JP6664909B2 - Imaging optical device - Google Patents

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Description

本発明は、液体などの媒体に存在する細胞や微生物などの移動可能な物体を撮像する撮像光学装置に関する。   The present invention relates to an imaging optical device that images a movable object such as a cell or a microorganism that exists in a medium such as a liquid.

従来、細胞や微生物等は、シャーレ等の平坦な容器内で培養されていた。細胞や微生物等を培養する培養液を容器の底面側から又は容器の上側から顕微鏡で観察し、それらの分裂成長の状態を可視化していた(例えば、特許文献1参照)。細胞や微生物等の成長の良し悪しは、静止している状態の細胞や微生物等などをカメラで撮像し、その画像を肉眼で視認することで判断されていた。   Conventionally, cells, microorganisms, and the like have been cultured in a flat container such as a petri dish. A culture solution for culturing cells, microorganisms, and the like is observed with a microscope from the bottom side of the container or from the upper side of the container, and the state of division and growth thereof is visualized (for example, see Patent Document 1). The quality of growth of cells, microorganisms, and the like has been determined by imaging cells, microorganisms, and the like in a stationary state with a camera and visually recognizing the image with the naked eye.

特開2004−348104号公報JP-A-2004-348104

大容量の培養容器内で攪拌により培養される細胞は、培養液内を常に浮遊移動できる状態にあり、培養容器内で3次元的に自由に移動することができる。培養している細胞を培養容器から採取して観察する手法もあるが、この手法では、培養液の一部の細胞のみを観察するに過ぎず、観察できる細胞の範囲に限度があり、培養されている細胞の全体的な培養状態を的確に判断することが困難であった。   Cells cultured by stirring in a large-capacity culture vessel are always in a state of floating movement in the culture solution, and can freely move three-dimensionally in the culture vessel. There is also a technique of collecting and observing cells in culture from a culture vessel, but this technique only observes a part of cells in the culture solution, and the range of cells that can be observed is limited. It has been difficult to accurately judge the overall culture state of the existing cells.

また、細胞の培養設備では、大量の細胞を培養するために、少しでも多くの培養容器を設置する必要がある。このため、培養容器は隙間が生じないように互いに隣接して配置される。しかしながら、観察装置を培養容器に設置することで、隣り合う培養容器の間に隙間が生じ培養容器の数を減らすような場合には、大量の細胞を培養するという本来の目的を達成することが困難になる。   Moreover, in the cell culture equipment, it is necessary to install as many culture vessels as possible in order to culture a large amount of cells. For this reason, the culture vessels are arranged adjacent to each other so that no gap is created. However, when the observation device is installed in a culture vessel, a gap is generated between adjacent culture vessels and the number of culture vessels is reduced, the original purpose of culturing a large number of cells can be achieved. It becomes difficult.

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、遠隔で非侵襲的に高速かつ連続的に細胞や微生物等を観察できるとともに、複数の培養容器の各々で培養されている細胞や微生物等を観察できる撮像光学装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to enable non-invasive, high-speed and continuous observation of cells, microorganisms, and the like remotely and in a plurality of culture vessels. It is an object of the present invention to provide an imaging optical device capable of observing cultured cells and microorganisms.

本発明による撮像光学装置の実施態様は、
光を発する発光部と、前記発光部から発せられた光が照射される容器の内側を撮像する撮像部とを有する発光撮像手段と、
光を反射させる反射体であって前記容器を挟んで前記発光撮像手段と互いに向かい合って配置される反射体と、を備え、
前記容器は、前記容器に収容された被収容媒体を囲う囲繞壁であって前記発光部から発せられた光が通過可能な囲繞壁を有し、
前記発光部から発せられた光は、前記囲繞壁を通過して前記反射体に向かい、前記反射体によって反射された後、前記被収容媒体を照明することである。
An embodiment of the imaging optical device according to the present invention includes:
A light-emitting unit that emits light, and a light-emitting imaging unit that has an imaging unit that captures an image of the inside of a container irradiated with the light emitted from the light-emitting unit,
A reflector that reflects light, and a reflector that is disposed so as to face the light-emitting imaging unit with the container interposed therebetween,
The container has a surrounding wall that surrounds the medium to be housed housed in the container, and has a surrounding wall through which light emitted from the light emitting unit can pass,
The light emitted from the light emitting unit passes through the surrounding wall toward the reflector, is reflected by the reflector, and then illuminates the storage medium.

遠隔で非侵襲的に高速かつ連続的に細胞を観察できるとともに、複数の培養容器の各々で培養されている細胞を観察できる。   The cells can be observed remotely and non-invasively at high speed and continuously, and the cells cultured in each of the plurality of culture vessels can be observed.

撮像光学装置100の概略を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically showing an imaging optical device 100. 撮像光学装置100の概略を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view schematically showing the imaging optical device 100. 発光撮像装置120の概略を示す斜視図(A)と、発光撮像装置120の発光部130とCCDカメラ150とを示す正面図(B)とである。FIG. 2A is a perspective view schematically illustrating the light-emitting imaging device 120, and FIG. 2B is a front view illustrating the light-emitting unit 130 and the CCD camera 150 of the light-emitting imaging device 120. 反射体200の構成を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view illustrating a configuration of a reflector 200. 撮像光学装置100を容器300に取り付けた状態を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a state where the imaging optical device 100 is attached to a container 300. 発光撮像装置120から発せられた光の光路を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an optical path of light emitted from a light-emitting imaging device. 光が容器300(プラスチック)から界面S1に入射する場合の概略図である。It is a schematic diagram when light enters into interface S1 from container 300 (plastic). 発光撮像装置120から発せられた光の光路を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an optical path of light emitted from a light-emitting imaging device. 容器の側面の他の態様を示す図である。It is a figure showing other modes of a side of a container. 筐体910の概略を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view schematically showing a housing 910. 筐体910の概略を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view schematically showing a housing 910. 反射体200の内周面202に形成した凹凸によって、界面S1で生ずる全反射を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing total reflection generated at an interface S1 due to unevenness formed on an inner peripheral surface 202 of a reflector 200.

以下に、実施の形態について図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

本発明の第1の実施態様によれば、
光を発する発光部(例えば、後述する発光部130など)と、前記発光部から発せられた光が照射される容器(例えば、後述する容器300など)の内側を撮像する撮像部(例えば、後述するCCDカメラ150など)とを有する発光撮像手段(例えば、後述する発光撮像装置120など)と、
光を反射させる反射体であって前記容器を挟んで前記発光撮像手段と互いに向かい合って配置される反射体(例えば、後述する反射体200など)と、を備え、
前記容器は、前記容器に収容された被収容媒体(例えば、後述する培養液など)を囲う囲繞壁であって前記発光部から発せられた光が通過可能な囲繞壁(例えば、後述する容器300の円筒形状の側面304など)を有し、
前記発光部から発せられた光は、前記囲繞壁を通過して前記反射体に向かい(例えば、後述する光Aなど)、前記反射体によって反射された後、前記被収容媒体を照明する(例えば、後述する光Bなど)。
According to a first embodiment of the present invention,
A light emitting unit that emits light (for example, a light emitting unit 130 to be described later) and an imaging unit that captures the inside of a container (for example, a container 300 to be described later) irradiated with the light emitted from the light emitting unit (for example, to be described later) Light-emission imaging means (e.g., a light-emission imaging device 120 described later) having
A reflector (eg, a reflector 200 described later) that is a reflector that reflects light and that is arranged to face the light-emission imaging unit with the container interposed therebetween.
The container is a surrounding wall that surrounds a medium to be housed (for example, a culture solution to be described later) housed in the container, and is a surrounding wall through which light emitted from the light emitting unit can pass (for example, a container 300 to be described later). Cylindrical side surface 304, etc.)
The light emitted from the light emitting unit passes through the surrounding wall toward the reflector (for example, light A described later), and is reflected by the reflector, and then illuminates the medium to be accommodated (for example, , Light B described below).

撮像光学装置は、発光撮像手段と反射体とを備える。   The imaging optical device includes a light emitting imaging unit and a reflector.

発光撮像手段は、発光部と撮像部との双方を有する。発光部は、所定の波長で所定の強度の光を発する。発光部から発せられた光は容器に照射されて容器を照明する。撮像部は、照明された容器の内部を撮像する。   The light-emission imaging unit has both a light-emitting unit and an imaging unit. The light emitting section emits light having a predetermined intensity at a predetermined wavelength. The light emitted from the light emitting unit is irradiated on the container to illuminate the container. The imaging unit captures an image of the inside of the illuminated container.

発光部と撮像部とが発光撮像手段として容器の同じ側に位置するので、発光部を設置する空間と撮像部を設置する空間とを、別個にかつ互いに異なる位置に確保する必要がなくなる。したがって、複数の容器を設置する場合でも、隣り合う容器の間に隙間が生じないように発光撮像手段を設けることができる。このように、省スペース化を図って空間を有効に活用して、複数の容器を隙間なく密に配置することで大量に細胞や微生物等を培養できる。   Since the light-emitting unit and the imaging unit are located on the same side of the container as the light-emitting imaging means, it is not necessary to secure a space for installing the light-emitting unit and a space for installing the imaging unit separately and at different positions. Therefore, even when a plurality of containers are installed, the light emission imaging means can be provided so that no gap is generated between adjacent containers. In this way, a large amount of cells, microorganisms, and the like can be cultured by arranging a plurality of containers densely without gaps while saving space and effectively utilizing the space.

発光撮像手段は、発光部及び撮像部が一体に形成されているものが好ましい。特に、発光部及び撮像部が同心状に配置されているものが好ましい。例えば、撮像部を中心にして、撮像部の周囲に発光部が配置されたものがより好ましい。発光撮像手段を所定の方向に向けて配置することで、発光部は所定の方向に向けて光を発し、撮像部は所定の方向からの光を受光することができる。   It is preferable that the light-emitting imaging unit is one in which the light-emitting unit and the imaging unit are integrally formed. In particular, it is preferable that the light emitting unit and the imaging unit are arranged concentrically. For example, it is more preferable that a light emitting unit is arranged around the imaging unit around the imaging unit. By arranging the light-emitting imaging unit in a predetermined direction, the light-emitting unit emits light in a predetermined direction, and the imaging unit can receive light from a predetermined direction.

反射体は光を反射させる。反射体は、容器を挟んで発光撮像手段と互いに向かい合って配置される。容器は、反射体と発光撮像手段との間に位置し、反射体と発光撮像手段とによって挟まれる。   The reflector reflects light. The reflector is disposed so as to face the light-emitting imaging means with the container interposed therebetween. The container is located between the reflector and the luminescence imaging means, and is sandwiched between the reflector and the luminescence imaging means.

容器は囲繞壁を有する。囲繞壁は、容器に収容された被収容媒体を囲う。囲繞壁は、発光部から発せられた光が通過可能に形成されている。発光部から発せられた光は、囲繞壁を通過できるので、容器に収容された被収容媒体は、発光部から発せられた光によって照明される。   The container has a surrounding wall. The surrounding wall surrounds the storage medium stored in the container. The surrounding wall is formed so that light emitted from the light emitting unit can pass therethrough. Since the light emitted from the light emitting section can pass through the surrounding wall, the medium to be accommodated contained in the container is illuminated by the light emitted from the light emitting section.

発光部から発せられた光は、まず、囲繞壁を通過して反射体に向かう。その後、反射体によって反射され、被収容媒体を照明する。反射体によって反射された光は、被収容媒体を照明する。   First, the light emitted from the light emitting unit passes through the surrounding wall and travels toward the reflector. Thereafter, the light is reflected by the reflector and illuminates the medium to be accommodated. The light reflected by the reflector illuminates the medium to be contained.

このように、被収容媒体は、発光部から発せられた光だけでなく、反射体によって反射された光も照明されるので、被収容媒体をバックグラウンドとして機能させて明るく撮像することができる。   As described above, the accommodated medium is illuminated not only with the light emitted from the light emitting unit, but also with the light reflected by the reflector, so that the accommodated medium can function as a background and be imaged brightly.

発光撮像手段によって光を照射して撮像するので、人が介在せずに細胞や微生物等を培養できる環境を維持して、細胞や微生物等の培養状態を観察することが可能となる。さらに、被収容媒体をバックグラウンドとして機能させて明るく撮像するので、高速で撮像でき、例えば速いシャッタースピードでも撮像でき、容器内で移動している細胞や微生物等を明瞭に撮像できる。   Since the image is emitted by irradiating the light with the light emission imaging unit, it is possible to observe the culture state of the cells and microorganisms while maintaining an environment in which cells and microorganisms can be cultured without human intervention. Further, since the medium to be housed functions as a background and is imaged brightly, it can be imaged at high speed, for example, even at a high shutter speed, and can clearly image cells, microorganisms, and the like moving in the container.

この撮像光学装置は、液体等の媒体に存在する細胞や微生物等(以下、単に「細胞等」という。)の移動可能な物体の撮像に有効に用いられ、特に、胚性幹細胞(ES細胞)や人工多能性幹細胞(iPS細胞)や体性幹細胞等の幹細胞の胚様体(embryoid body)や細胞凝集塊等を撮像するのに好適に用いられる。   The imaging optical device is effectively used for imaging a movable object such as a cell or a microorganism (hereinafter, simply referred to as a “cell or the like”) existing in a medium such as a liquid, and particularly, an embryonic stem cell (ES cell). And an artificial pluripotent stem cell (iPS cell), an embryoid body (embryoid body) of a stem cell such as a somatic stem cell, or a cell aggregate.

本発明の第2の実施態様は、本発明の第1の実施態様において、
前記反射体が、前記囲繞壁に沿って配置されていることである。
A second embodiment of the present invention is the first embodiment of the present invention,
The reflector is arranged along the surrounding wall.

反射体が、囲繞壁に沿って配置されているので、囲繞壁から射出された光を的確に反射体に向かわせることができるとともに、反射体によって反射された光を的確に囲繞壁に戻すことができ、発光部から発せられた光を無駄にすることなく効率よく反射体で反射させ、反射光によって被収容媒体を照明することができる。   Since the reflector is arranged along the surrounding wall, the light emitted from the surrounding wall can be accurately directed to the reflector, and the light reflected by the reflector can be accurately returned to the surrounding wall. The light emitted from the light emitting section can be efficiently reflected by the reflector without wasting, and the medium to be accommodated can be illuminated by the reflected light.

さらに、隣り合う容器と干渉しないように反射体を配置でき、多くの容器を配置することで大量の細胞等を培養できる。   Furthermore, a reflector can be arranged so as not to interfere with an adjacent container, and a large number of cells can be cultured by disposing many containers.

本発明の第3の実施態様は、本発明の第1の実施態様において、
前記囲繞壁の屈折率が空気の屈折率よりも大きいことである。
A third embodiment of the present invention is the first embodiment of the present invention,
The refractive index of the surrounding wall is larger than the refractive index of air.

囲繞壁の屈折率が空気の屈折率よりも大きいので、発光部から発せられた光を囲繞壁によっても反射させることができる。発光部から発せられた光が囲繞壁の外側(容器の外側)に漏れる量を減らし、囲繞壁によって反射された光を被収容媒体に戻すことで、被収容媒体をさらに明るく照明し、被収容媒体を明るいバックグラウンドとして機能させることができる。   Since the refractive index of the surrounding wall is larger than the refractive index of air, light emitted from the light emitting unit can be reflected by the surrounding wall. By reducing the amount of light emitted from the light emitting unit to leak to the outside of the surrounding wall (outside of the container), and returning the light reflected by the surrounding wall to the medium to be stored, the medium to be stored is illuminated more brightly, and The medium can function as a bright background.

本発明の第4の実施態様は、本発明の第1の実施態様において、
前記囲繞壁は、
前記被収容媒体と前記囲繞壁との界面をなす内側壁面(例えば、後述する内周面202など)と、
前記容器の外側の空気と前記囲繞壁との界面をなす外側壁面(例えば、後述する外周面204など)と、を有し、
前記外側壁面は、前記被収容媒体から入射した光を反射して前記被収容媒体に戻すことである。
A fourth embodiment of the present invention is the first embodiment of the present invention,
The surrounding wall is
An inner wall surface (for example, an inner peripheral surface 202 described later) that forms an interface between the accommodation medium and the surrounding wall,
An outer wall surface (for example, an outer peripheral surface 204 described later) that forms an interface between the air outside the container and the surrounding wall,
The outer wall surface reflects light incident from the storage medium and returns the light to the storage medium.

囲繞壁は、内側壁面と外側壁面とを有する。内側壁面は、被収容媒体と囲繞壁との界面をなす。外側壁面は、容器の外側の空気と囲繞壁との界面をなす。外側壁面は、被収容媒体から入射した光を反射して被収容媒体に戻す。囲繞壁の外側壁面によって反射された光を被収容媒体側に戻すことで、被収容媒体をさらに明るく照明することができる。   The surrounding wall has an inner wall surface and an outer wall surface. The inner wall forms an interface between the contained medium and the surrounding wall. The outer wall forms an interface between the air outside the container and the surrounding wall. The outer wall surface reflects light incident from the storage medium and returns the light to the storage medium. By returning the light reflected by the outer wall surface of the surrounding wall to the storage medium side, the storage medium can be illuminated more brightly.

本発明の第5の実施態様は、本発明の第1の実施態様において、
前記反射体は、反射面に凹凸が形成されていることである。
A fifth embodiment of the present invention is the first embodiment of the present invention,
The reflector has irregularities formed on a reflection surface.

反射体の反射面には凹凸が形成されているので、反射面で拡散反射が生ずる。拡散反射を生じさせることで、指向性の高い照明を用いた場合でも、入射角を臨界角よりも大きくして全反射する光を多く生成できる。全反射を繰り返す光を多く被収容媒体に通過させることで、バックグラウンドとなる被収容媒体をより明るく照明できるとともに、被写体(細胞)を照明する機会を増やすことでコントラストをさらに高くすることできる。なお、臨界角は、容器の外側に存在する空気の屈折率(約1)と容器の屈折率(約1.5〜1.6)の比で決まる。   Since unevenness is formed on the reflecting surface of the reflector, diffuse reflection occurs on the reflecting surface. By causing diffuse reflection, even when illumination with high directivity is used, it is possible to generate a large amount of light that is totally reflected by setting the incident angle larger than the critical angle. By passing a large amount of light that repeats total reflection through the storage medium, the storage medium serving as the background can be illuminated more brightly, and the contrast can be further increased by increasing the chance of illuminating the subject (cells). The critical angle is determined by the ratio of the refractive index of air existing outside the container (about 1) to the refractive index of the container (about 1.5 to 1.6).

本発明の第6の実施態様によれば、
発光部(例えば、後述する発光部130など)及び撮像部(例えば、後述するCCDカメラ150など)は、被収容媒体(例えば、後述する培養液など)が収容される容器(例えば、後述する容器300など)を挟んで反射体(例えば、後述する反射体200など)と向かい合って配置され、
前記発光部から発せられた光(例えば、後述する光Aなど)と、前記発光部から発せられ前記容器を通過した後に前記反射体によって反射させて前記容器に戻される光(例えば、後述する光Bなど)と、によって前記容器に収容された前記被収容媒体を照明する照明工程と、
前記容器の内側を撮像部によって撮像する撮像工程と、を含む。
According to a sixth embodiment of the present invention,
The light-emitting unit (for example, a light-emitting unit 130 described later) and the imaging unit (for example, a CCD camera 150 described later) include a container (for example, a container described later) that stores a medium to be stored (for example, a culture solution described later). 300) and a reflector (for example, a reflector 200 described later) is interposed therebetween.
Light emitted from the light emitting unit (for example, light A described later) and light emitted from the light emitting unit and reflected by the reflector after passing through the container and returned to the container (for example, light described later) B etc.), and illuminating the medium to be accommodated contained in the container by:
An imaging step of imaging the inside of the container by an imaging unit.

発光部と撮像部とが容器の同じ側に位置するので、発光部を設置する空間と撮像部を設置する空間とを、別個にかつ互いに異なる位置に確保する必要がなくなる。したがって、複数の容器を設置する場合でも、隣り合う容器の間に隙間が生じないように発光部及び撮像部を設けることができる。このように、省スペース化を図って空間を有効に活用して、複数の容器を隙間なく密に配置することで大量に細胞等を培養できる。   Since the light emitting unit and the imaging unit are located on the same side of the container, there is no need to secure a space for installing the light emitting unit and a space for installing the imaging unit separately and at different positions. Therefore, even when a plurality of containers are installed, the light emitting unit and the imaging unit can be provided so that no gap is generated between adjacent containers. Thus, a large amount of cells and the like can be cultured by arranging a plurality of containers densely without gaps while saving space and effectively utilizing the space.

被収容媒体は、発光部から発せられた光だけでなく、反射体によって反射された光も照明されるので、被収容媒体をバックグラウンドとして機能させて明るく撮像することができる。   The accommodated medium is illuminated not only with the light emitted from the light emitting unit, but also with the light reflected by the reflector, so that the accommodated medium can function as a background and be imaged brightly.

発光部からの光を照射し撮像部により撮像するので、人が介在せずに細胞等を培養できる環境を維持して、細胞等の培養状態を観察することが可能となる。さらに、被収容媒体をバックグラウンドとして機能させて明るく撮像するので、高速で撮像でき、例えば速いシャッタースピードでも撮像でき、容器内で移動している細胞等を明瞭に撮像できる。   Since light is emitted from the light emitting unit and the image is taken by the imaging unit, it is possible to observe the culture state of the cells and the like while maintaining an environment where cells and the like can be cultured without human intervention. Furthermore, since the accommodation medium functions as a background and is imaged brightly, high-speed imaging can be performed, for example, even at a high shutter speed, and cells and the like moving in the container can be clearly imaged.

より具体的には、以下の実施態様がある。なお、以下では、撮像する細胞等については「細胞」として説明し、被収容媒体については「培養液」として説明する。   More specifically, there are the following embodiments. In the following, a cell or the like to be imaged will be described as a “cell”, and a medium to be accommodated will be described as a “culture solution”.

本発明の他の実施態様は、
樹脂製又はガラス製などからなる透明な培養容器(例えば、後述する容器300など)に密着させ又は近接させたエリアカメラ(例えば、後述するCCDカメラ150など)と、
培養容器を透過観察する焦点距離を有するレンズ(例えば、後述する対物レンズ156など)と、
を備えるエリアセンサカメラ(例えば、後述する撮像光学装置100など)である。
Another embodiment of the present invention provides:
An area camera (for example, a CCD camera 150 and the like described below) closely or closely contacted with a transparent culture vessel (for example, a container 300 and the like described below) made of resin or glass,
A lens having a focal length for observing the culture vessel through transmission (for example, an objective lens 156 described later),
(For example, an imaging optical device 100 described later).

さらに、導光用ファイバ(例えば、後述する光ファイバ132など)をエリアカメラ(例えば、後述するCCDカメラ150など)のレンズ(例えば、後述する対物レンズ156など)の外周部に配置する。導光用ファイバは、培養容器を照明するための照明光を導き、射出面(例えば、後述する出射面136など)から照明光を射出して照明装置として機能する。照明装置とエリアカメラとを一体化することで全体的に小型化し、対物レンズ156の外周部の空間を有効に活用することができる。   Further, a light guiding fiber (for example, an optical fiber 132 described later) is arranged on an outer peripheral portion of a lens (for example, an objective lens 156 described later) of an area camera (for example, a CCD camera 150 described later). The light-guiding fiber guides illumination light for illuminating the culture vessel, and emits illumination light from an emission surface (for example, an emission surface 136 described below) to function as a lighting device. By integrating the illumination device and the area camera, the overall size can be reduced, and the space at the outer peripheral portion of the objective lens 156 can be effectively used.

また、光源装置(例えば、後述する共通光源400など)に導光用ファイバ(例えば、後述する光ファイバ132など)を接続して、光源装置から発せられた光を導光用ファイバを介して培養容器に導き培養容器の内側を照明する。導光用ファイバ(例えば、後述する光ファイバ132など)を用いることで、培養容器から離隔した位置に高輝度な光源装置を設置できる。培養容器から離隔した位置に光源装置を設置するので、光源装置から発せられる熱を培養容器に伝わりにくくし、熱による培養環境への影響を防ぐことができる。   In addition, a light guide fiber (for example, an optical fiber 132 described later) is connected to a light source device (for example, a common light source 400 described later), and the light emitted from the light source device is cultured via the light guide fiber. It leads to a container and illuminates the inside of the culture container. By using a light-guiding fiber (for example, an optical fiber 132 to be described later), a high-intensity light source device can be installed at a position separated from the culture vessel. Since the light source device is installed at a position separated from the culture container, the heat generated from the light source device is not easily transmitted to the culture container, and the influence of the heat on the culture environment can be prevented.

さらに、導光用ファイバとして多分岐ファイバを用いた場合には、単一の光源装置から発せられた光を分岐させて複数台の培養容器に供給することで培養容器の各々を照明できる。光源装置の数を減らすことができるので、省スペース化及び省エネルギー化を図ることができる。   Furthermore, when a multi-branch fiber is used as the light guiding fiber, each of the culture vessels can be illuminated by branching the light emitted from a single light source device and supplying it to a plurality of culture vessels. Since the number of light source devices can be reduced, space saving and energy saving can be achieved.

さらに、導光用ファイバの射出面(例えば、後述する出射面136など)から射出された照明光は、培養容器の内側を射出角(約70度)の範囲内で広がりつつ進行する。射出面から射出された照明光の一部は、培養容器の内側に存在する被写体(例えば、細胞など)に照射される。被写体に照射されなかった残りの照明光は、培養容器を挟んでエリアカメラ(例えば、後述するCCDカメラ150など)と向かい合う培養容器の反対側に到達する。   Furthermore, the illumination light emitted from the emission surface (for example, the emission surface 136 described below) of the light guide fiber travels inside the culture vessel while spreading within a range of the emission angle (about 70 degrees). Part of the illumination light emitted from the emission surface is applied to a subject (for example, cells) existing inside the culture vessel. The remaining illumination light that has not been irradiated on the subject reaches the opposite side of the culture container facing the area camera (for example, a CCD camera 150 described later) with the culture container therebetween.

さらにまた、光を反射させるための反射板(金属、ミラー、フィルム等からなる)を、培養容器を挟んでエリアカメラと向かい合う培養容器の反対側に設置する。反射板は、培養容器の形状に則して形成されている。また、反射効果を有する酸化マグネシュウムや硫酸バリュウム等を、培養容器を挟んでエリアカメラと向かい合う培養容器の反対側の外周面に塗布してもよい。反射板などで照明光を反射させることで照明光を培養容器に戻すことができる。なお、細胞等の培養環境に影響を及ぼさない限り、培養容器の内周面に反射媒体を設置したり塗布したりしてもよい。   Furthermore, a reflector (made of metal, mirror, film, etc.) for reflecting light is installed on the opposite side of the culture vessel facing the area camera with the culture vessel in between. The reflector is formed according to the shape of the culture vessel. Further, magnesium oxide, barium sulfate, or the like having a reflective effect may be applied to the outer peripheral surface on the opposite side of the culture container facing the area camera with the culture container interposed therebetween. The illumination light can be returned to the culture container by reflecting the illumination light with a reflector or the like. Note that a reflection medium may be provided or applied to the inner peripheral surface of the culture container as long as it does not affect the culture environment of the cells and the like.

また、培養容器に戻される照明光の反射角が、培養容器(円筒形)の形状によって臨界角以上となる場合には、照明光は、培養容器内で複数回に亘って散乱反射し、照明光を培養容器内に閉じ込められる。照明光を複数回に亘って散乱反射させることで、培養液を複数箇所で照明し、細胞の輪郭やバックグラウンド(培養液と細胞とのコントラスト化)の効果を高め、高速に浮遊移動している細胞を高速でシャッターを切って撮像できる。高速でシャッターを切って撮像できるので、高速に移動する細胞を静止画像として画像を取得することができる。   In addition, when the reflection angle of the illumination light returned to the culture container becomes a critical angle or more due to the shape of the culture container (cylindrical), the illumination light is scattered and reflected in the culture container a plurality of times, and Light is trapped in the culture vessel. By scattering and reflecting the illumination light multiple times, the culture solution is illuminated at multiple locations, enhancing the effect of the cell contour and background (contrast between the culture solution and the cells), and floating and moving at high speed. The shutter can be imaged at high speed with the shuttered cells. Since images can be taken at a high speed with the shutter released, an image can be obtained as a still image of cells moving at a high speed.

さらに、高速でシャッターを切って撮像することで、連続撮影も容易になり撮像焦点深度内での撮像回数を多くすることで、大容量の培養容器に収容されている多量の細胞を観察する機会を多くすることができる。   Furthermore, by taking images with the shutter released at a high speed, continuous imaging is facilitated, and the number of times of imaging within the imaging depth of focus is increased, making it possible to observe a large number of cells contained in a large-capacity culture container. Can be more.

<<<撮像光学装置100>>>
図1は、撮像光学装置100の構成を示す斜視図である。図2は、撮像光学装置100の構成を示す平面図である。図1及び図2に示すように、撮像光学装置100は、筐体110と発光撮像装置120と反射体200とを有する。なお、図2では、筐体110と発光撮像装置120と反射体200との関係を明確にするために、これらを離隔して示した。また、図2では、容器300を想像線で示すとともに、撹拌翼310を省略して示した(図5参照)。
<<<< Imaging optical device 100 >>>>
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the imaging optical device 100. FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the imaging optical device 100. As shown in FIGS. 1 and 2, the imaging optical device 100 includes a housing 110, a light-emitting imaging device 120, and a reflector 200. In FIG. 2, the housing 110, the light-emitting imaging device 120, and the reflector 200 are separated from each other in order to clarify the relationship. Further, in FIG. 2, the container 300 is shown by an imaginary line, and the stirring blade 310 is omitted (see FIG. 5).

図5は、撮像光学装置100を容器300に取り付けた状態を示す斜視図である。容器300は、円形の底面302と円筒形状の側面304(囲繞壁)とを有する。後述するように、円筒形状の側面304で、光が入射したり反射したり出射したりする。このように、本実施の形態では、円筒形状の側面304のように湾曲する面における光の入射、反射、屈折を利用する。容器300の側面304は、光を透過させかつ反射させることができる材料によって構成されていればよく、透明な材料や半透明な材料で構成することができる。   FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the imaging optical device 100 is attached to the container 300. The container 300 has a circular bottom surface 302 and a cylindrical side surface 304 (surrounding wall). As will be described later, light enters, reflects, and exits on the cylindrical side surface 304. As described above, in the present embodiment, the incidence, reflection, and refraction of light on a curved surface such as the cylindrical side surface 304 are used. The side surface 304 of the container 300 may be made of a material that can transmit and reflect light, and may be made of a transparent material or a translucent material.

容器300には、IiPS細胞などの各種の細胞等を含む培養液が収容されている。容器300には撹拌翼310が回転可能に設けられている。撹拌翼310は、スターラ(図示せず)によって回転駆動される。撹拌翼310を回転駆動することで容器300に収容された培養液が攪拌される。例えば、撹拌翼310を40〜60rpm(回転毎分)で回転することができる。撹拌翼310によって培養液が攪拌されている限り、細胞等は、培養液の流れに従って常に浮遊して移動する。   The container 300 contains a culture solution containing various cells such as IiPS cells. A stirring blade 310 is rotatably provided in the container 300. The stirring blade 310 is rotationally driven by a stirrer (not shown). By rotating the stirring blade 310, the culture solution contained in the container 300 is stirred. For example, the stirring blade 310 can be rotated at 40 to 60 rpm (rotation per minute). As long as the culture solution is stirred by the stirring blade 310, the cells and the like always float and move in accordance with the flow of the culture solution.

<<筐体110>>
図1に示すように、筐体110は、略円筒状の形状を有する円筒帯部112を有する。円筒帯部112は、円筒内周面114と円筒外周面116とを有する。筐体110は容器300の側面304を巻回するように容器300に着脱可能に取り付けられる(図5参照)。
<< Case 110 >>
As shown in FIG. 1, the housing 110 has a cylindrical band 112 having a substantially cylindrical shape. The cylindrical band portion 112 has a cylindrical inner peripheral surface 114 and a cylindrical outer peripheral surface 116. The housing 110 is detachably attached to the container 300 so as to wind the side surface 304 of the container 300 (see FIG. 5).

筐体110を側面304に巻回することで、筐体110を容器300に密着させて取り付けることができ、振動や衝撃が生じた場合でも、筐体110を容器300に安定的に保持でき、筐体110と容器300との相対的な位置を一定に保つことで、細胞等を発光撮像装置120で明瞭に撮像することができる。   By winding the housing 110 around the side surface 304, the housing 110 can be attached to the container 300 in close contact, and even when vibration or impact occurs, the housing 110 can be stably held on the container 300, By keeping the relative position between the housing 110 and the container 300 constant, cells and the like can be clearly imaged by the light-emitting imaging device 120.

円筒帯部112は、ゴムやバネなどの弾性体によって長手方向(周方向)に沿って伸縮できる構造を有し、筐体110を容器300に密着させて取り付けることができる。また、ねじやボルトなどの固定部材を用いて筐体110を容器300に締め付けるように密着させて取り付けることもできる。   The cylindrical band portion 112 has a structure that can be expanded and contracted in the longitudinal direction (circumferential direction) by an elastic body such as rubber or a spring, and the housing 110 can be attached to the container 300 in close contact. Alternatively, the housing 110 can be attached to the container 300 by using a fixing member such as a screw or a bolt so as to be tightly attached to the container 300.

<<発光撮像装置120(発光撮像手段)>>
筐体110の円筒帯部112には、発光撮像装置120が取り付けられる。円筒帯部112には、保持部118(図2参照)が設けられている。発光撮像装置120は、ボルトやねじなどの係止部材(図示せず)によって保持部118を介して円筒帯部112に固定される。
<< Light Emission Imaging Device 120 (Light Emission Imaging Unit) >>
The light-emitting imaging device 120 is attached to the cylindrical band 112 of the housing 110. The cylindrical band portion 112 is provided with a holding portion 118 (see FIG. 2). The light-emitting imaging device 120 is fixed to the cylindrical band portion 112 via the holding portion 118 by a locking member (not shown) such as a bolt or a screw.

発光撮像装置120は、光ファイバ132によって構成される発光部130と、CCDカメラ150とを有する。CCDカメラ150は、エリアカメラとして機能する。   The light-emitting imaging device 120 includes a light-emitting unit 130 including an optical fiber 132 and a CCD camera 150. The CCD camera 150 functions as an area camera.

図3Aは、発光撮像装置120の概略を示す斜視図であり、図3Bは、発光撮像装置120の発光部130とCCDカメラ150とを示す正面図である。   FIG. 3A is a perspective view schematically showing the light-emitting imaging device 120, and FIG. 3B is a front view showing the light-emitting unit 130 and the CCD camera 150 of the light-emitting imaging device 120.

<CCDカメラ150(撮像部)>
CCDカメラ150は、光学系部152と電気系部160とからなる。光学系部152は、略円筒状の形状を有し、主に対物レンズ156やフィルタ(図示せず)などの各種の光学素子を有する。光学系部152は開口部154を有し、開口部154には撮像対象によって反射された光が入射する。開口部154に入射した光は、対物レンズ156などの各種の光学素子によって光路が調整される。CCDカメラ150として、モノクロのエリアカメラなどを用いることができる。
<CCD camera 150 (imaging unit)>
The CCD camera 150 includes an optical unit 152 and an electric unit 160. The optical system section 152 has a substantially cylindrical shape, and mainly includes various optical elements such as an objective lens 156 and a filter (not shown). The optical system section 152 has an opening 154, and light reflected by the imaging target enters the opening 154. The light path of the light incident on the opening 154 is adjusted by various optical elements such as the objective lens 156. As the CCD camera 150, a monochrome area camera or the like can be used.

電気系部160は、略直方体状の形状を有し、CCDイメージセンサ部(図示せず)や信号処理回路部(図示せず)などを有する。光学系部152で光路が調整された光は、CCDイメージセンサ部に入射して像が形成される。電気系部160は、CCDイメージセンサ部で形成された像を電気信号に変換し、ディジタル化などの各種の信号処理を施して撮像信号として出力する。   The electrical system section 160 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and includes a CCD image sensor section (not shown), a signal processing circuit section (not shown), and the like. The light whose optical path has been adjusted by the optical system 152 enters the CCD image sensor to form an image. The electric system unit 160 converts an image formed by the CCD image sensor unit into an electric signal, performs various kinds of signal processing such as digitization, and outputs the image signal as an imaging signal.

<発光部130(発光部)>
発光部130は、複数の光ファイバ132によって構成される。複数の光ファイバ132の各々は、入射面134と出射面136とを有する。図2に示すように、複数の光ファイバ132の全ての入射面134が、共通光源400に接続されている。共通光源400は、LED(発光ダイオード)などの発光体からなる。共通光源400から発せられた光は、複数の光ファイバ132の各々に分岐されて伝播し出射面136(図3A及び図3B)から出射される。このように、単一の共通光源400を用いて複数の光ファイバ132から光を出射することができる。
<Light emitting unit 130 (light emitting unit)>
The light emitting unit 130 includes a plurality of optical fibers 132. Each of the plurality of optical fibers 132 has an input surface 134 and an output surface 136. As shown in FIG. 2, all the incident surfaces 134 of the plurality of optical fibers 132 are connected to the common light source 400. The common light source 400 is formed of a light emitting body such as an LED (light emitting diode). The light emitted from the common light source 400 is branched into each of the plurality of optical fibers 132, propagates, and is emitted from the emission surface 136 (FIGS. 3A and 3B). As described above, light can be emitted from the plurality of optical fibers 132 using the single common light source 400.

複数の光ファイバ132によって、共通光源400から発せられた光を伝播させるので、共通光源400を容器300から離隔した位置に配置できる。このため、共通光源400から発せられる熱が容器300に収容されている培養液や細胞に伝わることを防止でき、共通光源400から発せられる熱の影響を少なくして培養環境を一定に保つことができる。   Since the light emitted from the common light source 400 is propagated by the plurality of optical fibers 132, the common light source 400 can be arranged at a position separated from the container 300. For this reason, it is possible to prevent the heat generated from the common light source 400 from being transmitted to the culture solution or the cells contained in the container 300, and to reduce the influence of the heat generated from the common light source 400 to keep the culture environment constant. it can.

図3Aに示すように、複数の光ファイバ132の各々の端部は、発光部130の光学系部152の外周面に長手方向に沿って配置されている。また、図3Bに示すように、複数の光ファイバ132の各々の出射面136が、光学系部152の開口部154の外周面に周回するように等間隔に配置される。   As shown in FIG. 3A, each end of the plurality of optical fibers 132 is arranged on the outer peripheral surface of the optical system 152 of the light emitting unit 130 along the longitudinal direction. Further, as shown in FIG. 3B, the emission surfaces 136 of the plurality of optical fibers 132 are arranged at equal intervals so as to go around the outer peripheral surface of the opening 154 of the optical system 152.

複数の光ファイバ132の外側には、略円筒状の保持体170が取り付けられる(図3B参照)。複数の光ファイバ132は、光学系部152の外周面と保持体170の内周面との間で保持される。すなわち、複数の光ファイバ132が光学系部152を覆うように配置され、保持体170が光学系部152と複数の光ファイバ132とを覆うように被せられる。複数の光ファイバ132を保持体170によって保持することで、出射面136から出射される光の方向を一定に保つことができる。   A substantially cylindrical holder 170 is attached to the outside of the plurality of optical fibers 132 (see FIG. 3B). The plurality of optical fibers 132 are held between the outer peripheral surface of the optical system 152 and the inner peripheral surface of the holder 170. That is, the plurality of optical fibers 132 are arranged so as to cover the optical system section 152, and the holder 170 is covered so as to cover the optical system section 152 and the plurality of optical fibers 132. By holding the plurality of optical fibers 132 by the holding body 170, the direction of light emitted from the emission surface 136 can be kept constant.

図6に示すように、CCDカメラ150は、光学系部152の開口部154(対物レンズ156)と、複数の光ファイバ132の各々の出射面136とが、容器300の側面304に向かうように取り付けられる。例えば、CCDカメラ150は、光学系部152の軸方向が筐体110に対して略直角になるように取り付けられる。   As shown in FIG. 6, the CCD camera 150 moves the opening 154 (objective lens 156) of the optical system unit 152 and the emission surface 136 of each of the plurality of optical fibers 132 toward the side surface 304 of the container 300. It is attached. For example, the CCD camera 150 is mounted such that the axial direction of the optical system 152 is substantially perpendicular to the housing 110.

<<反射体200>>
図4は、反射体200の構成を示す斜視図である。反射体200は、細長い形状を有し、長手方向に沿って湾曲する形状、例えば、略半円筒状の形状を有する。図1及び図5に示すように、反射体200の高さ(短手方向)は、筐体110の高さ(幅)と同じであるか、又は筐体110の高さ(幅)よりも短い。反射体200は、内周面202(内側壁面)と外周面204(外側壁面)とを有する。
<< Reflector 200 >>
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the reflector 200. The reflector 200 has an elongated shape, and has a shape curved along the longitudinal direction, for example, a substantially semi-cylindrical shape. As shown in FIGS. 1 and 5, the height (transverse direction) of the reflector 200 is the same as the height (width) of the housing 110 or is higher than the height (width) of the housing 110. short. The reflector 200 has an inner peripheral surface 202 (inner wall surface) and an outer peripheral surface 204 (outer wall surface).

図1及び図2に示すように、反射体200は、円筒帯部112に沿って設けられる。具体的には、反射体200の外周面204が、円筒帯部112の円筒内周面114に密着するように取り付けられる。例えば、接着剤などを用いて反射体200を円筒帯部112に固着できる。円筒帯部112の円筒内周面114に反射体200が取り付けられ、筐体110を容器300に取り付けた場合には、反射体200の内周面202を容器300の側面304に密接して取り付けることができる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the reflector 200 is provided along the cylindrical band 112. Specifically, the outer peripheral surface 204 of the reflector 200 is attached so as to be in close contact with the inner peripheral surface 114 of the cylindrical band 112. For example, the reflector 200 can be fixed to the cylindrical band 112 using an adhesive or the like. When the reflector 200 is attached to the cylindrical inner peripheral surface 114 of the cylindrical band portion 112 and the casing 110 is attached to the container 300, the inner peripheral surface 202 of the reflector 200 is attached closely to the side surface 304 of the container 300. be able to.

反射体200は、所定の金属、例えば、アルミや銅などの薄板によって形成される。金属は、反射率の高いものであればよい。金属の薄板を湾曲して反射体200を形成することで、反射体200を円筒帯部112に沿うように設けることができる。金属の薄板で反射体200を形成することで、反射体200の内周面202で光を反射させることができる。   The reflector 200 is formed of a predetermined metal, for example, a thin plate of aluminum, copper, or the like. The metal only needs to have a high reflectance. By forming the reflector 200 by bending a thin metal plate, the reflector 200 can be provided along the cylindrical band portion 112. By forming the reflector 200 with a thin metal plate, light can be reflected on the inner peripheral surface 202 of the reflector 200.

さらに、反射体200の内周面202には、微細な凹凸が形成されている。凹凸によって、反射体200の内周面202に入射した光を単に反射させるだけでなく、拡散反射(散乱させつつ反射)させることができる。凹凸の形状や大きさなど、例えば、表面粗さを適宜に変えることで拡散反射の広がりなどの傾向や度合いを決定できる。   Further, fine irregularities are formed on the inner peripheral surface 202 of the reflector 200. The unevenness allows not only the light incident on the inner peripheral surface 202 of the reflector 200 to be simply reflected but also diffusely reflected (reflected while being scattered). By appropriately changing the surface roughness, for example, the shape and size of the unevenness, the tendency and degree of spread of diffuse reflection can be determined.

また、反射体200を金属の薄板で形成するだけでなく、プラスチックなどの可撓性を有する材料によって反射体200の基材を形成してもよい。この場合には、塗布や蒸着やスパッタなどによって反射体200の内周面202に金属薄膜などを成膜することで、金属の薄板と同様に光を反射させることができる。反射率の高い材料を用いて成膜すればよい。例えば、反射効果を奏する酸化マグネシュウムや硫酸バリュウム等を用いることができる。   Further, the base of the reflector 200 may be formed of not only a thin metal plate but also a flexible material such as plastic. In this case, by forming a metal thin film or the like on the inner peripheral surface 202 of the reflector 200 by coating, vapor deposition, sputtering, or the like, light can be reflected similarly to a thin metal plate. The film may be formed using a material having high reflectance. For example, magnesium oxide, barium sulfate, or the like having a reflective effect can be used.

さらにまた、可撓性を有するフィルム状の材料を基材にして反射体200を形成してもよい。フィルム状であるので変形しやすく反射体200の内周面と容器300の側面304との密着性を高め、反射体200による反射光を容器300に的確に戻すことができる。   Furthermore, the reflector 200 may be formed using a flexible film-shaped material as a base material. Since it is in the form of a film, it is easily deformed, so that the adhesion between the inner peripheral surface of the reflector 200 and the side surface 304 of the container 300 is improved, and the light reflected by the reflector 200 can be accurately returned to the container 300.

さらに、金属薄膜の成膜よりも事前に基材の表面に凹凸を形成することで拡散反射させることもできる。   Furthermore, diffuse reflection can be achieved by forming irregularities on the surface of the base material before forming the metal thin film.

上述した例では、反射体200は、略半円筒状の形状を有する場合を示したが、この形状に限られず、発光撮像装置120に必要な光を通過する箇所以外に反射体を設けることができる。また、反射体200を容器300と別体に構成したが、容器300の一部が反射体200となるように構成してもよい。さらに、反射体200を構成する材料は、金属だけでなく、光を反射できるものであればよく、反射率の高い樹脂シート等にしてもよい。   In the above-described example, the case where the reflector 200 has a substantially semi-cylindrical shape has been described. However, the shape is not limited thereto, and the reflector may be provided at a portion other than a portion where light necessary for the light-emitting imaging device 120 passes. it can. In addition, although the reflector 200 is configured separately from the container 300, the reflector 200 may be configured so that a part of the container 300 is the reflector 200. Further, the material forming the reflector 200 is not limited to metal, but may be any material that can reflect light, and may be a resin sheet or the like having a high reflectance.

<<容器300の培養液の照明>>
図6は、発光撮像装置120から発せられた光の光路を示す概念図である。図6では、光路を明確に示すために筐体110及び撹拌翼310を省略して示した。容器300はプラスチック製であり、容器300の内側には培養液が収容されている。容器300の外側には空気が存在する。図6では、主に、共通光源400から発せられた光と、反射体200によって反射される光とを考える。
<<< Lighting of culture solution in container 300 >>
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an optical path of light emitted from the light-emitting imaging device 120. In FIG. 6, the housing 110 and the stirring blade 310 are omitted to clearly show the optical path. The container 300 is made of plastic, and a culture solution is accommodated inside the container 300. Air exists outside the container 300. FIG. 6 mainly considers light emitted from the common light source 400 and light reflected by the reflector 200.

共通光源400から発せられて光ファイバ132を進んだ光は、光ファイバ132の出射面136から出射される。出射面136から出射された光Aは、配光角(射出角)θDで広がりつつ進行する。例えば、配光角θDは約70度である。   Light emitted from the common light source 400 and traveling through the optical fiber 132 is emitted from the emission surface 136 of the optical fiber 132. The light A emitted from the emission surface 136 travels while spreading at a light distribution angle (emission angle) θD. For example, the light distribution angle θD is about 70 degrees.

出射面136から出射された光Aは、容器300の側面304を通過して、容器300に収容されている培養液に進入して、培養液を照明する(矢印Aの光)。その後、培養液を通過した光Aは、側面304を通過して反射体200に到達する。反射体200に到達した光は、反射体200によって反射される。反射体200によって反射された光Bは、側面304を通過して培養液に進入する。培養液に進入した光は、培養液を照明する(矢印Bの光)。   The light A emitted from the emission surface 136 passes through the side surface 304 of the container 300, enters the culture solution contained in the container 300, and illuminates the culture solution (light of the arrow A). After that, the light A that has passed through the culture solution passes through the side surface 304 and reaches the reflector 200. The light that has reached the reflector 200 is reflected by the reflector 200. The light B reflected by the reflector 200 passes through the side surface 304 and enters the culture solution. The light that has entered the culture solution illuminates the culture solution (light of arrow B).

このように、共通光源400から発せられた光Aが培養液を通過するだけでなく、反射体200で反射された光Bも培養液を通過する。このように、反射体200で反射された光Bも培養液を通過させることで、複数回に亘って光を培養液に進入させて培養液を明るく照明できる。   As described above, not only the light A emitted from the common light source 400 passes through the culture solution, but also the light B reflected by the reflector 200 passes through the culture solution. In this manner, by passing the light B reflected by the reflector 200 through the culture solution, the light can enter the culture solution a plurality of times, and the culture solution can be brightly illuminated.

<<発光撮像装置120による撮像>>
<細胞の撮像>
発光撮像装置120の光学系部152には、対物レンズ156が設けられている。例えば、対物レンズ156としてテレセントリックレンズを用いることができる。対物レンズ156の倍率を適宜に定めることにより、撮像焦点深度内の領域を撮像領域M(図6参照)として決定できる。CCDカメラ150は、対物レンズ156によって撮像領域Mに位置する細胞に焦点を合わせて細胞を明瞭に撮像する。
<<< Imaging by Light Emission Imaging Device 120 >>>
<Cell imaging>
An objective lens 156 is provided in the optical system section 152 of the light-emitting imaging device 120. For example, a telecentric lens can be used as the objective lens 156. By appropriately setting the magnification of the objective lens 156, an area within the imaging depth of focus can be determined as the imaging area M (see FIG. 6). The CCD camera 150 focuses on the cells located in the imaging region M by the objective lens 156 to clearly image the cells.

撮像領域Mを、撹拌翼310と発光撮像装置120との間の位置であり、撹拌翼310よりも発光撮像装置120に近い位置にすることができる。より好ましくは、撮像領域Mを、撹拌翼310と発光撮像装置120との中央よりも発光撮像装置120に近い位置にすることができる。具体的には、撮像領域Mの位置を容器300の側面304から1mm程度に撹拌翼310に向かった位置にすることができる。   The imaging region M is located between the stirring blade 310 and the light-emitting imaging device 120 and can be located closer to the light-emitting imaging device 120 than the stirring blade 310. More preferably, the imaging region M can be located at a position closer to the luminescence imaging device 120 than to the center between the stirring blade 310 and the luminescence imaging device 120. Specifically, the position of the imaging region M can be set to a position facing the stirring blade 310 about 1 mm from the side surface 304 of the container 300.

撮像領域Mの位置を撹拌翼310と焦点が合わない位置にすることで、撹拌翼310が撮像されにくくして細胞を明瞭に撮像することができる。撮像領域Mの位置は、撹拌翼310が撮像されにくく細胞を明瞭に撮像できる位置であればよく、発光撮像装置120の位置や対物レンズ156の倍率を適宜に定めて決定することができる。   By setting the position of the imaging region M at a position out of focus with the stirring blade 310, it is difficult to image the stirring blade 310, and the cells can be clearly imaged. The position of the imaging region M may be any position where the stirring blade 310 is hardly imaged and cells can be clearly imaged, and can be determined by appropriately determining the position of the light-emitting imaging device 120 and the magnification of the objective lens 156.

なお、図5では、筐体110と発光撮像装置120と反射体200との構成を、容器300に取り付けた状態で明確に示すために、撹拌翼310を発光撮像装置120よりも上方に偏移させて示した。しかしながら、撹拌翼310が、図5の位置よりも下方に位置し、発光撮像装置120の撮像領域Mの前方に位置するように構成した場合でも、上述したように、撮像領域Mの位置は撹拌翼310と焦点が合わない位置であり、撹拌翼310は撮像されにくく、撮像領域Mに位置する細胞等を明瞭に撮像することができる。   In FIG. 5, in order to clearly show the configuration of the housing 110, the light-emitting imaging device 120, and the reflector 200 in a state where the housing 110 is attached to the container 300, the stirring blade 310 is shifted upward from the light-emitting imaging device 120. I showed it. However, even when the stirring blade 310 is positioned below the position in FIG. 5 and is positioned in front of the imaging region M of the light-emitting imaging device 120, as described above, the position of the imaging region M is This is a position where the wing 310 is out of focus, and the image of the agitating wing 310 is difficult to be imaged, so that cells and the like located in the imaging region M can be clearly imaged.

<培養液の撮像>
容器300には細胞を含んだ培養液が収容されている。上述したように、培養液は、出射面136から出射された光Aと、反射体200で反射された光Bとによって照明される。CCDカメラ150は、光A及び光Bによって照明された培養液をバックグラウンドとして撮像する。すなわち、撮像領域M以外の大半の培養液には対物レンズ156の焦点は合わないが、培養液を照明した光は対物レンズ156を介してCCDカメラ150に入射し、明るく照明された培養液はバックグラウンドとして機能する。
<Imaging of culture solution>
The container 300 contains a culture solution containing cells. As described above, the culture solution is illuminated by the light A emitted from the emission surface 136 and the light B reflected by the reflector 200. The CCD camera 150 images the culture solution illuminated with the light A and the light B as a background. That is, although the objective lens 156 does not focus on most of the culture solution other than the imaging region M, the light illuminating the culture solution enters the CCD camera 150 via the objective lens 156, and the brightly illuminated culture solution Acts as a background.

<細胞及び培養液の撮像>
CCDカメラ150は、対物レンズ156によって、撮像領域Mに位置する細胞に焦点を合わせ、細胞を撮像する。さらに、CCDカメラ150には、培養液を照明した光が対物レンズ156を介して入射する。このように、CCDカメラ150は、培養液を照明した光をバックグラウンドとして機能させ、対象物である細胞と対比させて撮像することができる。培養液を通過する光の量を増やすことで培養液を明るく照明してバックグラウンドとして機能させ、焦点の合った細胞とのコントラストを高くして、対象物である細胞を明瞭に撮像することができる。
<Imaging of cells and culture medium>
The CCD camera 150 focuses on the cells located in the imaging region M by the objective lens 156, and images the cells. Further, light illuminating the culture solution enters the CCD camera 150 via the objective lens 156. In this way, the CCD camera 150 can use the light illuminating the culture solution as a background and take an image in comparison with the cell as the target. By increasing the amount of light that passes through the culture, the culture can be brightly illuminated and act as a background, increasing the contrast with the focused cells and clearly imaging the target cells. it can.

なお、反射体200を設けていない場合には、培養液を一旦通過した後、反射体200によって光が培養液に戻されることはない。このため、培養液を通過する光を増やすことができず、バックグラウンドを明るくできず、細胞とのコントラストを高くできず、細胞を明瞭に撮像することが困難になる。   When the reflector 200 is not provided, the light is not returned to the culture solution by the reflector 200 after passing through the culture solution once. For this reason, the light passing through the culture solution cannot be increased, the background cannot be brightened, the contrast with the cells cannot be increased, and it becomes difficult to clearly image the cells.

撮像光学装置100は、共通光源400から発せられた光Aのみで培養液を照明するのではなく、反射体200によって反射させた光Bも培養液を照明するので、明るいバックグラウンドとして培養液を機能させることができる。   The imaging optical device 100 does not illuminate the culture medium only with the light A emitted from the common light source 400, but also illuminates the culture medium with the light B reflected by the reflector 200. Can work.

発光撮像装置120は、容器300を挟んで反射体200と向かい合うように配置されている。発光撮像装置120は、発光部130とCCDカメラ150とが一体に形成されている。発光撮像装置120を容器300に設置すれば、発光部130とCCDカメラ150との双方を容器300に同時に設置することができる。発光部130とCCDカメラ150とを一体にしたことで、発光部130を設置する空間とCCDカメラ150を設置する空間とを別個にかつ互いに異なる位置に確保する必要がなくなる。したがって、互いに隣り合う撮像光学装置100を密に配置して、省スペース化を図ることで空間を有効に活用することができる。   The light emitting imaging device 120 is disposed so as to face the reflector 200 with the container 300 interposed therebetween. In the light-emitting imaging device 120, the light-emitting unit 130 and the CCD camera 150 are integrally formed. If the luminescence imaging device 120 is installed in the container 300, both the light emitting unit 130 and the CCD camera 150 can be installed in the container 300 at the same time. By integrating the light emitting unit 130 and the CCD camera 150, it is not necessary to secure a space for installing the light emitting unit 130 and a space for installing the CCD camera 150 separately and at different positions. Therefore, the imaging optical devices 100 adjacent to each other are densely arranged to save space, so that space can be effectively used.

<<撹拌翼310の回転の影響>>
培養液は、撹拌翼310の回転により攪拌されている。培養液が攪拌されることで、成長過程の細胞は、容器300内を常に移動する。撮像領域Mの位置は撹拌翼310と焦点が合わない位置であり、撹拌翼310は撮像されにくい。したがって、移動中の細胞のうち、撮像領域Mに位置した細胞のみを明瞭に撮像できる。撹拌翼310を回転させて培養液を攪拌させている状態でも、撮像光学装置100によって細胞を撮像することができる。このため、培養工程を中断したり細胞を採取したりすることなく培養過程の細胞を撮像できる。
<< Influence of rotation of stirring blade 310 >>
The culture solution is stirred by the rotation of the stirring blade 310. By agitating the culture solution, the cells in the growth process always move in the container 300. The position of the imaging region M is a position where the focus is not focused on the stirring blade 310, and the stirring blade 310 is hardly imaged. Therefore, of the moving cells, only the cells located in the imaging region M can be clearly imaged. Even in a state where the culture solution is stirred by rotating the stirring blade 310, the cells can be imaged by the imaging optical device 100. Therefore, cells in the culture process can be imaged without interrupting the culture process or collecting the cells.

培養液の攪拌により細胞は容器300内を常に移動しており、細胞の移動速度に応じてシャッター速度を決定する。上述したように、共通光源400から発せられた光Aと、反射体200で反射された光Bとによって、容器300に収容されている培養液を明るく照明する。このため、シャッター速度を速くした場合であっても、明瞭に細胞を撮像することができる。   The cells are constantly moving in the container 300 due to the stirring of the culture solution, and the shutter speed is determined according to the moving speed of the cells. As described above, the culture solution contained in the container 300 is brightly illuminated by the light A emitted from the common light source 400 and the light B reflected by the reflector 200. Therefore, even when the shutter speed is increased, cells can be clearly imaged.

また、共通光源400の出力自体を小さくした場合であっても光Aと光Bとによって十分に培養液を照明できる。共通光源400の出力を小さくすることで、共通光源400から発せられる熱の影響を少なくして培養環境を一定に保つことができる。   Further, even when the output itself of the common light source 400 is reduced, the culture solution can be sufficiently illuminated by the light A and the light B. By reducing the output of the common light source 400, the influence of heat generated from the common light source 400 can be reduced and the culture environment can be kept constant.

このように、容器300内の細胞の移動速度(例えば、撹拌翼310の回転速度)に応じてシャッター速度を決定するとともに、決定したシャッター速度に対応させて共通光源400の強度を最適化できる。このようにして、最適な強度の照明で細胞を撮像して、細胞を明瞭に撮像することができる。   As described above, the shutter speed is determined according to the moving speed of the cells in the container 300 (for example, the rotation speed of the stirring blade 310), and the intensity of the common light source 400 can be optimized according to the determined shutter speed. In this way, cells can be imaged with optimal intensity of illumination, and cells can be clearly imaged.

<<反射体200の凹凸による拡散反射>>
上述したように、反射体200の内周面202には、微細な凹凸が形成されており、拡散反射が生ずる。拡散反射が生ずることによって内周面202から徐々に拡散する光B1〜B4(図6参照)が生じ、光B1〜B4は、培養液を広い範囲に亘って照明する。培養液を広い範囲で照明することでバックグラウンドとしての培養液の明るさを場所によることなく均一に近づけることができる。
<< Diffuse reflection due to unevenness of reflector 200 >>
As described above, fine irregularities are formed on the inner peripheral surface 202 of the reflector 200, and diffuse reflection occurs. Due to the diffuse reflection, light B1 to B4 (see FIG. 6) that gradually diffuses from the inner peripheral surface 202 is generated, and the light B1 to B4 illuminates the culture solution over a wide range. By illuminating the culture solution over a wide range, the brightness of the culture solution as the background can be made uniform regardless of the location.

反射体200の内周面202に凹凸が形成されているので、凹凸によって拡散反射が生ずる。拡散反射を生じさせることで、指向性の高い照明を用いた場合でも、容器300の側面304の界面S1で全反射する光を多く生成できる。入射角が臨界角よりも大きい光を界面S1に入射させることで界面S1で全反射を生じさせることができる。   Since irregularities are formed on the inner peripheral surface 202 of the reflector 200, diffuse reflection occurs due to the irregularities. By causing diffuse reflection, even when illumination with high directivity is used, much light that is totally reflected at the interface S1 of the side surface 304 of the container 300 can be generated. By causing light having an incident angle larger than the critical angle to enter the interface S1, total reflection can be caused at the interface S1.

例えば、図12に示すように、光X1が反射体200の内周面202に入射する。内周面202に凹凸が形成されており、凹凸の傾きは内周面202の場所によって異なる。このため、光X1が入射した位置の凹凸の傾きによっては、内周面202に凹凸が形成されていない場合(光X2’)よりも傾いた方向に反射する(光X2)。さらに、光X2が進み反射体200の内周面202によって反射されて培養液に戻ったときに(光X3)、入射角θIが臨界角よりも大きく容器300の界面S1に入射する場合が生ずる。この場合には、全反射(θR=θI)が生ずる(光X4)。臨界角は、容器300の外側に存在する空気の屈折率(約1)と容器300の屈折率(約1.5〜1.6)の比で決まる。   For example, as shown in FIG. 12, the light X1 is incident on the inner peripheral surface 202 of the reflector 200. Irregularities are formed on the inner peripheral surface 202, and the inclination of the irregularities differs depending on the location of the inner peripheral surface 202. For this reason, depending on the inclination of the unevenness at the position where the light X1 is incident, the light is reflected in a direction (light X2) that is more inclined than when the unevenness is not formed on the inner peripheral surface 202 (light X2 '). Furthermore, when the light X2 advances and is reflected by the inner peripheral surface 202 of the reflector 200 and returns to the culture solution (light X3), the incident angle θI may be larger than the critical angle and enter the interface S1 of the container 300. . In this case, total reflection (θR = θI) occurs (light X4). The critical angle is determined by the ratio of the refractive index of air existing outside the container 300 (about 1) to the refractive index of the container 300 (about 1.5 to 1.6).

このように、反射体200の内周面202に凹凸を形成することで、界面S1で全反射する光を多く生成できる。全反射を繰り返す光を培養液に通過させることで、バックグラウンドとなる培養液をより明るく照明できるとともに、細胞を照明する機会を増やすことでコントラストをさらに高くすることできる。   As described above, by forming the unevenness on the inner peripheral surface 202 of the reflector 200, a large amount of light totally reflected at the interface S1 can be generated. By passing light that repeats total reflection through the culture solution, the culture solution serving as the background can be illuminated more brightly, and the contrast can be further increased by increasing the chance of illuminating the cells.

<<容器300における界面>>
図7A及び図7Bは、光が容器300の側面304から界面S1に入射する場合を示す図である。図7A及び図7Bでは、容器300はプラスチック製であり、容器300の内側には培養液が収容されている。容器300の外側には空気が存在する。空気と容器300の側面304との界面を界面S1と称し、容器300の側面304と培養液との界面を界面S2と称する。図7Aは、界面S1での入射角θIが臨界角よりも小さい場合の例を示す概略図である。図7Bは、界面S1での入射角θIが臨界角よりも大きい場合の例を示す概略図である。
<<< Interface in Container 300 >>>
7A and 7B are diagrams illustrating a case where light enters the interface S1 from the side surface 304 of the container 300. FIG. 7A and 7B, the container 300 is made of plastic, and a culture solution is contained inside the container 300. Air exists outside the container 300. The interface between the air and the side surface 304 of the container 300 is called an interface S1, and the interface between the side surface 304 of the container 300 and the culture solution is called an interface S2. FIG. 7A is a schematic diagram illustrating an example where the incident angle θI at the interface S1 is smaller than the critical angle. FIG. 7B is a schematic diagram showing an example where the incident angle θI at the interface S1 is larger than the critical angle.

空気の屈折率<培養液の屈折率<プラスチックの屈折率である。例えば、空気の屈折率は約1であり、培養液の屈折率は約1.4であり、プラスチックの屈折率は約1.5である。   Refractive index of air <refractive index of culture solution <refractive index of plastic. For example, air has a refractive index of about 1, culture medium has a refractive index of about 1.4, and plastic has a refractive index of about 1.5.

図7Aでは、入射角θIが臨界角よりも小さい。このため、入射光Iは、界面S1で反射光Rと屈折光Fとに分離する。反射光Rは、界面S1で反射して容器300の側面304に戻り、界面S2を通過した後に、培養液に戻り培養液を照明する。一方、屈折光Fは、界面S1から空気に射出する。   In FIG. 7A, the incident angle θI is smaller than the critical angle. Therefore, the incident light I is separated into the reflected light R and the refracted light F at the interface S1. The reflected light R is reflected at the interface S1 and returns to the side surface 304 of the container 300. After passing through the interface S2, the reflected light returns to the culture solution and illuminates the culture solution. On the other hand, the refracted light F exits from the interface S1 to the air.

図7Bでは、入射角θIは臨界角よりも大きく、全反射が起こる。すなわち、入射光Iは、界面S1で全て反射して反射光Rとなり、界面S1から空気に射出する光は存在しない。界面S1で反射した反射光Rは容器300の側面304に戻り、界面S2を通過した後に、培養液に戻り培養液を照明する。   In FIG. 7B, the angle of incidence θI is greater than the critical angle and total internal reflection occurs. That is, the incident light I is totally reflected at the interface S1 to become the reflected light R, and there is no light emitted from the interface S1 to the air. The reflected light R reflected at the interface S1 returns to the side surface 304 of the container 300, passes through the interface S2, returns to the culture solution, and illuminates the culture solution.

上述した例では、容器300はプラスチックなどの樹脂製である場合を示したが、他の種類の樹脂でもガラス製でもよい。また、容器300の屈折率は、1.5〜1.6にすることができる。   In the above-described example, the case where the container 300 is made of resin such as plastic is shown, but other types of resin or glass may be used. Further, the refractive index of the container 300 can be set to 1.5 to 1.6.

上述した例では、空気の屈折率は約1で、培養液の屈折率は約1.4で、プラスチックの屈折率は約1.5であり、主に、界面S1での入射、反射、屈折を考察した。培養液の屈折率や容器300の屈折率の大きさによっては、界面S2で反射して培養液に戻る光が増える場合がある。界面S2で反射した光が培養液に戻ることで培養液を照明する。   In the example described above, the refractive index of air is about 1, the refractive index of the culture solution is about 1.4, and the refractive index of plastic is about 1.5, and it is mainly incident, reflected, and refracted at the interface S1. Was considered. Depending on the refractive index of the culture solution and the magnitude of the refractive index of the container 300, the amount of light reflected at the interface S2 and returning to the culture solution may increase. The light reflected at the interface S2 returns to the culture solution to illuminate the culture solution.

<<反射光の連続的な形成>>
図8は、発光撮像装置120から発せられた光の光路を示す概念図である。図6と同様の構成には、同じ符号を付した。図8でも、図6と同様に、光路を明確に示すために筐体110及び撹拌翼310を省略して示した。容器300はプラスチック製であり、容器300の内側には培養液が収容されている。容器300の外側には空気が存在する。図8では、反射の状態を明確に示すために、側面304から離隔した位置に光路を記載した。
<< Continuous formation of reflected light >>
FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating an optical path of light emitted from the light-emitting imaging device 120. The same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 8, as in FIG. 6, the housing 110 and the stirring blade 310 are omitted to clearly show the optical path. The container 300 is made of plastic, and a culture solution is accommodated inside the container 300. Air exists outside the container 300. In FIG. 8, an optical path is shown at a position separated from the side surface 304 to clearly show the state of reflection.

空気と容器300の側面304との界面は界面S1であり、容器300の側面304と培養液との界面は界面S2である。空気の屈折率<培養液の屈折率<容器300(プラスチック)の屈折率である。図8では、共通光源400から発せられた光と、界面S1で反射される光(図7参照)とを考える。   The interface between the air and the side surface 304 of the container 300 is the interface S1, and the interface between the side surface 304 of the container 300 and the culture solution is the interface S2. Refractive index of air <refractive index of culture solution <refractive index of container 300 (plastic). In FIG. 8, light emitted from the common light source 400 and light reflected at the interface S1 (see FIG. 7) are considered.

図7で説明したように、側面304から界面S1に光が入射したときに、入射角が臨界角よりも小さい場合には、入射光の一部が反射されて反射光となる。また、側面304から界面S1に光が入射したときに、入射角が臨界角よりも大きい場合には、全反射が生じ、入射光の全てが反射光となる。いずれの場合も強度に差はあるが反射光が生ずる。以下では、界面S1で反射して培養液に戻る光について着目する。   As described with reference to FIG. 7, when light enters the interface S1 from the side surface 304, if the incident angle is smaller than the critical angle, a part of the incident light is reflected and becomes reflected light. When light enters the interface S1 from the side surface 304 and the incident angle is larger than the critical angle, total reflection occurs, and all of the incident light becomes reflected light. In either case, there is a difference in intensity, but reflected light is generated. In the following, attention is paid to light that is reflected at the interface S1 and returns to the culture solution.

図6と同様に、共通光源400から発せられた光は、光ファイバ132を進み、光ファイバ132の出射面136から出射される(点P1)。出射面136から出射された光Aは、反射体200に到達する(矢印Aの光)。反射体200に到達した光は、反射体200によって反射される(点P2)。反射体200によって反射された光Bは、側面304を通過して培養液に進入する(矢印Bの光)。   As in FIG. 6, the light emitted from the common light source 400 travels through the optical fiber 132 and is emitted from the emission surface 136 of the optical fiber 132 (point P1). The light A emitted from the emission surface 136 reaches the reflector 200 (light of the arrow A). The light that has reached the reflector 200 is reflected by the reflector 200 (point P2). The light B reflected by the reflector 200 passes through the side surface 304 and enters the culture solution (light of arrow B).

上述したように、反射体200の内周面202には、微細な凹凸が形成されており、内周面202の凹凸によって拡散する光B1〜B4(図8参照)が生ずる。以下では、光B1〜B4のうちの光B1について説明する。光B1は、培養液に進入して培養液を照明する。   As described above, fine irregularities are formed on the inner peripheral surface 202 of the reflector 200, and light B <b> 1 to B <b> 4 (see FIG. 8) diffused by the irregularities on the inner peripheral surface 202 is generated. Hereinafter, the light B1 among the lights B1 to B4 will be described. The light B1 enters the culture solution and illuminates the culture solution.

培養液を通過した光B1は、空気と容器300の側面304との界面S1(位置P3)に到達する。図7で説明したように、界面S1では、容器300側に反射する反射光Rが生ずる。培養液側に反射した反射光R(光C)は、培養液を通過して培養液を照明する。   The light B1 that has passed through the culture solution reaches an interface S1 (position P3) between the air and the side surface 304 of the container 300. As described with reference to FIG. 7, at the interface S1, reflected light R reflected on the container 300 side is generated. The reflected light R (light C) reflected on the culture solution side passes through the culture solution and illuminates the culture solution.

培養液を通過した光Cは、空気と容器300の側面304との界面S1(位置P4)に到達する。位置P4の界面S1でも、容器300側に反射する反射光Rが生ずる。培養液側に反射した反射光R(光D)は、培養液を通過して培養液を照明する。   The light C that has passed through the culture solution reaches an interface S1 (position P4) between the air and the side surface 304 of the container 300. Also at the interface S1 at the position P4, reflected light R reflected on the container 300 side is generated. The reflected light R (light D) reflected on the culture solution passes through the culture solution and illuminates the culture solution.

このように、発光部130から発せられた光は、培養液を通過した後に反射体200に到達する。反射体200に到達した光は、反射体200で反射されて培養液に戻る。培養液に戻った光は、界面S1での反射を次々に繰り返して(位置P3→P4→・・・)、B1→C→D→・・・のように、培養液を次々に通過する。培養液を通過する光を増やすことで、バックグラウンドとして培養液をさらに明るく照明できる。このため、バックグラウンドと細胞との明暗の差をさらに大きくして、細胞をより明瞭に撮像することができる。   As described above, the light emitted from the light emitting unit 130 reaches the reflector 200 after passing through the culture solution. The light that has reached the reflector 200 is reflected by the reflector 200 and returns to the culture solution. The light returned to the culture solution repeats reflection at the interface S1 one after another (positions P3 → P4 →...), And passes through the culture solution one after another as indicated by B1 → C → D →. By increasing the light passing through the culture, the culture can be illuminated more brightly as a background. For this reason, the difference between the background and the cells can be further increased so that the cells can be imaged more clearly.

なお、図7で説明したように、界面S2から入射した光も反射をした後に最終的に培養液に進入することができる。このような光によっても培養液を通過する光を増やすことができる。   As described with reference to FIG. 7, the light incident from the interface S2 can also finally enter the culture solution after being reflected. Such light can increase the amount of light passing through the culture solution.

<<筐体910>>
図1及び図5に示した筐体110は、底面を有さず帯状の形状を有する。図1に示すように、この筐体110は、いわゆるバンド状やベルト状の形状を有する。
<< Case 910 >>
The housing 110 shown in FIGS. 1 and 5 has a band shape without a bottom surface. As shown in FIG. 1, the housing 110 has a so-called band shape or belt shape.

これに対して、図10及び図11に示すように、底面を有する筐体910を用いてもよい。図10及び図11では、図1及び図5と共通する構成に対して同様の符号を付して示した。   On the other hand, as shown in FIGS. 10 and 11, a housing 910 having a bottom surface may be used. 10 and 11, the same reference numerals are given to the same components as those in FIGS. 1 and 5.

筐体910は、円板状の底面部920と底面部920の外周に沿って設けられた円筒状の側面部912とを有し、上端面が開放された形状を有する。底面部920に容器300を載置できるので、筐体910に容器300を容易に取り付けることができ、安定的に容器300を保持することができる。筐体910の底面部920に容器300の底面302が載せられて容器300は筐体910に載置される。   The housing 910 has a disk-shaped bottom portion 920 and a cylindrical side portion 912 provided along the outer periphery of the bottom portion 920, and has a shape in which an upper end surface is open. Since the container 300 can be placed on the bottom portion 920, the container 300 can be easily attached to the housing 910, and the container 300 can be stably held. The bottom surface 302 of the container 300 is placed on the bottom surface 920 of the housing 910, and the container 300 is mounted on the housing 910.

側面部912は、円筒帯部112と同様に、円筒内周面114と円筒外周面116とを有する。筐体110と同様に、側面部912に発光撮像装置120が取り付けられている。   The side surface portion 912 has a cylindrical inner peripheral surface 114 and a cylindrical outer peripheral surface 116 similarly to the cylindrical band portion 112. As in the case 110, the light-emitting imaging device 120 is attached to the side surface portion 912.

筐体910は、上端面が開放されているので、容器300の着脱を容易にすることができ、作業の効率を高めることができる。   Since the upper end surface of the housing 910 is open, attachment and detachment of the container 300 can be facilitated, and work efficiency can be improved.

反射体200は、側面部912に沿って設けられる。具体的には、反射体200の外周面204が、側面部912の円筒内周面114に密着するように取り付けられる。例えば、接着剤などを用いて反射体200を側面部912に固着できる。側面部912に反射体200を設けることで、筐体910を用いた場合も図6と同様に、共通光源400から発せられた光Aと、反射体200で反射された光Bとを培養液に進入させて、培養液の全体を明るく照明できる。   The reflector 200 is provided along the side surface part 912. Specifically, the reflector 200 is attached so that the outer peripheral surface 204 thereof is in close contact with the cylindrical inner peripheral surface 114 of the side surface portion 912. For example, the reflector 200 can be fixed to the side surface portion 912 using an adhesive or the like. By providing the reflector 200 on the side surface portion 912, the light A emitted from the common light source 400 and the light B reflected by the reflector 200 can be used as a culture solution even when the housing 910 is used, as in FIG. To brightly illuminate the entire culture solution.

また、筐体910を用いた場合も図8と同様に、培養液を次々に通過する光を増やすことができ、バックグラウンドと細胞との明暗の差をさらに大きくして、細胞をより明瞭に撮像することができる。   Also in the case where the housing 910 is used, as in FIG. 8, the light passing through the culture solution can be increased one after another, and the difference between the background and the cells can be further increased to make the cells clearer. Images can be taken.

なお、図11も図5と同様に、筐体910と発光撮像装置120と反射体200との構成を、容器300に取り付けた状態で明確に示すために、撹拌翼310を発光撮像装置120よりも上方に偏移させて示した。しかしながら、撹拌翼310が、図11の位置よりも下方に位置し、発光撮像装置120の撮像領域Mの前方に位置するように構成した場合でも、撮像領域Mの位置は撹拌翼310と焦点が合わない位置であり、撹拌翼310は撮像されにくく、撮像領域Mに位置する細胞等を明瞭に撮像することができる。   In FIG. 11, similarly to FIG. 5, in order to clearly show the configuration of the housing 910, the light-emitting imaging device 120, and the reflector 200 in a state where the stirring blade 310 is attached to the container 300, the stirring blade 310 is moved from the light-emitting imaging device 120. Are also shifted upward. However, even when the stirring blade 310 is located below the position in FIG. 11 and is located in front of the imaging region M of the light-emitting imaging device 120, the position of the imaging region M is focused on the stirring blade 310. It is a position that does not match, and it is difficult to image the stirring blade 310, and it is possible to clearly image cells and the like located in the imaging region M.

<<他の容器の例>>
図9A〜図9Dは、他の容器の例を示す平面図である。図9A〜図9Dでは、容器の形状を明確に示すために撹拌翼310を省略して示した。
<< Example of other containers >>
9A to 9D are plan views showing examples of other containers. 9A to 9D, the stirring blade 310 is omitted to clearly show the shape of the container.

上述した容器300の側面304は円筒形状を有し、側面304の全体が湾曲した形状を有する。この場合には、側面304の形状に応じた半円筒状の反射体200を側面304に用いて、光を側面304に戻すことができる。本実施の形態の容器は、側面が円筒形状であるものに限られず、培養液を囲繞したり周回したりする形状を有すればよい。このような形状にすることで側面の内側面で光を次々に反射させて容器の内側を照明することができる。   The side surface 304 of the container 300 described above has a cylindrical shape, and the entire side surface 304 has a curved shape. In this case, light can be returned to the side surface 304 by using the semi-cylindrical reflector 200 corresponding to the shape of the side surface 304 as the side surface 304. The container of the present embodiment is not limited to a container having a cylindrical side surface, and may have a shape that surrounds or circulates a culture solution. With such a shape, the inside of the container can be illuminated by sequentially reflecting light on the inner side surface of the side surface.

図9Aに示す容器500の側面は、平坦部504aと湾曲部504bとを有する。図9Bに示す容器600の側面は、平坦部604aと屈曲部604bとを有する。図9Cに示す容器700の側面は、湾曲部704aと屈曲部704bとを有する。図9Dに示す容器800の側面は、平坦部804aと屈曲部804bと湾曲部804cとを有する。   The side surface of the container 500 shown in FIG. 9A has a flat portion 504a and a curved portion 504b. The side surface of the container 600 shown in FIG. 9B has a flat portion 604a and a bent portion 604b. The side surface of the container 700 shown in FIG. 9C has a curved portion 704a and a bent portion 704b. The side surface of the container 800 shown in FIG. 9D has a flat portion 804a, a bent portion 804b, and a curved portion 804c.

このように、容器300、500、600、700、800の側面は、平坦部や湾曲部や屈曲部によって形成され、収容された培養液を周回するように囲むものであればよい。   As described above, the side surfaces of the containers 300, 500, 600, 700, and 800 may be formed by flat portions, curved portions, and bent portions, and may surround the accommodated culture solution so as to circulate therearound.

<<その他>>
上述した例では、CCDカメラ150としてモノクロエリアカメラを用いる場合を示したが、カラー対応のエリアカメラを用いてもよい。培養過程で細胞の成長に従って培養液が変色したり濁ったりするような場合も想定される。このような場合に、カラー対応のエリアカメラを用いることで、細胞等の変化だけでなく、培養液の変化も撮像して培養過程を的確に判断することができる。
<< other >>
In the example described above, a case where a monochrome area camera is used as the CCD camera 150 has been described, but a color-compatible area camera may be used. It is also assumed that the culture solution changes color or becomes turbid as the cells grow during the culture process. In such a case, by using a color-compatible area camera, not only changes in cells and the like but also changes in the culture solution can be imaged to accurately determine the culture process.

また、再生医療の分野では、細胞等を安定して大量に培養することが急務となっている。特に、医療に適用できるまでの時間を短くし、費用を抑え、高速にかつ大量に安定して細胞を培養することが求められている。このため、容量の大きい培養容器内で細胞を人手によることなく培養すること必要である。   In the field of regenerative medicine, it is urgently necessary to stably culture cells and the like in large quantities. In particular, there is a need to shorten the time required for application to medical treatment, reduce costs, and stably culture cells at high speed and in large quantities. For this reason, it is necessary to culture cells in a culture container having a large capacity without manual operation.

また、培養液内の細胞の濃度は低く、細胞を採取する手法の場合には、攪拌を停止させて沈殿状態にすることで、採取できる細胞の数を増やす。場合によっては、培養装置から培養容器を取り外し採取する必要もある。このため、培養環境とは異なる環境で細胞を観察せざるを得ない。さらに、このように採取した細胞は、他の細胞への影響を考慮すると元の培養液に戻すことができず、観察した後は細胞を廃棄せざるを得ない。   In addition, the concentration of cells in the culture solution is low, and in the case of a method for collecting cells, the number of cells that can be collected is increased by stopping stirring to bring the cells into a sediment state. In some cases, it is necessary to remove the culture vessel from the culture apparatus and collect it. For this reason, cells must be observed in an environment different from the culture environment. Furthermore, the cells collected in this manner cannot be returned to the original culture solution in consideration of the effect on other cells, and the cells must be discarded after observation.

さらにまた、細胞の培養には無菌の環境が必要である。人間が培養設備に出入り可能にするためには、無菌の環境の維持費も必要になる。したがって、大容量の細胞を培養する上で、培養装置を自動化し、遠隔(クリーンルームの外)で細胞状態を観察することで、無菌状態を維持する必要がある。   Furthermore, the culture of cells requires a sterile environment. In order for humans to be able to enter and leave the cultivation equipment, costs for maintaining a sterile environment are also required. Therefore, when culturing a large volume of cells, it is necessary to maintain a sterile state by automating the culture apparatus and observing the cell state remotely (outside the clean room).

このように、再生医療の分野では、大容量の細胞培養装置で培養されている細胞を遠隔で非侵襲的に高速かつ連続的に観察できる観察装置が要望されており、本実施の形態の撮像光学装置は、このような細胞等の観察にも好適である。   As described above, in the field of regenerative medicine, there is a demand for an observation device that can remotely and non-invasively observe cells cultured in a large-capacity cell culture device at high speed and continuously. The optical device is also suitable for observing such cells and the like.

100 撮像光学装置
120 発光撮像装置
200 反射体
300、500、600、700、800 容器
REFERENCE SIGNS LIST 100 Imaging optical device 120 Emission imaging device 200 Reflector 300, 500, 600, 700, 800 Container

Claims (6)

を出射する出射面を有する発光部と、前記発光部から出射された光が照射される容器の内側を撮像する撮像部であって撮像光が入射する対物レンズを有する撮像部とを有する発光撮像手段と、
光を反射させる反射体であって前記容器を挟んで前記発光撮像手段と互いに向かい合って配置される反射体と、を備え、
前記容器は、前記容器に収容された被収容媒体を囲う囲繞壁であって前記発光部から発せられた光が通過可能な囲繞壁を有し、
前記撮像部の前記対物レンズを中心にして、前記対物レンズの周囲に前記発光部の前記出射面が配置され、
前記発光部から発せられた光は、前記囲繞壁を通過して前記反射体に向かい、前記反射体によって反射された後、前記被収容媒体を照明する撮像光学装置。
A light-emitting unit having an emission surface for emitting light; and an imaging unit for imaging an inside of a container irradiated with the light emitted from the light-emitting unit, the imaging unit having an objective lens on which imaging light is incident. Light emission imaging means;
A reflector that reflects light, and a reflector that is disposed so as to face the light-emitting imaging unit with the container interposed therebetween,
The container has a surrounding wall that surrounds the medium to be housed housed in the container, and has a surrounding wall through which light emitted from the light emitting unit can pass,
With the objective lens of the imaging unit as the center, the emission surface of the light emitting unit is arranged around the objective lens,
An imaging optical device, wherein light emitted from the light emitting unit passes through the surrounding wall toward the reflector, is reflected by the reflector, and illuminates the medium to be accommodated.
前記容器は、円筒形状の囲繞壁を有し、  The container has a cylindrical surrounding wall,
前記発光部の前記出射面及び前記撮像部の前記対物レンズは、前記円筒形状の囲繞壁に向かって取り付けられた請求項1に記載の撮像光学装置。  The imaging optical device according to claim 1, wherein the emission surface of the light emitting unit and the objective lens of the imaging unit are mounted toward the cylindrical surrounding wall.
前記反射体が、前記囲繞壁に沿って配置される請求項1に記載の撮像光学装置。   The imaging optical device according to claim 1, wherein the reflector is arranged along the surrounding wall. 前記囲繞壁の屈折率が空気の屈折率よりも大きい請求項1に記載の撮像光学装置。   The imaging optical device according to claim 1, wherein a refractive index of the surrounding wall is larger than a refractive index of air. 前記囲繞壁は、
前記被収容媒体と前記囲繞壁との界面をなす内側壁面と、
前記容器の外側の空気と前記囲繞壁との界面をなす外側壁面と、を有し、
前記外側壁面は、前記被収容媒体から入射した光を反射して前記被収容媒体に戻す請求項1に記載の撮像光学装置。
The surrounding wall is
An inner wall surface forming an interface between the contained medium and the surrounding wall,
An outer wall forming an interface between the air outside the container and the surrounding wall,
The imaging optical device according to claim 1, wherein the outer wall surface reflects light incident from the storage medium and returns the light to the storage medium.
前記反射体は、凹凸によって拡散反射を生じさせる反射面を有する請求項1に記載の撮像光学装置。 The imaging optical device according to claim 1, wherein the reflector has a reflection surface that causes diffuse reflection by unevenness.
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