JPH0484884A - 培養生体の活性診断方法及びシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は時間と共に状態が変化する対象物を異なった倍
率で撮像し、得られた対象物の画像を画像処理し、それ
によって２種以上の情報を得て、これを対象物の状態診
断や制御因子の制御に利用する画像診断システム、画像
診断制御システム。

画像診断方法９画像診断制御方法等に関する。本発明の
典型的な応用例として、動・植物細胞、微生物等の生体
培養システムがあり、特に、上記生体の活性を、生理的
条件下で診断する活性診断方法、活性診断装置及び該活
性診断装置を組み込み、かつ、この診断結果を基に、培
養環境条件を制御する手段を具備した生体培養システム
がある。

〔従来の技術〕

以下の説明では、主として生体培養診断、制御システム
を例にとって説明するが、本発明がこれに限られるもの
ではないことは明らかである。

生体培養システムは、■医薬・診断薬分野９食品分野で
は、動・植物細胞、微生物、１母を培養した、有用物質
の生産システムとして、■医療分野では、免疫療法等細
胞の活性化システムとして、■排水処理分野では、微生
物による有害物質除去システムとして、■水産分野では
、魚介類等の養殖システムとして、広く利用され、また
、実用化のための研究が進められており、■、■では生
産性の向上、■では活性化効率の向上、■では運転の安
定性向上等、いずれも、高効率化の要望が強い。

■では、細胞の産生ずる有用物質の量は、数ｎｇ〜数μ
ｇ　／　１０６ｃｅｌｌｓ・日と極めて微量であり、工
業的にこれらの物質を得るためには、培養液中の細胞濃
度の向上と、培養槽の大容量化及び細胞の活性化（細胞
１個当りの産生能力の向上）が必要である。細胞濃度を
向上させるとは、すなわち細胞の増殖を促進し、死滅を
抑えることであるが、このためには細胞の濃度と細胞総
数のうちの生細胞数の比率（生存率）、さらには、生細
胞数のうちの分裂可能な細胞数の比率（分裂細胞比率）
や細胞の活性化には分泌活性の高い細胞数の比率（分泌
細胞比率）等の情報をきめ細かに得。

培養条件の制御に速やかに反映させる必要がある。

従来、この作業は、特開平２−２７９７７号公報に記載
されているように、死細胞を染色剤で染色して生細胞と
の区別を明らかにしたのちに顕微鏡で拡大した像を観察
して行っていた。

現在、細胞の数を指標とする活性診断は、人が目で見て
行うのが主流であるが、画像処理を用いて培養細胞を計
数する技術の公知例もいくつか存在する。特開昭６２−
２０１３３２号公報、及び特開昭６４−０２９７６５号
公報には、線形空間フィルターを用い、染色されない生
細胞と染色された死細胞とを認識する方法が示されてい
る。また、前述の特開平２−２７９７７号公報では、染
色剤を培養液に注入せず。

生細胞と死細胞とをその大きさにより判別することを線
形空間フィルターを用いて行う方法が示されているが、
いずれも、生存率の情報のみを得るものである。上記、
有用物質の生産システムでは、分泌細胞比率が特に重要
な情報であり、また、■では生きの良い細胞の割合の指
標となる分裂細胞比率が重要な情報となるが、細胞の生
理的条件下でこれらの情報を得る方法は提案されていな
い。

■の活性汚泥処理システムでは、システムの安定した運
転のために、活性汚泥が沈降しなくなるバルキング現象
を防止する必要があり、これには、活性汚泥群に出現す
る微生物相が重要な情報で、現在、凝集性微生物と糸状
性微生物の割合で、活性汚泥の沈降性を評価しているが
、より高精度な評価に基づく制御が望まれている。

また、特開昭６１−２１７８６号公報には、汚水中の微
生物を観察するにあたり、異なった倍率で撮像すること
が述べられている。ここでは画像処理することは述べら
れていない。

特開昭６１−３２１８２号公報には、顕微鏡で細胞標本
を異なった倍率で撮像し、それぞれの画像情報から細胞
を識別する方法が開示されている。ここでは血球など増
殖能力のない細胞を扱っており。

観察期間中には本質的に変化しない対象を扱っている。

また、撮像された画像を画像処理することも述べられて
いる。

特開昭６４−５３１５７号公報には、顕微鏡で皮膚細胞
サンプルをある倍率で観察し、その位置を記憶したあと
高倍率で顕微鏡観察し、画像処理して細胞の特性を測定
する方法が開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

生体細胞の場合を例に述べると、死細胞を染色剤で染色
して生細胞との区別を明らかにしたのちに顕微鏡で拡大
した像をａ察することによる培養動物細胞の活性診断方
法には、以下の欠点がある。

（１）一般に、生体培養は純粋培養であるため培養系は
系外とは遮断され、対象とする生体以外の生体の混入を
防止する必要がある。培養液の試料を採取し染色剤を注
入する際に、−時的に培養システムの無菌的な閉鎖系を
開き、系外と接触させざるを得ない。そのため、雑菌侵
入のおそれがあり、以後の培養の継続に支障をきたしか
ねない。

（２）染色剤を注入した培養液は培養槽に戻せないため
、試料採取の都度培養液が失われていくことになる。こ
のため、細胞の活性診断の頻度を増やすことには限界が
ある。

（３）透明なカルチャーフラスコ中での増養の場合、液
をフラスコにいれたまま顕微鏡に載せて細胞の像を観察
できるにもかかわらず、染色剤注入のためにサンプリン
グの手順を経ざるを得なくなっている。

（４）死ぬ過程にあり、染色されつつある細胞は、人が
判別する場合も、画像処理で認識する場合も、生細胞と
するか死細胞とするがの判断は難しい。

さらに、システムの高効率化のための （５）分裂細胞比率の情報が得られない。

（６）分泌細胞比率の情報が得られない。

（７）従って、システムの高効率化が困難である。

これらの課題は、生体が微生物（組換え微生物を含む）
、酵母（組換え酵母を含む）等であっても同様であり、
また、活性診断を目視で行なうが、画像処理によるかに
は依存しない。特開平２−２７９７７号公報で示された
、画像処理により培養細胞の大きさの分布から生死判別
する方法では、上記（１）〜（４）欠点を解決できるが
、（５）〜（７）の欠点は解決できない。

そこで、発明者らは培養過程における生体の数及び形態
の変化を詳細に検討し、各種活性（生存率９分裂細胞比
率９分泌細胞比率）と形態との関連を明らかにし本発明
に至った。

更に、ボイラのバーナの火焔を観察し、その画像を画像
処理することにより得られる情報に基づいて燃焼制御す
る技術が提案されているが、火焔の状態をより細かに分
析することにより、精度の良い燃焼制御が期待される。

そのほか、活性汚泥の状態を監視する方法などにおいて
も豊富な画像情報を利用すればより信頼性の高い監視、
＃御ができるわけである６本発明の目的は、時間の経過
と共に状態が変化する対象物の監視、状態監視の精度を
より高めることである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の目的は、時間の経過と共に状態が変化する対象
物を撮影する撮像装置と、該撮像装置で取り込んだ画像
を処理する画像処理装置とを具備した画像認識制御シス
テムにおいて、前記対象物を第１の倍率で撮像する手段
と、該第１の倍率よりも高倍率の第２の倍率で撮像する
手段とを備えた撮像装置と、該撮像装置で第１の倍率で
得られた画像を処理して対象物の第１の状態量を求め、
第２の倍率で得られた画像を処理して対象物の第２の状
態量を求める画像処理装置とを具備した画像認識システ
ムによって達成される。

本発明は、時間の経過と共に状態が変化する対象物を撮
影する撮像装置、該撮像装置で取り込んだ画像を処理す
る画像処理装置、該画像処理装置で得た結果に基づいて
対象物の状態に影響を与える因子を制御する制御装置を
具備した画像認識制御システムにおいて、前記対象物を
第１の倍率で撮像する手段と、該第１の倍率よりも高倍
率の第２の倍率で撮像する手段とを備えた撮像装置と、
該撮像装置で第１の倍率で得られた画像を処理して対象
物の第１の状態量を求め、第２の倍率で得られた画像を
処理して対象物の第２の状態量を求める画像処理装置と
、該画像処理装置で得られた情報に基づいて対象物の状
態を制御する制御装置を具備した画像認識制御システム
を提供するものである。特に、第１の倍率の撮像と第２
の倍率の撮像を時間的に同一の対象物となるように画像
メモリ等を利用するのがよい。

更に本発明は、上記画像認識制御システムにおいて、液
中の状態を撮影する撮像装置、該撮像装置で取り込んだ
画像を処理する画像処理装置、該画像処理装置で得た結
果に基づいて液の状態に影響を与える因子を制御する制
御装置を具備した画像認識制御システムを提供する。こ
の場合、前記液中の生体の状態を第１の倍率で撮像する
手段と、該第１の倍率よりも高倍率の第２の倍率で撮像
する手段とを備えた撮像装置と、該撮像装置で第１の倍
率で得られた画像を処理して液中の生体の総数を求め、
第２の倍率で得られた画像を処理して特定生体の数ある
いは種類を求める画像処理装置、該画像処理装置で得ら
れた生体の総数と特定生体の数あるいは種類とから液中
の状態を制御する制御装置を具備した画像認識制御シス
テムとすることができる。

本発明は、＊小球体を放出する性質を有する生体の培養
システムにおいて、該生体が懸濁した培養液の画像を任
意の時間間隔で夫々複数回異なる培率で拡大して撮像す
る撮像装置、該撮像装置で取り込んだある倍率の画像に
より生体を認識し、他の異なる倍率で取り込んだ画像に
より該生体から放出された微小球体或いは／及び微小球
体を放出過程にある生体を認識する画像認識装置、該画
像認識装置で認識した画像を解析して生体の濃度、該生
体から放出された微小球体の濃度或いは／及び微小球体
を放出過程にある生体の濃度を各時間毎に求める画像処
理装置、該画像処理装置で得られた生体の濃度と該生体
から放出された微小球体の濃度或いは／及び微小球体を
放出過程にある生体の濃度との割合を指標として、培養
液中の生体の活性状態の変化を診断する生体活性診断装
置、及び該生体活性診断装置の診断結果に基づいて培養
液の状態に影響を与える因子を制御する培養条件制御装
置を具備した生体培養システムを提供するものである。

本発明において、該生体が懸濁した培養液の画像を撮像
する撮像装置、該撮像装置で取り込んだ画像を処理して
生体、該生体から放出された微小球体或いは／及び微小
球体を放出過程にある生体を認識する画像認識装置、該
画像認識装置で認識した画像を解析して生体の濃度、該
生体から放出された微小球体の濃度或いは／及び微小球
体を放出過程にある生体の濃度を求める統計処理装置、
該統計処理装置で得られた生体の濃度と、該生体から放
出された微小球体の濃度或いは／及び微小球体を放出過
程にある生体の濃度との割合を指標として培養液中の生
体の活性状態を診断する生体活性診断装置、及び該生体
活性診断装置の診断結果に基づいて培養液の状態に影響
を与える因子を制御する培養条件制御手段を具備した生
体培養システムが提供される。

本発明は更に、生体と生体以外の粒子とを含む培養液中
の生体培養システムにおいて、該生体が懸濁した培養液
中の生体を観察するために該培養液の画像をｍ倍に拡大
する画像拡大手段と生体以外の粒子を観察するために該
培養液の画像をｍ倍に拡大する拡大手段を備えた培養液
撮像装置、該撮像装置で取り込んだｍ倍画像を処理して
生体を認識し、ｎ倍画像を処理して生体以外の粒子を認
識する画像認識装置、該画像認識装置で認識された生体
及び生体以外の粒子を統計処理して夫々の濃度を求める
統計処理装置、該統計処理で得られた生体の濃度と生体
以外の粒子の濃度の割合を指標として生体の活性状態を
診断する生体活性診断装置、及び該生体活性診断装置の
診断結果に基づいて培養液の状態に影響を与える因子を
制御する培養条件制御手段を具備した生体培養システム
を提供する。

本発明によれば、微小球体を放出する性質を有する生体
の活性診断システムにおいて、該生体が懸濁した培養液
の画像を撮影する撮像装置、該生体が懸濁した培養液の
画像を処理して生体、該生体から放出された微小球体或
いは／及び微小球体を放出過程にある生体を認識する画
像認識装置、該画像認識装置で認識した画像を解析して
生体の濃度、該生体から放出された微小球体の濃度或い
は／及び微小球体を放出過程にある生体の濃度を求める
統計処理装置、該統計処理装置で得られた生体の濃度と
、該生体から放出された微小球体の濃度或いは／及び微
小球体を放出過程にある生体の濃度との割合を指標とし
て培養液中の生体の活性状態を診断する生体活性診断装
置を具備した生体活性診断システムが提供される。

この活性予測システムにおいて、該生体が懸濁した培養
液の画像を任意の時間間隔で夫々複数回異なる倍率で拡
大して撮像する撮像装置、該撮像装置で取り込んだある
倍率の画像により生体を認識し、上記能の異なる倍率で
取り込んだ画像により該生体から放出された微小球体或
いは／及び微小球体を放出過程にある生体を認識する画
像認識装置、該画像認識装置で認識した画像を解析して
生体の濃度、該生体から放出された微小球体の濃度或い
は／及び微小球体を放出過程にある生体の濃度を各時間
毎に夫々求める画像処理装置、該画像処理装置で得られ
た生体の濃度と該生体から放出された微小球体の濃度と
の割合を指標とし、該指標の時間経過に伴う変化から培
養液中の生体の活性状態の今後の推移を予測する生体活
性診断装置を具備した生体活性診断予測システムでもよ
い。

本発明は、時間の経過と共に状態が変化する対象物を撮
像し、該撮像によって取り込んだ画像を画像処理するこ
と、画像処理によって得た結果に基づいて対象物の状態
を診断することを含む画像認識による診断システムにお
いて、前記対象物の状態を第１の倍率で撮像すること、
該第１の倍率よりも高倍率の第２の倍率で撮像すること
、第１の倍率で得られた画像を画像処理して対象物の第
１の状態量を求めること、第２の倍率で得られた画像を
画像処理して対象物の第２の状態量を求めること、第１
の状態量及び第２の状態量に関する画像処理情報に基づ
いて対象物の状態を診断する画像認識による診断方法に
係わる。

更に、微小球体を放出する性質を有する生体が懸濁した
培養液中の生体の活性状態を診断する方法において、該
生体が懸濁した培養液の画像を撮像する撮像段階、該撮
像段階で取り込んだ画像を画素ごとの輝度差に基づいて
処理し、生体、該生体から放出された微小球体或いは／
及び微小球体を放出過程にある生体を夫々認識する画像
認識段階、該画像認識段階で認識した結果に基づいて生
体の濃度、該生体から放出された微小球体の濃度或いは
／及び微小球体を放出過程にある生体の濃度を夫々求め
る濃度計測段階、該濃度計測段階で得られた生体の濃度
と、該生体から放出された微小球体の濃度或いは／及び
微小球体を放出過程にある生体の濃度との割合を指標と
して培養液中の生体の活性状態を診断する活性診断段階
を含む生体活性診断方法に係わる。

本発明を動植物細胞、酵母、微生物等生体を例にとって
説明する。これらの生体は分裂あるいは出芽により増殖
する。培養過程は、一般に、指数関数適に増加する対数
増殖期、増殖期、見かけ上濃度が一定となる定常期及び
濃度が減少する死滅期と移行する。培養システムでは、
短時間に濃度を増加させ、高密度状態とし、その後の定
常期を長期間継続することが必要である。

上記、培養過程と生体の形態を対応させると、動植物細
胞では、対数増殖期及び増殖期において、はとんど完全
な球体であるが、定常期に入ると球体がゆがみ、定常期
も中学を過ぎると表面にポリープ状の突起を形成したも
の、突起が細胞から脱離した小球体が観察できる。これ
らの形態と活性との関係を第１表に示した。

第　　１　　表 一般に、動物細胞の大きさは十数μｍ〜数十μｍであり
、上記小球体の大きさは数μｍ程度である。

第２図は細胞総数に対する小球体数の比率（小球体比率
）と生存率の関係を示す実験データを示すが１両者は直
線関係にあり、小球体比率を求めることにより、生存率
を得ることができる。また、形態の違いを認識し、それ
ぞれを計数することにより１分泌細胞比率を得ることが
できる。形態の違いの認識は下記で行ない得る。

第３図（ａ）に示すように、形状が完全な円の場合、外
周の長さは、 半径Ｘ２Ｘπ で表される。ところが、第３図（ｂ）のように凹凸があ
ると、面積が等しい物体でも外周の長さは次第に長くな
ってくる。円の面積から求めた半径の長さ ｒ＝Ｔ１１７７ から計算した外周の長さしを、実際の外周の長さＬ′で
割った値（形状係数） Ｊ１１７７ 実際の外周 によって、物体の形状がどこまで完全な円に近いかの指
標とすることができる（凹凸がおおいほど０１円に近い
ほど１に近づく）。

細胞を認識した２値画像では、活きの良ｕ１細胞のもの
ほどすなわち、分裂活性の高いものほど完全な円に近く
なる。従って、上記、形状係数を用いて、上記形態の違
いを認識し、活性診断ができる。

上記、活性診断するためには、基本的に、（ａ）細胞総
数の計測 （ｂ）小球体数の計測 （ｃ）形状係数の算出 が必要である。ところが、微小な小球体は、細胞を認識
しやすい倍率で撮像した画像を処理したのでは認識でき
ないおそれが多い。細胞懸濁液の画像は背景に汚れが入
っている場合が多く雑音処理は欠かせないが、微小球体
がこれにひっかかってノイズとして除去されてしまうお
それが多い。

一方、微小球体を認識しやすい倍率では、細胞が画像を
またいで認識される頻度が多くなり、細胞の個数を計測
するうえでの誤差が大きくなる。

また、形状係数で細胞の活性を診断しようとする場合、
外周の凹凸をも正確に認識する必要があり、解像度（１
画面あたりの画素数）を変更し得ない画像処理装置を用
いるときには、光学顕微鏡での倍率を高めにしなければ
ならない。

すなわち、上記（ａ）と（ｂ）あるいは（ｃ）は倍率を
変えて行なうことが必要で、これが本発明のポイントで
もある。

生体が酵母の場合には、８芽によって増殖するため、形
態と活性との関係は第２表のようになる。

第　　２　　表 突起を有する細胞が多い場合には増殖活性が高く、球体
あるいは楕円体の細胞が多いときには分泌活性が高く、
上記動植物細胞の場合とは反対になる。しかし、形状係
数により゛、形状の違いを認識し、分裂細胞比率７分泌
細胞比率を得ることができる。同様に、上記（ａ）と（
ｃ）を倍率を変えて行なうことが本発明のポイントであ
る。

活性汚泥では、一般に凝集性細菌が多いときは沈降性が
よいが、糸状性微生物が多いと沈降性が悪い。しかし、
糸状性微生物の種類、凝集性細菌と糸状性微生物が形成
するフロックの形態によっても、沈降性が変化するため
、上記形態情報を的確に得る必要がある。このためには
、凝集性細菌と糸状性微生物の割合は低倍率で、糸状性
微生物の種類及びフロック形態は高倍率で観察する必要
がある。

生体の総数を、低倍率で得られた画像を処理して求め、
特定生体（小球体２分裂活性の高い細胞。

分泌活性の高い細胞等）の数や種類（糸状性微生物）を
、高倍率で得られた画像を処理して求め、これを基に、
生存率９分裂細胞比率２分泌細胞比率の情報を得、培養
環境の適否を診断する。診断結果に基づき、所定の培養
環境に制御することでシステムの高効率化をはかる。

培養環境の制御因子には温度、ｐＨ，浸透圧。

溶存酸素濃度、液の滞留時間、生体濃度等がある。

この内、温度、ｐ）（、浸透圧、溶存酸素濃度は高い生
存率を維持するため、それぞれ、適正な範囲に制御され
る。分裂細胞比率及び分泌細胞比率を制御するには、（
生体濃度）Ｘ（液の滞留時間）の値を操作する。（生体
濃度）×（液の滞留時間）の値を大きくすれば、分泌細
胞比率を増大でき、（生体濃度）×（液の滞留時間）の
値を小さくすれば、分裂細胞比率を増大できる。有用物
質の生産システムでは、培養初期において（生体濃度）
Ｘ（液の滞留時間）の値を小さく設定し、短時間で高密
度化し、しかる後、（生体濃度）×（液の滞留時間）の
値を大きく設定し、生体の分泌活性を高め、生産性を向
上する。免疫療法等の細胞活性化システムでは、（生体
濃度）×（液の滞留時間）の値をできるだけ小さく設定
し、活きの良い生体の濃度をできるだけ高くする。活性
汚泥処理では、（生体濃度）×（液の滞留時間）の値を
大きく設定し１分裂細胞比率を減少させ、生体濃度の余
分な増加を押え、余剰汚泥を減らす。同時に、糸状微生
物の増殖を押え、糸状微生物の割合を減少させ、沈降性
を向上できる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第４図は、本発明の一実施例による画像認識制御システ
ムの構成の例を示す。反応・増殖等が制御されるへき生
体が懸濁した液の容器１０から、液の一部を採取し、撮
像装置２０に導く。この撮像装置２０において、液の像
を光学的に２種の異なる倍率で光学的に拡大し、それぞ
れをテレビカメラ等の撮像手段により、電気的な画像信
号として撮影する。これらの画像信号を画像処理装置３
０に入力し、第１の倍率で得られた画像を処理して液中
の生体の濃度を、また第２の倍率で得られた画像を処理
して特定生体の濃度を、それぞれ求める。画像処理装置
３０で計測されたそれらの生体の濃度データを制御装置
４０に入力し、容器１０内の液の状態を制御する。

第１図は、撮像装置２０を実現するための構成例を示す
。透明容器２１は、ガラス、プラスチック等の透明な材
質でできており、中に観察対象とする液を液容器１０か
ら導く。この場合、観察対象である微生物等の生理的状
態を保ったまま扱えるように、例えば特開平２−２７９
７７号公報に記載された技術を採用するのが良い。光学
顕微鏡２２は、透明容器２１中の液の像を拡大する。テ
レビカメラ２４は、拡大された像を電気的な画像信号（
アナログ）に変換する。Ａ／Ｄ変換器２５で、テレビカ
メラからのアナログ画像信号を１画像処理装［３０で処
理することのできるディジタル信号の形式に変換して、
画像処理袋Ｎ３ｏに入力する。

対物レンズ自動切り替え機構２３は、画像処理装置から
の駆動信号を受けて、光学顕微鏡２２の対物レンズを切
り替え、液の像の拡大倍率を変更する。

第５図は、本発明の他の実施例を示す。タイマー３３か
ら駆動信号が発せられると細胞が懸濁した培養液が採取
され、撮像装置２０に導かれる。

この場合、撮像装置２０は液の供給のために、ポンプ等
の機構を内蔵している必要がある。撮像装置２０では、
複数回異なる倍率で液の像を拡大し撮像する。タイマー
からの駆動信号は、同時に画像認識装置３１にも送信さ
れ、撮影された液の画像を遅滞なく処理し、物体を認識
する。この画像認識装置３１では、撮像装置２０で取り
込まれた複数の画像のうち、ある倍率のものを処理して
細胞、他の異なる倍率のものを処理して、細胞から放出
された微小球体と、微小球体を放出する過程にある細胞
とのうちのどちらか、またはそれらの両方が「１」の値
となった２値画像を生成する（認識する）。

画像処理装置３２では、画像認識装置３１から送られた
２値画像を解析して、生体（細胞、微小球体、ｖｌ小球
体を放出過程の細胞のいずれか）の画面内に存在する個
数を計測し、液中の濃度を計算する。細胞活性診断装［
５０では、画像処理装置３２で得られた生体の濃度を用
い、細胞の濃度と、微小球体の濃度との２変量、細胞の
濃度と微小球体を放出中の細胞の濃度との２変量、ある
いは細胞の濃度、微小球体の濃度、微小球体を放出過程
の細胞の濃度の３変量で比率を計算して、培養液中の細
胞の活性を診断する。培養条件制御装！！４１では、細
胞活性診断装置５０の診断結果に基づいて、細胞培養槽
１１内の液の状態に影響を与える因子を制御する。

タイマーからの駆動信号は、以上の例では撮像装置２０
と画像認識装［３１とだけに送信されるようになってい
るが、これは、画像処理装置３２以降の装置は画像信号
を待機する状態にしておくことで、処理の同期がうまく
取れるためである。

もちろん、すべての装置をタイマーで駆動する仕組みに
しておくことも可能である。

第６図は、更に他の実施例を示す。この例では、撮像装
置３０で撮影される培養液の画像は単一であり、画像認
識装ｗ３１でも細胞と微小球体とを一緒に認識する。そ
して、統計処理装置３４で、生体の認識面積によって細
胞が微小球体かを判別。

計数して、液中の濃度を計算する。細胞活性診断装置５
ｏ及び培養条件制御装置４１の機能は、第５図に示した
実施例の場合と同様である。

以上の実施例として、液を採取したのちに撮像する例を
示したが、その他に撮像装置を培養槽に直かに設置し、
槽内にある状態で液の像を撮像するシステムでもよい。

第７図は、更に他の実施例を示す。細胞培養槽１１から
採取した培養液を２つの撮像装置２６゜２７とに導く。

このうち、２６は拡大倍率がｍ倍に設定されており、細
胞が観察するための画像を撮影する。また、撮像装置２
７は拡大倍率がｎ倍に設定されており、細胞以外の粒子
を観察するための画像を撮影する。２つの撮像装置で撮
像された画像を、時間をずらして１台の画像認識装置３
１に入力し、撮像装［２６の画像から細胞を、また撮像
装置！２７の画像から粒子をそれぞれ認識する。統計処
理装置３４では、画像認識装置３１で認識された細胞及
び細胞以外の粒子を統計処理して、それぞれの濃度を求
める。この図における、細胞活性診断装置５０及び培養
条件制御装置４１もまた、機能は第５図のそれらと同様
である。

第８図は、２つの撮像装置を実現するための装置構成の
例を示す。細胞培養槽１１から採取した培養液を撮像装
置に供給するためのチューブを分岐して、左右２つの透
明容器２１に導く。対物レンズの設定をｍ倍とｎ倍にし
た２台の光学顕微鏡２２でそれぞれ像を拡大し、テレビ
カメラ２４で撮影する。Ａ／Ｄ変換器２５を２基用いて
それぞれの画像信号をディジタルに変換し、画像認識装
置３１に入力する。すなわち、ハードウェア的には、全
く同一の装置−式を２組用意すればよいことになる。

培養液中に放出される微小粒子の意と、細胞の生存率と
の間には、第２図に示すような線形の関係があり、これ
を利用して活性状態を判定するシステムを構築できる。

判定のためのパラメータを何らかの方法で決定する必要
があるが、過去のデータを元にして判定手段を作成して
おくことができる。また、この過去のデータから作成さ
れた判定手段と現在の培養液の撮像画像から求めた指標
とを比較して活性状態を判定する手段も合わせ持つこと
ができる。

他の発明の実施態様においては、経時的に細胞と微小球
体との濃度を計測するシステムにおいて、それらの濃度
の変化速度を将来の時間に補外計算することで、細胞の
活性状態の今後の推移を予測する機能を持った細胞活性
診断装置を備えたシステムが構成される。この計算は、
微分方程式によって達成可能である。

他の実施例においては、第１９図を参照して説明すれば
、細胞培養槽１１から培養液を採取し、撮像装！２０に
導く。撮像装置２０で撮影された培養液の拡大画像を画
像認識装置３１に入力し、細胞、及び微小球体、微小球
体を放出過程の細胞のどちらか、または両方を認識する
。統計処理装置ｉ３４で細胞と微小球体を判別し、計数
して、両方の濃度を求める。細胞活性診断装置５０で、
それらの物体の濃度を基に培養液中の細胞の活性状態を
計算し、デイスプレィ、プリンタ等に出力する。第６図
の場合と異なり、この場合、細胞培養槽への自動的な制
御はなされない。制御は１診断結果を見た人間に委ねら
れる。他の実施例では。

過去のデータを基に作成した細胞活性判定手段との比較
によって、現在の培養液中の細胞の活性を診断する細胞
活性診断装置を備えることもできる。

また、他の一実施例において、第２０図を参照して説明
すれば、タイマー３３からの駆動信号により、撮像装［
２０内のポンプが駆動し、細胞培養槽１１から培養液を
採取して撮像装置２０に導く。ここで複数回具なる倍率
で画像を撮影し１画像認識装置３１に入力する。そして
、ある倍率の画像により細胞、ほかの倍率の画像により
、微小球体または微小球体放出過程にある細胞、或いは
それらの両方を、それぞれ認識する。画像処理装置３２
では１画像認識装置３１で認識した生体（細胞、微小球
体、微小球体放出過程にある細胞）を解析して、それぞ
れの濃度を求める。細胞と、他の生体の２種のいずれか
または両方とから計算される割合を指標として、細胞活
性診断装置５゜で、細胞培養槽１１中の細胞の活性を診
断する。

上記の実施例と第５図の相違点は、最終的に培養条件の
自動制御を行うのか、細胞の活性の情報をオペレータに
知らせるのかということにある。

第９図は、細胞活性診断方法に準拠する処理の実施例の
骨子を示す。工程１１０では細胞と微小球体が混在して
懸濁する培養液の像を拡大し、撮像する。工程１２０で
は、工程１１０で撮像された画像内にある細胞及び、微
小球体と微小球体を放出過程にある細胞のどちらか一方
または両方を、画像内での当該生体周辺の輝度パターン
を利用して認識する。工程１３０では、工程１２０で認
識された細胞、微小球体の濃度を、生体の種類毎に計測
する。工程１４０では、細胞の濃度及び、微小球体また
は微小球体を放出過程にある細胞のどちらか一方、また
はそれらの両方の濃度から計算される割合を指標として
、培養液中の細胞の活性状態を診断する。

第１０図（ａ）、（ｂ）は、ある種の細胞の周辺が画像
内でどのような輝度パターンを示すかを図示する。輪郭
の部分が低い輝度、細胞の部分は高い輝度になっている
。また輪郭と細胞との間には大きな輝度差が存在する。

このような特徴は、微小球体にも共通なもので、そのた
め細胞と微小球体は同様な手順で認識することができる
。

第１１図は、上記の輝度パターンを利用して、細胞や微
小球体を認識し、第９図の工程１２０を実現する方法の
一例を示す。

この認識法は、生体の一部分を認識する段階及び、認識
部分を拡張して細胞の全体像を把握する段階に分けられ
る。

細胞の一部分を認識する工程では、原画像に極小値フィ
ルターをかけ、その結果から原画像を減算する（工程２
１０〜２２０）。これらの処理は、互いに隣接し、かつ
輝度差の大きい２画素に対して、高輝度側の画素にその
輝度値を、低輝度側の画素に０を、それぞれ新たな輝度
の値として与える効果を持つ、動物細胞の培養液が撮像
された画像にこれらの処理を適用する場合、細胞や小面
積粒子の輪郭に当る画素は低輝度になっているので。

その直ぐ内側が高輝度になった濃淡画像が得られる。こ
の画像を固定２値化し、輝度の高い個所を選択すること
により、細胞の内側に相当する画素群のうち１輪郭の接
する何画素かを認識した２値画像が得られる（工程２３
０）。

細胞の輪郭とその外周の背景に当る画素との間には、細
胞と輪郭との輝度差に準じた大きな輝度差が存在するこ
とがあり、工程２１０〜２３０の処理ではこれらを誤っ
て生体と認識してしまう恐れが大きい。このような個所
の輝度は一般的な細胞内部の輝度の水準よりは低いこと
が多く、原画像を直接２値化した２値画像との論理積に
よってかなりの割合で除去可能である（工程２４０〜２
５０）。

以上の生体の一部分を認識する工程が終了した時点では
各生体の認識面積は小さく、生体の認識個数も１個の生
体を何個にも分割して認識するため、大変不正確である
。そこで、認識部分の拡張を行う。この工程は、各々の
細胞の内部がほぼ一定の輝度水準になっていることを利
用するものである。

まず、前工程までで認識された生体の部分を原画像にマ
スキングする（工程２６０）。マスキングとは、２値画
像で１となっている画素と座標が同一な濃淡画像画素の
輝度値を残し、その以外の全ての画素の輝度値を０とし
た濃淡画像を得る処理である。この処理によって拡張の
起点となる個所を前工程で認識された部分に限定する。

次に、この濃淡画像に極大値フィルターをかける（工程
２７０）。この処理によって、前工程までで認識された
部分及びその部分に隣接する画素の輝度が正、それ以外
の背景画素の輝度値がＯとなった濃淡画像が得られる。

この濃淡画像から原画像を減算すると、背景は負２輪郭
は高輝度、物体内部は０前後の輝度になった濃淡画像が
得られる（工程２８０）。２つのしきい値、例えばマイ
ナス５とプラス１５というような値の間の輝度を持った
部分を１とする条件でこの濃淡画像を２値化すると、生
体内部に当る個所だけが抽出される（工程２９ｏ）。こ
のときの認識部分には、拡張前の生体部分に隣接し、そ
の部分との輝度差の小さい画素も含まれている。すなわ
ち、１画素分の拡張ができたことになる。

ここでも、原画像との論理積演算を行う（工程３００）
、ここでの論理積演算の目的は、生体を認識した部分か
ら輪郭を越え、背景に向かって拡張が起こることの防止
である。

以上の認識部分拡張工程を、拡張がそれ以上進まなくな
るまで反復する。反復回数は５〜１０回が目安であるが
、多すぎても生体の認識への悪影響はない。

第１２図は、第９図の工程１２０で一緒に認識された細
胞と微小球体とを、それら生体の認識面積に基づいて判
別する処理の例を示す。この処理は、第９図においては
工程１３０の一部となる。

この判別方法は、認識生体１個ごとの面積を計測し、そ
の値が一定値以上であるか否かによって進められる。ま
ず、生体が認識された２値画像中の生体の各々に番号を
つける（ラベリング、工程３１０）。ラベリングが終了
すると、最後の番号がすなわちその画面内の生体数であ
る。生体数を代入するために用意した変数にこの値を入
れておく（工程３２０）。次に、番号順に１個ずつ、細
胞か小面積球体かを判別する。すなわち、その番号の生
体の面積を計測しく工程３４０）、その値が一定値以上
ならば細胞、一定値に満たないならば小面積球体と判別
する（工程３５０）という作業を生体数と同じ回数反復
する（工程３３０）。

第１３図は、−緒に認識した正常な細胞と微小球体放出
過程の細胞との判別を形状係数とよばれる係数によって
行う処理法を示す。形状係数は、生体の形状がどの程度
、真円に近いかを示す係数であり、生体が円であると仮
定したときの生体の面積を周囲長から求め、実際の面積
と比較する。

数式で表すと、 実際の面積 （周囲長／２）２Ｘｓ となる。また、生体が真円と仮定したときの周囲長を生
体の面積から求め、実際の周囲長と比較する Ｊ１１７７ 実際の周囲長 もまた、用いることができる。どちらの値とも、凹凸が
多いほど０１円に近いほど１に近づく。

細胞の観察に用いる場合には、微小球体が細胞から分か
れて外に出ようとしているときに、形状係数が小さくな
る。

第１４図に従った処理は、以下のような工程からなる。

まず、生体が認識された２値画像中の生体の各々に番号
をつける（ラベリング、工程３１０）。

ラベリングが終了すると、最後の番号がすなわちその画
面内の生体数である。生体数を代入するために用意した
変数にこの値を入れておく（工程３２０）。次に、番号
順に１個ずつ、正常な細胞か微小球体放出過程の細胞か
を判別する。すなわち、その番号の生体の面積（工程３
４０）及び周囲長（工程３６０）を計測し、上記の形状
係数計算式のいずれか一方によって、形状係数を計算す
る（工程３７０）。そして、形状係数が一定値よりも大
きくて１に近ければ正常細胞、小さくてＯに近ければ微
小生体を放出過程の細胞と判別する（工程３８０）。こ
れらの判別ルーチンを生体の番号順に１番から最後の番
号のものまで反復する（工程３３０）。

第１４図は、細胞が懸濁した培養液の像を、初めから複
数の異なる倍率で拡大して撮像する場合の処理の流れの
例を示す。

工程１１１では、低めの拡大倍率で細胞が懸濁する培養
液の像を拡大し、撮像する。その画像内に存在する細胞
を工程１２１で認識する。また、工程１１２では、工程
１１１と同時に採取した培養液の像を当該工程よりも高
めの拡大倍率で拡大し、撮像する。工程１１２から得ら
れた画像からは、微小球体と微小球体を放出過程にある
細胞のうちのどちらか一方、或いはそれらの両方を認識
する。工程１３０で細胞や微小球体の濃度を、生体の種
類ごとに計測し、工程１４０でそれらの濃度から培養液
の活性を診断する。

本発明によれば、細胞活性診断装置内に、過去に培養液
を採取したときの細胞の活性のデータを蓄積しておく手
段を設け、その手段から読み出されたデータと今回の活
性とを微分方程式等の計算式に入れ、今後細胞の活性状
態がどのように変化していくか予測する段階を含む細胞
活性予測診断方法が提供できる。第１５図において、工
程１１０乃至１４０は第９図と同一である。そのあとに
、過去の活性データを格納する手段１６０とのデータ交
換をしながら今後の活性状態の変化を予測する工程１５
０が、付加されている。

以上の実施例では、細胞の活性を診断するところまでで
処理を打ち切ることになっていたが、得られた活性のデ
ータを利用して、培養液の状態に影響を与える因子を制
御する段階を後に付加することもできる。第１６図と第
１７図においては、それぞれ第９図と第１４図と同一の
工程のあとに、工程１４０で診断した結果得られた細胞
の活性のデータを利用して、培養液の状態に影響を与え
る因子を制御する工程１７０が付加されている。また、
第１８図においては、第１５図と同一の工程の後に、工
程１４０からの活性診断結果と、工程１５０の予測結果
との両方を利用して培養液の状態に影響を与える因子を
制御する工程１７０が付加されている。

以上の実施例では、細胞の種類は特に限定していなかっ
たが１本発明の好適な応用例は培養動物細胞培養である
。動物細胞の中には、死細胞に至る前に細胞とは認めら
れない微小球体を放出する性質を持つものがあり、これ
までに述べた細胞の活性診断方法、培養方法を適用でき
る。

以上、液中の生体形態により、生体の活性を診断し、そ
の診断結果に基づき、プラントを制御する場合を例に述
べたが、本発明はこれに限らず、気相あるいは液相中の
物体形状、さらには、気相中の気体性状に基づく画像診
断制御システムにも適用できる。

気相あるいは液相中の物体形状画像診断制御システムの
例では、充填層内の充填剤充填状況を第１の倍率で撮像
し１個々の充填剤形状を第２の倍率で撮像し、第１の倍
率で撮像した画像を処理して充填剤配列の適否を、第２
の倍率で撮像した画像を処理して充填剤の形状変化から
その消耗度合を診断し、これに基づき、充填層に供給す
る気体あるいは液体の量と質を制御する。このシステム
は活性炭、ゼオライト、合成樹脂等の吸着剤、イオン交
換樹脂、濾過剤、触媒等これらを充填した充填層を有す
るプラントあるいは装置に適用できる。

気相中の気体性状画像診断制御システムの例では、大炎
の状態診断に基づく燃焼制御システムがある。火炎の状
態を第１の倍率で撮像し、撮像した画像を処理して炉内
の輝度分布を求め、これより、炉内の温度分布を得る。

つぎに、特定温度領域部（高温部間に存在する低温部）
を第２の倍率で撮像し、撮像した画像を処理して、化学
種。

ＮＯｘ、ＳＯｘ等の発生状況を診断する。以上の温度分
布やＮＯｘ、ＳＯｘ等の発生状況に基づき、炉内に供給
する燃料や空気の量を制御する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、時々刻々状態が変化する対象物を正確
に画像認識でき、かつ対象物の制御因子を制御すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において用いられる撮像装置の詳細な構
成例を示す概略図、第２図は生存率と細胞に対する小球
体数の比率との間に存在する関係を示すグラフ、第３図
（ａ）、（ｂ）は細胞の形態例を示す概略図、第４図は
本発明の実施例による画像！！諏制御システムの構成例
を示す線図、第５図は他の実施例の細胞培養システムの
構成例を示す線図、第６図は他の実施例の細胞培養シス
テムの構成例を示す線図、第７図は他の実施例の細胞培
養システムの構成例を示す線図、第８図は第７図中にあ
る２つの撮像装置を実現するための装置構成の例を示す
概略図、第９図は他の実施例の細胞活性診断方法による
処理法の例を示すフロー図、第１０図（ａ）は原画像に
おける細胞近辺の輝度の状況を示す図、第１０図（ｂ）
は輝度の状況に対応する画素位置と輝度の関係を示すグ
ラフ、第１１図は輝度差利用認識法による生体認識の手
順を示すフロー図、第１２図は第９図内の工程１２０で
一緒に認識された細胞と微小球体とを生体の面積に基づ
いて判別する処理の例を示すフロー図、第１３図は第９
図内の工程１２０で一緒に認識された細胞と微小球体放
出過程にある細胞との判別を形状係数に基づいて行なう
処理の例を示すフロー図、第１４図は細胞が懸濁した培
養液の像を初めから複数の異なる倍率で拡大して撮像す
る場合の処理の例、第１５図は第９図の後に、過去の活
性データを格納する手段とのデータ交換をしながら今後
の活性状態の変化を予測する工程が付加された場合の処
理の例を示すフロー図、第１６図〜第１８図は、それぞ
れ第９図、第１４図、第１５図の後に、得られた活性の
データを基に、培養液の状態に影響を与える因子を制御
する工程が付加された場合の処理の流れの例を示すフロ
ー図である。 １０・・・反応・増殖等が制御されるべき生体が懸濁し
た液の容器、１１・・・細胞培養槽、２ｏ・・撮像装置
、２１・・・透明容器、２２・・・光学顕微鏡、２３・
・・対物レンズ自動切替機構、２４・・・テレビカメラ
、２５・・・Ａ／Ｄ変換器、２６・・・細胞液の像をｍ
倍に拡大する手段を備えた撮像装置、２７・・・細胞液
の像をｎ倍に拡大する手段を備えた撮像装置、３０・・
・画像処理装置、３１・・・画像認識装置、３２・・・
画像処理装置、３３・・・タイマー、３４・・統計処理
装置、４０・・・制御装置、４１・・・培養条件制御装
置、５０・・・細胞活性診断装置、１１０，１１１，１
１２゜１２０．１２１，１２２，１３０，１４０，１５
０゜１６０．１７０，２１０，２２０，２３０，２４０
゜２５０．２６０，２７０，２８０，２９０，３００゜
３１０．３２０，３３０，３４０，３５０，３６０゜３
７０．３８０・・・活性診断、培養液制御の単位工程。 第 図 面 素

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、時間の経過と共に状態が変化する対象物を撮影する
   撮像装置と、該撮像装置で取り込んだ画像を処理する画
   像処理装置とを具備した画像認識制御システムにおいて
   、前記対象物の状態を第１の倍率で撮像する手段と、該
   第１の倍率よりも高倍率の第２の倍率で撮像する手段と
   を備えた撮像装置と、該撮像装置で第１の倍率で得られ
   た画像を処理して対象物の第１の状態量を求め、第２の
   倍率で得られた画像を処理して対象物の第２の状態量を
   求める画像処理装置とを具備したことを特徴とする画像
   認識システム。 ２、時間の経過と共に状態が変化する対象物を撮影する
   撮像装置、該撮像装置で取り込んだ画像を処理する画像
   処理装置、該画像処理装置で得た結果に基づいて対象物
   の状態に影響を与える因子を制御する制御装置を具備し
   た画像認識制御システムにおいて、前記対象物の状態を
   第１の倍率で撮像する手段と、該第１の倍率よりも高倍
   率の第２の倍率で撮像する手段とを備えた撮像装置と、
   該撮像装置で第１の倍率で得られた画像を処理して対象
   物の第１の状態量を求め、第２の倍率で得られた画像を
   処理して対象物の第２の状態量を求める画像処理装置と
   、該画像処理装置で得られた情報に基づいて対象物の状
   態を制御する制御装置を具備したことを特徴とする画像
   認識システム。 ３、時間の経過と共に状態が変化する対象物を撮影する
   撮像装置、該撮像装置で取り込んだ画像を処理する画像
   処理装置、該画像処理装置で得た結果に基づいて対象物
   の状態に影響を与える因子を制御する制御装置を具備し
   た画像認識制御システムにおいて、前記対象物の状態を
   第１の倍率で撮像する手段と、該第１の倍率よりも高倍
   率の第２の倍率で、第１の倍率で撮像した対象物と時間
   的に実質同一の対象物を撮像する手段とを備えた撮像装
   置と、該撮像装置で第１の倍率で得られた画像を処理し
   て対象物の第１の状態量を求め、第２の倍率で得られた
   画像を処理して対象物の第２の状態量を求める画像処理
   装置と、該画像処理装置で得られた情報に基づいて対象
   物の状態を制御する制御装置を具備したことを特徴とす
   る画像認識制御システム。 ４、生体が懸濁した液を撮影する撮像装置、該撮像装置
   で取り込んだ画像を処理する画像処理装置、該画像処理
   装置で得た結果に基づいて前記液の状態に影響を与える
   因子を制御する制御装置を具備した画像認識制御システ
   ムにおいて、前記液中の生体の状態を第１の倍率で撮像
   する手段と、該第１の倍率よりも高倍率の第２の倍率で
   撮像する手段とを備えた撮像装置と、該撮像装置で第１
   の倍率で得られた画像を処理して液中の生体の総数を求
   め、第２の倍率で得られた画像を処理して特定生体の数
   あるいは種類を求める画像処理装置、該画像処理装置で
   得られた生体の総数と特定生体の数あるいは種類とから
   液中の状態を制御する制御装置を具備したことを特徴と
   する画像認識制御システム。 ５、微小球体を放出する性質を有する生体の培養システ
   ムにおいて、該生体が懸濁した培養液の画像を任意の時
   間間隔で夫々複数回異なる倍率で拡大して撮像する撮像
   装置、該撮像装置で取り込んだある倍率の画像により生
   体を認識し、他の異なる倍率で取り込んだ画像により該
   生体から放出された微小球体或いは／及び微小球体を放
   出過程にある生体を認識する画像認識装置、該画像認識
   装置で認識した画像を解析して生体の濃度、該生体から
   放出された微小球体の濃度或いは／及び微小球体を放出
   過程にある生体の濃度を各時間毎に求める画像処理装置
   、該画像処理装置で得られた生体の濃度と該生体から放
   出された微小球体の濃度或いは／及び微小球体を放出過
   程にある生体の濃度との割合を指標として、培養液中の
   生体の活性状態の変化を診断する生体活性診断装置、及
   び該生体活性診断装置の診断結果に基づいて培養液の状
   態に影響を与える因子を制御する培養条件制御装置を具
   備したことを特徴とする生体培養システム。 ６、微小球体を放出する性質を有する生体の培養システ
   ムにおいて、該生体が懸濁した培養液の画像を撮像する
   撮像装置、該撮像装置で取り込んだ画像を処理して生体
   、該生体から放出された微小球体或いは／及び微小球体
   を放出過程にある生体を認識する画像認識装置、該画像
   認識装置で認識した画像を解析して生体の濃度、該生体
   から放出された微小球体の濃度或いは／及び微小球体を
   放出過程にある生体の濃度を求める統計処理装置、該統
   計処理装置で得られた生体の濃度と、該生体から放出さ
   れた微小球体の濃度或いは／及び微小球体を放出過程に
   ある生体の濃度との割合を指標として培養液中の生体の
   活性状態を診断する生体活性診断装置、及び該生体活性
   診断装置の診断結果に基づいて培養液の状態に影響を与
   える因子を制御する培養条件制御手段を具備したことを
   特徴とする生体培養システム。 ７、生体と生体以外の粒子とを含む培養液中の生体培養
   システムにおいて、該生体が懸濁した培養液中の生体を
   観察するために該培養液の画像をｍ倍に拡大する画像拡
   大手段と生体以外の粒子を観察するために該培養液の画
   像をｎ倍に拡大する拡大手段を備えた培養液撮像装置、
   該撮像装置で取り込んだｍ倍画像を処理して生体を認識
   し、ｎ倍画像を処理して生体以外の粒子を認識する画像
   認識装置、該画像認識装置で認識された生体及び生体以
   外の粒子を統計処理して夫々の濃度を求める統計処理装
   置、該統計処理で得られた生体の濃度と生体以外の粒子
   の濃度の割合を指標として生体の活性状態を診断する生
   体活性診断装置、及び該生体活性診断装置の診断結果に
   基づいて培養液の状態に影響を与える因子を制御する培
   養条件制御手段を具備したことを特徴とする生体培養シ
   ステム。 ８、請求項４ないし７において、該生体活性診断装置内
   に過去のデータを元にして予め生体の濃度と、該生体か
   ら放出された微小球体の濃度或いは／及び微小球体を放
   出過程にある生体の濃度との割合を指標として培養液中
   の生体の活性状態を求めた活性状態判定手段を備えたこ
   とを特徴とする生体培養システム。 ９、請求項８において、該生体活性診断装置内に培養液
   の現在の撮像画像から求めた指標を過去のデータを元に
   して予め作成された前記活性状態判定手段と比較して活
   性状態を判定する比較手段を備えたことを特徴とする生
   体培養システム。 １０、請求項６において、該画像処理装置で得られた生
   体の濃度と該生体から放出された微小球体の濃度或いは
   ／及び微小球体を放出過程にある生体の濃度との割合を
   指標とし、該指標の時間経過に伴う変化率から培養液中
   の生体の活性状態の今後の推移を予測する生体活性診断
   装置を備えたことを特徴とする生体培養システム。 １１、微小球体を放出する性質を有する生体の活性診断
   システムにおいて、該生体が懸濁した培養液の画像を撮
   影する撮像装置、該生体が懸濁した培養液の画像を処理
   して生体、該生体から放出された微小球体或いは／及び
   微小球体を放出過程にある生体を認識する画像認識装置
   、該画像認識装置で認識した画像を解析して生体の濃度
   、該生体から放出された微小球体の濃度或いは／及び微
   小球体を放出過程にある生体の濃度を求める統計処理装
   置、該統計処理装置で得られた生体の濃度と、該生体か
   ら放出された微小球体の濃度或いは／及び微小球体を放
   出過程にある生体の濃度との割合を指標として培養液中
   の生体の活性状態を診断する生体活性診断装置を具備し
   たことを特徴とする生体活性診断システム。１２、請求
   項１１において、該統計処理装置で得られた生体の濃度
   と、該生体から放出された微小球体の濃度或いは／及び
   微小球体を放出過程にある生体の濃度との割合を指標と
   し、過去のデータを元に予め該指標と生体の活性状態と
   の関係を求めた生体活性判定手段とを比較して培養液中
   の生体の活性状態を診断する生体活性診断装置を備えた
   ことを特徴とする生体活性診断システム。 １３、微小球体を放出する性質を有する生体の活性予測
   システムにおいて、該生体が懸濁した培養液の画像を任
   意の時間間隔で夫々複数回異なる倍率で拡大して撮影す
   る撮像装置、該撮像装置で取り込んだある倍率の画像に
   より生体を認識し、上記他の異なる倍率で取り込んだ画
   像により該生体から放出された微小球体或いは／及び微
   小球体を放出過程にある生体を認識する画像認識装置、
   該画像認識装置で認識した画像を解析して生体の濃度、
   該生体から放出された微小球体の濃度或いは／及び微小
   球体を放出過程にある生体の濃度を各時間毎に夫々求め
   る画像処理装置、該画像処理装置で得られた生体の濃度
   と該生体から放出された微小球体の濃度との割合を指標
   とし、該指標の時間経過に伴う変化から培養液中の生体
   の活性状態の今後の推移を予測する生体活性診断装置を
   具備したことを特徴とする生体活性診断予測システム。 １４、時間の経過と共に状態が変化する対象物を撮像し
   、該撮像によつて取り込んだ画像を画像処理すること、
   画像処理によつて得た結果に基づいて対象物の状態を診
   断することを含む画像認識による診断システムにおいて
   、前記対象物の状態を第１の倍率で撮像すること、該第
   １の倍率よりも高倍率の第２の倍培率で撮像すること、
   第１の倍率で得られた画像を画像処理して対象物の第１
   の状態量を求めること、第２の倍率で得られた画像を画
   像処理して対象物の第２の状態量を求めること、第１の
   状態量及び第２の状態量に関する画像処理情報に基づい
   て対象物状態を診断することを特徴とする画像認識によ
   る診断方法。 １５、微小球体を放出する性質を有する生体が懸濁した
   培養液中の生体の活性状態を診断する方法において、該
   生体が懸濁した培養液の画像を撮像する撮像段階、該撮
   像段階で取り込んだ画像を該画像内の輝度差に基づいて
   処理し、生体、該生体から放出された微小球体或いは／
   及び微小球体を放出過程にある生体を夫々認識する画像
   認識段階、該画像認識段階で認識した結果に基づいて生
   体の濃度、該生体から放出された微小球体の濃度或いは
   ／及び微小球体を放出過程にある生体の濃度を夫々求め
   る濃度計測段階、該濃度計測段階で得られた生体の濃度
   と、該生体から放出された微小球体の濃度或いは／及び
   微小球体を放出過程にある生体の濃度との割合を指標と
   して培養液中の生体の活性状態を診断する活性診断段階
   を含むことを特徴とする生体活性診断方法。 １６、請求項１５において、該生体が懸濁した培養液の
   画像を複数の異なる倍率で拡大して撮像する前記撮像段
   階と、該撮像段階で取り込んだある倍率の画像により生
   体を認識し、他の異なる倍率の画像により該生体から放
   出された微小球体或いは／及び微小球体を放出過程にあ
   る生体を認識する前記画像認識段階とを含むことを特徴
   とする生体活性診断方法。 １７、請求項１５において、更に該生体が懸濁した培養
   液の画像を任意の時間間隔で撮像する前記撮像段階と、
   該濃度計測段階で得られた前記指標の時間経過に伴う変
   化から培養液中の生体の活性状態の推移を予測する前記
   活性診断段階とを含むことを特徴とする生体活性予測診
   断方法。 １８、請求項１５〜１７において、更に前記活性診断段
   階での診断結果に基づいて培養液の状態に影響を与える
   因子を制御する制御段階を含むことを特徴とする生体培
   養方法。 １９、培養液の画像を複数の異なる倍率で撮影し、小さ
   い倍率で撮像した画像の画像処理による生体の濃度及び
   ／又は生体数を認識し、大きい倍率で撮像した画像の画
   像処理により生体以外の微小粒子の数及び／又は濃度を
   認識し、生体数及び／又は濃度と微小粒子の数及び／又
   は濃度の相対関係を求め、培養生体の活性を診断するよ
   うにしたことを特徴とする培養生体の活性診断方法。