特許 7530896 細胞密集度測定のための撮像及び照明のためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-31

(45)【発行日】2024-08-08

(54)【発明の名称】細胞密集度測定のための撮像及び照明のためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/00 20060101AFI20240801BHJP

   G02B 21/06 20060101ALI20240801BHJP

   G01N 21/17 20060101ALI20240801BHJP

【ＦＩ】

G02B21/00

G02B21/06

G01N21/17 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021529426

(86)(22)【出願日】2019-11-27

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-19

(86)【国際出願番号】 US2019063712

(87)【国際公開番号】W WO2020113076

(87)【国際公開日】2020-06-04

【審査請求日】2022-11-25

(31)【優先権主張番号】62/773,899

(32)【優先日】2018-11-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100123652

【弁理士】

【氏名又は名称】坂野 博行

(74)【代理人】

【識別番号】100175042

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 秀明

(72)【発明者】

【氏名】コブ，ジョシュア モンロー

(72)【発明者】

【氏名】マーティン，グレゴリー ロジャー

(72)【発明者】

【氏名】ラチュコフスキ，ロベルト レイモン

(72)【発明者】

【氏名】サンソン，マーク クリスチャン

(72)【発明者】

【氏名】シュライバー，ホースト

(72)【発明者】

【氏名】アプトン，トッド マイケル

【審査官】殿岡 雅仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０００１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／２０７３６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／０６２１２５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／１０３９７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／０６１８８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１０２２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１７４３５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１３－５１６９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２２－５０９８２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２１／００ － ２１／３６

Ｇ０１Ｎ ２１／００ － ２１／６１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

平らな上面を有するハウジングと、
前記平らな上面に設けられた１つ以上の開口と、
前記ハウジングの前記平らな上面上に置かれた、多層／積層構造を有する細胞培養容器と、
前記ハウジング内に配置され、前記細胞培養容器の各層内の培養物を撮像するように構成された１つ以上の光学撮像システムと
を備える装置であって、
前記１つ以上の光学撮像システムはそれぞれ
前記ハウジングの前記上面上に直接置かれた前記細胞培養容器の上に積み重ねられた細胞培養容器内の培養物を撮像するように調整されうる可動の焦点距離を有する撮像部品と
前記ハウジングの前記上面上に直接置かれた前記細胞培養容器の上に積み重ねられた細胞培養容器の底面に斜めの角度で光を向けるように構成される照明部品であって、前記ハウジングの前記上面上に置かれた前記細胞培養容器内の培養物を前記撮像部品に対向する側から照明するように、前記光が前記底面から反射するように構成された照明部品と
を備え、
前記撮像部品および前記照明部品は、前記ハウジングの前記平らな上面に設置された１つ以上の開口のうちの１つを共有する、
装置。

【請求項2】

前記撮像部品は前記ハウジングの前記上面の前記開口のうち１つからずれて前記ハウジング内に配置されるとともに、該１つの開口の真下に配置され前記培養物からの光を前記撮像部品に向けるように角度付けられたミラーを更に備える請求項１記載の装置。

【請求項3】

通信インターフェースと、
コントローラと、
前記通信インターフェース、コントローラ、及び前記１つ以上の光学撮像システムに電力供給するための電源と
を更に備える請求項１記載の装置。

【請求項4】

前記コントローラは前記通信インターフェースを介してコマンドを受信し、前記ハウジングの前記上面上に積み重ねられた１つ以上の細胞培養容器内の培養物を撮像するか、
前記コントローラは前記１つ以上の光学撮像システムからの画像を前記通信インターフェースを介して送信するか、又は
それらの組み合わせである請求項３記載の装置。

【請求項5】

前記１つ以上の光学撮像システムから収集した画像を処理するための画像処理部を更に備え、
前記画像処理部は前記１つ以上の光学撮像システムから収集した画像を分析して前記ハウジングの前記上面上に積み重ねられた１つ以上の細胞培養容器内の細胞培養物の密集度を求めるか、
前記画像処理部は画像から細胞密集度を求めるように訓練された１つ以上の機械学習モデルを備えるか、
前記画像処理部は前記画像分析の結果を前記通信インターフェースを介して送信するように構成されるか、又は
それらの組み合わせである請求項３記載の装置。

【請求項6】

上面と底面を有し、互いに積層可能な形状を有する複数の細胞培養容器と
平らな上面を有するハウジングであって、前記平らな上面上に前記細胞培養容器の底面が載せられる、ハウジングと、
前記平らな上面に設けられた１つ以上の開口と、
前記ハウジング内に配置され前記ハウジングの前記平らな上面上に置かれた前記細胞培養容器内の培養物を撮像するように構成された１つ以上の光学撮像システムと
を備える装置であって、
前記１つ以上の光学撮像システムはそれぞれ
前記ハウジングの前記上面上に直接置かれた前記細胞培養容器の上に積み重ねられた第２の細胞培養容器内の培養物を撮像するように調整されうる可動の焦点距離を有する撮像部品と
前記ハウジングの前記上面上に直接置かれた前記細胞培養容器の上に積み重ねられた前記複数の細胞培養容器のうちの１つの底面に斜めの角度で光を向けるように構成される照明部品であって、その細胞培養容器に収容された培養物を照明するように、前記ハウジングの前記上面上に位置する前記複数の細胞培養容器を、前記撮像部品に対向する側から照明して、前記光が向けられた前記底面から前記光が反射されるよう、構成される照明部品、と
を備え、
前記撮像部品および前記照明部品は、前記ハウジングの前記平らな上面に設けられた１つ以上の開口の１つを共有する、
装置。

【請求項7】

前記撮像部品は前記ハウジングの前記上面の前記開口のうち１つからずれて前記ハウジング内に配置されるとともに、該１つの開口の真下に配置され前記培養物からの光を前記撮像部品に向けるように角度付けられたミラーを更に備える、請求項６記載の装置。

【請求項8】

通信インターフェースと、
コントローラと、
前記通信インターフェース、コントローラ、及び前記１つ以上の光学撮像システムに電力供給するための電源と
を更に備え、
前記コントローラは前記通信インターフェースを介してコマンドを受信し、前記ハウジングの前記上面上に積み重ねられた１つ以上の細胞培養容器内の培養物を撮像するか、
前記コントローラは前記１つ以上の光学撮像システムからの画像を前記通信インターフェースを介して送信するか、又は
それらの組み合わせである請求項６記載の装置。

【請求項9】

前記１つ以上の光学撮像システムから収集した画像を処理するための画像処理部を更に備え、
前記画像処理部は前記１つ以上の光学撮像システムから収集した画像を分析して前記ハウジングの前記上面上に積み重ねられた１つ以上の細胞培養容器内の細胞培養物の密集度を求めるか、
前記画像処理部は画像から細胞密集度を求めるように訓練された１つ以上の機械学習モデルを備えるか、
前記画像処理部は前記画像分析の結果を前記通信インターフェースを介して送信するように構成されるか、又は
それらの組み合わせである請求項８記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【関連出願】

【0001】

本出願は、２０１８年１１月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／７７３８９９号の米国特許法第１２０条の下の優先権の利益を主張するものであり、その内容全体を本明細書に援用する。

【技術分野】

【0002】

本発明は、研究室作業の分野に関し、特に研究室環境内で使用される細胞など微小な構造体の撮像のための機器及び方法に関する。より具体的には本開示は細胞培養密集度の測定のためのシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0003】

細胞培養は、広範囲の分野、例えば薬剤選別、毒性試験、遺伝子操作、治療用タンパク質、及びワクチン製造に多くの重要で有益な用途がある不可欠な道具である。一般に哺乳動物細胞株が培養器で培養され、培養器内では温度、湿度、及びＣＯ_２濃度を厳密に監視し制御することが有益である。細胞培養プロセスの間、培養基で満たされた培養容器に種付けされた細胞は、増殖する間、下流プロセスで処理されるまで監視されなければならない。

【0004】

例えば、細胞培養物の細胞密集度が監視されることがある。一般に、細胞は、増殖し過ぎると増殖性及び遺伝子発現表現型を失いうるので８０％～９０％の密集度に達すると植え継がれる。細胞密集度に加えて、広範囲の他の重要な用途、例えば細胞移動追跡、細胞密度測定、及び全細胞数推定も頻繁な観察を必要とする。

【0005】

密集度を可視化するために、卓上光学顕微鏡が通常使用される。細胞及び細胞培養基両方が入った細胞培養容器が細胞培養器から取り出されて光学顕微鏡の試料台に置かれる。研究者は顕微鏡の接眼レンズを通して明視野モードで細胞を観察する。細胞密集度はしばしば細胞を数えることで測定される。数えることは退屈で間違いを起こし易い作業でありうる。

【0006】

卓上光学顕微鏡で観察する方法は幾つかの主な欠点を有する。例えば、研究者は頻繁に細胞培養容器を細胞培養器から手で取り出さなければならない。この作業は細胞培養プロセスと干渉することがある。細胞培養容器を細胞培養器から取り出す時、細胞は温度、雰囲気、及び湿度を含む環境変化を経験する。また、細胞培養器外の不完全に殺菌された実験機器との細胞培養容器の頻繁な接触により細胞培養物が汚染される可能性が存在する。細胞培養物の微生物（バクテリア、菌、酵母など）による汚染は、細胞の生化学及び生物理的振舞いを変える又は細胞死さえ引き起こしうる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従って、培養器環境から顕微鏡へ細胞培養容器を物理的に移動させることなく細胞を観察する要望及び必要が存在する。１つの重大な問題は、これらの細胞を高コントラストで見るために必要な照明が細胞の背後から発せられなければならないことである、即ち、細胞を通過し顕微鏡の対物レンズに入る背面照明である。これは、光学撮像システム及び照明システムが積み重なり内の異なる場所に物理的に位置する場合、困難になる。積み重なり内の同じ領域に撮像チャンネル及び照明チャンネルを有しトレイ積み重なり及びそれらチャンネル間のアラインメントの変更をより容易にすることは非常に有益であろう。

【課題を解決するための手段】

【0008】

並んで配置されるが細胞の背面照明を可能にする照明システム及び撮像システムでトレイ内の細胞を撮像するためのシステム及び方法が本明細書に開示される。撮像システム及び照明システムは小型で機能的であり細胞増殖トレイと一緒に使用できる。

【0009】

本発明は生きた細胞を増殖させるための少なくとも１つの透明なトレイ、第１のトレイの上に積み重ねられた第２のトレイ、細胞が増殖するトレイの領域の画像を形成するための撮像システム、及び細胞を透過背面照明するための照明システムを含む。撮像システムはレンズシステム、テレセントリック開口絞り、及び画像センサーを含む。照明システムはスペクトル帯域内の光を生成するための光源とその光源の平行光像を生成するためのレンズとを含み、光源の平行光像は細胞がその上で増殖しているトレイ表面を斜めの角度で通過し、第２のトレイの表面で反射され第１のトレイの表面上の細胞を背面照明する、この背面照明光は撮像システムに入り、光源の像が撮像システムレンズによってテレセントリック絞り内に再結像され、細胞の画像が画像センサー上に生成される。

【0010】

本発明の目的は、照明システムの光軸が対象トレイ上方のトレイ表面によって撮像システムの光軸に映されることである。これは照明システムが撮像システムの隣に配置され、それでもなお対象細胞を背後から照明するのを可能にする。この構成は細胞平面が照明システム及び撮像システム両方の光軸に対して斜めの角度であることを要求する。従って、撮像システムレンズによって生成される像平面は光軸に対して斜めに傾斜する。これを補償するように画像センサーを傾斜させない限り、これはシャインプルーフ条件を満たすことで視野を横切る焦点シフトを生成する。

【0011】

独立型監視プレートに本発明を一体化することは業界標準細胞培養容器を含むシステムの使用を可能にしうる。本発明は、照明システム及び撮像システムが隣り合い、即ち一体型装置として設置されうるので利点を有する。それらのシステムは予め互いに位置合わせされ細胞増殖トレイ内の最小のスペースを占めうる。カメラシステムにより占められるどんなスペースも細胞増殖のために使用できないスペースである。これはスペースを最小化し背面照明により細胞の画像を生成する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】単一の細胞培養プレートのための検出器／照明源を概略的に例示する。

【図2】積み重ねられた複数の細胞培養プレートのための検出器／照明源を概略的に例示する。

【図3】本発明の実施形態に係る監視プレートの実例である。

【図4】上部が取り除かれた図３の監視プレートの実例であり、監視プレートの内側に対して各光学撮像システムの相対的サイズ及び配置を示す。

【図5A】監視プレートの部品を示す論理ブロック図である。

【図5B】監視プレートの内側における部品の撮像部分の可能な配置を示す。

【図6】監視プレート内での使用に適した単一の光学撮像システムの光路の実施形態の概略図である。

【図7】光学撮像システムの照明部品及び撮像部品を収容するためのハードウェア構成の可能な実施形態の実例である。

【図8】図７の光学撮像システムの部品の別の図であり、それらの相対的位置を示す。

【図9】斜め照明を提供するために光学撮像システムの部品を配置する別の実施形態を示す。

【図10A】複数の光学撮像システムの１つの配置を示す監視プレートの破断図を示す。

【図10B】監視プレートの側面図を示し、相対的に薄いアスペクト比を示す。

【図10C】監視プレートの上面の１つの開口の上面図であり、その開口を共有する単一の光学撮像システムの撮像部品及び照明部品を示す。

【図11A】本書に記載の監視プレートと共に使用するのに適した積み重ねられた市販の細胞培養プレートの実施形態を示す。

【図11B】本書に記載の監視プレートと共に使用するのに適した積み重ねられた市販の細胞培養プレートの実施形態を示す。

【図12】細胞培養プレートの積み重ねを可能にする接続特徴の実施形態を示す。

【図13】監視プレートに相対した積み重ねられた細胞培養プレートの実例である。

【図14】１つ以上の監視プレートによって取り込まれた画像を分析し培養物の細胞密集度及び他の特性を求めるためのシステムの論理図である。

【図15】本書に記載された研究室環境のための接続された生態系の機能を支援するのに適した計算機アーキテクチャを示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本明細書で使用される用語「密集度」は細胞により占有された細胞培養基板表面の割合を指す。

【0014】

本明細書で使用されるように、「have」、「having」、「include」、「including」、「comprise」、「comprising」などは非限定の意味で使用され、概ね「これらに限定されないが～を含む」を意味する。

【0015】

英語の単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈からそうでないと明らかに指示されない限り、複数の指示対象を含む。同じ特性を記述する全ての範囲の端点は独立に結合可能で、それら記述された端点を含める。全ての参照文献は本明細書に引用される。

【0016】

用語「上面」、「底面」、「側面」、「上の」、「下の」、「上方」、「下方」などは必ずしも恒久的な相対位置を記述するためでなく、説明目的のために本明細書で使用される。そのように使用される用語は適切な状況下では交換可能であり、本開示の実施形態が、例えば本書に例示又は記述された向き以外の向きで動作可能であることは理解されるべきである。

【0017】

添付の図面にその例が示された実施形態を詳細に記述する。可能ならいつでも、同じ又は類似の部品を指すために同じ符号を全図面に亘って使用する。

【0018】

本書で使用される全ての科学的用語及び技術的用語は、そうでないと明記されない限り、通常当分野で使用される意味を持つ。本書で提供されるどんな定義も本書で頻繁に使用される用語の理解を容易にするであろうが、本開示の範囲を限定するように意図されていない。

【0019】

本開示は下記に先ず大まかに記述され、次に幾つかの代表的な実施形態に基づいて詳細に記述される。個々の代表的な実施形態に互いに組み合わされて示された特徴の全てを理解する必要はない。特に、個々の特徴は省略されても又は同じ代表的な実施形態又は他の代表的な実施形態の他の特徴と他のやり方で組み合わされてもよい。

【0020】

本発明は平らなトレイ底上で増殖する細胞を見るための照明及び撮像システムを含む。透明な対象を見る時、細胞の縁のどんなコントラストも見るのが困難でありうる。うまく働く１つの方法は細胞を背後から照明し、照明源を撮像システムの対物レンズの入射瞳に入り入射瞳を満たさないように向けることである。

【0021】

本発明の実施形態は撮像チャンネル及び照明チャンネルを撮像している細胞の同じ側に配置することの利益を提供する。従って、撮像チャンネル及び照明チャンネルは細胞培養積み重なりの同じ領域に配置され、トレイ積み重なり及びそれらチャンネル間のアラインメントの変更をより容易にしうる。加えて、本発明の実施形態は、細胞培養容器が撮像のために定位置に留まるのを許し、細胞培養容器を細胞培養器環境から撮像台に移動させる必要をなくす小型の撮像システムを提供する。そのような容器の移動は細胞の邪魔をし、細胞の環境条件を変えて細胞培養に悪影響しうるので望ましくない。

【0022】

本開示の実施形態は、監視プレート内に作られた細胞培養監視のための小型の光学撮像システムに関する。監視プレート上に複数の細胞培養トレイが積み重ねられうる。監視プレートは複数の検出器及び照明源を含む。コリメーターレンズが細胞培養容器の表面と照明源の間に配置され、照明源は細胞培養容器の表面に斜めの角度で光を放出するように構成される。検出器は細胞培養容器の表面とその検出器の間に配置された関連するレンズを有し、そのレンズは光を開口絞りを通って検出器に集束させ、検出器は細胞培養容器の表面をその表面に斜めの角度で出る光を受光するように構成される。

【0023】

このシステムは、明視野モードで動作するように構成される。このモードは細胞培養状態の様々な側面を明視野画像の画像分析により特定するのを可能にする。加えて、本書に記載されたシステムは小さい設置面積を有し、本システムが明視野モードを使って細胞培養状態の継続する監視を可能にする仕方で細胞培養容器に一体化される又は取り外し可能に結合されるのを許す。

【0024】

図１は監視プレートの複数の検出器／照明源の１つを概略的に例示する。図１の概略図は一定の比率で描かれていないことは理解されるべきである。図示のように、小型の光学撮像システム１００は照明源１０及びコリメーターレンズ２０を備える。照明源１０は、コリメーターレンズ２０により平行光線され細胞培養容器３０の第１表面５０に向けられる光を放出するように向けられる。照明源１０は、例えばこれらに限定されないが発光ダイオード（ＬＥＤ）又はＬＥＤアレイであってもよい。或いは、照明源１０は非ＬＥＤ光源、例えば白熱灯、小型蛍光灯（ＣＦＬ）、ハロゲン、又は光ビームを生成し放出するように構成された他の光源であってもよい。照明源１０は白色光、又は可視領域内の任意の波長又は波長の組み合わせの着色光を生成してもよい。

【0025】

図１に更に示すように、光学撮像システム１００は検出器８０を備える。検出器８０は、自身に当たる光を検出しその光を電気信号に変えるための画像センサーを備える。画像センサーは電荷結合素子（ＣＣＤ）センサー、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサー、又は光を電気信号に変えうる任意の他の種類のセンサーであってよい。或いは、検出器８０はＣＣＤ、ＣＭＯＳ、又は他の画像センサーを単に含んでもよい。システム１００は光を集めるためのレンズ６０と、細胞培養容器３０の第１表面５０と検出器８０の間に配置された開口絞り７０とを更に含み、レンズ６０は光を集め、その光を開口絞り７０を通って検出器８０に集束させる。

【0026】

本開示の実施形態によれば、照明源１０、コリメーターレンズ２０、及び照明源１０から放出された光の光路内の任意の他の光学部品は、細胞培養容器３０に入る時の光ビームの方向が第１表面５０に斜めの角度であるように光を通過させるように配置される。同様に、検出器８０は細胞培養容器３０の第１表面５０を表面５０に斜めの（即ち、表面５０に平行でも直角でもない）角度で出る光を受光するように斜めに配置される。動作時、光ビームは照明源１０から細胞培養容器３０の第１表面５０に向かって放出される。第１表面５０には撮像対象の生きた細胞が収容されている。光ビームは細胞培養容器３０の１つの細胞培養容器９０に入りその中を進み細胞培養容器９０の反対側の細胞培養容器３０第２表面４０に到達し、検出器８０に向かって斜めに方向が変えられる。方向が変えられた後、光は細胞培養容器３０の第１表面５０上の細胞を通過し、レンズ６０により開口絞り７０へ集束させられる。照明源１０の像は開口絞り７０において生成され照明源像は開口サイズより小さい。そのテレセントリック絞りより小さい時、撮像された細胞群の適切なコントラストが生成され細胞群をはっきり見ることができる。照明源の像は開口絞りと共役である。

【0027】

図示のように、照明源１０及び検出器８０は細胞培養容器３０の第１表面５０の同じ側に位置するように構成される。この構成はシステム１００が明視野モードで動作するのを可能にし、撮像される細胞を背後から照らす。明視野モードでは、照明源からの光が撮像対物レンズ組立体に直接入り、観察対象が吸収し透過光の一部の位相を変えるか又は方向を変えるので明るい背景の中に試料が暗く見える。明視野モードで動作する時、システム１００は細胞培養状態の様々な項目を明視野画像の画像分析により特定するのを可能にする。項目はこれらに限定されないが細胞数、細胞密集度、細胞密度、及び細胞移動追跡を含む。

【0028】

図２は本開示の実施形態に係る、多層細胞培養容器３１又は積み重なった細胞培養容器の内の細胞を撮像するための光学撮像システム１００の例を示す。光学撮像システム１００の部品は図１の同様の符号の部品と同じである。多層細胞培養容器３１は第１表面５０ａ及び第１表面５０ａと反対側の第２表面４０ａを有する第１細胞培養容器９０ａを含む。多層細胞培養容器３１は第１表面５０ｂ及び第１表面５０ｂと反対側の第２表面４０ｂを有する第２細胞培養容器９０ｂを更に含む。小型光学撮像システム１００は図１に示した単層細胞培養容器を参照して上記で説明したのと同様に動作する。しかし、多層細胞培養容器３１では、光学撮像システム１００は、照明源１０からの光ビームが第２細胞培養容器９０ｂの第２表面４０ｂから検出システムに向かって方向が変えられうるように配置されうる。

【0029】

本開示の実施形態によれば、例えば図２に示すような多層細胞培養容器内の撮像対象の細胞は、撮像されている細胞を収容する細胞培養容器以外の細胞培養容器の表面から方向が変えられる照明を使用して撮像されうる。図２の多層細胞培養容器３１は２つだけの細胞培養容器９０ａ、９０ｂを示すが、小型光学撮像システムの実施形態は様々な数の層又は細胞培養容器を有する多層細胞培養容器で使用されうることは熟慮されている。従って、光学システムの照明源からの光ビームは、撮像される細胞を収容する細胞培養容器のすぐ上の細胞培養容器の表面により方向が変えられうるか、又は光ビームは、撮像される細胞を収容する細胞培養容器の２層以上上の細胞培養容器により方向が変えられうる。また、照明源からの光ビームの方向を変えるのに使用される表面は細胞培養容器の底面（例えば、第１表面５０ｂ）であっても又は細胞培養容器の上面（例えば、第２表面４０ｂ）であってもよい。

【0030】

幾つかの実施形態では、各細胞培養容器は細胞培養物が載る底面を有しうる。このような場合、積み重ねたうちの次に高いトレイの底面はそのすぐ下の容器の上面として働き、光の方向を細胞培養物の方へ変えるのに使用されてもよい。或いは、各細胞培養容器は、細胞培養物内へ光の方向を変える表面として働くカバーを有してもよい。各細胞培養容器（即ち、積み重ね内の各層）は１つだけの細胞培養物を収容することは熟慮されている。

【0031】

図３は本発明の実施形態に係る監視プレート３００の実例を示す。示された監視プレート３００は１～５のラベルが付けられた５つの光学撮像システムを備える。図３に示す５つの開口３０２のそれぞれは、１つの光学撮像システム１００のために働き、光源から培養物への通過と画像の収集の両方の開口として働く。図３の実例は５つの光学撮像システム１００を示すが、任意の数の光学撮像システム１００を使用でき、それらの光学撮像システム１００を細胞培養容器の全体又は少なくとも大部分を撮像できるようにどんな仕方でも配置しうることを当業者は理解するであろう。

【0032】

図４は上部が取り除かれた図３の監視プレート３００を示し、監視プレート３００の内側に対して各光学撮像システム１００の相対的サイズ及び配置を示す。再び、図４に示した光学撮像システムの配置と数は本質的に典型的である。

【0033】

複数の光学撮像システム１００に加えて、監視プレート３００は図５Ａに示すように追加の部品を含んでもよい。複数の光学撮像システム１００に加えて、監視プレート３００は監視プレート３００内の他の部品の全体動作を制御するためのコントローラ３０４を含んでもよい。監視プレート３００は複数の光学撮像システム１００が収集した画像を処理のために外部へ送信する通信インターフェース３０６を備えてもよい。通信インターフェースは有線接続でも又は無線接続、例えばＷｉ－Ｆｉ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）でもよい。コントローラ３０４は通信インターフェース３０６を介してコマンドを受信し、細胞培養物の撮像を開始してもよい。監視プレート３００はコントローラ３０４、通信インターフェース３０６、及び 複数の光学撮像システム１００に電力供給するために電源も必要とする。電源３０８は電池、充電式電池、又は電源インターフェースを介してアクセス可能な外部電源から成ってもよい。監視プレート３００はまた、複数の光学撮像システム１００が収集した画像を処理する画像処理部３１０を任意選択で含んでもよい。この場合、通信インターフェース３０６は、実際の画像を外部に送信する代わりに又は加えて画像処理結果を外部へ通信する。画像処理部３１０は、細胞培養物の画像に基づいて細胞密集度を求めるように訓練された１つ以上の機械学習モデル、又は画像から細胞密集度を求める他の手段を含んでもよい。図５Ｂは図５Ａに示した部品の監視プレート３００の内側における可能な配置を示す。

【0034】

図６は単一の光学撮像システム１００の撮像部分の配置の実施形態を示す。細胞は細胞平面６０２にあるトレイの表面上に存在し、細胞からの光がレンズ６０４により結像される。画像はセンサーが存在するカメラ平面６０６において形成される。テレセントリック開口絞りはレンズの後方焦点に配置され、像に亘る光の角度分布が像間で同じであることを保証する。折返しミラー６０８は光学撮像システム１００が監視プレート３００内で開口３０２からずれ開口３０２に直交するのを許す。

【0035】

図７は照明部品７０２及び撮像部品７０４を収容するためのハードウェア構成の可能な実施形態を示す。積み重ねたトレイ内に追加の空間があれば、照明部品７０２は撮像チャンネル７０４の上方に配置されうる。しかし、図８は照明部品７０２及び撮像部品７０４を同じ平面内に保つのを許す実施形態を示す。図８では、照明部品７０２と撮像部品７０４をそれぞれ収容する管が、照明光が細胞トレイを通過し別のトレイ表面に斜めに当たるように回転される。この光はトレイ表面で反射し細胞を背後から照明する。細胞が載っている平面は撮像システムの光軸に対して斜めの角度である。照明部品７０２及び撮像部品７０４は図４に示されているように、単一の光学撮像システム１００として収容されてよい。照明部品７０２及び撮像部品７０４両方が監視プレート３００に形成された開口３０２を共有することは熟慮されている。

【0036】

図９は斜め照明を提供するための別の実施形態を示す。図９に示すように、ＬＥＤ光源９０２は照明光学部品９０４の軸からずれている。ずれ量は照明角度を設定する。

【0037】

図１０は監視プレート３００の幾つかの図を示し、その中に配置された複数の光学撮像システム１００の１つを示す。図１０Ａは照明部品７０２及び撮像部品７０４により共有される１つの開口３０２を示す破断斜視図である。図１０Ｂは監視プレート３００の側面図であり、上記光学部品の配置が監視プレート３００の薄いアスペクト比を可能にすることを示す。図１０Ｂはまた、監視プレート３００の上面から突出する柱１００２を示す。柱１００２は細胞培養容器、例えば図１１Ａに示す細胞培養容器１１０２の監視プレート３００、即ち、複数の光学撮像システム１００とのアライメントを可能にする。図１０Ｃは監視プレート３００に形成され照明部品７０２及び撮像部品７０４両方により共有される単一の開口３０２を示す。

【0038】

図１１Ａ及び１１Ｂは幾つかの市販の細胞培養容器１１０２の実例であり、積み重ねられて監視プレート３００と共に使用するのに適したスタック１１０４を成している。図１２は、接続特徴１２０２を提供することでトレイ１１０２が互いに整列されうる方法の実施形態を示す。なお、図１２に示す接続特徴１２０２は代表的であるだけで、細胞培養容器１１０２を積み重ね整列させるどんな手段も本発明の範囲内であることが熟慮されている。図１３は監視プレート３００上に置かれようとしている細胞培養容器の積み重ね１１０４を示す。

【0039】

本開示の１つの実施形態では、積み重ね１１０４の底の細胞培養容器１１０２だけが撮像されることが熟慮されている。この場合、各光学撮像システム１００の光学パラメータ、例えば撮像部品７０４の焦点距離が積み重ね１１０４の最下層だけに焦点を合わせるように予め設定されてよい。その後、積み重ね１１０４の上の層は最下層の培養物に類似した特性を有する培養物を収容している仮定してもよい。この場合、積み重ね１１０４の上の層の結果は最下層の測定値に基づいて内挿されてもよい。

【0040】

別の実施形態では、光学撮像システム１００は積み重ね１１０４の上の層に焦点を合わせるように焦点を変えられることが熟慮されている。この場合、積み重ね１１０４内の特定の層に焦点を合わせるために撮像部品７０４の焦点距離を含む光学パラメータを調整する必要がある場合がある。撮像部品７０４及び照明部品７０２を含む部品は機械的手段、例えばサーボ又はＭＥＭＳ部品により移動させられる場合がある。別の実施形態では、部品はそれらの特性を非機械的やり方で変えるように動的に構成可能であってよい。また、積み重ね１１０４内の複数の層を撮像するために、照明部品が特定の層を照明できる、即ち、照明源が撮像している層の下の１つ以上の培養物層を通してその層を照明できることが必要である。この場合、照明源が、例えばレーザー光源、赤外線光源、又は高強度の広帯域光源であってもよいことが熟慮されている。

【0041】

本発明の非限定の例として、光学撮像システム１００は、照明部品７０２により放出された光ビームの方向が、監視プレート３００上方に位置する細胞培養層１１０２の細胞培養容器に細胞培養層１１０２の表面に斜めの角度で入るように図１又は図２に示すように構成されてもよい。同様に、光学撮像システム１００の撮像部品７０４は、細胞培養層１１０２から光学センサーが受光している光ビームの方向に対して斜めの角度で位置する。光ビームの方向はまた、細胞培養層１１０２の撮像されている細胞が位置する領域を通過する時、細胞培養層１１０２の表面に斜めの角度である。光は細胞培養容器の表面を斜めの角度で通過するので、光ビームもその表面に付着した細胞に対して斜めの角度である。これにより、画像センサーが光ビームに垂直であれば視野を横切る焦点シフトが発生する。従って、シャインプルーフの原理によれば、細胞を視野に亘って合焦で撮像できるために画像センサーは光ビームに対して斜めの角度で配置されうる。光学撮像システム１００の動作時、光ビームは監視プレート３００内に配置された照明部品７０２から監視プレート３００上方に配置された細胞培養層１１０２に向かって放出され、細胞培養層１１０２の第１表面は撮像対象の生きた細胞を収容している。光ビームは細胞培養層１１０２内に入り通過して、撮像されている細胞培養層１１０２の真上に位置する細胞培養層１１０２の底面に当たり、監視プレート３００内に位置する画像センサーに向かって斜めに方向を変える。方向を変えた後、光は細胞培養層１１０２の第１表面上の細胞を通過し画像センサーに集束する。

【0042】

複数の撮像システム１００から得た画像は細胞培養層１１０２内に収容された細胞培養物の密集度を求めるために処理されてよい。図１４は細胞密集度を算定するためのシステムを示す。細胞培養物の複数の積み重ね１１０４から複数の画像をシステム１４０２が受信する。分析構成要素１４０２は、積み重ね１１０４内の各層１１０２が示す細胞密集度の値を近似するために画像を分析機１４０４を使用して分析してよい。分析機１４０４は、例えば密集度を近似するように訓練された１つ以上の機械学習データベースを含んでもよい。別の実施形態では、他の形態の分析機を使用してもよい。分析機１４０４は画像分析を支援するデータベース１４０６を利用してもよい。データベース１４０６は、例えば画像を分析するのに使用される機械学習モデルを含んでもよい。分析機１４０４の分析結果は、様々な異なるやり方で結果を提示する１つ以上の指標表示クライアント１４０８に出力されてよい。

【0043】

分析構成要素１４０２は、不揮発性コンピュータ読取可能媒体からの命令群を実行するプロセッサを含むハードウェアとして実現されてもよい。本システム及び装置を支援する使用に適した計算機アーキテクチャが図１５に示されている。図１５は上記様々な実施形態を実施するのに適した代表的な計算機アーキテクチャ１５００の実施形態を示す。１つの実施形態では、計算機アーキテクチャ１５００は全体又は一部が電子装置、例えばコンピュータ、スマートフォン、又はタブレット型計算装置１５５０の一部を含むか又は一部として実現されてもよい。実施形態はこの文脈において限定されない。

【0044】

本出願で使用するように、用語「システム」及び「構成要素」は、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせ、ソフトウェア、又は実行中のソフトウェアのいずれかのコンピュータ関連物を指すように意図され、その例は、代表的な計算機アーキテクチャ１５００によって提供される。例えば、構成要素は、これらに限定されないが、プロセッサ上で動作しているプロセス、プロセッサ、ハードディスクドライブ、（光学及び／又は磁気記憶媒体の）複数の記憶ドライブ、オブジェクト、実行ファイル、実行スレッド、プログラム、及び／又はコンピュータでありうる。実例として、サーバ上で動作しているアプリケーション及びサーバ両方が、構成要素でありうる。１つ以上の構成要素が、プロセス及び／又は実行スレッド内に存在することができ、構成要素は、１つのコンピュータ上に局所化されるか、及び／又は２つ以上のコンピュータに分散されうる。また、構成要素は、様々な種類の通信媒体によって互いに通信可能に結合され、動作を連係させうる。この連係は、情報の一方向又は双方向の交換を伴いうる。例えば、構成要素は、通信媒体を通じて通信される信号の形態で情報を通信してもよい。情報は、様々な信号線に割り当てられた信号として実現することができる。そのような割り当てでは、各メッセージは信号である。しかし、別の実施形態は、代わりにデータメッセージを使用してもよい。このようなデータメッセージは、様々な接続を通って送信されてもよい。代表的な接続は、並列インターフェース、直列インターフェース、及びバスインターフェースを含む。

【0045】

計算機アーキテクチャ１５００は、１つ以上のプロセッサ、マルチコアプロセッサ、コプロセッサ、メモリユニット、チップセット、コントローラ、周辺機器、インターフェース、発振器、タイミングデバイス、ビデオカード、オーディオカード、マルチメディア入力／出力（Ｉ／Ｏ）部品、電源など様々な通常の計算機要素を含み、これらは全て適切な接続を使って適宜通信できる。しかし、実施形態は、計算機アーキテクチャ１５００による実施に限定されない。

【0046】

図１５に示すように、計算機アーキテクチャ１５００はプロセッサ１５０２及びシステムメモリ１５０４を備えるコンピュータを含む。プロセッサ１５０２は様々な市販のプロセッサのどれであってもよい。デュアルマイクロプロセッサ、マルチコアプロセッサ、及び他のマルチプロセッサアーキテクチャもプロセッサ１５０２として使用してもよい。

【0047】

インターフェースはこれらに限定されないがシステムメモリ１５０４及び処理ユニット１５０２を含むシステム構成要素に提供される。インターフェースは、メモリバス（メモリコントローラが有る又は無い）、周辺バス、及び様々な市販のバスアーキテクチャのいずれかを使用する局所バスに更に相互接続してもよい幾つかの種類のバス構造のどれであってもよい。インターフェースアダプタは、スロットアーキテクチャを介してシステムバス１２０６に接続してもよい。スロットアーキテクチャの例は、限定されないが、Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｏｒｔ（ＡＧＰ）、カードバス、（拡張）業界標準アーキテクチャ（（Ｅ）ＩＳＡ）、マイクロチャネルアーキテクチャ（ＭＣＡ）、ＮｕＢｕｓ、周辺コンポーネント相互接続（拡張）（ＰＣＩ（Ｘ））、ＰＣＩエクスプレス、Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｍｅｍｏｒｙ Ｃａｒｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＰＣＭＣＩＡ）などを含んでもよい。

【0048】

計算機アーキテクチャ１５００は、不揮発性コンピュータ読取可能記録媒体、例えばロジックを記憶するハードディスクドライブ（ＨＤＤ）又は半導体ドライブを含んでもよい。コンピュータ読取可能記録媒体の例は、揮発性メモリまたは不揮発性メモリ、取外し可能又は非取外し可能メモリ、消去可能又は非消去可能メモリ、書き込み可能又は書き換え可能メモリなどを含む、電子データを記憶可能な任意の有形媒体を含んでもよい。ロジックの例は、ソースコード、コンパイルされたコード、解釈コード、実行可能コード、スタティックコード、ダイナミックコード、オブジェクト指向コード、視覚コードなどの任意の適切な種類のコードを使って実現される実行可能なコンピュータ・プログラム命令群を含んでよい。実施形態はまた、持続性コンピュータ読取可能媒体に格納された命令群として少なくとも部分的に実現されることがあり、命令群は１つ以上のプロセッサによって読み出されて実行され、本明細書に記載された動作の実行を可能にしうる。

【0049】

システムメモリ１５０４は、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ
（ＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、ダブルデータレートＤＲＡＭ（ＤＤＲＡＭ）、同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、強誘電性ポリマーメモリなどのポリマーメモリ、オーボニックメモリ、相変化又は強誘電性メモリ、シリコン－酸化物－窒化物－酸化物－シリコン（ＳＯＮＯＳ）メモリ、磁気又は光カード、独立ディスクの冗長アレイ（ＲＡＩＤ）ドライブなどのデバイスアレイ、固体メモリデバイス（例えば、ＵＳＢメモリ、半導体ドライブ（ＳＳＤ）、及び情報を記憶するのに適した任意の他の種類の記録媒体などの様々な種類のコンピュータ読取可能記録媒体を１つ以上の高速メモリユニットの形態で含んでもよい。基本入出力システム（ＢＩＯＳ）はシステムメモリ１５０４の不揮発性部分に記憶されうる。

【0050】

ドライブ及び関連するコンピュータ読取可能媒体は、オペレーティングシステム１５２０、アプリケーション１５２２、及び関係するデータ及びデータ構造１５２４の揮発性及び／又は不揮発性記憶を提供する。アプリケーション１５２２はコンピュータ実行可能命令群を含むソフトウェアの形態であってもよい。１つの実施形態では、１つ以上のアプリケーション１５２２及びデータ１５２４は、例えば１つ以上の監視プレート３００から受信した画像を分析するのに使用される上述した分析構成要素１４０２を含んでもよい。

【0051】

ユーザは、１つ以上の有線／無線入力装置、例えばキーボード１５１０、及びマウス１５１２などのポインティングデバイスを介してコンピュータ１５５０にコマンド及び情報を入力できる。他の装置１５１４は、例えば監視プレート３００又はスマート培養器を含んでもよい。他の種類のユーザ入力装置１５１４は、例えばマイクロフォン、赤外線（ＩＲ）遠隔制御器、無線周波数（ＲＦ）遠隔制御器、ゲームパッド、電子ペンシル、カードリーダ、ドングル、指紋リーダ、グローブ、グラフィックスタブレット、ジョイスティック、キーボード、網膜リーダ、タッチスクリーン（例えば、容量型、抵抗型など）、トラックボール、トラックパッド、センサー、プロジェクター、レーザスキャナーなどを含んでよい。これら及び他の入力及び出力デバイスは、しばしばコンピュータ８５０にシリアルポート、ＵＳＢ接続、有線ネットワーク接続、Ｗｉ－Ｆｉ接続、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ接続などを含む様々な手段を介して接続される。

【0052】

モニター１５０８又は他の種類の表示装置を映像出力２２２をユーザに提供するために使用してもよい。モニター１５０８はコンピュータ１５５０に内蔵でも外付けでもよい。モニター１５０８は、スマートフォン及びタブレット型計算装置が通常有するタッチスクリーン表示器の場合のように表示装置及び入力装置の両方として働いてもよい。モニター１５０８に加えて、コンピュータは音声出力２２４を提供するために使用されてよいスピーカ、プリンタなど他の周辺出力装置を通常含む。

【0053】

コンピュータ１５５０は、監視プレート３００など１つ以上の遠隔ネットワークコンピュータへの有線及び／又は無線通信を介する論理接続を使用するネットワーク環境で動作してもよい。ネットワークコンピュータはワークステーション、サーバーコンピュータ、ルータ、パーソナルコンピュータ、ポータブルコンピュータ、マイクロプロセッサを使った娯楽機器、ピア装置、又は他の通常のネットワークノードであってよく、通常、コンピュータ１５５０について記載される要素の多く又は全てを備える。描かれた論理接続は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又は広域ネットワーク（ＷＡＮ）１１０への接続を含む。このようなＬＡＮ及びＷＡＮネットワーク環境は、事務所及び会社において一般的であり、イントラネットなど企業内コンピュータ・ネットワークを可能にする。これはグローバル通信ネットワーク、例えばインターネットに接続されることがある。コンピュータ１５５０はＬＡＮ／ＷＡＮ１１０に有線又は無線通信ネットワークインターフェース又はアダプター１５１６を介して接続されてよい。ネットワークアダプター１５１６はＬＡＮ／ＷＡＮ１１０への有線又は無線通信を可能にしうる。ＬＡＮ／ＷＡＮ１１０はネットワークアダプター１５１６の無線機能と通信するための無線アクセスポイントも備えてよい。

【0054】

細胞培養容器１１０２の１つ以上の層を撮像するための複数の一体化された光学撮像システム１００を有する監視プレート３００を本書で説明した。加えて、１つ以上の監視プレート３００から受信した画像を分析し細胞培養容器１１０２の１つ以上の層に収容された細胞培養物の細胞密集度を推定するための分析構成要素１４０２と、分析構成要素１４０２を支援するのに十分な計算機アーキテクチャ１５００とを本書で説明した。代表的な物理的部品及び論理的部品及び部品配置を監視プレート３００及び分析構成要素１４０２の説明で使用したが、当業者が理解するであろうように、物理的部品及び論理的部品の多くの異なる配置又は置き換えを本発明の意図された範囲から外れることなく使用しうる。例えば、照明部品７０２及び撮像部品７０４の異なる構成は本発明の範囲内である。

【0055】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0056】

実施形態１
平らな上面を有するハウジングと、
前記平らな上面に設けられた１つ以上の開口と、
前記ハウジング内に配置され前記ハウジングの前記平らな上面上に置かれた細胞培養容器内の培養物を撮像するように構成された１つ以上の光学撮像システムと
を備える装置。

【0057】

実施形態２
前記１つ以上の光学撮像システムはそれぞれ
撮像部品と
照明部品と
を備える、実施形態１記載の装置。

【0058】

実施形態３
前記照明部品は、光が前記細胞培養容器内の前記培養物の上方の表面から反射され前記培養物を前記撮像部品と反対の側から照明するように、光を前記表面に斜めの角度で向けるように構成される、実施形態２記載の装置。

【0059】

実施形態４
光を反射する前記表面は、前記ハウジングの前記平らな上面上に置かれた前記細胞培養容器の上に積み重ねられた細胞培養容器の底面である、実施形態３記載の装置。

【0060】

実施形態５
前記撮像部品は前記ハウジングの前記上面の前記開口のうち１つからずれて前記ハウジング内に配置され、
該１つの開口の真下に配置され前記培養物からの光を前記撮像部品に向けるように角度付けられたミラーを更に備える実施形態２記載の装置。

【0061】

実施形態６
前記撮像部品は前記ハウジングの前記上面上に直接置かれた前記細胞培養容器内の培養物を撮像するように固定された焦点距離を有する、実施形態５記載の装置。

【0062】

実施形態７
前記撮像部品は前記ハウジングの前記上面上に直接置かれた前記細胞培養容器の上に積み重ねられた細胞培養容器内の培養物を撮像するように調整されうる可動の焦点距離を有する、実施形態５記載の装置。

【0063】

実施形態８
前記照明部品は前記ハウジングの前記上面上に直接置かれた前記細胞培養容器の上に積み重ねられた細胞培養容器内の培養物を照明するように前記斜めの角度を変えるように構成される、実施形態３記載の装置。

【0064】

実施形態９
通信インターフェースと、
コントローラと、
前記通信インターフェース、コントローラ、及び前記１つ以上の光学撮像システムに電力供給するための電源と
を更に備える実施形態２記載の装置。

【0065】

実施形態１０
前記コントローラは前記通信インターフェースを介してコマンドを受信し、前記ハウジングの前記上面上に積み重ねられた１つ以上の細胞培養容器内の培養物を撮像する、実施形態９記載の装置。

【0066】

実施形態１１
前記コントローラは前記１つ以上の光学撮像システムからの画像を前記通信インターフェースを介して送信する、実施形態１０記載の装置。

【0067】

実施形態１２
前記１つ以上の光学撮像システムから収集した画像を処理するための画像処理部を更に備える実施形態９記載の装置。

【0068】

実施形態１３
前記画像処理部は前記１つ以上の光学撮像システムから収集した画像を分析して前記ハウジングの前記上面上に積み重ねられた１つ以上の細胞培養容器内の細胞培養物の密集度を求める、実施形態１２記載の装置。

【0069】

実施形態１４
前記画像処理部は画像から細胞密集度を求めるように訓練された１つ以上の機械学習モデルを備える、実施形態１３記載の装置。

【0070】

実施形態１５
前記画像処理部は前記画像分析の結果を前記通信インターフェースを介して送信するように構成される、実施形態１３記載の装置。

【0071】

実施形態１６
細胞培養物の細胞密集度を求めるための方法であって、
撮像部品及び照明部品を備える１つ以上の光学撮像システムを前記細胞培養物の下方に設けるステップと、
前記照明部品からの光を前記細胞培養物の上方の反射する表面に斜めの角度で向けて前記撮像部品と反対の側から前記細胞培養物を照明するステップと、
照明された前記細胞培養物の画像を前記撮像部品で取り込むステップと
を含む方法。

【0072】

実施形態１７
前記光学撮像システムのうち１つ以上から細胞培養物の画像を収集するステップを更に含む実施形態１６記載の方法。

【0073】

実施形態１８
通信インターフェースを介して前記収集した画像を送信するステップを更に含む実施形態１７記載の方法。

【0074】

実施形態１９
前記細胞培養物の細胞密集度を検出すように構成された画像処理部を使用して前記収集した画像を分析するステップを更に含む実施形態１７記載の方法。

【0075】

実施形態２０
前記画像分析の結果を前記通信インターフェースを介して送信するステップを更に含む実施形態１９記載の方法。

【0076】

実施形態２１
上面と底面を有する細胞培養容器と
平らな上面を有するハウジングであって、前記平らな上面上に前記細胞培養容器の底面が載せられる、ハウジングと、
前記平らな上面に設けられた１つ以上の開口と、
前記ハウジング内に配置され前記ハウジングの前記平らな上面上に置かれた前記細胞培養容器内の培養物を撮像するように構成された１つ以上の光学撮像システムと
を備える装置。

【0077】

実施形態２２
前記１つ以上の光学撮像システムはそれぞれ
撮像部品と
照明部品と
を備える、実施形態２１記載の装置。

【0078】

実施形態２３
前記照明部品は、光が前記細胞培養容器の前記上面から反射され前記培養物を前記撮像部品と反対の側から照明するように、光を前記培養容器の前記上面に斜めの角度で向けるように構成される、実施形態２２記載の装置。

【0079】

実施形態２４
第２の底面と第２の上面を有する第２の細胞培養容器を更に備え、前記第２の細胞培養容器の前記第２の底面は前記細胞培養容器の前記上面に隣接して置かれる、実施形態２２記載の装置。

【0080】

実施形態２５
前記照明部品は、光が前記第２の細胞培養容器の前記第２の底面から反射され前記細胞培養容器内の前記培養物を前記撮像部品と反対の側から照明するように、光を前記細胞培養容器に斜めの角度で向けるように構成される、実施形態２４記載の装置。

【0081】

実施形態２６
前記撮像部品は前記ハウジングの前記上面の前記開口のうち１つからずれて前記ハウジング内に配置され、
該１つの開口の真下に配置され前記培養物からの光を前記撮像部品に向けるように角度付けられたミラーを更に備える実施形態２２記載の装置。

【0082】

実施形態２７
前記撮像部品は前記ハウジングの前記上面上に直接置かれた前記細胞培養容器内の培養物を撮像するように固定された焦点距離を有する、実施形態２６記載の装置。

【0083】

実施形態２８
前記撮像部品は前記ハウジングの前記上面上に直接置かれた前記細胞培養容器の上に積み重ねられた第２の細胞培養容器内の培養物を撮像するように調整されうる可動の焦点距離を有する、実施形態２６記載の装置。

【0084】

実施形態２９
前記照明部品は前記ハウジングの前記上面上に直接置かれた前記細胞培養容器の上に積み重ねられた第２の細胞培養容器内の培養物を照明するように前記斜めの角度を変えるように構成される、実施形態２３記載の装置。

【0085】

実施形態３０
通信インターフェースと、
コントローラと、
前記通信インターフェース、コントローラ、及び前記１つ以上の光学撮像システムに電力供給するための電源と
を更に備える実施形態２２記載の装置。

【0086】

実施形態３１
前記コントローラは前記通信インターフェースを介してコマンドを受信し、前記ハウジングの前記上面上に積み重ねられた１つ以上の細胞培養容器内の培養物を撮像する、実施形態３０記載の装置。

【0087】

実施形態３２
前記コントローラは前記１つ以上の光学撮像システムからの画像を前記通信インターフェースを介して送信する、実施形態３１記載の装置。

【0088】

実施形態３３
前記１つ以上の光学撮像システムから収集した画像を処理するための画像処理部を更に備える実施形態３０記載の装置。

【0089】

実施形態３４
前記画像処理部は前記１つ以上の光学撮像システムから収集した画像を分析して前記ハウジングの前記上面上に積み重ねられた１つ以上の細胞培養容器内の細胞培養物の密集度を求める、実施形態３３記載の装置。

【0090】

実施形態３５
前記画像処理部は画像から細胞密集度を求めるように訓練された１つ以上の機械学習モデルを備える、実施形態３４記載の装置。

【0091】

実施形態３６
前記画像処理部は前記画像分析の結果を前記通信インターフェースを介して送信するように構成される、実施形態３４記載の装置。

【符号の説明】

【0092】

１０ 照明源
２０ コリメーターレンズ
３０ 細胞培養容器
４０、４０ａ、４０ｂ 第２表面
５０、５０ａ、５０ｂ 第１表面
６０ レンズ
７０ 開口絞り
８０ 検出器
９０ 細胞培養容器
９０ａ 第１細胞培養容器
９０ｂ 第２細胞培養容器
１００ 光学撮像システム
３００ 監視プレート
３０２ 開口
３０４ コントローラ
３０６ 通信インターフェース
３０８ 電源
３１０ 画像処理部
６０２ 細胞平面
６０４ レンズ
６０６ カメラ平面
６０８ 折返しミラー
７０２ 照明部品
７０４ 撮像部品
１１０２ 細胞培養容器
１１０４ 積み重ね（スタック）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A-10C】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】