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

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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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