JP6980898B2 - 細胞画像処理装置 - Google Patents
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Description
例えば、iPS細胞になっているか否かを見極めるには、多能性を持つ細胞が発現しているOct3/4、Nanog、TRA−1−60、TRA−1−81等の未分化マーカと呼ばれるタンパク質を、qPCR法あるいは免疫染色法により検査する方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特に、コロニーが小さい場合には形状の差異も小さく、iPS細胞であるか否かの見極めが困難であった。
すなわち、観察者が画像を見ながら、特定の細胞、例えば、万能細胞が存在している測定領域であると判断して観察を行った場合に、当該測定領域における細胞と同様の形状の変化を示す他の測定領域の細胞を抽出することで、コロニーの大きさにかかわらず、培養容器内に存在している特定の細胞を精度よく選別することができる。
本実施形態に係る細胞画像処理装置200は、観察装置(図7参照)100により取得された複数の画像を処理する装置であって、図1に示されるように、観察装置100から時系列に入力されてくる画像を記憶する画像記憶部210と、画像間において共通する複数の測定領域を抽出する測定領域抽出部220と、抽出された各測定領域の中心位置を算出する中心位置算出部230と、抽出された各測定領域を算出された中心位置と撮影時刻とに対応づけて記憶する情報記憶部(記憶部)240とを備えている。
測定領域抽出部220、中心位置算出部230および測定領域指定部250はプロセッサにより構成され、画像記憶部210および情報記憶部240はメモリあるいは記憶媒体等により構成されている。また、表示部260はディスプレイにより構成されている。
この場合においては、画像G間において近い位置の細胞XおよびコロニーYを同一領域と推定してもよいし、画像G間でマッチング処理を行って共通の測定領域を抽出してもよい。
観察装置100から送られてくる画像Gには、撮影時刻の情報が付属している。
情報記憶部240は、記憶すべき複数の測定領域が抽出され、それぞれの中心位置が算出されると、抽出された測定領域および中心位置の座標を測定領域に付属している撮影時刻と対応づけて記憶する。
観察装置100により、所定の時間間隔をあけて容器(培養容器)1における培養面の画像Gが逐次取得されると、取得された画像Gが撮影時刻の情報とともに細胞画像処理装置200に送られる。送られて来た画像Gおよび撮影時刻の情報は画像記憶部210に記憶される。
特に、コロニーYの大きさが小さい場合であっても、陪乗過程における形状変化を確認することにより、細胞Xを精度よく選別することができるという利点がある。
さらに、観察者がいずれかの画像(全体画像)Gにおいて、いずれかの測定領域Rを指定したときに、図6に示されるように、指定された測定領域Rを全体画像Gにおいて表示するとともに、全体画像Gから切り出した測定領域Rの動画とを同時に表示してもよい。
観察装置100は、図7に示されるように、試料(細胞)Aを収容した容器1を支持するステージ2と、該ステージ2に支持された試料Aに照明光を照射する照明部3と、試料Aを透過した照明光をラインセンサ13によって検出して試料Aの画像Gを取得する撮像部4と、試料Aに対する撮像部4の焦点の位置を調整するフォーカス調整機構5と、撮像部4をラインセンサ13の長手方向に直交する走査方向に移動させる走査機構6とを備えている。照明部3、撮像部4、フォーカス調整機構5、走査機構6およびラインセンサ13はステージ2によって上面を閉塞された筐体101内に密封状態に収容されている。
ステージ2は、水平に配置された平板状の載置台2aを備え、載置台2a上に容器1が載置される。載置台2aは、照明光を透過させるように光学的に透明な材質、例えばガラスからなる。
図9Aおよび図9Bのライン光源8において、光源本体81は、Y方向に一列に配列したLEDからなるLED列81aと、LED列81aから発せられた光を拡散する拡散板81bとを備えている。照明マスク82は、拡散板81bの射出側の面上に設けられている。
各対物光学系11は、図11に示されるように、物体側(試料A側)から順に、第1レンズ群G1、開口絞りAS、および第2レンズ群G2を備えている。複数の対物光学系11は、図12に示されるように、光軸をZ方向に平行に延ばしてY方向に配列され、同一面上に光学像を結ぶ。したがって、像面には、Y方向に一列に並ぶ複数の光学像Iが形成される(図14参照。)。開口絞りASも、図13に示されるように、Y方向に一列に配列する。
第1の条件は、各対物光学系11において、図11に示されるように、入射瞳位置が最も試料A側に位置する第1レンズ群G1よりも像側に位置することである。これは、開口絞りASを第1レンズ群G1の像側焦点よりも物体側に配置することによって実現している。第1の条件を満たすことにより、焦点面から第1レンズ群G1に近付くにつれて軸外主光線が対物光学系11の光軸に近付くので、走査方向に垂直な方向(Y方向)の実視野Fが第1レンズ群G1の直径φよりも大きくなる。したがって、隣接する2つの対物光学系11の視野がY方向に互いに重なり合い、視野の欠けがない試料Aの光学像が像面に形成される。
入射瞳の位置(第1レンズ群G1の最も物体側の面から入射瞳までの距離)20.1mm
投影横倍率 −0.756倍
実視野F 2.66mm
第1レンズ群G1のレンズ直径φ 2.1mm
第1レンズ群G1のY方向のレンズ間隔d 2.3mm
視野の重なり幅D 0.36mm(=2.66/2−(2.3−2.66/2))
θmin > 0.5NA (1)
θmax < 1.5NA (2)
θminは、対物光学系11の光軸に対する照明光の入射角度の最小値(最も光軸側に位置する光線の入射角度)、θmaxは、対物光学系11の光軸に対する照明光の入射角度の最大値(光軸に対して最も径方向外側に位置する光線の入射角度)、NAは対物光学系11の開口数である。
L > (θmax−θmin)Fl (3)
Δ=NA/Fl (4)
プリズムの偏向角が45°でない場合には、偏向角の45°からのずれ量に応じてΔが補正される。具体的には、偏向角が45°よりも大きい場合には、Δをより大きくし、偏向角が45°よりも小さい場合には、Δをより小さくする。
なお、走査機構6は、撮像部4および照明光学系7ではなく、ステージ2をX方向に移動させる方式で構成されていてもよく、撮像部4および照明光学系7と、ステージ2との両方をX方向に移動可能に構成されていてもよい。
ライン光源8からX方向に発せられたライン状の照明光は、シリンドリカルレンズ9によって平行光束に変換され、プリズム10によって上方に偏向され、光軸に対して斜め上方に射出される。照明光は、載置台2aおよび容器1の底板1bを透過し、上板1aにおいて斜め下方に向けて反射され、試料A、底板1bおよび載置台2aを透過し、複数の対物光学系11によって集光される。各対物光学系11の内部を斜めに進む照明光は、開口絞りASにおいて部分的にケラレ、一部のみが開口絞りASを通過することにより、陰影の付いた試料Aの光学像を像面に結ぶ。
すなわち、上板1aの位置が低い容器1を使用する場合、上述した条件式(1)〜(4)を満たすためには、照明部3からの照明光の射出位置を、対物光学系群12の光軸に近付ける必要がある。しかし、対物光学系群12のレンズや枠等が邪魔となり、対物光学系群12の近傍にライン光源8を配置することは難しい。
210 画像記憶部(メモリ)
220 測定領域抽出部(プロセッサ)
230 中心位置算出部(プロセッサ)
240 情報記憶部(記憶部、メモリ)
250 測定領域指定部(プロセッサ)
260 表示部
A 試料(細胞)
G 画像
R 測定領域
X 細胞(測定領域)
Y コロニー(測定領域)
Claims (13)
- 培養中の細胞を経時的に撮影することにより取得された複数の画像について、該複数の画像間において共通し、細胞が存在する複数の領域を複数の測定領域として抽出する測定領域抽出部と、
前記抽出された複数の測定領域のそれぞれの中心位置を算出する中心位置算出部と、
前記抽出された複数の測定領域のそれぞれと、撮影の時間情報および前記算出された中心位置とを対応づけて記憶する記憶部と、
前記記憶されている複数の測定領域のいずれかを指定する測定領域指定部と、
前記指定された測定領域に共通する複数の測定領域を、当該複数の測定領域のそれぞれに対応づけて記憶されている撮影の時間情報を用いて撮影順に切り替えて表示する表示部と、を備え、
前記表示部は、前記指定された測定領域に共通する複数の測定領域を、当該複数の測定領域に対応づけて記憶されている中心位置を一致させて表示する細胞画像処理装置。 - 前記表示部は、前記指定された測定領域に共通する複数の測定領域を、前記撮影の時間情報が早いものから順番に所定時間間隔で切り替えて表示する請求項1に記載の細胞画像処理装置。
- 前記表示部は、前記指定された測定領域に共通する複数の測定領域を、時間軸方向にコマ送り動画で表示する請求項2に記載の細胞画像処理装置。
- 前記表示部は、前記指定された測定領域を含む画像において当該指定された測定領域を表示すると同時に、前記コマ送り動画を表示する請求項3に記載の細胞画像処理装置。
- 前記測定領域抽出部は、細胞またはコロニーからなる複数の領域を前記複数の測定領域として抽出する請求項1から4のいずれか1項に記載の細胞画像処理装置。
- 前記測定領域抽出部は、境界を認識して該境界が閉じているものを細胞またはコロニーと認識し、該認識した細胞またはコロニーの大きさから細胞とコロニーとを区別する請求項5に記載の細胞画像処理装置。
- 前記測定領域抽出部は、前記複数の画像間において近い位置の細胞およびコロニーを同一領域と推定することにより、または、前記複数の画像間でマッチング処理を行うことにより、前記複数の測定領域を抽出する請求項6に記載の細胞画像処理装置。
- 前記測定領域抽出部は、コロニーに関する複数のパラメータに基づいて前記複数の測定領域を抽出する請求項1から4のいずれか1項に記載の細胞画像処理装置。
- 前記測定領域抽出部は、前記複数の測定領域を決定するための選択基準のテーブルに基づいて前記複数の測定領域を抽出する請求項1から4のいずれか1項に記載の細胞画像処理装置。
- 前記測定領域抽出部は、複数のコロニーが合体したコロニー、複数の細胞腫からなるコロニー、およびコロニーを含まない領域を、抽出する複数の測定領域として予め除外する請求項1から9のいずれか1項に記載の細胞画像処理装置。
- 前記中心位置算出部は、前記抽出された複数の測定領域のそれぞれの重心または任意の異なる二方向の中心線の交点によって前記抽出された複数の測定領域のそれぞれの中心位置を算出する請求項1から10のいずれか1項に記載の細胞画像処理装置。
- 表示部と記憶部とを有する細胞画像処理装置における細胞画像処理方法であって、
培養中の細胞を経時的に撮影することにより取得された複数の画像について、該複数の画像間において共通し、細胞が存在する複数の領域を複数の測定領域として抽出するステップと、
前記抽出された複数の測定領域のそれぞれの中心位置を算出するステップと、
前記抽出された複数の測定領域のそれぞれと、撮影の時間情報および前記算出された中心位置とを対応づけて前記記憶部に記憶するステップと、
前記記憶されている複数の測定領域のいずれかを指定するステップと、
前記指定された測定領域に共通する複数の測定領域を、当該複数の測定領域のそれぞれに対応づけて記憶されている撮影の時間情報を用いて撮影順に切り替えて前記表示部に表示する表示ステップと、を含み、
前記表示ステップでは、前記指定された測定領域に共通する複数の測定領域を、当該複数の測定領域に対応づけて記憶されている中心位置を一致させて表示する細胞画像処理方法。 - 表示部と記憶部とを有するコンピュータに、
培養中の細胞を経時的に撮影することにより取得された複数の画像について、該複数の画像間において共通し、細胞が存在する複数の領域を複数の測定領域として抽出する機能と、
前記抽出された複数の測定領域のそれぞれの中心位置を算出する機能と、
前記抽出された複数の測定領域のそれぞれと、撮影の時間情報および前記算出された中心位置とを対応づけて前記記憶部に記憶する機能と、
前記記憶されている複数の測定領域のいずれかを指定する機能と、
前記指定された測定領域に共通する複数の測定領域を、当該複数の測定領域のそれぞれに対応づけて記憶されている撮影の時間情報を用いて撮影順に切り替えて前記表示部に表示する表示機能と、を実現させ、
前記表示機能では、前記指定された測定領域に共通する複数の測定領域を、当該複数の測定領域に対応づけて記憶されている中心位置を一致させて表示するためのプログラム。
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