JP2022528426A - 自動化された細胞の培養および試験のためのインキュベーションシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

自動化された細胞の培養および／または試験のためのインキュベーションシステムおよび方法が、開示される。インキュベーションシステムは、チャンバを形成する筐体を備え得る。ラックが、サンプルホルダのアレイをチャンバの内側で支持するための格納位置を画定し得る。サンプルホルダがラックの格納位置のうちの１つに留まる間、検出ロボットが、各サンプルホルダの１つ以上のウェルによって含有される細胞の１つ以上の画像を捕捉するように構成され得る。流体取扱ステーションが、筐体の内側のサンプルホルダの各々の１つ以上のウェルに流体を追加しおよび／またはウェルから流体を除去するように構成され得る。少なくとも１つのプレートロボットが、ラックと流体取扱ステーションとの間でサンプルホルダを移動させるように構成され得る。コンピュータが、検出ロボット、流体取扱ステーション、および少なくとも１つのプレートロボットの動作を制御し得る。

Description

細胞培養のための典型的インキュベータは、多くの場合二酸化炭素のレベルを調整する能力を伴う温度制御されたボックスと大差ない。ボックスは、加湿されたインキュベーションチャンバを形成し、細胞を含有する培養容器を保持する。視検、給送、または分裂等の任意の目的のために、培養容器およびその中の細胞へのアクセスを得るために、インキュベーションチャンバは、周囲環境に開放されなければならない。しかしながら、チャンバを開放することは、その雰囲気の安定性を低減させ、汚染の可能性を増加させる。さらに、ユーザは、細胞培養の操作のために物理的に存在しなければならず、これは、夜間および週末において、実験室への往復を余儀なくし得る。細胞培養のための改良されたインキュベータが、必要とされる。

本開示は、自動化された細胞培養および／または試験のためのインキュベーションシステムおよび方法を提供する。インキュベータとも称されるある例示的インキュベーションシステムは、チャンバを形成する筐体を備え得る。ラックが、サンプルホルダのアレイ（例えば、マイクロプレート）をチャンバの内側で支持するための格納位置を画定し得る。サンプルホルダがラックの格納位置のうちの１つに留まる間、検出ロボットが、各サンプルホルダの１つ以上のウェルによって含有される細胞の１つ以上の画像を捕捉するように構成され得る。流体取扱ステーションが、筐体の内側のサンプルホルダの各々の１つ以上のウェルに流体を加え、および／またはそこから流体を除去するように構成され得る。少なくとも１つのプレートロボットが、ラックと流体取扱ステーションとの間でサンプルホルダを移動させるように構成され得る。コンピュータが、検出ロボット、流体取扱ステーション、および少なくとも１つのプレートロボットの動作を制御し得る。

図１は、本開示の側面による、生物学的細胞を培養および／または試験するためのある例示的スマートインキュベータの概略的上面図であり、スマートインキュベータは、サンプルホルダの格納および流体の取扱のための共有チャンバを有する。 図２は、本開示の側面による、生物学的細胞を培養および／または試験するための別の例示的スマートインキュベータの概略的上面図であり、スマートインキュベータは、サンプルホルダの格納および流体の取扱のための、別個であるが接続されたチャンバを有する。 図３は、本開示の側面による、細胞培養物を含有し、図１または図２のスマートインキュベータの検出ロボットの検出モジュールに対して動作可能に配列されるマイクロプレートの幾分か概略的で部分的な断面図である。 図４は、本開示の側面による、細胞培養物を含有し、図１または図２の検出ロボットのレンズレス撮像モジュールに対して動作可能に配列されるマイクロプレートの幾分か概略的で部分的な断面図である。 図５は、本開示の側面による、マイクロプレートおよび他の消耗品が動作可能に装填されたインキュベータであって、インキュベータの筐体の側壁が除去され、内部構成要素を明らかにする、図１のスマートインキュベータのある例示的実施形態の選択された側面の立面図である。 図６は、概して、図５の線６－６に沿って得られた図５の動作可能に装填されたインキュベータの断面上面図である。 図７は、概して、図６の線７－７に沿って得られた図５の動作可能に装填されたインキュベータの断面図である。 図８は、概して、図６の線８－８に沿って得られた図５の動作可能に装填されたインキュベータの断片的断面図である。

本開示は、自動化された細胞の培養および／または試験のためのインキュベーションシステムおよび方法を提供する。ある例示的インキュベーションシステムは、チャンバを形成する筐体を備え得る。ラックが、チャンバの内側でサンプルホルダのアレイ（例えば、マイクロプレート）を支持するための格納位置を画定し得る。サンプルホルダがラックの格納位置のうちの１つに留まる間、検出ロボットが、各サンプルホルダの１つ以上のウェルによって含有される細胞の１つ以上の画像を捕捉するように構成され得る。流体取扱ステーションが、筐体の内側のサンプルホルダの各々の１つ以上のウェルに流体を加え、および／またはそこから流体を除去するように構成され得る。少なくとも１つのプレートロボットが、ラックと流体取扱ステーションとの間でサンプルホルダを移動させるように構成され得る。コンピュータは、検出ロボット、流体取扱ステーション、および少なくとも１つのプレートロボットの動作を制御し得る。

自動化された細胞の培養および／または試験のある例示的方法が、提供される。方法では、複数のサンプルホルダの各サンプルホルダの１つ以上のウェル内に含有される細胞の１つ以上の画像が、捕捉され得る。複数のサンプルホルダは、インキュベータの内側のラックによって画定された格納位置に格納され得る。サンプルホルダは、サンプルホルダのための１つ以上の画像が捕捉されるとき、ラック内のその格納位置内に留まり得る。サンプルホルダは、プレートロボットを使用して、ラックからインキュベータの内側の流体取扱ステーションに移動させられ得る。流体が、流体取扱ステーションにおいて、サンプルホルダの少なくとも１つのウェルから除去され、および／またはそれに加えられ得る。

インキュベータにおける最先端技術は、任意の内蔵知能および／または意思決定ツールもしくは属性を含まない。さらに、インキュベータは、遠隔制御されず、インキュベータ内の細胞は、生存率、または、培地交換、試験化合物の追加、もしくはユーザが実施する必要があり得る任意の他のステップの必要性をチェックするように経過観察されることができない。

本開示のインキュベータは、マイクロプレート等のサンプルホルダ内の自動化された短期および長期の培養を可能にし、培養の時間経過にわたる複数のパラメータの監視を可能にし得る。インキュベータの１つ以上のセンサによって収集されたデータが１つ以上の事前に定義された基準を満たす場合、制御コンピュータは、自動的に措置を講じるか、または実験室人員にアラートし得る。例えば、細胞培養物の捕捉された画像が、措置が必要とされることを示す場合、コンピュータは、細胞を給送する（例えば、成長培地を変更する）か、細胞を分裂させるか、試験化合物（単数または複数）を細胞に加えるか、アッセイ混合物を作成するか、もしくは同等のことを行い得るか、または１人以上の実験室人員（すなわち、ユーザ）に、注意を必要とする状況を通知し得る。インキュベータは、細胞培養を自動化し、細胞の健康を改良し、細胞健康および細胞成長のより詳細な知識によって、より良好な全て原位置での実験を提供することができる。

本明細書に開示されるスマートインキュベータは、任意の好適な目的のために使用され得る。それらは、労働力を低減させ、アッセイ展開および化合物試験のためのワークフローを最適化することができる。細胞のクローン集団が、培養、給送、およびアッセイされ得る。チップ上での器官培養物が、マイクロプレートではない設定において培養および試験され得る。小型バイオリアクタが、細胞株の発達を提供し得、細胞および培地の混合物が加えられる。

本開示のさらなる側面は、以下の節：（Ｉ）定義、（ＩＩ）スマートインキュベータの概要、（ＩＩＩ）サンプルインキュベーションおよび処理の方法、および（ＩＶ）例において説明される。

Ｉ．定義
本開示において使用される技術的用語は、当業者によって一般に認識される意味を有する。しかしながら、以下の用語はさらに、下記に説明されるように定義され得る。

化学センサ－（ｐＨに関する）自由陽子、酸素、二酸化炭素、または同等物等の化学検体の濃度を検出または測定するデバイスおよび／または化合物（例えば、センサ色素）。化学センサは、化学検体の濃度に敏感である光学性質を有し得る。光学性質は、フォトルミネセンス強度、フォトルミネセンス寿命、フォトルミネセンス極性化、フォトルミネセンス消光／エネルギー伝達、化学発光強度、吸光度、または同等物を含み得る。化学センサの光学性質は、関連付けられる光源を使用した照明の有無にかかわらず、光学センサを使用して読み取られ、化学検体の濃度を測定し得る。いくつかの実施形態では、デバイスは、化学センサ化合物を含み得、化学センサ化合物は、基質内に閉じ込められ、より大きい流体体積（例えば、マイクロプレートウェル内の培養培地の体積）内のセンサ化合物を特定する。基質は、接着剤等を用いて、表面に付着可能であり得る。表面は、ウェルの内面であり得、光学性質は、ウェルの壁を通して検出され得る。

コンピュータ－可変プログラムによって提供され得る命令に従って、典型的にバイナリ形態のデータを記憶および処理するための電子デバイス。コンピューティングデバイスとも呼ばれる例示的コンピュータは、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレット、スマートフォン、および同等物を含む。

検査領域－サンプル（例えば、生物学的細胞）等の物体が光学的に検査され得る（例えば、画像センサを用いて撮像される）検出システムの光軸上に位置する領域。

画像－画像センサによって位置の２次元または３次元アレイにおいて検出される光の表現（例えば、未加工画像）、またはその処理された形態（例えば、再構成された画像）。未加工画像は、とりわけ、光学的に集束された画像またはレンズレス撮像によって作成されたホログラム（すなわち、レンズレス画像）であり得る。

画像センサ－２つの次元において光の空間変動（例えば、強度における変動）を検出することが可能な光学センサであり、光は、センサの感光性検出領域上に入射する。画像センサは、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ、アクティブピクセルセンサ（例えば、相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）センサ）、ハイブリッドＣＣＤ－ＣＭＯＳセンサ、または同等物等の２次元アレイセンサであり得る。画像センサは、ラスタ画像（すなわち、ビットマップ）をピクセルの長方形アレイとして作成し得、カラー画像、グレースケール（モノクロ）画像、またはその両方を作成するように構成され得る。

レンズレス撮像－画像センサを使用した物体（単数または複数）（例えば、生物学的細胞を含むサンプル）に関する回折パターン（単数または複数）の捕捉。レンズレス撮像は、レンズが物体と画像センサとの間に介在することなく実施される。捕捉された回折パターン（ホログラム）は、画像が光学的に集束された画像ではない場合でも、物体（単数または複数）の画像（例えば、細胞の画像）と呼ばれることができる。画像は、光学的に集束されていないため、捕捉された画像は、概して、物体（単数または複数）に対して拡大または縮小のいずれもされない（すなわち、捕捉は、「単位拡大率」を伴う）。故に、画像センサの感光性領域は、底全体が同一レンズレス画像で網羅されるべき場合、少なくとも、ウェルの底と同じ大きさであるべきである。しかしながら、撮像されるべき例示的ウェルは、画像センサの感光性領域より大きい底面積を有し得る。例えば、ウェルは、とりわけ、６ウェルマイクロプレートまたは単一ウェル（例えば、長方形）サンプルホルダによって提供され得る。故に、同一ウェルの重複領域に関する複数のレンズレス画像が、ともにスティッチングされ、ウェルの底のより多くまたは全てを表すより大きい画像を発生させ得る。レンズレス撮像は、とりわけ、デジタルホログラフィック再構成撮像、陰影撮像、または蛍光撮像を含むことができる。

レンズレス撮像は、とりわけ、任意の好適な光源を用いて実施され得、これは、サンプルを落射照明または透過照明し得る。光源は、コヒーレント光（例えば、レーザから）、部分的コヒーレント光（例えば、発光ダイオードから）、またはインコヒーレント光（例えば、インコヒーレント発光要素および／または照明経路内の拡散器の使用によって）を用いて、サンプルを照明し得る。いくつかの実施形態では、光源は、少なくとも部分的にコヒーレントである光源からの略平面波照明を用いて、サンプルを透過照明し得る。例えば、光源は、少なくとも５倍または１０倍遠い等、ｚ－軸に沿ってサンプルから画像センサより有意に遠くあり得る。いくつかの実施形態では、光源は、導波路に光学的に結合される発光要素を含み得る。導波路の出口は、アームに搭載され得、これは、サンプル照明角度を変更するように回転可能であり得、および／またはサブピクセル偏移を捕捉された画像内に導入するように線形に移動可能であり得る。

レンズレス画像は、ピクセル超分解能技法によって処理され得る。ピクセル超分解能は、光源、画像センサ、および／またはサンプルを側方に偏移させ、「サブピクセル」画像を作成することによって、サブピクセル分解能を生成することができ、次いで、これらのサブピクセル画像は、マージされ、ピクセルのより小さい有効サイズを取得することができる。

レンズレス画像は、同様に、または代替として、位相回復技法によって処理され得る。捕捉された未加工画像は、強度データを含有するインラインホログラムである。レンズレス撮像は、定量的位相コントラストを再構築するために使用されることができ、これは、ピクセル強度を用いて、物体（例えば、細胞）の体積に関する表現をもたらす。さらに、レンズレス撮像は、大きい被写界深度を提供することができ、したがって、集束させる必要がないこともある。サンプルの振幅および位相を回復するために、使用される位相回復アルゴリズム（単数または複数）は、（双画像問題に起因して）１つを上回るホログラムを要求し得る。故に、位相回復のための計算は、有利なこととして、同様の視野を伴う複数のホログラムからのホログラフィック画像データ（例えば、異なるサンプル／画像センサ距離、異なる照明角度、および／または異なる照明波長（例えば、異なる波長で放出する波長可変レーザまたは光源（例えば、レーザダイオードまたはＬＥＤ）を使用して）を用いて捕捉されたホログラム）を用いて実施される。

レンズレス撮像は、嵩張る収集／検出光学系が要求されないため、本開示のシステムおよび方法のために有利であり得る。故に、より少ない空間が各マイクロプレート下の画像捕捉のために必要とされるため、マイクロプレートは、マイクロプレートの垂直列内で相互のより近くに格納されることができる。結果として生じるインキュベーションシステムは、よりコンパクトかつ空間効率的である。

光－紫外線放射線、可視放射線（すなわち、可視光）、および／または赤外線放射線を含む光学放射線。

光源－随意に光のビームとして光を発生させ、随意に電気によって給電されるデバイス。光源は、少なくとも１つの発光要素を含み、また、発光要素（単数または複数）によって放出される光を成形、定寸、フィルタ処理、偏光、散乱、指向、および／または別様にそれと相互作用するための任意の関連付けられる光学要素（単数または複数）を含み得る。これらの光学要素は、少なくとも１つの導波路（例えば、光ファイバまたは液体光ガイド）、レンズ、ミラー、フィルタ、拡散器、マスク、開口、ビームスプリッタ、格子、プリズム、偏光子、および／または同等物の任意の組み合わせを含み得る。例示的発光要素は、半導体デバイス、レーザ（例えば、エキシマレーザ、ガスレーザ、色素レーザ、ソリッドステートレーザ、半導体結晶またはダイオードレーザ、自由電子レーザ等）、アーク灯、および／または同等物を含む。例示的半導体発光要素は、とりわけ、レーザダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ）、および超発光性ダイオードを含む。

マイクロプレート－複数の接続されたウェルを含むサンプルホルダ。用語「マイクロプレート」および「プレート」は、本明細書では同義である。ウェルは、直交水平軸に沿って等しい均一間隔を伴って、平面長方形アレイで配列され、複数の行および列を形成し得る。マイクロプレート内のウェルは、相互と実質的に同じであり得、相互に継合され得、および／または１マイクロリットル～１０ミリリットル等の任意の好適な体積の流体を保持し得る。マイクロプレートの寸法は、米国国家規格協会（ＡＮＳＩ）および実験室自動化およびスクリーニング学会（ＳＬＡＳ）（すなわち、ＡＮＳＩ／ＳＬＡＳ）規格に準拠し得る。例えば、マイクロプレートは、ウェルの２×３アレイ（６、１２、２４、４８、９６、３８４、または１，５３６個のウェル等）、約８５ｍｍの幅、約１２８ｍｍの長さ、約１４ｍｍの高さ、および／またはウェルの総数に反比例するウェル間分離を有し得る。例示的ウェル間隔は、とりわけ、３．６ｃｍ、１．８ｃｍ、９ｍｍ、４．５ｍｍ、２．２５ｍｍ、および１．１２５ｍｍを含む。各ウェルは、平坦底部を有し、撮像を促進し得る。マイクロプレートは、透明ポリマーから形成され得る。

マイクロプレートは、マイクロプレートの各ウェルを覆うための蓋を含み得る。蓋は、除去可能であり、マイクロプレートのウェルに分注し、そこから吸引することを可能にする。

光学系－撮像システムの光学要素のセットであって、光源と検査領域（照明光学系）との間の光軸に沿って、および／または検査領域と光学センサ（収集光学系）との間の光軸に沿って配列され得る。光学要素は、光を収集、指向、集束、フィルタ処理、偏光、散乱、コリメート、および／または部分的に遮断する等、光と相互作用する任意のデバイスまたは構造であり得る。光学要素は、とりわけ、反射、屈折、散乱、回折、吸収、および／またはフィルタ処理等の任意の好適な機構によって機能し得る。例示的光学要素は、レンズ、ミラー、拡散器、格子、プリズム、フィルタ、開口、マスク、ビームスプリッタ、導波路、偏光子、および同等物を含む。

光学センサ－入射光に応答して信号（例えば、電気信号）を作成するデバイス。光学センサは、点センサであることもあるし、または光に敏感な要素のアレイを有し、入射光の空間差を検出することもある。アレイは、線形センサにおけるような１次元アレイ、画像センサにおけるような２次元アレイ、または同等物であり得る。

ロボット－コンピュータの制御下、移動し、一連のアクションを行うことが可能なデバイス。例示的ロボットは、光を検出し、および／または画像をプレートから捕捉するための検出ロボット、プレートを搬送するためのプレートロボット、（例えば、プレートのウェルの内外に）液体を移送するためのピペットロボット、蓋を除去し、戻すための蓋ロボット、および／または同等物を含む。

サンプル－任意の好適な性質を有する試料。サンプルは、有機物および／または無機物、天然物および／または製造物であり得、任意の好適な集合体、材料、物質、単離物、抽出物、粒子、または同等物を含み得る。例示的実施形態では、サンプルは、生物学的細胞を含む。生物学的細胞は、真核生物（例えば、哺乳類細胞）または原核生物（例えば、細菌性細胞）であり得る。例示的生物学的細胞は、樹立細胞（細胞株）、幹細胞、初代細胞、組織サンプルの細胞、トランスフェクト細胞、臨床サンプル（例えば、血液サンプル、流体吸引物、組織切片等）からの細胞、細胞のクローン、または同等物を含む。細胞培養物は、随意に、ウェルによって含有され、任意の好適な液体培地と接触する（例えば、その中に浸漬される）細胞の集合を含み得る。液体培地は、水性培地であり得、これは、とりわけ、水分、塩、バッファ、グルコース、洗剤、色素、タンパク質、アミノ酸、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。液体培地は、細胞のための成長培地であり得る。

サンプルホルダ－少なくとも１つのサンプルまたは空間的に隔離されたサンプルの任意のアレイを保持し、随意に、サンプル（単数または複数）がデバイスの水平透明壁（例えば、ウェルの底壁）を通して撮像されることを可能にするためのデバイス。例示的サンプルホルダは、マイクロプレート、ペトリ皿、細胞培養フラスコ等の１つ以上のウェルを含む培養容器である。

ＩＩ．スマートインキュベータの概要
本節は、（本明細書ではマイクロプレートを伴って例示されるような）サンプルホルダのウェル（図１－４参照）内に保持される、生物学的細胞を培養および／またはアッセイする等、サンプルホルダによって保持されるサンプルを処理するための自動化されたインキュベーションシステム（「スマートインキュベータ」）の概要を提供する。

図１は、概略形態におけるある例示的スマートインキュベータ５０を示す。インキュベータ５０は、主要チャンバ５４を画定する筐体５２（例えば、ボックス）を含み、これは、インキュベータの動作の間、閉鎖されたままであり得る。インキュベータはまた、サンプルホルダのウェルによって含有される細胞が培養されている間、マイクロプレート５８等の複数のサンプルホルダを主要チャンバ５４内に保持および編成するための格納構造５６（同義的に、ラックと呼ばれる）を有し得る。

光学検出が、主要チャンバ５４内で行われ得る。ロボットが、ラック５６内に格納されるマイクロプレート（またはサンプルホルダ）毎に、少なくとも１つの光学センサを各マイクロプレート５８（または他のサンプルホルダ）の全ウェルに移動させるために使用され得る。より具体的には、サンプルホルダがラック５６内のその個別の格納場内に留まる間、検出ロボット６０は、サンプルホルダの内容物、特に、その各ウェル内の内容物を光学的に感知し得る。例えば、検出ロボット６０は、ウェル内で成長する細胞の画像を捕捉し得る。検出ロボットは、検出モジュールを含み得、検出モジュールは、下記にさらに詳細に説明されるように、ウェルおよび／またはその内容物の照明のための少なくとも１つの光源６２と、照明されたウェルおよび／または内容物からの光学放射線を検出するように配列される画像センサ６４等の少なくとも１つの光学センサとを有する。検出ロボット６０は、ラック５６の各マイクロプレート５８（または他のサンプルホルダ）の各ウェルとの光学整合のために、（例えば、３つの直交軸に沿って）少なくとも３自由度を伴って、その検出モジュールの移動を駆動するように制御可能であり得る。より具体的には、検出ロボットおよび／またはその検出モジュールは、水平に、すなわち、６６における矢印によって示されるようにラック５６によって画定された格納場所のアレイと平行に、ラック５６の内外に水平に、すなわち、６８における二重矢印によって示される垂直アレイに直交して、および垂直に、進行し得る。いくつかの実施形態では、検出ロボット６０は、平行移動自由度の各々に対応する別個の個々に制御可能なモータ（例えば、サーボモータ）を有し得る。代替として、または加えて、マイクロプレート５８または他のサンプルホルダの内容物は、主要チャンバ５４内の検出ステーション７０（またはインキュベータ５０内のいずれかの場所）において光学的に感知され得、検出ステーションは、ラック５６と別個である。検出ステーション７０は、検出ロボット６０に関して本明細書に説明されるような光源（単数または複数）と光学センサ（単数または複数）とを有し得るが、主要チャンバ５４（またはインキュベータ５０内のいずれかの場所）内に比較的に固定され得る。

検出ロボット６０（および／または検出ステーション７０）は、細胞の成長または発達が監視されることを可能にする。検出ロボットは、細胞の１つ以上の画像を全マイクロプレート５８（または他のサンプルホルダ）の全ウェルから捕捉するためのコンパクトな無標識撮像システムを提供し得る。撮像システムは、３つの直交軸に沿って移動可能であり、ラック５６によって支持される各マイクロプレート５８の全ウェルに到達し得る。これは、光軸（撮像されるべき全マイクロプレートウェルの中心によって画定される）が常時垂直であることを確実にする。

検出ロボット６０は、各マイクロプレート５８（または他のサンプルホルダ）の各ウェルの上方および／またはその中に設置されるべき少なくとも１つの光源６２を含み得る。光源６２は、単一上流発光要素または（例えば、異なる色の）複数の上流発光要素に光学的に結合される１つの光出口を有する単一光源であり得る。光源は、コンパクトなコリメーション光学系を有し得、および／または光出口の近傍または光出口にある拡散器を利用し得る。いくつかの実施形態では、光源６２は、ウェル内の液体培地に触れるほど十分に深くまで、全ウェルの中に到達し、それによって、液体メニスカスの光学効果を回避する光ガイドを有する特殊プレート蓋に結合されるか、または結合されるように構成され得る。いくつかの実施形態では、光源６２は、光を小径（例えば、細胞のサイズの範囲内（約１００、５０、２５、または１０μｍ未満の直径を有する点源等））を有する光出口から透過させ得、これは、高輝度を伴う光源を提供する。例えば、光源は、固定された場所に搭載されるレーザダイオードを含み得る。可撓性光ファイバが、レーザダイオードに光学的に結合され、レーザダイオードから、ファイバを通して、撮像されるべきマイクロプレートウェルの上方の光出口までの光の伝搬のための光ガイドとして作用するように構成され得る。光出口は、水平平面において光軸に対して移動可能であり得、照明の角度を調節し得、これは、コンピュータ補助画像再構成からより高い分解能を可能にする。いくつかの実施形態では、小径（例えば、約１００、５０、２５、または１０μｍ未満）を各々有するコンパクトな点光源のアレイ、例えば、個々に制御されることができる小光源の行列としての有機ＬＥＤディスプレイを含み得る。この構成は、行列の光源の組み合わせによって、単一点照明または照明のパターンを可能にし、これは、コンピュータ補助画像再構成からより高い分解能を提供し、かつ液体メニスカスの悪影響を補償するための照明増強方略を可能にし得る。

検出ロボット６０はまた、各マイクロプレート（または他のサンプルホルダ）下に設置されるべき少なくとも１つの画像センサ６４を含み得る。各画像センサ６４は、マイクロプレートウェル（およびその上の細胞）の底全体の画像を捕捉するように構成され得る。代替として、底全体（およびその上の細胞）は、複数のタイル状画像を捕捉することによって撮像され得る。画像センサは、統合されたコンパクト光学系を伴うコンパクトカメラ（例えば、コンパクト光学系を伴う小型ＣＭＯＳカメラ）によって提供され得る。他の実施形態では、画像センサは、マイクロプレート５８の底部と画像センサとの間に光の光線を集束させるための任意の介在光学系を伴わず、直接、マイクロプレートの上方の１つまたは複数の点源からの照明光線に暴露され得る。いくつかの実施形態では、画像センサ６４は、低光学分解能のみが必要とされる場合、マイクロプレートの上方に位置する拡散光の源から、照明光線にレンズレスで暴露され得る。しかしながら、撮像は、本明細書に開示されるインキュベーションシステムのいずれかにおいて、任意のタイプの撮像を用いて実施され得る。

主要チャンバ５４内の流体取扱ステーション７２は、マイクロプレート５８および／または他のプレートのウェルの内外への流体の移送を実施し得る。流体取扱ステーションは、１つ以上のプレート受け取り場（同義的に、ドッキング場と呼ばれる）を伴うプレートドック７４を有し、１つ以上のマイクロプレートおよび／または他のプレートを所定位置に保持し得る。プレートドック７４は、固定されていることもあるし、または移動可能であることもある。プレートドックは、典型的に深いウェルを有するマスタプレートのための位置を提供し得、マスタプレートは、専用ドアを介して、または本明細書にいずれかの場所で説明される他のドアのうちの１つを介して、インキュベータの中に装填され得る。蓋ロボット７６は、蓋をプレートドック７４内に位置するプレートから除去し、少なくとも１つのピペット７８を用いてプレートのウェルへの流体の追加および／またはそこからの除去を可能にし、流体移送が完了すると蓋を戻すように構成され得る。各ピペット７８は、流体をピペットの端部の内および／または外に駆動するためのポンプ８０、ピペットの端部を３次元において精密に移動させるためのモータ駆動式位置決め装置、および／または使用後にピペット先端８２をピペット７８の端部から除去するための先端取出器を含み得る。ピペット（単数または複数）は、流体の追加および／または除去のために、プレートドック７４内に位置する各プレートの各ウェルに動作可能にアクセスすることが可能であり得る。ピペット先端８２は、流体取扱ステーション内の（例えば、先端ボックスのそれぞれのスタックを作成するための）２つの異なるスタック位置のうちの少なくとも１つの中に格納され得る。スタック位置のうちの少なくとも一方は、ピペットによってまだ使用されていない新しいピペット先端を格納するために採用され得る。スタック位置の少なくとも他方は、ピペットによってすでに使用されているピペット先端を格納するために採用され得る。任意の好適な培養培地および試薬８４が、取込および／または分注のために、流体取扱ステーション７２のピペット７８にアクセス可能であり得る。培地および試薬は、容器（例えば、瓶）内に含有され得、これは、チャンバ５４および／または筐体５２の内側または外側に格納され得る。例示的試薬は、緩衝生理食塩水、トリプシン、アッセイ溶液、試験化合物、および同等物を含む。アッセイプレート８６（および／または移送プレート）の少なくとも１つのスタックは、流体取扱ステーション７２内に格納され、アッセイ混合物がアッセイプレート８６のウェル内で作成されるべきとき、必要に応じて個々に（例えば、プレートロボットによって）プレートドック７４のプレート受け取り場のうちの１つに移送され得る。

アッセイプレート８６は、所与の検体および／または活性（例えば、モノクロナール抗体の結合活性）の存在／レベルに関して、マイクロプレート５８のウェル内に含有される細胞培養物の上清を試験するために使用され得る。各マイクロプレート５８は、プレートドック７４に移動させられ得、ウェルのうちの１つ以上の中に含有される上清のサンプルは、アッセイプレート８６の１つ以上のウェルに移送され得る。各アッセイプレートは、試薬（例えば、抗体、エピトープ、または同等物）でコーティングされたウェルを有するＥＬＩＳＡプレートであり得る。他の例では、各アッセイプレート８６は、インキュベータから外へ外部液体取扱器に移動させられるコーティングされていないプレートであり得る。さらに他の例では、各アッセイプレート８６は、インキュベータの内側または外側で実施され得る同種の試験を支援するために、ウェルからの上清および試薬を受け取り得る。

細胞を給送するための試験化合物および／または液体は、流体取扱ステーション７２もしくはインキュベータの内側の別個の専用ステーションにおいて、またはマイクロプレート５８がラック５６内に留まる間、マイクロプレート５８のウェルに追加され、および／またはそこから除去され得る。故に、化合物追加および／または細胞給送（例えば、古い培地の除去および新しい培地の追加によって、培地を変化させる）は、試薬ディスペンサ（流体追加のみ）、低量ピペッタ（流体の追加および除去）、またはマイクロ流体プレート（流体の追加および除去）を使用して実施され得る。マイクロ流体プレートは、ラック５６の各格納位置に、流体取扱ステーション７２に、または別個の専用ステーションに油圧式に接続され得る。単一細胞分注は、流体取扱ステーション７２の傍またはその近傍のインキュベータ内で実施され得る。

プレートロボット８８は、主要チャンバ５４内で、随意に、主要チャンバから外に、マイクロプレート５８を搬送し得る。プレートロボットは、マイクロプレート５８をラック５６内の個々の格納位置へおよびそこから搬送し得る。より概略的には、プレートロボット８８は、マイクロプレート５８を、ラック５６、検出ステーション７０、および／または流体取扱ステーション７２内、それらの間、またそれらにわたって移動させ得る。プレートロボットはまた、ピペット先端８２および／またはアッセイプレート８６のボックスを流体取扱ステーション７２および／またはチャンバ５４内で移動させ得る。プレートロボット８８は、（例えば、３つの直交軸に沿った）３つの平行移動自由度を伴って、そのプレート握持構造９０の移動を駆動するように制御可能であり得る。例えば、プレート握持構造９０は、矢印９２によって示されるようにラック５６に沿って水平に、二重矢印９４によって示されるようにラック５６の内外に水平に、および垂直に、進行し得る。いくつかの実施形態では、プレートロボットは、各自由度に対応する別個かつ個々に制御可能なモータ（例えば、サーボモータ）を有し得る。

ローカルコンピューティングデバイス等のコンピュータ９６は、プロセッサ９８を使用して、インキュベータ５０の動作を制御および自動化する。コンピュータは、１００に示される有線方式または無線方式で、インキュベータ５０のステーション、ロボット、システム、および電気デバイスの各々に接続され得る。これらの接続は、コンピュータが、インキュベータのステーション、ロボット、システム、および／またはデバイスの任意の好適な組み合わせから信号を受信し、および／またはそれに信号を送信することを可能にし得る。故に、コンピュータは、インキュベータ５０の動作を協調させ、ローカルユーザと直接インターフェースをとり得る。コンピュータ９６は、同様に、または代替として、広域（電気通信／コンピュータ）ネットワーク（ＷＡＮ）１０２（例えば、インターネット）、およびユーザによって動作させられる遠隔コンピューティングデバイス１０４等の通信ネットワークを介して、ユーザとインターフェース接続し得る。

コンピュータ９６は、任意の好適なハードウェアを有し、プロセッサ９８との通信および／またはその動作を促進し得る。例示的ハードウェアは、プロセッサ９８が本明細書に説明されるような任意の好適な手続きを実施および／または制御するための命令を記憶するメモリ１０６を含む。好適であり得る例示的ユーザインターフェースは、入力デバイス１０８（例えば、キーボード、キーパッド、マウス、タッチスクリーン等）と、出力デバイス１１０（例えば、モニタ、プリンタ、タッチスクリーン等）とを含む。（例えば、タッチスクリーンを伴う）いくつかの実施形態では、同一のデバイスが、ユーザからの入力およびプロセッサからの出力をハンドリングし得る。

インキュベータ５０は、任意の好適なセンサを含み得、自動化されたプレートおよび流体の取扱、ならびに細胞の撮像を実施し得る。センサおよび自動化は、限定ではないが、１つ以上の画像センサ、ｐＨセンサ、Ｏ_２センサ、ロボットアーム、流体レベルセンサ、細胞培地衛生センサ、温度センサ、ＣＯ_２センサ、自動化された細胞培養培地補充、および圧力センサを含み得る。これらのセンサは全て、ユーザによって遠隔で動作可能であり、センサのうちのいずれかからの結果は、任意の場所で、任意の時間に、モバイルデバイスであり得る遠隔コンピューティングデバイス１０４を介してインターネットを経由してユーザによって監視され得る。

コンピュータ９６は、全ての測定データを取得し、細胞を培養／アッセイするワークフローを制御および協調させることが可能であり得る。入力データは、コンピュータ９６によって収集され得る。例示的入力データは、とりわけ、以下のもの、すなわち、（１）全マイクロプレートウェル内の単一または複数の細胞の捕捉された画像、（２）捕捉された画像からのウェル毎の細胞数または細胞の密度／集密データ、（３）ウェル毎の（例えば、必要とされる場合、特定の細胞培養サイクルに関する）ｐＨおよび／または酸素データ、（４）細胞培養培地内のインジケータからの比色分析情報、（５）バルク溶液からマイクロプレート５８への単一の細胞または複数の細胞の移送のための載置データ（工程がモノクロナール細胞を用いて開始する場合、随意である）、および／または（６）インキュベータに関する潜在的汚染データの任意の組み合わせを含む。

コンピュータは、種々のアクションを、自動的に、必要に応じて、入力データに基づいて、実施し得る。例えば、コンピュータは、とりわけ、以下のこと、すなわち、（１）適切であるとき、細胞を各ウェル内に給送すること、（２）適切な試薬を追加することによってウェル内のｐＨおよび／または酸素レベルを補正すること、（３）過剰培地をウェルから除去すること、（４）定義された集密度に到達するとき等、培地／細胞をマイクロプレート５８のウェルからアッセイプレートのウェルに移送すること、（５）マイクロプレート５８がマイクロプレート５８の少なくとも１つのウェル内の集密度の定義されたレベルで使用される準備ができたときに報告すること、（６）（例えば、トリプシンまたは同様の試薬を使用して）細胞を１つ以上の新しいサンプルホルダの中に通過させ、インキュベーションプロセスを再開すること、（７）システムの外側に細胞を格納するかまたはそこで凍結するために、細胞をコンテナの中に移送すること、および／または（８）定義された集密度に到達すると試薬または化合物を追加することのいずれかを実施すべきかどうか、実施すべきときとき、および／またはその方法を決定し得る。

コンピュータ９６は、入力データから出力データを作成し得る。例示的出力データは、（１）各マイクロプレートの各ウェル内の細胞の成長率、（２）生細胞を含有しないウェルの識別、（３）汚染されたウェルの識別、（４）利用可能な各試薬のレベル、および（５）該当する場合、試験化合物（単数または複数）および／または試薬（単数または複数）の追加への各ウェル内の各細胞培養物の応答の任意の組み合わせを含む。

主要チャンバ５４は、雰囲気制御システム１１２によって制御される雰囲気を有し得る。雰囲気制御システム１１２によって監視および／または調整され得る主要チャンバ５４の例示的雰囲気パラメータは、温度、ガスレベル（例えば、ＣＯ_２、酸素等）、湿度、（例えば、フィルタ処理することによる）粒子状レベル、空気媒介、および／もしくは（例えば、紫外線放射線による）表面微生物レベル、それらの任意の組み合わせ、または同等物を含む。雰囲気制御システムは、熱制御システム１１４を含み得、これは、主要チャンバ５４を温度設定点における周囲温度を上回って加熱（および維持）するための１つ以上の加熱器、１つ以上の温度センサ、設定点コントローラ、チャンバの内側のガスを循環させるための１つ以上のファン、または同等物から成り得る。雰囲気制御システムはまた、とりわけ、加湿のための水源、１つ以上の湿度センサ、二酸化炭素源（ＣＯ_２タンク等）、ＣＯ_２センサ（単数または複数）、１つ以上の空気／ガスフィルタ、インキュベータの使用の前／間に主要チャンバ内の微生物を死滅させるための少なくとも１つの紫外線光源、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。

主要チャンバ５４は、１つ以上のドアを介してアクセスされることができ、これは、図１および図２において、より太い線によって表される。より大きいメンテナンスドア１１６は、インキュベータの内側の全ての領域へのアクセスを提供し、消耗品（例えば、プレート、先端、試薬等）の導入／除去、清浄、消毒、点検、または同等のことを可能にし得る。故に、メンテナンスドア１１６は、インキュベータが使用のために準備されている間、開放され得、次いで、細胞が培養／アッセイされる間、閉鎖されたままであり得る。一対のより小さいドア、すなわち、内側ドア１１８および外側ドア１２０は、インキュベータ５０が動作している間、チャンバ５４を直接的に外部環境に開放せずに、アイテム（例えば、プレート）が、主要チャンバ５４の内外に進入／退出チャンバ１２２（同義的に、インターフェースチャンバと呼ばれる）を介して通過させられることを可能にし得る。進入／退出チャンバは、とりわけ、例えば、１つのみのプレートまたは２つ以上のプレートのスタックを保持するように定寸され得る。進入／退出チャンバは、プレートを編成および／または垂直に分離するためのラックを含み得る。進入／退出チャンバ１２２は、内側ドア１１８を介して主要チャンバ５４と連通し、外側ドア１２０を介して外部環境と連通する。ドア１１８、１２０は、連続的に開閉され、進入／退出チャンバ１２２が、装填されて、次いで、空にされることを可能にし得る。例えば、内側ドア１１８が、最初に開閉されて、（例えば、プレートロボット８８を使用して）主要チャンバ５４から進入／退出チャンバ１２２の自動化された装填を可能にし得、次いで、外側ドア１２０が、開放され、外側インキュベータ５０からの進入／退出チャンバ１２２の手動または自動化された積み下ろしを可能にし得る。代替として、外側ドア１２０が、最初に、開閉され、外側インキュベータ５０からの進入／退出チャンバ１２２の手動または自動化された装填を可能にし得、次いで、内側ドア１１８が、開放され、進入／退出チャンバ１２２から主要チャンバ５４の中への（例えば、プレートロボット８８を使用した）アイテムの自動化された積み下ろしを可能にし、次いで、閉鎖され得る。内側ドア１１８または各ドア１１８、１２０の開閉は、自動的に制御され、随意に、モータによって駆動され得る。

ラック５６は、複数の格納位置１２４を有し、マイクロプレート５８または他のサンプルホルダを支持する。格納位置１２４は、アレイ、概して、そのような位置１２４の少なくとも２次元または３次元アレイ内に配列され得る。例えば、格納位置の少なくともサブセットが、複数の垂直列および複数の水平行内に配列され得、各々の列および行は、少なくとも２つ、３つ、またはそれを上回る格納位置１２４を有する。いくつかの実施形態では、ラック５６は、各格納位置１２４、および／または格納位置においてラック５６によって支持されるマイクロプレート５８が、検出ロボット６０およびプレートロボット８８によって、随意に相互に同時に、反対側から動作可能にアクセスされることができるように、反対側で開放され得る。例えば、図１では、検出ロボット６０およびプレートロボット８８は、下記にさらに説明されるように、それぞれ、ラック５６の右側および左側から各格納位置１２４にアクセスする。故に、検出ロボット６０およびプレートロボット８８は、両ロボットが相互に干渉せず同時にそのそれぞれの機能を実施することができるように、実質的に重複しない運動範囲を有し得る。

複数の局所的加熱器１２６が、ラック５６の中に組み込まれ、画像捕捉前に、マイクロプレート５８（または他のサンプルホルダ）の蓋が加熱され、各蓋の内面上での凝縮を低減させることを可能にし得る。内面上の水滴は、蓋の上方に位置付けられる透過照明光源から受光される入射光学放射線を散乱させ得る。この散乱は、マイクロプレートウェル内に含有される細胞から捕捉された画像の品質を劣化させ得る。各格納位置１２４は、専用加熱器１２６を含み得、これは、対応する格納されるマイクロプレート５８の上方の格納位置の上側部分内に位置し得る。例えば、加熱器は、加熱器が通電されるとマイクロプレートの蓋を加熱するために十分に近いが、検出ロボット６０がマイクロプレートの各ウェルに動作可能にアクセスすることを可能にするために十分に離間されて、格納位置内に支持されるマイクロプレートの蓋の上方に垂直に配列され得る（下記も参照）。加熱器１２６は、コンピュータ９６を用いて、随意に個々に（すなわち、独立して）、格納位置１２４毎に制御可能である。格納位置１２４と関連付けられる各加熱器１２６は、好適には、格納位置内に位置する細胞の撮像に先立って通電され、凝縮が排除されるために十分な加熱時間を可能にし得る。例えば、加熱器は、撮像が実施される、約１０分前、２０分前、もしくは３０分前、または１時間前に、オンにされ得る。好適であり得る例示的加熱器は、抵抗加熱器（例えば、シート加熱器）、熱電加熱器、光学加熱器、または同等物を含む。各加熱器は、絶縁体の層の下にあり、加熱されるべき格納位置１２４の上方に位置するマイクロプレートへの望ましくない熱伝達を最小限にし得る。

図２は、概略的形態で別の例示的スマートインキュベータ１５０を示す。インキュベータ１５０は、図１におけるものと同一の参照番号によって示されるように、インキュベータ５０に関して上記に説明される構成要素のいずれかを有し得る。しかしながら、インキュベータ１５０は、ラック５６内のマイクロプレートの格納、および流体取扱ステーション７２を用いた流体移送を、筐体５２の異なる部分の内側の培養チャンバ５４ａおよび流体取扱チャンバ５４ｂに分離することによって、インキュベータ５０と異なる。培養チャンバ５４ａは、専用の雰囲気制御システム１１２によって雰囲気制御され得る一方、流体取扱チャンバ５４ｂは、破線長方形によって示されるように、同一または異なる雰囲気制御システム１１２によって雰囲気制御されることもあるし、そうではないこともある。マイクロプレート５８およびチャンバ５４ａ、５４ｂの内側の他のプレートの移動は、それぞれのプレートロボット８８ａ、８８ｂによって実施され得、その各々が、マイクロプレートおよび他のプレートを握持し、プレートを３次元で移動させることが可能である。

各チャンバ５４ａ、５４ｂは、１つ以上のドアを通してアクセスされ得る。大キイメンテナンスドア１１６ａまたは１１６ｂは、インキュベータ５０のメンテナンスドア１１６に関して上記に説明されるように、それぞれのチャンバ５４ａ、５４ｂへのアクセスを提供し得る。チャンバ５４ａ、５４ｂは、少なくとも１つのドアを介して、相互に接続され得、これは、コンピュータ９６によって制御され得る。描写される実施形態では、チャンバ５４ａ、５４ｂは、内側ドア１１８および外側ドア１２０によって接続され、その各々が、進入／退出チャンバ１２２ａへと開放する。ドア１１８、１２０は、インキュベータ５０に関して上記に説明されるように動作し得る。流体取扱チャンバ５４ｂは、外側インキュベータ１５０から、内側ドア１１８および外側ドア１２０を介してアクセスされ得、その各々が、インキュベータ５０に関して上記に説明されるように進入／退出チャンバ１２２ｂへと開放する。マイクロプレート５８は、インキュベータの動作の間、チャンバ５４ａから除去され、プレートロボット８８ａを使用して、マイクロプレートを進入／退出チャンバ１２２ａに搬送し、次いで、プレートロボット８８ｂを使用して、マイクロプレートを進入／退出チャンバ１２２ｂに搬送し得る。代替として、マイクロプレートは、流体取扱チャンバ５４ｂ内の雰囲気制御および／または汚染があまり懸念されない場合、インキュベータから、進入／退出チャンバ１２２ａおよびメンテナンスドア１１６ｂを介して除去され得る。

いくつかの実施形態では、検出ステーション７０は、流体取扱チャンバ５４ｂ内に位置し得る。流体取扱チャンバ５４ｂ内で調製されるアッセイプレートはまた、チャンバ内で、随意に高温でインキュベートされ、次いで、アッセイの結果を読み取るために、チャンバ５４ｂ内で検出ステーション７０に搬送され得る。

図３は、複数のウェル１５２を有するある例示的マイクロプレート５８を示し、複数のウェルの各々が、液体成長培地１５６内に配置された生物学的細胞１５４の培養物を含有する。ウェル１５２は、透明本体１５８によって形成され、透明蓋１６０によって被覆される。細胞は、ウェルの底上に位置し、随意に、そこに接着され、単層内に配列され得る。

インキュベータ５０はまた、付加的検出アセンブリを有し、各マイクロプレート５８の各ウェル１５２の内側の成長培地のｐＨ、酸素、および／または二酸化炭素のレベルを監視し得る。検出アセンブリは、とりわけ、検出ロボット６０によって、または検出ステーション７０によって提供され得る。各マイクロプレートウェル１５２は、少なくとも１つの化学センサ１６２（例えば、少なくとも１つのセンサスポット）を含有し、センサ（単数または複数）からのフォトルミネセンス（例えば、蛍光）として、ｐＨ、酸素、および／または二酸化炭素のレベルを感知し得る。各化学センサ１６２は、単一細胞検出が要求されない場合ウェルの底（実線輪郭で示される）上に搭載され、または、ウェルの側壁（想像線輪郭で示される）上に搭載され、ウェルの底部全体の撮像を可能にし得る。化学センサ１６２は、ウェル１５２が空であるとき、細胞１５４が液体成長培地１５６内に追加される前に、ウェル１５２の中に設置され得る。他の実施形態では、化学センサ１６２は、マイクロプレート蓋１６０から培地１５６の中に到達する付加的ロッド上に搭載され得る。各化学センサ１６２は、好適な光学放射線で励起されると、とりわけ、ｐＨ、酸素、または二酸化炭素を感知するように構成され得る。励起は、培地１５６内のｐＨ、酸素濃度、または二酸化炭素濃度に対応する、検出可能なフォトルミネセンス特性を誘発し得る。好適であり得る例示的商業的に利用可能な化学センサは、ＰｒｅＳｅｎｓ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｎｇ ＧｍｂＨ製の自己接着性ｐＨ、酸素、またはＣＯ_２センサスポットである。

図３は、検出ロボット６０（または検出ステーション７０）のためのある例示的検出モジュール１６４を示す。検出モジュール１６４は、１つのウェルの撮像および隣接するウェル１５２内の化学センサ１６２からのフォトルミネセンスの光学検出のために、マイクロプレート５８の一対のウェル１５２と動作可能に整合される。検出モジュールは、上側アーム１６８と下側アーム１７０とを有する筐体１６６（同義的に、フレームと称される）を含み得、これは、相互にしっかりと取り付けられるか、または相互に対して（例えば、垂直軸に沿って）能動的に移動可能であり得る。

アーム１６８、１７０は、ここでは、アームによって支持される光学構成要素に注意を集中させるために、破線で断片的に示される。少なくとも１つの透過照明光源６２ａが、本明細書のあらゆる場所で説明されるように、各ウェル１５２をマイクロプレートの上方から照明するために、上側アーム１６８に搭載され得る。下側アーム１７０は、対物レンズ１７２と、画像センサ６４とを支持し得る。対物レンズは、ウェルを通して下向きに伝搬してきた光源６２ａからの光学放射線を収集し、随意に集束させ得る。画像センサ６４は、光学放射線を検出することによって、細胞１５４の画像を捕捉する。

検出モジュール１６４はまた、フォトルミネセンスを細胞１５４から、随意に化学センサ１６２から検出するようにも構成され得る。落射照明光源６２ｂが、下側アーム１７０によって支持され得る。光源６２ｂは、図３における細胞１５４からのフォトルミネセンスの励起のための光学放射線を発生させるように示される。光学放射線は、光軸１７４に沿って、ビームスプリッタ１７６に伝搬し得、これは、対物レンズ１７２を通した細胞１５４への伝搬のために、光学放射線を上向きに反射させる。細胞１５４からのフォトルミネセンスは、ビームスプリッタ１７６を通した画像センサ６４への下向き伝搬のために、対物レンズ１７２によって収集されることができる。

化学センサ１６２の光学性質は、任意の好適な照明源と、光学センサとを使用して、検出され得る。化学センサ１６２からのフォトルミネセンスは、とりわけ、透過照明源６２ａ、落射照明源６２ｂ、または異なる落射照明源６２ｃ等の任意の好適な光源を用いた励起によって、誘発され得る。フォトルミネセンスは、画像センサ６４を用いて検出され得る（例えば、細胞を表す捕捉された画像および化学センサ１６２において、または化学センサ１６２のみにおいて）。代替として、または加えて、化学センサ１６２の光学性質は、別個の光学センサ１７７（例えば、点センサ）を使用して検出され得、これは、源６２ｃとともに、結合器１８０を介して、導波路１７８に光学的に結合され得る。この配列は、励起光および放出される光が、導波路１７８に沿って対向する方向に伝搬することを可能にする。描写される実施形態では、導波路１７８および画像センサ６４は、化学センサ１６２および隣接するウェル内の細胞１５４と整合される。他の実施形態では、導波路１７８および画像センサ６４は、並行して化学センサ１６２および同一ウェル１５２内の細胞１５４と整合されることができるように、相互により近くあり得る。ウェル１５２の底壁を通して下向きに伝搬してきた化学センサ１６２からの光は、ここに示されるように検出され得る。代替として、化学センサ１６２が、（図３において想像線で示されるように）側壁上に位置する場合、ウェル１５２からその側壁を通して側方に通過した光が、検出され得る。その場合、導波路１７８は、その側壁場所に従った化学センサとの効率的光学結合のために、好適に（例えば、斜めに）配向され、位置付けられ得る。

図４は、検出ロボット６０の検出モジュール１６４のためのある例示的レンズレス撮像構成を示す。ウェル１５２の底およびその上の細胞１５４は、１つのみの角度で、または連続的に異なる角度で照明され、各角度における画像の捕捉を促進し得る。光源６２ａは、照明角度またはパターンを変更するために選択的に通電されることができる光発生要素のアレイを含み得、または光源６２ａの出口は、照明角度を変更するために移動可能であり得る。画像センサ６４は、マイクロプレート５８のウェル１５２の下に、およびそれに隣接して、下側アーム１７０によって支持され得る。ウェル１５２内の細胞１５４は、画像センサ６４によってレンズレスで、すなわち、光を細胞の下方に集める／集束させるための介在レンズを伴わずに（例えば、図３の対物レンズ１７２を伴わずに）、撮像され得る。レンズレス画像の捕捉前に、プレートロボット８８を用いて蓋を除去することが必要または望ましくあり得る。好適であり得るレンズレス撮像のさらなる側面は、上記の第Ｉ節に説明される。

ＩＩＩ．サンプルインキュベーションおよび処理の方法
本節は、インキュベータ５０（図１－４参照）を用いて例示されるような本明細書に開示されるスマートインキュベータを用いて実施されるサンプルインキュベーションおよび処理の例示的方法を説明する。本節に説明される方法ステップは、本開示のスマートインキュベータの構成および特徴のいずれかを使用して、任意の好適な順序および組み合わせで実施され得る。

インキュベータ５０が、細胞培養サイクルの開始前に、清浄および除染され得る。システム液体（例えば、流体取扱ステーション７２のための液体）が、充填され得る。ボックス内のピペット先端８２およびアッセイプレート８６等の材料が、メンテナンスドア１１６を介してインキュベータの主要チャンバ５４の中に装填され得る。蓋１６０を有するマイクロプレート５８が、インキュベータ５０の中に装填され得る。ある場合には、液体成長培地内に細胞を含有するマイクロプレート５８が、インキュベータ５０の外側で調製され、次いで、直接、ラック５６の適切な格納位置１２４の中に装填され得る。代替として、蓋１６０を含む空のマイクロプレート５８が、ラック５６の適切な格納位置１２４内等のインキュベータ５０の中に設置され得る。インキュベータは、次いで、自動的に、単一細胞または複数の細胞を、適切な体積の成長培地とともに、マイクロプレート５８の個々のウェル１５２の中に装填し得る。いくつかの実施形態では、細胞は、バルク溶液から、またはマスタプレートのウェルから、装填され得る。マイクロプレート５８は、全ウェル１５２内のｐＨおよび酸素濃度を測定するために、化学センサデバイス１６２を装備し得る。適切な細胞培養プロトコルが、コンピュータ９６を制御するために入力され得、次いで、工程が、ガスおよび湿度を用いたチャンバ５４の初期プライミング後に、開始され得る。

画像が、マイクロプレート５８（または他のサンプルホルダ）のウェル１５２内に含有される細胞から捕捉され得る。マイクロプレートがインキュベータ５０の内側のラック５６内のその格納位置１２４に留まる間、マイクロプレート毎の画像が、検出ロボット６０の画像センサ６４によって捕捉され得る。換言すると、検出ロボット６０は、マイクロプレートがラック５６によって支持されている間、画像センサ６４をマイクロプレートの各ウェル１５２と垂直整合するように移動させ得、次いで、ウェル内の細胞の１つ以上の画像が、捕捉され得る。各画像は、ウェルの底全体またはその一部のみ（例えば、底の面積の２分の１未満）を網羅し得る。

所与のマイクロプレート５８に関する画像捕捉前に、マイクロプレート（または他のサンプルホルダ）の蓋１６０が、ラック５６内の蓋の上方に位置する加熱器１２６を用いて加熱され得る。加熱器１２６は、ラック５６内の１つのみのマイクロプレート格納位置１２４のための専用加熱器であり得、および／または他のマイクロプレート格納位置１２４のための加熱器１２６から独立して制御可能であり得る。故に、加熱は、インキュベータ内で局所的に、かつ短時間にわたってのみ実施され、チャンバ５４内の温度変動を最小限にし得る。

マイクロプレート５８（または他のサンプルホルダ）が、プレートロボット８８を使用して、ラック５６からインキュベータの内側の流体取扱ステーション７２に移動させられ得る。各マイクロプレートは、マイクロプレートの１つ以上のウェル１５２への／そこからの流体移送を予期して移動させられ得る。故に、マイクロプレートによって含有される細胞の１つ以上の捕捉された画像が、流体移送が必要または適切であることを示す１つ以上の事前に定義された基準を満たす場合、マイクロプレートが移動させられ得る。事前に定義された基準は、マイクロプレートの１つ以上のウェル内の細胞の細胞数／集密／密度、形態構造、サイズ、または他の測定可能パラメータに関連し得る。例えば、マイクロプレートは、マイクロプレートの１つ以上のウェルが少なくとも閾値の数／集密／密度の細胞を有する場合、（培養上清の除去された体積を使用した）給送、分裂、試験化合物への暴露、および／またはアッセイのために、流体取扱ステーション７２に移動させられ得る。いくつかの実施形態では、ユーザは、随意にインターネットを介して、捕捉された画像を視認し、コンピュータ９６が流体追加／除去のために所与のマイクロプレートを流体取扱ステーション７２に移動させるべきであるかどうか／そのときを決定し得る。

液体は、流体取扱ステーション７２において、マイクロプレート（または他のサンプルホルダ）の少なくとも１つのウェルの中および／または外に移送され得る。移送される流体は、液体成長（培養）培地を含み得る。例えば、少なくとも１つのウェル内の培養培地の古い体積は、培養培地の新しい体積と置換され得る。他の場合には、移送される流体は、試験化合物を含有し得る。例えば、試験化合物は、培養培地を変化させずに、ある体積の担体液体内の少なくとも１つのウェルに追加され得る。さらに他の場合では、移送される流体は、少なくとも１つのウェルからのある体積の上清および／または細胞を含有し得、別のプレートのウェルに移送され得る。上清は、任意の好適なタイプのアッセイにおける試験のために、移送され得る。細胞は、試験および／または継代培養のために移送され得る。

ＩＶ．実施例
本節は、スマートインキュベータおよびスマートインキュベータを用いて実施される方法に関連する本開示の選択された側面および実施形態を説明する。本節に説明されるインキュベータおよび方法の任意の好適な側面は、相互および／または本開示におけるあらゆる場所に開示されるインキュベータおよび方法の任意の好適な側面と組み合わせられ得る。これらの例は、例証のみのために意図され、本開示の範囲全体を限定または定義するべきではない。

スマートインキュベータの実施形態
本実施例は、第ＩＩ節のスマートインキュベータ５０のある実施形態２５０の選択された側面を説明する（図５－８参照）。

図５、図６、および図７は、それぞれ、インキュベータ２５０の側面図、断面上面図、および断面端面図を示す。インキュベータは、概して、図５および図６における左側の格納ステーション２５２と、右側の流体取扱ステーション７２とに分割される。

格納ステーション２５２は、水平行および垂直列内に配列される複数のマイクロプレート５８を保持するラック５６を含む。ラックは、筐体５２の底上に搭載される垂直壁部材２５４から成るフレームを有する。水平壁部材２５６は、隣接する垂直壁部材２５４を底の上方で相互に対して取り付ける。それぞれの加熱器１２６が、各水平壁部材２５６の底部側上に位置する。ブラケット２５８が、垂直壁部材２５４に搭載され、マイクロプレート５８を各加熱器１２６の下に支持するための格納位置１２４を作成する。（マイクロプレートの上方および下方の）検出ロボット６０および（マイクロプレートの下方および／または対向する側方側に隣接した）プレートロボット８８によるアクセスのための格納位置１２４におけるマイクロプレート５８の周囲の好適な隙間が、水平壁部材２５６およびブラケット２５８の相対的垂直位置によって作成される。

検出ロボット６０およびプレートロボット８８はまた、格納ステーション２５２内でも動作可能である。ロボット６０、８８は、マイクロプレート５８にラック５６のそれぞれの対向する側からアクセスするように構成される。検出ロボット６０は、正面レール２６２上のラック５６の正面側に沿って、６６に示される水平方向に駆動されることができる搬器２６０を有する（図６および図７参照）。同様に、プレートロボット８８は、背面レール２６６上のラック５６の裏側に沿って、９２で示される水平方向に駆動されることができる搬器２６４を有する。背面レール２６６は、正面レール２６２より長く、プレートロボット８８が、チャンバ５４内の格納ステーション２５２の外側に進行することを可能にする。このより大きい進行範囲は、プレートロボット８８が、プレート（マイクロプレート５８等）を、ラック５６と流体取扱ステーション７２との間、流体取扱ステーション内、および／またはドアへ／から移動させることを可能にする。

検出ロボット６０およびプレートロボット８８の各々は、搬器２６０または２６４の横方向レール２７２または２７４によって支持されるそれぞれのタワー２６８、２７０を有する。タワー２６８は、レール２７２に沿って、６８で示される水平方向に駆動されることができる（図７参照）。タワー２７０は、レール２７４に沿って、９４で示される水平方向に駆動されることができる。検出ロボット６０の検出モジュール１６４は、タワー２６８に沿って、２７６で示される垂直方向に駆動されることができる。同様に、プレートロボット８８の握持ヘッド２７８は、タワー２７０に沿って、２８０で示される垂直方向に駆動されることができる。握持ヘッド２７８は、一対のジョー２８２を有し、その搬送の間、把持されたマイクロプレート２８４等の各マイクロプレートを把持および／または支持する。

図５および図６はまた、流体取扱ステーション７２の例示的特徴をさらに詳細に示す。プレートドック７４は、２つ以上のプレートのための収容位置を有し得る（図６参照）。例えば、描写される実施形態では、（深いウェルを伴う）マイクロプレート５８およびマスタプレート２９２は、プレートドック７４内に収容される。マスタプレート２９２は、流体取扱ステーション７２がアッセイを設定するタスクを課されると、プレートドック７４内でアッセイプレート８６のうちの１つと置換され得る。先端８２ｃのボックスは、新しい先端８２ａを含有するボックスのスタックから、プレートドック７４の中に移動されている。先端８２ｃは、ピペット７８による利用のために、プレート５８、２９２の中間に位置する。

ピペット７８は、レールのそれぞれのセットに沿って移動する入れ子構造の一連の３つの搬器（および関連付けられるモータ）を介して、３つの直交軸に沿って駆動されることができる（図５および６参照）。ｚ－搬器２９４は、矢印２９８によって示されるように、レール２９６に沿って進行し、ピペット７８の作業端部を昇降させる（図５参照）。ｘ－搬器３００は、矢印３０４によって示されるように、レール３０２に沿って進行し、ピペット７８をｘ－軸に沿って水平に移動させる。ｙ－搬器３０６は、矢印３１０によって示されるように、レール３０８に沿って進行し、ピペット７８をｙ－軸に沿って水平に移動させる。

図７および図８は、検出ロボット６０の例示的特徴をさらに詳細に示す。検出モジュール１６４のアーム１６８、１７０は、それぞれ、マイクロプレート５８の上方および下方に位置付けられる。透過照明光源６２ａおよび画像センサ６４が、マイクロプレート５８のウェル１５２のうちの１つと整合される。光源６２ａは、光ビーム３１２を用いて、マイクロプレート５８の蓋１６０を通して細胞１５４を照明する。画像センサ６４は、細胞１５４のレンズレス撮像のために、介在レンズを伴わずにウェル１５２の底部に非常に近接して位置付けられる。

選択された実施形態
本実施例は、一連の索引付けられた段落として、本開示の選択されたシステムおよび方法を説明する。

段落Ａ１．自動化された細胞の培養および／または試験のためのインキュベーションシステムであって、（ｉ）チャンバを形成する筐体と、（ｉｉ）サンプルホルダ（マイクロプレート等）のアレイをチャンバの内側で支持するための格納位置を画定するラックと、（ｉｉｉ）サンプルホルダがラックの格納位置のうちの１つに留まる間、各サンプルホルダの１つ以上のウェル（例えば、各ウェル）によって含有される細胞の１つ以上の画像を捕捉するための検出ロボットと、（ｉｖ）筐体の内側のサンプルホルダの各々の１つ以上のウェル（例えば、各ウェル）に流体を追加しおよび／またはそこから流体を除去するように構成される流体取扱ステーションと、（ｖ）ラックと流体取扱ステーションとの間でサンプルホルダを移動させるための少なくとも１つのプレートロボットと、（ｖｉ）検出ロボット、流体取扱ステーション、および少なくとも１つのプレートロボットの動作を制御するためのコンピュータとを備える、インキュベーションシステム。

段落Ａ２．検出ロボットは、レンズレス撮像によって画像を捕捉するように構成される、段落Ａ１に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ３．検出ロボットは、各サンプルホルダの１つ以上のウェル内に位置する細胞を表す、ホログラムをレンズレスで捕捉するように構成され、コンピュータは、捕捉されたホログラムを使用して、１つ以上のウェル内に位置する細胞の１つ以上の画像を再構築するように構成される、段落Ａ１またはＡ２に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ４．検出ロボットは、少なくとも部分的にコヒーレントである光を用いて、各サンプルホルダの１つ以上のウェル内に位置する細胞を照明するように構成される、段落Ａ３に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ５．検出ロボットは、導波路を通して伝搬してきた光を用いて細胞を照明するように構成され、導波路（例えば、光ファイバまたは液体光ガイド）の出口は、検出ロボットとともに、ラックの格納位置の各々に進行するように構成される、段落Ａ３またはＡ４に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ６．導波路の出口は、約１００マイクロメートル未満の直径を有する、段落Ａ５に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ７．光源によって発生させられた光が導波路の出口から伝送されるように、光源が、導波路に光学的に結合される、段落Ａ５またはＡ６に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ８．光源は、検出ロボットによって支持され、検出ロボットとともに格納位置の各々に進行するように構成される、段落Ａ７に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ９．光源は、検出ロボットが格納位置の各々に進行する間、静止しているように構成される、段落Ａ７に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ１０．検出ロボットは、点源によって発生させられた光を用いて、各サンプルホルダの１つ以上のウェル内の細胞を照明するように構成される、段落Ａ１～Ａ９のいずれかに記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ１１．検出ロボットは、発光ダイオード、レーザダイオード、またはダイオード励起ソリッドステートレーザによって発生させられた光を用いて、各サンプルホルダの１つ以上のウェルの細胞を照明するように構成される、段落Ａ１～Ａ１０のいずれかに記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ１２．検出ロボットは、画像センサを含み、画像センサは、ＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサを含む、段落Ａ１～Ａ１１のいずれかに記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ１３．流体取扱ステーションは、チャンバの内側のサンプルホルダのウェルに流体を分注し、ウェルから流体を除去するように構成される、段落Ａ１～Ａ１２のいずれかに記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ１４．チャンバは、インキュベーションチャンバであり、筐体は、サンプルホルダのうちの１つ以上を含有するようにサイズ設定された進入／退出チャンバを形成し、インキュベーションチャンバは、内側ドアを介して、進入／退出チャンバと連通し、進入／退出チャンバは、外側ドアを介して、筐体の外側からアクセス可能である、段落Ａ１３に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ１５．流体取扱ステーションは、ピペットと、ピペットのための除去可能先端を保持するコンテナのための１つ以上の格納場所とを含む、段落Ａ１～Ａ１４のいずれかに記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ１６．流体取扱ステーションは、ピペットのための新しい先端を保持するコンテナのための第１のスタック位置と、ピペットによってすでに使用された先端を保持するコンテナのための第２のスタック位置とを含む、段落Ａ１５に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ１７．流体取扱ステーションは、サンプルホルダならびにアッセイプレートおよび／またはマスタプレートのうちの１つのための受け取り場を含む、段落Ａ１～Ａ１６のいずれかに記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ１８．流体取扱ステーションは、サンプルホルダの蓋を除去し、戻すための蓋ロボットを含む、段落Ａ１－Ａ１７のいずれかに記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ１９．少なくとも１つのプレートロボットは、第１のプレートロボットと、第２のプレートロボットとを含み、筐体は、チャンバの一部を境界付けるドアを有し、第１のプレートロボットは、サンプルホルダをラックからドアの近傍またはその位置に搬送するように構成され、第２のプレートロボットは、サンプルホルダをドアの近傍またはその位置から、チャンバの外側にある流体取扱ステーションに搬送するように構成される、段落Ａ１～Ａ１８のいずれかに記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ２０．筐体は、内側ドアと外側ドアとを有し、第１のプレートロボットおよび第２のプレートロボットは、協働して、内側ドアおよび外側ドアを通して、各サンプルホルダをラックから流体取扱ステーションに移動させるように構成される、段落Ａ１９に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ２１．チャンバは、第１のチャンバであり、流体取扱ステーションは、内側ドアおよび外側ドアを介して第１のチャンバと連通する第２のチャンバ内に位置する、段落Ａ２０に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ２２．ラックは、第２の側と反対の第１の側を有し、少なくとも１つのプレートロボットのうちのあるプレートロボットは、ラックの第１の側を介して格納位置の内外にサンプルホルダを移動させるように構成され、検出ロボットは、ラックの第２の側を介して格納位置内のサンプルホルダに動作可能にアクセスするように構成される、段落Ａ１～Ａ２１のいずれかに記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ２３．ラックの格納位置は、水平行および垂直列内に配列され、プレートロボットおよび検出ロボットは、集合的に、同一水平行内の一対の格納位置に同時に動作可能にアクセスし、同一垂直列内の一対の格納位置に同時に動作可能にアクセスすることが可能である、段落Ａ２２に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ２４．ラックは、複数の加熱器を含み、複数の加熱器は、格納位置と動作可能に関連付けられ、検出ロボットを用いた画像捕捉に先立って、格納位置におけるサンプルホルダの蓋を加熱して凝縮を低減させるように構成される、段落Ａ１～Ａ２３のいずれかに記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ２５．加熱器のサブセットは、コンピュータを用いて相互から独立して制御可能である、段落Ａ２４に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ２６．複数の加熱器のうちの異なる加熱器が、ラックの各格納位置と動作可能に関連付けられ、複数の加熱器の相互の加熱器から独立して、コンピュータを用いて制御可能である、段落Ａ２４またはＡ２５に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ２７．室温を上回る事前に定義されたインキュベーション温度にチャンバを維持するように構成される熱制御システムをさらに備える、段落Ａ１～Ａ２６のいずれかに記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ２８．チャンバに接続される二酸化炭素源をさらに備える、段落Ａ１～Ａ２７のいずれかに記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ２９．チャンバを加湿するように構成される水源をさらに備える、段落Ａ１～Ａ２８のいずれかに記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ３０．ラックの格納位置は、水平行および垂直列内に配列され、各水平行および各垂直列は、格納位置のうちの少なくとも２つ、少なくとも３つ、またはそれを上回るものを有する、段落Ａ１～Ａ２９のいずれかに記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ３１．各サンプルホルダの１つ以上のウェル（例えば、各ウェル）からの光を検出するように構成される検出ステーションをさらに備え、少なくとも１つのプレートロボットは、サンプルホルダの各々をラックと検出ステーションとの間で搬送するように構成される、段落Ａ１～Ａ３０のいずれかに記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ３２．検出ステーションは、各サンプルホルダの１つ以上のウェル（例えば、各ウェル）からフォトルミネセンスを検出するように構成される、段落Ａ３１に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ３３．検出ステーションは、サンプルホルダの蓋を除去し、戻すための蓋ロボットを含み、検出ステーションは、各サンプルホルダの各ウェルの中に設置されるように構成される光ファイバ等の導波路を含む、段落Ａ３１またはＡ３２に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ３４．コンピュータは、インターネットを介して、サンプルホルダのウェル内の細胞の捕捉された画像を遠隔ユーザに送信するように構成される、段落Ａ１～Ａ３３のいずれかに記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ３５．コンピュータは、インターネットを介して、命令を遠隔ユーザから受信するように構成され、命令は、送信された画像内に描写される細胞の培養物を処理すべきかどうかおよび／またはその処理の方法をコンピュータに伝える、段落Ａ３４に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ３６．コンピュータは、インターネットを介して、送信された画像内に描写される細胞の培養物を処理するための命令を遠隔ユーザから受信するように構成される、段落Ａ３４またはＡ３５に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ３７．コンピュータは、捕捉された画像に基づいて、流体取扱ステーションにおいて各サンプルホルダの１つ以上のウェルに流体を追加し、および／または１つ以上のウェルから流体を除去するべきかどうかおよび／またはそのときを決定するように構成される、段落Ａ１～Ａ３６のいずれかに記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ３８．コンピュータは、各サンプルホルダの１つ以上のウェルによって含有される細胞の密度／集密／細胞数等の特性を、検出ロボットによって捕捉された１つ以上の画像から決定することと、特性に基づいて、そのようなウェルに流体を追加し、および／またはウェルから流体を除去するべきかどうかおよび／またはそのときを決定するように構成される、段落Ａ３７に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ３９．サンプルホルダの１つ以上のウェル内に配置される、ｐＨセンサデバイスおよび／または酸素センサデバイスを含むサンプルホルダをさらに備え、インキュベーションシステムは、センサデバイス（単数または複数）からフォトルミネセンスを検出するように構成される光学センサを含む、段落Ａ１～Ａ３８のいずれかに記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ４０．検出ロボットは、光学センサを含み、センサデバイスを照明してフォトルミネセンスを誘発するように構成される、段落Ａ３９に記載のインキュベーションシステム。

段落Ａ４１．段落Ｂ１～Ｂ２５のいずれかの任意の方法または方法ステップを実施するように構成される、段落Ａ１～Ａ４０のいずれかに記載のインキュベーションシステム。

段落Ｂ１．自動化された細胞の培養および／または試験の方法であって、（ｉ）複数のサンプルホルダの各サンプルホルダの１つ以上のウェル内に含有される細胞の１つ以上の画像を捕捉することであって、複数のサンプルホルダは、インキュベータの内側のラックによって画定された格納位置に格納され、サンプルホルダは、画像がサンプルホルダに関して捕捉されるとき、ラック内のその格納位置内に留まる、ことと、（ｉｉ）プレートロボットを使用して、サンプルホルダをラックからインキュベータの内側の流体取扱ステーションに移動させることと、（ｉｉｉ）流体取扱ステーションにおいて、サンプルホルダの少なくとも１つのウェルから流体を除去し、および／またはウェルに流体を追加することとを含む、方法。

段落Ｂ２．１つ以上の画像を捕捉することは、レンズレスで実施される、段落Ｂ１に記載の方法。

段落Ｂ３．１つ以上の画像を捕捉することは、少なくとも部分的にコヒーレントな光を用いて細胞を照明することを含む、段落Ｂ１またはＢ２に記載の方法。

段落Ｂ４．細胞を照明することは、細胞の上流の導波路を通して、照明のための光を伝搬させることを含む、段落Ｂ１～Ｂ３のいずれかに記載の方法。

段落Ｂ５．１つ以上の画像を捕捉することは、２つ以上の画像を捕捉することを含み、２つ以上の画像は、照明された細胞の少なくとも同様の視野であるが、（ｉ）２つ以上の画像を捕捉する画像センサの異なるｚ－位置、（ｉｉ）異なる入射角の照明、（ｉｉｉ）異なる波長の照明、ならびに／または（ｉｖ）画像センサおよび／もしくは光源の側方位置におけるサブピクセル偏移を表す、段落Ｂ３に記載の方法。

段落Ｂ６．１つ以上の画像を捕捉することは、ホログラムを捕捉することを含む、段落Ｂ１～Ｂ５のいずれかに記載の方法。

段落Ｂ７．捕捉されたホログラムからのデータをデジタル的に処理することによって、細胞の画像を再構築することをさらに含む、段落Ｂ６に記載の方法。

段落Ｂ８．画像を再構築することは、捕捉されたホログラムから位相を読み出すことを含む、段落Ｂ７に記載の方法。

段落Ｂ９．１つ以上の画像を捕捉することは、サンプルホルダの複数のウェルのウェル毎に１つ以上の画像を捕捉することと、１つ以上の画像を処理し、ウェル内の細胞の集密／密度／細胞数に対応する値を取得することとを含み、移動させるステップは、１つ以上のウェルに関する値（単数または複数）が１つ以上の事前に定義された基準を満たす場合、サンプルホルダのために実施される、段落Ｂ１～Ｂ８のいずれかに記載の方法。

段落Ｂ１０．１つ以上の画像を捕捉するステップから生じる細胞の１つ以上の画像をユーザに送信することと、移動させるステップを実施するためのコマンドをユーザから受信することと、コマンドに応答して、流体取扱ステーションにおいて、流体を除去および／または追加することとをさらに含む、段落Ｂ１～Ｂ９のいずれかに記載の方法。

段落Ｂ１１．１つ以上の画像を捕捉することおよび移動させることは、ローカルコンピュータによって制御され、送信および受信するステップは、ユーザによって動作させられインターネットを介してローカルコンピュータと通信する遠隔コンピューティングデバイス間の通信によって実施される、段落Ｂ１０に記載の方法。

段落Ｂ１２．流体を除去および／または追加するための命令をユーザから受信することをさらに含む、段落Ｂ１０またはＢ１１に記載の方法。

段落Ｂ１３．１つ以上の画像を捕捉することおよび移動させることは、ローカルコンピュータによって制御され、方法はさらに、ローカルコンピュータのモニタを使用して、１つ以上の画像をユーザに表示することを含む、段落Ｂ１０～Ｂ１２のいずれかに記載の方法。

段落Ｂ１４．サンプルホルダの２つ以上は、ラック内で相互に垂直に整合される、段落Ｂ１～Ｂ１３のいずれかに記載の方法。

段落Ｂ１５．サンプルホルダに関する１つ以上の画像を捕捉する前に、局所的および／または一時的に、インキュベータ内において、各サンプルホルダに熱を付与し、その蓋上での凝縮を低減させることをさらに含む、段落Ｂ１～Ｂ１４のいずれかに記載の方法。

段落Ｂ１６．熱を印加することは、サンプルホルダ毎に、専用加熱器を用いて実施される、段落Ｂ１５に記載の方法。

段落Ｂ１７．熱を印加することは、複数の加熱器を用いて、実施され、複数の加熱器は、各々、ラック内の異なるサンプルホルダの上方に位置する、段落Ｂ１５またはＢ１６に記載の方法。

段落Ｂ１８．熱を印加することは、１つ以上の画像がサンプルホルダに関して捕捉される前に、事前に定義された期間にわたって実施される、段落Ｂ１５～Ｂ１７のいずれかに記載の方法。

段落Ｂ１９．流体を除去および／または添加することは、流体を少なくとも１つのウェルからアッセイプレートのウェルに移送することを含む、段落Ｂ１～Ｂ１８のいずれかに記載の方法。

段落Ｂ２０．アッセイをアッセイプレートのウェル内で実施することをさらに含む、段落Ｂ１９に記載の方法。

段落Ｂ２１．アッセイは、ＥＬＩＳＡアッセイを含む、段落Ｂ２０に記載の方法。

段落Ｂ２２．インキュベータの外側のアッセイプレートのウェルからの結果を読み取ることをさらに含む、段落Ｂ２０またはＢ２１に記載の方法。

段落Ｂ２３．１つ以上の画像を捕捉することは、インキュベータの主要チャンバ内で実施され、方法は、プレートロボットを使用して、アッセイプレートを主要チャンバからインキュベータの進入／退出チャンバに搬送するステップをさらに含む、段落Ｂ１９～Ｂ２２のいずれかに記載の方法。

段落Ｂ２４．流体を除去および／または追加することは、古い培養培地を少なくとも１つのウェルから除去することと、新しい培養培地を少なくとも１つのウェルに追加し、細胞を少なくとも１つのウェル内に給送することを含む、段落Ｂ１～Ｂ２３のいずれかに記載の方法。

段落Ｂ２５．流体を除去および／または追加することは、流体内に含有される試験化合物を少なくとも１つのウェルに追加するステップを含む、段落Ｂ１～Ｂ２４のいずれかに記載の方法。

段落Ｂ２６．段落Ａ１～Ａ４０に列挙されるシステムまたはシステム特徴のいずれかを用いて実施される、段落Ｂ１～Ｂ２５のいずれかに記載の方法。

本開示において使用されるような用語「例示的」は、「例証」または「例としての役割を果たす」することを意味する。同様に、用語「～を例示する」は、「例を与えることによって図示する」することを意味する。用語はいずれも、望ましさも優位性も含意しない。

上記に記載される本開示は、独立有用性を伴う複数の明確に異なる発明を包含し得る。これらの発明の各々は、その好ましい形態（単数または複数）で開示されているが、本明細書に開示および図示されるようなその特定の実施形態は、多数の変形例が可能性として考えられるため、限定的意味であると見なされるべきではない。本発明の主題は、本明細書に開示される種々の要素、特徴、機能、および／または性質の全ての新規かつ非明白である組み合わせおよび副次的組み合わせを含む。以下の請求項は、特に、新規かつ非明白であると見なされるある組み合わせおよび副次的組み合わせを指摘する。特徴、機能、要素、および／または性質の他の組み合わせおよび副次的組み合わせにおいて具現化される発明も、本出願または関連出願からの優先権を主張する出願において請求され得る。そのような請求項もまた、異なる発明を対象とするかまたは同一発明を対象とするかにかかわらず、かつ元々の請求項に対して範囲がより広範であるか、より狭いか、等しいか、または異なるかにかかわらず、本開示の本発明の主題内に含まれると見なされる。さらに、識別された要素のための第１、第２、または第３等の序数インジケータは、要素間を区別するために使用され、そうでないことが具体的に述べられない限り、そのような要素の特定の位置または順序を示すものではない。

Claims (20)

1. 自動化された細胞の培養および／または試験のためのインキュベーションシステム（５０、１５０）であって、
   チャンバ（５４）を形成する筐体（５２）と、
   サンプルホルダ（５８）のアレイを前記チャンバ（５４）の内側で支持するための格納位置（１２４）を画定するラック（５６）と、
   前記サンプルホルダが前記ラック（５６）の格納位置（１２４）のうちの１つに留まる間、各サンプルホルダ（５８）の１つ以上のウェル（１５２）によって含有される細胞（１５４）の１つ以上の画像を捕捉するための検出ロボット（６０）と、
   前記筐体（５２）の内側の前記サンプルホルダ（５８）の各々の前記１つ以上のウェル（１５２）に流体を追加し、および／または前記１つ以上のウェル（１５２）から流体を除去するように構成される流体取扱ステーション（７２）と、
   前記ラック（５６）と前記流体取扱ステーション（７２）との間でサンプルホルダ（５８）を移動させるための少なくとも１つのプレートロボット（８８）と、
   前記検出ロボット（６０）、前記流体取扱ステーション（７２）、および前記少なくとも１つのプレートロボット（８８）の動作を制御するためのコンピュータ（９６）と
   を備える、インキュベーションシステム。
2. 前記検出ロボット（６０）は、レンズレス撮像によって画像を捕捉するように構成される、請求項１に記載のインキュベーションシステム（５０、１５０）。
3. 前記検出ロボット（６０）は、各サンプルホルダ（５８）の１つ以上のウェル（１５２）内に位置する細胞（１５４）を表す１つ以上のホログラムをレンズレスで捕捉するように構成され、前記コンピュータ（９６）は、前記捕捉されたホログラムを使用して、前記ウェル（１５２）内に位置する前記細胞（１５４）の画像を再構築するように構成される、請求項２に記載のインキュベーションシステム（５０、１５０）。
4. 前記検出ロボット（６０）は、導波管（１７８）を通して伝搬してきた光を用いて細胞（１５４）を照明するように構成され、前記導波路（１７８）の出口は、前記検出ロボット（６０）とともに、前記ラック（５６）の前記格納位置（１２４）の各々に進行するように構成される、請求項３に記載のインキュベーションシステム（５０、１５０）。
5. 前記流体取扱ステーション（７２）は、前記チャンバ（５４）の内側の前記サンプルホルダ（５８）のウェル（１５２）に流体を分注し、ウェル（１５２）から流体を除去するように構成される、請求項１に記載のインキュベーションシステム（５０、１５０）。
6. 前記チャンバ（５４）は、インキュベーションチャンバであり、前記筐体（５２）は、１つ以上のサンプルホルダ（５８）を含有するように定寸された進入／退出チャンバ（１２２）を形成し、前記インキュベーションチャンバは、内側ドア（１１８）を介して前記進入／退出チャンバ（１２２）と連通し、前記進入／退出チャンバ（１２２）は、外側ドア（１２０）を介して前記筐体（５２）の外側からアクセス可能である、請求項１に記載のインキュベーションシステム（５０、１５０）。
7. 前記流体取扱ステーション（７２）は、ピペット（７８）と、前記ピペット（７８）のための除去可能先端（８２）を保持するためのコンテナのための１つ以上の格納場所とを含む、請求項１に記載のインキュベーションシステム（５０、１５０）。
8. 前記流体取扱ステーション（７２）は、前記ピペット（７８）のための新しい先端を保持するコンテナのための第１のスタック位置と、前記ピペット（７８）によってすでに使用された先端を保持するコンテナのための第２のスタック位置とを含む、請求項７に記載のインキュベーションシステム（５０、１５０）。
9. 前記流体取扱ステーション（７２）は、前記サンプルホルダ（５８）およびアッセイプレート（８６）および／またはマスタプレート（２９２）のうちの少なくとも１つのための受け取り場を含む、請求項１に記載のインキュベーションシステム（５０、１５０）。
10. 前記ラック（５６）は、第２の側の反対にある第１の側を有し、前記少なくとも１つのプレートロボット（８８）のプレートロボットは、前記ラック（５６）の前記第１の側を介して、前記格納位置（１２４）の内外にサンプルホルダ（５８）を移動させるように構成され、前記検出ロボット（６０）は、前記ラック（５６）の前記第２の側を介して、前記格納位置（１２４）内のサンプルホルダ（５８）に動作可能にアクセスするように構成される、請求項１に記載のインキュベーションシステム（５０、１５０）。
11. 前記ラック（５６）は、複数の加熱器（１２６）を含み、複数の加熱器（１２６）は、前記ラック（５６）の前記格納位置（１２４）と動作可能に関連付けられ、前記検出ロボット（６０）を用いた画像捕捉に先立って、前記格納位置（１２４）内のサンプルホルダ（５８）の蓋（１６０）を加熱して凝縮を低減させるように構成される、請求項１に記載のインキュベーションシステム（５０、１５０）。
12. 前記コンピュータ（９６）は、インターネットを介して、前記捕捉された画像のうちの１つ以上を遠隔ユーザに送信するように構成され、前記コンピュータ（９６）は、前記送信された画像内に描写される細胞（１５４）の培養物を処理すべきかどうかおよび／またはその方法に関する命令を前記遠隔ユーザから受信するように構成される、請求項１に記載のインキュベーションシステム（５０、１５０）。
13. 前記コンピュータ（９６）は、前記検出ロボット（６０）によって捕捉された画像に基づいて、前記流体取扱ステーション（７２）において、各サンプルホルダ（５８）の１つ以上のウェル（１５２）に流体を追加し、および／またはウェル（１５２）から流体を除去すべきかどうかおよび／またはそのときを決定するように構成される、請求項１に記載のインキュベーションシステム（５０、１５０）。
14. 前記コンピュータ（９６）は、各サンプルホルダ（５８）の１つ以上のウェル（１５２）によって含有される細胞（１５４）の特性を前記検出ロボット（６０）によって捕捉された画像から決定し、前記特性に基づいて、そのようなウェル（１５２）に流体を追加し、および／またはウェル（１５２）から流体を除去すべきかどうかおよび／またはそのときを決定するように構成される、請求項１３に記載のインキュベーションシステム（５０、１５０）。
15. サンプルホルダ（５８）をさらに備え、前記サンプルホルダ（５８）は、前記サンプルホルダ（５８）の１つ以上のウェル（１５２）内に配置されるｐＨセンサデバイスおよび／または酸素センサデバイス（１６２）を含み、前記インキュベーションシステム（５０、１５０）は、フォトルミネセンスを前記センサデバイス（１６２）から検出するように構成される光学センサ（６４）を含む、請求項１に記載のインキュベーションシステム（５０、１５０）。
16. 自動化された細胞の培養および／または試験の方法であって、
    複数のサンプルホルダ（５８）の各サンプルホルダの１つ以上のウェル（１５２）内に含有される細胞（１５４）の１つ以上の画像を捕捉することであって、前記複数のサンプルホルダ（５８）は、インキュベータ（５０、１５０）の内側のラック（５６）によって画定された格納位置（１２４）に格納され、前記１つ以上の画像が前記サンプルホルダ（５８）に関して捕捉されるとき、前記サンプルホルダ（５８）は、前記ラック（５６）内のその格納位置（１２４）内に留まる、ことと、
    プレートロボット（８８）を使用して、前記サンプルホルダ（５８）を前記ラック（５６）から前記インキュベータ（５０、１５０）の内側の流体取扱ステーション（７２）に移動させることと、
    前記流体取扱ステーション（７２）において、前記サンプルホルダ（５８）の少なくとも１つのウェル（１５２）から流体を除去し、および／またはそこに流体を追加することと
    を含む、方法。
17. １つ以上の画像を捕捉することは、レンズレスで実施される、請求項１６に記載の方法。
18. １つ以上の画像を捕捉することは、前記サンプルホルダ（５８）の複数のウェル（１５２）のウェル毎に１つ以上の画像を捕捉することと、前記１つ以上の画像を処理し、前記ウェル（１５２）内の細胞（１５４）の集密および／または密度および／または数に対応する値を取得することとを含み、前記移動させるステップは、前記複数のウェル（１５２）の１つ以上のウェルに関する値が１つ以上の事前に定義された基準を満たす場合、前記サンプルホルダ（５８）に関して実施される、請求項１６に記載の方法。
19. 前記方法はさらに、
    ユーザに、１つ以上の画像を捕捉するステップから生じる細胞の１つ以上の画像を送信することと、
    前記移動させるステップを実施するためのコマンドを前記ユーザから受信することと、
    前記コマンドに応答して、前記流体取扱ステーション（７２）において、流体を除去および／または追加することと、
    を含む、請求項１６に記載の方法。
20. 前記方法はさらに、前記サンプルホルダ（５８）に関する１つ以上の画像を捕捉する前に、局所的および／または一時的に、前記インキュベータ（５０、１５０）内において、各サンプルホルダ（５８）に熱を付与して各サンプルホルダ（５８）の蓋（１６０）上での凝縮を低減させることを含む、請求項１６に記載の方法。

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