細胞評估裝置和方法以及程序的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本技術(shù)涉及細胞評估裝置和方法以及程序，并且更具體地，涉及細胞評估裝置和 方法以及程序，其能夠在無需特殊準(zhǔn)備的情況下容易地搜索心肌細胞中要觀測的區(qū)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，在細胞過程等的研究中，已經(jīng)使用了稱為鈣（Ca)成像的技術(shù)，其中，使用 顏料（鈣熒光指示劑）為細胞等染色，被結(jié)合至鈣離子的顏料發(fā)射熒光，并且被觀測為圖像 信息。
[0003] 進一步地，還執(zhí)行使用多極陣列（MEA)的評估。在使用MEA的評估中，通過布置在 培養(yǎng)皿底部上的電極檢測細胞外膜電位的變化。
[0004] 進一步地，還提出了可以容易且無損觀測搏動的圖像處理技術(shù)（例如，參見專利 文獻1)。
[0005] 專利文獻 I :TO 2012/118049

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的問題
[0007] 然而，在相關(guān)技術(shù)中，已經(jīng)通過由人類目視心肌細胞中的搏動檢驗定性地確定實 驗等中使用的觀測場。因此，例如，難以搜索在用藥前后要比較的心肌細胞的區(qū)域。
[0008] 例如，存在的技術(shù)為通過使用心肌細胞的形狀信息或亮度信息以及有關(guān)幀之間的 差值的簡單運動信息等來搜索目標(biāo)細胞。然而，沒有考慮到有關(guān)搏動數(shù)、收縮速度等信息， 并且因此，例如，這使得難以了解心肌細胞是否在積極地搏動。
[0009] 考慮到如上所述的情況公開了本技術(shù)，并且旨在能夠在無需特殊準(zhǔn)備的情況下容 易地搜索心肌細胞中要觀測的區(qū)域。
[0010] 解決問題的技術(shù)方案
[0011] 根據(jù)本技術(shù)的第一方面，提供了細胞評估裝置，包括：運動檢測部，被配置為在培 養(yǎng)心肌細胞上為多個觀測場的每個局部區(qū)域檢測培養(yǎng)心肌細胞的運動；運動量計算部，被 配置為計算所檢測的運動的運動量；搏動信息計算部，被配置為基于所計算的運動量，來計 算有關(guān)培養(yǎng)心肌細胞的搏動的特征量的搏動信息；評估值計算部，被配置為計算基于搏動 信息計算的與多個觀測場對應(yīng)的評估值；以及場確定部，被配置為基于評估值確定在培養(yǎng) 心肌細胞上要觀測的觀測場。
[0012] 搏動信息可以是觀測場內(nèi)的培養(yǎng)心肌細胞的搏動面積。
[0013] 運動檢測部可為觀測區(qū)域的移動圖像的每一個幀中的每一個局部區(qū)域檢測運動， 并且搏動信息計算部可基于移動圖像的多個幀的每一個局部區(qū)域的運動量生成表示每一 個局部區(qū)域的培養(yǎng)心肌細胞的搏動的波形信息。
[0014] 搏動信息可以是基于波形信息計算的單位時間內(nèi)的觀測場內(nèi)的培養(yǎng)心肌細胞的 搏動數(shù)。
[0015] 搏動信息可以是基于波形信息計算的觀測場內(nèi)的培養(yǎng)心肌細胞的搏動的收縮時 間或松弛時間。
[0016] 搏動信息可以是基于波形信息計算的觀測場內(nèi)的培養(yǎng)心肌細胞的搏動的收縮速 度或松弛速度。
[0017] 搏動信息可以是基于波形信息計算的觀測場內(nèi)的培養(yǎng)心肌細胞的局部區(qū)域之間 的搏動的波形的相關(guān)系數(shù)。
[0018] 搏動信息可以是基于波形信息計算的觀測場內(nèi)的培養(yǎng)心肌細胞的搏動的傳播速 度和傳播方向。
[0019] 評估部可在培養(yǎng)心肌細胞上執(zhí)行的預(yù)定處理前后計算與多個觀測場的每一個相 對應(yīng)的評估值，并且觀測場確定部可基于在培養(yǎng)心肌細胞上執(zhí)行的預(yù)定處理前后的評估值 之間的差值通過從多個觀測場中選擇預(yù)定數(shù)量的觀測場來確定觀測場。
[0020] 根據(jù)本技術(shù)的第一方面，提供了細胞評估方法，包括：通過運動檢測部在培養(yǎng)心肌 細胞上針對多個觀測場的每個局部區(qū)域檢測所述培養(yǎng)心肌細胞的運動；通過運動量計算部 計算所檢測的運動的運動量；由搏動信息計算部基于所計算的運動量來計算有關(guān)培養(yǎng)心肌 細胞的搏動的特征量的搏動信息；由評估值計算部計算與基于搏動信息計算的多個觀測場 對應(yīng)的評估值；并且由場確定部基于評估值確定在培養(yǎng)心肌細胞上要觀測的觀測場。
[0021] 根據(jù)本技術(shù)的第一方面，提供了使計算機起到細胞評估裝置的作用的程序，包括： 運動檢測部，被配置在培養(yǎng)心肌細胞上針對多個觀測場的每個局部區(qū)域檢測所述培養(yǎng)心肌 細胞的運動；運動量計算部，被配置為計算所檢測的運動的運動量；搏動信息計算部，被配 置為基于所計算的運動量，來計算有關(guān)培養(yǎng)心肌細胞的搏動特征量的搏動信息；評估值計 算部，被配置為計算基于搏動信息計算的與多個觀測場對應(yīng)的評估值；以及場確定部，被配 置為基于評估值確定在培養(yǎng)心肌細胞上要觀測的觀測場。
[0022] 在本技術(shù)的第一方面中，在培養(yǎng)心肌細胞上為多個觀測場的每一個局部區(qū)域檢測 培養(yǎng)心肌細胞的運動，計算所檢測的運動的運動量，基于所計算的運動量來計算有關(guān)培養(yǎng) 心肌細胞的搏動的特征量的信息的搏動信息，計算基于搏動信息計算并且與多個觀測場的 每一個相對應(yīng)的評估值，并且基于該評估值確定培養(yǎng)心肌細胞上要觀測的觀測場。
[0023] 本發(fā)明的技術(shù)效果
[0024] 根據(jù)本技術(shù)，可以在無需特殊準(zhǔn)備的情況下容易地搜索心肌細胞中要觀測的區(qū) 域。
【附圖說明】
[0025] [圖1]圖1是示出了根據(jù)本技術(shù)的實施方式的藥物評估裝置的構(gòu)造實例的框圖。
[0026] [圖2]圖2是示出了圖1的評估指數(shù)數(shù)據(jù)生成部的構(gòu)造實例的框圖。
[0027] [圖3]圖3是示出了供應(yīng)至評估指數(shù)數(shù)據(jù)生成部的評估目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)實例 的示圖。
[0028] [圖4]圖4是示出了圖2的運動檢測部的構(gòu)造實例的框圖。
[0029] [圖5]圖5是示出了幀圖像數(shù)據(jù)的構(gòu)造實例的示圖。
[0030] [圖6]圖6是示出了運動檢測數(shù)據(jù)的構(gòu)造實例的示圖。
[0031] [圖7]圖7是用于描述運動量計算部的處理的示圖。
[0032] [圖8]圖8是用于描述運動量計算部的處理的示圖。
[0033] [圖9]圖9是用于描述搏動信息計算部的處理的示圖。
[0034] [圖10]圖10是用于描述搏動信息計算部的處理的示圖。
[0035] [圖11]圖11是用于描述搏動信息計算部的處理的示圖。
[0036] [圖12]圖12是用于描述搏動信息計算部的處理的示圖。
[0037] [圖13]圖13是用于描述搏動信息計算部的處理的示圖。
[0038] [圖14]圖14是用于描述控制部的處理的示圖。
[0039] [圖15]圖15是用于描述評估部的處理的示圖。
[0040] [圖16]圖16是用于描述評估部的處理的示圖。
[0041] [圖17]圖17是用于描述評估部的處理的示圖。
[0042] [圖18]圖18是示出了通過顯示部顯示的信息的實例的示圖。
[0043] [圖19]圖19是示出了評估值圖表的實例的示圖。
[0044] [圖20]圖20是示出了評估值圖表的另一實例的示圖。
[0045] [圖21]圖21是用于描述場確定處理的實例的流程圖。
[0046] [圖22]圖22是用于描述評估指數(shù)數(shù)據(jù)生成處理的實例的流程圖。
[0047] [圖23]圖23是用于描述評估值計算處理的實例的流程圖。
[0048] [圖24]圖24是示出了個人計算機的構(gòu)造實例的框圖。
【具體實施方式】
[0049] 在下文中，將參考附圖描述本文中所公開的技術(shù)的實施方式。
[0050] 例如，在再生藥物中，用作通過培養(yǎng)從生物體收集的細胞而產(chǎn)生的細胞組織的培 養(yǎng)細胞，用于治療人體的各種類型的組織和器官。例如，培養(yǎng)心肌細胞是通過培養(yǎng)心肌細胞 而獲取的培養(yǎng)細胞，具有用于治療心臟病的可能性。進一步地，培養(yǎng)心肌細胞也用于評估藥 物開發(fā)中對心臟的毒性。
[0051] 在生物體中，心肌細胞在不斷重復(fù)收縮和松弛時搏動。因此，在心肌細胞中，心肌 細胞的各個部分的細胞在預(yù)定方向上移動，使得整個心肌細胞重復(fù)收縮和松弛。實際上，心 肌細胞具有自動搏動的部分以及根據(jù)周圍搏動而搏動的部分。
[0052] 圖1是示出了根據(jù)本技術(shù)的實施方式的藥物評估裝置的構(gòu)造實例的框圖。
[0053] 圖中示出的藥物評估裝置100是觀測培養(yǎng)心肌細胞110的運動的裝置，以評估培 養(yǎng)心肌細胞110所施用的藥物。藥物評估裝置100包括成像部101、評估目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)生 成和記錄部102、評估指數(shù)數(shù)據(jù)生成部103、評估部104、顯示部105、控制部106以及鏡臺 (stage)107〇
[0054] 成像部101成像作為觀測目標(biāo)的培養(yǎng)心肌細胞110。成像部101可將培養(yǎng)心肌細 胞110直接（沒有另一構(gòu)件的干涉）成像或者可以經(jīng)由諸如顯微鏡的另一構(gòu)件將培養(yǎng)心肌 細胞110成像。
[0055] 進一步地，培養(yǎng)心肌細胞110被放置在鏡臺107上并且關(guān)于成像部101被固定。例 如，鏡臺107被配置為在控制部106的控制下在垂直方向和水平方向上移動。
[0056] 成像部101在預(yù)定時間周期將培養(yǎng)心肌細胞110成像。具體地，成像部101獲取 其中培養(yǎng)心肌細胞110用作主體的移動圖像。成像部101在施用藥物前后將培養(yǎng)心肌細胞 110成像。應(yīng)注意，根據(jù)預(yù)定條件，例如，每當(dāng)預(yù)定時間周期過去時，成像部101可以在施用 藥物之后不止一次地將培養(yǎng)心肌細胞110成像。
[0057] 應(yīng)注意，成像部101將培養(yǎng)心肌細胞110的局部區(qū)域正常成像。通過鏡臺107的 移動或者成像部101的移動，要成像的區(qū)域在培養(yǎng)心肌細胞Iio中移動。在預(yù)定時間通過 成像部101要成像的區(qū)域被稱為觀測場。
[0058] 成像部101將通過成像獲取的培養(yǎng)心肌細胞110的圖像的圖像信號111 (移動圖 像）供應(yīng)給評估目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)生成和記錄部102。
[0059] 評估目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)生成和記錄部102基于從成像部101供應(yīng)的圖像信號生成評估 目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)并且在例如內(nèi)部記錄介質(zhì)中記錄且保存所生成的評估目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)。例如， 在此生成的評估目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)是從通過將培養(yǎng)心肌細胞110成像所獲取的圖像信號而生 成的移動圖像數(shù)據(jù)。
[0060] 例如，評估目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)生成和記錄部102可以