JP2018143177A - 観察装置、観察システム及び観察装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】観察装置の変形を抑制できる観察装置を提供する。
【解決手段】観察装置１００は、試料３００を撮像する撮像部１５１を有する観察装置１００であって、撮像部１５１の撮像用光路上に設けられる試料３００を配置するための透明板１０２と、透明板１０２とともに用いられて観察装置１００の内部環境を密閉状態とするように構成されている筐体１０１と、透明板１０２又は筐体１０１に第１の閾値以上の変形が生じ得る場合に、内部環境と観察装置１００が配置される外部環境との間の圧力差を低減させるように動作する変形制御機構とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、観察装置、観察システム及び観察装置の制御方法に関する。

一般に、インキュベータ内に培養容器と撮像装置とを静置し、当該培養容器内の培養細胞等の画像を得る装置が知られている。例えば細胞等の培養においてはインキュベータ内の環境を高温多湿としている場合がある。このように、当該装置の内部と外部との間に温度差や圧力差が生じ得る場合など、装置の内外に生じた温度差や圧力差を解消する技術には需要がある。例えば特許文献１には、開閉弁を備えて電気エネルギーを用いることなく動作する収納装置に係る技術が開示されている。

ところが、インキュベータのように高温多湿の環境で使用される観察装置においては、当該装置の内部に高温多湿の空気が入り込んで結露、さび等の問題が生じることを抑制するために、当該装置の内部を密閉状態とすることが望ましい。一方で、観察装置の内外に圧力差が生じた場合には、観察装置の変形に起因する観察不良が発生し得る。

特開平１１−２０６５７９号公報

本発明は、観察装置の変形を抑制できる観察装置、観察システム及び観察装置の制御方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、観察装置は、試料を撮像する撮像部を有する観察装置であって、前記撮像部の撮像用光路上に設けられる前記試料を配置するための透明板と、前記透明板とともに用いられて前記観察装置の内部環境を密閉状態とするように構成されている筐体と、前記透明板又は前記筐体に第１の閾値以上の変形が生じ得る場合に、前記内部環境と前記観察装置が配置される外部環境との間の圧力差を低減させるように動作する変形制御機構とを備える。

本発明の一態様によれば、観察システムは、観察装置と、ユーザの操作結果を取得して前記観察装置へ出力し、前記観察装置の観察結果を取得するコントローラとを備える。

本発明の一態様によれば、観察装置の制御方法は、試料を撮像する撮像部と、前記撮像部の撮像用光路上に設けられる前記試料を配置するための透明板と、筐体とを有する観察装置の制御方法であって、前記透明板と前記筐体とを用いて前記観察装置の内部環境を密閉状態とすることと、前記透明板又は前記筐体に第１の閾値以上の変形が生じ得る場合に、前記内部環境と前記観察装置が配置される外部環境との間の圧力差を低減させるように変形制御機構を動作させることとを含む。

本発明によれば、観察装置の変形を抑制できる観察装置、観察システム及び観察装置の制御方法を提供できる。

図１は、第１の実施形態に係る観察システムの外観の概略の一例を示す模式図である。 図２は、第１の実施形態に係る観察システムの構成例の概略を示すブロック図である。 図３は、第１の実施形態に係る変形制御機構の構成の一例を示す模式図である。 図４は、第１の実施形態に係る変形制御機構の一部を拡大して構成の一例を示す模式図である。 図５は、第１の実施形態に係る観察装置制御処理の一例を示すフローチャートである。 図６は、第１の実施形態に係るコントローラ制御処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、第１の変形例に係る変形制御機構の構成の一例を示す模式図である。 図８は、第１の変形例に係る変形制御機構の構成の動作時の一例を示す模式図である。 図９は、第２の実施形態に係る観察システムの構成例の概略を示すブロック図である。 図１０は、第２の実施形態に係る変形制御機構の構成の一例を示す模式図である。 図１１は、第２の実施形態に係る変形制御機構の構成の動作時の一例を示す模式図である。 第２の実施形態に係る変形制御処理の一例を示すフローチャートである。

［第１の実施形態］
＜観察システムの構成＞
（観察システムの概要）
本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る観察システムは、培養中の細胞、細胞群、組織等を撮影し、細胞又は細胞群の個数、形態等を記録するためのシステムである。観察システム１の外観の概略を模式図として図１に示し、図１を参照して観察システム１の構成について説明する。観察システム１は、観察装置１００とコントローラ２００とを備える。観察装置１００は、おおよそ平板形状をしている。観察装置１００の上面には観察対象である試料３００が配置され、観察装置１００と試料３００とは、例えばインキュベータ内に設置される。試料３００は、観察装置１００の上面に配置されたまま、例えばインキュベータ、クリーンベンチ等への出し入れが行われ得る。

観察装置１００は、筐体１０１と、透明板１０２と、画像取得ユニット１５０と、移動機構１６０とを備える。筐体１０１の上面には、透明板１０２が配置されている。画像取得ユニット１５０と移動機構１６０とは、筐体１０１の内部に設けられている。画像取得ユニット１５０は、移動機構１６０によって移動させられながら、透明板１０２を介して試料３００を照明し、また、撮影して試料３００の画像を取得する。一方、コントローラ２００は、例えばインキュベータの外部に設置される。観察装置１００とコントローラ２００とは、通信する。コントローラ２００は、観察装置１００の動作を制御する。

（試料について）
観察システム１の測定対象である試料３００は、例えば次のようなものである。試料３００は、例えば、容器３１０と、培地３２２と、細胞３２４と、反射板３６０とを含む。容器３１０内に培地３２２が入れられ、培地３２２内で細胞３２４が培養されている。容器３１０は、例えばシャーレ、培養フラスコ、マルチウェルプレート等であり得る。このように、容器３１０は、例えば、生体試料を培養するための培養容器である。容器３１０の形状、大きさ等は限定されない。培地３２２は、液体培地でも固体培地でもよい。測定対象は例えば細胞３２４であるが、これは、接着性の細胞でもよいし、浮遊性の細胞でもよい。また、細胞３２４は、スフェロイドや組織であってもよい。さらに、細胞３２４は、どのような生物に由来してもよく、菌等であってもよい。このように、試料３００は、生物又は生物に由来する試料である生体試料を含む。反射板３６０は、透明板１０２を介して試料３００に入射した照明光を反射させて、細胞３２４を照明するためのものであり、容器３１０の上面に配置される。

（観察装置について）
観察装置１００の筐体１０１の上面に配置されている透明板１０２は、例えばガラス等で形成されている。試料３００は、この透明板１０２上に静置される。図１には、筐体１０１の上面の全体が透明な板で形成されている例が示されているが、観察装置１００は、筐体１０１の上面の一部に透明な板が設けられ、上面のその他の部分が不透明であるように構成されてもよい。なお、ここでの透明とは、照明光の波長に対して透明であることを示す。

観察装置１００は、例えば筐体１０１と透明板１０２とを含む部材によってその内部が密閉された状態となっている。このように、密閉された観察装置１００の内部に、透明板１０２を介した撮像によって画像データを生成する画像取得ユニット１５０と、画像取得ユニット１５０を移動させる移動機構１６０とを設けることによって、信頼性が高く、取り扱いや洗浄が容易であり、コンタミネーション等を防止できる構造にすることができる。さらに、当該密閉構造は、温度、湿度等が異なる複数の環境（外部環境）に晒され得る観察装置１００の内部に、例えば温度３７度、湿度９５％等の高温多湿に設定されたインキュベータ内部の空気が入り込み、結露等が生じることを抑制できる。

以降の説明のため、観察装置１００の試料３００が配置される面と平行な面内に互いに直交するＸ軸及びＹ軸を定義し、Ｘ軸及びＹ軸と直交するようにＺ軸を定義する。

観察装置１００は、移動機構１６０をさらに備える。図１に示すように、移動機構１６０は、筐体１０１の内部に設けられている。移動機構１６０は、支持部１６５と、支持部１６５をＸ軸方向に移動させるためのＸ送りねじ１６１と、Ｘアクチュエータ１６２とを備える。また、移動機構１６０は、支持部１６５をＹ軸方向に移動させるためのＹ送りねじ１６３とＹアクチュエータ１６４とをさらに備える。なお、移動機構１６０は支持部１６５をＺ軸方向に移動させるためのＺ送りねじ及びＺアクチュエータ等を備えてもよい。

図１に示すように、筐体１０１の内部に設けられた画像取得ユニット１５０は、撮像部１５１と、照明部１５５とを備える。試料３００を照明するための照明部１５５が支持部１６５に設けられており、また、照明部１５５の近傍には撮像部１５１が設けられている。照明部１５５は、透明板１０２がある方向、すなわち、試料３００が置かれている方向に照明光を放射する。当該照明光は、透明板を通過して反射板３６０上で反射又は散乱され、細胞３２４を照明する。また、撮像部１５１は、透明板１０２を介して試料３００の方向を撮像し、試料３００の画像を取得する。撮像部１５１が取得する光線を撮像用光と称し、当該撮像用光の光路を撮像用光路と称する。

撮像部１５１は、例えば撮像光学系と撮像素子とを含み、撮像光学系を介して撮像素子の撮像面に結像した像に基づいて、画像データを生成する。撮像光学系１５２は、焦点距離を変更できるズーム光学系であることが好ましい。照明部１５５は、照明光学系と光源とを備える。光源から放射された照明光は、照明光学系を介して試料３００へと照射される。光源は、例えばＬＥＤを含む。なお、照明部１５５は支持部１６５に配置されていると述べたが、照明光学系の光放射端が支持部１６５に配置されていればよく、例えば光源は、観察装置１００の何れの場所に配置されていてもよい。

なお、このように試料３００を照明した照明光が、透明板１０２を介して撮像光学系へと入射する光の光路を計測光路と称する。当該計測光路は、撮像用光路に含まれる。撮像用光は、照明光学系１５６から放射されて試料３００を照明した照明光に限らず、撮像光学系１５２へと入射する光線である。例えば、撮像用光路には、観察システム１の外部にある照明部が放射する照明光の光路も含まれる。

このように、観察装置１００は、移動機構１６０に画像取得ユニット１５０の位置をＸ方向及びＹ方向に位置を変更させながら繰り返し撮影を行い、複数の画像を取得する。また、観察装置１００は、これらの画像を合成して１つの画像を生成する。ここで生成される画像は、例えば撮像部１５１の光軸に垂直な面、すなわち、透明板１０２と平行な面を示す画像である。さらに、観察装置１００は、厚さ方向に撮影位置を変化させながら、同様に、Ｘ方向及びＹ方向に位置を変更させながら繰り返し撮影を行い、それらを合成して、各々のＺ方向位置における画像を順次取得する。ここで、厚さ方向とは、撮像部１５１の光軸方向であるＺ軸方向であり、透明板１０２に対して垂直な方向である。このようにして、３次元の各部における画像が取得される。

ここでは、Ｚ方向に撮影面を変化させながら撮影を繰り返す例を示したが、Ｚ方向には複数の画像を得ることなく、Ｘ方向及びＹ方向にのみ位置を変更させながら繰り返し撮影が行われてもよい。この場合、１つの平面の合成画像が得られる。なお、複数のＺ方向位置における画像の取得方法については、Ｚ軸方向の位置を固定してＸ方向及びＹ方向にスキャンし、その後、Ｚ軸方向の位置を変更して再びＸ方向及びＹ方向にスキャンしてもよい。また、Ｘ方向及びＹ方向の１つの位置につきＺ軸方向の位置を変更しながら複数回の撮影が行われ、この複数回の撮影がＸ方向及びＹ方向にスキャンしながら行われてもよい。スキャンをしない特定点の撮影の応用も可能である。

Ｚ軸方向の撮影位置は、撮像部１５１の撮像光学系の合焦位置が変更されることで変更される。すなわち、この撮像光学系は、合焦用レンズを光軸方向に移動させるための合焦調整機構を備えている。また、合焦調整機構は例えば液体レンズのような焦点距離が可変のレンズであってもよい。また、合焦用には焦点の異なるレンズが複数用意されてもよい。用意されたレンズが多眼であればリフォーカス技術などを利用することが可能となる。

ところが、画像取得ユニット１５０が移動機構１６０によって移動させられながら繰り返し撮像を行う際の、撮影の状況及び継続時間等によっては、例えば撮像部１５１、照明部１５５、Ｘアクチュエータ１６２、Ｙアクチュエータ１６４等が発熱する問題がある。また、本実施形態に係る観察装置１００は、温度、湿度、圧力等が観察装置１００の内部の温度、湿度、圧力等の環境（内部環境）とは異なる複数の環境（外部環境）に晒され得る。なお、当該外部環境には、上述したような高温多湿のインキュベータ内の環境、観察装置１００が輸送される際に晒される例えば低温低圧の環境が含まれる。

上述したように、本実施形態に係る観察装置１００は、例えば高温多湿のインキュベータ内の空気が観察装置１００の内部へ入り込むことを防ぐために、その内部が密閉された状態となっている。一方で、観察装置１００の内部が密閉された状態であることから、例えば、内部環境と使用環境との間に圧力差、温度差が存在する又は生じた場合、筐体１０１、透明板１０２等が変形し得る。なお、温度差に起因する変形は、例えば内部環境の空気（気体）が当該温度差に起因する温度変化により膨張又は収縮して生じる内部環境の圧力変化、筐体１０１や透明板１０２等の部材が内部環境と使用環境との異なる温度の両方に晒されて生じたり各々の部材の熱容量や熱膨張率の違いによって生じたりする熱ひずみ等に基づく。

このような筐体１０１や透明板１０２の変形は、観察装置１００を損傷し得る。また、観察装置１００における撮像用光路上に位置する透明板１０２の変形は、観測不良を起こし得る。さらに、筐体１０１が変形しても、傾き等の本来の測定条件からの乖離が生じ、同様に観察不良が起こることがある。そこで、本実施形態に係る観察装置１００は、変形制御機構をさらに備える。なお、本実施形態では、変形制御機構が圧力弁１８０である場合を例として説明する。

ここで、図３に本実施形態に係る変形制御機構の構成の一例を模式図として示し、これを参照して本実施形態に係る圧力弁１８０について説明をする。図３に示す模式図は、図１に示す切断線における観察装置１００の構成の一例を示す断面図である。図３に示すように、本実施形態に係る圧力弁１８０は、押さえ板１８１と、弾性部材１８２と、仕切り板１８３と、Ｏリング１８４とを備える。押さえ板１８１は、例えば筐体１０１に固定されている。なお、押さえ板１８１として、筐体１０１の一部が用いられてもよい。押さえ板１８１の一部には、押さえ板１８１の平面に概ね垂直な方向に押さえ板１８１を貫通するように穴が設けられている。弾性部材１８２は、少なくとも１つの方向に弾性力を有する材料、又は形状によって構成される。弾性部材１８２は、コイル状ばね、板ばね等のように形状によって弾性力を有するように構成されていてもよいし、ゴムのように弾性力を有する高分子化合物で構成されていてもよい。弾性部材１８２は、その弾性力の方向（弾性軸方向）の一端が押さえ板１８１に固定されている。また、弾性部材１８２の弾性軸方向の他端には、仕切り板１８３が固定されている。仕切り板１８３は、弾性部材１８２の有する弾性力によって、筐体１０１の一部に設けられた穴を塞ぐようにＯリング１８４を介して筐体１０１へと押し付けられて（圧接されて）いる。以下、本実施形態では、例えば図３に示すように、弾性部材１８２がコイル状ばねである場合を例として説明をする。

本実施形態に係る圧力弁１８０は、内部環境の圧力が外部環境の圧力より高いときに動作する第１の圧力弁１８０ａと、内部環境の圧力が外部環境の圧力より低いときに動作する第２の圧力弁１８０ｂとを備える。第１の圧力弁１８０ａと第２の圧力弁１８０ｂとは、弾性部材１８２の有する弾性力によって、所定の圧力差未満である場合には動作せず、ともに閉じた状態となっている。また、弾性部材１８２の有する弾性力によって、第１の圧力弁１８０ａと第２の圧力弁１８０ｂとは同時に動作しないように構成されている。なお、本実施形態における説明では、例えば圧力弁１８０と記載する場合は、第１の圧力弁１８０ａと第２の圧力弁１８０ｂとを区別しない場合である。また、圧力弁１８０の備える各部についても同様に記載する。

ここで、第２の圧力弁１８０ｂを例に、圧力弁の一部を拡大した模式図を図４に示す。図４では、筐体１０１と、弾性部材１８２ｂと、仕切り板１８３ｂと、Ｏリング１８４ｂとの位置関係が示されている。図４に示すように、仕切り板１８３ｂは、内部環境の圧力（内圧Ｐｉ）に基づく応力Ｆｐｉと弾性部材から伝達される応力Ｆｋとの合力と、外部環境の圧力（外圧Ｐｏ）に基づく応力Ｆｐｏとの釣り合いによって、弾性軸方向の位置が決定される。また、Ｏリング１８４ｂは、図４に示すような内圧Ｐｉと外圧Ｐｏとの間に圧力差がない（圧力弁１８０が動作していない）状態では、仕切り板１８３ｂと筐体１０１とによって押しつぶされている。このように、Ｏリング１８４ｂが押しつぶされる程度に、仕切り板１８３ｂが筐体１０１側に押し付けられることで、例えばインキュベータ内の高温多湿の空気が観察装置１００の内部に入り込むことを防ぐ。

本実施形態に係る弾性部材１８２は、仕切り板１８３から伝達される内部環境と外部環境との圧力差に応じた応力によって変形する。また、当該圧力差が第１の圧力差以上となったときに、仕切り板１８３とＯリング１８４との間に隙間が生じる。なお、第１の圧力差は、例えば筐体１０１又は透明板１０２に第１の閾値以上の変形が生じる圧力差である。また、上述したように、例えば筐体１０１又は透明板１０２に生じる第１の閾値以上の変形は、本実施形態に係る観察装置１００において、筐体１０１又は透明板１０２の変形に起因した観察不良が生じる変形である。観察不良としては、ピント位置の変化や、傾きにより均一な画質が乱される事等が挙げられる。観察不良を起こす変形は、さらには機器本体、部品等の劣化にもつながる。なお、筐体１０１の変形に起因して観察不良が生じ得る第１の閾値と透明板１０２の変形に起因して観察不良が生じ得る第１の閾値とは異なり得る。この場合には、筐体１０１又は透明板１０２の何れか一方でも第１の閾値以上の変形が生じ得る場合に圧力弁１８０が動作するように弾性部材１８２の弾性力等を調整すればよい。

このように、本実施形態に係る圧力弁１８０は、仕切り板１８３が圧力差に起因する応力によって弾性軸方向に変位することによって、内部環境と外部環境との間を空間的に接続し、当該圧力差を低減させるように動作する。

なお、押さえ板１８１と弾性部材１８２との間、弾性部材１８２と仕切り板１８３との間は、必ずしも固定されている必要はない。例えば、筐体１０１が、押さえ板１８１、弾性部材１８２、仕切り板１８３等のガイドとなるような形状を有していれば、上述したような圧力弁１８０の動作は実現される。

また、図３及び図４に示すように、本実施形態に係る観察装置１００は、吸湿部４００を備える。吸湿部４００は、例えば圧力弁１８０の動作に伴って観察装置１００の内部へ入り込んだインキュベータ内の高温多湿の空気から水蒸気を取り除く。吸湿部４００は、例えばシリカゲルのような吸湿部材であってもよいし、吸湿部４００の内部で凝縮させて内部環境の水蒸気量を低下させる凝縮器であってもよい。さらに、除湿器を特別に設けてもよい。また、圧力弁１８０を開閉する際に、空気の流れで異物が出入りしないように圧力弁１８０の空気の流路に多孔質フィルムのようなフィルタを設けてもよいし、当該フィルタに抗菌、滅菌の部材を併設して、インキュベータ外の環境からインキュベータ内へ持ち込まれた観察装置１００の内部の空気がインキュベータ内を汚染することを抑制し、インキュベータ内の環境がクリーンに保たれるようにしてもよい。なお、多孔質フィルムを圧力弁１８０の代わりに使うと、常に、湿度を含む空気の出入りが観察装置１００の内外に存在することになり、本願の目的を達成することが出来ない。

ここで、図１及び図２を再び参照して、観察システム１の構成について説明を続ける。

観察装置１００は、図１に示すように、回路群１０４をさらに備える。回路群１０４は、例えば筐体１０１の内部に設けられており、観察側制御回路１１０と、画像処理回路１２０と、観察側記録回路１３０と、観察側通信装置１４０とを含む。

観察側制御回路１１０は、観察装置１００の備える各部の動作を制御する。また、観察側制御回路１１０は、観察装置１００の動作に係る各種情報を取得し、観察装置１００の動作に係る各種判定を行い、また、当該判定の結果に基づいてユーザに対して通知、警告等を行う。なお、観察側制御回路１１０は、当該通知、警告を行う通知制御部、警告制御部としての機能を備えていてもよい。図２に示すように、観察側制御回路１１０は、位置制御部１１１、撮像制御部１１２、照明制御部１１３、通信制御部１１４、記録制御部１１５、測定制御部１１６及び変形情報処理部１１７としての機能を備える。位置制御部１１１は、移動機構１６０の動作を制御し、画像取得ユニット１５０の位置を制御する。撮像制御部１１２は、画像取得ユニット１５０の備える撮像部１５１の動作を制御し、撮像部１５１に試料３００の画像を取得させる。撮像制御部１１２は、ピント・露出切替部を備える。撮像制御部１１２は、例えば撮像光学系１５２に含まれる合焦用レンズを光軸方向に移動させてピント調節を行う。当該合焦用レンズは、例えば液体レンズのような焦点距離が可変のレンズであってもよい。また、合焦用には焦点の異なるレンズが複数用意されてもよい。用意されたレンズが多眼であればリフォーカス技術などを利用することが可能となる。また、ピント・露出切替部は、例えば絞りの動作を制御して露出の調節をしたり、レンズの光軸方向の動作を制御してズームの調整をしたりする。照明制御部１１３は、画像取得ユニット１５０の備える照明部１５５の動作を制御する。通信制御部１１４は、観察側通信装置１４０を介したコントローラ２００との通信を管理する。記録制御部１１５は、観察装置１００で得られたデータの記録について制御する。測定制御部１１６は、測定を行うタイミングや回数など、測定全体を制御する。

変形情報処理部１１７は、変形情報取得部と変形判定部としての機能を備える。変形情報取得部は、例えば筐体１０１又は透明板１０２に変形を生じさせ得る要因である、観察装置１００の内部環境の圧力、温度等の計測値をセンサ部１７１から取得する。また、観察装置１００が配置される環境等、外部環境の圧力、温度等の値を取得する。これら外部環境に係る値は、センサ部１７１から取得されてもよいし、予め設定されて記録されている情報が観察側記録回路１３０から取得されてもよいし、観察側通信装置１４０を介して、コントローラ２００、インターネット上に構築されたサーバ等の観察システム１の外部のデータベースから取得されてもよい。変形情報取得部は、これら取得した内部環境と外部環境との情報から、筐体１０１又は透明板１０２の変形の要因となる温度差、圧力差を変形情報として取得する。

なお、変形情報取得部は、撮像部１５１が取得した画像を画像処理回路１２０に解析させた結果に基づいて変形情報を取得してもよいし、例えば撮像制御部１１２の備える合焦判定部が行う合焦判定の結果に基づいて合焦位置の変化量を変形情報として取得してもよい。また、観察装置１００が歪みセンサを備える場合には、当該歪みセンサの計測値が変形情報として取得されてもよいし、観察装置１００がフォトインタラプタとフォトリフレクタとを備える場合には、これらの計測値の変化量が変形情報として取得されてもよい。

変形判定部は、当該変形情報に基づいて、例えば、筐体１０１又は透明板１０２に観察不良を生じさせる第１の閾値以上の変形が生じ得るか否か、筐体１０１又は透明板１０２に第１の閾値以上の変形が生じているか否か等、観察装置１００の変形に係る判定を行う。

画像処理回路１２０は、撮像部１５１で得られた画像データに対して各種画像処理を施す。画像処理回路１２０による画像処理後のデータは、例えば観察側記録回路１３０に記録されたり、コントローラ２００に送信されたりする。また、画像処理回路１２０は、得られた画像に基づく各種解析を行ってもよい。例えば画像処理回路１２０は、得られた画像に基づいて、試料３００に含まれる細胞３２４又は細胞群の画像を抽出したり、細胞又は細胞群の数を算出したりする。このようにして得られた解析結果も、例えば観察側記録回路１３０に記録されたり、コントローラ２００に送信されたりする。

観察側記録回路１３０は、観察装置１００の備える各部で用いられるプログラムや各種パラメータ、観察装置１００で得られたデータを記録する。また、観察側記録回路１３０は、例えば画像データ（画素データ）、記録用の画像データ、表示用の画像データ、動作時の処理データといった各種データを一時的に記録する。

観察装置１００は、観察側通信装置１４０を介して、例えばコントローラ２００と通信を行う。通信には、例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を利用した無線通信が利用される。また、観察装置１００とコントローラ２００とは、有線によって接続されて有線によって通信が行われてもよいし、互いにインターネット等の電気通信回線に接続されてインターネット等の電気通信回線を介して通信が行われてもよい。

観察装置１００は、センサ部１７１と、電源１９０とをさらに備える。センサ部１７１は、例えば、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ等を含む。センサ部１７１は、例えば、観察装置１００の内部の温度、湿度、圧力等を計測し、観察側制御回路１１０へ出力する。なお、センサ部１７１は、観察装置１００の外部の温度、湿度、圧力等をさらに計測できるように配置されていてもよい。前述したように、センサ部１７１は、筐体１０１又は透明板１０２等の変形を検出できるように歪みセンサ、圧電素子等を備えていてもよい。また、センサ部１７１は、フォトインタラプタとフォトリフレクタとを備えて筐体１０１又は透明板１０２等の変形を検出してもよい。この場合には、例えば筐体１０１の一部が変形検出用に透明であってもよい。電源１９０は、観察装置１００の備える各部に電源を供給する。電源１９０は、ユーザの操作結果を取得する操作部を備えていてもよい。操作部は、例えばボタン、スイッチ、ダイヤル、レバー、タッチパネル等を含む。ユーザは、例えば観察装置１００の電源をオン／オフとしたいとき、待機状態としたいとき等に当該操作部を操作したりする。

（コントローラについて）
コントローラ２００は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット型の情報端末等である。図１には、タブレット型の情報端末を図示している。

コントローラ２００には、例えば液晶ディスプレイといった表示装置２７２とタッチパネルといった入力装置２７４とを備える入出力装置２７０が設けられている。入力装置２７４は、タッチパネルの他に、スイッチ、ダイヤル、キーボード、マウス等を含んでいてもよい。

また、コントローラ２００には、コントローラ側通信装置２４０が設けられている。コントローラ側通信装置２４０は、観察側通信装置１４０と通信を行うための装置である。観察側通信装置１４０及びコントローラ側通信装置２４０を介して、観察装置１００とコントローラ２００とは通信を行う。

また、コントローラ２００は、コントローラ側制御回路２１０と、コントローラ側記録回路２３０とを備える。コントローラ側制御回路２１０は、コントローラ２００の各部の動作を制御する。コントローラ側記録回路２３０は、例えばコントローラ側制御回路２１０で用いられるプログラムや各種パラメータ、観察装置１００から受信したデータを記録する。

コントローラ側制御回路２１０は、システム制御部２１１、表示制御部２１２、記録制御部２１３及び通信制御部２１４としての機能を有する。システム制御部２１１は、試料３００の測定のための制御に係る各種演算を行う。表示制御部２１２は、表示装置２７２の動作を制御する。表示制御部２１２は、表示装置２７２に必要な情報等を表示させる。記録制御部２１３は、コントローラ側記録回路２３０への情報の記録を制御する。通信制御部２１４は、コントローラ側通信装置２４０を介した観察装置１００との通信を制御する。なお、通信制御部２１４は、インターネット等の電気通信回線上に設けられたクラウド等との通信を制御する。観察システム１の外部に設けられているネットワークサーバの有する画像処理回路等に観察結果に基づいた細胞カウント、奥行き情報の算出等の処理を行わせてもよい。また、通信制御部２１４は、インターネットに接続されたインキュベータ、空調設備、照明設備等のＩｏＴ機器から情報を取得したり、当該ＩｏＴ機器を制御したりする通信を制御する。

なお、観察側制御回路１１０、画像処理回路１２０及びコントローラ側制御回路２１０は、Central Processing Unit（ＣＰＵ）、Application Specific Integrated Circuit（ＡＳＩＣ）、又はField Programmable Gate Array（ＦＰＧＡ）等の集積回路等を含む。観察側制御回路１１０、画像処理回路１２０及びコントローラ側制御回路２１０は、それぞれ１つの集積回路等で構成されてもよいし、複数の集積回路等が組み合わされて構成されてもよい。また、観察側制御回路１１０及び画像処理回路１２０は、１つの集積回路等で構成されてもよい。また、観察側制御回路１１０の位置制御部１１１、撮像制御部１１２、照明制御部１１３、通信制御部１１４、記録制御部１１５、測定制御部１１６及び変形情報処理部１１７は、それぞれ１つの集積回路等で構成されてもよいし、複数の集積回路等が組み合わされて構成されてもよい。また、位置制御部１１１、撮像制御部１１２、照明制御部１１３、通信制御部１１４、記録制御部１１５、測定制御部１１６及び変形情報処理部１１７のうち２つ以上が１つの集積回路等で構成されてもよい。同様に、コントローラ側制御回路２１０のシステム制御部２１１、表示制御部２１２、記録制御部２１３及び通信制御部２１４は、それぞれ１つの集積回路等で構成されてもよいし、複数の集積回路等が組み合わされて構成されてもよい。また、システム制御部２１１、表示制御部２１２、記録制御部２１３及び通信制御部２１４のうち２つ以上が１つの集積回路等で構成されてもよい。これら集積回路の動作は、例えば観察側記録回路１３０又はコントローラ側記録回路２３０や集積回路内の記録領域に記録されたプログラムに従って行われる。

なお、観察側記録回路１３０、コントローラ側記録回路２３０又はこれらの備える各要素は、例えばフラッシュメモリのような不揮発性メモリであるが、Static Random Access Memory（ＳＲＡＭ）やDynamic Random Access Memory（ＤＲＡＭ）のような揮発性メモリをさらに有していてもよい。また、観察側記録回路１３０又はこれらの備える各要素と、コントローラ側記録回路２３０又はこれらの備える各要素とは、それぞれ１つのメモリ等で構成されてもよいし、複数のメモリ等が組み合わされて構成されてもよい。また、観察システム１の外部にあるデータベース等を、そのメモリの一部として利用してもよい。

＜観察システムの動作＞
コントローラ２００との間で通信して観察装置１００で行われる観察装置制御処理の一例をフローチャートとして図５に示し、これを参照して観察システム１の動作について説明をする。

ステップＳ１０１において、観察側制御回路１１０は、観察装置１００の電源がオンとされたか否かを判定する。本ステップで電源がオンとされたと判定される場合には、例えば、ユーザが電源１９０の備える電源スイッチを操作した場合、外部電源に接続された場合、設定された時刻になった場合等がある。また、例えばユーザの操作に応じてコントローラ２００から電源をオンとする制御信号を受信した場合に電源がオンとされてもよい。観察装置制御処理は、電源がオンであると判定された場合はステップＳ１０２へ進み、電源がオンであると判定されなかった場合は電源がオンであると判定されるまで待機する。

ステップＳ１０２において、観察側制御回路１１０は、例えばコントローラ２００からユーザの操作に応じて出力される信号を受信するまで待機する。ここで使用される通信は、例えば観察装置１００が制御信号等の送受信用に備えるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）等の省待機電力の通信規格を使用したものである。受信した場合、観察側制御回路１１０は、コントローラ２００との通信を確立する。ここで確立される通信は、例えば、データの送受信用に観察装置１００が備えるＷｉ−Ｆｉ等の高速の通信規格を使用したものである。

ステップＳ１０３において、観察側制御回路１１０は、例えばコントローラ２００から動作確認処理の実行を指示する制御信号を受信したか否かを判定する。観察装置制御処理は、当該制御信号を受信したと判定された場合はステップＳ１０４へ進み、判定されなかった場合はステップＳ１０５へ進む。

ステップＳ１０４において、観察側制御回路１１０は、動作確認処理を実行する。本実施形態に係る動作確認処理において、観察側制御回路１１０は、例えば、観察装置１００の備える各部の動作を確認する。動作確認処理は、観察装置１００がインキュベータ内に配置される前（配置前）に行われてもよいし、観察装置１００がインキュベータ内に配置された後（配置後）に行われてもよい。なお、観察装置１００がインキュベータ内に配置されているか否かの判定は、ユーザ操作に基づいて行われてもよいし、センサ部１７１の計測する温度、圧力等の計測値に基づいて行われてもよい。

（動作確認処理が配置前に行われる場合について）
観察側制御回路１１０は、変形情報処理部１１７の取得する内部環境と外部環境（インキュベータ内の環境）との温度差、圧力差等の変形情報に基づいて、現在の状態のまま観察装置１００がインキュベータ内に配置された場合に、筐体１０１又は撮像用光路上の透明板１０２に変形が生じ得るか否かを判定する。インキュベータ内の温度や湿度等はほぼ一定である。このため、インキュベータ内の温度や湿度等の情報は、予め観察システム１の内部に設定されて記録されていてもよい。勿論、インキュベータ内の温度や湿度等の情報は、観察装置１００の使用のたびに観察装置１００によって計測又は通信が行われて取得されてもよい。観察側制御回路１１０は、変形が発生する可能性があると判定された場合には、ユーザに対して観察不良が生じる可能性がある旨の警告を行う。

（動作確認処理が配置後に行われる場合について）
観察側制御回路１１０は、変形情報処理部１１７の取得する内部環境と外部環境（インキュベータ内の環境）との温度差、圧力差等の変形情報に基づいて、筐体１０１又は撮像用光路上の透明板１０２に変形が生じているか否かを判定する。これらの判定は、例えば画像取得ユニット１５０に取得させた画像を画像処理回路１２０に解析させて行われるか、又は例えばセンサ部１７１の出力する内部環境の温度、圧力等の計測値に基づいて行われる。観察側制御回路１１０は、観察不良が生じていると判定された場合は、ユーザに対して観察不良が生じている旨の警告を行う。

また、動作確認処理において、観察装置１００は、例えば、撮像用光路上に結露が発生する可能性があるか否か、撮像用光路上に結露が発生したか否かの判定を行い、結露に起因する観察不良が生じているか否かを判定してもよい。また、当該結露に係る判定の結果に応じて、ユーザに警告を行ってもよい。

また、本実施形態に係る動作確認処理は、観察装置１００の動作不良や観察不良がなく、観察装置１００が正常に使用できる場合には、ユーザへ使用可能通知を行ってもよい。

なお、これらの警告や通知は、観察装置１００の照明部１５５の放射する照明光を点滅させて行われてもよいし、コントローラ２００へ警告を表示させて行われてもよい。また、コントローラ２００が音声データを出力したり、振動したりして当該警告や通知が行われてもよい。一方で、問題なく観察装置１００が使用できる状態であれば、ユーザに対して使用可能通知を行ってもよい。

なお、筐体１０１又は透明板１０２等の変形は、センサ部１７１の出力による検出、画像解析による検出に限らず、例えば透明板１０２が撮像用光路上にあることを利用して、筐体１０１又は透明板１０２の変形に伴う合焦位置のずれ量に基づいて検出されてもよい。

また、ユーザへの警告は、筐体１０１又は透明板１０２に観察不良が生じる第１の閾値以上の変形が生じる前に行われる。

ステップＳ１０５において、観察側制御回路１１０は、例えばコントローラ２００から観察・測定処理の実行を指示する制御信号を受信したか否かを判定する。観察装置制御処理は、当該制御信号を受信したと判定された場合はステップＳ１０６へ進み、判定されなかった場合はステップＳ１０７へ進む。

ステップＳ１０６において、観察側制御回路１１０は、観察・測定処理を実行する。本実施形態に係る観察・測定処理において、観察側制御回路１１０は、例えば、ユーザが指定する特定の位置に対して観察及び測定を行う特定観察を実行する。特定観察において、例えばユーザは、観察したい領域について、コントローラ２００を操作して画像取得ユニット１５０の位置を移動機構１６０に移動させて得られるライブビュー表示を見ながら指定したり、当該領域を示す位置座標をコントローラ２００へ入力して指定したりする。

また、本実施形態に係る観察・測定処理において、観察側制御回路１１０は、例えば、予め設定されて観察側記録回路１３０に記録されている移動パターンに従って、画像取得ユニット１５０を移動機構１６０に移動させながら撮像させて、観察及び測定を行うカウントスキャン処理を実行する。カウントスキャン処理において複数の撮像位置で取得された複数の画像は、例えば画像処理回路１２０において、広範囲の高画素画像として合成される。また、観察側制御回路１１０は、例えば当該合成画像に基づいて、画像処理回路１２０に試料３００に含まれる細胞３２４の数をカウントさせる。

観察側制御回路１１０は、このようにして取得された画像データ、カウント結果等の観察・測定結果を、例えばコントローラ２００へ送信させる。なお、これらの結果は、観察側記録回路１３０に記録されてもよいし、観察システム１の外部にあるクラウド等のネットワークサーバへ送信されてもよい。その後、観察装置制御処理はステップＳ１０７へ進む。

なお、図３及び図４を参照して上述したように、本実施形態に係る圧力弁１８０は、筐体１０１又は透明板１０２に所定の閾値（第１の閾値）以上の変形が生じる場合に随時動作する。そのため、このような観察・測定処理が行われている際に内部環境、外部環境における圧力、温度等が変化しても観察不良は生じない。また、観察・測定処理の実行中に、圧力弁１８０が動作しても筐体１０１又は透明板１０２の変形が収まらない場合には、観察側制御回路１１０は、ユーザに警告を行ってもよい。このように圧力弁１８０の動作によっても筐体１０１又は透明板１０２の変形が第１の閾値未満にならない場合には、例えば撮像部１５１や照明部１５５の発熱等によって生じた熱ひずみに起因する変形である可能性もあり得る。このような警告によって、ユーザは、圧力弁１８０では対処できない観察不良が生じている場合に、すぐに対処可能となる。また、このような熱ひずみに起因する観察不良が生じた場合、本実施形態に係る変形制御機構は、照明部１５５の放射する照明光の光量、放射する頻度等を制限したり、撮像素子１５３の動作を制限したりして、観察装置１００の内部での発熱を抑制する。

ステップＳ１０７において、観察側制御回路１１０は、コントローラ２００から観察装置１００の使用を終了する旨の制御信号を受信したか否かを判定する。観察装置制御処理は、当該制御信号を受信したと判定された場合はステップＳ１０８へ進み、判定されなかった場合はステップＳ１０２へ戻る。

ステップＳ１０８において、観察側制御回路１１０は、観察装置１００の電源をオフとする。このとき、観察側制御回路１１０は、例えばＢＬＥ等の省待機電力の制御信号の送受信のための通信機能はオンのままとする。その後、観察装置制御処理はステップＳ１０１へ戻る。

コントローラ２００で行われるコントローラ制御処理の一例をフローチャートとして図６に示し、これらを参照して観察システム１の動作について説明をする。図６のフローチャートに示す処理は、例えば観察装置１００の電源が入れられた後に開始する。なお、例えばユーザがコントローラ２００を操作して観察装置１００の電源をオンとする場合には、以下の処理に先立ち、ユーザ操作に応じて観察装置１００の電源をオンとするための制御信号が送信されてもよい。

ステップＳ２０１において、コントローラ側制御回路２１０は、表示装置２７２に、例えばユーザが観察装置１００を操作するための、アイコン群（使用可能な機能の一覧）を表示させる。本実施形態に係るコントローラ２００は、例えばタブレットＰＣ、スマートフォン等であり、ユーザは、通話、メール等のアプリを選択して使用する場合と同様にして、観察装置１００の操作を行うためのアプリ（検査アプリ）を選択して使用できる。なお、当該表示はアイコンに限らず、文字列等で行われてもよい。また、観察装置１００の操作を開始するためのボタン、スイッチ等が設けられていてもよい。コントローラ側制御回路２１０は、例えば入力装置２７４がユーザの操作結果に応じて出力する操作信号を受信するまで待機し、受信後は当該操作信号に基づいてユーザが何れのアイコンを選択したかの判定（操作判定）を行う。また、コントローラ側制御回路２１０は、当該操作判定の結果に応じて、観察装置１００との、例えばＷｉ−Ｆｉ等の高速の通信規格を用いた、通信を確立する。本ステップの処理は、例えば観察装置制御処理のステップＳ１０２に対応する。

ステップＳ２０２において、コントローラ側制御回路２１０は、選択されたアイコン（機能）が動作確認であるか否かを判定する。コントローラ制御処理は、動作確認が選択されたと判定された場合はステップＳ２０３へ進み、判定されなかった場合はステップＳ２０６へ進む。

ステップＳ２０３において、コントローラ側制御回路２１０は、動作確認処理の実行を指示するための制御信号をコントローラ側通信装置２４０に観察装置１００へ送信させる。ステップＳ２０４において、コントローラ側制御回路２１０は、動作確認処理の結果を観察装置１００から受信したか否かを判定する。コントローラ制御処理は、当該結果を受信するまで処理を繰り返し、受信した後にステップＳ２０５へ進む。

ステップＳ２０５において、コントローラ側制御回路２１０は、動作確認処理の結果に応じて、動作確認処理の結果を表示装置２７２に表示させる。このとき、コントローラ側制御回路２１０は、例えば、観察装置１００の内部環境における温度、圧力、湿度等の計測値が所定の閾値以上である場合、筐体１０１又は撮像用光路上の透明板１０２が変形していたり、撮像用光路上に結露が発生していたりするなどして観察不良が生じていると判定された場合等に、ユーザに対して警告を行う。また、コントローラ側制御回路２１０は、動作確認処理の結果に応じて、観察装置１００が使用可能な状態である旨をユーザに通知する。その後、コントローラ制御処理はステップＳ２０６へ進む。ステップＳ２０２乃至ステップＳ２０５の処理は、観察装置制御処理のステップＳ１０３及びステップＳ１０４に対応する。

このように動作確認処理の結果に応じて警告や通知が行われることで、ユーザが観察不良に気付かないまま観察・測定処理を実行してしまうことを防ぐことができる。さらに、このような警告等によってユーザに対処を促すことで、例えば圧力弁１８０では対処できない状態のまま放置されたりして、観察装置１００が故障したり損傷したりすることを防ぐことができる。

ステップＳ２０６において、コントローラ側制御回路２１０は、選択されたアイコン（機能）が観察・測定処理であるか否かを判定する。コントローラ制御処理は、観察・測定処理が選択されたと判定された場合はステップＳ２０７へ進み、判定されなかった場合はステップＳ２１０へ進む。

ステップＳ２０７において、コントローラ側制御回路２１０は、観察・測定処理の実行を指示するための制御信号をコントローラ側通信装置２４０に観察装置１００へ送信させる。ステップＳ２０８において、コントローラ側制御回路２１０は、観察・測定処理の結果を観察装置１００から取得し、当該結果を表示させる。なお、当該結果に基づいてステップＳ２０５のような警告、通知等が行われてもよい。ここで、観察装置１００で実行された観察・測定処理で得られた結果は、観察装置１００で取得される毎に受信してもよいし、スキャン処理等が終了したときに受信してもよい。また、画像処理を含む解析は、観察装置１００で行われもよいし、コントローラ２００で行われてもよいし、観察システム１の外部に設けられた画像処理回路で行われてもよい。

ステップＳ２０９において、コントローラ側制御回路２１０は、例えばユーザの操作結果に応じて入力装置２７４が出力する制御信号に基づいて、観察・測定処理を終了するか否かを判定する。なお、当該判定は、例えば予め設定された領域のスキャンが終了したか否かに基づいて行われてもよい。観察・測定処理は、終了すると判定された場合はステップＳ２１０に進み、判定されなかった場合はステップＳ２０７へ戻る。ステップＳ２０６乃至ステップＳ２０９の処理は、観察装置制御処理のステップＳ１０５及びステップＳ１０６に対応する。

ステップＳ２１０において、コントローラ側制御回路２１０は例えばユーザの操作結果に応じて入力装置２７４が出力する制御信号に基づいて、観察装置１００を用いた各種処理を終了するか否かを判定する。コントローラ制御処理は、終了しないと判定された場合はステップＳ２０１へ戻り、終了すると判定された場合は観察装置制御処理を終了して観察装置１００の電源をオフとすることを指示する制御信号を観察装置１００へ送信する。その後、コントローラ制御処理は終了する。

＜観察システムの利点＞
本実施形態に係る観察装置１００は、例えばインキュベータ内の高温多湿の環境等の、外部環境に配置され、画像取得ユニット１５０を移動機構１６０に移動させながら繰り返し撮像を行い、試料３００の観察画像、試料３００に含まれる細胞数等を取得する。

ところが、外部環境の状態、撮像部１５１や照明部１５５等の内部環境での発熱等によっては、外部環境と内部環境との間に圧力差や温度差が生じ得る。このような圧力差や温度差は、筐体１０１、撮像用光路上に配置される透明板１０２等に変形を生じさせ得る。さらに、変形の程度が大きくなれば、観察装置１００の損傷もあり得る。

そのような中、本実施形態に係る変形制御機構は、内部環境と外部環境との圧力差に応じて、かつ、観察装置１００の各種動作とは独立して随時動作し、内部環境と外部環境との間の圧力差を低減させる。そのため、ユーザは、本実施形態に係る観察装置１００を使用すれば、筐体１０１又は透明板１０２に第１の閾値以上の変形が生じて観察不良が生じることなく、観察等を実施できる。

また、本実施形態に係る変形制御機構は、内部環境と外部環境との間の圧力差によって駆動するため、内圧調整に際して電源を必要としない。そのため、ユーザは、本実施形態に係る観察装置１００を利用すれば、様々な外部環境を経て行われる輸送時、保管時などの観察装置１００が電源に接続されていない状況であっても、観察装置１００を破損することなく輸送、保管等ができる。

また、例えば動作確認処理が、観察装置１００がインキュベータ内に配置される前に行われる場合には、ユーザは、観察装置１００を用いた観察等を開始する前に、変形や結露等の観察不良が生じ得るか否かを知ることができる。また、本実施形態に係る観察装置１００は、インキュベータ内に配置された後に、変形や結露が生じた場合、圧力弁１８０では対処できない変形が生じてしまった場合にもユーザへ警告を行う。なお、圧力弁１８０では対処できない変形は、急激な圧力変動が生じた場合、圧力弁１８０が動作不良を起こしている場合、温度差に基づいた熱ひずみが生じている場合等に生じ得る。このような警告があるため、ユーザは、随時、必要に応じた対策を講じることができる。

なお、本実施形態に係る変形制御機構が、筐体１０１又は撮像用光路上に配置される透明板１０２に観察不良の原因となる第１の閾値以上の変形が生じ得る場合に動作する圧力弁１８０である場合を例として説明したが、これに限定されない。例えば、観察装置１００の輸送時等、筐体１０１又は透明板１０２の変形が、観察不良を起こし得る第１の閾値より大きくても、観察装置１００が破壊し得る第２の閾値より小さければ良いといった場合もあり得る。また、必要以上に変形制御機構が動作した場合には、観察装置１００の内部に高温多湿の空気、不純物を含んだ空気等が流入することによる観察装置１００への影響が考えられる。このような対策として、本実施形態に係る変形制御機構は、例えば計測不良が生じ得る第１の圧力差によって駆動する圧力弁と、観察装置１００の破壊が起こり得る第２の圧力差によって駆動する圧力弁とを切り替える弁切り替え機構を備えていてもよい。この場合、例えばユーザは、観察不良を抑制したい場合には圧力弁１８０が第１の圧力差によって駆動するように弁切り替え機構を操作し、輸送前、保管前等の精緻な内圧制御が不要な場合には、圧力弁１８０が第２の圧力差によって駆動するように弁切り替え機構を操作する。なお、例えば、第１の圧力差は、筐体１０１又は透明板１０２に第１の閾値の変形が生じ得る圧力差であり、第２の圧力差は、筐体１０１又は透明板１０２に第２の閾値の変形が生じ得る圧力差である。

なお、本実施形態に係る圧力弁１８０は、図３及び図４に示す構成に限定されない。例えば、図７及び図８に変形制御機構の構成の別の一例を模式図として示す。図７及び図８に示す模式図は、図１に示す切断線における観察装置１００の構成の一例を示す断面図である。図７及び図８に示す構成例では、圧力弁１８０は、内部環境の圧力が外部環境の圧力と比較して低い場合に動作する第３の圧力弁１８０ｃと、内部環境の圧力が外部環境の圧力と比較して高い場合に動作する第４の圧力弁１８０ｄとを備える。第３の圧力弁１８０ｃと第４の圧力弁１８０ｄとは、仕切り板１８３が動作する際の支点１８５をさらに備える。また、第３の圧力弁１８０ｃと第４の圧力弁１８０ｄとは、弾性部材１８２に代わり、仕切り板１８３と押さえ板１８１とを接続し、仕切り板１８３の一端がＯリング１８４に押し付けられるように動作させる弾性力を有する第１の弾性部材１８６と、押さえ板１８１に設けられた貫通穴の位置で固定されており、内部環境と外部環境との圧力差によって変形する第２の弾性部材１８７とをさらに備える。図８に示すように、第２の弾性部材１８７は、当該圧力差によって変形した場合に仕切り板１８３と接触して、仕切り板１８３を開放側に動作するように構成されている。このような第３の圧力弁１８０ｃと第４の圧力弁１８０ｄとでは、第１の弾性部材１８６と第２の弾性部材１８７との弾性力の大きさ、仕切り板１８３と支点１８５との位置関係によって駆動する圧力差が調整できる。また、このように駆動する圧力差が調整されることで、第１の圧力弁１８０ａと第２の圧力弁１８０ｂとの場合と同様に、第３の圧力弁１８０ｃと第４の圧力弁１８０ｄとは、所定の圧力差未満である場合には動作せず、ともに閉じた状態となっている。また、第３の圧力弁１８０ｃと第４の圧力弁１８０ｄとは同時に動作しないように構成されている。なお、図７及び図８に示すような第３の圧力弁１８０ｃと第４の圧力弁１８０ｄとを使用しても、図３及び図４に示すような第１の圧力弁１８０ａと第２の圧力弁１８０ｂとを使用した場合と同様の効果が得られ得る。

なお、本実施形態では、内部環境の圧力と外部環境の圧力との大小関係に応じて内圧調整が可能なように、圧力弁１８０が、例えば第１の圧力弁１８０ａと第２の圧力弁１８０ｂ又は第３の圧力弁１８０ｃと第４の圧力弁１８０ｄとのように、双方向に設けられている場合を例として説明したが、これに限定されない。観察装置１００の配置される外部環境に応じて、何れか一方向の圧力弁のみを備える構成も考えられる。この場合には、部品点数の低減、観察装置１００の小型化等の効果が得られ得る。

なお、本実施形態に係る変形制御機構として、弾性部材の弾性力によって仕切り板１８３が動作する圧力弁１８０を例に説明したが、これに限定されない。例えば、仕切り板１８３と筐体１０１との間に磁力による引力又は斥力が働いており、応力Ｆｐｉと、応力Ｆｐｏと、磁力との釣り合いによって圧力弁１８０が動作するように構成されていてもよい。

また、本実施形態に係る変形制御機構が圧力弁１８０である場合を例として説明をしたが、これに限定されない。例えば、変形制御機構として、観察装置１００の筐体１０１又は透明板１０２のうち、観察に影響を与えない場所に、圧力差に応じて変形する変形部が設けられる仕様もあり得る。変形部は、圧力差に応じて膨張したり、収縮したりして、観察装置１００の内部の体積を変動させることができる。このような変形制御機構であれば、本実施形態に係る圧力弁１８０と同様にして、観察装置１００の気密性を維持したまま、電源を使用しなくても、筐体１０１又は透明板１０２の変形に伴い生じる観察不良を抑制できる。

［第２の実施形態］
本発明における第２の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

第１の実施形態では、変形制御機構が、内部環境と外部環境との圧力差が所定の圧力差以上となった場合に弾性部材１８２が当該圧力差に応じて変形することで動作する圧力弁１８０である場合について説明した。このような圧力弁１８０を使用する場合、観察不良の原因となる筐体１０１又は撮像用光路上の透明板１０２の変形を抑制するためには、小さな圧力差で頻繁に動作することが好ましい。一方で、結露が生じないようにするためには、圧力弁１８０を必要以上に動作させずにインキュベータ内の高温多湿の空気が観察装置１００の内部に入り込まないようにすることが好ましい。さらに、インキュベータの扉の開け閉めや、その他の作業で生じる、短時間の温度変化では、これら圧力弁１８０が動作しないように、弾性部材１８２の弾性力を決めている。

このような、相反する要求を実現するために、本実施形態に係る観察装置１００の備える変形制御機構は、第１の実施形態で上述したような圧力差で駆動する圧力弁１８０が、電気的な制御によっても駆動されるように構成されている。本実施形態に係る圧力弁１８０は、筐体１０１又は透明板１０２の変形が第１の閾値以上となる場合には電気的な制御によって動作し、筐体１０１又は透明板１０２の変形が第２の閾値以上となる場合には圧力差によって動作する。なお、筐体１０１又は透明板１０２の変形が第１の閾値以上となる場合には観察不良が生じる可能性があり、さらに第２の閾値以上となる場合には観察装置１００が損傷する可能性があるものとする。

＜観察システムの構成＞
本実施形態に係る観察装置１００の観察側制御回路１１０は、変形制御部をさらに備える。本実施形態に係る変形制御部は、例えば圧力弁１８０を制御する弁制御部１１８である。弁制御部１１８は、例えばセンサ部１７１の出力、合焦位置のずれ量等に基づいて、筐体１０１又は透明板１０２に観察不良が生じ得る第１の閾値以上の変形が生じていると判定された場合に、圧力弁１８０を電気的な制御によって動作させる。

ここで、図１０及び図１１に本実施形態に係る変形制御機構の構成の一例を模式図として示し、これを参照して本実施形態に係る変形制御機構について説明をする。

図１０及び図１１に示すように、本実施形態に係る変形制御機構は、被操作片１８８をさらに備える。本実施形態に係る移動機構１６０は、操作片１６６をさらに備える。操作片１６６は、例えば支持部１６５に設けられており、支持部１６５が所定の位置（弁開放位置）へ移動機構１６０によって移動させられたときに、被操作片１８８と接触するように構成されている。被操作片１８８は、操作片１６６によって、例えば図１１に示すように押し下げられ、仕切り板１８３を動作させる。

なお、図１０及び図１１には、内部環境の圧力が外部環境の圧力と比較して高い場合に動作する第１の圧力弁が移動機構１６０によっても動作する場合を例として示しているが、これに限定されない。例えば、第２の圧力弁の備える被操作片１８８は、操作片１６６によって押し上げられ、仕切り板１８３が動作するように構成されていてもよい。

＜観察システムの動作＞
観察装置制御処理のステップＳ１０４における動作確認処理、ステップＳ１０６における観察・測定処理等、観察装置１００が画像取得等を行う間に観察装置１００で行われる変形制御処理の一例をフローチャートとして図１２に示し、これを参照して観察システム１の動作について説明をする。

ステップＳ３０１において、観察側制御回路１１０は、変形情報を取得する。当該変形情報には、例えば、筐体１０１又は透明板１０２が変形しているか否か、筐体１０１又は透明板１０２の変形量、筐体１０１又は透明板１０２の変形を生じさせる要因に係る情報（内部環境と外部環境の温度差、圧力差）等の情報が含まれる。

ステップＳ３０２において、観察側制御回路１１０は、ステップＳ３０１で取得した変形情報に基づいて、筐体１０１又は透明板１０２の変形が第１の閾値以上であるか否かの判定を行う。変形制御処理は、変形していると判定された場合にはステップＳ３０３へ進み、判定されなかった場合にはステップＳ３０１へ戻る。

ステップＳ３０３において、観察側制御回路１１０は、筐体１０１又は透明板１０２に変形が生じており、観察不良が生じている旨の警告を行うための制御信号を生成し、当該制御信号を観察側通信装置１４０にコントローラ２００へ送信させる。

ステップＳ３０４において、観察側制御回路１１０は、移動機構１６０に画像取得ユニット１５０を所定の位置（弁開放位置）まで移動させて、圧力弁１８０を動作させる。その後、観察側制御回路１１０は、移動機構１６０に画像取得ユニット１５０を当該所定の位置から移動させて、圧力弁１８０の開放を終了する。その後、変形制御処理はステップＳ３０１へ戻る。

＜観察システムの利点＞
本実施形態に係る観察システム１は、第１の実施形態で得られる利点に加え、以下のような利点を有する。

本実施形態に係る観察装置１００は、観察装置１００の破壊等の損傷が発生し得る第２の閾値以上の変形が筐体１０１又は透明板１０２に生じる場合には随時動作し観察装置１００の破壊を防ぎ、かつ、画像取得中には観察不良が生じ得る第１の閾値以上の変形が筐体１０１又は透明板１０２に生じる場合には操作片１６６によって圧力弁１８０を電気的に制御して動作させて観察装置１００での観察不良を防ぐことができる。

また、本実施形態に係る観察装置１００は、画像取得中には精緻な変形制御が可能な一方で、輸送中、保管中等の電源の供給がない状態であっても、変形制御機構が動作することによって、観察装置１００が破壊することを防ぐことができる。

また、画像取得中に電源供給を受けて行われる変形制御が可能なことにより、結露の原因となる高温多湿の空気が入り込まないように観察装置１００の気密度を高めた場合であっても、筐体１０１又は透明板１０２の変形に基づく観察不良を防ぐことができる。

なお、本実施形態では、内部環境と外部環境との圧力差に応じて動作する圧力弁１８０が、弁制御部の制御によっても動作するとした変形制御機構について説明したが、これに限定されない。例えば、変形制御機構は、圧力差そのものによって駆動せず、弁制御部によって動作する電磁弁であってもよい。このような場合であっても、第２の実施形態と同様に、筐体１０１又は透明板１０２の変形を抑制する効果が得られ得る。また、この場合には、輸送時や保管時のために、例えば手動で開の状態とするバルブを備えていてもよい。

また、変形制御機構は、第２の閾値に応じて動作する圧力弁１８０と、第１の閾値に基づいて動作する電磁弁とのそれぞれを別に備えていてもよい。

なお、第１の実施形態及び第２の実施形態において、圧力弁１８０は例えば観察装置１００の下方に設けられている場合を例として説明したが、これに限定されない。圧力弁１８０は、筐体１０１や透明板１０２の何れかの場所に設けられていればよい。ただし、観察不良の原因となり得る結露等の対策から、画像取得ユニット１５０の可動範囲から離れた位置であることが望ましい。

また、本実施形態に係る変形制御機構として、例えば、加熱部又は冷却部が設けられる仕様もあり得る。内部環境の圧力が低下して内部環境と外部環境との圧力差が所定の閾値以上となった場合には、加熱部は、内部環境の温度を上昇させて、内部環境の圧力を上昇させる。また、内部環境の圧力が上昇して当該圧力差が所定の閾値以上となった場合には、冷却部は、内部環境の温度を低下させて、内部環境の圧力を低下させる。このような変形制御機構であれば、観察装置１００の気密性を維持したまま、本実施形態に係る圧力弁１８０と同様に、筐体１０１又は透明板１０２の変形に伴い生じる観察不良を抑制できる。さらに、このように変形制御機構として加熱部又は冷却部が設けられている場合には、圧力差が第１の閾値未満であっても温度差に起因して生じ得る、筐体１０１又は透明板１０２の圧力差に起因しない熱ひずみも抑制できる。

第１の実施形態及び第２の実施形態では、観察側制御回路１１０と、画像処理回路１２０と、観察側記録回路１３０と、観察側通信装置１４０とが回路群１０４として筐体１０１の内部に備えられている場合を例として説明したが、これに限定されない。例えば、これらのうち１つ又は複数の機能が画像取得ユニット１５０に備えられていてもよい。また、例えば観察側通信装置１４０としての機能は、画像取得ユニット１５０と、回路群１０４との両方に備えられていてもよい。また、観察側制御回路１１０と、画像処理回路１２０と、観察側記録回路１３０とのうち１つ又は複数の機能が、コントローラ２００に備えられていてもよい。すなわち、例えば上述した各種判定、画像処理等の一部又は全てがコントローラ２００で行われてもよい。

また、コントローラ２００の備える各部のうち、例えば入出力装置２７０等、一部の要素が観察装置１００に含まれていてもよい。さらに、観察装置１００とコントローラ２００とが１つの筐体に組み込まれた構成も考えられる。観察装置１００とコントローラ２００とが一体となった観察システム１は、例えば恒温室等の、ユーザ自身が使用環境に立ち入る場合に使用され得る。

また、観察装置１００とコントローラ２００とは、それぞれ、観察側通信装置１４０とコントローラ側通信装置２４０とを介して、インターネット等の電気通信回線に接続されたＩｏＴ機器であってもよい。例えば観察装置１００が配置されるインキュベータ等がＩｏＴ機器である場合には、インターネット回線を通じて外部環境に係る情報が取得できるようになるため、観察装置１００は、より精緻に観察装置１００の変形を抑制できる。さらに、観察時に限らず、観察装置１００の輸送ルートに応じた変形制御も可能となる。

また、観察システム１には、画像解析等の観察結果、ユーザの使用頻度等を含む観察システム１の使い方、インキュベータの設定等を記録して学習して、ユーザに、ユーザが設定する各種条件、パラメータ等を提示するような人工知能（ＡＩ）が含まれていてもよい。また、ＡＩは、例えばＤＳＰ等に構築されて観察システム１の内部にあってもよいし、インターネット上に構築されて観察システム１の外部にあってもよい。このようなＡＩを含む観察システム１は、例えば、取得した画像について、サーバ上に用意されたデータベースを参照して細胞の様子、種類、培地の状態、異物混入の有無等を判定できる。また、例えば過去の観察装置１００の使用状況や圧力弁１８０の動作状況を学習させることによって、より適切な筐体１０１又は透明板１０２の変形制御が可能となることは言うまでもない。

本技術は、例えば監視カメラや内視鏡のように、撮像部と観察対象との間に透明なカバー等が存在して、多様な環境に配置され得る撮像装置に対しても有効である。本技術は、例えば当該カバーの変形に伴う観察不良について、ユーザへの警告を行ったり、当該カバーの変形を抑制したりできる。したがってユーザは、本技術を適用した撮像装置を使用すれば、例えば圧力差や温度差に起因する観察装置の変形に基づく観察不良なく、画像等の観察結果を取得できる。変形が繰り返されると各部位の劣化等が起こるが、これも本技術を利用すれば防止できる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１…観察システム、１００…観察装置、１０１…筐体、１０２…透明板、１０４…回路群、１１０…観察側制御回路、１１１…位置制御部、１１２…撮像制御部、１１３…照明制御部、１１４…通信制御部、１１５…記録制御部、１１６…測定制御部、１１７…変形情報処理部、１１８…弁制御部、１２０…画像処理回路、１３０…観察側記録回路、１４０…観察側通信装置、１５０…画像取得ユニット、１５１…撮像部、１５２…撮像光学系、１５３…撮像素子、１５５…照明部、１５６…照明光学系、１５７…光源、１６０…移動機構、１６１…Ｘ送りねじ、１６２…Ｘアクチュエータ、１６３…Ｙ送りねじ、１６４…Ｙアクチュエータ、１６５…支持部、１６６…操作片、１７２…時計部、１８０…圧力弁、２００…コントローラ、２１０…コントローラ側制御回路、２１１…システム制御部、２１２…表示制御部、２１３…記録制御部、２１４…通信制御部、２３０…コントローラ側記録回路、２４０…コントローラ側通信装置、２７０…入出力装置、２７２…表示装置、２７４…入力装置、３００…試料、３１０…容器、３２２…培地、３２４…細胞、３６０…反射板。

Claims (14)

1. 試料を撮像する撮像部を有する観察装置であって、
   前記撮像部の撮像用光路上に設けられる前記試料を配置するための透明板と、
   前記透明板とともに用いられて前記観察装置の内部環境を密閉状態とするように構成されている筐体と、
   前記透明板又は前記筐体に第１の閾値以上の変形が生じ得る場合に、前記内部環境と前記観察装置が配置される外部環境との間の圧力差を低減させるように動作する変形制御機構と
   を備える観察装置。
2. 前記変形制御機構は、
   前記筐体に固定された押さえ板と、
   前記押さえ板から離れる方向に弾性力を有し、かつ、一端が前記押さえ板と接触している弾性部材と、
   前記弾性部材の前記方向の前記押さえ板と接触していない一端と接触し、前記弾性力によって、前記筐体に設けられた穴を塞ぐように前記筐体に圧接される仕切り板と
   をさらに備え、
   前記仕切り板は、前記内部環境と前記外部環境との間の圧力差に基づく応力を前記弾性部材に伝達し、
   前記弾性部材は、前記応力が前記透明板又は前記筐体に第１の閾値以上の変形が生じ得る第１の圧力差に基づく応力以上の場合に、前記方向へ変位することで前記仕切り板を動作させて前記内部環境と前記外部環境との間を空間的に接続する、
   請求項１に記載の観察装置。
3. 前記内部環境の圧力が前記外部環境の圧力より高い場合に動作する第１の変形制御機構と、
   前記内部環境の圧力が前記外部環境の圧力より低い場合に動作する第２の変形制御機構と
   を備える、
   請求項２に記載の観察装置。
4. 前記弾性力は、前記第１の変形制御機構と、前記第２の変形制御機構とが、同時に動作しない力の大きさである、請求項３に記載の観察装置。
5. 前記変形に係る情報を変形情報として取得する変形情報取得部と、
   前記変形情報に基づいて前記透明板又は前記筐体に前記第１の閾値以上の変形が生じ得るか否かの判定を行う変形判定部と、
   前記判定の結果に基づいて前記変形制御機構の動作を制御する変形制御部と
   をさらに備える、
   請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の観察装置。
6. 前記試料に対する撮影位置を変更するために前記撮像部を移動させる移動機構と、
   前記移動機構の動作を制御する位置制御部と、
   前記移動機構が所定の位置に移動したときに前記変形制御機構と接触可能なように前記移動機構に設けられる操作片と
   をさらに備え、
   前記変形制御部は、前記位置制御部に前記移動機構を所定の位置へ移動させて前記操作片と前記変形制御機構とを接触させ、
   前記変形制御機構は、前記操作片との接触により動作する、
   請求項５に記載の観察装置。
7. 前記変形制御機構は、
   前記透明板又は前記筐体の変形に伴う観察不良の抑制が要求される場合には、前記透明板又は前記筐体に前記第１の閾値以上の変形が生じ得ると判定された場合に前記変形制御部によって動作させられ、
   前記観察不良の抑制が要求されない場合には、前記透明板又は前記筐体に前記第１の閾値より大きく、前記観察装置の損傷が生じる第２の閾値以上の変形が生じ得る場合に前記内部環境と前記外部環境との間の圧力差に応じて動作する、
   請求項５又は６に記載の観察装置。
8. 前記内部環境と前記外部環境との間の圧力差を計測する圧力センサをさらに備え、
   前記変形情報取得部は、前記圧力差を前記変形情報として取得し、
   前記変形判定部は、前記圧力差が所定の圧力差以上である場合に前記透明板又は前記筐体に前記第１の閾値以上の変形が生じる可能性があると判定し、
   前記変形制御部は、前記透明板又は前記筐体に前記第１の閾値以上の変形が生じる可能性があると判定された場合に前記変形制御機構を動作させる、
   請求項５乃至７のうち何れか１項に記載の観察装置。
9. 前記内部環境と前記外部環境との間の温度差を計測する温度センサをさらに備え、
   前記変形情報取得部は、前記温度差を前記変形情報として取得し、
   前記変形判定部は、前記温度差が所定の温度差以上である場合に前記透明板又は前記筐体に前記第１の閾値以上の変形が生じる可能性があると判定し、
   前記変形制御部は、前記透明板又は前記筐体に前記第１の閾値以上の変形が生じる可能性があると判定された場合に前記変形制御機構を動作させる、
   請求項５乃至７のうち何れか１項に記載の観察装置。
10. 前記透明板又は前記筐体の歪み量を計測する歪みセンサをさらに備え、
    前記変形情報取得部は、前記歪み量を前記変形情報として取得し、
    前記変形判定部は、前記歪み量が所定の歪み量以上である場合に前記透明板又は前記筐体に前記第１の閾値以上の変形が生じる可能性があると判定し、
    前記変形制御部は、前記透明板又は前記筐体に前記第１の閾値以上の変形が生じる可能性があると判定された場合に前記変形制御機構を動作させる、
    請求項５乃至７のうち何れか１項に記載の観察装置。
11. 前記撮像における合焦位置のずれ量を取得して合焦判定を行う合焦判定部をさらに備え、
    前記変形情報取得部は、前記合焦位置のずれ量を前記変形情報として取得し、
    前記変形判定部は、前記合焦位置のずれ量が所定のずれ量以上である場合に前記透明板又は前記筐体に前記第１の閾値以上の変形が生じる可能性があると判定し、
    前記変形制御部は、前記透明板又は前記筐体に前記第１の閾値以上の変形が生じる可能性があると判定された場合に前記変形制御機構を動作させる、
    請求項５乃至７のうち何れか１項に記載の観察装置。
12. 前記透明板又は前記筐体に前記第１の閾値以上の変形が生じ得る場合にユーザへ警告する警告制御部をさらに備える、請求項１乃至１１のうち何れか１項に記載の観察装置。
13. 請求項１乃至１２のうち何れか１項に記載の観察装置と、
    ユーザの操作結果を取得して前記観察装置へ出力し、前記観察装置の観察結果を取得するコントローラと
    を備える、観察システム。
14. 試料を撮像する撮像部と、前記撮像部の撮像用光路上に設けられる前記試料を配置するための透明板と、筐体とを有する観察装置の制御方法であって、
    前記透明板と前記筐体とを用いて前記観察装置の内部環境を密閉状態とすることと、
    前記透明板又は前記筐体に第１の閾値以上の変形が生じ得る場合に、前記内部環境と前記観察装置が配置される外部環境との間の圧力差を低減させるように変形制御機構を動作させることと
    を含む、観察装置の制御方法。