顕微鏡撮像装置
【課題】 走査の高速化を図ることにより測定時間の短縮を図ることができる顕微鏡撮像装置およびそれを用いた生体試料観察システムを提供する。
【解決手段】 被検査物２０を保持するステージ３０と、被検査物２０を照明する照明手段４０と、被検査物２０の画像を撮影する撮像手段６０と、ステージ３０と撮像手段６０とを相対的に移動させる移動手段３１と、被検査物２０の情報を被検査物変数として入力する被検査物変数入力手段６７と、入力された被検査物変数に基づきステージ３０および撮像手段６０の相対移動時間を計算する計算手段６８と、を備え、撮像手段６０が、タイム・ディレイ・インテグレーション方式と、二次元撮像方式と、の両方式での撮像が可能な撮像素子６３を備え、計算手段６８の計算結果に基づいて、撮像素子６３の撮像方式を切り替える切替手段を有する顕微鏡撮像装置を提供する。
【解決手段】 被検査物２０を保持するステージ３０と、被検査物２０を照明する照明手段４０と、被検査物２０の画像を撮影する撮像手段６０と、ステージ３０と撮像手段６０とを相対的に移動させる移動手段３１と、被検査物２０の情報を被検査物変数として入力する被検査物変数入力手段６７と、入力された被検査物変数に基づきステージ３０および撮像手段６０の相対移動時間を計算する計算手段６８と、を備え、撮像手段６０が、タイム・ディレイ・インテグレーション方式と、二次元撮像方式と、の両方式での撮像が可能な撮像素子６３を備え、計算手段６８の計算結果に基づいて、撮像素子６３の撮像方式を切り替える切替手段を有する顕微鏡撮像装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡において使用される顕微鏡撮像装置およびそれを用いた生体試料観察システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生体試料の蛍光などを測定する装置として、マイクロプレートを使用するものが知られている。この生体試料の蛍光強度は極めて暗いため、蛍光の撮影には長時間露出が必要となっている。また、マイクロプレートは、顕微鏡の視野よりも大きな外形を有している。したがって、マイクロプレートの全体を観察するには、時間がかかる。
【０００３】
上記蛍光の撮像方式の１つとして、次のようなものがある。それは、マイクロプレートの移動と停止を繰り返しながら、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）で測定する方法である。マイクロプレートには、複数のウェルが設けられている。そして、このウェル中に試料が保持されている。よって、マイクロプレートの移動と停止を繰り返すことにより、各ウェル中の試料の蛍光を測定することができる。なお、マイクロプレートの移動は、ステージの移動によって行っている。
また、他の上記蛍光の撮像方法として、ＴＤＩ（タイム・ディレイ・インテグレーション）方式の撮像素子を利用した方式が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このＴＤＩ方式で使用する撮像素子は、複数の光電素子で構成されている。この光電素子に、試料からの蛍光を入射させる。光電素子では、光電変換によって上記蛍光に対応した電荷が発生する。ここで、この電荷は、マイクロプレートの移動に応じて光電素子間で転送される。電荷の移動とマイクロプレートの移動が対応しているので、移動後の光電素子に、試料の同じ場所からの蛍光が、再び入射する。この結果、電荷が加算されることになる。このように、ＴＤＩ方式では、順次電荷が累積されることになる
【特許文献１】国際公開第０３／０１４４００号パンフレット （第１図等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＣＣＤ撮像素子を用いた方法では、測定の際に、マイクロプレートの移動と停止を繰り返していた。そのため、例えばウェルの数が増えると、ウェルの数に比例して移動・停止回数が増えてしまう。その結果、測定時間が増えていた。
つまり、ＣＣＤ撮像素子を用いた方法では、ウェルの数が増える（ウェルの密度が高くなる）と、測定に時間がかかるという問題があった。
【０００５】
また、ＴＤＩ方式の撮像素子（以後ＴＤＩセンサと表記する）を利用した方式では、データを取得する必要のない領域も撮影し、データを取得していた。すなわち、標本が配置されていない領域も、標本が配置されている領域と同様に観察していた。そのため、例えばウェルの密度が低いときには、上述のＣＣＤ撮像素子を用いた方法と比較して、測定に時間がかかるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、測定時間の短縮を図ることができる顕微鏡撮像装置およびそれを用いた生体試料観察システ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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、被検査物を保持するステージと、前記被検査物を照明する照明手段と、前記被検査物の画像を撮影する撮像手段と、前記ステージと前記撮像手段とを相対的に移動させる移動手段と、前記被検査物の情報を被検査物変数として入力する被検査物変数入力手段と、入力された被検査物変数に基づき前記ステージおよび前記撮像手段の相対移動時間を計算する計算手段と、を備え、前記撮像手段が、前記被検査物に対応した蓄積電荷を発生させるとともに、前記ステージと撮像手段との相対移動に対応して前記蓄積電荷を転送し、順次前記蓄積電荷を加算して累積するタイム・ディレイ・インテグレーション方式と、前記被検査物に対応した前記蓄積電荷を一度の露出により発生させる二次元撮像方式と、の両方式での撮像が可能な撮像素子を備え、該計算手段の計算結果に基づいて、前記撮像素子の撮像方式を切り替える切替手段を有する顕微鏡撮像装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、ステージと撮像手段との相対移動（以後、走査ともいう。）時間に基づいて、撮像手段が被検査物を撮影（測定）する方法として、タイム・ディレイ・インテグレーション（以後、ＴＤＩと表記する）方式および二次元撮像方式の２つの方式を使い分けることができる。
例えば、ＴＤＩ方式および二次元撮像方式のうち、切り替え手段が上記走査時間のより短い方式を選択することにより、撮影方式を選択しない場合と比較して、被検査物の測定時における走査をより高速化することができる。
【０００９】
また、上記の発明においては、前記被検査物の撮影に用いる測定波長数が、前記被検査物変数に含まれることが望ましい。
本発明によれば、上記走査時間の計算に被検査物の撮影に用いる測定波長数（光の波長の数）が用いられるため、撮像手段が測定波長数に応じてＴＤＩ方式と二次元撮像方式とを使い分けることができる。
そのため、測定波長数に応じて、ＴＤＩ方式と二次元撮像方式との選択を自動で適切に行うことができるため、走査の高速化が容易となる。
【００１０】
さらに、上記の発明においては、前記被検査物の撮影時における露出時間が、前記被検査物変数に含まれることが望ましい。
本発明によれば、上記走査時間の計算に被検査物の撮影時における露出時間が用いられるため、撮像手段が露出時間に応じてＴＤＩ方式と二次元撮像方式とを使い分けることができる。
そのため、露出時間に応じてＴＤＩ方式と二次元撮像方式との選択を自動で適切に行うことができるため、走査の高速化が容易となる。
【００１１】
上記の発明においては、撮影する領域における前記被検査物の密度が、前記被検査物変数に含まれることが望ましい。
本発明によれば、上記走査時間の計算に上記被検査物の密度（配置密度）が用いられるため、撮像手段が上記被検査物の密度に応じてＴＤＩ方式と二次元撮像方式とを使い分けることができる。
そのため、上記被検査物の密度に応じてＴＤＩ方式と二次元撮像方式との選択を自動で適切に行うことができるため、走査の高速化が容易となる。
【００１２】
上記の発明においては、前記被検査物の撮影前に、前記撮像手段が前記密度の情報を取得するためにプレスキャンを行うことが望ましい。
本発明によれば、プレスキャンにより上記密度の情報を取得することができるため、ユーザーが上記密度の情報を入力する必要がない。さらに、例えば上記密度の情報の入力ミスに起因する被検査物の測定ミスを防止することができる。
また、プレスキャンを自動的に行うことで、上記密度に応じたＴＤＩ方式と二次元撮像方式との選択を自動で適切に行うことができるため、走査の高速化が容易となる。
【００１３】
また、請求項６に係る発明は、上記の顕微鏡撮像装置を備えた生体試料観察システムである。
本発明によれば、多数の生体試料を標本とする場合であっても、一回の測定範囲を測定する時間が短縮できるので、測定範囲の部分によって生体試料の動きが時間的に大きくずれることはなく、生体試料の経時的な観察における観察結果の正確性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の顕微鏡撮像装置によれば、被検査物を測定する方法を、上記走査時間に基づいて、ＴＤＩ方式と二次元撮像方式とから選択することができ、上記走査時間のより短い方式を選択することができる。
そのため、方式を選択しない場合と比較して、被検査物の測定時における走査をより高速化でき、測定に要する時間を短縮できるという効果を奏する。
本発明の生体試料観察システムによれば、一回の測定範囲を測定する時間が短縮できるので、測定範囲の部分によって生体試料の動きが時間的に大きくずれることはなく、生体試料の経時的な観察における観察結果の正確性を向上させることができるという効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態における顕微鏡撮像装置について、図１から図１１を参照して説明する。
まず、ＴＤＩ方式による撮像動作について図１を用いて説明する。
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ＴＤＩ方式の撮像動作を説明する図である。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ＴＤＩ方式の信号電荷の転送を説明する図である。
ここでは、説明の容易化のため、星型状の試料を用いている。しかしながら、試料の形状は、特にこの形状に限定されるものではない。
【００１６】
試料２０と撮像素子６３の撮像エリアＳとの配置関係を、図１（ａ）に示す。このように、撮像は、試料２０の上方と撮像エリアＳの下方とが重なる位置関係から始まる。そのため、最初に、上向き凸部の先端領域のみが撮像素子６３上に投影される。このとき、上向き凸部の先端領域の像は、図２（ａ）に示すように、撮像素子６３の水平ラインＬＡによって撮影される。そして、水平ラインＬＡには、試料２０からの光量（輝度）に対応した信号電荷が蓄積される。
【００１７】
次に、所定のタイミングで、ステージ３０を移動させる。ここでは、図１（ｂ）に示すように、Ｙ軸の正方向に撮像素子６３の１水平ライン分だけ移動させる。すると、試料２０の上向き凸部全体が撮像される。
このとき、図２（ｂ）に示すように、ステージ３０の移動と同時に、水平ラインＬＡに蓄積された信号電荷は、水平ラインＬＢに転送される。そして、試料２０の像が、撮像素子６３の水平ラインＬＡと水平ラインＬＢとによって撮影される。
したがって、水平ラインＬＢには、前回時に得た信号電荷と今回の撮影時に得た信号電荷が加算されることになる。つまり、水平ラインＬＢには、前回及び今回の撮影で得られた信号電荷が累積される。
このように、図２（ａ）に示す状態から、図２（ｂ）に示す状態のように電荷転送が行われる。この電荷が転送される時間間隔のことを、ＴＤＩライン転送レートと呼ぶことにする。
【００１８】
さらに、所定のタイミングで、ステージ３０を移動させる。すなわち、図１（ｃ）に示すように、Ｙ軸の正方向に撮像素子６３の１水平ライン分だけ移動させるこれにより、試料２０の撮像が続行される。
このとき、図２（ｃ）に示すように、ステージ３０の移動と同時に、水平ラインＬＢに蓄積された信号電荷が、水平ラインＬＣに転送される。また、水平ラインＬＡに蓄積された信号電荷が、水平ラインＬＢに転送される。そして、試料２０の像が、水平ラインＬＡ、水平ラインＬＢ、水平ラインＬＣによって撮影される。
したがって、水平ラインＬＣには、今回の撮影時に得られた信号電荷が、加算されることになる。よって、水平ラインＬＣには、前々回、前回及び今回の撮影で得られた信号電荷が、蓄積される。つまり、水平ラインＬＢには、前回及び今回の撮影時に得られた信号電荷が蓄積される。
【００１９】
以上の動作を続けることで、水平走査ラインの本数と同じ回数の撮影が行われる。これにより、試料２０の同一箇所に対応する信号電荷が、撮影回数だけ蓄積されることになる。このように、ＴＤＩ方式では、撮像面に投影される試料２０の像が、ステージ３０の移動に伴ってシフトするが、それに同期して撮像素子６３に蓄積される信号電荷をシフトさせている。
【００２０】
次に、ＴＤＩ方式における撮影時の露出時間について説明する。
ＴＤＩ方式における露出時間は、試料２０から戻ってきた信号光が、信号電荷として蓄積される時間である。つまり、ＴＤＩ方式における露出時間は、ＴＤＩライン転送レートと累積画素数の積として表すことができる。したがって、露出時間を変更するには、ＴＤＩライン転送レートを早くして露出時間を長くするか、ライン転送レートを遅くして露出時間を短くすればよい。
例えば、撮像素子６３としてＹ軸方向に１０００画素あるＣＣＤカメラを用いたとする。この場合、露出時間０.２（ｓ）で撮影するには、下記に示す計算により、転送レートを５ｋＨｚ（０.２ｍｓ）にすればよい。
０.２（ｓ）／１０００＝０.２（ｍｓ）
【００２１】
次に、ＴＤＩ方式におけるステージ走査速度について説明する。
ステージ３０の移動は、信号電荷の転送と同期させて行われている。したがって、ステージ３０移動速度は、ステージ３０上における画素サイズを、ＴＤＩライン転送レートで割った値で表すことができる。ここで、ステージ３０上における画素サイズは、撮像素子６３（例えばＣＣＤ）の画素サイズと投影倍率から求めることができる。
例えば、投影倍率１０倍、撮像素子６３の画素サイズを６.４５（μｍ）、ＴＤＩライン転送レートを５ｋＨｚとする。このときのステージ速度は、下記に示す計算式により、３.２３（ｍｍ／ｓ）になる。
６.４５×１０−３（ｍｍ）／１０×５×１０３（Ｈｚ）＝３.２３（ｍｍ／ｓ）
【００２２】
次に、本発明における顕微鏡撮像装置の構成について説明する。
図３は、本発明における顕微鏡撮像装置の全体構成を示す図である。
顕微鏡撮像装置１０は、図３に示すように、ステージ３０と、照明装置（照明手段）４０と撮像装置（撮像手段）６０と、から概略構成されている。ステージ３０は、試料（被検査物）２０を保持するとともに、移動可能になっている。照明装置４０は、試料２０に照明を照射する。撮像装置６０は、照明の照射領域から発生する信号光を撮影・測定する。
【００２３】
照明装置４０は、ケーラー照明が可能なコンポーネントを有している。具体的には、ランプ４１、コレクタレンズ４２、反射鏡４３、視野絞り４４及びレンズ４５である。光源用のランプ４１としては、ガス放電ランプなどが用いられる。ガス放電ランプとしては、ハロゲンランプやキセノンランプ、水銀ランプなどがある。コレクタレンズ４２は、ランプ４１から放出された光を集める。反射鏡４３は、ランプ４１から後方に放射された光を、ランプ４１に帰還的に反射する。また、コレクタレンズ４２の後方には、視野絞り４４が配置されている。この視野絞り４４は、後述する対物レンズ４９の焦点面と共役位置に配置されている。また、この視野絞り４４は、開口の直径が調整可能になっている。視野絞り４４の後方には、レンズ４５が配置されている。レンズ４５は、視野絞り４４を無限遠に結像する。
レンズ４５後方のレンズ４５の焦点面には、開口絞り４６が配置されている。この開口絞り４５は、開口の直径を変化させることが可能となっている。これにより、対物レンズ４９の射出瞳位置における光束径の大きさを調整する。開口絞り４６の後方には、ミラー４７が配置されている。このミラー４７としては、ランプ４１からの光は反射し、試料２０からの戻り光（蛍光）を透過する、ダイクロイックミラーが用いられている。なお、ダイクロイックミラーの代わりに、ハーフミラーを用いても良い。また、ミラー４７の角度を制御するミラー駆動機構４８が配置されている。
ミラー４７の後方には、対物レンズ４９が配置されている。そして、対物レンズ４９と対向する位置に、ステージ３０が配置されている。
【００２４】
ステージ３０には、ステージ駆動機構（移動手段）３１が配置されている。ステージ駆動機構（移動手段）３１は、後述するコンピュータの出力に基づき、ステージ３０をＸＹ方向に駆動制御する。ステージ駆動機構３１としては、公知の技術、例えば、スライド移動機構を用いることができる。ただし、特に、スライド移動機構に限定するものではない。
【００２５】
撮像装置６０には、結像レンズ６１と検出器６２とが配置されている。結像レンズ６１には、試料２０からの戻り光（蛍光）が入射する。結像レンズ６１は、入射した光を所定の位置に集光（結像）する。検出器６２は、所定の位置に配置されている。検出器６２は、試料２０からの戻り光を検知する。検出器６２には、ＴＤＩ方式および二次元撮像方式による撮像が可能な撮像素子６３が配置されている。
検出器６２の出力は、検出器６２から信号の出力を処理する画像処理ユニット６４に接続されている。画像処理ユニット６４には、処理された信号を表示するモニタ６５が接続している。また画像処理ユニット６４は、コンピュータ６６に接続している。なお、コンピュータ６６には、ミラー駆動機構４８およびステージ駆動機構３１も接続されている。
【００２６】
コンピュータ６６には、試料変数入力部（被検査物変数入力手段）６７と、計算部（計算手段）６８と、切り替え部（切替手段）６９とが備えられている。試料変数入力部（被検査物変数入力手段）６７は、試料２０の情報を事前に取得、入力する。計算部（計算手段）６８は、試料変数入力部６７から出力された試料変数に基づいて、ステージ３０の走査時間を計算する。切り替え部（切替手段）６９は、計算部６８の計算結果に基づきＴＤＩ方式および二次元撮像方式の切り替えを決定し、切り替え信号を検出器６２に出力する。
計算部６８は、ＴＤＩ方式および二次元撮像方式におけるステージ３０の走査時間を計算している。そして、各方式における走査時間の長短を比較し、走査時間のより短い方式を選択している。
【００２７】
次に、試料２０をＴＤＩ方式および二次元撮像方式で撮像する場合について、それぞれの試料２０の走査時間を見積もり方法について説明する。
図４（ａ）は、試料２０の形状を説明する図である。図４（ｂ）は、試料２０の標本配置部２２を示す拡大図である。
試料２０は、図４（ａ）に示すように、透明基板２１を有する。この透明基板２１は、例えばガラス板やプラスチック板などの材料で形成されている。そして、測定基板２１には、標本配置部２２がマトリクス状に形成されている。すなわち、複数の標本配置部２２により、二次元パターン部２３が形成されている。
標本配置部２２は、平面視においては直径が略数ｍｍの略円形状、断面視においては凹形状に形成されている。そして、標本配置部２２内には、図４（ｂ）に示すように、測定対象である細胞が配置されている。また、細胞は、標本配置部２２内において培養される。
【００２８】
本発明の顕微鏡撮像装置１０による測定では、複数ある標本配置部２２、つまり二次元パターン部２３の細胞を走査しながら測定している。そのため、二次元パターン部２３をＴＤＩ方式、二次元撮像方式で測定したときに、走査にかかる時間、つまり測定時間の短い方を採用することとしている。
【００２９】
次に、試料２０を走査する時間の見積もりに用いるパラメータについて説明する。
図５（ａ）は、試料に係るパラメータを説明する図である。図５（ｂ）は、撮像素子に係るパラメータを説明する図である。
測定基板２１は、図５（ａ）に示すように、矩形の外形を有している。ここで、そのＸ軸方向長さをＡ（ｍｍ）、Ｙ軸方向長さをＢ（ｍｍ）とする。また、標本配置部２２は、Ｘ軸方向にＣ個、Ｙ軸方向にＤ個、配置されているとする。よって、標本配置部２２の総数は、Ｃ×Ｄ個となる。
また、各標本配置部２２における露出時間をＥ（ｓ）、測定波長数をＦとする。例えば、２つの異なった蛍光色素（蛍光波長）の観察を行う場合は、測定波長数Ｆの値は２となる。
【００３０】
また、撮像素子６３の１画素ピッチは、図５（ｂ）に示すように、Ｇ（ｍｍ）とする。また、画素のＸ軸方向の配置数はＨ（画素）、Ｙ軸方向の配置数はＩ（画素）とする。さらに、対物レンズによる倍率はＪ１倍、投影倍率はＪ２倍とする。
【００３１】
次に、ＴＤＩ方式における測定時間の見積もりについて説明する。
図６は、ＴＤＩ方式における走査を説明する図である。なお、本実施形態においてはステージ３０を動かして走査させている。しかしながら、図６においては、図示の容易化のため、撮像素子６３を動かす形態で説明している。
【００３２】
ＴＤＩ方式で試料２０を測定する場合は、図６に示すように、標本配置部２２の有無に関わらず二次元パターン部２３全面を走査する。
ここでは、Ｙ軸方向にステージ３０を走査させると、ステージ３０は−Ｙ軸方向に等速に動く。一方、撮像素子６３は、一方向のみに電荷転送が可能である。そのため、図６に示すように、ステージ３０が−Ｙ軸方向に進んでいるときのみ測定を行う。なお、＋Ｙ軸方向にステージ３０が進んでいるときは測定をしない。＋Ｙ軸方向への移動は、ステージが初期位置に戻るための移動になる。初期位置に戻るまでの時間帯は、例えば取得したデータを、コンピュータ６６のハードディスクに記録する時間に当てる。
また、複数の波長の蛍光を測定するときは、一回のスキャンで観察できるのは、１波長のみである。そのため、波長の種類の数だけ、ステージの往復が必要となる。例えば、２つの波長の蛍光を測定する際は、１ラインの撮影を行うのに、２回ステージ３０を往復させる。
【００３３】
以下に、ＴＤＩ方式での測定時間の見積もり計算手法を説明する。
ＴＤＩのライン転送の転送レートと転送方向の撮像素子６３の画素数との積が、露出時間になる。よって、転送レート（Ｔｓｈｉｆｔ）は、
Ｔｓｈｉｆｔ＝Ｅ／Ｉ（秒）
と表される。
ステージスピード（Ｖｓｔａｇｅ）は、被検査面上での画素サイズを転送レートで割ればよい。よって、ステージスピードは、
Ｖｓｔａｇｅ＝（Ｇ／（Ｊ１×Ｊ２））／Ｔｓｈｉｆｔ（ｍｍ／秒）
と表される。
測定基板２１の片道の走査にかかる時間（Ｔｓｉｎｇｌｅ）は、
Ｔｓｉｎｇｌｅ＝Ｂ／Ｖｓｔａｇｅ（秒）
と表される。
また、ステージ３０の戻りには、検出は行わないが、ステージ３０の片道と同じ時間がかかると仮定する。この場合、ステージ３０が１往復するのにかかる時間（Ｔｄｏｕｂｌｅ）は、
Ｔｄｏｕｂｌｅ＝２×Ｔｓｉｎｇｌｅ（秒）
と表される。
また、複数の波長の蛍光を測定する際は、測定する波長の数だけステージを往復させる。よって、１ライン取り終わるのにかかる時間（Ｔｌｉｎｅ）は、
Ｔｌｉｎｅ＝Ｆ×Ｔｄｏｕｂｌｅ（秒）
と表される。
スキャン回数（Ｎ）は、測定基板２１のＸ方向の大きさを、被検査物面上における撮像素子６３のＸ軸方向の大きさで割ればよい。よって、スキャン回数は、
Ｎ＝[Ａ／（Ｈ×Ｇ／Ｊ）]＋１（回）
ただし、[ ]はガウス記号である。例えば、[２.３４]＝２のように、ある値を超えない最大の整数値を表す。
と表される。
よって、ＴＤＩ方式での走査時間（Ｔｔｄｉ）は、
Ｔｔｄｉ＝Ｃ×Ｔｌｉｎｅ（秒）
となる。
【００３４】
また、上述した撮像素子６３の他に、電子シャッタを持つ撮像素子６３ａを用いてもよい。この撮像素子６３ａを用いると、露出時間の短時間化を図ることができるため好ましい。
電子シャッタは、ＣＣＤを使ったデジタルカメラやカメラ付き携帯電話に用いられているシャッタである。この電子シャッタは、光に晒されていてもＣＣＤが動作をしていなければ、電荷を蓄積しないという現象を利用している。そのため、ＣＣＤの働き自体が一種のシャッタとなっている。
一方、塩銀カメラで用いられているメカニカルシャッタは、レンズとフィルムとの間に光を遮る板を置いて、その板の開閉（移動）によって露光を行っている。よって、電子シャッタは、メカニカルシャッタとは異なる。このように、電子シャッタでは、メカニカルシャッタを用いることなく、露出時間の制御を行っている。
【００３５】
図７は、ＴＤＩ方式における電子シャッタのタイムチャートである。
例えば、図７に示すように、ＴＤＩ方式における最速転送レートをｔ１秒とすると、ｔ１秒ごとに電荷を隣の水平ラインに転送している。なお、転送のタイミングは図中の矢印で示してある。
また、電子シャッタは各電荷転送タイミングからｔ２秒間だけＯｐｅｎになり、電荷の蓄積を行っている。つまり、ＣＣＤの電荷蓄積は、１電荷転送タイミングあたり、ｔ２秒となる。一方、電子シャッタを用いない場合の露出時間はｔ１である。よって、電子シャッタを用いた時の露出時間は、電子シャッタを用いないときのｔ２／ｔ１倍になる。
例えば、撮像素子６３ａが、Ｙ軸方向の画素数が１０００画素で、最速転送レート（ｔ１）が１０ｋＨｚ（０.１ｍｓ）の撮像素子だとする。この撮像素子６３ａを用いて、露出時間１ｍｓで撮影するには、以下の計算により、電子シャッタＯＰＥＮ時間（ｔ２）を０.００１ｍｓにすればよいことになる。
１０００×０.１（ｍｓ）×（ｔ２／０.１）＝１（ｍｓ）
ｔ２＝０．００１（ｍｓ）
電子シャッタを使わないと、最短露出時間は、ＴＤＩの最速転送レートと積算画素数の積で決まる。これに対して、上記のように電子シャッタを使うことによって、測定可能な露出時間のレンジを広げることができる。したがって、高輝度の試料２０も正確に測定することができる。
なお、試料２０の走査時間を求める際は、ＴＤＩの最速転送レート（ｔ１）がＴｓｈｉｆｔになる。
【００３６】
次に、二次元撮像方式における測定時間の見積もりについて説明する。
図８は、二次元撮像方式における走査を説明する図である。図８においては、図示の容易化のため、撮像素子６３を動かす形態で説明している。
二次元撮像方式で試料２０を測定する場合は、図８に示すように、ステージ３０を動かして測定を行う。このステージ３０の移動により、観察領域内に、標本配置部２２を次々に移動させている。
【００３７】
図９は、二次元撮像方式におけるステージ３０の動作を説明する図である。
ステージ３０は、図９に示すように、加速及び減速を繰り返しながら駆動されている。これにより、標本配置部２２の移動を行っている。ステージ３０は、Ｔ１〜Ｔ２の間で加速され、Ｔ２〜Ｔ３で等速移動し、Ｔ３〜Ｔ４で減速され、Ｔ４〜Ｔ５でステージ３０を停止させる。
そして、ステージ３０が停止しているＴ４〜Ｔ５の間で、標本配置部２２の測定が行われる。
なお、二次元撮像方式では、ＴＤＩ方式のときと違い、撮像素子６３の電荷転送を行わない。そのため、二次元撮像方式では、ステージ３０の移動方向に関わらず撮影できる。
【００３８】
次に、二次元撮像方式における測定時間見積り方法を説明する。
ここでは、標本配置部２２間の移動時間をＫ（ｓ）とする。また、複数の波長の測定をするときは、顕微鏡のダイクロイックミラーの切り替えを行う。そのため、ダイクロイックミラーの切り替えにかかる時間をＬ（ｓ）とする。通常の顕微鏡では、ダイクロイックミラーはターレットに保持されている。そして、ターレットを、モータなどの駆動機構により回転させている。よって、電動式で、ダイクロイックミラーの変更が行われる。
【００３９】
１つの標本配置部２２での測定時間Ｔｍｅａｓｕｒｅは、露出時間Ｅ（ｓ）と、ダイクロイックミラーの切り替え時間Ｌ（ｓ）と、測定波長数Ｆと、を用いて、
Ｔｍｅａｓｕｒｅ＝Ｆ×Ｅ＋（Ｆ−１）×Ｌ（ｓ）
と表される。
標本配置部２２間の移動期間を加味すると、標本配置部２２と標本配置部２２との測定間隔Ｔｗｅｌｌは、
Ｔｗｅｌｌ＝Ｔｍｅａｓｕｒｅ＋Ｋ（ｓ）
と表される。
また、標本配置部２２は全部でＣ×Ｄ個あることより、二次元撮像方法での走査時間（Ｔ２Ｄ）は、
Ｔ２Ｄ＝Ｃ×Ｄ×Ｔｗｅｌｌ（ｓ）
となる。
【００４０】
次に、実際に見積もりを行った例を表１から表３に示す。
表１は、見積もりに用いたパラメータの値を示している。なお、表１中のパラメータＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆの値は表２で示している。表２は、パラメータＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆに対応した測定時間の見積もり結果を示している。表３および表４は、各項目における見積もりの途中結果を示している。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】
【００４３】
【表３】
【００４４】
【表４】
【００４５】
図１０は、測定基板２１において、標本配置部２２の密度が場所により異なる（ばらつきがある）様子を示す図である。図１１は、ＴＤＩ方式および二次元撮像方式を切り替えて走査する例を説明する図である。
図１０に示すように、標本配置部２２の密度にばらつきがある場合には、２つの撮像方式を用いる。すなわち、図１１に示すように、標本配置部２２の密度が高い領域（図１０および図１１において左側の領域）はＴＤＩ方式で測定し、密度が低い領域（図１０および図１１において右側の領域）は二次元撮像方式で測定する。このように、標本配置部２２の分布に応じてＴＤＩ方式と、二次元撮像方式とを切り替えることにより、測定時における走査速度の速い方式を選択することができる。その結果、測定時間を短縮することができる。
【００４６】
なお、上述の測定では、測定準備が整った後に、すぐに試料２０の測定を行っている。しかしながら、試料２０の測定の前に、プレスキャンを行い、試料２０の標本配置部２２の密度を測定してもよい。このようにすれば、プレスキャンにより得られた密度の情報に基づいて、試料２０の測定方式をＴＤＩ方式、二次元撮像方式から選択してから本測定を行うことができる。
プレスキャンを行うとき、対物レンズ４９を低倍率にするのが良い。このようにすることによって、顕微鏡の視野範囲が広がるため、プレスキャンを短時間に完了することが可能になる。また、ユーザーの事前入力が必要なくなる。
さらに、標本配置部２２の密度が、図１０に示すようにばらついている場合、撮像方式の切替情報をユーザーが入力するのでは非常に手間がかかる。これに対して、プレスキャンによれば切替を自動化できるため、手間がかからない。
【００４７】
上記の構成によれば、ＴＤＩ方式と二次元撮像方式とのうち、走査時間のより短い方式を測定に用いる方式として選択している。そのため、方式を選択しない場合と比較して、測定時における走査をより高速化することができる。また、走査速度の早い方式を選択できるため、試料２０の測定に要する時間を短縮することができる。
【００４８】
また、測定波長数、露出時間、試料２０の密度に応じて、ＴＤＩ方式と二次元撮像方式との選択を自動で適切に行うことができる。そのため、走査の高速化が容易となり、測定時間の短時間化を図り易くすることができる。
【００４９】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態について図１２から図２５を参照して説明する。第４の実施の形態は、上述の第１の実施の形態に係る顕微鏡撮像装置を適用した生体試料観察システムである。
図１２は、本実施の形態に係る生体試料観察システムの概略を示す斜視図である。図１３は、同じく生体試料観察システムのシステム構成を示す概略図である。
【００５０】
生体試料観察システム４１０は、図１２および図１３に示すように、検出ユニット４２０と培養ユニット４７０とから概略構成されている。これら検出ユニット４２０および培養ユニット４７０は、接近して配置されることが望ましく、より好ましくは両ユニット４２０、４７０が接して配置されることが望ましい。
【００５１】
検出ユニット４２０は、図１２および図１３に示すように、生体試料を内部に収納する保温箱４２１と、試料（生体試料）としての細胞ＣＥを測定する検出部（顕微鏡撮像装置）４４０とから概略構成されている。
保温箱４２１には、保温箱４２１内を所定の温度に保温するヒータ４２１Ｈと、後述するインキュベータボックス５００を保持するステージ４２２と、細胞ＣＥに光を照射する透過光源（照明手段）４２３と、保温箱４２１内の温度を均一にするファン４２４と、保温箱４２１内を殺菌するＵＶランプ４２５と、後述する培養液循環配管４７７や培養ガス供給配管４９７などを保護するキャリア４２６と、インキュベータボックス５００などを保温箱４２１から出し入れする際に用いる開閉扉４２７と、検出ユニット４２０の主電源をＯＮ・ＯＦＦする主電源スイッチ４２８が備えられている。
【００５２】
ステージ４２２は、互いに直交方向に相対移動するＸ軸動作ステージ（ステージ）４２２Ｘと、Ｙ軸動作ステージ（ステージ）４２２Ｙと、を有し、ステージ走査部（移動手段）４２９により走査制御されている。
ステージ走査部４２９は、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸのＸ軸座標値を検出するＸ軸座標検出部４３０と、Ｘ軸動作ステージ４２２Ｘの動作（走査）を制御するＸ軸走査制御部４３１と、Ｙ軸動作ステージ４２２ＹのＹ軸座標値を検出するＹ軸座標検出部４３２と、Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙの動作（走査）を制御するＹ軸走査制御部４３３と、から構成されている。
Ｘ軸座標検出部４３０およびＹ軸座標検出部４３２は、それぞれ検出したＸ軸動作ステージ４２２ＸのＸ座標と、Ｙ軸動作ステージ４２２ＹのＹ座標と、をコンピュータＰＣに出力するように配置されている。Ｘ軸走査制御部４３１およびＹ軸走査制御部４３３は、それぞれコンピュータＰＣからの指示に基づきＸ軸動作ステージ４２２Ｘの走査と、Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙの走査とを制御するように配置されている。
【００５３】
なお、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸおよびＹ軸動作ステージ４２２Ｙを駆動する機構としては、例えばモータおよびボールネジの組み合わせを挙げることができる。
コンピュータＰＣは、上述のように、Ｘ軸動作ステージ４２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙの走査と、を制御するとともに、後述するように、細胞ＣＥの検出系の制御、撮像した細胞ＣＥの画像の解析なども行い、Ｘ軸動作ステージ４２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙと検出系と解析系とを連動して制御している。
【００５４】
透過光源４２３とインキュベータボックス５００との間に、透過光源４２３から射出された光を細胞ＣＥに集光するコンデンサレンズ４３４が配置されている。
なお、コンデンサレンズ４３４とインキュベータボックス５００との間には、シャッタ４３５を設けなくても良いし、シャッタ４３５を設けても良い。
ファン４２４は保温箱４２１の壁面に配置されている。このファン４２４を動作させることにより、保温箱４２１内の空気を対流させ、保温箱４２１内の温度を均一かつ一定に保ちやすくすることができる。
【００５５】
ＵＶランプ４２５は、検出ユニット４２０の壁面に配置されたＵＶランプスイッチ４３６と接続され、ＵＶランプ４２５とＵＶランプスイッチ４３６との間には、ＵＶランプ４２５の動作を時間的に制御するタイマ４３７が配置されている。さらに、ＵＶランプ４２５の点灯を表示する滅菌中表示ランプ（図示せず）が配置されている。
例えば、細胞ＣＥの非測定時にＵＶランプスイッチ４３６が押されると、タイマ４３７のカウントが開始されるとともに、ＵＶランプ４２５に電力が供給され、ＵＶ光（紫外線光）が保温箱４２１内に照射される。これと同時に滅菌中表示ランプも点灯する。そして、所定の時間（例えば３０分）が経過して、タイマ４３７のカウントが終了すると、タイマ４３７はＵＶランプ４２５への電力供給を停止し、ＵＶ光の照射が終了される。また、滅菌中表示ランプも消灯される。
なお、ＵＶランプ４２５は、主電源スイッチ４２８とは別個に制御されており、主電源がＯＦＦされていても動作することができる。
なお、ＵＶランプ４２５の点灯時間は、上述した３０分でも良いし、保温箱４２１内の雑菌類などを死滅させることができる時間であれば、３０分未満でも良いし、３０分よりも長くても良い。
【００５６】
開閉扉４２７はアルマイト処理を施されたアルミなどの金属、または遮光性の高い半透明の樹脂により構成されている。
開閉扉４２７の構造としては、中空の二重構造としたものや、さらには、内側が上記金属とされ外側が樹脂とされるものが考えられる。開閉扉４２７の外側に樹脂を用いることにより、開閉扉４２７から保温箱４２１内の熱が外部に逃げることを防止することができる。また、開閉扉４２７の内側をアルマイト処理された金属とすることにより、ＵＶランプ４２５により開閉扉４２７の寿命が損なわれることを防止することができる。
なお、開閉扉４２７が金属または金属と樹脂との二重構造とされたときには、完全に遮光されるため、インキュベータボックス５００を覗く位置に覗き窓を設けることが望ましい。覗き窓には透明樹脂またはガラスがはめ込まれ、外側には、開閉可能なカバーが配置されていることが望ましい。
【００５７】
検出部４４０には、図１２および図１３に示すように、検出部４４０内を所定の温度に保温するヒータ４４０Ｈと、検出部４４０側から細胞ＣＥを照射する落射光源４４１Ａ、４４１Ｂと、落射光源４４１Ａ、４４１Ｂからの光路を切り替える光路切替部４４２と、照射光の光量を調節する光量調整機構４４３と、照射光を細胞ＣＥに向けて集光するレンズ系４４４と、照射光の波長および検出光の波長を制御するフィルタユニット４４５と、細胞ＣＥに対して合焦動作を行うオートフォーカス（ＡＦ）ユニット４４６と、複数の倍率や性質の異なる対物レンズ４４８を備えたレボルバ４４７と、細胞ＣＥからの検出光を検出する検出器（撮像手段）４４９と、検出光の光量を測定する光量モニタ４５０と、検出部４４０内の温度を均一にするファン４５１と、検出部４４０内を冷却する冷却ファン４５２と、が備えられている。
【００５８】
落射光源（照明手段）４４１Ａ、４４１Ｂは、例えば水銀ランプなどからなり、検出部４４０の外部に配置されており、それぞれ電力を供給する電源４５３に接続されている。
また、通常は１つの落射光源、例えば落射光源４４１Ａを用いるが、落射光源４４１Ａの光量が所定の規定値以下に減少した場合には、落射光源４４１Ｂから照明光が照射され、落射光源４４１Ａの電源はＯＦＦされる。
【００５９】
光路切替部４４２は、落射光源４４１Ａまたは落射光源４４１Ｂどちらか一方の照明光を光量調整機構４４３に導くように形成されている。また、光路切替部４４２には、後述のコンピュータＰＣに接続され、コンピュータＰＣの指示に基づき光路切替部４４２を制御する光路制御部４５４が配置されている。
光路切替部４４２の照明光射出側にはシャッタ４４２Ｓが配置され、照明光の透過・遮断制御を行っている。
【００６０】
シャッタ４４２Ｓの照明光射出側には光量調整機構４４３が配置され、シャッタ４４２Ｓを透過した照明光の光量を調整している。その機構としては、例えば公知の絞り機構などを用いても良いし、その他の光量を調節できる公知の機構、技術を用いても良い。
また、光量調整機構４４３には、後述のコンピュータＰＣに接続され、コンピュータＰＣの指示に基づき光量調整機構４４３を制御する光量制御部４５５が配置されている。
光量調整機構４４３の照明光射出側にはレンズ系４４４が配置されている。レンズ系４４４は、一対のレンズ４４４Ａ、４４４Ｂと、レンズ４４４Ａおよびレンズ４４４Ｂの間に配置された絞り４４４Ｃと、から構成されている。
【００６１】
フィルタユニット４４５は、励起フィルタ４５６と、ダイクロイックミラー４５７と、吸収フィルタ４５８とから構成されている。励起フィルタ４５６は、照明光の中から細胞ＣＥの蛍光発光に寄与する波長（励起光）を透過するフィルタであり、レンズ系４４４から射出された照明光が励起フィルタ４５６に入射するように配置されている。ダイクロイックミラー４５７は、励起光と蛍光とを分離する光学素子であり、励起フィルタ４５６を透過した励起光を、細胞ＣＥに向けて反射するとともに、細胞ＣＥからの蛍光を透過するように配置されている。吸収フィルタ４５８は、細胞ＣＥからの蛍光とその他の不要な散乱光とを分離する光学素子であり、ダイクロイックミラー４５７を透過した光が入射するように配置されている。
フィルタユニット４４５には、後述するコンピュータＰＣの指示に基づき、フィルタユニット４４５から射出される励起光や検出光（蛍光）の波長を制御するフィルタ制御部４４６Ｃが配置されている。
なお、励起フィルタ４５６、ダイクロイックミラー４５７、吸収フィルタ４５８は１枚ずつ用いられてもよいし、複数枚用いられてもよい。
【００６２】
ＡＦユニット４４６はフィルタユニット４４５の励起光射出側に配置されていて、後述するコンピュータＰＣの指示に基づき、励起光を、対物レンズ４４８を介して細胞ＣＥに集光させるように配置されている。
レボルバ４４７は、ＡＦユニット４４６の励起光射出光側に配置されていて、倍率の異なる複数の対物レンズ４４８が配置されている。レボルバ４４７には、後述するコンピュータＰＣの指示に基づき、励起光が入射される対物レンズ４４８を選択・制御する対物レンズ制御部４５９が配置されている。
【００６３】
なお、対物レンズ４４８は、検出部４４０からＸ軸動作ステージ４２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙにそれぞれ設けられた孔を通して保温箱４２１内のインキュベータボックス内部が観察可能な構造になっている。
Ｘ軸動作ステージ４２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙには、ステージが動作する範囲を見込んで孔の大きさは多少余裕を見込んである。
そのため、保温箱４２１内において雰囲気を細胞の培養に適した湿度に保っていても、前記孔を通じて雰囲気が検出部４４０に対して抜けてしまい、細胞の培養に適した温度を維持できなくなり、細胞の活性低下を引き起こす可能性がある。
そこで、このような細胞培養に適した温度の雰囲気が保温箱４２１と検出部４４０との間で導通することを抑制する抑制手段４９９を設けてもよい。
その抑制手段４９９は、レボルバ４４７や対物レンズ４４８の動きを妨害しないように空気の流れを抑制できればよく、例えばフィルムや透明シートなど柔軟な材料からなるシートを保温箱４２１と検出部４４０との境目に設けられた孔の周囲に貼り付け、レボルバの周囲に垂らした状態で取り付ける幕状のものが考えられる。
【００６４】
フィルタユニット４４５の検出光射出側には、検出光を検出器４４９および光量モニタ４５０に集光する集光レンズ４６０が配置されている。
集光レンズ４６０の検出光射出側には、検出光の一部を検出器４４９に向けて反射し、残りの検出光を光量モニタ４５０に向けて透過するハーフミラー４６１が配置されている。
検出器４４９は、ハーフミラー４６１から反射された検出光が入射される位置に配置されている。また、検出器４４９には、検出器４４９からの検出信号を演算して後述するコンピュータＰＣに出力する検出器演算部４６２が接続されている。
なお、検出器４４９はラインセンサを用いても良いし、エリアセンサを用いても良いし、ラインセンサとエリアセンサとを共用してもよく、特に限定するものではない。
光量モニタ４５０は、ハーフミラー４６１を透過した検出光を測定し、測定した値をコンピュータＰＣに出力するように配置されている。
なお、上述のように、光量モニタ４５０を用いて検出光の光量を測定しても良いし、照度計やパワーメータなどを用いて検出光の光量を測定しても良い。
【００６５】
ヒータ４４０Ｈは、検出部４４０内を例えば３０℃から３７℃となるように保温制御している。ファン４５１は、検出部４４０内の空気を対流させ、検出部４４０内の温度を均一化するように配置されている。そのため、検出部４４０内の温度が保温箱４２１と近い温度に維持され、保温箱４２１の温度をより安定化させやすくなる。
冷却ファン４５２は、検出部４４０内に配置された温度センサ（図示せず）の出力に基づき、検出部４４０内の温度を下げるように駆動される。そのため、例えばモータなどの発熱による異常な検出部４４０内の温度上昇を防止することができる。
【００６６】
図１４は、本実施の形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図であり、図１５は、本実施の形態に係るチャンバの断面図である。
インキュベータボックス５００は、図１４および図１５に示すように、チャンバ（被検査物）５１０と格納する筐体５０１と、筐体５０１とともに密閉空間を形成するカバー５０２とから概略構成されている。筐体５０１およびカバー５０２には、外界からの磁場を遮断する防磁処理や、インキュベータボックス５００に発生した静電気を除去する静電除去処理が施されている。
【００６７】
筐体５０１は、底板５０３と側壁５０４とから形成されていて、底板５０３の測定エリアに対応する領域は、ガラスのような透光性を有する材料で形成されている。底板５０３の他の領域および側壁５０４は、例えば、アルマイト処理されたアルミニウムやＳＵＳ３１６のようなステンレススチールなど防食性の高い遮光性の材料で制作するのが好ましく、より好ましくは、保温性の観点から熱伝導率の低い材料を選択するとよい。
また、底板５０３には、チャンバ５１０を保持するためのアダプタ５０５と、チャンバ５１０の温度を測定する温度センサ５０６と、が配置されている。なお、上述のようにアダプタ５０５を用いてチャンバ５１０を保持しても良いし、アダプタ５０５を用いないでチャンバ５１０を保持しても良い。
温度センサ５０６の出力は、インキュベータ温度検知部５０６Ｓを介してコンピュータＰＣに入力されるとともに、検出ユニット４２０の壁面に配置された温度表示部５０７にも入力されている。コンピュータＰＣは、図１３に示すインキュベータ温度制御部５０６Ｃを介してヒータ４２１Ｈなどを制御して、インキュベータボックス５００内の温度が一定に保たれるように制御するようになっている。
【００６８】
カバー５０２は、照明光を透過するガラス板５１７と、ガラス板５１７を支持する支持部５１７Ａと、から構成されている。ガラス板５１７には、測定エリアに対応する領域に反射防止膜が両面に形成されていても良い。反射防止膜を両面に形成することにより、透過観察・落射観察におけるガラス板５１７による反射を防止するようになっている。
なお、ガラス板５１７の面積は、インキュベータボックス５００の底板５０３と略同じ面積であっても良いし、測定を問題なく行うために必要最小限の面積であっても良い。
【００６９】
チャンバ５１０は、図１５に示すように、対物レンズ４４８により観察するための下部ガラス部材５１１と、透過光源４２３からの光を透過するための上部ガラス部材５１２と、下部ガラス部材５１１および上部ガラス部材５１２を支持する枠部材５１３とから概略形成されている。
枠部材５１３の対向する辺には、培養液を循環させる流路が形成された継ぎ手５１４が形成されている。継ぎ手５１４には、後述する培養液循環配管４７７が接続され、培養ユニット４７０との間で培養液が循環されるようになっている。
また、枠部材５１３には、培養液の流れを均一化する整流子５１５が一対、培養液の流れに対して略垂直に配置されている。整流子５１５は、例えば小孔がマトリクス状に形成された板部材からなり、培養液が分散して複数形成された小孔を流れることにより、その流れを均一化している。そして、両整流子５１５の間には、細胞ＣＥが播種されたスライドガラス５１６が配置されている。
【００７０】
なお、上述のように、インキュベータボックス５００は内部にチャンバ５１０が配置されるものでも良いし、図１６（ａ）に示すように、内部にマイクロプレート（被検査物）５２０（またはウェルプレート）が配置されるものでもよい。
この構成の場合には、図１６（ａ）に示すように、インキュベータボックス５００ａの筐体５０１には、マイクロプレート５２０を口の字状に囲む水槽５２１と、水槽５２１の内側に配置された内部ファン５２２と、培養ガスを供給するコネクタ５２３と、培養ガス中の二酸化炭素ガス濃度を検出する培養ガス濃度センサ５２４とが配置されている。
温度センサ５０６は、マイクロプレート５２０の温度を測定するように配置されている。温度センサ５０６からコンピュータＰＣに入力されたマイクロプレート温度は、メモリにテキストデータとして蓄積されるとともに、コンピュータＰＣにおいてデータ処理が可能とされる。
培養ガス濃度センサ５２４は、コンピュータＰＣおよび培養ガス濃度表示部５２４Ｄに二酸化炭素ガス濃度を出力している。
【００７１】
水槽５２１の側壁５２１Ｗは筐体５０１の側壁の高さよりも低く形成されている。また、コネクタ５２３とは、供給された培養ガスが側壁５２１Ｗに当たるように、配置関係が調節されている。水槽５２１には殺菌された滅菌水が貯えられ、インキュベータボックス５００ａ内の湿度を略１００％に調節している。
内部ファン５２２は、その送風方向にマイクロプレート５２０が配置されないよう、水槽５２１の側壁５２１Ｗに沿って送風するように配置されている。
なお、培養ガス濃度センサ５２４は、水槽５２１の側壁５２１Ｗ内面に配置されていても良いし、インキュベータボックス５００ａから配管を外部へ配置し、吸引ポンプによりインキュベータボックス５００ａ内の培養ガスを吸引して培養ガス濃度センサ５２４でその濃度を検出しても良い。
【００７２】
このようなインキュベータボックス５００ａを用いる場合には、後述する培養ガス混合槽４９１の培養ガス供給先を、培養液瓶４７２からインキュベータボックス５００ａに変更するとともに、培養ユニット４７０から培養液を供給する必要がなくなるため、培養液ポンプ４８０などのポンプ類の動作を停止させている。
【００７３】
このような構成をとることにより、インキュベータボックス５００ａによって、温度環境と比較して、その変化や不均一が細胞ＣＥへのダメージの少ない湿度環境および培養ガス濃度を維持するため、細胞ＣＥへのダメージを低減することができる。
また、検出部４４０と直接接触しないインキュベータボックス５００ａにおいて湿度および培養ガス濃度を維持しているため、観察の際におけるコンタミネーションを防止することができる。
さらに、保温箱４２１内は細胞ＣＥの培養に適した湿度および培養ガス濃度に維持する必要がないため、保温箱４２１内に配置される対物レンズ４４８などが、湿度により機能を損なうことを防止することができる。また、対物レンズ４４８などの寿命が短縮することも防止することができる。
【００７４】
なお、上述のように、チャンバ５１０は密閉されているものでも良いし、密閉されていない開放型チャンバでも良い。開放型チャンバは、上部ガラス部材５１２を備えない以外はチャンバ５１０と同一構成として形成されている。
また、開放型チャンバを用いる場合には、上述したインキュベータボックス５００を用いて、インキュベータボックス５００ａ内を培養ガスで満たし、開放型チャンバには、培養液を供給している。
【００７５】
なお、インキュベータボックス５００ａに対して、図１６（ｂ）に示すように、上述したチャンバ５１０を用いてもよい。この場合には、培養ガスを供給するコネクタ５２３を塞ぐとともに、培養ガス濃度センサ５２４を使用しない。また、チャンバ５１０の大きさがマイクロプレート５２０と異なる場合には、アダプタ５０５を用いてインキュベータボックス５００ａにチャンバ５１０を配置してもよい。また、水槽５２１に滅菌水を入れなくてもよく、水槽５２１自体をインキュベータボックス５００ａから取り外しても良い。また、温度センサ５０６は、チャンバ５１０の温度を測定している。
なお、コネクタ５２３は上述のように塞いでもよいし、培養ガス供給配管４９７を接続したまま、インキュベータボックス５００ａへの培養ガスの供給を止めるだけでも良い。
【００７６】
培養ユニット４７０は、図１２および図１３に示すように、培養液を内部に収納する滅菌箱４７１と、培養ガスを生成する混合部４９０とから概略構成されている。
滅菌箱４７１には、滅菌箱４７１内を所定の温度に保温するヒータ４７１Ｈと、培養液を内部に蓄える培養液瓶４７２と、予備の培養液を内部に蓄える予備タンク４７３と、使用済みの培養液を入れる廃液タンク４７４と、滅菌箱４７１内を殺菌するＵＶランプ４２５と、培養液瓶４７２などを滅菌箱４７１から出し入れする際に用いる開閉扉４７５と、培養ユニット４７０の主電源をＯＮ・ＯＦＦする主電源スイッチ４７６が備えられている。
【００７７】
培養液瓶４７２には、インキュベータボックス５００との間で培養液を循環させる培養液循環配管４７７と、予備タンク４７３から予備の培養液を供給する補給配管４７８と、培養液瓶４７２から使用済みの培養液を廃液タンク４７４に排出する廃液配管４７９とが配置されている。
また、培養液循環配管４７７には、培養液を培養液瓶４７２からインキュベータボックス５００に送り出し、培養液を循環させる培養液ポンプ４８０が配置されている。培養液ポンプ４８０によりチャンバ５１０内の培養液を新しいものに交換することができるので、培養液を交換できないものと比較して、細胞ＣＥの培養できる期間をより長くすることができる。
補給配管４７８には、予備タンク４７３から培養液を培養液瓶４７２に送る補給ポンプ４８１が配置され、廃液配管４７９には、培養液瓶４７２から使用済みの培養液を廃液タンク４７４に送る廃液ポンプ４８２が配置されている。
なお、上述のように、使用済みの培養液を貯める廃液タンク４７４を用いても良いし、廃液タンク４７４を用いないで、直接使用済みの培養液を外部に排出する排出ポートを設けても良い。
【００７８】
培養液瓶４７２には、内部の培養液温度を検出する培養液温度センサ（図示せず）が配置され、培養液温度センサの出力は培養液温度検出部４８３を介してコンピュータＰＣに入力されるように配置されている。また、コンピュータＰＣに入力された培養液温度のデータは、テキストデータなどとしてメモリに蓄積され、細胞ＣＥの検出結果との比較・検証などに用いることができる。
【００７９】
ヒータ４７１Ｈには、コンピュータＰＣからの指示に基づき、滅菌箱４７１内の温度を介して培養液の温度を制御する培養液温度制御部４８４が配置されている。培養液温度制御部４８４により、培養液瓶４７２から供給される培養液の温度は、ほぼ３７℃に保たれ、培養液の温度変化による細胞ＣＥの活性低下が防がれている。また、培養ユニット４７０の壁面には、前述の培養液温度センサにより検出された培養液温度を表示する温度表示部４８５が配置されている。
培養液ポンプ４８０には、コンピュータＰＣの指示に基づき、培養液の循環を制御する培養液ポンプ制御部４８６が配置されている。また、補給ポンプ４８１および廃液ポンプ４８２もコンピュータＰＣの指示に基づき、その動作が制御されるように配置されている。
【００８０】
ＵＶランプ４２５は、培養ユニット４７０の壁面に配置されたＵＶランプスイッチ４３６と接続され、ＵＶランプ４２５とＵＶランプスイッチ４３６との間には、ＵＶランプ４２５の動作を時間的に制御するタイマ４３７が配置されている。さらに、ＵＶランプ４２５の点灯を表示する滅菌中表示ランプ（図示せず）が配置されている。
なお、ＵＶランプ４２５は、主電源スイッチ４７６とは別個に制御されており、主電源がＯＦＦされていても動作することができるようになっている。
【００８１】
混合部４９０には、図１２および図１３に示すように、混合部４９０内を所定の温度に保温するヒータ（図示せず）と、インキュベータボックス５００に供給する培養ガス中の二酸化炭素ガス濃度を調節する培養ガス混合槽４９１と、培養ガス混合槽４９１に培養ユニット４７０の外部に配置されたＣＯ２タンク４９２から二酸化炭素ガスを供給するＣＯ２ポンプ４９３とが配置されている。
【００８２】
培養ガス混合槽４９１には、内部の二酸化炭素ガス濃度を検出するＣＯ２濃度検出部４９４が配置され、ＣＯ２濃度検出部４９４の出力がコンピュータＰＣに入力されるように配置されている。ＣＯ２ポンプ４９３には、コンピュータＰＣの指示に基づいて、培養ガス混合槽４９１に供給する二酸化炭素ガス量を制御するＣＯ２濃度制御部４９５が配置されている。また、培養ユニット４７０の壁面には、ＣＯ２濃度検出部４９４により検出された培養ガス混合槽４９１内の二酸化炭素ガス濃度を表示するＣＯ２濃度表示部４９６が配置されている。
さらには、培養ガス混合槽４９１と培養液瓶４７２との間に培養ガス供給配管４９７が配置されている。そのため、培養ガス供給配管４９７を介して培養液に培養ガスが供給され、培養液中に培養ガスを十分に溶け込ませることができる。このように、培養液瓶４７２内で二酸化炭素ガスの濃度が５％の培養ガスが溶解された培養液を生成することにより、培養気体および細胞ＣＥの育成に必要な栄養素が含まれた培養液が、後述するチャンバ５１０に供給される。また、培養ガスを培養液に溶解させることにより、培養液のｐＨなどを調整することができる。
ＣＯ２濃度検出部４９４からコンピュータＰＣに入力された二酸化炭素ガス濃度は、メモリにデータとして蓄積されるとともに、コンピュータＰＣにおいてデータ処理が可能とされている。
【００８３】
次に、上記の構成からなる生体試料観察システム４１０における観察方法について説明する。
まず、本実施の形態における走査方法および検出範囲の選択について図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を参照して説明する。
図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本実施の形態における走査方法および検出範囲の選択例を示す図である。
【００８４】
図１７（ａ）に示す例では、表示された画像上において測定対象範囲Ｍの左上の点ａと右下の点ｂとを指定することにより、測定対象範囲Ｍ（図中の破線で囲まれた範囲）を設定している。具体的には、点ａ−点ｂ間をマウスのような機器を用いてドラッグして測定対象範囲Ｍを設定しても良いし、点ａおよび点ｂの座標値を入力して指示しても良い。
検出器４４９による測定部分は、図中の矢印で示すように、設定された測定対象範囲Ｍ内を左右方向に走査される。つまり、図中の左から右へ走査される際には、Ｘ軸方向と平行に走査され、右から左へ走査される際には、左斜め下方向に走査される。このうち、左から右へ走査される時に細胞ＣＥの撮像が行われる。
【００８５】
図１７（ｂ）は、上述した方法で設定される測定対象範囲Ｍが２つの例である。まず、上述した方法で２つの測定対象範囲ＭＡ、ＭＢが設定される。測定対象範囲ＭＡと測定対象範囲ＭＢとは、図中のＸ軸方向に所定間隔を空けて並ぶとともに、Ｙ軸方向において、その全てが重複するように設定されている。
この例における検出器４４９による測定部分は、図中の矢印で示すように、測定対象範囲ＭＡ、ＭＢを並列に測定するように走査される。つまり、図中の左から右へ走査される際に、測定対象範囲ＭＡから測定対象範囲ＭＢへ走査され、右から左へ走査される際には、測定対象範囲ＭＢから測定対象範囲ＭＡへ走査される。
【００８６】
図１７（ｃ）は、上述した方法で設定される測定対象範囲が２つの例であって、２つの測定対象範囲ＭＡ、ＭＢの配置が異なっている例である。ここでは、測定対象範囲ＭＡと測定対象範囲ＭＢとは、図中のＸ軸方向に所定間隔を空けて並ぶとともに、図中のＹ軸方向において、その一部分が重複するように設定されている。
この例における検出器４４９による測定部分は、図中の矢印で示すように、測定対象範囲ＭＡ、ＭＢのＹ軸方向に重複する部分のみが連続して走査されている。つまり、まず、測定対象範囲ＭＡの重複していない部分の走査が行われる。次に、測定対象範囲ＭＡ、ＭＢの重複している部分の走査が連続して行われる。そして、測定対象範囲ＭＢの重複していない部分の走査が行われる。
【００８７】
図１７（ｄ）は、上述した方法で設定される測定対象範囲Ｍが２つの例であって、２つの測定対象範囲ＭＡ、ＭＢの配置が図１７（ｂ）と同様であるが、走査方法が異なる例である。
この例における検出器４４９による測定部分は、図中の矢印で示すように、測定対象範囲ＭＡ、ＭＢが別個に走査されている。つまり、まず測定対象範囲ＭＡの全範囲の走査が行われた後に、測定対象範囲ＭＢの全範囲の走査が行われる。
【００８８】
また、上述した図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す走査方法のうち、トータルの移動距離または走査時間が最短になる走査方法が、後述する設定されたパラメータおよび測定モードに基づいて、コンピュータＰＣにより自動的に選択される。
【００８９】
なお、細胞を培養する範囲を撮像するとき、このように測定対象範囲Ｍを設定するなど複数の領域（検出範囲）に分けて撮像できる構成であれば、必要に応じて必要な部分だけの撮像を行うことが可能となる。
例えば、コンピュータＰＣの設定を変更して、走査対象となる全範囲の走査と、所定の一部の領域の走査とが交互に行われるようにしておけば、短い期間しか起こらない生体試料特有の現象を捉えることができる。一例として、走査対象となる全範囲の走査を３０分ごとに行う場合、その合間に注目すべき細胞が存在する所定の測定対象範囲Ｍの走査が行われるようにしておけば、１５分程度しか発現しない特有の現象が注目すべき細胞に起こったことを捉えることも可能となる。
また、必要なときに必要な測定対象範囲Ｍだけを走査するため、走査時間が短縮できるとともに、他の細胞に対する光の照射時間を短くすることができる。
【００９０】
次に、細胞ＣＥの測定にかかる手順にについて、各フローチャートを用いながら説明する。
まず、細胞ＣＥの測定の前に、測定パラメータの設定が行われる。そこで、測定パラメータの設定の流れを、図１８を参照しながら説明する。
図１８は、測定パラメータの設定の流れを説明するフローチャートである。
まず、測定パラメータの設定が行われる（ＳＴＥＰ２１）。
その後、デフォルトの条件設定が行われる（ＳＴＥＰ２２）。ここで設定される条件は、例えばＣＯ２濃度５％、温度３７℃などの培養条件および測定条件であり、これらの設定条件はユーザーによって所定の条件に変更することができる。
【００９１】
次に、測定対象の選択を行う（ＳＴＥＰ２３）。測定対象とは、例えばマイクロプレート５２０や、スライドガラス５１６など、細胞ＣＥの容器である。
次に、測定モードの選択を行う（ＳＴＥＰ２４）。測定モードには、エリア撮像モードや、ライン撮像モードや、自動モード等がある。自動モードとは他の測定モードの中から測定時間の短い測定モードを自動的に選択するモードである。
【００９２】
次に、測定倍率を選択し（ＳＴＥＰ２５）、その後、検出波長を選択する（ＳＴＥＰ２６）。測定倍率の選択、および検出波長の選択は、それぞれ２種類以上の選択肢の中から選択することも可能である。
ここで、検出波長の選択方法としては、使用する蛍光タンパク、例えば、ＧＦＰ、ＨＣ‐Ｒｅｄ等のリストをコンピュータＰＣに予め記憶させておき、記憶させたリストの中から選択する。コンピュータＰＣは、選択された蛍光タンパクに基づいて自動的に観測に最適な励起フィルタ４５６や吸収フィルタ４５８などを選択する。このようにして、細胞ＣＥから所定の蛍光を検出することができる。
なお、測定中の励起フィルタ４５６や吸収フィルタ４５８、対物レンズ４４８等の変更は、Ｘ軸動作ステージ４２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙの駆動に同期して自動的に行なわれる。
【００９３】
次に、測定間隔が設定される（ＳＴＥＰ２７）。
そして、プレビュー画面が取り込まれ（ＳＴＥＰ２８）、プレビュー画像がモニタに表示される（ＳＴＥＰ２９）。ここでは、ユーザーがプレビュー画像のモニタへの表示を指示するプレビューボタンなどを用いて指示を出すことにより、プレビュー画像がモニタに表示される。そして、ユーザーがモニタに表示されたプレビュー画像を確認することができる。
【００９４】
次に、測定範囲の選択が行われる（ＳＴＥＰ３０）。測定範囲の選択後、再度プレビュー画像をモニタに表示させて、測定範囲が所定の範囲であるか確認してもよい。
次に、設定された複数の測定間隔から所定の測定間隔を選択する（ＳＴＥＰ３１）。
そして、測定開始スイッチ（図示せず）が押されたら（ＳＴＥＰ３２）、細胞ＣＥの測定が開始される（ＳＴＥＰ３３）。測定開始スイッチが押されない場合には、測定開始スイッチが押されるまで待機している（ＳＴＥＰ３２）。
【００９５】
なお、ＳＴＥＰ３２において、測定開始スイッチが押されない場合には、各種設定を再設定できるように、種々所定のＳＴＥＰに戻ることが可能な設定にしてもよい。
【００９６】
測定パラメータの設定が完了したら、次に、細胞ＣＥの測定が行われる。そこで、細胞ＣＥの測定の流れを、図１９を参照しながら説明する。
図１９は、測定の流れを説明するフローチャートである。
まず、測定が開始されると、測定対象範囲が読み込まれる（ＳＴＥＰ４１）。その後、倍率が読み込まれ（ＳＴＥＰ４２）、検出波長が読み込まれる（ＳＴＥＰ４３）。
次に、測定モードが読み込まれる（ＳＴＥＰ４４）。ここでは、読み込まれた測定対象範囲、倍率、検出波長（蛍光波長）などに基づき、最適なステージ走査方法が決定される。測定モードが自動モードに設定されている場合には、撮像モードもここで決定される。
【００９７】
次に、決定されたステージ走査方法に応じたＸ軸動作ステージ４２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙ等の動作方法が解析され（ＳＴＥＰ４５）、解析された動作方法のデータ（動作データ）は、コンピュータＰＣのテーブルに保存される（ＳＴＥＰ４６）。
その後、エリアセンサモードが選択されているか否かにより、異なる測定方法で測定が行われる（ＳＴＥＰ４７）。
【００９８】
まず、エリアセンサモードが選択されている場合について説明する。
測定開始スイッチが押されると、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸおよびＹ軸動作ステージ４２２Ｙを測定開始位置へ移動させる（ＳＴＥＰ５０）。ここでは、コンピュータＰＣが入力された測定開始位置を読み込み、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸおよびＹ軸動作ステージ４２２Ｙを測定開始位置に移動させるとともに、細胞ＣＥが対物レンズ４４８の撮影視野内に位置するように移動される。
そして、シャッタ４３５がＯＰＥＮにされて（ＳＴＥＰ５１）、対物レンズ４４８が選択される（ＳＴＥＰ５２）。ここでは、コンピュータＰＣが設定された測定倍率に基づいて、レボルバ４４７を駆動して所定の倍率の対物レンズ４４８を選択する。
【００９９】
次に、フィルタユニット４４５が選択される（ＳＴＥＰ５３）。ここでは、コンピュータＰＣが設定された蛍光タンパクに基づいて、フィルタ制御部４４６Ｃが測定に最適な励起フィルタ４５６、吸収フィルタ４５８などを選択する。
以上の測定開始スイッチが押されてからここまで（ＳＴＥＰ５０からＳＴＥＰ５３まで）の動作は、測定モードに併せて自動で選択され、実行される。
その後、フォーカス位置が検出され（ＳＴＥＰ５４）、画像の取り込みおよびコンピュータＰＣの画像メモリ部への画像データ出力が行われる（ＳＴＥＰ５５）。
【０１００】
そして、必要な画像の取得が完了していなければ、再び対物レンズ４４８の選択（ＳＴＥＰ５２）から画像の取り込みおよびコンピュータＰＣの画像メモリ部への画像データ出力（ＳＴＥＰ５５）までの動作が、必要な画像の取得が完了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ５６）。
必要な画像の取得が完了すると、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸまたはＹ軸動作ステージ４２２Ｙが１ステップ駆動される（ＳＴＥＰ５７）。そして、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸまたはＹ軸動作ステージ４２２Ｙが移動した位置が測定対象範囲内であれば、再び対物レンズ４４８の選択（ＳＴＥＰ５２）から１ステップステージ駆動（ＳＴＥＰ５７）までの動作が繰り返される。この繰り返し作業は、ステージ４２２の移動した位置が測定対象範囲外になるまで繰り返される（ＳＴＥＰ５８）。
【０１０１】
Ｘ軸動作ステージ４２２ＸまたはＹ軸動作ステージ４２２Ｙの移動先が測定対象範囲外となると、シャッタ４３５がＯＦＦされる（ＳＴＥＰ５９）。
その後、所定の測定時間間隔になると、再びシャッタ４３５がＯＰＥＮ（ＳＴＥＰ５１）にされてからシャッタ４３５がＣｌｏｓｅされる（ＳＴＥＰ５９）までの動作が、測定時間が終了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ６０）。
【０１０２】
次に、エリアセンサモードが選択されていない場合について説明する。
測定開始スイッチが押されると、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸおよびＹ軸動作ステージ４２２Ｙを測定開始位置へ移動させる（ＳＴＥＰ７０）。ここでは、コンピュータＰＣが入力された測定開始位置を読み込み、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸおよびＹ軸動作ステージ４２２Ｙを測定開始位置に移動させるとともに、細胞ＣＥが対物レンズ４４８の撮影視野内に位置するように移動される。
そして、シャッタ４３５がＯＰＥＮにされて（ＳＴＥＰ７１）、フォーカス位置が検出される（ＳＴＥＰ７２）。
【０１０３】
次に、対物レンズ４４８が選択される（ＳＴＥＰ７３）。ここでは、コンピュータＰＣが設定された測定倍率に基づいて、レボルバ４４７を駆動して所定の倍率の対物レンズ４４８を選択する。
そして、フィルタユニット４４５が選択される（ＳＴＥＰ７４）。ここでは、コンピュータＰＣが設定された蛍光タンパクに基づいて、フィルタ制御部４４６Ｃが測定に最適な励起フィルタ４５６や吸収フィルタ４５８などを選択する。これら測定開始スイッチが押されてからここまで（ＳＴＥＰ７０からＳＴＥＰ７４まで）の動作は、測定モードに併せて自動で選択され、実行される。
【０１０４】
その後、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸおよびＹ軸動作ステージ４２２Ｙの駆動が開始され（ＳＴＥＰ７５）、画像の取り込みおよびコンピュータＰＣのメモリ部への画像データ出力が行われる（ＳＴＥＰ７６）。
そして、必要な画像の取得が完了していなければ、再び対物レンズ４４８の選択（ＳＴＥＰ７３）から画像の取り込みおよびコンピュータＰＣのメモリ部への画像データ出力（ＳＴＥＰ７６）までの動作が繰り返され、必要な画像の取得が完了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ７７）。
【０１０５】
必要な画像の取得が完了すると、シャッタ４３５がＣｌｏｓｅされる（ＳＴＥＰ７８）。
その後、所定の測定時間間隔になると、再びシャッタ４３５がＯＰＥＮ（ＳＴＥＰ７１）にされてからシャッタ４３５がＣｌｏｓｅされる（ＳＴＥＰ７８）までの動作が、測定時間が終了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ７９）。
【０１０６】
細胞ＣＥの撮像が終了すると、次には撮像された画像の処理が行われる。そこで、撮像された画像の処理方法について、図２０を参照しながら説明する。
図２０は、画像の処理方法を説明するフローチャートである。
まず、コンピュータＰＣの画像処理部は、メモリ部に蓄積された撮像画像から、背景画像を抽出する（ＳＴＥＰ９１）と共に、撮像画像から背景画像（バックグラウンド）を除去する（ＳＴＥＰ９２）。
次に、強調できる画像の最大輝度範囲を読み込み（ＳＴＥＰ９３）、最大輝度範囲に応じて、例えば所定係数を掛けて画像を強調する（ＳＴＥＰ９４）。これらの処理により、バックグラウンドを除去した画像から１つ１つの細胞ＣＥを粒状に認識し易いように画像が強調される。
【０１０７】
そして、強調された画像から、例えば所定の閾値以上の輝度を有する部分を抽出することで、細胞ＣＥの１つ１つの輝度を明確な粒状として認識する（ＳＴＥＰ９５）。
次に、細胞ＣＥの重心位置や面積等の幾何学的特徴量や、化学的特徴量や、蛍光輝度等の光学的特徴量をより正確に認識するとともに、細胞ＣＥの位置情報とも関連付けて抽出する（ＳＴＥＰ９６）。これら特徴量を抽出することにより、１つ１つの細胞ＣＥを識別することができる。
細胞ＣＥの特徴量を抽出した後、細胞ＣＥを認識するために行った強調作業（ＳＴＥＰ９４）の補正を行う（ＳＴＥＰ９７）。この補正により、画像の強調のために用いられた所定係数の影響が除去される。
次に、補正後の特徴量を、例えばファイルに出力するとともにそのファイルに蓄積する（ＳＴＥＰ９８）。
【０１０８】
そのため、コンピュータＰＣの画像処理部は、スライドガラス、マイクロプレートなどの全面の各位置における細胞ＣＥの蛍光量分布等を画像化することができる。また、画像処理部は、１つ１つの細胞ＣＥを正確に追跡可能であるので、例えば、所定の数の細胞ＣＥだけに注目し、培養を行いながら細胞ＣＥ内部の蛍光分布を局所的に長時間測定することも可能である。更に、細胞ＣＥを培養しながら、例えば、一定時間毎にスライドガラスや、マイクロプレートなどの全面を測定し、時間経過に対する細胞ＣＥの蛍光量を自動測定することも可能である。
【０１０９】
次に、撮像画像から細胞ＣＥの特徴量などのデータが抽出された後に行われるデータ処理について、図２１を参照しながら説明する。
図２１は、データ処理の流れを説明するフローチャートである。
ここでは、コンピュータＰＣのデータ処理部によって、ファイル内に蓄積された細胞ＣＥのデータ（特徴量）の処理が行われる。
まず、データ処理部は、ファイル内に蓄積された細胞ＣＥの生データ（特徴量）を読み込む（ＳＴＥＰ１０１）とともに、細胞ＣＥごとに時系列に並ぶようにデータの並べ替えが行われる（ＳＴＥＰ１０２）。データが並べ替えられると、データ処理部は、細胞ＣＥごとに輝度、すなわち発現量の経時的変化をグラフ化する（ＳＴＥＰ１０３）。
グラフ化が完了すると、データ処理部は、グラフをプレビュー表示し（ＳＴＥＰ１０４）、グラフ化データをファイルに出力する（ＳＴＥＰ１０５）。
【０１１０】
この処理を行うことにより、細胞ＣＥを長期間培養した場合における１つの細胞の経時的変化を容易に観察することができる。従って、培養中の時間経過に伴う細胞ＣＥの発現量の変化等を正確、かつ容易に測定することができる。
【０１１１】
次に、細胞ＣＥの測定時に行われる照射光量の調整について、図２２を参照しながら説明する。
図２２は、光量の調整の流れを説明するフローチャートである。
まず、細胞ＣＥに照射される照射光量が測定される（ＳＴＥＰ１１１）。照射光量は、光量モニタ４５０の出力から算出されてもよいし、照度計を設けて測定しても良いし、パワーメータを設けてパワーメータの出力から算出してもよい。
【０１１２】
測定された照射光量が許容範囲内であれば、再び照射光量の測定（ＳＴＥＰ１１１）に戻り、照射光量が許容範囲外になるまで繰り返される（ＳＴＥＰ１１２）。
照射光量が許容範囲外になると、光量調整機構４４３に含まれるＮＤフィルタ（図示せず）が交換され（ＳＴＥＰ１１３）、照射光量が許容範囲内になるように調節される。その後、再び照射光量の測定（ＳＴＥＰ１１１）に戻り、照射光量の調節が繰り返される。
【０１１３】
次に、チャンバ５１０への培養液の補給・交換の制御方法を、図２３を参照しながら説明する。
図２３は、培養液の補給・交換方法を説明するフローチャートである。
まず、撮像された画像のバックグラウンド（背景）値が解析される（ＳＴＥＰ１２１）。撮像された画像のバックグラウンドには培養溶液の自家蛍光が撮像されており、この培養溶液の自家蛍光の輝度が解析される。
ここで、培養液は古くなるほど自家蛍光の輝度が高くなるため、自家蛍光の輝度を測定することにより、培養液の交換時期を検出することができる。
【０１１４】
そして、解析されたバックグラウンド値の経時的変動が所定の規定値以内であれば、再びバックグラウンド値の解析（ＳＴＥＰ１２１）に戻り、バックグラウンド値の経時的変動が所定の規定値より大きくなるまで繰り返される（ＳＴＥＰ１２２）。
バックグラウンド値の経時的変動が所定の規定値より大きくなると、培養液の廃液ポンプ４８２が駆動され（ＳＴＥＰ１２３）、次いで培養液の補給ポンプ４８１が駆動される（ＳＴＥＰ１２４）。
【０１１５】
なお、培養液の補給・交換の時期は、上述のように、培養液の自家蛍光により決定しても良いし、連続して行ってもよいし、予めユーザーが指定した時間間隔で自動的に補給・交換を行っても良いし、予め登録されているテーブルから細胞ＣＥを選択することにより、適宜、培養液の交換時期を指定できるようにしてもよい。また、交換する量もユーザーが設定しても良いし、培養液の自家蛍光により決定してもよいし、チャンバ５１０内の培養液を一括して全て交換してもよいし、予め登録されているテーブルから細胞ＣＥを選択することにより、適宜、培養液の交換量を指定できるようにしてもよい。
重量などで換算して自動で設定しても良い。
なお、本実施の形態においては、撮像された画像を用いてバックグラウンドの自家蛍光の値を検出しているが、この検出は細胞ＣＥが存在しない場所を撮像した画像から検出しても良いし、培養液瓶４７２近傍に、例えば光学的検出器を設けて検出してもよい。
上述したような測定手順により、図２４に示すような、１つ１つの細胞の経時的位置変化を表した細胞追跡画像を取得できる。
【０１１６】
次に、マイクロプレート５２０を用いて培養・測定する場合の手順を、図２５を参照しながら説明する。
図２５は、マイクロプレート５２０を用いて培養・測定する手順を説明するフローチャートである。
まず、インキュベータボックス５００ａの水槽５２１に滅菌水を供給する（ＳＴＥＰ１３１）。
次に、コンピュータＰＣを起動（ＳＴＥＰ１３２）してから、検出ユニット４２０および培養ユニット４７０の主電源をＯＮにする（ＳＴＥＰ１３３）。
【０１１７】
その後、インキュベータボックス５００ａ内の内部ファン５２２を駆動（ＳＴＥＰ１３４）して、インキュベータボックス５００ａ内の空気を循環させる。そして、ＣＯ２濃度制御部４９５を起動（ＳＴＥＰ１３５）して、インキュベータボックス５００ａに供給される培養ガスの二酸化炭素ガス濃度を５％に制御する。その後、各温度制御部を起動（ＳＴＥＰ１３６）して、培養液温度、培養ガス温度、保温箱４２１内の温度などを略３７℃に制御する。
【０１１８】
その後、検出ユニット４２０の開閉扉４２７を開けて（ＳＴＥＰ１３７）、インキュベータボックス５００ａをステージ４２２にセット（ＳＴＥＰ１３８）し、開閉扉４２７を閉じる（ＳＴＥＰ１３９）。
次に、透過光源４２３をＯＮにして（ＳＴＥＰ１４０）、細胞ＣＥに透過光を照射し、測定条件を設定する（ＳＴＥＰ１４１）。
【０１１９】
そして、測定開始ボタンをＯＮにする（ＳＴＥＰ１４２）ことで、細胞ＣＥの測定が開始される。
まず、所定の細胞ＣＥへ事前に走査を行ってオートフォーカス（ＳＴＥＰ１４３）が行われ、各部の焦点位置が決定されたところで、シャッタ４３５がＯｐｅｎされる（ＳＴＥＰ１４４）。
次に、細胞ＣＥの画像の取り込み・出力が行われる（ＳＴＥＰ１４５）。ここでは、取り込まれた画像データがコンピュータＰＣのメモリ部へ出力される。
【０１２０】
そして、必要な画像の取得が完了していなければ、再びオートフォーカス（ＳＴＥＰ１４３）から画像の取り込みおよび出力（ＳＴＥＰ１４５）までの動作が、必要な画像の取得が完了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ１４６）。ここで、必要な画像とは、例えば、選択された波長により撮影された画像や、選択された倍率により撮影された画像などのことである。
【０１２１】
必要な画像の取得が完了すると、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸまたはＹ軸動作ステージ４２２Ｙが１ステップ駆動される（ＳＴＥＰ１４７）。そして、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸまたはＹ軸動作ステージ４２２Ｙが移動した位置が測定対象範囲内であれば、再びオートフォーカス（ＳＴＥＰ１４３）から１ステップステージ駆動（ＳＴＥＰ１４７）までの動作が繰り返される。この繰り返し作業は、ステージ４２２の移動した位置が測定対象範囲外になるまで繰り返される（ＳＴＥＰ１４８）。
【０１２２】
Ｘ軸動作ステージ４２２ＸまたはＹ軸動作ステージ４２２Ｙの移動先が測定対象範囲外となると、シャッタ４３５がＣｌｏｓｅされ（ＳＴＥＰ１４９）、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸおよびＹ軸動作ステージ４２２Ｙがホームポジションに移動される（ＳＴＥＰ１５０）。
その後、所定の測定時間間隔になると、再びオートフォーカス（ＳＴＥＰ１４３）からホームポジションへステージを移動させる（ＳＴＥＰ１５０）までの動作が、測定時間が終了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ１５１）。
【０１２３】
測定時間が終了（ＳＴＥＰ１５２）すると、開閉扉４２７を開けて（ＳＴＥＰ１５３）、マイクロプレート５２０をインキュベータボックス５００ａから取り外す（ＳＴＥＰ１５４）。そして、水槽５２１から滅菌水を取り除き（ＳＴＥＰ１５５）、開閉扉４２７を閉じる（ＳＴＥＰ１５６）。
その後、保温箱４２１内のＵＶランプ４２５を点灯させ（ＳＴＥＰ１５７）、保温箱４２１内の滅菌を行い、測定を終了する。
【０１２４】
なお、上述のように、保温箱４２１内の滅菌を測定手順の最後に入れてもよいし、測定手順の最初に入れて、測定前に保温箱４２１の滅菌を行っても良い。
なお、上述のように、細胞ＣＥの測定ごとにオートフォーカスを行っても良いし、測定ごとの行わなくても良い。
【０１２５】
上記の構成によれば、保温箱４２１により温度環境が維持されるとともに、保温箱４２１内に配置されたチャンバ５１０により湿度環境および培養液環境が維持されているので、湿度環境および培養液環境は温度環境の影響を受け、チャンバ５１０内においても温度環境が維持されている。
そのため、細胞ＣＥにダメージを与えるような温度環境の急激な変化や不均一等は、湿度環境および培養液環境を介することで上記変化等が緩和されるため、細胞ＣＥへのダメージを低減することができる。
また、チャンバ５１０は、保温箱４２１と比較して、容積が小さいため、湿度環境および培養液環境を維持・制御しやすくなり、細胞ＣＥへダメージを与えにくくすることができる。
【０１２６】
また、保温箱４２１、インキュベータボックス５００、チャンバ５１０を介して細胞ＣＥを観察することができるため、細胞ＣＥにダメージを与えることなく培養しながら観察することができる。そのため、培養過程で起きる細胞ＣＥ内の挙動を正確、かつ経時的に測定することができる。
例えば、培養条件を変化させながら観察対象の細胞ＣＥの反応をリアルタイムで測定することができ、タンパク質の発現の有無や発現量の測定、時間経過に伴う発現量の変化等を正確に測定することができる。
【０１２７】
さらに、１回の観察における諸操作により細胞ＣＥの活性が損なわれることを防止することでき、同じ細胞ＣＥを複数回観察することができる。また、同じ細胞ＣＥを、時間間隔を空けて複数回観察することができるため、実験プロトコルを制限する必要がない。
【０１２８】
また、検出部４４０は、保温箱４２１、インキュベータボックス５００、を介してチャンバ５１０内の細胞ＣＥを観察するため、観察の際に細胞ＣＥをチャンバ５１０から出し入れする必要がなく、観察している間中チャンバ５１０内に固定することができる。そのため、測定のたびに正確に同じ位置を観察することができる。また、観察する際のコンタミネーションを防止することができるとともに、細胞ＣＥに対して負荷をかけることを防止することができる。
さらには、チャンバ５１０内の環境条件（例えば、二酸化炭素ガスおよび湿度の組み合わせ）により検出部４４０の機能が損なわれることを防止することができる。
【０１２９】
さらには、細胞ＣＥが保温箱４２１、インキュベータボックス５００内に配置されたチャンバ５１０内に収納されているので、チャンバ５１０を配置していない場合と比較して、細胞ＣＥとインキュベータボックス５００外の環境との距離を確保できる。そのため、細胞ＣＥが受けるインキュベータボックス５００外のステージ４２２の駆動モータおよび開閉扉４２７に設けた磁石による電界や磁界などの影響を緩和することができる。
【０１３０】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図２６から図２８を参照して説明する。
本実施の形態の生体試料観察システムの基本構成は、第２の実施の形態と同様であるが、第２の実施の形態とは、検出ユニットおよび培養ユニットの構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図２６から図２８を用いて検出ユニットおよび培養ユニット周辺のみを説明し、チャンバ等の説明を省略する。
図２６（ａ）は、本実施の形態における生体試料観察システムの正面図であり、図２６（ｂ）は、本実施の形態における生体試料観察システムの側面図である。
生体試料観察システム６００は、図２６に示すように、倒立型顕微鏡（顕微鏡撮像装置）６１０と、培養ステージ６２０とから概略構成されている。倒立型顕微鏡６１０と培養ステージ６２０とは一体的に固定されていても良いし、着脱ができるように構成されていてもよい。
【０１３１】
倒立型顕微鏡６１０に対して培養ステージ６２０が着脱できると、既存の倒立型顕微鏡を使用することもできる。この場合、例えば培養ステージ６２０の取り付けに係る形状・構造上の制約により、細胞ＣＥの近傍にステージの駆動モータが配置されても、細胞ＣＥに対する量電気や磁気の影響を緩和することができる。
また、例えば、倒立型顕微鏡６１０を用いて細胞ＣＥを観察する際には、培養ステージ６２０を倒立型顕微鏡６１０に取り付けることができ、それ以外の時（例えば細胞ＣＥの培養時）には、倒立型顕微鏡６１０を顕微鏡から取り外すことができる。
【０１３２】
図２７は、培養ステージ６２０の平面図であり、図２８は、培養ステージ６２０の斜視図である。
培養ステージ６２０は、図２６および図２７に示すように、筐体６２１と、筐体６２１の上面に設けられた開閉蓋６２２と、Ｘ軸動作ステージ４２２Ｘと、Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙと、小型または帯状のヒータ６２０Ｈと、放熱板６２３と、ファン６２４と、培養ガス供給コネクタ６２５とから概略構成されている。
【０１３３】
筐体６２１は、例えば、アルマイト処理されたアルミニウムやＳＵＳ３１６のようなステンレススチールなど防食性の高い遮光性の材料で制作するのが好ましく、より好ましくは、保温性の観点から熱伝導率の低い材料を選択するとよい。
筐体６２１の内部は、培養した細胞の観察を行うための測定エリア６２６と、細胞の培養のみを行う非測定エリア６２７とに分割されている。そして、培養ステージ６２０では、細胞の培養を行うとともに、細胞を保持するマイクロプレート５２０を内部に収納し、培養ステージ６２０の外部からマイクロプレート５２０内の細胞を観察することが可能な構成とされる。ここでは、図２７および図２８に示すように、培養容器としてマイクロプレート５２０を使用する場合について説明するが、ディッシュやフラスコを使用することも可能である。
【０１３４】
筐体６２１の非測定エリア６２７における側壁には、ファン６２４および培養ガス供給コネクタ６２５が配置されている。また、ファン６２４および培養ガス供給コネクタ６２５が配置されていない領域（測定エリア６２６も含む）には、ヒータ６２０Ｈとヒータ６２０Ｈの熱を拡散させる放熱板６２３が配置されている。
ファン６２４は、培養ステージ６２０内の空気を対流させるとともに、インキュベータボックス５００ａに直接風が当たらないようになっている。
培養ステージ６２０内の温度は、ヒータ６２０Ｈにより昇温され、３６．５℃±０．５℃に制御される。
【０１３５】
筐体６２１の底面には、図２７および図２８に示すように、Ｘ軸動作ステージ４２２Ｘ及びＹ軸動作ステージ４２２Ｙが設置されている。Ｘ軸動作ステージ４２２ＸおよびＹ軸動作ステージ４２２Ｙは、例えばモータとボールネジにより駆動される。
Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙには、小型もしくは帯状のヒータ（図示せず）が取り付けられている。ヒータは、マイクロプレート５２０が均等に温められる位置に配置されている。
【０１３６】
測定エリア６２６および非測定エリア６２７は、筐体６２１に固定された天板６２８および一対の仕切り受け６２９により、培養ステージ６２０内がＸ軸方向に分割されたものである。すなわち、図２７において仕切り受け６２９の左側領域が測定エリア６２６とされ、右側の領域が非測定エリア６２７とされている。
また、Ｘ軸動作ステージ４２２Ｘには、筐体６２１の断面形状と略一致する形状に形成された仕切り板６２９ａが取り付けられている。
この仕切り板６２９ａは、Ｘ軸動作ステージ４２２Ｘを非測定エリア６２７側へ移動させることにより、仕切り板６２９ａの両端部（Ｙ軸方向の端部）の側面が仕切り受け６２９と接触して筐体６２１の内部空間を左右（Ｘ軸）方向に２分割するように配置されている。
さらに、仕切り板６２９ａの天板６２８側の端部が天板６２８の下面と接触するように配置されているため、測定エリア６２６および非測定エリア６２７を、互いに分割された２つの空間とすることができる。
【０１３７】
測定エリア６２６の上部開口領域には、ガラス上蓋６３０が筐体６２１に着脱可能に取り付けられ、測定エリア６２６の上部開口領域を覆うように配置されている。ガラス上蓋６３０の取り付け方法としては、例えば、ガラス上蓋６３０を筐体６２１にビス止め固定する方法や、ロック機構、ツメ、磁石などで取り付ける方法を挙げることができる。
ガラス上蓋６３０は、全面あるいは周囲の枠部分を除いた略全面がガラス板６３１で構成されていてもよいし、測定に支障のない範囲内であれば最小限の面積としてもよい。ガラス板６３１には、透過観察および落射観察の際の光の反射を抑えるために、両面に反射防止膜（ＡＲコート）をコーティングした光学ガラス材を使用するのが好ましい。
【０１３８】
なお、反射防止膜は、上述のようにガラス板６３１の両面にコーティングしても良いし、ガラス板６３１の片面にコーティングしてもよい。
ガラス上蓋６３０は、例えば倒立型顕微鏡６１０の対物レンズ交換や、測定エリア６２６の内部クリーニングなど、各種の作業を行う際に必要に応じて取り外すことができる。
なお、ガラス上蓋６３０には、倒立型顕微鏡６１０の対物レンズを差し込む観察孔を設けても良い。また、観察孔にはゴム製のシートを配置し、対物レンズと観察孔との間の隙間を塞いでも良い。シートは対物レンズと培養ステージ６２０との相対移動を阻害しないように配置されることが望ましい。
【０１３９】
非測定エリア６２７の上部開口領域には、開閉蓋６２２がヒンジなどを用いて開閉可能に取り付けられている。開閉蓋６２２が閉じた状態では、開閉蓋６２２の一端が天板６２８と接触し、支持されている。
開閉蓋６２２は、全体が遮光性の材料（例えば筐体６２１と同じ材料）で構成されており、必要に応じて覗き穴を塞ぐ覗き穴カバー６３２やＵＶ照射穴を塞ぐＵＶ照射穴カバー６３３が設けられている。
【０１４０】
覗き穴は開閉蓋６２２に形成した開口部（窓）であって、覗き穴カバー６３２は、例えば透過率の低いガラス板や樹脂板などから形成され、覗き穴に嵌め込まれている。また、覗き穴カバー６３２は、開閉蓋６２２と同じ遮光性材料などから形成され、着脱可能または開閉可能に取り付けられていても良い。
ＵＶ照射穴は開閉蓋６２２に形成した開口部（窓）であって、ＵＶ照射穴カバー６３３は、例えば開閉蓋６２２と同じ遮光性部材などから形成され、ＵＶ照射穴に対して、着脱可能または開閉可能に取り付けられている。
ＵＶ照射穴カバー６３３は、非測定エリア６２７内に紫外線を照射して殺菌する場合に取り外される。また、ＵＶ光の照射には、ハンディタイプのＵＶランプを用いることができる。
【０１４１】
Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙの上には、マイクロプレート５２０を収納したインキュベータボックス５００ａが保持されている。インキュベータボックス５００ａは、第２の実施形態で説明したものと同一であるので、同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。
インキュベータボックス５００ａのコネクタ５２３には、培養ステージ６２０の培養ガス供給コネクタ６２５から培養ガス供給チューブ６３４を介して培養ガスが供給されている。
【０１４２】
上記の構成によれば、本発明に係る生体試料観察システム６００は、倒立型顕微鏡６１０が一体に設けられているため、倒立型顕微鏡６１０を用いて生体試料を観察することができる。そのため、倒立型顕微鏡６１０が設けられていない場合と比較して、より微細な観察を行うことができる。
なお、細胞の測定、培養時には、細胞が環境光の影響を受けないようにするため、生体試料観察システム６００全体を暗幕などで覆っても良い。
また、測定を行う生体試料としては、細胞のほかに、細菌類や微生物、卵などの種々の生体試料を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】ＴＤＩ方式の撮像動作を説明する図である。
【図２】ＴＤＩ方式の信号電荷の転送を説明する図である。
【図３】本発明による顕微鏡撮像装置の全体構成を示す図である。
【図４】試料の形状を説明する図である。
【図５】走査時間の見積もりに用いるパラメータについて説明する図である。
【図６】ＴＤＩ方式における走査を説明する図である。
【図７】ＴＤＩ方式における電子シャッタのタイムチャートである。
【図８】二次元撮像方式における走査を説明する図である。
【図９】二次元撮像方式におけるステージの動作を説明する図である。
【図１０】標本配置部２２の密度が非対称な試料を示す図である。
【図１１】ＴＤＩ方式および二次元撮像方式を切り替えて走査する例を説明する図である。
【図１２】第２の実施形態における顕微鏡撮像装置を備えた生体試料観察システムを示す斜視図である。
【図１３】図１２に示した生体試料観察システムのシステム構成を示す概略図である。
【図１４】図１２に示した生体試料観察システムのインキュベータボックスを示す斜視図である。
【図１５】図１４に示したインキュベータボックスのチャンバの断面図である。
【図１６】図１５に示したインキュベータボックスの別の例を示す斜視図である。
【図１７】生体試料観察システムにおける走査方法および検出範囲の選択例を示す図である。
【図１８】生体試料観察システムにおける測定パラメータの設定の流れを示すフローチャートである。
【図１９】生体試料観察システムにおける測定の流れを示すフローチャートである。
【図２０】生体試料観察システムにおける画像の処理方法を示すフローチャートである。
【図２１】生体試料観察システムにおけるデータ処理の流れを示すフローチャートである。
【図２２】生体試料観察システムにおける光量の調整の流れを示すフローチャートである。
【図２３】生体試料観察システムにおける培養液の補給・交換方法を示すフローチャートである。
【図２４】細胞の経時変化を表した細胞追跡画像を示す図である。
【図２５】マイクロプレートを用いた培養・測定を示すフローチャートである。
【図２６】第３の実施形態における顕微鏡撮像装置を備えた生体試料観察システムを示す正面図および側面図である。
【図２７】図２６に示した生体試料観察システムの培養ステージの平面図である。
【図２８】図２６に示した生体試料観察システムの培養ステージの斜視図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１０ 顕微鏡撮像装置
２０ 試料（被検査物）
３０、４２２ ステージ
３１ ステージ駆動機構（移動手段）
４０ 照明装置（照明手段）
６０ 撮像装置（撮像手段）
６３、６３ａ 撮像素子
６７ 試料変数入力部（被検査物変数入力手段）
６８ 計算部（計算手段）
６９ 切り替え部（切替手段）
４１０、６００ 生体試料観察システム
４４０ 検出部（顕微鏡撮像装置）
４２２Ｘ Ｘ軸動作ステージ（ステージ）
４２２Ｙ Ｙ軸動作ステージ（ステージ）
４２３ 透過光源（照明手段）
４２９ ステージ走査部（移動手段）
４４１Ｘ、４４１Ｙ 落射光源（照明手段）
４４９ 検出器（撮像手段）
５１０ チャンバ（被検査物）
５２０ マイクロプレート（被検査物）
６１０ 倒立型顕微鏡（顕微鏡撮像装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡において使用される顕微鏡撮像装置およびそれを用いた生体試料観察システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生体試料の蛍光などを測定する装置として、マイクロプレートを使用するものが知られている。この生体試料の蛍光強度は極めて暗いため、蛍光の撮影には長時間露出が必要となっている。また、マイクロプレートは、顕微鏡の視野よりも大きな外形を有している。したがって、マイクロプレートの全体を観察するには、時間がかかる。
【０００３】
上記蛍光の撮像方式の１つとして、次のようなものがある。それは、マイクロプレートの移動と停止を繰り返しながら、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）で測定する方法である。マイクロプレートには、複数のウェルが設けられている。そして、このウェル中に試料が保持されている。よって、マイクロプレートの移動と停止を繰り返すことにより、各ウェル中の試料の蛍光を測定することができる。なお、マイクロプレートの移動は、ステージの移動によって行っている。
また、他の上記蛍光の撮像方法として、ＴＤＩ（タイム・ディレイ・インテグレーション）方式の撮像素子を利用した方式が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このＴＤＩ方式で使用する撮像素子は、複数の光電素子で構成されている。この光電素子に、試料からの蛍光を入射させる。光電素子では、光電変換によって上記蛍光に対応した電荷が発生する。ここで、この電荷は、マイクロプレートの移動に応じて光電素子間で転送される。電荷の移動とマイクロプレートの移動が対応しているので、移動後の光電素子に、試料の同じ場所からの蛍光が、再び入射する。この結果、電荷が加算されることになる。このように、ＴＤＩ方式では、順次電荷が累積されることになる
【特許文献１】国際公開第０３／０１４４００号パンフレット （第１図等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＣＣＤ撮像素子を用いた方法では、測定の際に、マイクロプレートの移動と停止を繰り返していた。そのため、例えばウェルの数が増えると、ウェルの数に比例して移動・停止回数が増えてしまう。その結果、測定時間が増えていた。
つまり、ＣＣＤ撮像素子を用いた方法では、ウェルの数が増える（ウェルの密度が高くなる）と、測定に時間がかかるという問題があった。
【０００５】
また、ＴＤＩ方式の撮像素子（以後ＴＤＩセンサと表記する）を利用した方式では、データを取得する必要のない領域も撮影し、データを取得していた。すなわち、標本が配置されていない領域も、標本が配置されている領域と同様に観察していた。そのため、例えばウェルの密度が低いときには、上述のＣＣＤ撮像素子を用いた方法と比較して、測定に時間がかかるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、測定時間の短縮を図ることができる顕微鏡撮像装置およびそれを用いた生体試料観察システ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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、被検査物を保持するステージと、前記被検査物を照明する照明手段と、前記被検査物の画像を撮影する撮像手段と、前記ステージと前記撮像手段とを相対的に移動させる移動手段と、前記被検査物の情報を被検査物変数として入力する被検査物変数入力手段と、入力された被検査物変数に基づき前記ステージおよび前記撮像手段の相対移動時間を計算する計算手段と、を備え、前記撮像手段が、前記被検査物に対応した蓄積電荷を発生させるとともに、前記ステージと撮像手段との相対移動に対応して前記蓄積電荷を転送し、順次前記蓄積電荷を加算して累積するタイム・ディレイ・インテグレーション方式と、前記被検査物に対応した前記蓄積電荷を一度の露出により発生させる二次元撮像方式と、の両方式での撮像が可能な撮像素子を備え、該計算手段の計算結果に基づいて、前記撮像素子の撮像方式を切り替える切替手段を有する顕微鏡撮像装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、ステージと撮像手段との相対移動（以後、走査ともいう。）時間に基づいて、撮像手段が被検査物を撮影（測定）する方法として、タイム・ディレイ・インテグレーション（以後、ＴＤＩと表記する）方式および二次元撮像方式の２つの方式を使い分けることができる。
例えば、ＴＤＩ方式および二次元撮像方式のうち、切り替え手段が上記走査時間のより短い方式を選択することにより、撮影方式を選択しない場合と比較して、被検査物の測定時における走査をより高速化することができる。
【０００９】
また、上記の発明においては、前記被検査物の撮影に用いる測定波長数が、前記被検査物変数に含まれることが望ましい。
本発明によれば、上記走査時間の計算に被検査物の撮影に用いる測定波長数（光の波長の数）が用いられるため、撮像手段が測定波長数に応じてＴＤＩ方式と二次元撮像方式とを使い分けることができる。
そのため、測定波長数に応じて、ＴＤＩ方式と二次元撮像方式との選択を自動で適切に行うことができるため、走査の高速化が容易となる。
【００１０】
さらに、上記の発明においては、前記被検査物の撮影時における露出時間が、前記被検査物変数に含まれることが望ましい。
本発明によれば、上記走査時間の計算に被検査物の撮影時における露出時間が用いられるため、撮像手段が露出時間に応じてＴＤＩ方式と二次元撮像方式とを使い分けることができる。
そのため、露出時間に応じてＴＤＩ方式と二次元撮像方式との選択を自動で適切に行うことができるため、走査の高速化が容易となる。
【００１１】
上記の発明においては、撮影する領域における前記被検査物の密度が、前記被検査物変数に含まれることが望ましい。
本発明によれば、上記走査時間の計算に上記被検査物の密度（配置密度）が用いられるため、撮像手段が上記被検査物の密度に応じてＴＤＩ方式と二次元撮像方式とを使い分けることができる。
そのため、上記被検査物の密度に応じてＴＤＩ方式と二次元撮像方式との選択を自動で適切に行うことができるため、走査の高速化が容易となる。
【００１２】
上記の発明においては、前記被検査物の撮影前に、前記撮像手段が前記密度の情報を取得するためにプレスキャンを行うことが望ましい。
本発明によれば、プレスキャンにより上記密度の情報を取得することができるため、ユーザーが上記密度の情報を入力する必要がない。さらに、例えば上記密度の情報の入力ミスに起因する被検査物の測定ミスを防止することができる。
また、プレスキャンを自動的に行うことで、上記密度に応じたＴＤＩ方式と二次元撮像方式との選択を自動で適切に行うことができるため、走査の高速化が容易となる。
【００１３】
また、請求項６に係る発明は、上記の顕微鏡撮像装置を備えた生体試料観察システムである。
本発明によれば、多数の生体試料を標本とする場合であっても、一回の測定範囲を測定する時間が短縮できるので、測定範囲の部分によって生体試料の動きが時間的に大きくずれることはなく、生体試料の経時的な観察における観察結果の正確性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の顕微鏡撮像装置によれば、被検査物を測定する方法を、上記走査時間に基づいて、ＴＤＩ方式と二次元撮像方式とから選択することができ、上記走査時間のより短い方式を選択することができる。
そのため、方式を選択しない場合と比較して、被検査物の測定時における走査をより高速化でき、測定に要する時間を短縮できるという効果を奏する。
本発明の生体試料観察システムによれば、一回の測定範囲を測定する時間が短縮できるので、測定範囲の部分によって生体試料の動きが時間的に大きくずれることはなく、生体試料の経時的な観察における観察結果の正確性を向上させることができるという効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態における顕微鏡撮像装置について、図１から図１１を参照して説明する。
まず、ＴＤＩ方式による撮像動作について図１を用いて説明する。
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ＴＤＩ方式の撮像動作を説明する図である。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ＴＤＩ方式の信号電荷の転送を説明する図である。
ここでは、説明の容易化のため、星型状の試料を用いている。しかしながら、試料の形状は、特にこの形状に限定されるものではない。
【００１６】
試料２０と撮像素子６３の撮像エリアＳとの配置関係を、図１（ａ）に示す。このように、撮像は、試料２０の上方と撮像エリアＳの下方とが重なる位置関係から始まる。そのため、最初に、上向き凸部の先端領域のみが撮像素子６３上に投影される。このとき、上向き凸部の先端領域の像は、図２（ａ）に示すように、撮像素子６３の水平ラインＬＡによって撮影される。そして、水平ラインＬＡには、試料２０からの光量（輝度）に対応した信号電荷が蓄積される。
【００１７】
次に、所定のタイミングで、ステージ３０を移動させる。ここでは、図１（ｂ）に示すように、Ｙ軸の正方向に撮像素子６３の１水平ライン分だけ移動させる。すると、試料２０の上向き凸部全体が撮像される。
このとき、図２（ｂ）に示すように、ステージ３０の移動と同時に、水平ラインＬＡに蓄積された信号電荷は、水平ラインＬＢに転送される。そして、試料２０の像が、撮像素子６３の水平ラインＬＡと水平ラインＬＢとによって撮影される。
したがって、水平ラインＬＢには、前回時に得た信号電荷と今回の撮影時に得た信号電荷が加算されることになる。つまり、水平ラインＬＢには、前回及び今回の撮影で得られた信号電荷が累積される。
このように、図２（ａ）に示す状態から、図２（ｂ）に示す状態のように電荷転送が行われる。この電荷が転送される時間間隔のことを、ＴＤＩライン転送レートと呼ぶことにする。
【００１８】
さらに、所定のタイミングで、ステージ３０を移動させる。すなわち、図１（ｃ）に示すように、Ｙ軸の正方向に撮像素子６３の１水平ライン分だけ移動させるこれにより、試料２０の撮像が続行される。
このとき、図２（ｃ）に示すように、ステージ３０の移動と同時に、水平ラインＬＢに蓄積された信号電荷が、水平ラインＬＣに転送される。また、水平ラインＬＡに蓄積された信号電荷が、水平ラインＬＢに転送される。そして、試料２０の像が、水平ラインＬＡ、水平ラインＬＢ、水平ラインＬＣによって撮影される。
したがって、水平ラインＬＣには、今回の撮影時に得られた信号電荷が、加算されることになる。よって、水平ラインＬＣには、前々回、前回及び今回の撮影で得られた信号電荷が、蓄積される。つまり、水平ラインＬＢには、前回及び今回の撮影時に得られた信号電荷が蓄積される。
【００１９】
以上の動作を続けることで、水平走査ラインの本数と同じ回数の撮影が行われる。これにより、試料２０の同一箇所に対応する信号電荷が、撮影回数だけ蓄積されることになる。このように、ＴＤＩ方式では、撮像面に投影される試料２０の像が、ステージ３０の移動に伴ってシフトするが、それに同期して撮像素子６３に蓄積される信号電荷をシフトさせている。
【００２０】
次に、ＴＤＩ方式における撮影時の露出時間について説明する。
ＴＤＩ方式における露出時間は、試料２０から戻ってきた信号光が、信号電荷として蓄積される時間である。つまり、ＴＤＩ方式における露出時間は、ＴＤＩライン転送レートと累積画素数の積として表すことができる。したがって、露出時間を変更するには、ＴＤＩライン転送レートを早くして露出時間を長くするか、ライン転送レートを遅くして露出時間を短くすればよい。
例えば、撮像素子６３としてＹ軸方向に１０００画素あるＣＣＤカメラを用いたとする。この場合、露出時間０.２（ｓ）で撮影するには、下記に示す計算により、転送レートを５ｋＨｚ（０.２ｍｓ）にすればよい。
０.２（ｓ）／１０００＝０.２（ｍｓ）
【００２１】
次に、ＴＤＩ方式におけるステージ走査速度について説明する。
ステージ３０の移動は、信号電荷の転送と同期させて行われている。したがって、ステージ３０移動速度は、ステージ３０上における画素サイズを、ＴＤＩライン転送レートで割った値で表すことができる。ここで、ステージ３０上における画素サイズは、撮像素子６３（例えばＣＣＤ）の画素サイズと投影倍率から求めることができる。
例えば、投影倍率１０倍、撮像素子６３の画素サイズを６.４５（μｍ）、ＴＤＩライン転送レートを５ｋＨｚとする。このときのステージ速度は、下記に示す計算式により、３.２３（ｍｍ／ｓ）になる。
６.４５×１０−３（ｍｍ）／１０×５×１０３（Ｈｚ）＝３.２３（ｍｍ／ｓ）
【００２２】
次に、本発明における顕微鏡撮像装置の構成について説明する。
図３は、本発明における顕微鏡撮像装置の全体構成を示す図である。
顕微鏡撮像装置１０は、図３に示すように、ステージ３０と、照明装置（照明手段）４０と撮像装置（撮像手段）６０と、から概略構成されている。ステージ３０は、試料（被検査物）２０を保持するとともに、移動可能になっている。照明装置４０は、試料２０に照明を照射する。撮像装置６０は、照明の照射領域から発生する信号光を撮影・測定する。
【００２３】
照明装置４０は、ケーラー照明が可能なコンポーネントを有している。具体的には、ランプ４１、コレクタレンズ４２、反射鏡４３、視野絞り４４及びレンズ４５である。光源用のランプ４１としては、ガス放電ランプなどが用いられる。ガス放電ランプとしては、ハロゲンランプやキセノンランプ、水銀ランプなどがある。コレクタレンズ４２は、ランプ４１から放出された光を集める。反射鏡４３は、ランプ４１から後方に放射された光を、ランプ４１に帰還的に反射する。また、コレクタレンズ４２の後方には、視野絞り４４が配置されている。この視野絞り４４は、後述する対物レンズ４９の焦点面と共役位置に配置されている。また、この視野絞り４４は、開口の直径が調整可能になっている。視野絞り４４の後方には、レンズ４５が配置されている。レンズ４５は、視野絞り４４を無限遠に結像する。
レンズ４５後方のレンズ４５の焦点面には、開口絞り４６が配置されている。この開口絞り４５は、開口の直径を変化させることが可能となっている。これにより、対物レンズ４９の射出瞳位置における光束径の大きさを調整する。開口絞り４６の後方には、ミラー４７が配置されている。このミラー４７としては、ランプ４１からの光は反射し、試料２０からの戻り光（蛍光）を透過する、ダイクロイックミラーが用いられている。なお、ダイクロイックミラーの代わりに、ハーフミラーを用いても良い。また、ミラー４７の角度を制御するミラー駆動機構４８が配置されている。
ミラー４７の後方には、対物レンズ４９が配置されている。そして、対物レンズ４９と対向する位置に、ステージ３０が配置されている。
【００２４】
ステージ３０には、ステージ駆動機構（移動手段）３１が配置されている。ステージ駆動機構（移動手段）３１は、後述するコンピュータの出力に基づき、ステージ３０をＸＹ方向に駆動制御する。ステージ駆動機構３１としては、公知の技術、例えば、スライド移動機構を用いることができる。ただし、特に、スライド移動機構に限定するものではない。
【００２５】
撮像装置６０には、結像レンズ６１と検出器６２とが配置されている。結像レンズ６１には、試料２０からの戻り光（蛍光）が入射する。結像レンズ６１は、入射した光を所定の位置に集光（結像）する。検出器６２は、所定の位置に配置されている。検出器６２は、試料２０からの戻り光を検知する。検出器６２には、ＴＤＩ方式および二次元撮像方式による撮像が可能な撮像素子６３が配置されている。
検出器６２の出力は、検出器６２から信号の出力を処理する画像処理ユニット６４に接続されている。画像処理ユニット６４には、処理された信号を表示するモニタ６５が接続している。また画像処理ユニット６４は、コンピュータ６６に接続している。なお、コンピュータ６６には、ミラー駆動機構４８およびステージ駆動機構３１も接続されている。
【００２６】
コンピュータ６６には、試料変数入力部（被検査物変数入力手段）６７と、計算部（計算手段）６８と、切り替え部（切替手段）６９とが備えられている。試料変数入力部（被検査物変数入力手段）６７は、試料２０の情報を事前に取得、入力する。計算部（計算手段）６８は、試料変数入力部６７から出力された試料変数に基づいて、ステージ３０の走査時間を計算する。切り替え部（切替手段）６９は、計算部６８の計算結果に基づきＴＤＩ方式および二次元撮像方式の切り替えを決定し、切り替え信号を検出器６２に出力する。
計算部６８は、ＴＤＩ方式および二次元撮像方式におけるステージ３０の走査時間を計算している。そして、各方式における走査時間の長短を比較し、走査時間のより短い方式を選択している。
【００２７】
次に、試料２０をＴＤＩ方式および二次元撮像方式で撮像する場合について、それぞれの試料２０の走査時間を見積もり方法について説明する。
図４（ａ）は、試料２０の形状を説明する図である。図４（ｂ）は、試料２０の標本配置部２２を示す拡大図である。
試料２０は、図４（ａ）に示すように、透明基板２１を有する。この透明基板２１は、例えばガラス板やプラスチック板などの材料で形成されている。そして、測定基板２１には、標本配置部２２がマトリクス状に形成されている。すなわち、複数の標本配置部２２により、二次元パターン部２３が形成されている。
標本配置部２２は、平面視においては直径が略数ｍｍの略円形状、断面視においては凹形状に形成されている。そして、標本配置部２２内には、図４（ｂ）に示すように、測定対象である細胞が配置されている。また、細胞は、標本配置部２２内において培養される。
【００２８】
本発明の顕微鏡撮像装置１０による測定では、複数ある標本配置部２２、つまり二次元パターン部２３の細胞を走査しながら測定している。そのため、二次元パターン部２３をＴＤＩ方式、二次元撮像方式で測定したときに、走査にかかる時間、つまり測定時間の短い方を採用することとしている。
【００２９】
次に、試料２０を走査する時間の見積もりに用いるパラメータについて説明する。
図５（ａ）は、試料に係るパラメータを説明する図である。図５（ｂ）は、撮像素子に係るパラメータを説明する図である。
測定基板２１は、図５（ａ）に示すように、矩形の外形を有している。ここで、そのＸ軸方向長さをＡ（ｍｍ）、Ｙ軸方向長さをＢ（ｍｍ）とする。また、標本配置部２２は、Ｘ軸方向にＣ個、Ｙ軸方向にＤ個、配置されているとする。よって、標本配置部２２の総数は、Ｃ×Ｄ個となる。
また、各標本配置部２２における露出時間をＥ（ｓ）、測定波長数をＦとする。例えば、２つの異なった蛍光色素（蛍光波長）の観察を行う場合は、測定波長数Ｆの値は２となる。
【００３０】
また、撮像素子６３の１画素ピッチは、図５（ｂ）に示すように、Ｇ（ｍｍ）とする。また、画素のＸ軸方向の配置数はＨ（画素）、Ｙ軸方向の配置数はＩ（画素）とする。さらに、対物レンズによる倍率はＪ１倍、投影倍率はＪ２倍とする。
【００３１】
次に、ＴＤＩ方式における測定時間の見積もりについて説明する。
図６は、ＴＤＩ方式における走査を説明する図である。なお、本実施形態においてはステージ３０を動かして走査させている。しかしながら、図６においては、図示の容易化のため、撮像素子６３を動かす形態で説明している。
【００３２】
ＴＤＩ方式で試料２０を測定する場合は、図６に示すように、標本配置部２２の有無に関わらず二次元パターン部２３全面を走査する。
ここでは、Ｙ軸方向にステージ３０を走査させると、ステージ３０は−Ｙ軸方向に等速に動く。一方、撮像素子６３は、一方向のみに電荷転送が可能である。そのため、図６に示すように、ステージ３０が−Ｙ軸方向に進んでいるときのみ測定を行う。なお、＋Ｙ軸方向にステージ３０が進んでいるときは測定をしない。＋Ｙ軸方向への移動は、ステージが初期位置に戻るための移動になる。初期位置に戻るまでの時間帯は、例えば取得したデータを、コンピュータ６６のハードディスクに記録する時間に当てる。
また、複数の波長の蛍光を測定するときは、一回のスキャンで観察できるのは、１波長のみである。そのため、波長の種類の数だけ、ステージの往復が必要となる。例えば、２つの波長の蛍光を測定する際は、１ラインの撮影を行うのに、２回ステージ３０を往復させる。
【００３３】
以下に、ＴＤＩ方式での測定時間の見積もり計算手法を説明する。
ＴＤＩのライン転送の転送レートと転送方向の撮像素子６３の画素数との積が、露出時間になる。よって、転送レート（Ｔｓｈｉｆｔ）は、
Ｔｓｈｉｆｔ＝Ｅ／Ｉ（秒）
と表される。
ステージスピード（Ｖｓｔａｇｅ）は、被検査面上での画素サイズを転送レートで割ればよい。よって、ステージスピードは、
Ｖｓｔａｇｅ＝（Ｇ／（Ｊ１×Ｊ２））／Ｔｓｈｉｆｔ（ｍｍ／秒）
と表される。
測定基板２１の片道の走査にかかる時間（Ｔｓｉｎｇｌｅ）は、
Ｔｓｉｎｇｌｅ＝Ｂ／Ｖｓｔａｇｅ（秒）
と表される。
また、ステージ３０の戻りには、検出は行わないが、ステージ３０の片道と同じ時間がかかると仮定する。この場合、ステージ３０が１往復するのにかかる時間（Ｔｄｏｕｂｌｅ）は、
Ｔｄｏｕｂｌｅ＝２×Ｔｓｉｎｇｌｅ（秒）
と表される。
また、複数の波長の蛍光を測定する際は、測定する波長の数だけステージを往復させる。よって、１ライン取り終わるのにかかる時間（Ｔｌｉｎｅ）は、
Ｔｌｉｎｅ＝Ｆ×Ｔｄｏｕｂｌｅ（秒）
と表される。
スキャン回数（Ｎ）は、測定基板２１のＸ方向の大きさを、被検査物面上における撮像素子６３のＸ軸方向の大きさで割ればよい。よって、スキャン回数は、
Ｎ＝[Ａ／（Ｈ×Ｇ／Ｊ）]＋１（回）
ただし、[ ]はガウス記号である。例えば、[２.３４]＝２のように、ある値を超えない最大の整数値を表す。
と表される。
よって、ＴＤＩ方式での走査時間（Ｔｔｄｉ）は、
Ｔｔｄｉ＝Ｃ×Ｔｌｉｎｅ（秒）
となる。
【００３４】
また、上述した撮像素子６３の他に、電子シャッタを持つ撮像素子６３ａを用いてもよい。この撮像素子６３ａを用いると、露出時間の短時間化を図ることができるため好ましい。
電子シャッタは、ＣＣＤを使ったデジタルカメラやカメラ付き携帯電話に用いられているシャッタである。この電子シャッタは、光に晒されていてもＣＣＤが動作をしていなければ、電荷を蓄積しないという現象を利用している。そのため、ＣＣＤの働き自体が一種のシャッタとなっている。
一方、塩銀カメラで用いられているメカニカルシャッタは、レンズとフィルムとの間に光を遮る板を置いて、その板の開閉（移動）によって露光を行っている。よって、電子シャッタは、メカニカルシャッタとは異なる。このように、電子シャッタでは、メカニカルシャッタを用いることなく、露出時間の制御を行っている。
【００３５】
図７は、ＴＤＩ方式における電子シャッタのタイムチャートである。
例えば、図７に示すように、ＴＤＩ方式における最速転送レートをｔ１秒とすると、ｔ１秒ごとに電荷を隣の水平ラインに転送している。なお、転送のタイミングは図中の矢印で示してある。
また、電子シャッタは各電荷転送タイミングからｔ２秒間だけＯｐｅｎになり、電荷の蓄積を行っている。つまり、ＣＣＤの電荷蓄積は、１電荷転送タイミングあたり、ｔ２秒となる。一方、電子シャッタを用いない場合の露出時間はｔ１である。よって、電子シャッタを用いた時の露出時間は、電子シャッタを用いないときのｔ２／ｔ１倍になる。
例えば、撮像素子６３ａが、Ｙ軸方向の画素数が１０００画素で、最速転送レート（ｔ１）が１０ｋＨｚ（０.１ｍｓ）の撮像素子だとする。この撮像素子６３ａを用いて、露出時間１ｍｓで撮影するには、以下の計算により、電子シャッタＯＰＥＮ時間（ｔ２）を０.００１ｍｓにすればよいことになる。
１０００×０.１（ｍｓ）×（ｔ２／０.１）＝１（ｍｓ）
ｔ２＝０．００１（ｍｓ）
電子シャッタを使わないと、最短露出時間は、ＴＤＩの最速転送レートと積算画素数の積で決まる。これに対して、上記のように電子シャッタを使うことによって、測定可能な露出時間のレンジを広げることができる。したがって、高輝度の試料２０も正確に測定することができる。
なお、試料２０の走査時間を求める際は、ＴＤＩの最速転送レート（ｔ１）がＴｓｈｉｆｔになる。
【００３６】
次に、二次元撮像方式における測定時間の見積もりについて説明する。
図８は、二次元撮像方式における走査を説明する図である。図８においては、図示の容易化のため、撮像素子６３を動かす形態で説明している。
二次元撮像方式で試料２０を測定する場合は、図８に示すように、ステージ３０を動かして測定を行う。このステージ３０の移動により、観察領域内に、標本配置部２２を次々に移動させている。
【００３７】
図９は、二次元撮像方式におけるステージ３０の動作を説明する図である。
ステージ３０は、図９に示すように、加速及び減速を繰り返しながら駆動されている。これにより、標本配置部２２の移動を行っている。ステージ３０は、Ｔ１〜Ｔ２の間で加速され、Ｔ２〜Ｔ３で等速移動し、Ｔ３〜Ｔ４で減速され、Ｔ４〜Ｔ５でステージ３０を停止させる。
そして、ステージ３０が停止しているＴ４〜Ｔ５の間で、標本配置部２２の測定が行われる。
なお、二次元撮像方式では、ＴＤＩ方式のときと違い、撮像素子６３の電荷転送を行わない。そのため、二次元撮像方式では、ステージ３０の移動方向に関わらず撮影できる。
【００３８】
次に、二次元撮像方式における測定時間見積り方法を説明する。
ここでは、標本配置部２２間の移動時間をＫ（ｓ）とする。また、複数の波長の測定をするときは、顕微鏡のダイクロイックミラーの切り替えを行う。そのため、ダイクロイックミラーの切り替えにかかる時間をＬ（ｓ）とする。通常の顕微鏡では、ダイクロイックミラーはターレットに保持されている。そして、ターレットを、モータなどの駆動機構により回転させている。よって、電動式で、ダイクロイックミラーの変更が行われる。
【００３９】
１つの標本配置部２２での測定時間Ｔｍｅａｓｕｒｅは、露出時間Ｅ（ｓ）と、ダイクロイックミラーの切り替え時間Ｌ（ｓ）と、測定波長数Ｆと、を用いて、
Ｔｍｅａｓｕｒｅ＝Ｆ×Ｅ＋（Ｆ−１）×Ｌ（ｓ）
と表される。
標本配置部２２間の移動期間を加味すると、標本配置部２２と標本配置部２２との測定間隔Ｔｗｅｌｌは、
Ｔｗｅｌｌ＝Ｔｍｅａｓｕｒｅ＋Ｋ（ｓ）
と表される。
また、標本配置部２２は全部でＣ×Ｄ個あることより、二次元撮像方法での走査時間（Ｔ２Ｄ）は、
Ｔ２Ｄ＝Ｃ×Ｄ×Ｔｗｅｌｌ（ｓ）
となる。
【００４０】
次に、実際に見積もりを行った例を表１から表３に示す。
表１は、見積もりに用いたパラメータの値を示している。なお、表１中のパラメータＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆの値は表２で示している。表２は、パラメータＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆに対応した測定時間の見積もり結果を示している。表３および表４は、各項目における見積もりの途中結果を示している。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】
【００４３】
【表３】
【００４４】
【表４】
【００４５】
図１０は、測定基板２１において、標本配置部２２の密度が場所により異なる（ばらつきがある）様子を示す図である。図１１は、ＴＤＩ方式および二次元撮像方式を切り替えて走査する例を説明する図である。
図１０に示すように、標本配置部２２の密度にばらつきがある場合には、２つの撮像方式を用いる。すなわち、図１１に示すように、標本配置部２２の密度が高い領域（図１０および図１１において左側の領域）はＴＤＩ方式で測定し、密度が低い領域（図１０および図１１において右側の領域）は二次元撮像方式で測定する。このように、標本配置部２２の分布に応じてＴＤＩ方式と、二次元撮像方式とを切り替えることにより、測定時における走査速度の速い方式を選択することができる。その結果、測定時間を短縮することができる。
【００４６】
なお、上述の測定では、測定準備が整った後に、すぐに試料２０の測定を行っている。しかしながら、試料２０の測定の前に、プレスキャンを行い、試料２０の標本配置部２２の密度を測定してもよい。このようにすれば、プレスキャンにより得られた密度の情報に基づいて、試料２０の測定方式をＴＤＩ方式、二次元撮像方式から選択してから本測定を行うことができる。
プレスキャンを行うとき、対物レンズ４９を低倍率にするのが良い。このようにすることによって、顕微鏡の視野範囲が広がるため、プレスキャンを短時間に完了することが可能になる。また、ユーザーの事前入力が必要なくなる。
さらに、標本配置部２２の密度が、図１０に示すようにばらついている場合、撮像方式の切替情報をユーザーが入力するのでは非常に手間がかかる。これに対して、プレスキャンによれば切替を自動化できるため、手間がかからない。
【００４７】
上記の構成によれば、ＴＤＩ方式と二次元撮像方式とのうち、走査時間のより短い方式を測定に用いる方式として選択している。そのため、方式を選択しない場合と比較して、測定時における走査をより高速化することができる。また、走査速度の早い方式を選択できるため、試料２０の測定に要する時間を短縮することができる。
【００４８】
また、測定波長数、露出時間、試料２０の密度に応じて、ＴＤＩ方式と二次元撮像方式との選択を自動で適切に行うことができる。そのため、走査の高速化が容易となり、測定時間の短時間化を図り易くすることができる。
【００４９】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態について図１２から図２５を参照して説明する。第４の実施の形態は、上述の第１の実施の形態に係る顕微鏡撮像装置を適用した生体試料観察システムである。
図１２は、本実施の形態に係る生体試料観察システムの概略を示す斜視図である。図１３は、同じく生体試料観察システムのシステム構成を示す概略図である。
【００５０】
生体試料観察システム４１０は、図１２および図１３に示すように、検出ユニット４２０と培養ユニット４７０とから概略構成されている。これら検出ユニット４２０および培養ユニット４７０は、接近して配置されることが望ましく、より好ましくは両ユニット４２０、４７０が接して配置されることが望ましい。
【００５１】
検出ユニット４２０は、図１２および図１３に示すように、生体試料を内部に収納する保温箱４２１と、試料（生体試料）としての細胞ＣＥを測定する検出部（顕微鏡撮像装置）４４０とから概略構成されている。
保温箱４２１には、保温箱４２１内を所定の温度に保温するヒータ４２１Ｈと、後述するインキュベータボックス５００を保持するステージ４２２と、細胞ＣＥに光を照射する透過光源（照明手段）４２３と、保温箱４２１内の温度を均一にするファン４２４と、保温箱４２１内を殺菌するＵＶランプ４２５と、後述する培養液循環配管４７７や培養ガス供給配管４９７などを保護するキャリア４２６と、インキュベータボックス５００などを保温箱４２１から出し入れする際に用いる開閉扉４２７と、検出ユニット４２０の主電源をＯＮ・ＯＦＦする主電源スイッチ４２８が備えられている。
【００５２】
ステージ４２２は、互いに直交方向に相対移動するＸ軸動作ステージ（ステージ）４２２Ｘと、Ｙ軸動作ステージ（ステージ）４２２Ｙと、を有し、ステージ走査部（移動手段）４２９により走査制御されている。
ステージ走査部４２９は、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸのＸ軸座標値を検出するＸ軸座標検出部４３０と、Ｘ軸動作ステージ４２２Ｘの動作（走査）を制御するＸ軸走査制御部４３１と、Ｙ軸動作ステージ４２２ＹのＹ軸座標値を検出するＹ軸座標検出部４３２と、Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙの動作（走査）を制御するＹ軸走査制御部４３３と、から構成されている。
Ｘ軸座標検出部４３０およびＹ軸座標検出部４３２は、それぞれ検出したＸ軸動作ステージ４２２ＸのＸ座標と、Ｙ軸動作ステージ４２２ＹのＹ座標と、をコンピュータＰＣに出力するように配置されている。Ｘ軸走査制御部４３１およびＹ軸走査制御部４３３は、それぞれコンピュータＰＣからの指示に基づきＸ軸動作ステージ４２２Ｘの走査と、Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙの走査とを制御するように配置されている。
【００５３】
なお、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸおよびＹ軸動作ステージ４２２Ｙを駆動する機構としては、例えばモータおよびボールネジの組み合わせを挙げることができる。
コンピュータＰＣは、上述のように、Ｘ軸動作ステージ４２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙの走査と、を制御するとともに、後述するように、細胞ＣＥの検出系の制御、撮像した細胞ＣＥの画像の解析なども行い、Ｘ軸動作ステージ４２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙと検出系と解析系とを連動して制御している。
【００５４】
透過光源４２３とインキュベータボックス５００との間に、透過光源４２３から射出された光を細胞ＣＥに集光するコンデンサレンズ４３４が配置されている。
なお、コンデンサレンズ４３４とインキュベータボックス５００との間には、シャッタ４３５を設けなくても良いし、シャッタ４３５を設けても良い。
ファン４２４は保温箱４２１の壁面に配置されている。このファン４２４を動作させることにより、保温箱４２１内の空気を対流させ、保温箱４２１内の温度を均一かつ一定に保ちやすくすることができる。
【００５５】
ＵＶランプ４２５は、検出ユニット４２０の壁面に配置されたＵＶランプスイッチ４３６と接続され、ＵＶランプ４２５とＵＶランプスイッチ４３６との間には、ＵＶランプ４２５の動作を時間的に制御するタイマ４３７が配置されている。さらに、ＵＶランプ４２５の点灯を表示する滅菌中表示ランプ（図示せず）が配置されている。
例えば、細胞ＣＥの非測定時にＵＶランプスイッチ４３６が押されると、タイマ４３７のカウントが開始されるとともに、ＵＶランプ４２５に電力が供給され、ＵＶ光（紫外線光）が保温箱４２１内に照射される。これと同時に滅菌中表示ランプも点灯する。そして、所定の時間（例えば３０分）が経過して、タイマ４３７のカウントが終了すると、タイマ４３７はＵＶランプ４２５への電力供給を停止し、ＵＶ光の照射が終了される。また、滅菌中表示ランプも消灯される。
なお、ＵＶランプ４２５は、主電源スイッチ４２８とは別個に制御されており、主電源がＯＦＦされていても動作することができる。
なお、ＵＶランプ４２５の点灯時間は、上述した３０分でも良いし、保温箱４２１内の雑菌類などを死滅させることができる時間であれば、３０分未満でも良いし、３０分よりも長くても良い。
【００５６】
開閉扉４２７はアルマイト処理を施されたアルミなどの金属、または遮光性の高い半透明の樹脂により構成されている。
開閉扉４２７の構造としては、中空の二重構造としたものや、さらには、内側が上記金属とされ外側が樹脂とされるものが考えられる。開閉扉４２７の外側に樹脂を用いることにより、開閉扉４２７から保温箱４２１内の熱が外部に逃げることを防止することができる。また、開閉扉４２７の内側をアルマイト処理された金属とすることにより、ＵＶランプ４２５により開閉扉４２７の寿命が損なわれることを防止することができる。
なお、開閉扉４２７が金属または金属と樹脂との二重構造とされたときには、完全に遮光されるため、インキュベータボックス５００を覗く位置に覗き窓を設けることが望ましい。覗き窓には透明樹脂またはガラスがはめ込まれ、外側には、開閉可能なカバーが配置されていることが望ましい。
【００５７】
検出部４４０には、図１２および図１３に示すように、検出部４４０内を所定の温度に保温するヒータ４４０Ｈと、検出部４４０側から細胞ＣＥを照射する落射光源４４１Ａ、４４１Ｂと、落射光源４４１Ａ、４４１Ｂからの光路を切り替える光路切替部４４２と、照射光の光量を調節する光量調整機構４４３と、照射光を細胞ＣＥに向けて集光するレンズ系４４４と、照射光の波長および検出光の波長を制御するフィルタユニット４４５と、細胞ＣＥに対して合焦動作を行うオートフォーカス（ＡＦ）ユニット４４６と、複数の倍率や性質の異なる対物レンズ４４８を備えたレボルバ４４７と、細胞ＣＥからの検出光を検出する検出器（撮像手段）４４９と、検出光の光量を測定する光量モニタ４５０と、検出部４４０内の温度を均一にするファン４５１と、検出部４４０内を冷却する冷却ファン４５２と、が備えられている。
【００５８】
落射光源（照明手段）４４１Ａ、４４１Ｂは、例えば水銀ランプなどからなり、検出部４４０の外部に配置されており、それぞれ電力を供給する電源４５３に接続されている。
また、通常は１つの落射光源、例えば落射光源４４１Ａを用いるが、落射光源４４１Ａの光量が所定の規定値以下に減少した場合には、落射光源４４１Ｂから照明光が照射され、落射光源４４１Ａの電源はＯＦＦされる。
【００５９】
光路切替部４４２は、落射光源４４１Ａまたは落射光源４４１Ｂどちらか一方の照明光を光量調整機構４４３に導くように形成されている。また、光路切替部４４２には、後述のコンピュータＰＣに接続され、コンピュータＰＣの指示に基づき光路切替部４４２を制御する光路制御部４５４が配置されている。
光路切替部４４２の照明光射出側にはシャッタ４４２Ｓが配置され、照明光の透過・遮断制御を行っている。
【００６０】
シャッタ４４２Ｓの照明光射出側には光量調整機構４４３が配置され、シャッタ４４２Ｓを透過した照明光の光量を調整している。その機構としては、例えば公知の絞り機構などを用いても良いし、その他の光量を調節できる公知の機構、技術を用いても良い。
また、光量調整機構４４３には、後述のコンピュータＰＣに接続され、コンピュータＰＣの指示に基づき光量調整機構４４３を制御する光量制御部４５５が配置されている。
光量調整機構４４３の照明光射出側にはレンズ系４４４が配置されている。レンズ系４４４は、一対のレンズ４４４Ａ、４４４Ｂと、レンズ４４４Ａおよびレンズ４４４Ｂの間に配置された絞り４４４Ｃと、から構成されている。
【００６１】
フィルタユニット４４５は、励起フィルタ４５６と、ダイクロイックミラー４５７と、吸収フィルタ４５８とから構成されている。励起フィルタ４５６は、照明光の中から細胞ＣＥの蛍光発光に寄与する波長（励起光）を透過するフィルタであり、レンズ系４４４から射出された照明光が励起フィルタ４５６に入射するように配置されている。ダイクロイックミラー４５７は、励起光と蛍光とを分離する光学素子であり、励起フィルタ４５６を透過した励起光を、細胞ＣＥに向けて反射するとともに、細胞ＣＥからの蛍光を透過するように配置されている。吸収フィルタ４５８は、細胞ＣＥからの蛍光とその他の不要な散乱光とを分離する光学素子であり、ダイクロイックミラー４５７を透過した光が入射するように配置されている。
フィルタユニット４４５には、後述するコンピュータＰＣの指示に基づき、フィルタユニット４４５から射出される励起光や検出光（蛍光）の波長を制御するフィルタ制御部４４６Ｃが配置されている。
なお、励起フィルタ４５６、ダイクロイックミラー４５７、吸収フィルタ４５８は１枚ずつ用いられてもよいし、複数枚用いられてもよい。
【００６２】
ＡＦユニット４４６はフィルタユニット４４５の励起光射出側に配置されていて、後述するコンピュータＰＣの指示に基づき、励起光を、対物レンズ４４８を介して細胞ＣＥに集光させるように配置されている。
レボルバ４４７は、ＡＦユニット４４６の励起光射出光側に配置されていて、倍率の異なる複数の対物レンズ４４８が配置されている。レボルバ４４７には、後述するコンピュータＰＣの指示に基づき、励起光が入射される対物レンズ４４８を選択・制御する対物レンズ制御部４５９が配置されている。
【００６３】
なお、対物レンズ４４８は、検出部４４０からＸ軸動作ステージ４２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙにそれぞれ設けられた孔を通して保温箱４２１内のインキュベータボックス内部が観察可能な構造になっている。
Ｘ軸動作ステージ４２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙには、ステージが動作する範囲を見込んで孔の大きさは多少余裕を見込んである。
そのため、保温箱４２１内において雰囲気を細胞の培養に適した湿度に保っていても、前記孔を通じて雰囲気が検出部４４０に対して抜けてしまい、細胞の培養に適した温度を維持できなくなり、細胞の活性低下を引き起こす可能性がある。
そこで、このような細胞培養に適した温度の雰囲気が保温箱４２１と検出部４４０との間で導通することを抑制する抑制手段４９９を設けてもよい。
その抑制手段４９９は、レボルバ４４７や対物レンズ４４８の動きを妨害しないように空気の流れを抑制できればよく、例えばフィルムや透明シートなど柔軟な材料からなるシートを保温箱４２１と検出部４４０との境目に設けられた孔の周囲に貼り付け、レボルバの周囲に垂らした状態で取り付ける幕状のものが考えられる。
【００６４】
フィルタユニット４４５の検出光射出側には、検出光を検出器４４９および光量モニタ４５０に集光する集光レンズ４６０が配置されている。
集光レンズ４６０の検出光射出側には、検出光の一部を検出器４４９に向けて反射し、残りの検出光を光量モニタ４５０に向けて透過するハーフミラー４６１が配置されている。
検出器４４９は、ハーフミラー４６１から反射された検出光が入射される位置に配置されている。また、検出器４４９には、検出器４４９からの検出信号を演算して後述するコンピュータＰＣに出力する検出器演算部４６２が接続されている。
なお、検出器４４９はラインセンサを用いても良いし、エリアセンサを用いても良いし、ラインセンサとエリアセンサとを共用してもよく、特に限定するものではない。
光量モニタ４５０は、ハーフミラー４６１を透過した検出光を測定し、測定した値をコンピュータＰＣに出力するように配置されている。
なお、上述のように、光量モニタ４５０を用いて検出光の光量を測定しても良いし、照度計やパワーメータなどを用いて検出光の光量を測定しても良い。
【００６５】
ヒータ４４０Ｈは、検出部４４０内を例えば３０℃から３７℃となるように保温制御している。ファン４５１は、検出部４４０内の空気を対流させ、検出部４４０内の温度を均一化するように配置されている。そのため、検出部４４０内の温度が保温箱４２１と近い温度に維持され、保温箱４２１の温度をより安定化させやすくなる。
冷却ファン４５２は、検出部４４０内に配置された温度センサ（図示せず）の出力に基づき、検出部４４０内の温度を下げるように駆動される。そのため、例えばモータなどの発熱による異常な検出部４４０内の温度上昇を防止することができる。
【００６６】
図１４は、本実施の形態に係るインキュベータボックスを示す斜視図であり、図１５は、本実施の形態に係るチャンバの断面図である。
インキュベータボックス５００は、図１４および図１５に示すように、チャンバ（被検査物）５１０と格納する筐体５０１と、筐体５０１とともに密閉空間を形成するカバー５０２とから概略構成されている。筐体５０１およびカバー５０２には、外界からの磁場を遮断する防磁処理や、インキュベータボックス５００に発生した静電気を除去する静電除去処理が施されている。
【００６７】
筐体５０１は、底板５０３と側壁５０４とから形成されていて、底板５０３の測定エリアに対応する領域は、ガラスのような透光性を有する材料で形成されている。底板５０３の他の領域および側壁５０４は、例えば、アルマイト処理されたアルミニウムやＳＵＳ３１６のようなステンレススチールなど防食性の高い遮光性の材料で制作するのが好ましく、より好ましくは、保温性の観点から熱伝導率の低い材料を選択するとよい。
また、底板５０３には、チャンバ５１０を保持するためのアダプタ５０５と、チャンバ５１０の温度を測定する温度センサ５０６と、が配置されている。なお、上述のようにアダプタ５０５を用いてチャンバ５１０を保持しても良いし、アダプタ５０５を用いないでチャンバ５１０を保持しても良い。
温度センサ５０６の出力は、インキュベータ温度検知部５０６Ｓを介してコンピュータＰＣに入力されるとともに、検出ユニット４２０の壁面に配置された温度表示部５０７にも入力されている。コンピュータＰＣは、図１３に示すインキュベータ温度制御部５０６Ｃを介してヒータ４２１Ｈなどを制御して、インキュベータボックス５００内の温度が一定に保たれるように制御するようになっている。
【００６８】
カバー５０２は、照明光を透過するガラス板５１７と、ガラス板５１７を支持する支持部５１７Ａと、から構成されている。ガラス板５１７には、測定エリアに対応する領域に反射防止膜が両面に形成されていても良い。反射防止膜を両面に形成することにより、透過観察・落射観察におけるガラス板５１７による反射を防止するようになっている。
なお、ガラス板５１７の面積は、インキュベータボックス５００の底板５０３と略同じ面積であっても良いし、測定を問題なく行うために必要最小限の面積であっても良い。
【００６９】
チャンバ５１０は、図１５に示すように、対物レンズ４４８により観察するための下部ガラス部材５１１と、透過光源４２３からの光を透過するための上部ガラス部材５１２と、下部ガラス部材５１１および上部ガラス部材５１２を支持する枠部材５１３とから概略形成されている。
枠部材５１３の対向する辺には、培養液を循環させる流路が形成された継ぎ手５１４が形成されている。継ぎ手５１４には、後述する培養液循環配管４７７が接続され、培養ユニット４７０との間で培養液が循環されるようになっている。
また、枠部材５１３には、培養液の流れを均一化する整流子５１５が一対、培養液の流れに対して略垂直に配置されている。整流子５１５は、例えば小孔がマトリクス状に形成された板部材からなり、培養液が分散して複数形成された小孔を流れることにより、その流れを均一化している。そして、両整流子５１５の間には、細胞ＣＥが播種されたスライドガラス５１６が配置されている。
【００７０】
なお、上述のように、インキュベータボックス５００は内部にチャンバ５１０が配置されるものでも良いし、図１６（ａ）に示すように、内部にマイクロプレート（被検査物）５２０（またはウェルプレート）が配置されるものでもよい。
この構成の場合には、図１６（ａ）に示すように、インキュベータボックス５００ａの筐体５０１には、マイクロプレート５２０を口の字状に囲む水槽５２１と、水槽５２１の内側に配置された内部ファン５２２と、培養ガスを供給するコネクタ５２３と、培養ガス中の二酸化炭素ガス濃度を検出する培養ガス濃度センサ５２４とが配置されている。
温度センサ５０６は、マイクロプレート５２０の温度を測定するように配置されている。温度センサ５０６からコンピュータＰＣに入力されたマイクロプレート温度は、メモリにテキストデータとして蓄積されるとともに、コンピュータＰＣにおいてデータ処理が可能とされる。
培養ガス濃度センサ５２４は、コンピュータＰＣおよび培養ガス濃度表示部５２４Ｄに二酸化炭素ガス濃度を出力している。
【００７１】
水槽５２１の側壁５２１Ｗは筐体５０１の側壁の高さよりも低く形成されている。また、コネクタ５２３とは、供給された培養ガスが側壁５２１Ｗに当たるように、配置関係が調節されている。水槽５２１には殺菌された滅菌水が貯えられ、インキュベータボックス５００ａ内の湿度を略１００％に調節している。
内部ファン５２２は、その送風方向にマイクロプレート５２０が配置されないよう、水槽５２１の側壁５２１Ｗに沿って送風するように配置されている。
なお、培養ガス濃度センサ５２４は、水槽５２１の側壁５２１Ｗ内面に配置されていても良いし、インキュベータボックス５００ａから配管を外部へ配置し、吸引ポンプによりインキュベータボックス５００ａ内の培養ガスを吸引して培養ガス濃度センサ５２４でその濃度を検出しても良い。
【００７２】
このようなインキュベータボックス５００ａを用いる場合には、後述する培養ガス混合槽４９１の培養ガス供給先を、培養液瓶４７２からインキュベータボックス５００ａに変更するとともに、培養ユニット４７０から培養液を供給する必要がなくなるため、培養液ポンプ４８０などのポンプ類の動作を停止させている。
【００７３】
このような構成をとることにより、インキュベータボックス５００ａによって、温度環境と比較して、その変化や不均一が細胞ＣＥへのダメージの少ない湿度環境および培養ガス濃度を維持するため、細胞ＣＥへのダメージを低減することができる。
また、検出部４４０と直接接触しないインキュベータボックス５００ａにおいて湿度および培養ガス濃度を維持しているため、観察の際におけるコンタミネーションを防止することができる。
さらに、保温箱４２１内は細胞ＣＥの培養に適した湿度および培養ガス濃度に維持する必要がないため、保温箱４２１内に配置される対物レンズ４４８などが、湿度により機能を損なうことを防止することができる。また、対物レンズ４４８などの寿命が短縮することも防止することができる。
【００７４】
なお、上述のように、チャンバ５１０は密閉されているものでも良いし、密閉されていない開放型チャンバでも良い。開放型チャンバは、上部ガラス部材５１２を備えない以外はチャンバ５１０と同一構成として形成されている。
また、開放型チャンバを用いる場合には、上述したインキュベータボックス５００を用いて、インキュベータボックス５００ａ内を培養ガスで満たし、開放型チャンバには、培養液を供給している。
【００７５】
なお、インキュベータボックス５００ａに対して、図１６（ｂ）に示すように、上述したチャンバ５１０を用いてもよい。この場合には、培養ガスを供給するコネクタ５２３を塞ぐとともに、培養ガス濃度センサ５２４を使用しない。また、チャンバ５１０の大きさがマイクロプレート５２０と異なる場合には、アダプタ５０５を用いてインキュベータボックス５００ａにチャンバ５１０を配置してもよい。また、水槽５２１に滅菌水を入れなくてもよく、水槽５２１自体をインキュベータボックス５００ａから取り外しても良い。また、温度センサ５０６は、チャンバ５１０の温度を測定している。
なお、コネクタ５２３は上述のように塞いでもよいし、培養ガス供給配管４９７を接続したまま、インキュベータボックス５００ａへの培養ガスの供給を止めるだけでも良い。
【００７６】
培養ユニット４７０は、図１２および図１３に示すように、培養液を内部に収納する滅菌箱４７１と、培養ガスを生成する混合部４９０とから概略構成されている。
滅菌箱４７１には、滅菌箱４７１内を所定の温度に保温するヒータ４７１Ｈと、培養液を内部に蓄える培養液瓶４７２と、予備の培養液を内部に蓄える予備タンク４７３と、使用済みの培養液を入れる廃液タンク４７４と、滅菌箱４７１内を殺菌するＵＶランプ４２５と、培養液瓶４７２などを滅菌箱４７１から出し入れする際に用いる開閉扉４７５と、培養ユニット４７０の主電源をＯＮ・ＯＦＦする主電源スイッチ４７６が備えられている。
【００７７】
培養液瓶４７２には、インキュベータボックス５００との間で培養液を循環させる培養液循環配管４７７と、予備タンク４７３から予備の培養液を供給する補給配管４７８と、培養液瓶４７２から使用済みの培養液を廃液タンク４７４に排出する廃液配管４７９とが配置されている。
また、培養液循環配管４７７には、培養液を培養液瓶４７２からインキュベータボックス５００に送り出し、培養液を循環させる培養液ポンプ４８０が配置されている。培養液ポンプ４８０によりチャンバ５１０内の培養液を新しいものに交換することができるので、培養液を交換できないものと比較して、細胞ＣＥの培養できる期間をより長くすることができる。
補給配管４７８には、予備タンク４７３から培養液を培養液瓶４７２に送る補給ポンプ４８１が配置され、廃液配管４７９には、培養液瓶４７２から使用済みの培養液を廃液タンク４７４に送る廃液ポンプ４８２が配置されている。
なお、上述のように、使用済みの培養液を貯める廃液タンク４７４を用いても良いし、廃液タンク４７４を用いないで、直接使用済みの培養液を外部に排出する排出ポートを設けても良い。
【００７８】
培養液瓶４７２には、内部の培養液温度を検出する培養液温度センサ（図示せず）が配置され、培養液温度センサの出力は培養液温度検出部４８３を介してコンピュータＰＣに入力されるように配置されている。また、コンピュータＰＣに入力された培養液温度のデータは、テキストデータなどとしてメモリに蓄積され、細胞ＣＥの検出結果との比較・検証などに用いることができる。
【００７９】
ヒータ４７１Ｈには、コンピュータＰＣからの指示に基づき、滅菌箱４７１内の温度を介して培養液の温度を制御する培養液温度制御部４８４が配置されている。培養液温度制御部４８４により、培養液瓶４７２から供給される培養液の温度は、ほぼ３７℃に保たれ、培養液の温度変化による細胞ＣＥの活性低下が防がれている。また、培養ユニット４７０の壁面には、前述の培養液温度センサにより検出された培養液温度を表示する温度表示部４８５が配置されている。
培養液ポンプ４８０には、コンピュータＰＣの指示に基づき、培養液の循環を制御する培養液ポンプ制御部４８６が配置されている。また、補給ポンプ４８１および廃液ポンプ４８２もコンピュータＰＣの指示に基づき、その動作が制御されるように配置されている。
【００８０】
ＵＶランプ４２５は、培養ユニット４７０の壁面に配置されたＵＶランプスイッチ４３６と接続され、ＵＶランプ４２５とＵＶランプスイッチ４３６との間には、ＵＶランプ４２５の動作を時間的に制御するタイマ４３７が配置されている。さらに、ＵＶランプ４２５の点灯を表示する滅菌中表示ランプ（図示せず）が配置されている。
なお、ＵＶランプ４２５は、主電源スイッチ４７６とは別個に制御されており、主電源がＯＦＦされていても動作することができるようになっている。
【００８１】
混合部４９０には、図１２および図１３に示すように、混合部４９０内を所定の温度に保温するヒータ（図示せず）と、インキュベータボックス５００に供給する培養ガス中の二酸化炭素ガス濃度を調節する培養ガス混合槽４９１と、培養ガス混合槽４９１に培養ユニット４７０の外部に配置されたＣＯ２タンク４９２から二酸化炭素ガスを供給するＣＯ２ポンプ４９３とが配置されている。
【００８２】
培養ガス混合槽４９１には、内部の二酸化炭素ガス濃度を検出するＣＯ２濃度検出部４９４が配置され、ＣＯ２濃度検出部４９４の出力がコンピュータＰＣに入力されるように配置されている。ＣＯ２ポンプ４９３には、コンピュータＰＣの指示に基づいて、培養ガス混合槽４９１に供給する二酸化炭素ガス量を制御するＣＯ２濃度制御部４９５が配置されている。また、培養ユニット４７０の壁面には、ＣＯ２濃度検出部４９４により検出された培養ガス混合槽４９１内の二酸化炭素ガス濃度を表示するＣＯ２濃度表示部４９６が配置されている。
さらには、培養ガス混合槽４９１と培養液瓶４７２との間に培養ガス供給配管４９７が配置されている。そのため、培養ガス供給配管４９７を介して培養液に培養ガスが供給され、培養液中に培養ガスを十分に溶け込ませることができる。このように、培養液瓶４７２内で二酸化炭素ガスの濃度が５％の培養ガスが溶解された培養液を生成することにより、培養気体および細胞ＣＥの育成に必要な栄養素が含まれた培養液が、後述するチャンバ５１０に供給される。また、培養ガスを培養液に溶解させることにより、培養液のｐＨなどを調整することができる。
ＣＯ２濃度検出部４９４からコンピュータＰＣに入力された二酸化炭素ガス濃度は、メモリにデータとして蓄積されるとともに、コンピュータＰＣにおいてデータ処理が可能とされている。
【００８３】
次に、上記の構成からなる生体試料観察システム４１０における観察方法について説明する。
まず、本実施の形態における走査方法および検出範囲の選択について図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を参照して説明する。
図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本実施の形態における走査方法および検出範囲の選択例を示す図である。
【００８４】
図１７（ａ）に示す例では、表示された画像上において測定対象範囲Ｍの左上の点ａと右下の点ｂとを指定することにより、測定対象範囲Ｍ（図中の破線で囲まれた範囲）を設定している。具体的には、点ａ−点ｂ間をマウスのような機器を用いてドラッグして測定対象範囲Ｍを設定しても良いし、点ａおよび点ｂの座標値を入力して指示しても良い。
検出器４４９による測定部分は、図中の矢印で示すように、設定された測定対象範囲Ｍ内を左右方向に走査される。つまり、図中の左から右へ走査される際には、Ｘ軸方向と平行に走査され、右から左へ走査される際には、左斜め下方向に走査される。このうち、左から右へ走査される時に細胞ＣＥの撮像が行われる。
【００８５】
図１７（ｂ）は、上述した方法で設定される測定対象範囲Ｍが２つの例である。まず、上述した方法で２つの測定対象範囲ＭＡ、ＭＢが設定される。測定対象範囲ＭＡと測定対象範囲ＭＢとは、図中のＸ軸方向に所定間隔を空けて並ぶとともに、Ｙ軸方向において、その全てが重複するように設定されている。
この例における検出器４４９による測定部分は、図中の矢印で示すように、測定対象範囲ＭＡ、ＭＢを並列に測定するように走査される。つまり、図中の左から右へ走査される際に、測定対象範囲ＭＡから測定対象範囲ＭＢへ走査され、右から左へ走査される際には、測定対象範囲ＭＢから測定対象範囲ＭＡへ走査される。
【００８６】
図１７（ｃ）は、上述した方法で設定される測定対象範囲が２つの例であって、２つの測定対象範囲ＭＡ、ＭＢの配置が異なっている例である。ここでは、測定対象範囲ＭＡと測定対象範囲ＭＢとは、図中のＸ軸方向に所定間隔を空けて並ぶとともに、図中のＹ軸方向において、その一部分が重複するように設定されている。
この例における検出器４４９による測定部分は、図中の矢印で示すように、測定対象範囲ＭＡ、ＭＢのＹ軸方向に重複する部分のみが連続して走査されている。つまり、まず、測定対象範囲ＭＡの重複していない部分の走査が行われる。次に、測定対象範囲ＭＡ、ＭＢの重複している部分の走査が連続して行われる。そして、測定対象範囲ＭＢの重複していない部分の走査が行われる。
【００８７】
図１７（ｄ）は、上述した方法で設定される測定対象範囲Ｍが２つの例であって、２つの測定対象範囲ＭＡ、ＭＢの配置が図１７（ｂ）と同様であるが、走査方法が異なる例である。
この例における検出器４４９による測定部分は、図中の矢印で示すように、測定対象範囲ＭＡ、ＭＢが別個に走査されている。つまり、まず測定対象範囲ＭＡの全範囲の走査が行われた後に、測定対象範囲ＭＢの全範囲の走査が行われる。
【００８８】
また、上述した図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す走査方法のうち、トータルの移動距離または走査時間が最短になる走査方法が、後述する設定されたパラメータおよび測定モードに基づいて、コンピュータＰＣにより自動的に選択される。
【００８９】
なお、細胞を培養する範囲を撮像するとき、このように測定対象範囲Ｍを設定するなど複数の領域（検出範囲）に分けて撮像できる構成であれば、必要に応じて必要な部分だけの撮像を行うことが可能となる。
例えば、コンピュータＰＣの設定を変更して、走査対象となる全範囲の走査と、所定の一部の領域の走査とが交互に行われるようにしておけば、短い期間しか起こらない生体試料特有の現象を捉えることができる。一例として、走査対象となる全範囲の走査を３０分ごとに行う場合、その合間に注目すべき細胞が存在する所定の測定対象範囲Ｍの走査が行われるようにしておけば、１５分程度しか発現しない特有の現象が注目すべき細胞に起こったことを捉えることも可能となる。
また、必要なときに必要な測定対象範囲Ｍだけを走査するため、走査時間が短縮できるとともに、他の細胞に対する光の照射時間を短くすることができる。
【００９０】
次に、細胞ＣＥの測定にかかる手順にについて、各フローチャートを用いながら説明する。
まず、細胞ＣＥの測定の前に、測定パラメータの設定が行われる。そこで、測定パラメータの設定の流れを、図１８を参照しながら説明する。
図１８は、測定パラメータの設定の流れを説明するフローチャートである。
まず、測定パラメータの設定が行われる（ＳＴＥＰ２１）。
その後、デフォルトの条件設定が行われる（ＳＴＥＰ２２）。ここで設定される条件は、例えばＣＯ２濃度５％、温度３７℃などの培養条件および測定条件であり、これらの設定条件はユーザーによって所定の条件に変更することができる。
【００９１】
次に、測定対象の選択を行う（ＳＴＥＰ２３）。測定対象とは、例えばマイクロプレート５２０や、スライドガラス５１６など、細胞ＣＥの容器である。
次に、測定モードの選択を行う（ＳＴＥＰ２４）。測定モードには、エリア撮像モードや、ライン撮像モードや、自動モード等がある。自動モードとは他の測定モードの中から測定時間の短い測定モードを自動的に選択するモードである。
【００９２】
次に、測定倍率を選択し（ＳＴＥＰ２５）、その後、検出波長を選択する（ＳＴＥＰ２６）。測定倍率の選択、および検出波長の選択は、それぞれ２種類以上の選択肢の中から選択することも可能である。
ここで、検出波長の選択方法としては、使用する蛍光タンパク、例えば、ＧＦＰ、ＨＣ‐Ｒｅｄ等のリストをコンピュータＰＣに予め記憶させておき、記憶させたリストの中から選択する。コンピュータＰＣは、選択された蛍光タンパクに基づいて自動的に観測に最適な励起フィルタ４５６や吸収フィルタ４５８などを選択する。このようにして、細胞ＣＥから所定の蛍光を検出することができる。
なお、測定中の励起フィルタ４５６や吸収フィルタ４５８、対物レンズ４４８等の変更は、Ｘ軸動作ステージ４２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙの駆動に同期して自動的に行なわれる。
【００９３】
次に、測定間隔が設定される（ＳＴＥＰ２７）。
そして、プレビュー画面が取り込まれ（ＳＴＥＰ２８）、プレビュー画像がモニタに表示される（ＳＴＥＰ２９）。ここでは、ユーザーがプレビュー画像のモニタへの表示を指示するプレビューボタンなどを用いて指示を出すことにより、プレビュー画像がモニタに表示される。そして、ユーザーがモニタに表示されたプレビュー画像を確認することができる。
【００９４】
次に、測定範囲の選択が行われる（ＳＴＥＰ３０）。測定範囲の選択後、再度プレビュー画像をモニタに表示させて、測定範囲が所定の範囲であるか確認してもよい。
次に、設定された複数の測定間隔から所定の測定間隔を選択する（ＳＴＥＰ３１）。
そして、測定開始スイッチ（図示せず）が押されたら（ＳＴＥＰ３２）、細胞ＣＥの測定が開始される（ＳＴＥＰ３３）。測定開始スイッチが押されない場合には、測定開始スイッチが押されるまで待機している（ＳＴＥＰ３２）。
【００９５】
なお、ＳＴＥＰ３２において、測定開始スイッチが押されない場合には、各種設定を再設定できるように、種々所定のＳＴＥＰに戻ることが可能な設定にしてもよい。
【００９６】
測定パラメータの設定が完了したら、次に、細胞ＣＥの測定が行われる。そこで、細胞ＣＥの測定の流れを、図１９を参照しながら説明する。
図１９は、測定の流れを説明するフローチャートである。
まず、測定が開始されると、測定対象範囲が読み込まれる（ＳＴＥＰ４１）。その後、倍率が読み込まれ（ＳＴＥＰ４２）、検出波長が読み込まれる（ＳＴＥＰ４３）。
次に、測定モードが読み込まれる（ＳＴＥＰ４４）。ここでは、読み込まれた測定対象範囲、倍率、検出波長（蛍光波長）などに基づき、最適なステージ走査方法が決定される。測定モードが自動モードに設定されている場合には、撮像モードもここで決定される。
【００９７】
次に、決定されたステージ走査方法に応じたＸ軸動作ステージ４２２Ｘ、Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙ等の動作方法が解析され（ＳＴＥＰ４５）、解析された動作方法のデータ（動作データ）は、コンピュータＰＣのテーブルに保存される（ＳＴＥＰ４６）。
その後、エリアセンサモードが選択されているか否かにより、異なる測定方法で測定が行われる（ＳＴＥＰ４７）。
【００９８】
まず、エリアセンサモードが選択されている場合について説明する。
測定開始スイッチが押されると、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸおよびＹ軸動作ステージ４２２Ｙを測定開始位置へ移動させる（ＳＴＥＰ５０）。ここでは、コンピュータＰＣが入力された測定開始位置を読み込み、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸおよびＹ軸動作ステージ４２２Ｙを測定開始位置に移動させるとともに、細胞ＣＥが対物レンズ４４８の撮影視野内に位置するように移動される。
そして、シャッタ４３５がＯＰＥＮにされて（ＳＴＥＰ５１）、対物レンズ４４８が選択される（ＳＴＥＰ５２）。ここでは、コンピュータＰＣが設定された測定倍率に基づいて、レボルバ４４７を駆動して所定の倍率の対物レンズ４４８を選択する。
【００９９】
次に、フィルタユニット４４５が選択される（ＳＴＥＰ５３）。ここでは、コンピュータＰＣが設定された蛍光タンパクに基づいて、フィルタ制御部４４６Ｃが測定に最適な励起フィルタ４５６、吸収フィルタ４５８などを選択する。
以上の測定開始スイッチが押されてからここまで（ＳＴＥＰ５０からＳＴＥＰ５３まで）の動作は、測定モードに併せて自動で選択され、実行される。
その後、フォーカス位置が検出され（ＳＴＥＰ５４）、画像の取り込みおよびコンピュータＰＣの画像メモリ部への画像データ出力が行われる（ＳＴＥＰ５５）。
【０１００】
そして、必要な画像の取得が完了していなければ、再び対物レンズ４４８の選択（ＳＴＥＰ５２）から画像の取り込みおよびコンピュータＰＣの画像メモリ部への画像データ出力（ＳＴＥＰ５５）までの動作が、必要な画像の取得が完了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ５６）。
必要な画像の取得が完了すると、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸまたはＹ軸動作ステージ４２２Ｙが１ステップ駆動される（ＳＴＥＰ５７）。そして、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸまたはＹ軸動作ステージ４２２Ｙが移動した位置が測定対象範囲内であれば、再び対物レンズ４４８の選択（ＳＴＥＰ５２）から１ステップステージ駆動（ＳＴＥＰ５７）までの動作が繰り返される。この繰り返し作業は、ステージ４２２の移動した位置が測定対象範囲外になるまで繰り返される（ＳＴＥＰ５８）。
【０１０１】
Ｘ軸動作ステージ４２２ＸまたはＹ軸動作ステージ４２２Ｙの移動先が測定対象範囲外となると、シャッタ４３５がＯＦＦされる（ＳＴＥＰ５９）。
その後、所定の測定時間間隔になると、再びシャッタ４３５がＯＰＥＮ（ＳＴＥＰ５１）にされてからシャッタ４３５がＣｌｏｓｅされる（ＳＴＥＰ５９）までの動作が、測定時間が終了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ６０）。
【０１０２】
次に、エリアセンサモードが選択されていない場合について説明する。
測定開始スイッチが押されると、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸおよびＹ軸動作ステージ４２２Ｙを測定開始位置へ移動させる（ＳＴＥＰ７０）。ここでは、コンピュータＰＣが入力された測定開始位置を読み込み、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸおよびＹ軸動作ステージ４２２Ｙを測定開始位置に移動させるとともに、細胞ＣＥが対物レンズ４４８の撮影視野内に位置するように移動される。
そして、シャッタ４３５がＯＰＥＮにされて（ＳＴＥＰ７１）、フォーカス位置が検出される（ＳＴＥＰ７２）。
【０１０３】
次に、対物レンズ４４８が選択される（ＳＴＥＰ７３）。ここでは、コンピュータＰＣが設定された測定倍率に基づいて、レボルバ４４７を駆動して所定の倍率の対物レンズ４４８を選択する。
そして、フィルタユニット４４５が選択される（ＳＴＥＰ７４）。ここでは、コンピュータＰＣが設定された蛍光タンパクに基づいて、フィルタ制御部４４６Ｃが測定に最適な励起フィルタ４５６や吸収フィルタ４５８などを選択する。これら測定開始スイッチが押されてからここまで（ＳＴＥＰ７０からＳＴＥＰ７４まで）の動作は、測定モードに併せて自動で選択され、実行される。
【０１０４】
その後、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸおよびＹ軸動作ステージ４２２Ｙの駆動が開始され（ＳＴＥＰ７５）、画像の取り込みおよびコンピュータＰＣのメモリ部への画像データ出力が行われる（ＳＴＥＰ７６）。
そして、必要な画像の取得が完了していなければ、再び対物レンズ４４８の選択（ＳＴＥＰ７３）から画像の取り込みおよびコンピュータＰＣのメモリ部への画像データ出力（ＳＴＥＰ７６）までの動作が繰り返され、必要な画像の取得が完了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ７７）。
【０１０５】
必要な画像の取得が完了すると、シャッタ４３５がＣｌｏｓｅされる（ＳＴＥＰ７８）。
その後、所定の測定時間間隔になると、再びシャッタ４３５がＯＰＥＮ（ＳＴＥＰ７１）にされてからシャッタ４３５がＣｌｏｓｅされる（ＳＴＥＰ７８）までの動作が、測定時間が終了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ７９）。
【０１０６】
細胞ＣＥの撮像が終了すると、次には撮像された画像の処理が行われる。そこで、撮像された画像の処理方法について、図２０を参照しながら説明する。
図２０は、画像の処理方法を説明するフローチャートである。
まず、コンピュータＰＣの画像処理部は、メモリ部に蓄積された撮像画像から、背景画像を抽出する（ＳＴＥＰ９１）と共に、撮像画像から背景画像（バックグラウンド）を除去する（ＳＴＥＰ９２）。
次に、強調できる画像の最大輝度範囲を読み込み（ＳＴＥＰ９３）、最大輝度範囲に応じて、例えば所定係数を掛けて画像を強調する（ＳＴＥＰ９４）。これらの処理により、バックグラウンドを除去した画像から１つ１つの細胞ＣＥを粒状に認識し易いように画像が強調される。
【０１０７】
そして、強調された画像から、例えば所定の閾値以上の輝度を有する部分を抽出することで、細胞ＣＥの１つ１つの輝度を明確な粒状として認識する（ＳＴＥＰ９５）。
次に、細胞ＣＥの重心位置や面積等の幾何学的特徴量や、化学的特徴量や、蛍光輝度等の光学的特徴量をより正確に認識するとともに、細胞ＣＥの位置情報とも関連付けて抽出する（ＳＴＥＰ９６）。これら特徴量を抽出することにより、１つ１つの細胞ＣＥを識別することができる。
細胞ＣＥの特徴量を抽出した後、細胞ＣＥを認識するために行った強調作業（ＳＴＥＰ９４）の補正を行う（ＳＴＥＰ９７）。この補正により、画像の強調のために用いられた所定係数の影響が除去される。
次に、補正後の特徴量を、例えばファイルに出力するとともにそのファイルに蓄積する（ＳＴＥＰ９８）。
【０１０８】
そのため、コンピュータＰＣの画像処理部は、スライドガラス、マイクロプレートなどの全面の各位置における細胞ＣＥの蛍光量分布等を画像化することができる。また、画像処理部は、１つ１つの細胞ＣＥを正確に追跡可能であるので、例えば、所定の数の細胞ＣＥだけに注目し、培養を行いながら細胞ＣＥ内部の蛍光分布を局所的に長時間測定することも可能である。更に、細胞ＣＥを培養しながら、例えば、一定時間毎にスライドガラスや、マイクロプレートなどの全面を測定し、時間経過に対する細胞ＣＥの蛍光量を自動測定することも可能である。
【０１０９】
次に、撮像画像から細胞ＣＥの特徴量などのデータが抽出された後に行われるデータ処理について、図２１を参照しながら説明する。
図２１は、データ処理の流れを説明するフローチャートである。
ここでは、コンピュータＰＣのデータ処理部によって、ファイル内に蓄積された細胞ＣＥのデータ（特徴量）の処理が行われる。
まず、データ処理部は、ファイル内に蓄積された細胞ＣＥの生データ（特徴量）を読み込む（ＳＴＥＰ１０１）とともに、細胞ＣＥごとに時系列に並ぶようにデータの並べ替えが行われる（ＳＴＥＰ１０２）。データが並べ替えられると、データ処理部は、細胞ＣＥごとに輝度、すなわち発現量の経時的変化をグラフ化する（ＳＴＥＰ１０３）。
グラフ化が完了すると、データ処理部は、グラフをプレビュー表示し（ＳＴＥＰ１０４）、グラフ化データをファイルに出力する（ＳＴＥＰ１０５）。
【０１１０】
この処理を行うことにより、細胞ＣＥを長期間培養した場合における１つの細胞の経時的変化を容易に観察することができる。従って、培養中の時間経過に伴う細胞ＣＥの発現量の変化等を正確、かつ容易に測定することができる。
【０１１１】
次に、細胞ＣＥの測定時に行われる照射光量の調整について、図２２を参照しながら説明する。
図２２は、光量の調整の流れを説明するフローチャートである。
まず、細胞ＣＥに照射される照射光量が測定される（ＳＴＥＰ１１１）。照射光量は、光量モニタ４５０の出力から算出されてもよいし、照度計を設けて測定しても良いし、パワーメータを設けてパワーメータの出力から算出してもよい。
【０１１２】
測定された照射光量が許容範囲内であれば、再び照射光量の測定（ＳＴＥＰ１１１）に戻り、照射光量が許容範囲外になるまで繰り返される（ＳＴＥＰ１１２）。
照射光量が許容範囲外になると、光量調整機構４４３に含まれるＮＤフィルタ（図示せず）が交換され（ＳＴＥＰ１１３）、照射光量が許容範囲内になるように調節される。その後、再び照射光量の測定（ＳＴＥＰ１１１）に戻り、照射光量の調節が繰り返される。
【０１１３】
次に、チャンバ５１０への培養液の補給・交換の制御方法を、図２３を参照しながら説明する。
図２３は、培養液の補給・交換方法を説明するフローチャートである。
まず、撮像された画像のバックグラウンド（背景）値が解析される（ＳＴＥＰ１２１）。撮像された画像のバックグラウンドには培養溶液の自家蛍光が撮像されており、この培養溶液の自家蛍光の輝度が解析される。
ここで、培養液は古くなるほど自家蛍光の輝度が高くなるため、自家蛍光の輝度を測定することにより、培養液の交換時期を検出することができる。
【０１１４】
そして、解析されたバックグラウンド値の経時的変動が所定の規定値以内であれば、再びバックグラウンド値の解析（ＳＴＥＰ１２１）に戻り、バックグラウンド値の経時的変動が所定の規定値より大きくなるまで繰り返される（ＳＴＥＰ１２２）。
バックグラウンド値の経時的変動が所定の規定値より大きくなると、培養液の廃液ポンプ４８２が駆動され（ＳＴＥＰ１２３）、次いで培養液の補給ポンプ４８１が駆動される（ＳＴＥＰ１２４）。
【０１１５】
なお、培養液の補給・交換の時期は、上述のように、培養液の自家蛍光により決定しても良いし、連続して行ってもよいし、予めユーザーが指定した時間間隔で自動的に補給・交換を行っても良いし、予め登録されているテーブルから細胞ＣＥを選択することにより、適宜、培養液の交換時期を指定できるようにしてもよい。また、交換する量もユーザーが設定しても良いし、培養液の自家蛍光により決定してもよいし、チャンバ５１０内の培養液を一括して全て交換してもよいし、予め登録されているテーブルから細胞ＣＥを選択することにより、適宜、培養液の交換量を指定できるようにしてもよい。
重量などで換算して自動で設定しても良い。
なお、本実施の形態においては、撮像された画像を用いてバックグラウンドの自家蛍光の値を検出しているが、この検出は細胞ＣＥが存在しない場所を撮像した画像から検出しても良いし、培養液瓶４７２近傍に、例えば光学的検出器を設けて検出してもよい。
上述したような測定手順により、図２４に示すような、１つ１つの細胞の経時的位置変化を表した細胞追跡画像を取得できる。
【０１１６】
次に、マイクロプレート５２０を用いて培養・測定する場合の手順を、図２５を参照しながら説明する。
図２５は、マイクロプレート５２０を用いて培養・測定する手順を説明するフローチャートである。
まず、インキュベータボックス５００ａの水槽５２１に滅菌水を供給する（ＳＴＥＰ１３１）。
次に、コンピュータＰＣを起動（ＳＴＥＰ１３２）してから、検出ユニット４２０および培養ユニット４７０の主電源をＯＮにする（ＳＴＥＰ１３３）。
【０１１７】
その後、インキュベータボックス５００ａ内の内部ファン５２２を駆動（ＳＴＥＰ１３４）して、インキュベータボックス５００ａ内の空気を循環させる。そして、ＣＯ２濃度制御部４９５を起動（ＳＴＥＰ１３５）して、インキュベータボックス５００ａに供給される培養ガスの二酸化炭素ガス濃度を５％に制御する。その後、各温度制御部を起動（ＳＴＥＰ１３６）して、培養液温度、培養ガス温度、保温箱４２１内の温度などを略３７℃に制御する。
【０１１８】
その後、検出ユニット４２０の開閉扉４２７を開けて（ＳＴＥＰ１３７）、インキュベータボックス５００ａをステージ４２２にセット（ＳＴＥＰ１３８）し、開閉扉４２７を閉じる（ＳＴＥＰ１３９）。
次に、透過光源４２３をＯＮにして（ＳＴＥＰ１４０）、細胞ＣＥに透過光を照射し、測定条件を設定する（ＳＴＥＰ１４１）。
【０１１９】
そして、測定開始ボタンをＯＮにする（ＳＴＥＰ１４２）ことで、細胞ＣＥの測定が開始される。
まず、所定の細胞ＣＥへ事前に走査を行ってオートフォーカス（ＳＴＥＰ１４３）が行われ、各部の焦点位置が決定されたところで、シャッタ４３５がＯｐｅｎされる（ＳＴＥＰ１４４）。
次に、細胞ＣＥの画像の取り込み・出力が行われる（ＳＴＥＰ１４５）。ここでは、取り込まれた画像データがコンピュータＰＣのメモリ部へ出力される。
【０１２０】
そして、必要な画像の取得が完了していなければ、再びオートフォーカス（ＳＴＥＰ１４３）から画像の取り込みおよび出力（ＳＴＥＰ１４５）までの動作が、必要な画像の取得が完了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ１４６）。ここで、必要な画像とは、例えば、選択された波長により撮影された画像や、選択された倍率により撮影された画像などのことである。
【０１２１】
必要な画像の取得が完了すると、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸまたはＹ軸動作ステージ４２２Ｙが１ステップ駆動される（ＳＴＥＰ１４７）。そして、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸまたはＹ軸動作ステージ４２２Ｙが移動した位置が測定対象範囲内であれば、再びオートフォーカス（ＳＴＥＰ１４３）から１ステップステージ駆動（ＳＴＥＰ１４７）までの動作が繰り返される。この繰り返し作業は、ステージ４２２の移動した位置が測定対象範囲外になるまで繰り返される（ＳＴＥＰ１４８）。
【０１２２】
Ｘ軸動作ステージ４２２ＸまたはＹ軸動作ステージ４２２Ｙの移動先が測定対象範囲外となると、シャッタ４３５がＣｌｏｓｅされ（ＳＴＥＰ１４９）、Ｘ軸動作ステージ４２２ＸおよびＹ軸動作ステージ４２２Ｙがホームポジションに移動される（ＳＴＥＰ１５０）。
その後、所定の測定時間間隔になると、再びオートフォーカス（ＳＴＥＰ１４３）からホームポジションへステージを移動させる（ＳＴＥＰ１５０）までの動作が、測定時間が終了するまで繰り返される（ＳＴＥＰ１５１）。
【０１２３】
測定時間が終了（ＳＴＥＰ１５２）すると、開閉扉４２７を開けて（ＳＴＥＰ１５３）、マイクロプレート５２０をインキュベータボックス５００ａから取り外す（ＳＴＥＰ１５４）。そして、水槽５２１から滅菌水を取り除き（ＳＴＥＰ１５５）、開閉扉４２７を閉じる（ＳＴＥＰ１５６）。
その後、保温箱４２１内のＵＶランプ４２５を点灯させ（ＳＴＥＰ１５７）、保温箱４２１内の滅菌を行い、測定を終了する。
【０１２４】
なお、上述のように、保温箱４２１内の滅菌を測定手順の最後に入れてもよいし、測定手順の最初に入れて、測定前に保温箱４２１の滅菌を行っても良い。
なお、上述のように、細胞ＣＥの測定ごとにオートフォーカスを行っても良いし、測定ごとの行わなくても良い。
【０１２５】
上記の構成によれば、保温箱４２１により温度環境が維持されるとともに、保温箱４２１内に配置されたチャンバ５１０により湿度環境および培養液環境が維持されているので、湿度環境および培養液環境は温度環境の影響を受け、チャンバ５１０内においても温度環境が維持されている。
そのため、細胞ＣＥにダメージを与えるような温度環境の急激な変化や不均一等は、湿度環境および培養液環境を介することで上記変化等が緩和されるため、細胞ＣＥへのダメージを低減することができる。
また、チャンバ５１０は、保温箱４２１と比較して、容積が小さいため、湿度環境および培養液環境を維持・制御しやすくなり、細胞ＣＥへダメージを与えにくくすることができる。
【０１２６】
また、保温箱４２１、インキュベータボックス５００、チャンバ５１０を介して細胞ＣＥを観察することができるため、細胞ＣＥにダメージを与えることなく培養しながら観察することができる。そのため、培養過程で起きる細胞ＣＥ内の挙動を正確、かつ経時的に測定することができる。
例えば、培養条件を変化させながら観察対象の細胞ＣＥの反応をリアルタイムで測定することができ、タンパク質の発現の有無や発現量の測定、時間経過に伴う発現量の変化等を正確に測定することができる。
【０１２７】
さらに、１回の観察における諸操作により細胞ＣＥの活性が損なわれることを防止することでき、同じ細胞ＣＥを複数回観察することができる。また、同じ細胞ＣＥを、時間間隔を空けて複数回観察することができるため、実験プロトコルを制限する必要がない。
【０１２８】
また、検出部４４０は、保温箱４２１、インキュベータボックス５００、を介してチャンバ５１０内の細胞ＣＥを観察するため、観察の際に細胞ＣＥをチャンバ５１０から出し入れする必要がなく、観察している間中チャンバ５１０内に固定することができる。そのため、測定のたびに正確に同じ位置を観察することができる。また、観察する際のコンタミネーションを防止することができるとともに、細胞ＣＥに対して負荷をかけることを防止することができる。
さらには、チャンバ５１０内の環境条件（例えば、二酸化炭素ガスおよび湿度の組み合わせ）により検出部４４０の機能が損なわれることを防止することができる。
【０１２９】
さらには、細胞ＣＥが保温箱４２１、インキュベータボックス５００内に配置されたチャンバ５１０内に収納されているので、チャンバ５１０を配置していない場合と比較して、細胞ＣＥとインキュベータボックス５００外の環境との距離を確保できる。そのため、細胞ＣＥが受けるインキュベータボックス５００外のステージ４２２の駆動モータおよび開閉扉４２７に設けた磁石による電界や磁界などの影響を緩和することができる。
【０１３０】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図２６から図２８を参照して説明する。
本実施の形態の生体試料観察システムの基本構成は、第２の実施の形態と同様であるが、第２の実施の形態とは、検出ユニットおよび培養ユニットの構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図２６から図２８を用いて検出ユニットおよび培養ユニット周辺のみを説明し、チャンバ等の説明を省略する。
図２６（ａ）は、本実施の形態における生体試料観察システムの正面図であり、図２６（ｂ）は、本実施の形態における生体試料観察システムの側面図である。
生体試料観察システム６００は、図２６に示すように、倒立型顕微鏡（顕微鏡撮像装置）６１０と、培養ステージ６２０とから概略構成されている。倒立型顕微鏡６１０と培養ステージ６２０とは一体的に固定されていても良いし、着脱ができるように構成されていてもよい。
【０１３１】
倒立型顕微鏡６１０に対して培養ステージ６２０が着脱できると、既存の倒立型顕微鏡を使用することもできる。この場合、例えば培養ステージ６２０の取り付けに係る形状・構造上の制約により、細胞ＣＥの近傍にステージの駆動モータが配置されても、細胞ＣＥに対する量電気や磁気の影響を緩和することができる。
また、例えば、倒立型顕微鏡６１０を用いて細胞ＣＥを観察する際には、培養ステージ６２０を倒立型顕微鏡６１０に取り付けることができ、それ以外の時（例えば細胞ＣＥの培養時）には、倒立型顕微鏡６１０を顕微鏡から取り外すことができる。
【０１３２】
図２７は、培養ステージ６２０の平面図であり、図２８は、培養ステージ６２０の斜視図である。
培養ステージ６２０は、図２６および図２７に示すように、筐体６２１と、筐体６２１の上面に設けられた開閉蓋６２２と、Ｘ軸動作ステージ４２２Ｘと、Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙと、小型または帯状のヒータ６２０Ｈと、放熱板６２３と、ファン６２４と、培養ガス供給コネクタ６２５とから概略構成されている。
【０１３３】
筐体６２１は、例えば、アルマイト処理されたアルミニウムやＳＵＳ３１６のようなステンレススチールなど防食性の高い遮光性の材料で制作するのが好ましく、より好ましくは、保温性の観点から熱伝導率の低い材料を選択するとよい。
筐体６２１の内部は、培養した細胞の観察を行うための測定エリア６２６と、細胞の培養のみを行う非測定エリア６２７とに分割されている。そして、培養ステージ６２０では、細胞の培養を行うとともに、細胞を保持するマイクロプレート５２０を内部に収納し、培養ステージ６２０の外部からマイクロプレート５２０内の細胞を観察することが可能な構成とされる。ここでは、図２７および図２８に示すように、培養容器としてマイクロプレート５２０を使用する場合について説明するが、ディッシュやフラスコを使用することも可能である。
【０１３４】
筐体６２１の非測定エリア６２７における側壁には、ファン６２４および培養ガス供給コネクタ６２５が配置されている。また、ファン６２４および培養ガス供給コネクタ６２５が配置されていない領域（測定エリア６２６も含む）には、ヒータ６２０Ｈとヒータ６２０Ｈの熱を拡散させる放熱板６２３が配置されている。
ファン６２４は、培養ステージ６２０内の空気を対流させるとともに、インキュベータボックス５００ａに直接風が当たらないようになっている。
培養ステージ６２０内の温度は、ヒータ６２０Ｈにより昇温され、３６．５℃±０．５℃に制御される。
【０１３５】
筐体６２１の底面には、図２７および図２８に示すように、Ｘ軸動作ステージ４２２Ｘ及びＹ軸動作ステージ４２２Ｙが設置されている。Ｘ軸動作ステージ４２２ＸおよびＹ軸動作ステージ４２２Ｙは、例えばモータとボールネジにより駆動される。
Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙには、小型もしくは帯状のヒータ（図示せず）が取り付けられている。ヒータは、マイクロプレート５２０が均等に温められる位置に配置されている。
【０１３６】
測定エリア６２６および非測定エリア６２７は、筐体６２１に固定された天板６２８および一対の仕切り受け６２９により、培養ステージ６２０内がＸ軸方向に分割されたものである。すなわち、図２７において仕切り受け６２９の左側領域が測定エリア６２６とされ、右側の領域が非測定エリア６２７とされている。
また、Ｘ軸動作ステージ４２２Ｘには、筐体６２１の断面形状と略一致する形状に形成された仕切り板６２９ａが取り付けられている。
この仕切り板６２９ａは、Ｘ軸動作ステージ４２２Ｘを非測定エリア６２７側へ移動させることにより、仕切り板６２９ａの両端部（Ｙ軸方向の端部）の側面が仕切り受け６２９と接触して筐体６２１の内部空間を左右（Ｘ軸）方向に２分割するように配置されている。
さらに、仕切り板６２９ａの天板６２８側の端部が天板６２８の下面と接触するように配置されているため、測定エリア６２６および非測定エリア６２７を、互いに分割された２つの空間とすることができる。
【０１３７】
測定エリア６２６の上部開口領域には、ガラス上蓋６３０が筐体６２１に着脱可能に取り付けられ、測定エリア６２６の上部開口領域を覆うように配置されている。ガラス上蓋６３０の取り付け方法としては、例えば、ガラス上蓋６３０を筐体６２１にビス止め固定する方法や、ロック機構、ツメ、磁石などで取り付ける方法を挙げることができる。
ガラス上蓋６３０は、全面あるいは周囲の枠部分を除いた略全面がガラス板６３１で構成されていてもよいし、測定に支障のない範囲内であれば最小限の面積としてもよい。ガラス板６３１には、透過観察および落射観察の際の光の反射を抑えるために、両面に反射防止膜（ＡＲコート）をコーティングした光学ガラス材を使用するのが好ましい。
【０１３８】
なお、反射防止膜は、上述のようにガラス板６３１の両面にコーティングしても良いし、ガラス板６３１の片面にコーティングしてもよい。
ガラス上蓋６３０は、例えば倒立型顕微鏡６１０の対物レンズ交換や、測定エリア６２６の内部クリーニングなど、各種の作業を行う際に必要に応じて取り外すことができる。
なお、ガラス上蓋６３０には、倒立型顕微鏡６１０の対物レンズを差し込む観察孔を設けても良い。また、観察孔にはゴム製のシートを配置し、対物レンズと観察孔との間の隙間を塞いでも良い。シートは対物レンズと培養ステージ６２０との相対移動を阻害しないように配置されることが望ましい。
【０１３９】
非測定エリア６２７の上部開口領域には、開閉蓋６２２がヒンジなどを用いて開閉可能に取り付けられている。開閉蓋６２２が閉じた状態では、開閉蓋６２２の一端が天板６２８と接触し、支持されている。
開閉蓋６２２は、全体が遮光性の材料（例えば筐体６２１と同じ材料）で構成されており、必要に応じて覗き穴を塞ぐ覗き穴カバー６３２やＵＶ照射穴を塞ぐＵＶ照射穴カバー６３３が設けられている。
【０１４０】
覗き穴は開閉蓋６２２に形成した開口部（窓）であって、覗き穴カバー６３２は、例えば透過率の低いガラス板や樹脂板などから形成され、覗き穴に嵌め込まれている。また、覗き穴カバー６３２は、開閉蓋６２２と同じ遮光性材料などから形成され、着脱可能または開閉可能に取り付けられていても良い。
ＵＶ照射穴は開閉蓋６２２に形成した開口部（窓）であって、ＵＶ照射穴カバー６３３は、例えば開閉蓋６２２と同じ遮光性部材などから形成され、ＵＶ照射穴に対して、着脱可能または開閉可能に取り付けられている。
ＵＶ照射穴カバー６３３は、非測定エリア６２７内に紫外線を照射して殺菌する場合に取り外される。また、ＵＶ光の照射には、ハンディタイプのＵＶランプを用いることができる。
【０１４１】
Ｙ軸動作ステージ４２２Ｙの上には、マイクロプレート５２０を収納したインキュベータボックス５００ａが保持されている。インキュベータボックス５００ａは、第２の実施形態で説明したものと同一であるので、同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。
インキュベータボックス５００ａのコネクタ５２３には、培養ステージ６２０の培養ガス供給コネクタ６２５から培養ガス供給チューブ６３４を介して培養ガスが供給されている。
【０１４２】
上記の構成によれば、本発明に係る生体試料観察システム６００は、倒立型顕微鏡６１０が一体に設けられているため、倒立型顕微鏡６１０を用いて生体試料を観察することができる。そのため、倒立型顕微鏡６１０が設けられていない場合と比較して、より微細な観察を行うことができる。
なお、細胞の測定、培養時には、細胞が環境光の影響を受けないようにするため、生体試料観察システム６００全体を暗幕などで覆っても良い。
また、測定を行う生体試料としては、細胞のほかに、細菌類や微生物、卵などの種々の生体試料を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】ＴＤＩ方式の撮像動作を説明する図である。
【図２】ＴＤＩ方式の信号電荷の転送を説明する図である。
【図３】本発明による顕微鏡撮像装置の全体構成を示す図である。
【図４】試料の形状を説明する図である。
【図５】走査時間の見積もりに用いるパラメータについて説明する図である。
【図６】ＴＤＩ方式における走査を説明する図である。
【図７】ＴＤＩ方式における電子シャッタのタイムチャートである。
【図８】二次元撮像方式における走査を説明する図である。
【図９】二次元撮像方式におけるステージの動作を説明する図である。
【図１０】標本配置部２２の密度が非対称な試料を示す図である。
【図１１】ＴＤＩ方式および二次元撮像方式を切り替えて走査する例を説明する図である。
【図１２】第２の実施形態における顕微鏡撮像装置を備えた生体試料観察システムを示す斜視図である。
【図１３】図１２に示した生体試料観察システムのシステム構成を示す概略図である。
【図１４】図１２に示した生体試料観察システムのインキュベータボックスを示す斜視図である。
【図１５】図１４に示したインキュベータボックスのチャンバの断面図である。
【図１６】図１５に示したインキュベータボックスの別の例を示す斜視図である。
【図１７】生体試料観察システムにおける走査方法および検出範囲の選択例を示す図である。
【図１８】生体試料観察システムにおける測定パラメータの設定の流れを示すフローチャートである。
【図１９】生体試料観察システムにおける測定の流れを示すフローチャートである。
【図２０】生体試料観察システムにおける画像の処理方法を示すフローチャートである。
【図２１】生体試料観察システムにおけるデータ処理の流れを示すフローチャートである。
【図２２】生体試料観察システムにおける光量の調整の流れを示すフローチャートである。
【図２３】生体試料観察システムにおける培養液の補給・交換方法を示すフローチャートである。
【図２４】細胞の経時変化を表した細胞追跡画像を示す図である。
【図２５】マイクロプレートを用いた培養・測定を示すフローチャートである。
【図２６】第３の実施形態における顕微鏡撮像装置を備えた生体試料観察システムを示す正面図および側面図である。
【図２７】図２６に示した生体試料観察システムの培養ステージの平面図である。
【図２８】図２６に示した生体試料観察システムの培養ステージの斜視図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１０ 顕微鏡撮像装置
２０ 試料（被検査物）
３０、４２２ ステージ
３１ ステージ駆動機構（移動手段）
４０ 照明装置（照明手段）
６０ 撮像装置（撮像手段）
６３、６３ａ 撮像素子
６７ 試料変数入力部（被検査物変数入力手段）
６８ 計算部（計算手段）
６９ 切り替え部（切替手段）
４１０、６００ 生体試料観察システム
４４０ 検出部（顕微鏡撮像装置）
４２２Ｘ Ｘ軸動作ステージ（ステージ）
４２２Ｙ Ｙ軸動作ステージ（ステージ）
４２３ 透過光源（照明手段）
４２９ ステージ走査部（移動手段）
４４１Ｘ、４４１Ｙ 落射光源（照明手段）
４４９ 検出器（撮像手段）
５１０ チャンバ（被検査物）
５２０ マイクロプレート（被検査物）
６１０ 倒立型顕微鏡（顕微鏡撮像装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物を保持するステージと、前記被検査物を照明する照明手段と、前記被検査物の画像を撮影する撮像手段と、前記ステージと前記撮像手段とを相対的に移動させる移動手段と、
前記被検査物の情報を被検査物変数として入力する被検査物変数入力手段と、
入力された被検査物変数に基づき前記ステージおよび前記撮像手段の相対移動時間を計算する計算手段と、を備え、
前記撮像手段が、前記被検査物に対応した蓄積電荷を発生させるとともに、前記ステージと撮像手段との相対移動に対応して前記蓄積電荷を転送し、順次前記蓄積電荷を加算して累積するタイム・ディレイ・インテグレーション方式と、前記被検査物に対応した前記蓄積電荷を一度の露出により発生させる二次元撮像方式と、の両方式での撮像が可能な撮像素子を備え、
該計算手段の計算結果に基づいて、前記撮像素子の撮像方式を切り替える切替手段を有する顕微鏡撮像装置。
【請求項２】
前記被検査物の撮影に用いる測定波長数が、前記被検査物変数に含まれる請求項１記載の顕微鏡撮像装置。
【請求項３】
前記被検査物の撮影時における露出時間が、前記被検査物変数に含まれる請求項１または２に記載の顕微鏡撮像装置。
【請求項４】
撮影する領域における前記被検査物の密度が、前記被検査物変数に含まれる請求項１から３のいずれかに記載の顕微鏡撮像装置。
【請求項５】
前記被検査物の撮影前に、前記撮像手段が前記密度の情報を取得するためにプレスキャンを行う請求項４記載の顕微鏡撮像装置。
【請求項６】
請求項１に記載の顕微鏡撮像装置を備えた生体試料観察システム。
【請求項１】
被検査物を保持するステージと、前記被検査物を照明する照明手段と、前記被検査物の画像を撮影する撮像手段と、前記ステージと前記撮像手段とを相対的に移動させる移動手段と、
前記被検査物の情報を被検査物変数として入力する被検査物変数入力手段と、
入力された被検査物変数に基づき前記ステージおよび前記撮像手段の相対移動時間を計算する計算手段と、を備え、
前記撮像手段が、前記被検査物に対応した蓄積電荷を発生させるとともに、前記ステージと撮像手段との相対移動に対応して前記蓄積電荷を転送し、順次前記蓄積電荷を加算して累積するタイム・ディレイ・インテグレーション方式と、前記被検査物に対応した前記蓄積電荷を一度の露出により発生させる二次元撮像方式と、の両方式での撮像が可能な撮像素子を備え、
該計算手段の計算結果に基づいて、前記撮像素子の撮像方式を切り替える切替手段を有する顕微鏡撮像装置。
【請求項２】
前記被検査物の撮影に用いる測定波長数が、前記被検査物変数に含まれる請求項１記載の顕微鏡撮像装置。
【請求項３】
前記被検査物の撮影時における露出時間が、前記被検査物変数に含まれる請求項１または２に記載の顕微鏡撮像装置。
【請求項４】
撮影する領域における前記被検査物の密度が、前記被検査物変数に含まれる請求項１から３のいずれかに記載の顕微鏡撮像装置。
【請求項５】
前記被検査物の撮影前に、前記撮像手段が前記密度の情報を取得するためにプレスキャンを行う請求項４記載の顕微鏡撮像装置。
【請求項６】
請求項１に記載の顕微鏡撮像装置を備えた生体試料観察システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
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【図７】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２００６−２３１７５（Ｐ２００６−２３１７５Ａ）
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２００９５４（Ｐ２００４−２００９５４）
【出願日】平成１６年７月７日（２００４．７．７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月７日（２００４．７．７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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