(57)【要約】  クリーンベンチ等の作業空間において対象細胞を網羅的かつ効果的に発見することを目的として、本発明に係る細胞観察システム（１）は、インキュベータ（２）内に配置され、培養容器（３）内の細胞の第１画像を取得する第１撮像部を備える第１撮像装置（４）と、インキュベータ外に配置され、インキュベータから取り出された培養容器内の第２画像を取得する第２撮像部を備える第２撮像装置（５）と、第１撮像装置および第２撮像装置に接続された処理装置（６）と、第１画像の少なくとも一部および第２画像とを表示する表示装置（７）とを備え、処理装置が、第１画像において対象細胞を抽出し、抽出された対象細胞が存在する位置を算出して記憶するとともに、培養容器を示す表示に対象細胞が存在する位置を重畳して表示装置に表示する。
2019003274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インキュベータ内に配置され、培養容器内の細胞の第１画像を取得する第１撮像部を備える第１撮像装置と、
前記インキュベータ外に配置され、前記インキュベータから取り出された前記培養容器内の第２画像を取得する第２撮像部を備える第２撮像装置と、
前記第１撮像装置および前記第２撮像装置に接続された処理装置と、
前記第１画像の少なくとも一部および前記第２撮像部により撮像されている前記第２画像とを表示する表示装置とを備え、
前記処理装置が、前記第１撮像装置により取得された前記第１画像において対象細胞を抽出し、抽出された前記対象細胞が存在する位置を算出して記憶するとともに、前記培養容器を示す表示に前記対象細胞が存在する位置を重畳して前記表示装置に表示する細胞観察システム。
【請求項２】
前記第２撮像装置が、前記第２撮像部と前記培養容器とを相対移動可能に支持する支持部を備える請求項１に記載の細胞観察システム。
【請求項３】
前記処理装置が、前記第１画像内において前記第２画像を画像マッチングにより検索して、前記培養容器と前記第２撮像部との相対位置を算出し、算出された相対位置に基づいて、前記対象細胞が存在する位置と現在取得されている前記第２画像の位置との対応関係を前記表示装置に表示する請求項１または請求項２に記載の細胞観察システム。
【請求項４】
前記第１撮像部が、前記第１画像を構成する複数枚の部分画像を取得し、
前記第１撮像装置が、前記第１撮像部と前記培養容器とを相対移動させる駆動部を備え、各前記部分画像と、該部分画像を取得したときの前記培養容器と前記第１撮像部との相対位置とを対応づけて前記処理装置に送信する請求項１から請求項３のいずれかに記載の細胞観察システム。
【請求項５】
前記培養容器を示す表示が、前記培養容器の形状を示す容器寸法画像である請求項１から請求項４のいずれかに記載の細胞観察システム。
【請求項６】
前記処理装置が、前記培養容器を示す表示に前記第２画像を重畳して表示する請求項３に記載の細胞観察システム。
【請求項７】
前記培養容器を示す表示が前記第１画像であり、前記処理装置が、前記第１画像内の前記第２画像に対応する位置に該第２画像を重畳して表示する請求項３に記載の細胞観察システム。
【請求項８】
前記処理装置が、前記対象細胞が存在する位置に、前記第１撮像装置により取得された前記第１画像を表示する請求項１に記載の細胞観察システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞観察システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
クリーンベンチのような作業空間において観察装置を用いて培養容器内部の観察を行いながら、培養容器から対象細胞を採取したり除去したりする技術が知られている（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２００９−１０６３０５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、特許文献１の技術では、作業者が観察装置を用いて目視しながら対象細胞を探すため、対象細胞であるかを判断するための時間がかかり、さらに、培養容器内の対象細胞を網羅的に発見することが困難であるという不都合がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、クリーンベンチ等の作業空間において対象細胞を網羅的かつ効果的に発見することができる細胞観察システム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】
本発明の一態様は、インキュベータ内に配置され、培養容器内の細胞の第１画像を取得する第１撮像部を備える第１撮像装置と、前記インキュベータ外に配置され、前記インキュベータから取り出された前記培養容器内の第２画像を取得する第２撮像部を備える第２撮像装置と、前記第１撮像装置および前記第２撮像装置に接続された処理装置と、前記第１画像の少なくとも一部および前記第２撮像部により撮像されている前記第２画像とを表示する表示装置とを備え、前記処理装置が、前記第１撮像装置により取得された前記第１画像において対象細胞を抽出し、抽出された前記対象細胞が存在する位置を算出して記憶するとともに、前記培養容器を示す表示に前記対象細胞が存在する位置を重畳して前記表示装置に表示する細胞観察システムである。【０００６】
本態様によれば、インキュベータ内に配置された第１撮像装置に、細胞を播種した培養容器を収容し、第１撮像部によって培養容器内の細胞の第１画像を取得すると、取得された第１画像が処理装置に送られて、第１画像内における対象細胞が抽出され、対象細胞が存在する位置が算出されて記憶される。【０００７】
インキュベータ内から培養容器を取り出して、インキュベータ外に配置された第２撮像装置に置載し培養容器と第２撮像部とを相対移動させると、第２撮像部により第２画像が取得される。
取得された第１画像、第２画像および培養容器を示す表示が、表示装置に表示されるとともに、記憶された対象細胞が存在する位置が培養容器を示す表示に重畳して表示される。【０００８】
ユーザは、培養容器を示す表示に重畳された対象細胞が存在する位置を見ながら、培養容器と第２撮像部とを相対移動させて、対象細胞が存在する位置付近の第２画像を表示装置に表示させることができる。そして、これにより、クリーンベンチ等の作業空間において対象細胞を網羅的かつ効果的に発見することができる。【０００９】
上記態様においては、前記第２撮像装置が、前記第２撮像部と前記培養容器とを相対移動可能に支持する支持部を備えていてもよい。
また、上記態様においては、前記処理装置が、前記第１画像内において前記第２画像を画像マッチングにより検索して、前記培養容器と前記第２撮像部との相対位置を算出し、算出された相対位置に基づいて、前記対象細胞が存在する位置と現在取得されている前記第２画像の位置との対応関係を前記表示装置に表示してもよい。【００１０】
このようにすることで、処理装置は、第１画像から抽出された対象細胞の位置と、現在取得されている第２画像の位置との対応関係を画像マッチングにより取得し表示装置に表示する。ユーザは表示装置に表示された対応関係を見ながら、培養容器と第２撮像部とを相対移動させて、第２撮像部の視野を対象細胞が存在する位置に一致させて、対象細胞を含む第２画像を表示装置に表示させることができる。そして、これにより、クリーンベンチ等の作業空間において対象細胞を網羅的かつ効果的に発見することができる。【００１１】
また、上記態様においては、前記第１撮像部が、前記第１画像を構成する複数枚の部分画像を取得し、前記第１撮像装置が、前記第１撮像部と前記培養容器とを相対移動させる駆動部を備え、各前記部分画像と、該部分画像を取得したときの前記培養容器と前記第１撮像部との相対位置とを対応づけて前記処理装置に送信してもよい。
このようにすることで、第１撮像部により培養容器内の細胞の複数枚の部分画像が取得され、各部分画像を取得したときの培養容器と第１撮像部との相対位置が対応づけられて記憶部に記憶される。これにより、第１撮像部の視野より大きな第１画像を生成することができる。【００１２】
前記培養容器を示す表示が、前記培養容器の形状を示す容器寸法画像であってもよい。
このようにすることで、表示装置に表示された容器寸法画像を見ながら、重畳して表示されている対象細胞が存在する位置を選択することができる。【００１３】
また、上記態様においては、前記処理装置が、前記培養容器を示す表示に前記第２画像を重畳して表示してもよい。
このようにすることで、培養容器を示す表示と第２画像とを別々に表示する場合と比較して表示スペースを節約することができる。【００１４】
また、上記態様においては、前記培養容器を示す表示が前記第１画像であり、前記処理装置が、前記第１画像内の前記第２画像に対応する位置に該第２画像を重畳して表示してもよい。
このようにすることで、培養容器を示す表示として第１画像を利用して、表示スペースをさらに節約することができる。【００１５】
また、上記態様においては、前記処理装置が、前記対象細胞が存在する位置に、前記第１撮像装置により取得された前記第１画像を表示してもよい。
このようにすることで、対象細胞が存在する位置に表示された第１画像と、第２画像とを直接的に対比して第２画像内に対象細胞を迅速に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る細胞観察システムを示すブロック図である。
【図２】図１の細胞観察システムに備えられる第１撮像装置を示す平面図である。
【図３】図１の細胞観察システムに備えられる第２撮像装置を示す平面図である。
【図４】図１の細胞観察システムの表示装置に表示されるウェルガイドの一例を示す図である。
【図５】図１の細胞観察システムの表示装置における表示例を示す図である。
【図６】図４のウェルガイドに第２撮像部の位置を示すマークを重畳した変形例を示す図である。
【図７】図１の細胞観察システムの第２撮像装置５の変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態に係る細胞観察システム１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る細胞観察システム１は、図１に示されるように、細胞（図５参照。）Ｘを培養するインキュベータ２内に配置され、細胞Ｘを播種した培養容器３を搭載して、該培養容器３内の細胞Ｘの第１画像を取得する第１撮像装置４と、インキュベータ２外に配置され、インキュベータ２から取り出した培養容器３を搭載して、該培養容器３内の細胞Ｘの第２画像を取得する第２撮像装置５と、第１撮像装置４および第２撮像装置５に接続された処理装置６と、該処理装置６に接続された表示装置７とを備えている。
【００１８】
第１撮像装置４は、図２に示されるように、少なくとも底面が光学的に透明な材質からなる培養容器３を搭載する、少なくとも部分的に透明な窓部８を有するステージ９と、該ステージ９の下方において、ステージ９に搭載された培養容器３内の細胞Ｘを撮影する第１撮像部１０と、該第１撮像部１０をステージ９に対して水平２方向に移動させる駆動部１１とを備えている。
【００１９】
培養容器３は、例えば、外形が直方体状の２行３列の６つの円形状ウェルを有するマルチウェルプレートである。ウェルには細胞Ｘが播種され、培養液が満たされている。
ステージ９は、搭載した培養容器３の隣接する２側面を突き当てる２つの突当て面９ａを備え、２つの突当て面９ａに培養容器３の２側面をそれぞれ突き当てることにより、培養容器３を位置決め状態に搭載することができるようになっている。
【００２０】
第１撮像部１０は、集光レンズ等の必要な光学系を備えるカメラであり、培養容器３の底面よりも十分に小さい視野を備えている。
駆動部１１は、図示しないが、例えば、モータと、第１撮像部１０を搭載するスライダと、モータの動力をスライダの水平２方向の動作に変換する２つの直動機構とを備えている。モータには図示しないエンコーダが備えられ、２つの突当て面９ａの交点に対して、第１撮像部１０の光軸が所定の位置に配置された状態を原点位置とし、駆動部１１を作動させたときの第１撮像部１０の水平方向位置（相対位置）を検出することができるようになっている。
【００２１】
これにより第１撮像装置４は、駆動部１１を駆動させて第１撮像部１０を所定の位置に移動させ、第１撮像部１０により取得した画像（部分画像）と、そのときにエンコーダにより検出した第１撮像部１０の位置とを対応づけて処理装置６に送るようになっている。
【００２２】
第２撮像装置５は、図３に示されるように、少なくとも部分的に透明な窓部１２を有するスライドステージ１３と、該スライドステージ１３の下方に配置され、スライドステージ１３に搭載された培養容器３内の細胞Ｘを撮影する第２撮像部１４と、スライドステージ１３を水平２方向に移動可能に支持する支持部１５とを備えている。
第２撮像部１４は、集光レンズ等の必要な光学系を備えるカメラであり、第１撮像部１０の倍率よりも低い、あるいは同等の倍率を備えている。また、詳細確認用に高い倍率に切り替えられるよう構成されていてもよい。
【００２３】
スライドステージ１３は、搭載した培養容器３の隣接する２側面を突き当てる２つの突当て面１３ａと、これら突当て面１３ａとの間に培養容器３を挟むことにより、スライドステージ１３に培養容器３を位置決め状態に固定する容器固定補助具１６とを備えている。容器固定補助具１６は、図示しないバネにより２つの突当て面１３ａとの距離を近接させる方向に付勢されている。
支持部１５は、直交する２方向にスライドステージ１３を案内するガイドレール１７，１８を備えている。
【００２４】
処理装置６は、図示しないプロセッサとメモリとを備えている。処理装置６は、プロセッサにより、第１撮像装置４から送られて来た複数枚の画像と、各画像を取得したときの第１撮像部１０の位置とを受け取って、複数枚の画像を組み合わせた、より大きな第１画像を生成するとともに、生成した第１画像を処理して、対象細胞を抽出するようになっている。
対象細胞は、例えば、細胞Ｘの形状的特徴を算出することにより、他の細胞Ｘとは異なる細胞であるとして抽出することができる。処理装置６は、例えば、抽出された対象細胞の重心位置を対象細胞の位置としてメモリに記憶するようになっている。
【００２５】
そして、処理装置６は、図４に示されるように、第１画像内の全ての領域における対象細胞の抽出が終了した後に、対象細胞が存在する位置を示すマークＹを培養容器３を表す容器寸法画像に重畳したウェルガイドに生成するようになっている。ユーザはウェルガイド上に表示されたいずれかのマークＹを選択することができ、マークＹが選択されると、処理装置６は、該マークＹに対応する位置において抽出された対象細胞を含む第１画像を表示装置７に表示させるようになっている。
【００２６】
したがって、処理装置６は、図５に示されるように、ウェルガイドと、現在取得されている第２画像そのものと、ユーザにより選択された第１画像の一部分とを並べて表示装置７に表示させるようになっている。図中、第１画像における斜線部は、対象細胞を示している。
ユーザが第２撮像装置５において、培養容器３を水平方向に移動させると、第２撮像部１４により撮影している培養容器３内の位置が変化するので、表示装置７に表示されている第２画像がリアルタイムに変化するようになっている。
【００２７】
このように構成された本実施形態に係る細胞観察システム１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る細胞観察システム１を用いて細胞Ｘの観察を行うには、細胞Ｘおよび培地を収容した培養容器３をインキュベータ２内の第１撮像装置４のステージ９に搭載し、ステージ９に設けられた２つの突当て面９ａに培養容器３の２つの隣接する側面を突き当てる。これにより、培養容器３がステージ９に位置決め状態に載置される。
【００２８】
この状態で、インキュベータ２内を所定の温度および湿度に管理しつつ、培養容器３底面に接着して成長する細胞Ｘを培養する。そして、例えば、細胞Ｘを継代する時期になった時点で、第１撮像装置４を作動させ、培養容器３の底面に接着している細胞Ｘの複数の部分画像を取得するとともに、各部分画像の取得時におけるステージ９の基準位置に対する第１撮像部１０の光軸位置を対応づけて部分画像に対応づけて処理装置６に送る。
【００２９】
処理装置６は、送られてきた複数枚の部分画像を合成してより広い画角を有する第１画像を生成し、生成された第１画像内において、対象細胞を抽出する処理を行う。対象細胞としては、例えば、細胞Ｘのコロニー状態を判別した結果、ピペットやアスピレータで分取あるいは廃棄すべきであると判定された細胞Ｘを挙げることができる。
処理装置６は、図４に示されるように、培養容器３の形状を表すウェルガイドを生成するとともに、対象細胞として抽出された位置に、例えば、円形のマークＹを重畳する。
【００３０】
ユーザはインキュベータ２から培養容器３を取り出して、インキュベータ２外のクリーンベンチに配置された第２撮像装置５のスライドステージ１３上に培養容器３を搭載する。そして、スライドステージ１３に設けられている２つの突当て面１３ａに培養容器３の２つの側面を突き当てるとともに、容器固定補助具１６によって培養容器３をスライドステージ１３上に固定する。これにより、処理装置６によって生成されたウェルガイドおよび第２撮像部１４によって第２画像が取得され、表示装置７に表示される。
【００３１】
ユーザがウェルガイド上において表示したい対象細胞のマークＹを選択すると、処理装置６が選択されたマークＹに対応する位置の対象細胞を含む第１画像を表示装置７に表示する。（図５において、ウェルガイド上の斜線は、ユーザにより選択されたマークＹであることを示している。）ユーザは、選択したマークＹの培養容器３における位置をウェルガイドによって確認し、第２撮像部１４が培養容器３に対して略同等の位置関係になるようにスライドステージ１３を移動させる。
【００３２】
これにより、培養容器３に対して、第２撮像部１４の位置が選択したマークＹの位置にほぼ一致する位置に配置されると、図５に示されるように、表示装置７に表示されている第２画像内に対象細胞の画像が出現し、第１画像と第２画像とがほぼ一致するようになる。これにより、インキュベータ２内で抽出された対象細胞をインキュベータ２外で迅速に特定することができる。したがって、ユーザは、ピペット等によって対象細胞を分取することができ、分取前の第１画像と分取後の第２画像とを対比観察することができる。
【００３３】
このように、本実施形態に係る細胞観察システム１によれば、インキュベータ２内において取得された第１画像を処理して対象細胞を抽出し、抽出された対象細胞の位置をインキュベータ２外において表示するので、ユーザは、表示された位置に第２撮像部１４を一致させて対象細胞を容易に確認することができ、分取等の処置を迅速に行うことができる。
したがって、ユーザが対象細胞を探す手間を省いて、培養容器３内の対象細胞を網羅的に発見することができるという利点がある。
【００３４】
その結果、インキュベータ２から取り出して対象細胞を探す必要がないので、培養環境が整っていない状況に細胞Ｘを長時間にわたって晒さずに済み、細胞Ｘを健全な状態に維持することができる。
【００３５】
なお、本実施形態においては、培養容器３を示すウェルガイドに対象細胞を示す円形のマークＹを重畳することとしたが、これに加えて、第１撮像装置４により取得された第１画像の部分を重畳表示することにしてもよい。これにより、ユーザは表示された第１画像を見ながら対象細胞の位置を確認することができ、より直感的に対象細胞を確認することができる。
また、培養容器３を表す表示として容器寸法画像を生成して表示することとしたが、これに代えて、第１画像自体を表示することにしてもよい。
【００３６】
また、本実施形態においては、第２撮像部１４により取得された第２画像を第１画像内において、画像マッチングを行うことによって探索することにより、培養容器３に対する第２撮像部１４の光軸位置を第１画像内において特定することにしてもよい。そして、特定された第２撮像部１４の位置を、図６に示されるように、例えば、矩形のマークＺによって、ウェルガイド内に重畳して表示してもよい。
【００３７】
このようにすることで、ウェルガイドに重畳された対象細胞の位置を示すマークＹに、第２撮像部１４の光軸位置を示す矩形のマークＺが近接するようにスライドステージ１３を移動させることができ、より迅速に、第２画像内に対象細胞を表示させることができる。
【００３８】
また、ウェルガイド内に第２画像の位置を示す矩形のマークＺを重畳して表示することに加えて、第２撮像部１４を表す矩形のマークＺを重畳して表示してもよい。培養容器３を表すウェルガイドに対して第２撮像部１４を表す矩形のマークＺを重畳することで、第２撮像装置５における培養容器３と第２撮像部１４との関係をより現実に近い形で表示でき、ユーザがスライドステージ１３をより直感的に操作することができる。
【００３９】
また、本実施形態においては、第２撮像装置５がスライドステージ１３、突当て面１３ａおよび容器固定補助具１６を有する場合を例示した。培養容器３を移動させる際の姿勢を固定することで、取得される第２画像の向きを第１画像の向きと一致させて、画像マッチングを容易にすることができる。
【００４０】
これに代えて、画像マッチングは並進および回転を考慮しなければならず複雑になるが、図７に示されるように、第２撮像部１４の上方に培養容器３を水平に支持する透明なテーブル状のステージを採用してもよい。このようにすることで、培養容器３をステージ上で自由にスライドさせて、任意の位置および角度で第２撮像部１４により第２画像を取得させることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  細胞観察システム
２  インキュベータ
３  培養容器
４  第１撮像装置
５  第２撮像装置
６  処理装置
７  表示装置
１０  第１撮像部
１１  駆動部
１４  第２撮像部
１５  支持部
Ｘ  細胞
【図１】
2019003274.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2019003274.tif 000007
【図６】
2019003274.tif 000008
【図７】
2019003274.tif 000009
【国際調査報告】
2019003274.tif 000010
2019003274.tif 000011
2019003274.tif 000012
2019003274.tif 000013