JP7248024B2 - 細胞状態評価装置、顕微鏡装置、細胞状態評価方法およびプログラム - Google Patents

細胞状態評価装置、顕微鏡装置、細胞状態評価方法およびプログラム Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、装置、顕微鏡装置、方法およびプログラムに関する。
一般的に、細胞の培養状態を評価する技術は、再生医療などの先端医療分野や医薬品のスクリーニングを含む幅広い分野での基盤技術となっている。例えば、再生医療分野では、インビトロで細胞を増殖、分化させるプロセスが存在する。該プロセスでは、細胞の分化の成否、細胞の癌化や感染の有無を管理するために、細胞の培養状態を的確に評価することが不可欠である。一例として、マーカーとして転写因子を用いた癌細胞の評価方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
研究、創薬、再生医療の分野において、色調を呈する細胞種が扱われることがある。例えば、色調を呈する細胞を胚性幹（Ｅｍｂｒｙｏｎｉｃ Ｓｔｅｍ： ＥＳ）細胞や誘導多能性幹（ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｌｕｒｉｐｏｔｅｎｔ Ｓｔｅｍ： ｉＰＳ）細胞などの幹細胞から目的の体細胞へと分化誘導させ、成熟させる場合、分化誘導工程や、成熟工程において色調を評価することが重要である。例えば、視細胞や網膜色素上皮（Ｒｅｔｉｎａ Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｅｐｉｔｈｅｌｉｕｍ： ＲＰＥ）細胞は、成長の進行にともなって、赤色から茶褐色を呈することが知られている。
現状の細胞製造現場では、容器中の細胞全体の色調の変化を作業者が目視で評価し、作業者が分化誘導の度合いや成熟の度合いを判断して工程管理を行う。
米国特許第７０６０４４５号明細書
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、成長の進行にともなって色調を呈する細胞種について、その細胞の成長を判定できる装置、装置を備える顕微鏡、方法およびプログラムを提供することを課題とする。
上述した課題を解決するために、本発明の一態様は、撮像された複数の細胞の画像の色空間上の色相又は彩度又は明度の少なくとも一つ又は組合せの色情報を算出する画像処理部と、前記画像処理部により算出された前記色情報と色基準情報とに基づいて、前記細胞の培養状態を判断する判定部と、前記判定部の判定基準である前記色基準情報として、前記色空間上における、サンプル細胞の１又は複数の細胞の画像の色情報に基づき設定した陽性と判断する基準値を記憶する記憶部と、前記画像処理部によって算出された前記細胞の画像の前記色情報に基づき、前記色情報の重心あるいは統計値を求める色情報変換部とを備え、前記判定部は、前記色情報変換部で求めた前記色情報の重心あるいは前記統計値と、前記陽性と判断する基準値との間の距離とを算出し、前記距離の増減に基づいて前記細胞の培養状態を判定する、細胞状態評価装置である。
本発明の一態様は、撮像された１又は複数の細胞の画像の色空間上の色相又は彩度又は明度の少なくとも一つ又は組合せの色情報を算出する画像処理部と、前記画像処理部により算出された前記色情報と色基準情報とに基づいて、前記細胞の培養状態を判断する判定部と、前記判定部の判定基準である前記色基準情報として、前記色空間上における、サンプル細胞の１又は複数の細胞の画像の色情報に基づき設定した陽性領域を記憶する記憶部と、前記画像処理部によって算出された前記細胞の画像の前記色情報に基づき、前記色情報の重心あるいは統計値を求める色情報変換部とを備え、前記判定部は、前記陽性領域を示す情報に基づき、前記色情報変換部で求めた前記色情報の重心あるいは統計値の軌跡が前記色空間上の前記サンプル細胞の色情報の重心あるいは統計値の軌跡上にあるか否かを判定して前記細胞の培養状態を判定する、細胞状態評価装置である。
また、本発明の一態様は、コンピューターを含む、細胞状態評価装置と、細胞状態評価装置に、撮像された前記画像を提供する顕微鏡とから構成され、前記コンピューターがプログラムを実行することで、前記細胞状態評価装置の前記画像処理部、前記判定部、前記色情報変換部を機能させる、顕微鏡装置である。
また、本発明の一態様は、撮像された１又は複数の細胞の画像の色空間上の色相又は彩度又は明度の少なくとも一つ又は組合せの色情報を算出する画像処理工程と、前記画像処理工程により算出された前記色情報と色基準情報とに基づいて、前記細胞の培養状態を判断する判定工程と、前記判定工程の判定基準である前記色基準情報として、前記色空間上における、サンプル細胞の１又は複数の細胞の画像の色情報に基づき設定した陽性と判断する基準値を記憶部から取得する情報取得工程と、前記画像処理部によって算出された前記細胞の画像の前記色情報に基づき、前記色情報の重心あるいは統計値を求める色情報変換工程とを備え、前記判定工程は、前記色情報変換工程で求めた前記色情報の重心あるいは前記統計値と、前記情報取得工程で取得した前記基準値との間の距離とを算出し、前記距離の増減に基づいて前記細胞の培養状態を判定する、細胞状態評価方法である。
本発明の一態様は、撮像された１又は複数の細胞の画像の色空間上の色相又は彩度又は明度の少なくとも一つ又は組合せの色情報を算出する画像処理工程と、前記画像処理工程により算出された前記色情報と色基準情報とに基づいて、前記細胞の培養状態を判断する判定工程と、前記判定工程の判定基準である前記色基準情報として、前記色空間上における、サンプル細胞の１又は複数の細胞の画像の色情報に基づき設定した陽性領域を記憶部から取得する情報取得工程と、前記画像処理工程によって算出された前記細胞の画像の前記色情報に基づき、前記色情報の重心あるいは統計値を求める色情報変換工程とを備え、前記判定工程は、前記陽性領域を示す情報に基づき、前記色情報変換工程で求めた前記色情報の重心あるいは統計値の軌跡が前記色空間上の前記サンプル細胞の色情報の重心あるいは統計値の軌跡上にあるか否かを判定して前記細胞の培養状態を判定する細胞状態評価方法である。
また、本発明の一態様は、細胞の培養状態を評価するためにコンピューターに、撮像された１又は複数の前記細胞の画像の色空間上の色相又は彩度又は明度の少なくとも一つ又は組合せの色情報を算出する画像処理工程と、前記画像処理工程により算出された前記色情報と色基準情報とに基づいて、前記細胞の培養状態を判断する判定工程と、前記判定工程の判定基準である前記色基準情報として、前記色空間上における、サンプル細胞の１又は複数の細胞の画像の色情報に基づき設定した陽性と判断する基準値を記憶部から取得する情報取得工程と、前記画像処理部によって算出された前記細胞の画像の前記色情報に基づき、前記色情報の重心あるいは統計値を求める色情報変換工程とを実行させ、前記判定工程は、前記色情報変換工程で求めた前記色情報の重心あるいは前記統計値と、前記情報取得工程で取得した前記基準値との間の距離とを算出し、前記距離の増減に基づいて前記細胞の培養状態を判定するための、プログラムである。
本発明の一態様は、細胞の培養状態を評価するためにコンピューターに、撮像された１又は複数の細胞の画像の色空間上の色相又は彩度又は明度の少なくとも一つ又は組合せの色情報を算出する画像処理工程と、前記画像処理工程により算出された前記色情報と色基準情報とに基づいて、前記細胞の培養状態を判断する判定工程と、前記判定工程の判定基準である前記色基準情報として、前記色空間上における、サンプル細胞の１又は複数の細胞の画像の色情報に基づき設定した陽性領域を記憶部から取得する情報取得工程と、前記画像処理工程によって算出された前記細胞の画像の前記色情報に基づき、前記色情報の重心あるいは統計値を求める色情報変換工程とを実行させ、前記判定工程は、前記陽性領域を示す情報に基づき、前記色情報変換工程で求めた前記色情報の重心あるいは統計値の軌跡が前記色空間上の前記サンプル細胞の色情報の重心あるいは統計値の軌跡上にあるか否かを判定して前記細胞の培養状態を判定するための、プログラム。
本発明の実施形態によれば、成長の進行にともなって色調を呈する細胞種について、その細胞の成長を判定できる。
本実施形態に係る判定システムを示す図である。 顕微鏡の一例を示す図である。 色空間（その１）の一例を示す図である。 色空間（その２）の一例を示す図である。 色基準情報の設定方法（その１）を示す図である。 色基準情報の設定方法（その２）を示す図である。 色情報を計測する対象を抽出する処理の一例を示す図である。 色情報を計測する対象を抽出する処理の一例を示す図である。 色情報の解析例（その１）を示す図である。 色情報の解析例（その２）を示す図である。 本実施形態に係る判定装置の動作を示すフローチャートである。 本実施形態に係る判定装置の動作を示す図である。 本実施形態に係る判定装置のグラフィカルユーザインタフェースの一例を示す図である。 本実施形態に係る判定装置のグラフィカルユーザインタフェースの一例を示す図である。 本実施形態に係る判定システムを示す図である。 色基準情報の設定方法（その３）を示す図である。 色基準情報の設定方法（その４）を示す図である。 被検体の成長を判定する処理（その１）を示す図である。 被検体の成長を判定する処理（その２）を示す図である。 本実施形態に係る判定装置の動作を示すフローチャートである。 本実施形態に係る判定システムを示す図である。 被検体の成長を判定する処理を示す図である。 被検体の成長を判定する処理を示す図である。 本実施形態に係る判定装置の動作を示すフローチャートである。 本実施形態に係る観察装置の一例を示すブロック図である。 本実施形態に係る観察装置の正面図である。 本実施形態に係る観察装置の平面図である。 本実施形態に係る判定装置を示す図である。 本実施形態に係る観察装置の動作を示すフローチャートである。
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る判定システムについて説明する。図１は、本実施形態に係る判定システム１を示す。判定システム１は、判定装置１００と、表示装置２００と、顕微鏡３００とを備える。
判定装置１００は、顕微鏡３００によって提供される被検体Ｓの拡大画像を取得する。被検体Ｓの拡大画像を取得した後、判定装置１００は、成長の進行にともなって色が変化する細胞の１又は複数の成長過程における色情報を参照し、該被検体Ｓの拡大画像を画像処理することによって得られる画像に含まれる該被検体Ｓの色に基づいて、該被検体Ｓが正常に成長しているか否かを判定する。以下、成長の進行にともなって色が変化する細胞を「サンプル細胞」という。
ここで、サンプル細胞の１又は複数の成長過程における色情報は、判定装置１００に予め記憶される。そして、判定装置１００は、表示装置２００へ、被検体Ｓが正常に成長しているか否かの判定結果を表示する。このように構成することによって、判定装置１００は、被検体Ｓが正常に成長しているか否かを自動的に評価する。
＜顕微鏡＞
顕微鏡３００は、明視野顕微鏡及び位相差顕微鏡のいずれも適用できる。明視野顕微鏡は、被検体Ｓを均一な入射光で照らした時、被検体Ｓの各部分において光の吸収率が異なる為に透過光の像にコントラストが付くことを利用する。位相差顕微鏡は、光線の位相差をコントラストに変換して観察する光学顕微鏡である。本実施形態に係る判定システム１では一例として位相差顕微鏡が使用される場合について説明する。ただし、判定システム１に明視野顕微鏡が使用される場合にも適用できる。
＜位相差顕微鏡の構成＞
図２は、位相差顕微鏡の構成を示す。図２には、位相差顕微鏡に加え、判定装置１００、及び表示装置２００も示されている。位相差顕微鏡装置は、観察対象である被検体Ｓに照明光Ｌを照射し、この被検体Ｓからの透過光Ｌｐの位相差を明暗差に変換することによって得られた被検体Ｓの拡大像を得る。
位相差顕微鏡装置は、照明光Ｌを出射する光源３１と、光源３１からの照明光Ｌを被検体Ｓに照射する照明光学系３２と、被検体Ｓからの透過光Ｌｐを結像する結像光学系３３と、結像光学系３３により結像された透過光Ｌｐを受光し電気信号に変換して被検体Ｓの画像を生成する固体撮像素子３４とを備えている。
照明光学系３２と結像光学系３３との間には、ステージ３６が配置されている。
ステージ３６は、被検体Ｓが載置される載置面３６ａを有している。また、ステージ３６は、その面内において互いに直交する２つの方向（図２に示すＸ軸方向及びＹ軸方向）に移動操作される。これにより、ステージ３６は、被検体Ｓの観察位置を任意に変更することが可能となっている。さらに、ステージ３６は、高さ方向（図２に示すＺ軸方向）に移動操作される構成であってもよい。
なお、以下において、光源３１から出射された照明光Ｌの光軸（光束の中心軸）をＺ軸方向とし、このＺ軸と直交する面内において互いに直交する２つの方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として説明する。なお、光源３１から出射された照明光Ｌを、図２の破線によって模式的に示す。
光源３１は、例えば白色光などの可視光又はその近傍の波長域の光を照明光Ｌとして照射する。光源３１には、反射鏡等を利用して自然光や白色蛍光灯、白色電球などの外部光源からの光を照明光Ｌとして用いることができる。また、光源３１には、ハロゲンランプやタングステンランプなどの内部光源からの光を照明光Ｌとして用いることができる。
また、光源３１には、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ： ＬＥＤ）等を用いてもよい。この場合、光源３１は、例えば赤、青、緑の各波長の光を発するＬＥＤの組み合わせにより構成することができる。また、これら波長の異なるＬＥＤの点灯及び消灯を制御することによって、光源３１が発する照明光の波長を可変に制御できるため、このようなＬＥＤを光源３１に用いた場合は、波長フィルタなどの波長変換部材を省略することが可能である。
照明光学系３２には、光源３１側から順に、第１のコンデンサレンズ３７と、第１の空間光変調素子３８と、第２のコンデンサレンズ３９とが配置されている。これらのうち、第１のコンデンサレンズ３７、及び第２のコンデンサレンズ３９は、光源３１から出射された照明光Ｌをステージ３６上の被検体Ｓに照射する。
第１の空間光変調素子３８は、結像光学系３３（対物レンズ４０）の瞳位置に対して共役となる位置に配置されている。第１の空間光変調素子３８は、被検体Ｓに照射される照明光Ｌの光強度分布を可変に調整するもの（絞り）であり、この絞りの開口（照明光Ｌを通過させる領域）３８ａの形状や大きさ等を自由に変化させることが可能である。
結像光学系３３は、上記ステージ３６側から順に、対物レンズ４０と、第２の空間光変調素子４１とが配置されている。
対物レンズ４０は、被検体Ｓからの透過光Ｌｐを固体撮像素子３４の受光面上に結像させる。
第２の空間光変調素子４１は、対物レンズ４０の瞳位置又はその近傍に配置されている。また、第１の空間光変調素子３８と第２の空間光変調素子４１とは、互いに共役な位置に配置されている。
第２の空間光変調素子４１は、被検体Ｓからの透過光Ｌｐに付加する位相の空間分布を可変に調整するものであり、透過光Ｌｐに付加する位相を０°又は±９０°に調整する。具体的に、この第２の空間光変調素子４１は、被検体Ｓからの透過光Ｌｐのうち、被検体Ｓを通過した直接光（０次光）を４分の１波長（±９０°）だけ位相がずれた状態で透過させる位相変調領域４１ａと、この位相変調領域４１ａの周囲に被検体Ｓで回折した回折光をそのままの位相（０°）で透過させる回折光透過領域４１ｂとを有している。
第２の空間光変調素子４１は、この回折光透過領域４１ｂに対して位相変調領域４１ａの形状や大きさ等を自由に変化させることが可能である。また、このような第２の空間光変調素子４１としては、例えば液晶パネル（液晶素子）などを用いることができる。
さらに、第２の空間光変調素子４１は、上述した位相の空間分布と共に、被検体Ｓからの透過光Ｌｐを透過させる透過率の空間分布を可変に調整する機能を有することが好ましい。一般に、第２の空間光変調素子４１を通過する透過光Ｌｐのうち、位相変調領域４１ａを透過する直接光は、回折光透過領域４１ｂを透過する回折光に比べて光強度が強いため、ＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタ等を用いて光強度を弱める調整を行う。
固体撮像素子３４は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなどの受光波長の異なる受光素子を複数有するものからなり、上述した結像光学系３３により結像された透過光Ｌｐを受光し電気信号（画像信号）に変換して判定装置１００に出力する。
以上のような構造を有する位相差顕微鏡では、光源３１から出射された照明光Ｌが第１のコンデンサレンズ３７を通過し、第１の空間光変調素子３８に入射する。そして、この第１の空間光変調素子３８の開口３８ａを通過した照明光Ｌが第２のコンデンサレンズ３９を通過し、ステージ３６の載置面３６ａ上に載置された被検体Ｓに照射される。
そして、被検体Ｓからの透過光Ｌｐが対物レンズ４０を通過した後、第２の空間光変調素子４１に入射する。このとき、被検体Ｓからの透過光Ｌｐのうち、位相変調領域４１ａを透過した直接光が、４分の１波長だけ位相がずれた状態で、ＮＤフィルタで減光された後、固体撮像素子３４の受光面上に結像される。一方、回折光透過領域４１ｂを透過した回折光がそのままの位相（０°）で、固体撮像素子３４の受光面上に結像される。位相差顕微鏡では、これら直進光と回折光との干渉によって、位相の変化を光の明暗として観察することが可能である。
＜判定対象の細胞について＞
顕微鏡３００によって観察される被検体Ｓ、すなわち判定システム１の判定対象の細胞の具体例について説明する。被検体Ｓの一例は、メラニン顆粒を含む細胞であり、例えば、視細胞、網膜色素上皮（ｒｅｔｉｎａｌ ｐｉｇｍｅｎｔ ｅｐｉｔｈｅｌｉｕｍ： ＲＰＥ）細胞、皮膚細胞、メラニン細胞、赤血球（ヘモグロビンは赤血球細胞質の一つ）などの色調のある細胞（細胞種）である。例えば、このような色調を呈する細胞種は、幹細胞から目的の体細胞へと分化誘導、成熟工程で色調が変化する。
具体的には、視細胞やＲＰＥ細胞は、「播種した直後」或いは「分化誘導直後」では色が薄く、時間の経過とともに色素陽性細胞の数が多くなり色が濃くなってくる。つまり、視細胞やＲＰＥ細胞は、分化誘導、成熟工程で色調が赤色から茶褐色へ変化する。
本実施形態に係る判定装置１００は、被検体Ｓの色情報に基づいて、該被検体Ｓが成長工程のいずれに該当するかを判定することによって、成長が正常に進行しているか否かなどの培養状態を判定する。このように構成することによって、本実施形態に係る判定装置１００は、被検体Ｓの分化誘導、成熟が正常に進んでいるか否かを培養期間中に判断できる。図１に戻り、説明を続ける。
＜判定装置の構成＞
次に、判定装置１００の構成について説明する。判定装置１００は、制御部１０２と、記憶部１１２とを備える。
記憶部１１２は、ハードディスクや、フラッシュメモリなどの不揮発性の記憶媒体、及びＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性の記憶媒体などによって構成される。記憶部１１２には、細胞の成長が正常に進行しているか否かを判定する処理を制御部１０２に実行させるプログラム１１４と、画像情報１１６と、色基準情報１２０とが予め記憶されている。
画像情報１１６は、制御部１０２によって取得される被検体Ｓの拡大画像の画像情報である。例えば、サンプル細胞の一例として、視細胞やＲＰＥ細胞は、「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」から分化誘導、成熟へと成長工程が進行するにしたがって、薄い色、赤色、茶褐色へと変化する。ここで、サンプル細胞の色情報について説明する。
＜色情報（その１）＞
図３は、ＹＣｂＣｒで表される色空間のうち、輝度信号Ｙを除いた色相ベクトル（ＣｂＣｒ）で表現した色空間を示す。図３には、サンプル細胞が「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」から分化誘導過程、細胞成熟過程へと成長の進行にともなって変化する色の領域（陽性領域）が示される。
＜色情報（その２）＞
図４は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間のうち、明度を表すＬ＊を除き、色相と彩度を示す色度（ａ＊、ｂ＊）で表現した色空間を示す。図４には、図３と同様に、サンプル細胞が「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」から分化誘導過程、細胞成熟過程へと成長の進行に伴って変化する色の領域（陽性領域）が示される。
＜色情報（その３）＞
色相（Ｈｕｅ）、彩度（Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ・Ｃｈｒｏｍａ）、明度（Ｖａｌｕｅ・Ｌｉｇｈｔｎｅｓｓ・Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）の三つの成分からなるＨＳＶ色空間のうち、色相で色の範囲を表してもよい。
＜色情報（その１）＞から＜色情報（その３）＞のいずれかで被検体Ｓの色情報が判断されてもよいし、＜色情報（その１）＞から＜色情報（その３）＞のうち、少なくとも２つを組み合わせて被検体Ｓの色情報が判断されてもよい。ただし、＜色情報（その１）＞から＜色情報（その３）＞の３つの方法は一例であり、これら以外の方法によって、被検体Ｓの色情報が判断されてもよい。
色情報としては、例えば、色相に関する情報、彩度に関する情報、明度に関する情報、輝度に関する情報、色差に関する情報などが挙げられるが、これらの組み合わせであってもよいし、またこれらに限られない。
また、例えば、被検体Ｓの色情報は、色相に関する情報、彩度に関する情報、明度に関する情報、輝度に関する情報、色差に関する情報の少なくとも１つに基づいて判断されてもよいし、これに限られない。
図１に戻り説明を続ける。色基準情報１２０は、サンプル細胞の１又は複数の成長過程における色情報を格納する。ここで、色基準情報１２０は、「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」から所定の時間が経過したときのサンプル細胞の色情報であって、分化誘導過程、細胞成熟過程へと成長の進行にともなって変化するサンプル細胞の色情報である。色基準情報１２０に含まれる色情報は、陽性領域に関する情報を含む。色基準情報１２０には、例えば、「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」からの経過時間と、該経過時間における色情報とを紐付けて格納される。
さらに、色基準情報１２０には、ある成長過程のサンプル細胞に含まれる１又は複数の細胞の各々の画像のＣｂに関する色情報及びＣｒに関する色情報を解析することによって得られた色情報をＣｂ及びＣｒによって表される色空間にプロットした結果に基づいて設定される陽性範囲を示す情報が記憶される。
＜色基準情報１２０の設定方法＞
図５は、色基準情報１２０の設定方法（その１）を示す。図５（１）は、ある成長過程のサンプル細胞の画像の色情報を解析し、Ｃｂ及びＣｒによって表される色空間にプロットしたものである。ここで、成長過程とは、サンプル細胞が、「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」から、分化誘導過程、細胞成熟過程へと変化することをいう。例えば、ある成長過程のサンプル細胞に含まれる１又は複数の細胞の各々の画像のＣｂに関する色情報及びＣｒに関する色情報を解析し、解析した色情報をＣｂ及びＣｒによって表される色空間にプロットする。
図５（２）は、図５（１）に基づいて、Ｃｂ及びＣｒによって表される色空間にプロットした色情報に基づいて、陽性領域を設定する例を示す。例えば、図５（１）に示されるプロットのした色情報の８割程度をカバーするように、Ｃｂの範囲とＣｒの範囲とによって、陽性領域が設定される。図５（２）では、陽性領域は網掛けで示される。ここで、陽性領域がカバーするプロットした色情報の割合としての８割は一例であり、陽性領域がカバーするプロットした色情報の割合は８割未満でもよいし８割より大きい割合でもよい。
図５（１）、及び図５（２）ではある成長過程のサンプル細胞の画像の色情報をＣｂ及びＣｒによって表される色空間にプロットした場合について示したが、この限りでない。例えば、ある成長過程のサンプル細胞の画像の色情報を、図４を参照して説明したＬ＊ａ＊ｂ＊色空間のうち、明度を表すＬ＊を除き、色相と彩度を示す色度（ａ＊、ｂ＊）で表現した色空間にプロットした場合にも適用できる。
図６は、色基準情報１２０の設定方法（その２）を示す。図６（１）は、ある成長過程のサンプル細胞の画像の色情報を解析することによって色相（Ｈ）を求め、その色相（Ｈ）をプロットすることによって色相（Ｈ）の分布を求めたものである。図６（１）においてＸ軸は色相（Ｈ）である。例えば、ある成長過程のサンプル細胞に含まれる１又は複数の細胞の各々の画像の色情報を解析し、該１又は複数の細胞の各々の画像の色相（Ｈ）をプロットする。
図６（２）は、図６（１）に示される色相（Ｈ）の分布に基づいて、陽性範囲を設定する例を示す。例えば、図６（１）に示される色相（Ｈ）の分布において、その８割程度をカバーするように、色相（Ｈ）の範囲によって、陽性範囲が設定される。ここで、陽性領域がカバーするプロットした色相の割合としての８割は一例であり、陽性領域がカバーするプロットした色相の割合は８割未満でもよいし８割より大きい割合でもよい。
制御部１０２は、例えば中央演算処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ： ＣＰＵ）によって実現され、記憶部１１２に格納されるプログラム１１４を実行することによって、画像取得部１０４と、画像処理部１０６と、色情報変換部１０８と、判定部１１０として機能する。
画像取得部１０４は、顕微鏡３００によって提供される被検体Ｓの画像を取得し、記憶部１１２の画像情報１１６に格納する。例えば、画像取得部１０４は、定期的に、顕微鏡３００によって提供される被検体Ｓの画像を取得し、該被検体Ｓの画像情報を記憶部１１２の画像情報１１６に格納する。画像取得部１０４は、記憶部１１２に、該被検体Ｓの画像情報とともに、「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」からの経過時間を表す情報を格納するようにしてもよい。
画像処理部１０６は、記憶部１１２の画像情報１１６に格納された被検体Ｓの画像情報を取得し、取得した被検体Ｓの画像情報の画像処理を実行する。画像処理の一例は、色補正、色変換、色調整、色調調整、濃度変化から境界を見出す「エッジ検出」などである。例えば、画像処理部１０６は、記憶部１１２の画像情報１１６から取得した被検体Ｓの画像情報を画像処理する。
そして、画像処理部１０６は、画像処理することによって得られる画像の色情報を計測する対象を抽出する。具体的には、画像処理部１０６は、画像処理することによって得られる画像から、色情報を計測する対象として、１又は複数の細胞の塊、１又は複数の敷石形状の細胞などの１又は複数の細胞を抽出する。画像処理部１０６は、抽出した１又は複数の細胞の画像情報を色情報変換部１０８へ出力する。
図７は、分化誘導中のＲＰＥ細胞の画像から、色情報を計測する対象として、１又は複数の細胞を得る処理の一例を示す。画像処理部１０６は、被検体Ｓの画像情報に対して画像処理を実行し、該画像処理によって得られる画像から、色情報を計測する対象として、複数の細胞の塊（１）－（３）を抽出する。
図８は、成熟過程のＲＰＥ細胞の画像から、色情報を計測する対象として、１又は複数の細胞を抽出する処理の一例を示す。図８に示される例では、画像処理部１０６は、被検体Ｓの画像情報に対して画像処理を実行し、該画像処理によって得られる画像から、色情報を計測する対象として、複数の敷石形状の細胞を抽出する。
図１に戻り説明を続ける。色情報変換部１０８は、画像処理部１０６によって供給された１又は複数の細胞の画像情報によって得られる画像を測色する。そして、色情報変換部１０８は、記憶部１１２の色基準情報１２０から陽性範囲を示す情報を取得し、取得した陽性範囲を示す情報に基づいて、該１又は複数の細胞の画像の色情報のうち、陽性領域に含まれる色情報の割合（以下、「陽性率」という）を求める。
以下、一例として、色情報変換部１０８が、色情報としてＣｂ及びＣｒによって表される色空間を用いる場合を、図９を用いて説明する。
図９は、１又は複数の細胞の画像の色情報を解析し、Ｃｂ及びＣｒによって表される色空間にプロットしたものである。例えば、色情報変換部１０８は、１又は複数の細胞の画像の色情報を解析し、該１又は複数の細胞の画像の色情報をプロットする。色情報変換部１０８は、記憶部１１２の色基準情報１２０から陽性範囲を示す情報を取得し、取得した陽性範囲を示す情報に基づいて、陽性率を求める。図９のハッチングは、記憶部１１２の色基準情報１２０から取得された陽性範囲を示す情報に基づいて得られる陽性領域である。この陽性領域は、図５に示した陽性領域と同じである。
色情報変換部１０８は、プロットした１又は複数の細胞の画像の色情報に基づいて、陽性率を求める。例えば、色情報変換部１０８は、１又は複数の細胞の画像の色情報の全プロットのうち、陽性領域に含まれるプロットの割合を求めることによって陽性率を求める。色情報変換部１０８は、陽性率を表す情報を判定部１１０へ出力する。
以下、別の例として、色情報変換部１０８が、色情報として色相の分布を用いる場合を、図１０を用いて説明する。
図１０は、１又は複数の細胞の画像の色情報を解析することによって色相（Ｈ）を求め、その色相（Ｈ）をプロットすることによって、色情報の分布として色相（Ｈ）の分布（ヒストグラム）を求めたものである。例えば、色情報変換部１０８は、１又は複数の細胞の画像の色情報を解析し、該１又は複数の細胞の画像の色相（Ｈ）をプロットする。そして、色情報変換部１０８は、記憶部１１２の色基準情報１２０から陽性範囲を示す情報を取得する。図１０において矢印によって示される範囲は陽性範囲を示す。
色情報変換部１０８は、プロットした１又は複数の細胞の画像の色相（Ｈ）と、記憶部１１２の色基準情報１２０から取得した陽性範囲を示す情報とに基づいて、陽性率を求める。例えば、色情報変換部１０８は、１又は複数の細胞の画像の色相（Ｈ）の全プロットのうち、陽性範囲に含まれるプロットの割合を求めることによって陽性率を求める。色情報変換部１０８は、陽性率を表す情報を判定部１１０へ出力する。
図１に戻り説明を続ける。判定部１１０は、色情報変換部１０８によって供給される陽性率を表す情報に基づいて、被検体Ｓが正常に成長しているか否かを判定する。例えば、判定部１１０は、定期的に供給される陽性率の値が次第に増加している場合には正常に成長していると判定し、陽性率の値が増加していない場合には正常に成長していないと判定する。判定部１１０は、被検体Ｓが正常に成長しているか否かの判定結果を表す情報を表示装置２００へ出力する。
表示装置２００は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどによって実現され、判定装置１００の判定部１１０によって供給される被検体Ｓが正常に成長しているか否かの判定結果を表示する。
＜判定装置の動作＞
図１１、図１２を参照して、本実施形態に係る判定装置１００の動作について説明する。図１１は、本実施形態に係る判定装置１００の動作の一例を示す。図１１では、判定装置１００が定期的に画像を取得する場合について説明する。しかし、この例に限らず、判定装置１００が不定期的に画像を取得する場合についても適用できる。
ステップＳ１１０２では、画像取得部１０４は、画像を取得する時間が到来したか否かを判定する。画像を取得する時間が到来していない場合、到来するまで待機する。
ステップＳ１１０４では、画像取得部１０４は、画像を取得する時間が到来した場合、顕微鏡３００から画像を取得する。図１２（１）は、画像取得部１０４によって取得される画像の一例を示す。例えば、画像取得部１０４は、取得した画像の画像情報を、記憶部１１２の画像情報１１６に記憶する。
図１３は、本実施形態に係る判定装置１００のグラフィカルユーザインタフェース(Graphical User Interface: GUI)の一例を示す図である。このＧＵＩは、判定装置１００に接続されている表示装置２００に表示される。図１３に示される例では、ＧＵＩには、画像一覧が表示される領域と、選択画像が表示される領域と、指標一覧が表示される領域とが含まれる。画像一覧が表示される領域には、記憶部１１２の画像情報１１６に含まれる画像のサムネイルが表示される。選択画像が表示される領域には、判定装置１００の使用者が、画像一覧が表示されている領域に表示されている一又は複数の画像のサムネイルから選択した一又は複数の画像が表示される。指標一覧が表示される領域には、一又は複数の画像から導出できる指標が表示される。図１１に戻り説明を続ける。
ステップＳ１１０６では、画像処理部１０６は、画像取得部１０４によって取得された画像の画像情報を処理し、細胞の塊、敷石形状の細胞などの１又は複数の細胞を抽出することによって測色対象を抽出する。図１２（２）は、画像処理部１０６によって画像処理されることによって抽出された敷石形状の画像の一例を示す。該画像では、測色の対象となる領域と、該測色の対象となる領域以外の領域とが区別して表示される。図１１に戻り、説明を続ける。
ステップＳ１１０８では、色情報変換部１０８は、画像処理部１０６によって抽出された一又は複数の細胞の画像を測色する。
図１４は、判定装置１００のグラフィカルユーザインタフェースの一例を示す部分図である。図１４は、図１３に示したグラフィカルユーザインタフェースのうち、選択画像が表示される領域と指標一覧が表示される領域とが示される。図１４に示される例では、単一画像から導出できる指標の一例として、色空間と、ヒストグラムとが示される。また、複数の画像から導出できる指標の一例として、色空間と、ヒストグラムとが示されている。また、時系列解析から導出できる指標の一例として、色空間と、ヒストグラムとが示される。さらに、図１４に示される例では、各指標を選択するためのチェックボックスが示されている。
判定装置１００の使用者は、図１４に示されるＧＵＩにおいて、表示したい指標に該当するチェックボックスにチェックマークを表示させる。例えば、判定装置１００の使用者が、複数画像のチェックボックスと色空間のチェックボックスとヒストグラムのチェックボックスとにチェックマークを表示させ、実行釦を押した場合、図１３の右下のグラフのプロットに示されるように、複数の画像の色情報を色空間に示したグラフと、複数の画像の色情報をヒストグラムに示したグラフとが表示される。
色情報変換部１０８は、記憶部１１２の色基準情報１２０から陽性範囲を示す情報を取得し、取得した陽性範囲を示す情報に基づいて、一又は複数の細胞を測色した値が陽性領域に含まれるか否かを判断する。色情報変換部１０８は、一又は複数の細胞を測色した値が陽性領域に含まれるか否かを判断した結果に基づいて、陽性率を求める。
ここで、色情報変換部１０８は、表示装置２００へ、測色の対象となる領域のうち、陽性領域、及び陽性領域に含まれない領域と、測色の対象となる領域以外の領域とが区別されている敷石形状の画像の情報を表す情報を出力するようにしてもよい。この場合、表示装置２００は、図１２（３）の左図に示すように、測色の対象となる領域のうち、陽性領域、及び陽性領域に含まれない領域と、測色の対象となる領域以外の領域とを区別して表示する。
さらに、色情報変換部１０８は、表示装置２００へ、測色の対象となる領域に含まれる細胞の数のうち、陽性領域に含まれる細胞の数、及び陽性領域に含まれない領域に含まれる細胞の数と、測色の対象となる領域以外の領域に含まれる細胞の数を表す情報とを出力するようにしてもよい。
この場合、表示装置２００は、図１２（３）の右上に示すように、測色の対象となる領域に含まれる細胞の数のうち、陽性領域に含まれる細胞の数、及び陽性領域に含まれない領域に含まれる細胞の数と、測色の対象となる領域以外の領域に含まれる細胞の数とを区別して表示する。
さらに、色情報変換部１０８は、表示装置２００へ、測色の対象となる領域の面積のうち、陽性領域の面積、及び陽性領域に含まれない面積と、測色の対象となる領域以外の領域の面積とを表す情報を出力するようにしてもよい。
この場合、表示装置２００は、図１２（３）の右下に示すように、測色の対象となる領域の面積のうち、陽性領域に含まれる面積、及び陽性領域に含まれない領域の面積と、測色の対象となる領域以外の領域に含まれる面積とを区別して表示する。図１１に戻り、説明を続ける。
ステップＳ１１１０では、判定部１１０は、以前に供給された陽性率と比較して陽性率が増加しているか否かを判定する。ただし、判定部１１０は、陽性率が最初に供給されたものである場合には、該陽性率を保持し、ステップＳ１１０２へ戻る。
ステップＳ１１１２では、判定部１１０は、陽性率が増加している場合には、正常に成長が進行していると判定する。
ステップＳ１１１４では、判定部１１０は、陽性率が増加していない場合には、成長が進行していないと判定する。
ステップＳ１１１６では、判定部１１０は、ステップＳ１１１２における判定結果を表す情報又はステップＳ１１１４における判定結果を表す情報を出力する。例えば、判定結果を表す情報が表示装置２００へ出力された場合、表示装置２００は該判定結果を表示する。
上述した実施形態では、判定装置１００に、色基準情報１２０に含まれるサンプル細胞の１又は複数の成長過程における色情報と、陽性範囲を示す情報とが予め記憶される場合について説明したが、この例に限られない。
例えば、色情報変換部１０８によって１又は複数の細胞の画像情報によって得られる画像の測色結果に基づいて、色基準情報１２０に含まれるサンプル細胞の１又は複数の成長過程における色情報と、陽性範囲を示す情報とが蓄積され、または、更新されてもよい。このように構成することによって、測色結果に基づいて、成長過程における色情報と、陽性範囲を示す情報とを蓄積または更新できる。この場合、蓄積する処理と、更新する処理とは、制御部１０２によって実行されてもよい。
このように構成することによって、本実施形態に係る判定装置は、色基準情報１２０に含まれるサンプル細胞の１又は複数の成長過程における色情報と陽性範囲を示す情報とを予め用意することなく、処理を行うことができる。
また、上述する実施形態において、色情報変換部１０８が、１又は複数の細胞の各々の画像の色情報を解析する場合に、ピクセル毎に色情報を解析してもよい。このように構成することによって、本実施形態に係る判定装置は、短時間で、且つ１又は複数の細胞の形態が明確になる前の段階から解析することができる。
本実施形態に係る判定装置によれば、被検体Ｓの拡大画像を取得し、該被検体Ｓに含まれる１又は複数の細胞の塊、１又は複数の敷石形状の細胞などの１又は複数の細胞を抽出する。そして、判定装置は、該１又は複数の細胞の各々の画像の色情報に基づいて、細胞の成長が進行するにしたがって変化すると想定される陽性領域に含まれる細胞の割合が増加しているか否かに基づいて、成長が正常に進行しているか否かを判定する。
成長が正常に進行している場合には、「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」からの時間の経過に伴って、細胞の成長が進行するにしたがって変化すると想定される陽性領域に含まれる細胞の割合が増加すると想定される。本実施形態に係る判定装置は、細胞の成長が進行するにしたがって変化すると想定される陽性領域に含まれる細胞の割合が増加している場合には正常に成長していると判定し、増加していない場合には正常に成長していないと判定する。このように構成することによって、本実施形態に係る判定装置は、細胞の培養の過程で細胞の成長が正常であるか否かを判定できる。
＜第２の実施形態＞
図１５は、本実施形態に係る判定システム２を示す。本実施形態に係る判定システム２は、第１の実施形態に係る判定システム１と、色基準情報の設定方法と、成長が正常に進行しているか否かを判定する方法とが異なる。本実施形態に係る判定システム２は、判定装置４００と、表示装置２００と、顕微鏡３００とを備える。
判定装置４００は、顕微鏡３００によって提供される被検体Ｓの拡大画像を取得する。被検体Ｓの拡大画像を取得した後、判定装置４００は、サンプル細胞の１又は複数の成長過程における色情報を参照し、該被検体Ｓの拡大画像を画像処理することによって得られる画像に含まれる該被検体Ｓの色情報に基づいて、該被検体Ｓが正常に成長しているか否かを判定する。
ここで、サンプル細胞の１又は複数の成長過程における色情報は、判定装置４００に予め記憶される。そして、判定装置４００は、表示装置２００へ、被検体Ｓが正常に成長しているか否かの判定結果を表示する。このように構成することによって、判定装置４００は、ユーザに、被検体Ｓが正常に成長しているか否かの評価結果を知らせることができる。
＜判定装置の構成＞
次に、判定装置４００の構成について説明する。判定装置４００は、制御部４０２と、記憶部４１２とを備える。
記憶部４１２には、細胞の成長が正常に進行しているか否かを判定する処理を制御部４０２に実行させるプログラム４１４と、画像情報４１６と、色基準情報４２０とが予め記憶されている。
画像情報４１６は、制御部４０２によって取得される被検体Ｓの拡大画像の画像情報である。サンプル細胞の一例として、視細胞やＲＰＥ細胞は、「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」から分化誘導、成熟へと成長工程が進行するにしたがって、薄い色、赤色、茶褐色へと変化する。
色基準情報４２０は、サンプル細胞の１又は複数の成長過程における色情報を格納する。ここで、色基準情報４２０は、「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」から所定の時間が経過したときのサンプル細胞の色情報であって、分化誘導過程、細胞成熟過程へと成長の進行にともなって変化するサンプル細胞の色情報である。色基準情報１２０に含まれる色情報は、陽性領域に関する情報を含む。色基準情報１２０には、例えば、「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」からの経過時間と、該経過時間における色情報とを紐付けて格納する。
さらに、色基準情報４２０には、ある成長過程のサンプル細胞に含まれる１又は複数の細胞の各々の画像のＣｂに関する色情報及びＣｒに関する色情報を解析することによって得られた色情報をＣｂ及びＣｒによって表される色空間にプロットした結果に基づいて設定される陽性と判断する基準値を示す情報が記憶される。
＜色基準情報の設定方法＞
図１６は、色基準情報４２０の設定方法（その３）を示す。図１６（１）は、ある成長過程のサンプル細胞の画像の色情報を解析し、Ｃｂ及びＣｒによって表される色空間にプロットしたものである。ここで、成長過程とは、サンプル細胞が、「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」から、分化誘導過程、細胞成熟過程へと変化することをいう。例えば、ある成長過程のサンプル細胞に含まれる１又は複数の細胞の各々の画像のＣｂに関する色情報及びＣｒに関する色情報を解析し、解析した色情報をＣｂ及びＣｒによって表される色空間にプロットする。
図１６（２）は、図１６（１）に基づいて、Ｃｂ及びＣｒによって表される色空間にプロットした色情報に基づいて、陽性と判断する基準値を設定する例を示す。例えば、図１６（１）に示される複数のプロットの重心を求め、該重心を陽性と判断する基準値とする。ここで、重心は一例であり、平均値、中央値、最頻値などの統計値を、陽性と判断する基準値としてもよい。さらに、統計値とともに、標準偏差及び分散のいずれか一方又は両方を求めてもよい。
図１６（１）、及び図１６（２）ではある成長過程のサンプル細胞の画像の色情報をＣｂ及びＣｒによって表される色空間にプロットした場合について示したが、この限りでない。例えば、ある成長過程のサンプル細胞の画像の色情報を、図４を参照して説明したＬ＊ａ＊ｂ＊色空間のうち、明度を表すＬ＊を除き、色相と彩度を示す色度（ａ＊、ｂ＊）で表現した色空間にプロットした場合にも適用できる。
図１７は、色基準情報４２０の設定方法（その４）を示す。図１７（１）は、ある成長過程のサンプル画像の色情報を解析することによって色相（Ｈ）を求め、その色相（Ｈ）をプロットすることによって色相（Ｈ）の分布を求めたものである。図１７（１）においてＸ軸は色相（Ｈ）である。例えば、ある成長過程のサンプル細胞に含まれる１又は複数の細胞の各々の画像の色情報を解析し、該１又は複数の細胞の各々の画像の色相（Ｈ）をプロットする。
図１７（２）は、図１７（１）に示される色相（Ｈ）の分布に基づいて、陽性と判断する基準値を設定する例を示す。例えば、図１７（１）に示される色相（Ｈ）の分布を正規分布にあてはめることによって近似し、その重心を陽性と判断する基準値とする。ここで、重心は一例であり、平均値、中央値、最頻値などの統計値を適用できる。さらに、判定装置４００は、統計値とともに、標準偏差及び分散のいずれか一方又は両方を求めてもよい。
制御部４０２は、例えばＣＰＵによって実現され、記憶部４１２に格納されるプログラム４１４を実行することによって、画像取得部４０４と、画像処理部４０６と、色情報変換部４０８と、判定部４１０として機能する。
画像取得部４０４は、顕微鏡３００によって提供される被検体Ｓの画像を取得し、記憶部４１２の画像情報４１６に格納する。例えば、画像取得部４０４は、定期的に、顕微鏡３００によって提供される被検体Ｓの画像を取得し、該被検体Ｓの画像情報を記憶部４１２の画像情報４１６に格納する。画像取得部４０４は、記憶部４１２に、該被検体Ｓの画像情報とともに、「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」からの経過時間を表す情報を格納するようにしてもよい。
画像処理部４０６は、記憶部４１２の画像情報４１６に格納された被検体Ｓの画像情報を取得し、取得した被検体Ｓの画像情報の画像処理を実行する。画像処理の一例は、色補正、色変換、色調整、色調調整、濃度変化から物体の境界を見出す「エッジ検出」などである。例えば、画像処理部４０６は、記憶部４１２の画像情報４１６から取得した被検体Ｓの画像情報を画像処理する。
そして、画像処理部４０６は、画像処理することによって得られる画像から色情報を計測する対象を抽出する。具体的には、画像処理部４０６は、画像処理することによって得られる画像から、色情報を計測する対象として、１又は複数の細胞の塊、１又は複数の敷石形状の細胞などの１又は複数の細胞を抽出する。画像処理部４０６は、抽出した１又は複数の細胞の画像情報を色情報変換部４０８へ出力する。
色情報変換部４０８は、画像処理部４０６によって供給された１又は複数の細胞の各々の画像情報によって得られる画像を測色する。そして、色情報変換部４０８は、該１又は複数の細胞の各々の画像を測色することによって得られる１又は複数の色情報の各々に基づいて、色情報の重心を求める。ここで、色情報の重心は一例であり、色情報変換部４０８は、該１又は複数の細胞の各々の画像を測色することによって得られる１又は複数の色情報の各々に基づいて、色情報の平均値、色情報の中央値、色情報の最頻値などの色情報の統計値を求めてもよい。ここでは、色情報の重心を求める場合について、説明を続ける。
さらに、色情報変換部４０８は、色情報の統計値とともに、色情報の標準偏差及び色情報の分散のいずれか一方又は両方を求めてもよい。色情報の標準偏差及び色情報の分散のいずれか一方又は両方を求める場合、色情報変換部４０８は、求めた色情報の標準偏差及び色情報の分散のいずれか一方又は両方を、色情報の標準偏差の閾値及び色情報の分散の閾値のいずれか一方又は両方と比較し、閾値以上である場合には、アラートを出力するようにしてもよい。色情報変換部４０８は、色情報の重心を表す情報を判定部４１０へ出力する。
判定部４１０は、色情報変換部４０８から供給される色情報の重心を表す情報に基づいて、被検体Ｓが正常に成長しているか否かを判定する。例えば、判定部４１０は、記憶部４１２の色基準情報４２０から陽性と判断する基準値を表す情報を取得し、取得した陽性と判断する基準値を表す情報に基づいて、色情報変換部４０８から供給される色情報の重心を表す情報が示す色情報の重心と陽性と判断する基準値を表す情報が示す陽性と判断する基準値との間の距離を算出する。そして、判定部４１０は、色情報の重心と陽性と判断する基準値との間の該距離が、前回算出した距離よりも短くなっている場合には正常に成長していると判定し、短くなっていない場合には正常に成長していないと判定する。ここで、色情報の重心は一例であり、判定部４１０は、色情報の平均値、色情報の中央値、色情報の最頻値などの色情報の統計値を判定する対象としてもよい。判定部４１０は、被検体Ｓが正常に成長しているか否かの判定結果を表す情報を表示装置２００へ出力する。図１８と図１９とを参照して、具体的に説明する。
図１８は、Ｃｂ及びＣｒによって表される色空間に１又は複数のサンプル細胞の各々の画像の色情報をプロットすることによって得られる１又は複数のサンプル細胞の各々の画像の色情報の重心と、陽性と判断する基準値との間の距離の継時変化を示す。
図１８によれば、時間の経過（ｔ＝０、１、２、３）にともなって、１又は複数のサンプル細胞の画像の色情報の重心と陽性と判断する基準値との間の距離が次第に短くなっているのが分かる。この場合、判定部４１０は、被検体Ｓが正常に成長していると判断する。
図１９は、１又は複数のサンプル細胞の各々の画像の色情報の重心と陽性と判断する基準値との間の距離の継時変化を示す。図１９には、色情報の重心と陽性と判断する基準値との間の距離が、陽性と判断する基準値からの相対距離で示されている。
図１９によれば、時間の経過（ｔ＝０、１、２、３）にともなって、１又は複数のサンプル細胞の各々の画像の色情報の重心と陽性と判断する基準値との間の距離が、陽性と判断する基準値に近づいている。この場合、判定部４１０は、被検体Ｓが正常に成長していると判断する。
＜判定装置の動作＞
図２０は、本実施形態に係る判定装置４００の動作の一例を示す。図２０では、判定装置４００が定期的に画像を取得する場合について説明する。しかし、この例に限らず、判定装置４００が不定期的に画像を取得する場合についても適用できる。
ステップＳ１８０２－Ｓ１８０６は、図１１のステップＳ１１０２－Ｓ１１０６を適用できる。
ステップＳ１８０８では、色情報変換部４０８は、画像処理部４０６によって抽出した１又は複数の細胞の各々の画像を測色する。
判定装置４００のグラフィカルユーザインタフェースの一例は、図１４を適用できる。図１４に示される例では、単一画像から導出できる指標の一例として、色空間と、ヒストグラムとが示される。また、複数の画像から導出できる指標の一例として、色空間と、ヒストグラムとが示されている。また、時系列解析から導出できる指標の一例として、色空間と、ヒストグラムとが示される。さらに、図１４に示される例では、各指標を選択するためのチェックボックスが示されている。
判定装置４００の使用者は、図１４に示されるＧＵＩにおいて、表示したい指標に該当するチェックボックスにチェックマークを表示させる。例えば、判定装置４００の使用者が、複数画像のチェックボックスと色空間のチェックボックスとヒストグラムのチェックボックスとにチェックマークを表示させ、実行釦を押した場合、図１３の右下のグラフのプロットに示されるように、複数の画像の色情報を色空間に示したグラフと、複数の画像の色情報をヒストグラムに示したグラフとが表示される。
色情報変換部４０８は、該１又は複数の細胞の各々の画像を測色することによって得られる１又は複数の色情報の各々に基づいて、色情報の重心を求める。色情報変換部４０８は、色情報の重心を表す情報を判定部４１０へ出力する。図２０に戻り、説明を続ける。
ステップＳ１８１０では、判定部４１０は、記憶部４１２の色基準情報４２０から陽性と判断する基準値を表す情報を取得し、取得した陽性と判断する基準値を表す情報に基づいて、色情報変換部４０８から供給される色情報の重心を表す情報が示す色情報の重心と陽性と判断する基準値を表す情報が示す陽性と判断する基準値との間の距離を算出する。
ステップＳ１８１２では、判定部４１０は、色情報の重心と陽性と判断する基準値との間の距離が減少しているか否かを判定する。
ステップＳ１８１４では、判定部４１０は、色情報の重心と陽性と判断する基準値との間の距離が減少している場合には正常に成長が進行していると判定する。
ステップＳ１８１６では、判定部４１０は、色情報の重心と陽性と判断する基準値との間の距離が減少していない場合には成長が進行していないと判定する。
ステップＳ１８１８では、判定部４１０は、ステップＳ１８１４における判定結果を表す情報又はステップＳ１８１６における判定結果を表す情報を出力する。例えば、判定結果を表す情報が表示装置２００へ出力された場合、表示装置２００は該判定結果を表示する。
上述した実施形態では、判定装置４００に、色基準情報４２０に含まれるサンプル細胞の１又は複数の成長過程における色情報と、陽性と判断する基準値とが予め格納される場合について説明したが、この例に限られない。
例えば、色情報変換部４０８によって１又は複数の細胞の画像情報によって得られる画像の測色結果に基づいて、色基準情報４２０に含まれるサンプル細胞の１又は複数の成長過程における色情報と、陽性範囲を示す情報とが蓄積され、または、更新されてもよい。このように構成することによって、測色結果に基づいて、成長過程における色情報と、陽性範囲を示す情報とを蓄積または更新できる。この場合、蓄積する処理と、更新する処理とは、制御部４０２によって実行されてもよい。
このように構成することによって、本実施形態に係る判定装置４００は、色基準情報４２０に含まれるサンプル細胞の１又は複数の成長過程における色情報と陽性範囲を示す情報とを予め記憶することなく、処理を行うことができる。
また、上述する実施形態において、色情報変換部４０８が、１又は複数の細胞の各々の画像の色情報を解析する場合に、ピクセル毎に色情報を解析してもよい。このように構成することによって、本実施形態に係る判定装置は、短時間で、且つ１又は複数の細胞の形態が明確になる前の段階から解析することができる。
本実施形態に係る判定装置によれば、被検体Ｓの拡大画像を取得し、該被検体Ｓに含まれる１又は複数の細胞の塊、１又は複数の敷石形状の細胞などの１又は複数の細胞を抽出する。そして、判定装置は、該１又は複数の細胞の各々の画像の色情報に基づいて、その統計値を求め、該統計値と陽性と判断する基準値との間の距離に基づいて、成長が正常に進行しているか否かを判定する。
成長が正常に進行している場合には、「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」からの時間の経過に伴って、統計値が陽性と判断する基準値に近づくため、統計値と陽性と判断する基準値との間の距離は短くなると想定される。
本実施形態に係る判定装置は、細胞の成長が進行するにしたがって統計値と陽性と判断する基準値との間の距離が短くなる場合には正常に成長していると判定し、短くならない場合には正常に成長していないと判定する。このように構成することによって、本実施形態に係る判定装置は、細胞の培養の過程で細胞の成長が正常であるか否かを判定できる。
さらに、本実施形態に係る判定装置は、１又は複数の細胞の各々の色情報の統計値に基づいて判断することによって、１又は複数の細胞の各々の画像の色情報について演算する必要がないため、演算処理の負荷を低減できる。
＜第３の実施形態＞
図２１は、本実施形態に係る判定システム３を示す。本実施形態に係る判定システム３は、第１の実施形態に係る判定システム１と、色基準情報の設定方法と、成長が正常に進行しているか否かを判定する方法とが異なる。本実施形態に係る判定システム３は、判定装置５００と、表示装置２００と、顕微鏡３００とを備える。
判定装置５００は、顕微鏡３００によって提供される被検体Ｓの拡大画像を取得する。被検体Ｓの拡大画像を取得した後、判定装置５００は、サンプル細胞の１又は複数の成長過程における色情報を参照し、該被検体Ｓの拡大画像を画像処理することによって得られる画像に含まれる該被検体Ｓの色情報に基づいて、該被検体Ｓが正常に成長しているか否かを判定する。
ここで、サンプル細胞の１又は複数の成長過程における色情報は、判定装置５００に予め記憶される。そして、判定装置５００は、表示装置２００へ、被検体Ｓが正常に成長しているか否かの判定結果を表示する。このように構成することによって、判定装置５００は、ユーザに、被検体Ｓが正常に成長しているか否かの評価結果を知らせることができる。
＜判定装置の構成＞
次に、判定装置５００の構成について説明する。判定装置５００は、制御部５０２と、記憶部５１２とを備える。
記憶部５１２には、細胞の成長が正常に進行しているか否かを判定する処理を制御部５０２に実行させるプログラム５１４と、画像情報５１６と、色基準情報５２０とが予め記憶されている。
画像情報５１６は、制御部５０２によって取得される被検体Ｓの拡大画像の画像情報である。サンプル細胞の一例として、視細胞やＲＰＥ細胞は、「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」から分化誘導、成熟へと成長工程が進行するにしたがって、薄い色、赤色、茶褐色へと変化する。
色基準情報５２０は、サンプル細胞の１又は複数の成長過程における色情報を格納する。ここで、色基準情報５２０は、「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」から所定の時間が経過したときのサンプル細胞の色情報であって、分化誘導過程、細胞成熟過程へと成長の進行にともなって変化するサンプル細胞の色情報である。色基準情報５２０に含まれる色情報は、陽性領域に関する情報を含む。色基準情報５２０には、例えば、「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」からの経過時間と、該経過時間における色情報とを紐付けて格納してもよいし、色情報の継時変化の軌跡を格納してもよい。
さらに、色基準情報５２０には、ある成長過程のサンプル細胞に含まれる１又は複数の細胞の各々の画像のＣｂに関する色情報及びＣｒに関する色情報を解析することによって得られた色情報をＣｂ及びＣｒによって表される色空間にプロットした結果に基づいて設定される陽性領域を示す情報が記憶される。
＜色基準情報５２０の設定方法＞
図２２は、色基準情報５２０の設定方法（その５）を示す。図２２（１）は、ある成長過程のサンプル細胞の画像の色情報を解析し、Ｃｂ及びＣｒによって表される色空間にプロットしたものである。ここで、成長過程とは、サンプル細胞が、「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」から、分化誘導過程、細胞成熟過程へと変化することをいう。例えば、ある成長過程のサンプル細胞に含まれる１又は複数の細胞の各々の画像のＣｂに関する色情報及びＣｒに関する色情報を解析した結果に基づいて、１又は複数の細胞の各々の画像の色情報の重心を求め、求めた色情報の重心をプロットする。ここで、色情報の重心は一例であり、判定装置５００は、色情報の平均値、色情報の中央値、色情報の最頻値などの統計値を適用できる。
図２２（２）は、図２２（１）に基づいて、Ｃｂ及びＣｒによって表される色空間にプロットした色情報の重心に基づいて、陽性領域を設定する例を示す。例えば、図２２（１）に示される色情報の重心の軌跡を陽性領域とする。
図２２（１）、及び図２２（２）では、ある成長過程のサンプル細胞の画像の色情報をＣｂ及びＣｒによって表される色空間にプロットした場合について示したが、この限りでない。例えば、ある成長過程の被検体Ｓの画像の色情報を、図４を参照して説明したＬ＊ａ＊ｂ＊色空間のうち、明度を表すＬ＊を除き、色相と彩度を示す色度（ａ＊、ｂ＊）で表現した色空間にプロットした場合にも適用できる。図２１に戻り、説明を続ける。
制御部５０２は、例えばＣＰＵによって実現され、記憶部５１２に格納されるプログラム５１４を実行することによって、画像取得部５０４と、画像処理部５０６と、色情報変換部５０８と、判定部５１０として機能する。
画像取得部５０４は、顕微鏡３００によって提供される被検体Ｓの画像を取得し、記憶部５１２の画像情報５１６に格納する。例えば、画像取得部５０４は、定期的に、顕微鏡３００によって提供される被検体Ｓの画像を取得し、該被検体Ｓの画像情報を記憶部５１２の画像情報５１６に格納する。画像取得部５０４は、記憶部５１２に、該被検体Ｓの画像情報とともに、「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」からの経過時間を表す情報を取得し、取得した経過時間を表す情報を記憶部５１２の画像情報５１６に格納するようにしてもよい。
画像処理部５０６は、記憶部５１２の画像情報５１６に格納された被検体Ｓの画像情報を取得し、取得した被検体Ｓの画像情報の画像処理を実行する。画像処理の一例は、色補正、色変換、色調整、色調調整、濃度変化から物体の境界を見出す「エッジ検出」などである。例えば、画像処理部５０６は、記憶部５１２の画像情報５１６から取得した被検体Ｓの画像情報を画像処理する。
そして、画像処理部５０６は、画像処理することによって得られる画像から色情報を計測する対象を抽出する。具体的には、画像処理部５０６は、画像処理することによって得られる画像から、色情報を計測する対象として、１又は複数の細胞の塊、１又は複数の敷石形状の細胞などの１又は複数の細胞を抽出する。画像処理部５０６は、抽出した１又は複数の細胞の画像情報を色情報変換部５０８へ出力する。
色情報変換部５０８は、画像処理部５０６によって供給された１又は複数の細胞の各々の画像情報によって得られる画像を測色する。そして、色情報変換部５０８は、該１又は複数の細胞の各々を測色することによって得られる１又は複数の色情報に基づいて、色情報の重心を求める。ここで、色情報の重心は一例であり、色情報変換部５０８は、該１又は複数の細胞の各々の画像を測色することによって得られる１又は複数の色情報の各々に基づいて、色情報の平均値、色情報の中央値、色情報の最頻値などの色情報の統計値を求めてもよい。ここでは、色情報の重心を求める場合について、説明を続ける。色情報変換部５０８は、色情報の重心を表す情報を判定部５１０へ出力する。
判定部５１０は、色情報変換部５０８から供給される色情報の重心を表す情報に基づいて、被検体Ｓが正常に成長しているか否かを判定する。例えば、判定部５１０は、記憶部５１２の色基準情報５２０から陽性領域を示す情報を取得し、取得した陽性領域を示す情報に基づいて、色情報変換部４０８から供給される色情報の重心を表す情報が示す色情報の重心が、図２２（２）に示されるサンプル細胞の画像の色情報の重心の軌跡上にあるか否かを判定する。判定部５１０は、色情報の重心が、色情報の重心の軌跡上にある場合に正常に成長していると判定し、軌跡上にない場合には正常に成長していないと判定する。判定部５１０は、被検体Ｓが正常に成長しているか否かの判定結果を表す情報を表示装置２００へ出力する。図２３を参照して具体的に説明する。
図２３は、色情報の重心が、色情報の重心の軌跡上にあるか否かを判定する処理の一例を示す。図２３に示される例では、判定部５１０は、ｔ＝０、１、２の場合には重心が軌跡上にあると判定し、ｔ＝３の場合には軌跡上にないと判定する。換言すれば、判定部５１０は、ｔ＝０、１、２の場合には正常に成長していると判断し、ｔ＝３の場合に成長が進行していないと判断する。
＜判定装置の動作＞
図２４は、本実施形態に係る判定装置５００の動作の一例を示す。図２４では、判定装置５００が定期的に画像を取得する場合について説明する。しかし、この例に限らず、判定装置５００が不定期的に画像を取得する場合についても適用できる。
ステップＳ２２０２－Ｓ２２０８は、図２０のステップＳ１８０２－Ｓ１８０８を適用できる。
ステップＳ２２１０では、判定部５１０は、記憶部５１２の色基準情報５２０から陽性領域を示す情報を取得し、取得した陽性領域を示す情報に基づいて、１又は複数の細胞の画像の色情報の重心が、色情報の重心の軌跡上にあるか否かを判定する。
ステップＳ２２１２では、判定部５１０は、色情報の重心が、色情報の重心の軌跡上にある場合には正常に成長が進行していると判定する。
ステップＳ２２１４では、判定部５１０は、色情報の重心が、色情報の重心の軌跡上にない場合には成長が進行していないと判定する。
ステップＳ２２１６では、判定部５１０は、ステップＳ２２１２における判定結果を表す情報又はステップＳ２２１４における判定結果を表す情報を出力する。例えば、判定結果を表す情報が表示装置２００へ出力された場合、表示装置２００は該判定結果を表示する。
上述した実施形態では、色基準情報５２０に含まれるサンプル細胞の１又は複数の成長過程における色情報と陽性領域を示す情報とが予め記憶される場合について説明したが、この例に限られない。
例えば、色情報変換部５０８によって１又は複数の細胞の画像情報によって得られる画像の測色結果に基づいて、色基準情報５２０に含まれるサンプル細胞の１又は複数の成長過程における色情報と、陽性領域を示す情報とが蓄積され、または、更新されてもよい。
このように構成することによって、測色結果に基づいて、成長過程における色情報と、陽性領域を示す情報とを蓄積または更新できる。この場合、蓄積する処理と、更新する処理とは、制御部５０２によって実行されてもよい。
このように構成することによって、本実施形態に係る判定装置５００は、色基準情報５２０に含まれるサンプル細胞の１又は複数の成長過程における色情報と陽性領域を示す情報とを予め用意することなく、処理を行うことができる。
また、上述した実施形態において、色情報変換部５０８が、１又は複数の細胞の各々の画像の色情報を解析する場合に、ピクセル毎に色情報を解析してもよい。このように構成することによって、本実施形態に係る判定装置５００は、短時間で、且つ１又は複数の細胞の形態が明確になる前の段階から解析することができる。
本実施形態に係る判定装置によれば、被検体Ｓの拡大画像を取得し、該被検体Ｓに含まれる１又は複数の細胞の塊、１又は複数の敷石形状の細胞などの１又は複数の細胞を抽出する。そして、判定装置は、該１又は複数の細胞の各々の画像の色情報に基づいて、その統計値を求め、該統計値が、予め設定される「播種した直後」あるいは「分化誘導直後」から所定の時間が経過したときのサンプル細胞の色情報の統計値の軌跡上にあるか否かに基づいて、正常に成長しているか否かを判定する。
このように構成することによって、本実施形態に係る判定装置は、細胞の培養の過程で細胞の成長が正常であるか否かを判定できる。さらに、本実施形態に係る判定装置は、１又は複数の細胞の各々の画像の色情報の重心値に基づいて、該色情報の重心値が、予め設定される色情報の重心の軌跡上にあるか否かに基づいて判断するため、１又は複数の細胞の各々の画像の色情報に基づいて、該色情報が軌道上にあるか否かを判断するよりも演算処理の負荷を低減できる。
＜第４の実施形態＞
本実施形態に係る判定システムについて説明する。本実施形態に係る判定システムは、インキュベータ（観察装置）に、上述した判定装置１００と判定装置４００と判定装置５００とのいずれかを適用したものである。本実施形態に係るインキュベータの構成の概要について説明する。図２５は、本実施形態に係るインキュベータ６００の構成の一例を示すブロック図である。図２６、及び図２７は、本実施形態に係るインキュベータ６００の正面図および平面図である。
インキュベータ６００は、細胞を培養するとともに、培養した細胞を顕微鏡カメラによって撮像して、細胞の状態を観察するための装置である。インキュベータ６００は、上部ケーシング６０２と下部ケーシング６１０とを有している。インキュベータ６００の組立状態において、上部ケーシング６０２は下部ケーシング６１０の上に載置される。なお、上部ケーシング６０２と下部ケーシング６１０との内部空間は、ベースプレート６４０によって上下に仕切られている。
まず、上部ケーシング６０２の構成の概要を説明する。上部ケーシング６０２の内部には、細胞の培養を行う恒温室６０４が形成されている。この恒温室６０４は温度調整装置６０４ａおよび湿度調整装置６０４ｂを有しており、恒温室６０４内は細胞の培養に適した環境（例えば温度３７℃、湿度９０％の雰囲気）に維持されている（なお、図２７での温度調整装置６０４ａ、湿度調整装置６０４ｂの図示は省略する）。
恒温室６０４の前面には、大扉６４４、中扉６４６、小扉６４８が配置されている。大扉６４４は、上部ケーシング６０２および下部ケーシング６１０の前面を覆っている。中扉６４６は、上部ケーシング６０２の前面を覆っており、大扉６４４の開放時に恒温室６０４と外部との環境を隔離する。小扉６４８は、細胞を培養する培養容器６３６を搬出入するための扉であって、中扉６４６に取り付けられている。この小扉６４８から培養容器６３６を搬出入することで、恒温室６０４の環境変化を抑制することが可能となる。なお、大扉６４４、中扉６４６、小扉６４８は、パッキンＰ１、Ｐ２、Ｐ３によりそれぞれ気密性が維持されている。
また、恒温室６０４には、ストッカー６３８、観察ユニット６２０、容器搬送装置６０６、搬送台６４２が配置されている。ここで、搬送台６４２は、小扉６４８の手前に配置されており、培養容器６３６を小扉６４８から搬出入する。
ストッカー６３８は、上部ケーシング６０２の前面（図２７の下側）からみて恒温室６０４の左側に配置される。ストッカー６３８は複数の棚を有しており、ストッカー６３８の各々の棚には培養容器６３６を複数収納することができる。なお、各々の培養容器６３６には、培養の対象となる細胞が培地とともに収容されている。
観察ユニット６２０は、上部ケーシング６０２の前面からみて恒温室６０４の右側に配置される。この観察ユニット６２０は、培養容器６３６内の細胞のタイムラプス観察を実行することができる。
ここで、観察ユニット６２０は、上部ケーシング６０２のベースプレート６４０の開口部に嵌め込まれて配置される。観察ユニット６２０は、試料台６２２と、試料台６２２の上方に張り出したスタンドアーム６２４と、位相差観察用の顕微光学系および撮像装置６２３を内蔵した本体部分６２６とを有している。そして、試料台６２２およびスタンドアーム６２４は恒温室６０４に配置される一方で、本体部分６２６は下部ケーシング６１０内に収納される。
試料台６２２は透光性の材質で構成されており、その上に培養容器６３６を載置することができる。この試料台６２２は水平方向に移動可能に構成されており、上面に載置した培養容器６３６の位置を調整できる。また、スタンドアーム６２４にはＬＥＤ光源６２１が内蔵されている。そして、撮像装置６２３は、スタンドアーム６２４によって試料台６２２の上側から透過照明された培養容器６３６の細胞を、顕微光学系を介して撮像することで細胞の顕微鏡画像を取得できる。
容器搬送装置６０６は、上部ケーシング６０２の前面からみて恒温室６０４の中央に配置される。この容器搬送装置６０６は、ストッカー６３８、観察ユニット６２０の試料台６２２および搬送台６４２との間で培養容器６３６の受け渡しを行う。
図２７に示すように、容器搬送装置６０６は、多関節アームを有する垂直ロボット６３４と、回転ステージ６２８と、ミニステージ６３０と、アーム部６３２とを有している。回転ステージ６２８は、垂直ロボット６３４の先端部に回転軸６２８ａを介して水平方向に１８０°回転可能に取り付けられている。そのため、回転ステージ６２８は、ストッカー６３８、試料台６２２および搬送台６４２に対して、アーム部６３２をそれぞれ対向させることができる。
また、ミニステージ６３０は、回転ステージ６２８に対して水平方向に摺動可能に取り付けられている。ミニステージ６３０には培養容器６３６を把持するアーム部６３２が取り付けられている。
次に、下部ケーシング６１０の構成の概要を説明する。下部ケーシング６１０の内部には、観察ユニット６２０の本体部分６２６や、判定装置７００が収納されている。
判定装置７００は、温度調整装置６０４ａ、湿度調整装置６０４ｂ、観察ユニット６２０および容器搬送装置６０６とそれぞれ接続されている。判定装置７００は、所定のプログラムに従ってインキュベータ６００の各部を統括的に制御する。
一例として、判定装置７００は、温度調整装置６０４ａおよび湿度調整装置６０４ｂをそれぞれ制御して恒温室６０４内を所定の環境条件に維持する。また、判定装置７００は、所定の観察スケジュールに基づいて、観察ユニット６２０および容器搬送装置６０６を制御して、培養容器６３６の観察シーケンスを自動的に実行する。さらに、判定装置７００は、観察シーケンスで取得した画像に基づいて、細胞の培養状態の評価を行う培養状態評価処理を実行する。
図２８は、本実施形態に係る判定装置７００を示す。判定装置７００は、制御部７０２、記憶部７１２および入力部７２２を有している。
記憶部７１２は、ハードディスクや、フラッシュメモリなどの不揮発性の記憶媒体、およびＤＲＡＭやＳＲＡＭなどの揮発性の記憶媒体などにより構成される。この記憶部７１２には、ストッカー６３８に収納されている各培養容器６３６に関する管理データ、撮像装置で撮像された全体観察画像のデータ、および顕微鏡画像のデータが記憶されている。さらに、記憶部７１２には、制御部７０２によって実行されるプログラム７１４が記憶されている。また、記憶部７１２には、制御部７０２による種々の演算結果が一時的に記憶される。
なお、上記の管理データには、（ａ）個々の培養容器６３６を示すインデックスデータ、（ｂ）ストッカー６３８での培養容器６３６の収納位置、（ｃ）培養容器６３６の種類および形状（ウェルプレート、ディッシュ、フラスコなど）、（ｄ）培養容器６３６で培養されている細胞の種類（細胞株を識別する情報）、（ｅ）培養容器６３６の観察スケジュール、（ｆ）タイムラプス観察時の撮像条件（対物レンズの倍率、容器内の観察地点等）、などが含まれている。また、ウェルプレートのように複数の小容器で同時に細胞を培養できる培養容器６３６については、各々の小容器毎にそれぞれ管理データが生成される。
なお、本実施形態では、観察対象となる細胞株として異なる種類の細胞株を観察する。この場合は、細胞株を識別する情報が必要となるが、観察する細胞株が１つであり、細胞株を識別する必要が無い場合は、細胞株識別情報は必須ではない。もちろん、観察する細胞株が１つでも細胞株を示す情報を供給してもよい。
また、異なる種類の細胞株を観察する場合は、細胞の細胞株を識別する細胞株情報を記憶部７１２に記憶し、各情報と関連付けされて記憶することが好ましい。
記憶部７１２には、プログラム７１４の他に、画像情報７１６、及び色基準情報７２０が記憶される。
画像情報７１６は、上述した実施形態における画像情報１１６、画像情報４１６、及び画像情報５１６のいずれかを適用できる。また、色基準情報７２０は、上述した実施形態における色基準情報１２０、色基準情報４２０、及び色基準情報５２０のいずれかを適用できる。
入力部７２２は、キーボードやマウスなどの入力デバイスを備えている。この入力部７２２には、ユーザの操作によって細胞株の情報など様々な情報が供給される。
制御部７０２の構成について説明する。制御部７０２は、画像取得部７０４と、画像処理部７０６と、色情報変換部７０８と、判定部７１０を備えている。
画像取得部７０４は、上述した実施形態における画像取得部１０４、画像取得部４０４、及び画像取得部５０４のいずれかを適用できる。また、画像処理部７０６は、上述した実施形態における画像処理部１０６、画像処理部４０６、及び画像処理部５０６のいずれかを適用できる。また、色情報変換部７０８は、上述した実施形態における色情報変換部１０８、色情報変換部４０８、及び色情報変換部５０８のいずれかを適用できる。また、判定部７１０は、上述した実施形態における判定部１１０、判定部４１０、及び判定部５１０のいずれかを適用できる。
＜インキュベータの動作＞
図２９を参照して、本実施形態に係るインキュベータ６００の動作について説明する。図２９は、本実施形態に係るインキュベータ６００の動作の一例を示す。図２９では、インキュベータ６００に搭載された判定装置７００が定期的に被検体Ｓの画像を取得し、正常に成長しているか否かを判定する場合について説明する。しかし、この例に限らず、判定装置７００が不定期的に被検体Ｓの画像を取得し、正常に成長しているか否かを判定する場合についても適用できる。
ステップＳ２７０２では、制御部７０２は、記憶部７１２の管理データの観察スケジュールと現在日時とを比較して、培養容器６３６の観察開始時刻が到来したか否かを判定する。観察開始時刻となった場合（ＹＥＳ側）、制御部７０２はステップＳ２７０４に処理を移行させる。一方、培養容器６３６の観察時間ではない場合（ＮＯ側）には、制御部７０２は次の観察スケジュールの時刻まで待機する。
ステップＳ２７０４では、制御部７０２は、観察スケジュールに対応する培養容器６３６の搬送を容器搬送装置６０６に指示する。そして、容器搬送装置６０６は、指示された培養容器６３６をストッカー６３８から搬出して観察ユニット６２０の試料台６２２に載置する。なお、培養容器６３６が試料台６２２に載置された段階で、スタンドアーム６２４に内蔵されたバードビューカメラ（不図示）によって培養容器６３６の全体観察画像が撮像される。これにより、培養容器６３６の画像が撮像される。
ステップＳ２７０６では、制御部７０２の画像取得部７０４は、ステップＳ２７０４において撮像された培養容器６３６の画像を取得する。
ステップＳ２７０８では、制御部７０２の画像処理部７０６は、画像取得部７０４によって取得された画像の画像情報を処理し、細胞の塊、敷石形状の細胞などの１又は複数の細胞を抽出することによって測色対象を抽出する。
ステップＳ２７１０では、制御部７０２の色情報変換部７０８、及び判定部７１０は、被検体Ｓを評価する。被検体Ｓを評価する処理は、図１１のステップＳ１１０８－Ｓ１１１０、図２０のステップＳ１８０８－Ｓ１８１２、及び図２４のステップＳ２２０８－Ｓ２２１０のいずれかを適用できる。
ステップＳ２７１２では、制御部７０２の判定部７１０は、被検体Ｓが正常に成長しているか否かを判定する。
ステップＳ２７１４では、制御部７０２は、被検体Ｓが正常に成長している場合、培養容器６３６の搬送を容器搬送装置６０６に指示する。そして、容器搬送装置６０６は、指示された培養容器６３６を観察ユニット６２０の試料台６２２から搬出してストッカー６３８に戻す。
ステップＳ２７１６では、制御部７０２は、被検体Ｓが正常に成長していない場合、培養容器６３６の小扉６４８への搬送を容器搬送装置６０６に指示する。そして、容器搬送装置６０６は、指示された培養容器６３６を観察ユニット６２０の試料台６２２から小扉６４８の位置に搬送する。ユーザは、小扉６４８を開いて培養容器６３６を取り出す。そして、ユーザは正常に成長していない被検体Ｓを廃棄する。その後、制御部７０２は、観察シーケンスを終了して処理をステップＳ２７０２に処理を戻す。
ステップＳ２７０２－ステップＳ２７１６は、被検体Ｓの数の回数繰り返される。本実施形態に係る判定装置７００は、細胞の培養の過程で細胞の成長が正常であるか否かを判定し、正常に成長していない被検体Ｓを廃棄できる。このように構成することによって、本実施形態に係る判定装置７００は、最終的に、正常に成長している被検体Ｓを残すことができる。
本実施形態に係るインキュベータにおいて、正常に成長していない被検体Ｓが格納された培養容器６３６を収納するストッカーが用意されてもよい。この場合、制御部７０２は、被検体Ｓが正常に成長していない場合、培養容器６３６の搬送を容器搬送装置６０６に指示する。そして、容器搬送装置６０６は、指示された培養容器６３６を観察ユニット６２０の試料台６２２から搬出して該正常に成長していない被検体Ｓを収納するストッカーに戻す。このように構成することによって、ユーザは正常に成長していない被検体Ｓが検出される度に該被検体Ｓを廃棄する必要がなくなる。
また、本実施形態におけるインキュベータ６００（観察装置）の各処理を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、上述した種々の処理を行ってもよい。
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。
ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
上述した実施形態では、被検体Ｓの一例として色調を呈する細胞種を用いた場合について説明したが、これに限られない。例えば、被検体Ｓは、染色処理された細胞であってもよい。この染色処理について、細胞が動物細胞である場合を一例にして説明する。染色処理においては、例えばトリパンブルーなどの色素が細胞に滴下される。死細胞の細胞膜には損傷があるため、生細胞に比べて色素が細胞内部に浸透しやすい。このため、トリパンブルーは、生細胞と死細胞とのうち、死細胞に選択的に浸透する。つまり、トリパンブルーによって細胞を染色した場合、生細胞は染色されずに、死細胞は青色に染色される。
なお、ここでは染色処理の一例として、トリパンブルーによる染色について説明したが、これに限られない。生細胞と死細胞とを選択的に染め分けられる色素であれば、トリパンブルー以外の色素によって染色してもよい。
ここで、染色処理される細胞が色素を持たない細胞であれば、細胞の色相を判定することにより、生細胞か、死細胞かを判定することが容易にできる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
１００…判定装置、１０２…制御部、１１２…記憶部、１１４…プログラム、１１６…画像情報、１２０…色基準情報、３００…顕微鏡、４００…判定装置、４０２…制御部、４１２…記憶部、４１４…プログラム、４１６…画像情報、４２０…色基準情報、５００…判定装置、５０２…制御部、５１２…記憶部、５１４…プログラム、５１６…画像情報、５２０…色基準情報、６００…インキュベータ、７００…判定装置、７０２…制御部、７１２…記憶部、７１４…プログラム、７１６…画像情報、７２０…色基準情報

Claims (12)

  1. 撮像された複数の細胞の画像の色空間上の色相又は彩度又は明度の少なくとも一つ又は組合せの色情報を算出する画像処理部と、
    前記画像処理部により算出された前記色情報と色基準情報とに基づいて、前記細胞の培養状態を判断する判定部と、
    前記判定部の判定基準である前記色基準情報として、前記色空間上における、サンプル細胞の１又は複数の細胞の画像の色情報に基づき設定した陽性と判断する基準値を記憶する記憶部と、
    前記画像処理部によって算出された前記細胞の画像の前記色情報に基づき、前記色情報の重心あるいは統計値を求める色情報変換部とを備え、
    前記判定部は、前記色情報変換部で求めた前記色情報の重心あるいは前記統計値と、前記陽性と判断する基準値との間の距離とを算出し、前記距離の増減に基づいて前記細胞の培養状態を判定する、
    細胞状態評価装置。
  2. 撮像された１又は複数の細胞の画像の色空間上の色相又は彩度又は明度の少なくとも一つ又は組合せの色情報を算出する画像処理部と、
    前記画像処理部により算出された前記色情報と色基準情報とに基づいて、前記細胞の培養状態を判断する判定部と、
    前記判定部の判定基準である前記色基準情報として、前記色空間上における、サンプル細胞の１又は複数の細胞の画像の色情報に基づき設定した陽性領域を記憶する記憶部と、
    前記画像処理部によって算出された前記細胞の画像の前記色情報に基づき、前記色情報の重心あるいは統計値を求める色情報変換部とを備え、
    前記判定部は、前記陽性領域を示す情報に基づき、前記色情報変換部で求めた前記色情報の重心あるいは統計値の軌跡が前記色空間上の前記サンプル細胞の色情報の重心あるいは統計値の軌跡上にあるか否かを判定して前記細胞の培養状態を判定する、
    細胞状態評価装置。
  3. 前記記憶部に記憶される基準値は、前記サンプル細胞の複数の細胞の画像の色情報に基づき求めた、前記色情報の重心あるいは統計値である、
    請求項１に記載の細胞状態評価装置。
  4. 前記判定部は、前記細胞の培養状態として、前記撮像された複数の細胞が正常に成長しているか否かを判定し、表示装置に判定結果を出力する、
    請求項１または請求項２に記載の細胞状態評価装置。
  5. 前記判定部は、前記距離が減少していると判定する場合、前記細胞の培養状態として、前記撮像された複数の細胞が正常に成長していると判定する、
    請求項１に記載の細胞状態評価装置。
  6. 前記判定部の判定基準である前記色基準情報は、前記サンプル細胞の成長過程の経過時間と、前記経過時間における色情報とを紐付けた情報である、
    請求項１または請求項２に記載の細胞状態評価装置。
  7. コンピューターを含む、請求項１または請求項２に記載の細胞状態評価装置と、
    前記細胞状態評価装置に、撮像された前記画像を提供する顕微鏡とから構成され、
    前記コンピューターがプログラムを実行することで、前記細胞状態評価装置の前記画像処理部、前記判定部、前記色情報変換部を機能させる、
    顕微鏡装置。
  8. 撮像された１又は複数の細胞の画像の色空間上の色相又は彩度又は明度の少なくとも一つ又は組合せの色情報を算出する画像処理工程と、
    前記画像処理工程により算出された前記色情報と色基準情報とに基づいて、前記細胞の培養状態を判断する判定工程と、
    前記判定工程の判定基準である前記色基準情報として、前記色空間上における、サンプル細胞の１又は複数の細胞の画像の色情報に基づき設定した陽性と判断する基準値を記憶部から取得する情報取得工程と、
    前記画像処理工程によって算出された前記細胞の画像の前記色情報に基づき、前記色情報の重心あるいは統計値を求める色情報変換工程とを備え、
    前記判定工程は、前記色情報変換工程で求めた前記色情報の重心あるいは前記統計値と、前記情報取得工程で取得した前記基準値との間の距離とを算出し、前記距離の増減に基づいて前記細胞の培養状態を判定する、
    細胞状態評価方法。
  9. 撮像された１又は複数の細胞の画像の色空間上の色相又は彩度又は明度の少なくとも一つ又は組合せの色情報を算出する画像処理工程と、
    前記画像処理工程により算出された前記色情報と色基準情報とに基づいて、前記細胞の培養状態を判断する判定工程と、
    前記判定工程の判定基準である前記色基準情報として、前記色空間上における、サンプル細胞の１又は複数の細胞の画像の色情報に基づき設定した陽性領域を記憶部から取得する情報取得工程と、
    前記画像処理工程によって算出された前記細胞の画像の前記色情報に基づき、前記色情報の重心あるいは統計値を求める色情報変換工程とを備え、
    前記判定工程は、前記陽性領域を示す情報に基づき、前記色情報変換工程で求めた前記色情報の重心あるいは統計値の軌跡が前記色空間上の前記サンプル細胞の色情報の重心あるいは統計値の軌跡上にあるか否かを判定して前記細胞の培養状態を判定する
    細胞状態評価方法。
  10. 前記判定工程は、前記細胞の培養状態として、前記撮像された複数の細胞が正常に成長しているか否かを判定し、表示装置に判定結果を出力する、
    請求項８または請求項９に記載の細胞状態評価方法。
  11. 細胞の培養状態を評価するためにコンピューターに、
    撮像された１又は複数の細胞の画像の色空間上の色相又は彩度又は明度の少なくとも一つ又は組合せの色情報を算出する画像処理工程と、
    前記画像処理工程により算出された前記色情報と色基準情報とに基づいて、前記細胞の培養状態を判断する判定工程と、
    前記判定工程の判定基準である前記色基準情報として、前記色空間上における、サンプル細胞の１又は複数の細胞の画像の色情報に基づき設定した陽性と判断する基準値を記憶部から取得する情報取得工程と、
    前記画像処理工程によって算出された前記細胞の画像の前記色情報に基づき、前記色情報の重心あるいは統計値を求める色情報変換工程とを実行させ、
    前記判定工程は、前記色情報変換工程で求めた前記色情報の重心あるいは前記統計値と、前記情報取得工程で取得した前記基準値との間の距離とを算出し、前記距離の増減に基づいて前記細胞の培養状態を判定するための、
    プログラム。
  12. 細胞の培養状態を評価するためにコンピューターに、
    撮像された１又は複数の細胞の画像の色空間上の色相又は彩度又は明度の少なくとも一つ又は組合せの色情報を算出する画像処理工程と、
    前記画像処理工程により算出された前記色情報と色基準情報とに基づいて、前記細胞の培養状態を判断する判定工程と、
    前記判定工程の判定基準である前記色基準情報として、前記色空間上における、サンプル細胞の１又は複数の細胞の画像の色情報に基づき設定した陽性領域を記憶部から取得する情報取得工程と、
    前記画像処理工程によって算出された前記細胞の画像の前記色情報に基づき、前記色情報の重心あるいは統計値を求める色情報変換工程とを実行させ、
    前記判定工程は、前記陽性領域を示す情報に基づき、前記色情報変換工程で求めた前記色情報の重心あるいは統計値の軌跡が前記色空間上の前記サンプル細胞の色情報の重心あるいは統計値の軌跡上にあるか否かを判定して前記細胞の培養状態を判定するための、
    プログラム。
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