以下、図面を参照して、本発明を適用し� ��実施の形態について説明する。

 図1は、本発明を適用した観察システムの 一実施の形態の構成例を示す図である。この 観察システムは、顕微鏡11、操作部12、コン� �ローラ13、カメラ14、パーソナルコンピュー� ��15、および観察モニタ16から構成される。

 顕微鏡11には、図示せぬステッピングモ� �タ等により駆動される電動ステージ21が設け られている。この電動ステージ21には、観察� ��対象となる細胞等の標本が入れられたガラ� ��ボトムディッシュやウェルプレートなどの� ��器が配置され、ユーザは、操作部12を操作� �て、標本を適切に観察できるように電動ス� �ージ21を移動させる。なお、以下、電動ステ ージ21の移動方向について、顕微鏡11の左右� �向をx軸方向、前後方向をy軸方向、上下方向 をz軸方向と定義する。

 また、カメラ14は、顕微鏡11の視野内の標 本を被写体として撮像し、その結果得られた 画像(以下、観察画像と称する)をパーソナル� ��ンピュータ15に供給する。そして、パーソ� �ルコンピュータ15は、カメラ14からの観察画� ��を観察モニタ16に供給して表示させる。こ� �により、ユーザは観察モニタ16に表示される 観察画像を見ることで、顕微鏡11の視野内に� ��る標本を観察することができる。

 コントローラ13は、操作部12を操作するこ とによりユーザが登録した、タイムラプス観 察における標本の観察位置を示す観察位置情 報を記録する。コントローラ13は、記録した� ��察位置情報をパーソナルコンピュータ15に� �給する。

 パーソナルコンピュータ15は、コントロ� �ラ13から供給された観察位置情報を記録し、 この観察位置情報に基づいて、タイムラプス 観察のための制御を行う。すなわち、パーソ ナルコンピュータ15は、記録している観察位� ��情報に基づいて、一定の時間間隔でコント� ��ーラ13に、登録された観察位置への電動ス� �ージ21の移動を指示する。そして、コントロ ーラ13は、パーソナルコンピュータ15の指示� �応じて、登録された観察位置に電動ステー� �21を移動させ、パーソナルコンピュータ15は� ��観察位置における標本の画像をカメラ14か� �取得して記録する。

 なお、以下、顕微鏡11は、正立型の顕微� �であり、カメラ14は、電動ステージ21の上方� ��ら標本を撮影するものとする。

 図2は、パーソナルコンピュータ15が、所� ��の制御プログラムを実行することにより実� ��される胚観察部51の機能的構成の例を示す� �ロック図である。

 胚観察部51は、画像取得部61、観察部62お� ��び評価部63を含むように構成され、胚の生� �を観察し、胚の生育状態を評価する機能を� �現する。

 画像取得部61は、観察部62からの指令に基 づいて、カメラ14を制御し、電動ステージ21� �に標本として設置されている卵(受精卵)を撮 影させる。画像取得部61は、カメラ14により� �影された卵の観察画像を取得し、観察部62に 供給する。

 観察部62は、卵検出部71、垂直方向卵割検 出部72、水平方向卵割検出部73、および、細� �認識部74を含むように構成され、卵および卵 内の胚を時系列に撮影した観察画像に基づい て、胚の卵割を検出し、胚内の各細胞の分裂 を追跡する。

 卵検出部71は、画像取得部61を介して、観 察画像をカメラ14から取得する。卵検出部71� �、図4などを参照して後述するように、取得� ��た観察画像内の卵の検出処理を行う。卵検� ��部71は、観察画像内の卵の位置を示す情報� �および、卵の検出に用いた観察画像を垂直� �向卵割検出部72に供給する。

 垂直方向卵割検出部72は、図5などを参照� ��て後述するように、胚内の細胞が垂直方向� ��分裂する場合の卵割の検出処理を行う。垂� ��方向卵割検出部72は、検出結果に応じて、� �および胚を垂直方向に分割する卵割境界面� �設定する。また、垂直方向卵割検出部72は、 設定した卵割境界面により卵を分割すること により単位領域を設定する。垂直方向卵割検 出部72は、設定した卵割境界面および単位領� ��を示す情報を水平方向卵割検出部73に供給� �る。

 水平方向卵割検出部73は、画像取得部61を 介して、フォーカス位置が異なる複数の観察 画像をカメラ14から取得する。水平方向卵割� ��出部73は、図11などを参照して後述するよう に、取得した複数の観察画像に基づいて、単 位領域毎に、胚内の細胞が水平方向に分裂す る場合の卵割の検出処理を行う。水平方向卵 割検出部73は、検出結果に応じて、卵および� ��を水平方向に分割する卵割境界面を設定す� ��。水平方向卵割検出部73は、観察画像にお� �る卵および胚の位置、並びに、垂直方向卵� �検出部72および水平方向卵割検出部73により� ��定された卵割境界面の位置を示す情報を細� ��認識部74に供給する。また、水平方向卵割� �出部73は、卵割の検出に用いた観察画像を細 胞認識部74に供給する。

 細胞認識部74は、設定された卵割境界面� �基づいて、観察画像内の胚内の細胞を個々� �認識する。細胞認識部74は、認識した各細胞 を一意に識別するために各細胞にラベルを割 り当てる。また、細胞認識部74は、取得した� ��察画像に基づいて、認識した各細胞の大き� ��を検出する。細胞認識部74は、各細胞に割� �当てたラベル、並びに、各細胞の位置およ� �大きさを示す卵割情報を評価部63に供給する 。

 評価部63は、グレーディング部81および良 否判定部82を含むように構成され、細胞認識� ��74から取得した卵割情報に基づいて、胚の� �育状態を評価する。

 グレーディング部81は、細胞認識部74から 取得した卵割情報を時系列に記録する。また 、グレーディング部81は、時系列に記録した� ��割情報に基づいて、胚の生育状態をグレー� ��分けするグレーディング処理を行う。グレ� ��ディング部81は、グレーディング処理によ� �算出したグレーディング値を良否判定部82に 供給する。

 良否判定部82は、グレーディング部81によ り算出されたグレーディング値に基づいて、 胚の良否を判定する。良否判定部82は、判定� ��果を示す情報を外部に出力する。

 次に、図3のフローチャートを参照して、 図1の観察システムにより実行される胚観察� �理について説明する。なお、この処理は、� �えば、電動ステージ21上に観察対象となる卵 が標本として設置され、ユーザが操作部12を� ��作することにより、コントローラ13を介し� �、パーソナルコンピュータ15に胚観察処理の 実行の指令を入力したとき、開始される。な お、以下、人の受精卵を観察対象とする場合 の処理について説明する。

 ステップS1において、胚観察部51は、観察 画像を取得する。具体的には、卵検出部71は� ��観察画像を取得するように画像取得部61に� �令する。カメラ14は、画像取得部61の制御の� ��に、観察画像を撮影し、撮影した観察画像� ��、画像取得部61を介して卵検出部71に供給す る。

 ステップS2において、卵検出部71は、卵検 出処理を実行する。ここで、図4のフローチ� �ートを参照して、卵検出処理の詳細につい� �説明する。

 ステップS21において、卵検出部71は、観察� �像に分散フィルタを適用する。ここで、分� �フィルタとは、所定の大きさのフィルタ窓� �の輝度の分散を算出するフィルタである。� �って、分散フィルタは、フィルタ窓内に何� �かの物体が存在し、その物体の輝度のバラ� �キが大きいほど大きな値を返し、フィルタ� �内に何も存在しなければ0を返す。
卵検出部71は、観察画像の全ての領域に分散� ��ィルタを適用する。

 ステップS22において、卵検出部71は、観� �画像を二値化する。すなわち、卵検出部71は 、分散フィルタを施した後の観察画像の各画 素の画素値を、所定の閾値を用いて二値化す る。これにより、観察画像内の物体が存在す る部分と存在しない部分とが区別して表示さ れる。

 ステップS23において、胚観察部51は、二� �化画像に基づいて、観察画像内の物体を検� �する。卵検出部71は、検出した物体を個々に 区別できるように、各物体にそれぞれ異なる ラベルを割り当てる。

 ステップS24において、卵検出部71は、検� �した各物体の面積とモーメント(画像のモー� ��ント)を算出する。

 ステップS25において、卵検出部71は、検� �した物体の中から卵を選定する。具体的に� �、卵検出部71は、各物体の面積とモーメント に基づいて、標準的な人の受精卵の大きさお よび形状に最も近い物体を卵として選定する 。卵検出部71は、観察画像内の卵の位置を示� ��情報、および、画像処理を施す前の観察画� ��を垂直方向卵割検出部72に供給する。その� �、卵検出処理は終了する。

 図3に戻り、ステップS3において、垂直方� ��卵割検出部72は、垂直方向卵割検出処理を� �行する。ここで、図5のフローチャートを参� ��して、垂直方向卵割検出処理の詳細につい� ��説明する。

 ステップS41において、垂直方向卵割検出� ��72は、観察画像のノイズを除去する。すな� �ち、垂直方向卵割検出部72は、卵検出部71か� ��取得した観察画像に、ローパスフィルタを� ��用し、高調波成分のノイズを除去する。

 ステップS42において、垂直方向卵割検出� ��72は、観察画像のエッジを抽出する。例え� �、垂直方向卵割検出部72は、観察画像に二次 微分フィルタを適用することにより、観察画 像のエッジを抽出する。

 ステップS43において、垂直方向卵割検出� ��72は、観察画像を二値化する。すなわち、� �直方向卵割検出部72は、エッジ抽出を行った 後の観察画像の各画素の画素値を、所定の閾 値を用いて二値化する。これにより、観察画 像内のエッジ部分とエッジ以外の部分とが区 別して表示される。

 ステップS44において、垂直方向卵割検出� ��72は、二値化画像に基づいて、胚の外周を� �出する。具体的には、垂直方向卵割検出部72 は、二値化画像に基づいて、卵検出部71によ� ��検出された観察画像の卵内の領域において� ��抽出されたエッジにより囲まれた物体を胚� ��して認識し、エッジの外枠の部分を、胚の� ��周(細胞膜)として認識する。

 ステップS45において、垂直方向卵割検出� ��72は、胚の外周の極座標を算出する。例え� �、図6に示されるように、左側の卵101内の胚1 02が、右側に示されるように、細胞C1と細胞C2 に卵割した場合について考える。なお、図6� �、卵101を上から見た図である。

 垂直方向卵割検出部72は、胚102の中心Oを� ��め、胚102の外周の各点の座標を、中心Oを中 心とする極座標(θ,r)により表す。図7は、図6� ��右側の胚102の外周の極座標のグラフであり� ��横軸が偏角θ、縦軸が動径rを示している。

 ステップS46において、垂直方向卵割検出� ��72は、胚の外周の極座標の微分波形に基づ� �て、胚の外周のへこみを検出する。具体的� �は、垂直方向卵割検出部72は、胚の外周の極 座標を偏角θにより微分した微分波形(以下、 極座標微分波形と称する)を求める。例えば� �図7の胚の外周の極座標の波形は、図6の右側 の胚102の外周の各へこみの頂点DP1および頂点 DP2における偏角θ1および偏角θ2において極小 となる。従って、例えば、偏角θ1の近傍の極 座標微分波形は、図8に示されるように、偏� �θ1の少し前の偏角θaで極小となった後、偏� �θ1で0になり、偏角θ1の少し後の偏角θbで極� ��となる。

 垂直方向卵割検出部72は、極座標微分波� �において、所定の偏角θの範囲内(例えば、5� ��以内)で値が極小から極大となり、かつ、そ の極小値と極大値の絶対値がともに所定の閾 値以上となる区間を抽出する。そして、垂直 方向卵割検出部72は、抽出した区間において� ��極座標微分波形が0になる偏角θに対応する� ��の外周上の点およびその近傍を、胚の外周� ��へこみとして検出する。なお、抽出した区� ��内において、極座標微分波形が0になる偏角 θが複数存在する場合、例えば、その区間の� ��心に最も近い偏角θに対応する胚の外周上� �点およびその近傍が、胚の外周のへこみと� �て検出される。例えば、図6の右側の胚102の� ��合、図9に示されるように、頂点DP1およびそ の近傍がへこみD1として検出され、頂点DP2お� ��びその近傍がへこみD2として検出される。

 ステップS47において、垂直方向卵割検出� ��72は、検出したへこみの数が1より大きいか� ��かを判定する。検出したへこみの数が1より 大きいと判定された場合、処理はステップS48 に進む。

 ステップS48において、垂直方向卵割検出� ��72は、胚の外周のへこみの位置と数に応じ� �、垂直方向の卵割境界面を設定する。例え� �、図9に示される例の場合、垂直方向卵割検� ��部72は、頂点DP1と頂点DP2を結ぶ境界線L1を通 りz軸に平行な面、すなわち、境界線L1を通り 卵101および胚102を垂直方向に分割する面を、 卵割境界面に設定する。

 また、例えば、図10に示されるように、� �102の細胞C1が細胞C11と細胞C12に分裂し、細胞 C2が細胞C13と細胞C14に分裂し、胚102の外周に� ��いて新たにへこみD11とへこみD12が検出され� ��場合、垂直方向卵割検出部72は、へこみD11� �頂点DP11とへこみD12の頂点DP12を結ぶ境界線L11 を通りz軸に平行な面、すなわち、境界線L11� �通り卵101および胚102を垂直方向に分割する� �を、新たに卵割境界面に設定する。

 ステップS49において、垂直方向卵割検出� ��72は、卵割境界面に基づいて単位領域を設� �する。すなわち、垂直方向卵割検出部72は、 観察画像内の卵が写っている領域を、設定し た卵割境界面により分割し、分割後の各領域 を単位領域に設定する。例えば、図9の例の� �合、卵101は、境界線L1を通る卵割境界面によ り、単位領域R1と単位領域R2に分割される。� �た、例えば、図10の例の場合、卵101は、境界 線L1を通る卵割境界面および境界線L11を通る� ��割境界面により、単位領域R11乃至R14に分割� ��れる。垂直方向卵割検出部72は、設定した� �割境界面および単位領域を示す情報を水平� �向卵割検出部73に供給する。その後、垂直方 向卵割検出処理は終了する。

 一方、ステップS47において、検出したへ� ��みの数が1以下であると判定された場合、処 理はステップS50に進む。

 ステップS50において、垂直方向卵割検出� ��72は、垂直方向の卵割は発生していないと� �定する。そして、垂直方向卵割検出部72は、 観察画像内の卵が写っている領域全体を単位 領域に設定する。垂直方向卵割検出部72は、� ��定した単位領域を示す情報を水平方向卵割� ��出部73に供給する。その後、垂直方向卵割� �出処理は終了する。

 図3に戻り、ステップS4において、胚観察� ��51は、水平方向卵割検出処理を実行する。� �こで、図11のフローチャートを参照して、水 平方向卵割検出処理の詳細について説明する 。

 ステップS71において、胚観察部51は、フ� �ーカス位置が異なる観察画像を複数取得す� �。具体的には、水平方向卵割検出部73は、観 察画像の取得を画像取得部61に指令する。画� ��取得部61は、電動ステージ21をz軸方向に所� �の間隔で移動させながら、各位置において� �カメラ14に観察画像を撮影させる。これによ り、卵(胚)の深さ方向(z軸方向)のフォーカス� ��置が異なる複数の観察画像が撮影される。� ��メラ14は、撮影した複数の観察画像を、画� �取得部61を介して水平方向卵割検出部73に供� ��する。

 ステップS72において、水平方向卵割検出� ��73は、未処理の単位領域を1つ選択し、注目� ��域に設定する。

 ステップS73において、水平方向卵割検出� ��73は、注目領域内の検出パラメータを算出� �る。例えば、水平方向卵割検出部73は、各観 察画像ごとに、注目領域内のコントラスト値 の総和、または、注目領域内の輝度の微分値 の総和を、検出パラメータとして算出する。

 ステップS74において、水平方向卵割検出� ��73は、検出パラメータが極大となり、かつ� �閾値以上となるフォーカス位置を抽出する� �具体的には、水平方向卵割検出部73は、カメ ラ14のフォーカス位置に対する注目領域にお� ��る検出パラメータの分布を求める。水平方� ��卵割検出部73は、求めた分布において、検� �パラメータが極大となり、かつ、所定の閾� �以上となるフォーカス位置を抽出する。

 ここで、図12を参照して、ステップS73お� �びS74の処理の具体例について説明する。な� �、図12は、卵151を横から見た図であり、垂直 方向がz軸方向である。また、図12の方向から 見て、卵151内の胚152は、細胞C51および細胞C52 に分裂しており、垂直方向の卵割境界面は設 定されていない。なお、図12の実線の丸で囲� ��れた部分は、胚152の外周の水平方向の広が� ��が極大となる部分を示している。

 上述したように、電動ステージ21をz軸方� ��に移動させながら観察画像を撮影すること� ��より、胚152の深さ方向にフォーカス位置が� ��なる複数の観察画像が得られる。胚152は半� ��明で丸みを帯びた形状をしているため、電� ��ステージ21の上方から胚152を撮影した場合� �カメラ14のフォーカス位置が、胚152の水平方 向の幅が極大となる位置F51またはF52と一致す るとき、観察画像における胚152の外周のボケ が極小となり、カメラ14のフォーカス位置が� ��152に対して適切になる。

 上述した2種類の検出パラメータは、いず れも観察画像内の被写体へのフォーカスの合 い具合を表すパラメータである。従って、注 目領域のz軸方向(胚の深さ方向)において、検 出パラメータが極大となり、かつ、閾値以上 となるカメラ14のフォーカス位置を抽出する� ��とにより、胚152の水平方向の幅が極大とな� ��位置F51およびF52(以下、フォーカス位置F51お よびフォーカス位置F52と称する)を検出する� �とができる。

 ステップS75において、水平方向卵割検出� ��73は、抽出したフォーカス位置の数が1を超� ��るか否かを判定する。抽出したフォーカス� ��置の数が1を超えると判定された場合、処理 はステップS76に進む。

 ステップS76において、水平方向卵割検出� ��73は、抽出したフォーカス位置に基づいて� �注目領域における胚の分割位置を設定する� �例えば、図12の例のように、胚152が上下に分 割している場合、細胞C51と細胞C52の境界にお いてへこみが生じる。そのへこみの位置は、 細胞C51の水平方向の幅が極大となるフォーカ ス位置F51と、細胞C52の水平方向の幅が極大と なるフォーカス位置F52の間に存在する。そこ で、水平方向卵割検出部73は、検出されたフ� ��ーカス位置F51とF52の間において卵割が発生� ��ていると判定し、z軸方向においてフォーカ ス位置F51とF52の中央にある位置D51を胚152の分 割位置に設定する。その後、処理はステップ S81に進む。

 一方、ステップS75において、抽出したフ� ��ーカス位置の数が1以下であると判定された 場合、処理はステップS77に進む。

 ステップS77において、水平方向卵割検出� ��73は、検出パラメータが最大となるフォー� �ス位置を検出する。

 ステップS78において、水平方向卵割検出� ��73は、検出したフォーカス位置が、初期ベ� �トフォーカス位置よりカメラ14に近い位置に あるか否かを判定する。なお、初期ベストフ ォーカス位置とは、胚が水平方向に卵割して いない場合に、胚の水平方向の幅が最大とな り、カメラ14のフォーカスが最も適切になる� ��想定される位置であり、胚の高さの方向(z� �方向)の中央に設定される。水平方向卵割検� ��部73が、検出したフォーカス位置が、初期� �ストフォーカス位置から所定の距離以上カ� �ラ14に近い位置にあると判定した場合、処理 はステップS79に進む。

 ステップS79において、水平方向卵割検出� ��73は、初期ベストフォーカス位置を、注目� �域における胚の分割位置に設定する。その� �、処理はステップS81に進む。

 ここで、図13および図14を参照して、ステ ップS77乃至S79の処理の具体例について説明す る。図13は、卵161を横から見た図であり、垂� ��方向がz軸方向である。なお、図13の方向か� ��見て、卵161内の胚162は、細胞C61乃至C63の3つ の細胞に分裂している。また、卵161において 、垂直方向卵割検出処理により、卵割境界面 Bv61が設定され、単位領域R61と単位領域R62が� �定されている。さらに、初期ベストフォー� �ス位置BF61は、胚162の高さ方向の中央に設定� ��れる。

 卵161を上方向から撮影した場合、細胞C61� ��よび細胞C62により、細胞C63が隠れてしまう� ��め、細胞C63の外周のエッジの検出が困難に� ��る。その結果、水平方向の卵割を見逃して� ��まう恐れがある。なお、図中、胚162の外周� ��水平方向の広がりが極大となる部分のうち� ��実線の丸で囲まれた部分は、上方向から観� ��できる部分を示し、点線の丸で囲まれた部� ��は、上方向からの観察が困難な部分を示し� ��いる。

 一方、この場合、単位領域R61において、� ��162の水平方向の外周が最大となり、検出パ� ��メータが最大となるフォーカス位置F61が、� ��期ベストフォーカス位置BF61よりカメラ14に� ��い位置となる。従って、水平方向卵割検出� ��73は、フォーカス位置F61が初期ベストフォ� �カス位置BF61よりカメラ14に近い位置にある� �とにより、単位領域R61において水平方向の� �割が発生しており、下に細胞が隠れている� �判定し、単位領域R61における分割位置を、� �期ベストフォーカス位置BF61に設定する。

 単位領域R62についても同様に、水平方向� ��割検出部73は、フォーカス位置F62が初期ベ� �トフォーカス位置BF61よりカメラ14に近い位� �にあることにより、単位領域R62において水� �方向の卵割が発生しており、下に細胞が隠� �ていると判定し、単位領域R62における分割� �置を、初期ベストフォーカス位置BF61に設定� ��る。

 また、図14は、卵171を横から見た図であ� �、垂直方向がz軸方向である。なお、図14の� �向から見て、卵171内の胚172は、細胞C71乃至C7 4の4つの細胞に分裂している。また、卵171に� ��いて、垂直方向卵割検出処理により、卵割� ��界面Bv71が設定され、単位領域R71と単位領域 R72が設定されている。なお、図中、胚172の外 周の水平方向の広がりが極大となる部分のう ち、実線の丸で囲まれた部分は、上方向から 観察できる部分を示し、点線の丸で囲まれた 部分は、上方向からの観察が困難な部分を示 している。

 この場合、単位領域R71については、フォ� ��カス位置F71,F72の2つのフォーカス位置が抽� �されるため、ステップS76において、z軸方向� ��おいてフォーカス位置F71とフォーカス位置F 72の中央にある位置D71が分割位置に設定され� ��。

 一方、単位領域R72については、上方向か� ��撮影した場合、細胞C73により細胞C74が隠れ� ��しまい、細胞C74の外周のエッジが困難であ� ��、フォーカス位置F73のみ抽出される。しか� ��、フォーカス位置F73は、初期ベストフォー� ��ス位置BF71よりカメラ14に近いため、ステッ� ��S79の処理において、初期ベストフォーカス� ��置BF71が、単位領域R72における分割位置に設 定される。

 図10に戻り、一方、ステップS78において� �検出したフォーカス位置が、初期ベストフ� �ーカス位置よりカメラ14に近い位置にないと 判定された場合、処理はステップS80に進む。

 ステップS80において、水平方向卵割検出� ��73は、注目領域において、水平方向の卵割� �発生していないと判定する。その後、処理� �ステップS81に進む。

 ステップS81において、水平方向卵割検出� ��73は、全ての単位領域を処理したか否かを� �定する。まだ処理していない単位領域があ� �と判定された場合、処理はステップS72に戻� �、ステップS81において、全ての単位領域を� �理したと判定されるまで、ステップS72乃至S8 1の処理が繰り返し実行される。これにより� �全ての単位領域において、z軸方向の分割位� ��を設定する処理が実行される。

 一方、ステップS81において、全ての単位� ��域を処理したと判定された場合、処理はス� ��ップS82に進む。

 ステップS82において、水平方向卵割検出� ��73は、設定した分割位置の数と位置に応じ� �、水平方向の卵割境界面を設定する。例え� �、図12の例の場合、分割位置D51を通り、胚152 を水平方向に分割する面が、卵割境界面に設 定される。また、例えば、図13の例の場合、� ��割位置である初期ベストフォーカス位置BF61 を通り、胚162を水平方向に分割する面が、卵 割境界面に設定される。さらに、例えば、図 14の例の場合、単位領域R71については、分割� ��置D71を通り、胚172を水平方向に分割する面� ��、卵割境界面に設定され、単位領域R72につ� ��ては、分割位置である初期ベストフォーカ� ��位置BF71を通り、胚172を水平方向に分割する 面が、卵割境界面に設定される。

 水平方向卵割検出部73は、観察画像にお� �る卵および胚の位置、並びに、垂直方向卵� �検出部72および水平方向卵割検出部73により� ��定された卵割境界面の位置を示す情報を細� ��認識部74に供給する。なお、このとき、水� �方向卵割検出部73は、初期ベストフォーカス 位置に基づいて設定した卵割境界面と他の卵 割境界面とを区別して、細胞認識部74に通知� ��る。また、水平方向卵割検出部73は、画像� �理を施す前の、フォーカス位置が異なる複� �の観察画像を細胞認識部74に供給する。その 後、水平方向卵割検出処理は終了する。

 図3に戻り、ステップS5において、細胞認� ��部74は、細胞認識処理を実行する。ここで� �図15のフローチャートを参照して、細胞認識 処理の詳細について説明する。

 ステップS101において、細胞認識部74は、� ��割境界面に基づいて、胚内の各細胞を認識� ��る。具体的には、細胞認識部74は、観察画� �に写っている胚を、垂直方向および水平方� �の卵割境界面に基づいて分割することによ� �、胚内の細胞の数および位置を認識する。

 また、細胞認識部74は、認識した各細胞� �一意に識別するためにラベルを割り当てる� �なお、細胞認識部74は、所定の間隔で胚内の 各細胞の認識処理を行っており、胚内の各細 胞の分裂を追跡することが可能であり、胚内 の各細胞がどの細胞から分裂したかを把握す ることができる。そこで、細胞認識部74は、� ��細胞が同じ細胞を容易に認識できるように� ��ベルを割り当てる。

 例えば、上述した図9の例の場合、細胞認 識部74は、細胞C1および細胞C2に、それぞれ異 なる2進数のラベル0000およびラベル1000を割り 当てる。そして、胚102が、図9に示される状� �から図10に示される状態に変化した場合、細 胞認識部74は、細胞C11にはラベル0000を割り当 て、細胞C12にはラベル0100を割り当て、細胞C1 3にはラベル1000を割り当て、細胞C14にはラベ� ��1100を割り当てる。すなわち、細胞C11と細胞 C12のラベルは、同じ親細胞C1から分裂したこ� ��が分かるように、1桁目が同じ値0に設定さ� �、2桁目が異なる値0または1に設定される。� �た、細胞C13と細胞C14のラベルは、細胞C11と� �胞C12の親細胞C1とは異なる親細胞C2から分裂� ��たことが分かるように、1桁目が同じ値1に� �定され、2桁目が異なる値0または1に設定さ� �る。

 なお、細胞のラベリングの方法は、この� ��法に限定されるものではなく、各細胞を一� ��に識別でき、かつ、各細胞の親細胞を容易� ��識別できる方法を適用すればよい。

 ステップS102において、細胞認識部74は、� ��平方向卵割検出部73から取得した複数の観� �画像に二次微分フィルタを適用し、各観察� �像のエッジを抽出する。

 ステップS103において、細胞認識部74は、� ��細胞の大きさを求める。具体的には、細胞� ��識部74は、エッジを抽出した各観察画像に� �づいて、ステップS101において認識した各細� ��の形状をより詳細に認識し、各細胞の大き� ��を求める。細胞認識部74は、各細胞に割り� �てたラベル、並びに、各細胞の位置および� �きさを示す卵割情報をグレーディング部81に 供給する。グレーディング部81は、卵割情報� ��取得した時刻とともに記録する。その後、� ��胞認識処理は終了する。

 図3に戻り、ステップS6において、グレー� ��ィング部81は、胚のグレーディングを行う� �イミングであるか否かを判定する。胚のグ� �ーディングを行うタイミングでないと判定� �れた場合、処理はステップS7に進む。なお、 胚のグレーディングを行うタイミングとして は、例えば、胚観察処理を開始してから所定 の時間が経過したタイミング、前回グレーデ ィングを行った時点から所定の時間が経過し たタイミング、一世代前の細胞の分裂が開始 されてから所定の時間が経過したタイミング 、一世代前の全ての細胞の分裂が終了したタ イミングなどが考えられる。

 ステップS7において、卵検出部71は、卵割 の検出を行うタイミングであるか否かを判定 する。卵割の検出を行うタイミングでないと 判定された場合、処理はステップ6に戻り、� �テップS6において、胚のグレーディングを行 うタイミングであると判定されるか、ステッ プS7において、卵割の検出を行うタイミング� ��あると判定されるまで、ステップS6およびS7 の処理が繰り返し実行される。なお、卵割の 検出を行うタイミングは、例えば、所定の時 間間隔ごとに設定される。

 一方、ステップS7において、卵割の検出� �行うタイミングであると判定された場合、� �理はステップS1に戻り、ステップS6において� ��胚のグレーディングを行うタイミングであ� ��と判定されるまで、ステップS1乃至S7の処理 が繰り返し実行される。

 また、ステップS6において、胚のグレー� �ィングを行うタイミングであると判定され� �場合、処理はステップS8に進む。

 ステップS8において、グレーディング部81 は、グレーディング処理を実行する。ここで 、図16のフローチャートおよび図17を参照し� �、グレーディング処理の詳細について説明� �る。

 まず、図17を参照しながら、正常な胚と� �常な胚の違いについて説明する。図17は、人 の受精卵の卵割の様子を模式的に示す図であ る。卵割前の胚を第0世代とすると、第0世代� ��胚が分裂することにより、第1世代の2つの� �胞が生成される。そして、第1世代の各細胞� ��それぞれ2つに分裂し、第2世代の4つの細胞� ��生成され、第2世代の各細胞がそれぞれ2つ� �分裂し、第3世代の8つの細胞が生成され、第 3世代の各細胞がそれぞれ2つに分裂し、第4世 代の16個の細胞が生成される。すなわち、胚� ��の各細胞はそれぞれ2つに分裂し、世代を重 ねるごとに、胚内の細胞の数は2倍ずつ増え� �いく。

 正常な胚においては、同じ世代の細胞が� ��裂するスピードはほぼ同じであり、ほぼ同� ��タイミングで分裂する。従って、図17に示� �れるような細胞の系統図を時系列に沿って� �成した場合、系統図はほぼ左右対称に伸び� �いき、卵割が行われているタイミングを除� �て、胚内には同じ世代の細胞のみ存在する� �また、正常な胚においては、同じ世代の細� �の大きさはほぼ同じになる。従って、卵割� �行われているタイミングを除いて、胚内の� �胞の大きさはほぼ均等になる。

 一方、異常な胚においては、同じ世代の� ��胞が分裂するスピードがばらついたり、一� ��の細胞の分裂が停止したりする。従って、� ��17に示されるような細胞の系統図を時系列� �沿って作成した場合、系統図が左右対称に� �びていかず、胚内には異なる世代の細胞が� �在する。また、異常な胚においては、同じ� �代の細胞の大きさに差が生じる。従って、� �内の細胞の大きさは、均等にはならずバラ� �キが生じる。

 図16のグレーディング処理においては、� �の正常な胚と異常な胚の特徴の違いに基づ� �て、胚のグレーディングを行う。

 ステップS121において、グレーディング部 81は、一世代前の細胞が分裂に要した時間に� ��づいてグレーディングを行う。具体的には� ��グレーディング部81は、記録している卵割� �報に基づいて、一世代前の各細胞が、現在� �世代の細胞に分裂するのに要した時間(以下� ��分裂時間と称する)を算出する。そして、グ レーディング部81は、一世代前の各細胞の分� ��時間に基づいて、換言すれば、一世代前の� ��細胞が分裂したスピードに基づいて、現時� ��の胚のグレーディング値Aを求める。グレー ディング値Aは、例えば、一世代前の各細胞� �分裂時間が全て正常な範囲内に入っている� �合、すなわち、一世代前の各細胞の分裂ス� �ードが全て正常である場合、最も小さくな� �、分裂時間が正常な範囲に入っていない細� �の数が多いほど、また、正常な分裂時間と� �差が大きくなるほど、大きくなる。

 ステップS122において、グレーディング部 81は、細胞の大きさに基づいてグレーディン� ��を行う。具体的には、グレーディング部81� �、卵割情報に基づいて、胚内においてフラ� �メンテーションと認められる大きさの細胞� �割合を算出する。そして、グレーディング� �81は、算出した割合に基づいて、現時点の胚 のグレーディング値Bを求める。グレーディ� �グ値Bは、例えば、フラグメンテーションと� ��められる大きさの細胞の割合が小さいほど� ��小さくなり、割合が大きいほど、大きくな� ��。なお、細胞の大きさとは、面積に基づく� ��の、あるいは形状に基づくものなどを指し� ��いる。

 ステップS123において、グレーディング部 81は、一世代前の細胞が分裂に要した時間の� ��散値や平均値などの統計量に基づいてグレ� ��ディングを行う。具体的には、グレーディ� ��グ部81は、卵割情報に基づいて、一世代前� �各細胞の分裂時間の分散値や平均値などの� �計量を算出する。そして、グレーディング� �81は、一世代前の各細胞の分裂時間の分散値 に基づいて、現時点の胚のグレーディング値 Cを求める。グレーディング値Cは、例えば、� ��世代前の各細胞の分裂時間の分散値が小さ� ��ほど、小さくなり、分散値が大きいほど、� ��きくなる。

 ステップS124において、グレーディング部 81は、現在の世代の各細胞の大きさの分散値� ��平均値などの統計量に基づいてグレーディ� ��グを行う。具体的には、グレーディング部8 1は、卵割情報に基づいて、現在の世代の各� �胞の大きさの分散値や平均値などの統計量� �算出する。そして、グレーディング部81は、 現在の世代の各細胞の大きさの分散値に基づ いて、現時点の胚のグレーディング値Dを求� �る。グレーディング値Dは、例えば、現在の� ��代の各細胞の大きさの分散値が小さいほど� ��小さくなり、分散値が大きいほど、大きく� ��る。

 ステップS125において、グレーディング部 81は、グレーディング値を積算する。具体的� ��は、グレーディング部81は、これまでの胚� �グレーディング値の積算値に、今回のグレ� �ディング処理により算出したグレーディン� �値A乃至Dを積算する。グレーディング部81は� ��積算したグレーディング値を良否判定部82� �供給する。その後、グレーディング処理は� �了する。

 また、グレーディング部81は、ユーザの� �定によりグレーディング値A乃至Dのうち、適 宜2つ以上のグレーディング値を選び、積算� �てもよい。さらにまた、グレーディング部81 は、グレーディング値A乃至Dのうち1つを選択 し、出力してもよい。

 図3に戻り、ステップS9において、良否判� ��部82は、胚の良否を判定するタイミングで� �るか否かを判定する。胚の良否を判定する� �イミングでないと判定された場合、処理は� �テップS6に戻り、ステップS9において、胚の� ��否を判定するタイミングであると判定され� ��まで、ステップS1乃至S9の処理が繰り返し実 行される。なお、胚の良否を判定するタイミ ングとしては、例えば、胚観察処理を開始し てから所定の時間が経過したタイミング、胚 のグレーディングを所定の回数行ったタイミ ング、胚内の細胞が所定の世代(例えば、第3� ��代あるいは第4世代)まで分裂したタイミン� �、グレーディング値の積算値が所定の閾値� �超えたタイミングなどが考えられる。

 一方、ステップS9において、胚の良否を� �定するタイミングであると判定された場合� �処理はステップS10に進む。

 ステップS10において、良否判定部82は、� �の良否を判定する。例えば、良否判定部82は 、グレーディング値の積算値が所定の閾値未 満である場合、観察中の胚が正常であると判 定し、グレーディング値の積算値が所定の閾 値以上である場合、観察中の胚が異常である と判定する。良否判定部82は、判定結果を示� ��情報を外部に出力する。その後、胚観察処� ��は終了する。

 以上のように、胚内の各細胞の分裂を所� ��の時間間隔で追跡することにより、胚の生� ��状態をより正確に把握することができ、胚� ��良否を正確に判定することができる。また� ��複雑な画像処理や演算を行うことなく、簡� ��に胚の良否を判定することができる。

 なお、本発明は、胚が8分割または16分割� ��た時点で、良否判定を行うことを想定して� ��る。

 また、胚の卵割の検出方法は、上述した� ��法に限定されるものではなく、他の検出方� ��を用いるようにしてもよい。ここで、図18� �参照して、胚の卵割の検出方法の他の例に� �いて説明する。なお、図18には、図6と同じ� �101が示されている。

 例えば、まず、胚102の外周を円近似した� ��201を求める。そして、胚102の外周が円201の� ��側に入り込んだ部分のうち、円201との距離� ��、極大となり、かつ、所定の閾値以上とな� ��点(いまの場合、頂点DP1および頂点DP2)を検� �し、検出した点の近傍をへこみとして検出� �るようにしてもよい。

 さらに、胚の良否の判定に用いるグレー� ��ィング値の種類は、上述した例に限定され� ��ものではなく、グレーディング値の種類を� ��減させたり、例えば、胚の外周がへこんで� ��る位置の偏り、胚の分裂位置を示す境界線� ��長さの偏りなど、他の判定要素に基づくグ� ��ーディング値を用いるようにしてもよい。

 上述した胚観察部51の一連の処理は、ハ� �ドウエアにより実行することもできるし、� �フトウエアにより実行することもできる。� �連の処理をソフトウエアにより実行する場� �には、そのソフトウエアを構成するプログ� �ムが、専用のハードウエアに組み込まれて� �るコンピュータ、または、各種のプログラ� �をインストールすることで、各種の機能を� �行することが可能な、例えば汎用のコンピ� �ータ(例えば、パーソナルコンピュータ15)な� ��に、プログラム記録媒体からインストール� ��れる。

 なお、コンピュータが実行するプログラ� ��は、本明細書で説明する順序に沿って時系� ��に処理が行われるプログラムであっても良� ��し、並列に、あるいは呼び出しが行われた� ��き等の必要なタイミングで処理が行われる� ��ログラムであっても良い。

 また、本明細書において、システムの用� ��は、複数の装置、手段などより構成される� ��体的な装置を意味するものとする。

 さらに、本発明の実施の形態は、上述し� ��実施の形態に限定されるものではなく、本� ��明の要旨を逸脱しない範囲において種々の� ��更が可能である。