WO2021045214A1

WO2021045214A1 - 画像解析装置、細胞培養観察装置、画像解析方法、プログラム、及び情報処理システム

Info

Publication number: WO2021045214A1
Application number: PCT/JP2020/033666
Authority: WO
Inventors: 徹市橋; 洋一山嵜
Original assignee: 株式会社ニコン
Priority date: 2019-09-04
Filing date: 2020-09-04
Publication date: 2021-03-11
Also published as: EP4026891A4; EP4026891A1; US20220327694A1; JP7532754B2; CN114585722A; JP2021036830A

Abstract

画像解析装置は、細胞を時系列で撮像した複数の画像より選択される基準画像から細胞の無い領域であるスクラッチ領域を抽出し、複数の画像においてスクラッチ領域に対応する基準領域を設定する領域設定部と、基準領域内における細胞領域の面積及び／又は基準領域に対する細胞領域の面積の割合を複数の画像からそれぞれ算出する算出部と、算出された細胞領域の面積及び／又は細胞領域の面積の割合の時系列の変化を表示装置に表示させる制御部と、を備える。

Description

画像解析装置、細胞培養観察装置、画像解析方法、プログラム、及び情報処理システム

　本発明は、画像解析装置、細胞培養観察装置、画像解析方法、プログラム、及び情報処理システムに関する。
　本願は、２０１９年９月４日に、日本に出願された特願２０１９－１６１０１１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　細胞の遊走能は、各種の疾患と深く関連している。そのため、細胞の遊走能を定量的に評価することが求められている。細胞の遊走能を評価する解析方法として、スクラッチアッセイが知られている。また例えば、画像解析に基づいて脳の神経細胞の遊走能を評価することによって、遊走障害を伴う疾患を判定する装置が知られている（特許文献１）。

特開２０１４－１５０７３４号公報

　本発明の一態様は、細胞を時系列で撮像した複数の画像より選択される基準画像から細胞の無い領域であるスクラッチ領域を抽出し、前記複数の画像において前記スクラッチ領域に対応する基準領域を設定する領域設定部と、前記基準領域内における細胞領域の面積及び／又は前記基準領域に対する前記細胞領域の面積の割合を前記複数の画像からそれぞれ算出する算出部と、前記算出された前記細胞領域の面積及び／又は前記細胞領域の面積の割合の時系列の変化を表示装置に表示させる制御部と、を備える画像解析装置である。

　本発明の一態様は、上記の画像解析装置と、培養容器に収納された前記細胞を培養する培養装置と、前記複数の画像を撮像する顕微鏡と、を備える細胞培養観察装置である。

　本発明の一態様は、細胞を時系列で撮像した複数の画像より選択される基準画像から細胞の無い領域であるスクラッチ領域を抽出し、前記複数の画像において前記スクラッチ領域に対応する基準領域を設定する領域設定過程と、前記基準領域内における細胞領域の面積及び／又は前記基準領域に対する前記細胞領域の面積の割合を前記複数の画像からそれぞれ算出する算出過程と、前記算出された前記細胞領域の面積及び／又は前記細胞領域の面積の割合の時系列の変化を表示装置に表示させる制御過程と、を有する画像解析方法である。

　本発明の一態様は、コンピュータに、細胞を時系列で撮像した複数の画像より選択される基準画像から細胞の無い領域であるスクラッチ領域を抽出し、前記複数の画像において前記スクラッチ領域に対応する基準領域を設定する領域設定ステップと、前記基準領域内における細胞領域の面積及び／又は前記基準領域に対する前記細胞領域の面積の割合を前記複数の画像からそれぞれ算出する算出ステップと、前記算出された前記細胞領域の面積及び／又は前記細胞領域の面積の割合の時系列の変化を表示装置に表示させる制御ステップと、を実行させるためのプログラムである。

　本発明の一態様は、クラウドコンピューティングによりユーザの端末に解析情報を出力する情報処理システムであって、サーバを備え、サーバは、ネットワークを介して、細胞を時系列で撮像した複数の画像を取得する取得部と、細胞を時系列で撮像した複数の画像より選択される基準画像から細胞の無い領域であるスクラッチ領域を抽出し、前記複数の画像において前記スクラッチ領域に対応する基準領域を設定する領域設定部と、前記基準領域内における細胞領域の面積及び／又は前記基準領域に対する前記細胞領域の面積の割合を前記複数の画像からそれぞれ算出する算出部と、前記算出された前記細胞領域の面積及び／又は前記細胞領域の面積の割合の時系列の変化を前記解析情報として前記ユーザの端末に出力する制御部と、を備える情報処理システムである。

　本発明の一態様は、画像解析装置であって、前記画像解析装置は、前記画像解析装置によって実行されるプログラムを記憶する記憶部と、前記プログラムを実行することにより、前記画像解析装置の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、細胞を時系列で撮像した複数の画像から基準画像を選択し、前記基準画像において細胞の無い領域をスクラッチ領域として抽出し、前記複数の画像のそれぞれにおいて前記スクラッチ領域に対応する基準領域を設定し、前記複数の画像それぞれの前記基準領域内に位置する細胞領域に所定の色を設定し、前記細胞領域の時系列の変化を表示装置に出力する動作を制御する、画像解析装置である。

第１の実施形態に係る画像解析装置を含むインキュベータの概要を示すブロック図である。第１の実施形態に係るインキュベータの正面図の一例を示す図である。第１の実施形態に係るインキュベータの平面図の一例を示す図である。第１の実施形態に係るスクラッチ領域の一例を示す図である。第１の実施形態に係るインキュベータでの観察動作の一例を示す図である。第１の実施形態に係る演算部の機能構成の一例を示す図である。第１の実施形態に係る画像解析処理の一例を示す図である。第１の実施形態に係る細胞に浸潤されたスクラッチ領域の一例を示す図である。第１の実施形態に係る基準領域内における細胞領域の面積の時系列の変化の一例を示す図である。第２の実施形態に係る演算部の機能構成の一例を示す図である。第２の実施形態に係る画像解析処理の一例を示す図である。第２の実施形態に係るスクラッチ領域の面積の一例を示す図である。第２の実施形態に係る基準領域内における細胞領域の面積の割合の時系列の変化の一例を示す図である。第３の実施形態に係る演算部の機能構成の一例を示す図である。第３の実施形態に係る遊走能評価処理の一例を示す図である。第４の実施形態に係るＧＵＩの画面の一例を示す図である。第４の実施形態に係るＧＵＩの画面の一例を示す図である。第４の実施形態に係るＧＵＩの画面の一例を示す図である。

（第１の実施形態）
　以下、図面を参照して、第１の実施形態について説明する。図１は、実施形態の画像解析装置を含むインキュベータ１１の概要を示すブロック図である。また、図２及び図３は、本実施形態のインキュベータ１１の正面図および平面図の一例を示す図である。
　このインキュベータ１１とは、細胞培養観察装置の一例である。

　実施形態のインキュベータ１１は、上部ケーシング１２と下部ケーシング１３とを有している。インキュベータ１１の組立状態において、上部ケーシング１２は下部ケーシング１３の上に載置される。なお、上部ケーシング１２と下部ケーシング１３との内部空間は、ベースプレート１４によって上下に仕切られている。

　まず、上部ケーシング１２の構成の概要を説明する。上部ケーシング１２の内部には、細胞の培養を行う恒温室１５が形成されている。この恒温室１５は温度調整装置１５ａおよび湿度調整装置１５ｂを有しており、恒温室１５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２、図３での温度調整装置１５ａ、湿度調整装置１５ｂの図示は省略する）。つまり、恒温室１５は、内部を所定の環境条件に維持可能である。

　恒温室１５の前面には、大扉１６、中扉１７、小扉１８が配置されている。大扉１６は、上部ケーシング１２および下部ケーシング１３の前面を覆っている。中扉１７は、上部ケーシング１２の前面を覆っており、大扉１６の開放時に恒温室１５と外部との環境を隔離する。小扉１８は、細胞を培養する培養容器１９を搬出入するための扉であって、中扉１７に取り付けられている。この小扉１８から培養容器１９を搬出入することで、恒温室１５の環境変化を抑制することが可能となる。なお、大扉１６、中扉１７、小扉１８は、パッキンＳＬ１、パッキンＳＬ２、パッキンＳＬ３によりそれぞれ気密性が維持されている。培養容器１９は、例えば、ウェルプレート（例、６ウェルを有するプレートなど）である。

　また、恒温室１５には、ストッカー２１、観察ユニット２２、容器搬送装置２３、搬送台２４が配置されている。ここで、搬送台２４は、小扉１８の手前に配置されており、培養容器１９を小扉１８から搬出入する。

　ストッカー２１は、上部ケーシング１２の前面（図３の下側、大扉１６などの扉側）からみて恒温室１５の左側に配置される。ストッカー２１は複数の棚を有しており、ストッカー２１の各々の棚には複数の培養容器１９を収納することができる。なお、各々の培養容器１９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。このように恒温室１５は、細胞を培養する培養容器１９を収納する。恒温室１５は、培養容器１９に収納された細胞を培養する培養装置の一例である。

　観察ユニット２２は、上部ケーシング１２の前面（図３の下側、大扉１６などの扉側）からみて恒温室１５の右側に配置される。この観察ユニット２２は、培養容器１９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、タイムラプス観察とは、予め設定されている撮像スケジュールに基づいて、所定の時間毎にサンプル（例、細胞）を撮像することにより、撮像した複数の画像（タイムラプス画像）をもとにサンプルの時系列の変化を観察する手法のことである。サンプルの撮像は一定の時間間隔で行われてよいし、異なる時間間隔で行われてもよい。

　ここで、観察ユニット２２は、上部ケーシング１２のベースプレート１４の開口部に嵌め込まれて配置される。観察ユニット２２は、試料台３１と、試料台３１の上方に張り出したスタンドアーム３２と、位相差観察用の顕微光学系および撮像装置３４を内蔵した本体部分３３とを有している。そして、試料台３１およびスタンドアーム３２は恒温室１５に配置される一方で、本体部分３３は下部ケーシング１３内に収納される。

　試料台３１は透光性の材質で構成されており、その上に培養容器１９を載置することができる。この試料台３１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１９の位置を調整できる。また、スタンドアーム３２にはＬＥＤ光源３５が内蔵されている。そして、撮像装置３４は、スタンドアーム３２によって試料台３１の上側から透過照明された培養容器１９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。撮像装置３４は、恒温室１５内で培養容器に収容されている細胞を所定時間毎に撮像する。

　以下の説明では、細胞のタイムラプス観察が実行されて得られる時系列の画像データ（複数の画像）をタイムラプス画像ＴＰという。タイムラプス画像ＴＰには、細胞が撮像された複数の画像が含まれる。観察ユニット２２は、タイムラプス画像ＴＰを撮像する顕微鏡の一例である。

　上述したように本実施形態では、観察ユニット２２の顕微光学系は、一例として位相差観察によって培養容器１９の細胞を観察する。つまり、観察ユニット２２の顕微光学系は、位相差顕微鏡である。したがって、本実施形態のタイムラプス観察によって得られるタイムラプス画像ＴＰは位相差画像である。
　なお、タイムラプス画像ＴＰは位相差画像に限らない。タイムラプス画像ＴＰは、例えば、観察ユニット２２の顕微光学系が微分干渉顕微鏡である場合、微分干渉画像であってもよいし、観察ユニット２２の顕微光学系が蛍光顕微鏡である場合、蛍光画像であってもよい。

　容器搬送装置２３は、上部ケーシング１２の前面からみて恒温室１５の中央に配置される。この容器搬送装置２３は、ストッカー２１、観察ユニット２２の試料台３１および搬送台２４との間で培養容器１９の受け渡しを行う。

　図３に示すように、容器搬送装置２３は、多関節アームを有する垂直ロボット３８と、回転ステージ３９と、ミニステージ３６と、アーム部３７とを有している。回転ステージ３９は、垂直ロボット３８の先端部に回転軸３５ａ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３９は、ストッカー２１、試料台３１および搬送台２４に対して、アーム部３７をそれぞれ対向させることができる。

　また、ミニステージ３６は、回転ステージ３９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３６には培養容器１９を把持するアーム部３７が取り付けられている。

　次に、図２に示す下部ケーシング１３の構成の概要を説明する。下部ケーシング１３の内部には、観察ユニット２２の本体部分３３や、インキュベータ１１の制御装置４１が収納されている。

　制御装置４１は、図１に示す通り、温度調整装置１５ａ、湿度調整装置１５ｂ、観察ユニット２２および容器搬送装置２３とそれぞれ接続されている。この制御装置４１は、演算部（プロセッサ）４２と、記憶部４３とを備えており、所定のプログラムに従ってインキュベータ１１の各部を統括的に制御する。

　一例として、制御装置４１は、温度調整装置１５ａおよび湿度調整装置１５ｂをそれぞれ制御して恒温室１５内を所定の環境条件に維持する。また、制御装置４１は、所定の観察スケジュールに基づいて、観察ユニット２２および容器搬送装置２３を制御して、培養容器１９の観察シーケンスを自動的に実行する。

　また、制御装置４１は、演算部４２に、撮像装置３４が撮像したタイムラプス画像ＴＰの画像解析を実行させる。この演算部４２によって実行される画像解析には、例えば、タイムラプス画像ＴＰの基準画像ＰＳから細胞の培養領域に形成されたスクラッチ領域を基準領域ＲＳとして設定し、設定した基準領域内における細胞の細胞領域の面積を、タイムラプス画像ＴＰからそれぞれ算出する処理が含まれる。演算部４２は、画像解析装置の一例である。

　ここで図４を参照し、スクラッチ領域について説明する。図４は、本実施形態に係るスクラッチ領域の一例を示す図である。図４では、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐの一例として画像Ｐ１が示されている。画像Ｐ１には、細胞の培養領域として、培養領域Ｒ１１が示されている。培養領域Ｒ１１は、培養領域Ｒ１１－１と培養領域Ｒ１１－２とからなり、培養領域Ｒ１１－１と培養領域Ｒ１１－２との間にはスクラッチ領域Ｒ１２が形成されている。

　スクラッチ領域は、例えば、１００パーセントコンフルエントの状態において、培養容器１９において細胞の培養領域が棒状の部材などを用いて引っ掻かれることによって形成される細胞の無い領域である。換言すれば、スクラッチ領域は、培養領域に形成される間隙である。スクラッチ領域は、細胞の培養領域が引っ掻かれることによって形成される創傷パターンともいえる。

　ここでスクラッチ領域は、観察者（例、ユーザ）によって例えばピペットチップなどを用いて細胞の培養領域が引っ掻かれて形成される。スクラッチ領域の形状は特に限定されないが、本実施形態では、一例として、スクラッチ領域の形状は、図４に示すスクラッチ領域Ｒ１２のように帯状の形状である。
　スクラッチ領域は、細胞が遊走や増殖に伴い、時間が経過するにつれて細胞によって徐々に埋められてゆく。スクラッチ領域が細胞によって埋められることを、細胞によって浸潤されるともいう。

　次に、図１に戻ってインキュベータ１１の説明を続ける。
　タイムラプス観察において、撮像装置３４は、上記スクラッチ領域の位置がタイムラプス画像ＴＰにおいて共通の位置となるように撮像する。撮像装置３４は、例えば、培養容器であるウェルプレートのマーカー（アライメントマーク）で位置合わせを行う。撮像装置３４は、スクラッチ領域の位置が最初の位置からずれた場合、制御装置４１によって試料台３１を水平方向に移動させて位置の補正を行う。

　表示部４４は、各種の画像を含む情報を表示する。例えば、表示部４４は、演算部４２による画像解析処理の結果を表示する。表示部４４は、ディスプレイを備えている。
　操作部４５は、タッチパネル、マウス、又はキーボードなどを備えている。なお、操作部４５がタッチパネルである場合、操作部４５と表示部４４とは一体となって構成されてよい。また、操作部４５と表示部４４とは、上部ケーシング１２または下部ケーシング１３に備えられたタッチパネルとして構成してもよい。
　また、観察者は、この操作部４５を操作することにより、恒温室１５の環境条件を設定する。

　［観察動作の例］
　次に、図５のフローチャート図を参照しつつ、インキュベータ１１での観察動作の一例を説明する。
　図５は、本実施形態のインキュベータ１１での観察動作の一例を示す図である。同図は、恒温室１５内に搬入された培養容器１９を、登録された観察スケジュールに従ってタイムラプス観察する動作例を示している。ここで培養容器１９における各ウェル内には、該ウェルの細胞の培養領域にスクラッチ領域が観察者によってそれぞれ予め形成されている。以下の説明においては、スクラッチ領域が形成された培養容器１９において細胞を観察し分析する手法をスクラッチアッセイともいう。

　ステップＳ１０１：演算部４２は、記憶部４３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、観察対象の培養容器１９の観察開始時間が到来したか否かを判定する。観察開始時間となった場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、演算部４２はＳ１０２に処理を移行させる。一方、培養容器１９の観察時間ではない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、演算部４２は次の観察スケジュールの時刻まで待機する。

　ステップＳ１０２：演算部４２は、観察スケジュールに対応する観察対象の培養容器１９の搬送を容器搬送装置２３に指示する。そして、容器搬送装置２３は、指示された培養容器１９をストッカー２１から搬出して観察ユニット２２の試料台３１に載置する。なお、培養容器１９が試料台３１に載置された段階で、スタンドアーム３２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１９の全体観察画像が撮像される。

　ステップＳ１０３：演算部４２は、観察ユニット２２に対して細胞の顕微鏡画像（例、位相差画像）の撮像を指示する。観察ユニット２２は、ＬＥＤ光源３５を点灯させて培養容器１９を照明するとともに、撮像装置３４を駆動させて培養容器１９内の細胞の顕微鏡画像を撮像する。

　このとき、撮像装置３４は、記憶部４３に記憶されている管理データに基づいて、観察者の指定した撮像条件（対物レンズの倍率、容器内の観察地点）に基づいて顕微鏡画像を撮像する。例えば、培養容器１９内の複数のポイントを観察する場合、観察ユニット２２は、試料台３１の駆動によって培養容器１９の位置を逐次調整し、各々のポイントでそれぞれ顕微鏡画像を撮像する。なお、Ｓ１０３で取得された顕微鏡画像のデータは、制御装置４１に読み込まれるとともに、演算部４２の制御によって記憶部４３に記録される。

　ステップＳ１０４：演算部４２は、観察スケジュールの終了後に培養容器１９の搬送を容器搬送装置２３に指示する。そして、容器搬送装置２３は、指示された培養容器１９を観察ユニット２２の試料台３１からストッカー２１の所定の収納位置に搬送する。その後、演算部４２は、観察シーケンスを終了してＳ１０１に処理を戻す。

　上述した手順により、インキュベータ１１によって観察された時系列の画像データが、タイムラプス画像ＴＰとして記憶部４３に記憶される。以下の説明において、タイムラプス画像ＴＰを得ることをタイムラプス撮像ともいう。

［画像解析処理］
　次に図６から図９を参照して、演算部４２の構成、及び演算部４２による画像解析処理について説明する。
　図６は、本実施形態の演算部４２の機能構成の一例を示す図である。演算部４２は、画像取得部（取得部）４２０と、画像処理部４２１と、基準画像選択部４２２と、細胞領域判定部４２３と、スクラッチ領域抽出部４２４と、領域設定部４２５と、算出部４２６と、表示制御部（制御部）４２７とを備える。
　演算部４２は、一例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）により実現され、画像取得部４２０と、画像処理部４２１と、基準画像選択部４２２と、細胞領域判定部４２３と、スクラッチ領域抽出部４２４と、領域設定部４２５と、算出部４２６と、表示制御部４２７とはそれぞれ、ＣＰＵがＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）からプログラムを読み込んで処理を実行することにより実現される。

　画像取得部４２０は、撮像装置３４が撮像したタイムラプス画像ＴＰを取得する。ここで画像取得部４２０は、記憶部４３からタイムラプス画像ＴＰを取得する。
　画像処理部４２１は、タイムラプス画像ＴＰに対して各種の画像処理（例、ノイズ除去処理など）を実行する。

　基準画像選択部４２２は、タイムラプス画像ＴＰのなかから所定の基準画像ＰＳを選択し、記憶部４３に基準画像ＰＳを記憶する。ここで基準画像ＰＳとは、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐのうち、スクラッチ領域を設定するために用いられる画像である。
　なお、基準画像ＰＳの選択は、後述するが、基準画像選択部４２２による自動選択でもよいし、観察者による選択でもよい。

　細胞領域判定部４２３は、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐにおける細胞の細胞領域を判定する。細胞領域とは、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐにおいて細胞が撮像されている領域である。細胞領域には、複数の細胞からなる細胞群の画像、または１個の細胞の画像が含まれる。
　スクラッチ領域抽出部４２４は、基準画像ＰＳからスクラッチ領域を抽出する。

　領域設定部４２５は、基準画像ＰＳからスクラッチ領域を基準領域ＲＳとして設定し、記憶部４３に基準領域ＲＳを記憶する。基準領域ＲＳとは、スクラッチ領域内における細胞領域の面積を算出するための基準となる領域である。
　算出部４２６は、基準領域ＲＳ内における細胞の細胞領域の面積を、タイムラプス画像ＴＰからそれぞれ算出する。そして、算出部４２６は、算出した基準領域ＲＳ内における細胞の細胞領域の面積（解析情報）を、算出に用いたタイムラプス画像ＴＰの各画像と関連付けて記憶部４３に記憶する。

　表示制御部４２７は、表示部４４の画面表示を制御する。ここで例えば、表示制御部４２７は、算出部４２６によって算出された細胞領域の面積の時系列の変化を解析情報（解析データ）として表示部４４に出力して表示させる。

　次に図７を参照し、演算部４２の画像解析処理について説明する。図７は、本実施形態に係る画像解析処理の一例を示す図である。図７に示す画像解析処理は、一例として、図５において説明したような観察スケジュールにしたがってインキュベータ１１によって観察動作が実行された後（例、観察動作の終了後、観察動作中など）に実行される。

ステップＳ２００：画像取得部４２０は、撮像装置３４が撮像したスクラッチ領域を含む培養容器１９のタイムラプス画像ＴＰを取得する。ここで画像取得部４２０は、記憶部４３からタイムラプス画像ＴＰを取得する。画像取得部４２０は、取得したタイムラプス画像ＴＰを基準画像選択部４２２に供給する。

　本実施形態では、画像取得部４２０が取得するタイムラプス画像ＴＰは、一例として、観察スケジュールが示す観察時間毎に撮像された複数の画像である。例えば、画像取得部４２０は、タイムラプス画像ＴＰを観察が終了した後に一度に取得する。なお、画像取得部４２０は、観察スケジュールが示す観察時間に細胞の画像が撮像される度に、撮像された画像をタイムラプス画像ＴＰとして取得してもよい。
　また、画像取得部４２０は、記憶部４３の代わりに撮像装置３４からタイムラプス画像ＴＰを直接取得してもよい。

ステップＳ２０２：画像処理部４２１は、画像取得部４２０が取得したタイムラプス画像ＴＰに対してフィルタリング処理を実行する。画像処理部４２１は、フィルタリング処理によってタイムラプス画像ＴＰをぼかしてタイムラプス画像ＴＰに含まれる局所の輝度変化量を減少させる。
　画像処理部４２１は、一例として平均値フィルターを用いてフィルタリング処理を実行する。平均値フィルターでは、処理対象の画素の輝度値とその近傍の画素の輝度値との平均値が、処理対象の画素の輝度値とされる。ここで処理対象の画素は、画像に含まれる全ての画素である。

ステップＳ２０４：画像処理部４２１は、差分画像を生成する。ここで画像処理部４２１は、画像取得部４２０が取得したタイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐと、この画像にフィルタリング処理を実行して得られる画像との画素値の画素毎の差の絶対値を差分画像の画素値として算出する。

ステップＳ２０６：画像処理部４２１は、閾値処理を実行する。画像処理部４２１は、閾一例として、二値化処理によって閾値処理を実行する。画像処理部４２１は、生成した差分画像の各画素について、画素値が所定の閾値以上の画素に二値のうち一方の値を対応させ、画素値が所定の閾値以下である画素に二値のうち他方の値を対応させた画像を生成する。
　図７の画像解析処理の以下のステップの説明においては、ステップＳ２０２、ステップＳ２０４、及びステップ２０６において説明した画像処理が施された画像を、改めてタイムラプス画像ＴＰという。

ステップＳ２０８：細胞領域判定部４２３は、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐにおける細胞領域を判定する。ここで細胞領域判定部４２３は、一例としてモルフォロジー処理を用いて細胞領域を判定する。細胞領域判定部４２３は、上述のステップＳ２０７の閾値処理が実行された所定の閾値以上の画素について、境界を滑らかにすることによって細胞領域を判定する。なお、画像Ｐにおける細胞領域を判定することは、画像Ｐにおける細胞領域を抽出するともいう。

　なお、画像処理部４２１と細胞領域判定部４２３によって細胞領域を判定する手法は例に示したに限らない。画像処理部４２１と細胞領域判定部４２３は、機械学習やパターンマッチングなどを用いて細胞領域を判定してもよい。
　細胞領域判定部４２３は、判定した細胞領域を示す細胞領域情報をスクラッチ領域抽出部４２４と、算出部４２６とに供給する。

ステップＳ２１０：スクラッチ領域抽出部４２４は、細胞領域判定部４２３によって得られえた基準画像ＰＳにおける細胞領域に対して反転処理を実行する。反転処理において、スクラッチ領域抽出部４２４は、基準画像ＰＳの各画素について二値化された輝度値を反転させる。

　ここで基準画像ＰＳは、基準画像選択部４２２によってタイムラプス画像ＴＰのなかから自動的に選択される。基準画像選択部４２２は、一例として、タイムラプス画像ＴＰのなかから撮像時刻が最も早い画像を選択する。また、例えば、基準画像選択部４２２は、タイムラプス画像ＴＰのなかから上記スクラッチ領域が形成された後の画像Ｐ、又はタイムラプス画像ＴＰのなかから上記スクラッチ領域が形成され、該スクラッチ領域に細胞が遊走されていない状態の画像Ｐを選択する。基準画像選択部４２２は、選択された基準画像ＰＳを示す情報である基準画像情報をスクラッチ領域抽出部４２４に供給する。スクラッチ領域抽出部４２４は、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐのうち、基準画像選択部４２２から供給される基準画像情報が示す画像Ｐを基準画像ＰＳとして用いる。

ステップＳ２１２：スクラッチ領域抽出部４２４は、ステップＳ２１０の結果をスクラッチ領域とする。スクラッチ領域抽出部４２４は、細胞領域が抽出された画像を反転処理によって反転された輝度値に基づいて、基準画像ＰＳに含まれる全体の領域のうち、細胞領域判定部４２３から供給される細胞領域情報が示す細胞領域以外の領域をスクラッチ領域として抽出する。つまり、スクラッチ領域抽出部４２４は、基準画像ＰＳの輝度値に基づいて抽出された細胞領域を反転することによってスクラッチ領域と認識する。
　スクラッチ領域抽出部４２４は、抽出したスクラッチ領域を示す情報であるスクラッチ領域情報を領域設定部４２５に供給する。

ステップＳ２１４：領域設定部４２５は、スクラッチ領域抽出部４２４によって得られたスクラッチ領域を基準画像ＰＳから抽出された基準領域ＲＳとして設定する。基準領域ＲＳを設定するとは、細胞領域とスクラッチ領域をそれぞれの画素として持つ画像（例、タイムラプス画像ＴＰ）において、基準画像ＰＳにおけるスクラッチ領域の画素値の領域を基準領域ＲＳとすることである。

　本実施形態では、基準画像ＰＳは、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐのうち撮像時刻が最も早い画像であるから、領域設定部４２５は、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐのうち撮像時刻が最も早い画像から抽出したスクラッチ領域を、基準領域ＲＳとする。
　領域設定部４２５は、基準領域ＲＳとタイムラプス画像ＴＰから得られた細胞領域を算出部４２６に供給する。

　上述したように、領域設定部４２５は、タイムラプス画像ＴＰの基準画像ＰＳから細胞の培養領域に形成されたスクラッチ領域を基準領域ＲＳとして設定する。ここで領域設定部４２５は、スクラッチ領域抽出部４２４が抽出したスクラッチ領域を基準領域ＲＳとして設定する。

ステップＳ２１６：算出部４２６は、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐそれぞれにおける細胞領域について、基準領域ＲＳに含まれる細胞領域を判定する。ここで算出部４２６は、領域設定部４２５から供給される基準領域ＲＳと、細胞領域判定部４２３から供給される細胞領域情報が示す細胞領域とに基づいて判定を行う。算出部４２６は、基準領域ＲＳと、細胞領域に共通する領域を、基準領域ＲＳに含まれる細胞領域として判定する。
　基準領域ＲＳに含まれると判定された細胞領域は、細胞の遊走によってスクラッチ領域を浸潤した細胞に対応する。

　ここで図８を参照し、細胞に浸潤されたスクラッチ領域（基準領域ＲＳ）をについて説明する。図８は、本実施形態に係る細胞に浸潤されたスクラッチ領域の一例を示す図である。画像Ｐ１－１から画像Ｐ１－５は、間葉系幹細胞（Ｍｅｓｅｎｃｈｙｍａｌ　ｓｔｅｍ　ｃｅｌｌ：ＭＳＣ）が１時間毎に２日間撮影されたタイムラプス画像から抜粋された画像である。画像Ｐ１－１から画像Ｐ１－５は、左から右へ撮像時刻の順に並べられている。

　画像Ｐ１－１は、撮像時刻が最も早く、スクラッチ領域が形成された直後（例、培養開始から数分以内など）に撮像された画像であり、スクラッチ領域は細胞によって浸潤されていない。画像Ｐ１－２から画像Ｐ１－５へと時間が経過するにつれてスクラッチ領域に細胞が遊走し、スクラッチ領域が浸潤されている面積（この場合、スクラッチ領域における細胞領域の面積）が増加している様子がわかる。

　なお、算出部４２６は、スクラッチ領域において「飛び地」となっている細胞領域を含めて、基準領域ＲＳに含まれる細胞領域を判定してよい。ここで「飛び地」となっている細胞領域とは、スクラッチ領域に含まれる細胞領域であって、スクラッチ領域に含まれていない細胞領域と接していない領域である。換言すれば、「飛び地」となっている細胞領域とは、スクラッチ領域に含まれる細胞領域であって、スクラッチ領域に含まれていない細胞領域とは連結していない領域である。つまり、算出部４２６は、スクラッチ領域に含まれる細胞領域であって、スクラッチ領域に含まれていない細胞領域とは連結していない領域を含めて、基準領域ＲＳに含まれる細胞領域を判定してよい。

　図７に戻って画像解析処理の説明を続ける。
ステップＳ２１８：算出部４２６は、基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積を、タイムラプス画像ＴＰからそれぞれ算出する。ここで算出部４２６は、ステップＳ２１６において判定した基準領域ＲＳに含まれる細胞領域の画素の数を計測することによって基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積を算出する。算出部４２６は、算出した基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積を表示制御部４２７に供給する。

　ここで上述したように基準領域ＲＳ内における細胞領域は、算出部４２６によって、基準領域ＲＳにおいて、基準領域ＲＳと、細胞領域情報が示す細胞領域とに共通して含まれる領域として判定される。つまり、基準領域ＲＳ内における細胞領域は、画像Ｐにおける予め判定された細胞領域に基づいて判定される。したがって、算出部４２６は、基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積を、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐにおける細胞領域に基づいて算出する。

ステップＳ２２０：表示制御部４２７は、算出部４２６によって算出された基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積の時系列の変化を解析情報として表示部４４に出力して表示させる。
　以上で、演算部４２は、画像解析処理を終了する。

　ここで図９を参照し、基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積の時系列の変化について説明する。図９は、本実施形態に係る基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積の時系列の変化の一例を示す図である。図９に示すグラフでは、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐについて、基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積が撮像時刻に対してプロットされている。図９に示すグラフから撮像時刻の経過とともに基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積は増加する傾向にあることがわかる。基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積の時系列の変化は、例えば、細胞の遊走能の定量的な評価に用いられる。

　なお、表示制御部４２７は、基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積の時系列の変化に加えて、上述の図８に示したように、画像Ｐにおいて基準領域ＲＳ内における細胞領域に対応する画素に所定の色を設定して、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐを表示部４４に表示させてもよい。ここで所定の色とは、例えば、緑色や黄緑色など、所定の色が設定されていない画素と視覚的に区別がつきやすい色であることが好ましい。表示制御部４２７が、細胞領域に対応する画素に所定の色を設定して画像Ｐを表示部４４に表示させる場合、算出部４２６は、タイムラプス画像ＴＰと、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐについて基準領域ＲＳ内における細胞領域を示す情報とを表示制御部４２７に供給する。

　なお、本実施形態では、基準領域ＲＳ内における細胞領域は、基準領域ＲＳと、細胞領域情報が示す細胞領域とに共通して含まれる領域として判定される場合の一例について説明した、つまり、基準領域ＲＳ内における細胞領域は、画像Ｐにおける予め判定された細胞領域に基づいて判定される場合の一例について説明したが、これに限らない。画像Ｐにおいて細胞領域が予め判定されずに、基準領域ＲＳ内において細胞領域が直接に判定されてもよい。
　基準領域ＲＳ内において細胞領域が直接に判定される場合、例えば、細胞領域判定部４２３は、基準領域ＲＳ内において細胞領域を判定する。つまり、細胞領域判定部は、スクラッチ領域抽出部４２４が抽出したスクラッチ領域に基づいて細胞領域を判定してもよい。

　なお、本実施形態では、基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積は、細胞領域に基づいて算出される場合の一例について説明したが、これに限らない。基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積は、スクラッチ領域に基づいて算出されてもよい。
　基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積がスクラッチ領域に基づいて算出される場合、例えば、スクラッチ領域抽出部４２４は、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐそれぞれについてスクラッチ領域を抽出する。ここでスクラッチ領域は、例えば、機械学習による画像認識によって抽出される。算出部４２６は、ある撮像時刻に撮像された画像Ｐから抽出されるスクラッチ領域の面積と、基準画像ＰＳから抽出されるスクラッチ領域の面積との差に基づいて、ある撮像時刻に撮像された画像Ｐについて基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積を算出する。

　なお、本実施形態では、スクラッチ領域抽出部４２４が基準画像ＰＳからスクラッチ領域を抽出し、領域設定部４２５は、スクラッチ領域抽出部４２４が抽出したスクラッチ領域を基準領域ＲＳとして設定する場合の一例について説明したが、これに限らない。スクラッチ領域は、観察者によって指定されてもよい。

　スクラッチ領域が観察者によって指定される場合、演算部４２は、例えば、操作情報取得部を備える。この操作情報取得部は、基準画像ＰＳにおいて観察者によって指定されたスクラッチ領域を示す操作情報を取得する。ここで観察者は、操作部４５を介してスクラッチ領域を指定する。観察者は、例えば、表示部４４に表示される基準画像ＰＳにマウスやタッチペンなどを用いて線を描くことによってスクラッチ領域を指定する。観察者は、表示部４４に表示される基準画像ＰＳにおいて、多角形などの形状を指定するための複数の座標を操作部４５から入力することによってスクラッチ領域を指定してもよい。領域設定部４２５は、操作情報取得部が受け付けた操作情報が示すスクラッチ領域を基準領域ＲＳとして設定する。

　なお、本実施形態では、基準画像ＰＳとして、タイムラプス画像ＴＰのなかから撮像時刻が最も早い画像が選択される場合の一例について説明したが、これに限らない。基準画像ＰＳは、スクラッチ領域が形成された後、スクラッチ領域に細胞が遊走していない時期に撮像された画像であれば、撮像時刻が最も早い画像以外の画像が選択されてもよい。例えば、基準画像選択部４２２は、基準画像ＰＳとして、スクラッチ領域に細胞が遊走していなければ撮像時刻が２番目又は３番目などに早い画像を選択してもよい。

　以上に説明したように、本実施形態に係る画像解析装置（本実施形態において演算部４２を備える装置）は、領域設定部４２５と、算出部４２６とを備える。領域設定部４２５は、タイムラプス画像ＴＰの基準画像ＰＳから細胞の培養領域に形成されたスクラッチ領域を基準領域ＲＳとして設定する。算出部４２６は、基準領域ＲＳ内における細胞の細胞領域の面積を、タイムラプス画像ＴＰからそれぞれ算出する。
　この構成により、本実施形態に係る画像解析装置では、細胞によって浸潤されるスクラッチ領域における細胞領域の面積の時系列の変化（例、増減）を算出できるため、細胞の遊走能を定量的に評価できる。

　また、本実施形態に係る画像解析装置は、制御部（本実施形態において表示制御部４２７）を備える。制御部（本実施形態において表示制御部４２７）は、算出部４２６によって算出された基準領域ＲＳ内における細胞の細胞領域の面積の時系列の変化を表示装置（本実施形態において表示部４４）に表示させる。
　この構成により、本実施形態に係る画像解析装置では、スクラッチ領域内における細胞領域の面積の時系列の変化を表示できるため、細胞の遊走能を可視化できる。

　また、本実施形態に係る画像解析装置では、算出部４２６は、基準領域ＲＳ内に占める細胞領域の面積をタイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐにおける細胞領域に基づいて算出する。
　この構成により、本実施形態に係る画像解析装置では、スクラッチ領域における細胞領域の面積を細胞領域に基づいて算出できるため、スクラッチ領域に基づいてスクラッチ領域における細胞領域の面積が算出される場合に比べて簡易な解析によって細胞の遊走能を定量的に評価できる。クラッチ領域に基づいてスクラッチ領域における細胞領域の面積が算出される場合、スクラッチ領域は、例えば、機械学習に基づいて判定される。上述したように本実施形態に係る画像解析装置では、細胞領域はエッジ検出によって判定されるため、機械学習を用いてスクラッチ領域を抽出する場合に比べて解析が簡易である。

　また、本実施形態に係る画像解析装置では、細胞領域判定部４２３を備える。細胞領域判定部４２３は、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐにおける細胞の細胞領域を判定する。
　この構成により、本実施形態に係る画像解析装置では、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐにおける細胞の細胞領域を判定できるため、細胞の遊走能を定量的に評価する解析に加えて細胞について各種の解析を実行できる。ここで細胞についての各種の解析には、例えば、細胞のトラッキングや、細胞の密度に基づく細胞の成熟度合いの解析や、細胞の画像から抽出される特徴量に基づく解析などが含まれる。

　また、本実施形態に係る画像解析装置では、スクラッチ領域抽出部４２４を備える。スクラッチ領域抽出部４２４は、基準画像ＰＳの輝度値に基づいて基準画像ＰＳからスクラッチ領域を抽出する。領域設定部４２５は、スクラッチ領域抽出部４２４が抽出したスクラッチ領域を基準領域ＲＳとして設定する。
　この構成により、本実施形態に係る画像解析装置では、基準画像から抽出されたスクラッチ領域が基準領域ＲＳとして設定されるため、ユーザが基準領域を指定する手間を省くことができる。

　また、本実施形態に係る画像解析装置では、操作情報取得部を備えてよい。操作情報取得部は、基準画像ＰＳにおいてユーザ（本実施形態において観察者）によって指定されたスクラッチ領域を示す操作情報を取得する。領域設定部４２５は、操作情報取得部が受け付けた操作情報が示すスクラッチ領域を基準領域ＲＳとして設定する。
　この構成により、本実施形態に係る画像解析装置では、ユーザが基準領域を設定できるため、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐの画像解析処理においてスクラッチ領域を抽出する精度が十分に高くない場合であっても、ユーザが設定した基準領域に基づいて細胞の遊走能を定量的に評価できる。

　また、本実施形態に係る画像解析装置では、基準画像選択部４２２を備える。基準画像選択部４２２は、タイムラプス画像ＴＰのなかから基準画像ＰＳを選択する。
　この構成により、本実施形態に係る画像解析装置では、タイムラプス画像ＴＰのなかから基準画像ＰＳが選択できるため、ユーザが基準画像ＰＳを選択する手間を省くことができる。

　また、本実施形態に係る細胞培養観察装置（本実施形態においてインキュベータ１１）では、上述した画像解析装置と、培養装置（本実施形態において恒温室１５）と、顕微鏡（本実施形態において観察ユニット２２）とを備える。培養装置（本実施形態において恒温室１５）は、培養容器に収納された細胞を培養する。顕微鏡（本実施形態において観察ユニット２２）は、タイムラプス画像ＴＰを撮像する。
　この構成により、本実施形態に係る細胞培養観察装置（本実施形態においてインキュベータ１１）では、細胞によって浸潤されるスクラッチ領域の面積の時系列の変化を算出できるため、細胞の遊走能を定量的に評価できる。

（第２の実施形態）
　以下、図面を参照しながら第２の実施形態について詳しく説明する。
　上記第１の実施形態では、画像解析装置は、タイムラプス画像においてスクラッチ領域における細胞領域の面積を算出する場合について説明をした。本実施形態では、画像解析装置が、タイムラプス画像においてスクラッチ領域における細胞領域の面積の割合を算出する場合について説明をする。以下では、スクラッチ領域における細胞領域の面積の割合をスクラッチ領域閉鎖率ともいう。
　本実施形態に係る演算部を演算部４２ａという。本実施形態における画像解析装置は、演算部４２ａを備える装置である。

　図１０は、本実施形態の演算部４２ａの機能構成の一例を示す図である。演算部４２ａは、画像取得部４２０と、画像処理部４２１と、基準画像選択部４２２と、細胞領域判定部４２３と、スクラッチ領域抽出部４２４と、領域設定部４２５と、算出部４２６と、表示制御部４２７と、基準領域面積算出部４２８ａと、面積割合算出部４２９ａとを備える。
　本実施形態に係る演算部４２ａ（図１０）と第１の実施形態に係る演算部４２（図６）とを比較すると、基準領域面積算出部４２８ａと、面積割合算出部４２９ａとが異なる。ここで、他の構成要素（画像取得部４２０、画像処理部４２１、基準画像選択部４２２、細胞領域判定部４２３、スクラッチ領域抽出部４２４、領域設定部４２５、算出部４２６、及び表示制御部４２７）が持つ機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略し、第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

　基準領域面積算出部４２８ａは、基準領域ＲＳの面積を算出する。
　面積割合算出部４２９ａは、基準領域ＲＳの面積と、基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積とに基づいて基準領域ＲＳ内に占める細胞領域の面積の割合を算出する。つまり、面積割合算出部４２９ａは、スクラッチ領域閉鎖率を算出する。

　次に図１１を参照し、演算部４２ａの画像解析処理について説明する。図１１は、本実施形態に係る画像解析処理の一例を示す図である。
　なお、ステップＳ３００、ステップＳ３０２、ステップＳ３０４、ステップＳ３０６、ステップＳ３０８、ステップＳ３１０、ステップＳ３１２、ステップＳ３１４、ステップＳ３１６、及びステップＳ３１８の各処理は、図７におけるステップＳ２００、ステップＳ２０２、ステップＳ２０４、ステップＳ２０６、ステップＳ２０８、ステップＳ２１０、ステップＳ２１２、ステップＳ２１４、ステップＳ２１６、及びステップＳ２１８の各処理と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ３２０：基準領域面積算出部４２８ａは、基準画像ＰＳに基づいて基準領域ＲＳの面積を算出する。基準画像ＰＳは、例えば、タイムラプス画像ＴＰのうち撮像時刻が最も早い画像Ｐであるため、換言すれば、基準領域面積算出部４２８ａは、タイムラプス画像ＴＰのうち撮像時刻が最も早い画像Ｐにおけるスクラッチ領域の面積を算出する。

　ここで基準領域面積算出部４２８ａは、基準画像ＰＳにおける基準領域ＲＳの画素の数を計測することによって基準領域ＲＳの面積を算出する。基準領域面積算出部４２８ａは、一例として、スクラッチ領域抽出部４２４が抽出したスクラッチ領域に基づいて基準画像ＰＳにおけるスクラッチ領域の面積を算出する。なお、基準領域面積算出部４２８ａは、細胞領域判定部４２３が判定した細胞領域に基づいて、判定された細胞領域以外の領域をスクラッチ領域として基準領域ＲＳの面積を算出してもよい。
　基準領域面積算出部４２８ａは、算出した基準領域ＲＳの面積を面積割合算出部４２９ａに供給する。

　ここで図１２を参照し、スクラッチ領域の面積について説明する。図１２は、本実施形態に係るスクラッチ領域の面積の一例を示す図である。図１２では、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐの一例として画像Ｐ２が示されている。画像Ｐ２は、スクラッチ領域が形成されてから所定の時間が経過して撮像された画像である。
　画像Ｐ２には、細胞の培養領域として、培養領域Ｒ２１が示されている。培養領域Ｒ２１は、培養領域Ｒ２１－１と培養領域Ｒ２１－２とからなり、培養領域Ｒ２１－１と培養領域Ｒ２１－２との間にはスクラッチ領域Ｒ２２が形成されている。図１２に示す通り、スクラッチ領域Ｒ２２の形状は、スクラッチ領域が左右の細胞領域の細胞によって浸潤されて帯状の形状から変形を受けている。

　図１１に戻って画像解析処理の説明を続ける。
ステップＳ３２２：面積割合算出部４２９ａは、基準領域面積算出部４２８ａが算出した基準領域ＲＳの面積と、算出部４２６が算出した基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積とに基づいて基準領域ＲＳ内に占める細胞領域の面積の割合を算出する。ここで面積割合算出部４２９ａは、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐそれぞれについて基準領域ＲＳ内に占める細胞領域の面積の割合を算出する。なお、細胞領域の面積は、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐそれぞれについて算出部４２６から面積割合算出部４２９ａに供給される。
　面積割合算出部４２９ａは、算出した面積の割合を解析情報として表示制御部４２７に供給する。

ステップＳ３２４：表示制御部４２７は、面積割合算出部４２９ａによって算出された基準領域ＲＳ内に占める細胞領域の面積の割合の時系列の変化を解析情報として表示部４４に出力して表示させる。
　以上で、演算部４２は、画像解析処理を終了する。

　ここで図１３を参照し、基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積の割合の時系列の変化について説明する。図１３は、本実施形態に係る基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積の割合の時系列の変化の一例を示す図である。図１３に示すグラフでは、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐについて、基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積の割合が撮像時刻に対してプロットされている。図１３に示すグラフから撮像時刻の経過とともに基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積の割合は増加する傾向にあることがわかる。基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積の割合の時系列の変化は、例えば、細胞の遊走能の定量的な評価に用いられる。

　以上に説明したように、本実施形態に係る画像解析装置（本実施形態において演算部４２ａを備える装置）は、基準領域面積算出部４２８ａと、面積割合算出部４２９ａとを備える。基準領域面積算出部４２８ａは、基準領域ＲＳの面積を算出する。面積割合算出部４２９ａは、基準領域面積算出部４２８ａが算出した基準領域ＲＳの面積と、算出部４２６が算出した細胞領域の面積とに基づいて基準領域ＲＳ内に占める細胞領域の面積の割合を算出する。
　この構成により、本実施形態に係る画像解析装置では、スクラッチ領域閉鎖率を算出できるため、スクラッチ領域閉鎖率に基づいて細胞の遊走能の定量的な評価ができる。

（第３の実施形態）
　以下、図面を参照しながら第３の実施形態について詳しく説明する。
　上記第１の実施形態や第２の実施形態では、画像解析装置が、タイムラプス画像においてスクラッチ領域における細胞領域の面積や面積の割合を算出する場合について説明をした。本実施形態では、画像解析装置が、スクラッチ領域における細胞領域の面積や面積の割合に基づいて細胞の遊走能を評価する場合について説明をする。
　本実施形態に係る演算部を演算部４２ｂという。本実施形態における画像解析装置は、演算部４２ｂを備える装置である。

　図１４は、本実施形態の演算部４２ｂの機能構成の一例を示す図である。演算部４２ｂは、画像取得部４２０と、画像処理部４２１と、基準画像選択部４２２と、細胞領域判定部４２３と、スクラッチ領域抽出部４２４と、領域設定部４２５と、算出部４２６と、表示制御部４２７と、基準領域面積算出部４２８ａと、面積割合算出部４２９ａと、遊走能評価部４３０ｂとを備える。
　本実施形態に係る演算部４２ｂ（図１４）と第２の実施形態に係る演算部４２ａ（図１０）とを比較すると、遊走能評価部４３０ｂが異なる。ここで、他の構成要素（画像取得部４２０、画像処理部４２１、基準画像選択部４２２、細胞領域判定部４２３、スクラッチ領域抽出部４２４、領域設定部４２５、算出部４２６、表示制御部４２７、基準領域面積算出部４２８ａ、及び面積割合算出部４２９ａ）が持つ機能は第１の実施形態及び第２の実施形態と同じである。第１の実施形態及び第２の実施形態と同じ機能の説明は省略し、第３の実施形態では、第１の実施形態及び第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

　遊走能評価部４３０ｂは、基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積の時系列の変化、及びまたは面積の割合の時系列の変化に基づいて細胞の遊走能を評価する。

　次に図１５を参照し、演算部４２ｂの遊走能評価処理について説明する。図１５は、本実施形態に係る遊走能評価処理の一例を示す図である。
　なお、ステップＳ４００、ステップＳ４０２、ステップＳ４０４、ステップＳ４０６、ステップＳ４０８、ステップＳ４１０、ステップＳ４１２、ステップＳ４１４、ステップＳ４１６、ステップＳ４１８、ステップＳ４２０、ステップＳ４２２の各処理は、図１１におけるステップＳ３００、ステップＳ３０２、ステップＳ３０４、ステップＳ３０６、ステップＳ３０８、ステップＳ３１０、ステップＳ３１２、ステップＳ３１４、ステップＳ３１６、ステップＳ３１８、ステップＳ３２０、及びステップＳ３２２の各処理と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ４２４：遊走能評価部４３０ｂは、算出部４２６によって算出された基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積の時系列の変化、及び／または面積割合算出部４２９ａによって算出された面積の割合の時系列の変化に基づいて細胞の遊走能を評価する。遊走能評価部４３０ｂは、遊走能の評価結果を解析情報として表示制御部４２７に供給する。

　遊走能評価部４３０ｂは、例えば、基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積の時系列の変化に基づいて、タイムラプス画像ＴＰの撮像が開始されてから所定の時間までに、基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積が所定の閾値以上となるか否かに基づいて遊走能を判定する。遊走能評価部４３０ｂは、所定の時間までに基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積が所定の閾値以上となると判定する場合、遊走能が高いと判定する。一方、所定の時間までに基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積が所定の閾値未満であると判定する場合、遊走能が低いと判定する。

　遊走能評価部４３０ｂは、基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積の割合の時系列の変化に基づいて、タイムラプス画像ＴＰの撮像が開始されてから所定の時間までに、基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積の割合が所定の閾値以上となるか否かに基づいて、遊走能を判定してもよい。遊走能評価部４３０ｂは、所定の時間までに基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積の割合が所定の閾値以上となると判定する場合、遊走能が高いと判定する。一方、所定の時間までに基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積の割合が所定の閾値未満であると判定する場合、遊走能が低いと判定する。

　なお、遊走能評価部４３０ｂは、異なる種類の細胞が同一の条件において培養されてタイムラプス撮像によって撮像されたタイムラプス画像ＴＰに基づいて、基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積、及びまたは面積の割合の時系列の変化を異なる種類の細胞間において比較することによって異なる種類の細胞について遊走能を評価してもよい。ここで異なる種類の細胞は、例えば、培養容器であるウェルプレートにおいて異なるウェルにおいてそれぞれ培養される。同一の条件とは、例えば、培養領域に形成される帯状のスクラッチ領域の幅を同じにすることである。
　遊走能評価部４３０ｂは、例えば、所定の時間後に所定の割合以上のスクラッチ領域閉鎖率を示す細胞を遊走能が高いと判定する。ここで所定の時間とは、例えば、２４時間である。

　ここで細胞の種類は、例えば、由来の違いや継代数の違いによる種類である。
　由来の違いによる細胞の種類には、例えば、脂肪由来のＭＳＣや骨髄由来のＭＳＣがある。また、由来の違いによる細胞の種類には、例えば、ドナーによるロット差による種類がある。細胞は培養状態が良好であるほど遊走能が高くなるため、スクラッチ領域が浸潤される速度は速くなる。つまり、スクラッチ領域閉鎖率の時系列の変化が大きいほど、培養状態が良好であると考えられる。

　継代数の違いによる細胞の種類には、継代数が少ない若い細胞と、継代数が多い老化した細胞とがある。若い細胞の方が老化した細胞に比べて遊走能が高くなるため、スクラッチ領域が浸潤される速度は速くなる。つまり、スクラッチ領域閉鎖率の時系列の増加の割合が大きいほど、継代数が少ない若い細胞であると考えられる。

　遊走能評価部４３０ｂは、遊走能の評価結果に基づいて、培養状態が良好であるか否か、若い細胞であるか否かなどを判定して、遊走能の評価結果にそれらの判定結果を含めて表示制御部４２７に供給してもよい。

ステップＳ４２６：表示制御部４２７は、遊走能評価部４３０ｂによって評価された遊走能の評価結果を解析情報として表示部４４に出力して表示させる。ここで表示制御部４２７は、例えば、遊走能の評価結果をテキストとして表示部４４に表示させる。このテキストは、遊走能が高いことを評価結果が示す場合、例えば「遊走能：高」などである。
　以上で、演算部４２は、遊走能評価処理を終了する。

　以上に説明したように、本実施形態に係る画像解析装置（本実施形態において演算部４２ｂを備える装置）は、評価部（本実施形態において遊走能評価部４３０ｂ）を備える。評価部（本実施形態において遊走能評価部４３０ｂ）は、算出部４２６によって算出された細胞領域の面積の時系列の変化に基づいて細胞の遊走能を評価する。
　この構成により、本実施形態に係る画像解析装置では、スクラッチ領域における細胞領域の面積の時系列の変化に基づいて細胞の遊走能を評価できるため、細胞の遊走能の定量的な評価を行うことができる。

（第４の実施形態）
　以下、図面を参照しながら第４の実施形態について詳しく説明する。
　本実施形態では、画像解析装置が、上記スクラッチ領域における細胞領域の面積や面積の割合に基づいてグラフィカルユーザインタフェース（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＧＵＩ）を用いて細胞の遊走能を可視化する場合について説明をする。
　本実施形態に係る演算部を演算部４２ｃという。本実施形態における画像解析装置は、演算部４２ｃを備える装置である。なお、演算部４２ｃと、上記第１の実施形態の演算部４２（図６）、第２の実施形態の演算部４２ａ（図１０）、及び第３の実施形態の演算部４２ｂ（図１４）とでは、表示制御部４２７の機能が異なる。ここで他の構成要素（画像取得部４２０、画像処理部４２１、基準画像選択部４２２、細胞領域判定部４２３、スクラッチ領域抽出部４２４、領域設定部４２５、算出部４２６、表示制御部４２７、基準領域面積算出部４２８ａ、面積割合算出部４２９ａ、及び遊走能評価部４３０ｂ）が持つ機能は第１の実施形態、第２の実施形態、及び第３の実施形態と同じである。演算部４２ｃの機能構成の説明は省略し、第４の実施形態では、表示制御部４２７が表示部４４に表示させるＧＵＩの画面を中心に説明する。

　以下では、図１６から図１８を参照し、表示制御部４２７が表示部４４に表示させるＧＵＩの画面Ｄ１、画面Ｄ２、及び画面Ｄ３について説明する。なお、ＧＵＩの画面Ｄ１、画面Ｄ２、及び画面Ｄ３は、専用のアプリケーションを用いて表示部４４に表示される、又はウェブブラウザを用いて表示部４４に表示される。
　図１６は、本実施形態に係るＧＵＩの画面Ｄ１の一例を示す図である。表示制御部４２７は、基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積に基づいて画面Ｄ１を表示させる。画面Ｄ１は、複数の表示欄として、画面Ｄ１１と、画面Ｄ１２と、テキストＤ１３と、テキストＤ１４と、表示窓Ｄ１５と、テキストＤ１６とを含んで構成される。

　画面Ｄ１１には、基準画像ＰＳが表示される。基準画像ＰＳは、上述したとおりタイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐのうち撮像時刻が最も早い画像であり、スクラッチ領域は細胞によって浸潤されていない。テキストＤ１３は、画面Ｄ１１に表示される基準画像ＰＳの経過時間又は撮像時刻の時間情報を示す。

　画面Ｄ１２には、例えば、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐのうち最新の撮像時刻において撮像された画像が表示される。つまり、表示制御部４２７は、画面Ｄ１２にタイムラプス撮像によって撮像された画像を即時に表示させる。

　ここで表示制御部４２７は、画像Ｐにおいて基準領域ＲＳにおける細胞領域を示して画像Ｐを表示する。例えば、表示制御部４２７は、画像Ｐにおいて基準領域ＲＳにおける細胞領域に対応する画素に所定の色を設定して細胞領域を示す。表示制御部４２７は、タイムラプス撮像が行われ新たに画像Ｐが撮像される度に画面Ｄ１２に表示する画像Ｐを更新する。
　テキストＤ１４は、画面Ｄ１２に表示される画像Ｐの経過時間又は撮像時刻の時間情報を示す。表示窓Ｄ１５は、画面Ｄ１２に表示される画像Ｐにおける基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積の値を示す。

　テキストＤ１６は、画面Ｄ１のタイトルを示す。図１６に示す例では、画面Ｄ１は基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積に基づいて表示されるため、テキストＤ１６は「面積の画像」と表示されている。

　なお、表示制御部４２７は、基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積の割合に基づいて画面Ｄ１を表示してもよい。この場合、表示制御部４２７は、画像Ｐにおいて基準領域ＲＳにおける細胞領域以外の領域を示して画像Ｐを表示する。例えば、表示制御部４２７は、画像Ｐにおいて基準領域ＲＳにおける細胞領域以外の領域に対応する画素に所定の色を設定して表示する。この場合、表示窓Ｄ１５は、画面Ｄ１２に表示される画像Ｐにおける基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積の割合（つまり、スクラッチ領域閉鎖率）を示す。

　なお、表示制御部４２７は、基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積と、基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積の割合との両方に基づいて画面Ｄ１を表示してもよい。この場合、表示制御部４２７は、画面Ｄ１２に、画像Ｐにおいて基準領域ＲＳにおける細胞領域が示された画像と、画像Ｐにおいて基準領域ＲＳにおける細胞領域以外の領域が示された画像との両方を並べて表示する。
　表示制御部４２７が画面Ｄ１２に表示する画像の種類は、画像Ｐにおいて基準領域ＲＳにおける細胞領域が示された画像と、画像Ｐにおいて基準領域ＲＳにおける細胞領域以外の領域が示された画像とからユーザによって選択されてよい。

　図１７は、本実施形態に係るＧＵＩの画面Ｄ２の一例を示す図である。表示制御部４２７は、基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積に基づいて画面Ｄ２を表示させる。画面Ｄ２は、複数の表示欄として、画面Ｄ２１と、画面Ｄ２２と、画面Ｄ２３と、バーＤ２４と、バーＤ２５と、ボタンＤ２６とを含んで構成される。

　画面Ｄ２１には、基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積の時系列の変化を示すグラフが表示される。この画面Ｄ２１に表示されるグラフは、例えば図９に示したようなグラフである。

　画面Ｄ２２には、タイムラプス画像ＴＰが動画として表示される。ここでタイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐは、基準領域ＲＳにおける細胞領域が示された画像として表示される。表示制御部４２７は、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐのうち画面Ｄ２２に表示する画像を、時刻パラメータに基づいて選択する。時刻パラメータは、タイムラプス画像ＴＰの撮像時刻と対応づけられている。時刻パラメータは、動画の再生が開始されると、再生速度に応じて時間とともに値が増加する。

　ここで画面Ｄ２１に表示されるグラフには、バーＤ２４が重ねて表示される。バーＤ２４は、時刻パラメータが示す撮像時刻に応じた位置にグラフ上において表示される。一例として、バーＤ２４は、画面Ｄ２１に表示されるグラフの縦軸に平行な線分であって、線分の中点がグラフ上に乗るように表示される。

　画面Ｄ２３には、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐが撮像時刻の順に左から右へと横に並べられて表示される。ここで画面Ｄ２３に表示されるタイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐは、基準領域ＲＳにおける細胞領域が示された画像として表示される。画面Ｄ２３には、バーＤ２５が重ねて表示される。バーＤ２５は、時刻パラメータが示す撮像時刻に応じた画像Ｐ上に重ねて表示される。

　観察者などのユーザが画面Ｄ２１に表示されるグラフの部分を選択すると、時刻パラメータの値は、選択された部分に応じた撮像時刻に変更される。また、ユーザが画面Ｄ２３に並べて表示される画像Ｐを選択すると、時刻パラメータの値は、選択された画像Ｐの撮像時刻に変更される。ユーザは、バーＤ２４をマウスやタッチパネルによって画面Ｄ２１に表示されるグラフ上で動かしてもよい。また、ユーザは、バーＤ２５を画面Ｄ２３に表示されるタイムラプス画像ＴＰ上において動かしてもよい。ユーザによるこれらの選択の操作は、操作部４５のマウスやタッチパネルを介して実行される。

　時刻パラメータの値が変更されると、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐのうち画面Ｄ２２に表示される画像は即時に変更される。また、時刻パラメータの値が変更されると、バーＤ２４の画面Ｄ２１に表示されるグラフ上の位置や、バーＤ２５の画面Ｄ２３に表示されるタイムラプス画像ＴＰ上の位置は即時に変更される。

　ボタンＤ２６は、画面Ｄ２２に表示されるタイムラプス画像ＴＰの動画の再生及び逆再生の操作を行うためのボタンである。

　なお、表示制御部４２７は、基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積の代わりに、基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積の割合に基づいて画面Ｄ２を表示してもよい。この場合、画面Ｄ２１には、基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積の割合の時系列の変化を示すグラフが表示される。この画面Ｄ２１に表示されるグラフは、例えば図１３に示したようなグラフである。またこの場合、画面Ｄ２２には、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐは、基準領域ＲＳにおける細胞領域以外の領域が示されて動画として表示される。画面Ｄ２３には、タイムラプス画像ＴＰに含まれる画像Ｐが、基準領域ＲＳにおける細胞領域以外の領域が示されて並べられて表示される。

　図１８は、本実施形態に係るＧＵＩの画面Ｄ３の一例を示す図である。表示制御部４２７は、基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積、及び面積の割合に基づいて画面Ｄ３を表示させる。画面Ｄ３は、複数の表示欄として、画面Ｄ３１と、画面Ｄ３２と、バーＤ３３と、バーＤ３４と、ボタンＤ３５とを含んで構成される。

　画面Ｄ３１には、基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積の時系列の変化を示すグラフが表示される。この画面Ｄ３１に表示されるグラフは、例えば図９に示したようなグラフである。
　画面Ｄ３２には、基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積の割合の時系列の変化を示すグラフが表示される。この画面Ｄ３２に表示されるグラフは、例えば図１３に示したようなグラフである。

　バーＤ３３、バーＤ３４、及びボタンＤ３５の機能は、図１７のバーＤ２４、及びボタンＤ２６の機能と同様であるため説明を省略する。
　なお、画面Ｄ３２には、基準領域ＲＳ内における細胞領域の面積の割合の時系列の変化の代わりに、スクラッチ領域閉鎖率の時系列の変化を示すグラフが表示されてもよい。

　以上に説明したように、本実施形態に係る画像解析装置（本実施形態において演算部４２ｃ）は、制御部（本実施形態において表示制御部４２７）を備える。制御部（本実施形態において表示制御部４２７）は、算出部４２６が算出した画像Ｐにおいて基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積の時系列の変化、及びまたは、面積割合算出部４２９ａが算出した画像Ｐにおいて基準領域ＲＳにおける細胞領域の面積の割合の時系列の変化を表示装置（本実施形態において表示部４４）に表示させる。
　この構成により、本実施形態に係る画像解析装置では、スクラッチ領域内における細胞領域の面積の時系列の変化を表示できるため、細胞の遊走能を可視化できる。

　なお、上述した各実施形態においては、画像解析装置がインキュベータ１１に備えられる制御装置４１の演算部４２、演算部４２ａ、演算部４２ｂ、または演算部４２ｃとしてそれぞれ実現される場合の一例について説明したが、これに限らない。画像解析装置は、インキュベータ１１とは別体であってもよい。画像解析装置がインキュベータ１１と別体である場合、画像解析装置はタイムラプス画像ＴＰを外部装置から取得して解析する。

　画像解析装置がタイムラプス画像ＴＰを外部装置から取得して解析する場合、画像解析装置は、例えば、タイムラプス画像ＴＰを解析するクラウドコンピューティングのサーバである。また、外部装置は、例えば、端末装置である。この場合、画像解析装置と外部装置とを備える情報処理システムが提供される。
　そして、ユーザは、端末装置（ユーザの端末）においてウェブブラウザを起動し、該ウェブブラウザ上のＧＵＩを操作することによってインターネットを介してタイムラプス画像ＴＰを、識別情報（ユーザ又は端末の識別番号など）とともに、サーバである画像解析装置にアップロードする。画像解析装置は、アップロードされたタイムラプス画像ＴＰに基づいて、上述した各実施形態の画像解析処理や、遊走能評価処理を実行する。画像解析装置は、それらの画像解析処理や、遊走能評価処理の解析結果（上記の解析情報）を、識別情報（ユーザ又は端末の識別番号など）とともに、端末装置に出力する。

　端末装置は、サーバである画像解析装置から出力されて受信した解析結果（上記の解析情報）をディスプレイ（例、表示部４４）に表示する。端末装置は、画像解析装置の表示制御部４２７に制御されて解析結果を表示してもよいし、端末装置が表示制御部４２７と同様の機能を有する表示制御部を備えて、この表示制御部によって解析結果を表示させてもよい。例えば、端末装置は、上述の第４の実施形態の画面Ｄ１、画面Ｄ２、または画面Ｄ３を用いて解析結果を表示する。例えば、クラウドコンピューティングによりユーザの端末に解析情報を出力する情報処理システムは、サーバとして上記の画像解析装置を備え、サーバは、ネットワークを介して、細胞のタイムラプス画像ＴＰを取得する取得部（画像取得部４２０）と、タイムラプス画像ＴＰの基準画像ＰＳから細胞の培養領域に形成されたスクラッチ領域を基準領域ＲＳとして設定する領域設定部４２５と、基準領域ＲＳ内における細胞の細胞領域の面積を、タイムラプス画像ＴＰからそれぞれ算出し、算出した面積をもとにユーザの端末におけるウェブブラウザに表示される上記解析情報を生成する算出部４２６と、該解析情報をユーザの端末に出力する制御部（例、表示制御部４２７）と、を備える。なお、サーバ（例、画像解析装置）は、上記の操作部４５のようにユーザが情報を入力できる操作部（入力部）を備えていてもよい。

　上述したように、画像解析装置は、細胞を時系列で撮像した複数の画像より選択される基準画像から細胞の無い領域であるスクラッチ領域を抽出し、複数の画像においてスクラッチ領域に対応する基準領域を設定する領域設定部と、基準領域内における細胞領域の面積及び／又は基準領域に対する細胞領域の面積の割合を複数の画像からそれぞれ算出する算出部と、算出された細胞領域の面積及び／又は細胞領域の面積の割合の時系列の変化を表示装置に表示させる制御部と、を備える。

　上述したように、画像解析装置は、画像解析装置によって実行されるプログラムを記憶する記憶部と、プログラムを実行することにより、画像解析装置の動作を制御する制御部と、を備える。制御部は、細胞を時系列で撮像した複数の画像から基準画像を選択し、基準画像において細胞の無い領域をスクラッチ領域として抽出し、複数の画像のそれぞれにおいてスクラッチ領域に対応する基準領域を設定し、複数の画像それぞれの基準領域内に位置する細胞領域に所定の色を設定し、細胞領域の時系列の変化を表示装置に出力する動作を制御する。

　なお、上述した実施形態における画像解析装置（一例として演算部４２、演算部４２ａ、演算部４２ｂ、または演算部４２ｃ）の一部、例えば、画像取得部４２０、画像処理部４２１、基準画像選択部４２２、細胞領域判定部４２３、スクラッチ領域抽出部４２４、領域設定部４２５、算出部４２６、表示制御部４２７、基準領域面積算出部４２８ａ、面積割合算出部４２９ａ、及び遊走能評価部４３０ｂをコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この制御機能を実現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、この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、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、画像解析装置（一例として演算部４２、演算部４２ａ、演算部４２ｂ、または演算部４２ｃ）に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。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、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を送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その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のように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。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よく、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であってもよい。
　また、上述した実施形態における画像解析装置（一例として演算部４２、演算部４２ａ、演算部４２ｂ、または演算部４２ｃ）の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現してもよい。画像解析装置（一例として演算部４２、演算部４２ａ、演算部４２ｂ、または演算部４２ｃ）の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。

　以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

１１…インキュベータ、４２、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ…演算部、４２２…基準画像選択部、４２３…細胞領域判定部、４２４…スクラッチ領域抽出部、４２６…算出部、４２７…表示制御部、４２８ａ…基準領域面積算出部、４２９ａ…面積割合算出部、４３０ｂ…遊走能評価部、ＴＰ…タイムラプス画像、Ｐ…画像、ＰＳ…基準画像、ＲＳ…基準領域

Claims

　細胞を時系列で撮像した複数の画像より選択される基準画像から細胞の無い領域であるスクラッチ領域を抽出し、前記複数の画像において前記スクラッチ領域に対応する基準領域を設定する領域設定部と、
　前記基準領域内における細胞領域の面積及び／又は前記基準領域に対する前記細胞領域の面積の割合を前記複数の画像からそれぞれ算出する算出部と、
　前記算出された前記細胞領域の面積及び／又は前記細胞領域の面積の割合の時系列の変化を表示装置に表示させる制御部と、
　を備える画像解析装置。
　前記算出部は、前記基準領域内に占める前記細胞領域の面積を時系列で撮像された前記複数の画像に含まれる画像における前記細胞領域に基づいて算出する
　請求項１に記載の画像解析装置。
　前記基準領域の面積を算出する基準領域面積算出部と、
　前記基準領域面積算出部が算出した前記基準領域の前記面積と、前記算出部が算出した前記細胞領域の前記面積とに基づいて前記基準領域内に占める前記細胞領域の面積の割合を算出する面積割合算出部と
　をさらに備える請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の画像解析装置。
　時系列で撮像された前記複数の画像に含まれる画像における前記細胞の細胞領域を判定する細胞領域判定部
　をさらに備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の画像解析装置。
　前記基準画像の輝度値に基づいて前記基準画像から前記スクラッチ領域を抽出するスクラッチ領域抽出部をさらに備え、
　前記領域設定部は、前記スクラッチ領域抽出部が抽出した前記スクラッチ領域を前記基準領域として設定する
　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像解析装置。
　前記基準画像においてユーザによって指定された前記スクラッチ領域を示す操作情報を取得する操作情報取得部をさらに備え、
　前記領域設定部は、前記操作情報取得部が受け付けた前記操作情報が示す前記スクラッチ領域を前記基準領域として設定する
　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像解析装置。
　前記ユーザが前記操作情報を入力する操作部を備える請求項６に記載の画像解析装置。
　前記算出された前記細胞領域の面積の時系列の変化に基づいて前記細胞の遊走能を評価する評価部
　をさらに備える請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の画像解析装置。
　時系列で撮像された前記複数の画像のなかから前記基準画像を選択する基準画像選択部
　をさらに備える請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の画像解析装置。
　前記細胞領域は、前記複数の画像において所定の閾値処理が実行された画像に対して境界を滑らかにする画像処理が行われることで抽出される、請求項１～９のいずれか一項に記載の画像解析装置。
　請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の画像解析装置と、
　培養容器に収納された前記細胞を培養する培養装置と、
　前記複数の画像を撮像する顕微鏡と、
　を備える細胞培養観察装置。
　細胞を時系列で撮像した複数の画像より選択される基準画像から細胞の無い領域であるスクラッチ領域を抽出し、前記複数の画像において前記スクラッチ領域に対応する基準領域を設定する領域設定過程と、
　前記基準領域内における細胞領域の面積及び／又は前記基準領域に対する前記細胞領域の面積の割合を前記複数の画像からそれぞれ算出する算出過程と、
　前記算出された前記細胞領域の面積及び／又は前記細胞領域の面積の割合の時系列の変化を表示装置に表示させる制御過程と、
　を有する画像解析方法。
　コンピュータに、
　細胞を時系列で撮像した複数の画像より選択される基準画像から細胞の無い領域であるスクラッチ領域を抽出し、前記複数の画像において前記スクラッチ領域に対応する基準領域を設定する領域設定ステップと、
　前記基準領域内における細胞領域の面積及び／又は前記基準領域に対する前記細胞領域の面積の割合を前記複数の画像からそれぞれ算出する算出ステップと、
　前記算出された前記細胞領域の面積及び／又は前記細胞領域の面積の割合の時系列の変化を表示装置に表示させる制御ステップと、
　を実行させるためのプログラム。
　クラウドコンピューティングによりユーザの端末に解析情報を出力する情報処理システムであって、
　サーバを備え、
　前記サーバは、
　　ネットワークを介して、細胞を時系列で撮像した複数の画像を取得する取得部と、
　　細胞を時系列で撮像した複数の画像より選択される基準画像から細胞の無い領域であるスクラッチ領域を抽出し、前記複数の画像において前記スクラッチ領域に対応する基準領域を設定する領域設定部と、
　　前記基準領域内における細胞領域の面積及び／又は前記基準領域に対する前記細胞領域の面積の割合を前記複数の画像からそれぞれ算出する算出部と、
　　前記算出された前記細胞領域の面積及び／又は前記細胞領域の面積の割合の時系列の変化を前記解析情報として前記ユーザの端末に出力する制御部と、
を備える
　情報処理システム。
　画像解析装置であって、
　前記画像解析装置は、
　　前記画像解析装置によって実行されるプログラムを記憶する記憶部と、
　　前記プログラムを実行することにより、前記画像解析装置の動作を制御する制御部と、
　を備え、
　前記制御部は、
　　細胞を時系列で撮像した複数の画像から基準画像を選択し、
　　前記基準画像において細胞の無い領域をスクラッチ領域として抽出し、
　　前記複数の画像のそれぞれにおいて前記スクラッチ領域に対応する基準領域を設定し、
　　前記複数の画像それぞれの前記基準領域内に位置する細胞領域に所定の色を設定し、前記細胞領域の時系列の変化を表示装置に出力する動作を制御する、
　画像解析装置。