一种用于监测生物材料发育的设备的制造方法
【专利说明】一种用于监测生物材料发育的设备发明领域
[0001]本发明第一个方面涉及一种用于监测生物材料发育的设备。
[0002]本发明第二个方面涉及一种包括根据本发明第一个方面所述一种监测生物材料发育设备与图像处理单元结合的系统。
[0003]本发明的第三个方面涉及上述图像处理单元本身。
[0004]本发明的第四个方面涉及一个包括根据本发明第一个方面所述一种监测生物材料发育设备，或包括根据本发明第二个方面系统，并与多个生物材料培养皿结合的成套系统。
[0005]本发明的第五个方面涉及使用根据本发明第一个方面所述一种设备，或根据本发明第二方面的所述一种系统，或根据本发明第四方面的成套系统，以监测生物材料的发育。
[0006]最后，本发明的第六方面涉及使用本发明第三方面所述的图像处理单元，以随着时间的推移监测生物材料的发育。
[0007]发明背景
[0008]在生物材料的培养领域，采用装有一个或多个培养皿的恒温箱在特定条件下培养生物材料已经有数十年的实践。这种恒温箱典型地包括一个通过控制单元控制温度的分隔室。此外，恒温室内部还可与一个或多个空气源相连，以确保恒温箱内有合适的空气。
[0009]近年来，市场上出现了带有空气调节的多分隔室恒温箱。如K-SYSTEMS公司生产的G185型多分隔室恒温箱。这种恒温箱包括10个分配室，有五组成对的温度调节的分隔室。
[0010]在培养胚胎，如体外受精的人类胚胎的情况中，培养多个来源于同一女人的受精卵是常见的实践。原因是重新放入女性子宫的一个或多个胚胎保持健康和活力对于体外受精方案至关重要。
[0011]为实现目标，照相系统被开发应用于随时间推移捕获一系列培养皿上的图像。在这些在先技术中包括一个或多个培养皿，每个培养皿的每个培养孔的图像都可被捕获。通过在预设的时间间隔内重复这一程序，最终获得随时间推移的系列图像。
[0012]通过观察随时间推移的系列图像研究胚胎的发育有助于实验室人员或胚胎学专家评估特定胚胎的健康和活力，以便选择一个或多个胚胎并将其放入妇女的子宫。
[0013]市场上现有的在先技术的照相系统依赖于在系统的箱体内放置固定的照相机，一个或多个培养皿上安装一条“臂”，并相对于固定照相机移动所述摆臂，以获得所需的图像。
[0014]直到最近，上述时间推移照相系统并没有提供温度调节，也没有提供分隔室内部的空气调节。
[0015]UNI SENSE FERTILITECH公司推出的Embryoscope ESD2仪器对之前的时移照相系统进行了改进。Embryoscope ESD2仪器包括一个具有温度调节和空气调节的分隔室，另包括一个可以捕获总共六个培养皿的时移图像，每个培养皿包括12个培养孔，每个培养孔均可培养一个胚胎。六个培养皿安装在一条摆臂上，其相对于固定照相机至少在两个方向上移动，以获得时移系列图像。
[0016]尽管Embryoscope ESD2仪器对之前的时移照相系统进行了改进，但这一系统仍然有一些缺陷。
[0017]这一说法基于以下事实:即便是相较于最佳条件温度和空气的细小差别都可能会对胚胎发育的质量产生不利影响。
[0018]如果需要在Embryoscope ESD2仪器外对一个培养皿的一个或多个生物材料进行检查，需要打开箱盖以便从恒温箱内取出特定的培养皿。这一操作对剩下的培养皿内的生物材料的发育质量造成非常严重的不利影响。
[0019]相应地，当从Embryoscope ESD2仪器内取走一个培养皿，将导致温度和空气条件变化且与最佳的条件偏离，这也会导致Embryoscope ESD2仪器恒温箱内剩下的生物材料的发展不能达到最佳。
[0020]此外，在人类卵子体外受精等作业中，为研究目的或为了找到最佳的温度和空气成份，有必要实施大量的实验，其中胚胎之间的发育条件各不相同，通过这种方式可以从经验学和统计学上找到胚胎最佳的发育条件。
[0021]Embryoscope ESD2仪器不能实现这种最优化的实验，因为各培养皿的培养孔内的胚胎的发育条件基本上相同。
[0022]相应地，仍然存在需要一个改进的设备以监测生物材料的发育。
[0023]发明的概要说明
[0024]本发明的第一、第二、第三、第四、第五和第六方面克服了上述缺陷。
[0025]相应地，本发明的第一方面涉及一个监测生物材料发育的设备，所述以实施状态为目的的设备包括:
[0026]—个沿横轴⑴和纵轴⑴延伸的箱体，所述箱体包括:
[0027]两个或多个培养皿分隔室，每个分隔室均装有一个带有受监测的生物材料的培养皿，所述每个分隔室均与其他分隔室分离，所述两个或多个分隔室沿纵轴方向排列；
[0028]每个培养皿的分隔室均包括一个可移开的盖子，以提供所述培养皿分隔室的入口，另包括一个密封设计以将所述培养皿的分隔室与外部环境隔离；
[0029]所述培养皿的分隔室包括一个空气输入口及一个将空气从所述培养皿的分隔室排出的出口。
[0030]所述培养皿的分隔室包括加热装置，以加热所述培养皿的分隔室的内部；
[0031]所述箱体包括一个或多个照相机以捕获培养皿内生物材料的图像；
[0032]本发明第二个方面涉及一种包括根据本发明第一个方面所述一种监测生物材料发育设备与图像处理单元结合的系统。
[0033]所述图像处理单元包括一个数据处理器；一个输入装置，如文字数字键盘以便操作者输入操作指令；一个向操作者显示信息的显示器；
[0034]所述图像处理单元的设计可上传并储存一定数量的图像，所述图像为在不同位置的照相机捕获的时移图像，所述图像显示一定数量培养皿不同培养孔的情况；
[0035]所述图像处理单元可将图像进行分组处理，每一组代表同一培养孔相关的图像；
[0036]所述图像处理单元每一组图像适于整理所述来源于相同的培养孔的时移系列图像；
[0037]所述图像处理单元可接收操作者的指令并在显示器上显示信息，所述信息为一个特定培养皿的每个培养孔，一个特定培养皿的每个培养孔的时移系统图像，所述特定培养皿由操作者选择；
[0038]所述图像处理单元可在显示器上显示一个特定培养皿的每个培养孔的图像，操作者选择的一个特定培养皿的每个培养孔相关的时移系列图像中的单张图像；所述单张图像在显示器上以较小的“窗口”显示；
[0039]所述图像处理单元允许操作者在经选择的一个特定培养皿的每个培养孔相关的时移系列图像中的以相对较小“窗口”显示的单张图像中进行选择；
[0040]所述图像处理单元可显示经选择的一个特定培养皿的每个培养孔相关的时移系列图像中的的单张图像，所述特别选择的单张图像在显示器上以较大的“窗口”显示；
[0041 ] 所述图像处理单元在显示相对较大的“窗口 ”的同时可显示每个较小“窗口 ”，每个较小“窗口”代表一张经选择的培养皿其他剩下的培养孔相关的时移系列图像；
[0042]所述图像处理单元可接收操作者的“播放”所述以较大“窗口”显示的单张图像相关的时移系列图像的指令；
[0043]所述图像处理单元接下来可“播放”所述以较大“窗口”显示的单张图像相关的时移系列图像。
[0044]本发明的第三个方面涉及根据第二方面所述的图像处理单元。
[0045]本发明的第四个方面涉及一个包括根据本发明第一个方面所述一种监测生物材料发育设备，或包括根据本发明第二个方面系统，并与多个生物材料培养皿结合的成套系统。
[0046]本发明的第五个方面涉及使用根据本发明第一个方面所述一种设备，或根据本发明第二方面的所述一种系统，或根据本发明第四方面的成套系统，以监测生物材料的发育。
[0047]本发明的第六方面涉及使用本发明第三方面所述的图像处理单元，以处理捕获的时移图像。
[0048]根据本发明第一方面在的设备中，每个培养皿均可分配一个独立的分配室，以实现温度和空气成份的单独控制。
[0049]这一特征将克服上述在先系统相关的缺陷。
[0050]附图的简要说明
[0051]图1为根据根据本发明第一方面的设备实施例的透视图。
[0052]图2为根据本发明第一方面的设备原理的示意图。
[0053]图3为根据本发明第一方面的设备的控制系统的详细示意图。
[0054]图4、5和6为根据本发明第二方面的图像处理单元部分示意图。
[0055]发明的详细说明
[0056]发明的第一方面
[0057]本发明的第一方面涉及一个监测生物材料发育的设备，所述以实施状态为目的的设备包括:
[0058]—个沿横轴(X)和纵轴(Y)延伸的箱体，所述箱体包括:两个或多个培养皿分隔室，每个分隔室均装有一个带有受监测的生物材料的培养皿，所述每个分隔室均与其他分隔室分离，所述两个或多个分隔室沿纵轴方向排列；
[0059]每个培养皿的分隔室均包括一个可移开的盖子，以提供所述培养皿分隔室的入口，另包括一个密封设计以将所述培养皿的分隔室与外部环境隔离；
[0060]所述培养皿的分隔室包括一个空气输入口及一个将空气从所述培养皿的分隔室排出的出口。
[0061]所述培养皿的分隔室包括加热装置，以加热所述培养皿的分隔室的内部；
[0062]所述箱体包括一个或多个照相机以捕获培养皿内生物材料的图像；
[0063]相应地，本发明的第一方面涉及一个监测生物材料发育的设备，所述设备包括一个带有两个或多个独立培养皿的分隔室。每一所述的培养皿的分隔室包括一个盖子、空气输入口和输出口，以及一个加热装置，所述箱体包括一个或多个捕获培养皿内生物材料图像的照相机。
[0064]在根据本发明第一方面的的设备中，较佳的选择是培养皿固定安装在培养皿分隔室内，而照相机设计为根据不同的培养皿可以移动。
[0065]在本说明书及所附权利要求书中，“以实施状态为目的”应理解为设备按实施状态设置，当培养皿放置在其中一个架子上时，其基本上处于水平方向，其开口端朝上。
[0066]本设置特别适合于用来监测一个胚胎或一个或多个干细胞，如人等哺乳动物的胚胎或一个或多个干细胞。
[0067]根据本发明第一方面的一个实施例中，所述