特許 7415371 細胞培養撮像装置および細胞培養撮像方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-09

(45)【発行日】2024-01-17

(54)【発明の名称】細胞培養撮像装置および細胞培養撮像方法

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/34 20060101AFI20240110BHJP

   C12M 3/00 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

C12M1/34 A

C12M3/00 Z

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2019153402

(22)【出願日】2019-08-26

(65)【公開番号】P2021029176

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-06-10

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、国立研究開発法人日本医療研究開発機構、［再生医療の産業化に向けた評価基盤技術開発事業］「再生医療の産業化に向けた細胞製造・加工システムの開発／ヒト多能性幹細胞由来の再生医療製品製造システムの開発（心筋・神経・網膜色素上皮・肝細胞）」委託研究開発、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(74)【代理人】

【識別番号】100202728

【弁理士】

【氏名又は名称】三森 智裕

(72)【発明者】

【氏名】大久保 智樹

【審査官】西 賢二

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５２０３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０２３０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２８５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２０１３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１３１５００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１２Ｍ １／００－３／１０

Ｃ１２Ｑ １／００－３／００

Ｃ１２Ｎ １／００－７／０８

Ｇ０１Ｎ ３３／４８－３３／９８

Ｇ０１Ｎ ３５／００－３７／００

Ｇ０２Ｂ １９／００－２１／３６

ＣＡｐｌｕｓ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＥＭＢＡＳＥ／ＢＩＯＳＩＳ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

細胞が培養される凹状の複数のウェルが設けられる主面を有する板状の細胞培養部と、
前記ウェルにおいて培養された細胞を撮像する撮像部と、
前記複数のウェルを覆うように前記主面に配置される蓋部と、
前記細胞培養部と、前記撮像部とを、前記主面に沿った方向に、相対的に移動させる移動部と、を備え、
前記細胞培養部は、前記主面が鉛直方向に沿うように配置されており、
前記凹状のウェルは、前記細胞培養部の前記主面が鉛直方向に沿うように前記細胞培養部が配置された状態で、鉛直下方向側に窪むように設けられており、
前記撮像部は、前記主面が鉛直方向に沿うように配置された状態で、前記移動部によって相対的に移動されている状態の前記細胞培養部の前記ウェルにおいて培養された細胞の状態を、前記主面に対して交差する直交方向から撮像するように構成されている、細胞培養撮像装置。

【請求項2】

前記凹状のウェルは、略円柱形状を有し、
前記凹状のウェルは、前記細胞培養部の主面が鉛直方向に沿うように前記細胞培養部が配置された状態で、前記略円柱形状の凹部の湾曲した面が鉛直下方向側に窪むように設けられており、
前記撮像部は、前記略円柱形状の凹部の湾曲した面に配置された細胞の状態を、前記直交方向から撮像するように構成されている、請求項１に記載の細胞培養撮像装置。

【請求項3】

前記撮像部は、前記蓋部が前記主面に押圧された状態で、前記ウェルにおいて培養された細胞の状態を、前記直交方向から撮像するように構成されている、請求項１または２に記載の細胞培養撮像装置。

【請求項4】

前記主面に前記蓋部が配置された状態で、前記細胞培養部と前記蓋部とを挟み込むように設けられ、前記細胞培養部を支持する支持部をさらに備え、
前記撮像部は、前記支持部により支持された状態の前記細胞培養部の前記ウェルにおいて培養された細胞の状態を、前記直交方向から撮像するように構成されている、請求項３に記載の細胞培養撮像装置。

【請求項5】

前記支持部は、前記細胞培養部および前記蓋部を覆う略板形状を有する、請求項４に記載の細胞培養撮像装置。

【請求項6】

前記複数のウェルは、マトリクス状に配置されており、
前記撮像部は、前記移動部によって相対的に移動されている状態の前記細胞培養部の、前記マトリクス状に配置された前記複数のウェルにおいて培養された細胞を、走査しながら、前記直交方向から撮像するように構成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の細胞培養撮像装置。

【請求項7】

前記撮像部は、前記撮像部による１回の走査に要する時間よりも長い所定の時間間隔毎に、前記ウェルにおいて培養された細胞を、前記直交方向から撮像するように構成されている、請求項６に記載の細胞培養撮像装置。

【請求項8】

前記撮像部は、１つの前記ウェル毎に撮像するモードと、複数の前記ウェル毎に撮像するモードとを切り替えて撮像可能に構成されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の細胞培養撮像装置。

【請求項9】

前記細胞培養部および前記撮像部は、恒温槽の内部に収容されている、請求項１～８のいずれか１項に記載の細胞培養撮像装置。

【請求項10】

前記細胞培養部および前記蓋部は、互いに透明の部材により構成されている、請求項１～９のいずれか１項に記載の細胞培養撮像装置。

【請求項11】

前記細胞培養部は、前記ウェルに培養液を流入させる入口と前記ウェルからの培養液を流出させる出口と、を有する、請求項１～１０のいずれか１項に記載の細胞培養撮像装置。

【請求項12】

前記ウェルの内壁は、前記細胞に対して非接着性のポリマによりコーティングされている、請求項１～１１のいずれか１項に記載の細胞培養撮像装置。

【請求項13】

凹状の複数のウェルが設けられる主面を有し、前記複数のウェルを覆うように前記主面に蓋部が配置される板状の細胞培養部において、前記凹状のウェルが鉛直下方向側に窪むように設けられるように、前記主面が鉛直方向に沿うように配置された状態で、細胞を培養するステップと、
前記主面が鉛直方向に沿うように配置された状態で、前記細胞培養部と、前記ウェルにおいて培養された細胞を撮像する撮像部とを相対的に移動されている状態の前記細胞培養部の前記ウェルにおいて培養された細胞の状態を、前記主面に対して交差する直交方向から撮像するステップとを備える、細胞培養撮像方法。

【請求項14】

細胞が培養される凹状の複数のウェルが設けられる主面を有する板状の細胞培養部と、
前記ウェルにおいて培養された細胞を撮像する撮像部と、
前記複数のウェルを覆うように前記主面に配置される蓋部と、を備え、
前記細胞培養部は、前記主面が鉛直方向に沿うように配置されており、
前記凹状のウェルは、略円柱形状を有し、
前記凹状のウェルは、前記細胞培養部の前記主面が鉛直方向に沿うように前記細胞培養部が配置された状態で、前記略円柱形状の凹部の湾曲した面が鉛直下方向側に窪むように設けられており、
前記撮像部は、前記主面が鉛直方向に沿うように配置された状態で、前記ウェルにおいて培養された細胞の状態を、前記主面に対して交差する直交方向から撮像するように構成されている、細胞培養撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、細胞培養撮像装置および細胞培養撮像方法に関し、特に、ウェルにおいて培養された細胞を撮像する細胞培養撮像装置および細胞培養撮像方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ウェルにおいて細胞を培養する細胞培養装置が知られている（たとえば、非特許文献１参照）。

【0003】

上記非特許文献１には、複数のウェル（マイクロウェル）が形成された基板層と、基板層を覆うように設けられる最上層とを備えるマイクロ流体チップ（細胞培養装置）が開示されている。このマイクロ流体チップでは、基板層と最上層とは、互いに離間した状態で、かつ、水平方向に沿うように配置されている。基板層と最上層との間に隙間が、細胞懸濁液が流れる流路を構成する。また、基板層において、マイクロウェルは、鉛直下方に窪むように形成されている。そして、流路を流れる細胞懸濁液に含まれる細胞の一部は、一のマイクロウェルに沈下する。一のマイクロウェルに沈下しない残りの細胞は、下流側の他のマイクロウェルに沈下する。

【0004】

また、上記非特許文献１では、基板層と最上層とは、ＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）により構成されている。ＰＤＭＳは、透明であるとともに、生体（細胞）と略相互作用しない特性を有する。

【0005】

また、上記非特許文献１には明記されていないが、一般的に、マイクロウェルにおいて培養された細胞を観察（撮像）する際には、たとえば、マイクロウェルの鉛直下方から顕微鏡によって撮像される。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【文献】Ｙｕ－Ｃｈｉｈ Ｃｈｅｎ，Ｘｉａ Ｌｏｕ，Ｚｈｉｘｉｏｎｇ Ｚｈａｎｇ， Ｐａｔｒｉｃｋ Ｉｎｇｒａｍ ＆ Ｅｕｉｓｉｋ Ｙｏｏｎ “Ｈｉｇｈ－Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ Ｃａｎｃｅｒ Ｃｅｌｌ Ｓｐｈｅｒｅ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇ ｔｈｅ Ｅｆｆｉｃａｃｙ ｏｆ Ｐｈｏｔｏ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｔｈｅｒａｐｙ ｉｎ ３Ｄ Ｃｅｌｌ Ｃｕｌｔｕｒｅｓ” Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ，２０１５，５，１２１７５．

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記非特許文献１に記載されているような従来のマイクロウェルにおいて培養された細胞に対して、マイクロウェルの鉛直下方から顕微鏡によって撮像した場合、マイクロウェルの下方に配置された細胞（細胞のスフェロイド）の下方の状態が撮像可能である。つまり、顕微鏡によって細胞の水平方向の成長を撮像することは可能である。しかしながら、細胞を下方から撮像した場合、重力がかかる方向に沿った方向（鉛直方向）に対して、細胞がどのように成長するのかを撮像することができないという問題点がある。

【0008】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、鉛直方向に対して、細胞がどのように成長するのかを撮像することが可能な細胞培養撮像装置および細胞培養撮像方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における細胞培養撮像装置は、細胞が培養される凹状の複数のウェルが設けられる主面を有する板状の細胞培養部と、ウェルにおいて培養された細胞を撮像する撮像部と、複数のウェルを覆うように主面に配置される蓋部と、細胞培養部と、撮像部とを、主面に沿った方向に、相対的に移動させる移動部と、を備え、細胞培養部は、主面が鉛直方向に沿うように配置されており、凹状のウェルは、細胞培養部の主面が鉛直方向に沿うように細胞培養部が配置された状態で、鉛直下方向側に窪むように設けられており、撮像部は、主面が鉛直方向に沿うように配置された状態で、移動部によって相対的に移動されている状態の細胞培養部のウェルにおいて培養された細胞の状態を、主面に対して交差する直交方向から撮像するように構成されている。

【0010】

この発明の第２の局面における細胞培養撮像方法は、凹状の複数のウェルが設けられる主面を有し、複数のウェルを覆うように主面に蓋部が配置される板状の細胞培養部において、凹状のウェルが鉛直下方向側に窪むように設けられるように、主面が鉛直方向に沿うように配置された状態で、細胞を培養するステップと、主面が鉛直方向に沿うように配置された状態で、細胞培養部と、ウェルにおいて培養された細胞を撮像する撮像部とを相対的に移動されている状態の細胞培養部のウェルにおいて培養された細胞の状態を、主面に対して交差する直交方向から撮像するステップとを備える。また、この発明の第３の局面における細胞培養撮像装置は、細胞が培養される凹状の複数のウェルが設けられる主面を有する板状の細胞培養部と、ウェルにおいて培養された細胞を撮像する撮像部と、複数のウェルを覆うように主面に配置される蓋部と、を備え、細胞培養部は、主面が鉛直方向に沿うように配置されており、凹状のウェルは、略円柱形状を有し、凹状のウェルは、細胞培養部の主面が鉛直方向に沿うように細胞培養部が配置された状態で、略円柱形状の凹部の湾曲した面が鉛直下方向側に窪むように設けられており、撮像部は、主面が鉛直方向に沿うように配置された状態で、ウェルにおいて培養された細胞の状態を、主面に対して交差する直交方向から撮像するように構成されている。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、上記のように、撮像部は、主面が鉛直方向に沿うように配置されている細胞培養部の、ウェルにおいて培養された細胞の状態を、主面に対して交差する直交方向から撮像するように構成されている。これにより、重力がかかる方向に沿った方向（鉛直方向）に対して交差する直交方向から細胞が撮像されるので、鉛直方向に対して、細胞がどのように成長するのかを撮像することができる。たとえば、複数の細胞が増殖して、細胞の集塊が上方向に成長していく状態などが撮像できる。また、細胞の集塊において、死滅した細胞は、集塊の外側に移動される。この様子を、下方から撮像した場合には、死滅した細胞が集塊の外周部に移動されている状態が撮像される。一方、主面に対して交差する直交方向から撮像することによって、死滅した細胞が細胞の集塊の外周側でかつ下方側に移動されることが観察できる。なお、「主面に対して交差する直交方向」とは、主面に対して９０度の角度で交差する方向と、主面に対して９０度近傍の角度で交差する方向とを含む。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一実施形態による細胞培養装置の構成を示した図である。

【図2】一実施形態による細胞培養部の平面図である。

【図3】図２の２００－２００線に沿った断面図である。

【図4】細胞培養部を示す斜視図（部分拡大図）である。

【図5】支持部に支持された状態の細胞培養部を示す側面図である。

【図6】支持部に支持された状態の細胞培養部を示す平面図である。

【図7】一実施形態による細胞培養撮像方法を示したフロー図である。

【図8】成長した細胞を示す図（側面図）である。

【図9】成長した細胞を示す図（底面図）である。

【図10】変形例による細胞培養部の構成を示した斜視図である。

【図11】変形例による細胞培養部の構成を示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、「略」とは、その形状（その方向）自身と、おおよそ、その形状（その方向）となることとを含む概念である。

【0014】

（細胞培養撮像装置の構成）
図１～図９を参照して、本実施形態による細胞培養撮像装置１００の構成について説明する。なお、本願明細書では、「鉛直方向」とは、重力がかかる方向に沿った方向（Ｚ方向）を意味する。また、互いに直交する水平面に沿った方向を、Ｘ方向およびＹ方向とする。

【0015】

図１に示すように、細胞培養撮像装置１００は、細胞１を培養するための細胞培養部１０を備える。細胞培養部１０は、略板形状（略矩形形状）を有している。また、細胞培養部１０は、後述する主面１１が鉛直方向（Ｚ方向）に沿うように配置されている。

【0016】

図２および図３に示すように、細胞培養部１０は、細胞１が培養される凹状の複数のウェル１２が設けられる主面１１を有する板状である。また、複数のウェル１２は、主面１１においてマトリクス状に配置されている。互いに隣り合うウェル１２の中心同士の間の距離（ピッチ）は、たとえば７００μｍである。また、複数のウェル１２同士は、流路１３によって接続されている。また、流路１３の一方端側には、培養液の入口１４が設けられている。また、流路１３の他方端側には、培養液の出口１５が設けられている。これにより、流路１３に培養液を流しながら、ウェル１２において細胞１を培養することが可能になる。

【0017】

また、図４に示すように、ウェル１２は、略円柱形状を有している。そして、ウェル１２は、Ｙ方向から見て、略円形形状を有する。たとえば、Ｙ方向から見て、ウェル１２の直径は、４００μｍである。なお、ウェル１２は、約１００μｍ～約１０００μｍの範囲内の大きさとなり得る。そして、細胞培養部１０の主面１１が、主面１１が鉛直方向に沿うように細胞培養部１０が配置された状態で、略円柱形状の凹部の湾曲した面１２ａが鉛直下方向側に窪むように設けられている。これにより、下方向側に位置している面１２ａ上に、細胞１同士が集まり、１つの集塊（スフェロイド）が形成される。また、ウェル１２の内壁は、細胞１に対して非接着性のポリマによりコーティングされている。また、凹状のウェル１２は、細胞培養部１０の主面１１が鉛直方向に沿うように細胞培養部１０が配置された状態で、鉛直下方向側に窪むように設けられている。

【0018】

また、図１に示すように、細胞培養撮像装置１００は、撮像部２０を備えている。撮像部２０は、ウェル１２において培養された細胞１を撮像（拡大して撮像）するように構成されている。また、撮像部２０は、対物レンズ部２１と、鏡筒部２２と、撮像カメラ部２３と、光源部２４とを含む。すなわち、撮像部２０は、顕微鏡から構成されている。

【0019】

ここで、本実施形態では、撮像部２０は、ウェル１２において培養された細胞１の状態を、主面１１に対して交差する直交方向（本実施形態では、Ｙ方向）から撮像するように構成されている。具体的には、対物レンズ部２１および鏡筒部２２は、Ｙ方向に沿うように配置されている。また、対物レンズ部２１および鏡筒部２２は、細胞培養部１０に対してＹ１方向側に配置されている。また、光源部２４は、光軸がＹ方向に沿うように配置されている。また、光源部２４は、細胞培養部１０に対してＹ２方向側に、かつ、対物レンズ部２１に対向するように配置されている。また、光源部２４は、たとえば、ＬＥＤ光源からなる。撮像カメラ部２３は、対物レンズ部２１によって拡大された細胞１の像を、Ｙ１方向側から撮像するように構成されている。なお、「主面１１に対して交差する直交方向」とは、主面１１に対して９０度の角度で交差する方向と、主面１１に対して９０度近傍の角度で交差する方向とを含む。

【0020】

また、本実施形態では、撮像部２０は、略円柱形状の凹部の湾曲した面１２ａに配置された細胞１の状態を、Ｙ方向から撮像するように構成されている。すなわち、ウェル１２（略円柱形状の凹部）の湾曲した面１２ａに細胞１（スフェロイド）が配置される。細胞１（スフェロイド）は、時間とともに、水平方向および鉛直方向に成長する。撮像部２０は、水平方向（主としてＸ方向）に広がるように成長する細胞１（スフェロイド）、および、鉛直方向に広がるように成長する細胞１（スフェロイド）を撮像することが可能である。

【0021】

また、本実施形態では、図１に示すように、細胞培養撮像装置１００は、蓋部３０を備えている。蓋部３０は、複数のウェル１２を覆うように主面１１に配置されている。また、蓋部３０は、主面１１に押圧された状態で（密着するように）配置されている。そして、撮像部２０は、蓋部３０が主面１１に押圧された状態で、ウェル１２において培養された細胞１の状態を、Ｙ方向から撮像するように構成されている。また、蓋部３０は、略板形状（略矩形形状）を有している。また、１つの蓋部３０によって、複数のウェル１２の全てが覆われている。

【0022】

また、本実施形態では、図５および図６に示すように、細胞培養撮像装置１００は、支持部４０を備えている。支持部４０は、主面１１に蓋部３０が配置された状態で、細胞培養部１０と蓋部３０とを挟み込むように設けられている。そして、支持部４０は、細胞培養部１０を支持するように構成されている。具体的には、支持部４０は、細胞培養部１０および蓋部３０を覆う略板形状を有する。そして、支持部４０の大きさ（Ｘ方向の幅Ｗ１およびＺ方向の幅Ｗ２）は、細胞培養部１０および蓋部３０の大きさ（Ｘ方向の幅Ｗ１１およびＺ方向の幅Ｗ１２）よりも大きい。

【0023】

また、支持部４０は、一対設けられている。そして、一対の支持部４０の一方が、細胞培養部１０のＹ１方向側に配置され、一対の支持部４０の他方が、蓋部３０のＹ２方向側に配置されている。そして、一対の支持部４０の間に、細胞培養部１０と蓋部３０とが挟み込まれた状態で、一対の支持部４０がボルト４１によって互いに固定される。これにより、蓋部３０が細胞培養部１０に押圧される。

【0024】

また、本実施形態では、細胞培養部１０および蓋部３０は、互いに透明の部材により構成されている。たとえば、細胞培養部１０および蓋部３０は、樹脂製（たとえばシリコンゴム製）である。また、支持部４０も透明の部材により構成されている。たとえば、支持部４０は、ポリカーボネイトにより構成されている。なお、「透明な部材」とは、Ｙ１方向側（またはＹ２方向側）から細胞１を撮像する際に、ウェル１２内に配置された細胞１が撮像部２０によって撮像可能な程度に光が透過することが可能な部材を意味する。

【0025】

また、本実施形態では、図１に示すように、細胞培養撮像装置１００は、移動部５０を備えている。移動部５０は、主面１１が鉛直方向に沿うように配置されている細胞培養部１０と、撮像部２０とを、主面１１に沿った方向に、相対的に移動させるように構成されている。具体的には、移動部５０は、細胞培養部１０をＺ方向およびＸ方向に移動させる移動ステージから構成されている。たとえば、移動部５０は、Ｘ－Ｙステージを９０度傾けることにより構成されている。そして、撮像部２０は、移動部５０によって相対的に移動されている状態の細胞培養部１０のウェル１２において培養された細胞１の状態を、Ｙ方向から撮像するように構成されている。なお、本実施形態では、撮像部２０は静止しており、細胞培養部１０が移動部５０によって移動される。

【0026】

また、本実施形態では、撮像部２０は、移動部５０によって相対的に移動されている状態の細胞培養部１０の、マトリクス状に配置された複数のウェル１２において培養された細胞１を、走査しながら、Ｙ方向から撮像するように構成されている。たとえば、細胞培養部１０が、移動部５０によって、撮像部２０に対してＹ１方向に沿って移動した後、Ｚ２方向に移動する。その後、再び、細胞培養部１０が、撮像部２０に対してＹ２方向に沿って移動される。このように、細胞培養部１０が撮像部２０に対してジグザグ状に（蛇行するように）移動されることにより、撮像部２０が走査される。

【0027】

また、本実施形態では、撮像部２０は、撮像部２０による１回の走査に要する時間よりも長い所定の時間間隔毎に、ウェル１２において培養された細胞１を、Ｙ方向から撮像するように構成されている。たとえば、撮像部２０は、マトリクス状に配置された複数のウェル１２を走査することにより、ウェル１２において培養された細胞１を撮像する。その後、一定の時間撮像を行わない。その後、撮像部２０は、再び、マトリクス状に配置された複数のウェル１２を走査することにより、ウェル１２において培養された細胞１を撮像する。そして、上記の動作が繰り返し行われる。これにより、細胞１のタイムラプス画像が撮像される。なお、細胞１のタイムラプス画像の撮像が行われている最中には、細胞培養部１０は、鉛直方向に沿うように配置された状態のままである。つまり、細胞１のタイムラプス画像が行われている最中には、細胞培養部１０の姿勢は変化しない。

【0028】

また、本実施形態では、撮像部２０は、１つのウェル１２毎に撮像するモードと、複数のウェル１２毎に撮像するモードとを切り替えて撮像可能に構成されている。具体的には、撮像部２０が、１つのウェル１２毎に撮像する場合には、対物レンズ部２１が、ウェル１２に対して比較的近い位置に配置される。また、撮像部２０が、複数のウェル１２毎に撮像する場合には、対物レンズ部２１が、ウェル１２に対して比較的遠い位置に配置される。このように、撮像部２０は、ウェル１２に対する対物レンズ部２１の位置が切り替え可能に構成されている。

【0029】

また、本実施形態では、細胞培養部１０および撮像部２０は、恒温槽６０の内部に収容されている。なお、移動部５０も、恒温槽６０の内部に収容されている。すなわち、細胞培養部１０の周囲の温度が一定に保持された状態で、細胞１の撮像（タイムラスプ画像の撮像）が行われる。

【0030】

次に、図７を参照して、細胞培養撮像方法について説明する。

【0031】

図７に示すように、ステップ１０１において、細胞１が培養される。具体的には、凹状の複数のウェル１２が設けられる主面１１を有する板状の細胞培養部１０において、凹状のウェル１２が鉛直下方向側に窪むように設けられるように、主面１１が鉛直方向に沿うように配置された状態で、細胞１が播種されるとともに培養される。また、流路１３の入口１４から培養液が流入されるとともに、出口１５から培養液が流出される。培養液の流入および流出は、細胞１が培養されている間、連続的に行われる。

【0032】

次に、ステップ１０２において、ウェル１２において培養された細胞１の状態が、主面１１に対して交差する直交方向（本実施形態では、Ｙ方向）から撮像（拡大して）撮像される。また、撮像部２０によって走査されることにより、マトリクス状に配置された複数のウェル１２において培養された細胞１が、１つのウェル１２毎に（または、複数のウェル１２毎に）撮像される。

【0033】

次に、ステップ１０３において、前回の細胞１の撮像（撮像部２０による１回の走査の終了時）から、所定の時間が経過したか否かが判定される。ステップ１０３において、ｎｏの場合、所定の時間が経過するまで、ステップ１０３の判定が繰り返される。ステップ１０３において、ｙｅｓの場合、ステップ１０２に戻って、撮像部２０による細胞１の撮像が再び行われる。なお、ステップ１０２とステップ１０３との間において、細胞培養部１０の姿勢は変化されない。つまり、細胞培養部１０は、鉛直方向に沿うように配置された状態のままである。

【0034】

また、ステップ１０２とステップ１０３とは、細胞１の撮像（タイムラスプ画像の撮像）が終了されるまで繰り返される。なお、ステップ１０２とステップ１０３との動作が行われている間においても、細胞１の培養は、継続的に行われる。

【0035】

次に、撮像部２０によって撮像される細胞１の状態について説明する。

【0036】

たとえば、図８に示すように、細胞培養撮像装置１００では、複数の細胞１が増殖して、細胞１の集塊が上方向（Ｚ１方向）に成長していく状態などが撮像できる。また、細胞１の集塊において、死滅した細胞１ａは、集塊の外側に移動される。この様子を、下方から撮像した場合には、図９に示すように、死滅した細胞１ａが集塊の外周部に移動されている状態が撮像される。一方、細胞培養撮像装置１００のように、Ｙ方向（横方向）から撮像することによって、死滅した細胞１ａが細胞１の集塊の外周側でかつ下方側に移動されることが撮像できる。

【0037】

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0038】

本実施形態では、上記のように、撮像部２０は、主面１１が鉛直方向に沿うように配置されている細胞培養部１０の、ウェル１２において培養された細胞１の状態を、主面１１に対して交差する直交方向から撮像するように構成されている。これにより、重力がかかる方向に沿った方向（鉛直方向）に対して交差する直交方向から細胞１が撮像されるので、鉛直方向に対して、細胞１がどのように成長するのかを撮像することができる。

【0039】

また、本実施形態では、上記のように、凹状のウェル１２は、略円柱形状を有する。そして、凹状のウェル１２は、細胞培養部１０の主面１１が鉛直方向に沿うように細胞培養部１０が配置された状態で、略円柱形状の凹部の湾曲した面１２ａが鉛直下方向側に窪むように設けられている。そして、撮像部２０は、略円柱形状の凹部の湾曲した面１２ａに配置された細胞１の状態を、直交方向から撮像するように構成されている。これにより、略円柱形状の凹部の湾曲した面１２ａには、複数の細胞１が集まりやすくなるので、細胞１の集塊（スフェルイド）が生成されやすくなる。そこで、略円柱形状の凹部の湾曲した面１２ａに配置された細胞１の状態を撮像することによって、細胞１の集塊（スフェルイド）の状態を容易に撮像することができる。

【0040】

また、本実施形態では、上記のように、細胞培養撮像装置１００は、複数のウェル１２を覆うように主面１１に配置される蓋部３０をさらに備える。そして、撮像部２０は、蓋部３０が主面１１に押圧された状態で、ウェル１２において培養された細胞１の状態を、直交方向から撮像するように構成されている。これにより、ウェル１２の開口部分が主面１１によって押圧された状態で覆われるので、主面１１が鉛直方向に沿うように細胞培養部１０が配置された状態でも、ウェル１２から細胞培養部１０の外部に細胞１および培養液が流れ出す（漏れる）のを抑制することができる。

【0041】

また、本実施形態では、上記のように、細胞培養撮像装置１００は、主面１１に蓋部３０が配置された状態で、細胞培養部１０と蓋部３０とを挟み込むように設けられ、細胞培養部１０を支持する支持部４０をさらに備える。そして、撮像部２０は、支持部４０により支持された状態の細胞培養部１０のウェル１２において培養された細胞１の状態を、直交方向から撮像するように構成されている。これにより、細胞培養部１０と蓋部３０とが、比較的撓み変形しやすい部材（たとえば、シリコンゴムなど）により構成されている場合でも、支持部４０によって細胞培養部１０および蓋部３０が支持されるので、細胞培養部１０および蓋部３０が撓み変形するのを抑制することができる。

【0042】

また、本実施形態では、上記のように、支持部４０は、細胞培養部１０および蓋部３０を覆う略板形状を有する。これにより、細胞培養部１０および蓋部３０が比較的柔らかな部材から構成されている場合でも、細胞培養部１０および蓋部３０が支持部４０により覆われているので、細胞培養部１０および蓋部３０を容易に（変形させない状態で）、鉛直方向に沿うように配置することができる。また、細胞培養部１０のウェル１２と、ウェル１２同士を接続する流路１３とに対して蓋部３０が確実に押圧されるので、ウェル１２および流路１３から培養液などが漏れるのを抑制することができる。

【0043】

また、本実施形態では、上記のように、細胞培養撮像装置１００は、主面１１が鉛直方向に沿うように配置されている細胞培養部１０と、撮像部２０とを、主面１１に沿った方向に、相対的に移動させる移動部５０をさらに備える。そして、撮像部２０は、移動部５０によって相対的に移動されている状態の細胞培養部１０のウェル１２において培養された細胞１の状態を、直交方向から撮像するように構成されている。これにより、複数のウェル１２が比較的広い範囲（撮像部２０の視野よりも広い範囲）に配置されている場合でも、移動部５０によって細胞培養部１０が撮像部２０に対して相対的に移動されるので、比較的広い範囲に配置された複数のウェル１２において培養されている細胞１を撮像することができる。

【0044】

また、本実施形態では、上記のように、複数のウェル１２は、マトリクス状に配置されており、撮像部２０は、移動部５０によって相対的に移動されている状態の細胞培養部１０の、マトリクス状に配置された複数のウェル１２において培養された細胞１を、走査しながら、直交方向から撮像するように構成されている。これにより、マトリクス状に配置されている複数のウェル１２が撮像部２０によって走査されるので、マトリクス状に配置されている複数のウェル１２において培養されている細胞１を全て（漏れなく）撮像することができる。

【0045】

また、本実施形態では、上記のように、撮像部２０は、撮像部２０による１回の走査に要する時間よりも長い所定の時間間隔毎に、ウェル１２において培養された細胞１を、直交方向から撮像するように構成されている。これにより、細胞１が一定時間毎に撮像されるタイムラスプ撮像を、容易に行うことができる。

【0046】

また、本実施形態では、上記のように、撮像部２０は、１つのウェル１２毎に撮像するモードと、複数のウェル１２毎に撮像するモードとを切り替えて撮像可能に構成されている。これにより、細胞１を比較的高い解像度で撮像したい場合（個々の細胞１を観察したい場合）には、１つのウェル１２毎に細胞１を撮像し、複数のウェル１２において培養されている細胞１の状態を１つの画像において比較したい場合には、複数のウェル１２毎に細胞１を撮像することができる。その結果、ユーザの目的に応じた画像を撮像することができる。

【0047】

また、本実施形態では、上記のように、細胞培養部１０および撮像部２０は、恒温槽６０の内部に収容されている。これにより、恒温槽６０の内部において比較的長い時間細胞１を培養しながら、細胞１の状態を撮像することができる。また、撮像毎に恒温槽６０から細胞培養部１０を取り出す必要がないので、細胞培養部１０の移動に起因して細胞１に悪影響が及ぶのを抑制することができる。

【0048】

また、本実施形態では、上記のように、細胞培養部１０および蓋部３０は、互いに透明の部材により構成されている。これにより、細胞培養部１０が蓋部３０により覆われている状態で、細胞培養部１０側および蓋部３０側の一方側に光源部２４配置し、他方側に撮像カメラ部２３を配置した状態で、細胞１を明確に撮像することができる。

【0049】

また、本実施形態では、上記のように、細胞培養撮像方法は、凹状の複数のウェル１２が設けられる主面１１を有する板状の細胞培養部１０において、凹状のウェル１２が鉛直下方向側に窪むように設けられるように、主面１１が鉛直方向に沿うように配置された状態で、細胞１を培養するステップ１０１と、ウェル１２において培養された細胞１の状態を、主面１１に対して交差する直交方向から拡大して撮像するステップ１０２とを備える。これにより、重力がかかる方向に沿った方向（鉛直方向）に対して交差する方向から細胞１が撮像されるので、鉛直方向に対して、細胞１がどのように成長するのかを撮像することが可能な細胞培養撮像方法を提供することができる。

【0050】

（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0051】

たとえば、上記実施形態では、細胞培養部１０が略板形状を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。図１０および図１１に示す変形例による細胞培養部１１０のように、細胞培養部１１０が、柔軟性を有するとともに周状に巻回可能なマイクロアレイテープ１１０ａから構成されていてもよい。具体的には、マイクロアレイテープ１１０ａは、帯状に形成されている。また、マイクロアレイテープ１１０ａには、複数のウェル１１２が設けられている。また、細胞１の培養時は、マイクロアレイテープ１１０ａが巻回されている。

【0052】

変形例による細胞培養部１１０において、細胞１を撮像する際には、マイクロアレイテープ１１０ａの巻回が少なくとも一部解除された状態（平坦にされた状態）で、巻回が解除された部分が撮像される。なお、撮像時は、巻回の中心軸Ｃが鉛直方向に沿うようにマイクロアレイテープ１１０ａが配置される。また、マイクロアレイテープ１１０ａの巻回が解除された状態でもウェル１１２から培養液および細胞１が漏れないように、マイクロアレイテープ１１０ａのウェル１１２が形成される主面１１１の表面上には、シート状の蓋部１３０が設けられている。また、マイクロアレイテープ１１０ａおよび蓋部１３０は、柔軟性を有するとともに透明の部材（シリコンゴムなど）から構成されている。

【0053】

また、上記実施形態では、ウェル１２は、略円柱形状の凹部（Ｙ方向から見て、円形形状）により構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、Ｙ方向から見て、円形形状以外の形状（略Ｕ字形状など）の凹部により構成されたウェルに対しても本発明を適用することは可能である。

【0054】

また、上記実施形態では、細胞培養部１０を支持する支持部４０が設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、細胞培養部および蓋部が比較的硬質の部材（ガラスなど）から構成されていれば、（すなわち、細胞培養部および蓋部が撓み変形しなければ）、支持部を設けないようにすることも可能である。

【0055】

また、上記実施形態では、支持部４０が、細胞培養部１０および蓋部３０を覆う略板形状を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、細胞培養部および蓋部が比較的硬質の部材（ガラスなど）から構成されていれば、支持部が額縁形状（つまり、細胞培養部および蓋部の中央部は覆わずに外縁を覆う形状）であってもよい。

【0056】

また、上記実施形態では、細胞培養部１０を撮像部２０に対して相対的に移動させる移動部５０が設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、撮像対象となるウェルの数が比較的少なく、撮像部の移動なしにウェルの全てを撮像可能であるのであれば、移動部を設ける必要がない。

【0057】

［態様］
上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0058】

（項目１）
細胞１が培養される凹状の複数のウェル（１２、１１２）が設けられる主面（１１、１１１）を有する板状の細胞培養部（１０、１１０）と、
前記ウェル（１２、１１２）において培養された細胞１を撮像する撮像部２０とを備え、
前記細胞培養部（１０、１１０）は、前記主面（１１、１１１）が鉛直方向に沿うように配置されており、
前記凹状のウェル（１２、１１２）は、前記細胞培養部（１０、１１０）の前記主面（１１、１１１）が鉛直方向に沿うように前記細胞培養部（１０、１１０）が配置された状態で、鉛直下方向側に窪むように設けられており、
前記撮像部２０は、前記ウェル（１２、１１２）において培養された細胞１の状態を、前記主面（１１、１１１）に対して交差する直交方向から撮像するように構成されている、細胞培養撮像装置１００。

【0059】

（項目２）
前記凹状のウェル（１２、１１２）は、略円柱形状を有し、
前記凹状のウェル（１２、１１２）は、前記細胞培養部（１０、１１０）の主面（１１、１１１）が鉛直方向に沿うように前記細胞培養部（１０、１１０）が配置された状態で、前記略円柱形状の凹部の湾曲した面が鉛直下方向側に窪むように設けられており、
前記撮像部２０は、前記略円柱形状の凹部の湾曲した面に配置された細胞１の状態を、前記直交方向から撮像するように構成されている、項目１に記載の細胞培養撮像装置１００。

【0060】

（項目３）
前記複数のウェル（１２、１１２）を覆うように前記主面（１１、１１１）に配置される蓋部３０をさらに備え、
前記撮像部２０は、前記蓋部３０が前記主面（１１、１１１）に押圧された状態で、前記ウェル（１２、１１２）において培養された細胞１の状態を、前記直交方向から撮像するように構成されている、項目１または２に記載の細胞培養撮像装置１００。

【0061】

（項目４）
前記主面（１１、１１１）に前記蓋部３０が配置された状態で、前記細胞培養部（１０、１１０）と前記蓋部３０とを挟み込むように設けられ、前記細胞培養部（１０、１１０）を支持する支持部４０をさらに備え、
前記撮像部２０は、前記支持部４０により支持された状態の前記細胞培養部（１０、１１０）の前記ウェル（１２、１１２）において培養された細胞１の状態を、前記直交方向から撮像するように構成されている、項目３に記載の細胞培養撮像装置１００。

【0062】

（項目５）
前記支持部４０は、前記細胞培養部（１０、１１０）および前記蓋部３０を覆う略板形状を有する、項目４に記載の細胞培養撮像装置１００。

【0063】

（項目６）
前記主面（１１、１１１）が鉛直方向に沿うように配置されている前記細胞培養部（１０、１１０）と、前記撮像部２０とを、前記主面（１１、１１１）に沿った方向に、相対的に移動させる移動部５０をさらに備え、
前記撮像部２０は、前記移動部５０によって相対的に移動されている状態の前記細胞培養部（１０、１１０）の前記ウェル（１２、１１２）において培養された細胞１の状態を、前記直交方向から撮像するように構成されている、項目１～５のいずれか1項に記載の細胞培養撮像装置１００。

【0064】

（項目７）
前記複数のウェル（１２、１１２）は、マトリクス状に配置されており、
前記撮像部２０は、前記移動部５０によって相対的に移動されている状態の前記細胞培養部（１０、１１０）の、前記マトリクス状に配置された前記複数のウェル（１２、１１２）において培養された細胞１を、走査しながら、前記直交方向から撮像するように構成されている、項目６に記載の細胞培養撮像装置１００。

【0065】

（項目８）
前記撮像部２０は、前記撮像部２０による１回の走査に要する時間よりも長い所定の時間間隔毎に、前記ウェル（１２、１１２）において培養された細胞１を、前記直交方向から撮像するように構成されている、項目７に記載の細胞培養撮像装置１００。

【0066】

（項目９）
前記撮像部２０は、１つの前記ウェル（１２、１１２）毎に撮像するモードと、複数の前記ウェル（１２、１１２）毎に撮像するモードとを切り替えて撮像可能に構成されている、項目１～８のいずれか１項に記載の細胞培養撮像装置１００。

【0067】

（項目１０）
前記細胞培養部（１０、１１０）および前記撮像部２０は、恒温槽６０の内部に収容されている、項目１～９のいずれか１項に記載の細胞培養撮像装置１００。

【0068】

（項目１１）
前記複数のウェル（１２、１１２）を覆うように前記主面（１１、１１１）に配置される蓋部３０をさらに備え、
前記細胞培養部（１０、１１０）および前記蓋部３０は、互いに透明の部材により構成されている、項目１～１０のいずれか１項に記載の細胞培養撮像装置１００。

【0069】

（項目１２）
凹状の複数のウェル（１２、１１２）が設けられる主面（１１）を有する板状の細胞培養部（１０、１１０）において、前記凹状のウェル（１２、１１２）が鉛直下方向側に窪むように設けられるように、前記主面（１１、１１１）が鉛直方向に沿うように配置された状態で、細胞１を培養するステップと、
前記ウェル（１２、１１２）において培養された細胞１の状態を、前記主面（１１、１１１）に対して交差する直交方向から撮像するステップとを備える、細胞培養撮像方法。

【符号の説明】

【0070】

１ 細胞
１０、１１０ 細胞培養部
１１、１１１ 主面
１２、１１２ ウェル
１２ａ 面
２０ 撮像部
３０、１３０ 蓋部
４０ 支持部
５０ 移動部
６０ 恒温槽
１００ 細胞培養撮像装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】