培養物観察システム
【課題】最初から試料にフォーカスがほぼ合った状態で観察を開始することができる培養物観察システムを提供する。
【解決手段】本発明の培養物観察システムは、培養物の培養に適した環境を構成するための培養手段と、前記培養物の顕微鏡画像を撮影するための撮像手段と、該撮像手段により撮影された顕微鏡画像を表示するための表示手段と、該表示手段の表示を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、現在のフォーカス位置を前記培養物に関係付けて記憶する記憶手段を備えると共に、培養物の撮影に際して、当該培養物に関係付けて前記記憶手段に記憶したフォーカス位置を初期値として前記撮像手段をフォーカス設定し、その状態で撮影した顕微鏡画像を前記表示手段に表示する。
【解決手段】本発明の培養物観察システムは、培養物の培養に適した環境を構成するための培養手段と、前記培養物の顕微鏡画像を撮影するための撮像手段と、該撮像手段により撮影された顕微鏡画像を表示するための表示手段と、該表示手段の表示を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、現在のフォーカス位置を前記培養物に関係付けて記憶する記憶手段を備えると共に、培養物の撮影に際して、当該培養物に関係付けて前記記憶手段に記憶したフォーカス位置を初期値として前記撮像手段をフォーカス設定し、その状態で撮影した顕微鏡画像を前記表示手段に表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、培養物の培養状況を顕微鏡画像にて観察することを可能とする培養物観察システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のバイオ、再生医療関連の分野の発達に伴い、インキュベータ（培養手段）を使用して細胞を培養する作業が、増加傾向にある。細胞の培養を促進するためには、それぞれの細胞に適した培養空間を整備する必要があり、従来より、培養空間の温度制御、湿度制御、雰囲気制御を行うインキュベータが開発されている。
【０００３】
特に、培養条件としてＣＯ2（二酸化炭素）ガス濃度の厳格な濃度条件を要求する細胞の培養を行う場合には、温度制御及び湿度制御を行うものに加えて、培養空間のＣＯ2ガス濃度を制御可能とするＣＯ2インキュベータが用いられている。
【０００４】
一方、当該細胞の培養状態を観察する場合には、該ＣＯ2インキュベータにおいて培養されている細胞等のサンプルをインキュベータから取り出し、他の位相差顕微鏡や微分干渉顕微鏡、更には、蛍光顕微鏡などにおいて観察した後、再度、培養を継続するため、インキュベータ内に戻される。
【０００５】
しかしながら、細胞の培養状態を観察するたびに、ＣＯ2インキュベータ内から取り出されると、細胞の培養条件が変化してしまい、場合によっては細胞が死滅してしまうなど、適切な培養を行うことが困難となる。そこで、ＣＯ2インキュベータ内において細胞の培養を継続しながら、観察することを可能とする培養顕微鏡が開発されている（特許文献１参照）。
【０００６】
この培養顕微鏡は、細胞を培養するインキュベータ室と細胞を観察する顕微鏡部分が一体となって構成されており、インキュベータ室内に配設される回転ベースには、試料容器を設置するトレイが配設されている。トレイは、複数の試料設置穴を有し、回転ベースを回転制御することで、それぞれの試料容器内に収容される試料を顕微鏡を構成する対物レンズから観察可能とされている。
【０００７】
また、顕微鏡室には、照明用のＬＥＤやＣＣＤカメラなどが設置されており、試料からの光は、対物レンズ、倍率変更レンズ等を介してＣＣＤカメラに入射される。ＣＣＤカメラにて撮影されている画像は、コンピュータに取り込まれ、当該コンピュータに接続されるディスプレイにてリアルタイムで表示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１１４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した如き培養顕微鏡では、観察したい試料容器を選択し、観察位置の入力に従って、回転ベースの制御や各種レンズの制御が行われ、ディスプレイには、観察したい細胞の画像が表示される。このとき、ディスプレイの表示画面には、選択されている試料容器の表示や、観察位置、即ち、ＸＹ座標やレンズの上下移動量、倍率などが表示される。
【００１０】
ところで、受精卵の培養にあたっては、通常、１つの培地に１つの試料（受精卵細胞）を置いて行われる。この培地はシャーレ等の試料容器に１つあるいは複数形成される。そして、顕微観察する際には、対物レンズの視野の中央に試料が来るように、目視にておおよその位置（Ｘ座標、Ｙ座標）に試料容器を置き、そこから少しずつ位置をずらしながら培地中の試料を探すことになる。しかし、１つの受精卵の大きさはその直径が１００μｍ程度と極めて微小であるので、培地中のその受精卵が在る深さにフォーカスが合っていないと、受精卵を見つけるのは容易ではない。
【００１１】
そこで、本発明は、従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、最初から試料にフォーカスがほぼ合った状態で観察を開始することができる培養物観察システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の培養物観察システムは、培養物の培養に適した環境を構成するための培養手段と、前記培養物の顕微鏡画像を撮影するための撮像手段と、該撮像手段により撮影された顕微鏡画像を表示するための表示手段と、該表示手段の表示を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、現在のフォーカス位置を前記培養物に関係付けて記憶する記憶手段を備えると共に、培養物の撮影に際して、当該培養物に関係付けて前記記憶手段に記憶したフォーカス位置を初期値として前記撮像手段をフォーカス設定し、その状態で撮影した顕微鏡画像を前記表示手段に表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の培養物観察システムによれば、観察対象の培養物、例えば受精卵に一度フォーカスを設定すれば、次回の観察時からは自動的に前回観察時のフォーカス位置にフォーカスが合うので、前回観察時に使用した容器と同じ容器を使用した場合はＸ座標、Ｙ座標の移動だけ、すなわちフォーカス位置を改めて合わせることなく培養物を見つけられるので培養物を見つけることが極めて容易になる。これにより、観察ポイントの設定操作が簡素化される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用した培養物観察システムを構成する培養物観察装置の部分透視正面図である。
【図２】図１の培養物観察装置の側面図である。
【図３】図１の培養物観察装置の縦断側面図である。
【図４】図１の培養物観察装置の横断平面図である。
【図５】培養物観察システムを構成する制御装置の電気ブロック図である。
【図６】ディスプレイに表示される「撮影ポイントの設定」画面を示す図である。
【図７】ディスプレイに表示される「座標移動量の設定」画面を示す図である。
【図８】ディスプレイに表示される「撮影ポイントの設定」画面を示す図である。
【図９】ディスプレイに表示される「撮影ポイントの設定」画面を示す図である。
【図１０】ディスプレイに表示される「細胞観察システム」画面を示す図である。
【図１１】試料容器と鮮鋭度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、図面を参照して本発明の実施形態について詳述する。図１は本発明を適用した培養物観察システムＳを構成する培養物観察装置１の部分透視正面図、図２は図１の培養物観察装置１の側面図、図３は図１の培養物観察装置１の縦断側面図、図４は図１の培養物観察装置１の横断平面図、図５は培養物観察システムＳを構成する制御装置の電気ブロック図をそれぞれ示している。
【００１６】
本実施例の培養物観察システムＳは、培養物として例えば、受精卵内に存在する未分化な幹細胞（所謂ＥＳ細胞）である胚性幹細胞や、既にできあがった体内の各器官に存在する未分化な幹細胞、例えば造血幹細胞や神経管細胞などの体性幹細胞等の再生医療等に用いられる細胞のみならず、受精卵などの細胞の培養操作に用いられるシステムであり、培養しつつ、該培養状況を観察可能とするシステムである。
【００１７】
培養物観察システムＳは、培養物としての細胞（以下、培養物として細胞を例に挙げて説明する）の培養に適した環境を構成するための培養庫（培養手段）２と、細胞の顕微鏡画像を撮影するための撮像装置（撮像手段）３と、撮像装置３により撮影された顕微鏡画像を表示するためのディスプレイ（表示手段）４と、これら培養庫２、撮像装置３及びディスプレイ４を制御する制御手段としてのコンピュータ５とを備えるものである。このうち、培養庫２と、撮像装置３により図１に示す如き培養物観察装置１が構成され、コンピュータ５は、汎用のマイクロコンピュータにより構成されるＰＣなどから構成される。
【００１８】
培養物観察装置１は、例えば一面（本実施例では前面）に開口１０を有する断熱性の箱体により本体１２が構成されており、この本体２内（庫内）上部には、培養庫２を構成する培養室１３が形成されている。また、この培養室１３の下方に位置する本体１２内下部には、撮像装置３が配設される撮像室６が形成されている。
【００１９】
そして、本体１２には、前面開口１０を開閉自在に閉塞するための内扉１４が設けられていると共に、更に、内扉１４の外方に位置して断熱扉１５が設けられている。内扉１４は、内部を透視可能とする透明ガラス板などにより構成されており、断熱扉１５を開放し、内扉１４を閉鎖した状態で、培養室１３内を視認可能とされる。また、断熱扉１５の前面には、コントロールパネル１６が設けられていると共に、該断熱扉１５の裏面外周縁には、内扉１４の端面より外側に位置してガスケット１７が取り付けられている。これにより、培養室１３は、外部から密閉可能とされる。
【００２０】
培養室１３を構成する本体１２内壁面には、所定間隔を存して熱良導性の区画壁２０が配設されている。この区画壁２０は、培養室１３を構成する全面、即ち、天面、底面、左右側面、背面に位置して配設されており、当該区画壁２０と本体１２内壁面との間には、庫内ヒータ１９（図５のみ図示する）が配設されている。尚、培養室１３の下方には、撮像装置３が配設されているため、培養室１３の底面は、当該撮像装置３が設けられている部分を除く部分に庫内ヒータ１９が配設されているものとする。また、扉１５を閉じた状態で、培養室１３の前面を構成する断熱扉１５の背面にも、扉ヒータ１８（図５のみ図示する）が配設されている。これにより、培養室１３は、区画壁２０及び内扉１４を介して間接的に六面すべての面から加熱可能とされている。
【００２１】
また、培養室１３の左右側壁を構成する各区画壁２０には、内方に突出して図示しない棚架設部が複数段形成されており、当該棚架設部には、熱良導性、且つ、複数の連通穴が形成される棚板（棚）７が着脱可能に複数段架設されている。尚、詳細は後述する如く、当該培養室１３内後部には、光源４７が配設されているため、本実施例では、棚板７の後端は光源４７の前面より前方となるように架設可能とされているが、これに限定されるものではなく、培養室１３を構成する背面に近接する位置まで延在し、光源４７に対応する位置は、該光源４７を回避する形状（断面Ｕ字状の切欠）としてもよい。
【００２２】
一方、本体１２には、培養室１３内と連通するようにガス供給口２３が設けられており、当該ガス供給口２３には、図示しないガス供給管が接続されている。このガス供給管には、ＣＯ2ガス電磁弁２４を介してＣＯ2ガスボンベが接続されている（ＣＯ2ガス供給手段）と共に、Ｏ2ガス電磁弁２５を介してＯ2ガスボンベ（Ｏ2ガス供給手段）が接続されている。それのガスボンベには、所定純度以上のガスが封入されているものとする。各電磁弁２４、２５は、詳細は後述する培養庫側制御装置Ｃ１にて開閉制御される。尚、当該ガス供給管は、湿度調整手段を備えていても良く、これによって、所定のＣＯ2濃度、Ｏ2濃度、湿度のガスを培養室１３に供給可能としても良い。また、本実施例では、ＣＯ2ガス、Ｏ2ガスの両者を供給可能としているが、ＣＯ2ガスのみを供給可能としても良い。
【００２３】
また、本体１２内には、培養室１３の空気温度を検出するための庫内温度センサ２６と、培養室１３のＣＯ2ガス濃度を検出するためのＣＯ2ガス濃度センサ２７、培養室１３のＯ2ガス濃度を検出するためのＯ2ガス濃度センサ２８が設けられている。これらセンサ２６、２７、２８は、いずれも培養庫側制御装置Ｃ１に接続されており、これらセンサの検出に基づき、上記庫内ヒータ１９、扉ヒータ１８、ＣＯ2ガス電磁弁２４、Ｏ2ガス電磁弁２５が制御され、詳細は後述する如く設定された培養環境の温度やガス濃度が制御される。尚、本体１２には、培養室１３内の不要な空気を排出するための排気口２９が設けられており、当該排気口２９に介設される排気弁３０（図５のみ図示する）を制御することによって、培養室１３内の排気制御が可能とされる。
【００２４】
本体１２内には、培養室１３内の空気を撹拌し、空気の状態を均一とするための図示しない送風機が設けられている。この送風機は送風機用モータ３２により作動するものであり、該送風機用モータ３２は、培養庫側制御装置Ｃ１により制御される。
【００２５】
他方、この本体１２内に形成される培養室１３内には、詳細は後述する撮像室６内に配設される倍率変更レンズ等のレンズ３５やＣＣＤカメラ３６等と共に撮像装置３を構成するテーブル３７が配設されている。このテーブル３７は、熱良導性の材料にて構成されると共に、図４に示されるように本実施例では平面略円形を呈した板状部材である。該テーブル３７には、細胞等の試料を収容した試料容器４２を複数設置するため連通して形成される保持穴４３が複数形成されている。本実施例では、６個の保持穴４３が所定間隔を存して形成されると共に、これら保持穴４３は、いずれもテーブル中心から所定寸法を存して形成される。
【００２６】
試料容器４２は、少なくとも底面及び上面が透光性を有する容器、例えば、透明のガラス又は樹脂製にて構成されており、光源４７からの照射光を透過し、対物レンズ４４により内容物を観察可能なものとされている。また、この試料容器４２の開口は、通気性を有するフィルタを備えた蓋部材にて閉塞可能とされており、容器４２内の湿度、ガス濃度を培養室１３内と同様とすることができる。
【００２７】
また、テーブル３７の中心には、熱良導性材料にて構成される回転軸３８が取り付けられている。この回転軸３８は、一端が撮像室６内に配設される回転移動用ステージモータ３９（図５のみ図示する）に接続され、当該ステージモータ３９の駆動により、水平方向に回転可能とされる。また、この回転軸３８は、直線移動用のステージモータ４０によって、一方向、本実施例では、前後方向に移動可能とされている。これにより、回転移動、直線移動によってテーブル３７を移動させることで、テーブル３７に設置された試料容器４２内の細胞等を移動させることができる。
【００２８】
この回転軸３８には、ステージヒータ４１が取り付けられており、回転軸３８の一端に取り付けられる熱良導性のテーブル３７を所定の温度に加熱することが可能とされる。尚、テーブル３７には、該テーブル３７の温度を検出するためのステージ温度センサ４６が取り付けられている。
【００２９】
そして、テーブル３７は配設される培養室１３と、撮像装置３が配設される撮像室６内とは、仕切壁４５にて区画されており、培養室１３内の調整された空気が撮像室６内に進入しないように密閉構造とされている。
【００３０】
テーブル３７の下方には、仕切壁４５を介して撮像室６側から突出して対物レンズ４４が設けられている。この対物レンズ４４は、テーブル３７の保持穴４３に設置された試料容器４２内の細胞等を観察可能とするものであり、回転軸３８（テーブル中心）から所定間隔を存した位置、即ち、保持穴４３が形成される位置に対応する位置に設けられる。そして、当該対物レンズ４４に対向する位置（対物レンズ４４の上方）には、撮像装置３を構成する光源４７がアーム４８を介して培養室１３内に位置する本体１２に設けられている。
【００３１】
本実施例における光源４７は、ＬＥＤ照明が用いられており、培養室１３内に上下に延在して配設され、上方から対物レンズ４４と該光源４７の照射孔との間に位置する細胞等を照明する。尚、光源４７は、ＬＥＤ照明に限定されるものではなく、例えば水銀ランプや光ファイバーなどであっても良いものとする。
【００３２】
尚、本実施例では、テーブル３７の上方の培養室１３には、複数段の棚板７・・が架設可能とされることから、光源４７は、前面開口１０から行われる培養物（容器に収容された状態の細胞など）の納出作業の邪魔とならない位置、本実施例では培養空間後部に配置されるものとする。また、光源４７の照射孔に対向して設けられる対物レンズ４４も同様に、培養空間後部に位置して配設されるものとする。
【００３３】
そして、これら対物レンズ４４と、光源４７と、テーブル３７と共に、撮像装置３を構成する倍率変更レンズ３５やＣＣＤカメラ３６等は、上述した如きモータ３９、４０と共に、撮像室６内に配設される。尚、当該対物レンズ４４や倍率変更レンズ３５、ＣＣＤカメラ３６等により構成される撮像システムについては、従来の構造と同様のものであるため、詳細な説明は省略する。
【００３４】
次に、図５の電気ブロック図を参照して、本実施例における培養物観察システムＳの制御システム（制御手段）について説明する。上述したように培養物観察システムＳは、培養室１３に培養環境を構成する培養庫２と、該培養庫２内（培養室１３内）において培養される細胞等（培養物）の撮像を実行する撮像装置３とを備えた培養物観察装置１と、該培養物観察装置１と通信線により接続されるコンピュータ５とから構成される。培養物観察装置１は、培養庫側制御装置Ｃ１と、撮像装置側制御装置Ｃ２を備えている。
【００３５】
培養庫側制御装置Ｃ１の入力側には、庫内温度センサ２６、ＣＯ2ガス濃度センサ２７、Ｏ2ガス濃度センサ２８、ステージ温度センサ４６、コントロールパネル１６が接続され、出力側には、庫内ヒータ１９、扉ヒータ１８、ステージヒータ４１、ＣＯ2ガス電磁弁２４、Ｏ2ガス電磁弁２５及び送風モータ３２が接続されている。また、培養庫側制御装置Ｃ１には、コンピュータ５とデータ通信を実行するための通信線５０が接続されている。また、培養庫側制御装置Ｃ１は、メモリ５３を内蔵しており、コンピュータ５からの出力及びコントロールパネル１６の操作に基づく出力に基づいて、各設定値をメモリ５３に記憶可能とし、当該設定値に基づいて培養室１３の温度、ガス濃度及びテーブル３７の温度が制御される。また、各温度データやガス濃度データは、培養庫側制御装置Ｃ１により、コンピュータ５へ出力される。
【００３６】
撮像装置側制御装置Ｃ２の出力側には、撮像装置３を構成するレンズ３５、ＣＣＤカメラ３６、ステージモータ３９、４０、光源４７等が接続される。また、撮像装置側制御装置Ｃ２には、コンピュータ５とデータ通信を実行するための通信線５１（画像取込用通信線、制御用通信線などから構成される）が接続されている。これにより、コンピュータ５からの出力に基づいて、観察する座標移動や光源２７による照射ＯＮ／ＯＦＦ、輝度調整、ＣＣＤカメラ３６による画像取込などの制御が行われる。また、観察する座標位置データや光源の輝度データは、撮像装置側制御装置Ｃ２により、コンピュータ５へ出力される。
【００３７】
コンピュータ５は、培養物観察装置１の制御及び各種データの取込、そのデータの参照・記憶を可能とするアプリケーションプログラム（記憶手段としてのメモリ９を内臓）を備えており、接続されるディスプレイ４の表示画面に各種データや取得画像（顕微鏡画像）を表示可能とする。各種設定は、ディスプレイ４に表示される画面に従って、数値入力や決定操作を行うことによって実行することが可能とされる。また、コンピュータ５には、操作手段としてマウス８が接続されている。
【００３８】
次に、本実施例の培養物観察システムＳの動作について説明する。コントロールパネル１６、又は、コンピュータ５を操作することにより、培養室１３における培養条件、本実施例では、庫内温度、庫内ＣＯ2ガス濃度、Ｏ2ガス濃度を設定する。ここでは、庫内温度は＋３７．０℃、ＣＯ2ガス濃度は５．０％、Ｏ2ガス濃度は５．０％とする。
【００３９】
これに基づき培養庫側制御装置Ｃ１は、庫内ヒータ１９、扉ヒータ１８、ステージヒータ４１の通電制御を行い、培養室１３及びテーブル３７の温度を設定温度である＋３７．０℃に維持する。具体的には、庫内温度センサ２６が＋３６．５℃に低下した場合に、庫内ヒータ１９及び扉ヒータ１８を通電し、＋３７．５℃に上昇した場合に庫内ヒータ１９及び扉ヒータ１８を非通電とする。また、ステージ温度センサ４６が＋３６．５℃に低下した場合に、ステージヒータ４１を通電し、＋３７．５℃に上昇した場合にステージヒータ４１を非通電とする。
【００４０】
このように、庫内ヒータ１９と扉ヒータ１８は、ステージヒータ４１とは独立して温度制御が行われる。この場合において、本実施例では、培養庫側制御装置Ｃ１は、テーブル３７の温度を培養室１３内の温度以下であって、培養物としての細胞の培養に適した温度に制御する。即ち、制御装置Ｃ１は、テーブル３７の温度を培養室１３内の温度と同じか、若しくは、培養室１３内の温度よりも低く、且つ、細胞の培養に適した温度（本実施例では＋３６．５℃）より高い温度となるように制御を行う。
【００４１】
これにより、常に培養室１３内の空気温度をテーブル３７の温度以上とすることが可能となる。従って、テーブル３７の保持穴４３に設置された試料容器４２上部の温度（培養室１３内の空気温度に近似）がテーブル３７に接触する試料容器４２下部の温度（テーブル３７の温度に近似）より低くなることで、試料容器４２内面に結露が発生する不都合を回避することが可能となる。
【００４２】
そのため、テーブル３７に設置された試料容器４２内の細胞の培養に適した温度を維持しつつ、容器内面に発生する結露を回避することが可能となるため、該結露により、試料容器４２を介して行われる細胞の撮影に結露が邪魔となる不都合を回避することができる。これによって、テーブル３７上に設置された細胞を適切に観察することが可能となる。
【００４３】
また、培養庫側制御装置Ｃ１は、ＣＯ2ガス濃度センサ２７及びＯ2ガス濃度センサ２８により検出される培養室１３内の各ガス濃度（ＣＯ2ガス濃度、Ｏ2ガス濃度）に基づき、ＣＯ2ガス電磁弁２４、Ｏ2ガス電磁弁２５、排気弁３０の開閉制御を行い、培養室１３内を設定ガス濃度（本実施例では、ＣＯ2ガス濃度は５．０％、Ｏ2ガス濃度は５．０％）に維持する。
【００４４】
これにより、培養室１３内は、上述した如く設定された温度、ガス濃度等とすることが可能となる。そのため、培養室１３内に設けられるテーブル３７の各保持穴４３に細胞等を収容した各試料容器４２を設置することで、当該培養条件によって、該細胞の培養を行うことが可能となる。尚、当該テーブル３７に設置された細胞等は、詳細は後述する如く撮像装置３によって、観察可能とされる。また、本実施例では、培養室１３内に複数の棚板７が架設されていることから、当該棚板７に培養物（細胞等）を収容した容器を載置することで、同培養条件によって、該細胞の培養を行うことが可能となる。
【００４５】
従って、撮像装置３による観察対象とされる細胞（培養物）以外の他の細胞（培養物）も同一の装置によって培養することが可能となる。これにより、一度に培養可能とされる細胞（培養物）の収容量拡大を図ることが可能となる。また、格別に培養を行うためだけの装置、即ち、撮像装置を備えていないＣＯ2インキュベータを設置することなく、培養のみ、及び、培養しつつ該培養状況の観察の両者を実行することが可能となり、利便性の向上を図ることが可能となる。
【００４６】
次に、上記培養条件によって培養が行われている細胞（培養物）の撮像（観察）動作について、図６乃至図１０を参照して説明する。撮像装置３は、コンピュータ５からの出力に基づき制御されるため、以下、コンピュータ５に接続されるディスプレイ４の表示画面に従って、コンピュータ５で実行されるコンピュータプログラムについて説明する。
【００４７】
先ず初めに、コンピュータ５は、コンピュータプログラムを起動することで、ディスプレイ４の表示画面には、図１０に示すような「細胞観察システム」の初期画面が表示される。この「細胞観察システム」の初期画面に表示される「観察設定」を選択し、当該「観察設定」内における図示しない「撮影ポイントの設定」を選択することにより、図６に示されるような「撮影ポイントの設定画面」が表示され、当該画面において、各ステージにおける撮影ポイントの設定を行う。この「撮影ポイントの設定画面」には、「撮影ポイントの設定」、「現在位置の画像情報」、「現在位置」などが表示される。
【００４８】
「現在位置の画像情報」には、現在のＣＣＤカメラ３６により撮影された顕微鏡画像が表示される（リアルタイム表示）。「現在位置」には、テーブル３７全体の表示に対する現在の撮影位置が表示される。本実施例では、撮像装置３にて撮影される観察対象は、テーブル３７の６つの保持穴４３に設置される試料容器４２内の細胞である。「現在位置」に示すように、テーブル３７は３０°単位で区画される１２ステージで構成されているものとし、「現在位置」として、各ステージＮｏ．、Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標が表示されると共に、大まかな現在の撮影位置が「＋」として表示される。
【００４９】
ここで、Ｘ座標、Ｙ座標は、テーブル３７を回転移動用ステージモータ３９によって回転駆動、若しくは、直線移動用ステージモータ４０を駆動させることで移動される量（移動量）によって決定されるものであり、Ｚ座標は、対物レンズ４４を上下に移動させることで移動される量（移動量）によって決定されるものである。尚、これら各座標は、画面上の「ステージ初期化」ボタンを操作することで、原点を決定することができ、これに対する移動量を計算することで、現在撮影される位置（移動位置）が決定される。
【００５０】
また、現在位置は、「撮影ポイントの設定画面」に表示される「Ｘ／Ｙ移動」、及び「Ｆｏｃｕｓ」の各矢印ボタンを操作することで、任意に移動させることが可能となっている。尚、制御装置Ｃ２は、当該ボタン操作に基づき、各ステージモータ３９、４０等を駆動し、テーブル３７を回転若しくは、前後移動させることで、テーブル３７上の細胞を任意に対物レンズ４４にて観察可能な位置に移動する。
【００５１】
ここで、「Ｆｏｃｕｓ」とは、対物レンズ４４を上下に移動させるボタンであり、０から＋５及び−５段階に分けて移動させることが可能である。これによって、撮影対象となる細胞のピントを任意に選択することが可能となる。また、「ＡＦ」ボタンは、オートフォーカスボタンであり、当該ボタンを操作することによって、自動で対物レンズ４４を上下に移動させ、鮮鋭度の高いＺ座標（位置）を検出してフォーカス（焦点を合わせる）する。
【００５２】
このとき、コンピュータ５は、制御装置Ｃ２を介して対物レンズ４４を上限値から下限値まで移動させ、各Ｚ座標（各位置）における鮮鋭度を検出する。そして、所定の鮮鋭度以上のＺ座標を鮮鋭度と共にメモリ９に記憶する。そして、オートフォーカス終了時には、最も鮮鋭度の高かったＺ座標（位置）においてフォーカス（焦点を合わせ）した顕微鏡画像を「現在位置の画像情報」に表示する。
【００５３】
この「ＡＦ」ボタンの例えば上下には、図示しない「上ＡＦ」ボタン及び／又は「下ＡＦ」ボタンを設ける。「下ＡＦ」ボタンを操作することにより、「現在位置の画像情報」には、メモリ９に記憶されている次に鮮鋭度の高い画像（オートフォーカス操作終了直後の状態では、最も鮮鋭度の高い画像が表示されていたため、次に表示される画像は、二番目に高い鮮鋭度のＺ座標における顕微鏡画像となる）が表示される。
【００５４】
更に「下ＡＦ」ボタンを操作することにより、順次、メモリ９に記憶されている鮮鋭度の低い画像が表示される。尚、「上ＡＦ」ボタンを操作することにより、現在表示されている顕微鏡画像よりも鮮鋭度の高い顕微鏡画像を「現在位置の画像情報」に表示する。
【００５５】
例えば、図１１に示される試料容器４２内には、蓋部分（上面内壁）に水滴や細胞が付着しており、容器４２の底面に細胞がある。この他にも、培地等の液面に細胞があり、培地（液中）に細胞が浮遊している。当該試料容器４２内の細胞を観察対象とし、オートフォーカスボタンを操作すると、複数点、本実施例では６箇所において所定の鮮鋭度以上の座標が取得され、メモリ９に記憶された。ここで、最も鮮鋭度の高かったＺ座標（位置）における顕微鏡画像は、培地等の液面にある細胞を観察したものであり、二番目に鮮鋭度の高かったＺ座標（位置）における顕微鏡画像は、容器４２底面にある細胞を観察したものであった。また、三番目、五番目、六番目のものは培地中に浮遊する細胞を観察したものであり、四番目のものは容器４２の上面内壁に付着した水滴や細胞を観察したものであった。
【００５６】
そのため、オートフォーカス操作終了後における「現在位置の画像情報」には、鮮鋭度の最も高かった培地等の液面にある細胞を観察した顕微鏡画像が表示される。その後、「下ＡＦ」ボタンを操作することにより、「現在位置の画像情報」には、次に鮮鋭度の高かった容器４２底面にある細胞を観察した顕微鏡画像が表示される。更に、「下ＡＦ」ボタンを操作すると、「現在位置の画像情報」には、順次鮮鋭度に応じて顕微鏡画像が表示される。「上ＡＦ」ボタンを操作すると、現在表示されている「現在位置の画像情報」における顕微鏡画像に次いで鮮鋭度の高い顕微鏡画像が表示される。
【００５７】
尚、何れかの鮮鋭度の高いＺ座標に移動した状態で、更に、「Ｆｏｃｕｓ」の各矢印ボタンを操作することで、設定された単位ごとに０から＋５及び−５段階に分けて移動させることが可能である。
【００５８】
これにより、同一の撮影位置（Ｘ座標、Ｙ座標）における奥行き方向に対し、複数の撮像面に対する鮮鋭度の高いＺ座標を自動で検出することが可能となるため、容易にそれぞれのＺ座標における撮影ポイントを選択することが可能となる。そのため、奥行き方向の異なる位置における複数の培養物等の顕微鏡画像を容易に観察することが可能となる。
【００５９】
また、オートフォーカスの操作によって得られた最も鮮鋭度の高い顕微鏡画像のみならず、それよりも低く、且つ所定の鮮鋭度以上の顕微鏡画像を、「上下ＡＦ」ボタンを操作することで、直接表示することが可能となるため、観察対象となる培養物を容易に撮影することが可能となり、利便性が向上される。
【００６０】
通常、所定のＺ座標において撮影された顕微鏡画像には、当該Ｚ座標面上に位置する観察物が鮮明に表示され、これよりも奥行き方向に位置する物体は殆ど表示されない。また、オートフォーカス機能では、最も鮮鋭度の高いＺ座標における顕微鏡画像を直接検出し、フォーカスすることが可能であるが、それよりも低く、且つ所定の鮮鋭度以上の顕微鏡画像を得ることは困難であった。そのため、オートフォーカス機能によって得られた顕微鏡画像では、目的とする細胞が表示されない場合がある。この場合には、オートフォーカス機能を使用することはできず、任意にＺ座標（位置）を移動させ、目的とする細胞を検索しなけばならない。
【００６１】
これに対し、本実施例では、所定の鮮鋭度以上の複数の顕微鏡画像を検出し、フォーカスする機能を備えており、各顕微鏡画像は、「上ＡＦ」「下ＡＦ」ボタンを操作することによって、任意にディスプレイ４の表示画面に表示することが可能となる。これにより、「上ＡＦ」「下ＡＦ」ボタンの操作によって表示される複数の顕微鏡画像から、目的とする観察対象物（細胞）を選択することが可能となる。これにより、観察ポイントの設定操作が簡素化される。
【００６２】
また、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の各移動を操作する矢印ボタンは、移動量の比較的大きな粗動ボタンと、移動量の比較的小さな微動ボタンの両者を備えている。これら粗動ボタン及び微動ボタンは、「撮影ポイントの設定画面」に表示される「座標移動量の設定」ボタンを操作することで、図７に示す「座標移動量の設定画面」を表示し、当該画面において各移動量単位を設定することが可能となる。この「座標移動量の設定画面」では、「Ｘ軸ステージターン移動量」、「Ｙ軸ステージスライド移動量」、「Ｚ軸フォーカス移動量」のそれぞれについて、粗動ボタン及び微動ボタンを一度操作した際の移動量を数値入力することで設定することができる。尚、本実施例では、各Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標は、各ステージモータ３９、４０及び対物レンズ４４を上下動するモータによって変更されるものであり、これらモータはパルス制御によって移動量制御を行うことから、パルス数値にて設定を行う。これにより、観察座標を決定に際し、効率的に座標移動を行うことが可能となる。
【００６３】
また、「撮影ポイントの設定画面」では、「現在位置の画像情報」領域の任意の位置（任意の座標）にマウスカーソル位置移動させ、その状態で、コンピュータ５に接続されるマウス８の左ボタンをダブルクリックすることにより、当該選択位置を「現在位置の画像情報」領域の中央に移動（図８の状態）させる、即ち、当該座標を画像表示領域の中央となるように座標を移動させることが可能となる。これにより、「現在位置の画像情報」領域に、観察対象とする細胞を中央に移動させた顕微鏡画像を表示することが可能となり、観察環境を整備することが可能となる。
【００６４】
更に、この「撮影ポイントの設定画面」では、「現在位置の画像情報」領域内にマウスカーソル位置を移動させ、その状態でマウス８の右ボタンを一度クリックすることにより、「現在位置の画像情報」領域（顕微鏡画像内）にＸ軸とＹ軸のそれぞれのスケール表示を行う十字型スケールが表示される（図９）。この十字型スケールは、Ｘ軸、Ｙ軸共に、例えば、１０μｍ、５０μｍ、１００μｍごとに、異なる長さ（本実施例では、スケールが大きくなる程長く表示される）の目盛りが表示される。尚、このスケール表示に付される目盛りの単位は、これに限定されるものではなく、同画面において、任意に変更して、例えば、２０μｍ、１００μｍ、２００μｍのように表示可能としても良い。
【００６５】
このスケール表示の原点（Ｘ軸とＹ軸の交点）は、マウス８を操作することにより、表示画面上のマウスカーソル位置を中心に移動可能とされる。そのため、「現在位置の画像情報」領域に表示される任意の細胞の近傍（特定の位置）にスケール表示を移動させることにより、一目で観察対象である細胞の寸法を確認することが可能となる。従って、観察対象である細胞の大体の寸法を推測に依拠することなくスケール表示により確認することが可能となり、適切な細胞（細胞培養）観察を実現することが可能となる。
【００６６】
また、このスケール表示は、撮像装置３によって観察される光学的に可変とされる倍率（撮影倍率）や、ディスプレイ４の表示画面の大きさなどによって変更する。また、コンピュータ５に撮像装置３から取得された画像（顕微鏡画像）をデジタル処理することによって、表示倍率を変更とした場合においても、当該表示画面に表示される大きさに応じてスケール表示の目盛り単位を変更する。表示倍率が大きくなった場合には、スケール表示の各目盛り単位当たりの大きさ（寸法）を大きく表示し、表示倍率が小さくなった場合には、スケール表示の各目盛り単位当たりの大きさ（寸法）を小さく表示する。
【００６７】
そのため、撮像装置３による撮影倍率が変更された場合や、表示倍率が変更された場合であっても、適切なスケール表示を実現することが可能となり、観察対象となる細胞の大体の寸法をより適切に把握することが可能となる。
【００６８】
尚、このスケール表示は、もう一度、マウス８を右クリックすることで、表示位置を固定することが可能であり、更にもう一度右クリックすることで、スケール表示を非表示（解除）することができる。
【００６９】
他方、「撮影ポイントの設定画面」に表示される「撮影ポイントの設定」には、「試料選択」、「使用ステージＮｏ．」、「撮影ポイントの選択」、「Ｚ−Ｓｔａｃｋ」「ＬＥＤ調光」、「白黒／カラー」の選択が表示されている。
【００７０】
「試料選択」には、予め登録された試料名が表示される。図６における表示では、試料名は「１ ＡＡＡ」であり、使用ステージＮｏ．は１２である。ここで、「ポイント登録」ボタン（同図ではグレイアウトされている。）を操作することで、「現在位置」に表示された現在の撮影位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、当該ステージの撮影ポイントの１つとして登録することが可能である。尚、このとき、当該試料が収容されている試料容器４２に対応付けて、上記Ｚ座標をフォーカスポイント初期値として別途登録するようにしている。これについては後述する。
【００７１】
そして、「撮影ポイントの選択」では、登録Ｎｏ．毎に予め登録されている各撮影ポイントのＸ、Ｙ、Ｚ座標がメモリ９から読み出されて右側に詳細表示される。これにより、そのステージに置かれた試料容器４２に収容されている試料（細胞）が複数ある場合でも、それぞれの試料に対応させて撮影ポイントを設定し、記憶しておくことができると共に、撮影ポイントを選択して「選択中の撮影Ｐｔ．へ移動」ボタンを操作することで、所望の試料を撮影位置へ直接移動させることができるものである。尚、この移動後の撮影ポイントは、「現在位置」において、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標が表示される。
【００７２】
また、「Ｚ−Ｓｔａｃｋ」では、タイムラプス撮影の観察座標ごとに、各撮影座標（ＸＹ座標）に対するフォーカス（Ｚ座標）を±５ポイントで登録でき、またその間隔距離も設定できる。「ＬＥＤ調光」では、同様にタイムラプス撮影の観察座標ごとに、光源４７であるＬＥＤの輝度設定が可能であり、「白黒」を選択又は非選択とすることで、タイムラプス撮影の観察座標ごとに、撮影形態として白黒であるかカラーであるかを設定することができる。また、ステージＮｏ．を指定し、そのステージ基点への移動が可能である。
【００７３】
ところで、新しい試料（細胞）を導入して培養および観察を開始する際には、その試料そのものの情報、例えば、検体番号、検体の種類、管理者名等を登録すると共に、その試料が置かれた培地の情報や試料容器の種別等の情報、容器が置かれたステージの情報（ステージＮｏ．）等をその試料に関連付けて先ず登録する。試料容器４２は通常、シャーレを使用するが、製品毎（種別毎）にガラスの厚みなど特性が異なり、それが撮影に影響を与えるので、どの試料容器４２を使用しているかその種別情報を予め登録するのである。そして、上述したように試料毎に撮影ポイントを設定する。これは即ち、培地中に置かれた試料（細胞）を見つけてフォーカスを当てることに他ならない。
【００７４】
ここで、受精卵の培養・観察においては、通常、１つの培地に受精卵を１つだけ置いて培養する。観察すべき受精卵が複数ある場合は、受精卵の数だけ培地を形成し、それぞれに１個ずつ受精卵を置いて培養する。培地は１つの試料容器に複数あっても構わない。このとき、培地中の受精卵の位置、この場合、対物レンズ４４から見た深さ方向の位置、即ちＺ座標は、どの培地またどの受精卵においてもほぼ同じ値になることが分かっている。
【００７５】
本実施例では、「ポイント登録」ボタンを操作することにより、そのときの撮像面のＺ座標を、そのとき観察対象となっている試料が収容された試料容器４２に対応付けて、フォーカスポイント初期値としてメモリ９に記憶することができる。そこで、例えば、ある培地において、オートフォーカス機能等を使って目的とする細胞を見つけたら、必要に応じて「Ｆｏｃｕｓ」の各矢印ボタンを操作して最適なピントに調整し、しかる後、「ポイント登録」ボタンを操作する。これにより、当該試料に関連付けられた試料容器４２に対応させて、現在のＺ座標(位置)が記憶される。
【００７６】
そして、実施例では、「撮影ポイントの設定画面」に移行したとき、当該試料に関連付けられてメモリ９に記憶された試料容器４２の情報を参照し、フォーカスポイント初期値が記憶されていれば、その値に従って対物レンズ４４の位置を調整し、その位置でフォーカスさせた（焦点を合わせた）状態の顕微鏡画像を撮影し、最初に表示するようにしている。
【００７７】
これにより、１つの培地で受精卵を見つけて撮影ポイントを設定することで、次に同じ試料容器に載っている別の培地の試料、あるいは容器の種別が共通の別の試料容器に載っている別の試料の撮影ポイントを設定する際には、観察対象の受精卵がある水平面に最初からほぼピントが合った状態で顕微鏡画像が表示されて観察を始めることができる。そのため、「Ｘ／Ｙ移動」の各矢印ボタンを操作して撮影位置（Ｘ座標、Ｙ座標）を調整するだけで、容易に受精卵を見つけることができるようになる。これにより、培地中のどこに受精卵があるか分からない状態で受精卵を探す作業に比べて、極めて簡単に短時間で受精卵を見つけることができるものである。
【符号の説明】
【００７８】
Ｓ 培養物観察システム
Ｃ１ 培養庫側制御装置
Ｃ２ 撮像装置側制御装置
１ 培養物観察装置
２ 培養庫（培養手段）
３ 撮像装置（撮像手段）
４ ディスプレイ（表示手段）
５ コンピュータ（制御手段）
６ 撮像室
７ 棚板
１５ 断熱扉
１８ 扉ヒータ
１９ 庫内ヒータ
２３ ガス供給口
２４ ＣＯ2ガス電磁弁
２５ Ｏ2ガス電磁弁
２６ 庫内温度センサ
２７ ＣＯ2ガス濃度センサ
２８ Ｏ2ガス濃度センサ
３２ 送風機用モータ
３５ レンズ
３６ ＣＣＤカメラ
３７ テーブル
３８ 回転軸
３９ 回転移動用ステージモータ
４０ 直線移動用ステージモータ
４１ ステージヒータ
４２ 試料容器
４３ 保持穴
４４ 対物レンズ
４６ ステージ温度センサ
４７ 光源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、培養物の培養状況を顕微鏡画像にて観察することを可能とする培養物観察システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のバイオ、再生医療関連の分野の発達に伴い、インキュベータ（培養手段）を使用して細胞を培養する作業が、増加傾向にある。細胞の培養を促進するためには、それぞれの細胞に適した培養空間を整備する必要があり、従来より、培養空間の温度制御、湿度制御、雰囲気制御を行うインキュベータが開発されている。
【０００３】
特に、培養条件としてＣＯ2（二酸化炭素）ガス濃度の厳格な濃度条件を要求する細胞の培養を行う場合には、温度制御及び湿度制御を行うものに加えて、培養空間のＣＯ2ガス濃度を制御可能とするＣＯ2インキュベータが用いられている。
【０００４】
一方、当該細胞の培養状態を観察する場合には、該ＣＯ2インキュベータにおいて培養されている細胞等のサンプルをインキュベータから取り出し、他の位相差顕微鏡や微分干渉顕微鏡、更には、蛍光顕微鏡などにおいて観察した後、再度、培養を継続するため、インキュベータ内に戻される。
【０００５】
しかしながら、細胞の培養状態を観察するたびに、ＣＯ2インキュベータ内から取り出されると、細胞の培養条件が変化してしまい、場合によっては細胞が死滅してしまうなど、適切な培養を行うことが困難となる。そこで、ＣＯ2インキュベータ内において細胞の培養を継続しながら、観察することを可能とする培養顕微鏡が開発されている（特許文献１参照）。
【０００６】
この培養顕微鏡は、細胞を培養するインキュベータ室と細胞を観察する顕微鏡部分が一体となって構成されており、インキュベータ室内に配設される回転ベースには、試料容器を設置するトレイが配設されている。トレイは、複数の試料設置穴を有し、回転ベースを回転制御することで、それぞれの試料容器内に収容される試料を顕微鏡を構成する対物レンズから観察可能とされている。
【０００７】
また、顕微鏡室には、照明用のＬＥＤやＣＣＤカメラなどが設置されており、試料からの光は、対物レンズ、倍率変更レンズ等を介してＣＣＤカメラに入射される。ＣＣＤカメラにて撮影されている画像は、コンピュータに取り込まれ、当該コンピュータに接続されるディスプレイにてリアルタイムで表示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１１４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した如き培養顕微鏡では、観察したい試料容器を選択し、観察位置の入力に従って、回転ベースの制御や各種レンズの制御が行われ、ディスプレイには、観察したい細胞の画像が表示される。このとき、ディスプレイの表示画面には、選択されている試料容器の表示や、観察位置、即ち、ＸＹ座標やレンズの上下移動量、倍率などが表示される。
【００１０】
ところで、受精卵の培養にあたっては、通常、１つの培地に１つの試料（受精卵細胞）を置いて行われる。この培地はシャーレ等の試料容器に１つあるいは複数形成される。そして、顕微観察する際には、対物レンズの視野の中央に試料が来るように、目視にておおよその位置（Ｘ座標、Ｙ座標）に試料容器を置き、そこから少しずつ位置をずらしながら培地中の試料を探すことになる。しかし、１つの受精卵の大きさはその直径が１００μｍ程度と極めて微小であるので、培地中のその受精卵が在る深さにフォーカスが合っていないと、受精卵を見つけるのは容易ではない。
【００１１】
そこで、本発明は、従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、最初から試料にフォーカスがほぼ合った状態で観察を開始することができる培養物観察システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の培養物観察システムは、培養物の培養に適した環境を構成するための培養手段と、前記培養物の顕微鏡画像を撮影するための撮像手段と、該撮像手段により撮影された顕微鏡画像を表示するための表示手段と、該表示手段の表示を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、現在のフォーカス位置を前記培養物に関係付けて記憶する記憶手段を備えると共に、培養物の撮影に際して、当該培養物に関係付けて前記記憶手段に記憶したフォーカス位置を初期値として前記撮像手段をフォーカス設定し、その状態で撮影した顕微鏡画像を前記表示手段に表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の培養物観察システムによれば、観察対象の培養物、例えば受精卵に一度フォーカスを設定すれば、次回の観察時からは自動的に前回観察時のフォーカス位置にフォーカスが合うので、前回観察時に使用した容器と同じ容器を使用した場合はＸ座標、Ｙ座標の移動だけ、すなわちフォーカス位置を改めて合わせることなく培養物を見つけられるので培養物を見つけることが極めて容易になる。これにより、観察ポイントの設定操作が簡素化される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用した培養物観察システムを構成する培養物観察装置の部分透視正面図である。
【図２】図１の培養物観察装置の側面図である。
【図３】図１の培養物観察装置の縦断側面図である。
【図４】図１の培養物観察装置の横断平面図である。
【図５】培養物観察システムを構成する制御装置の電気ブロック図である。
【図６】ディスプレイに表示される「撮影ポイントの設定」画面を示す図である。
【図７】ディスプレイに表示される「座標移動量の設定」画面を示す図である。
【図８】ディスプレイに表示される「撮影ポイントの設定」画面を示す図である。
【図９】ディスプレイに表示される「撮影ポイントの設定」画面を示す図である。
【図１０】ディスプレイに表示される「細胞観察システム」画面を示す図である。
【図１１】試料容器と鮮鋭度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、図面を参照して本発明の実施形態について詳述する。図１は本発明を適用した培養物観察システムＳを構成する培養物観察装置１の部分透視正面図、図２は図１の培養物観察装置１の側面図、図３は図１の培養物観察装置１の縦断側面図、図４は図１の培養物観察装置１の横断平面図、図５は培養物観察システムＳを構成する制御装置の電気ブロック図をそれぞれ示している。
【００１６】
本実施例の培養物観察システムＳは、培養物として例えば、受精卵内に存在する未分化な幹細胞（所謂ＥＳ細胞）である胚性幹細胞や、既にできあがった体内の各器官に存在する未分化な幹細胞、例えば造血幹細胞や神経管細胞などの体性幹細胞等の再生医療等に用いられる細胞のみならず、受精卵などの細胞の培養操作に用いられるシステムであり、培養しつつ、該培養状況を観察可能とするシステムである。
【００１７】
培養物観察システムＳは、培養物としての細胞（以下、培養物として細胞を例に挙げて説明する）の培養に適した環境を構成するための培養庫（培養手段）２と、細胞の顕微鏡画像を撮影するための撮像装置（撮像手段）３と、撮像装置３により撮影された顕微鏡画像を表示するためのディスプレイ（表示手段）４と、これら培養庫２、撮像装置３及びディスプレイ４を制御する制御手段としてのコンピュータ５とを備えるものである。このうち、培養庫２と、撮像装置３により図１に示す如き培養物観察装置１が構成され、コンピュータ５は、汎用のマイクロコンピュータにより構成されるＰＣなどから構成される。
【００１８】
培養物観察装置１は、例えば一面（本実施例では前面）に開口１０を有する断熱性の箱体により本体１２が構成されており、この本体２内（庫内）上部には、培養庫２を構成する培養室１３が形成されている。また、この培養室１３の下方に位置する本体１２内下部には、撮像装置３が配設される撮像室６が形成されている。
【００１９】
そして、本体１２には、前面開口１０を開閉自在に閉塞するための内扉１４が設けられていると共に、更に、内扉１４の外方に位置して断熱扉１５が設けられている。内扉１４は、内部を透視可能とする透明ガラス板などにより構成されており、断熱扉１５を開放し、内扉１４を閉鎖した状態で、培養室１３内を視認可能とされる。また、断熱扉１５の前面には、コントロールパネル１６が設けられていると共に、該断熱扉１５の裏面外周縁には、内扉１４の端面より外側に位置してガスケット１７が取り付けられている。これにより、培養室１３は、外部から密閉可能とされる。
【００２０】
培養室１３を構成する本体１２内壁面には、所定間隔を存して熱良導性の区画壁２０が配設されている。この区画壁２０は、培養室１３を構成する全面、即ち、天面、底面、左右側面、背面に位置して配設されており、当該区画壁２０と本体１２内壁面との間には、庫内ヒータ１９（図５のみ図示する）が配設されている。尚、培養室１３の下方には、撮像装置３が配設されているため、培養室１３の底面は、当該撮像装置３が設けられている部分を除く部分に庫内ヒータ１９が配設されているものとする。また、扉１５を閉じた状態で、培養室１３の前面を構成する断熱扉１５の背面にも、扉ヒータ１８（図５のみ図示する）が配設されている。これにより、培養室１３は、区画壁２０及び内扉１４を介して間接的に六面すべての面から加熱可能とされている。
【００２１】
また、培養室１３の左右側壁を構成する各区画壁２０には、内方に突出して図示しない棚架設部が複数段形成されており、当該棚架設部には、熱良導性、且つ、複数の連通穴が形成される棚板（棚）７が着脱可能に複数段架設されている。尚、詳細は後述する如く、当該培養室１３内後部には、光源４７が配設されているため、本実施例では、棚板７の後端は光源４７の前面より前方となるように架設可能とされているが、これに限定されるものではなく、培養室１３を構成する背面に近接する位置まで延在し、光源４７に対応する位置は、該光源４７を回避する形状（断面Ｕ字状の切欠）としてもよい。
【００２２】
一方、本体１２には、培養室１３内と連通するようにガス供給口２３が設けられており、当該ガス供給口２３には、図示しないガス供給管が接続されている。このガス供給管には、ＣＯ2ガス電磁弁２４を介してＣＯ2ガスボンベが接続されている（ＣＯ2ガス供給手段）と共に、Ｏ2ガス電磁弁２５を介してＯ2ガスボンベ（Ｏ2ガス供給手段）が接続されている。それのガスボンベには、所定純度以上のガスが封入されているものとする。各電磁弁２４、２５は、詳細は後述する培養庫側制御装置Ｃ１にて開閉制御される。尚、当該ガス供給管は、湿度調整手段を備えていても良く、これによって、所定のＣＯ2濃度、Ｏ2濃度、湿度のガスを培養室１３に供給可能としても良い。また、本実施例では、ＣＯ2ガス、Ｏ2ガスの両者を供給可能としているが、ＣＯ2ガスのみを供給可能としても良い。
【００２３】
また、本体１２内には、培養室１３の空気温度を検出するための庫内温度センサ２６と、培養室１３のＣＯ2ガス濃度を検出するためのＣＯ2ガス濃度センサ２７、培養室１３のＯ2ガス濃度を検出するためのＯ2ガス濃度センサ２８が設けられている。これらセンサ２６、２７、２８は、いずれも培養庫側制御装置Ｃ１に接続されており、これらセンサの検出に基づき、上記庫内ヒータ１９、扉ヒータ１８、ＣＯ2ガス電磁弁２４、Ｏ2ガス電磁弁２５が制御され、詳細は後述する如く設定された培養環境の温度やガス濃度が制御される。尚、本体１２には、培養室１３内の不要な空気を排出するための排気口２９が設けられており、当該排気口２９に介設される排気弁３０（図５のみ図示する）を制御することによって、培養室１３内の排気制御が可能とされる。
【００２４】
本体１２内には、培養室１３内の空気を撹拌し、空気の状態を均一とするための図示しない送風機が設けられている。この送風機は送風機用モータ３２により作動するものであり、該送風機用モータ３２は、培養庫側制御装置Ｃ１により制御される。
【００２５】
他方、この本体１２内に形成される培養室１３内には、詳細は後述する撮像室６内に配設される倍率変更レンズ等のレンズ３５やＣＣＤカメラ３６等と共に撮像装置３を構成するテーブル３７が配設されている。このテーブル３７は、熱良導性の材料にて構成されると共に、図４に示されるように本実施例では平面略円形を呈した板状部材である。該テーブル３７には、細胞等の試料を収容した試料容器４２を複数設置するため連通して形成される保持穴４３が複数形成されている。本実施例では、６個の保持穴４３が所定間隔を存して形成されると共に、これら保持穴４３は、いずれもテーブル中心から所定寸法を存して形成される。
【００２６】
試料容器４２は、少なくとも底面及び上面が透光性を有する容器、例えば、透明のガラス又は樹脂製にて構成されており、光源４７からの照射光を透過し、対物レンズ４４により内容物を観察可能なものとされている。また、この試料容器４２の開口は、通気性を有するフィルタを備えた蓋部材にて閉塞可能とされており、容器４２内の湿度、ガス濃度を培養室１３内と同様とすることができる。
【００２７】
また、テーブル３７の中心には、熱良導性材料にて構成される回転軸３８が取り付けられている。この回転軸３８は、一端が撮像室６内に配設される回転移動用ステージモータ３９（図５のみ図示する）に接続され、当該ステージモータ３９の駆動により、水平方向に回転可能とされる。また、この回転軸３８は、直線移動用のステージモータ４０によって、一方向、本実施例では、前後方向に移動可能とされている。これにより、回転移動、直線移動によってテーブル３７を移動させることで、テーブル３７に設置された試料容器４２内の細胞等を移動させることができる。
【００２８】
この回転軸３８には、ステージヒータ４１が取り付けられており、回転軸３８の一端に取り付けられる熱良導性のテーブル３７を所定の温度に加熱することが可能とされる。尚、テーブル３７には、該テーブル３７の温度を検出するためのステージ温度センサ４６が取り付けられている。
【００２９】
そして、テーブル３７は配設される培養室１３と、撮像装置３が配設される撮像室６内とは、仕切壁４５にて区画されており、培養室１３内の調整された空気が撮像室６内に進入しないように密閉構造とされている。
【００３０】
テーブル３７の下方には、仕切壁４５を介して撮像室６側から突出して対物レンズ４４が設けられている。この対物レンズ４４は、テーブル３７の保持穴４３に設置された試料容器４２内の細胞等を観察可能とするものであり、回転軸３８（テーブル中心）から所定間隔を存した位置、即ち、保持穴４３が形成される位置に対応する位置に設けられる。そして、当該対物レンズ４４に対向する位置（対物レンズ４４の上方）には、撮像装置３を構成する光源４７がアーム４８を介して培養室１３内に位置する本体１２に設けられている。
【００３１】
本実施例における光源４７は、ＬＥＤ照明が用いられており、培養室１３内に上下に延在して配設され、上方から対物レンズ４４と該光源４７の照射孔との間に位置する細胞等を照明する。尚、光源４７は、ＬＥＤ照明に限定されるものではなく、例えば水銀ランプや光ファイバーなどであっても良いものとする。
【００３２】
尚、本実施例では、テーブル３７の上方の培養室１３には、複数段の棚板７・・が架設可能とされることから、光源４７は、前面開口１０から行われる培養物（容器に収容された状態の細胞など）の納出作業の邪魔とならない位置、本実施例では培養空間後部に配置されるものとする。また、光源４７の照射孔に対向して設けられる対物レンズ４４も同様に、培養空間後部に位置して配設されるものとする。
【００３３】
そして、これら対物レンズ４４と、光源４７と、テーブル３７と共に、撮像装置３を構成する倍率変更レンズ３５やＣＣＤカメラ３６等は、上述した如きモータ３９、４０と共に、撮像室６内に配設される。尚、当該対物レンズ４４や倍率変更レンズ３５、ＣＣＤカメラ３６等により構成される撮像システムについては、従来の構造と同様のものであるため、詳細な説明は省略する。
【００３４】
次に、図５の電気ブロック図を参照して、本実施例における培養物観察システムＳの制御システム（制御手段）について説明する。上述したように培養物観察システムＳは、培養室１３に培養環境を構成する培養庫２と、該培養庫２内（培養室１３内）において培養される細胞等（培養物）の撮像を実行する撮像装置３とを備えた培養物観察装置１と、該培養物観察装置１と通信線により接続されるコンピュータ５とから構成される。培養物観察装置１は、培養庫側制御装置Ｃ１と、撮像装置側制御装置Ｃ２を備えている。
【００３５】
培養庫側制御装置Ｃ１の入力側には、庫内温度センサ２６、ＣＯ2ガス濃度センサ２７、Ｏ2ガス濃度センサ２８、ステージ温度センサ４６、コントロールパネル１６が接続され、出力側には、庫内ヒータ１９、扉ヒータ１８、ステージヒータ４１、ＣＯ2ガス電磁弁２４、Ｏ2ガス電磁弁２５及び送風モータ３２が接続されている。また、培養庫側制御装置Ｃ１には、コンピュータ５とデータ通信を実行するための通信線５０が接続されている。また、培養庫側制御装置Ｃ１は、メモリ５３を内蔵しており、コンピュータ５からの出力及びコントロールパネル１６の操作に基づく出力に基づいて、各設定値をメモリ５３に記憶可能とし、当該設定値に基づいて培養室１３の温度、ガス濃度及びテーブル３７の温度が制御される。また、各温度データやガス濃度データは、培養庫側制御装置Ｃ１により、コンピュータ５へ出力される。
【００３６】
撮像装置側制御装置Ｃ２の出力側には、撮像装置３を構成するレンズ３５、ＣＣＤカメラ３６、ステージモータ３９、４０、光源４７等が接続される。また、撮像装置側制御装置Ｃ２には、コンピュータ５とデータ通信を実行するための通信線５１（画像取込用通信線、制御用通信線などから構成される）が接続されている。これにより、コンピュータ５からの出力に基づいて、観察する座標移動や光源２７による照射ＯＮ／ＯＦＦ、輝度調整、ＣＣＤカメラ３６による画像取込などの制御が行われる。また、観察する座標位置データや光源の輝度データは、撮像装置側制御装置Ｃ２により、コンピュータ５へ出力される。
【００３７】
コンピュータ５は、培養物観察装置１の制御及び各種データの取込、そのデータの参照・記憶を可能とするアプリケーションプログラム（記憶手段としてのメモリ９を内臓）を備えており、接続されるディスプレイ４の表示画面に各種データや取得画像（顕微鏡画像）を表示可能とする。各種設定は、ディスプレイ４に表示される画面に従って、数値入力や決定操作を行うことによって実行することが可能とされる。また、コンピュータ５には、操作手段としてマウス８が接続されている。
【００３８】
次に、本実施例の培養物観察システムＳの動作について説明する。コントロールパネル１６、又は、コンピュータ５を操作することにより、培養室１３における培養条件、本実施例では、庫内温度、庫内ＣＯ2ガス濃度、Ｏ2ガス濃度を設定する。ここでは、庫内温度は＋３７．０℃、ＣＯ2ガス濃度は５．０％、Ｏ2ガス濃度は５．０％とする。
【００３９】
これに基づき培養庫側制御装置Ｃ１は、庫内ヒータ１９、扉ヒータ１８、ステージヒータ４１の通電制御を行い、培養室１３及びテーブル３７の温度を設定温度である＋３７．０℃に維持する。具体的には、庫内温度センサ２６が＋３６．５℃に低下した場合に、庫内ヒータ１９及び扉ヒータ１８を通電し、＋３７．５℃に上昇した場合に庫内ヒータ１９及び扉ヒータ１８を非通電とする。また、ステージ温度センサ４６が＋３６．５℃に低下した場合に、ステージヒータ４１を通電し、＋３７．５℃に上昇した場合にステージヒータ４１を非通電とする。
【００４０】
このように、庫内ヒータ１９と扉ヒータ１８は、ステージヒータ４１とは独立して温度制御が行われる。この場合において、本実施例では、培養庫側制御装置Ｃ１は、テーブル３７の温度を培養室１３内の温度以下であって、培養物としての細胞の培養に適した温度に制御する。即ち、制御装置Ｃ１は、テーブル３７の温度を培養室１３内の温度と同じか、若しくは、培養室１３内の温度よりも低く、且つ、細胞の培養に適した温度（本実施例では＋３６．５℃）より高い温度となるように制御を行う。
【００４１】
これにより、常に培養室１３内の空気温度をテーブル３７の温度以上とすることが可能となる。従って、テーブル３７の保持穴４３に設置された試料容器４２上部の温度（培養室１３内の空気温度に近似）がテーブル３７に接触する試料容器４２下部の温度（テーブル３７の温度に近似）より低くなることで、試料容器４２内面に結露が発生する不都合を回避することが可能となる。
【００４２】
そのため、テーブル３７に設置された試料容器４２内の細胞の培養に適した温度を維持しつつ、容器内面に発生する結露を回避することが可能となるため、該結露により、試料容器４２を介して行われる細胞の撮影に結露が邪魔となる不都合を回避することができる。これによって、テーブル３７上に設置された細胞を適切に観察することが可能となる。
【００４３】
また、培養庫側制御装置Ｃ１は、ＣＯ2ガス濃度センサ２７及びＯ2ガス濃度センサ２８により検出される培養室１３内の各ガス濃度（ＣＯ2ガス濃度、Ｏ2ガス濃度）に基づき、ＣＯ2ガス電磁弁２４、Ｏ2ガス電磁弁２５、排気弁３０の開閉制御を行い、培養室１３内を設定ガス濃度（本実施例では、ＣＯ2ガス濃度は５．０％、Ｏ2ガス濃度は５．０％）に維持する。
【００４４】
これにより、培養室１３内は、上述した如く設定された温度、ガス濃度等とすることが可能となる。そのため、培養室１３内に設けられるテーブル３７の各保持穴４３に細胞等を収容した各試料容器４２を設置することで、当該培養条件によって、該細胞の培養を行うことが可能となる。尚、当該テーブル３７に設置された細胞等は、詳細は後述する如く撮像装置３によって、観察可能とされる。また、本実施例では、培養室１３内に複数の棚板７が架設されていることから、当該棚板７に培養物（細胞等）を収容した容器を載置することで、同培養条件によって、該細胞の培養を行うことが可能となる。
【００４５】
従って、撮像装置３による観察対象とされる細胞（培養物）以外の他の細胞（培養物）も同一の装置によって培養することが可能となる。これにより、一度に培養可能とされる細胞（培養物）の収容量拡大を図ることが可能となる。また、格別に培養を行うためだけの装置、即ち、撮像装置を備えていないＣＯ2インキュベータを設置することなく、培養のみ、及び、培養しつつ該培養状況の観察の両者を実行することが可能となり、利便性の向上を図ることが可能となる。
【００４６】
次に、上記培養条件によって培養が行われている細胞（培養物）の撮像（観察）動作について、図６乃至図１０を参照して説明する。撮像装置３は、コンピュータ５からの出力に基づき制御されるため、以下、コンピュータ５に接続されるディスプレイ４の表示画面に従って、コンピュータ５で実行されるコンピュータプログラムについて説明する。
【００４７】
先ず初めに、コンピュータ５は、コンピュータプログラムを起動することで、ディスプレイ４の表示画面には、図１０に示すような「細胞観察システム」の初期画面が表示される。この「細胞観察システム」の初期画面に表示される「観察設定」を選択し、当該「観察設定」内における図示しない「撮影ポイントの設定」を選択することにより、図６に示されるような「撮影ポイントの設定画面」が表示され、当該画面において、各ステージにおける撮影ポイントの設定を行う。この「撮影ポイントの設定画面」には、「撮影ポイントの設定」、「現在位置の画像情報」、「現在位置」などが表示される。
【００４８】
「現在位置の画像情報」には、現在のＣＣＤカメラ３６により撮影された顕微鏡画像が表示される（リアルタイム表示）。「現在位置」には、テーブル３７全体の表示に対する現在の撮影位置が表示される。本実施例では、撮像装置３にて撮影される観察対象は、テーブル３７の６つの保持穴４３に設置される試料容器４２内の細胞である。「現在位置」に示すように、テーブル３７は３０°単位で区画される１２ステージで構成されているものとし、「現在位置」として、各ステージＮｏ．、Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標が表示されると共に、大まかな現在の撮影位置が「＋」として表示される。
【００４９】
ここで、Ｘ座標、Ｙ座標は、テーブル３７を回転移動用ステージモータ３９によって回転駆動、若しくは、直線移動用ステージモータ４０を駆動させることで移動される量（移動量）によって決定されるものであり、Ｚ座標は、対物レンズ４４を上下に移動させることで移動される量（移動量）によって決定されるものである。尚、これら各座標は、画面上の「ステージ初期化」ボタンを操作することで、原点を決定することができ、これに対する移動量を計算することで、現在撮影される位置（移動位置）が決定される。
【００５０】
また、現在位置は、「撮影ポイントの設定画面」に表示される「Ｘ／Ｙ移動」、及び「Ｆｏｃｕｓ」の各矢印ボタンを操作することで、任意に移動させることが可能となっている。尚、制御装置Ｃ２は、当該ボタン操作に基づき、各ステージモータ３９、４０等を駆動し、テーブル３７を回転若しくは、前後移動させることで、テーブル３７上の細胞を任意に対物レンズ４４にて観察可能な位置に移動する。
【００５１】
ここで、「Ｆｏｃｕｓ」とは、対物レンズ４４を上下に移動させるボタンであり、０から＋５及び−５段階に分けて移動させることが可能である。これによって、撮影対象となる細胞のピントを任意に選択することが可能となる。また、「ＡＦ」ボタンは、オートフォーカスボタンであり、当該ボタンを操作することによって、自動で対物レンズ４４を上下に移動させ、鮮鋭度の高いＺ座標（位置）を検出してフォーカス（焦点を合わせる）する。
【００５２】
このとき、コンピュータ５は、制御装置Ｃ２を介して対物レンズ４４を上限値から下限値まで移動させ、各Ｚ座標（各位置）における鮮鋭度を検出する。そして、所定の鮮鋭度以上のＺ座標を鮮鋭度と共にメモリ９に記憶する。そして、オートフォーカス終了時には、最も鮮鋭度の高かったＺ座標（位置）においてフォーカス（焦点を合わせ）した顕微鏡画像を「現在位置の画像情報」に表示する。
【００５３】
この「ＡＦ」ボタンの例えば上下には、図示しない「上ＡＦ」ボタン及び／又は「下ＡＦ」ボタンを設ける。「下ＡＦ」ボタンを操作することにより、「現在位置の画像情報」には、メモリ９に記憶されている次に鮮鋭度の高い画像（オートフォーカス操作終了直後の状態では、最も鮮鋭度の高い画像が表示されていたため、次に表示される画像は、二番目に高い鮮鋭度のＺ座標における顕微鏡画像となる）が表示される。
【００５４】
更に「下ＡＦ」ボタンを操作することにより、順次、メモリ９に記憶されている鮮鋭度の低い画像が表示される。尚、「上ＡＦ」ボタンを操作することにより、現在表示されている顕微鏡画像よりも鮮鋭度の高い顕微鏡画像を「現在位置の画像情報」に表示する。
【００５５】
例えば、図１１に示される試料容器４２内には、蓋部分（上面内壁）に水滴や細胞が付着しており、容器４２の底面に細胞がある。この他にも、培地等の液面に細胞があり、培地（液中）に細胞が浮遊している。当該試料容器４２内の細胞を観察対象とし、オートフォーカスボタンを操作すると、複数点、本実施例では６箇所において所定の鮮鋭度以上の座標が取得され、メモリ９に記憶された。ここで、最も鮮鋭度の高かったＺ座標（位置）における顕微鏡画像は、培地等の液面にある細胞を観察したものであり、二番目に鮮鋭度の高かったＺ座標（位置）における顕微鏡画像は、容器４２底面にある細胞を観察したものであった。また、三番目、五番目、六番目のものは培地中に浮遊する細胞を観察したものであり、四番目のものは容器４２の上面内壁に付着した水滴や細胞を観察したものであった。
【００５６】
そのため、オートフォーカス操作終了後における「現在位置の画像情報」には、鮮鋭度の最も高かった培地等の液面にある細胞を観察した顕微鏡画像が表示される。その後、「下ＡＦ」ボタンを操作することにより、「現在位置の画像情報」には、次に鮮鋭度の高かった容器４２底面にある細胞を観察した顕微鏡画像が表示される。更に、「下ＡＦ」ボタンを操作すると、「現在位置の画像情報」には、順次鮮鋭度に応じて顕微鏡画像が表示される。「上ＡＦ」ボタンを操作すると、現在表示されている「現在位置の画像情報」における顕微鏡画像に次いで鮮鋭度の高い顕微鏡画像が表示される。
【００５７】
尚、何れかの鮮鋭度の高いＺ座標に移動した状態で、更に、「Ｆｏｃｕｓ」の各矢印ボタンを操作することで、設定された単位ごとに０から＋５及び−５段階に分けて移動させることが可能である。
【００５８】
これにより、同一の撮影位置（Ｘ座標、Ｙ座標）における奥行き方向に対し、複数の撮像面に対する鮮鋭度の高いＺ座標を自動で検出することが可能となるため、容易にそれぞれのＺ座標における撮影ポイントを選択することが可能となる。そのため、奥行き方向の異なる位置における複数の培養物等の顕微鏡画像を容易に観察することが可能となる。
【００５９】
また、オートフォーカスの操作によって得られた最も鮮鋭度の高い顕微鏡画像のみならず、それよりも低く、且つ所定の鮮鋭度以上の顕微鏡画像を、「上下ＡＦ」ボタンを操作することで、直接表示することが可能となるため、観察対象となる培養物を容易に撮影することが可能となり、利便性が向上される。
【００６０】
通常、所定のＺ座標において撮影された顕微鏡画像には、当該Ｚ座標面上に位置する観察物が鮮明に表示され、これよりも奥行き方向に位置する物体は殆ど表示されない。また、オートフォーカス機能では、最も鮮鋭度の高いＺ座標における顕微鏡画像を直接検出し、フォーカスすることが可能であるが、それよりも低く、且つ所定の鮮鋭度以上の顕微鏡画像を得ることは困難であった。そのため、オートフォーカス機能によって得られた顕微鏡画像では、目的とする細胞が表示されない場合がある。この場合には、オートフォーカス機能を使用することはできず、任意にＺ座標（位置）を移動させ、目的とする細胞を検索しなけばならない。
【００６１】
これに対し、本実施例では、所定の鮮鋭度以上の複数の顕微鏡画像を検出し、フォーカスする機能を備えており、各顕微鏡画像は、「上ＡＦ」「下ＡＦ」ボタンを操作することによって、任意にディスプレイ４の表示画面に表示することが可能となる。これにより、「上ＡＦ」「下ＡＦ」ボタンの操作によって表示される複数の顕微鏡画像から、目的とする観察対象物（細胞）を選択することが可能となる。これにより、観察ポイントの設定操作が簡素化される。
【００６２】
また、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の各移動を操作する矢印ボタンは、移動量の比較的大きな粗動ボタンと、移動量の比較的小さな微動ボタンの両者を備えている。これら粗動ボタン及び微動ボタンは、「撮影ポイントの設定画面」に表示される「座標移動量の設定」ボタンを操作することで、図７に示す「座標移動量の設定画面」を表示し、当該画面において各移動量単位を設定することが可能となる。この「座標移動量の設定画面」では、「Ｘ軸ステージターン移動量」、「Ｙ軸ステージスライド移動量」、「Ｚ軸フォーカス移動量」のそれぞれについて、粗動ボタン及び微動ボタンを一度操作した際の移動量を数値入力することで設定することができる。尚、本実施例では、各Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標は、各ステージモータ３９、４０及び対物レンズ４４を上下動するモータによって変更されるものであり、これらモータはパルス制御によって移動量制御を行うことから、パルス数値にて設定を行う。これにより、観察座標を決定に際し、効率的に座標移動を行うことが可能となる。
【００６３】
また、「撮影ポイントの設定画面」では、「現在位置の画像情報」領域の任意の位置（任意の座標）にマウスカーソル位置移動させ、その状態で、コンピュータ５に接続されるマウス８の左ボタンをダブルクリックすることにより、当該選択位置を「現在位置の画像情報」領域の中央に移動（図８の状態）させる、即ち、当該座標を画像表示領域の中央となるように座標を移動させることが可能となる。これにより、「現在位置の画像情報」領域に、観察対象とする細胞を中央に移動させた顕微鏡画像を表示することが可能となり、観察環境を整備することが可能となる。
【００６４】
更に、この「撮影ポイントの設定画面」では、「現在位置の画像情報」領域内にマウスカーソル位置を移動させ、その状態でマウス８の右ボタンを一度クリックすることにより、「現在位置の画像情報」領域（顕微鏡画像内）にＸ軸とＹ軸のそれぞれのスケール表示を行う十字型スケールが表示される（図９）。この十字型スケールは、Ｘ軸、Ｙ軸共に、例えば、１０μｍ、５０μｍ、１００μｍごとに、異なる長さ（本実施例では、スケールが大きくなる程長く表示される）の目盛りが表示される。尚、このスケール表示に付される目盛りの単位は、これに限定されるものではなく、同画面において、任意に変更して、例えば、２０μｍ、１００μｍ、２００μｍのように表示可能としても良い。
【００６５】
このスケール表示の原点（Ｘ軸とＹ軸の交点）は、マウス８を操作することにより、表示画面上のマウスカーソル位置を中心に移動可能とされる。そのため、「現在位置の画像情報」領域に表示される任意の細胞の近傍（特定の位置）にスケール表示を移動させることにより、一目で観察対象である細胞の寸法を確認することが可能となる。従って、観察対象である細胞の大体の寸法を推測に依拠することなくスケール表示により確認することが可能となり、適切な細胞（細胞培養）観察を実現することが可能となる。
【００６６】
また、このスケール表示は、撮像装置３によって観察される光学的に可変とされる倍率（撮影倍率）や、ディスプレイ４の表示画面の大きさなどによって変更する。また、コンピュータ５に撮像装置３から取得された画像（顕微鏡画像）をデジタル処理することによって、表示倍率を変更とした場合においても、当該表示画面に表示される大きさに応じてスケール表示の目盛り単位を変更する。表示倍率が大きくなった場合には、スケール表示の各目盛り単位当たりの大きさ（寸法）を大きく表示し、表示倍率が小さくなった場合には、スケール表示の各目盛り単位当たりの大きさ（寸法）を小さく表示する。
【００６７】
そのため、撮像装置３による撮影倍率が変更された場合や、表示倍率が変更された場合であっても、適切なスケール表示を実現することが可能となり、観察対象となる細胞の大体の寸法をより適切に把握することが可能となる。
【００６８】
尚、このスケール表示は、もう一度、マウス８を右クリックすることで、表示位置を固定することが可能であり、更にもう一度右クリックすることで、スケール表示を非表示（解除）することができる。
【００６９】
他方、「撮影ポイントの設定画面」に表示される「撮影ポイントの設定」には、「試料選択」、「使用ステージＮｏ．」、「撮影ポイントの選択」、「Ｚ−Ｓｔａｃｋ」「ＬＥＤ調光」、「白黒／カラー」の選択が表示されている。
【００７０】
「試料選択」には、予め登録された試料名が表示される。図６における表示では、試料名は「１ ＡＡＡ」であり、使用ステージＮｏ．は１２である。ここで、「ポイント登録」ボタン（同図ではグレイアウトされている。）を操作することで、「現在位置」に表示された現在の撮影位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、当該ステージの撮影ポイントの１つとして登録することが可能である。尚、このとき、当該試料が収容されている試料容器４２に対応付けて、上記Ｚ座標をフォーカスポイント初期値として別途登録するようにしている。これについては後述する。
【００７１】
そして、「撮影ポイントの選択」では、登録Ｎｏ．毎に予め登録されている各撮影ポイントのＸ、Ｙ、Ｚ座標がメモリ９から読み出されて右側に詳細表示される。これにより、そのステージに置かれた試料容器４２に収容されている試料（細胞）が複数ある場合でも、それぞれの試料に対応させて撮影ポイントを設定し、記憶しておくことができると共に、撮影ポイントを選択して「選択中の撮影Ｐｔ．へ移動」ボタンを操作することで、所望の試料を撮影位置へ直接移動させることができるものである。尚、この移動後の撮影ポイントは、「現在位置」において、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標が表示される。
【００７２】
また、「Ｚ−Ｓｔａｃｋ」では、タイムラプス撮影の観察座標ごとに、各撮影座標（ＸＹ座標）に対するフォーカス（Ｚ座標）を±５ポイントで登録でき、またその間隔距離も設定できる。「ＬＥＤ調光」では、同様にタイムラプス撮影の観察座標ごとに、光源４７であるＬＥＤの輝度設定が可能であり、「白黒」を選択又は非選択とすることで、タイムラプス撮影の観察座標ごとに、撮影形態として白黒であるかカラーであるかを設定することができる。また、ステージＮｏ．を指定し、そのステージ基点への移動が可能である。
【００７３】
ところで、新しい試料（細胞）を導入して培養および観察を開始する際には、その試料そのものの情報、例えば、検体番号、検体の種類、管理者名等を登録すると共に、その試料が置かれた培地の情報や試料容器の種別等の情報、容器が置かれたステージの情報（ステージＮｏ．）等をその試料に関連付けて先ず登録する。試料容器４２は通常、シャーレを使用するが、製品毎（種別毎）にガラスの厚みなど特性が異なり、それが撮影に影響を与えるので、どの試料容器４２を使用しているかその種別情報を予め登録するのである。そして、上述したように試料毎に撮影ポイントを設定する。これは即ち、培地中に置かれた試料（細胞）を見つけてフォーカスを当てることに他ならない。
【００７４】
ここで、受精卵の培養・観察においては、通常、１つの培地に受精卵を１つだけ置いて培養する。観察すべき受精卵が複数ある場合は、受精卵の数だけ培地を形成し、それぞれに１個ずつ受精卵を置いて培養する。培地は１つの試料容器に複数あっても構わない。このとき、培地中の受精卵の位置、この場合、対物レンズ４４から見た深さ方向の位置、即ちＺ座標は、どの培地またどの受精卵においてもほぼ同じ値になることが分かっている。
【００７５】
本実施例では、「ポイント登録」ボタンを操作することにより、そのときの撮像面のＺ座標を、そのとき観察対象となっている試料が収容された試料容器４２に対応付けて、フォーカスポイント初期値としてメモリ９に記憶することができる。そこで、例えば、ある培地において、オートフォーカス機能等を使って目的とする細胞を見つけたら、必要に応じて「Ｆｏｃｕｓ」の各矢印ボタンを操作して最適なピントに調整し、しかる後、「ポイント登録」ボタンを操作する。これにより、当該試料に関連付けられた試料容器４２に対応させて、現在のＺ座標(位置)が記憶される。
【００７６】
そして、実施例では、「撮影ポイントの設定画面」に移行したとき、当該試料に関連付けられてメモリ９に記憶された試料容器４２の情報を参照し、フォーカスポイント初期値が記憶されていれば、その値に従って対物レンズ４４の位置を調整し、その位置でフォーカスさせた（焦点を合わせた）状態の顕微鏡画像を撮影し、最初に表示するようにしている。
【００７７】
これにより、１つの培地で受精卵を見つけて撮影ポイントを設定することで、次に同じ試料容器に載っている別の培地の試料、あるいは容器の種別が共通の別の試料容器に載っている別の試料の撮影ポイントを設定する際には、観察対象の受精卵がある水平面に最初からほぼピントが合った状態で顕微鏡画像が表示されて観察を始めることができる。そのため、「Ｘ／Ｙ移動」の各矢印ボタンを操作して撮影位置（Ｘ座標、Ｙ座標）を調整するだけで、容易に受精卵を見つけることができるようになる。これにより、培地中のどこに受精卵があるか分からない状態で受精卵を探す作業に比べて、極めて簡単に短時間で受精卵を見つけることができるものである。
【符号の説明】
【００７８】
Ｓ 培養物観察システム
Ｃ１ 培養庫側制御装置
Ｃ２ 撮像装置側制御装置
１ 培養物観察装置
２ 培養庫（培養手段）
３ 撮像装置（撮像手段）
４ ディスプレイ（表示手段）
５ コンピュータ（制御手段）
６ 撮像室
７ 棚板
１５ 断熱扉
１８ 扉ヒータ
１９ 庫内ヒータ
２３ ガス供給口
２４ ＣＯ2ガス電磁弁
２５ Ｏ2ガス電磁弁
２６ 庫内温度センサ
２７ ＣＯ2ガス濃度センサ
２８ Ｏ2ガス濃度センサ
３２ 送風機用モータ
３５ レンズ
３６ ＣＣＤカメラ
３７ テーブル
３８ 回転軸
３９ 回転移動用ステージモータ
４０ 直線移動用ステージモータ
４１ ステージヒータ
４２ 試料容器
４３ 保持穴
４４ 対物レンズ
４６ ステージ温度センサ
４７ 光源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養物の培養に適した環境を構成するための培養手段と、前記培養物の顕微鏡画像を撮影するための撮像手段と、該撮像手段により撮影された顕微鏡画像を表示するための表示手段と、該表示手段の表示を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、撮影位置とフォーカス位置を記憶する記憶手段を備えると共に、指示に応じて現在の撮影位置と現在のフォーカス位置とを前記記憶手段に記憶しておき、新しい培養物の撮影に際して、前記記憶手段に記憶されたフォーカス位置を初期値として前記撮像手段をフォーカス設定し、その状態で撮影した顕微鏡画像を前記表示手段に初期表示することを特徴とする培養物観察システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記培養物を収容する試料容器の情報を前記記憶手段に記憶するものであり、前記フォーカス位置を前記試料容器の情報として記憶することを特徴とする請求項１に記載の培養物観察システム。
【請求項３】
前記制御手段は、新しい培養物の撮影に際して、先ず、当該培養物を収容する試料容器を当該培養物に関係付けて前記記憶手段に登録し、当該試料容器の情報に前記フォーカス位置が記憶されていた場合、そのフォーカス位置を初期値として前記撮像手段をフォーカス設定し、その状態で撮影した顕微鏡画像を前記表示手段に初期表示することを特徴とする請求項２に記載の培養物観察システム。
【請求項４】
前記撮像手段は、前記試料容器が置かれるステージを複数備え、前記制御手段は、前記複数のステージ毎に前記撮影位置を記憶することを特徴とする請求項３に記載の培養物観察システム。
【請求項５】
前記試料容器の情報は、容器の種別及び前記フォーカス位置を少なくとも含むことを特徴とする請求項３に記載の培養物観察システム。
【請求項６】
培養物の培養に適した環境を構成するための培養手段と、前記培養物の顕微鏡画像を撮影するための撮像手段と、該撮像手段を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、撮影位置とフォーカス位置を記憶する記憶手段を備えると共に、前記撮像手段により撮影される顕微鏡画像の鮮鋭度の高い位置を検出してフォーカスするオートフォーカス機能と、奥行き方向における他の鮮鋭度の高い位置を検出してフォーカスする機能とを併せて有するものであり、このオートフォーカス機能によりフォーカスして撮影した１つの顕微鏡画像を前記表示手段に表示し、指示に応じてそのとき表示している画像の撮影位置とフォーカス位置とを前記記憶手段に記憶しておき、新しい培養物の撮影に際して、前記記憶手段に記憶されたフォーカス位置を初期値として前記撮像手段をフォーカス設定し、その状態で撮影した顕微鏡画像を前記表示手段に表示することを特徴とする培養物観察システム。
【請求項１】
培養物の培養に適した環境を構成するための培養手段と、前記培養物の顕微鏡画像を撮影するための撮像手段と、該撮像手段により撮影された顕微鏡画像を表示するための表示手段と、該表示手段の表示を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、撮影位置とフォーカス位置を記憶する記憶手段を備えると共に、指示に応じて現在の撮影位置と現在のフォーカス位置とを前記記憶手段に記憶しておき、新しい培養物の撮影に際して、前記記憶手段に記憶されたフォーカス位置を初期値として前記撮像手段をフォーカス設定し、その状態で撮影した顕微鏡画像を前記表示手段に初期表示することを特徴とする培養物観察システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記培養物を収容する試料容器の情報を前記記憶手段に記憶するものであり、前記フォーカス位置を前記試料容器の情報として記憶することを特徴とする請求項１に記載の培養物観察システム。
【請求項３】
前記制御手段は、新しい培養物の撮影に際して、先ず、当該培養物を収容する試料容器を当該培養物に関係付けて前記記憶手段に登録し、当該試料容器の情報に前記フォーカス位置が記憶されていた場合、そのフォーカス位置を初期値として前記撮像手段をフォーカス設定し、その状態で撮影した顕微鏡画像を前記表示手段に初期表示することを特徴とする請求項２に記載の培養物観察システム。
【請求項４】
前記撮像手段は、前記試料容器が置かれるステージを複数備え、前記制御手段は、前記複数のステージ毎に前記撮影位置を記憶することを特徴とする請求項３に記載の培養物観察システム。
【請求項５】
前記試料容器の情報は、容器の種別及び前記フォーカス位置を少なくとも含むことを特徴とする請求項３に記載の培養物観察システム。
【請求項６】
培養物の培養に適した環境を構成するための培養手段と、前記培養物の顕微鏡画像を撮影するための撮像手段と、該撮像手段を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、撮影位置とフォーカス位置を記憶する記憶手段を備えると共に、前記撮像手段により撮影される顕微鏡画像の鮮鋭度の高い位置を検出してフォーカスするオートフォーカス機能と、奥行き方向における他の鮮鋭度の高い位置を検出してフォーカスする機能とを併せて有するものであり、このオートフォーカス機能によりフォーカスして撮影した１つの顕微鏡画像を前記表示手段に表示し、指示に応じてそのとき表示している画像の撮影位置とフォーカス位置とを前記記憶手段に記憶しておき、新しい培養物の撮影に際して、前記記憶手段に記憶されたフォーカス位置を初期値として前記撮像手段をフォーカス設定し、その状態で撮影した顕微鏡画像を前記表示手段に表示することを特徴とする培養物観察システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２２３２２（Ｐ２０１１−２２３２２Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６６７４７（Ｐ２００９−１６６７４７）
【出願日】平成２１年７月１５日（２００９．７．１５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１５日（２００９．７．１５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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