WO2016039010A1 - 細胞培養評価システムおよび方法 - Google Patents

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WO2016039010A1
WO2016039010A1 PCT/JP2015/070197 JP2015070197W WO2016039010A1 WO 2016039010 A1 WO2016039010 A1 WO 2016039010A1 JP 2015070197 W JP2015070197 W JP 2015070197W WO 2016039010 A1 WO2016039010 A1 WO 2016039010A1
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WO
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cell culture
evaluation
cell
unit
culture
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PCT/JP2015/070197
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English (en)
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Inventor
松本　剛
Original Assignee
富士フイルム株式会社
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    • 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
    • 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
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/12—Well or multiwell plates
    • 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
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/46—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of cellular or enzymatic activity or functionality, e.g. cell viability
    • 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
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/48—Automatic or computerized control

Definitions

  • the present invention relates to a cell culture evaluation system and method for performing culture while changing the arrangement of a plurality of cell culture units and evaluating the quality of the cell culture units.
  • regenerative medicine in which cells such as skin, retina or myocardium are cultured in a sheet form and transplanted to a patient, has attracted attention. It is also considered to culture cells used for regenerative medicine such as blood cells and nerves.
  • a cell sheet such as skin
  • a small amount of cells are collected from a living body, and the collected cells are induced to undifferentiated cells such as iPS cells, and the obtained undifferentiated cells are cultured.
  • the resulting cells are produced by inducing differentiation into skin cells, arranging the differentiation-induced cells in a sheet form and culturing.
  • Patent Document 1 proposes determining the maturity level of a cell based on an image obtained by imaging the cell.
  • Patent Document 2 it has been proposed to observe changes with time of cells by imaging the cells in time series.
  • the number of cells in the cell sheet is more than 10 5 to 10 6, which is a huge amount, so the quality is evaluated by capturing all images of these cells. It is very difficult to do.
  • the culture is performed in order to achieve uniform quality of cells cultured in each culture container. It is conceivable to perform culture while changing the arrangement of the containers. Also in this case, as described above, for example, when there is a culture container containing abnormal cells, the cells in the culture container cultured in the vicinity of the culture container in the past may be abnormal.
  • the present invention provides a cell culture evaluation system and method that performs culture while changing the arrangement of a plurality of cell culture units and evaluates the quality of the cell culture units. It is another object of the present invention to provide a cell culture evaluation system and method capable of appropriately finding abnormal cell culture units.
  • the cell culture evaluation system of the present invention includes a cell culture device for culturing a plurality of cell culture units whose arrangement is changed, and a cell quality evaluation unit that performs image evaluation of the quality of the cell culture unit based on the image of the cell culture unit And a cell quality evaluation device having a cell arrangement position storage unit in which each arrangement position before and after the arrangement change of the plurality of cell culture units is stored, and the cell quality evaluation unit is a part of the plurality of cell culture units
  • the cell arrangement position memory is stored. Cell culture that has been placed within a preset distance from a cell culture unit that does not satisfy the above conditions by the time of the image evaluation based on each placement position stored in the unit Identify positions, and evaluating the particular cell culture units.
  • the cell culture evaluation system of the present invention can include an evaluation result storage unit that stores information on the result of image evaluation for each cell culture unit.
  • the evaluation result stored in the evaluation result storage unit can be displayed on the display device.
  • the cell quality evaluation unit can exclude cell culture units having relatively good evaluation results from the evaluation target when image evaluation is performed again after image evaluation of all cell culture units.
  • an identification information providing unit that assigns identification information to each of the plurality of cell culture units is provided, and the cell arrangement position storage unit stores the identification information assigned to the cell culture units, thereby storing the plurality of cell culture units.
  • the arrangement position can be stored.
  • the cell quality evaluation unit is arranged within the distance range at a time point closer to the present time among the cell culture units that have been arranged in the range of the preset distance in the past.
  • the image evaluation is performed first from the cell culture unit, and the results of the image evaluation of all the cell culture units arranged within the range of the distance at the first past time point satisfy the above condition, the first is performed.
  • the image evaluation of the cell culture units arranged within the distance range at the second time point before the time point can be not performed.
  • the cell quality evaluation unit among cell culture units that have been arranged in the range of distances set in advance in the past, cell culture units that are arranged in the range of the distance at a point closer in time
  • the evaluation standard at the time of evaluation can be made relatively higher than the evaluation standard at the time of evaluating the cell culture unit arranged within the range of the distance at a point farther in time.
  • a culture condition history storage unit for storing a history of culture conditions in the cell culture device can be provided.
  • the culture condition history stored in the culture condition history storage unit can be displayed.
  • the cell culture device can include a plurality of culture units, and the plurality of cell culture units are preferably cultured over a plurality of culture units.
  • the culture conditions of the plurality of culture units are different from each other.
  • the cell culture unit is preferably used for the formation of tissue, blood cells or nerves cultured in a sheet form.
  • the cell culture device can have an arrangement position changing unit that changes the arrangement position of the cell culture unit.
  • the arrangement position stored in the cell arrangement position storage unit can be displayed on the display device.
  • the cell culture evaluation method of the present invention performs culture of a cell culture unit while changing the arrangement of a plurality of cell culture units, stores each arrangement position before and after the arrangement change of the plurality of cell culture units, and a plurality of cells
  • the image evaluation is included in the part of the cell culture units.
  • the cell culture unit that does not satisfy the condition is preliminarily determined by the time of the image evaluation based on each stored arrangement position.
  • a cell culture unit that has been arranged within a set distance range is specified, and the specified cell culture unit is evaluated.
  • the cell culture evaluation system and method of the present invention when a part of the plurality of cell culture units is selected for image evaluation, the result of the image evaluation in the part of the cell culture units. If there is a cell culture unit that does not satisfy the preset condition, the cell culture that does not satisfy the above condition by the time of the image evaluation based on the stored arrangement positions of the cell culture unit. Since a cell culture unit that has been placed within a predetermined distance from the unit is specified and the specified cell culture unit is evaluated, the abnormal cell culture unit even when performing sampling evaluation Can be found properly.
  • the block diagram which shows schematic structure of one Embodiment of the cell culture evaluation system of this invention Diagram showing an example of a culture vessel
  • stored the evaluation result and arrangement position information of the cell culture unit The flowchart for demonstrating the effect
  • the figure which shows an example of the movement of the cell culture unit in the culture process The block diagram which shows schematic structure of the modification of the cell culture evaluation system shown in FIG.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a cell culture evaluation system 1 of the present embodiment.
  • the cell culture evaluation system 1 of this embodiment includes a cell culture device 10, an imaging device 50, a cell quality evaluation device 60, an input device 70, and a display device 80, as shown in FIG.
  • the cell culture device 10 includes first to third culture units 20, 30, and 40, an arrangement position changing unit 11, an identification information adding unit 12, and a control unit 13.
  • the first to third culture units 20, 30, and 40 are used for cell culture.
  • Examples of cells to be cultured include cells that are cultured in a sheet shape such as skin, retina, or heart muscle, or cells that constitute blood cells, nerves, or organs. Further, pluripotent stem cells such as iPS cells and ES cells may be cultured.
  • Each culture unit 20, 30, 40 contains one or a plurality of culture containers in which cells to be cultured are seeded in a medium.
  • the first culture unit 20 includes a stage 21 and a transport unit 22.
  • Stage 21 is where a culture vessel in which cells to be cultured are seeded is installed.
  • FIG. 2 shows an example of the culture vessel 2 used in the present embodiment.
  • the culture container 2 used in this embodiment is a well plate having 24 wells W in 4 rows and 6 columns, as shown in FIG.
  • Each well W accommodates a culture medium and one or a plurality of cell colonies to be cultured, and the cell colonies are cultured in each well W.
  • each well W corresponds to a cell culture unit in the present invention.
  • the stage 21 may include a mechanism for shaking the culture container 2.
  • the transport unit 22 transports the culture container 2 from the first culture unit 20 to the imaging position in the imaging device 50 when the imaging device 50 captures an image of a cell colony in each well in the culture container 2.
  • the specific configuration of the transport unit 22 includes, for example, a rotary stage and a drive mechanism that rotates the rotary stage, and the culture vessel 2 that has been moved from the stage 21 to the rotary stage is rotated by the drive mechanism.
  • a configuration may be adopted in which the stage is rotated to convey to the imaging device 50, or a conveyance belt and its drive mechanism may be provided, and the culture vessel 2 may be conveyed to the imaging device 50 by the conveyance belt.
  • the basic configuration of the second culture unit 30 and the third culture unit 40 is the same as that of the first culture unit 20 as described above. That is, the configurations of the stages 21, 31, and 41 are the same, and the configurations of the transport units 22, 32, and 42 are the same.
  • the arrangement position changing unit 11 changes the arrangement position of each well W in the culture vessel 2 in the first to third culture units 20, 30 and 40.
  • the arrangement position of each well W may be changed in one culture container 2 in any one of the culture units, or between the culture containers 2 in each culture unit 20, 30, 40. May be.
  • the change in the arrangement of the well W includes not only the change in the arrangement of the well W itself but also the change in the arrangement of a cell colony in a predetermined well W to another well W, in short, in units of the well W. It means to change the layout.
  • the user may instruct to input the change of the arrangement position using the input device 70, or the user may automatically change the arrangement position based on a preset arrangement change rule. May be.
  • the change information of the arrangement position of the well W by the arrangement position changing unit 11 is output to the cell quality evaluation device 60 and stored in the cell arrangement position storage unit 64.
  • the well may be selected and moved by the robot arm.
  • the well may be moved by being gripped by a robot arm, or may be moved within each well W.
  • the cell colony may be sucked up together with the medium by a suction mechanism, and the sucked cell colony may be moved to another well W by a robot arm.
  • the identification information giving unit 12 gives identification information to each cell culture unit. Specifically, the identification information providing unit 12 of the present embodiment provides identification information to each well W of the culture vessel 2 in the first to third culture units 20, 30, and 40.
  • the identification information is information for identifying each well W of each culture vessel 2, and specifically, a different ID number is assigned to each well W of each culture vessel 2.
  • the ID number of each well W and the arrangement position information of the well W in the culture vessel 2 are always associated with each other, and when the position of the predetermined well W is changed by the arrangement position changing unit 11, The changed arrangement position information is associated with the ID number of the well W, and the corresponding relationship is output to the cell arrangement position storage unit 64 of the cell quality evaluation device 60 and stored.
  • the control unit 13 controls the entire cell culture apparatus 10 and controls the culture conditions in the first to third culture units 20, 30, and 40. Specifically, the control unit 13 controls the temperature, humidity, light source illuminance, oxygen concentration, carbon dioxide concentration, shaking conditions of the stages 21, 31, 41, etc. in the first to third culture units 20, 30, 40. It controls the culture conditions. In addition, about a structure for adjusting these culture conditions, a well-known structure can be used. Further, the culture conditions of the first to third culture units 20, 30, and 40 may be the same culture conditions or different culture conditions.
  • the culture conditions of the first to third culture units 20, 30, and 40 are controlled to be the same, the maturity level differs depending on the cell colony, and the culture units 20, 30 are not necessarily limited. , 40 does not necessarily mean that the quality of the cell colonies cultured is the same.
  • the culture conditions of the first to third culture units 20, 30, 40 are different from each other in the culture conditions such as the culture start time or culture speed, and the culture state of the cell colonies cultured in each culture unit 20, 30, 40 is different. You may make it move to a cell colony between each culture part, observing.
  • the control unit 13 also controls the operations of the above-described transport units 22, 32, and 42 and the arrangement position changing unit 11.
  • the imaging device 50 captures an image of each well W of the culture vessel 2.
  • the imaging device 50 includes an optical system 51 that images each well W and outputs an image signal, and a control unit 52 that controls the optical system 51.
  • the optical system 51 includes a microscope such as a phase contrast microscope, a differential interference microscope, or a bright field microscope.
  • microscopes include an image sensor such as a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) sensor or a CCD (charge-coupled device) sensor, and an image signal obtained by imaging the inside of each well W is output from the image sensor.
  • CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor
  • CCD charge-coupled device
  • the control unit 52 controls the entire imaging device 50.
  • the control unit 52 controls the change of the imaging position when imaging each well W in the culture vessel 2, the optical magnification of the optical system 51, and the like. .
  • the cell quality evaluation apparatus 60 includes a cell quality evaluation unit 61, a storage unit 62, and a control unit 65.
  • the cell quality evaluation unit 61 performs image evaluation on the quality of the cell colonies in the well W based on the image signal of each well W output from the imaging device 50. Assessing the quality of a cell colony means, for example, evaluating the quality of a cell such as the activity, density, or maturity of a cell in a cell colony.
  • the cell quality evaluation unit 61 identifies a cell colony included in an image obtained by imaging the well W, the circularity of the shape of the cell colony, the number of cells in the cell colony, the cell density, the cell The distribution state such as the density of cells or the outer shape of the cells, the growth rate of the cells in the cell colonies, the operation speed or the size of the cell colonies are measured, and at least one of these values is used to measure the cell colonies in the well W The evaluation value of quality is acquired.
  • a cell colony can be specified by binarizing a captured image using a luminance threshold value, but other known methods may be used.
  • each well W corresponds to a cell culture unit in the present invention. Therefore, the cell quality evaluation part 61 of this embodiment acquires an evaluation value per well W unit.
  • the cell quality evaluation unit 61 uses the average value, maximum value, minimum value, or median value of the evaluation values of the plurality of cell colonies as the evaluation value. You may make it acquire.
  • each well W is used as a cell culture unit as in this embodiment, it is desirable to seed one cell colony in each well W.
  • the cell quality evaluation unit 61 acquires the number or density of cells in a cell colony as an evaluation value, for example, the number of cells is counted by paying attention to nuclei and nucleoli contained in the cells. Also good. In this case, for example, the counting may be limited to cells having one nucleus, cells having a plurality of nuclei, cells having a nucleolus, and the like.
  • the number of cells included in two images obtained by imaging the same well in time series is measured, and the difference in the number of cells included in the two images is calculated. What is necessary is just to divide and acquire by an imaging interval.
  • the same cells are associated with each other using pattern matching or the like.
  • the movement speed of each cell is obtained by dividing the linear movement distance between the attached cells by the imaging interval, and the average, maximum, minimum, or median of the movement speed of each cell is used as the evaluation value. You only have to get it.
  • the circularity of each cell is calculated, and the average value, maximum value, minimum value, or median value of the circularity is obtained as the evaluation value. You can do it.
  • cell shape patterns are stored in advance for each type of cells to be cultured, and the degree of similarity between the individual cells in the image and the shape pattern is calculated, and the average of the similarities is calculated. What is necessary is just to acquire a value, a maximum value, a minimum value, or a median value as an evaluation value. For example, the user may set and input the cell type information to be cultured.
  • the size of the cell colony as an evaluation value for example, the area, perimeter, maximum diameter, etc. of the cell colony can be acquired.
  • the shape of the cell colony is not limited to the circularity
  • the shape pattern of the cell colony is stored in advance for each type of cells to be cultured, and the shape of the cell colony identified from the image and the shape pattern described above are stored.
  • the similarity may be calculated, and the similarity may be acquired as an evaluation value.
  • the user may set and input the cell type information to be cultured.
  • the brightness of the image of the cell colony texture such as uniformity and roughness may be acquired as the evaluation value. For example, as the cell maturity progresses, the cell density increases, and the cells are further stacked, and the brightness of the image gradually increases. Therefore, it can be said that the higher the brightness is, the more mature the progress is.
  • a halo generated in a cell colony may be detected, and an evaluation value may be acquired based on the detected halo.
  • Halo is generated due to diffracted light passing between cells. Halo appears as white streaks in the image. Therefore, halo in the image can be detected by detecting this white stripe.
  • a method for detecting white stripes a known method can be used. For example, a pixel having a luminance value equal to or higher than a preset threshold value may be detected, or a white line may be detected by filter processing or the like. It may be.
  • the number of white streak pixels in a cell colony may be measured, and the number of white streak pixels may be acquired as an evaluation value.
  • the greater the number of white streak pixels the lower the density of the cells, which is considered to be a poor quality cell colony.
  • a value representing a spatial distribution such as the density of white stripe pixels may be acquired as the evaluation value.
  • the cell colony is poorer as white streak pixels are localized.
  • the number and density of white streak pixels for each local region in the cell colony may be histogrammed, and the spatial distribution may be analyzed based on the histogram.
  • the cell quality evaluation unit 61 ranks each well W based on the evaluation value calculated as described above, and gives information on the rank to each well W. Specifically, the cell quality evaluation unit 61 ranks the evaluation values step by step in descending order of evaluation values, for example, by determining the evaluation values as threshold values. In this embodiment, it is assumed that A rank, B rank, and C rank are ranked in descending order of evaluation value. Then, the cell quality evaluation unit 61 outputs rank information given to each well W to the evaluation result storage unit 63 of the storage unit 62. The rank information acquired by the cell quality evaluation unit 61 is stored in association with the ID number of the well W and the arrangement position information of the well W.
  • the quality evaluation in the cell quality evaluation unit 61 is performed periodically or at a timing designated by the user.
  • the first quality evaluation after the start of the culture all the contents in the culture vessel 2 are used.
  • the quality of the cell colonies in each well W is evaluated.
  • the subsequent quality evaluation not all the wells W but only a part of the wells W are extracted and the quality evaluation is performed.
  • quality evaluation time can be shortened by evaluating the quality of only some of the wells W in the culture vessel 2.
  • the quality of cell colonies in all the wells W is evaluated in the initial quality evaluation after the start of culture. W may be extracted to evaluate the quality.
  • the cell quality evaluation unit 61 evaluates the quality of some of the wells W as described above, the well W whose evaluation result does not satisfy the preset condition exists in the some wells W. In this case, by the time of the current evaluation, the well W that has been arranged within a predetermined distance from the well W that does not satisfy the condition is identified, and the quality evaluation of the identified well W is performed. Is added.
  • the cell quality evaluation unit 61 identifies the well W to be subjected to additional evaluation based on the arrangement position information of each well W stored in the cell arrangement position storage unit 64. The identification method will be described in detail later. Describe.
  • the storage unit 62 includes an evaluation result storage unit 63 and a cell arrangement position storage unit 64.
  • FIG. 3 shows a table including both the evaluation result storage unit 63 and the cell arrangement position storage unit 64.
  • the evaluation result storage unit 63 and the cell arrangement position storage unit 64 are provided as one table, but may be provided as separate tables.
  • the evaluation result storage unit 63 stores the rank information of the well W output from the cell quality evaluation unit 61 and the ID number of the well W in association with each other. Further, as described above, the quality evaluation of each well W is performed periodically or a plurality of times at the timing instructed by the user in the period from the start of the culture to the end of the culture. The rank information is stored.
  • the cell arrangement position storage unit 64 stores arrangement position information of each well W output from the arrangement position changing unit 11 of the cell culture device 10. Specifically, as shown in FIG. 3, the cell arrangement position storage unit 64 includes position information (T0_1A, T0_1B, T0_1C, T0_1D%) Of each well W in the culture vessel 2 and wells arranged at the positions. W ID numbers (1, 2, 3, 4,%) Are associated and stored as arrangement position information. Since the change of the arrangement of each well W in the culture vessel 2 is performed periodically or a plurality of times at the timing instructed by the user in the period from the start of culture to the end of culture, the cell arrangement position storage unit 64 has its arrangement change timing The arrangement information of each well W for each is stored. Note that the position information of each well W of the culture container 2 shown in FIG. 3 is the position information of each well W of the culture container 2 at each time point shown in FIG. 5, but FIG. 5 will be described in detail later.
  • the table shown in FIG. 3 shows the arrangement position information of each well W at three points of the current T2, the past T1 before the present, and the initial T0 before the past T1 and after the start of the culture.
  • the timing for changing the arrangement position of the well W of the culture vessel 2 may be the same as the timing for sampling evaluation of some of the wells W described above. It may be different.
  • the control unit 65 controls the entire cell quality evaluation apparatus 60.
  • the control unit 65 includes a display control unit 66.
  • the display control unit 66 displays an image captured by the imaging device 50 on the display device 80, displays the quality evaluation result in the cell quality evaluation unit 61, the arrangement position information of each well W, and the like on the display device 80. To do.
  • the display device 80 is configured by a display device such as a liquid crystal display.
  • the input device 70 includes a mouse, a keyboard, and the like, and accepts setting input by the user.
  • the input device 70 in the present embodiment receives an input for changing the arrangement position of each well W, or changes the culture conditions of the first to third culture units 20, 30, and 40. Or accept input of changes.
  • the cell culture evaluation system 1 of the present embodiment has the characteristic in the additional evaluation in the case of the sampling evaluation mentioned above, it demonstrates centering on the point.
  • the cell culture evaluation system 1 of the present embodiment has the first to third culture units 20, 30, and 40 as described above, and the culture vessel 2 is installed in each culture unit. Then, the case where the quality of the cell colony cultured in the culture container 2 installed in any one culture part is evaluated is demonstrated.
  • a cell colony is seeded in each well W of the culture vessel 2 and culture is started. Then, in this initial stage (stage where the movement of the well W is not performed), an ID number is assigned to each well W (S10).
  • the ID number assigned to each well W is output to the cell arrangement position storage unit 64, and the position information (T0_1A, T0_1B, T0_1C, T0_1D,..., T0_4F) of the well W of the culture vessel 2 (see FIG. 5). Corresponding information is stored as initial arrangement position information.
  • the first quality evaluation after the start of culture is performed.
  • the quality of all 24 wells W in the culture vessel 2 is evaluated. Specifically, first, the culture container 2 is transported to the imaging device 50 by the transport unit, and the imaging device 50 captures images of all the wells W in the culture container 2 (S12).
  • the image signals of all the wells W are output from the imaging device 50 and input to the cell quality evaluation unit 61. Based on the input image signal of each well W, the cell quality evaluation unit 61 evaluates each well W as described above and assigns rank information to all the wells W.
  • the ID number and its rank information are associated with each other and stored in the evaluation result storage unit 63 (S14, S16).
  • the arrangement position of the predetermined well W in the culture vessel 2 is changed by the arrangement position changing unit 11 automatically or according to an instruction from the user (S18).
  • the arrangement position of the well W is changed by the arrangement position changing unit 11
  • the ID number of the well W whose arrangement has been changed and the position information after the arrangement change are acquired by the arrangement position changing unit 11, and the cell arrangement position memory is stored.
  • the data is output to and stored in the unit 64 (S20).
  • the movement of the well W is performed a plurality of times before the end of the culture.
  • the arrangement position changing unit 11 acquires the ID number of the well W whose arrangement has been changed and the position information after the arrangement change, and the cell arrangement position storage unit.
  • the data is output to 64 and stored (S20).
  • the well W with ID number 2 has moved from the position T0_1B in the culture container 2 to the position T1_1C at the past time point T1, and the well W with ID number 3 has moved from the position T0_1C in the culture container 2.
  • positioning position information at the time of moving to the position of T1_1B is shown.
  • the above-described sampling quality evaluation is performed automatically or according to a user instruction (S22, YES).
  • the rank information of each well W stored in the evaluation result storage unit 63 is referred to by the control unit 65 of the cell quality evaluation apparatus 60, and the rank B or less of ranks A to C of rank A to C The ID number of the well W is acquired.
  • the control unit 65 refers to the cell arrangement position storage unit 64, acquires the position information of the ID number of the well W below the B rank, and outputs this position information to the control unit 52 of the imaging device 50. For example, in the example of FIG.
  • the position information T0_1B of the well W with ID number 2 and the well with ID number 3 is acquired by the control unit 65 and output to the control unit 52 of the imaging device 50.
  • the control unit 52 captures only the image of the well W below the B rank based on the input position information of the well W below the B rank (S26). At this time, an image of the well W of rank A is not taken. If there is no well W of rank B or lower, some of the wells W of rank A are selected, and an image of the selected well W is captured. At this time, it is desirable that the dispersibility of the selected well W of rank A is equal to or higher than a predetermined threshold value.
  • image signals of some wells W are respectively output from the imaging device 50 and input to the cell quality evaluation unit 61.
  • the cell quality evaluation unit 61 evaluates the quality of each well W based on the input image signal of each well W, assigns rank information, associates the rank information with the ID number, and stores the evaluation result. 63 (S28).
  • the cell quality evaluation unit 61 determines whether or not a C-rank well W exists and the evaluation value of the well W satisfies a preset condition (S30). . Specifically, the cell quality evaluation unit 61 determines whether or not the evaluation value of the well W of rank C is equal to or less than a preset threshold value. If the evaluation value is equal to or less than the threshold value, the well W It is determined that the inner cell colony is abnormal (S30, YES). When there is an abnormal well W, the cell quality evaluation unit 61 has been arranged within a predetermined distance from the abnormal well W by the time of the current sampling evaluation. The well W is specified, and the quality evaluation of the specified well W is added (S32).
  • the cell quality evaluation unit 61 First, referring to the cell arrangement position storage unit 64, the ID number of the well W at the position of T2_2D is specified. Then, as shown in FIG.
  • the cell quality evaluation unit 61 When the well W at the position T2_2D is present at the position T1_3C at the time T1 in the past and at the position T0_3C at the time T0, the cell quality evaluation unit 61 The position information of the above T1_3C and T0_3C is obtained by searching the past arrangement position information having the same ID number as the ID number of the well W at the position of T2_2D.
  • the cell quality evaluation unit 61 further acquires position information of T1_2B, T1_2C, T1_2D, T1_3B, T1_3D, T1_4B, T1_4C, and T1_4D adjacent to T1_3C at the time point T in the past, and the wells associated with the position information
  • the current position information of the well W adjacent to the abnormal well W at the time of the past T1 is acquired by specifying the current ID number and searching for the current position information associated with the ID number. That is, in the example shown in FIG.
  • the movement destinations of T2_2B and T1_3B are the movement destinations of T2_2B and T1_2D, which are the movement destinations of T2_1B and T1_2C.
  • the position information of T2_4F which is the destination of movement of the well W of T2_4C, T1_4C, the destination of movement of the well W of T2_4C, T1_4C, the destination of movement of the well W of T1_4C, is the destination of movement of the well W of T1_4D To be acquired.
  • the cell quality evaluation unit 61 acquires the position information of T0_2B, T0_2C, T0_2D, T0_3B, T0_3D, T0_4B, T0_4C, and T0_4D adjacent to T0_3C at the time of initial T0, and the wells associated with this position information By identifying the ID number and searching the position information of the past T1 and the current T2 associated with the ID number, the current position information of the well W adjacent to the abnormal well W at the time of the initial T0 is obtained. get. That is, in the example shown in FIG.
  • the movement destinations of T2_2A and T0_3B are the movement destinations of T2_2E and T0_2D, which are the movement destinations of T2_2B and T0_2C.
  • the position information of T2_4F which is the destination of movement of the well W of T2_4D, T0_4C, the destination of movement of the well W of T0_4C, T2_4E, the destination of movement of the well W of T0_4C, is the destination of movement of the well W of T2_3D, T0_3D To be acquired.
  • the cell quality evaluation unit 61 adds T2_1B, T2_2E, T2_3B, T2_3E, T2_4A, T2_4D, T2_4F, T2_2B, T2_3A, T2_3D, T2_4B, as wells to be subjected to quality evaluation additionally in this sampling quality evaluation.
  • the well W at the position of T2_4C and T2_4E is specified.
  • the position information of the well W to be subjected to additional evaluation specified by the cell quality evaluation unit 61 is output to the control unit 65, and the control unit 65 outputs the input position information to the control unit 52 of the imaging device 50.
  • the control unit 52 captures an image of the well W to be subjected to additional evaluation based on the position information of the well W (S34).
  • image signals of the additional evaluation well W are output from the imaging device 50 and input to the cell quality evaluation unit 61.
  • the cell quality evaluation unit 61 evaluates the quality of each well W based on the input image signal of each well W, assigns rank information, associates the rank information with the ID number, and stores the evaluation result. 63 (S36, S38).
  • the well W that has been determined to be abnormal according to the current quality evaluation is added and evaluated in the past.
  • the well W that is currently adjacent to the well W is also added. You may make it evaluate. That is, additional evaluation may be performed up to wells W located at T2_1C, T2_1D, T2_1E, T2_2C, and T2_3C shown in FIG.
  • the eight wells W immediately adjacent to the well W determined to be abnormal have been subjected to additional evaluation.
  • the range of the distance of the well W to be subjected to additional evaluation is not limited to this. It may be widened and can be arbitrarily set by the user. Further, four wells W that are directly adjacent to the wells W determined to be abnormal in four vertical and horizontal directions may be subjected to additional evaluation. Further, the range for determining the well to be subjected to the additional evaluation is not limited to the rectangle as shown in FIG. 5, but may be a circle or a rhombus, for example.
  • the additional evaluation is performed for all the wells W that have been adjacent to the well W determined to be abnormal in the past. Since the well W adjacent to the abnormal well W at a time closer to the evaluation time is more likely to be similar in quality to the well W determined to be abnormal this time, it is closer to the current evaluation time.
  • the well W adjacent to the abnormal well W at the time may be evaluated preferentially.
  • the well W adjacent to the abnormal well W at the time of the past T1 that is, T1_2B, T1_2C, T1_2D, T1_3B, T1_3D, T1_4B, T1_4C, T1_4D
  • the well W adjacent to the abnormal well W at the time of the past T1 there is an abnormal well W that is C rank and whose evaluation value is not more than a preset threshold value.
  • the well W adjacent to the abnormal well at the time of the initial T0 that is, the well W located at T0_2B, T0_2C, T0_2D, T0_3B, T0_3D, T0_4B, T0_4C, and T0_4D is additionally evaluated. That's fine.
  • the evaluation standard may be relatively higher than the evaluation standard for evaluating the adjacent well W at a point farther in time, and may be a stricter evaluation standard.
  • the well W adjacent to the abnormal well at the time of the past T1 that is, the well W located in T1_2B, T1_2C, T1_2D, T1_3B, T1_3D, T1_4B, T1_4C, T1_4D.
  • the well W adjacent to the abnormal well at the time of initial T0 that is, T0_2B, T0_2C, T0_2D, T0_3B, T0_3D, T0_4B, T0_4C , T0_4D may have a relatively small threshold for determining whether or not the well W located at T0_4D is abnormal.
  • the method of changing the evaluation standard is not limited to the method of changing the threshold value as described above.
  • evaluation values based on individual cell units are acquired.
  • an evaluation value based on a cell colony unit that is rougher than an individual cell unit may be acquired.
  • the well W adjacent to the abnormal well W at the time closer to the time of the current evaluation is sequentially installed. If the quality of the well W determined to be abnormal is found, the additional evaluation may be stopped at that time.
  • the well W determined to be abnormal may be removed.
  • the display control unit 66 may read the evaluation result stored in the evaluation result storage unit 63 and display the evaluation result on the display device 80. By displaying the evaluation result in this manner, the current quality of the well W can be confirmed, and further, the change over time in the evaluation result of each well W can be confirmed.
  • a history of the current or past culture conditions is acquired, and the history of the culture conditions is acquired.
  • the culture conditions may be controlled based on the above.
  • a culture condition history storage unit 14 for storing history of culture conditions in the first to third culture units of the cell culture apparatus 10 is provided.
  • the control unit 13 may read the culture condition history from the culture condition history storage unit 14 and display the history on the display device 80.
  • the arrangement position information stored in the cell arrangement position storage unit 64 is also displayed on the display device 80, and the user confirms the arrangement position information and the history of the culture conditions, and the past arrangement positions of the abnormal wells W
  • the relationship between the culture conditions may be confirmed and the culture conditions may be changed.
  • the temperature unevenness of the incubator in the culture unit may be adjusted.
  • the control unit 13 may automatically change the culture conditions instead of changing the culture conditions by the user. For example, when the abnormal well placement position is the same from the start of culture to the present, the temperature at that position, the illuminance of the light source, etc. may be adjusted.
  • each well of the culture vessel 2 is a cell culture unit.
  • individual cell colonies in the culture vessel or well may be a cell culture unit. That is, the cells may be cultured while changing the arrangement of a plurality of cell colonies in the culture vessel or well, and arrangement position information before and after the arrangement change may be stored. In this case, an ID number is given to each cell colony. And when some cell colonies of a plurality of cell colonies are sampled and evaluated, if there are cell colonies whose evaluation results do not satisfy the preset conditions, by the time of the sampling evaluation, A cell colony that has been arranged within a predetermined distance from a cell colony that does not satisfy the conditions may be specified, and the evaluation of the specified cell colony may be additionally performed. Individual cells may be used as a cell culture unit.
  • the cell colony may be separated from the medium by a laser or the like, and moved by sucking the cell colony with a suction mechanism or the like. Further, even when the culture medium is a liquid, it may be moved by being sucked by the suction mechanism.
  • the culture vessel 2 may be a cell culture unit.
  • a well plate having 24 wells in 4 rows and 6 columns is used as the culture vessel 2.
  • the number of wells is not limited to this. Not exclusively.
  • a culture vessel for floating culture such as a pack, a flask or a tank may be used.
  • an image of cells flowing through a flow path connected to a culture vessel may be taken.

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Abstract

複数の細胞培養単位の配置を変更しながら培養を行う細胞培養評価システムおよび方法において、抜き取り評価を行う場合においても異常な細胞培養単位を適切に発見する。配置が変更される複数の細胞培養単位を培養する細胞培養装置１０と、細胞培養単位の画像に基づいて品質を画像評価する細胞品質評価部６１および細胞培養単位の配置変更前後における各配置位置が記憶された細胞配置位置記憶部６４を有する細胞品質評価装置６０とを備え、複数の細胞培養単位のうちの一部の細胞培養単位を選択して画像評価した際、画像評価の結果が予め設定された条件を満たしていない細胞培養単位が存在する場合には、記憶された各配置位置に基づいて、上記画像評価の時点までに、上記条件を満たしていない細胞培養単位から予め設定された距離の範囲内に配置されたことのある細胞培養単位を特定して評価する。

Description

細胞培養評価システムおよび方法
　本発明は、複数の細胞培養単位の配置を変更しながら培養を行い、かつその細胞培養単位の品質の評価を行う細胞培養評価システムおよび方法に関するものである。
　近年、皮膚、網膜または心筋などの細胞をシート状に培養し、これを患者に移植することによって治療を行う再生医療が注目されている。また、血球や神経など再生医療に利用する細胞を培養することも考えられている。
　このような皮膚などの細胞シートを生産する際には、まず、生体から少量の細胞を採取し、採取した細胞からｉＰＳ細胞などの未分化細胞へ誘導し、得られた未分化細胞を培養する。そして、得られた細胞を皮膚細胞に分化誘導し、分化誘導された細胞をシート状に配列して培養することによって生産される。
　一方、上述したように細胞の培養を行う際、細胞の品質を評価し、管理することが重要である。そこで、細胞の画像を撮像し、その画像に基づいて細胞の品質を評価することが行われている。たとえば特許文献１においては、細胞を撮像した画像に基づいて細胞の成熟度を判定することが提案されている。また、特許文献２においては、細胞を時系列に撮像することによって細胞の経時変化を観察することが提案されている。
国際公開２０１１/０１６１８９号 特開２００６－３５０７４０号公報
　ここで、上述したような細胞シートを培養する場合、細胞シート中の細胞の数は１０５～１０６個以上あり膨大な量であるため、これらの細胞の画像を全て撮像して品質を評価することは非常に困難である。
　そこで、細胞シート中の一部の細胞のみを抜き取って評価し、異常な細胞がある場合には、その細胞を取り除くことが考えられる。しかしながら、細胞シートを培養する際、細胞シート内の複数の細胞は、必ずしも同じように培養されるとは限らず、たとえば培養環境によって培養状態が異なることがある。そこで、細胞シート内の細胞をウェル単位や細胞コロニー単位で移動させながら培養することが考えられるが、上述したような抜き取り評価によって異常な細胞が存在した場合、この異常な細胞に過去に一度でも接触した細胞も異常な細胞の影響を受けて品質が悪くなっている可能性がある。また、過去に異常な細胞に近い場所で培養された細胞も、同じような培養環境で培養されていたり、また、細胞は相互に成長因子をやり取りしたりするため、異常な細胞と同じような品質を有する可能性があり、取り除く必要がある。
　また、上述したような細胞シート内の細胞の単位ではなく、たとえば複数の培養容器を並べて培養を行うような場合においても、各培養容器において培養される細胞の品質の均一化を図るため、培養容器の配置を変更しながら培養を行うことが考えられる。この場合も、上記と同様に、たとえば異常な細胞を含む培養容器が存在する場合には、過去にその培養容器の近傍で培養された培養容器内の細胞も異常である可能性がある。
　本発明は、上記の問題に鑑み、複数の細胞培養単位の配置を変更しながら培養を行い、かつその細胞培養単位の品質の評価を行う細胞培養評価システムおよび方法において、抜き取り評価を行う場合においても異常な細胞培養単位を適切に発見することができる細胞培養評価システムおよび方法を提供することを目的とする。
　本発明の細胞培養評価システムは、配置が変更される複数の細胞培養単位を培養する細胞培養装置と、細胞培養単位の画像に基づいて、その細胞培養単位の品質を画像評価する細胞品質評価部および複数の細胞培養単位の配置変更前後における各配置位置が記憶された細胞配置位置記憶部を有する細胞品質評価装置とを備え、細胞品質評価部が、複数の細胞培養単位のうちの一部の細胞培養単位を選択して画像評価した際、その一部の細胞培養単位の中に画像評価の結果が予め設定された条件を満たしていない細胞培養単位が存在する場合には、細胞配置位置記憶部に記憶された各配置位置に基づいて、上記画像評価の時点までに、上記条件を満たしていない細胞培養単位から予め設定された距離の範囲内に配置されたことのある細胞培養単位を特定し、その特定した細胞培養単位を評価することを特徴とする。
　また、上記本発明の細胞培養評価システムにおいては、細胞培養単位の画像評価の結果の情報を記憶する評価結果記憶部を備えることができる。
　また、評価結果記憶部に記憶された評価結果を表示装置に表示させることができる。
　また、細胞品質評価部は、全ての細胞培養単位を画像評価した後、再び画像評価を行う際、相対的に評価の結果が良い細胞培養単位を評価対象から除外することができる。
　また、複数の細胞培養単位に対して識別情報をそれぞれ付与する識別情報付与部を設け、細胞配置位置記憶部は、細胞培養単位に付与された識別情報を記憶することによって複数の細胞培養単位の配置位置を記憶することができる。
　また、細胞品質評価部は、過去に予め設定された距離の範囲内に配置されたことのある細胞培養単位のうち、現時点に対して時間的により近い時点において上記距離の範囲内に配置された細胞培養単位から先に画像評価し、過去の第１の時点において上記距離の範囲内に配置された全ての細胞培養単位の画像評価の結果が上記条件を満たしている場合には、その第１の時点よりも以前の第２の時点において上記距離の範囲内に配置された細胞培養単位の画像評価は行わないようにできる。
　また、細胞品質評価部は、過去に予め設定された距離の範囲内に配置されたことのある細胞培養単位のうち、時間的により近い時点において上記距離の範囲内に配置された細胞培養単位を評価する際の評価基準を、時間的により遠い時点において上記距離の範囲内に配置された細胞培養単位を評価する際の評価基準よりも相対的に高くすることができる。
　また、細胞培養装置における培養条件の履歴を記憶する培養条件履歴記憶部を備えることができる。
　また、培養条件履歴記憶部に記憶された培養条件の履歴を表示させることができる。
　また、細胞培養装置は、複数の培養部を備えることができ、上記複数の細胞培養単位は、複数の培養部に亘って培養されることが好ましい。
　また、複数の培養部の培養条件は、それぞれ異なることが好ましい。
　また、細胞培養単位は、シート状に培養される組織、血球または神経の形成に用いられることが好ましい。
　また、細胞培養装置は、細胞培養単位の配置位置を変更する配置位置変更部を有することができる。
　また、細胞配置位置記憶部に記憶された配置位置を表示装置に表示させることができる。
　本発明の細胞培養評価方法は、複数の細胞培養単位の配置を変更しながらその細胞培養単位の培養を行い、かつ複数の細胞培養単位の配置変更前後における各配置位置を記憶し、複数の細胞培養単位のうちの一部の細胞培養単位を選択し、その細胞培養単位の画像に基づいて、その細胞培養単位の品質を画像評価した際、上記一部の細胞培養単位の中に画像評価の結果が予め設定された条件を満たしていない細胞培養単位が存在する場合には、上記記憶した各配置位置に基づいて、上記画像評価の時点までに、上記条件を満たしていない細胞培養単位から予め設定された距離の範囲内に配置されたことのある細胞培養単位を特定し、その特定した細胞培養単位を評価することを特徴とする。
　本発明の細胞培養評価システムおよび方法によれば、複数の細胞培養単位のうちの一部の細胞培養単位を選択して画像評価した際、その一部の細胞培養単位の中に画像評価の結果が予め設定された条件を満たしていない細胞培養単位が存在する場合には、記憶された細胞培養単位の各配置位置に基づいて、上記画像評価の時点までに、上記条件を満たしていない細胞培養単位から予め設定された距離の範囲内に配置されたことのある細胞培養単位を特定し、その特定した細胞培養単位を評価するようにしたので、抜き取り評価を行う場合においても異常な細胞培養単位を適切に発見することができる。
本発明の細胞培養評価システムの一実施形態の概略構成を示すブロック図 培養容器の一例を示す図 細胞培養単位の評価結果および配置位置情報を記憶したテーブルの一例を示す図 本発明の細胞培養評価システムの一実施形態の作用を説明するためのフローチャート 培養過程における細胞培養単位の移動の一例を示す図 図１に示す細胞培養評価システムの変形例の概略構成を示すブロック図
　以下、本発明の細胞培養評価システムの一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の細胞培養評価システム１の概略構成を示すブロック図である。
　本実施形態の細胞培養評価システム１は、図１に示すように、細胞培養装置１０と、撮像装置５０と、細胞品質評価装置６０と、入力装置７０と、表示装置８０とを備えている。
　細胞培養装置１０は、第１～第３の培養部２０，３０，４０と、配置位置変更部１１と、識別情報付与部１２と、制御部１３とを備えている。
　第１～第３の培養部２０，３０，４０は、細胞の培養を行うものである。培養対象の細胞としては、たとえば皮膚、網膜または心筋などのシート状に培養される細胞もしくは血球、神経または臓器などを構成する細胞がある。また、ｉＰＳ細胞およびＥＳ細胞といった多能性幹細胞を培養するようにしてもよい。
　各培養部２０，３０，４０内には、培養対象の細胞を培地に播種した培養容器が１または複数収容されている。なお、本実施形態における第１～第３の培養部２０，３０，４０の基本的な構成は同じであるので、ここでは第１の培養部２０の構成の説明を中心に行う。第１の培養部２０は、ステージ２１と、搬送部２２とを備えている。
　ステージ２１は、培養対象の細胞が播種された培養容器が設置されるものである。図２は、本実施形態において用いられる培養容器２の一例を示している。本実施形態において用いられる培養容器２は、図２に示すように、４行６列の２４個のウェルＷを備えたウェルプレートである。各ウェルＷには、それぞれ培地と１または複数の培養対象の細胞コロニーが収容されており、この各ウェルＷ内において細胞コロニーが培養される。なお、本実施形態においては、この各ウェルＷのそれぞれが、本発明における細胞培養単位に相当する。また、ステージ２１は、培養容器２を振盪させる機構を備えていてもよい。
　搬送部２２は、撮像装置５０によって培養容器２における各ウェル内の細胞コロニーの画像を撮像する際、第１の培養部２０から撮像装置５０における撮像位置まで培養容器２を搬送するものである。搬送部２２の具体的な構成としては、たとえば回転ステージとその回転ステージを回転させる駆動機構とを備えたものとし、上述したステージ２１から回転ステージに移動させた培養容器２を、駆動機構によって回転ステージを回転させることによって撮像装置５０まで搬送する構成としてもよいし、搬送ベルトとその駆動機構とを備えたものとし、搬送ベルトによって培養容器２を撮像装置５０まで搬送する構成としてもよい。また搬送ロボットを備えたものとし、搬送ロボットによって培養容器２を撮像装置５０まで搬送する構成としてもよい。
　第２の培養部３０および第３の培養部４０は、上述したように基本的な構成は第１の培養部２０と同じである。すなわち、ステージ２１，３１，４１の構成は同じであり、搬送部２２，３２，４２の構成は同じである。
　配置位置変更部１１は、第１～第３の培養部２０，３０，４０内の培養容器２における各ウェルＷの配置位置を変更するものである。各ウェルＷの配置位置の変更は、いずれかの培養部内の１つの培養容器２内で行ってもよいし、各培養部２０，３０，４０内の各培養容器２間に亘って行うようにしてもよい。なお、ここでいうウェルＷの配置変更とは、ウェルＷ自体の配置変更だけでなく、所定のウェルＷ内の細胞コロニーを別のウェルＷに配置変更する場合も含み、要するにウェルＷの単位で配置変更を行うことを意味する。
　各ウェルＷの配置位置の変更方法については、ユーザが入力装置７０を用いて配置位置の変更を指示入力してもよいし、予め設定された配置変更ルールに基づいて自動的に変更するようにしてもよい。配置位置変更部１１によるウェルＷの配置位置の変更情報は、細胞品質評価装置６０に出力され、細胞配置位置記憶部６４に記憶される。
　配置位置変更部１１の具体的な構成としては、たとえばロボットアームを備えたものとし、そのロボットアームによってウェルを選択して移動させるようにすればよい。各ウェルの移動方法としては、たとえば培養容器２の各ウェルＷが取り外し可能な構成である場合には、そのウェルをロボットアームによって掴んで移動させるようにしてもよいし、または各ウェルＷ内における細胞コロニーを培地とともに吸引機構によって吸い上げ、その吸い上げた細胞コロニーをロボットアームによって他のウェルＷに移動させるようにしてもよい。
　識別情報付与部１２は、各細胞培養単位に対して識別情報を付与するものである。具体的には、本実施形態の識別情報付与部１２は、第１～第３の培養部２０，３０，４０内の培養容器２の各ウェルＷに対して識別情報を付与するものである。識別情報は、各培養容器２の各ウェルＷを識別するための情報であり、具体的には、各培養容器２の各ウェルＷに対してそれぞれ異なるＩＤ番号が付与される。そして、各ウェルＷのＩＤ番号とそのウェルＷの培養容器２内における配置位置情報とは常に対応付けられており、配置位置変更部１１によって所定のウェルＷの位置が変更された場合には、その変更後の配置位置情報とウェルＷのＩＤ番号とが対応づけられ、その対応関係が細胞品質評価装置６０の細胞配置位置記憶部６４に出力されて記憶される。
　制御部１３は、細胞培養装置１０全体を制御するものであり、第１～第３の培養部２０，３０，４０における培養条件を制御するものである。具体的には、制御部１３は、第１～第３の培養部２０，３０，４０内の温度、湿度、光源の照度、酸素濃度、二酸化炭素濃度およびステージ２１，３１，４１の振盪条件などの培養条件を制御するものである。なお、これらの培養条件を調整するための構成については、公知な構成を用いることができる。また、第１～第３の培養部２０，３０，４０のそれぞれの培養条件は、同じ培養条件としてもよいし、異なる培養条件としてもよい。
　ここで、たとえば第１～第３の培養部２０，３０，４０の培養条件が同じになるように制御したとしても、細胞コロニーによって成熟度が異なっていたりして、必ずしも各培養部２０，３０、４０によって培養される細胞コロニーの品質が同じになるとは限らない。また、たとえば各培養部２０，３０，４０において培養された細胞コロニーを並べてシート化するような場合には、細胞コロニーの品質の均一化を図る必要がある。そこで、第１～第３の培養部２０，３０，４０のそれぞれの培養開始時期または培養速度などの培養条件を異なるものとし、各培養部２０，３０，４０で培養される細胞コロニーの培養状態を観察しながら各培養部間で細胞コロニーに移動させるようにしてもよい。
　また、制御部１３は、上述した搬送部２２，３２，４２や配置位置変更部１１の動作も制御するものである。
　撮像装置５０は、培養容器２の各ウェルＷの画像を撮像するものである。撮影装置５０は、各ウェルＷを撮像して画像信号を出力する光学系５１と、光学系５１を制御する制御部５２とを備えている。
　光学系５１は、位相差顕微鏡、微分干渉顕微鏡または明視野顕微鏡などの顕微鏡を備えたものである。これらの顕微鏡は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサやＣＣＤ（charge-coupled device）センサなどの撮像素子を備えており、この撮像素子から各ウェルＷ内を撮像した画像信号が出力される。
　制御部５２は、撮像装置５０全体を制御するものであるが、たとえば培養容器２内の各ウェルＷを撮像する際の撮像位置の変更や、光学系５１の光学倍率などを制御するものである。
　細胞品質評価装置６０は、細胞品質評価部６１と、記憶部６２と、制御部６５とを備えている。
　細胞品質評価部６１は、撮像装置５０から出力された各ウェルＷの画像信号に基づいて、そのウェルＷ内の細胞コロニーの品質を画像評価するものである。細胞コロニーの品質を評価するとは、たとえば、細胞コロニーにおける細胞の活性度、密集度または成熟度などといった細胞の良し悪しの程度を評価することをいう。
　具体的には、細胞品質評価部６１は、ウェルＷを撮像した画像内に含まれる細胞コロニーを特定し、その細胞コロニーの形状の円形度、細胞コロニー内の細胞の数、細胞の密度、細胞の密集度などの分布状態または細胞の外形、細胞コロニー内の細胞の増殖速度、動作速度または細胞コロニーの大きさなどを計測し、これらの少なくとも１つの値を用いてウェルＷ内の細胞コロニーの品質の評価値を取得するものである。細胞コロニーの特定方法としては、たとえば撮像された画像を輝度の閾値を用いて２値化することによって細胞コロニーを特定することができるが、その他の公知な方法を用いるようにしてもよい。なお、上述したように、本実施形態においては各ウェルＷが本発明における細胞培養単位に相当するものである。したがって、本実施形態の細胞品質評価部６１はウェルＷ単位で評価値を取得するものである。
　細胞品質評価部６１は、たとえば１つのウェルＷ内に複数の細胞コロニーが含まれる場合には、その複数の細胞コロニーの評価値の平均値、最大値、最小値または中央値などを評価値として取得するようにしてもよい。ただし、本実施形態のように各ウェルＷを細胞培養単位とする場合、各ウェルＷ内に１つの細胞コロニーを播種することが望ましい。また、複数の細胞コロニーを播種する場合には、それらの細胞コロニーが結合しないような配置で播種することが、品質の画像評価の精度の点からは好ましい。
　細胞品質評価部６１において、細胞コロニー内の細胞の数または密度を評価値として取得する場合には、たとえば細胞内に含まれる核や核小体に着目して細胞の数をカウントするようにしてもよい。この際、たとえば核を１つ含む細胞や、複数の核を有する細胞や、核小体を有する細胞などに限定してカウントするようにしてもよい。
　また、細胞の増殖速度を評価値として取得する場合には、時系列に同じウェルを撮像した２つの画像に含まれる細胞の個数をそれぞれ計測し、２つの画像に含まれる細胞の個数の差を撮像間隔で除算して取得するようにすればよい。
　また、細胞の動作速度を評価として取得する場合には、たとえば時系列に同じウェルを撮像した２つの画像に含まれる個々の細胞について、パターンマッチングなどを用いて同じ細胞同士を対応付け、その対応付けられた細胞同士の直線移動距離を撮像間隔で除算することによって個々の細胞の動作速度を求め、その個々の細胞の動作速度の平均値、最大値、最小値または中央値などを評価値として取得するようにすればよい。
　また、細胞の形状に基づいて評価値を取得する場合には、個々の細胞の円形度を算出し、その円形度の平均値、最大値、最小値または中央値などを評価値として取得するようにすればよい。また、円形度に限らず、培養対象の細胞の種類毎に細胞の形状パターンを予め記憶しておき、画像内の個々の細胞と上記形状パターンとの類似度を算出し、その類似度の平均値、最大値、最小値または中央値などを評価値として取得するようにすればよい。培養対象の細胞の種類情報については、たとえばユーザが設定入力すればよい。
　また、細胞コロニーの大きさを評価値として取得する場合には、たとえば細胞コロニーの面積、周囲長、最大径などを取得することができる。
　また、細胞コロニーの形状についても、円形度に限らず、培養対象の細胞の種類毎に細胞コロニーの形状パターンを予め記憶しておき、画像から特定された細胞コロニーの形状と上記形状パターンとの類似度を算出し、その類似度を評価値として取得してもよい。培養対象の細胞の種類情報については、たとえばユーザが設定入力すればよい。
　また、たとえば細胞コロニーの画像の輝度や、均一性や粗さなどのテクスチャを評価値として取得するようにしてもよい。たとえば細胞の成熟度が進行すると細胞の密集度が高くなり、さらに細胞が積層されて、画像の輝度が次第に高くなる。したがって、輝度が高いほど成熟度が進行しているといえる。
　また、成熟度が進行して上述したように幹細胞が増殖して積層された状態となった場合、画像の均一性が高くなり、また凹凸の少ない滑らかな画像となる。したがって、画像の均一性が高い、または画像が滑らかであるほど成熟度が進行しているといえる。画像の均一性や滑らかさの特徴量の取得方法については、既に公知な手法を用いることができる。
　また、細胞コロニー内に発生するハロを検出し、その検出したハロに基づいて評価値を取得するようにしてもよい。ハロとは、細胞間を通過した回折光に起因して発生するものである。ハロは、画像内においては白スジとして現れる。したがって、この白スジを検出することによって画像内におけるハロを検出することができる。白スジの検出方法としては、公知の方法を用いることができ、たとえば予め設定された閾値以上の輝度値を有する画素を検出するようにしてもよいし、フィルタ処理などによって白い線を検出するようにしてもよい。
　そして、たとえば細胞コロニー内の白スジの画素の数を計測し、白スジの画素の数を評価値として取得するようにしてもよい。この場合、白スジの画素の数が多いほど細胞の密集度が低く、質の悪い細胞コロニーであると考えられる。また、白スジの画素の数ではなく、白スジの画素の密度などといった空間的分布を表す値を評価値として取得するようにしてもよい。この場合、白スジの画素が局在しているほど質の悪い細胞コロニーであると考えられる。また、細胞コロニー内の局所領域毎の白スジ画素の数や密度について、ヒストグラム化し、そのヒストグラムに基づいて空間的分布を解析するようにしてもよい。
　そして、細胞品質評価部６１は、上述したようにして算出した評価値に基づいて、各ウェルＷをランク付けし、そのランクの情報を各ウェルＷに付与するものである。具体的には、細胞品質評価部６１は、たとえば評価値を閾値判定することによって評価値が大きいものから段階的にランク付けを行う。本実施形態においては、評価値が大きい順にＡランク、Ｂランク、Ｃランクの３段階にランク付けするものとする。そして、細胞品質評価部６１は、各ウェルＷに対して付与されたランク情報を記憶部６２の評価結果記憶部６３に出力するものである。細胞品質評価部６１によって取得されたランク情報は、そのウェルＷのＩＤ番号とそのウェルＷの配置位置情報とに対応づけられて記憶される。
　また、細胞品質評価部６１における品質評価は、定期的またはユーザによって指定されたタイミングなどにおいて行われるが、本実施形態においては、培養開始後の最初の品質評価においては、培養容器２内の全てのウェルＷ内の細胞コロニーの品質を評価するが、その後の品質評価においては、全てのウェルＷではなく、一部のウェルＷのみを抜き取って品質評価する。このように培養容器２内のウェルＷのうち一部のウェルＷのみを品質評価することによって、品質評価の時間を短縮することができる。なお、本実施形態においては、上述したように培養開始後の最初の品質評価において、全てのウェルＷ内の細胞コロニーの品質を評価するようにしたが、最初の品質評価から、一部のウェルＷを抜き取って品質評価するようにしてもよい。
　ただし、細胞品質評価部６１は、このように一部のウェルＷの品質を評価した際、その一部のウェルＷの中に評価結果が予め設定された条件を満たしていないウェルＷが存在する場合には、今回の評価の時点までに、その条件を満たしていないウェルＷから予め設定された距離の範囲内に配置されたことのあるウェルＷを特定し、その特定したウェルＷの品質評価を追加して行うものである。細胞品質評価部６１は、細胞配置位置記憶部６４に記憶されている各ウェルＷの配置位置情報に基づいて、追加評価の対象のウェルＷを特定するが、その特定方法については、後で詳述する。
　記憶部６２は、評価結果記憶部６３と細胞配置位置記憶部６４とを備えている。図３は、評価結果記憶部６３と細胞配置位置記憶部６４との両方を備えたテーブルを示すものである。なお、本実施形態においては、評価結果記憶部６３と細胞配置位置記憶部６４とを１つのテーブルとして備えるようにしたが、別々のテーブルとして備えるようにしてもよい。
　評価結果記憶部６３は、図３に示すように、細胞品質評価部６１から出力されたウェルＷのランク情報とウェルＷのＩＤ番号とを対応づけて記憶するものである。また、上述したように各ウェルＷの品質評価は、培養開始から培養終了までの期間において定期的またはユーザによって指示されたタイミングで複数回行われるので、評価結果記憶部６３は、その評価タイミング毎のランク情報を記憶するものである。
　細胞配置位置記憶部６４は、細胞培養装置１０の配置位置変更部１１から出力された各ウェルＷの配置位置情報を記憶するものである。具体的には、細胞配置位置記憶部６４は、図３に示すように、培養容器２における各ウェルＷの位置情報（Ｔ０_１Ａ，Ｔ０_１Ｂ，Ｔ０_１Ｃ，Ｔ０_１Ｄ・・・）とその位置に配置されたウェルＷのＩＤ番号（１，２，３，４，・・・）とを対応づけて配置位置情報として記憶するものである。培養容器２内の各ウェルＷの配置変更は、培養開始から培養終了までの期間において定期的またはユーザによって指示されたタイミングで複数回行われるので、細胞配置位置記憶部６４は、その配置変更タイミング毎の各ウェルＷの配置情報を記憶するものである。なお、図３に示す培養容器２の各ウェルＷの位置情報は、図５に示す各時点の培養容器２の各ウェルＷの位置情報であるが、図５については後で詳述する。
　また、図３に示すテーブルは、現在Ｔ２と、現在のよりも前の過去Ｔ１と、過去Ｔ１よりも前であって培養開始後の初期Ｔ０との３つの時点における各ウェルＷの配置位置情報とランク情報とを示しているがこれは一例であり、また、培養容器２のウェルＷの配置位置を変更するタイミングと、上述した一部のウェルＷの抜き取り評価のタイミングとは同じでもよいし、違っていてもよい。
　制御部６５は、細胞品質評価装置６０全体を制御するものである。また、制御部６５は、表示制御部６６を備えている。表示制御部６６は、撮像装置５０において撮像された画像を表示装置８０に表示させたり、細胞品質評価部６１における品質評価の結果および各ウェルＷの配置位置情報などを表示装置８０に表示させたりするものである。表示装置８０は、液晶ディスプレイなどの表示デバイスによって構成されるものである。
　入力装置７０は、マウスやキーボードなどを備えたものであり、ユーザによる設定入力を受け付けるものである。本実施形態における入力装置７０は、各ウェルＷの配置位置の変更の入力を受け付けたり、また、第１～第３の培養部２０，３０，４０の培養条件を変更する場合に、その培養条件の変更の入力を受け付けたりするものである。
　次に、本実施形態の細胞培養評価システム１の作用について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、本実施形態の細胞培養評価システム１は、上述した抜き取り評価の際における追加評価に特徴を有するものであるため、その点を中心に説明する。また、本実施形態の細胞培養評価システム１は、上述したように第１～第３の培養部２０，３０，４０を有し、各培養部内にそれぞれ培養容器２が設置されているが、ここでは、いずれか１つの培養部内に設置された培養容器２において培養される細胞コロニーの品質を評価する場合について説明する。
　まず、培養容器２の各ウェルＷにそれぞれ細胞コロニーが播種されて培養が開始される。そして、この初期段階（ウェルＷの移動が行われていない段階）において各ウェルＷにＩＤ番号が付与される（Ｓ１０）。各ウェルＷに付与されたＩＤ番号は、細胞配置位置記憶部６４に出力され、培養容器２のウェルＷの位置情報（Ｔ０_１Ａ，Ｔ０_１Ｂ，Ｔ０_１Ｃ，Ｔ０_１Ｄ・・・，Ｔ０_４Ｆ）（図５参照）に対応づけられて初期配置位置情報として記憶される。
　次に、培養開始後の最初の品質評価が行われる。本実施形態においては、この最初の品質評価では、培養容器２内の２４個のウェルＷの全てを品質評価する。具体的には、まず、培養容器２が搬送部によって撮像装置５０まで搬送され、撮像装置５０は、培養容器２内の全てのウェルＷの画像を撮像する（Ｓ１２）。
　そして、撮像装置５０から全てのウェルＷの画像信号がそれぞれ出力され、細胞品質評価部６１に入力される。細胞品質評価部６１は、入力された各ウェルＷの画像信号に基づいて、上述したように各ウェルＷの評価を行って全てのウェルＷに対してランク情報を付与し、全てのウェルＷのＩＤ番号とそのランク情報とを対応づけて評価結果記憶部６３に記憶させる（Ｓ１４，Ｓ１６）。
　次に、所定の培養期間が経過した段階において、自動的にまたはユーザによる指示により、配置位置変更部１１によって培養容器２内の所定のウェルＷの配置位置が変更される（Ｓ１８）。配置位置変更部１１によってウェルＷの配置位置が変更された場合には、配置位置変更部１１によってその配置変更されたウェルＷのＩＤ番号と配置変更後の位置情報が取得され、細胞配置位置記憶部６４に出力されて記憶される（Ｓ２０）。ウェルＷの移動は培養終了までに複数回行われるが、その度、配置位置変更部１１によってその配置変更されたウェルＷのＩＤ番号と配置変更後の位置情報が取得され、細胞配置位置記憶部６４に出力されて記憶される（Ｓ２０）。たとえば図３では、過去の時点Ｔ１において、ＩＤ番号２のウェルＷが培養容器２内のＴ０_１Ｂの位置からＴ１_１Ｃの位置に移動し、ＩＤ番号３のウェルＷが培養容器２内のＴ０_１Ｃの位置からＴ１_１Ｂの位置に移動した場合の配置位置情報の例を示している。
　そして、培養開始後の所定のタイミングにおいて、自動的にまたはユーザによる指示により、上述した抜き取り品質評価が行われる（Ｓ２２，ＹＥＳ）。この抜き取り品質評価の際には、細胞品質評価装置６０の制御部６５によって評価結果記憶部６３に記憶された各ウェルＷのランク情報が参照され、Ａランク～ＣランクのうちのＢランク以下のウェルＷのＩＤ番号が取得される。さらに、制御部６５は、細胞配置位置記憶部６４を参照し、Ｂランク以下のウェルＷのＩＤ番号の位置情報を取得し、この位置情報を撮像装置５０の制御部５２に出力する。たとえば、図３の例では、初期Ｔ０の時点おいてＩＤ番号２とＩＤ番号３のウェルＷの品質評価の結果がＢランクなので、ＩＤ番号２のウェルＷの位置情報Ｔ０_１ＢとＩＤ番号３のウェルＷの位置情報Ｔ０_１Ｃとが制御部６５によって取得され、撮像装置５０の制御部５２に出力される。
　制御部５２は、入力されたＢランク以下のウェルＷの位置情報に基づいて、Ｂランク以下のウェルＷの画像のみを撮像する（Ｓ２６）。この際、ＡランクのウェルＷの画像は撮像しない。なお、Ｂランク以下のウェルＷが存在しない場合には、ＡランクのウェルＷのうちの一部のウェルＷが選択され、その選択されたウェルＷの画像が撮像される。この際、選択されたＡランクのウェルＷの分散性が所定の閾値以上であることが望ましい。
　そして、撮像装置５０から一部のウェルＷの画像信号がそれぞれ出力され、細胞品質評価部６１に入力される。細胞品質評価部６１は、入力された各ウェルＷの画像信号に基づいて、各ウェルＷの品質評価を行ってランク情報を付与し、そのランク情報とＩＤ番号とを対応づけて評価結果記憶部６３に記憶させる（Ｓ２８）。
　そして、細胞品質評価部６１は、上述した抜き取り評価の結果、ＣランクのウェルＷが存在し、かつそのウェルＷの評価値が予め設定された条件を満たしているか否かを判定する（Ｓ３０）。具体的には、細胞品質評価部６１は、ＣランクのウェルＷの評価値が予め設定された閾値以下であるか否かを判定し、評価値が閾値以下である場合には、そのウェルＷ内の細胞コロニーは異常なものであると判定する（Ｓ３０，ＹＥＳ）。そして、細胞品質評価部６１は、異常なウェルＷが存在する場合には、今回の抜き取り評価の時点までに、その異常なウェルＷから予め設定された距離の範囲内に配置されたことのあるウェルＷを特定し、その特定したウェルＷの品質評価を追加して行う（Ｓ３２）。
　具体的には、たとえば図５に示すように、今回（Ｔ２（現在））の抜き取り評価において、Ｔ２_２Ｄの位置のウェルＷが異常なウェルＷであった場合には、細胞品質評価部６１は、まず細胞配置位置記憶部６４を参照して、Ｔ２_２Ｄの位置のウェルＷのＩＤ番号を特定する。そして、図５に示すように、Ｔ２_２Ｄの位置のウェルＷが、過去Ｔ１の時点においてＴ１_３Ｃの位置に存在し、初期Ｔ０の時点においてＴ０_３Ｃの位置に存在した場合には、細胞品質評価部６１は、Ｔ２_２Ｄの位置のウェルＷのＩＤ番号と同じＩＤ番号を有する過去の配置位置情報を検索することによって、上記のＴ１_３ＣとＴ０_３Ｃの位置情報を取得する。
　そして、細胞品質評価部６１は、さらに過去Ｔの時点においてＴ１_３Ｃに隣接するＴ１_２Ｂ，Ｔ１_２Ｃ，Ｔ１_２Ｄ，Ｔ１_３Ｂ，Ｔ１_３Ｄ，Ｔ１_４Ｂ，Ｔ１_４Ｃ，Ｔ１_４Ｄの位置情報を取得し、この位置情報に対応付けられたウェルのＩＤ番号を特定し、そのＩＤ番号に対応付けられた現在の位置情報を検索することによって、過去Ｔ１の時点において異常なウェルＷに隣接していたウェルＷの現在の位置情報を取得する。すなわち、図５に示す例では、Ｔ１_２ＢのウェルＷの移動先であるＴ２_１Ｂ，Ｔ１_２ＣのウェルＷの移動先であるＴ２_２Ｅ，Ｔ１_２ＤのウェルＷの移動先であるＴ２_３Ｂ，Ｔ１_３ＢのウェルＷの移動先であるＴ２_３Ｅ，Ｔ１_３ＤのウェルＷの移動先であるＴ２_４Ａ，Ｔ１_４ＢのウェルＷの移動先であるＴ２_４Ｃ，Ｔ１_４ＣのウェルＷの移動先であるＴ２_４Ｄ，Ｔ１_４ＤのウェルＷの移動先であるＴ２_４Ｆの位置情報が取得される。
　また、細胞品質評価部６１は、初期Ｔ０の時点においてＴ０_３Ｃに隣接するＴ０_２Ｂ，Ｔ０_２Ｃ，Ｔ０_２Ｄ，Ｔ０_３Ｂ，Ｔ０_３Ｄ，Ｔ０_４Ｂ，Ｔ０_４Ｃ，Ｔ０_４Ｄの位置情報を取得し、この位置情報に対応付けられたウェルのＩＤ番号を特定し、そのＩＤ番号に対応付けられた過去Ｔ１および現在Ｔ２の位置情報を検索することによって、初期Ｔ０の時点において異常なウェルＷに隣接していたウェルＷの現在の位置情報を取得する。すなわち、図５に示す例では、Ｔ０_２ＢのウェルＷの移動先であるＴ２_２Ｂ，Ｔ０_２ＣのウェルＷの移動先であるＴ２_２Ｅ，Ｔ０_２ＤのウェルＷの移動先であるＴ２_３Ａ，Ｔ０_３ＢのウェルＷの移動先であるＴ２_３Ｄ，Ｔ０_３ＤのウェルＷの移動先であるＴ２_４Ｂ，Ｔ０_４ＢのウェルＷの移動先であるＴ２_４Ｃ，Ｔ０_４ＣのウェルＷの移動先であるＴ２_４Ｅ，Ｔ０_４ＤのウェルＷの移動先であるＴ２_４Ｆの位置情報が取得される。
　すなわち、細胞品質評価部６１は、今回の抜き取り品質評価において追加して品質評価を行う対象のウェルＷとして、Ｔ２_１Ｂ，Ｔ２_２Ｅ，Ｔ２_３Ｂ，Ｔ２_３Ｅ，Ｔ２_４Ａ，Ｔ２_４Ｄ，Ｔ２_４Ｆ，Ｔ２_２Ｂ，Ｔ２_３Ａ，Ｔ２_３Ｄ，Ｔ２_４Ｂ，Ｔ２_４Ｃ，Ｔ２_４Ｅの位置のウェルＷを特定する。
　細胞品質評価部６１によって特定された追加評価の対象のウェルＷの位置情報は制御部６５に出力され、制御部６５は、入力された位置情報を撮像装置５０の制御部５２に出力する。
　制御部５２は、ウェルＷの位置情報に基づいて、追加評価の対象のウェルＷの画像を撮像する（Ｓ３４）。
　そして、撮像装置５０から追加評価のウェルＷの画像信号がそれぞれ出力され、細胞品質評価部６１に入力される。細胞品質評価部６１は、入力された各ウェルＷの画像信号に基づいて、各ウェルＷの品質評価を行ってランク情報を付与し、そのランク情報とＩＤ番号とを対応づけて評価結果記憶部６３に記憶させる（Ｓ３６，Ｓ３８）。
　上述したように追加評価を行うことによって、今回の品質評価によって異常と判定されたウェルＷに過去に近接して配置され、同じような培養環境で培養されたウェルＷを発見することができる。すなわち、今回、異常と判定されたウェルＷと同様に異常である可能性があるウェルＷを発見して追加評価することができる。
　なお、上記説明では、今回の品質評価によって異常と判定されたウェルＷに過去に近接して配置されたウェルＷを追加して評価するようにしたが、さらに現在隣接しているウェルＷまで追加評価するようにしてもよい。すなわち、図５に示すＴ２_１Ｃ，Ｔ２_１Ｄ，Ｔ２_１Ｅ，Ｔ２_２ＣおよびＴ２_３Ｃに位置するウェルＷまで追加評価するようにしてもよい。
　また、上記説明では、異常と判定されたウェルＷに直接隣接する８個のウェルＷを追加評価の対象としたが、追加評価の対象とするウェルＷの距離の範囲はこれに限らず、さらに広げるようにしてもよく、ユーザによって任意に設定可能である。また、異常と判定されたウェルＷに縦横の４方向に直接隣接する４個のウェルＷを追加評価の対象としてもよい。また、追加評価の対象のウェルを決定する際の範囲は、図５に示すような長方形に限らず、たとえば円形やひし形の範囲としてもよい。
　また、上記実施形態の細胞培養評価システム１においては、異常と判定されたウェルＷに過去の隣接したことのある全てのウェルＷについて追加評価を行うようにしたが、これに限らず、今回の評価時点に対してより近い時点において異常なウェルＷに隣接したウェルＷの方が、今回異常と判定されたウェルＷと品質が類似している可能性が高いことから、今回の評価時点により近い時点において異常なウェルＷに隣接したウェルＷを優先的に評価するようにしてもよい。
　具体的には、たとえば図５に示す例の場合、まず、過去Ｔ１の時点において異常なウェルＷに隣接していたウェルＷ、すなわちＴ１_２Ｂ，Ｔ１_２Ｃ，Ｔ１_２Ｄ，Ｔ１_３Ｂ，Ｔ１_３Ｄ，Ｔ１_４Ｂ，Ｔ１_４Ｃ，Ｔ１_４Ｄに位置するウェルＷの品質を評価し、その中にＣランクであって、かつ評価値が予め設定された閾値以下である異常なウェルＷが存在しない場合には、その時点で追加評価を止め、初期Ｔ０の時点において異常なウェルに隣接していたウェルＷについては、追加評価を行わないようにしてもよい。一方、過去Ｔ１の時点において異常なウェルＷに隣接していたウェルＷを評価した結果、その中にＣランクであって、かつ評価値が予め設定された閾値以下である異常なウェルＷが存在する場合には、さらに初期Ｔ０の時点において異常なウェルに隣接していたウェルＷ、すなわちＴ０_２Ｂ，Ｔ０_２Ｃ，Ｔ０_２Ｄ，Ｔ０_３Ｂ，Ｔ０_３Ｄ，Ｔ０_４Ｂ，Ｔ０_４Ｃ，Ｔ０_４Ｄに位置するウェルＷを追加評価するようにすればよい。
　また、上記実施形態の細胞培養評価システム１において、過去に異常なウェルＷに隣接したことがあるウェルＷのうち、今回の評価時点に時間的により近い時点において隣接したウェルＷを評価する際の評価基準を、時間的により遠い時点において隣接したウェルＷを評価する際の評価基準よりも相対的に高くし、より厳しい評価基準としてもよい。
　具体的には、図５に示す例の場合、過去Ｔ１の時点において異常なウェルに隣接していたウェルＷ、すなわちＴ１_２Ｂ，Ｔ１_２Ｃ，Ｔ１_２Ｄ，Ｔ１_３Ｂ，Ｔ１_３Ｄ，Ｔ１_４Ｂ，Ｔ１_４Ｃ，Ｔ１_４Ｄに位置するウェルＷが異常であるか否かを判定する際の閾値を相対的に大きくし、初期Ｔ０の時点において異常なウェルに隣接していたウェルＷ、すなわちＴ０_２Ｂ，Ｔ０_２Ｃ，Ｔ０_２Ｄ，Ｔ０_３Ｂ，Ｔ０_３Ｄ，Ｔ０_４Ｂ，Ｔ０_４Ｃ，Ｔ０_４Ｄに位置するウェルＷが異常であるか否かを判定する際の閾値を相対的に小さくするようにしてもよい。評価基準を変える方法としては、上述したような閾値値を変える方法に限らず、たとえば過去Ｔ１の時点において異常なウェルに隣接していたウェルＷについては個々の細胞単位に基づく評価値を取得し、初期Ｔ０の時点において異常なウェルに隣接していたウェルＷについては、個々の細胞単位よりも大まかな細胞コロニー単位に基づく評価値を取得するようにしてもよい。
　また、今回の評価において異常であると判定されたウェルＷの原因となったウェルＷを見つけ出すという観点から、今回の評価の時点により近い時点において異常なウェルＷと隣接していたウェルＷから順に品質評価し、異常であると判定されたウェルＷが見つかった場合には、その時点において追加評価を止めるようにしてもよい。
　なお、上記実施形態の細胞培養評価システム１において、異常であると判定されたウェルＷについては、たとえば取り除くようにすればよい。
　また、上記実施形態の細胞培養評価システム１においては、表示制御部６６が、評価結果記憶部６３に記憶された評価結果を読み出し、評価結果を表示装置８０に表示させるようにしてもよい。このように評価結果を表示させることによって、現在のウェルＷの品質を確認でき、さらに各ウェルＷの評価結果の経時変化などを確認することができる。
　また、上記実施形態の細胞培養評価システム１においては、上述したように品質評価において異常なウェルＷが存在する場合には、その現在または過去の培養条件の履歴を取得し、その培養条件の履歴に基づいて培養条件を制御するようにしてもよい。具体的には、図６に示すように、細胞培養装置１０の第１～第３の培養部における培養条件の履歴を記憶する培養条件履歴記憶部１４を設け、たとえば上述したような異常なウェルＷが存在した場合に、制御部１３が、培養条件履歴記憶部１４から培養条件の履歴を読み出して表示装置８０に表示させるようにしてもよい。
　そして、たとえば細胞配置位置記憶部６４に記憶された配置位置情報も表示装置８０に表示させ、ユーザが配置位置情報と培養条件の履歴をユーザが確認し、異常なウェルＷの過去の配置位置と培養条件との関係を確認して培養条件の変更するようにしてもよい。具体的には、培養部におけるインキュベータの温度むらなどを調整するようにしてもよい。また、上述したようにユーザが培養条件を変更するのではなく、制御部１３が自動的に培養条件を変更するようにしてもよい。たとえば異常なウェルの配置位置が、培養開始から現在まで同じ位置である場合には、その位置の温度や光源の照度などを調整するようにすればよい。
　また、上記実施形態の説明においては、培養容器２の各ウェルを細胞培養単位としたが、たとえば培養容器またはウェル内の個々の細胞コロニーを細胞培養単位としてもよい。すなわち、培養容器またはウェル内の複数の細胞コロニーの配置を変更しながら培養し、その配置変更前後の配置位置情報を記憶しておくようにしてもよい。なお、この場合、個々の細胞コロニーにＩＤ番号が付与されることになる。そして、複数の細胞コロニーのうちの一部の細胞コロニーを抜き取り評価した際、評価結果が予め設定された条件を満たしていない細胞コロニーが存在する場合には、その抜き取り評価の時点までに、その条件を満たしていない細胞コロニーから予め設定された距離の範囲内に配置されたことのある細胞コロニーを特定し、その特定した細胞コロニーの評価を追加して行うようにしてもよい。また、個々の細胞を細胞培養単位としてもよい。
　細胞コロニーや細胞を移動させる方法としては、たとえば培地が固体である場合にはレーザなどによって細胞コロニーを培地から切り離し、その細胞コロニーを吸引機構などによって吸引することによって移動させるようにすればよい。また、培地が液体である場合にも吸引機構によって吸引して移動させるようにすればよい。
　また、培養容器２を細胞培養単位としてもよく、上記実施形態においては、培養容器２として４行６列の２４個のウェルを備えたウェルプレートを用いるようにしたが、ウェルの数はこれに限らない。また、ウェルプレートに限らず、パック、フラスコまたはタンクなどの浮遊培養用の培養容器でもよい。浮遊培養を行う場合には、たとえば培養容器に接続された流路を流れる細胞の画像を撮像するようにしてもよい。
１　　 細胞培養評価システム
２　　 培養容器
１０　 細胞培養装置
１１　 配置位置変更部
１２　 識別情報付与部
１３　 制御部
１４　 培養条件履歴記憶部
２０　 第１の培養部
２１　 ステージ
２２　 搬送部
３０　 第２の培養部
４０　 第３の培養部
５０　 撮像装置
５１　 光学系
５２　 制御部
６０　 細胞品質評価装置
６１　 細胞品質評価部
６２　 記憶部
６３　 評価結果記憶部
６４　 細胞配置位置記憶部
６５　 制御部
６６　 表示制御部
７０　 入力装置
８０　 表示装置

Claims (15)

  1. 　配置が変更される複数の細胞培養単位を培養する細胞培養装置と、
    　前記細胞培養単位の画像に基づいて、該細胞培養単位の品質を画像評価する細胞品質評価部および前記複数の細胞培養単位の配置変更前後における各配置位置が記憶された細胞配置位置記憶部を有する細胞品質評価装置とを備え、
    　前記細胞品質評価部が、前記複数の細胞培養単位のうちの一部の細胞培養単位を選択して画像評価した際、該一部の細胞培養単位の中に前記画像評価の結果が予め設定された条件を満たしていない細胞培養単位が存在する場合には、前記細胞配置位置記憶部に記憶された各配置位置に基づいて、前記画像評価の時点までに、前記条件を満たしていない細胞培養単位から予め設定された距離の範囲内に配置されたことのある細胞培養単位を特定し、該特定した細胞培養単位を評価することを特徴とする細胞培養評価システム。
  2. 　前記細胞培養単位の画像評価の結果の情報を記憶する評価結果記憶部を備えた請求項１記載の細胞培養評価システム。
  3. 　前記評価結果記憶部に記憶された評価結果を表示装置に表示させる請求項２記載の細胞培養評価システム。
  4. 　前記細胞品質評価部が、全ての細胞培養単位を画像評価した後、再び画像評価を行う際、相対的に評価の結果が良い細胞培養単位を評価対象から除外する請求項１から３いずれか１項記載の細胞培養評価システム。
  5. 　前記複数の細胞培養単位に対して識別情報をそれぞれ付与する識別情報付与部を備え、
    　前記細胞配置位置記憶部が、前記細胞培養単位に付与された識別情報を記憶することによって前記複数の細胞培養単位の配置位置を記憶する請求項１から４いずれか１項記載の細胞培養評価システム。
  6. 　前記細胞品質評価部が、過去に前記予め設定された距離の範囲内に配置されたことのある細胞培養単位のうち、現時点に対して時間的により近い時点において前記距離の範囲内に配置された細胞培養単位から先に画像評価し、過去の第１の時点において前記距離の範囲内に配置された全ての細胞培養単位の画像評価の結果が前記条件を満たしている場合には、該第１の時点よりも以前の第２の時点において前記距離の範囲内に配置された細胞培養単位の画像評価は行わない請求項１から５いずれか１項記載の細胞培養評価システム。
  7. 　前記細胞品質評価部が、過去に前記予め設定された距離の範囲内に配置されたことのある細胞培養単位のうち、時間的により近い時点において前記距離の範囲内に配置された細胞培養単位を評価する際の評価基準を、時間的により遠い時点において前記距離の範囲内に配置された細胞培養単位を評価する際の評価基準よりも相対的に高くする請求項１から６いずれか１項記載の細胞培養評価システム。
  8. 　前記細胞培養装置における培養条件の履歴を記憶する培養条件履歴記憶部を備えた請求項１から７いずれか１項記載の細胞培養評価システム。
  9. 　前記培養条件履歴記憶部に記憶された培養条件の履歴を表示させる請求項８記載の細胞培養評価システム。
  10. 　前記細胞培養装置が、複数の培養部を備え、
    　前記複数の細胞培養単位が、前記複数の培養部に亘って培養される請求項１から９いずれか１項記載の細胞培養評価システム。
  11. 　前記複数の培養部の培養条件がそれぞれ異なる請求項１０記載の細胞培養評価システム。
  12. 　前記細胞培養単位が、シート状に培養される組織、血球または神経の形成に用いられる請求項１から１１いずれか１項記載の細胞培養評価システム。
  13. 　前記細胞培養装置が、前記細胞培養単位の配置位置を変更する配置位置変更部を有する請求項１から１２いずれか１項記載の細胞培養評価システム。
  14. 　前記細胞配置位置記憶部に記憶された配置位置を表示装置に表示させる請求項１から１３いずれか１項記載の細胞培養評価システム。
  15. 　複数の細胞培養単位の配置を変更しながら該細胞培養単位の培養を行い、かつ前記複数の細胞培養単位の配置変更前後における各配置位置を記憶し、
    　前記複数の細胞培養単位のうちの一部の細胞培養単位を選択し、該細胞培養単位の画像に基づいて、該細胞培養単位の品質を画像評価した際、前記一部の細胞培養単位の中に前記画像評価の結果が予め設定された条件を満たしていない細胞培養単位が存在する場合には、前記記憶した各配置位置に基づいて、前記画像評価の時点までに、前記条件を満たしていない細胞培養単位から予め設定された距離の範囲内に配置されたことのある細胞培養単位を特定し、該特定した細胞培養単位を評価することを特徴とする細胞培養評価方法。
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