(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第1のネットワーク化されたインキュベータシステムおよび前記第2のネットワーク化されたインキュベータシステムは、同一のネットワーク化されたインキュベータシステムである、請求項5に記載の方法。
【発明を実施するための形態】
【0032】
本開示の側面は、生産的長期細胞培養を可能にする、自動化されたインキュベータに関する。従来の細胞培養インキュベータは、有意な量の人的介入を要求するため、従来のインキュベーションプロセスは、培養成長を妨害し得る、無数のエラー源を被ることが認識されている。例えば、インキュベーションプロセスの正しくない時間または正しくない段階における、外部環境からオペレータによるインキュベータの中へのアイテムの誤った導入は、サンプルの健全性または活性に悪影響を及ぼし得る。同様に、プロトコルによって規定されたステップのタイミングまたは順序のオペレータの不遵守は、培養物を完全に死滅させる、または培養プロセスの結果を無効にし得る。
【0033】
側面によると、細胞培養インキュベータは、制御システムと、ネットワークインターフェースと、非一過性記憶装置と、1つまたはそれを上回る電気的に制御可能なリソースとを装備する。これらのインキュベータは、限定ではないが、コンピュータ、プロセッサ、マイクロコントローラ、または他のコンピューティングデバイスの指示でともに動作し得る、センサ、環境制御システム、流体移送システム、ロボットの等の種々の構成要素を含んでもよい。制御システムは、細胞培養インキュベータを制御し、細胞培養の最適成長のために、自動的に、細胞培養条件を監視および調節する。
【0034】
制御システムは、ネットワークインターフェースを使用して、オペレータによって手動で入力される、または外部データソースから読み出される、非一過性記憶媒体内に記憶される種々のプロトコルを用いてプログラムされることができる。各プロトコルは、制御システムが、電気的に制御可能なリソースを動作させ、特定の細胞株または培養物をインキュベートすべき方法を記述する。各個々のプロトコルは、プロトコルの目的に応じて、実行の間、それ自体が変動し得る、その独自の持続時間を有するであろう。
【0035】
プロトコルは、直接、ピアツーピア配列において、または間接的に、例えば、中央リポジトリまたはデータベースとハブアンドスポーク式配列を使用して、ネットワーク対応細胞培養インキュベータの中で共有されてもよい。プロトコルはまた、同一ネットワーク対応細胞培養インキュベータによる後の再使用のために記憶されてもよい。1つのインキュベータによって実行されるプロトコルは、手動で、または自動的に、限定ではないが、将来的保管、読出、インデックス化、および検索を促進するために、インキュベータタイプ、細胞タイプ、運転日、運転時間、運転が正常に完了したかどうか、その運転によって行われる条件付きステップ等を含む、プロトコルの種々の側面を記述する、種々のメタデータと関連付けられてもよい。プロトコルとメタデータの種々のアイテムの関連付け自体も、類似プロトコルと関連付けられたメタデータの一部または全部をコピーすることによって半自動化されてもよい。
【0036】
プロトコルが実行するにつれて、種々のシステムは、プロトコルの実行に関する種々の形態のデータを収集してもよい。収集されるデータの実施例は、周囲環境データ(温度、ガスレベル、湿度等)、サンプリングされるセンサデータ(pH、種々の分解能における種々の撮像モードを使用した細胞、ウェル等の画像等)、画像データから導出される値(例えば、細胞寿命推定値、細胞形態、幹細胞コロニー成長等)、他の未加工および処理データ(例えば、流動サイトメトリ、種々の他のアッセイ)、ならびに付加的プロトコル関連データ(使用されるインキュベータの部分、使用される時間、使用される時間長、分注される液体量、分注される時間、インキュベータを通して移動するにつれた種々のプレートおよび消耗品のバーコード走査等)を含む。
【0037】
本データは、以下により詳細に議論されるように、プロトコルおよびメタデータが共有される同一様式において、他のインキュベータと関連付けられ、直接または間接的に共有されてもよい。プロトコルと同様に、各データセットも、手動で、または自動的に、将来的保管、読出、インデックス化、および検索を促進するために、限定ではないが、インキュベータタイプ、細胞タイプ、運転日、運転時間、運転が正常に完了したかどうか、その運転によって行われる条件付きステップ、実行されるプロトコル、使用されるプロトコルパラメータ、使用される器具、使用される器具構成要素等を含む、データセットの種々の側面を記述する、種々のメタデータと関連付けられてもよい。データ収集プロセスは、例えば、プロトコルによって自動化される、手動で規定される、または両方であってもよい。データセットとメタデータの種々のアイテムの関連付け自体も、類似データセットと関連付けられたメタデータの一部または全部をコピーすることによって、半自動化されてもよい。
【0038】
1つまたはそれを上回る制御システムが、企業ネットワークまたはインターネット等のローカルエリアネットワーク(LAN)または広域ネットワーク(WAN)を含む、任意の好適な形態における1つまたはそれを上回るネットワークによって、相互接続されてもよい。そのようなネットワークは、任意の好適な技術に基づいてもよく、任意の好適なプロトコルに従って動作してもよく、無線ネットワーク、有線ネットワーク、または光ファイバネットワークを含んでもよい。
【0039】
本明細書に概略された種々の方法またはプロセスは、種々のオペレーティングシステムまたはプラットフォームのうちの任意の1つを採用する、1つまたはそれを上回るプロセッサ上で実行可能なソフトウェアとしてコード化されてもよい。そのようなソフトウェアは、いくつかの好適なプログラミング言語および/またはプログラミングもしくはスクリプティングツールのいずれかを使用して書き込まれてもよく、フレームワークまたは仮想機械上で実行される、実行可能機械言語コードまたは中間コードとしてコンパイルされてもよい。
【0040】
本明細書に提供される方法またはプロセスを制御するための1つまたはそれを上回るアルゴリズムは、1つまたはそれを上回るコンピューティングユニットもしくは他のプロセッサ上で実行されると、本明細書に説明される種々の方法またはプロセスを実装する方法を行う、1つまたはそれを上回るプログラムでエンコードされた可読記憶媒体(または複数の可読媒体)(例えば、不揮発性コンピュータメモリ、1つまたはそれを上回るフロッピディスク、コンパクトディスク(CD)、光学ディスク、デジタル多用途ディスク(DVD)、磁気テープ、フラッシュメモリ、フィールドプログラマブルゲートアレイもしくは他の半導体デバイス内の回路構成、または他の有形記憶媒体)として具現化されてもよい。
【0041】
種々の実施形態では、コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ実行可能命令を非一過性形態で提供するために十分な時間にわたって情報を留保してもよい。そのようなコンピュータ可読記憶媒体または複数の媒体は、その上に記憶されるプログラムまたは複数のプログラムが、1つまたはそれを上回る異なるコンピューティングユニットまたは他のプロセッサ上にロードされ、本明細書に説明される方法またはプロセスの種々の側面を実装し得るように、トランスポート可能であることができる。本明細書で使用されるように、用語「コンピュータ可読記憶媒体」は、製造物(例えば、製造品)または機械と見なされ得る、コンピュータ可読媒体のみを包含する。代替として、または加えて、本明細書に説明される方法またはプロセスは、伝搬信号等のコンピュータ可読記憶媒体以外のコンピュータ可読媒体として具現化されてもよい。
【0042】
用語「プログラム」または「ソフトウェア」は、本明細書では、コンピューティングユニットまたは他のプロセッサをプログラムし、本明細書に説明される方法またはプロセスの種々の側面を実装ために採用され得る、任意のタイプのコードまたは実行可能命令のセットを指すために一般的意味で使用される。加えて、本実施形態の一側面によると、実行されると、本明細書に説明される方法またはプロセスを行う、1つまたはそれを上回るプログラムは、単一コンピューティングユニットまたはプロセッサ上に常駐する必要はなく、いくつかの異なるコンピューティングユニットまたはプロセッサ間にモジュール式方式で分散され、種々の手順または動作を実装してもよいことを理解されたい。
【0043】
実行可能命令は、1つまたはそれを上回るコンピューティングユニットまたは他のデバイスによって実行される、プログラムモジュール等、多くの形態にあってもよい。概して、プログラムモジュールは、特定のタスクを行う、または特定の抽象データタイプを実装する、ルーチン、プログラム、オブジェクト、構成要素、データ構造等を含む。典型的には、プログラムモジュールの機能性は、種々の実施形態では、所望に応じて編成されてもよい。
【0044】
図に目を向けると、
図1は、一実施形態による、ネットワーク化された器具のシステム100を図示する。システム100は、ローカルエリアネットワーク102(LAN;例えば、イントラネット)および/または広域ネットワーク104(WAN;例えば、インターネット)のうちの1つまたはそれを上回るものを含んでもよい。図から分かるように、LAN102およびWAN104は、相互に動作可能に通信してもよい。
【0045】
LAN102は、データベース106および108を含んでもよい。LAN102は、2つのデータベースを含むように図示されるが、LAN102は、種々のタイプのデータを種々の異なるフォーマットにおいて記憶し得る、任意の数のデータベースを含んでもよい。
【0046】
データベースは、ユーザインターフェースと通信してもよい、またはそうではなくてもよい。例えば、データベース108は、顧客ユーザインターフェース110と動作可能に通信してもよい。顧客ユーザインターフェース110は、ユーザが、1つまたはそれを上回る器具の動作に関連するデータ等の情報に関してデータベースにクエリすることを可能にしてもよい。顧客ユーザインターフェース110は、次いで、情報をユーザに提示してもよい。
【0047】
データベース106および108はさらに、それぞれ、器具112および114と通信してもよい。これらの器具112および114は、細胞培養インキュベータデバイス、またはインキュベータデバイスとともに含まれる、もしくは別様にそれと併用される、任意のタイプの構成要素であってもよい。LAN102は、2つの器具を含むように図示されるが、LAN102は、任意の数の器具を含んでもよい。加えて、特定のデータベースが、任意の数の器具と動作可能に通信してもよい。
【0048】
WAN104はまた、1つまたはそれを上回るデータベース116を含んでもよい。データベース116は、データベース106および108と構成が類似してもよい。データベース116はまた、顧客ユーザインターフェース118と動作可能に通信してもよい。顧客ユーザインターフェースは、LAN102の顧客ユーザインターフェース110と構成が類似してもよく、ユーザが、データベース116内に記憶されるデータを要求および受信することを可能にしてもよい。WAN104はまた、1つまたはそれを上回る器具120を含む、または別様にそれと通信してもよい。器具120は、LAN102の器具112および114と構成が類似してもよい。
【0049】
顧客ユーザインターフェース110および118は、1人またはそれを上回るユーザが、1つまたはそれを上回る器具および動作に関し得る、コマンド、データ、クエリ、または他のタイプの情報を入力することを可能にする、任意の種類のインターフェースであってもよい。顧客ユーザインターフェース110および118は、例えば、限定ではないが、情報をユーザから受信し、情報をユーザに提示し得る、PC、ラップトップ、携帯電話、タブレット、スマートウォッチ、または任意の他のデバイスとして構成されてもよい。例えば、ユーザは、1つまたはそれを上回る器具のための命令を入力し、および/もしくは1つまたはそれを上回る器具の動作に関連するデータを受信してもよい。
【0050】
ユーザインターフェースを提供するために使用され得る、出力デバイスの実施例は、出力の視覚的提示のためのプリンタまたはディスプレイ画面および出力の可聴提示のためのスピーカまたは他の音発生デバイスを含む。ユーザインターフェースのために使用され得る、入力デバイスの実施例は、マウス、タッチパッド、およびデジタイジングタブレット等のキーボードおよびポインティングデバイスを含む。他の実施例では、コンピュータは、発話認識を通して、もしくは別の可聴フォーマットにおいて、可視ジェスチャを通して、触知入力(例えば、振動、触知性、および/または他の力を含む)を通して、または任意のそれらの組み合わせにおいて、入力情報を受信してもよい。
【0051】
データベースは、構造化または非構造化データベースとして構成されてもよく、インキュベータの非一過性記憶装置内に位置してもよい、または、ネットワークアクセス可能記憶装置(例えば、NAS、SAN等)内に遠隔で位置してもよい。データベースは、データセット全体、部分的データセット、データセット内の個々のエントリ、または同等物が、規定されたインデックス値または値の範囲を使用して読み出されることを可能にしてもよい。データセットはまた、例えば、ウェブアクセス可能サーバによって提供されるホストサービスを用いて記憶され、それによって、ネットワーク化されたインキュベータ間でのデータセット共有を可能にしてもよい。
【0052】
図2は、1つまたはそれを上回る器具114が分析サービスモジュール124と動作可能に通信する、例示的実施形態を図示する。サービスモジュール124は、
図1のデータベース106、108、または116等のデータベース126を含む、または別様にそれと通信してもよい。分析サービスモジュール124はさらに、ユーザインターフェースおよびダッシュボード構成要素128と、アプリケーションプログラミングインターフェース(API)130と、分析エンジン132とを含んでもよい。
【0053】
動作時、分析サービスモジュール124は、行われるべきタスクに関するコマンドを1つまたはそれを上回る器具114に発行してもよい。例えば、実験室作業者等のユーザは、ユーザインターフェースおよびダッシュボード128を介して、命令を入力してもよく、これは、API130を介して適切な器具114に通信される。分析エンジン132は、種々の割り当てられたタスクを行う際の器具の動作に関するデータを集め、分析し、提示してもよい。本データは、他の器具間で共有され、および/またはデータベース126内に記憶されてもよい。故に、複数の器具は、相互に通信してもよく、分析エンジン132は、器具動作に関するデータを分析し、処理し、通信してもよい。器具は、
図3に図示されるもの等の細胞培養インキュベータとして構成されてもよい。細胞培養インキュベータ200は、移載チャンバ220および内部チャンバ230を有する、インキュベータキャビネット202を含んでもよい。電気的に制御可能な外部ドア212は、開閉し、移載チャンバ220と外部環境(例えば、インキュベータキャビネット202の外部環境)との間の連通を可能にする。電気的に制御可能な移載チャンバドア214は、開閉し、移載チャンバ220と内部チャンバ230との間の連通を可能にする。
【0054】
移載チャンバ220および/または内部チャンバ230は、限定ではないが、温度、湿度、ガス含有量、圧力、および光レベル等の種々の内部条件を判定するための1つまたはそれを上回る電気的に制御可能なセンサを含んでもよい。移載チャンバ220および/または内部チャンバ230は、加熱器、加湿器、ガス発生器、空気ポンプ等のそのような内部条件を調節するための電気的に制御可能な構成要素を含んでもよい。
【0055】
いくつかの実施形態では、電気的に制御可能な移載デバイスは、内部チャンバ230内に位置付けられる。他の実施形態では、電気的に制御可能な移載デバイスは、移載チャンバ220内に位置付けられてもよい。さらに他の実施形態では、移載デバイスは、移載チャンバおよび内部チャンバの両方内に位置付けられる。他の実施形態では、移載デバイスは、チャンバ間を自由に移動することができる(チャンバ間を移動することができるロボットを用いて等)。
【0056】
図3に示される例証的実施形態では、電気的に制御可能な移載デバイス250は、1つまたはそれを上回るアイテムを移載チャンバ220と内部チャンバ230との間で移動させる。移載デバイス250は、移載チャンバ220の中に到達し、1つまたはそれを上回るアイテムを移載チャンバ220から取り上げ、アイテムを内部チャンバ230の中に移動させてもよい。移載デバイス250は、ロボットアームまたは本明細書に説明される任意の他の好適な移載デバイスであってもよい。
【0057】
いくつかの実施形態では、1つを上回る移載デバイスが、細胞培養インキュベータキャビネット210内に含まれてもよい。
図3に示される例証的実施形態では、内部チャンバ230の移載デバイス250に加え、電気的に制御可能な移載デバイス240が、移載チャンバ220内に含まれる。移載デバイス240は、本実施形態では、アイテムを移載チャンバ220の一端から移載チャンバ220の他端に運搬する、ベルトコンベヤシステムであってもよい。1つの例証的実施例として、コンピューティングユニット210が、外部ドア212を開放し、アイテムを移載デバイス240上に設置する。コンピューティングユニット210は、移載デバイス240に、コンピューティングユニット210が、開放し、アイテムを受容する、移載チャンバドア214に向かって、アイテムを運搬するように指示する。コンピューティングユニット210は、内部チャンバ230のロボットアーム250に、アイテムを移載デバイス240から内部チャンバ230内の適切な場所に移動させるように指示する。代替として、アイテムは、コンベヤの端部に接近すると、コンベヤ240から落下し、内部チャンバ230内に着地する。コンピューティングユニット210は、ロボットアーム250または他の移載デバイスによって、アイテムを内部チャンバ220内で移動させてもよい。
【0058】
いくつかの実施形態では、インキュベータキャビネット内および/または移載デバイス上の1つもしくはそれを上回るリソースが、コンピューティングユニット210によって、移載デバイスを位置特定および/または整合させるために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、場所または整合構成要素は、物理的特徴(例えば、1つまたはそれを上回る突出部、くぼみ、ガイド等、もしくは任意のそれらの組み合わせ)であってもよい。いくつかの実施形態では、場所または整合構成要素は、信号および/またはセンサ(例えば、レーザ、カメラ、超音波距離計等、または任意のそれらの組み合わせ)等、コンピューティングユニット210によって電気的に制御可能であってもよい。
【0059】
他のタイプの移載デバイスが、細胞培養インキュベータ200の一部として使用されてもよいことを理解されたい。例えば、一実施形態では(図示せず)、細胞培養インキュベータ200は、電気的に制御可能な線形に作動されるレセプタクルを含む、移載デバイスを含む。本実施形態では、移載デバイスは、筐体と、コンピューティングユニット200によって電気的に制御可能なアクチュエータを使用して筐体を通して平行移動される、レセプタクルとを含む。アクチュエータを使用して、コンピューティングユニット210は、レセプタクルをデバイスの一端からデバイスの他端に移動させる。レセプタクルは、少なくとも部分的に、移載デバイスの第1の端部における第1の開口部を通して、およびデバイスの第2の端部における第2の孔を通して延在することができる。
【0060】
さらに別の実施形態(図示せず)では、移載チャンバ220は、付加的な電気的に制御可能なロボットアームタイプ移載デバイスを含む。任意の数および任意のタイプの移載デバイスが、インキュベータ内(例えば、インキュベータキャビネットの1つまたはそれを上回るチャンバ内)に含まれてもよいことを理解されたい。これらの移載デバイスは、サイズおよび構成も同様に変動してもよい。
【0061】
本明細書に説明されるように、コンピューティングユニット210は、移載チャンバ220内の滅菌プロセスを制御し、外部環境から移載チャンバ220の中に追加される任意のアイテムを滅菌してもよい。一実施形態では、滅菌媒体が、滅菌プロセスの一部として使用される。再び
図3を参照すると、電気的に制御可能な滅菌媒体源260が、移載チャンバ220と流体連通する。ポンプ262が、コンピューティングユニット210によって使用され、滅菌媒体を滅菌媒体源260から移載チャンバ220に運搬する。代替として、または加えて、コンピューティングユニット210は、電気的に制御可能なポンプ262を使用して、滅菌媒体を移載チャンバ220から滅菌媒体源260に移動させてもよい。ポンプ262は、源260自体と統合されてもよいことを理解されたい。いくつかの実施形態では、ポンプは、全く含まれない。
【0062】
一実施形態では、使用される滅菌媒体は、オゾンである。しかしながら、オゾン以外の他のタイプの滅菌媒体および対応する源が、使用されてもよいことを理解されたい。したがって、滅菌媒体源260は、任意の好適な滅菌媒体の源であってもよい。
【0063】
コンピューティングユニット210は、移載チャンバに提供される滅菌媒体を使用して、清掃サイクルの一部として、インキュベータキャビネットまたはインキュベータの他の部品を滅菌してもよい。一実施形態では、清掃サイクルの間、源260によって提供される滅菌媒体は、コンピューティングユニット210によって、移載チャンバ220の中に導入され、チャンバ自体を滅菌する。コンピューティングユニット210は、内部ドア214を閉鎖状態に維持し、滅菌媒体が内部チャンバ230に進入することを阻止してもよい。
【0064】
別の実施形態では、コンピューティングユニット210は、種々の電気的に制御可能なリソースを利用して、移載チャンバ220および内部チャンバ230の両方を滅菌する。清掃サイクルの間、コンピューティングユニット210は、オゾンガスまたは他の滅菌媒体が源260から発生または提供される間、内部ドア214を開放してもよい。内部ドア214が開放した状態で、滅菌媒体は、移載チャンバ220および内部チャンバ230の両方の中に進入してもよい。
【0065】
図3を継続して参照すると、コンピューティングユニット210は、直接、滅菌媒体を内部チャンバ230に経由させてもよい。滅菌媒体流路は、コンピューティングユニット210によって使用され、滅菌媒体流路を制御する、1つまたはそれを上回る流動コントローラ223、233(弁等)を含む。流動コントローラ223は、移載チャンバ経路222を通る流動を制御し、流動コントローラ233は、内部チャンバ経路232を通る流動を制御する。1つのモードでは、滅菌媒体が移載チャンバ220内のみに所望される場合、コンピューティングユニット210は、流動コントローラ233を閉鎖する一方、コンピューティングユニット210は、流動コントローラ223を開放し、コンピューティングユニット210は、外部ドア212および内部ドア214を閉鎖されたまま保つ。別のモードでは、滅菌媒体が内部チャンバ内でのみ所望される場合、コンピューティングユニット210は、流動コントローラ223を閉鎖し、流動コントローラ233を開放し、内部ドア214を閉鎖する。さらに別のモードでは、滅菌媒体が両チャンバ内で所望される場合、コンピューティングユニット210は、流動コントローラ223、233の両方を開放し、外部ドア212を閉鎖する。コンピューティングユニット210は、本モードでは、内部ドア214を開閉してもよい。
【0066】
図3に描写されるように、コンピューティングユニット210は、細胞培養インキュベータ200の1つまたはそれを上回る構成要素を制御するために使用されてもよい。例えば、コンピューティングユニット210は、滅菌媒体源260、ポンプ262および/または264、外部ドア212、内部ドア214、移載デバイス240、250、および/または270、センサ、ならびにインキュベータ(例えば、加熱器、加湿器、ガス発生器等)の内部条件に影響を及ぼす、任意の構成要素を制御してもよい。コンピューティングユニット210は、
図3に見られるように、インキュベータキャビネット202の外部にあってもよい。コンピューティングユニット210は、情報をインキュベータキャビネット210の内側に位置する1つまたはそれを上回るセンサから受信してもよい(センサは、移載チャンバ220および/または内部チャンバ230内にあってもよい)。コンピューティングユニット210は、無線信号および/または有線信号を介して、細胞培養インキュベータ210の1つまたはそれを上回る構成要素および/またはセンサと通信してもよい。
【0067】
本明細書に説明されるように、コンピューティングユニット210は、インキュベータの電気的に制御可能なリソースを使用して、細胞成長のための適切な温度およびガス混合物を提供および維持する。細胞成長条件は、異なる細胞タイプに対して異なり、本明細書に説明されるインキュベータは、細胞タイプ毎に適切な異なる条件を維持するようにプログラムされることができることを理解されたい。
【0068】
いくつかの実施形態では、本明細書に説明されるコンピューティングユニット210および電気的に制御可能なリソースは、栄養素枯渇、pHの変化、温度の変化、アポトーシスもしくはネクローシス細胞の蓄積、および/または細胞密度に関して、培養培地を監視またはアッセイする。いくつかの実施形態では、本明細書に説明されるコンピューティングユニット210および電気的に制御可能なリソースは、適切であるとき、培養培地もしくは条件および/または細胞培養物への通路を修正もしくは変更するために使用される。いくつかの実施形態では、これらの手順は、自動化される。
【0069】
他の電気的に制御可能なリソースは、種々の実施形態では、例えば、液体取扱デバイス(例えば、ポンプ、ピペット等)、培養容器または他の構成要素をインキュベータへもしくはそこから送達するための送達システム、インキュベータの温度、湿度、CO
2濃度、気圧、および他の環境側面を制御するための環境制御システム、ドア動作システム、撮像または検出システム、および細胞培養アッセイシステムを含んでもよい。いくつかの実施形態では、培地中の条件を検出するための手段が、インキュベータに接続される、またはその中に含まれる。いくつかの実施形態では、プロセッサが、インキュベータに接続される、またはその中に含まれる。いくつかの実施形態では、非一過性コンピュータ可読媒体が、インキュベータに接続される、またはその中に含まれる。媒体は、1つまたはそれを上回るプロセッサ上で、受信されたパラメータデータを利用して、インキュベータシステムの動作を調節するように動作可能である、その上に記憶される命令を有する。
【0070】
種々の実施形態では、インキュベータ200の電気的に制御可能なリソースは、限定ではないが、1つまたはそれを上回るエアロック、ドア、ロック、インターロック、滅菌手段(例えば、O
3発生器、HO発生器、熱、放射等)、光源、環境制御システム(温度、湿度、雰囲気ガス組成物等を制御する)、撮像システム(カメラ、顕微鏡、ホログラフィック撮像機等)、センサ(温度、空気純度、汚染物質レベル、pH、湿度、N
2、CO
2、O
2、O
3、HO、CO、光、メータ等)、監視システム(酸素モニタ、二酸化炭素モニタ、オゾンガス検出器、過酸化水素モニタ、マルチガスモニタ等)、濾過システム(流体、ガス等)、補助システム(窓ワイパ、制御、ポンプ、弁、開口等)、位置決めシステム(レーザ光、無線等)、および移載デバイス(コンベヤベルト、ロボットアーム等)を含んでもよい。例えば、エアロックおよびドアは全て、直接、ユニットによって、または間接的に、リソースを動作させるために要求される電圧、電流、持続時間、プロトコル等に対してコンピューティングユニット210によって発行される信号を調節する、インターフェースによってのいずれかにおいて、コンピューティングユニット210によって発行される種々の電気信号を使用して開閉されてもよい。
【0071】
種々の実施形態では、これらのリソースはそれぞれ、インキュベータと関連付けられる(例えば、インキュベータキャビネット内に嵌合される)、インキュベータの一部として組み込まれる(例えば、インキュベータの内壁もしくはドアに取り付けられる、それと一体型である、または別様にそこに接続される)、またはインキュベータキャビネットの外側または内側の好適な場所に位置付けられることができる(例えば、移載チャンバおよび/または内部チャンバ内、例えば、内壁および/または上側もしくは下側内部表面に取り付けられる)。
【0072】
インキュベータ200に関する前述の議論は、
図1に示され、本願全体を通して参照される、器具の単なる例示的実施形態に関する。他のタイプのデバイスも同様に、本発明の種々の特徴に従って使用されてもよい。
【0073】
図4は、例えば、
図1のネットワーク102または104上に実装され得る、システム300を図示する。システム300は、実験室情報管理システム(LIMS)または電子ラボノートブック(ELN)等の1つまたはそれを上回るサーバ302上で、もしくは別様にそれと連動して動作してもよい。システム300は、科学者310および/または管理者312のうちの1人もしくはそれを上回る者によってアクセス可能な顧客ユーザインターフェース306ならびに細胞および試薬装填ユーザインターフェース308等のユーザインターフェース304を含んでもよい。
【0074】
ユーザインターフェース304は、
図1および2のユーザインターフェースと構成が類似してもよい。ユーザインターフェース304は、ソフトウェアエンジニア316によって管理されるアプリケーションプログラミングインターフェース314と通信し、少なくとも命令を器具制御システム(ICS)318に通信してもよい。ICS318は、1つまたはそれを上回るデータベース320と通信してもよく、コマンド/命令を1つまたはそれを上回るデバイスサービス322(例えば、インキュベータ、冷蔵庫等に関連する)および画像処理サービス324に発行してもよい。システム300はまた、現場サービスエンジニア328によってアクセス可能な制御診断ユーザインターフェース326を含んでもよい。制御診断ユーザインターフェース326は、現場サービスエンジニア328が、種々のハードウェアデバイスに任意の保守、調節、または構成を行うことを可能にしてもよい。
【0075】
種々の実施形態では、器具制御システム318による細胞培養インキュベータの動作の制御は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせを使用して実装されてもよい。ソフトウェア内に実装されるとき、ソフトウェアコードは、単一コンピューティングユニット内に提供されるか、または複数のコンピューティングユニット間に分散されるかどうかにかかわらず、任意の好適なプロセッサまたはプロセッサの集合上で実行されることができる。そのようなプロセッサは、集積回路構成要素内に1つまたはそれを上回るプロセッサを伴う、集積回路として実装されてもよい。プロセッサは、任意の好適なフォーマットにおける回路を使用して実装されてもよい。典型的プロセッサは、x86、x86−64、ARMv7プロセッサ、および同等物である。種々の実施形態では、ITC318は、インキュベータの内側で行われる種々のプロセスを制御する。例えば、コンピューティングユニットは、種々の信号を発行し、インキュベータ内に含有される、またはそれと通信する、種々の電気的に制御可能なリソース(例えば、マニピュレータ、撮像機、流体取扱システム等)の動作または状態を制御してもよい。いくつかの実施形態では、ITC318は、細胞培養の撮像、細胞の取り上げ、細胞の間引き(例えば、細胞集塊の除去)、細胞培養条件の監視、細胞培養条件の調節、インキュベータ内の細胞培養容器移動の追跡、および/または前述のプロセスのいずれかのスケジューリングを制御する。
【0076】
種々の実施形態では、ITC318は、「開ループ」方式で、すなわち、リソースの動作に関するフィードバックを伴わずに、電気的に制御可能なリソースのそれぞれを動作させる。例えば、コンピューティングユニットは、動作の効果を考慮せずに、事前にプログラムされたスケジューリングに従って、各リソースを動作させてもよい(すなわち、イネーブルにする、ディスエーブルにする、作動させる等)。
【0077】
種々の実施形態では、ITC318はまた、センサまたは他の監視システムからの適切な入力(例えば、値、信号等)を利用して、「閉ループ」方式でリソースを動作させてもよい。例えば、インキュベータの環境は、1つまたはそれを上回るセンサによって提供される情報に基づいて、変調または制御されてもよい。ITC318が、CO
2センサを介して、インキュベータ内のCO
2のレベルが実行プロトコルによって要求されるものより低いことを検出する場合、コンピューティングユニットは、信号をCO
2源に発行し、センサがCO
2の所望の濃度が達成されたことを示すまで、インキュベータ内のCO
2のレベルを増加させてもよい。同じことは、例えば、酸素、湿度等、および電気的に制御可能なリソースのうちの1つを利用して調節を受ける、インキュベータ内の任意の他のパラメータにも当てはまる。
【0078】
ITC318は、インキュベータの中またはインキュベータの外部に統合され、有線または無線インターフェース(例えば、ギガビットイーサネット(登録商標)、802.11x等)を介して通信する、ラック搭載型コンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、内蔵コンピュータ、ネクスト・ユニット・オブ・コンピューティング(NUC)等、いくつかの形態のいずれかをとってもよい。加えて、ITC318は、概して、コンピュータと見なされるが、携帯情報端末(PDA)、スマートフォン、またはインキュベータ自体を含む、任意の他の好適なポータブル、モバイル、もしくは固定電子デバイス等、適切な機能性を提供するソフトウェアを実行可能な構成要素であってもよい。
【0079】
図5は、
図3のシステム300等のネットワーク化されたシステム400をより詳細に図示する。システム400は、アプリケーションサーバ406と通信する、少なくとも1つの顧客ユーザインターフェース402と、少なくとも1つの細胞および試薬装填ユーザインターフェース404とを含んでもよい。顧客ユーザインターフェース402は、ユーザによってアクセス可能であって、
図1の顧客ユーザインターフェースと構成が類似してもよい。顧客ユーザインターフェース402は、限定ではないが、プロトコル計画モジュール408、データ管理モジュール410、およびシステム管理モジュール412等、インキュベータの動作に関連する種々のモジュールを含んでもよい。
【0080】
プロトコル計画モジュール408は、ユーザが、顧客ユーザインターフェース402を介して、器具によって実装されるべき種々のプロトコルを計画することを可能にしてもよい。顧客ユーザインターフェース402も同様に、器具動作に関するデータまたは他のタイプの情報を提示してもよい。
【0081】
データ管理モジュール410は、システム400のデータを適切に管理するために要求される種々のポリシおよび手順の開発、実行、ならびに管理に関連するタスクを行ってもよい。
【0082】
システム管理モジュール412は、システム400の種々の構成要素の動作を構成および維持することに関連するタスクを行う、または別様に管理者がそれを行うことを可能にしてもよい。
【0083】
顧客ユーザインターフェース402は、器具ステータスに関してアプリケーションサーバ406にクエリし、および/またはコマンドを送信してもよい。これらのクエリおよび命令は、ウェブソケット通信プロトコルを介して、通信されてもよい。
【0084】
細胞および試薬装填ユーザインターフェース404はまた、アプリケーションサーバ406と通信してもよい。細胞および試薬装填ユーザインターフェース404は、ウェブソケット通信プロトコルを介して、アプリケーションサーバ406と通信してもよく、異なる目的のために意図されるため、顧客ユーザインターフェース402から分離されてもよい。細胞および試薬装填ユーザインターフェース404は、細胞培養実験室の一部として、または別様にその内部のタブレットとして構成されてもよい。故に、細胞および試薬装填ユーザインターフェース404は、したがって、実験室内の細胞を伴うプレートの作成および標識を促進し得る。
【0085】
アプリケーションサーバ406は、続いて、コマンドまたは命令をインターネット制御システム(ICS)414にパブリッシュしてもよい。ICS414は、
図4のICS318に類似してもよい。アプリケーションサーバ406は、ウェブソケット通信プロトコルを介して、および/または高度メッセージキューイングプロトコル(AMQP)を介して、これらのコマンドまたは命令をICS414に通信してもよい。
【0086】
命令は、ICS414に通信されてもよい。ICS414は、器具の動作に関する種々の命令を器具(例えば、インキュベータ)に伝える責任があってもよい。ICS414は、とりわけ、スケジューリングモジュール416と、プロトコル実行モジュール418と、在庫管理モジュール420とを含んでもよい。
【0087】
スケジューリングモジュール416は、1つまたはそれを上回るプロトコルを実行するように、種々の電気的に制御可能なリソースをスケジューリングしてもよい。種々の実施形態では、スケジューリングモジュール416は、限定供給数の消耗品(在庫管理モジュール420によって通信されるように)、前の動作の正常完了への後の動作の依存、並行してある動作を行うためのインキュベータの能力、別のプロトコルによるインキュベータリソース(例えば、移送リソース)のスケジューリングされた使用、実行に先立ったある条件の充足、プロトコルのあるステップまたは動作の完了のために予測される時間等を含む、インキュベータの能力を考慮する。
【0088】
プロトコル実行モジュール418は、スケジューリングモジュール416によって出力された命令に従って、コマンドを種々の電気的に制御可能なリソースに発行するように構成されてもよい。プロトコル実行モジュール418は同様に、種々のプロトコルの実行を監視し、その実行に関するデータを受信してもよい。
【0089】
在庫管理モジュール420は、インキュベータおよび実験室環境の在庫を監視するように構成されてもよい。在庫管理モジュール402は、例えば、所与の時間周期全体を通して、種々の実験室機器またはサンプルの量を追跡するように構成されてもよい。リソースの量に関するデータは、スケジューリングモジュール416が、特定の時間で利用可能なリソースに基づいて、あるプロトコルをスケジューリングし得るように、スケジューリングモジュール416に通信されてもよい。
【0090】
アプリケーションサーバ406およびICS414はまた、1つまたはそれを上回るデータベース422と通信してもよい。データベース422は、システムおよび器具動作に関するデータを記憶してもよく、例えば、NoSQLデータベースとして構成されてもよい。また、データ構造は、任意の好適な形態でコンピュータ可読媒体内に記憶されてもよい。データ記憶装置の非限定的実施例は、構造化、非構造化、局所、分散、短期、および/または長期記憶装置を含む。データを通信するために使用され得る、プロトコルの非限定的実施例は、専用および/または産業標準的プロトコル(例えば、HTTP、HTML、XML、JSON、SQL、ウェブサービス、テキスト、スプレッドシート等、または任意のそれらの組み合わせ)を含む。例証の便宜上、データ構造は、データ構造内の場所を通して関連するフィールドを有するように示され得る。そのような関係は同様に、フィールド間の関係を伝達するコンピュータ可読媒体内の場所とともにフィールドのための記憶を割り当てることによって達成されてもよい。しかしながら、データ要素間の関係を確立する、ポインタ、タグ、または他の機構の使用を通してを含む、任意の好適な機構が、データ構造のフィールド内の情報間の関係を確立するために使用されてもよい。
【0091】
ICS414は、例えば、AMQPを使用して、コマンドをパブリッシュし、イベントに関するデータを受信してもよい。メッセージキューブローカ424は、本質的に、器具デバイス424の種々のサービス(以下に議論される)が相互通信することを可能にする。メッセージキューブローカ424はまた、制御診断ユーザインターフェース426と通信してもよい。ICS414と同様に、制御診断ユーザインターフェース426は、AMQPを使用して、コマンドをパブリッシュし、イベントに関するデータを受信してもよい。制御診断ユーザインターフェース426は、例えば、1人またはそれを上回るフィールドサービスエンジニアによってアクセス可能であって、彼らが、任意の要求される保守を器具または器具構成要素上で行うことを可能にしてもよい。
【0092】
器具デバイス428は、システムサービス層432を含み、器具動作に関連する種々のモジュール434−444を制御してもよい。これらのモジュールは、限定ではないが、1つまたはそれを上回るセンサにフォーカスするためのフォーカスサービスモジュール434と、1つまたはそれを上回るセンサデバイスを動作させるためのセンササービスモジュール436と、プレートロボットを動作させるためのプレートロボットサービスモジュール438と、1つまたはそれを上回るモータを動作させるためのモータサービスモジュール440と、1つまたはそれを上回るカメラを動作させるためのカメラサービスモジュール442と、1つまたはそれを上回るピペットを動作させるためのピペットサービスモジュール444とを含んでもよい。
【0093】
言い換えると、器具デバイス428は、種々のハードウェア構成要素を駆動可能な種々のサービスをホストしてもよい。これらのサービスは、種々のレベルの複雑性において実行するように構成されることができる。例えば、単純サービスは、カメラを集束させることを伴ってもよい。より複雑なサービスは、いくつかのモータによる移動等、複数の構成要素を伴ってもよい。種々の構成要素は、当然ながら、命令を異なるサービスから受信してもよい。例えば、ピペットは、モータサービス440およびピペットサービス444からのコマンドをリッスンすることができる。故に、単一ハードウェアデバイスは、複数のサービスに属する、または別様にそれをリッスンすることができる。
【0094】
器具デバイス428は、したがって、2つの側面を備える。第1に、インキュベータの種々のデバイスを含む、ハードウェア側面である。第2に、ハードウェアが動作し、種々のタスクを行うことを可能にする種々のサービスを備える、論理側面である。
【0095】
画像処理モジュール430は、画像処理統合層46を含み、画像処理に関連する種々のモジュール450−454を制御してもよい。あるタスクは、複数の時間フレームにわたって収集される複数の画像の分析を要求してもよい。故に、これは、種々のモジュール間の協調を要求してもよい。これらは、画像(例えば、サンプルの画像)をともにスティッチするために使用され得る、スティッチルーチンモジュール444を含んでもよい。
【0096】
事前差分モジュール452は、細胞発生の間、幹細胞間の相違を検出するために使用されてもよい。例えば、幹細胞は、概して、あるタイプの細胞の中に発生するようにプログラムされる。しかしながら、多くの場合、細胞は、予期されるものと異なるように発生する。細胞内のこれらの相違は、近隣細胞まで拡散し得る。故に、事前差分モジュール452は、それらが拡散し、近隣細胞に影響を及ぼす前に、そのような相違を検出するための種々の新規アルゴリズムを実行してもよい。
【0097】
これらのタイプの撮像関連モジュールは、単に、例示である。故に、画像処理および分析に関連するアルゴリズムを実行するように構成される他のモジュールが、含まれてもよく、特定のタスクに依存してもよいことが検討される。例えば、
図6は、異なる構成要素と併せて、異なるタスクのために使用され得る、いくつかの異なるタイプのサービス600の概要を与える。これらのサービスは、ユーザインターフェース、アプリケーションサーバ、ICS、画像処理サービスモジュール、および1つまたはそれを上回るデータベース等の構成要素を含み得る、マスタ制御602と通信してもよい。
【0098】
作用モジュール604は、インキュベータの種々のデバイスの移動および動作に関連するサービスを含んでもよい。例えば、1つまたはそれを上回るピペットサービスは、Z、X、およびY軸におけるピペットの移動を制御するために使用されることができる。ピペット動作に関する付加的サービスは、種々の方向におけるピペットの移動を制御するための1つまたはそれを上回るモータサービスおよびアクチュエータサービスと、ピペットを囲繞する環境に関する情報を集めるための1つまたはそれを上回るセンササービスと、液体流動を制御するための1つまたはそれを上回るポンプサービスと、サンプルと相互作用するための1つまたはそれを上回るスクレーパサービスとを含んでもよい。
【0099】
作用モジュール604はまた、画像調達および分析に関連するサービスを含んでもよい。これらは、カメラの動作を制御する(例えば、1つまたはそれを上回るカメラにフォーカスする)ためのカメラサービスと、スキャナを制御するためのスキャナサービスと、プレートの運動を制御するためのプレート移送サービス(すなわち、1つまたはそれを上回るモータを種々の軸において動作させることによって)と、プレート移送のグリッパを制御するためのグリッパサービスと、1つまたはそれを上回る冷蔵庫を制御するための冷蔵庫サービス(および冷蔵庫の移動を制御するためのモータサービス)と、メッセージを受信および管理するためのメッセージキューサービスとを含んでもよい。作用モジュール604はまた、サンプルならびにサービスの授受過程を管理し、着信メッセージのデジタル署名を検証することに関連する1つまたはそれを上回るサービスを含んでもよい。
【0100】
環境モジュール606は、インキュベータの環境に関するデータを集めてもよい。例えば、環境情報を集めるために、インキュベータデバイスは、ユーザインターフェースと、温度、CO
2、O
2、圧力等に関するデータを捕捉するために複数のセンササービスによって制御される、複数のセンサデバイスとを含んでもよい。
【0101】
廃棄物モジュール608は、廃棄物管理に関連するサービスを含んでもよい。例えば、廃棄物モジュール608は、ロードセルサービスと、アクチュエータサービスと、センササービスとを含み、廃棄物の検出および移動を支援してもよい。
【0102】
図3に戻って参照すると、ネットワークインターフェース204は、インキュベータ、コンピュータ、ネットワーク対応データソース等のインキュベータ200が、他のネットワーク接続デバイスと通信することを可能にする。通信は、メッセージの送受信を含んでもよく、メッセージは、限定ではないが、プロトコル、プロトコル運転、プロトコルパラメータ等に関する共有データを含む。ネットワークインターフェース204はまた、1つまたはそれを上回るデジタル署名を通信し、器具間で転送されるファイルまたはメッセージの信頼性を検証するように構成されてもよい。
【0103】
各器具のネットワークインターフェース204はまた、分析されたサンプルに関するデータを集めてもよい。例えば、本発明の種々の実施形態の特徴は、特定のインキュベータから退出する/特定のインキュベータに進入する細胞に関するデータを記憶するためのチップカードを含んでもよい。例えば、スマートカードが、プレート上に構成されてもよく、システムまたはそのプレートを受容するインキュベータによって読み取られ得る。故に、これは、特定のプレートを監視し、プレートの分析過程の保存に役立つ、「チェックイン」および「チェックアウト」システムとして作用してもよい。
【0104】
共有データを他のネットワーク接続デバイスに伝送することは、それらのデバイスが、データを他のインキュベータと再共有する、または共有データ、特に、画像データを分析することを可能にする。共有データの受信は、インキュベータ200が、そのプロトコルを動作させる方法を改良し、動作に関する推奨をインキュベータ200のオペレータに行うこと等を可能にする。
【0105】
図7は、限定ではないが、プロトコル、プロトコル結果、関連付けられたメタデータ等を含む、種々のデータセットを共有するように相互作用する、
図3のインキュベータ等の複数のネットワーク接続インキュベータ708−724を描写する。データセットの共有は、個々のインキュベータが、プロトコルを共有し、プロトコル動作を改良し、プロトコル実行に関する推奨を個々の人間オペレータに行う、前の運転を再分析すること等を可能にする。各インキュベータはまた、その同一インキュベータ(図示せず)による後の再使用のために、その独自のプロトコルおよびデータセットを記憶してもよい。
【0106】
いくつかの実施形態では、インキュベータ708−724は、LANまたはWANを介して、他のインキュベータおよび/またはネットワークアクセス可能データ記憶と相互接続されてもよい。インキュベータは、種々の共有データセット(プロトコル、パラメータ、結果、他のメタデータ等)を他のインキュベータまたはこれらのデータ記憶に伝送し、これらのデータセットの研究および再使用を促進してもよい。データ記憶自体は、データセットを共有し、データセットの研究および再使用をさらに促進してもよい。
【0107】
データセットが、直接、インキュベータ間で、または間接的に、データ記憶を使用してのいずれかにおいて、より広く共有されるようになるにつれて、個々のインキュベータは、本共有データを使用して、プロトコル実行および転帰を改良することができる。個々のインキュベータは、本共有データに排他的に依拠する、またはインキュベータにローカルのデータと組み合わせて、共有データを利用することができ、いくつかの実施形態では、単一共有データソースであるかのように、複数の共有データソースと相互作用する。
【0108】
リポジトリ700は、データが、種々のネットワーク通信を使用して、1つまたはそれを上回るデバイスによって記憶され、読み出されることを可能にする、NAS、SAN、ネットワーク対応RAIDアレイ、ウェブホスト記憶サービス(例えば、AWS)、関係またはオブジェクト指向もしくは他のデータベース等のネットワーク対応データ記憶であってもよい。リポジトリ700は、ローカルエリアネットワーク接続(例えば、イーサネット(登録商標)、トークンリング等)を介して、1つまたはそれを上回るインキュベータ(例えば、インキュベータ708)と、広域ネットワーク接続(例えば、インターネットまたはWAN704)を介して、1つまたはそれを上回るインキュベータ(例えば、インキュベータ724)とに接続される。インキュベータは、
図3に図示されるインキュベータの形態であってもよい、またはそれらは、
図3のインキュベータとのデータ共有および要求確立互換性のための共通プロトコルを実装する、異なる形態のインキュベータであってもよい。例えば、プロトコルは、データセットを判定する種々のパラメータの仕様が、リポジトリ700から読み出されることを可能にしてもよい。
【0109】
インキュベータ708は、直接、リポジトリ700に接続され、インキュベータ708が、種々の共有データセットをリポジトリ700に伝送し、着目データセットを規定する種々のパラメータとともにクエリを提供することによって、種々のデータセットをリポジトリ700から読み出すことを可能にする。
【0110】
インキュベータ712は、インキュベータ708のように、直接、リポジトリ700に接続され、間接的に、リポジトリ700を経由してインキュベータ508に接続される。インキュベータ712は、種々のデータセットをリポジトリ700に伝送し、着目データセットを規定する種々のパラメータとともにクエリを提供することによって、種々のデータセットをリポジトリ700から読み出すことができる。インキュベータ712はまた、種々のデータセットをインキュベータ708に伝送し、リポジトリ700によって中継されるべき着目データセットを規定する種々のパラメータとともにクエリを提供することによって、種々のデータセットをインキュベータ708から読み出すことができる。
【0111】
インキュベータ712、716、および720は、ピアツーピア構成で相互接続される。本配列は、インキュベータのそれぞれが、接続されるインキュベータのうちの1つがリポジトリであるかのように、データセットを相互に共有し、データセットを伝送し、データセットを接続されるインキュベータから読み出すことを可能にする。インキュベータ712はまた、リポジトリ700に接続されるため、インキュベータ716および720は、リポジトリ700ならびにリポジトリ接続インキュベータ708と通信することができる。
【0112】
インキュベータ724は、WAN704を介して、リポジトリ700に接続され、インキュベータ724が、種々の共有データセットをリポジトリ700に伝送し、WAN704を介して、着目データセットを規定する種々のパラメータとともにクエリを提供することによって、種々のデータセットをリポジトリ700から読み出すことを可能にする。
【0113】
個々のインキュベータは、インキュベータ上で現在実行している(または実行されることになる)プロトコルに関連し得る、種々の選択パラメータを規定することによって、それらが受信する共有データまたはそれらが使用する受信された共有データを選択的に選定することができる。共有データセットは、関連選択パラメータを満たさない、それらのデータエントリを除外するようにフィルタ処理されてもよい。
【0114】
インキュベータ708−724は、それが実行するプロトコル内において、受信されたままで共有データを利用してもよい、またはその種々の導出される値を使用してもよい(例えば、統計的導関数、コンパイル、深層学習ネットワーク等)。例えば、共有データセットは、その現在の状態から継代培養を要求するまでのある種類の細胞がある条件下で成長するためにかかる典型的時間を詳述し、プロトコルが、それらの細胞の現在の培養が、例えば、10時間以内に継代培養を要求するであろうことを予測することを可能にし、その時間フレームにわたる適切な撮像および画像分析をスケジューリングしてもよい。現在の培養が、その時間までに継代培養の準備ができていない場合、オペレータは、アラートされてもよい。撮像システムが、細胞が異例の時間量で完全に分離することを示す場合、撮像システムは、培養物を再撮像する、ウェルの異なる面積を撮像する、アラートをユーザまたは別のシステムに発行すること等を行ってもよい。
【0115】
インキュベータおよび/または共有データソースは、1つのインキュベータからの共有データセットを使用して、同一または別のインキュベータからの前の運転、特に、画像を再分析および再解釈してもよい。共有データセットはまた、選択肢およびオプション、例えば、特定の細胞株のために使用すべき培地をオペレータに推奨するために分析および使用されてもよい。
【0116】
プロトコルおよびデータセットは、共有に先立って、匿名化され、第三者がプロトコルまたはデータセットのオリジナルソース(すなわち、作成者またはインキュベータ)を判定することを困難または不可能にしてもよい。匿名化プロセスは、共有等のためにプロトコルまたはデータセットをホストするリポジトリ700によるプロトコルまたはデータセットの伝送に先立って、オリジナルインキュベータによって行われてもよい。
【0117】
各プロトコルは、種々の条件付き作用、すなわち、特定の条件の充足に応じてトリガされる作用を含んでもよい。そのような条件の実施例として、限定ではないが、特定の値を満たすまたは特定の範囲内にある値、自動化または半自動化された分析技法(例えば、画像分析、pH測定等)の結果、ユーザインターフェースを介してオペレータから受信されたコマンドの結果等が挙げられる。種々の実施形態では、特定の着目値は、絶対時間、相対時間、経過時間等を含む。着目閾値または範囲は、事前にプログラムされる、または自動化された様式で、現在実行されているプロトコルもしくは特定の着目細胞タイプに関連して実行される他のプロトコルの前の運転等の種々のデータセットから導出されてもよい。そのような作用の実施例は、電気的に制御可能な機器の特定の部品の動作、サブプロトコルまたは置換プロトコル等の別のプロトコルの実行、オペレータまたはコンピューティングユニットへの種々の情報の通信を含んでもよい。種々の実施形態では、人間オペレータまたはコンピューティングユニットは、記憶されたプロトコルを改変し、種々の動作条件または制約に対処してもよい。
【0118】
いくつかの実施形態では、インキュベータの動作に関連する情報(例えば、温度、湿度、ガス組成物、画像、細胞培養条件等、または任意のそれらの組み合わせ)は、インキュベータと関連付けられた(例えば、インキュベータキャビネット内に位置する、インキュベータ内であるが、インキュベータキャビネットの外側に位置する、インキュベータに近接して、かつインキュベータまたは関連付けられたコンピューティングユニットと電気通信して位置する等)1つまたはそれを上回るセンサから得られることができ、コンピュータ可読媒体内に記憶され、細胞培養インキュベーションの間、条件についての情報を提供することができる。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読媒体は、データベースを備える。いくつかの実施形態では、該データベースは、単一インキュベータからのデータを含有する。いくつかの実施形態では、該データベースは、複数のインキュベータからのデータを含有する。いくつかの実施形態では、データは、不正アクセスおよび操作に強い種々のセキュリティ機構ならびにプロトコルに従って記憶される。いくつかの実施形態では、インキュベータおよび関連設備によって発生された全てのデータが、記憶される。いくつかの実施形態では、そのデータのサブセットが、記憶される。
【0119】
図8は、本明細書に説明されるように共有データリポジトリを動作させるための方法800の例示的実施形態を説明する、フローチャートを描写する。本実施形態では、コンピューティングユニットは、実行されると、種々のインキュベーション関連データセット、すなわち、プロトコル、プロトコル転帰、プロトコルパラメータ等を記憶するためのデータベースを提供する(ステップ800)、非一過性記憶媒体上に記憶される命令を実行する。データベース自体は、構造化(例えば、SQL、またはオブジェクト指向)または非構造化(例えば、Hadoop)されてもよい。コンピューティングユニットは、単一コンピューティングデバイスまたは複数の相互接続コンピューティングデバイスであってもよい。
【0120】
リポジトリは、インキュベータからネットワークインターフェースを通してデータを受信する(ステップ804)。データは、種々のインキュベータ関連データセット、すなわち、プロトコル、プロトコル動作のためのパラメータ、プロトコル結果、画像等を含んでもよい。
【0121】
インキュベータデータが受信されると、リポジトリは、受信されたデータをデータベース内に記憶する(ステップ808)。いくつかの実施形態では、データは、記憶に先立って、匿名化される。
【0122】
さらなる動作では、リポジトリは、ネットワークインターフェースを介して、インキュベータ内に以前に記憶されたデータに関する1つまたはそれを上回る要求を受信する(ステップ812)。要求は、典型的には、着目データを規定し、リポジトリからのデータの読出を促進する、種々のパラメータを含むであろう。要求はまた、リポジトリが要求側が要求されるデータにアクセスすることが許可されているかどうかを判定するために使用し得る、種々のセキュリティ関連パラメータを含んでもよい。
【0123】
いったん要求が、リポジトリによって処理されると、リポジトリは、ネットワークインターフェースを介して、要求されたインキュベータデータを要求側に伝送する(ステップ816)。受信に応じて、要求側は、典型的には、データを使用して、例えば、インキュベータに関する1つまたはそれを上回るプロトコルを構成、調節、または実行する。
【0124】
図9は、本発明の種々の実施形態において使用されるソフトウェアアーキテクチャを表す、略図を提示する。インキュベータソフトウェアアーキテクチャは、典型的には、例えば、オペレータへの情報の提示、オペレータによって規定されたコマンドおよびパラメータの受信、データ処理および分析のためのアプリケーションの実行、データロギング、診断等、種々の動作902に好適なウェブサーバ900を含む。
図9では、ウェブサーバ900は、管理者による使用のためのUI、科学者による使用のためのUI、インキュベータオペレータによる使用のためのUI等、種々のユーザインターフェース(UI)を提示するように示される。それらのユーザインターフェースは、ユーザによって、インキュベータの中に組み込まれるグラフィカルディスプレイ、ローカルネットワーク接続、WAN接続を経由して、インキュベータと通信するデバイス上のグラフィカルディスプレイ等上で視認されてもよい。
【0125】
アーキテクチャはまた、例えば、構造化、非構造化、オブジェクト指向等、データ記憶のための1つまたはそれを上回る機構を含む。これらの機構は、データベース904によって表される。これらの機構は、インキュベータを用いてローカルで発生するデータ、インキュベータの動作に影響を及ぼすネットワークを経由して送達されるデータ等を受信してもよい。これらの機構はまた、インキュベータまたは他のインキュベータの後の占有に影響を及ぼすためにネットワークを経由して伝送されるべきデータのソースとして使用されてもよい。データ記憶のための機構は、完全または部分的に、インキュベータ自体に記憶されてもよく、また、他のコンピューティングリソース上に記憶され、ローカルまたは広域ネットワーク接続を介してアクセス可能なデータ記憶機構を組み込んでもよい。
【0126】
インキュベータ908上のソフトウェアは、上記に説明される機能性を提供するように動作する、種々のソフトウェア構成要素を含む。これらの構成要素は、種々のレベルで編成されるように
図9に描写され、各レベルは、その上方の構成要素のためのその下方の構成要素とのインターフェース912として動作する。
【0127】
インキュベータソフトウェア構成要素908の最低レベルは、インキュベータの種々のハードウェア構成要素とのインターフェース、インキュベータのロボット部分の制御、カメラとのインターフェース、インキュベータセンサとのインターフェース等を提供する。
【0128】
モジュール908の次のレベルは、ハードウェアインターフェース構成要素と相互作用し、種々のより高次の機能性を実装する。例えば、センサロギングモジュールは、センサモジュールとインターフェースをとり、センサデータを収集する。撮像支援モジュールは、カメラモジュールとインターフェースをとり、カメラ画像を収集し、他のソフトウェアモジュールに提供する。ロボットシミュレーション、ロボット制御、およびフェールセーフモジュールは、ロボット制御モジュールと相互作用し、他のソフトウェアモジュールによって呼び出され得る、明確に定義された動作のセットを提供する。
【0129】
より高次のモジュール908は、順に、プロトコルを種々の動作に分解し、それらの動作の実行をスケジューリングおよび計画し、ユーザがインキュベータの種々の動作を手動で制御することを可能にする、インターフェースへのエクスポーズ等、これらのモジュールと相互作用し、前述のように、プロトコルの実行を実装する。
【0130】
本発明のいくつかの実施形態を本明細書で説明および図示したが、当業者であれば、本明細書で説明される機能を果たし、および/または、結果ならびに/もしくは利点のうちの1つまたはそれを上回るものを得るための種々の他の手段および/または構造を容易に想定し、そのような変形例およびならびに/もしくは修正のそれぞれは、本発明の範囲内であると見なされる。より一般的には、当業者であれば、本明細書で説明される全パラメータ、寸法、材料、および構成は、例示的となるように意図されており、実際のパラメータ、寸法、材料、および/または構成は、本発明の教示が使用される、1つまたは複数の具体的用途に依存することを、容易に理解するであろう。当業者であれば、日常的にすぎない実験を使用して、本明細書で説明される本発明の具体的実施形態の多くの同等物を認識するか、または確認することができるであろう。したがって、前述の実施形態は、一例のみとして提示され、添付の請求項およびその同等物の範囲内で、具体的に説明およびならびに請求される以外の方法で本発明が実践されてもよいことを理解されたい。本発明は、本明細書で説明される、各個別特徴、システム、部品、材料、および/または方法を対象とする。加えて、そのような特徴、システム、部品、材料、および/または方法が相互に矛盾していなければ、2つまたはそれを上回るそのような特徴、システム、部品、材料、および/または方法の任意の組み合わせが、本発明の範囲内に含まれる。
【0131】
本明細書および本請求項で使用されるような、「1つの」という不定冠詞は、明確にそれとは反対に示されない限り、「少なくとも1つの」を意味すると理解されたい。
【0132】
本明細書および本請求項で使用されるような、「および/または」という語句は、そのように結合される要素、すなわち、ある場合では接合的に存在し、他の場合では離接的に存在する要素の「いずれか一方または両方」を意味すると理解されたい。明確にそれとは反対に示されない限り、「および/または」という節によって具体的に識別される要素と関係するか、無関係であるかにかかわらず、それらの具体的に識別される要素以外に、他の要素が随意で存在してもよい。したがって、非限定的な例として、「Aおよび/またはB」の参照は、「〜を備える」等の非制約的な用語と併せて使用されると、一実施形態では、BのないA(随意でB以外の要素を含む)を指し、別の実施形態では、AのないB(随意でA以外の要素を含む)を指し、さらに別の実施形態では、AおよびBの両方(随意で他の要素を含む)等を指す。
【0133】
本明細書および本請求項で使用されるような、「または」は、上記で定義されるような「および/または」と同じ意味を有すると理解されたい。例えば、一覧中のアイテムを分離するときに、「または」あるいは「および/または」は、包括的であるとして解釈されるものであり、例えば、少なくとも1つを含むが、多数の要素または要素の一覧のうちの1つまたはそれを上回るものと、随意で、付加的な非記載アイテムも含む。「〜のうちの1つのみ」または「〜のうちの正確に1つ」等、明確にそれとは反対に示される用語のみ、または、請求項で使用されるときに、「〜から成る」が、多数の要素または要素の一覧のうちの正確に1つの包含を指す。一般に、本明細書で使用されるような「または」という用語は、「いずれか一方」、「〜のうちの1つ」、「〜のうちの1つのみ」、または「〜のうちの正確に1つ」等、排他性の用語が先行すると、排他的代替物(すなわち、「一方または他方であるが、両方ではない」)としてのみ解釈されるものである。「本質的に〜から成る」は、請求項で使用されると、特許法の分野で使用されるような、その通常の意味を有するものである。
【0134】
本明細書および本請求項で使用されるような、1つまたはそれを上回る要素の一覧を参照した「少なくとも1つ」という語句は、要素の一覧中の要素のうちのいずれか1つまたはそれを上回るものから選択される、少なくとも1つの要素を意味するが、要素の一覧内で具体的に記載される、あらゆる要素のうちの少なくとも1つを必ずしも含むとは限らず、要素の一覧中の要素の任意の組み合わせを除外しないことを理解されたい。この定義はまた、「少なくとも1つ」という語句が指す要素の一覧内で具体的に識別される要素と関係するか、無関係であるかにかかわらず、それらの具体的に識別される要素以外の要素が随意で存在してもよいことも許容する。したがって、非限定的な例として、「AおよびBのうちの少なくとも1つ」(または同等に、「AまたはBのうちの少なくとも1つ」、または同等に、「Aおよび/またはBのうちの少なくとも1つ」)は、一実施形態では、Bが存在しない、随意で1つまたはそれを上回るものを含む、少なくとも1つのA(随意でB以外の要素を含む)を指し、別の実施形態では、Aが存在しない、随意で1つまたはそれを上回るものを含む、少なくとも1つのB(随意でA以外の要素を含む)を指し、さらに別の実施形態では、随意で1つまたはそれを上回るものを含む、少なくとも1つのA、および、随意で1つまたはそれを上回るものを含む、少なくとも1つのB(随意で他の要素を含む)等を指すことができる。
【0135】
請求項ならびに上記の明細書では、「〜を備える」、「〜を含む」、「〜を担持する」、「〜を有する」、「〜を含有する」、「〜を伴う」、「〜を保持する」および同等物等の全移行句は非制約的である、すなわち、「〜を含むが、それらに限定されない」を意味すると理解されたい。
【0136】
「〜から成る」および「本質的に〜から成る」という移行句のみが、United States Patent Office Manual ofPatent Examining Procedures, Section2111.03に規定されているように、それぞれ、制約的または半制約的な移行句となるものである。
【0137】
請求項要素を修飾するための請求項における「第1」、「第2」、「第3」等の序数用語の使用自体は、任意の優先順位、先行、または別のものに先行する1つの請求項要素の順序、または方法の作用が行われる時間的順序を示すものではなく、単に、ある名称を有する1つの請求項要素を(序数用語の使用がない場合)同一名称を有する別の要素から区別し、請求項要素を区別するための標識として使用される。
【0138】
また、そうではないことが明確に示されない限り、1つを上回るステップまたは作用を含む、本明細書に請求される任意の方法では、方法のステップまたは作用の順序は、必ずしも、方法のステップまたは作用の順序が列挙される順序に限定されないことを理解されたい。