JP7006832B2 - Cell analyzer - Google Patents

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Description

本発明は細胞解析装置に関する。 The present invention relates to a cell analyzer.

再生医療分野では、近年、iPS細胞やES細胞等の多能性幹細胞を用いた研究が盛んに行われている。こうした多能性幹細胞を利用した再生医療の研究・開発においては、多能性を維持した状態の未分化の細胞を大量に培養する必要がある。そのため、適切な培養環境の選択と環境の安定的な制御が必要であるとともに、培養中の細胞の状態を高い頻度で確認する必要がある。 In the field of regenerative medicine, research using pluripotent stem cells such as iPS cells and ES cells has been actively conducted in recent years. In research and development of regenerative medicine using such pluripotent stem cells, it is necessary to culture a large amount of undifferentiated cells in a state where pluripotency is maintained. Therefore, it is necessary to select an appropriate culture environment and stably control the environment, and it is also necessary to confirm the state of cells during culture at a high frequency.

従来、再生医療用細胞培養の現場では専ら、培養中の細胞の形態的観察を行うために位相差顕微鏡が使用されていた。位相差顕微鏡を用いるのは、一般に細胞は透明であって通常の光学顕微鏡では良好な観察が難しいためである。 Conventionally, in the field of cell culture for regenerative medicine, a phase-contrast microscope has been used exclusively for morphological observation of cells in culture. A phase-contrast microscope is used because cells are generally transparent and difficult to observe well with a normal optical microscope.

これに対し、近年、ホログラフィ技術を用いて細胞の観察画像を取得する装置が実用化されている。この装置は、特許文献1、2等に開示されているように、デジタルホログラフィック顕微鏡で得られたホログラムデータに対し位相回復や画像再構成等のデータ処理を行うことで、細胞が鮮明に観察し易い位相像(インライン型ホログラフィック顕微鏡(In-line Holographic Microscopy:IHM)を用いていることから、以下「IHM位相像」という)を作成するものである。位相差顕微鏡で得られる位相差顕微画像と同様に、このIHM位相像でも透明である細胞を比較的明瞭に観察することができる。 On the other hand, in recent years, a device for acquiring an observation image of a cell using a holographic technique has been put into practical use. As disclosed in Patent Documents 1, 2, etc., this device clearly observes cells by performing data processing such as phase recovery and image reconstruction on hologram data obtained by a digital holographic microscope. An easy-to-use phase image (hereinafter referred to as "IHM phase image" because an in-line Holographic Microscopy (IHM) is used) is created. Similar to the phase-contrast microscope image obtained with a phase-contrast microscope, transparent cells can be observed relatively clearly in this IHM phase image.

国際特許公開第2018/158947号International Patent Publication No. 2018/158947 国際特許公開第2018/158810号International Patent Publication No. 2018/158810 国際特許公開第2016/162945号International Patent Publication No. 2016/162945 特開2016-189701号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-189701

再生医療用細胞を培養する際に、培養容器中に存在する細胞の数や培養容器内の培地上で細胞が占める面積(以下「細胞面積」という場合がある)を把握するのは非常に重要である。何故なら、細胞数や細胞面積は培養条件が適切であるか否かを判断したり培養の継代のタイミングを判断したりするのに重要な指標であるからである。なお、細胞が塊状になって細胞コロニー(以下、単に「コロニー」という)を形成する場合には、個々の細胞を分離して個数を計数するのは困難であるため、細胞面積が指標として用いられることが多い。 When culturing cells for regenerative medicine, it is very important to understand the number of cells existing in the culture vessel and the area occupied by the cells on the medium in the culture vessel (hereinafter sometimes referred to as "cell area"). Is. This is because the number of cells and the cell area are important indicators for determining whether or not the culture conditions are appropriate and for determining the timing of subculture passage. When cells form a mass and form a cell colony (hereinafter, simply referred to as "colony"), it is difficult to separate individual cells and count the number of cells, so the cell area is used as an index. Is often done.

細胞培養では、培養容器として、培養プレートに形成された1又は複数のウェル、ディシュ(シャーレ)、フラスコ等、様々な形態のものが使用される。こうした培養容器中に存在する細胞の数を求める技術として、特許文献3に記載の方法が従来知られている。この従来の方法では、細胞が培養されている培養容器内の所定の視野範囲に亘る位相差画像を取得し、その画像内で細胞を認識してその数を計数する。位相差顕微鏡により取得可能である視野範囲に亘る位相差画像は培養容器全体のごく一部分であるうえに、位相差顕微鏡では視野範囲を移動する毎に焦点合わせを行う必要があるため、視野範囲を移動しながら位相差画像を繰り返して取得しようとする手間と時間が非常に掛かる。そこで、培養容器全体の有効面積と視野範囲の面積との比率を、上述したように実測で求めた細胞の計数値に乗じることで、培養容器全体の細胞数を推定する。 In cell culture, various forms such as one or more wells, dishes (Petri dishes), flasks, etc. formed on a culture plate are used as the culture container. As a technique for determining the number of cells existing in such a culture vessel, the method described in Patent Document 3 is conventionally known. In this conventional method, a phase difference image over a predetermined visual field range in a culture vessel in which cells are cultured is acquired, cells are recognized in the image, and the number is counted. The phase-contrast image over the field of view that can be obtained by the phase-contrast microscope is a small part of the entire culture vessel, and the phase-contrast microscope requires focusing every time the field of view is moved. It takes a lot of time and effort to repeatedly acquire a phase-contrast image while moving. Therefore, the number of cells in the entire culture vessel is estimated by multiplying the ratio of the effective area of the entire culture vessel to the area of the visual field range by the count value of the cells obtained by actual measurement as described above.

しかしながら、上記従来技術では、培養容器内で細胞が略均一な密度で存在していないと、培養容器全体における細胞数の精度が低くなる。実際の細胞培養では、例えば、上面視で円形状であるウェルの周縁部に近い部分と中央部とで細胞の密度が大きく異なることがしばしばあり、そうした状況では細胞数の精度はかなり低下することになる。また、細胞面積を算出するために上記技術を採用したとしても、同様の問題が生じる。 However, in the above-mentioned prior art, if the cells do not exist in the culture vessel at a substantially uniform density, the accuracy of the number of cells in the entire culture vessel becomes low. In actual cell cultures, for example, the density of cells often differs significantly between the area near the periphery and the center of the well, which is circular in top view, and in such a situation, the accuracy of the cell number is significantly reduced. become. Further, even if the above technique is adopted for calculating the cell area, the same problem arises.

また、細胞培養においては、細胞数や細胞面積のほかに、細胞やコロニーについて、長軸方向の長さ、短軸方向の長さ、真円率、周縁長などの、その形状に関連する特徴量や、位相差、光路長、或いは微分値などの画像上の特徴量を求めたい場合もあるが、こうした種々の特徴量の平均値や分散値などの統計結果についても、培養容器全体における精度の高い結果を得ることが難しいという問題がある。 In cell culture, in addition to the number of cells and cell area, features related to the shape of cells and colonies, such as length in the major axis direction, length in the minor axis direction, roundness, and peripheral length. In some cases, it is desired to obtain image features such as quantity, phase difference, optical path length, or differential value, but statistical results such as the average value and dispersion value of these various features are also accurate in the entire culture vessel. There is a problem that it is difficult to obtain high results.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、1若しくは複数の培養容器全体に亘る、又はその複数の培養容器それぞれにおける特定の領域に存在する細胞やコロニーが占める面積についての情報を高い精度で算出するとともに、その情報を、ユーザーが細胞の状態を簡便に評価可能であるように提示することができる細胞解析装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and its main purpose is to occupy cells or colonies existing in a specific region in one or a plurality of culture vessels, or in each of the plurality of culture vessels. It is an object of the present invention to provide a cell analysis apparatus capable of calculating information on an area with high accuracy and presenting the information so that a user can easily evaluate the state of cells.

本発明の第1の態様は、1又は複数の培養容器中の細胞を解析するための細胞解析装置であって、
1又は複数の培養容器を含む所定の撮影対象領域に亘る、細胞の観察画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により得られた観察画像全体又は該画像中の所定の解析対象領域から、細胞が存在する又は特徴的な細胞が存在する細胞領域を抽出する特定領域抽出部と、
前記観察画像全体又は前記解析対象領域について、前記特定領域抽出部により抽出された細胞領域の大きさ及び/又は形状に関する指標値を算出する指標値算出部と、
互いに異なる複数の時点において、同一の1又は複数の培養容器中の細胞に対し、前記画像取得部、前記特定領域抽出部、及び前記指標値算出部によりそれぞれ算出された前記指標値を用い、該指標値の時間的な変化を示すグラフを作成し、該グラフを表示部に表示させる表示処理部と、
互いに異なる複数の時点において、同一の1又は複数の培養容器中の細胞に対して実施される、前記画像取得部、前記特定領域抽出部、及び前記指標値算出部の一連の処理によってその時点毎に算出された前記指標値を用い、該指標値をプロット点とする指標値の時間的な変化を示すグラフを作成し、該グラフを表示部に表示させるとともに、該グラフ上でプロット点を指示するユーザーによる操作を受けて、指示されたプロット点に対応する細胞の観察画像を前記表示部に表示させ、且つ、その表示された細胞の観察画像に前記細胞領域の抽出結果を示す画像を重畳するか否かをユーザーが選択するための操作子を前記グラフの表示画面内に配置して表示する表示処理部と、
を備えるものである。
The first aspect of the present invention is a cell analysis device for analyzing cells in one or more culture vessels.
An image acquisition unit that acquires an observation image of cells over a predetermined imaging target area including one or a plurality of culture containers, and an image acquisition unit.
A specific region extraction unit that extracts a cell region in which cells are present or characteristic cells are present from the entire observation image obtained by the image acquisition unit or a predetermined analysis target region in the image, and a specific region extraction unit.
An index value calculation unit that calculates an index value relating to the size and / or shape of the cell region extracted by the specific region extraction unit for the entire observation image or the analysis target region.
The index values calculated by the image acquisition unit, the specific region extraction unit, and the index value calculation unit were used for cells in the same culture vessel at a plurality of different time points. A display processing unit that creates a graph showing changes in index values over time and displays the graph on the display unit.
A series of processes of the image acquisition unit, the specific region extraction unit, and the index value calculation unit performed on cells in the same one or a plurality of culture vessels at a plurality of different time points, at that time point . Using the index value calculated for each, a graph showing the temporal change of the index value using the index value as a plot point is created, the graph is displayed on the display unit , and the plot points are displayed on the graph. In response to the operation by the instructing user, the observation image of the cell corresponding to the instructed plot point is displayed on the display unit, and the displayed cell observation image is displayed with an image showing the extraction result of the cell region. A display processing unit that arranges and displays an operator for selecting whether or not to superimpose in the display screen of the graph, and a display processing unit.
It is equipped with.

上記第1の態様の細胞解析装置において解析対象である細胞の種類は特に限定されないが、典型的にはヒトiPS細胞、ES細胞などの多能性幹細胞である。その場合、特徴的な細胞とは、未分化細胞、未分化逸脱細胞などを含むものとすることができる。 The type of cell to be analyzed in the cell analyzer of the first aspect is not particularly limited, but is typically a pluripotent stem cell such as a human iPS cell or an ES cell. In that case, the characteristic cells can include undifferentiated cells, undifferentiated deviant cells, and the like.

本発明の第1の態様の細胞解析装置では、特定領域抽出部は、画像取得部によって取得された、1若しくは複数の培養容器を含む所定の撮影対象領域に亘る画像の全体、又はその画像中の1若しくは複数の解析対象領域全体に対し、例えば細胞が存在する細胞領域を抽出する。そして、指標値算出部は例えば、抽出された細胞領域の大きさに関する指標値として、細胞領域の面積の総和や、複数の培養容器それぞれにおける細胞領域の面積の平均などを算出する。したがって、本発明の第1の態様によれば、培養容器内で細胞の分布密度が不均一であっても、その不均一性の影響を受けず、高い精度で以て細胞面積などの情報を算出することができる。 In the cell analysis apparatus of the first aspect of the present invention, the specific region extraction unit is the entire image acquired by the image acquisition unit over a predetermined imaging target region including one or a plurality of culture containers, or in the image thereof. For the entire analysis target region of one or a plurality of cells, for example, a cell region in which cells are present is extracted. Then, the index value calculation unit calculates, for example, as an index value regarding the size of the extracted cell region, the total area of the cell region, the average of the area of the cell region in each of the plurality of culture vessels, and the like. Therefore, according to the first aspect of the present invention, even if the distribution density of cells in the culture vessel is non-uniform, it is not affected by the non-uniformity, and information such as the cell area can be obtained with high accuracy. Can be calculated.

また本発明の第1の態様の細胞解析装置では、表示処理部は例えば、互いに異なる複数の時点における1又は複数の培養容器中の細胞についてそれぞれ算出された細胞面積などを用い、その細胞面積の時間的な変化を示すグラフを作成しこれを表示部に表示する。したがって、本発明の第1の態様によれば、ユーザーがこうして表示される情報から、細胞培養における培養条件の的確性や培養の継代のタイミングなどを容易に且つ的確に判断することができる。それによって、細胞培養の作業を効率良く行うことができるとともに、作業ミスを軽減することができる。 Further, in the cell analysis apparatus of the first aspect of the present invention, the display processing unit uses, for example, the cell area calculated for each of the cells in one or a plurality of culture vessels at a plurality of different time points, and the cell area thereof is used. Create a graph showing changes over time and display it on the display. Therefore, according to the first aspect of the present invention, the user can easily and accurately determine the accuracy of the culture conditions in the cell culture, the timing of the passage of the culture, and the like from the information displayed in this way. As a result, the cell culture work can be efficiently performed and work mistakes can be reduced.

本発明の一実施形態である細胞解析装置の概略ブロック構成図。The schematic block block diagram of the cell analysis apparatus which is one Embodiment of this invention. 本実施形態の細胞解析装置を利用した細胞状態の評価作業における作業手順及び処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the work procedure and process flow in the cell state evaluation work using the cell analysis apparatus of this embodiment. 本実施形態の細胞解析装置における撮影動作及び画像再構成処理を説明するための概念図。The conceptual diagram for demonstrating the photographing operation and the image reconstruction processing in the cell analysis apparatus of this embodiment. 本実施形態の細胞解析装置において、培養に使用する培養容器の情報の表示例を示す図。The figure which shows the display example of the information of the culture container used for culture in the cell analysis apparatus of this embodiment. 本実施形態の細胞解析装置において、撮影対象領域を限定した場合に撮影される撮像単位の一例を示す図。The figure which shows an example of the image pickup unit which takes a picture when the area to be photographed is limited in the cell analysis apparatus of this embodiment. 本実施形態の細胞解析装置における識別器選択画面の一例を示す図。The figure which shows an example of the classifier selection screen in the cell analysis apparatus of this embodiment. ウェル内を撮影対象領域として指定した場合の、細胞領域の抽出結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the extraction result of the cell area when the inside of a well is designated as the area to be photographed. 識別器による細胞領域の抽出結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the extraction result of the cell area by a classifier. 識別器による、未分化細胞領域及び未分化逸脱細胞領域の抽出結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the extraction result of the undifferentiated cell region and the undifferentiated deviant cell region by the classifier. 細胞面積の時間的変化のグラフを含む表示画面の一例を示す図。The figure which shows an example of the display screen which contains the graph of the time change of a cell area. 識別器による領域識別結果と細胞観察画像とを重ね合わせたときの表示画像の一例を示す図。The figure which shows an example of the display image when the area identification result by a classifier and the cell observation image are superposed.

本発明に係る細胞解析装置の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。 An embodiment of the cell analysis apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

[装置の全体構成]
図1は、本実施形態の細胞解析装置の概略ブロック構成図である。
この細胞解析装置は、顕微観察部1と、制御・処理部2と、ユーザーインターフェイスである入力部3及び表示部4と、を含む。
ここでは、顕微観察部1はインライン型ホログラフィック顕微鏡であり、レーザダイオードなどを含む光源部10とイメージセンサ11とを有し、光源部10とイメージセンサ11との間に、細胞(又はコロニー)13が培養される培養プレート12或いはそれ以外の培養容器が配置される。
[Overall configuration of equipment]
FIG. 1 is a schematic block configuration diagram of the cell analysis device of the present embodiment.
This cell analysis device includes a microscopic observation unit 1, a control / processing unit 2, an input unit 3 and a display unit 4 which are user interfaces.
Here, the microscopic observation unit 1 is an in-line holographic microscope, has a light source unit 10 including a laser diode and the like, and an image sensor 11, and a cell (or colony) is provided between the light source unit 10 and the image sensor 11. A culture plate 12 or another culture container in which the 13 is cultured is arranged.

制御・処理部2は、顕微観察部1の動作を制御するとともに顕微観察部1で取得されたデータを処理するものであって、撮影制御部20と、ホログラムデータ記憶部21と、位相情報算出部22と、画像再構成部23と、再構成画像データ記憶部24と、特定領域抽出部25と、指標値計算部26と、計算結果記憶部27と、表示処理部28と、測定・解析条件設定部29と、を機能ブロックとして備える。 The control / processing unit 2 controls the operation of the microscopic observation unit 1 and processes the data acquired by the microscopic observation unit 1. The imaging control unit 20, the hologram data storage unit 21, and the phase information calculation. Unit 22, image reconstruction unit 23, reconstruction image data storage unit 24, specific area extraction unit 25, index value calculation unit 26, calculation result storage unit 27, display processing unit 28, and measurement / analysis. A condition setting unit 29 and a condition setting unit 29 are provided as functional blocks.

通常、制御・処理部2の実体は、所定のソフトウェア(コンピュータプログラム)がインストールされたパーソナルコンピュータやより性能の高いワークステーション、或いは、そうしたコンピュータと通信回線を介して接続された高性能なコンピュータを含むコンピュータシステムである。即ち、制御・処理部2に含まれる各ブロックの機能は、コンピュータ単体又は複数のコンピュータを含むコンピュータシステムに搭載されているソフトウェアを実行することで実施される、該コンピュータ又はコンピュータシステムに記憶されている各種データを用いた処理、によって具現化されるものである。もちろん、そうした機能の一部を専用のハードウェア回路で実現することも可能である。 Normally, the entity of the control / processing unit 2 is a personal computer or a higher-performance workstation in which predetermined software (computer program) is installed, or a high-performance computer connected to such a computer via a communication line. Including computer system. That is, the function of each block included in the control / processing unit 2 is stored in the computer or computer system, which is executed by executing software installed in a computer system including a single computer or a plurality of computers. It is embodied by processing using various types of data. Of course, it is also possible to realize some of these functions with a dedicated hardware circuit.

[本装置による観察・解析対象の細胞]
本実施形態の細胞解析装置による観察・解析対象である細胞は、培養容器内で培養されている細胞であればその種類を問わないが、典型的には、iPS細胞、ES細胞などの多能性幹細胞である。培養容器は、多数のウェルが形成された培養プレート、ディッシュ、フラスコなどである。これら培養容器の大きさや形状は、種類によって或いはメーカーによって様々であり、例えば、1枚の培養プレートに設けられているウェルの数だけみても、6、12、24、48、96、384など、多くの種類がある。なお、1枚の培養プレートに形成されている複数のウェルではそれぞれ異なる株の細胞を独立に培養することが可能であるから、各ウェルがそれぞれ個別の培養容器であると捉えることができる。したがって、例えば6個のウェルが形成されている培養プレートは、6個の培養容器が連結されて一体になったものであるとみなせる。
[Cells to be observed and analyzed by this device]
The cells to be observed and analyzed by the cell analyzer of the present embodiment may be of any type as long as they are cells cultured in the culture vessel, but are typically pluripotent such as iPS cells and ES cells. It is a sex stem cell. The culture vessel is a culture plate, dish, flask or the like in which a large number of wells are formed. The size and shape of these culture vessels vary depending on the type or manufacturer. For example, the number of wells provided on one culture plate is 6, 12, 24, 48, 96, 384, and the like. There are many types. Since cells of different strains can be independently cultured in the plurality of wells formed on one culture plate, each well can be regarded as an individual culture container. Therefore, for example, a culture plate in which 6 wells are formed can be regarded as one in which 6 culture containers are connected and integrated.

[本装置における細胞解析の処理動作]
以下、一例として、解析対象がヒトiPS細胞であり、1枚の培養プレート12に形成されている6個のウェル中でそれぞれ細胞を培養する場合について、本実施形態の細胞解析装置における解析動作を説明する。
図2は、本実施例の細胞解析装置を用いた細胞の解析作業における作業手順及び処理の流れを示すフローチャートである。
[Processing operation of cell analysis in this device]
Hereinafter, as an example, in the case where the analysis target is a human iPS cell and the cells are cultured in each of the six wells formed on one culture plate 12, the analysis operation in the cell analysis apparatus of the present embodiment is performed. explain.
FIG. 2 is a flowchart showing a work procedure and a flow of processing in a cell analysis work using the cell analysis device of this embodiment.

<ホログラムデータの収集>
図3は、顕微観察部1における撮影動作、及び制御・処理部2で実施される画像再構成処理を説明するための概念図である。
図3(a)は培養プレート12の一例の略上面図である。この培養プレート12には上面視円形状である6個のウェル12aが形成されており、その各ウェル12a内に収容された培地上で細胞が培養される。ここでは、図3(a)に示した1枚の培養プレート12全体、つまりは6個のウェル12aを含む矩形状の範囲全体が顕微観察部1による撮影可能領域である。
<Collection of hologram data>
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining an imaging operation in the microscopic observation unit 1 and an image reconstruction process performed in the control / processing unit 2.
FIG. 3A is a schematic top view of an example of the culture plate 12. Six wells 12a having a circular shape in the top view are formed on the culture plate 12, and cells are cultured on the medium contained in each well 12a. Here, the entire culture plate 12 shown in FIG. 3A, that is, the entire rectangular area including the six wells 12a is the area that can be photographed by the microscopic observation unit 1.

顕微観察部1は光源部10及びイメージセンサ11の組を4組備えており、各組の光源部10及びイメージセンサ11はそれぞれ、図3(a)に示すように培養プレート12全体を4等分した四つの4分割範囲81のホログラムデータの収集を担う。つまり、4組の光源部10及びイメージセンサ11が、培養プレート12全体(つまりは撮影可能領域全体)に亘るホログラムデータの収集を分担する。 The microscopic observation unit 1 includes four sets of a light source unit 10 and an image sensor 11, and each of the light source unit 10 and the image sensor 11 of each set includes the entire culture plate 12 as 4 mag as shown in FIG. 3A. It is responsible for collecting hologram data of the four divided four-division ranges 81. That is, the four sets of the light source unit 10 and the image sensor 11 share the collection of hologram data over the entire culture plate 12 (that is, the entire imageable area).

一組の光源部10及びイメージセンサ11が1回に撮影可能である範囲は、図3(b)に示すように、4分割範囲81の中の、1個のウェル12aを含む略正方形状の範囲82をX軸方向に10等分、Y軸方向に12等分して得られる一つの撮像単位83に相当する範囲である。一つの4分割範囲81は、15×12=180個の撮像単位83を含む。 As shown in FIG. 3B, the range in which the set of the light source unit 10 and the image sensor 11 can be photographed at one time is a substantially square shape including one well 12a in the four division range 81. It is a range corresponding to one imaging unit 83 obtained by dividing the range 82 into 10 equal parts in the X-axis direction and 12 equal parts in the Y-axis direction. One 4-division range 81 includes 15 × 12 = 180 imaging units 83.

四つの光源部10と四つのイメージセンサ11とはそれぞれ光源部10及びイメージセンサ11を含むX-Y面内で、4分割範囲81と同じ大きさである矩形の四つの頂点付近にそれぞれ配置されおり、培養プレート12上の異なる四つの撮像単位83についてのホログラムの取得を同時に行う。そして、後述すように光源部10及びイメージセンサ11をX-Y面内で所定距離だけステップ状に移動させることで、各組の光源部10及びイメージセンサ11が180個の各撮像単位83に相当する範囲のホログラムデータを順番に取得する。従来の一般的な位相差顕微鏡では、撮影(画像の取得)の際に焦点合わせを行う必要があったが、ホログラフィック顕微鏡では後述するようにデータ処理の過程で焦点が合った画像を再構成することが可能である。そのため、撮影時には焦点合わせを行う必要がないという特徴を有している。 The four light source units 10 and the four image sensors 11 are arranged in the XY plane including the light source unit 10 and the image sensor 11, respectively, near the four vertices of a rectangle having the same size as the four division range 81. At the same time, holograms are acquired for four different imaging units 83 on the culture plate 12. Then, as will be described later, by moving the light source unit 10 and the image sensor 11 in steps by a predetermined distance in the XY plane, the light source unit 10 and the image sensor 11 of each set are combined into 180 image pickup units 83. Hologram data in the corresponding range are acquired in order. In the conventional general phase-contrast microscope, it was necessary to focus at the time of shooting (image acquisition), but in the holographic microscope, the focused image is reconstructed in the process of data processing as described later. It is possible to do. Therefore, it has a feature that it is not necessary to focus at the time of shooting.

上述したように培養容器の大きさや形状は非常に多様であるし、培養容器の容器内部であっても必ずしもその全てが細胞を培養する領域であるとは限らない。細胞観察画像を取得する際には、細胞を培養する領域でない領域についての画像を取得しても意味がないし、測定時間の無駄である。一方、細胞観察画像を取得したあと、実際にユーザーが解析したい(例えば細胞面積を知りたい)領域は細胞が存在する領域全てであるとは限らず、そのうちの一部分のみである場合もある。そこで、本実施形態の細胞解析装置では、次のようにして実際に撮影を行う撮影対象領域や実際に解析を行う解析対象領域を限定できるようにしている。 As described above, the sizes and shapes of the culture vessels are very diverse, and even inside the culture vessel, not all of them are regions for culturing cells. When acquiring a cell observation image, it is meaningless to acquire an image of a region other than the region where cells are cultured, which is a waste of measurement time. On the other hand, after acquiring the cell observation image, the region that the user actually wants to analyze (for example, to know the cell area) is not not all the region where the cell exists, but may be only a part of the region. Therefore, in the cell analysis apparatus of the present embodiment, it is possible to limit the imaging target area for actual imaging and the analysis target region for actual analysis as follows.

即ち、測定(撮影)の実行前においてユーザーが測定日時などの情報を入力部3から入力する際に、ユーザーは使用する培養容器のメーカーや型番などの培養容器に関する情報、及び、撮影対象領域を決めるためのスキャン条件や解析対象領域を決めるための解析条件などを入力部3から入力する。そのうえで、観察及び解析対象である細胞13を培養中である培養プレート12を顕微観察部1の所定位置にセットし、測定実行を指示する(ステップS1)。 That is, when the user inputs information such as the measurement date and time from the input unit 3 before executing the measurement (shooting), the user inputs the information about the culture container such as the manufacturer and model number of the culture container to be used, and the area to be photographed. The scan conditions for determining the scan conditions and the analysis conditions for determining the analysis target area are input from the input unit 3. Then, the culture plate 12 in which the cells 13 to be observed and analyzed are being cultured is set at a predetermined position of the microscopic observation unit 1, and the measurement execution is instructed (step S1).

ユーザーにより指定された培養容器に関する情報やスキャン条件などは、図4に示すような測定対象情報表示画面100で確認することができる。図4において、「メーカー型番」101はユーザーにより入力された培養プレートのメーカーと型番を示す情報であり、「プレート形状」102は1枚の培養プレート全体の形状を示す情報、「ウェル形状」103は1個のウェルの形状を示す情報であり、これらはメーカー型番等により一義的に決まる。「プレート基準点」104は培養プレートの設置位置に関する情報、「ウェル位置」105は6個のウェルそれぞれの中心位置座標を示す情報であり、顕微観察部1に付設されているカメラにより撮影された光学画像から算出される。「スキャン条件」106は撮影対象から除外する範囲を示す情報、「解析条件」107は後述する細胞領域の抽出等の解析対象から除外する範囲を示す情報であり、これらは必要に応じてユーザーにより入力設定される。 Information about the culture vessel and scanning conditions specified by the user can be confirmed on the measurement target information display screen 100 as shown in FIG. In FIG. 4, "manufacturer model number" 101 is information indicating the manufacturer and model number of the culture plate input by the user, and "plate shape" 102 is information indicating the shape of the entire culture plate, "well shape" 103. Is information indicating the shape of one well, and these are uniquely determined by the manufacturer's model number and the like. The "plate reference point" 104 is information regarding the installation position of the culture plate, and the "well position" 105 is information indicating the center position coordinates of each of the six wells, which was taken by the camera attached to the microscopic observation unit 1. Calculated from optical images. The "scan condition" 106 is information indicating the range to be excluded from the imaging target, and the "analysis condition" 107 is information indicating the range to be excluded from the analysis target such as extraction of the cell region described later. Input is set.

撮影制御部20は、様々な培養容器について形状や大きさを含む情報が予め登録された容器情報記憶部を有している。撮影制御部20は入力部3から設定された培養容器に関する情報(メーカー型番)を容器情報記憶部に照合し、図4中に表示されているプレート形状やウェル形状などの情報を読み出す。さらに、装着された培養プレート12を光学的に撮影した画像に基づいて、プレート基準点やウェルの位置座標などを特定する。そして、入力された情報と光学画像に基づいて取得した位置情報とから、撮影可能領域の中で細胞の培養が可能な領域を算出し、その算出結果に応じて撮影対象領域を決定する(ステップS2)。撮影対象領域の詳細については後述する。 The imaging control unit 20 has a container information storage unit in which information including the shape and size of various culture containers is registered in advance. The imaging control unit 20 collates the information (manufacturer model number) about the culture container set from the input unit 3 with the container information storage unit, and reads out information such as the plate shape and the well shape displayed in FIG. Further, the plate reference point, the position coordinates of the well, and the like are specified based on the image obtained by optically taking the mounted culture plate 12. Then, from the input information and the position information acquired based on the optical image, the region in which the cells can be cultured is calculated in the imageable region, and the imaging target region is determined according to the calculation result (step). S2). The details of the shooting target area will be described later.

撮影対象領域が決まると、撮影制御部20は、顕微観察部1の各部を制御して撮影を実行してホログラムデータを収集する(ステップS3)。
即ち、一つの光源部10は、10°程度の微小角度の広がりを持つコヒーレント光を培養プレート12の所定の領域(一つの撮像単位83)に照射する。培養プレート12及び細胞13を透過したコヒーレント光(物体光15)は、培養プレート12上で細胞13に近接する領域を透過した光(参照光14)と干渉しつつイメージセンサ11に到達する。物体光15は細胞13を透過する際に位相が変化した光であり、他方、参照光14は細胞13を透過しないので該細胞13に起因する位相変化を受けない光である。したがって、イメージセンサ11の検出面(像面)上には、細胞13により位相が変化した物体光15と位相が変化していない参照光14との干渉像、つまりホログラムがそれぞれ形成され、このホログラムに対応する2次元的な光強度分布データ(ホログラムデータ)がイメージセンサ11から出力される。
When the imaging target area is determined, the imaging control unit 20 controls each unit of the microscopic observation unit 1 to perform imaging and collect hologram data (step S3).
That is, one light source unit 10 irradiates a predetermined region (one imaging unit 83) of the culture plate 12 with coherent light having a spread of a minute angle of about 10 °. The coherent light (object light 15) transmitted through the culture plate 12 and the cell 13 reaches the image sensor 11 while interfering with the light (reference light 14) transmitted through the region close to the cell 13 on the culture plate 12. The object light 15 is light whose phase has changed when it passes through the cell 13, while the reference light 14 is light that does not pass through the cell 13 and therefore does not undergo the phase change caused by the cell 13. Therefore, on the detection surface (image surface) of the image sensor 11, an interference image of the object light 15 whose phase has been changed by the cell 13 and the reference light 14 whose phase has not changed, that is, a hologram is formed, and this hologram is formed. The two-dimensional light intensity distribution data (hologram data) corresponding to the above is output from the image sensor 11.

上述したように、四つの光源部10からは略同時に培養プレート12に向けてコヒーレント光が出射され、四つのイメージセンサ11では培養プレート12上の異なる撮像単位83に対応する領域のホログラムデータが取得される。一つの測定位置での測定が終了する毎に、光源部10及びイメージセンサ11は図示しない移動部により、X-Y面内で一つの撮像単位83に相当する距離だけX軸方向及びY軸方向にステップ状に順次移動される。これによって、4分割範囲81に含まれる180個又はそれ以下の数の撮像単位83での測定が実施され、四組の光源部10及びイメージセンサ11全体で培養プレート12全体又は特定の撮影対象領域の測定が実行されることになる。上述したようにホログラフィック顕微鏡では撮影時に焦点合わせを行う必要がないため、一つの測定位置での撮影(測定)に要する時間は短くて済む。それにより、撮影対象領域が広くても比較的短い時間で撮影を終了することができる。上述のように顕微観察部1の四つのイメージセンサ11で得られたホログラムデータは、測定日時等の属性情報とともに、制御・処理部2に送られホログラムデータ記憶部21に格納される。 As described above, coherent light is emitted from the four light source units 10 toward the culture plate 12 almost simultaneously, and the four image sensors 11 acquire hologram data of regions corresponding to different imaging units 83 on the culture plate 12. Will be done. Each time the measurement at one measurement position is completed, the light source unit 10 and the image sensor 11 are moved in the X-Y axis direction and the Y-axis direction by a distance corresponding to one image pickup unit 83 in the XY plane due to a moving unit (not shown). It is moved sequentially in steps. As a result, measurements are performed with 180 or less imaging units 83 included in the 4-division range 81, and the entire culture plate 12 or a specific imaging target area is used for the entire four sets of light source units 10 and the image sensor 11. Measurement will be performed. As described above, since it is not necessary to perform focusing at the time of imaging with a holographic microscope, the time required for imaging (measurement) at one measurement position can be shortened. As a result, shooting can be completed in a relatively short time even if the shooting target area is wide. As described above, the hologram data obtained by the four image sensors 11 of the microscopic observation unit 1 is sent to the control / processing unit 2 and stored in the hologram data storage unit 21 together with the attribute information such as the measurement date and time.

図3(a)、(b)に示したように、顕微観察部1では6個のウェル12aを含む矩形状の撮影可能領域全体のホログラムデータを取得することが可能であるものの、そのうちの幾つかの撮像単位83は細胞が全く存在しないウェル12aの外側の部分である。こうした撮像単位についてホログラムデータを取得しても該データは無駄である。そこで、ステップS2では、撮影制御部20が、ウェル12aの形状やその位置の情報などに基づく演算によって、各撮像単位83がウェル12aの内側領域を含むか否か(つまりはウェル12aの外側領域のみを含むものであるか否か)を判断する。そして、ウェル12aの内側領域を僅かでも含むと判断した撮像単位83のみを撮影対象領域として決定する。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the microscopic observation unit 1 can acquire hologram data of the entire rectangular imageable area including the six wells 12a, but some of them. The imaging unit 83 is the outer part of the well 12a in which no cells are present. Even if hologram data is acquired for such an imaging unit, the data is useless. Therefore, in step S2, the imaging control unit 20 determines whether or not each imaging unit 83 includes the inner region of the well 12a (that is, the outer region of the well 12a) by the calculation based on the shape of the well 12a and the information of the position thereof. Whether or not it contains only) is judged. Then, only the imaging unit 83 determined to include the inner region of the well 12a is determined as the imaging target region.

図5は、1個のウェル12aを含む10×12個の撮像単位83についての、撮影対象領域とそれ以外の領域との区分けの一例である。この例では、全120個の撮像単位83のうち、斜線で示した48個の撮像単位83Bが撮影対象領域から外れており、残りの72個の撮像単位83Aから撮影対象領域が形成されている。撮影対象領域から外れた撮像単位83Bについては、上述したような撮影動作時にスキップするようにし、ホログラムデータを取得しないようにする。それによって、測定の実行時間を短縮することができるとともに、撮影対象領域についてのホログラムデータのデータ量を減らすことができる。これは、ホログラムデータ記憶部21におけるメモリ容量の節約と顕微観察部1から制御・処理部2へのデータ転送量の削減に有効である。 FIG. 5 is an example of dividing a 10 × 12 imaging unit 83 including one well 12a into an imaging target region and a region other than the imaging target region. In this example, of the total 120 imaging units 83, 48 imaging units 83B shown by diagonal lines are out of the imaging target area, and the remaining 72 imaging units 83A form an imaging target area. .. The image pickup unit 83B outside the shooting target area is skipped during the shooting operation as described above, and hologram data is not acquired. As a result, it is possible to shorten the measurement execution time and reduce the amount of hologram data for the imaging target area. This is effective in saving the memory capacity in the hologram data storage unit 21 and reducing the amount of data transfer from the microscopic observation unit 1 to the control / processing unit 2.

もちろん、撮影時には、有意なホログラムデータを得られない部分も含めて撮影可能領域全体について撮影(測定)を実行してホログラムデータを収集し、後述する解析の際に撮影対象領域から外れた撮像単位については解析対象から除外するようにしてもよい。 Of course, at the time of shooting, the entire holographic area including the part where significant hologram data cannot be obtained is photographed (measured) to collect hologram data, and the imaging unit is out of the imaging target area during the analysis described later. May be excluded from the analysis target.

<IHM位相像の作成>
上述した一連の測定(撮影)が終了すると、位相情報算出部22はホログラムデータ記憶部21からホログラムデータを順次読み出し、光波の伝播計算処理を行うことで2次元的な各位置における位相情報及び振幅情報を復元する。これら情報の空間分布は撮像単位83毎に求まるから、全ての撮像単位83の位相情報及び振幅情報が得られたならば、画像再構成部23は、その位相情報や振幅情報に基づいて、撮影対象領域全体の位相画像つまりはIHM位相像を形成する(ステップS4)。
<Creation of IHM phase image>
When the series of measurements (shooting) described above is completed, the phase information calculation unit 22 sequentially reads hologram data from the hologram data storage unit 21 and performs light wave propagation calculation processing to perform phase information and amplitude at each two-dimensional position. Restore information. Since the spatial distribution of this information is obtained for each imaging unit 83, if the phase information and amplitude information of all the imaging units 83 are obtained, the image reconstruction unit 23 takes a picture based on the phase information and the amplitude information. A phase image of the entire target region, that is, an IHM phase image is formed (step S4).

即ち、画像再構成部23は撮像単位83毎に算出された位相情報の空間分布に基づき各撮像単位83のIHM位相像を再構成する。そして、その狭い範囲のIHM位相像を繋ぎ合わせるタイリング処理(図3(d)参照)を行うことで、撮影対象領域つまりは培養プレート12全体又はそのうちの特定の撮影対象領域についてのIHM位相像を形成する。IHM位相像を構成するデータは再構成画像データ記憶部24に保存される。なお、タイリング処理の際には、撮像単位83の境界でのIHM位相像が滑らか繋がるように適宜の補正処理を行うとよい。 That is, the image reconstruction unit 23 reconstructs the IHM phase image of each imaging unit 83 based on the spatial distribution of the phase information calculated for each imaging unit 83. Then, by performing a tiling process (see FIG. 3D) for connecting the IHM phase images in a narrow range, the IHM phase image for the imaging target region, that is, the entire culture plate 12, or a specific imaging target region thereof. To form. The data constituting the IHM phase image is stored in the reconstructed image data storage unit 24. In the tiling process, it is advisable to perform an appropriate correction process so that the IHM phase images at the boundary of the imaging unit 83 are smoothly connected.

また、通常の処理で得られる再構成画像は取得されたホログラムデータにより原理的に求まる最高解像度のIHM位相像であるが、それだけでなく、その最高解像度のIHM位相像を元に、ビニング処理等により解像度を落とした複数の解像度のIHM位相像を作成する。そして、こうした様々な解像度のIHM位相像を構成するデータを再構成画像データ記憶部24に保存する。これにより、様々な解像度のIHM位相像をあとで選択的に表示する際に、表示処理部28は必要な解像度の再構成画像データを再構成画像データ記憶部24から読み出してきて、表示すべき画像を迅速に形成することができる。 Further, the reconstructed image obtained by normal processing is the highest resolution IHM phase image obtained in principle from the acquired hologram data, but not only that, binning processing or the like is performed based on the highest resolution IHM phase image. Creates IHM phase images with multiple resolutions with reduced resolution. Then, the data constituting the IHM phase image having such various resolutions is stored in the reconstructed image data storage unit 24. As a result, when displaying IHM phase images of various resolutions later selectively, the display processing unit 28 should read the reconstructed image data of the required resolution from the reconstructed image data storage unit 24 and display it. Images can be formed quickly.

また、位相情報算出部22は、ホログラムデータに基づいて、位相情報のほかに、強度情報や、位相情報と強度情報とをマージした擬似位相情報なども併せて算出し、画像再構成部23はこれらに基づく再生像(IHM強度像、IHM擬似位相像)を作成することもできる。これら画像はIHM位相像に代えて使用されることもある。また、ホログラムデータに基づいてIHM位相像等を作成する際には、複数の焦点位置におけるIHM位相像等をそれぞれ作成することができる。これにより、撮影時に焦点合わせを行うことなく、合焦位置におけるIHM位相像を得ることができる。 Further, the phase information calculation unit 22 calculates not only the phase information but also the intensity information and the pseudo phase information obtained by merging the phase information and the intensity information based on the hologram data, and the image reconstruction unit 23 calculates. It is also possible to create a reproduced image (IHM intensity image, IHM pseudo-phase image) based on these. These images may be used in place of the IHM phase image. Further, when creating an IHM phase image or the like based on hologram data, it is possible to create an IHM phase image or the like at a plurality of focal positions. This makes it possible to obtain an IHM phase image at the in-focus position without focusing at the time of shooting.

<細胞領域等の抽出>
次に、特定領域抽出部25は撮影対象領域に対応するIHM位相像から、細胞が存在する細胞領域、特定の細胞が存在する細胞領域、或いは、それ以外の特徴領域を抽出する処理を実行する(ステップS5)。ここでは、多層ニューラルネットワークを用いたディープラーニングなどの機械学習アルゴリズムにより学習された識別器を利用して、より簡単言えば、ディープラーニングによる画像セグメンテーションの技術を用いて、領域抽出を実行する。
<Extraction of cell regions, etc.>
Next, the specific region extraction unit 25 executes a process of extracting a cell region in which cells exist, a cell region in which specific cells exist, or other characteristic regions from the IHM phase image corresponding to the region to be imaged. (Step S5). Here, region extraction is performed using a classifier learned by a machine learning algorithm such as deep learning using a multi-layer neural network, or more simply, using a technique of image segmentation by deep learning.

具体的には、例えば、細胞が存在しない背景領域と細胞が存在する細胞領域とを担当者が判断してそれぞれ二値にラベル付けした多数のIHM位相像を教師データとして用意し、この教師データを多層ニューラルネットワークで学習させることにより識別器(識別モデル)を作成する。この識別器は、IHM位相像を構成するデータを入力として、二値のラベルに応じてセグメンテーションされた画像を識別結果として出力するものである。特定領域抽出部25はこの識別器を有しており、上述したように作成された解析対象のIHM位相像を入力データとして識別器に入力する。そして、識別器の出力として、背景領域と細胞領域にそれぞれ含まれる画素がラベル付けされたセグメンテーション画像を得る。 Specifically, for example, a large number of IHM phase images in which the person in charge determines the background region in which cells do not exist and the cell region in which cells exist and labels them as binary values are prepared as teacher data, and the teacher data. To create a discriminative model (discriminative model) by training with a multi-layer neural network. This classifier takes the data constituting the IHM phase image as an input, and outputs the image segmented according to the binary label as the discrimination result. The specific area extraction unit 25 has this classifier, and inputs the IHM phase image to be analyzed created as described above to the classifier as input data. Then, as the output of the classifier, a segmentation image in which the pixels contained in the background region and the cell region are labeled is obtained.

識別器は1種類のみでもよいが、本実施形態の細胞解析装置では、複数種類の識別器を特定領域抽出部25に用意しておき、ユーザーによる手動選択によって、6個のウェル12a毎に異なる識別器を使用した領域抽出処理を実施できるようにしている。 Only one type of classifier may be used, but in the cell analysis apparatus of the present embodiment, a plurality of types of classifiers are prepared in the specific region extraction unit 25, and are different for each of the six wells 12a depending on the manual selection by the user. The area extraction process using the classifier can be performed.

図6は、識別器選択画面110の一例を示す図である。ステップS5の実行前の適宜の時点でユーザーが入力部3で所定の操作を行うと、測定・解析条件設定部29は識別器選択画面110を表示部4に表示する。識別器選択画面110には、ウェル対応識別器リスト111が配置されている。このリスト111において解析パラメータは識別器を示しており、図6の例では、ウェル番号が「1」であるウェルについては「CellAnalysis_01」との名称の識別器が使用されることを意味している。該リスト111の右端の下矢印記号113をクリック操作すると、登録されている識別器の一覧がダウンメニューで表示されるから、ユーザーがその中から所望のものを選択してクリック操作することで識別器を選択することができる。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the classifier selection screen 110. When the user performs a predetermined operation on the input unit 3 at an appropriate time before the execution of step S5, the measurement / analysis condition setting unit 29 displays the classifier selection screen 110 on the display unit 4. A well-compatible classifier list 111 is arranged on the classifier selection screen 110. In this list 111, the analysis parameter indicates a discriminator, and in the example of FIG. 6, it means that a discriminator named "Cell Analysis_01" is used for the well whose well number is "1". .. When the down arrow symbol 113 at the right end of the list 111 is clicked, a list of registered classifiers is displayed in the down menu. You can choose the vessel.

また、ユーザーが識別器の名称を見ても、その識別器がどのような解析に適しているか、どのような領域抽出を行うものであるか、等の判断ができない場合がある。そこで、ウェル対応識別器リストの各行にコメント欄を付設して、その時点で選択されている識別器について予め記入されているコメントが表示されるようにしてもよい。もちろん、こうしたコメントは、マウスカーソルを識別器名称の上に位置させたときに、ポップアップで表示するようにしてもよい。また、図6では、ウェル番号によって異なる識別器が選択された状態であるが、ユーザーがいずれか一つの識別器の名称を選択したうえで「全てのウェルに適用する」ボタンを114をクリック操作すると、その識別器が全てのウェルに対して設定されるようにすることができる。 Further, even if the user looks at the name of the classifier, it may not be possible to determine what kind of analysis the classifier is suitable for, what kind of area extraction is to be performed, and the like. Therefore, a comment field may be added to each line of the well-compatible classifier list so that the pre-filled comment about the classifier selected at that time is displayed. Of course, these comments may be displayed in a pop-up when the mouse cursor hovers over the classifier name. Further, in FIG. 6, different classifiers are selected depending on the well number, but the user selects the name of one of the classifiers and then clicks the "Apply to all wells" button 114. Then, the classifier can be set for all wells.

一般に、互いに異なる識別器とは、識別アルゴリズムは同じ(例えば同じ多層ニューラルネットワークを用いたディープラーニング)であるものの、学習時の教師データが相違するものである。即ち、同じラベル付け(例えば細胞領域と背景領域との二値のラベル)であっても、学習させるIHM画像自体が相違すれば、識別器としては異なるものとなる。細胞の種類が異なる場合はもちろんのこと、細胞の種類は同じであっても培養条件が相違すると、細胞の形状などが異なる場合がある。そこで、それぞれ異なる培養条件の下で培養された細胞のIHM画像を教師データとしてそれぞれ識別器を作成しておき、培養条件に応じた識別器を選択して解析を行うことで、培養条件の相違の影響を軽減してより精度の高い識別が可能である。 In general, discriminators that are different from each other have the same discrimination algorithm (for example, deep learning using the same multi-layer neural network), but different teacher data at the time of learning. That is, even if the labeling is the same (for example, a binary label of a cell region and a background region), if the IHM image itself to be trained is different, the discriminator will be different. Not only when the cell type is different, but also when the cell type is the same but the culture conditions are different, the cell shape and the like may be different. Therefore, by creating discriminators using IHM images of cells cultured under different culture conditions as teacher data and selecting discriminators according to the culture conditions for analysis, the differences in culture conditions are achieved. It is possible to reduce the influence of the above and make more accurate identification.

また、ラベル付けが異なるものも当然、識別器としては異なるものである。具体的には、背景領域と細胞領域との二つの領域に対応するラベル付けをしたIHM画像を教師データとして学習することで作成した識別器のほかに、背景領域、未分化細胞領域、及び未分化逸脱細胞領域の三つの(又はそれ以上の複数種類)の領域に対応するラベル付けをしたIHM画像を教師データとして学習することで作成した識別器を使用することができる。さらにまた、細胞領域だけでなく、ゴミなどの異物が存在している領域や、干渉縞などのように画像上で何らかの特徴的な模様が存在する領域なども、それらを特徴領域としてラベル付けして識別器を作成することができる。このような異なる識別器は、解析の目的や細胞の状態等に応じて使い分けることができる。 In addition, those with different labeling are, of course, different as discriminators. Specifically, in addition to the classifier created by learning IHM images labeled corresponding to the two regions of the background region and the cell region as teacher data, the background region, the undifferentiated cell region, and the undifferentiated cell region. A discriminator created by learning labeled IHM images corresponding to three (or more) regions of the differentiation-developed cell region as teacher data can be used. Furthermore, not only the cell region but also the region where foreign matter such as dust exists and the region where some characteristic pattern exists on the image such as interference fringes are labeled as the characteristic region. You can create a classifier. Such different classifiers can be used properly according to the purpose of analysis, the state of cells, and the like.

また、特定領域抽出部25では、或る一つ又は複数のウェルに対するIHM位相像から細胞領域や特徴領域を抽出する際に、互いに異なる複数の識別器を組み合わせて使用するようにしてもよい。例えば、細胞領域と背景領域とを識別する第1の識別器から得られた領域抽出結果と、未分化逸脱細胞領域とそれ以外の領域とを識別する第2の識別器から得られた領域抽出結果とを組み合わせる、具体的には互いに異なるセグメンテーション画像での画素毎の論理和、論理積、排他的論理和などの論理演算を行うことにより、未分化逸脱でない細胞領域の抽出結果などを得られるようにすることができる。 Further, in the specific region extraction unit 25, when extracting a cell region or a characteristic region from an IHM phase image for a certain one or a plurality of wells, a plurality of discriminators different from each other may be used in combination. For example, the region extraction result obtained from the first discriminator that discriminates between the cell region and the background region, and the region extraction obtained from the second discriminator that discriminates between the undifferentiated deviated cell region and the other region. By combining the results, specifically, logical operations such as logical sum, logical product, and exclusive OR for each pixel in different segmentation images, it is possible to obtain the extraction result of the cell region that is not undifferentiated. Can be done.

図8は、背景領域と細胞領域とを識別可能な識別器を用いて細胞領域を抽出した(セグメンテーションを実施した)結果の画像の一例を示す図である。この画像では、背景領域と細胞領域とは異なる表示色で示されている。この抽出結果の画像では、細胞及びコロニーが存在する領域が良好に抽出されている。図9は、背景領域、未分化細胞領域、及び未分化逸脱細胞領域の三つを識別可能な識別器を用いて、セグメンテーションを実施した結果の画像の一例を示す図である。背景領域、未分化細胞領域、及び未分化逸脱細胞領域はそれぞれ異なる表示色で示されている。この抽出結果の画像では、細胞領域と背景領域とが良好に識別されるとともに、同じ細胞領域でも未分化細胞と未分化逸脱細胞とが良好に識別されている。 FIG. 8 is a diagram showing an example of an image of the result of extracting a cell region (performing segmentation) using a discriminator capable of discriminating between a background region and a cell region. In this image, the background area and the cell area are shown in different display colors. In the image of the extraction result, the region where the cells and colonies are present is well extracted. FIG. 9 is a diagram showing an example of an image of the result of performing segmentation using a discriminator capable of discriminating between a background region, an undifferentiated cell region, and an undifferentiated deviant cell region. The background region, the undifferentiated cell region, and the undifferentiated deviant cell region are shown in different display colors. In the image of the extraction result, the cell region and the background region are well distinguished, and the undifferentiated cells and the undifferentiated deviant cells are well distinguished even in the same cell region.

図7は、ウェルの周縁部付近のIHM位相像(右側)、及びそのIHM位相像全体を解析対象領域として細胞領域を抽出した結果の画像(左側)を示す図である。図7から、略円形状であるウェル周縁部の内側が撮影対象領域として定められており、その撮影対象領域における細胞(コロニー)が適切に検出できていることが分かる。 FIG. 7 is a diagram showing an IHM phase image (right side) near the peripheral edge of the well and an image (left side) of the result of extracting a cell region using the entire IHM phase image as an analysis target region. From FIG. 7, it can be seen that the inside of the well peripheral portion, which has a substantially circular shape, is defined as the imaging target region, and the cells (colonys) in the imaging target region can be appropriately detected.

<細胞面積等の指標値の算出>
指標値計算部26は、上述したように抽出された細胞領域や特徴領域に対し所定の演算処理を実施することで、例えばウェル毎の、或いは複数のウェルを含む培養プレート全体の細胞面積に関連する指標値を計算する(ステップS6)。そして、算出された指標値を計算結果記憶部27に保存する。
<Calculation of index values such as cell area>
The index value calculation unit 26 performs a predetermined arithmetic process on the cell region or characteristic region extracted as described above, and is related to, for example, the cell area of each well or the entire culture plate including a plurality of wells. The index value to be calculated is calculated (step S6). Then, the calculated index value is stored in the calculation result storage unit 27.

一例としては、ウェル毎にIHM位相像上で抽出された細胞領域の画素数を積算し、その画素数に、1画素に対応するウェル内での実際の面積値を乗じることで、ウェル毎の細胞面積を算出することができる。また、こうして求めた一つのウェルにおける細胞面積とウェルの内部面積とから、ウェルの内部領域において細胞が占める領域の割合や、ウェル内部領域での単位面積当たりの細胞面積も算出することができる。さらに、1枚の培養プレート全体での細胞面積の総和や、1枚の培養プレート中の複数のウェルそれぞれにおける細胞面積の平均や分散といった統計量を算出することもできる。 As an example, by integrating the number of pixels of the cell region extracted on the IHM phase image for each well and multiplying the number of pixels by the actual area value in the well corresponding to one pixel, for each well. The cell area can be calculated. Further, from the cell area in one well and the internal area of the well obtained in this way, the ratio of the region occupied by the cells in the internal region of the well and the cell area per unit area in the internal region of the well can be calculated. Further, it is possible to calculate statistics such as the total cell area of one culture plate as a whole and the average and dispersion of cell areas in each of a plurality of wells in one culture plate.

また、未分化逸脱細胞領域と未分化細胞領域とを抽出した場合には、ウェル毎に、未分化逸脱細胞の占める面積と未分化細胞が占める面積との比率などを算出することができる。また、異物が存在している領域や、干渉縞などの画像上で何らかの特徴的な模様が存在する領域などを特徴領域として抽出した場合には、それら特徴領域の面積や、その特徴領域の面積とウェル内部面積との比率、或いは、特徴領域の面積と細胞領域の面積との比率などを算出することができる。 Further, when the undifferentiated deviated cell region and the undifferentiated cell region are extracted, the ratio of the area occupied by the undifferentiated deviated cells to the area occupied by the undifferentiated cells can be calculated for each well. In addition, when a region where foreign matter is present or a region where some characteristic pattern is present on the image such as interference fringes is extracted as a characteristic region, the area of those characteristic regions and the area of the characteristic region are extracted. The ratio between the area inside the well and the area inside the well, or the ratio between the area of the characteristic region and the area of the cell region can be calculated.

さらにまた、指標値計算部26は、細胞領域の面積以外の、その大きさや形状に関連した種々の指標値を算出することもできる。具体的には、抽出された細胞領域は個々の細胞の形状又は複数の細胞の塊であるコロニーの形状であるので、その領域毎に、長軸方向の長さ、短軸方向の長さ、周縁長、真円率などの、大きさや形状を反映した特徴的な指標値を算出することができる。それにより、ウェル毎に、例えば細胞領域の周縁長の平均や分散などの統計量を算出することができる。さらにまた、細胞の大きさや形状には直接関連しない、細胞領域や特徴領域における画像上の輝度値やその輝度値の勾配、さらには輝度値の空間的な変化を示す微分値など、画像の特徴を示す数値を算出し、これに基づく細胞(又はコロニー)領域や特徴領域の特徴量を算出できるようにしてもよい。また、上述した面積値などの異なる指標値を組み合わせることで、新たな指標値を算出してもよい。なお、こうした指標値の算出には、例えば特許文献4などに記載されている既存の手法を用いることができる。 Furthermore, the index value calculation unit 26 can also calculate various index values related to the size and shape of the cell region other than the area of the cell region. Specifically, since the extracted cell region is the shape of an individual cell or the shape of a colony which is a mass of a plurality of cells, the length in the major axis direction and the length in the minor axis direction for each region, Characteristic index values that reflect the size and shape, such as peripheral length and roundness, can be calculated. Thereby, statistics such as the average and dispersion of the peripheral length of the cell region can be calculated for each well. Furthermore, image features such as the luminance value on the image in the cell region or feature region, the gradient of the luminance value, and the differential value indicating the spatial change of the luminance value, which are not directly related to the size and shape of the cell. It may be possible to calculate the numerical value indicating the above and calculate the characteristic amount of the cell (or colony) region or the characteristic region based on the numerical value. Further, a new index value may be calculated by combining different index values such as the above-mentioned area value. For the calculation of such an index value, for example, an existing method described in Patent Document 4 or the like can be used.

<指標値の時間的変化の状況の表示>
上述したような解析処理が終了したあと、ユーザーが入力部3で所定の操作を行うと、表示処理部28は、直近の解析結果と、同じ培養プレート12についての過去の解析結果とに基づいて、解析結果の時間的な変化を示すグラフを作成して表示部4に表示する(ステップS7)。図10は、ウェル毎の細胞密集度(ウェルの内部面積に対する細胞面積の割合)の時間的な変化を示すグラフを表示させた一例である。
<Display of the status of temporal changes in index values>
After the analysis processing as described above is completed, when the user performs a predetermined operation in the input unit 3, the display processing unit 28 is based on the latest analysis result and the past analysis result for the same culture plate 12. , A graph showing the temporal change of the analysis result is created and displayed on the display unit 4 (step S7). FIG. 10 is an example of displaying a graph showing the temporal change of the cell density (ratio of the cell area to the internal area of the well) for each well.

図10に示すように、この解析結果表示画面120には、表示する培養プレート及びウェルを選択するための培養容器選択指示欄121と時間経過グラフ122とが配置されている。ユーザーは培養容器選択指示欄121で、時間経過グラフ122上に表示したい培養プレートとウェルを選択してチェックマークを入れる。さらに表示グラフ選択欄123で表示したいグラフに使用する指標値を選択する。図10の例では、細胞密集度(Confluency)が選択されている。 As shown in FIG. 10, on the analysis result display screen 120, a culture container selection instruction field 121 for selecting a culture plate and a well to be displayed and a time lapse graph 122 are arranged. In the culture vessel selection instruction field 121, the user selects and puts a check mark in the culture plate and well to be displayed on the time lapse graph 122. Further, the index value used for the graph to be displayed is selected in the display graph selection field 123. In the example of FIG. 10, Confluency is selected.

上記のような選択が実施されると、表示処理部28は、計算結果記憶部27に保存されている、指定されたプレート名に対応付けられている指定された指標値の計算結果を読み出し、細胞培養期間を横軸(又は縦軸)に、指標値の値を縦軸(又は横軸)に割り当て、指定されているウェル毎に、各測定時点における値をプロットしてグラフを作成する。そして、この時間経過グラフ122を解析結果表示画面120内に表示する。各ウェルに対応するグラフ122上の線はそれぞれ異なる色で表示される。これにより、ユーザーは、各ウェルにおける指標値の経時変化や、ウェル毎の指標値の経時変化の相違、を容易に評価することができる。 When the above selection is performed, the display processing unit 28 reads out the calculation result of the specified index value associated with the specified plate name stored in the calculation result storage unit 27, and reads it out. The cell culture period is assigned to the horizontal axis (or vertical axis), the index value is assigned to the vertical axis (or horizontal axis), and the values at each measurement time point are plotted for each designated well to create a graph. Then, the time lapse graph 122 is displayed in the analysis result display screen 120. The lines on the graph 122 corresponding to each well are displayed in different colors. As a result, the user can easily evaluate the change with time of the index value in each well and the difference in the change with time of the index value for each well.

ユーザーが表示グラフ選択欄123で指標値の選択を変更すると、その変更操作に応じて表示処理部28は、指標値を変更して新たなグラフを作成し、表示しているグラフを更新する。それにより、様々な指標値についての経時変化を順に確認することができる。また、図10に示すように、時間経過グラフ122には一つの培養プレート上の複数のウェルに対する指標値だけでなく、別の培養プレート上のウェルに対する指標値の経時変化も重ねて示すことができる。これにより、例えば基準となる培養プレート又はウェルとの相違などの評価も容易に行うことができる。 When the user changes the selection of the index value in the display graph selection field 123, the display processing unit 28 changes the index value, creates a new graph, and updates the displayed graph in response to the change operation. Thereby, it is possible to confirm the change with time for various index values in order. Further, as shown in FIG. 10, the time-lapse graph 122 shows not only the index value for a plurality of wells on one culture plate but also the time-dependent change of the index value for the wells on another culture plate. can. Thereby, for example, it is possible to easily evaluate the difference from the reference culture plate or well.

また、ユーザーが時間経過グラフ122上で各測定時点を示すプロットの一つをクリック操作すると、表示処理部28はその指示されたプロット点に対応する、つまりその測定時点、プレート、及びウェルに対応付けられているIHM位相像を特定する。そして、該IHM位相像を構成するデータを再構成画像データ記憶部24から取得して画像を形成し、表示部4の画面上に表示する。その画像は解析結果表示画面120の一部に表示してもよいし、新たに開いた別のウインドウに表示してもよい。ユーザーは、この表示された画像により、任意の測定時点の任意のウェルにおける細胞の状態を確認し検討することができる。 Further, when the user clicks on one of the plots indicating each measurement time point on the time passage graph 122, the display processing unit 28 corresponds to the designated plot point, that is, corresponds to the measurement time point, the plate, and the well. Identify the attached IHM phase image. Then, the data constituting the IHM phase image is acquired from the reconstructed image data storage unit 24 to form an image, and the image is displayed on the screen of the display unit 4. The image may be displayed on a part of the analysis result display screen 120, or may be displayed in another newly opened window. The displayed image allows the user to confirm and examine the state of cells in any well at any time of measurement.

解析結果表示画面120には、上記のようにIHM位相像を表示する際に、そのIHM位相像に、領域抽出結果であるセグメンテーション画像を重ね合わせるか否かを選択するための切替ボタン124が配置されている。この切替ボタン124による選択に応じて、解析結果表示画面120とは別の画面上に、IHM位相像のみを表示するのか、或いは、IHM画像に半透明のセグメンテーション画像を重ねた図11に示すような合成画像を表示するのか、を切り替えることができる。ユーザーが解析結果表示画面120上でこうした選択を行ったうえで、時間経過グラフ122上で任意のプロット点を選択指示することにより、効率良く、目的とする細胞観察画像を表示させて確認することができる。 On the analysis result display screen 120, when displaying the IHM phase image as described above, a switching button 124 for selecting whether or not to superimpose the segmentation image which is the region extraction result on the IHM phase image is arranged. Has been done. Depending on the selection by the switching button 124, only the IHM phase image is displayed on a screen different from the analysis result display screen 120, or as shown in FIG. 11 in which a translucent segmentation image is superimposed on the IHM image. It is possible to switch whether to display a composite image. After the user makes such a selection on the analysis result display screen 120, the user can efficiently display and confirm the target cell observation image by instructing the selection of an arbitrary plot point on the time-lapse graph 122. Can be done.

また、解析結果表示画面120には、CSVファイル出力ボタン、画面キャプチャボタン、及び、PC出力ボタンなどの出力指示ボタン125、が配置されている。ユーザーがこうしたボタンのクリック操作を行うことによって、解析結果表示画面120上で確認した時間経過グラフ122を、CSVファイル(テキストファイル)、画面キャプチャ、又は、画面のファイル(例えばJPEGファイル)のいずれかで出力することができる。CSVファイルとして出力する際には、領域抽出処理に使用した識別器の種類や特徴量の計算種別などをグラフ122上の測定プロット毎に出力するとよい。これにより、グラフ122上の各プロット点について、領域抽出に使用した識別器の種類や特徴量の計算の種別の情報を明示することができる。 Further, on the analysis result display screen 120, a CSV file output button, a screen capture button, and an output instruction button 125 such as a PC output button are arranged. When the user clicks such a button, the time elapsed graph 122 confirmed on the analysis result display screen 120 is displayed as either a CSV file (text file), a screen capture, or a screen file (for example, a JPEG file). It can be output with. When outputting as a CSV file, it is preferable to output the type of the classifier used for the area extraction process, the calculation type of the feature amount, and the like for each measurement plot on the graph 122. Thereby, for each plot point on the graph 122, information on the type of the classifier used for the area extraction and the type of calculation of the feature amount can be specified.

以上のようにして本実施形態の細胞解析装置では、実際に培養容器全体又は複数の培養容器全体について細胞が十分に観察可能であるように取得された画像(IHM画像)に基づいて、細胞領域などを良好に抽出し、その抽出された細胞領域が占める面積などの指標値を算出することができる。したがって、細胞の密度が培養容器内で均一でない場合でも、細胞面積などの指標値を正確に求めることができる。さらに本実施形態の細胞解析装置では、一つの培養容器で培養中である細胞について、細胞面積などの指標値の時間的な変化をグラフ上で一目で確認することができる。それにより、例えば培養条件の適否や培養の継代のタイミングの判断を適切に且つ容易に行うことができる。 As described above, in the cell analysis apparatus of the present embodiment, the cell region is based on the image (IHM image) acquired so that the cells can be sufficiently observed in the entire culture vessel or the entire culture vessel. Etc. can be satisfactorily extracted, and index values such as the area occupied by the extracted cell region can be calculated. Therefore, even when the cell density is not uniform in the culture vessel, the index value such as the cell area can be accurately obtained. Further, in the cell analysis apparatus of the present embodiment, it is possible to confirm at a glance on the graph the temporal change of the index value such as the cell area for the cells being cultured in one culture container. Thereby, for example, the suitability of the culture conditions and the timing of the passage of the culture can be appropriately and easily determined.

また、ディッシュなどの培養容器の周縁部近傍のIHM位相像は、その容器の壁面による光の反射などの影響によって、画質が十分でない場合がある。また、細胞の種類や播種の方法、培養条件などによっては、細胞が培養容器の周縁部に偏って、又は逆に中央部に偏って存在することもある。このように、測定の制約や細胞の種類、培養条件などによっては、培養容器の特定範囲を撮影対象や解析対象から除外したいことがある。これに対し、本実施形態の細胞解析装置では、図4に示した測定対象情報表示画面100中のスキャン条件又は解析条件を適切に設定することで特定の範囲を撮影や解析から除外することができる。それによって、不要な撮影や解析を省くことができ、作業の効率化を図るとともに、目的に即した正確な解析結果を得ることができる。 Further, the image quality of the IHM phase image near the peripheral edge of the culture vessel such as a dish may not be sufficient due to the influence of light reflection or the like by the wall surface of the vessel. Further, depending on the type of cells, the method of seeding, the culture conditions, etc., the cells may be biased toward the peripheral portion of the culture vessel, or conversely, biased to the central portion. In this way, depending on measurement restrictions, cell types, culture conditions, etc., it may be desirable to exclude a specific range of the culture vessel from the imaging target or analysis target. On the other hand, in the cell analysis apparatus of the present embodiment, a specific range can be excluded from photography and analysis by appropriately setting the scan condition or the analysis condition in the measurement target information display screen 100 shown in FIG. can. As a result, unnecessary shooting and analysis can be omitted, work efficiency can be improved, and accurate analysis results can be obtained according to the purpose.

なお、本実施形態の装置では、解析対象から除外する範囲を測定対象情報表示画面100で設定するようにしていたが、測定対象情報表示画面100には「解析条件」107の項目を設けず、識別器選択画面など、解析の条件を設定するための画面内に、解析対象から除外する範囲を設定できる項目を設けるようにしてもよい。その場合、識別器と解析対象から除外する範囲とをセットとして、ウェル毎に指定できるようにしてもよい。 In the apparatus of the present embodiment, the range excluded from the analysis target is set on the measurement target information display screen 100, but the measurement target information display screen 100 does not provide the item of "analysis condition" 107. An item that can set the range to be excluded from the analysis target may be provided in the screen for setting the analysis condition such as the classifier selection screen. In that case, the classifier and the range excluded from the analysis target may be set and specified for each well.

[上記実施形態の装置の各種変形例]
上記実施形態の細胞解析装置は、上記説明した以外にも、以下のような様々な変形が可能である。
[Various modifications of the apparatus of the above embodiment]
In addition to the above description, the cell analysis apparatus of the above embodiment can be modified in various ways as follows.

<変形例1>
上記実施形態の細胞解析装置において特定領域抽出部25では解析対象領域についてのみ細胞領域や特徴領域を抽出する処理を実行するが、その際に、IHM位相像の中で解析対象領域に含まれる範囲のみのデータを用いて領域抽出処理を行うようにしてもよいが、それ以外に次のようにしてもよい。
<Modification 1>
In the cell analysis apparatus of the above embodiment, the specific region extraction unit 25 executes the process of extracting the cell region and the characteristic region only for the analysis target region, and at that time, the range included in the analysis target region in the IHM phase image. The area extraction process may be performed using only the data, but other than that, the following may be performed.

即ち、一つの方法としては、IHM位相像の中で解析対象領域の領域外ある部分にマスク処理を実施し、そのマスク処理された部分から取り出されたデータを無効データとして扱うか或いはゼロデータとする。これにより、解析対象領域の領域外も含んで領域抽出処理を実行しても、実質的に解析対象領域のみについて細胞領域や特徴領域を抽出することができる。また、別の方法としては、IHM位相像の中で解析対象領域の領域外についても領域抽出処理を実施する(例えば撮影対象領域全体について領域抽出処理を実施する)が、その抽出結果に対し解析対象領域の領域外についてマスク処理を行う又は解析対象領域のみのデータを使用する。これによっても、実質的に解析対象領域のみについての細胞領域や特徴領域の抽出結果を得ることができる。 That is, as one method, mask processing is performed on a part of the IHM phase image outside the area to be analyzed, and the data extracted from the masked part is treated as invalid data or zero data. do. As a result, even if the region extraction process is executed including the region outside the analysis target region, the cell region and the characteristic region can be substantially extracted only for the analysis target region. As another method, the area extraction process is performed even outside the area of the analysis target area in the IHM phase image (for example, the area extraction process is performed for the entire imaging target area), but the extraction result is analyzed. Mask the outside of the target area or use the data of only the analysis target area. This also makes it possible to obtain extraction results of cell regions and characteristic regions substantially only for the analysis target region.

<変形例2>
上記実施形態の細胞解析装置では、細胞領域等を抽出するために、機械学習の一手法であるディープラーニングを用いて作成される識別器を用いていたが、それ以外の機械学習法による判別分析又は回帰分析を利用してもよい。具体的には、サポートベクターマシン、ランダムフォレストなどを利用してもよい。また、機械学習により作成される識別器を用いる代わりに、IHM位相像の輝度値やテクスチャ画像などを用いて特徴的な領域を抽出する方法を用いることもできる。いずれにしても、或る画像情報からその画像上の特徴的な領域を検出、識別することができる方法であればよい。
<Modification 2>
In the cell analysis apparatus of the above embodiment, a discriminant created by using deep learning, which is a method of machine learning, is used to extract a cell region or the like, but discriminant analysis by another machine learning method is used. Alternatively, regression analysis may be used. Specifically, a support vector machine, a random forest, or the like may be used. Further, instead of using the classifier created by machine learning, a method of extracting a characteristic region by using the luminance value of the IHM phase image, the texture image, or the like can also be used. In any case, any method may be used as long as it can detect and identify a characteristic region on the image from a certain image information.

<変形例3>
また、上記実施形態の細胞解析装置では、ウェル毎に異なる識別器を使用することは可能であるし、一つのウェル(IHM位相像)に対し複数の識別器を使用してそれぞれ得られた領域抽出結果を合わせて一つの領域抽出結果を得ることも可能である。それに対し、一つのIHM位相像について種類の異なる識別器で領域抽出処理をそれぞれ実行し、その結果を保存しておき、ユーザーからの指示に応じて、その複数の領域抽出結果を並べて、切り替えて、又は重ねて表示できるようにしてもよい。これにより、異なる種類の識別器による領域抽出結果の差異を容易に比較することができる。また、その比較結果に基づいて、より適切な識別器を選択することも可能である。
<Modification 3>
Further, in the cell analysis apparatus of the above embodiment, it is possible to use a different discriminator for each well, and the region obtained by using a plurality of discriminators for one well (IHM phase image). It is also possible to obtain one area extraction result by combining the extraction results. On the other hand, for one IHM phase image, the area extraction process is executed by different types of classifiers, the results are saved, and the plurality of area extraction results are arranged and switched according to the instruction from the user. , Or it may be possible to display them in an overlapping manner. This makes it possible to easily compare the differences in the region extraction results of different types of classifiers. It is also possible to select a more appropriate classifier based on the comparison result.

<変形例4>
また、上記実施形態の細胞解析装置では、制御・処理部2において全ての処理を実施しているが、一般に、ホログラムデータに基づく位相情報の計算や画像の再構成処理には膨大な量の計算が必要である。また、細胞状態の判定処理の負荷も大きい。そこで、顕微観察部1に接続されたパーソナルコンピュータを端末装置とし、この端末装置と高性能なコンピュータであるサーバとがインターネットやイントラネット等の通信ネットワークを介して接続されたコンピュータシステムを利用し、上記のような煩雑な計算や処理は高性能なコンピュータで行い、顕微観察部1の制御や処理後のデータを用いた表示処理などを比較的低性能のパーソナルコンピュータで実行するように役割を分けてもよい。
<Modification example 4>
Further, in the cell analysis apparatus of the above embodiment, all the processing is performed by the control / processing unit 2, but in general, a huge amount of calculation is performed for the calculation of the phase information based on the hologram data and the image reconstruction processing. is necessary. In addition, the load of the cell state determination process is large. Therefore, a personal computer connected to the microscopic observation unit 1 is used as a terminal device, and a computer system in which this terminal device and a server, which is a high-performance computer, are connected via a communication network such as the Internet or an intranet is used. Complicated calculations and processing such as are performed by a high-performance computer, and the roles are divided so that the control of the microscopic observation unit 1 and the display processing using the processed data are executed by a relatively low-performance personal computer. May be good.

さらにまた、上記実施形態及び各変形例はいずれも本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲でさらに適宜変形、修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。 Furthermore, it is clear that the above-described embodiment and each modification are examples of the present invention, and even if further modifications, modifications, and additions are made as appropriate within the scope of the present invention, they are included in the scope of the claims of the present application. Is.

[種々の態様]
本発明の第1の態様は、1又は複数の培養容器中の細胞を解析するための細胞解析装置であって、
1又は複数の培養容器を含む所定の撮影対象領域に亘る、細胞の観察画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により得られた観察画像全体又は該画像中の所定の解析対象領域から、細胞が存在する又は特徴的な細胞が存在する細胞領域を抽出する特定領域抽出部と、
前記観察画像全体又は前記解析対象領域について、前記特定領域抽出部により抽出された細胞領域の大きさ及び/又は形状に関する指標値を算出する指標値算出部と、
互いに異なる複数の時点において、同一の1又は複数の培養容器中の細胞に対して実施される、前記画像取得部、前記特定領域抽出部、及び前記指標値算出部の一連の処理によってその時点毎に算出された前記指標値を用い、該指標値をプロット点とする指標値の時間的な変化を示すグラフを作成し、該グラフを表示部に表示させるとともに、該グラフ上でプロット点を指示するユーザーによる操作を受けて、指示されたプロット点に対応する細胞の観察画像を前記表示部に表示させ、且つ、その表示された細胞の観察画像に前記細胞領域の抽出結果を示す画像を重畳するか否かをユーザーが選択するための操作子を前記グラフの表示画面内に配置して表示する表示処理部と、
を備えるものである。
[Various aspects]
The first aspect of the present invention is a cell analysis device for analyzing cells in one or more culture vessels.
An image acquisition unit that acquires an observation image of cells over a predetermined imaging target area including one or a plurality of culture containers, and an image acquisition unit.
A specific region extraction unit that extracts a cell region in which cells are present or characteristic cells are present from the entire observation image obtained by the image acquisition unit or a predetermined analysis target region in the image, and a specific region extraction unit.
An index value calculation unit that calculates an index value relating to the size and / or shape of the cell region extracted by the specific region extraction unit for the entire observation image or the analysis target region.
A series of processes of the image acquisition unit, the specific region extraction unit, and the index value calculation unit performed on cells in the same one or a plurality of culture vessels at a plurality of different time points, at that time point . Using the index value calculated for each, a graph showing the temporal change of the index value using the index value as a plot point is created, the graph is displayed on the display unit , and the plot points are displayed on the graph. In response to the operation by the instructing user, the observation image of the cell corresponding to the instructed plot point is displayed on the display unit, and the displayed cell observation image is displayed with an image showing the extraction result of the cell region. A display processing unit that arranges and displays an operator for selecting whether or not to superimpose in the display screen of the graph, and a display processing unit.
It is equipped with.

第1の態様の細胞解析装置では、1又は複数の培養容器を含む所定の撮影対象領域に亘る細胞の観察画像を取得したあと、その観察画像全体又は該画像中の所定の解析対象領域の全体について、細胞領域の抽出を行う。即ち、ユーザーが細胞面積を確認したい解析対象領域について、そのうちの一部分をサンプリングした領域ではなく、解析対象領域全体に対し細胞領域の抽出を実行する。そして、その抽出結果に基づいて、細胞(又はコロニー)の面積などを算出し、その面積の総和や平均、培養容器の内部面積に対する細胞面積の比率などの指標値を計算する。したがって、第1の態様によれば、培養容器内で細胞の分布密度が不均一であっても、その不均一性の影響を受けず、高い精度で以て細胞面積などの情報を算出することができる。 In the cell analysis apparatus of the first aspect, after acquiring an observation image of cells over a predetermined imaging target region including one or a plurality of culture containers, the entire observation image or the entire predetermined analysis target region in the image is obtained. The cell region is extracted. That is, for the analysis target region for which the user wants to confirm the cell area, the cell region is extracted for the entire analysis target region, not for a region obtained by sampling a part of the analysis target region. Then, based on the extraction result, the area of cells (or colonies) and the like are calculated, and index values such as the total and average of the areas and the ratio of the cell area to the internal area of the culture vessel are calculated. Therefore, according to the first aspect, even if the distribution density of cells in the culture vessel is non-uniform, the information such as the cell area is calculated with high accuracy without being affected by the non-uniformity. Can be done.

また本発明の第1の態様の細胞解析装置では、表示処理部は例えば、互いに異なる複数の時点における1又は複数の培養容器中の細胞についてそれぞれ算出された細胞面積などを用い、その細胞面積の時間的な変化を示すグラフを作成しこれを表示部に表示する。したがって、第1の態様によれば、ユーザーがこうして表示される情報から、細胞培養における培養条件の的確性や培養の継代のタイミングなどを容易に且つ的確に判断することができる。それによって、細胞培養の作業を効率良く行うことができるとともに、細胞培養に係る作業ミスを軽減することができる。また、第1の態様によれば、ユーザーがグラフ上で着目した培養時間における細胞の状態を直ぐに観察画像で確認することができる。
Further, in the cell analysis apparatus of the first aspect of the present invention, the display processing unit uses, for example, the cell area calculated for each of the cells in one or a plurality of culture vessels at a plurality of different time points, and the cell area thereof is used. Create a graph showing changes over time and display it on the display. Therefore, according to the first aspect, the user can easily and accurately determine the accuracy of the culture conditions in the cell culture, the timing of the passage of the culture, and the like from the information displayed in this way. As a result, the cell culture work can be efficiently performed, and work mistakes related to the cell culture can be reduced. Further, according to the first aspect, the state of the cells at the culture time of interest on the graph can be immediately confirmed by the observation image.

本発明の第2の態様では、第1の態様の細胞解析装置において、
前記画像取得部は、撮影対象領域に亘るホログラムデータを取得するホログラフィック顕微鏡と、前記ホログラムデータを用いた所定の演算処理により、位相情報、強度情報又はそれら両方の要素を含む情報のいずれかの空間分布を示す画像を作成する画像再構成部と、を含むものとすることができる。
In the second aspect of the present invention, in the cell analyzer of the first aspect,
The image acquisition unit is a holographic microscope that acquires hologram data over a region to be imaged, and either phase information, intensity information, or information including both elements by a predetermined arithmetic process using the hologram data. It may include an image reconstruction unit that creates an image showing a spatial distribution.

ホログラフィック顕微鏡では撮影の際に焦点合わせを要せず、或る程度の2次元的な範囲の撮影(ホログラムデータの取得)を短時間で終了することができる。さらにまた、画像再構成部で位相像等を作成する際に、合焦位置における精細な画像を作成することが可能であるとともに、必要に応じて、解像度を落とした低解像の画像も作成することができる。それにより、第2の態様では、例えば多数のウェルが形成されている培養プレート全体、或いは大容量のフラスコ全体など、撮影対象領域が広い場合であっても、短時間で効率的に測定を終了することができる。そのため、細胞を培養している培養容器をインキュベータから取り出している時間を短縮し、細胞培養に及ぼす影響を軽減することができる。また、細胞培養作業のスループット向上も図ることができる。 With a holographic microscope, focusing is not required at the time of imaging, and imaging of a certain two-dimensional range (acquisition of hologram data) can be completed in a short time. Furthermore, when creating a phase image or the like in the image reconstruction unit, it is possible to create a fine image at the in-focus position, and if necessary, create a low-resolution image with a reduced resolution. can do. Thereby, in the second aspect, the measurement can be efficiently completed in a short time even when the imaging target area is wide, for example, the entire culture plate in which a large number of wells are formed, or the entire large-capacity flask. can do. Therefore, it is possible to shorten the time required to take out the culture vessel in which the cells are cultured from the incubator and reduce the influence on the cell culture. In addition, the throughput of cell culture work can be improved.

本発明の第3の態様では、第1又は第2の態様の細胞解析装置において、
前記特定領域抽出部は、前記細胞領域のほかに、前記画像取得部により得られた画像全体又は該画像中の所定の解析対象領域から、細胞以外の物質が存在する又は画像上で特徴がある特徴領域を抽出し、前記指標値算出部は、前記特徴領域について、その領域の大きさ又は形状に関する指標値を算出するものとすることができる。
In the third aspect of the present invention, in the cell analyzer of the first or second aspect,
In addition to the cell region, the specific region extraction unit has a substance other than cells from the entire image obtained by the image acquisition unit or a predetermined analysis target region in the image, or is characterized on the image. The feature area may be extracted, and the index value calculation unit may calculate an index value relating to the size or shape of the feature area.

第3の態様によれば、細胞面積等の細胞に関連する情報のほかに、例えばゴミなどの異物に関する情報、或いは、撮影時に画像に現れる干渉縞などの画像自体に由来する情報も収集することができる。 According to the third aspect, in addition to information related to cells such as cell area, information related to foreign substances such as dust or information derived from the image itself such as interference fringes appearing in the image at the time of photographing is also collected. Can be done.

本発明の第4の態様では、第1~第3の態様のいずれか一つの細胞解析装置において、 前記細胞領域の大きさ及び/又は形状に関する指標値は、細胞領域の面積に関連した指標値であるものとすることができる。 In the fourth aspect of the present invention, in the cell analyzer according to any one of the first to third aspects, the index value relating to the size and / or shape of the cell region is an index value related to the area of the cell region. Can be assumed to be.

本発明の第5の態様では、第4の態様の細胞解析装置において、
前記撮影対象領域には複数の培養容器を含み、
前記指標値算出部は、前記複数の培養容器それぞれにおける細胞領域の面積の総和、及び/又は、該複数の培養容器それぞれにおける細胞領域の面積の平均、を前記指標値として算出するものとすることができる。
In the fifth aspect of the present invention, in the cell analyzer of the fourth aspect,
The area to be photographed includes a plurality of culture containers, and the area to be photographed contains a plurality of culture containers.
The index value calculation unit shall calculate the total area of the cell region in each of the plurality of culture vessels and / or the average of the area of the cell region in each of the plurality of culture vessels as the index value. Can be done.

第4及び第5の態様によれば、細胞(特にコロニー)の培養条件の適否や継代のタイミングの判断に有用な情報を得ることができる。 According to the fourth and fifth aspects, useful information can be obtained for determining the appropriateness of the culture conditions of cells (particularly colonies) and the timing of passage.

本発明の第6の態様では、第1~第5の態様のいずれか一つの細胞解析装置において、 前記細胞領域の大きさ及び/又は形状に関する指標値は、個々の細胞領域の長軸方向の長さ、短軸方向の長さ、真円率、又は周縁長の少なくとも一つであるものとすることができる。 In the sixth aspect of the present invention, in the cell analyzer according to any one of the first to fifth aspects, the index value regarding the size and / or shape of the cell region is the major axis direction of each cell region. It can be at least one of length, length in the minor axis direction, roundness, or peripheral length.

また本発明の第7の態様では、第1~第6の態様のいずれか一つの細胞解析装置において、
前記指標値算出部はさらに、前記細胞領域及び/又は該細胞領域以外の領域について、画像上の各画素の輝度値を利用して細胞領域及び/又は該細胞領域以外の領域を特徴付ける指標値を算出するものとすることができる。
Further, in the seventh aspect of the present invention, in the cell analyzer according to any one of the first to sixth aspects,
The index value calculation unit further obtains an index value for characterizing the cell region and / or the region other than the cell region by using the brightness value of each pixel on the image for the cell region and / or the region other than the cell region. It can be calculated.

第6及び第7の態様によれば、細胞やコロニーの状態を判断するのに有用な情報や培地の状態などを評価するのに有用な情報を得ることができる。 According to the sixth and seventh aspects, information useful for determining the state of cells and colonies, information useful for evaluating the state of the culture medium, and the like can be obtained.

本発明の第8の態様では、第2の態様の細胞解析装置において、
使用される培養容器に関する情報を取得する容器情報取得部と、
前記培養容器に関する情報に基づいて前記ホログラフィック顕微鏡による撮影可能領域の中で細胞の培養が可能である領域を特定し、その細胞の培養が可能である領域をカバーするように撮影対象領域を決めて撮影を実行するように前記ホログラフィック顕微鏡を制御する撮影制御部と、
をさらに備えるものとすることができる。
In the eighth aspect of the present invention, in the cell analyzer of the second aspect,
The container information acquisition unit that acquires information about the culture vessel used,
Based on the information about the culture vessel, the region in which the cells can be cultured is specified in the region that can be photographed by the holographic microscope, and the region to be imaged is determined so as to cover the region in which the cells can be cultured. An imaging control unit that controls the holographic microscope to perform imaging,
Can be further provided.

第8の態様によれば、撮影可能領域の中で細胞が存在しないことが分かっている領域についての撮影の実行を省略することができる。それにより、測定時間を短縮することができるとともに、収集されるホログラムデータのデータ量を削減し、データを保存する記憶部の記憶容量を節約したり、データ転送時間を短縮したりすることができる。 According to the eighth aspect, it is possible to omit the execution of imaging in the region where cells are known to be absent in the imageable region. As a result, the measurement time can be shortened, the amount of collected hologram data can be reduced, the storage capacity of the storage unit for storing the data can be saved, and the data transfer time can be shortened. ..

本発明の第9の態様では、第1~第8の態様のいずれか一つの細胞解析装置において、
ユーザーが培養容器内の領域の中で前記解析対象領域を指定するための解析条件設定部、をさらに備え、
前記特定領域抽出部は、前記解析条件設定部により指定された解析対象領域のみから細胞領域を抽出するものとすることができる。
In the ninth aspect of the present invention, in the cell analyzer according to any one of the first to eighth aspects,
Further provided with an analysis condition setting unit for the user to specify the analysis target area in the area in the culture vessel.
The specific region extraction unit can extract the cell region only from the analysis target region designated by the analysis condition setting unit.

第9の態様によれば、ユーザーが着目している領域についてのみ領域抽出処理を実施したり、培養容器内であっても細胞が実質的に殆ど存在していない領域を除外した領域についてのみ領域抽出処理を実施したりすることができる。それにより、領域抽出処理の処理時間を短縮することができるとともに、その処理結果のデータ量も削減することができる。 According to the ninth aspect, the region extraction process is performed only on the region of interest to the user, or the region excluding the region in which cells are substantially absent even in the culture vessel. Extraction processing can be carried out. As a result, the processing time of the area extraction processing can be shortened, and the amount of data of the processing result can also be reduced.

本発明の第10の態様では、第1~第9の態様のいずれか一つの細胞解析装置において、
前記特定領域抽出部は、教師あり機械学習の手法により作成された識別器を用いて細胞領域を抽出するものとすることができる。
In the tenth aspect of the present invention, in the cell analyzer according to any one of the first to ninth aspects,
The specific region extraction unit can extract a cell region using a discriminator created by a supervised machine learning method.

教師あり機械学習の手法は特に限定されず、例えば、多層ニューラルネットワークを用いたディープラーニング、サポートベクターマシンなど、様々な手法を用いることができる。
第10の態様によれば、例えば、細胞あり・無しの領域をそれぞれ適切にラベル付けした多数の画像を教師データとして用いた学習を行うことで、識別精度の高い識別器を作成し、例えば細胞が存在する領域を高い精度で抽出することができる。それにより、細胞領域の面積などの指標値の精度も向上させることができる。
The method of supervised machine learning is not particularly limited, and various methods such as deep learning using a multi-layer neural network and a support vector machine can be used.
According to the tenth aspect, for example, by performing learning using a large number of images appropriately labeled with and without cells as teacher data, a classifier with high discrimination accuracy is created, for example, cells. It is possible to extract the area where the label exists with high accuracy. Thereby, the accuracy of the index value such as the area of the cell region can be improved.

本発明の第11の態様では、第1~第10の態様のいずれか一つの細胞解析装置において、
前記表示処理部はさらに、前記グラフと前記細胞の観察画像とを別の画面として前記表示部に表示させるものとすることができる。
前記表示処理部は、前記指示されたプロット点に対応する細胞の観察画像を前記グラフとは別の画面として前記表示部に表示させるものとすることができる。
In the eleventh aspect of the present invention, in the cell analyzer according to any one of the first to tenth aspects,
The display processing unit may further display the graph and the observation image of the cells on the display unit as separate screens.
The display processing unit may display the observation image of the cell corresponding to the designated plot point on the display unit as a screen different from the graph.

第11の態様によれば、細胞の観察画像をグラフとは別の画面上に表示しているので、複数の培養時間における観察画像を表示させ、それらを比較すること可能である。
According to the first aspect, since the observation images of the cells are displayed on a screen different from the graph, it is possible to display the observation images at a plurality of culture times and compare them.

本発明の第1の態様では、第1~第1の態様のいずれか一つの細胞解析装置において、
前記表示処理部はさらに、前記特定領域抽出部により抽出された細胞領域とそれ以外の領域とを視覚的に識別可能な態様の画像を、前記グラフと同じ画面内に、又は該グラフとは別の画面として、前記表示部に表示させるものとすることができる。
In the first and second aspects of the present invention, in the cell analyzer according to any one of the first to eleventh aspects,
The display processing unit further displays an image in the same screen as the graph, or separately from the graph, in an aspect in which the cell region extracted by the specific region extraction unit and the other regions can be visually distinguished. The screen can be displayed on the display unit.

ここでいう視覚的に識別可能な態様とは、典型的には異なる表示色による表示である。これにより、ユーザーがグラフ上で着目した培養時間における観察領域の状態を直ぐに確認することができる。 The visually identifiable aspect referred to here is typically a display with a different display color. As a result, the user can immediately confirm the state of the observation area at the culture time of interest on the graph.

本発明の第1の態様では、第1~第1の態様のいずれか一つの細胞解析装置において、前記特徴的な細胞は未分化細胞又は未分化逸脱細胞であるものとすることができる。
これにより、例えば多能性幹細胞の培養時に、除去対象である未分化逸脱細胞がどの程度存在しているのかを一目で把握することが可能である。
In the thirteenth aspect of the present invention, in the cell analyzer according to any one of the first to the first and second aspects , the characteristic cell can be an undifferentiated cell or an undifferentiated deviant cell. ..
This makes it possible to grasp at a glance, for example, how many undifferentiated deviant cells to be removed are present when culturing pluripotent stem cells.

1…顕微観察部
10…光源部
11…イメージセンサ
12…培養プレート
12a…ウェル
13…細胞
14…参照光
15…物体光
2…制御・処理部
20…撮影制御部
21…ホログラムデータ記憶部
22…位相情報算出部
23…画像再構成部
24…再構成画像データ記憶部
25…特定領域抽出部
26…指標値計算部
27…計算結果記憶部
28…表示処理部
29…測定・解析条件設定部
3…入力部
4…表示部
100…測定対象情報表示画面
110…識別器選択画面
111…ウェル対応識別器リスト
120…解析結果表示画面
121…培養容器選択指示欄
122…時間経過グラフ
123…表示グラフ選択欄
124…切替ボタン
1 ... Microscopic observation unit 10 ... Light source unit 11 ... Image sensor 12 ... Culture plate 12a ... Well 13 ... Cell 14 ... Reference light 15 ... Object light 2 ... Control / processing unit 20 ... Imaging control unit 21 ... Hologram data storage unit 22 ... Phase information calculation unit 23 ... Image reconstruction unit 24 ... Reconstruction image data storage unit 25 ... Specific area extraction unit 26 ... Index value calculation unit 27 ... Calculation result storage unit 28 ... Display processing unit 29 ... Measurement / analysis condition setting unit 3 ... Input unit 4 ... Display unit 100 ... Measurement target information display screen 110 ... Discriminator selection screen 111 ... Well-compatible classifier list 120 ... Analysis result display screen 121 ... Culture container selection instruction field 122 ... Time lapse graph 123 ... Display graph selection Column 124 ... Switching button

Claims (14)

1又は複数の培養容器中の細胞を解析するための細胞解析装置であって、
1又は複数の培養容器を含む所定の撮影対象領域に亘る、細胞の観察画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により得られた観察画像全体又は該画像中の所定の解析対象領域から、細胞が存在する又は特徴的な細胞が存在する細胞領域を抽出する特定領域抽出部と、
前記観察画像全体又は前記解析対象領域について、前記特定領域抽出部により抽出された細胞領域の大きさ及び/又は形状に関する指標値を算出する指標値算出部と、
互いに異なる複数の時点において、同一の1又は複数の培養容器中の細胞に対して実施される、前記画像取得部、前記特定領域抽出部、及び前記指標値算出部の一連の処理によってその時点毎に算出された前記指標値を用い、該指標値をプロット点とする指標値の時間的な変化を示すグラフを作成し、該グラフを表示部に表示させるとともに、該グラフ上でプロット点を指示するユーザーによる操作を受けて、指示されたプロット点に対応する細胞の観察画像を前記表示部に表示させ、且つ、その表示された細胞の観察画像に前記細胞領域の抽出結果を示す画像を重畳するか否かをユーザーが選択するための操作子を前記グラフの表示画面内に配置して表示する表示処理部と、
を備える細胞解析装置。
A cell analyzer for analyzing cells in one or more culture vessels.
An image acquisition unit that acquires an observation image of cells over a predetermined imaging target area including one or a plurality of culture containers, and an image acquisition unit.
A specific region extraction unit that extracts a cell region in which cells are present or characteristic cells are present from the entire observation image obtained by the image acquisition unit or a predetermined analysis target region in the image, and a specific region extraction unit.
An index value calculation unit that calculates an index value relating to the size and / or shape of the cell region extracted by the specific region extraction unit for the entire observation image or the analysis target region.
A series of processes of the image acquisition unit, the specific region extraction unit, and the index value calculation unit performed on cells in the same one or a plurality of culture vessels at a plurality of different time points, at that time point . Using the index value calculated for each, a graph showing the temporal change of the index value using the index value as a plot point is created, the graph is displayed on the display unit , and the plot points are displayed on the graph. In response to the operation by the instructing user, the observation image of the cell corresponding to the instructed plot point is displayed on the display unit, and the displayed cell observation image is displayed with an image showing the extraction result of the cell region. A display processing unit that arranges and displays an operator for selecting whether or not to superimpose in the display screen of the graph, and a display processing unit.
A cell analyzer equipped with.
前記画像取得部は、撮影対象領域に亘るホログラムデータを取得するホログラフィック顕微鏡と、前記ホログラムデータを用いた所定の演算処理により、位相情報、強度情報又はそれら両方の要素を含む情報のいずれかの空間分布を示す画像を作成する画像再構成部と、を含む、請求項1に記載の細胞解析装置。 The image acquisition unit is a holographic microscope that acquires hologram data over a region to be imaged, and either phase information, intensity information, or information including both elements by a predetermined arithmetic process using the hologram data. The cell analysis apparatus according to claim 1, further comprising an image reconstruction unit that creates an image showing a spatial distribution. 前記特定領域抽出部は、前記細胞領域のほかに、前記画像取得部により得られた画像全体又は該画像中の所定の解析対象領域から、細胞以外の物質が存在する又は画像上で特徴がある特徴領域を抽出し、前記指標値算出部は、前記特徴領域について、その領域の大きさ又は形状に関する指標値を算出する、請求項1に記載の細胞解析装置。 In addition to the cell region, the specific region extraction unit has a substance other than cells from the entire image obtained by the image acquisition unit or a predetermined analysis target region in the image, or is characterized on the image. The cell analysis apparatus according to claim 1, wherein a characteristic region is extracted, and the index value calculation unit calculates an index value relating to the size or shape of the characteristic region. 前記細胞領域の大きさ及び/又は形状に関する指標値は、細胞領域の面積に関連した指標値である、請求項1に記載の細胞解析装置。 The cell analysis apparatus according to claim 1, wherein the index value relating to the size and / or shape of the cell region is an index value related to the area of the cell region. 前記撮影対象領域には複数の培養容器を含み、
前記指標値算出部は、前記複数の培養容器それぞれにおける細胞領域の面積の総和、及び/又は、該複数の培養容器それぞれにおける細胞領域の面積の平均、を前記指標値として算出する、請求項4に記載の細胞解析装置。
The area to be photographed includes a plurality of culture containers, and the area to be photographed contains a plurality of culture containers.
4. The index value calculation unit calculates the total area of cell regions in each of the plurality of culture vessels and / or the average area of cell regions in each of the plurality of culture vessels as the index value. The cell analyzer according to.
前記細胞領域の大きさ及び/又は形状に関する指標値は、個々の細胞領域の長軸方向の長さ、短軸方向の長さ、真円率、又は周縁長の少なくとも一つである、請求項1に記載の細胞解析装置。 The index value relating to the size and / or shape of the cell region is at least one of the length in the major axis direction, the length in the minor axis direction, the roundness ratio, or the peripheral length of each cell region. The cell analysis apparatus according to 1. 前記指標値算出部はさらに、前記細胞領域及び/又は該細胞領域以外の領域について、画像上の各画素の輝度値を利用して細胞領域及び/又は該細胞領域以外の領域を特徴付ける指標値を算出する、請求項1に記載の細胞解析装置。 The index value calculation unit further obtains an index value for characterizing the cell region and / or the region other than the cell region by using the brightness value of each pixel on the image for the cell region and / or the region other than the cell region. The cell analysis apparatus according to claim 1, which is calculated. 使用される培養容器に関する情報を取得する容器情報取得部と、
前記培養容器に関する情報に基づいて前記ホログラフィック顕微鏡による撮影可能領域の中で細胞の培養が可能である領域を特定し、その細胞の培養が可能である領域をカバーするように撮影対象領域を決めて撮影を実行するように前記ホログラフィック顕微鏡を制御する撮影制御部と、
をさらに備える、請求項2に記載の細胞解析装置。
The container information acquisition unit that acquires information about the culture vessel used,
Based on the information about the culture vessel, the region in which the cells can be cultured is specified in the region that can be photographed by the holographic microscope, and the region to be imaged is determined so as to cover the region in which the cells can be cultured. An imaging control unit that controls the holographic microscope to perform imaging,
The cell analysis apparatus according to claim 2, further comprising.
ユーザーが培養容器内の領域の中で前記解析対象領域を指定するための解析条件設定部、をさらに備え、
前記特定領域抽出部は、前記解析条件設定部により指定された解析対象領域のみから細胞領域を抽出する、請求項1に記載の細胞解析装置。
Further provided with an analysis condition setting unit for the user to specify the analysis target area in the area in the culture vessel.
The cell analysis apparatus according to claim 1, wherein the specific region extraction unit extracts a cell region only from an analysis target region designated by the analysis condition setting unit.
前記特定領域抽出部は、教師あり機械学習の手法により作成された識別器を用いて細胞領域を抽出する、請求項1に記載の細胞解析装置。 The cell analysis apparatus according to claim 1, wherein the specific region extraction unit extracts a cell region using a discriminator created by a supervised machine learning method. 前記表示処理部は、前記指示されたプロット点に対応する細胞の観察画像を前記グラフとは別の画面として前記表示部に表示させる、請求項1に記載の細胞解析装置。 The cell analysis device according to claim 1, wherein the display processing unit displays an observation image of cells corresponding to the designated plot points on the display unit as a screen different from the graph. 前記表示処理部はさらに、前記特定領域抽出部により抽出された細胞領域とそれ以外の領域とを視覚的に識別可能な態様の画像を、前記グラフと同じ画面内に、又は該グラフとは別の画面として、前記表示部に表示させる、請求項1に記載の細胞解析装置。 The display processing unit further displays an image in the same screen as the graph, or separately from the graph, in an embodiment in which the cell region extracted by the specific region extraction unit and the other regions can be visually distinguished. The cell analysis apparatus according to claim 1, wherein the screen is displayed on the display unit. 前記特徴的な細胞は未分化細胞又は未分化逸脱細胞である、請求項1に記載の細胞解析装置。 The cell analysis apparatus according to claim 1, wherein the characteristic cell is an undifferentiated cell or an undifferentiated deviant cell. 前記指標値算出部は、一又は複数の培養容器の全体における細胞領域の面積を前記指標値として算出し、前記表示処理部は、該細胞領域の面積の時間的変化を示すグラフを表示する、請求項4に記載の細胞解析装置。The index value calculation unit calculates the area of the cell region in the whole of one or a plurality of culture vessels as the index value, and the display processing unit displays a graph showing the temporal change of the area of the cell region. The cell analysis apparatus according to claim 4.
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