JPWO2018221430A1 - 観察容器及び微小粒子計測装置 - Google Patents

観察容器及び微小粒子計測装置 Download PDF

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Abstract

観察容器（１０）は、撮像装置となる撮像部（３０Ａ），（３０Ｂ）による撮像の対象となる微小粒子を含む試料としての液体試料Ｏが収容され、互いに交差する底壁（１２Ａ）（第１板部）と底壁（１２Ｂ）（第２板部）により構成された底部を有し、微小粒子の観察に用いられる光の波長に対して透光性を有する領域を有する。

Description

本発明は、観察容器及び微小粒子計測装置に関する。
細胞等の微小粒子の画像を取得して、微小粒子の立体形状に係る評価を行う方法が種々検討されている（例えば、特許文献１，２等）。
特表２０１４−５１７２６３号公報 特表２００４−５３２４０５号公報
しかしながら、微小粒子に係る撮像を行う場合、観察容器の立体形状等に由来して光が屈折し、形状が歪んだ像を撮像してしまう場合がある。この場合、微小粒子の立体形状を精度よく算出することは困難となる。
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、微小粒子の立体形状をより精度よく撮像することが可能な観察容器及びこの観察容器を含む微小粒子測定装置を提供することを目的とする。
本願発明は、
（１）撮像装置による撮像の対象となる微小粒子を含む試料が収容され、互いに交差する第１板部及び第２板部により構成された底部を有し、
前記第１板部は、互いに平行な平面である第１内面と第１外面とを有し、
前記第２板部は、互いに平行な平面である第２内面と第２外面とを有し、
前記第１板部及び前記第２板部の両方において、前記微小粒子の観察に用いられる光の波長に対して透光性を有する領域を有する、観察容器、
（２）撮像装置による撮像の対象となる微小粒子を含む試料が収容され、互いに交差する第１板部及び第２板部により構成された底部を有し、
前記第１板部は、第１内面と平面からなる第１外面とを有し、
前記第２板部は、第２内面と平面からなる第２外面とを有し、
前記第１外面と前記第２外面との交線は、直線状に伸び、
前記第１外面と前記第２外面との交線に対して垂直な断面において、前記第１内面と前記第１外面とは互いに平行であると共に、前記第２内面と前記第２外面とは互いに平行であり、
前記第１板部の厚み及び前記第２板部の厚みは、それぞれ前記第１外面と前記第２外面との交線に沿って変化し、
前記第１内面と前記第２内面との交線は、前記底部の中央部において前記第１外面と前記第２外面との交線に近付くと共に、その曲率半径は、１ｍｍ〜１０ｍｍであり、
前記第１板部及び前記第２板部の両方において、前記微小粒子の観察に用いられる光の波長に対して透光性を有する領域を有する、観察容器、
である。
本発明によれば、微小粒子の立体形状をより精度よく撮像することが可能な観察容器及びこの観察容器を含む微小粒子測定装置が提供される。
微小粒子計測装置の概略構成図である。 観察容器の概略構成図である。 微小粒子計測装置について説明する図である。 近赤外光及び可視光による計測結果を示す図である。 観察容器の変形例を示す図である。 微小粒子計測装置の変形例を示す図である。 観察容器の変形例を示す図である。 観察容器および微小粒子計測装置の変形例を示す図である。 観察容器の変形例を示す図である。 観察容器の変形例を示す図である。 観察容器の変形例を示す図である。
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。
本願の観察容器の第１形態は、撮像装置による撮像の対象となる微小粒子を含む試料が収容され、互いに交差する第１板部及び第２板部により構成された底部を有し、前記第１板部は、互いに平行な平面である第１内面と第１外面とを有し、前記第２板部は、互いに平行な平面である第２内面と第２外面とを有し、前記第１板部及び前記第２板部の両方において、前記微小粒子の観察に用いられる光の波長に対して透光性を有する領域を有する。
上記の観察容器によれば、容器の下方で滞留する微小粒子を、互いに交差する第１板部及び第２板部により構成された底部において、第１板部及び第２板部の外側から撮像装置により撮像することができる。したがって、微小粒子の形状を複数の方向から精度よく撮像することができる。
また、前記第１板部及び前記第２板部は、互いに直交するように配置される態様とすることができる。このように、互いに直交するように配置されている場合、微小粒子の立体形状を把握するための像を好適に撮像することができる。
また、本願の観察容器の第２形態は、撮像装置による撮像の対象となる微小粒子を含む試料が収容され、互いに交差する第１板部及び第２板部により構成された底部を有し、前記第１板部は、第１内面と平面からなる第１外面とを有し、前記第２板部は、第２内面と平面からなる第２外面とを有し、前記第１外面と前記第２外面との交線は、直線状に伸び、前記第１外面と前記第２外面との交線に対して垂直な断面において、前記第１内面と前記第１外面とは互いに平行であると共に、前記第２内面と前記第２外面とは互いに平行であり、前記第１板部の厚み及び前記第２板部の厚みは、それぞれ前記第１外面と前記第２外面との交線に沿って変化し、前記第１内面と前記第２内面との交線は、中央部において前記第１外面と前記第２外面との交線に近付くと共に、その曲率半径は、１ｍｍ〜１０ｍｍであり、前記第１板部及び前記第２板部の両方において、前記微小粒子の観察に用いられる光の波長に対して透光性を有する領域を有する。
上記の観察容器によれば、容器の下方で滞留する微小粒子を、互いに交差する第１板部及び第２板部により構成された底部において、第１板部及び第２板部の外側から撮像装置により撮像することができる。したがって、微小粒子の形状を複数の方向から精度よく撮像することができる。さらに、上記の観察容器によれば、第１内面と第２内面との交線は、中央部において前記第１外面と前記第２外面との交線に近付くと共に、その曲率半径が１ｍｍ〜１０ｍｍとなっている。このような構成とすることで、微小粒子が第１内面と第２内面との交線の中央部付近に滞留しやすくなり、微小粒子の撮像をより容易に行うことができる。
前記透光性を有する領域は、３５０ｎｍ〜２０００ｎｍの波長帯の光を透過する態様とすることができる。このように、３５０ｎｍ〜２０００ｎｍの波長帯の光を透過する態様とすると、当該波長帯の光を用いた撮像を行うことができる。上記の波長帯の光は、微小粒子の内部構造等のより詳細な分析にも好適であることから、この観察容器を微小粒子に係るより詳細な分析に用いることができる。
本願の微小粒子計測装置は、上記の観察容器と、前記試料に対して測定光を照射する光源部と、前記光源部から照射された測定光に対する前記微小粒子の透過像を、前記観察容器の前記第１板部及び前記第２板部のそれぞれの外側で撮像する複数の撮像部と、を有し、前記観察容器のうち前記撮像部が受光する光の光路上となる領域は、前記微小粒子の観察に用いられる光の波長に対して透光性を有する。
上記の微小粒子計測装置によれば、観察容器の下方で滞留する微小粒子を、互いに交差する第１板部及び第２板部により構成された底部において、第１板部及び第２板部の外側から撮像装置により撮像することができる。したがって、微小粒子の形状を複数の方向から精度よく撮像することができる。
また、前記撮像部は、前記受光する光の光軸が前記撮像部の前に設けられる前記第１板部又は前記第２板部に対して直交する位置に設けられる態様とすることができる。撮像部が第１板部又は第２板部に対して直交する位置に設けられることで、第１板部又は第２板部での反射光や屈折光等を撮像部が受光することを防ぐことができる。
また、前記光源部から照射される光は３５０ｎｍ〜２０００ｎｍの波長帯の一部を含む態様とすることができる。３５０ｎｍ〜２０００ｎｍの波長帯の光を透過する態様とすると、当該波長帯の光を用いた撮像を行うことができる。上記の波長帯の光は、微小粒子の内部構造等のより詳細な分析にも好適であることから、この観察容器を微小粒子に係るより詳細な分析に用いることができる。
また、前記光源部は、前記微小粒子を挟んで前記複数の撮像部に対向する位置に複数設けられる態様とすることができる。微小粒子を挟んで複数の撮像部に対向する位置に光源部が複数設けられる場合、微小粒子を透過する光を撮像部がおり大きな光量で受光することができるため、微小粒子の透過像をより精度よく撮像することができる。
また、前記撮像部は、前記光源部から照射された測定光に対して前記微小粒子が発した蛍光を撮像する態様とすることができる。このような構成とすることで、撮像部において微小粒子が発した蛍光を撮像することができ、微小粒子に係る詳細な情報を取得することができる。
［本願発明の実施形態の詳細］
本発明に係る観察容器及び微小粒子測定装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
図１は、本発明の一実施形態に係る微小粒子計測装置の概略構成図である。また、図２は、観察容器の概略構成図であり、図３は、微小粒子計測装置について説明する図である。図１及び図３等に示すように、微小粒子計測装置１は、試料中に分散している微小粒子に係る計測を行う装置である。微小粒子及び微小粒子が分散している対象は特に限定されないが、例えば、液体とすることができる。液体試料中に微小粒子が分散している例としては、微小粒子が、細胞、細胞の凝集対、または、受精卵などであって、微小粒子が分散している液体が、細胞用培地又は生理食塩水等の細胞、細胞の凝集体または受精卵などの微小粒子が適合できる水溶液又は水等である場合が挙げられる。なお、本実施形態では、試料が液体試料であって、微小粒子が液体中に分散している例について説明するが、試料は、撮像の対象となる微小粒子が含まれていればよく、液体中に分散された構成に限定されない。
図１に示すように、微小粒子計測装置１では、対象物２である微小粒子を含む液体試料Ｏが計測用の観察容器１０に貯留されると共に、測定光を観察容器１０内の対象物２に対して照射することにより得られる透過光を検出して透過像を撮像し、その透過像に基づいて対象物２に係る計測・分析等を行う。このため、微小粒子計測装置１は、観察容器１０、光源部２０Ａ，２０Ｂ、撮像部３０Ａ，３０Ｂ（撮像装置）、及び分析部４０を備える。
観察容器１０は、微小粒子に係る計測を行う際に微小粒子を含む液体試料Ｏが収容される容器である。液体試料Ｏが収容される領域を収容部１０Ａという。観察容器１０は、図２に示すように、平面視において長方形状であり、長辺側で対向する一対の側壁１１Ａ，１１Ｂと、短辺側で対向する一対の側壁１１Ｃ，１１Ｄと、観察容器１０の底部を形成する底壁１２Ａ（第１板部），１２Ｂ（第２板部）と、を有する。
図１，２等に示すように、底壁１２Ａ，１２Ｂは、互いに交差する２つの板状の部材により構成されていて、交差する場所が底部のうち最も下方とされる。また、図３に示すように、底壁１２Ａは、内面１２１（第１内面）と外面１２２（第１外面）とにより構成される。底壁１２Ａは平板であり、内面１２１と外面１２２とは互いに平行である。底壁１２Ｂは、内面１２３（第２内面）と外面１２４（第２外面）とにより構成される。底壁１２Ｂは平板であり、内面１２３と外面１２４とは互いに平行である。容器としての深さが最大となる位置は、底壁１２Ａ，１２Ｂの境界である境界部１３となり、より詳しくは、底壁１２Ａの内面１２１と底壁１２Ｂの内面１２３の交線が底部のうち最も下方となる。底壁１２Ａ，１２Ｂは、観察容器１０の場合は、底壁１２Ａ，１２Ｂの境界部１３が観察容器１０の長辺（底壁１２Ａ，１２Ｂの延在方向）に沿って伸びている。
このように、観察容器１０の収容部１０Ａ（対象物２となる微小粒子を含む液体試料Ｏを収容する空間）は、長手方向に対して直交する断面（図３参照）で見たときに五角形となっている。具体的には、２枚の底壁１２Ａ，１２Ｂ、一対の側壁１１Ａ，１１Ｂおよび側壁１１Ａ，１１Ｂの底壁１２Ａ，１２Ｂ側の一端とは逆側の他端同士を結ぶ線（収容部の上端に相当する）により、五角形の断面が形成されている。
底壁１２Ａ，１２Ｂのなす角は特に限定されないが、９０°又はその±３０°以内程度であることが好ましい。底壁１２Ａ，１２Ｂのなす角を上記の範囲に設定することで、撮像部３０Ａ，３０Ｂにより対象物２である微小粒子の形状を立体的に把握するための像を好適に得ることができる。特に、底壁１２Ａ，１２Ｂが互いに直交するように配置されると、対象物２である微小粒子の形状を撮像部３０Ａ，３０Ｂにより好適に撮像することが可能となる。
観察容器１０の大きさは特に限定されないが、光源部２０Ａ，２０Ｂ及び撮像部３０Ａ，３０Ｂの配置、及び、対象物２である微小粒子の大きさ等に応じて適宜設定される。
観察容器１０の材質は特に限定されないが、例えば、ガラスやＰＣ樹脂、ＰＳ樹脂等を用いることができる。観察容器１０のうち少なくとも撮像部３０Ａ，３０Ｂに入射する光が通過する領域、すなわち、観察容器１０のうち撮像部３０Ａ，３０Ｂによる撮像領域に配置される領域は、測定光に対して透光性を有することが必要である。また、観察容器１０のうち撮像部３０Ａ，３０Ｂによる撮像領域に配置される領域は、観察容器１０の厚さ（肉厚）が均一とされる、すなわち、一対の主面が互いに平行とされる。観察容器１０の厚さが均一でない場合、撮像領域からの光が屈折して撮像部３０Ａ，３０Ｂに入射するため、撮像部３０Ａ，３０Ｂにおいて形状が歪んだ対象物２の像を取得する可能性がある。観察容器１０の上記領域の厚さを均一とすることで、測定光又は透過光が観察容器１０を通過の際の歪み等の影響を受けることが防がれた透過像を撮像部３０Ａ，３０Ｂが撮像することができる。
観察容器１０の底部において、底壁１２Ａ，１２Ｂの境界部１３によって最深部が形成されている場合、液体試料Ｏ中の微小粒子は、底部のうち最深部へ移動しやすくなる。したがって、撮像部３０Ａ，３０Ｂにより最深部及びその近傍を撮像する構成とすると、微小粒子の撮像を行いやすくなる。
光源部２０Ａ，２０Ｂは、それぞれ測定光を観察容器１０の所定の領域、特に最深部近傍に対して照射する。光源部２０Ａ，２０Ｂの光源としては、ハロゲンランプ、ＬＥＤ等を用いることができる。また、光源部２０Ａ，２０Ｂは強度を変調する機能を有していてもよい。
図１に示すように、光源部２０Ａ，２０Ｂは複数設けられ、且つ、撮像部３０Ａ，３０Ｂに対応して、互いに異なる角度から観察容器１０を照射する構成とすることが好ましい。このような配置とすることで、撮像部３０Ａ，３０Ｂによる計測をより精度よく行うことができる。
なお、本実施形態において光源部２０Ａ，２０Ｂが照射する測定光として、近赤外光が用いられることが好ましい。近赤外光とは、波長範囲が６３０ｎｍ〜２０００ｎｍの波長帯域の光である。上記の波長範囲のうちの一部の波長範囲の光を測定光として用いることができる。なお、測定光として、近赤外光に加えて可視光を用いることもできる。可視光とは、波長範囲が４００ｎｍ〜６３０ｎｍの波長帯域の光である。また、近赤外光と可視光とを組み合わせて測定光としてもよい。また、測定光は可視光のみであってもよい。
撮像部３０Ａ，３０Ｂは、光源部２０Ａ，２０Ｂから照射される測定光が対象物２を透過した光を受光し、その強度を検出する機能を有する。すなわち、撮像部３０Ａ，３０Ｂは、観察容器１０を挟んで光源部２０Ａ，２０Ｂと対向する位置に設けられる。撮像部３０Ａ，３０Ｂは、それぞれ複数の画素が２次元状に配置された検出器を有し、画素に受光する光を強度情報に変換する。撮像部３０Ａ，３０Ｂでの検出結果は、分析部４０へ送られる。
図３に示すように、撮像部３０Ａは、撮像部３０Ａに入射する光の光軸が底壁１２Ｂに対して直交する位置に配置されることが好ましい。そして、撮像部３０Ａは、側壁１１Ａ側に配置された光源部２０Ａからの測定光が対象物２を透過した光を受光する。また、撮像部３０Ｂは、撮像部３０Ｂに入射する光の光軸が底壁１２Ａに対して直交する位置に配置されることが好ましい。そして、撮像部３０Ｂは、側壁１１Ｂ側に配置された光源部２０Ｂからの測定光が対象物２を透過した光を受光する。撮像部３０Ａ，３０Ｂに入射する光の光軸が底壁に対して直交する位置に撮像部３０Ａ，３０Ｂが配置されている場合、底壁での反射光や屈折光等を撮像部３０Ａ，３０Ｂが受光することを防ぐことができる。
撮像部３０Ａ，３０Ｂは、同一の撮像対象を同時に撮像する構成であることが好ましい。このような構成とすることで、観察容器１０内の一の撮像対象（対象物２）を互いに異なる方向から把握することができる。対象物２は、液体試料Ｏの移動等に伴って回転したりすることが考えられる。したがって、撮像部３０Ａ，３０Ｂは、観察容器１０の特定の位置の撮像を行う構成とすることで、対象物２に係るより詳細な情報を取得することができる。
撮像部３０Ａ，３０Ｂは、例えば、対象物２と他の成分とを区別することが可能な特定の波長の光の強度のみを検出する構成としてもよい。また、撮像部３０Ａ，３０Ｂにおいて、複数の波長に対する強度値を含む分光スペクトルを検出する構成としてもよい。分光スペクトルとは、分光情報から任意の波長における強度値を抽出し、対応する波長と対にした一連のデータのことである。
撮像部３０Ａ，３０Ｂの検出器としては、例えば、ＣＭＯＳ、ＣＣＤ、ＩｎＧａＡｓ検出器、又は、水銀、カドミウム及びテルルからなるＭＣＴ検出器、等を用いることができる。また、撮像部３０Ａ，３０Ｂが分光スペクトルを検出する構成の場合、撮像部３０Ａ，３０Ｂは、検出器の前段に、それぞれ入射した光を波長後に分光する機能を有する分光器をさらに含む。分光器としては、例えば、波長選択フィルタ、干渉光学系、回折格子、又はプリズムを用いることができる。
また、撮像部３０Ａ，３０Ｂは、ハイパースペクトル画像を取得するハイパースペクトルセンサであってもよい。ハイパースペクトル画像とは、一画素がＮ個の波長データにより構成されている画像であり、画素毎にそれぞれ複数の波長に対応した反射強度データからなるスペクトル情報が含まれている。すなわち、ハイパースペクトル画像は、画像を構成する画素毎に、それぞれ複数波長の強度データを持つという特徴から、画像としての二次元的要素と、スペクトルデータとしての要素をあわせ持った三次元的構成のデータである。なお、本実施形態では、ハイパースペクトル画像とは、１画素あたり少なくとも４つの波長帯域における強度データを保有している画素によって構成された画像のことをいう。
なお、上記では、撮像部３０Ａ，３０Ｂにおいて、対象物２からの透過光を分光した上で分光スペクトルを取得する場合について説明したが、撮像部３０Ａ，３０Ｂにおいて分光スペクトルを取得する場合の構成は上記に限定されない。例えば、光源部２０Ａ，２０Ｂから出射する光の波長が可変である構成としてもよい。
撮像部３０Ａ，３０Ｂは、観察容器１０の底壁１２Ｂ，１２Ａとの間の距離を調整することが可能な位置調整機構を備えていることが好ましい。位置調整機構は、例えばレールに沿って撮像部３０Ａ，３０Ｂを移動させる等の手段を設けることにより実現することができるが、具体的な構成については特に限定されない。撮像部３０Ａ，３０Ｂと観察容器１０との距離を変化させるための位置調整機構を設けることで、撮像部３０Ａ，３０Ｂの焦点位置とは異なる位置に観察容器１０（内の対象物２）を配置した撮像が可能となる。このように、焦点位置とは異なる位置に配置された観察容器１０を撮像部３０Ａ，３０Ｂで撮像することにより、対象物２に係る情報として、従来の焦点位置に配置された対象物を撮像した結果とは異なる情報が含まれた画像を撮像することができる。位置調整機構は、０．１μｍの精度で移動可能な構成であることが好ましい。このような構成とすることで、対象物２に係るより詳細な情報を得ることが可能となる。なお、位置調整機構を観察容器１０側に設ける構成としてもよいが、複数の撮像部と観察容器１０との距離を個別に調整することを実現するためには、位置調整機構は撮像部側に設けられていることが好ましい。
さらに、撮像部３０Ａ，３０Ｂは、観察容器１０の最深部、すなわち、底壁１２Ａ，１２Ｂの境界部１３に沿って移動可能な位置調整機構をさらに備えていてもよい。このような構成とすることで、例えば、対象物２を追随して撮影することが可能となる。なお、観察容器１０側を移動することで、撮像部３０Ａ，３０Ｂの撮像位置を変更する構成としてもよい。
分析部４０は、撮像部３０Ａ，３０Ｂから送られる対象物２に係る撮像結果を取得し、演算処理等を行うことで、対象物２の画像表示・記録およびこれら画像に係る計測や分析等を行う機能を有する。また、分析部４０における計測等の結果に基づいて、種々の判定や評価等を行う構成としてもよい。例えば、対象物２が細胞である場合には、撮像した対象物２が液体試料に含まれる特定種類の細胞であるか否かを分析部４０において判定する構成や、撮像した対象物２の細胞の分化度を識別する構成としてもよい。このように、分析部４０において対象物２に係る判定や評価を行う場合には、判定や評価の基準となる情報を分析部４０が予め保持しておくことで、対象物２を撮像した結果を基準となる情報と比較することで判定や評価を行うことが可能となる。また、分析部４０は、統計的手法、機械学習又はパターン認識を用いて、対象物２に係る判定や評価を行う構成としてもよい。
分析部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）、他の機器との間の通信を行う通信モジュール、並びにハードディスク等の補助記憶装置等のハードウェアを備えるコンピュータとして構成される。そして、これらの構成要素が動作することにより、分析部４０としての機能が発揮される。
次に、微小粒子計測装置１による計測方法について説明する。微小粒子計測装置１では、観察容器１０内の対象物２を含む液体試料に対して光源部２０Ａ，２０Ｂから測定光を照射することで、液体試料の透過光を撮像部３０Ａ，３０Ｂで検出することにより、対象物２を撮像する工程と、撮像部３０Ａ，３０Ｂにより撮像された撮像結果に基づいて、分析部４０において、対象物２に係る計測・分析を行う工程と、計測・分析の結果を出力する工程と、を含む。対象物２に係る計測・分析としては、例えば、撮像結果から液体試料に含まれる対象物２の個数を特定すること、対象物２の体積を推定すること、対象物２が細胞である場合に、細胞の種類を識別すること、細胞の分化度を識別すること、等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、対象物２が細胞の凝集体である場合、凝集体の内部構造を識別すること、凝集体の培養状態を管理すること、等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、対象物２が受精卵である場合、受精卵のスクリーニングを行うこと、受精卵の培養状態を管理すること、等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、対象物２が牛または豚の受精卵である場合、従来の観察装置では散乱の影響が強く観察が困難であるが、近赤外領域の光を用いて観察することで、散乱の影響を抑制することができるため、観察が容易となる。
ここで、本実施形態に係る微小粒子計測装置１では、撮像部３０Ａ，３０Ｂが互いに異なる方向での対象物２に係る透過像を取得可能な構成であることを特徴とする。具体的には、撮像部３０Ａは底壁１２Ｂ側に設けられて底壁１２Ｂを通過した透過光を受光する。また、撮像部３０Ｂは底壁１２Ａ側に設けられて底壁１２Ａを通過した透過光を受光する。このように、撮像部３０Ａ，３０Ｂは、対象物２の透過光を互いに異なる方向から撮像する構成となっている。このような構成を有することで、対象物２に係る情報をより詳細に把握することができる。したがって、図３に示すように、撮像部３０Ａ，３０Ｂにおいて、同一の対象物２に係る互いに異なる角度からの像を取得することができる。したがって、２つの画像から対象物２の３次元形状を算出する際に、より高い精度で３次元形状を求めることができる。
より具体的には、図３に示すように、撮像部３０Ａ，３０Ｂについて、それぞれ光軸が底壁１２Ｂ，１２Ａに対して直交するように配置した場合、撮像方向（撮像部３０Ａ，３０Ｂに入射する透過光の方向）が互いに直交する関係となる。このような構成とした場合、撮像部３０Ａ，３０Ｂによる撮像結果から対象物２の情報をより詳細に得ることが可能となり、対象物２の３次元形状をより精度よく算出することができると共に、対象物２に係る分析をより精度よく行うことも可能となる。
撮像部３０Ａ，３０Ｂの撮像方向のなす角度は、６０°以上１２０°以下であることが好ましい。撮像部３０Ａ，３０Ｂの撮像方向のなす角度が９０°であると、上述したように対象物２に係るより詳細な情報を得ることが可能となるが、６０°以上１２０°以下であることで、対象物２の計測・分析を行うための情報をある程度十分に取得することが可能となる。また、なお、対象物２の計測・分析を行うための情報とは、計測・分析内容に用いられる情報である。例えば、対象物２の体積を推定する場合には、一方向からの２次元の情報だけではなく、対象物２に係る３次元の情報が必要となるため、対象物２の３次元の構造に係る情報が分析・評価を行うための情報となる。したがって、撮像部３０Ａ，３０Ｂの撮像方向のなす角度が１２０°を超えると、対象物２に係る３次元の情報を十分に取得できない可能性がある。
なお、撮像部３０Ａ，３０Ｂは、それぞれ撮像方向が底壁１２Ｂ，１２Ａに対して直交する方向となるように配置される。したがって、撮像部３０Ａ，３０Ｂの撮像方向のなす角度は、観察容器１０内の撮像対象となる対象物２を含み、且つ底壁１２Ａ，１２Ｂに対して垂直な断面に沿って見たときの角度となる。したがって、撮像部３０Ａ，３０Ｂの撮像方向のなす角度を６０°以上とするためには、底壁１２Ａ，１２Ｂのなす角は特に限定されないが、９０°又はその±３０°以内となる。
以上のように、本実施形態に係る微小粒子計測装置１及び観察容器１０によれば、観察容器の下方で滞留する対象物２である微小粒子を、互いに平行な平面である内面１２１（第１内面）と外面１２２（第１外面）とを有する底壁１２Ａ（第１板部）と、互いに平行な平面である内面１２３（第２内面）と外面１２４（第２外面）とを有する底壁１２Ｂ（第２板部）と、が互いに交差することで形成された底部において、底壁１２Ａ，１２Ｂの外側から撮像部３０Ａ，３０Ｂにより撮像することができる。したがって、微小粒子の形状を複数の方向から精度よく撮像することができる。
また、観察容器１０においては、底壁１２Ａ（第１板部）及び１２Ｂ（第２板部）は、互いに直交するように配置される態様とすることができる。このように、互いに直交するように底壁１２Ａ，１２Ｂが配置されている場合、微小粒子の立体形状を把握するための像を好適に撮像することができる。
また、本実施形態に係る微小粒子計測装置１及び観察容器１０では、近赤外光、すなわち、６３０ｎｍ〜２０００ｎｍの波長帯の光が用いられる。この近赤外光は、微小粒子の内部構造等のより詳細な分析にも好適であることから、この微小粒子計測装置１及び観察容器１０を用いると微小粒子に係るより詳細な分析に用いることができる。なお、後述の通り、微小粒子計測装置１及び観察容器１０を用いて微小粒子が発する蛍光を観察する場合には、３５０ｎｍ〜２０００ｎｍの波長帯の光が観察に利用される。
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、近赤外光を微小粒子の計測測定に用いた場合の効果について説明する図である。図４（Ａ）は、微小粒子として細胞の凝集体を撮像部において撮像したものであり、測定光として近赤外光を用いたものである。一方、図４（Ｂ）は、同じ凝集体を撮像部において撮像したものであるが、測定光として可視光を用いたものである。図４（Ｂ）に示す可視光の画像では、微小粒子（細胞の凝集体）の内部を透過する光の光量が少なく、撮像された画像からは微小粒子の内部構造は把握できない。一方、図４（Ａ）に示す近赤外光の画像では、微小粒子の内部構造（細胞密度分布）の違いによって、微小粒子の内側で細胞密度の高い部分と細胞密度の低い部分で透過光量に差が生じており、内部構造に関する情報が得られている。微小粒子が細胞である場合、近赤外光のほうが可視光と比較して微小粒子内を透過する光の光量が大きくなる。したがって、微小粒子計測装置１のように近赤外光を計測に用いる構成とすることで、微小粒子の内部構造に係る計測をより詳細に行うことができる。
また、上記実施形態の微小粒子計測装置１では、光源部２０Ａ，２０Ｂと撮像部３０Ａ，３０Ｂとが個別に対応するように配置されている。このような構成とすることで、撮像部３０Ａ，３０Ｂが受光する光量を大きくすることができるため、微小粒子の透過像をより精度よく撮像することができる。ただし光源部の数は適宜変更することができる。光源部は少なくとも１つ設けられていると、微小粒子の計測を行うことが可能である。
また、撮像部３０Ａ，３０Ｂは、受光する光の光軸が撮像部の前に設けられる底壁１２Ａ，１２Ｂに対して直交する位置に設けられる。このような構成とした場合、底壁１２Ａ，１２Ｂでの反射光や屈折光等を撮像部３０Ａ，３０Ｂが受光することを防ぐことができる。
また、複数の撮像部３０Ａ，３０Ｂは、観察容器１０内の同一の位置の透過像の撮像を行う構成とすることで、微小粒子の透過像をより正確に取得することができ、分析の精度を向上させることができる。
なお、本発明に係る微小粒子計測装置１及び観察容器１０は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態のように微小粒子計測装置１が、観察容器１０、光源部２０Ａ，２０Ｂ、撮像部３０Ａ，３０Ｂ及び分析部４０を備えている構成に代えて、例えば、光源部を有しない構成にしてもよい。また、光源部と撮像部との組み合わせを３以上にしてもよい。
また、観察容器１０の形状は適宜変更することができる。観察容器１０は、少なくとも互いに交差する底壁１２Ａ，１２Ｂを有していると、その境界部１３に微小粒子が滞留しやすくなるため、当該領域を撮像部３０Ａ，３０Ｂにより撮像することで、微小粒子を精度よく撮像することができる。
図５は、変形例に係る観察容器５０を示す図である。図５（Ａ）は、図２における観察容器１０の境界部１３に沿った断面図である。また、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）は、図５（Ａ）における破線Ｂ及び破線Ｃに沿って、境界部１３延在方向に対して垂直な断面（外面１２２と外面１２４との交線に対して垂直な断面から見た図を示している。
観察容器５０は、底壁１２Ａ（第１板部）が、内面１２１（第１内面）と外面１２２（第１外面）とを有し、底壁１２Ｂ（第２板部）が、内面１２３（第２内面）と外面１２４（第２外面）とを有している点は観察容器１０と同じである。ただし、外面１２２，１２４は平面であるが、内面１２１，１２３は曲面を呈している。すなわち、底壁１２Ａ，１２Ｂは平板ではない点が観察容器１０と異なる。
観察容器５０では、外面１２２（第１外面）と外面１２４（第２外面）との交線１３２（図５（Ａ）参照）は、観察容器１０と同様に直線状に伸びている。また、外面１２２と外面１２４との交線１３２に対して垂直な断面、すなわち、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示す断面では、底壁１２Ａの内面１２１（第１内面）と外面１２２（第１外面）とは互いに平行であると共に、底壁１２Ｂの内面１２３（第２内面）と外面１２４（第２外面）とは互いに平行である。つまり、外面１２２と外面１２４との交線１３２に対して垂直な断面では、内面１２１，１２３のいずれも直線状となっている。ただし、内面１２１（第１内面）と内面１２３（第２内面）は、それぞれ交線１３２の延在方向に沿って湾曲しており、その結果、内面１２１，１２３の交線１３１（図５（Ａ）参照）は曲線状となる。つまり、底壁１２Ａ及び底壁１２Ｂの厚みは、外面１２２（第１外面）と外面１２４（第２外面）との交線１３２に沿って変化する。内面１２１，１２３の交線１３１は、底部の中央部において外面１２２（第１外面）と外面１２４（第２外面）との交線１３２に近付く。また、交線１３１の曲率半径は、１ｍｍ〜１０ｍｍとなっている。
上記の構成を有する観察容器５０では、対象物２である微小粒子は、内面１２１，１２３の交線１３１が最も外面１２２，１２４の交線１３２に近付き、容器内部の深さが最も大きくなる中央部付近に滞留しやすくなる（図５（Ａ）参照）。このように、境界部１３の一部が他の領域よりも深くなるように境界部１３の形状（特に、容器内の底部の形状）を変更すると、深くなった領域に対象物２の微小粒子が移動しやすくなる。したがって、撮像部３０Ａ，３０Ｂによりこの境界部１３の中央部付近を撮像すると、微小粒子の撮像が容易となる。なお、内面１２１，１２３の交線１３１が外面１２２，１２４の交線１３２に近付く領域は、中央部とは異なる領域に設けられていてもよい。
また、観察容器５０では、内面１２１，１２３がそれぞれ曲線となっている底壁１２Ａ及び底壁１２Ｂは、平板ではない。しかしながら、外面１２２と外面１２４との交線１３２に対して垂直な断面では、底壁１２Ａの内面１２１（第１内面）と外面１２２（第１外面）とは互いに平行であると共に、底壁１２Ｂの内面１２３（第２内面）と外面１２４（第２外面）とは互いに平行な直線状となっている。したがって、撮像部３０Ａ，３０Ｂの撮像範囲、底部の曲率半径等の組み合わせによって歪みの影響なく撮像することができる。例えば、撮像部３０Ａ，３０Ｂそれぞれによる撮像範囲を３００μｍ×５００μｍとし、内面１２１，１２３の交線１３１の曲率半径を１．２５ｍｍとした場合、微小粒子を歪みなく撮像できる。なお、交線１３１の曲率半径を１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲とした場合、撮像部３０Ａ，３０Ｂそれぞれによる撮像範囲を上記の３００μｍ×５００μｍから変更した場合でも、微小粒子の歪みを抑制した撮像を行うことができる。なお、曲率半径は１０ｍｍ以上としてもよく、曲率半径を１０ｍｍから無限大に大きくした場合が、図１〜図３等に示す観察容器１０に相当する。
また、上記実施形態では、観察容器１０が透光性を有する場合について説明したが、観察容器１０全体が測定光に対して透光性を有していなくてもよく、撮像部３０Ａ，３０Ｂが受光する光の光路となる領域が透光性を有していればよい。
また、上記実施形態では、観察容器１０を利用して光源部から照射された測定光に対する微小粒子の透過像を撮像する場合について説明したが、観察容器１０を使用して蛍光観察を行う構成とすることもできる。図６は、観察容器１０を利用して対象物２としての微小粒子が発する蛍光を観察する場合の微小粒子計測装置１における光源部と撮像部との配置の一例を示す図である。図６に示すように、観察容器１０を利用して対象物２が発する蛍光を観察する場合、撮像部３０Ａ，３０Ｂは、図３に示す例と同様に、それぞれ底壁１２Ａ，１２Ｂに対向配置することができる。一方、光源部２０Ｃは、観察容器１０内の対象物２を挟んで撮像部３０Ａ，３０Ｂと対向する位置に配置する必要はなく、例えば、観察容器１０の上方等に配置することができる。また、光源部２０Ｃと、撮像部３０Ａ，３０Ｂとの数も一致しなくてもよい。なお、対象物２が発する蛍光を撮像部３０Ａ，３０Ｂにおいて観察する場合、光源部２０Ｃからは励起光としての光（例えば、波長３５０ｎｍ〜８００ｎｍの波長帯域の光を用いることができる）が対象物２に対して照射される。また、撮像部３０Ａ，３０Ｂでは、光源部２０Ｃから照射される励起光の波長帯域とは異なる波長帯域の光が受光される。
なお、観察容器１０を用いて対象物２としての微小粒子に係る蛍光観察を行う場合、観察容器１０は、対象物２の観察に用いる光、すなわち、光源部２０Ｃからの光（励起光）および対象物２が発する蛍光の両方に対して透光性を有していることが好ましい。なお、観察容器１０全体が測定に用いる光に対して透光性を有していなくてもよく、撮像部３０Ａ，３０Ｂが受光する光の光路となる領域が透光性を有していればよい。また、図６に示すように、撮像部３０Ａ，３０Ｂのそれぞれの光路上にフィルタ３５を設けて、撮像部３０Ａ，３０Ｂで受光する光の波長を制限する構成としてもよい。
次に、図７を参照しながら変形例に係る観察容器６０について説明する。図７（Ａ）に示すように、観察容器６０は、容器内部が複数の収容部６１に区画された構造とされている。複数の収容部６１は、図７（Ａ）に示すように、観察容器１０の容器内部を長手方向に沿って複数の隔壁６２を配置して区切る構成とすることができる。さらに、観察容器６０を長尺の柱状の部材として、中央付近に複数の収容部６１を配置する構成としてもよい。このような形状とすることで、図７（Ａ）に示すように、観察容器６０のうち収容部６１が形成されていない領域（例えば、観察容器６０の端部）を支持台６３により支持することができる。
なお、観察容器６０の複数の収容部６１それぞれは、上述のように観察容器１０の内部を隔壁６２により区切ったものである。したがって、各収容部６１の底は、２つの板状の部材による底壁１２Ａ，１２Ｂにより構成される。したがって、図７（Ｂ）に示すように、２つの撮像部３０Ａ，３０Ｂを用いて対象物２である微小粒子の形状を立体的に把握するための像を好適に得ることができる。この点は、観察容器１０と同様である。
また、観察容器６０のように複数の収容部６１を独立して設ける構成とした場合、例えば、対象物２を１つずつ互いに異なる収容部６１に収容する構成とすることができる。このような構成とすることで、複数の対象物２を取り違えて観察することを防ぐことができるとともに、対象物２の移動も規制されるため、対象物２に係る分析を好適に行うことができる。
なお、観察容器６０のように、複数の収容部６１が設けられている構成の場合、対象物２を観察する際には、撮像部３０Ａ，３０Ｂまたは観察容器６０を移動させる必要がある。したがって、図８（Ａ）に示すように、支持台６３上の観察容器６０または撮像部３０（撮像部３０Ａ，３０Ｂ）を観察容器６０の延在方向（長手方向）に沿って移動させることで、撮像部３０の視野に入る対象物２（対象物２が収容された収容部６１）を変更させることが好ましい。したがって、微小粒子計測装置１は、観察容器６０を移動させる移動機構、または、撮像部３０を移動させる移動機構が設けられていることが好ましい。なお、観察容器６０を移動させる移動機構としては、観察容器６０自体を移動させてもよいし、支持台６３を移動可能とすることで支持台６３と観察容器１０Ｃとを同時に移動させてもよい。
また、図８（Ｂ）に示すように、観察容器１０のように内部の空間が１つである場合でも、図８（Ａ）と同様に、微小粒子計測装置１が、観察容器１０を移動させる移動機構、または、撮像部３０を移動させる移動機構を有していることが好ましい。
図９は、観察容器６０の複数の収容部６１に係る構成を変更した観察容器７０を説明する一部断面図である。図９に示す観察容器７０は、図７に示した観察容器６０と同様に複数の収容部６１を有しているが、複数の収容部６１を連結する隔壁６２の高さが容器の側壁１１Ａ，１１Ｂの高さよりも低い。したがって、対象物２の微小粒子は複数の収容部６１内に収容されてその移動が規制されるが、液体試料Ｏが隔壁６２よりも高い位置まで満たされる場合には、液体試料は複数の収容部６１間を移動可能とされる。このように、隔壁６２の高さは適宜変更することができるが、隔壁６２を設けることで複数の収容部６１を設けることで、対象物２の移動を規制することが可能となる。
図１０は、蓋部を有する観察容器８０を説明する図である。図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示す観察容器８０は、図７に示した観察容器６０と比較すると収容部６１（図１０（Ｂ）参照）が設けられている。また、収容部６１を覆うように蓋部６５が設けられている。蓋部６５の形状は特に限定されないが、平面視において観察容器８０の収容部６１と重なる位置に設けられていることが好ましい。このような構造とすることで、収容部６１（すなわち、容器内部）に対して外部からの異物等が混入することを防ぐことができる。
ただし、対象物２となる微小粒子が細胞などの生物である場合、蓋部６５により容器内部を密閉してしまうと、対象物２および液体試料Ｏが影響を受けてしまう可能性もある。そこで、図１０（Ｂ）に示すように、蓋部６５の天面６５ａ（観察容器８０側の面）と、観察容器８０の上端８０ａとの間に隙間を設けて、蓋部６５を取り付けた場合であっても観察容器８０の収容部６１と外部との間が通気可能な構成としてもよい。このような構成とすることで、収容部６１内の通気性を確保することができる。
なお、図７（Ａ）に示すように、観察容器６０に複数の収容部６１が設けられている場合、蓋部６５は、各収容部６１を個別に覆う構成としてもよいし、複数の収容部６１を一体的に覆う構成としてもよい。また、蓋部６５の形状も適宜変更することができる。
図１１は、端部の構造を変更した観察容器９０を説明する斜視図である。図１１に示す観察容器９０は、図１〜図２に示した観察容器１０と同様に中央付近に液体試料Ｏを収容可能となっているが端部の形状が変更されている。すなわち、観察容器９０では、中央部に容器としての機能を有する収容部９１を有している。収容部９１の形状は、観察容器１０等と同じである。一方、観察容器９０では、観察容器６０等と同様に長手方向に沿って延びる端部９２を有している。観察容器９０の両方の端部９２は、観察容器９０の支持する支持部として機能する。具体的には、観察容器９０の両方の端部９２はいずれも断面が四角形状とされていて、底面９２ａが平坦となっている。すなわち、観察容器９０は、容器として機能する収容部９１における底壁の境界部（図２における境界部１３に対応する部分）が下方となった状態において、両方の端部９２の底面９２ａが下側となる。したがって、観察容器９０は、端部９２の底面９２ａを利用して、収容部９１の開口が上方となった状態で（底壁の境界部が下方となった状態で）自立可能となっている。したがって、例えば、図７（Ａ）に示した支持台６３等を用いずに観察容器９０を所望の位置に載置することが可能となるため、取扱性が高まる。
なお、収容部９１とは異なる端部９２の形状は適宜変更することができる。例えば、観察容器９０の端部９２の断面は四角形状となっているが、観察容器９０を自立可能とするには少なくとも端部９２（支持部）の底面９２ａが平坦であればよい。したがって、端部９２（収容部９１とは異なる部分であって、観察時に光源部および撮像部と干渉しない部分）の形状は適宜変更することができる。
１…微小粒子計測装置、１０…観察容器、１２Ａ，１２Ｂ…底壁、１３…境界部、２０Ａ，２０Ｂ…光源部、３０Ａ，３０Ｂ…撮像部、４０…分析部。

Claims (14)

  1. 撮像装置による撮像の対象となる微小粒子を含む試料が収容され、互いに交差する第１板部及び第２板部により構成された底部を有し、
    前記第１板部は、互いに平行な平面である第１内面と第１外面とを有し、
    前記第２板部は、互いに平行な平面である第２内面と第２外面とを有し、
    前記第１板部及び前記第２板部の両方において、前記微小粒子の観察に用いられる光の波長に対して透光性を有する領域を有する、観察容器。
  2. 前記第１板部及び前記第２板部は、互いに直交するように配置される、請求項１に記載の観察容器。
  3. 前記透光性を有する領域は、３５０ｎｍ〜２０００ｎｍの波長帯の光を透過する、請求項１又は２に記載の観察容器。
  4. 撮像装置による撮像の対象となる微小粒子を含む試料が収容され、互いに交差する第１板部及び第２板部により構成された底部を有し、
    前記第１板部は、第１内面と平面からなる第１外面とを有し、
    前記第２板部は、第２内面と平面からなる第２外面とを有し、
    前記第１外面と前記第２外面との交線は、直線状に伸び、
    前記第１外面と前記第２外面との交線に対して垂直な断面において、前記第１内面と前記第１外面とは互いに平行であると共に、前記第２内面と前記第２外面とは互いに平行であり、
    前記第１板部の厚み及び前記第２板部の厚みは、それぞれ前記第１外面と前記第２外面との交線に沿って変化し、
    前記第１内面と前記第２内面との交線は、前記底部の中央部において前記第１外面と前記第２外面との交線に近付くと共に、その曲率半径は、１ｍｍ〜１０ｍｍであり、
    前記第１板部及び前記第２板部の両方において、前記微小粒子の観察に用いられる光の波長に対して透光性を有する領域を有する、観察容器。
  5. 前記透光性を有する領域は、３５０ｎｍ〜２０００ｎｍの波長帯の光を透過する、請求項４に記載の観察容器。
  6. 前記微小粒子を含む試料を収容する収容部を複数有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の観察容器。
  7. 前記複数の収容部は、前記収容部の側壁よりも低い隔壁により区画されていて、前記隔壁よりも上側で前記複数の収容部はつながっている、請求項６に記載の観察容器。
  8. 前記微小粒子を含む試料を収容する収容部の上方を覆うとともに、前記収容部内と外部の通気性を確保する蓋部を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の観察容器。
  9. 底面が平坦であって、前記観察容器を自立可能に支持する支持部を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の観察容器。
  10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の観察容器と、
    前記試料に対して測定光を照射する光源部と、
    前記光源部から照射された測定光によって生じる前記微小粒子の像を、前記観察容器の前記第１板部及び前記第２板部のそれぞれの外側で撮像する複数の撮像部と、
    を有し、
    前記観察容器のうち前記撮像部が受光する光の光路上となる領域は、前記微小粒子の観察に用いられる光の波長に対して透光性を有する、微小粒子計測装置。
  11. 前記撮像部は、前記受光する光の光軸が前記撮像部の前に設けられる前記第１板部又は前記第２板部に対して直交する位置に設けられる、請求項１０に記載の微小粒子計測装置。
  12. 前記光源部から照射される光は３５０ｎｍ〜２０００ｎｍの波長帯の一部を含む、請求項１０又は１１に記載の微小粒子計測装置。
  13. 前記光源部は、前記微小粒子を挟んで前記複数の撮像部に対向する位置に複数設けられる、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の微小粒子計測装置。
  14. 前記撮像部は、前記光源部から照射された測定光に対して前記微小粒子が発した蛍光を撮像する、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の微小粒子計測装置。
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