JP4873885B2

JP4873885B2 - 培養顕微鏡、及び、培養顕微鏡を制御するコンピュータプログラム

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Publication number: JP4873885B2
Application number: JP2005151443A
Authority: JP
Inventors: 明嗣加賀山
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Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2005-05-24
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2025-05-24
Also published as: JP2006011415A

Description

本発明は培養装置用顕微鏡に関し、特に顕微鏡にて細胞など生体系試料を長期間生存状態のまま観察および撮影するための培養顕微鏡装置に関する。

生物は高度な複雑性を持つため、構造や機能を理解するのは容易なことではない。そのため、近年生命現象を再現できる最小単位である細胞、つまり培養細胞を用いた単純な実験系が用いられている。培養細胞を用いることで、ホルモンの応答などの解析が生体内の他要因による影響を受けることのない実験が可能となる。つまり遺伝子の導入や阻害により遺伝子の機能解析を行うことが可能となる。

細胞を培養するためには、生体内を真似た環境を用いる必要がある。そのため温度は体温の３７℃とし、また細胞間液を真似た培地が用いられる。培地にはアミノ酸などの栄養源の他に、ＰＨ調整のための炭酸バッファーが含まれる。炭酸バッファーは５％という高い分圧の炭酸ガスを含む空気の存在下で平衡状態になり、デッシュなどの開放系の培養に利用される。また培地から水分の蒸発を防ぐため、９５〜１００％の高湿度の環境が要求される。

細胞の培養には上記環境条件を備えた炭酸ガスインキュベータが用いられる。さらに、細胞の状態観察には位相差顕微鏡や微分干渉顕微鏡、ＧＦＰなどの発現観察には蛍光顕微鏡が用いられる。また、顕微鏡画像の撮影および表示にはCCDカメラとコントローラ（パソコン）が用いられ、これらを組合せた培養顕微鏡が提案されている。
特開2003−29164

培養している細胞を長時間または長期的に顕微鏡で観察する場合、タイムラプス観察方式で行われ時系列的に画像を取得している。タイムラプスとは一定間隔の時間で試料の撮影、画像の保存を行い、長時間かけて変化する細胞の状態を確認しやすくするために用いられる。例えば細胞１個を撮影時間１ｍｓ（カメラの露出時間）で撮影し、その後１時間毎に撮影し続け２４時間撮影すれば２５枚の画像を取得できる。これらを撮影したあと連続的に再生すれば１時間ごとの細胞の変化を容易に確認することができる。撮影間隔を例えば３０分、１５分と短くすれば動きの速い細胞の観察も行える。

また、細胞を複数箇所観察したい場合は、顕微鏡に付随する電動ステージを用い目的の場所に顕微鏡または試料を移動し観察を行っている。観察位置への移動はタイムラプスと同期して行っている。このような複数の観察位置を順次観察するタイムラプスを多点タイムラプスという。

さらに、細胞を長期に培養する場合は、劣化した培地を定期的に交換する必要がある。培地交換は一般的には観察者が試料容器を培養顕微鏡のインキュベータ室から取出し作業を行っている。

一般的な多点タイムラプス（１点のみの場合も含む）を行う場合、１回目の多点を撮影するための電動ステージ移動時間、撮影時間及び制御時間など顕微鏡が撮影動作している時間と、前記多点の２回目を撮影開始する直前までの顕微鏡が撮影動作していない時間（待機状態）に分かれるが、この撮影動作していない時間が十分長ければ、その間に培地交換等の作業を行うことが可能である。しかしながら、タイムラプスを行っている場合、観察者が培地交換中に次の撮影が開始されてしまうと、予定してい画像を取得することができず実験を失敗してしまう。

また、観察位置を再現するために試料容器を位置決めしなければならないが、複数の試料容器に対して培地交換する場合、交換作業に時間がかかるため、作業者は次の観察開始時間を常に気にして作業しなければならず、観察者に負担を与えていた。

本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、タイムラプスの撮影開始時間を考慮しながら培地交換作業を効率的に行うことを可能にした培養顕微鏡を提供することを目的とする。

本発明の培養顕微鏡は、細胞を培養する培地の交換が可能な試料容器と、前記試料容器を収納すると共に、細胞を培養する培養環境を制御するための培養手段と、細胞像を撮影するための撮像手段と、前記撮像手段によるタイムラプス撮影を制御するための制御手段と、前記培養手段と前記撮像手段を内蔵する本体と、前記撮像手段が撮像可能な状態にあるかどうかを検出するための検出手段とを備えている。前記制御手段は、撮影時間の間隔が培養顕微鏡の撮影可能な状態でない時間に設定した場合は再設定を促すか、撮影可能な状態まで延長した時間間隔に設定する。前記検出手段が、次回撮影の時間になっても培地交換が終了していないために撮影可能状態にないことを検出した場合は、前記制御手段は撮影可能な状態まで撮影を待機させる。
本発明の別の培養顕微鏡は、細胞を培養する培地の交換が可能な試料容器と、前記試料容器を収納すると共に、細胞を培養する培養環境を制御するための培養手段と、細胞像を撮影するための撮像手段と、前記撮像手段によるタイムラプス撮影を制御するための制御手段と、前記培養手段と前記撮像手段を内蔵する本体とを備えている。前記制御手段は、撮影時間の間隔が培養顕微鏡の撮影可能な状態でない時間に設定した場合は再設定を促すか、撮影可能な状態まで延長した時間間隔に設定する。前記制御手段は、培地交換する際に、次回撮影までの残時間を算出し、撮影開始時間になっても培地交換が終了していない場合は、撮影可能な状態まで撮影を待機させる。

以上のように本発明の培養顕微鏡は、タイムラプス中の撮影時間以外に培地交換の作業を行いやすくすることができ、観察者に対し効率的な作業を指示することができる。

本発明の第一の実施例として、図を参照して説明する。図１は本発明の装置の全体構成を示す概念図である。培養顕微鏡本体１は細胞を培養するインキュベータ室と細胞を観察する顕微鏡部分が一体となっている。培養顕微鏡本体１には内部にコントローラ２が内蔵されており、後述する各ユニットの制御を行っている。コントローラ２は培養顕微鏡のスペースをコンパクトにするため培養顕微鏡本体１内部に配置したが、コントローラの発熱による影響がある場合は本体の外部に配置してもよい。さらに、培養顕微鏡本体１は警告ブザー３と警告表示装置４を備えている。警告ブザー３は実験中に何か問題が発生した場合などに警告音を鳴らすことができる。また、警告表示装置４は警告ブザー３と同様に何か問題が発生した場合の警告表示や、作業指示などの表示が可能である。特に、警告表示装置４は操作パネルとしての機能を持つタッチパネル４ａにしてあり、作業者が警告表示装置４に表示される指示にしたがい、タッチパネルに触れ操作を選択することができる。

コントローラ２にはフォーカスハンドル・ジョイスティック５が接続されており、フォーカスハンドルにて後述する顕微鏡部分のＺ軸方向、即ち、試料にピントを合わせる方向とジョイスティックにてＲステージ、θステージを移動させることができる。θステージは軸を中心に回転方向に移動、Rステージは前記θステージの中心軸と垂直な１つの軸の方向に移動可能な電動ステージである。これらは装置サイズをコンパクトにするため使用したが、一般的なXYステージでもよい。

培養顕微鏡本体１はインキュベータ室内に温度制御用のヒータ１２を有し、ヒータ１２をコントロールする温度コントローラ６が装備されている。

コントローラ２および温度コントローラ６はコンピュータ９に、例えばＲＳ−２３２Ｃなどのインターフェイスで接続されており、コンピュータ９から制御が可能になっている。

培養顕微鏡本体１のインキュベータ室内には外部に温度（３７℃）、湿度（９５〜１００％）、炭酸ガス（ＣＯ２、５％）（各数値は一般的な値であり調整可能である）濃度を制御した混合エアーを蓄積してあるタンク７があり、電磁弁８の開閉により混合エアーを供給できる。本発明ではタンク７に混合エアーを入れているが、タンク７を炭酸ガスのみとし、湿度を維持するための不図示の水槽をインキュベータ室内に設置してもよい。またタンク７を３７℃に維持しないで炭酸ガスをインキュベータ室に供給することも可能である。この電磁弁８は不図示のコントローラによりコンピュータ９から制御しても良い。

コンピュータ９はＬＡＮ、インターネット等のネットワーク１０につながれており、さらに、ネットワーク１０は遠隔地コンピュータ１１に接続されており、ネットワーク１０を介して遠隔地コンピュータ１１からコンピュータ９を制御することができ、ついては培養顕微鏡本体１を遠隔地コンピュータ１１から制御可能である。

図２は本発明の培養顕微鏡本体１の内部構成図である。インキュベータ室２０はフタ２２により外部から密閉され、その内部の培養環境の温度と湿度と炭酸ガス（ＣＯ２）濃度を一定に維持したり、また積極的に制御したりする。混合エアーはエアー配管２４を介してタンク７から供給されている。不要なエアーは不図示の配管から廃棄される。フタ２２はヒンジ２３を軸にトッテ２１により開閉可能である。フタ２２が開いている場合、フタ開閉センサー２８が作動し、コントローラ２へフタ２２の開閉を知らせることができる。

ヒータ１２はインキュベータ室２０内部に設置され、不図示の温度センサーにより定められた温度、例えば３７℃以下になったことを検出した場合、自動的に動作し温度を維持することができる。図２にはヒータ１２を１個しか記載していないが、フタ２２やベース５５全体に取り付けインキュベータ室内の温度ムラが小さくするようにしてもよい。

トレイ２６は複数の試料設置穴５２を有し、これらに複数の試料容器２５が設置できる。試料容器２５はトレイ２６に対し上方向に取出すことが可能である。反対に試料容器２５をトレイ２６に設置すると試料容器２５の底面がトレイ２６の試料設置穴５２のリング状突起５１に接触し下に落ちないようになっている。さらに、試料容器２５はトレイ２６に対し位置決め可能で設置できるようになっている。試料容器２５の底面は透明のガラスまたは樹脂でできており、対物レンズ３３から観察可能である。

また、試料容器フタ５７は培地交換で試料をインキュベータ室２０から外に出し、試料が冷えた状態でインキュベータ室２０に入れたときに試料容器２５についているフタが結露する可能性がある。結露した場合は試料容器フタ５７と交換できるように予備として保管するスペースを設けてある。試料容器フタ５７は培地交換中もインキュベータ室２０内にあるため冷えることはない。さらに、図１６の試料容器２５の構造に示すように、試料容器２５は例えばガラスのような透明で観察可能な底面部材９３と上面部材９１に例えば金属のように熱容量の大きい部材９０、９２からできており、底面部材９３と部材９２は接着により固定され、上面部材９１は部材９０と接着されている。部材９２と部材９０は着脱可能になっている。このような構造にすることで、上面部材９１と底面部材９３の結露を防止している。

トレイ２６は回転ベース３４から脱着可能で、トレイ２６を外した場合、トレイ脱着センサー２７が作動し、コントローラ２へトレイ２６が外れていることを知らせることができる。トレイ脱着センサー２７は図では押しボタン式を記載しているが、トレイ２６の脱着を検知できるセンサーならどのようなものでもよい。

回転ベース３４はθ回転軸３５に取り付けられており、θステージモーター３１の回転によりトレイ２６を回転させることができる。

Ｒステージモーター３０によりリードネジ３８が回転し、ナット５３に取り付けられている直線移動ベース３６が左右に移動する。直線移動ベース３６には直線ガイド５４があり直線方向のみ移動可能になっている。θ回転軸３５は直線移動ベース３６に対し回転可能に取り付けられており、直線移動ベース３６が左右に移動すると回転ベース３４も左右に移動させることができる。これにより、試料をＲθ極座標系で移動できるステージを実現できる。

ベース５５はインキュベータ室２０とモータ室５８とを分けており、インキュベータ室２０高湿のエアーがモータ室５８に進入しないように各部が密閉されている。まず回転ベース３４とベース５５の間には平面状のシート５０を挟んであり滑動可能になっている。

ジャバラ５６は対物レンズ３３がインキュベータ室２０内に露出している部分を囲むように取り付けてあり、対物レンズ先端部分とベースに端面を接着等で固定し密閉されている。これによりベース５５と対物レンズ３３の隙間からモータ室５８に高湿のエアーが入らないようにしている。

対物レンズ３３はＺステージモーター３２がリードネジ３９を回すことにより上下させることができる。対物レンズ３３が上下することで試料にピントを合わせることができる。対物レンズ３３が上下してもジャバラ５６はゴムなどのやわらかい樹脂でできているため伸び縮みすることができ、密閉は維持される。

顕微鏡室５９は温度変化による光学系部材の膨張がない程度に温度を維持するようになっている。温度維持には不図示のヒータ等が用いられる。

顕微鏡室にはコントローラ２が設置されており、各ユニットへの配線がされ接続されている。ＬＥＤ照明４１は蛍光観察用の照明で蛍光キューブ４２を介して通過窓４０、対物レンズ３３を経由して試料を照明する。試料からの光は対物レンズ３３、通過窓４０、蛍光キューブ４２を介して、倍率変更レンズ４３を通過しミラー４４で光路を９０度曲げてＣＣＤカメラ４５に入射される。ミラー４４はＣＣＤカメラ４５の設置スペースを確保するために付けたもので、ＣＣＤカメラ４５の設置スペースがあれば光路を折り曲げる必要は無い。

ＬＥＤ照明４１の代わりに不図示の水銀ランプ等、光ファイバーを用いて光源として用いることも可能である。水銀ランプの場合、ＬＥＤ照明４１のように高速で点灯消灯ができないため、シャッターを取り付けて光の入射をオン／オフする必要がある。これらもコントローラ２から制御可能である。なお、倍率変更レンズ４３を介さずにＣＣＤカメラ４５に入射する場合もある。つまり、倍率変更レンズ４３は対物レンズ３３からＣＣＤカメラ４５に延びる光路上に適宜挿脱されてよい。

蛍光キューブ４２は軸４８を中心に回転可能になっており、波長の異なる蛍光キューブに切換えることができる。回転はキューブターレットモータ４７の駆動により電動で行える。これらもコントローラ２から制御可能である。

倍率変更レンズ４３は軸４９を中心に回転可能になっており、倍率の異なるレンズに切換えることができる。回転はレンズターレットモータ４６の駆動により電動で行える。これらもコントローラ２から制御可能である。

図３は図１、図２に記載したユニットで電気的方法などにより制御可能なユニットをブロック図に示したものである。各ユニットはコントローラ２に接続されコンピュータ９のユーザインターフェイスから観察者が制御可能になっている。ＣＣＤカメラ４５は冷却ＣＣＤを用いた高感度タイプが用いられ直接コンピュータ９に接続されている。ヒータ１２は温度コントローラ６を介してコンピュータ９に接続されているが温度コントローラ６の機能がコントローラ２にあればコントローラ２を介してヒータ１２を制御してもよい。

図４Ａと図４Ｂは培地交換等でインキュベータ室２０を開けた場合の説明図である。図４Ａに示された閉じた状態で、観察者がトッテ２１を持ち上に持ち上げると、図４Ｂに示されるように、ヒンジ２３を軸にフタ２２を開けることができる。その際、フタ開閉センサー２８を押している部材７０が離れ、フタ開閉センサー２８が作動（フタが開いた）する。この動作がコントローラ２を介してコンピュータ９に通知され、コンピュータ９のユーザインターフェイスに表示することが可能である。フタ開閉センサー２８は図では押しボタン式を記載しているが、フタ２２の開閉を検知できるセンサーならどのようなものでもよい。

フタ２２にはベース５５と密閉性を良くするためにゴム２９がフタ２２とベース５５の接触面全体に配置され、フタ２２を閉じたときにゴム２９が押さえつけられるようになっている。

図５Ａと図５Ｂと図５Ｃは培地交換等でトレイを外した場合の説明図である。図５Ａはトレイの上面図である。トレイ２６には試料容器２５を入れる試料設置穴５２がθ回転軸３５の軸を中心とした円周上に均等の間隔に振り分けられている。図５Ｂはトレイ２６等の側面断面図である。θ回転軸３５と回転ベース３４はネジ７２で固定されており、観察時には外すことはない。回転ベース３４とトレイ２６は着脱可能になっており、位置決めピン７１と回転ベース３４の凸部、トレイ２６の凹部の当てつけで位置決めをすることができる。位置決めピン７１と勘合するトレイ２６側の長穴７３は直径方向に自由度ができるように長穴にし、回転方向には動かないようになっている。図５Ｃはトレイ２６を上方向に持ち上げ外した図である。トレイ２６を外すと、トレイ脱着センサー２７が動作して、トレイが外れていることを検知する。この動作がコントローラ２を介してコンピュータ９に通知され、コンピュータ９のユーザインターフェイスに表示することが可能である。

図６Ａと図６Ｂは培養顕微鏡をコントロールするコンピュータ９で実行されるコンピュータプログラムのフローチャートである。コンピュータプログラムは、観察条件を設定する観察準備プログラム（図６Ａ）とタイムラプスを使った観察開始プログラム（図６Ｂ）を含んでいる。

観察条件を設定する観察準備プログラム（図６Ａ）を開始すると、ステップＳ１にてコンピュータ画面上に図７に示すライブイメージウィンド８２とコントロールパネルＧＵＩ８１が表示される。ライブイメージウィンド８２はＣＣＤカメラ４５で撮影している画像がリアルタイムで表示されている。これにより観察者が以降の観察条件等の入力が可能になる。次にステップＳ２にてステージの原点出しを開始するかどうかの入力を待つ。観察者がコントロールパネルＧＵＩ８１のStage/RθとStage/ZにあるInitボタンをマウスでクリックすることでステージの原点出しを開始することができる。コンピュータ９はステージの原点を基準に以降の観察位置までの移動量を計算するため、装置の電源投入直後など原点が決まっていない場合、移動位置がずれてしまうため原点出しが必要になる。既に原点出しをしている場合、ステップＳ２は行わなくても良い。

次にステップＳ３にて観察位置の入力を待つ。コントロールパネルＧＵＩ８１のDISHにあるボタン番号とトレイ２６の試料容器の一つが対応しており、観察したい試料容器を選択することができる。試料容器を選択したらStage/RθとStage/Zにある各方向矢印ボタンを押し試料容器内の細胞をライブイメージウィンド８２に表示される画像から探し位置を決める。ここでコントロールパネルＧＵＩ８１にはStage/Rθと表示しているが、Stage/ X-Yと表示し、各方向矢印ボタンを上下左右の方向に配置し、上下方向がライブイメージウィンド８２の縦軸（Y軸）方向に移動、左右方向がライブイメージウィンド８２の横軸（X軸）方向に移動させるようにしてもよい。

次にステップＳ４にて撮影条件の入力を待つ。コントロールパネルＧＵＩ８１にある、LED-G（緑色）、LED-B（青色）のどちらを使うか選択したり、ＬＥＤ照明4１の明るさを決定する。また、Cubeにて番号のボタンに対応する蛍光キューブを選択したり、Lensにて番号のボタンに対応する倍率変更レンズを決定する。さらに、Camera ControlにてCCDカメラの露出時間やAEを実行するかどうかなどカメラの撮影条件を決定、Image File Nameにて撮影後の画像を保存するファイル名の決定、Time-lapseにてタイムラプスのインターバル時間、実験期間の設定をなど観察条件として必要なおパラメータを全て設定する。ここでタイムラプスのインターバル時間とは、多点タイムラプス（１点のみの場合も含む）を行う場合の１回目の多点を撮影するための電動ステージ移動時間、撮影時間及び制御時間と、前記多点の２回目を撮影開始する直前までの待機時間を合計したものである。ここではコントロールパネルＧＵＩ８１ではインターバル時間を入力するようにしたが、前記待機時間を入力するようにしてもよい。

次にステップＳ５にてステップＳ３とＳ４で設定した条件を記憶するかどうか選択する。条件を保存する場合、コントロールパネルＧＵＩ８１のＳａｖｅボタンをクリックすることで、Data Numberの番号に示す観察データとして保存する。ここで、Data NumberのPreViewボタンをクリックすると、番号に示す観察データの１つまたは全てを実行して、観察位置、条件が正しいか確認することができる。特にタイムラプスのインターバル時間に対して、ステージの移動時間、カメラの露出時間の合計時間が長い場合正しくタイムラプスを行うことができないため、図８に示す注意ダイアログ８３を表示して、観察者に対してタイムラプスのインターバル時間の再設定や観察位置数の見直しを促すことができる。また、自動調整ボタンをクリックすることで、ステージの移動時間、カメラの露出時間の合計時間よりも多少長くした時間を自動的に算出しタイムラプスのインターバル時間として設定することができる。または、待機時間を０にし連続的に撮影を繰り返すようにしてもよい。

ステップＳ５にて条件を記憶しない場合（Ｎ）は、再度ステップＳ３とＳ４を行い条件を決める。条件を記憶する（Ｙ）の場合、ステップＳ６にてハードディスク等記憶装置にデータとして記憶する。

次に、ステップＳ７にて別の観察位置を設定するかどうかを選択する。別の観察位置を設定する場合（Ｙ）、引き続きコントロールパネルＧＵＩ８１から再度ステップＳ３とＳ４を行い条件を決める。別の観察位置を複数設定すれば多点タイムラプスになる。ここでは別の観察位置としたが、別の撮影条件（カメラの露出時間やLED照明の明るさ、倍率、蛍光キューブなどの変更）にしてもよい。別の観察位置を設定しない場合（Ｎ）はＣｌｏｓｅボタンをクリックしてコントロールパネルＧＵＩ８１を閉じて終了する。

観察準備が完了したら、観察開始プログラム（図６Ｂ）を開始する。観察を開始するとまずステップＳ８にてステップＳ６で記憶したデータを記憶装置から読み出す。

次にステップＳ９にて、コンピュータ画面上に図９に示すタイムラプススケジュールウィンド８４を表示する。タイムラプススケジュールウィンド８４には、タイムスケジュールが月単位のカレンダーで表示されている。タイムスケジュールウインド８４には観察準備プログラム（図６Ａ）で設定した条件が実行させる日時を表示することが可能である。これにより、観察準備プログラム（図６Ａ）で作成した多点タイムラプスの条件や予定が分かりやすくなる。タイムスケジュールウインド８４に表示する条件は観察位置ごとに使用する蛍光キューブやLED照明の明るさなど観察準備プログラム（図６Ａ）で作成した条件の必要なものだけとして見やすくしても良い。また、タイムスケジュールウインド８４のGUI上に表示している項目をクリックすることで、設定内容を変更することも可能である。例えば蛍光キューブをクリックすると不図示の蛍光キューブ設定ダイアログか、もしくは観察準備プログラム（図６Ａ）に示したコントロールパネルＧＵＩ８１と同等のもの表示され蛍光キューブを再設定して保存することができる。また、多点タイムラプスで予定していた観察位置を削除したり、観察する順番を入れ替えたり、インターバル時間を変更することも可能である。観察終了日時は、例えば観察開始日時とタイムラプスの実験時間から算出され、いつタイムラプスの実験が終了するか分かりやすくしている。タイムスケジュールウインド８４は書き込み可能であり、タイムラプスの待機時間に培地交換を予定する場合など、培地交換の予定日時やメモなどを観察者が必要に応じて記入することができる。また培地交換の予定日時は、過去の実績から自動的に算出、記入されてもよい。タイムスケジュールウインド８４は観察準備プログラム（図６Ａ）で設定している途中に表示してもよい。さらに、予定されている次回の観察日時や培地交換日時などを表示することで、作業するタイミングを観察者が容易に確認することができる。この表示は予定時間が過ぎれば次回の予定に更新される。

次に、ステップＳ１０にてステップＳ８で読み出された撮影条件や観察位置情報から第１観察点の観察位置へステージR、θ、Ｚを移動する。

次に、ステップＳ１１にてステップＳ８で読み出された撮影条件や観察位置情報から撮影を開始して画像を取り込む。

次に、ステップＳ１２にて撮影した画像を指定されたファイル名に追番をつけてファイル名が重ならないように保存する。

次に、ステップＳ１３にて次の観察点があるか確認し、次の観察点がある場合（Ｎ）、ステップＳ１０に戻り第２観察点への移動を開始、撮影、ファイルに保存する。このループを観察点が終わるまで続ける。

ステップＳ１３にて観察準備プログラム（図６Ａ）で作成した多点タイムラプスの次の観察点が無い場合（Ｙ）、ステップＳ１４に進み、実験が終了か確認する。タイムラプスの実験終了日時になっていれば（Ｙ）、観察を終了する。なっていなければ（Ｎ）、ステップＳ１５へ進む。

ステップＳ１５では、培地交換のスケジュールの有無を確認する。培地交換のスケジュールが設定されている場合（Ｙ）、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では図１０に示すような培地交換を観察者に促すダイアログ８５を表示する。

次にステップＳ１８に進み、次回の撮影時間とインキュベータ室２０のフタ２２の開閉とトレイ２６の脱着をフタ開閉センサー２８とトレイ脱着センサー２７の動作状態で監視しながら待機する。ここで、培地交換を行う場合、観察者はインキュベータ室２０のフタ２２を開け、トレイ２６を取り外し、装置の外で培地交換の作業を行うことになる。その際、次の撮影時間が開始する前に培地交換を完了し、試料をインキュベータ室２０に戻さなければならない。そこで、待機時間では、図１１に示すように次回撮影までの残り時間を表示するダイアログ８６を表示する。このようにして、観察者に対して培地交換作業を急がせ試料をインキュベータ室２０へ戻させるように促すことができる。ここで、ダイアログ８６には一時停止ボタンがあり、一時停止ボタンをクリックすると撮影が開始される時間になっても観察点へステージ移動、撮影を待たせることができる。一時停止中は図１２に示す再開ダイアログ８７を表示し、タイムラプスを再開できるようになったら、再開ボタンをクリックする。また、完全に実験を完了したい場合、中止ボタンをクリックすることで実験を終了することができる。

撮影開始時間になっても、トレイ２６が外された状態、または、フタ２２が開いた状態であると、図１３に示す中止ダイアログ８８が表示され、一定時間入力が無い場合、実験をエラー終了する。

ステップＳ１５、培地交換のスケジュールの有無確認で培地交換スケジュールが無い場合（Ｎ）、ステップＳ１６に進む。ここで培養顕微鏡は待機状態でステージの移動や撮影などは行わない。観察者は特に何もしないで待っても良いが、タイムスケジュールウインド８４を常に表示するようにしておき、必要に応じてタイムスケジュールにメモ等を記入してもよい。

例えば、図９ではタイムスケジュールを月単位のカレンダーで表示したが、図１４に示すように日単位のタイムスケジュールをタイムラプススケジュールウィンド８９として表示してもよい。図９のタイムラプススケジュールウィンド８４の日にちをクリックすると図１４のスケジュールウィンド８９が表示されるようになっており、指定した日のタイムラプスによる撮影日時がタイムスケジュール（予定されている観察や培地交換）として表示される。また、撮影したデータに対して対応するファイル名が表示され、さらにそのデータに対してメモなど簡単なコメントを観察者が入力し記憶しておくことができる。さらに、ファイル名をクリックすることで保存した画像を表示し正しく画像が撮れているか確認することもできる。

ステップＳ１６、ステップＳ１８で多点タイムラプスの次回の撮影時間になったらステップＳ１０の観察点へステージ移動に戻り、撮影を繰返す。

上記表示されるGUIや作業は図１で示したLAN１０を介してパソコン１１から遠隔地（培養顕微鏡から離れている位置）からも操作可能である。

以上のように、第一の実施例によれば、多点タイムラプスにより自動観察を行う途中の待機時間に、インキュベータ室２０を開けて、トレイ２６を外して培地交換作業をするとき、作業可能の残り時間を表示するようにすることにより、観察者に対して次回撮影開始を行う前に作業を完了するように促すことができる。また、タイムラプススケジュールウィンド８４を表示することで多点タイムラプス全体の予定や次回の作業等が分かりやすくなる。さらに、タイムラプススケジュールウィンド８４を表示し、観察準備プログラム（図６Ａ）で作成した多点タイムラプスの設定を変更可能にすることにより、一度設定した多点タイムラプスの予定や設定内容を容易に変更することができる。

本発明の第二の実施例として、図を参照して説明する。装置構成や観察を準備するプログラム、観察を開始するプログラムは第一の実施例と同様であるので説明を省略する。

図１５は警告ブザー３、警告表示装置４を説明する図である。警告表示装置４にはコンピュータ９のモニター上で表示される内容と同一のものや、文字等表示することが可能である。これにより、第一の実施例の、図６ＢのステップＳ１７で示した、図１０培地交換を観察者に促すダイアログ８５を警告表示装置４に表示することが可能である。培地交換は培養顕微鏡本体１の近辺で作業している場合が多いため、警告表示装置４に表示させることで、観察者は認識しやすくなる。

また警告ブザーを図１３の中止ダイアログ８８を表示するタイミングで鳴らすことで、より速く観察者に情報を伝えることができる。

以上のように、第二の実施例によれば、観察者に対してより速く情報を伝えることができる。

本発明の装置の全体構成を示す概念図である。本発明の培養顕微鏡本体１の内部構成図である。電気的に制御可能なユニットをブロック図に示したものである。インキュベータ室２０を閉じた場合の説明図である。インキュベータ室２０を開けた場合の説明図である。外したトレイの上面図である。外したトレイの側面断面図である。トレイを上方に外した図である。観察条件を設定する観察準備プログラムのフロチャートである。タイムラプスを使った観察開始プログラムのフロチャートである。ライブイメージウィンド８２、コントロールパネルＧＵＩ８１を説明する図である。注意ダイアログ８３を説明する図である。タイムラプススケジュールウィンド８４を説明する図である。培地交換を観察者に促すダイアログ８５を説明する図である。次回撮影までの残り時間を表示するダイアログ８６を説明する図である。再開ダイアログ８７を説明する図である。中止ダイアログ８８を説明する図である。日単位のスケジュールウインド８９を説明する図である。警告ブザー３、警告表示装置４を説明する図である。試料容器２５の構造を説明する図である。

符号の説明

１：培養顕微鏡本体
２：コントローラ
３：警告ブザー
４：警告表示装置
４ａ：タッチパネル
５：フォーカスハンドル・ジョイスティック
６：温度コントローラ６
７：タンク
８：電磁弁
９：コンピュータ
１０：ネットワーク
１１：遠隔地コンピュータ
１２：ヒータ
２０：インキュベータ室
２１：トッテ
２２：フタ
２３：ヒンジ
２４：エアー配管
２５：試料容器
２６：トレイ
２７：トレイ脱着センサー
２８：フタ開閉センサー
２９：ゴム
３０：Ｒステージモーター
３１：θステージモーター
３２：Ｚステージモーター
３３：対物レンズ
３４：回転ベース
３５：θ回転軸
３６：直線移動ベース
３８：リードネジ
３９：リードネジ
４０：通過窓
４１：ＬＥＤ照明
４２：蛍光キューブ
４３：倍率変更レンズ
４４：ミラー
４５：ＣＣＤカメラ
４６：レンズターレットモータ
４７：キューブターレットモータ
４８：軸
４９：軸
５０：シート
５１：リング状突起
５２：試料取り付け穴
５３：ナット
５４：直線ガイド
５５：ベース
５６：ジャバラ
５７：試料容器フタ
５８：モータ室
５９：顕微鏡室
７０：部材
７１：位置決めピン
７２：ネジ
７３：長穴
８１：コントロールパネルＧＵＩ
８２：ライブイメージウィンド
８４：タイムラプススケジュールウィンド
８５：ダイアログ
８６：ダイアログ
８７：再開ダイアログ
８８：中止ダイアログ
９０：部材
９１：上面部材
９２：部材
９３：底面部材

Claims

細胞を培養する培地の交換が可能な試料容器と、
前記試料容器を収納すると共に、細胞を培養する培養環境を制御するための培養手段と、
細胞像を撮影するための撮像手段と、
前記撮像手段によるタイムラプス撮影を制御するための制御手段と、
前記培養手段と前記撮像手段を内蔵する本体と、
前記撮像手段が撮像可能な状態にあるかどうかを検出するための検出手段とを備え、
前記制御手段は、撮影時間の間隔が培養顕微鏡の撮影可能な状態でない時間に設定した場合は再設定を促すか、撮影可能な状態まで延長した時間間隔に設定し、
前記検出手段が、次回撮影の時間になっても培地交換が終了していないために撮影可能状態にないことを検出した場合は、前記制御手段は撮影可能な状態まで撮影を待機させる培養顕微鏡。
細胞を培養する培地の交換が可能な試料容器と、
前記試料容器を収納すると共に、細胞を培養する培養環境を制御するための培養手段と、
細胞像を撮影するための撮像手段と、
前記撮像手段によるタイムラプス撮影を制御するための制御手段と、
前記培養手段と前記撮像手段を内蔵する本体とを備え、
前記制御手段は、撮影時間の間隔が培養顕微鏡の撮影可能な状態でない時間に設定した場合は再設定を促すか、撮影可能な状態まで延長した時間間隔に設定し、
前記制御手段は、培地交換する際に、次回撮影までの残時間を算出し、撮影開始時間になっても培地交換が終了していない場合は、撮影可能な状態まで撮影を待機させる培養顕微鏡。
前記撮像手段の設定又は状態を表示するための表示手段をさらに備えている請求項１又は２に記載の培養顕微鏡。
前記制御手段に設定された撮影日時をタイムスケジュールとして表示するための表示手段をさらに備えている請求項１又は２に記載の培養顕微鏡。
撮像開始タイミングに、装置が撮像不可能な状態にある場合に警告を発するための警告手段をさらに備えている請求項１に記載の培養顕微鏡。
遠隔地にあるコンピュータから操作可能である請求項１乃至５のいずれかひとつに記載の培養顕微鏡。
請求項４に記載の培養顕微鏡をコンピュータに制御させるコンピュータプログラムであって、前記タイムスケジュールを有するコンピュータプログラム。