CN105283250A - 用于培养样品发育监测的装置，方法和系统 - Google Patents

用于培养样品发育监测的装置，方法和系统 Download PDF

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西蒙·思朋斯
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Abstract

本发明涉及测试和评估生物样品的领域并且提供用于培养的样品的装置，其包括适合于孵育多个样品中的至少一个的可独立访问的至少一个模块，其中，所述至少一个模块与光源和可移动光学检测构件操作性关联，所述可移动光学检测构件适合于围绕穿过所述模块的观察轴移动从而实现观察区域的扫描。本发明还提供一种评估培养样品的生存能力的方法，其包括以下步骤：在可独立访问的模块的培养室内以基本上椭圆形的布置放置生物样品；用垂直于穿过所述模块的观察轴的X-Y平面内的驱动的光学检测构件成像基本上椭圆形布置的个体样品以获得个体样品的发育的时间推移测量。

Description

用于培养样品发育监测的装置，方法和系统
相关申请
本申请要求于2013年3月1日提交的，格尼亚有限公司的，题为“用于培养样品发育监测的方法和系统”的澳大利亚临时专利申请第2013900700号和于2013年10月11日提交的，格尼亚有限公司的，也题为“用于培养样品发育监测的方法和系统”的澳大利亚临时专利申请第2013903928号的优先权，而且其说明书通过引用整体并入本文并且用于所有目的。
发明领域
本发明涉及测试和评价生物样品的领域。下文关于生物样品的成像和评价描述本发明将是方便的，尤其是关于成像和评价位于培养空间中的接合子(zygote)、胚胎、卵母细胞和干细胞，然而应当理解本发明不只限于该用途。例如，本发明还用于在胚胎发育过程中为孵育提供最佳和安全的培养条件。
背景技术
在本说明书中使用的单数形式的词“发明人”可以用于指本发明的一个(单数)发明人或多于一个的(多个)发明人。
应当理解的是，本说明书中的文件、设备、行为或知识的任何讨论都被包括以解释本发明的上下文。另外，整个说明书的讨论都是由于发明人的实施和/或发明人对某些相关技术问题的识别而产生。此外，本说明书中的诸如文件，设备，行为或知识的材料的任何讨论都被包括以依照发明人的知识和经验来解释本发明的上下文，因此，任何这种讨论都不应该认为是承认任何这种材料形成在本文的公开内容和权利要求的优先权日当天或者之前的现有技术基础或者澳大利亚或其他地方的相关领域中的公知常识的一部分。
辅助生殖技术(ART)作为辅助生殖的手段在发达国家变得越来越重要。背景是在1981年引入到美国之后，2010年美国进行了大约150,000个ART周期，导致47,090例婴儿安全出生和产生61,564名婴儿。虽然与潜在需求相比，ART的使用仍然比较少见，然而在过去的十年中使用大大增加，从而设想如今在美国每年出生的所有婴儿中的1％利用体外受精(IVF)，而在其他国家是2-4％。在这方面，还引用了美国政府的疾病控制和预防中心的最近的网络文章(http://www.cdc.gov/art)。
IVF涉及妇女的卵巢的激素刺激以便成熟多个卵子，将所述卵子移除，在实验室中受精，培养2至6天，然后转移回她的子宫妊娠。受精的第一天，已复制其染色体和发生细胞裂解两次并在早期的第二天达到4-细胞期，以及在早期的第3天达到8-细胞期的卵子与复制其染色体并只发生细胞裂解一次以及在第2天达到2-细胞期和在第3天达到4-细胞期的卵子相比，更有可能产生后代。表现出广泛接受的胚胎生存能力和带来后续的成功妊娠结果(尽管有患者特殊因素)的胚胎发育模式是适当和及时的，即，细胞分裂以正常的方式并在合适的时间发生。
对于早期人类胚胎发育的基本途径和事件了解很少，包括可能有助于预测发育的成功或失败的因素。因此，为了增加通过IVF怀孕的几率，往往将多个胚胎转移到子宫，尽管可能导致证据充分的不良结果(例如，参见Pinborg20051)。
作为对这个问题的响应，许多IVF方案延伸胚胎培养至第5或6天以转移单个囊胚。这种做法对于36岁以下的女性而言，成功地减少了多胎妊娠的风险，同时产生每个转移胚胎的更高的着床/妊娠率。但是许多患者的受精卵不在培养基中形成囊胚。此外，充分研究的小鼠胚胎模型表明，在4-细胞期和16-细胞期之间在体内发生的快速卵裂率在现有的培养条件下在体外不能重现。由于囊胚形成在受精后以限定间隔开始，独立于细胞分裂的数量，在体内发育的小鼠胚胎与在培养基中发育的胚胎相比，在囊胚阶段具有多于两倍的细胞。如果这种情况与人类胚胎相同，那么延长培养可能导致囊胚具有较少的细胞可以用于形成胎儿-对于一些IVF婴儿据报告具有低出生体重的可能解释(Kiessling等人，1991)。
IVF程序所需的卵母细胞经阴道超声引导针吸取出。可以取出1至超过40个卵母细胞，但是通常是10至20个。然后将卵母细胞放置在基于人输卵管液的培养基中并且在37℃下培养。然后，通常将10万至约20万个精子加入到小滴介质中的卵母细胞中，或者使用胞质内注射(ICSI)将单个精子直接注射到卵母细胞。12至20个小时之后，可以通过指示受精已经发生的得自父亲(来自精子)和得自母亲(来自卵子)的原核的存在记录受精。受精率可在0至100％之间变化，但平均约为6-70％受精是正常的。随后选择具有“最好的”形态学级别的胚胎用于转移。
许多因素影响哺乳动物植入前胚胎在体外的发育。除了适当的温度控制和培养基配方，人类胚胎普遍容易受到氧化应激的影响。因此，通常在低的氧浓度(约2-7％)下培养人类胚胎，但是一些中心仍然利用大气氧浓度(约20％)。
由于IVF程序承担着越来越多的临床意义，所取出的卵子的形态学评估仍然是相当表面的(Rienzi等人，20112)。体外采集的卵母细胞的典型研究局限于利用立体显微镜对卵丘(cumulus)的存在和大致形貌的评估。随后，在剥蚀(去除卵丘细胞)后也使用倒置显微镜进行快速评估，包括评估细胞质、卵周隙和透明带。(Rienzi等人，2011)。该评价提供关于发育阶段[中期1(MⅠ)或者MⅡ]和质量(通过寻找细胞质、极体或透明带中的退行性迹象)的非常表面的信息。随后，对MII卵母细胞进行ICSI(细胞质内精子注射)，从该点开始，仅仅基于胚体的形态估计所获得的胚胎的发育潜能，而不管其所衍生自的卵母细胞的质量(Rienzi等人，2011)。
一旦培养受精胚胎，形态学评估成为一个关键步骤。在预定的检查点处，通常是体外培养的每天或者每隔一天，进行常规倒置显微镜调查并且对定量表征应用国际上公认的标准，尽管存在关于这些参数的预测值的一些担忧。(Cummins等人，19863；Emiliani等人，20064)。
已经开发了许多不同的方法以识别那些具有高植入潜能的胚胎。选择存活的胚胎的最广泛支持的策略依靠胚胎转移时的卵裂球的数目和胚胎的外观等级(Beuchat等人，20085)，定义为根据为数不多的国际公认的胚胎分级标准中的其中一个给予胚胎的等级。但是，这些形态方面没有充分地与胚胎生存能力相关以允许明确地识别能够产生成功的妊娠的最优胚胎。已经提出了许多替代策略来提高胚胎生存能力估计的预测精度(prognosticaccuracy)，包括选择早期分裂的胚胎(Shoukir等人，19976)、培养到囊胚阶段(Gardner等人，19987)、对原核(PN)阶段接合子评分(Ebner等人，20038)，分析胚胎的代谢图谱并在细胞活检后检查其染色体组成。
尽管通过上述方法提供了改进，但它们本质上仍然是主观测量，而且已经设计了若干算法驱动的自动评分系统以试图进一步改善胚胎评分的预测精度。这些包括原核接合子评分系统(Beuchat等人，2008)。最近，已经将时间推移成像技术结合到一些评分算法中和结合表型测量，评分算法包括估计卵裂时机(ARAV20089)、囊胚发育速度(Cruz等人，201110)，表型测量诸如有丝分裂的时间、胞质分裂、透明带厚度等(Wong等人，201011)。无论使用何种形态评分系统，时间推移成像技术都实现胚胎评分的预测精度的固有增加(Montag等人，201112)。
公开的国际专利申请号WO2012/047678(Auxogyn公司)提供了用于自动成像和评价人类胚胎、卵母细胞或多能细胞的系统，其中描述了自动化培养皿检测和孔占用测定。另外，描述了用于双峰成像的多孔培养皿和照明组件。这些设备用于识别或者有助于识别可用于治疗人类的不孕不育的体外的胚胎和卵母细胞。WO2012/047678的装置包括具有用于支持成像系统的一个或者多个架子的标准孵化器。该成像系统具有装载平台并且放置在孵化器内以成像在它们的装载平台上安装的培养皿中培养的一个或者多个胚胎。换言之，若干整个成像系统与孵化器原位放置而用于与每个成像系统的安装培养皿相关的一个或者若干胚胎。
一般而言，尽可能地减小生物样品的患者混淆或者错误识别是重要的。在目前的系统中，包括具有时间推移设备的那些，经常需要在包含生物样品的培养皿的盖子上手写标记或者该样品可能未在培养皿和盖子本身上进行相同标记。由于胚胎保留在培养皿中，应注意的是培养皿盖子可与胚胎分离。进一步地，可以将培养皿移除并且放置在不同的位置，从而时间推移成像不再匹配实际的胚胎。
对于胚胎生存能力，目前的孵化器系统可以在‘设定后放置(setandforget)’的基础上运行。换言之，为整个仪器设定单个温度。此外，在培养过程中可能不增强胚胎发育。
目前的系统还可能对生物样品的培养环境提供不同程度的破坏。例如，不时间推移的‘台式’孵化器可能需要定期从受控环境取出培养皿。关于WO2012/047678(Auxogyn公司)公开的特定时间推移系统，该系统只提供仅仅时间推移设备，其中多个设备放置在大的孵化器中，因此，未对任何患者的个体生物样品控制孵化器环境。举例来说，UnisenseFertiliTechAS的EmbryoscopeTM孵化系统，统称时间推移系统，可能需要将所有的培养皿放置在共享环境中，因此，如果移除一个患者的培养皿，则可能影响其他患者样品。此外，这些系统涉及单个照相机和共享环境。结果可能是破坏患者样品，因为借助只具有一个照相机的仪器，不断地移动样品从而使得样品在它们的环境中被破坏。
发明内容
本文描述的实施方案的一个目标是克服或减轻相关技术系统的上述缺点中的至少一个，或至少提供现有技术系统的一种有用的替代。
在本文描述的实施方案的第一方面，提供了一种用于自动评估培养的样品的装置，其包括至少一个可独立访问的模块，所述至少一个可独立访问的模块适合于孵育多个样品中的至少一个，其中，至少一个模块与光源和可移动光学检测构件操作性关联，所述可移动光学检测构件适合于围绕穿过所述模块的观察轴移动从而扫描观察区域。
所述可移动光学检测构件的移动可以局限于以下的一种或者组合：垂直于所述观察轴的X-Y平面，以及；包括所述观察轴的Z方向。优选地，可移动光学检测构件可用的移动包括所述光学检测构件能够在与所述光学检测构件的光学观察方向垂直的X-Y平面内自由地平移(translate)并且在包括光学观察方向的正交Z方向上具有进一步的移动自由度。在具体的实施方案中，可移动光学检测构件的移动可以是实质上偏心的或轨道的。
优选地，可移动光学检测构件适合于通过椭圆形旋转的物镜系统或者更通常而言的旋转物镜系统移动。所述至少一个模块可以包括用于密封培养室的盖子和闩锁机构，所述培养室在所述模块内并具有受控的环境。所述模块可以包括用于控制至少所述培养室内的气体组成和温度的构件，所述培养室用于保持培养的样品。优选地，所述至少一个模块还包括平衡构件。所述光学检测构件可以包括与椭圆形旋转的物镜系统操作性连接的照相机和显微镜中的一种或者组合。优选的装置还可以包括培养皿，所述培养皿包括用于容纳培养样品的多个间隔开的微孔，其中，所述培养皿适合于在所述模块内放置。进一步地，所述装置还可以包括对准构件，所述对准构件用于相对于所述光学检测构件精确定位地放置所述培养皿。
在本文描述的实施方案的另一方面，提供一种评估培养样品的生存能力的方法，其包括以下步骤：
在可独立访问的模块的培养室内以基本上椭圆形的布置放置生物样品；
用垂直于穿过所述模块的观察轴的X-Y平面内的光学检测构件成像基本上椭圆形布置的个体样品，以获得个体样品的发育的时间推移记录或者测量。
上述方法可以进一步包括发送个体样品的图像到数据处理构件以获得个体样品的发育的时间推移记录和测量的步骤。所述方法还可以包括独立地控制独立的培养室内的温度、气体供应、CO2水平和湿度的一种或者组合的步骤。成像个体样品的步骤优选地包括在时间推移测量中利用配子配合作为评估随后的样品发育事件的参考点。
在说明书中公开了和/或在所附的权利要求中限定了其它方面和优选形式，形成本发明的描述的一部分。
其实，本发明的实施方案起源于以下实现，假设可以为培养样品提供和保持具有受控条件的稳定环境，其中利用可移动的检测构件在不干扰相邻或者邻近样品的发育的情况可以获得培养样品的生存能力的观测和评估。
本发明提供了一种模块化系统，用于接合子、胚胎、卵母细胞和多能细胞的维持和成像，能够在高度受控的最佳环境中高通量地培养这些细胞，其包含具有图像采集和远程处理的内置光学检测(显微镜/照相机)系统。所述光学检测系统包含独特的椭圆形旋转物镜，其实现了多孔扫描，而不会干扰发育的培养样品(例如胚胎)。
通过下文给出的详细描述，本发明的实施方案的进一步的适用范围将变得显而易见。然而，应当理解，详细描述和具体实例，虽然指示本发明的优选的实施方案，仅仅以说明的方式给出，因为对于本领域的那些技术人员来说，根据该详细描述，本公开的精神和范围内的各种改变和修改将变得明显。
附图的简要说明
通过参照结合附图作出的下面的实施方案的说明，相关领域的那些技术人员可以更好地理解本发明的优选的和其他的实施方案的进一步的公开内容、目的、优点和各个方面，其仅通过说明的方式给出，因此并不限制本文的公开内容，并且其中：
图1示出根据本发明的优选实施方案的生物样品培养系统；
图2显示根据本发明的优选实施方案的时间推移孵化器模块显示为移除的如图1所示的生物样品培养系统；
图3示出根据本发明的优选实施方案的图2中的时间推移孵化器模块的横截面图；
图4示出根据本发明的实施方案的具有旋转透镜组件的照相机；
图4a示出根据本发明的优选实施方案的用于培养室的环境控制的优选系统；
图5示出根据本发明的优选实施方案的具有移向多个培养皿的旋转透镜组件的照相机；
图6示出根据本发明的优选实施方案的具有以x和y轴移向多个培养皿的固定的透镜组件的照相机；
图7示出根据本发明的优选实施方案的移向每个胚胎位置的旋转透镜；包括用于识别各个样品的标记。
图8示出根据本发明的优选实施方案的最简单形式的培养皿；所述培养皿被配置成识别带有标记的个体样品并包括用户抓握构件；
图9用横截面的分解特写示出本发明的优选实施方案的培养皿；
图9A用横截面的分解特写示出本发明的实施方案的替代培养皿。
图10示出根据本发明的一个实施方案的改进的培养皿；
图11示出根据优选的实施方案的基台(abutment)作为定位销的培养皿以确保培养皿重复地重新定位在正确的位置中；
图12示出使用本发明的实施方案可实现的图像质量，其中，图12(a)示出2PN胚胎，图12(b)示出2细胞胚胎，图12(c)示出正在孵化的囊胚，以及图12(d)示出已孵化和正在孵化的胚胎。
图13示出在本发明的优选实施方案中使用POC2捕捉的图像，a)不掩蔽和b)具有圆形暗场式掩模；
图14示出根据本发明的另一优选实施方案的用于胚胎的替代生物样品培养系统；
图15显示根据本发明的替代实施方案的时间推移孵化器模块显示为移除的如图14所示的胚胎培养系统；
图16示出根据本发明的替代优选实施方案的如图15的时间推移孵化器模块的横截面图；
图17示出根据本发明的替代实施方案的具有旋转透镜组件的照相机；
图18示出根据本发明的替代实施方案的用于培养室的环境控制的另一个优选系统。
详细说明
在本说明书的上下文中将应用以下术语定义。
胚胎既用于指当两个单倍体配子细胞(例如，未受精的卵母细胞和精子细胞)联合起来形成二倍体全能细胞时所形成的接合子，例如，受精卵，也用于指由立即随后的细胞分裂(即胚胎卵裂)，进而通过桑椹胚(即16细胞期)和囊胚期(具有分化的滋养外胚层和内细胞团)而导致的胚胎。
卵母细胞用于指未受精的雌性生殖细胞或配子。
接合子用于指当两个单倍体配子细胞(例如，未受精的卵母细胞和精子细胞)联合起来形成二倍体全能细胞时而形成的单细胞。
多能细胞用于表示能够在生物体中分化成多种细胞类型的任何细胞。多能细胞的实例包括干细胞卵母细胞，和1-细胞胚胎(即，接合子)。
干细胞用于指(a)能够自我更新以及(b)具有产生分化的细胞类型的潜力的细胞或细胞群。
有丝分裂或有丝分裂细胞周期是指导致细胞的染色体复制和那些染色体和细胞的胞质物质分裂成两个子细胞的细胞事件。有丝分裂细胞周期分为两个阶段，间期和有丝分裂期。
第一卵裂事件是第一次分裂，即，卵母细胞分裂成两个子细胞，即细胞周期1。当第一卵裂事件完成时，胚胎由2个细胞组成。
第二卵裂事件是第二组分裂，即，主要的子细胞分裂成两个孙子细胞。在第2卵裂完成后，胚胎由4个细胞组成。
胞质分裂/细胞分裂是其中细胞经历细胞分裂的有丝分裂阶段，即，其中细胞的分区核物质和其细胞质物质被分裂以产生两个子细胞的有丝分裂阶段。
第一胞质分裂是受精后的第一个细胞分裂事件，即，受精的卵母细胞分裂产生两个子细胞。第一胞质分裂通常发生在受精后的约一天。
第二胞质分裂是在胚胎中观察到的第二细胞分裂事件，即，受精的卵母细胞的子细胞分裂成第一组孙子细胞。
参照图1，本发明的实施方案包括装置10，其是用于培养和连续监测生物样品或培养样品的模块化系统。该装置特别适合于接合子、胚胎、卵母细胞和多能细胞的培养和成像。
优选的装置包括多个孵化器模块20，如图1所示具有盖13和打开的闩锁12，可以独立地操作和控制多个孵化器模块20，每个都能够进行温度监测和控制，气体监测和控制，显微镜观察和图像捕捉，时间推移图像处理和连接到外部数据分析设备。
在如图3中所示的一个优选形式的更多细节中，每个模块20具有由盖闩锁32操作的盖子33，盖闩锁32密封所示的孵育室36使其与外部环境阻隔，并且实现独立地访问所述室36。实际上，这提供了适当的培养样品的移除而没有对相邻的模块20的任何干扰。这提供了相对于传统整装孵化器的重要优势，当打开门/盖子33取出培养物时，传统整装孵化器使所有的细胞培养物暴露于改变的大气和温度条件。图1大体上示出了表示为10的该装置的实例。在实践中，对可能并入每个装置10的模块20的数量没有限制。如图3的细节所示，每个模块包括用于容纳(多个)时间推移培养皿39和平衡皿31的个体培养室36，用于控制环境的加热的PCB37和46。与模块20操作关联的是光学检测构件，其包括，例如如图3所示，照相机43，移动机构42(优选Z堆叠和聚焦Y轴移动控制)，透镜定位马达44，与光源34组合工作的旋转镜头41。
参照图2，每个单独的孵化器模块20可以独立于其他模块20从装置10移除，例如为了修理或运行。模块20的移除不影响装置10中的其他模块20的功能。图3示出打算在装置10内使用的孵化器模块20的实施方案，其能够牢固地放置在所述装置10中。利用加热器37，46和温度传感器将每个孵育室36的内部环境温度控制为预定值。在优选的实施方案中，两个加热器用于加热所述室，一个位于盖子37上，另一个位于平台(stage)46上。在优选的实施方案中，将温度设定为37℃。每个模块20都设有用于气体供给38的入口和用于保持预定的气体流速的阀门。在一个优选的实施方案中，将通常由氧气，二氧化碳和氮气中的一种或者组合组成的预混合气体经由所述入口和阀门供给到孵育室36内。
在另一个实施方案中，在供应到孵育室36中之前，将气体(通常是氧气，二氧化碳和氮气)经由单独的入口供应到装置并在板盖(board)上混合。在本实施方案中，所述混合可以提供由大约5％的氧气，约6％的二氧化碳和约89％的氮气组成的气氛，在进一步的实施方案中，混合气体以提供由约20％的氧气，约5％的二氧化碳和约75％的氮气组成的气氛。
在供应到孵育室36中之前，可以对上述气体进行加湿，其目的是在所述室中保持湿润的气氛。在图4a中，气体流过管进入小瓶中的水基溶液。然后湿润气体向上流出小瓶进入受控的环境培养室。如图4a所示，通过供应气体直接通过管进入包含水基溶液的小瓶中来实现气体的加湿。图4a示出了包括具有水基溶液的小瓶53的模块20的那部分。湿润气体上升通过小瓶53中的水基溶液进入孵育室或个体培养室52。在一个实施方案中，水基溶液仅由水组成。在替代实施方案中，水基溶液可以包含水和例如甘油的添加剂。将光学传感器54附接到管的末端或者位于小瓶53中以检测空气气泡的存在，从而确保无气体堵塞。将光学传感器54附接到管的末端或者位于小瓶53中以检测空气气泡的存在。
每个模块20设有物体固定器，细胞培养皿可以在培养期间在该物体固定器中基本上保持不动，从而可以一致地观察并拍摄细胞或组织。参照图11，在一个优选实施方案中，例如以三个定位销和可移动闩锁的形式，利用对准构件或基台111实现培养皿的精确定位。在其他实施方案中，所述物体固定器可包括任何数量的定位销和/或闩锁111。所述物体固定器具有开口或窗口，光通过所述开口或窗口可以传递到显微镜的物镜。
每个模块20在孵育室中包括用于额外的培养皿的区域。所述培养皿区域不允许显微镜观察可能包含在培养皿中的细胞培养物，但允许用户培养非监测的培养样品或者在使用细胞培养物之前平衡培养基。
每个模块设置有光学检测构件，其可包括用于监测培养样品、细胞或组织的照相机系统或显微镜中的一个或二者的组合。该显微镜或照相机系统可以是本领域已知的任何合适的设计。在一个优选的实施方案中，显微镜是单筒显微镜(simpletubemicroscope)。在替代实施方案中，所述显微镜的设计可以选自以下的任一种：单筒显微镜，霍夫曼调制相衬显微镜，微分干涉相衬显微镜，暗视野显微镜，相衬显微镜。
在使用显微镜的实例中，单筒显微镜包括10倍的物镜，具有通光口或孔的间隔管(spacertube)，和用于图像捕捉的CMOS传感器。在一个实施方案中，将扩散器和圆形孔定位在光源与样品之间从而用斜光照亮样品，并提供所捕捉的图像的增加的对比度。此外，根据需要可以将额外的过滤器或扩散掩模引入到光路径中。在优选的实施方案中，可以使用聚光透镜系统来增强照亮样品的光的均匀性。优选的实施方案内的光学设计在采集到的图像中提供了足够的对比度，从而能够识别培养样品特征，如极体、原核、核仁和内细胞团(ICM)，除了如卵裂、囊胚扩张和孵化的事件之外。在一个替代的实施方案中，光学检测构件包括图像传感器，诸如CCD照相机。
优选地，每个显微镜都设置有用于自动和/或手动对焦的物镜定位马达。
在本实施方案中，由具有550nm的波长和可变强度的发光二极管(LED)提供显微镜的照明源。在其他实施方案中，光源可以具有不同的波长。如本领域技术人员可以理解的，可以选择照明源的波长和功率输出以便尽量减小对所关注的培养样品、细胞或组织的光毒损伤或应力。为了进一步最小化照明有关的应力，优选在培养过程中只在观察或成像期间接通所述照明源。可以通过外部数据处理或计算机系统或通过与装置操作性关联的图像处理构件以及在某些实施方案中通过在装置内的图像处理构件处理和分析由光学检测构件的传感器捕捉的图像。
本发明的实施方案的一个特别有利的特征是提供椭圆形旋转的物镜系统作为显微镜和/或照相机光学检测构件的一部分，从而提供能够扫描观察区域的光学检查构件的偏心移动。图4示出用于椭圆形旋转的示例性驱动机构。本创新所赋予的优点是多个胚胎或生物样品可以在无需移动培养容器的情况下成像。如图4所示，在具有通向马达带组件的间隔管49的照相机支架51内设有照相机43，所述马达带组件包括由透镜定位马达44驱动的马达带48，这提供物镜47的移动。图4的旋转透镜组件提供实现成像区域的扫描的偏心移动。以这种方式移动物镜同时保持良好的图像质量的能力取决于使用低功率的物镜并由侧面照明路径辅助。在一个优选的实施方案中，可以通过简单的步进马达促进透镜移动。
图5示出了本发明的另一个实施方案，其中在模块化装置内包含多个培养容器或时间推移培养皿57。在本实施方案中，将带有旋转透镜组件56的显微镜/椭圆驱动机构沿导向机构移动，从而实现从多个培养容器采集图像而不干扰所述容器。通常，这种驱动机构实现两个方向(X&Y)上的移动，从而实现对图像定位和质量的精细尺度控制，如图6所示。
图7显示了旋转透镜的示例性移动，其能够将光学检测构件定位到时间推移培养皿上的多个培养样品位置的每一个。举例来说，通过这种可以在有条件的环境中检测若干胚胎。图8示出示例性的培养皿90，其容纳用于时间推移检测培养样品皿的多个培养样品孔103，预备孔94为用户准备介质或胚胎提供灵活性。此外，图9给出了图8的培养皿的分解特写，其示出了培养样品孔103，具有流体控制壁91，用于定位培养的样品(例如胚胎)的空缺(divot)92和识别各个样品的标记90。
图9A给出了改进的培养样品孔的分解特写，其示出了用于定位培养的样品(例如胚胎)的流体控制壁91，通道93和空缺(divot)92。
图10和11显示了改进的培养皿设计，其中沿着标记区域102进一步提供了用户抓握区101。此外，图11示出了优选的构件，通过该构件本发明的实施方案可以提供培养皿在装置10内的精确定位和重新定位，以便可靠的光学检查。如图11所示，以定位销方式提供对准构件111或基台，以确保可以在正确的位置反复地重新定位皿。在室的支撑基底或者壁内或者与室的支撑基底或者壁可操作地关联的替代的对准构件，如止动装置，压痕或其它等同构件可用于提供准确的重新定位。
可以由本发明的实施方案实现的光学检查的实例在图12和13中示出。例如，图13示出不使用掩蔽系统和使用圆形暗场式光栅(dark-field-stylestop)捕捉的图像之间的差别。
如图7到11中特别示出的，本发明的优选实施方案还提供培养皿，其包括基本的结构，在该结构内存在多个微孔用于培养样品，例如接合子、胚胎、卵母细胞和多能细胞。该培养皿还包括一些提高使用性的部件，如上所述地用于允许培养皿被精确地定位在模块化装置中和改进患者安全。
将该培养皿设计成例如与共同未决的澳大利亚临时专利申请第2013900039号中描述的模块化仪器一起工作而用于接合子、胚胎、卵母细胞和多能细胞的维持和成像，实现在高度控制的最佳环境中高通量地培养这些细胞，其包含具有图像采集和远程处理的内置显微镜系统。所述显微镜系统包含能够实现多孔扫描而不干扰发育中的胚胎的独特的椭圆旋转物镜。
在图8中示出了培养皿的最简单的形式的实施方案。培养皿的最简单的形式包括用于培养样品(如接合子、胚胎、卵母细胞和多能细胞)的多个微孔的基本结构。参照图8，图9和图9A，在优选的实施方案中，以环形模式布置该基本结构的微孔，每个微孔被定位在通道93的底部，可以向其中引入培养基。这些结构由流体控制壁91围绕，提供流体控制壁91以维持培养皿的期望区域中的培养基。通道93的底部可以从微孔向上倾斜到流体控制壁91，使得重力可以帮助胚胎朝向微孔(如果放置在此表面上)移动。微孔具有足够的深度和几何形状，以确保胚胎在培养皿的运输过程中以及在培养基的抽吸或分配过程中不从孔中迁移出来，而其他的胚胎被放置或移动。图9A更详细地显示了这些特点。然后培养基可以覆盖有适当的油，其由培养皿的壁保留以在孵育期间限制培养基的蒸发。
本发明的最简单的形式的特征使培养皿能够容易地填充培养基，并保留培养基在所希望的区域中。在培养过程中可以从油层下面从培养皿移出培养基并根据需要更换，避免需要平衡新鲜的介质皿和转移胚胎到新的培养皿。微孔确保胚胎保持在可以利用模块化仪器以本发明优选的形式观察胚胎以及可以单独地识别胚胎的位置。培养皿的设计确保可以通过使用本发明的模块化仪器的优选实施方案用立体显微镜、倒置显微镜观察胚胎。由于培养皿的材料是透明的，无需除去盖就可以监测胚胎。
在一个优选的实施方案中，将培养皿的最简单的形式结合到一种改进的设计中，如图10和图11所示。这个实施方案具有许多提高使用性的部件，允许将培养皿精确地定位在模块化装置中和提高患者安全。培养皿设有几个抓握区101，其允许在许多配置中安全地操作培养皿。大区域102提供了标签的位置，以确保清晰的患者识别和可追溯性。优选地，将培养皿设计成这样一种方式，它只能以一个方向放置在模块化仪器中，确保使用模块化仪器正确地识别和可视化培养的样品(例如胚胎)。这通过使用与模块化仪器上的定位销和闩锁对准的培养皿上的部件111来实现。该系统还确保了培养皿精确地位于仪器中。如上所述，这些部件在图10和图11中示出，但对于本领域的任何技术人员而言显而易见的是，它们可以与这些描绘不同。
在一个优选的实施方案中，培养皿由单一类型的塑料，优选聚苯乙烯构造。在替代的实施方案中，可以使用本领域的任何技术人员将认为适合用于接合子、胚胎、卵母细胞和多能细胞的任何塑料构造培养皿。在进一步的实施方案中，可以利用适合细胞培养容器的工艺(如等离子体处理)处理塑料培养皿的所有或一些表面。此外，该表面处理的目的可以是提高表面的湿润性，从而增强培养基对培养皿的填充。在替代的实施方案中，培养皿的上述改进的设计可以由多种不同类型的塑料构造，其中在图8中描绘的部分由一种类型的塑料构造，而剩余部分从另一种类型构造。
在优选的实施方案中，本发明中使用的微孔应符合具有如下优点的以下规定：
·应允许培养物的独立识别和分组。
·微孔应布置成圆形或围绕圆形分组以便用旋转透镜观察。
·足够的深度/几何形状以在干扰过程中保持胚胎位于孔中。
·用于在仪器中定位培养皿的部件。
·允许独特的定向。
·准确和精确定位。
·用于方便和安全操作的部件-降低溢出的机会。
·用于保持介质的流体控制壁。
·油控制壁。
·优选地，设置倾斜的壁以协助培养的样品落入孔。
·孔的壁上的标记/梯级以协助自动对焦。
·介质更换。
·培养皿中以尽量减少遗留的部件。
·增强介质流过“通道”的部件。
在一个特别优选的实施方案中，将本发明用作模块化系统以维持和成像接合子、胚胎、卵母细胞和多能细胞。因此，将装置提供为包括模块，每个模块包括用于保持适于细胞生存能力的适当气体和温度条件的构件，用于平衡室湿度的构件，打算在培养空间中使用的显微镜单元，能够成像多个视场的椭圆驱动机构，图像捕捉单元和传送图像用于进一步处理的构件。
该系统包括在装置内设置成一体的用于图像处理的构件。
此外，优选的实施方案提供了一种方法，其用于将位于培养空间中的细胞或组织的图像传送到数据处理构件，其包括以下步骤：
将细胞或组织放置在显微镜/孵化器模块的载物架上的培养容器内
将显微镜/孵化器模块布置在模块壳内
在孵育期间保持细胞或组织基本上不动
通过椭圆驱动路径透镜系统成像培养容器内的单个细胞或组织。
在其它方面中，优选的实施方案使用配子配合作为后续胚胎发育事件的时间评估的参考点。在这方面，使用配子配合作为后续胚胎发育事件的时间评估的参考点，用培养物中的胚胎的评估提供对生存能力的估计，而且可以认为，当与目前已知的IVF相比时，这可以允许更精确的事件定时。因此，来自配子配合的事件定时可以实现胚胎发育的分析改进。
在其它方面，在植入回患者之前，优选的实施方案使用时间推移作为测量来评估解冻期间的胚胎扩张和生存能力。时间推移成像用于基于诸如扩张等特性评估解冻胚胎的生存能力。评估解冻胚胎的这种新方法有可能导致最佳胚胎的选择改进。
提供很容易使用并减少胚胎学家评估胚胎所花费的时间的胚胎评估能力。在这方面，现有技术的系统利用复杂的评估方法，其需要胚胎学家花费大量的时间投入。根据本发明的优选的系统可以利用以下的一种或组合。
显示胚胎发育的时间推移图像的突出程序包(ahighlightspackage)的创建或产生。该程序包可以由用户定义，基于识别的事件自动生成，基于胚胎结构/组件的测量自动生成。它可以使用来自预定义的时间周期或窗口的开始和结束的图像从而“界定(bookend)”周期，以便确定一个事件是否在该期间或组合发生。
也可以由胚胎发育的重要阶段(如配子配合、卵裂、囊胚形成)生成视频短片。剪辑是基于默认值和/或用户定义的“时间窗”。然后根据用户的自由裁量分别或一起评估这些片段。
可以使用红色，琥珀色和绿色来确定命运，并记下重要的事件，例如选择红色以显示胚胎无生存能力，当观察到不良反应时选择琥珀色，以及绿色表示良好的发育。
可以在培养期间进行评估(即时评估)，例如每天或当预计重要事件已发生时。然后可以在命运选择的终点提供所有事件的总结。
将用户界面布置成匹配培养皿的物理排列以使误差最小化，并减少选择错误物品的机会。室的物理布局反映在大显示屏上。培养皿的环形胚胎布局由大显示屏上的圆形排列表示。
可以使用在培养皿上或中的、可以被电子地(或光学地和转换地)读取的RFID、条形码、OCR或其它标识符。该系统能够获取与培养皿(和因此胚胎)相关联的所有数据，从而最大限度地减少标记错误和潜在混淆，在混淆的情况下可能将错误的胚胎转移到患者。该系统可用于关联所有的时间推移图像和正确的患者ID。
每个室具有独立的显示器，其可呈现信息，例如，但不限于，患者ID、环境条件、报警状态、警告或它们的组合。室上的患者ID的呈现最小化了潜在混淆的风险，在混淆的情况下可能将错误的胚胎转移到患者。该显示器可以是LCD显示屏、电子纸或其它电子显示设备。优选它是LCD屏。
在培养过程中可以根据概况自动控制和改变每个室中的环境，包括温度、气体、湿度、移动、声音或它们的组合。这个自动化过程提供了在整个培养期间优化胚胎条件的机会。可以通过以下方式实施该系统。
用户为给定的一组仪器预定义通用的环境概况，然后将其应用到这组仪器中培养的所有胚胎。该概况可以基于生理节律循环。
环境概况由用户设定而为个体患者定制。这种定制可以基于患者的测量和/或观察，如体温。
另外，使用由患者提供的数据通过系统可自动地生成该定制的概况，所述数据可能使用某种类型的应用程序或记录器收集。
基于患者胚胎的时间推移图象的自动分析在培养期间“即时”地产生和/或修改环境概况。
可以在所有室平行捕捉时间推移图像，从而降低z堆栈内的图像之间的时间差。当遍历z堆栈寻找例如配子配合时这一点很重要。这也通过在仪器内使用USB集线器从而允许多个照相机经由单个连接而连接到PC来实现。用于平行捕捉的照相机和室的优选数量是6个。在一个优选的实施方案中，PC包含在系统内。
可以提供许多其它功能，包括：
·每个室独立控制湿度
·每个室独立供气
·气泡检测，以确定气体流动，因而没有堵塞
·控制培养皿定位
·门闩锁锁定
·CO2感测。优选地，每个室具有至少一个专用CO2传感器。
·用于在所有微孔上增强对比度和均匀的照明的聚光透镜系统
·盖子定位销，以确保提供照明源的正确位置，其中在室的平台中的盖子定位销用于确保盖子和照明源的正确位置。
·在胚胎孵化器中使用PCB加热
·作为整合多达6个室成单一系统的机构，可以设想，可在仪器内提供USB集线器以允许6个照相机通过单个连接而被连接到PC。可能导致同时管理成为单一系统的相机。
·为了实现z堆栈和图像捕捉之间的最小时间，提供跨越6个模块的平行图像捕捉以实现z堆栈和图像捕捉之间的最短时间。因此这减少z堆栈内的图像之间的时间差。当遍历z堆栈寻找例如配子配合时，这是很重要的。
·在现有技术中，照射胚胎的时间比图像捕捉所需时间长很多。为了解决这个问题，调度软件可以最小化LED接通时间和最小化带宽使用。实现这一点的一种方法是通过关闭照明而同时调整视图。
·根据用户定义的事件和/或自动识别事件生成突出程序包
·重放过程中的用户自定义焦平面，即，在这种情况下，在整个重放中焦平面可能位于单一位置处。在当前的系统中，可能的情况是只能间歇地获得Z堆栈，例如，z堆栈只在每第四个图像采集一次。作为一种解决方案，优选的是在时间推移重放期间将来自先前捕捉的z堆栈的图像用于实现观看多个焦平面。有利地，这可以确保胚胎在重放期间总是处于焦点，即使胚胎移动或者随着它长大。这也允许用户在胚胎的整个发育过程中分析胚胎的不同部分。作为‘即时’聚焦的手段，用户可以在重放过程中手动调整焦点播放。
·重放期间的自动焦平面选择-基于时间推移分析可以实现重放期间的自动焦平面选择。在这个意义上，该系统自动选择焦平面以确保胚胎保持聚焦。
·确定卵裂的方法可以有助于确定事件或；绝对检测
·通过合并z堆栈图像捕捉提供3D成像。因此，整理并转换Z-堆栈图像以提供胚胎的3D图像。
为每个室独立地控制环境条件，例如独立地控制各室中的温度、湿度和/或气体供给中的一种或者组合从而能够为每个患者定制条件。此外，如果一个室出于某种原因发生故障，所有其它患者的胚胎也不会受到影响。
提供了一种机构，通过该机构可以轻轻地移动胚胎，诸如但不限于移动/倾斜孵育室的平台或其部分，实现平台/介质的微移动或倾斜来模拟卵母细胞/胚胎的体内微环境。因此有可能通过模仿体内微环境来提高胚胎培养性能。
还可以提供一种机构，用于滚动孔中的胚胎，以便更好地评估。这使用户能够与胚胎互动，以便观察在该操作之前在图像中无法看到的特征。
类似地，可以提供一种机构，通过该机构胚胎暴露于孵育室中的声音和/或音乐。因此，通过暴露胚胎于声音/音乐可能有可能提高胚胎培养性能。
为了避免可能由人为工艺引入的错误或失误，有可能在培养皿中嵌入可电子地(或光学地和转换)读取的RFID、条形码或其它标识符。使用这样的标识符，当将培养皿放置在仪器中时，可以从数据库访问与培养皿相关联的所有数据。
类似地，仪器可以使所有图像(和其它记录数据)与相应的患者ID关联，从而避免对与图像相关联的患者细节的条目的人为错误。
该仪器还可以设置有与受评估的培养皿的显示信息联接的小显示屏幕，所述信息例如患者姓名，个体的环境条件和/或与室或报警条件的监测相关的其它参数。提供这种部件意味着用户不需要与仪器交互以了解其当前状态，并且不必在白板或类似物上外部地记录所述信息。
发明人已经注意到，时间推移和其他记录的数据通常存储在实验室数据库之外。优选地，直接输出分级到实验室数据库将实现数据的更多用途，简化了对数据的访问，并保证了对数据的一致的访问方法。
另外，也可以在培养期间自动控制环境概况，其中在整个培养期间改变各个室的环境，包括温度、气体、湿度、移动、声音或它们的组合。例如可以利用以下概况：
用户可以在给定场所/诊所对所有患者预定义概况，其中，用户对给定的一组仪器设定通用的环境概况，然后将其应用到该组仪器中培养的所有胚胎。
概况可以基于生理节律温度循环，通过精确控制温度以模拟卵母细胞和胚胎的体内微环境。
可以为个体患者定制概况，其中，环境概况由用户设定并为个体患者定制。
概况可以基于患者的测量和/或观察，诸如体温。
概况可以基于供体，得到从供体获得的数据的辅助(应用程序，记录器等)，其中，所述定制概况是基于患者的测量和/或观察并且通过系统自动生成概况。
概况可以基于在培养过程中记录的胚胎的时间推移图象的自动分析、测量和/或观察，其中在培养期间基于患者胚胎的时间推移图像的自动分析“即时”生成和/或修改环境概况。
发明人认识到胚胎交互的审核跟踪是稀疏和纸基的。样品的安全性也备受关注。在这方面，出于例如QC、电子签名、见证等目的，在每次与系统交互时可以记录胚胎学家的身份证明。优选地，每个胚胎学家使用RFID、条形码(或其它光学可识别的ID)、扫描仪上的指纹、视网膜扫描或输入的PIN中的一种或组合以识别胚胎学家，记录与他们所对的仪器的所有交互。有利的是，提供了在每个培养皿上谁、何时进行了哪种交互的审核。有利的是，对仪器的每个用户只允许合适的交互。
为了扩大上述概念，在优选的实施方案中，当胚胎学家访问孵育器时可以对他们的指纹进行扫描。再次，每个胚胎学家使用RFID、条形码(或其它光学可识别的ID)、扫描仪上的指纹、视网膜扫描或输入的PIN中的一种或组合，以实现与经批准供他们使用的仪器的交互。
在现有技术中，可能需要复杂的光学器件以获得良好质量的图像。所以在优选的实施方案中，发明人已经提供了一种聚光透镜系统，用于在所有微孔上提供增强的对比度和均匀的照明，其可以通过用于在所有微孔上提供增强的对比度和均匀的照明的简单的聚光透镜系统提供。
截至目前，培训材料是手工组装的。但是，使用记录的评估/分级结果，自动生成QC培训程序包，因此，可不费力地进行培训。此外，经常没有足够的QC培训。可以由用户关于胚胎的事件/类型定义的QC图像库的自动生成将自动生成电子邮件/内部网站，诊所内的所有胚胎学家都可以被提醒和完成常规的QC和培训目的。
在本系统中，患者不能看到他们的胚胎的发育，但在优选的实施方案中，使用安全网络交互为患者提供远程监控，患者可以远程观察经批准的胚胎，从而患者可以看到他们的胚胎的发育。在一个优选的实施方案中，为每个PCB提供了备用加热器构件，其中利用2个加热器电路，以便如果一个发生故障，另一个可胜任。PCB电路具有内部冗余，以便即使在加热器中的一个出现故障的事件中，还能够继续控制环境温度。这可通过软件自动地控制，以确保胚胎环境不会受到损害。
以便于介质制备和介质更换的方式设计培养皿。在图8中，将所述培养皿设计成具有备用处理孔以便介质的准备。在图9A中，将培养皿设计成具有流体控制屏障91、通道93，紧挨着空缺9，以便于去除和更换培养基，而胚胎留在培养皿中。因此，在培养周期期间，不需要将胚胎移动到新的培养皿，从而减少对他们的发育的破坏。设计最大限度地减少介质的残留，同时确保胚胎不“变干”。
可以将模块化软件形成为一次允许一个模块的固件(F/W)升级和每当机会出现时(即，模块停机期间)进行调度。
在Z堆栈仅适用于某些时间推移优化图像捕捉的情况下，允许所有的时间推移包含z堆栈。因此，对于时间推移的任意帧可以观察Z堆栈，可以在任意z堆栈处进行视频重放。以及可以利用z堆栈概况进行视频重放。
此外，在当前的系统中，只能通过查看长视频找到事件。通过随着时间的推移绘制的时间推移帧之间的图形差异来建立差异的信号量(连续图像之间的差异)。这减少了评估的时间。
由于记录的图像占用大量的存储空间，时间推移图像使用时间和空间(图像内和横跨z堆栈)压缩的一种或者组合，以便减少时间推移图像所需的存储空间。
可以通过加湿瓶中的液位传感方法提供加湿瓶中的水位检测以测量水位。这确保水不会耗尽而导致低湿度环境。
使用对准构件或基台111，例如，以三个定位销和可移动的闩锁的形式，实现培养皿的精确定位。
此外，作为门闩/锁定机构，每个模块具有由盖闩操作的盖子，其使孵育室相对于外部环境密封，而且实现独立地访问所述室。以这种方式，使各个室相对于外部环境完全密封，从而确保外部影响最小化，而且气体浓度保持在稳定水平。
在现有技术系统中，可能不清楚哪个(哪几个)物理项目由显示屏上的哪项目来表示。优选的实施方案中的解决方案是匹配GUI的物理布置以尽量减少错误。这通过将室布局顺序反映到大显示器上实现。培养皿的环形胚胎布局由大显示屏上的圆形布置表示，这降低了选择不正确的项目的机会。
包括本发明的替代实施方案的用于生物样品培养的替代系统示于图14至25中，用相同的标号指代图1至11的实施方案的相同部件。
参照图14，本发明的替代实施方案包括一种装置，生物取样装置10，其类似于图1的实施方案，是一种模块化系统，用于培养或连续监测生物样品或者培养样品并且特别适合于接合子、胚胎、卵母细胞和多能细胞的培养和成像。
优选的装置包括具有如图14所示的盖子13和打开的闩锁12的多个孵化器模块20，其可被独立地操作和控制，每个都能够监测和控制温度，监测和控制气体，显微镜观察和图像捕捉，时间推移图像处理和连接到外部的数据分析设备。
在如图16所示的一个优选形式的更多细节中，每个模块20具有由盖闩锁32操作的盖子33，其使所示的孵育室36相对于外部环境密封并且能够独立地访问所述室36。图3的移动机构42(优选Z堆栈和聚焦Y轴移动控制)未示出。
图17示出了图4的替代实施方案的照相机组件。需要间隔管以确保ccd照相机定位在最佳聚焦的正确距离处。
在图18中示出了图4a所示的替代实施方案并显示通过供应气体直接通过管进入含有水基溶液的小瓶中来实现气体的加湿。类似于图4a的图解，图18示出了模块20的一部分，其包含带有水基溶液的小瓶53。湿气体上升通过小瓶53中的水基溶液进入孵育室或个体培养室52。在一个实施方案中，水基溶液只由水组成。在替代的实施方案中，水基溶液可以包含水和例如甘油的添加剂。将光学传感器54附接到管的末端或者在小瓶53中以检测空气气泡的存在，从而确保没有气体堵塞。将光学传感器54附接到管的末端或者在小瓶53中以检测空气气泡的存在。
关于尽量减小患者混淆，本发明的实施方案可以用于：
○用包括RFID、条形码或OCR的培养皿提高胚胎和患者安全，允许设备自动以编程方式读取患者细节，从而确保无患者混淆，无图像混淆。这通过不需要用户输入患者细节的所述读取方法来实现。
○仪器读取并在独立的LCD屏幕上显示患者信息
关于胚胎生存能力改善，本发明的实施方案可以用于：
○使每个患者室单独控制(温度，湿度和气体)
○来自时间推移图像的反馈直接反馈进入孵化器以通过改变温度、湿度和气体浓度水平来定制最佳的发育环境
○利用声音，振动进一步提高胚胎的发育，即利用/刺激生理节律
○从时间推移反馈来定制胚胎的最佳条件(声音，振动，温度，湿度和气体)
○组合亮场和暗场来改进胚胎评估的能力。
关于最小化对环境的干扰，本发明的实施方案可以用于：
○每一个患者具有独立的环境和照相机
○在孵育期间患者样品是静止的
○改进介质更换技术，其有助于移除和更换培养基而胚胎留在培养皿中。这又允许培养基自动更换到仪器中。
○通过自动化介质更换，仪器具有使用来自时间推移的反馈来定制胚胎的最佳介质条件的潜力并且可进一步减少患者样品干扰。
虽然已经结合本发明的具体实施方案描述了本发明，应当理解的是，能够进一步(多处)修改本发明。本申请意在覆盖大体上遵循本发明的原理的并且包括落入本发明所属的领域内的已知和惯常实践内的并且可以适用于上文所阐述的基本特征的与本公开的这种偏离的本发明的任何变型用途或修改。
由于本发明可以若干形式实施而不脱离本发明的本质特征的精神，应该理解的是，上述实施方案并不限制本发明，除非另有说明，而是应该在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内宽泛地解释。所描述的实施方案在所有方面都只是说明性的而不是限制性地加以考虑。
各种修改和等同布置旨在被包括在本发明和所附权利要求的精神和范围内。因此，具体实施方案应被理解为是其中本发明的原理可以被实施的许多方面的说明。在以下权利要求中，手段加功能条款旨在覆盖执行所限定的功能的结构，不只是结构等同物，也是等效的结构。例如，尽管钉子和螺钉可能不是结构等同物，因为钉子使用圆柱表面来将木制零件固定在一起，而螺钉采用一螺旋表面来将木制零件固定一起，然而在紧固木质零件的环境中，钉子和螺钉是等同结构。
应当注意的是，在本文使用术语“服务器”，“安全服务器”或类似的术语的情况下，描述了可在通信系统中使用的通信设备，除非上下文另有要求，并且不应该解释为限制本发明到任何特定的通信设备类型。因此，通信设备可以包括，但不限于，桥接器，路由器，桥接路由器(路由器)，交换机，节点或其他通信设备，其可以是或可以不是安全的。此外，本领域技术人员应该理解的是，对于将包括基于云的系统的可能实施可以利用其它软件包或应用程序。
还应当指出的是，在本文使用流程图说明本发明的各个方面的情况下，不应被解释为将本发明限制于任何特定的逻辑流程或逻辑实现。所描述的逻辑可以划分成不同的逻辑块(例如，程序，模块，功能或子程序)而不改变整体结果或以其他方式偏离本发明的真实范围。通常，逻辑元件可被添加，修改，省略，以不同的顺序执行，或者使用不同的逻辑结构(例如，逻辑门，循环原语，条件逻辑和其他逻辑结构)实施而不改变整体结果或者以其他方式偏离本发明的真正范围。
本发明的各种实施方案可体现为许多不同的形式，包括用于处理器(例如，微处理器，微控制器，数字信号处理器，或通用计算机，并且就此而言，任何商业处理器可以被用于实现本发明的实施方案，作为系统中的单一处理器，串行或并行的处理器组，因此，商用处理器的例子包括，但不限于：MercedTM，奔腾TM，奔腾IITM，至强TM，赛扬TM，PentiumProTM，EfficeonTM，速龙TM，AMDTM等)的计算机程序逻辑，用于可编程逻辑设备(例如，现场可编程门阵列(FPGA)或其它PLD)的可编程逻辑，分立元件，集成电路(例如，专用集成电路(ASIC))，或任何其他方式，包括它们的任何组合。在本发明的示例性实施方案中，主导的是用户和服务器之间的所有通信被实现为一组计算机程序指令，其被转化为计算机可执行形式，存储在计算机可读介质中，并且在操作系统的控制下由微处理器执行。
实施本文中所描述的功能的全部或部分的计算机程序逻辑可以体现为各种形式，包括源代码形式，计算机可执行形式和各种中间形式(例如，由汇编器，编译器，连接器或者定位器产生的形式)。源代码可包括以各种编程语言(例如，目标代码，汇编语言或高级语言，如Fortran，C，C++，JAVA或HTML。此外，有数百种可用的计算机语言可用于实现本发明的实施方案，更常见的是Ada；Algol；APL；awk；Basic；C；C++；Conol；Delphi；Eiffel；Euphoria；Forth；Fortran；HTML；Icon；Java；Javascript；Lisp；Logo；Mathematica；MatLab；Miranda；Modula-2；Oberon；Pascal；Perl；PL/I；Prolog；Python；Rexx；SAS；Scheme；sed；Simula；Smalltalk；Snobol；SQL；VisualBasic；VisualC++；LinuxandXML，QT，Python。)中的任一个执行的一系列计算机程序指令，用于与各种操作系统或操作环境一起使用。源代码可以定义和使用各种数据结构和通信消息。源代码可以是计算机可执行形式(例如，经由解释器)，或者源代码可以被转换(例如，经由翻译器，汇编器，或编译器)成计算机可执行形式。
计算机程序可以以任何形式(例如，源代码形式，计算机可执行形式，或中间形式)永久地或暂时地固定在有形存储介质中，诸如半导体存储设备(例如，RAM，ROM，PROM，EEPROM或闪速可编程RAM)，磁存储设备(例如，磁盘或固定盘)，光存储设备(例如，CD-ROM或DVD-ROM)，PC卡(例如，PCMCIA卡)，或其他存储设备。计算机程序可以任何形式固定在可以利用任何各种通信技术传输到计算机的信号中，所述各种通信技术包括但不限于模拟技术，数字技术，光学技术，无线技术(如，蓝牙)，网络技术，和互联网络技术。该计算机程序可以作为可移动存储介质以任何形式分布，所述可移动存储介质随附有印刷或电子文档(例如，收缩包装软件)，预装载有计算机系统(例如，在系统ROM或固定盘上)，或者由通信系统(例如，因特网或万维网)上的服务器或电子公告板分布。
执行本文描述的功能性的全部或者部分的硬件逻辑(包括用于可编程逻辑设备的可编程逻辑)可以利用传统的手动方法来设计，或者可以利用各种工具来设计，捕捉，模拟或电子存档，所述各种工具诸如计算机辅助设计(CAD)，硬件描述语言(例如，VHDL或AHDL)，或PLD编程语言(例如，PALASM，ABEL或CUPL)。硬件逻辑也可以被并入到显示屏用于实现本发明的实施方案并且其可为分段显示屏，模拟显示屏，数字显示屏，CRT，LED屏，等离子体屏，液晶二极管屏等等。
可编程逻辑可以永久地或暂时地固定在有形存储介质中，诸如半导体存储设备(例如，RAM，ROM，PROM，EEPROM或闪速可编程RAM)，磁存储设备(例如软盘或固定盘)，光存储设备(例如，CD-ROM或DVD-ROM)，或其他存储设备。可编程逻辑可以任何形式固定在可以利用任何各种通信技术传输到计算机的信号中，所述各种通信技术包括但不限于模拟技术，数字技术，光学技术，无线技术(如，蓝牙)，网络技术和互联网技术。可编程逻辑可以作为可移动存储介质分布，所述可移动存储介质随附有印刷或电子文档(例如，收缩包装软件)，预装载有计算机系统(例如，在系统ROM或固定盘上)，或者由通信系统(例如，因特网或万维网)上的服务器或电子公告板分布。
“包括/包括(Comprises/comprising)”和“包括/包括(includes/including)”在本说明书中使用时用于指明所述特征，整数，步骤或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其它特征，整数，步骤，组件或它们的组。因此，除非上下文清楚地要求，否则遍及说明书和权利要求书中，词语“包括”，“包括”，“包括”，“包括”等被解释为包含的意义，而不是排他或详尽的意义；也就是说，表示“包括但不限于”。
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Claims (23)

1.用于培养的样品的装置，其包括适合于孵育多个样品中的至少一个的可独立访问的至少一个模块，其中，所述至少一个模块与光源和可移动光学检测构件操作性地关联，所述可移动光学检测构件适合于围绕穿过所述模块的观察轴移动从而实现观察区域的扫描。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可移动光学检测构件的移动限于以下的一种或者组合：
垂直于所述观察轴的X-Y平面，以及；
包括所述观察轴的Z方向。
3.根据权利要求1或者2所述的装置，其中，所述可移动光学检测构件的移动实质上是偏心的或者轨道的。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置，其中，所述可移动光学检测构件适合于通过椭圆形旋转的物镜系统移动。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的装置，其中，所述至少一个模块包括用于密封培养室的盖子和闩锁机构，所述培养室在所述模块内，具有受控的环境。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述模块包括用于控制至少所述培养室内的气体组成、湿度和温度中的一种或者多种的构件，所述培养室用于保持培养的样品。
7.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置，其中，所述至少一个模块还包括平衡构件。
8.根据权利要求4至7中的任一项所述的装置，其中，所述光学检测构件包括与所述椭圆形旋转的物镜系统操作性连接的照相机和显微镜中的一种或者组合。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其还包括培养皿，所述培养皿包括用于容纳培养的样品的多个间隔开的微孔，其中，所述培养皿适合于放置在所述模块内。
10.根据权利要求9所述的装置，其还包括对准构件，所述对准构件用于相对于所述光学检测构件精确定位地放置所述培养皿。
11.根据权利要求9或者10所述的装置，其中，所述培养皿还包括为容纳培养样品和/或处理流体而改进润湿性的表面处理。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的装置，其中，所述培养皿与RFID、条形码或者OCR系统中的一种或者组合操作性地关联而用于捕捉各个培养样品所特有的细节。
13.根据权利要求12所述的装置，其还包括用于显示所捕捉的细节的显示器。
14.根据权利要求6所述的装置，其中，用于控制气体组成、湿度和温度中的一种或者多种的构件适合于控制个体培养样品的气体组成、湿度和温度中的一种或者多种。
15.一种评估培养样品的生存能力的方法，其包括以下步骤：
在可独立访问的模块的培养室内以基本上椭圆形的布置放置生物样品；
用垂直于穿过所述模块的观察轴的X-Y平面内的驱动的光学检测构件成像基本上椭圆形布置的个体样品，以获得个体样品的发育的时间推移测量。
16.根据权利要求15所述的方法，其还包括以下步骤：
发送个体样品的图像到数据处理构件以获得个体样品的发育的时间推移测量。
17.根据权利要求15或者16所述的方法，其还包括以下步骤：
独立地控制独立的培养室内的温度、气体供应、CO2水平和湿度中的一种或者组合。
18.根据权利要求15,16或者17所述的方法，其中，成像个体样品的步骤包括在时间推移测量中利用配子配合作为评估随后的样品发育事件的参考点。
19.根据权利要求15,16或者17所述的方法，其中，所述培养样品包括解冻的胚胎并且成像的步骤包括评估胚胎扩张和生存能力的测量。
20.一种适用于提供培养样品的自动评估的装置，所述装置包括：
适合于根据预定的指令集操作的处理器构件，所述装置，与所述指令集结合，适合于实施权利要求15至19中的任一项所述的方法。
21.一种计算机程序产品，其包括
具有计算机可读程序代码的计算机可用介质和用于对数据处理系统内的培养样品提供自动评估的在所述介质上体现的计算机可读系统代码，所述计算机程序产品包括：
用于实施权利要求15至19中的任一项所述的方法的所述计算机可用介质内的计算机可读代码。
22.本文所公开的方法。
23.本文所公开的装置和/或设备。
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