一種用于監測生物材料發育的設備的制造方法
【專利說明】一種用于監測生物材料發育的設備發明領域
[0001]本發明第一個方面涉及一種用于監測生物材料發育的設備。
[0002]本發明第二個方面涉及一種包括根據本發明第一個方面所述一種監測生物材料發育設備與圖像處理單元結合的系統。
[0003]本發明的第三個方面涉及上述圖像處理單元本身。
[0004]本發明的第四個方面涉及一個包括根據本發明第一個方面所述一種監測生物材料發育設備，或包括根據本發明第二個方面系統，并與多個生物材料培養皿結合的成套系統。
[0005]本發明的第五個方面涉及使用根據本發明第一個方面所述一種設備，或根據本發明第二方面的所述一種系統，或根據本發明第四方面的成套系統，以監測生物材料的發育。
[0006]最后，本發明的第六方面涉及使用本發明第三方面所述的圖像處理單元，以隨著時間的推移監測生物材料的發育。
[0007]發明背景
[0008]在生物材料的培養領域，采用裝有一個或多個培養皿的恒溫箱在特定條件下培養生物材料已經有數十年的實踐。這種恒溫箱典型地包括一個通過控制單元控制溫度的分隔室。此外，恒溫室內部還可與一個或多個空氣源相連，以確保恒溫箱內有合適的空氣。
[0009]近年來，市場上出現了帶有空氣調節的多分隔室恒溫箱。如K-SYSTEMS公司生產的G185型多分隔室恒溫箱。這種恒溫箱包括10個分配室，有五組成對的溫度調節的分隔室。
[0010]在培養胚胎，如體外受精的人類胚胎的情況中，培養多個來源于同一女人的受精卵是常見的實踐。原因是重新放入女性子宮的一個或多個胚胎保持健康和活力對于體外受精方案至關重要。
[0011]為實現目標，照相系統被開發應用于隨時間推移捕獲一系列培養皿上的圖像。在這些在先技術中包括一個或多個培養皿，每個培養皿的每個培養孔的圖像都可被捕獲。通過在預設的時間間隔內重復這一程序，最終獲得隨時間推移的系列圖像。
[0012]通過觀察隨時間推移的系列圖像研究胚胎的發育有助于實驗室人員或胚胎學專家評估特定胚胎的健康和活力，以便選擇一個或多個胚胎并將其放入婦女的子宮。
[0013]市場上現有的在先技術的照相系統依賴于在系統的箱體內放置固定的照相機，一個或多個培養皿上安裝一條“臂”，并相對于固定照相機移動所述擺臂，以獲得所需的圖像。
[0014]直到最近，上述時間推移照相系統并沒有提供溫度調節，也沒有提供分隔室內部的空氣調節。
[0015]UNI SENSE FERTILITECH公司推出的Embryoscope ESD2儀器對之前的時移照相系統進行了改進。Embryoscope ESD2儀器包括一個具有溫度調節和空氣調節的分隔室，另包括一個可以捕獲總共六個培養皿的時移圖像，每個培養皿包括12個培養孔，每個培養孔均可培養一個胚胎。六個培養皿安裝在一條擺臂上，其相對于固定照相機至少在兩個方向上移動，以獲得時移系列圖像。
[0016]盡管Embryoscope ESD2儀器對之前的時移照相系統進行了改進，但這一系統仍然有一些缺陷。
[0017]這一說法基于以下事實:即便是相較于最佳條件溫度和空氣的細小差別都可能會對胚胎發育的質量產生不利影響。
[0018]如果需要在Embryoscope ESD2儀器外對一個培養皿的一個或多個生物材料進行檢查，需要打開箱蓋以便從恒溫箱內取出特定的培養皿。這一操作對剩下的培養皿內的生物材料的發育質量造成非常嚴重的不利影響。
[0019]相應地，當從Embryoscope ESD2儀器內取走一個培養皿，將導致溫度和空氣條件變化且與最佳的條件偏離，這也會導致Embryoscope ESD2儀器恒溫箱內剩下的生物材料的發展不能達到最佳。
[0020]此外，在人類卵子體外受精等作業中，為研究目的或為了找到最佳的溫度和空氣成份，有必要實施大量的實驗，其中胚胎之間的發育條件各不相同，通過這種方式可以從經驗學和統計學上找到胚胎最佳的發育條件。
[0021]Embryoscope ESD2儀器不能實現這種最優化的實驗，因為各培養皿的培養孔內的胚胎的發育條件基本上相同。
[0022]相應地，仍然存在需要一個改進的設備以監測生物材料的發育。
[0023]發明的概要說明
[0024]本發明的第一、第二、第三、第四、第五和第六方面克服了上述缺陷。
[0025]相應地，本發明的第一方面涉及一個監測生物材料發育的設備，所述以實施狀態為目的的設備包括:
[0026]—個沿橫軸⑴和縱軸⑴延伸的箱體，所述箱體包括:
[0027]兩個或多個培養皿分隔室，每個分隔室均裝有一個帶有受監測的生物材料的培養皿，所述每個分隔室均與其他分隔室分離，所述兩個或多個分隔室沿縱軸方向排列；
[0028]每個培養皿的分隔室均包括一個可移開的蓋子，以提供所述培養皿分隔室的入口，另包括一個密封設計以將所述培養皿的分隔室與外部環境隔離；
[0029]所述培養皿的分隔室包括一個空氣輸入口及一個將空氣從所述培養皿的分隔室排出的出口。
[0030]所述培養皿的分隔室包括加熱裝置，以加熱所述培養皿的分隔室的內部；
[0031]所述箱體包括一個或多個照相機以捕獲培養皿內生物材料的圖像；
[0032]本發明第二個方面涉及一種包括根據本發明第一個方面所述一種監測生物材料發育設備與圖像處理單元結合的系統。
[0033]所述圖像處理單元包括一個數據處理器；一個輸入裝置，如文字數字鍵盤以便操作者輸入操作指令；一個向操作者顯示信息的顯示器；
[0034]所述圖像處理單元的設計可上傳并儲存一定數量的圖像，所述圖像為在不同位置的照相機捕獲的時移圖像，所述圖像顯示一定數量培養皿不同培養孔的情況；
[0035]所述圖像處理單元可將圖像進行分組處理，每一組代表同一培養孔相關的圖像；
[0036]所述圖像處理單元每一組圖像適于整理所述來源于相同的培養孔的時移系列圖像；
[0037]所述圖像處理單元可接收操作者的指令并在顯示器上顯示信息，所述信息為一個特定培養皿的每個培養孔，一個特定培養皿的每個培養孔的時移系統圖像，所述特定培養皿由操作者選擇；
[0038]所述圖像處理單元可在顯示器上顯示一個特定培養皿的每個培養孔的圖像，操作者選擇的一個特定培養皿的每個培養孔相關的時移系列圖像中的單張圖像；所述單張圖像在顯示器上以較小的“窗口”顯示；
[0039]所述圖像處理單元允許操作者在經選擇的一個特定培養皿的每個培養孔相關的時移系列圖像中的以相對較小“窗口”顯示的單張圖像中進行選擇；
[0040]所述圖像處理單元可顯示經選擇的一個特定培養皿的每個培養孔相關的時移系列圖像中的的單張圖像，所述特別選擇的單張圖像在顯示器上以較大的“窗口”顯示；
[0041 ] 所述圖像處理單元在顯示相對較大的“窗口 ”的同時可顯示每個較小“窗口 ”，每個較小“窗口”代表一張經選擇的培養皿其他剩下的培養孔相關的時移系列圖像；
[0042]所述圖像處理單元可接收操作者的“播放”所述以較大“窗口”顯示的單張圖像相關的時移系列圖像的指令；
[0043]所述圖像處理單元接下來可“播放”所述以較大“窗口”顯示的單張圖像相關的時移系列圖像。
[0044]本發明的第三個方面涉及根據第二方面所述的圖像處理單元。
[0045]本發明的第四個方面涉及一個包括根據本發明第一個方面所述一種監測生物材料發育設備，或包括根據本發明第二個方面系統，并與多個生物材料培養皿結合的成套系統。
[0046]本發明的第五個方面涉及使用根據本發明第一個方面所述一種設備，或根據本發明第二方面的所述一種系統，或根據本發明第四方面的成套系統，以監測生物材料的發育。
[0047]本發明的第六方面涉及使用本發明第三方面所述的圖像處理單元，以處理捕獲的時移圖像。
[0048]根據本發明第一方面在的設備中，每個培養皿均可分配一個獨立的分配室，以實現溫度和空氣成份的單獨控制。
[0049]這一特征將克服上述在先系統相關的缺陷。
[0050]附圖的簡要說明
[0051]圖1為根據根據本發明第一方面的設備實施例的透視圖。
[0052]圖2為根據本發明第一方面的設備原理的示意圖。
[0053]圖3為根據本發明第一方面的設備的控制系統的詳細示意圖。
[0054]圖4、5和6為根據本發明第二方面的圖像處理單元部分示意圖。
[0055]發明的詳細說明
[0056]發明的第一方面
[0057]本發明的第一方面涉及一個監測生物材料發育的設備，所述以實施狀態為目的的設備包括:
[0058]—個沿橫軸(X)和縱軸(Y)延伸的箱體，所述箱體包括:兩個或多個培養皿分隔室，每個分隔室均裝有一個帶有受監測的生物材料的培養皿，所述每個分隔室均與其他分隔室分離，所述兩個或多個分隔室沿縱軸方向排列；
[0059]每個培養皿的分隔室均包括一個可移開的蓋子，以提供所述培養皿分隔室的入口，另包括一個密封設計以將所述培養皿的分隔室與外部環境隔離；
[0060]所述培養皿的分隔室包括一個空氣輸入口及一個將空氣從所述培養皿的分隔室排出的出口。
[0061]所述培養皿的分隔室包括加熱裝置，以加熱所述培養皿的分隔室的內部；
[0062]所述箱體包括一個或多個照相機以捕獲培養皿內生物材料的圖像；
[0063]相應地，本發明的第一方面涉及一個監測生物材料發育的設備，所述設備包括一個帶有兩個或多個獨立培養皿的分隔室。每一所述的培養皿的分隔室包括一個蓋子、空氣輸入口和輸出口，以及一個加熱裝置，所述箱體包括一個或多個捕獲培養皿內生物材料圖像的照相機。
[0064]在根據本發明第一方面的的設備中，較佳的選擇是培養皿固定安裝在培養皿分隔室內，而照相機設計為根據不同的培養皿可以移動。
[0065]在本說明書及所附權利要求書中，“以實施狀態為目的”應理解為設備按實施狀態設置，當培養皿放置在其中一個架子上時，其基本上處于水平方向，其開口端朝上。
[0066]本設置特別適合于用來監測一個胚胎或一個或多個干細胞，如人等哺乳動物的胚胎或一個或多個干細胞。
[0067]根據本發明第一方面的一個實施例中，所述