細(xì)胞評(píng)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(xì)胞評(píng)估裝置和方法以及程序，并且更具體地，涉及細(xì)胞評(píng)估裝置和 方法以及程序，其能夠在無(wú)需特殊準(zhǔn)備的情況下容易地搜索心肌細(xì)胞中要觀測(cè)的區(qū)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，在細(xì)胞過(guò)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(xì)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(cè)為圖像 信息。
[0003] 進(jìn)一步地，還執(zhí)行使用多極陣列（MEA)的評(píng)估。在使用MEA的評(píng)估中，通過(guò)布置在 培養(yǎng)皿底部上的電極檢測(cè)細(xì)胞外膜電位的變化。
[0004] 進(jìn)一步地，還提出了可以容易且無(wú)損觀測(cè)搏動(dòng)的圖像處理技術(shù)（例如，參見專利 文獻(xiàn)1)。
[0005] 專利文獻(xiàn) I :TO 2012/118049

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0007] 然而，在相關(guān)技術(shù)中，已經(jīng)通過(guò)由人類目視心肌細(xì)胞中的搏動(dòng)檢驗(yàn)定性地確定實(shí) 驗(yàn)等中使用的觀測(cè)場(chǎng)。因此，例如，難以搜索在用藥前后要比較的心肌細(xì)胞的區(qū)域。
[0008] 例如，存在的技術(shù)為通過(guò)使用心肌細(xì)胞的形狀信息或亮度信息以及有關(guān)幀之間的 差值的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)信息等來(lái)搜索目標(biāo)細(xì)胞。然而，沒(méi)有考慮到有關(guān)搏動(dòng)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(xì)胞是否在積極地搏動(dòng)。
[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(wú)需特殊準(zhǔn)備的情況下容 易地搜索心肌細(xì)胞中要觀測(cè)的區(qū)域。
[0010] 解決問(wèn)題的技術(shù)方案
[0011] 根據(jù)本技術(shù)的第一方面，提供了細(xì)胞評(píng)估裝置，包括：運(yùn)動(dòng)檢測(cè)部，被配置為在培 養(yǎng)心肌細(xì)胞上為多個(gè)觀測(cè)場(chǎng)的每個(gè)局部區(qū)域檢測(cè)培養(yǎng)心肌細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)量計(jì)算部，被 配置為計(jì)算所檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量；搏動(dòng)信息計(jì)算部，被配置為基于所計(jì)算的運(yùn)動(dòng)量，來(lái)計(jì) 算有關(guān)培養(yǎng)心肌細(xì)胞的搏動(dòng)的特征量的搏動(dòng)信息；評(píng)估值計(jì)算部，被配置為計(jì)算基于搏動(dòng) 信息計(jì)算的與多個(gè)觀測(cè)場(chǎng)對(duì)應(yīng)的評(píng)估值；以及場(chǎng)確定部，被配置為基于評(píng)估值確定在培養(yǎng) 心肌細(xì)胞上要觀測(cè)的觀測(cè)場(chǎng)。
[0012] 搏動(dòng)信息可以是觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)的培養(yǎng)心肌細(xì)胞的搏動(dòng)面積。
[0013] 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)部可為觀測(cè)區(qū)域的移動(dòng)圖像的每一個(gè)幀中的每一個(gè)局部區(qū)域檢測(cè)運(yùn)動(dòng)， 并且搏動(dòng)信息計(jì)算部可基于移動(dòng)圖像的多個(gè)幀的每一個(gè)局部區(qū)域的運(yùn)動(dòng)量生成表示每一 個(gè)局部區(qū)域的培養(yǎng)心肌細(xì)胞的搏動(dòng)的波形信息。
[0014] 搏動(dòng)信息可以是基于波形信息計(jì)算的單位時(shí)間內(nèi)的觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)的培養(yǎng)心肌細(xì)胞的 搏動(dòng)數(shù)。
[0015] 搏動(dòng)信息可以是基于波形信息計(jì)算的觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)的培養(yǎng)心肌細(xì)胞的搏動(dòng)的收縮時(shí) 間或松弛時(shí)間。
[0016] 搏動(dòng)信息可以是基于波形信息計(jì)算的觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)的培養(yǎng)心肌細(xì)胞的搏動(dòng)的收縮速 度或松弛速度。
[0017] 搏動(dòng)信息可以是基于波形信息計(jì)算的觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)的培養(yǎng)心肌細(xì)胞的局部區(qū)域之間 的搏動(dòng)的波形的相關(guān)系數(shù)。
[0018] 搏動(dòng)信息可以是基于波形信息計(jì)算的觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)的培養(yǎng)心肌細(xì)胞的搏動(dòng)的傳播速 度和傳播方向。
[0019] 評(píng)估部可在培養(yǎng)心肌細(xì)胞上執(zhí)行的預(yù)定處理前后計(jì)算與多個(gè)觀測(cè)場(chǎng)的每一個(gè)相 對(duì)應(yīng)的評(píng)估值，并且觀測(cè)場(chǎng)確定部可基于在培養(yǎng)心肌細(xì)胞上執(zhí)行的預(yù)定處理前后的評(píng)估值 之間的差值通過(guò)從多個(gè)觀測(cè)場(chǎng)中選擇預(yù)定數(shù)量的觀測(cè)場(chǎng)來(lái)確定觀測(cè)場(chǎng)。
[0020] 根據(jù)本技術(shù)的第一方面，提供了細(xì)胞評(píng)估方法，包括：通過(guò)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)部在培養(yǎng)心肌 細(xì)胞上針對(duì)多個(gè)觀測(cè)場(chǎng)的每個(gè)局部區(qū)域檢測(cè)所述培養(yǎng)心肌細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)；通過(guò)運(yùn)動(dòng)量計(jì)算部 計(jì)算所檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量；由搏動(dòng)信息計(jì)算部基于所計(jì)算的運(yùn)動(dòng)量來(lái)計(jì)算有關(guān)培養(yǎng)心肌 細(xì)胞的搏動(dòng)的特征量的搏動(dòng)信息；由評(píng)估值計(jì)算部計(jì)算與基于搏動(dòng)信息計(jì)算的多個(gè)觀測(cè)場(chǎng) 對(duì)應(yīng)的評(píng)估值；并且由場(chǎng)確定部基于評(píng)估值確定在培養(yǎng)心肌細(xì)胞上要觀測(cè)的觀測(cè)場(chǎng)。
[0021] 根據(jù)本技術(shù)的第一方面，提供了使計(jì)算機(jī)起到細(xì)胞評(píng)估裝置的作用的程序，包括： 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)部，被配置在培養(yǎng)心肌細(xì)胞上針對(duì)多個(gè)觀測(cè)場(chǎng)的每個(gè)局部區(qū)域檢測(cè)所述培養(yǎng)心肌 細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)量計(jì)算部，被配置為計(jì)算所檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量；搏動(dòng)信息計(jì)算部，被配 置為基于所計(jì)算的運(yùn)動(dòng)量，來(lái)計(jì)算有關(guān)培養(yǎng)心肌細(xì)胞的搏動(dòng)特征量的搏動(dòng)信息；評(píng)估值計(jì) 算部，被配置為計(jì)算基于搏動(dòng)信息計(jì)算的與多個(gè)觀測(cè)場(chǎng)對(duì)應(yīng)的評(píng)估值；以及場(chǎng)確定部，被配 置為基于評(píng)估值確定在培養(yǎng)心肌細(xì)胞上要觀測(cè)的觀測(cè)場(chǎng)。
[0022] 在本技術(shù)的第一方面中，在培養(yǎng)心肌細(xì)胞上為多個(gè)觀測(cè)場(chǎng)的每一個(gè)局部區(qū)域檢測(cè) 培養(yǎng)心肌細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)，計(jì)算所檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，基于所計(jì)算的運(yùn)動(dòng)量來(lái)計(jì)算有關(guān)培養(yǎng) 心肌細(xì)胞的搏動(dòng)的特征量的信息的搏動(dòng)信息，計(jì)算基于搏動(dòng)信息計(jì)算并且與多個(gè)觀測(cè)場(chǎng)的 每一個(gè)相對(duì)應(yīng)的評(píng)估值，并且基于該評(píng)估值確定培養(yǎng)心肌細(xì)胞上要觀測(cè)的觀測(cè)場(chǎng)。
[0023] 本發(fā)明的技術(shù)效果
[0024] 根據(jù)本技術(shù)，可以在無(wú)需特殊準(zhǔn)備的情況下容易地搜索心肌細(xì)胞中要觀測(cè)的區(qū) 域。
【附圖說(shuō)明】
[0025] [圖1]圖1是示出了根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方式的藥物評(píng)估裝置的構(gòu)造實(shí)例的框圖。
[0026] [圖2]圖2是示出了圖1的評(píng)估指數(shù)數(shù)據(jù)生成部的構(gòu)造實(shí)例的框圖。
[0027] [圖3]圖3是示出了供應(yīng)至評(píng)估指數(shù)數(shù)據(jù)生成部的評(píng)估目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)實(shí)例 的示圖。
[0028] [圖4]圖4是示出了圖2的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)部的構(gòu)造實(shí)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(shí)例的示圖。
[0030] [圖6]圖6是示出了運(yùn)動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的構(gòu)造實(shí)例的示圖。
[0031] [圖7]圖7是用于描述運(yùn)動(dòng)量計(jì)算部的處理的示圖。
[0032] [圖8]圖8是用于描述運(yùn)動(dòng)量計(jì)算部的處理的示圖。
[0033] [圖9]圖9是用于描述搏動(dòng)信息計(jì)算部的處理的示圖。
[0034] [圖10]圖10是用于描述搏動(dòng)信息計(jì)算部的處理的示圖。
[0035] [圖11]圖11是用于描述搏動(dòng)信息計(jì)算部的處理的示圖。
[0036] [圖12]圖12是用于描述搏動(dòng)信息計(jì)算部的處理的示圖。
[0037] [圖13]圖13是用于描述搏動(dòng)信息計(jì)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(píng)估部的處理的示圖。
[0040] [圖16]圖16是用于描述評(píng)估部的處理的示圖。
[0041] [圖17]圖17是用于描述評(píng)估部的處理的示圖。
[0042] [圖18]圖18是示出了通過(guò)顯示部顯示的信息的實(shí)例的示圖。
[0043] [圖19]圖19是示出了評(píng)估值圖表的實(shí)例的示圖。
[0044] [圖20]圖20是示出了評(píng)估值圖表的另一實(shí)例的示圖。
[0045] [圖21]圖21是用于描述場(chǎng)確定處理的實(shí)例的流程圖。
[0046] [圖22]圖22是用于描述評(píng)估指數(shù)數(shù)據(jù)生成處理的實(shí)例的流程圖。
[0047] [圖23]圖23是用于描述評(píng)估值計(jì)算處理的實(shí)例的流程圖。
[0048] [圖24]圖24是示出了個(gè)人計(jì)算機(jī)的構(gòu)造實(shí)例的框圖。
【具體實(shí)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(shí)施方式。
[0050] 例如，在再生藥物中，用作通過(guò)培養(yǎng)從生物體收集的細(xì)胞而產(chǎn)生的細(xì)胞組織的培 養(yǎng)細(xì)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(xì)胞是通過(guò)培養(yǎng)心肌細(xì)胞 而獲取的培養(yǎng)細(xì)胞，具有用于治療心臟病的可能性。進(jìn)一步地，培養(yǎng)心肌細(xì)胞也用于評(píng)估藥 物開發(fā)中對(duì)心臟的毒性。
[0051] 在生物體中，心肌細(xì)胞在不斷重復(fù)收縮和松弛時(shí)搏動(dòng)。因此，在心肌細(xì)胞中，心肌 細(xì)胞的各個(gè)部分的細(xì)胞在預(yù)定方向上移動(dòng)，使得整個(gè)心肌細(xì)胞重復(fù)收縮和松弛。實(shí)際上，心 肌細(xì)胞具有自動(dòng)搏動(dòng)的部分以及根據(jù)周圍搏動(dòng)而搏動(dòng)的部分。
[0052] 圖1是示出了根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方式的藥物評(píng)估裝置的構(gòu)造實(shí)例的框圖。
[0053] 圖中示出的藥物評(píng)估裝置100是觀測(cè)培養(yǎng)心肌細(xì)胞110的運(yùn)動(dòng)的裝置，以評(píng)估培 養(yǎng)心肌細(xì)胞110所施用的藥物。藥物評(píng)估裝置100包括成像部101、評(píng)估目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)生 成和記錄部102、評(píng)估指數(shù)數(shù)據(jù)生成部103、評(píng)估部104、顯示部105、控制部106以及鏡臺(tái) (stage)107〇
[0054] 成像部101成像作為觀測(cè)目標(biāo)的培養(yǎng)心肌細(xì)胞110。成像部101可將培養(yǎng)心肌細(xì) 胞110直接（沒(méi)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(xì)胞110成像。
[0055] 進(jìn)一步地，培養(yǎng)心肌細(xì)胞110被放置在鏡臺(tái)107上并且關(guān)于成像部101被固定。例 如，鏡臺(tái)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(dòng)。
[0056] 成像部101在預(yù)定時(shí)間周期將培養(yǎng)心肌細(xì)胞110成像。具體地，成像部101獲取 其中培養(yǎng)心肌細(xì)胞110用作主體的移動(dòng)圖像。成像部101在施用藥物前后將培養(yǎng)心肌細(xì)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(shí)間周期過(guò)去時(shí)，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(xì)胞110成像。
[0057] 應(yīng)注意，成像部101將培養(yǎng)心肌細(xì)胞110的局部區(qū)域正常成像。通過(guò)鏡臺(tái)107的 移動(dòng)或者成像部101的移動(dòng)，要成像的區(qū)域在培養(yǎng)心肌細(xì)胞Iio中移動(dòng)。在預(yù)定時(shí)間通過(guò) 成像部101要成像的區(qū)域被稱為觀測(cè)場(chǎng)。
[0058] 成像部101將通過(guò)成像獲取的培養(yǎng)心肌細(xì)胞110的圖像的圖像信號(hào)111 (移動(dòng)圖 像）供應(yīng)給評(píng)估目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)生成和記錄部102。
[0059] 評(píng)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(hào)生成評(píng)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(píng)估目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)。例如， 在此生成的評(píng)估目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)是從通過(guò)將培養(yǎng)心肌細(xì)胞110成像所獲取的圖像信號(hào)而生 成的移動(dòng)圖像數(shù)據(jù)。
[0060] 例如，評(píng)估目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)生成和記錄部102可以