(57)【要約】【課題】細胞培養時の確認作業の煩わしさを低減する。【解決手段】細胞を培養している光学的に透明な培養容器Ｃの側面から所定の角度範囲で培養容器Ｃ内に照明光を照射する光源部３と、該光源部３から照射された照明光が培養容器Ｃ内の細胞において散乱され、この散乱光の一部が培養容器Ｃの底面を透過し、透過した散乱光を撮影して画像を取得する撮像部４と、該撮像部４により取得された画像を外部に送信する送信部５とを備える培養観察装置１を提供する。【選択図】図１
2020062047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な培養容器の側面から培養容器内に照明光を照射する光源部と、
該光源部から照射された照明光の培養容器内部からの散乱光を撮影して画像を取得する撮像部と、
該撮像部により取得された画像を外部に送信する送信部とを備える培養観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、培養観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、細胞の培養には、細胞がコンフルエントになる都度にインキュベータから培養容器を取り出して、培養容器から細胞を剥がし、新たな培養容器に播種して培養する工程が繰り返される（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２１７９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この作業は、観察者が１日１〜２回インキュベータ内の培養容器内の細胞を確認することにより行われなければならず、非常に煩わしい。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、細胞培養時の確認作業の煩わしさを低減することができる培養観察装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、透明な培養容器の側面から培養容器内に照明光を照射する光源部と、該光源部から照射された照明光の培養容器内部からの散乱光を撮影して画像を取得する撮像部と、該撮像部により取得された画像を外部に送信する送信部とを備える培養観察装置を提供する。
【０００６】
上記態様によれば、光源部から発せられた照明光が、細胞を培養している透明な培養容器の側面から培養容器内に入射されることにより、照明光が細胞において散乱され、その散乱光が培養容器から外部に射出されるので、撮像部により撮影して画像を取得することにより培養容器内部における細胞の培養状態を検出することができる。そして、取得された画像を送信部が外部に送信するので、例えば、培養容器を収容しているインキュベータの外部において送信されてきた画像を受信することにより、インキュベータの蓋をあけて培養容器を取り出すことなく、培養容器内部の細胞の培養状態を確認することができる。これにより、細胞培養時の煩わしさを低減することができる。
【０００７】
上記態様においては、前記光源部が、水平方向に対して±３０°の範囲内の光軸に沿って照明光を照射してもよい。
このようにすることで、光源部からの照明光は暗視野照明あるいは斜照明となり、培養容器内において培養されている細胞に影をつけることができる。これにより、撮像部には細胞の立体的な画像が取得され、細胞の培養状態をより明確に観察することが可能となる。
【０００８】
また、上記態様においては、前記光源部が、前記培養容器の底面と、該培養容器内に貯留されている培養液の液面との間の高さ位置に照明光を入射させてもよい。
このようにすることで、照明光の入射に際して、照明光が培養液の液面や培養容器の底面を通過しないので、培養容器のより広い範囲に照明光を行き渡らせることができる。
【０００９】
また、上記態様においては、前記撮像部が、前記培養容器内部から該培養容器の底面を透過した散乱光を撮影してもよい。
このようにすることで、培養容器内において培養される細胞が培養容器の底面に接着して成長する細胞である場合に、培養容器の底面のみを介して最も障害物の少ない位置から細胞を観察することができる。また、培養容器の上面には培養液の蒸発により液滴が露結することがあるため、液滴が観察の障害となるが、培養容器の底面を介した観察によればそのような不都合はない。
【００１０】
また、上記態様においては、前記撮像部が、前記培養容器の底面に対して光軸を傾斜させて配置された集光レンズと、該集光レンズの前記光軸に対して前記底面とは逆方向に傾斜して配置された撮像面を有する撮像素子とを備えていてもよい。
このようにすることで、集光レンズと細胞との距離を長く確保するとともに、高さ方向の寸法を抑えることができ、光学系の低倍率化による観察範囲の拡大と、装置のコンパクト化とを図ることができる。
【００１１】
また、上記態様においては、前記撮像部が、前記培養容器の底面に沿って複数配列されたマイクロレンズを備えるマイクロレンズアレイと、該マイクロレンズアレイを挟んで前記培養容器の底面とは反対側に配置される撮像素子とを備えていてもよい。
このようにすることで、マイクロレンズによって細胞の像を撮像素子に結像させ、鮮明な画像を取得することができる。マイクロレンズの焦点距離は十分に小さく設定でき、高さ方向の寸法を抑えて装置をコンパクトに構成することができる。
【００１２】
また、上記態様においては、複数の前記培養容器が積み重ね状態に配置され、前記撮像部が、前記培養容器の側面よりも外方に配置され、前記撮像部を上下方向に移動させる移動機構を備えていてもよい。
このようにすることで、移動機構の作動により撮像部を上下方向に移動させて観察したい培養容器内部から底面から透過した散乱光を撮像部により撮影し、培養状態を監視することができる。積み重ね状態に配置した複数の培養容器をインキュベータ内に収容して、一度に多量の細胞を培養する場合に、各培養容器内の細胞の培養状態を効率的に監視することができる。
【００１３】
また、上記態様においては、複数の前記培養容器が積み重ね状態に配置され、前記撮像部が、前記培養容器の積み重ね方向に沿う光軸を有し前記培養容器の上方または下方に配置された焦点距離を調節可能な観察光学系と、該観察光学系の焦点位置に配置された標本からの散乱光を撮影する撮像素子とを備えていてもよい。
このようにすることで、観察光学系の焦点距離を調節して観察したい培養容器内の細胞に焦点位置を一致させることにより、撮像素子によって鮮明な画像を取得することができる。積み重ね状態に配置した複数の培養容器をインキュベータ内に収容して、一度に多量の細胞を培養する場合に、各培養容器内の細胞の培養状態を効率的に監視することができる。
【００１４】
また、上記態様においては、前記光源部が、各前記培養容器の側面に対向して配置され、前記撮像部の前記対物光学系の焦点位置に配置されている標本に対応する光源部から照明光を選択的に射出させる光源制御部を備えていてもよい。
このようにすることで、観察光学系の焦点位置が一致している細胞に対してのみ照明光を照射して撮影することができ、他の培養容器への照明光の照射を行わないことによって取得される画像へのフレアの形成を防止して見やすい画像を取得することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、細胞培養時の確認作業の煩わしさを低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る培養観察装置を示す縦断面図である。
【図２】図１の培養観察装置を示す斜視図である。
【図３】図１の培養観察装置の変形例を示す縦断面図である。
【図４】図１の培養観察装置の他の変形例を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る培養観察装置を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る培養観察装置を示す縦断面図である。
【図７】図６の培養観察装置の可動部を上昇させた状態を示す縦断面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る培養観察装置を示す縦断面図である。
【図９】図１の培養観察装置の他の変形例を示す縦断面図である。
【図１０】図６の培養観察装置の他の変形例を示す縦断面図である。
【図１１】図１の培養観察装置の他の変形例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の第１の実施形態に係る培養観察装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る培養観察装置１は、図１に示されるように、培養すべき細胞Ａを培養液Ｂとともに収容した培養容器Ｃを搭載するベース２と、該ベース２に設けられた光源部３、撮像部４、送信部５および制御部６とを備えている。
【００１８】
培養容器Ｃは、例えば、細胞培養用のフラスコであって、光学的に透明な材質からなっている。
ベース２は、図１および図２に示されるように、培養容器Ｃの下面を密着させる光学的に透明な材質からなる搭載面２ａと、該搭載面２ａから直立して設けられ搭載面２ａに搭載した培養容器Ｃの一側面を密着させる突当面２ｂとを備えている。インキュベータ内部は多湿状態となるので、ベース２は防水構造となっている。
【００１９】
光源部３は、突当面２ｂに配置され、搭載面２ａから所定の間隔をあけて、かつ、搭載面２ａに平行な方向に複数配列されたＬＥＤ光源３ａを備えている。搭載面２ａからの所定の間隔は、搭載する培養容器Ｃの下面から培養容器Ｃ内部の底面までの距離と同じか若干大きく、培養容器Ｃ内に貯留されることが予想される培養液Ｂの液面までの距離より小さくなるように設定されている。
また、各ＬＥＤ光源３ａから射出される照明光の光軸３ｂは、搭載面２ａに対して略平行となるように設定されている。
【００２０】
撮像部４は、ベース２内部の搭載面２ａの下方に配置された集光レンズ４ａと、該集光レンズ４ａにより集光された光を撮影して画像を取得する撮像素子４ｂとを備えている。
集光レンズ４ａは、搭載面２ａに対して光軸４ｃを傾斜させ、該光軸４ｃが搭載面２ａおよび搭載面２ａに搭載されている培養容器Ｃ内の底面に交差するように配置されている。
【００２１】
撮像素子４ｂも、集光レンズ４ａを挟んで搭載面２ａとは反対側に配置されるとともに、集光レンズ４ａの光軸４ｃ上に配置されている。撮像素子４ｂは、図１に示されるように、集光レンズ４ａの光軸４ｃに対して搭載面２ａの傾斜方向とは逆方向に傾斜する撮像面を有している。これにより、集光レンズ４ａから離れた位置Ｐ１からの光は集光レンズ４ａに近い位置Ｑ１の撮像面に結像される一方、集光レンズ４ａに近い位置Ｐ２からの光は集光レンズ４ａから離れた位置Ｑ２の撮像面に結像される。したがって、集光レンズ４ａの光軸４ｃに対して傾斜して配置されている搭載面２ａに搭載された培養容器Ｃの底面からの光を広い範囲にわたって撮像素子４ｂの撮像面に結像させることができるようになっている。
【００２２】
送信部５は、撮像素子４ｂにより取得された画像を無線によって外部に送信するようになっている。
また、制御部６は、例えば、図示しないタイマーを備えており、定期的に光源部３、撮像部４および送信部５を作動させるようになっている。
【００２３】
このように構成された本実施形態に係る培養観察装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る培養観察装置１を用いて細胞Ａの培養状態を観察するには、培養すべき細胞Ａおよび培養液Ｂを収容した培養容器Ｃを、その下面がベース２の搭載面２ａに密着し、一側面がベース２の突当面２ｂに突き当たるようにベース２に搭載する。
【００２４】
この状態で、培養容器Ｃを搭載した培養観察装置１をインキュベータ（図示略）内に収容し、搭載面２ａが水平となるように配置することにより、インキュベータ内の温度および湿度が管理された環境下で培養容器Ｃ内の細胞Ａの培養が開始される。また、この時点で制御部６内のタイマーを作動させ、計時を開始しておく。
【００２５】
培養が開始されると、タイマーの計時結果に応じて予め設定されているスケジュールに従って、制御部６が光源部３を作動させ、ＬＥＤ光源３ａを点灯させるとともに、撮像素子４ｂによる撮影を行わせる。
ＬＥＤ光源３ａは培養容器Ｃの側面を突き当てる突当面２ｂに設けられ、培養容器Ｃの側面から培養容器Ｃ内に、培養容器Ｃの底面に沿う光軸３ｂの方向に照明光を入射させる。これにより、斜照明あるいは暗視野照明と同様にして、培養容器Ｃの底面に接着して成長している細胞Ａが側方から照明され、細胞Ａの影が形成される。
【００２６】
細胞Ａにおいて散乱した散乱光は、その一部が培養容器Ｃの底面およびベース２の搭載面２ａを透過してベース２内の集光レンズ４ａによって集光され、撮像素子４ｂにより撮影される。この場合に、本実施形態に係る培養観察装置１によれば、集光レンズ４ａが搭載面２ａに対して光軸４ｃを傾斜させて配置されているので、光軸４ｃを中心として光軸４ｃの傾斜方向に長く延びる範囲Ｄからの散乱光が撮像素子４ｂに結像させられる。
【００２７】
本実施形態においては、撮像素子４ｂが、搭載面２ａとは反対方向に傾斜して配置されているので、図１に示されるように、培養容器Ｃの底面のうち、集光レンズ４ａから遠い位置Ｐ１に配置されている部分からの散乱光は、集光レンズ４ａに近い位置Ｑ１に配置されている撮像素子４ｂに結像され、集光レンズ４ａから近い位置Ｐ２に配置されている部分からの散乱光は、集光レンズ４ａから遠い位置Ｑ２に配置されている撮像素子４ｂに結像される。
【００２８】
その結果、撮像素子４ｂには広い範囲にわたってピントのあった培養容器Ｃの底面の像が結像され、培養容器Ｃの底面の広範囲にわたる画像を取得することができる。また、集光レンズ４ａの光軸４ｃを培養容器Ｃの底面に対して傾斜させているので、集光レンズ４ａおよび撮像素子４ｂの収容される搭載面２ａ下方の空間の厚さ寸法を抑えながら、集光レンズ４ａと搭載面２ａとの光軸４ｃに沿う距離を長く確保し、低倍率で広い範囲の培養容器Ｃの底面を撮影することができるという利点がある。
【００２９】
画像が取得された後には、その都度、ＬＥＤ光源３ａを消灯する。このように光源部３等を間欠動作させることにより、装置の温度上昇を抑えて、細胞に対する熱の影響を低減することができる。
【００３０】
そして、撮像素子４ｂにより取得された画像は、制御部６から送信部５に送られ、送信部５によって外部に送信される。したがって、インキュベータの外部において送信部５から送信されてきた画像を受信し、モニタに表示することにより、インキュベータ内から培養容器Ｃを取り出して観察を行うことなく、さらには、インキュベータの扉を開けることなく、インキュベータの外部で培養容器Ｃ内の細胞Ａの培養状態を確認することができる。すなわち、培養細胞時の確認作業の煩わしさを大幅に低減することができるという利点がある。また、培養容器Ｃをインキュベータ外に出さなくて済むので、細胞に対する環境変化（温度、ｐＨ等の変化）をなくすことができる。
【００３１】
特に、本実施形態によれば、光源部３が、細胞Ａを接着させている培養容器Ｃの底面に対して平行に照明光を入射させているので、培養容器Ｃ内において培養されている細胞Ａに影をつけることができる。これにより、撮像部４には細胞Ａの立体的な画像が取得され、細胞Ａの培養状態をより明確に観察することができる。
【００３２】
また、光源部３が培養容器Ｃの底面と培養液Ｂの液面との間に照明光を入射させるので、照明光が培養液Ｂの液面や培養容器Ｃの底面を通過せずに済み、照明光の散乱を抑えて培養液Ｂ内をより遠くまで伝播させることができ、広い範囲にわたって照明することができる。
また、撮像部４が、培養されている細胞Ａにおける散乱光の内、培養容器Ｃの底面を透過した散乱光を撮影するので、高温多湿の環境下で培養されている場合に培養容器Ｃの上面に露結により形成される水滴の影響を受けることなく鮮明な画像を取得することができる。
【００３３】
また、本実施形態においては、光源部３としてＬＥＤ光源３ａを用いているので、発熱を抑えて、細胞への影響を少なくし、電力消費も抑えることができるという利点がある。
【００３４】
なお、本実施形態においては、図３に示されるように、集光レンズ４ａの光軸４ｃを１以上のミラー４ｄによって折り曲げることにしてもよい。このようにすることで、ベース２の厚さ寸法をさらに薄く抑えながら、集光レンズ４ａと搭載面２ａとの距離を長く確保し、低倍率で広い範囲の培養容器Ｃの底面を撮影することができるという利点がある。ベース２の厚さ寸法を薄くすることで、インキュベータ内へ収容する際のスペースを低減することができ、多くの培養容器Ｃを一度にインキュベータ内に収容したい場合に効果的である。
【００３５】
また、本実施形態においては、光源部３からの照明光が、底面と平行な光軸３ｂに沿って水平方向に培養容器Ｃ内に入射されることとしたが、これに限定されるものではなく、水平方向に対して±３０°以下の角度をなして入射されることにしてもよい。このような角度を採用しても、細胞Ａに対して暗視野照明あるいは斜照明と同様の影を形成することができ、立体的な像を撮影することができる。
【００３６】
また、本実施形態においては、集光レンズ４ａの光軸４ｃを培養容器Ｃの底面に対して傾斜させて広範囲にわたる培養容器Ｃの底面の画像を取得することとしたが、これに代えて、図４に示されるように、集光レンズ４ａの光軸４ｃを底面に直交させて、底面の部分的な画像を取得することにしてもよい。この場合には、底面全体あるいは底面の比較的広い部分を撮影する場合と比較して培養状態の判定の確実性は低下するが、この部分領域の画像から培養状態を推定することとしてもよい。
【００３７】
また、本実施形態においては、制御部６がタイマーを備えていて定期的に光源部３等を作動させることとしたが、これに代えて、制御部６に受信部（図示略）が接続されていて、インキュベータ外部からの指令信号を受信し、該指令信号に応じて制御部６が光源部３等を駆動することにしてもよい。このようにすることで、操作者が任意のタイミングで、光源部３のオンオフや撮影を遠隔操作によって行うことができる。
画像信号や指令信号の送受信は、無線で行ってもよいし、有線で行ってもよい。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施形態に係る培養観察装置１０について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る培養観察装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００３９】
本実施形態に係る培養観察装置１０は、撮像部１１において第１の実施形態に係る培養観察装置１と相違している。
本実施形態において撮像部１１は、図５に示されるように、搭載面２ａの下方に、搭載面２ａと略平行な平面上に配列された複数のマイクロレンズ１２ａを備えるマイクロレンズアレイ１２と、該マイクロレンズアレイ１２のさらに下方に配置された撮像素子４ｂとを備えている。マイクロレンズアレイ１２のマイクロレンズ１２ａは、撮像素子４ｂの１画素毎に対応して配置されている。
【００４０】
各マイクロレンズ１２ａの焦点距離は、搭載面２ａを構成する透明部材の厚さ寸法と搭載面２ａに搭載された培養容器Ｃの底面の厚さ寸法とを加えた厚さ寸法より大きく設定されており、培養容器Ｃの底面に接着している細胞Ａに焦点位置を合わせて搭載面２ａの下方に配置されることで、細胞Ａの像を撮像素子４ｂの撮像面に投影することができるようになっている。
なお、撮像素子４ｂが培養容器Ｃの底面全体の画像を撮影することは必ずしも必要ではなく、細胞Ａの存在する確率の高い中央部分等、任意の部分領域について画像を取得し、取得された画像に基づいて、培養状態を推定することにしてもよい。
【００４１】
次に、本発明の第３の実施形態に係る培養観察装置２０について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明においては、上述した第１の実施形態に係る培養観察装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００４２】
本実施形態に係る培養観察装置２０は、図６および図７に示されるように、複数の培養容器Ｃを積み重ね状態に配置してインキュベータ内に収容する場合に使用される培養観察装置２０であって、培養容器Ｃに対して位置決めされるベース２と、該ベース２に対して上下方向に移動可能に設けられた可動部２１と、ベース２に対して可動部２１を移動させる移動機構２２とを備えている。
【００４３】
ベース２は、例えば、積み重ね状態の複数の培養容器Ｃの内の最下位の培養容器Ｃの下面を密着させる搭載面２ａと、培養容器Ｃの側面を突き当てる突当面２ｂとを備えている。
ベース２の搭載面２ａおよびその下方の一部の側面２ｃは、光学的に透明な材質からなり、搭載面２ａに搭載した培養容器Ｃの底面からの散乱光を、搭載面２ａおよび側面２ｃを介して外部から観察することができるようになっている。
【００４４】
可動部２１は、照明光を発生する光源部３と撮像部４とを相対的に位置決めされた状態に支持している。
光源部３は、第１の実施形態と同様のＬＥＤ光源３ａであり、培養容器Ｃの側面に対向配置されており、培養容器Ｃの側面を透過させて培養容器Ｃの内部に照明光を略水平方向に照射するようになっている。
【００４５】
撮像部４も、第１の実施形態と同様に、培養容器Ｃの底面に対して光軸４ｃを傾斜させた集光レンズ４ａと、該集光レンズ４ａによって集光された散乱光を撮影する撮像素子４ｂとを備え、撮像素子４ｂが集光レンズ４ａの光軸４ｃに対して培養容器Ｃの底面とは逆方向に傾斜して配置されている。撮像部４は、光源部３を構成しているＬＥＤ光源３ａがいずれかの培養容器Ｃの底面と、その培養容器Ｃに貯留されている培養液Ｂの液面との間の高さ位置に配置されたときには、ＬＥＤ光源３ａにより照明光が照射されている培養容器Ｃの斜め下方に配置されて、当該培養容器Ｃにおいて培養されている細胞Ａを撮影する位置に配置されるようになっている。
【００４６】
これにより、培養容器Ｃの底面に接着している細胞Ａにおける散乱光の内、培養容器Ｃの底面およびその下方の培養容器Ｃの上面および側面または、培養容器Ｃの底面およびベース２の搭載面２ａおよび側面２ｃを透過した散乱光を集光レンズ４ａによって集光し撮像素子４ｂによって撮影することができるようになっている。
【００４７】
移動機構２２は、例えば、ボールネジ２２ａと、該ボールネジ２２ａを軸線回りに回転させるモータ２２ｂと、可動部２１に固定されボールねじ２２ａと噛み合うナット２２ｃと、可動部２１を上下移動可能に支持するガイドレール２２ｄとを備えているもの等を採用することができる。
制御部６は、タイマーによって定期的に駆動されるとともに、駆動されたときには、光源部３からの照明光の照射および撮像部４による撮影と、移動機構２２による可動部２１の昇降動作とを繰り返し行って、各培養容器Ｃ内において培養されている細胞Ａの培養状態を撮影するようになっている。
移動機構２２による可動部２１の昇降動作は、培養容器Ｃの厚さ分だけ断続的に行われるようになっている。
【００４８】
このように構成された本実施形態に係る培養観察装置２０によれば、制御部６が光源部３を作動させて、内部に照明光が入射された培養容器Ｃの底面を撮像部４により撮影させ、撮影終了後には、図７に示されるように、移動機構２２の作動により可動部２１を昇降させて、光源部３および撮像部４の作動を繰り返すことにより、積み重ね状態の全ての培養容器Ｃ内の細胞Ａの培養状態を順次観察することができる。したがって、一度に多数の培養容器Ｃをインキュベータに収容して培養する際にも各培養容器Ｃ内の細胞Ａの培養状態をインキュベータの外部において観察することができるという利点がある。
【００４９】
なお、上記各実施形態においては、集光レンズ４ａの光軸４ｃに対して撮像素子４ｂを傾斜させることにより、広い範囲にわたってピントの合った画像を取得することとしたが、単一の集光レンズ４ａの代わりに、焦点距離の異なる複数のマイクロレンズ（図示略）を備えたマイクロレンズアレイを採用してもよい。これによれば、マイクロレンズアレイの光軸に直交して撮像素子４ｂを配置しても、広い範囲にわたってピントの合った画像を取得することができる。
【００５０】
次に、本発明の第４の実施形態に係る培養観察装置３０について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る培養観察装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００５１】
本実施形態に係る培養観察装置３０は、図８に示されるように、突当部２ｂに上下方向に間隔をあけて複数段のＬＥＤ光源３ａを配置した光源部３１を備えている点、および、積み重ね状態に配置される培養容器Ｃの上方に配置された撮像部３２を備える点において第１の実施形態に係る培養観察装置１と相違している。
【００５２】
本実施形態における光源部３１のＬＥＤ光源３ａの上下方向の間隔は、培養容器Ｃの高さ寸法と一致している。最下段のＬＥＤ光源３ａは、第１の実施形態と同様に、培養容器Ｃを搭載するベース２の搭載面２ａと最下段の培養容器Ｃ内に貯留される培養液Ｂの液面との間の高さから培養容器Ｃ内に照明光を入射させることができる位置に配置されている。したがって、全てのＬＥＤ光源３ａは、対応する培養容器Ｃの底面と培養液Ｂの液面との間の高さから培養容器Ｃ内に照明光を入射させることができるようになっている。
【００５３】
撮像部３２は、鉛直方向に光軸３２ｃを向けて配置された集光レンズ３２ａと、該集光レンズ３２ａにより集光された光を撮影する撮像素子３２ｂとを備えている。集光レンズ３２ａは、焦点距離を切り替え可能な可変フォーカスレンズである。可変フォーカスレンズは、レンズを切り替える方式のものでもよいし、液体レンズのように印加電圧によって焦点距離を変更できるものであってもよい。
【００５４】
また、本実施形態においては、制御部６が、照明光を射出させるＬＥＤ光源３ａを選択したときには、当該ＬＥＤ光源３ａが対向配置されている培養容器Ｃの底面位置に集光レンズ３２ａの焦点を一致させるように集光レンズ３２ａを制御するようになっている。
図中、符号２ｄは光学的に透明な材質からなる壁面である。
【００５５】
このように構成された本実施形態に係る培養観察装置３０によれば、制御部６により選択されたいずれか（図８に示す例では最下位）のＬＥＤ光源３ａから照明光を培養容器Ｃ内に入射させたときには、当該ＬＥＤ光源３ａに対応する（最下位の）培養容器Ｃの底面に集光レンズ３２ａの焦点位置が一致させられるので、当該培養容器Ｃの底面において培養されている細胞Ａの画像を取得することができる。画像の取得後は、照明光を発生させるＬＥＤ光源３ａを切り替えるとともに、集光レンズ３２ａの焦点位置を変更することにより、積み重ね状態の培養容器Ｃ内の細胞Ａの画像を順次取得することができる。
【００５６】
この場合に、撮影が行われる培養容器Ｃに対応するＬＥＤ光源３ａのみを作動させ、他のＬＥＤ光源３ａからは照明光を発しないので、他のＬＥＤ光源３ａからの照明光がフレアとなって画像に写り込むことを防止し、鮮明な画像を取得することができる。
なお、本実施形態においては、培養容器Ｃの上方に配置された撮像部３２によって、上方から複数の培養容器Ｃの底面の画像を取得することとしたが、これに代えて、撮像部３２を搭載面２ａの下方に配置し、焦点距離を切り替えて、下方から複数の培養容器Ｃの底面の画像を撮影することにしてもよい。また、積み重ね数が多い場合には、焦点距離が長いほど画像が不鮮明となるので、上方および下方の両方に撮像部３２を配置して、焦点距離を短縮することにしてもよい。
【００５７】
また、培養容器Ｃの種類によっては、下面から底面までの距離が異なるので、図９に示されるように、ＬＥＤ光源３ａを上下方向に複数段配置して、培養容器Ｃの種類に合わせて発光させるＬＥＤ光源３ａを選択することにしてもよい。
【００５８】
上記した第３の実施形態または第４の実施形態に係る培養観察装置のように、複数の培養容器を積み重ねた状態に配置する態様において、培養容器として、細胞培養バッグを用いる場合には、例えば、図１０に示されるように、複数の保持棚３９ａ，３９ｂ，３９ｃを有する保持棚ユニット３９を設けることができる。このようにすることで、複数の細胞培養バッグを鉛直方向に配置することができる。ここで、保持棚は、撮像部による画像の取得を妨げない構造をしており、例えば、光学的に透明な材質からできていても良いし、観察領域に開口部を有する構造であっても良い。
【００５９】
上記した各実施例に係る培養観察装置において、図１１に示されるように、搭載される培養容器に振動を与えるための振動手段４０を設けることができる。このようにすることで、培養容器内の細胞が接着性の細胞である場合、トリプシン処理等の細胞を剥がす処理を行う際に、振動手段４０により培養容器に振動を与えることによって細胞を剥がし易くすることができ、併せて細胞が剥がれたか否かを観察することができる。振動手段４０は、制御部により制御されていても良い。
【符号の説明】
【００６０】
Ｂ  培養液
Ｃ  培養容器
１，１０，２０，３０  培養観察装置
３  光源部
３ｂ  光軸
４，１１，３２  撮像部
４ａ  集光レンズ
４ｂ  撮像素子
４ｃ  光軸
５  送信部
６  制御部（光源制御部）
１２  マイクロレンズアレイ
１２ａ  マイクロレンズ
２２  移動機構
３２ａ  集光レンズ（観察光学系）
【図１】
2020062047.tif 000003
【図２】
2020062047.tif 000004
【図３】
2020062047.tif 000005
【図４】
2020062047.tif 000006
【図５】
2020062047.tif 000007
【図６】
2020062047.tif 000008
【図７】
2020062047.tif 000009
【図８】
2020062047.tif 000010
【図９】
2020062047.tif 000011
【図１０】
2020062047.tif 000012
【図１１】
2020062047.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月13日(2020.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の培養面において培養されている細胞に照明光を照射する光源部と、
該光源部から前記照明光が照射された細胞からの光を撮影して画像を取得する撮像部と、
培養容器を搭載する搭載面と、
を備え、
該撮像部が、鉛直方向に沿う光軸を有し前記複数の培養面の少なくとも上方または下方に配置され、
観察光学系と、
該観察光学系の焦点の位置に配置された前記複数の培養面において培養されている細胞からの光を撮影する撮像素子と、
を備え、
前記複数の培養面に焦点の位置を調節可能である培養観察装置。
【請求項２】
前記観察光学系が、鉛直方向に光軸を向けた集光レンズを備えた請求項１に記載の培養観察装置。
【請求項３】
前記集光レンズが可変フォーカスレンズである請求項２に記載の培養観察装置。
【請求項４】
前記複数の培養面が、複数の細胞培養バッグを鉛直方向に配置することにより形成される請求項１から請求項３のいずれかに記載の培養観察装置。
【請求項５】
前記複数の培養面が、複数のフラスコを鉛直方向に配置することにより形成される請求項１から請求項３のいずれかに記載の培養観察装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の参考例としての一態様は、透明な培養容器の側面から培養容器内に照明光を照射する光源部と、該光源部から照射された照明光の培養容器内部からの散乱光を撮影して画像を取得する撮像部と、該撮像部により取得された画像を外部に送信する送信部とを備える培養観察装置である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の一態様は、複数の培養面において培養されている細胞に照明光を照射する光源部と、該光源部から前記照明光が照射された細胞からの光を撮影して画像を取得する撮像部と、培養容器を搭載する搭載面と、を備え、前記撮像部が、鉛直方向に沿う光軸を有し前記複数の培養面の少なくとも上方または下方に配置され、観察光学系と、該観察光学系の焦点の位置に配置された前記複数の培養面において培養されている細胞からの光を撮影する撮像素子と、を備え、前記複数の培養面に焦点の位置を調節可能である培養観察装置である。
このようにすることで、観察光学系の焦点の位置を調節して観察したい培養面に焦点の位置を一致させることにより、撮像素子によって鮮明な画像を取得することができる。積み重ね状態に配置した複数の培養容器をインキュベータ内に収容して、一度に多量の細胞を培養する場合に、各培養容器内の細胞の培養状態を効率的に監視することができる。
上記態様において、前記観察光学系が、鉛直方向に光軸を向けた集光レンズを備えていてもよい。前記集光レンズは、可変フォーカスレンズであってもよい。
また、上記態様において、前記複数の培養面が、複数の細胞培養バッグまたは複数のフラスコを鉛直方向に配置することにより形成されていてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
【図１】本発明の参考例としての第１の実施形態に係る培養観察装置を示す縦断面図である。
【図２】図１の培養観察装置を示す斜視図である。
【図３】図１の培養観察装置の変形例を示す縦断面図である。
【図４】図１の培養観察装置の他の変形例を示す縦断面図である。
【図５】本発明の参考例としての第２の実施形態に係る培養観察装置を示す縦断面図である。
【図６】本発明の参考例としての第３の実施形態に係る培養観察装置を示す縦断面図である。
【図７】図６の培養観察装置の可動部を上昇させた状態を示す縦断面図である。
【図８】本発明の一実施形態としての第４の実施形態に係る培養観察装置を示す縦断面図である。
【図９】図１の培養観察装置の他の変形例を示す縦断面図である。
【図１０】図６の培養観察装置の他の変形例を示す縦断面図である。
【図１１】図１の培養観察装置の他の変形例を示す縦断面図である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の参考例としての第１の実施形態に係る培養観察装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る培養観察装置１は、図１に示されるように、培養すべき細胞Ａを培養液Ｂとともに収容した培養容器Ｃを搭載するベース２と、該ベース２に設けられた光源部３、撮像部４、送信部５および制御部６とを備えている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
次に、本発明の参考例としての第２の実施形態に係る培養観察装置１０について、図面を参照して以下
に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る培養観察装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
次に、本発明の参考例としての第３の実施形態に係る培養観察装置２０について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明においては、上述した第１の実施形態に係る培養観察装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
次に、本発明の一実施形態である第４の実施形態に係る培養観察装置３０について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る培養観察装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。