CN101305088A - 培养设备 - Google Patents

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Abstract

一种培养设备，包括被调整为预定环境条件的温控室，并且在温控室内部对培养容器中的样本进行培养，所述培养设备包括传送设备、成像部和图像分析部。传送设备在温控室中传送培养容器。成像部拍摄温控室内的培养容器的整体。图像分析部基于在成像部所拍摄的培养容器的总观测图像，分析所述培养设备的操作状态或样本的培养环境状态，并根据分析结果输出错误信号，通知操作状态或培养环境状态的异常。

Description

培养设备
技术领域
本发明涉及一种培养设备，其在温控室中培养在培养容器中的样本，温控室被调整为预定环境条件。
背景技术
传统上，包括温控室的培养设备通常用于培养各种微生物和细胞。通常，例如，用于检测诸如温度、湿度和二氧化碳浓度之类的环境条件的传感器，和用于调整上述各个参数的环境调整设备被布置在培养设备的温控室中，因此，温控室内部被调整为预定环境条件。
此外，在专利文献1中公开了一种培养设备，其通过测量来自拍摄图像的细胞的面积和数量来辨别样本的培养状态，以执行处理，例如培养物的交换。
然而，上述专利文献1中的培养设备的目的仅是改进涉及传代培养(subculture)的作业性，其分析对象仅是在培养容器内部的样本的状态。因此，在一点上存在问题：在上述专利文献1中，不能检测由培养容器周围环境状态的变化、培养容器的故障等等所引起的异常状态。例如，当有来自其它培养容器的培养物的扩散，或培养设备的故障等时，存在随时间过去的样本培养状态恶化的可能性。因此，希望有能够在早期检测到这种异常状态的手段。
专利文献1：日本未审专利申请公开No.2004-16194。
发明内容
发明解决的问题
做出本发明来解决上述常规技术的问题，本发明的目的是提供一种培养设备，其能够检测由培养容器周围环境状态的变化、培养容器的故障等所引起的异常状态。
解决问题的手段
第一发明是一种培养设备，包括被调整为预定环境条件的温控室，并在温控室内部对培养容器中的样本进行培养，所述培养设备包括：传送设备，成像部，及图像分析部。传送设备在温控室中传送培养容器。成像部拍摄温控室内的培养容器的整体。图像分析部基于由成像部所拍摄的培养容器的总观测图像，分析培养设备的操作状态和样本的培养环境状态中的一个，并根据分析结果输出错误信号，通知操作状态异常和培养环境状态异常中的一个。
在根据第一发明的第二发明中，图像分析部基于从总观测图像中提取的培养容器的位置偏移，检测传送设备的异常操作，并当检测到异常操作时，输出错误信号。
在根据第一或第二发明的第三发明中，图像分析部基于培养容器内部透射光量的变化，检测在培养容器内部的凝露，并当检测到凝露时，输出错误信号。
在根据第一到第三发明中任何一个的第四发明中，图像分析部基于在培养容器内的亮度和各颜色分量的比率，来估计在培养容器内的培养物量，并当培养物量的估计值超出设定范围之外时输出错误信号。
在根据第一到第四发明中任何一个的第五发明中，图像分析部通过从总观测图像中提取在培养容器外部的颜色分量以及轮廓中的至少一种，来检测培养物的扩散，并当存在培养物的扩散时，输出错误信号。
在根据第一到第五发明中任何一个的第六发明中，图像分析部基于在培养容器内的透射光量和颜色信息来检测培养容器内真菌的出现，并当真菌出现时，输出错误信号。
在根据第一到第六发明中任何一个的第七发明中，当输入错误信号时，传送设备将与总观测图像相对应的培养容器传送到温控室之外。
在根据第一到第六发明中任何一个的第八发明中，还包括：通知设备，当输入错误信号时，在培养设备外执行警告操作。
在根据第一到第八发明中任何一个的第九发明中，还包括：显微镜单元，用于拍摄样本观测图像，其中，当没有输出所述错误信号时，在每个预定时刻对在所述培养容器内的样本进行显微镜观测；以及记录部，记录样本观测图像。
发明的效果
根据本发明的培养设备，由在培养容器周围的环境状态的变化、培养设备的故障等所引起的异常状态都可以被检测出来。
附图说明
图1是本实施例的培养容器的框图。
图2是该培养器的前视图。
图3是显示在图2中的前门被打开时的状态的视图。
图4是显示第一箱体和温控室的视图。
图5是显示由箱体侧向观察到的堆料器的容纳状态的视图。
图6A是显示从箱体前向观察到的容器传送机构的视图，图6B是显示从箱体水平面方向观测到的容器传送机构的视图。
图7是显示传送臂部的结构的前视图。
图8是显示传送臂部的结构的侧视图。
图9是观测单元的示意性结构图。
图10是显示执行样本培养的培养容器结构的视图。
图11是显示本实施例中的培养器总体操作的流程图。
图12是显示“培养物量的估计”中操作的流程图。
图13是显示“培养物扩散的检测”中操作的流程图。
图14是显示“培养物扩散的检测”中的确定区的解释性视图。
图15是显示“培养容器内真菌的检测”中操作的流程图。
图16是显示“培养容器位置偏移的检测”中操作的流程图。
图17是“培养容器位置偏移的检测”的解释性视图。
图18是显示“培养容器内凝露的检测”中操作的流程图。
具体实施方式
(本实施例中的培养器的结构)
以下参考附图来详细说明本实施例中的培养器(培养设备)。
培养器11具有：第一箱体12，其执行样本的培养；以及第二箱体13，其组成控制器。依据布置在第二箱体13上的状态来使用第一箱体12。
在此，执行样本培养的培养容器14的结构在图10中示出。使用孔板(well plate)、烧瓶、皿等，作为在本实施例中的培养容器14。包含诸如酚红之类的pH指示剂的液体培养物和作为培养对象的样本(细胞等)容纳在该培养容器14中。
上述培养容器14保持并安放在透明托盘状态的固定器15上。分别朝向固定器15两侧面外部形成支撑片16。此外，执行培养容器识别的识别标记17设置在固定器15上。作为该标识标记17的实例，可以采用例如二维码，诸如QR码(注册商标)、条形码等。
接下来，基于图2到图4来说明第一箱体12的结构。在第一箱体12内形成覆盖了绝热材料的温控室21。该温控室21经形成于第一箱体12前面的前开口22和形成于第一箱体左侧面的传送进/出口23连接到外部。第一箱体的前开口22由前门24可开/关的封锁，前门24是单门或双门的。附带的，在图2到图4中显示了前门24由双门构成的实例。此外，传送进/出口23的尺寸近似设定为使培养容器14能够通过的尺寸。该传送进/出口23由自动门26可开/关的封锁，自动门26由驱动机构25滑动。附带的，可以由手动的门开/关来改变自动门26。此外，从前面看上去的、在第一箱体12的底部右侧位置上，形成开口27。附带的，稍后说明的观测单元(38)经开口27布置在温控室21内。
调温器31、喷雾器32、气体引入部33和环境传感器单元34容纳在第一箱体12的温控室21中。调温器31包括Peltier元件，借助于珀耳帖效应的加热或冷却是通过反转Peltier元件的通电极性来执行的。附带的，调温器31可以用公知的设备来改变，例如包含诸如加热器单元和制冷循环系统的组合之类的结构。
多个调温器31容纳在温控室21的各侧壁表面上，每一个调温器31都能够独立执行温度控制。喷雾器32通过在温控室21内喷雾来调整温控室21内部的湿度。气体引入部33连接到二氧化碳气缸(未示出)。该气体引入部33将二氧化碳引入到温控室21中，以调节温控室21内的二氧化碳浓度。环境传感器单元34检测温控室21内的温度、湿度和二氧化碳浓度。
此外，堆料器35、容器传送进/出机构36、容器传送机构37和观测单元38容纳在第一箱体12的温控室21内。
堆料器35布置在从第一箱体12的前面看上去的、温控室21的左侧。堆料器35被多个架子垂直分割。培养容器14可以水平容纳在堆料器35中。此外，堆料器35最低部的架子与第一箱体12的传送进/出口23的位置相对应。在堆料器35最低部的架子处形成用于布置容器传送进/出机构36的空间。
在堆料器35的最低部的架子处提供容器传送进/出机构36。容器传送进/出机构36具有：传送器平台36a，其可以安装固定器；以及电机单元36b，其将传送器平台36a朝向传送进/出口23的外部进行往复运动。
容器传送机构37布置在从第一箱体12的前面看上去的、温控室21的中心。容器传送机构37具有矩形底部平台41、在纵向延伸的垂直框42和用于支撑固定器15的传送器臂部43。
垂直框42在前后方向(Y方向)上可移动地连接到底部平台41。用于在Y方向上驱动垂直框42的第一电机44固定在底部平台41外部。此外，垂直框42在Y方向上的位置由连接到第一电机44的位置传感器(未示出)来检测。
垂直框42由两个平行布置的导轨组成。传送器臂部43在纵向上(Z方向)可移动地连接在垂直框42之间。该传送器臂部43借助于收纳在垂直框42中的螺杆轴(未示出)的旋转来移动。此外，用于在Z方向上驱动传送器臂部43的第二电机45在底部平台41侧面连接到垂直框42。附带的，在传送器臂部43的Z方向上的位置由连接到第二电机45的位置传感器(未示出)来检测。
传送器臂部43具有容器支撑部46、滑动机构部47和第三电机48。容器支撑部46的主体设定为稍宽于包含支撑片16的固定器15的总宽度。在容器支撑部46的两侧，朝向下侧布置了一对钩形爪46a。各个钩形爪46a的尖端部分朝向容器支撑部46的内部，在钩形爪46a的尖端部分之间的相互间隔被设定为稍大于不包含支撑片16在内的固定器15的主体部分的宽度。因此，其组成是使容器支撑部46能够通过在支撑片16与钩形爪46a之间的啮合来支撑固定器15的。
滑动机构部47布置在容器支撑部46的上表面侧。该滑动机构部47具有与上述螺杆轴旋拧的螺母部(未示出)。滑动机构部47借助于第三电机48的驱动，在水平方向(X方向)上滑动容器支撑部46。借助于滑动机构部47如上述的操作，安放培养容器14的固定器15在堆料器35、容器传送进/出机构36或观测单元38与容器传送机构37之间的传送成为可能。附带的，容器支撑部46在X方向上的位置由连接到第三电机48的位置传感器(未示出)来检测。
观测单元38布置在从第一箱体12的前面看上去的、温控室21的右侧。在适合于在第一箱体12底部的开口27的情况下布置该观测单元38。该观测单元38具有：试料台39；臂38a，其朝向试料台39的上方伸出；以及主体部分38b。试料台39和臂38a布置在第一箱体12的温控室21内，另一方面，主体部分38b被容纳于第二箱体中。
图9是显示观测单元38结构的示意图。观测单元38具有试料台39、第一照明部51和第二照明部52、具有LED单元53a的显微镜观测系统53、容器观测系统54、以及图像处理部55。
试料台39由半透明的材料组成，培养容器14与固定器15一起安放在其上。此外，第一照明部51和LED单元53a布置在臂38a上，以便从试料台39的上侧照亮培养容器14。另一方面，第二照明部52收纳于主体部分38b中，以便从试料台39的下侧照亮培养容器。
显微镜观测系统53收纳于主体部分38b中，其具有显微镜光学系统和摄像装置(都未示出)。该显微镜观测系统53拍摄图像，在所述图像中，借助于LED单元53a的照明，以培养容器14的透射光来对样本进行显微镜观察(样本观测图像)。
容器观测系统54容纳在臂38a中，并具有成像光学系统和摄像装置(都未示出)。该容器观测系统54借助于第一照明部51或第二照明部52的照明光，拍摄培养容器14的总观测图像。
图像处理部55通过对显微镜观测系统53和容器观测系统54的输出执行A/D转换，并且执行各种图像处理，来产生样本观测图像或总观测图像的彩色图像数据。此外，图像处理部55对总观测图像的图像数据执行图像分析。
接下来，说明第二箱体13的结构。观测单元38的上述主体部分38b和控制单元存储在第二箱体13中。
控制单元具有CPU 61、操作指示部62、数据库部63、显示面板64和通信部65。
CPU 61连接到驱动机构25、调温器31、喷雾器32、气体引入部33、环境传感器单元34、容器传送进/出机构36、容器传送机构37、观测单元38、操作指示部62、数据库部63、显示面板64和通信部65。CPU 61根据预定序列程序，控制上述各部分。附带的，CPU 61具有用于计划管理的时钟功能。
操作指示部62具有输入装置，例如键盘，并经CPU 61操作培养器11的每一个部分。即，CPU 61基于来自操作指示部62的输入，执行温控室21内的环境条件的调整、进/出温控室21的培养容器14的传送进/出，培养容器14的样本观测，培养容器14在温控室21内部的传送等。在此，由用户直接输入的指令和由程序预先设定的指令都包含于操作指示部62的指令中。
培养容器14的管理数据、图像分析所需的各种数据等被记录在数据库部63上。例如，培养容器14的标识码、培养容器14的类型和外形、培养容器14的容纳位置、在操作指示部62上所设定的各培养容器14的观测计划数据等包含于上述管理数据中。此外，培养容器14的容纳位置的数据可以通过用户的输入进行记录。另外的，CPU 61可以通过用相机等读取固定器15的标识标记17，来自动设定培养容器14的容纳位置。
此外，可以在数据库部63中记录样本观测图像和总观测图像的图像数据。在此，在数据库部63上所记录的图像数据是分别与索引数据相对应地进行记录的，索引数据包含培养容器14的识别信息及拍摄日期和次数。此外，在温控室21内的环境条件(温度、湿度、二氧化碳浓度)的变化历史记录也可以记录在数据库部63上。
将从CPU 61输出的温控室21的环境条件数值和在异常出现时的警告，显示在显示面板64上。通信部65控制在外部计算机(未示出)等之间的数据传输/接收，其符合公知的无线或有线通信协议。
(本实施例中培养器的操作)
以下，依据图11中的流程图来说明本实施例中具体的培养器的操作。本实施例的培养器11基于预先设定的观测计划，自动执行样本观测图像和总观测图像的拍摄。培养器11随后基于总观测图像，检测由培养容器14周围的环境条件变化、培养设备故障等所造成的异常状态。附带的，在图11的实例中，尽管为方便起见，是在限于一个培养容器的管理的情况下做出说明的，但实际的培养器11基于依据各个培养容器的观测计划，同时管理多个培养容器14。
步骤101：CPU 61通过将数据库部63中的观测计划与当前日期和时间相比较，来确定培养容器14的观测时间是否到来。当是观测时间(“是”方)时，处理进行到S102。另一方面，当不是培养容器14的观测时间(“否”方)时，CPU 61为培养容器的观测时间进行待机准备。
步骤102：CPU 61从数据库部63获取作为观测对象的培养容器14的容纳位置的数据。接下来，CPU 61命令容器传送机构37将作为观测对象的培养容器14从堆料器35传送到观测单元38。容器传送机构37将所指定的培养容器14从堆料器35传送出来，并将培养容器14安放在观测单元38的试料台39上。
步骤103：CPU 61基于观测计划，确定在当前拍摄中是否执行总观测图像的拍摄。当需拍摄总观测图像时(“是”方)，处理进行到S104。另一方面，当仅需拍摄样本观测图像时(“否”方)，处理进行到S111。
步骤104：CPU 61命令观测单元38拍摄总观测图像。观测单元38通过点亮第一照明部51和第二照明部52中的至少一个来照亮培养容器14，并用容器观测系统54的摄像装置拍摄培养容器14的总观测图像。
步骤105：观测单元38的图像处理部55为总观测图像执行图像分析。当依据上述的图像分析的结果，处于异常状态时，图像处理部55输出错误信号，在其不对应于异常状态时输出正常信号。在此，在S105中，可以执行以下：(1)培养物量的估计；(2)培养物扩散的检测；(3)培养容器内真菌的检测；(4)培养容器位置偏移的检测；及(5)培养容器内凝露的检测。附带的，稍后分别说明上述(1)到(5)的具体内容。
步骤106：CPU 61确定是否从观测单元38的图像处理部55输入了错误信号。当输入了错误信号时(“是”方)，处理进行到S107。另一方面，当输入了正常信号时(“否”方)，处理进行到S110。
步骤107：当输入了错误信号时，CPU 61判断是否做出从温控室21中卸出培养容器14的设定。当要将培养容器14卸出时(“是”方)，处理进行到S108。另一方面，当不将培养容器14卸出时(“否”方)，处理进行到S109。
在此，可以由用户依据在S105中的(1)到(5)的每一个情况，预先分别设置该是否将培养容器14卸出的设定。例如，当检测到培养物的扩散或真菌时，就尤其希望将作为观测对象的培养容器14从温控室迅速卸出，因为对其它培养容器14的样本存在不利影响。另一方面，当估计的培养物量不适合或当容器传送机构37、调温器31等存在故障时，将培养容器14卸到温控室之外就可能是不适当的处理。
步骤S108：CPU 61命令容器传送进/出机构36和容器传送机构37将作为观测对象的培养容器14卸出到温控室之外。容器传送机构37将所指定的培养容器14从试料台39传递到容器传送进/出机构36。CPU 61开启传送进/出口23的自动门24，容器传送进/出机构36将培养容器14卸出到温控室21之外。
步骤109：CPU 61执行警告操作，通知异常状况的出现。在此，例如，作为警告操作，可以采用在显示面板64上的警告显示，借助于通信部65将错误通知邮件传输到外部计算机，借助于未示出的蜂鸣器的音频输出等等。附带的，这些警告操作的内容可以由用户通过在操作指示部62中的指定来预先设定。
步骤110：CPU 61基于观测计划，判断在当前拍摄中是否要执行样本观测图像的拍摄。当需拍摄样本观测图像时(“是”方)，处理进行到S111。另一方面，当不需拍摄样本观测图像时(“否”方)，处理进行到S112。
步骤111：CPU 61命令观测单元38拍摄样本观测图像。观测单元38用LED单元53a照亮培养容器14，并用显微镜观测系统53的摄像装置拍摄样本观测图像。附带的，样本观测图像的图像数据与上述的索引数据相对应地记录在数据库部63上。
步骤112：CPU 61命令容器传送机构37将作为观测对象的培养容器14从观测单元38传送到堆料器35。容器传送机构37将所指定的培养容器14从试料台39传送出去，并将培养容器14返回到堆料器35的预定位置。此后，CPU 61返回S101，以重复上述操作。
(培养物量的估计)
接下来，依据图12中的流程图来详细说明上述S105中的“培养物量的估计”。在S105执行“培养物量的估计”的原因是因为如果存在关于培养物量是否在适当范围内的信息，则对于培养物交换或培养停止的判断会变得更容易。
步骤201：图像处理部55为总观测图像的彩色图像数据执行边缘提取处理(S104)，以提取培养容器14的轮廓。
步骤202：图像处理部55执行在培养容器14的轮廓数据(S201)与培养容器14的轮廓模板之间的模式匹配，以指定一个区域，在该区域中拍摄培养容器14的内部(样本的培养区域)。当一个培养容器包含多个单个的小容器时，图像处理部55分别指定与各个小容器相对应的培养区域。附带的，在此情况下，在由各单个培养区域借助于以下步骤执行类似操作的假设基础上来做出说明。
步骤203：图像处理部55从样本的培养区域(S202)中确定多个测量点。在培养区域中的测量点的位置可以预先确定。图像处理部55基于总观测图像的彩色图像数据，分别获取每一个测量点的红、绿、蓝三个颜色分量的信号值。附带的，随着颜色分量在测量点上的亮度变大，各个颜色分量的信号值变大。
步骤204：图像处理部55计算每一个测量点的蓝色分量信号值与绿色分量信号值之间的比值(B/G比值)。图像处理部55基于借助于例如以下表达式(1)得到的B/G比值，来估计在每一个测量点上的pH值。
B/G＝0.56×pH^2-7.48×pH+25.4  (1)
上述表达式(1)是二次函数，其近似的示出了在pH值与B/G比值之间的变化关系。在以上表达式中的“B/G”显示了B/G比值。此外，在以上表达式中的“pH”显示了所估计的pH值。
在此，出于以下原因，在本实施例中基于B/G比值来估计pH值。作为有关于在添加到培养物中的pH指示剂(酚红)与图像的各颜色分量的信号值之间的关系的研究结果，本发明人获得了以下知识。
当在培养物的浓度相同的假设基础上比较酚红的颜色变化与各个颜色分量的信号值的比值时，随着pH值的增大，蓝色分量的比率增大，另一方面，绿色分量的比率减小。此外，如果pH值变化，在红色分量的信号值中不会有很大的变化。即，其结果是，借助酚红的颜色的pH值确定与在蓝色和绿色之间比值的确定同步。此外，酚红的颜色(在蓝色与绿色之间的比值)随着pH值而明确无疑的变化。基于上述理论，图像处理部55借助于B/G比值，估计培养容器14内的pH值。
步骤205：图像处理部55基于红色分量的信号值(S203)和所估计的pH值(S204)，来估计在测量点处的培养物浓度。具体来说，显示在“红色分量的信号值”与“培养物浓度”之间对应性的数据，和借助于pH值的校正数据被存储在数据库部中。图像处理部55从数据库部63读取上述各个数据，并基于上述数据，根据红色分量的信号值计算培养物的浓度。
在此，出于以下原因，基于红色分量的信号值来估计培养物的浓度。当在pH值相同的假设基础上比较培养物浓度存在差异的多个培养容器14的图像时，随着培养物浓度变高，培养物的颜色变暗。因此，红色分量的信号值随着培养物浓度的增大而成比例的增大。从而，可以借助于红色分量的信号值来估计培养物的浓度。此时，在红色分量的信号值与培养物浓度之间的变化率依据pH值而不同，因此，图像处理部55依据pH值执行校正。
步骤206：图像处理部55基于由培养容器14的类型而指定的容器形状以及培养物的浓度(S205)，来估计培养容器14内的培养物量。附带的，在S206中的培养物的浓度是由图像处理部55基于在多个测量点的测量结果来确定的。
步骤207：图像处理部55判断培养容器14内培养物量的估计值(S206)是否在预定范围之内。当估计值在该预定范围之内时(“是”方)，处理进行到S208。另一方面，当估计值在该预定范围之外时(“否”方)，处理进行到S209。
步骤208：在此情况下，图像处理部55输出正常信号，向CPU 61显示“培养物量是适当的”。
步骤209：在此情况下，图像处理部55输出错误信号，向CPU 61显示“培养物量过小”或“培养物量过大”。
(培养物扩散的检测)
接下来，依据图13中的流程图来详细说明上述S105中的“培养物扩散的检测”。当存在培养物的扩散时，很有可能会发生对其它培养容器的污染。因此，必须在早期检测到培养物的扩散。附带的，图13中的S301与上述S201相对应，因此，没有给出多余的说明。
步骤302：图像处理部55执行在培养容器14的轮廓数据(S301)与培养容器14的轮廓模板之间的模式匹配，并指定一个区域，在该区域中拍摄培养容器14的内部(样本的培养区域)。附带的，当一个培养容器14具有多个单个的小容器时，上述培养区域由各个小容器来指定。图像处理部55将不包含培养容器14内样本的培养区域的部分设定为确定区域(参考图14)。
步骤303：图像处理部55在确定区域中检测显示出了pH指示剂颜色分量的区域。附带的，当在确定区域中存在包含上述颜色分量的区域时，可以断定存在培养物的扩散。
步骤304：图像处理部55判断是否从确定区域中检测到培养物的扩散。当检测到了时(“是”方)，处理进行到S305。另一方面，当没有检测到时(“否”方)，处理进行到S306。
步骤305：在此情况下，处理部55输出错误信号，向CPU 61显示“存在培养物的扩散”。
步骤S306：另一方面，在此情况下，图像处理部55输出正常信号，向CPU 61显示“未识别出培养物的扩散”。
(培养容器内真菌的检测)
接下来，依据图15的流程图来详细说明上述S105中的“培养容器内真菌的检测”。当真菌出现在培养容器内时，很有可能在其它培养容器内真菌也会增加。因此，必须在早期检测到真菌的出现。
在此，当执行培养容器14内部的真菌检测时，必须在S104中通过从容器观测系统54的相对侧用第二照明部52照亮培养容器14来拍摄总观测图像。附带的，图15中的S401和S402分别对应于上述S201和S202，因此，没有给出多余的说明。
步骤403：图像处理部55计算在整个样本培养区域中的透射光量(S402)。当图像处理部55确定了由真菌引起的透射光量减小时，在S403中的该透射光量的数据变为参考。
步骤404：图像处理部55在恒定方向上扫描样本的培养区域(S402)，以检测透射光量减小超过了一个阈值的区域。图像处理部55确认所检测到的区域的颜色信息，并指定真菌的出现区域。当真菌出现时，培养物的透射光量显著减小，并且如果真菌例如是霉菌，则就可以识别出使得培养物变白的颜色变化。因此，图像处理部55可以借助于上述的操作，检测真菌的出现。
步骤405：图像处理部55判断是否在培养容器14内检测到真菌。当检测到真菌时(“是”方)，处理进行到S406。另一方面，当没有检测到真菌时(“否”方)，处理进行到S408。
步骤406：图像处理部55依据真菌的出现面积的大小(S404)和培养容器14的形状，来计算真菌相对于培养容器14的面积比。附带的，存在根据在操作指示部62的设定，图像处理部省略S406中的处理的情况。
步骤407：图像处理部55输出错误信号，向CPU 61显示“在培养容器内出现真菌”。此时，可以同时输出在S406中的真菌面积比的数据。
步骤408：另一方面，在此情况下，图像处理部55输出正常信号，向CPU 61显示“在培养容器内没有识别出真菌的出现”。
(培养容器位置偏移的检测)
接下来，依据图16中的流程图来详细说明上述S105中的“培养容器位置偏移的检测”。在容器传送机构运行不正常的状态下，很有可能会在传送培养容器时出现意外事故。因此，必须借助于培养容器位置偏移的存在/不存在，来确认容器传送机构的运行状态。附带的，在图16中的S501与上述S201相对应，因此没有给出多余的说明。
步骤502：图像处理部55从数据库部63中读取位置偏移确定模板的数据。该位置偏移确定模板与在正常容器设定位置处的培养容器14的轮廓相对应。因此在容器传送机构37运行正常的状态下，从总观测图像中提取的培养容器14的轮廓与该位置偏移确定模板的轮廓相匹配。图像处理部55在培养容器14的轮廓数据(S501)与该位置偏移确定模板之间执行匹配比较，并获得在正常容器设定位置与培养容器的当前位置之间的偏移量(参见图17)。
步骤503：图像处理部55判断上述偏移量(S502)是否处于容差范围之内。当该偏移量处于容差范围之内时(“是”方)，处理进行到S504。另一方面，当该偏移量没有处于容差范围之内时(“否”方)，处理进行到S505。
步骤504：在此情况下，图像处理部55向CPU 61输出正常信号，显示“容器传送机构运行正常”。
步骤505：另一方面，在此情况下，图像处理部55向CPU 61输出错误信号，显示“容器传送机构运行异常”。
(在培养容器内凝露的检测)
接下来，依据图18中的流程图来详细说明在上述S105中“培养容器内凝露的检测”。当存在由于调温器等或电机运行等的故障所导致的温度不均匀时，在培养容器内会出现凝露。如果检测到凝露，就可以确认样本的培养状态，并且进一步改善培养准确性。
在此，当执行对培养容器内凝露的检测时，必须在S104中通过从培养容器系统54的相对侧用第二照明部52照亮培养容器14来拍摄总观测图像。此外，在培养容器14内凝露的检测中，通过用在不同时刻拍摄的多个总观测图像来执行分析。附带的，图18中的S601和S602分别对应于上述S201和S202，因此没有给出多余的说明。
步骤603：图像处理部55计算在整个样本培养区域(S602)中的透射光量。当图像处理部55确定了由凝露所导致的透射光量减少时，在S603中的透射光量的数据成为参考。此外，图像处理部55在总观测图像中获得存在于固定器的预定位置处的测量参考点(未示出)的亮度等级。
步骤604：图像处理部55在恒定方向上扫描样本的培养区域(S602)，并检测透射光量减小超过了一个阈值的区域。此外，在S604中的检测处理之后，图像处理部55将该时刻的检测结果和测量参考点的亮度等级记录到数据库部63中。
步骤605：图像处理部55从数据库部63中读取上一时刻的检测结果，并执行与该时刻的检测结果(S604)之间的比较。此时，图像处理部55在基于测量参考点的亮度等级对多个图像之间的透射光量的数值进行规一化之后，执行该比较。
步骤606：图像处理部55判断在培养容器14内是否出现凝露。具体说来，当透射光量的减小大于上一时刻时，图像处理部55确定凝露出现。不用说，图像处理部55也可以借助于使用上一时刻之前的确定结果来执行该确定。附带的，在凝露情况下的透射光量的减幅小于真菌的情况，诸如真菌之类的颜色变化没有发生，因此，完全可以区分二者。
当凝露出现时(“是”方)，处理进行到S607。另一方面，当凝露没有出现时(“否”方)，处理进行到S608。
步骤607：在此情况下，图像处理部55向CPU 61输出错误信号，显示“凝露出现”。此时，图像处理部55可以借助于在总观测图像中的亮度值的变化、培养物量的估计等，来估计在培养容器内的液滴量。
步骤(608)：另一方面，在此情况下，图像处理部55向CPU 61输出正常信号，显示“凝露没有出现”。
(本实施例的效果)
本实施例的培养器11自动检测培养物量的变化、真菌的出现、培养物的扩散等，并在培养容器14周围的环境状态出现某种错误时，执行培养容器14的送出和预定的警告操作。因此，样本培养状态的确认的手工作业被显著减小，易于将温控室21中的样本的培养状态保持在良好状态。
此外，本实施例的培养器11可以自动检测由容器传送机构37的异常所引起的培养容器14的位置偏移和由温控室21的温度不均匀性所导致的培养容器14的凝露，并执行预定的警告操作。因此，可以强有力的抑制由培养设备异常所引起的意外事故的发生。
此外，本实施例的培养器11根据预定计划拍摄样本的显微镜观测图像，并将图像数据记录为数据库。因此，可以显著的减少样本培养条件确认的手工作业，并可以由用户基于图像数据判断培养物交换或传代培养的时间选择等。
(实施例的补充内容)
(1)本发明的培养器的各结构不限于上述实施例。例如，本发明可以用于多气体培养器，所述多气体培养器除了二氧化碳浓度之外，还能够调整氧浓度或氮浓度中的至少一个。此外，可以由存储加湿水的加湿贮水器和控制加湿贮水器的水温的调温器(二者都未示出)来执行湿度调整。
(2)可以提供能够以比该显微镜观测系统更小的放大倍率进行显微镜观测的宏观观测系统，作为上述实施例的观测单元。当执行显微镜观测时，宏观观测系统和显微镜观测系统的两种样本观测图像都可以在一系列序列中拍摄。此外，在上述实施例中，可以不由观测单元而是由CPU来执行图像分析。
(3)本发明的培养器可以具有这样的结构：其选择性的执行培养物量的估计、培养物扩散的检测、真菌的检测、培养容器位置偏移的检测和凝露的检测中的任何一个。
此外，在培养容器位置偏移的检测和培养物扩散的检测中，可以通过使用所提取的轮廓来进行判断，因此当仅执行这些判断时，总观测图像可以是灰度级图像。附带的，在培养容器位置偏移的检测中，可以在培养容器的多个点处布置标记，依据标记的位置偏移来检测容器传送机构的异常。
(4)在上述实施例的S108中，培养容器的卸出和警告操作(S109)可以同时执行。此外，在上述实施例的S109中，在警告操作后培养容器可以暂时返回到堆料器。

Claims (9)

1、一种培养设备，包括被调整为预定环境条件的温控室，并且在所述温控室内部对培养容器中的样本进行培养，所述培养设备包括：
传送设备，在所述温控室中传送所述培养容器；
成像部，拍摄所述温控室内的所述培养容器的整体；以及
图像分析部，基于由所述成像部拍摄的所述培养容器的总观测图像，分析所述培养设备的操作状态和所述样本的培养环境状态中的一个，并根据所述分析结果输出错误信号，用以通知所述操作状态的异常和所述培养环境状态的异常中的一个。
2、根据权利要求1的培养设备，其中
所述图像分析部基于从所述总观测图像中提取的所述培养容器的位置偏移，检测所述传送设备的异常操作，并且当检测到所述异常操作时，输出所述错误信号。
3、根据权利要求1或2的培养设备，其中
所述图像分析部基于在所述培养容器内部透射光量的变化，检测在所述培养容器内部的凝露，并当检测到所述凝露时，输出所述错误信号。
4、根据权利要求1到3中任意一项的培养设备，其中
所述图像分析部基于在所述培养容器内的亮度和各个颜色分量的比率，来估计在所述培养容器内的培养物量，并且当所述培养物量的估计值超出设定范围之外时，输出所述错误信号。
5、根据权利要求1到4中任意一项的培养设备，其中
所述图像分析部通过从所述总观测图像中提取在所述培养容器外部的颜色分量以及轮廓中的至少一种，来检测培养物的扩散，并且当存在所述培养物的扩散时，输出所述错误信号。
6、根据权利要求1到5中任意一项的培养设备，其中
所述图像分析部基于在所述培养容器内的透射光量和颜色信息，来检测所述培养容器内真菌的出现，并且当所述真菌出现时，输出所述错误信号。
7、根据权利要求1到6中任意一项的培养设备，其中
当输入所述错误信号时，所述传送设备将与所述总观测图像相对应的所述培养容器传送到所述温控室之外。
8、根据权利要求1到6中任意一项的培养设备，还包括：
通知装置，当输入所述错误信号时，在所述培养设备外执行警告操作。
9、根据权利要求1到8中任意一项的培养设备，还包括：
显微镜单元，拍摄样本观测图像，其中，当没有输出所述错误信号时，在每个预定时刻对在所述培养容器内的样本进行显微镜观测；以及
记录部，记录所述样本观测图像。
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