JP2018146447A - Stirring micro object observation device, and stirring micro object observation method - Google Patents

Stirring micro object observation device, and stirring micro object observation method Download PDF

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伸朗 豊島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stirring micro object observation device capable of suppressing a reflectance of a stirring blade or a stirring probe at the imaging time and an image degradation caused by reflection light of illumination by the stirring blade or the stirring prove and the reflectance of the scattered light and capable of suppressing a blurred image caused by the movement of an observation object to the minimum possible limit.SOLUTION: A stirring micro object observation device includes: imaging means for imaging a micro object contained in the liquid stirred inside a vessel from the bottom of the vessel toward an inner part direction of the vessel; irradiation means for irradiating an inner part of the vessel; positional information detection means for detecting a position of the stirring blade or a stirring probe used for stirring the liquid and rotationally moving; and means for determining an imaging period based on the positional information of the stirring blade or the stirring probe detected by the positional information detection means.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、撹拌微小物体観察装置、及び撹拌微小物体観察方法に関する。   The present invention relates to a stirring minute object observation apparatus and a stirring minute object observation method.

一般に、撹拌機、撹拌羽、インペラ、撹拌子、及び回転子などと呼ばれる撹拌器具を用いて容器内の液体を撹拌する装置は様々な分野において用いられている。   In general, an apparatus that stirs a liquid in a container using a stirrer called a stirrer, a stirring blade, an impeller, a stirrer, and a rotor is used in various fields.

また、撹拌容器に温度やpHなどのセンサ類、温度調節機器等の環境制御機器によって溶液の状態をモニターする装置が開発されている。   In addition, an apparatus for monitoring the state of a solution in an agitating vessel by sensors such as temperature and pH, and environmental control equipment such as a temperature control equipment has been developed.

例えば、撹拌子で容器内の液体を撹拌しながら、前記容器の側面からレーザー光を照射し、蛍光材料で染色した微生物の蛍光強度を測定することにより、液体中の微生物の濃度を測定することが提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。   For example, measuring the concentration of microorganisms in the liquid by irradiating laser light from the side of the container while stirring the liquid in the container with a stir bar and measuring the fluorescence intensity of the microorganisms stained with the fluorescent material. Has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

また、撹拌容器内で細胞培養している場合に、培養液の状態を検出するための複数のセンサ、及び培養液への操作を行う複数のアクチュエータを有し、センサ群からの情報に基づきアクチュエータを制御することにより培養条件を最適化することが提案されている(例えば、特許文献3参照)。   In addition, when cells are cultured in a stirring vessel, it has a plurality of sensors for detecting the state of the culture solution and a plurality of actuators for operating the culture solution, and the actuator is based on information from the sensor group. It has been proposed to optimize the culture conditions by controlling (see, for example, Patent Document 3).

さらに、マイクロキャリアーを用いた細胞培養を行う撹拌容器に関して、前記容器の周側面から突出した細胞観察用の薄型チャンバを設け、細胞観察時に容器を傾けることで培養液の一部を薄型チャンバに移動させ、培養液中の細胞をCCDカメラにより撮影することが提案されている(例えば、特許文献4参照)。   Furthermore, for a stirring vessel that performs cell culture using microcarriers, a thin chamber for cell observation protruding from the peripheral side of the vessel is provided, and a portion of the culture solution is moved to the thin chamber by tilting the vessel during cell observation It has been proposed to photograph cells in the culture solution with a CCD camera (see, for example, Patent Document 4).

このような装置は、近年では抗体医薬、再生医療などの発展に伴い、例えば、培養液中に細胞を分散させるために撹拌させながら大量培養する方法などに用いられている。   In recent years, such an apparatus is used for a method of culturing in large quantities with stirring in order to disperse cells in a culture solution with the development of antibody drugs and regenerative medicine.

本発明は、撮像時の撹拌翼又は撹拌子の写り込み、前記撹拌翼又は撹拌子による照明の反射光及び散乱光の写り込みによる画質劣化、及び観察対象物の運動による画像ボケを最小限に抑えることができる撹拌微小物体観察装置を提供することを目的とする。   The present invention minimizes reflection of a stirring blade or stirrer during imaging, image quality deterioration due to reflection of reflected light and scattered light from the stirrer or stirrer, and image blur due to movement of an observation object. An object of the present invention is to provide an agitating minute object observation device that can be suppressed.

前記課題を解決するための手段として、本発明の撹拌微小物体観察装置は、容器内で撹拌される液体に含まれる微小物体を、前記容器の底面から前記容器の内部方向へ撮像する撮像手段と、前記容器の内部を照明する照明手段と、前記液体の撹拌に用いられる回転運動する撹拌翼又は撹拌子の位置を検出する位置情報検出手段と、前記位置情報検出手段により検出した前記撹拌翼又は撹拌子の位置情報に基づき撮像する時期を決定する手段とを有する。   As means for solving the above-mentioned problem, the stirring micro object observation device of the present invention includes an imaging means for imaging a micro object contained in a liquid stirred in a container from the bottom surface of the container toward the inside of the container. Illuminating means for illuminating the interior of the container; position information detecting means for detecting the position of a rotating stirring blade or stirring bar used for stirring the liquid; and the stirring blade detected by the position information detecting means or And means for determining a timing for imaging based on the position information of the stirrer.

本発明によると、撮像時の撹拌翼又は撹拌子の写り込み、前記撹拌翼又は撹拌子による照明の反射光及び散乱光の写り込みによる画質劣化、及び観察対象物の運動による画像ボケを最小限に抑えることができる撹拌微小物体観察装置を提供することができる。   According to the present invention, reflection of a stirring blade or a stirring bar at the time of imaging, image quality deterioration due to reflection of reflected light and scattered light from the stirring blade or the stirring bar, and image blur due to movement of an observation object are minimized. It is possible to provide an agitation minute object observation device that can be suppressed.

図1は、本発明の撹拌微小物体観察装置の一例を示す概略模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a stirring minute object observation apparatus of the present invention. 図2は、図1に示す撹拌微小物体観察装置に使用可能な撹拌翼の形状の一例を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an example of the shape of a stirring blade that can be used in the stirring minute object observation apparatus shown in FIG. 図3は、図1に示す撹拌微小物体観察装置に使用可能な撹拌翼の形状の他の一例を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing another example of the shape of the stirring blade that can be used in the stirring minute object observation apparatus shown in FIG. 図4は、図1に示す撹拌微小物体観察装置に使用可能な撹拌翼の形状の他の一例を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view illustrating another example of the shape of the stirring blade that can be used in the stirring microscopic object observation apparatus illustrated in FIG. 1. 図5は、図1に示す撹拌微小物体観察装置の一例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of the stirring minute object observation apparatus illustrated in FIG. 1. 図6は、図1に示す撹拌微小物体観察装置の一例を示すA−A線における断面図である。6 is a cross-sectional view taken along line AA showing an example of the stirring minute object observation apparatus shown in FIG. 図7は、図1に示す撹拌微小物体観察装置の他の一例を示すA−A線における断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA showing another example of the stirring minute object observation apparatus shown in FIG. 図8は、本発明の撹拌微小物体観察装置の他の一例を示す概略模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing another example of the stirring minute object observation apparatus of the present invention. 図9は、図8に示す撹拌微小物体観察装置に使用可能な撹拌子の形状の一例を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing an example of the shape of a stirring bar that can be used in the stirring minute object observation apparatus shown in FIG. 図10は、図8に示す撹拌微小物体観察装置に使用可能な撹拌子の形状の他の一例を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing another example of the shape of the stirring bar that can be used in the stirring minute object observation apparatus shown in FIG. 図11は、図8に示す撹拌微小物体観察装置に使用可能なローターの一例を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing an example of a rotor that can be used in the stirring minute object observation apparatus shown in FIG. 図12は、図8に示す撹拌微小物体観察装置に使用可能なローターと位置情報検出手段との位置関係の一例を示すC−C線における断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line C-C showing an example of a positional relationship between a rotor usable in the stirring minute object observation apparatus shown in FIG. 8 and position information detecting means. 図13は、図8に示す撹拌微小物体観察装置に使用可能な照明手段の一例を示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of illumination means that can be used in the stirring minute object observation apparatus shown in FIG. 図14は、図8に示す撹拌微小物体観察装置の一例を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram illustrating an example of the stirring minute object observation device illustrated in FIG. 8. 図15は、図8に示す撹拌微小物体観察装置の一例を示すB−B線における断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line BB showing an example of the stirring minute object observation apparatus shown in FIG. 図16は、図8に示す撹拌微小物体観察装置の他の一例を示すB−B線における断面図である。16 is a cross-sectional view taken along line BB showing another example of the stirring minute object observation apparatus shown in FIG.

(撹拌微小物体観察装置、及び撹拌微小物体観察方法)
本発明の撹拌微小物体観察装置は、容器内で撹拌される液体に含まれる微小物体を、前記容器の底面から前記容器の内部方向へ撮像する撮像手段と、前記容器の内部を照明する照明手段と、前記液体の撹拌に用いられる回転運動する撹拌翼又は撹拌子の位置を検出する位置情報検出手段と、前記位置情報検出手段により検出した前記撹拌翼又は撹拌子の位置情報に基づき撮像する時期を決定する手段とを有し、更に必要に応じてその他の手段を有する。
本発明の撹拌微小物体観察方法は、前記容器の底面から前記容器の内部方向へ撮像する撮像工程と、前記容器の内部を証明する照明工程と、前記液体の撹拌に用いられる回転運動する撹拌翼又は撹拌子の位置を検出する位置情報検出工程と、前記位置情報検出工程により検出した前記撹拌翼又は撹拌子の位置情報に基づき撮像する時期を決定する工程とを含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
(Stirring minute object observation device and stirring minute object observation method)
The stirring minute object observation device of the present invention includes an imaging unit that images a minute object contained in a liquid stirred in a container from the bottom surface of the container toward the inside of the container, and an illumination unit that illuminates the inside of the container. And a position information detecting means for detecting the position of a rotating stirring blade or stirring bar used for stirring the liquid, and a timing for imaging based on the position information of the stirring blade or stirring bar detected by the position information detecting means And a means for determining the other, and other means as necessary.
The stirring minute object observing method of the present invention includes an imaging process for imaging from the bottom surface of the container toward the inside of the container, an illumination process for proving the inside of the container, and a rotating stirring blade used for stirring the liquid. Or a position information detection step for detecting the position of the stirrer, and a step for determining a timing for imaging based on the position information of the stirrer blade or the stirrer detected by the position information detection step. These steps are included.

本発明の撹拌微小物体観察装置及び撹拌微小物体は、従来の観察方法では、容器の側面から光学顕微鏡を用いて微生物、細胞、微小物体を観察しようとする場合、円筒状の容器において、容器の厚みと側面が湾曲している影響によって撮影対象物が歪むため、画質が劣化するという問題があるという知見に基づくものである。
また、円筒容器の直径が大きい場合や撹拌速度が速い場合には、壁面付近の流速が早いため、従来の容器の側面から観察する方法では露光時間を極力短くしたとしても像がぶれてしまう。そのため、露光時間を短くし、適正露出で撮影対象物を撮影するために、撮影領域を強光度のストロボ撮影を導入する場合、短パルス化、及び高強度化の点からレーザー光を用いる必要がある。しかし、前記レーザー光を用いると、撮影対象物によっては損傷を与えてしまうため、一般的に用いることが困難であるという問題があるという知見に基づくものである。
さらに、従来の観察方法では、撹拌翼の画像への写り込み、撹拌翼による照明光の散乱による光強度の大きなばらつき及び白飛びを生じさせ、並びに撹拌状態における対象を観察することができないという問題があるという知見に基づくものである。
In the conventional observation method, the stirring minute object observation apparatus and the stirring minute object according to the present invention can be used to observe microorganisms, cells, and minute objects from the side of the container using an optical microscope. This is based on the knowledge that there is a problem that the image quality deteriorates because the object to be photographed is distorted due to the influence of the thickness and the side surface being curved.
In addition, when the diameter of the cylindrical container is large or when the stirring speed is high, the flow velocity near the wall surface is fast, so that the conventional method of observing from the side surface of the container blurs the image even if the exposure time is shortened as much as possible. For this reason, in order to shorten the exposure time and to capture an object to be photographed with appropriate exposure, when introducing strobe shooting with high intensity in the shooting area, it is necessary to use laser light from the viewpoint of shortening the pulse and increasing the intensity. is there. However, the use of the laser beam is based on the knowledge that there is a problem that it is generally difficult to use because the object to be photographed is damaged.
Furthermore, with the conventional observation method, the image of the stirring blade is reflected in the image, the light intensity varies greatly due to the scattering of illumination light by the stirring blade, and whiteout occurs, and the object in the stirring state cannot be observed. It is based on the knowledge that there is.

前記微小物体とは、例えば、直径1μm以上1,000μm以下の粒子を意味し、例えば、生物(微生物)、動物細胞、植物細胞、微粒子などが挙げられる。   The minute object means, for example, a particle having a diameter of 1 μm or more and 1,000 μm or less, and examples include living organisms (microorganisms), animal cells, plant cells, and fine particles.

前記微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無機又は有機化合物の粒子などが挙げられる。前記無機又は有機化合物の粒子としては、例えば、トナーなどが挙げられる。   The fine particles are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include inorganic or organic compound particles. Examples of the inorganic or organic compound particles include toner.

<撮像手段、及び撮像工程>
前記撮像手段は、容器内で撹拌される液体に含まれる微小物体を、前記容器の底面から前記容器の内部方向へ撮像する手段である。
前記撮像工程は、容器内で撹拌される液体に含まれる微小物体を、前記容器の底面から前記容器の内部方向へ撮像する工程である。前記撮像工程は、前記撮像手段により好適に実施することができる。
前記撮像手段としては、顕微鏡ユニットなどが挙げられる。
<Imaging means and imaging process>
The imaging means is means for imaging a minute object contained in the liquid stirred in the container from the bottom surface of the container toward the inside of the container.
The imaging step is a step of imaging a minute object included in the liquid stirred in the container from the bottom surface of the container toward the inside of the container. The imaging step can be suitably performed by the imaging unit.
Examples of the imaging means include a microscope unit.

前記顕微鏡ユニットは、対物レンズ、鏡筒、カメラを有し、更に必要に応じてその他の部材を有していてもよい。   The microscope unit includes an objective lens, a lens barrel, and a camera, and may further include other members as necessary.

前記対物レンズとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、結像レンズを備えた鏡筒を利用した構成においては、無限系の対物レンズ、結像レンズを備えていない鏡筒を利用した構成においては、有限系の対物レンズなどが挙げられる。
前記対物レンズの種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、観察対象物の撹拌溶液の入った容器、及び撹拌溶液による収差を補正したレンズが好ましい。前記収差を補正したレンズを使用しない場合においては、収差による画質の劣化を最小限に抑えるために、容器の底に近い領域で撮像することが好ましい。
The objective lens is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, in a configuration using a lens barrel provided with an imaging lens, an infinite objective lens and an imaging lens are provided. In a configuration using a lens barrel that is not, a finite objective lens or the like can be cited.
There is no restriction | limiting in particular as a kind of said objective lens, According to the objective, it can select suitably, For example, the container in which the stirring solution of the observation target object and the lens which correct | amended the aberration by a stirring solution are preferable. In the case where a lens in which the aberration is corrected is not used, it is preferable to take an image in an area close to the bottom of the container in order to minimize deterioration in image quality due to aberration.

前記カメラとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、撮像素子にCCD(Charge−Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などを備えたカメラを用いることができる。また、前記撮像素子としてCMOSを用いる場合には、グローバルシャッター方式のカメラを使用することが好ましい。
前記前記グローバルシャッター方式のカメラとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、GO−5000C−USB(株式会社ジェイエイアイコーポーレーション製)などが挙げられる。
前記撮像素子の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記撮像素子の画素数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記カメラとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜形状、大きさ、構造、材質などを選択することができる。
前記カメラの大きさとしては、筐体10に収まる大きさであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記撮像手段の光学倍率としては、特に制限はないが、カメラの撮像素子の面積と撮像する領域の比率から設定することが好ましく、例えば、縦横4mmのサイズの撮像素子で縦横1mm程度の領域を観察するような場合には、光学倍率が4倍になるように対物レンズ及び結像レンズを選定して構成する。
There is no restriction | limiting in particular as said camera, According to the objective, it can select suitably, For example, using a camera provided with CCD (Charge-Coupled Device), CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) etc. in an image sensor. it can. Further, when a CMOS is used as the image sensor, it is preferable to use a global shutter type camera.
There is no restriction | limiting in particular as said global shutter system camera, According to the objective, it can select suitably, For example, GO-5000C-USB (made by JAI Corporation) etc. are mentioned.
There is no restriction | limiting in particular as a magnitude | size of the said image pick-up element, According to the objective, it can select suitably.
There is no restriction | limiting in particular as the number of pixels of the said image pick-up element, According to the objective, it can select suitably.
There is no restriction | limiting in particular as said camera, According to the objective, a shape, a magnitude | size, a structure, a material, etc. can be selected suitably.
The size of the camera is not particularly limited as long as it can fit in the housing 10 and can be appropriately selected according to the purpose.
The optical magnification of the image pickup means is not particularly limited, but is preferably set based on the ratio of the area of the image pickup device of the camera to the area to be imaged. In the case of observation, the objective lens and the imaging lens are selected and configured so that the optical magnification is four times.

<照明手段、及び照明工程>
前記照明手段は、特に制限はなく、撮像対象物の撹拌微小物体への影響がなく、カメラの感度が確保でき、透過光の画像に十分なコントラストを得ることができるものであればよく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ハロゲンランプ、LEDランプなどが挙げられる。
前記照明工程は、容器の内部を照明する工程である。前記照明工程は、前記照明手段により好適に実施することができる。
前記照明手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜形状、大きさ、構造、材質などを選択することができる。
前記照明手段の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、円形、正方形、長方形などが挙げられる。
<Illumination means and illumination process>
The illuminating means is not particularly limited, as long as it does not affect the stirring minute object of the imaging target, can secure the sensitivity of the camera, and can obtain a sufficient contrast in the transmitted light image. Can be appropriately selected according to the above, and examples thereof include a halogen lamp and an LED lamp.
The illumination process is a process of illuminating the inside of the container. The illumination step can be preferably performed by the illumination unit.
There is no restriction | limiting in particular as said illumination means, According to the objective, a shape, a magnitude | size, a structure, a material, etc. can be selected suitably.
There is no restriction | limiting in particular as a shape of the said illumination means, According to the objective, it can select suitably, For example, circular, square, a rectangle etc. are mentioned.

<位置情報検出手段、及び位置検出工程>
前記位置情報検出手段は、撹拌に用いられる回転運動する撹拌翼又は撹拌子の位置を検出する手段である。
前記位置情報検出工程は、撹拌に用いられる回転運動する撹拌翼又は撹拌子の位置を検出する工程である。前記位置情報検出工程は、前記位置情報検出手段により好適に実施することができる。
前記位置情報検出手段としては、撹拌容器内で回転運動する撹拌翼又は撹拌子の位置情報を検出することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、反射型フォトセンサ、透過型フォトセンサを用いて光学的に検知する方法や、回転運動させるための機構からメカニカルスイッチを用いて回転角の情報を得る方法、更には、カメラを用いて撹拌翼又は撹拌子の動きを撮像して画像から撹拌翼又は撹拌子の位置を検出する手段などが挙げられる。
<Position information detection means and position detection step>
The position information detecting means is means for detecting the position of a rotating stirring blade or stirring bar used for stirring.
The position information detecting step is a step of detecting the position of a rotating stirring blade or stirring bar used for stirring. The position information detecting step can be preferably performed by the position information detecting means.
The position information detecting means is not particularly limited as long as it can detect the position information of the stirring blade or the stirring bar that rotates in the stirring vessel, and can be appropriately selected according to the purpose. A method of optically detecting using a sensor, a transmission type photosensor, a method of obtaining information of a rotation angle using a mechanical switch from a mechanism for rotational movement, and a stirring blade or a stirring bar using a camera. Means for capturing a motion and detecting the position of the stirring blade or the stirring bar from the image can be used.

前記反射型フォトセンサとしては、特に制限はなく、目的に応じて、適宜選択することができ、例えば、反射型フォトインタラプタSG−2BC(コーデンシ株式会社製)などが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as said reflection type photosensor, According to the objective, it can select suitably, For example, reflection type photo interrupter SG-2BC (made by Kodenshi Co., Ltd.) etc. are mentioned.

前記透過型フォトセンサとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、透過型フォトインタラプタSG206(コーデンシ株式会社製)などが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as said transmissive | pervious photosensor, According to the objective, it can select suitably, For example, transmissive | pervious photointerrupter SG206 (made by Kodenshi Co., Ltd.) etc. are mentioned.

<撹拌翼又は撹拌子の位置情報に基づき撮像する時期を決定する手段、及び撹拌翼又は撹拌子の位置情報に基づき撮像する時期を決定する工程>
前記撹拌翼又は撹拌子の位置情報に基づき撮像する時期を決定する手段は、撹拌翼又は撹拌子の位置情報を撮像手段が画像を取得するための信号を出力する手段である。
前記撹拌翼又は撹拌子の位置情報に基づき撮像する時期を決定する工程は、撹拌翼又は撹拌子の位置情報を撮像手段が画像を取得するための信号を出力する工程である。
前記撹拌翼又は撹拌子の位置情報に基づき撮像する時期を決定する工程は、前記撹拌翼又は撹拌子の位置情報に基づき撮像する時期を決定する手段により好適に実施することができる。
前記撹拌翼又は撹拌子の位置情報に基づき撮像する時期を決定する手段としては、例えば、パルスジェネレータ、マイクロコントローラなどが挙げられる。
<Means for Determining Image Timing Based on Position Information of Stirrer Blade or Stirrer, and Step of Determining Time to Image Based on Position Information of Stirrer Blade or Stirrer>
The means for determining the timing for imaging based on the position information of the stirring blade or the stirring bar is a means for outputting a signal for the imaging means to acquire an image of the position information of the stirring blade or the stirring bar.
The step of determining the timing of imaging based on the position information of the stirring blade or the stirring bar is a step of outputting a signal for the imaging means to acquire an image of the position information of the stirring blade or the stirring bar.
The step of determining the image capturing time based on the position information of the stirring blade or the stirring bar can be suitably performed by means for determining the time of image capturing based on the position information of the stirring blade or the stirring bar.
Examples of the means for determining the timing of imaging based on the position information of the stirring blade or the stirring bar include a pulse generator and a microcontroller.

以下、本発明の撹拌微小物体観察装置の具体的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明することにより、本発明の撹拌微小物体観察方法について説明する。   Hereinafter, specific embodiments of the stirring micro object observation device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, and the stirring micro object observation method of the present invention will be described.

<第一の実施形態>
図1は、本発明の撹拌微小物体観察装置の一例の概略模式図であり、図2〜図4は、図1に示す撹拌微小物体観察装置に使用可能な撹拌翼の形状を示す平面図であり、図5は、図1に示す撹拌微小物体観察装置の一例を示すブロック図であり、図6及び図7は、図1に示す撹拌微小物体撹拌装置の使用時における撹拌翼、位置情報検出手段、及び開口部の位置関係の一例を示すA−A線における断面図である。これらの図を用いて、図1の撹拌微小物体観察装置を用いた撹拌微小物体観察方法について説明する。
<First embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram of an example of a stirring micro object observation apparatus according to the present invention, and FIGS. 2 to 4 are plan views showing shapes of stirring blades that can be used in the stirring micro object observation apparatus shown in FIG. FIG. 5 is a block diagram showing an example of the stirring minute object observation device shown in FIG. 1, and FIGS. 6 and 7 show the stirring blade and position information detection when the stirring minute object stirring device shown in FIG. 1 is used. It is sectional drawing in the AA line which shows an example of the positional relationship of a means and an opening part. With reference to these drawings, a stirring minute object observation method using the stirring minute object observation apparatus of FIG. 1 will be described.

撹拌微小物体観察装置1は、筐体10と透明容器20とを有し、前記筐体10の内部に
撮像手段である顕微鏡ユニット50を備え、前記透明容器20は前記筐体10の上側底面に設置され、前記透明容器20内部を照明するための照明用光源200は、透明容器20の上部、かつ顕微鏡ユニット50の真上に位置している。
The stirring minute object observation apparatus 1 includes a housing 10 and a transparent container 20, and includes a microscope unit 50 that is an imaging unit inside the housing 10, and the transparent container 20 is disposed on an upper bottom surface of the housing 10. The illumination light source 200 that is installed and illuminates the inside of the transparent container 20 is located above the transparent container 20 and directly above the microscope unit 50.

前記筐体10としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜形状、構造、大きさ、及び材質を選択することができる。
前記筐体10の形状としては、その内部に収容する顕微鏡ユニット50、及び筐体10の上側に積載する透明容器20を安定して設置することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、立方体形状、直方体形状が好ましい。
前記筐体10の構造としては、内部に顕微鏡ユニット50を収容するための空洞、上部に積載する透明容器20の内部を顕微鏡ユニット50により撮像するための開口部11、及び撹拌翼21の位置情報を検出するための位置情報検出手段として反射型フォトセンサ300を有している。前記反射型フォトセンサ300は、発光素子302と受光素子303を備えたセンサであり、図1に示すように、筐体10の上側底面に貫通して取り付けられている。また、図5に示すような周辺回路を構成することにより発光素子302から発せられた光が反射され、受光素子303が反射した光を受光し、その光を電圧信号401として出力することができる。
前記筐体10の大きさとしては、内部に撮像手段及び位置情報検出手段を収容できることができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記筐体10の材質としては、筐体10に加わる荷重に耐えることができる材質であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
There is no restriction | limiting in particular as the said housing | casing 10, According to the objective, a shape, a structure, a magnitude | size, and a material can be selected suitably.
The shape of the casing 10 is not particularly limited as long as the microscope unit 50 accommodated therein and the transparent container 20 loaded on the upper side of the casing 10 can be stably installed, and are appropriately selected according to the purpose. For example, a cubic shape and a rectangular parallelepiped shape are preferable.
The structure of the casing 10 includes a cavity for accommodating the microscope unit 50 therein, an opening 11 for imaging the inside of the transparent container 20 loaded on the upper portion by the microscope unit 50, and position information of the stirring blade 21 The reflection type photosensor 300 is provided as position information detection means for detecting the above. The reflective photosensor 300 is a sensor including a light emitting element 302 and a light receiving element 303, and is attached to the upper bottom surface of the housing 10 as shown in FIG. Further, by configuring a peripheral circuit as shown in FIG. 5, light emitted from the light emitting element 302 is reflected, light reflected by the light receiving element 303 is received, and the light can be output as a voltage signal 401. .
The size of the casing 10 is not particularly limited as long as the imaging unit and the position information detection unit can be accommodated therein, and can be appropriately selected according to the purpose.
The material of the housing 10 is not particularly limited as long as it can withstand the load applied to the housing 10 and can be appropriately selected according to the purpose.

前記透明容器20には、微生物を含んだ培養液25が入っており、前記培養液25を撹拌するための撹拌翼21、撹拌翼21を回転させるモーター24、及びその動力を伝えるシャフト23が備えられており、回転運動する撹拌翼21により前記培養液25を撹拌することにより、前記培養液25中の微生物を沈殿させることなく培養させることができる。   The transparent container 20 contains a culture solution 25 containing microorganisms, and includes a stirring blade 21 for stirring the culture solution 25, a motor 24 for rotating the stirring blade 21, and a shaft 23 for transmitting the power. In addition, by stirring the culture solution 25 with the stirring blade 21 that rotates, the microorganisms in the culture solution 25 can be cultured without being precipitated.

前記透明容器20としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜形状、構造、大きさ、及び材質を選択することができる。
前記透明容器20の形状としては、撹拌翼21に動力を伝えるためのシャフト23の設置を妨げるものでなければ特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、円筒形の形状などが挙げられる。
前記透明容器20の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、全体として透明である必要はなく、部分的に透明な部分を有する構造とすることができる。
前記透明容器20の材質としては、特に制限はなく、照明光のうち観察に必要な成分の波長が透過することのできる材料を用いることができ、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、ガラス、石英などが挙げられる。
There is no restriction | limiting in particular as the said transparent container 20, According to the objective, a shape, a structure, a magnitude | size, and a material can be selected suitably.
The shape of the transparent container 20 is not particularly limited as long as it does not hinder the installation of the shaft 23 for transmitting power to the stirring blade 21 and can be appropriately selected according to the purpose. Can be mentioned.
There is no restriction | limiting in particular as a structure of the said transparent container 20, Although it can select suitably according to the objective, For example, it does not need to be transparent as a whole, and it can be set as the structure which has a partially transparent part.
There is no restriction | limiting in particular as a material of the said transparent container 20, The material which can permeate | transmit the wavelength of the component required for observation among illumination light can be used, Although it can select suitably according to the objective, For example, glass And quartz.

前記透明容器20としては、例えば、円筒形の形状のビーカーが好ましい。   For example, a cylindrical beaker is preferable as the transparent container 20.

前記撹拌翼21としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜形状、構造、大きさ、及び材質を選択することができる。
前記撹拌翼21の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、図2のような分岐のない直線形状のものや、図3及び図4のようにシャフトを中心に三叉、又は四叉に分岐している形状のものが挙げられる。
前記撹拌翼21の材質としては、耐食性を有し、かつ位置情報検出手段による検出を行う点から、金属光沢を有することが好ましい。前記材質としては、例えば、ステンレスなどが挙げられる。
There is no restriction | limiting in particular as the said stirring blade 21, According to the objective, a shape, a structure, a magnitude | size, and a material can be selected suitably.
There is no restriction | limiting in particular as a shape of the said stirring blade 21, Although it can select suitably according to the objective, For example, a linear shape without a branch like FIG. 2, or like FIG.3 and FIG.4 The thing of the shape branched to the trident or the four fork centering on the shaft is mentioned.
The material of the stirring blade 21 preferably has a metallic luster because it has corrosion resistance and is detected by the position information detecting means. Examples of the material include stainless steel.

前記顕微鏡ユニット50は、対物レンズ51、鏡筒52、カメラ53を少なくとも有し、前記顕微鏡ユニット50の真上に空いた開口部11から透明容器20に向けて対物レンズ51を設置している。   The microscope unit 50 includes at least an objective lens 51, a lens barrel 52, and a camera 53, and the objective lens 51 is installed toward the transparent container 20 from the opening 11 vacated immediately above the microscope unit 50.

前記対物レンズ51としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、結像レンズを備えた鏡筒を利用した構成においては、無限系の対物レンズ、結像レンズを備えていない鏡筒を利用した構成においては有限系の対物レンズなどが挙げられる。
前記結像レンズを備えた鏡筒としては、市販品を用いることができ、前記市販品としては、例えば、株式会社ニコン製小型落射顕微鏡CMシリーズなどが挙げられる。
前記無限系の対物レンズとしては、市販品を用いることができ、前記市販品としては、例えば、株式会社ニコン製、明視野用対物レンズ CF IC EPI Planシリーズなどが挙げられる。
前記有限系レンズとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、DIN規格に準拠した対物レンズなどが挙げられる。
The objective lens 51 is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, in a configuration using a lens barrel provided with an imaging lens, an infinite objective lens or imaging lens is used. In a configuration using a lens barrel that is not provided, a finite objective lens or the like may be used.
As the lens barrel provided with the imaging lens, a commercially available product can be used, and examples of the commercially available product include a small incident light microscope CM series manufactured by Nikon Corporation.
A commercially available product can be used as the infinite objective lens. Examples of the commercially available product include Nikon Corporation, bright field objective lens CF IC EPI Plan series, and the like.
There is no restriction | limiting in particular as said finite system lens, According to the objective, it can select suitably, For example, the objective lens based on DIN specification etc. are mentioned.

次に、本発明の撹拌微小物体観察方法の第一の実施形態について、図5〜図7を用いて説明する。図5に示ように、前記反射型フォトセンサ300は電源電圧304(+5V等)、抵抗305、及び抵抗306に接続され、前記抵抗305及び前記抵抗306はそれぞれ発光素子302の光量調節、及び受光素子303受光信号レベルの調節に必要な抵抗を表している。図6において、位置情報検出手段である反射型フォトセンサ300は、透明容器20の下側底面と対向しており、回転運動している撹拌翼21が反射型フォトセンサ300の上部に位置する瞬間に、発光素子302から発光された光が撹拌翼21により反射され、その反射された光を受光素子303によって検出する。前記受光素子303が光を検出すると、電圧信号401が出力され、前記電圧信号401はパルスジェネレータ40に入力される。即ち、撹拌翼21が反射型フォトセンサ300の上部に位置すると、電圧信号401が所定の値以上(閾値以上)出力され、パルスジェネレータ40から撮像する時期を決定するトリガ信号A402をカメラ53に出力することによって、カメラ53が撮像動作を行い、画像データ403を取得する。カメラ53が画像データ403を取得すると、前記画像データ403をUSB(Universal Serial Bus)ケーブル又はLAN(Local Area Network)ケーブルなどの伝送路を用いてコンピュータ60へ送信し、保存する。 Next, a first embodiment of the stirring minute object observation method of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 5, the reflective photosensor 300 is connected to a power supply voltage 304 (+ 5V, etc.), a resistor 305, and a resistor 306. The resistor 305 and the resistor 306 respectively adjust the light amount of the light emitting element 302 and receive light. The element 303 represents a resistance necessary for adjusting the light reception signal level. In FIG. 6, the reflective photosensor 300 as position information detection means faces the lower bottom surface of the transparent container 20, and the moment when the rotating stirring blade 21 is positioned above the reflective photosensor 300. In addition, the light emitted from the light emitting element 302 is reflected by the stirring blade 21, and the reflected light is detected by the light receiving element 303. When the light receiving element 303 detects light, a voltage signal 401 is output, and the voltage signal 401 is input to the pulse generator 40. That is, when the stirring blade 21 is positioned above the reflective photosensor 300, the voltage signal 401 is output at a predetermined value or more (more than a threshold value), and the trigger signal A 1 402 that determines the timing of imaging from the pulse generator 40 is displayed on the camera 53. The camera 53 performs an imaging operation and acquires image data 403. When the camera 53 acquires the image data 403, the image data 403 is transmitted to the computer 60 using a transmission path such as a USB (Universal Serial Bus) cable or a LAN (Local Area Network) cable and stored.

前記撮像する時期とは、位置情報検出手段が撹拌翼又は撹拌子が特定の場所に位置したことを検出する時期を意味する。第一の実施形態における前記位置情報検出手段が撹拌翼又は撹拌子が特定の場所に位置したことを検出する時期とは、位置情報検出手段が撹拌翼又は撹拌子により光源からの光が遮られ、かつ撮像手段は光源からの光が遮られない時期を意味する。前記撮像する時期は、前記撹拌翼の種類、及び位置情報検出手段の取り付け位置により変化する。前記撮像する時期としては、例えば、図2の形状の撹拌翼21を使用した場合には、図6及び図7に示すように筐体10の上側底面の開口部11の位置と反射型フォトセンサ300との位置は、開口部11、透明容器の底面の中心、及び前記反射型フォトセンサ300からなる扇形の中心角が90°となる位置に配置する構成とすることができる。   The imaging time means a time when the position information detecting means detects that the stirring blade or the stirring bar is located at a specific place. In the first embodiment, the position information detection means detects that the stirring blade or the stirring bar is located at a specific location. The position information detection means blocks the light from the light source by the stirring blade or the stirring bar. The imaging means means a time when the light from the light source is not blocked. The timing for imaging varies depending on the type of the stirring blade and the position where the position information detecting means is attached. For example, when the stirring blade 21 having the shape shown in FIG. 2 is used as the time for imaging, the position of the opening 11 on the upper bottom surface of the housing 10 and the reflection type photosensor as shown in FIGS. The position 300 can be arranged at a position where the opening 11, the center of the bottom surface of the transparent container, and the central angle of the sector formed by the reflective photosensor 300 are 90 °.

このような構成にすることにより、図7に示すように、撹拌翼21が反射型フォトセンサ300の上部に位置すると、前記反射型フォトセンサ300が撹拌翼21を検出し、パルスジェネレータ40を通してカメラ53に信号を出力する。このため、撮像する時期において、撹拌翼21は反射型フォトセンサ300の上部に位置するため、前記撹拌翼21が照明光を遮ってしまうこと、前記撹拌翼21の撮像画像への写り込み、並びに撹拌翼21の反射光及び散乱光の写り込みによる画質劣化を引き起こすことを抑制することができる。また、撮像を行う時期を撹拌翼21によって決定することができるため、画像データ403取得時の条件を容易に制御でき、安定したデータを取得することができる。   With this configuration, as shown in FIG. 7, when the stirring blade 21 is positioned above the reflective photosensor 300, the reflective photosensor 300 detects the stirring blade 21 and passes the pulse generator 40 to the camera. A signal is output to 53. For this reason, since the stirring blade 21 is positioned above the reflective photosensor 300 at the time of imaging, the stirring blade 21 blocks the illumination light, the reflected image of the stirring blade 21 appears in the captured image, and It is possible to suppress deterioration in image quality due to reflection of reflected light and scattered light from the stirring blade 21. In addition, since the timing for performing the imaging can be determined by the stirring blade 21, the conditions at the time of acquiring the image data 403 can be easily controlled, and stable data can be acquired.

<第二の実施形態>
図8は、本発明の撹拌微小物体観察装置の他の一例を示す概略模式図であり、図9〜図10は、図8に示す撹拌微小物体観察装置に使用可能な撹拌子の形状の一例を示す平面図であり、図11は、図8に示す撹拌微小物体観察装置に使用可能なローターの一例を示す平面図であり、図12は、図11に示すローターと位置情報検出手段である透過型フォトセンサとの位置関係を示すC−C線における断面図を示し、図13は、図8に示す撹拌微小物体観察装置に使用可能な照明手段の一例を示す平面図であり、図14は、図8に示す撹拌微小物体観察装置の一例を示すブロック図であり、図15〜図16は、図8に示す撹拌微小物体観察装置の使用時における撹拌翼、位置情報検出手段、及び開口部の位置関係の一例を示すB−B線における断面図である。これらの図を用いて、図8の撹拌微小物体観察装置を用いた撹拌微小物体観察方法について説明する。なお、実施形態2において、実施形態1と同様の符号については、特に説明のない限り、同様のものを用いることができる。
<Second Embodiment>
FIG. 8 is a schematic diagram showing another example of the stirring minute object observation apparatus of the present invention, and FIGS. 9 to 10 show examples of the shape of the stirring bar usable in the stirring minute object observation apparatus shown in FIG. FIG. 11 is a plan view showing an example of a rotor that can be used in the stirring minute object observation device shown in FIG. 8, and FIG. 12 shows the rotor and position information detection means shown in FIG. FIG. 13 is a plan view showing an example of illumination means that can be used in the stirring minute object observation device shown in FIG. 8, and FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line CC indicating the positional relationship with the transmission type photosensor. FIG. 15 is a block diagram illustrating an example of the stirring minute object observation device illustrated in FIG. 8, and FIGS. 15 to 16 illustrate stirring blades, position information detection means, and openings when the stirring minute object observation device illustrated in FIG. 8 is used. In the BB line showing an example of the positional relationship of the parts It is a surface view. The stirring minute object observation method using the stirring minute object observation apparatus in FIG. 8 will be described with reference to these drawings. In the second embodiment, the same reference numerals as those in the first embodiment can be used unless otherwise specified.

撹拌微小物体観察装置1は、筐体10と透明容器20とを有し、図8、及び13に示すように、前記筐体10の周側面に透明容器内を照明するための照明手段201としてLED光源204を備えたリング型LED光源203を有している。   The stirring minute object observation apparatus 1 includes a housing 10 and a transparent container 20, and as shown in FIGS. 8 and 13, as an illumination unit 201 for illuminating the inside of the transparent container on the peripheral side surface of the housing 10. A ring-type LED light source 203 having an LED light source 204 is provided.

前記リング型LED光源203としては、市販品を用いることができ、前記市販品としては、例えば、LED照明DR−LAシリーズ(日進電子工業株式会社製)などが挙げられる。   A commercially available product can be used as the ring-type LED light source 203. Examples of the commercially available product include LED lighting DR-LA series (manufactured by Nisshin Electronics Industry Co., Ltd.).

前記筐体10としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜形状、構造、大きさ、及び材質については選択することができる。
前記筐体10の構造としては、開口部11と同一底面に回転軸73により筐体10と接続しているローター70、及び撹拌子22の位置情報を検出するための位置情報検出手段として透過型フォトセンサ301を有している。
There is no restriction | limiting in particular as the said housing | casing 10, According to the objective, it can select suitably about a shape, a structure, a magnitude | size, and a material.
The structure of the housing 10 is a transmission type as position information detecting means for detecting position information of the rotor 70 connected to the housing 10 by the rotation shaft 73 on the same bottom surface as the opening 11 and the stirrer 22. A photo sensor 301 is included.

前記透明容器20には、細胞を含む培養液26が入っており、前記培養液26を撹拌するための撹拌子22が前記培養液26中に入れている。前記透明容器20は、落下細菌等の容器外の要因による前記培養液26の汚染を防ぐ目的で蓋27を設置することが好ましい。
前記蓋27の形状、構造、大きさ、材質については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、撹拌微小物体観察装置1の上部に設置された照明器具等による撮像画像への影響を防ぐ目的から、蓋27の材質としては、不透明なものを使用するか、蓋27に不透明なシールを添付することが好ましい。
本実施例では、前記透明容器20、前記撹拌子22、及び前記蓋27を個別に用意して組み合わせる例を示したが、透明容器、撹拌子、及び蓋が一体化されたものを用いた構成の容器を使用しても構わない。
前記透明容器、撹拌子、及び蓋が一体化されたものを用いた構成の容器としては、市販品を用いることができ、前記市販品としては、例えば、iPS細胞培養用シングルユースバイオリアクター(エイブル株式会社製)などが挙げられる。
The transparent container 20 contains a culture solution 26 containing cells, and a stirrer 22 for stirring the culture solution 26 is placed in the culture solution 26. The transparent container 20 is preferably provided with a lid 27 for the purpose of preventing contamination of the culture solution 26 due to factors outside the container such as falling bacteria.
The shape, structure, size, and material of the lid 27 are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. To the captured image by a lighting fixture or the like installed on the top of the stirring minute object observation device 1 For the purpose of preventing the influence of the above, it is preferable to use an opaque material for the lid 27 or attach an opaque seal to the lid 27.
In the present embodiment, the transparent container 20, the stirrer 22, and the lid 27 are separately prepared and combined. However, the transparent container 20, the stirrer, and the lid are integrated. The container may be used.
Commercially available products can be used as containers having a structure in which the transparent container, the stirring bar, and the lid are integrated. Examples of the commercially available products include a single-use bioreactor for culturing iPS cells (ABLE). Etc.).

図11に示すように、前記ローター70は、扁平円板形状であり、その周側面に歯型を有する歯車の形状である。前記ローター70は、前記筐体10の内部に備えられたモーター71の動力がピニオンギア72から伝達され回転する。図8に示すように、前記ローター70は、筐体10の上側底面と顕微鏡ユニット50との間に位置している。   As shown in FIG. 11, the rotor 70 has a flat disk shape and a gear shape having a tooth shape on the peripheral side surface thereof. The rotor 70 rotates when the power of a motor 71 provided in the housing 10 is transmitted from a pinion gear 72. As shown in FIG. 8, the rotor 70 is located between the upper bottom surface of the housing 10 and the microscope unit 50.

図11に示すように、前記ローター70の構造としては、回転軸73を中心として開口部75、スリット74、及び磁石76をそれぞれ点対称に2箇所ずつ有している。前記開口部75は、ローター70を貫通する円形の孔であり、筐体10内に設置された顕微鏡ユニット50が透明容器20内部を撮像するために開口している。
前記ローター70の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記ローター70の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
As shown in FIG. 11, the structure of the rotor 70 has two openings 75, slits 74, and magnets 76 around the rotation shaft 73 in two points symmetrically. The opening 75 is a circular hole that penetrates the rotor 70, and is opened for the microscope unit 50 installed in the housing 10 to image the inside of the transparent container 20.
There is no restriction | limiting in particular as a magnitude | size of the said rotor 70, According to the objective, it can select suitably.
There is no restriction | limiting in particular as a material of the said rotor 70, According to the objective, it can select suitably.

前記スリット74は、透過型フォトセンサ301により位置情報を検出するために開けられており、図11に示すように、前記開口部75の中心が筐体10に開けられた開口部11の中心と重なる位置を検出でき、撹拌子22の撮像への影響が最も小さくなるようにスリット74及び透過型フォトセンサ301の取り付け位置を調節することができる。   The slit 74 is opened to detect position information by the transmissive photosensor 301. As shown in FIG. 11, the center of the opening 75 is the center of the opening 11 opened in the housing 10. The overlapping position can be detected, and the mounting positions of the slit 74 and the transmissive photosensor 301 can be adjusted so that the influence on the imaging of the stirrer 22 is minimized.

前記透明容器20内の撹拌子22は、ローター70の磁石76により回転する動力が伝えられる。よって、撹拌子22は常にローター70の磁石76の位置に従って回転することになるため、スリット74及び開口部75と撹拌子22が重なることを防ぐことができるため、撮像する時期において、撹拌子22が対物レンズ51上に位置することを防ぐことができ、撮像した画像への撹拌子22の写り込みを防ぐことができる。
前記撹拌子22の形状、構造、大きさ、材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、磁気を帯びていることが好ましい。
The stirring element 22 in the transparent container 20 is transmitted with power rotating by the magnet 76 of the rotor 70. Therefore, since the stirring bar 22 always rotates according to the position of the magnet 76 of the rotor 70, the stirring bar 22 can be prevented from overlapping with the slit 74 and the opening 75, so that the stirring bar 22 can be used at the time of imaging. Can be prevented from being positioned on the objective lens 51, and the reflection of the stirrer 22 into the captured image can be prevented.
There is no restriction | limiting in particular as a shape, a structure, a magnitude | size, and a material of the said stirring element 22, Although it can select suitably according to the objective, It is preferable to have magnetism.

図12に示すように、前記透過型フォトセンサ301は、発光素子302と受光素子303が対向しており、ローター70は前記透過型フォトセンサ301のコの字型の溝部に一部が収容されるように配置されている。通常は、ローター70により、発光素子302からの光は受光素子303に受光されないが、ローター70が回転し、発光素子302の光軸上にスリット74が位置すると、受光素子303が発光素子302の光を電圧信号401として検出する。   As shown in FIG. 12, the transmissive photosensor 301 has a light emitting element 302 and a light receiving element 303 facing each other, and the rotor 70 is partially accommodated in a U-shaped groove of the transmissive photosensor 301. It is arranged so that. Normally, the light from the light emitting element 302 is not received by the light receiving element 303 by the rotor 70, but when the rotor 70 rotates and the slit 74 is positioned on the optical axis of the light emitting element 302, the light receiving element 303 is moved to the light emitting element 302. Light is detected as a voltage signal 401.

次に、本発明の撹拌微小物体観察方法の第二の実施形態について、図14〜図16を用いて説明する。図14に示すように、前記透過型フォトセンサ301は電源電圧304(+5V等)、抵抗305、及び抵抗306に接続され、前記抵抗305及び前記抵抗306はそれぞれ発光素子302の光量調節、及び受光素子303受光信号レベルの調節に必要な抵抗を表している。図15及び図16において、位置情報検出手段である透過型フォトセンサ301は、透過型フォトセンサ301の溝部に配置されている発光素子302及び受光素子303の光軸上にスリット74が位置する瞬間に、位置情報を検出する。前記受光素子303が光を検出すると、電圧信号401が出力され、前記電圧信号401はパルスジェネレータ40に入力される。即ち、前記透過型フォトセンサ301の光軸上にスリット74が位置すると、電圧信号401が所定の値以上(閾値以上)出力され、パルスジェネレータ40から撮像の時期を決定するトリガ信号A402をカメラ53へ、撮像する瞬間に照明を発光させるためのトリガ信号A404を発生させ、照明用制御装置202によりトリガ信号B405をリング型LED光源203に出力することによりストロボ発光させる。ここで、前記トリガ信号A402及びトリガ信号A404が発せられる時期は同一ではなく、カメラ53がトリガ信号A402を受けてから実際に撮像するまでの時間間隔と、トリガ信号A404を受けた照明用制御装置202がリング型LED光源203を点灯させるまでの時間間隔との差を考慮し予め調整することができる。
顕微鏡ユニット50のカメラ53は、トリガ信号A402を入力されることにより、撮像動作を行い、前記画像データ403をUSB(Universal Serial Bus)ケーブル又はLAN(Local Area Network)ケーブルなどの伝送路を用いてコンピュータ60へ送信し、保存する。
Next, a second embodiment of the stirring microscopic object observation method of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 14, the transmissive photosensor 301 is connected to a power supply voltage 304 (+5 V, etc.), a resistor 305, and a resistor 306, and the resistor 305 and the resistor 306 respectively adjust the light amount of the light emitting element 302 and receive light. The element 303 represents a resistance necessary for adjusting the light reception signal level. 15 and 16, the transmissive photosensor 301 serving as position information detection means is a moment when the slit 74 is positioned on the optical axis of the light emitting element 302 and the light receiving element 303 arranged in the groove of the transmissive photosensor 301. In addition, position information is detected. When the light receiving element 303 detects light, a voltage signal 401 is output, and the voltage signal 401 is input to the pulse generator 40. That is, when the slit 74 is positioned on the optical axis of the transmissive photosensor 301, the voltage signal 401 is output at a predetermined value or more (a threshold value or more), and the trigger signal A 1 402 for determining the imaging timing from the pulse generator 40 is output. A trigger signal A 2 404 is generated for causing the camera 53 to emit light at the moment of imaging, and the trigger signal B 405 is output to the ring-type LED light source 203 by the illumination control device 202 to cause strobe light emission. Here, the timing at which the trigger signal A 1 402 and the trigger signal A 2 404 are generated is not the same, the time interval from when the camera 53 receives the trigger signal A 1 402 until the actual imaging is performed, and the trigger signal A 2. The lighting control device 202 having received 404 can be adjusted in advance in consideration of the difference from the time interval until the ring-type LED light source 203 is turned on.
The camera 53 of the microscope unit 50 receives the trigger signal A 1 402 to perform an imaging operation, and transfers the image data 403 through a transmission path such as a USB (Universal Serial Bus) cable or a LAN (Local Area Network) cable. Used to transmit to the computer 60 for storage.

前記撮像する時期とは、位置情報検出手段が撹拌翼又は撹拌子が特定の場所に位置したことを検出する時期を意味する。第二の実施形態における前記位置情報検出手段が撹拌翼又は撹拌子が特定の場所に位置したことを検出する時期とは、ローター70のスリット74が位置情報検出手段である透過型フォトセンサ301の場所に位置する時期を意味する。前記撮像する時期は、前記撹拌子の種類、及び位置情報検出手段の取り付け位置により変化する。前記撮像する時期としては、例えば、図9の形状の撹拌子22を使用した場合には、図15及び図16に示すように筐体10の上側底面の開口部11の位置と撹拌子22の端点との位置は、開口部11、透明容器の底面の中心、及び前記撹拌子22の端点からなる扇形の中心角が90°となる位置に配置する構成とすることができる。   The imaging time means a time when the position information detecting means detects that the stirring blade or the stirring bar is located at a specific place. The time when the position information detecting means in the second embodiment detects that the stirring blade or the stirring bar is located at a specific location is the time when the slit 74 of the rotor 70 is the position information detecting means of the transmission type photosensor 301. Means the time of the location. The timing for imaging varies depending on the type of the stirring bar and the mounting position of the position information detecting means. For example, when the stirrer 22 having the shape shown in FIG. 9 is used, the position of the opening 11 on the upper bottom surface of the housing 10 and the position of the stirrer 22 as shown in FIGS. The position with respect to the end point may be arranged at a position where the center angle of the sector formed by the opening 11, the center of the bottom surface of the transparent container, and the end point of the stirrer 22 is 90 °.

このような構成にすることにより、撹拌子が照明光を遮ってしまうこと、撹拌子の撮像画像への写り込み、及び撹拌子の反射光及び散乱光の写り込みによる画質劣化を引き起こすことを抑制することができる。また、撹拌子の位置情報により、照明手段が制御されているため、溶媒中の撹拌微小物体の動態が激しい場合において露光時間を短くしても適正露出で撹拌微小物体を撮像することができ、撹拌子の写り込み、及び画像ボケを抑制し、安定した画像データを取得することができる。   By adopting such a configuration, it is possible to suppress the stirrer from blocking the illumination light, the reflection of the stirrer in the captured image, and the deterioration of the image quality due to the reflection of the reflected light and scattered light of the stirrer. can do. In addition, since the illumination means is controlled by the position information of the stirrer, the stirring minute object can be imaged with appropriate exposure even if the exposure time is shortened when the dynamics of the stirring minute object in the solvent is intense, Stable image data can be acquired by suppressing the reflection of the stirrer and image blur.

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 容器内で撹拌される液体に含まれる微小物体を、前記容器の底面から前記容器の内部方向へ撮像する撮像手段と、
前記容器の内部を照明する照明手段と、
前記液体の撹拌に用いられる回転運動する撹拌翼又は撹拌子の位置を検出する位置情報検出手段と、
前記位置情報検出手段により検出した前記撹拌翼又は撹拌子の位置情報に基づき撮像する時期を決定する手段と、を有することを特徴とする撹拌微小物体観察装置である。
<2> 前記撮像手段が、顕微鏡ユニットである前記<1>に記載の撹拌微小物体観察装置である。
<3> 前記顕微鏡ユニットが、対物レンズ、鏡筒、及びカメラからなる前記<2>に記載の撹拌微小物体観察装置である。
<4> 前記対物レンズが、有限系レンズ、及び有限系レンズと無限系レンズと結像レンズとからなる対物レンズの少なくともいずれかである前記<3>に記載の撹拌微小物体観察装置である。
<5> 前記カメラに備えられる撮像素子が、CCD及びCMOSの少なくともいずれかである前記<3>から<4>のいずれかに記載の撹拌微小物体観察装置である。
<6> 前記照明手段が、前記容器の側面から下底面側に向かって光を照射する前記<1>から<5>のいずれかに記載の撹拌微小物体観察装置である。
<7> 前記照明手段が、ハロゲンランプ、及びLEDランプの少なくともいずれかである前記<1>から<6>のいずれかに記載の撹拌微小物体観察装置である。
<8> 前記位置情報検出手段が、フォトセンサである前記<1>から<7>のいずれかに記載の撹拌微小物体観察装置である。
<9> 前記位置情報検出手段が、反射型フォトセンサ、透過型フォトセンサ、メカニカルスイッチ、及びカメラを用いて撹拌翼又は撹拌子の動きを撮像して画像から撹拌翼又は撹拌子の位置を検出する方法から選択される少なくとも1種である前記<1>から<8>に記載の撹拌微小物体観察装置である。
<10> 容器内で撹拌される液体に含まれる微小物体を、前記容器の底面から前記容器の内部方向へ撮像する撮像工程と、
前記容器の内部を照明する照明工程と、
前記液体の撹拌に用いられる回転運動する撹拌翼又は撹拌子の位置を検出する位置情報検出工程と、
前記位置情報検出工程により検出した前記撹拌翼又は撹拌子の位置情報に基づき撮像する時期を決定する工程と、を含むことを特徴とする撹拌微小物体観察方法である。
As an aspect of this invention, it is as follows, for example.
<1> Imaging means for imaging a minute object contained in the liquid stirred in the container from the bottom surface of the container toward the inside of the container;
Illumination means for illuminating the interior of the container;
Position information detection means for detecting the position of a rotating stirring blade or stirring bar used for stirring the liquid;
A stirring microscopic object observing apparatus, comprising: means for determining a timing for imaging based on positional information of the stirring blade or the stirring bar detected by the position information detecting means.
<2> The stirring fine object observation device according to <1>, wherein the imaging unit is a microscope unit.
<3> The stirring microscopic object observation apparatus according to <2>, wherein the microscope unit includes an objective lens, a lens barrel, and a camera.
<4> The stirring minute object observation device according to <3>, wherein the objective lens is at least one of a finite system lens and an objective lens including a finite system lens, an infinite system lens, and an imaging lens.
<5> The stirring microscopic object observation apparatus according to any one of <3> to <4>, wherein the imaging element provided in the camera is at least one of a CCD and a CMOS.
<6> The stirring fine object observation device according to any one of <1> to <5>, wherein the illumination unit irradiates light from a side surface of the container toward a lower bottom surface side.
<7> The stirring fine object observation device according to any one of <1> to <6>, wherein the illumination unit is at least one of a halogen lamp and an LED lamp.
<8> The stirring fine object observation device according to any one of <1> to <7>, wherein the position information detection unit is a photosensor.
<9> The position information detection means detects the position of the stirring blade or the stirring bar from the image by capturing the motion of the stirring blade or the stirring bar using a reflection type photo sensor, a transmission type photo sensor, a mechanical switch, and a camera. The stirring microscopic object observing device according to <1> to <8>, wherein the stirring microscopic object observation device is at least one selected from a method for performing the above.
<10> An imaging step of imaging a minute object included in the liquid stirred in the container from the bottom surface of the container toward the inside of the container;
An illumination process for illuminating the interior of the container;
A position information detecting step for detecting the position of a rotating stirring blade or stirring bar used for stirring the liquid;
And a step of determining a timing for imaging based on the position information of the stirring blade or the stirring bar detected by the position information detecting step.

前記<1>から<9>のいずれかに記載の撹拌微小物体観察装置、及び前記<10>に記載の撹拌微小物体観察方法によると、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。   According to the stirring minute object observation device according to any one of <1> to <9> and the stirring minute object observation method according to <10>, the problems in the related art are solved, and the object of the invention Can be achieved.

特開2014−42463号公報JP 2014-42463 A 特開2014−55796号公報JP 2014-55796 A 特表2008−526203号公報Special table 2008-526203 gazette 特開2014−200241号公報JP 2014-200241 A

1 撹拌微小物体観察装置
10 筐体
21 撹拌翼
22 撹拌子
25 微生物を含んだ培養液
26 細胞を含んだ培養液
200 照明用光源
202 照明用制御装置
203 リング型LED光源
300 反射型フォトセンサ
301 透過型フォトセンサ
302 発光素子
303 受光素子
40 パルスジェネレータ
50 顕微鏡ユニット
51 対物レンズ
52 鏡筒
53 カメラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stirring minute object observation apparatus 10 Case 21 Stirring blade 22 Stirrer 25 Culture solution containing microorganisms 26 Culture solution containing cells 200 Illumination light source 202 Illumination control device 203 Ring LED light source 300 Reflective photosensor 301 Transmission Type photosensor 302 light emitting element 303 light receiving element 40 pulse generator 50 microscope unit 51 objective lens 52 lens barrel 53 camera

Claims (4)

容器内で撹拌される液体に含まれる微小物体を、前記容器の底面から前記容器の内部方向へ撮像する撮像手段と、
前記容器の内部を照明する照明手段と、
前記液体の撹拌に用いられる回転運動する撹拌翼又は撹拌子の位置を検出する位置情報検出手段と、
前記位置情報検出手段により検出した前記撹拌翼又は撹拌子の位置情報に基づき撮像する時期を決定する手段と、を有することを特徴とする撹拌微小物体観察装置。
Imaging means for imaging a minute object contained in the liquid stirred in the container from the bottom surface of the container toward the inside of the container;
Illumination means for illuminating the interior of the container;
Position information detection means for detecting the position of a rotating stirring blade or stirring bar used for stirring the liquid;
A stirring micro-object observation apparatus, comprising: means for determining a timing for imaging based on position information of the stirring blade or the stirring bar detected by the position information detecting means.
前記照明手段が、前記容器の側面から下底面側に向かって光を照射する請求項1に記載の撹拌微小物体観察装置。   The stirring microscopic object observation apparatus according to claim 1, wherein the illumination unit irradiates light from a side surface of the container toward a lower bottom surface side. 前記位置情報検出手段が、フォトセンサである請求項1から2のいずれかに記載の撹拌微小物体観察装置。   The stirring fine object observation apparatus according to claim 1, wherein the position information detection unit is a photosensor. 容器内で撹拌される液体に含まれる微小物体を、前記容器の底面から前記容器の内部方向へ撮像する撮像工程と、
前記容器の内部を照明する照明工程と、
前記液体の撹拌に用いられる回転運動する撹拌翼又は撹拌子の位置を検出する位置情報検出工程と、
前記位置情報検出工程により検出した前記撹拌翼又は撹拌子の位置情報に基づき撮像する時期を決定する工程と、を含むことを特徴とする撹拌微小物体観察方法。
An imaging step of imaging a minute object contained in the liquid stirred in the container from the bottom surface of the container toward the inside of the container;
An illumination process for illuminating the interior of the container;
A position information detecting step for detecting the position of a rotating stirring blade or stirring bar used for stirring the liquid;
A method for observing a stirring minute object, comprising: a step of determining an image capturing time based on position information of the stirring blade or the stirring bar detected by the position information detecting step.
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