WO2007145091A1

WO2007145091A1 - 細胞培養装置

Info

Publication number: WO2007145091A1
Application number: PCT/JP2007/061223
Authority: WO
Inventors: Yasujiro Kiyota; Takayuki Uozumi
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2007-06-01
Publication date: 2007-12-21
Also published as: EP2028264A1; JPWO2007145091A1; EP2028264A4; US20090068728A1

Abstract

　細胞の画像及び蛍光画像を撮影し、精度よく両者の重ね合わせ画像を作成することができる細胞培養装置を提供する。　細胞の培養経過を観察する観察部７０を有した細胞培養装置１０において、前記観察部７０の撮影光学系７１の焦点位置を検出する焦点検出部１１０と、焦点検出部１１０により検出された焦点位置に基づいて、焦点位置から光軸方向に撮影光学系７１を微小移動量ずつステップ移動させて複数の画像を撮影し、それらの画像に基づいて、最適な合焦点位置を判別する最適焦点判別部１２０と、最適焦点判別部１２０により検出された最適な合焦点位置に、撮影光学系７１を移動して、細胞の蛍光画像を撮影する蛍光観察部１３０とを備える。

Description

細胞培養装置

技術分野

[0001] 本発明は、細胞を培養し、観察することができる細胞培養装置に関するものである背景技術

[0002] 従来、所定の雰囲気に維持される恒温槽内に、細胞を培養させる収納部と、細胞の培養経過を観察する観察部を備えた細胞培養装置が提案されている（例えば、特許文献 1)。

特許文献 1の細胞培養装置は、細胞の核やミトコンドリアなどの微細な各器官の詳細を観察する場合には、最適な合焦点位置を検出するのに多大な時間を要していた。また、蛍光観察で撮影する蛍光画像が観察しょうとする各器官に対応して鮮明に、精度よく観察することができない問題があった。さらに、従来の蛍光観察においては、励起光を照射し、細胞力もの蛍光に基づき焦点調節を行っていたため、焦点調節中に蛍光の褪色や、励起光により細胞がダメージを受ける弊害があった。

特許文献 1 :特開 2004— 180675号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] 本発明の課題は、細胞の画像及び蛍光画像を迅速に撮影でき、両者の画像を対応付けて精度よく観察することができる細胞培養装置を提供することである。

課題を解決するための手段

[0004] 本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を括弧内に付して説明するが、これに限定されるものではな、。

請求項 1の発明は、細胞の培養経過を観察する観察部（70)を有した細胞培養装置（10)において、前記観察部（70)の撮影光学系（71)の焦点位置を検出する焦点検出部（110)と、前記焦点検出部（110)により検出された前記焦点位置に基づいて、前記焦点位置から光軸方向に前記撮影光学系（71)を微小移動量ずつステップ移動させて複数の画像を撮影し、それらの画像に基づいて、最適な合焦点位置を判別する最適焦点判別部（120)と、前記最適焦点判別部（120)により検出された前記最適な合焦点位置に、前記撮影光学系（71)を移動して、前記細胞の蛍光画像を撮影する蛍光観察部（130)とを備える細胞培養装置（10)である。

[0005] 請求項 2の発明は、請求項 1に記載の細胞培養装置（10)において、前記焦点検出部（110)は、前記撮影光学系（71)の光軸方向に広い範囲を焦点検出領域に設定し、この広い焦点検出領域を焦点検出する広域検出部（111)と、前記広域検出部（111)の広、焦点検出領域より狭い限定された領域であって、前記広域検出部（ 111)で検出された合焦点位置を含む領域を限定焦点検出領域に設定し、この限定焦点検出領域を焦点検出する限定検出部（112)と、前記限定検出部（112)の限定焦点検出領域より狭い限定された領域であって、前記限定検出部（112)で検出された合焦点位置を含む領域を詳細焦点検出領域に設定し、この詳細焦点検出領域を焦点検出する詳細検出部（113)とを備えることを特徴とする細胞培養装置（10)である。

[0006] 請求項 3の発明は、請求項 1又は請求項 2に記載の細胞培養装置（10)において、前記焦点検出部（110)は、前記撮影光学系（71)をステップ状又は連続的に移動させて焦点位置を検出し、前記最適焦点判別部（120)は、前記焦点検出部（110)の前記ステップ状又は連続の移動量よりも小さい移動量で前記撮影光学系（71)を移動させることを特徴とする細胞培養装置（10)である。

[0007] 請求項 4の発明は、請求項 1から請求項 3までのいずれか 1項に記載の細胞培養装置（10)において、前記最適な合焦点位置の前記画像と、前記蛍光観察部（130)により撮影した前記蛍光画像とを重ね合わせて重ね合わせ画像を作成する画像処理部（140)を備えることを特徴とする細胞培養装置（10)である。

[0008] 請求項 5の発明は、細胞の培養状態を観察する観察部（70)を有する細胞培養装置（10)において、前記観察部（70)の光軸方向に広い範囲を焦点検出領域に設定し、この広い焦点検出領域を焦点検出する広域検出部（111)と、前記広域検出部（ 111)の広、焦点検出領域より狭い限定された領域であって、前記広域検出部（111 )で検出された合焦点位置を含む領域を限定焦点検出領域に設定し、この限定焦点検出領域を焦点検出する限定検出部（112)と、前記限定検出部（112)の限定焦点検出領域より狭い限定された領域であって、前記限定検出部（112)で検出された合焦点位置を含む領域を詳細焦点検出領域に設定し、この詳細焦点検出領域を焦点検出する詳細検出部（113)と、前記詳細検出部（113)で検出された合焦点位置を含み、前記光軸方向に所定の焦点検出領域を設定し、この所定の焦点検出領域内を前記観察部（70)の光学系（71)を移動させながら複数枚の画像を取得する画像取得手段（120)とを備えることを特徴とする細胞培養装置（10)である。

請求項 6の発明は、細胞培養容器 ( 15)を載置するステージと、前記細胞培養容器 (15)内の細胞の培養状態を観察する観察部（70)と、前記ステージ及び前記観察部（70)を相対移動させる移動手段（78)とを有する細胞培養装置（10)にお、て、前記観察部（70)の光軸方向に広い範囲を焦点検出領域に設定し、この広い焦点検出領域を焦点検出する広域検出部（111)と、前記広域検出部（111)の広い焦点検出領域より狭い限定された領域であって、前記広域検出部（111)で検出された合焦点位置を含む領域を限定焦点検出領域に設定し、この限定焦点検出領域を焦点検出する限定検出部（112)と、前記限定検出部（112)の限定焦点検出領域より狭い限定された領域であって、前記限定検出部（112)で検出された合焦点位置を含む領域を詳細焦点検出領域に設定し、この詳細焦点検出領域を焦点検出する詳細検出部（113)と、前記詳細検出部（113)で検出された合焦点位置を含み、前記光軸方向に所定の焦点検出領域を設定し、この所定の焦点検出領域内を前記観察部（7 0)の光学系（71)を移動させながら複数枚の前記細胞の画像を取得する画像取得手段（120)と、前記移動手段（78)を制御して前記細胞培養容器（15)内において異なる観察ポイントに移動させ、移動後の前記観察ポイントにお、て前記画像取得手段（120)により前記細胞の画像を取得させる際に、移動前の観察ポイントの前記広域検出部（111)の合焦点位置、又は、移動前の観察ポイントの前記限定検出部（ 112)の合焦点位置を用いて、次の処理を実行するよう前記限定検出部（112)、前記詳細検出部（113)及び前記画像取得手段（120)を制御する制御手段（100)とを備えることを特徴とする細胞培養装置（10)である。発明の効果

[0010] 以上説明したように、本発明による細胞培養装置は、撮影光学系の合焦点位置を検出する焦点検出部と、合焦点位置に基づ、て最適な合焦点位置を判別する最適焦点判別部と、撮影光学系を最適な合焦点位置に移動させて蛍光観察を行う蛍光観察部とを備えているので、最適な合焦点位置を迅速に検出して、細胞の蛍光画像を鮮明に、精度よく観察することができる。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]本発明による実施形態の細胞培養装置を示す図である。

[図 2]本発明による実施形態の観察部の詳細を示す図である。

[図 3]本発明による実施形態の観察部により撮影された観察画像の一例を示す図である。

[図 4]本発明による実施形態の細胞培養装置の使用方法を示すフローチャートである。

[図 5]本発明による実施形態の対物レンズ部の検出開始位置を説明する図である。符号の説明

[0012] 10 :細胞培養装置、 70 :観察部、 71 :対物レンズ部、 75 :蛍光照明部、 76 :蛍光フィルタ部、 110 :焦点検出部、 120 :最適焦点判別部、 130 :蛍光観察部

発明を実施するための形態

[0013] 本発明は、細胞の画像及び蛍光画像を迅速に撮影でき、両者の画像を対応付けて精度よく観察することができる細胞培養装置を提供するという目的を、位相差観察で細胞を観察し、その観察像に基づき焦点検出を行い、合焦点位置を求め、その後、より狭い範囲をスキャンして画像情報を取得し、最適な合焦点位置を得て、その最適な合焦点位置おいて蛍光画像を取得することにより実現する。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態をあげて、さらに詳しく説明する。図 1は、本発明による実施形態の細胞培養装置を示す図である。なお、図 1 (A)は、細胞培養装置の外観図であり、図 1 (B)は、恒温槽内の詳細及び制御部の接続を示す図である。図 2は、細胞培養装置の観察部の詳細を示す図である。図 3は、観察部により撮影された観察画像の一例を示す図である。なお、図 3 (A)は、位相差画像を示す図であり、図 3 (B)は、蛍光画像を示す図であり、図 3 (C)は、位相差画像及び蛍光画像の重ね合わせ画像を示す図である。

[0014] 細胞培養装置 10は、図 1に示すように、恒温槽 11、開閉扉 12、搬出入部 13、情報記憶部 20、情報表示部 30、操作入力部 40、制御部 50を備え、恒温槽 11の内部に収納部 60、観察部 70及び搬送部 80を備えた、複数の細胞を培養させて、その経過を自動的に観察することができる装置である。

恒温槽 11は、温度 37°C、湿度 97%、 CO濃度 5%の雰囲気に一定に保たれたチ

2

ヤンバーである。

開閉扉 12は、恒温槽 11の正面の全面に設けられた扉であり、恒温槽 11内に配置される収納部 60、観察部 70及び搬送部 80のメンテナンスを実施するときなどに開閉される。また、開閉扉 12上には、搬出入部 13、情報表示部 30及び操作入力部 40が配置されており、使用者の操作性を向上させている。

[0015] 搬出入部 13は、細胞を恒温槽 11に搬出及び搬入させるための搬出入口である。

細胞の搬出入がな、ときは、恒温槽 11内の雰囲気を維持するために搬出入扉 14により閉じられている。

搬出入扉 14は、恒温槽 11の内側に開閉を制限するロック機構を有した扉である。細胞培養容器 15は、細胞を培養させる容器であり、例えば、ディッシュ、ゥエルプレート、フラスコなどである。

ホルダ 16は、細胞培養装置 10内の収納部 60、観察部 70及び搬送部 80の各部に、細胞培養容器 15を適正に配置させるための保持部材である。

[0016] 情報記憶部 20は、図 1 (B)に示すように、細胞の情報や、観察部 70で観察した細胞の観察結果などの情報を保存するメモリである。なお、細胞の情報は、主に、細胞の細胞種、培地組成情報、初期細胞数、培地交換頻度及び継代期間などの細胞固有情報であり、また、それと関連した細胞培養容器 15の種類、細胞を管理する細胞管理者情報、細胞培養の実験情報 (実験名 )及び細胞の培養履歴の情報なども含んでいる。

情報表示部 30は、情報記憶部 20に記憶された情報や、細胞培養装置 10の操作関連の情報などを表示するディスプレイであり、使用者の視認性をよくするために、図 1 (A)に示すように、傾斜機構 32により情報表示部 30を傾斜させることができる（矢印 A)。

[0017] 表示形態変化部 31は、細胞個々の情報の時間経過を、色の変化で簡易的に表現する表示制御部である。

操作入力部 40は、細胞の情報を入力したり、情報表示部 30に表示された内容に応じて、細胞培養装置 10の操作内容を決定し、制御部 50に操作指示を入力したりする入力装置であり、複数のボタン力構成される。

制御部 50は、恒温槽 11内の雰囲気を一定環境に制御し、操作入力部 40の操作内容に応じて、観察制御部 100と、恒温槽 11内の観察部 70及び搬送部 80とを統合して制御する制御回路である。

[0018] 使用者特定部 51は、制御部 50に設けられ、使用者にユーザ IDを入力させることにより、細胞培養装置 10のログインの可否を判断する確認回路である。使用者が予め設定したノスワードを適正に入力しない限り、細胞培養装置 10は操作できないように管理されており、第三者による勝手な操作を防止している。また、ユーザ IDは、収納された細胞の細胞管理者情報との関連付けがされており、複数人の使用者が登録されている場合に、登録された他人の細胞を誤って操作しないように、情報記憶部 20 の細胞を管理している細胞管理者情報とユーザ IDとが一致した細胞に対してのみ、操作が行なえるように制限して、る。

収納部 60は、その内部が複数の収納区画 61に分割され、個々の収納区画 61に、細胞の入った細胞培養容器 15を、ホルダ 16を介して収納し、培養させる領域である。本実施形態では、鉛直方向に 9段、水平方向に 3列、合計 27の収納区画 61が設けられている。

[0019] 観察部 70は、図 2に示すように、対物レンズ部 71、 Z軸機構部 72、 CCDカメラ部 7 3、 LED照明部 74、蛍光照明部 75、蛍光フィルタ部 76、レンズ群 77及び XYステージ部 78を備えた細胞を観察 (撮影)する顕微鏡であり、細胞の位相差観察だけでなく、核やミトコンドリアなどの細胞の各器官の状態を観察する蛍光観察 (分子観察)も行うことができる。対物レンズ部 71は、細胞の種類や観察範囲の広さなどにより、選択的に使い分ける複数の対物レンズから構成されて、る。

Z軸機構部 72は、ガイド機構 72— 1及び駆動モータ 72— 2を備え、対物レンズ部 7 1を鉛直方向（Z軸方向）に微細に移動させて、焦点を調節する駆動機構である。

[0020] CCDカメラ部 73は、細胞培養容器 15にある細胞の、通常の観察画像 (位相差画像)及び蛍光観察の画像 (蛍光画像)を撮影するカメラである。

LED照明部 74は、細胞培養容器 15の細胞を照明する LEDを用いた照明であり、 CCDカメラ部 73の露光時間に同期させて画像撮影用の照明を発光し、また、焦点検出時における Z軸機構部 72の移動に伴い、断続的に発光する。

蛍光照明部 75は、細胞の器官を観察するために、細胞の蛍光性たんぱくを発現させる励起光を発する照明である。

蛍光フィルタ部 76は、蛍光照明部 75の励起光を光軸方向全体に照射して、励起光により発現した細胞の蛍光性たんぱくの像を、 CCDカメラ部 73に撮影させる波長選択式のダイクロイツクミラー及びバンドパスフィルターで構成される。

XYステージ部 78は、搬送部 80から搬送された細胞培養容器 15を、観察部 70の観察位置に移動させる水平方向（XY方向）に自在に移動することができる精密ステージである。

[0021] 搬送部 80は、搬送アーム 81、移動部材 82、スクリューシャフト 83、アームモータ 84 及び移動モータ 85を備え、恒温槽 11内の搬出入部 12、収納部 60又は観察部 70に細胞培養容器 15をホルダ 16とともに搬送する搬送機構である。搬送部 80は、表面に螺旋状の溝を設けたスクリューシャフト 83に螺合された移動部材 82が、移動モータ 85により駆動され、鉛直方向に移動し (矢印 B)、移動部材 82に支持される搬送ァーム 81が、アームモータ 84により水平方向に移動して (矢印 C)、搬出入部 13、収納部 60又は観察部 70に対して細胞培養容器 15の受け渡しをする。また、スクリューシャフト 83は、図 1の紙面と垂直方向（水平方向）にも移動する機構 (不図示）を備えている。

[0022] 観察制御部 100は、焦点検出部 110、最適焦点判別部 120、蛍光観察部 130及び画像処理部 140を備え、操作入力部 40及び制御部 50の指令信号に基づヽて、観察部 70を統合制御する制御器である。

焦点検出部 110は、広域検出部 111、限定検出部 112及び詳細検出部 113を備え、対物レンズ部 71を Z軸機構部 72により上下動させて、 CCDカメラ部 73の画像により合焦点の位置を自動的に検出 (オートフォーカス)する回路である。焦点検出の時間を短縮させるために、情報記憶部 20から細胞の情報及び細胞培養容器 15の種類の情報などを読み出して、読み出した内容に基づいて、細胞の種類や細胞培養容器 15の底面の厚みなどを考慮した焦点検出のための最適な対物レンズ部 71の初期位置を演算し、対物レンズ部 71をその初期位置に移動させることができる。なお、合焦点の位置は、画像中の画素のコントラストの最大及び最小値を画像内に取得し、その軌跡力算出された最大値となる位置 (MaxMin法)か、又は、取得した画像のコントラストの各ラインにおける隣同士の画素データの差を計算し、その絶対値の和を、取得した画像毎に算出して、その最大値となる位置（∑ I Δ 去）にすることにより決定される。

[0023] 広域検出部 111は、 Z軸方向すなわち対物レンズ部 71の光軸方向に広い範囲に渡って対物レンズ部 71を駆動させながら焦点検出動作を実行するものである (広域スキャン動作)。具体的には、対物レンズ部 71の焦点深度に対して荒いステップ移動量でステップ駆動させて焦点検出を行うか、或、は対物レンズ部 71を連続的に駆動させながら焦点検出を行う。

限定検出部 112は、広域検出部 111より狭く限定された範囲において対物レンズ部 71を駆動させながら焦点検出動作を実行するものである（限定スキャン動作)。具体的には、広域検出部 111により求められた対物レンズ部 71の合焦点位置を含む限定された範囲を焦点検出領域に設定し、対物レンズ部 71の焦点深度に対して中程度に荒、ステップ移動量でステップ駆動させて焦点検出を行うか、或、は対物レンズ部 71を連続的に駆動させながら焦点検出を行う。

[0024] 詳細検出部 113は、限定検出部 112より狭く限定された範囲において対物レンズ部 71を駆動させながら焦点検出動作を実行するものである（詳細スキャン動作)。具体的には、限定検出部 112により求められた対物レンズ部 71の合焦点位置を含む限定された範囲を焦点検出領域に設定し、対物レンズ部 71の焦点深度に対して微細なステップ移動量でステップ駆動させて焦点検出を行うか、或、は対物レンズ部 7 1を連続的に駆動させながら焦点検出を行う。

上述したように、広域検出部 111、限定検出部 112及び詳細検出部 113の三段階の焦点検出部 110を設けることにより、合焦点を精度良く検出できる。

[0025] 最適焦点判別部 120は、焦点検出部 110の各検出部 111〜 113にお、てそれぞれ最適な合焦点位置を識別するものである。例えば、最適焦点判別部 120は、広域検出部 111の広域スキャン動作により複数の焦点検出信号が得られるが、各焦点検出信号を相対評価して最適な焦点検出信号を抽出し、その焦点検出信号に基づいて求められた焦点位置を最適な合焦点位置と決定する。同様に、限定検出部 112や詳細検出部 113にお、ての最適な合焦点位置を決定する。この最適な合焦点位置力上述した各検出部 111〜113のスキャン駆動する焦点検出領域を決める基準となっている。

この最適焦点判別部 120により、最終的に得られた詳細検出部 113の最適合焦点位置に基づいて、 CCDカメラ部 73により位相差画像の取得が実行される。図 3 (A) に示すような位相差画像力 CCDカメラ部 73により取得される。

[0026] 具体的には、詳細検出部 113の最適合焦点位置が求まると、対物レンズ部 71は、その最適合焦点位置を基準点にして Z軸方向にステップ駆動制御され、 CCDカメラ部 73は、ステップ駆動毎に位相差画像を取得し、情報記憶部 20に記憶させる。このステップ駆動のステップ移動量は、詳細検出部 113よりも微細な移動量に設定される。また、最適な合焦点位置は、上述した焦点検出部 110と同様に、画像のコントラスト値により決定される。

蛍光観察部 130は、細胞の蛍光性たんぱくを蛍光照明部 75により発現させて、蛍光フィルタ部 76を介して CCDカメラ部 73に蛍光画像を撮影させる回路である。なお、蛍光画像は、最適焦点判別部 120により判別された最適な合焦点位置に、対物レンズ部 71を移動させて撮影される。

[0027] 画像処理部 140は、蛍光観察部 130により撮影された蛍光画像と、最適焦点判別部 120により判別されて撮影された最適な合焦点位置の位相差画像とを重ね合わせて、重ね合わせ画像を作成する画像処理回路である。蛍光画像は、図 3 (B)に示すように、蛍光照明により発光した点のみが画像として現れるので、図 3 (A)に示す位相差画像と重ね合わせることにより、図 3 (C)に示すような重ね合わせ画像が作成され、どの細胞の、どの器官が発光しているのかを、容易に確認することができる。

[0028] 次に、細胞培養装置 10の使用方法について説明する。

図 4は、細胞培養装置の使用方法を示すフローチャートである。図 5は、細胞培養装置の対物レンズ部の検出開始位置を説明する図である。

細胞培養装置 10は、細胞の観察作業を開始するときに（S200)、細胞培養容器 1 5を、収納部 60又は搬出入部 13から観察部 70の XYステージ部 78へ搬送部 80により搬送し (S201)、細胞及び細胞培養容器 15の情報を情報記憶部 20から読み出して確認し、また、読み出した情報に基づいて、観察部 70の対物レンズ部 71の焦点検出の初期位置を演算する（S202)。続いて、 XYステージ部 78が、図 2に示すように、細胞培養容器 15を観察部 70の撮影光路上に移動し (S203、矢印 D)、 Z軸機構部 72が、対物レンズ部 71を演算した初期位置へ移動させる（S204、矢印 E)。

[0029] 対物レンズ部 71が初期位置へ移動したら、広域検出部 111により、対物レンズ部 7 1の焦点位置を、焦点検出領域の広い範囲力も検出する（S205)。ここで、対物レンズ部 71の初期位置は、 XYステージ部 78に載置された細胞培養容器 15の底面の厚みが考慮され、例えば、図 5に示すように、底面から 7mm上方のスキャン開始点 Aから下方に向力つて広域検出部 111による焦点の調節が行われる。

続いて、限定検出部 112により、広域検出部 111で検出された焦点位置を、限定した限定領域に対して検出し (S206)、更に、詳細検出部 113により、限定検出部 112 で検出された焦点位置を、限定領域よりも更に限定した詳細領域に対して検出して、焦点検出部 110の合焦点位置とする（S207)。ここで、限定検出部 112及び詳細検出部 113の検出開始位置は、前述の広域検出部 111の検出開始位置 (初期位置）よりも段階的に低く設定され、スキャン範囲が狭くなるように設定されている。例えば、限定検出部 112の検出開始位置は、図 5に示すように、スキャン開始点 Bに設定され、広域検出部 111の検出開始位置より下方に設定される。

焦点検出部 110により合焦点位置が検出されたら、その点を基準点として、最適焦点判別部 120により、対物レンズ部 71を、その基準点から上下 (焦点)方向に複数点、微細にステップ移動させて、ステップ移動毎の位相差画像（図 3 (A) )を撮影するとともに、最適な合焦点位置を判別する (S208)。撮影した位相差画像は、情報表示部 30に表示するのとともに、情報記憶部 20に観察情報として記憶させる（S209)。

[0030] 次に、蛍光観察の実施をするか否か確認し (S210)、蛍光観察を実施するときは（ S210、 Yes)、情報記憶部 20の細胞の情報を再確認し、必要に応じて、蛍光観察に必要な追加情報を操作入力部 40により入力する（S211)。再確認及び入力を終えたら、対物レンズ部 71を Z軸機構部 72により最適な合焦点位置に移動し (S212)、蛍光観察部 130により、蛍光画像（図 3 (B) )を撮影して、情報表示部 30に表示するとともに、情報記憶部 20に保存する（S213)。次に、重ね合わせ画像（図 3 (C) )を作成する重ね合わせ処理を、実施するか否か確認する（S214)。

重ね合わせ処理を実施するときは（S214、 Yes)、画像処理部 140により、位相差画像と蛍光画像とを重ね合わせる画像処理を行い（S 215)、重ね合わせた画像（図 3 (C) )を情報表示部 30に表示するとともに、情報記憶部 20に保存させて（S216)、保存が完了したら作業終了となる (S 217)。

また、蛍光観察を実施しないとき（S210、 No)、及び、重ね合わせ処理を実施しないときは（S214、 No)、そのまま作業終了となる（S217)。

ここで、収納部 60に収納される複数の細胞培養容器 15のそれぞれに個別の識別番号 (ID)を付して、最初に観察したときの最適な合焦点位置を情報記憶部 20に記憶させることによって、次回の観察時にその記憶した合焦点位置を用いて、最適な合焦点位置をすばやく検出することが可能となる。特に、定期的な観察を必要とする場合などに、効率よぐ迅速に細胞の観察を実施することができる。

[0031] 次に、細胞培養容器 15の細胞観察において、複数の観察ポイントを観察する場合について説明する。

第一番目の観察ポイントに対しては、上述した図 4の制御に従い最適合焦点位置が求められ、そこでの複数の位相差画像や蛍光画像を取得し、情報記憶部 20に保存する。

第一番目の観察ポイントから別の第二番目の観察ポイントに移動した場合には、最適合焦点位置を次のように求めることで、操作効率を向上できる。すなわち、第一番目の観察ポイントで得られた広域検出部 111の最適合焦点位置、あるいは限定検出部 112の最適合焦点位置に基づ、て、次の焦点検出部（限定検出部 112あるいは詳細検出部 113)を実行すれば処理効率を向上できる。この処理は、図 4のステップ S 206或いはステップ S 207以降の処理を実行することになる。

以上より、実施形態の細胞培養装置 10は、対物レンズ部 71の合焦点位置を検出する焦点検出部 110と、合焦点位置に基づいて最適な合焦点位置を判別する最適焦点判別部 120と、対物レンズ部 71を最適な合焦点位置に移動させて蛍光観察を行う蛍光観察部 130とを備えているので、最適な合焦点位置を迅速に検出して、細胞の蛍光画像を鮮明に、精度よく観察することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 細胞の培養経過を観察する観察部を有した細胞培養装置にぉヽて、

前記観察部の撮影光学系の焦点位置を検出する焦点検出部と、

前記焦点検出部により検出された前記焦点位置に基づ、て、前記焦点位置から光軸方向に前記撮影光学系を微小移動量ずつステップ移動させて複数の画像を撮影し、それらの画像に基づいて、最適な合焦点位置を判別する最適焦点判別部と、前記最適焦点判別部により検出された前記最適な合焦点位置に、前記撮影光学系を移動して、前記細胞の蛍光画像を撮影する蛍光観察部と、

を備える細胞培養装置。

[2] 請求項 1に記載の細胞培養装置にお!、て、

前記焦点検出部は、

前記撮影光学系の光軸方向に広、範囲を焦点検出領域に設定し、この広、焦点検出領域を焦点検出する広域検出部と、

前記広域検出部の広い焦点検出領域より狭い限定された領域であって、前記広域検出部で検出された合焦点位置を含む領域を限定焦点検出領域に設定し、この限定焦点検出領域を焦点検出する限定検出部と、

前記限定検出部の限定焦点検出領域より狭い限定された領域であって、前記限定検出部で検出された合焦点位置を含む領域を詳細焦点検出領域に設定し、この詳細焦点検出領域を焦点検出する詳細検出部とを備えること、

を特徴とする細胞培養装置。

[3] 請求項 1又は請求項 2に記載の細胞培養装置にぉ、て、

前記焦点検出部は、前記撮影光学系をステップ状又は連続的に移動させて各焦点位置を検出し、

前記最適焦点判別部は、前記焦点検出部の前記ステップ状又は連続の移動量よりも小さい移動量で前記撮影光学系を移動させること、

を特徴とする細胞培養装置。

[4] 請求項 1から請求項 3までの、ずれか 1項に記載の細胞培養装置にぉ、て、前記最適な合焦点位置の前記画像と、前記蛍光観察部により撮影した前記蛍光画像とを重ね合わせて重ね合わせ画像を作成する画像処理部を備えること、を特徴とする細胞培養装置。

[5] 細胞の培養状態を観察する観察部を有する細胞培養装置にお!ヽて、

前記観察部の光軸方向に広い範囲を焦点検出領域に設定し、この広い焦点検出領域を焦点検出する広域検出部と、

前記限定検出部の限定焦点検出領域より狭い限定された領域であって、前記限定検出部で検出された合焦点位置を含む領域を詳細焦点検出領域に設定し、この詳細焦点検出領域を焦点検出する詳細検出部と、

前記詳細検出部で検出された合焦点位置を含み、前記光軸方向に所定の焦点検出領域を設定し、この所定の焦点検出領域内を前記観察部の光学系を移動させながら複数枚の画像を取得する画像取得手段とを備えること、

を特徴とする細胞培養装置。

[6] 細胞培養容器を載置するステージと、前記細胞培養容器内の細胞の培養状態を観察する観察部と、前記ステージ及び前記観察部を相対移動させる移動手段とを有する細胞培養装置にぉ、て、

前記詳細検出部で検出された合焦点位置を含み、前記光軸方向に所定の焦点検出領域を設定し、この所定の焦点検出領域内を前記観察部の光学系を移動させながら複数枚の前記細胞の画像を取得する画像取得手段と、

前記移動手段を制御して前記細胞培養容器内にお!、て異なる観察ポイントに移動させ、移動後の前記観察ポイントにおヽて前記画像取得手段により前記細胞の画像を取得させる際に、移動前の観察ポイントの前記広域検出部の合焦点位置、又は、移動前の観察ポイントの前記限定検出部の合焦点位置を用いて、次の処理を実行するよう前記限定検出部、前記詳細検出部及び前記画像取得手段を制御する制御手段とを備えること、

を特徴とする細胞培養装置。