JP2017169479A - 観察装置、測定システム及び培養容器 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影位置を特定できる観察装置を提供する。
【解決手段】観察装置１００は、筐体１０１と、撮像部１７０と、移動機構１６０と、コード情報処理部１１５とを備える。筐体１０１は、透明板１０２を有し、透明板１０２上に試料が配置されるように構成されている。撮像部１７０は、筐体１０１の内部に設けられ、透明板１０２を介した撮影によって画像データを生成する。移動機構１６０は、筐体１０１の内部に設けられ、撮像部１７０を移動させる。コード情報処理部１１５は、撮像部１７０が生成したコードに係る画像データに基づいて、前記試料に対する撮像制御を切り替えるための補助を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、観察装置、測定システム及び培養容器に関する。

一般に、インキュベータ内に培養容器を静置し、当該培養容器内の培養細胞等の画像を得る装置が知られている。例えば特許文献１には、インキュベータ内で、撮像部であるカメラを移動させながら複数の撮影を行い、培養容器内の広い範囲に存在する細胞を撮影する装置に係る技術が開示されている。

特開２００５−２９５８１８号公報

培養中の細胞等を対象とした撮像時には、対象物の適切な撮像を補助する情報が必要である。

本発明は、撮像部移動式の観察装置であって、観察用補助情報付きの観察装置、当該観察装置を有する測定システム、及び当該観察装置で用いられる培養容器を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、観察装置は、透明板を有し、前記透明板の上に試料が配置されるように構成された筐体と、前記筐体の内部に設けられ、前記透明板を介した撮影によって画像データを生成する撮像部と、前記筐体の内部に設けられ、前記撮像部を移動させる移動機構と、前記透明板の上に配置されたコードの撮像により前記撮像部が生成した前記コードに係る画像データに基づいて、前記試料に対する撮像制御を切り替えるための補助を行う情報処理部とを備える。

本発明の一態様によれば、測定システムは、前記観察装置であって、前記筐体内に設けられた通信装置をさらに具備する観察装置と、前記筐体の外部に設けられ、前記通信装置を介して前記観察装置と通信をし、前記観察装置の動作を制御するコントローラとを備える。

本発明の一態様によれば、培養容器は、基準位置を特定するための情報を撮影によって取得される形態で有するコードを備える。

本発明によれば、撮像部移動式の観察装置であって、観察用補助情報付きの観察装置、当該観察装置を有する測定システム、及び当該観察装置で用いられる培養容器を提供できる。

図１は、第１の実施形態に係る測定システムの構成例の概略を示す斜視図である。 図２は、一実施形態に係る測定システムの構成例の概略を示すブロック図である。 図３は、一実施形態に係る試料周辺の構成例の概略を示す側面図である。 図４は、一実施形態に係る観察装置制御処理の一例を示すフローチャートである。 図５は、一実施形態に係る観察装置による画像取得について説明するための図である。 図６は、一実施形態に係る測定システムで得られる測定結果のデータの構成例の概略を示す図である。 図７は、一実施形態に係る観察装置による深度合成について説明するための図である。 図８は、一実施形態に係るコントローラ制御処理の一例を示すフローチャートである。 図９は、第２の実施形態に係る測定システムの構成例の概略を示す斜視図である。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る測定システムは、培養中の細胞等を撮影し、細胞又は細胞群の個数、形態等を記録するためのシステムである。本測定システムによる測定対象の試料の底面には、情報が記録されたコードが付される。本測定システムは、当該コードを利用して、各種処理を行う。ここでの撮影は撮像でもよく、静止画でも動画でもよい。

〈測定システムの構成〉
測定システム１の外観の概略を示す模式図を図１に示す。また、測定システム１の構成例を表すブロック図を図２に示す。測定システム１は、観察装置１００と、コントローラ２００とを備える。図１に示すように、観察装置１００は、おおよそ平板形状をしている。観察装置１００は、例えばインキュベータ内に設置され、観察装置１００の上面には、観察対象である試料３００が配置される。以降の説明のため、観察装置１００の試料３００が配置される面と平行な面内に互いに直交するＸ軸及びＹ軸を定義し、Ｘ軸及びＹ軸と直交するようにＺ軸を定義する。観察装置１００の上面には、透明板１０２が設けられており、観察装置１００の内部には、撮像部１７０が設けられている。観察装置１００は、透明板１０２を介して試料３００を撮影し、試料３００の画像を取得する。一方、コントローラ２００は、インキュベータの外部に設置される。観察装置１００とコントローラ２００とは、通信する。

（試料について）
測定システム１の測定対象である試料３００は、例えば次のようなものである。容器３１０内に培地３２２が入れられ、培地３２２内で細胞３２４が培養されている。容器３１０は、例えばシャーレ、培養フラスコ、マルチウェルプレート等であり得る。このように、容器３１０は、例えば、生体試料のための容器である。容器３１０は、例えば、生体試料を培養するための培養容器である。容器３１０の形状、大きさ等は限定されない。培地３２２は、液体培地でも固体培地でもよい。測定対象は例えば細胞３２４であるが、これは、接着性の細胞でもよいし、浮遊性の細胞でもよい。また、細胞３２４は、スフェロイドや組織であってもよい。さらに、細胞３２４は、どのような生物に由来してもよく、菌等であってもよい。このように、試料３００は、生物又は生物に由来する試料である生体試料を含む。

容器３１０の底面には、コード４００が付されている。コード４００は、例えば白黒のドットが２次元状に配置された２次元コードである。コード４００には、基準位置を示す情報と、その他の情報とが含まれている。観察装置１００は、コード４００を撮影することで、試料３００におけるＸ−Ｙ平面の基準位置を定めることができる。また観察装置１００は、撮影したコード４００を解析することで、コード４００に含まれる情報を取得することができる。コード４００に含まれる情報は、必要に応じて適宜に変更され得る。この情報は、例えば、容器３１０の形状及び大きさ、培地３２２の深さ、細胞３２４に係る情報、測定条件に係る情報等であり得る。

培地３２２が液体培地であるとき、培地３２２にはブイ３４０が浮かべられてもよい。このブイ３４０は、培地３２２の上面位置を確認する際の目印となる。容器３１０の上面には、反射板３６０が配置される。反射板３６０は、後述する照明光を反射するものである。

（観察装置について）
図１に示すように、観察装置１００の筐体１０１の上面には、例えばガラス等で形成された透明板１０２が設けられている。試料３００は、この透明板１０２上に静置される。図１には、筐体１０１の上面の全体が透明な板で形成されている例が示されているが、観察装置１００は、筐体１０１の上面の一部に透明板が設けられ、上面のその他の部分が不透明であるように構成されてもよい。

筐体１０１の内部には、観察装置１００の各構成要素が設けられている。インキュベータ内は例えば温度３７℃、湿度９５％といった高温多湿の環境であり、観察装置１００はこのような高温多湿の環境で用いられるため、筐体１０１は気密性が保たれている。

筐体１０１内の支持部１６８には、試料３００を照明する照明部１８０が設けられている。照明部１８０は、透明板１０２がある方向、すなわち、試料３００が置かれている方向に照明光を射出する。図２に示すように、照明部１８０は、照明光学系１８２と光源１８４とを備える。光源１８４から射出された照明光は、照明光学系１８２を介して試料３００へと照射される。なお、照明部１８０は支持部１６８に配置されていると述べたが、照明光学系１８２の射出端が支持部１６８に配置されていればよく、例えば光源１８４は、観察装置１００の何れの場所に配置されていてもよい。

また、図１に示すように、支持部１６８の照明部１８０の近傍には、撮像部１７０が設けられている。撮像部１７０は、試料３００の方向を撮像し、試料３００の画像を取得する。図２に示すように、撮像部１７０は、撮像光学系１７２と撮像素子１７４とを含む。撮像部１７０では、撮像光学系１７２を介して撮像素子１７４の撮像面に結像した像に基づいて、画像データが生成される。

図３に試料３００を側面から見た模式図を示す。この図に示すように、照明部１８０の照明光学系１８２から射出された照明光は、容器３１０の上面に設けられた反射板３６０に照射され、反射板３６０で反射する。反射光は、細胞３２４を照明して撮像部１７０の撮像光学系１７２に入射する。なお、本実施形態では、コード４００の位置に基づいて基準位置となる原点Ｏが設定される。撮像部１７０が撮影している位置は、この原点Ｏに対する位置として把握され得る。前記撮像部が撮像時に生成したコードに係る画像データに基づいて、撮像制御を補助するコード情報処理部がコード情報を処理する。処理結果に基づいて、位置、ピント、露出などの撮像制御が適切に行われ得る。

図１に戻って説明を続ける。撮像部１７０及び照明部１８０が固定された支持部１６８は、移動機構１６０によって移動させられる。移動機構１６０は、支持部１６８をＸ軸方向に移動させるためのＸ送りねじ１６１とＸアクチュエータ１６２とを備える。また、移動機構１６０は、支持部１６８をＹ軸方向に移動させるためのＹ送りねじ１６３とＹアクチュエータ１６４とを備える。

Ｚ軸方向の撮影位置は、撮像光学系１７２の合焦位置が変更されることで変更される。すなわち、撮像光学系１７２は、合焦用レンズを光軸方向に移動させるための合焦調整機構を備えている。なお、合焦調整機構に代えて、又はこれと共に、移動機構１６０は支持部１６８をＺ軸方向に移動させるためのＺ送りねじ及びＺアクチュエータ等を備えてもよい。

筐体１０１の内部には、移動機構１６０、撮像部１７０及び照明部１８０の動作を制御するための回路群１０５が設けられている。回路群１０５には、第１の通信装置１９２が設けられている。第１の通信装置１９２は、例えば無線でコントローラ２００と通信を行うための装置である。この通信には、例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を利用した無線通信が利用される。また、観察装置１００とコントローラ２００とは、有線によって接続され、有線によって通信が行われてもよい。このように、筐体１０１の内部に、透明板１０２を介した撮影によって画像データを生成する撮像部１７０と、撮像部１７０を移動させる移動機構１６０とを設けることによって、信頼性が高く、取り扱いや洗浄が容易であり、コンタミネーション等を防止できる構造にすることが可能である。

図２に示すように、観察装置１００は、上述の移動機構１６０、撮像部１７０、照明部１８０及び第１の通信装置１９２に加えて、第１の制御部１１０と、第１の記録部１３０と、画像処理回路１４０とを備える。第１の制御部１１０、第１の記録部１３０、画像処理回路１４０及び第１の通信装置１９２は、例えば上述の回路群１０５に配置されている。

第１の制御部１１０は、観察装置１００の各部の動作を制御する。第１の制御部１１０は、位置制御部１１１、撮像制御部１１２、記録制御部１１３、通信制御部１１４、コード情報処理部１１５、及び測定制御部１１６としての機能を備える。位置制御部１１１は、移動機構１６０の動作を制御し、支持部１６８の位置を制御する。撮像制御部１１２は、撮像部１７０の動作を制御し、撮像部１７０に試料３００の画像を取得させる。記録制御部１１３は、観察装置１００で得られたデータの記録について制御する。通信制御部１１４は、第１の通信装置１９２を介したコントローラ２００との通信を管理する。コード情報処理部１１５は、コード４００に基づいて、Ｘ−Ｙ平面内の基準位置を定めたり、コード４００に記録された情報を取得したり等の処理を行う。測定制御部１１６は、測定を行うタイミングや回数など、測定全体を制御する。

第１の記録部１３０は、例えば第１の制御部１１０で用いられるプログラムや各種パラメータを記録している。また、第１の記録部１３０は、観察装置１００で得られたデータ等を記録する。

画像処理回路１４０は、撮像部１７０で得られた画像データに対して、各種画像処理を施す。画像処理回路１４０による画像処理後のデータは、例えば第１の記録部１３０に記録されたり、第１の通信装置１９２を介してコントローラ２００に送信されたりする。また、第１の制御部１１０又は画像処理回路１４０は、得られた画像に基づく各種解析を行ってもよい。例えば第１の制御部１１０又は画像処理回路１４０は、得られた画像に基づいて、試料３００に含まれる細胞又は細胞群の画像を抽出したり、細胞又は細胞群の数を算出したりする。このようにして得られた解析結果も、例えば第１の記録部１３０に記録されたり、第１の通信装置１９２を介してコントローラ２００に送信されたりする。

（コントローラについて）
コントローラ２００は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット型の情報端末等である。図１には、タブレット型の情報端末を図示している。

コントローラ２００には、例えば液晶ディスプレイといった表示装置２７２とタッチパネルといった入力装置２７４とを備える入出力装置２７０が設けられている。入力装置２７４は、タッチパネルの他に、スイッチ、ダイヤル、キーボード、マウス等を含んでいてもよい。

また、コントローラ２００には、第２の通信装置２９２が設けられている。第２の通信装置２９２は、第１の通信装置１９２と通信を行うための装置である。第１の通信装置１９２及び第２の通信装置２９２を介して、観察装置１００とコントローラ２００とは通信を行う。

また、コントローラ２００は、第２の制御部２１０と、第２の記録部２３０とを備える。第２の制御部２１０は、コントローラ２００の各部の動作を制御する。第２の記録部２３０は、例えば第２の制御部２１０で用いられるプログラムや各種パラメータを記録している。また、第２の記録部２３０は、観察装置１００で得られ、観察装置１００から受信したデータを記録する。

第２の制御部２１０は、システム制御部２１１、表示制御部２１２、記録制御部２１３、及び通信制御部２１４としての機能を有する。システム制御部２１１は、試料３００の測定のための制御に係る各種演算を行う。表示制御部２１２は、表示装置２７２の動作を制御する。表示制御部２１２は、表示装置２７２に必要な情報等を表示させる。記録制御部２１３は、第２の記録部２３０への情報の記録を制御する。通信制御部２１４は、第２の通信装置２９２を介した観察装置１００との通信を制御する。

第１の制御部１１０、画像処理回路１４０及び第２の制御部２１０は、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ（ＡＳＩＣ）、又はＦｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）等の集積回路等を含む。第１の制御部１１０、画像処理回路１４０及び第２の制御部２１０は、それぞれ１つの集積回路等で構成されてもよいし、複数の集積回路等が組み合わされて構成されてもよい。また、第１の制御部１１０及び画像処理回路１４０は、１つの集積回路等で構成されてもよい。また、第１の制御部１１０の位置制御部１１１、撮像制御部１１２、記録制御部１１３、通信制御部１１４、コード情報処理部１１５、及び測定制御部１１６は、それぞれ１つの集積回路等で構成されてもよいし、複数の集積回路等が組み合わされて構成されてもよい。また、位置制御部１１１、撮像制御部１１２、記録制御部１１３、通信制御部１１４、コード情報処理部１１５、及び測定制御部１１６のうち２つ以上が１つの集積回路等で構成されてもよい。同様に、第２の制御部２１０のシステム制御部２１１、表示制御部２１２、記録制御部２１３、及び通信制御部２１４は、それぞれ１つの集積回路等で構成されてもよいし、複数の集積回路等が組み合わされて構成されてもよい。また、システム制御部２１１、表示制御部２１２、記録制御部２１３、及び通信制御部２１４のうち２つ以上が１つの集積回路等で構成されてもよい。これら集積回路の動作は、例えば第１の記録部１３０又は第２の記録部２３０や集積回路内の記録領域に記録されたプログラムに従って行われる。

〈測定システムの動作〉
測定システム１の動作について説明する。まず、観察装置１００の動作について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。図４に示すフローチャートは、観察装置１００、コントローラ２００及び試料３００の設置が終わった後に開始する。

ステップＳ１０１において、第１の制御部１１０は、電源をオンにするか否かを判定する。第１の制御部１１０は、例えば予め決められた時間毎に電源をオンにすると設定されており、電源をオンにする時間になったとき、電源をオンにすると判定される。あるいは、観察装置１００は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙといった低消費電力の通信手段を用いてコントローラ２００と常時通信しており、コントローラ２００から当該通信手段を用いて電源をオンにする指示を受けたとき、電源をオンにすると判定される。電源をオンにしないとき、処理はステップＳ１０１を繰り返して待機する。一方、電源をオンにすると判定されたとき、処理はステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２において、第１の制御部１１０は、電源をオンに切り替えて、観察装置１００の各部に電力を投入する。試料３００の測定を行うときのみなど必要なときにのみ電源を投入することで、省電力が実現され、バッテリーによる観察装置１００の駆動時間が長くなる等の効果が得られる。

ステップＳ１０３において、第１の制御部１１０は、コントローラ２００との通信を確立する。ここで用いられる通信手段は、例えばＷｉ−Ｆｉといった、高速の通信手段である。

ステップＳ１０４において、第１の制御部１１０は、コントローラ２００から確立した通信を介して情報を取得するか否かを判定する。例えばコントローラ２００から情報が送信されているとき、情報を取得すると判定される。情報を取得しないとき、処理はステップＳ１０６に進む。一方、情報を取得するとき、処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において、第１の制御部１１０は、コントローラ２００から送信された情報を取得する。ここで取得される情報には、例えば撮影条件、撮影間隔、その他パラメータ等を含む測定の条件、測定結果の記録の方法、測定結果の送信条件等の条件情報が含まれる。その後、処理はステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６において、第１の制御部１１０は、コード４００を探索する。例えば、移動機構１６０によって走査しながら撮像部１７０を用いて透明板１０２の上を撮像する。第１の制御部１１０は、撮像によって得られた画像を解析し、コード４００を発見する。

ステップＳ１０７において、第１の制御部１１０は、コード４００の位置に基づいて基準位置を決定する。ここで決定される基準位置は、コード４００内の一点でもよいし、コード４００内の一点を基準としたコード４００の外側の点でもよい。決定される基準位置は、例えば座標系の原点Ｏとして用いられ得る。

ステップＳ１０８において、第１の制御部１１０は、コード４００に含まれている情報を取得する。この情報には、例えば試料３００の培地３２２の深さが含まれ得る。培地３２２の深さが得られたとき、撮像制御部１１２は、培地３２２の深さ、すなわち、観察対象の厚さの情報を利用して、撮像部１７０の合焦位置の調整を行う。また、ここで得られる情報には、上述の条件情報が含まれ得る。条件情報が得られたとき、第１の制御部１１０は、得られた条件情報に基づいて、以降の処理を行う。コード４００に基づいて得られた条件情報と、ステップＳ１０５取得した条件情報とが異なるとき、どちらが優先されてもよい。例えば、コード４００に基づく条件情報が優先されると予め決められていてもよいし、通信により取得された条件情報が優先されると予め決められていてもよいし、後に取得された条件情報が優先されると予め決められていてもよいし、その都度ユーザに問い合わせることで選択されてもよい。

ステップＳ１０９において、第１の制御部１１０は、マニュアルによる位置指定があったか否かを判定する。すなわち、コントローラ２００から撮影位置を指定しての撮影の指示があったか否かを判定する。例えば、２回目以降の撮影については、ユーザが１回目の撮影で得られた試料３００全体の画像に基づいて、位置を指定することができる。撮影の指示がないとき、処理はステップＳ１１１に進む。一方、撮影の指示があるとき、処理はステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０において、第１の制御部１１０は、移動機構１６０を動作させて、指示された位置に撮像部１７０を移動させ、撮像部１７０に当該位置における画像の取得を行わせる。第１の制御部は、得られた画像を第１の通信装置１９２を介してコントローラ２００へと送信する。その後、処理はステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１において、第１の制御部１１０は、測定を開始するタイミングであるか否かを判定する。測定を開始するタイミングでないとき、処理はステップＳ１１３に進む。一方、測定を開始するタイミングであるとき、処理はステップＳ１１２に進む。測定を開始するタイミングは、例えば１時間毎など予め定められていてもよい。また、測定を開始するタイミングに係る情報は、コード４００に記録されていてもよい。あるいは、測定が開始される条件は、時間によらず、例えば細胞３２４又は培地３２２の状態に応じてもよい。本実施形態においては、測定を開始するタイミングになるごとに、繰り返し測定が行われる。

ステップＳ１１２において、第１の制御部１１０は、測定処理を行う。すなわち、第１の制御部１１０は、移動機構１６０に指令して撮像部１７０の位置を変えながら、撮像部１７０に撮像を繰り返し行わせる。第１の制御部１１０は、得られた画像に対して、所定の処理を行い、要求されている結果を第１の記録部１３０に記録する。その後、処理はステップＳ１１３に進む。

測定処理で行われる画像取得について図５の模式図を参照して説明する。観察装置１００は、例えば第１の面内において、Ｘ方向及びＹ方向に位置を変更させながら繰り返し撮影を行い、複数の画像を取得する。画像処理回路１４０は、これらの画像を合成して、第１の面に係る１つの第１の画像６１１を作成する。ここで、第１の面は、例えば撮像部１７０の光軸に垂直な面、すなわち、透明板１０２と平行な面である。さらに、観察装置１００は、厚さ方向に撮影位置を第２の面、第３の面と変化させながら同様に、Ｘ方向及びＹ方向に位置を変更させながら繰り返し撮影を行い、それらを合成して、第２の画像６１２及び第３の画像６１３を取得する。ここで、厚さ方向とは、撮像部１７０の光軸方向であるＺ軸方向であり、透明板１０２に対して垂直な方向である。このようにして、３次元の各部における画像が取得される。ここでは、Ｚ方向に撮影面を変化させながら撮影を繰り返す例を示したが、Ｚ方向には複数の画像を得ることなく、Ｘ方向及びＹ方向にのみ位置を変更させながら繰り返し撮影が行われてもよい。この場合、１つの平面の合成画像が得られる。

上述のようにして得られ、第１の記録部１３０に記録される測定結果のデータの構成の一例を図６に示す。図６に示すように、測定結果７００には、１回目の測定で得られた第１のデータ７０１、２回目の測定で得られた第２のデータ７０２等が含まれる。これらのデータの数は、測定の回数に応じて増減する。

例えば第１のデータ７０１に注目すると、第１のデータ７０１には、以下の情報が含まれる。すなわち、第１のデータ７０１には、開始条件７１０が含まれる。この開始条件７１０は、ステップＳ１１１で測定開始と判定された条件を含んでいる。例えば測定開始時刻などが予め決められており、当該決められた測定開始時刻で測定が開始されたとき、測定開始時刻が開始条件７１０として記録される。

また、第１のデータ７０１には、第１の画像情報７２１、第２の画像情報７２２、第３の画像情報７２３等が記録されている。これらのデータは、それぞれ１回の撮影において取得されたデータの集合である。第１の画像情報７２１に注目すると、第１の画像情報７２１には、以下の情報が含まれる。すなわち、第１の画像情報７２１には、順番７３１と、位置７３２と、Ｚ位置７３３と、撮影条件７３４と、画像７３５とが含まれる。順番７３１は、位置を変更しながら撮影を繰り返す際の撮影毎の通し番号である。位置７３２は、撮影位置のＸ座標及びＹ座標を含む。ここで、Ｘ座標及びＹ座標は、例えばコード４００に基づいて決定された原点Ｏを基準として得られた座標である。Ｘ座標及びＹ座標は、移動機構１６０の制御で用いられる値であり、例えば位置制御部１１１から取得され得る。Ｚ位置７３３は、撮影位置のＺ座標を含む。Ｚ座標は、撮像光学系１７２の制御に用いられる値であり、例えば撮像制御部１１２から取得され得る。撮影条件７３４は、シャッタースピードや絞り等の露出条件その他の撮影条件を含む。ここでいう撮影条件は、撮影毎に異なっていてもよいし、第１のデータ７０１内に含まれる各撮影では共通であってもよいし、測定結果７００に含まれる全ての撮影で共通であってもよい。画像７３５は、撮影により得られた画像データである。第２の画像情報７２２、第３の画像情報７２３等も、それぞれ同様に、順番、位置、Ｚ位置、撮影条件、及び画像の情報を含む。なお、Ｚ方向に撮影面を変更しない場合には、Ｚ位置の情報は省略されてもよい。

また、第１のデータ７０１には、解析結果７４０が含まれる。解析結果７４０は、例えば画像処理回路１４０を用いて測定された細胞又は細胞群の数を表す細胞数７４１等を含む。また、解析結果７４０には、Ｚ位置が共通の画像を合成することで作成された平面の画像が含まれ得る。また、解析結果７４０には、全ての画像７３５を合成することで作成された３次元画像が含まれ得る。また、解析結果７４０には、深度合成画像が含まれてもよい。

深度合成画像について、図７を参照して説明する。Ｚ座標がＺｓである第１の面６２１に第１の細胞６３１があり、Ｚ座標がＺｓ＋ΔＺ／２である第２の面６２２に第２の細胞６３２があり、Ｚ座標がＺｓ＋ΔＺである第３の面６２３に第３の細胞６３３がある場合を考える。合焦位置を変更しながら行った撮影によって、第１の面６２１に合焦している第１の画像６４１と、第２の面６２２に合焦している第２の画像６４２と、第３の面６２３に合焦している第３の画像６４３とが得られたとする。このとき、第１の画像６４１では、第１の細胞６３１に合焦しており、その他の細胞には合焦していない。同様に、第２の画像６４２では、第２の細胞６３２に合焦しており、その他の細胞には合焦していない。また、第３の画像６４３では、第３の細胞６３３に合焦しており、その他の細胞には合焦していない。そこで、深度合成画像６５０では、第１の画像６４１に含まれる第１の細胞６３１の画像と、第２の画像６４２に含まれる第２の細胞６３２の画像と、第３の画像６４３に含まれる第３の細胞６３３の画像とが合成される。その結果、第１の細胞６３１、第２の細胞６３２、及び第３の細胞６３３の全てについて合焦している深度合成画像６５０が得られる。このような深度合成画像が解析結果７４０として含まれていてもよい。

このように、コード４００には、細胞などサンプル撮影だけでは得られない、位置やフォーカス（焦点）の情報など、補助する情報が含まれ得るので、これらの情報が利用されることで、状況に応じて、迅速、正確な撮像が可能となる。ここで補助する情報は、露出情報などでもよく、これによって絞りや露出時間、停止時間、図示していない照明の明るさなどが状況に応じて適切に制御され得る。

第２のデータ７０２にも、第１のデータ７０１と同様に、開始条件、第１の画像データ、第２の画像データ、第３の画像データ等、及び解析結果等が含まれ得る。

さらに、測定結果７００には、第１のデータ、第２のデータ等に基づいて得られた、測定全体の解析結果７０９も含まれ得る。測定結果７００の全てが１つのファイルとして記録されてもよいし、測定結果７００の一部が１つのファイルとして記録されてもよい。

図４に戻って説明を続ける。ステップＳ１１３において、第１の制御部１１０は、コントローラ２００から情報の要求があるか否かを判定する。コントローラ２００からは、例えばステップＳ１１２の測定で得られたデータが要求される。情報の要求が無いとき、処理はステップＳ１１５に進む。一方、情報の要求があるとき、処理はステップＳ１１４に進む。

ステップＳ１１４において、第１の制御部１１０は、コントローラ２００から要求された情報を第１の通信装置１９２を介してコントローラ２００に送信する。その後、処理はステップＳ１１５に進む。

ステップＳ１１５において、第１の制御部１１０は、観察装置制御処理を終了するか否かを判定する。観察装置制御処理を終了するとき、当該処理は終了する。例えば、一連の測定が終了し、観察装置１００がインキュベータから取り出されるような状況において、観察装置制御処理は終了する。一方、終了しないとき、ステップＳ１１６に進む。

ステップＳ１１６において、第１の制御部１１０は、電源をオフにするか否かを判定する。例えば、ステップＳ１１２で行われた測定から、次に行われる測定までの待機時間が長いとき、電力の消費を抑制するために、電源をオフにすると判定する。電源をオフにしないとき、処理はステップＳ１０４に戻る。一方、電源をオフにすると判定されたとき、処理はステップＳ１１７に進む。

ステップＳ１１７において、第１の制御部１１０は、観察装置１００の各部の電源をオフにする。その後、処理はステップＳ１０１に戻る。以上のようにして、観察装置１００は、繰り返し測定を行う。

次に、コントローラ２００の動作について、図８に示すフローチャートを参照して説明する。図８のフローチャートに示す処理は、観察装置１００、コントローラ２００及び試料３００の設置が終わった後に開始する。

ステップＳ２０１において、第２の制御部２１０は、本実施形態に係る測定プログラムが起動されたか否かを判定する。測定プログラムが起動していないとき、処理はステップＳ２０１を繰り返す。コントローラ２００は、本実施形態に係る測定システムのコントローラとしての機能に限らず、種々の機能を果たし得る。したがって、測定プログラムが起動していないとき、コントローラ２００は、測定システム１以外として動作をしてもよい。測定プログラムが起動したと判定されたとき、処理はステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２において、第２の制御部２１０は、観察装置１００との通信を確立させる。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１０３と対になっており、観察装置１００及びコントローラ２００による動作によって、観察装置１００とコントローラ２００との間の通信が確立される。また、ここで確立される通信は、観察装置制御のステップＳ１０３と無関係な、例えば後述の観察装置１００の電源をオンにするための指示を送信するための低消費電力な通信でもよい。

ステップＳ２０３において、第２の制御部２１０は、観察装置１００の電源をオンにすることをユーザが要求しているか否かを判定する。例えば観察装置１００の電源をオンにする命令が入力装置２７４を介して入力されたとき、電源をオンにすることが要求されていると判定される。電源をオンにすることが要求されていないとき、処理はステップＳ２０５に進む。一方、電源をオンにすることが要求されているとき、処理はステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４において、第２の制御部２１０は、観察装置１００の電源をオンにすべき旨の命令を観察装置１００へと送信する。その後、処理はステップＳ２０５に進む。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１０１と対になっており、コントローラ２００から観察装置１００へと送信された電源をオンにすべき旨の命令を受信した観察装置１００では、ステップＳ１０２の処理により電源がオンに切り替えられる。なお、ここで用いられる通信手段は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ等の低消費電力な通信方法による。

ステップＳ２０５において、第２の制御部２１０は、観察装置１００に向けて情報を送信することをユーザが要求しているか否かを判定する。例えば情報送信に係る命令が入力装置２７４を介して入力されたとき、情報送信が要求されていると判定される。ここで送信の要求がなされる情報は、測定の条件等である。情報送信が要求されていないとき、処理はステップＳ２０７に進む。一方、情報送信が要求されているとき、処理はステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６において、第２の制御部２１０は、入力装置２７４を介して入力された情報を観察装置１００へと送信する。その後、処理はステップＳ２０７に進む。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１０４と対になっており、観察装置１００は、コントローラ２００から観察装置１００へと送信された情報をステップＳ１０５の処理により取得する。

ステップＳ２０７において、第２の制御部２１０は、観察装置１００による撮影について、撮影すべき位置がユーザによって手動で指定されたか否かを判定する。例えば撮影位置が入力装置２７４を介して入力されたとき、撮影位置が指定されていると判定される。撮影位置が指定されていないとき、処理はステップＳ２０９に進む。一方、撮影位置が指定されているとき、処理はステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８において、第２の制御部２１０は、入力装置２７４を介して入力された撮影位置を観察装置１００へと送信する。その後、処理はステップＳ２０９に進む。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１０９と対になっており、コントローラ２００から観察装置１００へと送信された撮影位置に応じて、ステップＳ１１０の処理で位置合わせが行われ、当該位置における画像が取得されて送信される。

ステップＳ２０９において、第２の制御部２１０は、観察装置１００の測定の開始をユーザが要求しているか否かを判定する。例えば観察装置１００に測定を開始させる命令が入力装置２７４を介して入力されたとき、測定開始が要求されていると判定される。測定開始が要求されていないとき、処理はステップＳ２１１に進む。一方、測定開始が要求されているとき、処理はステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０において、第２の制御部２１０は、測定を開始すべき旨の命令を観察装置１００へと送信する。その後、処理はステップＳ２１１に進む。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１１１と対になっており、コントローラ２００から観察装置１００へと送信された命令に応じて、ステップＳ１１２の処理で測定が行われる。

ステップＳ２１１において、第２の制御部２１０は、観察装置１００から情報を取得することをユーザが要求しているか否かを判定する。例えば情報要求に係る命令が入力装置２７４を介して入力されたとき、情報要求されていると判定される。要求される情報は、例えば観察装置１００によって得られた試料３００に関する情報である。この情報は、例えば、試料３００に係る画像データや、試料３００に含まれる細胞又は細胞群の数等、図６を参照して説明した測定結果７００に含まれる情報であり得る。情報要求がされていないとき、処理はステップＳ２１３に進む。一方、情報要求がされているとき、処理はステップＳ２１２に進む。ステップＳ２１２において、第２の制御部２１０は、ユーザが要求している情報を送信すべき旨の命令を観察装置１００へと送信する。その後、処理はステップＳ２１３に進む。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１１３と対になっており、コントローラ２００から観察装置１００へと送信された情報要求に応じて、ステップＳ１１４の処理で要求された情報が観察装置１００からコントローラ２００へと送信される。

ステップＳ２１３において、第２の制御部２１０は、ステップＳ２１２で要求した情報を受信したか否かを判定する。情報を受信していないとき、処理はステップＳ２１５に進む。一方、情報を受信したとき、処理はステップＳ２１４に進む。ステップＳ２１４において、第２の制御部２１０は、受信した情報を表示装置２７２に表示させたり、第２の記録部２３０に記録したりする。その後、処理はステップＳ２１５に進む。

ステップＳ２１５において、第２の制御部２１０は、観察装置１００の電源をオフにすることをユーザが要求しているか否かを判定する。例えば観察装置１００の電源をオフにする命令が入力装置２７４を介して入力されたとき、電源をオフにすることが要求されていると判定される。電源をオフにすることが要求されていないとき、処理はステップＳ２１７に進む。一方、電源をオフにすることが要求されているとき、処理はステップＳ２１６に進む。ステップＳ２１６において、第２の制御部２１０は、観察装置１００の電源をオフにすべき旨の命令を観察装置１００へと送信する。その後、処理はステップＳ２１７に進む。この動作は、観察装置１００による観察装置制御のステップＳ１１６と対になっており、コントローラ２００から観察装置１００へと送信された電源をオフにすべき命令に応じて、ステップＳ１１７の処理で電源がオフにされる。

ステップＳ２１７において、第２の制御部２１０は、測定プログラムが終了したか否かを判定する。測定プログラムが終了しているとき、処理はステップＳ２０１に戻る。一方、測定プログラムが終了していないとき、処理はステップＳ２０３に戻る。すなわち、上述の動作は、繰り返し実行される。

以上のように、測定システム１による測定は、予め設定されたタイミングで、予め設定された条件で繰り返し行われ得る。測定のタイミングや条件の設定は、コントローラ２００を用いてユーザによって入力され、観察装置１００に設定されてもよい。また、測定のタイミングや条件の設定に係る情報がコード４００に埋め込まれ、観察装置１００がコード４００に含まれる情報を取得することで、測定のタイミングや条件の設定は観察装置１００に設定され得る。また、測定システム１による測定は、ユーザがコントローラ２００を用いて観察装置１００に指示をすることで、ユーザによる指示の都度に手動で行われることもある。

〈測定システムの利点〉
本実施形態に係る測定システム１によれば、インキュベータ内に試料３００が静置されたままの状態で、広い範囲の細胞の画像を得ることができる。ここで、画像は、時間経過に従って繰り返し得られる。また、この際に、コード４００に基づいて座標の原点等の基準位置が定められるので、異なるタイミングで得られた画像について、同一の場所を比較することができる。その結果、同じ細胞又は細胞群などの変化の様子が経時的に比較され得る。また、例えば培地の交換等で試料３００の位置がずらされたとしても、試料３００におけるコード４００の位置は変化しないので、接着性細胞等では同じ細胞又は細胞群などの変化の様子が経時的に比較され得る。したがって、ユーザは、例えば細胞が経時的に変化していく様子を知ることができ、解析することができる。ここで、基準位置の特定において、コード４００に含まれる情報はコード４００を撮影することで得られる画像に基づいて取得される。したがって、基準位置の特定のために、観察装置１００が本来有している撮像部１７０以外に当該情報を取得するための他の構成物が必要ではない。このため、観察装置１００は単純化され得る。また、コード４００には各種情報が含まれ得る。したがって、ユーザが測定条件等をコード４００に含ませるだけで、観察装置１００は当該条件に従って測定を行うことができる。このため、ユーザは、複雑な操作等を行う必要がなくなる。

〈変形例〉
上述の例では、コード４００は、２次元コードである例を示したが、バーコード等でもよい。また、上述の例では、コード４００を撮像部１７０で撮像して原点や情報が取得される例を示したがこれに限らない。コード４００に代えて、磁気チップやＩＣチップが用いられ、これらに含まれる情報が読み出されてもよい。

コード４００に基づく情報は、細胞などサンプル撮影だけでは簡単に得られない情報、つまり、位置やフォーカス（焦点）情報を補助するので、状況に応じて、迅速、または正確な撮像が可能となる。ここで補助する情報は、露出情報などでもよく、これによって絞りや露出時間、停止時間、図示していない照明の明るさなどを状況に応じて適切に制御することが可能となる。照明の強さのみならず、波長や照明時間などが変更されてもよい。また、研究者のＩＤや撮影の時間や回数やサンプル名なども反映可能なようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、撮像部１７０で得られた画像の処理、コード４００に係る情報の解析、測定結果の解析等が、観察装置１００で行われる例を示したが、これに限らない。処理前のデータが観察装置１００からコントローラ２００へと送信されることで、これらの処理のうち１つ以上が、コントローラ２００の第２の制御部２１０で行われてもよい。

また、上述の実施形態では、観察装置１００の筐体１０１の上面が透明板１０２で覆われており、試料３００が筐体１０１の上面に配置される例を示したが、これに限らない。試料３００の形状、観察したい方向等に応じて、観察装置１００の形状は適宜に変更され得る。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第１の実施形態に係る測定システム１では、コード４００が試料３００の底面に設けられていた。これに対して、本実施形態では、固定枠にコードが設けられている。

本実施形態に係る測定システム１の構成の概略を図９に示す。この図に示すように、本実施形態では、透明板１０２の上には、固定枠４１０が乗せられる。ここで、固定枠４１０は、例えば透明板１０２と同じ大きさなど、透明板１０２に対して特定の位置に配置されるように構成されている。また、固定枠４１０は、固定板４１２に孔４１４が設けられた構成を有する。ここで、孔４１４は、試料３００の容器３１０の外径よりもわずかに大きな直径を有する。したがって、透明板１０２上に固定枠４１０が乗せられた状態においては、容器３１０は、孔４１４内に固定され得る。

また、固定枠４１０の透明板１０２と対向する面には、コード４１６が設けられている。コード４１６は、例えば２次元コードである。コード４１６には、コード４１６の基準位置に対する孔４１４の位置に係る情報が含まれている。また、コード４１６には、容器３１０の形状や大きさに係る情報等が含まれ得る。すなわち、コード４１６には、透明板１０２と平行な面における領域の情報が含まれ得る。また、コード４１６には、培地３２２の深さ、細胞３２４に係る情報、測定条件に係る情報等が含まれ得る。

観察装置１００は、コード４１６の画像を得て、この画像を解析することで、試料３００の位置を含む各種情報を取得することができる。この情報には、透明板１０２と平行な面において試料３００が配置されている領域に係る領域情報が含まれるので、観察装置１００は、得られた情報に基づいて観察動作を制御することができる。

本実施形態に係る測定システム１によっても第１の実施形態に係る測定システム１と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態によれば、試料３００の位置が固定枠４１０によって固定されるので、例えば固定枠４１０においてコード４１６が設けられる位置が予め決められていれば、観察装置１００は、探索することなくコード４１６を撮影することができる。その結果、観察装置１００は、探索することなく試料３００の位置を特定することができる。

以上、各実施形態で説明した技術のうち、主にフローチャートで説明した制御に関しては、プログラムを用いて実現され得る。このプログラムは、記録媒体や記録部に収められ得る。この記録媒体又は記録部への記録の方法は様々であり、製品出荷時に記録されてもよく、配布された記録媒体が利用されて記録されてもよく、インターネットを介したダウンロードが利用されて記録されてもよい。

１…測定システム、１００…観察装置、１０１…筐体、１０２…透明板、１０５…回路群、１１０…第１の制御部、１１１…位置制御部、１１２…撮像制御部、１１３…記録制御部、１１４…通信制御部、１１５…コード情報処理部、１１６…測定制御部、１３０…第１の記録部、１４０…画像処理回路、１６０…移動機構、１６１…Ｘ送りねじ、１６２…Ｘアクチュエータ、１６３…Ｙ送りねじ、１６４…Ｙアクチュエータ、１６８…支持部、１７０…撮像部、１７２…撮像光学系、１７４…撮像素子、１８０…照明部、１８２…照明光学系、１８４…光源、１９２…第１の通信装置、２００…コントローラ、２１０…第２の制御部、２１１…システム制御部、２１２…表示制御部、２１３…記録制御部、２１４…通信制御部、２３０…第２の記録部、２７０…入出力装置、２７２…表示装置、２７４…入力装置、２９２…第２の通信装置、３００…試料、３１０…容器、３２２…培地、３２４…細胞、３４０…ブイ、３６０…反射板、４００…コード、４１０…固定枠、４１２…固定板、４１４…孔、４１６…コード。

Claims (8)

1. 透明板を有し、前記透明板の上に試料が配置されるように構成された筐体と、
   前記筐体の内部に設けられ、前記透明板を介した撮影によって画像データを生成する撮像部と、
   前記筐体の内部に設けられ、前記撮像部を移動させる移動機構と、
   前記透明板の上に配置されたコードの撮像により前記撮像部が生成した前記コードに係る画像データに基づいて、前記試料に対する撮像制御を切り替えるための補助を行う情報処理部と
   を備える観察装置。
2. 前記情報処理部は、前記透明板と並行な面における前記撮像部の位置に係る基準位置を特定し、
   前記観察装置は、前記基準位置を利用して前記移動機構によって移動させられる前記撮像部の位置を制御する位置制御部をさらに備える、
   請求項１に記載の観察装置。
3. 前記コードには、試料についての前記透明板と垂直な方向の長さである厚さ情報が含まれており、
   前記情報処理部は、前記コードに係る画像に基づいて、前記厚さ情報を取得し、
   前記撮像部は、前記厚さ情報を利用して合焦位置を調整する、
   請求項１に記載の観察装置。
4. 前記コードには、試料についての前記透明板と平行な面における領域に係る領域情報が含まれており、
   前記情報処理部は、前記コードに係る画像に基づいて、前記領域情報を取得し、
   前記観察装置は、前記領域情報を利用して前記撮像部の位置を制御する位置制御部をさらに備える、
   請求項１に記載の観察装置。
5. 測定のタイミング又は前記撮像部による撮影の回数を制御する測定制御部をさらに備え、
   前記コードには、測定の条件に係る条件情報が含まれており、
   前記情報処理部は、前記コードに係る画像に基づいて、前記条件情報を取得し、
   前記測定制御部は、前記条件情報を利用して前記測定のタイミング又は前記撮影の回数を制御する、
   請求項１に記載の観察装置。
6. 前記コードは、前記透明板の上に配置され前記試料の位置を固定する固定板に設けられており、
   前記情報処理部は、前記コードに係る画像に基づいて前記試料の位置を特定する、
   請求項１に記載の観察装置。
7. 請求項１に記載の観察装置であって、前記筐体内に設けられた通信装置をさらに具備する観察装置と、
   前記筐体の外部に設けられ、前記通信装置を介して前記観察装置と通信をし、前記観察装置の動作を制御するコントローラと
   を備える測定システム。
8. 基準位置を特定するための情報を撮影によって取得される形態で有するコードを備える培養容器。