JP2019179061A

JP2019179061A - 観察装置

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Inventors: 将人土肥; Masato Doi
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Abstract

【課題】多種多様な培養容器に適応でき、使用する培養容器に関わらず培養液中の細胞を安定して観察する。【解決手段】培養容器１３内において培養液Ｗ中に浮遊している細胞Ｓに照射する照明光を発生する照明部と、照明部により照明光が照射された細胞Ｓからの観察光を結像させる結像光学系と、結像光学系により結像された観察光を受光する撮像部と、照明部、結像光学系および撮像部を収容する筐体９とを備え、筐体９が、培養容器１３にチューブを挿入するためのポート１３ａを経由して培養液Ｗ中に挿入可能な細長い筒状の形態を有する観察装置１を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、観察装置に関するものである。

近年、ｉｐｓ細胞（人工多能性幹細胞）をはじめとする再生医療分野において、細胞培養のスケールアップが望まれている。細胞の大量生産に向けて、従来のウェルプレートやディッシュと呼ばれる容器を用いた接着培養から、バイオリアクタと呼ばれる浮遊培養容器を用いた培養に変わりつつある。浮遊培養容器を用いた培養は、浮遊培養容器内で液体を撹拌することによって細胞を液体中に浮遊させた状態で培養する。

浮遊培養容器を用いた細胞の観察方法としては、例えば、特許文献１に記載された方法が知られている。特許文献１に記載の方法は、浮遊培養容器の外部に配置された照明装置および撮像装置により、浮遊培養容器内で液体中に浮遊している細胞の画像を取得する。そして、画像解析と予め入力されたパラメータとを用いた演算処理により、細胞の粒径分布と総細胞数とを算出する。

特開２０１７−１４０００６号公報

しかしながら、浮遊培養容器は用途に応じて多種多様な形状、大きさ、撹拌羽根および材質等があり、浮遊培養容器の外部から常に同じ向きで同じ方向から照明することによって細胞を観察するということができない。そのため、使用する浮遊培養容器によっては、安定した画質を得ることが難しく、画像解析の精度が大きく低下してしまう虞がある。また、従来の透過照明光学系を構成することによって、浮遊培養容器を用いて位相差観察等を実施しようとしても、容器形状の制限を受け、安定した観察像を得ることが困難という問題がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、多種多様な培養容器に適応でき、使用する培養容器に関わらず培養液中の細胞を安定して観察することができる観察装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、培養容器内の培養液中に浮遊している細胞を観察する観察装置であって、前記細胞に照射する照明光を発生する照明部と、該照明部により前記照明光が照射された前記細胞からの観察光を結像させる結像光学系と、該結像光学系により結像された前記観察光を受光する受光部と、前記照明光および前記観察光を透過させる透過部を有し、前記照明部、前記結像光学系および前記受光部を収容する筐体とを備え、該筐体が、前記培養容器にチューブを挿入するためのチューブ口を経由して前記培養液中に挿入可能な細長い筒状の形態を有する観察装置である。

本態様によれば、培養容器内の培養液中に浮遊している細胞に対して、筐体内の照明部から発生させた照明光が筐体の透過部を経由して照射される。そして、照明光が照射された細胞から透過部を経由して筐体内に入射した観察光が結像光学系により結像され、結像された観察光が受光部により受光される。これにより、培養液中に浮遊する細胞の画像を取得することができる。

この場合において、培養容器にチューブを挿入するためのチューブ口を利用して培養容器内に筐体を挿入でき、さらに、培養液中に挿入された筐体から細胞に照明光を照射するとともに細胞からの観察光を受光することによって、使用する培養容器の形状や大きさ、材質等の制限を殆ど受けずに細胞の良好な観察像を得ることができる。したがって、多種多様な培養容器に適応でき、使用する培養容器に関わらず培養液中の細胞を安定して観察することができる。

上記態様においては、前記筐体の周囲を覆う筒状の保護チューブを備え、該保護チューブが、光学的に透明な透明部を有し、前記チューブ口を経由して前記培養液中に挿入可能な細長い形状を有することとしてもよい。

この構成によって、保護チューブにより筐体の周囲が覆われた状態で、照明部から発せられた照明光が保護チューブの透明部を経由して細胞に照射されるとともに、細胞からの観察光が保護チューブの透明部を経由して結像光学系により結像される。

この場合において、保護チューブが培養容器のチューブ口を経由して培養液中に挿入可能な形状を有することによって、保護チューブにより筐体と筐体内の照明部、結像光学系および受光部とを安全に保護した状態で、これら筐体、照明部、結像光学系および受光部を培養容器内に挿入するとともに培養容器内で作動させることができる。

上記態様においては、前記保護チューブが、透明な樹脂材料により形成されていることとしてもよい。
この構成によって、保護チューブをＵＶ滅菌した状態で使用し、使用後は保護チューブのみをディスポーザブルにして交換することができる。

上記態様においては、前記保護チューブが、前記透明部の外側に突出する突起部を有し、該突起部が、前記透明部を透過した前記照明光の少なくとも一部を前記細胞に向けて透過させおよび／または反射することとしてもよい。

この構成によって、保護チューブの透明部を透過した照明光のうち、さらに突起部を透過した照明光および／または突起部により反射された照明光が、培養液中の細胞に照射される。これにより、培養容器内で照明光が照射される範囲を制限して、細胞の数や密度を容易にかつ精度よく算出することができる。また、突起部を経由させない場合と対比して、コントラストの付き方や細胞画像上の細胞の大きさを変更することができる。

上記態様においては、前記受光部により受光された前記観察光に基づいて生成される細胞画像内の前記細胞の数を計数する画像処理部を備えることとしてもよい。
この構成によって、画像処理部により計数される細胞画像内の細胞の数に基づいて、培養容器内の細胞の数や密度の推定が可能になる。

上記態様においては、前記画像処理部が、前記受光部により互いに異なる時間に受光された前記観察光に基づいて生成される２枚以上の前記細胞画像を用いて、前記培養液中の前記細胞の数および／または密度を推定することとしてもよい。

培養容器内において、培養液中に浮遊している細胞は移動するため、受光部により互いに異なる時間に受光された観察光に基づく２枚以上の細胞画像を用いることによって、画像処理部により、培養液中の細胞のおおよその数および／または密度が分かる。これにより、培養液中の細胞の増減を把握することができる。

上記態様においては、２枚以上の前記細胞画像が、同一の前記細胞が前記細胞画像上に出現してから消滅するまでの時間よりも長い時間間隔をあけて前記受光部により受光された前記観察光に基づいて生成されるものであってもよい。

細胞画像を取得した時間間隔が短すぎると、各細胞画像に写っている細胞が重複してしまい、培養液全体の細胞の数や密度を精度よく算出することができない。これに対し、同一の細胞が細胞画像上に出現してから消滅するまでの時間よりも長い時間間隔をあけて受光部により受光された観察光に基づく２枚以上の細胞画像を用いることによって、画像処理部により、培養液中の細胞の数および／または密度をより精度よく推定することができる。

上記態様においては、前記結像光学系が、倍率、被写界深度および観察視野方向の少なくとも１つが異なる他の結像光学系に交換可能であってもよい。
この構成によって、交換する他の結像光学系の倍率、被写界深度および観察視野方向に応じて、光学的な視野を容易に変更することができる。したがって、結像光学系を変更することによって、観察環境に応じた所望の細胞画像を取得することができる。

本発明によれば、多種多様な培養容器に適応でき、使用する培養容器に関わらず培養液中の細胞を安定して観察することができるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係る観察装置および培養容器を示す概略構成図である。図１の筐体が挿入されたポートの縦断面を示す培養容器の縦断面図である。筐体内の照明部、結像光学系および撮像部を示す筐体の縦断面図である。画像処理部により生成される細胞画像の一例を示す図である。あるＴｉｍｅ１に撮影された細胞画像の一例を示す図である。Ｔｉｍｅ１の直後のＴｉｍｅ２に撮影された細胞画像の一例を示す図である。撮像部により互いに異なる時間に撮影された１４枚の細胞画像の一例を示す図である。細胞画像中の細胞の数と頻度との関係の一例を示すグラフである。本発明の第１実施形態の変形例に係る筐体の一例を示す筐体の縦断面図である。本発明の第１実施形態の変形例に係る筐体の他の一例を示す筐体の縦断面図である。本発明の第１実施形態の他の変形例に係るポートの縦断面を示す培養容器の縦断面図である。本発明の第２実施形態に係る観察装置を示す概略構成図である。本発明の第２実施形態の変形例に係る保護チューブの一例を示す保護チューブの縦断面図である。本発明の第２実施形態の他の変形例に係る突起の一形態を示す保護チューブの縦断面図である。本発明の第２実施形態の他の変形例に係る突起の他の形態を示す保護チューブの縦断面図である。本発明の第２実施形態の他の変形例に係る突起のさらに異なる他の形態を示す保護チューブの縦断面図である。本発明の第１実施形態および第２実施形態の変形例に係るファイバおよびバンドルファイバの一例を示す筐体の縦断面図である。本発明の第１実施形態および第２実施形態の変形例に係る交換可能な結像光学系の構成の３つの例を示す筐体の縦断面図である。

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る観察装置について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る観察装置１は、図１に示すように、培養容器１３において培養液Ｗ中に浮遊させながら培養している細胞Ｓを観察する。この観察装置１は、図３に示すように、細胞Ｓに照射する照明光を発生する照明部３と、照明部３により照明光が照射された細胞Ｓからの観察光を結像させる結像光学系５と、結像光学系５により結像された観察光を受光する撮像部（受光部）７と、これら照明部３、結像光学系５および撮像部７を収容する筐体９とを備えている。

培養容器１３は、上面が閉塞された有底円筒状の容器であり、内部に培養液Ｗとともに細胞Ｓを収容する。この培養容器１３には、各種チューブ１５を挿入するための複数のポート（チューブ口）１３ａおよび攪拌機１７を挿入するための挿入口１３ｂが上面に設けられている。

図１に示す例では、培養容器１３の上面に３つのポート１３ａが設けられ、その内の２つのポート１３ａには、培養液Ｗ中の細胞Ｓを採取したり培養液Ｗに薬液を投与したりするチューブ１５が挿入されている。各ポート１３ａには、チューブ１５との隙間を塞ぐためのＯリング１９（図２参照）が設けられている。

攪拌機１７は、培養容器１３の挿入口１３ｂを経由して培養容器１３内に挿入される撹拌棒１７ａと、撹拌棒１７ａの先端に設けられた撹拌羽根１７ｂとを備えている。この攪拌機１７は、図示しないモータ等の駆動部により、撹拌棒１７ａおよび撹拌羽根１７ｂを長手軸回りに回転させることによって、培養液Ｗを撹拌することができる。そして、攪拌機１７により培養液Ｗを撹拌することによって、培養容器１３の内面に細胞Ｓが張り付くのを防ぎ、培養液Ｗ中に細胞Ｓを浮遊させながら培養することができる。

筐体９は、培養容器１３のポート１３ａを経由して培養液Ｗ中に挿入可能な細長い筒状の形態を有している。この筐体９は、例えば、ポリ塩化ビニル等により形成され、柔軟性を有している。ポート１３ａは、例えば、図２に示すように、筐体９が挿入されるとＯリング１９によってポート１３ａと筐体９との隙間が塞がれることにより、密封状態に維持される。また、筐体９は、図３に示すように、長手方向の先端において、照明光および観察光を透過させる透過部９ａを有している。

照明部３は、例えば、ＬＥＤ（Light-Emitting Diode）である。この照明部３は、筐体９の先端部において、透過部９ａに対向した状態で配置されている。
結像光学系５は、筐体９の先端部において、透過部９ａに対向した状態で照明部３と並んで配置されている。この結像光学系５は、透過部９ａを経由して筐体９内に入射した観察光を撮像部７の受光面上に結像させる。

撮像部７は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）である。この撮像部７は、筐体９の先端部において、結像光学系５よりも基端側に配置されている。また、撮像部７は、受光した観察光の光学像を撮影することによって、細胞Ｓの画像情報を出力する。

また、図１に示すように、観察装置１には画像処理部１１が備えられている。
画像処理部１１は、撮像部７から出力された画像信号を処理して、図４に示すような２次元的な細胞画像を生成する。また、画像処理部１１は、生成した細胞画像内に含まれる細胞Ｓの数を計数する。さらに、画像処理部１１は、撮像部７により互いに異なる時間に受光された観察光に基づいて生成した２枚以上の細胞画像、すなわち、撮像部７により互いに異なる時間に撮影された２枚以上の細胞画像を用いて、培養液Ｗ中の細胞Ｓの数および密度の少なくとも一方を推定する。

画像処理部１１により用いられる２枚以上の細胞画像は、例えば、画像上に存在する細胞Ｓが少なくとも半分以上入れ替わっているものが好ましい。より好ましくは、画像処理部１１は、同一の細胞Ｓが細胞画像上に出現してから消滅するまでの時間よりも長い時間間隔をあけて撮像部７により受光された観察光に基づいて生成した２枚以上の細胞画像を用いることとしてもよい。

細胞画像を取得する時間間隔が短すぎると、図５および図６に示すように、各細胞画像に写っている細胞Ｓが重複してしまい、培養液Ｗ全体の細胞Ｓの数や密度を精度よく算出することができない。これに対し、同一の細胞Ｓが細胞画像上に出現してから消滅するまでの時間よりも長い時間間隔をあけて撮像部７により撮影された２枚以上の細胞画像を用いることによって、画像処理部１１により、培養液Ｗ中の細胞Ｓの数および密度をより精度よく推定することができる。

図５はあるＴｉｍｅ１に撮影された細胞画像を示し、図６はＴｉｍｅ１の直後のＴｉｍｅ２に撮影された細胞画像を示している。図５および図６において、白色の○はＴｉｍｅ１の細胞画像とＴｉｍｅ２の細胞画像の一方のみに写っている細胞Ｓを示している。黒色の○はＴｉｍｅ１の細胞画像とＴｉｍｅ２の細胞画像の両方において重複して写っている細胞Ｓを示している。破線で描いた○は、Ｔｉｍｅ２の細胞画像において、黒色の○で示した細胞ＳがＴｉｍｅ１の時刻にいた場所を示している。

本実施形態に係る観察装置１の作用について説明する。
上記構成の観察装置１により、培養容器１３において培養液Ｗ中に浮遊させながら培養している細胞Ｓを観察するには、まず、図１に示すように、培養容器１３のポート１３ａを経由させて、培養液Ｗ内に筐体９を挿入する。筐体９には予め滅菌処理を施しておく。

次いで、筐体９内の照明部３により、培養液Ｗ中に浮遊している細胞Ｓに対して筐体９の透過部９ａを経由させて照明光を照射する。そして、照明光が照射された細胞Ｓから透過部９ａを経由して筐体９内に入射した観察光を結像光学系５により結像し、観察光の光学像を撮像部７により撮影する。

撮像部７により取得された細胞Ｓの画像情報は画像処理部１１に送られ、画像処理部１１により、入力された画像情報に基づいて、図４に示すような２次元的な細胞画像が生成される。これにより、培養液Ｗ中に浮遊する細胞Ｓの画像を取得することができる。同様にして、観察装置１により、時間間隔をあけて複数の細胞画像が取得される。

次いで、画像処理部１１により、生成した細胞画像内に含まれる細胞Ｓの数が計数される。そして、画像処理部１１により、撮像部７により互いに異なる時間に撮影された細胞Ｓの画像情報に基づいて生成された２枚以上の細胞画像が用いられて、培養液中の細胞Ｓの数および密度が推定される。

例えば、図７に示すように、撮像部７により互いに異なる時間に撮影された１４枚の細胞画像が用いられるとする。この場合、画像処理部１１により、例えば、図８に示すように、細胞数の平均が４．９２ｃｅｌｌｓと算出される。図８において、横軸は各細胞画像中の細胞の数を示し、縦軸は頻度を示している。また、画像処理部１１により、例えば、観察している範囲の体積が１ｍｍ×１ｍｍ×０．１ｍｍ＝１０^−４ｃｍ^３＝１０^−４ｍｌで、細胞密度が４．９２×１０^４ｃｅｌｌｓ／ｍｌと算出される。

以上説明したように、本実施形態に係る観察装置１によれば、培養容器１３にチューブ１５を挿入するためのポート１３ａを利用して培養容器１３内に筐体９を挿入でき、さらに、培養液Ｗ中に挿入した筐体９から細胞Ｓに照明光を照射するとともに細胞Ｓからの観察光を受光することによって、使用する培養容器１３の形状や大きさ、材質等の制限を殆ど受けずに細胞Ｓの良好な観察像を得ることができる。したがって、多種多様な培養容器１３に適応でき、様々な培養容器１３において培養液Ｗ中の細胞Ｓを安定して観察することができる。

本実施形態においては、例えば、図９に示すように、筐体９が、長手方向の先端よりも基端側において、径方向内方に窪む凹部９ｂを有し、筐体９の長手方向に対向する凹部９ｂの両側面にそれぞれ透過部９ａを設けることとしてもよい。

この場合、筐体９における凹部９ｂよりも先端側の空間において、凹部９ｂの一方の透過部９ａに対向させて照明部３を配置することとすればよい。また、筐体９における凹部９ｂよりも基端側の空間において、凹部９ｂの他方の透過部９ａに対向させて結像光学系５および撮像部７を配置することとすればよい。

この構成によれば、培養容器１３内で照明光を照射する範囲を凹部９ｂ内に制限して、凹部９ｂ内に侵入した細胞Ｓを撮影することができる。したがって、撮影範囲が制限されていることによって、細胞画像上の細胞Ｓの大きさが区別し易くなるとともに、撮影範囲の体積が明確になるので、すなわち、凹部９ｂ内の体積は明確なので、細胞Ｓの数や密度を算出し易くすることができる。

また、例えば、図１０に示すように、筐体９を、照明部３を収容する筐体９Ａと、結像光学系５および撮像部７を収容する筐体９Ｂとに分離し、これら筐体９Ａと筐体９Ｂとを互いに照明部３と結像光学系５および撮像部７の光軸方向に距離間隔をあけて配置することとしてもよい。

この場合、筐体９Ａの照明部３と、筐体９Ｂの結像光学系５および撮像部７とを互いに対向させた状態で配置することとすればよい。さらに、筐体９Ａと筐体９Ｂの互いに対向する面に透過部９ａを設けることとすればよい。

この構成によれば、培養容器１３内で照明光が照射される範囲を筐体９Ａと筐体９Ｂとの間の空間に制限して、筐体９Ａと筐体９Ｂとの間の空間内に侵入した細胞Ｓを撮影することができる。この場合も、撮影範囲が制限されていることによって、細胞画像上の細胞Ｓの大きさが区別し易くなるとともに、筐体９Ａと筐体９Ｂとの間の空間の体積は明確なので、細胞Ｓの数や密度を算出し易くすることができる。

また、本実施形態においては、例えば、図１１に示すように、長手方向に伸縮可能な略筒状の蛇腹管２１によってポート１３ａとＯリング１９とを接続することとしてもよい。蛇腹管２１は、ポート１３ａとＯリング１９との隙間を塞ぐことができる材質によって形成することとすればよい。

この構成によって、筐体９が挿入されたポート１３ａの密封状態を維持したままの状態で、蛇腹管２１により筐体９を挿入方向に移動させることができる。なお、蛇腹管２１に代えて、ポート１３ａとＯリング１９との隙間を塞ぎつつ、伸縮可能な弾性部材によってポート１３ａとＯリング１９とを接続することとしてもよい。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る観察装置について説明する。
本実施形態に係る観察装置２３は、図１２に示すように、筐体９の周囲を覆う筒状の保護チューブ２５を備える点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係る観察装置１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。

保護チューブ２５は、培養容器１３のポート１３ａを経由して培養液Ｗ中に挿入可能な細長い形状を有している。また、保護チューブ２５は、内部に筐体９を挿脱可能に形成されている。この保護チューブ２５は、例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリ塩化ビニル等の透明な樹脂材料により形成されている。したがって、保護チューブ２５の全体が照明光および観察光を透過させる光学的に透明な透明部を構成している。本実施形態においては、保護チューブ２５の長手方向の先端を透明部２５ａとする。

本実施形態に係る観察装置２３によれば、保護チューブ２５により筐体９の周囲が覆われた状態で、培養容器１３のポート１３ａを経由して培養液Ｗ内に筐体９が挿入される。そして、照明部３から発せられた照明光が筐体９の透過部９ａおよび保護チューブ２５の透明部２５ａを経由して細胞Ｓに照射されるとともに、細胞Ｓからの観察光が保護チューブ２５の透明部２５ａおよび筐体９の透過部９ａを経由して結像光学系５により結像される。これにより、結像された観察光が撮像部７により受光され、細胞画像が取得される。

この場合において、保護チューブ２５が培養容器１３のポート１３ａを経由して培養液Ｗ中に挿入可能な形状を有することによって、保護チューブ２５により筐体９と筐体９内の照明部３、結像光学系５および撮像部７とを安全に保護した状態で、これら筐体９、照明部３、結像光学系５および撮像部７を培養容器１３内に挿入するとともに培養容器１３内で作動させることができる。また、保護チューブ２５をアクリル樹脂やポリ塩化ビニル等の透明な樹脂材料により形成することによって、保護チューブ２５をＵＶ滅菌した状態で使用し、使用後は保護チューブ２５のみをディスポーザブルにして交換することができる。

本実施形態においては、保護チューブ２５は、樹脂材料により形成されていることとしたが、これに代えて、例えば、図１３に示すように、保護チューブ２５が、金属材料によって形成された金属筒でもあってもよい。この場合、保護チューブ２５の先端に光学的に透明なガラス（透明部）２５ｂを設けることとすればよい。また、保護チューブ２５は、長手方向に伸縮可能な蛇腹構造を有するものであってもよい。

また、本実施形態においては、例えば、図１４〜図１６に示すように、保護チューブ２５が、透明部２５ａの外側に突出する突起（突起部）２７を有し、突起２７が、透明部２５ａを透過した照明光の少なくとも一部を細胞Ｓに向けて透過させたり反射したりすることとしてもよい。突起２７は、例えば、プラスチック等により形成することとすればよい。

突起２７は、例えば、図１４に示すように、保護チューブ２５の先端から保護チューブ２５の長手方向に沿って延びる柱状部２７ａと、柱状部２７ａの先端から保護チューブ２５の透明部２５ａに平行に広がる屈曲部２７ｂとを有することとしてもよい。そして、柱状部２７ａを照明部３の光軸上に配置するとともに、屈曲部２７ｂを結像光学系５の光軸上に配置することとしてもよい。

この場合、照明部３から発せられて保護チューブ２５の透明部２５ａを透過した照明光を、突起２７の柱状部２７ａ内を長手方向に沿って透過させた後、突起２７の形状に倣って反射して屈曲部２７ｂ内を透過させ、保護チューブ２５の透明部２５ａの前方において、屈曲部２７ｂから保護チューブ２５の透明部２５ａに向かって出射させることとすればよい。

この構成によって、培養容器１３内で照明光が照射される範囲を保護チューブ２５の透明部２５ａと突起２７の屈曲部２７ｂとの間の空間に制限して、保護チューブ２５の透明部２５ａと突起２７の屈曲部２７ｂとの間の空間に侵入した細胞Ｓを撮影することができる。

したがって、撮影範囲が制限されることによって、細胞画像上の細胞Ｓの大きさが区別し易くなるとともに、撮影範囲の体積が明確になるので、すなわち、保護チューブ２５の透明部２５ａと突起２７の屈曲部２７ｂとの間の空間の体積は明確なので、細胞Ｓの数や密度を算出し易くすることができる。

また、突起２７は、例えば、図１５に示すように、保護チューブ２５の先端から長手方向に沿って延び、次第に細径化する円錐状または角錐状の形態を有するものであってもよい。そして、突起２７を照明部３の光軸上に配置することとしてもよい。

この場合、照明部３から発せられて保護チューブ２５の透明部２５ａを透過した照明光を、突起２７内で反射して、突起２７から保護チューブ２５の透明部２５ａに沿う方向に出射させることとすればよい。これにより、保護チューブ２５の透明部２５ａの近傍において、結像光学系５の光軸に対して交差する方向から細胞Ｓに照明光を照射することができる。また、突起２７からの照明光が照射された細胞Ｓにおいて、保護チューブ２５の透明部２５ａに向かって放射される観察光を結像光学系５によって結像させることとすればよい。

この構成によって、保護チューブ２５の透明部２５ａと突起２７との間の空間に存在する細胞Ｓを撮影することができる。したがって、撮影範囲が制限されることによって、細胞画像上の細胞Ｓの大きさが区別し易くなるとともに、撮影範囲の体積も明確になるので、細胞Ｓの数や密度を算出し易くすることができる。また、保護チューブ２５の先端に突起２７を設けない場合と対比して、コントラストの付き方等を変更することができる。

また、例えば、図１６に示すように、柱状部２７ａおよび屈曲部２７ｂを有する突起２７を採用し、柱状部２７ａを照明部３の光軸および結像光学系５の光軸からずらした位置に配置するとともに、屈曲部２７ｂを照明部３および結像光学系５の光軸上に配置することによって反射面を構成させることとしてもよい。

この場合、照明部３から発せられて保護チューブ２５の透明部２５ａを透過した照明光を、保護チューブ２５の透明部２５ａの前方において、突起２７の屈曲部２７ｂにより保護チューブ２５の透明部２５ａに向かって反射させることとすればよい。

したがって、撮影範囲が制限されることによって、細胞画像上の細胞Ｓの大きさが区別し易くなるとともに、保護チューブ２５の透明部２５ａと突起２７の屈曲部２７ｂとの間の空間の体積は明確なので、細胞Ｓの数や密度を算出し易くすることができる。

また、上記各実施形態においては、照明部として、ＬＥＤ等の照明部３を例示して説明したが、例えば、図１７に示すように、照明部３が、ＬＥＤ等（図示略）から発せられた光を導光して先端の出射端２９ａから出射させるファイバ２９をさらに備えることとしてもよい。この場合、筐体９の基端側にＬＥＤ等を配置し、ファイバ２９の出射端２９ａを筐体９の先端の透過部９ａ近傍に配置することとすればよい。または、筐体９の基端側外部にＬＥＤ等を配置し、ファイバ２９を通じて筐体９の先端の透過部９ａに照明光を射出してもよい。

また、上記各実施形態においては、受光部として、ＣＣＤ等の撮像部７を例示して説明したが、例えば、図１７に示すように、受光部が、入射端３１ａにおいて光を受光して、受光した光をＣＣＤ等（図示略）に導光するバンドルファイバ３１をさらに備えることとしてもよい。この場合、筐体９の基端側にＣＣＤ等を配置し、バンドルファイバ３１の入射端３１ａを筐体９の先端部の結像光学系５の近傍に配置することとすればよい。

また、本実施形態においては、例えば、図１８に示すように、結像光学系５が、倍率、被写界深度および観察視野方向の少なくとも１つが異なる他の結像光学系５に交換可能であってもよい。この構成によって、使用する結像光学系５に応じて、光学的な視野を変更することができる。

例えば、図１８において、紙面の左端に示されている結像光学系５、すなわち、倍率を拡大して、筐体９の透過部９ａから近い位置を撮影可能にする結像光学系５に交換することとしてもよい。

また、例えば、図１８において、紙面の真ん中に示されている結像光学系５、すなわち、焦点距離を長くして、筐体９の透過部９ａから遠い位置まで撮影可能にする結像光学系５に交換することとしてもよい。

また、例えば、図１８において、紙面の右端に示されている結像光学系５、すなわち、筐体９の側面に向けて配置され、側面から筐体９内に入射された観察光を結像させる結像光学系５に交換することとしてもよい。この場合、筐体９の先端部にプリズム３３を配置し、結像光学系５によって集光された観察光をプリズム３３によってバンドルファイバ３１に向けて反射することとすればよい。また、照明部３も筐体９の側面に向けて配置し、照明部３および結像光学系５が対向する筐体９の側面に透過部９ａを設けることすればよい。この構成によって、培養容器１３内で筐体９の先端部を曲げることなく培養容器１３の深さ方向に交差する方向を観察することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記各実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。

また、例えば、受光部として、撮像部７すなわちＣＣＤを例示して説明したが、これに代えて、ＰＭＴ（光電子増倍管）を採用することとしてもよい。また、上記各実施形態においては、筐体９が、長手方向の先端に透過部９ａを有することとしたが、例えば、筐体９の全体が照明光および観察光を透過可能であってもよい。また、筐体９の透過部９ａおよび保護チューブ２５の透明部２５ａ，２５ｂを配置する位置は、照明部３、結像光学系５および撮像部７の位置に応じて、適宜変更することとしてもよい。

１，２３観察装置
３照明部
５結像光学系
７撮像部（受光部）
９筐体
９ａ，透過部
１１画像処理部
１３ａポート（チューブ口）
２５保護チューブ
２５ａ，２５ｂ透明部
２７突起（突起部）
２９ファイバ（照明部）
３１バンドルファイバ（受光部）
Ｓ細胞

Claims

培養容器内の培養液中に浮遊している細胞を観察する観察装置であって、
前記細胞に照射する照明光を発生する照明部と、
該照明部により前記照明光が照射された前記細胞からの観察光を結像させる結像光学系と、
該結像光学系により結像された前記観察光を受光する受光部と、
前記照明光および前記観察光を透過させる透過部を有し、前記照明部、前記結像光学系および前記受光部を収容する筐体とを備え、
該筐体が、前記培養容器にチューブを挿入するためのチューブ口を経由して前記培養液中に挿入可能な細長い筒状の形態を有する観察装置。
前記筐体の周囲を覆う筒状の保護チューブを備え、
該保護チューブが、光学的に透明な透明部を有し、前記チューブ口を経由して前記培養液中に挿入可能な細長い形状を有する請求項１に記載の観察装置。
前記保護チューブが、透明な樹脂材料により形成されている請求項２に記載の観察装置。
前記保護チューブが、前記透明部の外側に突出する突起部を有し、該突起部が、前記透明部を透過した前記照明光の少なくとも一部を前記細胞に向けて透過させおよび／または反射する請求項２または請求項３に記載の観察装置。
前記受光部により受光された前記観察光に基づいて生成される細胞画像内の前記細胞の数を計数する画像処理部を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の観察装置。
前記画像処理部が、前記受光部により互いに異なる時間に受光された前記観察光に基づいて生成される２枚以上の前記細胞画像を用いて、前記培養液中の前記細胞の数および／または密度を推定する請求項５に記載の観察装置。
２枚以上の前記細胞画像が、同一の前記細胞が前記細胞画像上に出現してから消滅するまでの時間よりも長い時間間隔をあけて前記受光部により受光された前記観察光に基づいて生成されるものである請求項６に記載の観察装置。
前記結像光学系が、倍率、被写界深度および観察視野方向の少なくとも１つが異なる他の結像光学系に交換可能である請求項１から請求項７のいずれかに記載の観察装置。