JP2017046620A - Optical imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical imaging apparatus capable of remotely observing cells at high speed and continuously in a non-invasive manner and observing cells cultured in each of a plurality of culture vessels.SOLUTION: The present invention provides an optical imaging apparatus that comprises: light-emitting imaging means including a light-emitting part for emitting light and an imaging part for imaging the inside of a container on which light emitted from the light-emitting part is irradiated; and a reflector for reflecting light, the reflector being disposed opposite to the light-emitting imaging means across a container. The container has a surrounding wall, which surrounds an accommodated medium in the container, through which light emitted from the light-emitting part can pass. The light emitted from the light-emitting part passes through the surrounding wall and travels toward the reflector and is then reflected by the reflector, followed by illuminating the accommodated medium.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、液体などの媒体に存在する細胞や微生物などの移動可能な物体を撮像する撮像光学装置に関する。   The present invention relates to an imaging optical device that captures an image of a movable object such as a cell or a microorganism present in a medium such as a liquid.

従来、細胞や微生物等は、シャーレ等の平坦な容器内で培養されていた。細胞や微生物等を培養する培養液を容器の底面側から又は容器の上側から顕微鏡で観察し、それらの分裂成長の状態を可視化していた(例えば、特許文献1参照)。細胞や微生物等の成長の良し悪しは、静止している状態の細胞や微生物等などをカメラで撮像し、その画像を肉眼で視認することで判断されていた。   Conventionally, cells, microorganisms, and the like have been cultured in a flat container such as a petri dish. A culture solution for culturing cells, microorganisms and the like was observed with a microscope from the bottom side of the container or from the upper side of the container to visualize the state of division growth (for example, see Patent Document 1). Whether the cells and microorganisms are growing or not has been judged by capturing still cells or microorganisms with a camera and visually observing the images with the naked eye.

特開2004−348104号公報JP 2004-348104 A

大容量の培養容器内で攪拌により培養される細胞は、培養液内を常に浮遊移動できる状態にあり、培養容器内で3次元的に自由に移動することができる。培養している細胞を培養容器から採取して観察する手法もあるが、この手法では、培養液の一部の細胞のみを観察するに過ぎず、観察できる細胞の範囲に限度があり、培養されている細胞の全体的な培養状態を的確に判断することが困難であった。   Cells cultured by stirring in a large-capacity culture vessel are in a state where they can always float and move in the culture solution and can freely move three-dimensionally in the culture vessel. Although there is a technique for collecting and observing cultured cells from a culture vessel, this technique only observes some of the cells in the culture solution, and there is a limit to the range of cells that can be observed. It was difficult to accurately determine the overall culture state of the cells.

また、細胞の培養設備では、大量の細胞を培養するために、少しでも多くの培養容器を設置する必要がある。このため、培養容器は隙間が生じないように互いに隣接して配置される。しかしながら、観察装置を培養容器に設置することで、隣り合う培養容器の間に隙間が生じ培養容器の数を減らすような場合には、大量の細胞を培養するという本来の目的を達成することが困難になる。   Moreover, in the cell culture facility, in order to culture a large amount of cells, it is necessary to install as many culture vessels as possible. For this reason, the culture vessels are arranged adjacent to each other so that no gap is generated. However, when the observation apparatus is installed in the culture container, a gap between adjacent culture containers is generated and the number of culture containers is reduced, so that the original purpose of culturing a large amount of cells can be achieved. It becomes difficult.

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、遠隔で非侵襲的に高速かつ連続的に細胞や微生物等を観察できるとともに、複数の培養容器の各々で培養されている細胞や微生物等を観察できる撮像光学装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned points. The object of the present invention is to remotely and non-invasively observe cells and microorganisms at high speed and continuously, and in each of a plurality of culture containers. An object of the present invention is to provide an imaging optical device capable of observing cultured cells and microorganisms.

本発明による撮像光学装置の実施態様は、
光を発する発光部と、前記発光部から発せられた光が照射される容器の内側を撮像する撮像部とを有する発光撮像手段と、
光を反射させる反射体であって前記容器を挟んで前記発光撮像手段と互いに向かい合って配置される反射体と、を備え、
前記容器は、前記容器に収容された被収容媒体を囲う囲繞壁であって前記発光部から発せられた光が通過可能な囲繞壁を有し、
前記発光部から発せられた光は、前記囲繞壁を通過して前記反射体に向かい、前記反射体によって反射された後、前記被収容媒体を照明することである。
An embodiment of the imaging optical device according to the present invention includes:
A light emitting imaging means having a light emitting unit that emits light, and an imaging unit that images the inside of a container irradiated with light emitted from the light emitting unit;
A reflector that reflects light and is disposed opposite to the light emitting imaging means across the container; and
The container has an enclosure wall that encloses a medium to be accommodated contained in the container and through which light emitted from the light emitting unit can pass,
The light emitted from the light emitting unit passes through the surrounding wall, travels toward the reflector, is reflected by the reflector, and then illuminates the medium to be accommodated.

遠隔で非侵襲的に高速かつ連続的に細胞を観察できるとともに、複数の培養容器の各々で培養されている細胞を観察できる。   Cells can be observed remotely and non-invasively at high speed and continuously, and cells cultured in each of a plurality of culture vessels can be observed.

撮像光学装置100の概略を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating an outline of an imaging optical device 100. FIG. 撮像光学装置100の概略を示す平面図である。1 is a plan view illustrating an outline of an imaging optical device 100. FIG. 発光撮像装置120の概略を示す斜視図(A)と、発光撮像装置120の発光部130とCCDカメラ150とを示す正面図(B)とである。FIG. 2 is a perspective view (A) showing an outline of the light emitting imaging device 120 and a front view (B) showing the light emitting unit 130 and the CCD camera 150 of the light emitting imaging device 120. 反射体200の構成を示す斜視図である。4 is a perspective view showing a configuration of a reflector 200. FIG. 撮像光学装置100を容器300に取り付けた状態を示す斜視図である。4 is a perspective view showing a state where the imaging optical device 100 is attached to a container 300. FIG. 発光撮像装置120から発せられた光の光路を示す概念図である。3 is a conceptual diagram illustrating an optical path of light emitted from the light emitting imaging device 120. FIG. 光が容器300(プラスチック)から界面S1に入射する場合の概略図である。It is the schematic when light injects into the interface S1 from the container 300 (plastic). 発光撮像装置120から発せられた光の光路を示す概念図である。3 is a conceptual diagram illustrating an optical path of light emitted from the light emitting imaging device 120. FIG. 容器の側面の他の態様を示す図である。It is a figure which shows the other aspect of the side surface of a container. 筐体910の概略を示す斜視図である。10 is a perspective view illustrating an outline of a housing 910. FIG. 筐体910の概略を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing an outline of a housing 910. 反射体200の内周面202に形成した凹凸によって、界面S1で生ずる全反射を示す概略図である。It is the schematic which shows the total reflection which arises in the interface S1 by the unevenness | corrugation formed in the internal peripheral surface 202 of the reflector 200. FIG.

以下に、実施の形態について図面に基づいて説明する。   Embodiments will be described below with reference to the drawings.

本発明の第1の実施態様によれば、
光を発する発光部(例えば、後述する発光部130など)と、前記発光部から発せられた光が照射される容器(例えば、後述する容器300など)の内側を撮像する撮像部(例えば、後述するCCDカメラ150など)とを有する発光撮像手段(例えば、後述する発光撮像装置120など)と、
光を反射させる反射体であって前記容器を挟んで前記発光撮像手段と互いに向かい合って配置される反射体(例えば、後述する反射体200など)と、を備え、
前記容器は、前記容器に収容された被収容媒体(例えば、後述する培養液など)を囲う囲繞壁であって前記発光部から発せられた光が通過可能な囲繞壁(例えば、後述する容器300の円筒形状の側面304など)を有し、
前記発光部から発せられた光は、前記囲繞壁を通過して前記反射体に向かい(例えば、後述する光Aなど)、前記反射体によって反射された後、前記被収容媒体を照明する(例えば、後述する光Bなど)。
According to a first embodiment of the invention,
A light emitting unit that emits light (for example, a light emitting unit 130 described later) and an imaging unit that captures the inside of a container (for example, a container 300 described later) irradiated with light emitted from the light emitting unit (for example, described later) A light emitting imaging means (for example, a light emitting imaging device 120 described later),
A reflector that reflects light and is disposed opposite to the light emitting imaging unit with the container interposed therebetween (for example, a reflector 200 described later),
The container is an surrounding wall (for example, a container 300 described later) through which light emitted from the light emitting unit can pass and surrounds a medium (for example, a culture solution described later) stored in the container. A cylindrical side surface 304, etc.)
The light emitted from the light emitting unit passes through the surrounding wall toward the reflector (for example, light A described later), and is reflected by the reflector, and then illuminates the medium to be accommodated (for example, , Light B described later).

撮像光学装置は、発光撮像手段と反射体とを備える。   The imaging optical device includes a light emitting imaging means and a reflector.

発光撮像手段は、発光部と撮像部との双方を有する。発光部は、所定の波長で所定の強度の光を発する。発光部から発せられた光は容器に照射されて容器を照明する。撮像部は、照明された容器の内部を撮像する。   The light emission imaging means has both a light emission part and an imaging part. The light emitting unit emits light having a predetermined intensity at a predetermined wavelength. The light emitted from the light emitting unit is applied to the container to illuminate the container. The imaging unit images the inside of the illuminated container.

発光部と撮像部とが発光撮像手段として容器の同じ側に位置するので、発光部を設置する空間と撮像部を設置する空間とを、別個にかつ互いに異なる位置に確保する必要がなくなる。したがって、複数の容器を設置する場合でも、隣り合う容器の間に隙間が生じないように発光撮像手段を設けることができる。このように、省スペース化を図って空間を有効に活用して、複数の容器を隙間なく密に配置することで大量に細胞や微生物等を培養できる。   Since the light emitting unit and the imaging unit are located on the same side of the container as the light emitting imaging unit, it is not necessary to secure the space for installing the light emitting unit and the space for installing the imaging unit separately and at different positions. Therefore, even when a plurality of containers are installed, the light emitting imaging means can be provided so that no gap is generated between adjacent containers. As described above, a large amount of cells, microorganisms, and the like can be cultured by saving space and effectively utilizing the space and arranging a plurality of containers closely without gaps.

発光撮像手段は、発光部及び撮像部が一体に形成されているものが好ましい。特に、発光部及び撮像部が同心状に配置されているものが好ましい。例えば、撮像部を中心にして、撮像部の周囲に発光部が配置されたものがより好ましい。発光撮像手段を所定の方向に向けて配置することで、発光部は所定の方向に向けて光を発し、撮像部は所定の方向からの光を受光することができる。   It is preferable that the light-emitting imaging unit has a light-emitting part and an imaging part integrally formed. In particular, it is preferable that the light emitting unit and the imaging unit are arranged concentrically. For example, it is more preferable that a light emitting unit is arranged around the imaging unit with the imaging unit as a center. By disposing the light emitting imaging unit in a predetermined direction, the light emitting unit emits light in a predetermined direction, and the imaging unit can receive light from the predetermined direction.

反射体は光を反射させる。反射体は、容器を挟んで発光撮像手段と互いに向かい合って配置される。容器は、反射体と発光撮像手段との間に位置し、反射体と発光撮像手段とによって挟まれる。   The reflector reflects light. The reflector is disposed opposite to the light emitting imaging means with the container interposed therebetween. The container is located between the reflector and the light emission imaging means, and is sandwiched between the reflector and the light emission imaging means.

容器は囲繞壁を有する。囲繞壁は、容器に収容された被収容媒体を囲う。囲繞壁は、発光部から発せられた光が通過可能に形成されている。発光部から発せられた光は、囲繞壁を通過できるので、容器に収容された被収容媒体は、発光部から発せられた光によって照明される。   The container has a surrounding wall. The surrounding wall surrounds the medium to be accommodated contained in the container. The surrounding wall is formed so that light emitted from the light emitting portion can pass therethrough. Since the light emitted from the light emitting unit can pass through the surrounding wall, the medium to be accommodated accommodated in the container is illuminated by the light emitted from the light emitting unit.

発光部から発せられた光は、まず、囲繞壁を通過して反射体に向かう。その後、反射体によって反射され、被収容媒体を照明する。反射体によって反射された光は、被収容媒体を照明する。   The light emitted from the light emitting unit first passes through the surrounding wall and travels toward the reflector. Then, it is reflected by the reflector and illuminates the medium to be accommodated. The light reflected by the reflector illuminates the accommodated medium.

このように、被収容媒体は、発光部から発せられた光だけでなく、反射体によって反射された光も照明されるので、被収容媒体をバックグラウンドとして機能させて明るく撮像することができる。   In this way, the medium to be accommodated is illuminated not only by the light emitted from the light emitting unit, but also by the light reflected by the reflector, so that the medium to be accommodated can function as a background to capture a bright image.

発光撮像手段によって光を照射して撮像するので、人が介在せずに細胞や微生物等を培養できる環境を維持して、細胞や微生物等の培養状態を観察することが可能となる。さらに、被収容媒体をバックグラウンドとして機能させて明るく撮像するので、高速で撮像でき、例えば速いシャッタースピードでも撮像でき、容器内で移動している細胞や微生物等を明瞭に撮像できる。   Since imaging is performed by irradiating light with the luminescence imaging means, it becomes possible to observe the culture state of cells, microorganisms, etc. while maintaining an environment where cells, microorganisms, etc. can be cultured without human intervention. Furthermore, since the medium to be accommodated functions as a background and performs bright imaging, imaging can be performed at high speed, for example, imaging can be performed even at a high shutter speed, and cells, microorganisms, and the like moving in the container can be clearly imaged.

この撮像光学装置は、液体等の媒体に存在する細胞や微生物等(以下、単に「細胞等」という。)の移動可能な物体の撮像に有効に用いられ、特に、胚性幹細胞(ES細胞)や人工多能性幹細胞(iPS細胞)や体性幹細胞等の幹細胞の胚様体(embryoid body)や細胞凝集塊等を撮像するのに好適に用いられる。   This imaging optical apparatus is effectively used for imaging a movable object of cells, microorganisms (hereinafter simply referred to as “cells”) present in a medium such as a liquid, and in particular, embryonic stem cells (ES cells). It is preferably used for imaging an embryoid body or cell aggregate of stem cells such as artificial pluripotent stem cells (iPS cells) and somatic stem cells.

本発明の第2の実施態様は、本発明の第1の実施態様において、
前記反射体が、前記囲繞壁に沿って配置されていることである。
According to a second embodiment of the present invention, in the first embodiment of the present invention,
The reflector is disposed along the surrounding wall.

反射体が、囲繞壁に沿って配置されているので、囲繞壁から射出された光を的確に反射体に向かわせることができるとともに、反射体によって反射された光を的確に囲繞壁に戻すことができ、発光部から発せられた光を無駄にすることなく効率よく反射体で反射させ、反射光によって被収容媒体を照明することができる。   Since the reflector is arranged along the surrounding wall, the light emitted from the surrounding wall can be accurately directed to the reflector, and the light reflected by the reflector can be accurately returned to the surrounding wall. Thus, the light emitted from the light emitting portion can be efficiently reflected by the reflector without being wasted, and the contained medium can be illuminated by the reflected light.

さらに、隣り合う容器と干渉しないように反射体を配置でき、多くの容器を配置することで大量の細胞等を培養できる。   Furthermore, reflectors can be arranged so as not to interfere with adjacent containers, and a large number of cells can be cultured by arranging many containers.

本発明の第3の実施態様は、本発明の第1の実施態様において、
前記囲繞壁の屈折率が空気の屈折率よりも大きいことである。
According to a third embodiment of the present invention, in the first embodiment of the present invention,
The refractive index of the surrounding wall is larger than the refractive index of air.

囲繞壁の屈折率が空気の屈折率よりも大きいので、発光部から発せられた光を囲繞壁によっても反射させることができる。発光部から発せられた光が囲繞壁の外側(容器の外側)に漏れる量を減らし、囲繞壁によって反射された光を被収容媒体に戻すことで、被収容媒体をさらに明るく照明し、被収容媒体を明るいバックグラウンドとして機能させることができる。   Since the refractive index of the surrounding wall is larger than the refractive index of air, the light emitted from the light emitting part can be reflected also by the surrounding wall. By reducing the amount of light emitted from the light emitting part to the outside of the surrounding wall (outside of the container) and returning the light reflected by the surrounding wall to the receiving medium, the receiving medium is illuminated more brightly and stored The medium can function as a bright background.

本発明の第4の実施態様は、本発明の第1の実施態様において、
前記囲繞壁は、
前記被収容媒体と前記囲繞壁との界面をなす内側壁面(例えば、後述する内周面202など)と、
前記容器の外側の空気と前記囲繞壁との界面をなす外側壁面(例えば、後述する外周面204など)と、を有し、
前記外側壁面は、前記被収容媒体から入射した光を反射して前記被収容媒体に戻すことである。
According to a fourth embodiment of the present invention, in the first embodiment of the present invention,
The Go wall is
An inner wall surface (for example, an inner peripheral surface 202 described later) that forms an interface between the contained medium and the surrounding wall;
An outer wall surface (for example, an outer peripheral surface 204 described later) that forms an interface between the air outside the container and the surrounding wall;
The outer wall surface reflects light incident from the accommodation medium and returns it to the accommodation medium.

囲繞壁は、内側壁面と外側壁面とを有する。内側壁面は、被収容媒体と囲繞壁との界面をなす。外側壁面は、容器の外側の空気と囲繞壁との界面をなす。外側壁面は、被収容媒体から入射した光を反射して被収容媒体に戻す。囲繞壁の外側壁面によって反射された光を被収容媒体側に戻すことで、被収容媒体をさらに明るく照明することができる。   The surrounding wall has an inner wall surface and an outer wall surface. The inner wall surface forms an interface between the contained medium and the surrounding wall. The outer wall surface forms an interface between the air outside the container and the surrounding wall. The outer wall surface reflects light incident from the accommodation medium and returns it to the accommodation medium. By returning the light reflected by the outer wall surface of the surrounding wall to the accommodated medium side, the accommodated medium can be illuminated more brightly.

本発明の第5の実施態様は、本発明の第1の実施態様において、
前記反射体は、反射面に凹凸が形成されていることである。
According to a fifth embodiment of the present invention, in the first embodiment of the present invention,
The reflector has irregularities formed on the reflection surface.

反射体の反射面には凹凸が形成されているので、反射面で拡散反射が生ずる。拡散反射を生じさせることで、指向性の高い照明を用いた場合でも、入射角を臨界角よりも大きくして全反射する光を多く生成できる。全反射を繰り返す光を多く被収容媒体に通過させることで、バックグラウンドとなる被収容媒体をより明るく照明できるとともに、被写体(細胞)を照明する機会を増やすことでコントラストをさらに高くすることできる。なお、臨界角は、容器の外側に存在する空気の屈折率(約1)と容器の屈折率(約1.5〜1.6)の比で決まる。   Since unevenness is formed on the reflection surface of the reflector, diffuse reflection occurs on the reflection surface. By causing diffuse reflection, even when highly directional illumination is used, a large amount of light that is totally reflected can be generated by making the incident angle larger than the critical angle. By allowing a lot of light that repeats total reflection to pass through the medium to be stored, the background medium to be stored can be illuminated more brightly, and the contrast can be further increased by increasing the chance of illuminating the subject (cells). The critical angle is determined by the ratio between the refractive index of air existing outside the container (about 1) and the refractive index of the container (about 1.5 to 1.6).

本発明の第6の実施態様によれば、
発光部(例えば、後述する発光部130など)及び撮像部(例えば、後述するCCDカメラ150など)は、被収容媒体(例えば、後述する培養液など)が収容される容器(例えば、後述する容器300など)を挟んで反射体(例えば、後述する反射体200など)と向かい合って配置され、
前記発光部から発せられた光(例えば、後述する光Aなど)と、前記発光部から発せられ前記容器を通過した後に前記反射体によって反射させて前記容器に戻される光(例えば、後述する光Bなど)と、によって前記容器に収容された前記被収容媒体を照明する照明工程と、
前記容器の内側を撮像部によって撮像する撮像工程と、を含む。
According to a sixth embodiment of the invention,
A light emitting unit (for example, a light emitting unit 130 described later) and an imaging unit (for example, a CCD camera 150 described later) are containers (for example, a container described later) in which a medium to be stored (for example, a culture solution described later) is stored. 300) and the like (for example, a reflector 200 to be described later) is disposed opposite to each other.
Light emitted from the light emitting unit (for example, light A described later) and light emitted from the light emitting unit and reflected by the reflector after passing through the container (for example, light described later) B), etc., and an illumination process for illuminating the accommodated medium accommodated in the container,
An imaging step of imaging the inside of the container with an imaging unit.

発光部と撮像部とが容器の同じ側に位置するので、発光部を設置する空間と撮像部を設置する空間とを、別個にかつ互いに異なる位置に確保する必要がなくなる。したがって、複数の容器を設置する場合でも、隣り合う容器の間に隙間が生じないように発光部及び撮像部を設けることができる。このように、省スペース化を図って空間を有効に活用して、複数の容器を隙間なく密に配置することで大量に細胞等を培養できる。   Since the light emitting unit and the imaging unit are located on the same side of the container, it is not necessary to secure the space for installing the light emitting unit and the space for installing the imaging unit separately and at different positions. Therefore, even when a plurality of containers are installed, the light emitting unit and the imaging unit can be provided so that no gap is generated between adjacent containers. As described above, a large amount of cells and the like can be cultured by saving space and effectively utilizing the space and arranging a plurality of containers closely without gaps.

被収容媒体は、発光部から発せられた光だけでなく、反射体によって反射された光も照明されるので、被収容媒体をバックグラウンドとして機能させて明るく撮像することができる。   Since the medium to be accommodated is illuminated not only by the light emitted from the light emitting unit but also by the light reflected by the reflector, the medium to be accommodated can function as a background to capture a bright image.

発光部からの光を照射し撮像部により撮像するので、人が介在せずに細胞等を培養できる環境を維持して、細胞等の培養状態を観察することが可能となる。さらに、被収容媒体をバックグラウンドとして機能させて明るく撮像するので、高速で撮像でき、例えば速いシャッタースピードでも撮像でき、容器内で移動している細胞等を明瞭に撮像できる。   Since the light from the light emitting unit is irradiated and the imaging unit picks up an image, it is possible to observe the culture state of the cells and the like while maintaining an environment where the cells and the like can be cultured without human intervention. Furthermore, since the medium to be accommodated functions as a background and performs bright imaging, imaging can be performed at high speed, for example, imaging can be performed even at a high shutter speed, and cells moving in the container can be clearly imaged.

より具体的には、以下の実施態様がある。なお、以下では、撮像する細胞等については「細胞」として説明し、被収容媒体については「培養液」として説明する。   More specifically, there are the following embodiments. In the following description, the cells to be imaged are described as “cells”, and the contained medium is described as “culture medium”.

本発明の他の実施態様は、
樹脂製又はガラス製などからなる透明な培養容器(例えば、後述する容器300など)に密着させ又は近接させたエリアカメラ(例えば、後述するCCDカメラ150など)と、
培養容器を透過観察する焦点距離を有するレンズ(例えば、後述する対物レンズ156など)と、
を備えるエリアセンサカメラ(例えば、後述する撮像光学装置100など)である。
Other embodiments of the invention include:
An area camera (for example, a CCD camera 150 to be described later) that is in close contact with or close to a transparent culture container (for example, a container 300 to be described later) made of resin or glass,
A lens (for example, an objective lens 156 described later) having a focal length for observing the culture vessel through transmission;
An area sensor camera (for example, an imaging optical device 100 described later).

さらに、導光用ファイバ(例えば、後述する光ファイバ132など)をエリアカメラ(例えば、後述するCCDカメラ150など)のレンズ(例えば、後述する対物レンズ156など)の外周部に配置する。導光用ファイバは、培養容器を照明するための照明光を導き、射出面(例えば、後述する出射面136など)から照明光を射出して照明装置として機能する。照明装置とエリアカメラとを一体化することで全体的に小型化し、対物レンズ156の外周部の空間を有効に活用することができる。   Further, a light guiding fiber (for example, an optical fiber 132 to be described later) is disposed on the outer periphery of a lens (for example, an objective lens 156 to be described later) of an area camera (for example, a CCD camera 150 to be described later). The light guide fiber guides illumination light for illuminating the culture vessel, and emits illumination light from an exit surface (for example, an exit surface 136 described later) to function as an illumination device. By integrating the illumination device and the area camera, the overall size can be reduced, and the space around the outer periphery of the objective lens 156 can be used effectively.

また、光源装置(例えば、後述する共通光源400など)に導光用ファイバ(例えば、後述する光ファイバ132など)を接続して、光源装置から発せられた光を導光用ファイバを介して培養容器に導き培養容器の内側を照明する。導光用ファイバ(例えば、後述する光ファイバ132など)を用いることで、培養容器から離隔した位置に高輝度な光源装置を設置できる。培養容器から離隔した位置に光源装置を設置するので、光源装置から発せられる熱を培養容器に伝わりにくくし、熱による培養環境への影響を防ぐことができる。   Further, a light guide fiber (for example, an optical fiber 132 to be described later) is connected to a light source device (for example, a common light source 400 to be described later), and light emitted from the light source device is cultured through the light guide fiber. Guide to the vessel and illuminate the inside of the culture vessel. By using a light guiding fiber (for example, an optical fiber 132 described later), a high-luminance light source device can be installed at a position separated from the culture vessel. Since the light source device is installed at a position separated from the culture vessel, the heat generated from the light source device is hardly transmitted to the culture vessel, and the influence of the heat on the culture environment can be prevented.

さらに、導光用ファイバとして多分岐ファイバを用いた場合には、単一の光源装置から発せられた光を分岐させて複数台の培養容器に供給することで培養容器の各々を照明できる。光源装置の数を減らすことができるので、省スペース化及び省エネルギー化を図ることができる。   Furthermore, when a multi-branch fiber is used as the light guide fiber, each of the culture vessels can be illuminated by branching the light emitted from a single light source device and supplying it to a plurality of culture vessels. Since the number of light source devices can be reduced, space saving and energy saving can be achieved.

さらに、導光用ファイバの射出面(例えば、後述する出射面136など)から射出された照明光は、培養容器の内側を射出角(約70度)の範囲内で広がりつつ進行する。射出面から射出された照明光の一部は、培養容器の内側に存在する被写体(例えば、細胞など)に照射される。被写体に照射されなかった残りの照明光は、培養容器を挟んでエリアカメラ(例えば、後述するCCDカメラ150など)と向かい合う培養容器の反対側に到達する。   Furthermore, the illumination light emitted from the exit surface of the light guide fiber (for example, the exit surface 136 described later) travels while spreading inside the culture vessel within the range of the exit angle (about 70 degrees). Part of the illumination light emitted from the emission surface is applied to a subject (for example, a cell) existing inside the culture vessel. The remaining illumination light that has not been irradiated onto the subject reaches the opposite side of the culture vessel facing an area camera (for example, a CCD camera 150 described later) across the culture vessel.

さらにまた、光を反射させるための反射板(金属、ミラー、フィルム等からなる)を、培養容器を挟んでエリアカメラと向かい合う培養容器の反対側に設置する。反射板は、培養容器の形状に則して形成されている。また、反射効果を有する酸化マグネシュウムや硫酸バリュウム等を、培養容器を挟んでエリアカメラと向かい合う培養容器の反対側の外周面に塗布してもよい。反射板などで照明光を反射させることで照明光を培養容器に戻すことができる。なお、細胞等の培養環境に影響を及ぼさない限り、培養容器の内周面に反射媒体を設置したり塗布したりしてもよい。   Furthermore, a reflecting plate (made of metal, mirror, film, etc.) for reflecting light is installed on the opposite side of the culture container facing the area camera with the culture container interposed therebetween. The reflector is formed in accordance with the shape of the culture vessel. Moreover, you may apply | coat magnesium oxide, barium sulfate, etc. which have a reflective effect to the outer peripheral surface on the opposite side of the culture container which faces an area camera on both sides of a culture container. The illumination light can be returned to the culture vessel by reflecting the illumination light with a reflector or the like. In addition, as long as the culture environment of cells and the like is not affected, a reflection medium may be installed or applied to the inner peripheral surface of the culture container.

また、培養容器に戻される照明光の反射角が、培養容器(円筒形)の形状によって臨界角以上となる場合には、照明光は、培養容器内で複数回に亘って散乱反射し、照明光を培養容器内に閉じ込められる。照明光を複数回に亘って散乱反射させることで、培養液を複数箇所で照明し、細胞の輪郭やバックグラウンド(培養液と細胞とのコントラスト化)の効果を高め、高速に浮遊移動している細胞を高速でシャッターを切って撮像できる。高速でシャッターを切って撮像できるので、高速に移動する細胞を静止画像として画像を取得することができる。   In addition, when the reflection angle of the illumination light returned to the culture vessel is equal to or greater than the critical angle depending on the shape of the culture vessel (cylindrical shape), the illumination light is scattered and reflected multiple times in the culture vessel. Light is confined in the culture vessel. By scattering and reflecting the illumination light multiple times, the culture solution is illuminated at multiple locations, improving the effect of the cell outline and background (contrast between the culture solution and the cells), and floating at high speed You can take a picture of the cells in the camera at high speed. Since the image can be taken with the shutter released at high speed, an image can be acquired as a still image of cells that move at high speed.

さらに、高速でシャッターを切って撮像することで、連続撮影も容易になり撮像焦点深度内での撮像回数を多くすることで、大容量の培養容器に収容されている多量の細胞を観察する機会を多くすることができる。   In addition, it is easy to shoot continuously by shooting with a shutter at high speed, and the opportunity to observe a large number of cells contained in a large-capacity culture vessel by increasing the number of times of imaging within the imaging depth of focus. Can be more.

<<<撮像光学装置100>>>
図1は、撮像光学装置100の構成を示す斜視図である。図2は、撮像光学装置100の構成を示す平面図である。図1及び図2に示すように、撮像光学装置100は、筐体110と発光撮像装置120と反射体200とを有する。なお、図2では、筐体110と発光撮像装置120と反射体200との関係を明確にするために、これらを離隔して示した。また、図2では、容器300を想像線で示すとともに、撹拌翼310を省略して示した(図5参照)。
<<< Imaging Optical Device 100 >>>
FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration of the imaging optical device 100. FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the imaging optical device 100. As shown in FIGS. 1 and 2, the imaging optical device 100 includes a housing 110, a light emitting imaging device 120, and a reflector 200. In FIG. 2, these are shown separately from each other in order to clarify the relationship among the housing 110, the light emitting imaging device 120, and the reflector 200. In FIG. 2, the container 300 is indicated by an imaginary line, and the stirring blade 310 is omitted (see FIG. 5).

図5は、撮像光学装置100を容器300に取り付けた状態を示す斜視図である。容器300は、円形の底面302と円筒形状の側面304(囲繞壁)とを有する。後述するように、円筒形状の側面304で、光が入射したり反射したり出射したりする。このように、本実施の形態では、円筒形状の側面304のように湾曲する面における光の入射、反射、屈折を利用する。容器300の側面304は、光を透過させかつ反射させることができる材料によって構成されていればよく、透明な材料や半透明な材料で構成することができる。   FIG. 5 is a perspective view illustrating a state in which the imaging optical device 100 is attached to the container 300. The container 300 has a circular bottom surface 302 and a cylindrical side surface 304 (enclosure wall). As will be described later, light enters, reflects, or exits from a cylindrical side surface 304. As described above, in the present embodiment, the incidence, reflection, and refraction of light on a curved surface such as the cylindrical side surface 304 are used. The side surface 304 of the container 300 only needs to be made of a material that can transmit and reflect light, and can be made of a transparent material or a translucent material.

容器300には、IiPS細胞などの各種の細胞等を含む培養液が収容されている。容器300には撹拌翼310が回転可能に設けられている。撹拌翼310は、スターラ(図示せず)によって回転駆動される。撹拌翼310を回転駆動することで容器300に収容された培養液が攪拌される。例えば、撹拌翼310を40〜60rpm(回転毎分)で回転することができる。撹拌翼310によって培養液が攪拌されている限り、細胞等は、培養液の流れに従って常に浮遊して移動する。   The container 300 contains a culture solution containing various cells such as IiPS cells. A stirring blade 310 is rotatably provided in the container 300. The stirring blade 310 is rotationally driven by a stirrer (not shown). The culture solution accommodated in the container 300 is stirred by rotationally driving the stirring blade 310. For example, the stirring blade 310 can be rotated at 40 to 60 rpm (rotation per minute). As long as the culture solution is stirred by the stirring blade 310, the cells and the like always float and move according to the flow of the culture solution.

<<筐体110>>
図1に示すように、筐体110は、略円筒状の形状を有する円筒帯部112を有する。円筒帯部112は、円筒内周面114と円筒外周面116とを有する。筐体110は容器300の側面304を巻回するように容器300に着脱可能に取り付けられる(図5参照)。
<< Case 110 >>
As shown in FIG. 1, the housing 110 has a cylindrical belt portion 112 having a substantially cylindrical shape. The cylindrical belt portion 112 has a cylindrical inner peripheral surface 114 and a cylindrical outer peripheral surface 116. The casing 110 is detachably attached to the container 300 so as to wind the side surface 304 of the container 300 (see FIG. 5).

筐体110を側面304に巻回することで、筐体110を容器300に密着させて取り付けることができ、振動や衝撃が生じた場合でも、筐体110を容器300に安定的に保持でき、筐体110と容器300との相対的な位置を一定に保つことで、細胞等を発光撮像装置120で明瞭に撮像することができる。   By winding the casing 110 around the side surface 304, the casing 110 can be attached in close contact with the container 300, and even when vibration or impact occurs, the casing 110 can be stably held in the container 300, By keeping the relative position of the housing 110 and the container 300 constant, cells and the like can be clearly imaged by the light emitting imaging device 120.

円筒帯部112は、ゴムやバネなどの弾性体によって長手方向(周方向)に沿って伸縮できる構造を有し、筐体110を容器300に密着させて取り付けることができる。また、ねじやボルトなどの固定部材を用いて筐体110を容器300に締め付けるように密着させて取り付けることもできる。   The cylindrical belt portion 112 has a structure that can be expanded and contracted in the longitudinal direction (circumferential direction) by an elastic body such as rubber or a spring, and the casing 110 can be attached in close contact with the container 300. Alternatively, the housing 110 can be attached in close contact with the container 300 using a fixing member such as a screw or a bolt.

<<発光撮像装置120(発光撮像手段)>>
筐体110の円筒帯部112には、発光撮像装置120が取り付けられる。円筒帯部112には、保持部118(図2参照)が設けられている。発光撮像装置120は、ボルトやねじなどの係止部材(図示せず)によって保持部118を介して円筒帯部112に固定される。
<< Light-Emitting Imager 120 (Light-Emitting Imager) >>
The light emitting imaging device 120 is attached to the cylindrical belt portion 112 of the housing 110. The cylindrical belt portion 112 is provided with a holding portion 118 (see FIG. 2). The light emitting imaging device 120 is fixed to the cylindrical belt portion 112 via a holding portion 118 by a locking member (not shown) such as a bolt or a screw.

発光撮像装置120は、光ファイバ132によって構成される発光部130と、CCDカメラ150とを有する。CCDカメラ150は、エリアカメラとして機能する。   The light emitting imaging device 120 includes a light emitting unit 130 constituted by an optical fiber 132 and a CCD camera 150. The CCD camera 150 functions as an area camera.

図3Aは、発光撮像装置120の概略を示す斜視図であり、図3Bは、発光撮像装置120の発光部130とCCDカメラ150とを示す正面図である。   3A is a perspective view schematically showing the light emitting imaging device 120, and FIG. 3B is a front view showing the light emitting unit 130 and the CCD camera 150 of the light emitting imaging device 120. FIG.

<CCDカメラ150(撮像部)>
CCDカメラ150は、光学系部152と電気系部160とからなる。光学系部152は、略円筒状の形状を有し、主に対物レンズ156やフィルタ(図示せず)などの各種の光学素子を有する。光学系部152は開口部154を有し、開口部154には撮像対象によって反射された光が入射する。開口部154に入射した光は、対物レンズ156などの各種の光学素子によって光路が調整される。CCDカメラ150として、モノクロのエリアカメラなどを用いることができる。
<CCD camera 150 (imaging unit)>
The CCD camera 150 includes an optical system unit 152 and an electrical system unit 160. The optical system unit 152 has a substantially cylindrical shape, and mainly includes various optical elements such as an objective lens 156 and a filter (not shown). The optical system 152 has an opening 154, and light reflected by the imaging target is incident on the opening 154. The light path of the light incident on the opening 154 is adjusted by various optical elements such as the objective lens 156. As the CCD camera 150, a monochrome area camera or the like can be used.

電気系部160は、略直方体状の形状を有し、CCDイメージセンサ部(図示せず)や信号処理回路部(図示せず)などを有する。光学系部152で光路が調整された光は、CCDイメージセンサ部に入射して像が形成される。電気系部160は、CCDイメージセンサ部で形成された像を電気信号に変換し、ディジタル化などの各種の信号処理を施して撮像信号として出力する。   The electrical system unit 160 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and includes a CCD image sensor unit (not shown), a signal processing circuit unit (not shown), and the like. The light whose optical path is adjusted by the optical system unit 152 is incident on the CCD image sensor unit to form an image. The electric system unit 160 converts the image formed by the CCD image sensor unit into an electric signal, performs various signal processing such as digitization, and outputs the signal as an imaging signal.

<発光部130(発光部)>
発光部130は、複数の光ファイバ132によって構成される。複数の光ファイバ132の各々は、入射面134と出射面136とを有する。図2に示すように、複数の光ファイバ132の全ての入射面134が、共通光源400に接続されている。共通光源400は、LED(発光ダイオード)などの発光体からなる。共通光源400から発せられた光は、複数の光ファイバ132の各々に分岐されて伝播し出射面136(図3A及び図3B)から出射される。このように、単一の共通光源400を用いて複数の光ファイバ132から光を出射することができる。
<Light Emitting Unit 130 (Light Emitting Unit)>
The light emitting unit 130 includes a plurality of optical fibers 132. Each of the plurality of optical fibers 132 has an entrance surface 134 and an exit surface 136. As shown in FIG. 2, all the incident surfaces 134 of the plurality of optical fibers 132 are connected to the common light source 400. The common light source 400 is made of a light emitter such as an LED (light emitting diode). The light emitted from the common light source 400 is branched and propagated to each of the plurality of optical fibers 132 and is emitted from the emission surface 136 (FIGS. 3A and 3B). Thus, light can be emitted from the plurality of optical fibers 132 using a single common light source 400.

複数の光ファイバ132によって、共通光源400から発せられた光を伝播させるので、共通光源400を容器300から離隔した位置に配置できる。このため、共通光源400から発せられる熱が容器300に収容されている培養液や細胞に伝わることを防止でき、共通光源400から発せられる熱の影響を少なくして培養環境を一定に保つことができる。   Since the light emitted from the common light source 400 is propagated by the plurality of optical fibers 132, the common light source 400 can be disposed at a position separated from the container 300. For this reason, it is possible to prevent the heat generated from the common light source 400 from being transmitted to the culture solution and cells contained in the container 300, and to reduce the influence of the heat generated from the common light source 400 and to keep the culture environment constant. it can.

図3Aに示すように、複数の光ファイバ132の各々の端部は、発光部130の光学系部152の外周面に長手方向に沿って配置されている。また、図3Bに示すように、複数の光ファイバ132の各々の出射面136が、光学系部152の開口部154の外周面に周回するように等間隔に配置される。   As shown in FIG. 3A, the end portions of the plurality of optical fibers 132 are arranged along the longitudinal direction on the outer peripheral surface of the optical system portion 152 of the light emitting portion 130. Further, as shown in FIG. 3B, the emission surfaces 136 of the plurality of optical fibers 132 are arranged at equal intervals so as to circulate around the outer peripheral surface of the opening 154 of the optical system unit 152.

複数の光ファイバ132の外側には、略円筒状の保持体170が取り付けられる(図3B参照)。複数の光ファイバ132は、光学系部152の外周面と保持体170の内周面との間で保持される。すなわち、複数の光ファイバ132が光学系部152を覆うように配置され、保持体170が光学系部152と複数の光ファイバ132とを覆うように被せられる。複数の光ファイバ132を保持体170によって保持することで、出射面136から出射される光の方向を一定に保つことができる。   A substantially cylindrical holder 170 is attached to the outside of the plurality of optical fibers 132 (see FIG. 3B). The plurality of optical fibers 132 are held between the outer peripheral surface of the optical system unit 152 and the inner peripheral surface of the holding body 170. That is, the plurality of optical fibers 132 are arranged so as to cover the optical system unit 152, and the holding body 170 is covered so as to cover the optical system unit 152 and the plurality of optical fibers 132. By holding the plurality of optical fibers 132 by the holding body 170, the direction of light emitted from the emission surface 136 can be kept constant.

図6に示すように、CCDカメラ150は、光学系部152の開口部154(対物レンズ156)と、複数の光ファイバ132の各々の出射面136とが、容器300の側面304に向かうように取り付けられる。例えば、CCDカメラ150は、光学系部152の軸方向が筐体110に対して略直角になるように取り付けられる。   As shown in FIG. 6, the CCD camera 150 is configured such that the opening 154 (objective lens 156) of the optical system unit 152 and the emission surface 136 of each of the plurality of optical fibers 132 are directed toward the side surface 304 of the container 300. It is attached. For example, the CCD camera 150 is attached so that the axial direction of the optical system unit 152 is substantially perpendicular to the housing 110.

<<反射体200>>
図4は、反射体200の構成を示す斜視図である。反射体200は、細長い形状を有し、長手方向に沿って湾曲する形状、例えば、略半円筒状の形状を有する。図1及び図5に示すように、反射体200の高さ(短手方向)は、筐体110の高さ(幅)と同じであるか、又は筐体110の高さ(幅)よりも短い。反射体200は、内周面202(内側壁面)と外周面204(外側壁面)とを有する。
<< Reflector 200 >>
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the reflector 200. The reflector 200 has an elongated shape and a shape that curves along the longitudinal direction, for example, a substantially semi-cylindrical shape. As shown in FIGS. 1 and 5, the height (width direction) of the reflector 200 is the same as the height (width) of the housing 110 or is higher than the height (width) of the housing 110. short. The reflector 200 has an inner peripheral surface 202 (inner wall surface) and an outer peripheral surface 204 (outer wall surface).

図1及び図2に示すように、反射体200は、円筒帯部112に沿って設けられる。具体的には、反射体200の外周面204が、円筒帯部112の円筒内周面114に密着するように取り付けられる。例えば、接着剤などを用いて反射体200を円筒帯部112に固着できる。円筒帯部112の円筒内周面114に反射体200が取り付けられ、筐体110を容器300に取り付けた場合には、反射体200の内周面202を容器300の側面304に密接して取り付けることができる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the reflector 200 is provided along the cylindrical belt portion 112. Specifically, the outer peripheral surface 204 of the reflector 200 is attached so as to be in close contact with the cylindrical inner peripheral surface 114 of the cylindrical belt portion 112. For example, the reflector 200 can be fixed to the cylindrical belt portion 112 using an adhesive or the like. When the reflector 200 is attached to the cylindrical inner peripheral surface 114 of the cylindrical belt portion 112 and the casing 110 is attached to the container 300, the inner peripheral surface 202 of the reflector 200 is attached in close contact with the side surface 304 of the container 300. be able to.

反射体200は、所定の金属、例えば、アルミや銅などの薄板によって形成される。金属は、反射率の高いものであればよい。金属の薄板を湾曲して反射体200を形成することで、反射体200を円筒帯部112に沿うように設けることができる。金属の薄板で反射体200を形成することで、反射体200の内周面202で光を反射させることができる。   The reflector 200 is formed of a predetermined metal, for example, a thin plate such as aluminum or copper. The metal should just have a high reflectance. By forming the reflector 200 by curving a thin metal plate, the reflector 200 can be provided along the cylindrical belt portion 112. By forming the reflector 200 with a thin metal plate, light can be reflected by the inner peripheral surface 202 of the reflector 200.

さらに、反射体200の内周面202には、微細な凹凸が形成されている。凹凸によって、反射体200の内周面202に入射した光を単に反射させるだけでなく、拡散反射(散乱させつつ反射)させることができる。凹凸の形状や大きさなど、例えば、表面粗さを適宜に変えることで拡散反射の広がりなどの傾向や度合いを決定できる。   Furthermore, fine irregularities are formed on the inner peripheral surface 202 of the reflector 200. Due to the unevenness, the light incident on the inner peripheral surface 202 of the reflector 200 can be not only simply reflected but also diffusely reflected (reflected while being scattered). The tendency and degree of the spread of diffuse reflection can be determined by appropriately changing the surface roughness, for example, the shape and size of the unevenness.

また、反射体200を金属の薄板で形成するだけでなく、プラスチックなどの可撓性を有する材料によって反射体200の基材を形成してもよい。この場合には、塗布や蒸着やスパッタなどによって反射体200の内周面202に金属薄膜などを成膜することで、金属の薄板と同様に光を反射させることができる。反射率の高い材料を用いて成膜すればよい。例えば、反射効果を奏する酸化マグネシュウムや硫酸バリュウム等を用いることができる。   In addition to forming the reflector 200 with a thin metal plate, the base material of the reflector 200 may be formed of a flexible material such as plastic. In this case, by forming a metal thin film on the inner peripheral surface 202 of the reflector 200 by coating, vapor deposition, sputtering, or the like, light can be reflected in the same manner as a metal thin plate. A film may be formed using a material having high reflectance. For example, magnesium oxide, barium sulfate, or the like that exhibits a reflection effect can be used.

さらにまた、可撓性を有するフィルム状の材料を基材にして反射体200を形成してもよい。フィルム状であるので変形しやすく反射体200の内周面と容器300の側面304との密着性を高め、反射体200による反射光を容器300に的確に戻すことができる。   Furthermore, the reflector 200 may be formed using a flexible film-like material as a base material. Since it is in the form of a film, it can be easily deformed and the adhesion between the inner peripheral surface of the reflector 200 and the side surface 304 of the container 300 can be improved, and the reflected light from the reflector 200 can be accurately returned to the container 300.

さらに、金属薄膜の成膜よりも事前に基材の表面に凹凸を形成することで拡散反射させることもできる。   Furthermore, diffuse reflection can be performed by forming irregularities on the surface of the substrate in advance of forming the metal thin film.

上述した例では、反射体200は、略半円筒状の形状を有する場合を示したが、この形状に限られず、発光撮像装置120に必要な光を通過する箇所以外に反射体を設けることができる。また、反射体200を容器300と別体に構成したが、容器300の一部が反射体200となるように構成してもよい。さらに、反射体200を構成する材料は、金属だけでなく、光を反射できるものであればよく、反射率の高い樹脂シート等にしてもよい。   In the above-described example, the case where the reflector 200 has a substantially semi-cylindrical shape is shown. However, the shape is not limited to this shape, and the reflector may be provided in a place other than a portion where light necessary for the light emitting imaging device 120 passes. it can. Moreover, although the reflector 200 is configured separately from the container 300, a part of the container 300 may be configured as the reflector 200. Furthermore, the material constituting the reflector 200 is not limited to a metal, but may be any material that can reflect light, such as a resin sheet having a high reflectance.

<<容器300の培養液の照明>>
図6は、発光撮像装置120から発せられた光の光路を示す概念図である。図6では、光路を明確に示すために筐体110及び撹拌翼310を省略して示した。容器300はプラスチック製であり、容器300の内側には培養液が収容されている。容器300の外側には空気が存在する。図6では、主に、共通光源400から発せられた光と、反射体200によって反射される光とを考える。
<< Lighting of culture solution in container 300 >>
FIG. 6 is a conceptual diagram showing an optical path of light emitted from the light emitting imaging device 120. In FIG. 6, the casing 110 and the stirring blade 310 are omitted in order to clearly show the optical path. The container 300 is made of plastic, and a culture solution is accommodated inside the container 300. Air is present outside the container 300. In FIG. 6, the light emitted from the common light source 400 and the light reflected by the reflector 200 are mainly considered.

共通光源400から発せられて光ファイバ132を進んだ光は、光ファイバ132の出射面136から出射される。出射面136から出射された光Aは、配光角(射出角)θDで広がりつつ進行する。例えば、配光角θDは約70度である。   The light emitted from the common light source 400 and traveling through the optical fiber 132 is emitted from the emission surface 136 of the optical fiber 132. The light A emitted from the emission surface 136 travels while spreading at a light distribution angle (exit angle) θD. For example, the light distribution angle θD is about 70 degrees.

出射面136から出射された光Aは、容器300の側面304を通過して、容器300に収容されている培養液に進入して、培養液を照明する(矢印Aの光)。その後、培養液を通過した光Aは、側面304を通過して反射体200に到達する。反射体200に到達した光は、反射体200によって反射される。反射体200によって反射された光Bは、側面304を通過して培養液に進入する。培養液に進入した光は、培養液を照明する(矢印Bの光)。   The light A emitted from the emission surface 136 passes through the side surface 304 of the container 300, enters the culture solution contained in the container 300, and illuminates the culture solution (light of arrow A). Thereafter, the light A that has passed through the culture solution passes through the side surface 304 and reaches the reflector 200. The light that reaches the reflector 200 is reflected by the reflector 200. The light B reflected by the reflector 200 passes through the side surface 304 and enters the culture solution. The light that has entered the culture solution illuminates the culture solution (light of arrow B).

このように、共通光源400から発せられた光Aが培養液を通過するだけでなく、反射体200で反射された光Bも培養液を通過する。このように、反射体200で反射された光Bも培養液を通過させることで、複数回に亘って光を培養液に進入させて培養液を明るく照明できる。   Thus, not only the light A emitted from the common light source 400 passes through the culture solution, but also the light B reflected by the reflector 200 passes through the culture solution. In this way, the light B reflected by the reflector 200 also allows the culture solution to pass through, so that the light can enter the culture solution a plurality of times and the culture solution can be illuminated brightly.

<<発光撮像装置120による撮像>>
<細胞の撮像>
発光撮像装置120の光学系部152には、対物レンズ156が設けられている。例えば、対物レンズ156としてテレセントリックレンズを用いることができる。対物レンズ156の倍率を適宜に定めることにより、撮像焦点深度内の領域を撮像領域M(図6参照)として決定できる。CCDカメラ150は、対物レンズ156によって撮像領域Mに位置する細胞に焦点を合わせて細胞を明瞭に撮像する。
<< Imaging by Light-Emitting Imaging Device 120 >>
<Cell imaging>
An objective lens 156 is provided in the optical system unit 152 of the light emitting imaging device 120. For example, a telecentric lens can be used as the objective lens 156. By appropriately determining the magnification of the objective lens 156, an area within the imaging focal depth can be determined as the imaging area M (see FIG. 6). The CCD camera 150 focuses on the cells located in the imaging region M by the objective lens 156 and clearly images the cells.

撮像領域Mを、撹拌翼310と発光撮像装置120との間の位置であり、撹拌翼310よりも発光撮像装置120に近い位置にすることができる。より好ましくは、撮像領域Mを、撹拌翼310と発光撮像装置120との中央よりも発光撮像装置120に近い位置にすることができる。具体的には、撮像領域Mの位置を容器300の側面304から1mm程度に撹拌翼310に向かった位置にすることができる。   The imaging region M is a position between the stirring blade 310 and the light emitting imaging device 120, and can be a position closer to the light emitting imaging device 120 than the stirring blade 310. More preferably, the imaging region M can be positioned closer to the light emitting imaging device 120 than the center of the stirring blade 310 and the light emitting imaging device 120. Specifically, the position of the imaging region M can be set to a position facing the stirring blade 310 about 1 mm from the side surface 304 of the container 300.

撮像領域Mの位置を撹拌翼310と焦点が合わない位置にすることで、撹拌翼310が撮像されにくくして細胞を明瞭に撮像することができる。撮像領域Mの位置は、撹拌翼310が撮像されにくく細胞を明瞭に撮像できる位置であればよく、発光撮像装置120の位置や対物レンズ156の倍率を適宜に定めて決定することができる。   By making the position of the imaging region M out of focus with the stirring blade 310, it is difficult to image the stirring blade 310, and the cells can be clearly imaged. The position of the imaging region M may be any position as long as the stirring blade 310 is hard to be imaged and the cells can be clearly imaged, and the position of the light emitting imaging device 120 and the magnification of the objective lens 156 can be determined as appropriate.

なお、図5では、筐体110と発光撮像装置120と反射体200との構成を、容器300に取り付けた状態で明確に示すために、撹拌翼310を発光撮像装置120よりも上方に偏移させて示した。しかしながら、撹拌翼310が、図5の位置よりも下方に位置し、発光撮像装置120の撮像領域Mの前方に位置するように構成した場合でも、上述したように、撮像領域Mの位置は撹拌翼310と焦点が合わない位置であり、撹拌翼310は撮像されにくく、撮像領域Mに位置する細胞等を明瞭に撮像することができる。   In FIG. 5, in order to clearly show the configuration of the casing 110, the light emitting imaging device 120, and the reflector 200 in a state of being attached to the container 300, the stirring blade 310 is shifted upward from the light emitting imaging device 120. Shown. However, as described above, the position of the imaging region M is agitated even when the stirring blade 310 is positioned below the position of FIG. 5 and is positioned in front of the imaging region M of the light emitting imaging device 120. The agitating blade 310 is hard to be imaged, and the cells and the like located in the imaging region M can be clearly imaged.

<培養液の撮像>
容器300には細胞を含んだ培養液が収容されている。上述したように、培養液は、出射面136から出射された光Aと、反射体200で反射された光Bとによって照明される。CCDカメラ150は、光A及び光Bによって照明された培養液をバックグラウンドとして撮像する。すなわち、撮像領域M以外の大半の培養液には対物レンズ156の焦点は合わないが、培養液を照明した光は対物レンズ156を介してCCDカメラ150に入射し、明るく照明された培養液はバックグラウンドとして機能する。
<Imaging of culture solution>
The container 300 contains a culture solution containing cells. As described above, the culture solution is illuminated with the light A emitted from the emission surface 136 and the light B reflected by the reflector 200. The CCD camera 150 images the culture solution illuminated by the light A and the light B as a background. That is, the objective lens 156 is not focused on most of the culture solution other than the imaging region M, but the light that illuminates the culture solution enters the CCD camera 150 via the objective lens 156, and the brightly lit culture solution is Serves as a background.

<細胞及び培養液の撮像>
CCDカメラ150は、対物レンズ156によって、撮像領域Mに位置する細胞に焦点を合わせ、細胞を撮像する。さらに、CCDカメラ150には、培養液を照明した光が対物レンズ156を介して入射する。このように、CCDカメラ150は、培養液を照明した光をバックグラウンドとして機能させ、対象物である細胞と対比させて撮像することができる。培養液を通過する光の量を増やすことで培養液を明るく照明してバックグラウンドとして機能させ、焦点の合った細胞とのコントラストを高くして、対象物である細胞を明瞭に撮像することができる。
<Imaging of cells and culture solution>
The CCD camera 150 focuses on the cell located in the imaging region M by the objective lens 156 and images the cell. Further, light that illuminates the culture solution enters the CCD camera 150 via the objective lens 156. As described above, the CCD camera 150 functions as a background using the light illuminating the culture solution, and can capture an image in comparison with the target cell. By increasing the amount of light passing through the culture solution, the culture solution can be illuminated brightly to function as a background, and the contrast with the focused cells can be increased to clearly image the target cells. it can.

なお、反射体200を設けていない場合には、培養液を一旦通過した後、反射体200によって光が培養液に戻されることはない。このため、培養液を通過する光を増やすことができず、バックグラウンドを明るくできず、細胞とのコントラストを高くできず、細胞を明瞭に撮像することが困難になる。   In the case where the reflector 200 is not provided, the light is not returned to the culture solution by the reflector 200 after once passing through the culture solution. For this reason, the light which passes a culture solution cannot be increased, a background cannot be brightened, contrast with a cell cannot be made high, and it becomes difficult to image a cell clearly.

撮像光学装置100は、共通光源400から発せられた光Aのみで培養液を照明するのではなく、反射体200によって反射させた光Bも培養液を照明するので、明るいバックグラウンドとして培養液を機能させることができる。   The imaging optical apparatus 100 does not illuminate the culture solution only with the light A emitted from the common light source 400, but also illuminates the culture solution with the light B reflected by the reflector 200, so that the culture solution is used as a bright background. Can function.

発光撮像装置120は、容器300を挟んで反射体200と向かい合うように配置されている。発光撮像装置120は、発光部130とCCDカメラ150とが一体に形成されている。発光撮像装置120を容器300に設置すれば、発光部130とCCDカメラ150との双方を容器300に同時に設置することができる。発光部130とCCDカメラ150とを一体にしたことで、発光部130を設置する空間とCCDカメラ150を設置する空間とを別個にかつ互いに異なる位置に確保する必要がなくなる。したがって、互いに隣り合う撮像光学装置100を密に配置して、省スペース化を図ることで空間を有効に活用することができる。   The light emitting imaging device 120 is disposed so as to face the reflector 200 with the container 300 interposed therebetween. In the light emitting imaging device 120, a light emitting unit 130 and a CCD camera 150 are integrally formed. If the light emitting imaging device 120 is installed in the container 300, both the light emitting unit 130 and the CCD camera 150 can be installed in the container 300 at the same time. Since the light emitting unit 130 and the CCD camera 150 are integrated, it is not necessary to secure the space for installing the light emitting unit 130 and the space for installing the CCD camera 150 separately and at different positions. Therefore, it is possible to effectively use the space by arranging the imaging optical devices 100 adjacent to each other closely to save space.

<<撹拌翼310の回転の影響>>
培養液は、撹拌翼310の回転により攪拌されている。培養液が攪拌されることで、成長過程の細胞は、容器300内を常に移動する。撮像領域Mの位置は撹拌翼310と焦点が合わない位置であり、撹拌翼310は撮像されにくい。したがって、移動中の細胞のうち、撮像領域Mに位置した細胞のみを明瞭に撮像できる。撹拌翼310を回転させて培養液を攪拌させている状態でも、撮像光学装置100によって細胞を撮像することができる。このため、培養工程を中断したり細胞を採取したりすることなく培養過程の細胞を撮像できる。
<< Effect of rotation of stirring blade 310 >>
The culture solution is stirred by the rotation of the stirring blade 310. When the culture solution is stirred, the cells in the growth process always move in the container 300. The position of the imaging region M is a position that does not focus on the stirring blade 310, and the stirring blade 310 is difficult to be imaged. Therefore, only the cells located in the imaging region M among the moving cells can be clearly imaged. Even in a state where the stirring blade 310 is rotated to stir the culture solution, cells can be imaged by the imaging optical device 100. For this reason, it is possible to image cells in the culture process without interrupting the culture process or collecting the cells.

培養液の攪拌により細胞は容器300内を常に移動しており、細胞の移動速度に応じてシャッター速度を決定する。上述したように、共通光源400から発せられた光Aと、反射体200で反射された光Bとによって、容器300に収容されている培養液を明るく照明する。このため、シャッター速度を速くした場合であっても、明瞭に細胞を撮像することができる。   The cells are constantly moving in the container 300 by stirring the culture solution, and the shutter speed is determined according to the moving speed of the cells. As described above, the culture solution contained in the container 300 is brightly illuminated by the light A emitted from the common light source 400 and the light B reflected by the reflector 200. For this reason, even when the shutter speed is increased, cells can be clearly imaged.

また、共通光源400の出力自体を小さくした場合であっても光Aと光Bとによって十分に培養液を照明できる。共通光源400の出力を小さくすることで、共通光源400から発せられる熱の影響を少なくして培養環境を一定に保つことができる。   Even when the output of the common light source 400 is reduced, the culture solution can be sufficiently illuminated by the light A and the light B. By reducing the output of the common light source 400, the influence of heat generated from the common light source 400 can be reduced and the culture environment can be kept constant.

このように、容器300内の細胞の移動速度(例えば、撹拌翼310の回転速度)に応じてシャッター速度を決定するとともに、決定したシャッター速度に対応させて共通光源400の強度を最適化できる。このようにして、最適な強度の照明で細胞を撮像して、細胞を明瞭に撮像することができる。   Thus, the shutter speed is determined according to the moving speed of the cells in the container 300 (for example, the rotational speed of the stirring blade 310), and the intensity of the common light source 400 can be optimized in accordance with the determined shutter speed. In this way, the cells can be imaged clearly by imaging the cells with illumination of optimum intensity.

<<反射体200の凹凸による拡散反射>>
上述したように、反射体200の内周面202には、微細な凹凸が形成されており、拡散反射が生ずる。拡散反射が生ずることによって内周面202から徐々に拡散する光B1〜B4(図6参照)が生じ、光B1〜B4は、培養液を広い範囲に亘って照明する。培養液を広い範囲で照明することでバックグラウンドとしての培養液の明るさを場所によることなく均一に近づけることができる。
<< Diffusion reflection by unevenness of reflector 200 >>
As described above, fine irregularities are formed on the inner peripheral surface 202 of the reflector 200, and diffuse reflection occurs. Due to the diffuse reflection, light B1 to B4 (see FIG. 6) gradually diffusing from the inner peripheral surface 202 is generated, and the lights B1 to B4 illuminate the culture solution over a wide range. By illuminating the culture solution over a wide range, the brightness of the culture solution as the background can be made uniform regardless of the location.

反射体200の内周面202に凹凸が形成されているので、凹凸によって拡散反射が生ずる。拡散反射を生じさせることで、指向性の高い照明を用いた場合でも、容器300の側面304の界面S1で全反射する光を多く生成できる。入射角が臨界角よりも大きい光を界面S1に入射させることで界面S1で全反射を生じさせることができる。   Since unevenness is formed on the inner peripheral surface 202 of the reflector 200, diffuse reflection occurs due to the unevenness. By causing diffuse reflection, a large amount of light that is totally reflected at the interface S1 of the side surface 304 of the container 300 can be generated even when highly directional illumination is used. By making light having an incident angle larger than the critical angle incident on the interface S1, total reflection can be generated at the interface S1.

例えば、図12に示すように、光X1が反射体200の内周面202に入射する。内周面202に凹凸が形成されており、凹凸の傾きは内周面202の場所によって異なる。このため、光X1が入射した位置の凹凸の傾きによっては、内周面202に凹凸が形成されていない場合(光X2’)よりも傾いた方向に反射する(光X2)。さらに、光X2が進み反射体200の内周面202によって反射されて培養液に戻ったときに(光X3)、入射角θIが臨界角よりも大きく容器300の界面S1に入射する場合が生ずる。この場合には、全反射(θR=θI)が生ずる(光X4)。臨界角は、容器300の外側に存在する空気の屈折率(約1)と容器300の屈折率(約1.5〜1.6)の比で決まる。   For example, as shown in FIG. 12, the light X <b> 1 enters the inner peripheral surface 202 of the reflector 200. Concavities and convexities are formed on the inner peripheral surface 202, and the inclination of the concavities and convexities varies depending on the location of the inner peripheral surface 202. For this reason, depending on the inclination of the unevenness at the position where the light X1 is incident, the light is reflected in a direction inclined relative to the case where the unevenness is not formed on the inner peripheral surface 202 (light X2 ') (light X2). Furthermore, when the light X2 advances and is reflected by the inner peripheral surface 202 of the reflector 200 and returns to the culture solution (light X3), the incident angle θI may be larger than the critical angle and enter the interface S1 of the container 300. . In this case, total reflection (θR = θI) occurs (light X4). The critical angle is determined by the ratio of the refractive index of air existing outside the container 300 (about 1) and the refractive index of the container 300 (about 1.5 to 1.6).

このように、反射体200の内周面202に凹凸を形成することで、界面S1で全反射する光を多く生成できる。全反射を繰り返す光を培養液に通過させることで、バックグラウンドとなる培養液をより明るく照明できるとともに、細胞を照明する機会を増やすことでコントラストをさらに高くすることできる。   Thus, by forming irregularities on the inner peripheral surface 202 of the reflector 200, it is possible to generate much light that is totally reflected at the interface S1. By allowing the light that repeats total reflection to pass through the culture solution, the background culture solution can be illuminated more brightly, and the contrast can be further increased by increasing the chances of illuminating the cells.

<<容器300における界面>>
図7A及び図7Bは、光が容器300の側面304から界面S1に入射する場合を示す図である。図7A及び図7Bでは、容器300はプラスチック製であり、容器300の内側には培養液が収容されている。容器300の外側には空気が存在する。空気と容器300の側面304との界面を界面S1と称し、容器300の側面304と培養液との界面を界面S2と称する。図7Aは、界面S1での入射角θIが臨界角よりも小さい場合の例を示す概略図である。図7Bは、界面S1での入射角θIが臨界角よりも大きい場合の例を示す概略図である。
<< Interface in container 300 >>
7A and 7B are diagrams illustrating a case where light enters the interface S1 from the side surface 304 of the container 300. FIG. 7A and 7B, the container 300 is made of plastic, and a culture solution is accommodated inside the container 300. Air is present outside the container 300. The interface between the air and the side surface 304 of the container 300 is referred to as an interface S1, and the interface between the side surface 304 of the container 300 and the culture medium is referred to as an interface S2. FIG. 7A is a schematic diagram illustrating an example in which the incident angle θI at the interface S1 is smaller than the critical angle. FIG. 7B is a schematic diagram illustrating an example in which the incident angle θI at the interface S1 is larger than the critical angle.

空気の屈折率<培養液の屈折率<プラスチックの屈折率である。例えば、空気の屈折率は約1であり、培養液の屈折率は約1.4であり、プラスチックの屈折率は約1.5である。   The refractive index of air <the refractive index of the culture solution <the refractive index of the plastic. For example, the refractive index of air is about 1, the refractive index of culture broth is about 1.4, and the refractive index of plastic is about 1.5.

図7Aでは、入射角θIが臨界角よりも小さい。このため、入射光Iは、界面S1で反射光Rと屈折光Fとに分離する。反射光Rは、界面S1で反射して容器300の側面304に戻り、界面S2を通過した後に、培養液に戻り培養液を照明する。一方、屈折光Fは、界面S1から空気に射出する。   In FIG. 7A, the incident angle θI is smaller than the critical angle. For this reason, the incident light I is separated into reflected light R and refracted light F at the interface S1. The reflected light R is reflected at the interface S1, returns to the side surface 304 of the container 300, passes through the interface S2, and then returns to the culture solution to illuminate the culture solution. On the other hand, the refracted light F is emitted from the interface S1 to the air.

図7Bでは、入射角θIは臨界角よりも大きく、全反射が起こる。すなわち、入射光Iは、界面S1で全て反射して反射光Rとなり、界面S1から空気に射出する光は存在しない。界面S1で反射した反射光Rは容器300の側面304に戻り、界面S2を通過した後に、培養液に戻り培養液を照明する。   In FIG. 7B, the incident angle θI is larger than the critical angle, and total reflection occurs. That is, the incident light I is totally reflected at the interface S1 to become reflected light R, and there is no light emitted from the interface S1 to the air. The reflected light R reflected by the interface S1 returns to the side surface 304 of the container 300, passes through the interface S2, returns to the culture solution, and illuminates the culture solution.

上述した例では、容器300はプラスチックなどの樹脂製である場合を示したが、他の種類の樹脂でもガラス製でもよい。また、容器300の屈折率は、1.5〜1.6にすることができる。   In the above-described example, the case where the container 300 is made of a resin such as plastic is shown, but other types of resin or glass may be used. Moreover, the refractive index of the container 300 can be 1.5-1.6.

上述した例では、空気の屈折率は約1で、培養液の屈折率は約1.4で、プラスチックの屈折率は約1.5であり、主に、界面S1での入射、反射、屈折を考察した。培養液の屈折率や容器300の屈折率の大きさによっては、界面S2で反射して培養液に戻る光が増える場合がある。界面S2で反射した光が培養液に戻ることで培養液を照明する。   In the above-described example, the refractive index of air is about 1, the refractive index of the culture solution is about 1.4, and the refractive index of plastic is about 1.5. Mainly incident, reflected, and refracted at the interface S1. Was considered. Depending on the refractive index of the culture solution and the size of the refractive index of the container 300, the light reflected at the interface S2 and returning to the culture solution may increase. The light reflected at the interface S2 returns to the culture solution to illuminate the culture solution.

<<反射光の連続的な形成>>
図8は、発光撮像装置120から発せられた光の光路を示す概念図である。図6と同様の構成には、同じ符号を付した。図8でも、図6と同様に、光路を明確に示すために筐体110及び撹拌翼310を省略して示した。容器300はプラスチック製であり、容器300の内側には培養液が収容されている。容器300の外側には空気が存在する。図8では、反射の状態を明確に示すために、側面304から離隔した位置に光路を記載した。
<< Continuous formation of reflected light >>
FIG. 8 is a conceptual diagram showing an optical path of light emitted from the light emitting imaging device 120. The same components as those in FIG. Also in FIG. 8, as in FIG. 6, the casing 110 and the stirring blade 310 are omitted in order to clearly show the optical path. The container 300 is made of plastic, and a culture solution is accommodated inside the container 300. Air is present outside the container 300. In FIG. 8, the optical path is shown at a position separated from the side surface 304 in order to clearly show the state of reflection.

空気と容器300の側面304との界面は界面S1であり、容器300の側面304と培養液との界面は界面S2である。空気の屈折率<培養液の屈折率<容器300(プラスチック)の屈折率である。図8では、共通光源400から発せられた光と、界面S1で反射される光(図7参照)とを考える。   The interface between the air and the side surface 304 of the container 300 is the interface S1, and the interface between the side surface 304 of the container 300 and the culture medium is the interface S2. The refractive index of air <the refractive index of the culture solution <the refractive index of the container 300 (plastic). In FIG. 8, the light emitted from the common light source 400 and the light reflected at the interface S1 (see FIG. 7) are considered.

図7で説明したように、側面304から界面S1に光が入射したときに、入射角が臨界角よりも小さい場合には、入射光の一部が反射されて反射光となる。また、側面304から界面S1に光が入射したときに、入射角が臨界角よりも大きい場合には、全反射が生じ、入射光の全てが反射光となる。いずれの場合も強度に差はあるが反射光が生ずる。以下では、界面S1で反射して培養液に戻る光について着目する。   As described with reference to FIG. 7, when light is incident on the interface S1 from the side surface 304, if the incident angle is smaller than the critical angle, a part of the incident light is reflected and becomes reflected light. Further, when light enters the interface S1 from the side surface 304, if the incident angle is larger than the critical angle, total reflection occurs, and all of the incident light becomes reflected light. In either case, reflected light is generated with a difference in intensity. In the following, attention is focused on the light reflected at the interface S1 and returning to the culture solution.

図6と同様に、共通光源400から発せられた光は、光ファイバ132を進み、光ファイバ132の出射面136から出射される(点P1)。出射面136から出射された光Aは、反射体200に到達する(矢印Aの光)。反射体200に到達した光は、反射体200によって反射される(点P2)。反射体200によって反射された光Bは、側面304を通過して培養液に進入する(矢印Bの光)。   As in FIG. 6, the light emitted from the common light source 400 travels through the optical fiber 132 and is emitted from the emission surface 136 of the optical fiber 132 (point P1). The light A emitted from the emission surface 136 reaches the reflector 200 (light indicated by arrow A). The light reaching the reflector 200 is reflected by the reflector 200 (point P2). The light B reflected by the reflector 200 passes through the side surface 304 and enters the culture solution (light of arrow B).

上述したように、反射体200の内周面202には、微細な凹凸が形成されており、内周面202の凹凸によって拡散する光B1〜B4(図8参照)が生ずる。以下では、光B1〜B4のうちの光B1について説明する。光B1は、培養液に進入して培養液を照明する。   As described above, fine irregularities are formed on the inner peripheral surface 202 of the reflector 200, and light B <b> 1 to B <b> 4 (see FIG. 8) diffused by the irregularities on the inner peripheral surface 202 is generated. Hereinafter, the light B1 among the lights B1 to B4 will be described. The light B1 enters the culture solution and illuminates the culture solution.

培養液を通過した光B1は、空気と容器300の側面304との界面S1(位置P3)に到達する。図7で説明したように、界面S1では、容器300側に反射する反射光Rが生ずる。培養液側に反射した反射光R(光C)は、培養液を通過して培養液を照明する。   The light B1 that has passed through the culture solution reaches the interface S1 (position P3) between the air and the side surface 304 of the container 300. As described with reference to FIG. 7, the reflected light R reflected toward the container 300 is generated at the interface S1. The reflected light R (light C) reflected to the culture solution side passes through the culture solution and illuminates the culture solution.

培養液を通過した光Cは、空気と容器300の側面304との界面S1(位置P4)に到達する。位置P4の界面S1でも、容器300側に反射する反射光Rが生ずる。培養液側に反射した反射光R(光D)は、培養液を通過して培養液を照明する。   The light C that has passed through the culture solution reaches the interface S1 (position P4) between the air and the side surface 304 of the container 300. Also at the interface S1 at the position P4, the reflected light R reflected to the container 300 side is generated. The reflected light R (light D) reflected toward the culture solution passes through the culture solution and illuminates the culture solution.

このように、発光部130から発せられた光は、培養液を通過した後に反射体200に到達する。反射体200に到達した光は、反射体200で反射されて培養液に戻る。培養液に戻った光は、界面S1での反射を次々に繰り返して(位置P3→P4→・・・)、B1→C→D→・・・のように、培養液を次々に通過する。培養液を通過する光を増やすことで、バックグラウンドとして培養液をさらに明るく照明できる。このため、バックグラウンドと細胞との明暗の差をさらに大きくして、細胞をより明瞭に撮像することができる。   Thus, the light emitted from the light emitting unit 130 reaches the reflector 200 after passing through the culture solution. The light reaching the reflector 200 is reflected by the reflector 200 and returns to the culture solution. The light that has returned to the culture solution repeats reflection at the interface S1 one after another (positions P3 → P4 →...) And passes through the culture solution one after another as B1 → C → D →. By increasing the light passing through the culture solution, the culture solution can be illuminated more brightly as a background. For this reason, the difference in brightness between the background and the cells can be further increased, and the cells can be imaged more clearly.

なお、図7で説明したように、界面S2から入射した光も反射をした後に最終的に培養液に進入することができる。このような光によっても培養液を通過する光を増やすことができる。   As described with reference to FIG. 7, the light incident from the interface S2 can also finally enter the culture solution after being reflected. Such light can also increase the light passing through the culture solution.

<<筐体910>>
図1及び図5に示した筐体110は、底面を有さず帯状の形状を有する。図1に示すように、この筐体110は、いわゆるバンド状やベルト状の形状を有する。
<< Case 910 >>
The housing 110 illustrated in FIGS. 1 and 5 does not have a bottom surface and has a strip shape. As shown in FIG. 1, the housing 110 has a so-called band shape or belt shape.

これに対して、図10及び図11に示すように、底面を有する筐体910を用いてもよい。図10及び図11では、図1及び図5と共通する構成に対して同様の符号を付して示した。   On the other hand, as shown in FIGS. 10 and 11, a housing 910 having a bottom surface may be used. 10 and 11, the same reference numerals are given to the configurations common to FIGS. 1 and 5.

筐体910は、円板状の底面部920と底面部920の外周に沿って設けられた円筒状の側面部912とを有し、上端面が開放された形状を有する。底面部920に容器300を載置できるので、筐体910に容器300を容易に取り付けることができ、安定的に容器300を保持することができる。筐体910の底面部920に容器300の底面302が載せられて容器300は筐体910に載置される。   The housing 910 has a disk-shaped bottom surface portion 920 and a cylindrical side surface portion 912 provided along the outer periphery of the bottom surface portion 920, and has a shape with an open upper end surface. Since the container 300 can be placed on the bottom surface portion 920, the container 300 can be easily attached to the housing 910, and the container 300 can be stably held. The bottom surface 302 of the container 300 is placed on the bottom surface portion 920 of the housing 910, and the container 300 is placed on the housing 910.

側面部912は、円筒帯部112と同様に、円筒内周面114と円筒外周面116とを有する。筐体110と同様に、側面部912に発光撮像装置120が取り付けられている。   Similar to the cylindrical belt portion 112, the side surface portion 912 has a cylindrical inner peripheral surface 114 and a cylindrical outer peripheral surface 116. Similar to the case 110, the light emitting imaging device 120 is attached to the side surface portion 912.

筐体910は、上端面が開放されているので、容器300の着脱を容易にすることができ、作業の効率を高めることができる。   Since the upper end surface of the housing 910 is open, the container 300 can be easily attached and detached, and work efficiency can be increased.

反射体200は、側面部912に沿って設けられる。具体的には、反射体200の外周面204が、側面部912の円筒内周面114に密着するように取り付けられる。例えば、接着剤などを用いて反射体200を側面部912に固着できる。側面部912に反射体200を設けることで、筐体910を用いた場合も図6と同様に、共通光源400から発せられた光Aと、反射体200で反射された光Bとを培養液に進入させて、培養液の全体を明るく照明できる。   The reflector 200 is provided along the side surface portion 912. Specifically, the outer peripheral surface 204 of the reflector 200 is attached so as to be in close contact with the cylindrical inner peripheral surface 114 of the side surface portion 912. For example, the reflector 200 can be fixed to the side surface portion 912 using an adhesive or the like. By providing the reflector 200 on the side surface portion 912, the culture medium can be obtained by using the light A emitted from the common light source 400 and the light B reflected by the reflector 200 in the same manner as in FIG. The whole culture solution can be illuminated brightly.

また、筐体910を用いた場合も図8と同様に、培養液を次々に通過する光を増やすことができ、バックグラウンドと細胞との明暗の差をさらに大きくして、細胞をより明瞭に撮像することができる。   In addition, when the housing 910 is used, as in FIG. 8, the light passing through the culture solution can be increased one after another, and the difference between light and dark between the background and the cells can be further increased to make the cells clearer. An image can be taken.

なお、図11も図5と同様に、筐体910と発光撮像装置120と反射体200との構成を、容器300に取り付けた状態で明確に示すために、撹拌翼310を発光撮像装置120よりも上方に偏移させて示した。しかしながら、撹拌翼310が、図11の位置よりも下方に位置し、発光撮像装置120の撮像領域Mの前方に位置するように構成した場合でも、撮像領域Mの位置は撹拌翼310と焦点が合わない位置であり、撹拌翼310は撮像されにくく、撮像領域Mに位置する細胞等を明瞭に撮像することができる。   11 also shows the stirring blade 310 from the light-emitting imaging device 120 in order to clearly show the configuration of the housing 910, the light-emitting imaging device 120, and the reflector 200 in a state of being attached to the container 300, as in FIG. Also shown shifted upwards. However, even when the stirring blade 310 is positioned below the position of FIG. 11 and positioned in front of the imaging region M of the light emitting imaging device 120, the position of the imaging region M is in focus with the stirring blade 310. The stirring blades 310 are difficult to image, and the cells and the like located in the imaging region M can be clearly imaged.

<<他の容器の例>>
図9A〜図9Dは、他の容器の例を示す平面図である。図9A〜図9Dでは、容器の形状を明確に示すために撹拌翼310を省略して示した。
<< Examples of other containers >>
9A to 9D are plan views showing examples of other containers. In FIG. 9A to FIG. 9D, the stirring blade 310 is omitted to clearly show the shape of the container.

上述した容器300の側面304は円筒形状を有し、側面304の全体が湾曲した形状を有する。この場合には、側面304の形状に応じた半円筒状の反射体200を側面304に用いて、光を側面304に戻すことができる。本実施の形態の容器は、側面が円筒形状であるものに限られず、培養液を囲繞したり周回したりする形状を有すればよい。このような形状にすることで側面の内側面で光を次々に反射させて容器の内側を照明することができる。   The side surface 304 of the container 300 described above has a cylindrical shape, and the entire side surface 304 has a curved shape. In this case, light can be returned to the side surface 304 by using the semicylindrical reflector 200 corresponding to the shape of the side surface 304 for the side surface 304. The container according to the present embodiment is not limited to one having a cylindrical side surface, and may have a shape that surrounds or circulates the culture solution. By adopting such a shape, light can be reflected one after another on the inner side surface of the side surface to illuminate the inside of the container.

図9Aに示す容器500の側面は、平坦部504aと湾曲部504bとを有する。図9Bに示す容器600の側面は、平坦部604aと屈曲部604bとを有する。図9Cに示す容器700の側面は、湾曲部704aと屈曲部704bとを有する。図9Dに示す容器800の側面は、平坦部804aと屈曲部804bと湾曲部804cとを有する。   The side surface of the container 500 shown in FIG. 9A has a flat portion 504a and a curved portion 504b. The side surface of the container 600 shown in FIG. 9B has a flat portion 604a and a bent portion 604b. The side surface of the container 700 shown in FIG. 9C has a curved portion 704a and a bent portion 704b. The side surface of the container 800 shown in FIG. 9D includes a flat portion 804a, a bent portion 804b, and a curved portion 804c.

このように、容器300、500、600、700、800の側面は、平坦部や湾曲部や屈曲部によって形成され、収容された培養液を周回するように囲むものであればよい。   As described above, the side surfaces of the containers 300, 500, 600, 700, and 800 may be formed by a flat portion, a curved portion, or a bent portion and may surround the accommodated culture medium so as to circulate.

<<その他>>
上述した例では、CCDカメラ150としてモノクロエリアカメラを用いる場合を示したが、カラー対応のエリアカメラを用いてもよい。培養過程で細胞の成長に従って培養液が変色したり濁ったりするような場合も想定される。このような場合に、カラー対応のエリアカメラを用いることで、細胞等の変化だけでなく、培養液の変化も撮像して培養過程を的確に判断することができる。
<< Other >>
In the above-described example, a monochrome area camera is used as the CCD camera 150. However, a color-compatible area camera may be used. It may be assumed that the culture medium changes color or becomes cloudy as the cells grow during the culturing process. In such a case, by using a color-compatible area camera, it is possible to accurately determine the culture process by imaging not only changes in cells and the like but also changes in the culture medium.

また、再生医療の分野では、細胞等を安定して大量に培養することが急務となっている。特に、医療に適用できるまでの時間を短くし、費用を抑え、高速にかつ大量に安定して細胞を培養することが求められている。このため、容量の大きい培養容器内で細胞を人手によることなく培養すること必要である。   In the field of regenerative medicine, there is an urgent need to stably culture a large amount of cells and the like. In particular, there is a demand for shortening the time until it can be applied to medical treatment, reducing costs, and culturing cells stably at high speed and in large quantities. For this reason, it is necessary to culture | cultivate a cell in a culture container with a large capacity | capacitance without manual operation.

また、培養液内の細胞の濃度は低く、細胞を採取する手法の場合には、攪拌を停止させて沈殿状態にすることで、採取できる細胞の数を増やす。場合によっては、培養装置から培養容器を取り外し採取する必要もある。このため、培養環境とは異なる環境で細胞を観察せざるを得ない。さらに、このように採取した細胞は、他の細胞への影響を考慮すると元の培養液に戻すことができず、観察した後は細胞を廃棄せざるを得ない。   In addition, the concentration of cells in the culture solution is low, and in the case of a method of collecting cells, the number of cells that can be collected is increased by stopping the stirring and making it settle. In some cases, it is necessary to remove the culture vessel from the culture apparatus and collect it. For this reason, cells must be observed in an environment different from the culture environment. Furthermore, the cells collected in this manner cannot be returned to the original culture solution in view of the influence on other cells, and the cells must be discarded after observation.

さらにまた、細胞の培養には無菌の環境が必要である。人間が培養設備に出入り可能にするためには、無菌の環境の維持費も必要になる。したがって、大容量の細胞を培養する上で、培養装置を自動化し、遠隔(クリーンルームの外)で細胞状態を観察することで、無菌状態を維持する必要がある。   Furthermore, a sterile environment is required for cell culture. In order to enable humans to enter and exit the culture facility, maintenance costs for a sterile environment are also required. Therefore, when culturing a large volume of cells, it is necessary to maintain a sterile condition by automating the culture apparatus and observing the cell state remotely (outside the clean room).

このように、再生医療の分野では、大容量の細胞培養装置で培養されている細胞を遠隔で非侵襲的に高速かつ連続的に観察できる観察装置が要望されており、本実施の形態の撮像光学装置は、このような細胞等の観察にも好適である。   As described above, in the field of regenerative medicine, there is a demand for an observation apparatus that can remotely and non-invasively and rapidly observe cells cultured in a large-capacity cell culture apparatus. The optical device is also suitable for observing such cells.

100 撮像光学装置
120 発光撮像装置
200 反射体
300、500、600、700、800 容器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Imaging optical device 120 Light emission imaging device 200 Reflector 300, 500, 600, 700, 800 Container

Claims (6)

光を発する発光部と、前記発光部から発せられた光が照射される容器の内側を撮像する撮像部とを有する発光撮像手段と、
光を反射させる反射体であって前記容器を挟んで前記発光撮像手段と互いに向かい合って配置される反射体と、を備え、
前記容器は、前記容器に収容された被収容媒体を囲う囲繞壁であって前記発光部から発せられた光が通過可能な囲繞壁を有し、
前記発光部から発せられた光は、前記囲繞壁を通過して前記反射体に向かい、前記反射体によって反射された後、前記被収容媒体を照明する撮像光学装置。
A light emitting imaging means having a light emitting unit that emits light, and an imaging unit that images the inside of a container irradiated with light emitted from the light emitting unit;
A reflector that reflects light and is disposed opposite to the light emitting imaging means across the container; and
The container has an enclosure wall that encloses a medium to be accommodated contained in the container and through which light emitted from the light emitting unit can pass,
The imaging optical device that illuminates the accommodation medium after the light emitted from the light emitting unit passes through the surrounding wall, travels toward the reflector, and is reflected by the reflector.
前記反射体が、前記囲繞壁に沿って配置される請求項1に記載の撮像光学装置。   The imaging optical device according to claim 1, wherein the reflector is disposed along the surrounding wall. 前記囲繞壁の屈折率が空気の屈折率よりも大きい請求項1に記載の撮像光学装置。   The imaging optical device according to claim 1, wherein a refractive index of the surrounding wall is larger than a refractive index of air. 前記囲繞壁は、
前記被収容媒体と前記囲繞壁との界面をなす内側壁面と、
前記容器の外側の空気と前記囲繞壁との界面をなす外側壁面と、を有し、
前記外側壁面は、前記被収容媒体から入射した光を反射して前記被収容媒体に戻す請求項1に記載の撮像光学装置。
The Go wall is
An inner wall surface forming an interface between the medium to be contained and the surrounding wall;
An outer wall surface forming an interface between the outside air of the container and the surrounding wall,
The imaging optical device according to claim 1, wherein the outer wall surface reflects light incident from the accommodated medium and returns the reflected light to the accommodated medium.
前記反射体は、反射面に凹凸が形成されている請求項1に記載の撮像光学装置。   The imaging optical device according to claim 1, wherein the reflector has an uneven surface formed on a reflecting surface. 発光部及び撮像部は、被収容媒体が収容される容器を挟んで反射体と向かい合って配置され、
前記発光部から発せられた光と、前記発光部から発せられ前記容器を通過した後に前記反射体によって反射させて前記容器に戻される光と、によって前記容器に収容された前記被収容媒体を照明する照明工程と、
前記容器の内側を撮像部によって撮像する撮像工程と、を含む撮像方法。
The light emitting unit and the imaging unit are arranged to face the reflector across the container in which the medium to be stored is stored,
Illuminating the contained medium contained in the container with light emitted from the light emitting unit and light emitted from the light emitting unit and reflected by the reflector after passing through the container and returned to the container Lighting process to
An imaging process including imaging an inside of the container by an imaging unit.
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