用于细胞融汇测量的成像和照明系统及方法与流程

相关申请

本申请根据35u.s.c.§120要求2018年11月30日提交的美国临时申请系列第62/773,899号的优先权，其内容作为本申请的基础并且通过参考完整地结合于此。

发明领域

本发明涉及实验室工作领域，尤其涉及在实验室环境中用于显微结构(如细胞)成像的设备和方法。更具体地，本公开涉及用于测量细胞培养物融汇的系统和方法。

背景技术：

细胞培养是必不可少的工具，已在广泛领域找到了许多重要且有价值的应用，例如药物筛选、毒性测试、基因工程、治疗性蛋白质和疫苗生产。通常，哺乳动物细胞系在培养器中培养，在该培养器中严密监视和控制温度、湿度和co2含量是有益的。在细胞培养过程中，种植在装有培养基的培养容器中的细胞在生长过程中必须进行监控，然后在下游过程中进行处理。

例如，可以监测细胞培养物的细胞融汇度。通常，当细胞达到80％-90％的融汇度时，将对其进行继代培养或传代，因为当细胞生长过度时，它们可能失去其增殖和基因表达表型。除了细胞融汇，诸如细胞迁移跟踪、细胞密度测量和总细胞数估计等其他许多重要应用也需要经常观察。

为了可视化融汇度，通常使用台式光学显微镜。将同时包含细胞和细胞培养基的细胞培养容器从细胞培养器中取出并置于光学显微镜的样品台上。研究人员通过显微镜的接目镜(目镜)以亮场模式观察细胞。细胞融汇度通常是通过对细胞计数来测量的，这可能是一个乏味且容易出错的过程。

台式光学显微镜观察方法有几个主要缺点。例如，研究人员不得不经常手动将细胞培养容器从细胞培养器中取出。此过程可能会干扰细胞培养过程。从细胞培养器中取出细胞培养容器后，细胞会经历环境变化，包括温度、大气和湿度。此外，由于细胞培养容器与未完全灭菌的实验室器具在细胞培养器外部频繁接触，存在细胞培养物被污染的可能性。细胞培养物被微生物(细菌、真菌、酵母菌等)污染会改变细胞的生物化学和生物物理行为，甚至导致细胞死亡。

因此，人们希望并且需要监测细胞而不必将细胞培养容器从培养器环境物理移至显微镜。一个重要的问题是，以高对比度观察这些细胞所需的照明必须来自细胞的后面，即透射细胞然后进入显微镜的物镜的背面照明。如果光学成像系统和照明系统物理上位于堆叠体中的不同位置，则这变得具有挑战性。将成像通道和照明通道设置在堆叠体的相同区域，以使对托盘堆叠物的调整和通道之间的对准更加容易，那将是非常有益的。

技术实现要素：

本文公开了一种用照明和成像系统对托盘中的细胞进行成像的系统和方法，所述照明和成像系统并排放置，但仍允许对细胞进行背面照明。成像和照明系统结构紧凑且功能强大，可与细胞生长托盘一起使用。

本发明包括至少一个用于生长活细胞的透明托盘、堆叠在第一托盘顶部的第二托盘、用于对托盘中细胞正在生长的区域形成图像的成像系统、用于对传输中的细胞进行背面照射的照明系统。该成像系统包括透镜系统、远心孔径光阑(stop)和图像传感器。该照明系统包括用于在光谱带内产生光的光源和用于创建光源的准直图像的透镜，其中该光源的准直图像以倾斜角度穿过细胞在其上生长的托盘表面，并从第二托盘表面反射，以对第一托盘表面上的细胞进行背面照射，然后此背面照射光进入成像系统，通过成像系统镜头将光源图像重新成像到远心光阑中，并在图像传感器上创建细胞图像。

本发明的目的是通过目标托盘上方的托盘表面将照明系统的光轴反射到成像系统的光轴中。这允许照明系统靠近成像系统，并且仍然从后面照射目标细胞。这种配置要求细胞平面与照明系统和成像系统的光轴都存在倾斜角度。因此，由成像系统镜头创建的图像平面相对于光轴倾斜一个角度。除非使图像传感器倾斜以通过满足沙伊姆弗勒(scheimpflug)条件进行补偿，否则这会在整个视场中造成焦点偏移。

将本发明整合到独立的监控板中可以使该系统能够与工业标准细胞培养容器一起使用。本发明具有优势，因为照明系统和成像系统彼此相邻，因此可以作为整体装置安装。它们可以预先彼此对齐，并在细胞生长托盘中占据最小的空间。摄像机系统占用的任何空间都是无法用于细胞生长的空间。这使空间最小化，并通过后部照明产生细胞的图像。

附图简述

图1示意性地示出了单个细胞培养板的检测器/照明源。

图2示意性地示出了多个堆叠细胞培养板的检测器/照明源。

图3是根据本发明的一个实施方式的监控板的图示。

图4是图3所示监控板的图示，其顶部被移除，以显示每个光学成像系统相对于监控板内部的相对大小和位置。

图5中，视图(a)是呈现监控板各组件的逻辑框图。视图(b)显示了监控板内各组件的成像部分的一种可能布局。

图6是适用于监控板的单个光学成像系统的光路的一个实施方式的示意图。

图7是容纳光学成像系统的照明组件和成像组件的硬件构造的一种可能实施方式的图示。

图8是图7所示光学成像系统的组件的另一视图，显示它们的相对位置。

图9示出了用于定位光学成像系统的组件以提供斜角照明的替代实施方式。

图10中，视图(a)示出了监控板的剖视图，其示出了一个或多个光学成像系统的定位。视图(b)示出了监控板的侧视图，其示出了较小的纵横比。视图(c)是监控板顶面上一个孔的俯视图，示出了单个光学成像系统中共享该孔的成像和照明组件。

图11中，视图(a，b)示出了以堆叠构造布置并且适合与本文所述的监控板一起使用的市售细胞培养板的两个实施方式。

图12示出了用于堆叠细胞培养板的界面特征的一个实施方式。

图13是相对于监控板的堆叠的细胞培养板的图示。

图14是系统逻辑图，该系统用于对一个或多个监控板捕获的图像进行分析，以确定培养物的细胞融汇和其他特性。

图15示出了计算架构，其适合支持本文所述的实验室环境的互连生态系统的功能。

定义

如本文所用，术语“融汇”(confluence)和“融汇度”(confluency)是指细胞培养底物表面被细胞占据的部分。

如本文所用，“具有”、“具备”、“包括”、“包含”、“含有”、“含”等以其开放式含义使用，并且通常意指“包括但不限于”。

除非上下文另外清楚地说明，否则，单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代。叙述相同特性的所有范围的端点都可以独立组合，并且包括所述端点。所有参考文献均通过参考纳入本文。

术语“顶部”、“底部”、“侧面”、“上部”、“下部”、“上方”、“下方”等术语在本文中用于描述性目的，未必用于描述永久性相对位置。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，使得本公开的实施方式(例如)能够以不同于本公开示出或描述的那些取向的其他取向进行操作。

详细描述

下面将详细描述本公开的实施方式，其实例示于附图中。在任何可能的情况下，相同的附图标记在所有附图中用来指示相同或类似的部分。

除非另有说明，否则本文使用的所有科学和技术术语具有本领域中通常使用的含义。本文提供的任何定义是为了促进对本文经常使用的某些术语的理解，而不是要限制本公开的范围。

下面首先从总体上描述本公开，然后基于几个示例性实施方式作详细描述。在各个示例性实施方式中彼此结合示出的特征不必全部实现。特别地，各个特征也可以被省略或以某种其他方式与相同示例性实施方式或其他示例性实施方式所示的其他特征组合。

本发明包括用于观察在平坦托盘底部生长的细胞的照明和成像系统。当观察透明对象时，可能很难看到细胞边缘的任何对比度。一种行之有效的方法是从后面照亮细胞，并引导照明源进入成像系统物镜的入射光瞳但不充满(underfill)入射光瞳。

本发明的实施方式提供了将成像和照明通道定位在被成像的细胞的同一侧上的益处。因此，成像和照明通道可以位于细胞培养堆叠体的同一区域，从而使托盘堆叠体的调整和通道之间的对齐更加容易。另外，本发明的实施方式提供了紧凑的成像解决方案，其允许细胞培养容器保持在原位进行成像，因而不需要将细胞培养容器从培养器环境转移至成像平台。这种容器转移是不利的，因为它会干扰细胞，改变细胞的环境条件，从而对所得细胞培养物产生负面影响。

本公开的实施方式涉及一种用于细胞培养物监控的紧凑型光学成像系统，其内置于监控板中，监控板上可堆叠多个细胞培养托盘。监控板包括多个检测器和照明源。准直透镜位于细胞培养容器表面与照明源之间，其中，照明源配置为相对于细胞培养容器表面以倾斜的角度发射光。检测器具有位于细胞培养容器表面与检测器之间的相关透镜，其中所述透镜通过孔径光阑将光聚焦到检测器，并且其中所述检测器配置为接收从细胞培养容器表面以相对于表面倾斜的角度射出的光。

该系统配置为以明场模式操作，这允许通过明场图像的图像分析来确定细胞培养物各方面的健康状况。另外，本文所述的系统具有较小的占地面积，其允许系统以利用明场模式连续监测细胞培养物状态的方式集成到细胞培养容器中或与细胞培养容器可移除地关联。

图1示意性地示出了来自监控板的多个检测器/照明源之一。应当理解，图1的示意图未按比例绘制。如图所示，紧凑型光学成像系统100包括照明源10和准直透镜20。照明源10被定向为发射光，该光由准直透镜20准直并被导向细胞培养容器30的第一表面50。照明源10可以是例如但不限于发光二极管(led)或led阵列。或者，照明源10可以是非led光源，例如白炽灯、紧凑型荧光灯(cfl)、卤素灯或配置为产生和发射光束的其他光源。照明源10可产生白光或可见光谱中任何波长或波长组合的彩色光。

如图1进一步所示，光学成像系统100包括检测器80。检测器80包括图像传感器，该图像传感器用于检测入射在图像传感器上的光并将该光转换成电信号。图像传感器可以是电荷耦合器件(ccd)传感器、互补金属氧化物半导体(cmos)传感器或能够将光转换成电信号的任何其他类型的传感器。或者，检测器80可仅包括ccd、cmos或其他图像传感器。系统100还包括用于收集光的透镜60和设置在细胞培养容器30的第一表面50与检测器80之间的孔径光阑70，其中透镜60收集光，使光通过孔径光阑70聚焦，并且聚焦到检测器80上。

根据本公开的实施方式，照明源10、准直透镜20和从照明源10发射的光的路径上的任何其他光学组件定位成透射光，使得光束进入细胞培养容器100时，其方向与第一表面50成倾斜角度。类似地，检测器80以一角度定位，从而以相对于表面50倾斜的角度(即既不平行于表面50也不与表面50成直角)接收离开细胞培养容器100的第一表面50的光。在操作中，光束朝细胞培养容器30的第一表面50的方向从照明源10发射，其中第一表面50包含要成像的活细胞。光束进入并穿过细胞培养容器30中的细胞培养容器90，接触位于细胞培养容器90的相对侧上的细胞培养容器30的第二表面40，并朝检测器80的方向以一角度重新定向。在重新定向之后，光穿过细胞培养容器30的第一表面50上的细胞，然后被透镜60聚焦到孔径光阑70。在孔径光阑70处创建照明源10的图像，使得光源图像不充满孔径尺寸。当未充满远心光阑时，会产生成像细胞的合适对比度，以便能够清晰地看到细胞。照明源的图像与孔径光阑共轭。

如图所示，照明源10和检测器80配置为位于细胞培养容器30的第一表面50的同一侧。该配置允许系统100以明场模式操作，因而从背面照亮要成像的细胞。在明场模式下，来自照明源的光直接进入成像物镜组件，而被观察对象吸收一些透射光、改变一些透射光的相位或改变一些透射光的方向，从而使样品在明亮的背景中显得较暗。当以明场模式操作时，系统100允许通过明场图像的图像分析来确定细胞培养物各方面的健康状况，包括但不限于细胞计数、细胞融汇度、细胞密度和细胞迁移跟踪。

图2示出了根据本公开的实施方式的光学成像系统100的示例，该光学成像系统100用于对多层细胞培养容器31或细胞培养容器堆叠体中的细胞进行成像。光学成像系统100的组件与图1中相同附图标记所指示的组件相对应。多层细胞培养容器31包括第一细胞培养容器90a，其具有第一表面50a和在第一细胞培养容器90a的与第一表面50a相反侧上的第二表面40a。多层细胞培养容器31还包括第二细胞培养容器90b，其具有第一表面50b和在细胞培养容器90b的与第一表面50b相反侧上的第二表面40b。紧凑型光学成像系统100类似于上面结合图1所示单层细胞培养容器所述进行操作。然而，在多层细胞培养容器31中，可以这样布置光学成像系统100，使得来自照明源10的光束可以从第二细胞培养容器90b的较远(？)的第二表面40b重新导向检测系统。

根据本公开的实施方案，在多层细胞培养容器(例如图2中所示的细胞培养容器)中待成像的细胞可以这样成像，即利用从包含成像细胞的细胞培养容器之外的细胞培养容器的表面重新定向的照明来成像。尽管图2所示的多层细胞培养容器31仅显示两个细胞培养容器90a、90b，但是可以想到紧凑型光学成像系统的实施方式可以用于具有不同层数的多层细胞培养容器或多个细胞培养容器。因此，来自光学系统照明源的光束可以通过恰好在包含待成像细胞的细胞培养容器上面的细胞培养容器的表面重新定向，或者光束可以通过比包含待成像细胞的细胞培养容器高两层或更多层的细胞培养容器定向。此外，用于对来自照明源的光束进行重新定向的表面可以是细胞培养容器的底表面(例如，第一表面50b)，或者细胞培养容器的顶表面(例如，第二表面40b)。

在一些实施方式中，每个细胞培养容器可具有其上放置细胞培养物的底表面。在这种情况下，堆叠体中次高托盘的底表面可充当紧接在其下方的容器的顶部，并可用于重新引导光回到细胞培养物中。或者，每个细胞培养容器可具有盖，该盖可用作将光重新导入细胞培养物的表面。可以想到，每个细胞培养容器(即堆叠体中的每一层)将仅包含一种细胞培养物。

图3示出了根据本发明的一个实施方式的监控板300的图示。所示监控板300配备有五个标记为1-5的光学成像系统。图3中所示的五个孔302中的每一个孔服务于一个光学成像系统100，既充当将光源的光传输到培养物的孔，也充当收集图像的孔。虽然图3的图示呈现五个光学成像系统100，但是本领域技术人员将认识到，可以采用任何数量的光学成像系统100，并且可以任何方式布置多个光学成像系统100，以覆盖整个或至少大部分细胞培养容器。

图4示出了图3所示的监控板300，其顶部被移除，以显示每个光学成像系统100相对于监控板300的内部的相对大小和位置。同样，图4所示的光学成像系统在数量上的布置本质上是示例性的。

除了多个光学成像系统100，监控板300还可包含其他组件，如图5中的图(a)所示。除了多个光学成像系统100外，监控板300还可包括控制器组件304，用于控制监控板300内其他组件的整体操作。监控板300可以配备有通信接口306，该通信接口306将由多个光学成像系统100收集的图像发送到单元外处理。通信接口可以是有线连接，也可以是无线连接，例如，wi-fi或蓝牙。控制器组件304可以通过通信接口306接收命令，以启动细胞培养物的成像。监控板300也将需要电源来为控制器304、通信接口306和所述多个光学成像系统100供电。电源308可包括电池、充电电池或可通过电源接口连接的外部电源。监控板300还可任选地包括成像处理组件310，其可任选地处理由所述多个成像系统100收集的图像。在这种情况下，通信接口306不是将实际图像传输到单元外，或者除了将实际图像传输到单元外以外，还将图像处理结果发送到单元外。图像处理组件310可以包括一个或多个机器学习模型，这些机器学习模型被训练为基于细胞培养物的图像确定细胞融汇，或通过其他方式从图像确定细胞融汇。图5中的视图(b)示出了视图(a)中所示的组件在监控板300内部的一种可能布局。

图6示出了单个光学成像系统100的成像部分的布局的一个实施方式。细胞位于托盘表面上，处在细胞平面602，而来自它们的光由透镜604成像。图像形成在传感器所处的摄像机平面606处。远心孔径光阑放置在镜头的后焦点处，以确保光线在整个图像上的角度分布相同。折叠镜608使光学成像系统100能够偏离并垂直于监控板300中的孔302。

图7示出了用于容纳照明组件702和成像组件704的硬件构造的一种可能的实施方式。照明组件702可以定位在成像通道704上方，代价是牺牲托盘堆叠体中的额外空间。但是，图8示出了一种实施方式，其允许照明组件702和成像组件704保持在同一平面内。在图8中，包含照明组件702和成像组件704的管旋转(或计时)，使得照明光穿过细胞托盘并以一定角度入射到另一个托盘表面。然后，该光从托盘表面反射，并从后面照亮细胞。请注意，细胞所在平面与成像系统的光轴成斜角。照明组件702和成像组件704可以图4所示的单个光学成像系统100装起来。可以想到，照明组件702和成像组件704都将共享在监控板300中限定的孔302。

图9示出了用于传递斜角照明的替代实施方式。如图9所示，led光源902偏离照明光学元件904的轴线。偏离量设定了照明角度。

图10示出了监控板300的几个视图，其示出了定位在其中的多个光学成像系统100之一。图10中的视图(a)示出了剖面透视图，其示出了照明组件702和成像组件704共享的单个孔302。视图(b)示出了监控板300的侧视图，其显示先前描述的光学组件的布置可以维持监控板300的小的纵横比。视图(b)中还示出了从监控板300的顶表面突出的柱1002。柱1002使细胞培养容器(例如，图11中的视图(a)所示的细胞培养容器1102)能与监控板300对准，因而与多个光学成像系统100对准。视图(c)示出了在描述监控板300的操作时定义的单个孔302，该孔由成像组件704和照明组件702共用。

在图11中，视图(a，b)是几个市售细胞培养容器1102的图示，它们一个接一个地堆叠以形成堆叠体1104，适合与监控板300一起使用。图12示出了这样一种方法的一个实施方式，根据该方法，通过提供界面特征1202，托盘1102可以彼此对准。应当注意，图12中所示的界面特征1202仅是示例性的，并且将细胞培养容器1102上下对准的任何手段都被认为在本发明的范围内。图13示出了将要被放置在监控板304上成像的细胞培养容器1104的堆叠体。

在本发明的一个实施方式中，可以想到，仅堆叠体1104的底部细胞培养容器1102将被成像。在这种情况下，每个光学成像系统100的光学参数(例如成像组件704的焦距)可以预设为仅聚焦在堆叠体1104的最底层。其后，可以设想堆叠体1104的上层将包含具有与最底层中的培养物相似特征的培养物。在这种情况下，可以基于最底层的测量结果来推测堆叠体1104的上层的结果。

在替代实施方式中，可以想到光学成像系统100将能够重新聚焦，例如聚焦在堆叠体1104的上层上。在这种情况下，可能需要调整光学参数(包括成像组件704的焦距)，以便聚焦在堆叠体104内的特定层上。包括成像组件704和照明组件702在内的组件可以通过机械手段(例如伺服机构或mems组件)移动。在替代实施方式中，组件可以动态地配置为以非机械方式改变它们的特性。另外，要使堆叠体1104中的多层成像，照明组件必须能够照明特定的层，这意味着照明源必须能够透过成像层下面的一层或多层培养物来照亮这些特定的层。在这种情况下，可以想到照明源可以是例如激光光源、红外光源或具有高强度的广谱光源。

作为本发明的一个非限制性示例，光学成像系统100可以如图1或图2中所描绘的那样配置，使得照明组件702发射的光束的方向相对于细胞培养层1102的表面成倾斜的角度进入位于监控板300上方的细胞培养层1102的细胞培养容器。类似的，光学成像系统100的成像组件704相对于光学传感器从细胞培养层1102接收的光束的方向成倾斜角度定位。当光束穿过细胞培养层1102中成像细胞所在的区域时，光束的方向也与细胞培养层1102的表面成倾斜的角度。因为光以倾斜角通过细胞培养容器的表面，所以光束相对于粘附在该表面上的细胞也成倾斜角。如果图像传感器垂直于光束，这将导致整个视场上的焦点偏移。因此，根据沙伊姆弗勒(scheimpflug)原理，图像传感器可相对于光束以倾斜角定位，从而可以在整个视场内对细胞进行聚焦成像。在光学成像系统100的操作中，光束从位于监控板300中的照明组件702沿位于监控板300上方的细胞培养层1102的方向发射，其中细胞培养层1102的第一表面包含待成像的活细胞。光束进入并穿过细胞培养层1102，与位于正被成像的细胞培养层1102正上方的细胞培养层1102的底表面接触，并在位于监控板300中的图像传感器的方向上以一角度重新定向。在重新定向之后，光穿过细胞培养层1102的第一表面上的细胞并且被聚焦到图像传感器。

从多个成像系统100获得的图像可进行处理，以确定细胞培养层1102中所含的细胞培养物的融汇度。图14示出了用于确定细胞融汇度的系统。来自多个细胞培养物堆叠体1104的多个图像将被系统1402接收。分析组件1402可以分析图像，其采用分析法1404对堆叠体1104中每个层1102表现出的细胞融汇度近似赋值。分析法1404可以包括例如一个或多个机器学习数据库，该机器学习数据库经过估算融汇度的训练。在替代实施方式中，可以采用其他形式的分析法。分析法1404可以利用数据库1406来支持对图像进行分析的努力。数据库1406可以包含例如用于分析图像的机器学习模型。来自分析法1404的分析结果可以在一个或多个仪表板客户端1408上输出，仪表板客户端1408可以各种不同的方式呈现结果。

分析组件1402可以体现为硬件，并带有处理器执行来自非易失性计算机可读介质的指令。在图15中示出了适合用于支持系统和装置的计算架构，其例示了适于实施如前所述各种实施方式的示例性计算架构1500的一个实施方式。在一个实施方式中，全部或部分计算架构1500可以包括电子设备(如计算机、智能电话或平板计算设备)1550的一部分或作为电子设备的一部分执行。实施方式不限于此种情形。

如本申请中所使用，术语“系统”和“组件”意指与计算机有关的实体，其可以是硬件，硬件和软件的组合，软件或执行中的软件，示例性计算架构1500提供了其示例。例如，组件可以是但不限于在处理器上运行的进程、处理器、硬盘驱动器、(光和/或磁存储介质的)多个存储驱动器、对象、可执行文件、执行线程、程序和/或计算机。作为说明，在服务器上运行的应用程序和服务器都可以是组件。一个或多个组件可以驻留在进程和/或执行线程中，并且一个组件可以位于一台计算机上和/或分布在两台或更多台计算机之间。此外，组件可以通过各种类型的通信介质彼此以通信方式连接，以协调操作。协调可以涉及信息的单向或双向交换。例如，组件可以通过通信介质传送的信号的形式来传送信息。该信息可作为分配给各种信号线的信号来执行。在这样的分配中，每条消息都是一个信号。然而，其他实施方式可以替代地采用数据消息。这样的数据消息可以通过各种连接发送。示例性连接包括并行接口、串行接口和总线接口。

计算架构1500包括各种常见的计算元件，例如一个或多个处理器、多核处理器、协处理器、存储器单元、芯片组、控制器、外围设备、接口、振荡器、计时设备、视频卡、声卡、多媒体输入/输出(i/o)组件、电源等，所有这些组件都可以根据需要使用适当的连接进行通信。然而，实施方式不限于通过计算架构1500实现。

如图15所示，计算架构1500包括计算机1550，后者包括处理器1502和系统存储器1504。处理器1502可以是各种市售处理器中的任何一种。双微处理器、多核处理器和其他多处理器架构也可以用作处理器1502。

提供用于系统组件的接口，包括但不限于系统存储器1504到处理单元1502的接口。该接口可以是几种类型的总线结构中的任何一种，该总线结构可进一步用各种市售总线架构中的任何一种互连到存储器总线(带有或不带有存储控制器)、外围总线和本地总线。接口适配器可以通过插槽架构连接到系统总线1206。示例性插槽架构可包括但不限于加速图形端口(agp)、卡总线、(扩展的)行业标准架构((e)isa)、微通道架构(mca)、nubus、外围组件互连(扩展的)(pci(x))、pci-e、国际个人计算机存储卡协会(pcmcia)等。

计算架构1500可以包括非易失性计算机可读存储介质，例如硬盘驱动器(hdd)或固态驱动器，用来存储逻辑。计算机可读存储介质的示例可以包括能够存储电子数据的任何有形介质，包括易失性存储器或非易失性存储器，可移动或不可移动存储器，可擦除或不可擦除存储器，可写或可重写存储器等等。逻辑的示例可以包括使用任何适当类型的代码(例如源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码、面向对象的代码、可视代码等)实现的可执行计算机程序指令。实施方式还可以作为包含在非暂时性计算机可读介质之中或之上的指令至少部分地实现，所述指令可以由一个或多个处理器读取和执行，使得能够执行本文所述的操作。

系统存储器1504可包括各种类型的计算机可读存储介质，其形式为一种或多种更高速存储器单元，例如，只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、动态ram(dram)、双数据速率dram(ddram)、同步dram(sdram)、静态ram(sram)、可编程rom(prom)、可擦可编程rom(eprom)、电可擦可编程rom(eeprom)、闪存、聚合物存储器(如铁电聚合物存储器)、电子存储器、相变或铁电存储器、氧化硅-氮氧化硅(sonos)内存、磁卡或光卡、设备阵列(如独立磁盘冗余阵列(raid)驱动器)、固态存储设备(例如usb存储器、固态驱动器(ssd))和适合存储信息的任何其他类型的存储介质。基本输入/输出系统(bios)可以存储在系统内存1504的非易失性部分中。

驱动器和关联的计算机可读介质提供了操作系统1520、应用程序1522以及相关数据和数据结构1524的易失性和/或非易失性存储。应用程序1522可以采用包括计算机可执行指令的软件的形式。在一个实施方式中，一个或多个应用程序1522和数据1524可包括例如上述分析组件1402，用于分析从一个或多个监控板300接收的图像。

用户可以通过一个或多个有线/无线输入设备(例如键盘1510)和定点设备(例如鼠标1512)，将命令和信息输入计算机1550。其他设备1514可包括例如监控板300或智能培养器。举例而言，其他类型的用户输入设备1514可以包括麦克风、红外(ir)遥控器、射频(rf)遥控器、游戏手柄、电子铅笔、读卡器、加密狗、指纹读取器、手套、图形输入板、操纵杆、键盘、视网膜阅读器、触摸屏(例如电容式、电阻式等)、轨迹球、轨迹板、传感器、投影仪、激光扫描仪等。这些和其他输入和输出设备通常通过各种方式连接到计算机850，包括串行端口、usb连接、有线网络连接、wi-fi连接、蓝牙连接等。

显示器1508或其他类型的显示设备可以用于向用户提供视频输出222。显示器1508可以在计算机1550的内部或外部。显示器1508既可以充当显示设备，又可以充当输入设备，就像在智能手机和平板计算设备上常见的触摸屏显示器那样。除了显示器1508之外，计算机通常还包括其他外围输出设备，例如扬声器、打印机等，可用于提供音频输出224。

计算机1550可以在联网环境中操作，其经由有线和/或无线通信与一台或多台远程联网计算机(例如监控板300)逻辑连接。联网计算机可以是工作站、服务器计算机、路由器、个人计算机、便携式计算机、基于微处理器的娱乐设备、对等设备或其他公共网络节点，并且通常包括就计算机1550所描述的许多或所有元素。所描绘的逻辑连接包括与局域网(lan)或广域网(wan)110的连接。这样的lan和wan联网环境在办公室和公司中是司空见惯的，并且促进了诸如内联网之类的企业范围的计算机网络，所有这些计算机网络都可以连接到全球通信网络，例如因特网。计算机1550可以经由有线或无线通信网络接口或适配器1516连接到lan/wan110。网络适配器1516可以促进与lan/wan110的有线或无线通信，lan/wan110还可包括设置在其上的无线访问点，用于与网络适配器1516的无线功能进行通信。

本文已经描述了具有多个集成光学成像系统100的监控板300，其用于对一层或多层细胞培养容器1102进行成像。另外，本文已经描述了分析组件1402和足以支持分析组件1402的计算架构1500，分析组件1402用于分析从一个或多个监控板300接收的图像，并用于估计包含在一层或多层细胞培养容器1102中的细胞培养物的细胞融汇度。在对监控板300和分析组件1402的描述中已经使用示例性的物理和逻辑组件以及组件的布置，然而，如本领域技术人员将认识到的，在不背离本发明的预期范围的情况下，可以采用物理和逻辑组件的许多不同布置或替代形式。例如，照明组件702和成像组件704的不同配置落在本发明的范围内。