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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-08-26
(45)【発行日】2022-09-05
(54)【発明の名称】解析装置、解析システム、プログラム
(51)【国際特許分類】
C12M 1/34 20060101AFI20220829BHJP
C12M 3/02 20060101ALI20220829BHJP
C12M 3/00 20060101ALI20220829BHJP
C12M 1/24 20060101ALI20220829BHJP
C12M 1/02 20060101ALI20220829BHJP
G01N 21/27 20060101ALI20220829BHJP
【ＦＩ】
C12M1/34 A
C12M3/02
C12M3/00 Z
C12M1/24
C12M1/02 A
G01N21/27 A
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2018048238
(22)【出願日】2018-03-15
(65)【公開番号】P2019154370
(43)【公開日】2019-09-19
【審査請求日】2021-03-09
(73)【特許権者】
【識別番号】322004393
【氏名又は名称】株式会社エビデント
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100199565
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 茂
(72)【発明者】
【氏名】野中 修
(72)【発明者】
【氏名】長 和彦
(72)【発明者】
【氏名】南 達哉
(72)【発明者】
【氏名】藤本 真裕
(72)【発明者】
【氏名】橋本 渉
【審査官】中野 あい
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１７／０５６６９５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－１４０００６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０３４２３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０７５０４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】Corning（登録商標）クローズドシステムソリューション，2017年， [online], 2017 uploaded, コーニングインターナショナル株式会社, retrieved on 20 JAN 2022, <URL: https://www.corning.com/media/jp/cls/documents/jp-literature/sell_sheet/Corning_Closed-System-Solution_CLS-136-00_2017.pdf >
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ１２Ｍ １／００－ ３／１０
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
ＣＡｐｌｕｓ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＥＭＢＡＳＥ／ＢＩＯＳＩＳ（ＳＴＮ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
細胞を培養液内で浮遊培養しているスピナーフラスコを前記スピナーフラスコの側面に配置したカメラによって繰り返し撮影して得られた画像群を取得し、前記画像群から、前記スピナーフラスコの羽根が前記カメラの光軸に沿っているときに撮影された第１の画像を抽出し、
得られた前記第１の画像に基づいて、前記細胞の形態と大きさとのうち少なくとも一方を解析する
ように構成された少なくとも１つのプロセッサ
を備える解析装置。
【請求項2】
前記画像群は、さらに、前記スピナーフラスコの羽根が前記カメラの光軸に沿っていないときに撮影された第２の画像を含み、
前記プロセッサは、
前記画像群から、前記第１の画像又は前記第２の画像を抽出し、
前記第１の画像を抽出した場合は、前記細胞の形態と大きさとのうち少なくとも一方を解析し、
前記第２の画像を抽出した場合は、少なくとも培養液の状態を解析する
請求項１に記載の解析装置。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の解析装置と、
前記スピナーフラスコを繰り返し撮影し、前記画像群を取得するカメラと
を含む
解析システム。
【請求項4】
前記プロセッサは、解析により得られた前記細胞の形態と大きさとのうち少なくとも一方の状態に基づいて、前記カメラの動作を制御するように構成されている、請求項３に記載の解析システム。
【請求項5】
前記画像群は、さらに、前記スピナーフラスコの羽根が前記カメラの光軸に沿っていないときに撮影された第２の画像を含み、
前記プロセッサは、前記第１の画像と前記第２の画像の何れかを前記カメラが取得するための条件を前記カメラに宛てて送信する
請求項３又は４に記載の 解析システム。
【請求項6】
前記カメラの位置を変更させる駆動機構をさらに備え、前記プロセッサは、前記カメラから取得した画像に基づいて、前記駆動機構の動作を制御するように構成されている、
請求項３乃至５のうち何れか１項に記載の解析システム。
【請求項7】
前記カメラは、前記カメラの光軸が前記スピナーフラスコの羽根の回転軸の方向を向かないように配置され、前記カメラの光軸に対して斜めの方向から前記スピナーフラスコに向けて照明光を放射する照明ユニットをさらに備える、
請求項３乃至６のうち何れか１項に記載の解析システム。
【請求項8】
前記培養液の状態は、前記第２の画像を用いて特定された前記培養液の色に基づいた前記培養液のｐＨを含む
請求項２に記載の解析装置。
【請求項9】
前記スピナーフラスコの羽根を回転させるスターラーをさらに備え、前記プロセッサは、解析により得られた前記細胞の形態と大きさとのうち少なくとも一方の状態に基づいて、前記スターラーの回転速度を制御するように構成されている、
請求項３乃至７の何れか１項に記載の解析システム。
【請求項10】
前記プロセッサは、前記スピナーフラスコの高さ毎に、前記細胞の特徴量の分類毎の分布を算出する、請求項１又は２に記載の解析装置。
【請求項11】
前記プロセッサが算出した結果を表示する表示部を備え、前記表示部は、前記細胞の特徴量と、前記分類内に含まれる総数と、前記スピナーフラスコの高さ方向の位置との関係を表示する、請求項１０に記載の解析装置。
【請求項12】
請求項１０又は１１に記載の解析装置と、前記カメラとを備え、
前記カメラは、アスペクト比の長い方が高さ方向となるように設置される、解析システム。
【請求項13】
細胞を培養液内で浮遊培養しているスピナーフラスコを前記スピナーフラスコの側面に配置したカメラによって繰り返し撮影して得られた画像群を取得することと、
前記画像群から、前記スピナーフラスコの羽根が前記カメラの光軸に沿っているときに撮影された第１の画像を抽出することと、
得られた前記第１の画像に基づいて、前記細胞の形態と大きさとのうち少なくとも一方を解析することと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項14】
前記プロセッサは、前記スピナーフラスコの羽根の回転速度、前記カメラの撮影条件、前記画像より特定される前記スピナーフラスコの羽根と前記カメラの光軸との関係の少なくとも１つに基づいて前記第１の画像を抽出する
請求項１に記載の解析装置。
【請求項15】
前記プロセッサは、前記第１の画像と前記第２の画像いずれを抽出した場合も、さらに、前記細胞の数又は密度を解析する
請求項２に記載の解析装置。
【請求項16】
前記第１の画像は、単層細胞画像であり、前記第２の画像は、多層細胞画像である請求項２に記載の解析装置。
【請求項17】
前記第１の画像の撮像対象領域の前記カメラの光軸方向の厚みは、前記第２の画像の撮像対象領域の前記カメラの光軸方向の厚みよりも小さい
請求項２に記載の解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、培養システムにおける解析装置、解析システム、プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
細胞培養において、細胞を培養液中に浮遊させた状態で撹拌しながら培養する、浮遊培養が行われることがある。浮遊培養において、細胞数又は細胞塊の大きさ等の情報が必要になることがある。例えば特許文献１には、懸濁培養液内の細胞塊の粒径分布及び懸濁培養容器全体の細胞塊の総粒子数を算出する培養状態解析システムに係る技術が開示されている。このシステムでは、複数の異なる粒径の細胞塊が存在する懸濁培養液内の特定領域が撮影される。撮影による画像から得られた情報と既知の情報とを用いて細胞塊の状態が推定される。その結果に基づいて、細胞塊の粒径分布及び総粒子数が算出される。浮遊培養において、細胞の状態についての情報を得ることは有意義である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１７－１４０００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、浮遊培養を行うための培養システムで用いられる解析システム等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様によれば、解析システムは、カメラと、プロセッサを有する解析装置とを備える。カメラは、細胞を培養液内で浮遊培養しているスピナーフラスコの側面に配置され、前記スピナーフラスコを繰り返し撮影して画像群を取得するように構成されている。プロセッサは、前記画像群から、前記スピナーフラスコの羽根が前記カメラの光軸に沿っているときに撮影された第１の画像を抽出し、得られた前記第１の画像に基づいて、前記細胞の形態と大きさとのうち少なくとも一方を解析するように構成されている。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、浮遊培養を行うための培養システムに用いられる解析システム等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
［第１の実施形態］
第１の実施形態は、細胞等を液体の培養液中で浮遊培養するシステムに関する。一般に浮遊培養は、接着培養の場合に行われる酵素的又は機械的に細胞を培養容器から解離させることを必要とせず、植え継ぎが容易である。また、接着培養の場合のように細胞数が容器の表面積によって制限されず、培養液中で３次元的に細胞を培養できるので、培養のスケールアップが容易である。このため、浮遊培養は、培養細胞を大量に取得したり、大量の細胞から大量のタンパク質を取得したりといった多くの用途に用いられている。浮遊培養では、十分な気体交換のために培養液の適切な撹拌が継続的に必要である。また、浮遊培養では、成長パターンを追跡するために、適時に細胞数をカウントすることが必要である。浮遊培養では、細胞を適切な濃度で撹拌することで、細胞の成長を促進することができる。また、浮遊培養において、細胞数又は細胞塊の大きさ等の情報は、有益な情報になり得る。
第１の実施形態は、細胞等を液体の培養液中で浮遊培養するシステムに関する。一般に浮遊培養は、接着培養の場合に行われる酵素的又は機械的に細胞を培養容器から解離させることを必要とせず、植え継ぎが容易である。また、接着培養の場合のように細胞数が容器の表面積によって制限されず、培養液中で３次元的に細胞を培養できるので、培養のスケールアップが容易である。このため、浮遊培養は、培養細胞を大量に取得したり、大量の細胞から大量のタンパク質を取得したりといった多くの用途に用いられている。浮遊培養では、十分な気体交換のために培養液の適切な撹拌が継続的に必要である。また、浮遊培養では、成長パターンを追跡するために、適時に細胞数をカウントすることが必要である。浮遊培養では、細胞を適切な濃度で撹拌することで、細胞の成長を促進することができる。また、浮遊培養において、細胞数又は細胞塊の大きさ等の情報は、有益な情報になり得る。
【0009】
本実施形態の培養システムは、カメラを用いて浮遊培養を行っているサンプルの画像を取得する。培養システムは、得られた画像に基づいて、細胞の密度、細胞の形態等を含み得る培養の状況を解析する。培養システムは、培養の状況を取得する解析装置を備えていると言える。培養システムは、解析装置を有する解析システムを含んでいると言える。
【0010】
〈システム構成〉
本実施形態に係る培養システム１０の構成例の概略を図１に示す。培養システム１０は、コントローラ１００と、カメラ２００と、スターラー３００と、スピナーフラスコ４００とを備える。培養液と細胞等とを含むサンプル５００は、スピナーフラスコ４００の内部に入れられる。
本実施形態に係る培養システム１０の構成例の概略を図１に示す。培養システム１０は、コントローラ１００と、カメラ２００と、スターラー３００と、スピナーフラスコ４００とを備える。培養液と細胞等とを含むサンプル５００は、スピナーフラスコ４００の内部に入れられる。
【0011】
スピナーフラスコ４００は、円筒形状をした容器本体４０２を有する。ここで、円筒形状とは、おおよそ円筒形状という意味であり、厳密に円筒形状であることを要しない。容器本体４０２の上部には蓋４０４が設けられている。蓋４０４の容器本体４０２内側の中心部には、回転軸４１２の上端が、回転自在に取り付けられている。回転軸４１２は、円筒形状をした容器本体４０２の中心軸に沿って、下方向に延びて配置される。回転軸４１２の下端には、スターラーバー４５２が固定されている。また、回転軸４１２のスターラーバー４５２の上側には、複数枚の羽根４２０が、回転軸４１２を中心として放射状に設けられている。羽根４２０は、容器本体４０２に入れられたサンプル５００に浸かるように設けられている。羽根４２０は、カメラ２００によるサンプル５００の撮影時に、照明光を反射することが好ましい。このため、羽根４２０は、例えば白色であったり、鏡面であったりする。
【0012】
培養時には、サンプル５００が入ったスピナーフラスコ４００は、後述するスターラー３００の上に配置される。容器本体４０２内のスターラーバー４５２は、スターラー３００によって回転させられる。これに伴って、容器本体４０２内の羽根４２０は、回転軸４１２の周りに回転する。この回転によって羽根４２０は、サンプル５００を撹拌する。
【0013】
ここに示したスピナーフラスコ４００の形態は一例である。同様の機能を有していれば、スピナーフラスコ４００は、他の形態を採っていてもよい。
【0014】
スターラー３００は、磁石板３５２と、モータ３５４とを備える。磁石板３５２は、スターラー３００上のスターラーバーを回転させるための、磁石を有する回転板である。モータ３５４は、磁石板３５２を回転させる。モータ３５４の回転軸は、磁石板３５２の中心に接続されている。
【0015】
また、スターラー３００は、第３の入力装置３３２及び第３の表示装置３３４を備える。第３の入力装置３３２は、磁石板３５２の回転の有無を切り換えるためのスイッチ、及び磁石板３５２の回転速度を調整するためのつまみ等を含む。第３の表示装置３３４は、磁石板３５２の回転の有無及び回転速度等の情報を示す。また、スターラー３００は、スターラー３００の各部の動作を制御する制御回路等を含む第３の回路群３０５を備える。
【0016】
カメラ２００は、スピナーフラスコ４００内のサンプル５００を撮影する。カメラ２００は、スピナーフラスコ４００の側面に配置される。カメラ２００は、撮像素子２６０を含むカメラ本体２０２と、レンズユニット２５０とを備える。レンズユニット２５０は、撮像素子２６０上に被写体像を結像させるレンズ群を含む。カメラ２００は、被写体を照明する照明光を放射する照明ユニット２８０を備える。カメラ本体２０２は、カメラ２００の各部の動作を制御する制御回路等を含む第２の回路群２０５を備える。カメラ２００は、支柱２９０に固定されている。このとき、レンズユニット２５０がスピナーフラスコ４００内のサンプル５００と対向するように、カメラ２００の向き及び高さ等は調整される。
【0017】
なお、スピナーフラスコ４００内で浮遊又は沈殿する細胞の分布を確認するためにはスピナーフラスコ４００を垂直方向に広く撮影する必要がある。一般的にカメラ２００の撮像素子２６０は長方形のものが多い。そこで、カメラ２００は、その撮像素子２６０の長辺が垂直方向となるように配置されることが好ましい。また、スピナーフラスコ４００の垂直方向を広く撮影可能であればよいため、カメラ２００は、その撮像素子２６０の斜めの対角が垂直方向となるように配置されてもよい。さらには、広範囲を撮影するために、複数のカメラが配置されてもよい。
【0018】
本実施形態では、ＸＹＺ軸を次のように定義する。カメラ２００のレンズユニット２５０の光軸の向きであって水平方向にＺ軸を定義する。鉛直上向き、すなわちスピナーフラスコ４００の回転軸４１２と平行にＹ軸を定義する。Ｚ軸とＹ軸とに垂直にＸ軸を定義する。
【0019】
コントローラ１００は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）又はタブレット型情報端末といった情報処理装置である。図１には、タブレット型情報端末が示されている。コントローラ１００は、カメラ２００と通信し、カメラ２００から画像を取得する。コントローラ１００は、取得した画像を解析して、必要な情報を算出する。
【0020】
コントローラ１００は、各種演算を行うプロセッサといった回路を含む第１の回路群１０５を備える。また、コントローラ１００は、表示装置及び入力装置としての機能を有するタッチスクリーン１３３を備える。コントローラ１００は、入力装置としてさらに入力ボタン１３６を備える。コントローラ１００は、培養の状況を解析する解析装置として機能する。
【0021】
コントローラ１００及びカメラ２００の構成について、さらに図２に示すブロック図を参照して説明する。
【0022】
コントローラ１００は、第１の入力装置１３２と第１の表示装置１３４とを含む。第１の入力装置１３２は、タッチスクリーン１３３の一部であるタッチパネル、及び入力ボタン１３６等を含む。第１の表示装置１３４は、タッチスクリーン１３３の一部である表示装置等を含む。この表示装置は、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイ等であり得る。
【0023】
コントローラ１００は、上述の第１の回路群１０５に含まれ得る、第１のプロセッサ１１０と、第１の記憶回路１１６と、第１の通信回路１２０とを備える。第１のプロセッサ１１０と、第１の記憶回路１１６と、第１の通信回路１２０と、第１の入力装置１３２と、第１の表示装置１３４とは、互いに第１のバスライン１１９を介して接続され得る。
【0024】
第１のプロセッサ１１０は、例えば、Central Processing Unit（ＣＰＵ）、Application Specific Integrated Circuit（ＡＳＩＣ）、Field Programmable Gate Array（ＦＰＧＡ）、又はGraphics Processing Unit（ＧＰＵ）等の集積回路を含む。第１のプロセッサ１１０は、１つの集積回路等で構成されてもよいし、複数の集積回路等が組み合わされて構成されてもよい。第１のプロセッサ１１０は、例えば第１の記憶回路１１６又は第１のプロセッサ１１０内の記録領域に記録されたプログラムに従って行われる。
【0025】
第１の記憶回路１１６は、起動プログラム等を記録しているRead Only Memory（ＲＯＭ）、ＣＰＵの主記憶装置として機能するRandom Access Memory（ＲＡＭ）、ストレージ等を含む。ＲＡＭには、例えば、Dynamic ＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、Static ＲＡＭ（ＳＲＡＭ）等が用いられ得る。ストレージには、例えば、Hard Disk Drive（ＨＤＤ）、Solid State Drive（ＳＳＤ）、Embedded Multi Media Card（ｅＭＭＣ）等が用いられる。ストレージには、ＣＰＵで用いられるプログラム、パラメータ等各種情報が記録されている。
【0026】
第１の通信回路１２０は、カメラ２００と通信するための回路である。カメラ２００との通信は、有線で行われても、無線で行われてもよい。無線で行われる場合、画像の送受信には、例えばＷｉ－Ｆｉ（登録商標）といった比較的高速な通信方式が用いられ得る。動作の命令など情報量が少ないデータの送受信には、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）といった、低消費電力な通信方式が用いられてもよい。
【0027】
カメラ２００は、上述のレンズユニット２５０、撮像素子２６０、照明ユニット２８０に加えて、第２の入力装置２３２と、第２の表示装置２３４とを備える。第２の入力装置２３２は、ユーザがカメラ２００に指示を入力するための各種装置である。第２の入力装置２３２は、ボタンスイッチ、ダイヤル、又はタッチパネル等を含み得る。第２の表示装置２３４は、カメラ２００の状態又はカメラ２００で撮影した画像等を表示するための表示装置である。第２の表示装置２３４は、液晶ディスプレイ、又はパイロットランプ等を含み得る。
【0028】
カメラ２００は、上述の第２の回路群２０５に含まれる、第２のプロセッサ２１０と、画像処理回路２１４と、第２の記憶回路２１６と、第２の通信回路２２０とを備える。
【0029】
第２のプロセッサ２１０は、例えば、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、又はＦＰＧＡ等の集積回路を含む。第２のプロセッサ２１０は、１つの集積回路等で構成されてもよいし、複数の集積回路等が組み合わされて構成されてもよい。第２のプロセッサ２１０は、例えば第２の記憶回路２１６又は第２のプロセッサ２１０内の記録領域に記録されたプログラムに従って行われる。
【0030】
画像処理回路２１４は、ＡＳＩＣ又はＧＰＵ等の画像処理のための専用集積回路を含み得る。画像処理回路２１４は、第２のプロセッサ２１０と別体として設けられず、画像処理回路２１４の機能が第２のプロセッサ２１０によって担われてもよい。
【0031】
第２の記憶回路２１６は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の必要な記憶媒体を含む。カメラ２００は、カメラ２００から取り外し可能な記憶媒体が接続されるように構成されていてもよい。
【0032】
第２の通信回路２２０は、コントローラ１００と通信するための回路である。コントローラ１００とカメラ２００との通信は、上述のとおり有線で行われても、無線で行われてもよい。無線で行われる場合、画像の送受信には、例えばＷｉ－Ｆｉといった比較的高速な通信方式が用いられ得る。
【0033】
第２のプロセッサ２１０、画像処理回路２１４、第２の記憶回路２１６、第２の通信回路２２０、第２の入力装置２３２、第２の表示装置２３４、レンズユニット２５０、撮像素子２６０、照明ユニット２８０等は、第２のバスライン２１９を介して互いに接続されている。
【0034】
〈システムの動作〉
本実施形態に係る培養システム１０では、スターラー３００は、スピナーフラスコ４００の羽根４２０を予め設定された回転数で回転させる。カメラ２００は、スピナーフラスコ４００内のサンプル５００の画像を連続的に取得する。カメラ２００は、取得した画像をコントローラ１００へと送信する。コントローラ１００は、カメラ２００が撮影した連続画像を取得して、これら画像に基づいて各種解析を行う。コントローラ１００が行う解析には、サンプル５００内の細胞又は細胞塊の形態、大きさ等の情報、サンプル５００における細胞又は細胞塊の数又は密度、培養液のｐＨ等の情報が含まれ得る。
本実施形態に係る培養システム１０では、スターラー３００は、スピナーフラスコ４００の羽根４２０を予め設定された回転数で回転させる。カメラ２００は、スピナーフラスコ４００内のサンプル５００の画像を連続的に取得する。カメラ２００は、取得した画像をコントローラ１００へと送信する。コントローラ１００は、カメラ２００が撮影した連続画像を取得して、これら画像に基づいて各種解析を行う。コントローラ１００が行う解析には、サンプル５００内の細胞又は細胞塊の形態、大きさ等の情報、サンプル５００における細胞又は細胞塊の数又は密度、培養液のｐＨ等の情報が含まれ得る。
【0035】
培養システム１０の動作について図３を参照して説明する。ステップＳ１０１において、コントローラ１００は、カメラ２００から連続画像を取得する。この連続画像は、カメラ２００が連続的に撮影したスピナーフラスコ４００内のサンプル５００の画像である。連続画像は、動画であってもよいし、複数の静止画の集合であってもよい。何れの場合も連続画像は、複数の画像を含む画像群を形成する。ステップＳ１０２において、コントローラ１００は、得られた画像の周期的な変化に基づいて、スピナーフラスコ４００の羽根４２０の単位時間当たりの回転数を特定する。
【0036】
ステップＳ１０３において、コントローラ１００は、取得した連続画像の中から第１の画像を抽出する。第１の画像は、細胞を単層で観察できる画像である。第１の画像の抽出には、特定した羽根４２０の回転数の情報も利用され得る。ステップＳ１０４において、コントローラ１００は、取得した連続画像の中から第２の画像を抽出する。第２の画像は、多層の細胞を観察できる画像である。第２の画像の抽出には、特定した羽根４２０の回転数の情報も利用され得る。
【0037】
第１の画像と第２の画像について、図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、カメラ２００の光軸を通るスピナーフラスコ４００の水平断面を模式的に示す図である。カメラ２００において、カメラ本体２０２に取り付けられたレンズユニット２５０は、スピナーフラスコ４００の中心の方向を向いている。スピナーフラスコ４００は、回転軸４１２周りに固定された、第１の羽根４２１、第２の羽根４２２、第３の羽根４２３及び第４の羽根４２４の４枚の羽根を有している。サンプル５００は、培養液５２０と、培養液５２０内に浮遊している細胞５１０とを含む。ここで、細胞５１０は、１つの細胞として、又は複数の細胞が集まった細胞塊として培養液５２０中に浮遊し得る。図４Ａは、第１の画像が取得される際の、カメラ２００に対する羽根４２０の位置を模式的に示す図である。図４Ｂは、第２の画像が取得される際の、カメラ２００に対する羽根４２０の位置を模式的に示す図である。
【0038】
第１の画像が取得されるとき、羽根４２０のうちの１枚が、図４Ａの例では第１の羽根４２１が、レンズユニット２５０の光軸に沿って位置している。このとき、第１の羽根４２１の端面４３１と容器本体４０２との間に比較的薄い培養液５２０の層が生じる。この層は、厚さが例えば約５ｍｍとなる。したがって、カメラ２００から見たときに、培養液５２０の奥行きは約５ｍｍに制限される。このため、培養液５２０中の細胞は、Ｚ方向（レンズユニット２５０の光軸方向）の存在位置が制限される。その結果、カメラ２００は、細胞をほぼ均一の条件で撮像でき、遠くにあるので小さく写るといった誤差を取り除くことができる。したがって、撮影画像に基づく細胞又は細胞塊の大きさの解析の精度は高くなる。また、この層においては、レンズユニット２５０の光軸方向に１つの細胞又は細胞塊が存在する状態になり得る。言い換えると、レンズユニット２５０の光軸方向に、細胞塊等が重なり合うことなく単層で存在する状態が生じ得る。このような状態の細胞５１０を、本実施形態では単層細胞５１１と称することにする。図４Ａに示すような状態のとき、カメラ２００は、単層細胞５１１の画像を第１の画像として取得できる。
【0039】
第２の画像が取得されるとき、羽根４２０のうちの２枚の間に、図４Ｂの例では第１の羽根４２１と第４の羽根４２４との間に、レンズユニット２５０の光軸が位置している。言い換えると、第１の羽根４２１と第４の羽根４２４とがレンズユニット２５０の光軸を挟む。すなわち、何れの羽根４２０も、レンズユニット２５０の光軸に沿っていない。このとき、カメラ２００から、第１の羽根４２１の主面４３２及び第４の羽根４２４の主面４３２と容器本体４０２とに囲まれ比較的厚い培養液５２０の層が見えることになる。この厚い培養液の層においては、レンズユニット２５０の光軸方向に複数の細胞又は細胞塊が存在する状態になり得る。言い換えると、カメラ２００は、培養液５２０に多数の細胞５１０が懸濁された状態を撮影することができる。カメラ２００から見えるこのようなサンプル５００を、本実施形態では懸濁サンプル５１２と称することにする。図４Ｂに示すような状態のとき、懸濁サンプル５１２の画像が、第２の画像として取得され得る。
【0040】
ステップＳ１０５において、コントローラ１００は、抽出した第１の画像に基づいて、例えば以下の解析を行う。コントローラ１００は、第１の画像に基づいて、細胞塊などである単層細胞５１１の形態を解析できる。コントローラ１００は、第１の画像に基づいて、細胞塊の大きさを解析できる。コントローラ１００は、第１の画像に基づいて、単位面積当たりの単層細胞５１１の数をカウントし、細胞５１０の密度を算出できる。
【0041】
ステップＳ１０６において、コントローラ１００は、抽出した第２の画像に基づいて、例えば以下の解析を行う。コントローラ１００は、第２の画像に基づいて、サンプル５００の混濁度を算出し、この混濁度に基づいて懸濁サンプル５１２中の細胞５１０の密度を算出できる。細胞５１０の密度が求まれば、サンプル５００内の細胞数も求まる。コントローラ１００は、第２の画像に基づいて、培養液５２０の色を特定し、特定した色に基づいて、この色と関係性を有する培養液５２０のｐＨ値を算出できる。例えば培養液５２０にフェノールレッドが添加されている場合、ｐＨ値が適切であれば、培養液５２０は赤色を示し、細胞５１０が増えて培養液５２０が酸性になれば、培養液５２０は黄色に変化する。コントローラ１００は、第２の画像の色データに基づいて、培養液の状態を解析することができる。コントローラ１００は、培養液の状態として、ｐＨ値を算出することができる。ｐＨ値の算出にあたっては、第２の画像の色データについて、複数回の積算値又は平均値を算出し、当該値を用いる等、簡単な処理で高精度な値の算出ができる。また、ｐＨ値の算出は、第２の画像に基づくので、ｐＨ値を算出する場合には、培養容器は、スピナーフラスコのような羽根を用いて培養液を撹拌するものに限らず、浮遊培養が可能な種々の容器が用いられ得る。
【0042】
ステップＳ１０７において、コントローラ１００は、解析結果等をタッチスクリーン１３３等を用いてユーザに提示する。提示される解析結果等には、スピナーフラスコ４００の羽根４２０の単位時間当たりの回転数、第１の画像、第２の画像、細胞塊の特徴量、細胞５１０の密度、細胞の密度に基づく細胞の総数、細胞塊の特徴量毎の粒子数の分布、又は培養液５２０のｐＨ値等が含まれ得る。また、コントローラ１００は、これらの情報を第１の記憶回路１１６に記録する。例えば、細胞塊の特徴量は、細胞塊の形態又は細胞塊の大きさを含み、細胞塊の形態又は大きさとして、細胞塊の面積・体積・平均径・最大径が例示される。
【0043】
以上のように、本実施形態に係る培養システム１０では、カメラ２００は、羽根４２０が回転するスピナーフラスコ４００内のサンプル５００の画像を連続的に取得する。コントローラ１００は、取得された連続的な画像から、第１の画像及び第２の画像という２種類の画像を抽出する。コントローラ１００は、スターラー３００の回転速度や、カメラ２００の撮影条件を用いずに、カメラ２００から得た画像に基づいて画像抽出を行う。スピナーフラスコ４００の側面から撮影することで、浮遊している細胞を対象とした解析が行われ得る。コントローラ１００は、抽出した画像に基づいて、細胞塊の形態、細胞塊の大きさ、細胞５１０の密度、細胞数、又は培養液５２０のｐＨ値等の情報を取得することができる。
【0044】
本実施形態によれば、培養システム１０は、培養中のサンプル５００の状態を監視することができる。培養システム１０を用いれば、ユーザは、培地交換、継代などのタイミングといった培養作業に必要な情報を得ることができる。ユーザは、細胞密度、細胞塊の形態、又は細胞塊の大きさ等、解析しているサンプル５００の状態の情報を得ることができる。これらの情報は、各種実験又は細胞培養を行っているユーザにとって有意義な情報である。
【0045】
例えばｉＰＳ細胞又はＥＳ細胞といった幹細胞の生産における品質管理では、細胞塊の特徴量及び細胞密度等の情報が重要な役割を持つ。本実施形態の培養システム１０は、こういった情報を容易に取得することができる。
【0046】
なお、本実施形態では、カメラ２００の撮影に関する情報を取得しない場合を例に挙げて説明した。一方で、コントローラ１００は、カメラ２００から撮影条件、撮影タイミングなど、撮影に関する情報を取得することも可能である。コントローラ１００は、カメラ２００から取得した撮影の情報も用いて、画像の抽出や解析を行ってもよい。また、本実施形態では、第１の画像と第２の画像との両方を抽出し、両方の画像を用いて解析を行う場合を示した。一方で、第１の画像と第２の画像とのうち一方を抽出し、抽出した画像のみを用いて解析を行ってもよい。
【0047】
［第１の変形例］
第１の変形例について、第１の実施形態との相違点について説明する。上述の実施形態では、コントローラ１００は、ＰＣ又はタブレット型情報端末といった情報処理装置であると説明したが、これに限らない。コントローラ１００の機能の一部又は全部は、ネットワーク上のサーバが担ってもよい。画像の解析等の機能は、ウェブサービスなどの形態で提供されてもよい。
第１の変形例について、第１の実施形態との相違点について説明する。上述の実施形態では、コントローラ１００は、ＰＣ又はタブレット型情報端末といった情報処理装置であると説明したが、これに限らない。コントローラ１００の機能の一部又は全部は、ネットワーク上のサーバが担ってもよい。画像の解析等の機能は、ウェブサービスなどの形態で提供されてもよい。
【0048】
［第２の変形例］
第２の変形例について、第１の実施形態との相違点について説明する。上述の実施形態では、図４Ａを参照して説明したように、第１の画像は、カメラ２００のレンズユニット２５０の光軸と羽根４２０とが直線状に並んだときに取得される例を示した。この場合、カメラ２００は、撮像素子２６０の正面から入射する単層細胞５１１の被写体像を撮影する。
第２の変形例について、第１の実施形態との相違点について説明する。上述の実施形態では、図４Ａを参照して説明したように、第１の画像は、カメラ２００のレンズユニット２５０の光軸と羽根４２０とが直線状に並んだときに取得される例を示した。この場合、カメラ２００は、撮像素子２６０の正面から入射する単層細胞５１１の被写体像を撮影する。
【0049】
これに対して本変形例では、図５に示すように、カメラ２００は、レンズユニット２５０の光軸に対して斜めに入射する被写体像を撮影するように構成されている。より詳細には、カメラ２００は、レンズユニット２５０の光軸がスピナーフラスコ４００の回転軸４１２からずれた方向に向けられる。レンズユニット２５０に単層細胞５１１の像が斜めから入射するように、照明ユニット２８０は、レンズユニット２５０の光軸に対して斜めの方向から照明光を照射する。
【0050】
この例のように、被写体像がレンズユニット２５０の光軸に対して斜めから入射することで、カメラ２００は、微分干渉画像のような単層細胞５１１の立体的な形状を捉えやすい画像を取得できる。細胞塊の形態などを示す第１の画像が、疑似的な微分干渉画像のような立体的な形状を捉えやすい画像として取得されることは有意義である。
【0051】
［第３の変形例］
第３の変形例について、第１の実施形態との相違点について説明する。上述の実施形態では、図４Ａを参照して説明したように、第１の画像は、スピナーフラスコ４００の羽根４２０の端面４３１の部分にある単層細胞５１１の画像として取得されている。本変形例では、このような単層細胞５１１の画像を取得しやすいように、スピナーフラスコ４００の羽根４２０の端部に平板４３５が設けられている。平板４３５のカメラ２００と対向する面は、照明光を反射しやすい特性を有していることが好ましい。
第３の変形例について、第１の実施形態との相違点について説明する。上述の実施形態では、図４Ａを参照して説明したように、第１の画像は、スピナーフラスコ４００の羽根４２０の端面４３１の部分にある単層細胞５１１の画像として取得されている。本変形例では、このような単層細胞５１１の画像を取得しやすいように、スピナーフラスコ４００の羽根４２０の端部に平板４３５が設けられている。平板４３５のカメラ２００と対向する面は、照明光を反射しやすい特性を有していることが好ましい。
【0052】
言い換えると、本変形例のスピナーフラスコ４００は、円筒の形状を有する容器本体４０２と、円筒の軸から円周方向に延びる面を有し、この軸の周りに回転する羽根４２０と、羽根４２０に設けられ、円筒形状の容器本体４０２の円周面と対向する平板４３５とを備える。なお、平板４３５の形状は、平板に限らない。羽根４２０の円周面の側に設けられ、円周面と対向する面を有している板であればどのような形状でもよい。
【0053】
羽根４２０の端部に、端面４３１よりも広い平板４３５が設けられることで、第１の画像の取得において、単層細胞５１１の画像が取得されやすくなる。また、羽根に板が設けられているに限らず、例えば羽根４２０が端の方で厚くなっている等、羽根の端に面が設けられていればよい。また、この面は、円周面と対向しておらず、円周面に対して斜めに設けられていてもよい。
【0054】
［第２の実施形態］
第２の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第１の実施形態では、カメラ２００は、コントローラ１００から独立して、連続的に画像を取得して、取得した画像をコントローラ１００へと送信している。コントローラ１００は、取得した画像のみに基づいて、各種の解析を行っている。これに対して、本実施形態では、コントローラ１００は、カメラ２００の動作を制御する。
第２の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第１の実施形態では、カメラ２００は、コントローラ１００から独立して、連続的に画像を取得して、取得した画像をコントローラ１００へと送信している。コントローラ１００は、取得した画像のみに基づいて、各種の解析を行っている。これに対して、本実施形態では、コントローラ１００は、カメラ２００の動作を制御する。
【0055】
本実施形態に係る培養システム１０の動作の概略について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。このフローチャートには、コントローラ１００の動作とカメラ２００の動作とが示されている。
【0056】
ステップＳ２０１において、コントローラ１００は、カメラ２００に対して画像を要求する。この要求に応じて、ステップＳ２０２において、カメラ２００は、連続的な撮影を行い、取得した画像をコントローラ１００宛に送信する。
【0057】
ステップＳ２０３において、コントローラ１００は、カメラ２００が撮影した画像を取得する。コントローラ１００は、取得した画像に基づいて、撮影についての解析を行う。より具体的には、スピナーフラスコ４００の羽根４２０の回転を解析し、第１の画像のために撮影するタイミングと第２の画像のために撮影するタイミングとに関する情報を得る。ステップＳ２０４において、コントローラ１００は、解析結果に基づいて、第１の画像及び第２の画像を取得するための撮影タイミングを特定する。ステップＳ２０５において、コントローラ１００は、特定した撮影タイミングを含む撮影条件に関する情報をカメラ２００宛に送信する。
【0058】
ステップＳ２０６において、カメラ２００は、コントローラ１００から送信された撮影条件に関する情報を取得する。カメラ２００は、取得した情報に基づいて、撮影条件を設定する。ステップＳ２０７において、カメラ２００は、設定した撮影条件に基づいて撮影動作を行う。このようにして、カメラ２００は、第１の画像及び第２の画像の撮影を行う。カメラ２００は、取得した第１の画像及び第２の画像をコントローラ１００宛に送信する。
【0059】
ステップＳ２０８において、コントローラ１００は、カメラ２００から第１の画像及び第２の画像を取得する。コントローラ１００は、取得した第１の画像及び第２の画像に基づいて、第１の実施形態の場合と同様に各種解析を行う。ステップＳ２０９において、コントローラ１００は、解析結果等を第１の表示装置１３４を用いてユーザに提示したり、第１の記憶回路１１６に記憶したりする。
【0060】
上述した本実施形態に係る培養システム１０の動作のうち、コントローラ１００の動作について、図８に示すフローチャートを参照して説明する。
【0061】
ステップＳ３０１において、コントローラ１００は、第１の表示装置１３４にメニュー画面を表示させる。図９に、タッチスクリーン１３３に表示されるメニュー画面８１０の一例を示す。タッチスクリーン１３３には、カメラ設定アイコン８１１と、測定アイコン８１２と、終了アイコン８１３とが表示されている。ユーザは、これらアイコンの何れかをタッチすることで、実行したい機能を選択することができる。
【0062】
ステップＳ３０２において、コントローラ１００は、カメラ設定機能が選択されたか否かを判定する。例えば、カメラ設定アイコン８１１がタッチされたとき、カメラ設定機能が選択されたと判定される。カメラ設定機能が選択されていないとき、処理はステップＳ３０４に進む。一方、カメラ設定機能が選択されたとき、処理はステップＳ３０３に進む。
【0063】
ステップＳ３０３において、コントローラ１００は、カメラ設定処理を実行する。カメラ設定処理は、コントローラ１００がカメラ２００による撮影条件等を決定し、その撮影条件等をカメラ２００に送信する処理である。カメラ設定処理の詳細は後述する。カメラ設定処理の後、処理はステップＳ３０４に進む。
【0064】
ステップＳ３０４において、コントローラ１００は、測定機能が選択されたか否かを判定する。例えば、測定アイコン８１２がタッチされたとき、測定機能が選択されたと判定される。測定機能が選択されていないとき、処理はステップＳ３０６に進む。一方、測定機能が選択されたとき、処理はステップＳ３０５に進む。
【0065】
ステップＳ３０５において、コントローラ１００は、測定処理を実行する。測定処理は、撮影条件等が設定されたカメラ２００からコントローラ１００が画像を取得し、取得した画像に基づいて、サンプル５００の状態を解析すること等を含む処理である。測定処理の詳細は後述する。測定処理の後、処理はステップＳ３０６に進む。
【0066】
ステップＳ３０６において、コントローラ１００は、本処理を終了するか否かを判定する。例えば、終了アイコン８１３がタッチされたとき、終了すると判定される。終了しないとき、処理はステップＳ３０１に戻り、上述の処理を繰り返す。終了するとき、本処理は終了する。
【0067】
ステップＳ３０３で行われるカメラ設定処理について、図１０に示すフローチャートを参照して説明する。カメラ設定処理は、コントローラ１００がカメラ２００による撮影条件等を決定し、その撮影条件等をカメラ２００に送信する処理である。
【0068】
ステップＳ４０１において、コントローラ１００は、カメラ２００に、スピナーフラスコ４００のサンプル５００を撮影した連続画像を要求する。すなわち、コントローラ１００は、要求信号をカメラ２００宛に送信する。ステップＳ４０２において、コントローラ１００は、カメラ２００から画像の受信を開始したか否かを判定する。画像の受信が始まるまで、コントローラ１００は待機する。画像の受信が開始したとき、処理はステップＳ４０３に進む。
【0069】
ステップＳ４０３において、コントローラ１００は、カメラ２００から送信されたサンプル５００の連続画像を受信する。コントローラ１００は、受信した画像を解析する。解析結果に基づいて、ステップＳ４０４において、コントローラ１００は、カメラ２００が撮影によって第１の画像を取得すべきタイミングと、第２の画像を取得すべきタイミングとの特定を試みる。ステップＳ４０５において、コントローラ１００は、画像取得のタイミングを特定できたか否かを判定する。特定できていないとき、処理はステップＳ４０３に戻る。このとき、カメラ２００から画像の取得を繰り返し、その結果に基づいて画像取得のタイミングの特定を繰り返し試みる。画像取得のタイミングを特定できたとき、処理はステップＳ４０６に進む。より具体的には以下のとおりである。
【0070】
スピナーフラスコ４００の羽根４２０は、回転軸４１２の周りで回転している。したがって、第１の画像を取得するのに適している状態と、第２の画像を取得するのに適している状態とが、交互に繰り返されることになる。ここで、第１の画像を取得するのに適している状態とは、羽根４２０の端面４３１がカメラ２００を向いている状態である。第２の画像を取得するのに適している状態とは、２つの羽根４２０の主面４３２がカメラ２００を向いている状態である。
【0071】
カメラ２００が画像を取得する間隔が羽根４２０の回転速度に対して十分に短いとき、羽根４２０の端面４３１がカメラ２００を向く全ての場合と、その間の全ての場合とについて撮影が行われることになる。しかしながら、撮影間隔をそれほど短くする必要はない。例えば羽根４２０の端面４３１がカメラ２００を向く周期の整数倍と撮影の周期とが一致していなければよい。この場合も、複数回の撮影のうち少なくとも１回では、羽根４２０の端面４３１がカメラ２００を向いた状態となるし、複数回の撮影のうち少なくとも１回では、２つの羽根４２０の主面４３２がカメラ２００を向いている状態となる。コントローラ１００は、得られた画像とその画像が得られたタイミングとを解析し、カメラ２００が撮影によって第１の画像を取得すべきタイミングと、第２の画像を取得すべきタイミングとを特定する。一般に、第１の画像及び第２の画像は、例えば数秒又は数分おき等に取得されれば十分である。
【0072】
コントローラ１００は、撮影タイミング以外の撮影条件も、カメラ２００に指示することができる。コントローラ１００は、カメラ２００から取得した画像にぶれが生じている場合には、露光時間を短くするように、カメラ２００に指令してもよい。コントローラ１００は、カメラ２００から取得した画像がぼけている場合には、焦点位置を調節するようにカメラ２００に指令してもよい。コントローラ１００は、カメラ２００から取得した画像が明るすぎるとき又は暗すぎるとき、露光条件の変更をカメラ２００に指令してもよい。露光条件は、絞り値又は露光時間を変更すること、あるいは、照明ユニット２８０が放射する照明光の輝度を変更すること等によって変更され得る。
【0073】
ステップＳ４０６において、コントローラ１００は、特定した第１の画像を取得すべきタイミングと第２の画像を取得すべきタイミングとを含む撮影条件の指示を、カメラ２００宛に送信する。指示を受信したカメラ２００は、指示に基づいてカメラ２００の撮影条件を設定する。以上でカメラ設定処理は終了する。処理はステップＳ３０４の処理に戻る。
【0074】
ステップＳ３０５で行われる測定処理について、図１１に示すフローチャートを参照して説明する。測定処理は、コントローラ１００が、撮影条件等が設定されたカメラ２００から画像を取得し、取得した画像に基づいてサンプル５００の状態を解析すること等を含む処理である。
【0075】
ステップＳ５０１において、コントローラ１００は、カメラ２００に対して、現在設定されているカメラ２００の撮影条件の情報を要求する。この要求に対して、カメラ２００は、現在の設定の条件をコントローラ１００宛に送信する。ステップＳ５０２において、コントローラ１００は、カメラ２００から送信されたカメラ２００の設定条件を取得する。
【0076】
ステップＳ５０３において、コントローラ１００は、取得したカメラ２００の設定条件に基づいて、カメラ２００の撮影条件が最適化されているか否かを判定する。例えば取得したカメラ２００の設定条件に、最適化が完了しているか否かの情報が含まれていてもよい。上述のカメラ設定処理によって撮影条件の設定がなされたとき、カメラ２００に最適化が完了している旨の情報が記録されてもよい。
【0077】
ステップＳ５０３において最適化が完了していないと判定されたとき、処理はステップＳ５０４に進む。ステップＳ５０４において、コントローラ１００は、最適化が必要な旨を第１の表示装置１３４を用いてユーザに提示する。ユーザへの提示は、表示によらず、音声等によって行われてもよい。提示の後、行われている測定処理は終了する。
【0078】
ステップＳ５０３において最適化が完了していると判定されたとき、処理はステップＳ５０５に進む。ステップＳ５０５において、コントローラ１００は、カメラ２００に画像を要求する。この要求に応じて、カメラ２００は、設定され得た撮影条件に基づいた撮影によって取得された画像を、コントローラ１００宛に送信する。
【0079】
ステップＳ５０６において、コントローラ１００は、カメラ２００から送信された画像を取得する。この画像は、第１の画像と第２の画像とを含む。コントローラ１００は、取得した画像に基づいて、画像解析を行う。この解析には、カメラ２００の撮影条件が用いられてもよい。この解析結果には、細胞塊の特徴量、細胞５１０の密度、細胞５１０の数、細胞の密度に基づく細胞の総数、細胞塊の特徴量毎の粒子数の分布、又は培養液５２０のｐＨ値等の情報が含まれ得る。例えば、細胞塊の特徴量は、細胞塊の形態又は細胞塊の大きさを含み、細胞塊の形態又は大きさとして、細胞塊の面積・体積・平均径・最大径が例示される。
【0080】
ステップＳ５０７において、コントローラ１００は、解析結果を第１の表示装置１３４に表示させるなどしてユーザに提示したり、第１の記憶回路１１６に記憶させたりする。図１２Ａに、タッチスクリーン１３３に表示される解析結果を示す測定画面８２０の一例を示す。この測定画面８２０は、測定中である旨を示す表示８２１を含む。また、測定画面８２０は、カメラ２００から取得した画像、特に個々の細胞塊の様子などが確認できる第１の画像が表示される画像表示領域８２２を含む。測定画面８２０は、第２の画像に基づいて取得された培養液５２０の混濁度の時間変化を示すグラフ８２３と、培養液５２０のｐＨ値の時間変化を示すグラフ８２４とを含む。測定画面８２０は、測定画面８２０を閉じて測定処理を終了させるための終了アイコン８２５を含む。
【0081】
測定画面８２０は、細胞塊の大きさ等、他の情報を含み得る。すなわち、培養液５２０の混濁度の時間変化を示すグラフ８２３と培養液５２０のｐＨ値の時間変化を示すグラフ８２４とに代えて、又はそれらに加えて、他のグラフが測定画面８２０に表示されてもよい。有効なグラフの一例として、その測定タイミングにおける細胞の分布がわかるようなものであってもよい。例えば、細胞培養の過程では、大きくなった細胞塊の表面積は、細胞数が同じでありばらばらに存在する個々の細胞の表面積の総和よりも小さくなる。その結果、細胞塊は、大きくなるに従って、抵抗が小さくなるため浮かびにくくなる。すなわち、細胞塊が大きくなるに従って、細胞塊は沈殿する。このような状況では、低いところに大きな細胞塊があり、高いところに小さい細胞塊が浮遊している状態になりがちである。このようなときには大きな細胞塊をも浮遊させて栄養と酸素を与えやすくした方がよいため、攪拌を強くする。例えば羽根４２０の回転数を増加させる。測定画面８２０に表示されるグラフとして、例えば細胞塊の大きさを分類し、それが培養液内のどこにあるかを示すグラフであってもよい。このようなグラフの一例として、細胞塊の大きさと、浮遊位置（高さ）との関係を表すグラフであってもよい。さらに、細胞塊の大きさと、浮遊位置（高さ）と、細胞塊の個数との関係を表すグラフであってもよい。このようなグラフの例としては、バブルマップ（縦軸が位置、横軸が大きさ、バブルの大きさが粒子数を示す）、ヒートマップ（縦軸が位置、横軸が大きさ、色が粒子数を示す）、グラフでなく統計処理された結果を色や形状で表した画像などであってもよい。図１２Ｂ乃至図１２Ｄは、このようなグラフの一例である。図１２Ｂ乃至図１２Ｄでは、細胞塊の大きさが、細胞の形態としてクラス分けされている。図１２Ｂは３次元棒グラフの例を示し、図１２Ｃはバブルマップを示し、図１２Ｄはヒートマップを示す。コントローラ１００は、こういったグラフを作成するプログラムを備えている。
【0082】
このように、コントローラ１００は、第１の画像、第２の画像、培養液５２０の混濁度、言い換えると、単位量の培養液５２０中の細胞数、培養液５２０のｐＨ値、細胞塊の大きさ、細胞塊の形態的特徴等の情報を取得することができる。
【0083】
ステップＳ５０８において、コントローラ１００は、解析結果が所定の条件を満たしているか否かを判定する。所定の条件を満たしていないとき、処理はステップＳ５１０に進む。一方、所定の条件を満たしているとき、処理はステップＳ５０９に進む。ステップＳ５０９において、コントローラ１００は、条件を満たした解析結果に応じた処理を行う。この処理は適宜に設定され得る。
【0084】
例えば、混濁度が所定値よりも高くなったとき、単位培養液あたりの細胞数が所定の値になったとき、又は、培養液のｐＨ値が所定値よりも低くなったとき、コントローラ１００は、培養液の交換を行ったり、継代作業を行ったりすべきである旨をユーザに提示する。コントローラ１００は、カメラ２００の撮影条件を変更すべきであると判断したときには、カメラ２００宛に変更後の撮影条件を送信する。コントローラ１００は、ユーザが予め設定した条件、例えば培養を終了する条件、又は試薬を添加する条件等を満たしたとき、その旨をユーザに提示する。ステップＳ５０９の処理の後、処理はステップＳ５１０に進む。
【0085】
ステップＳ５１０において、コントローラ１００は、測定処理を終了するか否かを判定する。例えば、終了アイコン８２５がタッチされたとき、終了すると判定される。終了しないとき、処理はステップＳ５０６に戻る。このとき、上述の解析等の処理が継続される。一方、ステップＳ５１０で終了すると判定されたとき、処理はステップＳ５１１に進む。
【0086】
ステップＳ５１１において、コントローラ１００は、カメラ２００宛に撮影条件をリセットすべき旨の指示を送信する。この指示を受け取ったカメラ２００は、設定された撮影条件をリセットする。この処理は、測定処理を終了するにあたって、次に行われる測定処理の際に、カメラ２００が不適切な設定で撮影を行うことを防止するための処理である。ステップＳ５１１の処理の後、測定処理は終了する。
【0087】
本実施形態に係るカメラ２００の処理について、図１３に示すフローチャートを参照して説明する。
【0088】
ステップＳ６０１において、カメラ２００は、コントローラ１００から画像の要求があるか否かを判定する。コントローラ１００から画像の要求がないとき、処理はステップＳ６０４に進む。一方、コントローラ１００から画像の要求があるとき、処理はステップＳ６０２に進む。
【0089】
ステップＳ６０２において、カメラ２００は、現在設定されている撮影条件で撮影を行う。この際、カメラ２００は、照明ユニット２８０によって照明光を放射し、サンプル５００を照明する。カメラ２００は、撮影により得られた画像をコントローラ１００宛に送信する。ステップＳ６０３において、カメラ２００は、コントローラ１００から他の指示があるか否かを判定する。他の指示がないとき、処理はステップＳ６０２に戻る。すなわち、カメラ２００は、撮影と画像送信を継続する。ステップＳ６０３で他の指示があると判定されたとき、処理はステップＳ６０４に進む。
【0090】
ステップＳ６０４において、カメラ２００は、コントローラ１００から撮影条件を受信したか否かを判定する。撮影条件を受信していないとき、処理はステップＳ６０６に進む。一方、撮影条件を受信したとき、処理はステップＳ６０５に進む。ステップＳ６０５において、カメラ２００は、コントローラ１００から受信した撮影条件を設定する。その後、処理はステップＳ６０６に進む。
【0091】
ステップＳ６０６において、カメラ２００は、コントローラ１００から撮影条件の要求があるか否かを判定する。撮影条件の要求がないとき、処理はステップＳ６０８に進む。一方、撮影条件の要求があるとき、処理はステップＳ６０７に進む。ステップＳ６０７において、カメラ２００は、コントローラ１００宛に撮影条件の現在の設定値を送信する。その後、処理はステップＳ６０８に進む。
【0092】
ステップＳ６０８において、カメラ２００は、コントローラ１００から撮影条件をリセットするべき旨の指示を受信したか否かを判定する。リセットすべき旨の指示を受信していないとき、処理はステップＳ６１０に進む。一方、リセットすべき旨の指示を受信したとき、処理はステップＳ６０９に進む。ステップＳ６０９において、カメラ２００は、撮影条件をリセットする。その後、処理はステップＳ６１０に進む。
【0093】
ステップＳ６１０において、カメラ２００は、本処理を終了するか否かを判定する。例えば、電源を切る指示が入力されたとき等、終了すると判定されたとき、本処理は終了する。終了しないとき、処理はステップＳ６０１に戻り、上述の処理が繰り返される。
【0094】
本実施形態によれば、培養システム１０は、コントローラ１００の制御下でカメラ２００が動作する。コントローラ１００が必要としている画像を取得するようにコントローラ１００がカメラ２００の動作を制御するので、カメラ２００は、無駄なく最適な画像取得を行える。その結果、コントローラ１００による解析の精度も向上する。
【0095】
［第３の実施形態］
第３の実施形態について説明する。ここでは、第２の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第２の実施形態では、カメラ２００がコントローラ１００の制御下で動作している。第３の実施形態では、カメラ２００に限らず、スターラー３００及びカメラ２００を固定する支柱２９０の動作もコントローラ１００によって制御され得る。
第３の実施形態について説明する。ここでは、第２の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第２の実施形態では、カメラ２００がコントローラ１００の制御下で動作している。第３の実施形態では、カメラ２００に限らず、スターラー３００及びカメラ２００を固定する支柱２９０の動作もコントローラ１００によって制御され得る。
【0096】
〈システム構成〉
本実施形態に係る培養システム１０の構成例の概略を図１４のブロック図に示す。図１４に示すように、コントローラ１００及びカメラ２００の構成は、第２の実施形態と同様である。スターラー３００の基本構成は第２の実施形態の場合と同様である。スターラー３００は、第３の回路群３０５として、さらに第３のプロセッサ３１０と、第３の記憶回路３１６と、第３の通信回路３２０とを備える。
本実施形態に係る培養システム１０の構成例の概略を図１４のブロック図に示す。図１４に示すように、コントローラ１００及びカメラ２００の構成は、第２の実施形態と同様である。スターラー３００の基本構成は第２の実施形態の場合と同様である。スターラー３００は、第３の回路群３０５として、さらに第３のプロセッサ３１０と、第３の記憶回路３１６と、第３の通信回路３２０とを備える。
【0097】
第３のプロセッサ３１０は、例えば、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、又はＦＰＧＡ等の集積回路を含む。第３のプロセッサ３１０は、１つの集積回路等で構成されてもよいし、複数の集積回路等が組み合わされて構成されてもよい。第３のプロセッサ３１０は、例えば第３の記憶回路３１６又は第３のプロセッサ３１０内の記録領域に記録されたプログラムに従って行われる。第３の記憶回路３１６は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の必要な記憶媒体を含む。
【0098】
第３の通信回路３２０は、コントローラ１００と通信するための回路である。コントローラ１００とスターラー３００との通信は、有線で行われても、無線で行われてもよい。無線で行われる場合、Ｗｉ－Ｆｉといった比較的高速な通信方式が用いられてもよいが、送受信する情報が少ないので、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈといった低速であるが低消費電力である通信方式が用いられてもよい。
【0099】
第３のプロセッサ３１０、第３の記憶回路３１６、第３の通信回路３２０、第３の入力装置３３２、第３の表示装置３３４等は、第３のバスライン３１９を介して互いに接続されている。モータ３５４も、図示しない駆動回路を介して第３のバスライン３１９に接続されている。
【0100】
第３の通信回路３２０を介してコントローラ１００からの指令を受信した第３のプロセッサ３１０は、その指令に基づいてモータ３５４の回転速度を制御する。このようにして、コントローラ１００は、スピナーフラスコ４００の羽根４２０の回転速度を制御することができる。
【0101】
また、本実施形態に係る支柱２９０は、固定されたカメラ２００の位置を変更するために駆動機構２９４を備えている。駆動機構２９４の動作は、第４のプロセッサ２９２によって制御される。また、支柱２９０は、コントローラ１００と通信するための第４の通信回路２９１を備える。支柱２９０は、コントローラ１００の制御下で、カメラ２００の位置を調整することができる。
【0102】
〈システムの動作の概略〉
本実施形態に係る培養システム１０の動作の概要を、図１５Ａ、図１５Ｂ及び図１５Ｃに示すフローチャートを参照して説明する。本実施形態では、コントローラ１００のタッチスクリーン１３３には、図１６に示すようなメニュー画面８３０が表示され得る。すなわち、メニュー画面８３０には、観察位置設定アイコン８３１と、測定設定アイコン８３２と、測定アイコン８３３と、終了アイコン８３４とが含まれ得る。観察位置設定アイコン８３１は、観察位置の設定を開始する際に選択されるアイコンである。測定設定アイコン８３２は、測定についての設定を開始する際に選択されるアイコンである。測定アイコン８３３は、測定を開始する際に選択されるアイコンである。終了アイコン８３４は、終了を指示する際に選択されるアイコンである。
本実施形態に係る培養システム１０の動作の概要を、図１５Ａ、図１５Ｂ及び図１５Ｃに示すフローチャートを参照して説明する。本実施形態では、コントローラ１００のタッチスクリーン１３３には、図１６に示すようなメニュー画面８３０が表示され得る。すなわち、メニュー画面８３０には、観察位置設定アイコン８３１と、測定設定アイコン８３２と、測定アイコン８３３と、終了アイコン８３４とが含まれ得る。観察位置設定アイコン８３１は、観察位置の設定を開始する際に選択されるアイコンである。測定設定アイコン８３２は、測定についての設定を開始する際に選択されるアイコンである。測定アイコン８３３は、測定を開始する際に選択されるアイコンである。終了アイコン８３４は、終了を指示する際に選択されるアイコンである。
【0103】
本実施形態では、観察位置設定アイコン８３１が選択されてカメラ２００の位置の調整が行われることが想定される。ステップＳ７０１において、コントローラ１００は、スターラー３００宛に、磁石板３５２を回転させる指令を送信する。さらに、コントローラ１００は、カメラ２００に対して画像を要求する。これらの指令に応じて、ステップＳ７０２において、カメラ２００は、連続撮影を開始し、取得した画像のコントローラ１００宛の送信を開始する。また、ステップＳ７０３において、スターラー３００は、モータ３５４を回転させて磁石板３５２を回転させることを開始する。
【0104】
ステップＳ７０４において、コントローラ１００は、カメラ２００から取得した画像に基づいて、カメラ２００の位置が適切であるか否かを解析する。カメラ位置の適否の解析方法の一例を図１７Ａ及び図１７Ｂを参照して説明する。図１７Ａ及び図１７Ｂは、横軸に経過時間を示し、縦軸にカメラ２００で取得された画像の明るさを示す。カメラ２００が適切にスピナーフラスコ４００の方向を向き、サンプル５００が入れられている高さに設置されているとき、スピナーフラスコ４００の羽根４２０による撹拌の結果、図１７Ａに示すように、取得される明るさは周期的に変動する。これに対して、例えば、カメラ２００がサンプル５００が入っている高さよりも高い位置に設置されているとき等、カメラ２００の設置が適切でないとき、図１７Ｂに示すように、周期的な明るさの変動が得られない。コントローラ１００は、例えば、このような情報に基づいて、カメラ２００の位置の適否を判断する。
【0105】
ステップＳ７０５において、コントローラ１００は、カメラ位置が適切であるか否かを判定する。適切でないとき、処理はステップＳ７０６に進む。ステップＳ７０６において、コントローラ１００は、カメラ２００が固定された支柱２９０宛にカメラ２００の位置を変更するように指示を送信する。ステップＳ７０７において、支柱２９０は、コントローラ１００の指示に基づいて、カメラの位置を変更する。例えば、支柱２９０の第４のプロセッサ２９２は、コントローラ１００の指示に基づいて、駆動機構２９４を動作させる。その後、処理はステップＳ７０２及びステップＳ７０３の処理に戻る。上述のとおりカメラ２００によって取得された画像に基づいて、カメラ位置が調整される。
【0106】
ステップＳ７０５の判定において、カメラ位置が適切であると判定されたとき、処理はステップＳ７０８に進む。本実施形態では、カメラ位置の設定の後、図１６に示すメニュー画面８３０で測定設定アイコン８３２が指定されて、カメラ２００の撮影条件及び羽根４２０の回転速度の設定が行われることが想定されている。
【0107】
ステップＳ７０８において、コントローラ１００は、カメラ２００に画像を要求し、スターラー３００に羽根４２０の位置の情報を要求する。羽根４２０の位置は、スターラー３００の磁石板３５２の回転位置に対応する。ステップＳ７０９において、カメラ２００は、連続撮影を行い、取得した画像をコントローラ１００宛に送信する。ステップＳ７１０において、スターラー３００は、羽根４２０の位置に対応する磁石板３５２の回転位置の情報をコントローラ１００宛に送信する。
【0108】
ステップＳ７１１において、コントローラ１００は、カメラ２００から画像を取得し、スターラー３００から羽根４２０の位置の情報を取得する。ステップＳ７１２において、コントローラ１００は、得られた画像及び羽根４２０の位置の情報に基づいて、カメラ２００の撮影条件及び羽根４２０の回転速度を決定する。コントローラ１００は、決定した撮影条件をカメラ２００宛に送信する。また、コントローラ１００は、決定した羽根４２０の回転速度をスターラー３００宛に送信する。
【0109】
羽根４２０の回転速度は、一般的に適切と考えられている範囲がある。コントローラ１００は、図１７Ａに示したような画像の周期的な明るさの変動に基づいて、羽根４２０の回転数を特定する。コントローラ１００は、適切な範囲内となるように回転数を決定する。コントローラ１００は、サンプル５００の細胞密度に基づいて、回転数を調整してもよい。例えば、細胞密度が高いとき、回転数を比較的高く設定し、細胞密度が低いとき、回転数を比較的低く設定してもよい。
【0110】
コントローラ１００は、撮影条件については、画像の明るさ等に基づいて露光条件を決定することができる。また、コントローラ１００は、実験目的等に応じて画質、撮影頻度等を決定することができる。
【0111】
ステップＳ７１３において、カメラ２００は、コントローラ１００から取得した情報に基づいて、カメラ２００の撮影条件を設定する。ステップＳ７１４において、スターラー３００は、コントローラ１００から取得した情報に基づいて、モータ３５４の回転速度を設定する。
【0112】
ステップＳ７１５において、コントローラ１００は、カメラ２００の撮影条件及びスターラー３００の回転速度は適切であるか否かを判定する。適切でないとき、処理はステップＳ７０９及びステップＳ７１０に戻る。すなわち、上述の処理が繰り返される。適切であると判定されたとき、処理はステップＳ７１６に進む。
【0113】
ここでは、コントローラ１００の判断に基づいて、観察位置、撮影条件及び回転速度が設定される例を示したがこれに限らない。観察位置、撮影条件及び回転速度は、ユーザによって手動で設定されてもよい。例えば、タッチスクリーン１３３に図１８に示すようなコントロール画面８４０が表示されてもよい。このコントロール画面８４０は、例えば観察位置を設定しているときにはその旨を示すように、観察位置設定表示８４１が示される。また、コントロール画面８４０は、十字キー８４２を含む。十字キー８４２は、例えば、支柱２９０にカメラ２００の高さを変更させたり、カメラ２００の向きを変更させたりするための指示入力用の表示である。また、コントロール画面８４０は、カメラ２００で取得された画像のライブビュー表示８４３を含む。ユーザは、ライブビュー表示８４３を見ながら、撮影の状況を把握することができる。また、コントロール画面８４０は、スターラー３００の回転速度を設定するときに選択される回転速度設定アイコン８４４を含む。回転速度設定アイコン８４４が選択されたとき、コントローラ１００は、回転速度設定画面に遷移する。ユーザは、例えば十字キー８４２を操作して、回転速度を上昇させたり低下させたりすることができる。また、コントロール画面８４０は、カメラ設定アイコン８４５を含む。カメラ設定アイコン８４５が選択されたとき、コントローラ１００は、カメラ設定画面に遷移する。ユーザは、例えば十字キー８４２を操作して、撮影条件等を設定することができる。
【0114】
図１５Ｃに戻って説明を続ける。ステップＳ７１６において、コントローラ１００は、カメラ２００に画像を要求し、スターラー３００に羽根４２０の位置の情報を要求する。ステップＳ７１７において、カメラ２００は、ステップＳ７１３で設定した撮影条件で連続撮影を行い、取得した画像をコントローラ１００宛に送信する。ステップＳ７１８において、スターラー３００は、ステップＳ７１４で設定された条件で回転する磁石板３５２の回転位置、すなわち、羽根４２０の位置の情報を送信する。
【0115】
ステップＳ７１９において、コントローラ１００は、カメラ２００から画像を取得し、スターラー３００から羽根４２０の位置の情報を取得する。ステップＳ７２０において、コントローラ１００は、取得した画像に基づいて、各種解析を行う。ここで行われる解析は、例えば第１の実施形態及び第２の実施形態と同様である。ステップＳ７２１において、コントローラ１００は、画像及び解析結果を、第１の表示装置１３４を用いてユーザに提示する。また、コントローラ１００は、画像及び解析結果を第１の記憶回路１１６に記録する。
【0116】
ステップＳ７２２において、コントローラ１００は、カメラ２００の撮影条件及びスターラー３００の回転速度は適切であるか否かを判定する。適切でないとき、処理はステップＳ７０８に戻る。すなわち、ステップＳ７０８乃至ステップＳ７１５の、撮影条件及び回転速度の設定動作が改めて行われる。ステップＳ７２２において設定は適切であると判定されたとき、処理はステップＳ７２３に進む。ステップＳ７２３において、コントローラ１００は、本処理を終了するか否かを判定する。例えば終了の指示が入力されたとき、終了する。終了しないとき、処理はステップＳ７１７及びステップＳ７１８に戻る。一方、終了するとき、本処理は終了する。
【0117】
【0118】
ステップＳ８０１において、コントローラ１００は、タッチスクリーン１３３に、例えば図１６に示したメニュー画面８３０を表示させる。
【0119】
ステップＳ８０２において、コントローラ１００は、観察位置設定アイコン８３１がタッチされ、観察位置の設定が選択されたか否かを判定する。観察位置の設定が選択されていないとき、処理はステップＳ８０４に進む。一方、観察位置の設定が選択されたとき、処理はステップＳ８０３に進む。ステップＳ８０３において、コントローラ１００は、観察位置設定処理を実行する。観察位置設定処理については後述する。観察位置設定処理の後、処理はステップＳ８０４に進む。
【0120】
ステップＳ８０４において、コントローラ１００は、測定設定アイコン８３２がタッチされ、測定に係る設定が選択されたか否かを判定する。測定の設定が選択されていないとき、処理はステップＳ８０６に進む。一方、測定の設定が選択されたとき、処理はステップＳ８０５に進む。ステップＳ８０５において、コントローラ１００は、測定設定処理を実行する。測定設定処理については後述する。測定設定処理の後、処理はステップＳ８０６に進む。
【0121】
ステップＳ８０６において、コントローラ１００は、測定アイコン８３３がタッチされ、測定の開始が選択されたか否かを判定する。測定が選択されていないとき、処理はステップＳ８０８に進む。一方、測定が選択されたとき、処理はステップＳ８０７に進む。ステップＳ８０７において、コントローラ１００は、測定処理を実行する。測定処理については後述する。測定処理の後、処理はステップＳ８０８に進む。
【0122】
ステップＳ８０８において、コントローラ１００は、終了アイコン８３４がタッチされ、処理の終了が選択されたか否かを判定する。終了が選択されていないとき、処理はステップＳ８０１に戻る。一方、終了が選択されたとき、本処理は終了する。
【0123】
ステップＳ８０３で行われる観察位置設定処理について、図２０に示すフローチャートを参照して説明する。
【0124】
ステップＳ９０１において、コントローラ１００は、スターラー３００宛に、回転を開始させる旨の指示を送信する。ステップＳ９０２において、コントローラ１００は、カメラ２００に対して、連続した撮影画像を要求する。ステップＳ９０３において、コントローラ１００は、カメラ２００から連続画像の受信を開始したか否かを判定する。受信を開始していないとき、処理は待機する。受信を開始したとき、処理はステップＳ９０４に進む。
【0125】
ステップＳ９０４において、コントローラ１００は、カメラ２００から画像を取得する。ステップＳ９０５において、コントローラ１００は、取得した連続画像に基づいて、例えば図１７Ａ及び図１７Ｂを参照して説明したような方法を用いて、カメラ２００の位置の適否を解析する。ステップＳ９０６において、コントローラ１００は、カメラ２００の位置が適切であるか否かを判定する。カメラ２００の位置が適切でないとき、処理はステップＳ９０７に進む。ステップＳ９０７において、コントローラ１００は、カメラ２００の位置を変更させる指示を支柱２９０宛に送信する。その結果、支柱２９０は、駆動機構２９４を動かして、カメラ２００の位置を変更する。その後、処理はステップＳ９０４に戻る。カメラ２００の位置が適切になるまで、ステップＳ９０４乃至ステップＳ９０７の処理が繰り返される。
【0126】
ステップＳ９０６の判定でカメラ２００の位置は適切であると判定されたとき、処理はステップＳ９０８に進む。ステップＳ９０８において、コントローラ１００は、カメラ２００の位置は適切であると決定し、その旨を支柱２９０宛に送信する。その結果、支柱２９０は、カメラ２００の位置を固定する。
【0127】
ステップＳ８０５で行われる測定設定処理について、図２１に示すフローチャートを参照して説明する。
【0128】
ステップＳ１００１において、コントローラ１００は、スターラー３００に対して、羽根４２０の位置、すなわち、磁石板３５２の回転位置を要求する。ステップＳ１００２において、コントローラ１００は、カメラ２００に対して、画像を要求する。ステップＳ１００３において、コントローラ１００は、スターラー３００からの羽根４２０の位置についての情報とカメラ２００からの連続画像との受信を開始したか否かを判定する。受信を開始していないとき、処理は待機する。受信を開始したとき、処理はステップＳ１００４に進む。
【0129】
ステップＳ１００４において、コントローラ１００は、カメラ２００から画像を取得する。ステップＳ１００５において、コントローラ１００は、羽根４２０の位置の情報を取得する。ステップＳ１００６において、コントローラ１００は、取得した画像を解析する。
【0130】
ステップＳ１００７において、コントローラ１００は、画像解析の結果に基づいて、撮影条件及び回転速度についての解析を行う。例えば、第２の実施形態の場合と同様に、コントローラ１００は、カメラ２００が撮影によって第１の画像を取得すべきタイミングと、第２の画像を取得すべきタイミングとの特定を試みる。また、コントローラ１００は、カメラ２００の撮影条件を設定する。コントローラ１００は、カメラ２００から取得した画像にぶれが生じている場合には、露光時間を短くする。コントローラ１００は、カメラ２００から取得した画像がぼけている場合には、焦点位置を調節する。コントローラ１００は、カメラ２００から取得した画像が明るすぎるとき又は暗すぎるとき、絞り値を調整したり照明ユニット２８０から照射される照明光の輝度を変更したりする等の露光条件の変更を行う。コントローラ１００は、培養液５２０中の細胞５１０の状態を確認し、適切な撹拌がなされているか判定する。細胞数が増え、培養液５２０の下の方で細胞密度が高いようであれば、羽根４２０の回転速度を上昇させる。
【0131】
ステップＳ１００８において、コントローラ１００は、カメラ２００による撮影条件及びスターラー３００による羽根４２０の回転速度等の設定が適切であるか否かを判定する。設定が適切であると判定されたとき、本測定設定処理は終了する。一方、設定が適切でないと判定されたとき、処理はステップＳ１００９に進む。
【0132】
ステップＳ１００９において、コントローラ１００は、ステップＳ１００７の解析結果を利用して、カメラ２００による撮影条件及びスターラー３００による羽根４２０の回転速度等を決定する。ステップＳ１０１０において、コントローラ１００は、スターラー３００宛に回転速度についての指令を送信する。ステップＳ１０１１において、コントローラ１００は、カメラ２００宛に、撮影条件についての指令を送信する。これらの指令を受けたスターラー３００及びカメラ２００は、設定を変更する。このようにして、培養システム１０の測定の条件が適切に設定される。
【0133】
ステップＳ８０７で行われる測定処理について説明する。測定処理は、図１１を参照して説明した第２の実施形態の測定処理と概ね同じである。異なる点について説明する。
【0134】
ステップＳ５０８及びステップＳ５０９で行われる処理は、第２の実施形態で説明したような動作に加えて、次のような動作が行われてもよい。例えば細胞５１０の培養が進み、ステップＳ５０８で羽根４２０の回転速度が適切でないと判定されたとき、コントローラ１００は、適切な回転速度を決定し、その指令をスターラー３００宛に送信することができる。例えば細胞５１０の培養が進み、ステップＳ５０８で撮影条件が適切でないと判定されたとき、コントローラ１００は、図２１を参照して説明した測定設定処理を実行することができる。
【0135】
カメラ２００は、本実施形態においても第２の実施形態の場合と同様に、図１３を参照して説明したような動作を行う。
【0136】
本実施形態に係る支柱２９０の動作について図２２に示すフローチャートを参照して説明する。
【0137】
ステップＳ１１０１において、支柱２９０は、コントローラ１００からカメラ２００の位置を変更すべき旨の指示があるか否を判定する。位置変更の指示がないとき、処理はステップＳ１１０３に進む。一方、位置変更の指示があるとき、処理はステップＳ１１０２に進む。ステップＳ１１０２において、支柱２９０は、コントローラ１００からの指示に基づいて、駆動機構２９４を動作させる。すなわち、支柱２９０は、コントローラ１００からの指示に基づいてカメラ２００の位置を変更する。その後、処理はステップＳ１１０３に進む。
【0138】
ステップＳ１１０３において、支柱２９０は、コントローラ１００から位置決定の指示があるか否かを判定する。位置決定の指示がないとき処理はステップＳ１１０５に進む。一方、位置決定の指示があるとき、処理はステップＳ１１０４に進む。ステップＳ１１０４において、支柱２９０は、コントローラ１００から指示に基づいて、カメラ２００の位置を固定するように、駆動機構２９４をロックする。その後、処理はステップＳ１１０５に進む。
【0139】
ステップＳ１１０５において、支柱２９０は、本処理を終了するか否かを判定する。終了しないとき、処理はステップＳ１１０１に戻る。すなわち、支柱２９０は、上述の処理を繰り返す。処理を終了するとき、本処理は終了する。
【0140】
本実施形態に係るスターラー３００の動作について図２３に示すフローチャートを参照して説明する。
【0141】
ステップＳ１２０１において、スターラー３００は、コントローラ１００から磁石板３５２の回転を開始させる旨の指示があるか否かを判定する。回転開始の指示がないとき、処理はステップＳ１２０３に進む。一方、回転開始の指示があるとき、処理はステップＳ１２０２に進む。ステップＳ１２０２において、スターラー３００は、モータ３５４の回転を開始させる。その後、処理はステップＳ１２０３に進む。
【0142】
ステップＳ１２０３において、スターラー３００は、コントローラ１００から磁石板３５２の回転位置の要求があるか否かを判定する。位置要求がないとき、処理はステップＳ１２０５に進む。一方、位置要求があるとき、処理はステップＳ１２０４に進む。ステップＳ１２０４において、スターラー３００は、磁石板３５２の回転位置の情報をコントローラ１００宛に送信することを開始する。その後、処理はステップＳ１２０５に進む。
【0143】
ステップＳ１２０５において、スターラー３００は、コントローラ１００から回転速度に関する情報を受信したか否かを判定する。回転速度を受信していないとき、処理はステップＳ１２０７に進む。一方、回転速度を受信したとき、処理はステップＳ１２０６に進む。ステップＳ１２０６において、スターラー３００は、コントローラ１００から指示に基づいて、モータ３５４の回転速度を設定する。その後、処理はステップＳ１２０７に進む。
【0144】
ステップＳ１２０７において、スターラー３００は、本処理を終了するか否か判定する。処理は終了しないとき処理はステップＳ１２０１に戻る。一方、終了するとき本処理は終了する。
【0145】
本実施形態によれば、コントローラ１００は、カメラ２００の位置を変更するために支柱２９０を制御することができる。また、コントローラ１００は、スピナーフラスコ４００の羽根４２０の回転速度を変更するために、スターラー３００の磁石板３５２の回転速度を制御することができる。したがって、コントローラ１００は、培養システム１０全体の動作を細かく設定することができる。
【0146】
上述の各実施形態は、従来ユーザの感覚的によって調整されていた事項である。これらの事項をコントローラ１００が機械的に制御することによって、浮遊培養の詳細な制御が可能になる。また、培養システム１０は、浮遊培養の状況を正確に捉え、ユーザに提示したり記録したりすることができる。これらのことは、実験等の精度を高めたり、これまで困難であった新たな実験の可能性を広げたりする。また、本実施形態の培養システム１０は、実験室レベルの培養に限らず、産業利用のための細胞の大量培養の正確な制御をも可能にする。また、上述の技術は、細胞培養等に限らず、バイオリアクター等にも適用され得る。
【0147】
各実施形態では、各種解析がコントローラ１００で行われる例を示した。しかしながらこれに限らない。各種解析は、ネットワーク上のサーバ等で行われてもよい。解析と各装置の制御又は結果の表示等の機能は、複数の装置によって分散して行われてもよい。
【0148】
各実施形態で説明した技術のうち、主にフローチャートで説明した制御に関しては、プログラムを用いて実現され得る。このプログラムは、記憶媒体や記録部に収められ得る。この記憶媒体又は記録部への記録の方法は様々であり、製品出荷時に記録されてもよく、配布された記憶媒体が利用されて記録されてもよく、インターネットを介したダウンロードが利用されて記録されてもよい。
【0149】
また、上述の制御と同様の機能は、例えばディープラーニングによって構築された人工知能によって実現されてもよい。すなわち、従来人が経験によって判断してきた事項、例えば、スピナーフラスコ４００の羽根４２０の回転速度、培養密度、培養液のｐＨ値等の調整をディープラーニングによって適切に実行することが可能になる。
【0150】
なお、実施形態において、「部」（セクションやユニット）として記載した部分は、専用の回路や、複数の汎用の回路を組み合わせて構成してもよく、必要に応じて、予めプログラムされたソフトウェアに従って動作を行うマイコン、ＣＰＵ等のプロセッサ、又はＦＰＧＡ等のシーケンサを組み合わせて構成されてもよい。また、その制御の一部又は全部を外部の装置が引き受けるような設計も可能で、この場合、有線又は無線の通信回路が介在する。通信は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信、Ｗｉ－Ｆｉ通信、電話回線等で行われればよく、ＵＳＢ等で行われてもよい。専用の回路、汎用の回路や制御部を一体としてＡＳＩＣとして構成してもよい。
【符号の説明】
【0151】
１０…培養システム、１００…コントローラ、１０５…第１の回路群、１１０…第１のプロセッサ、１１６…第１の記憶回路、１１９…第１のバスライン、１２０…第１の通信回路、１３２…第１の入力装置、１３３…タッチスクリーン、１３４…第１の表示装置、１３６…入力ボタン、２００…カメラ、２０２…カメラ本体、２０５…第２の回路群、２１０…第２のプロセッサ、２１４…画像処理回路、２１６…第２の記憶回路、２１９…第２のバスライン、２２０…第２の通信回路、２３２…第２の入力装置、２３４…第２の表示装置、２５０…レンズユニット、２６０…撮像素子、２８０…照明ユニット、２９０…支柱、２９１…第４の通信回路、２９２…第４のプロセッサ、２９４…駆動機構、３００…スターラー、３０５…第３の回路群、３１０…第３のプロセッサ、３１６…第３の記憶回路、３１９…第３のバスライン、３２０…第３の通信回路、３３２…第３の入力装置、３３４…第３の表示装置、３５２…磁石板、３５４…モータ、４００…スピナーフラスコ、４０２…容器本体、４０４…蓋、４１２…回転軸、４２０…羽根、４２１…第１の羽根、４２２…第２の羽根、４２３…第３の羽根、４２４…第４の羽根、４３１…端面、４３２…主面、４３５…平板、４５２…スターラーバー、５００…サンプル、５１０…細胞、５１１…単層細胞、５１２…懸濁サンプル、５２０…培養液。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図12D】
【図13】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
