JP7147982B2 - 細胞立体形状評価方法及び細胞観察装置 - Google Patents
細胞立体形状評価方法及び細胞観察装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7147982B2 JP7147982B2 JP2021527328A JP2021527328A JP7147982B2 JP 7147982 B2 JP7147982 B2 JP 7147982B2 JP 2021527328 A JP2021527328 A JP 2021527328A JP 2021527328 A JP2021527328 A JP 2021527328A JP 7147982 B2 JP7147982 B2 JP 7147982B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cell
- image
- differential
- value
- slope
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
- C12M1/34—Measuring or testing with condition measuring or sensing means, e.g. colony counters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
評価対象である1又は複数の目的細胞にレーザ光を照射し、該目的細胞を通過した光と該目的細胞の周囲を通過した光との干渉光を検出してホログラムデータを取得する測定ステップと、
前記ホログラムデータに基づく画像再構成処理を行い、前記目的細胞についての位相像を作成する位相像作成ステップと、
前記位相像から画素毎の空間的な微分値を求め、微分画像を作成する微分画像作成ステップと、
前記微分画像における各画素の微分値に対する演算処理結果に基づいて、前記目的細胞の形状を評価する評価ステップと、
を有し、前記評価ステップは、
前記微分画像における目的細胞に対応する範囲に含まれる各画素の信号値の出現頻度分布を示すヒストグラムを生成するヒストグラム作成ステップと、
前記ヒストグラムに現れるピークの高信号値側のスロープの勾配の程度を数値化した指標値を算出する指標値算出ステップと、
を含むものである。
光源部と、
前記光源部からの出射光を1又は複数の目的細胞を含む容器に照射したときの該目的細胞中を通過した光と該目的細胞の周囲を通過した光との干渉光を検出してホログラムデータを取得する検出部と、
前記ホログラムデータに基づく画像再構成処理を行い、前記目的細胞についての位相像を作成する位相像作成部と、
前記位相像から画素毎の空間的な微分値を求め微分画像を作成する微分画像作成部と、
前記微分画像において前記目的細胞に対応する範囲に含まれる各画素の微分値に基づいて、該目的細胞の立体的な形状を評価するための指標値を算出する指標値算出部と、
を備え、前記指標値算出部は、前記微分画像における目的細胞に対応する範囲に含まれる各画素の信号値の出現頻度分布を示すヒストグラムを生成するヒストグラム作成部を含み、前記ヒストグラムに現れるピークの高信号値側のスロープの勾配の程度を数値化した指標値を算出するものである。
図1は本実施形態による細胞観察装置の概略構成図である。
本実施形態において、顕微観察部1はインライン型ホログラフィック顕微鏡であり、レーザダイオードなどを含む光源部10とイメージセンサ11とを備え、光源部10とイメージセンサ11との間に、細胞13を含む培養プレート12が配置される。
本実施形態の細胞観察装置では、様々な細胞についての観察を行うことができるが、ここでは一例として、観察対象が多能性幹細胞の一つである間葉系幹細胞であるものとする。間葉系幹細胞を培養する際に必要な細胞観察を目的として、細胞の観察画像を取得し該観察画像から培養中の細胞の状態を評価する際の処理について説明する。
背景除去の手法としては様々な方法を採ることができるが、一例としては、テクスチャ解析を用いることができる。テクスチャ解析には大別して構造的テクスチャ解析と統計的テクスチャ解析とがあるが、画像内の局所的な部位の模様やパターンの特徴を抽出するには後者が適当である。統計的テクスチャ解析には、濃度ヒストグラムを用いる濃度ヒストグラム法、差分統計量を用いる濃度レベル差分法、同時生起行列を用いる空間濃度レベル依存法、濃度共起行列を用いる方法など、様々な方法があり、適宜の方法を選択すればよい。なお、背景領域として除去された部分は画素値を0等の固定値にすればよい。
上述した微分値ヒストグラムにおけるピークの半値幅は評価指標値の一例であり、次に述べるような別の指標値を用いることもできる。
ここでは、細胞の周縁部の厚さ方向の傾斜の差異が顕著に現れる高微分値範囲において、任意のk個(但し、kは2以上の整数)の微分値を選択し、そのk個の微分値に対応する出現数の比を指標値として算出する。一般的には図8に示すようにkは2でよく、二つの微分値D1、D2について、Aで示したピークに対し出現数比Xa[%]、Bで示したピークに対して出現数比Xb[%]が求まる。
ここでは、細胞の周縁部の厚さ方向の傾斜の差異が顕著に現れる高微分値範囲のスロープに対応する出現数範囲において、任意のL個(但し、Lは2以上の整数)の出現数を選択し、そのL個の出現数に対応する微分値の差分(微分値の幅)を指標値として算出する。一般的には図9に示すようにLは2でよく、二つの出現数P1、P2について、Aで示したピークに対し微分値差La、Bで示したピークに対して微分値差Lbが求まる。
なお、出現数の絶対値は細胞密度に依存するため、細胞密度の相違の影響を無くすには、例えば出現数を規格化するような処理を行うとよい。
上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
評価対象である1又は複数の目的細胞にレーザ光を照射し、該目的細胞を通過した光と該目的細胞の周囲を通過した光との干渉光を検出してホログラムデータを取得する測定ステップと、
前記ホログラムデータに基づく画像再構成処理を行い、前記目的細胞についての位相像を作成する位相像作成ステップと、
前記位相像から画素毎の空間的な微分値を求め、微分画像を作成する微分画像作成ステップと、
前記微分画像における各画素の微分値に対する演算処理結果に基づいて、前記目的細胞の形状を評価する評価ステップと、
を有するものである。
光源部と、
前記光源部からの出射光を1又は複数の目的細胞を含む容器に照射したときの該目的細胞中を通過した光と該目的細胞の周囲を通過した光との干渉光を検出してホログラムデータを取得する検出部と、
前記ホログラムデータに基づく画像再構成処理を行い、前記目的細胞についての位相像を作成する位相像作成部と、
前記位相像から画素毎の空間的な微分値を求め微分画像を作成する微分画像作成部と、
前記微分画像において前記目的細胞に対応する範囲に含まれる各画素の微分値に基づいて、該目的細胞の立体的な形状を評価するための指標値を算出する指標値算出部と、
を備えるものである。
なお、細胞の数やコンフルエンシは少なくとも微分画像を利用しない、他の計測方法で得られるものを利用するとよい。
10…光源部
11…イメージセンサ
12…培養プレート
12a…ウェル
13…細胞
14…参照光
15…物体光
2…制御・処理部
20…撮影制御部
21…ホログラムデータ記憶部
22…位相情報算出部
23…画像再構成部
24…再構成画像データ記憶部
25…微分画像作成部
26…微分値ヒストグラム作成部
27…細胞立体形状評価指標算出部
28…表示処理部
3…入力部
4…表示部
Claims (16)
- 細胞の立体的な形状を評価する方法であって、
評価対象である1又は複数の目的細胞にレーザ光を照射し、該目的細胞を通過した光と該目的細胞の周囲を通過した光との干渉光を検出してホログラムデータを取得する測定ステップと、
前記ホログラムデータに基づく画像再構成処理を行い、前記目的細胞についての位相像を作成する位相像作成ステップと、
前記位相像から画素毎の空間的な微分値を求め、微分画像を作成する微分画像作成ステップと、
前記微分画像における各画素の微分値に対する演算処理結果に基づいて、前記目的細胞の形状を評価する評価ステップと、
を有し、前記評価ステップは、
前記微分画像における目的細胞に対応する範囲に含まれる各画素の信号値の出現頻度分布を示すヒストグラムを生成するヒストグラム作成ステップと、
前記ヒストグラムに現れるピークの高信号値側のスロープの勾配の程度を数値化した指標値を算出する指標値算出ステップと、
を含む細胞立体形状評価方法。 - 前記指標値は、前記ピークの高信号値側のスロープ上における、複数の所定の信号値にそれぞれ対応する出現数の比である、請求項1に記載の細胞立体形状評価方法。
- 前記指標値は、前記ピークの高信号値側のスロープ上における、複数の所定の出現数にそれぞれ対応する信号値の差である、請求項1に記載の細胞立体形状評価方法。
- 前記指標値は、前記ピークの高信号値側のスロープを指数関数で近似したときの、該指数関数の指数部の値である、請求項1に記載の細胞立体形状評価方法。
- 前記指標値は、前記ピークの高信号値側のスロープ上における所定の信号値に対応する出現数を、前記位相像において観測される細胞の数又はコンフルエンシで除した値である、請求項1に記載の細胞立体形状評価方法。
- 前記評価ステップは、前記微分画像作成ステップにより作成される微分画像と該微分画像作成前の位相像とを表示部に同時に表示する画像表示ステップ、を含み、
前記微分画像及び位相像に基づくユーザによる評価を可能とした、請求項1に記載の細胞立体形状評価方法。 - 前記評価ステップは、前記ヒストグラムを表示部に表示するヒストグラム表示ステップ、を含み、前記ヒストグラムに基づくユーザによる評価を可能とした、請求項1に記載の細胞立体形状評価方法。
- 前記位相像作成ステップは、位相像に対しガウシアンフィルタを用いたノイズ除去処理を実施するノイズ除去ステップを含む、請求項1に記載の細胞立体形状評価方法。
- 前記位相像作成ステップは、位相像において目的細胞以外の部分の情報を除去する細胞抽出ステップを含む、請求項1に記載の細胞立体形状評価方法。
- ホログラフィック顕微鏡を利用した細胞観察装置であって、
光源部と、
前記光源部からの出射光を1又は複数の目的細胞を含む容器に照射したときの該目的細胞中を通過した光と該目的細胞の周囲を通過した光との干渉光を検出してホログラムデータを取得する検出部と、
前記ホログラムデータに基づく画像再構成処理を行い、前記目的細胞についての位相像を作成する位相像作成部と、
前記位相像から画素毎の空間的な微分値を求め微分画像を作成する微分画像作成部と、
前記微分画像において前記目的細胞に対応する範囲に含まれる各画素の微分値に基づいて、該目的細胞の立体的な形状を評価するための指標値を算出する指標値算出部と、
を備え、前記指標値算出部は、前記微分画像における目的細胞に対応する範囲に含まれる各画素の信号値の出現頻度分布を示すヒストグラムを生成するヒストグラム作成部を含み、前記ヒストグラムに現れるピークの高信号値側のスロープの勾配の程度を数値化した指標値を算出する細胞観察装置。 - 前記指標値は、前記ピークの高信号値側のスロープ上における、複数の所定の信号値にそれぞれ対応する出現数の比である、請求項10に記載の細胞観察装置。
- 前記指標値は、前記ピークの高信号値側のスロープ上における、複数の所定の出現数にそれぞれ対応する信号値の差である、請求項10に記載の細胞観察装置。
- 前記指標値は、前記ピークの高信号値側のスロープを指数関数で近似したときの、該指数関数の指数部の値である、請求項10に記載の細胞観察装置。
- 前記指標値は、前記ピークの高信号値側のスロープ上における所定の信号値に対応する出現数を、前記位相像において観測される細胞の数又はコンフルエンシで除した値である、請求項10に記載の細胞観察装置。
- 前記位相像作成部は、位相像に対しガウシアンフィルタを用いたノイズ除去処理を実施する、請求項10に記載の細胞観察装置。
- 前記位相像作成部は、位相像において目的細胞以外の部分の情報を除去する、請求項10に記載の細胞観察装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019119042 | 2019-06-26 | ||
JP2019119042 | 2019-06-26 | ||
PCT/JP2019/049553 WO2020261607A1 (ja) | 2019-06-26 | 2019-12-18 | 細胞立体形状評価方法及び細胞観察装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2020261607A1 JPWO2020261607A1 (ja) | 2021-10-21 |
JP7147982B2 true JP7147982B2 (ja) | 2022-10-05 |
Family
ID=74060543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021527328A Active JP7147982B2 (ja) | 2019-06-26 | 2019-12-18 | 細胞立体形状評価方法及び細胞観察装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7147982B2 (ja) |
WO (1) | WO2020261607A1 (ja) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010276585A (ja) | 2009-06-01 | 2010-12-09 | Olympus Corp | 活性度測定装置および活性度測定方法 |
JP2013066702A (ja) | 2011-09-06 | 2013-04-18 | Canon Inc | 画像処理装置および画像処理方法 |
JP2014018184A (ja) | 2012-07-23 | 2014-02-03 | Tokyo Electron Ltd | 画像解析による多能性幹細胞の評価方法 |
WO2016208356A1 (ja) | 2015-06-26 | 2016-12-29 | 株式会社ニコン | 判定装置、判定プログラム、判定方法、細胞シート製造装置、および細胞シート製造方法 |
WO2018143406A1 (ja) | 2017-02-06 | 2018-08-09 | コニカミノルタ株式会社 | 画像処理装置及びプログラム |
WO2018158947A1 (ja) | 2017-03-03 | 2018-09-07 | 株式会社島津製作所 | 細胞観察装置 |
WO2018158901A1 (ja) | 2017-03-02 | 2018-09-07 | 株式会社島津製作所 | 細胞解析方法及び細胞解析装置 |
WO2019043953A1 (ja) | 2017-09-04 | 2019-03-07 | 株式会社島津製作所 | 細胞観察装置 |
JP2019058073A (ja) | 2017-09-25 | 2019-04-18 | オリンパス株式会社 | 画像処理装置、細胞認識装置、細胞認識方法および細胞認識プログラム |
-
2019
- 2019-12-18 JP JP2021527328A patent/JP7147982B2/ja active Active
- 2019-12-18 WO PCT/JP2019/049553 patent/WO2020261607A1/ja active Application Filing
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010276585A (ja) | 2009-06-01 | 2010-12-09 | Olympus Corp | 活性度測定装置および活性度測定方法 |
JP2013066702A (ja) | 2011-09-06 | 2013-04-18 | Canon Inc | 画像処理装置および画像処理方法 |
JP2014018184A (ja) | 2012-07-23 | 2014-02-03 | Tokyo Electron Ltd | 画像解析による多能性幹細胞の評価方法 |
WO2016208356A1 (ja) | 2015-06-26 | 2016-12-29 | 株式会社ニコン | 判定装置、判定プログラム、判定方法、細胞シート製造装置、および細胞シート製造方法 |
WO2018143406A1 (ja) | 2017-02-06 | 2018-08-09 | コニカミノルタ株式会社 | 画像処理装置及びプログラム |
WO2018158901A1 (ja) | 2017-03-02 | 2018-09-07 | 株式会社島津製作所 | 細胞解析方法及び細胞解析装置 |
WO2018158947A1 (ja) | 2017-03-03 | 2018-09-07 | 株式会社島津製作所 | 細胞観察装置 |
WO2019043953A1 (ja) | 2017-09-04 | 2019-03-07 | 株式会社島津製作所 | 細胞観察装置 |
JP2019058073A (ja) | 2017-09-25 | 2019-04-18 | オリンパス株式会社 | 画像処理装置、細胞認識装置、細胞認識方法および細胞認識プログラム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2020261607A1 (ja) | 2021-10-21 |
WO2020261607A1 (ja) | 2020-12-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102021945B1 (ko) | 볼륨 이미지 레코드로부터의 국부적 품질 측정들의 결정 | |
US20210133963A1 (en) | Cellular image analysis method, cellular image analysis device, and learning model creation method | |
Quinn et al. | Rapid quantification of pixel-wise fiber orientation data in micrographs | |
CN107003229B (zh) | 包括全息确定生物粒子的位置的分析方法及相应的设备 | |
KR20180011762A (ko) | 입자 분석 방법 | |
WO2017168630A1 (ja) | 欠陥検査装置、欠陥検査方法 | |
CN108377658A (zh) | 数字全息术中的自动聚焦***和方法 | |
JP6860064B2 (ja) | 細胞観察装置 | |
CN110392732B (zh) | 细胞分析方法和细胞分析装置 | |
US11378521B2 (en) | Optical condition determination system and optical condition determination method | |
JP7070656B2 (ja) | 細胞画像解析方法、細胞画像解析装置、及び学習モデル作成方法 | |
US8306760B1 (en) | Defect detection on optical fiber specimen using 3D surface data | |
JP2022001040A (ja) | 細胞の評価方法及び細胞解析装置 | |
CN107796718A (zh) | 布氏硬度测量***及方法 | |
JP7006832B2 (ja) | 細胞解析装置 | |
CN109241948A (zh) | 一种数控刀具视觉识别方法及装置 | |
JP6950813B2 (ja) | 細胞観察装置 | |
JP7147982B2 (ja) | 細胞立体形状評価方法及び細胞観察装置 | |
JP2021078356A (ja) | 細胞解析装置 | |
Wang et al. | Non-invasive monitoring of living cell culture by lensless digital holography imaging | |
JP7006833B2 (ja) | 細胞解析装置 | |
WO2022032074A1 (en) | Simple in-line digital holography system for measuring 3d cell shape | |
CN117541483B (zh) | 一种扩散板的结构性能评估方法及*** | |
Wang et al. | Research on Lens Recognition and Localization Algorithm Based on Radon Transform | |
Jourlin | Metrics Based on Logarithmic Laws |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210603 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210603 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220628 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220808 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220823 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220905 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7147982 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |