方式的培養觀察裝置90中，可以將第一透明構件23的發熱溫度均勻化，即將孔板30的每個孔31的培養環境均勻化。
[0147](第八實施方式)
[0148][培養觀察裝置的配置]
[0149]將描述根據第八實施方式的培養觀察裝置。圖16是根據第八實施方式的培養觀察裝置100的示意圖。如在圖16中示出，與根據第一實施方式的培養觀察裝置I類似，培養觀察裝置100包括照明光源11、光纖12、鏡臺14、顯微鏡光學系統15、圖像捕捉傳感器16和控制單元17，但包括不同的照明光學系統13。培養觀察裝置100進一步包括紅外光源102和光纖103。在第一到第六實施方式中不出的任何培養容器都可以設定到培養觀察裝置100。這裡，根據第一實施方式的培養容器20作為例子描述。
[0150]紅外光源102生成紅外線。任何光源例如滷素燈都可以用作紅外光源102。光纖103將從紅外光源102照射的紅外線透射到照明光學系統104。
[0151]照明光學系統104可以具有第一透鏡1041、第二透鏡1042、牽引環1043、紅外照明單兀1044和聚光透鏡1045。與第一實施方式相似，第一和第二透鏡1041和1042、牽引環1043和聚光透鏡1045是用於發出由照明光源11生成，並且由光纖12傳輸到待觀察對象的照明光的光學系統。
[0152]紅外照明單元1044是連接到光纖103，並且發出從光纖103傳輸到培養容器20的第二透明構件22的照明光的光學系統。紅外照明單元1044可以由萬花筒或蠅眼陣列透鏡(fly array lens)配置。
[0153]紅外照明單元 1044可以被布置為具有與牽引環1043的預定位置關係。圖17是紅外照明單元1044到牽引環1043的配置的示意圖。如在圖17中示出，紅外照明單元1044可以布置在牽引環1043的狹縫的內周，並且布置在牽引環1043的待觀察對象側(培養容器20)。
[0154]通過這樣的配置，以源自照明光學系統104的用於捕捉相差圖像的照明光以及紅外線照射培養容器20。如圖16所示，在紅外照明單元1044和牽引環1043之間的上述位置關係允許照明光Al和紅外線A2的光軸相同。
[0155]當培養容器20的第二透明構件22 (參見圖5)由紅外吸收材料構成時，該第二透明構件22可以由從紅外照明單元1044照射的紅外線產生熱。這樣，當培養容器20打開時，第二透明構件22也可以與第一透明構件23—起加熱培養空間，由此容易保持培養環境。通過在照明光學系統104中調整在透鏡之間的距離，照明光在第二透明構件22上的亮度分布可以調整，由此調整溫度分布。
[0156]與第七實施方式相似，根據第八實施方式的培養觀察裝置100可以具有送風器以便將空氣吹動到第一透明構件23。通過送風器，第一透明構件23的發熱溫度可以是均勻的，並且培養環境也可以是均勻的。
[0157][第九實施方式]
[0158][培養觀察裝置的配置]
[0159]將描述根據第九實施方式的培養觀察裝置。根據第九實施方式的培養觀察裝置110包括具有以下配置的控制單元1101:在培養觀察裝置110中，除了控制單元1101之外的配置與根據第一實施方式的培養觀察裝置I描述的配置類似(參見圖1)。在第一到第六實施方式中示出的任何培養容器都可以設定到培養觀察裝置110。這裡，根據第一實施方式的培養容器20作為例子描述。
[0160]圖18是示出控制單元1101的功能配置的示意圖。如圖18所示,控制單元1101具有加熱器電源1102、開關1103、第一溫度控制器1104、第二溫度控制器1105、計數器1106、時鐘信號發生器1107、頂蓋打開和關閉開關1108、以及通電/斷電計時器設定單元1109。在培養容器20上，布置用於測量孔31的溫度的溫度傳感器1110。第二溫度控制器1105可以是布置在第一溫度控制器1104上的體積控制旋鈕。
[0161]圖19到圖21每個都 是示出在頂蓋(蓋211)的打開之前和之後由溫度傳感器1110測量的測量溫度的曲線圖。圖19示出當液體L不注入到培養環境20時伴隨頂蓋打開的溫度改變。在此時的溫度降低量是2.5°C。這是因為即使由第一透明構件23的第一溫度控制器1104的PID (比例/積分/微分)控制設定到最大(最快)，仍然不能防止由培養物蒸發導致的溫度降低。
[0162]圖20示出根據如在圖18中的邏輯由在現有技術中的溫度控制器獲得的結果。這裡，除了當頂蓋打開時以外，溫度控制由第一溫度控制器1104通過PID控制執行，並且由第二溫度控制器1105切換到迅速響應開/關控制。
[0163]然而，如果保持這樣，那麼該設備可以通電直到其達到控制溫度，如在圖20中示出。即使熱量輸入結束，可能由於餘熱而溫度繼續升高。圖21示出通過在加熱器電源1102上加電，然後在某個時間過去之後將其斷電的溫度控制的結果。這改善溫度降低量，低至約1°C。(由於當頂蓋不打開/關閉時第一溫度控制器1104的PID控制沒有問題，因此在溫度穩定之後切換到第一溫度控制器1104)。儘管第二溫度控制器1105用於控制溫度，但其可以是不損害該功能的加熱器電源1101的「輸出控制器」。
[0164]在頂蓋關閉之後，溫度提高並且因此設定另一斷電時間(在圖18中的(2))。為減少溫度提高量，第二透明構件22的加熱器電源1102可以同時關閉。時間由從時鐘信號發生器1107生成的時鐘信號並且使用計數器1106計數來控制。
[0165]通過打開和關閉頂蓋而生成信號的頂蓋打開和關閉開關1108可以用電開關代替。例如，時鐘信號發生器1107可以是晶體振蕩器，並且計數器1106可以是計數器電路。開關1103將第一溫度控制器1104切換到第二溫度控制器1105。通常，可以使用繼電器電路、多路復用器等。
[0166]如在上面描述，根據第九實施方式，控制器1101將PID控制切換到開/關控制，反之亦然，從而控制第一透明構件23的加熱溫度。因此可以在蓋211打開時減少培養環境的改變。
[0167][實施例]
[0168]將描述在上面描述的相應實施方式的實施例。在下面的測量中，溫度傳感器放置在孔板30的指定孔31中，從而測量注入到孔31的水(培養基的替換物)的溫度。圖22示出其中放置溫度傳感器的孔31，以及對應於放置在孔31上的溫度傳感器的編號。如在圖23中示出，在孔31的底部表面和第一透明構件23之間的距離表示為BI，並且液體L的液面(距第一透明構件23)表示為B2。
[0169]圖24和25每個都是示出在相應狀況下由溫度傳感器(參見圖22)測量的測量值的表格。圖26是示出當布置多孔材料時由溫度傳感器測量的測量值的曲線圖。測量1、2、3顯示在距離BI變得更短時溫度不規則性更優。在測量I中，外周的溫度低，這趨向於直接反映第一透明材料23的溫度分布。通過提供側加熱器41 (參見第二實施方式)，可以防止外周的溫度降至低於內周，如在測量結果1- (O中示出。
[0170]相反，在測量2和3中，第一透明構件23的溫度分布被間接示出。孔板的外周的溫度高於孔板的內周。同樣，這應用於其中沒有液體L注入的測量4和5，並且其原因在後面描述。在測量4和5中，溫度不規則性相對小，但溫度降低量大(在測量4中約1.5°C，並且在測量5中約2.5°C)。另一方面，當使用具有裙緣32 (參見圖3)的孔板30，即，如圖9所示使用孔板支撐構件51升高裙緣32時，圖25示出溫度測量結果。
[0171]在測量6中，溫度不規則性具有方向相關性。但在測量7中，溫度不規則性變得更優。溫度不規則性由裙緣32與第一透明構件23的接觸導致的不規則熱傳導引起。確認了由孔板支撐構件51改善溫度不規則性。因此，在其中液體L直接注入的測量8中，溫度不規則性變差。
[0172]當升高裙緣32下注入液體L時，在顯微鏡光學系統15和待觀察對象之間的光程過大，並且光學像差構成問題。在測量9和10中，分別使用側加熱器41。在測量10中，溫度不規則性比側加熱器41在37°C時更優。
[0173]在測量2、3、4和5中孔板30的外周具有高溫的原因是由周圍環境溼氣的蒸發。通過圍繞如在圖10中示出的孔板30的外周布置含有液體L並且使該液體L飽和的多孔構件61 (參見第四實施方式)，確認了孔板30外周的溫度與如在圖26中示出的孔板30內周的溫度一致(具有與環境相同溫度的水代替培養基)。
[0174]本公開可以具有以下配置。
[0175](I) 一種培養容器,包括:
[0176]能夠保持預定溫度的第一透明構件；
[0177]面向第一透明構件的第二透`明構件；
[0178]第一透明構件和第二透明構件附著的框體構件，該框體構件與第一透明構件和第二透明構件一起形成能夠容納孔板的培養空間；以及
[0179]密封構件，用於在第一透明構件和框體構件之間密封注入到培養空間的液體。
[0180](2)根據上面(I)的培養容器，進一步包括:
[0181 ] 用於包覆注入到培養空間的液體的液面的多孔構件。
[0182]( 3 )根據上面(I)或(2 )的培養容器，進一步包括:
[0183]附著到多孔構件的防飛散構件，以便包覆在培養空間中容納的孔板和該多孔構件之間的縫隙。
[0184]( 4 )根據上面(I)到(3 )中任何一項的培養容器，其中，
[0185]在第一透明構件上形成有凹口，該凹口在該第一透明構件和布置在該第一透明構件上的孔板之間形成縫隙。
[0186](5)根據上面(I)到(4)中任何一項的培養容器，進一步包括:
[0187]由絕熱材料構成的支撐構件，以便支撐容納在培養空間中的孔板。
[0188]( 6 )根據上面(I)到(5 )中任何一項的培養容器，其中，
[0189]第一透明構件包括具有光學透明性的透明板、在該透明板上在透明板的每段形成電極對、以及透明導電膜，該透明導電膜在該透明板上形成並且連接到透明板的每段的電極對。[0190](7) 一種培養觀察裝置，包括:
[0191]培養容器，包括能夠保持預定溫度的第一透明構件、面向該第一透明構件的第二透明構件、框體構件和密封構件，第一透明構件和第二透明構件附著到該框體構件，該框體構件與第一透明構件和第二透明構件一起形成能夠容納孔板的培養空間，並且該密封構件用於在第一透明構件和框體構件之間密封被注入到培養空間的液體；
[0192]用於以照明光照射培養容器的照明光學系統；以及
[0193]顯微鏡光學系統，從照明光生成相差圖像，該照明光從照明光學系統照射並且透過培養容器。
[0194](8)根據上面(7)的培養觀察裝置，進一步包括:
[0195]將空氣吹至第一透明構件的送風器。
[0196]( 9 )根據上面(7 )或(8 )的培養觀察裝置，其中，
[0197]第一透明構件包括紅外吸收材料，以及
[0198]照明光學系統用照明光和紅外線照射第二透明構件。
[0199](10)根據上面(7)到(9)中任何一項的培養觀察裝置，其中，
[0200]照明光學系統包括具有環形狹縫的牽引環和紅外照明單元，該紅外照明單元布置在該環形狹縫的培養容 器側並且在該環形狹縫的內周。
[0201](11) 一種培養觀察方法，包括:
[0202]準備培養容器，其包括能夠保持預定溫度的第一透明構件、面向該第一透明構件的第二透明構件、框體構件和密封構件，第一透明構件和第二透明構件附著到該框體構件，該框體構件與第一透明構件和第二透明構件一起形成能夠容納孔板的培養空間，並且該密封構件用於在第一透明構件和框體構件之間密封被注入到培養空間的液體；
[0203]將容納有待觀察對象的所述孔板容納在培養空間中；
[0204]將液體注入到培養空間；以及
[0205]將培養空間保持為待觀察對象的培養環境。
[0206]本公開含有在2012年9月25日提交至日本專利局的日本在先專利申請JP2012-211480中披露的主題有關的主題，其全部內容通過引用結合到本文。
[0207]本領域技術人員應理解可以在權利要求或其等效範圍內取決於設計需求和其他因素進行各種修改、組合、子組合和更改。
【權利要求】
1.一種培養容器,包括: 第一透明構件，能夠保持預定溫度； 第二透明構件，面向所述第一透明構件； 框體構件，所述第一透明構件和所述第二透明構件附著到所述框體構件，所述框體構件與所述第一透明構件和所述第二透明構件一起形成能夠容納孔板的培養空間；以及 密封構件，用於在所述第一透明構件和所述框體構件之間密封被注入到所述培養空間的液體。
2.根據權利要求1所述的培養容器，進一步包括: 多孔構件，用於包覆被注入到所述培養空間的所述液體的液面。
3.根據權利要求2所述的培養容器，進一步包括: 防飛散構件，附著到所述多孔構件以包覆在所述培養空間中容納的所述孔板和所述多孔構件之間的縫隙。
4.根據權利要求1所述的培養容器，其中， 在所述第一透明構件上形成有凹口，所述凹口在所述第一透明構件和布置在所述第一透明構件上的所述孔板之間形成縫隙。
5.根據權利要求1所述的培養容器，進一步包括: 支撐構件，由絕熱材料構成 以支撐容納在所述培養空間中的所述孔板。
6.根據權利要求1所述的培養容器，其中， 所述第一透明構件包括具有光學透明性的透明板、在所述透明板上在所述透明板的每段形成的電極對、以及在所述透明板上形成並且連接到所述透明板的每段的所述電極對的透明導電膜。
7.一種培養觀察裝置，包括: 培養容器，包括能夠保持預定溫度的第一透明構件、面向所述第一透明構件的第二透明構件、框體構件和密封構件，其中，所述第一透明構件和所述第二透明構件附著到所述框體構件，所述框體構件與所述第一透明構件和所述第二透明構件一起形成能夠容納孔板的培養空間，並且所述密封構件用於在所述第一透明構件和所述框體構件之間密封被注入到所述培養空間的液體； 照明光學系統，用於以照明光照射所述培養容器；以及 顯微鏡光學系統，用從所述照明光學系統照射並且透過所述培養容器的所述照明光生成相差圖像。
8.根據權利要求7所述的培養觀察裝置，進一步包括: 送風器，將空氣吹至所述第一透明構件。
9.根據權利要求7所述的培養觀察裝置，其中， 所述第一透明構件包括紅外吸收材料，以及 所述照明光學系統用所述照明光和紅外線照射所述第二透明構件。
10.根據權利要求9所述的培養觀察裝置，其中， 所述照明光學系統包括具有環形狹縫的牽引環和紅外照明單元，所述紅外照明單元布置在所述環形狹縫的所述培養容器側並且在所述環形狹縫的內周。
11.一種培養觀察方法，包括:準備培養容器，所述培養容器包括能夠保持預定溫度的第一透明構件、面向所述第一透明構件的第二透明構件、框體構件和密封構件，其中，所述第一透明構件和所述第二透明構件附著到所述框體構件，所述框體構件與所述第一透明構件和所述第二透明構件一起形成能夠容納孔板的培養空間，並且所述密封構件用於在所述第一透明構件和所述框體構件之間密封被注入到所述培養空間的液體； 將容納有待觀察對象的所述孔板容納在所述培養空間中； 將所述液體注入到所述培養空間；以及 將所述培養空間保持為所述待觀察對象的培養環境。
【文檔編號】C12M1/34GK103667055SQ201310428778
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月18日 優先權日:2012年9月25日
【發明者】田中英一, 芳賀伸介, 長谷川真, 皆川達也, 堂脅優, 松居惠理子 申請人:索尼公司