(57)【要約】  本発明は、生物学的試料の分野に関し、一形態では、生物学的試料の生存能を改善するために生物学的試料培養システムにおいてフィードバックを提供し、フィードバックは、生物学的試料培養システムと連動した環境パラメータを測定および操作するステップ、ならびに、生物学的試料培養システムと連動した培養培地パラメータを測定および操作するステップ、のうちの１つまたはそれらの組合せを含む。別の一形態では、本発明は、所定のユーザー選択または所定のユーザープロファイルのうちの１つに応じて個別の培養培地成分を混合するステップ、混合された培地成分を、少なくとも１つの生物学的試料を含有する事前に選択された培養ポッド内に分注するステップ、少なくとも１つの生物学的試料の環境パラメータおよび培養培地パラメータのうちの１つまたはそれらの組合せを測定することにより、混合ステップについてのフィードバックを提供するステップ、を含む、生物学的試料培養システムにおける生物学的試料の培養の制御を提供する。【選択図】図２０
2018508234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物学的試料の生存能を改善するために生物学的試料培養システムにおいてフィードバックを提供する方法であって、フィードバックが、
生物学的試料培養システムと連動した環境パラメータを測定および操作するステップ、ならびに、
生物学的試料培養システムと連動した培養培地パラメータを測定および操作するステップ、
のうちの１つまたはそれらの組合せを含む方法。
【請求項２】
生物学的試料培養システムと連動した環境パラメータを測定および操作するステップが、
温度およびガス組成を変化させることにより、培養システムにおける生物学的試料のチャンバー環境を改変するステップ、
個別のガス容器を提供し、チャンバーガス操作を可能にするステップ、
熱ストレスを適用して試料発生を改善するステップ、
のうちの１つまたはそれらの組合せを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
生物学的試料培養システムと連動した培養培地パラメータを測定および操作するステップが、
培養システムの培養ディッシュについて、載置されている成分を混合することにより培地を操作するステップ、
吸引および／または分注を介して生物学的試料周辺の培地を変化させるステップ、
培地の組成を感知し、リアルタイムフィードバックを可能にするステップ、
培地および環境のｐＨレベルを感知するステップ、
培地ｐＨレベルを変化させるステップ、
試料の座位とは離して培地成分を混合して組み合わせるステップ、
液体を混合領域内に別個に分注し、試料の座位内に分注する前にステージングを可能にするステップ、
ＮＩＲＳを使用し、補充のために試料培地の検出を可能にするステップ、
のうちの１つまたはそれらの組合せを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
培地パラメータが、液体または粉末形態のうちの１つまたはそれらの組合せを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
培地パラメータが、
バッファー、
水、
アミノ酸、
塩、
糖、
タンパク質、
のうちの１つまたはそれらの組合せを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
環境パラメータが、
温度、
湿度、
ガス組成、
ｐＨレベル、
のうちの１つまたはそれらの組合せを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
生物学的試料が、
胚、
幹細胞、
卵母細胞、
精子、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
試料の生存能を改善するためにフィードバック制御で作動するのに適合した生物学的試料培養システムであって、
生物学的試料培養システムと連動した環境パラメータを測定するための環境パラメータ測定装置、
環境パラメータ測定装置の少なくとも１つの出力に応答して、生物学的試料培養システムと連動した環境パラメータを操作するための環境パラメータ操作装置、
生物学的試料培養システムと連動した培養培地パラメータを測定するための培地パラメータ測定装置、
培地パラメータ測定装置の少なくとも１つの出力に応答して、生物学的試料培養システムと連動した培養培地パラメータを操作するための培地パラメータ操作装置、
のうちの１つまたはそれらの組合せを含むシステム。
【請求項９】
培地パラメータが、液体または粉末形態のうちの１つまたはそれらの組合せを含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
培地パラメータが、
バッファー、
水、
アミノ酸、
塩、
糖、
タンパク質、
のうちの１つまたはそれらの組合せを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
環境パラメータが、
温度、
湿度、
ガス組成、
ｐＨレベル、
のうちの１つまたはそれらの組合せを含む、請求項８から１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
培地パラメータ測定装置が、光学分光デバイスを含む、請求項８から１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
培地パラメータ測定装置が、ＮＩＲＳを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
生物学的試料培養システムにおける生物学的試料の培養を制御する方法であって、
所定のユーザー選択または所定のユーザープロファイルのうちの１つに応じて個別の培養培地成分を混合するステップ、
混合された培地成分を、少なくとも１つの生物学的試料を含有する事前に選択された培養ポッド内に分注するステップ、
少なくとも１つの生物学的試料の環境パラメータおよび培養培地パラメータのうちの１つまたはそれらの組合せを測定することにより、混合ステップについてのフィードバックを提供するステップ、
を含む方法。
【請求項１５】
培地成分が、液体または粉末形態のうちの１つまたはそれらの組合せを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
培地成分が、
バッファー、
水、
アミノ酸、
塩、
糖、
タンパク質、
のうちの１つまたはそれらの組合せを含む、請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
環境パラメータが、
温度、
湿度、
ガス組成、
ｐＨレベル、
のうちの１つまたはそれらの組合せを含む、請求項１４、１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも１つの生物学的試料が、
胚、
幹細胞、
卵母細胞、
精子、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
試料の生存能を改善するためにフィードバック制御で作動するのに適合した生物学的試料培養システムであって、
所定のユーザー選択または所定のユーザープロファイルのうちの１つに応じて個別の培養培地成分を混合するための混合装置、
混合された培地成分を、少なくとも１つの生物学的試料を含有する事前に選択された培養ポッド内に分注するための分注装置、
少なくとも１つの生物学的試料の環境パラメータおよび培養培地パラメータのうちの１つまたはそれらの組合せを測定することにより、混合ステップについてのフィードバックを提供するためのフィードバック装置、
を含むシステム。
【請求項２０】
試料の生存能を改善するためにインタラクティブ制御に適合した生物学的試料培養システムであって、
少なくとも１つの生物学的試料を含有する事前に選択された培養ポッドを、包括基礎培地に浸漬するための試料取扱い装置、
所定のユーザー選択または所定のユーザープロファイルのうちの１つに応じて個別の培養培地成分を混合するための混合装置、
混合された培地成分を、少なくとも１つの生物学的試料を含有する事前に選択された培養ポッド内に分注するための分注装置、
所定のユーザー選択または所定のユーザープロファイルのうちの１つに応じて、少なくとも１つの生物学的試料の環境パラメータのうちの１つまたはそれらの組合せを適合させるための環境制御装置、
を含むシステム。
【請求項２１】
培地成分が、液体または粉末形態のうちの１つまたはそれらの組合せを含む、請求項１９または２０に記載のシステム。
【請求項２２】
培地成分が、
バッファー、
水、
アミノ酸、
塩、
糖、
タンパク質、
のうちの１つまたはそれらの組合せを含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
環境パラメータが、
温度、
湿度、
ガス組成、
ｐＨレベル、
のうちの１つまたはそれらの組合せを含む、請求項１９から２２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２４】
フィードバック装置が、光学分光デバイスを含む、請求項１９または２１から２３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２５】
フィードバック装置が、ＮＩＲＳを含む、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
本明細書に開示の方法またはプロトコル。
【請求項２７】
本明細書に開示の装置、システムおよび／またはデバイス。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
[0001]本出願は、２０１５年２月１７日に発明の名称「生物学的試料を動的に培養するための方法および装置（Method and Apparatus for Dynamically Culturing a Biological Sample)」で出願されたＧｅｎｅａ  Ｌｔｄによる豪州仮特許出願第２０１５９００５３６号に基づく優先権を主張し、その明細書は、その全体があらゆる目的のため参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
[0002]本発明は、生物学的試料の試験、評価および培養の分野に関する。本明細書において以下では、培養スペース中に位置する生物学的試料、特に接合子、胚、卵母細胞、幹細胞および精子の評価および培養との関連で本発明を説明することが簡便であると考えられるが、しかしながら、本発明がその使用のみに限定されないことが認められるべきである。本発明はまた、胚発生中のインキュベーションのための最適で安全な培養条件を同時に提供するのに有用である。
【背景技術】
【０００３】
[0003]本明細書を通じて、単数形での「発明者」という語の使用は、本発明の一人（単一）の発明者への言及と解されても、二人以上（複数）の発明者への言及と解されてもよい。
【０００４】
[0004]本明細書において文献、デバイス、作用または知識についての任意の議論が含まれるのは、本発明の文脈を説明するためであることが認められるべきである。さらに、本明細書全体を通じて、議論は、本発明者の認識および／または本発明者によるある関連技術分野の問題の同定ゆえに生じる。さらに、本明細書における題材、たとえば文献、デバイス、作用または知識についての任意の議論は、本発明者の知識および経験の観点から本発明の文脈を説明するために含まれ、したがって、任意のかかる議論は、題材のうちの任意のものが、先行技術の基礎または豪州その他の地域の関連技術分野における一般的な知識の一部を、本明細書における開示および特許請求の範囲の優先日以前に形成することの認容と解されるべきでない
[0005]生殖補助技術（ＡＲＴ：Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）は、先進国において生殖補助の手段としてますます重要となっている。背景としては、１９８１年に米国に導入されたのち、およそ１５０，０００のＡＲＴサイクルが米国で２０１０年中に実施され、４７，０９０回の生児出生および６１，５６４人の乳児がもたらされた。ＡＲＴの使用は、潜在需要と比較して依然として相対的にまれであるとはいえ、過去１０年間で使用は大きく増加し、結果として今日では、毎年生まれる乳児のうち、米国ではおよそ１％、他国では２〜４％が、体外受精（ＩＶＦ：Ｉｎ  Ｖｉｔｒｏ  Ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ）を使用して妊娠している。この点に関して、米国疾病管理予防センターの最近のインターネット記事（http://www.cdc.gov/art）をさらに参照されたい。
【０００５】
[0006]ＩＶＦは、複数の卵子を成熟させるために、女性の卵巣のホルモン刺激を伴い、これらの卵子を取り出し、実験室で受精させ、２から６日間培養し、妊娠のために女性の子宮に戻す。第１日に受精させ、染色体が分裂し、２度の細胞分裂を経て第２日早くまでに４細胞期に達し、第３日早くまでに８細胞期に達した卵子は、染色体が分裂し、１度だけ細胞分裂を経て第２日に２細胞期に達し、第３日に４細胞期に達した卵子よりも、子をもたらす可能性が高い。広く認められている胚生存能の指標の１つであり、それに続く妊娠の成功の貢献因子の１つは（患者特有の因子ではあるが）、適切で時宜を得た胚発生パターンであり、すなわち、細胞分裂が正常に適切な時点で生じることである。
【０００６】
[0007]初期ヒト胚発生の基礎的な経路および事象については、発生の成否の予測に役立つと考えられる因子も含めて、ほとんど知られていない。結果として、ＩＶＦを通じた妊娠の可能性を高めるために、有害な結果をもたらす可能性があると十分裏づけられている（たとえば、Ｐｉｎｂｏｒｇ  ２００５１を参照のこと）にもかかわらず、多くの場合、複数の胚が子宮に移植される。
1Pinborg A (2005). IVF/ICSI twin pregnancies: risks and prevention. Human Reproduction Update 11: 5-593
[0008]この問題に対する応答として、多くのＩＶＦプログラムが、胚培養を第５日または第６日まで延長し、単一の胚盤胞を移植する。この実施法は、多胎妊娠のリスクをうまく減少させつつ、３６歳未満の女性について、１移植胚当たりのより高い着床／妊娠率をもたらす。だが、多くの患者由来の受精卵が、培養下で胚盤胞を形成しない。さらに、よく研究されたマウス胚モデルは、４細胞から１６細胞期の間にインビボで生じる速い卵割速度が、現存の培養条件下ではインビトロで再現されないことを示す。胚盤胞形成は、細胞分裂の数とは独立に、受精後所定の間隔で開始するので、インビボで発生したマウス胚は、胚盤胞期に、培養下で発生した胚の２倍を超える数の細胞を有する。状況がヒト胚についても同じであるなら、培養延長は、胎児を形成するのに利用可能な細胞が比較的少ない胚盤胞をもたらすと考えられ、これは、一部のＩＶＦベビーについて報告されている低い出生時体重について、ありうる説明である。（Ｋｉｅｓｓｌｉｎｇら  １９９１）
[0009]ＩＶＦ処置に必要な卵母細胞は、経膣超音波にガイドされた針吸引により回収される。１個から４０個超の卵母細胞を回収できるが、１０個から２０個が典型的である。次に、卵母細胞を、ヒト卵管液をベースとする培養培地内に置き、３７℃でインキュベートする。次に、通常は約１００，０００個から約２００，０００個の精子を、培地の小滴中の卵母細胞に添加するか、または単一の精子を、細胞質内注入法（ＩＣＳＩ：ｉｎｔｒａｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）を使用して卵母細胞に直接注入する。受精は、１２から２０時間後に、受精が生じたことを示す父系（精子由来）および母系（卵子由来）の前核の存在により実証できる。受精率は、０から１００％の間で変化しうるが、平均約６〜７０％の受精率が正常である。続いて、「最善」の形態等級を有する胚を移植のために選択する。
【０００７】
[0010]多くの因子が、インビトロでの哺乳動物着床前胚の発生に影響を及ぼす。適切な温度調節および培養培地配合に加えて、ヒト胚は一般に、酸化ストレスの影響を受けやすい。したがって、ヒト胚は一般に、低酸素濃度（約２〜７％）下で培養されるが、いくつかのセンターでは依然として、大気中酸素濃度（約２０％）を利用している。
【０００８】
[0011]ＩＶＦ処置がますます臨床的重要性を増していることを鑑みると、回収卵母細胞の形態評価は依然としてかなり表面的なものに留まっている（Ｒｉｅｎｚｉら  ２０１１２）。インビトロ採取卵母細胞の典型的な検査は、実体顕微鏡を使用した卵丘の存在および大まかな形態の評価に限定されている。続いて、倒立顕微鏡を使用した迅速評価もまた、細胞質、囲卵腔、および透明帯の評価を含めて、裸出（ｄｅｎｕｄａｔｉｏｎ）（卵丘細胞の離脱）後に実施される。（Ｒｉｅｎｚｉら  ２０１１）。この評価は、発生段階［分裂中期１（ＭＩ）またはＭＩＩ］および質（細胞質、極体、または透明帯の劣化兆候を探すことによる）に関する非常に表面的な情報しか提供しない。続いて、ＭＩＩ卵母細胞をＩＣＳＩ（細胞質内精子注入法（Ｉｎｔｒａ  Ｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃ  Ｓｐｅｒｍ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ））に供し、その時点から得られた胚の発生能を、それが由来する卵母細胞の質とは無関係に、胚自体の形態のみに基づいて推定する（Ｒｉｅｎｚｉら  ２０１１）。
2Rienzi L, Vajta G, Ubaldi F (2011). Predictive value of oocyte morphology in human IVF: a systematic review of the literature. Human Reproduction Update 17: 34-45.
[0012]受精胚が培養下になると、形態評価が重要な手順となる。常法の倒立顕微鏡検査を、所定のチェックポイントで、定期的にインビトロ培養中毎日または２日ごとに実施し、国際的に認められた基準を定量的特性評価のために適用するが、これらのパラメータの予測値に関していくつかの懸念がある（Ｃｕｍｍｉｎｓら、１９８６３；Ｅｍｉｌｉａｎｉら、２００６４）。
3Cummins JM, Breen TM, Harrison KL, et al. (1986). A formula for scoring human embryo growth rates in in-vitro fertilization: its value in predicting pregnancy and in comparison with visual estimates of embryo quality. Journal In Vitro Fertilization Embryo Transfer 3: 284-295.
4Emiliani S, Fasano G, Vandamme B, et al. (2006). Impact of the assessment of early cleavage in a single embryo transfer policy. Reproductive Biomedicine Online 13: 255-260.
[0013]高い着床能を有する胚を同定することを目的として、複数の異なるアプローチが開発されてきた。生存可能な胚を選択するための最も広く支持されている方略は、胚移植時の割球の数および、数少ない国際的に受け入れられた胚等級づけ基準のうちの１つに従って胚に与えられる等級として定義される胚の外観等級に頼るものである（Ｂｅｕｃｈａｔら  ２００８５）。しかしながら、これらの形態的側面は、妊娠の成功をもたらすことが可能な最適な胚をはっきり認識することを可能にするほど十分には、胚生存能と相関しない。初期卵割胚の選択（Ｓｈｏｕｋｉｒら  １９９７６）、胚盤胞期までの培養（Ｇａｒｄｎｅｒら  １９９８７）、前核（ＰＮ：ｐｒｏｎｕｃｌｅａｒ）期接合子のスコアリング（Ｅｂｎｅｒら  ２００３８）、胚のメタボロミクスプロファイルの解析および細胞生検後のその染色体構成の検査を含め、胚生存能推定の予測正確性を改善する複数の代替的方略が提案されてきた。
5Beuchat A, Thevenaz P, Unser M, et al. (2008). Quantitaivemorphometrical characterization of human pronuclear zygotes. Human Reproduction23: 1983-1992.
6Shoukir Y, Campana A, Farley T, et al. (1997). Early cleavage of in-vitro fertilized human embryos to the 2-cell stage: a novel indicator of embryo quality and viability. Human Reproduction 12: 1531-1536.
7Gardner DK, Vella P, Lane M, et al. (1998). Culture and transfer of human blastocysts increases implantation rates and reduces the need for multiple embryo transfers. Fertlity and Sterility 69: 84-88.
8Ebner T, Moser M, Soomergruber M, et al. (2003). Selection based on morphological assessment of oocytes and embryos at different stages of preimplantation development: a review. Human Reproduction Update 9: 251-262.
[0014]上の方法により提示された改善にもかかわらず、それらは依然として本質的に主観的な測定であり、胚スコアリングの予測正確性をさらに洗練するアルゴリズムにより駆動される複数の自動化されたスコアリングシステムが考案されてきた。これらには、前核接合子スコアリングシステムが含まれる（Ｂｅｕｃｈａｔら  ２００８）。より近年は、微速度撮影画像化が、卵割時期（Ａｒａｖ  ２００８９）、胚盤胞発生率（Ｃｒｕｚら  ２０１１１０）、および、有糸分裂までの時間、細胞質分裂、透明帯の厚さ等の表現型測定値の組合せ（Ｗｏｎｇら、２０１０１１）を推定するものを含む、いくつかのスコアリングアルゴリズム内に組み込まれてきた。使用される形態スコアリングシステムとは無関係に、微速度撮影画像化により可能となる胚スコアリングの予測正確性の本質的な増加がある（Ｍｏｎｔａｇら  ２０１１１２）。
9Arav A (2008). Prediction of embryonic developmental competence by time-lapse observation and “shortest-half”analysis. Reproductive Biomedicine Online 17: 669-675.
10Cruz M, Gadea B, Garrido N, et al. (2011). Embryo quality, blastocyst and ongoing pregnancy rates in oocyte donation patients whose embryos were monitored by time-lapse imaging. Journal of Assisted Reproduction and Genetics 28: 59-573.
11Wong CC, Loewke KE, Bossert NL, et al. (2010). Non-invasive imaging of human embryos before embryonic genome activation predicts development to the blastocyst stage. Nature Biotechnology 28: 1115-1121.
12Montag M, Liebenthron J, Koster M (2011). Which morphological scoring system is relevant in human embryo development.
[0015]国際特許出願公開第ＷＯ２０１２／０４７６７８号（Ａｕｘｏｇｙｎ，Ｉｎｃ．）は、ヒト胚、卵母細胞、または多能性細胞の自動化された画像化および評価のためのシステムを提供し、自動化されたディッシュ検出およびウェル占有判定が記載されている。加えて、マルチウェル培養ディッシュおよび２モード画像化のための照明アセンブリが記載されている。これらのデバイスは、ヒトの不妊を治療するのに有用な胚および卵母細胞をインビトロで同定するか、またはその同定を容易にするのに使用される。国際公開第ＷＯ２０１２／０４７６７８号の装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）は、画像化システムを保持する１つまたは複数の棚を有する標準的なインキュベーターを含む。画像化システムは、ローディングプラットフォームを有し、インキュベーターの内部に置かれて、それらのローディングプラットフォーム上にマウントされたディッシュ中で培養された１つまたは複数の胚を画像化する。換言すれば、複数の全体の画像化システムが、各画像化システムのマウントされたディッシュと関連づけられる１つまたは複数の胚のために、インキュベーターとともにインサイチューで配置される。
【０００９】
[0016]一般に、患者の混同または生物学的試料の誤同定を最小化することが重要である。微速度撮影設備を有するものを含む現在のシステムでは、多くの場合、生物学的試料を含有するディッシュの蓋に手書きのラベルが必要であるか、または試料はディッシュおよび蓋自体に等しくラベルがないことがありうる。胚はディッシュ上に維持されるので、ディッシュの蓋を胚ごとに分離できるよう留意すべきである。これに加えて、ディッシュは除去して異なる位置に置くことができ、したがって、微速度撮影画像が実際の胚ともはや一致しないことがありうる。
【００１０】
[0017]胚生存能に関して、現在のインキュベーターシステムは、「セット・アンド・フォゲット（ｓｅｔ  ａｎｄ  ｆｏｒｇｅｔ）」で動作しうる。換言すれば、単一の温度が機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）全体について設定される。さらに、胚発生を培養中に増強しないこともありうる。
【００１１】
[0018]現在のシステムはまた、生物学的試料の培養環境に対し、様々なレベルの阻害を提供しうる。たとえば、微速度撮影（ｔｉｍｅ−ｌａｐｓｅ）を伴わない「卓上」（‘ｂｅｎｃｈ  ｔｏｐ’）インキュベーターは、ディッシュを定期的に制御環境から取り除くことを要しうる。国際公開第ＷＯ２０１２／０４７６７８号（Ａｕｘｏｇｙｎ，Ｉｎｃ．）により開示されている特定の微速度撮影システムに関しては、このシステムは、複数のデバイスが大きなインキュベーター内に置かれる微速度撮影デバイスのみを提供するに過ぎず、したがって、インキュベーター環境は、患者の任意の個別の生物学的試料について制御されてはいない。例として、Ｕｎｉｓｅｎｓｅ  ＦｅｒｔｉｌｉＴｅｃｈ  Ａ／ＳのＥｍｂｒｙｏｓｃｏｐｅ（商標）インキュベーターシステム、もっと一般的に、微速度撮影システムは、すべてのディッシュが共有環境内に置かれることを要しうるのであり、したがって、一人の患者のディッシュが除去される場合、他の患者試料が影響を受けうる。これに加えて、これらのシステムは、単一のカメラおよび共有環境を伴う。結果は、患者試料が阻害されるというものでありうる。なぜなら、機器がカメラを１台しか有しないがゆえに、試料は絶えず移動し、それゆえそれらの環境において妨害されるからである。
【００１２】
[0019]胚の発生に最適な培養培地、および、胚が単一培養環境中またはインビボ条件を模倣するよう設計された複数の培地、すなわち連続培地（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  ｍｅｄｉａ）中で発生することから利益を得るかどうかに関して、多くの研究がなされてきた。この研究は、生殖補助後の成功率の改善に大きく貢献してきた。
【００１３】
[0020]しかしながら、胚が発生する培養培地および条件の研究および洗練は、着床に好適だと考えられる胚のパーセンテージを一定程度改善できるだけである。これらの最適化された状況においてさえ、着床に好適でない不良な結果の胚と考えられる胚が依然として存在する。加えて、一部の胚の発生を最適化できる条件および培地は、すべての胚に普遍的に当てはまるものではなく、それゆえ各胚に、良好な結果または生存可能な胚へと発生する最善の見込みのためにそれが必要とする特定のものを提供できない。
【００１４】
[0021]既存の研究は、複数の因子の評価を通じて、主に、上で議論したとおり、適切な胚発生パターンについての胚の画像化を通じて、不良な結果の胚と区別して良好な結果の胚を同定することに焦点を合わせてきた。したがって、良好な結果の胚と考えられる胚を着床させることによってのみ、妊娠成功の見込みが改善される。
【００１５】
[0022]しかしながら、結果が不良であることが予測される胚を、良好な結果の胚へと変化させることを試みる研究は、ほとんどなされていない。着床に好適な良好な結果の胚が比較的高いパーセンテージとなりうる場合、妊娠成功の見込みは高まる。これは、年齢および現状等の様々な理由から、良好な結果の胚の数が比較的少ない女性にとって、とりわけ重要である。
【００１６】
[0023]したがって、不良または良好な結果または結果の指標を単に提供できるだけでなく、不良な結果を良好な結果へと改善するかまたは変化させる能力を提供する生物学的試料培養環境を有することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
[0024]本明細書に記載の実施形態の一目的は、関連技術分野のシステムの上述の欠点のうちの少なくとも１つを克服もしくは緩和することか、または、関連技術分野のシステムの有用な代替案を少なくとも提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
[0025]一態様では、本発明は、生物学的試料の生存能を改善するために生物学的試料培養システムにおいてフィードバックを提供する方法を提供し、フィードバックは、生物学的試料培養システムと連動した（ｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｙ  ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｗｉｔｈ）環境パラメータを測定および操作するステップ、ならびに、生物学的試料培養システムと連動した培養培地パラメータを測定および操作するステップ、のうちの１つまたはそれらの組合せを含む。
【００１９】
[0026]好ましくは、生物学的試料培養システムと連動した環境パラメータを測定および操作するステップは、温度およびガス組成を変化させることにより、培養システムにおける生物学的試料のチャンバー環境を改変するステップ、個別のガス容器を提供し、チャンバーガス操作を可能にするステップ、熱ストレスを適用して試料発生（ｓａｍｐｌｅ  ｄｅｖｅｌｐｍｅｎｔ）を改善するステップ、のうちの１つまたはそれらの組合せを含む。
【００２０】
[0027]生物学的試料培養システムと連動した培養培地パラメータを測定および操作するステップが、培養システムの培養ディッシュについて、載置されている成分を混合することにより培地を操作するステップ、吸引および／または分注を介して生物学的試料周辺の培地を変化させるステップ、培地の組成を感知し、リアルタイムフィードバックを可能にするステップ、培地および環境のｐＨレベルを感知するステップ、培地ｐＨレベルを変化させるステップ、試料の座位とは離して培地成分を混合して組み合わせるステップ、液体を混合領域内に別個に分注し、試料の座位内に分注する前にステージングを可能にするステップ、ＮＩＲＳを使用し、補充のために試料培地の検出を可能にするステップ、のうちの１つまたはそれらの組合せを含むこともまた好ましい。
【００２１】
[0028]培地パラメータは、液体または粉末形態のうちの１つまたはそれらの組合せを含んでいてもよく、バッファー、水、アミノ酸、塩、糖、タンパク質、のうちの１つまたはそれらの組合せをさらに含んでいてもよい。
【００２２】
[0029]環境パラメータは、温度、湿度、ガス組成、ｐＨレベル、のうちの１つまたはそれらの組合せを含んでいてもよい。
[0030]別の一態様では、本発明は、試料の生存能を改善するためにフィードバック制御で作動する（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ）のに適合した生物学的試料培養システムを提供し、システムは、生物学的試料培養システムと連動した環境パラメータを測定するための環境パラメータ測定装置、環境パラメータ測定装置の少なくとも１つの出力に応答して、生物学的試料培養システムと連動した環境パラメータを操作するための環境パラメータ操作装置、生物学的試料培養システムと連動した培養培地パラメータを測定するための培地パラメータ測定装置、培地パラメータ測定装置の少なくとも１つの出力に応答して、生物学的試料培養システムと連動した培養培地パラメータを操作するための培地パラメータ操作装置、のうちの１つまたはそれらの組合せを含む。
【００２３】
[0031]培地パラメータ測定装置は、光学分光デバイスを含んでいてもよく、好ましくはＮＩＲＳを含む。
[0032]別の一態様では、本発明は、所定のユーザー選択または所定のユーザープロファイルのうちの１つに応じて個別の培養培地成分を混合するステップ、混合された培地成分を、少なくとも１つの生物学的試料を含有する事前に選択された培養ポッド内に分注するステップ、少なくとも１つの生物学的試料の環境パラメータおよび培養培地パラメータのうちの１つまたはそれらの組合せを測定することにより、混合ステップについてのフィードバックを提供するステップ、を含む、生物学的試料培養システムにおける生物学的試料の培養を制御する方法を提供する。
【００２４】
[0033]好ましくは、少なくとも１つの生物学的試料は、胚、幹細胞、卵母細胞、または精子を含む。
[0034]また別の一態様では、本発明は、試料の生存能を改善するためにフィードバック制御で作動するのに適合した生物学的試料培養システムを提供し、システムは、所定のユーザー選択または所定のユーザープロファイルのうちの１つに応じて個別の培養培地成分を混合するための混合装置、混合された培地成分を、少なくとも１つの生物学的試料を含有する事前に選択された培養ポッド内に分注するための分注装置、少なくとも１つの生物学的試料の環境パラメータおよび培養培地パラメータのうちの１つまたはそれらの組合せを測定することにより、混合ステップについてのフィードバックを提供するためのフィードバック装置、を含む。
【００２５】
[0035]本発明のさらに別の一態様では、試料の生存能を改善するためにインタラクティブ制御に適合した生物学的試料培養システムが提供され、システムは、少なくとも１つの生物学的試料を含有する事前に選択された培養ポッドを、包括基礎培地（ｇｅｎｅｒｉｃ  ｂａｓｅ  ｍｅｄｉａ）に浸漬するための試料取扱い装置、所定のユーザー選択または所定のユーザープロファイルのうちの１つに応じて個別の培養培地成分を混合するための混合装置、混合された培地成分を、少なくとも１つの生物学的試料を含有する事前に選択された培養ポッド内に分注するための分注装置、所定のユーザー選択または所定のユーザープロファイルのうちの１つに応じて、少なくとも１つの生物学的試料の環境パラメータのうちの１つまたはそれらの組合せを適合させるための環境制御装置、を含む。
【００２６】
[0036]上述のシステムでは、培地成分は、液体または粉末形態のうちの１つまたはそれらの組合せを含んでいてもよい。さらに、培地成分は、
バッファー、
水、
アミノ酸、
塩、
糖、
タンパク質、
のうちの１つまたはそれらの組合せを含んでいてもよい。
【００２７】
[0037]上述のシステムでは、環境パラメータは、
温度、
湿度、
ガス組成、
ｐＨレベル、
のうちの１つまたはそれらの組合せを含んでいてもよい。
【００２８】
[0038]上述のシステムでは、フィードバック装置は、光学分光デバイスを含んでいてもよく、好ましくは、フィードバック装置はＮＩＲＳを含む。
[0039]本明細書に記載の実施形態の第１の態様では、複数の試料のうちの少なくとも１つをインキュベートすることに適合した少なくとも１つの独立にアクセス可能なモジュールを含む、培養試料の自動評価のための装置が提供され、少なくとも１つのモジュールは、光源と、視野領域のスイープを可能にするようモジュールを貫通する視野軸（ｖｉｅｗｉｎｇ  ａｘｉｓ）の周囲の運動に適合した、移動可能な光学検査手段と、に連動される。
【００２９】
[0040]移動可能な光学検査手段の運動は、視野軸と垂直なＸ−Ｙ平面、および、視野軸を含むＺ方向、のうちの１つまたはそれらの組合せに限定できる。好ましくは、移動可能な光学検査手段に可能な運動は、光学検査手段が、光学検査手段の光学視野方向と垂直なＸ−Ｙ平面内を自由に並進可能であることを、光学視野方向を含む直交Ｚ方向のさらなる運動自由度とともに含む。移動可能な光学検査手段の運動は、特定の実施形態では、離心性または軌道性であってもよい。
【００３０】
[0041]好ましくは、移動可能な光学検査手段は、楕円回転対物レンズシステムまたはより一般に、回転対物レンズシステムによる運動に適合する。少なくとも１つのモジュールは、モジュール内で制御環境を有する培養チャンバーを密封するための蓋およびラッチ機構を含んでいてもよい。モジュールは、培養試料を維持するために少なくとも培養チャンバー内のガス組成および温度を制御するための手段を含んでいてもよい。好ましくは、少なくとも１つのモジュールは、平衡化手段をさらに含む。光学検査手段は、楕円回転対物レンズシステムと連動する（ｉｎ  ｏｐｅｒａｔｉｖｅ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ）カメラおよび顕微鏡のうちの１つまたはそれらの組合せを含んでいてもよい。好ましい装置は、培養試料を収容するための複数の間隔を置いて配置されたマイクロウェルを含む培養ディッシュをさらに含んでいてもよく、培養ディッシュは、モジュール内の配置に適合する。さらに、装置はまた、培養ディッシュを光学検査手段に対して正確な位置に配置するためのアラインメント手段を含んでいてもよい。
【００３１】
[0042]本明細書に記載の実施形態の別の一態様では、
独立にアクセス可能なモジュールの培養チャンバー内で、生物学的試料を実質的に楕円形の配列に配置するステップ、
実質的に楕円形の配列の個別の試料を、モジュールを貫通する視野軸と垂直なＸ−Ｙ平面内の光学検査手段を用いて画像化し、個別の試料の発生の微速度撮影記録または測定値を得るステップ、
を含む、培養試料を生存能について評価する方法が提供される。
【００３２】
[0043]上の方法は、個別の試料の画像をデータ処理手段に送信し、個別の試料の発生の微速度撮影記録または測定値を得るステップをさらに含んでいてもよい。この方法はまた、独立培養チャンバー内の温度、ガス供給、ＣＯ２レベルおよび湿度、のうちの１つまたはそれらの組合せを独立に制御するステップもさらに含んでいてもよい。個別の試料を画像化するステップは、好ましくは、配偶子合体を、あとに続く試料発生事象を微速度撮影測定において評価するための基準点として利用することを含む。
【００３３】
[0044]他の態様および好ましい形態が、本明細書において開示され、かつ／または、添付の特許請求の範囲において定義され、本発明の記載の一部を形成する。
[0045]本質的には、本発明の実施形態は、培養条件および培養中の試料特性を制御変数として測定することにより、フィードバック機構を試料培養環境に提供することが、生成できる生存可能な試料の割合を高めると考えられるという認識に由来する。さらに、制御条件を伴う培養試料のための安定環境を提供および維持でき、生存能の観察および培養試料の評価が、移動可能な検査手段を用いて、隣接または近接する試料の発生を妨害することなしに得られる。
【００３４】
[0046]本発明の実施形態は、接合子、胚、卵母細胞、および多能性細胞、のうちの１つまたはそれらの組合せを含む生物学的試料の維持および画像化のためのモジュラーシステムを提供し、これは、高度に制御された最適環境においてそれらの細胞のハイスループット培養を可能にし、画像キャプチャおよび遠隔処理を伴うビルトインの光学検査（顕微鏡／カメラ）システムを組み込む。好ましくは、光学検査システムは、発生する培養試料（たとえば、胚）を妨害することなしにマルチウェルスキャニングを可能にする固有の楕円回転対物レンズを組み込む。
【００３５】
[0047]本発明の実施形態の応用可能性のさらなる範囲は、本明細書において以下に記載の詳細な説明から明らかになると考えられる。しかしながら、詳細な説明および具体例は、本発明の好ましい実施形態を示す一方で、例示のためにのみ記載されることが理解されるべきである。なぜなら、本明細書における開示の趣旨および範囲内の様々な変更および修正が、この詳細な説明から当業者に明らかになると考えられるからである。
【００３６】
[0048]本発明の好ましいおよび他の実施形態のさらなる開示、目的、利点および態様は、以下の実施形態の説明を、添付の図面と併せて参照することにより、当業者によってよりよく理解されうる。添付の図面は、例示の目的でのみ提供され、したがって、本明細書における開示を限定しない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明の好ましい一実施形態による生物学的試料培養システムのインキュベーターモジュール構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示す生物学的試料培養システムを、取り外された状態で示す本発明の好ましい実施形態による特定の微速度撮影インキュベーターモジュールとともに示す図である。
【図３】図３は、本発明の好ましい一実施形態による図２の微速度撮影インキュベーターモジュールの断面図である。
【図４−１】図４は、本発明の一実施形態による回転レンズアセンブリを有するカメラを示す図である。
【図４−２】図４ａは、本発明の好ましい一実施形態による、培養チャンバーの環境制御のための好ましいシステムを示す図である。
【図５】図５は、本発明の好ましい実施形態による、複数の培養ディッシュへと移動する回転レンズアセンブリを有するカメラを示す図である。
【図６】図６は、本発明の好ましい一実施形態による、ｘおよびｙ軸上を複数の培養ディッシュおよびディッシュ上の複数の位置へと移動する固定レンズアセンブリを有するカメラを示す図である。
【図７】図７は、個別の試料を同定するための印を含む本発明の好ましい一実施形態による、胚位置のそれぞれへと移動する回転レンズを示す図である。
【図８】図８は、本発明の好ましい実施形態による培養ディッシュをその最も単純な形態で示す図である。培養試料ディッシュは、個別の試料を同定するために印を備え、ユーザーのための把持手段を含む。
【図９−１】図９は、本発明の好ましい実施形態の培養ディッシュを、断面の吹出拡大図とともに示す図である。
【図９−２】図９ａは、本発明の実施形態の代替的培養ディッシュを、断面の吹出拡大図とともに示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態による改善された培養ディッシュを示す図である。
【図１１】図１１は、好ましい一実施形態による、アバットメントが、ディッシュを繰り返し正確な位置に再配置することを確実にするための定位ピンである培養ディッシュを示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態を使用して達成可能な画質を示す図である。図中、図１２（ａ）は２ＰＮ胚を示し、図１２（ｂ）は２細胞胚を示し、図１２（ｃ）は孵化している胚盤胞を示し、図１２（ｄ）は孵化した胚および孵化している胚を示す。
【図１３】図１３は、ａ）マスキングなしのＰＯＣ２およびｂ）円形暗視野スタイルのマスクを伴うＰＯＣ２を使用した、本発明の好ましい実施形態においてキャプチャされた画像を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の別の好ましい一実施形態による胚のための代替的生物学的試料培養システムを示す図である。
【図１５】図１５は、図１４に示す胚培養システムを、取り外された状態で示す本発明の代替的一実施形態による微速度撮影インキュベーターモジュールとともに示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の好ましい代替的一実施形態による図１５の微速度撮影インキュベーターモジュールの断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の代替的一実施形態による回転レンズアセンブリを有するカメラを示す図である。
【図１８】図１８は、本発明の代替的一実施形態による、培養チャンバーの環境制御のための別の好ましいシステムを示す図である。
【図１９】図１９は、本発明の好ましい一実施形態による、例示的な制御された入力、出力および制御可能なシステム特性を示す図である。
【図２０】図２０は、培地操作を伴うフィードバックに適合した本発明の好ましい一実施形態による試料培養システムを示す図である。
【図２１】図２１は、環境操作を伴うフィードバックに適合した本発明の好ましい一実施形態による試料培養システムを示す図である。
【図２２】図２２は、本発明の好ましい一実施形態による試料培養システムを混合および分注する段階を示す図である。
【図２３】図２３は、本発明の好ましい一実施形態による、試料培養システムのチャンバーの環境修正および変更に必要なワークフローを示すフローチャートである図である。
【図２４】図２４は、本発明の好ましい一実施形態による、試料培養システムの培養ディッシュ内に分注する時点までの流体成分のワークフロー進行を示すフローチャートである図である。
【図２５】図２５は、本発明の好ましい一実施形態による、粉末成分のワークフロー進行および試料培養システムの培養ディッシュ内へのそれらの分注を示すフローチャートである図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
[0049]本明細書の文脈では、以下の用語の定義を適用する。
[0050]胚は、２つの半数体配偶子細胞（たとえば未受精卵母細胞および精細胞）が結合し、二倍体全能細胞、たとえば受精卵を形成するときに形成される接合子と、直後の細胞分裂、すなわち、桑実胚すなわち１６細胞期および胚盤胞期（分化栄養外胚葉および内部細胞塊を有する）に至るまでの胚分裂から得られる胚との、両方を指すために使用される。
【００３９】
[0051]卵母細胞は、未受精雌生殖細胞または配偶子を指すために使用される。
[0052]接合子は、２つの半数体配偶子細胞（たとえば未受精卵母細胞および精細胞）が結合して二倍体全能細胞を形成するときに形成される単一細胞を指すために使用される。
【００４０】
[0053]多能性細胞は、生物において複数の細胞型に分化する能力を有する任意の細胞を意味するよう使用される。多能性細胞の例には、幹細胞、卵母細胞、および１細胞胚（すなわち接合子）が含まれる。
【００４１】
[0054]幹細胞は、（ａ）自己再生する能力を有し、（ｂ）分化した細胞型をもたらす潜在能力を有する、細胞または細胞集団を指すために使用される。
[0055]有糸分裂または有糸分裂細胞周期は、細胞の染色体の複製ならびにそれら染色体および細胞質から２つの娘細胞への分裂をもたらす細胞内事象を指す。有糸分裂細胞周期は、間期および有糸分裂期の２つの相に分けられる。
【００４２】
[0056]第１卵割事象は、最初の分裂、すなわち、卵母細胞から２つの娘細胞への分割、すなわち細胞周期１である。第１卵割事象の完了の際、胚は２つの細胞からなる。
[0057]第２卵割事象は、分裂の第２セット、すなわち、元の娘細胞から２つの孫娘細胞への分裂である。第２卵割の完了の際、胚は４つの細胞からなる。
【００４３】
[0058]細胞質分裂／細胞分裂は、細胞が細胞分裂を受ける有糸分裂の相であり、すなわちそれは、細胞の分割された核質およびその細胞質が分裂して２つの娘細胞をもたらす有糸分裂の段階である。
【００４４】
[0059]第１細胞質分裂は、受精後最初の細胞分裂事象、すなわち、２つの娘細胞をもたらす受精卵母細胞の分裂である。第１細胞質分裂は、通常は、受精約１日後に生じる。
[0060]第２細胞質分裂は、胚において観察される２回目の細胞分裂事象、すなわち、受精卵母細胞の娘細胞から孫娘細胞の第１のセットへの分裂である。
【００４５】
[0061]図１を参照すると、本発明の実施形態は、生物学的または培養試料の培養および連続監視のためのモジュラーシステムである装置１０を含む。この装置は、接合子、胚、卵母細胞、および多能性細胞の培養および画像化に特に好適である。
【００４６】
[0062]好ましい装置は、図１に示す蓋１３および開口用ラッチ１２を有し、独立に操作および制御できる複数のインキュベーターモジュール２０を含み、それぞれ、温度監視および制御、ガス監視および制御、顕微鏡観察および画像キャプチャ、微速度撮影画像処理ならびに外部データ解析デバイスへの接続が可能である。
【００４７】
[0063]図３に示す好ましい一形態のさらなる詳細では、各モジュール２０は、蓋ラッチ３２により操作され、図示するとおりインキュベーションチャンバー３６を外部環境から密封し、前記チャンバー３６への独立したアクセスを可能にする蓋３３を有する。事実上、これは、隣接するモジュール２０を妨害することなしに、好適な培養試料の除去を提供する。これは、培養物を回収するために扉／蓋３３を開くときにすべての細胞培養物を環気および温度条件の変化にさらす従来のバルクインキュベーターに対し、重要な利点を提供する。図１は、１０と符号が付されたかかる装置の一例の全体を示す。実際には、各装置１０に組み込めるモジュール２０の数に制限はない。図３の詳細に示すとおり、各モジュールは、微速度撮影培養ディッシュ３９および平衡化ディッシュ３１を収容するための個別の培養チャンバー３６、環境を制御するための加熱されたＰＣＢ３７および４６を含む。モジュール２０と連動するのは、たとえば図３に示すとおり、カメラ４３、運動機構４２（好ましくはＺスタックおよび焦点Ｙ軸移動制御である）、レンズ定位モーター４４、光源３４と組み合わせて作動する回転レンズ４１を含む光学検査手段である。
【００４８】
[0064]図２を参照すると、それぞれ個別のインキュベーターモジュール２０は、たとえば修理または保守のため、他のモジュール２０と独立に装置１０から取り外せる。モジュール２０の取外しは、装置１０の他のモジュール２０の機能に影響を及ぼさない。図３は、装置１０内での使用を意図し、前記装置１０に固定可能な、インキュベーターモジュール２０の一実施形態を示す。各インキュベーションチャンバー３６の内部環境温度は、ヒーター３７、４６および温度センサーを使用して所定値に制御される。好ましい一実施形態では、２つのヒーターは、前記チャンバーを加熱するために使用され、一方の３７は蓋上に、もう一方の４６はステージ上に配置される。好ましい実施形態では、温度は３７℃に設定される。各モジュール２０は、ガス供給のための入口３８および所定のガス流量を維持するためのバルブを備える。好ましい実施形態では、酸素、二酸化炭素および窒素、のうちの１つまたはそれらの組合せから通常はなる事前に混合されたガスを、インキュベーションチャンバー３６内に、前記入口およびバルブを介して供給する。
【００４９】
[0065]別の一実施形態では、ガス、通常は酸素、二酸化炭素および窒素は、別の入口を介して装置に供給され、インキュベーションチャンバー３６内に供給される前に、その場で混合される。この実施形態では、前記混合は、約５％の酸素、約６％の二酸化炭素および約８９％の窒素からなる環気を提供できる。さらなる一実施形態では、ガスは、約２０%の酸素、約５%の二酸化炭素および約７５%の窒素からなる環気を提供するよう混合される。
【００５０】
[0066]前述の気体は、インキュベーションチャンバー３６内への供給前に加湿でき、その目的は、前記チャンバー内の湿った環気を維持することである。図４ａでは、ガスは、管を通じてバイアル内の水性溶液中に流れる。次に、湿ったガスは、バイアルの上方に、制御環境培養チャンバー内へと流れる。図４ａに示すとおり、ガスの加湿は、管を通じて水性溶液を含有するバイアル内にガスを直接供給することにより達成される。図４ａは、水性溶液を伴うバイアル５３を含有するモジュール２０の一部を示す。湿ったガスは、バイアル５３内の水性溶液を通じて、インキュベーションチャンバーまたは個別の培養チャンバー５２内へと上昇する。一実施形態では、水性溶液は、水のみからなる。代替的実施形態では、水性溶液は、水を添加剤、たとえばグリセロールとともに含んでいてもよい。光学センサー５４が、管の端部またはバイアル５３のいずれかに取り付けられ、ガス遮断がないことを保証するよう気泡の存在を検出する。光学センサー５４が、管の端部またはバイアル５３のいずれかに取り付けられ、気泡の存在を検出する。
【００５１】
[0067]各モジュール２０は、細胞または組織を均一に観察および画像化できるよう、細胞培養ディッシュを培養期間中実質的に不動のまま保持できる、対象ホルダーを備える。図１１を参照すると、好ましい実施形態では、培養ディッシュの正確な配置は、たとえば３つの配置ピンおよび移動可能なラッチの形態の、アラインメント手段またはアバットメント１１１を使用して達成される。他の実施形態では、対象ホルダーは、任意の数の配置ピンおよび／またはラッチ１１１を含みうる。対象ホルダーは、光が顕微鏡の対物レンズまで透過できる開口部または窓を有する。
【００５２】
[0068]各モジュール２０は、追加の培養ディッシュのためのインキュベーションチャンバーにおける領域を含有する。前記培養ディッシュ領域は、培養ディッシュ内に含有されうる細胞培養物の顕微鏡観察を可能にしないが、ユーザーが監視されない培養試料を培養すること、または、細胞培養物とともに使用する前の培養培地を平衡化することを可能にする。
【００５３】
[0069]各モジュールは、培養試料、細胞または組織を監視するためのカメラシステムまたは顕微鏡のうちの１つまたはそれらの組合せを含みうる光学検査手段を備える。顕微鏡またはカメラシステムは、当該技術分野において知られている任意の好適なデザインであってよい。好ましい実施形態では、顕微鏡は、単純チューブ顕微鏡である。代替的実施形態では、顕微鏡デザインは、単純チューブ顕微鏡、ホフマン・モジュレーション・コントラスト顕微鏡、微分干渉コントラスト顕微鏡、暗視野顕微鏡、位相差顕微鏡、のうちの任意のものから選択できる。
【００５４】
[0070]顕微鏡の使用の例では、単純チューブ顕微鏡は、１０×対物レンズ、光が透過する開口部または開放部を有するスペーサーチューブ、および画像キャプチャのためのＣＭＯＳセンサーを含む。一実施形態では、ディフューザーおよび円形開放部が光源と試料との間に配置され、試料を斜光で照らし、キャプチャ画像のコントラストの増加を提供する。さらに、追加のフィルターまたは拡散マスクもまた、必要なら光路内に導入できる。好ましい実施形態では、試料を照らす光の均一性を高めるため、集光レンズシステムを用いてもよい。好ましい実施形態内の光学デザインは、収集される画像の十分なコントラストを提供し、卵割、胚盤胞拡張および孵化等の事象に加えて、培養試料の特徴、たとえば極体、前核、核小体、および内部細胞塊（ＩＣＭ）の同定を可能にする。代替的一実施形態では、光学検査手段は、画像センサー、たとえばＣＣＤカメラを含む。
【００５５】
[0071]好ましくは、各顕微鏡は、オートおよび／またはマニュアルフォーカスのための対物レンズ定位モーターを備える。
[0072]本実施形態では、顕微鏡のための照明光源は、５５０ｎｍの波長および可変強度の発光ダイオード（ＬＥＤ）により提供される。他の実施形態では、光源は異なる波長のものであってもよい。当業者により理解されると考えられるとおり、照明光源の波長および出力は、目的の培養試料、細胞または組織の光毒性のダメージまたはストレスを最小化するよう選択できる。照明関連のストレスをさらに最小化するために、照明光源は、好ましくは、培養プロセス中の観察または画像化の期間にだけ、スイッチをオンにされる。光学検査手段のセンサーによりキャプチャされた画像は、外部データ処理もしくはコンピュータシステムにより、または、装置と連動し、いくつかの実施形態では装置内にある画像処理手段により、処理および解析できる。
【００５６】
[0073]本発明の実施形態の特定の有利な一特徴は、顕微鏡および／またはカメラ光学検査手段の一部としての、楕円回転対物レンズシステムの提供であり、これは、視野領域のスイープを可能にする光学検査手段の偏心運動を提供する。図４は、楕円回転のための例示的駆動機構を示す。この新機軸により付与される利点は、培養容器を移動させることなしに複数の胚または生物学的試料を画像化できるというものである。図４に示すとおり、カメラ支持部５１内のカメラ４３が、対物レンズ４７の運動を提供するレンズ定位モーター４４により駆動されるモーターベルト４８を含むモーターベルトアセンブリへと通じるスペーサーチューブ４９とともに提供される。図４の回転レンズアセンブリは、画像化領域のスイープを提供する偏心運動を提供する。このように対物レンズを移動させつつ良好な画質を維持する能力は、低倍率対物レンズの使用に依存し、斜照明経路により補助される。好ましい一実施形態では、レンズ運動は、単純なステッピングモーターにより補助できる。
【００５７】
[0074]図５は、複数の培養容器または微速度撮影培養ディッシュ５７がモジュラー装置内に収納されている、本発明のさらなる一実施形態を示す。この実施形態では、回転レンズアセンブリ５６を有する顕微鏡／楕円駆動機構ユニットが、ガイド機構に沿って移動し、複数の培養容器から、前記容器を妨害することなく、画像収集を可能にする。典型的には、かかる駆動機構は、図６に図示するとおり、２方向（ＸおよびＹ）への運動を可能にし、したがって、画像定位および画質について微細スケールの制御を可能にする。
【００５８】
[0075]図７は、微速度撮影ディッシュ上の複数の培養試料位置のそれぞれへの光学検査手段の定位を可能にする、回転レンズの例示的運動を示す。例として、この手段により、調節環境下で複数の胚を検査できる。図８は、微速度撮影検査培養試料ディッシュのための複数の培養試料ウェル１０３を収容する例示的培養ディッシュ９０を示し、調製ウェル９４は、培地または胚を調製する柔軟性をユーザーに提供する。さらに、図９は、培養試料ウェル１０３を示す図８のディッシュの吹出拡大図を、流体制御壁９１、培養試料、たとえば胚を配置するためのディボット９２、および個別の試料を同定するための印９０とともに示す。
【００５９】
[0076]図９Ａは、流体制御壁９１、チャネル９３および培養試料、たとえば胚を配置するためのディボット９２を示す、改良された培養試料ウェルの吹出拡大図を示す。
[0077]図１０および図１１は、改良された培養ディッシュデザインを示し、ユーザー把持領域１０１が、ラベル領域１０２とともに提供される。さらに、図１１は、本発明の一実施形態が、信頼性の高い光学検査のために装置１０内の培養ディッシュの正確な定位および再配置を提供できる、好ましい手段を示す。アラインメント手段１１１またはアバットメントは、図１１に示す定位ピンにより提供され、ディッシュを繰り返し正確な位置に再配置できるよう保証する。チャンバーの支持床または壁内にある、またはそれらと連動した代替的アラインメント手段、たとえば戻り止め、切込みまたは他の同等の手段を、正確な再配置を提供するために使用できる。
【００６０】
[0078]本発明の実施形態により達成できる光学検査の例を、図１２および図１３に示す。たとえば、図１３は、マスキングシステムを使用することなしにキャプチャされた画像と、円形の暗視野スタイルの絞りを使用してキャプチャされた画像との間の違いを示す。
【００６１】
[0079]図７から図１１に特に示すとおり、本発明の好ましい実施形態はまた、試料、たとえば接合子、胚、卵母細胞、および多能性細胞を培養するための複数のマイクロウェルが内部にある基本構造を含む、培養ディッシュを提供する。培養ディッシュは、上述のとおり、ディッシュをモジュラー装置に正確に配置して患者の安全性を改善することを可能にするための、有用性を高める複数の特徴をさらに含む。
【００６２】
[0080]培養ディッシュは、たとえば、ＷＩＰＯ番号ＷＯ２０１４／１０６２８６として公開された本願出願人の同時係属国際（ＰＣＴ）特許出願に記載の、接合子、胚、卵母細胞、および多能性細胞の維持および画像化のためのモジュラー機器とともに作動するようデザインされ、これは、高度に制御された最適環境においてそれらの細胞のハイスループット培養を可能にし、画像キャプチャおよび遠隔処理を伴うビルトインの顕微鏡システムを組み込む。顕微鏡システムは、発生する胚を妨害することなしにマルチウェルスキャニングを可能にする固有の楕円回転対物レンズを組み込む。
【００６３】
[0081]図８では、培養ディッシュの最も単純な形態の一実施形態を示す。培養ディッシュの最も単純な形態は、試料、たとえば接合子、胚、卵母細胞、および多能性細胞を培養するための複数のマイクロウェルが内部にある基本構造を含む。図８、９および９Ａを参照すると、好ましい一実施形態では、この基本構造のマイクロウェルは円形パターンに配列され、各マイクロウェルは、培養培地が流入できるチャネル９３の底部に配置される。これらの構造は、培養ディッシュの所望の領域に培養培地を保持するよう提供される流体制御壁９１に囲まれる。チャネル９３の底部は、マイクロウェルから上方に流体制御壁９１まで傾斜していてもよく、結果として、この表面上に置かれた場合、胚をマイクロウェルに向かって移動させるよう重力が補助しうる。マイクロウェルは、ディッシュの輸送中、他の胚が置かれるかまたは移動される間、および、培養培地の吸入または分注中に、胚がウェル外に移動しないよう保証するのに十分な深さおよび形状のものである。これらの特徴を、図９Ａにより詳細に示す。次に、インキュベーション中の培養培地の蒸発を限定するよう、培養培地を培養ディッシュの壁により保持される適切な油で被覆できる。
【００６４】
[0082]本発明の最も単純な形態が有する特徴は、培養ディッシュが培養培地で容易に充填されることを可能にし、培地を所望の領域に保持する。培養培地は、必要に応じて培養プロセス中に油層の下よりディッシュから除去して交換でき、新鮮な培地のディッシュを平衡化して新しいディッシュに胚を移す必要性を回避する。マイクロウェルは、胚が、本発明の好ましい形態におけるモジュラー機器を使用して観察でき、個別に同定できる位置に維持されるよう保証する。培養ディッシュのデザインは、本発明のモジュラー機器の好ましい実施形態を使用して、実体顕微鏡、倒立顕微鏡を用いて胚を観察することが可能なよう保証する。胚は、蓋を取り外すことなく監視できる。なぜなら、ディッシュの材料は透明だからである。
【００６５】
[0083]好ましい一実施形態では、培養ディッシュの最も単純な形態は、図１０および図１１に記載のとおり、改良されたデザイン内に組み込まれる。この実施形態は、ディッシュをモジュラー装置に正確に配置して患者の安全性を改善することを可能にする、有用性を高める複数の特徴を有する。培養ディッシュは、複数の構成においてディッシュを安全に取り扱うことを可能にする、いくつかの把持領域１０１を備える。ラベルを配置するための大きな領域１０２が提供され、明確な患者同定および追跡管理を保証する。好ましくは、ディッシュは、モジュラー機器において１方向にしか置けないようデザインされ、培養試料（たとえば胚）がモジュラー機器を使用して正確に同定および視覚化されることを保証する。これは、モジュラー機器上の配置ピンおよびラッチとアラインする、ディッシュ上の特徴１１１を使用して達成される。このシステムはまた、ディッシュが機器内に正確に配置されるよう保証する。上述のとおり、これらの特徴は、図１０および図１１に示すが、それらがこれらの描写と異なっていてもよいことは、当業者の誰にも明らかである。
【００６６】
[0084]好ましい一実施形態では、培養ディッシュは、単一のタイプのプラスチック、好ましくはポリスチレンから構築される。代替的実施形態では、ディッシュは、接合子、胚、卵母細胞、および多能性細胞との使用に適切だと当業者の誰でも認識できる任意のプラスチックを使用して構築されてもよい。さらなる一実施形態では、プラスチック培養ディッシュの表面の全部または一部を、細胞培養容器に適切な方法、たとえばプラズマ処理を使用して処理できる。この表面処理の目的は、他でもなく、表面の水和性を改善し、培養培地によるディッシュの充填率を高めることであってよい。代替的実施形態では、培養ディッシュの前述の改善されたデザインは、複数の異なるタイプのプラスチックから構築でき、図８に示す断面は１つのタイプのプラスチックで構築され、残りは別のタイプから形成される。
【００６７】
[0085]好ましい実施形態において、本発明において利用されるマイクロウェルは、下に列挙する利点を伴う以下の仕様と一致すべきである。すなわち、
・個別同定およびグループ培養が可能であるべきである。
【００６８】
・マイクロウェルは、回転レンズでの観察を容易にするため、円形にまたは円の周囲のグループで配列されるべきである。
・妨害があるなかでウェル内の胚を維持するのに十分な深さ／形状。
【００６９】
・機器内にディッシュを配置するための特徴。
・可能な固有の方向。
・正確（ａｃｃｕｒａｔｅ  ａｎｄ  ｐｒｅｃｉｓｅ）な配置。
【００７０】
・容易で安全な取扱いのための特徴−こぼす可能性を低減する。
・培地を保持するための流体制御壁。
・油制御壁。
【００７１】
・好ましくは、培養試料がウェル内に落ちるのを補助するよう、傾斜壁が提供される。
・オートフォーカスを補助するウェルの壁上のマーキング／ステップ。
・培地交換。
【００７２】
・キャリーオーバーを最小化するディッシュの特徴。
・「チャネル」を通じた培地の流量を増加させる特徴。
[0086]特に好ましい一実施形態では、本発明は、接合子、胚、卵母細胞、および多能性細胞の維持および画像化のためのモジュラーシステムとして利用される。したがって、それぞれが、細胞生存に好適な適切なガスおよび温度条件を維持する手段、チャンバー湿度を平衡化する手段、培養空間における使用が意図された顕微鏡ユニット、複数の視野の画像化を可能にする楕円駆動機構、画像キャプチャユニットおよびさらなる処理のために画像を送信する手段を含有するモジュールを含む装置が提供される。
【００７３】
[0087]このシステムは、装置内に一体で提供される画像処理のための手段を含む。
[0088]さらに、好ましい一実施形態は、
細胞または組織を顕微鏡／インキュベーターモジュールの対象ホルダー上の培養容器内に置くステップ、
モジュールハウジング内に顕微鏡／インキュベーターモジュールを配置するステップ、
細胞または組織をインキュベーション期間中本質的に不動なまま保持するステップ、
培養容器内の個別の細胞または組織を、楕円駆動経路レンズシステムにより画像化するステップ
を含む、培養空間に配置された細胞または組織の画像をデータ処理手段に送信するための方法を提供する。
【００７４】
[0089]追加の態様では、好ましい実施形態は、配偶子合体を、その後の胚発生事象の時間評価の基準点として使用する。この点に関して、生存能の推定を、配偶子合体をその後の胚発生事象の時間評価のための基準点として使用して、培養下の胚のレビューとともに提供でき、これは、現在知られているＩＶＦ技術と比較して、より正確な事象の時間決定を可能にしうると考えられる。したがって、配偶子合体からの事象の時間決定は、胚発生の解析の改善を可能にしうる。
【００７５】
[0090]追加の態様では、好ましい実施形態は、胚拡張を、そしてそれゆえ、患者に移植して戻す前の解凍中の生存能を評価する測定として、微速度撮影を使用する。微速度撮影画像化を、とりわけ拡張等の特性に基づいて解凍胚の生存能を評価するために使用する。解凍胚のための評価のかかる新しい方法は、最善の胚の選択の改善をもたらしうる。
【００７６】
[0091]使用が容易であり、発生学者が胚をレビューするのに費やす時間を減少させる、胚のレビュー能力が提供される。この点に関して、先行技術のシステムは、発生学者が多大な時間を費やすことを要する複雑なレビュー方法を利用する。本発明による好ましいシステムは、以下のうちの１つまたはそれらの組合せを利用できる。
【００７７】
[0092]胚発生を示す微速度撮影画像ハイライトパッケージの創出または生成。このパッケージは、ユーザーにより定義でき、認識された事象に基づいて自動的に生成でき、胚構造／構成部の測定に基づいて自動的に生成できる。それは、所定の期間の始点および終点またはその期間を「挟む」（”ｂｏｏｋｅｎｄ”）ウィンドウからの画像を、事象がその期間または組合せに生じたかどうかを同定するために使用できる。
【００７８】
[0093]胚発生の重要な段階、たとえば配偶子合体、卵割、胞胚形成の短いビデオクリップを生成できる。クリップは、デフォルト値および／またはユーザー定義の「時間ウィンドウ」のいずれかに基づく。次に、これらのクリップは、ユーザーの裁量で分割してまたはまとめてレビューできる。
【００７９】
[0094]赤色、琥珀色および緑色を、運命を決定し、重要な事象を示すために使用でき、たとえば、胚に生存能がないことを示すため赤色が選択され、有害事象が観察されたときに琥珀色が選択され、良好な発生を示すために緑色が選択される。
【００８０】
[0095]レビューは培養中（その時点までのレビュー）に、たとえば毎日または重要な事象が生じたと予測される時点で実施できる。次に、運命選択の最終点ですべての事象の要約を提供できる。
【００８１】
[0096]ユーザーインターフェースは、エラーを最小化し、間違った項目を選択する可能性を低減するよう、ディッシュの物理的配列に合致するよう配列される。チャンバーの物理的レイアウトが、大型ディスプレイスクリーン上にミラーリングされる。ディッシュの円形の胚レイアウトが、大型ディスプレイ上に円形配列で表示される。
【００８２】
[0097]電子的に読み取れる（または光学的に読み取って変換できる）、培養ディッシュ上またはその中のＲＦＩＤ、バーコーディング、ＯＣＲまたは他の識別子を利用できる。このシステムは、ディッシュ（そしてそれゆえ胚）と関連づけられるすべてのデータにアクセスすることを可能にし、それゆえ、誤った胚が患者に移植されるかもしれないラベリングのミスおよび混同の可能性を最小化する。システムを、すべての微速度撮影画像を正確な患者ＩＤと関連づけるために使用できる。
【００８３】
[0098]各チャンバーは、情報、たとえばこれに限定されないが、患者ＩＤ、環境条件、アラーム状態、警告またはそれらの組合せを表示できる独立したディスプレイを有する。チャンバー上の患者ＩＤの表示は、誤った胚が患者に移植されるかもしれない混同の可能性のリスクを最小化する。ディスプレイは、ＬＣＤスクリーン、電子ペーパーまたは他の電子ディスプレイデバイスであってもよい。好ましくは、それはＬＣＤスクリーンである。
【００８４】
[0099]各チャンバー内の環境、たとえば温度、ガス、湿度、運動、音またはそれらの組合せは、自動で制御でき、培養中のプロファイルに応じて変更できる。この自動的プロセスは、培養期間を通じて、胚のための条件を最適化する機会を提供する。システムは、以下のとおり実施できる。
【００８５】
[00100]機器の所定のセットのための汎用環境プロファイルがユーザーにより予め定義され、これが次に、この機器のセットにおいて培養されるすべての胚に適用される。このプロファイルは、概日リズム周期に基づいていてもよい。
【００８６】
[00101]環境プロファイルはユーザーにより設定されるが、個々の患者のためにカスタマイズされる。このカスタマイズは、患者の測定および／または観察、たとえば体温に基づいていてもよい。
【００８７】
[00102]さらに、このカスタマイズされたプロファイルを、患者により提供され、場合によっては何らかのアプリまたはロガーを使用して収集されるデータを使用してシステムにより自動で生成できる。
【００８８】
[00103]環境プロファイルは、患者の胚の微速度撮影画像の自動解析に基づいて、培養期間中に「オン・ザ・フライ」で生成および／または修正される。
[00104]微速度撮影画像は、並行して全チャンバーにわたってキャプチャでき、ｚスタック内の画像間の時間の差を低減する。これは、たとえば配偶子合体を探すために、ｚスタックを横断するときに重要である。これはまた、複数のカメラが単一の接続を介してＰＣに接続することを可能にする機器内のＵＳＢハブの使用により可能となる。パラレルキャプチャのためのカメラおよびチャンバーの好ましい数は６である。好ましい実施形態では、ＰＣは、システム内に収納される。
【００８９】
[00105]以下を含む複数の他の機能を提供できる。すなわち、
・チャンバーごとの独立湿度制御
・チャンバーごとの独立ガス供給
・ガスが流れており、それゆえ障害がないことを決定するための気泡検出
・制御されたディッシュ定位
・扉ラッチロック
・ＣＯ２感知好ましくは、各チャンバーは、少なくとも１つの専用ＣＯ２センサーを有する。
【００９０】
・全マイクロウェルにわたって増強されたコントラストおよび均等照明を増強するための集光レンズシステム
・照明光源の正確な位置を保証する蓋配置ピン（ｌｉｄ  ｌｏｃａｔｉｎｇ  ｐｉｎ）が提供され、チャンバーのステージの蓋配置ピンは、蓋および照明光源の正確な位置を保証するために使用される。
【００９１】
・胚インキュベーターのＰＣＢを使用する加熱
・６つまでのチャンバーを単一のシステムに統合するための機構として、ＵＳＢハブを機器内に提供し、６つのカメラが単一の接続を介してＰＣに接続することを可能にしうると想定される。結果として、カメラを単一のシステムで同時に管理できる。
【００９２】
・ｚスタック間の最短時間および画像キャプチャを可能にするため、６つのモジュールにわたる画像のパラレルキャプチャが提供され、ｚスタック間の最短時間および画像キャプチャを可能にする。したがって、これは、ｚスタック内の画像間の時間差を低減する。これは、たとえば配偶子合体を探すために、ｚスタックをするときに重要である。
【００９３】
・先行技術では、胚は、画像キャプチャに必要とされるよりもはるかに長い時間照明される。これに対処するため、スケジューリングソフトウェアが、ＬＥＤがオンになっている時間を最小化でき、帯域幅利用を最小化できる。これを達成する１つの方法は、照明をオフにして視野を調整することによる。
【００９４】
・ユーザー定義の事象および／または自動認識された事象に基づいてハイライトパッケージを生成すること
・プレイバック中のユーザー定義可能な焦点面、すなわち、焦点面はプレイバック全体について単一の位置にあってもよい。現在のシステムでは、Ｚスタックが断続的にしか利用可能でない、すなわち、ｚスタックが４画像ごとにしか収集されないことがありうる。解決策として、以前にキャプチャされたｚスタックからの画像を、微速度撮影プレイバック中に複数の焦点面の視野を可能にするために使用することが好ましい。有利にはこれは、たとえ胚が移動するとしても、または、それが大きく成長するときでも、プレイバック中に常に胚に焦点が合っていることを保証しうる。それはまた、ユーザーが胚発生の全体を通じて胚の様々な部分を解析することを可能にする。「オン・ザ・フライ」で焦点を合わせる手段として、ユーザーは、プレイバック中に焦点面（ｆｏｃａｌ  ｐｌａｙ）をマニュアルで調整できる。
【００９５】
・プレイバック中の自動焦点面選択−プレイバック中の自動焦点面選択を、微速度撮影解析に基づいて達成できる。この点に関して、システムは、胚に焦点があったままであることを保証するよう、焦点面を自動的に選択する。
【００９６】
・卵割を決定する方法が、事象を決定する補助となりうるか、または絶対検出
・ｚスタック画像キャプチャの統合による３Ｄ画像化を提供すること・したがって、Ｚスタック画像は照合および変換され、胚の３Ｄ画像を提供する。
【００９７】
[00106]各チャンバーの環境条件の独立制御、たとえば、各チャンバーにおいて、温度、湿度および／またはガス供給のうちの１つまたはそれらの組合せを独立に制御することは、各患者について条件をカスタマイズする可能性を可能にする。また、１つのチャンバーが何らかの理由で失敗した場合でも、すべての他の患者の胚には影響が及ばない。
【００９８】
[00107]胚が穏やかに移動できる機構、たとえばこれに限定されないが、インキュベーターチャンバーのステージまたはその一部の移動／傾斜を提供することは、卵母細胞／胚のインビボ微小環境をシミュレートするステージ／培地の微小移動または傾斜を可能にする。したがって、インビボ微小環境を模倣することにより、胚培養能を高めることが可能でありうる。
【００９９】
[00108]ウェル内で胚を転がし、より良好な評価を可能にするための機構もまた提供できる。これは、この操作前に画像では見えない特徴を観察するために、ユーザーが胚と相互作用することを可能にする。
【０１００】
[00109]同様に、胚をインキュベーターチャンバー内で音および／または音楽に曝露する機構を提供できる。胚培養能を高めることが、そのことにより、胚を音／音楽に曝露することにより可能となりうる。
【０１０１】
[00110]人が処理することで導入されうるエラーまたはミスを回避するために、電子的に読み取れる（または光学的に読み取って変換できる）ＲＦＩＤ、バーコード、または他の識別子をディッシュに埋め込むことが可能である。かかる識別子を使用することで、ディッシュが機器内に置かれるとき、ディッシュと関連づけられる全データにデータベースからアクセスできる。
【０１０２】
[00111]同様に、機器は、全画像（および他のログデータ）を、対応する患者ＩＤと関連づけ、画像と関連づけられる患者の詳細の入力に関してヒューマンエラーを回避できる。
【０１０３】
[00112]機器はまた、評価されているディッシュに関する情報、たとえば患者名、個別の環境条件および／またはチャンバーもしくはアラーム条件の監視と関連する他のパラメータを表示するよう組み合わされた小さなディスプレイスクリーンを備える。かかる特徴の提供は、機器の現状を理解するためにユーザーが機器と相互作用する必要がなく、情報をホワイトボード等の外部に記す必要がないことを意味する。
【０１０４】
[00113]本発明者は、微速度撮影および他のログデータが、通常は、ラボのデータベースの外部に貯蔵されることに気づいた。好ましくは、グレードづけをラボのデータベースに直接エクスポートすることは、データのさらなる有効活用を可能にし、データへのアクセスを単純化し、データへの整合的なアクセス方法を保証する。
【０１０５】
[00114]培養中に環境プロファイルを自動制御することも可能であり、温度、ガス、湿度、運動、音またはそれらの組合せを含む個別のチャンバーの環境は、培養期間を通じて変更される。たとえば、以下のプロファイルを利用できる。すなわち、
[00115]プロファイルは、所定の場所／クリニックのすべての患者についてユーザーが前もって定義でき、汎用環境プロファイルが、所定の機器のセットについてユーザーにより設定され、これは次に、この機器のセットにおいて培養されるすべての胚に適用される。
【０１０６】
[00116]プロファイルは、温度の正確な制御による概日リズム温度周期に基づいて、卵母細胞および胚のインビボ微小環境をシミュレートしていてもよい。
[00117]プロファイルは個々の患者についてカスタマイズでき、環境プロファイルはユーザーにより設定され、個々の患者についてカスタマイズされる。
【０１０７】
[00118]プロファイルは、患者の測定および／または観察、たとえば体温に基づいていてもよい。
[00119]プロファイルは、ドナーから得られるデータ（アプリ、ロガー、等）に補助され、ドナーに基づいていてもよく、カスタマイズされたプロファイルは患者の測定および／または観察に基づき、プロファイルはシステムにより自動生成される。
【０１０８】
[00120]プロファイルは、培養プロセス中に記録された胚の微速度撮影画像の自動解析、測定、および／または観察に基づいていてもよく、環境プロファイルは、患者の胚の微速度撮影画像の自動解析に基づいて、培養期間中に「オン・ザ・フライ」で生成および／または修正される。
【０１０９】
[00121]胚相互作用についてのオーディット・トレールがわずかであり、紙ベースであることを本発明者は認識している。試料の安全もまた懸念される。この点に関して、たとえばＱＣ、電子署名、証拠等の目的のため、発生学者の身分証明をシステムとの相互作用ごとに記録できる。好ましくは、各発生学者は、以下のうちの１つまたはそれらの組合せを使用する。すなわち、発生学者を同定するＲＦＩＤ、バーコード（または他の光学的に認識可能なＩＤ）、スキャナ上の指紋、スキャンされる網膜または入力されるＰＩＮであり、機器と彼らの全相互作用を記録する。有利には、各ディッシュに対して誰がどのような相互作用をいつ実施したかのオーディットが提供される。有益なことに、機器の各ユーザーについて、適切な相互作用のみが可能となる。
【０１１０】
[00122]上のコンセプトをさらに詳細に述べると、好ましい実施形態では、発生学者がインキュベーターにアクセスする際に彼らの指紋のスキャンが生じうる。やはり、各発生学者は、以下のうちの１つまたはそれらの組合せを使用する。すなわち、彼らが使用を許可された機器との相互作用を可能にするＲＦＩＤ、バーコード（または他の光学的に認識可能なＩＤ）、スキャナ上の指紋、スキャンされる網膜または入力されるＰＩＮ。
【０１１１】
[00123]先行技術では、良好な画質を得るために、複雑な光学が必要とされうる。そこで、好ましい実施形態では、本発明者は、全マイクロウェルにわたって増強されたコントラストおよび均等照明のための集光レンズシステムを提供し、これは、全マイクロウェルにわたって増強されたコントラストおよび均等照明を提供するために使用される単純な集光レンズシステムにより提供できる。
【０１１２】
[00124]これまで、トレーニング資料は手作業でまとめられてきた。しかしながら、記録されたレビュー／グレードづけの結果を使用して、ＱＣトレーニングパッケージを自動生成でき、それゆえ、トレーニングを生成するのに要する労力は軽減される。さらに、十分なＱＣトレーニングがないことが多い。胚の事象／タイプに関するユーザーにより定義できるＱＣ画像ライブラリーの自動生成は、クリニックの全発生学者が定期的なＱＣおよびトレーニングの目的で注意喚起されて記入する、Ｅメール／内部サイトを自動生成できる。
【０１１３】
[00125]現在のシステムでは、患者は、自身の胚の発生を見ることができないが、好ましい実施形態では、安全なネットワーク相互作用を使用して患者のための遠隔監視が提供され、患者は許可された胚を遠隔地で見ることができ、その結果、患者は自身の胚の発生を見ることができる。好ましい一実施形態では、バックアップヒーター手段が各ＰＣＢのために提供され、２つのヒーター回路が利用され、その結果、一方が故障した場合には他方が引き継ぐ。ＰＣＢ回路は、ヒーターのうちの一方が故障した場合でも、環境温度の制御を継続することが可能な、ビルトインの冗長性を有する。これは、ソフトウェアを介して自動制御され、胚環境が損なわれないよう保証する。
【０１１４】
[00126]ディッシュは、培地調製および培地交換を容易にするようデザインされる。図８に示すとおり、ディッシュは、予備取扱いウェル９４を伴ってデザインされ、培地調製を可能にする。図９Ａに示すとおり、ディッシュは、流体制御障壁９１、ディボット９に隣接するチャネル９３を有し、培養培地の除去および交換を容易にしつつ胚がディッシュに残るようデザインされる。したがって、培養期間中に胚を新しいディッシュに移動する必要がなく、それゆえ、それらの発生に対する妨害を最小化する。デザインは、培地のキャリーオーバーを最小化する一方で、胚が「乾ききる」ことのないよう保証する。
【０１１５】
[00127]１つのモジュールずつのファームウェアのアップグレード（Ｆ／Ｗ）を可能にするよう、モジュラーソフトウェアを形成でき、機会があるときにいつでも（すなわち、モジュール作動停止中に）スケジュールできる。
【０１１６】
[00128]Ｚスタックが一部の微速度撮影についてしか利用できない場合、画像キャプチャの最適化により、すべての微速度撮影をｚスタックに収めることを可能にする。こうして、Ｚスタックは、微速度撮影の任意のフレームで見ることができ、任意のｚスタックでビデオプレイバックでき、ｚスタックプロファイルを使用してビデオプレイバックできる。
【０１１７】
[00129]さらに、現在のシステムでは、事象は、長いビデオを見ることによってしか見出すことができない。顕著な量の相違（連続画像間の相違）は、微速度撮影フレーム間の相違を経時的にグラフ化することにより確立される。これは、レビュー時間を短縮させる。
【０１１８】
[00130]記録された画像は大容量のストレージを占めるので、微速度撮影画像は、微速度撮影画像に必要なストレージ空間を低減するために、時間的および空間的（画像内およびｚスタック間）圧縮のうちの１つまたはそれらの組合せを使用する。
【０１１９】
[00131]加湿フラスコ内の水位検出を、水位を測定する加湿フラスコ内の液面感知法により提供できる。これは、水が尽きて低湿度環境をもたらさないよう保証する。
[00132]培養ディッシュの正確な配置は、たとえば３つの配置ピンおよび移動可能なラッチの形態の、アラインメント手段またはアバットメント１１１を使用して達成される。
【０１２０】
[00133]さらに、扉ラッチ／ロック機構として、として、各モジュールは、蓋ラッチにより操作され、インキュベーションチャンバーを外部環境から密封し、前記チャンバーへの独立したアクセスを可能にする蓋を有する。このようにして、個別のチャンバーを外部環境から完全に密封し、外部からの影響が最小化され、ガス濃度が安定したレベルに維持されるよう保証する。
【０１２１】
[00134]先行技術のシステムでは、どの物理的項目がディスプレイ上のどの項目により表されるのかが不明確でありうる。好ましい実施形態における解決策は、ＧＵＩと合致する物理的配列であり、これはエラーを最小化する。これは、大型ディスプレイ上にミラーリングされるチャンバーレイアウト順序により達成される。ディッシュの円形の胚レイアウトが、大型ディスプレイ上に円形配列で表示され、これは、誤った項目を選択する可能性を低減する。
【０１２２】
[00135]本発明の代替的実施形態を含む生物学的試料培養のための代替的システムを、図１４から図１８に示し、同様の符号は図１から図１１の実施形態の同様の特徴を参照する。
【０１２３】
[00136]図１４を参照すると、本発明の代替的一実施形態は、図１の実施形態と同様に、生物学的または培養試料の培養および連続監視のためのモジュラーシステムであり、接合子、胚、卵母細胞、および多能性細胞の培養および画像化に特に好適な、生物学的試料用装置１０を含む。
【０１２４】
[00137]好ましい装置は、図１４に示す蓋１３および開口用ラッチ１２を有し、独立に操作および制御できる複数のインキュベーターモジュール２０を含み、それぞれ、温度監視および制御、ガス監視および制御、顕微鏡観察および画像キャプチャ、微速度撮影画像処理ならびに外部データ解析デバイスへの接続が可能である。
【０１２５】
[00138]図１６に示す好ましい一形態のさらなる詳細では、各モジュール２０は、蓋ラッチ３２により操作され、図示するとおりインキュベーションチャンバー３６を外部環境から密封し、前記チャンバー３６への独立したアクセスを可能にする蓋３３を有する。図３の運動機構４２（好ましくはＺスタックおよび焦点Ｙ軸移動制御である）は示されていない。
【０１２６】
[00139]図１７は、図４のものに代替する一実施形態のカメラアセンブリを示す。ｃｃｄカメラが最適な焦点のための正確な距離に配置されるよう保証するため、スペーサーチューブが必要である。
【０１２７】
[00140]図１８では、図４ａに示すものに代替する一実施形態を示し、ガスの加湿が、管を通じて水性溶液を含有するバイアル内にガスを直接供給することにより達成されることを示す。図４ａの図と同様の図１８は、水性溶液を伴うバイアル５３を含有するモジュール２０のその部分を示す。湿ったガスは、バイアル５３内の水性溶液を通じて、インキュベーションチャンバーまたは個別の培養チャンバー５２内へと上昇する。一実施形態では、水性溶液は、水のみからなる。代替的実施形態では、水性溶液は、水を添加剤、たとえばグリセロールとともに含んでいてもよい。光学センサー５４が、管の端部またはバイアル５３のいずれかに取り付けられ、ガス遮断がないことを保証するよう気泡の存在を検出する。光学センサー５４が、管の端部またはバイアル５３のいずれかに取り付けられ、気泡の存在を検出する。
【０１２８】
[00141]患者の混同の最小化に関して、本発明の実施形態は、以下に役立ちうる。すなわち、
・患者の混同、画像の混同がないよう保証するために、デバイスが患者の詳細を自動的にプログラムにより読み取ることを可能にするＲＦＩＤ、バーコード、またはＯＣＲを含む培養ディッシュを用いて、胚および患者の安全性を改善すること。これは、ユーザーが患者の詳細を打ち込む必要がないこの読取り方法により達成される。
【０１２９】
・機器は、患者の情報を読み取って独立ＬＣＤスクリーン上に表示する。
[00142]図１９は、本発明の好ましい一実施形態による、例示的な制御された入力、出力および制御可能なシステム特性または変数を示す。
【０１３０】
[00143]図２０は、生物学的試料培養システムのシステム構成図であり、ある位置での培地成分の基本的な培地操作を示し、培地成分は次に、ステージングおよび混合領域に個別に移されて組み合わされ、次に培養ディッシュ内に分注される。図２０はまた、ＮＩＲＳ（すなわち、近赤外線分光−光学分光）について、隣接するウェル内かまたは同じウェル内で感知可能であるかのいずれかの２つの位置の選択肢を示す。
【０１３１】
[00144]図２１は、やはり、生物学的試料培養システムのシステムレベルの図である。図２１では、環境操作の好ましい形態を示し、これは、様々なセンサーに補助されて制御下で使用されるチャンバーおよび要素、たとえばヒーター要素、水チャンバー、およびガス容器に接続された、様々な環境パラメータセンサーを示す。
【０１３２】
[00145]図２２は、新しい培地成分の混合および培養ディッシュ内への分注を示す。液体成分は、回転バルブを通じて選択され、次に、ステージングおよび混合位置内にマイクロドーズするためにシリンジポンプが使用される。粉末成分は、閉じられた回転バルブを通じて選択され、これは、所定の量の選択された成分を混合領域内に堆積させる。次に、液体および粉末培地成分を混合し、次に、シリンジポンプを用いて所定の制御により培養ディッシュ内に分注する。
【０１３３】
[00146]図２３は、チャンバー内の環境修正および変更に必要なワークフローを示すフローチャートである。
[00147]図２４は、流体成分のワークフロー進行および培養ディッシュ内へのそれらの分注を示すフローチャートである。
【０１３４】
[00148]図２５は、粉末成分のワークフロー進行および培養ディッシュ内へのそれらの分注を示すフローチャートである。
[00149]胚生存能改善に関して、本発明の実施形態は、以下に役立ちうる。すなわち、
・個別に制御（温度、湿度、およびガス）された各患者チャンバーを有すること
・微速度撮影画像からのフィードバックが、インキュベーター内に直接フィードバックされ、温度、湿度およびガス濃度レベルを変更することにより、発生に最善の環境をカスタマイズする
・胚発生をさらに改善するための音、振動の使用、すなわち、概日リズムの利用／刺激
・胚にとって最善の条件をカスタマイズするための微速度撮影画像化からのフィードバック。（音、振動、温度、湿度およびガス）
・胚評価を改善するために明視野と暗視野の両方を組み合わせる能力。
【０１３５】
[00150]環境に対する妨害の最小化に関して、本発明の実施形態は、以下に役立ちうる。すなわち、
・各患者のための個別の環境およびカメラを有すること、
・インキュベーション中に患者試料を静止させること、
・ディッシュ内にありながら培養培地の除去および交換を容易にする手法により培地交換を改良すること。これは、ひいては、機器内への自動培養培地交換を可能にする。
【０１３６】
・自動培地交換により、機器は、微速度撮影からのフィードバックを使用し、胚のための最善の培地条件をカスタマイズするを能力を有し、患者試料の妨害をさらに低減しうる。
【０１３７】
[00151]胚の形態の微速度撮影画像化のレビューが、妊娠の予測生存能の評価を可能にすることが認められてきた。胚形態の微速度撮影画像化中、それがうまくいかない段階、時点、たとえば、胞胚形成の８細胞分裂、断片化、または卵割速度段階のいずれかを定義する可能性がある。個別の胚チャンバー環境条件を変更する能力は、胚形態速度の再活性化および／または増強を可能にする。再活性化および増強は、胚の描写を、不良な胚に分類されるものから着床可能な胚に変化させる。再活性化および増強は、形態プロセスの異常、すなわち、卵割が速すぎる、遅すぎる胚の卵割速度および胚盤胞期の細胞サイズの異常を修正する。形態を通じて監視される胚は、染色体異常を伴って胚盤胞期まで発生可能であり、染色体が正常と分類されるものもまた、一定の割合で胚盤胞期および着床に到達できない。（Ｍａｇｌｉ、２００７）
[00152]同定される条件には、患者の年齢、民族、表現型、遺伝および血液情報、胚の個別の環境、胚の培地、培地の流動、胚の周囲の概日リズム周期が含まれるが、これらに限定されない。
【０１３８】
[00153]患者の詳細によって、胚の発生を増強する最善の状況の増強が可能となる。年齢、民族および表現型を含む詳細は、個別の胚の環境、胚の培地、培地の流動、および、これに限定されないが、胚の概日リズム周期の条件の増強を可能にする。
【０１３９】
[00154]胚の周囲のチャンバーの環境条件は、湿度、温度、圧力、およびガス溶質を含む。環境の使用の一例は、実時間画像評価および記録の使用を通じた、遅い胚形態変化または卵割が速すぎる胚の検出に関し、胚の形態および着床生存能を安定化および増強するよう、環境の検出および変更を可能にする複数の環境センサーがある。
【０１４０】
[00155]温度センサーは、形態の実時間画像評価を通じて、チャンバーの温度の直接検出および調整機能を可能にする。温度は、チャンバー環境の温度を維持する前述のＰＣＢ加熱要素を介して制御される。温度センサーから加熱要素へのフィードバックシステムは、チャンバーの温度の正確な調整機能を可能にする。
【０１４１】
[00156]湿度センサーは、個別のチャンバーの湿度のフィードバック検出および調整機能を可能にし、チャンバー環境内へのガス入力の温度および湿度を変更することにより胚の周囲の湿度の個別の操作を可能にする。
【０１４２】
[00157]チャンバーにおける個別の環境のガス操作もまた利用可能である。各チャンバーにおける専用のＣＯ２およびＯ２センサーは、環境ガスの監視およびフィードバック検出を、調整機能とともに可能にする。ガスは、環境の変動の増加について個別に制御可能である。所定のプロファイルまたはユーザー入力値間で変化する能力を可能にする、個別のガス容量を利用可能である。操作可能なガスには、酸素、二酸化炭素、および窒素が含まれる。これらのガスのそれぞれについて、個別の容器を提供できる。専用のガス送達システムを、各ガスについて利用可能である。ガスは、混合チャンバー内に、次に、胚を含有する培養ディッシュの周囲の環境チャンバーに放出されるガスの量を監視する、バルブシステムを通じて制御される。
【０１４３】
[00158]チャンバー圧力もまた、環境のガスおよび温度の操作で、胚成長の増強に必要な特定の安定的な圧力に変更される。
[00159]環境プロファイルは、前述の変更可能な環境条件の変動値からなる、様々な環境プリセット条件を含む。ガス、温度、湿度および圧力のプリセット構成は、試料形態のフィードバックに応じて選択可能である。自動環境変更の選択は、環境の迅速な変更を可能にする。胚の除去なしにチャンバーの環境を変更する能力により、光の増加およびラボの三次的環境への胚の曝露による有害作用の低減が可能になる。
【０１４４】
[00160]動的胚培地操作は、胚ディッシュの培地溶液を改変する動作である。「動的」という用語は、培地の組成物の配合の変更および改変の動作（複数可）を指すと解されるべきである。
【０１４５】
[00161]流体培地操作を可能にし、ひいては胚が制御されたマイクロウェル内に入ることを可能にし、胚の周囲の培地が胚の除去または喪失なしに変更されるよう、胚のための特別にデザインされた培養ディッシュを有することが所望されるので、本出願人により販売されるＧＡＶＩ（商標）自動ガラス化ポッドを使用することが好ましい。培地交換の制御は、胚の喪失なしの自動培地移行を可能にするＧＡＶＩ（商標）製品において達成された。ＧＡＶＩ（商標）製品の必要とされるよりコンパクトな送達システムが、培地の移行を可能にすると考えられる。各患者の胚のための単離システムゆえに、専用の配管が提供され、よりコンパクトなシステムを可能にし、これは、図５から図１１のうちの任意の１つまたは複数に示す培養ディッシュデザインにより補助される。好ましくは、培養ディッシュ内に４つのウェルを有するメインのディッシュが提供される。これらのウェルのうちの１つは、胚を含有および配置する１６個のマイクロウェルを保持する。これらの胚を通じて同じ培地を可能にする能力は、培地の移行および培地成分の感知を可能にする。
【０１４６】
[00162]好ましい実施形態では、胚ディッシュを培養システムに挿入する際に、培地が患者の詳細とともに同定される。これは、胚を浸漬させている培地のタイプをトラッキングする能力を創出する。患者の情報は、培地内の成分の要件にとって決定的に重要でありうる。載置されている培地成分、たとえばバッファー、水、アミノ酸、塩／イオン、糖（グルコースおよびラクトース）、脂質、タンパク質、ステロイドおよび薬物など、とともに、ビタミン、抗生物質、ＨＥＰＥＳ、および表面活性剤を、現在胚を浸漬させている基礎培地を操作および補完するために使用できる。これは、基礎培地を補完する単一の成分、または、約２０から約８０の異なるタイプを含む複数の成分を交換する基礎培地のより顕著な交換でありうる。
【０１４７】
[00163]さらなる一実施形態は、システムへの挿入の際に、個別の胚／試料を包括基礎培地中に浸漬させることを提供する。システム内に入ると、載置されている成分は、患者の詳細から得られた情報を有する胚のために特に調整された固有の培地を創出可能である。機器内への包括基礎培地を伴う胚の挿入および患者の詳細および病歴の知識を用いた最適化可能性の検出、以前の培地組合せの成功および不成功のデータからのアルゴリズムに基づく自動プロセスは、載置されている培地成分からの投薬による培地の補完を可能にする。図２２を特に参照すると、これは、胚に固有の培地を送達する、載置された状態での混合およびステージングを可能にする個別の容器内の様々な成分により可能である。これは、より広範な患者および彼らの個別の医療プロファイルの特定の需要に対応する能力を可能にする。
【０１４８】
[00164]さらに、別々の容器内に載置されている培地成分により、成分の有効期間は、個別の成分が、各成分に最適な貯蔵条件を可能にする別々の個別の容器内に貯蔵されることにより、劇的に延長可能である。対照的に、一緒に添加される成分は、時間経過とともに相互作用して、より早く劣化する可能性がより高い。また、載置されている流体成分ではなく粉末成分の使用と同様に、液体形態に対して載置時に水和可能な粉末形態の顕著な有効期間の利点がある。粉末形態はまた、液体形態よりも安定的であり、環境条件、たとえば光、温度、および蒸発の影響を受けにくい。
【０１４９】
[00165]形態微速度撮影画像は、胚が必要とされるとおり発生していない場合に胚の培地を改変する能力を与える、実時間フィードバックループを提供可能である。培地のすべての成分を別々の容器内に有する機能は、培地の濃度および／または溶液を必要に応じて改変する能力を可能にする。
【０１５０】
[00166]複数の培地ベースを、前述の患者の詳細に基づく所定のプロファイルおよび現在普及し検証されている実験室の配合から創出可能である。これは、培地の生成およびカスタマイズを完全に載置されたまま可能にし、必要に応じてさらなるカスタマイズを可能にする。
【０１５１】
[00167]患者の詳細は、培地プロファイルが患者に合わせて調整可能である限り、溶液／培地プロファイルにおける重要事項である。これは、個別の機器チャンバーゆえに、機器において複数のチャンバーおよび複数の培地構成を可能にする。これはたとえば、タンパク質欠乏症の患者にとって有益であり、アミノ酸の量を増加させるよう培地を改変でき、患者に欠陥があったとしても、発生の成功可能性を高めるよう胚を増強することを可能にする。
【０１５２】
[00168]培地解析は、消費された培地成分の決定を可能にすると考えられる。これは、胚が発生を継続するのに必要なのはどの成分かを示す、初期培地対照との比較を可能にする。前述の胚が置かれた／ディッシュデザインは、培地内に含有されるものを決定するため、感知のための少量の培地または交換のための全培地の除去を可能にする。培養ディッシュ上の局所感知領域／隣接ウェルへの流体吸引は、消費された培地中の成分の非侵襲的感知を可能にすると考えられる。さらに、有益なことに、残りの培地成分がインサイチューで感知され、胚の成長および発生の限定的な中断を可能にする。これは、消費された培地の成分を知る能力と組み合わせて、実時間画像微速度撮影システムの両方において胚の監視を可能にし、環境および胚成長条件のさらなる指標を可能にする。
【０１５３】
[00169]胚発生の検出を、培地中に存在する残存するリソースから決定できる。培地は胚のためのすべての栄養を含有するので、胚が培地上で栄養を摂取していない場合、培地が栄養を含有せず、培地の変更が必要なことがありうる。栄養は、培地内の成分のいくつかの態様の一例でしかない。培地成分の検出の際、さらなる胚発生を可能にするため、載置されている培地成分容器、混合および送達システムを通じて、培地中のバランスまたは欠乏を修正するよう改変が可能である。
【０１５４】
[00170]メタボロミクスを検出する能力が、好ましい実施形態では利用可能である。メタボロミクスの検出能力により、胚の形態とメタボロミクスとの間を並列し、妊娠に成功する培地中に見出されると予測されるものの既知の対照、特定の成分をさらに添加する培地改変におけるメタボロミクスの検出と比較して、選択および着床のより高い可能性を創出可能である。メタボロミクスは、混合領域において一緒に混合し、患者の要件に特に適合した培地溶液に添加することが可能な成分を機器に載置して維持できる。
【０１５５】
[00171]光学分光は、培地中のメタボロミクスを評価する非侵襲的方法を用いた培地の検出を可能にする。成分を決定する光学分光機器、たとえばＮＩＲＳの能力は、胚発生を増進するためにメタボロミクス培地成分が適用および利用可能な要件を決定する能力を可能にすると考えられる。成功した胚に対する、良好な着床および良好な妊娠と考えられる、既知の培地成分と比較される。光学分光は、メタボロミクスプロファイリングを伴う形態画像化の実時間フィードバックとともに利用可能である。分光法の機器は、培地のメタボロミクスを検出する他の方法と比較して使用が容易であり、比較的安価である。機器は、経時的にきわめて安定しており、操作が単純で保守が容易である。他の分光検出法とは異なり、試験期間のための検出時間は、１秒未満から数分以内の範囲である。これは、組成を決定するための胚培地のサンプリングを可能にし、必要な補充物の分注により胚発生を増進することを可能にする。感知源、検出器および他の必要な成分の配置は、胚とともにインサイチューであるか、または、胚の周囲の吸引を通じて培地の一部が除去される二次感知領域上であるかのいずれかである。図２０は、これをよく示す。
【０１５６】
[00172]制御された成分容量の構成を伴う所定のプロファイルは、ユーザーにより選択可能であり、培地組成を補完するよう適用される。機器／システムの対話型ユーザーインターフェースから培地組成を個別に管理および制御する適切なユーザーの能力により、ユーザーは、培地、培地成分の容量および送達時間の選択を制御する能力を有する。
【０１５７】
[00173]ユーザーは、患者の胚のプロファイルを改変するよう培地成分を完全に操作できる。この点に関して追加の一例は、グルコース欠乏症患者であり、これは、患者のプロファイルの改変を必要とすると考えられ、所望の培地成分および濃度へと培地の実時間改変および操作を可能にする。これは、胚発生を制御するためにユーザーの十分な柔軟性を可能にする。
【０１５８】
[00174]培地の除去は、胚に任意の新しい培地を補充および最小限の希釈をすることを可能にする。胚を害することなしに胚の周囲の培地および流体を除去および補充する制御された能力を可能にする培養ディッシュデザインは、理想的な解決策だと考えられる。図５から図１１のうちの任意の１つに示すディッシュで十分である。好ましい実施形態では、ディッシュにおける胚の座位から吸引される制御された廃棄物のために、ディッシュ／システムにおいて隔離された場所が提供される。吸引された培地は、機器上で混合される新しく分注される培地と交換できる。好ましくは、使用される培養ディッシュは、ディッシュ上の１つのウェルに胚のための座位を創出するマイクロウェルを有する。培地の除去および培地の補充は、別々のマイクロウェル内の胚の位置が制御されることによりもたらすことが可能である。マイクロウェルを含有するウェルのランディングエリア上からの吸引および分注は、培地の交換をもたらすことを可能にする。
【０１５９】
[00175]個別の溶液／成分のシステム内で培地を混合する。成分を別々に制御することは、それらに対するさらなる個別の制御を提供する。たとえば、冷蔵、有効期間および慎重な輸送方法に関して特別な要件を有する複数の成分がありえ、これらのそれぞれが成分にコストを加える。したがって、個別の容器の提供は、すべての成分の有効期間を延長しうる能力を創出し、成分全体をより低コストにする。
【０１６０】
[00176]システムの載置されている容器および分注能力を本明細書で説明する。成分の混合は、バルブ、ポンプおよび多岐管システムにより制御され、ユーザーによるプロファイルまたは個別の成分の所定の選択が、個別の成分のバルブを開くトリガーとなり、特定の量／容量を隔離された容器から成分がステージングされる混合ステーションへと注入／吸入することを可能にする。次に、他の成分を必要に応じてステージング／混合領域内に分注する。比容積および／または量は、分注機構により制御される。次に成分を必要に応じて混合領域内で水和する。撹拌運動で混合し、成分を適切に組み合わせる。次に、組み合わされた混合成分／溶液をチャンバーおよび選択された培養ディッシュ内に分注する。
【０１６１】
[00177]利用可能な混合成分を、別々の容器内に、粉末または液体形態のいずれかで貯蔵する。液体形態成分は、保管してマイクロドーズポンプを使用してそれらの容器から吸入可能である。粉末成分は、水和を要し、変数は、バッファー、水、アミノ酸、塩、糖、およびタンパク質を含んでいてもよい。
【０１６２】
[00178]培地の分注が完了すると、形態および光学分光を、培地の変更が胚に影響を及ぼすかどうかを決定するよう再評価するために使用する。フィードバックループは、ユーザーがコマンドを通じて培地混合領域を操作可能なよう、実時間で継続可能である。主目的は、胚がさらに発生することを可能にするよう培地を改良することである。
【０１６３】
[00179]代わりにまたは加えて、培地の改変のための成分は、個別の容器内に含有されていなくてもよい。むしろ、成分の組合せは、培養ディッシュ上にすでに配置されうるのであり、胚を置くのと同時に生じる水和だけを要する。これは、前述のとおり基礎培養物の有効期間の延長を可能にする基礎培養物でありうる。
【０１６４】
[00180]本発明がその特定の実施形態との関連で説明される一方で、さらなる修正が可能なことが理解されると考えられる。本出願は、本発明の原理に一般に従う本発明の任意の変形形態、使用または適応形態を包含することが意図されており、本開示からのかかる逸脱を、本発明が関連する技術分野内で既知または慣習的プラクティスの範囲内のものとして、また、本明細書に前述の本質的特徴に適用できるものとして含む。
【０１６５】
[00181]本発明は、本発明の本質的特徴の趣旨から逸脱することなしに複数の形態で実施できるので、特に指定しない限り、上述の実施形態が本発明を限定するものでなく、むしろ添付の特許請求の範囲に定義する本発明の趣旨および範囲内にあるものとして広く解されるべきであることが理解されるべきである。説明された実施形態は、すべての点において例示的でしかなく、限定的でないと考えられるべきである。
【０１６６】
[00182]様々な修正および均等な構成は、本発明および添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内に含まれることが意図されている。したがって、特定の実施形態は、本発明の原理が実施される多くの仕方を例示するものと理解されるべきである。以下の特許請求の範囲において、ミーンズ・プラス・ファンクション・クローズは、定義された機能を実行する構造を包含し、構造的均等物のみならず、均等な構造をも包含することが意図されている。たとえば、釘とネジは、釘が木製部分を合わせて固定するのに円柱面を用い、一方でネジが木製部分を合わせて固定するのにらせん面を用いる点で構造的等価物でないかもしれないとはいえ、木製部分を締結する環境では、釘とネジは均等な構造である。
【０１６７】
[00183]「サーバー」、「セキュアサーバー」または同様の用語が本明細書において使用される場合、文脈が別の解釈を要するのでない限り、コミュニケーションシステムにおいて使用できるコミュニケーションデバイスが記載されているということに留意すべきであり、任意の特定のコミュニケーションデバイスタイプに本発明を限定すると解すべきでない。したがって、コミュニケーションデバイスには、セキュアであってもなくてもよいブリッジ、ルーター、ブリッジルーター（ルーター）、スイッチ、ノード、または他のコミュニケーションデバイスが含まれるが、これに限定されない。さらに、当業者により理解されると考えられるとおり、他のソフトウェアパッケージまたはアプリを、クラウドベースシステムを含める可能な実施とともに利用できる。
【０１６８】
[00184]本発明の様々な態様を示すためにフローチャートが本明細書において使用される場合、それは、本発明を任意の特定の論理フローまたは論理実行に限定するものと解されるべきでないことにもまた留意すべきである。記載の論理は、結果全体を変化させることまたはさもなければ本発明の真の範囲を逸脱することなしに異なる論理ブロック（たとえばプログラム、モジュール、関数、またはサブルーチン）に区分できる。多くの場合、結果全体を変化させることまたはさもなければ本発明の真の範囲を逸脱することなしに、論理要素を追加、修正、削除、異なる順序で実施、または異なる論理構造（たとえば、論理回路、ルーピング・プリミティブ（ｌｏｏｐｉｎｇ  ｐｒｉｍｉｔｉｖｅｓ）、条件付き論理、および他の論理構造）を使用して実行できる。
【０１６９】
[00185]本発明の様々な実施形態を、プロセッサ（たとえば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、または汎用コンピュータ、これについては、任意の市販のプロセッサを、単一のプロセッサ、システムのシリアルまたはパラレルセットのプロセッサのいずれかとして本発明の実施形態を実行するために使用でき、かかるものとして、市販のプロセッサの例には、Ｍｅｒｃｅｄ（商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ（商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ  ＩＩ（商標）、Ｘｅｏｎ（商標）、Ｃｅｌｅｒｏｎ（商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ  Ｐｒｏ（商標）、Ｅｆｆｉｃｅｏｎ（商標）、Ａｔｈｌｏｎ（商標）、ＡＭＤ（商標）等が含まれるが、これらに限定されない）とともに使用するためのコンピュータプログラム論理、プログラム可能論理デバイスとともに使用するためのプログラム可能論理（たとえば、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、または他のＰＬＤ）、個別のコンポーネント、集積回路（たとえば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））、またはそれらの任意の組合せを含む任意の他の手段を含む多くの異なる形態で実施できる。本発明の例示的一実施形態では、主にユーザーとサーバーとの間のコミュニケーションのすべてが、コンピュータ実行可能形態に変換され、かかるものとしてコンピュータ可読媒体に保存され、オペレーティングシステムの制御下でマイクロプロセッサにより実行される、コンピュータプログラム指令のセットとして実行される。
【０１７０】
[00186]本明細書に記載の機能の全部または一部を実行するコンピュータプログラム論理は、ソースコード形態、コンピュータ実行可能形態、および様々な中間形態（たとえば、アセンブラ、コンパイラ、リンカー、またはロケータにより生成される形態）を含む様々な形態で実施できる。ソースコードは、様々なプログラミング言語（たとえば、オブジェクトコード、アセンブリ言語、または高水準言語、たとえばＦｏｒｔｒａｎ、Ｃ、Ｃ＋＋、ＪＡＶＡ（商標）、またはＨＴＭＬ）のうちの任意のものにおいて実行される一連のコンピュータプログラム指令を含んでいてもよい。さらに、本発明の実施形態を実行するために使用できる何百もの利用可能なコンピュータ言語があり、比較的一般的なものには、様々なオペレーティングシステムまたは操作環境での使用のための、Ａｄａ、Ａｌｇｏｌ、ＡＰＬ、ａｗｋ、Ｂａｓｉｃ、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃｏｎｏｌ、Ｄｅｌｐｈｉ、Ｅｉｆｆｅｌ、Ｅｕｐｈｏｒｉａ、Ｆｏｒｔｈ、Ｆｏｒｔｒａｎ、ＨＴＭＬ、Ｉｃｏｎ、Ｊａｖａ（商標）、Ｊａｖａｓｃｒｉｐｔ、Ｌｉｓｐ、Ｌｏｇｏ、Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａ、ＭａｔＬａｂ、Ｍｉｒａｎｄａ、Ｍｏｄｕｌａ−２、Ｏｂｅｒｏｎ、Ｐａｓｃａｌ、Ｐｅｒｌ、ＰＬ／Ｉ、Ｐｒｏｌｏｇ、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｒｅｘｘ、ＳＡＳ、Ｓｃｈｅｍｅ、ｓｅｄ、Ｓｉｍｕｌａ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｓｎｏｂｏｌ、ＳＱＬ、Ｖｉｓｕａｌ  Ｂａｓｉｃ、Ｖｉｓｕａｌ  Ｃ＋＋、Ｌｉｎｕｘ（商標）およびＸＭＬ、ＱＴ、Ｐｙｔｈｏｎがある。ソースコードは、様々なデータ構造およびコミュニケーションメッセージを定義および使用できる。ソースコードは、コンピュータ実行可能形態（たとえば、インタープリタを介する）であってもよく、ソースコードは、コンピュータ実行可能形態に変換（たとえば、トランスレータ、アセンブラ、またはコンパイラ）されてもよい。
【０１７１】
[00187]コンピュータプログラムは、任意の形態（たとえば、ソースコード形態、コンピュータ実行可能形態、または中間形態）で恒久的または一時的に有形のストレージ媒体、たとえば半導体メモリデバイス（たとえばＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、またはフラッシュ−プログラム可能ＲＡＭ）、磁気メモリデバイス（たとえばディスケットまたは固定ディスク）、光学メモリデバイス（たとえばＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭ）、ＰＣカード（たとえばＰＣＭＣＩＡカード）、または他のメモリデバイスに固定できる。コンピュータプログラムは、様々なコミュニケーション技術、たとえば、これらに限定されないが、アナログ技術、デジタル技術、光学技術、無線技術（たとえばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標））、ネットワーキング技術、およびインターネットワーキング技術のうちの任意のものを使用してコンピュータに送信可能な信号で、任意の形態で固定できる。コンピュータプログラムは、添付の印刷または電子文書（たとえば、市販ソフトウェア）を伴う着脱可能なストレージ媒体として任意の形態で配布でき、コンピュータシステム（たとえばシステムＲＯＭまたは固定ディスク上）にプレロードでき、または、コミュニケーションシステム（たとえば、インターネットまたはワールド・ワイド・ウェブ）を通じてサーバーまたは電子掲示板から配布できる。
【０１７２】
[00188]本明細書に記載の機能の全部または一部を実行するハードウェア論理（プログラム可能論理回路との使用のためのプログラム可能論理を含む）を、従来のマニュアル法を使用してデザインでき、または、様々なツール、たとえばコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）、ハードウェア記述言語（たとえばＶＨＤＬまたはＡＨＤＬ）、またはＰＬＤプログラミング言語（たとえばＰＡＬＡＳＭ、ＡＢＥＬ、またはＣＵＰＬ）を使用してデザイン、キャプチャ、シミュレート、もしくは電子的に記録できる。ハードウェア論理はまた、本発明の実施形態を実行するためのディスプレイスクリーン内に組み込むことができ、このスクリーンは、セグメントディスプレイスクリーン、アナログディスプレイスクリーン、デジタルディスプレイスクリーン、ＣＲＴ、ＬＥＤスクリーン、プラズマスクリーン、液晶ダイオードスクリーン等であってもよい。
【０１７３】
[00189]プログラム可能論理は、恒久的または一時的に有形のストレージ媒体、たとえば半導体メモリデバイス（たとえばＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、またはフラッシュ−プログラム可能ＲＡＭ）、磁気メモリデバイス（たとえばディスケットまたは固定ディスク）、光学メモリデバイス（たとえばＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭ）、または他のメモリデバイスに固定できる。プログラム可能論理は、様々なコミュニケーション技術、たとえば、これらに限定されないが、アナログ技術、デジタル技術、光学技術、無線技術（たとえばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標））、ネットワーキング技術、およびインターネットワーキング技術のうちの任意のものを使用してコンピュータに送信可能な信号で固定できる。プログラム可能論理は、添付の印刷または電子文書（たとえば、市販ソフトウェア）を伴う着脱可能なストレージ媒体として配布でき、コンピュータシステム（たとえばシステムＲＯＭまたは固定ディスク上）にプレロードでき、または、コミュニケーションシステム（たとえば、インターネットまたはワールド・ワイド・ウェブ）を通じてサーバーまたは電子掲示板から配布できる。
【０１７４】
[00190]「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ／ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「を含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ／ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、本明細書において使用されるとき、述べられた特徴、整数、ステップまたは構成要素の存在を特定するものと解されるが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、構成要素またはそれらのグループの存在または追加を排除しない。したがって、文脈が別の解釈を要するのでない限り、本明細書および特許請求の範囲を通じて、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」等の用語は、排他的または網羅的な意味とは反対の包括的な意味で、すなわち、「を含むが、これらに限定しない」の意味で解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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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９ａ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２ａ）】
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【図１２ｂ）】
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【図１２ｃ）】
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【図１２ｄ）】
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【図１３ａ）】
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【図１３ｂ）】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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