(57)【要約】本発明の側面は、自動化された細胞培養器具およびそのような器具を動作させる方法に関する。一側面では、細胞培養器具は、コンピューティングユニットと、複数の電気的に制御可能なリソース（例えば、センサ、アクチュエータ等）とを含む。コンピューティングユニットは、プロトコルを受信し、プロトコルを実行するように、リソースをスケジューリングし、細胞培養成長のための改良された環境を提供するように、スケジュール通り、またはそれに応答して、リソースを動作させる。コンピューティングユニットは、プロトコルのスケジューリングまたは実行と関連して、プロトコル実行をシミュレートし得る。
2018536407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
器具であって、前記器具は、
複数の電気的に制御可能なリソースと、
プロセッサと、
少なくとも１つのプロトコルを定義する命令を記憶している非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体と
を備え、
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、
前記器具によって行われるべき少なくとも１つのプロトコルに関するデータを受信することと、
前記少なくとも１つのプロトコルを行うための前記複数の電気的に制御可能なリソースのうちの少なくとも１つの動作に関するスケジュールを生成することと、
前記複数の電気的に制御可能なリソースの前記生成されたスケジュールに従って、前記複数の電気的に制御可能なリソースのうちの少なくとも１つを制御することと
を前記プロセッサが行うことを可能にする、器具。
【請求項２】
前記複数の電気的に制御可能なリソースは、液体培地を取り扱うための電気的に制御可能なデバイス、液体培地中の条件を検出するための電気的に制御可能なセンサ、１つ以上のアイテムを少なくとも１つの内部チャンバの内外に移動させるための電気的に制御可能な配置転換デバイス、および前記内部チャンバ内の少なくとも１つの細胞培養容器を移動させるための電気的に制御可能な細胞培養容器配置転換デバイスのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の器具。
【請求項３】
前記命令は、満たされた条件に応答して、少なくとも１つの電気的に制御可能なリソースのアクティブ化を規定する少なくとも１つの条件付きアクションを含む、請求項１に記載の器具。
【請求項４】
前記命令は、条件が所定の範囲内にあることに応答して、前記少なくとも１つの電気的に制御可能なリソースのアクティブ化を規定する少なくとも１つの一定範囲内条件付きアクションを含む、請求項１に記載の器具。
【請求項５】
前記命令は、少なくとも１つの自己修正条件付きアクションを含み、前記少なくとも１つの自己修正条件付きアクションは、前記プロセッサによって受信されたデータに応答して、前記条件付きアクションによって規定されたアクションのうちの少なくとも１つまたは前記条件付きアクションの条件を変化させる、請求項１に記載の器具。
【請求項６】
前記条件は、細胞タイプおよび少なくとも１つの電気的に制御可能なリソースによって行われるアクションのうちの少なくとも１つを備えている、請求項３に記載の器具。
【請求項７】
前記データは、センサ入力およびユーザ入力から成る群から選択される、請求項５に記載の器具。
【請求項８】
前記命令は、前記複数の電気的に制御可能なリソースのうちの少なくとも１つの以前にスケジューリングされた動作を再スケジューリングすることを提供する、請求項１に記載の器具。
【請求項９】
前記命令は、材料不足およびユーザアクションのうちの少なくとも１つに応答して、以前にスケジューリングされた動作を再スケジューリングすることを提供する、請求項８に記載の器具。
【請求項１０】
前記命令は、少なくとも１つのセンサの出力を監視することを提供する、請求項３に記載の器具。
【請求項１１】
少なくとも１つの条件は、少なくとも１つのセンサの出力に関連する、請求項１０に記載の器具。
【請求項１２】
少なくとも１つのユーザ入力デバイスをさらに備え、前記命令は、前記少なくとも１つのユーザ入力デバイスから入力を受信することを提供する、請求項３に記載の器具。
【請求項１３】
少なくとも１つの条件は、前記少なくとも１つのユーザ入力デバイスから受信された入力に関連する、請求項１２に記載の器具。
【請求項１４】
前記命令は、前記複数の電気的に制御可能なリソースのうちの少なくとも１つのスケジューリングされた動作をシミュレーションすることを提供する、請求項１に記載の器具。
【請求項１５】
前記動作をスケジューリングするための命令は、前記シミュレーションの結果を利用して、前記複数の電気的に制御可能なリソースのうちの少なくとも１つの動作をスケジューリングする、請求項１４に記載の器具。
【請求項１６】
前記スケジューリングされた動作のシミュレーションは、モンテカルロシミュレーションおよび非確率的シミュレーションのうちの少なくとも１つを利用する、請求項１４に記載の器具。
【請求項１７】
前記動作をスケジューリングするための命令は、スケジューリングアルゴリズムと、タスク優先順位ヒューリスティックス、タスク持続時間ヒューリスティックス、改良ヒューリスティックス、および近似解ベースのヒューリスティックスから成る群から選択されるスケジューリングヒューリスティックスとのうちの少なくとも１つを利用する、請求項１に記載の器具。
【請求項１８】
ネットワーク化された器具システムであって、前記システムは、
データベースと、
前記データベースと動作可能に通信している複数の器具であって、前記複数の器具の各々は、複数の電気的に制御可能なリソースと、プロセッサと、少なくとも１つのプロトコルを定義する命令を記憶している非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体とを含み、
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、
前記器具によって行われるべき少なくとも１つのプロトコルに関するデータを受信することと、
前記少なくとも１つのプロトコルを行うための前記複数の電気的に制御可能なリソースのうちの少なくとも１つの動作に関するスケジュールを生成することと、
前記複数の電気的に制御可能なリソースの前記生成されたスケジュールに従って、前記複数の電気的に制御可能なリソースのうちの少なくとも１つを制御することと
を前記プロセッサが行うことを可能にする、複数の器具と、
前記データベースと動作可能に通信しているグローバルスケジューリングデバイスと
を備え、
前記グローバルスケジューリングデバイスは、プロセッサと、命令を有する非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体とを含み、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記複数の器具のうちの少なくとも１つによって実行されるべき少なくとも１つのプロトコルのスケジュールを生成する、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、米国仮出願第６２／２５７，１９６号（２０１５年１１月１８日出願）に対する優先権を主張し、同時係属の米国仮出願第６２／１４１，１８３号（２０１５年３月３１日出願）、６２／１４１，１８７号（２０１５年３月３１日出願）、６２／１４１，１９１号（２０１５年３月３１日出願）、および６２／１４１，１９６号（２０１５年３月３１日出願）に関連し、それらの各々の全開示は、記載されている場合のようにその全体が参照により本明細書に引用される。
【０００２】
（分野）
本発明の実施形態は、概して、インキュベータ等の器具に関し、特に、電気的に制御可能なリソースを伴う細胞培養インキュベータに関する。
【背景技術】
【０００３】
細胞培養インキュベータは、細胞培養から細胞を成長させ、維持するために使用され、それは、細胞が制御条件下で成長させられるプロセスである。細胞を含む細胞培養容器は、細胞成長に好適な温度およびガス混合物等の条件を維持するインキュベータ内に保管される。
【０００４】
長期細胞培養は、研究および臨床状況の両方において有用な技法である。しかしながら、現在利用可能な細胞インキュベータにおける長期細胞培養、例えば、長期培養物、組織調製物、インビトロ受精調製物等の維持は、高度に訓練された人員および厳格な無菌条件を要求する労力を要するプロセスである。この高レベルの人的関与は、汚染物質を培養物の中に導入し、環境変化から衝撃を引き起こし、それによって、培養効率を低下させ得る。
【０００５】
故に、最小限の人的関与を伴う培養システムを提供する新しいタイプの細胞培養インキュベータが、必要とされる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本概要は、以下の発明を実施するための形態においてさらに説明される一連の概念を簡略化された形態で導入するために提供される。本概要は、請求される主題の重要な特徴または不可欠な特徴を識別することを意図するものではなく、請求される主題の範囲を決定する補助として使用されることを意図するものでもない。
【０００７】
従来の細胞培養インキュベータは、特に、敏感なアッセイを伴う臨床目的または研究目的のために細胞を維持する目的のための、例えば、薬物機能を評価するため、または細胞機能を照合するための生産的長期細胞培養にいくつかの障壁を課す。例えば、多くの現在利用可能な細胞インキュベータは、培養プレートを装填および装填解除すること、細胞培養容器を移動させること、滅菌培地を供給すること等のために、広範なオペレータ相互作用を要求する。残念ながら、人的オペレータは、人的エラー、汚染等の可能性を導入する。したがって、本開示は、部分的には、１つ以上の電気的に制御可能なリソースを含むことによって、人的エラーを低減させる細胞培養インキュベータに関する。
【０００８】
本開示の一側面によると、本発明の実施形態は、器具に関する。器具は、複数の電気的に制御可能なリソースと、プロセッサと、少なくとも１つのプロトコルを定義し、プロセッサによって実行されると、プロセッサが、器具によって行われるべき少なくとも１つのプロトコルに関するデータを受信し、少なくとも１つのプロトコルを行うための複数の電気的に制御可能なリソースのうちの少なくとも１つの動作に関するスケジュールを生成し、複数の電気的に制御可能なリソースの生成されたスケジュールに従って、複数の電気的に制御可能なリソースのうちの少なくとも１つを制御することを可能にする命令を記憶している非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体とを含む。
【０００９】
一実施形態では、複数の電気的に制御可能なリソースは、液体培地を取り扱うための電気的に制御可能なデバイス、液体培地中の条件を検出するための電気的に制御可能なセンサ、１つ以上のアイテムを少なくとも１つの内部チャンバの内外に移動させるための電気的に制御可能な配置転換デバイス、および内部チャンバ内の少なくとも１つの細胞培養容器を移動させるための電気的に制御可能な細胞培養容器配置転換デバイスのうちの少なくとも１つを含む。
【００１０】
一実施形態では、命令は、満たされた条件に応答して、少なくとも１つの電気的に制御可能なリソースのアクティブ化を規定する少なくとも１つの条件付きアクションを含む。
【００１１】
一実施形態では、命令は、条件が所定の範囲内にあることに応答して、少なくとも１つの電気的に制御可能なリソースのアクティブ化を規定する少なくとも１つの一定範囲内条件付きアクションを含む。
【００１２】
一実施形態では、命令は、プロセッサによって受信されたデータに応答して、条件付きアクションによって規定されたアクションのうちの少なくとも１つまたは条件付きアクションの条件を変化させる少なくとも１つの自己修正条件付きアクションを含む。いくつかの実施形態では、条件は、細胞タイプおよび少なくとも１つの電気的に制御可能なリソースによって行われるアクションのうちの少なくとも１つを備えている。一実施形態では、データは、センサ入力およびユーザ入力から成る群から選択される。
【００１３】
一実施形態では、命令は、複数の電気的に制御可能なリソースのうちの少なくとも１つの以前にスケジューリングされた動作を再スケジューリングすることを提供する。一実施形態では、命令は、材料不足およびユーザアクションのうちの少なくとも１つに応答して、以前にスケジューリングされた動作を再スケジューリングすることを提供する。
【００１４】
一実施形態では、命令は、少なくとも１つのセンサの出力を監視することを提供する。一実施形態では、少なくとも１つの条件は、少なくとも１つのセンサの出力に関する。
【００１５】
一実施形態では、インキュベータは、少なくとも１つのユーザ入力デバイスをさらに含み、命令は、少なくとも１つのユーザ入力デバイスから入力を受信することを提供する。一実施形態では、少なくとも１つの条件は、少なくとも１つのユーザ入力デバイスから受信された入力に関する。
【００１６】
一実施形態では、命令は、複数の電気的に制御可能なリソースのうちの少なくとも１つのスケジューリングされた動作をシミュレーションすることを提供する。一実施形態では、動作をスケジューリングするための命令は、シミュレーションの結果を利用して、該複数の電気的に制御可能なリソースのうちの少なくとも１つの動作をスケジューリングする。一実施形態では、スケジューリングされた動作のシミュレーションは、モンテカルロシミュレーションおよび非確率的シミュレーションのうちの少なくとも１つを利用する。
【００１７】
一実施形態では、動作をスケジューリングするための命令は、スケジューリングアルゴリズム、および、タスク優先順位ヒューリスティックス、タスク持続時間ヒューリスティックス、改良ヒューリスティックス、および近似解ベースのヒューリスティックスから成る群から選択されるスケジューリングヒューリスティックスのうちの少なくとも１つを利用する。
【００１８】
本開示の別の側面によると、本発明の実施形態は、ネットワーク化された器具システムに関する。システムは、データベースと、データベースと動作可能に通信している複数の器具であって、複数の器具の各々は、複数の電気的に制御可能なリソースと、プロセッサと、少なくとも１つのプロトコルを定義し、プロセッサによって実行されると、プロセッサが、器具によって行われるべき少なくとも１つのプロトコルに関するデータを受信し、少なくとも１つのプロトコルを行うための複数の電気的に制御可能なリソースのうちの少なくとも１つの動作に関するスケジュールを生成し、複数の電気的に制御可能なリソースの生成されたスケジュールに従って、複数の電気的に制御可能なリソースのうちの少なくとも１つを制御することを可能にする命令を記憶している非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体とを含む、複数の器具と、データベースと動作可能に通信し、プロセッサと、プロセッサによって実行されると、複数の器具のうちの少なくとも１つによって実行されるべき少なくとも１つのプロトコルのスケジュールを生成する命令を記憶している非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体とを含むグローバルスケジューリングデバイスとを含む。
【００１９】
本非限定的実施形態を特徴付ける、これらおよび他の特徴ならびに利点は、以下の発明を実施するための形態の熟読および関連付けられた図面の精査から明白となるであろう。前述の発明の概要および以下の発明を実施するための形態は両方とも、説明のためだけのものであって、請求される非限定的実施形態の制限ではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
付随の図面は、正確な縮尺で描かれることを意図するものではない。図面では、種々の図に図示されるそれぞれ同じまたはほぼ同じ構成要素は、同様の番号によって表され得る。明確性の目的のために、全ての構成要素が、全ての図面において標識されない場合がある。本発明の種々の実施形態が、ここで、一例として、付随の図面を参照して説明されるであろう。
【図１】図１は、一実施形態による、プロトコルをグローバルにスケジューリングする方法のフローチャートを描写する。
【図２】図２は、一実施形態による、プロトコルをグローバルにスケジューリングするためのシステムを図示する。
【図３】図３は、一実施形態による、複数の電気的に制御可能なリソースを有する細胞培養インキュベータの例証的実施形態の概略である。
【図４】図４は、一実施形態による、図１のコンピューティングユニットを図示する。
【図５】図５は、一実施形態による、コマンドグラフを図示する。
【図６】図６は、一実施形態による、リソースコマンドグラフを図示する。
【図７】図７−９は、一実施形態による、コマンド実行の間の図６のリソースコマンドグラフを図示する。
【図８】図７−９は、一実施形態による、コマンド実行中の図６のリソースコマンドグラフを図示する。
【図９】図７−９は、一実施形態による、コマンド実行の間の図６のリソースコマンドグラフを図示する。
【図１０】図１０は、一実施形態による、自律的モードにおいて複数の電気的に制御可能なリソースを有する細胞培養インキュベータを動作させる例示的方法のフローチャートを描写する。
【図１１】図１１は、一実施形態による、双方向モードにおいて複数の電気的に制御可能なリソースを有する細胞培養インキュベータを動作させる例示的方法のフローチャートを描写する。
【図１２】図１２は、一実施形態による、複数の同時実行プロトコルを伴う細胞培養インキュベータをプログラムする例示的方法のフローチャートを描写する。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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ので、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にさらされ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の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か、または培養プロセスの結果を無効にし得る。
【００２２】
一側面によると、細胞培養インキュベータは、コンピューティングユニットと、１つ以上の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一緒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そのような構成要素を含み得る。コンピューティングユニットは、細胞培養インキュベータを制御し、構成要素による実行のためのコマンドを自動的にスケジューリングし、細胞培養の最適成長のために細胞培養条件を監視および調節する。
【００２３】
コンピューティングユニットは、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、コンピューティングユニットが、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る方法を記述する。各個々のプロトコルは、プロトコルの目的に応じて、実行中にそれ自体が変動し得る、それ自身の持続時間を有するであろう。
【００２４】
本願の文脈では、用語「プロトコル」は、パラメータ化された手順の順次リストを指し得る。例示的プロトコルは、限定ではないが、集密度の測定または特定の培地の変更を含み得る。
【００２５】
各プロトコルは、種々の条件付きアクション、すなわち、特定の条件の充足に応じてトリガされるアクションを含み得る。そのような条件の例として、限定ではないが、特定の値を満たす値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か、または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と関連して実行される他のプロトコルの前のラン等の種々のデータセットから自動化された様式で導出され得る。そのようなアクションの例は、電気的に制御可能な機器の特定の部品の動作またはサブプロトコルもしくは置換プロトコル等の別のプロトコルの実行を含み得る。
【００２６】
種々の実施形態では、ヒトオペレータまたはコンピューティングユニットは、記憶される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得る。コンピューティングユニットがプロトコルを処理する場合、それは、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得る。種々の実施形態では、スケジューラは、消耗品の限定された供給、前の動作の完了成功への後の動作の依存性、ある動作を並行して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等を含む、特定のインキュベータの能力を考慮する。
【００２７】
本願の文脈では、用語「手順」は、プロトコルのステップを指し得る。例示的手順は、限定ではないが、液体の配置転換、プレートの揺動、粉砕ステップ、画像の取得、および細胞の監視を含み得る。
【００２８】
本願の文脈では、用語「プロトコルラン」は、プロトコルの特定の事例を指し得る。プロトコルランは、１つ以上の手順のためのユーザ規定パラメータ値によって定義され得る。
【００２９】
本願の文脈では、用語「コマンド」は、デバイス（例えば、モータ、ポンプ、カメラ等）によって実行可能な単一タスクを指し得る。例示的コマンドは、限定ではないが、ａｓｐｉｒａｔｅ、ｄｉｓｐｅｎｓｅ、ＭｏｖｅＴｏＷｅｌｌ、およびＥｊｅｃｔＴｉｐを含み得る。
【００３０】
本願の文脈では、用語「インキュベータ」または「細胞培養インキュベータ」は、少なくとも、細胞培養成長、発展、監視、分析等を補助するために使用され得る任意のタイプの器具を指し得る。これらの器具はまた、細胞培養に関する種々の試験のうちの任意の１つを行うために使用され得る。
【００３１】
図１は、一実施形態による、プロトコルをグローバルにスケジューリングする方法１００のフローチャートを描写する。前述のように、「プロトコル」は、パラメータ化された手順の順次リストを指し得る。これらは、８時間毎の細胞の数（集密度）を測定するため、２４時間毎の培地を変更するため、集密度がある閾値（例えば、８０％）以上のときの継代培養等であり得る。
【００３２】
方法１００のステップ１０２は、１つ以上のプロトコルラン割当を受信することを伴う。プロトコルランは、例えば、オペレータによって通信され得る。プロトコルラン割当は、再現ルールに関するデータも含み得る。プロトコルランおよび再現ルールに関するデータは、複数のインキュベータデバイスと通信するグローバルスケジューラモジュールに通信され得る。
【００３３】
例えば、図２は、概して、複数のインターフェース２０２と動作可能に通信するグローバルスケジューラモジュール２００を図示する。インターフェース２０２の各々は、ラップトップ、ＰＣ、タブレット、モバイルデバイス、スマートウォッチ等として構成され得る。インターフェース２０２の正確な構成は、それらが、少なくとも、プロトコルに関するデータをグローバルスケジューラモジュール２００に通信することができる限り、変動し得る。インターフェース２０２およびグローバルスケジューラモジュール２００は、任意のタイプの有線または無線接続を介して、接続され得る。
【００３４】
ステップ１０４は、プロトコルランスケジュールを生成することを伴う。グローバルスケジューラモジュール２００は、各インキュベータ１によってランされている既存のプロトコル、各インキュベータ１の能力、各インキュベータ１において利用可能なリソース、またはインキュベータ１の動作に関する任意の他のタイプのデータ、ならびにオペレータによって入力される任意の特定の命令を査定し得る。
【００３５】
ステップ１０６は、プロトコルランスケジュールを１つ以上のインキュベータ１に通信することを伴う。これらのスケジュールは、インキュベータ１によって、それらのインターフェースを介して、受信され得る。インキュベータ１は、次いで、以下に議論されるように、割り当てられたプロトコルを分析し、プロトコルを最良に実行する方法を決定し得る。故に、スケジュールは、いくつかのネットワーク化されたインキュベータ１に及ぶ、スケジュールの階層であり得る。インキュベータ１は、種々の電気的に制御可能なリソースを含み、要求されるコマンドを実施し得る。
【００３６】
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、配置転換デバイス（例えば、ロボットアーム、コンベヤベルト等）、液体取り扱いデバイス（例えば、ポンプ）、培養容器または他の構成要素をインキュベータへまた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、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み得る。
【００３７】
種々の実施形態では、これらのリソースの各々は、インキュベータに関連付けられること（例えば、インキュベータキャビネット内に収められること）、インキュベータの一部として組み込まれること（例えば、インキュベータの内壁またはドアに取り付けられる、それと一体型である、または別様にそれに接続される）、またはインキュベータキャビネットの外側もしくは内側の好適な場所に位置付けられること（例えば、配置転換チャンバおよび／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こと）ができる。
【００３８】
種々の実施形態では、細胞培養インキュベータおよび／またはその中に提供されるか、もしくはそれとインターフェースをとる構成要素の動作の制御は、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得る。ソフトウェア内に実装されると、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、複数のコンピューティングユニット間に分散されるかにかかわらず、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、１つ以上のプロセッサを集積回路構成要素内に伴う集積回路として実装され得る。プロセッサは、任意の好適な形式における回路を使用して実装され得る。典型的プロセッサは、ｘ８６、ｘ８６−６４、ＡＲＭｖ７プロセッサ等である。
【００３９】
本明細書に概略される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つ以上の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得る。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得、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得る。
【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つ以上のアルゴリズムは、１つ以上の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つ以上のプログラムでエンコードされた読み取り可能な記憶媒体（または複数の読み取り可能な媒体）（例えば、不揮発性コンピュータメモリ、１つ以上のフロッピディスク、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）として具現化され得る。
【００４１】
種々の実施形態では、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、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保持し得る。そのようなコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、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つ以上の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場合、用語「コンピュータ読み取り可能な記憶媒体」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読み取り可能な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読み取り可能な記憶媒体以外のコンピュータ読み取り可能な媒体として具現化され得る。
【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する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つ以上のプログラムは、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得ることを理解されたい。
【００４３】
実行可能命令は、１つ以上の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、多くの形態におけるものであり得る。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得る。
【００４４】
データ構造も、任意の好適な形態でコンピュータ読み取り可能な媒体内に記憶され得る。データ記憶装置の非限定的例は、構造化、非構造化、ローカル、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と見られ得る。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読み取り可能な媒体内の場所にフィールドのための記憶域を割り当てることによって達成され得る。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等、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得る。
【００４５】
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、インキュベータに関連付けられた（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つ以上のセンサから得られることができ、それは、コンピュータ読み取り可能な媒体内に記憶され、細胞培養インキュベーション中、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、コンピュータ読み取り可能な媒体は、データベースを備えている。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む。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む。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対してそれを抵抗力のあるものにする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生成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、そのデータの一部が、記憶される。
【００４６】
種々の実施形態では、特定のインキュベータのコンピューティングユニット（例えば、コンピュータ）は、インキュベータの内側で行われる種々のプロセスをスケジュールおよび制御する。例えば、コンピューティングユニットは、インキュベータ（例えば、マニピュレータ、撮像機、流体取り扱いシステム等）内に含まれる、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の動作または状態を制御する種々の信号を発行し得る。いくつかの実施形態では、コンピューティングユニットは、細胞培養の撮像、細胞の採取、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、およびインキュベータ内の細胞培養容器移動の追跡を制御する。
【００４７】
種々の実施形態では、インキュベータの電気的に制御可能なリソースとして、限定ではないが、１つ以上のエアロック、ドア、ロック、インターロック、滅菌手段（例えば、Ｏ３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、Ｎ２、ＣＯ２、Ｏ２、Ｏ３、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）、および配置転換デバイス（コンベヤベルト、ロボットアーム等）が挙げられる。例えば、エアロックおよびドアは全て、種々の電気信号を使用して開閉され得、種々の電気信号は、ユニットによって直接的に、または、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間接的にコンピューティングユニットによって発行される。
【００４８】
種々の実施形態では、コンピューティングユニットは、「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得る（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）。
【００４９】
種々の実施形態では、コンピューティングユニットは、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」方式においてもリソースを動作させ得る。例えば、インキュベータの環境は、１つ以上の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得る。コンピューティングユニットが、ＣＯ２センサを介して、インキュベータ内のＣＯ２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ＣＯ２源に発行し、センサがＣＯ２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ＣＯ２のレベルを増加させ得る。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。
【００５０】
図３は、細胞培養インキュベータ１の１つの例証的実施形態を描写する。細胞培養インキュベータ１は、内部チャンバ３２０および３３０を有するインキュベータキャビネット３１０を含む。電気的に制御可能な外部ドア３１２は、内部チャンバ３２０と外部環境（例えば、インキュベータキャビネット３１０の外部の環境）との間の連通を可能にするために開閉する。電気的に制御可能な内部チャンバドア３１４は、内部チャンバ３２０と内部チャンバ３３０との間の連通を可能にするために開閉する。
【００５１】
内部チャンバ３２０および／または内部チャンバ３３０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、種々の内部条件を決定するための１つ以上の電気的に制御可能なセンサを含み得る。内部チャンバ３２０および／または内部チャンバ３３０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み得る。
【００５２】
いくつかの実施形態では、電気的に制御可能な配置転換デバイスは、内部チャンバ３３０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配置転換デバイスは、内部チャンバ３２０内に位置付けられる。さらに他の実施形態では、配置転換デバイスは、両内部チャンバ内に位置付けられる。他の実施形態では、配置転換デバイスは、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）。
【００５３】
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配置転換デバイス３５０は、１つ以上のアイテムを内部チャンバ３２０と内部チャンバ３３０との間で移動させる。配置転換デバイス３５０は、内部チャンバ３２０の中に到達し、１つ以上のアイテムを内部チャンバ３２０から採取し、アイテムを内部チャンバ３３０の中に移動させ得る。配置転換デバイス３５０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配置転換デバイスであり得る。
【００５４】
いくつかの実施形態では、２つ以上の配置転換デバイスが、細胞培養インキュベータキャビネット内に含まれ得る。図３に示される例証的実施形態では、内部チャンバ３３０の配置転換デバイス３５０に加え、電気的に制御可能な配置転換デバイス３４０が、内部チャンバ３２０内に含まれる。配置転換デバイス３４０は、アイテムを内部チャンバ３２０の一端から内部チャンバ３２０の他端に運搬するベルトコンベヤシステムである。１つの例証的例として、コンピューティングユニット３００が、外部ドア３１２を開放し、アイテムを配置転換デバイス３４０上に設置する。コンピューティングユニット３００は、配置転換デバイス３４０に、コンピューティングユニット３００が、開放し、アイテムを受け取る内部チャンバドア３１４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３００は、内部チャンバ３３０のロボットアーム３５０に、アイテムを配置転換デバイス３４０から内部チャンバ３３０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３４０から落下し、内部チャンバ３３０内に着地する。コンピューティングユニット３００は、ロボットアーム３５０または他の配置転換デバイスによって、アイテムを内部チャンバ３３０内で移動させ得る。
【００５５】
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／または配置転換デバイス上の１つ以上のリソースが、コンピューティングユニット３００によって、配置転換デバイスを配置し、および／または整列させるために使用され得る。いくつかの実施形態では、場所または整列構成要素は、物理的特徴（例えば、１つ以上の突出部、くぼみ、ガイド等、もしくは任意のそれらの組み合わせ）であり得る。いくつかの実施形態では、場所または整列構成要素は、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３００によって電気的に制御可能であり得る。
【００５６】
他のタイプの配置転換デバイスが、細胞培養インキュベータの一部として使用され得る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は、電気的に制御可能な線形に作動させられるレセプタクルを含む配置転換デバイスを含む。本実施形態では、配置転換デバイスは、筐体と、レセプタクルとを含み、レセプタクルは、コンピューティングユニット３００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せられる。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３００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、配置転換デバイスの第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の孔を通して延びていることができる。
【００５７】
さらに別の実施形態（図示せず）では、内部チャンバ３２０は、追加の電気的に制御可能なロボットアームタイプ配置転換デバイスを含む。任意の数および任意のタイプの配置転換デバイスが、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つ以上のチャンバ内）に含まれ得ることを理解されたい。
【００５８】
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３００は、内部チャンバ３２０内の滅菌プロセスを制御し、外部環境から内部チャンバ３２０の中に追加される任意のアイテムを滅菌し得る。一実施形態では、滅菌培地が、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培地源３６０が、内部チャンバ３２０と流体連通する。ポンプ３６２が、滅菌培地を滅菌培地源６０から内部チャンバ３２０に運搬するために、コンピューティングユニット３００によって使用される。代替として、または加えて、コンピューティングユニット３００は、滅菌培地を内部チャンバ３２０から滅菌培地源３６０に移動させるために、電気的に制御可能なポンプ３６２を使用し得る。ポンプ３６２は、源３６０自体と統合され得る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。
【００５９】
一実施形態では、使用される滅菌培地は、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培地および対応する源が、使用され得ることを理解されたい。したがって、滅菌培地源３６０は、任意の好適な滅菌培地の源であり得る。
【００６０】
コンピューティングユニット３００は、内部チャンバに提供される滅菌培地を使用して、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得る。一実施形態では、清掃サイクル中、源３６０によって提供される滅菌培地は、コンピューティングユニット３００によって、内部チャンバ３２０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３００は、内部ドア３１４を閉鎖状態に維持し、滅菌培地が内部チャンバ３３０に進入することを阻止し得る。
【００６１】
別の実施形態では、コンピューティングユニット３００は、種々の電気的に制御可能なリソースを利用して、内部チャンバ３２０および内部チャンバ３３０の両方を滅菌する。清掃サイクル中、コンピューティングユニット３００は、オゾンガスまたは他の滅菌培地が源３６０から発生または提供される間、内部ドア３１４を開放し得る。内部ドア３１４が開放した状態で、滅菌培地は、内部チャンバ３２０および内部チャンバ３３０の両方の中に進入し得る。
【００６２】
コンピューティングユニット３００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り得る。加えて、コンピューティングユニット３００は、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、概して、コンピュータと見なされないが、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り得る。
【００６３】
種々の実施形態では、コンピューティングユニット３００は、１つ以上の入力および出力デバイスを有する。これらのデバイスは、とりわけ、ユーザインターフェースを提示するために使用されることができる。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と、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とを含む。ユーザインターフェースのために使用され得る入力の例は、マウス、タッチパッド、およびデジタル化タブレット等、キーボードおよびポインティングデバイスを含む。他の例では、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、入力情報を受信し得る。
【００６４】
１つ以上のコンピューティングユニット３００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つ以上のネットワークによって、相互接続され得る。そのようなネットワークは、任意の好適な技術に基づき得、任意の好適なプロトコルに従って動作し得、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み得る。
【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３００は、滅菌培地を内部チャンバ３３０に直接経路設定し得る。滅菌培地流路は、１つ以上の流動コントローラ３２３、３３３（弁等）を含み、それらは、滅菌培地流路を制御するためにコンピューティングユニット３００によって使用される。流動コントローラ３２３は、内部チャンバ経路３２２を通る流動を制御し、流動コントローラ３３３は、内部チャンバ経路３３２を通る流動を制御する。１つのモードでは、滅菌培地が内部チャンバ３２０においてのみ所望される場合、コンピューティングユニット３００は、流動コントローラ３３３を閉鎖する一方、コンピューティングユニット３００は、流動コントローラ３２３を開放し、かつ、コンピューティングユニット３００は、外部ドア３１２および内部ドア３１４を閉鎖されたままにする。別のモードでは、滅菌培地が内部チャンバにおいてのみ所望される場合、コンピューティングユニット３００は、流動コントローラ３２３を閉鎖し、流動コントローラ３３３を開放し、内部ドア３１４を閉鎖する。さらに別のモードでは、滅菌培地が両チャンバにおいて所望される場合、コンピューティングユニット３００は、流動コントローラ３２３、３３３の両方を開放し、外部ドア３１２を閉鎖する。コンピューティングユニット３００は、このモードでは、内部ドア３１４を開くことも、閉じることもある。
【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３００は、細胞培養インキュベータ１の１つ以上の構成要素を制御するために使用され得る。例えば、コンピューティングユニット３００は、滅菌培地源３６０、ポンプ３６２および／または３６４、外部ドア３１２、内部ドア３１４、配置転換デバイス３４０、３５０および／または３７０、センサ、ならびにインキュベータの内部条件に影響を及ぼす任意の構成要素（例えば、加熱器、加湿器、ガス発生器等）を制御し得る。コンピューティングユニット３００は、図３に見られるように、インキュベータキャビネットの外部にあり得る。コンピューティングユニット３００は、情報をインキュベータキャビネット３１０の内側に位置する１つ以上のセンサから受信し得る（センサは、内部チャンバ３２０および／または内部チャンバ３３０内にあり得る）。コンピューティングユニット３００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１の１つ以上の構成要素および／またはセンサと通信し得る。
【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３００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、各細胞タイプのため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３００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／または細胞密度に対して、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３００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】
いくつかの実施形態では（例えば、粘着性細胞培養物に対して）、コンピューティングユニット３００は、電気的に制御可能なリソースを使用して、直接、培養培地を除去もしくは吸引すること、および／またはそれを新しい培地と交換することができる。いくつかの実施形態では（例えば、非粘着性／懸濁液培養物に対して）、培地変更は、細胞培養を遠心分離し、古い培養培地を除去し、それを新しい培地と交換することを伴うことができる。いくつかの実施形態では、遠心分離機は、コンピューティングユニットによる動作を受けるインキュベータの内部チャンバ内に位置する、電気的に制御可能なリソースである。いくつかの実施形態では、培養容器は、連続した培地交換を可能にする。
【００７０】
いくつかの実施形態では、本明細書に説明されるインキュベータ１は、廃棄培地および／または新しい培地を含む電気的に制御されるリザーバ等、培養培地の異なる側面を処理、交換、供給、および／または維持し、細胞を支持するために使用され得る１つ以上の電気的に制御可能な構成要素を含み得る。そのようなリザーバは、インキュベータの内側の電気的に制御される冷蔵庫またはその冷蔵区分内に存在し得る（例えば、一時的保管のために）。
【００７１】
いくつかの実施形態では、細胞給送、培地変更、および他の関連必要性を促進するために、１つ以上のリザーバが、インキュベータの外側に提供され、電気的に制御される配管が、インキュベータ内の液体取り扱いユニット（例えば、吸引器を有する、液体取り扱いユニット）または一時的リザーバに供給するために、またはそこから引き出すために、インキュベータ空間の中に、およびそこから提供される。懸濁液細胞に対して、電気的に制御されるデバイスが、細胞を廃棄培地から分離し、本明細書に提供されるインキュベータの一部として自動化された培地変更を促進するために、インキュベータ内に提供され得る（例えば、細胞沈渣を促進するためのコンピューティングユニット制御遠心分離機）。
【００７２】
種々の実施形態における１つ以上のインキュベータ１は、移送技術を用いて、あるアイテムを移送するように構成され得る。プレートおよび他の機器は、インキュベータ内のみで移動させられ得るのではなく（例えば、配置転換デバイス３４０および３５０を介して）、プレートおよび他の機器は、２つ以上のインキュベータ１間、ならびに他のタイプのデバイス、システム、器具、実験室機器等（例えば、アッセイ機械、スピンカラムキット、配列決定システム、細胞隔離プラットフォーム、細胞組織貯蔵デバイス等）間で移送され得る。これらのプレートおよび他の機器は、例えば、インキュベータまたは他のタイプのデバイスの外側のプレートもしくは他のアイテムの移動を可能にするブリッジ、ポート、または他の接続を介して、これらのデバイス間で移送され得る。
【００７３】
ある実施形態では、これらは、シールされた接続機構であり得る。そのように、サンプルは、１つのデバイスから別のデバイスに移送される場合、汚染されない。他の実施形態では、接続機構は、シールされないこともある。
【００７４】
いくつかの実施形態では、接続機構は、配置転換デバイス３４０等のコンベヤベルトとして構成され得る。これらの実施形態では、コンベヤベルトは、第１のインキュベータから第２のインキュベータまで延び得る。これらのタイプのコンベヤベルトは、プレートまたは他のタイプの機器を他のインキュベータまたは他のタイプのシステムもしくは器具に移動させることができる封入されたブリッジ（すなわち、シャトル）として構成され得る。
【００７５】
種々の実施形態のシャトルデバイスは、本明細書に説明される種々のスケジューラモジュールによって要求されるように、コンピューティングユニット３００によって制御され得る。故に、これらのシャトルデバイスは、複雑性および目的において変動する種々のタイプのシステムをリンクし得る。
【００７６】
シャトルデバイスは、リソースの動的配分を可能にし、したがって、種々のタスクをスケジューリングするためのオプションの数を増加させる。故に、スケジューリングモジュールは、本明細書に説明される種々の実施形態による、スケジュールを生成するとき、それらの間でサンプルを配置転換するそれらの能力を含む、複数のインキュベータの機能および可用性を考慮し得る。
【００７７】
種々の実施形態のインキュベータ１は、１つ以上の消耗品移送器を受け取るようにも構成され得る。これらの移送器は、あるタイプの消耗品、機器、ツール、サンプル、プレート等を保管または別様に格納するための複数のレセプタクルを伴う容器デバイスとして構成され得る。
【００７８】
これらの消耗品移送器は、１つのインキュベータから別のインキュベータに容易に移動させられ得る（例えば、オペレータによって）。故に、実験室人員等のオペレータは、インキュベータ１内の種々の消耗品への容易なアクセスを有し得る。加えて、種々のレセプタクルの内容物は、コンピューティングユニット３００によって把握され得る。故に、動作時、図３に図示されるように、ロボットアームが、特定の消耗品、サンプル、プレート、ツール等にアクセスするための特定のレセプタクルに到達するように命令され得る。
【００７９】
これらの移送器は、識別タグとともに構成され得る。例えば、移送器は、バーコードラベル、ＱＲコード（登録商標）ラベル、ＲＦＩＤタグ、または別のタイプの識別ラベルを含み得る。これらのラベルは、システムおよびオペレータが、移送器の内容物を追跡することを可能にする。各システムは、ラベルを走査し、入来または送出移送器の内容物を決定するための走査デバイスとともに構成され得る。
【００８０】
種々の実施形態の移送器はまた、例えば、高圧滅菌器（例えば、圧力および熱を通して）による滅菌に好適でもあり得る。故に、いくつかの実施形態では、移送器は、装填、滅菌され、次いで、インキュベータの中に設置され得る。
【００８１】
図４は、一実施形態による、図３のコンピューティングユニット３００を図示する。各インキュベータとともに構成される、または別様にそれと動作可能に通信するコンピューティングユニット３００が、存在し得る。
【００８２】
コンピューティングユニット３００は、バックエンド構成要素４０４を伴うインタープリタモジュール４０２と、コマンドグラフ生成器４０６と、ローカルスケジューラモジュール４０８とを含み得る。
【００８３】
コンピューティングユニット３００は、少なくとも、実行されるべき１つ以上のプロトコルランに関するデータを受信するメッセージ待ち行列４１０と動作可能に通信し得る。プロトコルランに関するデータは、例えば、高度メッセージング待ち行列プロトコル（ＡＭＱＰ）を介して、通信され得る。メッセージ待ち行列４１０は、次いで、通過する１つ以上のプロトコルランに関するデータをインタープリタモジュール４０２にパスし得る。コンピューティングユニット３００は、前のプロトコルランから学習し得る。例えば、データベース４１２は、持続時間の統計的分布に関するデータを記憶し得、コンピューティングユニット３００は、このデータならびにユーザ補強およびフィードバックから学習することができる。この情報は、例えば、特定のタスクの持続時間を含み得る。
【００８４】
メッセージ待ち行列４１０からのプロトコルランに関するデータの受信に加え、インタープリタモジュール４０２は、データベース４１２とも通信し、機械状態データをそこから受信し得る。インタープリタモジュール４０２は、プロトコルラン、動作設定、細胞株特定の設定、および機械状態に関するデータを実行可能プロトコルの中にマージするように構成され得る。加えて、インタープリタモジュール４０２は、特定のプロトコルの手順を１つ以上の適切なコマンドに解釈し得る。
【００８５】
本願の文脈では、用語「機械状態」は、所与の時間における１つ以上のデバイスの特性を指し得る。「機械状態」に対する例示的値は、限定ではないが、試薬プレートおよびウェル場所、細胞プレート場所およびウェル場所、先端ラックおよび次のインデックス等を含み得る。例示的細胞株特定の設定は、限定ではないが、暴露時間、利得、および最大解離持続時間を含み得る。
【００８６】
バックエンドモジュール４０４は、各手順ステップを特定のシステム上で実行する方法を把握する特別に構成されたプロセッサ等であり得る。バックエンドモジュール４０４は、先端を吐出するためのあるピペッタデバイスを移動させる場所、ある構成要素を移動させる距離、ある構成要素を移動させる速度、画像を捕捉する頻度等を把握し得る。
【００８７】
例えば、所与のプロトコルは、以下のステップを含み得る：
（１）Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｌｉｑｕｉｄ  ｛１ｍＬ，ｆｒｏｍ  Ｍｅｄｉａ  Ｗｅｌｌ  ３，ｔｏ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｗｅｌｌ  １｝；
（２）Ｆｏｃｕｓ  ｛２０ｘ｝；ａｎｄ
（３）Ａｃｑｕｉｒｅ  ｛２０ｘ，ｆｏｒ  １２０  ｓｅｃｏｎｄｓ  ｅｖｅｒｙ  １５  ｓｅｃｏｎｄｓ｝。
【００８８】
インタープリタモジュール４０２（およびバックエンドモジュール４０４）は、これらのステップを解釈し、それらを種々のデバイス４１４によって実行されるべきアクション可能コマンドに変換し得る。例えば、バックエンドモジュール４０２は、ステップ（１）ＭｏｖｅＴｏ  Ｐｉｐｅｔｔｏｒ  ＴｉｐＳｔａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｅｘ−１；（２）ＧｅｔＴｉｐ  Ｐｉｐｅｔｔｏｒ；（３）ＭｏｖｅＴｏ  ＰｉｐｅｔｔｏｒＭｅｄｉａＳｔａｔｉｏｎＷｅｌｌ−３；（４）Ａｓｐｉｒａｔｅ  Ｐｉｐｅｔｔｏｒ  １．０；（５）ＭｏｖｅＴｏ  Ｐｉｐｅｔｔｏｒ  Ｍａｉｎｓｔａｔｉｏｎ  Ｗｅｌｌ−１；（６）Ｄｉｓｐｅｎｓｅ  Ｐｉｐｅｔｔｏｒ  １．０；（７）ＭｏｖｅＴｏ  Ｐｉｐｅｔｔｏｒ  ＤｉｓｐｏｓａｌＳｔａｔｉｏｎ；（８）ＥｊｅｃｔＴｉｐ  Ｐｉｐｅｔｔｏｒ；（９）ＭｏｖｅＴｏ  ２０ｘ  Ｍａｉｎｓｔａｔｉｏｎ  Ｗｅｌｌ−１；（１０）Ｆｏｃｕｓ  ２０ｘ；および（１１）Ａｃｑｕｉｒｅ  ２０ｘ  １２０  １５を含むコマンドリストを出力し得る。
【００８９】
言い換えると、プロトコルは、液体を第１の場所から第２の場所に配置転換し、次いで、液体の画像を集めることを伴い得る。これを遂行するために、インタープリタモジュール４０２は、これらのステップをインキュベータ１の１つ以上のデバイス４１２によって実行可能な一連のコマンドに分割する。上にリストアップされた１１のコマンドは、例えば、採取される必要があるピペッタ先端（インデックス）、着目液体を保持しているウェル、画像収集デバイスのための集束レベル、および画像が捕捉されるべき頻度（ならびに画像が捕捉されるべき数）を規定し得る。
【００９０】
コマンドグラフ生成器４０６は、図５のコマンドグラフ５００等のコマンドグラフの形態でコマンドを出力または別様に提示し得る。コマンドグラフ５００は、上でリストアップされたいくつかのコマンドを備え得る。各コマンドを接続する矢印は、それと接続されるコマンドが連続コマンドであることを示し得る。すなわち、矢印は、特定のコマンドが別のコマンドの前に実行されることを要求されることを意味し、それによって、時間的依存性のレベルを意味し得る。例えば、図５のコマンドグラフ５００を参照すると、コマンド５０４「ＧｅｔＴｉｐ  Ｐｉｐｅｔｔｏｒ」は、コマンド５０６「ＭｏｖｅＴｏ  Ｐｉｐｅｔｔｏｒ  ＭｅｄｉａＳｔａｔｉｏｎ  Ｗｅｌｌ−３」の前に実行されなければならず、それは、５０８「Ａｓｐｉｒａｔｅ  ｐｉｐｅｔｔｏｒ  １．０」の前に実行されなければならない。これは、当然ながら、ピペッタデバイスが移動させられ得る前に集められなければならないという論理である。
【００９１】
図５のコマンドグラフ５００を継続して参照すると、コマンド５１４「ＭｏｖｅＴｏ  ２０ｘ  ＭａｉｎＳｔａｔｉｏｎ  Ｗｅｌｌ−１」は、コマンド５１６「Ｆｏｃｕｓ  ２０ｘ」の前にのみ実行されることが要求される。しかしながら、コマンド５１４は、コマンド５０２−５１２から独立し、コマンド５１６の前に実行される限り、コマンド５０２−５１２のいずれかの前、間、または後で生じ得る。
【００９２】
図６は、リソースコマンドグラフ６００を図示する。グラフ６００に示されるコマンドは、図５のコマンドグラフ５００に示されるコマンドと同一である。これらのコマンドを示すことに加え、リソースコマンドグラフ６００は、各コマンドステップを行うために使用されるリソースも示す。より具体的には、リソースコマンドグラフ６００は、同一の電気的に制御可能なリソースによって共有される（行われる）、コマンドを強調する。これらのリソースは、凡例６０２においてリストアップおよび識別される。例えば、コマンド「Ａｓｐｉｒａｔｅ  Ｐｉｐｅｔｔｏｒ  １．０」およびコマンド「Ｄｉｓｐｅｎｓｅ  Ｐｉｐｅｔｔｏｒ  １．０」は、同一リソースを使用する。
【００９３】
動作時、前述のように、コマンドは、それらが入って来る枝を有していない場合、任意の時間で実行されることができる。リソースコマンドグラフ６００を研究することから決定され得るように、リソースあたり１つのみのコマンドが、一度に実行されることができる。さらに、コマンドは、それらが完了すると、グラフから除去される。
【００９４】
例えば、図７は、図６のリソースコマンドグラフ６００を図示し、２つのコマンドが実行されたので除去されている。具体的には、コマンド「ＭｏｖｅＴｏ  Ｐｉｐｅｔｔｏｒ  ＴｉｐＳｔａｔｉｏｎ  Ｗｅｌｌ−１」およびコマンド「ＭｏｖｅＴｏ  ２０ｘ  Ｍａｉｎｓｔａｔｉｏｎ  Ｗｅｌｌ−１」は、実行され、グラフから除去されている。コマンドは、それらが入って来る枝を有してない場合、実行されることができるというルールに従って、コマンド「ＧｅｔＴｉｐ  Ｐｉｐｅｔｔｏｒ」（図５におけるステップ５０４）は、他の前に要求されるステップが存在しないので、ここで実行されることができる。コマンド「ＭｏｖｅＴｏ  ２０ｘ  ＭａｎＳｔａｔｉｏｎ  Ｗｅｌｌ−１」（図５におけるステップ５１４）は、実行および除去されているが、コマンド「Ｆｏｃｕｓ  ２０ｘ」（図５におけるステップ５１６）は、コマンド「Ｄｉｓｐｅｎｓｅ  Ｐｉｐｅｔｔｏｒ  １．０」（ステップ５１２）が依然として実行されなければならないので、まだ実行されることができない。
【００９５】
図８は、図６のリソースコマンドグラフ６００を図示し、別のコマンド（ステップ５０４）が除去されている。コマンド「ＧｅｔＴｉｐ  Ｐｉｐｅｔｔｅｒ」は、実行されており、したがって、コマンド「ＭｏｖｅＴｏ  Ｐｉｐｅｔｔｏｒ  ＭｅｄｉａＳａｔｉｏｎ  Ｗｅｌｌ−３」が、ここで実行されることができる。
【００９６】
後続コマンドは、適宜、実行され得る。図９は、いくつかのコマンドが、実行された後の、ステップ５１６、５１８、５２０、および５２２のみが残っている、リソースコマンドグラフ６００を図示する。この時点で、ローカルスケジューラモジュール４０８は、コマンド「ＭｏｖｅＴｏ  Ｐｉｐｅｔｔｏｒ  Ｄｉｓｐｏｓａｌ  Ｓｔａｔｉｏｎ」（ステップ３２０）またはコマンド「Ｆｏｃｕｓ  ２０ｘ」（ステップ３１６）のいずれかを実行し得る。これらのコマンドは、両方とも同一リソースを共有するので、同時に行われることができないことに留意されたい。
【００９７】
この特定の事例では、ローカルスケジューラモジュール４０８は、種々の方法において実行すべきステップを決定し得る。いくつかの実施形態では、ローカルスケジューラモジュール４０８は、１つ以上のヒューリスティックスを検討し、２つ以上のコマンドを実行する順序を決定し得る。本願の文脈では、用語「ヒューリスティックス」は、概して、実装が迅速かつ容易である、ルールを指し得る。
【００９８】
例えば、ローカルスケジューラモジュール４０８は、それらの優先順位の降順に基づく順序でコマンドを実行するように構成され得る。すなわち、ローカルスケジューラモジュール４０８は、最初に、最高優先順位を伴うコマンドを実行し得る。ローカルスケジューラモジュール４０８は、次いで、第２の最高優先順位を伴うコマンドを実行し得る等。優先順位は、変動し得、分析されている特定のサンプル、インキュベータの構成、特定の細胞培養者の選好等に依存し得る。例えば、コマンド「ＥｊｅｃｔＴｉｐ  Ｐｉｐｅｔｔｏｒ」は、いくつかの実施形態では、残留流体がピペットから滴下することを防止するために、常時、高優先順位であり得る。
【００９９】
別のヒューリスティックスは、コマンドの（予期される）持続時間に基づき得る。例えば、ローカルスケジューラモジュール４０８は、最初に、最短時間的持続時間を伴うコマンドを実行し、次いで、第２の最短時間的持続時間を伴うコマンドを実行する等のように構成され得る。別の例として、ローカルスケジューラモジュール２０６は、最初に、最長時間的持続時間を伴うコマンドを実行し、次いで、第２の最小時間的持続時間を伴うコマンドを実行するように構成され得る。
【０１００】
特定のコマンドの時間的持続時間に関するデータは、以前のコマンド実行から導出され得る。データベース４１２は、特定のコマンドが概して実行するために要求した時間に関するデータを記憶するように構成され得る。このデータは、各実行に伴って持続的に更新され得、ローカルスケジューラモジュール４０８は、特定のコマンドの全ての実行の平均持続時間、特定のコマンドの実行の移動平均、特定のコマンドの指数関数的移動平均等を考慮し得る。予期される持続時間は、特定のモータが概して動作する速度等の特定のインキュベータおよび／またはインキュベータデバイスの知識ならびに設定に基づくことができる。同様に、オペレータ等は、特定のコマンドの予期される時間的持続時間に関するデータを入力し得る。
【０１０１】
ヒューリスティックスの変形例によると、ローカルスケジューラモジュール２０６は、ヒューリスティックスベースの実行における改良に基づいて、特定のコマンドを実行し得る。すなわち、ローカルスケジューラモジュール４０８は、準最適解から開始し、次いで、準最適解を改良するために探索し得る。これらの解は、遺伝子アルゴリズム、シミュレートされたアニーリング、および当技術分野において公知の他の最適化技法等の技法に基づき得る。
【０１０２】
ローカルスケジューラモジュール４０８は、近似解と称されるスケジューリング技法も使用し得る。これらの技法は、最適解の固定パーセンテージ以内であることが保証されるものである。しかしながら、これらの解は、概して、算出するために時間がかかる。
【０１０３】
本発明の種々の実施形態は、最適スケジュールを達成するために、「分枝限定法」ベースの技法、モンテカルロシミュレーション技法、および線形プログラミング技法等の種々の他の最適化アルゴリズムも利用し得る。これらは、リアルタイムシミュレーションまたは加速時間シミュレーション等の非確率的シミュレーションも含み得る。
【０１０４】
ローカルスケジューラモジュール４０８は、ある基準を最適化することによっても、最良スケジュールを探索および決定し得る。この基準は、細胞健全性（例えば、最良細胞健全性を達成するため）、最低細胞ストレス、高速試験細胞成長、最大プレートスループット、最小消耗品／試薬使用量、最小電力消費等を含み得る。
【０１０５】
ローカルスケジューラモジュール４０８は、試薬装填も最適化し得る。すなわち、ローカルスケジューラモジュール４０８は、試薬装填手順を最適化し、ウォークアウェイ時間を最大化し、および／または特定の試薬のための限定された貯蔵量を最も効率的に使用し得る。
【０１０６】
図１０は、自律的モードにおいてインキュベータを動作させる方法１０００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、コンピューティングユニットがインキュベータの１つ以上の電気的に制御可能なリソースを動作させる方法を記述する所定のプロトコルを受信する（ステップ１００２）。プロトコルは、オペレータによって、ユーザ入力を使用して手動で規定され得るか、または、非一過性記憶媒体から読み出され得、憶媒体は、インキュベータのローカルにあるか、またはコンピューティングユニットによって、例えば、有線もしくは無線ネットワーク接続を使用してアクセスされ得る。
【０１０７】
プロトコルが受信されると、コンピューティングユニットは、プロトコルによって規定されたステップを解析し、インキュベータの電気的に制御可能なリソースのうちの少なくとも１つの動作をスケジューリングすることに進む（ステップ１００４）。リソースのうちの少なくとも１つがスケジューリングされると、コンピューティングユニットは、電気的に制御可能なリソースのスケジューリングされた動作の実行に進み、それによって、プロトコルを行うことができる（ステップ１００６）。
【０１０８】
動作が実行されるにつれて、コンピューティングユニットは、プロトコルが実行されている間、種々の条件が満たされたかどうかをチェックする種々のコンピュータ読み取り可能な命令を実行する（ステップ１００８）。条件が満たされている場合、それは、少なくとも１つの電気的に制御可能なリソースの動作の再スケジューリング等、プロトコルの実行における変化をもたらし得る（ステップ１００４）。例えば、１つのそのようなプロトコルは、４時間毎に細胞培養の撮像動作をスケジューリングし、培養物を異なるチャンバに移動させるべき時間であるかどうかを決定することを伴い得る。
【０１０９】
条件が満たされない場合、コンピューティングユニットは、それが事前にスケジューリングした（ステップ１００４）電気的に制御可能なリソースの動作の実行を継続するであろう（ステップ１００６）。プロトコルが完了されると、種々の結果が、ユーザインターフェースを介して、オペレータに提供され得る（ステップ１０１６）。
【０１１０】
前述のように、条件は、値がある規定された値を満たすか、またはある規定された範囲内にあるときに満たされる条件付き試験を構成し得る。例示的条件は、例えば、ある細胞タイプ、ユーザ入力の受信等のあるアクションの発生、材料不足、あるセンサ入力等であり得る。
【０１１１】
いくつかの実施形態では、スケジューリング動作（ステップ１００４）は、コンピューティングユニットが、例えば、スケジューリングアルゴリズム（モンテカルロスケジューリング）またはヒューリスティックスを利用して、プロトコルの動作をシミュレートし、インキュベータリソースをスケジューリングするための最適順序を識別することを伴い得る。リソースの初期スケジューリングまたは再スケジューリングは、コンピューティングユニットによって、シミュレーションの結果を考慮して変動させられ得る。
【０１１２】
スケジューリングアルゴリズムは、ある場合、モンテカルロ、シミュレートされた実行等のようなシミュレーションアルゴリズムと異なると考えられ得る。ヒューリスティックスは、シミュレーション（例えば、ステップを行うためにかかるであろう時間を決定するために）またはスケジューリングの両方のために使用され得る。一実施形態では、一般に、シミュレーションステップは、プロトコルのための１つ以上の可能な実行シナリオを提供し（例えば、時間範囲、要求されるリソース等）、それらは、次いで、計画／スケジューリングアルゴリズムによって検討される。観察された条件または改良されたシミュレーションにおける変化に起因する再スケジュールは、初期スケジューリング手順と異なるプロセスであり得ることに留意されたい。
【０１１３】
プロトコルのスケジューリングおよび／または実行に先立ったプロトコルの実行のシミュレーションは、いくつかの利点をもたらす。例えば、シミュレーションは、コンピューティングユニットが、プロトコルを実行するために必要とされる消耗品の量ならびにそれらの消耗品を使用するタイミングを事前に決定することを可能にし得る。
【０１１４】
プロトコルが、より複雑になり、イベント駆動される場合（例えば、特定の時間でトリガされるイベントとは対照的に、前提条件の充足に応じてトリガされるイベントを伴う）、種々の消耗品のタイミングおよび使用を含むプロトコルの実行を正確に予測することが困難になる。種々の実施形態は、プロトコルが複雑になるにつれて、種々の技法を使用して、これらの予測の正確度を改良する。
【０１１５】
いくつかの実施形態では、プロトコルのシミュレーションは、種々の電気的に制御可能なインキュベータリソースの運動学および動態を考慮する。いくつかの実施形態では、種々の必須条件（例えば、ステップ、アクション等）の完了を条件付けられたアクションを伴うプロトコルが、これらの前提条件の完了のタイミングについての種々の仮定を使用してシミュレートされる。これらの実施形態では、シミュレーションの結果は、典型的には、正確な結果とは対照的に、シミュレーションの予期される値および信頼度レベルの範囲であろう。シミュレーションプロセスの結果は、限定ではないが、グラフィカルディスプレイ、時系列等を含む種々の形態でユーザに提示され得る。
【０１１６】
いくつかの実施形態では、シミュレーションにおいて使用される仮定は、不揮発性記憶装置の中に事前ロードされているか、オペレータによって規定される、または両方であり得る。いくつかの実施形態では、仮定またはシミュレーション自体は、過去のプロトコルランまたは過去のシミュレーションの結果を利用し得る。いくつかの実施形態では、プロトコルシミュレーションは、シミュレーションの結果を確認するために、またはシミュレーションにおける特定の要素のための予期される値の範囲を展開するために、複数のシミュレーションまたは代替シミュレーションを伴い得る。
【０１１７】
いくつかの実施形態では、オペレータは、シミュレーションの結果を編集し得る。いくつかの実施形態では、シミュレーションプロセスは、プロトコルがランされる前、１回行われる。いくつかの実施形態では、シミュレーションプロセスは、プロトコルの実行と並行してランされ、実行の部分的結果は、シミュレーションプロセスへの入力として使用される。改訂されたシミュレーションからの結果は、オペレータに提示され得、それは、順に、プロトコルの実行に関連する追加のオペレータまたはインキュベータのアクション（例えば、動作の再スケジューリング、消耗品補充の再スケジューリング等）をもたらし得る。
【０１１８】
本発明の実施形態は、完全に自律的モードで、すなわち、プロトコルを実行するコンピューティングユニットの制御下で動作し得るが、種々の実施形態はまた、双方向または半自律的モードでも動作し、インキュベータがプロトコルを実行しているとき、ユーザがインキュベータと相互作用することを可能にし、それによって、実行に影響を及ぼすか、またはそれを制御し得る。
【０１１９】
図１１は、双方向モードにおいてインキュベータを動作させる方法１１００の例示的実施形態を説明するフローチャートを提示する。本実施形態では、コンピューティングユニットは、コンピューティングユニットがインキュベータの１つ以上の電気的に制御可能なリソースを動作させる方法を記述する所定のプロトコルを受信する（ステップ１１０２）。プロトコルは、オペレータによって、ユーザ入力を使用して手動で規定され得るか、または、非一過性記憶媒体から読み出され得、憶媒体は、インキュベータのローカルにあるか、またはコンピューティングユニットによって、例えば、有線もしくは無線ネットワーク接続を使用してアクセスされ得る。
【０１２０】
図１１に関連して前述のように、種々の必須動作（スケジューリング等）が、プロトコル実行に備えて行われ得る。インキュベータは、それがプロトコルを実行する順義をするとき、オペレータに入力を促し得る（ステップ１１０４）。例えば、オペレータは、実行する前、スケジューリングされたプロトコルを確認するように促され得、オペレータは、インキュベータの供給品を補充するか、またはインキュベータ内の配列サンプルを再構成し、プロトコルを実行する前、これらのアクションを確認するように促され得る等。オペレータが、所定の期間内に、求められた情報の提供に失敗するか、または求められたアクションを行うことに失敗する場合、インキュベータは、デフォルトオプションまたは計画プロセスの間にヒューリスティックスを使用して決定された選択肢を代用し得る。
【０１２１】
計画プロセスが完了されると、インキュベータは、プロトコルを実行する（ステップ１１０６）。インキュベータは、例えば、ユーザ入力のために、インキュベータに接続される種々の入力周辺機器をポーリングし得るか、または、それは、割り込み駆動ベースで動作し、ユーザが入力をインキュベータに提供すると応答し得る。プロトコル実行中の種々の時点で、ユーザは、入力を促され得、および／または、ユーザは、インキュベータから注意を要求する入力を入力し得る。例えば、プロトコル実行中のある時点で、インキュベータは、ユーザ注意、確認、またはある他の種類の決定を要求する情報を収集し得る。この例を継続すると、システム自体は、ユーザが承認もしくは否認することができる推奨、またはシステムが、ユーザがある期間内に入力を供給しない場合、承認もしくは否認されると自動的に見なし得る推奨を提示し得る。情報および適切なプロンプトが、ユーザインターフェースを使用して、オペレータに提示され得る。
【０１２２】
ある場合、ユーザによって供給される入力は、プロトコルの実行の単なる確認であるか、または別様にそれに準拠し得る。他の場合、ユーザ入力は、単純遅延の導入または残りの動作のための改訂された実行スケジュールを決定するためのシミュレーションの利用のいずれかを通したプロトコルのための残りの動作の再スケジューリングを要求し得る。いくつかの実施形態では、インキュベータは、提案される割り込みみを受信し、実行に割り込む前、割り込みを考慮するシミュレーションを実行し、オペレータに実行に割り込むことの結果を助言し（例えば、重要なタイミング制約の違反）、実行への割り込みを許可する前、提案される割り込みの確認を求めるであろう。インキュベータは、受信された入力を評価し（ステップ１１０８）、必要に応じて、プロトコルを再スケジューリングし、スケジューリングされたプロトコルの実行を開始または継続する（ステップ１１０６）。
【０１２３】
ある場合、ユーザ入力は、スケジュール通りに実行されているプロトコルに割り込み、オペレータが、あるアクションが直ちに行われることを要求することを可能にし得る（ステップ１１１０）。例えば、研究者は、特定のウェルまたは複数のウェルの撮像を要求し得る。対照的に、これらのタイプの動作は、プロトコル実行の割り込みまたは再スケジューリングを要求しない。プロトコルが完了されると、出力は、適切なインターフェースを介して、１人以上のユーザに提供され得る（ステップ１１１２）。
【０１２４】
いくつかの実施形態では、オペレータは、プロトコルの実行中、半自律的モードをイネーブルまたはディスエーブルにし、インキュベータを前述の自律的モードにし得る。
【０１２５】
いくつかのインキュベータでは、複数のプロトコルが、同時に実行され得る。図１２を参照すると、これらの実施形態では、その他の点では、図１０および関連付けられた文章に説明される単一プロトコルを計画および実行するためのプロセスに類似するが、前述のシミュレーションおよびスケジューリング動作（ステップ１２０４）は、複数のプロトコルがこれらのインキュベータ内で実行されることを考慮し得る。特に、スケジューリングおよびシミュレーション動作は、例えば、複数のプロトコルが、並行して実行され得るが、それらが、依然として、異なる開始および停止時間を有し得、それらの時間が、コンピューティングユニットによって、プロトコルシミュレーションの結果を利用して選択され得ることを考慮し得る。いくつかの実施形態では、複数の同時プロトコルのシミュレーションは、プロトコルの提案される組み合わせが非適合であることを識別し（すなわち、それらが、内部モジュール、移送リソースの使用の競合、消耗品のための不適正な内部貯蔵等に起因して、並行して実行することが不可能である）、オペレータに、非適合に関してアラートし、競合を解消するための種々のユーザ選択オプションを提案し得る（ステップ１２０６）。スケジューリングされた動作は、任意の競合が解消されると、実行され得る（ステップ１２０８）。プロトコルが完了すると、出力が、適切なインターフェースを介して、１人以上のユーザに提供され得る（ステップ１２１０）。
【０１２６】
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つ以上の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／もしくは修正の各々は、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得る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／または方法が互いに矛盾していなければ、２つ以上のそのような特徴、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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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、例えば、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得る。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、「〜を備えている」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。
【０１２９】
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２つ以上のものと、随意で、追加の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。
【０１３０】
本明細書および本請求項で使用されるような、１つ以上の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つ以上の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得ることも許容する。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２つ以上のものを含む、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２つ以上のものを含む、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２つ以上のものを含む、少なくとも１つのＡ、および、随意で２つ以上のものを含む、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。
【０１３１】
請求項ならびに上記の明細書では、「〜を備えている」、「〜を含む」、「〜を担持する」、「〜を有する」、「〜を含む」、「〜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。
【０１３２】
「〜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  ｏｆ  Ｐａｔｅｎｔ  Ｅｘａｍｉｎｉｎｇ  Ｐｒｃｅｄｕｒｅｓ，Ｓｅｃｔｉｏｎ  ２１１１．０３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。
【０１３３】
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、または方法のアクション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。
【０１３４】
そうではないことが明確に示されない限り、２つ以上のステップまたはアクションを含む、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アクションの順序は、必ずしも、方法のステップまたはアクションの順序がリストアップされる順序に限定されないことも理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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