JP7482233B2

JP7482233B2 - 試料観察装置

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Publication number: JP7482233B2
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Inventors: 栄二神田
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Description

本開示は、細胞培養培地等の媒体中に存在する細胞等の試料を観察するための試料観察装置に関する。

顕微鏡等のレンズを備える大型の試料観察装置を用いて試料を観察する場合、インキュベータ内等の限られた空間で多数の試料を同時に観察することが困難である。また、試料観察装置を小型化するための従来技術として、例えば光源をセンサの側方に配置して、光源から出射された光の反射光をセンサのセンサ面で受光して画像を生成する従来技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第６５４３００２号公報

本開示の試料観察装置は、試料を含む媒体を収容する透明な容器と、前記容器の下方に設けられ、前記容器内に向けて照射光を照射する光源部と、前記照射光が前記媒体によって散乱された散乱光を受光する受光部材と、を備え、前記受光部材は、光透過領域と受光領域とを有し、前記媒体と前記光源部との間の前記光源部に重なる位置に、位置しており、前記散乱光を通過させるスリット部材を備え、前記スリット部材は、前記媒体と前記受光部材との間に位置しており、前記受光領域の形成位置と前記スリット部材のスリット部位置とが平面視で重なる構成とされる。

また本開示の試料観察システムは、上記複数の試料観察装置と、前記複数の試料観察装置にそれぞれ接続され、前記複数の試料観察装置のそれぞれの試料観察動作を制御する複数の制御装置と、前記複数の制御装置のそれぞれと通信し、前記複数の試料観察装置の監視情報を出力する監視装置とを、備えている。

本発明の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
本開示の実施形態に係る試料観察装置の概略的構成を示す断面図である。本開示の実施形態に係る試料観察装置の概略的構成を示す断面図である。本開示の実施形態に係る試料観察装置の概略的構成を示す断面図である。本開示の実施形態に係る試料観察装置の部分拡大断面図である。本開示の実施形態に係る試料観察装置の部分拡大断面図である。本開示の実施形態に係る試料観察装置における受光部の平面図である。本開示の実施形態に係る試料観察装置における受光部の断面図である。本開示の実施形態に係る試料観察装置における受光部の形状の一例を示す平面図である。本開示の実施形態に係る試料観察装置における受光部の形状の一例を示す平面図である。本開示の実施形態に係る試料観察装置における受光部の形状の一例を示す平面図である。本開示の実施形態に係る試料観察装置における受光部の形状の一例を示す平面図である。本開示の実施形態に係る試料観察装置の変形例を示す断面図である。本開示の実施形態に係る試料観察装置における受光部の受光領域の量子効率スペクトルの一例を示す図である。本開示の実施形態に係る試料観察装置における媒体の吸収スペクトルの一例を示す図である。本開示の実施形態に係る試料観察システムを示す分解斜視図である。本開示の実施形態に係る試料観察システムを示す分解斜視図である。本開示の実施形態に係る試料観察システムの変形例を示す分解斜視図である。本開示の実施形態に係る試料観察システムの変形例を示す分解斜視図である。

以下、図面を用いて本開示の実施形態に係る試料観察装置について説明する。

＜試料観察装置＞
（第１実施形態）
図１Ａおよび図１Ｂは、第１実施形態の試料観察装置１００の概略構成を示す断面図である。第１実施形態に係る試料観察装置１００は、光源部１０と、容器２０と、受光部材４０とを備える。図１Ｂは図１Ａの変形例である。図１Ｂに示すように、試料観察装置１００は、媒体８０と受光部材４０との間に位置しているスリット部材３０を備える構成であってもよい。スリット部材３０を備える構成である場合、受光部材４０の受光領域４２に対応してスリット部３１を配置することができる。その結果、例えば、隣接する受光領域４２によって受光されるべきである、細胞壁等によって散乱された散乱光等を受光することを抑えることができる。スリット部材３０は、スリット部３１および遮光部３２を備える。受光部材４０は、光透過領域４１および受光領域４２を備える。

図１Ａの構成において、容器２０と受光部４０と光源部１０が互いに密着していてもよい。この場合、試料観察装置１００が薄型化されコンパクトな構成となる。また、各部材間に空間部がないことから、光源部１０からの出射光が減衰することを抑えることができる。図１Ｂの構成についても、同様に容器２０とスリット部材３０と受光部４０と光源部１０が互いに密着していてもよい。

試料観察装置１００は、受光部材４０が媒体８０と光源部１０との間に位置している。これによって、受光部材４０を媒体８０と光源部１０との間の極めて狭い設置部位、設置空間に設置することができる。その結果、試料観察装置１００および試料観察システム１０１を小型化することができる。また、容器２０の下方に容器２０内に向けて照射光を照射する光源部１０を設けている。これによって、試料７０および媒体８０に光を均一に照射し、均質な画像を得ることが可能となる。

光源部１０は、容器２０中の媒体８０に向けて第１照射光ＩＬ１を出射する機能を有する。光源部１０としては、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子、電界発光装置（ＥＬ装置）、蛍光灯、半導体レーザ素子等のレーザ光発光装置等を採用することができる。光源部１０は、ＬＥＤ、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、半導体レーザ素子等の発光素子を複数マトリックス状に配列した面発光型であってもよい。また、光源部１０は、拡散板または導光板を含むように構成されてもよい。光源部１０が導光板を備える場合、導光板の１つの端面に少なくとも１個の発光素子を配置した端面発光型であってもよい。

変形例の場合、光源部１０は、受光部材４０を挟んでスリット部材３０と対向する位置に設けられる。これによって、光源部１０、スリット部材３０、および受光部材４０を大きな占有空間を要せずにコンパクトに配置することができる。

図２および図３に示されるように、光源部１０から出射された照射光（以下、第１照射光ともいう）ＩＬ１の一部は、受光部材４０の光透過領域４１を透過し、容器２０に収められた媒体８０で散乱する。散乱した第１散乱光ＳＬ１のうち水平面に垂直な第１垂直光ＶＬ１の一部は、スリット部材３０のスリット部３１を通過して、受光部材４０の受光領域４２で受光される。第１垂直光ＶＬ１は、試料７０に遭遇すると散乱されるので、スリット部３１がある場合には、その部位に試料７０が存在する（図２）とスリット部３１を通過した第１通過光ＰＬ１の光量は、スリット部３１の部位に試料７０が存在しない場合（図３）に比べて減少する。これによって、試料７０による第１垂直光ＶＬ１の散乱強度を光検出強度の差として検知することができるので、スリット部３１の部位における試料７０の有無を検出することができる。スリット部３１の部位に試料７０が存在しない場合に受光領域４２で受光される光量Ｉ１を下記の式（１）に示し、スリット部３１の部位に試料７０が存在する場合に受光領域４２で受光される光量Ｉ１’を下記の式（２）に示す。

Ｉ₀－Ｂ＝Ｉ₁ ・・・（１）

Ｉ₀－（Ｂ＋Ａ）－ＳＬ＝Ｉ₁´ ・・・（２）

ここで、Ｉ_０は第１垂直光ＶＬ１の量を示し、Ａは試料７０によって吸収された光の量を示し、Ｂは媒体８０によって吸収された光の量を示し、ＳＬは試料７０によって散乱した光の量を示し、Ｉ_１およびＩ_１’は、受光領域４２によって受光された光の量を示す。なお、試料７０を透過し散乱されずに直進する光の量は、Ｉ_０－（Ｂ＋Ａ）で表される。

光源部１０は、容器２０の下方に設けられている。これにより、光源部１０を容器２０の上方または側方に設ける場合よりも、試料７０と光源部１０との間の距離および試料７０と受光部材４０との間の距離の双方を短くすることができるので、試料７０を高感度に検出することが可能となる。また、第１垂直光ＶＬ１は、図２に示すように、光透過領域４１を透過し、試料７０の媒体８０との境界面（細胞であれば細胞壁面）にほぼ垂直に入射する光である。そして、第１垂直光ＶＬ１は上記境界面で正反射した反射率の高い反射光成分を生じることから、受光部材４０は光強度の高い第１垂直光ＶＬ１を受光できる。その結果、試料７０を高感度に検出することが可能となる。

受光部材４０の受光領域４２は、例えば６００ｎｍ程度以上の厚さを有する、光電変換層としてのアモルファスシリコン層を有することから、少なくとも可視光領域での光透過性は有していない。しかし、光電変換層が薄くなると、可視光領域での光透過性を有する場合もある。その場合、光透過領域４１は受光領域４２よりも透過率が高い領域であり、透過率８０％～９０％程度の透過領域ということもできる。

図２および図３に示すように、受光部材４０は、光源部１０の側に遮光部材４４を備えている構成であってもよい。この場合、受光部材４０によって光源部１０の第１照射光ＩＬ１が受光され、第１垂直光ＶＬ１の検出が困難になったり不能になることを防ぐことができる。受光部材４０が板状体である場合、受光部材４０の光源部１０の側の面に遮光部材４４が積層されていてもよい。遮光部材４４は、例えば、黒色の顔料または染料を含む黒色樹脂層（ブラックマトリックス層）であってもよく、クロム（Ｃｒ）層等の黒色金属層であってもよく、黒色等の暗色系の色を有する色付きガラス板、色付きプラスチック板であってもよい。また、遮光部材４４は、黒色金属フィルム、黒色金属シート等であってもよい。さらに、第１照射光ＩＬ１が受光領域４２に入射することを防ぐ目的のためには、若干の反射性を有する金属フィルム、金属シート等であってもよい。

遮光部材４４は、平面視において受光領域４２を内包する構成であってもよい。即ち、平面視において、遮光部材４４の外縁が受光領域４２の外縁よりも大きくてもよい。この場合、受光部材４０によって光源部１０の第１照射光ＩＬ１が受光され、第１垂直光ＶＬ１の検出が困難になったり不能になることを、より効果的に防ぐことができる。

受光領域４２は、下部電極と、下部電極上に位置する光電変換層と、光電変換層上に位置する上部電極と、を備え、下部電極は遮光部材４４を兼ねる構成であってもよい。この場合、受光部材４０と別個の遮光部材４４を設ける必要がなく、受光部材４０が薄型化される。例えば、下部電極はモリブデン、アルミニウム等から成り、光電変換層はアモルファスシリコン層等から成り、上部電極はＩＴＯ等から成る。

スリット部３１と受光領域４２とは、平面視で重なる位置に設けられてもよい。この場合、スリット部３１を通過した第１通過光ＰＬ１を受光領域４２によって高感度に受光できる。また、スリット部３１の部位に試料７０が存在する場合における受光領域４２の受光強度（光電変換による電流値：Ｉｐ１）と、上記部位に試料７０が存在しない場合における受光領域４２の受光強度（光電変換による電流値：Ｉｐ０）との差（＝Ｉｐ１－Ｉｐ０）を大きくすることができる。

容器２０は、試料７０および媒体８０を収容する役割を有する。容器２０は、外部から内部が観察できるように、光学的に透明な材料、例えばプラスチック、ガラス等の材料から形成される。容器２０の形状、大きさ等は特には限定されない。容器２０は、蓋６０を備え、試料７０および媒体８０を収容するための収容部を複数有することが好ましい。また、容器２０は、底を備えていてもよく、図１Ｃに示すように底を備えていなくてもよい。容器２０が底を備えていない場合、容器２０は、媒体８０を保持するために受光部材４０と密着して構成されていてもよい。容器２０が底を備えていない場合、光源部１０から出射された第１照射光ＩＬ１の減衰が小さくなるとともに、第１垂直光ＶＬ１を受光する受光部材４０の受光効率が向上する、という効果を奏する。容器２０が底を備えていない場合であってスリット部材３０を備えている場合、容器２０は、媒体８０を保持するためにスリット部材３０と密着して構成されていてもよい。容器２０は、容器本体部に対して着脱可能な底部を備えていてもよい。そして、例えば、容器本体部から取り外した底部の上面（媒体８０側の面）上にスリット部材３０を設置してもよく、底部の下面（媒体８０と反対側の面）上にスリット部材３０を設置してもよい。スリット部材３０を設置した底部を容器本体部に取り付けて、その後の使用に供することができる。受光部材４０も同様にして底部に設置できる。即ち、スリット部材３０および受光部材４０の底部に対する設置が容易になる。

容器２０は、試料７０および媒体８０を収容していない状態で試料観察装置１００に取り付けられており、その後試料７０および媒体８０を供給されてもよい。容器２０は、試料７０および媒体８０を収容した状態で試料観察装置１００に取り付けられてもよい。容器２０は、観察が終了すれば、試料観察装置１００から取り外すことができ、試料７０および媒体８０を回収し、洗浄した後、再び試料観察装置１００に取り付けて使用することもできる。つまり、容器２０は、試料観察装置１００に対して着脱可能に構成されてもよい。また。容器２０は、光源部１０に対して着脱可能に構成されてもよい。具体的には、試料観察装置１００は、容器２０を光源部１０に対して着脱させる着脱部材２１（図１０に示す）を備えていてもよい。着脱部材２１は、光源部１０を収容する箱状、トレイ状の収容部材であり、その収容部材の底面の周縁部に容器２０の底部が嵌め込まれる側壁部、段差部等がある構成等であってもよい。

スリット部材３０は、光源部１０から出射された第１照射光ＩＬ１が容器２０中の媒体８０によって散乱された第１散乱光ＳＬ１のうち水平面に垂直な第１垂直光ＶＬ１のみが通過するように構成されていてもよい。第１垂直光ＶＬ１のうち遮光部３２で遮光されず、スリット部３１を通った光を第１通過光ＰＬ１とする。第１通過光ＰＬ１は、受光領域４２で受光される。

スリット部材３０は、１つのスリット部３１のみを有してもよく、複数のスリット部３１を有してもよい。スリット部材３０が１つのスリット部３１を有する場合、スリット部３１の形状は、平面視において、例えば、十字形、渦巻状、格子状、円形、楕円形、三角形、正方形、長方形等であってもよい。スリット部材３０が複数のスリット部３１を有する場合、スリット部３１の形状は、平面視において、例えば長方形であってもよい。スリット部３１の形状は、試料７０および媒体８０の性質に応じて適切に選択される。スリット部材３０が複数のスリット部３１を有する場合、複数のスリット部３１間で測定値を平均化処理することによって、より精密に測定することができるので、媒体８０全体に存在する試料７０をより正確に観察することができる。

スリット部材３０の遮光部３２は、試料７０で散乱した光、および媒体８０で散乱した光のうち水平面に垂直な光以外の光がスリット部３１を通過し、受光領域４２に受光されることを抑える役割を有する。遮光部３２は、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等の透明な基板の下面に、スリット部３１以外の部位にクロム（Ｃｒ）層等の黒色金属層、黒色樹脂層（ブラックマトリックス）等から成る遮光性材料を配置して形成することができる。また、遮光部３２は、スリット部材３０の上面のうちスリット部３１以外の部位に遮光性材料を配置して形成されてもよい。遮光部３２は、透明な基板の受光部材４０側の面、もしくは透明な基板の受光部材４０とは反対側の面に形成されてもよく、透明な基板の両側の面に形成されてもよい。

スリット部材３０は、図２，３に示すように、複数設けられてもよい。例えば、第１スリット部材３０ａおよび第２スリット部材３０ｂが設けられる場合、第１スリット部材３０ａが容器２０側に位置し、第２スリット部材３０ｂが光源部１０側に位置する。第１スリット部材３０ａの底面と、第２スリット部材３０ｂの上面とは、試料７０によって散乱された散乱光をより効果的に遮光するように、間隔を開けて配置されてもよい。第１スリット部材３０ａと、第２スリット部材３０ｂとの形状は実質的に同一であることが好ましく、平面視で実質的に同一位置に設けられることが好ましい。第１スリット部材３０ａの底面と、第２スリット部材３０ｂの上面との間の距離は、好ましくは１～１００μｍである。これによって、試料７０によって散乱された散乱光を十分に遮光することが可能となる。試料７０によって散乱された散乱光が第１スリット部材３０ａおよび第２スリット部材３０ｂを通過し、受光領域４２に受光されてしまうことを効果的に抑えることが可能となる。また、或るスリット部３１（例えば、スリット部３１１とする）の直上に位置する細胞の細胞壁等によって散乱された散乱光が、スリット部３１１に隣接するスリット部３１（例えば、スリット部３１２とする）の直下に位置する受光部材４０によって受光されることを、抑えることもできる。即ち、隣接するスリット部３１１，３１２間でクロストーク的な信号の干渉が発生することを抑えることもできる。

受光部材４０は、光源部１０とスリット部材３０との間に設けられる。受光部材４０は、光源部１０から出射された第１照射光ＩＬ１の一部を透過させ、スリット部材３０を通過した第１通過光ＰＬ１を受光する役割を有する。受光部材４０は、スリット部材３０の幅方向および長手方向の寸法よりも大きな幅方向および長手方向の寸法を有してもよい。また、受光部材４０は、スリット部材３０と一体化した基板として構成されてもよい。

受光部材４０は、光源部１０から出射された第１照射光ＩＬ１が透過する光透過領域４１と、第１通過光ＰＬ１を受光する受光領域４２とを含む。光透過領域４１は、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等の透明な基板から形成されてもよい。受光領域４２は、例えば、シリコンフォトダイオード等の受光素子を採用することができる。フォトダイオードは、薄膜トランジスタなどの薄膜技術を応用することによって作製することが可能であるので、安価にかつ大量に生産することができる。受光領域４２は、ガラス基板、プラスチック基板等から成る基体の上面に設けられてもよい。受光部材４０の一例を図４および図５に示す。

受光部材４０は、図４に示すように、ＰＩＮ構造フォトダイオード等から成る受光領域４２と、受光領域４２で光を光電変換して得られた電荷をスイッチイングして外部に取り出す薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）２０１と、受光領域４２に定電圧のバイアス電圧を供給するバイアス電極２０６を備える。ＴＦＴ２０１は、ゲート電極２０１ｇと、ソース電極２０１ｓと、ドレイン電極２０１ｄと、を備え、ゲート電極２０１ｇはゲート配線２０２に接続され、ドレイン電極２０１ｄはドレイン配線２０３に接続されている。バイアス電極２０６はバイアス配線２０５に接続されている。

また受光部材４０は、図５に示すように、ガラス基板等の基板上に順次積層された、第１絶縁層２１１～第１１絶縁層２２１を備える。第１絶縁層２１１～第１１絶縁層２２１は、酸化珪素（ＳｉＯ₂）、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）等の無機絶縁層、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機絶縁層から成る。例えば、第１絶縁層２１１～第３絶縁層２１３、第５絶縁層２１５～第７絶縁層２１７、および第９絶縁層２１９は、厚みが薄い絶縁層であり、無機絶縁層から成っていてもよい。第４絶縁層２１４、第８絶縁層２１８、第１０絶縁層２２０、および第１１絶縁層２２１は、厚みが厚い絶縁層であり、有機絶縁層から成っていてもよい。

ＴＦＴ２０１は、第１絶縁層２１１、第２絶縁層２１２、および第３絶縁層２１３の層間に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等の薄膜形成法によって形成されて配置されており、ソース電極２０１ｓがスルーホール２０７を介して受光領域４２の下部電極４２ａに接続されている。ＴＦＴ２０１は、半導体層のゲート部の上下にゲート電極２０１ｇが配置されたダブルゲート構造を有しているが、シングルゲート構造であってもよい。受光領域４２は、第６絶縁層２１６～第７絶縁層２１７の層間に薄膜形成法によって形成されて配置されており、アルミニウム等から成る下部電極４２ａと、下部電極４２ａ上のアモルファスシリコン等から成る光電変換層としての半導体層４２ｂと、半導体層４２ｂ上のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明電極から成る上部電極４２ｃと、を備える。上部電極４２ｃは、バイアス電極２０６およびスルーホール２０８を介してバイアス配線２０５に接続されている。

図５の例は、受光領域４２上に、第１スリット部材３０ａおよび第２スリット部材３０ｂが、薄膜形成法によって直接積層された構成であるが、この構成に限らない。

受光部材４０は、容器２０内の底面上に設けられてもよく、この場合、スリット部材３０は、受光部材４０の直上に設けられてもよい。この場合、スリット部材３０および受光部材４０は、容器２０に収められた媒体８０中に設けられる。スリット部材３０および受光部材４０は、試料７０および媒体８０を洗浄して取り除く手間を省くために使い捨て製品として作製されてもよい。

受光部材４０は、光源部１０と、容器２０との間に設けられてもよく、この場合、スリット部材３０は、容器２０内の底面上に設けられてもよい。この場合、スリット部材３０は、容器２０に収められた媒体８０中に設けられる。これによって、受光部材４０に、試料７０および媒体８０が付着することを回避することが可能となるので、受光部材４０を、洗浄することなく繰り返し使用することが可能となる。スリット部材３０は、試料７０および媒体８０を洗浄して取り除く手間を省くために使い捨て製品として作製されてもよい。

受光部材４０の上面とスリット部材３０の底面との間の距離は、５０μｍ～１０００μｍであってもよい。これによって、試料７０によって散乱した散乱光のうちスリット部材３０のスリット部３１を通過した散乱光が受光領域４２に受光されず、受光領域４２を避けて通り過ぎるので、受光領域４２が散乱光を受光することを確実に防ぐことが可能となる。よって、試料７０をさらに正確に検出することが可能となる。

受光部材４０は、１つの光透過領域４１と、複数の受光領域４２とを含んでもよい。図６および図７に示されるように、複数の受光領域４２は平面視において正方形状であってもよく、光透過領域４１の面積が複数の受光領域４２の合計面積よりも大きいことが好ましい（図７）。光透過領域４１の面積が複数の受光領域４２の合計面積よりも大きくなるように設定することによって、第１照射光ＩＬ１を十分に透過させることができ、媒体８０で十分に散乱させることができるので、試料７０を十分に照らすことが可能となる。受光領域４２の平面視における形状は、長方形状、円形状、楕円形状、六角形状等の多角形状等の種々の形状であってもよいが、線対称、点対称等の対称性を有する形状が好適である。その場合、受光領域４２の平面視における受光特性、受光分布に偏りが生じにくくなる。また、受光領域４２の平面視における形状が六角形状である場合、最密配置に適した形状である点、即ち高解像度に適した形状である点で好適である。

複数の受光領域４２は、スリット部３１の数と同じ数だけ備えられてもよい。また、各受光領域４２の幅方向および長さ方向の寸法は、各スリット部３１の幅方向および長さ方向の寸法と実質的に等しくてもよい。各受光領域４２は、各スリット部３１の幅方向および長さ方向において平面視で実質的に同一位置となるように配置されることが好ましい。また、１つのスリット部３１に複数の受光領域４２が対応していてもよい。この場合、複数の受光領域４２のそれぞれにアドレスを付すか、複数の受光領域４２で得られた信号のそれぞれにアドレスを付すことによって、各スリット部３１に対応する信号を区別することができる。

複数の受光領域４２は、図８に示されるように、平面視において矩形状の枠状であってもよい。これによって、光透過領域４１の面積を十分に広く確保することと、広範囲の領域の光を受光することとを両立することができるので、試料７０を高範囲で高感度に検出することが可能となる。受光領域４２の平面視における形状は、円形状の枠状、楕円形状の枠状、六角形状の枠状等の多角形状の枠状等の種々の形状であってもよいが、線対称、点対称等の対称性を有する形状が好適である。その場合、受光領域４２の平面視における受光特性、受光分布に偏りが生じにくくなる。また、受光領域４２の平面視における形状が六角形状の枠状である場合、最密配置に適した形状である点、即ち高解像度に適した形状である点で好適である。

受光部材４０は、図９に示すように、複数の光透過領域４１と複数の受光領域４２とを組み合わせた、複数の受光領域ユニット４３を含んでいてもよい。好ましくは、受光領域ユニット４３は、平面視において格子状の光透過領域４１と、該格子状の光透過領域４１によって区画された、平面視において正方形状の複数の受光領域４２とを含む。また、受光領域ユニット４３は、平面視において格子状の４つの光透過領域４１と、平面視において正方形状の９つの受光領域４２とを含んでいてもよい。正方形状の受光領域４２は、陽極電極によって接続される。陽極電極は、光透過率を向上させるためにＩＴＯ等から成る透明電極であることが好ましい。これによって、光透過領域４１の合計面積に対して受光領域４２の合計面積が小さくても、広い領域で分散して光を受光することが可能となり、試料７０を広範囲で高感度に検出することが可能となる。また、受光部材４０における光透過領域４１の合計の面積を大きくすることができるとともに、媒体８０を第１照射光ＩＬ１によって均一に照射することができる。

本実施形態の変形例として、試料観察装置１００は、光源部１０、スリット部材３０および受光部材４０の組み合わせを複数備えていてもよく、例えば、光源部１０、スリット部材３０、および受光部材４０を含む第１セットを容器２０の下方に備え、光源部１０、スリット部材３０、および受光部材４０を含む第２セットを容器２０の側方に備えていてもよい。なお、第２セットの受光部材４０は、媒体８０で散乱した散乱光のうち、水平面に平行な光を受光するように構成される。光源部１０、スリット部材３０および受光部材４０の組み合わせを複数備える構成を採用することによって、試料７０をより正確に検出することが可能となる。

また、容器２０が複数の収容部を備える場合、収容部ごとに少なくとも１つの第１セットを備えていることが好ましい。これによって、収容部ごとに試料７０を検出することが可能となる。各収容部は、さらに少なくとも１つの第２セットを備えていてもよい。これによって、収容部ごとに試料７０をより正確に検出することが可能となる。

本実施形態の変形例として、図１０に示すように、試料観察装置１００は、反射部材５０を備えていてもよい。反射部材５０は、容器２０の上方に通り抜けようとする第１照射光ＩＬ１を、媒体８０の側に反射、散乱させる役割を有する。これにより、第１照射光ＩＬ１の利用効率が向上する。反射部材５０は、容器２０を挟んで光源部１０に対向する位置に設けられる。例えば、反射部材５０は、容器２０に備えられた蓋６０の内面に取り付けられてもよい。反射部材５０によって反射された第１照射光ＩＬ１は、第２散乱光ＳＬ２を生ずる。第２散乱光ＳＬ２のうち水平面に対して垂直な光を第２垂直光ＶＬ２とし、第２垂直光ＶＬ２のうち遮光部３２で遮光されず、スリット部３１を通った光を第２通過光ＰＬ２とする。第２通過光ＰＬ２は、受光領域４２で受光される。

反射部材５０は、第１照射光ＩＬ１を反射させることができればよく、例えば、アルミニウム、銀等の反射率の高い金属箔等から形成されてもよく、アルミニウム、銀等の反射率の高い金属層を蒸着法等によって形成されてもよい。反射部材５０を備えることによって、第１通過光ＰＬ１に加えて第２通過光ＰＬ２を受光領域４２で受光することが可能となるので、試料７０を高感度に検出することが可能となる。

本実施形態の変形例として、図１４および図１５に示すように、光源部１０は、容器２０の一部のみに照射光（以下、第２照射光ＩＬ２ともいう）を照射してもよい。例えば、容器２０が複数の収容部を備える場合、光源部１０は、各収容部ごとに第２照射光ＩＬ２を照射してもよい。即ち、容器２０は、複数の被照射領域としての収容部を備え、光源部１０は、複数の収容部を個別に照射してもよい。一度に第２照射光ＩＬ２で照らされる収容部の数は、特に限定されず、１つの収容部のみが順番に照らされてもよく、複数の収容部のセットが順番に照らされてもよく、１つの収容部と複数の収容部のセットとが所定の順番で照らされてもよい。容器２０全体が一度に照らされないことによって、光源部１０のピーク消費電力を抑制することが可能となる。

本実施形態の変形例として、本実施形態の試料観察装置１００は、媒体８０のｐＨ値を受光部材４０の受光領域４２で測定するように構成されてもよい。即ち、受光部材４０は、細胞培養培地等の媒体８０によって散乱された散乱光の媒体８０における透過率に基づいて、媒体８０のｐＨ値を測定する信号を取得する構成であっていてもよい。本変形例において、媒体８０のｐＨ値は、試料７０によって変化させられる。媒体８０は、ｐＨ指示薬を含んでおり、媒体８０のｐＨ値の変化に応じて媒体８０の色、すなわち透過率が変化するように構成される。試料７０が存在しない部位の受光領域４２は、試料７０による光の散乱の影響を受けないので、媒体８０の透過率の変化を測定することに適している。測定された透過率は、予め作成された透過率およびｐＨ値のルックアップテーブルと比較され、媒体８０のｐＨ値が算出される。また、媒体８０の透過率の変化に代えて、媒体８０の吸光度または光学濃度（Optical density: OD）の変化からｐＨ値を測定することも可能である。

媒体８０のｐＨ値を測定する信号を取得する受光部材４０は、媒体８０における試料７０が存在しない部位の受光領域４２の信号、即ち試料不存在部位の信号、を取得することがよい。試料不存在部位の信号を予めルックアップテーブル等の記憶部に記憶しておき、記憶部の参照信号と比較することによって試料７０が存在しない部位の受光領域４２を特定してもよい。

また、平面視において試料７０が比較的少ない媒体８０の周縁部に対応する位置に、媒体８０のｐＨ値を測定する信号を取得するための受光領域４２を配置してもよい。特に測定の初期においては、媒体８０に含まれる試料７０としての細胞の数がきわめて少ないことから、媒体８０の周縁部に対応する位置には試料７０がほぼ確実に存在しない。また、測定の全期間を通じて、媒体８０の周縁部に対応する位置には試料７０が存在しない受光領域４２が存在する確率が高い。

また、容器２０に、媒体８０は行き来できるが試料７０は入り込めない仕切り空間部を設けてもよい。平面視においてこの仕切り空間部に対応する位置に、媒体８０のｐＨ値を測定する信号を取得するための受光部材４０を配置してもよい。仕切り空間部は、仕切り壁の上端が媒体８０の液面下であって液面近傍に達する高さを有する構成であってもよく、仕切り壁に媒体８０は通過できるが試料７０は通過できない大きさの微細な貫通孔を形成しておく構成であってもよい。仕切り空間部は、平面視において試料７０が比較的少ない媒体８０の周縁部に対応する位置に、位置していてもよい。

「ルックアップテーブル」とは、媒体８０の吸光度とｐＨ値との関係等を示したデータ、例えば記憶部（メモリ部）に記憶されたデータを表す。この記憶部は、パーソナルコンピューター（ＰＣ）、独立型の大容量記憶装置、ＵＳＢメモリ等の携帯型メモリ装置等に備わった、記憶回路（メモリ回路）、ＩＣ、ＬＳＩ等のメモリ部であってよい。

媒体８０のｐＨ値の測定には、受光領域４２をＰＩＮ構造のアモルファスシリコンフォトダイオードとして形成することが好ましい。ＰＩＮ構造のフォトダイオードとは、三層構造のフォトダイオードであり、ＰＮ接合の間にＩ層（Intrinsic Layer）を有し、ＰＩＮの三種類の半導体を接合したフォトダイオードである。ＰＮ構造のフォトダイオードではＰＮ接合付近に電子もホールもない空乏層が生じるが、ＰＩＮ構造のフォトダイオードでは空乏層の代わりに電子もホールもないＩ層を予め作製した構造である。

フォトダイオードに使用される材料は、例えば、シリコン、ゲルマニウム、インジウム、ガリウム、ヒ素、硫化鉛等が使用されてもよい。これらの材料は、検出される光の波長によって適切に選択される。シリコンは、１９０～１１００ｎｍの波長の光を吸収する。ゲルマニウムは、４００～１７００ｎｍの波長を吸収する。インジウム、ガリウムおよびヒ素は、８００～２６００ｎｍの波長の光を吸収する。硫化鉛は、１０００～３５００ｎｍ未満の波長の光を吸収する。

アモルファスシリコンとは、非晶質シリコンを表し、結晶シリコンと比べて高い吸光係数を有する。アモルファスシリコンフォトダイオードは、図１１に示されるように、約５６０ｎｍ付近の波長で最も高い量子効率（内部量子効率）を示す。図１１において、黒丸印は受光面側にあるＰ＋層の厚みが１０ｎｍであるときの量子効率を示し、黒四角印はＰ＋層の厚みが２０ｎｍであるときの量子効率を示し、黒三角印はＰ＋層の厚みが３０ｎｍであるときの量子効率を示す。Ｐ＋層の厚みが増大すると、緑色光の波長域以外の波長域の光に対する量子効率が低減される傾向があり、好適である。したがって、Ｐ＋層の厚みを１０ｎｍ以上とすることがよく、より好適には２０ｎｍ以上がよく、さらに好適には２０ｎｍ～３０ｎｍがよい。

媒体８０のｐＨ値の測定には、受光された第１通過光ＰＬ１のうち単色光の吸光度を測定することが好ましい。「単色光」とは、１種類の波長または所定の波長域のみを含む光であって、スペクトルによってそれ以上分解しない光を表す。単色光は、例えば、赤色光または赤色光域、青色光または青色光域、緑色光または緑色光域であってもよい。単色光は、好ましくは緑色光または緑色光域である。所定の波長域は、例えば中心波長を含む幅をもった波長域であり、中心波長±波長帯域幅で表される。緑色光の波長としては約５６０ｎｍが好ましく、緑色光域の波長域としては約５６０ｎｍ±４０ｎｍが好ましく、約５６０ｎｍ±２０ｎｍがさらに好ましい。単色光の波長域の光を受光することにより、受光感度が高くなるので好適である。

媒体８０のｐＨ値の変化に伴う吸光度の変化の一例を図１２に示す。図１２において、符号の１（実線）は新しい媒体８０の吸光度を表し、符号の２（点線）および符号の３（一点鎖線）は一定時間経過後にｐＨが低下した媒体８０の吸光度を表し、符号の４（二点鎖線）はさらにｐＨが低下した媒体８０の吸光度を表す。

「ｐＨ指示薬」は、ｐＨ値に応じて色が変化する試薬を表し、例えば、メチルオレンジ、ブロモフェノールブルー、ブロモクレゾールグリーン、ブロモチモールブルー、フェノールレッド、チモールブルー、フェノールフタレイン等であってもよい。ｐＨ指示薬は、媒体８０に予め加えられており、媒体８０のｐＨ値の変化に伴った吸光度の変化を測定してもよく、媒体８０の吸光度を測定する直前に媒体８０に加えられてもよい。

ｐＨ指示薬は、媒体８０のｐＨ値が低下すると所定の波長域における吸収ピークが減少し、上記所定の波長域において受光領域４２の量子効率が最も高いことが好ましい。これによって、吸収ピークの減少を高感度に検出することが可能となり、媒体８０のｐＨ値を高感度かつ高精度に測定することが可能となる。

本実施形態の試料観察装置１００において、試料７０は、入射する光を散乱させることができる物質であれば検出可能である。試料７０は、例えば細胞であってもよい。細胞の種類は、特に限定されるものではなく、動物細胞、植物細胞、酵母細胞、細菌細胞等であってよい。動物細胞としては、筋肉細胞、肝臓等の内臓細胞、リンパ球、単球および顆粒球等の血液細胞、神経細胞、免疫細胞、人工多能性幹細胞（ｉＰＳ細胞：induced Pluripotent Stem Cell）等がある。これらの細胞は、組織由来の初代細胞であってもよく、継代培養細胞であってもよい。細胞は、大腸菌細胞等の原核細胞であってもよく、動物細胞、植物細胞等の真核細胞であってもよい。細胞は、例えば、正常細胞、または腫瘍細胞等の異常細胞であってもよく、遺伝子導入された細胞等の人工的に作製された細胞であってもよい。また、細胞は、生体組織の一部として培養される細胞であってもよい。細胞培養は、接着培養であってもよく、浮遊培養であってもよい。

また細胞は、再生医療にとって好適な幹細胞であってもよく、幹細胞は、ｉＰＳ細胞等の多能性幹細胞、間葉系幹細胞（Mesenchymal Stem Cell：ＭＳＣ）等の体性幹細胞であってもよい。ｉＰＳ細胞は、人間の皮膚等の体細胞に、数種類の遺伝子を導入して培養することによって、ＥＳ細胞（Embryonic Stem Cell：胚性幹細胞）のように様々な組織および臓器の細胞に分化できる分化万能性（pluripotency）と、***増殖を経てもそれを維持できる自己複製能、即ちほぼ無限に増殖する能力と、を持たせた細胞である。間葉系幹細胞は、人が持つ幹細胞のひとつであり、骨髄、脂肪、皮膚など全身の様々な場所に存在している。間葉系幹細胞は、脂肪、骨、軟骨に分化できる細胞であり、また肝細胞、神経細胞等の組織細胞へも分化することができる。間葉系幹細胞は、骨髄由来のもの、脂肪由来のもの等がある。間葉系幹細胞は、ｉＰＳ細胞と比較して、移植しても拒絶反応が起きにくいという免疫調整機能が備わっているという利点がある。また間葉系幹細胞は、腫瘍化のリスクも少ないという利点がある。従って、細胞は、再生医療にとってより好適な間葉系幹細胞であってもよい。

本実施形態の試料観察装置１００は、増殖能力の高いｉＰＳ細胞および間葉系幹細胞の増殖数の管理に好適に用いることができる。

媒体８０は、試料７０を保持することができればよく、液体でも固体でもよい。媒体８０は、試料７０に応じて適切に選択される。例えば、試料７０が細胞である場合、媒体８０は、培地であってもよい。培地（以下、細胞培養培地ともいう）は、細胞の培養において、培養対象の細胞に生育環境を提供するものであり、ブドウ糖等の炭素源、ペプトン、硫酸アンモニウム等の窒素源、アミノ酸、ビタミン、リン酸塩等の無機塩類等の栄養素の供給源となるものである。また、細胞の増殖に必要な足場（増殖の基礎部）を与えるものでもある。具体的には、培地としては、細胞の培養に必要な上記の栄養成分を含む液体から成る液体培地、またはその液体に寒天、ゼラチン等を加えて固形化した固形培地がある。本実施形態の試料観察装置１００においては、細胞が平面的（２次元的）に移動してスリット部３１を横切るのに好適な光透過性の液体培地が好ましいが、細胞が２次元的に若干移動可能であってもよく、スリット部３１の上方で重なるように３次元的に増殖することが可能な光透過性の固形培地であってもよい。

試料７０として細胞を用い、媒体８０として培地を用いる場合、容器２０は、例えば、シャーレ、フラスコ、マルチウェルプレート等の市販の細胞培養容器であってもよい。これらの細胞培養容器は通常、蓋を備えており、透明な樹脂で作製されている。細胞培養容器は、細胞が増殖するのに適切なスペースを１つ以上有する。例えば、シャーレであれば幅または直径が数ｃｍ～数１０ｃｍ程度、高さが数ｍｍ～数ｃｍ程度であり、フラスコであれば幅または直径が数ｃｍ～数１０ｃｍ程度、高さが５ｃｍ～数１０ｃｍ程度であり、マルチウェルプレートであれば幅または直径が数ｃｍ～数１０ｃｍ程度、高さが０．５ｃｍ～数ｃｍ程度である。また、マルチウェルプレートは、１つのウェルの平面視形状が円形、正方形等の四角形、五角形、六角形等の多角形等であってもよい。円形は細胞の等法的な増殖に適した形状であり、細胞が増殖しやすいという利点がある。六角形はウェルの最密配置に適した形状であり、マルチウェルプレートの小型化に有利である。

本実施形態の一例として、試料観察装置１００を細胞数の管理に用いる場合について以下に説明する。

細胞培養の初期において細胞（試料７０）が十分に増殖していない場合には、細胞培養容器中の細胞数は少ないので、細胞による散乱によって減少する光量は少なく、第１垂直光ＶＬ１は、ほとんど散乱することなく受光領域４２に受光される。細胞が十分に増殖していれば、細胞培養容器中には多数の細胞が密集しているので、第１垂直光ＶＬ１は、細胞で散乱し、受光領域４２に受光される光の量はわずかである。細胞培養容器中において十分に細胞が増殖した際に、細胞の増殖数に対応する受光領域４２が受光する光の量を予め測定して所定量としてメモリ装置等の記憶テーブルに記憶しておき、受光領域４２が受光する光の量が所定量以下（所定の増殖数以上）となった場合に、細胞が所定数以上に増殖したと判定することができる。なお、所定数は、単位面積あたり、例えば１ｍｍ²あたり、１ｃｍ²あたり等の、細胞の数であってよい。また、所定数は、単位体積あたり、例えば１ｍｍ³あたり、１ｃｍ³あたり等の、細胞の数であってよい。例えば、単位面積あたり１０００個～１０００００個程度、単位体積あたり１００個～１０００００個程度とすることができる。

細胞が培地中を実質的に移動しない場合、細胞が２次元的および／または３次元的に増殖することによって、受光領域４２の受光強度が経時的に小さくなる。これによって、培地に存在する細胞の数を正確に推定することができる。また、細胞が培地中を移動する場合、単位時間あたり、例えば１分間または１時間あたりの、スリット部３１に対応する部位の培地における細胞の存在確率（単位時間あたりの存在時間）、またはスリット部３１に対応する部位を横切る単位時間あたりの細胞数を測定することによって、培地中に存在する細胞の数を正確に推定することができる。

光源部１０は、時間の経過に伴って出射光の強度が大きくなるように制御される構成であってもよい。光源部１０の出射光の強度が一定の場合、細胞が十分に増殖し、細胞培養容器中に多数の細胞が密集しているときに、第１垂直光ＶＬ１が細胞で散乱し、受光領域４２において受光される光の量（受光量）が僅かであると、細胞が所定数以上に増殖したと判定することが難しくなる傾向がある。即ち、受光領域４２において受光量がバックグラウンドノイズに近くなり、細胞培養を停止する時点（タイミング）を決定することが難しくなる傾向がある。そこで、上記のように、時間の経過に伴って出射光の強度が大きくなる制御を行うことによって、細胞の増殖数の増加に対する受光量の低下を緩やかにすることができる。その結果、細胞が十分に増殖し、細胞培養容器中に多数の細胞が密集している場合であっても、受光量をある程度高く確保して、細胞培養を停止する時点を決定することを容易にすることができる。光源部１０の出射光の強度の変化の仕方は、受光量の変化の傾向に適合させてもよい。例えば、受光量が線形に低下する場合には光源部１０の出射光の強度を線形に大きくしてもよく、受光量が非線形（例えば、指数関数的）に低下する場合には光源部１０の出射光の強度を非線形（例えば、指数関数的）に大きくしてもよい。また、例えば細胞数の観察を開始した時点での光源部１０の出射光の強度をＩ₀とし、細胞数の観察を停止した時点での光源部１０の出射光の強度をＩ₁としたとき、Ｉ₀＜Ｉ₁≦１０Ｉ₀としてもよいが、この範囲に限らない。出射光の強度を線形に大きくせず一定のままとし、受光領域４２で受光して得られた信号を増幅し、その強度自体を高くしてもよい。この場合、バックグランドノイズも増幅されるが、バックグランドノイズをフィルタでカットしてもよい。

上記の制御を実行する発光強度制御部は、後述する試料観察システム１０１における、制御基板９０、監視装置９１、コンピュータシステム９２等に備わっていてもよい。

また、各種条件に対する受光量の変化の傾向を推論し、細胞培養を停止させる時点を決定する制御を行ってもよい。この制御は、ニューラルネットワークプログラム（多層パーセプトロンプログラムともいう）、所謂人口知能（Artificial Intelligence：ＡＩ）プログラムを用いて構築した、機械学習モデルによって実行してもよい。機械学習モデルは深層学習モデル（Deep Leaning Model）であってもよい。機械学習モデルを構築するための学習データ（教師データともいう）は、受光部材４０の動作期間における経過時間のデータと、受光領域４２において受光される光の光量（受光量）のデータと、を含む。例えば、細胞の種類、培地の種類、温度等の各種条件（パラメータ）によって、経過時間に対して受光量が線形に低下する場合、非線形（例えば、指数関数的）に低下する場合等がある。機械学習モデルを用いて、各種条件に対する受光量の変化の法則性、ルールを自律的に見出し、受光量の変化の予測を行うことができる。そして、機械学習モデルを用いて、各種条件に対する、細胞培養を停止する最も適切な時点（タイミング）を推論することができる。

具体的には、細胞培養を停止する時点が近づいたら、警告音、警告灯、警告表示等のアラームを出し、観察者に知らせるシステムを構築することができる。観察者は、実際の受光量のデータをみながら細胞培養を停止させてもよい。あるいは、細胞培養を停止する時点になったら、自動的に停止させるシステムとしてもよい。また、マルチウェルプレート等の複数の異なる条件で細胞培養が可能な容器２０を用いる場合、ウェル毎に細胞培養を停止させる時点を推論して自動的に停止させるシステムとしてもよい。

上記の制御を実行する細胞培養停止制御部は、後述する試料観察システム１０１における、制御基板９０、監視装置９１、コンピュータシステム９２等に備わっていてもよい。

細胞培養用の培地にはｐＨ指示薬としてフェノールレッドが含まれており、フェノールレッドを含む培地は、細胞の至適ｐＨであるｐＨ６．８～７．２（中性）において赤色をしているが、細胞培養が進むにつれてｐＨが低下すると、４３０～４４０ｎｍ付近の吸収ピークが増大し、５６０ｎｍ付近の吸収ピークが減少し、つまり黄色に変色する。したがって、培地のｐＨ値を測定することによって培地交換の時期を知ることができる。多数の細胞培養容器で細胞を培養する場合、細胞が十分に増え、培地を交換する時期を目視で逐一観察することは非常に手間がかかる。本実施形態の試料観察装置１００を用いることによって、観察者の手間を顕著に減らすことが可能である。

具体的なフェノールレッドとしては、例えば富士フイルム和光純薬（株）製の「０．０４ｗ／ｖ％フェノールレッド溶液」（フェノールレッドの分子式:Ｃ_１９Ｈ_１４Ｏ_５Ｓ、分子量:３５４．３８）を用いることができる。このフェノールレッド溶液の調製方法としては、例えば、フェノールレッド０．１０ｇに０．０２ｍｏｌ／ｌの水酸化ナトリウム溶液１４．２ｍｌと水を加え２５０ｍｌとする方法等がある。

フェノールレッドは、緑色の５６０ｎｍの波長の吸収が酸性になると大きく変化する。ＰＩＮ構造のアモルファスシリコンフォトダイオードの量子効率も５６０ｎｍ付近の波長で最も高いので、当該アモルファスシリコンフォトダイオードで受光領域４２を形成すると、カラーフィルタや複雑な機構なしに色の変化を検出することが可能である。アモルファスシリコンフォトダイオードで検出された光は、電荷として蓄積され、その電荷量を読みだすことによって色の変化を検出する。

一般的には、細胞培養では、２日～４日に１回程度の頻度で培地交換または継代する必要がある。細胞が細胞培養容器中において十分に増殖すれば、細胞および培地を回収し、培地交換または継代することが可能である。また、回収した細胞および培地をさらなる後続の実験に使用することも可能である。

＜試料観察システム＞
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る試料観察システム１０１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る試料観察システム１０１は、図１３Ａおよび図１３Ｂに示されるように、試料観察装置１００、制御装置としての制御基板９０、および監視装置９１を備える。試料観察装置１００は、第１実施形態と同様である。図１３Ａに示す試料観察システム１０１の試料観察装置１００は、図１Ａに示す構成であり、図１３Ｂに示す試料観察システム１０１の試料観察装置１００は、スリット部材３０を含む図１Ｂに示す構成である。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。

試料観察装置１００は、制御基板９０に接続され、制御基板９０は、監視装置９１に接続される。接続方法は、特に限定されず、有線または無線で接続することができる。

制御基板９０は、受光部材４０の受光領域４２で得られたデータを監視装置９１に送信する役割を有する。制御基板９０は、充電池、充電制御用集積回路、インピーダンス整合回路、ＲＦリーダ集積回路、マイクロコンピュータ、不揮発性メモリ、および制御集積回路を含むように構成することができる。なお、受光領域４２で得られるデータには、試料７０の量に関するデータ、媒体８０のｐＨ値に関するデータ等が含まれる。

監視装置９１は、制御基板９０から送信されたデータを受信する役割を有する。監視装置９１は、制御集積回路、マイクロコンピュータ、およびフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Field Programmable Gate Array:ＦＰＧＡ）を含むように構成することができる。

監視装置９１は、コンピュータシステム９２に接続され、受信したデータをコンピュータシステム９２に送信するように構成されてもよい。コンピュータシステム９２は、表示手段を備え、受信したデータを当該表示手段に表示するように構成することができる。

本実施形態の変形例として、試料観察システム１０１は、１つまたは複数の試料観察装置１００と、１つまたは複数の制御基板９０と、監視装置９１とを備える。１つまたは複数の制御基板９０は、１つまたは複数の試料観察装置１００に接続され、該複数の試料観察装置１００の試料観察動作を一括的に制御するか、または該複数の試料観察装置１００のそれぞれの試料観察動作を制御するように構成される。例えば、監視装置９１は、複数の制御基板９０のそれぞれと通信し、複数の試料観察装置１００の監視情報を出力するように構成される。複数の試料観察装置１００から対応する各制御基板９０に送信されたデータは、各制御基板９０から１つの監視装置９１に送信される。監視装置９１に送信されたデータは、さらにコンピュータシステム９２に送信されてもよい。これによって、試料観察装置１００のデータの取得に要する時間が大幅に短縮化され、効率的に多数の試料７０を観察することが可能となる。この場合、複数の試料観察装置１００のそれぞれは、同じ試料７０および同じ媒体８０を有していてもよいが、同じ試料７０および異なる媒体８０、異なる試料７０および同じ媒体８０、または異なる試料７０および異なる媒体８０を有していてもよい。これらによって、各種の異なる試料試験、媒体試験を同時並行的に実施することができる。

本実施形態の変形例として、図１４に示すように、試料観察装置１００の光源部１０は、容器２０の一部のみに第２照射光ＩＬ２を出射可能に構成されてもよい。例えば、容器２０が複数の収容部を備える場合、光源部１０は、各収容部ごとに第２照射光ＩＬ２を出射するように構成されてもよい。図１４において、第２照射光ＩＬ２を出射する光源部１０の一部と対応する収容部とは、角丸正方形で囲われている部位である。一度に第２照射光ＩＬ２で照らされる収容部の数は、特に限定されず、１つの収容部のみを順番に照らすように構成されてもよい。なお、各収容部の媒体８０および試料７０の種類は、同一であってもよく、異なっていてもよい。

また図１５に示すように、光源部１０は、複数の収容部のセットに第２照射光ＩＬ２を出射するように構成されてもよい。図１５において、第２照射光ＩＬ２を出射する光源部１０の一部と対応する収容部とは、角丸長方形で囲われている部位である。複数の収容部のセットは、例えば横一列の収容部、縦一列の収容部、横二列の収容部、縦二列の収容部等であってもよく、これらの組み合わせであってもよい。光源部１０は、複数の収容部のセットを順番に照らしてもよく、１つの収容部と複数の収容部のセットとを所定の順番で照らしてもよい。照らす順番は、媒体８０および試料７０の種類および数量に応じて適切に設定することができる。容器２０全体を一度に照らさないことによって、光源部１０のピーク消費電力を抑制することが可能となる。

以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、また、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。上記各実施形態をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。

本開示は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。

１０光源部
２０容器
２１着脱部材
３０スリット部材
３１スリット部
３２遮光部
４０受光部材
４１光透過領域
４２受光領域
４３受光領域ユニット
４４遮光部材
５０反射部材
６０蓋
７０試料
８０媒体
９０制御基板
９１監視装置
１００試料観察装置
１０１試料観察システム

Claims

試料を含む媒体を収容する透明な容器と、
前記容器の下方に設けられ、前記容器内に向けて照射光を照射する光源部と、
前記照射光が前記媒体によって散乱された散乱光を受光する受光部材と、を備え、
前記受光部材は、光透過領域と受光領域とを有し、前記媒体と前記光源部との間の前記光源部に重なる位置に、位置しており、
前記散乱光を通過させるスリット部材を備え、前記スリット部材は、前記媒体と前記受光部材との間に位置しており、
前記受光領域の形成位置と前記スリット部材のスリット部位置とが平面視で重なる試料観察装置。
前記受光部材は、前記光源部の側に遮光部材を備えている請求項１に記載の試料観察装置。
前記容器を挟んで前記光源部に対向する位置に反射部材がある請求項１または２に記載の試料観察装置。
前記容器を前記光源部に対して着脱させる着脱部材を備える請求項１～３のいずれか１項に記載の試料観察装置。
前記受光部材は、前記容器内の底面上に位置し、
前記スリット部材は、前記受光部材の直上に位置している請求項１に記載の試料観察装置。
前記受光部材は、前記光源部と、前記容器との間に位置し、
前記スリット部材は、前記容器内の底面上に位置している請求項１に記載の試料観察装置。
前記受光部材は、前記光源部と、前記容器との間に位置し、
前記スリット部材は、前記受光部材と、前記容器との間に位置し、
前記容器と前記スリット部材と前記受光部材と前記光源部とが互いに密着している請求項１に記載の試料観察装置。
前記受光部材は、複数の前記受光領域を有している請求項１～７のいずれか１項に記載の試料観察装置。
前記複数の受光領域は、平面視において正方形状であり、
前記光透過領域の面積が前記複数の受光領域の合計面積よりも大きい請求項８に記載の試料観察装置。
前記複数の受光領域は、平面視において矩形状の枠状である請求項８に記載の試料観察装置。
前記受光部材は、光透過領域と複数の受光領域ユニットとを含み、
前記受光領域ユニットは、平面視において格子状の光透過領域と、該格子状の光透過領域によって区画された、平面視において正方形状の複数の受光領域とを含んでいる請求項１～７のいずれか１項に記載の試料観察装置。
前記光源部は、時間の経過に伴って出射光の強度が大きくなるよう制御される請求項１～１１のいずれか１項に記載の試料観察装置。
前記光源部は、前記容器の一部のみに前記照射光を照射する請求項１～１２のいずれか１項に記載の試料観察装置。
前記容器は、複数の被照射領域を備え、
前記光源部は、前記複数の被照射領域を個別に照射する請求項１３に記載の試料観察装置。
前記スリット部材は、スリット部と遮光部とを備える請求項１に記載の試料観察装置。
前記試料は細胞であり、前記媒体は細胞培養培地である請求項１～１５のいずれか１項に記載の試料観察装置。
前記細胞は、人工多能性幹細胞または間葉系幹細胞である請求項１６に記載の試料観察装置。
前記受光部材は、前記散乱光の前記細胞培養培地における透過率に基づいて、前記細胞培養培地のｐＨ値を測定する信号を取得する請求項１６または１７に記載の試料観察装置。
請求項１～１８のいずれか１項に記載の試料観察装置と、
前記試料観察装置に接続され、前記試料観察装置の試料観察動作を制御する制御装置と、
前記制御装置と通信し、前記試料観察装置の監視情報を出力する監視装置とを、備えている試料観察システム。