CN103210338A - 观察装置、观察程序及观察系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种观察装置，能够观察试料培养过程中的容器整体来确定显现了的试料块，并能够放大该确定的试料块来观察详细情况。观察装置（1）具有通过观察放入了试料即细胞和溶液即培养液的容器（C）整体来观察细胞的整体观察部（10）、和放大容器（C）内的一部分区域来观察细胞的放大观察部（20），并且整体观察部（10）和放大观察部（20）分别具有用于向细胞照射光的光源和用于观察细胞的光学系统。由此，由于整体观察部（10）和放大观察部（20）分别具有光源和光学系统，所以对于通过观察容器（C）整体来观察细胞的情况、和放大容器（C）内的一部分来观察细胞的情况构成合理的观察部。

Description

观察装置、观察程序及观察系统

技术领域

本发明涉及用于观察细胞等的试料的观察装置、观察程序及观察系统。

背景技术

当培养细胞时，若能够在多个细胞聚集而成的细胞块显现的同时开始进行观察，并逐次按时序地观察，则例如作为再生医疗的支援可以说是有前景的技术。这样的细胞的观察以往在细胞的培养中是在需要向培养容器补给、更换培养液时使用显微镜等进行的，根据需要还可以拍摄图像。

但是，使用了显微镜的细胞观察需要大量工作。例如，为确定容器内显现的细胞块，首先，需要通过肉眼或显微镜等观察容器整体，再切换物镜等放大地观察各个细胞块的发育状态。在放大观察时，视野狭窄，搜索目标的细胞块是困难的，进而，使该细胞块进入视野也是困难的。另外，观察细胞的情况下，期望从显现细胞块的时刻到发育完成，进行每隔一定期间观察长期变化的延时（time lapse）观察。由于细胞的种植之后紧接着通过肉眼或低倍率的显微镜等并不能观察到细胞块，所以必须数日后再进行搜索并再设定观察位置。

另外，在以往的通常以1天～3天左右进行1次向培养容器补给、更换培养液时实施的观察中，从显现细胞块的时刻开始观察是困难的，强烈期望一种从该显现的时刻开始就能够观察细胞块的技术。而且，在观察容器整体时、以及在放大容器内的一部分进行观察时，分别对细胞进行拍摄，此时，因光源或透镜驱动系统等的发热对细胞的发育带来的影响成为问题。

关于这样的细胞的观察，提出了一种在观察容器整体时解决了放大容器内的一部分进行观察时的切换工作的装置，其一例被专利文献1公开。专利文献1记载的观察装置具有拍摄被观察物的倍率不同的至少2个拍摄光学系统，以使由高倍率的拍摄光学系统拍摄的图像特征量与同时拍摄的低倍率的拍摄光学系统中的图像特征量大致相等的方式算出低倍率图像的基准值。

现有技术文献

专利文献1:日本特开2009-198709号公报

但是，在专利文献1记载的观察装置中，由于高倍率的拍摄光学系统和低倍率的拍摄光学系统使用共用的光源进行拍摄，所以不能观察容器内的细胞的详细情况。这是因为，在高倍率的拍摄光学系统中，需要适于观察微小区域中的大致透明的细胞的相位差光学系统所使用的点光源和环缝等的光源，在低倍率的拍摄光学系统中，需要适于观察较宽的视野的平面光源等的光源，需要不同的光源。即，即使能够观察到容器内的细胞的分布，对于确定容器内显现的细胞块也会失败，可能会误识别目标的细胞块。另外，也没有考虑从显现细胞块的时刻到发育完成持续地进行观察。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而研发的，其目的是提供一种观察装置，每当观察容器内的细胞等的试料时，能够观察容器整体来确定显现了的试料块，还能够放大该确定出的试料块来观察详细情况。另外，还提供一种观察程序及观察系统，能够从这样地确定的试料块的显现的时刻开始到发育完成持续地进行观察。

另外，其目的是提供能够进行整体观察和放大观察并且结构紧凑的观察装置。

为解决上述的课题，本发明的观察装置具有通过观察放入了试料和溶液的容器整体来观察所述试料的整体观察部、和放大所述容器内的一部分区域来观察所述试料的放大观察部，并且所述整体观察部和所述放大观察部分别具有用于向所述试料照射光的光源和用于观察所述试料的光学系统。

根据该结构，由于整体观察部和放大观察部分别具有独立的光源及光学系统，所以能够针对通过观察容器整体来观察试料的情况、放大容器内的一部分来观察试料的情况构成合理的观察部。由此，能够观察容器整体来确定显现了的试料块，还能够放大该确定的试料块来观察详细情况。

另外，在上述结构的观察装置中，所述整体观察部及所述放大观察部也可以分别具有将所述容器内的所述试料作为图像拍摄的拍摄部。

根据该结构，由于所拍摄的图像被存储，所以试料块的识别、确定、详细观察变得容易。

另外，在上述结构的观察装置中，所述整体观察部也可以具有配置在所述容器的下方的整体观察光源和配置在所述容器的上方的整体观察光学系统，所述放大观察部也可以具有配置在所述容器的上方的放大观察光源和配置在所述容器的下方的放大观察光学系统。

根据该结构，由于在整体观察部中从容器的下方向试料照射光，所以能够为确定在容器的内底面附近显现、发育的试料块照射合理的光。另外，在放大观察部中具有用于放大地观察试料的多个透镜及其变焦机构的重量较重的放大观察光学系统被配置在下方，从而装置的重量平衡变得合理并能够进行稳定的放大观察。

另外，在上述结构的观察装置中，也可以具有将所述容器从所述整体观察部输送到所述放大观察部、或者沿其相反方向输送的输送部。

根据该结构，由于容器被移动，所以即使整体观察部和放大观察部被配置在分离的位置，也能够观察容器整体并确定出显现了的试料块，还能够放大该确定的试料块来观察详细情况。

另外，在上述结构的观察装置中，所述输送部也可以沿与所述整体观察部和所述放大观察部的光轴方向垂直的方向输送所述容器，通过共用输送方向的至少一个方向，能够使所述整体观察部中的观察视野内的坐标与所述放大观察部中的观察视野内的坐标一致。

根据该结构，由于整体观察部和放大观察部的相互的观察视野内的坐标是一致的，所以能够利用放大观察部容易地识别出通过整体观察部观察容器整体而确定了的试料块。因此，能够防止误识别目标的试料块，并能够实现高精度的观察。

另外，在上述结构的观察装置中，所述整体观察部和所述放大观察部也可以被设置在密闭的框体内部，并且所述整体观察部的所述整体观察光源配置为与所述容器之间设有空隙，所述放大观察部利用具有窗部的盖部件仅覆盖最接近所述容器的底面的所述放大观察光学系统所含有的透镜部周边。

根据该结构，在整体观察部中在整体观察光源和容器之间产生供空气流通的空间，从而光源发出的热难以传递到容器。另外，在放大观察部中在放大观察光学系统和容器之间，仅覆盖最接近容器底面的透镜部周边地构成了具有窗部的盖部件，从而放大观察光学系统发出的热难以传递到容器。由此，能够抑制光源或透镜驱动系统等的发热带来的影响波及到试料的发育。

另外，为解决上述课题，本发明的观察程序使计算机执行如下处理：通过拍摄放入了试料和溶液的容器整体来拍摄所述试料的图像的整体拍摄处理；从所述整体拍摄处理中所拍摄的所述图像识别多个所述试料聚集而成的试料块的试料块识别处理；检测所述试料块识别处理中所识别的所述试料块的中心的坐标的坐标检测处理；将所述坐标检测处理中所检测的所述坐标作为中心进行放大并拍摄所述试料块的图像的放大拍摄处理。

根据该结构，从拍摄容器整体的图像中识别试料块并检测其坐标，以被检测的坐标为中心放大，由此观察该试料块的详细情况。

另外，在上述结构的观察程序中，所述试料块识别处理将所识别的所述试料块中的规定尺寸以上的所述试料块识别为放大观察对象试料块，所述坐标检测处理将在所述试料块识别处理中识别出所述放大观察对象试料块的情况作为条件来检测所述放大观察对象试料块的中心的坐标，并将没有识别出所述放大观察对象试料块的情况作为条件来检测任意的坐标。

根据该结构，由于规定尺寸以上的试料块作为放大观察对象试料块被识别，所以能够确定试料块的显现的时刻。由此，能够从试料块的显现的时刻开始到发育完成持续地进行观察。

此外，上述“规定尺寸”是指试料块的预先设定的尺寸，是能够判断是放大观察的对象的程度的尺寸，也可以例如由图像上的像素数定义。例如，作为试料块的规定尺寸的像素数的具体例，利用500万像素的照相机进行整体观察来拍摄40mm×40mm的视野的情况下，1000像素左右作为所设定的规定尺寸是适当的。在后述的实施方式中，将“规定尺寸”作为像素数设定成“1000像素”，但不限于这样的尺寸。另外，关于以下结构中使用的“规定尺寸”也是同样的。

另外，在上述结构的观察程序中，也可以执行计测从所述试料的观察开始的日期和时间例如，种植后等）的计时处理，并且所述试料块识别处理中，每隔与所述计时处理中所计时的试料块的识别相关的规定期间反复识别所述放大观察对象试料块，直到识别出所述放大观察对象试料块，并且将经过了规定天数的情况作为条件来中止所述放大观察对象试料块的识别。

根据该结构，由于每隔与试料块的识别相关的规定期间反复进行放大观察对象试料块的识别，直到确认识别放大观察对象试料块、即试料块显现的时刻，所以自动地确认试料块显现的时刻。而且，由于从试料的观察开始经过规定天数之后，中止放大观察对象试料块的识别，所以能够仅执行整体观察中确定的试料块的放大观察，并有效率地推进观察直到发育完成。

此外，上述“与试料块的识别相关的规定期间”是与执行放大观察对象试料块的识别的定时相关的预先设定的期间，是能够确定试料块显现时刻的程度的期间，根据需要能够适当地设定成例如几小时到几天程度的期间。因此，在后述的实施方式中，将“与试料块的识别相关的规定期间”设定为“1天”，但不限于这样的期间。此外，在其他的结构中所使用的“规定期间”这样的用语并不都是与执行放大观察对象试料块的识别的定时相关的期间，也不是时间上相同的期间。

同样地，上述“规定天数”是与结束放大观察对象试料块的识别的定时相关的预先设定的天数，可以任意地设定成例如5天、7天、10天等这样的天数。在后述的实施方式中，将“规定天数”设定成“5天”，但不限于这样的天数。

另外，在上述结构的观察程序中，也可以执行从所述试料的观察开始的日期和时间的计时处理，并且所述放大拍摄处理每隔与所述计时处理中被计时的放大图像的拍摄相关的规定期间拍摄所述试料块的图像，并将到达规定期限的情况作为条件来中止拍摄。

根据该结构，每隔与放大图像的拍摄相关的规定期间拍摄被放大的试料块的图像，到达规定期限时，结束该拍摄，从而能够从试料块显现的时刻开始到发育完成持续地进行延时观察。

此外，上述“与放大图像的拍摄相关的规定期间”是与执行所放大的试料块的拍摄的定时相关的预先设定的期间，是能够确认试料块的发育过程的程度的期间，根据需要能够适当地设定成例如从数小时到数天左右的期间。因此，在后述的实施方式中，将“与放大图像的拍摄相关的规定期间”设定成“1天”，但不限于这样的期间。此外，在其他的机构中所使用的“规定期间”这样的用语并不都是与执行所放大的试料块的拍摄的定时相关的期间，也不是时间上相同的期间。

同样地，上述“规定期限”是与结束试料的观察的定时相关的预先设定的期限，可以任意地设定成例如从试料的观察开始10天、20天、30天等这样的期限。在后述的实施方式中，将“规定期限”设定成“10天”，但不限于这样的期限。

另外，在上述结构的观察程序中，也可以执行从所述放大拍摄处理所拍摄的所述图像识别规定形状的所述试料块的形状识别处理。

根据该结构，由于规定形状的试料块被识别，所以能够自动地选出适于继续观察的合理形状的试料块。由此，降低在发育过程中发育成畸变形状的试料块的观察优先级，并能够中止观察，能够更进一步有效率地推进合理形状的试料块的观察。

此外，上述“规定形状”是试料块的预先设定的形状，能够判断为良好地持续发育而适于观察的可能性高的程度的形状，最好尽可能地接近圆形，也可以以例如椭圆度等的数值任意地设定。在后述的实施方式中，将“规定形状”设定成“作为椭圆度为1.1以下”，但不限于这样的形状。

另外，为解决上述课题，本发明的观察方法具有：通过拍摄放入了试料和溶液的容器整体来拍摄所述试料的图像的整体拍摄步骤；从所述整体拍摄处理中所拍摄的所述图像识别多个所述试料聚集而成的试料块的试料块识别步骤；检测所述试料块识别处理中所识别的所述试料块的中心的坐标的坐标检测步骤；以及以所述坐标检测处理中所检测的所述坐标为中心进行放大并拍摄所述试料块的图像的放大拍摄步骤。

根据该结构，从拍摄了容器整体的图像识别试料块并检测其坐标，能够以所检测的坐标为中心进行放大来观察该试料块的详细情况。

另外，为解决上述课题，本发明的观察系统具有：整体观察部，具有向放入了试料和溶液的容器内的所述试料照射光的光源和为观察所述试料而引导光的光学系统，该整体观察部通过拍摄所述容器整体来拍摄所述试料的图像；计时部，计测从所述试料的观察开始的日期和时间；计算部，每隔与由所述计时部计时的多个所述试料聚集而成的试料块的识别相关的规定期间反复进行所述试料块的识别，直到从所述整体观察部所拍摄的所述图像识别出规定尺寸以上的试料块，检测识别出的规定尺寸以上的所述试料块的中心的坐标，并将没有识别出规定尺寸以上的所述试料块的情况作为条件来检测任意的坐标；放大观察部，具有向所述容器内的所述试料照射光的光源和为观察所述试料而引导光的光学系统，该放大观察部以由所述计算部所检测的所述坐标为中心进行放大来拍摄所述试料块的图像；设定部，设定在所述计算部中为了识别出规定尺寸以上的所述试料块而反复识别所述试料块的期限、在所述放大观察部中拍摄所述图像的定时、和所述试料的观察期限。

根据该结构，从拍摄了容器整体的图像识别试料块并检测其坐标，能够以被检测的坐标为中心进行放大来观察该试料块的详细情况。另外，每隔与试料块的识别相关的规定期间反复进行放大观察对象试料块的识别，直到确认识别放大观察对象试料块、即试料块显现的时刻，因而自动地确认试料块显现的时刻。而且，由于从试料的观察开始经过规定天数后，中止放大观察对象试料块的识别，所以仅整体观察中被确定的试料块的放大观察被执行，能够有效率地推进观察直到发育完成。而且，以确定的定时拍摄被放大的试料的图像，到达观察期限时，该拍摄结束，从而能够从试料块显现的时刻开始到发育完成持续地进行延时观察。

发明的效果

根据本发明的结构能够提供一种观察装置，每当观察容器内培养过程中的试料，能够观察容器整体并确定显现了的试料块，还能够放大该确定的试料块来观察详细情况。另外，能够提供一种能够从这样确定的试料块的显现的时刻开始到发育完成持续地进行观察的观察程序及观察系统。

而且，每当观察容器内培养过程中的试料时，由于使观察容器整体的整体观察部的光学系统、和放大容器内的一部分区域来观察试料的放大观察部的光学系统的光轴一致，所以装置的大小与以往相比能够大幅度缩小。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的观察系统的结构图。

图2是图1所示的观察系统的观察装置的垂直截面侧视图。

图3是图1所示的观察系统的观察装置的垂直截面主视图。

图4是与图2同样的观察装置的垂直截面侧视图，示出了使容器移动到与整体观察部对应的位置的状态。

图5是表示图1所示的观察系统的计算机的结构的框图。

图6是表示图1的观察系统的操作的流程的说明图。

图7是表示图1的观察系统中的观察处理的动作的流程图。

图8是表示本发明的第二实施方式的观察程序中的观察处理的动作的流程图。

图9是表示本发明的第三实施方式的观察程序中的观察处理的动作的流程图。

图10是表示图9所示的观察处理的动作的流程图的延续。

图11是表示本发明的第四实施方式的观察装置的垂直截面侧视图。

图12是本发明的第五实施方式的观察装置系统的结构图。

图13是本发明的第六实施方式的观察装置系统的结构图。

图14是图13所示的隔离器的部分截面侧视图。

图15是本发明的第七实施方式的观察装置系统的结构图。

具体实施方式

以下，基于图1～图15说明本发明的实施方式。此外，在这里，将例如细胞、细菌、微生物等的试料中的细胞作为试料、并将例如培养液作为溶液进行说明。另外，将多个细胞聚集而成的细胞块作为试料块进行说明。

（第一实施方式）

最初，关于本发明的第一实施方式的观察系统，使用图1～图5对其构造进行说明。图1是观察系统的结构图，图2是观察系统的观察装置的垂直截面侧视图，图3是观察装置的垂直截面主视图，图4是观察装置的垂直截面侧视图，示出了使容器移动到与整体观察部对应的位置的状态，图5是表示观察系统的计算机的结构的框图。此外，在以下的说明中，图2及图3的x轴方向为左右方向，y轴方向为前后方向（+y方向为前方，-y方向为后方），z轴方向为上下方向。

观察系统S如图1所示地具有观察装置1、控制装置100及计算机200。

观察装置1是用于观察细胞等的试料的装置，并与控制装置100连接。控制装置100是用于控制观察装置1的装置，并内置有用于驱动观察装置1的未图示的驱动器或控制器等。而且，控制装置100与计算机200连接。计算机200是例如所谓个人计算机，执行用于观察细胞等的试料的未图示的观察程序等。即，计算机200能够向控制装置100发送指令来控制观察装置1，或者执行观察时拍摄的图像的取得、保存等。

观察装置1如图1～图4所示地在其框体即主体2上具有整体观察部10、放大观察部20、输送部30及驱动部40。

观察装置1能够使用整体观察部10及放大观察部20对于配置在其正面中央部的放入了细胞和细胞的培养液的容器C内的细胞进行观察。能够使驱动部40将把持容器C的输送部30向前后、左右的所期望的方向、位置移动。主体2通过设置在4个位置的腿部3被支承在地面上。此外，为防止来自容器外部的污染和与其他的容器之间的污染等，容器C设置了盖。

整体观察部10被设置在主体2的被密闭的框体内部的前侧的部分，并具有作为整体观察光学系统的透镜11、作为拍摄部的CMOS照相机12、和作为整体观察光源的环形光源13。

透镜11被配置在把持容器C的输送部30的移动空间的上方，以能够朝向下方观察容器C内的方式设置。CMOS照相机12被设置在透镜11的铅直上方，以其拍摄元件面朝向下方的透镜11的方式被配置。

环形光源13呈以朝向斜上方的形式安装的多个LED以环状排列而成的构造，并被配置在输送部30的移动空间的下方。此外，在环形光源13和输送部30的容器C之间具有以规定距离远离的空隙D（参照图4）。由此，由于在环形光源13和容器C之间产生供空气流通的空间，所以环形光源13发出的热难以传递到容器C。因此，能够抑制因环形光源13的发热带来的影响波及到细胞的发育。而且，环形光源13朝向斜上方且朝向环的中心照射光，照射位于环形光源13上方的输送部30的观察对象即容器C内的细胞。此外，CMOS照相机12及透镜11以相互的光轴一致的方式分别被配置，以其光轴通过环形光源13的中心的方式配置环形光源13。

另外，在环形光源13的上方的主体2的框体上设置有玻璃制或树脂制的整体光源窗部14。整体光源窗部14通过涂覆加工或薄膜粘贴，具有使环形光源13的可见光透射而切断紫外线区域或红外线区域的波长的光的过滤功能。通过切断紫外线，能够减轻紫外线对细胞的损坏，通过切断红外线，能够减轻对于细胞及容器C的由红外线引起的无意的热影响。因此，优选切断紫外线或红外线的至少一方。

而且，如图2的附图标记G的两箭头所示，环形光源13与该整体光源窗部14隔开间隙（在本实施方式中隔开约2mm的间隔）地配置。由此，环形光源13的热难以经由框体或整体光源窗部14传递到容器C。

通过这样的结构，整体观察部10使用环形光源13对容器C照射光，由此，经由透镜11得到的像成像在CMOS照相机12的拍摄元件面上，通过拍摄容器C整体，来拍摄容器C内的细胞的图像。而且，由于所拍摄的图像被存储，所以容器C内的多个细胞聚集而成的细胞块的识别或确定变得容易。

另外，由于整体观察部10从容器C的下方朝向斜上方对容器C照射光，所以穿过容器C的底面中的细胞存在的位置的光被细胞散射，散射的光的一部分入射到照相机，细胞被显示白色，穿过没有细胞的位置的光未被散射，光没有入射到照相机而显示黑色。像这样，对于在容器C的内底面附近显现、发育的细胞进行确定时能够照射合理的光。而且，获得将细胞的外形状作为白块识别出的对比度。此外，通过从下方照射光，获得防止因被容器C的盖反射的光使细胞高光（saturated）而不能观察的效果。

放大观察部20是所谓相位差显微镜，被设置在主体2的被密闭的框体内部的比整体观察部10更靠后方的位置，并具有：物镜21、反射镜22、变焦透镜23这样的放大观察光学系统；作为拍摄部的CCD照相机24；作为放大观察光源的相位差光源部25。

物镜21被配置在输送部30的移动空间的正下方，并朝向上方能够观察容器C内地设置。此外，在最接近容器C的底面的透镜部即物镜21的周边设置有用于防止下部主体2内产生的热对容器C带来影响的盖部件即物镜盖26。另外，在物镜盖26的上部前端且在物镜21和容器C之间的位置设置有窗部27。

这里，热由被密闭的框体内的电机、照相机、光源产生并充满，还滞留在物镜21附近并向上方发散。不用面积小的物镜盖26而采用覆盖放大观察光学系统全部的盖的情况下，放大观察光学系统和容器C底面接近，框体内的热容易传递，从而培养液温度容易上升。

而通过尽可能地减少物镜盖26的接近容器C底面的位置的面积，能够抑制容器C底面和物镜盖26几乎没有间隙而因空气不流通引起的热影响。同时，物镜盖26仅覆盖物镜21周边，由此能够增大物镜盖26的表面积，从而热还能够向空气容易流通的物镜盖26的横向发散，能够抑制向容器C的热传递。

像这样，在放大观察光学系统和容器C之间构成仅覆盖物镜21周边的具有窗部27的物镜盖26，由此，放大观察光学系统发出的热难以传递到容器C。因此，能够抑制透镜驱动系统的发热带来的影响波及细胞的发育。

反射镜22被配置在物镜21的下方，并以朝向后方大致水平地反射光的方式倾斜地设置。反射镜22将从物镜21获得的像导向后方的变焦透镜23。变焦透镜23以沿前后方向延伸的形式配置在反射镜22的后方，放大从物镜21获得的像。CCD照相机24被设置在变焦透镜23的更后方，并以其拍摄元件面朝向前方的变焦透镜23的方式配置。

相位差光源部25被设置在主体2的上部，并具有LED25a和反射镜25b。LED25a将光照射到位于相位差光源部25的下方的输送部30的观察对象即容器C内的细胞。反射镜25b被配置在物镜21的铅直上方，以使LED25a照射的光经由容器C到达物镜21的方式对光进行反射。

通过这样的结构，放大观察部20使用相位差光源部25将光照射到容器C，由此经由物镜21、反射镜22及变焦透镜23获得的像在CCD照相机24的拍摄元件面上成像，放大容器C内的一部分的区域并对容器C内的细胞拍摄图像。而且，由于所拍摄的图像被存储，所以容器C内的细胞块的识别、确定、详细的观察变得容易。

另外，由于放大观察部20的具有用于放大观察细胞的多个透镜及其变焦机构的重量较重的放大观察光学系统被配置在下方，所以装置的重量平衡变得合理并能够进行稳定的放大观察。而且，由于能够使物镜21从容器C的下方接近在容器C的内底面附近显现、发育的细胞，所以能够缩短焦点距离并以较大的放大率进行观察。而且，由于放大观察部20从容器C的下方进行观察，所以能够不受容器C的盖的污染的影响地进行观察。

输送部30是在主体2的正面中央部，以被夹持在下方的整体观察部10的环形光源13或放大观察部20的放大观察光学系统、和上方的整体观察部10的整体观察光学系统或放大观察部20的相位差光源部25之间的形式设置的。输送部30具有支架31，该支架31把持放入了观察对象即细胞和细胞的培养液的容器C。支架31相对于整体观察部10和放大观察部20进行定位，容器C相对于支架31进行定位。由此，即使一起拆下容器C和支架31来更换培养液或投入试剂，在整体观察部10和放大观察部20中观察同一位置也是容易的。

驱动部40被设置在输送部30的后方及侧方，并具有x轴驱动机构41、x轴电机42、y轴驱动机构43、y轴电机44、z轴电机45及变焦电机46。此外，如图2及图3所示，对于观察装置1以左右方向为x轴、前后方向为y轴、上下方向为z轴进行说明。

x轴驱动机构41被配置在输送部30的正后方并且直接支承输送部30。x轴驱动机构41具有未图示的皮带、带轮、滑动导向部件、轴等并被x轴电机42驱动，使输送部30沿左右方向移动。y轴驱动机构43被配置在输送部30及主体2的侧面的位置，并支承x轴驱动机构41。y轴驱动机构43具有未图示的皮带、带轮、滑动导向部件等并被y轴电机44驱动，与x轴驱动机构41一起使输送部30沿前后方向移动（参照图4）。

通过使这样的驱动机构动作，输送部30将容器C从整体观察部10输送到放大观察部20、或者沿其相反方向输送。由于容器C移动，所以即使整体观察部10和放大观察部20被配置在分离的位置，也能够观察容器C整体并确定显现了的细胞块，还能够放大该确定了的细胞块并详细地观察。

另外，输送部30如上所述地沿与整体观察部10和放大观察部20的光轴方向垂直的方向输送容器C，通过共用输送方向的至少一个方向即前后方向，使整体观察部10中的观察视野内的坐标与放大观察部20中的观察视野内的坐标一致。由此，由于整体观察部10和放大观察部20的相互的观察视野内的坐标一致，所以能够利用放大观察部20容易地识别通过整体观察部10观察容器C整体而确定出的细胞块。因此，能够防止误识别目标的细胞块，并实现高精度的观察。

z轴电机45及变焦电机46被配置在输送部30后方的主体2内。z轴电机45是用于使放大观察光学系统及CCD照相机24沿上下方向移动的电机。变焦电机46是用于使变焦透镜23的放大倍率变更的电机，能够变更所拍摄的图像的倍率。

计算机200如图5所示地至少具有计算部201。此外，也可以具有存储部210、计时部202、输入部203及输出部204。

计算部201由一般的微机或其他的电子部件构成，基于被存储、输入该微机内部或存储部210等的观察程序220或其他的数据等控制与观察装置1相关的一系列的观察动作。此外，也可以另外设置对由整体观察部10或放大观察部20拍摄的图像进行处理的图像处理部。

被计算部201执行的观察程序220如图5的功能框图代表的硬件所示地具有细胞块识别部221、细胞块分类部222、坐标检测部223、坐标转换部224、细胞块提取部225、形状识别部226及形状判定部227。此外，观察程序220除了执行这些各处理模块以外，还执行向观察装置1的整体观察部10发送指令拍摄容器C整体来拍摄细胞的图像的整体拍摄处理、和向放大观察部20发送指令放大容器C内来拍摄细胞的图像的放大拍摄处理。

细胞块识别部221首先在彩色图像的情况下转换成灰度图像，使用规定的阈值区分整体拍摄处理中所拍摄的图像的没有细胞块的部分和细胞块的部分。由此，没有细胞块的部分被二值化成黑色，细胞块的部分被二值化成白色。而且，算出细胞即白色的像素数。作为算出该白色的像素数的方式有例如算出白色的像素的连结区域的标示方式、或者以使任意位置的预定的小区域内的白色的像素数尽可能变多的方式算出区域的小区域方式等。

标示方式是根据单一的白色像素区域的大小或白色像素区域的密集度来识别细胞块的方式，小区域方式是根据白色像素区域的数量、多少、密集度来识别细胞块的方式。除此以外，也可以根据细胞块的隔离程度（各个细胞块彼此保持规定的距离地存在的程度）进行识别。此外，这里是采用标示方式。

标示处理是关于被二值化处理的图像，通过对相邻的白色像素（或黑色像素）分配相同的号码（标签）而将多个像素分组的处理。在标示处理中的相邻的判定中，使用4连结（4附近）或8连结（8附近）。在4连结中，若与关注像素的上下左右连续，则判定为相邻，在8连结中，还加上四个斜向的连续来判定相邻。像这样，细胞块识别部221识别由整体拍摄处理中所拍摄的图像二值化而成的白色像素的块，即细胞块。

而且，细胞块识别部221将所识别的细胞块中的规定尺寸以上的细胞块作为放大观察对象细胞块识别。“规定尺寸”是细胞块的预先设定的尺寸，是能够判断应是放大观察的对象的程度的尺寸。这里，将规定尺寸例如作为像素数设定为1000像素，并存储在存储部210等中。由此，由于将像素数为1000像素以上的细胞块作为放大观察对象细胞块来识别，所以能够确认细胞块显现的时刻。因此，能够从细胞块显现的时刻到发育完成持续地进行观察。

细胞块分类部222按照像素数由多到少的顺序对细胞块识别部221识别的细胞块即白色的像素的块顺序地进行分类。而且，例如从像素数由多到少的块中按顺序将预定个数的细胞块作为观察对象等选择。

坐标检测部223对于被细胞块识别部221识别并被细胞块分类部222分类的细胞块即白色像素的块的中心坐标进行检测。

坐标转换部224首先算出整体拍摄处理中所拍摄的图像上的像素的坐标。然后，转换成以图像中心为原点的实际尺寸。这里，也可以修正图像的失真等的各种像差。而且，坐标转换部224以与由该实际尺寸表示的图像上位置相匹配的方式，将实际尺寸转换成观察装置1的驱动部40的x轴电机42及y轴电机44的电机脉冲数。像这样，坐标转换部224形成了使放大拍摄处理中所拍摄的图像上的坐标与整体拍摄处理中所拍摄的图像上的坐标一致的共用的坐标系。

细胞块提取部225从放大拍摄处理中所拍摄的图像提取坐标检测部223检测出的坐标的细胞块。

形状识别部226首先对于放大拍摄处理中所拍摄的图像实施与预先准备的修补图像（patch image）的匹配。作为匹配结果，得到放大拍摄处理中所拍摄的图像与修补图像的距离图像（range image），该距离图像由浓淡来表现。然后，形状识别部226使用规定的阈值对该距离图像执行二值化处理。作为匹配的方法可以列举例如模板匹配或直方图匹配等，通过修补图像对判定对象的图像即放大拍摄处理中所拍摄的图像进行光栅扫描来算出双方的距离。在准备多个修补图像的情况下，对匹配结果的距离图像进行累积。此外，即使在放大拍摄处理中所拍摄的图像内存在多个细胞块的情况下，形状识别部226也能够将各细胞块作为独立的块识别。

接着，形状识别部226是在被二值化处理的图像中，执行例如边缘提取滤波器的轮廓提取和8连结搜索的轮廓跟踪来检测轮廓。作为轮廓提取时的边缘提取滤波器，能够使用例如微分滤波器、Prewitt滤波器、sobel滤波器、Canny边缘检测器等。在轮廓跟踪中，从轮廓的跟踪开始点沿一个方向依次跟踪轮廓点，由此能够提取轮廓线，也可以使用4连结搜索。

而且，形状识别部226从轮廓检测结果检测圆、椭圆、矩形等的规定形状。作为从轮廓或边缘检测圆的方法能够使用霍夫变换等。作为从轮廓或边缘检测椭圆的方法能够使用通过一般化霍夫变换或最小二乘法推定使椭圆符合轮廓的点序列的方法等。作为从轮廓或边缘检测矩形的方法能够使用以包含轮廓的全部点序列的方式使矩形符合轮廓的点序列的方法等。像这样，形状识别部226从放大拍摄处理所拍摄的图像提取细胞块的轮廓，并识别形状。

形状判定部227判定形状识别部226所识别的细胞块的形状是否是规定形状。“规定形状”是细胞块的预先设定的形状，是观察时可以判断为能够良好地持续发育的可能性高的程度的形状，最好尽可能地接近圆形。

作为细胞块的规定形状的判定条件，除了形状，也可以加入例如大小、凹凸程度这样的条件。作为形状的判定条件可以列举例如包围轮廓的椭圆的椭圆度、包围轮廓的圆的圆度等。作为大小的判定条件可以列举例如白色像素块的大小、白色像素块的轮廓的长度、白色像素块的轮廓内部的面积、椭圆的长轴长度、椭圆的短轴长度、椭圆的圆周的长度、圆的直径、圆周的长度、包围轮廓的矩形的长度、包围轮廓的矩形的面积等。作为凹凸程度的判定条件可以列举例如轮廓的面积与周长之比、轮廓的面积与包围轮廓的矩形的面积之比、轮廓的长度与包围轮廓的矩形的长度之比、轮廓的角点数量、轮廓的面积与包围轮廓的圆或椭圆的面积之比、轮廓的长度与包围轮廓的圆的圆周或椭圆的圆周的长度之比、包围轮廓的矩形的面积与包围轮廓的圆或椭圆的面积之比、包围轮廓的矩形的长度与包围轮廓的圆或椭圆的长度之比等。作为以轮廓的角点数量进行判定时的角点检测方法可以使用例如Harris角点检测或SUSAN算子等。

这里，使细胞块的规定形状的判定条件为例如椭圆度，设定成1.1以下，并存储在存储部210等。此外，椭圆度是椭圆的长轴长度相对于短轴长度之比。或者，也可以采用“4π×（轮廓内部的面积）÷（轮廓的长度）²”。由此，由于尽可能接近圆形的细胞块被识别，所以能够自动地选出适于继续观察的合理形状的细胞块。因此，在发育过程中，能够降低发育成畸变形状的细胞块的观察优先级，或中止观察，能够更进一步有效率地推进合理形状的细胞块的观察。

另外，不仅通过阈值（例如椭圆度1.1）明确地进行形状判定的方法，还可以采用基于判定结果的优劣对细胞块图像进行分类并显示在监视器204a上（若是椭圆度，以椭圆度由小到大的顺序显示），委任用户判定到哪个细胞块为止是更合适的方法。

存储部210用于存储与细胞的观察或观察系统S的动作相关的各种数据，具有例如观察定时保存部211、观察位置保存部212、位置更新可否保存部213、阈值保存部214、形状保存部215及观察图像保存部216。

观察定时保存部211保存与观察的期间、天数、期限等这样的日期和时间相关的各种数据。例如，是与执行放大观察对象细胞块的识别的定时相关地设定的有关细胞块识别的规定期间即“规定识别期间”、与结束放大观察对象细胞块的识别的定时相关地设定的规定天数即“规定识别天数”、与执行放大了的细胞块的拍摄的定时相关地设定的有关拍摄放大图像的规定期间即“规定拍摄期间”、与结束细胞的观察的定时相关地预先设定的规定期限即“规定观察期限”等这样的数据。这些数据在观察程序220中适当地作为判定条件使用，与由计时部202计测的日期和时间进行比较。

观察位置保存部212保存通过整体观察得到的细胞块的观察位置（坐标）或手动设定的观察位置（坐标）这样的数据。

位置更新可否保存部213根据存储在观察定时保存部211中的规定识别期间，保存是否对上一次整体观察时得到的存储在观察位置保存部212中的细胞块的观察位置进行更新的标志。

阈值保存部214保存与观察的阈值相关的各种数据。例如，二值化处理时用于判定是白色像素还是黑色像素的阈值、用于判定是否将标示的白色像素块作为细胞块提取的与像素数相关的阈值等这样的数据。

另外，阈值保存部214保存在执行形状识别处理时用于识别能够良好地发育的细胞块的阈值。例如，用于以白色像素块的大小进行判定的像素数的阈值、用于以白色像素块的轮廓的长度进行判定的轮廓的长度的阈值、用于以白色像素块的轮廓内部的面积进行判定的面积的阈值、用于以包围轮廓的圆的圆度进行判定的圆度的阈值、用于以包围轮廓的椭圆的椭圆度进行判定的椭圆长轴和椭圆短轴之比的阈值、用于以圆的直径进行判定的直径的阈值、用于以圆周的长度进行判定的圆周的阈值、用于以椭圆的长轴长度进行判定的长轴的阈值、用于以椭圆的短轴长度进行判定的短轴的阈值、用于以椭圆的圆周的长度进行判定的椭圆圆周的阈值、用于以包围轮廓的矩形的长度进行判定的矩形的长度的阈值、用于以包围轮廓的矩形的面积进行判定的矩形的面积的阈值、用于以轮廓的面积和周长之比进行判定的轮廓的面积和周长之比的阈值、用于以轮廓的面积和包围轮廓的矩形的面积之比进行判定的面积比的阈值、用于以轮廓的长度和包围轮廓的矩形的长度之比进行判定的长度比的阈值、用于以轮廓的角点数量进行判定的角点数量的阈值、用于以轮廓的面积和包围轮廓的圆或椭圆的面积之比进行判定的面积比的阈值、用于以轮廓的长度和包围轮廓的圆或椭圆的长度之比进行判定的长度比的阈值、用于以包围轮廓的矩形的面积和包围轮廓的圆或椭圆的面积之比进行判定的面积比的阈值、用于以包围轮廓的矩形的长度和包围轮廓的圆或椭圆的长度之比进行判定的长度比的阈值等这样的数据。

形状保存部215对于形状识别处理的全部方法，保存细胞块的形状识别处理结果。

观察图像保存部216保存放大观察图像、整体观察图像。

此外，观察定时保存部211或阈值保存部214还作为用于能够适当变更与观察程序220相关的各设定的设定部发挥功能。作为能够使用观察定时保存部211进行设定的事项有例如整体观察部10或放大观察部20中拍摄图像的定时、与观察相关的期间、天数或期限等这样的设定事项。作为能够使用阈值保存部214设定的事项有例如放大观察对象细胞块的判定基准即细胞块的规定尺寸、作为判定细胞块是否是适于继续观察的合理形状的判定基准的细胞块的规定形状等这样的设定事项。

计时部202用于计测从细胞的观察开始的日期和时间、与观察系统S的动作控制相关的时间，能够把握各种时间。

输入部203由例如键盘203a和鼠标203b等的位置指示装置构成。用户使用键盘203a进行文字及数值等的输入。另外，用户使用鼠标203b在输出部204的监视器204a的画面上使光标向任意的方向移动，进行菜单或其他选项的选择。计算部201基于从输入部203得到的信息对于被存储、输入计算部201或存储部210的程序、数据、文件进行各种处理，或对于输出部204执行输出处理。

输出部204由例如液晶显示器、CRT等的监视器204a或扬声器204b构成。计算部201基于被执行的程序的处理使窗口、图标或菜单等显示在监视器204a上，或者使扬声器204b发声。另外，计算部201基于来自输入部203的信息使用户输入的文字或数值等显示在监视器204a上，并显示被用户移动的光标。

接着，关于与容器C内的细胞的观察相关的用户对观察系统S的操作，根据图6所示的流程进行说明。图6是表示观察系统S的操作的流程的说明图。

用户最初接通观察装置1、控制装置100及计算机200的电源而使观察系统S起动（图6的步骤＃101）。而且，用户将放入了细胞和细胞的培养液的容器C设置在输送部30的支架31上（步骤＃102）。接着，当用户使计算机200起动观察程序220时（步骤＃103），操作画面被显示在监视器204a上。

观察程序220与程序的起动相连动地自动执行输送部30的原点返回动作（步骤＃104）。而且，观察程序220使照相机开始拍摄（步骤＃105），并使来自照相机的实时图像显示在监视器204a上。

接着，用户执行模式设定操作（步骤＃106）。在该模式设定操作中，能够选择通常延时搜索操作（步骤＃107）和整体观察操作（步骤＃108）。延时观察是指每隔规定期间观察预先设定的位置的方法。

在通常延时搜索操作（步骤＃107）中，用户在监视器204a上利用键盘203a的箭头键使容器C移动的同时观察容器C内，来确认目标的细胞。而且，执行截取图像的取得、显示、保存、坐标设定、坐标保存等。

在整体观察操作（步骤＃108）中，用户进行整体观察中的规定识别期间或规定识别天数的设定。图像的取得、显示、保存、观察位置显示等基于设定自动地执行。

然后，在按目的分的操作（步骤＃109）中，能够选择结束（步骤＃110）、继续肉眼观察（步骤＃111）及延时（步骤＃112）的操作。

在选择结束（步骤＃110）时，停止照相机的拍摄，设定被保存。选择继续肉眼观察（步骤＃111）时，能够手动截取保存由照相机拍摄的图像。

在选择延时（步骤＃112）时，能够进一步开始延时观察、暂时停止延时及重新开始延时的操作。延时暂时停止的情况下，能够进行容器C的取出或培养液的更换这样的作业（步骤＃113）。

使用这样的观察程序220执行延时观察时，能够自动地进行从整体拍摄处理中所拍摄的图像识别显现了的细胞块并确定其位置、再从放大拍摄处理中所拍摄的图像中进行细胞块的形状识别并选出适于继续观察的合理形状的细胞块这样的一系列的处理。

接着，关于观察系统S中的观察处理的动作，根据图7所示的流程进行说明。图7是表示观察系统S中的观察处理的动作的流程图。

执行观察程序220时（图7的开始），观察程序220首先判定是否符合规定识别期间（步骤＃201）。此外，关于这点，观察程序220使计时部202预先计测种植后例如从细胞的观察开始的日期和时间、以及从使用了放大观察部20的上一次放大观察对象细胞块的识别开始的期间。而且，规定识别期间是与执行放大观察对象细胞块的识别的定时相关的预先设定的期间，例如被设定成1天并被存储在存储部210的观察定时保存部211。规定识别期间能够适当地设定。

在步骤＃201中，在不符合规定识别期间的情况下（步骤＃201的否），观察程序220使放大观察部20拍摄放大图像（步骤＃202），结束与观察处理的动作相关的一系列的流程（图7的结束）。

另一方面，在步骤＃201中，在符合规定识别期间的情况下（步骤＃201的是），观察程序220向观察装置1的整体观察部10发送指令并拍摄容器C整体，由此拍摄细胞的图像（步骤＃203）。然后，观察程序220执行使用规定的阈值对所拍摄的整体图像的没有细胞块的部分和细胞块的部分进行区分的二值化处理（步骤＃204）。由此，没有细胞块的部分被二值化成黑色，细胞块的部分被二值化成白色。

而且，观察程序220执行收缩膨胀处理（步骤＃205）。收缩膨胀处理是由指剔除与黑色像素相接的白色像素的处理即收缩处理、以及反过来加入与黑色像素相接的白色像素的处理即膨胀处理构成的。在收缩处理中，由于能够将微小的白色像素的块反转成黑色像素，在膨胀处理中，将存在于白色像素区域内的微小的黑色像素的块反转成白色像素，所以具有除去噪声的效果。

而且，观察程序220执行标示处理（步骤＃206），按每个任意位置的预先确定的小区域算出白色的像素数，并识别白色像素的块即细胞块。而且，观察程序220从被识别的细胞块即白色像素的块中的像素数由多到少的块开始按顺序执行分类（步骤＃207）。

然后，观察程序220判定最大的白色像素的块（细胞块）的尺寸是否是阈值即规定尺寸以上（步骤＃208）。作为该阈值的规定尺寸例如作为像素数被设定成1000像素，并存储在存储部210的阈值保存部214。在最大的细胞块小于规定尺寸的情况下（步骤＃208的否），观察程序220检测整体观察部10所拍摄的整体图像的任意的坐标并设定为放大观察位置（步骤＃209），使放大观察部20拍摄放大图像（步骤＃202）。而且，观察程序220结束与观察处理的动作相关的一系列的流程（图7的结束）。

另一方面，在步骤＃208中，在最大的细胞块为规定尺寸以上的情况下（步骤＃208的是），观察程序220再次判定所选择的细胞块是否是规定尺寸以上（步骤＃210）。在细胞块是规定尺寸以上的情况下（步骤＃210的是），观察程序220将白色像素的块（细胞块）作为放大观察对象细胞块识别并检测其中心坐标（步骤＃211）。而且，观察程序220将其中心坐标转换成放大图像观察用的坐标（步骤＃212）。

然后，观察程序220将进行了坐标转换的细胞块的中心坐标设定为放大观察位置（步骤＃213），使放大观察部20拍摄放大图像（步骤＃214）。而且，观察程序220将下一个白色像素的块（细胞块）选择为是否是放大观察对象细胞块的判定对象（步骤＃215），返回步骤＃210，并判定所选择的细胞块是否是规定尺寸以上。

反复进行步骤＃210～步骤＃215的流程，并继续进行作为放大观察对象被识别的细胞块的放大观察位置的设定，直到步骤＃206中被识别的细胞块成为小于规定尺寸（步骤＃210的否）。步骤＃206中被识别的细胞块小于规定尺寸时（步骤＃210的否），观察程序220结束与观察处理的动作相关的一系列的流程（图7的结束）。

而且，在延时观察中，对于成为放大观察对象的细胞块的位置，通过用户手动设定，或者根据整体观察结果进行细胞块的位置设定（位置确定）。对于位置被确定的细胞块，观察程序220每隔规定拍摄期间向放大观察部20发送指令，放大容器C内来拍摄该细胞的图像，并将到达了规定观察期限的情况作为条件中止拍摄。

此外，规定观察期限是与结束细胞的观察的定时相关的预先设定的期限，例如被设定成10天，并被存储在观察定时保存部211。规定观察期限能够适当地设定。

像这样，从拍摄了容器C整体的图像中识别细胞块并检测其坐标，以被检测的坐标为中心进行放大，由此，能够观察该细胞块的详细情况。另外，每隔规定拍摄期间拍摄被放大的细胞的图像，到达观察期限时，结束该拍摄，从而能够从细胞块的显现的时刻开始到发育完成持续地进行延时观察。

根据本发明的实施方式的结构能够提供一种观察装置1，每当观察容器C内培养过程中的细胞时，能够观察容器C整体并确定显现了的细胞块，再放大该确定了的细胞块并能够观察详细情况。另外，能够提供一种能够从这样地确定的细胞块的显现的时刻开始到发育完成持续地进行观察的观察程序220、观察方法及观察系统S。

（第二实施方式）

以下，关于本发明的第二实施方式的观察程序，根据图8所示的流程说明该观察处理的动作。图8是表示观察程序中的观察处理的动作的流程图。此外，该实施方式的基本结构与使用图1～图7说明的所述第一实施方式相同，从而关于与第一实施方式共用的构成要素，省略附图的记载及其说明。

执行第二实施方式的观察程序220时（图8的开始），观察程序220首先判定是否符合规定识别期间（步骤＃301）。在符合规定识别期间的情况下（步骤＃301的是），观察程序220向观察装置1的整体观察部10发送指令，拍摄容器C整体，由此拍摄细胞的图像（步骤＃303）。

然后，观察程序220判定将细胞种植在容器C之后是否经过了规定识别天数（步骤＃304）。此外，关于这点，观察程序220使计时部202预先计测种植后从例如细胞的观察开始的日期和时间。而且，规定识别天数是与结束放大观察对象细胞块的识别的定时相关的的预先设定的天数，例如被设定成5天并被存储在存储部210的观察定时保存部211。

在步骤＃304中，种植后例如从细胞的观察开始的日期和时间经过了规定识别天数即5天的情况下（步骤＃304的是），观察程序220使放大观察部20拍摄放大图像（步骤＃302），结束与观察处理的动作相关的一系列的流程（图8的结束）。即，从观察开始经过5天时，中止成为放大观察对象的细胞块的识别并不更新其位置信息。

在步骤＃304中，种植后例如从细胞的观察开始的日期和时间没有经过规定识别天数即5天的情况下（步骤＃304的否），观察程序220执行使用规定的阈值对所拍摄的整体图像的没有细胞块的部分和细胞块的部分进行区分的二值化处理（步骤＃305）。以下，由于步骤＃305～步骤＃316的动作流程与第一实施方式的步骤＃204～步骤＃215的动作流程相同，所以省略说明。

而且，在延时观察中，每隔规定识别期间反复进行上述放大观察对象细胞块的识别，直到识别出放大观察对象细胞块，并且将经过了规定识别天数（5天）的情况作为条件，中止放大观察对象细胞块的识别。规定识别期间是与由计时部202计测的执行放大观察对象细胞块的识别的定时相关的预先设定的期间，例如被设定成1天并存储在存储部210的观察定时保存部211。规定识别期间及规定识别天数能够适当地设定。

像这样，每隔规定识别期间（1天）反复进行放大观察对象细胞块的识别，直到能够确认识别出放大观察对象细胞块、即细胞块显现的时刻，因此能够自动地确认细胞块显现的时刻。而且，从细胞的观察开始经过规定识别天数（5天）之后，中止放大观察对象细胞块的识别，从而仅整体观察中确定出的细胞块的放大观察被执行，能够有效率地实施观察直到发育完成。

此外，是否继续识别放大观察对象细胞块的判定除了如步骤＃304那样地基于天数自动地执行的方法以外，也可以采用设置用户能够自由地设定的窗口或用户接口，委任用户进行是否继续识别放大观察对象细胞块的判定。

（第三实施方式）

以下，关于本发明的第三实施方式的观察程序，根据图9及图10所示的流程说明其观察处理的动作。图9是表示观察程序中的观察处理的动作的流程图，图10是表示图9所示的观察处理的动作的流程图的延续。此外，该实施方式的基本结构与所述第一及第二实施方式相同，从而关于与这些实施方式共用的构成要素，省略附图的记载及其说明。

在第三实施方式中，由于图9的动作流程的步骤＃401～步骤＃410及图10的动作流程的步骤＃411～步骤＃413与图7及图8的动作流程相同，所以省略说明。

观察程序220将图10的步骤＃413中被转换成放大观察用的坐标的细胞块的中心坐标作为放大观察位置临时设定（步骤＃414）。然后，观察程序220向放大观察部20发送指令，对于容器C内的放大观察位置进行放大并拍摄细胞的图像（步骤＃415）。

接着，观察程序220从放大拍摄处理中所拍摄的图像提取细胞块的轮廓（步骤＃416），识别形状（步骤＃417）。而且，观察程序220判定被识别的细胞块的形状是否是规定形状，即是否是椭圆度的阈值以下（步骤＃418）。作为表示该规定形状的椭圆度的阈值，例如被设定成1.1并被存储在存储部210的阈值保存部214。表示细胞块的规定形状的椭圆度的阈值能够适当地设定。另外，还能够设定代替椭圆度的细胞块的规定形状的判定条件例如圆度。

在步骤＃418中，细胞块的椭圆度为阈值以下的情况下（步骤＃418的是），观察程序220将细胞块的中心坐标作为放大观察位置正式地设定（步骤＃419）。另一方面，在细胞块的椭圆度超过阈值的情况下（步骤＃418的否），观察程序220删除临时设定的放大观察位置（步骤＃420）。而且，观察程序220将下一个白色像素的块（细胞块）选择为是否是放大观察对象细胞块的判定对象（步骤＃421），返回步骤＃411，判定所选择的细胞块是否是规定尺寸以上。

像这样，由于规定形状的细胞块被识别，所以能够自动地选出适于继续观察的合理形状的细胞块。其结果，在发育过程中能够中止发育成畸变形状的细胞块的观察，能够更进一步有效率地推进合理形状的细胞块的观察。

此外，步骤＃418的细胞块的形状判定不仅是通过阈值（例如椭圆度1.1）明确地进行的方法，还有基于判定结果的优劣对细胞块图像进行分类并显示在监视器204a上（若是椭圆度，按椭圆度由小到大的顺序进行显示），委任用户判定哪个细胞块是良好的方法。

（第四实施方式）

以下，关于本发明的第四实施方式的观察装置，使用图11说明其结构。图11是观察装置的垂直截面侧视图。此外，该实施方式的基本结构与使用图1～图7说明的所述第一实施方式相同，从而关于与第一实施方式共用的构成要素标注与之前相同的附图标记，并省略附图的记载及其说明。

在第四实施方式的观察装置1中，如图11所示，整体观察部10具有透镜11、反射镜14这样的整体观察光学系统、拍摄部即CMOS照相机12、整体观察光源即环形光源13、和环状窗部15。

反射镜14被配置在把持容器C的输送部30的移动空间的上方，并以使对容器C照射的光朝向前方大致水平地反射的方式倾斜地设置。反射镜14将对容器C照射的光引导至前方的透镜11。CMOS照相机12被设置在透镜11的更前方，并以其拍摄元件面朝向后方的透镜11的方式配置。

环形光源13被配置在输送部30的移动空间的下方，并且以放大观察部20的物镜21部分贯穿环形光源13的内侧的方式配置。而且，环形光源13向斜上方且朝向环的中心照射光，照射位于环形光源13的上方的输送部30的观察对象即容器C内的细胞。由此，在环形光源13的上方的主体2框体上设置有环状窗部15。环状窗部15以环绕包围物镜盖26的方式配置。由此，环形光源13的光透射环状窗部15并到达容器C。

而且，整体观察部10以如下方式构成、配置，即，从环形光源13的中心经由容器C到达反射镜14的该光轴与从放大观察部20的相位差光源部25的反射镜25b经由容器C到达物镜21的光轴都一致，而且，轴线是一致的。此外，反射镜14是半反射镜，反射来自环形光源13的光并使其到达透镜11、CMOS照相机12，而透射来自相位差光源部25的光并使其到达物镜21等。

由此，能够容易地使整体观察部10和放大观察部20的相互的观察视野内的坐标一致。另外，整体观察之后，由于仅使容器C在较窄的范围内移动，就能够到达放大观察位置，所以能够实现观察作业的时间缩短，并且能够进行更高精度的观察。

（第五实施方式）

以下，关于本发明的第五实施方式的观察装置系统，使用图12说明其结构。图12是观察装置系统的结构图。此外，该实施方式的基本结构与使用图1～图7说明的所述第一实施方式相同，从而对于与第一实施方式共用的构成要素标注与之前相同的附图标记，并省略附图的记载及其说明。

第五实施方式的观察系统S的观察装置1如图12所示地被收容在培养箱300的内部。培养箱300是用于培养或保存细胞的保存库的一例，形成了生物学和/或物理学上密闭的保存空间E。观察装置1被设置在培养箱300的内部所设有的架301上而被使用。

这里，培养箱300的内部大多保持例如室温37°C、湿度100%这样的箱内环境。在这样的环境下，发生因其湿气引起的光学系统的起雾导致画质劣化、以及驱动机构、照相机、光源等的电子部件短路等这样的不良情况的可能性高。由此，配置在培养箱300的内部的情况下，观察装置1尤其需要密闭的框体（主体2）。

在观察装置1的被密闭的框体内部，充满了由驱动机构、照相机、光源等产生的热，还会滞留在物镜21附近并进一步向上方发散。而物镜盖26的窗部27为不使光源的光量衰减而使面积成为最小的范围即1mm～10mm左右，物镜盖26也与窗部27相匹配地尽可能地减小接近容器C底面的位置的面积，由此，抑制了由于容器C底面和物镜盖26之间几乎没有间隙，而由空气不流通引起的热影响。同时，物镜盖26仅覆盖物镜21周边，由此能够增大物镜盖26的表面积，从而能够使热向空气容易流通的物镜盖26的横向发散，能够抑制向容器C的热传递。

能够提供一种观察装置1，也包括这样的作用，在将观察装置1设置在培养箱300内部的结构中，每当观察在容器C内培养过程中的细胞时，能够观察容器C整体并确定出显现了的细胞块，再放大该确定了的细胞块并观察详细情况。另外，能够提供一种能够从这样确定的细胞块的显现时刻开始到发育完成持续地进行观察的观察系统S。

（第六实施方式）

以下，关于本发明的第六实施方式的观察装置系统，使用图13及图14说明其结构。图13是观察装置系统的结构图，图14是图13所示的隔离器的部分截面侧视图。此外，该实施方式的基本结构与使用图1～图7说明的所述第一实施方式相同，从而对于与第一实施方式共用的构成要素标注与之前相同的附图标记，并省略附图的记载及其说明。

第六实施方式的观察系统S的观察装置1如图13及图14所示地被收容在隔离器400的内部。

隔离器400在主体401的大致中央部具有盒402。盒402形成了用于实施与细胞的培养、处置、观察相关的作业的生物学和/或物理学地密闭的作业空间F。在盒402的正面侧能够开闭地设置有正面门403。正面门403具有用于从外部观察作业空间F内的由玻璃等构成的窗部404。

在正面门403的窗部404具有用于在作业空间F中进行作业的手套405。手套405以从盒402的窗部404朝向作业空间F延伸的形式设置。在手套405相对于窗部404的安装位置设置有开口部406。作业者从开口部406将手插入并穿戴上手套405，从窗部404观察密闭的盒402内的作业空间F的同时在作业空间F内进行作业。手套405沿横向排列两个地设置。此外，手套405或其开口部406不仅有设置两个的情况，还可以设置3个、4个或其以上的个数。

隔离器400除此以外，还可以在盒402的上部设置气体调整部407，在从正面观察盒402时的右侧设置主体操作部408，在左侧设置培养箱409。

能够提供一种观察装置1，在像这样将观察装置1设置在隔离器400内部的结构中，每当观察在容器C内培养过程中的细胞时，能够观察容器C整体并确定出显现的细胞块，再放大该确定的细胞块并观察详细情况。另外，能够提供一种能够从这样确定出的细胞块的显现的时刻开始到发育完成持续地进行观察的观察系统S。此外，观察装置1也可以设置在培养箱409的内部。

（第七实施方式）

以下，关于本发明的第七实施方式的观察装置系统，使用图15说明其结构。图15是观察装置系统的结构图。此外，该实施方式的基本结构与使用图1～图7说明的所述第一实施方式相同，从而对于与第一实施方式共用的构成要素标注与之前相同的附图标记，并省略附图的记载及其说明。

在第七实施方式的观察系统S中，如图15所示，具有整体观察部10、放大观察部20及输送部30，它们分别独立地设置。而且，具有：对整体观察部10、放大观察部20及输送部30分别独立地进行控制的控制装置501～503；和对它们分别地发送指令的计算机601～603。在3台计算机601～603之间以能够相互通信的方式连接有网络线缆，能够协作地执行整体观察、放大观察和容器C的输送。

此外，也可以设置整合3台计算机的协作的、其他的计算机。另外，也可以设置1台计算机，从这1台计算机向控制装置501～503发送指令。而且，也可以设置1台计算机、1台控制装置，并通过这1台计算机、1台控制装置控制整体观察部、放大观察部、输送部。

另外，图15所示的输送部30旋转移动并在整体观察部10和放大观察部20之间输送容器C，但也可以与第一实施方式同样地水平移动地输送容器C。容器C被载置在整体观察部10和放大观察部20共用的载置托盘32上。载置托盘32相对于整体观察部10和放大观察部20进行定位，容器C相对于载置托盘32进行定位。

能够提供一种观察系统S，在像这样分别独立地控制整体观察部10、放大观察部20及输送部30的结构中，每当观察在容器C内培养过程中的细胞时，能够观察容器C整体并确定出显现的细胞块，再放大该确定出的细胞块并观察详细情况。另外，能够提供一种能够从这样确定出的细胞块的显现的时刻开始到发育完成持续地进行观察的观察系统S。

此外，在培养箱或隔离器等的狭窄的作业空间内，通过从机构上分体地设置整体观察部、放大观察部、输送部，能够实现各部分的灵活的配置结构，能够有效地使用作业空间。

以上，关于本发明的实施方式进行了说明，但本发明的范围不仅限于此，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更来实施。

例如，在上述实施方式中，说明了观察1片培养容器这样的内容，但也可以使用能够载置多片培养容器的托盘来同时观察多片。

另外，在上述实施方式中，整体观察部10的拍摄部采用了CMOS照相机12，放大观察部20的拍摄部采用了CCD照相机24，但作为照相机的种类也可以使用CMOS照相机、CCD照相机中的任意一种。

工业实用性

本发明能够适用于用于观察细胞等的试料的观察装置、观察程序、观察方法及观察系统。

附图标记的说明

S观察系统

1观察装置

2主体（框体）

10整体观察部

11透镜（整体观察光学系统）

12CMOS照相机（拍摄部）

13环形光源（整体观察光源）

20放大观察部

21物镜（放大观察光学系统、透镜部）

22反射镜（放大观察光学系统）

23变焦透镜（放大观察光学系统）

24CCD照相机（拍摄部）

25相位差光源部（放大观察光源）

26物镜盖（盖部件）

27窗部

30输送部

100控制装置

200计算机

201计算部

202计时部

210存储部

211观察定时保存部（设定部）

214阈值保存部（设定部）

220观察程序

C容器

D空隙

Claims (22)

1.一种观察装置，其特征在于，具有：通过观察放入了试料和溶液的容器整体来观察所述试料的整体观察部；放大所述容器内的一部分区域来观察所述试料的放大观察部，

所述整体观察部具有配置在所述容器的下方的整体观察光源和配置在所述容器的上方的整体观察光学系统，所述放大观察部具有配置在所述容器的上方的放大观察光源和配置在所述容器的下方的放大观察光学系统，并且所述整体观察部和所述放大观察部被设置在密闭的框体内部，

所述整体观察部的所述整体观察光源配置为与所述容器之间设有空隙。

2.如权利要求1所述的观察装置，其特征在于，在所述放大观察部中，由具有窗部的盖部件仅覆盖最接近所述容器的底面的所述放大观察光学系统所含有的透镜部周边。

3.如权利要求1或2所述的观察装置，其特征在于，所述整体观察部及所述放大观察部分别具有将所述容器内的所述试料作为图像拍摄的拍摄部。

4.如权利要求1~3中任一项所述的观察装置，其特征在于，所述整体观察部具有设置在所述框体上的整体观察窗部，所述整体观察光源与所述整体观察窗部隔开间隙地配置。

5.如权利要求4所述的观察装置，其特征在于，所述整体观察窗部切断紫外线区域或红外线区域的至少一方。

6.如权利要求1~5中任一项所述的观察装置，其特征在于，具有将所述容器从所述整体观察部输送到所述放大观察部、或从所述放大观察部输送到所述整体观察部的输送部。

7.如权利要求6所述的观察装置，其特征在于，所述输送部沿与所述整体观察部和所述放大观察部的光轴方向垂直的方向输送所述容器，通过共用输送方向的至少一个方向，能够使所述整体观察部中的观察视野内的坐标与所述放大观察部中的观察视野内的坐标一致。

8.一种观察程序，其特征在于，使计算机执行如下处理：通过拍摄放入了试料和溶液的容器整体来拍摄所述试料的图像的整体拍摄处理；从所述整体拍摄处理中所拍摄的所述图像识别多个所述试料聚集而成的试料块的试料块识别处理；检测所述试料块识别处理中所识别的所述试料块的中心的坐标的坐标检测处理；以及以所述坐标检测处理中所检测的所述坐标为中心进行放大来拍摄所述试料块的图像的放大拍摄处理。

9.如权利要求8所述的观察程序，其特征在于，所述试料块识别处理将所识别的所述试料块中的规定尺寸以上的所述试料块识别为放大观察对象试料块，所述坐标检测处理将在所述试料块识别处理中识别出所述放大观察对象试料块的情况作为条件来检测所述放大观察对象试料块的中心的坐标，并将没有识别出所述放大观察对象试料块的情况作为条件来检测任意的坐标。

10.如权利要求9所述的观察程序，其特征在于，执行计测从所述试料的观察开始的日期和时间的计时处理，并且所述试料块识别处理中，每隔与所述计时处理中所计时的试料块的识别相关的规定期间反复识别所述放大观察对象试料块，直到识别出所述放大观察对象试料块，并且将经过了规定天数的情况作为条件来中止所述放大观察对象试料块的识别。

11.一种观察系统，其特征在于，具有：整体观察部，具有向放入了试料和溶液的容器内的所述试料照射光的光源和为观察所述试料而引导光的光学系统，该整体观察部通过拍摄所述容器整体来拍摄所述试料的图像；计时部，计测从所述试料的观察开始的日期和时间；计算部，每隔与由所述计时部计时的多个所述试料聚集而成的试料块的识别相关的规定期间反复进行所述试料块的识别，直到从所述整体观察部所拍摄的所述图像识别出规定尺寸以上的试料块，检测识别出的规定尺寸以上的所述试料块的中心的坐标，并将没有识别出规定尺寸以上的所述试料块的情况作为条件来检测任意的坐标；放大观察部，具有向所述容器内的所述试料照射光的光源和为观察所述试料而引导光的光学系统，该放大观察部以由所述计算部所检测的所述坐标为中心进行放大来拍摄所述试料块的图像；设定部，设定在所述计算部中为了识别出规定尺寸以上的所述试料块而反复识别所述试料块的期限、在所述放大观察部中拍摄所述图像的定时、和所述试料的观察期限。

12.一种观察装置，其特征在于，具有通过观察放入了试料的容器整体来观察所述试料的整体观察部、和放大所述容器内的一部分区域来观察所述试料的放大观察部，

所述整体观察部和所述放大观察部分别具有用于向所述试料照射光的光源和用于观察所述试料的光学系统，并且以使穿过所述容器的所述整体观察部的光学系统的光轴与所述放大观察部的光学系统的光轴一致的方式构成。

13.如权利要求12所述的观察装置，其特征在于，所述整体观察部由配置在所述容器的下方的整体观察光源和配置在所述容器的上方的整体观察光学系统构成，

所述放大观察部由配置在所述容器的上方的放大观察光源和配置在所述容器的下方的放大观察光学系统构成。

14.如权利要求13所述的观察装置，其特征在于，所述整体观察光源以包围所述放大观察光学系统的物镜的周围的方式配置。

15.如权利要求14所述的观察装置，其特征在于，所述整体观察光源是将多个LED排列为环状的结构，该多个LED以朝向斜上方的形式安装。

16.如权利要求15所述的观察装置，其特征在于，所述整体观察部及所述放大观察部分别具有将所述容器内的所述试料作为图像拍摄的拍摄部。

17.如权利要求16所述的观察装置，其特征在于，具有沿与所述整体观察部及所述放大观察部的光学系统的一致的光轴方向垂直的方向输送所述容器的输送部。

18.一种观察程序，其特征在于，使计算机执行如下处理：通过拍摄放入了试料和溶液的容器整体来拍摄所述试料的图像的整体拍摄处理；从所述整体拍摄处理中所拍摄的所述图像识别多个所述试料聚集而成的试料块的试料块识别处理；检测所述试料块识别处理中所识别的所述试料块的中心的坐标的坐标检测处理；以及以所述坐标检测处理中所检测的所述坐标为中心进行放大来拍摄所述试料块的图像的放大拍摄处理，

所述试料块识别处理判定所识别的所述试料块的形状是否是规定形状，

所述坐标检测处理将在所述试料块识别处理中判定为是规定形状的情况作为条件来检测该试料块的中心的坐标。

19.如权利要求18所述的观察程序，其特征在于，所述试料块识别处理中，在所识别的所述试料块的形状为规定的圆度时，或者包围所识别的所述试料块的轮廓的椭圆的椭圆长轴与椭圆短轴之比为规定的阈值以下时，判定为是规定形状，

所述坐标检测处理中，将在所述试料块识别处理中判定为是规定形状的情况作为条件来检测该试料块的中心的坐标。

20.如权利要求19所述的观察程序，其特征在于，所述坐标检测处理中，将在所述试料块识别处理中没有判定为是规定形状的情况作为条件来检测任意的坐标。

21.如权利要求19或20所述的观察程序，其特征在于，执行计测从所述试料的观察开始的日期和时间的计时处理，并且，

所述试料块识别处理中，将每隔与由所述计时处理所计时的试料块的识别相关的规定期间反复进行所述识别，直到判定出所述规定形状的试料块，并且将经过了规定天数的情况作为条件来中止所述识别。

22.一种观察系统，其特征在于，具有：

整体观察部，具有向放入了试料和溶液的容器内的所述试料照射光的光源和为观察所述试料而引导光的光学系统，通过拍摄所述容器整体来拍摄所述试料的图像；

计时部，计测从所述试料的观察开始的日期和时间；

计算部，每隔与由所述计时部计时的多个所述试料聚集而成的试料块的识别相关的规定期间反复进行所述试料块的识别，直到从所述整体观察部所拍摄的所述图像识别出规定形状的试料块，检测所识别出的规定形状的所述试料块的中心的坐标，并将没有识别出规定形状的所述试料块的情况作为条件来检测任意的坐标；

放大观察部，具有向所述容器内的所述试料照射光的光源和为观察所述试料而引导光的光学系统，以所述计算部所检测的所述坐标为中心进行放大来拍摄所述试料块的图像；

设定部，设定在所述计算部中为了识别规定形状的所述试料块而反复识别所述试料块的期限、在所述放大观察部中拍摄所述图像的定时、和所述试料的观察期限。

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