JP6941911B1 - 携帯型培養用試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度の温度調整が可能であり、かつ、生殖細胞の非活性化処理を行うとともに生殖細胞分布の均一化を図ることができる携帯型培養用試験装置を提供する。【解決手段】携帯型培養用試験装置１は、培養皿８を載置可能な載置部７と、載置部７を振動させる振動部９と、載置部７の温度を調整する調温機構１０と、載置部７に載置された培養皿８に紫外線を照射する紫外線ランプ４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、携帯型培養用試験装置に関する。

魚類生殖細胞の発育を促すため、所定の低温環境において採集された生殖細胞に対して非活性化処理及び分布の均一化処理を即座に行う必要がある。従来、室外でこれらの処理を行うため、シェーカー、紫外線灯、保冷剤及び遮光板等の設備を携帯しなければならない。

しかしながら、これらの複数の設備を携帯することは不便であり、かつ、生殖細胞の非活性化処理及び分布の均一化処理を同時に行うことは困難である。くわえて、保冷剤による温度調整の精度が低い。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、高精度の温度調整が可能であり、かつ、生殖細胞の非活性化処理を行うとともに生殖細胞分布の均一化を図ることができる携帯型培養用試験装置を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、培養皿を載置可能な載置部と、前記載置部を振動させる振動部と、前記載置部の温度を調整する調温機構と、前記載置部に載置された前記培養皿に紫外線を照射する紫外線照射部と、を備える携帯型培養用試験装置が提供される。

この態様によれば、高精度の温度調整が可能であり、かつ、生殖細胞の非活性化処理を行うとともに生殖細胞分布の均一化を図ることができる。

本実施形態に係る携帯型培養用試験装置を示す概略構成図である。 昇降機構の要部を示す斜視図である。 伝熱板の底面図である。 スイッチ部の概略構成図である。 生殖細胞の培養試験の各ステップを示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態（以下、本実施形態という）について説明する。

（携帯型培養用試験装置）
まず、図１から図４を参照しながら本実施形態に係る携帯型培養用試験装置１について詳細に説明する。

図１は、携帯型培養用試験装置１を示す概略構成図である。図２は、昇降機構５の要部を示す斜視図である。図３は、伝熱板７の底面図である。図４は、スイッチ部１４の概略構成図である。図面において、携帯型培養用試験装置１の左右方向（幅方向）、前後方向（奥行方向）及び上下方向（鉛直方向）を、それぞれＸ軸に沿う方向、Ｙ軸に沿う方向及びＺ軸に沿う方向とする。以下、説明の便宜上、携帯型培養用試験装置１の左右方向（幅方向）、前後方向（奥行方向）及び上下方向（鉛直方向）を単に左右方向（幅方向）、前後方向（奥行方向）及び上下方向（鉛直方向）と称する。

携帯型培養用試験装置１は、生殖細胞（具体的には、魚類生殖細胞）の培養試験を行うための装置である。図１に示すように、携帯型培養用試験装置１は、ケース２、仕切板３、紫外線照射部としての紫外線ランプ４、昇降機構５、撮像部としてのカメラ６、載置部としての伝熱板７、培養皿８、振動部９（図３参照）、調温機構１０、電源部としてのバッテリ１１、リレー１２、温度表示部１３及び操作部としてのスイッチ部１４を備える。

ケース２は、各部品を収容するための収容部である。ケース２は、正面に開口２１１が形成されるフロントオープンボックス型のケース本体２１と、ケース本体２１とヒンジ接続され開口２１１に対し開閉することが可能な扉２２と、を有する。

紫外線が紫外線ランプ４から人体へ照射されることを防止する観点から、ケース本体２１及び扉２２は、紫外線を遮断することが可能な材質や色彩（例えば、黒色）から構成されることが好ましい。また、紫外線照射の防止及び携帯型培養用試験装置１全体の軽量化の両立を図る観点から、ケース本体２１及び扉２２は、黒アクリルから構成されることが好ましい。

ケース本体２１とケース本体２１の開口２１１を封止する扉２２とによって取り囲まれた空間は、各部品を収容するための収容空間２３である。収容空間２３は、水平に設けられる仕切板３により作業室２３１と制御室２３２とに分割される。なお、開口２１１は、制御室２３２に形成されておらず、作業室２３１の正面のみに形成される。

作業室２３１は、仕切板３よりも上方に位置する空間であり、紫外線ランプ４、昇降機構５の一部及びカメラ６を収容する。制御室２３２は、仕切板３よりも下方に位置する空間であり、伝熱板７、振動部９、調温機構１０、バッテリ１１及びリレー１２を収容する。これにより、昇降機構５による紫外線ランプ４の昇降を伝熱板７、振動部９及び調温機構１０の設置によって妨げることを回避することができる。

制御室２３２の外壁であって、ケース本体２１の正板及び背板の少なくとも一方には、複数の散熱用孔２４が形成される（図１参照）。そして、作業室２３１に収容される紫外線ランプ４からの紫外線は、作業室２３１と制御室２３２とを仕切るための仕切板３によって遮断されるため、紫外線が制御室２３２に入り込むことを防止することができる。この結果、制御室２３２の外壁に散熱用孔２４を形成した場合であっても、紫外線が当該散熱用孔２４を通じて外部へ漏れることを回避することができる。

なお、上下方向における作業室２３１の寸法は、上下方向における制御室２３２の寸法よりも大きい。これにより、上下方向におけるケース本体２１全体の寸法を大きくすることなく、昇降機構５の可動領域を大きくすることができる。

図２に示すように、仕切板３の中央には、培養皿８が貫通可能な円形の貫通孔３１が形成される。また、仕切板３の隅部には、作業室２３１に収容された部品（例えば、紫外線ランプ４、昇降機構５及びカメラ６等）と制御室２３２に収容された部品（例えば、リレー１２及びスイッチ部１４等）とを電気的に接続するためのケーブル（図示しない）が貫通可能な開口３２が形成される。

紫外線ランプ４は、下方に位置する伝熱板７に載置された培養皿８に対して紫外線を照射する。これにより、培養皿８内の生殖細胞の非活性化処理が行われる。

昇降機構５は、紫外線ランプ４を昇降させる。これにより、培養皿８に対する紫外線の照射強度を調整することができる。具体的には、昇降機構５は、紫外線ランプ４を上昇させることにより、紫外線ランプ４が培養皿８から離間し、培養皿８に対する紫外線の照射を弱めることができる。一方、昇降機構５は、紫外線ランプ４を下降させることにより、紫外線ランプ４が培養皿８に近接し、培養皿８に対する紫外線の照射を強めることができる。

図１及び図２に示すように、昇降機構５は、駆動部としてのモータ５１、リードスクリュー５２、一対のガイドポール５３及びキャリッジ５４を有する。

モータ５１は、リードスクリュー５２を駆動する。モータ５１は、ケース本体２１の天板の上面に設けられる。これにより、モータ５１がケース本体２１の天板の下面に設けられた場合に比べ、ケース本体２１の天板の下面に設けられるカメラ６の設置自由度を向上させることができるとともに、モータ５１の作動時に発生する熱を外部へ放出しやすくなる。また、モータ５１は、ケース本体２１の天板に設けられるため、モータ５１を制御室２３２に設ける必要がなく、制御室２３２に収容される伝熱板７、振動部９、調温機構１０、バッテリ１１及びリレー１２の設置自由度を向上させることができる。

リードスクリュー５２は、鉛直方向に沿って延在するように設けられる。また、リードスクリュー５２は、一端（上端）がモータ５１の駆動軸に連結されるとともに他端（下端）が仕切板３に支持される。これにより、リードスクリュー５２の他端が仕切板３に支持されるため、紫外線ランプ４の昇降領域を大きくしつつリードスクリュー５２の長さを短くすることができる。

一対のガイドポール５３は、キャリッジ５４をガイドして昇降させる。一対のガイドポール５３は、鉛直方向に沿って延在するようにケース本体２１の天板と仕切板３との間に設けられる。本実施形態では、一対のガイドポール５３は、一端（上端）がケース本体２１の天板に支持されるとともに、他端（下端）が仕切板３に支持されているが、これに限定されるものではなく、例えば、支持材等を介してケース本体２１の背板に支持されてもよい。

リードスクリュー５２の他端（下端）及び一対のガイドポール５３の他端（下端）は、貫通孔３１とケース本体２１の背板との間に位置する（図２参照）。

キャリッジ５４は、キャリッジ本体５４１と、スクリューナット５４２、一対のスライダ５４３及びランプ支持板５４４を有する。キャリッジ本体５４１には、スクリューナット５４２、一対のスライダ５４３及びランプ支持板５４４が連結される。

スクリューナット５４２は、リードスクリュー５２と螺合する。一対のスライダ５４３は、それぞれ一対のガイドポール５３と係合して、それぞれ一対のガイドポール５３によりガイドされる。紫外線ランプ４は、ランプ支持板５４４によりキャリッジ５４と一体形成される。これにより、モータ５１がリードスクリュー５２を駆動することで、リードスクリュー５２と螺合するキャリッジ５４を紫外線ランプ４とともに昇降させることができる。

カメラ６は、伝熱板７に載置された培養皿８を撮像する。カメラ６は、レンズ６１を下方に向くように伝熱板７の上方に設けられる。また、カメラ６は、ノートパソコン等の端末（図示しない）と接続され、撮像した培養皿８内の映像を端末に表示させることができる。これにより、培養皿８内の生殖細胞の様子をカメラ６及び端末によりリアルタイムに観察することができる。

具体的には、カメラ６は、ケース本体２１の天板に設けられる。そして、カメラ６の真下には、仕切板３の貫通孔３１が形成される。これにより、カメラ６は、貫通孔３１を貫通して伝熱板７に載置された培養皿８を容易に撮像することができる。

さらに、カメラ６は、平面視にて紫外線ランプ４、リードスクリュー５２、ガイドポール５３及びキャリッジ５４と干渉しないように設けられる。カメラ６は、リードスクリュー５２、紫外線ランプ４及びキャリッジ５４の妨害を受けることなく、培養皿８を撮像することができる。

伝熱板７は、培養皿８を載置するためのものである。伝熱板７は、仕切板３の貫通孔３１の位置と対応するように仕切板３の下方に設けられる。すなわち、伝熱板７は、培養皿８が貫通孔３１を貫通して載置されるように設けられる。そして、良好な熱伝導を図る観点から伝熱板７は、アルミ等の材質から構成されることが好ましい。伝熱板７の上面の面積は、仕切板３の上面の面積よりも小さい。本実施形態では、伝熱板７は、支持材（図示しない）を介してケース本体２１の底板に支持されているが、これに限定されるものではなく、例えば、他の支持材等を介して仕切板３に支持されてもよい。

図３に示すように、伝熱板７の底面の中央には、調温機構１０を構成する半導体冷却チップ１０１（図１参照）を取り付けるための凹部７１が形成される。伝熱板７の縁には、調温機構１０を構成する温度センサ１０２を挿入させて取り付けるためのセンサ挿入溝７２が形成される。伝熱板７の四隅には、振動部９を挿入させて取り付けるための振動部挿入溝７３が形成される。

振動部９は、伝熱板７を振動させる。これにより、伝熱板７に載置された培養皿８内の生殖細胞の分布の均一化処理を行うことができる。

調温機構１０は、伝熱板７の温度を調整するためのものである。調温機構１０は、半導体冷却チップ１０１、温度センサ１０２、ファン１０３及び温度制御部１０４を有する。

半導体冷却チップ１０１は、伝熱板７を冷却するものであり、冷却面が伝熱板７の凹部７１の底面と接するように凹部７１に取り付けられる。温度センサ１０２は、伝熱板７の温度（すなわち、培養皿８の温度）を検出するものであり、伝熱板７のセンサ挿入溝７２に挿入して取り付けられる。

ファン１０３は、制御室２３２内の熱を散熱用孔２４を通じて外部に放出するためのものである。ファン１０３は、正面がケース本体２１の正板と対向するとともに伝熱板７の真下に位置するようにケース本体２１の底板に設けられる。

温度制御部１０４は、ケース本体２１の底板に設けられる。温度制御部１０４は、温度センサ１０２が検出した伝熱板７の温度（すなわち、培養皿８の温度）に基づいて半導体冷却チップ１０１及びファン１０３の駆動要否を制御する。また、温度制御部１０４は、ＣＰＵから構成されるコントローラである。

具体的には、温度センサ１０２が検出した伝熱板７の温度（すなわち、培養皿８の温度）があらかじめ設定された所定の温度よりも高い場合は、温度制御部１０４は、半導体冷却チップ１０１及びファン１０３を駆動する。一方、温度センサ１０２が検出した伝熱板７の温度（すなわち、培養皿８の温度）があらかじめ設定された所定の温度以下である場合は、温度制御部１０４は、半導体冷却チップ１０１及びファン１０３を駆動しない。これにより、培養皿８内の生殖細胞を常に適温環境に維持することができる。

バッテリ１１は、電力をリレー１２を通じて紫外線ランプ４、昇降機構５、カメラ６、調温機構１０、温度表示部１３及びスイッチ部１４へ供給するためのものである。バッテリ１１は、充電可能に形成される。これにより、コンセントがない室外でも、携帯型培養用試験装置１を動作させることができる。また、バッテリ１１は、リレー１２と隣り合うようにケース本体２１の底板に設けられる。なお、温度制御部１０４とリレー１２との間には、ファン１０３が配置される。

本実施形態では、携帯型培養用試験装置１の電力は、充電可能なバッテリ１１から供給されているが、これに限定されるものではなく、例えば、ノートパソコンや外部電源等から供給されてもよい。この場合、バッテリ１１を省略することができる。

温度表示部１３は、温度センサ１０２が検出した伝熱板７の温度（すなわち、培養皿８の温度）を表示する。これにより、ユーザは、温度表示部１３に表示される伝熱板７の温度（すなわち、培養皿８の温度）を観察することができる。温度表示部１３は、制御室２３２の外壁であって、ケース本体２１の側板（具体的には、左側板）の外面に設けられる。

スイッチ部１４は、温度表示部１３と隣り合うように、制御室２３２の外壁であって、ケース本体２１の側板（具体的には、左側板）の外面に設けられる。具体的には、図４に示すように、スイッチ部１４は、パワースイッチ１４１、外線ランプスイッチ１４２、昇降位置調整用スイッチ１４３、振動部スイッチ１４４及び温度設定スイッチ１４５を有する。

パワースイッチ１４１は、携帯型培養用試験装置１全体のオン又はオフを切り替えるためのスイッチである。紫外線ランプスイッチ１４２は、紫外線ランプ４のオン又はオフを切り替えるためのスイッチである。昇降位置調整用スイッチ１４３は、紫外線ランプ４の昇降位置を調整するためのスイッチであり、上昇スイッチ１４３ａ及び下降スイッチ１４３ｂから構成される。振動部スイッチ１４４は、振動部９のオン又はオフを切り替えるためのスイッチである。温度設定スイッチ１４５は、所定の温度を設定するためのスイッチである。

（生殖細胞の培養試験）
次に、図５を参照しながら携帯型培養用試験装置１を用いて行う生殖細胞の培養試験について詳細に説明する。

図５は、生殖細胞の培養試験の各ステップを示すフローチャートである。

そして、パワースイッチ１４１がオフからオンに切り替えられると、携帯型培養用試験装置１を用いて行う生殖細胞の培養試験が開始する。

図５に示すように、まず、ステップＳ１において、ユーザは、温度設定スイッチ１４５を操作することにより所定の温度を設定し、昇降位置調整用スイッチ１４３を操作することにより紫外線ランプ４の昇降位置を調整し、ステップＳ２に進む。

次に、ステップＳ２において、温度センサ１０２は、伝熱板７の温度（すなわち、培養皿８の温度）を検出し、検出した伝熱板７の温度（すなわち、培養皿８の温度）を温度制御部１０４に出力し、ステップＳ３に進む。

次に、ステップＳ３において、温度制御部１０４は、温度センサ１０２が検出した伝熱板７の温度（すなわち、培養皿８の温度）が所定の温度に達しているか否かを判定する。温度センサ１０２が検出した伝熱板７の温度（すなわち、培養皿８の温度）が所定の温度に達している場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ４に進む。一方、温度センサ１０２が検出した伝熱板７の温度（すなわち、培養皿８の温度）が所定の温度に達していない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ５に進む。

次に、ステップＳ４において、温度制御部１０４は、ステップＳ３でのＹｅｓの判定結果に基づいて、半導体冷却チップ１０１及びファン１０３を駆動しないように制御し、ステップＳ６に進む。具体的には、ステップＳ４において、温度制御部１０４は、ステップＳ３でのＹｅｓの判定結果に基づいて、非駆動信号を生成する。そして、温度制御部１０４は、生成した非駆動信号を半導体冷却チップ１０１及びファン１０３に出力する。これにより、半導体冷却チップ１０１及びファン１０３が駆動されず、伝熱板７及び培養皿８が冷却されない。

一方、ステップＳ５において、温度制御部１０４は、ステップＳ３でのＮｏの判定結果に基づいて、半導体冷却チップ１０１及びファン１０３を駆動するように制御し、ステップＳ２に戻る。具体的には、ステップＳ５において、温度制御部１０４は、ステップＳ３でのＮｏの判定結果に基づいて、駆動信号を生成する。そして、温度制御部１０４は、生成した駆動信号を半導体冷却チップ１０１及びファン１０３に出力する。これにより、半導体冷却チップ１０１及びファン１０３が駆動されることで、伝熱板７及び培養皿８が冷却される。

次にステップＳ６において、ユーザは、伝熱板７に載置され半導体冷却チップ１０１及びファン１０３により冷却された培養皿８を携帯型培養用試験装置１から取り出し、生殖細胞を培養皿８に投入し、生殖細胞が投入された培養皿８を伝熱板７に載置し、ステップＳ７に進む。

次に、ステップＳ７において、ユーザは、スイッチ部１４の紫外線ランプスイッチ１４２及び振動部スイッチ１４４をオフからオンに切り替えることにより、紫外線を紫外線ランプ４により培養皿８に照射しつつ培養皿８を振動部９により振動させ、培養皿８内の生殖細胞に対して分散の均一化及び非活性化の処理を開始させ、ステップＳ８に進む。

次に、ステップＳ８において、ユーザは、カメラ６を端末に接続させた状態において、カメラ６及び端末を通じて培養皿８内の生殖細胞の様子を観察しながら培養皿８内の生殖細胞に対して分散の均一化及び非活性化の処理を行い、ステップＳ９に進む。

次に、ステップＳ９において、ユーザは、生殖細胞の分散の均一化程度及び非活性化程度が所定の目標に達したことを観察したとき、パワースイッチ１４１をオンからオフに切り替えて、培養皿８内の生殖細胞を所定の容器に移す。これにより、生殖細胞の培養試験が終了する。

（作用効果）
次に、本実施形態の主な作用効果について説明する。

本実施形態に係る携帯型培養用試験装置１は、培養皿８を載置可能な伝熱板７と、伝熱板７を振動させる振動部９と、伝熱板７の温度を調整する調温機構１０と、伝熱板７に載置された培養皿８に紫外線を照射する紫外線ランプ４と、を備える。

これによれば、調温機構１０は、伝熱板７の温度を調整することで、伝熱板７に載置された培養皿８内の生殖細胞の温度を精度よく調整することができる。また、振動部９は、伝熱板７を振動させることで、伝熱板７に載置された培養皿８内の生殖細胞分布の均一化処理を行うことができる。さらに、紫外線ランプ４は、伝熱板７に載置された培養皿８に紫外線を照射することで、生殖細胞の非活性化処理を行うことができる。この結果、高精度の温度調整が可能であり、かつ、生殖細胞の非活性化処理を行うとともに生殖細胞分布の均一化を図ることができる。

本実施形態では、携帯型培養用試験装置１は、伝熱板７の上方に設けられ伝熱板７に載置された培養皿８を撮像するカメラ６をさらに備える。

これによれば、培養皿８内の生殖細胞の様子を観察しながら、生殖細胞の非活性化処理及び分布の均一化処理を行うことができる。

本実施形態では、携帯型培養用試験装置１は、紫外線ランプ４を伝熱板７の上方に位置するように昇降させる昇降機構５をさらに備える。

これによれば、培養皿８内の生殖細胞に対する紫外線の照射強度を調整することができる。

本実施形態では、携帯型培養用試験装置１は、ケース２と、ケース２を作業室２３１と作業室２３１の下方に位置する制御室２３２とに仕切るためのものであって、培養皿８が貫通可能な貫通孔３１が形成される仕切板３と、をさらに備え、作業室２３１には、紫外線ランプ４及び昇降機構５が収容され、制御室２３２には、伝熱板７、振動部９及び調温機構１０が収容される。

これによれば、紫外線ランプ４及び昇降機構５が作業室２３１に収容されるとともに、伝熱板７、振動部９及び調温機構１０が制御室２３２に収容されるため、昇降機構５による紫外線ランプ４の昇降を伝熱板７、振動部９及び調温機構１０の設置によって妨げることを回避することができる。また、作業室２３１に収容される紫外線ランプ４からの紫外線は、仕切板３によって遮断されるため、紫外線が制御室２３２に入り込むことを防止することができる。

本実施形態では、昇降機構５は、紫外線ランプ４の上方に設けられるモータ５１を有し、調温機構１０は、仕切板３の下方に設けられる。

これによれば、モータ５１を仕切板３の下方ではなく、ケース２の天板に設けるため、仕切板３の下方に設けられる調温機構１０の設置自由度を向上させることができる。

本実施形態では、昇降機構５は、一端がモータ５１に連結されるとともに他端が仕切板３に支持されるリードスクリュー５２をさらに有する。

これによれば、リードスクリュー５２の他端が仕切板３に支持されるため、紫外線ランプ４の昇降領域を大きくしつつリードスクリュー５２の長さを短くすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１ 携帯型培養用試験装置
２ ケース
３ 仕切板
４ 紫外線ランプ（紫外線照射部）
５ 昇降機構
６ カメラ（撮像部）
７ 伝熱板（載置部）
８ 培養皿
９ 振動部
１０ 調温機構
３１ 貫通孔
５１ モータ（駆動部）
５２ リードスクリュー

Claims (6)

1. 培養皿を載置可能な載置部と、
   前記載置部を振動させる振動部と、
   前記載置部の温度を調整する調温機構と、
   前記載置部に載置された前記培養皿に紫外線を照射する紫外線照射部と、を備える、
   携帯型培養用試験装置。
2. 前記載置部の上方に設けられ前記載置部に載置された前記培養皿を撮像する撮像部をさらに備える、
   請求項１に記載の携帯型培養用試験装置。
3. 前記紫外線照射部を前記載置部の上方に位置するように昇降させる昇降機構をさらに備える、
   請求項２に記載の携帯型培養用試験装置。
4. ケースと、
   前記ケースを作業室と前記作業室の下方に位置する制御室とに仕切るためのものであって、前記培養皿が貫通可能な貫通孔が形成される仕切板と、をさらに備え、
   前記作業室には、前記紫外線照射部及び前記昇降機構が収容され、
   前記制御室には、前記載置部、前記振動部及び前記調温機構が収容される、
   請求項３に記載の携帯型培養用試験装置。
5. 前記昇降機構は、前記ケースの天板に設けられる駆動部を有する、
   前記調温機構は、前記仕切板の下方に設けられる、
   請求項４に記載の携帯型培養用試験装置。
6. 前記昇降機構は、一端が前記駆動部に連結されるとともに他端が前記仕切板に支持されるリードスクリューをさらに有する、
   請求項５に記載の携帯型培養用試験装置。

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