JP2019016859A - 観察装置および観察方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】観察装置が試料に及ぼす温度上昇について考慮し、所定の範囲内に温度を維持しながら撮像部によって画像を取得可能な観察装置および観察方法を提供する。【解決手段】撮像部の撮像位置を変更し(S107)、観察装置の内部の温度を計測し(S101、S117)、撮像部の撮像位置と、撮像部の動作を制御するにあたって、撮像部の撮像位置の変更と撮像部の撮像動作を繰り返し実行する稼働シーケンスを実行させ(S117〜S111)、計測される温度が所定の閾値を越えると稼働シーケンスを停止させ、撮像部の撮像位置の変更と撮像動作を実行しない状態を所定時間だけ継続する休止シーケンスに移行する(S119Yes→S127、S123Yes→S125)。【選択図】 図11
Description
本発明は、撮像位置を変更し、変更した位置で撮像部によって撮像を行い、この位置変更と撮像動作を繰り返し行う観察装置および観察方法に関する。
温度等の環境を一定に維持する恒温槽やインキュベータ等の内部に観察装置を長期間配置し、培養容器内の細胞等の試料を撮像部によって観察することが知られている。この観察装置は、恒温槽やインキュベータ等の内部であっても、電気性能を維持するために、通常、密閉構造となっている。撮像部によって細胞等の画像を撮像する際に、撮像部の電子部品等が発熱するので、恒温槽内の観察装置の周辺の温度、すなわち培養容器内の細胞等の試料の温度が変化する。
また、デジタルカメラ等において、ライブビュー画像を取得する時間が長くなると、撮像素子等の内部デバイスが発熱し、カメラ内の内部温度が上昇してしまい、ひいてはライブビュー画像表示停止の静止画の画質が劣化してしまう。そこで、ライブビュー表示が指示された時点における撮像素子の温度に基づいて、ライブビュー画像の表示処理を変更することにより、ライブビュー表示停止直後に撮影される静止画の画質の劣化を防止するようにしたデジタルカメラが提案されている(特許文献1参照)。
インキュベータ内に配置した細胞等の観察装置においては、観察装置の撮像部は、密閉されたインキュベータ内に配置されているのに対して、特許文献1に開示されるようなカメラは、開放された空間内にあり、両者の環境は異なっている。すなわち、特許文献1においては、カメラ外部に及ぼす温度上昇について考慮されていない。また、インキュベータ等の内部であっても温度変化によって、観察装置の近隣や観察装置の上に配置される試料の温度も変化してしまうという影響が生じる。しかしながら、特許文献1に開示されるような温度管理では、試料である細胞の温度変化の影響を回避できず、細胞培養等に支障をきたす。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、観察装置が試料に及ぼす温度上昇について考慮し、所定の範囲内に温度を維持しながら撮像部によって画像を取得可能な観察装置および観察方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため第1の発明に係る観察装置は、試料を撮像する撮像部を有する観察装置であって、上記撮像部の撮像位置を変更する撮像位置変更部と、上記観察装置の内部の温度を計測する温度計測部と、上記撮像位置変更部と上記撮像部の動作を制御する制御部と、を具備し、上記制御部は、上記撮像位置変更部による上記撮像部の撮像位置の変更と上記撮像部の撮像動作を繰り返し実行する稼働シーケンスを実行させ、上記計測される温度が所定の閾値を越えると上記稼働シーケンスを停止させ、上記撮像部の撮像位置の変更と撮像動作を実行しない状態を所定時間だけ継続する休止シーケンスに移行し、上記稼働シーケンスと上記休止シーケンスを繰り返して試料を観察する。
第2の発明に係る観察装置は、上記第1の発明において、上記閾値として、第1の閾値、第2の閾値、および第3の閾値があり、また所定時間として第1の所定時間および第2の所定時間があり、上記制御部は、上記稼働シーケンスの開始から第2の所定時間が経過するまでに、上記計測される温度が第2の閾値より大きく第1の閾値より小さい第3の閾値を越える場合は、上記第2の所定時間が経過した後も上記稼働シーケンスを継続させ、上記稼働シーケンスの開始から上記第2の所定時間が経過した後に、上記計測される温度が上記第1の閾値を越える場合は、上記稼働シーケンスを停止させ上記休止シーケンスに移行するとともに、上記第1の所定時間だけ上記休止シーケンスを継続する。
第3の発明に係る観察装置は、上記第1の発明において、上記閾値として、第1の閾値および第2の閾値があり、また所定時間として第1の所定時間および第2の所定時間があり、上記稼働シーケンスの開始から第2の所定時間経過した時に、上記計測される温度が上記第2の閾値を越え、かつ上記第1の閾値を越えない場合は、上記稼働シーケンスを継続させ、上記稼働シーケンスの開始から上記第2の所定時間が経過した後に、上記計測される温度が上記第1の閾値を越える場合は、上記稼働シーケンスを停止させ上記休止シーケンスに移行するとともに、上記第1の所定時間だけ上記休止シーケンスを継続する。
第4の発明に係る観察装置は、上記第1または第3の発明において、上記試料を配置する複数の異なる形状の容器を適用して観察可能であり、
上記制御部は、上記複数の異なる形状の容器うちから適用されている容器を特定する情報に応じて、第1の閾値と第2の閾値を変更する。
第5の発明に係る観察装置は、上記第2の発明において、上記制御部は、上記複数の異なる形状の容器うちから適用されている容器を特定する情報に応じて、上記第3の閾値を変更する。
上記制御部は、上記複数の異なる形状の容器うちから適用されている容器を特定する情報に応じて、第1の閾値と第2の閾値を変更する。
第5の発明に係る観察装置は、上記第2の発明において、上記制御部は、上記複数の異なる形状の容器うちから適用されている容器を特定する情報に応じて、上記第3の閾値を変更する。
第6の発明に係る観察装置は、上記第4または第5の発明において、上記複数の異なる形状の容器に関する情報を入力する入力部を有し、上記制御部は、上記入力部より入力される情報に基づいて、上記複数の形状の容器のうちから適用されている容器を特定する。
第7の発明に係る観察装置は、上記第6の発明において、上記観察装置と通信可能な外部制御装置を有し、上記入力部は、上記外部制御装置からの指示を受信して上記複数の異なる形状の容器に関する情報を入力する。
第8の発明に係る観察装置は、上記第4または第5の発明において、上記制御部は、上記撮像位置変更部による上記撮像部の撮像位置の変更と上記撮像部の撮像動作を繰り返し実行し、上記撮像部より生成される画像データに基づいて上記複数の異なる形状の容器のうちから適用されている容器を特定する。
第7の発明に係る観察装置は、上記第6の発明において、上記観察装置と通信可能な外部制御装置を有し、上記入力部は、上記外部制御装置からの指示を受信して上記複数の異なる形状の容器に関する情報を入力する。
第8の発明に係る観察装置は、上記第4または第5の発明において、上記制御部は、上記撮像位置変更部による上記撮像部の撮像位置の変更と上記撮像部の撮像動作を繰り返し実行し、上記撮像部より生成される画像データに基づいて上記複数の異なる形状の容器のうちから適用されている容器を特定する。
第9の発明に係る観察装置は、上記第1ないし第7の発明において、上記撮像部のフォーカスを調節するフォーカス部を有し、上記制御部は、上記稼働シーケンスの実行中に、上記撮像位置変更部による上記撮像部の撮像位置を変更させ、上記フォーカス部により上記撮像部のフォーカスを制御して合焦させ、上記撮像部により撮像動作を実行させ、上記休止シーケンス中は上記フォーカス部を動作させない。
第10の発明に係る観察装置は、上記第1または第9の発明において、上記温度計測部は、上記観察装置の異なる位置に複数の温度センサを有し、上記複数の温度センサの出力に基づいて、上記試料の温度を推定して計測される温度を決定する。
第10の発明に係る観察装置は、上記第1または第9の発明において、上記温度計測部は、上記観察装置の異なる位置に複数の温度センサを有し、上記複数の温度センサの出力に基づいて、上記試料の温度を推定して計測される温度を決定する。
第11の発明に係る観察装置は、試料を撮像する撮像部を有する観察装置であって、上記撮像部の撮像位置を変更する撮像位置変更部と、上記観察装置の内部の温度を計測する温度計測部と、上記撮像位置変更部と上記撮像部の動作を制御する制御部と、を具備し、上記制御部は、上記撮像位置変更部による上記撮像部の撮像位置の変更と上記撮像部の撮像動作を繰り返し実行する稼働シーケンスを実行させ、上記計測される温度が第1の閾値を越えると上記稼働シーケンスを停止させ、上記撮像部の撮像位置の変更と撮像動作を実行しない状態を第1の所定時間だけ継続する休止シーケンスに移行し、上記稼働シーケンスの開始から第2の所定時間経過した時に、上記計測される温度が上記第1の閾値より小さい第2の閾値を越え、かつ、上記第1の閾値を越えない場合は、上記稼働シーケンスを停止させて上記休止シーケンスに移行するとともに、上記第1の所定時間をより小さい第3の所定時間に変更する。
第12の発明に係わる観察装置は、試料を撮像する撮像部を有する観察装置であって、上記撮像部の撮像位置を変更する撮像位置変更部と、上記観察装置の内部の温度を計測する温度計測部と、上記撮像位置変更部と上記撮像部の動作を制御する制御部と、上記試料を配置する容器の情報を入力する入力部と、を具備し、上記制御部は、上記撮像位置変更部による上記撮像部の撮像位置の変更と上記撮像部の撮像動作を繰り返し実行する稼働シーケンスを実行させ、上記計測される温度が所定の閾値を越えると上記稼働シーケンスを停止させ、上記撮像部の撮像位置の変更と撮像動作を実行しない状態を所定時間だけ継続する休止シーケンスに移行し、上記入力部の情報に基づいて上記閾値または上記所定時間を変更する。
第12の発明に係わる観察装置は、試料を撮像する撮像部を有する観察装置であって、上記撮像部の撮像位置を変更する撮像位置変更部と、上記観察装置の内部の温度を計測する温度計測部と、上記撮像位置変更部と上記撮像部の動作を制御する制御部と、上記試料を配置する容器の情報を入力する入力部と、を具備し、上記制御部は、上記撮像位置変更部による上記撮像部の撮像位置の変更と上記撮像部の撮像動作を繰り返し実行する稼働シーケンスを実行させ、上記計測される温度が所定の閾値を越えると上記稼働シーケンスを停止させ、上記撮像部の撮像位置の変更と撮像動作を実行しない状態を所定時間だけ継続する休止シーケンスに移行し、上記入力部の情報に基づいて上記閾値または上記所定時間を変更する。
第13の発明に係る観察方法は、試料を撮像する撮像部を有する観察装置における観察方法であって、上記撮像部の撮像位置を変更し、上記観察装置の内部の温度を計測し、上記試料を配置する容器の情報を入力し、上記撮像部の撮像位置と、上記撮像部の動作を制御するにあたって、上記撮像部の撮像位置の変更と上記撮像部の撮像動作を繰り返し実行する稼働シーケンスを実行させ、上記計測される温度が所定の閾値を越えると上記稼働シーケンスを停止させ、上記撮像部の撮像位置の変更と撮像動作を実行しない状態を所定時間だけ継続する休止シーケンスに移行し、上記容器の情報に基づいて上記閾値または上記所定時間を変更する。
本発明によれば、観察装置が試料に及ぼす温度上昇について考慮し、所定の範囲内に温度を維持しながら撮像部によって画像を取得可能な観察装置および観察方法を提供することができる。
以下、図を用いて、本発明の一実施形態として細胞観察システムに適用した例について説明する。図1は、細胞観察システムの全体的構成を示すブロック図である。この細胞観察システムは、インキュベータ100、細胞培養容器80、細胞観察装置1、細胞観察主制御装置210、細胞観察副制御装置220、表示装置230、および入力装置240を有する。
インキュベータ100は、密閉構造となっており、その内部は一定温度(例えば、37.0度C)が維持されるように温度調節がなされる。また、湿度、酸素濃度、二酸化炭素濃度(例えば、5.0%)が一定に保たれるようにしてもよい。細胞培養容器80は、細胞を培養するための瓶、シャーレ等種々の大きさ・形状・材質等を有する。インキュベータ100において温度等が一定に維持された環境内で、細胞培養容器80内の細胞が培養される。細胞培養容器80の形状等について、図4を用いて後述する。
細胞観察装置1は、インキュベータ内に配置され、カメラ部(撮像部)10を有し、細胞培養容器80内の細胞を観察する。また、カメラ部10は後述するようにX軸、Y軸方向に移動可能であり、予め設定されているパターンに沿って自動的にカメラ部10の位置を変更し、変更した位置で細部培養容器80内の細胞の画像を取得することができる。なお、設定されているパターン以外にも、ユーザが任意に手動でカメラ部10の位置を移動させ、細胞の画像を取得することも勿論可能である。この細胞観察装置1の詳しい外観および電気的構成については図2および図3を用いて後述する。
細胞観察主制御装置210は、例えばパーソナルコンピュータ(PC)等であり、細胞観察装置1と無線通信または有線通信によって通信可能であり、細胞観察装置1の全体制御を行う。なお、細胞観察主制御装置210はPC以外にも、イントラネットで接続されたサーバー等に接続する制御装置であってもよい。
細胞観察主制御装置210には、表示装置230と入力装置240が接続されている。この接続は、有線であってもよく、また無線であってもよい。表示装置230は、モニタ等の表示部を有しており、細胞観察装置1の撮像部によって取得されたライブ画像および/または細胞観察主制御装置210によって記録された画像の再生画像を表示する。またこの表示部には、メニュー画面等、モード設定等種々の設定のための画面を表示する。
入力装置240は、キーボード等の入力インターフェースを有する。ユーザは入力装置240によって、種々のモード、細胞培養容器80等の情報入力等を行う。入力装置240、または細胞観察副制御装置220の表示部229(図2参照)は、試料を配置する容器の情報を入力する入力部として機能する(例えば、後述する図10のS65参照)。この入力部は、複数の異なる形状の容器に関する情報を入力する(例えば、後述する図4、図10のS65参照)。
細胞観察副制御装置220は、例えば、スマートフォン、タブレットPC等、携帯性があり、かつ無線通信によって細胞観察主制御装置210または細胞観察装置1と通信を行うことでき、細胞観察システムの制御を行うことができる。無線通信としては、WiFi通信等の無線通信の他、赤外線通信等であってもよい。細胞観察副制御装置220に表示部を設けておけば、細胞観察装置1によって取得したライブ画像の表示や記録画像の再生表示等を行うことができる。
細胞観察主制御装置210、細胞観察副制御装置220の少なくとも1つは、観察装置と通信可能な外部制御装置として機能する。上述の入力部は、外部制御装置からの指示を受信して複数の異なる形状の容器に関する情報を入力する(例えば、後述する図10のS65参照)。
このように本実施形態に係る細胞観察システムは、インキュベータ100内に、細胞培養容器80を配置し、この細胞培養容器80内で培養される細胞を、細胞観察装置1内の撮像部によって撮像して画像データを取得する。この取得された画像データは細胞観察主制御装置210および/または細胞観察副制御装置220に出力され、この出力された画像データが表示装置230に表示される。細胞を観察する際に、細胞培養容器80は、インキュベータ外に持ち出されることがなく、常に一定の温度等の環境の下で培養が可能となる。
次に、図2に示す外観斜視図を用いて、主として細胞観察装置1の構成について説明する。図2には、細胞観察システムの内、細胞観察装置1、細胞培養容器80、および細胞観察副制御装置220を示す。前述したように、この細胞観察システムの内、細胞観察装置1および細胞培養容器80は、インキュベータ内に配置され、細胞観察副制御装置220はインキュベータの外に配置されている。なお、細胞観察副制御装置220に代えて、細胞観察主制御装置210としてもよい。
細胞観察装置1の透明な天板40の上には細胞培養容器80を載置でき、細胞培養容器80で培養される試料81を透明な天板40を透して撮像し、撮像画像データを取得することができる。このため、細胞をインキュベータ100等内で環境を維持したまま培養し、インキュベータ100外の細胞観察副制御装置220や細胞観察主制御装置210等において、試料81等の計測や観察を行うことができる。インキュベータ100内で培養された細胞の観察や計測を遠隔で行うので、細胞観察装置1は省エネ性や信頼性の高い設計を行うことが望ましい。
細胞観察装置1は、カメラ部10、Yアクチュエータ31a、Xアクチュエータ31b、Y送りネジ32a、X送りネジ32b、移動制御部33、透明な天板40、外装体42を有する。カメラ部10はレンズ11aを有し、撮像センサ12a(図2参照)がレンズ11aによって形成された像を光電変換し、画像データを取得する。また、細胞観察装置1内には無線通信装置18が配置されており、細胞観察装置1の外部に配置される細胞観察副制御装置220内の通信部228と無線通信が可能である。カメラ部10の詳しい構成については、図3を用いて後述する。
カメラ部10は、X送りネジ32bに保持され、X送りネジ32bが回転することによって、X軸方向に移動可能である。X送りネジ32bは、Xアクチュエータ31bによって回転駆動される。Xアクチュエータ31bは、Y送りネジ32aに保持され、Y送りネジ32aが回転することによって、Y軸方向に移動可能である。Y送りネジ32aは、Yアクチュエータ31aによって回転駆動される。
移動制御部33は、Yアクチュエータ31aおよびXアクチュエータ31bの駆動制御を行い、カメラ部10を、予めプログラムされた手順に従って、X軸およびY軸方向に駆動制御する。また、ユーザがカメラ部10を特定の位置に移動させることも可能であり、この場合には、細胞観察副制御装置220によって手動で指示するので、移動制御部33は、ユーザの指示に従ってカメラ部10を移動させる。移動制御部33、Yアクチュエータ31aおよびXアクチュエータ31b等は、撮像部の撮像位置を変更する撮像位置変更部として機能する。
なお、後述するように、細胞観察装置1内には、内蔵の電源電池73が備えられ、移動制御部33、Yアクチュエータ31a、Xアクチュエータ31b、カメラ部10に電源が供給され、また各部の間で制御信号を双方向で通信するための通信ラインが設けられている。本実施形態では、電源として電源電池を使用することを想定しているが、これに限らず、AC電源によって電源供給するようにしてもよい。また各部の間の制御信号は有線通信で行うことを想定しているが、無線通信によって行うようにしてもよい。
上述のカメラ部10、Yアクチュエータ31a、Xアクチュエータ31b、Y送りネジ32a、X送りネジ32b、移動制御部33は、天板40および外装体42で構成される筐体内に配置されている。天板40および外装体42は、その内部に外部からの湿気が入り込まないような気密構造となっている。このため、インキュベータ内が高湿であっても、天板40および外装体42により構成される筐体の内部は、高湿となることがない。
天板40、外装体42で構成される筐体内には、内蔵センサとして装置内温度センサ43aが配置されている。内蔵センサとしては、本実施形態においては、細胞観察装置内の温度を検出するための温度センサを有しているが、これに限らず、圧力を検出するための圧力センサ、湿度を検出するための湿度センサ等を有していてもよい。温度センサ以外の2つのセンサのいずれか1つを有するだけでもよく、また他の項目を検出するためのセンサを配置してもよい。また、配置位置は、1か所にまとめる必要はなく、適宜分散して配置するようにしてもよい。
なお、天板40、外装体42で構成される筐体の外には、外部センサを配置するようにしてもよい。外部センサとしては、細胞観察装置外の温度を検出するための温度センサ、圧力を検出するための圧力センサ、湿度を検出するための湿度センサ、酸素濃度を検出するための酸素濃度センサ、窒素濃度を検出するための窒素濃度センサ、二酸化炭素濃度を検出するための二酸化濃度センサ等がある。これらのセンサのいずれか1つまたは複数であってもよく、また他の項目を検出するためのセンサを配置してもよい。また、配置位置は、1か所にまとめる必要はなく、適宜分散して配置するようにしてもよい。
透明な天板40の上側には、細胞培養容器80を載置することが可能であり、細胞培養容器80内には培地を充填し、試料81(細胞)を培養することができる。カメラ部10のレンズ11aは、透明な天板40を透して細胞培養容器80内の培地を撮像し、画像を観察することができる。細胞培養容器80内の細胞は、カメラ10によって撮像されることから、細胞培養容器80の底面(天板40と接する側)は透明であることが望ましい。
また、細胞観察装置1は、撮像された画像を解析することにより、試料81の細胞等をカウントすることができる。すなわち、カメラ部10は、Xアクチュエータ31aおよびYアクチュエータ31bによって移動しながら、細胞培養容器80内の試料81を観察し、また細胞等をカウントすることができる。
細胞観察副制御装置220は、通信部228を有し、細胞観察装置1内の無線通信装置18と無線通信が可能である。このため、細胞観察副制御装置220は、細胞観察装置1と離れた位置から、カメラ部10と通信を行い、カメラ部10を移動させ、またカメラ部10が取得した画像データを受信することができる。なお、細胞観察副制御装置220は、専用機器であってもよいが、スマートフォン等の情報端末機器を操作部として兼用するようにしてもよい。さらに、細胞観察副制御装置220は、パーソナルコンピュータ(PC)、サーバー等のコンピュータの付属の操作部を兼用するようにしてもよい。
また、細胞観察副制御装置220は表示部229を有してもよく、この場合には表示部229は細胞観察副制御装置220の各種モード、各種設定用のアイコン等の表示を行う。タッチパネルを設けておけば、タッチ操作により、各種入力を行うことができる。また、表示部229は、カメラ部10によって取得され、送信されてきた画像を表示する。
次に、図3を用いて、本実施形態に係る細胞観察装置1の主として電気的構成について説明する。細胞観察装置1は、カメラ部10、X/Yステージ部50、CPU(Central Processing Unit)60、装置内温度センサ43a、その他の周辺回路等を有する。
カメラ部10内は、フォーカスレンズ11aを含む撮影レンズを有する。このフォーカスレンズ11aを含む撮影レンズは、単焦点レンズまたはズームレンズであり、細胞等の試料81の画像を撮像センサ12a上に結像させる。図2には、フォーカスレンズ11aの光軸上に絞りおよび機械式シャッタが示されていないが、これらを設けてもよく、また省略してもよい。
撮像センサ12aは、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサ等のイメージセンサであり、フォーカスレンズ11aによって形成された像を光電変換することによって、画像信号を生成する。この画像信号は撮像回路にてAD変換等の処理が行われ画像データが生成され、この画像データは画像処理部63に出力される。撮像センサ12aは、試料を撮像する撮像部として機能する。撮像部は、静止画に対応する撮像とライブビューに対応する撮像、動画に対応する撮像が可能である。
フォーカスレンズ11aは、レンズ駆動(LD)モータ(LDMT)12bによって、フォーカスレンズ11aの光軸方向に移動される。LDモータ12bは、本実施形態においては、ステッピングモータであるが、これ以外のモータでもよい。
フォーカスレンズ基準位置検出部(LDPI)12cは、フォトインタラプタ等を有し、フォーカスレンズ11aが基準位置に達した際に、基準位置信号をCPU60に出力する。この基準位置信号を基点として、ステッピングモータに印加したパルス数に基づいて、フォーカスレンズ11aの位置を検出することができる。この位置検出に基づいて、LDモータ制御部61は、目標とするフォーカス位置にフォーカスレンズ11aを移動させることができる。なお、ステッピングモータ以外のモータの場合には、フォーカスレンズ11aの相対的または絶対的位置を検出するためのセンサを設ければよい。
LED(Light Emitted Diode)13は、細胞培養容器80内の細胞(試料81)を照明するための光源である。LEDの発光波長は、細胞(試料)にダメージを与えない赤色光、より具体的には波長660nmの赤色光に設定してもよい。なお、LED以外の照明装置であってもよい。
X/Yステージ部50は、カメラ部10の位置をX方向およびY方向に移動させるための機構であり、図1のYアクチュエータ31a、Xアクチュエータ31b、移動制御部33等に相当する。
LDモータドライバ51は、LDモータ12bの駆動回路であり、CPU60内のLDモータ制御部61からの制御信号に応じて、LDモータ12bの駆動用パルスを出力する。上述のLDモータ12b、およびLDモータドライバ51、および後述するLDモータ制御部61は、撮像部のフォーカスを制御するフォーカス部として機能する。また、LDモータ12b、LDモータドライバ51、およびLDモータ制御部61は、撮像部のフォーカスを制御するフォーカス制御回路として機能する。フォーカス制御部は、撮像部により撮像された画像情報に基づくコントラストがピークとなるようにフォーカスを調節することが可能である。
Xステージ駆動機構52は、カメラ部10をX軸方向に駆動させるための機構であり、図2においてはX送りネジ32b等が相当する。なお、Xステージ駆動機構52は、送りねじ機構以外にも歯車機構、ベルト機構等、X軸方向に空間的に移動させるための機構であればよい。
Xステージモータ(XMT)53は、X送りネジ32bを回転させるためのモータであり、本実施形態においてはステッピングモータが採用される。Xステージモータ53は、図2においてはXアクチュエータ31bが相当する。Xステージモータ53はXステージモータドライバ54によってパルス駆動される。Xステージモータドライバ54は、CPU60内のXMT制御部62からの制御信号に応じてXステージモータ53の駆動制御を行う。
Xステージ基準位置検出部55はPI(フォトインタラプタ)、PR(フォトリフレクタ)等の検知センサを有し、カメラ部10がX軸方向の基準位置に達した場合に、基準信号をCPU60に出力する。XMT制御部62は、この基準位置を基に、Xステージモータ53にパルスを印加することにより、カメラ部10のX軸方向の目標位置に移動させることができる。
Yステージ駆動機構59は、カメラ部10をY軸方向に駆動させるための機構であり、図2においてはY送りネジ32a等が相当する。なお、Yステージ駆動機構59は、送りねじ機構以外にも歯車機構、ベルト機構等、Y軸方向に空間的に移動させるための機構であればよい。
Yステージモータ(YMT)58は、Y送りネジ32aを回転させるためのモータであり、本実施形態においてはステッピングモータが採用される。Yステージモータ58は、図2においてはYアクチュエータ32aが相当する。Yステージモータ58はYステージモータドライバ57によってパルス駆動される。Yステージモータドライバ57は、CPU60内のYMT制御部64からの制御信号に応じてYステージモータ58の駆動制御を行う。
Yステージ基準位置検出部56は、PI(フォトインタラプタ)、PR(フォトリフレクタ)等の検知センサを有し、カメラ部10がY軸方向の基準位置に達した場合に、基準信号をCPU60に出力する。YMT制御部64は、この基準位置を基に、Yステージモータ58にパルスを印加することにより、カメラ部10のY軸方向の目標位置に移動させることができる。
上述したXステージモータドライバ54、Xステージモータ53、Xステージ駆動機構52、Xステージ基準位置検出部55、Yステージモータドライバ57、Yステージモータ58、Yステージ駆動機構59、およびYステージ基準位置検出部56は、撮像部の撮像位置を変更する撮像位置変更部として機能する。また、Xステージモータドライバ53、Xステージモータ53、Xステージ基準位置検出部55、Yステージモータドライバ57、Yステージモータ58、およびYステージ基準位置検出部56は、撮像位置変更回路として機能する。
LED駆動回路59aは、CPU60内のLED制御部65からの制御信号に従って、LED13の照明制御を行う。LED13による照明を行うと、LED13等によって発熱があり、細胞観察装置1内外の温度が上昇し、細胞観察装置1やインキュベータ100の温度を一定に保つことができないので、後述するように、照明時間の制御を行う。また発光輝度も制御するようにしてもよい。
CPU60は、記憶部71に記憶されているプログラムに従って、細胞観察装置1内の各部の制御を行う。CPU60内には、レンズ駆動(LD)モータ制御部61、Xモータ(XMT)制御部62、画像処理部63、Yモータ(Yモータ)制御部64、LED制御部65を有する。これらの各部はプログラムによってソフトウエア的に実行するが、各制御部61、62、64、65および/または画像処理部63等の一部の機能はハードウエア回路によって実現するようにしてもよい。
CPU60は、撮像位置変更部と上記撮像部の動作を制御する制御部として機能する。この制御部は、撮像位置変更部による撮像部の撮像位置の変更と撮像部の撮像動作を繰り返し実行する稼働シーケンスを実行させ(例えば、図11のS107〜S111参照)、計測される温度が所定の閾値を越えると(例えば、図11のS119Yes参照)、稼働シーケンスを停止させ、撮像部の撮像位置の変更と撮像動作を実行しない状態を所定時間だけ継続する休止シーケンスに移行する(例えば、図11のS127参照)。また、制御部は、入力部の情報に基づいて閾値または所定時間を変更する。
制御部は、稼働シーケンスの開始から第2の所定時間(例えば、図7の標準時間10分)が経過するまでに、計測される温度が第2の閾値(例えば、図7の閾値L)より大きく第1の閾値(例えば、図7の閾値H)より小さい第3の閾値(例えば、図7の閾値1)を越える場合は、第2の所定時間が経過した後も稼働シーケンスを継続させ、稼働シーケンスの開始から第2の所定時間が経過した後に、計測される温度が第1の閾値を越える場合は、稼働シーケンスを停止させ上記休止シーケンスに移行するとともに、第1の所定時間(例えば、冷却期間30分)だけ休止シーケンスを継続する(例えば、図7の温度変化曲線L2参照)。
制御部は、稼働シーケンスの開始から第2の所定時間(例えば、図7の標準時間10分)が経過した時に、計測される温度が第2の閾値(例えば、図7の閾値L)を越え、かつ第1の閾値(例えば、図7の閾値H)を越えない場合は、稼働シーケンスを継続させ、稼働シーケンスの開始から第2の所定時間が経過した後に、計測される温度が第1の閾値を越える場合は、稼働シーケンスを停止させ休止シーケンスに移行するとともに、第1の所定時間(例えば、冷却期間30分)だけ休止シーケンスを継続する(例えば、図7の温度変化曲線L2参照)。
試料を配置する複数の異なる形状の容器を適用して観察可能であり(図4参照)、制御部は、複数の異なる形状の容器うちから適用されている容器を特定する情報に応じて、第1の閾値(例えば、図7の閾値H参照)と第2の閾値(例えば、図7の閾値L参照)を変更する。また、複数の異なる形状の容器うちから適用されている容器を特定する情報に応じて、第3の閾値(例えば、図7の閾値1参照)を変更する。制御部は、入力部より入力される情報に基づいて、複数の形状の容器のうちから適用されている容器を特定する(例えば、図10のS65参照)。
なお、制御部は、撮像位置変更部による撮像部の撮像位置の変更と撮像部の撮像動作を繰り返し実行し、撮像部より生成される画像データに基づいて複数の異なる形状の容器のうちから適用されている容器を特定するようにしてもよい。すなわち、バッチ処理中等において、細胞培養容器80の画像を取得することから、この取得された画像に基づいて容器を特定するようにしてもよい。
制御部は、稼働シーケンスの実行中に、撮像位置変更部による撮像部の撮像位置を変更させ、フォーカス部により撮像部のフォーカスを制御して合焦させ(例えば、図11のS109参照)、撮像部により撮像動作を実行させ、休止シーケンス中はフォーカス部を動作させない。後述するステップS125、S127においては、フォーカス制御を行わない。
制御部は、撮像位置変更部による撮像部の撮像位置の変更と撮像部の撮像動作を繰り返し実行する稼働シーケンスを実行させ、計測される温度が第1の閾値(例えば、図7の閾値H参照)を越えると稼働シーケンスを停止させ、撮像部の撮像位置の変更と撮像動作を実行しない状態を第1の所定時間だけ継続する休止シーケンスに移行し(例えば、図11のS127参照)、稼働シーケンスの開始から第2の所定時間(例えば、図11のS121の10分)が経過した時に、計測される温度が第1の閾値より小さい第2の閾値(例えば、図7の閾値L参照)を越え、かつ、第1の閾値を越えない場合は、稼働シーケンスを停止させて休止シーケンスに移行するとともに、第1の所定時間をより小さい第3の所定時間(例えば、図11のS125)に変更する(例えば、図7の温度変化曲線L1、L4参照)。
LDモータ制御部61は、レンズ駆動(LD)モータ12bの駆動制御を行うことにより、フォーカスレンズ11aのピント合わせを制御する(後述する図11のS109参照)。XMT制御部62はXステージモータ53の駆動制御を行うことにより、カメラ部10のX軸方向の位置制御を行う。YMT制御部64はYステージモータ58の駆動制御を行うことにより、カメラ部10のY軸方向の位置制御を行う(後述する図11のS107参照)。
画像処理部63は、撮像センサ12aからの画像データを処理し、表示部75に画像表示を行い、またケーブル72中の通信ケーブルを介して外部の表示部(例えば、細胞観察副制御部220の表示部229)に、試料81等の画像を表示する。また、画像処理部63は、試料81中の特定の細胞の数をカウントする等の画像解析を行うようにしてもよい。さらに、画像処理部63は、画像データに基づいてAF(Auto Focus)評価値を算出する。
LED制御部65は、LED駆動回路59aによるLED13の発光制御を行う。
記憶部71は、電気的に書き換え可能な揮発性メモリおよび/または電気的に書き換え可能な不揮発性メモリを有する。記憶部71は前述のプログラムの他に、また細胞観察装置1の各種調整値等を記憶し、また細胞観察の際に行う予め設定したカメラ部10の移動経路(移動パターン)を記憶しておいてもよい。すなわち、記憶部71に、静止画撮影を行う指定位置と、この指定位置における撮影条件をセットにして記憶しておいてもよい。
ケーブル72は、細胞観察装置1と細胞観察副制御部220との間を有線で結ぶ場合の通信ケーブルである。この通信ケーブルを介して、撮像センサ12aによって取得した画像を外部に送信する。無線通信の場合には、この通信ケーブルを省略してもよい。また、ケーブル72は細胞観察装置1に外部より電源を供給する場合の電源供給ケーブルである。細胞観察装置1内に電源電池を内蔵する場合には省略してもよい。電源部73は、外部よりケーブル72を介して、または内蔵電池より、電源供給を受け、細胞観察装置1用の電源電圧に変換する。
操作部74は、電源のオンオフや細胞観察副制御部220との無線通信等による通信のオンオフを行うスイッチ等を有する。その他、細胞観察副制御部220による操作の一部を行うためのスイッチ、ダイヤル、タッチパネル等を含むようにしてもよい。表示部75は、ディスプレイを有し、CPU60の画像処理部63によって処理された試料81等の画像を表示する。なお、画像は外部機器のみで表示するようにし、表示部75を省略してもよい。
前述の装置内温度センサ43aは、細胞観察装置1の天板40、外装体42から構成される筐体内の温度を検出し、CPU60に出力する。装置内温度センサ43aは、観察装置の内部の温度を計測する温度計測部として機能する。また、装置内温度センサ43aは、図2には1か所のみに配置されているが、天板40、外装体42から構成される筐体の内部の異なる位置に複数のセンサを配置してもよい。この場合、制御部は、複数の温度センサの出力に基づいて、試料の温度を推定して計測される温度を決定すればよい。
本実施形態における細胞観察装置1は、Xステージ駆動機構52およびYステージ駆動機構を有し、これによって撮像センサ12aを含むカメラ部10をX軸方向およびY軸方向に移動させることができる。
また、本実施形態における細胞観察装置1は、撮像センサ12aを有し、所望の位置で細胞(試料81)の所望の位置での画像を取得することできる。この取得した画像を用いてライブビュー表示することができ、また静止画または動画として記録しておき、後から再生することも可能である。また、取得した画像を解析することにより、細胞数をカウントする等、種々の解析を行うことも可能である。
また、本実施形態においては、撮像センサ12a、LDモータ51、Xステージモータ53、Yステージモータ58、LED13、LED駆動回路59a等、種々の部材や回路が動作すると発熱し、細胞観察装置1やインキュベータ100内の細胞観察装置1の周辺の温度が上昇してしまう。本実施形態においては、装置内温度センサ43aの検知出力に基づいて、これらの電子部品・回路等の動作時間等の制御を行う。装置内温度センサ43aに加えて、装置外温度センサを設け、この温度センサによる測温結果を考慮するようにしてもよい。
次に、図4を用いて、細胞培養容器80の例について説明する。図4(a)は、特開2013−116073に開示されているフラスコ型形状の容器82の例を示す。この例では、容器本体部82a内は空洞であり、この空洞に続く首部82bには蓋82cを係止する係止部82dが形成されている。容器本体部82a内に培地を収納し、細胞を培養することができる。
図4(b)に、ディッシュ(皿)型形状の容器83の例を示す。この容器83は底部の周囲に壁部が形成され、上方は開放された形状している。この直径は100mmが標準サイズであるが、種々のサイズが用意されている。
図4(c)に、特開2014−506799に開示されているウエル(マイクロ)プレート型形状の容器84の例を示す。この例では、4×6=24個の小さな凹部84aが設けてあり、各凹部84aにそれぞれ培地を配置し、細胞を培養する。図4(c)に示した例では、24ウエルのタイプであるが、これ以外にも、6ウエル、12ウエル等、種々のウエル数の容器がある。
次に、図5を用いて、細胞を培養し、この細胞の観察動作の概要について説明する。図5において、横軸は時間の流れを示している。時刻T1からT2まではプリプロジェクトを行い、時刻T2からTn1まではプロジェクトを行う。プリプロジェクトでは、細胞培養容器80の種類やプロジェクトで行う動作の設定を行う。プロジェクト動作については後述する。
図5において、プロジェクトでは時刻T2からT21までの間にバッチ1(バッチ処理については後述する)を実行し、時刻T3からT31までの間にバッチ2を実行し、以後、所定時間間隔でバッチnまで実行する。バッチを開始してから次のバッチを開始するまでの時間は一定であるが(例えば、最低1時間程度)。細胞培養の観察間隔に合わせて適宜変更してもよい。また、プロジェクトの期間は、例えば、最大3カ月程度とするが、細胞の培養期間に合わせて変更してもよい。
図5に示したバッチの詳細な動作について、図6を用いて説明する。バッチは、カメラ部10を、予め設定した順番、かつ予め設定した位置において、細胞(試料81)の撮像を行う処理である。前述したように、撮像センサ12a、LED13、各モータ、駆動回路は、撮像時に発熱し、このため、細胞観察装置1内の温度が上昇してしまう。細胞観察装置1内の温度が上昇すると、インキュベータ内は一定の温度に維持されているものの細胞観察装置1のごく周辺の温度(気温)は上昇することとなる。細胞観察装置1の天板40上に配置される細胞培養容器80内の試料81(細胞)に対して熱が伝わるので、試料81の温度も上昇してしまい細胞に対して悪影響を及ぼすこととなる。そこで、所定の稼働期間が経過すると動作を休止し、冷却期間経過後に、再び撮像センサ12a等を稼働させている。
図6は、バッチ処理における動作の一例を示し、横軸は時間の流れを示す。時刻t0から時刻t4までは、1つのバッチ処理期間である。時刻t0から時刻t1までの間に、複数枚の静止画を撮像する。この稼働期間の間、撮像センサ12a等が動作状態となるために、発熱する。稼働期間が経過し、時刻t1となると、撮像センサ12a等のセンサ、モータ、回路等が休止し、時刻t2まで冷却期間となる。以後、時刻t2から時刻t3までの間、稼働期間となり、時刻t3から時刻t4までが冷却期間となる。
図6では、稼働期間と冷却期間がそれぞれ2つ設けてあるが、細胞観察の範囲、撮像センサ12a等の発熱量等、種々の条件によって、稼働期間と冷却期間の数は適宜選択すればよい。例えば、細胞培養容器80を撮影する時に、50×20枚で合計1000枚の静止画を撮影するとして、10分間に200枚の静止画を撮影し、30分間の冷却期間を設けるとする。この場合には、この撮影と冷却を5回繰り返すことにより1000枚の静止画撮影が行われ、これを1つのバッチ動作とする。
次に、図7を用いて、本実施形態における稼働期間における内部温度の上昇と、その後の冷却期間における内部温度の下降の例を示す。横軸は時間を示し、時刻t12は標準時間(例えば、10分)が経過したタイミングを示す。縦軸は内部温度(初期温度からの変化分に相当する温度)を示し、閾値H、閾値1、閾値Lの温度を破線で示す。閾値H、1、Lは、細胞培養容器80の熱容量を考慮して適宜最適な値を設定する。細胞培養容器の種類に応じたそれぞれ複数の閾値H、1、Lが記憶部71に予め記憶されている。CPU60は、ユーザにより設定(入力)された細胞培養容器に応じた閾値H、1、Lを記憶部71から読出して温度の判定を行う。
図7に示す例において、温度変化曲線L1は、標準時間(例えば、10分)に対応する時刻tsに達する前の時刻t12において閾値Hに達してしまう例を示す。この場合には、冷却時間としての標準時間を例えば30分としている。温度変化曲線L2は、時刻tsよりも前の時刻t11で閾値1を超え、稼働時間を時刻t14まで延長している。なお、この場合にも冷却時間としての標準時間を30分としている。温度変化曲線L3は、時刻tsに丁度、閾値1に達し、このタイミングで冷却期間に移行する例を示す。なお、この場合にも冷却時間として標準時間の30分としている。
図7に示す例において、温度変化曲線L4は、時刻tsには、閾値1未満であり、時刻tsのタイミングで冷却期間に移行する。この場合には、内部温度が高くないことから、冷却期間として標準時間より短縮する。温度変化曲線L5は、時刻tsにおいても閾値Lを超えていない。この場合には、内部温度が低いことから、冷却期間を設けない。
なお、図4を用いて説明したように、本実施形態においては、種々の細胞培養容器80を利用することができる。細胞培養容器80の種類によって熱容量等が異なることから、後述する図7に示す温度変化曲線が異なるものとなる。そこで、本実施形態においては、容器の種類によって閾値を変更するようにしている。
次に、図8に示すフローチャートを用いて、細胞観察装置1における動作について説明する。このフローチャートは、CPU60が記憶部71内に記憶されたプログラムコードに従って、細胞観察装置1内の各部を制御することにより実行する。本フローチャートにおいては、ユーザが細胞観察副制御装置220によって細胞観察装置1を制御する場合について説明する。しかし、細胞観察主制御装置210によって制御するようにしてもよい。
図8に示す撮像部通信のフローチャートが電源オン等により開始すると、まず通信待ちの状態となる(S1)。ここでは、細胞観察副制御部220から通信が開始されるのを待つ。すなわち、インキュベータ等の、細胞観察副制御部220から隔離された室内に配置された細胞観察装置1に対して、ユーザが指示を与える場合には、細胞観察副制御部220を操作する。このステップは、この操作に基づく制御信号が無線通信によって受信するのを待つ状態である。
次に、電源オフ/オフ通信がなされたか否かを判定する(S3)。前述したように、本実施形態においては、細胞観察装置1の電源は電池によって供給されるので、電源電池の消耗を防止するために、ユーザは細胞観察副制御部220から電源オンまたは電源オフの指示を行うことができる。
ステップS3における判定の結果、電源オン/オフ通信があった場合には、撮像オン/オフ処理を行う(S5)。ここでは、電源オンであった場合には、CPU60の各部やカメラ部10やXYステージ部50の電源をオンとし、一方、電源オフであった場合には、CPU60カメラ部10やXYステージ部50の電源をオフとする。またカメラ部10等の電源オン/オフに連動して他の各部の電源オン/オフも行う。但し、電源オフの場合であっても、細胞観察副制御部220からの指示を判定するための機能を実行するための最低限の電源は供給されるようにする。例えば、CPU60の基本部分と無線通信装置18の電源は供給されるようにする。この電源制御により、無駄なエネルギ消費が削減可能となる。
ステップS3における判定の結果、電源オン/オフ通信でなかった場合には、各種無線通信情報を取得したか否かを判定する(S7)。ユーザが細胞観察副制御部220を操作して種々の設定を行うと、この設定情報が、細胞観察副制御部220の通信部228から無線通信で送信されてくる。また撮像にあたって必要となる情報も通信部228から無線通信で送信されてくる。例えば、ここで送信されてくる情報としては、画像データの送信先に関する情報、撮影にあたっての条件、各種パラメータ、試料81を測定するにあたっての測定条件等がある。このステップでは、これらの情報や設定を、細胞観察装置1内の無線通信装置18で受信したか否かを判定する。
ステップ7における判定の結果、各種無線通信情報を取得した場合には、情報取得、各種設定、通信等を行う(S9)。このステップでは、無線通信装置18で取得した各種情報や設定に基づいて、細胞観察装置1内の各種設定を行う。このステップS5、S9およびS13において、図5のプリプロジェクトを実行する。プリプロジェクトについては、図10のS61〜S79を用いて後述する。
ステップS9において、情報取得、各種設定、通信等を行うと、またはステップS7における判定の結果、各種情報を取得していない場合には、次に、マニュアル位置指定を受信したか否かを判定する(S11)。ユーザは、細胞培養容器80内の試料81を測定するに先立って又は測定中に、位置を指定し、またその位置で画像を観察したい場合がある。この場合には、ユーザは細胞観察副制御部220を操作して撮像位置を指定することができる。このステップでは、このマニュアル位置指定を行うための無線通信を受信したか否かを判定する。
ステップS11における判定の結果、マニュアル位置指定を受信した場合には、位置合わせ設定を行う(S13)。ここでは、図2に示す例で説明すると、移動制御部33は、無線通信で受信したマニュアル位置に、Yアクチュエータ31aとXアクチュエータ31bの駆動制御を行い、カメラ部10を指定されたマニュアル位置に移動させる。また図3に示す例で説明すると、CPU60は、XYステージ部50に対して、カメラ部10を移動させるように指示する。
ステップS13において、位置合わせ設定を行うと、またはマニュアル位置指定の受信がないと判定された場合には、次に、画像要求を受信したか否かを判定する(S15)。ユーザは、測定に先立って、または測定中に、指定したマニュアル位置での画像を観察したい場合がある。その場合には、細胞観察副制御部220を操作して画像要求を送信する。また、ユーザは、測定中にそれまで撮像した画像を確認したい場合があり、この場合にも、細胞観察副制御部220を操作して画像要求を送信してくる。そこで、このステップでは、細胞観察副制御部220から画像要求信号を受信したか否かを判定する。
ステップS15における判定の結果、画像要求信号がある場合には、画像データを取得し、無線送信を行う(S17)。この場合には、ステップS13において位置合わせを行った地点で撮像し、その画像データを細胞観察副制御部220に送信する。また測定中に、それまでの撮像した画像データの送信要求があった場合には、記憶部71に記憶された画像データを読み出し、細胞観察副制御部220に送信する。なお、ステップS9において、画像データの送信先として、細胞観察副制御部220以外が指定されている場合には、指定された送信先に画像データを送信する。また、画像データを送信した場合には、送信した画像データに対して送信済みフラグを設定しておく。
ステップS17において画像データを取得し、無線送信を行うと、またはステップS15における判定の結果、画像要求を受信していない場合には、次に、測定開始信号を受信したか否かを判定する(S19)。ユーザは、細胞培養容器80内の試料81の細胞の数をカウントする等の測定を開始する場合には、細胞観察副制御部220の操作によってその旨を細胞観察装置1に指示する。ここでは、この測定開始を指示する測定開始信号を受信したか否かを判定する。この判定の結果、測定開始信号を受信していない場合には、ステップS1に戻り、前述の動作を実行する。
一方、ステップS19における判定の結果、測定開始信号を受信した場合には、撮像および測定を開始する(S21)。ここでは、設定され記録されていた位置合わせプログラムに従って、設定された撮影条件で測定し、記録し、また測定が中断し、再開した場合には、その中断位置から再開する。なお、ステップS19における判定がYesとなってからステップS27までが、図5のプロジェクトのタイミングに相当する。
すなわち、記憶部71に記憶された移動パターンで指定された位置と撮影条件に従って、順次、カメラ部10は撮像(静止画撮影)を行い、取得した画像データを記憶部71に記録する。記録にあたっては、カメラ部10の位置、時刻、撮影条件等種々のデータをタグ付けしておく。ここでの撮影は、カメラ部10の位置と、カメラ部10によって撮像する際の撮像条件を制御するための制御用データ(例えば、移動パターン)を読み出す読出ステップと、カメラ部10によって試料81を含む対象物の画像データを取得する撮像ステップと、制御用データに基づいて、カメラ部10の撮像位置を変更する位置変更ステップを有する。
このように、本実施形態においては、記憶部71に記録された各種制御データに従って、位置や撮影条件を設定するので、その度に、細胞観察副制御部220がカメラ部10に頻繁な通信を行う必要がなく、無駄な通信用のエネルギ消費が抑えられる。また、撮影条件としては、LED13による照明条件などを設定できるようにしても良い。
また、ステップS21においては、図5および図6に示したプロジェクトにおけるバッチ処理を所定回数繰り返し行う。すなわち、複数枚の静止画撮影を行うと(稼働期間)、静止画撮影を休止する(冷却期間)ことを繰り返し行って、1つのバッチ処理を実行する。このプロジェクトの詳しい動作について図10のS83〜S91を用いて後述する。
また、ステップS21において、静止画撮影を行って画像データを取得すると、この画像データを分析することにより、試料81の細胞の数をカウントし、記録する。試料81の細胞のカウントは、画像データ中のエッジや輪郭線を検出することにより、個々の試料81(細胞)を抽出する等、種々の公知の手法により行う。試料81の細胞の数は、画像データにタグ付けして記憶部71に記録する。
また、測定中に、マニュアル位置指定受信した場合や画像要求信号を受信した場合等、測定が中断する場合がある。この場合には、要求があった処理を実行し、測定を再開する際に、中断位置より測定を開始する。このため、中断した際の位置や、移動パターンにおける順番等を記憶部71に記憶しておく。
撮像および測定を行うと、次に、撮像および測定が終了したか否かを判定する(S23)。ここでは、記憶部71に記録されている全ての移動パターンに従って、撮像及び測定が終了したか否かを判定する。この判定の結果、終了していない場合には、ステップS7に戻り、前述の動作を実行する。測定中に、ユーザが細胞観察副制御部220を操作して、各種設定や、マニュアル位置の指定、画像要求を行った場合には、これらの指示に従った処理が実行される。
ステップS23における判定の結果、終了の場合には、送信済みか否かを判定する(S25)。ここでは、記憶部71に記録された日時・座標付きの画像データが、細胞観察副制御部220に送信されたか否かを判定する。この際、ステップS17において送信済みの画像データについては、重複することになるので、未送信の画像データを送信するために、画像データ毎に送信済みか否かを判定する。従って、本実施形態においては、無線通信装置18は記憶部71に記録された撮像位置と撮像条件に従って、カメラ部10の位置と撮影制御用の通信を行うタイミングと、撮像によって得られた情報を通信するタイミングを有している。
ステップS25における判定の結果、送信済みでない画像があった場合には、記録画像を無線送信する(S27)。ここでは、ステップS21において撮像された画像の中で、ステップS17において送信されていない画像を、無線送信する。
ステップS27において記録画像を送信すると、またはステップS25における判定の結果、送信済みの画像であった場合には、ステップS1に戻り、前述の動作を実行する。
このように、本実施形態における撮像部通信のフローでは、細胞観察装置1内の無線通信装置18と、細胞観察副制御部220内の通信部228の間で、画像データに対応する信号(例えば、S17、S27等参照)と、カメラ部10の位置を変更するための信号(例えば、S13、S15、S19、S21等参照)を授受することにより行っている。このように、1つの通信回線を用いて、画像データのやり取りを行うと共に、カメラ部10の移動制御を行うようにしており、このため、細胞観察装置1をインキュベータ等の密室内に隔離しても、測定対象物の撮像や測定を簡単に行うことができる。
また、測定開始信号を受けると(S19参照)、記憶部71に記録された移動パターンに従って、所定の順番に従って順次測定位置で撮像を行うようにしている。このため、予め移動パターンを決めておけば、自動的に撮像や測定を行うことができる。また、測定中に撮像を中断して、試料を観察することも可能としている(例えば、S11〜S15参照)。さらに、測定中に中断した場合には、中断した位置から測定を再開するようにしている(例えば、S21参照)。
なお、ユーザが細胞培養容器80内の試料81を目視観察するための撮影条件(絞り、シャッタ速度、ISO感度等)と、試料81を測定(カウント)するための撮影条件は、かならずしも一致しない。さらに、目視観察用のライブビュー的な撮影条件と記録用の撮影条件などが異なる場合も想定している。そこで、複数の撮影条件でそれぞれ撮影を行い、画像データを取得するようにしてもよい。また、ユーザが観察用に画像要求した場合(例えば、S15参照)のみ目視観察用の撮影条件で撮影を行い、移動パターンに従って測定用に撮影を行う場合には、測定用の撮影条件で撮影を行うようにしてもよい。また、撮影条件としては、LED13による照明の当たり具合の変化に従った撮影条件であったり、細胞の集合具合や成長具合に従った撮影条件であったり、細胞の位置に適したピント条件など、複数の条件で撮影を行ってもよい。
次に、図9に示す情報端末通信のフローチャートを用いて、細胞観察副制御装置220における動作について説明する。このフローチャートは、細胞観察副制御装置220内の制御部(CPU等)が記録部内に記憶されたプログラムコードに従って、細胞観察副制御装置220内の各部を制御することにより実行する。なお、本フローチャートにおいては、ユーザが細胞観察副制御装置220によって細胞観察装置1を制御する場合について説明するが、細胞観察主制御装置210によって制御するようにしてもよい。
情報端末通信のフローに入ると、まず、モード表示を行う(S31)。ここでは、細胞観察副制御装置220におけるモードを、表示部229に表示する。例えば、スマートフォンを細胞観察副制御装置220に兼用する場合には、携帯電話モード、メールモード等がある。
モード表示を行うと、次に、検査アプリ起動か否かを判定する(S33)。ここでは、試料81の細胞の個数をカウントする検査(測定)用のアプリケーションソフト(以下、「検査アプリ」と略称する)を起動するか否かを判定する。例えば、検査アプリのアイコンを表示し、これがタッチ操作されれば、検査アプリを起動すると判定する。検査アプリ以外にも、細胞の画像を解析するようなアプリであってもよい。またアプリの選択方法としては、タッチ操作以外にも、カーソルを移動させ選択されれば起動すると判定してもよく、また専用釦が操作されれば起動すると判定してもよい。この判定の結果、検査アプリ等の起動でなれば、他の動作、例えば、スマートフォンならば、携帯電話動作やメール動作等を行う。
ステップS33における判定の結果、検査アプリ起動であった場合には、指定カメラにアクセスする(S35)。ここでは、細胞観察副制御装置220によって指定されたカメラ(図1及び図2の例では、細胞観察装置1)に対してアクセスする。すなわち、細胞観察副制御装置220の通信部228から、細胞観察装置1の無線通信装置18に通信を行う。
次に、撮像オン/オフ操作を行ったか否かを判定する(S37)。細胞観察装置1は、インキュベータ等の密室に載置して細胞培養容器80内の試料81を検査し、また電源電池から給電している。電源浪費を防止するために、細胞観察装置1の電源のオン/オフを細胞観察副制御装置220から指示することができる。ここでは、細胞観察副制御装置220において、電源のオン/オフの操作を行ったか否かを判定する。
ステップS37における判定の結果、電源オン/オフ操作を行った場合には、オン/オフ信号を送信する(S39)。ここでは、細胞観察副制御装置220の通信部228から、細胞観察装置1の無線通信装置18に電源オン/オフ信号を送信する。細胞観察装置1は、この信号を受信すると(図8のS3参照)、電源オン/オフを実行する(図8のS5参照)。
ステップS39においてオン/オフ信号を送信すると、またはステップS37における判定の結果、電源オン/オフ操作を行っていない場合には、次に、画像送信相手や撮影条件、パラメータ、測定条件等の各種設定を行うか否かの判定を行う(S41)。細胞観察装置1によって撮像された画像データと、これにタグ付けされた各種情報(日時情報、位置情報、測定(検査)結果情報)を送信する先を指定することができる。送信先としては、細胞観察主制御装置210または細胞観察副制御装置220に限らず、他の情報端末等であってもよい。
また、細胞観察装置1が撮像する際の撮影条件(ピント位置、絞り値、シャッタ速度値、ISO感度値、エッジやコントラストや色などの強調を含む画像処理の切換、照明の明るさやパターンや波長)、同様にパラメータ、測定条件等、を設定してもよい。また、移動パターンについても、デフォルトとして細胞観察装置1の記憶部71や細胞観察副制御装置の記録部に記録されているパターン以外に設定するようにしてもよい。このステップS41においては、これらの各種設定を行うための操作が行われたか否かを判定する。
ステップS41における判定の結果、各種設定のための操作が行われた場合には、各種無線通信情報を送信する(S43)。ここでは、ステップS41における判定に基づいて、操作された情報を、通信部228から細胞観察装置1の無線通信装置18に送信する(図8のS7、S9参照)。
ステップS43において各種無線通信情報を送信すると、またはステップS41における判定の結果、各種設定の操作がなされなかった場合には、次に、マニュアル位置設定、画像要求が入力されたか否かを判定する(S45)。前述したように、ユーザは、測定に先立って、または測定中に、カメラ部10の位置を指定し、またカメラ部10で取得した画像を観察したい場合には、細胞観察副制御装置220から指示を行うことができる。このステップでは、これらの操作がなされたか否かを判定する。
なお、カメラ部10の位置指定は、(x、y)座標等の絶対位置で指示してもよく、また、画像を観察しながら、水平方向、垂直方向へ相対的な位置指定で移動を指示するようにしてもよい。その他、操作部の有するタッチパネルやスイッチやダイヤルの操作量に従って、移動制御してもよく、また代表的な観察ポイントを判定しておき、その場所に移動させるような指示でもよい。
ステップS45における判定の結果、マニュアル位置設定、画像要求入力があった場合には、指定信号を送信する(S47)。ここでは、ステップS45における操作に応じた信号を、通信部228から細胞観察装置1の無線通信装置18に送信する(図8のS11〜S17参照)。
ステップS43において指定信号を送信すると、またはステップS45における判定の結果、マニュアル位置設定、画像要求入力がない場合には、次に、測定開始指示を行うか否かを判定する(S49)。ユーザが測定開始の指示、すなわち、移動パターンに従って、カメラ部10を順次移動させながら、撮像し、撮像した画像データに基づいて、試料81等を計数等の測定を開始させる指示を行ったか否かの判定を行う。測定開始の指示は、細胞観察副制御装置220の表示部229に表示された測定開始のアイコンをタッチ操作等することから行えばよい。その他、または併用して特定の時間間隔で処理を行ってもよく、また特定のプログラムに従った条件で処理を行ってもよい。
ステップS49における判定の結果、測定開始指示があった場合には、開始信号を送信する(S51)。ここでは、測定開始信号を、通信部228から細胞観察装置1の無線通信装置18に送信する(図8のS19、S21参照)。
ステップS51において開始信号を送信すると、またはステップS49における判定の結果、測定開始指示がない場合には、次に、測定結果を受信したか否かを判定する(S53)ここでは、カメラ部10によって取得され送信されてきた画像を表示部229に表示する。また、試料81の測定結果等の表示も行う。
ステップS55において表示を行うと、またはステップS53における判定の結果、測定結果を受信していない場合には、アプリ終了か否かを判定する(S57)。ここでは、ステップS33において起動された検査アプリの動作を終了する指示がなされたか否かを判定する。この判定の結果、検査アプリが終了していなければ、ステップS35に戻り、一方、検査アプリが終了の場合には、ステップS31に戻る。
このように情報端末通信のフローにおいては、細胞観察副制御装置220においてカメラ部10を動作させるための各種設定操作を行うと、通信部228を介して、細胞観察装置1の無線通信装置18に設定に基づく信号を送信する(例えば、S39、S43、S47、S51)。また、カメラ部10で取得した画像を、細胞観察装置1の無線通信装置18から通信部228に送信する(S55)。このように、細胞観察装置1がインキュベータ等の密室内に隔離されても、細胞観察副制御装置220から指示を送信でき、また細胞観察装置1から画像データを受信することができる。このため、測定対象物の撮像や測定を簡単に行うことができる。
次に、図10に示すフローチャートを用いて、図5に示すプリプロジェクトおよびバッチにおける動作について説明する。このフローチャート(後述する図11も含む)は、CPU60が記憶部71内に記憶されたプログラムコードに従って、細胞観察装置1内の各部を制御することにより実行する。なお、前述したようにプリプロジェクト(S61〜S79)は、ステップS5、S9、S13(図8参照)において行われ、プロジェクト(S81Yes〜S91)は、ステップS21(図8参照)において行われる。
図10のプリプロジェクトのフローに入ると、まず、細胞観察装置1の初期化を行う(S61)。ここでは、細胞観察装置1内の記憶部に記憶された各種データの初期化を行う等、電気的な初期化を行う。この細胞観察装置の初期化の動作は、図8のS5の撮像オンの動作に対応する処理である。
続いて、細胞種類の設定を行う(S63)。ここでは、ユーザが細胞観察副制御装置220のユーザインターフェース(例えば、タッチ操作により文字入力等)を操作することによって、細胞培養容器80に充填する細胞の種類を設定する。
次に、培養容器の設定を行う(S65)。図4を用いて前述したように、細胞培養容器80としては種々のタイプがある。ここでは、いずれのタイプの細胞培養容器80を用いるかを、ユーザが細胞観察副制御装置220のユーザインターフェース(例えば、タッチ操作により文字入力等)を操作することによって設定する。
培養容器の設定を行うと、次に、観察範囲(領域)の設定を行う(S67)。ここでは、ステップS9において取得した移動パターン等に基づいて、試料81の観察範囲の設定を行う。すなわち、Xステージ機構52およびYステージ駆動機構59による、カメラ部10の移動範囲を設定する。前述のように、細胞培養容器の種類によりその大きさが異なるので、培地の面積も異なり観察すべき範囲も異なる。そのため、指定された細胞培養容器の種類に応じて、予め記録部や記憶部71に記憶しておいた観察範囲(領域)を設定してもよい。また、カメラ部10の移動パターン(撮影位置と撮影順)についても、細胞培養容器の種類に応じて予め記録部や記憶部71に記憶させておき、細胞培養容器の設定に応じて設定させてもよい。
観察範囲の設定を行うと、次に、静止画撮影枚数[m]の算出を行う(S69)。移動パターンは、観察範囲に加えて、静止画撮影位置の情報も含まれていることから、このステップでは、移動パターンに基づいて静止画撮影枚数[m]を算出する。
静止画撮影枚数の算出を行うと、次に、バッチ動作の設定を行う(S71)。図6を用いて説明したように、冷却期間を考慮してバッチ動作が行われる。すなわち、観察範囲内で一気に全ての撮影位置で静止画撮影を行うのではなく、細胞観察装置1やインキュベータ100内の細胞観察装置1の周囲の温度が所定範囲に収まるように、冷却期間を挟みながら全ての撮影位置において静止画撮影を行う。1つのバッチ動作が終了すると、全撮影位置における静止画撮影が終了する。このステップでは、稼働期間に対応する撮影位置と、冷却期間等を含むバッチ動作の設定を行う。
バッチ動作の設定を行うと、次に、プロジェクト期間の設定を行う(S73)。プロジェクト期間は、細胞を培養する期間である。ユーザが細胞観察副制御装置220のユーザインターフェースを操作することによって、試料81(細胞)を観察する期間を設定する。
プロジェクト期間の設定を行うと、次に、バッチ間隔の設定を行う(S75)。前述したように1つのバッチ動作で全撮影位置における静止画撮影が終了する。バッチ間隔は、バッチ動作を開始してから、次のバッチ動作を開始するまでの時間である。すなわち、何時間(何分)間隔で試料81の撮影を行うかを意味する。ユーザが細胞観察副制御装置220のユーザインターフェースを操作することによって、バッチ間隔を設定する。
バッチ間隔の設定を行うと、次に、バッチ回数[n]の算出を行う(S77)。ステップS73において設定されたプロジェクト期間、およびステップS75において設定されたバッチ間隔に基づいて、バッチ回数[i]を算出する。バッチ回数を算出すると、バッチ処理をカウントするための変数iに1を設定する(i=1)(S79)。
変数iに1を設定すると、次に、プロジェクト開始か否かを判定する(S81)。前述したように、ステップS19において測定開始信号を受信すると、撮像を開始となり、図5に示すプロジェクトを開始することになる。このステップでは、測定開始信号を受信したか否かに基づいて判定する。
ステップS81における判定の結果、プロジェクトの開始であれば、プロジェクトを実行する。まず、細胞観察装置1の動作初期化を行う(S85)。ここでは、細胞観察装置1内のカメラ部10を初期位置に移動させる等、機械的な初期化を行い、また記憶部71に記憶された各種データの初期化を行う等、電気的な初期化を行う。
細胞観察装置の動作初期化を行うと、次に、バッチ[i]を実行する(S87)。ここでは、ステップS71、S75、S77における設定に従って、図6に示した複数枚の静止画撮影(稼働期間)と動作中止(冷却期間)を繰り返すことにより、各撮影位置において静止画撮影を行う。このバッチ[i]の詳しい動作については、図11を用いて後述する。
バッチ[i]を行うと、変数iに1を加算する(i=i+1)(S89)。続いて、変数iがn+1になったか否かを判定する(S91)。ここでは、ステップS89において1を加算した変数iが、ステップS77で算出したバッチ回数nに1を加算した値に達したか否かを判定する。この判定の結果がNoであった場合には、ステップS87において処理されたバッチ動作の回数がnに達するまで、バッチ動作を繰り返す。ステップS91における判定の結果がYesとなると、元のフローに戻る。
次に、図11に示すフローチャートを用いて、ステップS87におけるバッチ[i]の詳しい動作について説明する。
バッチ[i]のフローに入ると、まず、測温する(S101)。ここでは、装置内温度センサ43aによって、細胞観察装置1内の温度を測定する。測温すると、初期温度temp0=tempとする(S103)。すなわち、ステップS101において測定した温度tempを、初期温度temp0として設定する。
続いてタイマ1を初期化し計時動作を開始する(S105)。本実施形態においては、各バッチ動作において、静止画撮影の標準時間を10分とし、また冷却時間を30分としている。タイマ1はこれらの時間の計時動作を行う。
タイマ1を初期化し計時動作を開始すると、次に、X−Yステージ駆動を行う(S107)。ここでは、移動パターン等によって指定される撮影位置に、Xステージ駆動機構52およびYステージ駆動機構59によって、カメラ部10を移動させる。
X−Yステージ駆動を行うと、次に、AF(Auto Focus)を行う(S109)。ここでは、撮像センサ12aによって取得した画像データに基づいて、例えば、コントラスト法によってレンズ11aを合焦位置に移動させる。すなわち、画像処理部63は画像データに基づいてAF評価値(コントラスト値)を算出し、LDモータ制御部61はAF評価値がピークとなるようにLDモータ12bを制御することによって焦点調節を行う。なお、AFとしては、コントラスト法に限らず、例えば、位相差法等、他の方式によって行っても良い。
AFを行うと、次に、静止画撮影を行う(S111)。ステップS107においてカメラ部10は指定された撮影位置に移動し、ステップS109においてレンズ10aのピントを合わせた後に、このステップで静止画撮影を行う。この静止画撮影においては、撮像センサ12aによって画像データを取得し、画像処理部63によって画像処理を行い、記憶部71に画像データを記録する。
静止画撮影を行うと、撮影枚数の変数mから1を減算する(S113)。続いて、この減算されたmが0か否かを判定する(S115)。ここでは、ステップS69(図10)において設定された撮影枚数の変数mが0になったか、言い換えると予め設定された静止画撮影枚数分、撮影が完了したか否かを判定する。この判定の結果、変数mが0になった場合には、予定された静止画撮影が完了したことから、元のフロー(図10のS89)に戻る。
一方、ステップS115における判定の結果、m=0でない場合には、測温を行う(S117)。ステップS101において、細胞観察装置1内の初期温度を測定しているが、撮像センサ12a、モータ53、58等種々の電子機器が作動し発熱することによって、細胞観察装置1内の温度やインキュベータ100内の細胞観察装置1の周辺の温度が上昇していることから、ステップS101と同様に測温を行う。この時、測定された温度をtempとする。なお、この測定された細胞観察装置1内の温度の代わりに、細胞培養容器80内の試料81(細胞)の温度を推定し、推定温度をtempとしてもよい。細胞培養容器80内の試料81(細胞)の温度は、細胞観察装置1内の温度とインキュベータ100内の設定された一定温度の中間の温度になると推定される。このような事情を考慮して、予め記憶部71に記憶された推定用の演算式を用いて試料81(細胞)の温度を推定することが望ましい。
測温すると、次に、temp−temp0≧閾値Hか否かを判定する(S119)。温度tempはステップS117で測定された直近の温度であり、温度temp0はステップS101において測定された初期温度である。この差分が、図7に示す閾値Hよりも大きいか否かを判定する。
ステップS119における判定の結果、temp−temp0が閾値H以上の場合には、冷却を30分間、行う(S127)。この場合は、図7の温度変化曲線L1に相当する場合であり、直近の温度がかなり高温であったことから、直ちに静止画撮影動作を中止し、細胞観察装置1内の各部を冷却させる。細胞観察装置1内の各部の動作を停止することにより、次第に細胞観察装置1内の温度やインキュベータ100内の細胞観察装置1の周囲の温度が低下する。つまり、細胞培養容器80内の試料81の温度は、インキュベータ100内のねらいの設定温度に近づくことになる。そして、30分の冷却期間が経過すると、ステップS105に戻る。
一方、ステップS119における判定の結果、temp−temp0が閾値H未満の場合には、次に、タイマ1が10分になったか否かについて判定する(S121)。ここでは、ステップS105において計時動作を開始したタイマ1が10分になったか否かを判定する。この判定の結果、10分が経過していない場合には、ステップS107に戻る。
一方、ステップS121における判定の結果、10分が経過した場合には、閾値1≧temp-temp0≧閾値Lか否かを判定する(S123)。温度tempはステップS117で測定された直近の温度であり、温度temp0はステップS101において測定された初期温度である。この差分が、図7に示す閾値Lと閾値1の間にあるか否かを判定する。
ステップS123における判定の結果、閾値1≧temp-temp0≧閾値Lでない場合には、ステップS107に戻る。この場合は、図7において、温度変化曲線L2またはL5に相当する。温度変化曲線L2に相当する場合には、ステップS119において差分が閾値Hを超えた時点で30分間の冷却動作を開始する。また温度変化曲線L5に相当する場合には、細胞観察装置1内の温度上昇やインキュベータ100内の細胞観察装置1の周囲の温度上昇がかなり低いことから、細胞培養容器80内の試料81(細胞)の温度はほぼインキュベータ100のねらいの設定温度に維持されていると考えられる。したがって、冷却は特に必要ないので、そのまま静止画撮影を続行する。
一方、ステップS123における判定の結果、閾値1≧temp-temp0≧閾値Lの場合には、短縮された冷却を行う(S125)。この場合は、図7において、温度変化曲線L3またはL4に相当する。温度変化が閾値1と閾値Lの間にあることから、静止画撮影動作を中止し、短時間の間だけ冷却させる。冷却期間としては、閾値1と閾値Lを考慮して30分より短い時間であればよい。冷却期間が経過すると、ステップS105に戻る。
このように、バッチ[i]のフローにおいては、細胞観察装置1内の温度やインキュベータ100内の細胞観察装置1の周囲の温度に応じて、冷却開始のタイミング(S119→S127、S123→S125)を変更し、また冷却期間を変更している(S125、S127)。このため、インキュベータ100内で細胞観察装置1を動作させることによって試料81(細胞)の温度の変化があっても、この温度変化を一定範囲内に収めることができ、細胞培養に最適な環境を提供することができる。
以上説明したように、本発明の一実施形態においては、撮像部の撮像位置を変更し(例えば、図11のS107参照)、観察装置の内部の温度を計測し(例えば、図11のS101、S117参照)、試料を配置する容器の情報を入力し(例えば、図10のS65参照)、撮像部の撮像位置と、撮像部の動作を制御するにあたって、像部の撮像位置の変更と撮像部の撮像動作を繰り返し実行する稼働シーケンスを実行させ(例えば、図11のS117〜S111参照)、計測される温度、または推定される温度が所定の閾値を越えると稼働シーケンスを停止させ、撮像部の撮像位置の変更と撮像動作を実行しない状態を所定時間だけ継続する休止シーケンスに移行している(例えば、図11のS119Yes→S127、S123Yes→S125参照)。このため、試料(細胞)に及ぼす温度上昇について考慮して、所定の範囲内に温度を維持しながら撮像部によって画像を取得することができる。また、容器の情報に基づいて閾値または所定時間を変更するようにすれば、より精度の高い温度管理を行うことができる。
なお、本発明の一実施形態においては、図7に示す標準時間(図11のS121参照)として10分とし、また図7における冷却期間として30分(図11のS127参照)を採用したが、この時間は例示であり、インキュベータ、細胞、細胞培養容器、細胞観察装置等の特性に応じて適宜変更してもよい。
また、図7や図11においては閾値L、閾値1、閾値Hの3種類の閾値を採用した例について説明した。しかし、閾値Lと閾値Hの2種類とし、閾値Hに達したら、即冷却し、10分後に閾値L以上なら冷却する等の制御を行ってもよい。また、更に閾値を増やして制御するようにしてもよい。
またCPU60の内部のLDモータ制御部61等は、プログラムによってソフトウエア的に実現したが、これらの全部または一部をCPU60とは別体のハードウエア回路で構成してもよく、また別体のCPUによって実現するようにしてもよい。また、これらをヴェリログ(Verilog)によって記述されたプログラム言語に基づいて生成されたゲート回路等のハードウエア構成でもよく、またDSP(Digital Signal Processor)等のソフトを利用したハードウエア構成を利用してもよい。これらは適宜組み合わせてもよいことは勿論である。
また、本発明の一実施形態においては、測定対象として、容器80内の培地で培養された試料81(細胞)を例に挙げて説明したが、これに限らず、撮像部を所定範囲内で移動させながら撮像し、測定する際の対象部であれば、これに限られない。通信方法も無線通信に限る必要はなく、有線通信でもよい。この他、製品の出来栄え検査、部品や実装の出来栄え検査、移動制御と撮影制御を組み合わせて行う遠隔撮影、検査システムや装置や方法であれば、本実施形態の応用が可能である
また、本明細書において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、プログラムで設定可能であることが多く、記録媒体や記録部に収められる場合もある。この記録媒体、記録部への記録の仕方は、製品出荷時に記録してもよく、配布された記録媒体を利用してもよく、インターネットを介してダウンロードしたものでもよい。
また、本発明の一実施形態においては、図3および図4のフローチャートを用いて、本実施形態における動作を説明したが、処理手順は、順番を変えてもよく、また、いずれかのステップを省略してもよく、ステップを追加してもよく、さらに各ステップ内における具体的な処理内容を変更してもよい。
また、特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず」、「次に」等の順番を表現する言葉を用いて説明したとしても、特に説明していない箇所では、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
1・・・細胞観察装置、10・・・カメラ部、11a・・・フォーカスレンズ、12a・・・撮像センサ、12b・・・LDモータ、12c・・・フォーカスレンズ基準値検出部、13・・・LED、18・・・無線通信装置、29・・・表示部、31・・・アクチュエータ、31a・・・Yアクチュエータ、31b・・・Xアクチュエータ、32a・・・Y送りネジ、32b・・・X送りネジ、33・・・移動制御部、40・・・天板、42・・・外装体、43・・・内蔵センサ、43a・・・装置内温度センサ、50・・・XYステージ部、51・・・LDモータドライバ、52・・・Xステージ駆動機構、53・・・Xステージモータ、54・・・Xステージモータドライバ、55・・・Xステージ基準位置検出部、56・・・Yステージ基準位置検出部、57・・・Yステージモータドライバ、58・・・Yステージモータ、59・・・Yステージ駆動機構、59a・・・LED駆動回路、60・・・CPU、61・・・LDモータ制御部、62・・・XMT制御部、63・・・画像処理部、64・・・YMT制御部、65・・・LED制御回路71・・・記憶部、72・・・ケーブル、73・・・電源、74・・・操作部、75・・・表示部、80・・・細胞培養容器、81・・・試料、82・・・容器、82a・・・容器本体部、82b・・・首部、82c・・・蓋、82d・・・係止部、83・・・容器、84・・・容器、84a・・・凹部、100・・・インキュベータ、210・・・細胞観察主制御装置、220・・・細胞観察副制御装置、220・・・操作部、228・・・通信部、230・・・表示装置、240・・・入力装置
Claims (13)
- 試料を撮像する撮像部を有する観察装置であって、
上記撮像部の撮像位置を変更する撮像位置変更部と、
上記観察装置の内部の温度を計測する温度計測部と、
上記撮像位置変更部と上記撮像部の動作を制御する制御部と、
を具備し、
上記制御部は、
上記撮像位置変更部による上記撮像部の撮像位置の変更と上記撮像部の撮像動作を繰り返し実行する稼働シーケンスを実行させ、上記計測される温度が所定の閾値を越えると上記稼働シーケンスを停止させ、上記撮像部の撮像位置の変更と撮像動作を実行しない状態を所定時間だけ継続する休止シーケンスに移行し、上記稼働シーケンスと上記休止シーケンスを繰り返して試料を観察する、
ことを特徴とする観察装置。 - 上記閾値として、第1の閾値、第2の閾値、および第3の閾値があり、また所定時間として第1の所定時間および第2の所定時間があり、
上記制御部は、上記稼働シーケンスの開始から第2の所定時間が経過するまでに、上記計測される温度が第2の閾値より大きく第1の閾値より小さい第3の閾値を越える場合は、上記第2の所定時間が経過した後も上記稼働シーケンスを継続させ、
上記稼働シーケンスの開始から上記第2の所定時間が経過した後に、上記計測される温度が上記第1の閾値を越える場合は、上記稼働シーケンスを停止させ上記休止シーケンスに移行するとともに、上記第1の所定時間だけ上記休止シーケンスを継続することを特徴とする請求項1に記載の観察装置。 - 上記閾値として、第1の閾値および第2の閾値があり、また所定時間として第1の所定時間および第2の所定時間があり、
上記稼働シーケンスの開始から第2の所定時間経過した時に、上記計測される温度が上記第2の閾値を越え、かつ上記第1の閾値を越えない場合は、上記稼働シーケンスを継続させ、
上記稼働シーケンスの開始から上記第2の所定時間が経過した後に、上記計測される温度が上記第1の閾値を越える場合は、上記稼働シーケンスを停止させ上記休止シーケンスに移行するとともに、上記第1の所定時間だけ上記休止シーケンスを継続することを特徴とする請求項1に記載の観察装置。 - 上記試料を配置する複数の異なる形状の容器を適用して観察可能であり、
上記制御部は、上記複数の異なる形状の容器うちから適用されている容器を特定する情報に応じて、第1の閾値と第2の閾値を変更することを特徴とする請求項1または3に記載の観察装置。 - 上記制御部は、上記複数の異なる形状の容器うちから適用されている容器を特定する情報に応じて、上記第3の閾値を変更することを特徴とする請求項2に記載の観察装置。
- 上記複数の異なる形状の容器に関する情報を入力する入力部を有し、
上記制御部は、上記入力部より入力される情報に基づいて、上記複数の形状の容器のうちから適用されている容器を特定することを特徴とする請求項4または5に記載の観察装置。 - 上記観察装置と通信可能な外部制御装置を有し、
上記入力部は、上記外部制御装置からの指示を受信して上記複数の異なる形状の容器に関する情報を入力することを特徴とする請求項6に記載の観察装置。 - 上記制御部は、上記撮像位置変更部による上記撮像部の撮像位置の変更と上記撮像部の撮像動作を繰り返し実行し、上記撮像部より生成される画像データに基づいて上記複数の異なる形状の容器のうちから適用されている容器を特定することを特徴とする請求項4または5に記載の観察装置。
- 上記撮像部のフォーカスを調節するフォーカス部を有し、
上記制御部は、上記稼働シーケンスの実行中に、上記撮像位置変更部による上記撮像部の撮像位置を変更させ、上記フォーカス部により上記撮像部のフォーカスを制御して合焦させ、上記撮像部により撮像動作を実行させ、上記休止シーケンス中は上記フォーカス部を動作させないことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の観察装置。 - 上記温度計測部は、上記観察装置の異なる位置に複数の温度センサを有し、上記複数の温度センサの出力に基づいて、上記試料の温度を推定して計測される温度を決定することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の観察装置。
- 試料を撮像する撮像部を有する観察装置であって、
上記撮像部の撮像位置を変更する撮像位置変更部と、
上記観察装置の内部の温度を計測する温度計測部と、
上記撮像位置変更部と上記撮像部の動作を制御する制御部と、
を具備し、
上記制御部は、上記撮像位置変更部による上記撮像部の撮像位置の変更と上記撮像部の撮像動作を繰り返し実行する稼働シーケンスを実行させ、上記計測される温度が第1の閾値を越えると上記稼働シーケンスを停止させ、上記撮像部の撮像位置の変更と撮像動作を実行しない状態を第1の所定時間だけ継続する休止シーケンスに移行し、
上記稼働シーケンスの開始から第2の所定時間経過した時に、上記計測される温度が上記第1の閾値より小さい第2の閾値を越え、かつ、上記第1の閾値を越えない場合は、上記稼働シーケンスを停止させて上記休止シーケンスに移行するとともに、上記第1の所定時間をより小さい第3の所定時間に変更する
ことを特徴とする観察装置。 - 試料を撮像する撮像部を有する観察装置であって、
上記撮像部の撮像位置を変更する撮像位置変更部と、
上記観察装置の内部の温度を計測する温度計測部と、
上記撮像位置変更部と上記撮像部の動作を制御する制御部と、
上記試料を配置する容器の情報を入力する入力部と、
を具備し、
上記制御部は、
上記撮像位置変更部による上記撮像部の撮像位置の変更と上記撮像部の撮像動作を繰り返し実行する稼働シーケンスを実行させ、上記計測される温度が所定の閾値を越えると上記稼働シーケンスを停止させ、上記撮像部の撮像位置の変更と撮像動作を実行しない状態を所定時間だけ継続する休止シーケンスに移行し、
上記入力部の情報に基づいて上記閾値または上記所定時間を変更する、
ことを特徴とする観察装置。 - 試料を撮像する撮像部を有する観察装置における観察方法であって、
上記撮像部の撮像位置を変更し、
上記観察装置の内部の温度を計測し、
上記試料を配置する容器の情報を入力し、
上記撮像部の撮像位置と、上記撮像部の動作を制御するにあたって、
上記撮像部の撮像位置の変更と上記撮像部の撮像動作を繰り返し実行する稼働シーケンスを実行させ、上記計測される温度が所定の閾値を越えると上記稼働シーケンスを停止させ、上記撮像部の撮像位置の変更と撮像動作を実行しない状態を所定時間だけ継続する休止シーケンスに移行し、
上記容器の情報に基づいて上記閾値または上記所定時間を変更する、
ことを特徴とする観察方法。
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