CN103517676A - 用于胚胎、卵母细胞和干细胞的自动化成像和评价的装置、方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明描述了用于人胚胎、卵母细胞或多能细胞的自动化成像和评价的装置、方法和系统。描述了用于自动化培养皿检测和孔占据确定的装置和方法。另外，描述了多孔培养皿和用于双模态成像的照明组件。这些发明至少可用于鉴别胚胎和卵母细胞或促进胚胎和卵母细胞的体外鉴别，所述胚胎和卵母细胞在人不育的治疗中是最有用的。

Description

用于胚胎、卵母细胞和干细胞的自动化成像和评价的装置、方法和系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年9月27日提交的美国临时申请号61/386,765的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及生物和临床试验领域，特别是得自人类和动物的合子、胚胎、卵母细胞和干细胞的成像和评价。

背景技术

不育是一个影响10-15%的育龄夫妻的常见健康问题。仅在美国，在2006年，进行了大约140,000个体外受精（IVF）循环（cdc.gov/art）。这导致每年培养超过100万个胚胎，所述胚胎具有变化的且经常不确定的着床和发育至足月的潜力。在IVF以后每个循环的活产率仅有29%，而平均而言30%的活产导致多胎妊娠（cdc.gov/art）。多胎妊娠具有确定记载的对母体和胎儿不利的结果，诸如流产、早产和低出生率。造成IVF失败的潜在原因是多样的；但是，自1978年开始进行IVF以来，重大挑战之一是，鉴别最适合转移且最可能导致足月妊娠的胚胎。

传统上，在IVF诊所中，已经通过简单的形态学观察（诸如均匀大小的单核卵裂球的存在和细胞分裂程度）来评估人胚胎生存力（Rijinders PM,Jansen CAM.(1998)Hum Reprod13:2869-73;Milki AA,等人.(2002)FertilSteril77:1191-5）。近年来，其它方法诸如长期胚胎培养（至第5天时的胚泡期）和通过着床前遗传诊断（PGD）分析染色体状况也已经用于评估胚胎质量（Milki A,等人.(2000)Fertil Steril73:126-9;Fragouli E,(2009)Fertil SterilJun21[印刷之前的电子公开];El-Toukhy T,等人.(2009)Hum Reprod6:20;Vanneste E,等人.(2009)Nat Med15:577-83）。但是，这些方法也存在潜在风险，因为它们会延长培养期和破坏胚胎完整性（Manipalviratn S,等人.(2009)Fertil Steril91:305-15;Mastenbroek S,等人.(2007)N Engl J Med.357:9-17）。

最近已经证实，延时成像可以是观察早期胚胎发育的有用工具。一些方法已经使用延时成像来监测精子卵浆内注射（ICSI）以后的人胚胎发育（Nagy等人.(1994)Human Reproduction.9(9):1743-1748;Payne等人.(1997)HumanReproduction.12:532-541）。在第3天分析极体挤出和原核形成，并与良好形态学相关联。但是，没有参数与胚泡形成或妊娠结果相关联。其它方法已经将第一次卵裂的开始视作预测人胚胎的生存力的指示（Fenwick,等人.(2002)Human Reproduction,17:407-412;Lundin,等人.(2001)Human Reproduction16:2652-2657）。但是，这些方法未认识到胞质分裂的持续时间或早期分裂之间的时间间隔的重要性。

其它方法已经使用延时成像来测量早期胚胎发育过程中的细胞分裂的定时和程度（WO2007/144001）。但是，这些方法仅仅公开了关于牛胚胎延时成像的基础的且一般的方法，所述牛胚胎在发育潜力、形态学性能、分子和表观遗传程序、以及关于转移的定时和参数方面显著不同于人胚胎。例如，牛胚胎需要比人胚胎明显更长的时间来着床（分别是30天和9天）（Taft,(2008)Theriogenology69（1）:10-16）。此外，没有公开可以预测人胚胎生存力的具体成像参数或时间间隔。

近年来，延时成像已经被用于观察受精以后的前24小时期间的人胚胎发育（Lemmen等人.(2008)Reproductive BioMedicine Online17(3):385-391）。发现第一次分裂以后的细胞核同步与妊娠结果相关。但是，该工作的结论是，早期第一次卵裂不是一个重要的预测参数，这与以前的研究相矛盾（Fenwick,等人.(2002)Human Reproduction17:407-412;Lundin,等人.(2001)HumanReproduction16:2652-2657）。

最后，尚未有研究通过与胚胎的分子程序或染色体组成的关联来验证成像参数。因而，人胚胎评价方法在几个方面存在缺陷，包括它们不能以自动化方式进行成像和评价。

在该背景下，需要开发本文所述的用于胚胎、卵母细胞和干细胞的自动化成像和评价的装置、方法和系统。

发明内容

提供了用于使一个或多个胚胎或多能细胞的成像和评价自动化的装置、方法和系统。这些装置、方法和系统至少可用于在体外鉴别具有良好发育潜力（即，发育成胚泡的能力）的胚胎和卵母细胞，它们因而可用于治疗人类不育等方法中。

在一个实施方案中，与培养箱一起使用的用于人胚胎、卵母细胞或多能细胞的自动化成像和评价的装置包括：（1）至少一个壳体；（2）至少一个延时显微镜，其放在所述壳体内，且具有至少一个光源和至少一个成像照相机；（3）至少一个从所述壳体向外伸出的加载平台，所述加载平台用于固定多孔培养皿，所述培养皿容纳多个人胚胎或多能细胞；（4）计算机，其用于存储得自所述至少一个成像照相机的图像，并运行程序以随时间分析图像序列；和（5）至少一个触摸屏面板，其与所述计算机联接，并显示用于控制所述至少一个延时显微镜的图形用户界面。

在一个实施方案中，用于人胚胎、卵母细胞或多能细胞的自动化成像和评价的方法包括：（1）将至少一个人胚胎或多能细胞放入多孔培养皿中；（2）将所述多孔培养皿加载到成像系统的加载平台中，所述成像系统具有在壳体内的至少一个延时显微镜；（3）如果需要的话，调节所述多孔培养皿向所述加载平台中的加载，以证实所述多孔培养皿的位置和定向；（4）获取所述多孔培养皿的延时图像；（5）在可通过触摸屏面板接近的图形用户界面中显示通过所述至少一个延时显微镜捕获的图像；和（6）分析所述多孔培养皿的延时图像，以确定至少一个人胚胎或多能细胞的发育潜力。

在一个实施方案中，用于人胚胎、卵母细胞或多能细胞的自动化成像的装置包括：（1）构造成温育多孔培养皿的培养室，所述培养室具有包括第一窗的上表面和包括第二窗的下表面；（2）包括光源和成像照相机的延时显微镜，所述成像照相机构造成，基于穿过所述第一窗和所述第二窗的来自所述光源的光而产生所述培养室内的多孔培养皿的图像，其中所述培养室和所述延时显微镜集成在共同壳体中；和（3）触摸屏面板，其构造成显示用于控制所述延时显微镜的图形用户界面。

在一个实施方案中，与培养箱一起使用的用于人胚胎、卵母细胞或多能细胞的自动化成像和评价的系统包括：（1）多个成像显微镜，所述多个成像显微镜中的每一个位于多个壳体中的对应一个内，且包括至少一个光源和至少一个成像照相机，其中所述多个壳体中的每一个位于所述培养箱内；（2）从所述多个壳体中的每一个向外伸出的加载平台，所述加载平台用于固定多孔培养皿，所述多孔培养皿容纳多个人胚胎或多能细胞；（3）与所述多个成像显微镜中的每一个电学地连接的控制器，其中所述控制器位于所述培养箱外，并控制所述至少一个光源；和（4）计算机，其用于存储得自所述至少一个成像照相机的图像，并运行程序以随时间分析图像序列，其中所述计算机通过控制器与所述多个成像显微镜中的每一个电学地连接。

在一个实施方案中，用于人胚胎、卵母细胞或多能细胞的自动化评价和显示的方法包括：（1）收集多个多孔培养皿的图像，所述多个多孔培养皿中的每一个包括多个微孔，所述多个微孔中的至少一个含有人胚胎或多能细胞中的至少一个；（2）分析所述多个多孔培养皿的图像；和（3）同时显示与所述多个多孔培养皿中的每一个有关的状况信息。

在一个实施方案中，用于人胚胎、卵母细胞或多能细胞的自动化成像和评价的系统包括：（1）多个延时显微镜，所述多个延时显微镜中的每一个位于多个壳体中的对应一个内，且包括至少一个光源和至少一个成像照相机，其中所述多个壳体中的每一个位于所述培养箱内；（2）从所述多个壳体中的每一个向外伸出的加载平台，所述加载平台用于固定至少一个多孔培养皿，所述至少一个多孔培养皿容纳多个人胚胎或多能细胞；（3）计算机，其与所述多个延时显微镜电学地连接；和（4）服务器，其构造成通过网络与所述计算机通信，并构造成显示图形用户界面，所述图形用户界面提供基于被包含在所述至少一个多孔培养皿中的人胚胎或多能细胞的图像的分析而确定的状况信息和参数。所述状况信息与所述多个延时显微镜中的每一个相关联，且所述图像中的至少一个由所述多个延时显微镜中的每一个产生。

还提供了用于自动化培养皿检测和孔占据确定的装置和方法。所述装置和方法至少可用于促进胚胎和卵母细胞的体外鉴别，所述胚胎和卵母细胞在人不育的治疗中是最有用的。

在一个实施方案中，用于自动化培养皿检测和孔占据确定的装置包括：（1）培养皿检测模块，其构造成检测多孔培养皿在由成像照相机检测到的图像中的存在；（2）孔位置确定模块，其构造成确定被包含在所述多孔培养皿中的多个微孔中的每一个的位置；（3）孔占据确定模块，其构造成基于所述多个微孔中的每一个的位置而确定在所述多个微孔中包含的被占据的微孔；和（4）显示模块，其构造成至少显示被占据的微孔。所述培养皿检测模块、所述孔位置确定模块、所述孔占据确定模块或所述显示模块中的至少一个在存储器或处理装置中的至少一个中执行。

在一个实施方案中，用于自动化培养皿检测和孔占据确定的方法包括：（1）检测多孔培养皿在由成像照相机检测到的图像中的存在；（2）确定被包含在所述多孔培养皿中的多个微孔中的每一个的位置；（3）基于所述多个微孔中的每一个的位置，确定在所述多个微孔中包含的被占据的微孔；和（4）至少显示所述被占据的微孔。

也提供了一种多孔培养皿。所述多孔培养皿至少可用于促进胚胎和卵母细胞的体外鉴别，所述胚胎和卵母细胞在人不育的治疗中是最有用的。

在一个实施方案中，多孔培养皿包括：（1）设置在所述培养皿的下表面上的环，所述环限定腔且具有上表面、外侧面和内侧面，所述腔具有腔底；和（2）由腔底限定的多个微孔，每个微孔构造成容纳人胚胎或多能细胞。所述环的内侧面设置在所述外侧面和所述多个微孔之间，并从所述环的上表面向所述腔底延伸。所述环的内侧面向所述多个微孔倾斜，使得在所述培养皿的下表面处的环的第一宽度大于在所述环的上表面处的环的第二宽度。

在一个实施方案中，多孔培养皿包括：（1）设置在所述培养皿的下表面上的环，所述环限定腔且具有上表面、外侧面和内侧面，所述腔具有腔底；和（2）由腔底限定的多个微孔，每个微孔构造成容纳人胚胎或多能细胞。所述多个微孔中的至少一个的下表面是弯曲的或圆锥形的。

也提供了用于双模态成像的照明组件。所述用于双模态成像的照明组件至少可用于促进胚胎和卵母细胞的体外鉴别，所述胚胎和卵母细胞在人不育的治疗中是最有用的。

在一个实施方案中，用于双模态成像的照明组件包括：（1）第一光源；（2）聚光镜；（3）暗视野光圈，其具有构造成阻挡光的第一表面，且具有与所述第一表面相对的第二表面，所述暗视野光圈限定至少一个孔；和（4）第二光源，其与所述暗视野光圈的第二表面连接。在所述照明组件的第一模态中，所述第一光源产生的光穿过暗视野光圈中的至少一个孔和聚光镜，然后到达样品，并且所述第二光源不产生光。在所述照明组件的第二模态中，所述第二光源产生的光到达样品，而不穿过暗视野光圈中的至少一个孔，并且所述第一光源不产生光。

附图说明

当结合附图阅读时，从下面的详细描述会最好地理解本发明。应当强调的是，根据常规实践，附图的各个部件不是按比例的。相反，各个部件的尺寸为了清楚而任意放大或缩小。在附图中包括下述图。

图1示出了根据本发明的一个实施方案的装置的示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施方案的成像系统的示意图；

图3示出了根据本发明的一个实施方案，用于运行成像系统的流程图；

图4示出了根据本发明的一个实施方案，放置在成像系统内的显微镜的示意图；

图5A-C示出了根据本发明的一个实施方案，可以被图4的显微镜使用的暗视野照明系统的实施例的示意图；

图6示出了根据本发明的一个实施方案，安装在图2的成像系统的壳体内的、图4中的显微镜的示意图；

图7示出了根据本发明的一个实施方案，安装在图2的成像系统的壳体内的、图4中的显微镜的示意图；

图8示出了根据本发明的一个实施方案，在图2的成像系统中的加载平台的示意图；

图9A-B示出了根据本发明的一个实施方案的多孔培养皿的示意图；

图10-17示出了根据本发明的一个实施方案，与图1的装置一起使用的GUI的不同显示屏；

图18示出了根据本发明的一个实施方案，用于人胚胎、卵母细胞或多能细胞的自动化成像的系统，所述系统包括用于自动化培养皿检测和孔占据确定的装置；

图19示出了根据本发明的一个实施方案，与检测多孔培养皿和确定在所述多孔培养皿中包含的多个微孔的占据有关的操作；

图20示出了根据本发明的一个实施方案，在多孔培养皿中包含的孔网格；

图21示出了根据本发明的一个实施方案，代表在模板多孔培养皿中包含的多个微孔的整个范围的模板；

图22示出了根据本发明的一个实施方案，被包含在培养皿中的微孔的原始图像，其中用插入的标记指示多个微孔的中心的位置；

图23示出了根据本发明的一个实施方案，代表被包含在模板多孔培养皿中的多个微孔之间的边界的模板；

图24示出了根据本发明的一个实施方案，被包含在培养皿中的培养皿点的互联网络；

图25示出了根据本发明的一个实施方案，被包含在培养皿中的微孔在旋转坐标系中的图像；

图26示出了根据本发明的一个实施方案的多孔培养皿的示意图；

图27示出了根据本发明的一个实施方案，沿着图26中的横截面A-A的多孔培养皿的横截面视图；

图28示出了根据本发明的一个实施方案的微孔的横截面视图；

图29示出了根据本发明的一个实施方案的微孔的横截面视图；

图30示出了根据本发明的一个实施方案，可以被图4的显微镜使用的双模态照明的示意图；

图31示出了根据本发明的一个实施方案，图30的光圈和连接的光源的示意图；

图32示出了根据本发明的一个实施方案，与培养箱一起使用的、用于人胚胎、卵母细胞或多能细胞的自动化成像和评价的系统的示意图；

图33示出了根据本发明的一个实施方案的制动器的示意图；

图34示出了根据本发明的一个实施方案的制动器的横截面视图；

图35示出了根据本发明的一个实施方案的用于自动化成像的装置；

图36示出了根据本发明的一个实施方案的用于人胚胎、卵母细胞或多能细胞的自动化成像和评价的系统；和

图37-40示出了根据本发明的一个实施方案，与图36的仪表板一起使用的图形用户界面（GUI）的不同显示屏。

具体实施方式

在描述本发明的装置、系统和方法之前，应当理解，本发明不限于所述的具体装置、系统或方法，因为这些当然地可以变化。还应当理解，在本文中使用的术语仅仅用于描述具体实施方案的目的，无意成为限制性的，因为本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

在提供值的范围的情况下，应当理解，也明确地公开了在该范围的上限和下限之间的每个插入值（至下限的单位的1/10，除非上下文另外清楚地指明）。在所述范围内的任意描述值或插入值之间的每个更小的范围，和在所述范围内的任意其它描述值或插入值，都被包括在本发明内。这些更小范围的上限和下限可以独立地在所述范围内包括或排除，并且每个范围（其中在所述更小范围内包括任一个限值、不包括任一个限值或两个限值）也被包括在本发明内，并且不包括在所述范围中任何明确地排除的限值。在所述范围包括一个或两个限值的情况下，排除那些被包括的端值中的任一个或两个端值的范围也被包括在本发明中。

除非另外定义，在本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解相同的含义。尽管与本文描述的那些类似或等效的任意方法和材料可以用于本发明的实践或试验中，现在描述一些可能的且优选的方法和材料。在本文中提及的所有出版物都通过引用并入本文，以公开和描述与所述出版物引用的对象有关的方法和/或材料。应当理解，如果本公开内容与并入的出版物的任何公开内容相矛盾，则以本公开内容为准。

必须指出的是，在本文中和在所附权利要求书中使用的单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数指示物，除非上下文另外清楚地指明。因而，例如，对“一个计算机”的提及包括本领域技术人员已知的多个这样的计算机，诸如此类。

在本文中讨论的任何出版物仅仅为了它们在本申请的提交日之前的公开内容而提供。在本文中的任何内容都不应解释为承认：本发明由于在前发明而丧失早于这样的出版物的资格。此外，提供的出版物的日期可能不同于实际的出版日期，后者可能需要独立地确认。

定义

术语“发育潜力”和“发育能力”在本文中用于表示，健康的胚胎或多能细胞的生长或发育的能力。

术语“胚胎”在本文中用于表示，当2个单倍体配子生殖细胞（例如，1个未受精的次级卵母细胞和1个精细胞）结合以形成二倍体全能细胞（例如，受精卵）时所形成的合子，和由立即随后细胞分裂（即胚胎分裂）产生的胚胎直到桑椹胚（即16-细胞期）和胚泡期（具有分化的滋养外胚层和内细胞团）。

术语“多能细胞”在本文中用于表示，具有分化成生物体中的多类细胞的能力的任何细胞。多能细胞的实例包括干细胞卵母细胞和1-细胞胚胎（即合子）。

术语“干细胞”在本文中用于表示这样的细胞或细胞群，其：（a）具有自我更新的能力，和（b）具有产生不同的分化的细胞类型的潜力。干细胞经常具有产生多谱系的细胞的潜力。本文使用的干细胞可以是：全能干细胞，例如受精的卵母细胞，其产生生物体的所有胚胎和胚胎外组织；多能干细胞，例如胚胎干（ES）细胞、胚胎生殖（EG）细胞或诱导的多能干（iPS）细胞，其产生生物体的所有胚胎组织，即内胚层、中胚层和外胚层谱系；多能干细胞，例如间充质干细胞，其产生生物体的胚胎组织中的至少2个，即内胚层、中胚层和外胚层谱系中的至少2个，或它可以是组织特异性的干细胞，其产生特定组织的多类分化细胞。组织特异性的干细胞包括组织特异性的胚胎细胞（其产生特定组织的细胞）和成体干细胞，所述成体干细胞存在于成年组织中且可以产生所述组织的细胞，例如神经干细胞（其产生中枢神经系统的所有细胞）、卫星细胞（其产生骨骼肌）和造血干细胞（其产生造血系统的所有细胞）。

术语“卵母细胞”在本文中用于表示未受精的雌性生殖细胞或配子。主题申请的卵母细胞可以是初级卵母细胞（在该情况下，它们的状态是将要经过或正在经过减数分裂I期）或次级卵母细胞（在该情况下，它们的状态是将要经过或正在经过减数分裂II期）。

“减数分裂”是指，导致配子生成的细胞周期事件。在第一个减数分裂细胞周期或减数分裂I期中，细胞的染色体发生复制，并分配给2个子代细胞。这些子代细胞然后在第二个减数分裂细胞周期或减数分裂II期（其不伴有DNA合成）中分裂，从而产生具有单倍体数的染色体的配子。

“有丝分裂细胞周期”是指，细胞中的导致细胞染色体复制以及那些染色体和细胞的细胞质物质分配给2个子代细胞的事件。所述有丝分裂细胞周期被分成2个阶段：分裂间期和有丝分裂。在分裂间期中，细胞生长并复制它的DNA。在有丝分裂中，细胞开始并完成细胞分裂，首先分配它的核质，然后将它的细胞质物质和它的分配的核质（胞质分裂）分配给2个单独的细胞。

“第一个有丝分裂细胞周期”或“细胞周期1”是指，从受精至第一个胞质分裂事件（即受精的卵母细胞分裂成2个子代细胞）结束的时间间隔。在卵母细胞体外受精的情况下，在注射人绒毛膜促性腺激素（HCG）（通常在卵母细胞提取之前施用）至第一个胞质分裂事件结束之间的时间间隔可以用作替代时间间隔。

“第二个有丝分裂细胞周期”或“细胞周期2”是指，在胚胎中观察到的第二个细胞周期事件，即在受精的卵母细胞通过有丝分裂生成子代细胞和那些子代细胞之一（“先导子代细胞”或子代细胞A）通过有丝分裂生成第一组孙代细胞之间的时间间隔。在细胞周期2结束以后，胚胎由3个细胞组成。换而言之，细胞周期2可以视觉地鉴别为含有2个细胞的胚胎与含有3个细胞的胚胎之间的时间。

“第三个有丝分裂细胞周期”或“细胞周期3”是指，在胚胎中观察到的第三个细胞周期事件，通常是在受精的卵母细胞通过有丝分裂生成子代细胞和第二子代细胞（“迟延子代细胞”或子代细胞B）通过有丝分裂生成第二组孙代细胞之间的时间间隔。在细胞周期3结束以后，胚胎由4个细胞组成。换而言之，细胞周期3可以视觉地鉴别为含有3个细胞的胚胎与含有4个细胞的胚胎之间的时间。

“第一个卵裂事件”是指第一次分裂，即卵母细胞分裂成2个子代细胞，即细胞周期1。在第一个卵裂事件结束以后，胚胎由2个细胞组成。

“第二个卵裂事件”是指第二组分裂，即先导子代细胞分裂成2个孙代细胞和迟延子代细胞分裂成2个孙代细胞。换而言之，第二个卵裂事件由细胞周期2和细胞周期3组成。在第二个卵裂结束以后，胚胎由4个细胞组成。

“第三个卵裂事件”是指第三组分裂，即所有孙代细胞的分裂。在第三个卵裂事件结束以后，胚胎通常由8个细胞组成。

“胞质分裂”或“细胞分裂”是指，其中细胞发生细胞分裂的有丝分裂阶段。换而言之，它是这样的有丝分裂阶段：其中细胞的分离的核质和它的细胞质物质被分配以生成2个子代细胞。胞质分裂阶段可视作首先观察到细胞膜的缢痕（“卵裂沟”）时和缢缩事件的消退（即2个子代细胞的产生）之间的时间阶段或时间窗。卵裂沟的起始可以在视觉上鉴别为细胞膜的曲率从凸出（向外呈球形）变成凹陷（向内弯曲，具有凹痕或缩进）的点。细胞伸长的开始也可以用于标记胞质分裂的开始，在该情况下，胞质分裂阶段被定义为细胞伸长开始和细胞分裂消退之间的时间段。

“第一次胞质分裂”或“胞质分裂1”是指受精以后的第一个细胞分裂事件，即受精的卵母细胞分裂以生成2个子代细胞。第一次胞质分裂通常发生在受精以后约1天。

“第二次胞质分裂”或“胞质分裂2”是指在胚胎中观察到的第二个细胞分裂事件，即受精的卵母细胞的子代细胞（“先导子代细胞”或子代细胞A）分裂成第一组2个孙代细胞。

“第三次胞质分裂”或“胞质分裂3”是指在胚胎中观察到的第三个细胞分裂事件，即受精的卵母细胞的其它子代细胞（“迟延子代细胞”或子代细胞B）分裂成第二组2个孙代细胞。

术语“置信标志物”或“基准标志物”是在成像系统的视野中使用的物体，其出现在产生的图像中，用作参照点或测量点。它可以是放在成像对象内部或之上的某物，或者在光学仪器的调制盘中的一个标记或标记集合。

术语“微孔”表示在细胞规模设定大小的容器，诸如用于容纳一个或多个真核细胞。

本发明的实施方案的描述

参考图1，描述了根据本发明的一个实施方案的装置100的示意图。所述装置100包括标准培养箱105，所述标准培养箱105具有一个或多个用于支持成像系统110-120的架子，所述成像系统110-120在下文中更详细地描述。所述成像系统110-120具有加载平台，且放置在培养箱105的内部，以对安装在它们的加载平台上的培养皿中培养的一个或多个胚胎成像。

所述成像系统110-120可以与计算机125联接，所述计算机125可以安装在培养箱105上或附近。所述计算机125包括用于分析由成像系统110-120获取的图像的软件。在一个实施方案中，所述计算机125包括用于确定发育潜力和/或染色体异常在培养的胚胎中的存在的软件。所述计算机125与一个或多个触摸屏面板（例如，触摸屏面板130-140）联接。所述触摸屏面板130-140可以构造成使用户能够通过容易使用的图形用户界面（“GUI”）控制成像系统110-120的运行。在一个实施方案中，可以从单个触摸屏面板控制多个成像系统（例如，系统110-120），并且可以从单个计算机（例如，计算机125）控制多个触摸屏面板。

在图2中示出了根据本发明的一个实施方案的成像系统200的示意图。所述成像系统200包括单通道或多通道显微镜系统，所述显微镜系统包括放在外壳205内的装载电子器件。参考图1和2，在一个实施方案中，所述成像系统200可以与计算机125通信。可替换地，所述成像系统200可以与在培养箱105外面的控制器（参见参考图32的描述）通信，且可以包括减少的装载电子器件集合。所述装载电子器件的剩余部分可以被包括在控制器中。壳体205可以由非胚胎毒性的材料（诸如铝和塑料）构成。在一个实施方案中，从壳体205向外伸出的加载平台210允许放置多孔培养皿215以用于通过显微镜系统成像。可替换地，所述多孔培养皿215可以装载在集成于所述壳体205中的培养室内（参见参考图35的描述）。可以用移液器225将胚胎放入培养皿215中。在一个实施方案中，所述显微镜系统包括这样的软件：其监测培养皿215向加载平台210中的加载，并做出在所述培养皿中培养的胚胎的适当成像所必需的任何调节。

应当理解，单通道/显微镜系统可以用于对单个患者的胚胎成像。还应当理解，成像系统200可以建造成图2所示的单通道显微镜系统，或它可以建造成集成的多通道显微镜系统。因此，为了促进在培养箱内的胚胎的监测，可以将LCD显示器220放在所述壳体205的外面，以用于显示患者姓名、识别号和其它患者信息，以帮助用户辨识哪个通道被分配给每个患者。可替换地，色码系统或其它辨识机构也可以用于辨识患者。

图3示出了根据本发明的一个实施方案，用于运行成像系统的流程图。所述成像系统可以是图2的成像系统200，或其它类型的用于胚胎、卵母细胞或多能细胞的成像的装置。用户将含有一个或多个胚胎的多孔培养皿（诸如图2的多孔培养皿215、图9的多孔培养皿900或图26的多孔培养皿2600）加载进加载平台210中（300）。使用在触摸屏面板130-140之一上的GUI，用户选择在成像系统中的显微镜通道，以对胚胎成像（305）。在这样做时，用户在GUI中输入患者信息（例如，姓名、ID），以便利患者的辨识。还可以使用条形码扫描仪或其它装置自动地输入患者信息。例如，可以在扫描多孔培养皿上的条形码之前，使用单独的装置诸如手持式扫描仪。然后，当将所述培养皿加载进成像系统200中时，可以再次扫描条形码（例如，通过安装在成像系统或它的平台中的扫描仪），以辨识患者的身份。所述患者信息可以显示在成像系统的LCD屏上、在培养箱外面的触摸屏面板上和在别处。

可以将所述多孔培养皿以给定位置和取向放在选定通道的加载平台上（310），所述给定位置和取向可以通过选定通道中的软件来调节，以确保多孔培养皿中的胚胎的适当成像（315）。在一个实施方案中，所述软件会识别何时多孔培养皿被适当地加载，并通过发光二极管（LED）指示器或其它警报机构向用户警报它的适当加载。另外，所述培养皿可以具有键控特征，其允许所述培养皿以单个可能的位置和取向加载。

在关闭培养箱门（320）以后，可以如下初始化胚胎的延时成像捕获：首先进行自动对焦和自动曝光，并验证获得的图像的质量（325）。在一个实施方案中，可以在每个给定间隔获取图像，持续许多天。例如，可以每1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25或30分钟获取图像，持续6小时、12小时、1天、2天、3天、4天、5天、6天、1周、2周或3周。

最后，在选定通道和/或计算机125中的软件会分析捕获的图像，并测量预测性的参数，以提供哪个胚胎将达到胚泡的预测和/或胚胎质量的排序。执行的预测使用户能够确定哪个胚胎具有就人植入而言的发育潜力。

现在参考图4，根据本发明的一个实施方案，描述了放在成像系统内的显微镜400的示意图。所述显微镜400可以与图2的成像系统200或其它类型的用于胚胎、卵母细胞或多能细胞的成像的装置一起使用。所述显微镜400可以是任意计算机控制的显微镜，其被装备用于数字图像存储和分析。在一个实施方案中，所述显微镜400包括照明子组件405和成像子组件410。在一个实施方案中，所述照明子组件405提供暗视野照明，且可以包括红LED、准直透镜、漫射器、暗视野光圈、直角镜和聚光镜、以及其它光学部件。

成像子组件410可以包括成像物镜（10X）、用于聚焦物镜的平移台、与平移台联接以提供计算机控制的聚焦的马达、直角镜、用作高质量镜筒透镜的4X物镜、和用于捕获图像的CMOS照相机。应当理解，视野足够大以观察一组微孔。还应当理解，一些实施方案可以使用具有除了红色以外的颜色的光、CCD照相机和不同的视野、景深、光学布局、物镜放大率（例如，20X、40X等）、马达、用于移动在视野下的一组微孔的定位机构、诸如此类。

进一步理解，所述显微镜400可以采用亮视野照明、倾斜的亮视野、暗视野照明、相位差、Hoffman调制差、差动干扰对比或荧光。在一些实施方案中，暗视野照明可以用于提供增强的图像对比度，以用于随后的特征提取和图像分析。暗视野照明还可以使用落射光（epi-illumination）实现，其中照明光投向并穿过成像物镜，并从下面（而不是从上面）照射样品。

图5A-C示出了根据本发明的一个实施方案，可以被图4的显微镜400使用的暗视野照明系统的实施例的示意图。图5A的暗视野照明系统500示出了与延时显微镜（诸如显微镜400）一起使用的传统暗视野照明方案的一个实施例，图5B的暗视野照明系统505示出了使用落射光的方案的一个实施例，图5C的暗视野照明系统530示出了落射光暗视野的另一个方案。在系统505中，例如，可以将具有中央圆孔的45度反射镜510放在成像物镜515的下面。中空的光锥被反射离开所述反射镜并向上朝向成像物镜515，在这里它聚焦于样品520。被样品520散射的光被同一成像物镜515收集，并穿过反射镜510中的孔并朝向镜筒透镜和用于收集图像的照相机525。另外，红色或近红外光源可以用于减少光毒性，并提高细胞膜和细胞内部之间的对比率。在其它实施方案中，可以使用一个或多个照明波长捕获图像，且可以组合或使用各个图像来提供额外信息。

在一个实施方案中，在图5A中显示的暗视野光圈502可以像显示的那样放置。可替换地，暗视野光圈502可以放置成其它构型，诸如在45度反射镜504和聚光镜506之间，或在聚光镜506之后。

由显微镜400获取的图像可以连续存储（如在动态视频中）或间断存储（如在定时间隔照相中，其中将对象重复成像为静止照片）。在一个实施方案中，图像之间的时间间隔是在1-30分钟之间，以便捕获如下所述的重要的形态学事件。在一个替代实施方案中，图像之间的时间间隔可以随细胞活性的量而变化。

例如，在活性期中，可以经常至每几秒或每分钟拍摄图像，而在无活性期中，可以每10分钟或15分钟或更久地拍摄图像。对捕获的图像的实时图像分析可以用于检测何时和如何改变时间间隔。应当理解，由于LED的低功率（例如，使用1W红LED，相对于典型的100W卤素灯泡）和照相机传感器的高灵敏度，延时成像系统的光强度可以显著低于在辅助生殖显微镜上常用的光强度。因而，使用显微镜400时被胚胎接收的光能的总量小于在IVF诊所处的常规操作过程中接收的能量的量或与其相当。例如，就成像2天、每5分钟捕获图像、每个图像曝光0.5秒而言，低水平曝光的总量可以等同于在典型IVF倒置显微镜下大约30秒的曝光。

在图像获取以后，提取图像，并针对与胚胎、干细胞和/或卵母细胞发育有关的不同细胞参数进行分析，所述参数例如：细胞大小、透明带厚度、分裂程度、在细胞质中的颗粒运动、由细胞分裂产生的子代细胞的对称性、第一次胞质分裂的持续时间、在胞质分裂1和胞质分裂2之间的时间间隔、在胞质分裂2和胞质分裂3之间的时间间隔、以及第一极体挤出和第二极体挤出的时间间隔和持续时间。

图30示出了根据本发明的一个实施方案，可以被图4的显微镜400使用的双模态照明的示意图。在一个实施方案中，照明组件3000可以包括第一光源3002、光圈3008、第二光源3009和聚光镜3012、以及其它光学部件。在一个实施方案中，所述第一光源3002和所述第二光源3009可以是红LED。在一个实施方案中，所述光圈3008可以是暗视野光圈，所述暗视野光圈具有构造成阻挡光的第一表面3030和与所述第一表面3030相对的第二表面3032。所述光圈3008可以限定至少一个孔3102（参见图31），中空的光锥可以穿过所述至少一个孔3102。所述第二光源3009可以与所述光圈3008的第二表面3032连接。

在照明组件3000的第一模态中，所述第一光源3002产生光，所述光穿过准直透镜3004、在光圈3008中的至少一个孔3102（参见图31）和聚光镜3012，然后到达样品520。所述光圈3008可以放置在所述聚光镜3012之前或之后。所述光也可以穿过漫射器3006。穿过至少一个孔3102的光可以被45度反射镜3010反射。在一个实施方案中，中空的光锥穿过光圈3008中的至少一个孔3102，而所述光的剩余部分被光圈3008阻挡。在所述第一模态中，第二光源3009不产生光。被样品520散射的光然后穿过成像物镜515和镜筒透镜和用于收集图像的照相机525。如前所述，在照明组件3000的第一模态中，照明组件3000执行暗视野成像。

在一个实施方案中，在图30中显示的光圈3008可以像显示的那样放置。可替换地，所述光圈3008可以放置成其它构型，诸如在45度反射镜3010和聚光镜3012之间，或在聚光镜3012之后。

在照明组件3000的第二模态中，第一光源3002不产生光。相反，第二光源3009产生光，所述光到达样品520，而不穿过所述光圈3008中的至少一个孔3102，使得由所述第二光源3009产生的光不被所述光圈3008阻挡。如所述，在照明组件3000的第二模态中，照明组件3000执行亮视野成像。

图31示出了根据本发明的一个实施方案，图30的光圈3008和连接的光源3009的示意图。在一个实施方案中，可以将所述光源安装在所述光圈3008的第二表面3032上。所述光源3009和所述光圈3008也可以构建成集成的光圈和光源。所述光圈3008的第一表面3030可以是黑色的，以增加光吸收。在一个实施方案中，所述光圈3008可以从印刷电路板（PCB）形成。

在一个实施方案中，所述照明组件3000被构造成第一模态以执行人胚胎、卵母细胞或多能细胞中的至少一个的延时暗视野成像。在延时暗视野成像结束以后，所述照明组件可以构造成第二模态以执行人胚胎、卵母细胞或多能细胞中的至少一个的亮视野成像。所述亮视野成像可以用于间歇图像捕获以实现形态学观察。例如，所述照明组件3000可以构造成第一模态保持至少2天（和可能3天），然后可以在第3天中的某时构造成第二模态。以此方式，可以在受精以后的至少前2天进行人胚胎的暗视野成像（在第一模态），以使胚胎向光的暴露最小化。在受精以后的第3天的某时，可以捕获单个亮视野图像（在第二模态）。该亮视野图像可以促进胚胎学家对人胚胎的基于形态学的分级。通过包括光圈3008和连接的光源3009以及控制光源3002和3009在第一模态和第二模态，照明组件3000支持在相同硬件组件中的暗视野成像和亮视野成像，无需任何机械移动部件。另外，用于胚胎学家分级的亮视野图像可以由照明组件3000获得，无需移动含有胚胎的培养皿。这是有利的，因为所述胚胎可能对扰动（诸如移动）是敏感的。

在一个实施方案中，所述照明组件3000每小时至少1次地在构造成第一模态和第二模态之间交替。例如，所述照明组件可以在第一模态拍摄暗视野图像，然后在第二模态拍摄亮视野图像。这可以周期性地（诸如每5分钟）重复，以在暗视野和亮视野模态获得人胚胎的延时影像。

图6示出了根据本发明的一个实施方案，安装在图2的成像系统200的壳体205内的、图4中的显微镜400的示意图。所述照明和成像子组件405-410被安装在铝（或其它材料）底盘（即，壳体205的部件）上，所述底盘将每个部件保持在一起。所述底盘也安装有培养皿215的加载平台210。

图7显示了根据本发明的一个实施方案，在壳体205内的显微镜的另一个示意图。在该实施方案中，在显微镜的后端是用于控制马达、照相机、LED、LCD显示器以及任意其它部件（诸如指示器LED）的装载电子器件。可替换地，如参照图32所述，用于控制马达、照相机、LED、LCD显示器以及任意其它部件（诸如指示器LED）的装载电子器件中的全部或一部分可以被包括在所述壳体205外面的控制器中。

现在参考图8，根据本发明的一个实施方案，描述了在图2的成像系统200中包括的加载平台的示意图。加载平台800可以具有几个相关的特征，用于帮助鉴别培养皿805是否适当地定位和取向，例如：

1.背板，用于帮助定位培养皿805；

2.凹槽（小于1毫米深），向其中安置培养皿805；

3.在培养皿805上的键控（机械）部件，其仅允许以一个可能的取向加载；

4.标志物（诸如十字准线），用于帮助取向。用户可以旋转培养皿805，以使培养皿805上的垂线标志条与中心线对准；

5.指示器LED，用于帮助照明在培养皿805上的垂线标志条或其它部件；

6.在培养皿上的基准标记，诸如字母、数字、点或线，其可以用显微镜和软件辨识；

7.软件，其使用显微镜捕获培养皿805的图像，并监测加载操作。当培养皿805被正确地或错误地取向时，指示器LED可以改变颜色来警报用户；和/或

8.软件，其可以补偿未对准（和潜在地允许以任意取向加载），并相应地调节图像。

应当理解，可以在加载平台800中包括其它机械和电子部件，以用于将培养皿805固定就位。

图9A-B示出了根据本发明的一个实施方案的多孔培养皿900的示意图。培养皿900可以与图2的成像装置200或用于胚胎、卵母细胞或多能细胞的成像的其它类型的装置一起使用。培养皿900可以包括多个环905。在一个实施方案中，所述环905可以是基本上圆形的。可替换地，所述环905可以是长方形的。环905A之一可以基本上限定一个或多个孔910。所述环905A可以与培养皿900基本上中心对准地设置。所述孔910可以是微孔。在一个实施方案中，每个微孔910可以容纳单个胚胎、卵母细胞或多能细胞，且每个微孔910的底部表面可以具有光学品质光洁度，使得单个微型显微镜可以同时以足够的分辨率对单组微孔内的一组胚胎成像，以跟踪细胞事件。每个微孔910也可以设计成具有促进它的应用的深度。在一个实施方案中，培养皿900可以包括一个或多个环905B。所述环905B可以从环905A侧向偏移，且可以用于容纳冲洗用的培养基滴。

参考图9A，在一个实施方案中，外环915可以定位在环905周围。标志物822（参考图8描述）可以设置在外环915的侧面917的附近。

参考图9B，在一个实施方案中，微孔910可以设置在网格920（诸如矩形网格或正方形网格）中。例如，网格920可以是3x4（如图9B所示）、3x3或4x5。但是，所述网格的尺寸不限于这些实施例。

图26示出了根据本发明的一个实施方案的多孔培养皿2600的示意图。所述培养皿2600可以与图2的成像装置200或用于胚胎、卵母细胞或多能细胞的成像的其它类型的装置一起使用。培养皿2600可以包括环2605，所述环2605可以与培养皿2600基本上中心对准地设置。在一个实施方案中，所述环2605可以是基本上圆形的。可替换地，所述环2605可以是长方形的。所述环2605可以基本上限定一个或多个孔910（参考图9A和9B描述）。所述培养皿2600还可以包括一个或多个环905B（参考图9A和9B描述）。

图27示出了根据本发明的一个实施方案，沿着图26中的横截面A-A的多孔培养皿2600的横截面视图。参考图26和27，环2605设置在培养皿2600的下表面2625上。所述环2605限定腔2626，且具有上表面2630、外侧面2632和内侧面2634。所述腔2626具有腔底2636，所述腔底2636限定微孔910。所述环2605的内侧面2634设置在外侧面2632和微孔910之间，并从环2605的上表面2630向腔底2636延伸。

在一个实施方案中，所述内侧面2634向微孔910倾斜，使得在所述培养皿2600的下表面2625处的环2605的第一宽度2700大于在所述环2605的上表面2630处的环2605的第二宽度2702。在一个实施方案中，所述第一宽度2700是在第二宽度2702的约2倍至约6倍大的范围内，诸如3倍、4倍或5倍大。可替换地，所述内侧面2634可以是基本上垂直的，使得第一宽度2700大约等于第二宽度2702。

在环2605中储存的培养基滴的运动，可以由培养皿2600的运动（诸如由于培养皿2600的运输或其它操作）造成。有利地，通过使内侧面2634向微孔910倾斜（这使得内侧面2634更接近微孔910地定位），可以减少培养基滴的这种运动。这会减少在环2605中储存的培养基滴可以移动的区域，并提供内侧面2634和培养基滴之间更大的接触表面积，以增强培养基滴的稳定性。结果，可以减少由培养基滴的运动造成的流体流动，这可以减小由于培养基滴的运动而从微孔910晃出胚胎或多能细胞的可能性。

图28示出了根据本发明的一个实施方案的微孔910的横截面视图。在一个实施方案中，微孔910的下表面2800可以是弯曲的。例如，在微孔910的中心2808处的第一深度2802可以是在微孔910的侧面外周2806处的第二深度2804的约1.1倍至约1.5倍大的范围内，诸如约1.2倍、约1.3倍或约1.4倍。可替换地，微孔910的下表面2800可以是基本上平面的，使得第一深度2802基本上等于第二深度2804。

图29示出了根据本发明的一个实施方案的微孔2910的横截面视图。所述微孔2910在许多方面类似于参考图9和28描述的微孔910，所以这里描述差异。微孔2910的下表面2900可以是圆锥形的。例如，下表面2900可以从侧面外周2806向微孔2910的中心2808向下且基本上线性地倾斜。如参考图28所述，第一深度2802可以是在第二深度2804的约1.1倍至约1.5倍大的范围内，诸如约1.2倍、约1.3倍或约1.4倍。

现在参考图10-17，现在根据本发明的一个实施方案描述了GUI。GUI屏幕1000（图10）显示了一个示例性的启动屏幕，所述启动屏幕显示了与成像系统中的软件有关的信息。GUI屏幕1100（图11）显示了初始化屏幕，所述初始化屏幕示出了可以从单个触摸屏面板控制多个通道或显微镜（在该实施例中，存在3个），且可以从单个计算机控制多个触摸屏面板。所述触摸屏可以在培养箱附近，或者可以位于远处。

应当理解，每个通道被包括在成像系统（例如，成像系统200，其放在培养箱内）内。如上所述，应当理解，成像系统200可以包括多个通道。显示在触摸屏面板上的GUI会与控制每个通道的软件相互作用。进一步理解，用户可以配置GUI屏幕1100的几个项目，诸如分配在哪个面板上显示哪个显微镜、在每个面板上显示的显微镜的数目、和面板的数目。

为了开始使用显微镜，用户首先按下初始化（Initialize）按钮1105-1115之一，然后将培养皿加载到选定显微镜的加载平台上。所述初始化按钮可以具有不同的标记诸如“自动对焦”。如上所述，每个显微镜可以具有多个对准提示，包括当培养皿处于适当对准时照明所述培养皿上的部件的光。与所述显微镜有关的软件也可以使用在显微镜中的照相机，以检测培养皿是否对准，并在培养皿处于适当位置时照明指示器。显示器1205（图12）可以显示照相机图像，作为对准的其它辅助物。照明培养皿的光可以用于任一个或两个目的（即，对准辅助物、指示器），并且当培养皿被适当对准时改变颜色，或者可以存在分开的光。

在初始化过程中，软件执行自动曝光、自动对焦，并验证培养皿的取向（和培养皿是否平齐地安装）。当正确地放置时，一组孔会显示在触摸屏上，用户可以确认正确的放置。

在对准之前、过程中或之后（未显示），用户使用触摸屏面板和虚拟键盘在窗口1210中输入患者/受试者辨识信息（ID、姓名等）。所述辨识信息然后显示在显示器（其在显微镜上或是显微镜的一部分）上，例如，图2所示的成像系统200的LCD220。可替换地，触摸屏显示器可以使用颜色和/或文字将每组触摸屏控制器与要用对应的颜色和/或文字标记的对应显微镜相关联。可替换地，通过扫描装置（诸如条形码扫描仪），可以自动地输入患者/受试者信息。

在软件识别出培养皿被适当地加载以后，用户会被要求验证（1305，图13）图像是正确的。用户可以选择开始成像处理（1310）、重新初始化（1315）（即，重新进行曝光、聚焦和取向检查）或停止（恢复“不使用”状态）（1320）。

应当理解，显示器1300通过显示在每个被占据的孔周围的边框或其它标记，可以显示哪些孔被占据（参见图15）。还应当理解，如果在从暂停（Paused）状态恢复以后达到显示屏1300、然后另外标记每个被占据的孔，也可以标记孔以指示它们是否以前被占据且现在未被占据，或反之亦然。然后在继续之前用户将被要求承认这些差异，或者可替换地，用户可以取出培养皿和重新初始化（再次经过验证过程）以消除任何不一致。

触摸屏面板然后可以在显示屏1400处显示每个通道的状况和患者信息（ID、姓名等）（图14）。每个通道的状况可以是“运行中”（即，在工作中）（1405）或“不使用”（1410-15）。用户也可以触动图像，以便观察特定显微镜的培养皿的更近视图、暂停（1420）或停止图像处理（1425）。

如上所述，当显示特定显微镜图像的更近视图时，可以用覆盖物1505标记被占据的孔（图15）。用户可以触动在每个标记的单元格内的触摸屏，以观察特定孔的更近视图（如图16中所示）。

应当理解，当恢复（在暂停以后）时，可以显示类似的显示器，以指示相同的孔是否像以前一样被占据（由于在暂停时培养皿已经被取出）。然后在图像处理可以继续之前，用户可以被要求承认，任何占据差异是可接受的。

显示屏1600（图16）显示了单个孔1605的更近视图。孔标识符（在多个孔中的位置，例如，“A1”、“B4”等）也可以与该图像一起显示。

其它GUI特征显示在图17中。例如，当暂停（paused）（1705）时，用户可以取出和替换培养箱中的培养皿。当用户选择恢复（resume）（1710）时，再次执行初始化过程，以确定/验证曝光、聚焦和培养皿取向。进行额外的验证，以确定相同的培养皿孔是否像以前一样被占据。如果存在差异，在处理可以恢复之前，用户可以被要求承认差异。例如，通过触摸屏选择通道/显微镜的动作，可以可替换地通过按下脚踏开关来实现，以实现在拿着培养皿时不用手操作，或者可替换地实现遥控。

图18示出了根据本发明的一个实施方案，用于人胚胎、卵母细胞或多能细胞的自动化成像的系统1800，包括用于自动化培养皿检测和孔占据确定的装置1802。多孔培养皿的自动化检测和孔占据的确定，是在人胚胎的自动化成像之前进行的处理。就参考图18-25的后续描述而言，所述多孔培养皿被称作参考图9A描述的多孔培养皿900，尽管预见到，所述多孔培养皿还可以与参考图26描述的多孔培养皿2600相对应，或与任何类似的多孔培养皿（其中培养皿的检测和在所述培养皿中包括的孔的占据的确定可以以类似的方式完成）相对应。

系统1800包括显微镜控制器1801，后者可以通过传输通道1804与一组具有成像照相机的显微镜1810A-1810N通信。所述显微镜控制器1801可以通过点-至-点连接与每个具有成像照相机的显微镜1810连接，或者可以通过网络与多个具有成像照相机的显微镜1810连接。在一个实施方案中，所述显微镜控制器1801包括标准部件，诸如连接接口1814、CPU1816和输入/输出模块1818，它们通过总线1812通信。在一个实施方案中，与总线1812连接的存储器1806储存一组可执行程序，所述程序用于执行装置1802，以用于多孔培养皿的自动化检测和在所述多孔培养皿中包含的多个微孔的占据的确定。可替换地，与总线1812连接的处理装置（诸如电路，未显示）可以用于执行装置1802，以用于多孔培养皿的自动化检测和在所述多孔培养皿中包含的多个微孔的占据的确定。所述显微镜控制器1801可以通过传输通道1811（其可以是点-至-点连接或网络）与服务器1809连接。所述服务器1809可以包括用于提供状况信息和参数的仪表板，所述状况信息和参数基于由具有成像照相机的显微镜1810产生的人胚胎或多能细胞的图像的分析而确定。

在本发明的一个实施方案中，所述存储器1806储存可执行指令，所述可执行指令建立培养皿检测模块1820、孔位置确定模块1822、孔占据确定模块1824和显示模块1826。可替换地，处理装置（未显示）包括培养皿检测模块1820、孔位置确定模块1822、孔占据确定模块1824和显示模块1826。

图19示出了根据本发明的一个实施方案，与检测多孔培养皿900和确定在所述多孔培养皿900中包含的多个微孔910的占据有关的操作。所述培养皿检测模块1820检测多孔培养皿900在由成像照相机检测到的图像中的存在（框1900），所述成像照相机被包括在具有成像照相机的显微镜1810中。培养皿检测的目标是，确定培养皿是否适当地放在加载平台（诸如参考图2描述的加载平台210）上并以可接受的角度取向。培养皿检测以及在图19中示出的不同的其它操作取决于培养皿900的特征，诸如参考图20描述的那些特征。

图20示出了根据本发明的一个实施方案，被包括在多孔培养皿900中的孔网格910。在一个实施方案中，所述培养皿900具有正方形网格图形的孔910。在孔中心之间的距离是网格间距（d0）。

图21示出了根据本发明的一个实施方案，代表在模板多孔培养皿中包含的多个微孔910的整个范围的模板2100。培养皿检测可以基于模板2100。例如，模板2100可以用于检测培养皿900的存在。所述模板2100可以在–N度至N度（相对于图21中所示的x-轴）的范围内旋转，其中N是在约2至约10（诸如约4、约5或约6）的范围内。模板2100的这种旋转可以是按照度数的分数的增量，诸如度数的约1/4、1/3或1/2的增量。然后将每个旋转的模板相对于培养皿900的原始图像（类似于图22中的图像2200）进行匹配，诸如通过标准化交叉关联（应当指出，培养皿900的原始图像不包括显示在图22中的插入多个微孔910中的标记）。在一个实施方案中，如果最高评分模板恢复在阈值以上的标准化交叉关联评分，和如果培养皿900的原始图像中的至少一个微孔910子集完全在视图中，则认为培养皿存在。所述阈值可以是可配置的，且可以具有约0.5的默认值。所述至少一个微孔910子集可以包括在培养皿900的原始图像中的顶行或底行微孔910。可替换地，至少一个微孔910子集可以是培养皿900的原始图像中的所有孔。并且，在一个实施方案中，可以对模板2100减量取样（诸如5倍、10倍、或20倍），以促进实时地进行的培养皿检测，使得用户可以迅速地获知培养皿检测的结果。

在一个实施方案中，如果认为培养皿存在，自动聚焦模块1828则聚焦培养皿900的原始图像，并且自动曝光模块1830调节培养皿900的照明（框1902）。可替换地，如果认为培养皿不存在，可以将通知提供给用户，诸如通过图形用户界面。在一个实施方案中，在培养皿900上的自动聚焦会改变在具有成像照相机的显微镜1810中的成像照相机的自动聚焦马达，直到自动聚焦度量最大化。所述自动聚焦度量可以基于通过Sobel算子得到的梯度图像中的能量。所述Sobel算子用图像A卷积一对3x3核矩阵，并在y和x方向产生2个梯度图像。这些矩阵是：

$G_y=\left[\begin{array}{ccc}-1& -2& -1\\ 0& 0& 0\\ +1& +2& +1\end{array}\right]\text{*Aand}{G}_x=\left[\begin{array}{ccc}-1& 0& +1\\ -2& 0& +2\\ -1& 0& +1\end{array}\right]*A---\left(1\right)$

在每个像素处的梯度量值由下式给出

$G=\sqrt{{G_x}^2+{G_y}^2}---\left(2\right)$

自动聚焦度量是每个像素梯度量值的均方根：

$\mathrm{AFM}\left(I\right)=\frac{1}{N}\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{G_i}^2}---\left(3\right)$

在一个实施方案中，自动曝光试图通过调节在具有成像照相机的显微镜1810中包括的光源的强度而改变培养皿900的原始图像的照明，直到图像的方差落入特定范围内。图像的方差I由下式给出：

$\mathrm{var}\left(I\right)=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(x_i-\stackrel{\‾}{x})}^2---\left(4\right)$

其中xi是图像I的第i个像素，且是图像I的平均像素值。在一个实施方案中，在自动曝光以后该方差的靶范围是在4000-6000之间。

然后将孔位置确定模块1822构造成确定在培养皿900中包括的每个微孔910的位置。在一个实施方案中，孔位置确定模块1822确定孔位置和取向的初始估计（框1904）。孔位置确定模块1822可以确定培养皿900的取向的初始估计和培养皿900的中心点的位置。

图22示出了根据本发明的一个实施方案，被包含在培养皿900中的微孔910的原始图像，其中用插入的标记指示多个微孔910的中心的位置。作为确定微孔910的位置和取向的初始估计的一部分，孔位置确定模块1822可以确定培养皿900的取向和培养皿900的中心点的位置。可以在培养皿900的原始图像的第一坐标系中测量培养皿900的取向和培养皿900的中心点的位置。在图22中示出了该第一坐标系的x-轴和y-轴。

在一个实施方案中，孔位置确定模块1822可以使用与模板2100（参考图21和在图19中的框1900描述）的标准化交叉关联，以确定培养皿900的取向和培养皿900的中心点的位置的初始估计。如以前参考图21所述，模板2100可以递增地旋转，并相对于培养皿900的原始图像匹配。产生最高标准化交叉关联评分的旋转模板2100可以用于确定培养皿900的取向和培养皿900的中心点的位置的初始估计。例如，通过最大化模板2100的旋转角，可以直接地给出培养皿900的取向的初始估计。通过交叉关联峰的位置，可以确定培养皿900的中心点的位置的初始估计。在一个实施方案中，孔位置确定模块1822然后可以从培养皿900的中心点的初始估计确定每个微孔910的中心（和因此位置）的初始估计。例如，在一个实施方案中，培养皿900的中心点的位置2210（参见图22）与微孔910之一的中心的位置相对应。因为网格间距d0（参见图20）和培养皿900的取向是已知的，孔位置确定模块1822然后可以直接地确定其它微孔910的中心的位置的初始估计。另外，孔位置确定模块1822可以直接地确定在培养皿900中包括的培养皿点的位置的初始估计（参见图24中的培养皿点2402）。培养皿点的位置的这些初始估计可以称作参照培养皿点（参见参考图19的框1908的描述）。

在一个实施方案中，显示模块1826然后基于微孔910的位置和取向的初始估计而显示微孔910（框1906）。在图22中示出的图像2200是微孔910的显示的一个实施例，其基于微孔910的位置和取向的初始估计，在图22中用“+”符号标记多个微孔910的中心的位置的初始估计。

在一个实施方案中，还可以用减量取样（诸如5倍、10倍、或20倍）形式的模板2100确定微孔910的位置和取向的初始估计，以促进实时地执行的微孔910的位置和取向的初始估计，使得微孔910的位置和取向的初始估计可以快速地显示给用户。

在一个实施方案中，孔位置确定模块1822然后确定孔位置和取向的精细估计（框1908）。孔位置确定模块1822可以确定培养皿900的取向和培养皿900的中心点的位置的精细估计。所述孔位置确定模块1822还可以确定网格间距d0（参见图20）的精细估计。

基于比模板2100更小范围的培养皿900的重复结构特征，可以确定培养皿900的取向、培养皿900的中心点的位置和网格间距d0的精细估计（参见图21）。图23示出了根据本发明的一个实施方案，代表被包含在模板多孔培养皿中的多个微孔910之间的边界的模板2300。图24示出了根据本发明的一个实施方案，被包含在培养皿900中的培养皿点2402的互联网络。在一个实施方案中，培养皿点2402可以均匀地分隔在网格中。如图24所示，培养皿点2402是在微孔910的交叉点处。模板2300可以是单个培养皿点2402（参见图24），或可以是多个培养皿点2402的平均值。

在一个实施方案中，所述孔位置确定模块1822用模板2300检测培养皿点2402（参见图24）。所述模板2300可以被孔位置确定模块1822直接地使用，或可以被孔位置确定模块1822减量取样，诸如减量2倍或3倍。通过标准化交叉关联，可以实现模板2300与培养皿900的原始图像的匹配。例如，在培养皿900的原始图像中的给定位置处，可以在培养皿900的取向的初始估计（通过框1904中的孔位置确定模块1822确定）周围的取向范围内旋转模板2300。这是为了确定在培养皿900的原始图像中的该位置处的最高标准化交叉关联评分。所述模板2300可以在从–N度至N度的范围内旋转，其中N是在约1至约5的范围内，诸如约2、约3或约4。该取向范围可以小于旋转模板2100（参见图21）以得到培养皿900的取向的初始估计的取向范围。模板2300的这种旋转可以是按照度数的分数的增量，诸如度数的约1/4、1/3或1/2的增量。

在一个实施方案中，为了防止假阳性，孔位置确定模块1822可以在培养皿900的原始图像中选择第一数目的与模板2300具有最高标准化交叉关联评分的点（参见图23），其中所述第一数目大于预期存在于培养皿900中的培养皿点2402的第二数目（参见图24）。例如，图24示出了，培养皿900的一个实施方案包括16个培养皿点2402。在该实施例中，为了防止假阳性，孔位置确定模块1822可以基于与模板2300的20个最高标准化交叉关联评分而选择培养皿900的原始图像中的20个候选培养皿点。可替换地，所述孔位置确定模块1822可以选择第一数目的点，使得所述第一数目等于预期存在于培养皿900中的培养皿点2402的第二数目。

在一个实施方案中，为了从候选培养皿点推断培养皿点2402，孔位置确定模块1822会确定每个参照培养皿点（如前所述，培养皿点的初始估计）和候选培养皿点之间的最佳匹配。这可以称作参照培养皿点和候选培养皿点之间的对应。为了确定所述对应，孔位置确定模块1822可以执行最邻近查找。所述查找可以发现与每个参照培养皿点的最接近候选培养皿点。结果是对应的候选培养皿点。如果在距离参照培养皿点的特定半径距离内没有发现对应，可以原样保持参照培养皿点（不进行精细化）。对于每个参照培养皿点，可以重复该过程。

孔位置确定模块1822通过取所有精细化的培养皿点（从以前描述的对应而确定）的x-坐标和y-坐标的平均值，可以确定培养皿900的中心点（在图22中示出为点2210）的位置的精细估计。如果所述培养皿900包括微孔910的矩形网格而不是正方形网格，培养皿900的中心点可以从微孔910之一的中心点偏离网格间距d0（参见图20）的分数，所述分数可以基于所述培养皿900的几何形状来确定。

孔位置确定模块1822可以基于与它的邻近精细化的培养皿点有关的每个精细化的培养皿点的几何形状而确定培养皿900的取向和网格间距d0（参见图20）的精细估计。精细化的培养皿点的几何形状完全由横或纵向按序排列的精细化的培养皿点的相邻对之间的向量限定。通过取这些向量中的每一个的长度的平均值，可以确定网格间距d0的精细估计。基于这些向量的斜率，可以确定培养皿900的取向的精细估计。

现在提出以下的实施例：其中基于与图24中所示的16个培养皿点2402有关的对应结果，由孔位置确定模块1822确定孔位置和取向的精细估计。所述16个对应结果形成点p0-p15（按行扫描次序编号）的有序集合。在该排序方案中，点p0、p3、p12和p15是角点，且各自具有2个相距大约d0（参见图20）的距离的邻点。类似地，点p1、p2、p4、p7、p8、p9、p11、p13和p14（其它边界点）各自具有3个这样的邻点，且剩余的点（内部点）各自具有4个这样的邻点。

在该实施例中，通过从它的邻近的精细化的培养皿点（沿着微孔910的网格的行或列方向）减去每个精细化的培养皿点的x-坐标和y-坐标，可以确定在精细化的培养皿点的邻近对之间的向量。然后通过按照它们的长度将所述向量标准化，可以得到单位向量。由于在该阶段从对应结果已知精细化的培养皿点的次序，因此已知哪个向量会沿着微孔910的网格的行方向延伸，哪个向量会沿着微孔910的网格的列方向延伸。在该实施例中，有12个向量沿着行方向延伸，12个向量沿着列方向延伸。所述孔位置确定模块1822可以确定产生网格的单位向量u1和u2，分别作为沿着行方向延伸的12个向量的平均值和沿着列方向延伸的12个向量的平均值：

$u_1=\left(\frac{1}{12}\right)\underset{i=0}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}(p(4i+j)-p(4i+j-1))---\left(5\right)$

$u_2=\left(\frac{1}{12}\right)\underset{i=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=0}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}(p(4i+j-4)-p(4i+j))---\left(6\right)$

该实施例可以容易地推广至除了在图24中显示的尺寸以外的其它尺寸的微孔910的网格。

基于产生网格的单位向量u1的斜率m1，且基于产生网格的单位向量u2的斜率m2，所述孔位置确定模块1822可以确定培养皿900的取向（角α）的精细估计：

$\mathrm{\α}={\tan }^{-1}\left(\frac{m_1-\frac{1}{m_2}}{2}\right)---\left(7\right)$

在一个实施方案中，显示模块1826然后可以基于微孔910的位置和取向的精细估计而显示微孔910。

在一个实施方案中，所述孔位置确定模块1822然后确定在旋转坐标系中的孔910的位置和空间范围（框1910）。在旋转坐标系中，所述培养皿900从它在原始图像中的取向旋转至参照取向。例如，图22示出了培养皿900的原始图像。图25示出了根据本发明的一个实施方案，被包含在培养皿中的微孔910在旋转坐标系中的图像。

通过取在每个内部微孔2410周围的4个培养皿点2402的x-坐标和y-坐标的平均值，可以确定内部微孔2410（在图24所示的实施方案中，存在9个内部微孔2410）在原始坐标系（培养皿900的原始图像的原始坐标系）中的位置（中心）。然后通过适当地增加或减小邻近的内部微孔2410的x-坐标和/或y-坐标，可以确定外部的、非角的微孔2420（在图24所示的实施方案中，存在12个外部的、非角的微孔2420）的位置（中心）。例如，如果外部微孔2420具有在相同行中的邻近内部微孔2410，那么基于网格间距d0的精细估计和沿着行方向延伸的单位向量u1，从邻近内部微孔2410的中心可以确定外部微孔2420的中心。如果外部微孔2420具有在相同列中的邻近内部微孔2410，那么基于网格间距d0的精细估计和沿着列方向延伸的单位向量u2，从邻近内部微孔2410的中心可以确定外部微孔2420的中心。然后通过适当地增加或减小邻近的外部微孔2420的x-坐标和/或y-坐标，可以确定角微孔2430（在图24所示的实施方案中，存在4个角微孔2430）的位置（中心）。

在一个实施方案中，在原始图像的坐标系（参见图22中的x-轴和y-轴）中确定孔中心以后，孔位置确定模块1822然后在旋转坐标系（参见图25中的x-轴和y-轴）中确定孔910的位置和空间范围。基于与以前描述的培养皿900的取向（角α）的精细估计有关的旋转转换，可以从原始图像的坐标系中的孔中心确定在旋转坐标系中的孔中心：

$R=\left[\begin{array}{cc}\cos \left(\mathrm{\α}\right)& \sin \left(\mathrm{\α}\right)\\ -\sin \left(\mathrm{\α}\right)& \cos \left(\mathrm{\α}\right)\end{array}\right]---\left(8\right)$

在一个实施方案中，所述孔位置确定模块1822可以进一步精细化在旋转坐标系中的孔中心的估计。例如，方程（8）的旋转可以构造成取向培养皿900，使得被包括在培养皿900中的一行微孔910中的所有孔中心都具有相同的x-坐标，并使得被包括在培养皿900中的一列微孔910中的所有孔中心都具有相同的y-坐标。如果在同一行中的任意微孔910的x-坐标之间存在差异，孔位置确定模块可以将该行中的所有微孔910的x-坐标设定为该行中的所有微孔910的x-坐标的平均值。类似地，如果在同一列中的任意微孔910的y-坐标之间存在差异，孔位置确定模块可以将该列中的所有微孔910的y-坐标设定为该列中的所有微孔910的y-坐标的平均值。

在一个实施方案中，所述孔位置确定模块1822可以基于在旋转坐标系中的微孔910的中心的位置的估计而确定每个微孔910的空间范围。例如，基于微孔910的已知宽度和形状，从在旋转坐标系中的微孔910的中心的位置的估计可以确定每个微孔910的空间范围。

在一个实施方案中，所述孔位置确定模块1822可以基于每个微孔910的空间范围而确定每个微孔910是否在图像中完全可见。如果微孔910不是在图像中完全可见，所述显示模块1826可以在显示器上指示该信息，例如通过以不同于其它微孔910的颜色显示微孔910。

在一个实施方案中，所述孔占据确定模块1824然后确定孔占据（框1912）。所述孔占据确定模块1824可以基于以前由孔位置确定模块1822确定的多个微孔910中的每一个的位置而确定被包括在多个微孔910中的被占据的微孔2510（参见图25）。所述孔占据确定模块1824也可以基于以前由孔位置确定模块1822确定的多个微孔910中的每一个的空间范围而做出该确定。

基于微孔910（在旋转的图像中）中的超过亮度阈值的像素的百分比，可以确定每个微孔910的占据。基于微孔910中的像素的平均强度值，可以确定所述亮度阈值。例如，可以将亮度阈值设定为微孔910中的像素的平均强度值的N倍，其中N可以在约1.5至约3.5的范围内，诸如约2或约3。然后可以将微孔910的占据量度确定为微孔910中的超过亮度阈值的像素的百分比。如果占据量度大于占据阈值，所述孔占据确定模块1824可以确定微孔910被占据。例如，所述占据阈值可以在约2%至约10%范围内，诸如约4%、约5%或约6%。

在一个实施方案中，在确定每个微孔910的占据以后，所述显示模块1826至少显示被占据的微孔2510（参见图25）（框1914）。所述显示模块1826可以基于旋转图像产生掩蔽图像，使得仅被占据的微孔被包括在掩蔽图像中。自动聚焦模块1828然后可以聚焦掩蔽图像，且显示模块1826然后可以显示掩蔽图像。

参考图32，根据本发明的一个实施方案，示出了与培养箱3202一起使用的用于人胚胎、卵母细胞或多能细胞的自动化成像和评价的系统3200的示意图。所述培养箱3202包括一个或多个用于容纳成像显微镜3204的架子。每个成像显微镜3204位于对应的壳体3206内，且包括至少一个光源和至少一个成像照相机。所述壳体3206位于对应的培养箱3202内。在一个实施方案中，每个培养箱3202可以容纳多个成像显微镜3204。在一个实施方案中，从壳体3206向外伸出的加载平台（未显示）允许多孔培养皿（诸如图2的多孔培养皿215、图9的多孔培养皿900或图26的多孔培养皿2600）定位用于通过成像显微镜3204成像。

每个壳体3206在许多方面类似于参考图2描述的壳体205，所以这里描述差异。所述壳体3206可以包括用于使成像显微镜3204与位于培养箱3202外的控制器3210电接口的模块（未显示）。在一个实施方案中，所述控制器3210控制被包括在每个成像显微镜3204中的至少一个光源，且也可以包括被包括在成像照相机（被包括在每个成像显微镜3204中）中的马达的驱动器。有利地，因为位于培养箱3202外面的控制器3210执行这些功能，在培养箱3202外面分散由实现这些功能的电路元件、逻辑元件和/或处理元件产生的热。这可以促进在培养箱3202内部的温度的精确控制，后者例如对于在培养箱3202内储存的并由成像显微镜3204成像的胚胎而言是重要的。另外，因为每个成像显微镜3204不再需要包括这些额外的电路元件、逻辑元件和/或处理元件，可以减小成像显微镜3204的大小。

在一个实施方案中，所述控制器3210可以执行不同的监测功能，以确定成像显微镜3204的部件是否表现出意外的行为。这些监测功能可以包括：照相机电流监测、马达电流监测、成像光源监测和对准光源监测。就电流监测而言，控制器3210可以测量通向照相机和/或马达的电流，并确定所述电流是否超过阈值。例如，照相机电流监测器可以在5分钟的15%自由运行当量以后触发。马达电流监测可以在30秒的100%工作循环或4分钟的25%工作循环的当量以后触发。如果电流超过阈值，控制器3210可以关闭照相机和/或马达。可替换地或另外地，控制器3210可以触发警报，以通知用户电流已经超过阈值。该警报和其它运行状况指示器可以由与控制器3210电学地连接的计算机3212的图形用户界面显示。

就光源监测而言，控制器3210可以测量成像光源（诸如参考图30描述的光源3002）和/或对准光源（诸如参考图8描述的指示器LED）已经开启的持续时间，并确定所述持续时间是否超过阈值。例如，如果成像光源已经开启的持续时间大于在约5秒至约15秒范围内的阈值（诸如约10秒），控制器3210可以关闭成像光源。如果对准光源已经开启的持续时间大于在约1分钟至约7分钟范围内的阈值（诸如约3分钟、约4分钟或约5分钟），控制器3210可以关闭对准光源。另外，在这两种情况下，控制器3210可以触发警报，以通知用户光源的开启持续时间大于阈值。该警报和其它操作状况指示器可以由与控制器3210电学地连接的计算机3212的图形用户界面显示。

在一个实施方案中，所述控制器3210通过电缆3218（诸如USB电缆）与位于培养箱3202内的成像显微镜3204电学地连接。所述电缆3218穿过制动器3220中的孔进入培养箱3202。所述制动器3220与培养箱3202的后面板3222中的孔刚好配合，以防止培养箱3202外面的空气流入培养箱3202中。

在一个实施方案中，所述计算机3212通过控制器3210与成像显微镜3204电学地连接。例如，由成像显微镜3204产生的图像通过控制器3210传递至计算机3212。相比而言，触摸屏面板220（参考图2描述）可以与计算机3212连接，而不与控制器3210连接。

在一个实施方案中，所述控制器3210包括开关（未显示），其中每个开关构造成复位与对应的一个成像显微镜3204有关的警报。这些开关会提供用于复位这些警报的手动的基于硬件的机构，所述机构不依赖于软件控制或涉及（诸如在计算机3212上执行的软件）。

图33示出了根据本发明的一个实施方案的制动器3220的示意图。图34示出了根据本发明的一个实施方案的制动器3220的横截面视图。参考图33，所述制动器3220包括上表面3300、下表面3302和在所述上表面3300和所述下表面3302之间延伸的侧面外周3304。参考图33和34，所述制动器3220限定孔3400，其中每个孔3400从上表面3300向下表面3302延伸，且被制动器3220的内侧面3402限定。所述制动器3220限定狭缝3404，其中每个狭缝3404从侧面外周3304向限定对应的一个孔3400的内侧面3402延伸。每个狭缝3404被构造成，使得每个电缆3218可穿过对应的一个狭缝3404插入对应的一个孔3400中。在将制动器3220插入培养箱3202的后面板3222的孔中之前，每个电缆3218可在对应的一个孔3400中可滑动地调节。当将制动器3220插入后面板3222的孔中时，这会产生压缩密封，使得每个电缆3218通过压缩密封保持就位。

在制动器3220中的狭缝3404会便利电缆3218向制动器3220的孔3400中的插入，这会便利成像显微镜3204向培养箱3202中的安装。在将制动器3220插入培养箱3202的后面板3222的孔中之前，狭缝3404也会便利电缆3218在孔3400中的可滑动的调节。在将制动器3220插入培养箱3202的后面板3222的孔中之后，保持电缆3218就位的压缩密封通过减少或消除由电缆3218的移动造成的胚胎的活动或振动，帮助保护被成像显微镜3204成像的胚胎。

图35示出了根据本发明的一个实施方案的用于自动化成像的装置3500。在一个实施方案中，所述装置3500包括培养室3502，所述培养室3502构造成温育多孔培养皿3512（诸如图2的多孔培养皿215、图9的多孔培养皿900、或图26的多孔培养皿2600）。培养室3502可以具有包括第一窗3504的上表面和包括第二窗3506的下表面。在一个实施方案中，所述培养室3502构造成容纳在1-8个范围内的培养皿。所述装置3500还可以包括延时显微镜，所述延时显微镜包括照明子组件3508（类似于参考图4描述的照明子组件405）和成像子组件3510（类似于参考图4描述的成像子组件410）。所述延时显微镜和所述培养室3502集成在共同壳体3520中。

所述照明子组件3508可以包括光源，所述成像子组件3510可以包括成像照相机。所述光源和所述成像照相机可以构造成，基于来自光源的穿过第一窗3504和第二窗3506的光而产生在培养室3502内的多孔培养皿3512的图像。触摸屏面板220构造成显示用于控制所述延时显微镜的图形用户界面。

在一个实施方案中，所述装置3500包括处理器3514。所述处理器3514可以构造成执行多孔培养皿3512的存在和在所述多孔培养皿3512中包括的微孔的占据的自动化检测（参考图18-25描述）。所述处理器3514也可以构造成分析由被包括在延时显微镜中的成像照相机产生的图像。处理器3514可以执行由控制器3210和计算机3212执行的其它功能（参考图32和36描述）。

在一个实施方案中，所述装置3500也包括控制电路3516。所述控制电路3516可以包括电子把关器电路，后者构造成测量光源已经开启的持续时间，并在持续时间大于阈值（诸如在5秒至15秒的范围内）时关闭光源。所述控制电路3516也可以实现参考图32描述的其它监测功能性。

在一个实施方案中，所述装置3500可以作为紧凑的台式大小的装置而实现。这通过将控制器3210和计算机3212执行的功能（参考图32和36描述）集成到在共同壳体3520中的处理器3514和控制电路3516上而得到促进。这也通过将培养室3502、显微镜照明子组件3520和显微镜成像子组件3510集成到共同壳体3520中而得到促进。

图36示出了根据本发明的一个实施方案的用于人胚胎、卵母细胞或多能细胞的自动化成像和评价的系统3600。参考图32和36，所述系统3600包括延时显微镜3204，每个位于对应的壳体3206中。一个或多个壳体3206位于培养箱3202内。每个培养箱3202具有有关的触摸屏220。控制器3210构造成控制位于一个或多个培养箱3202内的一个或多个延时显微镜3204。所述控制器3210可以与计算机3211连接，所述计算机3211可以与所述多个延时显微镜3204电学地连接。所述计算机3211可以与培养箱3202一起共定位，且可以具有微-ITX形状因子。

在不同位置的多个计算机3211可以经过网络3604（诸如局域网或广域网）与服务器3602连接。所述网络可以是有线网络，或可以是无线网络。所述服务器3602可以包括仪表板3606，后者构造成显示图形用户界面，所述图形用户界面基于对人胚胎或多能细胞的图像的分析和执行所述分析的分析引擎3610而提供状况信息和参数。所述状况信息与每个延时显微镜3204相关联，且至少一个图像由所述多个延时显微镜3204中的每一个产生。所述图形用户界面可以显示在触摸屏3608上或在常规显示器上。

在一个实施方案中，每个控制器3210可以提供功能，包括患者信息输入和显示、包括要成像的胚胎或多能细胞的多孔培养皿的加载的控制、所述多孔培养皿的聚焦和曝光的控制、所述多孔培养皿的检测、在所述多孔培养皿中包括的微孔的占据的确定、图像捕获、当前期间（如果有活性）或最近期间（如果无活性）的缓冲、以及最近图像的显示（包括对特定微孔的变焦）。

在一个实施方案中，所述仪表板3606可以提供功能，包括与延时显微镜3204有关的状况信息的显示、由延时显微镜3204产生的图像的显示、与延时显微镜3204的监测和分析结果的评论有关的其它图形用户界面功能、基于分析引擎3610的分析的预测和图像报告的产生、以及显示人胚胎或多能细胞（在给定微孔内）随时间变化的延时影像的输出。所述仪表板也可以支持与由系统3600的不同部件执行的功能有关的记账报告的产生。

在一个实施方案中，所述分析引擎3610可以执行功能，包括由延时显微镜3204产生的图像流的分析、分析结果的产生、以及显示人胚胎或多能细胞（在给定微孔内）随时间变化的延时影像的产生。

在一个实施方案中，所述服务器3602也可以支持图像数据、分析数据、记账数据和与由系统3600的不同部件执行的功能有关的其它数据的存档。

图37-40示出了根据本发明的一个实施方案，与图36的仪表板3606一起使用的GUI的不同显示屏。图37显示了显示器3700，其同时显示与多个多孔培养皿有关的患者信息3706，其中所述多孔培养皿中的每一个由多个延时显微镜3204中的对应一个成像（参见图32和36）。对于每个延时显微镜3204，显示了得自延时显微镜3204的图像集合的第一状况3702，并且显示了图像（诸如以前从延时显微镜3204收集的图像）的分析的第二状况3704。为每个延时显微镜显示的状况信息可以是相同的，或者可以是不同的。

图38显示了在接收与所述多孔培养皿之一有关的选择以后可以显示的显示器3800。所述显示器3800显示与该多孔培养皿有关的患者信息3806。也可以显示被包括在该多孔培养皿中的微孔的图像3808。

图39显示了在接收与微孔之一（其被包括在所述多孔培养皿之一中）有关的选择以后可以显示的显示器3900。所述显示器3900显示与该微孔有关的患者信息3906、该微孔的图像3908、和基于所述微孔中含有的胚胎的分析而确定的参数3910。参数1是第一次胞质分裂的持续时间，参数2是在胞质分裂1和胞质分裂2之间的时间间隔，参数3是在胞质分裂2和胞质分裂3之间的时间间隔。

图40显示了显示器4000，所述显示器4000显示下述患者的患者信息和图像集合状况的总结：目前正在收集其图像的患者（诸如患者4002），和以前已经收集了其图像的患者（诸如患者4004）。

本发明的一个实施方案涉及具有计算机可读介质的计算机存储产品，所述计算机可读介质上具有用于执行各种计算机完成的操作的计算机代码。术语“计算机可读介质”在本文中用于包括能够存储或编码用于执行本文所述操作的指令序列或计算机代码的任何介质。介质和计算机代码可以是为了本发明的目的而专门设计和构建的那些，或者它们可以是计算机软件领域中的技术人员公知和可得到的类型。计算机可读介质的实例包括，但不限于：磁性介质例如硬盘、软盘及磁带；光学介质例如CD-ROM和全息照相装置；磁光介质例如光磁软盘；以及专门配置用于存储和执行程序代码的硬件装置，例如专用集成电路（“ASIC”）、可编程逻辑器件（“PLD”）以及ROM和RAM器件。计算机代码的实例包括机器码（诸如由编译器产生）和含有更高水平代码（其由使用解释程序或编译器的计算机执行）的文件。例如，本发明的一个实施方案可以使用Java、C++或其它面向对象的编程语言和开发工具来实现。计算机代码的其它实例包括加密后的代码和压缩的代码。此外，本发明的一个实施方案可以作为计算机程序产品下载，其可以经由传输通道从远程计算机（例如，服务器计算机）转移至请求计算机（例如，客户计算机或不同的服务器计算机）。本发明的另一个实施方案可以在硬连线的电路中实现，替代机器可执行的软件指令或与其组合。

前述内容仅仅解释了本发明的原理。要理解的是，本领域技术人员能够设计各种方案，它们虽然没有在本文中明确地描述或显示，但会体现本发明的原理，并被包括在本发明的精神和范围之内。附图可能不一定按比例绘制，制备公差可能导致偏离本文的优美提供。可能存在没有明确解释的本发明的其它实施方案。因而，说明书和附图应当视作示例性的，而不是限制性的。另外，为了清楚，示出本发明的实施方案的附图可以聚焦于某些重要的特征部件。此外，在本文中叙述的所有实例和条件性语言主要旨在帮助读者理解本发明的原理和发明人为改进现有技术所贡献的概念，不应被解释为限制到这种特别叙述的实施例和条件。此外，在本文中叙述本发明的原理、方面和实施方案及其具体实施例的所有声明意图包括其结构和功能等效物。另外，这种等效物意图包括当前已知的等效物和在将来开发的等效物，即，不考虑结构而执行相同功能的所开发的任何元件。因而，本发明的范围并不意在限于在本文中显示和描述的示例性实施方案。相反，本发明的范围和精神由所附权利要求书来体现。另外，尽管已经参考按照特定次序执行的具体操作描述了本文公开的方法，应该理解，这些操作可以组合、细分或重新排序，以形成等效方法，而不脱离本发明的教导。因此，除非在本文中明确指出，操作的次序和分组不是本发明的限制。

Claims (111)

1.一种与培养箱一起使用的用于人胚胎、卵母细胞或多能细胞的自动化成像和评价的装置，所述装置包括：

至少一个壳体；

至少一个延时显微镜，所述至少一个延时显微镜放在所述壳体内，且具有至少一个光源和至少一个成像照相机；

至少一个从所述壳体向外伸出的加载平台，所述加载平台用于固定多孔培养皿，所述多孔培养皿容纳多个人胚胎或多能细胞；

计算机，所述计算机用于存储得自所述至少一个成像照相机的图像，并运行程序以随时间分析图像序列；和

至少一个触摸屏面板，所述至少一个触摸屏面板与所述计算机联接，并显示用于控制所述至少一个延时显微镜的图形用户界面。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述壳体由非胚胎毒性的材料构成。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述壳体包括用于显示患者信息的指示器。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个延时显微镜包括照明子组件和成像子组件。

5.根据权利要求1所述的装置，所述装置另外包括扫描装置诸如条形码扫描仪。

6.根据权利要求4所述的装置，其中所述照明子组件包括暗视野照明组件。

7.根据权利要求4所述的装置，其中所述照明子组件包括：

LED；

准直透镜；

漫射器；

暗视野光圈；

直角镜；和

聚光镜。

8.根据权利要求4所述的装置，其中所述成像子组件包括：

第一物镜；

用于聚焦所述物镜的平移台；

与所述平移台联接以提供计算机控制的聚焦的马达；

直角镜；

镜筒透镜或起高质量镜筒透镜作用的第二物镜；和

用于捕获图像的照相机。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述成像子组件另外包括用于移动所述加载平台或所述多孔培养皿中的至少一个的机构。

10.根据权利要求4所述的装置，其中所述照明子组件包括：

聚光镜；

暗视野光圈，所述暗视野光圈具有构造成阻挡光的第一表面，且具有与所述第一表面相对的第二表面，所述暗视野光圈限定至少一个孔；和

第二光源，所述第二光源与所述暗视野光圈的所述第二表面连接；

其中在所述照明组件的第一模态中，所述第一光源产生的光穿过所述暗视野光圈中的所述至少一个孔和所述聚光镜，然后到达样品，并且所述第二光源不产生光；和

其中在所述照明组件的第二模态中，所述第二光源产生的光到达所述样品，而不穿过所述暗视野光圈中的所述至少一个孔，并且所述第一光源不产生光。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述加载平台包括下述的至少一个：

背板，所述背板用于定位所述多孔培养皿；

凹槽，所述凹槽用于接纳所述多孔培养皿就位；

多个标志物，所述多个标志物用于所述多孔培养皿的对准；或

指示器LED。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述多孔培养皿包括多个微孔，每个微孔容纳单个人胚胎或多能细胞。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述多孔培养皿包括下述的至少一个：

外环，所述外环位于所述多个微孔周围；

多个环，所述多个环用于容纳冲洗用的培养基滴；

多个标志物，所述多个标志物放在所述多个微孔附近；或

键控机构，所述键控机构用于将所述培养皿在给定取向加载进所述加载平台中。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述培养皿包括多组微孔。

15.根据权利要求11所述的装置，其中所述多孔培养皿另外包括患者辨识机构。

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述患者辨识机构选自：条形码、印刷的标签、粘性标签、直接印刷在所述培养皿上的标签和RFID标签。

17.根据权利要求1所述的装置，其中所述计算机运行程序以监测所述多孔培养皿向所述加载平台中的加载，并关于所述多孔培养皿向所述加载平台中的未对准进行调节。

18.根据权利要求1所述的装置，其中所述图形用户界面包括多个显示窗口，所述显示窗口用于显示由所述至少一个显微镜获取的图像。

19.根据权利要求18所述的装置，其中所述图形用户界面包括用户可配置的界面，所述用户可配置的界面用于配置多个显示窗口来显示关于被所述至少一个延时显微镜捕获的图像的信息。

20.根据权利要求18所述的装置，其中所述图形用户界面包括初始化按钮，所述初始化按钮用于初始化所述至少一个延时显微镜，以指示所述多孔培养皿处于适当位置的时间。

21.根据权利要求18所述的装置，其中所述图形用户界面包括用于显示患者信息的显示窗口。

22.根据权利要求18所述的装置，其中所述图形用户界面包括显示窗口，所述显示窗口用于显示与所述至少一个延时显微镜有关的操作状况。

23.根据权利要求18所述的装置，其中所述图形用户界面包括变焦窗口，所述变焦窗口用于显示在所述多孔培养皿中的每个孔的更近视图。

24.根据权利要求18所述的装置，其中所述图形用户界面包括用于输入患者信息的虚拟键盘。

25.根据权利要求18所述的装置，其中所述图形用户界面另外包括暂停按钮、恢复按钮和停止按钮。

26.一种用于人胚胎、卵母细胞或多能细胞的自动化成像和评价的方法，所述方法包括：

将至少一个人胚胎或多能细胞放入多孔培养皿中；

将所述多孔培养皿加载到成像系统的加载平台中，所述成像系统具有在壳体内的至少一个延时显微镜；

如果需要的话，调节所述多孔培养皿向所述加载平台中的加载，以证实所述多孔培养皿的位置和取向；

获取所述多孔培养皿的延时图像；

在可通过触摸屏面板接近的图形用户界面中显示通过所述至少一个延时显微镜捕获的图像；和

分析所述多孔培养皿的所述延时图像，以确定所述至少一个人胚胎或多能细胞的发育潜力。

27.根据权利要求26所述的方法，所述方法另外包括：确定所述多孔培养皿是否存在于被包括在所述至少一个延时显微镜内的成像照相机所检测到的图像中。

28.根据权利要求26所述的方法，所述方法另外包括：确定在所述多孔培养皿中包含的多个微孔的占据。

29.根据权利要求26所述的方法，所述方法另外包括：确定与所述至少一个人胚胎或多能细胞的发育潜力有关的参数。

30.根据权利要求29所述的方法，其中所述参数包括第一次胞质分裂的持续时间。

31.根据权利要求29所述的方法，其中所述参数包括在胞质分裂1和胞质分裂2之间的时间间隔。

32.根据权利要求29所述的方法，其中所述参数包括在胞质分裂2和胞质分裂3之间的时间间隔。

33.一种多孔培养皿，其包括：

设置在所述培养皿的下表面上的环，所述环限定腔且具有上表面、外侧面和内侧面，所述腔具有腔底；

由所述腔底限定的多个微孔，每个微孔构造成容纳人胚胎或多能细胞；

其中：

所述环的所述内侧面设置在所述外侧面和所述多个微孔之间，并从所述环的所述上表面向所述腔底延伸；和

所述环的所述内侧面向所述多个微孔倾斜，使得在所述培养皿的所述下表面处的所述环的第一宽度大于在所述环的上表面处的所述环的第二宽度。

34.根据权利要求33所述的多孔培养皿，其中所述环的第一宽度是在所述环的第二宽度的2倍至6倍大的范围内。

35.根据权利要求33所述的多孔培养皿，其中所述多个微孔中的至少一个的下表面是弯曲的。

36.根据权利要求33所述的多孔培养皿，其中在所述多个微孔中的至少一个的中心处的第一深度是在所述多个微孔中的至少一个的侧面外周处的第二深度的1.1-1.5倍大的范围内。

37.根据权利要求33所述的多孔培养皿，其中所述多个微孔中的至少一个的下表面是圆锥形的。

38.根据权利要求33所述的多孔培养皿，其中所述环的横截面是基本上圆形的。

39.根据权利要求33所述的多孔培养皿，其中所述环是第一环，且另外包括构造成容纳冲洗用的培养基滴的第二环。

40.根据权利要求39所述的多孔培养皿，所述多孔培养皿另外包括位于所述第一环和所述第二环周围的第三环。

41.根据权利要求33所述的多孔培养皿，其中所述环是第一环，且另外包括：

位于所述第一环周围的第二环；和

标志物，所述标志物设置在所述第二环的侧面附近。

42.一种多孔培养皿，其包括：

设置在所述培养皿的下表面上的环，所述环限定腔且具有上表面、外侧面和内侧面，所述腔具有腔底；

由所述腔底限定的多个微孔，每个微孔构造成容纳人胚胎或多能细胞；

其中所述多个微孔中的至少一个的下表面是弯曲的或圆锥形的。

43.根据权利要求42所述的多孔培养皿，其中所述多个微孔中的至少一个的下表面是弯曲的。

44.根据权利要求42所述的多孔培养皿，其中在所述多个微孔中的至少一个的中心处的第一深度是在所述多个微孔中的至少一个的侧面外周处的第二深度的1.1-1.5倍大的范围内。

45.根据权利要求42所述的多孔培养皿，其中所述多个微孔中的至少一个的下表面是圆锥形的。

46.根据权利要求42所述的多孔培养皿，其中：

所述环的所述内侧面设置在所述外侧面和所述多个微孔之间，并从所述环的所述上表面向所述腔底延伸；和

所述环的所述内侧面向所述多个微孔倾斜，使得在所述培养皿的所述下表面处的所述环的第一宽度大于在所述环的上表面处的所述环的第二宽度。

47.根据权利要求42所述的多孔培养皿，其中所述环的第一宽度是在所述环的第二宽度的2倍至6倍大的范围内。

48.一种用于双模态成像的照明组件，其包括：

第一光源；

聚光镜；

暗视野光圈，所述暗视野光圈具有构造成阻挡光的第一表面，且具有与所述第一表面相对的第二表面，所述暗视野光圈限定至少一个孔；和

第二光源，所述第二光源与所述暗视野光圈的所述第二表面连接；

其中在所述照明组件的第一模态中，所述第一光源产生的光穿过所述暗视野光圈中的所述至少一个孔和所述聚光镜，然后到达样品，并且所述第二光源不产生光；和

其中在所述照明组件的第二模态中，所述第二光源产生的光到达所述样品，而不穿过所述暗视野光圈中的所述至少一个孔，并且所述第一光源不产生光。

49.根据权利要求48所述的照明组件，其中：

所述照明组件被构造成所述第一模态以执行人胚胎、卵母细胞或多能细胞中的至少一个的延时暗视野成像；和

在所述延时暗视野成像结束以后，所述照明组件被构造成所述第二模态以执行人胚胎、卵母细胞或多能细胞中的所述至少一个的亮视野成像。

50.根据权利要求49所述的照明组件，其中：

所述照明组件被构造成所述第一模态以用于延时成像；和

所述照明组件被构造成所述第二模态以用于间歇图像捕获，以实现形态学观察。

51.根据权利要求49所述的照明组件，其中所述照明组件每小时至少1次地在构造成所述第一模态和所述第二模态之间交替。

52.根据权利要求48所述的照明组件，其中所述暗视野光圈和所述第二光源构建成集成的光圈和光源。

53.一种用于自动化培养皿检测和孔占据确定的装置，所述装置包括：

培养皿检测模块，所述培养皿检测模块构造成检测多孔培养皿在由成像照相机检测到的图像中的存在；

孔位置确定模块，所述孔位置确定模块构造成确定被包含在所述多孔培养皿中的多个微孔中的每一个的位置；

孔占据确定模块，所述孔占据确定模块构造成基于所述多个微孔中的每一个的位置而确定在所述多个微孔中包含的被占据的微孔；和

显示模块，所述显示模块构造成至少显示所述被占据的微孔；

所述培养皿检测模块、所述孔位置确定模块、所述孔占据确定模块或所述显示模块中的至少一个在存储器或处理装置中的至少一个中执行。

54.根据权利要求53所述的装置，其中所述显示模块构造成基于所述图像而产生掩蔽图像，使得仅所述被占据的微孔被包括在所述掩蔽图像中，其中所述显示模块被构造成至少显示所述掩蔽图像。

55.根据权利要求54所述的装置，所述装置另外包括自动聚焦模块，所述自动聚焦模块构造成聚焦所述图像，并构造成聚焦所述掩蔽图像。

56.根据权利要求54所述的装置，所述装置另外包括自动曝光模块，所述自动曝光模块构造成调节所述图像的照明。

57.根据权利要求53所述的装置，其中所述孔位置确定模块进一步构造成：

确定所述多个微孔中的每一个在第一坐标系中的初始位置和初始取向；

基于所述多个微孔中的每一个的所述初始取向，确定所述多个微孔中的每一个在第二坐标系中的位置，其中所述第二坐标系相对于所述第一坐标系旋转；和

基于所述多个微孔中的每一个在所述第二坐标系中的位置，确定所述多个微孔中的每一个在所述第二坐标系中的空间范围。

58.根据权利要求57所述的装置，其中所述孔占据确定模块基于所述多个微孔中的每一个的位置和空间范围而确定所述被占据的微孔。

59.根据权利要求53所述的装置，其中：

所述孔位置确定模块进一步构造成确定所述多个微孔中的每一个的位置初始估计和取向初始估计；和

所述显示模块进一步构造成，基于所述多个微孔中的每一个的位置初始估计和取向初始估计而显示所述多个微孔。

60.根据权利要求59所述的装置，其中基于代表在模板多孔培养皿中包含的多个微孔的整个范围的模板，确定所述多个微孔中的每一个的位置初始估计和取向初始估计。

61.根据权利要求59所述的装置，其中所述孔位置确定模块进一步构造成，确定所述多个微孔中的每一个的位置精细估计和取向精细估计。

62.根据权利要求61所述的装置，其中所述显示模块进一步构造成，基于所述多个微孔中的每一个的位置精细估计和取向精细估计而显示所述多个微孔。

63.根据权利要求61所述的装置，其中基于代表模板多孔培养皿中的多个微孔之间的边界、而不代表所述多个微孔中的任一个的整个范围的模板，确定所述多个微孔中的每一个的位置精细估计和取向精细估计。

64.一种用于自动化培养皿检测和孔占据确定的方法，所述方法包括：

检测多孔培养皿在由成像照相机检测到的图像中的存在；

确定被包含在所述多孔培养皿中的多个微孔中的每一个的位置；

基于所述多个微孔中的每一个的位置，确定在所述多个微孔中包含的被占据的微孔；和

至少显示所述被占据的微孔。

65.根据权利要求64所述的方法，所述方法另外包括：

基于所述图像而产生掩蔽图像，使得仅所述被占据的微孔被包括在掩蔽图像中；和

至少显示所述掩蔽图像。

66.根据权利要求65所述的方法，所述方法另外包括：

聚焦所述图像；和

聚焦所述掩蔽图像。

67.根据权利要求64所述的方法，所述方法另外包括：调节所述图像的照明。

68.根据权利要求64所述的方法，所述方法另外包括：

确定所述多个微孔中的每一个在第一坐标系中的初始位置和初始取向；

基于所述多个微孔中的每一个的初始取向，确定所述多个微孔中的每一个在第二坐标系中的位置，其中所述第二坐标系相对于所述第一坐标系旋转；和

基于所述多个微孔中的每一个在所述第二坐标系中的位置，确定所述多个微孔中的每一个在所述第二坐标系中的空间范围。

69.根据权利要求68所述的方法，其中确定所述被占据的微孔是基于所述多个微孔中的每一个的位置和空间范围。

70.根据权利要求64所述的方法，所述方法另外包括：

确定所述多个微孔中的每一个的位置初始估计和取向初始估计；和

基于所述多个微孔中的每一个的位置初始估计和取向初始估计，显示所述多个微孔。

71.根据权利要求70所述的方法，其中确定所述多个微孔中的每一个的位置初始估计和取向初始估计是基于模板，所述模板代表被包含在模板多孔培养皿中的多个微孔的整个范围。

72.根据权利要求70所述的方法，所述方法另外包括：确定所述多个微孔中的每一个的位置精细估计和取向精细估计。

73.根据权利要求72所述的方法，所述方法另外包括：基于所述多个微孔中的每一个的位置精细估计和取向精细估计，显示所述多个微孔。

74.根据权利要求72所述的方法，其中确定所述多个微孔中的每一个的位置精细估计和取向精细估计是基于模板，所述模板代表模板多孔培养皿中的多个微孔之间的边界、而不代表所述多个微孔中的任一个的整个范围。

75.一种用于人胚胎、卵母细胞或多能细胞的自动化成像的装置，所述装置包括：

构造成温育多孔培养皿的培养室，所述培养室具有包括第一窗的上表面和包括第二窗的下表面；

包括光源和成像照相机的延时显微镜，所述成像照相机构造成，基于穿过所述第一窗和所述第二窗的来自所述光源的光而产生所述培养室内的所述多孔培养皿的图像，其中所述培养室和所述延时显微镜集成在共同壳体中；和

触摸屏面板，所述触摸屏面板构造成显示用于控制所述延时显微镜的图形用户界面。

76.根据权利要求75所述的装置，其中所述培养室构造成容纳1-8个培养皿。

77.根据权利要求75所述的装置，所述装置另外包括处理器，其中所述处理器构造成执行所述多孔培养皿的存在和在所述多孔培养皿中包含的多个微孔的占据的自动化检测。

78.根据权利要求75所述的装置，所述装置另外包括处理器，其中所述处理器构造成分析由所述成像照相机产生的所述图像。

79.根据权利要求75所述的装置，所述装置另外包括电子把关器电路，其中所述电子把关器电路构造成：

测量所述光源已经开启的持续时间；和

如果所述持续时间大于阈值，则关闭所述光源。

80.根据权利要求79所述的装置，其中所述阈值是在5秒至15秒的范围内。

81.一种与培养箱一起使用的用于人胚胎、卵母细胞或多能细胞的自动化成像和评价的系统，所述系统包括：

多个成像显微镜，所述多个成像显微镜中的每一个位于多个壳体中的对应一个内，且包括至少一个光源和至少一个成像照相机，其中所述多个壳体中的每一个位于所述培养箱内；

从所述多个壳体中的每一个向外伸出的加载平台，所述加载平台用于固定多孔培养皿，所述多孔培养皿容纳多个人胚胎或多能细胞；

与所述多个成像显微镜中的每一个电学地连接的控制器，其中所述控制器位于所述培养箱外，并控制所述至少一个光源；和

计算机，所述计算机用于存储得自所述至少一个成像照相机的图像，并运行程序以随时间分析图像序列，其中所述计算机通过所述控制器与所述多个成像显微镜中的每一个电学地连接。

82.根据权利要求81所述的系统，所述系统另外包括：至少一个触摸屏面板，所述至少一个触摸屏面板与所述计算机电学地连接，并显示用于控制所述至少一个成像显微镜的图形用户界面。

83.根据权利要求82所述的系统，其中所述图形用户界面包括用于输入患者信息的虚拟键盘。

84.根据权利要求82所述的系统，其中所述图形用户界面包括多个显示窗口，所述显示窗口用于显示被包含在所述多孔培养皿内的多个微孔的图像、由所述多个成像显微镜捕获的图像。

85.根据权利要求82所述的系统，其中所述图形用户界面包括显示窗口，所述显示窗口用于显示与所述至少一个成像显微镜有关的操作状况。

86.根据权利要求85所述的系统，其中所述操作状况包括与所述多个成像显微镜中的每一个有关的多个警报，其中所述多个警报中的至少一个指示所述至少一个成像照相机吸引的过度电流。

87.根据权利要求86所述的系统，其中所述控制器包括多个开关，所述多个开关中的每一个构造成复位与所述多个成像显微镜中的对应一个有关的多个警报。

88.根据权利要求81所述的系统，其中所述控制器包括被包含在所述至少一个成像照相机中的马达的驱动器，以减少在所述多个壳体中的每一个中的热产生。

89.根据权利要求81所述的系统，其中：

所述至少一个成像照相机构造成，基于来自所述至少一个光源的穿过所述多孔培养皿的光，产生被包含在所述多孔培养皿内的多个微孔的图像；和

所述控制器构造成测量所述至少一个光源已经开启的持续时间，并且如果所述持续时间大于阈值，则关闭所述至少一个光源。

90.根据权利要求89所述的系统，其中所述阈值是在5秒至15秒的范围内。

91.根据权利要求81所述的系统，其中：

所述加载平台包括指示器LED，以用于促进所述多孔培养皿在所述加载平台上的对准；和

所述控制器构造成测量所述指示器LED已经开启的持续时间，并且如果所述持续时间大于阈值，则关闭所述指示器LED。

92.根据权利要求91所述的系统，其中所述阈值是在1分钟至7分钟的范围内。

93.根据权利要求81所述的系统，所述系统另外包括制动器，所述制动器具有上表面、下表面以及在所述上表面和所述下表面之间延伸的侧面外周，其中：

所述制动器限定多个孔，所述多个孔中的每一个从所述上表面向所述下表面延伸，且被所述制动器的内侧面限定；并且

所述制动器限定多个狭缝，所述多个狭缝中的每一个从所述侧面外周向限定所述多个孔中的对应一个的内侧面延伸。

94.根据权利要求93所述的系统，所述系统另外包括多个电缆，所述多个电缆中的每一个将所述多个成像显微镜中的对应一个与所述控制器连接，其中：

所述多个电缆中的每一个穿过所述多个孔中的对应一个，且在所述多个孔中的对应一个中可滑动地调节；和

所述多个狭缝中的每一个构造成，使得所述多个电缆中的每一个可穿过所述多个狭缝中的对应一个插入所述多个孔中的对应一个中。

95.根据权利要求94所述的系统，其中所述制动器装配在由培养箱的面板限定的孔中，以建立压缩密封，使得所述多个电缆中的每一个通过所述压缩密封保持就位。

96.一种用于人胚胎、卵母细胞或多能细胞的自动化评价和显示的方法，所述方法包括：

收集多个多孔培养皿的图像，所述多个多孔培养皿中的每一个包括多个微孔，所述多个微孔中的至少一个含有人胚胎或多能细胞中的至少一个；

分析所述多个多孔培养皿的所述图像；和

同时显示与所述多个多孔培养皿中的每一个有关的状况信息。

97.根据权利要求96所述的方法，其中所述状况信息包括：

与所述多个多孔培养皿中的每一个有关的患者信息；

所述多个多孔培养皿中的每一个的图像集合的第一状况；和

所述多个多孔培养皿中的每一个的图像分析的第二状况。

98.根据权利要求97所述的方法，其中所述多个多孔培养皿中的第一个的第一状况不同于所述多个多孔培养皿中的第二个的第一状况。

99.根据权利要求97所述的方法，其中所述多个多孔培养皿中的第一个的第二状况不同于所述多个多孔培养皿中的第二个的第二状况。

100.根据权利要求96所述的方法，所述方法另外包括：

接收与所述多个多孔培养皿之一有关的信息的选择；和

在接收所述选择以后，显示与所述多个多孔培养皿之一有关的状况信息。

101.根据权利要求100所述的方法，所述方法另外包括：在接收所述选择以后，显示所述多个多孔培养皿之一的图像。

102.根据权利要求96所述的方法，所述方法另外包括：

接收与被包含在所述多个多孔培养皿之一内的微孔有关的信息的选择；和

在接收所述选择以后，显示基于在所述微孔内含有的人胚胎的图像分析而确定的参数。

103.根据权利要求102所述的方法，其中所述参数包括第一次胞质分裂的持续时间。

104.根据权利要求102所述的方法，其中所述参数包括在胞质分裂1和胞质分裂2之间的时间间隔。

105.根据权利要求102所述的方法，其中所述参数包括在胞质分裂2和胞质分裂3之间的时间间隔。

106.一种用于人胚胎、卵母细胞或多能细胞的自动化成像和评价的系统，所述系统包括：

多个延时显微镜，所述多个延时显微镜中的每一个位于多个壳体中的对应一个内，且包括至少一个光源和至少一个成像照相机，其中所述多个壳体中的每一个位于所述培养箱内；

从所述多个壳体中的每一个向外伸出的加载平台，所述加载平台用于固定至少一个多孔培养皿，所述至少一个培养皿容纳多个人胚胎或多能细胞；

计算机，所述计算机与所述多个延时显微镜电学地连接；和

服务器，所述服务器构造成通过网络与所述计算机通信，并构造成显示图形用户界面，所述图形用户界面提供基于被包含在所述至少一个多孔培养皿中的人胚胎或多能细胞的图像的分析而确定的状况信息和参数，其中所述状况信息与所述多个延时显微镜中的每一个相关联，且其中所述图像中的至少一个由所述多个延时显微镜中的每一个产生。

107.根据权利要求106所述的系统，其中所述状况信息包括：

与所述至少一个多孔培养皿有关的患者信息；

所述至少一个多孔培养皿的图像集合的第一状况；和

所述至少一个多孔培养皿的图像分析的第二状况。

108.根据权利要求106所述的系统，其中所述状况信息包括与所述多个延时显微镜中的每一个有关的多个警报，其中所述多个警报中的至少一个指示所述至少一个成像照相机吸引的过度电流。

109.根据权利要求106所述的方法，其中所述参数包括第一次胞质分裂的持续时间。

110.根据权利要求106所述的方法，其中所述参数包括在胞质分裂1和胞质分裂2之间的时间间隔。

111.根据权利要求106所述的方法，其中所述参数包括在胞质分裂2和胞质分裂3之间的时间间隔。

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