JP2016035390A - ｐＨ判定装置、ｐＨ判定方法およびｐＨ判定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】装置毎、経時的変化、容器の材質等のばらつきに起因して生じる測定精度の低下を防止することが可能なｐＨ判定装置を提供する。
【解決手段】ｐＨ判定装置１０は、容器内のｐＨ指示薬が付加された測定対象物のｐＨを画像処理で判定する装置であって、カメラ１７、マスタチャート１５、記憶部１９、制御部１８を備える。カメラ１７は、ウェルプレート２０を上方から撮影し、培地部分を含む画像を取得する。マスタチャート１５は、ウェルプレート２０の近傍に配置され、培地のｐＨによって変化する色の基準となる複数の色を示す。記憶部１９は、マスタチャート１５に含まれる各色に対応する基準ｐＨ値を記憶する。制御部１８は、記憶部１９に記憶された基準ｐＨ値とカメラ１７において取得された画像に基づいて算出されたマスタチャート１５の各色の測定ｐＨ値との差から求められた補正値を用いて測定ｐＨ値を補正する。
【選択図】図４

Description

本発明は、容器内のｐＨ指示薬が付加された測定対象物のｐＨ、例えば、培養された細胞を含む培地のｐＨを測定するためのｐＨ判定装置、ｐＨ判定方法およびｐＨ判定プログラムに関する。

従来より、細胞培養の分野において、細胞が入れられた培地のｐＨを測定することで、培養容器に入れられた細胞の培養が進行しているか否かを観察する方法が用いられている。
培地のｐＨ測定は、元来、接触式のｐＨセンサを用いて１箇所ずつ測定されていたが、近年では、培養容器の細胞保持用の凹部（ウェル）の数が増大していることから、作業効率の向上を図るために、センサ等を用いることなく、細胞を含む培地のｐＨの測定を行うことが可能な測定装置が要求されている。

このようなｐＨ測定装置では、測定対象となる細胞を含む培地にｐＨ指示薬（例えば、フェノールレッド、メチルオレンジ、フェノールフタレイン、リトマス等）を添加し、ｐＨ指示薬の色の変化を検出し、予め記憶されたｐＨ値と色相との関係を示すテーブルを参照することで、ｐＨ測定を実施することができる。
例えば、特許文献１には、非接触で測定対象物のｐＨを計測し、カラー画像化して表示するｐＨ分布変化の表示方法について開示されている。

特開２００１−３４３３２８号公報

しかしながら、上記従来の方法では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記公報に開示されたｐＨ分布変化の表示方法では、カラー画像を取得する際に用いられるカメラや光源、光学部品等に起因するばらつきが生じた場合には、検出される色にもバラつきが生じ、測定精度が低下してしまうおそれがある。
また、環境温度の変化や経時的な劣化等によって、カメラや光源、光学部品等の変化に起因する測定精度の低下を招くおそれもある。

さらに、細胞が入れられる培養容器について、材質が変更になったり、製造ロットや製造された日時等に差があったりすると、同じ品番であっても、光の透過量や反射量に差が生じる場合がある。この場合には、カメラによって取得されるカラー画像にも影響が及び、測定精度の低下を招来するおそれがある。
本発明の課題は、装置ごと、経時的変化、培養容器の材質等のばらつきに起因して生じる測定精度の低下を防止することが可能なｐＨ判定装置、ｐＨ判定方法およびｐＨ判定プログラムを提供することにある。

第１の発明に係るｐＨ判定装置は、容器内のｐＨ指示薬が付加された測定対象物のｐＨを画像処理によって判定するｐＨ判定装置であって、画像取得部と、基準色表示部と、記憶部と、制御部と、を備えている。画像取得部は、容器を上方から撮影して、測定対象物の部分を含む画像を取得する。基準色表示部は、画像取得部によって取得される画像に容器とともに含まれるように容器の近傍に配置されており、測定対象物のｐＨによって変化する色の基準となる複数の色を示す。記憶部は、基準色表示部に含まれる各色ごとに対応する基準ｐＨ値を記憶する。制御部は、記憶部に記憶された基準ｐＨ値と、画像取得部において取得された画像に基づいて算出された基準色表示部の各色の測定ｐＨ値との差から補正値を求め、補正値を用いて測定ｐＨ値を補正する。

ここでは、容器に入れられた細胞の生育状態に応じて変化する測定対象物のｐＨを、容器と基準色表示部とを含むように取得される画像の画像処理によって判定するｐＨ判定装置において、予め記憶部に記憶された基準色表示部に示される複数の色に対応するｐＨ値と、画像処理によって算出された測定ｐＨ値との差を求める。そして、この差に基づいて、測定ｐＨ値を補正するための補正値を算出し、測定補正値の補正を行う。

ここで、上記細胞が入れられた測定対象物には、例えば、フェノールレッド、メチルオレンジ、フェノールフタレイン、リトマス等のｐＨ指示薬が添加され、色の変化を画像処理によって判定することで、変化後の各色に対応するｐＨ値を算出することができる。また、上記基準色表示部は、容器が載置される位置に隣接する位置に設けられており、測定対象物の段階的なｐＨの変化に応じて、例えば、４色から８色程度の異なる色の部分が示されている。そして、記憶部には、基準色表示部の各色に対応するｐＨ値が対応付けられて記憶されている。

これにより、容器を上方から撮影した画像中には、容器とともに、基準色表示部が写り込んでいるため、所望のタイミングで、基準色表示部の各色に対応するｐＨ値を画像処理によって算出することができる。そして、この測定ｐＨ値を、予め記憶されている各色に対応するｐＨ値と比較して差が生じている場合には、その差を解消するための補正値を求めることで、常に、測定ｐＨ値を補正して精度の高いｐＨ測定が可能になる。

この結果、装置ごと、経時的変化、容器の材質等のばらつきに起因して生じる測定精度の低下を防止することができる。
第２の発明に係るｐＨ判定装置は、第１の発明に係るｐＨ判定装置であって、制御部は、基準となる画像取得部によって取得された画像を用いて算出された基準色表示部の各色の測定ｐＨ値と、装置ごとの測定ｐＨ値との差から補正値を求め、補正値を用いて、装置ごとの測定ｐＨ値を補正する。

ここでは、装置の出荷時等に、基準となるマスタ装置の画像取得部（カメラ等）によって算出された基準色表示部の各色の測定ｐＨ値と、他の装置の画像取得部（カメラ等）によって算出された基準色表示部の各色の測定ｐＨ値とを比較して、差がある場合には、この差を解消するための補正値を求めて、各装置の測定ｐＨ値を補正する。
これにより、装置側の構成（例えば、画像取得部（カメラ等）、光源等）の個体差に起因するバラつきを解消して、装置ごとの測定精度を向上させることができる。

第３の発明に係るｐＨ判定装置は、第１の発明に係るｐＨ判定装置であって、制御部は、起動時ごとあるいは所定時間経過ごとに、補正値を更新し、更新後の補正値を用いて、測定ｐＨ値を補正する。
ここでは、装置が起動されるたび、あるいは所定時間経過ごとに、自動的に、画像取得部（カメラ等）によって算出された基準色表示部の各色の測定ｐＨ値と、予め記憶された基準色表示部の各色のｐＨ値とを比較して、差がある場合には、この差を解消するための補正値を求めて、測定ｐＨ値を補正する。

これにより、装置の各構成の経時的変化や環境温度の変化等に起因するバラつきを解消して、測定精度を向上させることができる。
第４の発明に係るｐＨ判定装置は、第１の発明に係るｐＨ判定装置であって、容器は、基準色表示部の特定の色に対応する色表示部を有している。制御部は、基準となる容器の色表示部の色に対応する測定ｐＨ値と、容器ごとの色表示部の色の測定ｐＨ値との差から補正値を求め、補正値を用いて容器ごとに測定ｐＨ値を補正する。

ここでは、容器の一部に、基準色表示部と同様に、所定のｐＨ値に対応する色を表示する色表示部を設けている。そして、容器を含む画像を取得した際に、色表示部に表示された色に対応する測定ｐＨ値を算出し、予め記憶されたｐＨ値と比較して差がある場合にはその差を解消する補正を行う。
ここで、上記色表示部とは、例えば、容器の角部分等に設けられており、基準色表示部に示された所定の位置と同じ色を示す部分であって、容器が変わっても常に一定の色を示すものである。

これにより、例えば、同じ品番であっても、材質や厚み、形状等が一部変更になったことにより、画像取得された容器に保持された測定対象物の色に影響を及ぼす場合でも、容器に起因する測定のバラつきを解消することができる。よって、意図せずに、容器のマイナーチェンジがあった場合でも、測定精度が悪化することを防止することができる。
第５の発明に係るｐＨ判定装置は、第１から第４の発明のいずれか１つに係るｐＨ判定装置であって、容器は、細胞を含む測定対象物が入れられる複数の凹部を有している。基準色表示部は、容器の複数の凹部が配列された間隔に対応するピッチで、各色が配置されている。

ここでは、容器が、例えば、ウェルプレート等のように細胞を入れる凹部（ウェル）が多数配列されている場合には、基準色表示部に含まれる各基準色の配列を、凹部の配列ピッチと一致するように配置している。
これにより、容器と基準色表示部とが含まれる画像を画像処理する際には、ｐＨ測定時に容器の各凹部の部分を測定するピッチと同じピッチで、基準色表示部の測定も実施することができる。よって、制御部における画像処理をできるだけ簡素化して、効率よくｐＨ測定を実施することができる。

第６の発明に係るｐＨ判定装置は、第２から第４の発明のいずれか１つに係るｐＨ判定装置であって、制御部は、Ｌ*（明度）、Ｃ*（彩度）、ｈ（色相角度）からなるＬ*Ｃ*ｈ表色系のｈ値を用いて測定ｐＨ値を補正する。
ここでは、Ｌ*Ｃ*ｈ表色系の色相を表すｈの値を用いて、上述した測定ｐＨ値の補正を行う。

これにより、輝度等の他の要因によって測定精度が低下することを防止して、より正確なｐＨ測定を実施することができる。
第７の発明に係るｐＨ判定装置は、第１から第６の発明のいずれか１つに係るｐＨ判定装置であって、容器の下方に配置されており容器に対して光を照射する光源部と、容器と画像取得部との間に配置されたテレセントリック性を有する光学系と、をさらに備えている。

ここでは、ｐＨ判定装置において、下から、光源部、容器、テレセントリック性を有する光学系、画像取得部の順に配置されている。
ここで、テレセントリック性を有する光学系には、例えば、フレネルレンズ等が含まれる。また、光源部には、例えば、白色ＬＥＤ等が含まれる。
これにより、例えば、容器の下から白色光を照射した状態で、容器の上面側に配置されたフレネルレンズによって、カメラ等の画像取得部に真上から見た容器の画像を取得させることができる。

よって、容器の測定対象物のｐＨ値の変化をより正確に判定することができる。
第８の発明に係るｐＨ判定装置は、第７の発明に係るｐＨ判定装置であって、テレセントリック性を有する光学系は、画像取得部において容器と基準色表示部とを含む範囲の画像を取得できる位置に配置されており、その光学的な中心位置は、容器側にずれた位置に配置されている。

ここでは、フレネルレンズ等のテレセントリック性を有する光学系の光学的な中心位置が、容器と基準色表示部とを含む範囲の中心から容器側にずれた位置に配置されている。
これにより、画像取得部において、基準色表示部と比較して、測定精度に影響を及ぼす可能性がある容器側の歪みをできるだけ小さくした画像を取得することができる。よって、取得された画像に基づいて、容器に保持された測定対象物のｐＨ値をより正確に判定することができる。

第９の発明に係るｐＨ判定方法は、容器内のｐＨ指示薬が付加された測定対象物のｐＨを画像処理によって判定するｐＨ判定方法であって、取得ステップと、記憶ステップと、補正値算出ステップと、補正ステップと、を備えている。取得ステップは、容器を上方から撮影して、測定対象物の部分を含む画像を取得する。記憶ステップは、画像に容器とともに含まれるように容器の近傍に配置されており、測定対象物のｐＨによって変化する色の基準となる複数の色を示す基準色表示部に含まれる各色ごとに対応する基準ｐＨ値を記憶する。補正値算出ステップは、基準ｐＨ値と、画像に基づいて算出された基準色表示部の各色の測定ｐＨ値との差から補正値を求める。補正ステップは、補正値を用いて測定ｐＨ値を補正する。

ここでは、容器に入れられた細胞の生育状態に応じて変化する測定対象物のｐＨを、容器と基準色表示部とを含むように取得される画像の画像処理によって判定するｐＨ判定装置において、予め記憶された基準色表示部に示される複数の色に対応するｐＨ値と、画像処理によって算出された測定ｐＨ値との差を求める。そして、この差に基づいて、測定ｐＨ値を補正するための補正値を算出し、測定補正値の補正を行う。

ここで、上記細胞が入れられた測定対象物には、例えば、フェノールレッド、メチルオレンジ、フェノールフタレイン、リトマス等のｐＨ指示薬が添加され、色の変化を画像処理によって判定することで、変化後の各色に対応するｐＨ値を算出することができる。また、上記基準色表示部は、容器が載置される位置に隣接する位置に設けられており、測定対象物の段階的なｐＨの変化に応じて、例えば、４色から８色程度の異なる色の部分が示されている。そして、基準色表示部の各色に対応するｐＨ値が対応付けられて予め記憶されている。

これにより、容器を上方から撮影した画像中には、容器とともに、基準色表示部が写り込んでいるため、所望のタイミングで、基準色表示部の各色に対応するｐＨ値を画像処理によって算出することができる。そして、この測定ｐＨ値を、予め記憶されている各色に対応するｐＨ値と比較して差が生じている場合には、その差を解消するための補正値を求めることで、常に、測定ｐＨ値を補正して精度の高いｐＨ測定が可能になる。

この結果、装置ごと、経時的変化、容器の材質等のばらつきに起因して生じる測定精度の低下を防止することができる。
第１０の発明に係るｐＨ判定方法は、第９の発明に係るｐＨ判定方法であって、補正値算出ステップでは、基準となる画像取得部によって取得された画像を用いて算出された基準色表示部の各色の測定ｐＨ値と、装置ごとの測定ｐＨ値との差から補正値を求める。

ここでは、装置の出荷時等に、基準となるマスタ装置の画像取得部（カメラ等）によって算出された基準色表示部の各色の測定ｐＨ値と、他の装置の画像取得部（カメラ等）によって算出された基準色表示部の各色の測定ｐＨ値とを比較して、差がある場合には、この差を解消するための補正値を求めて、各装置の測定ｐＨ値を補正する。
これにより、装置側の構成（例えば、画像取得部（カメラ等）、光源等）の個体差に起因するバラつきを解消して、装置ごとの測定精度を向上させることができる。

第１１の発明に係るｐＨ判定方法は、第９の発明に係るｐＨ判定方法であって、補正値算出ステップでは、起動時ごとあるいは所定時間経過ごとに、補正値を更新する。補正ステップでは、更新後の補正値を用いて、測定ｐＨ値を補正する。
ここでは、装置が起動されるたび、あるいは所定時間経過ごとに、自動的に、画像取得部（カメラ等）によって算出された基準色表示部の各色の測定ｐＨ値と、予め記憶された基準色表示部の各色のｐＨ値とを比較して、差がある場合には、この差を解消するための補正値を求めて、測定ｐＨ値を補正する。

これにより、装置の各構成の経時的変化や環境温度の変化等に起因するバラつきを解消して、測定精度を向上させることができる。
第１２の発明に係るｐＨ判定方法は、第９の発明に係るｐＨ判定方法であって、容器は、基準色表示部の特定の色に対応する色表示部を有している。補正値算出ステップでは、基準となる容器の色表示部の色に対応する測定ｐＨ値と、容器ごとの色表示部の色の測定ｐＨ値との差から補正値を求める。

ここでは、容器の一部に、基準色表示部と同様に、所定のｐＨ値に対応する色を表示する色表示部を設けている。そして、容器を含む画像を取得した際に、色表示部に表示された色に対応する測定ｐＨ値を算出し、予め記憶されたｐＨ値と比較して差がある場合にはその差を解消する補正を行う。
ここで、上記色表示部とは、例えば、容器の角部分等に設けられており、基準色表示部に示された所定の位置と同じ色を示す部分であって、容器が変わっても常に一定の色を示すものである。

これにより、例えば、同じ品番であっても、材質や厚み、形状等が一部変更になったことにより、画像取得された容器に保持された測定対象物の色に影響を及ぼす場合でも、容器に起因する測定のバラつきを解消することができる。よって、意図せずに、容器のマイナーチェンジがあった場合でも、測定精度が悪化することを防止することができる。
第１３の発明に係るｐＨ判定方法は、第９から第１２の発明のいずれか１つに係るｐＨ判定方法であって、容器は、細胞を含む測定対象物が入れられる複数の凹部を有し、基準色表示部は、容器の複数の凹部が配列された間隔に対応するピッチで、各色が配置されている。補正値算出ステップでは、基準色表示部と容器とを含む画像を用いて、同じピッチで測定箇所を検出しながらｐＨ判定を行う。

ここでは、容器が、例えば、ウェルプレート等のように細胞を入れる凹部（ウェル）が多数配列されている場合には、基準色表示部に含まれる各基準色の配列を、凹部の配列ピッチと一致するように配置している。
これにより、容器と基準色表示部とが含まれる画像を画像処理する際には、ｐＨ測定時に容器の各凹部の部分を測定するピッチと同じピッチで、基準色表示部の測定も実施することができる。よって、制御部における画像処理をできるだけ簡素化して、効率よくｐＨ測定を実施することができる。

第１４の発明に係るｐＨ判定方法は、第１０から第１２の発明に係るｐＨ判定方法であって、制御部は、Ｌ*（明度）、Ｃ*（彩度）、ｈ（色相角度）からなるＬ*Ｃ*ｈ表色系のｈ値を用いて測定ｐＨ値を補正する。
ここでは、Ｌ*Ｃ*ｈ表色系の色相を表すｈの値を用いて、上述した測定ｐＨ値の補正を行う。

これにより、輝度等の他の要因によって測定精度が低下することを防止して、より正確なｐＨ測定を実施することができる。
第１５の発明に係るｐＨ判定プログラムは、容器内のｐＨ指示薬が付加された測定対象物のｐＨを画像処理によって判定するｐＨ判定方法をコンピュータに実行させるｐＨ判定プログラムであって、取得ステップと、記憶ステップと、補正値算出ステップと、補正ステップと、を備えたｐＨ判定方法をコンピュータに実行させる。取得ステップは、容器を上方から撮影して、測定対象物の部分を含む画像を取得する。記憶ステップは、画像に容器とともに含まれるように容器の近傍に配置されており、測定対象物のｐＨによって変化する色の基準となる複数の色を示す基準色表示部に含まれる各色ごとに対応する基準ｐＨ値を記憶する。補正値算出ステップは、基準ｐＨ値と、画像に基づいて算出された基準色表示部の各色の測定ｐＨ値との差から補正値を求める。補正ステップは、補正値を用いて測定ｐＨ値を補正する。

ここでは、容器に入れられた細胞の生育状態に応じて変化する測定対象物のｐＨを、容器と基準色表示部とを含むように取得される画像の画像処理によって判定するｐＨ判定装置において、予め記憶された基準色表示部に示される複数の色に対応するｐＨ値と、画像処理によって算出された測定ｐＨ値との差を求める。そして、この差に基づいて、測定ｐＨ値を補正するための補正値を算出し、測定補正値の補正を行う。

ここで、上記細胞が入れられた測定対象物には、例えば、フェノールレッド、メチルオレンジ、フェノールフタレイン、リトマス等のｐＨ指示薬が添加され、色の変化を画像処理によって判定することで、変化後の各色に対応するｐＨ値を算出することができる。また、上記基準色表示部は、容器が載置される位置に隣接する位置に設けられており、測定対象物の段階的なｐＨの変化に応じて、例えば、４色から８色程度の異なる色の部分が示されている。そして、基準色表示部の各色に対応するｐＨ値が対応付けられて予め記憶されている。

これにより、容器を上方から撮影した画像中には、容器とともに、基準色表示部が写り込んでいるため、所望のタイミングで、基準色表示部の各色に対応するｐＨ値を画像処理によって算出することができる。そして、この測定ｐＨ値を、予め記憶されている各色に対応するｐＨ値と比較して差が生じている場合には、その差を解消するための補正値を求めることで、常に、測定ｐＨ値を補正して精度の高いｐＨ測定が可能になる。

この結果、装置ごと、経時的変化、容器の材質等のばらつきに起因して生じる測定精度の低下を防止することができる。
第１６の発明に係るｐＨ判定プログラムは、第１５の発明に係るｐＨ判定プログラムであって、補正値算出ステップでは、基準となる画像取得部によって取得された画像を用いて算出された基準色表示部の各色の測定ｐＨ値と、装置ごとの測定ｐＨ値との差から補正値を求める。

ここでは、装置の出荷時等に、基準となるマスタ装置の画像取得部（カメラ等）によって算出された基準色表示部の各色の測定ｐＨ値と、他の装置の画像取得部（カメラ等）によって算出された基準色表示部の各色の測定ｐＨ値とを比較して、差がある場合には、この差を解消するための補正値を求めて、各装置の測定ｐＨ値を補正する。
これにより、装置側の構成（例えば、画像取得部（カメラ等）、光源等）の個体差に起因するバラつきを解消して、装置ごとの測定精度を向上させることができる。

第１７の発明に係るｐＨ判定プログラムは、第１５または第１６の発明に係るｐＨ判定プログラムであって、補正値算出ステップでは、起動時ごとあるいは所定時間経過ごとに、補正値を更新する。補正ステップでは、更新後の補正値を用いて、測定ｐＨ値を補正する。
ここでは、装置が起動されるたび、あるいは所定時間経過ごとに、自動的に、画像取得部（カメラ等）によって算出された基準色表示部の各色の測定ｐＨ値と、予め記憶された基準色表示部の各色のｐＨ値とを比較して、差がある場合には、この差を解消するための補正値を求めて、測定ｐＨ値を補正する。

これにより、装置の各構成の経時的変化や環境温度の変化等に起因するバラつきを解消して、測定精度を向上させることができる。
第１８の発明に係るｐＨ判定プログラムは、第１５の発明に係るｐＨ判定プログラムであって、容器は、基準色表示部の特定の色に対応する色表示部を有している。補正値算出ステップでは、基準となる容器の色表示部の色に対応する測定ｐＨ値と、容器ごとの色表示部の色の測定ｐＨ値との差から補正値を求める。

ここでは、容器の一部に、基準色表示部と同様に、所定のｐＨ値に対応する色を表示する色表示部を設けている。そして、容器を含む画像を取得した際に、色表示部に表示された色に対応する測定ｐＨ値を算出し、予め記憶されたｐＨ値と比較して差がある場合にはその差を解消する補正を行う。
ここで、上記色表示部とは、例えば、容器の角部分等に設けられており、基準色表示部に示された所定の位置と同じ色を示す部分であって、容器が変わっても常に一定の色を示すものである。

これにより、例えば、同じ品番であっても、材質や厚み、形状等が一部変更になったことにより、画像取得された容器に保持された測定対象物の色に影響を及ぼす場合でも、容器に起因する測定のバラつきを解消することができる。よって、意図せずに、容器のマイナーチェンジがあった場合でも、測定精度が悪化することを防止することができる。
第１９の発明に係るｐＨ判定プログラムは、第１５から第１８の発明のいずれか１つに係るｐＨ判定プログラムであって、容器は、細胞を含む測定対象物が入れられる複数の凹部を有し、基準色表示部は、容器の複数の凹部が配列された間隔に対応するピッチで、各色が配置されている。補正値算出ステップでは、基準色表示部と容器とを含む画像を用いて、同じピッチで測定箇所を検出しながらｐＨ判定を行う。

ここでは、容器が、例えば、ウェルプレート等のように細胞を入れる凹部（ウェル）が多数配列されている場合には、基準色表示部に含まれる各基準色の配列を、凹部の配列ピッチと一致するように配置している。
これにより、容器と基準色表示部とが含まれる画像を画像処理する際には、ｐＨ測定時に容器の各凹部の部分を測定するピッチと同じピッチで、基準色表示部の測定も実施することができる。よって、制御部における画像処理をできるだけ簡素化して、効率よくｐＨ測定を実施することができる。

第２０の発明に係るｐＨ判定プログラムは、第１６から第１８の発明に係るｐＨ判定プログラムであって、制御部は、Ｌ*（明度）、Ｃ*（彩度）、ｈ（色相角度）からなるＬ*Ｃ*ｈ表色系のｈ値を用いて測定ｐＨ値を補正する。
ここでは、Ｌ*Ｃ*ｈ表色系の色相を表すｈの値を用いて、上述した測定ｐＨ値の補正を行う。

これにより、輝度等の他の要因によって測定精度が低下することを防止して、より正確なｐＨ測定を実施することができる。

本発明に係るｐＨ判定装置によれば、装置ごと、経時的変化、培養容器の材質等のばらつきに起因して生じる測定精度の低下を防止することができる。

本発明の一実施形態に係るｐＨ判定装置の構成を示す正面図。 図１のｐＨ判定装置の主要構成を筐体部から取り出した状態を示す斜視図。 図２のｐＨ判定装置の正面図。 図２のｐＨ判定装置の平面図。 図１のｐＨ判定装置にセットされた培養容器（ウェルプレート）とマスタチャートとの位置関係を示す図。 （ａ），（ｂ）は、図１のｐＨ判定装置に含まれるフレネルレンズの構成を示す平面図、側面図。 図１のｐＨ判定装置で用いられる培養容器（ウェルプレート）の構成を示す平面図。 （ａ）〜（ｃ）は、図１のｐＨ判定装置によって、例えば、装置の出荷時等に、ｐＨ判定装置ごとの個体差を補正する工程を示す図。 （ａ），（ｂ）は、図１のｐＨ判定装置によって、経時的変化（環境温度）に伴うマスタチャートの測定ｐＨ値の誤差を補正する工程を示す図。 （ａ），（ｂ）は、図１のｐＨ判定装置によって、培養容器（ウェルプレート）の個体差に起因する誤差を補正する工程を示す図。 図１のｐＨ判定装置によるｐＨ判定方法の処理の流れを示すフローチャート。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の他の実施形態に係るｐＨ判定装置にセットされた培養容器（ウェルプレート）とマスタチャートとの位置関係を示す図。

本発明の一実施形態に係るｐＨ判定装置１０について、図１〜図１１を用いて説明すれば以下の通りである。
（ｐＨ判定装置１０の構成）
本実施形態に係るｐＨ判定装置１０は、ウェルプレート（培養容器）２０（図７参照）に入れられた細胞Ｃ（図７参照）の生育状態に応じて変化する培地のｐＨ変化を培地の色の変化として画像処理によって検出する装置であって、図１および図２に示すように、筐体部１１と、取付台１２と、光源部１３と、容器載置部１４と、マスタチャート１５と、フレネルレンズ１６（テレセントリック性を有する光学系）と、カメラ（画像取得部）１７と、制御部１８（図４参照）と、記憶部１９（図４参照）と、を備えている。

（筐体部１１）
筐体部１１は、箱型形状の前面側に図示しない観音開きの２枚の扉（double doors）を有しており、２枚の扉を閉じることで、内部に暗室を形成する。また、筐体部１１は、図１および図２に示すように、内部に、取付台１２、光源部１３、容器載置部１４、マスタチャート１５、フレネルレンズ１６、カメラ１７等の主要構成を格納する。

本実施形態では、ｐＨの測定を行う主要部を筐体部１１の中に収納した状態で、ｐＨの測定を実施する。これにより、周囲光の影響を受けることなくｐＨ測定を実施することができるとともに、光源部１３の電力も省電力化することができる。さらに、暗箱内においてｐＨ測定を実施することで、風の影響によって温度やＣＯ₂濃度が変化してしまうことを抑制することができる。

なお、本実施形態のように、ｐＨ判定装置１０の主要な構成を暗箱内に設置し、電源装置やＵＳＢハブ等を筐体部１１の下に配置した場合には、電源装置等を冷却するための冷却風がウェルプレート２０の方向へ流れていかないように配置を工夫すればよい。
本実施形態では、筐体部１１内に形成される暗室において、光源部１３から照射される光を用いてウェルプレート２０に保持された細胞Ｃを含む培地のｐＨの変化を検出することで、周囲の光の影響を受けることなく、精度の高いｐＨ判定を実施することができる。

（取付台１２）
取付台１２は、図２および図３に示すように、光源部１３、容器載置部１４、マスタチャート１５、カメラ１７等を取り付ける台であって、基台部１２ａ、支持部１２ｂ、２本の支柱１２ｃ，１２ｃ、カメラ取付部１２ｄを有している。
基台部１２ａは、ｐＨ判定装置１０が設置される設置面上に載置され、ｐＨ判定装置１０の基台部分を形成する平板状の部材であって、内部に、光源部１３が配置されている。また、基台部１２ａにおける光源部１３が配置された部分の上には、マスタチャート１５とウェルプレート２０とが載置される。

支持部１２ｂは、基台部１２ａの上面の上方に、所定の隙間を介して取り付けられた平板状の部材であって、マスタチャート１５およびウェルプレート２０に対向する部分に形成された貫通穴に、フレネルレンズ１６が設置されている。
２本の支柱１２ｃ，１２ｃは、図２および図４に示すように、基台部１２ａにおけるウェルプレート２０が導入される正面側とは反対側に、略鉛直方向に沿って立設されている。また、２本の支柱１２ｃ，１２ｃは、上端部にカメラ１７が取り付けられるカメラ取付部１２ｄが固定されている。

なお、ウェルプレート２０が導入される方向は、筐体１１の正面だけでなく、側面からであってもよい。
カメラ取付部１２ｄは、図２および図４に示すように、平面視において、略Ｔ字型の部材であって、２本の支柱１２ｃ，１２ｃの上端部によって支持されている。また、カメラ取付部１２ｄにおける略Ｔ字型の先端部分には、マスタチャート１５およびウェルプレート２０の方向に向かって配置されたカメラ１７が取り付けられている。

（光源部１３）
光源部１３は、白色ＬＥＤによって構成されており、基台部１２ａから上方に配置されたマスタチャート１５およびウェルプレート２０に向かって光を照射する。
なお、光源部１３としては、ハロゲンランプ等の他の光源を用いてもよい。ただし、例えば、光源としてハロゲンランプを用いた場合には、発熱によって環境温度が上昇し、筐体部１１内の温度も上昇してしまう。この場合、ウェルプレート２０の各ウェル２０ａに入れられた細胞が高温環境下において死滅してしまうおそれがある。

よって、光源部としては、本実施形態のように、発熱量の小さいＬＥＤを用いることが好ましい。
（容器載置部１４）
容器載置部１４は、基台部１２ａ上に設置された貫通穴を有する平板状の部材
であって、この貫通部分にウェルプレート２０が載置される。容器載置部１４の貫通部分は、ウェルプレート２０の大きさに合わせて形成されている。

これにより、容器載置部１４にウェルプレート２０が載置されると、ウェルプレート２０は基台部１２ａにおける所定の場所へ位置合わせされた状態で載置される。よって、容器載置部１４に隣接する位置に配置されたマスタチャート１５に対するウェルプレート２０の位置合わせも同時に行うことができる。
（マスタチャート１５）
マスタチャート１５は、図４および図５に示すように、基台部１２ａにおける容器載置部１４の奥側（正面とは反対側）に隣接配置されている。また、マスタチャート１５は、ｐＨ判定を実施する際の基準として、例えば、８段階で変化する色見１５ａ〜１５ｈを含むように構成されている。

８色の色見１５ａ〜１５ｈは、接触式のｐＨセンサ等を用いて実際に測定された各色相に対応するｐＨ値が、後述する記憶部１９に記憶されており、色相（ｈ値）からｐＨ値に換算された値が０．０５ずつ変化していくように設定されている。具体的には、色見１５ａが６．８５、色見１５ｂが６．９０、色見１５ｃが６．９５、色見１５ｄが７．００、色見１５ｅが７．０４、色見１５ｆが７．０９、色見１５ｇが７．１２、色見１５ｈが７．１５のｐＨ値と対応する色に設定されている（図８（ｂ）等参照）。

また、マスタチャート１５の８色の各色見１５ａ〜１５ｈは、間隔ｄ₁の同じピッチで配置されている。この間隔ｄ₁は、ウェルプレート２０の各ウェル２０ａの間隔と同じになるように設定されている。
なお、マスタチャート１５の８色の各色見１５ａ〜１５ｈに対応するｐＨ値は、予め記憶部１９に記憶された各色見１５ａ〜１５ｈに相当する色相とｐＨ値との対応関係を示すテーブルに基づいて算出される。なお、この対応関係は、まず様々なｐＨ値を有する溶液を準備し（例えば、培地に希釈液を加えて任意のｐＨ値溶液にする。）、それに発色のためのｐＨ指示薬（例えば、フェノールレッド）を添加する。次に、それらのｐＨ値を市販のｐＨメータで測定すると同時に、その発色を撮影することで、色相とｐＨ値との対応関係を決めることができる。

さらに、マスタチャート１５は、後述するカメラ１７によってウェルプレート２０を含む画像を取得する際に、ウェルプレート２０とともに画像内に含まれるように、ウェルプレート２０の奥側に、その中央部と端部に位置するウェルの中央部との距離が、各ウェルのピッチである距離ｄ₂の３倍の距離だけ離れた位置に近接配置されている。
以上のように、本実施形態のｐＨ判定装置１０では、マスタチャート１５の配置間隔が、横方向、縦方向ともに、ウェルプレート２０の各ウェル２０ａの間隔ｄ₁，ｄ₂を基準にして設定されている。これにより、制御部１８において画像処理を行う際には、ウェルプレート２０の各ウェル２０ａやマスタチャート１５の各色見１５ａ〜１５ｈの部分を、同じ間隔で測定することができる。この結果、制御部１８による画像処理時の処理を簡素化することができるため、処理負担を軽減することができる。

ただし、後述するように、ウェルプレートのウェル数が増えた場合は、色見の種類は一定数あればよいため、各色見と各ウェルを１対１に対向させること以外の方法を取ることができる。
（フレネルレンズ１６）
フレネルレンズ１６は、図２および図３に示すように、上下方向において、基台部１２ａ上に載置されたウェルプレート２０とカメラ１７との間に配置されており、テレセントリック性を有するレンズであって、結像するカメラ１７の位置において光軸と主光線とが平行とみなせる特性を有している。

通常、視差によってカメラの光軸から距離が離れた位置にあるウェルほど、ウェルの側面部分の観察しかできず、肝心の中央部分が見えないことになるが、本実施形態のｐＨ判定装置１０では、フレネルレンズ１６の特性を利用して、ウェルプレート２０の各ウェル２０ａを真上から見たような画像をカメラ１７において取得することができる。
また、フレネルレンズ１６は、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、表面に複数の凹凸が形成されており、凹凸のない面から焦点距離だけ離れた位置に結像する。

本実施形態では、フレネルレンズ１６は、光源部１３からウェルプレート２０やマスタチャート１５に対して上向きに照射された光を取り込んで、焦点距離だけ離れた位置に設置されたカメラ１７のレンズの位置に結像させる。
さらに、本実施形態では、フレネルレンズ１６は、光学的な中心Ｘがマスタチャート１５とウェルプレート２０とを含む範囲の寸法的な中心Ｏから、ウェルプレート２０寄りにずれた位置に配置されている（フレネルレンズは略平板状のレンズであるため、そのように切り出すことが可能。）。

なお、フレネルレンズ１６の光学的な中心Ｘは、ウェルプレート２０の中心に一致させることが望ましい。また、図４においては、カメラ１７の光学的な中心Ｌは、フレネルレンズ１６の寸法的な中心Ｏと光学的な中心Ｘの間に位置しているが、ウェルプレートの測定の観点からはカメラ１７の光学的な中心Ｌはフレネルレンズ１６の光学的な中心Ｘと一致することが望ましい。

これにより、ウェルプレート２０の各ウェル２０ａを真上から見て歪みのない画像を取得することができる。一方、フレネルレンズ１６の光学的な中心Ｘが離れたマスタチャート１５については、各色見１５ａ〜１５ｈの測定部位は縦長に形成されているため、多少の歪みが生じても測定にはほとんど影響はない。
（カメラ１７）
カメラ１７は、カラー画像を取得可能な撮像装置であって、図２から図４に示すように、上述した取付台１２のカメラ取付部１２ｄによって支持された状態で、フレネルレンズ１６の上方に固定されている。

また、カメラ１７は、フレネルレンズ１６を介して、マスタチャート１５とウェルプレート２０とを含む範囲を撮影可能になるように、フレネルレンズ１６の上面から所定の距離だけ離れた位置に配置されている。
さらに、カメラ１７は、取得したカラー画像を制御部１８へと送る。
（制御部１８）
制御部１８は、カメラ１７によって取得されたカラー画像に含まれるｐＨ測定部位（ウェル２０ａおよび色見１５ａ〜１５ｈ部分）を画像処理し、各ｐＨ測定部位の色相を数値化する。その後、制御部１８は、予め記憶部１９に記憶されている記憶された色相とｐＨ値との関係を示すテーブルに基づいて、各測定部位の色相に対応するｐＨ値を算出する。

これにより、細胞Ｃの生育状態に応じて変化する培地のｐＨ値を、ｐＨ指示薬（フェノールレッド）を含む培地の色相の変化によって検出することができる。
具体的には、例えば、細胞Ｃの生育状態が良好な場合には、培地はある範囲内で酸性側に変化する。一方、細胞Ｃの生育状態が芳しくない場合には、培地は酸性側に変化することなく、多くの場合、ｐＨ値の変化はない、または少ない。

よって、ｐＨ判定装置１０は、ｐＨ測定部位の色相を数値化し、記憶部１９に格納されたテーブルを参照して、色相の数値と対応するｐＨ値を求めることで、ウェルプレート２０の各ウェル２０ａにおける細胞Ｃの生育状態を判定することができる。この結果、ｐＨ値が低くなっている場合、つまり培地が酸性化している場合には、そのウェル２０ａの細胞Ｃを他のウェル２０ａに分注し、再び、インキュベータ内の培養空間に置くことで、細胞Ｃの培養を促進させることができる。

一方、ｐＨ測定の結果、ｐＨ値が低くなっていない、つまり培地が酸性化していない場合には、そのウェル２０ａの細胞Ｃの生育が進んでいないことを意味している。よって、この場合には、細胞Ｃの生育が進まない原因として考えられる要因を排除するために、培地の交換等の作業を実施することができる。この結果、細胞Ｃの生育が促進されるように処理を行うことで、全てのウェル２０ａの細胞Ｃの生育が進むようにすることができる。

なお、色相とは、その色の色空間における位置または範囲を表すもので、色空間として様々な表色系を使用することができるが、発明者らは本発明の補正には色相値としてＬ*（明度）、Ｃ*（彩度）、ｈ（色相角度）からなるＬ*Ｃ*ｈ表色系のｈ値を使用することが最も効果的であることを見い出した。このｈ値は、Ｌ*Ｃ*ｈ表色系において、角度として示される。

より具体的には、色相角度ｈ（θ）は、以下の関係式（１）によって得ることができる。
ｈ（θ）＝ｔａｎ^-1（ｂ*／ａ*） ・・・・・（１）
なお、ａ*、ｂ*は、Ｌ*ａ*ｂ*表色系の色度を示し、Ｌ*Ｃ*ｈ表色系のＣ*は、以下の関係式（２）によって求められる。

また、制御部１８は、カメラ１７から送信されたマスタチャート１５とウェルプレート２０とを含むカラー画像を受け取って、画像処理を実施し、画像処理によって得られた補正値を用いて測定ｐＨ値の補正を行う。
具体的には、制御部１８は、カメラ１７において取得されたカラー画像に含まれるマスタチャート１５の各色見１５ａ〜１５ｈの部分の色相に関する情報をそれぞれ取得し、予め記憶部１９に記憶された色相とｐＨ値との関係を示すテーブルに基づいて、各色見１５ａ〜１５ｈに対応するｐＨ値を算出する。

ここで、制御部１８は、測定ｐＨ値と、予め記憶部１９に記憶された各色見１５ａ〜１５ｈに対応する実際のｐＨ値とを比較して、差がある場合には、この差を解消するための補正値を求める。そして、制御部１８は、この補正値を記憶部１９に記憶させておき、実際にウェルプレート２０の各ウェル２０ａの測定を実施した後、各ウェル２０ａの測定ｐＨ値を補正値によって補正する。

これにより、例えば、経時的変化や環境変化等に起因する測定誤差を補正して、測定精度を向上させることができる。
なお、制御部１８による補正処理については、後段にて詳述する。
（記憶部１９）
記憶部１９は、図４に示すように、制御部１８と接続されており、予め、マスタチャート１５の各色見１５ａ〜１５ｈに対応する基準ｐＨ値に関する情報を格納している。

また、記憶部１９は、上述した制御部１８において算出された補正値も格納している。
なお、補正値は、例えば、カメラ１７や光源部１３等に起因する装置ごとの個体差や、経時的変化に起因する測定誤差、ウェルプレート２０の材質変化等に起因する測定誤差等を解消するために求められるものであって、新たな補正値に更新されるまで記憶されていればよい。

さらに、記憶部１９は、カメラ１７によって取得されたカラー画像中に含まれるウェルプレート２０の各ウェル２０ａの色相を示す数値と、段階的に示された各色相に対応するｐＨ値とを関連付けたテーブルを格納している。よって、制御部１８は、ウェルプレート２０の各ウェル２０ａの色相を数値化した後、テーブルを参照して、色相を示す数値に対応するｐＨ値を算出する。

（ウェルプレート２０）
また、本実施形態のｐＨ判定装置１０では、図７に示すように、横８列、縦６行の計４８個のウェル（凹部）２０ａが表面に形成されたウェルプレート２０の各ウェル２０ａにそれぞれ細胞Ｃおよび培地を入れて細胞の培養を行う。
ウェルプレート２０は、図示しないインキュベータ内に形成される高温多湿の培養空間において細胞Ｃを培養するための培養容器であって、表面に４８個のウェル２０ａが形成されるように、樹脂の射出成形によって形成されている。

それぞれのウェル２０ａには、ｐＨ指示薬としてのフェノールレッドを含む培地とともに、細胞Ｃが入れられる。
また、ウェルプレート２０は、図５に示すように、取付台１２の基台部１２ａに形成された容器載置部１４の貫通部分に嵌合した状態で載置される。そして、ウェルプレート２０は、横方向において間隔ｄ₁で各ウェル２０ａが配置されているとともに、縦方向において間隔ｄ₂で各ウェル２０ａが配置されている。

さらに、上述したように、ウェルプレート２０が基台部１２ａの容器載置部１４の貫通部分に載置されると、容器載置部１４の近傍に配置されたマスタチャート１５に対して位置合わせされる。
これにより、カメラ１７において取得されたカラー画像に含まれるｐＨ測定部位（ウェル２０ａおよび色見１５ａ〜１５ｈ部分）を、同じピッチで検出しながら画像処理することで、各ｐＨ測定部位の測定ｐＨ値を算出することができる。よって、制御部１８の処理負荷を軽減して、効率よくｐＨ値の測定および測定ｐＨ値の補正を実施することができる。

＜ｐＨ判定装置１０による測定ｐＨ値の補正方法＞
本実施形態のｐＨ判定装置１０では、上述した測定ｐＨ値を取得した後、制御部１８において、以下のように、様々な要因によって生じる測定誤差を解消するための補正を実施する。
（装置出荷時の装置個体差に起因する測定誤差の補正）
本実施形態のｐＨ判定装置１０では、装置ごとの個体差に起因する測定誤差を解消するために、装置を出荷する前の段階で、装置ごとの測定誤差を解消するための補正値を算出し、各装置の記憶部１９内に記憶させる。

ここで、装置ごとの個体差とは、白色ＬＥＤ等の光源部１３から照射される光の輝度の差や、カメラ１７の感度差、光学系等に起因する個体差が考えられる。このような装置ごとの個体差は、同じ条件で同じｐＨ値になるべきものを測定した場合でも、測定値にバラつきが生じる要因となるため、出荷される前に解消することが望ましい。
本実施形態のｐＨ判定装置１０では、まず、図８（ａ）に示すマスタとなる装置のカメラ１７ａによって取得されたマスタチャート１５に示された各色見１５ａ〜１５ｈに対応する基準ｐＨ値を記憶部１９に記憶させている。

ここで、記憶部１９に記憶されている基準ｐＨ値に照合すると、上述したように、色見１５ａが６．８５、色見１５ｂが６．９０、色見１５ｃが６．９５、色見１５ｄが７．００、色見１５ｅが７．０４、色見１５ｆが７．０９、色見１５ｇが７．１２、色見１５ｈが７．１５である。
そして、図８（ｂ）および図８（ｃ）に示すように、補正対象となる別のｐＨ判定装置１０のカメラ１７ｂによって、同じ色見１５ａ〜１５ｈを示すマスタチャート１５の部分の画像を取得し、画像処理によって各色見部分のｐＨ値を測定する。

このとき、カメラ１７ｂおよびカメラ１７ｃによって取得された画像を画像処理して得られたｐＨ値は、以下のような結果となっている。
つまり、カメラ１７ｂによって取得された画像では、色見１５ａが６．８８、色見１５ｂが６．９３、色見１５ｃが６．９９、色見１５ｄが７．０３、色見１５ｅが７．０７、色見１５ｆが７．１２、色見１５ｇが７．１５、色見１５ｈが７．１８である。

また、カメラ１７ｃによって取得された画像では、色見１５ｅが６．９７、色見１５ｆが７．０１、色見１５ｇが７．０９、色見１５ｈが７．１２である。
以上の結果から、カメラ１７ｂを搭載したｐＨ判定装置１０では、マスタとなるｐＨ判定装置１０によって設定された基準ｐＨ値よりも０．０３ほど高いｐＨ値として算出されていることから、この誤差を解消するための補正値（−０．０３）を算出し、記憶部１９に保存させる。

一方、カメラ１７ｃを搭載したｐＨ判定装置１０では、マスタとなるｐＨ判定装置１０によって設定された基準ｐＨ値よりも０．０３ほど低いｐＨ値として算出されていることから、この誤差を解消するための補正値（＋０．０３）を算出し、記憶部１９に保存させる。
これにより、出荷前の段階において、マスタとなるｐＨ判定装置１０によって設定された基準ｐＨ値と、各装置によって測定されたマスタチャート１５の測定結果とを比較して、誤差がある場合にはこの誤差を解消するための補正値を算出し、各装置の記憶部１９に持たせておくことで、装置ごとの個体差に起因する測定誤差を解消することができる。よって、従来よりも測定精度の高いｐＨ判定装置１０を得ることができる。

（経時的変化に起因する測定誤差の補正）
本実施形態のｐＨ判定装置１０では、装置を繰り返し使用することによる経年劣化等、経時的変化に起因する測定誤差を解消するために、装置の起動時、あるいは所定時間経過ごとに、測定誤差を解消するための補正値を算出し、記憶部１９内に記憶させる。
ここで、ｐＨ判定装置１０における経時的変化としては、電源投入直後から所定時間経過した後の環境温度の上昇や、光源部１３や光学系、カメラ１７等の部品の経年劣化等が考えられる。

このような経時的変化は、測定誤差の要因となるため、一定の期間ごとに補正によって解消されることが望ましい。
本実施形態のｐＨ判定装置１０では、まず、図９（ａ）に示すように、電源投入直後の環境温度２５℃の状態でカメラ１７によって取得されたマスタチャート１５に示された各色見１５ａ〜１５ｈに対応する基準ｐＨ値を記憶部１９に記憶させている。

ここで、記憶部１９に記憶されている基準ｐＨ値は、上記と同様に、色見１５ａが６．８５、色見１５ｂが６．９０、色見１５ｃが６．９５、色見１５ｄが７．００、色見１５ｅが７．０４、色見１５ｆが７．０９、色見１５ｇが７．１２、色見１５ｈが７．１５である。
そして、図９（ｂ）に示すように、所定時間経過後に環境温度４０℃となった状態で、カメラ１７によって取得されたマスタチャート１５に示された各色見１５ａ〜１５ｈに対応する測定ｐＨ値は、色見１５ａが６．８２、色見１５ｂが６．８７、色見１５ｃが６．９３、色見１５ｄが６．９７、色見１５ｅが７．０１、色見１５ｆが７．０６、色見１５ｇが７．０９、色見１５ｈが７．１２である。

以上の結果から、カメラ１７を搭載したｐＨ判定装置１０では、予め記憶部１９に保存された基準ｐＨ値よりも０．０３ほど低いｐＨ値として算出されていることから、この誤差を解消するための補正値（＋０．０３）を算出し、記憶部１９に保存させる。
これにより、実際にウェルプレート２０をセットして各ウェル２０ａの部分のｐＨ値を測定した場合には、測定ｐＨ値に対して上記補正値（＋０．０３）を使って補正した結果を、測定ｐＨ値として算出することができる。

よって、所定時間経過ごとに補正値を算出して、新たな補正値に更新していくことで、環境温度の変化や部品の経年劣化等を含む経時的変化に起因する測定誤差の発生を解消して、より精度の高い測定を実施することが可能なｐＨ判定装置１０を得ることができる。
（培養容器の材質等に起因する測定誤差の補正）
本実施形態のｐＨ判定装置１０では、細胞Ｃが入れられたウェルプレート２０の材質等の変化に起因する測定誤差を解消するために、測定誤差を解消するための補正値を算出し、記憶部１９内に記憶させる。

ここで、培養容器（ウェルプレート２０）ごとの材質等の変化とは、細胞培養の分野において、培養容器としての性能に影響がない場合には、同じ品番であっても材質や形状の一部が変更になっている場合がある。このため、同じ条件で測定を実施している場合でも、光源部１３から照射された光の透過具合等、培養容器の個体差に起因する測定誤差が生じるおそれがある。このような培養容器ごとの個体差は、同じ条件で同じｐＨ値になるべきものを測定した場合でも、測定値にバラつきが生じる要因となるため、培養容器のロット番号が変更されるたびに補正値を更新して解消されることが望ましい。

本実施形態のｐＨ判定装置１０では、図１０（ａ）に示すように、マスタチャート１５とウェルプレート２０とを含むようにカメラ１７によって画像を取得する。この際、ウェルプレート２０の材質等の変化に起因する測定誤差を解消するために、ウェルプレート２０のコーナー部分に、マスタチャート（色表示部）２０ｂａ，２０ｂｂを設けている。
本実施形態では、マスタチャート２０ｂａ，２０ｂｂは、ともに７．００を基準とする色を示している。なお、ウェルプレート２０に付されるマスタチャートは、７．００を基準とするものではなく、他の数値を基準としてもよい。

よって、図１０（ａ）に示すように、ウェルプレート２０に付されたマスタチャート２０ｂａの部分を画像処理した結果、得られた測定ｐＨ値が６．９８の場合には、基準となる７．００よりも０．０２低い値として算出されているため、この誤差０．０２を補正によって解消する必要がある。
一方、図１０（ｂ）に示すように、ウェルプレート２０に付されたマスタチャート２０ｂｂの部分を画像処理した結果、得られた測定ｐＨ値が６．９５の場合には、基準となる７．００よりも０．０５低い値として算出されているため、この誤差０．０５を補正によって解消する必要がある。

これにより、ウェルプレート２０の各ウェル２０ａの部分のｐＨ値の測定結果に対して、各上記補正値（＋０．０２）、（＋０．０５）を使って補正した結果を、測定ｐＨ値として算出することができる。
よって、培養容器の製造ロットが変わるごと、あるいは所定時間経過ごとに補正値を算出して、新たな補正値に更新していくことで、ウェルプレート２０等の培養容器の材質の変化等に起因する測定誤差の発生を解消して、より精度の高い測定を実施することが可能なｐＨ判定装置１０を得ることができる。

＜ｐＨ判定装置１０による補正の流れ＞
ここで、本実施形態のｐＨ判定装置１０による測定ｐＨ値の補正処理について、上述した経時的変化に起因する測定誤差を解消するための補正処理を実施する際の流れについて、図１１に示すフローチャートを用いて説明すれば以下の通りである。
すなわち、本実施形態のｐＨ判定装置１０では、図１１に示すように、ステップＳ１１において、装置を起動すると、補正処理が開始される。

次に、ステップＳ１２において、装置起動後、カメラ１７等の準備が出来次第、カメラ１７によって、ウェルプレート２０とマスタチャート１５とを含むように画像を取得する。
次に、ステップＳ１３において、ステップＳ１２において取得された画像中に含まれるマスタチャート１５の各色見１５ａ〜１５ｈの部分に対応する基準ｐＨ値を記憶しておく。なお、このステップＳ１３は、このフローが開始される前の段階において、予め記憶部１９に記憶されていてもよい。

次に、ステップＳ１４において、記憶部１９に予め記憶された各色見１５ａ〜１５ｈに対応する基準ｐＨ値と、画像処理によって算出された測定ｐＨ値とを比較して、差があるか否かを確認する。ここで、差がある場合には、測定誤差があると判断し、この測定誤差を解消するための補正値を算出する。
次に、ステップＳ１５において、実際にウェルプレート２０の各ウェル２０ａに保持された細胞Ｃを含む培地のｐＨ値を測定し、その測定結果を、ステップＳ１４において算出された補正値を用いて補正する。

これにより、環境温度やカメラ１７等の各種部品の経年劣化等、経時的な変化に起因する測定誤差の発生を防止して、より高精度なｐＨ測定が可能なｐＨ判定装置１０を提供することができる。
次に、ステップＳ１６において、装置起動、あるいは前回補正処理から所定時間経過したか否かを判定する。ここで、所定時間が経過した場合には、再び、ステップＳ１２〜ステップＳ１５を繰り返すことで、最新の補正値を算出し、これを記憶部１９に記憶させることで、常に、測定精度の高い状態を維持することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
（Ａ）
上記実施形態では、ｐＨ判定装置に対して本発明を適用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、上述した制御フロー（図１１参照）に従って実行されるｐＨ判定方法をコンピュータに実行させるｐＨ判定プログラムとして本発明を実施してもよい。
このｐＨ判定プログラムが導入されたＰＣ等によっても、上記ｐＨ判定装置１０によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。

（Ｂ）
上記実施形態では、画像処理によって得られたマスタチャート１５の各色見部分の色相をｐＨ値に変換し、ｐＨ値を基準にして補正を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、テーブルを用いてｐＨ値に変換する前の、Ｌ*（明度）、Ｃ*（彩度）、ｈ（色相角度）からなるＬ*Ｃ*ｈ表色系のｈ値（色相）を用いて測定ｐＨ値を補正してもよい。あるいは、ｈ値（色相）以外の要素によって、測定ｐＨ値を補正してもよい。

（Ｃ）
上記実施形態では、細胞を入れる容器として、複数のウェル（凹部）２０ａを含むウェルプレート２０を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、シャーレ等を培養容器として用いてもよい。
ただし、ウェルプレートのように複数のウェルに細胞を入れて細胞の成育状態を確認しながら細胞培養を行うことで、細胞の培養効率を向上させることができるという点では、上述した実施形態のように、複数箇所において細胞培養を行うことが可能な培養容器を用いることがより好ましい。

（Ｄ）
上記実施形態では、ウェルプレート２０の複数のウェル（凹部）２０ａの配置間隔（ピッチ）と、マスタチャート１５の各色の配置間隔とが、縦方向、横方向ともに同じになるように配置された例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、縦方向、横方向のいずれかのピッチが同じになるように配置された構成であってもよい。

（Ｅ）
上記実施形態では、ウェル（凹部）２０ａの数が、８列×６行の計４８個のウェルプレート２０を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、４列×３行の計１２個のウェル、４０列×９０行の計３６００個のウェル等、より少ない数、あるいは多い数のウェルを含むウェルプレートを用いてもよい。
例えば、ウェル数が２４列×１６行の３８４個の場合で、８種類の色見を使う場合は、図５における横方向にウェルプレートの２４列を対応させ、横方向のウェルピッチと同じピッチで色見を作成し、図１２（ａ）に示すように、ウェルプレート３２の左から８列に対応させて色見３１ａを配置してもよい。

または、図１２（ｂ）および図１２（ｃ）に示すように、左から１つ飛びや２つ飛びに色見３１ｂ，３１ｃを配置してもよい。
さらに、図１２（ｄ）および図１２（ｅ）に示す色見３１ｄ，３１ｅのように、その幅をウェルの２ピッチや３ピッチに対応して作成し配置してもよい。
この場合でも、ウェルプレートの上方に配置されたカメラ等で画像を取得することで、ウェルの数に関わらず、効率よくｐＨ判定を実施することができる。

（Ｆ）
上記実施形態では、テレセントリック光学系のレンズとして、フレネルレンズを用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、フレネルレンズの代わりに、他のテレセントリック性を有する光学系を用いてもよい。

（Ｇ）
上記実施形態では、筐体部１１の内部に形成される暗室内において、ｐＨ判定を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、周囲の明るさに起因する測定誤差を考慮して、明るさが一定の室内において、ｐＨ判定を行ってもよい。

（Ｈ）
上記実施形態では、基準色表示部として、８色の基準色を示すマスタチャート１５を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、マスタチャートが示す基準色の数は、８色に限らず、４色、６色あるいは１２色等、８色より少なくても多くてもよい。

（Ｉ）
上記実施形態では、ｐＨの変化を色の変化として認識するために、細胞が入れられた培地に添加されるｐＨ指示薬として、フェノールレッドを用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、フェノールレッド以外にも、メチルオレンジ、フェノールフタレイン、リトマス等のｐＨ指示薬を用いてもよい。

本発明のｐＨ判定装置は、装置ごと、経時的変化、培養容器の材質等のばらつきに起因して生じる測定精度の低下を防止することができるという効果を奏することから、ｐＨ測定を行う装置に対して広く適用可能である。

１０ ｐＨ判定装置
１１ 筐体部
１２ 取付台
１２ａ 基台部
１２ｂ 支持部
１２ｃ 支柱
１２ｄ カメラ取付部
１３ 光源部
１４ 容器載置部
１５ マスタチャート（基準色表示部）
１６ フレネルレンズ（テレセントリック性を有する光学系）
１７ カメラ（画像取得部）
１８ 制御部
２０ ウェルプレート（容器）
２０ａ ウェル（凹部）
２０ｂａ，２０ｂｂ マスタチャート（色表示部）
３１ａ,３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ マスタチャート
３２ ウェルプレート
Ｃ 細胞
Ｏ フレネルレンズの光学的な中心
Ｘ ウェルプレートの寸法的な中心
Ｌ カメラの光学的な中心

Claims (20)

1. 容器内のｐＨ指示薬が付加された測定対象物のｐＨを画像処理によって判定するｐＨ判定装置であって、
   前記容器を上方から撮影して、前記測定対象物の部分を含む画像を取得する画像取得部と、
   前記画像取得部によって取得される画像に前記容器とともに含まれるように前記容器の近傍に配置されており、前記測定対象物のｐＨによって変化する色の基準となる複数の色を示す基準色表示部と、
   前記基準色表示部に含まれる各色ごとに対応する基準ｐＨ値を記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された基準ｐＨ値と、前記画像取得部において取得された画像に基づいて算出された前記基準色表示部の各色の測定ｐＨ値との差から補正値を求め、前記補正値を用いて前記測定ｐＨ値を補正する制御部と、
   を備えているｐＨ判定装置。
2. 前記制御部は、基準となる前記画像取得部によって取得された画像を用いて算出された前記基準色表示部の各色の測定ｐＨ値と、装置ごとの測定ｐＨ値との差から補正値を求め、前記補正値を用いて、装置ごとの前記測定ｐＨ値を補正する、
   請求項１に記載のｐＨ判定装置。
3. 前記制御部は、起動時ごとあるいは所定時間経過ごとに、前記補正値を更新し、更新後の前記補正値を用いて、前記測定ｐＨ値を補正する、
   請求項１に記載のｐＨ判定装置。
4. 前記容器は、前記基準色表示部の特定の色に対応する色表示部を有しており、
   前記制御部は、基準となる前記容器の前記色表示部の色に対応する測定ｐＨ値と、容器ごとの前記色表示部の色の測定ｐＨ値との差から補正値を求め、前記補正値を用いて前記容器ごとに測定ｐＨ値を補正する、
   請求項１に記載のｐＨ判定装置。
5. 前記容器は、細胞を含む測定対象物が入れられる複数の凹部を有しており、
   前記基準色表示部は、前記容器の複数の凹部が配列された間隔に対応するピッチで、各色が配置されている、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のｐＨ判定装置。
6. 前記制御部は、Ｌ＊（明度）、Ｃ＊（彩度）、ｈ（色相角度）からなるＬ＊Ｃ＊ｈ表色系のｈ値を用いて前記測定ｐＨ値を補正する、
   請求項２から４のいずれか１項に記載のｐＨ判定装置。
7. 前記容器の下方に配置されており、前記容器に対して光を照射する光源部と、
   前記容器と前記画像取得部との間に配置されたテレセントリック性を有する光学系と、をさらに備えている、
   請求項１から６のいずれか１項に記載のｐＨ判定装置。
8. 前記テレセントリック性を有する光学系は、前記画像取得部において前記容器と前記基準色表示部とを含む範囲の画像を取得できる位置に配置されており、その光学的な中心位置は、前記容器側にずれた位置に配置されている、
   請求項７に記載のｐＨ判定装置。
9. 容器内のｐＨ指示薬が付加された測定対象物のｐＨを画像処理によって判定するｐＨ判定方法であって、
   前記容器を上方から撮影して、前記測定対象物の部分を含む画像を取得する取得ステップと、
   前記画像に前記容器とともに含まれるように前記容器の近傍に配置されており、前記測定対象物のｐＨによって変化する色の基準となる複数の色を示す基準色表示部に含まれる各色ごとに対応する基準ｐＨ値を記憶する記憶ステップと、
   前記基準ｐＨ値と、前記画像に基づいて算出された前記基準色表示部の各色の測定ｐＨ値との差から補正値を求める補正値算出ステップと、
   前記補正値を用いて前記測定ｐＨ値を補正する補正ステップと、
   を備えているｐＨ判定方法。
10. 前記補正値算出ステップでは、基準となる前記画像取得部によって取得された画像を用いて算出された前記基準色表示部の各色の測定ｐＨ値と、装置ごとの測定ｐＨ値との差から補正値を求める、
    請求項９に記載のｐＨ判定方法。
11. 前記補正値算出ステップでは、起動時ごとあるいは所定時間経過ごとに、前記補正値を更新し、
    前記補正ステップでは、更新後の前記補正値を用いて、前記測定ｐＨ値を補正する、
    請求項９に記載のｐＨ判定方法。
12. 前記容器は、前記基準色表示部の特定の色に対応する色表示部を有しており、
    前記補正値算出ステップでは、基準となる前記容器の前記色表示部の色に対応する測定ｐＨ値と、容器ごとの前記色表示部の色の測定ｐＨ値との差から補正値を求める、
    請求項９に記載のｐＨ判定方法。
13. 前記容器は、細胞を含む測定対象物が入れられる複数の凹部を有し、前記基準色表示部は、前記容器の複数の凹部が配列された間隔に対応するピッチで、各色が配置されており、
    前記補正値算出ステップでは、前記基準色表示部と前記容器とを含む画像を用いて、同じピッチで測定箇所を検出しながらｐＨ判定を行う、
    請求項９から１２のいずれか１項に記載のｐＨ判定方法。
14. 前記制御部は、Ｌ＊（明度）、Ｃ＊（彩度）、ｈ（色相角度）からなるＬ＊Ｃ＊ｈ表色系のｈ値を用いて前記測定ｐＨ値を補正する、
    請求項１０から１２のいずれか１項に記載のｐＨ判定方法。
15. 容器内のｐＨ指示薬が付加された測定対象物のｐＨを画像処理によって判定するｐＨ判定方法をコンピュータに実行させるｐＨ判定プログラムであって、
    前記容器を上方から撮影して、前記測定対象物の部分を含む画像を取得する取得ステップと、
    前記画像に前記容器とともに含まれるように前記容器の近傍に配置されており、前記測定対象物のｐＨによって変化する色の基準となる複数の色を示す基準色表示部に含まれる各色ごとに対応する基準ｐＨ値を記憶する記憶ステップと、
    前記基準ｐＨ値と、前記画像に基づいて算出された前記基準色表示部の各色の測定ｐＨ値との差から補正値を求める補正値算出ステップと、
    前記補正値を用いて前記測定ｐＨ値を補正する補正ステップと、
    を備えたｐＨ判定方法をコンピュータに実行させるｐＨ判定プログラム。
16. 前記補正値算出ステップでは、基準となる前記画像取得部によって取得された画像を用いて算出された前記基準色表示部の各色の測定ｐＨ値と、装置ごとの測定ｐＨ値との差から補正値を求める、
    請求項１５に記載のｐＨ判定プログラム。
17. 前記補正値算出ステップでは、起動時ごとあるいは所定時間経過ごとに、前記補正値を更新し、
    前記補正ステップでは、更新後の前記補正値を用いて、前記測定ｐＨ値を補正する、
    請求項１５または１６に記載のｐＨ判定プログラム。
18. 前記容器は、前記基準色表示部の特定の色に対応する色表示部を有しており、
    前記補正値算出ステップでは、基準となる前記容器の前記色表示部の色に対応する測定ｐＨ値と、容器ごとの前記色表示部の色の測定ｐＨ値との差から補正値を求める、
    請求項１５に記載のｐＨ判定プログラム。
19. 前記容器は、細胞を含む測定対象物が入れられる複数の凹部を有し、前記基準色表示部は、前記容器の複数の凹部が配列された間隔に対応するピッチで、各色が配置されており、
    前記補正値算出ステップでは、前記基準色表示部と前記容器とを含む画像を用いて、同じピッチで測定箇所を検出しながらｐＨ判定を行う、
    請求項１５から１８のいずれか１項に記載のｐＨ判定プログラム。
20. 前記制御部は、Ｌ＊（明度）、Ｃ＊（彩度）、ｈ（色相角度）からなるＬ＊Ｃ＊ｈ表色系のｈ値を用いて前記測定ｐＨ値を補正する、
    請求項１６から１８のいずれか１項に記載のｐＨ判定プログラム。
    
    

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