JP2011229410A - 細胞評価装置、インキュベータ、プログラム、および、培養方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】細胞評価装置が、培養容器内で培養される複数の細胞が時系列に撮像されている複数の画像を読み込む画像読込部と、画像に含まれる各々の細胞について、細胞の異なる複数の形態的な特徴を示す複数の異なる特徴量を画像からそれぞれ求める特徴量演算部と、細胞について評価する対象となる特性を、特徴量により評価することが適しているか否かを、各々の複数の画像に対応する特徴量のそれぞれについて、判定する特徴量判定部と、特徴量に対しての特徴量判定部による判定結果が、時系列において連続しているか否かを、特徴量のそれぞれについて判定する連続性判定部と、特徴量演算部により求められた特徴量と連続性判定部による判定結果とを組み合わせて、細胞における特性を評価するための計算モデルを構築する計算モデル構築部とを備えている。
【選択図】図1
Description
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図1は、第1の実施形態による細胞評価装置を含むインキュベータの概要を示すブロック図である。また、図2,図3は、第1の実施形態のインキュベータの正面図および平面図である。
次に、図4の流れ図を参照しつつ、第1の実施形態におけるインキュベータ11での観察動作の一例を説明する。この図4は、恒温室15内に搬入された培養容器19を、登録された観察スケジュールに従ってタイムラプス観察する動作例を示している。
次に図5を用いて、上述した図4の処理により記憶部43に記憶された画像データを用いて、制御装置41が、細胞を評価する計算モデルを構築する一例について説明する。ここでは、一例として、培養容器19をタイムラプス観察して取得した複数の顕微鏡画像を用いて、培養容器19の培養細胞において、葉系幹細胞(以下、MSC細胞とする)が分化して、骨となるか否かを、制御装置41が推定する場合について説明する。
次に、図6を用いて、図5のステップS204におけるCPU42の特徴量演算部44による処理について詳細に説明する。この特徴量演算部44は、各細胞について以下の16種類の特徴量をそれぞれ求める。
次に、図7と図8とを用いて、図5のステップS209とS210とにおけるCPU42の特徴量判定部45と連続性判定部46とによる処理について詳細に説明する。
次に、図9から図11を用いて、図5のステップS211におけるCPU42の計算モデル構築部47による処理について詳細に説明する。
次に、図12の流れ図を用いて、第1の実施形態による細胞評価装置が、評価対象となる細胞に対して評価する場合の処理について説明する。ここでは、評価対象となる複数の顕微鏡画像のデータが、記憶部43に記憶されているものとして説明する。なお、評価対象の顕微鏡画像は、細胞群を培養した培養容器19をインキュベータ11によって同一視野を同一の撮影条件でタイムラプス観察して取得されたものとする。また、この場合のタイムラプス観察は、図5の例と条件を揃えるために、培養開始から0.33日目(8時間目)経過後を初回として0.33日(8時間)おきに13.67日目まで行われているものとする。
次に、図13を用いて、この発明の第2の実施形態による細胞評価装置を含むインキュベータの構成について説明する。同図において図1の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。なお、ここでは、がん細胞の数(予測値)を求める場合について説明するが、第1の実施形態のように、骨となるか否かについて評価する場合も、同様である。
次に、ステップS207の一例について詳細に説明する。
ステップS207において、度数分布演算部49は、上述したように、各々の顕微鏡画像について特徴量の種類ごとにそれぞれ特徴量の度数分布を求める。したがって、ステップS207での度数分布演算部49は、1回の観察で取得される顕微鏡画像に対して16種類の特徴量の度数分布を求めることとなる。
ここで、第2の実施形態におけるステップS211で実行される処理の一例について説明する。この場合、ステップS209での計算モデル構築部47は、以下の(A)から(H)の処理により、上記の計算モデルを求める。ここでは、指標として、上述した度数分布の経時的変化の情報を用いた場合について説明する。すなわち、128の指標を用いる場合について説明する。
このような基準となる時刻が異なる指標を用いることにより、計算モデル構築部47は、より予測精度が高い計算モデルを構築することができる。
以下、上記に説明した第1または第2の実施形態の1実施例として、筋芽細胞の分化予測の例を説明する。この筋芽細胞の分化予測は、例えば、心臓病治療の一つとして行われる筋芽細胞シート移植での品質管理や、筋組織の再生治療での品質管理などで応用が期待されている。
一方、CPU42は培養を中止すると判定しなかった場合(ステップS1204 NO)、CPU42はステップS1205の処理に進む。
一方、CPU42が現在の培養条件で培養を続行すると判定した場合(ステップS1205 NO)、CPU42はステップS1207に処理を進める。
一方、計数された細胞数が所定の細胞数に到達した場合(ステップS1208 YES)、CPU42はその細胞の培養が完了した旨を示す情報を、不図示のモニタ等に表示させる。以上で、本フローチャートは、終了する。
(1)上記の第1または第2の実施形態では、インキュベータ11の制御装置41に細胞評価装置を組み込んだ例を説明したが、本発明の細胞評価装置は、インキュベータ11から顕微鏡画像を取得して解析を行う外部の独立したコンピュータで構成されていてもよい(この場合の図示は省略する)。
なお、この図1または図13の制御装置41が備える各構成は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この制御装置41が備える各構成はメモリおよびCPU(中央演算装置)により構成され、制御装置41が備える各構成の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
Claims (8)
- 培養容器内で培養される複数の細胞が時系列に撮像されている複数の画像を読み込む画像読込部と、
前記画像に含まれる各々の前記細胞について、前記細胞の異なる複数の形態的な特徴を示す複数の異なる特徴量を前記画像からそれぞれ求める特徴量演算部と、
前記細胞について評価する対象となる特性を、前記特徴量により評価することが適しているか否かを、各々の前記複数の画像に対応する前記特徴量のそれぞれについて、判定する特徴量判定部と、
前記特徴量に対しての前記特徴量判定部による判定結果が、前記時系列において連続しているか否かを、前記特徴量のそれぞれについて判定する連続性判定部と、
前記特徴量演算部により求められた特徴量と前記連続性判定部による判定結果とを組み合わせて、前記細胞における前記特性を評価するための計算モデルを構築する計算モデル構築部と、
を備えていることを特徴とする細胞評価装置。 - 前記計算モデル構築部は、
前記計算モデルを構築する場合に、前記連続性判定部による判定結果に基づいて、前記特徴量の中から前記計算モデルを構築する特徴量を抽出し、当該抽出した特徴量に基づいて、前記計算モデルを構築する、
ことを特徴とする請求項1に記載の細胞評価装置。 - 前記計算モデル構築部は、
前記計算モデルを構築する場合に、前記連続性判定部による判定結果に基づいて、前記特徴量に重み付けをして前記計算モデルを構築する、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の細胞評価装置。 - 前記特徴量演算部は、前記特徴量として、各々の前記画像に対応する前記特徴量の度数分布を出力する度数分布演算部を有し、
前記計算モデル構築部は、
前記特徴量として、前記度数分布演算部により求められた度数分布とを組み合わせて、前記計算モデルを構築する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の細胞評価装置。 - 評価対象となる細胞の画像であって、前記培養容器内で培養される複数の細胞が時系列に撮像されている画像が入力される画像入力部と、
前記画像入力部に入力された画像を、前記計算モデル構築部により構築された前記計算モデルに入力して、前記評価対象となる細胞に対しての前記特性を推測する推定部と、
を備えていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の細胞評価装置。 - 細胞を培養する培養容器を収納するとともに、所定の環境条件に内部を維持可能な恒温室と、前記恒温室内で前記培養容器に含まれる前記細胞の画像を撮像する撮像装置と、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の細胞評価装置と、
を備えることを特徴とするインキュベータ。 - コンピュータを、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の細胞評価装置として機能させることを特徴とするプログラム。
- 請求項5に記載の細胞評価装置により推測された特性に基づき、前記培養容器内で培養されている細胞の培養条件を変更することを特徴とする細胞の培養方法。
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