(57)【要約】【課題】試料に含まれる物質に係る操作を行うことができ、かつ、試料の画像を取得することができる実験システムを提供する。【解決手段】実験システム１は、試料５０を撮影することにより画像データを作成する撮像ユニット１７０と、撮像ユニットの位置を移動させる観察移動機構１８０とを有する。また、実験システム１は、試料５０に液体を供給する又は前記試料５０から液体を除去する供給除去部２７１と、供給除去部２７１の位置を移動させる操作移動機構２８０と、供給除去部２７１を介して液体を移動させるためのポンプ２９２とを備える。さらに、実験システム１は、撮像ユニット１７０と供給除去部２７１との位置を連動させるように観察移動機構１８０と操作移動機構２８０との動作を制御し、撮像ユニット１７０と供給除去部２７１との位置に応じてポンプ２９２の動作を制御する制御部７１０を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の面に分布する試料の前記面における異なる位置に移動可能であり物質を添加又は除去する外部の物質操作機構の位置に対応して、撮像位置を変更可能な実験用の撮像装置であって、
前記試料を撮影することにより画像データを作成する撮像ユニットと、
前記撮像ユニットの位置を移動させる観察移動機構と、
前記撮像ユニットの位置と前記物質操作機構の物質操作位置とが連動するように前記観察移動機構の動作を制御する制御部と
を備える撮像装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記撮像ユニットの位置に係る信号と前記物質操作位置に係る信号とを含む制御信号のうちから、前記撮像ユニットの位置に係る信号を弁別して前記観察移動機構の動作を制御する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記撮像ユニットの位置と前記物質操作位置とを表す１つの制御信号に基づいて、前記観察移動機構の動作を制御する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記物質操作位置に基づいて、前記撮像ユニットの位置を決定し、前記観察移動機構の動作を制御する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記物質操作機構が発する光に基づいて、前記撮像ユニットの位置を決定する、請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記物質操作位置に係る制御信号を受信したとき、前記物質操作機構を有する装置に前記撮像ユニットの位置に係る情報を要求する、請求項４又は５に記載の撮像装置。
【請求項７】
試料を撮影することにより画像データを作成する撮像ユニットと、
前記撮像ユニットの位置を移動させる観察移動機構と、
前記試料に液体を供給する又は前記試料から液体を除去する供給除去部と、
前記供給除去部の位置を移動させる操作移動機構と、
前記供給除去部を介して前記液体を移動させるためのポンプと、
前記撮像ユニットと前記供給除去部との位置を連動させるように前記観察移動機構と前記操作移動機構との動作を制御し、前記撮像ユニットと前記供給除去部との位置に応じて前記ポンプの動作を制御する制御部と
を備える実験システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記画像データを用いて、前記観察移動機構と前記操作移動機構との動作を制御する、請求項７に記載の実験システム。
【請求項９】
前記液体は、前記試料に含まれる細胞を培養するための培地であり、
前記制御部は、前記供給除去部を用いて前記試料から培地を除去し、その後に前記試料に培地を供給することで培地を交換するように、前記観察移動機構と前記操作移動機構と前記ポンプとの動作を制御する、
請求項７又は８に記載の実験システム。
【請求項１０】
前記撮像ユニットと前記供給除去部とは、前記試料を挟んで対向するように配置されている、請求項７乃至９のうち何れか１項に記載の実験システム。
【請求項１１】
前記供給除去部と共に前記操作移動機構によって移動し、前記試料を照明する照明ユニットをさらに備え、
前記制御部は、前記撮像ユニットによって撮影された前記照明ユニットから放射された照明光に係る画像に基づいて、前記観察移動機構と前記操作移動機構との動作を制御する、
請求項１０に記載の実験システム。
【請求項１２】
試料を撮影することにより画像データを作成する撮像ユニットと、前記撮像ユニットの位置を移動させる観察移動機構と、前記試料に液体を供給する又は前記試料から液体を除去する供給除去部と、前記供給除去部の位置を移動させる操作移動機構と、前記供給除去部を介して前記液体を移動させるためのポンプとを有する実験システムの制御方法であって、
前記撮像ユニットと前記供給除去部との位置を連動させるように前記観察移動機構と前記操作移動機構との動作を制御することと、
前記撮像ユニットと前記供給除去部との位置に応じて前記ポンプの動作を制御することと
を含む実験システムの制御方法。
【請求項１３】
特定の面に分布する試料の前記面における異なる位置に移動可能であり物質を添加又は除去する物質操作機構の位置に対応して、撮像位置を変更可能な実験用の撮像装置の制御プログラムであって、
撮像ユニットを用いて前記試料を撮影することにより画像データを作成することと、
観察移動機構を用いて前記撮像ユニットの位置を移動させることと、
前記撮像ユニットの位置と前記物質操作機構の物質操作位置とが連動するように前記観察移動機構の動作を制御することと
をコンピュータに実行させる撮像装置の制御プログラム。
【請求項１４】
試料を撮影することにより画像データを作成する撮像ユニットと、前記撮像ユニットの位置を移動させる観察移動機構と、前記試料に液体を供給する又は前記試料から液体を除去する供給除去部と、前記供給除去部の位置を移動させる操作移動機構と、前記供給除去部を介して前記液体を移動させるためのポンプとを有する実験システムの制御プログラムであって、
前記撮像ユニットと前記供給除去部との位置を連動させるように前記観察移動機構と前記操作移動機構との動作を制御することと、
前記撮像ユニットと前記供給除去部との位置に応じて前記ポンプの動作を制御することと
をコンピュータに実行させるための制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実験用の撮像装置、実験システム、実験システムの制御方法、実験用の撮像装置の制御プログラム、及び実験システムの制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、インキュベータ内に培養容器を静置し、当該培養容器内の培養細胞等の画像を得る装置が知られている。例えば特許文献１には、インキュベータ内で、撮像部であるカメラを移動させながら複数の撮影を行い、培養容器内の広い範囲に存在する細胞を撮影する装置に係る技術が開示されている。
【０００３】
また、一般に、培養容器を用いて細胞等を培養しながら、当該培養容器内の培地に試薬を添加し、そのときの培養細胞等の変化を観察する実験が行われることがある。また、細胞を培養する際には、培地を定期的に交換する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２９５８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、試料に含まれる物質に係る操作を行うことができ、かつ、試料の画像を取得することができる実験用の撮像装置、実験システム、実験システムの制御方法、実験用の撮像装置のプログラム、及び実験システムの制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、実験用の撮像装置は、特定の面に分布する試料の前記面における異なる位置に移動可能であり物質を添加又は除去する外部の物質操作機構の位置に対応して、撮像位置を変更可能な実験用の撮像装置であって、前記試料を撮影することにより画像データを作成する撮像ユニットと、前記撮像ユニットの位置を移動させる観察移動機構と、前記撮像ユニットの位置と前記物質操作機構の物質操作位置とが連動するように前記観察移動機構の動作を制御する制御部とを備える。
【０００７】
本発明の一態様によれば、実験システムは、試料を撮影することにより画像データを作成する撮像ユニットと、前記撮像ユニットの位置を移動させる観察移動機構と、前記試料に液体を供給する又は前記試料から液体を除去する供給除去部と、前記供給除去部の位置を移動させる操作移動機構と、前記供給除去部を介して前記液体を移動させるためのポンプと、前記撮像ユニットと前記供給除去部との位置を連動させるように前記観察移動機構と前記操作移動機構との動作を制御し、前記撮像ユニットと前記供給除去部との位置に応じて前記ポンプの動作を制御する制御部とを備える。
【０００８】
本発明の一態様によれば、実験システムの制御方法は、試料を撮影することにより画像データを作成する撮像ユニットと、前記撮像ユニットの位置を移動させる観察移動機構と、前記試料に液体を供給する又は前記試料から液体を除去する供給除去部と、前記供給除去部の位置を移動させる操作移動機構と、前記供給除去部を介して前記液体を移動させるためのポンプとを有する実験システムの制御方法であって、前記撮像ユニットと前記供給除去部との位置を連動させるように前記観察移動機構と前記操作移動機構との動作を制御することと、前記撮像ユニットと前記供給除去部との位置に応じて前記ポンプの動作を制御することとを含む。
【０００９】
本発明の一態様によれば、実験用の撮像装置の制御プログラムは、特定の面に分布する試料の前記面における異なる位置に移動可能であり物質を添加又は除去する物質操作機構の位置に対応して、撮像位置を変更可能な実験用の撮像装置の制御プログラムであって、撮像ユニットを用いて前記試料を撮影することにより画像データを作成することと、観察移動機構を用いて前記撮像ユニットの位置を移動させることと、前記撮像ユニットの位置と前記物質操作機構の物質操作位置とが連動するように前記観察移動機構の動作を制御することとをコンピュータに実行させる。
【００１０】
本発明の一態様によれば、実験システムの制御プログラムは、試料を撮影することにより画像データを作成する撮像ユニットと、前記撮像ユニットの位置を移動させる観察移動機構と、前記試料に液体を供給する又は前記試料から液体を除去する供給除去部と、前記供給除去部の位置を移動させる操作移動機構と、前記供給除去部を介して前記液体を移動させるためのポンプとを有する実験システムの制御プログラムであって、前記撮像ユニットと前記供給除去部との位置を連動させるように前記観察移動機構と前記操作移動機構との動作を制御することと、前記撮像ユニットと前記供給除去部との位置に応じて前記ポンプの動作を制御することとをコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、試料に含まれる物質に係る操作を行うことができ、かつ、試料の画像を取得することができる実験用の撮像装置、実験システム、実験システムの制御方法、実験用撮像装置のプログラム、及び実験システムの制御プログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る実験システムの概略を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、一実施形態に係る観察装置の構成例の概略を示すブロック図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、一実施形態に係る液体操作装置の構成例の概略を示すブロック図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、一実施形態に係る操作装置の構成例の概略を示すブロック図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、一実施形態に係る表示装置の構成例の概略を示すブロック図である。
【図３】図３は、一実施形態に係る実験システムの構成例の概略を示すブロック図である。
【図４】図４は、一実施形態に係る操作装置制御の一例の概略を示すフローチャートである。
【図５】図５は、一実施形態に係る操作装置に表示される操作画面の一例の概略を示す図である。
【図６】図６は、一実施形態に係る特定位置観察モード処理の一例の概略を示すフローチャートである。
【図７】図７は、一実施形態に係る測定モード処理の一例の概略を示すフローチャートである。
【図８Ａ】図８Ａは、一実施形態に係る液体操作モード処理の一例の概略を示すフローチャートである。
【図８Ｂ】図８Ｂは、一実施形態に係る液体操作モード処理の一例の概略を示すフローチャートである。
【図９】図９は、一実施形態に係る操作装置に表示される操作画面の一例の概略を示す図である。
【図１０】図１０は、一実施形態に係る自動培地交換モード処理の一例の概略を示すフローチャートである。
【図１１Ａ】図１１Ａは、一実施形態に係る観察装置制御の一例の概略を示すフローチャートである。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、一実施形態に係る観察装置制御の一例の概略を示すフローチャートである。
【図１２Ａ】図１２Ａは、一実施形態に係る液体操作装置制御の一例の概略を示すフローチャートである。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、一実施形態に係る液体操作装置制御の一例の概略を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、一実施形態に係る表示装置制御の一例の概略を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態について説明する。本実施形態に係る実験システム１は、例えば細胞を培養しながら、細胞の画像を取得することができる。さらに、実験システム１は、細胞を培養しながら、培地に試薬を添加したり、培地を交換したりすることができる。実験システム１では、細胞の画像を取得するための観察装置を無線通信を用いて遠隔操作をしたり、得られた画像を無線通信によって離れた場所にある表示装置に表示させたりすることができる。また、実験システム１では、培地に試薬を添加する等を行う液体操作装置を無線通信を用いて遠隔操作することができる。したがって、実験システム１によれば、細胞を例えばインキュベータ内に静置したまま、細胞の観察や培地の交換などが行われ得る。実験システム１は、インキュベータ内で用いられてもよいし、クリーンベンチ内等、他の場所で用いられてもよい。
【００１４】
［実験システムの構成］
図１は、実験システム１の外観の概略を示す模式図である。図１に示すように、実験システム１は、観察装置１０と、液体操作装置２０と、操作装置３０と、表示装置４０とを備える。図２Ａは観察装置１０の構成の一例を示すブロック図であり、図２Ｂは液体操作装置２０の構成の一例を示すブロック図であり、図２Ｃは操作装置３０の構成の一例を示すブロック図であり、図２Ｄは表示装置４０の構成の一例を示すブロック図である。また、図３は、実験システム１の全体の機能の概略を示すブロック図である。
【００１５】
〈観察装置〉
図１に示すように、観察装置１０の外形は、おおよそ平板形状をしている。観察装置１０は、例えばインキュベータ内に設置され、観察装置１０の水平な上面には、観察対象である試料５０が配置される。以降の説明のため、観察装置１０の試料５０が配置される面と平行な面内に互いに直交するＸ軸及びＹ軸を定義し、Ｘ軸及びＹ軸と直交するように鉛直上向きにＺ軸を定義する。観察装置１０の上面には、透明板１０２が設けられており、観察装置１０の筐体１０１の内部には、撮像ユニット１７０が設けられている。試料５０は、透明板１０２上に静置される。観察装置１０は、透明板１０２を介して試料５０を撮影し、試料５０の画像を取得する。なお、観察というと目視が連想されるが、観察装置１０は、機械による観測、及び観測結果の数値化、データ化等を行い得る。観察装置１０は、撮像装置の一種であると考えてもよい。
【００１６】
実験システム１の測定対象である試料５０は、例えば次のようなものである。容器５１内に培地５３が入れられ、培地５３内で細胞等が培養される。容器５１は、例えばシャーレ、培養フラスコ、マルチウェルプレート等であり得る。このように、容器５１は、例えば、生体試料を培養するための培養容器である。容器５１の形状、大きさ等は限定されない。また、容器５１の蓋は、光を反射する。測定対象は例えば細胞であるが、細胞、接着性の細胞でもよいし、浮遊性の細胞でもよい。また、細胞は、スフェロイドや組織であってもよい。さらに、細胞は、どのような生物に由来してもよく、菌等であってもよい。このように、試料５０は、生物又は生物に由来する試料である生体試料を含む。また、実験システム１の用途は、生体試料に限定されない。実験システム１は、種々の物質等を対象とした実験に用いられ得る。例えば、単に各種物質を添加又は除去する際の様子を観察する用途に、実験システム１は用いられ得る。例えば、特定の薬剤を散布、添加するときの拡散の仕方などの研究にも、実験システム１は利用され得る。
【００１７】
観察装置１０の筐体１０１の内部には、観察装置１０の各構成要素が設けられている。インキュベータ内は例えば温度３７℃、湿度９５％といった高温多湿の環境である。観察装置１０はこのような高温多湿の環境で用いられるため、筐体１０１及び透明板１０２によって観察装置１０の内部は気密性が保たれている。
【００１８】
筐体１０１の観察ヘッド部１６０には、撮像ユニット１７０が設けられている。撮像ユニット１７０は、撮像素子、撮像光学系等を有する。撮像ユニット１７０は、試料５０の方向を撮像し、試料５０の画像を取得する。また、観察ヘッド部１６０には、第１の照明ユニット１７６が設けられている。第１の照明ユニット１７６は、ＬＥＤ等の光源と照明光学系等を有しており、試料５０の方向へと照明光を放射する。第１の照明ユニット１７６から放射された照明光は、試料５０の蓋で反射して、細胞等の観察対象物を照らし、撮像ユニット１７０の光学系へと入射する。このようにして、撮像ユニット１７０は、照明された試料５０の画像を取得することができる。
【００１９】
観察ヘッド部１６０は、観察移動機構１８０によって移動させられる。観察移動機構１８０は、観察ヘッド部１６０をＸ軸方向に移動させるための例えば送りねじとアクチュエータとを有するＸ移動機構１８２を備える。また、観察移動機構１８０は、観察ヘッド部１６０をＹ軸方向に移動させるための例えば送りねじとアクチュエータとを有するＹ移動機構１８４を備える。撮像ユニット１７０は、透明板１０２上の試料５０を拡大して撮影することができるが、試料５０の一部しか一度に撮影することができない。観察移動機構１８０によって撮像ユニット１７０が移動させられることで、撮像ユニット１７０は、広い範囲の画像を取得することができる。Ｚ軸方向の撮影位置は、撮像ユニット１７０の撮像光学系の合焦位置が光軸方向に変更されることで変更される。なお、合焦調整機構に代えて、又はこれと共に、観察移動機構１８０は観察ヘッド部１６０をＺ軸方向に移動させるための送りねじ及びアクチュエータ等を有するＺ移動機構を備えていてもよい。
【００２０】
筐体１０１の内部には、観察移動機構１８０及び撮像ユニット１７０の動作を制御するための第１の制御回路１１０が設けられている。また、筐体１０１の内部には、第１の通信装置１５２が設けられている。第１の通信装置１５２は、液体操作装置２０、操作装置３０及び表示装置４０と通信を行うための装置である。この通信には、例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を利用した無線通信が利用される。Ｗｉ−Ｆｉが利用されるとき、例えば観察装置１０の第１の通信装置１５２は、アクセスポイントとして機能する。また、これらの無線通信の一部又は全部は、有線通信に置き換えられてもよい。
【００２１】
図２Ａに示すように、観察装置１０（撮像装置）は、上述の第１の制御回路１１０、観察ヘッド部１６０の撮像ユニット１７０及び第１の照明ユニット１７６、観察移動機構１８０、並びに第１の通信装置１５２に加えて、第１の記録装置７６１を備える。また、第１の制御回路１１０は、観察移動機構制御部７１１、撮像制御部７１２、画像処理部７１３、及び第１の照明制御部７１４としての機能を有する。観察移動機構制御部７１１は、観察移動機構１８０の動作を制御する。撮像制御部７１２は、撮像ユニット１７０の動作を制御する。画像処理部７１３は、撮像ユニット１７０で取得された画像に対して各種処理を行う。第１の制御回路１１０は、その他、観察装置１０の各部の動作を制御する機能や、第１の通信装置１５２を介した通信を制御する機能等を備える。第１の記録装置７６１には、第１の制御回路１１０で用いられるプログラム及びパラメータ等を含む各種情報が記録されている。また、第１の記録装置７６１には、第１の制御回路１１０で作成された各種情報が記録され得る。第１の照明制御部７１４は、第１の照明ユニット１７６の動作を制御する。
【００２２】
〈液体操作装置〉
図１に示すように、液体操作装置２０は、観察装置１０上に静置された試料５０の培地に試薬を添加したり、試料５０の液体の培地５３を交換したりできる機能を有する。
【００２３】
液体操作装置２０は、操作ヘッド部２６０と操作移動機構２８０とを備える。操作ヘッド部２６０は、操作移動機構２８０の動作によって移動する。例えば操作ヘッド部２６０は、観察装置１０の観察ヘッド部１６０と対向する位置に移動する。操作ヘッド部２６０には、供給除去部２７１と、第２の照明ユニット２７６とが設けられている。供給除去部２７１には、供給部２７２と、除去部２７４とが含まれる。供給除去部２７１は、例えばピペットのようなものを含む。ここでいうピペットのようなものは、いわゆるピペットに限らず、漏斗、スポイト、注射針などを含み、物質を添加又は除去できるものを広く含み、単なる管、溝、穴なども含む。供給除去部２７１は、物質添加部、物質除去部、物資添加除去部、物質交換部、物質移動部、物質位置変更部、あるいはこれらを含む装置として機能し得る。供給除去部２７１は、試料に対し特定の物質を添加又は除去する物質交換部、試料に対し特定の物質を除去した後に添加する物質置換部、試料内の特定の物質を移動させる物質操作部などとしての機能、又はこれらの組合せを発揮できる部材及び機構を有している。
【００２４】
供給部２７２は、試料５０の容器５１に液体を添加する部分であり、例えばピペット形状を有している。供給部２７２は、Ｚ軸方向に上下し、例えば供給部２７２の先端は、培地５３内に浸かったり、培地５３から取り出されたりする。供給部２７２をＺ軸方向に動作させるため、操作ヘッド部２６０には第１のＺ移動機構２８５が設けられている。
【００２５】
除去部２７４は、試料５０の容器５１内の液体を除去する部分であり、例えばピペット形状を有している。除去部２７４は、Ｚ軸方向に上下し、例えば除去部２７４の先端は、培地５３内に浸かったり、培地５３から取り出されたりする。除去部２７４をＺ軸方向に動作させるため、操作ヘッド部２６０には第２のＺ移動機構２８６が設けられている。
【００２６】
第２の照明ユニット２７６は、試料５０を照明するため、試料５０の方向に照明光を放射する。第２の照明ユニット２７６から放射された照明光は、試料５０を透過して、操作ヘッド部２６０と対向する観察ヘッド部１６０に設けられた撮像ユニット１７０に入射する。このようにして、撮像ユニット１７０は、照明された試料５０の画像を取得することができる。供給部２７２又は除去部２７４で試料５０の容器５１内の液体を取り扱う場合、試料５０の蓋は取り外された状態となる。この場合、観察ヘッド部１６０に設けられた第１の照明ユニット１７６から放射された光では、試料５０の細胞等の観察対象物を照明することができないため、第２の照明ユニット２７６が用いられる。
【００２７】
なお、観察ヘッド部１６０と操作ヘッド部２６０との位置の調整に照明光の位置が利用されてもよい。すなわち、第２の照明ユニット２７６から放射される照明光の位置が、撮像ユニット１７０によって撮影された画像に基づいて特定され得る。特定された照明光の位置を利用して、観察ヘッド部１６０と操作ヘッド部２６０とが対向するように、観察ヘッド部１６０と操作ヘッド部２６０との位置の調整が行われてもよい。本実施形態では、観察ヘッド部１６０と操作ヘッド部２６０との位置が後述する操作装置３０によって制御される例を示すが、これに限らない。例えば、観察装置１０が、観察装置１０が取得した画像に基づいて第２の照明ユニット２７６から放射される照明光の位置を解析し、当該照明光の位置に合せるように観察ヘッド部１６０の位置を移動させる制御を行ってもよい。この場合、観察装置１０の動作は、液体操作装置２０の動作に追従することになる。また、液体操作装置２０が、観察装置１０から観察装置１０が取得した画像を取得し、当該画像における第２の照明ユニット２７６から放射される照明光の位置に基づいて観察ヘッド部１６０と操作ヘッド部２６０との位置関係を解析し、操作ヘッド部２６０の位置を移動させるような制御を行ってもよい。この場合、液体操作装置２０の動作は、観察装置１０の動作に追従することになる。また、観察装置１０が、液体操作装置２０の動作に応じて動作する場合、以下のようにであってもよい。すなわち、例えば、液体操作装置２０は、第２の照明ユニット２７６から照射される光の色、波長等で液体操作装置２０による指示を判別してもよい。また、観察装置１０は、第２の照明ユニット２７６から放射される特定のオンオフパターンで、観察ヘッド部１６０が操作ヘッド部２６０の近くにあることなどの情報やその他の指示を特定してもよい。観察ヘッド部１６０の位置は、第２の照明ユニット２７６からの光が強くなる位置、例えば上述のように観察ヘッド部１６０と操作ヘッド部２６０とが対向する位置に合わせられるように制御されてもよいし、他の位置に合わせられるように制御されてもよい。また、第２の照明ユニット２７６から照射される照明ビームの形状パターンを非対称形状とし、照明ビームのどの位置が検出されているかが判別され得るように構成されており、照明ビームの形状に応じて観察ヘッド部１６０の位置がＸ又はＹ各方向に移動させられてもよい。例えば、左側パターンを撮像部が検出したときに、もっと右を検出できる位置まで観察ヘッド部１６０を移動させる、といった位置合わせが可能となるし、あえて位置をずらす制御を行うことも可能になる。観察装置１０は、必要に応じて、観察ヘッド部１６０の位置制御に先立って、液体操作装置２０に対して照明光の照射を行うことを要求してもよい。また同様に、液体操作装置２０が操作ヘッド部２６０の位置を観察ヘッド部１６０の位置に応じて制御してもよい。
【００２８】
操作移動機構２８０は、操作ヘッド部２６０をＸ軸方向に移動させるための例えば送りねじとアクチュエータとを有するＸ移動機構２８２を備える。また、操作移動機構２８０は、操作ヘッド部２６０をＹ軸方向に移動させるための例えば送りねじとアクチュエータとを有するＹ移動機構２８４を備える。操作移動機構２８０によって操作ヘッド部２６０が移動することで、操作ヘッド部２６０は、観察装置１０の透明板１０２上の試料５０の様々な位置において、試薬等の液体などの物質を添加したり除去したりすることができる。
【００２９】
液体操作装置２０には、ポンプ２９２が設けられている。また、液体操作装置２０には、供給部２７２と管で接続された試薬容器２９４と、除去部２７４と管で接続された廃液容器２９５とが設けられている。ポンプ２９２は、試薬容器２９４内の液体を供給部２７２へと送り出す。また、ポンプ２９２は、除去部２７４から液体を廃液容器２９５へと送り出す。図１には、それぞれ１つの試薬容器２９４及び廃液容器２９５が描かれているが、これらの容器はそれぞれ複数設けられており、供給される液体等が切り換えられるように液体操作装置２０は構成されていてもよい。
【００３０】
液体操作装置２０の筐体２０１には、操作移動機構２８０、第１のＺ移動機構２８５、第２のＺ移動機構２８６、第２の照明ユニット２７６及びポンプ２９２の動作を制御するための第２の制御回路２１０が設けられている。また、筐体２０１には、観察装置１０の第１の通信装置１５２等と通信を行うための第２の通信装置２５２が設けられている。この通信には、例えばＷｉ−Ｆｉ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等を利用した無線通信が利用される。
【００３１】
図２Ｂに示すように、液体操作装置２０は、上述の第２の制御回路２１０、操作ヘッド部２６０、操作移動機構２８０、ポンプ２９２及び第２の通信装置２５２に加えて、第２の記録装置７６２を備える。また、第２の制御回路２１０は、操作移動機構制御部７２１、ポンプ制御部７２２、及び第２の照明制御部７２４としての機能を有する。操作移動機構制御部７２１は、操作移動機構２８０の動作を制御する。また、操作移動機構制御部７２１は、操作ヘッド部２６０の第１のＺ移動機構２８５及び第２のＺ移動機構２８６の動作を制御する。ポンプ制御部７２２は、ポンプ２９２の動作を制御する。第２の照明制御部７２４は、第２の照明ユニット２７６の動作を制御する。第２の制御回路２１０は、その他、液体操作装置２０の各部の動作を制御する機能や、第２の通信装置２５２を介した通信を制御する機能等を備える。第２の記録装置７６２には、第２の制御回路２１０で用いられるプログラム及びパラメータを含む各種情報が記録されており、また、第２の制御回路２１０で作成された各種情報が記録され得る。
【００３２】
本実施形態では、液体操作装置２０は、試料５０の培地に試薬を添加したり、試料５０の液体の培地５３を交換したりできる機能を有するものとして、液体を操作する場合について説明する。しかしながら、液体操作装置２０は、固体又は気体等を含む各種物質の操作を行うことができる物質操作機構を含む物質操作装置に置き換えられ得る。例えば、この物質操作装置は気体の交換や添加又は除去を行ってもよいし、液体中又は気体中の固体の添加、除去、移動等の操作を行ってもよい。上述のとおり、実験システム１が対象とする試料５０は、生体試料に限らず、各種実験の対象となり得る種々のものであってよい。したがって、物質操作装置も各種実験の対象となり得る種々の物質を操作するものとなり得る。
【００３３】
〈操作装置〉
図１に示すように、操作装置３０は、例えばタブレット型の情報端末、スマートフォン、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、専用の情報端末等である。図１には、タブレット型の情報端末を図示している。操作装置３０は、インキュベータの外部に設置される。操作装置３０は、観察装置１０と通信を行う。また、操作装置３０は、液体操作装置２０又は表示装置４０と通信を行ってもよい。操作装置３０は、観察装置１０、液体操作装置２０、表示装置４０等の動作を制御する。
【００３４】
操作装置３０は、例えば液晶ディスプレイといった第１の表示ユニット３７０と、タッチパネル３８０とを備える。操作装置３０は、タッチパネル３８０の他に、スイッチ、ダイヤル、キーボード、マウス等といった入力装置を含んでいてもよい。
【００３５】
また、操作装置３０には、第３の通信装置３５２が設けられている。第３の通信装置３５２は、第１の通信装置１５２等と通信を行うための装置である。例えば、第１の通信装置１５２及び第３の通信装置３５２を介して、観察装置１０と操作装置３０とは通信を行う。
【００３６】
また、図２Ｃに示すように、操作装置３０は、第３の制御回路３１０、第３の通信装置３５２、第１の表示ユニット３７０及びタッチパネル３８０に加えて、第３の記録装置７６３を備える。第３の制御回路３１０は、操作装置３０の各部の動作を制御する。第３の記録装置７６３は、例えば第３の制御回路３１０で用いられるプログラムや各種パラメータを記録している。また、第３の記録装置７６３は、観察装置１０で得られ、観察装置１０から受信したデータ、そのデータに基づき作成されたデータ等を記録する。
【００３７】
第３の制御回路３１０は、入力取得部７３１、第１の表示制御部７３２、位置制御部７３３、動作制御部７３４、データ解析部７３５等としての機能を有する。入力取得部７３１は、例えばタッチパネル３８０から、タッチパネル３８０への入力に係るデータを取得する。第１の表示制御部７３２は、第１の表示ユニット３７０の動作を制御する。位置制御部７３３は、観察装置１０の観察ヘッド部１６０の位置と液体操作装置２０の操作ヘッド部２６０の位置とを統合的に制御するために、観察移動機構制御部７１１及び操作移動機構制御部７２１への制御信号を作成し、出力する。動作制御部７３４は、観察装置１０の撮像ユニット１７０、並びに、液体操作装置２０の第２の照明ユニット２７６及びポンプ２９２等の動作を統合的に制御するために、観察装置１０及び液体操作装置２０への制御信号を作成し、出力する。データ解析部７３５は、例えば、第３の通信装置３５２を介して取得した観察装置１０で得られたデータを用いて、各種データ解析を行う。
【００３８】
〈表示装置〉
実験システム１は、操作装置３０の第１の表示ユニット３７０と別の表示装置を有していてもよい。図１に示すように、本実施形態では、実験システム１は、例えばヘッドマウントディスプレイといった、ウェアラブルな表示装置４０を備えている。表示装置４０は、ユーザの眼の前に配置される第２の表示ユニット４７０を備える。第２の表示ユニット４７０は、例えば瞳分割方式等を用いて、ユーザが通常の視野と第２の表示ユニット４７０に表示される画像との両方を視認できるように構成されていることが好ましい。第２の表示ユニット４７０には、例えば、観察装置１０で撮影された画像が表示される。その結果、ユーザは作業を行っている最中に試料５０の状況を把握することができる。
【００３９】
表示装置４０は、第４の制御回路４１０と、第４の通信装置４５２とを備える。図２Ｄに示すように、第４の制御回路４１０は、第２の表示制御部７４１としての機能を備える。ここで、第２の表示制御部７４１は、第２の表示ユニット４７０の表示動作を制御する。第４の通信装置４５２は、第１の通信装置１５２等と通信するように構成されている。また、表示装置４０は、第４の記録装置７６４を備える。第４の記録装置７６４は、例えば第４の制御回路４１０で用いられるプログラムや各種パラメータを記録している。
【００４０】
〈その他〉
第１の制御回路１１０、第２の制御回路２１０、第３の制御回路３１０及び第４の制御回路４１０は、Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ（ＡＳＩＣ）、又はＦｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）等の集積回路等を含む。これらの制御回路は、それぞれ１つの集積回路等で構成されてもよいし、複数の集積回路等が組み合わされて構成されてもよい。また、第１の記録装置７６１、第２の記録装置７６２、第３の記録装置７６３及び第４の記録装置７６４は、例えば半導体メモリ、ハードディスク等といった記録装置を含む。
【００４１】
図２Ａ乃至図２Ｄに示す構成例は一例であり、上述の機能は、観察装置１０、液体操作装置２０、操作装置３０及び表示装置４０のうち他の部分によって担われてもよい。すなわち、例えば、データ解析は、操作装置３０で行われずに観察装置１０によって行われてもよい。液体操作装置２０の各部の動作は、観察装置１０の第１の制御回路１１０によって、制御されてもよい。また、表示装置４０が存在せず、操作装置３０の第１の表示ユニット３７０に全ての画像が表示されてもよい。
【００４２】
また、観察装置１０、液体操作装置２０、操作装置３０及び表示装置４０の間の通信の一例として、例えば観察装置１０の第１の通信装置１５２がＷｉ−Ｆｉ通信のインフラストラクチャー・モードにおけるアクセスポイントとなり、第１の通信装置１５２が他の通信装置と通信をする場合を説明した。しかしながらこれに限らず、第１の通信装置１５２以外の通信装置がアクセスポイントとなってもよいし、アドホック・モードが使われてもよい。また、観察装置１０、液体操作装置２０、操作装置３０及び表示装置４０は、それぞれインターネット等のネットワークに接続し、当該ネットワークを経由して互いに通信を行ってもよい。また、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈを用いた通信が行われてもよい。
【００４３】
以上のように、観察装置１０、液体操作装置２０、操作装置３０及び表示装置４０の各部の機能の分担は、種々であり得る。すなわち、実験システム１が全体として上述の機能を有していればよい。実験システム１の全体としての機能ブロック図を図３に示す。すなわち、実験システム１は、撮像ユニット１７０と、観察移動機構１８０と、供給除去部２７１と、操作移動機構２８０と、ポンプ２９２とを備える。また、実験システム１は、例えばタッチパネル３８０に相当する入力装置７８０と、第１の表示ユニット３７０及び第２の表示ユニット４７０に相当する表示ユニット７７０と、第１の照明ユニット１７６及び第２の照明ユニット２７６に相当する照明ユニット７７６とを備える。
【００４４】
また、実験システム１は、第１の記録装置７６１、第２の記録装置７６２、第３の記録装置７６３及び第４の記録装置７６４に相当する記録装置７６０を備える。また、実験システム１は、制御部７１０としての機能を備える。制御部７１０は、観察移動機構制御部７１１、撮像制御部７１２、画像処理部７１３、操作移動機構制御部７２１、ポンプ制御部７２２、位置制御部７３３、動作制御部７３４、及びデータ解析部７３５としての機能を有する。また、制御部７１０は、第１の表示制御部７３２と第２の表示制御部７４１とに相当する表示制御部７５１としての機能を有する。また、制御部７１０は、第１の照明制御部７１４と第２の照明制御部７２４とに相当する照明制御部７５４としての機能を有する。また、制御部７１０は、第１の表示制御部７３２と第２の表示制御部７４１とに相当する表示制御部７５１としての機能を有する。
【００４５】
［実験システムの動作］
実験システム１の動作について説明する。ここでは、実験システム１が４つの動作モードを備える場合を例に挙げて説明するが、実験システム１の動作はこれに限定されない。実験システム１は、動作モードとして、特定位置観察モードと、測定モードと、液体操作モードと、自動培地交換モードとを備える。
【００４６】
特定位置観察モードは、ユーザによる操作に応じて観察装置１０の観察ヘッド部１６０が移動し、ユーザが希望する領域の画像が取得されるモードである。ユーザは、特定位置観察モードを用いることで、任意の時点で、試料５０の任意の位置の状態を観察することができる。
【００４７】
測定モードは、予め定められたパターンに応じて観察装置１０の観察ヘッド部１６０が移動し、必要な画像が取得されるモードである。各種実験においては、予め設定された所定の手続きに従って試料５０の撮影を行い、所定の手続きに従って得られた画像に基づく解析を行うことがある。ユーザは、測定モードを使用することで、細かい操作を行うことなく、簡易な操作で予め定められた方法でデータを取得することができる。測定モードは、本実施形態で説明するようにユーザの指示に基づいて開始されてもよいし、例えば予め設定された時間になったら開始されてもよい。
【００４８】
液体操作モードは、ユーザによる操作に応じて試料５０への液体の供給又は試料５０からの液体の除去が行われるモードである。すなわち、液体操作モードでは、ユーザの指示に基づいて、観察装置１０の観察ヘッド部１６０と液体操作装置２０の操作ヘッド部２６０とが連動して移動し、液体操作装置２０により液体の供給又は除去が行われる。ユーザは、液体操作モードを用いることで、試料５０の所望の位置に試薬を添加したり、培地を交換したりできる。
【００４９】
自動培地交換モードは、試料５０の培地を全て交換するモードである。すなわち、自動培地交換モードでは、予め定められたパターンに応じて観察装置１０の観察ヘッド部１６０と液体操作装置２０の操作ヘッド部２６０とが連動して移動し、培地の除去及び供給が行われる。この際、実験システム１は、撮像ユニット１７０を用いて得られた画像に基づいて、各種判断を行う。細胞を培養する実験においては、定期的に培地を交換する必要がある。ユーザは、実験システム１を用いることで、手作業によらずに、培地を交換することができる。
【００５０】
〈操作装置の動作〉
図４は、操作装置３０の動作例の概略を示すフローチャートである。操作装置３０は、実験システム１の各部の動作を制御するための指令を出力する。
【００５１】
ステップＳ１０１において、第３の制御回路３１０は、第１の表示ユニット３７０に表示される操作画面を更新する。例えば、操作装置３０の第１の表示ユニット３７０には、図５に示すような画像が表示される。すなわち、第１の表示ユニット３７０には、例えば、特定位置観察アイコン６１１と、測定アイコン６１２と、液体操作アイコン６１３と、自動培地交換アイコン６１４と、終了アイコン６１５とを含む操作画面６１０が表示される。特定位置観察アイコン６１１は、特定位置観察モードを選択するためのアイコンである。測定アイコン６１２は、測定モードを選択するためのアイコンである。液体操作アイコン６１３は、液体操作モードを選択するためのアイコンである。自動培地交換アイコン６１４は、自動培地交換モードを選択するためのアイコンである。終了アイコン６１５は、実験システム１の制御を終了することを選択するためのアイコンである。
【００５２】
ステップＳ１０２において、第３の制御回路３１０は、例えばタッチパネル３８０からユーザによって入力された操作を取得する。例えば、タッチパネル３８０は、特定位置観察アイコン６１１と、測定アイコン６１２と、液体操作アイコン６１３と、自動培地交換アイコン６１４と、終了アイコン６１５とのうち何れかのアイコンがタッチされたことを検出する。ここで得られた操作に基づいて、以下の判定が行われ、各種処理が行われる。
【００５３】
ステップＳ１０３において、第３の制御回路３１０は、特定位置観察モードが選択されたか否かを判定する。特定位置観察モードが選択されていないとき、処理はステップＳ１０５に進む。一方、特定位置観察モードが選択されたとき、処理はステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４において、第３の制御回路３１０は、特定位置観察モード処理を実行する。特定位置観察モード処理の後、処理はステップＳ１０５に進む。
【００５４】
ステップＳ１０５において、第３の制御回路３１０は、測定モードが選択されたか否かを判定する。測定モードが選択されていないとき、処理はステップＳ１０７に進む。一方、測定モードが選択されたとき、処理はステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６において、第３の制御回路３１０は、測定モード処理を実行する。測定モード処理の後、処理はステップＳ１０７に進む。
【００５５】
ステップＳ１０７において、第３の制御回路３１０は、液体操作モードが選択されたか否かを判定する。液体操作モードが選択されていないとき、処理はステップＳ１０９に進む。一方、液体操作モードが選択されたとき、処理はステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８において、第３の制御回路３１０は、液体操作モード処理を実行する。液体操作モード処理の後、処理はステップＳ１０９に進む。
【００５６】
ステップＳ１０９において、第３の制御回路３１０は、自動培地交換モードが選択されたか否かを判定する。自動培地交換モードが選択されていないとき、処理はステップＳ１１１に進む。一方、自動培地交換モードが選択されたとき、処理はステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０において、第３の制御回路３１０は、自動培地交換モード処理を実行する。自動培地交換モード処理の後、処理はステップＳ１１１に進む。
【００５７】
ステップＳ１１１において、第３の制御回路３１０は、操作装置制御を終了するか否かを判定する。例えばユーザによって終了アイコン６１５がタッチされる等、操作装置制御処理を終了する旨の入力がなされたとき、操作装置制御を終了すると判定される。そのとき、操作装置制御は終了する。一方、操作装置制御を終了しないと判定されたとき、処理はステップＳ１０１に戻る。
【００５８】
各モードにおける操作装置３０の動作について説明する。
【００５９】
（特定位置観察モード処理）
ステップＳ１０４で行われる特定位置観察モード処理の一例について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。特定位置観察モード処理は、ユーザによる操作に応じて観察装置１０の観察ヘッド部１６０を移動させ、ユーザが希望する領域の画像を撮像ユニット１７０に取得させるための処理である。
【００６０】
ステップＳ２０１において、第３の制御回路３１０は、操作装置３０、観察装置１０及び表示装置４０の間の通信を確立させる。例えば、第１の通信装置１５２をアクセスポイントとして、観察装置１０と操作装置３０との間、及び観察装置１０と表示装置４０との間でＷｉ−Ｆｉを用いた通信を確立させる。また、必要に応じて、操作装置３０と表示装置４０との間でＢｌｕｅｔｏｏｔｈを用いた通信を確立してもよい。
【００６１】
ステップＳ２０２において、第３の制御回路３１０は、観察装置１０に対して、撮像ユニット１７０による撮像動作を開始させる指示を送信する。その結果、観察装置１０では、撮像ユニット１７０による撮像動作が開始する。
【００６２】
ステップＳ２０３において、第３の制御回路３１０は、観察装置１０に対して、撮像動作によって得られた画像を表示装置４０へと送信させるための指示を送信する。その結果、観察装置１０は、撮像ユニット１７０によって得られた画像を表示装置４０へと送信することを開始する。画像を受信した表示装置４０は、第２の表示ユニット４７０に受信した画像を表示する。この表示によりユーザは、観察装置１０が現在撮影している画像をライブビューとして確認することができる。
【００６３】
ステップＳ２０４において、第３の制御回路３１０は、第１の表示ユニット３７０に表示される操作画面を更新する。操作画面には、観察したい箇所の方向、すなわち撮像ユニット１７０を移動させるべき方向を示す方向指示アイコン、撮影したい場所の座標を指定するための領域、撮像ユニット１７０による撮影のフォーカス面を移動させるためのフォーカス指示アイコン、静止画撮影を行うための撮影指示アイコン等が含まれ得る。
【００６４】
ステップＳ２０５において、第３の制御回路３１０は、例えばタッチパネル３８０から、ユーザによって入力された操作を取得する。ステップＳ２０６において、第３の制御回路３１０は、取得した操作に応じた指定位置に、観察装置１０の観察ヘッド部１６０を移動させるための指示を観察装置１０へと送信する。その結果、観察ヘッド部１６０は、指定位置へと移動する。
【００６５】
ステップＳ２０７において、第３の制御回路３１０は、ユーザによって静止画撮影を行う旨の入力がなされたか否かを判定する。静止画撮影の指示がないとき、処理はステップＳ２０９に進む。一方、静止画撮影の指示が入力されたとき、処理はステップＳ２０８に進む。
【００６６】
ステップＳ２０８において、第３の制御回路３１０は、観察装置１０に対して、撮像ユニット１７０による静止画取得動作を行わせる指示を送信する。その結果、観察装置１０では、撮像ユニット１７０によって静止画取得動作が行われ、静止画が取得される。取得された静止画は、表示装置４０へと送信される。表示装置４０の第２の表示ユニット４７０は、受信した静止画を表示する。このようにしてユーザは、観察装置１０で取得された静止画を確認することができる。また、取得された静止画は、観察装置１０の第１の記録装置７６１に記録されてもよいし、操作装置３０へと送信され、操作装置３０の第３の記録装置７６３に記録されてもよい。静止画取得指示の後、処理はステップＳ２０９に進む。
【００６７】
ステップＳ２０９において、第３の制御回路３１０は、特定位置観察モード処理を終了させるか否かを判定する。例えばユーザによって特定位置観察モード処理を終了する旨の入力がなされたとき、特定位置観察モード処理を終了すると判定される。そのとき、処理はステップＳ２１０に進む。一方、特定位置観察モード処理を終了しないと判定されたとき、処理はステップＳ２０４に戻り、上述の観察ヘッド部１６０の移動及び静止画撮影に係る動作が繰り返し行われる。
【００６８】
ステップＳ２１０において、第３の制御回路３１０は、終了動作を行う。すなわち、例えば、第３の制御回路３１０は、観察装置１０に対して、撮像ユニット１７０による撮像動作を終了させ、観察ヘッド部１６０の位置を初期位置に戻させる。また、第３の制御回路３１０は、観察装置１０に、観察装置１０から表示装置４０への画像の送信を終了させる。その後、処理は操作装置制御に戻る。
【００６９】
（測定モード処理）
ステップＳ１０６で行われる測定モード処理の一例について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。測定モード処理は、予め定められたパターンに応じて観察装置１０の観察ヘッド部１６０を移動させ、撮像ユニット１７０に必要な画像を取得させるための処理である。
【００７０】
ステップＳ３０１において、第３の制御回路３１０は、操作装置３０、観察装置１０及び表示装置４０の間の通信を確立させる。
【００７１】
ステップＳ３０２において、第３の制御回路３１０は、試料５０に関する画像を取得して行う測定のための測定パターンを観察装置１０へと送信する。この測定パターンは、撮影を行う位置、撮影の条件等を含む。測定パターンは、例えば、サプライヤ又はユーザによって予め用意され第３の記録装置７６３に記録されていてもよいし、測定の都度等にユーザによって入力されてもよい。この測定パターンに基づいて、観察装置１０は、撮像ユニット１７０の位置を移動させ、撮像ユニット１７０を用いて試料５０の撮影を行う。観察装置１０は、取得した画像に対して適宜に画像処理等を施し、処理後のデータを操作装置３０へと送信する。観察装置１０は、操作装置３０へ、画像データを送信してもよいし、画像データに基づいて得られた数値データ等を送信してもよい。
【００７２】
ステップＳ３０３において、第３の制御回路３１０は、観察装置１０から、撮影によって得られた画像に基づくデータを取得する。ステップＳ３０４において、第３の制御回路３１０は、観察装置１０から取得したデータに基づいて、当該測定に応じた必要な解析を行う。第３の制御回路３１０は、解析結果を例えば、第３の記録装置７６３に記録する。ここで行われる解析は、例えば、細胞又は細胞のコロニーの計数、コロニーの大きさの決定、発光輝度の定量等を含み得る。
【００７３】
ステップＳ３０５において、第３の制御回路３１０は、解析結果を当該測定の結果として表示装置４０へと送信する。解析結果は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等を用いて操作装置３０から表示装置４０へと直接送信されてもよいし、例えばＷｉ−Ｆｉ等を用いて観察装置１０を介して送信されてもよい。この送信の後、測定モード処理は終了し、処理は操作装置制御に戻る。解析結果を取得した表示装置４０は、解析結果を第２の表示ユニット４７０に表示する。この表示により、ユーザは測定の結果を知ることができる。
【００７４】
なお、測定モード処理において、操作装置３０の第１の表示ユニット３７０には、処理の状況を伝えるための画面が適宜に表示される。
【００７５】
（液体操作モード処理）
ステップＳ１０８で行われる液体操作モード処理の一例について、図８Ａ及び図８Ｂに示すフローチャートを参照して説明する。液体操作モード処理は、ユーザによる操作に応じて観察装置１０の観察ヘッド部１６０と液体操作装置２０の操作ヘッド部２６０とを移動させ、ユーザによる操作に応じて液体操作装置２０に液体の供給又は除去を行わせるための処理である。
【００７６】
ステップＳ４０１において、第３の制御回路３１０は、操作装置３０、観察装置１０、液体操作装置２０及び表示装置４０の間の通信を確立させる。
【００７７】
ステップＳ４０２において、第３の制御回路３１０は、観察装置１０に対して、撮像ユニット１７０による撮像動作を開始させる指示を送信する。その結果、観察装置１０では、撮像ユニット１７０による撮像動作が開始する。
【００７８】
ステップＳ４０３において、第３の制御回路３１０は、観察装置１０に対して、撮像動作によって得られた画像を表示装置４０へと送信させるための指示を送信する。その結果、観察装置１０は、撮像ユニット１７０によって得られた画像を表示装置４０へと送信することを開始する。画像を受信した表示装置４０は、第２の表示ユニット４７０に受信した画像を表示する。
【００７９】
ステップＳ４０４において、第３の制御回路３１０は、第１の表示ユニット３７０に表示される操作画面を更新する。第１の表示ユニット３７０に表示される操作画面の一例を図９に示す。第１の表示ユニット３７０に表示される操作画面６２０は、方向指示アイコン６２１と、上下指示アイコン６２６とを含む。方向指示アイコン６２１は、観察ヘッド部１６０及び操作ヘッド部２６０をＸ軸のプラス方向又はマイナス方向に移動させるための矢印キーとＹ軸のプラス方向又はマイナス方向に移動させるための矢印キーとを含む。また、上下指示アイコン６２６は、操作ヘッド部２６０の供給部２７２又は除去部２７４をＺ軸方向に上又は下に移動させるための矢印キーを含む。また、操作画面６２０は、液体操作装置２０に試料５０への液体の供給を行わせるための液体供給アイコン６３１と、液体操作装置２０に試料５０からの液体の除去を行わせるための液体除去アイコン６３２とを含む。また、操作画面６２０は、液体操作モードを終了するための終了アイコン６３８を含む。
【００８０】
ステップＳ４０５において、第３の制御回路３１０は、タッチパネル３８０から、ユーザによって入力された操作を取得する。ステップＳ４０６において、第３の制御回路３１０は、方向指示アイコン６２１がタッチされることによる移動指示が入力されたか否かを判定する。移動指示が入力されていないとき、処理はステップＳ４０９に進む。一方、移動指示が入力されたとき、処理はステップＳ４０７に進む。
【００８１】
ステップＳ４０７において、第３の制御回路３１０は、取得した操作に応じた方向に、観察装置１０の観察ヘッド部１６０を移動させるための指示を観察装置１０へと送信する。その結果、観察ヘッド部１６０は、ユーザによって指示された方向へと移動する。同様に、ステップＳ４０８において、第３の制御回路３１０は、取得した操作に応じた方向に、液体操作装置２０の操作ヘッド部２６０を移動させるための指示を液体操作装置２０へと送信する。その結果、操作ヘッド部２６０は、ユーザによって指示された方向へと、観察ヘッド部１６０とが試料５０を挟んで対向するように、連動して移動する。その後、処理はステップＳ４０９に進む。
【００８２】
なお、観察ヘッド部１６０及び操作ヘッド部２６０のＸ−Ｙ平面における移動に限らず、上下指示アイコン６２６を用いた入力に応じた、供給部２７２又は除去部２７４の上下方向への移動が行われてもよい。また、上下指示アイコン６２６を用いた入力に応じた、撮像ユニット１７０による撮影の合焦位置をＺ軸に沿って移動させる動作が行われてもよい。
【００８３】
ステップＳ４０９において、第３の制御回路３１０は、液体供給アイコン６３１又は液体除去アイコン６３２がタッチされることによる指示が入力されたか否かを判定する。液体供給アイコン６３１がタッチされたとき、処理はステップＳ４１０に進む。液体除去アイコンがタッチされたとき、処理はステップＳ４１３に進む。液体供給アイコン６３１及び液体除去アイコン６３２の何れもタッチされていないとき、処理はステップＳ４１６に進む。
【００８４】
液体供給アイコン６３１がタッチされたとき、ステップＳ４１０において、第３の制御回路３１０は、供給部２７２を試料５０に近づけるように、すなわち、供給部２７２の位置を下げるように第１のＺ移動機構２８５を動作させる指示を液体操作装置２０へと送信する。その結果、第１のＺ移動機構２８５は、供給部２７２を試料５０に近づけるように動作する。
【００８５】
ステップＳ４１１において、第３の制御回路３１０は、供給部２７２から試料５０へと液体を供給するようにポンプ２９２を動作させる指示を液体操作装置２０へと送信する。その結果、試薬容器２９４内の試薬が試料５０へと供給される。
【００８６】
ステップＳ４１２において、第３の制御回路３１０は、供給部２７２を試料５０から遠ざけるように、すなわち、供給部２７２の位置を上げるように第１のＺ移動機構２８５を動作させる指示を液体操作装置２０へと送信する。その結果、第１のＺ移動機構２８５は、供給部２７２を試料５０から遠ざけるように動作する。その後、処理はステップＳ４１６に進む。
【００８７】
液体除去アイコン６３２がタッチされたとき、ステップＳ４１３において、第３の制御回路３１０は、除去部２７４を試料５０に近づけるように、すなわち、除去部２７４の位置を下げるように第２のＺ移動機構２８６を動作させる指示を液体操作装置２０へと送信する。その結果、第２のＺ移動機構２８６は、除去部２７４を試料５０に近づけるように動作する。
【００８８】
ステップＳ４１４において、第３の制御回路３１０は、試料５０から除去部２７４が液体を除去するようにポンプ２９２を動作させる指示を液体操作装置２０へと送信する。その結果、試料５０の試薬が廃液容器２９５へと排出される。
【００８９】
ステップＳ４１５において、第３の制御回路３１０は、除去部２７４を試料５０から遠ざけるように、すなわち、除去部２７４の位置を上げるように第２のＺ移動機構２８６を動作させる指示を液体操作装置２０へと送信する。その結果、第２のＺ移動機構２８６は、除去部２７４を試料５０から遠ざけるように動作する。その後、処理はステップＳ４１６に進む。
【００９０】
なお、液体操作モード処理では、除去部２７４及び供給部２７２のＺ位置等が、撮像ユニット１７０で得られた画像に基づいて判断される。
【００９１】
ステップＳ４１６において、第３の制御回路３１０は、液体操作モード処理を終了させるか否かを判定する。例えばユーザによって液体操作モード処理を終了する旨の入力がされたとき、すなわち、終了アイコン６３８がタッチされたとき、液体操作モード処理を終了すると判定される。そのとき、処理はステップＳ４１７に進む。一方、液体操作モード処理を終了しないと判定されたとき、処理はステップＳ４０４に戻り、上述の観察ヘッド部１６０及び操作ヘッド部２６０の移動、並びに、試薬の共有又は除去に係る動作が行われる。
【００９２】
ステップＳ４１７において、第３の制御回路３１０は、終了動作を行う。すなわち、例えば、第３の制御回路３１０は、観察装置１０に、撮像ユニット１７０による撮像動作を終了させ、観察ヘッド部１６０の位置を初期位置に戻させる。また、第３の制御回路３１０は、観察装置１０に、観察装置１０から表示装置４０への画像の送信を終了させる。また、第３の制御回路３１０は、液体操作装置２０に、操作ヘッド部２６０の位置を初期位置に戻させる。その後、処理は操作装置制御に戻る。
【００９３】
（自動培地交換モード処理）
ステップＳ１１０で行われる自動培地交換モード処理の一例について、図１０に示すフローチャートを参照して説明する。自動培地交換モード処理は、試料５０の培地をユーザの操作に依らずに交換する動作に係る処理である。
【００９４】
ステップＳ５０１において、第３の制御回路３１０は、操作装置３０、観察装置１０及び液体操作装置２０の間の通信を確立させる。
【００９５】
ステップＳ５０２において、第３の制御回路３１０は、観察装置１０に対して、撮像ユニット１７０による撮像動作を開始させる指示を送信する。その結果、観察装置１０では、撮像ユニット１７０による撮像動作が開始する。
【００９６】
ステップＳ５０３において、第３の制御回路３１０は、撮像ユニット１７０で得られた画像に係るデータを取得することを開始する。さらに、第３の制御回路３１０は、この画像データを解析することを開始する。自動培地交換モードでは、第３の制御回路３１０は、画像データに基づいて、観察装置１０及び液体操作装置２０の動作を制御する。
【００９７】
ステップＳ５０４において、第３の制御回路３１０は、画像データの解析結果に基づいて特定される試料５０の適切な位置に観察装置１０の観察ヘッド部１６０を移動させるための指示を観察装置１０へと送信する。同様に、第３の制御回路３１０は、液体操作装置２０の操作ヘッド部２６０を移動させるための指示を液体操作装置２０へと送信する。その結果、第３の制御回路３１０は、試料５０の培地を交換するにあたって適切な位置に、観察ヘッド部１６０及び操作ヘッド部２６０を連動して移動させる。
【００９８】
ここで、観察ヘッド部１６０及び操作ヘッド部２６０を移動させる目標位置は、例えば、第３の制御回路３１０が、得られた画像データに基づいて容器５１の縁を検出し、容器５１の内側を特定することで決定してもよい。培地交換においては、容器５１の内側の何れの場所に供給部２７２及び除去部２７４が配置されても培地交換を行うことができるので、第３の制御回路３１０は、特定した容器５１の内側の何れかの位置を目標位置とすることができる。同様に、容器５１の縁のすぐ内側、又は容器５１の中心が目標位置に設定されてもよい。また、第３の制御回路３１０は、得られた画像データに基づいて、培地がある領域、又は細胞がある領域を容器５１の内側として特定してもよい。
【００９９】
ステップＳ５０５において、第３の制御回路３１０は、除去部２７４を試料５０に近づけるように第２のＺ移動機構２８６を動作させる指示を液体操作装置２０へと送信する。その結果、第２のＺ移動機構２８６は、除去部２７４を試料５０に近づけるように動作する。
【０１００】
ステップＳ５０６において、第３の制御回路３１０は、試料５０から除去部２７４が培地を除去するようにポンプ２９２を動作させる指示を液体操作装置２０へと送信する。その結果、試料５０の培地が廃液容器２９５へと排出される。
【０１０１】
ステップＳ５０７において、第３の制御回路３１０は、除去部２７４を試料５０から遠ざけるように、すなわち、除去部２７４の位置を上げるように第２のＺ移動機構２８６を動作させる指示を液体操作装置２０へと送信する。その結果、第２のＺ移動機構２８６は、除去部２７４を試料５０から遠ざけるように動作する。
【０１０２】
ステップＳ５０８において、第３の制御回路３１０は、供給部２７２を試料５０に近づけるように、第１のＺ移動機構２８５を動作させる指示を液体操作装置２０へと送信する。その結果、第１のＺ移動機構２８５は、供給部２７２を試料５０に近づけるように動作する。
【０１０３】
ステップＳ５０９において、第３の制御回路３１０は、供給部２７２から試料５０へと培地を供給するようにポンプ２９２を動作させる指示を液体操作装置２０へと送信する。その結果、試薬容器２９４内の培地が試料５０へと供給される。
【０１０４】
ステップＳ５１０において、第３の制御回路３１０は、供給部２７２を試料５０から遠ざけるように、すなわち、供給部２７２の位置を上げるように第１のＺ移動機構２８５を動作させる指示を液体操作装置２０へと送信する。その結果、第１のＺ移動機構２８５は、供給部２７２を試料５０から遠ざけるように動作する。その後、処理はステップＳ５１１に進む。
【０１０５】
自動培地交換モード処理では、除去部２７４及び供給部２７２のＺ位置、培地の量等が、撮像ユニット１７０で得られた画像に基づいて判断される。すなわち、撮像ユニット１７０は、合焦面を変化させながら、除去部２７４又は供給部２７２と試料５０との位置関係が分かる画像を取得する。第３の制御回路３１０は、この画像に基づいて、除去部２７４又は供給部２７２の位置を制御する。例えば、供給部２７２を試料５０に近づけるとき、撮像ユニット１７０の合焦位置は、容器５１の底にある細胞ではなく、それよりも上に合わせられる。この状態で供給部２７２の位置を下げていき、供給部２７２の先端が撮像ユニット１７０で得られた画像で確認されると、容器５１の底から供給部２７２の先端までの距離が例えば数マイクロメートルの単位で特定され得る。このような動作をする本実施形態に係る実験システム１によれば、供給部２７２の先端を細胞の近傍まで近づけることも可能である。
【０１０６】
なお、このような合焦位置を変更する動作は、液体操作モード処理においても用いられ得る。すなわち、例えば細胞といった観察対象物に合焦している必要がなく、供給部２７２又は除去部２７４の先端に合焦していてもよいときなどには、合焦位置の変更によって供給部２７２又は除去部２７４のＺ位置が最適に調整され得る。
【０１０７】
１回のステップＳ５０４乃至ステップＳ５１０の動作によって、１箇所の培地が交換される。例えばシャーレの培地を交換する場合、当該シャーレの培地を全て１回で交換すればよい。一方、例えばマルチウェルプレートの培地を交換する場合、ウェルごとに上述の動作が繰り返される。
【０１０８】
ステップＳ５１１において、第３の制御回路３１０は、例えばマルチウェルプレートの全てのウェル等、培地を交換すべき全ての対象容器について、培地交換が完了したか否かを判定する。全ての対象容器の培地交換が完了していないとき、処理はステップＳ５０４に戻り、培地交換を繰り返す。全ての対象容器の培地交換が完了しているとき、処理はステップＳ５１２に進む。
【０１０９】
ステップＳ５１２において、第３の制御回路３１０は、終了動作を行う。すなわち、例えば、第３の制御回路３１０は、観察装置１０に、撮像ユニット１７０による撮像動作を終了させ、観察ヘッド部１６０の位置を初期位置に戻させる。また、第３の制御回路３１０は、液体操作装置２０に、操作ヘッド部２６０の位置を初期位置に戻させる。その後、処理は操作装置制御に戻る。
【０１１０】
〈観察装置の動作〉
観察装置１０の動作について図１１Ａ及び図１１Ｂに示すフローチャートを参照して説明する。
【０１１１】
ステップＳ６０１において、第１の制御回路１１０は、操作装置３０から通信要求があったか否かを判定する。例えば、上述のとおり、各モードの処理の最初において、操作装置３０は通信要求を行う。通信要求がないとき、ステップＳ６０１の処理を繰り返して待機する。通信要求があったとき、処理はステップＳ６０２に進む。例えば、観察装置１０は、Ｗｉ−Ｆｉ等の通信について待機し続けていてもよいし、省電力のため、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙといった低消費電力の通信手段を用いて通信要求を待ち、要求があったときにＷｉ−Ｆｉ通信を起動してもよい。
【０１１２】
ステップＳ６０２において、第１の制御回路１１０は、要求された通信を確立する。例えば、Ｗｉ−Ｆｉを用いた通信を行っている場合、観察装置１０の第１の通信装置１５２をアクセスポイントとして、操作装置３０との間で通信を確立する。また、要求に応じて、表示装置４０、液体操作装置２０等とも通信を確立する。
【０１１３】
ステップＳ６０３において、第１の制御回路１１０は、撮像動作又は画像送信開始指示がなされたか否かを判定する。撮像動作又は画像送信開始指示がなされていないとき、処理はステップＳ６０５に進む。一方、撮像動作又は画像送信開始指示がなされたとき、処理はステップＳ６０４に進む。ステップＳ６０４において、第１の制御回路１１０は、撮像ユニット１７０に撮像動作を開始させ、得られた画像に対して画像処理を行い、画像送信が要求されている場合には、要求されている先に画像の送信を行う。その後、処理はステップＳ６０５に進む。
【０１１４】
例えば、図６に示す特定位置観察モード処理のステップＳ２０２及びステップＳ２０３の要求に応じて、又は図８Ａに示す液体操作モード処理のステップＳ４０２及びステップＳ４０３の要求に応じて、撮像ユニット１７０による撮像を開始し、得られた画像のデータについて表示装置４０へのデータ送信を開始する。また、図１０に示す自動培地交換モード処理のステップＳ５０２及びステップＳ５０３の要求に応じて、撮像ユニット１７０による撮像を開始し、得られた画像のデータについて、操作装置３０へのデータ送信を開始する。
【０１１５】
ステップＳ６０５において、第１の制御回路１１０は、観察ヘッド部１６０を移動させる旨の指示がなされたか否かを判定する。ここで、実験システム１は、特定の面に分布する試料に対し、例えばこの面の各位置について観察することを含むことを想定している。観察ヘッド部１６０の移動の指示がなされていないとき、処理はステップＳ６０７に進む。一方、観察ヘッド部１６０の移動の指示がなされたとき、処理はステップＳ６０６に進む。ステップＳ６０６において、第１の制御回路１１０は、受信した移動指示に基づいて、観察ヘッド部１６０の位置を移動させる。このとき、観察装置１０の外部から行われる位置制御で観察ヘッド部１６０の位置が変更され得る。移動指示は、観察ヘッド部１６０の移動先の座標が指定され得るし、観察ヘッド部１６０の移動方法も含めて指定され得るし、観察ヘッド部１６０の座標とは無関係に試料５０に対する相対的な位置が指定され得る。上述のとおり、操作装置３０は、観察装置１０に観察ヘッド部１６０の移動の指示をすると同時に、液体操作装置２０に操作ヘッド部２６０の移動の指示をすることがある。このような場合、第１の制御回路１１０は、観察ヘッド部１６０の位置に係る信号と操作ヘッド部２６０の位置に係る信号とを含む制御信号のうちから、観察ヘッド部１６０の位置に係る信号を弁別して観察移動機構１８０の動作を制御する。また、操作装置３０は、観察装置１０に観察ヘッド部１６０の目標位置と液体操作装置２０に操作ヘッド部２６０の目標位置とが対応している場合、観察ヘッド部１６０の目標位置と操作ヘッド部２６０の目標位置とを１つの制御信号として出力してもよい。この場合、第１の制御回路１１０は、この１つの制御信号に基づいて、観察移動機構１８０の動作を制御する。同様に、後述する液体操作装置２０の第２の制御回路２１０は、この１つの制御信号に基づいて、操作移動機構２８０の動作を制御する。その後、処理はステップＳ６０７に進む。
【０１１６】
例えば、図６に示す特定位置観察モード処理のステップＳ２０６の要求に応じて、図８Ａに示す液体操作モード処理のステップＳ４０８の要求に応じて、又は図１０に示す自動培地交換モード処理のステップＳ５０４の要求に応じて、第１の制御回路１１０は、観察ヘッド部１６０の位置を移動させる。
【０１１７】
上述の移動指示が例えば試料５０に対する相対的な位置の指定により行われた場合のように観察ヘッド部１６０の座標が指示されない場合、観察装置１０（撮像装置）は、移動指示が意図する位置まで観察ヘッド部１６０を移動させるように種々の演算を行う必要がある。例えば試料５０に対する相対的な位置が指定された場合、第１の制御回路１１０は、試料５０の位置を解析することで、指定位置を特定する。また、例えば、液体操作装置２０の操作ヘッド部２６０の位置に基づく移動指示が行われた場合、第１の制御回路１１０は、操作ヘッド部２６０の位置に基づいて観察ヘッド部１６０の目標位置を算出し、観察ヘッド部１６０の位置を移動させてもよい。特に観察ヘッド部１６０の位置が操作ヘッド部２６０の位置と異なる場合などは、第１の制御回路１１０は、例えば観察ヘッド部１６０の位置について、操作ヘッド部２６０に対応して、何らかの座標変換、数値変換等を行い、操作ヘッド部２６０の位置に応じた観察ヘッド部１６０の位置の制御（撮像位置制御）を行い得る。この場合において、観察装置１０は、操作ヘッド部２６０の第２の照明ユニット２７６から放射される光に基づいて、操作ヘッド部２６０の位置を特定してもよい。また、観察装置１０は、液体操作装置２０に操作ヘッド部２６０の位置又は観察ヘッド部１６０の位置に係る情報を要求してもよい。
【０１１８】
ここで、観察ヘッド部１６０は特定の面に分布する試料の面に対して移動可能である。液体操作装置２０の操作ヘッド部２６０は、観察装置１０の外部にあり特定の物質を添加又は除去する物質操作機構として機能する。このように、観察装置１０は、特定の面に分布する試料の前記面における異なる位置に移動可能であり物質を添加又は除去する物質操作機構の位置に対応して、撮像位置を変更可能な実験用の撮像装置であって、前記試料を撮影することにより画像データを作成する撮像ユニットと、前記撮像ユニットの位置を移動させる観察移動機構と、前記撮像ユニットの位置と前記物質操作機構の物質操作位置とが連動するように前記観察移動機構の動作を制御する制御部とを備える撮像装置として機能する。
【０１１９】
ステップＳ６０７において、第１の制御回路１１０は、撮像ユニット１７０の焦点位置を移動させる旨の指示がなされたか否かを判定する。焦点位置の移動の指示がなされていないとき、処理はステップＳ６０９に進む。一方、焦点位置の移動の指示がなされたとき、処理はステップＳ６０８に進む。ステップＳ６０８において、第１の制御回路１１０は、受信した焦点位置の移動指示に基づいて、撮像ユニット１７０の焦点位置を移動させる。その後、処理はステップＳ６０９に進む。
【０１２０】
例えば、撮像ユニット１７０による撮像の開始時の合焦動作のとき、図８Ｂに示す液体操作モード処理のステップＳ４１０乃至ステップＳ４１５の供給部２７２又は除去部２７４のＺ軸方向への移動のとき、図１０に示す培地交換モード処理のステップＳ５０５乃至ステップＳ５１０の供給部２７２又は除去部２７４のＺ軸方向への移動のとき等に、第１の制御回路１１０は、受信した焦点位置の移動指示に基づいて、撮像ユニット１７０の焦点位置を移動させる。
【０１２１】
ステップＳ６０９において、第１の制御回路１１０は、撮像ユニット１７０による静止画撮影をすべき指示がなされたか否かを判定する。静止画撮影指示がなされていないとき、処理はステップＳ６１１に進む。一方、静止画撮影指示がなされたとき、処理はステップＳ６１０に進む。ステップＳ６１０において、第１の制御回路１１０は、撮像ユニット１７０に静止画の撮像を行わせ、得られた画像に対して画像処理を行い、画像送信が要求されている場合には、要求されている先に画像の送信を行う。その後、処理はステップＳ６１１に進む。
【０１２２】
例えば、図６に示す特定位置観察モード処理のステップＳ２０８の要求に応じて、第１の制御回路１１０は、撮像ユニット１７０に静止画を撮像させ、画像処理を行い、画像処理後の画像を表示装置４０へと送信する。
【０１２３】
ステップＳ６１１において、第１の制御回路１１０は、測定動作のための測定パターンを受信したか否かを判定する。測定パターンを受信していないとき、処理はステップＳ６１６に進む。一方、例えば図７に示す測定モード処理のステップＳ３０２の動作に応じて、測定パターンを受信したとき、処理はステップＳ６１２に進む。
【０１２４】
ステップＳ６１２において、第１の制御回路１１０は、受信した測定パターンの情報に基づいて、観察ヘッド部１６０の位置を移動させる。ステップＳ６１３において、第１の制御回路１１０は、受信した測定パターンの情報に基づいて、撮像ユニット１７０に撮像動作を行わせ、取得された画像に対して画像処理を施す。
【０１２５】
ステップＳ６１４において、第１の制御回路１１０は、測定パターンに基づく全測定が終了したか否かを判定する。測定が終了していないとき、処理はステップＳ６１２に戻り、撮像ユニット１７０の位置を変更しながら繰り返し撮影と画像処理を行う。測定が終了したとき、処理はステップＳ６１５に進む。
【０１２６】
ステップＳ６１５において、第１の制御回路１１０は、得られた画像に基づいて必要なデータ解析を行い、解析結果及び画像等のデータを操作装置３０へと送信する。その後、処理はステップＳ６１６に進む。
【０１２７】
ステップＳ６１６において、第１の制御回路１１０は、終了の指示がなされたか否かを判定する。終了の指示がなされていないとき、処理はステップＳ６０３に戻り、上述の処理が繰り返される。一方、例えば図６に示す特定位置観察モード処理のステップＳ２１０の終了動作、図８Ｂに示す液体操作モード処理のステップＳ４１７の終了動作、又は図１０に示す自動培地交換モード処理のステップＳ５１２の終了動作等に基づく終了の指示がされたとき、処理はステップＳ６１７に進む。
【０１２８】
ステップＳ６１７において、第１の制御回路１１０は、撮像ユニット１７０の撮像動作を終了させたり、観察ヘッド部１６０を初期位置に戻させたりといった終了動作を行う。その後、観察装置制御は終了する。
【０１２９】
以上の通り、第１の制御回路１１０は、例えば操作装置３０から取得した各種指示に基づいて、観察装置１０の各部を動作させる。
【０１３０】
〈液体操作装置の動作〉
液体操作装置２０の動作について図１２Ａ及び図１２Ｂに示すフローチャートを参照して説明する。
【０１３１】
ステップＳ７０１において、第２の制御回路２１０は、通信要求があったか否かを判定する。例えば、上述のとおり、各モードの処理の最初において、操作装置３０は通信要求を行う。通信要求がないとき、ステップＳ７０１の処理を繰り返して待機する。通信要求があったとき、処理はステップＳ７０２に進む。
【０１３２】
ステップＳ７０２において、第２の制御回路２１０は、要求された通信を確立する。例えば、Ｗｉ−Ｆｉを用いた通信を行っている場合、観察装置１０の第１の通信装置１５２をアクセスポイントとして、観察装置１０との間で通信を確立する。また、例えばＢｌｕｅｔｔｏｔｈ等を用いて、操作装置３０等との通信を確立してもよい。
【０１３３】
ステップＳ７０３において、第２の制御回路２１０は、第２の照明ユニット２７６の照明を点灯させる。
【０１３４】
ステップＳ７０４において、第２の制御回路２１０は、操作ヘッド部２６０の移動の指示がなされたか否かを判定する。操作ヘッド部２６０の移動の指示がなされていないとき、処理はステップＳ７０６に進む。一方、操作ヘッド部２６０の移動の指示がなされたとき、処理はステップＳ７０５に進む。ステップＳ７０５において、第２の制御回路２１０は、移動指示に基づいて、操作ヘッド部２６０を移動させる。その後、処理はステップＳ７０６に進む。
【０１３５】
例えば、図８Ａに示す液体操作モード処理のステップＳ４０８の指示に応じて、又は図１０に示す自動培地交換モード処理のステップＳ５０４の指示に応じて、第２の制御回路２１０は、操作ヘッド部２６０の位置を移動させる。
【０１３６】
ステップＳ７０６において、第２の制御回路２１０は、第１のＺ移動機構２８５の動作指示がなされたか否かを判定する。第１のＺ移動機構２８５の動作指示がなされていないとき、処理はステップＳ７０８に進む。一方、第１のＺ移動機構２８５の動作指示がなされたとき、処理はステップＳ７０７に進む。ステップＳ７０７において、第２の制御回路２１０は、動作指示に基づいて、第１のＺ移動機構２８５を動作させる。その後、処理はステップＳ７０８に進む。
【０１３７】
例えば、図８Ｂに示す液体操作モード処理のステップＳ４１０又はステップＳ４１２の動作指示に応じて、又は図１０に示す自動培地交換モード処理のステップＳ５０８又はステップＳ５１０の動作指示に応じて、第２の制御回路２１０は、第１のＺ移動機構２８５を動作させる。
【０１３８】
ステップＳ７０８において、第２の制御回路２１０は、第２のＺ移動機構２８６の動作指示がなされたか否かを判定する。第２のＺ移動機構２８６の動作指示がなされていないとき、処理はステップＳ７１０に進む。一方、第２のＺ移動機構２８６の動作指示がなされたとき、処理はステップＳ７０９に進む。ステップＳ７０９において、第２の制御回路２１０は、動作指示に基づいて、第２のＺ移動機構２８６を動作させる。その後、処理はステップＳ７１０に進む。
【０１３９】
例えば、図８Ｂに示す液体操作モード処理のステップＳ４１３又はステップＳ４１５の動作指示に応じて、又は図１０に示す自動培地交換モード処理のステップＳ５０５又はステップＳ５０７の動作指示に応じて、第２の制御回路２１０は、第２のＺ移動機構２８６を動作させる。
【０１４０】
ステップＳ７１０において、第２の制御回路２１０は、ポンプに関する供給指示がなされたか否かを判定する。供給指示がなされていないとき、処理はステップＳ７１２に進む。一方、供給指示がなされたとき、処理はステップＳ７１１に進む。ステップＳ７１１において、第２の制御回路２１０は、試薬を供給するようにポンプ２９２を動作させる。その後、処理はステップＳ７１２に進む。
【０１４１】
例えば、図８Ｂに示す液体操作モード処理のステップＳ４１１の供給指示に応じて、又は図１０に示す自動培地交換モード処理のステップＳ５０９の供給指示に応じて、第２の制御回路２１０は、ポンプ２９２を動作させる。
【０１４２】
ステップＳ７１２において、第２の制御回路２１０は、ポンプに関する除去指示がなされたか否かを判定する。除去指示がなされていないとき、処理はステップＳ７１４に進む。一方、除去指示がなされたとき、処理はステップＳ７１３に進む。ステップＳ７１３において、第２の制御回路２１０は、試薬を除去するようにポンプ２９２を動作させる。その後、処理はステップＳ７１４に進む。
【０１４３】
例えば、図８Ｂに示す液体操作モード処理のステップＳ４１４の除去指示に応じて、又は図１０に示す自動培地交換モード処理のステップＳ５０６の除去指示に応じて、第２の制御回路２１０は、ポンプ２９２を動作させる。
【０１４４】
ステップＳ７１４において、第２の制御回路２１０は、終了の指示がなされたか否かを判定する。終了の指示がなされていないとき、処理はステップＳ７０４に戻り、上述の処理が繰り返される。一方、図８Ｂに示す液体操作モード処理のステップＳ４１７の終了動作、又は図１０に示す自動培地交換モード処理のステップＳ５１２の終了動作等に基づく終了の指示がされたとき、処理はステップＳ７１５に進む。
【０１４５】
ステップＳ７１５において、第２の制御回路２１０は、ポンプ２９２の動作を終了させたり、操作ヘッド部２６０を初期位置に戻させたりといった終了動作を行う。その後、液体操作装置制御は終了する。
【０１４６】
以上の通り、第２の制御回路２１０は、例えば操作装置３０から取得した各種指示に基づいて、液体操作装置２０の各部を動作させる。
【０１４７】
〈表示装置の動作〉
表示装置４０の動作について図１３に示すフローチャートを参照して説明する。
【０１４８】
ステップＳ８０１において、第４の制御回路４１０は、通信要求があったか否かを判定する。例えば、上述のとおり、各モードの処理の最初において、操作装置３０は通信要求を行う。通信要求がないとき、ステップＳ８０１の処理を繰り返して待機する。通信要求があったとき、処理はステップＳ８０２に進む。
【０１４９】
ステップＳ８０２において、第４の制御回路４１０は、要求された通信を確立する。例えば、Ｗｉ−Ｆｉを用いた通信を行っている場合、観察装置１０の第１の通信装置１５２をアクセスポイントとして、観察装置１０との間で通信を確立する。また、例えばＢｌｕｅｔｔｏｔｈ等を用いて、操作装置３０等との通信を確立してもよい。
【０１５０】
ステップＳ８０３において、第４の制御回路４１０は、観察装置１０から画像データを取得する。ステップＳ８０４において、第４の制御回路４１０は、取得した画像データに基づいて、画像を第２の表示ユニット４７０に表示させる。第４の制御回路４１０は、操作装置３０から画像データを取得し、その画像データに基づいて画像を第２の表示ユニット４７０に表示させてもよい。
【０１５１】
ステップＳ８０５において、第４の制御回路４１０は、終了の指示がなされたか否かを判定する。終了の指示がなされていないとき、処理はステップＳ８０３に戻り、上述の画像が表示される処理が繰り返される。一方、図６に示す特定位置観察モード処理のステップＳ２１０の終了動作、図８Ｂに示す液体操作モード処理のステップＳ４１７の終了動作、又は図１０に示す自動培地交換モード処理のステップＳ５１２の終了動作等に基づく終了の指示がされたとき、処理はステップＳ８０６に進む。
【０１５２】
ステップＳ８０６において、第４の制御回路４１０は、第２の表示ユニット４７０への表示を終了させる等といった終了動作を行う。その後、表示装置制御は終了する。
【０１５３】
以上の通り、第４の制御回路４１０は、例えば観察装置１０又は操作装置３０から取得した画像データに基づいて、第２の表示ユニット４７０に画像を表示させる。
【０１５４】
［実験システムの特長］
上述のような実験システム１によれば、ユーザは、例えば観察装置１０及び液体操作装置２０をインキュベータ内に設置し、観察装置１０の透明板１０２上に試料５０を静置したまま、例えば以下を行うことができる。ユーザは、インキュベータ内に静置した状態の試料５０を観察することができる。また、ユーザは、インキュベータ内に静置した状態の試料５０に所望のタイミングで、所望の試薬を所望の位置に所望の量添加することができる。また、ユーザは、細胞等を培養中に要求される培地交換を、インキュベータ内に静置した状態の試料５０に対して行うことができる。これらによって、試料５０のインキュベータに対する出し入れ、手作業による培地交換など、ユーザの作業を減らすことができる。その結果、細胞を用いた実験の効率、実験方法の自由度などが向上する。
【０１５５】
［変形例］
測定モードでは、操作装置３０から測定パターンを観察装置１０へと送信し、観察装置１０が、この測定パターンに基づいて動作する例を示した。しかしながら、これに限らず、操作装置３０が観察装置１０の動作を逐次に指令してもよい。また、自動培地交換モードでは、操作装置３０が観察装置１０及び液体操作装置２０の動作を逐次に指令し、この指令に基づいて、観察装置１０及び液体操作装置２０が動作する例を示した。しかしながら、これに限らず、操作装置３０から動作パターンを観察装置１０及び液体操作装置２０へと送信し、観察装置１０及び液体操作装置２０が、この動作パターンに基づいて動作してもよい。また、上述の測定パターン又は動作パターンは、観察装置１０又は液体操作装置２０に記録されており、操作装置３０が使用する測定パターン又は動作パターンを指定するのみであってもよい。
【０１５６】
また、何れの動作においても、観察ヘッド部１６０及び操作ヘッド部２６０の位置は、撮像ユニット１７０を用いて取得された画像に基づいて制御されてもよい。この際、操作ヘッド部２６０の第２の照明ユニット２７６の照明光に基づいて、操作ヘッド部２６０の位置を特定し、観察ヘッド部１６０と操作ヘッド部２６０とが対向するようにこれらの位置が制御されてもよい。すなわち、例えば、観察ヘッド部１６０の位置を変更したときに観察ヘッド部１６０と対向するように操作ヘッド部２６０の位置を追従させてもよいし、操作ヘッド部２６０の位置を変更したときに操作ヘッド部２６０と対向するように観察ヘッド部１６０の位置を追従させてもよい。
【０１５７】
なお、観察ヘッド部１６０と操作ヘッド部２６０との位置の調整では、フィードバック制御が行われてもよい。すなわち、例えば操作ヘッド部２６０の位置を観察装置１０が取得し、観察ヘッド部１６０が操作ヘッド部２６０の位置へ移動させられてもよい。また、操作ヘッド部２６０の位置を観察装置１０が取得し、観察装置１０が液体操作装置２０に操作ヘッド部２６０の位置を観察ヘッド部１６０の位置に呼び寄せるように指令してもよい。また、逆に液体操作装置２０が観察ヘッド部１６０の位置を取得してもよい。
【０１５８】
また、観察ヘッド部１６０と操作ヘッド部２６０との位置の調整では、オープンループ式の制御が行われてもよい。オープンループ式の制御では、特定の位置指定で、観察ヘッド部１６０と操作ヘッド部２６０とが同じ場所に移動するように制御される。この場合、例えば、透明板１０２の角部に容器５１の角部が合わせて設置されることとする。その結果、操作装置３０は容器５１の座標を把握することができる。この座標は第３の記録装置７６３等に記録され、第３の制御回路３１０は、指定した容器５１の位置に観察ヘッド部１６０を移動させるための指示を含む信号を送信する。同様に、第３の制御回路３１０は、指定した容器５１の位置に操作ヘッド部２６０を移動させるための指示を含む信号を送信する。なお、容器５１の配置を工夫すれば、観察ヘッド部１６０の位置及び操作ヘッド部２６０の移動方向をＸ方向又はＹ方向の一方に制限することができる。
【０１５９】
観察ヘッド部１６０の位置及び操作ヘッド部２６０の位置は、観察移動機構１８０又は操作移動機構２８０のアクチュエータ駆動量等に換算されて制御され得る。この換算は、操作装置３０が行えるように予め設定されていてもよい。また、この換算は、観察装置１０又は液体操作装置２０がヘッド部の現在の座標と目標とする座標との差異に基づいて換算してもよい。
【０１６０】
また、培地交換モードに限らず、試料５０への試薬の添加などにおいても、予め決められたパターンに従って、所定の位置に所定の試薬を所定量添加するモードが用意されていてもよい。
【０１６１】
また、上述の実施形態では、試薬の添加や培地の交換など、供給部２７２又は除去部２７４が動作するときのみ照明光源として第２の照明ユニット２７６が用いられる場合を示した。これに限らず、特定位置観察モードや、測定モードにおいても、照明光源として第２の照明ユニット２７６が用いられてもよい。
【０１６２】
また、上述の実施形態では、観察装置１０で取得した画像が表示装置４０に表示される例を示したが、これに限らない。観察装置１０で取得した画像は、操作装置３０の第１の表示ユニット３７０に表示されてもよい。
【０１６３】
自動培地交換については、例えば、プログラム制御によって、特定時刻ごとに特定の培地５３の交換が行われるように実験システム１は構成されていてもよい。その際、培地交換と同期して、観察ヘッド部１６０による観察が行われれば、自動培地交換時の細胞の様子が記録され得る。その結果、自動培地交換時の細胞の様子のデータベースも作成され得る。
【０１６４】
ユーザによる操作に応じて観察ヘッド部１６０の位置又は操作ヘッド部２６０の位置を移動させる場合、観察移動機構１８０又は操作移動機構２８０のアクチュエータの駆動量に基づいて、観察ヘッド部１６０又は操作ヘッド部２６０の位置が把握され得る。すなわち、アクチュエータの駆動量は、観察ヘッド部１６０又は操作ヘッド部２６０の位置の座標に変換され得る。この変換によって取得された座標を用いて、観察装置１０、液体操作装置２０又は操作装置３０は、観察ヘッド部１６０又は操作ヘッド部２６０の動作を制御することが可能である。共通の座標が用いられることで、観察ヘッド部１６０と操作ヘッド部２６０との連動した動作の制御が行われ得る。
【０１６５】
ユーザによる操作は、例えば操作装置３０に備えられたタッチパネル３８０等のユーザインターフェースを用いることによって、行われ得る。このとき、ユーザによって指定される位置と、観察ヘッド部１６０又は操作ヘッド部２６０の座標との関係が予め把握されていれば、観察ヘッド部１６０又は操作ヘッド部２６０の位置の制御は容易となる。したがって、観察ヘッド部１６０と操作ヘッド部２６０とは連動するように制御され得る。容器５１は、マルチウェルではないシャーレ、フラスコ等でもよく、これら容器５１に対する座標原点が定められており、この原点と観察ヘッド部１６０及び操作ヘッド部２６０の座標との位置関係が把握されることにより、観察ヘッド部１６０及び操作ヘッド部２６０の位置の制御は容易となる。すなわち、この原点を用いて、観察ヘッド部１６０及び操作ヘッド部２６０は連動した制御が可能となる。
【０１６６】
以上、各実施形態で説明した技術のうち、主にフローチャートで説明した制御に関しては、プログラムを用いて実現され得る。このプログラムは、記録媒体や記録装置に収められ得る。この記録媒体又は記録装置への記録の方法は様々であり、製品出荷時に記録されてもよく、配布された記録媒体が利用されて記録されてもよく、インターネットを介したダウンロードが利用されて記録されてもよい。
【０１６７】
また、この実験システム１では、特定の位置に対する観察装置１０の動作と液体操作装置２０の動作との連携が重要であるので、失敗などがあった場合などは、ユーザが何らかの挽回策を講じることがある。このような場合、ユーザは例えば観察ヘッド部１６０又は操作ヘッド部２６０の目標位置をあえて別の場所に変えるなどの対策をすることがある。これらの動作は記録され得るし、失敗と挽回策との関係や、ユーザが満足する動作が実現した場合としなかった場合との差異に関する種々の位置や状況の情報が蓄積され得る。これらの情報を学習データとして、人工知能に実験システム１の動作を学習させることが可能である。このようにして学習をした人工知能を活用することで、より適切な動作、誤差の改善、制御の高精度化などが実現可能である。
【０１６８】
なお、本発明の上記実施形態には、以下の発明も含まれる。
［１］
特定の面に分布する試料の前記面における異なる位置に移動可能であり物質を添加又は除去する物質操作機構の位置に対応して、撮像位置を変更可能な実験用の撮像装置であって、
前記物質操作機構の少なくとも一部を撮影可能なように前記試料に対して前記物質操作機構と異なる方向に配置され、前記試料を撮影することにより画像データを作成する撮像ユニットと、
前記撮像ユニットの位置を移動させる観察移動機構と、
前記物質操作機構の物質操作位置を観察することで前記物質操作位置に応じて前記撮像ユニットの位置と前記物質操作位置とが連動するように前記観察移動機構の動作を制御する制御部と
を備える撮像装置。
［２］
前記物質操作位置からは光が発せられ、
前記制御部は、前記物質操作位置から発せられた光信号に基づいて、前記観察移動機構の動作を制御する、
［１］に記載の撮像装置。
【符号の説明】
【０１６９】
１…実験システム、１０…観察装置、２０…液体操作装置、３０…操作装置、４０…表示装置、５０…試料、１０１…筐体、１０２…透明板、１１０…第１の制御回路、１５２…第１の通信装置、１６０…観察ヘッド部、１７０…撮像ユニット、１７６…第１の照明ユニット、１８０…観察移動機構、１８２…Ｘ移動機構、１８４…Ｙ移動機構、２０１…筐体、２１０…第２の制御回路、２５２…第２の通信装置、２６０…操作ヘッド部、２７１…供給除去部、２７２…供給部、２７４…除去部、２７６…第２の照明ユニット、２８０…操作移動機構、２８２…Ｘ移動機構、２８４…Ｙ移動機構、２８５…第１のＺ移動機構、２８６…第２のＺ移動機構、２９２…ポンプ、２９４…試薬容器、２９５…廃液容器、３１０…第３の制御回路、３５２…第３の通信装置、３７０…第１の表示ユニット、３８０…タッチパネル、４１０…第４の制御回路、４５２…第４の通信装置、４７０…第２の表示ユニット、７１０…制御部、７１１…観察移動機構制御部、７１２…撮像制御部、７１３…画像処理部、７１４…第１の照明制御部、７２１…操作移動機構制御部、７２２…ポンプ制御部、７２４…第２の照明制御部、７３１…入力取得部、７３２…第１の表示制御部、７３３…位置制御部、７３４…動作制御部、７３５…データ解析部、７４１…第２の表示制御部、７５１…表示制御部、７５４…照明制御部、７６０…記録装置、７６１…第１の記録装置、７６２…第２の記録装置、７６３…第３の記録装置、７６４…第４の記録装置、７７０…表示ユニット、７７６…照明ユニット、７８０…入力装置。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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