JP7079572B2 - 培養細胞解析システム、培養細胞解析方法、及び、プログラム - Google Patents

Description

本明細書の開示は、培養細胞解析システム、培養細胞解析方法、及び、プログラムに関する。

生化学分野では、管理された環境下で培養中の培養細胞を繰り返し撮像し、得られたデータを解析する解析システムが知られている。このような解析システムは、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１には、培養環境情報と解析条件の情報と解析結果情報とを関連付けて記憶することが記載されている。

特開２００７－２０４２２号公報

ところで、培養容器に付着して増殖する接着細胞（付着細胞とも呼ばれる）は、培養細胞の一種である。接着細胞の培養では、接着細胞を新しい培地を含む容器に移す継代（植え継ぎとも呼ばれる。）が行われると、接着細胞は、新たな容器に付着するまでの間その容器内を浮遊した状態となる。この状態で取得された画像を用いて解析を行うと、接着細胞の細胞数等が正しく計数されず、解析精度が劣化してしまう。

以上のような実情を踏まえ、本発明の一側面に係る目的は、接着細胞を正しく解析する技術を提供することである。

本発明の一態様に係る培養細胞解析システムは、接着細胞を含む生体試料を撮像し画像データを生成する画像データ生成装置と、開始遅延時間と撮像時間間隔とを含む撮像条件を記憶する撮像条件記憶部と、前記接着細胞の状態が接着状態か浮遊状態かを判定する判定部であって、前記撮像条件記憶部に記憶されている前記開始遅延時間と基準時刻からの経過時間とを比較し、前記経過時間が前記開始遅延時間以上となった場合に、前記接着細胞の状態が前記接着状態であると判定する判定部と、前記接着細胞の状態が前記接着状態であると前記判定部が判定した後に、前記撮像条件記憶部に記憶されている前記撮像時間間隔で前記生体試料の撮像を開始するように前記画像データ生成装置を制御する撮像制御部と、前記接着細胞の状態が前記接着状態であると前記判定部が判定した後に前記画像データ生成装置によって生成された画像データを解析対象データとして特定し、特定した前記解析対象データを解析する解析部と、を備える。

本発明の一態様に係る培養細胞解析方法は、開始遅延時間と撮像時間間隔とを含む撮像条件を取得し、前記開始遅延時間と基準時刻からの経過時間とを比較し、前記経過時間が前記開始遅延時間以上となった場合に、生体試料に含まれる接着細胞の状態が接着状態であると判定することで、前記接着細胞の状態が前記接着状態か浮遊状態かを判定し、前記接着細胞の状態が前記接着状態であると判定後に、前記撮像時間間隔で前記生体試料の撮像を開始するように画像データ生成装置を制御し、前記画像データ生成装置が前記接着細胞を含む前記生体試料を撮像して画像データを生成し、前記接着細胞の状態が前記接着状態であると判定後に前記画像データ生成装置によって生成された画像データを解析対象データとして特定し、特定した前記解析対象データを解析する。

本発明の一態様に係るプログラムは、コンピュータに、開始遅延時間と撮像時間間隔とを含む撮像条件を取得し、前記開始遅延時間と基準時刻からの経過時間とを比較し、前記経過時間が前記開始遅延時間以上となった場合に、生体試料に含まれる接着細胞の状態が接着状態であると判定することで、前記接着細胞の状態が前記接着状態か浮遊状態かを判定し、前記接着細胞の状態が前記接着状態であると判定後に、前記撮像時間間隔で前記生体試料の撮像を開始するように画像データ生成装置を制御し、前記画像データ生成装置が前記接着細胞を含む前記生体試料を撮像して画像データを生成し、前記接着細胞の状態が前記接着状態であると判定後に前記画像データ生成装置によって生成された画像データを解析対象データとして特定し、特定した前記解析対象データを解析する処理を実行させる。

上記の態様によれば、接着細胞を正しく解析する技術を提供することができる。

第１の実施形態に係る培養細胞解析システム１の構成を例示した図である。 サーバ４０のハードウェア構成を例示した図である。 サーバ４０の機能ブロック図の一例である。 第１の実施形態に係る培養細胞解析処理の一例を示すフローチャートである。 タイムラプス制御処理の一例を示すフローチャートである。 入力画面の一例である。 解析結果の表示例である。 従前の解析結果の表示例である。 第２の実施形態に係る培養細胞解析処理の一例を示すフローチャートである。 入力画面の別の例である。 サーバ９０の機能ブロック図の一例である。 第３の実施形態に係る培養細胞解析処理の一例を示すフローチャートである。

［第１の実施形態］
図１は、本実施形態に係る培養細胞解析システム１の構成を例示した図である。図２は、サーバ４０のハードウェア構成を例示した図である。培養細胞解析システム１は、マイクロプレート３０などに収容されている生体試料を撮像し、得られたデータを解析するシステムである。対象とする生体試料は、接着細胞を含む生体試料である。

培養細胞解析システム１は、生体試料を撮像し画像データを生成する画像データ生成装置２０と、少なくとも画像データ生成装置２０で生成された画像データに基づいて解析処理を行うサーバ４０と、を備えている。画像データ生成装置２０とサーバ４０は、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルなどの有線ケーブルで接続されている。画像データ生成装置２０とサーバ４０は、相互にデータをやり取りできるように構成されていればよく、有線に限らず無線により通信可能に接続されてもよい。

培養細胞解析システム１は、さらに、解析結果を表示する表示装置である液晶ディスプレイ５０と、撮像条件を入力する入力装置であるキーボード６０を備えてもよい。解析結果は、例えば、接着細胞の細胞数、密度などを含んでいる。また、撮像条件とは、タイムラプス観察のための撮像制御処理（以降、タイムラプス制御処理と記す。）についての条件であり、例えば、画像データサイズ、撮像開始までの待機時間（以降、開始遅延時間とも記す。）、撮像時間間隔（以降、スキャン間隔とも記す。）、撮像回数（以降、スキャン回数とも記す。）などである。

なお、培養細胞解析システム１の利用者は、ノート型コンピュータ７０、タブレット型コンピュータ８０、スマートフォンなどのクライアント端末を用いて、培養細胞解析システム１に無線又は有線の少なくとも一方を通じてアクセスしてもよい。その場合、クライアント端末は、解析結果を表示する表示装置であり、撮像条件を入力する入力装置である。

画像データ生成装置２０は、例えば、図１に示すように、マイクロプレート３０が配置されたインキュベータ１０内に設置される。マイクロプレート３０は、それぞれが収容部である複数のウェル３１を有していて、各ウェル３１には生体試料が収容されている。インキュベータ１０は、培養環境を維持又は制御する装置であり、ここでは、マイクロプレート３０に収容された生体試料を培養する培養器である。

なお、図１では、マイクロプレート３０がインキュベータ１０内の支持板上に載置されることで、画像データ生成装置２０から離間して配置された例を示したが、マイクロプレート３０は、支持板を介すことなく画像データ生成装置２０の上面に直接載置してもよい。また、生体試料の培養容器は、マイクロプレート３０に限らず、例えば、フラスコ、ディッシュなどであってもよい。

画像データ生成装置２０は、イメージセンサ２２と、イメージセンサ２２の周囲に配置された複数の照明用ＬＥＤ光源２３と、温度センサ２４を備えている。イメージセンサ２２は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary MOS）イメージセンサなどである。イメージセンサ２２及び複数の照明用ＬＥＤ光源２３は、撮影領域２１下を移動自在に設けられている。温度センサ２４は、インキュベータ１０内の温度を測定するセンサである。なお、画像データ生成装置２０は、インキュベータ１０内の環境を測定する他のセンサを備えても良い。

サーバ４０は、例えば、標準的なコンピュータである。サーバ４０は、図２に示すように、プロセッサ４１、メモリ４２、ストレージ４３、インタフェース装置４４、及び、可搬記憶媒体４６が挿入される可搬記憶媒体駆動装置４５を備え、これらがバス４７によって相互に接続されている。

プロセッサ４１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などであり、プログラムを実行してプログラムされた処理を行う。メモリ４２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）であり、プログラムの実行の際に、ストレージ４３または可搬記憶媒体４６に記憶されているプログラムまたはデータを一時的に記憶する。

ストレージ４３は、例えば、ハードディスク、フラッシュメモリであり、主に各種データやプログラムの記憶に用いられる。インタフェース装置４４は、サーバ４０以外の装置（例えば、画像データ生成装置２０、液晶ディスプレイ５０、キーボード６０、ノート型コンピュータ７０、タブレット型コンピュータ８０など）と信号をやり取りする回路である。

可搬記憶媒体駆動装置４５は、光ディスクやコンパクトフラッシュ（登録商標）等の可搬記憶媒体４６を収容するものである。可搬記憶媒体４６は、ストレージ４３を補助する役割を有する。ストレージ４３及び可搬記憶媒体４６は、それぞれプログラムを記憶した非一過性のコンピュータ読取可能記憶媒体の一例である。

図２に示す構成は、サーバ４０のハードウェア構成の一例であり、サーバ４０はこの構成に限定されるものではない。サーバ４０は、汎用装置ではなく専用装置であってもよい。サーバ４０は、プログラムを実行するプロセッサの代わりに又は加えて、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの電気回路を備えてもよく、それらの電気回路により、後述する処理の全部または一部が行われてもよい。

図３は、サーバ４０の機能ブロック図の一例である。サーバ４０は、撮像条件取得部４０ａ、判定部４０ｂ、撮像制御部４０ｃ、解析部４０ｄ、表示制御部４０ｅ、撮像条件記憶部４０ｆ、タイムラプス画像記憶部４０ｇ、及び、解析結果記憶部４０ｈを備えている。

撮像条件取得部４０ａは、入力装置であるキーボード６０を用いて利用者が入力した撮像条件を取得し、撮像条件記憶部４０ｆに記憶させる。撮像条件取得部４０ａは、例えば、画像データサイズ、開始遅延時間、スキャン間隔、スキャン回数を撮像条件として取得してもよく、これらを撮像条件記憶部４０ｆに記憶させてもよい。

判定部４０ｂは、ウェル３１に収容された生体試料に含まれる接着細胞の状態が接着状態か浮遊状態かを判定する。接着状態とは、接着細胞が容器表面等に接着している状態のことをいい、浮遊状態とは、接着細胞が容器表面等に接着しておらず培養液内で浮遊している状態のことをいう。具体的には、判定部４０ｂは、基準時刻からの経過時間に基づいて、接着細胞の状態を判定してもよい。この場合、継代から接着細胞が接着状態になるまでに要する時間を開始遅延時間として予め撮像条件記憶部４０ｆに記憶させておくことが望ましい。これにより、判定部４０ｂは、基準時刻（例えば、継代した時刻）からの経過時間と開始遅延時間を比較することで、接着細胞の状態を判定することができる。

撮像制御部４０ｃは、撮像条件記憶部４０ｆに記憶された撮像条件に従って、画像データ生成装置２０を制御する。具体的には、撮像制御部４０ｃは、接着細胞の状態が接着状態であると判定部４０ｂが判定すると、タイムラプス制御処理を開始し、予め設定された時間間隔で生体試料を撮像するように画像データ生成装置２０を制御してもよい。この場合、予め設定された時間間隔は、撮像条件としてスキャン間隔として予め撮像条件記憶部４０ｆに記憶させておくことが望ましい。これにより、撮像制御部４０ｃは、撮像条件記憶部４０ｆからスキャン間隔を読み出して、読み出したスキャン間隔で生体試料を撮像するように画像データ生成装置２０を制御してもよい。

解析部４０ｄは、解析対象データを解析し、解析結果記憶部４０ｈに記憶させる。解析対象データは、画像データ生成装置２０が生成した画像データであって、判定部４０ｂによる判定結果に基づいて特定される接着状態の生体試料の画像データである。なお、接着状態の生体試料の画像データとは、接着状態にある接着細胞を撮像することで生成された画像データのことである。具体的には、解析部４０ｄは、判定部４０ｂが接着細胞の状態が接着状態であると判定した後に画像データ生成装置２０が生成した画像データを、解析対象データとして特定してもよい。解析部４０ｄが行う解析処理は、特に限定しないが、例えば、接着細胞の数を計数する処理、接着細胞の密度を算出する処理などを含んでもよい。

表示制御部４０ｅは、解析部４０ｄによる解析結果を表示装置である液晶ディスプレイ５０に表示させる。表示制御部４０ｅは、例えば、接着細胞の細胞数、密度など液晶ディスプレイ５０に表示させてもよく、これらの時間変化をグラフ形式で表示させてもよい。

撮像条件記憶部４０ｆは、撮像条件取得部４０ａが取得した撮像条件を記憶する。タイムラプス画像記憶部４０ｇは、判定部４０ｂが接着細胞の状態が接着状態であると判定した後に画像データ生成装置２０が生成した画像データを記憶する。解析結果記憶部４０ｈは、解析部４０ｄによる解析結果を記憶する。

サーバ４０では、プロセッサ４１がメモリ４２にロードされたプログラムを実行することで、図３に示す各種機能が実現される。ただし、図３に示す各種機能部は、ソフトウェアを用いて実現されるものに限られず、例えば、それぞれ専用の回路で構成されてもよい。

以上のように構成された培養細胞解析システム１では、判定部４０ｂが接着細胞の状態を判定することで、接着状態の生体試料の画像データであると特定された画像データを解析対象として解析部４０ｄが解析処理を行うことができる。従って、培養細胞解析システム１によれば、接着細胞が浮遊状態にあることに起因して生じる解析上の不都合を回避することが可能であり、接着細胞を正しく解析することができる。

図４は、本実施形態に係る培養細胞解析処理の一例を示すフローチャートである。図５は、タイムラプス制御処理の一例を示すフローチャートである。図６は、入力画面の一例である。図７は、解析結果の表示例である。図８は、従前の解析結果の表示例である。以下、図４から図８を参照しながら、培養細胞解析システム１で行われる培養細胞解析処理について具体的に説明する。

図４に示す培養細胞解析処理が開始されると、まず、サーバ４０は、撮像条件を取得する（ステップＳ１０）。ここでは、サーバ４０は、例えば、液晶ディスプレイ５０に図６に示す入力画面１００を表示させる。そして、利用者がキーボード６０を用いて入力画面１００上で撮像条件を入力すると、サーバ４０は、入力された撮像条件を取得しメモリ４２又はストレージ４３である撮像条件記憶部４０ｆに記憶させる。なお、図６には、ドロップダウンリスト１０１を操作することで画像データサイズを、ドロップダウンリスト１０２を操作することで開始遅延時間を、ドロップダウンリスト１０３を操作することでスキャン間隔を、ドロップダウンリスト１０４を操作することでスキャン回数を選択する例が示されている。

次に、サーバ４０は、接着細胞の状態を判定する（ステップＳ２０）。ここでは、サーバ４０は、培養細胞解析処理開始からステップＳ１０で取得した開始遅延時間だけ経過しているかに基づいて、接着細胞の状態を判定する。サーバ４０は、培養細胞解析処理開始から開始遅延時間経過しているときには接着細胞の状態が接着状態であると判定し、経過していないときには接着細胞の状態が浮遊状態であると判定する。

サーバ４０は、接着細胞の状態が接着状態でないと判定すると（ステップＳ３０ＮＯ）、一定時間待機し（ステップＳ４０）、ステップＳ２０及びステップＳ３０の処理を繰り返す。一方、サーバ４０は、接着細胞の状態が接着状態であると判定すると（ステップＳ３０ＹＥＳ）、図５に示すタイムラプス制御処理を行う（ステップＳ５０）。

タイムラプス制御処理では、サーバ４０は、まず、現在の時刻が撮像時刻に達しているか否かを判定する（ステップＳ５１）。ここでは、サーバ４０は、ステップＳ１０で取得したスキャン間隔に基づいて撮像時刻を算出する。そして、現在の時刻が撮像時刻に達していると判定すると、サーバ４０は、撮像指示を画像データ生成装置２０へ出力する（ステップＳ５２）。その後、サーバ４０は、画像データ生成装置２０から画像データを受信し（ステップＳ５３）、画像データを解析対象データとしてストレージ４３であるタイムラプス画像記憶部４０ｇに記憶する（ステップＳ５４）。最後に、サーバ４０は、タイムラプス制御処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ５５）。ここでは、サーバ４０は、ステップＳ５１からステップＳ５５までの処理の繰り返し回数がステップＳ１０で取得したスキャン回数に達していないときには、タイムラプス制御処理を終了しないと判定し、ステップＳ５１からステップＳ５５の処理を繰り返す。一方。サーバ４０は、繰り返し回数がスキャン回数に達しているときには、タイムラプス制御処理を終了する。

タイムラプス制御処理が終了すると、サーバ４０は、画像データを解析する（ステップＳ６０）。ここでは、サーバ４０は、タイムラプス画像記憶部４０ｇから画像データを読み出し、読み出した画像データを解析対象データとして解析する。サーバ４０は、さらに、解析結果をストレージ４３である解析結果記憶部４０ｈに記憶する。

最後に、サーバ４０は、解析結果を表示する（ステップＳ７０）。ここでは、サーバ４０は、解析結果記憶部４０ｈから解析結果を読み出し、読み出した解析結果を液晶ディスプレイ５０に表示させる。図７に示すグラフＧ１は、ステップＳ７０で液晶ディスプレイ５０に表示される解析結果の一例であり、接着細胞数の時間変化を示している。グラフのピークＰ１、Ｐ２は、それぞれ継代のタイミングを示している。なお、図８に示すグラフＧ２は、比較例として示した従来の解析システムにおける解析結果の一例である。

従来の解析システムと培養細胞解析システム１とを比較すると、以下のような違いがある。従来の解析システムでは、接着細胞の状態を判定することなく解析処理が行われる。このため、図８に示されるように、液晶ディスプレイ５０には、浮遊状態にある期間と接着状態にある期間の両方の期間についての解析結果が表示されることになる。浮遊状態にある期間の解析結果は、解析精度の点で接着状態にある期間の解析結果よりも劣る。このため、従来の解析システムで得られる解析結果の全体としての精度は必ずしも高くない。

これに対して、培養細胞解析システム１では、接着細胞の状態を判定し、接着状態にある接着細胞の画像データを解析する。このため、図７に示すように、液晶ディスプレイ５０には、浮遊状態にある期間の解析結果だけが表示される。接着状態では、細胞数の計数等、種々の解析を高い精度で行うことができる。このため、培養細胞解析システム１によれば、従来の解析システムよりも高精度な解析結果を利用者に提供することができる。

また、接着細胞の解析の目的が接着細胞の生育状態をモニタすることであるとすると、浮遊状態における接着細胞の解析結果は、接着状態における接着細胞の解析結果に比べて重要度が低い。これは、接着細胞が接着状態で増殖する細胞であるからである。このため、比較的重要度が低い浮遊状態にある接着細胞の画像データの解析を省略し、より重要度が高い接着状態にある接着細胞の画像データを解析する培養細胞解析システム１は、解析効率の点でも、従来の解析システムに比べて優れている。

また、培養細胞解析システム１では、接着細胞の状態が接着状態である判定された後にタイムラプス制御処理が開始される。このため、ストレージ４３に格納されているタイムラプス画像は、接着状態の画像である。これにより、タイムラプス画像を参照して接着細胞の成育状態を確認する利用者の作業量を抑えることができる。従って、培養細胞解析システム１は、従来の解析システムに比べて、利用者の作業効率を改善することができる。

［第２の実施形態］
本実施形態に係る培養細胞解析システムは、判定部４０ｂでの接着細胞の状態の判定方法が異なる点が、培養細胞解析システム１とは異なる。本実施形態では、判定部４０ｂは、画像データ生成装置２０が生成した画像データに基づいて、接着細胞の状態を判定する。

より具体的には、判定部４０ｂは、例えば、画像データから生体試料の画像のコントラストを算出し、算出したコントラストに基づいて接着細胞の状態を判定してもよい。画像データ生成装置２０は、接着状態にある接着細胞が良好に観察できるようにフォーカス位置を予め接着面（例えば、ウェル３１の底面）に合わせた状態で使用される。このため、接着細胞が接着状態にあると画像のコントラストが高くなり、浮遊状態にあると画像のコントラストが低くなる。より厳密には、接着細胞は生体試料内に複数存在するため、生体試料内の接着細胞に占める接着状態にある接着細胞の割合が高いほど画像のコントラストが高くなる。このように、接着細胞の状態と画像のコントラストの間には強い相関があることから、判定部４０ｂは画像のコントラストに基づいて接着細胞の状態を判定してもよい。

また、判定部４０ｂは、例えば、画像データ生成装置２０が生成した画像データから接着細胞の形態を特定し、特定した形態に基づいて接着細胞の状態を判定してもよい。接着細胞の形態の一例は、接着細胞の形状である。例えば、浮遊状態で球形状の細胞は、接着状態では接着により変形するため、球形状とは異なる歪な形状（例えば、楕円など）となる。このように、接着細胞の状態と接着細胞の形状の間には強い相関があることから、判定部４０ｂは、画像処理により接着細胞の輪郭を検出して形状を特定し、特定した形状に基づいて接着細胞の状態を判定してもよい。

図９は、本実施形態に係る培養細胞解析処理の一例を示すフローチャートである。図１０は、入力画面の別の例である。以下、図９及び図１０を参照しながら、培養細胞解析システムで行われる培養細胞解析処理について具体的に説明する。

図９に示す培養細胞解析処理が開始されると、まず、サーバ４０は、撮像条件を取得する（ステップＳ１００）。ここでは、サーバ４０は、例えば、液晶ディスプレイ５０に図１０に示す入力画面２００を表示させる。そして、利用者がキーボード６０を用いて入力画面２００上で撮像条件を入力すると、サーバ４０は、入力された撮像条件を取得しメモリ４２又はストレージ４３である撮像条件記憶部４０ｆに記憶させる。なお、図１０には、ドロップダウンリスト１０１を操作することで画像データサイズを、スライダ２０１を操作することで接着状態と判定するための閾値となる画像のコントラストを、ドロップダウンリスト１０３を操作することでスキャン間隔を、ドロップダウンリスト１０４を操作することでスキャン回数を選択する例が示されている。

次に、サーバ４０は、撮像指示を画像データ生成装置２０へ出力する（ステップＳ１１０）。その後、サーバ４０は、画像データ生成装置２０から画像データを受信し（ステップＳ１２０）、画像データを事前解析する（ステップＳ１３０）。事前解析処理は、この例では、画像のコントラストを算出する処理である。

なお、接着細胞の形状に基づいて接着細胞の状態を判定する場合であれば、事前解析処理は、接着細胞の形状を特定する処理であってもよい。また、事前解析処理は、形状を特定し、さらに、所定の形状（又は所定の形状以外）の接着細胞の割合を算出する処理であってもよい。

事前解析が終了すると、サーバ４０は、接着細胞の状態を判定する（ステップＳ１４０）。ここでは、サーバ４０は、ステップＳ１３０での事前解析結果に基づいて、接着細胞の状態を判定する。この例では、サーバ４０は、ステップＳ１３０で算出した画像のコントラストがステップＳ１００で取得したコントラストの閾値以上のときには接着細胞の状態が接着状態であると判定し、閾値未満のときには接着細胞の状態が浮遊状態であると判定する。

サーバ４０は、接着細胞の状態が接着状態でないと判定すると（ステップＳ１５０ＮＯ）、一定時間待機し（ステップＳ１６０）、ステップＳ１１０からステップＳ１５０の処理を繰り返す。一方、サーバ４０は、接着細胞の状態が接着状態であると判定すると（ステップＳ１５０ＹＥＳ）、タイムラプス制御処理を行い（ステップＳ１７０）、タイムラプス制御処理で取得した画像データを解析し（ステップＳ１８０）、解析結果を表示して（ステップＳ１９０）、培養細胞解析処理を終了する。なお、ステップＳ１７０からステップＳ１９０の処理は、図４のステップＳ５０からステップＳ７０の処理と同様である。

本実施形態に係る培養細胞解析システムによっても、培養細胞解析システム１と同様の効果を得ることができる。即ち、従来の解析システムよりも高精度な解析結果を利用者に提供することができる。また、解析効率、及び、利用者の作業効率の点において、従来の解析システムに比べて優れている点も、培養細胞解析システム１と同様である。

さらに、本実施形態に係る培養細胞解析システムでは、生体試料を撮像して生成された画像データに基づいて接着細胞の状態を判定する。つまり、画像データから実際の接着細胞の状態を確認し、その確認結果に基づいて接着細胞の状態を判定する。このため、本実施形態に係る培養細胞解析システムによれば、培養細胞解析システム１よりも高い精度で接着細胞の状態を判定することができる。

また、培養細胞解析システム１では、高い判定精度を確保するためには、開始遅延時間をある程度長めに見積もって設定することが想定される。これに対して、本実施形態に係る培養細胞解析システムでは、接着細胞の状態を監視し接着状態になると直ぐにタイムラプス制御処理が開始されるため、培養細胞解析システム１よりも早期に観察を開始し解析結果を得ることができる。

［第３の実施形態］
本実施形態に係る培養細胞解析システムは、サーバ４０の代わりにサーバ９０を備える点、及び、タイムラプス制御処理後にタイムラプス制御処理で得られた画像データから解析対象データを特定し特定された解析対象データを解析する点が、第１及び第２の実施形態に係る培養細胞解析システムとは異なる。

図１１は、サーバ９０の機能ブロック図の一例である。サーバ９０は、撮像条件取得部９０ａ、判定部９０ｂ、撮像制御部９０ｃ、解析部９０ｄ、表示制御部９０ｅ、撮像条件記憶部９０ｆ、タイムラプス画像記憶部９０ｇ、及び、解析結果記憶部９０ｈを備えている。

撮像条件取得部９０ａ、表示制御部９０ｅ、撮像条件記憶部９０ｆ、解析結果記憶部９０ｈは、図３の撮像条件取得部４０ａ、表示制御部４０ｅ、撮像条件記憶部４０ｆ、解析結果記憶部４０ｈと同様である。

撮像制御部９０ｃは、撮像条件記憶部９０ｆに予め設定された時間間隔（スキャン間隔）で生体試料を撮像するように画像データ生成装置２０を制御する。この点は、撮像制御部４０ｃと同様である。ただし、撮像制御部９０ｃは、撮像条件取得部９０ａにより撮像条件が取得されると直ちにタイムラプス制御処理を開始する点が、撮像制御部４０ｃとは異なっている。

タイムラプス画像記憶部９０ｇは、タイムラプス制御処理で取得された画像データを記憶する。この点は、タイムラプス画像記憶部４０ｇと同様である。ただし、タイムラプス画像記憶部９０ｇは、接着細胞の状態によらずに、画像データ生成装置２０が生成した画像データを記憶する点が、タイムラプス画像記憶部４０ｇとは異なっている。

判定部９０ｂは、タイムラプス画像記憶部９０ｇに記憶された画像データを読み出して、読み出した画像データに基づいて接着細胞の状態を判定する。なお、判定方法は、第２の実施形態に係る判定部４０ｂでの判定方法と同様である。即ち、画像のコントラストに基づいて接着細胞の状態を判定してもよく、接着細胞の形状に基づいて接着細胞の状態を判定してもよい。

解析部９０ｄは、判定部９０ｂによる判定結果に基づいて、画像データ生成装置２０が生成した画像データの中から解析対象データを特定する。そして、特定した解析対象データを解析し、解析結果記憶部９０ｈに記憶させる。

図１２は、本実施形態に係る培養細胞解析処理の一例を示すフローチャートである。以下、図１２を参照しながら、培養細胞解析システムで行われる培養細胞解析処理について具体的に説明する。

図１２に示す培養細胞解析処理が開始されると、まず、サーバ９０は、撮像条件を取得し（ステップＳ２００）、その後、タイムラプス制御処理を行う（ステップＳ２１０）。なお、ステップＳ２００、ステップＳ２１０の処理は、図９のステップＳ１００、Ｓ１７０と同様である。

次に、サーバ９０は、タイムラプス制御処理で取得した画像データをタイムラプス画像記憶部９０ｇから読み出して、事前解析し（ステップＳ２２０）、接着細胞の状態を判定する（ステップＳ２３０）。なお、ステップＳ２２０、ステップＳ２３０の処理は、図９のステップＳ１３０、Ｓ１４０と同様である。

その後、サーバ９０は、ステップＳ２３０での判定結果に基づいて、タイムラプス画像記憶部９０ｇに記憶されている画像データから解析対象データを特定する（ステップＳ２４０）。

最後、サーバ９０は、特定された解析対象データを解析し（ステップＳ２５０）、解析結果を表示して（ステップＳ２６０）、培養細胞解析処理を終了する。なお、ステップＳ２５０及びステップＳ２６０の処理は、図９のステップＳ１８０及びステップＳ１９０の処理と同様である。

本実施形態に係る培養細胞解析システムによっても、第１の実施形態及び第２の実施形態に係る培養細胞解析システムと同様に、従来の解析システムよりも高精度な解析結果を利用者に提供することができる。

本実施形態に係る培養細胞解析システムでは、タイムラプス観察を行うタイミングに制約されることなく、任意のタイミングで解析処理を行うことができる。このため、例えば、別の解析システムで取得された画像データを解析することもできる。

１０ インキュベータ
２０ 画像データ生成装置
２１ 撮影領域
２２ イメージセンサ
２３ 照明用ＬＥＤ光源
２４ 温度センサ
３０ マイクロプレート
３１ ウェル
４０、９０ サーバ
４０ａ、９０ａ 撮像条件取得部
４０ｂ、９０ｂ 判定部
４０ｃ、９０ｃ 撮像制御部
４０ｄ、９０ｄ 解析部
４０ｅ、９０ｅ 表示制御部
４０ｆ、９０ｆ 撮像条件記憶部
４０ｇ、９０ｇ タイムラプス画像記憶部
４０ｈ、９０ｈ 解析結果記憶部
４１ プロセッサ
４２ メモリ
４３ ストレージ
４４ インタフェース装置
４５ 可搬記憶媒体駆動装置
４６ 可搬記憶媒体
４７ バス
５０ 液晶ディスプレイ
６０ キーボード
７０ ノート型コンピュータ
８０ タブレット型コンピュータ
１００、２００ 入力画面
１０１、１０２、１０３ ドロップダウンリスト
２０１ スライダ
Ｇ１、Ｇ２ グラフ

Claims (8)

1. 接着細胞を含む生体試料を撮像し画像データを生成する画像データ生成装置と、
   開始遅延時間と撮像時間間隔とを含む撮像条件を記憶する撮像条件記憶部と、
   前記接着細胞の状態が接着状態か浮遊状態かを判定する判定部であって、前記撮像条件記憶部に記憶されている前記開始遅延時間と基準時刻からの経過時間とを比較し、前記経過時間が前記開始遅延時間以上となった場合に、前記接着細胞の状態が前記接着状態であると判定する判定部と、
   前記接着細胞の状態が前記接着状態であると前記判定部が判定した後に、前記撮像条件記憶部に記憶されている前記撮像時間間隔で前記生体試料の撮像を開始するように前記画像データ生成装置を制御する撮像制御部と、
   前記接着細胞の状態が前記接着状態であると前記判定部が判定した後に前記画像データ生成装置によって生成された画像データを解析対象データとして特定し、特定した前記解析対象データを解析する解析部と、を備える
   ことを特徴とする培養細胞解析システム。
2. 請求項１に記載の培養細胞解析システムにおいて、
   前記撮像条件記憶部は、継代から前記接着細胞が前記接着状態になるまでに要する時間を前記開始遅延時間として記憶し、
   前記判定部は、前記継代が行われた時刻を前記基準時刻として前記経過時間を計測する
   ことを特徴とする培養細胞解析システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の培養細胞解析システムにおいて、
   前記解析部は、特定した前記解析対象データに基づいて、前記接着細胞の数を計数する処理と前記接着細胞の密度を算出する処理との少なくとも一方を含む解析処理を行う
   ことを特徴とする培養細胞解析システム。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の培養細胞解析システムにおいて、
   前記判定部は、前記経過時間が前記開始遅延時間未満であった場合に、一定時間待機後に、前記接着細胞の状態が前記接着状態か前記浮遊状態かを判定する
   ことを特徴とする培養細胞解析システム。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の培養細胞解析システムにおいて、さらに、
   前記解析部による解析結果を表示装置に表示させる表示制御部を備える
   ことを特徴とする培養細胞解析システム。
6. 請求項５に記載の培養細胞解析システムにおいて、
   前記表示制御部は、前記表示装置に、前記接着細胞の数の時間変化を示すグラフを表示させる
   ことを特徴とする培養細胞解析システム。
7. 開始遅延時間と撮像時間間隔とを含む撮像条件を取得し、
   前記開始遅延時間と基準時刻からの経過時間とを比較し、前記経過時間が前記開始遅延時間以上となった場合に、生体試料に含まれる接着細胞の状態が接着状態であると判定することで、前記接着細胞の状態が前記接着状態か浮遊状態かを判定し、
   前記接着細胞の状態が前記接着状態であると判定後に、前記撮像時間間隔で前記生体試料の撮像を開始するように画像データ生成装置を制御し、
   前記画像データ生成装置が前記接着細胞を含む前記生体試料を撮像して画像データを生成し、
   前記接着細胞の状態が前記接着状態であると判定後に前記画像データ生成装置によって生成された画像データを解析対象データとして特定し、特定した前記解析対象データを解析する
   ことを特徴とする培養細胞解析方法。
8. コンピュータに、
   開始遅延時間と撮像時間間隔とを含む撮像条件を取得し、
   前記開始遅延時間と基準時刻からの経過時間とを比較し、前記経過時間が前記開始遅延時間以上となった場合に、生体試料に含まれる接着細胞の状態が接着状態であると判定することで、前記接着細胞の状態が前記接着状態か浮遊状態かを判定し、
   前記接着細胞の状態が前記接着状態であると判定後に、前記撮像時間間隔で前記生体試料の撮像を開始するように画像データ生成装置を制御し、
   前記画像データ生成装置が前記接着細胞を含む前記生体試料を撮像して画像データを生成し、
   前記接着細胞の状態が前記接着状態であると判定後に前記画像データ生成装置によって生成された画像データを解析対象データとして特定し、特定した前記解析対象データを解析する
   処理を実行させることを特徴とするプログラム。

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