信息处理装置、信息处理方法和程序与流程

本技术涉及信息处理装置、信息处理方法和用于感测细胞的程序。

背景技术：

常规地，已知的是感测细胞的技术。例如，专利文献1描述了观察在培养容器中培养的细胞的显微镜。在专利文献1中，诸如盘的培养容器被设置在处于固定状态的镜台上。该镜台在上下方向上移动以基于有关用户指定的培养容器的类型、培养基的量等信息对细胞连接表面、培养基表面等执行聚焦调整。显微镜拍摄各个表面的图像。比较和研究拍摄的各个表面的图像。以此方式，可以自动获取有关作为样品的细胞的生长条件的信息(专利文献1的说明书的第[0011]、[0013]、[0028]和[0029]段、图1、图4等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开第2007-6852号

技术实现要素：

技术问题

在诸如细胞培养的细胞生产过程中，重要的是感测和管理细胞的状态、培养基等。因此，期望的是提供可以通过其实时容易地感测细胞等的状态的技术。

鉴于上述情况，本技术的目标是提供通过其可以实时容易地感测细胞等的状态的信息处理装置、信息处理方法和程序。

问题的解决方案

为了实现上述目标，根据本技术的实施方式的信息处理装置包括获取单元、计算单元和显示控制器。

获取单元获取记录了穿过包括细胞的液体的照明光的干涉条纹的图像数据。

计算单元基于图像数据通过对照明光执行传播计算来计算有关细胞的细胞信息。

显示控制器控制指示细胞信息的时间变化的监测图像的显示。

在该信息处理装置中，获取由包括细胞的液体所引起的照明光的干涉条纹作为图像数据。基于获取的图像数据通过执行关于照明光的传播计算来计算细胞信息。然后，控制指示细胞信息的时间变化的监测图像的显示。可以通过参考监测图像实时容易地感测细胞等的状态。

计算单元可以计算细胞的数量、细胞的浓度、尺寸和形状中的至少一项作为细胞信息。

利用该配置，可以监测有关细胞的数量、细胞的浓度、尺寸和形状中的至少一项的信息并且可以具体感测细胞等的状态。

监测图像可包括指示细胞信息的时间变化的曲线。

利用该配置，可以容易地监测细胞状态等的时间变化。

计算单元可以基于图像数据计算有关包括细胞的液体的液体信息。在这种情况下，监测图像可以指示液体信息的时间变化。

例如，可以通过参考监测图像实时容易地感测包括细胞的液体的状态。

获取单元可以获取分别对应于作为照明光发射的多个光束的多条图像数据，多个光束在波长上彼此不同。在这种情况下，计算单元可以基于多条图像数据计算包括细胞的液体的颜色信息作为液体信息。

利用该配置，可以高精度地感测包括细胞的液体的颜色等。

监测图像可包括指示颜色信息的时间变化的图表。

利用该配置，可以容易地监测包括细胞等的液体的状态的时间变化。

计算单元可以计算用于显示包括细胞的液体的颜色的显示颜色信息作为颜色信息。在这种情况下，监测图像可包括指示显示颜色信息的时间变化的图表。

利用该配置，可以容易地监测包括细胞等的液体的状态的时间变化。

显示控制器可以以重叠方式显示指示细胞信息的时间变化的曲线和指示液体信息的时间变化的图表中的每一个。

利用该配置，可以同时示出细胞状态和液体状态。例如，可以容易地监测培养细胞等的步骤。

计算单元可以基于颜色信息计算包括细胞的液体的ph值。在这种情况下，监测图像可包括指示ph值的时间变化的曲线。

利用该配置，可以通过使用包括细胞的液体的ph容易地监测培养环境等的时间变化。

监测图像可包括指示细胞信息和液体信息中的至少一项的数值。

例如，利用该配置，可以显示期望的信息作为数值。因此可以提高装置的可用性。

显示控制器可以在监测图像中显示细胞信息的时间变化是正常的范围。

例如，可以通过显示细胞状态等以及正常范围高精度地感测细胞等的状态。因此可以充分协助监测工作。

计算单元可以通过执行照明光的传播计算来计算分别对应于照明光在包括细胞的液体中通过的多个中间平面的多条中间图像数据。

利用该配置，可以实时感测包括在液体中的细胞等的状态。

计算单元可以基于多条中间图像数据计算细胞在垂直于照明光的光路方向的平面方向上的位置。

例如，利用该配置，可以分别分析包括在液体中的各个细胞。因此，可以具体感测包括在液体中的细胞等的状态。

计算单元可以基于细胞的位置计算细胞数量。

例如，可以基于细胞数量计算包括在液体中的细胞的总数、细胞的浓度等。利用该配置，可以监测细胞的生长条件等。

计算单元可以计算关于多条中间图像数据中的每一个的亮度信息并且可以基于光路方向中的亮度信息中的变化计算细胞在光路方向上的位置。

利用该配置，可以确定液体中的细胞的位置并且可以具体感测单个细胞。

计算单元可以计算其在光路方向上的位置被计算出的细胞的尺寸或形状中的至少一项。

例如，可以基于细胞的尺寸、形状等充分高精度地监测细胞的生长条件等。

该细胞可包括免疫细胞。

利用该配置，可以实时容易地感测免疫细胞的状态。

包括细胞的液体可包括添加ph指示剂的液体培养基。

例如，可以基于液体培养基的颜色信息计算液体培养基等的ph。因此可以容易地感测培养环境的状态等。

根据本技术的实施方式的信息处理方法是由计算机系统要执行的信息处理方法并且包括获取记录了穿过包括细胞的液体的照明光的干涉条纹的图像数据。

基于图像数据通过执行关于照明光的传播计算来计算有关细胞的细胞信息。

控制指示细胞信息的时间变化的监测图像的显示。

根据本技术的实施方式的程序使得计算机系统执行以下步骤。

获取记录了穿过包括细胞的液体的照明光的干涉条纹的图像数据的步骤。

基于图像数据通过执行关于照明光的传播计算来计算有关细胞的细胞信息的步骤。

控制指示细胞信息的时间变化的监测图像的显示的步骤。

本发明的优势效果

如上所述，根据本技术，可以实时容易地感测细胞等的状态。应注意的是，在此描述的效果不必是限制性的，并且可以提供在本公开中描述的任何效果。

附图说明

[图1]示出了根据本技术的测量系统的配置实例的框图。

[图2]用于描述测量系统的概述的示意性视图。

[图3]示出了测量装置的配置实例的示意性视图。

[图4]示出了测量装置的外观的实例的立体图。

[图5]示出了在照明光的光路方向中观看到的检测表面和细胞之间的位置关系的示意性视图。

[图6]用于描述测量装置的连接形式的实例的示图。

[图7]用于描述测量装置的连接形式的另一实例的立体图。

[图8]用于描述测量系统的基本操作实例的示图。

[图9]示出了用于计算细胞信息的处理的实例的流程图。

[图10]示出了检测表面和传播计算中的空腔之间的布置关系的示意性视图。

[图11]示出了用于传播计算的图像数据和传播计算的计算结果的示图。

[图12]用于描述计算细胞的xy坐标的处理的实例的示图。

[图13]分别示出了包括细胞的区域在光路方向上的亮度变化的曲线。

[图14]xyz颜色空间的色度图。

[图15]示出了用于计算培养液信息的处理的实例的流程图。

[图16]示出了监测图像的配置实例的示意性视图。

[图17]示出了监测图像的另一配置实例的示意性视图。

[图18]示出了监测图像的另一配置实例的示意性视图。

[图19]用于描述测量装置的布置实例的示图。

[图20]示出了细胞截面的二维紧密填充的实例的示意性视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述根据本技术的实施方式。

[测量系统的配置]

图1是示出了根据本技术的测量系统的配置实例的框图。测量系统100包括测量装置10、处理装置20和显示装置30。

图2是用于描述测量系统100的概述的示意性视图。在这个实施方式中，测量系统100感测浮在培养液1中的细胞2。应注意，在图2中，浮在培养液1中的细胞2被示意性地示出为圆点并且充满包括细胞2的培养液1的包装(pack)3被示意性地示出为虚线。

在这个实施方式中，细胞2是免疫细胞。当然，细胞2不局限于此。例如，本技术可应用于浮在液体中的任意细胞。在本说明书中，“细胞”(单数)在概念上至少包括单个细胞和一组多个细胞。

培养液1是添加ph指示剂的液体培养基。培养液1被配置为包括例如免疫细胞生长和增长所需的营养物等。例如，酚红等用作ph指示剂。培养液1的具体配置、ph指示剂的类型等不受限制。在这个实施方式中，培养液1对应于包括细胞的液体。

包装3是用于培养细胞2的培养容器。使用培养液1作为培养基，在包装3的内部执行浮在培养液1中的细胞2(免疫细胞)的悬浮培养。应注意，本技术不限于包装3用作培养容器的情况。例如，本技术还适用于使用诸如培养罐的另一个培养容器的情况。

如图2所示，在测量系统100中，测量装置10放入包装3的内部。即，测量装置10放入包括细胞2的培养液1中。例如，测量装置10测量细胞2和培养液1的状态等。测量结果被输出至放在包装3的外部的处理装置20。处理装置20执行与测量结果相关的处理。处理结果显示在显示装置30上。因此，可以监测培养的细胞的状态等。

具体地，在图1中示出的测量装置10的光源12、图像传感器14和控制单元15彼此协作。利用该协作，检测照明光的干涉条纹。照明光的干涉条纹由包括细胞2的培养液1造成。然后，生成记录干涉条纹的图像数据。

此外，获取单元21、计算单元22和显示控制器23在处理装置20中彼此协作。利用该协作，基于图像数据计算有关细胞2的细胞信息。控制指示细胞信息的时间变化的监测图像50的显示。然后，监测图像50显示在显示装置30上。在下文中，将描述测量系统100的各个块。

图3是示出了测量装置10的配置实例的示意性视图。图4是示出了测量装置10的外观的实例的立体图。测量装置10包括壳体11、光源12、准直透镜13、图像传感器14和控制单元15。

壳体11包括基部40、第一突起部分41和第二突起部分42。第一突起部分41和第二突起部分42从基部40突起。第一和第二突起部分41和42从基部40在相同方向上突起。第一和第二突起部分41和42彼此面对，其间以预定距离t彼此隔开。第一和第二突起部分41和42之间形成有空腔43。空腔43具有等于预定距离t的宽度(被称为具有相同的参考符号的宽度t)。

第一表面44和第二表面45分别形成在第一和第二突起部分41和42中。在第一表面44和第二表面45其间形成空腔43的第一表面44和第二表面45彼此面对。在这个实施方式中，第一和第二突起部分41和42形成填充部。第一和第二表面44和45之间的空腔43充满培养液1。应注意，第一表面44和第二表面45分别对应于第一表面部和第二表面部。

第一表面44包括第一光学窗口46。照明光4从随后描述的光源12发射。发射的照明光4进入第一光学窗口46。例如，第一光学窗口46被布置为大致垂直于照明光4的光路方向。

在这个实施方式中，第一光学窗口46用作允许照明光4的一些波长分量穿过其中的滤光器。例如，包括电介质多层膜等的带通滤波器用作第一光学窗口46。在这种情况下，滤波器的通频带被设置为适于使照明光4的波长范围变窄。因此，可以锐化照明光4的波长范围并且可以提高照明光4的相干性。

第二表面45包括第二光学窗口47。第二光学窗口47被布置为大致平行于第一光学窗口46。穿过空腔43的照明光4从第二光学窗口47发射。例如，由玻璃、结晶等制成的透明板视情况用作第二光学窗口47。

壳体11用作测量装置10的外壳。壳体11被配置为防止液体等进入壳体11。壳体11的外表面涂覆有对细胞2等无害的材料。此外，壳体11具有流线部。在这个实施方式中，与连接至第一和第二突起部分41和42的一部分相对的基部40的表面由弯曲表面组成。

壳体11的这种配置可以充分降低测量装置10对培养细胞2、培养环境等的影响。因此，例如，在没有禁止诸如培养液1的液体的流动的情况下，可以适当感测细胞等的状态。应注意，壳体11的具体配置等不受限制。壳体11可以视情况以根据使用壳体11等的环境的方式进行配置。

光源12被布置在第一突起部分41的内部，并被指向至第二突起部分42。光源12沿着光轴o朝向第二突起部分42发射照明光4。应注意，在图3中，光源12的光轴o被示出为虚线。在下文中，平行于光轴o的方向被称为z轴方向。在这个实施方式中，平行于光轴o的方向，即，z轴方向对应于照明光的光路方向。

在这个实施方式中，从光源12发射的照明光4是局部相干光。例如，能够发射具有预定波长光谱的单色光的发光二极管(led)光源等用作光源12。光源12的具体配置不受限制。例如，可以使用能够发射局部相干光的任意光源。

此外，光源12能够转换和发射具有彼此不同的波长的光束作为照明光4。例如，光源12被配置为包括分别能够发射具有彼此不同的波长的光束的多个led光源等。因此，可以视情况切换要发射为照明光4的光束的波长。此外或可替换地，可以使用能够切换和发射具有彼此不同的波长的光束的任意配置。

在这个实施方式中，光源12能够切换和发射对应于红光r、绿光g和蓝光b的波长的三种类型的光中的每一个。应注意，各个颜色光束的中心波长、带宽等不受限制。在这个实施方式中，光源12对应于发射照明光的光源。

准直透镜13被布置在光源12和空腔43之间，在第一突起部分41的内部。准直透镜13布置在光轴o上。准直透镜13准直从光源12发射的照明光4。穿过准直透镜13的照明光4被发射为大致平行的光通量。在这个实施方式中，准直透镜13对应于准直仪。

如图3所示，大致平行的光通量的照明光4以此顺序穿过第一表面44(第一光学窗口46)、空腔43和第二表面45(第二光学窗口47)。第一表面44(第一光学窗口46)、空腔43和第二表面45(第二光学窗口47)设置在照明光4的光路上。然后，照明光4进入第二突起部分42。

图像传感器14具有大致垂直于照明光4的光轴o的检测表面16。图像传感器14布置在第二突起部分42的内部，使得检测表面16面向第二光学窗口47。因此，穿过包括细胞的充满空腔43的培养液1的照明光4进入检测表面16。

图像传感器14接收进入检测表面16的照明光4。图像传感器14检测由包括细胞2的培养液1所引起的穿过空腔43的照明光4的干涉条纹。此外，图像传感器14生成记录照明光4的干涉条纹的图像数据。

图像传感器14用作具有光接收表面的单色图像传感器。例如，在单色图像传感器处，光接收表面上的每个位置处的照明光4的强度(亮度)被检测到。应注意，在图3中示出的实例中，图像传感器14的光接收表面对应于检测表面16。例如，电荷耦合设备(ccd)传感器、互补金属氧化物半导体(cmos)传感器等用作图像传感器14。当然，可以使用另一类型的传感器等。

控制单元15控制测量装置10的各个块的操作。例如，控制单元15控制从光源12发射的照明光4的波长的切换的时间等和图像传感器14的操作。

此外，控制单元15具有用于与测量装置10的外部设备通信的通信功能。控制单元15能够将用于控制测量装置的各个块的图像数据和控制信号等发送至处理装置20或从处理装置20接收这些图像数据和控制信号等。控制单元15的具体配置等不受限制。例如，可以使用诸如现场可编程门阵列(fpga)和专用集成电路(asic)的设备。

图5是示出了从照明光4的光路方向看到的检测表面16和细胞2之间的位置关系的示意性视图。图5示意性地示出了具有圆形形状的第二光学窗口47和具有矩形形状的检测表面16。检测表面16布置在第二光学窗口47的内部。应注意，细胞c1至c5分别对应于以上参考图3描述的浮在测量装置10的空腔43中的细胞c1至c5。

如上所述，照明光4通过第一光学窗口46进入空腔43。例如，进入空腔43的照明光4的一部分由充满空腔43的培养液1中包括的细胞2衍射。此外，照明光4的另一部分直接在培养液1中传播而不被细胞2衍射。因此，出现由细胞2衍射的照明光4和直接在培养液1中传播的照明光4的光干涉。图像传感器14检测由于该光干涉在检测表面16(光接收表面)上产生的干涉条纹。

以此方式，进入检测表面16的浮在照明光4的光路上的细胞2产生照明光4的干涉条纹。例如，在图3和图5中，由图像传感器14检测到的干涉条纹是由于照明光4由于细胞c1至c5的衍射产生的干涉条纹。在下文中，进入检测表面16的照明光4穿过的空腔43的内部空间将被称为检测空间48。

例如，检测空间48具有与检测表面16相同形状的底表面。检测空间48是具有空腔的宽度t作为高度的柱形空间。穿过检测空间48的照明光4在培养液1中传播与空腔的宽度t大致相等的距离。例如，因为空腔的宽度t变长，因此浮在照明光4的光路上的细胞2的数量增加。进一步地，细胞2衍射照明光4的频率增加。

在这个实施方式中，从空腔43的第一表面44至第二表面45的宽度t以根据关于细胞2的参数的方式进行设置。即，还可以说检测空间48在z轴方向上的尺寸以根据关于细胞2的参数的方式进行设置。培养液1中的细胞2的尺寸和细胞2的浓度用作关于细胞的参数。

例如，当在如图5所示的照明光4的光路方向上观看第二光学窗口47时，细胞2的截面(圆点区域)可以被认为是照明光4的衍射发生的区域。因此，随着细胞2的尺寸(圆点直径)越大，发生衍射的区域越大。此外，还随着细胞2的浓度越高，因为细胞2的数量增加发生衍射的区域越大。

在这个实施方式中，设置空腔43的宽度t，使得检测空间48中包括的细胞2的截面积的总数小于检测表面。检测空间48中包括的细胞2的截面积的总数σ根据以下使用检测空间48的体积(检测表面16的面积s×空腔43的宽度t)、细胞2的尺寸(细胞2的截面积a)和培养液1中的细胞2的浓度n的表达式表示。

σ＝s×t×n×a

当截面积的总数σ小于检测表面16的面积s(σ<s)时，空腔43的宽度t使用细胞的截面积a和浓度n表示为t<1/(n×a)。以此方式，因为浓度n和截面积a越大，空腔43的宽度t被设置为越小值。另一方面，当浓度n和截面积越小时，空腔43的宽度t可以被设置为越厚。

截面积的总数σ对应于在照明光4的光路上发生衍射的区域的面积。因此，通过视情况设置空腔43的宽度t使截面积的总数σ小于检测表面16的面积s，可以使发射衍射的区域小于检测表面16。

因此，例如，可以充分抑制降低照明光4的相干性，该相干性是由于当照明光4穿过检测空间48时由细胞2多次引起的照明光4的衍射导致的。结果，例如，可以避免使在检测表面16上产生的干涉条纹模糊。因此可以高精度地感测细胞2。

例如，用于淋巴细胞性白血病等的免疫疗法的car-t细胞给患者服用约30个细胞/mm³的浓度。例如，假设car-t细胞的平均直径是6μm并且感测包括高达剂量浓度一百倍浓度(3000个细胞/mm³)的car-t细胞的液体。在这种情况下，可以设置空腔43的宽度t的范围<11.8mm。

此外，例如，在悬浮培养过程中，通常在细胞的浓度过高的情况下执行继代培养。例如，继代培养是降低细胞的浓度的操作。该继代培养的参考的细胞浓度约为1000个细胞/mm³。例如，假设细胞的平均直径为6μm并且感测包括继代培养浓度的十倍高的浓度(10000个细胞/mm³)的细胞的培养液。在这种情况下，可以通过将空腔43的宽度t设置为3.5mm来适当执行感测继代培养浓度等。

应注意，设置空腔43的宽度t的方法不限于上述方法。如随后将描述的，在这个实施方式中，利用照明光4被培养液1吸收的现象感测有关培养液1的颜色的信息。在这种情况下，随着培养液1中的照明光的光路变得越长，照明光4的吸收量越大。进一步地，可以执行更精确的检测。因此，例如，空腔43的宽度t可以以根据照明光4的吸收量的特性等的方式进行设置。当然，空腔43的宽度t可以基于照明光4的相干性和空腔43的吸收量这两者进行设置。

图6是用于描述测量装置的连接形式的实例的示图。图6的a是布置在包装3中的测量装置210以及馈电器/图像接收器220的立体图。图6的b是布置在包装3中的测量装置210以及馈电器/图像接收器220的截面图。

在图6中示出的实例中，测量装置210执行无线通信和无线馈电至包装3的外部设备。为了这样做，测量装置210与位于包装3外部的馈电器/图像接收器220一起使用。

如图6的b所示，测量装置210包括无线通信单元211、无线馈电接收器212和固定磁体213。测量装置210紧挨着馈电器/图像接收器220布置同时插入介于其间的包装3。

无线通信单元211是用于与馈电器/图像接收器220执行短距离无线通信等的模块。例如，使用诸如wi-fi的无线局域网(lan)模块或者诸如蓝牙(注册商标)的通信模块。无线馈电接收器212是用于接收以无接触方式传输的电力的元件。固定磁体213是用于将测量装置210固定于馈电器/图像接收器220的预定位置的磁体。

馈电器/图像接收器220包括无线通信单元221、无线馈电传输器222、固定磁体223和馈电/通信电缆224。

无线通信单元221与测量装置210执行无线通信等。无线馈电传输器222为测量装置210供应以无接触方式传输的电力。固定磁体223与测量装置210的固定磁体213一起固定测量装置210。馈电/通信电缆224馈送用于无线馈电和发送/接收用于无线通信等的数据信号的电力。

例如，测量装置210的无线通信单元211发送由图像传感器获取的图像数据等作为无线信号。馈电器/图像接收器220的无线通信单元221接收无线信号。馈电器/图像接收器220的无线通信单元221将图像数据等视情况经由馈电/通信电缆224发送至处理装置20等。

通过将测量装置210配置成能够进行以上描述的无线通信和无线馈电，可以在不将包装3中的细胞2、培养液1等暴露至外部空气的情况下感测细胞2的状态等。因此，即使在与包装3完全气密地执行培养的情况下、在难以执行布线的培养的情况下等，也可以容易地监测细胞2的培养步骤等。

图7是用于描述测量装置的连接形式的另一实例的立体图。在图7中，测量装置310包括馈电/通信电缆311并且有线连接至包装3的外部设备。例如，在可以执行将配线引入等培养装置等的情况下，可以使用包括馈电/通信电缆311的测量装置310。因此，例如，可以减少装置的部件数量。因此可以提供小且便宜的装置。

参考回图1，处理装置20包括计算机配置所必需的硬件，诸如，中央处理单元(cpu)、只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)和硬盘驱动器(hdd)。例如，个人计算机(pc)用作处理装置20。可替换地，可以使用任何其他计算机。

根据本技术通过cpu将存储在rom或hdd中的程序装载到ram中并且执行所装载的程序，实现作为图1中示出的功能块的获取单元21、计算单元22和显示控制器23。然后，那些功能块执行根据本技术的信息处理方法。应注意，可以视情况使用专用硬件，以便实现各个功能块。在这个实施方式中，处理装置20对应于信息处理装置。

例如，该程序经由各种记录介质安装在处理装置20中。可替换地，该程序可以经由互联网等安装。

获取单元21获取记录穿过包括细胞2的液体的照明光4的干涉条纹的图像数据。例如，获取单元21经由测量装置10的控制单元15获取由图像传感器14生成的图像数据。获取的图像数据被输出至计算单元22。

计算单元22基于图像数据对照明光4执行传播计算，从而计算有关细胞2的细胞信息。此外，计算单元22基于图像数据计算有关培养液1的培养液信息。随后将详细描述计算单元22的操作。在这个实施方式中，培养液信息对应于液体信息。

显示控制器23控制指示细胞信息的时间变化的监测图像50的显示。例如，显示控制器23能够获取由计算单元22计算出的细胞信息和培养液信息并且基于这种信息控制显示在监测图像50上的内容等。监测图像50经由输出接口(未示出)输出至显示装置30。

例如，显示装置30是使用液晶、电致发光(el)等的显示设备。从处理装置20输出的监测图像50等显示在显示装置30上。例如，用户参考显示在显示装置30上的监测图像50等，从而实时容易地感测培养细胞2的状态等。

图8是用于描述测量系统100的基本操作实例的示图。如图8所示，测量装置10捕获浮在培养液1中的细胞2的全息图。细胞2的全息图是照明光4在检测表面16上的干涉图案(干涉条纹)，该干涉图案是当照明光4由细胞2衍射时产生的。因此，通过图像传感器14检测干涉条纹包括捕获细胞的全息图。

应注意，在捕获全息图中使用具有预定波长的照明光4。例如，可以由光源12发射的红光r、绿光g或蓝光b中的任一个用作照明光4。当然，照明光4不限于此。例如，用于捕获全息图的波长可以视情况以根据图像传感器14的分辨率、要作为目标的细胞2的尺寸等的方式进行设置。

捕获的全息图作为图像数据被输出至处理装置20。在处理装置20处，计算单元22基于图像数据(细胞2的全息图)计算有关细胞2的细胞信息。计算单元22计数细胞2的数量、计算细胞2的量、并且提取细胞2的形态。计算单元22计算细胞2的数量、浓度、尺寸和形状作为细胞信息。

此外，如图8所示，在测量装置10中，图像传感器14生成对应于具有彼此不同的波长的光束中的每一个的多条图像数据。具体地，图像传感器14生成对应于红光r、绿光g和蓝光b中的每一个的红色图像数据、绿色图像数据和蓝色图像数据中的每一个。在下文中，在一些情况下，对应于各个rgb颜色光束的多条图像数据将共同被称为rgb数据。

在处理装置20处，获取单元21获取分别对应于由测量装置10的光源12作为照明光4发射的具有彼此不同的波长的多个光束的多条图像数据(rgb数据)。然后，计算单元22基于多条图像数据计算包括细胞2的培养液1的颜色信息作为培养液信息。即，计算单元22计算培养液的颜色。在这个实施方式中，计算单元22用作颜色信息计算单元。

在处理装置20处，显示控制器23基于培养液1的细胞信息和颜色信息(培养液信息)控制监测图像50的显示的内容等。然后，监测图像50通过显示装置30被呈现为感测结果。应注意，用于控制监测图像50的显示的时间等不受限制。例如，可以视情况以根据获取全息图或rgb数据的时间等的方式更新监测图像50。

以此方式，在测量系统100处执行用于计算细胞信息的处理和用于计算培养液的颜色的处理。在下文中，将具体描述每一种类型的处理。

[细胞信息的计算过程]

图9是示出了用于计算细胞信息的处理的实例的流程图。首先，捕获细胞2的全息图并且获取单元获取捕获的全息图作为图像数据(步骤101)。

计算单元22基于获取的图像数据执行关于照明光4的传播计算(步骤102)。在这个实施方式中，执行瑞利-索末菲衍射积分(角谱法)作为关于照明光4的传播计算。应注意，用于光传播计算的方法等不受限制。例如，菲涅尔近似、夫琅和费近似等的近似公式可以用于传播计算。此外或可替换地，可以使用可以执行传播计算的任意方法。

图10是示出了传播计算中的检测表面16和空腔43之间的布置关系的示意性视图。图10示意性地示出了光源12、空腔43和检测表面16。应注意，图10省去了在图3中描述的准直透镜13、第一光学窗口46和第二光学窗口47的说明。

在下文中，将描述假设光轴o与检测表面16相交的点p是z轴方向上的起始点并且从检测表面16朝向空腔43的方向是z轴方向的正方向。此外，垂直于z轴方向且彼此正交的方向将被称为x轴方向和y轴方向。例如，x轴方向和y轴方向对应于检测表面16的竖直方向和水平方向。在图10中，从基部40(参见图3)突出的第一和第二突出部分41和42的方向被设置为x轴方向的正方向。

计算单元22通过关于照明光4的传播计算来计算多条聚焦图像数据。多条聚焦图像数据分别对应于照明光4在包括细胞2的培养液1中穿过的多个聚焦平面17。如图10所示，聚焦平面17被设置在空腔43的内部，例如，与照明光4的光路方向(z轴方向)正交。

在图10中，检测表面16和第二表面45之间的距离被设置为l。因此，z轴方向上的聚焦平面17的位置z被设置为使得l<z<l+t成立。应注意，聚焦平面17的数量、聚焦平面17的位置等不受限制。例如，聚焦平面17的数量、聚焦平面17的位置等可以视情况设置为使得可以用期望精度计算细胞信息。

例如，可以通过基于在检测表面16上生成的照明光4的强度分布(干涉条纹)执行聚焦平面17上的传播计算来计算照明光4穿过聚焦平面17时的强度分布。因此，可以具体感测在聚焦平面17上呈现的细胞2的状态等。

计算单元22基于图像数据执行每个聚焦平面17上的传播计算。计算单元22计算传播计算的计算结果中的每一个作为聚焦图像数据段。即，计算单元22能够基于单条图像数据计算z轴方向上的不同深度的多个聚焦平面17上的聚焦图像数据条。因此，可以在单次捕获中感测包括在空腔43(检测空间48)中的大致全部细胞2。

在下文中，在位置z处的聚焦平面17上生成的聚焦图像数据将被称为a(x,y,z)。应注意，a(x,y,0)表示由图像传感器14检测到的数据图像(全息图)。在这个实施方式中，聚焦平面17对应于中间平面并且聚焦图像数据对应于中间图像数据。

图11是示出了用于传播计算的图像数据和传播计算的计算结果的示图。图11的a是由图像数据构成的图像60。图11的b是由基于图11的a中示出的图像数据计算出的聚焦图像数据构成的图像61。

如图11的a所示，由细胞2衍射的照明光4的干涉条纹(全息图)被记录在图像数据中。从颗粒状细胞2获得的全息图包括同心圆形明暗线。例如，关于单个细胞2，检测到具有该细胞的位置作为参考的同心圆形明暗线(干涉条纹)。假设该同心圆形明暗线是单个组合，这些组合的数量对应于浮在培养液1中的细胞2的数量。

如图11的b所示，聚焦图像数据包括有关聚焦平面17上的每一个单独细胞2的位置、尺寸和形状(轮廓)等的信息。例如，可以通过分析聚焦图像数据具体感测聚焦平面17上的每个细胞。应注意，环状人工制品等沿着传播计算出现在每个细胞2周围。因此，由聚焦图像数据构成的图像61变成由明暗图案围绕的对象(细胞2)的清晰图像。

参考回图9，当计算每个聚焦平面17上的聚焦图像数据时，开始计算细胞2的xy坐标的处理(步骤103至106)。图12是用于描述计算细胞2的xy坐标的处理的实例的示图。在下文中，将参考图9和图12描述计算细胞2的xy坐标的处理。

首先，在多条聚焦图像数据中的每一个上执行预处理(步骤103)。在预处理中，图像滤波器过滤具有包括在每条聚焦图像数据中的高频的空间频率分量。因此，去除微小噪声分量等。此外，通过边缘检测处理检测细胞2的轮廓、周围环形等。检测到的位置(细胞2、环形等)从灰度阶被二值化为白色和黑色数据。

在步骤103中，关于每条聚焦图像数据计算预处理之后的图像数据a'(x,y,z)。图12示出了通过预处理获得的图像62的实例。应注意，预处理的处理内容不受限制。例如，可以视情况执行暗电平校正、反伽马校正、上采样、端部处理等各种类型的处理。

在预处理之后的图像数据a'(x,y,z)上执行霍夫变换(步骤104)。霍夫变换是用于检测图像内部的预定形状的变换处理。在这个实施方式中，执行用于检测穿过由预处理检测出的边缘上的点的圆形的霍夫变换。在用于检测圆形的霍夫变换中，使用有关圆形的半径的参数r。

通过霍夫变换，图像数据a'(x,y,z)被变换成霍夫变换图像a'(x,y,z,r)。霍夫变换图像a'(x,y,z,r)是在检测具有半径r的圆形中使用的图像。图12示出了通过霍夫变换生成的霍夫变换图像63的实例。例如，在霍夫变换图像63中，每个位置的值(明暗)表示在图像数据a'(x,y,z)中具有半径r的圆形的中心坐标的候选。即，霍夫变换图像63中的明亮部分是作为中心坐标的类似候选的一部分。

计算单元22计算在具有半径r的搜索范围内的多个霍夫变换图像63。提前设置具有半径r的搜索范围。例如，搜索范围表示为使用半径r的最小半径rmin和最大半径rmax的rmin≤r≤rmax。执行分别对应于落入这个搜索范围内的多个半径r的多次霍夫变换。因此，如图12所示，图像数据a'(x,y,z)被变换成三维数据(霍夫空间的数据)。应注意，在对应于各个聚焦平面17的每条图像数据a'(x,y,z)上执行霍夫变换处理。

例如，根据培养液1中的细胞2(3μm至10μm)的尺寸设置搜索范围的最小半径rmin。此外，例如，根据焦点图像数据的细胞周围的环形的直径(至50μm)设置搜索范围的最大半径rmax。应注意，具有半径r的搜索范围不受限制。例如，可以视情况以根据计算、计算精度等所需的时间的方式设置具有半径r的搜索范围。

执行有关计算出的多个霍夫变换图像63的积分处理(霍夫空间中的积分)(步骤105)。在这个实施方式中，执行以下计算作为积分处理。

[公式1]

在积分处理中，如在(公式1)中所示，积分霍夫变换图像a'(x,y,z,r)的各个位置(x，y)的值得到有关具有半径r的搜索范围和每个聚焦平面的深度z。因此，在出现在每个聚焦平面上的对应于圆形(环形)的中心坐标的位置(x，y)处，积分值是比其他位置处更高的值。图12示出了表示积分值的图像64。

基于霍夫空间确定对象(细胞2)的xy坐标(步骤106)。例如，计算单元计算其积分值大于预定阈值的位置(x，y)作为聚焦图像数据中的圆形的中心坐标。因此，可以确定放置在圆形的中心处的细胞2的xy坐标。当然，在呈现其积分值大于阈值的多个位置的情况下，确定多个细胞2中的每一个的xy坐标。

以此方式，基于多条聚焦图像数据，计算单元22计算作为垂直于照明光4的光路方向的平面方向的xy平面方向上的细胞2的位置。因此，例如，可以分析包括在培养液1中的每个单独细胞2。因此，可以具体感测包括在培养液1等中的细胞2的状态。

此外，计算单元22基于细胞2的xy坐标计算细胞2的数量。例如，通过计数细胞2的xy坐标的总数计算包括在空腔43中的细胞2的数量。此外，可以基于计算出的细胞2的数量和空腔43的容量计算培养液1等中的细胞2的浓度。计算出的有关细胞数量、浓度等的信息输出至显示控制器。

应注意，不局限于使用霍夫变换确定细胞2的xy坐标的情况，可使用可以通过其确定xy坐标的任意方法。例如，可以使用机器学习等使用图像识别处理确定细胞2的xy坐标。此外或可替换地，可以使用任意图像检测处理等。

参考回图9，当计算细胞2的xy坐标时，开始计算细胞2的z坐标的处理(步骤107至109)。

首先，从每个聚焦平面17上的聚焦图像数据a(x,y,z)分别剪切具有以每个细胞2的xy坐标为中心的的m×m个像素的图像数据b(x,y,z)(步骤107)。因此，提取呈现每个细胞的区域的图像(b(x,y,z))。例如，根据可以想象的细胞2等的尺寸视情况设置要剪切的图像数据的尺寸(m×m个像素)。

例如，计算单元22基于作为对象的细胞2的xy坐标从不同深度(z轴方向上的位置)的各段聚焦图像数据中的每一个剪切图像数据b(x,y,z)。因此，关于单个细胞2剪切多条图像数据b(x,y,z)。还在其他细胞2上执行类似处理。

关于每个细胞2，计算出剪切的图像数据段之间的亮度差(步骤108)。例如，根据以下表达式给出图像数据段之间的亮度差f。

[公式2]

其中，δz是相邻聚焦平面17之间的距离。如在(公式2)中所示，计算出整个图像中的相邻的b(x,y,z)和b(x,y,z+δz)之间的各个点处的亮度差的总数。因此，可以计算出指示包括细胞2的区域的亮度在光路方向上已经如何改变的输出曲线。此外，计算单元22在亮度差f上执行z轴方向上的微积分。

图13是示出了包括细胞2的区域的光路方向上的亮度变化的曲线图。图13的a和b示出了分别指示彼此不同的区域65a至65c中的亮度差f(z)及其衍生f'(z)的曲线图。此外，在图13的a和b中，示出了不存在细胞2的情况下的亮度差f0(z)。应注意，在图13中，图像数据b(x,y,z)将使用z轴方向上的位置z被称为b(z)。

图13的a示出了包括细胞c6的区域65a中的亮度变化。如图13的a所示，在包括细胞c6的区域65a中，亮度差f(z)具有两个峰值p1和p2。各个峰值p1和p2在z轴方向上的位置分别是754μm和1010μm。此外，出现在两个峰值p1和p2之间具有f(z)的衍生f'(z)的峰值p3。p3在z轴方向上的位置是928μm。应注意，在f0(z)中，检测不到清晰的峰值。

此外，图13的a示出了细胞2在峰值p1和p2处的图像数据b(754)和b(1010)以及细胞在峰值p3处的图像数据b(928)。如图13的a所示，三个图像之间的峰值p3处的图像数据b(928)是最佳的聚焦图像。

图13的b示出了包括细胞c7的区域65b中的亮度变化。如图13的b所示，还关于细胞c7，亮度差f(z)具有两个峰值p4和p5。此外，衍生f'(z)的峰值p6(z＝935.5μm)出现在两个峰值p4和p5之间。因此，可以提取焦点在细胞c8上的图像数据b(935.5)。

图13的c示出了包括多个细胞c8的区域65c中的亮度变化。如图13的b所示，还在多个细胞密集呈现的情况下，f(z)和f'(z)中的每一个的曲线指示与图13的a和b的曲线相似的倾向。即，可以从f'(z)的峰值p7(z＝924.5)提取焦点在多个细胞c8上的图像数据b(924.5)。

计算单元22计算亮度差f(z)的衍生f'(z)中的峰值点并且确定计算出的峰值点作为细胞2的z坐标(步骤109)。即，焦点在作为目标的细胞2上的位置被确定为该细胞2在z轴方向上的位置。

以此方式，计算单元22计算关于多条聚焦图像数据中的每一个的亮度差f(z)并且基于亮度差f(z)的衍生f'(z)计算细胞2在光路方向上的位置。因此，确定培养液1中的细胞的位置(x，y，z)并且可以具体感测每一个单独细胞。在这个实施方式中，亮度差f(z)对应于亮度信息并且衍生f'(z)对应于亮度信息在光路方向上的变化。

应注意，计算每个细胞2的z坐标的方法不局限于步骤107至109中描述的方法。可替换地，可以使用任何其他方法。例如，可以基于聚焦图像数据的各个像素之间的差值总数(亮度差f(z))确定z坐标。此外，例如，可以使用采用机器学习的焦点检测技术。

计算单元22计算已经计算出其z坐标的细胞的外部形状参数(步骤110)。例如，(参见图13)，计算单元基于对应于作为目标的细胞2的z坐标的图像数据b(x,y,z)计算包括细胞2的尺寸、形状等的外部形状参数。

例如，执行使用机器学习等的轮廓提取处理作为外部形状参数的计算。因此，计算包括细胞2的直径等的尺寸相关信息和包括球形度、椭圆率等的形状相关信息作为外部形状参数。外部形状参数等的种类不受限制。例如，可以计算尺寸或者形状。可替换地，可以计算其他参数。

应注意，在聚焦图像数据中，随着距检测表面16的距离变得越长，即，z轴方向上的位置变得更接近光源12，在一些情况下，图像的分辨率变得更低并且可以使细胞2的图像等模糊。在这些情况下，例如，鉴于图像(细胞2的轮廓)等的边缘是模糊的这一事实可以视情况执行校正计算出的外部形状参数的处理。因此，可以适当检测细胞2的外部形状。

[用于培养液信息的计算过程]

图14是xyz颜色空间的色度图。在这个实施方式中，使用作为标准色度制的xyz颜色空间表示培养液1的颜色。通过使用xyz颜色空间，例如，可以基于通过发射各个rgb颜色光束生成的每条图像数据的亮度计算培养液1的颜色(色度)。

在xyz颜色空间中，从光源12发射的各个rgb颜色光束可以表示为称为三色激励值的量。例如，红光r表示为[xr0，yr0，zr0]，红光g表示为[xg0，yg0，zg0]，并且蓝光b表示为[xb0，yb0，zb0]。如下具体计算各个颜色光束的三色激励值。

[公式3]

[公式4]

(公式4)示出了各个rgb颜色光束的波长光谱(波长λ的功能)。此外，x、y、z是在xyz颜色空间中确定的颜色功能(波长λ的功能)等。因此，例如，，可以通过提前获取从光源12发射的红光r、绿光g和蓝光b的各个波长光谱计算(公式3)中示出的各个颜色光束的三色激励值。

合计(公式3)中示出的各个颜色光束的三色激励值。因此，在混合和计算各个rgb颜色光束的情况下，三色激励值表示白光。

[公式5]

[x0y0z0]＝[xr0yr0zr0]+[xg0yg0zg0]+[xb0yb0zb0]

白光的色度x0和y0如下使用x0、y0和z0表示。

[公式6]

在xyz显示系统中，该颜色可以通过以此方式计算色度来表示。例如，通过该色度表示的颜色对应于图14中示出的色度图。应注意，在(公式6)中计算白光的色度，并且还可以计算各个rgb颜色光束中的每一个的色度。图14示出了对应于各个rgb颜色光束的每个点。

在这个实施方式中，使用(公式6)中示出的白光的色度x0和y0调整各个rgb颜色光束。在例如测量装置10的空腔43没有充满培养液1等的状态下调整各个rgb颜色光束。例如，调整各个rgb颜色光束的发光强度，使得色度x0和y0是图14中示出的色度图中的白色(0.333，0.333)。即，还可以说通过使用白色作为参考校准从光源12发射的各个颜色光束的强度。

在测量系统100中，在白光的色度被调整为指示白色的状态下，提前记录图像传感器14的检测值ir0、ig0和ib0。例如，ir0是在调整发光强度的状态下通过仅输出红光生成的图像数据的亮度值的平均值。类似地，ig0和ib0是对应于调整的绿色光和蓝色光的亮度值的平均值。通过使用以此方式校准的光源12处的检测值ir0、ig0和ib0，可以高精度地感测培养液1等的颜色。

图15是示出了用于计算培养液信息的处理的实例的流程图。在这个实施方式中，在测量装置10放入培养液1中的状态下执行图15中示出的处理。

光源12发射(照射)红光r并且图像传感器14生成红色图像数据(步骤201)。例如，进入培养液1的红光r的一部分以根据培养液1的特性的方式经历光吸收。此外，另一部分穿过培养液1。

通常，例如，为培养液1所吸收的光的量是对应于培养液中的光路长度的量。例如，垂直进入空腔43的光和倾斜进入空腔43的光具有穿过培养液1的不同的光路长度。在这种情况下，存在检测到不同的光强度的可能性。

在这个实施方式中，在经由准直透镜13大致平行的光通量状态下，从光源12发射的红光r穿过空腔43(参见图3)。因此，不管检测表面16内的位置，进入图像传感器14的检测表面16的红光r穿过培养液1的内部时的光路长度是大致相同的长度(空腔43的宽度t)。因此，在检测表面16上的每个位置处，可以高精度地检测对应于厚度t的穿过培养液1的红光r的传输量(吸收量)。

计算单元22计算红色图像数据的亮度值的平均值ir(步骤202)。因此，可以高精度地获取穿过培养液1的红光r的强度。

光源12将红光r切换至绿光g作为照明光并且生成绿色图像数据(步骤203)。基于生成的绿色图像数据计算亮度值的平均值ig(步骤204)。然后，光源12将绿光g切换为蓝光b作为照明光并且生成蓝色图像数据(步骤205)。基于生成的蓝色图像数据计算亮度值的平均值ig(步骤206)。

以此方式，连续切换和发射各个rgb颜色光束。基于对应于每个颜色光束的图像数据计算穿过培养液1的每个rgb颜色光束的亮度值的平均值。当然，发射颜色光束的顺序等不受限制。在下文中，在一些情况下，穿过培养液1的每个颜色光束的亮度值的平均值(ir，ig，ib)将被称为测量强度并且光源12的亮度值的平均值(ir0，ig0，ib0)将被称为初始强度。

基于测量强度(ir，ig，ib)、初始强度(ir0，ig0，ib0)和各个rgb颜色光束的三色激励值(公式3)计算关于穿过培养液1的光束的三色激励值(xrgb，yrgb，zrgb)(步骤207)。在此，例如，在各个rgb颜色光束被混合且发射至培养液1，即发射白光的情况下，(xrgb，yrgb，zrgb)是穿过培养液1的光束的三色激励值。具体地，计算单元22执行以下计算。

[公式7]

在(公式7)中，关于各个rgb颜色光束执行将颜色光束的三色激励值乘以测量强度与初始强度的比值的计算。如(公式7)所示，例如，关于红光r计算(xr0，yr0，zr0)与ir/ir0的乘积。此外，还关于绿光g和蓝光b执行类似计算。

通常，培养液1所吸收的光强度具有每个波长不同的强度(吸收光谱)。如上所述，在这个实施方式中，第一光学窗口46等锐化各个颜色光束的光谱。例如，各个颜色光束的锐化光谱的半宽约为10nm。因此，各个颜色光束可以被认为是具有大致单个波长的光束。进一步地，基本上不必考虑由于波长中的差异导致的吸收量等中的差值。因此，可以通过使用(公式7)中的测量强度与初始强度(ir/ir0，ig/ig0，ib/ib0)的比值表示被培养液1吸收的光时的光强度。

基于(xrgb，yrgb，zrgb)计算被培养液1吸收的光的色度(x，y)。例如，如在(公式5)中的计算中，如下合计(xrgb，yrgb，zrgb)并计算色度x和y。

[公式8]

在(公式8)中计算的色度x和y用作培养液1的颜色的测量值。图14示意性地示出了作为圆点66的测量值计算出的色度(x，y)的实例。例如，计算出的色度(x，y)被输出至显示控制器23等。在这个实施方式中，培养液1的色度(x，y)包括在包括细胞的液体的颜色信息中。

计算单元22基于培养液1的色度(x，y)计算包括细胞2的培养液1的ph值(步骤209)。如上所述，诸如酚红的ph指示剂被添加至培养液1。例如，提前记录培养液1的色度和培养液1的ph值彼此相关的变换的数据等。因此，例如，通过参考变换的数据，可以基于培养液1的色度容易地计算培养液1的ph值。此外，基于色度计算ph值的方法不受限制。培养液1的ph值是有关培养液1的培养液信息。在这个实施方式中，液体信息包括培养液1的ph值。

计算单元22计算用于显示包括细胞2的培养液1的颜色的显示颜色作为颜色信息(步骤210)。基于培养液1的色度(x，y)计算显示颜色。此外，显示颜色被变换为在显示装置30等中使用的rgb值。即，xyz颜色空间的显示颜色被变换为rgb色度制中的数值。

例如，在空腔43的宽度t小(例如，至几mm)的情况下，培养液1的光吸收量可以小并且由色度(x，y)指定的颜色可以是淡颜色。在这个实施方式中，通过在xy色度坐标上移动测量值(圆点66)计算加重培养液1的颜色的显示颜色(白色圆形67)。

例如，如图14所示，圆点66在圆点66沿着连接表示白色的点(0.333，0.333)至圆点(x，y)的直线远离表示白色的点移动的方向上移动预定距离。移动之后的点(白色圆形67)被变换成rgb值作为表示显示颜色的点。以此方式，在色度图中，可以通过将点在xy色度坐标上远离白色移动来表示较暗的颜色。因此，可以加重培养液1的颜色。

应注意，基于色度(x，y)等计算显示颜色的方法不受限制。例如，可以使用加重测量值的任意方法计算显示颜色。此外，例如，可以计算作为测量值的色度(x，y)作为实际上的显示颜色。培养液1的颜色可以通过以此方式计算用于显示培养液1的颜色的显示颜色利用例如期望色调(密度、强度、亮度等)表示培养液1的颜色。例如，在显示颜色被变换为rgb值之后，rgb值被输出至显示控制器23等。在这个实施方式中，显示颜色对应于显示颜色信息。此外，颜色信息包括显示颜色信息。

以此方式，测量装置10和处理装置20在测量系统100中彼此配合。以此方式，获取有关细胞2的细胞信息和有关培养液1的培养液信息。例如，以预定间隔获取那些信息段并且用于监测图像50等上的显示控制器23的显示控制。当然，可以在hdd等中记录获取的信息并且记录的信息可以被称为记录培养过程的数据。

[监测图像的显示控制]

图16是示出了监测图像50的配置实例的示意性视图。如上所述，显示控制器23控制监测图像50的显示。在图16中示出的实例中，监测图像50包括监测区域51和数值显示区域52。

监测区域51是矩形区域。监测区域51包括水平轴53、第一竖直轴54和第二竖直轴55。水平轴53被设置为监测区域51的下侧上的底线。此外，第一和第二竖直轴54和55被设置为监测区域51的左手侧和右手侧上的线。

此外，如图16所示，监测区域51能够在该区域内的整个表面上显示颜色图56。应注意，可以在监测图像50中显示使颜色图56的颜色对应于数值的色条(未示出)等。

监测图像50包括指示细胞信息的时间变化的曲线。图16通过使用监测区域51的水平轴53作为培养时间并且使用第一竖直轴54作为细胞信息示出了指示细胞信息的时间变化的曲线。

例如，培养液1的每单位体积的细胞的数量(细胞的浓度)被显示为细胞信息。在这种情况下，第一竖直轴54指示细胞的数量。可以容易地监测随着培养时间增加的细胞2等的数量(浓度)。此外，例如，细胞2的直径的平均值可以显示为细胞信息。在这种情况下，第一竖直轴54指示平均细胞直径。例如，可以容易地监测随着培养进行细胞2的尺寸如何改变。

要绘制的细胞信息等的类型不受限制。可以使用包括在细胞信息中的任何类型的信息。此外，可以切换和绘制要显示的细胞信息等的类型。例如，显示控制器23可以能够基于用户的指令等切换细胞信息的类型进行绘制。

此外，监测图像50包括指示培养液1的ph值的时间变化的曲线。图16示出了通过使用第二竖直轴55作为ph值的指示ph值的时间变化的曲线。因此，可以容易地监测培养过程中的ph值等中的变化。

监测图像50指示培养液信息的时间变化。在这个实施方式中，监测图像50包括指示作为培养液信息的颜色信息的时间变化的图表。如以上参考图14和图15描述的，计算单元22基于指示培养液1的颜色的色度(x，y)计算用于显示培养液1的颜色的显示颜色作为rgb值。通过使用计算出的rgb值在检测图像50中显示指示显示颜色的时间变化的颜色图56。

在图16中，颜色图56被配置为显示培养液1的颜色(显示颜色)沿着水平轴53(培养时间)的时间变化。例如，在监测区域51中显示每次的培养液1的颜色作为颜色在水平方向上的变化的层次。因此，例如，可以容易地监测培养液1的颜色在培养期间如何改变。应注意，颜色图56的具体配置等不受限制。例如，颜色图56可以使用监测区域51的一部分区域显示。

如图16所示，在监测区域51中显示表示细胞信息的时间变化的曲线，叠加在颜色图56上。以此方式，显示控制器23以重叠方式显示指示细胞信息的时间变化的曲线和指示培养液信息的时间变化中的每一个。因此，可以同时显示细胞2的状态和培养液1的状态。例如，可以容易地监测培养细胞2等的步骤。

例如，数值显示区域52布置为接近监测区域51。图16示出了布置在监测区域51的右上部中的数值显示区域52。细胞信息和培养液信息在数值显示区域52中显示为数值。在图16中示出的实例中，例如，培养液1的当前色度(x，y)、从该色度(x，y)变换的ph值等在数值显示区域52中利用预定的有效数字显示。

要显示在数值显示区域52中的数值等的类型不受限制。例如，细胞2的电流浓度、细胞2等的尺寸的平均值可以显示为数值。此外，例如，可以在数值显示区域52中显示由用户指示的曲线或图表上的每个点处的值(细胞2的浓度、培养液1的色度等)。

图17和图18分别示出了监测图像50的另一配置实例的示意性视图。图17示出了关于具有彼此不同的尺寸a至c的细胞2的每个尺寸的细胞的数量的时间变化。曲线57c指示具有尺寸c的细胞2的数量。曲线57b指示具有尺寸c和尺寸b的细胞2的数量。曲线57a指示细胞2的总数(具有尺寸a、尺寸b和尺寸c的细胞的总数)。

可以通过以此方式显示曲线57a至57c容易监测增加等细胞2的尺寸的百分比。因此，可以详细感测细胞2等的状态并且可以实现先前的监测。

在图18中，细胞的数量被设置为监测区域51的水平轴53。此外，ph值被设置为第一竖直轴54。此外，指示培养液1的颜色的颜色图56被显示为沿着监测区域51中的第一竖直轴54改变的层次。在这种情况下，颜色图56的颜色被设置为对应于第一竖直轴54上设置的ph。

显示控制器23通过使用细胞的数量作为水平轴和使用ph值作为竖直轴绘制在培养时间期间获取的各个数据点。例如，图18中的数据点t1指示最初获取的数据中的细胞的数量和ph值。此外，数据点tlatest指示细胞的最新数量和ph值。即使以此方式关于细胞的数量绘制各个数据点处的ph值，也可以指示细胞状态如何改变，即，细胞信息的时间变化。

此外，显示控制器23显示细胞信息的时间变化在监测图像50上是正常的正常范围58。图18示意性地示出了作为虚线的正常范围58。例如，通过使用有关过去执行的细胞培养等的数据计算正常范围58。

例如，如果数据点落入正常范围58的范围内，则细胞2正常长大。此外，如果数据点偏离正常范围58，则意味着细胞2的生成条件不正常。通过以此方式指示细胞2的状态等以及正常范围58，可以容易地监测培养步骤中的异常性等。因此，可以充分协助监测工作。

在上文中，在根据该实施方式的测量系统100中，由彼此相对的第一和第二表面44和45夹在中间的空腔43被设置在从光源12发射的照明光4的光路上。这个空腔43充满包括细胞2的培养液1。然后，检测到由充满空腔43的包括细胞2的培养液1所引起的照明光4的干涉条纹。因此，可以基于干涉条纹实时容易地感测细胞2等的状态。

使用光学显微镜等的方法可以想象为感测细胞的状态、培养基等的方法。在使用光学显微镜的情况下，机械改变焦点并多次执行用于拍摄视野深度外部的对象的拍摄通常是必需的。例如，在使用液体培养基等的悬浮型细胞培养中，培养基被搅动并且作为要拍摄的对象的颗粒(细胞等)持续移动。因此，难以拍摄深度方向上的不同位置(z坐标)处的所有颗粒。因此存在不可以执行合适感测的可能性。

例如，可以通过在细胞计数等的平面上布置包括在液体培养基中的细胞来感测细胞等。在这种情况下，用于提取液体培养基的操作等是必需的。此外，在直接观察浮在液体培养基中的细胞的情况下，必须设计专用的培养器皿和流体通道，这可增加成本。

在根据该实施方式的测量装置10中，设置可以充满培养液1的空腔43。然后，通过图像传感器14检测由包括细胞2的培养液1所引起的穿过空腔43的照明光4的全息图(干涉条纹)。可以基于这个全息图感测包括在空腔43中的各个细胞2。

例如，可以基于检测到的全息图生成在z轴方向上的彼此不同的位置处的聚焦平面17上的聚焦图像数据。因此，可以在单个捕获中感测包括在空腔43中的大致所有细胞2。因此，甚至利用细胞2持续移动的悬浮式培养，也可以实时感测细胞等的状态。

此外，测量装置10被配置为使得测量装置10可以放入培养液1的内部。因此，可以在不取出培养液1的情况下可以实时感测细胞的数量等。此外，测量装置10可以用于各种培养容器，诸如，用于培养的包装3。因此，可以通过使用测量装置10充分减少感测细胞2等所需的成本。

以此方式获取培养液1的操作是不必要的。因此，例如，可以避免由于培养液1的污染导致的培养基的污染风险等。因此，明显增加培养步骤的可靠性。进一步地，测量装置10能够自动获取有关细胞2等的信息并且容易地监测细胞2等的状态。

此外，在根据该实施方式的测量系统100中，获取由包括细胞2的培养液1所引起的照明光4的干涉条纹作为图像数据。基于获取的图像数据，执行照明光4的传播计算并且计算细胞信息。然后，控制指示细胞信息的时间变化的监测图像50的显示。可以通过参考监测图像实时容易地感测细胞2等的状态。

由颗粒(细胞)所引起的干涉条纹(全息图)包括同心圆形的衍射图像。例如，在检测到的全息图上执行图像处理和计数衍射图像的中心坐标的方法可以想象为计数颗粒的数量的方法。在这个方法中，例如，在颗粒靠得比较近且衍射图像彼此重叠的情况下，例如，可能难以适当地计数颗粒的数量。

在根据该实施方式的处理装置20中，获取单元20获取记录由包括细胞2的培养液1所引起的照明光4的干涉条纹的图像数据。计算单元22基于图像数据执行照明光4的传播计算并且生成关于布置在光路上的每个聚焦平面17的聚焦图像数据。通过使用以此方式成行布置的聚焦图像数据段(线内全息图)，可以高精度地感测细胞2的状态等。

例如，可以通过使用多条聚焦图像数据高精度地计算每个细胞2的位置。因此，可以高精度地计数包括在空腔43中的细胞2的数量。此外，可以通过使用在每个细胞2上实现聚焦的聚焦图像数据高精度地检测每个细胞2的尺寸、形状等。可以通过使用这种数字聚焦充分高精度地实现细胞2等的感测。

此外，在这个实施方式中，显示控制器23控制指示细胞信息的时间变化的监测图像的显示。因此，可以实时容易地监测细胞信息的时间变化并且可以实现先进的制造控制。

例如，在细胞疗法领域中，已经研究了在细胞2上执行球化处理并且将细胞2返回主体内部的方法。在球化处理中，细胞2被三维布置。例如，在通过使用这个测量系统100通过旋转的悬浮培养等质量生产球状体的情况下可以实时监测球状体的生长。

在监测图像50中显示能够同时检查培养液1的ph和细胞浓度的信息。因此，操作员容易识别异常性。此外，可以通过使用计算机等提供保持细胞2的生产条件是重要的参数(培养液1的ph值、细胞2的浓度等)。因此，可以执行明显先进的制造控制。

<其他实施方式>

本技术不限于上述实施方式且可以做出各种其他实施方式。

在上述实施方式中，测量装置被放在培养液中。本技术不限于此。例如，即使在测量装置放在培养液外部的情况下，本技术也适用。

图19是用于描述测量装置的布置实例的示图。图19的a是示出了测量装置410的布置和用于培养的包装403的立体图。图19的b是沿着图19的a的线b-b截取的截面图。例如，测量装置410具有与图6中示出的测量装置210的配置大致相似的配置。图19中省去了馈电器/图像接收器等的说明。当然，可以使用具有与图7中示出的测量装置310的配置大致相似的配置的测量装置410。

包装403包括用于观察包括细胞2的培养液1的观察窗口404。如图19的b所示，观察窗口404包括在其间以预定间隔布置的入射窗口405和出射窗口406，使得入射窗口405和出射窗口406大致彼此平行。例如，入射窗口405和出射窗口406由诸如透明的乙烯基、丙烯基等材料组成。此外，入射窗口405和出射窗口406以一定间隔布置使得入射窗口405和出射窗口406可以插入测量装置410的空腔443中。

测量装置410放在包装403的外部使得设置在包装403中的观察窗口404(入射窗口405和出射窗口406)被空腔443夹在中间。在测量装置410中，从光源412发射的照明光4穿过准直透镜413和第一光学窗口446并且通过入射窗口405进入包装403。进入包装403的照明光4穿过包括细胞2的培养液1并且从发射窗口406发射。发射的照明光4经由第二光学窗口447进入图像传感器414。

因此，在测量装置410放在包装403外部的状态下，测量装置410能够检测由浮在包装403内部的细胞2所引起的照明光4的干涉条纹。因此，可以在包装403的外部容易地感测要在包装403中培养的细胞2等的状态。

应注意，本技术不限于使用设置观察窗口404的用于培养的包装403的情况。例如，可以使用设置观察窗口的任意培养容器等。此外，观察窗口可以设置在充满包括细胞的培养液的流体通道等中。此外或可替换地，可以使用包括观察窗口的任意配置。

在上文中，设置测量装置的空腔的宽度t，使得检测空间中包括的细胞的截面积的总数小于检测表面。设置空腔的宽度t的方法不受限制。可以将空腔的宽度t设置为使得在包括在检测空间中的细胞被二维封闭包装的情况下细胞被包装的区域的面积小于检测表面。

图20是示出了细胞截面的二维紧密填充的实例的示意性视图。在图20中，圆形用作细胞2的截面(细胞截面70)。图20的a是正方形栅格形式布置相邻细胞2的中心71的紧密填充的实例。图20的b是以三角形栅格形式布置相邻细胞2的中心71的紧密填充的实例。

如图20的a所示，在细胞2的中心71以正方形栅格形式布置的情况下，正方形栅格72中的细胞截面70的占有百分比是二维平面中的填充比。假设细胞截面70的半径由r表示，正方形栅格72的面积为4r²。此外，正方形栅格72内的细胞截面70的总数是πr²。因此，填充比计算为πr²/4r²≈0.785。

因此，在细胞2以正方形栅格方式填充的情况下，细胞截面70的总数是其中填充细胞的区域的面积的约78.5％的面积。在图20的a中，空腔的宽度t被设置为使得包括在检测空间中的细胞2的截面(细胞截面70)的总数小于检测表面的78.5％。即，空腔的宽度t被设置为使得包括在检测空间中的细胞的总数小于细胞2以正方形栅格方式填充在检测表面上的情况下的细胞的总数。

此外，如图20的b所示，在细胞2的中心71以三角形栅格形式布置的情况下，三角形栅格73中的细胞截面70的占有百分比是二维平面中的填充比。假设细胞截面70的半径由r表示，三角形栅格73的面积为3^1/2r²。此外，三角形栅格73中的细胞截面70的总数是πr²/2。因此，填充比计算为(πr²/2)/3^1/2r²≈0.906。

在图20的b中，空腔的宽度t被设置为使得包括在检测空间中的细胞2的截面(细胞截面70)的总数小于检测表面的90.6％。即，空腔的宽度t被设置为使得包括在检测空间中的细胞的总数是细胞2以三角形栅格方式填充在检测表面上的情况下的细胞的总数。

通过使用细胞2被二维填充作为操作的情况以此方式设置空腔的宽度t，可以充分高度保持穿过空腔的照明光4的相干性。因此，例如，可以精确地检测由液体中的每个细胞衍射的照明光。因此，可以充分高精度地感测细胞等的状态。在上述实施方式中，局部相干性用作从光源12发射的照明光4。本技术不限于此。大致相干的光可以用作照明光。

例如，可以使用诸如能够发射具有预定波长的激光的作为光源的激光二极管(ld)的固态光源。在这种情况下，作为大致相干光的激光从光源发射为照明光。通常，激光的波长范围窄并且可以施加高相干性。因此，可以高精度地感测细胞等的状态。此外，因为波长范围被锐化，所以不必将第一光学窗口等配置为例如滤光器，并且可以降低装置的成本。

在上述实施方式中，光源12被配置为能够切换和发射具有彼此不同的波长的光束。例如，光源可以被配置为能够发射具有单个波长的光。在这种情况下，可以通过使用具有从光源发射的单个波长的照明光计算细胞信息(细胞的数量、浓度、尺寸、形状等)。因此，可以实时容易地监测细胞状态。

此外，处理装置可以基于有关使用其他装置等获取的培养液等的信息控制监测图像的显示。例如，处理装置可以额外获取有关培养液的颜色、ph值、温度等的信息并且显示获取的信息的时间变化作为监测图像。还在这种情况下，可以容易地监测细胞和培养液的状态等并且可以实现先进的生产控制。

在上文中，处理装置执行根据本技术的信息处理方法，包括计算有关细胞的细胞信息、控制指示细胞信息的时间变化的监测图像的显示等。本技术不限于此。可以通过云服务器执行根据本技术的信息处理方法。即，信息处理装置的功能可以安装在云服务器中。在这种情况下，云服务器操作为根据本技术的信息处理装置。

此外，本技术不限于通过获取记录了穿过包括细胞的液体的照明光的干涉条纹的图像数据的计算机实施根据本技术的信息处理方法的情况。根据本技术的测量系统可以通过操作获取记录了穿过包括细胞的液体的照明光的干涉条纹的图像数据的计算机和能够经由网络等通信的另一计算机构造。

即，不仅可以在由单个计算机组成的计算机系统中而且在多个计算机一起操作的计算机系统中执行根据本技术的信息处理方法和程序。应注意，在本公开中，该系统意指多个部件(装置、模块(零件)等)的集合。所有部件是否被容纳在相同壳体中都不重要。因此，容纳在分离的壳体中并且经由网络互相连接的多个装置以及具有容纳在单个壳体中的多个模块的单个装置都是系统。

例如，通过计算机系统执行根据本技术的信息处理方法和程序包括由单个计算机执行的有关细胞的细胞信息的计算处理、显示指示细胞信息的时间变化的监测图像的控制处理等的情况以及由不同的计算机执行各种类型的处理的情况这两者。此外，由预定计算机执行每一种类型的处理包括使得其他计算机执行处理和获取其结果的一些或所有这些类型。

即，根据本技术的信息处理方法和程序还适用于其中多个装置经由网络一起共享和处理单个功能的云计算的配置。

此外，测量装置可具有处理装置的所有或一些功能。即，可以视情况安装在测量装置上执行有关细胞的细胞信息的计算等的功能。此外，例如，可以整体配置测量装置和处理装置。当然，显示装置可以与测量装置和处理装置一起整体配置。

还可以结合根据本技术的上述特征的至少两个特征。即，在不互相区别各个实施方式的情况下，可以任意结合在每个实施方式中描述的各种类型的特征。此外，上述各种效果仅是示例性的并且不是限制性的。此外，可以发挥其他效果。

应注意，本技术还可以采用如下配置。

(1)一种信息处理装置，包括：

获取单元，获取记录了穿过包括细胞的液体的照明光的干涉条纹的图像数据；

计算单元，通过基于图像数据对照明光执行传播计算来计算有关细胞的细胞信息；以及

显示控制器，控制指示细胞信息的时间变化的监测图像的显示。

(2)根据(1)的信息处理装置，其中

计算单元计算细胞的数量、细胞的浓度、尺寸和形状中的至少一项作为细胞信息。

(3)根据(1)或(2)的信息处理装置，其中

监测图像包括指示细胞信息的时间变化的曲线。

(4)根据(1)至(3)中任一项的信息处理装置，其中

计算单元基于图像数据计算有关包括细胞的液体的液体信息，并且

监测图像指示液体信息的时间变化。

(5)根据(4)的信息处理装置，其中

获取单元获取分别对应于作为照明光发射的多个光束的多条图像数据，多个光束在波长上彼此不同，并且

计算单元基于多条图像数据计算包括细胞的液体的颜色信息作为液体信息。

(6)根据(5)的信息处理装置，其中

监测图像包括指示颜色信息的时间变化的图表。

(7)根据(5)或(6)的信息处理装置，其中

计算单元计算用于显示包括细胞的液体的颜色的显示颜色信息作为颜色信息，并且

监测图像包括指示显示颜色信息的时间变化的图表。

(8)根据(6)或(7)的信息处理装置，其中

显示控制器以重叠方式显示指示细胞信息的时间变化的曲线和指示液体信息的时间变化的图表中的每一个。

(9)根据(5)至(8)中任一项的信息处理装置，其中

计算单元基于颜色信息计算包括细胞的液体的ph值，并且

监测图像包括指示ph值的时间变化的曲线。

(10)根据(4)至(9)中任一项的信息处理装置，其中

监测图像包括指示细胞信息和液体信息中的至少一项的数值。

(11)根据(1)至(10)中的任一项的信息处理装置，其中

显示控制器在监测图像中显示细胞信息的时间变化是正常的范围。

(12)根据(1)至(11)中任一项的信息处理装置，其中

计算单元通过对照明光执行传播计算来计算分别与照明光在包括细胞的液体中穿过的多个中间平面相对应的多条中间图像数据。

(13)根据(12)的信息处理装置，其中

计算单元基于多条中间图像数据来计算细胞在垂直于照明光的光路方向的平面方向上的位置。

(14)根据(13)的信息处理装置，其中

计算单元基于细胞的位置计算细胞的数量。

(15)根据项(12)至(14)中任一项的信息处理装置，其中

计算单元

计算关于多条中间图像数据中的每一条的亮度信息，并且

基于光路方向上的亮度信息中的变化来计算光路方向上的细胞的位置。

(16)根据(15)的信息处理装置，其中

计算单元计算其在光路方向上的位置被计算出的细胞的尺寸和形状中的至少一项。

(17)根据(1)至(16)中任一项的测量装置，其中

细胞包括免疫细胞。

(18)根据(1)至(17)中任一项的测量装置，其中

包括细胞的液体包括添加ph指示剂的液体培养基。

(19)一种信息处理方法，包括：

通过计算机系统，

获取记录了穿过包括细胞的液体的照明光的干涉条纹的图像数据；

基于图像数据通过对照明光执行传播计算来计算有关细胞的细胞信息；并且

控制指示细胞信息的时间变化的监测图像的显示。

(20)一种程序，使计算机系统执行：

获取记录了穿过包括细胞的液体的照明光的干涉条纹的图像数据的步骤；

通过基于图像数据通过对照明光执行传播计算来计算有关细胞的细胞信息的步骤；以及

控制指示细胞信息的时间变化的监测图像的显示的步骤。

(21)一种测量装置，包括：

光源，发射照明光；

填充部，包括设置在照明光的光路上且彼此相对的第一表面部和第二表面部，该填充部使第一和第二表面部之间的空腔能够充满包括细胞的液体；以及

检测器，检测穿过空腔的照明光的干涉条纹，该干涉条纹由包括细胞的液体所引起。

(22)根据(21)的测量装置，其中，

填充部具有以取决于有关细胞的参数的方式设置的从空腔的第一表面部至第二表面部的宽度。

(23)根据(22)的测量装置，其中，

有关细胞的参数包括细胞的尺寸和液体中的细胞的浓度中的至少一个。

(24)根据(22)至(23)中任一项的测量装置，其中，

检测器具有大致垂直于照明光的光路的检测表面，并且

填充部具有取决于检测表面的检测空间。

(25)根据(24)的测量装置，其中，

将空腔的宽度设置为使得包括在检测空间中的细胞的截面的总数小于检测表面。

(26)根据(24)的测量装置，其中，

将空腔的宽度设置为使得在包括在检测空间中的细胞被二维封闭包装的情况下分别作为细胞的细胞被包装的区域的面积小于检测表面。

(27)根据(22)至(26)中任一项的测量装置，其中

空腔的宽度小于11.8mm。

(28)根据(21)至(27)中任一项的测量装置，其中

照明光是大致相干光或者局部相干光。

(29)根据(21)至(28)中任一项的测量装置，其中

第一表面部包括从光源发射的照明光进入的第一光学窗口，并且

第二表面部包括布置为大致平行于第一光学窗口且发射穿过填充部的照明光的第二光学窗口。

(30)根据(29)的测量装置，其中，

第一光学窗口是允许照明光的一些波长分量穿过其中的滤光器。

(31)根据(21)至(30)中任一项的测量装置，还包括

准直仪，布置在光源和填充部之间并且准直照明光。

(32)根据(21)至(31)中任一项的测量装置，其中，

检测器生成记录照明光的干涉条纹的图像数据。

(33)根据(32)的测量装置，其中，

光源能够切换和发射具有彼此不同的波长的光束作为照明光，并且

检测器生成分别对应于具有彼此不同的波长的光束的多条图像数据。

(34)根据(33)的测量装置，还包括

颜色信息计算单元，基于多条图像数据计算包括细胞的液体的颜色信息。

(35)根据(21)至(34)中任一项的测量装置，其中，

细胞包括免疫细胞。

(36)根据(21)至(35)中任一项的测量装置，其中，

包括细胞的液体包括添加ph指示剂的液体培养基。

(37)根据(21)至(36)中任一项的测量装置，该测量装置被放在包括细胞的液体中。

参考符号列表

o光轴

1培养液

2、c1至c8细胞

3、403包装

4照明光

10、210、310、410测量装置

11壳体

12、412光源

13、413准直透镜

14、414图像传感器

16检测表面

17聚焦平面

20处理装置

21获取单元

22计算单元

23显示控制器

43、443空腔

44第一表面

45第二表面

46、446第一光学窗口

47、447第二光学窗口

48检测空间

50监测图像

56颜色图

57a至57c曲线

58正常范围

60由图像数据构成的图像

61由聚焦图像数据构成的图像

70细胞截面

100测量系统。