(57)【要約】【課題】受精卵の質をより短時間に判定する。【解決手段】受精卵判定装置は、受精卵の細胞皮質の量を測定する測定部と、測定部が測定した細胞皮質の量に基づいて、受精卵の質を判定する判定部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受精卵の細胞皮質の量を測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記細胞皮質の量に基づいて、前記受精卵の質を判定する判定部と、
を備える受精卵判定装置。
【請求項２】
前記測定部が測定する前記細胞皮質の量に基づいて、複数の前記受精卵同士の質を比較する比較部をさらに備え、
前記判定部は、前記比較部が比較した結果に基づいて、複数の前記受精卵の質を判定する
請求項１に記載の受精卵判定装置。
【請求項３】
前記受精卵が撮像された画像を取得する画像取得部をさらに備え、
前記測定部は、前記画像に基づいて、前記細胞皮質の量を測定する
請求項１または請求項２に記載の受精卵判定装置。
【請求項４】
前記画像取得部は、位相差顕微鏡によって撮像された画像を取得する、
請求項３に記載の受精卵判定装置。
【請求項５】
前記位相差顕微鏡は、アポディゼイション位相板を用いた対物レンズを有する、
請求項４に記載の受精卵判定装置。
【請求項６】
前記測定部は、前記細胞皮質のコントラストに基づいて、前記細胞皮質の量を測定する
請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の受精卵判定装置。
【請求項７】
前記判定部は、前記画像に撮像された前記細胞皮質のコントラストが所定の明るさよりも明るく撮像された受精卵を、質がよい受精卵であると判定する
請求項６に記載の受精卵判定装置。
【請求項８】
前記判定部は、前記画像に撮像された前記細胞皮質のコントラストがより明るく撮像された受精卵を、より質がよい受精卵であると判定する
請求項６に記載の受精卵判定装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の受精卵判定装置と、
位相差顕微鏡と、
前記判定部が判定した結果を表示する表示部と、
を備える受精卵判定システム。
【請求項１０】
異なる時刻に受精卵を撮像した複数の画像を取得する画像取得部と、
前記画像に基づいて、前記受精卵の細胞皮質の量を測定する測定部と、
前記画像取得部が取得する、複数の前記画像に基づいて、前記受精卵の分裂を検出する分裂検出部と、
前記受精卵の質を判定する判定部と、
を備え、
前記判定部は、前記測定部が測定する前記細胞皮質の量と、前記分裂検出部が検出する前記分裂の有無とを機械学習し、前記機械学習の結果に基づいて前記受精卵の質を判定する
受精卵判定装置。
【請求項１１】
受精卵の細胞皮質の量を測定する測定ステップと、
前記測定ステップによって測定された前記細胞皮質の量に基づいて、前記受精卵の質を判定する判定ステップと、
を有する受精卵判定方法。
【請求項１２】
コンピュータに、
受精卵の細胞皮質の量を測定する測定ステップと、
前記測定ステップによって測定された前記細胞皮質の量に基づいて、前記受精卵の質を判定する判定ステップと、
を実行させるための受精卵判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受精卵判定装置、受精卵判定システム、受精卵判定方法及び受精卵判定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定の期間にわたり胚を観察することにより、胚の質を判定する方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５３９３８７号公報
【発明の概要】
【０００４】
本発明の一態様は、受精卵の細胞皮質の量を測定する測定部と、前記測定部が測定した前記細胞皮質の量に基づいて、前記受精卵の質を判定する判定部と、を備える受精卵判定装置である。
【０００５】
本発明の一態様は、異なる時刻に受精卵を撮像した複数の画像を取得する画像取得部と、前記画像に基づいて、前記受精卵の細胞皮質の量を測定する測定部と、前記画像取得部が取得する、複数の前記画像に基づいて、前記受精卵の分裂を検出する分裂検出部と、記受精卵の質を判定する判定部と、を備え、前記判定部は、前記測定部が測定する前記細胞皮質の量と、前記分裂検出部が検出する前記分裂の有無とを機械学習し、前記機械学習の結果に基づいて前記受精卵の質を判定する受精卵判定装置である。
【０００６】
本発明の一態様は、受精卵の細胞皮質の量を測定する測定ステップと、前記測定ステップによって測定された前記細胞皮質の量に基づいて、前記受精卵の質を判定する判定ステップと、を有する受精卵判定方法である。
【０００７】
本発明の一態様は、コンピュータに、受精卵の細胞皮質の量を測定する測定ステップと、前記測定ステップによって測定された前記細胞皮質の量に基づいて、前記受精卵の質を判定する判定ステップと、を実行させるための受精卵判定プログラムである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】受精卵判定システムの外観構成の一例を示す図である。
【図２】受精卵の一例を示す図である。
【図３】受精卵判定装置の機能構成の一例を示す図である。
【図４】受精卵判定装置の処理手順の一例を示す流れ図である。
【図５】質がよいと判定される受精卵の一例を示す図である。
【図６】図５に示す受精卵が分裂した状態の一例を示す図である。
【図７】質がわるいと判定される受精卵の一例を示す図である。
【図８】図７に示す受精卵が分裂した状態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［実施形態］
以下、図面を参照して受精卵判定システムについて説明する。
図１は、受精卵判定システム１の外観構成の一例を示す図である。
【００１０】
受精卵判定システム１は、インキュベーター２と、受精卵判定装置１０と、表示部３０とを備える。
インキュベーター２は、受精卵Ｚを培養する。受精卵Ｚは、未分割の受精卵であっても何回か分割した受精卵であってもよい。例えば、受精卵Ｚは、２分割から８分割された初期胚も含む。
インキュベーター２は、観察部２１と、照明部２２を備える。照明部２２は、受精卵Ｚに光を照射する。照明部２２は、例えば、ハロゲンランプや発光ダイオードなどの光源を備える。観察部２１は、受精卵Ｚを観察する。観察部２１は、この一例では、位相差顕微鏡である。位相差顕微鏡は、斜光照明法を用いた顕微鏡と比較して、細胞内部の細部の構造の観察に適している。位相差顕微鏡は、微分干渉法を用いた顕微鏡と比較して安価である。また、位相差顕微鏡は、微分干渉法を用いた顕微鏡で問題となる偏光を生じるプラスチック容器や、シャーレの蓋が照明に対して与える影響を受けにくい。
受精卵Ｚは、無色透明な位相物体である。通常の位相差顕微鏡では、微細な構造の縁の部分にハロと呼ばれる明暗の隈取りが生じることがあり、受精卵の微細な構造を観察し難いこともある。そこで、本実施形態では、特許第３６６３９２０号公報に開示されるアポディゼイション位相差顕微鏡によって、受精卵Ｚの像を撮像する。アポディゼイション位相差顕微鏡は、位相膜の周りに特殊な吸収膜を設けたアポディゼイション位相板を用いた対物レンズを備える。アポディゼイション位相板は回折光の強度を選択的に弱めるので、ハロが抑制された位相物体の像を得ることができ、位相物体の細部の構造も明瞭に観察できる。位相膜の特性は、屈折率が物体の周りの媒質よりも高い物体を明るいコントラスト像をつくるブライトコントラスト法を用いる。これに限らなくともよい。観察部２１は、受精卵Ｚの像を撮像する。観察部２１は、撮像した受精卵Ｚの画像を、受精卵判定装置１０に対して供給する。
なお、インキュベーター２及び観察部２１及び照明部２２は、受精卵判定装置１０の外部に設置してもよく、受精卵判定装置１０と一体的に構成されていてもよい。
受精卵判定装置１０は、観察部２１から供給された画像に基づいて、受精卵Ｚの質を判定する。
受精卵判定装置１０は、判定した結果を、表示部３０に表示させる。表示部３０は、観察部２１によって得られた画像、受精卵判定装置１０が判定した結果及び操作画面などを表示する。表示部３０は、例えば、液晶ディスプレイである。
【００１１】
＜受精卵Ｚについて＞
ここで、図２を参照して、受精卵Ｚについて説明する。
図２は、受精卵Ｚの一例を示す図である。
受精卵Ｚは、リン脂質などによって形成される脂質二重膜によって囲まれた前核などを有する細胞である。以下の説明では、脂質二重膜のことを単に細胞膜ＣＭとも記載する。受精卵Ｚは、この細胞膜ＣＭの内側にアクチンなどのタンパク質によって形成される細胞皮質（ｃｅｌｌ  ｃｏｒｔｅｘ）ＣＣを有する。細胞皮質は、細胞皮層又は細胞皮層構造と呼ばれることもある。本発明者らは、細胞皮質ＣＣの量が多い受精卵ほど、その後順調に分割する質の高いものであることを見出した。したがって、この細胞皮質ＣＣの量によって、受精卵Ｚの質を判定することができる。受精卵判定装置１０は、細胞皮質ＣＣの量を判定することにより、受精卵Ｚの質を判定する。たとえば、細胞皮質ＣＣの厚みや、面積が広い受精卵Ｚほど、細胞皮質ＣＣの量が多いと言える。
なお、受精卵Ｚが、２以上に分割されている場合、細胞皮質ＣＣは、少なくとも１つの細胞について測定する。
【００１２】
＜第一の態様の受精卵判定装置１０の機能構成＞
次に、図３を参照して、受精卵判定装置１０の機能構成の一例について説明する。
図３は、受精卵判定装置１０の機能構成の一例を示す図である。
受精卵判定装置１０は、記憶部ＳＴと、画像取得部１１０と、演算部１２０と、表示制御部１３０とを備える。
【００１３】
記憶部ＳＴには、受精卵情報ＺＩが記憶される。受精卵情報ＺＩには、受精卵の質を示す情報と対応付けられた細胞皮質ＣＣの量の情報が含まれる。本実施形態では、受精卵情報ＺＩには、受精卵が撮像された画像と、この画像に撮像された受精卵の質を示す情報とが対応付けられて記憶される。以下の説明では、受精卵情報ＺＩに含まれる受精卵が撮像された画像のことを、基準受精卵画像とも記載する。
【００１４】
画像取得部１１０は、観察部２１から受精卵Ｚが撮像された画像を取得する。以下の説明では、受精卵Ｚが撮像された画像のことを、受精卵画像とも記載する。画像取得部１１０は、観察部２１から取得した受精卵画像を、演算部１２０に対して供給する。
【００１５】
演算部１２０は、測定部１２１と、判定部１２２と、分裂検出部１２３と、比較部１２４とを備える。
演算部１２０は、例えば、ＣＰＵを備えており、種々の演算や情報の授受を行う。また、演算部１２０の各機能部のうちの一部または全部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェアによって構成されていてもよい。
【００１６】
測定部１２１は、受精卵Ｚの細胞膜ＣＭ内側に形成される細胞皮質ＣＣの量を測定する。測定部１２１は、測定した細胞皮質ＣＣの量を示す情報を、判定部１２２に対して供給する。
本実施形態の測定部１２１は、受精卵画像を解析することにより、細胞皮質ＣＣの量を測定する。具体的には、測定部１２１は、画像取得部１１０から受精卵画像を取得する。測定部１２１は、画像取得部１１０から取得した受精卵画像に撮像された細胞皮質ＣＣのコントラストを測定する。ここで、細胞皮質ＣＣのコントラストとは、受精卵画像の背景と、細胞皮質ＣＣとのコントラストである。この細胞皮質ＣＣのコントラストが明るいほど、細胞皮質ＣＣの量が多い。測定部１２１は、測定した細胞皮質ＣＣのコントラストを、判定部１２２に対して供給する。
【００１７】
判定部１２２は、測定部１２１から、細胞皮質ＣＣの量を示す情報を取得する。判定部１２２は、記憶部ＳＴから、受精卵情報ＺＩを取得する。判定部１２２は、記憶部ＳＴから取得した受精卵情報ＺＩに含まれる基準受精卵画像に撮像された受精卵の質を示す情報である基準コントラストと、測定部１２１から取得した受精卵Ｚの細胞皮質ＣＣのコントラストとに基づいて、受精卵Ｚの質を判定する。
【００１８】
判定部１２２は、受精卵Ｚの細胞皮質ＣＣのコントラストが所定の明るさよりも明るく撮像された受精卵Ｚを、質がよい受精卵であると判定する。この一例では、判定部１２２は、受精卵Ｚの細胞皮質ＣＣのコントラストが、基準コントラストよりも明るければ、質がよい受精卵であると判定する。判定部１２２は、受精卵Ｚの判定結果を示す情報を、表示制御部１３０に対して供給する。
【００１９】
表示制御部１３０は、演算部１２０から供給された受精卵Ｚの判定結果を示す情報を、表示部３０に表示させる。
【００２０】
次に、図４を参照して、受精卵判定装置１０の処理手順一例を説明する。なお、ここに示す処理手順は、一例であって、処理手順の省略や処理手順の追加が行われてもよい。
図４は、受精卵判定装置１０の処理手順の一例を示す流れ図である。
【００２１】
画像取得部１１０は、観察部２１から受精卵画像を取得する（ステップＳ１０）。画像取得部１１０は、観察部２１から取得した受精卵画像を、測定部１２１に対して供給する。
【００２２】
測定部１２１は、画像取得部１１０から受精卵画像を取得する。測定部１２１は、画像取得部１１０から取得した受精卵画像に基づいて、細胞皮質ＣＣの量を測定する（ステップＳ２０）。測定部１２１は、受精卵画像に撮像された、背景と、細胞皮質ＣＣとのコントラストを測定することにより、細胞皮質ＣＣの量を測定する。測定部１２１は、測定した細胞皮質ＣＣの量を示すコントラストを、判定部１２２に対して供給する。
【００２３】
判定部１２２は、測定部１２１から細胞皮質ＣＣの量を取得する。判定部１２２は、記憶部ＳＴから受精卵情報ＺＩを取得する。判定部１２２は、記憶部ＳＴから取得した受精卵情報ＺＩに含まれる基準コントラストと、受精卵Ｚの細胞皮質ＣＣのコントラストとを比較する。判定部１２２は、受精卵Ｚの細胞皮質ＣＣのコントラストが、基準コントラストよりも明るいときには、受精卵Ｚの質がよいと判定する。また、判定部１２２は、受精卵Ｚの細胞皮質ＣＣのコントラストが、基準コントラストよりも暗いときには、受精卵Ｚの質が悪いと判定する（ステップＳ３０）。判定部１２２は、受精卵Ｚの質の判定結果を、表示制御部１３０に対して供給する。
表示制御部１３０は、判定部１２２から受精卵Ｚの質の判定結果を取得する。表示制御部１３０は、判定部１２２から取得した受精卵Ｚの質の判定結果を、表示部３０に表示させる（ステップＳ４０）。
【００２４】
ここで、図５から図８を参照して、実際にアポディゼイション位相差顕微鏡によって撮像された受精卵Ｚについて説明する。
図５は、質がよいと判定される受精卵Ｚ１の一例を示す図である。
図６は、図５に示す受精卵Ｚ１が分裂した状態の一例を示す図である。
図６に示すように、質がよいと判定された受精卵Ｚ１は、その後きれいに分裂していることがわかる（なお、実験には異常受精卵しか使用できないため、この受精卵Ｚ１は最初の分裂で４分割している）。
【００２５】
図７は、質がわるいと判定される受精卵Ｚ２の一例を示す図である。
図８は、図７に示す受精卵Ｚ２が分裂した状態の一例を示す図である。
図８に示すように質がわるいと判定される受精卵Ｚ２は、きれいに分裂しないことがわかる。
【００２６】
図５に示す受精卵受精卵Ｚ１と、図７に示す受精卵Ｚ２とを比較すると、細胞皮質ＣＣのコントラストが異なる。受精卵Ｚ１は、受精卵Ｚ２よりも細胞皮質ＣＣのコントラストが明るく撮像される。
【００２７】
受精卵判定装置１０は、複数の受精卵Ｚの細胞皮質ＣＣの量同士を比較することにより、受精卵Ｚの質を比較する比較部１２４を更に備えてもよい。この場合には、画像取得部１１０は、異なる受精卵が撮像された画像を取得する。画像取得部１１０は、測定部１２１に対して、異なる受精卵が撮像された画像を供給する。測定部１２１は、画像取得部１１０から取得した異なる受精卵が撮像された画像に基づいて、画像に撮像された受精卵の細胞皮質ＣＣの量をそれぞれ測定する。受精卵判定装置１０は、比較部１２４を備えることにより、インキュベーター２によって培養される受精卵の質を比較することができる。判定部１２２は、比較部１２４の比較結果に基づいて、複数の受精卵Ｚ同士の質を判定してもよい。例えば、細胞皮質ＣＣのコントラストがより明るく撮像された受精卵Ｚを、より質の高い受精卵Ｚと判断することができる。これにより、受精卵判定装置１０は、複数の受精卵Ｚから、よりよい質の受精卵Ｚを判定することができる。
【００２８】
＜まとめ＞
以上説明したように、受精卵判定装置１０は、測定部１２１と、判定部１２２とを備えることにより、受精卵Ｚの質を判定することができる。
従来の受精卵の判定方法では、所定の期間にわたり受精卵を観察する必要があった。しかし、かかる方法では判定に時間かかる上、観察のための光が照射されることにより、受精卵の成長が止まることや、受精卵が死んでしまうことがあった。上述した受精卵の判定方法では、一度の観察によって受精卵Ｚの細胞皮質ＣＣの量を測定する。受精卵判定装置１０は、測定した受精卵Ｚの細胞皮質ＣＣの量に基づいて受精卵Ｚの質を判定することができる。このため、所定の期間にわたる観察の必要がなく、短時間に受精卵Ｚの質を判定することができ、受精卵判定装置１０は、受精卵Ｚを観察することによる受精卵Ｚへの影響を抑制することができる。また、受精卵判定装置１０は、分裂が始まる前の受精卵Ｚであっても、細胞皮質ＣＣの量に基づいて、受精卵Ｚの質を判定することができる。これにより、受精卵Ｚの質を、従来の方法よりも早期に判定することができる。
【００２９】
なお、上述した説明では、測定部１２１は、細胞皮質ＣＣのコントラストが明るいほど、受精卵Ｚの量が多いと測定する構成について説明したが、これに限られない。測定部１２１は、細胞皮質ＣＣの輝度値に応じて、細胞皮質ＣＣの量を判定してもよい。
【００３０】
なお、上述した説明では、受精卵Ｚの質を、観察部２１によって撮像した画像に基づいて判定する構成について説明したが、これに限られない。上述したように、受精卵Ｚの質は細胞皮質ＣＣの量によって判定することができる。つまり、観察部２１は、細胞皮質ＣＣの量を観察できるものであればよい。たとえば、観察部２１として、散乱光を用いてその光量を測定することにより細胞皮質ＣＣの量を観察するものを用いることができる。
【００３１】
なお、上述した説明では、受精卵判定装置１０は、分裂検出部１２３と、比較部１２４とを備える構成について説明したが、必須ではない。
また、上述した説明では、判定部１２２が判定した結果を、表示部３０に表示させる構成について説明したが、これに限られない。受精卵判定装置１０は、判定部１２２が判定した結果を、他の方法で提示してもよい。
【００３２】
また、受精卵判定装置１０は、細胞皮質ＣＣの量に基づいて、受精卵Ｚの質を判定することができるため、受精卵Ｚを間欠撮像して、細胞皮質ＣＣの増加の程度を測定してもよい。受精卵判定装置１０は、この細胞皮質ＣＣの増加の程度が大きい受精卵Ｚを、より質がよい受精卵であると判定してもよい。
【００３３】
また、受精卵判定装置１０は、細胞皮質ＣＣの量に加えて、受精卵の質を判定するのに役立つその他の特徴量を測定できる構成としてもよい。
例えば、受精卵判定装置１０は、受精卵Ｚの分裂の状態を検出する分裂検出部１２３を備えてもよい。この場合には、分裂検出部１２３は、画像取得部１１０から、受精卵Ｚが所定の期間をあけて撮像された複数の受精卵画像を取得する。判定部１２２は、測定部１２１が測定する細胞皮質ＣＣの量と、分裂検出部１２３が検出する受精卵Ｚの分裂の状態とに基づいて、受精卵Ｚの質を判定する。判定部１２２は、細胞皮質ＣＣの量が多く、成熟により分裂が生じた受精卵を、より質がよい受精卵Ｚであると判定する。
【００３４】
＜第二の態様の受精卵判定装置１０の機能構成＞
受精卵判定装置１０は、異なる時刻に受精卵Ｚを撮像した複数の画像を取得する画像取得部１１０と、画像に基づいて、受精卵Ｚの細胞皮質ＣＣの量を測定する測定部１２１と、画像取得部１１０が取得する画像に基づいて、受精卵Ｚの分裂を検出する分裂検出部１２３と、受精卵の質を判定する判定部１２２と、を備える。
判定部１２２は、測定部１２１が測定する受精卵Ｚの細胞皮質ＣＣの量と、分裂検出部１２３が検出する分裂の有無とを機械学習し、この機械学習の結果に基づいて受精卵Ｚの質を判定する。この機械学習には、受精卵Ｚの細胞皮質ＣＣの量と、受精卵Ｚの分裂の有無とが対応付けられた特徴量として用いられ、どの程度の細胞皮質ＣＣの量があると、きれいに分裂する高品質な受精卵であるか、より正確に判断することができるようになる。
第二の態様の受精卵判定装置１０のその他の機能構成は、第一の態様の受精卵判定装置１０と同じであり、ここでは説明を省略する。
【００３５】
以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
【００３６】
なお、上述の各装置は内部にコンピュータを有している。そして、上述した装置の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
【００３７】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１…受精卵判定システム、２…インキュベーター、１０…受精卵判定装置、２１…観察部、３０…表示部、１１０…画像取得部、１２１…測定部、１２２…判定部、１２３…分裂検出部、１２４…比較部、１３０…表示制御部、ＳＴ…記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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