JP2018063187A - 容器構造体及びこれを用いた撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】対象物と共に外部から撮像される容器構造体において、撮像された対象物の画像に、撮像光軸が容器壁を通過することによる影響が可及的に及ばないようにする。【解決手段】選別容器１は、上皿１１と下皿１２との組合せからなる。下皿１２は、撮像対象物としての細胞Ｃの収容空間Ｒを区画する底壁１６及び側壁１７を有する。底壁１６は、透光性且つ平板状である。収容空間Ｒには、細胞Ｃを保持するディッシュ１０が収容されている。底壁１６は、選別容器１の下方に配置されるカメラユニット５によってディッシュ１０に保持された細胞Ｃが撮像される際に、撮像光軸ＡＸが通過する壁であり、前記撮像の際にカメラユニット５の画角Ｇに入る領域に薄肉部１８を有している。【選択図】図７Ａ

Description

本発明は、対象物を保持した状態で撮像装置によって前記対象物と共に撮像される容器構造体と、この容器構造体を用いた撮像システムに関する。

対象物の撮像において、当該対象物を透光性の容器に保持させた状態で、前記容器の外部から前記対象物の撮像を行う場合がある。例えば医療や生物学的な研究の用途では、細胞乃至は細胞凝集塊が撮像対象物とされ、培地を貯留する容器の中に多数の細胞収容凹部を有するディッシュが配置され、該ディッシュ上に多量の細胞（細胞凝集塊）が撒かれ、実験等に供することができる細胞を選別する作業が行われる。この選別のために、細胞を担持したディッシュが前記容器の外部から撮像装置によって撮像され、例えば画像処理技術によって使用可能な細胞と、使用不可の細胞及び夾雑物とが区分される（例えば、特許文献１参照）。

容器の壁部を通して該容器内の対象物を撮像する場合、良好な透光性を有する容器を用いたとしても、光の屈折や光の損失などによって対象物の撮影画像に影響が出てしまうことがある。とりわけ、対象物が細胞のようなミクロンオーダーのものである場合、その影響は大きくなる。

ＷＯ２０１５／０８７３７１Ａ１

本発明の目的は、内部に対象物を保持した状態で対象物と共に外部から撮像される容器構造体において、撮像された対象物の画像に、撮像光軸が容器壁を通過することによる影響が可及的に及ばないようにすることにある。

本発明の一局面に係る容器構造体は、対象物の収容空間を区画する容器壁を有し、前記容器壁として透光性且つ平板状の底壁を含む容器本体と、前記収容空間に配置され、前記対象物を保持する保持部材と、を備え、前記底壁は、前記容器本体の下方に配置される撮像装置によって前記保持部材に保持された前記対象物が撮像される際に、撮像光軸が通過する壁であり、前記撮像の際に前記撮像装置の画角に入る領域に薄肉部を有している、ことを特徴とする。

この容器構造体によれば、容器本体の底壁側が撮像装置によって撮像される面となるので、容器本体の上面側に対象物を保持部材に供給する装置を配置した状態で、下面側から撮像装置による撮像を行うという撮像態様に対応することができる。また、上記容器構造体は、保持部材に保持された対象物の撮像の際に、底壁における撮像装置の画角に入る領域に薄肉部が具備されている。このため、前記底壁を通して外部から前記保持部材に保持された対象物を撮像する場合において、光の屈折や光の損失などの影響を最小限に抑制することができる。

上記の容器構造体において、前記保持部材は、前記対象物を保持する複数の保持部がマトリクス状に配列された透光性且つ平板状のプレートであり、前記底壁に対して所定間隔を置いて平行に配置され、前記薄肉部は、前記保持部の配列部分に対応した形状を有していることが望ましい。

この容器構造体によれば、マトリクス状の保持部を有する平板状のプレートと平行に薄肉部が配置される。このため、前記プレートと前記薄肉部との距離は、底壁の面方向のいずれの位置でも一定となる。従って、撮像条件のバラツキの発生を抑制できる。

上記の容器構造体において、前記底壁は、所定の肉厚を有する平板からなる前記薄肉部と、前記薄肉部の周囲に存在し前記所定の肉厚より厚肉の厚肉部と、を含み、前記薄肉部は、前記保持部材と対向する上面と、前記撮像装置と対向する下面とを備え、前記撮像装置によって撮像可能な複数のマークが、前記薄肉部の前記上面又は前記下面のいずれかに付設されていることが望ましい。

この容器構造体によれば、薄肉部の上面又は下面のいずれかに複数のマークが付設されている。このため、例えば撮像装置によって前記複数のマークを順次撮像し、各々のマークに対するフォーカス位置情報を取得することで、前記薄肉部の平面度を検出することができる。前記薄肉部に傾きが生じている場合、撮像光軸の屈折条件が変わり、対象物の光像が本来結像すべき位置に結像しなくなる。このため、対象物の正確な画像を取得できないケースが生じ得る。しかし、薄肉部の平面度を検出可能とすることで、当該薄肉部の傾き等に応じた補正値を求めることが可能となり、画像補正に利用することが可能となる。

この場合、前記薄肉部は、矩形形状を有し、前記マークは、前記矩形の薄肉部の４つの角部のうち複数の角部の近傍に配置されていることが望ましい。この構成によれば、薄肉部の平面度を一層的確に検出することができる。

上記の容器構造体において、前記底壁は、所定の肉厚を有する平板からなる前記薄肉部と、前記薄肉部の周囲に存在し前記所定の肉厚より厚肉の厚肉部と、を含み、前記薄肉部は、前記保持部材と対向する上面と、前記撮像装置と対向する下面とを備え、前記撮像装置によって撮像可能な第１マークが前記薄肉部の前記上面に、第２マークが前記下面に各々付設されていることが望ましい。

この容器構造体によれば、薄肉部の上面には第１マークが、下面には第２マークが各々付設されている。このため、例えば撮像装置によって前記第１マークと前記第２マークとを順次撮像し、各々のマークに対するフォーカス位置情報を取得することで、前記薄肉部の撮像光軸方向の厚さを検出することができる。複数の容器構造体において、仮に薄肉部の厚さにバラツキが存在している場合、対象物の光像長にバラツキが生じてしまい、容器構造体間で得られる画像に相違が生じ得る。しかし、薄肉部の厚さを検出可能とすることで、当該薄肉部の厚さに応じた補正値を求めることが可能となり、画像補正に利用することが可能となる。

この場合、前記第１マークと前記第２マークとは、前記撮像装置の１回の撮像における画角に入り、且つ、撮像光軸方向から見て互いに近接した位置関係となるように、前記薄肉部に配置されていることが望ましい。この構成によれば、薄肉部の厚さを一層的確に検出することができる。

上記の容器構造体において、前記底壁は、所定の肉厚を有する平板からなる前記薄肉部と、前記薄肉部の周囲に存在し前記所定の肉厚より厚肉の厚肉部と、を含み、前記薄肉部は、前記保持部材と対向する上面と、前記撮像装置と対向する下面とを備え、前記薄肉部の前記上面又は前記下面のいずれか一方に、前記撮像装置によって撮像可能な複数の第１マークが付設され、前記上面又は前記下面のいずれか他方に、前記撮像装置によって撮像可能な第２マークが付設され、前記第２マークは、前記複数の第１マークの少なくとも一つと前記撮像装置の１回の撮像における画角に入る位置に付設されていることが望ましい。

この容器構造体によれば、上述の薄肉部の平面度及び厚さの双方を検出可能とすることができる。

上記の容器構造体において、前記マークは、前記上面又は前記下面に突設された山型の突起部であることが望ましい。

容器本体を形成するための汎用手段は、透光性樹脂を金型成形する方法である。上記の構成によれば、金型に突起部用の型を付設するだけで前記突起部を形成することができるので、マーク付きの容器本体の製造を容易とすることができる。また、前記薄肉部の透視像において前記突起部の根元のラインが表出することになるので、マークとしての機能も果たすことができる。

本発明の他の局面に係る撮像システムは、上記の容器構造体と、前記容器本体の下方に配置され、前記保持部材に保持された前記対象物を、前記薄肉部を通して撮像する撮像装置と、を備える。

上記の撮像システムによれば、容器本体の上面側に対象物を保持部材に供給する装置を配置した状態で、下面側から撮像装置による撮像を行う撮像システムを構築することができる。また、容器構造体には、保持部材に保持された対象物の撮像の際に、底壁における撮像装置の画角に入る領域に薄肉部が具備されているので、前記撮像装置が前記底壁を通して前記保持部材に保持された対象物を撮像する際、光の屈折や光の損失などの影響を最小限に抑制することができる。

本発明のさらに他の局面に係る撮像システムは、上記の容器構造体と、前記容器本体の下方に配置され、前記保持部材に保持された前記対象物を、前記薄肉部を通して撮像する撮像装置と、前記撮像装置が取得する画像に基づいて、前記複数のマークの高さ位置を検出する高さ検出部と、前記複数のマークの高さ位置から、前記薄肉部の平面度を検出する平面度算出部と、を備える。

上記の撮像システムによれば、平面度算出部が薄肉部の平面度を検出する。このため、前記薄肉部の傾き等に応じた補正値を求めることが可能となり、撮像装置が取得した対象物の画像補正等を行うことができる。

本発明のさらに他の局面に係る撮像システムは、上記の容器構造体と、前記容器本体の下方に配置され、前記保持部材に保持された前記対象物を、前記薄肉部を通して撮像する撮像装置と、前記撮像装置が取得する画像に基づいて、前記第１マーク及び前記第２マークの高さ位置を検出する高さ検出部と、前記第１マーク及び前記第２マークの高さ位置から、前記薄肉部の肉厚を検出する肉厚検出部と、を備える。

上記の撮像システムによれば、肉厚検出部が薄肉部の肉厚を検出する。このため、前記薄肉部の肉厚に応じた補正値を求めることが可能となり、撮像装置が取得した対象物の画像補正等を行うことができる。

本発明のさらに他の局面に係る撮像システムは、上記の容器構造体と、前記容器本体の下方に配置され、前記保持部材に保持された前記対象物を、前記薄肉部を通して撮像する撮像装置と、前記撮像装置が取得する画像に基づいて、前記第１マーク及び前記第２マークの高さ位置を検出する高さ検出部と、前記第１マーク又は前記第２マークの高さ位置から、前記薄肉部の平面度を検出する平面度算出部と、前記第１マーク及び前記第２マークの高さ位置から、前記薄肉部の肉厚を検出する肉厚検出部と、を備える。

上記の撮像システムによれば、平面度算出部が薄肉部の平面度を検出し、肉厚検出部が薄肉部の肉厚を検出する。このため、前記薄肉部の平面度及び肉厚に応じた補正値をそれぞれ求めることが可能となり、撮像装置が取得した対象物の画像補正等を行うことができる。

本発明によれば、内部に対象物を保持した状態で対象物と共に外部から撮像される容器構造体において、撮像された対象物の画像に、撮像光軸が容器壁を通過することによる影響が可及的に及ばないようにすることができる。

図１は、本発明に係る容器構造体及び撮像システムが適用される細胞移動装置の構成を示す概略図である。 図２は、前記細胞移動装置に使用される選別容器が備えるディッシュの上面図である。 図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図４は、複数のディッシュ及び撮像範囲を示す上面図である。 図５Ａは、第１実施形態に係る選別容器（容器構造体）の上面図である。 図５Ｂは、前記選別容器の底面図である。 図６Ａは、前記選別容器の上面側の斜視図である。 図６Ｂは、前記選別容器の底面側の斜視図である。 図７Ａは、前記選別容器の縦断面図である。 図７Ｂは、薄肉部とディッシュの撮像領域との関係を説明するための図である。 図８Ａは、カバーが取り付けられた前記選別容器の上面側の斜視図である。 図８Ｂは、カバーが取り付けられた前記選別容器の底面側の斜視図である。 図９は、第２実施形態に係る選別容器の底面図である。 図１０Ａは、マークの一例を示す選別容器の部分的な底面図である。 図１０Ｂは、図１０ＡのＸＢ−ＸＢ線断面図である。 図１１Ａは、マークの他の例を示す選別容器の部分的な底面図である。 図１１Ｂは、図１１ＡのＸＩＢ−ＸＩＢ線断面図である。 図１２は、薄肉部の傾きが対象物の撮像へ与える影響を説明するための模式図である。 図１３は、薄肉部の肉厚のバラツキが対象物の撮像へ与える影響を説明するための模式図である。 図１４は、前記細胞移動装置の電気的構成を示すブロック図である。 図１５は、前記細胞移動装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る容器構造体及びこれを用いた撮像システムの実施形態について説明する。本発明において、容器構造体に収容され撮像システムで撮像される対象物について特に制限はないが、本実施形態では、対象物として生体由来の細胞、特に細胞凝集塊（スフェロイド；ｓｐｈｅｒｏｉｄ）を例示する。生体由来の細胞凝集塊は、細胞が数個〜数十万個凝集して形成されている。そのため、細胞凝集塊の大きさは様々である。生きた細胞が形成する細胞凝集塊は略球形であるが、細胞凝集塊を構成する細胞の一部が変質したり、死細胞となっていたりすると、細胞凝集塊の形状は歪になる、あるいは密度が不均一となる場合がある。バイオ関連技術や医薬の分野における試験において、選別ステージに担持された種々の形状を呈する複数の細胞凝集塊の中から、観察、試験、培養等に適した形状の細胞凝集塊をピッキッングし、これを所定のステージまで移動する細胞移動装置は、本発明を好適に適用できる用途である。以下の説明では、上記のような細胞凝集塊を含む意味で、簡略的に細胞Ｃと表現する。なお、対象物は、小型の電子部品や機械部品、有機又は無機の破砕片や粒子、ペレット等の液体、体外受精やＩＶＦ（ｉｎ ｖｉｔｒｏ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ）等で用いられる卵、ゼブラフィッシュ等の小魚、植物種子などであっても良い。

［細胞移動装置の全体構成］
図１は、細胞移動装置Ｓ（撮像システム）の全体構成を概略的に示す図である。ここでは、細胞Ｃ（対象物）を２つの容器間で移動させる細胞移動装置Ｓを例示している。細胞移動装置Ｓは、ディッシュ１０を備えた選別容器１（容器構造体）、マイクロプレート４、カメラユニット５（撮像装置）、及びチップ６が搭載されたヘッドユニット６１を備えている。

選別容器１は、細胞Ｃの移動元となる容器であり、培地Ｌを貯留し、細胞選別用のディッシュ１０（保持部材）を培地Ｌに浸漬される状態で保持している。ディッシュ１０は、細胞Ｃを保持するプレートであり、細胞Ｃを個別に収容することが可能な保持凹部３（保持部）を上面に複数有している。

培地Ｌは、細胞Ｃの性状を劣化させないものであれば特に限定されず、細胞Ｃの種類により適宜選定することができる。培地Ｌとしては、たとえば基本培地、合成培地、イーグル培地、ＲＰＭＩ培地、フィッシャー培地、ハム培地、ＭＣＤＢ培地、血清などの培地のほか、冷凍保存前に添加するグリセロール、セルバンカー（十慈フィールド株式会社製）等の細胞凍結液、ホルマリン、蛍光染色のための試薬、抗体、精製水、生理食塩水などを挙げることができる。たとえば、細胞Ｃとして生体由来の細胞であるＢｘＰＣ−３（ヒト膵臓腺癌細胞）を用いる場合には、培地ＬとしてはＲＰＭＩ−１６４０培地に牛胎児血清ＦＢＳ（Ｆｅｔａｌ Ｂｏｖｉｎｅ Ｓｅｒｕｍ）を１０％混ぜたものに、必要に応じて抗生物質、ピルビン酸ナトリウムなどのサプリメントを添加したものを用いることができる。

選別容器１は、その上面側に矩形の上部開口１Ｈを備えている。上部開口１Ｈは、細胞Ｃの投入、並びに、選別された細胞Ｃをピックアップするための開口である。ディッシュ１０は、上部開口１Ｈの下方に配置されている。選別容器１及びディッシュ１０は、透光性の樹脂材料やガラスで作製されたものが用いられる。これは、選別容器１の下方に配置されたカメラユニット５により、ディッシュ１０に担持された細胞Ｃを観察可能とするためである。この選別容器１の構造については、後記で詳述する。

選別容器１には、図略の分注チップから、細胞培養液に分散された状態の複数の細胞Ｃが注入される。前記分注チップは、多量の細胞Ｃを含む細胞培養液を貯留する容器から、細胞Ｃと共に細胞培養液を吸引し、当該分注チップ内に保持する。その後、前記分注チップは、選別容器１の上空位置へ移動され、上部開口１Ｈを通してディッシュ１０の上面にアクセスする。そして、前記分注チップの先端開口が選別容器１の培地Ｌに浸漬された状態で、チップ内に保持された細胞Ｃが細胞培養液と共にディッシュ１０へ吐出される。

ディッシュ１０の詳細構造を説明する。図２は、ディッシュ１０の上面図、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。ディッシュ１０は、ディッシュ本体２と、該ディッシュ本体２に形成される複数の保持凹部３とを備えている。ディッシュ本体２は、所定の厚みを有する平板状の部材からなり、上面２１と下面２２とを有する。上面２１には、移動対象となる細胞Ｃを保持する複数の保持凹部３が設けられている。ディッシュ１０は、下面２２が選別容器１の底壁に対して間隔を置いた状態で、該選別容器１の収容空間内に保持される。ディッシュ１０は、選別容器１内の培地Ｌ中に浸漬されている。つまり、ディッシュ１０の上面２１が培地Ｌの液面よりも下方に位置するよう、選別容器１に培地Ｌが注液される。

保持凹部３の各々は、開口部３１、底部３２、筒状の壁面３３、孔部３４及び境界部３５を含む。本実施形態では、上面視で正方形の保持凹部３がマトリクス状に配列されている例を示している。開口部３１は、上面２１に設けられた正方形の開口であり、選別用のチップ６の先端開口６Ｈの進入を許容するサイズを有する。底部３２は、ディッシュ本体２の内部であって、下面２２の近くに位置している。底部３２は、中心（前記正方形の中心）に向けて緩く下り傾斜する傾斜面である。筒状の壁面３３は、開口部３１から底部３２に向けて鉛直下方に延びる壁面である。孔部３４は、底部３２の前記中心と下面２２との間を鉛直に貫通する貫通孔である。孔部３４の形状は上面視で正方形であり、開口部３１と同心である。境界部３５は、上面２１に位置し、各保持凹部３の開口縁となる部分であって、保持凹部３同士を区画する稜線である。なお、保持凹部３の上面視形状は、丸形、三角形、五角形、六角形等であってもよく、これらがハニカム状、直線状、ランダムにディッシュ本体２へ配置されていても良い。或いは、一つの保持凹部３だけが備えられているディッシュ１０としても良い。

各保持凹部３の底部３２及び筒状の壁面３３は、細胞Ｃを収容するキャビティ３Ｈを区画している。キャビティ３Ｈには、一般的には１個の細胞Ｃが収容されることが企図されている。従って、保持凹部３は、ターゲットとする細胞Ｃのサイズに応じて設定される。但し、多数の細胞Ｃを含む細胞培養液を選別容器１に分注する作業では、一つの保持凹部３に複数の細胞Ｃが入り込んでしまう場合がある。孔部３４は、所望のサイズ以外の小さな細胞や夾雑物をキャビティ３Ｈから逃がすために設けられている。従って、孔部３４のサイズは、所望のサイズの細胞Ｃは通過できず、所望のサイズ以外の小さな細胞や夾雑物を通過させるサイズに選ばれている。これにより、選別対象となる細胞Ｃは保持凹部３にトラップされる一方で、夾雑物等は孔部３４から選別容器１の底壁上に落下する。

図４は、選別容器１における実際のディッシュ１０の配置例を示す図である。ここでは、４枚の四角形の小ディッシュ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄが、１つの大きな四角形を作るように配列されてなるディッシュ１０を例示している。ミクロンオーダーの細胞Ｃを保持させるディッシュ１０の保持凹部３は微小サイズとなり、ディッシュ本体２としても自ずと薄肉のプレートが用いられることとなる。この場合、プレートサイズを大きくするとプレートの平面度が出難くなるため、小サイズの小ディッシュ１０Ａ〜１０Ｄを集合させて所要のサイズのディッシュ１０を形成することが多い。マイクロプレート４についても同様である。

図４には、カメラユニット５によるディッシュ１０の撮影範囲ＡＶの一例も示されている。ミクロンオーダーの細胞Ｃを撮像する光学系の画角は、自ずと小さくなる。一般的には、画角＝２ｍｍ程度のカメラが用いられる。従って、カメラユニット５による１回の撮像では、到底ディッシュ１０の全域をカバーすることはできない。このため、ディッシュ１０の一部を順次カメラユニット５で撮像する手法が採られる。図４では、小ディッシュ１０Ａの約１／４程度をカバーする撮影範囲ＡＶが描かれているが、実際は１枚の小ディッシュ１０Ａの全域をカバーするだけで、数十回〜１００回程度の撮像が必要となる。従って、図４の例では４枚の小ディッシュ１０Ａ〜１０Ｄが用いられているので、その４倍の撮像動作が必要となる。

図１に戻って、マイクロプレート４は、細胞Ｃの移動先となる容器であり、細胞Ｃを受け入れる複数のウェル４１を有する。１つのウェル４１には、培地Ｌと共に必要個数（通常は１個）の細胞Ｃが収容される。複数のウェル４１はマトリクス状に配列されており、それぞれのウェル４１は、テーパ部４２と、該テーパ部４２の下方に連なる筒状部４３とを含む。テーパ部４２は、マイクロプレート４の上面に円形の開口部を有し、前記上面から下方に向けて径小となるテーパ形状を有する。筒状部４３は、上下方向に内径が均一な部分であり、その下端に底部を備える。マイクロプレート４もまた、透光性の樹脂材料やガラスで作製されたものが用いられる。これは、マイクロプレート４の下方に配置されたカメラユニット５により、マイクロプレート４に担持された細胞Ｃを観察可能とするためである。

カメラユニット５は、カメラレンズ５１を備え、選別容器１においてディッシュ１０に担持されている細胞Ｃ、或いはマイクロプレート４においてウェル４１に保持されている細胞Ｃの画像を撮像する。カメラユニット５は、ＣＣＤイメージセンサのような撮像素子を備える。カメラレンズ５１は、前記撮像素子の受光面に、細胞Ｃの光像を結像させる。

カメラユニット５は、カメラレンズ５１が選別容器１及びマイクロプレート４の各下面と対向するように、これらの下方に配置されている。つまり、カメラユニット５は、選別容器１又はマイクロプレート４に担持されている細胞Ｃの画像を、これらの下面側から撮像する。カメラユニット５は、図中に矢印Ｘ２で示すように、ガイドレール５２に沿って、選別容器１の下方とマイクロプレート４の下方との間を水平方向に移動可能である。

チップ６は、先端開口６Ｈを備えたチューブ状の部材であり、細胞Ｃを含む培地Ｌの吸引及び吐出を行う。具体的にはチップ６は、選別容器１のディッシュ１０から細胞Ｃを、より詳しくはディッシュ１０の保持凹部３に担持されている細胞Ｃを培地Ｌと共に吸引し、これらをマイクロプレート４のウェル４１へ吐出する。また、図示は省いているが、必要に応じてチップ６は試薬液等を吸引し、細胞Ｃを担持しているウェル４１内へこれを吐出する。

ヘッドユニット６１は、細胞Ｃをディッシュ１０からマイクロプレート４へ移動させるために設けられ、ヘッド本体６２とヘッド６３とを備える。ヘッド本体６２は、ヘッド６３を上下方向に進退可能に保持し、ガイドレール６４に沿って図中に矢印Ｘ１で示すように左右方向に移動可能である。なお、図１では図示していないが、ヘッド本体６２は、図１の紙面と直交する方向（前後方向）にも移動可能である。ヘッド６３は、中空のロッドからなる。チップ６は、ヘッド６３の下端に装着されている。ヘッド６３の中空部内にはピストン機構が搭載されており、該ピストン機構の動作によってチップ６の先端開口６Ｈに吸引力及び吐出力が与えられる。ヘッド本体６２には、前記ピストン機構の動力部と、ヘッド６３を上下方向に移動させる昇降機構及びその動力部が内蔵されている。

［選別容器の第１実施形態］
図５Ａは、第１実施形態に係る選別容器１の上面図、図５Ｂはその底面図、図６Ａは、選別容器１の上面側の斜視図、図６Ｂは、その底面側の斜視図である。図７Ａは、選別容器１の縦断面図、図７Ｂは、カメラユニット５によるディッシュ１０の撮像状態を説明するための図である。選別容器１は、ディッシュ１０を支持する上皿１１と、培地Ｌを貯留する下皿１２（容器本体）との組合せ体からなる。本実施形態では、上皿１１及び下皿１２の双方が、透光性の樹脂材料又はガラスで作製されたものが用いられている。

上皿１１は、直方体の形状を有し、外周壁１３、天壁１４及び内周壁１５を備えている。外周壁１３は、前記直方体の４つの側部を形成する壁である。外周壁１３の下端縁１３１は、選別容器１において最も下方に位置しており、当該選別容器１の接地面となる。外周壁１３の４つの壁のうち、互いに対向する一対の壁には、下端縁１３１から上方に向けて部分的に壁が切り欠かれてなる切り欠き１３２が設けられている。

内周壁１５は、上部開口１Ｈを区画する壁であり、上部開口１Ｈから下方に向けて開口面積が徐々に縮小するように傾斜する四角錐台型の壁である。内周壁１５の下端縁１５１により、正方形の開口が形成されている。図７Ａにも示されているように、この開口を塞ぐように、下端縁１５１にはディッシュ１０が溶着されている。透光性且つ平板状のプレートからなるディッシュ１０は、下端縁１５１が作る正方形の開口よりやや大きいサイズを有し、ディッシュ１０の外周縁の近傍付近が下端縁１５１に固着されている。

天壁１４は、選別容器１の上面を形成する壁であり、外周壁１３の上端と内周壁１５とを繋ぐ水平壁である。天壁１４には貫通孔（図には表れない）が穿孔されており、前記貫通孔にソケット１９が取り付けられている。ソケット１９には、図略のチューブが接続される。

下皿１２は、上面開口の容器であって、細胞Ｃを担持するディッシュ１０を収容する収容空間Ｒを区画する容器壁を有する。下皿１２は、前記容器壁として、透光性且つ平板状の底壁１６と、底壁１６の周縁から立設された側壁１７とを備えている。下皿１２は、大略的に直方体の形状を有するが、前記直方体の４つの側部のうち、一つの側部１７Ａにはダクト部１２１が突設されている。ダクト部１２１の内部空間は、収容空間Ｒに連通している。また、ソケット１９に連通する前記貫通孔は、ダクト部１２１に対応する位置の天壁１４に穿孔されている。つまり、収容空間Ｒの圧力が上昇した場合等に、ダクト部１２１及びソケット１９を通して前記圧力を外部に逃がすことができる。また、ソケット１９を通して収容空間Ｒに加圧空気を送り、選別容器１内の培地Ｌに液流を発生させ、ディッシュ１０に担持されている細胞Ｃを分散させることもできる。

下皿１２に対して、上皿１１が被嵌されている。この被嵌状態において、ダクト部１２１が突設された側部１７Ａを除き、側壁１７は上皿１１の外周壁１３に近接している。外周壁１３の切り欠き１３２において側壁１７は外部に露出しているが、それ以外の領域では側壁１７は外周壁１３に覆われている。側壁１７の上端縁１７１は、天壁１４の裏面側に溶着されている。また、側壁１７の上下方向の長さは、外周壁１３の上下方向の長さよりもやや短い。従って、前記被嵌状態において底壁１６は設置面に接面せず、外周壁１３の下端縁１３１だけが接面する。つまり、下皿１２は上皿１１に吊止支持されている。

底壁１６は、水平方向に延びる壁であり、図７Ｂに示されているように、下皿１２の下方に配置されるカメラユニット５によってディッシュ１０に担持された細胞Ｃが撮像される際に、その撮像光軸ＡＸが通過する壁である。ディッシュ１０は、底壁１６に対して所定間隔を置いて平行に配置されている。すなわち、内周壁１５の下端縁１５１は底壁１６には届いておらず、この下端縁１５１で支持されているディッシュ１０は、底壁１６から浮いた状態となっている。

底壁１６は、所定の肉厚を有する平板からなる薄肉部１８を有している。薄肉部１８はディッシュ１０（プレート）の外形形状に沿った正方形の形状を備えている。さらに底壁１６は、薄肉部１８の周囲に存在し前記所定の肉厚より厚肉の厚肉部１６１を備えている。換言すると、薄肉部１８は、厚肉部１６１の中央領域に形成された浅い正方形の凹部である。一例を挙げるならば、厚肉部１６１の厚さを０．６ｍｍ、薄肉部１８の厚さを０．４ｍｍ（薄肉部１８の厚さが厚肉部１６１の２／３程度）とすることができる。

薄肉部１８は、カメラユニット５による前記撮像の際に、カメラユニット５の画角に入る領域に形成されている。図７Ｂを参照して、カメラユニット５は、その撮影範囲を決定する画角Ｇを有している。既述の通り、カメラユニット５はミクロンオーダーの細胞Ｃを撮像する光学系であるので、その画角Ｇはディッシュ１０のサイズに比べて小さい。図７Ｂには、ディッシュ１０において撮像を要する領域である被撮像領域Ｈが示されている。本実施形態では、内周壁１５の下端開口と概ね同じ大きさの領域が、ディッシュ１０の被撮像領域Ｈである。薄肉部１８は、底壁１６の全面のうち、被撮像領域Ｈの撮像が行われる際にカメラユニット５の画角Ｇに入る領域に形成される。本実施形態では、底壁１６の、被撮像領域Ｈの左右幅よりもやや広い領域に薄肉部１８となる凹部が形成されている例を示している。

図８Ａは、カバー１００が取り付けられた選別容器１の上面側の斜視図、図８Ｂは、これを底面側から見た斜視図である。実際に選別容器１が使用される際、上部開口１Ｈを通してディッシュ１０に塵埃や微生物等が進入することが想定される。無用な進入物が堆積しないよう、またディッシュ１０に機器類が接触したり人手が接触したりしないよう、選別容器１の不使用時には上部開口１Ｈを塞ぐことが望ましい。このため、選別容器１には付属品としてカバー１００が付設される。図８Ａ及び図８Ｂは、カバー１００が選別容器１に装着された状態を示している。カバー１００は、上皿１１の天壁１４及び上部開口１Ｈと、外周壁１３の上半分程度を覆っている。

以上説明した第１実施形態に係る選別容器１によれば、下皿１２の底壁１６側がカメラユニット５によって撮像される面となる。このため、選別容器１の上面側から細胞Ｃをヘッドユニット６１のチップ６からディッシュ１０に供給する装置構成が採用される場合において（図１）、つまりヘッドユニット６１との干渉が生じるためカメラユニット５を選別容器１の上面側に配置できないという制限が有る状態において、ディッシュ１０に担持された細胞Ｃを、選別容器１の下面側からカメラユニット５で撮像させるという撮像態様に対応することができる。

また、選別容器１は、ディッシュ１０に保持された細胞Ｃ（対象物）の撮像の際に、底壁１６におけるカメラユニット５の画角Ｇに入る領域に薄肉部１８が具備されている。このため、底壁１６を通してディッシュ１０上の細胞Ｃを撮像する場合において、光の屈折や光の損失などの影響を最小限に抑制することができる。つまり、細胞Ｃ（及びディッシュ１０）の光像が通過する範囲内において底壁１６が薄肉部１８によって薄肉化されているので、光線が底壁１６という物体を通過することによる光学的な影響を抑制できる。このことは、細胞Ｃの画像をより正確に捉えることに繋がる。

さらに、ディッシュ１０が、細胞Ｃを保持する複数の保持凹部３がマトリクス状に配列された透光性且つ平板状のプレートであり、底壁１６に対して所定間隔を置いて平行に配置され、薄肉部１８は、ディッシュ１０の外形形状に沿った形状を有している。このため、ディッシュ１０と薄肉部１８との距離は、底壁１６の面方向のいずれの位置でも一定となる。従って、カメラユニット５による撮像条件のバラツキの発生を抑制できる。また、薄肉部１８の形成範囲が、ディッシュ１０の被撮像領域Ｈに沿った領域に限定されているので、ディッシュ１０の機械的強度も確保することができる。

［選別容器の第２実施形態］
上述の通り、選別容器１の底壁１６を通して、ディッシュ１０に担持された細胞Ｃの光像が撮像される。上記実施形態では、薄肉部１８の形成によって光線が底壁１６を通過する影響を抑制する例を示した。しかし、薄肉部１８に傾きが生じていたり、薄肉部１８の肉厚にバラツキが生じていたりすると、細胞Ｃの正確な画像が取得できない場合が生じ得る。この第２実施形態では、薄肉部１８の平面度及び厚さを検出することが可能な選別容器１を例示する。

図９は、第２実施形態に係る選別容器１の底面図である。第１実施形態と相違する点は、カメラユニット５によって撮像可能な複数のマーク８が薄肉部１８に付設されている点である。選別容器１のその他の点は、先に説明した第１実施形態と同じであるので、ここでは説明を省略する。

図９に示すように、薄肉部１８は平面視で正方形（矩形）の形状を有し、マーク８は薄肉部１８の４つの角部の近傍に配置されている。マーク８が配置される位置は、細胞Ｃの画像認識に影響が及ばないよう、保持凹部３のマトリクス配列部分の周縁角部が選ばれている。図７Ａを参照すると、マーク８の配置位置は、内周壁１５の下端縁１５１の直下付近である。図９では、薄肉部１８の第１角部１８Ａに第１マーク８Ａ、第２角部１８Ｂに第２マーク８Ｂ、第３角部１８Ｃに第３マーク８Ｃ、第４角部１８Ｄに第４マーク８Ｄが各々付設されている例を示している。これら第１〜第４マーク８Ａ〜８Ｄは、同一形状を備えている。勿論、第１〜第４マーク８Ａ〜８Ｄの一部又は全部を、互いに異なる形状としても良い。また、薄肉部１８の平面視の形状も、矩形以外の形状（円形、楕円形、三角形、多角形等）であっても良い。さらに、マーク８は薄肉部１８の４つの角部の近傍に必ずしも配置せずともよく、少なくとも複数の角部の近傍に配置されていれば良い。

図１０Ａは、マーク８（第１〜第４マーク８Ａ〜８Ｄ）の一例を示す選別容器１の部分的な底面図、図１０Ｂは、図１０ＡのＸＢ−ＸＢ線断面図である。薄肉部１８は、カメラユニット５と対向する下面１８１と、ディッシュ１０に対向する上面１８２とを備えている。図１０Ａでは、薄肉部１８と底壁１６の厚肉部１６１とを繋ぐテーパ部１８３が示されている。マーク８は、下面１８１に突設された下面突起部８１（第２マーク）と、上面１８２に突設された上面突起部８２（第１マーク）との一対のペアからなる。これら突起部８１、８２は、断面が円弧状の山型の突起であり、下面１８１、上面１８２からそれぞれ下方、上方へ突出している。突起部８１、８２の根元部分の形状は、平面視で円形である。カメラユニット５にて薄肉部１８の上下方向の透視像を撮像した場合、この根元の円形ラインが透視像に表出することになる。なお、突起部８１、８２は、断面が円弧以外の形状であっても良く、例えば三角錐、四角錐、或いは錐台等の形状を有していても良い。

下面突起部８１と上面突起部８２とは、図１０Ａに示されているように、矩形の薄肉部１８の角部付近に対角方向に並ぶように配置されている。つまり、突起部８１、８２は、薄肉部１８の上下方向において互いに重なり合わないよう、且つ互いに離間し過ぎないように配置されている。本実施形態では、下面突起部８１と上面突起部８２とが、カメラユニット５の１回の撮像において画角Ｇに入り、撮像光軸ＡＸ方向から見て互いに近接した位置関係となるよう、下面１８１、上面１８２にそれぞれ配置されている。

本実施形態では、下面１８１の第１〜第４角部１８Ａ〜１８Ｄ付近に各々設けられた４つの下面突起部８１が、薄肉部１８の平面度を検出するために用いられる。また、第１〜第４角部１８Ａ〜１８Ｄ付近の下面１８１及び上面１８２に各々設けられた下面突起部８１と上面突起部８２との４つのペア（第１〜第４マーク８Ａ〜８Ｄ）が、薄肉部１８の肉厚を検出するために用いられる。

薄肉部１８の平面度及び肉厚は、突起部８１、８２の高さ位置を検出することによって求めることができる。高さ位置とは、薄肉部１８の面がＸＹ方向に延びているとするとき、このＸＹ平面に対して直交するＺ方向（肉厚方向）の高さ位置である。平面度は、薄肉部１８の四隅付近に各々存在する４つの下面突起部８１又は上面突起部８２の円形ラインの高さ位置に相違に基づいて検出することができる。４つの円形ラインの高さ位置が全く同じであれば、薄肉部１８は水平面であることが確認できる。一方、４つの円形ラインの高さ位置が相違していれば、薄肉部１８は傾き乃至は偏肉を持つことになり、その高さ位置の相違分布から傾斜度合いや傾斜方向等の傾斜面の性質を把握できる。

薄肉部１８の肉厚は、第１〜第４マーク８Ａ〜８Ｄの各々において、下面突起部８１の円形ライン及び上面突起部８２の円形ラインの高さ位置を検出し、両者の差分を算出することによって求めることができる。つまり、下面突起部８１の円形ラインは下面１８１に、上面突起部８２の円形ラインは上面１８２に表出するので、両者の高さ位置の差は薄肉部１８の肉厚となる。第１〜第４マーク８Ａ〜８Ｄの各々において突起部８１、８２の高さ位置の差分を検出することで、薄肉部１８の肉厚だけでなく、肉厚のバラツキ（偏肉度合い）を把握することができる。

突起部８１、８２の高さ位置は、カメラユニット５で薄肉部１８を撮像させ、当該突起部８１、８２の円形ラインを認識する処理を行うことによって求めることができる。つまり、カメラユニット５のフォーカスを前記円形ラインに合わせ、そのときのフォーカス距離から前記高さ位置が求められる。このフォーカス合わせには、例えばコントラスト検出方式を採用することができる。具体的には、下面突起部８１の下方であると確定できる所定位置を撮像始点として、数十ミクロン単位でフォーカス位置を上方にシフトさせつつ、カメラユニット５に薄肉部１８（マーク８）の画像を撮像させる。得られた画像の中で、前記円形ラインと推定されるラインが最も高いコントラストで写っている画像が撮像されたフォーカス位置を合焦位置と扱い、そのフォーカス距離に基づいて下面突起部８１の高さ位置が求められる。上面突起部８２についても同様である。

図１１Ａは、マーク８（第１〜第４マーク８Ａ〜８Ｄ）の他の例を示す選別容器１の部分的な底面図、図１１Ｂは、図１１ＡのＸＩＢ−ＸＩＢ線断面図である。ここに示すマーク８は、図１０Ａ、図１０Ｂの例と同様に、下面１８１に突設された下面突起部８３（第２マーク）と、上面１８２に突設された上面突起部８４（第１マーク）との一対のペアからなり、両突起部８３、８４が矩形の薄肉部１８の角部付近に対角方向に並ぶように配置されている。

しかし、両突起部８３、８４の断面形状が、先に例示した両突起部８１、８２とは異なる。突起部８３、８４は、断面が二重の円弧状を呈する突起である。つまり、突起部８３、８４は、径の大きいドーム状の下段突起の上に、径の小さいドーム状の上段突起が載置されてなる形状を有し、それぞれ下面１８１、上面１８２から下方、上方へ突出している。突起部８３、８４の前記下段突起及び上段突起の根元部分の形状は、いずれも平面視で円形である。カメラユニット５にて薄肉部１８の上下方向の透視像を撮像した場合、これら根元の円形ラインが同心の二重円となって透視像に表出することになる。

薄肉部１８へ付設するマークの態様は特に限定はなく、カメラユニット５によってキャプチャーできるものであれば良い。例えば、突起部８１〜８４に代えて、凹部や凹溝としても良く、各種の色でペイントされた記号、文字などであっても良い。しかし、選別容器１（下皿１２）を形成するための汎用手段は、透光性樹脂を金型成形する方法である。マークを突起部８１〜８４とすれば、金型に突起部用の凸型を付設するだけで当該突起部８１〜８４を簡単に形成することができ、また、肉厚が乏しい薄肉部１８へも形成が容易である。

また、前記マークは、検出目的に応じて任意に薄肉部１８へ付設することができる。例えば、薄肉部１８の平面度のみを検出する場合、例えば薄肉部１８の肉厚の均一性に信頼性が十分に有る場合、薄肉部１８の下面１８１又は上面１８２のいずれかに、複数のマークを付設すれば良い。例えば、図１０Ａ、図１０Ｂの例において、下面１８１にのみ下面突起部８１を付設し、上面１８２には上面突起部８２を設けない態様とすることができる。或いは、上面１８２には上面突起部８２を付設し、下面１８１には下面突起部８１を設けない態様としても良い。勿論、薄肉部１８の下面１８１、上面１８２にそれぞれ下面突起部８１、上面突起部８２を付設し、下面１８１及び上面１８２の双方の平面度を検出するようにしても良い。この場合、薄肉部１８の偏肉（面方向における厚さのバラツキ）を検出することができる。

さらに、薄肉部１８の肉厚検出用のマークを、第１〜第４マーク８Ａ〜８Ｄの全てに具備させない態様としても良い。例えば、第１〜第４マーク８Ａ〜８Ｄのいずれか一つだけを下面突起部８１及び上面突起部８２のペアマークとし、他のマークについては、平面度検出用の下面突起部８１のみとしても良い。この他、各種の目的に応じて、第１〜第４マーク８Ａ〜８Ｄを異なる態様のマークとしても良い。例えば、第１〜第４マーク８Ａ〜８Ｄのいずれか一つだけを図１１Ａ、図１１Ｂに示した下面突起部８３及び上面突起部８４のペアマークとし、他のマークについては、図１０Ａ、図１０Ｂに示した下面突起部８１及び上面突起部８２のペアマークとしても良い。また、薄肉部１８は厚肉部１６１によって囲まれているので本来的に反りは生じ難いが、反りの影響が想定される場合は、マークを薄肉部１８の中央付近（対角線の交点付近）にも設けるようにしても良い。この場合、第１〜第４マーク８Ａ〜８Ｄ及び中央付近のマークの高さ位置に基づき、反りが生じている薄肉部１８について、任意のＸＹ位置における高さを算出することが可能となる。

続いて、薄肉部１８の平面度及び肉厚を検出する意義を説明する。図１２は、薄肉部１８の傾きが細胞Ｃの撮像へ与える影響を説明するための模式図である。図１２では、カメラユニット５の撮像対象とされている細胞Ｃ及び薄肉部１８と、カメラユニット５が備える撮像素子５３とが模式的に描かれている。薄肉部１８は、傾きが生じていない水平な状態を実線で、傾きが生じている状態を点線で描いている。

薄肉部１８に傾きが生じていない場合、細胞Ｃの任意の点Ｃ１の光線は、薄肉部１８を通過する際に当該薄肉部１８の屈折率に応じて屈折し、撮像素子５３の特定の画素Ｐ１に入射する光路Ｆ１を取る。ところが、薄肉部１８に傾きが生じていると、点Ｃ１の光線が撮像素子５３へ入射する光路が変わってしまう。図１２に例示すように、薄肉部１８が右上がりに傾斜した場合、点Ｃ１の光線は、光路Ｆ１より右側の画素Ｐ２に入射する光路Ｆ２を取ることになる。このため、点Ｃ１の画像上の位置が、薄肉部１８の傾きによって変化してしまう。また、光路長も光路Ｆ１と光路Ｆ２とで若干相違が出ることから、細胞Ｃの画像上の大きさも相違することになる。これらのことは、細胞Ｃの正確な画像の取得を阻害する要因となり得る。

薄肉部１８の傾きは、本実施形態においては、例えば上皿１１に対する下皿１２の取り付け誤差によって生じ得る。既述の通り、薄肉部１８を備える下皿１２は、その側壁１７の上端縁１７１が上皿１１の天壁１４に溶着されることによって、上皿１１に取り付けられている。この際、薄肉部１８が傾いた状態で溶着されてしまうことが起こり得る。また、薄肉部１８の偏肉に起因して、薄肉部１８の下面１８１又は上面１８２が傾いた状態となることもある。これらの傾きを予め検出しておき、その傾きに応じた画像補正用の補正値を取得しておけば、取得された細胞Ｃの画像の不正確さを補正することができる。

図１３は、薄肉部１８の肉厚のバラツキが細胞Ｃの撮像へ与える影響を説明するための模式図である。図１３においても、撮像対象の細胞Ｃ、薄肉部１８及び撮像素子５３が模式的に描かれている。薄肉部１８は、標準の肉厚を実線で、標準よりも厚い肉厚を点線（厚肉の薄肉部１８ｔ）で描いている。

薄肉部１８が標準の肉厚を有している場合、細胞Ｃの任意の点Ｃ２の光線は、薄肉部１８を通過する際に当該薄肉部１８の屈折率に応じて屈折し、撮像素子５３の特定の画素Ｐ３に入射する光路Ｆ３を取る。ところが、薄肉部１８が標準とは異なる厚さであると、点Ｃ２の光線が撮像素子５３へ入射する光路が変わってしまう。図１３に例示すように、薄肉部１８が標準よりも厚肉の薄肉部１８ｔであると、点Ｃ２の光線は、光路Ｆ３より右側の画素Ｐ４に入射する光路Ｆ４を取ることになる。このため、点Ｃ２の画像上の位置が、薄肉部１８の肉厚差によって変化してしまう。

また、薄肉部１８が標準とは異なる厚さであると、光路長が変化する。撮像素子５３の画素Ｐ３に入射する光線に注目すると、標準肉厚の薄肉部１８の場合は光路Ｆ３により点Ｃ２の光線が入射し、標準よりも厚肉の薄肉部１８ｔの場合は光路Ｆ５により点Ｃ３の光線が入射する。光路Ｆ５の光路長は、光路Ｆ３よりも長くなる。このため、点Ｃ２と点Ｃ３とが同じ高さ位置にあっても、画像上では点Ｃ３は点Ｃ２よりも遠くに位置する如くキャプチャーされることになる。このように、薄肉部１８の肉厚のバラツキは、細胞Ｃの正確な画像の取得を阻害する要因となり得る。

薄肉部１８の肉厚のバラツキは、下皿１２の製造条件による個体間（ロッド間）のバラツキと、一つの薄肉部１８における面方向の偏肉とがある。このようなバラツキは不可避的に発生する。しかし、薄肉部１８の肉厚を予め検出しておき、その肉厚に応じた画像補正用の補正値を取得しておけば、取得された細胞Ｃの画像の不正確さを補正することができる。

［細胞移動装置の電気的構成］
図１４は、本発明に係る撮像システムが適用された細胞移動装置Ｓの電気的構成を示すブロック図である。細胞移動装置Ｓは、ヘッドユニット６１（図１）の移動、ヘッド６３の位置決め及び昇降、ヘッド６３による細胞Ｃの吸引及び吐出動作、並びにカメラユニット５の動作を制御する制御部７を備える。また、細胞移動装置Ｓは、カメラユニット５を水平移動させる機構としてカメラ軸駆動部５４、ヘッドユニット６１を水平移動させる機構としてヘッドユニット軸駆動部６５、ヘッド６３を昇降させる機構並びに吸引及び吐出動作を行わせる機構としてヘッド駆動部６６、及び表示部６７を備えている。

カメラ軸駆動部５４は、ガイドレール５２に沿ってカメラユニット５を移動させる駆動モータを含む。好ましい態様は、ガイドレール５２に沿ってボールねじが敷設され、該ボールねじに螺合されたナット部材にカメラユニット５が取り付けられ、前記駆動モータが前記ボールねじを正回転又は逆回転させることにより、カメラユニット５を目標位置へ移動させる態様である。

ヘッドユニット軸駆動部６５は、ガイドレール６４に沿ってヘッドユニット６１（ヘッド本体６２）を移動させる駆動モータを含む。好ましい態様は、カメラ軸駆動部５３と同様に、ボールねじ及びナット部材を具備し、前記駆動モータが前記ボールねじを正回転又は逆回転させる態様である。なお、ヘッド本体６２をＸＹの２方向に移動させる場合は、ガイドレール６４に沿った第１ボールねじ（Ｘ方向）と、第１ボールねじに螺合された第１ナット部材に装着された移動板に搭載された第２ボールねじ（Ｙ方向）とを用いる。この場合、ヘッド本体６２は第２ボールねじに螺合された第２ナット部材に装着される。

ヘッド駆動部６６は、ヘッド６３を上下方向に移動させる昇降機構のための動力部、中空ロッドからなるヘッド６３の中空部内に組み付けられるピストン機構を駆動するための動力部（例えばモータ）が相当する。上述の通り、昇降機構はヘッド本体６２からヘッド６３が下方に延び出した下降位置と、ヘッド本体６２に大部分が収容された上昇位置との間で、ヘッド６３を上下移動させる。ピストン機構の動力部は、ヘッド６３内に配置されたピストン部材を昇降させることで、ヘッド６３に装着されたチップ６の先端開口６Ｈに、吸引力及び吐出力を発生させる。

表示部６７は、液晶ディスプレイ等からなり、カメラユニット５により撮影された画像や、制御部７によって画像処理等がなされた画像などを表示する。

制御部７は、マイクロコンピュータ等からなり、機能的に、撮像制御部７１、平面度算出部７２、肉厚検出部７３、画像メモリ７４、画像処理部７５、軸制御部７６、ヘッド制御部７７及び補正値記憶部７８を備えている。ここでは、選別容器１として、第２実施形態に示したマーク付きの薄肉部１８を備えた下皿１２が用いられる場合、つまり薄肉部１８の平面度及び肉厚が検出される場合を想定している。

撮像制御部７１は、カメラユニット５の撮像動作及び移動動作を制御する。本実施形態では撮像制御部７１は、少なくとも細胞Ｃが保持凹部３に保持された状態のディッシュ１０の画像をカメラユニット５に撮像させる動作と、選別容器１の薄肉部１８の第１〜第４マーク８Ａ〜８Ｄを撮像させる動作を制御する。撮像制御部７１は、機能的に、カメラ移動制御部７１１及び高さ検出部７１２を備えている。

カメラ移動制御部７１１は、カメラ軸駆動部５４を制御して、カメラユニット５をガイドレール５２に沿って移動させる動作を制御する。また、カメラ移動制御部７１１は、ディッシュ１０を撮像する際、並びに上述の薄肉部１８の第１〜第４マーク８Ａ〜８Ｄを撮像する際等に、カメラユニット５を微小移動させる。

高さ検出部７１２は、カメラユニット５が取得する薄肉部１８の第１〜第４マーク８Ａ〜８Ｄに基づいて、下面突起部８１及び上面突起部８２の円形ラインの高さ位置を検出する。先に例示した通り、突起部８１、８２の円形ラインの高さ位置は、コントラスト検出方式により当該円形ラインに対する合焦点を探知し、その合焦点におけるフォーカス距離に基づいて求めることができる。

平面度算出部７２は、高さ検出部７１２により求められた下面突起部８１又は上面突起部８２の高さ位置から、薄肉部１８の平面度を検出する処理を行う。具体的には平面度算出部７２は、薄肉部１８の四隅付近に付設された４つの突起部８１、８２の円形ラインの各ＸＹ座標と、その高さ位置（Ｚ座標）とから、薄肉部１８の下面１８１及び／又は上面１８２の傾きを求める。この傾きに基づき、平面度算出部７２は薄肉部１８の平面度を評価し、画像補正値を設定する。

肉厚検出部７３は、高さ検出部７１２により求められた下面突起部８１又は上面突起部８２の高さ位置から、薄肉部１８の肉厚を検出する処理を行う。具体的には肉厚検出部７３は、第１〜第４マーク８Ａ〜８Ｄの各々において突起部８１、８２の高さ位置の差分を算出することによって、薄肉部１８の四隅の肉厚を各々導出する。これらの肉厚値に基づき、肉厚検出部７３は画像補正値を設定する。

ここで、第１〜第４マーク８Ａ〜８Ｄの各々の位置の肉厚が等しく、平面度算出部７２が薄肉部１８に傾きがあることを検出していれば、肉厚一定の薄肉部１８が傾いた状態で上皿１１に取り付けられていることが判明する。一方、第１〜第４マーク８Ａ〜８Ｄの各々の位置の肉厚が不均一であれば、薄肉部１８に偏肉が存在していることが判明する。つまり、薄肉部１８の傾きが、薄肉部１８の傾いた取り付けによるものか、偏肉によるものかが判明し、画像補正値を的確に設定することが可能となる。

画像メモリ７４は、前記マイクロコンピュータに具備されている記憶領域や外部ストレージ等からなり、カメラユニット５により取得された画像データを一時的に格納する。

画像処理部７５は、カメラユニット５が撮像し、画像メモリ７４に格納された画像データを画像処理する。画像処理部７５は、例えば、細胞Ｃが分注された後のディッシュ１０の画像に基づき、ディッシュ１０上における細胞Ｃの存在を画像上で認識する処理、細胞Ｃの分布を認識する処理、認識された細胞Ｃの形状を認識する処理などを、画像処理技術を用いて実行する。

軸制御部７６は、ヘッドユニット軸駆動部６５の動作を制御する。すなわち、軸制御部７６は、ヘッドユニット軸駆動部６５を制御することで、ヘッドユニット６１を水平方向の所定の目標位置へ移動させる。ヘッド６３（チップ６）の、吸引対象となるディッシュ１０の保持凹部３の鉛直上空での位置決め、並びに吐出対象となるマイクロプレート４のウェル４１の鉛直上空での位置決めは、軸制御部７６によるヘッドユニット軸駆動部６５の制御によって実現される。

ヘッド制御部７７は、ヘッド駆動部６６を制御する。ヘッド制御部７７は、ヘッド駆動部６６の前記昇降機構のための動力部を制御することにより、制御対象とするヘッド６３を所定の目標位置に向けて昇降させる。また、ヘッド制御部７７は、制御対象とするヘッド６３についての前記ピストン機構の動力部を制御することにより、所定のタイミングで当該ヘッド６３に装着されているチップ６の先端開口６Ｈに吸引力又は吐出力を発生させる。つまり、軸制御部７６及びヘッド制御部７７は、ディッシュ１０の保持凹部３に保持された細胞Ｃを、マイクロプレート４の各グループの各ウェル４１へ移動させるよう、ヘッドユニット６１を制御する。

補正値記憶部７８は、平面度算出部７２及び肉厚検出部７３が検出した薄肉部１８の平面度及び肉厚に基づく画像補正値を記憶する。この画像補正値は、画像処理部７５における細胞Ｃの認識処理の際などに利用される。

［撮像動作のフロー］
続いて、本実施形態の細胞移動装置Ｓによる薄肉部１８の撮像動作を、図１５に示すフローチャートに基づいて説明する。カメラ移動制御部７１１は、カメラ軸駆動部５４を制御して、カメラユニット５を選別容器１の直下へ移動させる（ステップＳ１）。

さらに、カメラ移動制御部７１１は、薄肉部１８の第１角部１８Ａ（図９）の第１マーク８Ａがカメラユニット５の画角に入るように、つまり第１マーク８Ａを構成する下面突起部８１及び上面突起部８２（或いは下面突起部８３及び上面突起部８４）のマークペアが１回の撮像での画角に入るように、カメラユニット５を移動させる。そして、高さ検出部７１２が、突起部８１、８２の円形ラインの高さ位置を検出するための撮像動作をカメラユニット５に実行させる（ステップＳ２）。

具体的には高さ検出部７１２は、下面突起部８１の円形ラインの下方位置であることが明らかな位置を撮像始点とし、フォーカス位置を所定ピッチで順次上方へシフトさせながら、第１角部１８Ａの画像の撮像を行わせる方式で、所定回数の撮像動作をカメラユニット５に実行させる。上記所定ピッチは、例えば数十ミクロンである。所定回数は、所定ピッチの上方へのシフトによって、フォーカス位置が上面突起部８２の円形ラインの上方に至ると推定できるに足りる回数である。

高さ検出部７１２は、コントラスト検出方式により突起部８１、８２の円形ラインの高さＺ１１、Ｚ１２を各々検出する。すなわち、高さ検出部７１２は、上記の所定回数分の撮像により得られた画像の中で、突起部８１、８２の円形ラインと推定されるラインが最も高いコントラストで写っている画像を各々選択する。そして、高さ検出部７１２は、最高コントラストの画像が撮像されたフォーカス位置を合焦位置と扱い、そのフォーカス距離に基づいて円形ラインの高さＺ１１、Ｚ１２を検出する。

カメラ移動制御部７１１は、カメラユニット５を、第２角部１８Ｂの第２マーク８Ｂが画角に入る位置へ移動させる（ステップＳ３）。続いて高さ検出部７１２が、当該第２角部１８Ｂの突起部８１、８２の円形ラインの高さ位置を検出するための撮像動作をカメラユニット５に実行させる（ステップＳ４）。

この際、ステップＳ２で得られた高さＺ１１、Ｚ１２の情報が利用される。具体的には、撮像始点が、高さＺ１１を基準位置として所定距離だけ下方の位置に設定される。撮像終点は、高さＺ１２よりも所定距離だけ上方の位置に設定される。つまり、高さＺ１１、Ｚ１２が既知であるので、第２角部１８Ｂにおける突起部８１、８２の円形ラインが存在する範囲をある程度推定することができる。これにより、撮像シフトの回数を減らし、作業時間を短縮することができる。そして、高さ検出部７１２は、コントラスト検出方式により第２角部１８Ｂの突起部８１、８２の円形ラインの高さＺ２１、Ｚ２２を各々検出する。

以下同様にして、カメラユニット５が第３角部１８Ｃの第３マーク８Ｃが画角に入る位置へ移動され（ステップＳ５）、高さ検出部７１２が、高さＺ１１、Ｚ１２の情報を利用して、当該第３角部１８Ｃの突起部８１、８２の円形ラインの高さ位置Ｚ３１、Ｚ３２を検出するための撮像動作をカメラユニット５に実行させる（ステップＳ６）。続いて、カメラユニット５が第４角部１８Ｄの第４マーク８Ｄが画角に入る位置へ移動され（ステップＳ７）、高さ検出部７１２が、高さＺ１１、Ｚ１２の情報を利用して、当該第４角部１８Ｄの突起部８１、８２の円形ラインの高さ位置Ｚ４１、Ｚ４２を検出するための撮像動作をカメラユニット５に実行させる（ステップＳ８）。

その後、平面度算出部７２が、高さ検出部７１２により求められた４つの下面突起部８１の高さ位置Ｚ１１、Ｚ２１、Ｚ３１、Ｚ４１、或いは上面突起部８２の高さ位置Ｚ１２、Ｚ２２、Ｚ３２、Ｚ４２に基づいて、薄肉部１８の平面度を算出する処理を行う（ステップＳ９）。さらに、肉厚検出部７３が、第１〜第４マーク８Ａ〜８Ｄの各々における突起部８１、８２の高さ位置の差分、つまり、Ｚ１２−Ｚ１１、Ｚ２２−Ｚ２１、Ｚ３２−Ｚ３１及びＺ４２−Ｚ４１の演算を行うことで、薄肉部１８の四隅の肉厚をそれぞれ算出する（ステップＳ１０）。

しかる後、平面度算出部７２及び肉厚検出部７３が、ステップＳ９、１０で求めた薄肉部１８の平面度及び肉厚に対応した画像補正値を算出し、これを補正値記憶部７８に記憶させる（ステップＳ１１）。以上で、制御部７は薄肉部１８の撮像処理を終える。補正値記憶部７８に記憶された補正値を利用して、対象物（細胞Ｃ）やディッシュ１０のＸＹＺ位置が修正され、細胞Ｃをピッキングするヘッド６３の軸制御が実行される。

以上説明した本実施形態に係る選別容器１（容器構造体）及び細胞移動装置Ｓ（撮像システム）によれば、薄肉部１８の平面度及び肉厚を検出することができ、当該薄肉部１８の傾き、肉厚のバラツキ等に応じた補正値を求めることが可能である。従って、対象物のより一層正確な画像を取得することができる。

本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、種々の変形実施形態と取ることができる。例えば、上記実施形態では、平面度及び肉厚を検出するためのマークを、下皿１２の底壁１６（薄肉部１８）に付設する例を示した。当該マークを、細胞Ｃを担持するディッシュ１０にも付設するようにしても良い。ディッシュ１０もまた、カメラユニット５により撮像されるので、その傾きや偏肉の度合いを知見することで、適正な画像補正値を取得することができる。

ＡＸ 撮像光軸
Ｓ 細胞移動装置（撮像システム）
Ｇ 画角
Ｒ 収容空間
１ 選別容器（容器構造体）
１０ ディッシュ（保持部材／プレート）
１１ 上皿
１２ 下皿（容器本体）
１６ 底壁（容器壁）
１６１ 厚肉部
１７ 側壁（容器壁）
１８ 薄肉部
１８１ 下面
１８２ 上面
１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄ 第１、第２、第３、第４角部
３ 保持凹部（保持部）
４ マイクロプレート
５ カメラユニット（撮像装置）
７ 制御部
７１ 撮像制御部
７１２ 高さ検出部
７２ 平面度算出部
７３ 肉厚検出部
８ マーク
８１、８３ 下面突起部（第２マーク）
８２、８４ 上面突起部（第１マーク）

Claims (12)

1. 対象物の収容空間を区画する容器壁を有し、前記容器壁として透光性且つ平板状の底壁を含む容器本体と、
   前記収容空間に配置され、前記対象物を保持する保持部材と、を備え、
   前記底壁は、
   前記容器本体の下方に配置される撮像装置によって前記保持部材に保持された前記対象物が撮像される際に、撮像光軸が通過する壁であり、
   前記撮像の際に前記撮像装置の画角に入る領域に薄肉部を有している、
   ことを特徴とする容器構造体。
2. 請求項１に記載の容器構造体において、
   前記保持部材は、前記対象物を保持する複数の保持部がマトリクス状に配列された透光性且つ平板状のプレートであり、前記底壁に対して所定間隔を置いて平行に配置され、
   前記薄肉部は、前記保持部の配列部分に対応した形状を有している、容器構造体。
3. 請求項１又は２に記載の容器構造体において、
   前記底壁は、所定の肉厚を有する平板からなる前記薄肉部と、前記薄肉部の周囲に存在し前記所定の肉厚より厚肉の厚肉部と、を含み、
   前記薄肉部は、前記保持部材と対向する上面と、前記撮像装置と対向する下面とを備え、
   前記撮像装置によって撮像可能な複数のマークが、前記薄肉部の前記上面又は前記下面のいずれかに付設されている、容器構造体。
4. 請求項３に記載の容器構造体において、
   前記薄肉部は、矩形形状を有し、
   前記マークは、前記矩形の薄肉部の４つの角部のうち複数の角部の近傍に配置されている、容器構造体。
5. 請求項１又は２に記載の容器構造体において、
   前記底壁は、所定の肉厚を有する平板からなる前記薄肉部と、前記薄肉部の周囲に存在し前記所定の肉厚より厚肉の厚肉部と、を含み、
   前記薄肉部は、前記保持部材と対向する上面と、前記撮像装置と対向する下面とを備え、
   前記撮像装置によって撮像可能な第１マークが前記薄肉部の前記上面に、第２マークが前記下面に各々付設されている、容器構造体。
6. 請求項５に記載の容器構造体において、
   前記第１マークと前記第２マークとは、前記撮像装置の１回の撮像における画角に入り、且つ、撮像光軸方向から見て互いに近接した位置関係となるように、前記薄肉部に配置されている、容器構造体。
7. 請求項１又は２に記載の容器構造体において、
   前記底壁は、所定の肉厚を有する平板からなる前記薄肉部と、前記薄肉部の周囲に存在し前記所定の肉厚より厚肉の厚肉部と、を含み、
   前記薄肉部は、前記保持部材と対向する上面と、前記撮像装置と対向する下面とを備え、
   前記薄肉部の前記上面又は前記下面のいずれか一方に、前記撮像装置によって撮像可能な複数の第１マークが付設され、
   前記上面又は前記下面のいずれか他方に、前記撮像装置によって撮像可能な第２マークが付設され、前記第２マークは、前記複数の第１マークの少なくとも一つと前記撮像装置の１回の撮像における画角に入る位置に付設されている、容器構造体。
8. 請求項３〜７のいずれか１項に記載の容器構造体において、
   前記マークは、前記上面又は前記下面に突設された山型の突起部である、容器構造体。
9. 請求項１又は２に記載の容器構造体と、
   前記容器本体の下方に配置され、前記保持部材に保持された前記対象物を、前記薄肉部を通して撮像する撮像装置と、
   を備える撮像システム。
10. 請求項３又は４に記載の容器構造体と、
    前記容器本体の下方に配置され、前記保持部材に保持された前記対象物を、前記薄肉部を通して撮像する撮像装置と、
    前記撮像装置が取得する画像に基づいて、前記複数のマークの高さ位置を検出する高さ検出部と、
    前記複数のマークの高さ位置から、前記薄肉部の平面度を検出する平面度算出部と、
    を備える撮像システム。
11. 請求項５又は６に記載の容器構造体と、
    前記容器本体の下方に配置され、前記保持部材に保持された前記対象物を、前記薄肉部を通して撮像する撮像装置と、
    前記撮像装置が取得する画像に基づいて、前記第１マーク及び前記第２マークの高さ位置を検出する高さ検出部と、
    前記第１マーク及び前記第２マークの高さ位置から、前記薄肉部の肉厚を検出する肉厚検出部と、
    を備える撮像システム。
12. 請求項７に記載の容器構造体と、
    前記容器本体の下方に配置され、前記保持部材に保持された前記対象物を、前記薄肉部を通して撮像する撮像装置と、
    前記撮像装置が取得する画像に基づいて、前記第１マーク及び前記第２マークの高さ位置を検出する高さ検出部と、
    前記第１マーク又は前記第２マークの高さ位置から、前記薄肉部の平面度を検出する平面度算出部と、
    前記第１マーク及び前記第２マークの高さ位置から、前記薄肉部の肉厚を検出する肉厚検出部と、
    を備える撮像システム。

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