JP2011229411A - Cell valuation model production apparatus, cell evaluation device, incubator, program, and culture method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell evaluation model production device which can obtain the remaining number of cell divisions by a relatively simple method on the evaluation of cells.SOLUTION: The cell evaluation model production device includes an input portion for inputting a plurality of images obtained by picturing a plurality of cells cultured in the same culture container at different times and information showing the remaining number of the divisions of the cells, a characteristic quantity calculation portion for outputting characteristic quantities expressing the morphological characteristics of the cells in the images, and a remaining number calculation model building portion for building a calculation model for calculating the remaining numbers for the cells, wherein the remaining number calculation model building portion builds the calculation model by a multiple regression analysis using the characteristic quantities as variables.

Description

本発明は、細胞評価モデル生成装置、細胞評価装置、インキュベータ、プログラム、および、培養方法に関する。   The present invention relates to a cell evaluation model generation device, a cell evaluation device, an incubator, a program, and a culture method.

細胞の培養状態を評価する技術は、再生医療などの先端医療分野や医薬品のスクリーニングを含む幅広い分野での基盤技術となっている。例えば、再生医療分野では、インビトロで細胞を増殖、分化させるプロセスが存在する。そして、上記のプロセスでは、細胞の分化の成否、細胞の癌化や感染の有無を管理するために、細胞の培養状態を的確に評価することが不可欠となる。一例として、特許文献1には、マーカーとして転写因子を用いたがん細胞の評価方法が開示されている。   The technology for evaluating the culture state of cells has become a basic technology in a wide range of fields including advanced medical fields such as regenerative medicine and drug screening. For example, in the field of regenerative medicine, there are processes for growing and differentiating cells in vitro. And in said process, in order to manage the success or failure of cell differentiation, the canceration of a cell, or the presence or absence of infection, it is indispensable to evaluate the culture state of a cell accurately. As an example, Patent Document 1 discloses a cancer cell evaluation method using a transcription factor as a marker.

特開2007−195533号公報JP 2007-195533 A

しかしながら、上記の従来技術では、評価対象の各細胞において転写因子の発現を確認する実験が必要となるため非常に煩雑である。そのため、比較的簡易な手法で細胞を精度よく評価することがなお要請されている。   However, the above-described conventional technique is very complicated because an experiment for confirming the expression of a transcription factor in each cell to be evaluated is required. Therefore, it is still required to accurately evaluate cells by a relatively simple method.

ところで、たとえば細胞を評価する場合、細胞培養を行い実験に用いる分の細胞数を確保する必要がある。株化されているがん細胞等を実験に用いる場合と異なり、初代培養細胞を実験に用いる場合には、細胞の分裂回数は限られている。そのため初代培養細胞を培養する場合、この細胞が分裂する残存回数が十分でないと、適切に細胞を培養できない可能性がある。   By the way, for example, when evaluating cells, it is necessary to perform cell culture and to secure the number of cells used for the experiment. Unlike the case of using established cancer cells for experiments, the number of cell divisions is limited when primary cultured cells are used for experiments. Therefore, when culturing primary cultured cells, the cells may not be appropriately cultured unless the remaining number of divisions of the cells is sufficient.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、比較的簡易な手法で、細胞が分裂する残存回数を得ることができる細胞評価モデル生成装置、細胞評価装置、インキュベータ、プログラム、および、培養方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is a cell evaluation model generation device, a cell evaluation device, an incubator, which can obtain the remaining number of times a cell is divided by a relatively simple technique. It is to provide a program and a culture method.

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、同一培養容器内で培養された複数の細胞を異なる時間に撮像することによって得られた複数の画像と、当該細胞が分裂する残存回数を示す情報が入力される入力部と、前記画像内の前記細胞の形態的な特徴を示す特徴量を出力する特徴量演算部と、各々の前記画像に対応する前記特徴量と前記残存回数を示す情報とに基づいて、前記細胞に対しての残存回数を算出する計算モデルを構築する残存回数計算モデル構築部と、を備えており、前記残存回数計算モデル構築部は、前記特徴量を変数とした重回帰分析により前記計算モデルを構築する、ことを特徴とする細胞評価モデル生成装置である。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and a plurality of images obtained by imaging a plurality of cells cultured in the same culture vessel at different times and the remaining number of times the cells are divided. An input unit to which information indicating the morphological characteristics of the cells in the image is input, a feature amount calculation unit that outputs a morphological feature of the cell in the image, the feature amount corresponding to each image and the remaining number of times A remaining number calculation model building unit that builds a calculation model for calculating the remaining number of times for the cell based on the information indicating the remaining number calculation model building unit A cell evaluation model generation device characterized in that the calculation model is constructed by multiple regression analysis.

また、この発明は、前記特徴量演算部は、各々の前記画像で、前記細胞の形態的な特徴を示す特徴量とその特徴量をもつ前記細胞の数とを示す度数分布を出力する度数分布演算部を有し、前記残存回数計算モデル構築部は、前記度数分布演算部から出力された度数分布を用いて、前記計算モデルを構築することを特徴とする上記に記載の細胞評価モデル生成装置である。   Further, according to the present invention, the feature amount calculation unit outputs a frequency distribution indicating a feature amount indicating a morphological feature of the cell and a number of the cells having the feature amount in each of the images. The cell evaluation model generation device according to the above, further comprising: a calculation unit, wherein the remaining number calculation model construction unit constructs the calculation model using the frequency distribution output from the frequency distribution calculation unit It is.

また、この発明は、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、上記に記載の細胞評価モデル生成装置または細胞評価装置と、を備えることを特徴とするインキュベータである。   The present invention also includes a temperature-controlled room capable of storing a culture container for culturing cells and maintaining the interior in a predetermined environmental condition, and an imaging device for capturing an image of the cell contained in the culture container in the temperature-controlled room And a cell evaluation model generation device or a cell evaluation device as described above.

また、この発明は、コンピュータを、上記に記載の細胞評価モデル生成装置または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である。   In addition, the present invention is a program that causes a computer to function as the cell evaluation model generation device or the cell evaluation device described above.

また、この発明は、上記に記載の細胞評価装置により算出された残存回数に基づき、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である。   The present invention is also a cell culturing method characterized by changing the culture conditions of the cells cultured in the culture vessel based on the remaining number of times calculated by the cell evaluation apparatus described above.

この発明によれば、比較的簡易な手法で、細胞が分裂する残存回数を得ることができる。   According to this invention, the remaining number of times that a cell divides can be obtained by a relatively simple technique.

この発明の第1の実施形態によるインキュベータの概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline | summary of the incubator by 1st Embodiment of this invention. 図1のインキュベータの正面図である。It is a front view of the incubator of FIG. 図1のインキュベータの平面図である。It is a top view of the incubator of FIG. 残存ダブリング数の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the number of remaining doubling. 手技に対しての残存ダブリング数の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the number of remaining doubling with respect to a procedure. 図1のインキュベータによる観察動作の一例を示す流れ図である。It is a flowchart which shows an example of the observation operation | movement by the incubator of FIG. 第1の実施形態によるインキュベータのCPU42が、計算モデルを生成する場合の処理の一例を示す流れ図である。It is a flowchart which shows an example of a process in case CPU42 of the incubator by 1st Embodiment produces | generates a calculation model. 本実施形態で用いられる各特徴量の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of each feature-value used by this embodiment. ANNの概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of ANN. FNNの概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of FNN. FNNにおけるシグモイド関数を示す図である。It is a figure which shows the sigmoid function in FNN. 第1の実施形態によるインキュベータのCPU42が、細胞を評価する場合の処理の一例を示す流れ図である。It is a flowchart which shows an example of the process in case CPU42 of the incubator by 1st Embodiment evaluates a cell. この発明の第2の実施形態によるインキュベータの概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline | summary of the incubator by 2nd Embodiment of this invention. 第2の実施形態によるインキュベータのCPU42が、計算モデルを生成する場合の処理の一例を示す流れ図である。It is a flowchart which shows an example of a process in case CPU42 of the incubator by 2nd Embodiment produces | generates a calculation model. 特徴量の経時的変化の例を示すヒストグラムである。It is a histogram which shows the example of the time-dependent change of a feature-value. 正常な細胞群をタイムラプス観察した顕微鏡画像を示す図である。It is a figure which shows the microscope image which observed the time-lapse observation of the normal cell group. 正常な細胞にがん細胞を混在した細胞群をタイムラプス観察した顕微鏡画像を示す図である。It is a figure which shows the microscope image which observed the time-lapse observation of the cell group which mixed the cancer cell in the normal cell. 第2の実施形態によるインキュベータのCPU42が、細胞を評価する場合の処理の一例を示す流れ図である。It is a flowchart which shows an example of the process in case CPU42 of the incubator by 2nd Embodiment evaluates a cell. 筋芽細胞の培養状態例を示す図である。It is a figure which shows the culture state example of a myoblast. 筋芽細胞の培養時における「Shape Factor」の経時的変化を示すヒストグラムを示す図である。It is a figure which shows the histogram which shows a time-dependent change of "Shape Factor" at the time of culture | cultivation of a myoblast. 筋芽細胞の培養時における「Shape Factor」の経時的変化を示すヒストグラムを示す図である。It is a figure which shows the histogram which shows a time-dependent change of "Shape Factor" at the time of culture | cultivation of a myoblast. 実施例の第1の予測モデルでの各サンプルの予測結果を示すグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph which shows the prediction result of each sample in the 1st prediction model of an Example. 実施例の第2の予測モデルでの各サンプルの予測結果を示すグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph which shows the prediction result of each sample in the 2nd prediction model of an Example. 予測した残存ダブリング数と、実測された残存ダブリング数との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the estimated number of remaining doublings and the number of remaining doublings actually measured. 本実施形態による細胞評価装置を用いた細胞の培養方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the culture | cultivation method of the cell using the cell evaluation apparatus by this embodiment.

<第1の実施形態>
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。
<First Embodiment>
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an overview of an incubator including a cell evaluation apparatus according to the first embodiment. 2 and 3 are a front view and a plan view of the incubator according to the first embodiment.

第1の実施形態のインキュベータ11は、上部ケーシング12と下部ケーシング13とを有している。インキュベータ11の組立状態において、上部ケーシング12は下部ケーシング13の上に載置される。なお、上部ケーシング12と下部ケーシング13との内部空間は、ベースプレート14によって上下に仕切られている。   The incubator 11 of the first embodiment has an upper casing 12 and a lower casing 13. In the assembled state of the incubator 11, the upper casing 12 is placed on the lower casing 13. Note that the internal space between the upper casing 12 and the lower casing 13 is vertically divided by a base plate 14.

まず、上部ケーシング12の構成の概要を説明する。上部ケーシング12の内部には、細胞の培養を行う恒温室15が形成されている。この恒温室15は温度調整装置15aおよび湿度調整装置15bを有しており、恒温室15内は細胞の培養に適した環境(例えば温度37℃、湿度90%の雰囲気)に維持されている(なお、図2,図3での温度調整装置15a、湿度調整装置15bの図示は省略する)。   First, an outline of the configuration of the upper casing 12 will be described. A constant temperature chamber 15 for culturing cells is formed inside the upper casing 12. The temperature-controlled room 15 includes a temperature adjusting device 15a and a humidity adjusting device 15b, and the temperature-controlled room 15 is maintained in an environment suitable for cell culture (for example, an atmosphere having a temperature of 37 ° C. and a humidity of 90%) ( 2 and 3, the illustration of the temperature adjusting device 15a and the humidity adjusting device 15b is omitted.

恒温室15の前面には、大扉16、中扉17、小扉18が配置されている。大扉16は、上部ケーシング12および下部ケーシング13の前面を覆っている。中扉17は、上部ケーシング12の前面を覆っており、大扉16の開放時に恒温室15と外部との環境を隔離する。小扉18は、細胞を培養する培養容器19を搬出入するための扉であって、中扉17に取り付けられている。この小扉18から培養容器19を搬出入することで、恒温室15の環境変化を抑制することが可能となる。なお、大扉16、中扉17、小扉18は、パッキンP1,P2,P3によりそれぞれ気密性が維持されている。   A large door 16, a middle door 17 and a small door 18 are arranged on the front surface of the temperature-controlled room 15. The large door 16 covers the front surfaces of the upper casing 12 and the lower casing 13. The middle door 17 covers the front surface of the upper casing 12 and isolates the environment between the temperature-controlled room 15 and the outside when the large door 16 is opened. The small door 18 is a door for carrying in and out a culture vessel 19 for culturing cells, and is attached to the middle door 17. It is possible to suppress environmental changes in the temperature-controlled room 15 by carrying the culture container 19 in and out of the small door 18. The large door 16, the middle door 17, and the small door 18 are maintained airtight by the packings P1, P2, and P3, respectively.

また、恒温室15には、ストッカー21、観察ユニット22、容器搬送装置23、搬送台24が配置されている。ここで、搬送台24は、小扉18の手前に配置されており、培養容器19を小扉18から搬出入する。   In the temperature-controlled room 15, a stocker 21, an observation unit 22, a container transfer device 23, and a transfer table 24 are arranged. Here, the conveyance stand 24 is disposed in front of the small door 18, and carries the culture container 19 in and out of the small door 18.

ストッカー21は、上部ケーシング12の前面(図3の下側)からみて恒温室15の左側に配置される。ストッカー21は複数の棚を有しており、ストッカー21の各々の棚には培養容器19を複数収納することができる。なお、各々の培養容器19には、培養の対象となる細胞が培地とともに収容されている。   The stocker 21 is disposed on the left side of the temperature-controlled room 15 when viewed from the front surface of the upper casing 12 (the lower side in FIG. 3). The stocker 21 has a plurality of shelves, and each shelf of the stocker 21 can store a plurality of culture vessels 19. Each culture container 19 contains cells to be cultured together with a medium.

観察ユニット22は、上部ケーシング12の前面からみて恒温室15の右側に配置される。この観察ユニット22は、培養容器19内の細胞のタイムラプス観察を実行することができる。   The observation unit 22 is disposed on the right side of the temperature-controlled room 15 when viewed from the front surface of the upper casing 12. The observation unit 22 can execute time-lapse observation of cells in the culture vessel 19.

ここで、観察ユニット22は、上部ケーシング12のベースプレート14の開口部に嵌め込まれて配置される。観察ユニット22は、試料台31と、試料台31の上方に張り出したスタンドアーム32と、位相差観察用の顕微光学系および撮像装置(34)を内蔵した本体部分33とを有している。そして、試料台31およびスタンドアーム32は恒温室15に配置される一方で、本体部分33は下部ケーシング13内に収納される。   Here, the observation unit 22 is disposed by being fitted into the opening of the base plate 14 of the upper casing 12. The observation unit 22 includes a sample stage 31, a stand arm 32 protruding above the sample stage 31, and a main body portion 33 containing a microscopic optical system for phase difference observation and an imaging device (34). The sample stage 31 and the stand arm 32 are disposed in the temperature-controlled room 15, while the main body portion 33 is accommodated in the lower casing 13.

試料台31は透光性の材質で構成されており、その上に培養容器19を載置することができる。この試料台31は水平方向に移動可能に構成されており、上面に載置した培養容器19の位置を調整できる。また、スタンドアーム32にはLED光源35が内蔵されている。そして、撮像装置34は、スタンドアーム32によって試料台31の上側から透過照明された培養容器19の細胞を、顕微光学系を介して撮像することで細胞の顕微鏡画像を取得できる。   The sample stage 31 is made of a translucent material, and the culture vessel 19 can be placed thereon. The sample stage 31 is configured to be movable in the horizontal direction, and the position of the culture vessel 19 placed on the upper surface can be adjusted. The stand arm 32 includes an LED light source 35. And the imaging device 34 can acquire the microscope image of a cell by imaging the cell of the culture container 19 permeate | transmitted and illuminated by the stand arm 32 from the upper side of the sample stand 31 via a microscopic optical system.

容器搬送装置23は、上部ケーシング12の前面からみて恒温室15の中央に配置される。この容器搬送装置23は、ストッカー21、観察ユニット22の試料台31および搬送台24との間で培養容器19の受け渡しを行う。   The container transport device 23 is disposed in the center of the temperature-controlled room 15 when viewed from the front surface of the upper casing 12. The container transport device 23 delivers the culture container 19 between the stocker 21, the sample table 31 of the observation unit 22, and the transport table 24.

図3に示すように、容器搬送装置23は、多関節アームを有する垂直ロボット34と、回転ステージ35と、ミニステージ36と、アーム部37とを有している。回転ステージ35は、垂直ロボット34の先端部に回転軸35aを介して水平方向に180°回転可能に取り付けられている。そのため、回転ステージ35は、ストッカー21、試料台31および搬送台24に対して、アーム部37をそれぞれ対向させることができる。   As shown in FIG. 3, the container transport device 23 includes a vertical robot 34 having an articulated arm, a rotary stage 35, a mini stage 36, and an arm unit 37. The rotary stage 35 is attached to the tip of the vertical robot 34 via a rotary shaft 35a so as to be capable of rotating 180 ° in the horizontal direction. Therefore, the rotary stage 35 can make the arm portions 37 face the stocker 21, the sample table 31, and the transport table 24.

また、ミニステージ36は、回転ステージ35に対して水平方向に摺動可能に取り付けられている。ミニステージ36には培養容器19を把持するアーム部37が取り付けられている。   The mini stage 36 is attached to the rotation stage 35 so as to be slidable in the horizontal direction. An arm part 37 that holds the culture vessel 19 is attached to the mini stage 36.

次に、下部ケーシング13の構成の概要を説明する。下部ケーシング13の内部には、観察ユニット22の本体部分33や、インキュベータ11の制御装置41が収納されている。   Next, the outline of the configuration of the lower casing 13 will be described. Inside the lower casing 13, the main body portion 33 of the observation unit 22 and the control device 41 of the incubator 11 are accommodated.

制御装置41は、温度調整装置15a、湿度調整装置15b、観察ユニット22および容器搬送装置23とそれぞれ接続されている。この制御装置41は、所定のプログラムに従ってインキュベータ11の各部を統括的に制御する。   The control device 41 is connected to the temperature adjustment device 15a, the humidity adjustment device 15b, the observation unit 22, and the container transport device 23, respectively. The control device 41 comprehensively controls each part of the incubator 11 according to a predetermined program.

一例として、制御装置41は、温度調整装置15aおよび湿度調整装置15bをそれぞれ制御して恒温室15内を所定の環境条件に維持する。また、制御装置41は、所定の観察スケジュールに基づいて、観察ユニット22および容器搬送装置23を制御して、培養容器19の観察シーケンスを自動的に実行する。さらに、制御装置41は、観察シーケンスで取得した画像に基づいて、細胞の培養状態の評価を行う培養状態評価処理を実行する。   As an example, the control device 41 controls the temperature adjustment device 15a and the humidity adjustment device 15b, respectively, to maintain the inside of the temperature-controlled room 15 at a predetermined environmental condition. The control device 41 controls the observation unit 22 and the container transport device 23 based on a predetermined observation schedule, and automatically executes the observation sequence of the culture vessel 19. Furthermore, the control device 41 executes a culture state evaluation process for evaluating the culture state of the cells based on the image acquired in the observation sequence.

<残存ダブリング数と手技との関係>
ここで、図4と図5とを用いて、残存ダブリング数と手技との関係について説明する。図4は、継代数と細胞が分裂する残存回数(細胞の残存ダブリング数)との関係を示すグラフである。この図4において、横軸は継代数であり、縦軸は細胞が分裂する残存回数(細胞の残存ダブリング数)の平均数(細胞数/フラスコ(培養容器19))である。
<Relationship between number of remaining doublings and procedure>
Here, the relationship between the number of remaining doublings and the procedure will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the number of passages and the number of remaining cells that divide (number of cells remaining doubling). In FIG. 4, the horizontal axis represents the number of passages, and the vertical axis represents the average number (number of cells / flask (culture vessel 19)) of the remaining number of cells dividing (number of cells remaining doubling).

この図4に示されるように、継代数がP3、P4・・・P9と増加するに従い、培養されている時間および継代手技による外因的ストレスが蓄積するので、細胞が分裂する残存回数(細胞の残存ダブリング数)の平均数は、徐々に減少していく。そして、ある時間細胞がある一定以上の劣化のストレスを受けると(この場合、継代数がP10に相当する時間と手技の繰り返し)、細胞が分裂する残存回数(細胞の残存ダブリング数)の平均数は、急激に減少する。よって、ある一定以上の培養時間または継代手技のストレスが、細胞の許容量を超えた場合、この細胞を培養したとしても、細胞がその後分裂できる平均回数が少ない状態になってしまっているため、培養して得られる細胞の数が少なくなることになる。   As shown in FIG. 4, as the number of passages increases to P3, P4... P9, extrinsic stress due to the incubation time and passage technique accumulates, so the remaining number of times that the cells divide (cells The average number of remaining doublings) gradually decreases. Then, when a cell is subjected to a certain degree of deterioration stress for a certain period of time (in this case, the number of passages corresponding to P10 and repetition of the procedure), the average number of remaining divisions (number of cells remaining doubling) Decreases rapidly. Therefore, if the culture time exceeds a certain level or the stress of the passage technique exceeds the capacity of the cell, even if this cell is cultured, the average number of times that the cell can subsequently divide is reduced. Therefore, the number of cells obtained by culture is reduced.

そのため、たとえばユーザが所望の数の細胞を得るために、この細胞を培養する場合、細胞がどのような劣化ストレス(経過時間または手技の外因的ストレス)を受けたかを知らずに培養すると、ユーザは所望の数の細胞が得られないことなる。劣化ストレスとして、経過時間は一つの尺度であるが、手技の外因的ストレスが大きければ、経過時間が短くても所望の細胞数は得られない。手技の外因的ストレスが小さくとも、経過時間が長すぎると、所望の細胞数が得られない。このような、どちらがどれだけ細胞の劣化に影響をするかは、細胞の種類や状態によって千差万別であるため、ストレスの主要因を明確にすることは通常できない。   So, for example, if the user is culturing this cell to obtain the desired number of cells, if the user is cultivating without knowing what degradation stress (elapsed time or extrinsic stress of the procedure) the user is The desired number of cells will not be obtained. Although the elapsed time is one measure as the deterioration stress, if the extrinsic stress of the procedure is large, a desired number of cells cannot be obtained even if the elapsed time is short. Even if the extrinsic stress of the procedure is small, if the elapsed time is too long, the desired number of cells cannot be obtained. Since how much this affects cell degradation depends on the type and state of the cells, it is not usually possible to clarify the main factors of stress.

そして、仮に細胞の形が、見本データ内のある一定の残存ダブリング数を持った細胞の形と一致することがあれば、所望の数の細胞を得るために細胞を培養する場合、どのような残存ダブリング数を有している細胞の状態かを、推定することができ、推定結果に応じて、対象の細胞を培養するか否かを判定することが考えられる。たとえば、細胞の残存ダブリング数が大きい細胞の形と近似した細胞形態情報である場合には、残存ダブリング数が大きいだろうと推定して当該細胞を培養し、細胞の残存ダブリング数が小さい細胞と近似した細胞形態情報である場合には、残存ダブリング数は小さいだろうと推定して当該細胞を培養しないと判定することが考えられる。なお、当該細胞を培養しないと判定された場合には、他の細胞を新たに培養する、添加因子を加えて栄養成分を補給するなど、所望の数の細胞に近づくような操作的な処理を行うことも可能である。   And if the cell shape matches the shape of a cell with a certain remaining doubling number in the sample data, what kind of cell culture is needed to obtain the desired number of cells? It is possible to estimate whether the cell has the remaining number of doublings, and it is conceivable to determine whether or not to culture the target cell according to the estimation result. For example, if the cell morphological information approximates the shape of a cell with a large number of remaining doublings, it is estimated that the number of remaining doublings will be large, and the cells are cultured, and approximated to cells with a small number of remaining doublings. In the case of the cell shape information, it is conceivable that the remaining doubling number is estimated to be small and it is determined that the cell is not cultured. If it is determined that the cells are not to be cultured, an operational process that approaches the desired number of cells, such as newly culturing other cells or supplementing nutrients by adding additional factors, is performed. It is also possible to do this.

このように、細胞を培養する場合、残存ダブリング数に基づいて、細胞を培養するか否かを判定することにより、ユーザは所望の数の細胞を得ることができる。   Thus, when culturing cells, the user can obtain a desired number of cells by determining whether to cultivate cells based on the number of remaining doublings.

次に、図5を用いて、手技と継代数との関係について説明する。
図5には、細胞を一度フリーズストックし、再度起こし直して培養した場合と、通常通りに培養した場合(凍結ありの場合となしの場合)、および、継代時のトリプシン処理において手技的に不備があり細胞にダメージを与えた場合と、通常通りにトリプシン処理した場合(酵素ダメージがありの場合と通常手技の場合)のそれぞれについて、時間経過(h:時間)に対しての細胞数(cells/視野)の変化を示すグラフが、所定の継代数を経た細胞毎に示されている。ここでは、所定の継代数を経た細胞として、継代数P4、P7、および、P10の細胞についてのグラフが示されている。
Next, the relationship between the procedure and the passage number will be described with reference to FIG.
FIG. 5 shows the case where the cells were freeze-stocked once and then reincubated and cultured normally, when cultured as usual (with or without freezing), and with trypsin treatment at the time of passage. The number of cells over time (h: time) for each of the cases where there was a defect and the cells were damaged, and when trypsin treatment was performed as usual (in the case of enzyme damage and normal procedure) A graph showing changes in cells / field of view is shown for each cell that has passed a predetermined passage number. Here, the graph about the cell of passage number P4, P7, and P10 is shown as a cell which passed the predetermined passage number.

なお、「凍結あり」の場合とは、細胞をストックする通常の方法により、細胞を−80℃中に置いた後、再度融解し、培養した状態、すなわち細胞にダメージを与えてしまった場合をいう。「凍結なし」の場合とは、「凍結あり」の場合と対比して、細胞にダメージを与えず培養した状態をいう。
また、「酵素ダメージあり」の場合とは、初代培養細胞をトリプシン処理するに際し、処理時間やトリプシンの量が適当でなく、細胞にダメージを与えてしまった場合をいう。「酵素ダメージなし」の場合とは、トリプシン処理が適切に行われ、細胞にダメージを与えず培養した状態をいう。このように、初代培養細胞の継代はトリプシン処理に熟練を要するため、手技的に未熟な場合は、細胞に余計なダメージを与えてしまう。
In the case of “with freezing”, the cell is placed in −80 ° C. by the usual method of stocking the cell, and then thawed again and cultured, that is, the cell is damaged. Say. The case of “no freezing” refers to a state in which cells are cultured without damaging cells, as compared to the case of “with freezing”.
The case of “with enzyme damage” refers to the case where the primary cultured cells are treated with trypsin, and the treatment time and the amount of trypsin are not appropriate and the cells are damaged. The case of “no enzyme damage” refers to a state where the trypsin treatment is appropriately performed and the cells are cultured without damaging the cells. Thus, since passage of primary cultured cells requires skill in trypsin treatment, if the technique is immature, it will cause extra damage to the cells.

図5の左上のグラフは、凍結なしの場合であり、かつ、酵素ダメージなしの場合のグラフである。図5の左下のグラフは、凍結ありの場合であり、かつ、酵素ダメージなしの場合のグラフである。図5の右上のグラフは、凍結なしの場合であり、かつ、酵素ダメージありの場合のグラフである。図5の右下のグラフは、凍結ありの場合であり、かつ、酵素ダメージありの場合のグラフである。   The upper left graph of FIG. 5 is a graph in the case of no freezing and in the case of no enzyme damage. The lower left graph in FIG. 5 is a graph in the case of freezing and in the absence of enzyme damage. The graph in the upper right of FIG. 5 is a graph when there is no freezing and when there is enzyme damage. The lower right graph in FIG. 5 is a graph in the case of freezing and in the case of enzyme damage.

この図5に示されているグラフより、図5の左上、図5の左下、および、図5の右上のグラフの場合、時間経過(h:時間)に対しての細胞数(cells/視野)の変化は、P4、P7、および、P10と継代数が異なる場合であっても、大きな相違はない。いずれの場合においても、時間経過(h:時間)に従い、細胞数(cells/視野)は増加している。   From the graph shown in FIG. 5, in the case of the graph at the upper left of FIG. 5, the lower left of FIG. 5, and the upper right of FIG. 5, the number of cells with respect to time (h: time) (cells / field of view) Even if the passage number is different from P4, P7, and P10, there is no significant difference. In either case, the number of cells (cells / field of view) increases with time (h: time).

また、図5の右下のグラフの場合、時間経過(h:時間)に対しての細胞数(cells/視野)の変化は、継代数がP4とP7との場合には、図5の左上、図5の左下、および、図5の右上の場合と同様に、大きな相違はない。   In the lower right graph of FIG. 5, the change in the number of cells (cells / field of view) with respect to time (h: time) is shown in the upper left of FIG. 5 when the passage numbers are P4 and P7. As in the case of the lower left in FIG. 5 and the upper right in FIG. 5, there is no significant difference.

しかし、この図5の右下のグラフの場合には、時間経過(h:時間)に対しての細胞数(cells/視野)の変化は、継代数がP10の場合には、急激に減少している。詳細には、この図5の右下のグラフの場合には、時間経過(h:時間)に従い、細胞数(cells/視野)は増加しているものの、その増加率が、図5の左上、図5の左下、図5の右上の場合、および、図5の右下の場合であって継代数がP4とP7との場合に対比して、減少している。   However, in the lower right graph of FIG. 5, the change in the number of cells (cells / field of view) over time (h: time) decreases rapidly when the passage number is P10. ing. Specifically, in the case of the lower right graph of FIG. 5, the number of cells (cells / field of view) increases with the passage of time (h: time), but the rate of increase is shown in the upper left of FIG. In the case of the lower left in FIG. 5, the upper right in FIG. 5, and the lower right in FIG. 5, the number of passages is reduced as compared with the cases of P4 and P7.

すなわち、この場合、凍結ありの場合であり、かつ、酵素ダメージありの場合である場合のみ、ある継代数(この場合、継代数がP10)を超えると、細胞の増加率が減少することになる。そして、凍結または酵素ダメージのうちいずれか1方のみが「あり」の場合は、または、いずれも「なし」の場合は、継代数がP10になっても、凍結ありの場合であり、かつ、酵素ダメージありの場合である場合に対比して、細胞の増加率は減少しない。   That is, in this case, only in the case of freezing and in the case of enzyme damage, when the passage number exceeds a certain passage number (in this case, the passage number is P10), the increase rate of the cells decreases. . And when only one of freezing or enzyme damage is “Yes”, or when both are “No”, even if the passage number is P10, it is a case of freezing, and In contrast to the case where there is enzyme damage, the rate of increase in cells does not decrease.

すなわち、凍結ありの場合で、かつ、酵素ダメージありの継代数P10の細胞は、図4で示されたように、凍結ありのみの条件、および酵素ダメージのみの条件に比べて、予想に反して残存ダブリング数が残り僅かであると推定され、細胞に多大なダメージが蓄積されてしまっているため、良好な細胞増殖が得られないと考えられ、培養をしないという判断を行うことができる。   That is, in the case of freezing and the cell having passage number P10 with enzyme damage, as shown in FIG. 4, it was contrary to expectation as compared with the condition with only freezing and the condition with only enzyme damage. Since the remaining number of doublings is estimated to be very small and a great deal of damage has been accumulated in the cells, it is considered that good cell growth cannot be obtained, and it can be determined that the cells are not cultured.

このように、培養時間や継代数が同じであっても、手技的熟練度や時間というストレスと継代というストレスのコンビネーションによって、細胞の有する残存ダブリング数は大きく左右されてしまい、細胞の増加率が予測不能な場合がある。   In this way, even if the culture time and the number of passages are the same, the remaining doubling number of the cell is greatly influenced by the combination of the stress of technical skill and time and the stress of passage, and the rate of increase of cells May be unpredictable.

そのため、細胞を培養する場合おいて、細胞を培養するか否かを判定する場合、残存ダブリング数のみでなく手技にも基づいて、細胞を培養するか否かを判定することにより、より適切に、細胞を培養するか否かを判定することができる。これにより、ユーザは所望の数の細胞を得ることができる。   Therefore, when cultivating cells, when deciding whether to cultivate cells, it is more appropriate to determine whether to cultivate cells based not only on the number of remaining doublings but also on the procedure. It can be determined whether or not the cells are cultured. Thereby, the user can obtain a desired number of cells.

また、酵素ダメージありの場合、たとえ細胞を十分な数まで培養できたとしても、培養された細胞には酵素ダメージがあるため、細胞を評価する場合に、当該培養した細胞は適してない可能性がある。そのため、手技として、酵素ダメージがある場合に培養された細胞は、その後の細胞を評価する処理には用いないようにすることが考えられる。   In addition, if there is enzyme damage, even if a sufficient number of cells can be cultured, the cultured cells have enzyme damage. Therefore, the cultured cells may not be suitable for cell evaluation. There is. Therefore, as a technique, it is conceivable that cells cultured when there is enzyme damage are not used for the subsequent cell evaluation process.

図1の説明に戻り、制御装置41の構成について説明する。この制御装置41は、CPU42および記憶部43を有している。   Returning to the description of FIG. 1, the configuration of the control device 41 will be described. The control device 41 includes a CPU 42 and a storage unit 43.

記憶部43は、ハードディスクや、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶媒体などで構成される。この記憶部43には、ストッカー21に収納されている各培養容器19に関する管理データと、撮像装置で撮像された顕微鏡画像のデータとが記憶されている。さらに、記憶部43には、CPU42によって実行されるプログラムが記憶されている。   The storage unit 43 is configured by a hard disk, a nonvolatile storage medium such as a flash memory, or the like. The storage unit 43 stores management data related to each culture vessel 19 stored in the stocker 21 and data of a microscope image captured by the imaging device. Further, the storage unit 43 stores a program executed by the CPU 42.

なお、上記の管理データには、(a)個々の培養容器19を示すインデックスデータ、(b)ストッカー21での培養容器19の収納位置、(c)培養容器19の種類および形状(ウェルプレート、ディッシュ、フラスコなど)、(d)培養容器19で培養されている細胞の種類、(e)培養容器19の観察スケジュール、(f)タイムラプス観察時の撮像条件(対物レンズの倍率、容器内の観察地点等)、などが含まれている。また、ウェルプレートのように複数の小容器で同時に細胞を培養できる培養容器19については、各々の小容器ごとにそれぞれ管理データが生成される。   The management data includes (a) index data indicating individual culture containers 19, (b) the storage position of the culture container 19 in the stocker 21, and (c) the type and shape of the culture container 19 (well plate, (Dish, flask, etc.), (d) type of cells cultured in culture vessel 19, (e) observation schedule of culture vessel 19, (f) imaging conditions during time-lapse observation (magnification of objective lens, observation in vessel) Point, etc.). In addition, for the culture container 19 that can simultaneously culture cells in a plurality of small containers such as a well plate, management data is generated for each small container.

CPU42は、入力部4201と、特徴量演算部4202と、画像読込部4203と、手技評価計算モデル構築部(判定基準作成部)4211と、手技評価部(画像判定部)4212と、細胞評価計算モデル構築部(残存回数計算モデル構築部)4221と、細胞評価部(残存回数算出部)4222とを備えている。このCPU42は、たとえば、制御装置41の各種の演算処理を実行するプロセッサである。なお、CPU42は、プログラムの実行によって、入力部4201と、特徴量演算部4202と、画像読込部4203と、手技評価計算モデル構築部4211と、手技評価部4212と、細胞評価計算モデル構築部4221と、細胞評価部4222としてそれぞれ機能してもよい。   The CPU 42 includes an input unit 4201, a feature amount calculation unit 4202, an image reading unit 4203, a technique evaluation calculation model construction unit (determination reference creation unit) 4211, a technique evaluation unit (image determination unit) 4212, and a cell evaluation calculation. A model construction unit (remaining frequency calculation model construction unit) 4221 and a cell evaluation unit (remaining frequency calculation unit) 4222 are provided. The CPU 42 is, for example, a processor that executes various arithmetic processes of the control device 41. Note that the CPU 42 executes an input unit 4201, a feature amount calculation unit 4202, an image reading unit 4203, a technique evaluation calculation model construction unit 4211, a technique evaluation unit 4212, and a cell evaluation calculation model construction unit 4221 by executing the program. And may function as the cell evaluation unit 4222, respectively.

入力部4201は、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記憶部43から読み込む。また、この入力部4201は、記憶部43から画像を読込む場合、この画像に撮像されている細胞についての情報も読込む(または、入力される)。この細胞についての情報とは、学習する対象となる情報のことであり、たとえば、各画像に対応する手技を示す情報、または、各画像に対応する残存ダブリング数を示す情報のことである。   The input unit 4201 reads from the storage unit 43 a plurality of images in which a plurality of cells cultured in the culture container are imaged in time series. In addition, when the input unit 4201 reads an image from the storage unit 43, the input unit 4201 also reads (or inputs) information about a cell captured in the image. The information about the cell is information to be learned, for example, information indicating a technique corresponding to each image or information indicating the number of remaining doublings corresponding to each image.

すなわち、この入力部4201には、培養容器内で培養された複数の細胞が撮像されている画像と、当該細胞が培養された場合の手技を示す情報が入力される。また、この入力部4201には、同一培養容器内で培養された複数の細胞を異なる時間に撮像することによって得られた複数の画像と、当該細胞が分裂する残存回数(残存ダブリング数)を示す情報が入力される。   That is, the input unit 4201 receives an image in which a plurality of cells cultured in a culture vessel are imaged and information indicating a procedure when the cells are cultured. The input unit 4201 indicates a plurality of images obtained by imaging a plurality of cells cultured in the same culture container at different times, and the remaining number of times that the cells are divided (the number of remaining doublings). Information is entered.

なお、この「手技を示す情報」とは、たとえば、図5を用いて説明した4つの手技のそれぞれに対して予め定められている識別情報である。なお、「手技を示す情報」は、図5を用いて説明した4つの手技に限られるものではなく、識別される条件は任意であってもよいし、識別される手技の数も任意であってもよい。   The “information indicating the procedure” is, for example, identification information predetermined for each of the four procedures described with reference to FIG. Note that the “information indicating a procedure” is not limited to the four procedures described with reference to FIG. 5, and the conditions for identification may be arbitrary, and the number of procedures to be identified is also arbitrary. May be.

特徴量演算部4202は、入力部4201または画像読込部4203で読み込まれた画像から、画像に写されている細胞の特徴量を出力する。また、この特徴量演算部4202は、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る特徴量を画像からそれぞれ求め、求めた特徴量を出力する。   The feature amount calculation unit 4202 outputs the feature amount of the cell shown in the image from the image read by the input unit 4201 or the image reading unit 4203. Further, the feature amount calculation unit 4202 obtains a plurality of different feature amounts indicating a plurality of morphological features of different cells for each cell included in the image, and outputs the obtained feature amount.

画像読込部4203は、培養容器内で培養された細胞が撮像されている画像を読み込む。すなわち、この画像読込部4203は、評価対象となる細胞が撮像されている画像を読み込む。また、画像読込部4203には、評価対象となる細胞の画像であって、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。   The image reading unit 4203 reads an image in which cells cultured in the culture container are imaged. That is, the image reading unit 4203 reads an image in which cells to be evaluated are captured. The image reading unit 4203 is input with an image of a cell to be evaluated, in which a plurality of cells cultured in the culture container are captured in time series.

たとえば、評価対象となる細胞が撮像されている画像が予め記憶部43に記憶されており、画像読込部4203は、評価対象となる細胞が撮像されている画像を記憶部43から読み込んでもよい。また、画像読込部4203は、評価対象となる細胞が撮像されている画像を、インターネットなどの通信網を介して受信することにより、読み込んでもよい。   For example, an image in which cells to be evaluated are captured may be stored in the storage unit 43 in advance, and the image reading unit 4203 may read an image in which cells to be evaluated are captured from the storage unit 43. Further, the image reading unit 4203 may read an image in which a cell to be evaluated is captured through a communication network such as the Internet.

手技評価計算モデル構築部4211は、画像に写された細胞の評価データと細胞の特徴量とに基づいて、細胞の特徴量における判定基準を作成する。この「画像に写された細胞の評価データと細胞の特徴量」とは、特徴量演算部4202から出力された特徴量のことである。また、この「画像に写された細胞の評価データ」とは、細胞に行われた手技に関する情報のことである。また、この「細胞の特徴量における判定基準」とは、細胞が培養された場合の手技を判定するための判定基準であって、細胞の特徴量に対しての基準である。また、この基準とは、特徴量ごとの基準であってもよいし、複数の特徴量が組み合わせられている特徴量に対しての基準であってもよい。   The procedure evaluation calculation model construction unit 4211 creates a criterion for the cell feature amount based on the cell evaluation data and the cell feature amount captured in the image. The “evaluation data of cells and feature quantities of cells shown in the image” are feature quantities output from the feature quantity computation unit 4202. Further, the “evaluation data of the cell imaged in the image” is information regarding the procedure performed on the cell. Further, the “determination criterion for the feature amount of the cell” is a determination criterion for determining a procedure when the cell is cultured, and is a criterion for the feature amount of the cell. In addition, the reference may be a reference for each feature quantity or a reference for a feature quantity in which a plurality of feature quantities are combined.

たとえば、この手技評価計算モデル構築部4211は、画像内の細胞の特徴量と、手技を示す情報とに基づいて、細胞が培養された場合の手技を評価する手技評価計算モデルを構築する。この「画像内の細胞の特徴量」とは、特徴量演算部4202から出力された特徴量のことである。また、この「手技を示す情報」とは、入力部4201に入力された「手技を示す情報」のことである。また、「手技評価計算モデル」は、一例としては、図5に示されたそれぞれの手技を判定する計算モデルである。   For example, the technique evaluation calculation model construction unit 4211 constructs a technique evaluation calculation model for evaluating a technique when cells are cultured based on the feature amount of the cell in the image and information indicating the technique. The “feature amount of cells in the image” is a feature amount output from the feature amount calculation unit 4202. The “information indicating a technique” refers to “information indicating a technique” input to the input unit 4201. The “procedure evaluation calculation model” is a calculation model for determining each procedure shown in FIG. 5 as an example.

手技評価部4212は、手技評価計算モデル構築部4211により作成された判定基準を基に、新たに入力した画像に写された細胞の特徴量から、細胞の評価を行う細胞評価計算モデルを構築するために利用データとして適用可能な否かを判定する。   The technique evaluation unit 4212 constructs a cell evaluation calculation model for evaluating cells from the feature amount of the cell copied in the newly input image based on the determination criterion created by the technique evaluation calculation model construction unit 4211. Therefore, it is determined whether it is applicable as usage data.

たとえば、手技評価部4212は、特徴量演算部4202により求められた特徴量を、手技評価計算モデル構築部4211により構築された計算モデルに入力することにより、画像読込部4203に入力された画像に撮像されている細胞(評価対象となる細胞)が培養された場合の手技を評価する。   For example, the technique evaluation unit 4212 inputs the feature amount obtained by the feature amount calculation unit 4202 to the calculation model constructed by the procedure evaluation calculation model construction unit 4211, thereby converting the image inputted to the image reading unit 4203. The procedure is evaluated when the imaged cells (cells to be evaluated) are cultured.

細胞評価計算モデル構築部4221は、特徴量演算部4202により求められた形態的な特徴量を基に、細胞の評価を行う細胞評価計算モデルを構築する。また、細胞評価計算モデル構築部4221は、手技評価部4212により適用可能と判定された画像を用いて、特徴量演算部4202で求められる形態的な特徴量を基に細胞の評価を行う細胞評価計算モデルを構築する。この「手技評価部4212により適用可能と判定された画像を用いて、特徴量演算部4202で求められる形態的な特徴量」とは、手技評価部4212により適用可能と判定された画像に対して、特徴量演算部4202により求められた形態的な特徴量のことである。   The cell evaluation calculation model construction unit 4221 constructs a cell evaluation calculation model for performing cell evaluation based on the morphological feature amount obtained by the feature amount calculation unit 4202. In addition, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 uses the image determined to be applicable by the technique evaluation unit 4212 and performs cell evaluation based on the morphological feature amount obtained by the feature amount calculation unit 4202. Build a calculation model. The “morphological feature amount obtained by the feature amount calculation unit 4202 using the image determined to be applicable by the technique evaluation unit 4212” refers to the image determined to be applicable by the technique evaluation unit 4212. The morphological feature amount obtained by the feature amount calculation unit 4202.

たとえば、細胞評価計算モデル構築部4221は、各々の画像に対応する特徴量と残存回数を示す情報とに基づいて、細胞に対しての残存回数(残存ダブリング数)を算出する細胞評価計算モデルを構築する。また、評価値としては、細胞の分裂可能数の残存回数以外にも、様々な評価値を出力できるようにしても良い。なお、本実施の形態では、この「各々の画像に対応する特徴量」とは、特徴量演算部4202から出力された特徴量のことである。また、この「残存回数を示す情報」とは、入力部4201に入力された「細胞が分裂する残存回数を示す情報」のことである。   For example, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 calculates a cell evaluation calculation model for calculating the number of remaining times (the number of remaining doublings) for the cells based on the feature amount corresponding to each image and the information indicating the number of remaining times. To construct. Further, as the evaluation value, various evaluation values may be output in addition to the remaining number of possible cell divisions. In the present embodiment, the “feature amount corresponding to each image” is a feature amount output from the feature amount calculation unit 4202. The “information indicating the remaining number of times” is “information indicating the remaining number of times that the cell divides” input to the input unit 4201.

一例としては、細胞評価計算モデル構築部4221は、たとえば、教師付き学習により細胞評価計算モデルを求める。なお、この細胞評価計算モデルは、細胞における特性を評価した結果を、評価情報として出力する。この「細胞における特性」とは、たとえば、細胞の種類や状態を示す符号や指数であったり、残存ダブリング数のことである。   As an example, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 obtains a cell evaluation calculation model by supervised learning, for example. In addition, this cell evaluation calculation model outputs the result of having evaluated the characteristic in a cell as evaluation information. This “characteristic in the cell” is, for example, a sign or index indicating the type or state of the cell, or the number of remaining doublings.

また、この細胞評価計算モデル構築部4221は、画像読込部4203に入力された画像に対して特徴量演算部4202により求められた特徴量のうち、手技評価部4212により評価された手技の結果が、画像読込部4203に読み込まれた画像に撮像されている細胞を評価する細胞評価計算モデルを構築する場合に適切であると判定された特徴量に基づいて、細胞評価計算モデルを構築する。   In addition, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 displays the result of the technique evaluated by the technique evaluation unit 4212 among the feature amounts obtained by the feature amount calculation unit 4202 for the image input to the image reading unit 4203. The cell evaluation calculation model is constructed based on the feature amount determined to be appropriate when constructing the cell evaluation calculation model for evaluating the cells captured in the image read by the image reading unit 4203.

なお、この、手技評価部4212により評価された手技の結果が、画像読込部4203に読み込まれた画像に撮像されている細胞を評価する細胞評価計算モデルを構築する場合に適切であるか否かは、手技評価部4212により評価された手技の結果、予め定められている手技であるか否かを判定することにより実行される。   Whether or not the result of the technique evaluated by the technique evaluation unit 4212 is appropriate when constructing a cell evaluation calculation model for evaluating cells captured in the image read by the image reading unit 4203. Is executed by determining whether or not the procedure is a predetermined procedure as a result of the procedure evaluated by the procedure evaluation unit 4212.

一例としては、手技評価部4212により評価された手技の結果が、図5を用いて説明したように、酵素ダメージがあるような手技である場合(図5の右上と右下の場合)、細胞評価計算モデル構築部4221は、この手技で培養された画像は、細胞評価計算モデルを構築する場合に適切ではないと判定する。   As an example, when the result of the technique evaluated by the technique evaluation unit 4212 is a technique with enzyme damage as described with reference to FIG. 5 (in the upper right and lower right in FIG. 5), the cell The evaluation calculation model construction unit 4221 determines that the image cultured by this technique is not appropriate when constructing the cell evaluation calculation model.

また、手技評価部4212により評価された手技の結果が、図5を用いて説明したように、酵素ダメージがないような手技である場合(図5の左上と左下の場合)、細胞評価計算モデル構築部4221は、この手技で培養された画像は、細胞評価計算モデルを構築する場合に適切であると判定する。   When the result of the technique evaluated by the technique evaluation unit 4212 is a technique that does not cause enzyme damage as described with reference to FIG. 5 (in the case of the upper left and lower left in FIG. 5), the cell evaluation calculation model The construction unit 4221 determines that the image cultured by this technique is appropriate when constructing the cell evaluation calculation model.

細胞評価部4222は、特徴量演算部4202から出力された特徴量を、細胞評価計算モデル構築部4221により構築された細胞評価計算モデルに入力することにより、評価情報を算出し、算出した評価情報を出力する。なお、細胞評価部4222により算出され出力される評価情報は、たとえば、評価対象となる細胞の残存ダブリング数を示す情報である。このようにして、細胞評価部4222は、画像読込部4203に読み込まれた画像の細胞を評価する。   The cell evaluation unit 4222 calculates the evaluation information by inputting the feature amount output from the feature amount calculation unit 4202 to the cell evaluation calculation model constructed by the cell evaluation calculation model construction unit 4221, and the calculated evaluation information Is output. Note that the evaluation information calculated and output by the cell evaluation unit 4222 is information indicating the number of remaining doublings of cells to be evaluated, for example. In this way, the cell evaluation unit 4222 evaluates the cells of the image read by the image reading unit 4203.

なお、手技評価装置は、上述した入力部4201と、特徴量演算部4202と、手技評価計算モデル構築部4211とを含めて構成されている。この手技評価装置は、さらに、画像読込部4203と、手技評価部4212とを含んで構成されていてもよい。また、細胞評価モデル構築装置は、この手技評価装置と、細胞評価計算モデル構築部4221とを含めて構成されている。   The technique evaluation device includes the input unit 4201, the feature amount calculation unit 4202, and the technique evaluation calculation model construction unit 4211 described above. The technique evaluation device may further include an image reading unit 4203 and a technique evaluation unit 4212. The cell evaluation model construction device includes the technique evaluation device and the cell evaluation calculation model construction unit 4221.

また、細胞評価計算モデル装置は、上述した入力部4201と、特徴量演算部4202と、手技評価計算モデル構築部4211とを含めて構成されている。   The cell evaluation calculation model device includes the input unit 4201, the feature amount calculation unit 4202, and the technique evaluation calculation model construction unit 4211 described above.

また、細胞評価装置は、上述した画像読込部4203と、特徴量演算部4202と、細胞評価部4222とを含めて構成されている。この細胞評価装置は、さらに、入力部4201と、手技評価計算モデル構築部4211とを含めて構成されていてもよい。また、この細胞評価装置は、細胞評価計算モデル構築部4221と、細胞評価部4222とを含めて構成されていてもよい。   The cell evaluation apparatus includes the above-described image reading unit 4203, feature amount calculation unit 4202, and cell evaluation unit 4222. The cell evaluation apparatus may further include an input unit 4201 and a technique evaluation calculation model construction unit 4211. Further, this cell evaluation apparatus may be configured to include a cell evaluation calculation model construction unit 4221 and a cell evaluation unit 4222.

なお、細胞評価部4222は、細胞評価計算モデル構築部4221で細胞評価計算モデル構築時に用いた細胞の特徴量を取得するためにも使用される特徴量演算部4202から、評価する細胞の特徴量を得ている。このようにすることで、少ない構成で細胞評価計算モデル構築と細胞評価の両方をなし得る装置構成となっている。
しかしながら、細胞の特徴量を出力する構成(特徴量演算部4202)は、細胞評価計算モデル構築部4221と細胞評価部4222とに対応させて、異なる構成としてもよい。たとえば、細胞評価計算モデル構築部4221を備えている細胞評価計算モデル装置は、特徴量演算部4202を備えており、細胞評価部4222を備えている細胞評価装置は、特徴量演算部4202と同様の構成を有している残存回数算出用特徴量演算部を備えていてもよい。
また、入力部4201と画像読込部4203とは、一体として構成されていてもよい。
Note that the cell evaluation unit 4222 uses the feature amount calculation unit 4202 that is also used to acquire the feature amount of the cell used when the cell evaluation calculation model construction unit 4221 constructs the cell evaluation computation model. Have gained. By doing in this way, it is the apparatus structure which can perform both cell evaluation calculation model construction and cell evaluation with few structures.
However, the configuration for outputting the feature amount of the cell (feature amount calculation unit 4202) may be configured differently in correspondence with the cell evaluation calculation model construction unit 4221 and the cell evaluation unit 4222. For example, a cell evaluation calculation model device including the cell evaluation calculation model construction unit 4221 includes a feature amount calculation unit 4202, and a cell evaluation device including the cell evaluation unit 4222 is similar to the feature amount calculation unit 4202. The number-of-remaining-number calculating feature amount calculation unit having the above-described configuration may be provided.
Further, the input unit 4201 and the image reading unit 4203 may be configured integrally.

<第1の実施形態における観察動作の例>
次に、図6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6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。
<Example of Observation Operation in First Embodiment>
Next, an example of the observation operation in the incubator 11 in the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 6 shows an operation example in which the culture container 19 carried into the temperature-controlled room 15 is time-lapse observed according to a registered observation schedule.

ステップS101:CPU42は、記憶部43の管理データの観察スケジュールと現在日時とを比較して、培養容器19の観察開始時間が到来したか否かを判定する。観察開始時間となった場合(YES側)、CPU42はS102に処理を移行させる。一方、培養容器19の観察時間ではない場合(NO側)には、CPU42は次の観察スケジュールの時刻まで待機する。   Step S101: The CPU 42 compares the observation schedule of the management data in the storage unit 43 with the current date and time to determine whether or not the observation start time of the culture vessel 19 has come. When it is the observation start time (YES side), the CPU 42 shifts the process to S102. On the other hand, when it is not the observation time of the culture vessel 19 (NO side), the CPU 42 waits until the next observation schedule time.

ステップS102:CPU42は、観察スケジュールに対応する培養容器19の搬送を容器搬送装置23に指示する。そして、容器搬送装置23は、指示された培養容器19をストッカー21から搬出して観察ユニット22の試料台31に載置する。なお、培養容器19が試料台31に載置された段階で、スタンドアーム32に内蔵されたバードビューカメラ(不図示)によって培養容器19の全体観察画像が撮像される。   Step S102: The CPU 42 instructs the container transport device 23 to transport the culture container 19 corresponding to the observation schedule. Then, the container transport device 23 carries the instructed culture container 19 out of the stocker 21 and places it on the sample stage 31 of the observation unit 22. Note that, when the culture vessel 19 is placed on the sample stage 31, an entire observation image of the culture vessel 19 is captured by a bird view camera (not shown) built in the stand arm 32.

ステップS103:CPU42は、観察ユニット22に対して細胞の顕微鏡画像の撮像を指示する。観察ユニット22は、LED光源35を点灯させて培養容器19を照明するとともに、撮像装置34を駆動させて培養容器19内の細胞の顕微鏡画像を撮像する。   Step S103: The CPU 42 instructs the observation unit 22 to take a microscopic image of the cell. The observation unit 22 turns on the LED light source 35 to illuminate the culture vessel 19 and drives the imaging device 34 to take a microscopic image of the cells in the culture vessel 19.

このとき、撮像装置34は、記憶部43に記憶されている管理データに基づいて、ユーザーの指定した撮像条件(対物レンズの倍率、容器内の観察地点)に基づいて顕微鏡画像を撮像する。例えば、培養容器19内の複数のポイントを観察する場合、観察ユニット22は、試料台31の駆動によって培養容器19の位置を逐次調整し、各々のポイントでそれぞれ顕微鏡画像を撮像する。なお、S103で取得された顕微鏡画像のデータは、制御装置41に読み込まれるとともに、CPU42の制御によって記憶部43に記録される。   At this time, the imaging device 34 captures a microscopic image based on the imaging conditions specified by the user (magnification of the objective lens, observation point in the container) based on the management data stored in the storage unit 43. For example, when observing a plurality of points in the culture container 19, the observation unit 22 sequentially adjusts the position of the culture container 19 by driving the sample stage 31 and picks up a microscope image at each point. The microscopic image data acquired in S103 is read by the control device 41 and recorded in the storage unit 43 under the control of the CPU.

ステップS104:CPU42は、観察スケジュールの終了後に培養容器19の搬送を容器搬送装置23に指示する。そして、容器搬送装置23は、指示された培養容器19を観察ユニット22の試料台31からストッカー21の所定の収納位置に搬送する。その後、CPU42は、観察シーケンスを終了してS101に処理を戻す。   Step S104: The CPU 42 instructs the container transport device 23 to transport the culture container 19 after the observation schedule is completed. Then, the container transport device 23 transports the designated culture container 19 from the sample stage 31 of the observation unit 22 to a predetermined storage position of the stocker 21. Thereafter, the CPU 42 ends the observation sequence and returns the process to S101.

この図6の流れ図を用いた説明により、インキュベータ11により観察された時系列の画像データが、記憶部43に記憶される。   With the explanation using the flowchart of FIG. 6, time-series image data observed by the incubator 11 is stored in the storage unit 43.

<第1の実施形態における培養状態評価処理>
次に図7を用いて、上述した図6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、手技評価計算モデルおよび細胞評価計算モデルを構築する一例について説明する。
<Culture state evaluation process in the first embodiment>
Next, an example in which the control device 41 constructs a technique evaluation calculation model and a cell evaluation calculation model using the image data stored in the storage unit 43 by the process of FIG. 6 described above will be described with reference to FIG.

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、細胞に対しての残存ダブリング数を制御装置41が推定する場合について説明する。   Here, as an example, a case will be described in which the control device 41 estimates the number of remaining doublings for cells in the cultured cells of the culture container 19 using a plurality of microscopic images obtained by time-lapse observation of the culture container 19. To do.

また、ここでは、図6の処理において、培養容器19のタイムラプス観察は、培養開始から0.33日目(8時間)経過後を初回として、0.33日おきに13.67日目まで行われているものとして説明する。また、ここでは、複数の培養容器19がそれぞれタイムラプス観察されており、上記のサンプルの顕微鏡画像が記憶部43に記憶されているものとして説明する。なお、制御装置41は、同じ培養容器19の複数ポイント(例えば5点観察または培養容器19の全体)を同じ観察時間帯で撮影した複数の顕微鏡画像を、タイムラプス観察の1回分の画像として扱うようにしてもよい。   Here, in the process of FIG. 6, the time-lapse observation of the culture vessel 19 is performed every 0.33 days until the 13.67th day, with the first 0.33 days (8 hours) after the start of the culture. It is assumed that it is In addition, here, it is assumed that the plurality of culture vessels 19 are each observed in time lapse, and the microscopic image of the sample is stored in the storage unit 43. Note that the control device 41 treats a plurality of microscope images obtained by photographing a plurality of points (for example, five-point observation or the whole culture container 19) of the same culture container 19 in the same observation time period as an image for one time-lapse observation. It may be.

なお、当該タイムラプス観察された細胞については、手技が既知となっているものとする。たとえば、培養容器19でタイムラプス観察された細胞に対して、予め手技が予め定められていてもてよい。   It is assumed that the technique has been known for the cells observed in the time lapse. For example, a procedure may be determined in advance for cells that have been time-lapse observed in the culture vessel 19.

また、当該タイムラプス観察された細胞については、残存ダブリング数が既知となっているものとする。これは、たとえば、培養容器19でタイムラプス観察された細胞に対して、任意の実験により、残存ダブリング数が調べられていてもよい。この任意の実験は、本実施形態によるタイムラプス観察が終了した後に行われる実験であってもよい。   Further, it is assumed that the number of remaining doublings is known for the cells observed in the time lapse. For example, the number of remaining doublings may be examined by an arbitrary experiment on cells that have been time-lapse observed in the culture vessel 19. This arbitrary experiment may be an experiment performed after the time-lapse observation according to the present embodiment is completed.

そして、制御装置41には、培養容器19毎の細胞の画像と、手技を示す情報とが、培養容器19毎に入力されるものとする。また、制御装置41には、培養容器19毎の細胞の画像と、当該培養容器19で培養された細胞の残存ダブリング数を示す情報とが、培養容器19毎に入力されるものとする。なお、手技を示す情報および細胞の残存ダブリング数を示す情報は、インキュベータ11により観察された時系列の画像データと関連付けられて、培養容器19毎に、記憶部43に記憶されていてもよい。   Then, it is assumed that an image of a cell for each culture vessel 19 and information indicating a procedure are input to the control device 41 for each culture vessel 19. Further, it is assumed that an image of a cell for each culture container 19 and information indicating the number of remaining doublings of the cells cultured in the culture container 19 are input to the control device 41 for each culture container 19. The information indicating the procedure and the information indicating the number of remaining doublings of the cells may be stored in the storage unit 43 for each culture vessel 19 in association with the time-series image data observed by the incubator 11.

ステップS201:CPU42は、予め用意されたサンプルの顕微鏡画像のデータを記憶部43から読み込む。なお、ステップS201でのCPU42は、各画像に対応する手技を示す情報と残存ダブリング数を示す情報とを、この時点で取得するものとする。   Step S <b> 201: The CPU 42 reads from the storage unit 43 microscopic image data of a sample prepared in advance. Note that the CPU 42 in step S201 acquires information indicating a technique corresponding to each image and information indicating the number of remaining doublings at this time.

ステップS202:CPU42は、上記のサンプルの顕微鏡画像(ステップS201)のうちから、処理対象となる画像を指定する。ここで、ステップS202でのCPU42は、予め用意されているサンプルの顕微鏡画像のすべてを処理対象として順次指定してゆくものとする。   Step S202: The CPU 42 designates an image to be processed from the above-described sample microscopic image (step S201). Here, it is assumed that the CPU 42 in step S202 sequentially designates all the sample microscope images prepared in advance as processing targets.

ステップS203:CPU42の特徴量演算部4202は、処理対象の顕微鏡画像(ステップS202)について、画像内に含まれる細胞を抽出する。例えば、位相差顕微鏡で細胞を撮像すると、細胞壁のように位相差の変化の大きな部位の周辺にはハロが現れる。そのため、特徴量演算部4202は、細胞壁に対応するハロを公知のエッジ抽出手法で抽出するとともに、輪郭追跡処理によってエッジで囲まれた閉空間を細胞と推定する。これにより上記の顕微鏡画像から個々の細胞を抽出することができる。   Step S203: The feature amount calculation unit 4202 of the CPU 42 extracts cells included in the processing target microscope image (step S202). For example, when a cell is imaged with a phase-contrast microscope, a halo appears in the vicinity of a region with a large phase difference change such as a cell wall. Therefore, the feature amount calculation unit 4202 extracts a halo corresponding to the cell wall by a known edge extraction method, and estimates a closed space surrounded by edges by a contour tracking process as a cell. Thereby, individual cells can be extracted from the above-mentioned microscopic image.

ステップS204:CPU42の特徴量演算部4202は、ステップS203で画像から抽出した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る特徴量を画像からそれぞれ求める。このステップS204において、CPU42の特徴量演算部4202は、上述した複数の異る特徴量として、16種類の特徴量を、ステップS203で画像から抽出した各々の細胞について求めるものとする。   Step S204: The feature amount calculation unit 4202 of the CPU 42 obtains, from the image, a plurality of different feature amounts indicating a plurality of morphological features of different cells for each cell extracted from the image in step S203. In step S204, the feature amount calculation unit 4202 of the CPU 42 obtains 16 types of feature amounts for each of the cells extracted from the image in step S203 as the plurality of different feature amounts described above.

ステップS205:CPU42の特徴量演算部4202は、処理対象の顕微鏡画像(ステップS202)について、各細胞の16種類の特徴量(ステップS204)をそれぞれ記憶部43に記録する。   Step S205: The feature value calculation unit 4202 of the CPU 42 records the 16 types of feature values (step S204) of each cell in the storage unit 43 for the microscope image to be processed (step S202).

ステップS206:CPU42は、全ての顕微鏡画像が処理済み(全てのサンプルの顕微鏡画像で各細胞の特徴量が取得済みの状態)であるか否かを判定する。上記要件を満たす場合(YES側)には、CPU42はステップS209に処理を移行させる。一方、上記要件を満たさない場合(NO側)には、CPU42はステップS202に戻って、未処理の他の顕微鏡画像を処理対象として上記動作を繰り返す。   Step S206: The CPU 42 determines whether or not all the microscopic images have been processed (a state in which the feature amount of each cell has been acquired from the microscopic images of all the samples). If the above requirement is satisfied (YES side), the CPU 42 shifts the process to step S209. On the other hand, if the above requirement is not satisfied (NO side), the CPU 42 returns to step S202 and repeats the above operation with another unprocessed microscope image as a processing target.

ステップS209:CPU42の手技評価計算モデル構築部4211は、記憶部43から読み出した画像内の細胞の特徴量と、手技を示す情報とに基づいて、細胞が培養された場合の手技を評価する手技評価計算モデルを構築する。   Step S209: The procedure evaluation calculation model construction unit 4211 of the CPU 42 evaluates a procedure when cells are cultured based on the feature amount of the cell in the image read from the storage unit 43 and information indicating the procedure. Build an evaluation calculation model.

ステップS210:CPU42の手技評価計算モデル構築部4211は、ステップS209で構築して求めた手技評価計算モデルの情報(計算式に用いる各指標を示す情報、計算式で各々の指標に対応する係数値の情報など)を記憶部43に記録する。   Step S210: The technique evaluation calculation model construction unit 4211 of the CPU 42 obtains information on the technique evaluation calculation model constructed and obtained in step S209 (information indicating each index used in the calculation formula, coefficient value corresponding to each index in the calculation formula Are recorded in the storage unit 43.

ステップS211:手技評価部4212は、特徴量演算部4202により求められた特徴量を、記憶部43から読み出した手技評価計算モデル(または、ステップS209において手技評価計算モデル構築部4211により構築された計算モデル)に入力することにより、画像読込部4203に入力された画像に撮像されている細胞(評価対象となる細胞)が培養された場合の手技を評価する。このとき手技評価部4212は、まず、細胞毎に手技を評価し、培養容器19毎の手技の平均を算出する。
次に、手技評価部4212は、算出した結果に基づいて、手技を培養容器19毎に評価してもよい。次に、細胞評価計算モデル構築部4221は、この手技の評価に基づいて、細胞評価計算モデルを構築するための画像を抽出する。この抽出される画像とは、培養容器19毎に抽出された画像であってもよい。
Step S211: The technique evaluation unit 4212 calculates the feature quantity obtained by the feature quantity calculation unit 4202 from the technique evaluation calculation model read from the storage unit 43 (or the calculation constructed by the technique evaluation calculation model construction unit 4211 in step S209). By inputting into the model), a technique when cells (cells to be evaluated) captured in the image input into the image reading unit 4203 are cultured is evaluated. At this time, the technique evaluation unit 4212 first evaluates the technique for each cell and calculates the average of the techniques for each culture vessel 19.
Next, the technique evaluation unit 4212 may evaluate the technique for each culture container 19 based on the calculated result. Next, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 extracts an image for constructing the cell evaluation calculation model based on the evaluation of the technique. This extracted image may be an image extracted for each culture vessel 19.

ステップS212:細胞評価計算モデル構築部4221は、ステップS211で抽出した画像と、当該画像に対応する特徴量(記憶部43から読み出した特徴量)とに基づいて、細胞評価計算モデルを構築する。   Step S212: The cell evaluation calculation model construction unit 4221 constructs a cell evaluation calculation model based on the image extracted in step S211 and the feature amount corresponding to the image (feature amount read from the storage unit 43).

ステップS213:CPU42の細胞評価計算モデル構築部4221は、ステップS212で構築して求めた細胞評価計算モデルの情報(計算式に用いる各指標を示す情報、計算式で各々の指標に対応する係数値の情報など)を記憶部43に記録する。以上で、図7の説明を終了する。   Step S213: The cell evaluation calculation model construction unit 4221 of the CPU 42 obtains information on the cell evaluation calculation model constructed and obtained in Step S212 (information indicating each index used in the calculation formula, coefficient value corresponding to each index in the calculation formula Are recorded in the storage unit 43. Above, description of FIG. 7 is complete | finished.

なお、この図7の説明においては、制御装置41が、手技評価計算モデルと細胞評価計算モデルとを構築する場合について説明したが、制御装置41は、手技評価計算モデルは予め構築されていてもよい。たとえば、予め構築されている手技評価計算モデルが記憶部43に記憶されている場合には、制御装置41は、上記図7のステップS209とS210とを省略して、手技評価計算モデルを再度構築することなしに、細胞評価計算モデルを構築することができる。また、手技評価計算モデルのみを構築する場合には、制御装置41は、ステップS210で処理を終了してもよい。   In the description of FIG. 7, the case where the control device 41 constructs a technique evaluation calculation model and a cell evaluation calculation model has been described. However, the control device 41 does not have to construct a technique evaluation calculation model in advance. Good. For example, when a pre-constructed technique evaluation calculation model is stored in the storage unit 43, the control device 41 omits steps S209 and S210 in FIG. 7 and reconstructs the technique evaluation calculation model. A cell evaluation calculation model can be constructed without doing so. Moreover, when constructing only the technique evaluation calculation model, the control device 41 may end the process in step S210.

<図7のステップS204:CPU42の特徴量演算部4202による処理の詳細>
次に、図8を用いて、図7のステップS204におけるCPU42の特徴量演算部4202による処理について詳細に説明する。この特徴量演算部4202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。
<Step S204 in FIG. 7: Details of Processing by Feature Quantity Calculation Unit 4202 of CPU 42>
Next, with reference to FIG. 8, the processing by the feature amount calculation unit 4202 of the CPU 42 in step S204 of FIG. 7 will be described in detail. The feature amount calculation unit 4202 obtains the following 16 types of feature amounts for each cell.

・Total area(図8の(a)参照)「Total area」は、注目する細胞の面積を示す値である。例えば、特徴量演算部4202は、注目する細胞の領域の画素数に基づいて「Total area」の値を求めることができる。   Total area (see (a) of FIG. 8) “Total area” is a value indicating the area of the cell of interest. For example, the feature amount calculation unit 4202 can obtain the value of “Total area” based on the number of pixels in the cell area of interest.

・Hole area(図8の(b)参照)「Hole area」は、注目する細胞内のHoleの面積を示す値である。ここで、Holeは、コントラストによって、細胞内における画像の明るさが閾値以上となる部分(位相差観察では白に近い状態となる箇所)を指す。例えば、細胞内小器官の染色されたリソソームなどがHoleとして検出される。また、画像によっては、細胞核や、他の細胞小器官がHoleとして検出されうる。なお、特徴量演算部4202は、細胞内における輝度値が閾値以上となる画素のまとまりをHoleとして検出し、このHoleの画素数に基づいて「Hole area」の値を求めればよい。   Hole area (see FIG. 8B) “Hole area” is a value indicating the area of Hole in the cell of interest. Here, Hole refers to a portion where the brightness of the image in the cell is equal to or greater than a threshold value due to contrast (a portion that is close to white in phase difference observation). For example, stained lysosomes of intracellular organelles are detected as Hole. Further, depending on the image, a cell nucleus and other organelles can be detected as Hole. Note that the feature amount calculation unit 4202 may detect a group of pixels in which the luminance value in the cell is equal to or greater than the threshold as Hole, and obtain the value of “Hole area” based on the number of pixels of the Hole.

・relative hole area(図8の(c)参照)「relative hole area」は、「Hole area」の値を「Total area」の値で除した値である(relative hole area=Hole area/Total area)。この「relative hole area」は、細胞の大きさにおける細胞内小器官の割合を示すパラメータであって、例えば細胞内小器官の肥大化や核の形の悪化などに応じてその値が変動する。   • relative hole area (see (c) of FIG. 8) “relative hole area” is a value obtained by dividing the value of “Hole area” by the value of “Total area” (relative hole area = Hole area / Total) . The “relative hole area” is a parameter indicating the ratio of the organelle in the cell size, and the value varies depending on, for example, enlargement of the organelle or deterioration of the shape of the nucleus.

・Perimeter(図8の(d)参照)「Perimeter」は、注目する細胞の外周の長さを示す値である。例えば、特徴量演算部4202は、細胞を抽出するときの輪郭追跡処理により「Perimeter」の値を取得することができる。   Perimeter (see FIG. 8D) “Perimeter” is a value indicating the length of the outer periphery of the cell of interest. For example, the feature amount calculation unit 4202 can acquire the value of “Perimeter” by contour tracking processing when extracting cells.

・Width(図8の(e)参照)「Width」は、注目する細胞の画像横方向(X方向)での長さを示す値である。   Width (see (e) of FIG. 8) “Width” is a value indicating the length of the cell of interest in the horizontal direction (X direction) of the image.

・Height(図8の(f)参照)「Height」は、注目する細胞の画像縦方向(Y方向)での長さを示す値である。   Height (see (f) in FIG. 8) “Height” is a value indicating the length of the cell of interest in the image vertical direction (Y direction).

・Length(図8の(g)参照)「Length」は、注目する細胞を横切る線のうちの最大値(細胞の全長)を示す値である。   Length (refer to (g) in FIG. 8) “Length” is a value indicating the maximum value (the total length of the cell) of the lines crossing the cell of interest.

・Breadth(図8の(h)参照)「Breadth」は、「Length」に直交する線のうちの最大値(細胞の横幅)を示す値である。   -Breadth (refer to (h) of FIG. 8) "Breadth" is a value indicating the maximum value (lateral width of the cell) among the lines orthogonal to "Length".

・Fiber Length(図8の(i)参照)「Fiber Length」は、注目する細胞を擬似的に線状と仮定した場合の長さを示す値である。特徴量演算部4202は、下式(1)により「Fiber Length」の値を求める。   Fiber Length (see (i) of FIG. 8) “Fiber Length” is a value indicating the length when the target cell is assumed to be pseudo linear. The feature amount calculation unit 4202 obtains a value of “Fiber Length” by the following equation (1).

但し、本明細書の式において「P」はPerimeterの値を示す。同様に「A」はTotal Areaの値を示す。   However, in the formula of this specification, “P” indicates the value of Perimeter. Similarly, “A” indicates the value of Total Area.

・Fiber Breadth(図8の(j)参照)「Fiber Breadth」は、注目する細胞を擬似的に線状と仮定した場合の幅(Fiber Lengthと直交する方向の長さ)を示す値である。特徴量演算部4202は、下式(2)により「Fiber Breadth」の値を求める。   Fiber Blade (see (j) of FIG. 8) “Fiber Breath” is a value indicating a width (a length in a direction perpendicular to Fiber Length) when the target cell is assumed to be pseudo linear. The feature amount calculation unit 4202 obtains the value of “Fiber Breath” by the following equation (2).

・Shape Factor(図8の(k)参照)「Shape Factor」は、注目する細胞の円形度(細胞の丸さ)を示す値である。特徴量演算部4202は、下式(3)により「Shape Factor」の値を求める。   Shape Factor (see (k) of FIG. 8) “Shape Factor” is a value indicating the circularity (cell roundness) of the cell of interest. The feature amount calculation unit 4202 obtains the value of “Shape Factor” by the following equation (3).

・Elliptical form Factor(図8の(l)参照)「Elliptical form Factor」は、「Length」の値を「Breadth」の値で除した値(Elliptical form Factor=Length/Breadth)であって、注目する細胞の細長さの度合いを示すパラメータとなる。   Elliptical form factor (see (l) in FIG. 8) “Elliptical form factor” is a value obtained by dividing the value of “Length” by the value of “Breadth” (Elliptical form Factor = Length / Breadth) This is a parameter indicating the degree of cell slenderness.

・Inner radius(図8の(m)参照)「Inner radius」は、注目する細胞の内接円の半径を示す値である。   Inner radius (see (m) of FIG. 8) “Inner radius” is a value indicating the radius of the inscribed circle of the cell of interest.

・Outer radius(図8の(n)参照)「Outer radius」は、注目する細胞の外接円の半径を示す値である。   Outer radius (see (n) in FIG. 8) “Outer radius” is a value indicating the radius of the circumscribed circle of the cell of interest.

・Mean radius(図8の(o)参照)「Mean radius」は、注目する細胞の輪郭を構成する全点とその重心点との平均距離を示す値である。   Mean radius (see (o) of FIG. 8) “Mean radius” is a value indicating an average distance between all the points constituting the outline of the cell of interest and its center of gravity.

・Equivalent radius(図8の(p)参照)「Equivalent radius」は、注目する細胞と同面積の円の半径を示す値である。この「Equivalent radius」のパラメータは、注目する細胞を仮想的に円に近似した場合の大きさを示している。   Equivalent radius (see (p) of FIG. 8) “Equivalent radius” is a value indicating the radius of a circle having the same area as the cell of interest. The parameter “Equivalent radius” indicates the size when the cell of interest is virtually approximated to a circle.

ここで、CPU42の特徴量演算部4202は、細胞に対応する画素数に誤差分を加味して上記の各特徴量を求めてもよい。このとき、特徴量演算部4202は、顕微鏡画像の撮影条件(撮影倍率や顕微光学系の収差など)を考慮して特徴量を求めるようにしてもよい。なお、「Inner radius」、「Outer radius」、「Mean radius」、「Equivalent radius」を求めるときには、特徴量演算部4202は、公知の重心演算の手法に基づいて各細胞の重心点を求め、この重心点を基準にして各パラメータを求めればよい。   Here, the feature amount calculation unit 4202 of the CPU 42 may obtain each feature amount described above by adding an error to the number of pixels corresponding to the cell. At this time, the feature amount calculation unit 4202 may obtain the feature amount in consideration of the imaging condition of the microscope image (imaging magnification, aberration of the microscopic optical system, etc.). Note that when calculating “Inner radius”, “Outer radius”, “Mean radius”, and “Equivalent radius”, the feature amount calculation unit 4202 determines the center of gravity of each cell based on a known center of gravity calculation method. What is necessary is just to obtain | require each parameter on the basis of a gravity center point.

<図7のステップS212:CPU42の細胞評価計算モデル構築部4221による処理の詳細>
次に、図9から図11を用いて、図7のステップS212におけるCPU42の細胞評価計算モデル構築部4221による処理について詳細に説明する。
<Step S212 of FIG. 7: Details of Processing by Cell Evaluation Calculation Model Building Unit 4221 of CPU 42>
Next, the processing by the cell evaluation calculation model construction unit 4221 of the CPU 42 in step S212 of FIG. 7 will be described in detail with reference to FIGS.

なお、本実施形態においては、たとえば、時系列における特徴量において、全ての時系列における特徴量を細胞評価計算モデルに用いることも可能であるし、時系列における一部の時刻の特徴量を細胞評価計算モデルに用いることも可能である。この「時系列における一部の時刻の特徴量」とは、たとえば、「Elliptical form Factor」という特徴量の経過日数が3.00日目の値、「Elliptical form Factor」という特徴量の経過日数が3.33日目の値、・・・「Elliptical form Factor」という特徴量の経過日数が13.67日目の値と、それぞれの値のことである。ここでは、「時系列における一部の時刻の特徴量」を、「指標」として説明する。すなわち、測定された経過日数ごとの特徴量それぞれの値が、指標となる。   In the present embodiment, for example, in time-series feature quantities, all time-series feature quantities can be used in the cell evaluation calculation model, and some time-series feature quantities are expressed in cells. It can also be used in an evaluation calculation model. This “feature amount of a part of time in the time series” is, for example, the value of the feature amount “Eliptical form Factor” is the value of the 3.00th day, and the feature amount of “Eliptical form Factor” is the number of days elapsed. 3.33th day value: The value of the characteristic amount of “Eliptical form Factor” is the 13.67th day value and each value. Here, “a feature amount of a part of time in time series” will be described as an “index”. In other words, the value of each feature value for each elapsed number of days is an index.

ここでは、細胞評価計算モデル構築部4221が、ファジーニューラルネットワーク(Fuzzy Neural Network:FNN)解析によって上記の細胞評価計算モデルを求める場合について説明する。   Here, a case will be described in which the cell evaluation calculation model construction unit 4221 obtains the above-described cell evaluation calculation model by fuzzy neural network (FNN) analysis.

また、ここでは、細胞評価計算モデル構築部4221が、特徴量に基づいて、各々の顕微鏡画像のセットにおいて、がん細胞の数(予測値)を求める場合の細胞評価計算モデルを求める場合について説明する。なお、ここでは、細胞評価計算モデル構築部4221が、がん細胞の数(予測値)を求める場合の細胞評価計算モデルを構築する場合について説明しているが、残存ダブリング数を推定する場合の細胞評価計算モデルを構築する場合でも、細胞評価計算モデルの構築方法は同様である。   In addition, here, a case where the cell evaluation calculation model construction unit 4221 obtains a cell evaluation calculation model when obtaining the number of cancer cells (predicted value) in each set of microscopic images based on the feature amount will be described. To do. Here, a case has been described in which the cell evaluation calculation model construction unit 4221 constructs a cell evaluation calculation model in the case of obtaining the number of cancer cells (predicted value), but in the case of estimating the number of remaining doublings. Even when the cell evaluation calculation model is constructed, the method for constructing the cell evaluation calculation model is the same.

FNNとは、人工ニューラルネットワーク(Artificial Neural Network:ANN)とファジィ推論とを組み合わせた方法である。このFNNでは、ファジイ推論の欠点であるメンバーシップ関数の決定を人間に頼るという部分を回避すべく、ANNをファジィ推論に組み込んでその自動決定を行う。   FNN is a method in which an artificial neural network (ANN) and fuzzy inference are combined. In this FNN, an ANN is incorporated in fuzzy inference to automatically determine the membership function, which is a drawback of fuzzy inference.

学習機械のひとつであるANN(図9参照)は、生体の脳における神経回路網を数学的にモデル化したものであり、以下の特徴を持つ。ANNにおける学習は、目的の出力値(教師値)をもつ学習用のデータ(入力値:X)を用いて、バックプロパゲーション(Back propagation:BP)法により教師値と出力値(Y)との誤差が小さくなるように、ノード(図9において丸で示す)間をつなぐ回路における結合荷重を変え、その出力値が教師値に近づくようにモデルを構築する過程である。このBP法を用いれば、ANNは学習により自動的に知識を獲得することができる。そして、最終的に学習に用いていないデータを入力することにより、そのモデルの汎用性を評価できる。   ANN (see FIG. 9), which is one of the learning machines, is a mathematical model of a neural network in a biological brain and has the following characteristics. The learning in the ANN uses learning data (input value: X) having a target output value (teacher value), and uses a back propagation (BP) method to calculate the teacher value and the output value (Y). This is a process of constructing a model so that the coupling load in the circuit connecting the nodes (shown by circles in FIG. 9) is changed so that the error becomes small, and the output value approaches the teacher value. Using this BP method, the ANN can automatically acquire knowledge by learning. Finally, by inputting data that is not used for learning, the versatility of the model can be evaluated.

従来、メンバーシップ関数の決定は、人間の感覚に頼っていたが、上で述べたようなANNをファジイ推論に組み込むことで自動的なメンバーシップ関数の同定が可能になる。これがFNNである。FNNでは、ANNと同様に、BP法を用いることによりネットワークに与えられた入出力関係を、結合荷重を変化させることで自動的に同定しモデル化できる。FNNは、学習後のモデルを解析することでファジィ推論のように人間に理解しやすい言語的なルール(一例として図10の右下の吹き出しを参照)として知識を獲得できるという特徴をもっている。つまり、FNNは、その構造、特徴から、細胞の形態的特徴を表した数値のような変数の組み合わせにおける最適なファジィ推論の組み合わせを自動決定し、予測目標に関する推定と、予測に有効な特徴量(指標)の組み合わせを示すルールの生成を同時に行うことができる。   Conventionally, membership function determination has relied on human senses, but by incorporating ANN as described above into fuzzy inference, membership function can be automatically identified. This is FNN. In the FNN, like the ANN, the input / output relationship given to the network by using the BP method can be automatically identified and modeled by changing the coupling weight. FNN has a feature that it can acquire knowledge as a linguistic rule that is easy for humans to understand like fuzzy reasoning (see the balloon at the lower right in FIG. 10 as an example) by analyzing the model after learning. In other words, the FNN automatically determines the optimal combination of fuzzy reasoning in the combination of variables such as numerical values representing the morphological characteristics of the cell from its structure and characteristics, and estimates the prediction target and the feature quantity effective for the prediction. A rule indicating a combination of (index) can be generated simultaneously.

FNNの構造は、「入力層」、シグモイド関数に含まれるパラメータWc、Wgを決定する「メンバーシップ関数部分(前件部)」、Wfを決定するとともに入力および出力の関係をルールとして取り出すことが可能な「ファジィルール部分(後件部)」、「出力層」の4層から成り立っている(図10参照)。FNNのモデル構造を決定する結合荷重にはWc、Wg、Wfがある。結合荷重Wcは、メンバーシップ関数に用いられるシグモイド関数の中心位置、Wgは中心位置での傾きを決定する(図11参照)。モデル内では、入力値がファジィ関数により、人間の感覚的に近い柔軟性を持って表現される(一例として図10の左下の吹き出しを参照)。結合荷重Wfは各ファジイ領域の推定結果に対する寄与を表しており、Wfよりファジィルールを導くことができる。即ち、モデル内の構造はあとから解読でき、ルールとして書き起こすことができる(一例として図10中右下の吹き出しを参照)。   The structure of the FNN is “input layer”, “membership function part (preceding part)” that determines parameters Wc and Wg included in the sigmoid function, Wf is determined, and the relationship between input and output is taken out as a rule It consists of four possible layers of “fuzzy rule part (consequent part)” and “output layer” (see FIG. 10). There are Wc, Wg, and Wf as bond loads that determine the model structure of FNN. The combined load Wc determines the center position of the sigmoid function used for the membership function, and Wg determines the inclination at the center position (see FIG. 11). In the model, the input value is expressed by a fuzzy function with flexibility close to human sensation (see the balloon at the lower left in FIG. 10 as an example). The combined load Wf represents a contribution to the estimation result of each fuzzy region, and a fuzzy rule can be derived from Wf. That is, the structure in the model can be deciphered later and written as a rule (see the balloon at the lower right in FIG. 10 as an example).

FNN解析におけるファジィルールの作成には結合荷重のひとつであるWf値が用いられる。Wf値が正の値で大きいと、そのユニットは「予測に有効である」と判定されることに対する寄与が大きく、そのルールに当てはまった指標は「有効である」と判断される。Wf値が負の値で小さいと、そのユニットは「予測に有効でない」と判定されることに対する寄与が大きく、そのルールに当てはまった指標は「有効でない」と判断される。   A Wf value, which is one of the coupling loads, is used to create a fuzzy rule in the FNN analysis. If the Wf value is positive and large, the unit contributes greatly to being determined to be “effective for prediction”, and the index applied to the rule is determined to be “effective”. If the Wf value is negative and small, the unit has a large contribution to being determined as “invalid for prediction”, and the index applied to the rule is determined as “invalid”.

一例として、ステップS209での細胞評価計算モデル構築部4221は、以下の(A)から(H)の処理により、上記の細胞評価計算モデルを求める。   As an example, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 in step S209 obtains the above cell evaluation calculation model by the following processes (A) to (H).

(A)細胞評価計算モデル構築部4221は、複数の指標のうちから1つの指標を選択する。   (A) The cell evaluation calculation model construction unit 4221 selects one index from a plurality of indices.

(B)細胞評価計算モデル構築部4221は、(A)で選択された指標を変数とした計算式により、各々の顕微鏡画像のセットでのがん細胞の数(予測値)を求める。   (B) The cell evaluation calculation model construction unit 4221 obtains the number of cancer cells (predicted value) in each set of microscopic images by a calculation formula using the index selected in (A) as a variable.

仮に、1つの指標からがん細胞の数を求める計算式を「Y=αX1」(但し、「Y」はがん細胞の計算値(例えばがん細胞の増加数を示す値)、「X1」は上記の選択された指標の値、「α」はX1に対応する係数値、をそれぞれ示す。)とする。このとき、細胞評価計算モデル構築部4221は、αに任意の値を代入するとともに、X1に各セットにおける値をそれぞれ代入する。これにより、各セットでのがん細胞の計算値(Y)が求められる。   Assuming that the calculation formula for obtaining the number of cancer cells from one index is “Y = αX1” (where “Y” is a calculated value of cancer cells (for example, a value indicating the increased number of cancer cells), “X1”. Is a value of the selected index and “α” is a coefficient value corresponding to X1). At this time, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 assigns an arbitrary value to α and assigns a value in each set to X1. Thereby, the calculated value (Y) of the cancer cell in each set is obtained.

(C)細胞評価計算モデル構築部4221は、各々の顕微鏡画像のセットについて、(B)で求めた計算値Yと、実際のがん細胞の数(教師値)との誤差をそれぞれ求める。なお、上記の教師値は、ステップS201で読み込んだがん細胞の数の情報に基づいて、細胞評価計算モデル構築部4221が求めるものとする。   (C) The cell evaluation calculation model construction unit 4221 obtains an error between the calculated value Y obtained in (B) and the actual number of cancer cells (teacher value) for each set of microscope images. Note that the above-described teacher value is obtained by the cell evaluation calculation model construction unit 4221 based on the information on the number of cancer cells read in step S201.

そして、細胞評価計算モデル構築部4221は、各顕微鏡画像のセットでの計算値の誤差がより小さくなるように、教師付き学習により上記の計算式の係数αを修正する。   Then, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 corrects the coefficient α of the above calculation formula by supervised learning so that the error of the calculation value in each set of microscope images becomes smaller.

(D)細胞評価計算モデル構築部4221は、上記の(B)および(C)の処理を繰り返し、上記(A)の指標について、計算値の平均誤差が最も小さくなる計算式のモデルを取得する。   (D) The cell evaluation calculation model construction unit 4221 repeats the processes (B) and (C), and obtains a model of a calculation formula that minimizes the average error of the calculated values for the index (A). .

(E)細胞評価計算モデル構築部4221は、複数の指標の各指標について、上記(A)から(D)の各処理を繰り返す。そして、細胞評価計算モデル構築部4221は、各指標における計算値の平均誤差を比較し、その平均誤差が最も低くなる指標を、評価情報の生成に用いる(評価情報を計算する細胞評価計算モデルを構築するために用いる)1番目の指標とする。   (E) The cell evaluation calculation model construction unit 4221 repeats the processes (A) to (D) for each index of the plurality of indices. Then, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 compares the average error of the calculated values in each index, and uses the index having the lowest average error for generation of the evaluation information (the cell evaluation calculation model for calculating the evaluation information is used). The first index used for construction).

(F)細胞評価計算モデル構築部4221は、上記(E)で求めた1番目の指標と組み合わせる2番目の指標を求める。このとき、細胞評価計算モデル構築部4221は、上記の1番目の指標と残りの127の指標とを1つずつペアにしてゆく。次に、細胞評価計算モデル構築部4221は、各々のペアにおいて、計算式でがん細胞の予測誤差を求める。   (F) The cell evaluation calculation model construction unit 4221 obtains a second index to be combined with the first index obtained in (E) above. At this time, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 pairs the first index and the remaining 127 indices one by one. Next, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 obtains a cancer cell prediction error using a calculation formula in each pair.

仮に、2つの指標からがん細胞の数を求める計算式を「Y=αX1+βX2」(但し、「Y」はがん細胞の計算値、「X1」は1番目の指標の値、「α」はX1に対応する係数値、「X2」は、選択された指標の値、「β」はX2に対応する係数値、をそれぞれ示す。)とする。そして、細胞評価計算モデル構築部4221は、上記の(B)および(C)と同様の処理により、計算値の平均誤差が最も小さくなるように、上記の係数α、βの値を求める。   Assuming that the calculation formula for calculating the number of cancer cells from two indices is “Y = αX1 + βX2” (where “Y” is the calculated value of cancer cells, “X1” is the value of the first index, and “α” is The coefficient value corresponding to X1, “X2” represents the value of the selected index, and “β” represents the coefficient value corresponding to X2.) Then, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 obtains the values of the coefficients α and β so that the average error of the calculated values is minimized by the same processing as the above (B) and (C).

その後、細胞評価計算モデル構築部4221は、各々のペアで求めた計算値の平均誤差を比較し、その平均誤差が最も低くなるペアを求める。そして、細胞評価計算モデル構築部4221は、平均誤差が最も低くなるペアの指標を、評価情報の生成に用いる1番目および2番目の指標とする。   Thereafter, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 compares the average error of the calculated values obtained for each pair, and obtains the pair having the lowest average error. Then, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 sets the pair index having the lowest average error as the first and second indices used for generating the evaluation information.

(G)細胞評価計算モデル構築部4221は、所定の終了条件を満たした段階で演算処理を終了する。例えば、細胞評価計算モデル構築部4221は、指標を増やす前後の各計算式による平均誤差を比較する。そして、細胞評価計算モデル構築部4221は、指標を増やした後の計算式による平均誤差が、指標を増やす前の計算式による平均誤差より高い場合(または両者の差が許容範囲に収まる場合)には、ステップS209の演算処理を終了する。   (G) The cell evaluation calculation model construction unit 4221 ends the calculation process when a predetermined end condition is satisfied. For example, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 compares the average error by each calculation formula before and after increasing the index. Then, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 determines that the average error based on the calculation formula after increasing the index is higher than the average error based on the calculation formula before increasing the index (or if the difference between the two is within the allowable range). Ends the calculation process of step S209.

(H)一方、上記(G)で終了条件を満たさない場合、細胞評価計算モデル構築部4221は、さらに指標の数を1つ増やして、上記(F)および(G)と同様の処理を繰り返す。これにより、上記の細胞評価計算モデルを求めるときに、ステップワイズな変数選択によって指標の絞り込みが行われることとなる。   (H) On the other hand, when the termination condition is not satisfied in (G), the cell evaluation calculation model construction unit 4221 further increases the number of indices by one and repeats the same processing as in (F) and (G) above. . Thereby, when obtaining the above-described cell evaluation calculation model, the index is narrowed down by step-wise variable selection.

このようにして、細胞評価計算モデル構築部4221は、一例としては、FNN解析によって細胞評価計算モデルを求めることができる。   In this way, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 can obtain a cell evaluation calculation model by FNN analysis, for example.

なお、ここでは、細胞評価計算モデル構築部4221が、FNN解析によって上記の細胞評価計算モデルを求める場合について説明したが、細胞評価計算モデルを求める方法はFNN解析に限られるものではない。たとえば、細胞評価計算モデル構築部4221は、上述した複数の特徴量を説明変量として、細胞の特性を評価する任意の形式の多変量解析により細胞評価計算モデルを構築してもよい。この多変量解析とは、重回帰分析、判別分析、ロジスティック回帰分析、または、主成分分析などであってもよい。   Here, the case where the cell evaluation calculation model construction unit 4221 obtains the above-described cell evaluation calculation model by FNN analysis has been described, but the method of obtaining the cell evaluation calculation model is not limited to FNN analysis. For example, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 may construct the cell evaluation calculation model by any type of multivariate analysis for evaluating the characteristics of the cells using the above-described plurality of feature quantities as explanatory variables. This multivariate analysis may be multiple regression analysis, discriminant analysis, logistic regression analysis, principal component analysis, or the like.

<図7のステップS209:CPU42の手技評価計算モデル構築部4211による処理の詳細>
次に、図7のステップS209におけるCPU42の手技評価計算モデル構築部4211による処理について詳細に説明する。
<Step S209 in FIG. 7: Details of processing by the procedure evaluation calculation model construction unit 4211 of the CPU 42>
Next, processing by the procedure evaluation calculation model construction unit 4211 of the CPU 42 in step S209 of FIG. 7 will be described in detail.

この手技評価計算モデル構築部4211は、上記に図9から図11を用いて説明した細胞評価計算モデル構築部4221と同様に、手技評価計算モデルを構築する。その相違点は、次に説明するように評価する対象の違いである。   This procedure evaluation calculation model construction unit 4211 constructs a procedure evaluation calculation model in the same manner as the cell evaluation calculation model construction unit 4221 described above with reference to FIGS. The difference is a difference of objects to be evaluated as described below.

まず、細胞評価計算モデル構築部4221は、評価する対象として、残存ダブリング数などの細胞の特性を、複数の指標を組み合わせにより評価する細胞評価計算モデルを構築する。これに対して、手技評価計算モデル構築部4211は、評価する対象として、細胞を培養する場合の手技を、複数の指標を組み合わせにより評価する手技評価計算モデルを構築する。   First, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 constructs, as an object to be evaluated, a cell evaluation calculation model that evaluates cell characteristics such as the number of remaining doublings by combining a plurality of indices. On the other hand, the technique evaluation calculation model construction unit 4211 constructs a technique evaluation calculation model that evaluates a technique for culturing cells as a target to be evaluated by combining a plurality of indices.

そして、細胞評価計算モデル構築部4221と手技評価計算モデル構築部4211とは、評価する対象は異なるが、その複数の指標を組み合わせにより、評価する対象を推定する計算モデルを構築する点は同様である。   The cell evaluation calculation model construction unit 4221 and the technique evaluation calculation model construction unit 4211 are different in evaluation target, but are similar in that a calculation model for estimating an evaluation target is constructed by combining the plurality of indicators. is there.

よって、手技評価計算モデル構築部4211は、評価する対象として、細胞を培養する場合の手技を、複数の指標を組み合わせにより評価する手技評価計算モデルを、細胞評価計算モデル構築部4221と同様にFNN解析や、重回帰分析、判別分析、ロジスティック回帰分析、または、主成分分析などの任意の形式の多変量解析により、構築する。   Therefore, the technique evaluation calculation model construction unit 4211 selects, as an object to be evaluated, a technique evaluation calculation model for evaluating a technique in the case of culturing cells by combining a plurality of indices, like the cell evaluation calculation model construction part 4221. Build by any form of multivariate analysis such as analysis, multiple regression analysis, discriminant analysis, logistic regression analysis, or principal component analysis.

なお、細胞評価計算モデル構築部4221と手技評価計算モデル構築部4211とは、指標に基づいて、異なる形式の解析方法により、それぞれの評価対象を推定する計算モデルを構築してもよい。たとえば、細胞評価計算モデル構築部4221はFNN解析により細胞評価計算モデルを構築し、手技評価計算モデル構築部4211は重回帰分析により手技評価計算モデルを構築してもよい。   Note that the cell evaluation calculation model construction unit 4221 and the technique evaluation calculation model construction unit 4211 may construct a calculation model for estimating each evaluation target by an analysis method of a different format based on the index. For example, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 may construct a cell evaluation calculation model by FNN analysis, and the technique evaluation calculation model construction unit 4211 may construct a technique evaluation calculation model by multiple regression analysis.

(細胞を評価する場合の処理の例)
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7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。
(Example of processing when evaluating cells)
Next, processing when the cell evaluation apparatus according to the first embodiment evaluates a cell to be evaluated will be described using the flowchart of FIG. Here, a description will be given assuming that data of a plurality of microscope images to be evaluated are stored in the storage unit 43. The microscopic image to be evaluated is acquired by time-lapse observation of the same visual field using the incubator 11 under the same imaging conditions in the culture vessel 19 in which the cell group is cultured. In addition, in this case, the time-lapse observation is performed every 0.33 days (8 hours) every 0.33 days (8 hours) after the lapse of 0.33 days (8 hours) from the start of the culture in order to align the conditions with the example of FIG. It is assumed that it is carried out until the 67th day.

ステップS301:CPU42は、評価対象となる複数の顕微鏡画像のデータを、画像読込部4203を介して記憶部43から読み込む。   Step S301: The CPU 42 reads data of a plurality of microscope images to be evaluated from the storage unit 43 via the image reading unit 4203.

ステップS302:CPU42の特徴量演算部4202は、読み込んだ評価対象となる複数の顕微鏡画像のデータに対して、図7のステップS203、ステップS204、および、ステップS205の場合と同様に、複数の特徴量(指標)を抽出する。   Step S302: The feature amount calculation unit 4202 of the CPU 42 applies a plurality of features to the read data of a plurality of microscope images to be evaluated, as in Steps S203, S204, and Step S205 of FIG. Extract quantity (index).

ステップS303:CPU42の手技評価部4212は、記憶部43から手技評価計算モデルの情報(図7のステップS210で記録されたもの)を読み込む。   Step S303: The technique evaluation unit 4212 of the CPU 42 reads information on the technique evaluation calculation model (recorded in step S210 of FIG. 7) from the storage unit 43.

ステップS305:CPU42の手技評価部4212は、ステップS302で特徴量演算部4202により抽出された複数の特徴量(複数の指標)を、ステップS303で読み込んだ手技評価計算モデルに入力する。これにより、CPU42の手技評価部4212は、ステップS301で入力された評価対象となる複数の顕微鏡画像のデータに撮像されている細胞についての培養における手技を評価する。   Step S305: The technique evaluation unit 4212 of the CPU 42 inputs a plurality of feature amounts (a plurality of indices) extracted by the feature amount calculation unit 4202 in step S302 to the technique evaluation calculation model read in step S303. Thereby, the technique evaluation unit 4212 of the CPU 42 evaluates the technique in culture for the cells captured in the data of a plurality of microscope images to be evaluated input in step S301.

このステップS305による手技に対しての評価の結果が、適切である場合には、CPU42は処理をステップS306に進め、適切でない場合には、CPU42は処理をステップS309に進める。ここで、「手技に対しての評価の結果が適切である場合」とは、たとえば、図5を用いて説明したように、手技が図5の左上または左下の場合のことである。逆に、「手技に対しての評価の結果が適切でない場合」とは、たとえば、図5を用いて説明したように、手技が図5の右上または右下の場合のことである。   If the result of the evaluation for the procedure in step S305 is appropriate, the CPU 42 advances the process to step S306. If not, the CPU 42 advances the process to step S309. Here, “when the result of the evaluation on the procedure is appropriate” is, for example, the case where the procedure is at the upper left or lower left in FIG. 5 as described with reference to FIG. On the other hand, “when the result of the evaluation of the procedure is not appropriate” means, for example, when the procedure is in the upper right or lower right of FIG. 5 as described with reference to FIG.

ステップS306:CPU42の細胞評価部4222は、記憶部43から細胞評価計算モデルの情報(図7のステップS213で記録されたもの)を読み込む。   Step S306: The cell evaluation unit 4222 of the CPU 42 reads information of the cell evaluation calculation model (recorded in step S213 of FIG. 7) from the storage unit 43.

ステップS307:CPU42の細胞評価部4222は、ステップS302で求めた複数の特徴量(複数の指標)を、ステップS306で読み出した細胞評価計算モデルに代入して演算を行う。   Step S307: The cell evaluation unit 4222 of the CPU 42 performs a calculation by substituting the plurality of feature amounts (a plurality of indexes) obtained in Step S302 into the cell evaluation calculation model read out in Step S306.

ステップS308:CPU42の細胞評価部4222は、ステップS307での演算結果に基づいて、評価対象の顕微鏡画像に対しての評価を示す評価情報を生成する。その後、CPU42の細胞評価部4222は、この評価情報を不図示のモニタ等に表示して出力する。また、CPU42は、ステップS305でCPU42の手技評価部4212により評価された手技を示す情報を、評価情報とともに出力してもよい。   Step S308: The cell evaluation unit 4222 of the CPU 42 generates evaluation information indicating the evaluation of the microscope image to be evaluated based on the calculation result in step S307. Thereafter, the cell evaluation unit 4222 of the CPU 42 displays and outputs this evaluation information on a monitor or the like (not shown). Moreover, CPU42 may output the information which shows the technique evaluated by the technique evaluation part 4212 of CPU42 by step S305 with evaluation information.

ステップS309:CPU42の手技評価部4212は、ステップS310で入力された評価対象となる複数の顕微鏡画像のデータは、本細胞評価装置では評価できないことを示す情報を、不図示のモニタ等に表示して出力する。また、以上で、図12の説明を終了する。   Step S309: The technique evaluation unit 4212 of the CPU 42 displays information indicating that the data of the plurality of microscope images to be evaluated input in step S310 cannot be evaluated by the present cell evaluation apparatus on a monitor (not shown) or the like. Output. Further, the description of FIG. 12 is finished.

このようにして、本実施形態による細胞評価装置は、細胞の画像のみにより、細胞が培養された手技、および、細胞の残存ダブリング数を推定することができる。そのため、本実施形態による細胞評価装置は、比較的簡易な手法で手技および細胞を評価することができる。   In this way, the cell evaluation apparatus according to the present embodiment can estimate the procedure in which the cells are cultured and the number of remaining doublings of the cells based only on the cell images. Therefore, the cell evaluation apparatus according to the present embodiment can evaluate a procedure and cells by a relatively simple method.

また、本実施形態による細胞評価計算モデル構築部4221は、図7のステップS211において説明したように、手技が適切である細胞の画像情報に基づいて、細胞評価計算モデルを構築している。   Further, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 according to the present embodiment constructs a cell evaluation calculation model based on the image information of the cell for which the procedure is appropriate, as described in step S211 of FIG.

ここで、仮に、手技が適切でない細胞の画像情報に基づいて、または、手技が適切でない細胞の画像情報と手技が適切である細胞の画像情報とに基づいて、細胞評価計算モデルが構築されてしまうとする。この場合、この細胞評価計算モデルにより、手技が適切である細胞の画像情報に対して、この細胞を評価したとすると、その評価性能が低減する可能性がある。   Here, it is assumed that the cell evaluation calculation model is constructed based on the image information of the cell in which the procedure is not appropriate or the image information of the cell in which the procedure is not appropriate and the image information of the cell in which the procedure is appropriate. Suppose. In this case, if this cell is evaluated with respect to the image information of the cell for which the procedure is appropriate using this cell evaluation calculation model, the evaluation performance may be reduced.

これに対して、本実施形態においては、図7のステップS211において説明したように、細胞評価計算モデル構築部4221は、手技が適切であると手技評価部4212により判定された細胞の画像情報に基づいて、細胞評価計算モデルを構築している。そのため、この細胞評価計算モデルは、手技が適切である細胞の画像情報に対して、その細胞を、適切に評価することができる。   In contrast, in the present embodiment, as described in step S211 of FIG. 7, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 uses the cell image information determined by the procedure evaluation unit 4212 to determine that the procedure is appropriate. Based on this, a cell evaluation calculation model is constructed. Therefore, this cell evaluation calculation model can appropriately evaluate the cell with respect to the image information of the cell for which the procedure is appropriate.

また、図12を用いて説明したように、評価対象となる細胞の画像情報に対して細胞を評価する場合、手技評価部4212は、図12のステップS305で説明したように、評価対象となる細胞の画像情報に対して細胞の手技が適切であるか否かを判定する。そして、手技評価部4212により手技が適切と判定された画像のみが、図12のステップS307において、細胞評価部4222により評価される。   In addition, as described with reference to FIG. 12, when evaluating a cell with respect to image information of a cell to be evaluated, the technique evaluation unit 4212 is to be evaluated as described in step S <b> 305 in FIG. 12. It is determined whether or not the cell procedure is appropriate for the cell image information. Only the image for which the procedure is determined to be appropriate by the procedure evaluation unit 4212 is evaluated by the cell evaluation unit 4222 in step S307 of FIG.

なお、このステップS307で、細胞評価部4222は、図7を用いて説明したように、手技が適切である細胞の画像情報に対して、その細胞を、適切に評価することができる細胞評価計算モデルに基づいて、細胞の手技が適切であると判定された細胞を評価する。そのため、この細胞評価部4222は、適切に細胞を評価することができる。   In step S307, as described with reference to FIG. 7, the cell evaluation unit 4222 performs cell evaluation calculation that can appropriately evaluate the cell with respect to the image information of the cell for which the procedure is appropriate. Based on the model, cells that have been determined to be appropriate for the cell procedure are evaluated. Therefore, the cell evaluation unit 4222 can appropriately evaluate the cells.

よって、本実施形態よる細胞評価装置は、継代操作等の細胞培養に必要な操作が手技的に適切でない場合であっても、比較的簡易な手法で、細胞を適切に評価することができる。また、細胞評価計算モデルが、細胞の画像から残存ダブリング数を算出できるように構築されているために、細胞評価部4222は、比較的簡易な手法で、細胞が分裂する残存回数(残存ダブリング数)を算出することができる。よって、ユーザは、比較的簡易な手法で、細胞が分裂する残存回数を得ることができる。   Therefore, the cell evaluation apparatus according to the present embodiment can appropriately evaluate cells by a relatively simple method even when operations necessary for cell culture such as passage operations are not technically appropriate. . Further, since the cell evaluation calculation model is constructed so that the remaining doubling number can be calculated from the image of the cell, the cell evaluation unit 4222 uses a relatively simple method to determine the remaining number of times that the cell divides (the remaining doubling number). ) Can be calculated. Therefore, the user can obtain the remaining number of times that the cell divides by a relatively simple method.

また、本実施形態によれば、制御装置41は、タイムラプス観察で取得した顕微鏡画像を用いて、特徴量に基づいて細胞を精度よく評価することができる。また、本実施形態の制御装置41は、ありのままの細胞を評価対象にできるので、例えば医薬品のスクリーニングや再生医療の用途で培養される細胞を評価するときに極めて有用である。   Moreover, according to this embodiment, the control apparatus 41 can evaluate a cell accurately based on a feature-value using the microscope image acquired by the time lapse observation. Moreover, since the control apparatus 41 of this embodiment can make a cell as an evaluation object, it is very useful, for example, when evaluating the cell cultured by the use of a pharmaceutical screening or a regenerative medicine.

なお、本実施形態では、顕微鏡画像から細胞を評価する例を説明したが、例えば、制御装置41を、顕微鏡画像からがん細胞の混在率を評価することに用いることや、胚性幹細胞(ES細胞)や人工多能性幹細胞(iPS細胞)の分化誘導の度合いの評価に用いることも可能である。また、本実施形態で求めた評価情報は、評価対象の培養細胞群における分化・脱分化・腫瘍化・活性劣化・細胞のコンタミネーション等の異常検出手段や、評価対象の培養細胞群の品質を工学的に管理するときの手段として用いることができる。   In the present embodiment, an example in which cells are evaluated from a microscopic image has been described. For example, the control device 41 is used to evaluate the mixture ratio of cancer cells from a microscopic image, or an embryonic stem cell (ES Cell) and induced pluripotent stem cells (iPS cells). In addition, the evaluation information obtained in the present embodiment includes the abnormality detection means such as differentiation / dedifferentiation / tumorization / activity degradation / cell contamination in the cultured cell group to be evaluated, and the quality of the cultured cell group to be evaluated. It can be used as a means for engineering management.

ところで、胚性幹細胞(ES細胞)や人工多能性幹細胞(iPS細胞)を培養する場合、たとえば、これらの細胞のコロニーから、コロニーの一部の細胞を切り出し、この切り出した細胞を培養して増殖させることがある。そして、コロニーから細胞が切り出されることは、一度とは限らず、複数回の場合もある。この場合、コロニーから細胞を切り出すという「手技」が複数回行われることになる。   By the way, when culturing embryonic stem cells (ES cells) or induced pluripotent stem cells (iPS cells), for example, from the colonies of these cells, some cells of the colonies are excised, and the excised cells are cultured. May proliferate. And it is not limited to once that cells are cut out from the colony, but there may be multiple times. In this case, the “procedure” of cutting cells from the colony is performed a plurality of times.

よって、このような場合、複数回の手技において、いずれかの場合に、「手技」が不適切となる可能性がある。もし、「手技」が不適切であるとすると、その細胞を培養したとしても、実験などで用いるのに適切な細胞ではない可能性がある。   Therefore, in such a case, the “procedure” may become inappropriate in any case in a plurality of procedures. If the “procedure” is inappropriate, even if the cells are cultured, they may not be suitable for use in experiments.

これに対して、上述した細胞評価装置によれば、簡易な方法により、その細胞に対しての「手技」を推定できる。そのため、実験などで用いるのに適切な細胞ではないことを、簡易に判定することができる。   On the other hand, according to the above-described cell evaluation apparatus, the “procedure” for the cell can be estimated by a simple method. Therefore, it can be easily determined that the cell is not suitable for use in an experiment or the like.

また、上記の場合、細胞を培養して増殖させることを目標としているが、もし、この細胞の残存ダブリング数が残り僅かであるとすると、その細胞を培養したとしても、本来の適切な細胞数、または、所望する細胞数まで、細胞を増殖させることができない可能性がある。   Also, in the above case, the goal is to culture and proliferate the cells, but if the number of remaining doublings of these cells is very small, even if the cells are cultured, the original appropriate number of cells Or, the cells may not be allowed to grow to the desired number of cells.

これに対して、上述した細胞評価装置によれば、簡易な方法により、その細胞に対しての「残存ダブリング数」を推定できる。よって、ユーザは、本来の適切な細胞数、または、所望する細胞数まで、細胞を増殖させることができる。   On the other hand, according to the cell evaluation apparatus described above, the “remaining doubling number” for the cell can be estimated by a simple method. Therefore, the user can proliferate cells up to the original appropriate number of cells or the desired number of cells.

このように、複数回の手技が介在するような場合に、本実施形態による細胞評価装置は好適である。そのため、本実施形態における細胞評価装置は、胚性幹細胞(ES細胞)や人工多能性幹細胞(iPS細胞)を培養して実験を行う場合に、好適である。また、同様に、本実施形態における細胞評価装置は、化粧品や医薬品の開発においても好適である。   Thus, the cell evaluation apparatus according to the present embodiment is suitable when a plurality of procedures are involved. Therefore, the cell evaluation apparatus according to the present embodiment is suitable for conducting experiments by culturing embryonic stem cells (ES cells) or induced pluripotent stem cells (iPS cells). Similarly, the cell evaluation apparatus according to this embodiment is also suitable for the development of cosmetics and pharmaceuticals.

また、本実施形態による細胞評価装置は画像に基づいて、手技や残存ダブリング数を推定する。そのため、本実施形態による細胞評価装置は、細胞に対して非侵襲に、手技や残存ダブリング数を推定することができる。よって、細胞を培養しながら、その細胞そのものを撮像した画像に基づいて、細胞に対しての手技や残存ダブリング数を推定することができる。そのため、本実施形態による細胞評価装置は、細胞の培養において、好適である。   Moreover, the cell evaluation apparatus according to the present embodiment estimates the procedure and the number of remaining doublings based on the images. Therefore, the cell evaluation apparatus according to the present embodiment can estimate the procedure and the number of remaining doublings non-invasively with respect to the cells. Therefore, while culturing the cell, the technique for the cell and the number of remaining doublings can be estimated based on the image of the cell itself. Therefore, the cell evaluation apparatus according to the present embodiment is suitable for cell culture.

なお、上記の説明のおいては、細胞評価計算モデル構築部4221が、細胞に対しての残存回数(残存ダブリング数)を算出する細胞評価計算モデルを構築し、細胞評価部4222が、構築された細胞評価計算モデルに基づいて、残存ダブリング数を算出して、細胞の残存ダブリング数を評価する場合について説明した。   In the above description, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 constructs a cell evaluation calculation model for calculating the remaining number of times (remaining doubling number) for the cell, and the cell evaluation unit 4222 is constructed. The case where the number of remaining doublings is calculated based on the cell evaluation calculation model and the number of remaining doublings of cells is evaluated has been described.

しかし、これに限られるものではなく、細胞評価計算モデル構築部4221は、各々の画像に対応する特徴量と、細胞に対して予め定められた任意の特性(既知の特性)とに基づいて、細胞に対して予め定められた任意の特性を算出する細胞評価計算モデルを構築してもよい。そして、細胞評価部4222は、このようにして構築された細胞評価計算モデルに基づいて、予め定められた任意の特性を算出して、細胞に対しての任意の特性を評価してもよい。   However, the present invention is not limited to this, and the cell evaluation calculation model construction unit 4221 is based on a feature amount corresponding to each image and an arbitrary characteristic (known characteristic) predetermined for the cell, You may build the cell evaluation calculation model which calculates the arbitrary characteristics predetermined with respect to the cell. Then, the cell evaluation unit 4222 may calculate an arbitrary characteristic determined in advance based on the cell evaluation calculation model constructed as described above, and may evaluate the arbitrary characteristic for the cell.

この場合にも、手技評価部4212により評価された画像に基づいて、細胞評価計算モデル構築部4221は、細胞評価計算モデルを構築する。そのため、細胞評価計算モデル構築部4221は、より安定して精度よく、細胞評価計算モデルを構築することができる。また、細胞評価計算モデルがより安定して精度よく構築されているため、細胞評価部4222は、より安定して精度よく、細胞に対しての任意の特性を評価することができる。   Also in this case, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 constructs a cell evaluation calculation model based on the image evaluated by the technique evaluation unit 4212. Therefore, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 can construct the cell evaluation calculation model more stably and accurately. In addition, since the cell evaluation calculation model is constructed more stably and accurately, the cell evaluation unit 4222 can evaluate any characteristic of the cell more stably and accurately.

<第2の実施形態>
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、残存ダブリング数を推定する場合も、同様である。
<Second Embodiment>
Next, the configuration of the incubator including the cell evaluation apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, portions corresponding to the respective portions in FIG. Here, the case where the number of cancer cells (predicted value) is obtained will be described, but the same applies to the case where the number of remaining doublings is estimated as in the first embodiment.

また、ここでは、細胞評価計算モデル構築部4221が細胞評価計算モデルを構築する場合について説明する。なお、第1の実施形態において説明したように、手技評価計算モデル構築部4211が手技評価計算モデルを構築する場合も、この細胞評価計算モデル構築部4221が細胞評価計算モデルを構築する場合と同様である。   Here, a case where the cell evaluation calculation model construction unit 4221 constructs a cell evaluation calculation model will be described. Note that, as described in the first embodiment, when the technique evaluation calculation model construction unit 4211 constructs a technique evaluation calculation model, it is the same as when the cell evaluation calculation model construction unit 4221 constructs a cell evaluation calculation model. It is.

図13に示されている第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は、図1に示された第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に対して、更に、度数分布演算部4204を備えている。   The incubator including the cell evaluation apparatus according to the second embodiment illustrated in FIG. 13 further includes a frequency distribution calculation unit 4204 compared to the incubator including the cell evaluation apparatus according to the first embodiment illustrated in FIG. It has.

この度数分布演算部4204は、特徴量演算部4202により抽出された特徴量について、各々の画像に対応する特徴量の度数分布を、複数の特徴量の種類ごとに生成する。そして、度数分布演算部4204は、特徴量の度数分布を、特徴量として細胞評価計算モデル構築部4221に出力する。たとえば、度数分布演算部4204は、特徴量の度数分布を、指標として細胞評価計算モデル構築部4221に出力する。なお、この度数分布演算部4204は、各々の度数分布における度数の区分を、特徴量の種類ごとの標準偏差を用いてそれぞれ正規化してもよい。   The frequency distribution calculation unit 4204 generates a frequency distribution of feature amounts corresponding to each image for each type of a plurality of feature amounts with respect to the feature amounts extracted by the feature amount calculation unit 4202. Then, the frequency distribution calculation unit 4204 outputs the frequency distribution of the feature amount to the cell evaluation calculation model construction unit 4221 as the feature amount. For example, the frequency distribution calculation unit 4204 outputs the frequency distribution of the feature amount to the cell evaluation calculation model construction unit 4221 as an index. The frequency distribution calculation unit 4204 may normalize the frequency classification in each frequency distribution using the standard deviation for each type of feature amount.

そして、細胞評価計算モデル構築部4221は、第1の実施形態において説明した特徴量演算部4202により求められた特徴量と、度数分布演算部4204により求められた度数分布とを、それぞれ指標として、細胞評価計算モデルを構築する。すなわち、細胞評価計算モデル構築部4221は、第1の実施形態において説明した特徴量演算部4202により求められた特徴量という指標と、度数分布演算部4204により求められた度数分布という指標とを、任意に組み合わせて、細胞評価計算モデルを構築する。   Then, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 uses the feature quantity obtained by the feature quantity computation unit 4202 described in the first embodiment and the frequency distribution obtained by the frequency distribution computation unit 4204 as indices, respectively. Build a cell evaluation calculation model. That is, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 uses the index of the feature amount obtained by the feature amount computation unit 4202 described in the first embodiment and the indicator of the frequency distribution obtained by the frequency distribution computation unit 4204. A cell evaluation calculation model is constructed by combining them arbitrarily.

なお、細胞評価計算モデル構築部4221は、画像間での度数分布の変化に基づいて、細胞評価計算モデルを構築してもよい。また、細胞評価計算モデル構築部4221は、画像間での度数分布の差分を用いて、細胞評価計算モデルを構築してもよい。また、細胞評価計算モデル構築部4221は、複数の特徴量の種類毎に生成された度数分布の変化の情報に基づいて、細胞評価計算モデルを構築してもよい。   Note that the cell evaluation calculation model construction unit 4221 may construct a cell evaluation calculation model based on a change in the frequency distribution between images. In addition, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 may construct a cell evaluation calculation model using the difference in the frequency distribution between images. In addition, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 may construct a cell evaluation calculation model based on the information on the change in the frequency distribution generated for each type of the plurality of feature amounts.

また、細胞評価計算モデル構築部4221は、画像の撮影時間および特徴量の種類がそれぞれ異なる複数の度数分布の組み合わせのうちから、細胞評価計算モデルの構築に用いる度数分布の組み合わせを抽出し、細胞評価計算モデルを構築してもよい。   In addition, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 extracts a combination of frequency distributions used for construction of the cell evaluation calculation model from a plurality of combinations of frequency distributions having different image capturing times and different types of feature amounts. An evaluation calculation model may be constructed.

なお、細胞評価部4222は、細胞評価計算モデル構築部4221で細胞評価計算モデル構築時に用いた細胞の特徴量の度数分布を取得するためにも使用される度数分布演算部4204から、評価する細胞の特徴量の度数分布を得ている。このようにすることで、少ない構成で細胞評価計算モデル構築と細胞評価装置との両方をなし得る装置構成となっている。
しかしながら、細胞の特徴量の度数分布を出力する構成(度数分布演算部4204)は、細胞評価計算モデル構築部4221と細胞評価部4222とに対応させて、異なる構成としてもよい。たとえば、細胞評価計算モデル構築部4221を備えている細胞評価計算モデル装置は、度数分布演算部4204を備えており、細胞評価部4222を備えている細胞評価装置は、度数分布演算部4204と同様の構成を有している残存回数算出用度数分布演算部を備えていてもよい。
Note that the cell evaluation unit 4222 evaluates a cell to be evaluated from the frequency distribution calculation unit 4204 that is also used to acquire the frequency distribution of the feature amount of the cell used when the cell evaluation calculation model construction unit 4221 constructs the cell evaluation calculation model. The frequency distribution of feature quantities is obtained. By doing in this way, it is the apparatus structure which can comprise both a cell evaluation calculation model construction and a cell evaluation apparatus with few structures.
However, the configuration (frequency distribution calculation unit 4204) that outputs the frequency distribution of the feature amount of the cell may be configured differently according to the cell evaluation calculation model construction unit 4221 and the cell evaluation unit 4222. For example, a cell evaluation calculation model device including the cell evaluation calculation model construction unit 4221 includes a frequency distribution calculation unit 4204, and a cell evaluation device including the cell evaluation unit 4222 is similar to the frequency distribution calculation unit 4204. The frequency distribution calculating unit for calculating the remaining number of times may be provided.

次に、図14を用いて、第2の実施形態による細胞評価装置の動作について説明する。なお、同図において、図7を用いて説明した第1の実施形態による細胞評価装置の動作と同一のステップについては同一のステップ番号を付し、その説明を省略し、相違点のみについて説明する。   Next, the operation of the cell evaluation apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, the same steps as those of the cell evaluation apparatus according to the first embodiment described with reference to FIG. 7 are denoted by the same step numbers, description thereof is omitted, and only differences are described. .

この図14に示されている第2の実施形態による細胞評価装置の動作は、図7に示されている第1の実施形態による細胞評価装置の動作に対比して、ステップS206とS209との間に、ステップS207とS208とが更に追加されている。   The operation of the cell evaluation apparatus according to the second embodiment shown in FIG. 14 is compared with the operation of the cell evaluation apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 7 in steps S206 and S209. In the meantime, steps S207 and S208 are further added.

ここでは、培養容器19のタイムラプス観察は、培養開始から8時間経過後を初回として、8時間おきに72時間目まで行われている場合について説明する。そのため、細胞評価装置は、培養容器19および観察ポイントが共通するサンプルの顕微鏡画像について、9枚分(8h,16h,24h,32h,40h,48h,56h,64h,72h)を1セットとして取得することになる。なお、ここでは、複数の培養容器19がそれぞれタイムラプス観察されており、上記のサンプルの顕微鏡画像が複数セット分、記憶部43に予め記憶されているものとして説明する。   Here, the time lapse observation of the culture vessel 19 will be described for a case where the first time is 8 hours after the start of the culture and the time is 72 hours every 8 hours. Therefore, the cell evaluation apparatus acquires nine sets (8h, 16h, 24h, 32h, 40h, 48h, 56h, 64h, 72h) as one set for the microscopic images of the samples having the same culture container 19 and observation point. It will be. Here, it is assumed that a plurality of culture vessels 19 are time-lapse observed, and a plurality of sets of microscopic images of the sample are stored in the storage unit 43 in advance.

この図14の場合、ステップS206において、CPU42は、全ての顕微鏡画像が処理済み(全てのサンプルの顕微鏡画像で各細胞の特徴量が取得済みの状態)であるか否かを判定する。上記要件を満たす場合(YES側)には、CPU42はステップS207に処理を移行させる。一方、上記要件を満たさない場合(NO側)には、CPU42はステップS202に戻って、未処理の他の顕微鏡画像を処理対象として上記動作を繰り返す。   In the case of FIG. 14, in step S <b> 206, the CPU 42 determines whether or not all the microscopic images have been processed (a state in which the feature amount of each cell has been acquired in the microscopic images of all samples). If the above requirement is satisfied (YES side), the CPU 42 shifts the processing to step S207. On the other hand, if the above requirement is not satisfied (NO side), the CPU 42 returns to step S202 and repeats the above operation with another unprocessed microscope image as a processing target.

ステップS207:度数分布演算部4204は、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4204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。   Step S207: The frequency distribution calculation unit 4204 obtains the frequency distribution of the feature amount for each type of feature amount for each microscope image. Therefore, the frequency distribution calculation unit 4204 in step S207 obtains frequency distributions of 16 types of feature amounts with respect to a microscope image acquired in one observation.

ステップS208:度数分布演算部4204(または、細胞評価計算モデル構築部4221)は、特徴量の種類ごとにそれぞれ上記の度数分布の経時的変化を求める。   Step S208: The frequency distribution calculation unit 4204 (or the cell evaluation calculation model construction unit 4221) obtains the change in the frequency distribution over time for each type of feature amount.

ステップS208での度数分布演算部4204(または、細胞評価計算モデル構築部4221)は、1セット分の顕微鏡画像から取得した度数分布(9×16)のうち、特徴量の種類が同じで撮影時間の異なる2つの度数分布を組み合わせる。一例として、度数分布演算部4204(または、細胞評価計算モデル構築部4221)は、特徴量の種類が同じで撮影時間の異なる9つの度数分布について、8時間目および16時間目の度数分布と、8時間目および24時間目の度数分布と、8時間目および32時間目の度数分布と、8時間目および40時間目の度数分布と、8時間目および48時間目の度数分布と、8時間目および56時間目の度数分布と、8時間目および64時間目の度数分布と、8時間目および72時間目の度数分布とをそれぞれ組み合わせる。つまり、1セット分における1種類の特徴量に注目したとき、その特徴量の度数分布につき、計8通りの組み合わせが発生する。   In step S208, the frequency distribution calculation unit 4204 (or the cell evaluation calculation model construction unit 4221) has the same type of feature amount in the frequency distribution (9 × 16) acquired from the microscope image for one set and the imaging time. Two different frequency distributions are combined. As an example, the frequency distribution calculation unit 4204 (or the cell evaluation calculation model construction unit 4221), for nine frequency distributions with the same feature type and different shooting times, Frequency distribution at 8th and 24th hours, frequency distribution at 8th and 32th hours, frequency distribution at 8th and 40th hours, frequency distribution at 8th and 48th hours, and 8 hours The frequency distribution at the first and 56th hours, the frequency distribution at the 8th and 64th hours, and the frequency distribution at the 8th and 72th hours are combined. That is, when attention is paid to one type of feature amount in one set, a total of eight combinations are generated for the frequency distribution of the feature amount.

そして、度数分布演算部4204(または、細胞評価計算モデル構築部4221)は、上記8通りの組み合わせについて、以下の式(4)により度数分布の変化量(画像間での度数分布の差分の絶対値を積分したもの)をそれぞれ求める。   Then, the frequency distribution calculation unit 4204 (or the cell evaluation calculation model construction unit 4221) calculates the amount of change in the frequency distribution (the absolute value of the difference in frequency distribution between images) by the following equation (4) for the above eight combinations. (Integrate the values).

但し、式(4)において、「Control」は初期状態の度数分布(8時間目)における1区間分の度数(細胞数)を示す。また、「Sample」は、比較対象の度数分布における1区間分の度数を示す。また、「i」は、度数分布の区間を示す変数である。   However, in Expression (4), “Control” indicates the frequency (number of cells) for one section in the initial frequency distribution (8th hour). “Sample” indicates the frequency of one section in the frequency distribution to be compared. “I” is a variable indicating a frequency distribution interval.

度数分布演算部4204(または、細胞評価計算モデル構築部4221)は、特徴量の種類ごとに上記演算を行うことで、すべての特徴量についてそれぞれ8通りの度数分布の変化量を取得できる。すなわち、1セット分の顕微鏡画像について、16種類×8通りで128の度数分布の組み合わせをとることができる。ここでは、上記の度数分布の組み合わせの1つを単に「指標」と表記する。なお、ステップS208での度数分布演算部4204(または、細胞評価計算モデル構築部4221)は、複数の顕微鏡画像のセットにおいて、各指標に対応する128の度数分布の変化量をそれぞれ求めることはいうまでもない。   The frequency distribution calculation unit 4204 (or the cell evaluation calculation model construction unit 4221) performs the above calculation for each type of feature amount, and thereby can acquire eight types of change amounts of the frequency distribution for all feature amounts. That is, with respect to one set of microscope images, it is possible to take combinations of 128 frequency distributions in 16 types × 8 ways. Here, one of the combinations of the frequency distributions is simply expressed as “index”. Note that the frequency distribution calculation unit 4204 (or the cell evaluation calculation model construction unit 4221) in step S208 obtains the change amount of 128 frequency distributions corresponding to each index in a set of a plurality of microscope images. Not too long.

ステップS211:細胞評価計算モデル構築部4221は、128の指標のうちから、細胞の培養状態をよく反映する指標を多変量解析により1以上指定する。この指標の組合せの選択は、後述するファジーニューラルネットワークと同等の非線形モデル以外にも、細胞とその形態の複雑性に応じて線形モデルの利用も有効である。このような指標の組合せの選択と共に、細胞評価計算モデル構築部4221は、上記の指定された1以上の指標を用いて、顕微鏡画像からがん細胞の数を導出する細胞評価計算モデルを求める。   Step S211: The cell evaluation calculation model construction unit 4221 designates one or more indices out of 128 indices that well reflect the cell culture state by multivariate analysis. In addition to the nonlinear model equivalent to a fuzzy neural network described later, the use of a linear model is also effective in selecting the combination of indices according to the complexity of the cell and its form. Along with the selection of such a combination of indices, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 obtains a cell evaluation calculation model for deriving the number of cancer cells from the microscopic image using one or more of the specified indices.

<ステップS207の一例>
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4204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4204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。
<Example of Step S207>
Next, an example of step S207 will be described in detail.
In step S207, the frequency distribution calculation unit 4204 obtains the frequency distribution of the feature amount for each type of feature amount for each microscope image as described above. Therefore, the frequency distribution calculation unit 4204 in step S207 obtains frequency distributions of 16 types of feature amounts with respect to a microscope image acquired in one observation.

ここで、度数分布演算部4204は、各々の度数分布において、特徴量の各区分に対応する細胞の数を頻度(%)として求めるものとする。また、ステップS207での度数分布演算部4204は、上記の度数分布における度数の区分を、特徴量の種類ごとの標準偏差を用いて正規化する。   Here, the frequency distribution calculation unit 4204 calculates the number of cells corresponding to each segment of the feature amount as a frequency (%) in each frequency distribution. Further, the frequency distribution calculation unit 4204 in step S207 normalizes the frequency classification in the frequency distribution using the standard deviation for each type of feature amount.

ここでは一例として、「Shape Factor」の度数分布での区分を決定する場合を説明する。   Here, as an example, a case will be described in which a division in the frequency distribution of “Shape Factor” is determined.

まず、度数分布演算部4204は、各々の顕微鏡画像から求めた全ての「Shape Factor」の値の標準偏差を算出する。次に、度数分布演算部4204は、上記の標準偏差の値をFisherの式に代入して、「Shape Factor」の度数分布における度数の区分の基準値を求める。このとき、度数分布演算部4204は、全ての「Shape Factor」の値の標準偏差(S)を4で除するとともに、小数点以下3桁目を四捨五入して上記の基準値とする。なお、本実施形態での度数分布演算部4204は、度数分布をヒストグラムとして図示する場合、20級数分の区間をモニタ等に描画させるものとする。   First, the frequency distribution calculation unit 4204 calculates a standard deviation of all “Shape Factor” values obtained from each microscope image. Next, the frequency distribution calculation unit 4204 substitutes the standard deviation value into the Fisher equation to obtain a reference value for the frequency classification in the frequency distribution of “Shape Factor”. At this time, the frequency distribution calculation unit 4204 divides the standard deviation (S) of all “Shape Factor” values by 4 and rounds off the third decimal place to obtain the above-described reference value. Note that the frequency distribution calculation unit 4204 in the present embodiment causes a monitor or the like to draw a section for 20 series when the frequency distribution is illustrated as a histogram.

一例として、「Shape Factor」の標準偏差Sが259のとき、259/4=64.750から「64.75」が上記の基準値となる。そして、注目する画像の「Shape Factor」の度数分布を求めるとき、度数分布演算部4204は、「Shape Factor」の値に応じて0値から64.75刻みで設定された各クラスに細胞を分類し、各クラスでの細胞の個数をカウントすればよい。   As an example, when the standard deviation S of “Shape Factor” is 259, the reference value is “64.75” from 259/4 = 64.750. When calculating the frequency distribution of the “Shape Factor” of the image of interest, the frequency distribution calculation unit 4204 classifies the cells into each class set from 0 to 64.75 in accordance with the value of “Shape Factor”. Then, the number of cells in each class may be counted.

このように、度数分布演算部4204が、特徴量の種類毎に標準偏差で度数分布の区分を正規化するため、異なる特徴量の間でも度数分布の傾向を大局的に近似させることができる。よって、本実施形態では、異なる特徴量間で細胞の培養状態と度数分布の変化との相関を求めることが比較的容易となる。   As described above, the frequency distribution calculation unit 4204 normalizes the distribution of frequency distributions with the standard deviation for each type of feature quantity, so that the tendency of the frequency distribution can be roughly approximated between different feature quantities. Therefore, in the present embodiment, it is relatively easy to obtain the correlation between the cell culture state and the change in the frequency distribution between different feature amounts.

ここで、図15(a)は、がん細胞の初期混在率が0%のときの「Shape Factor」の経時的変化を示すヒストグラムである。図15(b)は、がん細胞の初期混在率が6.7%のときの「Shape Factor」の経時的変化を示すヒストグラムである。図15(c)は、がん細胞の初期混在率が25%のときの「Shape Factor」の経時的変化を示すヒストグラムである。   Here, FIG. 15A is a histogram showing a change with time of “Shape Factor” when the initial mixing ratio of cancer cells is 0%. FIG. 15B is a histogram showing the change with time of “Shape Factor” when the initial mixing ratio of cancer cells is 6.7%. FIG. 15C is a histogram showing the change with time of “Shape Factor” when the initial mixing ratio of cancer cells is 25%.

また、図15(d)は、がん細胞の初期の混在率が0%のときの「Fiber Length」の経時的変化を示すヒストグラムである。ただし、この図では理解しやすさのため、ヒストグラムをFiber Length=323までで省略してある。図15(e)は、がん細胞の初期の混在率が6.7%のときの「Fiber Length」の経時的変化を示すヒストグラムである。図15(f)は、がん細胞の初期の混在率が25%のときの「Fiber Length」の経時的変化を示すヒストグラムである。   FIG. 15D is a histogram showing the change with time of “Fiber Length” when the initial mixing ratio of cancer cells is 0%. However, in this figure, for ease of understanding, the histogram is omitted up to Fiber Length = 323. FIG. 15E is a histogram showing the change with time of “Fiber Length” when the initial mixing ratio of cancer cells is 6.7%. FIG. 15 (f) is a histogram showing the change with time of “Fiber Length” when the initial mixing ratio of cancer cells is 25%.

ここで、本実施形態において度数分布の経時的変化に注目する理由を説明する。図16は、正常な細胞群(がん細胞の初期混在率0%)をインキュベータ11で培養してタイムラプス観察したときの顕微鏡画像をそれぞれ示す。なお、図16の各顕微鏡画像から求めた「Shape Factor」の度数分布を示すヒストグラムは、図15(a)で示している。   Here, the reason why attention is paid to the change over time in the frequency distribution in this embodiment will be described. FIG. 16 shows microscope images when normal cell groups (initial mixing ratio of cancer cells 0%) are cultured in the incubator 11 and time-lapse observation is performed. A histogram showing the frequency distribution of “Shape Factor” obtained from each microscope image of FIG. 16 is shown in FIG.

この場合、図16の各画像では時間の経過に伴って細胞の数は増加するものの、図15(a)に示す「Shape Factor」のヒストグラムでは、各画像に対応する度数分布はいずれもほぼ同じ形状を保っている。   In this case, in each image of FIG. 16, the number of cells increases with time, but in the “Shape Factor” histogram shown in FIG. 15A, the frequency distribution corresponding to each image is almost the same. It keeps its shape.

一方、図17は、正常な細胞群に予めがん細胞を25%混在させたものをインキュベータ11で培養してタイムラプス観察したときの顕微鏡画像をそれぞれ示す。なお、図17の各顕微鏡画像から求めた「Shape Factor」の度数分布を示すヒストグラムは、図15(c)で示している。   On the other hand, FIG. 17 shows a microscopic image when a normal cell group previously mixed with 25% cancer cells is cultured in the incubator 11 and time-lapse observed. In addition, the histogram which shows the frequency distribution of "Shape Factor" calculated | required from each microscope image of FIG. 17 is shown in FIG.15 (c).

この場合、図17の各画像では時間の経過に伴って、正常細胞と形状の異なるがん細胞(丸みを帯びた細胞)の比率が増加する。これにより、図15(c)に示す「ShapeFactor」のヒストグラムでは、時間の経過に応じて各画像に対応する度数分布の形状に大きな変化が現れる。よって、度数分布の経時的変化が、がん細胞の混在と強い相関を有することが分かる。本発明者らは、上記知見に基づいて、度数分布の経時的変化の情報から培養細胞の状態を評価するものである。   In this case, in each image in FIG. 17, the ratio of cancer cells (rounded cells) having different shapes from normal cells increases with time. Accordingly, in the “ShapeFactor” histogram shown in FIG. 15C, a large change appears in the shape of the frequency distribution corresponding to each image as time passes. Therefore, it turns out that the time-dependent change of frequency distribution has a strong correlation with mixing of cancer cells. Based on the above findings, the present inventors evaluate the state of cultured cells from information on changes over time in the frequency distribution.

<ステップS212の一例>
ここで、第2の実施形態における図14のステップS212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S212での細胞評価計算モデル構築部4221は、以下の(A)から(H)の処理により、上記の細胞評価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。
<Example of Step S212>
Here, an example of the process executed in step S212 of FIG. 14 in the second embodiment will be described. In this case, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 in step S212 obtains the above-described cell evaluation calculation model by the following processes (A) to (H). Here, a case will be described in which the above-described information on the change over time in the frequency distribution is used as an index. That is, a case where 128 indexes are used will be described.

(A)細胞評価計算モデル構築部4221は、128の指標のうちから1つの指標を選択する。   (A) The cell evaluation calculation model construction unit 4221 selects one index from among 128 indices.

(B)細胞評価計算モデル構築部4221は、(A)で選択された指標による度数分布の変化量を変数とした計算式により、各々の顕微鏡画像のセットでのがん細胞の数(予測値)を求める。   (B) The cell evaluation calculation model construction unit 4221 calculates the number of cancer cells in each set of microscopic images (predicted value) using a calculation formula using the amount of change in the frequency distribution according to the index selected in (A) as a variable. )

仮に、1つの指標からがん細胞の数を求める計算式を「Y=αX1」(但し、「Y」はがん細胞の計算値(例えばがん細胞の増加数を示す値)、「X1」は上記の選択された指標に対応する度数分布の変化量(ステップS208で求めたもの)、「α」はX1に対応する係数値、をそれぞれ示す。)とする。このとき、細胞評価計算モデル構築部4221は、αに任意の値を代入するとともに、X1に各セットにおける度数分布の変化量をそれぞれ代入する。これにより、各セットでのがん細胞の計算値(Y)が求められる。   Assuming that the calculation formula for obtaining the number of cancer cells from one index is “Y = αX1” (where “Y” is a calculated value of cancer cells (for example, a value indicating the increased number of cancer cells), “X1”. Is a change amount of the frequency distribution corresponding to the selected index (obtained in step S208), and “α” is a coefficient value corresponding to X1). At this time, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 assigns an arbitrary value to α, and also assigns the amount of change in the frequency distribution in each set to X1. Thereby, the calculated value (Y) of the cancer cell in each set is obtained.

(C)細胞評価計算モデル構築部4221は、各々の顕微鏡画像のセットについて、(B)で求めた計算値Yと、実際のがん細胞の数(教師値)との誤差をそれぞれ求める。なお、上記の教師値は、ステップS201で読み込んだがん細胞の数の情報に基づいて、細胞評価計算モデル構築部4221が求めるものとする。   (C) The cell evaluation calculation model construction unit 4221 obtains an error between the calculated value Y obtained in (B) and the actual number of cancer cells (teacher value) for each set of microscope images. Note that the above-described teacher value is obtained by the cell evaluation calculation model construction unit 4221 based on the information on the number of cancer cells read in step S201.

そして、細胞評価計算モデル構築部4221は、各顕微鏡画像のセットでの計算値の誤差がより小さくなるように、教師付き学習により上記の計算式の係数αを修正する。   Then, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 corrects the coefficient α of the above calculation formula by supervised learning so that the error of the calculation value in each set of microscope images becomes smaller.

(D)細胞評価計算モデル構築部4221は、上記の(B)および(C)の処理を繰り返し、上記(A)の指標について、計算値の平均誤差が最も小さくなる計算式のモデルを取得する。   (D) The cell evaluation calculation model construction unit 4221 repeats the processes (B) and (C), and obtains a model of a calculation formula that minimizes the average error of the calculated values for the index (A). .

(E)細胞評価計算モデル構築部4221は、128の各指標について、上記(A)から(D)の各処理を繰り返す。そして、細胞評価計算モデル構築部4221は、128の各指標における計算値の平均誤差を比較し、その平均誤差が最も低くなる指標を、評価情報の生成に用いる1番目の指標とする。   (E) The cell evaluation calculation model construction unit 4221 repeats the processes (A) to (D) for 128 indices. Then, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 compares the average errors of the calculated values of the 128 indices, and sets the index with the lowest average error as the first index used for generating the evaluation information.

(F)細胞評価計算モデル構築部4221は、上記(E)で求めた1番目の指標と組み合わせる2番目の指標を求める。このとき、細胞評価計算モデル構築部4221は、上記の1番目の指標と残りの127の指標とを1つずつペアにしてゆく。次に、細胞評価計算モデル構築部4221は、各々のペアにおいて、計算式でがん細胞の予測誤差を求める。   (F) The cell evaluation calculation model construction unit 4221 obtains a second index to be combined with the first index obtained in (E) above. At this time, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 pairs the first index and the remaining 127 indices one by one. Next, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 obtains a cancer cell prediction error using a calculation formula in each pair.

仮に、2つの指標からがん細胞の数を求める計算式を「Y=αX1+βX2」(但し、「Y」はがん細胞の計算値、「X1」は1番目の指標に対応する度数分布の変化量、「α」はX1に対応する係数値、「X2」は、選択された指標に対応する度数分布の変化量、「β」はX2に対応する係数値、をそれぞれ示す。)とする。そして、細胞評価計算モデル構築部4221は、上記の(B)および(C)と同様の処理により、計算値の平均誤差が最も小さくなるように、上記の係数α、βの値を求める。   Assuming that the calculation formula for calculating the number of cancer cells from two indices is “Y = αX1 + βX2” (where “Y” is a calculated value of cancer cells, and “X1” is a change in the frequency distribution corresponding to the first index. The amount, “α” is a coefficient value corresponding to X1, “X2” is a change amount of the frequency distribution corresponding to the selected index, and “β” is a coefficient value corresponding to X2.) Then, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 obtains the values of the coefficients α and β so that the average error of the calculated values is minimized by the same processing as the above (B) and (C).

その後、細胞評価計算モデル構築部4221は、各々のペアで求めた計算値の平均誤差を比較し、その平均誤差が最も低くなるペアを求める。そして、細胞評価計算モデル構築部4221は、平均誤差が最も低くなるペアの指標を、評価情報の生成に用いる1番目および2番目の指標とする。   Thereafter, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 compares the average error of the calculated values obtained for each pair, and obtains the pair having the lowest average error. Then, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 sets the pair index having the lowest average error as the first and second indices used for generating the evaluation information.

(G)細胞評価計算モデル構築部4221は、所定の終了条件を満たした段階で演算処理を終了する。例えば、細胞評価計算モデル構築部4221は、指標を増やす前後の各計算式による平均誤差を比較する。そして、細胞評価計算モデル構築部4221は、指標を増やした後の計算式による平均誤差が、指標を増やす前の計算式による平均誤差より高い場合(または両者の差が許容範囲に収まる場合)には、ステップS212の演算処理を終了する。   (G) The cell evaluation calculation model construction unit 4221 ends the calculation process when a predetermined end condition is satisfied. For example, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 compares the average error by each calculation formula before and after increasing the index. Then, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 determines that the average error based on the calculation formula after increasing the index is higher than the average error based on the calculation formula before increasing the index (or if the difference between the two is within the allowable range). Ends the calculation process of step S212.

(H)一方、上記(G)で終了条件を満たさない場合、細胞評価計算モデル構築部4221は、さらに指標の数を1つ増やして、上記(F)および(G)と同様の処理を繰り返す。これにより、上記の細胞評価計算モデルを求めるときに、ステップワイズな変数選択によって指標の絞り込みが行われることとなる。   (H) On the other hand, when the termination condition is not satisfied in (G), the cell evaluation calculation model construction unit 4221 further increases the number of indices by one and repeats the same processing as in (F) and (G) above. . Thereby, when obtaining the above-described cell evaluation calculation model, the index is narrowed down by step-wise variable selection.

これにより、第1の実施形態の場合と同様に、指標に対応する度数分布の変化量を用いて、第2の実施形態でも細胞評価計算モデルを構築することができる。なお、第2の実施形態のいては、指標に対応する度数分布の変化量を用いて細胞評価計算モデルが構築されている。そのため、第2の実施形態による細胞評価計算モデルは、第1の実施形態による細胞評価計算モデルに対比して、より精度を高くすることができる。   Thereby, similarly to the case of the first embodiment, the cell evaluation calculation model can also be constructed in the second embodiment by using the change amount of the frequency distribution corresponding to the index. In the second embodiment, the cell evaluation calculation model is constructed using the amount of change in the frequency distribution corresponding to the index. Therefore, the accuracy of the cell evaluation calculation model according to the second embodiment can be made higher than that of the cell evaluation calculation model according to the first embodiment.

このようにして、第2の実施形態により、上記の細胞評価計算モデルの指標として、『「Shape Factor」の8時間目、72時間目の度数分布の組み合わせ』と、『「Perimeter」の8時間目、24時間目の度数分布の組み合わせ』と、『「Length」の8時間目、72時間目の度数分布の組み合わせ』との3つを用いた場合、がん細胞の予測精度が93.2%となる細胞評価計算モデルを得ることができた。   As described above, according to the second embodiment, as an index of the above-described cell evaluation calculation model, “the combination of frequency distributions at the 8th hour and the 72th hour of“ Shape Factor ”” and “8 hours of“ Perimeter ” When the combination of “the combination of the frequency distribution at the 24th hour” and “the combination of the frequency distribution at the 8th hour and the 72th hour” of “Length” is used, the prediction accuracy of the cancer cell is 93.2. % Cell evaluation calculation model was obtained.

また、上記の細胞評価計算モデルの指標として、『「Shape Factor」の8時間目、72時間目の度数分布の組み合わせ』と、『「Fiber Breadth」の8時間目、56時間目の度数分布の組み合わせ』と、『「relative hole area」の8時間目、72時間目の度数分布の組み合わせ』と、『「Shape Factor」の8時間目、24時間目の度数分布の組み合わせ』と、『「Breadth」の8時間目、72時間目の度数分布の組み合わせ』と、『「Breadth」の8時間目、64時間目の度数分布の組み合わせ』との6つを用いた場合、がん細胞の予測精度が95.5%となる細胞評価計算モデルを得ることができた。   In addition, as an index of the above-mentioned cell evaluation calculation model, “the combination of frequency distributions at 8th and 72th hours of“ Shape Factor ”” and “frequency distribution of 8th and 56th hours of“ Fiber Breath ”” “Combination”, “Combination of frequency distributions at 8th and 72th hours of“ relative hole area ””, “Combination of frequency distributions at 8th and 24th hours of“ Shape Factor ””, and “Breadth” When using the “combination of frequency distributions at 8th and 72th hours” and “combination of frequency distributions at 8th and 64th hours” of “Breadth”, the prediction accuracy of cancer cells It was possible to obtain a cell evaluation calculation model with 95.5%.

なお、上記に説明した図14のステップS207の処理においては、度数分布演算部4204は、8時間目を基準として、1種類の特徴値に対して8通りの指標を求め、16種類の特徴値に対して合計128(16種類×8通り)の指標を求めた。しかし、指標としてはこれに限られるものではなく、評価情報生成部46は、8時間目、16時間目、24時間目、32時間目、40時間目、48時間目、56時間目、64時間目、および、72時間目の各々を基準として、1種類の特徴値に対して36(=9×8÷2)通りの指標をそれぞれ求め、16種類の特徴値に対して合計576(16種類×36通り)の指標を求めてもよい。
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、細胞評価計算モデル構築部4221は、より予測精度が高い細胞評価計算モデルを構築することができる。
In the process of step S207 in FIG. 14 described above, the frequency distribution calculation unit 4204 obtains eight types of indices for one type of feature value with reference to the eighth hour, and 16 types of feature values. In total, 128 indices (16 types × 8 patterns) were obtained. However, the index is not limited to this, and the evaluation information generation unit 46 performs the 8th, 16th, 24th, 32th, 40th, 48th, 56th, and 64th hours. 36 (= 9 × 8/2) indicators are obtained for one type of feature value based on each of eyes and 72 hours, and a total of 576 (16 types) is obtained for 16 types of feature values. (X36 types) of indicators may be obtained.
By using such indexes with different reference times, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 can construct a cell evaluation calculation model with higher prediction accuracy.

なお、指標としては、第2の実施形態において説明した度数分布の経時的変化の情報と、第1の実施形態において説明した各時刻ごとの特徴量の値とを、任意に組み合わせてもよい。これにより、細胞評価計算モデル構築部4221は、より予測精度が高い細胞評価計算モデルを構築することができる。   In addition, as an index, you may combine arbitrarily the information of the time-dependent change of the frequency distribution demonstrated in 2nd Embodiment, and the value of the feature-value for every time demonstrated in 1st Embodiment. Thereby, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 can construct a cell evaluation calculation model with higher prediction accuracy.

次に、図18の流れ図を用いて、第2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、図12を用いて説明した第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との相違点のみについて説明する。   Next, processing when the cell evaluation apparatus according to the second embodiment evaluates a cell to be evaluated will be described using the flowchart of FIG. Here, only the difference from the process in the case where the cell evaluation apparatus according to the first embodiment described with reference to FIG. 12 evaluates a cell to be evaluated will be described.

この図18の流れ図においては、図12の流れ図に対して、ステップS302とステップS304との間に、ステップS303が追加されている。このステップS303において、度数分布演算部4204(または、細胞評価計算モデル構築部4221)は、特徴量の種類ごとにそれぞれ上記の度数分布の経時的変化を求める。これは、上記に図14のステップS208において説明した処理と同様の処理である。ただし、ステップS303とステップS208とでは、対象とする画像が異なる。   In the flowchart of FIG. 18, step S303 is added between step S302 and step S304 with respect to the flowchart of FIG. In step S303, the frequency distribution calculation unit 4204 (or the cell evaluation calculation model construction unit 4221) obtains the change in the frequency distribution over time for each type of feature amount. This is the same processing as that described above in step S208 of FIG. However, the target image is different between step S303 and step S208.

その後、図18のステップS307において、CPU42の細胞評価部4222は、ステップS301で求めた複数の特徴量と、ステップS303で求めた度数分布の経時的変化とを、ステップS306で読み出した細胞評価計算モデルに代入して演算を行う。これにより、第2の実施形態によるCPU42の細胞評価部4222は、複数の特徴量と、度数分布の経時的変化とを指標として、細胞を評価することができる。   Thereafter, in step S307 of FIG. 18, the cell evaluation unit 4222 of the CPU 42 reads out the plurality of feature amounts obtained in step S301 and the temporal change in the frequency distribution obtained in step S303, and read the cell evaluation calculation in step S306. Substitute into the model and perform the operation. Thereby, the cell evaluation unit 4222 of the CPU 42 according to the second embodiment can evaluate the cells using the plurality of feature amounts and the temporal change of the frequency distribution as indices.

このCPU42の細胞評価部4222と同様に、CPU42の手技評価部4212は、複数の特徴量と、度数分布の経時的変化とを指標として、手技を評価することができる。   Similar to the cell evaluation unit 4222 of the CPU 42, the technique evaluation unit 4212 of the CPU 42 can evaluate the technique using a plurality of feature amounts and changes over time in the frequency distribution as indices.

なお、図13の説明においては、度数分布演算部4204は、CPU42に備えられているものとして説明した。しかし、この度数分布演算部4204は、特徴量演算部4202に備えられていてもよい。また、度数分布演算部4204と特徴量演算部4202とは、一体として構成されていてもよい。また、この度数分布演算部4204は、細胞評価計算モデル構築部4221または細胞評価計算モデル構築部4221に、備えられていてもよい。   In the description of FIG. 13, the frequency distribution calculation unit 4204 has been described as being provided in the CPU 42. However, the frequency distribution calculation unit 4204 may be included in the feature amount calculation unit 4202. Further, the frequency distribution calculation unit 4204 and the feature amount calculation unit 4202 may be configured integrally. The frequency distribution calculation unit 4204 may be included in the cell evaluation calculation model construction unit 4221 or the cell evaluation calculation model construction unit 4221.

<実施例>
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。
<Example>
Hereinafter, an example of myoblast differentiation prediction will be described as an example of the first or second embodiment described above. This myoblast differentiation prediction is expected to be applied in, for example, quality control in myoblast sheet transplantation, which is performed as one of heart disease treatments, and quality control in muscle tissue regeneration therapy.

筋芽細胞の培養時に血清濃度の低下により培地の成分を変化させると、筋芽細胞から筋管細胞への分化が起こり、筋肉組織を作ることができる。図19(a)は筋芽細胞の培養状態の一例を示し、図19(b)は筋芽細胞を分化させた状態の例を示している。   When the components of the medium are changed by lowering the serum concentration during myoblast culture, differentiation from myoblasts to myotube cells occurs and muscle tissue can be created. FIG. 19 (a) shows an example of the myoblast culture state, and FIG. 19 (b) shows an example of the myoblast differentiated state.

また、図20、図21は、筋芽細胞の培養時における「Shape Factor」の経時的変化を示すヒストグラムである。図20は、筋芽細胞に分化が認められた場合(血清4%)における0時間目および112時間目の「Shape Factor」の度数分布をそれぞれ示している。図21は、筋芽細胞に分化が認められない場合(高血清状態)における0時間目および112時間目の「Shape Factor」の度数分布をそれぞれ示している。なお、図20、図21では、0時間目の度数分布をそれぞれ破線で示し、112時間目の度数分布をそれぞれ実線で示す。   FIG. 20 and FIG. 21 are histograms showing the change over time of “Shape Factor” during culture of myoblasts. FIG. 20 shows the frequency distribution of “Shape Factor” at 0 hours and 112 hours when differentiation is observed in myoblasts (serum 4%). FIG. 21 shows the frequency distributions of “Shape Factor” at 0 hours and 112 hours when differentiation is not observed in myoblasts (high serum state). In FIGS. 20 and 21, the frequency distribution at the 0th hour is indicated by a broken line, and the frequency distribution at the 112th hour is indicated by a solid line.

図20の2つのヒストグラムを比較すると、両者の形状は大きな変化を示す。一方、図21の2つのヒストグラムを比較すると、両者の形状にはさほど大きな変化はみられない。そのため、筋芽細胞の分化度(分化する筋芽細胞の混在率)の変化に応じて、ヒストグラムにも変化が生じることが分かる。   When the two histograms in FIG. 20 are compared, the shapes of both show a large change. On the other hand, when the two histograms of FIG. 21 are compared, there is no significant change in the shape of the two. Therefore, it can be seen that the histogram also changes according to the change in the degree of differentiation of myoblasts (mixing rate of differentiating myoblasts).

ここで、実施例では、第1または第2の実施形態のインキュベータによって、筋芽細胞の72個のサンプルについてそれぞれ8時間間隔で5日目までタイムラプス観察を行った。そして、制御装置(細胞評価装置)は、以下の2段階の処理によって筋芽細胞の分化予測を行った。   Here, in the Examples, the time-lapse observation was performed on the 72 samples of myoblasts up to the fifth day at 8 hour intervals by the incubator of the first or second embodiment. And the control apparatus (cell evaluation apparatus) performed the differentiation prediction of the myoblast by the following two steps of processes.

第1段階では、上記の細胞評価計算モデルの生成処理に準拠して、筋芽細胞の分化の有無を二者択一的に判別する2群判別モデルを制御装置に生成させた。一例として、制御装置は、観察開始後8時間目から32時間目までの顕微鏡画像から得られる全指標のうちから指標を選択し、筋芽細胞の分化度を求める第1判定モデルと、第1判定モデルで求めた分化度から閾値で分化の有無を判別する第2判定モデルとを構築した。そして、制御装置は、上記の第1判定モデルおよび第2判定モデルによる判別分析で、72個のサンプルをそれぞれ分化の有無に応じて2つのグループに分別した。その結果、制御装置は、72個のサンプルで分化の有無をいずれも正しく判別できた。   In the first stage, in accordance with the cell evaluation calculation model generation process described above, the control device generates a two-group determination model that alternatively determines the presence or absence of myoblast differentiation. As an example, the control device selects a first index from among all indices obtained from microscopic images from the 8th to the 32nd hour after the start of observation, and obtains the degree of differentiation of myoblasts. A second determination model was constructed that discriminates the presence or absence of differentiation using a threshold value from the degree of differentiation obtained from the determination model. And the control apparatus classified 72 samples into two groups according to the presence or absence of differentiation by discriminant analysis by said 1st determination model and 2nd determination model. As a result, the control device was able to correctly determine the presence or absence of differentiation in 72 samples.

第2段階では、上記の細胞評価計算モデルの生成処理に準拠して、筋芽細胞の5日目(120時間目)の分化度を予測する予測モデルを制御装置に生成させた。実施例では、72個のサンプルのうち、第1段階の処理で「分化する」と判別された42個のサンプルのみを用いて、制御装置により2種類の予測モデル(第1の予測モデル、第2の予測モデル)を構築した。   In the second stage, in accordance with the generation process of the cell evaluation calculation model described above, a prediction model that predicts the degree of differentiation of myoblasts on the fifth day (120 hours) was generated by the control device. In the embodiment, of the 72 samples, only 42 samples determined to be “differentiated” in the first stage processing are used, and two types of prediction models (first prediction model, first 2 prediction models).

第1の予測モデルは、『「Breadth」の8時間目、48時間目の度数分布の組み合わせ』と、『「Breadth」の8時間目、32時間目の度数分布の組み合わせ』と、『「Inner radius」の8時間目、24時間目の度数分布の組み合わせ』と、『「Length」の8時間目、104時間目の度数分布の組み合わせ』と、『「Hole area」の8時間目、96時間目の度数分布の組み合わせ』との5つの指標を用いた予測モデルである。   The first prediction model includes “a combination of frequency distributions at the 8th and 48th hours of“ Breadth ””, “a combination of frequency distributions at the 8th and 32nd hours of“ Breadth ””, and “Inner "Radius" 8th and 24th frequency distribution combinations "," Length "8th and 104th frequency distribution combinations" and "Hole area" 8th and 96th hours This is a prediction model using five indices, “combination of eye frequency distribution”.

図22は、実施例における第1の予測モデルでの各サンプルの予測結果を示すグラフである。図22の縦軸は、第1の予測モデルが予測した5日目のサンプルの分化度を示している。図22の横軸は、5日目の時点でサンプルの分化度を熟練者が評価した値(見かけの分化度)を示している。そして、図22では、1つのサンプル毎に1つの点がグラフ上にプロットされる。なお、図22において、グラフの右上から左下に延びる直線の近くに点がプロットされるほど、予測の精度が高いこととなる。この第1の予測モデルでは、分化の予測精度(正答率)が90.5%(誤差±5%)となった。   FIG. 22 is a graph illustrating a prediction result of each sample in the first prediction model in the example. The vertical axis in FIG. 22 indicates the degree of differentiation of the sample on the fifth day predicted by the first prediction model. The horizontal axis of FIG. 22 shows the value (apparent differentiation degree) that the expert evaluated the differentiation degree of the sample at the time of the fifth day. In FIG. 22, one point is plotted on the graph for each sample. In FIG. 22, the more the point is plotted near the straight line extending from the upper right to the lower left of the graph, the higher the prediction accuracy. In this first prediction model, the prediction accuracy (correct answer rate) of differentiation was 90.5% (error ± 5%).

また、第2の予測モデルは、『「Breadth」の8時間目、48時間目の度数分布の組み合わせ』と、『「Breadth」の8時間目、32時間目の度数分布の組み合わせ』と、『「Inner radius」の8時間目、24時間目の度数分布の組み合わせ』と、『「Orientation(細胞配向性)」の8時間目、16時間目の度数分布の組み合わせ』と、『「Modified Orientation(細胞の向きのバラツキ度)」の8時間目、24時間目の度数分布の組み合わせ』との5つの指標を用いた予測モデルである。   The second prediction model includes “a combination of frequency distributions at the 8th and 48th hours of“ Breadth ””, “a combination of frequency distributions at the 8th and 32nd hours of“ Breadth ””, and “ “Combination of frequency distributions at 8th and 24th hours of“ Inner radius ””, “Combination of frequency distributions at 8th and 16th hours of“ Orientation (cell orientation) ””, and “Modified Orientation ( This is a prediction model using five indices, “the combination of frequency distributions at the 8th hour and the 24th hour” of “the degree of variation in cell orientation”.

なお、上記の「Orientation」は、各細胞の長軸と画像の水平方向(X軸)とがなす角度を示す特徴量である。この「Orientation」の値が同じであれば、細胞は同じ方向に配向していることとなる。また、上記の「Modified Orientation」は、フィルタリングにより画像内の細胞をデフォルメした状態で各細胞の角度を数値化し、そのバラツキを算出した特徴量である。この「ModifiedOrientation」の値は、細胞の角度が多様であるほど大きな値を示す特性をもつ。   The “Orientation” is a feature amount indicating an angle formed by the long axis of each cell and the horizontal direction (X axis) of the image. If this “Orientation” value is the same, the cells are oriented in the same direction. Further, the “Modified Orientation” is a feature value obtained by calculating the variation by digitizing the angle of each cell in a state where the cells in the image are deformed by filtering. The value of “Modified Orientation” has a characteristic that the value becomes larger as the angle of the cell is varied.

図23は、実施例における第2の予測モデルでの各サンプルの予測結果を示すグラフである。この図23の見方については、図22と同様であるので重複説明は省略する。この第2の予測モデルでは、2日目(48時間目)までの観察結果に基づいて分化の予測を行い、その予測精度が85.7%(誤差±5%)となった。したがって、本実施例での第2の予測モデルによれば、通常では非常に困難な筋細胞の分化予測を、2日目までの観察結果によって高い精度で定量予測できた。   FIG. 23 is a graph illustrating a prediction result of each sample in the second prediction model in the example. The way of viewing FIG. 23 is the same as that of FIG. In the second prediction model, differentiation was predicted based on the observation results up to the second day (48 hours), and the prediction accuracy was 85.7% (error ± 5%). Therefore, according to the second prediction model in this example, it is possible to quantitatively predict the differentiation of myocytes, which is usually very difficult, with high accuracy based on the observation results up to the second day.

次に、図24を用いて、本実施形態により予測した残存ダブリング数と、実測された残存ダブリング数との関係について説明する。ここでは、図24(a)に示すように、24時間(24h)おきに細胞を撮像し、この撮像により得られた位相差画像が用いられる実験が行われているものとする。この実験においては、3日おきに培地が交換されている。なお、この培養される細胞は、ほぼ6日毎に、1継代を経る。また、ここでは、手技として、凍結なしの場合(たとえば、図5の左上の場合)と、凍結ありの場合(たとえば、図5の左下の場合)との、それぞれの場合について実験が行われている。   Next, the relationship between the number of remaining doublings predicted according to the present embodiment and the number of remaining doublings actually measured will be described with reference to FIG. Here, as shown in FIG. 24A, it is assumed that an experiment is performed in which a cell is imaged every 24 hours (24h) and a phase difference image obtained by this imaging is used. In this experiment, the medium is changed every three days. In addition, this cultured cell passes 1 passage about every 6 days. Here, as a procedure, an experiment is performed in each of the cases where there is no freezing (for example, in the case of the upper left in FIG. 5) and in the case of freezing (for example, in the case of the lower left in FIG. 5). Yes.

図24(b)には、凍結なしの場合(たとえば、図5の左上の場合)について、この実験により得られた残存ダブリング数を横軸にし、本実施形態により予測された残存ダブリング数を縦軸にして、実験結果毎に記号「○」がプロットされている。なお、この図において、実験結果と予測結果とが完全に一致する場合には、プロットされる記号「○」は、同図に示す原点を通る傾き1の直線上にプロットされることになる。   FIG. 24 (b) shows the case where there is no freezing (for example, the case of the upper left in FIG. 5) with the remaining doubling number obtained by this experiment as the horizontal axis, and the remaining doubling number predicted by the present embodiment as the vertical axis. The symbol “◯” is plotted for each experimental result on the axis. In this figure, when the experimental result and the predicted result are completely coincident with each other, the plotted symbol “◯” is plotted on a straight line having an inclination 1 passing through the origin shown in FIG.

ここでは、細胞評価計算モデル構築部4221は、重回帰分析(MRA)により、細胞評価計算モデルを構築している。そして、細胞評価部4222は、重回帰分析(MRA)により構築された細胞評価計算モデルにより、残存ダブリング数を算出して予測している。   Here, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 constructs a cell evaluation calculation model by multiple regression analysis (MRA). Then, the cell evaluation unit 4222 calculates and predicts the number of remaining doublings using a cell evaluation calculation model constructed by multiple regression analysis (MRA).

この図24(b)の場合には、指標として、『「Shape Factor」の48時間目と24時間目』と、『「Fiber Length」の72時間目および24時間目』と、『「Fiber Breadth」の24時間目』との5つの指標を用いた重回帰分析(MRA)により、細胞評価計算モデルが構築されている。   In the case of FIG. 24 (b), as indices, “48th and 24th hours of“ Shape Factor ””, “72nd and 24th hours of“ Fiber Length ””, and “Fiber Breath”. A cell evaluation calculation model is constructed by multiple regression analysis (MRA) using the five indexes “24 hours”.

図24(c)には、凍結ありの場合(たとえば、図5の左下の場合)について、図24(b)と同様のグラフが示されている。   FIG. 24C shows a graph similar to FIG. 24B in the case of freezing (for example, the case of the lower left in FIG. 5).

この図24(c)の場合には、指標として、『「Fiber Length」の24時間目と96時間目との差』と、『「Fiber Length」の96時間目』と、『「Fiber Breadth」の48時間目と96時間目の差』との3つの指標を用いた重回帰分析(MRA)により、細胞評価計算モデルが構築されている。   In the case of FIG. 24C, as indices, “the difference between the 24th and 96th hours of“ Fiber Length ””, “the 96th hour of“ Fiber Length ””, and ““ Fiber Breath ””. A cell evaluation calculation model is constructed by multiple regression analysis (MRA) using three indexes of “the difference between the 48th hour and the 96th hour”.

図24(b)の場合には、相関係数(R)は0.976であり、標準誤差は1.63である。図24(c)の場合には、相関係数(R)は0.958であり、標準誤差は1.60である。このように、凍結なしと凍結ありのいずれの場合においても、細胞評価計算モデル構築部4221は、重回帰分析(MRA)により細胞評価計算モデルを構築すると、非常に精度よく、残存ダブリング数を算出できる。 In the case of FIG. 24B, the correlation coefficient (R 2 ) is 0.976, and the standard error is 1.63. In the case of FIG. 24C, the correlation coefficient (R 2 ) is 0.958, and the standard error is 1.60. As described above, in both cases of freezing and freezing, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 calculates the number of remaining doublings with high accuracy when the cell evaluation calculation model is constructed by multiple regression analysis (MRA). it can.

なお、図24(b)と図24(c)とを用いて説明したように、手技に応じて、残存ダブリング数を算出する細胞評価計算モデルに用いる指標(または、細胞評価計算モデル)は異なる方が、予測精度が高いことがある。   Note that, as described with reference to FIGS. 24B and 24C, the index (or cell evaluation calculation model) used for the cell evaluation calculation model for calculating the remaining doubling number varies depending on the procedure. The prediction accuracy may be higher.

そこで、細胞評価計算モデル構築部4221は、細胞評価計算モデルを構築する場合、手技毎に、細胞評価計算モデルを構築してもよい(図)。そして、細胞評価計算モデル構築部4221は、構築した細胞評価計算モデルを、手技を示す情報と関連付けて記憶部41に記憶しておく。   Accordingly, when building a cell evaluation calculation model, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 may construct a cell evaluation calculation model for each procedure (FIG.). Then, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 stores the constructed cell evaluation calculation model in the storage unit 41 in association with information indicating the procedure.

その後、評価対象となる細胞を評価する場合、細胞評価部4222は、評価対象となる細胞が培養された場合の手技に対応する細胞評価計算モデルを、記憶部41から読み出す。そして、細胞評価部4222は、この読み出した細胞評価計算モデルに基づいて、評価対象となる細胞を評価する。   Thereafter, when evaluating a cell to be evaluated, the cell evaluation unit 4222 reads from the storage unit 41 a cell evaluation calculation model corresponding to a procedure when the cell to be evaluated is cultured. And the cell evaluation part 4222 evaluates the cell used as evaluation object based on this read cell evaluation calculation model.

本実施形態においては、このように手技毎に細胞評価計算モデルが構築することにより、図24(b)と図24(c)とを用いて説明したように、より精度を高めることができる。   In the present embodiment, by constructing the cell evaluation calculation model for each procedure as described above, as described with reference to FIGS. 24B and 24C, the accuracy can be further improved.

なお、ここでいう「手技」とは、手技評価部4212により算出された「手技」であってもよい。また、「手技」が既知である場合には、ここでいう「手技」とは、入力された既知の「手技」であってもよい。なお、手技評価部4212により算出された「手技」の場合には、予め手技が既知でない場合であっても、細胞評価計算モデル構築部4221は手技毎に細胞評価計算モデルが構築でき、かつ、細胞評価部4222は手技毎に構築された細胞評価計算モデルに基づいて、細胞についての残存ダブリング数などの特性を、より精度良く予測することができる。   Here, the “procedure” may be a “procedure” calculated by the procedure evaluation unit 4212. In addition, when the “procedure” is known, the “procedure” here may be the input known “procedure”. In the case of the “procedure” calculated by the technique evaluation unit 4212, even if the technique is not known in advance, the cell evaluation calculation model construction unit 4221 can construct a cell evaluation calculation model for each technique, and The cell evaluation unit 4222 can more accurately predict characteristics such as the number of remaining doublings for cells based on the cell evaluation calculation model constructed for each procedure.

図25は、本実施形態の細胞評価装置を用いた細胞の培養方法を説明するためのフローチャートである。本フローチャートでは、増殖させたい所望の細胞が培養されている培養容器19が、インキュベータ11のストッカー21が有する複数の棚のうちのいずれかに、収納されているものとして説明する。   FIG. 25 is a flowchart for explaining a cell culture method using the cell evaluation apparatus of this embodiment. In this flowchart, it is assumed that the culture container 19 in which desired cells to be grown are cultured is stored in one of a plurality of shelves of the stocker 21 of the incubator 11.

まず、ステップS1201において、CPU42は、予め決められた培養条件(例えば所定の温度、湿度等)で細胞を培養するよう温度調整装置15aと湿度調整装置15bとを制御する。所定期間経過後、ステップS1202において、CPU42は、記憶部43から読み出した本発明の実施形態の細胞評価プログラムを実行し、細胞を評価する。この「細胞を評価した結果(細胞の評価結果)」としては、手技であってもよいし、細胞の残存ダブリング数であってもよい。   First, in step S1201, the CPU 42 controls the temperature adjusting device 15a and the humidity adjusting device 15b so as to culture cells under predetermined culture conditions (for example, predetermined temperature, humidity, etc.). After elapse of the predetermined period, in step S1202, the CPU 42 executes the cell evaluation program according to the embodiment of the present invention read from the storage unit 43, and evaluates the cells. The “result of cell evaluation (cell evaluation result)” may be a procedure or the number of remaining doublings of the cell.

次に、ステップS1203において、CPU42は、細胞の評価結果に基づき、培養を中止するか、培養条件を変更するか、または現在の培養条件で培養を続行するか判定する。   Next, in step S1203, the CPU 42 determines whether to stop the culture, change the culture conditions, or continue the culture under the current culture conditions based on the evaluation result of the cells.

次に、ステップS1204において、CPU42が培養を中止すると判定した場合(ステップS1204 YES)、CPU42は培養の中止を示す情報を不図示のモニタ等に表示させ、処理を終了する。
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。
Next, when it is determined in step S1204 that the CPU 42 stops the culture (YES in step S1204), the CPU 42 displays information indicating the suspension of the culture on a monitor or the like (not shown) and ends the process.
On the other hand, when the CPU 42 does not determine that the culture is to be stopped (NO in step S1204), the CPU 42 proceeds to the process of step S1205.

次に、ステップS1205において、CPU42が培養条件を変更すると判定した場合(ステップS1205 YES)、CPU42は、細胞の状態の評価結果と関係付けられた培養条件(例えば所定の温度、湿度等)に変更するよう温度調整装置15aと湿度調整装置15bとを制御する(ステップS1206)。その後、CPU42は、ステップS1202に処理を戻す。
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。
Next, when it is determined in step S1205 that the CPU 42 changes the culture condition (YES in step S1205), the CPU 42 changes to the culture condition (for example, predetermined temperature, humidity, etc.) associated with the evaluation result of the cell state. The temperature adjusting device 15a and the humidity adjusting device 15b are controlled so as to be performed (step S1206). Thereafter, the CPU 42 returns the process to step S1202.
On the other hand, if the CPU 42 determines to continue culturing under the current culturing conditions (NO in step S1205), the CPU 42 advances the process to step S1207.

次に、ステップS1207において、CPU42は、予め決められた時間の経過毎に、撮像装置34により撮像された画像から、細胞が撮像されている画像の領域を細胞ごとに抽出し、この抽出した細胞が撮像されている画像の領域の数すなわち細胞数を計数する。   Next, in step S1207, the CPU 42 extracts, for each cell, an area of the image in which the cell is imaged from the image captured by the imaging device 34 for each elapse of a predetermined time, and the extracted cell. Is counted the number of areas of the image in which is picked up, that is, the number of cells.

次に、ステップS1208において、計数された細胞数が所定の細胞数に到達していない場合(ステップS1208 NO)、計数された細胞数に応じた時間が経過した後、CPU42はステップS1202に処理を戻す。
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。
Next, in step S1208, when the counted number of cells has not reached the predetermined number of cells (NO in step S1208), after the time corresponding to the counted number of cells has elapsed, the CPU 42 performs a process in step S1202. return.
On the other hand, when the counted number of cells has reached a predetermined number (YES in step S1208), the CPU 42 displays information indicating that the culture of the cells has been completed on a monitor (not shown) or the like. Above, this flowchart is complete | finished.

以上により、本発明の細胞の培養方法を用いれば、細胞の評価に基づいて動的に培養条件を変更することができるので、所望の細胞を容易に増殖させることができる。   As described above, if the cell culture method of the present invention is used, the culture conditions can be dynamically changed based on the evaluation of the cells, so that desired cells can be easily proliferated.

なお、図25の処理において、CPU42は、判定した結果を表示部などに表示してもよい。そして、ユーザは、この表示部に表示された結果に応じて、培養条件などを変更する情報を、入力部を介してCPU42に入力する。このようにして、CPU42は、ユーザにより入力された情報に基づいて、培養条件などを変更してもよい。   In the process of FIG. 25, the CPU 42 may display the determined result on a display unit or the like. And a user inputs the information which changes culture conditions etc. into CPU42 via an input part according to the result displayed on this display part. In this way, the CPU 42 may change the culture conditions and the like based on information input by the user.

<実施形態の補足事項>
(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)。
<Supplementary items of the embodiment>
(1) In the first or second embodiment, the example in which the cell evaluation device is incorporated in the control device 41 of the incubator 11 has been described. However, the cell evaluation device of the present invention acquires a microscope image from the incubator 11. It may be configured by an external independent computer that performs analysis (in this case, illustration is omitted).

(2)本発明の細胞評価装置は、複数の細胞評価計算モデルを組み合わせて、これらの細胞評価計算モデルによる演算結果の多数決(あるいは重み付け平均)によって、最終的な評価情報を生成するようにしてもよい。この場合には、例えば、ある場合にはMRAが強く、ある場合にはFNNが強いというように、一方の細胞評価計算モデルでは精度の低い状況を他のモデルによってカバーすることができ、評価情報の精度をより高めることができる。 (2) The cell evaluation apparatus of the present invention combines a plurality of cell evaluation calculation models, and generates final evaluation information by majority (or weighted average) of calculation results based on these cell evaluation calculation models. Also good. In this case, for example, the MRA is strong in some cases, and the FNN is strong in other cases, so that one cell evaluation calculation model can cover a low-accuracy situation with another model, and the evaluation information Accuracy can be further increased.

(3)また、細胞評価装置は、評価情報の細胞評価計算モデルを求めるときに、最初に複数の指標を組み合わせての計算結果を演算し、変数増減法により指標を増減させるようにしてもよい。また、データの精度が高ければ指標を全て用いても良い。 (3) When the cell evaluation apparatus obtains a cell evaluation calculation model of evaluation information, the cell evaluation apparatus may first calculate a calculation result by combining a plurality of indexes, and increase or decrease the indexes by a variable increase / decrease method. . Further, all indicators may be used if the accuracy of the data is high.

(4)上記の第2の実施形態では、2つの度数分布の差分の絶対値和を用いて、度数分布の変化量を求める例を説明したが、2つの度数分布の差分の二乗和から度数分布の変化量を求めてもよい。また、上記の第1または第2の実施形態で示した計算式はあくまで一例に過ぎず、例えば2次以上のn次方程式などであってもよい。 (4) In the second embodiment, the example in which the amount of change in the frequency distribution is obtained using the sum of absolute values of the differences between the two frequency distributions has been described. However, the frequency is calculated based on the square sum of the differences between the two frequency distributions. You may obtain | require the variation | change_quantity of distribution. Moreover, the calculation formula shown in the first or second embodiment is merely an example, and may be, for example, an n-order equation of second or higher order.

(5)上記の実施形態や実施例に示した特徴量はあくまで一例にすぎず、評価対象の細胞の種類などに応じて他の特徴量のパラメータを採用することも勿論可能である。 (5) The feature quantities shown in the above-described embodiments and examples are merely examples, and it is of course possible to employ other feature quantity parameters according to the type of cells to be evaluated.

上記の(1)から(5)は、細胞評価計算モデルに対してのみではなく、手技評価計算モデルに対しても、同様である。   The above (1) to (5) are the same not only for the cell evaluation calculation model but also for the technique evaluation calculation model.

なお、図1または図13における制御装置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、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。
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。
1 or 13 may be implemented by dedicated hardware, or may be implemented by a memory and a microprocessor.
1 or 13 may be realized by dedicated hardware, and each configuration provided in the control device 41 may include a memory and a CPU (central processing unit). The program may be realized by loading a program for realizing the function of each component included in the control device 41 into a memory and executing the program.

また、図1または図13における制御装置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コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより制御装置41が備える各構成による処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。   Further, a program for realizing the function of each component included in the control device 41 in FIG. 1 or FIG. 13 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system, By executing, the processing by each configuration provided in the control device 41 may be performed. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.

また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
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。
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.

また、本実施の形態の細胞評価装置は、細胞評価を行うための細胞評価計算モデル構築部(細胞評価計算モデル構築装置)と細胞評価部(細胞評価装置)とが同一装置に組み込まれているが、本発明はこのような構成に限られない。例えば、細胞の評価計算モデル構築のために必要な機能を有した細胞評価モデル構築装置と、細胞評価モデル構築装置によって作成された細胞の評価計算モデルが導入された細胞評価部及び細胞の特徴量演算部などの細胞の評価に必要な機能を有した細胞評価装置とが別々になっていても良い。また細胞評価計算モデル構築装置または細胞評価装置と同様に、手技評価装置も、これら装置と異なる装置として構成されてもよい。   In the cell evaluation apparatus according to the present embodiment, a cell evaluation calculation model construction unit (cell evaluation calculation model construction apparatus) and a cell evaluation unit (cell evaluation apparatus) for performing cell evaluation are incorporated in the same apparatus. However, the present invention is not limited to such a configuration. For example, a cell evaluation model construction device having a function necessary for constructing a cell evaluation calculation model, a cell evaluation unit in which a cell evaluation calculation model created by the cell evaluation model construction device is introduced, and a cell feature amount A cell evaluation apparatus having a function necessary for cell evaluation, such as a calculation unit, may be provided separately. Similarly to the cell evaluation calculation model construction device or the cell evaluation device, the technique evaluation device may be configured as a device different from these devices.

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲が、その精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物によることも可能である。   From the above detailed description, features and advantages of the embodiments will become apparent. It is intended that the scope of the claims extend to the features and advantages of the embodiments as described above without departing from the spirit and scope of the right. Further, any person having ordinary knowledge in the technical field should be able to easily come up with any improvements and modifications, and there is no intention to limit the scope of the embodiments having the invention to those described above. It is also possible to use appropriate improvements and equivalents within the scope disclosed in.

11…インキュベータ、15…恒温室、19…培養容器、22…観察ユニット、34…撮像装置、41…制御装置、42…CPU、43…記憶部、4201…入力部、4202…特徴量演算部、4203…画像読込部、4204…度数分布演算部、4211…手技評価計算モデル構築部(判定基準作成部)、4212…手技評価部(画像判定部)、4221…細胞評価計算モデル構築部(残存回数計算モデル構築部)、4222…細胞評価部(残存回数算出部)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Incubator, 15 ... Constant temperature chamber, 19 ... Culture container, 22 ... Observation unit, 34 ... Imaging device, 41 ... Control device, 42 ... CPU, 43 ... Memory | storage part, 4201 ... Input part, 4202 ... Feature-value calculating part, 4203 ... Image reading unit, 4204 ... Frequency distribution calculation unit, 4211 ... Procedure evaluation calculation model construction unit (determination reference creation unit), 4212 ... Procedure evaluation unit (image judgment unit), 4221 ... Cell evaluation calculation model construction unit (remaining number of times) Calculation model construction unit), 4222... Cell evaluation unit (remaining frequency calculation unit)

Claims (7)

同一培養容器内で培養された複数の細胞を異なる時間に撮像することによって得られた複数の画像と、当該細胞が分裂する残存回数を示す情報が入力される入力部と、
前記画像内の前記細胞の形態的な特徴を示す特徴量を出力する特徴量演算部と、
各々の前記画像に対応する前記特徴量と前記残存回数を示す情報とに基づいて、前記細胞に対しての残存回数を算出する計算モデルを構築する残存回数計算モデル構築部と、
を備えており、
前記残存回数計算モデル構築部は、
前記特徴量を変数とした重回帰分析により前記計算モデルを構築する、
ことを特徴とする細胞評価モデル生成装置。
A plurality of images obtained by imaging a plurality of cells cultured in the same culture container at different times, and an input unit for inputting information indicating the remaining number of times the cells are divided;
A feature amount calculation unit that outputs a feature amount indicating a morphological feature of the cell in the image;
A remaining number calculation model construction unit for constructing a calculation model for calculating the remaining number for the cell based on the feature amount corresponding to each of the images and the information indicating the remaining number;
With
The remaining number calculation model construction unit
Constructing the calculation model by multiple regression analysis with the feature quantity as a variable;
A cell evaluation model generation device characterized by the above.
前記特徴量演算部は、各々の前記画像で、前記細胞の形態的な特徴を示す特徴量とその特徴量をもつ前記細胞の数とを示す度数分布を出力する度数分布演算部を有し、
前記残存回数計算モデル構築部は、
前記度数分布演算部から出力された度数分布を用いて、前記計算モデルを構築する
ことを特徴とする請求項1に記載の細胞評価モデル生成装置。
The feature amount calculation unit includes a frequency distribution calculation unit that outputs a frequency distribution indicating a feature amount indicating the morphological feature of the cell and the number of the cells having the feature amount in each of the images,
The remaining number calculation model construction unit
The cell evaluation model generation device according to claim 1, wherein the calculation model is constructed using the frequency distribution output from the frequency distribution calculation unit.
培養容器内で培養された細胞が撮像されている画像を読み込む画像読込部を更に備え、
前記特徴量演算部は、前記画像読込部により読み込まれた画像から、前記画像に写されている細胞の前記特徴量を出力する残存回数算出用特徴量演算部と、
前記残存回数算出用特徴量演算部から出力された前記特徴量を、請求項1または請求項2に記載の前記細胞評価モデル生成装置の前記細胞評価計算モデル構築部により構築された計算モデルに入力することで、前記画像読込部に読み込まれた画像の細胞が分裂する残存回数を算出する残存回数算出部と、
を備えていることを特徴とする細胞評価装置。
An image reading unit that reads an image in which cells cultured in a culture vessel are imaged;
The feature amount calculation unit, from the image read by the image reading unit, a remaining number calculation feature amount calculation unit for outputting the feature amount of the cells copied in the image,
3. The feature amount output from the remaining number calculation feature amount calculation unit is input to a calculation model constructed by the cell evaluation calculation model construction unit of the cell evaluation model generation device according to claim 1 or 2. A remaining number calculating unit that calculates the remaining number of times that the cells of the image read into the image reading unit divide,
A cell evaluation apparatus comprising:
前記残存回数算出用特徴量演算部は、前記画像読込部により読み込まれた画像に写されている前記細胞の形態的な特徴を示す特徴量とその特徴量をもつ前記細胞の数とを示す度数分布を出力する残存回数算出用度数分布演算部を有し、
前記残存回数算出部は、
前記残存回数算出用度数分布演算部から出力された度数分布を、前記計算モデルに入力することで、前記残存回数を算出する、
ことを特徴とする請求項3に記載の細胞評価装置。
The remaining number calculation feature quantity calculation unit is a frequency indicating the feature quantity indicating the morphological feature of the cell and the number of the cell having the feature quantity that are copied in the image read by the image reading unit. It has a frequency distribution calculation unit for calculating the remaining number of times to output the distribution,
The remaining number calculation unit
Calculating the remaining number of times by inputting the frequency distribution output from the remaining number calculating frequency distribution calculating unit to the calculation model;
The cell evaluation apparatus according to claim 3.
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または請求項2に記載の細胞評価モデル生成装置、または、請求項3または請求項4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。
A temperature-controlled room that accommodates a culture container for culturing cells, and that can maintain the inside in a predetermined environmental condition, and an imaging device that captures an image of the cell contained in the culture container in the temperature-controlled room;
The cell evaluation model generation device according to claim 1 or claim 2, or the cell evaluation device according to claim 3 or claim 4,
An incubator comprising:
コンピュータを、請求項1または請求項2に記載の細胞評価モデル生成装置、または、請求項3または請求項4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。   A program for causing a computer to function as the cell evaluation model generation device according to claim 1 or 2, or the cell evaluation device according to claim 3 or 4. 請求項3または請求項4に記載の細胞評価装置により算出された残存回数に基づき、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。   A method for culturing cells, comprising changing the culture conditions of cells cultured in the culture vessel based on the remaining number of times calculated by the cell evaluation apparatus according to claim 3 or 4.
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