(57)【要約】【課題】  培養細胞の蛍光検出において重要なランプの照射光強度を適当なものに保って、培養細胞の経時的変化を長期間に亘って観察できる培養細胞観察装置を提供する。【解決手段】  担体６上若しくは溶液中に存在する培養細胞の経時的変化を観察する培養細胞観察装置Ｂであって、前記培養細胞Ａに光を照射する光源体７０と、前記培養細胞Ａに照射される光強度を測定するための測光部位６ａと、前記測光部位６ａから反射された反射光を検出する検出部４０と、前記検出部４０で検出された反射光の強度を解析して前記光源体７０が照射する光の強度を測定する解析部５０とを備えた。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
担体上若しくは溶液中に存在する１つ又は複数の培養細胞の経時的変化を観察する培養細胞観察装置であって、
前記培養細胞に照射光を照射する光源体と、
前記培養細胞に照射される前記照射光の強度を測定するための測光部位と、
前記測光部位から反射された反射光を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記反射光の強度を解析して前記光源体が照射する前記照射光の強度を測定する解析部とを備えたことを特徴とする培養細胞観察装置。
【請求項２】
前記測光部位を、前記培養細胞を担う担体に設けたことを特徴とする請求項１に記載の培養細胞観察装置。
【請求項３】
前記測光部位を、前記担体を支持固定する支持体に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の培養細胞観察装置。
【請求項４】
前記解析部には出力手段が接続され、
前記解析部は、測定された前記照射光の強度が予め設定した強度以下となると前記出力手段に対して出力信号を送り、前記出力手段は該出力信号に基づいて前記照射光の強度が前記予め設定した強度以下である情報を出力することを特徴とする請求項１から請求項３に記載の培養細胞観察装置。
【請求項５】
前記出力手段により出力される前記情報が、音声出力手段による音声出力であることを特徴とする請求項４に記載の培養細胞観察装置。
【請求項６】
前記出力手段により出力される前記情報が、点灯手段によるランプの点灯であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の培養細胞観察装置。
【請求項７】
前記出力手段により出力される前記情報が、画像出力手段による画像出力であることを特徴とする請求項４から請求項６に記載の培養細胞観察装置。
【請求項８】
前記光源体の照射する前記照射光が、白色光であることを特徴とする請求項１から請求項７に記載の培養細胞観察装置。
【請求項９】
前記光源体の照射する前記照射光が、蛍光励起光であることを特徴とする請求項１から請求項７に記載の培養細胞観察装置。
【請求項１０】
前記測光部位は、観察したい前記培養細胞が発する前記反射光の波長と略同一の波長の蛍光を発する蛍光部材を備え、
前記検出部は、該蛍光部材から発光された前記蛍光を検出することを特徴とする請求項９に記載の培養細胞観察装置。
【請求項１１】
前記測定された前記光源体の発する前記照射光の強度に基づいて前記検出部の出力を補正することを特徴とする請求項１から請求項１０に記載の培養細胞観察装置。
【請求項１２】
前記測定された前記光源体の発する前記照射光の強度に基づいて前記培養細胞に照射する前記照射光の強度を調節する照射光調節部を、前記光源体と前記培養細胞との間に設けたことを特徴とする請求項１から請求項１１に記載の培養細胞観察装置。
【請求項１３】
前記培養細胞の検出を行う前に、前記光源体の発する前記照射光の強度を測定することを特徴とする請求項１から請求項１２に記載の培養細胞観察装置。
【請求項１４】
前記培養細胞の検出を行いながら、所定の時間間隔若しくは所定の操作間隔で前記光源体の発する前記照射光の強度を測定することを特徴とする請求項１から請求項１３に記載の培養細胞観察装置。
【請求項１５】
前記光源体は、複数の光源と、前記複数の光源が照射する前記照射光を選択する選択手段とを備えたことを特徴とする請求項１から請求項１４に記載の培養細胞観察装置。
【請求項１６】
前記選択手段は、前記複数の光源が照射する前記照射光を択一する択一選択手段であることを特徴とする請求項１５に記載の培養細胞観察装置。
【請求項１７】
前記択一選択手段は、測定された前記光源体からの前記照射光の強度に基づいて前記複数の光源が照射する前記照射光を択一的に切り替えることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の培養細胞観察装置。
【請求項１８】
請求項４に記載の培養細胞観察装置を用いる培養細胞観察方法であって、
前記光源体によって前記照射光が照射される前記測光部位から反射された前記反射光を検出する手順と、前記解析部によって該反射光の強度を解析して前記光源体の照射する前記照射光の強度を測定する手順と、該測定された照射光の強度が予め設定した強度以下であった場合に、前記光源体の照射する前記照射光の強度が予め設定した強度以下である情報を、前記出力手段によって出力する手順とを含むことを特徴とする培養細胞観察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、培養細胞の経時的変化を観察する培養細胞観察装置及び培養細胞観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、遺伝子解析技術が進み、ヒトを含む多くの生物における遺伝子配列が明らかにされ、解析された遺伝子産物（タンパク質）と疾病の因果関係も少しずつ解明されてきている。今後さらに、各種タンパク質や遺伝子を網羅的に統計的に解析するために、細胞を用いる検査方法及び装置が考えられ始められてきている。すなわち、細胞を培養して、細胞の経時的変化を長期間で観察していくことが求められてきている。
【０００３】
そこで、顕微鏡下で細胞を培養する容器として、図７に示すように、培養容器を備えた観察装置が提案されている（特許文献１参照）。この培養容器は、温度調整器により設定温度に自動制御できる透明発熱プレート１０１を上下に設けることにより、温度を自由に制御できる空間Ｓを形成し、この空間Ｓ内の二酸化炭素濃度を調整するために二酸化炭素供給口１０２と排出口１０３とを設け、さらに、シール用パッキン１０４により密閉された空間Ｓ内の湿度を所望の値に保つための蒸発皿１０５を容器内に設置することにより、顕微鏡観察しながら各種細胞の培養条件（温度、二酸化炭素濃度及び湿度）を設定できるようされている。なお、図中の符号１０６は顕微鏡対物レンズ、１０７は流量調整バルブ、１０８は水、１０９は顕微鏡のステージである。前記培養容器を備える観察装置にあっては、他の培養細胞と識別しやすいように、観察対象の培養細胞に蛍光タンパクを注入し、そこに光を当て蛍光検出し、その挙動を観察する。従って、前記観察装置には、前記培養細胞に光を照射するためのランプが備えられている。前記ランプとしては、蛍光検出の適当さから、キセノンランプが一般的に用いられている。
【特許文献１】特開平１０−２８５７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
培養細胞を長期間に亘って観察するには、僅かな違いを見分けるためにも、観察環境をなるべく一定に保つことが肝要である。そうであるところ、前記観察装置に一般的に用いられるキセノンランプにあっては、使い始め暫くは培養細胞に一定の光強度で照射するものの、照射時間が１００時間程度に達するくらいから光強度は徐々に低下し、照射時間が２００時間程度に達すると、その光強度は、使い始め当初に比べ６０〜８０パーセント程度に落ちてしまう。すなわち、１００時間程度までは所望の環境で観察できるが、１００時間を超えるような観察には、観察環境が変化してしまうため具合が悪い。また、前記キセノンランプの６０〜８０パーセントの光強度では、培養細胞の微弱光の励起には不適当であり、定量性の点からもランプを交換をすべき時期である。また、観察手法には、検出された蛍光の強度を数値化して経時的変化を観察するといったものがある。このような場合にあっては、蛍光の光強度を適切に検出するために、照射光の光強度をあるレベルで維持することが強く求められている。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、培養細胞の蛍光検出において重要な、ランプの照射光の強度を適当なものに保って、培養細胞の経時的変化を長期間に亘って観察できる培養細胞観察装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の培養細胞観察装置及び培養細胞観察方法を提供する。
すなわち、請求項１に係る発明は、担体上若しくは溶液中に存在する１つ又は複数の培養細胞の経時的変化を観察する培養細胞観察装置であって、前記培養細胞に照射光を照射する光源体と、前記培養細胞に照射される前記照射光の強度を測定するための測光部位と、前記測光部位から反射された反射光を検出する検出部と、前記検出部で検出された前記反射光の強度を解析して前記光源体が照射する前記照射光の強度を測定する解析部とを備えたことを特徴とする。
本発明に係る培養細胞観察装置にあっては、光源体が培養細胞に照射する光の強度が、前記測光部位の反射光の強度を解析することによって求められるものとなる。従って、観察者は、光源体の培養細胞に照射する光の強度を、培養細胞を観察している間の任意のタイミングで測定することができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の培養細胞観察装置において、前記測光部位を、前記培養細胞を担う担体に設けたことを特徴とする。
本発明に係る培養細胞観察装置にあっては、光源体が培養細胞に照射する光の強度が、観察する培養細胞を担う担体の反射光の強度を解析することによって求められるものとなる。従って、観察者は、光源体の培養細胞に照射する光の強度を、培養細胞を観察している間の任意のタイミングで測定することができる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の培養細胞観察装置において、前記測光部位を、前記担体を支持固定する支持体に設けたことを特徴とする。
本発明に係る培養細胞観察装置にあっては、光源体が培養細胞に照射する光の強度が、観察する培養細胞を担う担体を支持固定する支持体の反射光の強度を解析することによって求められるものとなる。従って、観察者は、光源体の培養細胞に照射する光の強度を測定したい場合には、観察している部分を少しずらせば、簡単に測定することができる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３に記載の培養細胞観察装置において、前記解析部には出力手段が接続され、前記解析部は、測定された前記照射光の強度が予め設定した強度以下となると前記出力手段に対して出力信号を送り、前記出力手段は該出力信号に基づいて前記照射光の強度が前記予め設定した強度以下である情報を出力することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る培養細胞観察装置にあっては、培養細胞を観察するに当たって、光源体が培養細胞に照射する光の強度が不適当なレベルにまで下がってくると、出力手段によってその旨を伝える情報が出力され、観察者はそれを知ることができるものとなる。従って、観察者は、光源体の照射する光の強度が不適当なレベルであることを簡単に知ることができて、これに対して即座に光源体のランプ切換え等の対応をすることができる。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の培養細胞観察装置において、前記出力手段により出力される前記情報が、音声出力手段による音声出力であることを特徴とする。
本発明に係る培養細胞観察装置にあっては、観察者は、光源体が培養細胞に照射する光の強度が不適当なレベルにまで下がってきたことを、耳で確認することができるものとなる。従って、観察者は、光源体の照射する光の強度が不適当なレベルであることを簡単に知ることができて、これに対して即座に光源体のランプ切換え等の対応をすることができる。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項４または請求項５に記載の培養細胞観察装置において、前記出力手段により出力される前記情報が、点灯手段によるランプの点灯であることを特徴とする。
本発明に係る培養細胞観察装置にあっては、観察者は、光源体が培養細胞に照射する光の強度が不適当なレベルにまで下がってきたことを、視覚により確認することができるものとなる。従って、観察者は、光源体の照射する光の強度が不適当なレベルであることを簡単に知ることができて、これに対して即座に光源体のランプ切換え等の対応をすることができる。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項４から請求項６に記載の培養細胞観察装置において、前記出力手段により出力される前記情報が、画像出力手段による画像出力であることを特徴とする。
本発明に係る培養細胞観察装置にあっては、観察者は、光源体が培養細胞に照射する光の強度が不適当なレベルにまで下がってきたことを、培養細胞を観察しながら視覚により確認することができるものとなる。従って、観察者は、光源体の照射する光の強度が不適当なレベルであることを簡単に知ることができて、これに対して即座に光源体のランプ切換え等の対応をすることができる。
【００１４】
請求項８に係る発明は、請求項１から請求項７に記載の培養細胞観察装置において、前記光源体の照射する前記照射光が、白色光であることを特徴とする。
本発明に係る培養細胞観察装置にあっては、白色光は様々な波長の光からなるので、培養細胞からの複数の波長の反射光を同時に計測することができる。
【００１５】
請求項９に係る発明は、請求項１から請求項７に記載の培養細胞観察装置において、前記光源体の照射する前記照射光が、蛍光励起光であることを特徴とする。
本発明に係る培養細胞観察装置にあっては、所望の波長の光に限定して、その波長の光の強度の低下のみを計測できるので、計測精度を引き上げることができる。
【００１６】
請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の培養細胞観察装置において、前記測光部位は、観察したい前記培養細胞が発する前記反射光の波長と略同一の波長の蛍光を発する蛍光部材を備え、前記検出部は、該蛍光部材から発光された前記蛍光を検出することを特徴とする。
本発明に係る培養細胞観察装置にあっては、所望の波長の光に限定して、その波長の光の強度の低下のみを計測できるので、計測精度を引き上げることができる。
【００１７】
請求項１１に係る発明は、請求項１から請求項１０に記載の培養細胞観察装置において、前記測定された前記光源体の発する前記照射光の強度に基づいて前記検出部の出力を補正することを特徴とする。
本発明に係る培養細胞観察装置にあっては、測定された光源体からの照射光の強度が強すぎたり、弱すぎたりする場合に、検出部でその出力が補正されるものとなる。従って、補正された検出部の出力により、培養細胞の観察をより良好に行えるものとすることができる。
【００１８】
請求項１２に係る発明は、請求項１から請求項１１に記載の培養細胞観察装置において、前記測定された前記光源体の発する前記照射光の強度に基づいて前記培養細胞に照射する前記照射光の強度を調節する照射光調節部を、前記光源体と前記培養細胞との間に設けたことを特徴とする。
本発明に係る培養細胞観察装置にあっては、測定された光源体からの照射光の強度が強すぎたり、弱すぎたりする場合に、照射光調節部で培養細胞に照射する照射光の強度を適宜なものに調節することができるものとなる。従って、培養細胞に照射する照射光の強度は適宜な一定なものとなり、培養細胞の観察を良好に行えるものとすることができる。
【００１９】
請求項１３に係る発明は、請求項１から請求項１２に記載の培養細胞観察装置において、前記培養細胞の検出を行う前に、前記光源体の発する前記照射光の強度を測定することを特徴とする。
本発明に係る培養細胞観察装置にあっては、観察者は、培養細胞を観察し始めようとするときに、照射される照射光の強度を確認することができるものとなる。従って、観察者は、その観察し始めの光の強度を基準にして光源体の照射光の強度を調節すると、培養細胞の観察をより良好に行えるものとすることができる。
【００２０】
請求項１４に係る発明は、請求項１から請求項１３に記載の培養細胞観察装置において、前記培養細胞の検出を行いながら、所定の時間間隔若しくは所定の操作間隔で前記光源体の発する前記照射光の強度を測定することを特徴とする。
本発明に係る培養細胞観察装置にあっては、観察者は、培養細胞を観察している間にあっても、照射される照射光の強度を確認することができるものとなる。従って、観察者は、ランプから発せられる照射光の強度の適否を確認できて、培養細胞の観察をより良好に行えるものとすることができる。
【００２１】
請求項１５に係る発明は、請求項１から請求項１４に記載の培養細胞観察装置において、前記光源体は、複数の光源と、前記複数の光源が照射する前記照射光を選択する選択手段とを備えたことを特徴とする。
本発明に係る培養細胞観察装置にあっては、光源体からの照射光の強度が落ちてしまった場合に、照射する照射光を複数の光源から選択して、培養細胞に照射することができるものとなる。従って、培養細胞に照射する照射光の強度は適宜な一定なものとなり、培養細胞の観察を良好に行えるものとすることができる。
【００２２】
請求項１６に係る発明は、請求項１５に記載の培養細胞観察装置において、前記選択手段は、前記複数の光源が照射する前記照射光を択一する択一選択手段であることを特徴とする。
本発明に係る培養細胞観察装置にあっては、光源体からの照射光の強度が落ちてしまった場合に、照射する照射光を複数の光源から択一で選択して、培養細胞に照射することができるものとなる。従って、培養細胞に照射する照射光の強度は適宜な一定なものとなり、培養細胞の観察を良好に行えるものとすることができる。
【００２３】
請求項１７に係る発明は、請求項１５または請求項１６に記載の培養細胞観察装置において、前記択一選択手段は、測定された前記光源体からの前記照射光の強度に基づいて前記複数の光源が照射する前記照射光を択一的に切り替えることを特徴とする。
本発明に係る培養細胞観察装置にあっては、光源体からの照射光の強度が落ちてきそうになると、照射する照射光を複数の光源から選択して、適宜の強度で培養細胞に照射することができるものとなる。従って、培養細胞に照射する照射光の強度は、観察者が気にすることなく適宜な一定なものとなり、培養細胞の観察を良好に行えるものとすることができる。
【００２４】
請求項１８に係る発明は、請求項４に記載の培養細胞観察装置を用いる培養細胞観察方法であって、前記光源体によって前記照射光が照射される前記測光部位から反射された前記反射光を検出する手順と、前記解析部によって該反射光の強度を解析して前記光源体の照射する前記照射光の強度を測定する手順と、該測定された照射光の強度が予め設定した強度以下であった場合に、前記光源体の照射する前記照射光の強度が予め設定した強度以下である情報を、前記出力手段によって出力する手順とを含むことを特徴とする。
本発明に係る培養細胞観察方法にあっては、光源体が培養細胞に照射する照射光の強度は、前記測光部位の反射光の強度を解析することによって求められ、さらに、光源体が培養細胞に照射する照射光の強度が不適当なレベルにまで下がってくると、出力手段によってその旨の情報が出力され、観察者はそれを知ることができるものとなる。従って、観察者は、光源体の培養細胞に照射する照射光の強度を、培養細胞を観察したままでも測定することができる上、観察者は、光源体の照射する照射光の強度が不適当なレベルであることを簡単に知ることができて、これに対して即座に光源体のランプ切換え等の対応をすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る培養細胞観察装置及び培養細胞観察方法によれば、培養細胞の蛍光検出において重要なランプの照射光の強度を適当な状態に保って、培養細胞の経時的変化を長期間に亘って観察できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
本発明に係る培養細胞観察装置１は、図１に示すように、担体上に存在する複数の培養細胞Ａの経時的変化を連続的に観察する装置である。すなわち、培養細胞観察装置１は、前記担体（図示されず。）を内部に収納すると共に、該担体上の培養細胞Ａの細胞活性を維持可能な培養器４と該培養器４を保持可能な倒立顕微鏡２０を備えている。なお、前記培養器４は、後に説明するが、担体としてマイクロプレート６や培養容器１０を収納可能に形成される。
【００２７】
上記倒立顕微鏡２０は、図１に示すように、前記培養器４を保持する電動ステージ（可動ステージ）３０と、培養器４内の培養細胞を各細胞に対応する領域毎に区分けして撮像する検出器４０を有している。また、前記培養細胞観察装置１は、該検出器４０による撮像画像に基づいて細胞Ａの幾何学的特徴量又は光学的特徴量の少なくともいずれか一方を抽出して解析するコンピュータ５０を備えている。そして、前記コンピュータ５０には、各種の出力器５５を接続している。なお、前記検出器４０は本発明における検出部に相当し、前記コンピュータ５０は本発明における解析部に相当するものである。さらに、前記出力器５５は、本発明における出力手段に相当するものである。
【００２８】
また、前記電動ステージ３０は、図示されていないモータによって駆動され、主架台２１によって、水平方向に移動可能に支持されている。また、この電動ステージ３０上には、前記培養器４を固定するための培養器固定部３１が水平角度調整可能に設けられている。すなわち、前記培養器固定部３１は、平板状に形成され周囲の取付ネジによって電動ステージ３０上に固定されている。この際、前記周囲の取付ネジの締め込み量を調整することによって電動ステージ３０の水平面に対しての水平角度調整が可能とされる。また、前記培養器４は、前記培養器固定部３１の中央に形成される係止口（図示されず。）によって嵌って固定されている。従って、前記培養器４は、培養器固定部３１を介して水平面を調整可能にされると共に、電動ステージ３０を介して水平方向に移動可能とされる。
【００２９】
また、前記電動ステージ３０の下方には、図示されてないが、培養器４内に収納される担体上の培養細胞Ａを観察する対物レンズ４１が設けられており、該対物レンズ４１で結像した画像は、検出器４０の一部であるＣＣＤカメラ４２に出力されるように構成される。そして、前記ＣＣＤカメラ４２は、その撮像画像を、インタフェイスを介して前記コンピュータ５０に出力する機能を備える。さらに、前記対物レンズ４１の下方には、前記培養細胞Ａに光を照射するための光源体７０（図２以降参照。）が主架台２１に内蔵されるように設けられている。
【００３０】
次に、前記培養細胞観察装置１に適用される本発明の要部について、図２から図６に示しながら説明する。すなわち、培養細胞Ａに光を照射する光源体７０と、担体に設けられる測光部位３と、該測光部位３からの反射光を検出する検出器４０、そして前記検出器４０で検出された強度を解析する解析部５０について、詳細に説明する。
【００３１】
第１の実施の形態となる要部Ｂは、図２に示すように、光源体７０となるキセノンランプ７１と、前記キセノンランプ７１から照射された照射光の照射角度を担体に対して直角になるように反射させると共に培養細胞Ａからの反射光を透過させるハーフミラー７２と、前記照射光を集光して培養細胞Ａに照射すると共に該照射光の培養細胞Ａから反射した反射光をコリメート光に変換する対物レンズ４１と、前記反射光を検出する光検出器４０と、検出された数値を解析するコンピュータ５０とを備えている。また、前記コンピュータ５０には、図１に示すような本発明の出力手段である音声出力器５６，点灯器５７，画像出力器５８を含む出力器５５が接続されている。
【００３２】
要部Ｂでは、前記培養細胞Ａの担体としてマイクロプレート６が用いられ、該マイクロプレート６は前記電動ステージ３０上の培養器４に収納されている。前記マイクロプレート６には、蛍光タンパクが注入された培養細胞Ａが存在し、前記培養細胞Ａに光を照射して蛍光を発しさせ、観察者は、その蛍光を検出して培養細胞Ａの経時的変化を観察する。
【００３３】
前記キセノンランプ７１には、例えば公知の白色光を発するキセノンランプが用いられ、そのランプ寿命は２００時間程度である。また、前記検出器４０は、例えばＣＣＤカメラ４２が用いられている。なお、前記検出器４０としては、光を検出できるものであれば何ら問題無く、フォトマルのような光電子を増幅させるものであってもよい。前記コンピュータ５０は、公知のコンピュータと同様にＣＰＵやＲＯＭ等を備えた演算制御機能を有するものであって、検出された反射光の強度を演算して前記キセノンランプ７１の照射光を測定する機能を有する。なお、前記培養細胞観察装置１のコンピュータ５０は、前記測定されたキセノンランプ７１の発する光の強度に基づいて検出器４０の出力値を補正するように構成されている。
【００３４】
また、前記コンピュータ５０には、前記測定された照射光の強度が予め設定された強度以下となると、それを観察者に告知する情報が、接続された前記出力器５５に出力されるように設定されている。前記出力器５５である、前記音声出力器（音声出力手段）５６はスピーカで、点灯器（点灯手段）５７はランプ点灯器で、画像出力器（画像出力手段）５８は液晶モニタである。なお、前記電動ステージ３０上は、培養細胞Ａが長期間に亘って好ましく培養されるように、温度は３７℃程度に、湿度は約１００％に、また二酸化炭素の濃度は５％程度に、保たれたものとなっている。
【００３５】
上述した要部Ｂを本発明の要部として前記培養細胞観察装置１を構成すると、前記キセノンランプ７１によって照射された照射光は、前記ハーフミラー７２によって直角に屈折し、前記対物レンズ４１によって集光して、担体であるマイクロプレート６の底面６ａに照射する。前記マイクロプレート６の底面６ａは前記照射光を反射し、その反射光は対物レンズ４１によってコリメート光に変換されて、前記ハーフミラー７２を通過して、前記検出部となるＣＣＤカメラ４２を含む検出器４０で検出される。そして、前記コンピュータ５０は、前記検出器４０によって検出された反射光の強度を演算解析して前記キセノンランプ７１によって照射される照射光の強度が測定されるものとなる。
【００３６】
さらに、前記コンピュータ５０は、前記照射光の強度に合わせて検出器４０の出力値を補正する。従って、図示しない例えばテレビモニタ等の画像出力手段に出力される画像は、培養細胞Ａの観察に好適なものとなっている。
【００３７】
また、前記コンピュータ５０は、前記照射光の強度が予め設定した強度になると、前記出力器５５にその旨を観察者に告知する情報を出力させるように、出力制御する。すなわち、前記スピーカ５６にあってはブザー音を発し、前記ランプ点灯器５７あっては所定の警告ランプが点灯し、前記液晶モニタ５８にあっては「ランプ照射光が低下しています。」等のモニタ表示がなされる。
従って、観察者は、上記の出力によって、キセノンランプ７１が照射する照射光の強度が下がってきたことを簡単に知ることができて、これに対して即座に対応することができるものとなる。例えば、前記キセノンランプ７１の照射する照射光の強度が、培養細胞Ａの観察にあたって、好ましくないほどに低下した場合、前記キセノンランプ７１を交換して対応し、前記培養細胞Ａの観察を好ましく続行できるものとなる。
【００３８】
前記キセノンランプ７１の照射光の光強度の測定は、培養細胞Ａの観察（検出）を始めようとする前に行われるものであってもよいし、該培養細胞Ａの経時的変化を観察（検出）しているときに、所定の時間間隔若しくは所定の操作間隔で行われるものであってもよい。前記培養細胞Ａの観察（検出）を始める前に行うにあっては、前記キセノンランプ７１が照射する光強度を確認することができて、前記培養細胞Ａの観察を確かなものとすることができる。また、前記所定の時間間隔若しくは所定の操作間隔で行うにあっては、前記培養細胞Ａの観察中においても、前記キセノンランプ７１が照射する照射光の強度を確認することができて、前記培養細胞Ａを定量的に検出することができる。
【００３９】
なお、前記要部Ｂにおける測光部位３は、マイクロプレート６の底面６ａであった。そのため、前記キセノンランプ７１の照射光の光強度を測定するにあたり、このマイクロプレート６の底面６ａを照射して反射された反射光を採光して検出し、該反射光の強度を演算解析して前記キセノンランプ７１によって照射される照射光の光強度が測定した。しかし、前記測光部位３はこれに限定されず、前記担体となるマイクロプレート６を支持固定する電動ステージ３０を、該測光部位としてもよい。この電動ステージ３０は、本発明における支持体に相当するものである。
【００４０】
次に、前記培養細胞観察装置１に適用され、上述した本発明の要部Ｂについての変形例となる要部Ｃを説明する。なお、上述の第１の実施の形態である要部Ｂと同様に構成される部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
すなわち、この変形例である要部Ｃは、図３に示すように、前記要部Ｂと同様に上記培養細胞観察装置１に適用されるものであって、上述したマイクロプレート６に代えて、培養液を循環させて生体試料の培養が可能な培養容器１０を使用するものである。この培養容器１０は、前記培養器４に収納される。そして、前記培養容器１０は、図４に示すように、培養する細胞Ａを載せたスライドガラス１１を収納でき、底面には対物レンズ４１で観察するためのガラス部材１２ａが培養容器壁面部１０ａに密着して設けられ、かつ、上面側には前記キセノンランプ７１からの光を透過させるためのガラス部材１２ｂが培養容器壁面部１０ａに密着して設けられている。なお、前記培養容器壁面部１０ａは細胞を培養するに適した樹脂材が成形されてなるものであり、上面側のガラス部材１２ｂは例えばＯリング等の円形樹脂部材１９を介して着脱可能とし、スライドガラス１１の出し入れなど培養容器１０内の作業が実施できるようにされてある。
【００４１】
前記培養容器１０に培養液を供給する培養システムは、図４に示すように、培養液瓶１３と、培養液ポンプ１４と、二酸化炭素供給手段１５と、培養液配管１６と、制御用のコンピュータ１７とを具備して構成される。培養液瓶１３は、細胞の生育に必要な栄養素及び５％の二酸化炭素を混入した培養液を貯蔵するための容器である。この培養液は、培養液瓶温度制御部１８ａにより図示しないヒータを制御して３７℃に保たれ、培養液の温度変化による細胞活性の低下を防いでいる。さらに、培養液瓶１３に連結された二酸化炭素供給手段１５は、二酸化炭素濃度制御部１８ｂの制御を受けて培養瓶１３に二酸化炭素を供給することにより、培養液に二酸化炭素が混入される。
【００４２】
こうして、二酸化炭素を混入した培養液は、培養液ポンプ制御部１８ｃの制御により培養液ポンプ１４を運転することにより、培養液配管１６で連結された培養容器１０を経由して循環するので、培養気体及び栄養素が培養容器１０内の培養細胞に供給される。なお、培養液瓶温度制御部１８ａ、二酸化炭素濃度制御部１８ｂ及び培養液ポンプ制御部１８ｃは、それぞれがコンピュータ１７から制御信号を受けるようになっている。
【００４３】
上述した要部Ｃを本発明の要部として前記培養細胞観察装置１を構成すると、前記キセノンランプ７１によって照射された照射光は、前記ハーフミラー７２によって直角に反射し、前記対物レンズ４１によって集光して、前記培養容器の壁面部１０ａを照射する。前記培養容器の壁面部１０ａは前記照射光を反射し、その反射光は対物レンズ４１によってコリメート光に変換されて、前記ハーフミラー７２を通過して、前記検出部となるＣＣＤカメラ４２を含む検出器４０で検出される。そして、前記コンピュータ５０は、前記検出器４０によって検出された反射光の強度を演算解析して前記キセノンランプ７１によって照射される照射光の光強度が測定されるものとなる。なお、上述したのと同様に、この変形例にあっても、前記コンピュータ５０は、前記照射光の光強度が予め設定した光強度になると、前記出力器５５に出力させるように、出力制御する。
【００４４】
この変形例は、本発明の測光部位３に相当するものが、前記培養容器の壁面部１０ａであり、樹脂面の反射によって反射光が得られる。そのため、その反射光の光強度は、ガラス面の反射による反射光に比べて、強いものとなる。従って、照射される照射光の光強度の測定はより精度の高いものとなる。さらに、前記培養容器１０を用いると、培養液が好適に循環するものとなる。従って、前記培養細胞Ａを長期間培養するにあたって、好適な環境を維持することができるものとなる。
【００４５】
次に、前記培養細胞観察装置１に適用され、第２の実施の形態となる本発明の要部Ｄについて説明する。なお、上述の第１の実施の形態と同様に構成される部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
すなわち、第２の実施の形態となる本発明の要部Ｄは、図５に示すように、前記要部Ｂと同様に上記培養細胞観察装置１に適用されるものであって、上述した測光部位３を、前記マイクロプレート６に代えてリファレンスピース６０を用いるものである。前記リファレンスピース６０は、前記電動ステージ３０に載置されるものであり、本発明における蛍光部材に相当するものである。具体的には、前記リファレンスピース６０は、前記蛍光タンパクが導入された培養細胞Ａが発する光の波長と同一の波長の蛍光を発光し、蛍光板、または蛍光ビーズが、前記培養細胞Ａと同一の高さ位置で、前記電動ステージ３０に設けられる。
【００４６】
前記リファレンスピース６０に塗着している色素は、蛍光励起光が照射されることによって励起されて蛍光を発する性質を有する。従って、要部Ｄにおいては、前記キセノンランプ７１に代えて、光源体７０に、前記リファレンスピース６０に蛍光を発せさせる蛍光励起用ランプ７３を用いている。なお、前記リファレンスピース６０に塗着している色素が、照射されることによって励起されて蛍光を発するならば、前記蛍光励起用ランプ７３は、前記蛍光が発することができるような、前記のキセノンランプ等の適宜のランプが選択されるものとなる。
【００４７】
さらに、要部Ｄでは、前記ハーフミラー７２の位置に、波長選択子６５が備えられている。前記波長選択子６５は、任意の光の波長のみを透過させる部材であり、該波長選択子６５によって、観察者が検出したい光の波長のみを選択して透過させ、そのほかの光の波長の透過を阻止することができる性質を有するものである。従って、観察者は、光を検出するに当たって、前記培養細胞Ａが発する蛍光や、リファレンスピース６０が発する蛍光等、検出したい所望の光の波長を適宜に選択することができるものである。前記波長選択子７２は、前記リファレンスピースが６０が前記蛍光励起用ランプ７３によって励起されて発する蛍光の波長のみを透過させ、その他の光の波長は透過されないように設定されている。なお、前記ハーフミラー７２と波長選択子６５とは一つのフィルターセット６６となる組と形成しており、該フィルターセット６６は取替可能な構成にされてある。
【００４８】
上述した要部Ｄを本発明の要部として前記培養細胞観察装置１を構成すると、前記蛍光励起用ランプ７３によって照射された蛍光励起光は、前記ハーフミラー７２によって直角に反射し、前記対物レンズ４１によって集光して、前記電動ステージ３０に設けられた前記リファレンスピース６０を照射する。照射されたリファレンスピース６０は、蛍光励起光によって励起されて蛍光を発し、その蛍光は対物レンズ４１によってコリメート光に変換されて、前記ハーフミラー７２を通過する。さらに、前記波長選択子６５は、前記コリメート光のうちリファレンスピース６０によって発せられた蛍光のコリメート光のみを透過させる。そして、前記検出部となるＣＣＤカメラ４２を含む検出器４０で検出される。そして、前記コンピュータ５０は、前記検出器４０によって検出された蛍光の強度を演算解析して前記蛍光励起用ランプ７３によって照射される蛍光励起光の強度が測定されるものとなる。
【００４９】
なお、上述した第１の実施の形態と同様に、この第２の実施の形態にあっても、前記コンピュータ５０は、前記蛍光励起光の強度が予め設定した強度になると、前記出力器５５に出力させるように、出力制御する。すなわち、前記音声出力器５６にあっては警告音を発し、前記点灯器５７にあっては所定の警告ランプが点灯し、前記画像出力器５８にあっては「蛍光励起光が低下しています。」等のモニタ表示がなされる。従って、観察者は、上記の出力によって、蛍光励起用ランプ７３が照射する蛍光励起光の光強度が下がってきたことを簡単に知ることができて、これに対して即座に対応することができるものとなる。例えば、前記蛍光励起用ランプ７３の照射する光強度が、培養細胞Ａの観察にあたって、好ましくないほどに低下した場合、前記蛍光励起用ランプ７３を交換して対応し、前記培養細胞Ａの観察を好ましく続行できるものとなる。
【００５０】
また、観察者は、前記リファレンスピースを用いることによって、観察に用いる波長に限定して、その光強度の低下を知ることができる。従って、白色光等にあっては、波長全てが均一に低下するわけではないので、所望の波長の光についての強度低下を的確に知ることができて、培養細胞Ａの観察をより好適なものとすることができるものとなる。また、前記波長選択子６５は、取り替え可能なフィルターセット６６に含まれたものである。従って、波長が異なる蛍光タンパクが培養細胞に導入されている場合は、前記フィルターセット６６ごとを交換すれば、その培養細胞の観察に適したものとなる。
【００５１】
次に、前記培養細胞観察装置１に適用され、第３の実施の形態となる本発明の要部Ｅについて説明する。なお、上述の第２の実施の形態と同様に構成される部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
すなわち、第３の実施の形態となる本発明の要部Ｅは、図６（ａ）に示すように、前記要部Ｄと同様に上記培養細胞観察装置１に適用されるものであって、前記要部Ｄの構成に加えて、さらに培養細胞Ａに照射する照射光の光強度を調節する照射光調節部８０が、前記光源体７０と培養細胞Ａとの間に設けられている。前記照射光調節部８０は、測定された前記光源体７０の発する照射光の強度に基づいて、光源体７０の発する照射光の強度を調節し、前記培養細胞Ａに照射光を照射させる。なお、この要部Ｅでの光源体７０は、後にも詳述するが、複数の光源と、前記複数の光源が照射する光を選択する選択手段とを備えるように構成され、該複数の光源にはキセノンランプが用いられている。
【００５２】
具体的には、前記照射光調節部８０に、フィルタホイール８１が用いられている。前記フィルタホイール８１は、図６（ｂ）に示すように、断面円状に構成されるホイール本体８２を有し、該ホイール本体８２にはリボルバのように複数の孔８３が設けられ、その複数の孔８３には光透過度が異なる透過フィルタがセットされている。前記フィルタホイール８１は、上述したように、測定された前記光源体７０（本実施例では７０Ａとする。）の発する光の強度に基づいて前記ホイール本体を回転させ、光透過度が異なる透過フィルタを適宜に選択して、光源体７０Ａが照射する照射光の光強度を調節する。
【００５３】
また、前記要部Ｅの光源体７０Ａは、前記フィルタホイール８１に光を照射するように、二つの光源であるキセノンランプが設けられて構成される。具体的には、前記光源体７０Ａは、ハーフミラー７５が前記フィルタホイール８１に対して右斜め下４５度の角度を保つように設けられると共に、前記光源体７０Ａの照射方向と同方向にハーフミラー７５との間にシャッター７４ａを備えたキセノンランプ７１ａが、また前記ハーフミラー７５の下側にシャッター７４ｂを備えたキセノンランプ７１ｂが設けられている。なお、前記ハーフミラー７５は、前記ハーフミラー７２と同様に、光を半分の強度で反射させると共に光を半分の強度で透過させる性質を有する。また、前記シャッター７４ａ，７４ｂは、光を遮蔽する性質を有する。さらに、前記要部Ｅには、二種類の蛍光タンパクと同じ波長の蛍光を発する二種類のリファレンスピース６１，６２が設けられている。
【００５４】
上述した要部Ｅを本発明の要部として前記培養細胞観察装置１を構成すると、例えば、前記キセノンランプ７１ｂを消し、前記シャッター７４ａを開いて前記キセノンランプ７１ａを点けると、前記キセノンランプ７１ａから発せられる照射光の半分の強度が光源体７０Ａとして発せられるものとなる。そして、時間が経過して、前記キセノンランプ７１ａの発する照射光の強度が低下し、照射光の強度が細胞の蛍光検出に不適当なものとなってきた場合には、前記キセノンランプ７１ｂを点けると共に、前記シャッター７４ａを閉じると、キセノンランプ７１ｂから発せられる照射光の半分の強度が光源体７０Ａとして発せられるものとなる。そして、前記キセノンランプ７１ｂの発せられる照射光の強度が低下し、照射光の強度が細胞の蛍光検出に不適当なものとなってきた場合には、前記シャッター７４ａを開けると、前記キセノンランプ７１ａの発する照射光と前記キセノンランプ７１ｂの発する照射光を合成したものが光源体７０Ａとして発せられるものとなる。従って、一つのキセノンランプで光源体を構成した場合よりも、長期間に亘って好ましい光の強度で、前記培養細胞Ａを照射できるものとなる。尚、前記シャッター７４ａを閉じてキセノンランプ７１ｂを点灯させた際、観察者がキセノンランプ７１ａを新しいものに交換しておき、キセノンランプ７１ｂの発する照射光の強度が低下してきたら、再度キセノンランプ７１ａを点灯させると共にシャッター７４ｂを閉じるようにしても良い。
【００５５】
また、前記フィルタホイール８１に備えられるホイール本体を回転させ、光透過度が異なる透過フィルタを適宜に選択すると、前記光源体７０Ａが照射する照射光の強度をさらに微調節することが可能であり、前記培養細胞Ａを観察する観察環境がより良いものとなる。また、前記透過フィルタの適宜の選択は、上述したように、コンピュータ５０によって測定された前記光源体７０Ａの発する光の強度に基づいて回転させるものとすると、前記透過フィルタの選択がより精密なものとなって、長期間に亘って安定した観察環境で前記培養細胞Ａが観察できるものとなる。これに従い、ランプ交換等の煩雑さを解消し、コスト削減にも繋がる。
さらに、二種類のリファレンスピース６１，６２は、二種類の蛍光タンパクと同じ波長の蛍光を発する。従って、複数種類のものを区別して観察する場合にあっても、夫々の波長の蛍光励起光の光強度を調べることができるものとなって、培養細胞の観察に幅が出るものとなる。
【００５６】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲において適宜の選択が可能である。例えば、前記照射光または蛍光励起光を反射させるミラーは、構成上において、ハーフミラー７２，７５を例として用いたが、これに限定されず、全反射するようなミラーを適宜な位置に設けて構成してもよい。
また、前記照射光調節部８０は、フィルタホイール８１のフィルタホイール本体８２に設けた孔８３にそれぞれ透過フィルタをセットするのではなく、フィルタホイール本体８２自体が、次第に透過率の変わるフィルタで構成されていてもよい。更に、前記フィルタホイール８１に限定されず、前記光源体７０Ａが発する照射光を適宜に調節されるように、光透過度の異なる透過フィルタが選択変更できるように構成してもよい。
また、前記リファレンスピースは、培養細胞に注入する蛍光タンパクの発する波長と同一の、適宜複数種類を設けることができる。さらに、光源体が複数のものでなる場合は、二つのキセノンランプで構成された光源は、適宜の数の光源とすることができる。
更に、照射光を様々な波長の光からなる白色光とし、培養細胞から反射される複数種類の波長の光についての強度を、同時に計測するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る培養細胞観察装置の構成図である。
【図２】第１の実施の形態となる図１に示す培養細胞観察装置の要部Ｂについての構成図である。
【図３】図２に示す培養細胞観察装置の要部Ｂの変形例となる要部Ｃについての構成図である。
【図４】培養システムの概略構成図である。
【図５】第１の実施の形態となる図１に示す培養細胞観察装置の要部Ｄについての構成図である。
【図６】第１の実施の形態となる図１に示す培養細胞観察装置の要部Ｅについての構成図である。
【図７】培養容器を備えた従来の観察装置である。
【符号の説明】
【００５８】
Ａ  培養細胞
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ  培養細胞観察装置の要部
１  培養細胞観察装置
６  マイクロプレート（担体）
６ａ  マイクロプレートの底面（測光部位）
４０  検出器（検出部）
５０  コンピュータ（解析部）
７０  キセノンランプ（光源体）
【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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【図７】
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