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JP2014217353A - Observation apparatus, observation method, observation system, program thereof, and method for producing cells - Google Patents

Observation apparatus, observation method, observation system, program thereof, and method for producing cells Download PDF

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JP2014217353A JP2013100747A JP2013100747A JP2014217353A JP 2014217353 A JP2014217353 A JP 2014217353A JP 2013100747 A JP2013100747 A JP 2013100747A JP 2013100747 A JP2013100747 A JP 2013100747A JP 2014217353 A JP2014217353 A JP 2014217353A
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Abstract

【課題】細胞数の算出精度を向上する。【解決手段】観察装置は、撮像された細胞の画像に基づいて、細胞のコロニーの面積を算出する面積算出部と、細胞のコロニーの面積と当該コロニーに含まれる細胞数との関係を示す検量線情報と面積算出部が算出したコロニーの面積に基づいて細胞数とを算出する細胞数算出部とを備える。【選択図】図2An object of the present invention is to improve the calculation accuracy of the number of cells. An observation apparatus includes an area calculation unit that calculates an area of a cell colony based on an image of a captured cell, and a calibration that indicates a relationship between the area of the cell colony and the number of cells included in the colony. A cell number calculating unit that calculates the cell number based on the line information and the area of the colony calculated by the area calculating unit. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、観察装置、観察方法、観察システム、そのプログラム、および細胞の製造方法に関するものである。   The present invention relates to an observation apparatus, an observation method, an observation system, a program thereof, and a method for manufacturing a cell.

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。そして、上記のプロセスでは、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がん細胞の評価方法が開示されている(特許文献1参照)。   In general, techniques for evaluating the culture state of cells have become fundamental technologies in a wide range of fields including advanced medical fields such as regenerative medicine and drug screening. For example, in the field of regenerative medicine, there are processes for growing and differentiating cells in vitro. And in said process, in order to manage the success or failure of cell differentiation, the canceration of a cell, and the presence or absence of infection, it is indispensable to evaluate the culture state of a cell exactly. As an example, a cancer cell evaluation method using a transcription factor as a marker has been disclosed (see Patent Document 1).

ES(Embryonic Stem、胚性幹)細胞またはiPS(induced Pluripotent Stem、誘導多能性幹)細胞などの幹細胞は、理論上すべての組織に分化する分化多能性を保ちつつ、ほぼ無限に増殖させる事ができるため、医薬開発および再生医療への応用に注目が集まっている。   Stem cells such as ES (Embryonic Stem) cells or iPS (induced Pluripotent Stem) cells theoretically proliferate almost infinitely while maintaining the pluripotency of differentiation into all tissues As a result, attention has been focused on pharmaceutical development and application to regenerative medicine.

米国特許第7060445号明細書U.S. Pat. No. 7,060,445

そのような幹細胞を再生医療に応用する際には、状態が良い幹細胞を培養する必要があり、そのためには、培養中の幹細胞の細胞数を正確に算出することが求められる。しかしながら、従来、研究者の目視によって幹細胞の占有率(培養容器内における細胞が占める割合)を算出していたため、正確な細胞数を算出することができないという問題があった。   When such stem cells are applied to regenerative medicine, it is necessary to culture stem cells in good condition. For this purpose, it is required to accurately calculate the number of stem cells in culture. However, conventionally, since the occupancy ratio of stem cells (the ratio occupied by cells in the culture vessel) has been calculated by a researcher's visual observation, there has been a problem that the exact number of cells cannot be calculated.

そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、細胞数の算出精度を向上することを可能とする観察装置、観察方法、観察システム、そのプログラム、および細胞の製造方法を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and provides an observation apparatus, an observation method, an observation system, a program therefor, and a cell production method that can improve the calculation accuracy of the number of cells. Is an issue.

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、撮像された細胞の画像に基づいて、前記細胞のコロニーの面積を算出する面積算出部と、細胞のコロニーの面積と当該コロニーに含まれる細胞数との関係を示す検量線情報と前記面積算出部が算出した前記コロニーの面積に基づいて前記細胞数とを算出する細胞数算出部とを備える観察装置である。   In order to solve the above problem, an aspect of the present invention includes an area calculation unit that calculates the area of the colony of the cell based on the captured image of the cell, the area of the colony of the cell, and the colony. An observation apparatus comprising calibration curve information indicating a relationship with the number of cells and a cell number calculation unit that calculates the number of cells based on the area of the colony calculated by the area calculation unit.

また、上記問題を解決するために、本発明の一態様は、培養中の細胞の画像を撮像する撮像部と、上述の観察装置とを備える観察システムである。   In order to solve the above problem, one embodiment of the present invention is an observation system including an imaging unit that captures an image of a cell in culture and the above-described observation device.

また、上記問題を解決するために、本発明の一態様は、細胞が撮像された画像に基づいて、前記細胞のコロニーの面積を算出する面積算出手順と、前記コロニーの面積と当該コロニーに含まれる細胞数との関係を示す検量線情報を読み出す読出し手順と、前記読出し手順において読みだされた前記前記検量線情報と、前記面積算出手順において算出された前記コロニーの面積とに基づいて前記細胞数を算出する細胞数算出手順とを有する観察方法である。   In order to solve the above problem, one embodiment of the present invention includes an area calculation procedure for calculating an area of a colony of the cell based on an image in which the cell is imaged, an area of the colony, and an area included in the colony. Read out the calibration curve information indicating the relationship with the number of cells to be read, the calibration curve information read out in the readout procedure, and the area of the colony calculated in the area calculation procedure And a cell number calculating procedure for calculating the number.

また、上記問題を解決するために、本発明の一態様は、コンピュータに、細胞が撮像された画像に基づいて、前記細胞のコロニーの面積を算出する面積算出手順と、前記コロニーの面積と当該コロニーに含まれる細胞数との関係を示す検量線情報を読み出す読出し手順と、前記読出し手順において読みだされた前記前記検量線情報と、前記面積算出手順において算出された前記コロニーの面積とに基づいて前記細胞数を算出する細胞数算出手順とを実行させるためのプログラムである。   In order to solve the above-described problem, according to one embodiment of the present invention, the computer calculates an area calculation procedure for calculating the area of the colony of the cell based on an image obtained by imaging the cell, the area of the colony, Based on a reading procedure for reading calibration curve information indicating the relationship with the number of cells contained in the colony, the calibration curve information read in the reading procedure, and the area of the colony calculated in the area calculation procedure And a cell number calculation procedure for calculating the cell number.

また、上記問題を解決するために、本発明の一態様は、細胞を培養する細胞の培養手順と、前記培養手順において培養される細胞を撮像し、細胞が撮像された画像に基づいて前記細胞のコロニーの面積を算出する面積算出手順と、前記コロニーの面積と当該コロニーに含まれる細胞数との関係を示す検量線情報を読み出す読出し手順と、前記読出し手順において読みだされた前記前記検量線情報と、前記面積算出手順において算出された前記コロニーの面積とに基づいて前記細胞数を算出する細胞数算出手順と前記検量線情報を参照し、前記撮像された細胞の状態を判定する判定手順とを有することを特徴とする細胞の製造方法である。   In order to solve the above-described problem, one embodiment of the present invention provides a cell culture procedure for culturing cells, images of cells cultured in the culture procedure, and the cells based on an image obtained by imaging the cells. An area calculation procedure for calculating the area of the colony, a readout procedure for reading out calibration curve information indicating the relationship between the area of the colony and the number of cells contained in the colony, and the calibration curve read out in the readout procedure A procedure for calculating the number of cells based on information and the area of the colony calculated in the area calculation procedure, and a determination procedure for determining the state of the imaged cell with reference to the calibration curve information And a method for producing a cell.

本発明によれば、細胞数の算出精度を向上することができる。   According to the present invention, the calculation accuracy of the number of cells can be improved.

本発明の第1の実施形態による観察装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the observation apparatus by the 1st Embodiment of this invention. 本実施形態の観察装置が備える制御装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the control apparatus with which the observation apparatus of this embodiment is provided. 本実施形態の観察装置の正面図である。It is a front view of the observation apparatus of this embodiment. 本実施形態の観察装置の平面図である。It is a top view of the observation apparatus of this embodiment. 本実施形態の細胞株毎のコロニー面積と細胞数との関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between the colony area for every cell strain of this embodiment, and the number of cells. 本実施形態の撮像装置が撮像した全体観察画像の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the whole observation image imaged by the imaging device of this embodiment. 本実施形態のコロニー面積と細胞数との間に所定の関係が成立しない画像の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the image in which the predetermined relationship is not materialized between the colony area of this embodiment, and the number of cells. 本実施形態の特徴量が正常の場合と異常の場合とにおける細胞株毎のコロニー面積と細胞数との関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between the colony area and cell number for every cell strain in the case where the feature-value of this embodiment is normal, and the case of abnormality. 本実施形態の撮像装置が撮像した全体観察画像の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the whole observation image imaged by the imaging device of this embodiment. 本実施形態の特徴量算出部が演算する同時生起行列による解析過程の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the analysis process by the co-occurrence matrix which the feature-value calculation part of this embodiment calculates. 本実施形態の特徴量算出部が算出する同時生起行列の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the co-occurrence matrix which the feature-value calculation part of this embodiment calculates. 本実施形態の観察装置による検量線登録の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation | movement of the calibration curve registration by the observation apparatus of this embodiment. 本実施形態の観察装置による細胞数推定の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation | movement of cell number estimation by the observation apparatus of this embodiment. 本発明の第2の実施形態に係る観察装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the observation apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の変形例に係る特徴量のプロット画面の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the plot screen of the feature-value which concerns on the modification of this invention.

[第1の実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。初めに、図1〜図4を参照して、本発明の第1の実施形態によるインキュベータ(観察装置)の構成の概要について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態によるインキュベータ11の構成の一例を示すブロック図である。図2は、本実施形態のインキュベータ11が備える制御装置41の構成の一例を示すブロック図である。また、図3、図4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である。
[First Embodiment]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the outline of the configuration of the incubator (observation apparatus) according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the incubator 11 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the control device 41 included in the incubator 11 according to the present embodiment. Moreover, FIG. 3, FIG. 4 is the front view and top view of the incubator 11 of this embodiment.

このインキュベータ11とは、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。   The incubator 11 is an apparatus for culturing cells and imaging the cultured cells with a microscope camera to observe the state of the cells. The incubator 11 has an upper casing 12 and a lower casing 13. In the assembled state of the incubator 11, the upper casing 12 is placed on the lower casing 13. Note that the internal space between the upper casing 12 and the lower casing 13 is vertically divided by a base plate 14.

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3、図4での温度調整装置15a、湿度調整装置15bの図示は省略する)。   First, an outline of the configuration of the upper casing 12 will be described. A constant temperature chamber 15 for culturing cells is formed inside the upper casing 12. The temperature-controlled room 15 includes a temperature adjusting device 15a and a humidity adjusting device 15b, and the temperature-controlled room 15 is maintained in an environment suitable for cell culture (for example, an atmosphere having a temperature of 37 ° C. and a humidity of 90%) ( In addition, illustration of the temperature adjusting device 15a and the humidity adjusting device 15b in FIGS. 3 and 4 is omitted).

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P1、P2、P3によりそれぞれ気密性が維持されている。   A large door 16, a middle door 17 and a small door 18 are arranged on the front surface of the temperature-controlled room 15. The large door 16 covers the front surfaces of the upper casing 12 and the lower casing 13. The middle door 17 covers the front surface of the upper casing 12 and isolates the environment between the temperature-controlled room 15 and the outside when the large door 16 is opened. The small door 18 is a door for carrying in and out a culture vessel 19 for culturing cells, and is attached to the middle door 17. It is possible to suppress environmental changes in the temperature-controlled room 15 by carrying the culture container 19 in and out of the small door 18. The large door 16, the middle door 17, and the small door 18 are maintained airtight by the packings P1, P2, and P3, respectively.

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。   In the temperature-controlled room 15, a stocker 21, an observation unit 22, a container transfer device 23, and a transfer table 24 are arranged. Here, the conveyance stand 24 is disposed in front of the small door 18, and carries the culture container 19 in and out of the small door 18.

ストッカー21は、上部ケーシング12の前面(図4の下側)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の各々の棚には培養容器19を複数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。   The stocker 21 is disposed on the left side of the temperature-controlled room 15 when viewed from the front surface of the upper casing 12 (the lower side in FIG. 4). The stocker 21 has a plurality of shelves, and each shelf of the stocker 21 can store a plurality of culture vessels 19. Each culture container 19 contains cells to be cultured together with a medium.

観察ユニット22は、上部ケーシング12の前面からみて恒温室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。   The observation unit 22 is disposed on the right side of the temperature-controlled room 15 when viewed from the front surface of the upper casing 12. The observation unit 22 can execute time-lapse observation of cells in the culture vessel 19.

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。   Here, the observation unit 22 is disposed by being fitted into the opening of the base plate 14 of the upper casing 12. The observation unit 22 includes a sample stage 31, a stand arm 32 projecting above the sample stage 31, and a main body portion 33 containing a microscopic optical system for phase difference observation and an imaging device 34. The sample stage 31 and the stand arm 32 are disposed in the temperature-controlled room 15, while the main body portion 33 is accommodated in the lower casing 13.

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39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。   The sample stage 31 is made of a translucent material, and the culture vessel 19 can be placed thereon. The sample stage 31 is configured to be movable in the horizontal direction, and the position of the culture vessel 19 placed on the upper surface can be adjusted. The stand arm 32 includes an LED light source 39. And the imaging device 34 can acquire the microscope image of a cell by imaging the cell of the culture container 19 permeate | transmitted and illuminated by the stand arm 32 from the upper side of the sample stand 31 via a microscopic optical system.

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。   The container transport device 23 is disposed in the center of the temperature-controlled room 15 when viewed from the front surface of the upper casing 12. The container transport device 23 delivers the culture container 19 between the stocker 21, the sample table 31 of the observation unit 22, and the transport table 24.

図4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35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35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35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。   As shown in FIG. 4, the container transport device 23 includes a vertical robot 38 having an articulated arm, a rotary stage 35, a mini stage 36, and an arm unit 37. The rotary stage 35 is attached to the tip of the vertical robot 38 so as to be capable of rotating 180 ° in the horizontal direction via a rotary shaft 35a. Therefore, the rotary stage 35 can make the arm portions 37 face the stocker 21, the sample table 31, and the transport table 24.

また、ミニステージ36は、回転ステージ35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。   The mini stage 36 is attached to the rotation stage 35 so as to be slidable in the horizontal direction. An arm part 37 that holds the culture vessel 19 is attached to the mini stage 36.

次に、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。   Next, the outline of the configuration of the lower casing 13 will be described. Inside the lower casing 13, the main body portion 33 of the observation unit 22 and the control device 41 of the incubator 11 are accommodated.

制御装置41は、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、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。   The control device 41 is connected to the temperature adjustment device 15a, the humidity adjustment device 15b, the observation unit 22, and the container transport device 23, respectively. The control device 41 comprehensively controls each part of the incubator 11 according to a predetermined program.

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。さらに、制御装置41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。   As an example, the control device 41 controls the temperature adjustment device 15a and the humidity adjustment device 15b, respectively, to maintain the inside of the temperature-controlled room 15 at a predetermined environmental condition. The control device 41 controls the observation unit 22 and the container transport device 23 based on a predetermined observation schedule, and automatically executes the observation sequence of the culture vessel 19. Furthermore, the control device 41 executes a culture state evaluation process for evaluating the culture state of the cells based on the image acquired in the observation sequence.

[細胞のコロニー面積と細胞数との関係]
ここで、図5を参照して、細胞のコロニー面積と細胞数との関係について説明する。
図5は、細胞株毎のコロニー面積と細胞数との関係の一例を示すグラフである。細胞のコロニー面積と、このコロニーに含まれる細胞数との間には、所定の関係がある。また、この所定の関係は、細胞株毎に異なる。一例として、細胞株Aのコロニー面積と、このコロニーに含まれる細胞数との関係は、図5(A)の検量線L1によって示される。また、細胞株Bのコロニー面積と、このコロニーに含まれる細胞数との関係は、図5(B)の検量線L2によって示される。また、細胞株Cのコロニー面積と、このコロニーに含まれる細胞数との関係は、図5(C)の検量線L3によって示される。したがって、細胞株が特定されれば、図5に示す所定の関係、すなわち検量線Lに基づいて、この細胞株のコロニー面積から、このコロニーに含まれる細胞数を推定することができる。本実施形態のインキュベータ11は、細胞株毎に、この所定の関係、すなわち検量線Lを予め登録(記憶)しておくことにより、コロニーの画像からこのコロニーに含まれる細胞数を推定(算出)する。
[Relationship between cell colony area and cell count]
Here, with reference to FIG. 5, the relationship between the cell colony area and the number of cells will be described.
FIG. 5 is a graph showing an example of the relationship between the colony area and the number of cells for each cell line. There is a predetermined relationship between the cell colony area and the number of cells contained in the colony. Further, this predetermined relationship differs for each cell line. As an example, the relationship between the colony area of the cell line A and the number of cells contained in the colony is indicated by a calibration curve L1 in FIG. Further, the relationship between the colony area of the cell line B and the number of cells contained in the colony is indicated by a calibration curve L2 in FIG. Further, the relationship between the colony area of the cell line C and the number of cells contained in this colony is indicated by a calibration curve L3 in FIG. Therefore, if a cell line is specified, the number of cells contained in this colony can be estimated from the colony area of this cell line based on the predetermined relationship shown in FIG. The incubator 11 of the present embodiment estimates (calculates) the number of cells included in the colony from the colony image by registering (storing) the predetermined relationship, that is, the calibration curve L, in advance for each cell line. To do.

図1に戻り、制御装置41の構成について説明する。この制御装置41は、制御部42、記憶部43および入力部44を有している。   Returning to FIG. 1, the configuration of the control device 41 will be described. The control device 41 includes a control unit 42, a storage unit 43, and an input unit 44.

記憶部43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43には、ストッカー21に収納されている各培養容器19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43には、制御部42によって実行されるプログラムが記憶されている。また、記憶部43には、制御部42による種々の演算結果が一時的に記憶される。   The storage unit 43 includes a non-volatile storage medium such as a hard disk or a flash memory, and a volatile storage medium such as a DRAM or SRAM. The storage unit 43 stores management data related to each culture vessel 19 stored in the stocker 21, data of the entire observation image captured by the imaging device, and data of the microscope image. Further, the storage unit 43 stores a program executed by the control unit 42. The storage unit 43 temporarily stores various calculation results by the control unit 42.

なお、上記の管理データには、(a)個々の培養容器19を示すインデックスデータ、(b)ストッカー21での培養容器19の収納位置、(c)培養容器19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19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19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19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。   The management data includes (a) index data indicating individual culture containers 19, (b) the storage position of the culture container 19 in the stocker 21, and (c) the type and shape of the culture container 19 (well plate, (Dish, flask, etc.), (d) the type of cells cultured in the culture vessel 19 (information identifying the cell line), (e) the observation schedule of the culture vessel 19, and (f) imaging conditions (objective) during time-lapse observation Lens magnification, observation point in the container, etc.). In addition, for the culture container 19 that can simultaneously culture cells in a plurality of small containers such as a well plate, management data is generated for each small container.

なお、本実施例では、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実施例としている。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入力してもよい。   In this example, different types of cell lines are observed as cell lines to be observed. In this case, information for identifying the cell line is required. However, when there is only one cell line to be observed and it is not necessary to identify the cell line, the cell line identification information is not essential. Of course, even if one cell line is observed, information indicating the cell line may be input.

また、記憶部43には、コロニーの面積と当該コロニーに含まれる細胞数との関係を示す検量線情報とが関連付けて記憶されている。
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43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。また、当該コロニーの面積の特徴量を示す特徴量情報を記憶し、各情報と関連付けされて記憶することが好ましい。
Further, the storage unit 43 stores therein calibration curve information indicating the relationship between the area of the colony and the number of cells included in the colony.
Moreover, when observing different types of cell lines, it is preferable to store cell line information for identifying cell lines of cells in the storage unit 43 and store them in association with each information. Further, it is preferable to store feature amount information indicating the feature amount of the area of the colony, and store the feature amount information in association with each piece of information.

入力部44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44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入力される。   The input unit 44 includes input devices such as a keyboard and a mouse. Various information such as cell line information is input to the input unit 44 by user operation.

次に、図2を参照して制御部42の構成について説明する。制御部42は、画像読込部4203と、面積算出部4211と、書込制御部と、細胞数算出部4222とを備えている。図2では、コロニーの面積の特徴量を算出する場合を想定し、特徴量算出部4212を備える構成を示している。この制御部42は、たとえば、制御装置41の各種の演算処理を実行するプロセッサである。なお、制御部42は、プログラムの実行によって、画像読込部4203と、面積算出部4211と、特徴量算出部4212と、書込制御部と、細胞数算出部4222としてそれぞれ機能してもよい。   Next, the configuration of the control unit 42 will be described with reference to FIG. The control unit 42 includes an image reading unit 4203, an area calculation unit 4211, a writing control unit, and a cell number calculation unit 4222. FIG. 2 illustrates a configuration including a feature amount calculation unit 4212 assuming that a feature amount of a colony area is calculated. The control unit 42 is, for example, a processor that executes various arithmetic processes of the control device 41. Note that the control unit 42 may function as an image reading unit 4203, an area calculating unit 4211, a feature amount calculating unit 4212, a writing control unit, and a cell number calculating unit 4222 by executing the program.

書込制御部は、制御装置41の各部が出力する情報の記憶部43への書き込みを制御する。   The writing control unit controls writing of information output from each unit of the control device 41 to the storage unit 43.

画像読込部4203は、撮像装置34が撮像した全体観察画像または顕微鏡画像の画像データを読み込み、読み込んだ画像データを制御装置41の各部に供給する。また、画像読込部4203は、記憶部43に記憶されている全体観察画像または顕微鏡画像の画像データを読み込み、読み込んだ画像データを制御装置41の各部に供給する。   The image reading unit 4203 reads image data of a whole observation image or a microscope image captured by the imaging device 34 and supplies the read image data to each unit of the control device 41. The image reading unit 4203 reads the image data of the entire observation image or the microscope image stored in the storage unit 43 and supplies the read image data to each unit of the control device 41.

面積算出部4211は、撮像された細胞の画像に基づいて細胞のコロニーの面積を算出する。この面積算出部4211がコロニーの面積を算出する対象の画像の具体例について、図6を参照して説明する。   The area calculation unit 4211 calculates the area of the cell colony based on the captured image of the cell. A specific example of an image for which the area calculation unit 4211 calculates the area of the colony will be described with reference to FIG.

図6は、本実施形態の撮像装置34が撮像した全体観察画像の一例を示す模式図である。図6に示す全体観察画像のうち、全体観察画像PIC01とは、培養開始から1日経過後のコロニー検出前の元画像である。また、全体観察画像PIC11とは、培養開始から1日経過後のコロニー検出結果の画像である。また、全体観察画像PIC02とは、培養開始から2日経過後のコロニー検出前の元画像である。また、全体観察画像PIC12とは、培養開始から2日経過後のコロニー検出結果の画像である。全体観察画像PIC03とは、培養開始から3日経過後のコロニー検出前の元画像である。また、全体観察画像PIC13とは、培養開始から3日経過後のコロニー検出結果の画像である。   FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of the entire observation image captured by the imaging device 34 of the present embodiment. Among the whole observation images shown in FIG. 6, the whole observation image PIC01 is an original image before colony detection after one day has elapsed since the start of culture. The overall observation image PIC11 is an image of a colony detection result after one day has elapsed from the start of culture. The overall observation image PIC02 is an original image before colony detection after the lapse of 2 days from the start of culture. The overall observation image PIC12 is an image of a colony detection result after two days have elapsed from the start of culture. The overall observation image PIC03 is an original image before colony detection after 3 days from the start of culture. The overall observation image PIC13 is an image of a colony detection result after 3 days from the start of culture.

面積算出部4211は、図6の上段に示す元画像(全体観察画像PIC01〜全体観察画像PIC03)を、画像読込部4203から取得する。また、面積算出部4211は、取得した元画像に基づいて、図6の下段に示すコロニー検出結果画像(全体観察画像PIC11〜全体観察画像PIC13)を生成する。
また、面積算出部4211は、生成したコロニー検出結果画像に基づいて、細胞のコロニーの面積を算出する。具体的には、面積算出部4211は、既知の学習機能によるオブジェクト検出アルゴリズムを利用してコロニー部分をマスクし、マスクされた部分(図6のコロニー検出結果画像における点在する矩形領域)をコロニーが存在する領域とし、マスクされた領域からコロニー面積を算出する。なお、コロニー面積の算出方法はこれに限られるものではない。
The area calculation unit 4211 acquires the original image (overall observation image PIC01 to overall observation image PIC03) shown in the upper part of FIG. 6 from the image reading unit 4203. Moreover, the area calculation part 4211 produces | generates the colony detection result image (whole observation image PIC11-whole observation image PIC13) shown in the lower stage of FIG. 6 based on the acquired original image.
The area calculation unit 4211 calculates the area of the cell colony based on the generated colony detection result image. Specifically, the area calculation unit 4211 masks the colony portion by using an object detection algorithm based on a known learning function, and the masked portion (rectangular region dotted in the colony detection result image of FIG. 6) is colonized. The area of the colony is calculated from the masked area. In addition, the calculation method of a colony area is not restricted to this.

また、面積算出部4211は、算出したコロニーの面積と、ユーザが計数した細胞数とを関連付けて、書込制御部4221を介して記憶部43に、検量線情報として記憶させる。すなわち、面積算出部4211は、検量線情報を記憶させる。細胞株が複数の場合は、入力部44を介して細胞株の情報(細胞株ID)を記憶部43に記憶させ、細胞株毎に検量線情報を記憶させる。   The area calculation unit 4211 associates the calculated area of the colony with the number of cells counted by the user and causes the storage unit 43 to store it as calibration curve information via the write control unit 4221. That is, the area calculation unit 4211 stores calibration curve information. When there are a plurality of cell lines, cell line information (cell line ID) is stored in the storage unit 43 via the input unit 44, and calibration curve information is stored for each cell line.

コロニー画像の特徴量を算出する場合は、特徴量算出部4212が必要となる。
特徴量算出部4212は、画像読込部4203が読み込んだ全体観察画像の画像データ、または顕微鏡画像の画像データに基づいて、この画像に含まれるコロニーの画像の特徴量を算出する。すなわち、特徴量算出部4212は、画像に基づいてコロニーの画像の特徴量を算出する。この特徴量とは、画像を構成する画素の濃淡のパターンを示す量である。この特徴量は、以下の説明において、テクスチャとも記載する。
When calculating the feature amount of the colony image, the feature amount calculation unit 4212 is required.
The feature amount calculation unit 4212 calculates the feature amount of the colony image included in the image based on the image data of the entire observation image read by the image reading unit 4203 or the image data of the microscope image. That is, the feature amount calculation unit 4212 calculates the feature amount of the colony image based on the image. The feature amount is an amount indicating a light and shade pattern of pixels constituting the image. This feature amount is also referred to as a texture in the following description.

ここで、コロニーの画像の特徴量について、図7を参照して説明する。
図7は、コロニー面積と細胞数との間に所定の関係が成立しない画像の一例を示す模式図である。撮像装置34が撮像した全体観察画像または顕微鏡画像に含まれるコロニーの画像には、コロニー面積と細胞数との間に所定の関係が成立しない画像PIC1が含まれることがある。以下の説明において、コロニー面積と細胞数との間に所定の関係が成立しない場合を、特徴量異常(または、テクスチャ異常)とも記載する。
Here, the feature amount of the colony image will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of an image in which a predetermined relationship is not established between the colony area and the number of cells. The colony image included in the entire observation image or the microscope image captured by the imaging device 34 may include an image PIC1 in which a predetermined relationship is not established between the colony area and the number of cells. In the following description, a case where a predetermined relationship is not established between the colony area and the number of cells is also referred to as feature amount abnormality (or texture abnormality).

図8は、特徴量が正常の場合と異常の場合とにおける細胞株毎のコロニー面積と細胞数との関係の一例を示すグラフである。この図8に示す検量線Lのうち、検量線L4はコロニー面積と細胞数との間に所定の関係が成立する場合、すなわち特徴量が正常である場合の検量線である。この図8に示す検量線Lのうち、検量線L5はコロニー面積と細胞数との間に所定の関係が成立しない場合、すなわち特徴量が異常である場合の検量線である。この図8に示すように、このコロニー面積と細胞数との間に所定の関係が成立しない画像PIC1が存在すると、検量線L4に基づいてコロニー面積から細胞数を推定する場合の、推定精度が低下することがある。したがって、細胞数の推定を行う場合に、予め画像PIC1が含まれているか否かを判定して、画像PIC1をコロニー面積から細胞数を推定する演算から除外すれば、細胞数の推定精度が低下程度を低減することができる。この特徴量異常が生じる原因には、種々の原因がある。この原因の違いにより、画像PIC1の濃淡パターンにも、図9に示すような種々のパターンが現れる。   FIG. 8 is a graph showing an example of the relationship between the colony area and the number of cells for each cell line when the feature amount is normal and abnormal. Of the calibration curve L shown in FIG. 8, the calibration curve L4 is a calibration curve when a predetermined relationship is established between the colony area and the number of cells, that is, when the feature value is normal. Of the calibration curve L shown in FIG. 8, the calibration curve L5 is a calibration curve when a predetermined relationship is not established between the colony area and the number of cells, that is, when the feature value is abnormal. As shown in FIG. 8, when there is an image PIC1 in which a predetermined relationship is not established between the colony area and the number of cells, the estimation accuracy in estimating the number of cells from the colony area based on the calibration curve L4 is high. May decrease. Therefore, when estimating the number of cells, if it is determined whether or not the image PIC1 is included in advance and the image PIC1 is excluded from the calculation for estimating the number of cells from the colony area, the estimation accuracy of the number of cells decreases. The degree can be reduced. There are various causes for the occurrence of the feature amount abnormality. Due to the difference in cause, various patterns as shown in FIG. 9 also appear in the shading pattern of the image PIC1.

図9は、撮像装置34が撮像した全体観察画像の一例を示す模式図である。このうち、図9(A)は特徴量異常が生じていない場合の全体観察画像(画像PIC0)の一例である。例えば、細胞を培養する過程においてEB様に分化した場合には、特徴量異常が生じた画像(画像PIC1A)が得られる。この画像PIC1Aには、例えば、図9(B)に示すように、撮像装置34が撮像した画像内に、局所的な黒い塊状の画像が出現することがある。また例えば、コロニー内の細胞の密度が局所的に低下した場合には、特徴量異常が生じた画像(画像PIC1B)が得られる。具体的には、図9(C)に示すように、撮像装置34が撮像した画像内の輝度パターンが、正常な場合(図9(A))の輝度パターンとは異なる輝度パターンになることがある。   FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of the entire observation image captured by the imaging device 34. Among these, FIG. 9A is an example of the entire observation image (image PIC0) when no feature amount abnormality has occurred. For example, when the cells are differentiated like EB in the process of culturing cells, an image (image PIC1A) in which a feature amount abnormality has occurred is obtained. In this image PIC1A, for example, as shown in FIG. 9B, a local black block-like image may appear in the image captured by the imaging device 34. For example, when the density of the cells in the colony is locally reduced, an image (image PIC1B) in which the feature amount abnormality has occurred is obtained. Specifically, as illustrated in FIG. 9C, the luminance pattern in the image captured by the imaging device 34 may be different from the luminance pattern in the normal case (FIG. 9A). is there.

この特徴量算出部4212は、撮像装置34が撮像した画像の輝度パターンを解析することにより、特徴量を算出する。具体的には、特徴量算出部4212は、解析対象の画像について同時生起行列(GLCM :Gray Level Co-occurrence Matrix)を求めることにより、この画像の「均一性」「エントロピー」「エネルギー」「慣性」「相関性」といった値を算出する。ここで、同時生起行列による解析とは、例えば、ある着目画素(画素値i)の位置から一定の変位d=(r,θ)だけ離れた位置の画素値が画素値jである頻度を要素とする行列を求め、その行列から特徴量を計算する手法である。ここで、rとは画素間の距離を示すパラメータである。また、θとは画素間の方向を示すパラメータである。この具体例について、図10を参照して説明する。   The feature amount calculation unit 4212 calculates the feature amount by analyzing the luminance pattern of the image captured by the imaging device 34. Specifically, the feature amount calculation unit 4212 obtains a co-occurrence matrix (GLCM: Gray Level Co-occurrence Matrix) for the image to be analyzed, thereby obtaining “uniformity”, “entropy”, “energy”, “inertia” of the image. ”And“ correlation ”are calculated. Here, the analysis using the co-occurrence matrix means, for example, the frequency at which the pixel value j is a pixel value j at a position separated by a certain displacement d = (r, θ) from the position of a certain target pixel (pixel value i). Is a method for calculating a feature value from the matrix. Here, r is a parameter indicating the distance between pixels. Θ is a parameter indicating the direction between pixels. A specific example will be described with reference to FIG.

図10は、本実施形態の特徴量算出部4212が演算する同時生起行列による解析過程の一例を示す模式図である。図10(A)に示すように、撮像装置34が撮像した画像PICは、格子状の画素によって構成されている。この各画素の画素値(例えば、輝度)は、この一例では0〜3である。ここで、上述した変位d=(r,θ)において、r=1、θ=180°にした場合について、以下説明する。ここで、θ=180°とは、図10において、ある着目画素から紙面右方向である。   FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of an analysis process using a co-occurrence matrix calculated by the feature amount calculation unit 4212 of this embodiment. As shown in FIG. 10A, the image PIC captured by the imaging device 34 is composed of grid-like pixels. The pixel value (for example, luminance) of each pixel is 0 to 3 in this example. Here, the case where r = 1 and θ = 180 ° in the displacement d = (r, θ) described above will be described below. Here, θ = 180 ° is the right direction of the drawing from a certain target pixel in FIG.

この図10(A)の画素値パターンにおいて、画素値i=0、画素値j=1、r=1、θ=180°とした場合に、ある着目画素(画素値i)の位置から一定の変位d=(r,θ)だけ離れた位置の画素値が画素値jである頻度は8である(図10(B)を参照。)。ここで、画素値i=0、画素値j=1、r=1、θ=180°とした場合とは、画素値が0(ゼロ)である着目画素について、右隣の画素の画素値が1である頻度を示す。すなわち、画素値が0(ゼロ)である着目画素について、右隣の画素の画素値が1である頻度は、8である。   In the pixel value pattern of FIG. 10A, when the pixel value i = 0, the pixel value j = 1, r = 1, and θ = 180 °, the position of a certain pixel of interest (pixel value i) is constant. The frequency at which the pixel value at the position separated by the displacement d = (r, θ) is the pixel value j is 8 (see FIG. 10B). Here, when the pixel value i = 0, the pixel value j = 1, r = 1, and θ = 180 °, the pixel value of the pixel adjacent to the right is the pixel value of the pixel of interest whose pixel value is 0 (zero). 1 indicates the frequency. That is, the frequency at which the pixel value of the pixel on the right is 1 is 8 for the pixel of interest whose pixel value is 0 (zero).

この図10(A)の画素値パターンにおいて、画素値i(ここでは、0〜3)と、画素値j(ここでは、0〜3)とを、それぞれの値について算出し、要素の数で正規化すると式(1)に示す同時生起行列Pijが求められる(図11の例では、i、jの要素の数(30))。   In the pixel value pattern of FIG. 10A, a pixel value i (here, 0 to 3) and a pixel value j (here, 0 to 3) are calculated for each value, and the number of elements is calculated. When normalized, a co-occurrence matrix Pij shown in Expression (1) is obtained (in the example of FIG. 11, the number of elements of i and j (30)).

図11は、本実施形態の特徴量算出部4212が算出する同時生起行列の一例を示す模式図である。特徴量算出部4212は、この式(1)に示す同時生起行列Pijの各行および各列について和を求める。具体的には、図11(A)に示すように、特徴量算出部4212は、この同時生起行列Pijの各行についての和Px(m)(例えば、Px(0)〜Px(3))を求める。また、図11(B)に示すように、特徴量算出部4212は、この同時生起行列Pijの各列についての和Py(n)(例えば、和Py(0)〜Py(3))を求める。   FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example of a co-occurrence matrix calculated by the feature amount calculation unit 4212 of the present embodiment. The feature quantity calculation unit 4212 calculates a sum for each row and each column of the co-occurrence matrix Pij shown in the equation (1). Specifically, as shown in FIG. 11A, the feature amount calculation unit 4212 calculates the sum Px (m) (for example, Px (0) to Px (3)) for each row of the co-occurrence matrix Pij. Ask. Further, as shown in FIG. 11B, the feature amount calculation unit 4212 calculates a sum Py (n) (for example, sums Py (0) to Py (3)) for each column of the co-occurrence matrix Pij. .

特徴量算出部4212は、求めた同時生起行列Pij、および和Px(m)、和Py(n)に基づいて、この画像の「均一性」「エントロピー」「エネルギー」「慣性」「相関性」を、次の式(2)〜式(6)によって算出する。   The feature amount calculation unit 4212 performs “uniformity”, “entropy”, “energy”, “inertia”, and “correlation” of this image based on the obtained co-occurrence matrix Pij, and the sum Px (m) and sum Py (n). Is calculated by the following equations (2) to (6).

ここで、式(6)において、μxはx方向の同時生起行列の和の平均、μyはy方向の同時生起行列の和の平均、σxはx方向の同時生起行列の標準偏差、σyはy方向の同時生起行列の標準偏差である。   Here, in Expression (6), μx is the average of the sum of the co-occurrence matrices in the x direction, μ y is the average of the sum of the co-occurrence matrices in the y direction, σ x is the standard deviation of the co-occurrence matrix in the x direction, and σ y is y The standard deviation of the co-occurrence matrix of directions.

なお、上述した図9(B)に示す種類2のような局所的な輝度値の変化パターンの画像には、式(2)の均一性、式(3)のエントロピー、および式(4)のエネルギーが適している。また、図9(C)に示す種類3のような全体的な輝度値のパターンの変化の画像には、式(5)の慣性、および式(6)の相関性が適している。特徴量算出部4212は、上述した種々の演算によって、画像の特徴量を算出する。特徴量算出部4212は、算出した特徴量を、書込制御部4221を介して記憶部43に記憶させる。   Note that the image of the local luminance value change pattern such as type 2 shown in FIG. 9B described above includes the uniformity of equation (2), the entropy of equation (3), and the equation (4). Energy is suitable. In addition, the inertia of the equation (5) and the correlation of the equation (6) are suitable for an image of a change in the overall luminance value pattern such as type 3 shown in FIG. The feature amount calculation unit 4212 calculates the feature amount of the image by the various operations described above. The feature amount calculation unit 4212 stores the calculated feature amount in the storage unit 43 via the write control unit 4221.

また、特徴量の算出は、例えば観察する画像を取得し、取得画像中に特徴量を算出すべき特徴を示す部分があるか否かを自動的に認識し、特徴量を算出すべき部分があると認識された場合のみ、特徴量算出を行ってもよい。観察画像中から特徴量を算出すべき部分を認識する方法としては、状態の異常を示す輝度情報や形態情報を予め記憶しておき、この情報を元に観察画像を画像解析し、特徴量を算出すべき部分の有無を判断することも可能である。   The feature amount is calculated by, for example, acquiring an image to be observed, automatically recognizing whether or not there is a portion indicating the feature whose feature amount is to be calculated in the acquired image, and Only when it is recognized that there is a feature amount may be calculated. As a method for recognizing a portion for which a feature amount is to be calculated from the observed image, luminance information and form information indicating an abnormal state are stored in advance, and the observation image is analyzed based on this information, and the feature amount is determined. It is also possible to determine whether there is a part to be calculated.

細胞株の種類が複数の場合は、細胞株の種類を示す情報(細胞株ID)の入力が必要である。また、細胞株の種類を示す情報の入力は、観察する細胞株の種類を把握しているユーザが入力してもよいし、また観察する細胞の形態、輝度などの細胞を識別し、マッチング技術等により細胞株の種類を自動判断する技術を用いることで、細胞株の種類を示す情報を自動的に作成し入力することも可能である。
本実施例では、ユーザから入力部44を介して細胞株を示す情報(細胞株ID)を入力するケースについて説明する。
When there are a plurality of cell line types, it is necessary to input information indicating the cell line type (cell line ID). In addition, information indicating the type of cell line may be input by a user who knows the type of cell line to be observed, or by identifying cells such as the form and brightness of the cell to be observed, and matching technology. It is also possible to automatically create and input information indicating the type of cell line by using a technique for automatically determining the type of cell line by means of, for example.
In this embodiment, a case where information (cell line ID) indicating a cell line is input from the user via the input unit 44 will be described.

細胞数算出部4222は、ユーザから入力部44を介して細胞株を示す情報(細胞株ID)が入力されると、この細胞株IDを検索キーにして記憶部43が記憶する検量線情報を検索し、検索の結果に基づいて、細胞株IDが一致する検量線情報を取得する。また、細胞数算出部4222は、取得した検量線情報と、面積算出部4211が算出したコロニーの面積に基づいて細胞数を算出する。このとき、細胞数算出部4222は、特徴量算出部4212が算出した特徴量に基づいて、コロニーの画像のなかに、細胞数の算出対象から除外する部分があるか否かを判定する。細胞数算出部4222は、この判定の結果、細胞数の算出対象から除外する部分がある場合には、面積算出部4211が算出したコロニーの面積から除外する部分の面積を除いた面積に基づいて細胞数を算出する。すなわち、細胞数算出部4222は、特徴量算出部4212が算出した特徴量と、入力される細胞株情報とに関連付けて記憶部43が記憶する検量線情報、および面積算出部4211が算出したコロニーの面積に基づいて細胞数を算出する。   When the cell number calculation unit 4222 receives information (cell line ID) indicating a cell line from the user via the input unit 44, the cell number calculation unit 4222 uses the cell line ID as a search key to obtain calibration curve information stored in the storage unit 43. A search is performed, and calibration curve information with a matching cell line ID is obtained based on the search result. The cell number calculation unit 4222 calculates the number of cells based on the acquired calibration curve information and the area of the colony calculated by the area calculation unit 4211. At this time, the cell number calculation unit 4222 determines whether there is a part to be excluded from the cell number calculation target in the colony image based on the feature amount calculated by the feature amount calculation unit 4212. As a result of this determination, if there is a part to be excluded from the cell number calculation target, the cell number calculation unit 4222 is based on the area obtained by removing the area of the part to be excluded from the area of the colony calculated by the area calculation unit 4211. Calculate the cell number. That is, the cell number calculation unit 4222 includes the calibration curve information stored in the storage unit 43 in association with the feature amount calculated by the feature amount calculation unit 4212 and the input cell line information, and the colony calculated by the area calculation unit 4211. The number of cells is calculated based on the area.

また、細胞数算出部4222は、特徴量算出部4212が算出した特徴量が、所定のしきい値を超えるか否かに基づいて、細胞数の算出対象から除外する部分があるか否かを判定する。具体的には、細胞数算出部4222は、コロニーの画像の画素群毎に算出された特徴量が所定のしきい値を超える(または、所定のしきい値未満である)場合には、その画素群が表示する画像を細胞数の算出対象から除外する。すなわち、細胞数算出部4222は、特徴量算出部4212が算出した特徴量が所定範囲内であるか否かに基づいて、細胞数を算出する。   In addition, the cell number calculation unit 4222 determines whether there is a part to be excluded from the cell number calculation target based on whether the feature amount calculated by the feature amount calculation unit 4212 exceeds a predetermined threshold. judge. Specifically, when the feature amount calculated for each pixel group of the colony image exceeds a predetermined threshold value (or less than the predetermined threshold value), the cell number calculation unit 4222 The image displayed by the pixel group is excluded from the cell number calculation target. That is, the cell number calculation unit 4222 calculates the number of cells based on whether or not the feature amount calculated by the feature amount calculation unit 4212 is within a predetermined range.

[インキュベータ(観察装置)の動作]
次に、インキュベータ11の動作の一例について説明する。このインキュベータ11は、登録されている検量線に基づいて、細胞のコロニーの面積から、このコロニーに含まれる細胞数を推定することにより、細胞数を算出する。ここで、検量線とは、細胞のコロニーの面積と、このコロニーに含まれる細胞数との関係を示す情報である。ここでは、初めに検量線を登録する動作について説明し、次に登録された検量線に基づいて細胞数を算出する動作について説明する。
[Operation of incubator]
Next, an example of the operation of the incubator 11 will be described. The incubator 11 calculates the number of cells by estimating the number of cells contained in this colony from the area of the colony of cells based on the registered calibration curve. Here, the calibration curve is information indicating the relationship between the area of a cell colony and the number of cells contained in the colony. Here, an operation for registering a calibration curve will be described first, and then an operation for calculating the number of cells based on the registered calibration curve will be described.

[検量線登録の動作]
まず、検量線登録の動作について図12を参照して説明する。
図12は、本実施形態のインキュベータ11(観察装置)による検量線登録の動作の一例を示すフローチャートである。インキュベータ11は、細胞株毎に検量線を記憶する。一例として、インキュベータ11は、上述した画像データに基づいて、この画像データ内のコロニーの画像を検出して、コロニーの画像の面積を演算することにより、コロニー面積を算出する。また、インキュベータ11は、算出したコロニー面積と、ユーザが計数した細胞数とを関連付けることにより、ある細胞株についての検量線を登録する。
[Operation of calibration curve registration]
First, the calibration curve registration operation will be described with reference to FIG.
FIG. 12 is a flowchart showing an example of the calibration curve registration operation by the incubator 11 (observation apparatus) of the present embodiment. The incubator 11 stores a calibration curve for each cell line. As an example, the incubator 11 calculates a colony area by detecting a colony image in the image data based on the image data described above and calculating the area of the colony image. The incubator 11 registers a calibration curve for a certain cell line by associating the calculated colony area with the number of cells counted by the user.

ここで、検量線登録の動作開始前において、制御部42は、ユーザが入力部44を介して入力する検量線登録動作の指示を予め受け付けている。この検量線登録動作の指示には、検量線を登録する対象の細胞株を示す情報(細胞株ID)が含まれている(観察する細胞株が1つである場合は、検量線を登録する対象の細胞株を示す情報(細胞株ID)の入力は必須ではない。また、記憶部43には、培養開始から1日経過後、2日経過後、3日経過後にそれぞれ観察を開始するように、それぞれの観察開始時刻が、管理データの観察スケジュールとして予め記憶されている。また、ユーザが細胞数を計数する方法が、血球計算板による計数方法など、培養容器19内の細胞を破壊して観察する方法である場合には、観察回数に応じた数の培養容器19を用意する。例えば、培養開始から1日経過後、2日経過後、3日経過後にそれぞれ観察する場合には、少なくとも3つの培養容器19が恒温室15のストッカー21に収納されている。これらの培養容器19には、同一の細胞株がそれぞれ培養されている。これらの培養容器19を1日あたり1つずつ観察することにより、培養開始から1日経過後、2日経過後、3日経過後の細胞株を観察する。このインキュベータ11が行うコロニー面積の算出および検量線の登録の具体的な動作について、以下説明する。   Here, before the calibration curve registration operation starts, the control unit 42 receives in advance a calibration curve registration operation instruction that the user inputs via the input unit 44. The instruction for the calibration curve registration operation includes information (cell line ID) indicating the cell line to which the calibration curve is registered (if there is only one cell line to be observed, the calibration curve is registered). Input of information (cell line ID) indicating the target cell line is not essential, and the storage unit 43 starts observation after 1 day, 2 days, and 3 days from the start of culture, respectively. Each observation start time is stored in advance as an observation schedule for management data, and a method in which the user counts the number of cells is a method of counting cells using a hemocytometer, etc. In the case of this method, the number of culture vessels 19 corresponding to the number of observations is prepared, for example, when observing after 1 day, 2 days, and 3 days from the start of culture, respectively, at least 3 cultures Container 19 It is housed in the stocker 21 of the temperature-controlled room 15. The same cell line is cultured in each of these culture vessels 19. The culture starts by observing these culture vessels 19 one by one per day. The cell lines after the lapse of 1 day, 2 days, and 3 days are observed, and the specific operations of calculating the colony area and registering the calibration curve performed by the incubator 11 will be described below.

ステップS101:制御部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、培養容器19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42はステップ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(NO側)には、制御部42は次の観察スケジュールの時刻まで待機する。   Step S101: The control unit 42 compares the observation schedule of the management data in the storage unit 43 with the current date and time to determine whether or not the observation start time of the culture vessel 19 has arrived. When the observation start time is reached (YES side), the control unit 42 shifts the process to step S102. On the other hand, when it is not the observation time of the culture vessel 19 (NO side), the control unit 42 waits until the time of the next observation schedule.

ステップS102:制御部42は、観察スケジュールに対応する培養容器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。これにより、コロニーの画像を含む培養容器19の画像が撮像される。   Step S102: The control unit 42 instructs the container transport device 23 to transport the culture container 19 corresponding to the observation schedule. Then, the container transport device 23 carries the instructed culture container 19 out of the stocker 21 and places it on the sample stage 31 of the observation unit 22. Note that, when the culture vessel 19 is placed on the sample stage 31, an entire observation image of the culture vessel 19 is captured by a bird view camera (not shown) built in the stand arm 32. Thereby, the image of the culture container 19 containing the image of a colony is imaged.

ステップS103:制御部42の画像読込部4203は、ステップS102において撮像された全体観察画像を読み込む。制御部42の面積算出部4211は、読み込まれた全体観察画像から、コロニーの画像を検出して培養容器19内の各コロニーの面積の合計をコロニー面積として算出する。
検量線を作成する際、コロニー画像を含む培養容器の画像を取得し、蛍光観察画像から細胞をカウントし、位相差画像からコロニー面積を算出してもよい。または、血球計算板によって細胞をカウントし、位相差画像からコロニー面積を算出してもよい。
Step S103: The image reading unit 4203 of the control unit 42 reads the entire observation image captured in step S102. The area calculation unit 4211 of the control unit 42 detects a colony image from the read entire observation image, and calculates the total area of each colony in the culture vessel 19 as a colony area.
When creating a calibration curve, an image of a culture vessel containing a colony image may be obtained, cells may be counted from the fluorescence observation image, and the colony area may be calculated from the phase difference image. Alternatively, the cells may be counted using a hemocytometer and the colony area may be calculated from the phase difference image.

ステップS104:制御部42は、観察スケジュールの終了後に培養容器19の小扉18へ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から小扉18の位置に搬送する。   Step S104: The control unit 42 instructs the container transport device 23 to transport the culture container 19 to the small door 18 after the observation schedule is completed. The container transport device 23 transports the instructed culture container 19 from the sample stage 31 of the observation unit 22 to the position of the small door 18.

ステップS105:ユーザは、小扉18を開いて培養容器19を取り出す。また、ユーザは、取り出した培養容器19について、既知の方法によって細胞数を計数する。例えば、ユーザは血球計算板を使用して細胞数を計数する。また、ユーザは、計数した細胞数を入力部44に入力する。   Step S105: The user opens the small door 18 and takes out the culture vessel 19. In addition, the user counts the number of cells of the extracted culture container 19 by a known method. For example, the user counts the number of cells using a hemocytometer. In addition, the user inputs the counted number of cells to the input unit 44.

ステップS106:制御部42の書込制御部4221は、入力部44に入力された細胞数を、ステップS103において算出されたコロニー面積と、細胞株を示す情報(細胞株ID)とを関連付けて、記憶部43に記憶させる。これにより、記憶部43には、コロニー面積と細胞数と細胞株IDとが関連付けられて検量線情報として記憶される(1つの細胞株の観察の場合は細胞株IDとの関連付けは必須ではない)。その後、制御部42は、観察シーケンスを終了して処理をステップS101に処理を戻す。   Step S106: The writing control unit 4221 of the control unit 42 associates the number of cells input to the input unit 44 with the colony area calculated in step S103 and the information (cell line ID) indicating the cell line, The data is stored in the storage unit 43. Thereby, the colony area, the number of cells, and the cell line ID are associated and stored as calibration curve information in the storage unit 43 (in the case of observation of one cell line, the association with the cell line ID is not essential). ). Then, the control part 42 complete | finishes an observation sequence and returns a process to step S101.

このようにしてステップS101〜ステップS106を繰り返すことにより、検量線情報が記憶部43に記憶される。また、複数の細胞株について、ステップS101〜ステップS106を繰り返すことにより、複数の細胞株それぞれについての検量線情報が記憶部43に記憶される。具体的には、細胞株A、細胞株B、細胞株Cのそれぞれについて、ステップS101〜ステップS106を繰り返すことにより、細胞株Aの検量線情報、細胞株Bの検量線情報、細胞株Cの検量線情報が記憶部43にそれぞれ記憶される。   Thus, the calibration curve information is stored in the storage unit 43 by repeating Steps S101 to S106. In addition, by repeating Steps S101 to S106 for a plurality of cell lines, calibration curve information for each of the plurality of cell lines is stored in the storage unit 43. Specifically, by repeating steps S101 to S106 for each of cell line A, cell line B, and cell line C, calibration curve information for cell line A, calibration curve information for cell line B, cell line C Calibration curve information is stored in the storage unit 43, respectively.

[細胞数推定の動作及び細胞の良否判定]
次に、図13を参照しつつ、インキュベータ11の細胞数推定動作の一例を説明する。
図13は、本実施形態のインキュベータ11(観察装置)による細胞数推定動作の一例を示すフローチャートである。本実施例では、観察対象となる特定の細胞株のコロニー面積の変化に対する細胞数に関するデータ(対比データと称する)を取得し、予め記憶しているものとする。このデータからは観察する細胞の良否の判定は不明な状態である。
[Operation of cell number estimation and judgment of cell quality]
Next, an example of the cell number estimation operation of the incubator 11 will be described with reference to FIG.
FIG. 13 is a flowchart showing an example of the cell number estimation operation by the incubator 11 (observation apparatus) of the present embodiment. In this example, it is assumed that data (referred to as comparison data) regarding the number of cells with respect to the change in colony area of a specific cell line to be observed is acquired and stored in advance. From this data, it is unclear whether the observed cells are good or bad.

インキュベータ11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。この培養容器19には、特定の複数種類の細胞株が培養されている。例えば、培養容器19のうち、培養容器19Aには、細胞株Aが培養されている。また、培養容器19のうち、培養容器19Bには、細胞株Bが、培養容器19Cには、細胞株Cが、それぞれ培養されている。インキュベータ11は、観察スケジュールに従って、この培養容器19A〜Cを順次、垂直ロボット38観察ユニット22に搬送して、培養容器19の全体の画像(全体観察画像)と、培養容器19の一部を拡大した顕微鏡画像とを撮像する。また、上述した検量線情報の登録手順によって、この細胞株Aの検量線情報、細胞株Bの検量線情報、および細胞株Cの検量線情報が記憶部43に予め記憶されている。このインキュベータ11のタイムラプス観察における細胞数推定の動作について、以下説明する。   The incubator 11 observes the culture container 19 carried into the temperature-controlled room 15 in a time-lapse manner according to a registered observation schedule. A plurality of specific cell lines are cultured in the culture container 19. For example, the cell line A is cultured in the culture container 19A among the culture containers 19. Among the culture vessels 19, the cell line B is cultured in the culture vessel 19B, and the cell line C is cultured in the culture vessel 19C. The incubator 11 sequentially conveys the culture vessels 19A to 19C to the vertical robot 38 observation unit 22 according to the observation schedule, and enlarges the entire image of the culture vessel 19 (entire observation image) and a part of the culture vessel 19. The microscope image is taken. In addition, the calibration curve information of the cell line A, the calibration curve information of the cell line B, and the calibration curve information of the cell line C are stored in the storage unit 43 in advance by the calibration curve information registration procedure described above. The operation of estimating the number of cells in the time lapse observation of the incubator 11 will be described below.

ステップS201:制御部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、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(YES側)、制御部42はステップS202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(NO側)には、制御部42は次の観察スケジュールの時刻まで待機する。   Step S201: The control unit 42 compares the observation schedule of the management data in the storage unit 43 with the current date and time to determine whether or not the observation start time of the culture vessel 19 has come. When it is the observation start time (YES side), the control unit 42 shifts the process to step S202. On the other hand, when it is not the observation time of the culture vessel 19 (NO side), the control unit 42 waits until the time of the next observation schedule.

ステップS202:制御部42は、観察スケジュールに対応する培養容器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。
本実施例においては、図1、3,4に示す観察装置は観察する細胞を培養する恒温室を備えた装置である。したがって、ステップS202で撮像する細胞は、観察装置の恒温室で培養されたものとなる。したがって、本ステップは、細胞を培養するステップから開始することも可能である。また本実施例のように、観察装置内に恒温室が備わったものでなくてもよく、細胞を培養するための恒温室が観察装置とは別体となった装置でもよい。
Step S202: The control unit 42 instructs the container transport device 23 to transport the culture container 19 corresponding to the observation schedule. Then, the container transport device 23 carries the instructed culture container 19 out of the stocker 21 and places it on the sample stage 31 of the observation unit 22. Note that, when the culture vessel 19 is placed on the sample stage 31, an entire observation image of the culture vessel 19 is captured by a bird view camera (not shown) built in the stand arm 32.
In this embodiment, the observation apparatus shown in FIGS. 1, 3 and 4 is an apparatus provided with a temperature-controlled room for culturing cells to be observed. Therefore, the cells imaged in step S202 are cultured in the temperature-controlled room of the observation apparatus. Therefore, this step can also be started from the step of culturing cells. Further, as in the present embodiment, the observation device may not be provided with a temperature-controlled room, and the temperature-controlled room for culturing cells may be a device separate from the observation device.

ステップS203:細胞数算出部4222は、記憶部43に記憶されている管理データから細胞株を示す情報(細胞株ID)を取得する。
ステップS204:細胞数算出部4222は、取得した細胞株IDを検索キーにして記憶部43が記憶する検量線情報を検索し、細胞株IDが一致する検量線情報を取得する。
Step S203: The cell number calculation unit 4222 acquires information (cell line ID) indicating a cell line from the management data stored in the storage unit 43.
Step S204: The cell number calculation unit 4222 searches the calibration curve information stored in the storage unit 43 using the acquired cell line ID as a search key, and acquires the calibration curve information that matches the cell line ID.

ステップS205:画像読込部4203は、ステップ202において撮像された画像を取得する。この画像には、コロニーの画像が含まれている。   Step S205: The image reading unit 4203 acquires the image captured in step 202. This image includes a colony image.

ステップS206:特徴量算出部4212は、ステップS205において取得された画像の特徴量を算出する。なお、ステップS205で取得した画像に対し、ステップS206で実施する特徴量算出のステップが必要な状態か否かを既知の画像認識技術で認識、判断した結果を受け、特徴量算出ステップを実行するか否かを判断することも可能である。特徴量算出の必要がないと判断された(例えば輝度値が異常な領域または形状、寸法が異常な部分がなく、観察している特定の細胞株に特有の状態となっている)場合は、ステップS206を経なくてもよい。   Step S206: The feature amount calculation unit 4212 calculates the feature amount of the image acquired in step S205. It should be noted that the feature amount calculation step is executed in response to the result of recognition and determination by a known image recognition technique as to whether or not the feature amount calculation step performed in step S206 is necessary for the image acquired in step S205. It is also possible to determine whether or not. If it is determined that it is not necessary to calculate the feature value (for example, there is no region or shape with an abnormal luminance value, there is no part with an abnormal size, and the state is specific to the particular cell line being observed) It is not necessary to go through step S206.

ステップS207:細胞数算出部4222は、コロニーの画像の画素群毎に算出された特徴量が所定のしきい値を超える(または、所定のしきい値未満である)場合には、その画素群が表示する画像を細胞数の算出対象から除外する。また、細胞数算出部4222は、面積算出部4211が算出したコロニーの面積から除外する部分の面積を除いた面積に基づいて細胞数を推定(算出)する。面積算出部4211は、取得した画像中の認識されたコロニーの面積を算出する。なお、このステップは、観察ユニットへ培養容器が搬送され(S202)た後、観察が可能な状態になったら実行してもよい。この場合は、コロニー面積を算出した後に細胞株を示す情報を取得する。   Step S207: When the feature amount calculated for each pixel group of the colony image exceeds a predetermined threshold value (or less than the predetermined threshold value), the cell number calculation unit 4222 displays the pixel group. Are excluded from the cell count calculation target. Further, the cell number calculation unit 4222 estimates (calculates) the cell number based on the area excluding the area of the portion to be excluded from the area of the colony calculated by the area calculation unit 4211. The area calculation unit 4211 calculates the area of the recognized colony in the acquired image. Note that this step may be executed when observation is possible after the culture vessel is transported to the observation unit (S202). In this case, information indicating the cell line is obtained after calculating the colony area.

ステップS208:ステップS207で算出(推定)された細胞数と例えば目視によりカウントした細胞数(対比データ)とを比較することで細胞の状態を判定する。即ち、対比データが検量線上に合致するか、または略合致する場合は、細胞の状態は良好であると判断する。例えば目視によりカウントする対象となる細胞は、面積算出部で面積を算出するために撮像された細胞でもよいし、新たな細胞を観察対象とすることも可能である。但し、同じ検量線と対するデータの細胞株は同じ種類のもので対比することが必須である。比較した結果は、例えば不図示のモニタ上に表示することが可能である。細胞の状態の判定は例えば、細胞数算出部に細胞状態判定部を設けることで処理される。
また、検量線をモニタ上に表示し、対比データを検量線が表示されているモニタ上に表示することで細胞状態の良否の程度を把握することも可能となる。
ステップS208のように、細胞株の状態が不明の細胞株において、予め観察対象となるコロニー面積の変化に対する細胞数に関するデータ(新たに測定された細胞に関するデータ)を取得しておけば、検量線による細胞数の算出と共に細胞の状態判定も可能となる。
Step S208: The state of the cell is determined by comparing the number of cells calculated (estimated) in step S207 with, for example, the number of cells counted visually (contrast data). That is, when the contrast data matches or substantially matches the calibration curve, it is determined that the cell state is good. For example, the cell to be counted visually may be a cell imaged for calculating the area by the area calculation unit, or a new cell may be the observation target. However, it is essential to compare the cell lines of the data corresponding to the same calibration curve with the same type. The comparison result can be displayed on a monitor (not shown), for example. The determination of the cell state is processed by providing a cell state determination unit in the cell number calculation unit, for example.
It is also possible to grasp the degree of quality of the cell state by displaying the calibration curve on the monitor and displaying the contrast data on the monitor on which the calibration curve is displayed.
As in step S208, in a cell line in which the state of the cell line is unknown, a calibration curve can be obtained by acquiring in advance data relating to the number of cells with respect to changes in the colony area to be observed (data relating to newly measured cells). As well as calculating the number of cells, the cell status can be determined.

ステップS209:制御部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、制御部42は、観察シーケンスを終了してS201に処理を戻す。
この他、ステップS208における判定の結果、細胞が良好な状態にあるか否かが把握できた後、良好な状態にあると判定された細胞を観察装置から取り出し、例えば、創薬研究に用いる細胞として提供することができる。
Step S209: The control unit 42 instructs the container transport device 23 to transport the culture container 19 after the observation schedule is completed. Then, the container transport device 23 transports the designated culture container 19 from the sample stage 31 of the observation unit 22 to a predetermined storage position of the stocker 21. Thereafter, the control unit 42 ends the observation sequence and returns the process to S201.
In addition, after determining whether or not the cells are in a good state as a result of the determination in step S208, the cells determined to be in a good state are taken out from the observation device, for example, cells used for drug discovery research Can be offered as.

このようにして細胞株毎にステップS201〜ステップS209を繰り返すことにより、各観察スケジュールにおける細胞数の推定結果が、記憶部43に記憶される。更に細胞数の推定結果を基に細胞の良否の判定を行うことが可能となる。更に、選別された良好な細胞のみを研究機関等に提供することができる。   Thus, by repeating Step S201 to Step S209 for each cell line, the estimation result of the number of cells in each observation schedule is stored in the storage unit 43. Furthermore, it is possible to determine the quality of the cells based on the estimation result of the number of cells. Furthermore, only selected good cells can be provided to research institutions.

以上説明したように、本実施形態のインキュベータ11(観察装置)は、検量線情報と、コロニーの面積とに基づいて、このコロニーに含まれる細胞数を算出する細胞数算出部4222を備えている。これにより、インキュベータ11は、非侵襲的な方法により細胞数を算出することができるとともに、算出する細胞数の精度を向上させることができる。   As described above, the incubator 11 (observation apparatus) of the present embodiment includes the cell number calculation unit 4222 that calculates the number of cells included in the colony based on the calibration curve information and the area of the colony. . Thereby, the incubator 11 can calculate the number of cells by a non-invasive method and can improve the accuracy of the calculated number of cells.

[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態に係るインキュベータ11a(観察装置)について、図14を参照して説明する。本実施形態のインキュベータ11aは、制御部42aがコロニー識別部4204を備える点において、上述した実施形態と相違する。なお、上述した実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, an incubator 11a (observation apparatus) according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The incubator 11a of this embodiment is different from the above-described embodiment in that the control unit 42a includes a colony identification unit 4204. In addition, about the structure same as embodiment mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

図14は、本発明の第2の実施形態に係るインキュベータ11a(観察装置)の構成の一例を示すブロック図である。   FIG. 14 is a block diagram showing an example of the configuration of an incubator 11a (observation apparatus) according to the second embodiment of the present invention.

コロニー識別部4204は、撮像装置34が撮像した画像に基づいて、この画像に含まれる複数のコロニーを識別する。具体的には、コロニー識別部4204は、撮像装置34が撮像した全体観察画像からコロニーの画像を抽出して、コロニー毎にコロニー識別IDを付与し、コロニーの画像と、コロニー識別IDとを関連付けて、面積算出部4211および特徴量算出部4212に出力する。   The colony identifying unit 4204 identifies a plurality of colonies included in the image based on the image captured by the imaging device 34. Specifically, the colony identification unit 4204 extracts a colony image from the entire observation image captured by the imaging device 34, assigns a colony identification ID for each colony, and associates the colony image with the colony identification ID. Are output to the area calculation unit 4211 and the feature amount calculation unit 4212.

面積算出部4211は、コロニー識別部4204が識別したコロニー毎にコロニーの面積をそれぞれ算出する。また、特徴量算出部4212は、コロニー識別部4204が識別したコロニー毎に特徴量をそれぞれ算出する。また、細胞数算出部4222は、コロニー識別部4204が識別したコロニー毎に細胞数をそれぞれ算出する。   The area calculation unit 4211 calculates the area of the colony for each colony identified by the colony identification unit 4204. The feature amount calculation unit 4212 calculates a feature amount for each colony identified by the colony identification unit 4204. In addition, the cell number calculation unit 4222 calculates the number of cells for each colony identified by the colony identification unit 4204.

以上説明したように、本実施形態のインキュベータ11a(観察装置)は、コロニー毎に細胞数を算出する。これにより、インキュベータ11a(観察装置)は、細胞数の算出(推定)精度を、第1の実施形態におけるインキュベータ11(観察装置)に比べて、さらに向上させることができる。   As described above, the incubator 11a (observation apparatus) of the present embodiment calculates the number of cells for each colony. Thereby, the incubator 11a (observation apparatus) can further improve the calculation (estimation) accuracy of the number of cells compared to the incubator 11 (observation apparatus) in the first embodiment.

なお、細胞数算出部4222は、画像の特徴量が異常である場合には、この画像を細胞数の算出対象の画像から除外して、細胞数の算出をするとして説明したが、これに限られない。例えば、細胞数算出部4222は、画像の特徴量が異常である場合には、異常値用の検量線L’に基づいて細胞数の算出をしてもよい。より具体的には、細胞数算出部4222は、画像の特徴量が正常である部分については、正常値用の検量線Lに基づいて細胞数の算出を行い、画像の特徴量が異常である部分については、異常値用の検量線L’に基づいて細胞数の算出を行う。これにより、インキュベータ11(観察装置)またはインキュベータ11a(観察装置)は、細胞数の算出(推定)精度をより向上させることができる。
また、先にも記載したように、画像の特徴量が異常か正常か、更には正常な領域、異常な領域の判断を画像から自動判断し、判断結果を基に特徴量の算出と細胞数の算出を自動的に実行するものでもよい。
Although the cell number calculation unit 4222 has been described as calculating the cell number by excluding this image from the cell number calculation target image when the feature amount of the image is abnormal, the present invention is not limited to this. I can't. For example, when the feature amount of the image is abnormal, the cell number calculation unit 4222 may calculate the cell number based on the calibration curve L ′ for abnormal values. More specifically, the cell number calculation unit 4222 calculates the number of cells based on the normal value calibration curve L for a portion where the image feature amount is normal, and the image feature amount is abnormal. For the portion, the number of cells is calculated based on the calibration curve L ′ for abnormal values. Thereby, the incubator 11 (observation apparatus) or the incubator 11a (observation apparatus) can further improve the calculation (estimation) accuracy of the number of cells.
In addition, as described above, whether the feature amount of the image is abnormal or normal, and further, the determination of the normal region and the abnormal region is automatically determined from the image, the calculation of the feature amount and the number of cells based on the determination result May be automatically executed.

また、制御部42(または、制御部42a。以下の説明において同じ。)の特徴量算出部4212は、上述したように、読み込まれた全体観察画像の輝度パターンを解析することにより、特徴量を算出する。このとき、制御部42は、算出された特徴量のプロット画面を不図示の表示部に表示することにより、算出された特徴量をユーザに提示してもよい。この場合、ユーザは、表示されたプロット画面に基づいて、特徴量の正常および異常のしきい値を決定し、決定した特徴量の正常および異常のしきい値を入力部44に入力する。特徴量算出部4212は、入力部44に入力されたしきい値に基づいて、正常値用の検量線Lと異常値用の検量線L’とを生成する。このように構成することにより、インキュベータ11(観察装置)またはインキュベータ11a(観察装置)は、細胞数の算出(推定)精度をより向上させることができる。   Further, as described above, the feature amount calculation unit 4212 of the control unit 42 (or the control unit 42a, which is the same in the following description) analyzes the luminance pattern of the read entire observation image, thereby calculating the feature amount. calculate. At this time, the control unit 42 may present the calculated feature amount to the user by displaying a plot screen of the calculated feature amount on a display unit (not shown). In this case, the user determines the normal and abnormal threshold values of the feature amount based on the displayed plot screen, and inputs the determined normal and abnormal threshold values of the feature amount to the input unit 44. The feature amount calculation unit 4212 generates a normal value calibration curve L and an abnormal value calibration curve L ′ based on the threshold value input to the input unit 44. By configuring in this way, the incubator 11 (observation apparatus) or the incubator 11a (observation apparatus) can further improve the calculation (estimation) accuracy of the number of cells.

また、制御部42が、特徴量のプロット画面を不図示の表示部に表示する場合において、図15に示すように構成してもよい。
図15は、本発明の変形例に係る特徴量のプロット画面の一例を示す模式図である。図15(A)〜(C)に示すように、制御部42は、横軸をコロニー面積、縦軸を特徴量にして特徴量のプロット画面を表示部に表示させる。ここで、制御部42は、図15(A)に示すように、コロニー毎に、面積算出部4211が算出したコロニー面積と、特徴量算出部4212が算出した特徴量とをプロットして、プロット画面に表示する。この場合において、制御部42は、特徴量が異常である可能性が高いコロニーのプロットを、異常点候補プロットCAとして検出する(図15(A))。次に、ユーザが、この異常点候補プロットCAを選択する操作を入力部44に対して行うと、制御部42は、この選択操作に基づいて、この異常点候補プロットCAを選択プロットSLとして表示する(図15(B))。この場合、制御部42は、この選択プロットSLに該当するコロニーの画像を不図示の表示部に表示する。ユーザは、この表示されたコロニーの画像を確認して、このコロニーを特徴量異常とするか否かを決定し、決定の結果を入力部44に入力する。制御部42は、入力部44に入力された決定の結果に基づいて、検量線Lを生成する。より具体的には、制御部42は、プロット画面において、特徴量が正常であるコロニーと、特徴量が異常であるコロニーとが区別されるように検量線Lを生成する(図15(C))。このように構成することにより、インキュベータ11(観察装置)またはインキュベータ11a(観察装置)は、検量線Lを自動的に生成することができるとともに、検量線Lの精度を向上させることができる。
Further, when the control unit 42 displays the feature amount plot screen on a display unit (not shown), the control unit 42 may be configured as shown in FIG.
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating an example of a feature amount plot screen according to a modification of the present invention. As shown in FIGS. 15A to 15C, the control unit 42 causes the display unit to display a feature amount plot screen with the horizontal axis as the colony area and the vertical axis as the feature amount. Here, as shown in FIG. 15A, the control unit 42 plots the colony area calculated by the area calculation unit 4211 and the feature amount calculated by the feature amount calculation unit 4212 for each colony. Display on the screen. In this case, the control unit 42 detects a plot of a colony that is highly likely to have an abnormal feature amount as an abnormal point candidate plot CA (FIG. 15A). Next, when the user performs an operation for selecting the abnormal point candidate plot CA on the input unit 44, the control unit 42 displays the abnormal point candidate plot CA as the selected plot SL based on the selection operation. (FIG. 15B). In this case, the control unit 42 displays a colony image corresponding to the selected plot SL on a display unit (not shown). The user confirms the displayed image of the colony, determines whether or not this colony is abnormal in the feature amount, and inputs the determination result to the input unit 44. The control unit 42 generates a calibration curve L based on the determination result input to the input unit 44. More specifically, the control unit 42 generates a calibration curve L so that colonies with normal feature values and colonies with abnormal feature values are distinguished on the plot screen (FIG. 15C). ). With this configuration, the incubator 11 (observation apparatus) or the incubator 11a (observation apparatus) can automatically generate the calibration curve L and improve the accuracy of the calibration curve L.

なお、制御装置41は、同じ培養容器19の複数ポイント(例えば5点観察または培養容器19の全体)を同じ観察時間帯で撮像した複数の顕微鏡画像を、タイムラプス観察の1回分の画像として扱うようにしてもよい。   Note that the control device 41 treats a plurality of microscope images obtained by imaging a plurality of points (for example, five-point observation or the entire culture container 19) of the same culture container 19 in the same observation time period as an image for one time-lapse observation. It may be.

なお、面積算出部4211は、全体観察画像に基づいてコロニーの画像を検出する例について説明したが、これに限られない。面積算出部4211は、位相差顕微鏡画像を画像処理することにより、コロニーの画像を検出してもよい。   In addition, although the area calculation part 4211 demonstrated the example which detects the image of a colony based on a whole observation image, it is not restricted to this. The area calculation unit 4211 may detect a colony image by performing image processing on the phase-contrast microscope image.

また、本発明の第1の実施形態におけるインキュベータ11(観察装置)または本発明の第2の実施形態におけるインキュベータ11a(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。   Further, a program for executing each process of the incubator 11 (observation apparatus) in the first embodiment of the present invention or the incubator 11a (observation apparatus) in the second embodiment of the present invention is recorded on a computer-readable recording medium. The various processes described above may be performed by recording, reading the program recorded on the recording medium into a computer system, and executing the program.

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。   Here, the “computer system” may include an OS and hardware such as peripheral devices. Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used. The “computer-readable recording medium” means a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a writable nonvolatile memory such as a flash memory, a portable medium such as a CD-ROM, a hard disk built in a computer system, etc. This is a storage device.

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。   Further, the “computer-readable recording medium” means a volatile memory (for example, DRAM (Dynamic DRAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted through a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. Random Access Memory)), etc., which hold programs for a certain period of time. The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, what is called a difference file (difference program) may be sufficient.

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。   As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.

11…観察装置、41…制御装置、4211…面積算出部、4212…特徴量算出部、4222…細胞数算出部、43…記憶部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Observation apparatus, 41 ... Control apparatus, 4211 ... Area calculation part, 4212 ... Feature-value calculation part, 4222 ... Cell number calculation part, 43 ... Memory | storage part

Claims (14)

撮像された細胞の画像に基づいて、前記細胞のコロニーの面積を算出する面積算出部と、
細胞のコロニーの面積と当該コロニーに含まれる細胞数との関係を示す検量線情報と前記面積算出部が算出した前記コロニーの面積に基づいて前記細胞数とを算出する細胞数算出部と
を備える観察装置。
Based on the captured image of the cell, an area calculation unit that calculates the area of the colony of the cell,
Calibration curve information indicating the relationship between the area of a colony of cells and the number of cells contained in the colony, and a cell number calculation unit that calculates the cell number based on the area of the colony calculated by the area calculation unit. Observation device.
前記撮像された細胞の画像に基づいて、前記コロニーの画像の特徴量を算出する特徴量算出部
を備えることを特徴とする請求項1に記載の観察装置。
The observation apparatus according to claim 1, further comprising: a feature amount calculation unit that calculates a feature amount of the colony image based on the captured cell image.
前記特徴量とは、前記画像の均一性、エントロピー、エネルギー、慣性、または相関性のうち少なくとも1つを示す情報である
ことを特徴とする請求項2に記載の観察装置。
The observation apparatus according to claim 2, wherein the feature amount is information indicating at least one of uniformity, entropy, energy, inertia, or correlation of the image.
前記細胞数算出部は、
前記特徴量算出部が算出した前記特徴量が所定範囲内であるか否かに基づいて、前記細胞数を算出する
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の観察装置。
The cell number calculation unit
The observation apparatus according to claim 2 or 3, wherein the number of cells is calculated based on whether or not the feature amount calculated by the feature amount calculation unit is within a predetermined range.
前記画像に基づいて、当該画像に含まれる複数の前記コロニーを識別するコロニー識別部
を備え、
前記面積算出部は、
前記コロニー識別部が識別した前記コロニー毎に前記コロニーの面積をそれぞれ算出し、
前記特徴量算出部は、
前記コロニー識別部が識別した前記コロニー毎に前記特徴量をそれぞれ算出し、
前記細胞数算出部は、
前記コロニー識別部が識別した前記コロニー毎に前記細胞数をそれぞれ算出する
ことを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の観察装置。
Based on the image, a colony identifying unit for identifying a plurality of the colonies included in the image,
The area calculation unit
Calculate the area of the colony for each colony identified by the colony identification unit,
The feature amount calculation unit includes:
The feature amount is calculated for each colony identified by the colony identifying unit,
The cell number calculation unit
The observation apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the number of cells is calculated for each colony identified by the colony identification unit.
前記細胞数算出部は、
前記コロニー識別部が識別した前記コロニー毎に、前記特徴量算出部が算出した前記特徴量が所定範囲内であるか否かに基づいて、当該コロニーに含まれる前記細胞数をそれぞれ算出する
ことを特徴とする請求項5に記載の観察装置。
The cell number calculation unit
For each of the colonies identified by the colony identifying unit, calculating the number of cells included in the colony based on whether or not the feature amount calculated by the feature amount calculating unit is within a predetermined range. The observation apparatus according to claim 5, characterized in that:
前記検量線情報と、当該検量線情報に関連付けられて入力される情報とを記憶部にそれぞれ書き込む情報書込部
を備える請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の観察装置。
The observation apparatus according to claim 1, further comprising: an information writing unit that writes the calibration curve information and information input in association with the calibration curve information in a storage unit.
前記撮像された細胞の前記コロニーに含まれる細胞数を測定したデータと前記検量線情報とから、前記撮像された細胞の状態を判定する細胞状態判定部
を備えることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の観察装置。
The cell state determination part which determines the state of the imaged cell from data obtained by measuring the number of cells included in the colony of the imaged cell and the calibration curve information is provided. The observation apparatus according to claim 7.
前記検量線情報は、前記細胞の細胞株毎に登録され、前記登録される情報は前記細胞の細胞株を識別する細胞株情報を有する
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の観察装置。
The calibration curve information is registered for each cell line of the cell, and the registered information includes cell line information for identifying the cell line of the cell. The observation apparatus according to one item.
培養中の細胞の画像を撮像する撮像部と、
請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の観察装置と
を備える観察システム。
An imaging unit for capturing images of cells in culture;
An observation system comprising: the observation device according to any one of claims 1 to 9.
細胞が撮像された画像に基づいて、前記細胞のコロニーの面積を算出する面積算出手順と、
前記コロニーの面積と当該コロニーに含まれる細胞数との関係を示す検量線情報を読み出す読出し手順と、
前記読出し手順において読みだされた前記前記検量線情報と、前記面積算出手順において算出された前記コロニーの面積とに基づいて前記細胞数を算出する細胞数算出手順と
を有する観察方法。
An area calculation procedure for calculating the area of the colony of the cells based on the image of the cells,
A readout procedure for reading out calibration curve information indicating the relationship between the area of the colony and the number of cells contained in the colony,
An observation method comprising: a cell number calculating procedure for calculating the cell number based on the calibration curve information read in the reading procedure and the area of the colony calculated in the area calculating procedure.
コンピュータに、
細胞が撮像された画像に基づいて、前記細胞のコロニーの面積を算出する面積算出手順と、
前記コロニーの面積と当該コロニーに含まれる細胞数との関係を示す検量線情報を読み出す読出し手順と、
前記読出し手順において読みだされた前記前記検量線情報と、前記面積算出手順において算出された前記コロニーの面積とに基づいて前記細胞数を算出する細胞数算出手順と
を実行させるためのプログラム。
On the computer,
An area calculation procedure for calculating the area of the colony of the cells based on the image of the cells,
A readout procedure for reading out calibration curve information indicating the relationship between the area of the colony and the number of cells contained in the colony,
A program for executing the cell number calculation procedure for calculating the cell number based on the calibration curve information read in the read procedure and the area of the colony calculated in the area calculation procedure.
前記検量線情報を参照し、前記撮像された細胞の状態を判定する判定手順
を有することを特徴とする請求項12に記載のプログラム。
The program according to claim 12, further comprising: a determination procedure that refers to the calibration curve information and determines the state of the imaged cell.
細胞を培養する細胞の培養手順と、
前記培養手順において培養される細胞を撮像し、細胞が撮像された画像に基づいて前記細胞のコロニーの面積を算出する面積算出手順と、
前記コロニーの面積と当該コロニーに含まれる細胞数との関係を示す検量線情報を読み出す読出し手順と、
前記読出し手順において読みだされた前記前記検量線情報と、前記面積算出手順において算出された前記コロニーの面積とに基づいて前記細胞数を算出する細胞数算出手順と
前記検量線情報を参照し、前記撮像された細胞の状態を判定する判定手順と、を有することを特徴とする細胞の製造方法。
A cell culture procedure for culturing cells;
Imaging the cells cultured in the culture procedure, an area calculation procedure for calculating the area of the colonies of the cells based on the image of the cells,
A readout procedure for reading out calibration curve information indicating the relationship between the area of the colony and the number of cells contained in the colony,
Refer to the calibration curve information read out in the readout procedure, the cell number calculation procedure for calculating the number of cells based on the area of the colony calculated in the area calculation procedure, and the calibration curve information, And a determination procedure for determining a state of the imaged cell.
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