JP6543002B2 - 培養観察システム - Google Patents
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Description
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、細胞培養時の確認作業の煩わしさを低減することができる培養観察装置を提供することを目的としている。
本発明の一態様は、インキュベータ内に配置され、培養容器内のサンプルを観察する観察装置と、インキュベータ外に配置され、該観察装置と情報の授受をするステーションサーバと、該ステーションサーバと情報の授受をする端末とを備えた培養観察システムであって、前記観察装置は、光学的に透明な材質からなる容器内に収容された試料の下方から上方に向けて照明光を射出する光源部と、該光源部から射出された照明光が前記試料の上方に配置されている前記容器の天板内面によって反射されて前記試料を透過した透過光を前記試料の下方において撮影する撮影光学系とを備える培養観察システムである。
このようにすることで、ユーザは遠隔的に培養容器内部の細胞の培養状態を確認することができ、遠隔的にインキュベータ内の観察装置を操作することができる。
上記態様においては、前記ステーションサーバから前記クラウドサーバへの情報の授受は、予め決められた所定の間隔、および/または所定の画像データに対して自動で行われてもよい。
このようにすることで、試料の下方に配置された対物レンズの径方向外方に配置された光源部から試料の上方に向けて射出された照明光が、試料の上方においては反射されて、対物レンズの光軸に対して斜め上方から試料に入射し、試料を透過した透過光が撮影光学系により撮影される。試料への入射角度を適切に設定することにより、試料の像に明暗を形成することができ、細胞等の透明な被写体についても見やすい像を取得することができる。
このようにすることで、光源部から射出される照明光の径方向位置を異ならせることで、試料の上方に配置された同一の反射面によって反射された反射光の試料への入射角度を変化させることができる。すなわち、対物レンズの径方向の近い位置から射出された照明の反射光は、光軸に対して小さい角度をなして試料に入射する一方、対物レンズの径方向に遠い位置から射出された照明光の反射光は、光軸に対して大きな角度をなして試料に入射する。これにより、対物レンズの取り込み角より小さい入射角の場合は、照明ムラの少ない明視野照明とし、また対物レンズの取り込み角より大きい入射角の場合は、微細構造が強調される暗視野照明とし、さらに対物レンズの取り込み角と同等の入射角の場合は、試料が立体的に見える偏斜照明とすることができる。
このようにすることで、対物レンズの周方向に複数位置から同時に照明光が照射され、照明ムラを低減することができる。
このようにすることで、複数の光源の内のいずれかを点灯させることにより、照明光の周方向位置を決定することができる。そして、点灯させる光源の周方向位置を切り替えることにより、異なる方向から照明された試料の像を撮影することができる。特に、上記偏斜照明の像においては、異なる陰影の付き方の像を撮影することができる。
このようにすることで、光源からの照明光が遮光部材によって遮られ、開口部を通過する照明光のみが、試料の上方において反射されて試料に入射させられる。したがって、光源の点灯位置を切り替えることなく、遮光部材の開口部の位置を調節することにより、試料に入射させる反射光の方向あるいは角度を変化させることができる。
このようにすることで、拡散板によって均一に拡散された照明光を試料に照射させることができる。
このようにすることで、内部に試料を収容した天板を有する容器を光源部および撮影光学系の上方に配置するだけで、光源部から射出された照明光を容器の天板内面において反射させ、容器内の試料に照射させることができる。
このようにすることで、シャーレ(蓋なし)のように天板を有しない容器や細胞培養バッグ内に収容された試料を観察する場合において、試料の上方に反射部材を配置することにより、光源部から射出された照明光を反射部材において反射させ、容器内の試料に照射させることができる。
このようにすることで、天板を有しない容器や、反射部材を配置できない容器内に収容された試料を観察する場合において、光源部から射出された照明光を溶液の液面において反射させ、容器内の試料に照射させることができる。
本発明の第1の実施形態に係る培養観察システム100について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る培養観察システム100は、図10に示されるように、インキュベータ101内に配置された培養容器2内のサンプル(例えば細胞)をモニタリングするための観察装置103と、インキュベータ101外に配置されインキュベータ101内の観察装置103と情報を授受するステーションサーバ104と、該ステーションサーバ104と情報を授受するユーザ端末105とを備えている。
培養容器2は、例えば、細胞培養用のフラスコであって、光学的に透明な材質からなっている。
撮像部6は、ベース3内部の搭載面3aの下方に配置され、搭載面3aを上方から透過して来る光を集光する対物レンズ4と、試料Xを透過した光を撮影する撮影光学系とを備えている。
光源部5は、対物レンズ4の径方向外方に配置され、搭載面3aを透過して上方に照明光を射出する。
すなわち、対物レンズの径方向に異なる位置のLED光源7のみを点灯させることで、図1に実線で示されるように、搭載面3aおよび容器2の底面2bを下から上に向かって透過した後、容器2の天板2a内面において反射して、斜め上方から試料X、容器2の底面2bおよび搭載面3aを透過して対物レンズ4に入射する照明光の角度を、破線で示されるように切り替えることができるようになっている。
周方向に90度間隔をあけて、LED光源(光源)7、コリメートレンズ8、拡散板9をそれぞれ4個備えていてもよい。
本実施形態に係る観察装置103を用いて細胞のように透明な試料Xの観察を行うには、図1に示されるように、試料Xを容器2内に収容し、底面2bに接着させた状態で、容器2を底面2bが下側になるようにステージ3の搭載面3a上に載置する。
このようにすることで、外部からの外光が遮光部材15によって遮蔽されるため、外光が天板2aから容器2内に入射することを抑制し、効率的に観察を行うことができる。
このようにすることで、LED光源7から発せられる照明光のロスを抑制し、効率的に照明光を試料Xに照射することができる。
または、例えば、図示しないタイマーを備えており、定期的に光源部3、撮像部6および送受信部21を作動させるようになっていてもよい。
ステーションサーバ104は、観察装置から送信されたサンプルデータ(画像など)を受信し、当該サンプルデータをユーザ端末105に送信する。また、ユーザ端末105から送信された情報に基づいてインキュベータ内の観察装置103に情報を送信する。
ステーションサーバ104は、表示手段(モニタ)を備え、観察装置から送信されたサンプルデータを当該表示手段に表示してもよい。この場合ユーザ端末105がなくてもよい。
ステーションサーバ104は、図示しない入力手段(例えば、キーボード、マウス)を備え、当該入力手段により入力された情報をインキュベータ内の観察装置に送信してもよい。この場合ユーザ端末105がなくてもよい。
ステーションサーバ104は、例えば、PCである。
ユーザ端末105は、ステーションサーバ104から送信されたサンプルデータを受信し、当該サンプルデータをユーザ端末105の表示部に表示する。また、ユーザ端末105の入力部に入力された情報をステーションサーバ104に送信する。
ユーザ端末105は、例えば、PC、スマートフォン、タブレットである。
本発明の第2の実施形態に係る培養観察システム200について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る培養観察システム200は、図11に示されるように、インキュベータ101内に配置された培養容器2内のサンプル(例えば細胞)をモニタリングするための観察装置103と、インキュベータ101外に配置されインキュベータ101内の観察装置103と情報を授受するステーションサーバ104と、該ステーションサーバ104とインターネットを介して情報を授受するクラウドサーバ201と、該クラウドサーバ201とインターネットを介して情報を授受するユーザ端末105とを備えている。
ステーションサーバ104とユーザ端末105がクラウドサーバ201を介して情報の授受をする点で第1実施形態と異なっている。
観察装置103は、第1実施形態と同様である。
ステーションサーバ104は、観察装置103から送信された画像データを受信し、当該画像データをユーザ端末105に送信する。また、ユーザ端末105から送信された情報に基づいてインキュベータ101内の観察装置103に情報を送信する。
ステーションサーバ104からのクラウドサーバ201への情報の授受は、ユーザ端末105からの都度の指示に応じて行われてもよいし、予め決められた所定の間隔、および/または所定の画像データに対して自動で行われてもよい。
ステーションサーバ104は、例えば、PCである。
ユーザ端末105は、ステーションサーバ104またはクラウドサーバ201から送信されたサンプルデータ(画像など)を受信し、当該サンプルデータをユーザ端末105の表示部に表示する。また、ユーザ端末105の入力部に入力された情報をステーションサーバ104に送信する。
ユーザ端末105は、例えば、PC、スマートフォン、タブレットである。
これらのデータを画像データと紐つけて適切に表示することで、元来、作業者がインキュベータから細胞容器を取り出し、顕微鏡等を用いて細胞の様子を観察することで細胞状態を把握していたことに比べ、培養中の細胞状況をより多角的かつ定量的に把握することが可能となる。
また、クラウドサーバ201上でステーションサーバ104からアップロードされたサンプルデータを解析・分析・可視化を行ってもよい。こうすることで、観察装置103およびステーションサーバ104では実施することが出来ない解析・分析・可視化を観察装置103およびステーションサーバ104の構成、仕様を変更することなく実現することが可能となる。
本発明の一実施形態に係る観察装置100について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る観察装置100は、図13に示されるように、試料Xを収容した容器2を載置するステージ3と、該ステージ3の下方に配置され、ステージ3を上方から透過して来る光を集光する対物レンズ4を備え、試料Xを透過した光を撮影する撮影光学系6と、対物レンズ4の径方向外方に配置され、ステージ3を透過して上方に照明光を射出する光源部5とを備えている。
容器2は、例えば、天板2aを有する細胞培養フラスコであり、全体的に光学的に透明な樹脂により構成されている。
すなわち、対物レンズ4の径方向に異なる位置のLED光源7のみを点灯させることで、図13に実線で示されるように、ガラス板3aおよび容器2の底面2bを下から上に向かって透過した後、容器2の天板2a内面において反射して、斜め上方から試料X、容器2の底面2bおよびガラス板3aを透過して対物レンズ4に入射する照明光の角度を、破線で示されるように切り替えることができるようになっている。
本実施形態に係る観察装置1を用いて細胞のように透明な試料Xの観察を行うには、図13に示されるように、試料Xを容器2内に収容し、底面2bに接着させた状態で、容器2を底面2bが下側になるようにステージ3のガラス板3a上に載置する。
このようにすることで、外部からの外光が遮光部材15によって遮蔽されるため、外光が天板2aから容器2内に入射することを抑制し、効率的に観察を行うことができる。
このようにすることで、LED光源7から発せられる照明光のロスを抑制し、効率的に照明光を試料Xに照射することができる。
(項目1)
試料の下方から上方に向けて照明光を射出する光源部と、
該光源部から射出された照明光が前記試料の上方で反射されて前記試料を透過した透過光を前記試料の下方において撮影する撮影光学系とを備える観察装置。
(項目2)
上記観察装置は、前記撮影光学系が、前記試料を透過した透過光を集光する対物レンズを備え、
前記光源部が、前記対物レンズの径方向外方から前記試料の上方に照明光を射出する観察装置であってもよい。
(項目3)
上記観察装置は、前記光源部が、前記対物レンズの径方向に異なる位置から独立して照明光を射出可能である観察装置であってもよい。
(項目4)
上記観察装置は、前記光源部が、前記対物レンズの周方向に異なる位置から同時に照明光を射出可能である観察装置であってもよい。
(項目5)
上記観察装置は、前記光源部が、前記対物レンズの周囲に配列され、独立して点灯可能な複数の光源を備える観察装置であってもよい。
(項目6)
上記観察装置は、前記光源部が、前記試料の下方に配置される光源と、該光源からの照明光のうち、特定の径方向位置の照明光のみを透過させる開口部を有する遮光部材とを備える観察装置であってもよい。
(項目7)
上記観察装置は、前記光源部が、照明光を拡散させる拡散板を備える観察装置であってもよい。
(項目8)
上記観察装置は、前記試料が、光学的に透明な材質からなる容器内に収容され、
前記照明光が前記試料の上方に配置されている前記容器の天板内面によって反射される観察装置であってもよい。
(項目9)
上記観察装置は、前記照明光が、前記試料の上方に配置された反射部材によって反射される観察装置であってもよい。
(項目10)
上記観察装置は、前記試料が、溶液内に浸されており、
前記照明光が、前記溶液の上方の液面によって反射される観察装置であってもよい。
試料の下方から上方に向けて照明光を射出する射出ステップと、
該射出ステップにより射出された照明光を前記試料の上方において反射する反射ステップと、
該反射ステップにより反射された照明光を前記試料に透過させる透過ステップと、
該透過ステップにより前記試料を透過した透過光を前記試料の下方において撮影する撮影ステップとを含む観察方法。
2 容器
2a 天板
4 対物レンズ
5 光源部
6 撮影光学系
7 LED光源
9 拡散板
10 遮光部材
11 開口部
14 反射部材
21 送受信部
22 制御部
101 インキュベータ
103 観察装置
104 ステーションサーバ
105 ユーザ端末
201 クラウドサーバ
X 試料
Claims (20)
- インキュベータ内に配置され、容器内の試料を観察する観察装置と、
インキュベータ外に配置され、該観察装置と情報の授受をするステーションサーバと、
該ステーションサーバと情報の授受をする端末とを備えた培養観察システムであって、
前記観察装置は、
光学的に透明な材質からなる容器内に収容された試料の下方から上方に向けて照明光を射出する光源部と、
該光源部から射出された照明光が前記試料の上方で反射されて前記試料を透過した透過光を前記試料の下方において撮影する撮影部とを備え、
該撮影部が、前記試料を透過した透過光を集光する対物レンズを備え、
前記光源部が、前記対物レンズの径方向外方から前記試料の上方に照明光を射出する培養観察システム。 - 前記ステーションサーバおよび前記端末が、クラウドサーバを介して情報の授受をする請求項1に記載の培養観察システム。
- 前記ステーションサーバから前記クラウドサーバへの情報の授受は、前記端末からの都度の指示に応じて行われる請求項2に記載の培養観察システム。
- 前記ステーションサーバから前記クラウドサーバへの情報の授受は、予め決められた所定の間隔、および/または所定の画像データに対して自動で行われる請求項2に記載の培養観察システム。
- 前記光源部が、前記対物レンズの径方向に異なる位置から照明光を射出可能である請求項1から請求項4のいずれかに記載の培養観察システム。
- 前記光源部が、前記対物レンズの周方向に異なる位置から照明光を射出可能である請求項1から請求項4のいずれかに記載の培養観察システム。
- 前記光源部が、前記対物レンズの周囲に配列され、独立して点灯可能な複数の光源を備える請求項5または請求項6に記載の培養観察システム。
- 前記光源部が、前記試料の下方に配置される光源と、該光源からの照明光のうち、特定の径方向位置の照明光のみを透過させる開口部を有する遮光部材とを備える請求項1から請求項4のいずれかに記載の培養観察システム。
- 前記光源部が、照明光を拡散させる拡散板を備える請求項1から請求項8のいずれかに記載の培養観察システム。
- 前記照明光が、前記試料の上方に配置された反射部材によって反射される請求項1から請求項9のいずれかに記載の置培養観察システム。
- 前記試料が、溶液内に浸されており、
前記照明光が、前記溶液の上方の液面によって反射される請求項1から請求項9のいずれかに記載の培養観察システム。 - 前記光源部から射出された照明光が前記試料の上方に配置されている前記容器の天板内面によって反射されて前記試料を透過した透過光を前記試料の下方において前記撮影部が撮影する請求項1から請求項9のいずれかに記載の培養観察システム。
- インキュベータ内に配置され、容器内の試料を観察する観察装置と、
インキュベータ外に配置され、該観察装置と情報の授受をするステーションサーバとを備えた培養観察システムであって、
前記ステーションサーバは入力手段を備え、
前記観察装置は、
光学的に透明な材質からなる容器内に収容された試料の下方から上方に向けて照明光を射出する光源部と、
該光源部から射出された照明光が前記試料の上方で反射されて前記試料を透過した透過光を前記試料の下方において撮影する撮影部とを備え、
該撮影部が、前記試料を透過した透過光を集光する対物レンズを備え、
前記光源部が、前記対物レンズの径方向外方から前記試料の上方に照明光を射出する培養観察システム。 - 前記光源部が、前記対物レンズの径方向に異なる位置から照明光を射出可能である請求項13に記載の培養観察システム。
- 前記光源部が、前記対物レンズの周方向に異なる位置から照明光を射出可能である請求項13に記載の培養観察システム。
- 前記光源部が、前記対物レンズの周囲に配列され、独立して点灯可能な複数の光源を備える請求項14または請求項15に記載の培養観察システム。
- 前記光源部が、前記試料の下方に配置される光源と、該光源からの照明光のうち、特定の径方向位置の照明光のみを透過させる開口部を有する遮光部材とを備える請求項13に記載の培養観察システム。
- 前記照明光が、前記試料の上方に配置された反射部材によって反射される請求項13から請求項17のいずれかに記載の培養観察システム。
- 前記試料が、溶液内に浸されており、
前記照明光が、前記溶液の上方の液面によって反射される請求項13から請求項17のいずれかに記載の培養観察システム。 - 前記光源部から射出された照明光が前記試料の上方に配置されている前記容器の天板内面によって反射されて前記試料を透過した透過光を前記試料の下方において前記撮影部が撮影する請求項13から請求項17のいずれかに記載の培養観察システム。
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