(57)【要約】【課題】複数の培養細胞それぞれに対して投射領域並びに強度、波長及び投射時間それぞれが異なった光を投射することができ、培養細胞の生長もしくは分化に適した光の投射条件を複数の培養細胞において同時に並行して探索することができる細胞培養装置を提供する。【解決手段】細胞培養装置１は、複数の区画を有する培養容器配置用トレイ１０に容れられた培養容器２０と、培養容器２０及び培養容器２０に容れられたカルス１１０の画像を取得するＣＣＤカメラ３０と、培養容器２０及びカルス１１０の画像に基づいて光を投射する投射領域１２０を求める演算部４０と、演算部４０により求められた投射領域１２０に基づいてカルス１１０に三原色光源による光を選択的に投射するプロジェクタ５０と、カルス１１０の画像及び光の投射領域１２０並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれを記憶するメモリ部６０とを備える。【選択図】　図１
2004065051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の培養容器と、
前記複数の培養容器及び前記複数の培養容器それぞれに容れられた培養細胞の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された前記複数の培養容器及び前記培養細胞の画像に基づいて光を投射する投射領域を求める画像処理手段と、
前記画像処理手段により求められた前記投射領域に応じて前記培養細胞に三原色光源による光を選択的に投射する投射手段と、
前記画像取得手段により取得された前記培養細胞の画像及び前記投射手段により光の投射された前記投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれを記憶する培養条件記憶手段と、
を備え、
前記画像取得手段は、前記培養細胞に対して適宜の時間光を前記投射手段により投射した後に、前記複数の培養容器及び光投射後の前記培養細胞の画像を取得し、
前記画像処理手段は、前記培養条件記憶手段に記憶されている前記培養細胞の画像と前記画像取得手段により取得された光投射後の前記培養細胞の画像とにおける前記培養細胞の形態差に基づいて前記培養細胞の生長状態及び分化状態を判断し、前記培養細胞の生長状態、分化状態及び前記培養条件記憶手段に記憶されている光の前記投射領域並びに前記光の強度、波長及び投射時間それぞれに基づいて前記培養細胞の生長もしくは分化に適した光の強度、波長及び投射時間それぞれを判定する、
ことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項２】
複数の区画を有する培養容器と、
前記培養容器及び前記複数の区画それぞれに容れられた培養細胞の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された前記培養容器及び前記培養細胞の画像に基づいて光を投射する投射領域を求める画像処理手段と、
前記画像処理手段により求められた前記投射領域に応じて前記培養細胞に三原色光源による光を選択的に投射する投射手段と、
前記画像取得手段により取得された前記培養細胞の画像及び前記投射手段により光の投射された前記投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれを記憶する培養条件記憶手段と、
を備え、
前記画像取得手段は、前記培養細胞に対して適宜の時間光を前記投射手段により投射した後に、前記培養容器及び光投射後の前記培養細胞の画像を取得し、
前記画像処理手段は、前記培養条件記憶手段に記憶されている前記培養細胞の画像と前記画像取得手段により取得された光投射後の前記培養細胞の画像とにおける前記培養細胞の形態差に基づいて前記培養細胞の生長状態及び分化状態を判断し、前記培養細胞の生長状態、分化状態及び前記培養条件記憶手段に記憶されている光の前記投射領域並びに前記光の強度、波長及び投射時間それぞれに基づいて前記培養細胞の生長もしくは分化に適した光の強度、波長及び投射時間それぞれを判定する、
ことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項３】
前記培養細胞に投射する光の強度、波長及び投射時間それぞれの投射条件を設定する投射条件設定手段をさらに有し、
前記投射手段は、前記画像処理手段により求められた光の前記投射領域並びに前記投射条件設定手段により設定された前記光の強度、波長及び投射時間それぞれに応じて前記培養細胞に三原色光源による光を選択的に投射する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の細胞培養装置。
【請求項４】
前記投射手段は、前記画像取得手段に並んで設置されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の細胞培養装置。
【請求項５】
前記投射手段は、前記培養細胞に励起光を投射し、
前記画像取得手段は、前記励起光が投射されることにより前記培養細胞から発生した蛍光を取得し、
前記画像処理手段は、前記蛍光に基づいて前記培養細胞の生長もしくは分化の状態を判定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の細胞培養装置。
【請求項６】
複数の培養容器を備え、前記複数の培養容器それぞれに容れられた培養細胞に光を投射して前記培養細胞の生長もしくは分化に適した光の投射条件を判定する細胞培養方法において、
前記複数の培養容器及び前記複数の培養容器それぞれに容れられた前記培養細胞の画像を画像取得手段により取得し、
前記画像取得手段により取得された前記複数の培養容器及び前記培養細胞の画像に基づいて光を投射する投射領域を画像処理手段により求め、
前記画像処理手段により求められた前記投射領域に応じて前記培養細胞に三原色光源による光を選択的に投射手段により投射し、
前記画像取得手段により取得された前記培養細胞の画像及び前記投射手段により光の投射された前記投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれを培養条件記憶手段により記憶し、
前記培養細胞に対して適宜の時間光を前記投射手段により投射した後に、前記複数の培養容器及び光投射後の前記培養細胞の画像を前記画像取得手段により取得し、
前記培養条件記憶手段に記憶されている前記培養細胞の画像と前記画像取得手段により取得された前記光投射後の前記培養細胞の画像とにおける前記培養細胞の形態差に基づいて前記培養細胞の生長状態及び分化状態を判断し、前記培養細胞の生長状態、分化状態及び前記培養条件記憶手段に記憶されている光の前記投射領域並びに前記光の強度、波長及び投射時間それぞれに基づいて前記培養細胞の生長もしくは分化に適した光の強度、波長及び投射時間それぞれを前記画像処理手段により判定する、
ことを特徴とする細胞培養方法。
【請求項７】
複数の区画を有する培養容器を備え、前記培養容器の複数の区画それぞれに容れられた培養細胞に光を投射して前記培養細胞の生長もしくは分化に適した光の投射条件を判定する細胞培養方法において、
前記培養容器及び前記複数の区画それぞれに容れられた前記培養細胞の画像を画像取得手段により取得し、
前記画像取得手段により取得された前記培養容器及び前記培養細胞の画像に基づいて光を投射する投射領域を画像処理手段により求め、
前記画像処理手段により求められた前記投射領域に応じて前記培養細胞に三原色光源による光を選択的に投射手段により投射し、
前記画像取得手段により取得された前記培養細胞の画像及び前記投射手段により光の投射された前記投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれを培養条件記憶手段により記憶し、
前記培養細胞に対して適宜の時間光を前記投射手段により投射した後に、前記培養容器及び光投射後の前記培養細胞の画像を前記画像取得手段により取得し、
前記培養条件記憶手段に記憶されている前記培養細胞の画像と前記画像取得手段により取得された前記光投射後の前記培養細胞の画像とにおける前記培養細胞の形態差に基づいて前記培養細胞の生長状態及び分化状態を判断し、前記培養細胞の生長状態、分化状態及び前記培養条件記憶手段に記憶されている光の前記投射領域並びに前記光の強度、波長及び投射時間それぞれに基づいて前記培養細胞の生長もしくは分化に適した光の強度、波長及び投射時間それぞれを前記画像処理手段により判定する、
ことを特徴とする細胞培養方法。
【請求項８】
前記培養細胞に投射する光の強度、波長及び投射時間それぞれの投射条件を投射条件設定手段によりさらに設定し、
前記画像処理手段により求められた光の前記投射領域並びに前記投射条件設定手段により設定された前記光の強度、波長及び投射時間それぞれに応じて前記培養細胞に三原色光源による光を前記投射手段により選択的に投射する、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の細胞培養方法。
【請求項９】
前記培養細胞に励起光を前記投射手段により投射し、
前記励起光が投射されることにより前記培養細胞から発生した蛍光を前記画像取得手段により取得し、
前記蛍光に基づいて前記培養細胞それぞれの生長もしくは分化の状態を前記画像処理手段により判定する、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の細胞培養方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細胞培養装置及び細胞培養方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、植物による物質生産など、産業上及び環境対策上有用な植物品種を開発する研究において、対象植物の培養細胞から植物体を再生させる技術が重要な要素となっている。
【０００３】
植物組織の一部より脱分化した培養細胞から植物体を再生させる過程における細胞培養の生長条件は、物理的、化学的及び生物的条件により影響を受ける。そのため、細胞培養は、温度、湿度、光、炭酸ガス濃度及び肥料等の生長条件が制御された無菌環境下で行われ、それぞれの生長条件を適切に調整することで分化が制御される。しかし、これらの生長条件は、植物の品種によって異なり、条件設定が難しいため分化技術が確立されている植物は少ない。特に、光の照射条件については、強度、波長及び照射時間の３つの要素それぞれが分化に影響していると考えられており、分化に最適な光の照射条件を見つけ出すことが困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、複数の培養細胞それぞれに対して投射領域並びに強度、波長及び投射時間それぞれが異なった光を投射することができ、培養細胞の生長もしくは分化に適した光の投射条件を複数の培養細胞において同時に並行して探索することができる細胞培養装置及び細胞培養方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る細胞培養装置は、（１）複数の培養容器と、（２）複数の培養容器及び複数の培養容器それぞれに容れられた培養細胞の画像を取得する画像取得手段と、（３）画像取得手段により取得された複数の培養容器及び培養細胞の画像に基づいて光を投射する投射領域を求める画像処理手段と、（４）画像処理手段により求められた投射領域に応じて培養細胞に三原色光源による光を選択的に投射する投射手段と、（５）画像取得手段により取得された培養細胞の画像及び投射手段により光の投射された投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれを記憶する培養条件記憶手段と、を備え、画像取得手段は、培養細胞に対して適宜の時間光を投射手段により投射した後に、複数の培養容器及び光投射後の培養細胞の画像を取得し、画像処理手段は、培養条件記憶手段に記憶されている培養細胞の画像と画像取得手段により取得された光投射後の培養細胞の画像とにおける培養細胞の形態差に基づいて培養細胞の生長状態及び分化状態を判断し、培養細胞の生長状態、分化状態及び培養条件記憶手段に記憶されている光の投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれに基づいて培養細胞の生長もしくは分化に適した光の強度、波長及び投射時間それぞれを判定する、ことを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る細胞培養装置によれば、複数の培養容器及び複数の培養容器それぞれに容れられた培養細胞の画像が画像取得手段により取得され、画像取得手段により取得された複数の培養容器及び培養細胞の画像に基づいて光を投射する投射領域が画像処理手段により求められる。そして、画像処理手段により求められた投射領域に応じて培養細胞に三原色光源による光が投射手段により選択的に投射される。
【０００７】
また、画像取得手段により取得された培養細胞の画像及び投射手段により投射された光の投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれが培養条件記憶手段により記憶される。
【０００８】
次に、培養細胞に対して適宜の時間光を投射手段により投射した後に、複数の培養容器及び光投射後の培養細胞の画像が画像取得手段により取得され、培養条件記憶手段に記憶されている培養細胞の画像と画像取得手段により取得された光投射後の培養細胞の画像とにおける培養細胞の形態差に基づいて培養細胞の生長状態及び分化状態が画像処理手段により判断される。
【０００９】
そして、培養細胞の生長状態、分化状態及び培養条件記憶手段に記憶されている光の投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれに基づいて培養細胞の生長もしくは分化に適した光の強度、波長及び投射時間それぞれが画像処理手段により判定される。
【００１０】
本発明に係る細胞培養装置は、（１）複数の区画を有する培養容器と、（２）培養容器及び複数の区画それぞれに容れられた培養細胞の画像を取得する画像取得手段と、（３）画像取得手段により取得された培養容器及び培養細胞の画像に基づいて光を投射する投射領域を求める画像処理手段と、（４）画像処理手段により求められた投射領域に応じて培養細胞に三原色光源による光を選択的に投射する投射手段と、（５）画像取得手段により取得された培養細胞の画像及び投射手段により光の投射された投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれを記憶する培養条件記憶手段と、を備え、画像取得手段は、培養細胞に対して適宜の時間光を投射手段により投射した後に、培養容器及び光投射後の培養細胞の画像を取得し、画像処理手段は、培養条件記憶手段に記憶されている培養細胞の画像と画像取得手段により取得された光投射後の培養細胞の画像とにおける培養細胞の形態差に基づいて培養細胞の生長状態及び分化状態を判断し、培養細胞の生長状態、分化状態及び培養条件記憶手段に記憶されている光の投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれに基づいて培養細胞の生長もしくは分化に適した光の強度、波長及び投射時間それぞれを判定する、ことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る細胞培養装置によれば、複数の区画を有する培養容器及び複数の区画それぞれに容れられた培養細胞の画像が画像取得手段により取得され、画像取得手段により取得された培養容器及び培養細胞の画像に基づいて光を投射する投射領域が画像処理手段により求められる。そして、画像処理手段により求められた投射領域に応じて培養細胞に三原色光源による光が投射手段により選択的に投射される。
【００１２】
また、画像取得手段により取得された培養細胞の画像及び投射手段により投射された光の投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれが培養条件記憶手段により記憶される。
【００１３】
次に、培養細胞に対して適宜の時間光を投射手段により投射した後に、培養容器及び光投射後の培養細胞の画像が画像取得手段により取得され、培養条件記憶手段に記憶されている培養細胞の画像と画像取得手段により取得された光投射後の培養細胞の画像とにおける培養細胞の形態差に基づいて培養細胞の生長状態及び分化状態が画像処理手段により判断される。
【００１４】
そして、培養細胞の生長状態、分化状態及び培養条件記憶手段に記憶されている光の投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれに基づいて培養細胞の生長もしくは分化に適した光の強度、波長及び投射時間それぞれが画像処理手段により判定される。
【００１５】
本発明に係る細胞培養装置は、培養細胞に対して投射する光の強度、波長及び投射時間それぞれの投射条件を設定する投射条件設定手段をさらに有し、投射手段は、画像処理手段により求められた光の投射領域並びに投射条件設定手段により設定された光の強度、波長及び投射時間それぞれに応じて培養細胞に対して光を選択的に投射する、ことが好ましい。この場合には、培養細胞に対して投射する光の強度、波長及び投射時間それぞれの投射条件が投射条件設定手段により設定され、画像処理手段により求められた光の投射領域並びに投射条件設定手段により設定された光の強度、波長及び投射時間それぞれに基づいて培養細胞に対して光が投射手段により選択的に投射される。
【００１６】
本発明に係る細胞培養装置は、投射手段が画像取得手段に並んで設置されている、ことが好ましい。このようにすれば、画像取得手段により取得された培養容器及び培養細胞の画像情報に対して角度補正等の情報処理を行うことなく光の投射領域を求めることができる。
【００１７】
本発明に係る細胞培養装置は、投射手段が培養細胞に励起光を投射し、画像取得手段が培養細胞から発生した蛍光を取得し、画像処理手段が蛍光に基づいて培養細胞の生長もしくは分化の状態を判定する、ことが好ましい。この場合には、培養細胞に励起光が投射手段により投射され、励起光が投射されることにより培養細胞から発生した蛍光が画像取得手段により取得され、その蛍光に基づいて培養細胞の生長もしくは分化の状態が画像処理手段により判定される。
【００１８】
本発明に係る細胞培養方法は、複数の培養容器を備え、複数の培養容器それぞれに容れられた培養細胞に光を投射して培養細胞の生長もしくは分化に適した光の投射条件を判定する細胞培養方法であって、（１）複数の培養容器及び複数の培養容器それぞれに容れられた培養細胞の画像を画像取得手段により取得し、（２）画像取得手段により取得された複数の培養容器及び培養細胞の画像に基づいて光を投射する投射領域を画像処理手段により求め、（３）画像処理手段により求められた投射領域に応じて培養細胞に三原色光源による光を選択的に投射手段により投射し、（４）画像取得手段により取得された培養細胞の画像及び投射手段により投射された光の投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれを培養条件記憶手段により記憶し、（５）培養細胞に対して適宜の時間光を投射手段により投射した後に、複数の培養容器及び光投射後の培養細胞の画像を画像取得手段により取得し、（６）培養条件記憶手段に記憶されている培養細胞の画像と画像取得手段により取得された光投射後の培養細胞の画像とにおける培養細胞の形態差に基づいて培養細胞の生長状態及び分化状態を判断し、（７）培養細胞の生長状態、分化状態及び培養条件記憶手段に記憶されている光の投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれに基づいて培養細胞の生長もしくは分化に適した光の強度、波長及び投射時間それぞれを画像処理手段により判定する、ことを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る細胞培養方法によれば、複数の培養容器及び複数の培養容器それぞれに容れられた培養細胞の画像が画像取得手段により取得され、画像取得手段により取得された複数の培養容器及び培養細胞の画像に基づいて光を投射する投射領域が画像処理手段により求められる。そして、画像処理手段により求められた投射領域に応じて培養細胞に三原色光源による光が選択的に投射手段により投射される。
【００２０】
また、画像取得手段により取得された培養細胞の画像及び投射手段により投射された光の投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれが培養条件記憶手段により記憶される。
【００２１】
次に、培養細胞に対して適宜の時間光を投射手段により投射した後に、複数の培養容器及び光投射後の培養細胞の画像が画像取得手段により取得され、培養条件記憶手段に記憶されている培養細胞の画像と画像取得手段により取得された光投射後の培養細胞の画像とにおける培養細胞の形態差に基づいて培養細胞の生長状態及び分化状態が判断される。
【００２２】
そして、培養細胞の生長状態、分化状態及び培養条件記憶手段に記憶されている光の投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれに基づいて培養細胞の生長もしくは分化に適した光の強度、波長及び投射時間それぞれが画像処理手段により判定される。
【００２３】
本発明に係る細胞培養方法は、複数の区画を有する培養容器を備え、培養容器の複数の区画それぞれに容れられた培養細胞に光を投射して培養細胞の生長もしくは分化に適した光の投射条件を判定する細胞培養方法であって、（１）培養容器及び複数の区画それぞれに容れられた培養細胞の画像を画像取得手段により取得し、（２）画像取得手段により取得された培養容器及び培養細胞の画像に基づいて光を投射する投射領域を画像処理手段により求め、（３）画像処理手段により求められた投射領域に応じて培養細胞に三原色光源による光を選択的に投射手段により投射し、（４）画像取得手段により取得された培養細胞の画像及び投射手段により投射された光の投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれを培養条件記憶手段により記憶し、（５）培養細胞に対して適宜の時間光を投射手段により投射した後に、培養容器及び光投射後の培養細胞の画像を画像取得手段により取得し、（６）培養条件記憶手段に記憶されている培養細胞の画像と画像取得手段により取得された光投射後の培養細胞の画像とにおける培養細胞の形態差に基づいて培養細胞の生長状態及び分化状態を判断し、（７）培養細胞の生長状態、分化状態及び培養条件記憶手段に記憶されている光の投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれに基づいて培養細胞の生長もしくは分化に適した光の強度、波長及び投射時間それぞれを画像処理手段により判定する、ことを特徴とする。
【００２４】
本発明に係る細胞培養方法によれば、培養容器及び複数の区画それぞれに容れられた培養細胞の画像が画像取得手段により取得され、画像取得手段により取得された培養容器及び培養細胞の画像に基づいて光を投射する投射領域が画像処理手段により求められる。そして、画像処理手段により求められた投射領域に応じて培養細胞に三原色光源による光が選択的に投射手段により投射される。
【００２５】
また、画像取得手段により取得された培養細胞の画像及び投射手段により投射された光の投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれが培養条件記憶手段により記憶される。
【００２６】
次に、培養細胞に対して適宜の時間光を投射手段により投射した後に、培養容器及び光投射後の培養細胞の画像が画像取得手段により取得され、培養条件記憶手段に記憶されている培養細胞の画像と画像取得手段により取得された光投射後の培養細胞の画像とにおける培養細胞の形態差に基づいて培養細胞の生長状態及び分化状態が判断される。
【００２７】
そして、培養細胞の生長状態、分化状態及び培養条件記憶手段に記憶されている光の投射領域並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれに基づいて培養細胞の生長もしくは分化に適した光の強度、波長及び投射時間それぞれが画像処理手段により判定される。
【００２８】
本発明に係る細胞培養方法は、培養細胞に投射する光の強度、波長及び投射時間それぞれの投射条件を投射条件設定手段によりさらに設定し、画像処理手段により求められた光の投射領域並びに投射条件設定手段により設定された光の強度、波長及び投射時間それぞれに応じて培養細胞に対して光を投射手段により選択的に投射する、ことが好ましい。この場合には、培養細胞に投射する光の強度、波長及び投射時間それぞれの投射条件が投射条件設定手段によりさらに設定され、画像処理手段により求められた光の投射領域並びに投射条件設定手段により設定された光の強度、波長及び投射時間それぞれに基づいて培養細胞に対して光が投射手段により選択的に投射される。
【００２９】
本発明に係る細胞培養方法は、培養細胞に励起光を投射手段により投射し、励起光が投射されることにより培養細胞から発生した蛍光を画像取得手段により取得し、蛍光に基づいて培養細胞の生長もしくは分化の状態を画像処理手段により判定する、ことが好ましい。この場合には、培養細胞に励起光が投射手段により投射され、励起光が投射されることにより培養細胞から発生した蛍光が画像取得手段により取得され、その蛍光に基づいて培養細胞の生長もしくは分化の状態が画像処理手段により判定される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３１】
まず、本実施形態に係る細胞培養装置１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る細胞培養装置１の全体構成を示す図である。細胞培養装置１は、培養容器配置用トレイ１０、培養容器２０、ＣＣＤカメラ３０（画像取得手段）、演算部４０（画像処理手段及び投射条件設定手段）、プロジェクタ５０（投射手段）及びメモリ部６０（培養条件記憶手段）を備えている。
【００３２】
培養容器配置用トレイ１０は、反射光の影響を最小限にするため黒い仕切りで区切られた複数の区画を有するトレイであり、その複数の区画それぞれに培養容器２０が容れられている。この培養容器配置用トレイ１０は、それぞれの培養容器２０の光条件を独立して管理可能となっており、黒い仕切りは、培養容器２０の高さよりも高い。
【００３３】
図２は、本実施形態に係る細胞培養装置１に含まれる培養容器配置用トレイ１０、培養容器２０及びカルス１１０（培養細胞）を上方から見た図である。培養容器配置用トレイ１０は、マトリックス状に１６の区画に区分されており、その区画それぞれに培養容器２０が設置され、培養容器２０それぞれにカルス１１０が容れられている。
【００３４】
使用される培養容器配置用トレイ１０の区画数は１６に限定されるものではない。また、培養容器２０が配置されるトレイ１０のマトリックス上の区画は格子状の区画となっているが、これも限定されるものではない。また、培養容器配置トレイ１０および培養容器２０は、市販のマイクロタイタープレートであってもよい。
【００３５】
ＣＣＤカメラ３０は、培養容器配置用トレイ１０の上方に配置され、培養容器配置用トレイ１０、培養容器配置用トレイ１０内の培養容器２０および、培養容器２０内のカルス１１０の画像を取得し、この取得された画像情報は演算部４０により読み出される。また、ＣＣＤカメラ３０は、励起光がプロジェクタ５０によりカルス１１０に投射されることによりカルス１１０から発生したクロロフィル蛍光及び遅延蛍光を取得する。
【００３６】
演算部４０は、ＣＣＤカメラ３０により取得された培養容器配置用トレイ１０、培養容器配置用トレイ１０内の培養容器２０および培養容器２０内のカルス１１０の画像に基づいて光を投射する投射領域１２０を求める。また、演算部４０は、カルス１１０それぞれに対して投射する光の強度、波長及び投射時間それぞれの投射条件を設定する。このように、演算部４０は、請求項の記載中にある画像処理手段及び投射条件設定手段の双方として作用するものであり、コンピュータ等が好適に用いられる。
【００３７】
また、演算部４０は、メモリ部６０に記憶されているＣＣＤカメラ３０により取得されたカルス１１０の画像と光投射後のカルス１１０の画像とにおけるカルス１１０の形状、大きさ及び色等の変化に基づいてカルス１１０の生長状態及び分化状態を判定し、カルス１１０の生長状態、分化状態及びメモリ部６０に記憶されている光の投射領域１２０並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれに基づいてカルス１１０の生長もしくは分化に適した光の強度、波長及び投射時間それぞれを判定する。
【００３８】
さらに、演算部４０は、励起光がプロジェクタ５０によりカルス１１０に投射されることによりカルス１１０から発生し、ＣＣＤカメラ３０により取得されたクロロフィル蛍光及び遅延蛍光それぞれに基づいてカルス１１０の生長もしくは分化の状態を判定する。これは、細胞の分化に伴い葉緑素が形成されるため、クロロフィル蛍光及び遅延蛍光を計測することにより分化が起こったか否かを判定することができるためである。
【００３９】
プロジェクタ５０は、ＣＣＤカメラ３０に並んで設置されており、演算部４０により求められた光の投射領域１２０並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれに応じて三原色光源によるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）それぞれの光をカルス１１０に対して選択的に投射するものである。
【００４０】
さらに、プロジェクタ５０によりカルス１１０に投射される光は可視光だけではなく紫外光（波長２００ｎｍ〜４００ｎｍ）から近赤外光〜赤外光（波長７００ｎｍ〜２０００ｎｍ）までをも含む。よって、赤外光の照射によりカルス１１０に対して温度刺激を同時に与えることも可能である。さらに、プロジェクタ５０は、カルス１１０に励起光（波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ）を投射することも可能である。
【００４１】
メモリ部６０は、ＣＣＤカメラ３０により取得されたカルス１１０の画像情報及びプロジェクタ５０により投射された光の投射領域１２０並びに光の強度、波長及び投射時間それぞれの光投射情報を記憶するものであり、ハードディスク、磁気光ディスク等が好適に用いられる。
【００４２】
図３は、本実施形態に係る細胞培養方法の全体処理を示す流れ図である。次に、図３に従って本実施形態に係る細胞培養方法の全体処理について説明する。
【００４３】
ステップＳ１００では、培養容器配置用トレイ１０上にマトリックス状に並んだ１６の区画内に設置された培養容器２０それぞれに容れられたカルス１１０の画像を、上方に設置したＣＣＤカメラ３０で取得する。また、このＣＣＤカメラ３０により取得した画像情報をハードディスク等のメモリ部６０に記憶する。
【００４４】
ステップＳ１１０では、ステップＳ１００でＣＣＤカメラ３０により取得された画像における各培養容器２０内の培地領域とカルス１１０との色の違いに基づいてカルス領域とそれ以外の培地領域とを区別し、カルス領域を演算部４０により抽出する。そして、抽出されたカルス領域に基づいて光を投射する投射領域１２０を演算部４０により求める。また、この光を投射する投射領域１２０をメモリ部６０に記憶する。
【００４５】
ステップＳ１２０では、ステップＳ１１０で求められた投射領域１２０に対して投射する光の強度、波長及び投射時間それぞれの投射条件を演算部４０により設定する。また、この投射条件をメモリ部６０に記憶する。
【００４６】
ステップＳ１３０では、ステップＳ１１０で求められた光の投射領域１２０並びにステップＳ１２０で演算部４０により設定された光の強度、波長及び投射時間それぞれに基づいて一以上のカルス１１０それぞれに対してプロジェクタ５０により強度、波長及び投射時間それぞれの投射条件が異なった光を投射する。また、投射した光の強度、波長及び投射時間それぞれの投射条件をメモリ部６０に記憶する。
【００４７】
ここで、図４〜図６に、本実施形態に係る細胞培養装置１における光投射状態を示す。なお、図４〜図６における培養容器配置用トレイ１０は、図２における培養容器配置用トレイ１０の一列のみを記載したものである。
【００４８】
図４に示す通り、本実施形態に係る細胞培養装置１では、培養容器配置用トレイ１０上の複数の培養容器２０内の複数のカルス１１０の１つ１つに対して光の強度、波長及び投射時間それぞれが異なる複数の光を投射することが可能である。
【００４９】
また、図５に示す通り、本実施形態に係る細胞培養装置１では、培養容器配置用トレイ１０上の複数の培養容器２０内のカルス１１０それぞれに対して光の強度、波長及び投射時間それぞれが異なる光を投射することが可能である。
【００５０】
さらに、図６に示す通り、培養容器配置用トレイ１０が複数配置されている場合、培養容器２０それぞれの内にあるカルス１１０に対して光の強度、波長及び投射時間それぞれが異なる光を投射することも可能である。
【００５１】
ステップＳ１４０では、一以上のカルス１１０に対して一定時間（１時間〜数週間）光をプロジェクタ５０により投射した後に培養容器配置用トレイ１０上の培養容器２０及び光投射後のカルス１１０をＣＣＤカメラ３０により取得する。また、その画像情報をメモリ部６０に記憶する。
【００５２】
ステップＳ１５０では、全てのカルス１１０に対して励起光をプロジェクタ５０により同時に投射する。
【００５３】
ステップＳ１６０では、ステップＳ１５０で励起光をプロジェクタ５０により投射されたカルス１１０から発生するクロロフィル蛍光をＣＣＤカメラ３０により取得し、その結果得られたスペクトルデータをメモリ部６０に記憶する。さらに、クロロフィル蛍光を測定後、励起光を遮断して遅延蛍光をＣＣＤカメラ３０により取得する。そして、その結果得られたスペクトルデータをクロロフィル蛍光の場合と同様にメモリ部６０に記録する。
【００５４】
ステップＳ１７０では、ステップＳ１００で取得されメモリ部６０に記憶されたカルス１１０の画像と、ステップＳ１４０で取得されメモリ部６０に記憶された光投射後のカルス１１０の画像とにおけるカルス１１０の形状、大きさ及び色等の変化、並びに、ステップＳ１６０で取得されたクロロフィル蛍光及び遅延蛍光のスペクトルデータに基づいて、カルス１１０の生長状態及び分化状況を演算部４０により判定する。そして、生長状態及び分化状況の判定結果に基づいてカルス１１０が分化していないと判定した場合にはステップＳ１００〜Ｓ１６０の処理を繰り返し行い、カルス１１０が分化したと判断した場合には、ステップＳ１８０に処理が移行する。
【００５５】
ステップＳ１８０では、メモリ部６０により記憶されている光の投射領域１２０並びに投射した光の強度、波長及び投射時間それぞれに基づいてカルス１１０の生長もしくは分化に最適な光条件を決定する。
【００５６】
以上のように、脱分化したカルス１１０それぞれに、強度、波長及び投射時間それぞれが異なる光を同時に並行して投射することにより、短期間にカルス１１０の生長もしくは分化に適した光の投射条件を探索する事ができる。
【００５７】
上記実施形態では、カルス１１０からの生長もしくは分化に適した光の投射条件を探索する場合について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、組織切片から脱分化させる場合に適した光の投射条件を探索する場合にも使用することができる。また、培養細胞は、カルス１１０に限定されるものではなく、動物細胞等を用いることも可能である。
【００５８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、複数の培養細胞それぞれに対して照射領域並びに強度、波長及び投射時間それぞれが異なった光を投射することができ、培養細胞の生長もしくは分化に適した光の投射条件を複数の培養細胞において同時に並行して探索することができる細胞培養装置及び細胞培養方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る細胞培養装置の全体構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る細胞培養装置に含まれる培養容器及びカルスを示す図である。
【図３】本実施形態に係る細胞培養方法の全体処理を示す流れ図である。
【図４】本実施形態に係る細胞培養装置における光投射状態の一例を示す図である。
【図５】本実施形態に係る細胞培養装置における光投射状態の一例を示す図である。
【図６】本実施形態に係る細胞培養装置における光投射状態の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…細胞培養装置、１０…培養容器配置用トレイ、２０…培養容器、３０…ＣＣＤカメラ、４０…演算部、５０…プロジェクタ、６０…メモリ部、１１０…カルス、１２０…投射領域。
【図１】
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【図２】
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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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