利用程序条件的自适应控制论控制来执行生物实验的系统和方法

摘要

一种用于执行生物实验的方法包括访问指定操作并规定用于在限定空间中进行所述生物实验的多个条件的方案。所述方法包括：根据所述方案执行一系列操作；以及周期性地在执行所述一系列操作之前或之时，获得所述多个条件中的特定条件的观测结果，并且将所观测到的所述特定条件与所规定的所述特定条件进行比较。当所观测到的特定条件偏离所规定的所述达超过针对所述特定条件的预定阈值时，所述方法包括：中断所述一系列操作；访问校正方案，所述校正方案指定用于将所观测到的所述特定条件补救到所规定的所述特定条件的所述预定阈值内的操作；根据所述校正方案执行所述操作以补救所述特定条件；以及恢复所述一系列操作。

说明书

技术领域

本公开总体上涉及生物实验，并且具体地涉及利用程序条件的自适应控制论控制的生物实验。

背景技术

生物医学研究涵盖广泛的领域。今天，最重要的研究之一是细胞和分子生物学以及源于细胞和分子水平的疾病的研究。

细胞和分子生物实验通常可以表征为从在合适的生长培养基中制备具体细胞类型的培养物开始的一系列步骤。然后将部分细胞培养物和生长培养基分配到实验容器(例如，烧瓶、试管或孔板)中，使其生长一段时间(可能在培育箱、生物反应器或发酵罐中)，观测或测量细胞培养物的条件(例如，显微照片或细胞计数)。用感兴趣的试剂(定义为实验方案中使用的任何物质)处理细胞培养物，可能使其再次生长，然后在观测或测量之前再次观测或测量或经受进一步处理。在一些情况下，实验可以从诸如蛋白质、核酸、细胞器或膜的细胞提取物开始，或从之后被处理、观测和测量的另一种物质开始。最后，比较观测结果和测量结果，并用于确定方案、处理或试剂的效果，以及收集关于生物、物理或化学现象的信息。

用于生物医学研究的细胞通常由源自死亡供体的已建立的细胞系培养，但也可以是取自活的人或其它物种并在其后培养的细胞。细胞培养过程本身，即如何确保细胞的存活、生长和增殖遵循本领域技术人员熟知的原理。

如今，在大多数情况下，此类实验在学术、研究、制药、生物技术和临床设施中手动进行，这些设施在可用设备、程序条件以及进行实验的技术人员和科学家的经验和专业知识方面变化很大。在有限的设施中进行的实验可以非常小心地进行，但是由于温度、湿度、pH、样品体积、颗粒浓度、气体浓度、暴露于光的变化，来自其它实验的交叉污染、来自环境空气的病毒和细菌污染，和来自其它实验试剂和抗微生物剂的气溶胶污染，和/或其它因素，结果有变化。

程序条件的变化由此引起各种生物效应。例如，温度和pH都改变酶(通常由蛋白质组成)的活性，其几乎是每个生物过程的核心。此外，基因可以或多或少强烈地表达，这取决于例如氧水平或温度。然后，这些基因表达水平的变化又可以引起细胞行为、代谢等的广泛变化。这些变化又对一般细胞过程、而且对药物或其它实验处理对细胞的作用具有显著影响。

发明内容

本公开的示例性实施方式涉及执行如实验方案中定义的生物实验，并且具体地涉及通过实验室条件的自适应控制来维持方案质量。根据示例性实施方式，这是通过监测实验室条件、检测与规定条件的偏差，并且在适当时执行预定校正方案，随后恢复当前实验方案来实现的。实示例性实施方式提供的能力支持生物医学研究、(生物)药物和细胞和生产以及细胞和基因治疗所需的高标准和质量控制。

因此，本公开包括但不限于以下示例性实施方式。

一些示例性实施方式提供了一种执行生物实验的方法，所述方法包含：访问用于生物实验的方案，所述方案指定一系列操作并规定用于在限定空间中进行生物实验的多个条件，所述方案与用于多个条件中的特定条件的校正方案相关联，当在生物实验期间所观测到的特定条件偏离所规定的特定条件时，校正方案规定用于补救特定条件中的相应特定条件的操作；根据所述方案执行一系列操作以在限定空间中进行生物实验，一系列操作包括将细胞分配到具有生长培养基的容器中，并且将具有细胞和生长培养基的容器转移到用于培养细胞的外壳中；并且周期性地在执行一系列操作之前或之时，获得特定条件的观测结果，这些观测结果中的至少一些包括具有细胞和生长培养基的容器被保持在外壳中的培育期，限定空间中或外壳内的物理和化学条件，容器内的细胞或生长培养基的一种或多种物理或化学性质，或细胞的条件或细胞在容器内的浓度；以及将所观测到的特定条件与所规定的特定条件进行比较；以及当所观测到的特定条件中的特定条件偏离所规定的特定条件达超过针对特定条件的预定阈值时，中断一系列操作；访问校正方案中指定用于将所观测到的特定条件补救到特定条件的预定阈值内的操作的校正方案；根据校正方案执行操作以补救特定条件；以及恢复一系列操作。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的方法的一些示例性实施方式中，当所观测到的特定条件偏离所规定的特定条件达小于针对所述特定条件的预定阈值时，所述方法进一步包含继续所述生物实验而不中断一系列操作以补救所观测到的特定条件。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的方法的一些示例性实施方式中，当所观测到的特定条件偏离所规定的特定条件达超过大于针对所述特定条件的预定阈值的临界阈值时，所述方法进一步包含终止所述生物实验而不完成所述生物实验，并且不将所观测到的特定条件补救到所规定的特定条件的预定阈值内。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的方法的一些示例性实施方式中，当所观测到的特定条件中的第二特定条件偏离所规定的第二特定条件达小于针对第二特定条件的第二预定阈值时，所述方法进一步包含继续所述生物实验而不中断一系列操作以补救所观测到的第二特定条件。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的方法的一些示例性实施方式中，当所观测到的特定条件中的第二特定条件偏离所规定的第二特定条件达超过大于针对第二特定条件的第二预定阈值的第二临界阈值时，所述方法进一步包含终止所述生物实验而不完成所述生物实验，并且不将所观测到的第二特定条件补救到在所规定的第二特定条件的第二预定阈值内。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的方法的一些示例性实施方式中，特定条件包括限定空间中或外壳内的物理和化学条件，包括限定空间中或外壳内的气体的温度、湿度和浓度。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的方法的一些示例性实施方式中，特定条件包括限定空间中的物理和化学条件，包括限定空间中的可见光或紫外光。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的方法的一些示例性实施方式中，特定条件包括细胞或生长培养基的一种或多种物理或化学性质，包括生长培养基的温度或pH。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的方法的一些示例性实施方式中，特定条件包括细胞或生长培养基的一种或多种物理或化学性质，包括细胞的冷冻或解冻速率。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的方法的一些示例性实施方式中，特定条件包括细胞的条件或细胞在容器内的浓度，包括细胞、细胞的簇或其片段的外观、大小或形状。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的方法的一些示例性实施方式中，特定条件包括细胞的条件或细胞在容器内的浓度，包括细胞中定量的基因活性。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的方法的一些示例性实施方式中，特定条件包括细胞的条件或细胞在容器内的浓度，包括粘附或漂浮细胞的计数，或细胞的汇合。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的方法的一些示例性实施方式中，一系列操作进一步包括向细胞中加入染料，并且特定条件包括细胞的条件或细胞在容器内的浓度，包括染料已附着的细胞的比例，或染料已附着于细胞的强度或其比例。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的方法的一些示例性实施方式中，所述方法是在具有自动化设备的实验室中执行，所述自动化设备包括联接到至少一个机器人和传感器的处理电路，至少一些机器人和传感器位于限定空间中，其中方案是机器可读的并且由处理电路从计算机可读存储介质访问，并且一系列操作由包括至少一个机器人的自动化设备在处理电路的控制下执行，并且其中观测结果由处理电路从传感器获得，并且处理电路比较特定条件，并且当所观测到的特定条件偏离所规定的特定条件时，处理电路中断一系列操作并且从计算机可读存储介质访问校正方案，自动化设备在处理电路的控制下执行操作，并且处理电路恢复一系列操作。

一些示例性实施方式提供了一种用于执行生物实验的系统，所述系统包含：计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质被配置成存储用于生物实验的方案，所述方案指定一系列操作并规定用于在限定空间中进行生物实验的多个条件，所述方案与用于所述多个条件中的特定条件的校正方案相关联，当在生物实验期间所观测到的特定条件偏离所规定的特定条件时，校正方案规定用于补救特定条件中的相应特定条件的操作；以及包括处理电路的自动化设备，处理电路联接到至少一个机器人和传感器，至少一个机器人和传感器中的至少一些位于限定空间中，处理电路被配置成从计算机可读存储介质访问方案，其中自动化设备被配置成根据方案在处理电路的控制下执行一系列操作以进行生物实验，一系列操作包括至少一个机器人被配置成将细胞分配到具有生长培养基的容器中，以及将具有细胞和生长培养基的容器转移到用于培养细胞的外壳中；并且周期性地且自动地在执行一系列操作之前或之时，传感器被配置成测量特定条件并由此产生特定条件的测量结果，特定条件中的至少一些包括具有细胞和生长培养基的容器被保持在外壳中的培育期、限定空间中或外壳内的物理和化学条件、容器内的细胞或生长培养基的一种或多种物理或化学性质，或细胞的条件或细胞在容器内的浓度，并且处理电路被配置成从传感器获得特定条件的测量结果并由此获得特定条件的观测结果；并且处理电路被配置成将所观测到的特定条件与所规定的特定条件进行比较；以及当所观测到的特定条件中的特定条件偏离所规定的特定条件达超过针对特定条件的预定阈值时，处理电路被配置成中断一系列操作、并且从计算机可读存储介质访问校正方案中指定用于将所观测到的特定条件补救到特定条件的预定阈值内的操作的校正方案；自动化设备被配置成根据校正方案在处理电路的控制下执行操作以补救特定条件；并且处理电路被配置成恢复一系列操作。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的系统的一些示例性实施方式中，当所观测到的特定条件偏离所规定的特定条件达小于针对所述特定条件的预定阈值时，处理电路进一步被配置成继续所述生物实验而不中断一系列操作以补救所观测到的特定条件。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的系统的一些示例性实施方式中，当所观测到的特定条件偏离所规定的特定条件达超过大于针对所述特定条件的预定阈值的临界阈值时，所述处理电路进一步被配置成终止所述生物实验而不完成所述生物实验，并且不将所观测到的特定条件补救到特定条件的预定阈值内。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的系统的一些示例性实施方式中，当所观测到的特定条件中的第二特定条件偏离所规定的第二特定条件达小于针对第二特定条件的第二预定阈值时，处理电路进一步被配置成继续所述生物实验而不中断一系列操作以补救所观测到的第二特定条件。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的系统的一些示例性实施方式中，当所观测到的特定条件中的第二特定条件偏离所规定的第二特定条件达超过大于针对第二特定条件的第二预定阈值的第二临界阈值时，处理电路进一步被配置成终止所述生物实验而不完成所述生物实验，并且不将所观测到的第二特定条件补救到第二特定条件的第二预定阈值内。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的系统的一些示例性实施方式中，特定条件包括限定空间中或外壳内的物理和化学条件，包括限定空间中或外壳内的气体的温度、湿度和浓度。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的系统的一些示例性实施方式中，特定条件包括限定空间中的物理和化学条件，包括限定空间中的可见光或紫外光。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的系统的一些示例性实施方式中，特定条件包括细胞或生长培养基的一种或多种物理或化学性质，包括生长培养基的温度或pH。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的系统的一些示例性实施方式中，特定条件包括细胞或生长培养基的一种或多种物理或化学性质，包括细胞的冷冻或解冻速率。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的系统的一些示例性实施方式中，特定条件包括细胞的条件或细胞在容器内的浓度，包括细胞、细胞的簇或其片段的外观、大小或形状。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的系统的一些示例性实施方式中，特定条件包括细胞的条件或细胞在容器内的浓度，包括细胞中定量的基因活性。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的系统的一些示例性实施方式中，特定条件包括细胞的条件或细胞在容器内的浓度，包括粘附或漂浮细胞的计数，或细胞的汇合。

在任一前述示例性实施方式或任何前述示例性实施方式的任何组合的方法的一些示例性实施方式中，一系列操作进一步包括至少一个机器人被配置成向细胞中加入染料，并且特定条件包括细胞的条件或细胞在容器内的浓度，包括染料已附着的细胞的比例，或染料已附着于细胞的强度或其比例。

通过阅读下面的详细描述以及下面简要描述的附图，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得明显。本公开包括在本公开中阐述的两个、三个、四个或更多个特征或元件的任何组合，无论此类特征或元件是否被明确地组合或以其它方式在本文中描述的具体实例实施方案中叙述。本公开旨在被整体地阅读，使得在本公开的任何方面和实例实施方案中，本公开的任何可分离的特征或元件应被视为可组合的，除非本公开的上下文另外明确地指出。

因此，应了解，提供此简要概述仅为了概述一些实例实施方案，以便提供对本公开的一些方面的基本理解。因此，应理解，上述实例实施方案仅仅是实例，而不应被解释为以任何方式限制本公开的范围或精神。从以下结合附图的详细描述中，其它实例实施方案、方面和优点将变得显而易见，附图以实例的方式绘示了一些所描述的实例实施方案的原理。

附图说明

已经如此概括地描述了本公开的示例性实施方式，现在将参考附图，附图不必按比例绘制，并且其中：

图1绘示了根据本公开的示例性实施方式的可以在其中进行生物实验的实验室；

图2绘示了根据一些示例性实施方式的封闭工作站，所述封闭工作站在一些实例中可以对应于可以在其中进行生物实验的限定空间；

图3绘示了根据一些示例性实施方式的具有自动化设备的实验室的一部分；并且

图4是绘示了根据示例性实施方式的执行生物实验的方法中的各个步骤的流程图。

具体实施方式

将在以下参考附图更全面地描述本公开的一些实施方式，在附图中示出了本公开的一些但不是全部实施方式。实际上，本公开的各种实施方式可以以许多不同的形式来表达，并且不应当被解释为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些示例性实施方式使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。如本文中所使用的，术语“和/或”和“/”包括相关联的所列项中的一个或者多个的任何和所有组合。此外，例如，在此可以参考定量测量、值、关系等。除非另有说明，否则这些中的任何一个或多个(如果不是全部的话)可以是绝对的或近似的，以说明可能发生的可接受的变化，例如由于工程公差等引起的变化。

此外，除非另外指明，否则被描述为第一、第二等的事物不应被解释为暗示特定顺序。应当理解，虽然术语“第一”、“第二”等可在本文中用来描述各种步骤、计算、位置等，但是这些步骤、计算、位置不应该受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个操作、计算或位置与另一个操作、计算或位置进行区分。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一位置可称为第二位置，并且类似地，第二步骤可称为第一步骤。另外，东西可以被描述为在其它东西上方(除非另有说明)，可以替代地在其它东西下方，反之亦然；类似地，被描述为在其它东西的左边的东西可以替代地在其它东西的右边，反之亦然。如在本说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一种”(“a”)、“一种”(“an”)和“所述”(“the”)包括复数指示物，除非另有内容明确地指示。贯穿全文以相似的数字指代相似的要素。

本公开的示例性实施方式涉及执行生物实验的系统和方法，所述系统和方法监控、控制和补偿实验所规定的条件中的偏差。这些实验通常包括预定的一系列操作，其中每个操作具有具体的目的。一些操作的目的可以是将生长培养基和活细胞分配到实验容器中，而另一些操作的目的可以是引入影响活细胞的试剂。一些操作仅用于给予活细胞生长和增殖的时间，而其它操作用于测量或观测细胞和细胞培养物的一些方面(条件)。

细胞和分子生物学中的实验的结果可基本上由个体操作的累积效应决定。同时，单个操作的结果可能基本上受到环境条件的影响，包括温度、湿度以及实验附近的O

为了有价值，在细胞和分子生物学中的实验必须经常在重复时产生类似的结果。否则，无法确保实验的结果与预定的一系列操作直接相关，也无法确保当改变一个或多个操作时获得的新结果与改变直接相关。实际上，实验室实验结果的变化可能主要归因于诸如上述那些条件的偏差。因此，本公开的示例性实施方式提供了一种系统和方法，以通过在这些偏差发生时对它们进行监视、控制和补偿来基本上减少这些偏差。

图1绘示了根据本公开的示例性实施方式的可以在其中执行生物实验的实验室100。如本文所述，生物实验可以是许多不同实验中的任一种，例如细胞或分子生物学实验、例如在细胞和基因治疗中的动作过程或动作的医学过程等。如图所示，用于生物实验的方案102指定一系列操作并规定用于在限定空间104中进行生物实验的多个条件。合适的实验通常包括：将细胞培养物的再多一个样品分配到一个或多个容器中、加入可包括维持活细胞的营养液和影响细胞代谢或基因表达的一些方面的试剂的生长培养基、培育一段时间以允许发挥效果，以及测量效果。

在一些更具体的实例中，方案102是一系列操作和多个条件的人类和/或机器可读说明书，以及每个单独操作和操作组合的开展的技术和科学说明书。这可以包括它们的定时、顺序、开始和结束、重复、输入、输出、所需的装置(例如，液体处理站、光测量、显微镜、机器人转移)。合适条件的一些实例包括原位条件，例如程序条件和分析条件，其可以在执行一系列操作以进行生物实验之前或之时观测或测量。程序条件是当它们超出规定范围时可影响实验结果的那些条件，例如温度、湿度、pH、样品体积、颗粒浓度、气体(例如O

实验的成功可以取决于一系列操作的真实执行在实验过程中维持规定条件，或者当检测到偏差时成功地校正那些条件及其影响。因此，方案102被表示为一系列操作和规定条件(规定的有时被认为是标称的)，其中每个操作包括至少一个任务并且可以包括所需的本地条件、计算等。

限定空间104对于不同的实验室或实验可以是不同的。在一些实例中，限定空间仅是房间或其中的工作台。在其它实例中，限定空间是室内的环境控制的实验室通风橱或封闭的工作站，并且其可以但不必包含用于执行实验的实验室设备。

根据本公开的示例性实施方式，方案102与针对多个条件中的特定条件的校正方案106相关联。在这点上，当在生物实验中所观测到的特定条件偏离所规定的特定条件时，校正方案指定用于补救特定条件中的相应特定条件的操作。在一些实例中，特定条件可以包括由方案指定的多个条件中的一些但不是全部(例如，关键条件)。在其它实例中，特定条件包括多个条件中的所有。

实际上，可以根据方案102执行一系列操作以在限定空间104中进行生物实验。如上所述，一系列操作包括：将细胞108分配到具有生长培养基112的容器110中，以及将具有细胞和生长培养基的容器转移到用于培养细胞的外壳114中。样品可以指实验中使用的物质、试剂或细胞的任何部分或等分试样以及任何实验的材料结果；这可以包括例如处理的或未处理的细胞，具体试剂、细胞提取物、蛋白质、核酸、扩增的寡核苷酸、染色的细胞或任何这些的任何组合。合适的容器的实例包括SBS形式的孔板、烧瓶、小瓶、管、成像板、显微镜载玻片、瓶、盒等。合适的外壳的一个实例是培育箱，尽管在某些实验中可以使用不适合作为培育箱的其它外壳。

周期性地在执行一系列操作之前或之时，至少在适当时监视和补救存在校正方案的特定条件。这些特定条件可以包括：具有细胞和生长培养基的容器保持在外壳中的培育期、限定空间中或外壳内的物理和化学条件、容器内的细胞或生长培养基的一种或多种物理或化学性质，或细胞的条件或细胞在容器内的浓度。

更具体地，可以周期性地获得特定条件的观测结果，并且将所观测到的特定条件与所规定的特定条件进行比较。如下面更详细解释的，在一些实例中，这些观测结果是来自实验室100内的传感器的测量结果，取决于实验和特定条件，所述传感器在限定空间104的内部或外部。当所观测到的特定条件中的特定条件偏离所规定的特定条件达超过针对所述特定条件的预定阈值时，可以中断一系列操作，并且可以访问补救校正106中的校正方案以补救所述特定条件。特别地，此校正方案可以指定用于将所观测到的特定条件补救到所规定的特定条件的预定阈值内的操作。然后可以根据校正方案执行所述操作以补救特定条件，并且可以恢复一系列操作。

根据上述内容，当特定条件的观测到的偏离规定的超过针对所述特定条件的预定阈值时，所述特定条件因此可以被补救。在观测到的偏离小于预定阈值的其它情况下，生物实验可以继续而不中断和补救。也就是说，在一些实例中，当所观测到的特定条件偏离所规定的特定条件达小于针对所述特定条件的预定阈值时，生物实验可以继续而不用中断一系列操作以补救所观测到的特定条件。类似地，在一些实例中，当所观测到的第二特定条件偏离所规定的第二特定条件达小于针对第二特定条件的第二预定阈值时，生物实验可以继续而不用中断一系列操作以补救所观测到的第二特定条件。

在观测到的偏离超过临界阈值的其它情况下，生物实验可以终止而不完成。在一些实例中，所观测到的特定条件偏离所规定的特定条件达超过大于针对所述特定条件的预定阈值的临界阈值。在这些实例中，生物实验可以终止而不完成，并且不将所观测到的特定条件补救到所规定的特定条件的预定阈值内。同样地，在一些实例中，所观测到的第二特定条件偏离所规定的第二特定条件达超过大于针对第二特定条件的第二预定阈值的第二临界阈值。在这些实例中，生物实验可以终止而不完成，并且不将所观测到的第二特定条件补救到所规定的第二特定条件的第二预定阈值内。

同样，可以监测和补救的特定条件包括：例如，具有细胞108和生长培养基112的容器110保持在外壳114中的培育期、限定空间104中或外壳内的物理和化学条件、容器内的细胞或生长培养基的一种或多种物理或化学性质，或细胞的条件或细胞在容器内的浓度。限定空间内或外壳内的物理和化学条件的更具体实例包括限定空间中或外壳内的气体的温度、湿度和浓度。限定空间中的物理和化学条件的其它实例包括限定空间中的可见光或紫外光。

细胞108或生长培养基112的物理或化学性质的实例包括生长培养基的温度或pH。其它实例包括细胞的冷冻或解冻速率。

细胞108的条件或细胞在容器110内的浓度的实例包括细胞、细胞的簇或其片段的外观、大小或形状。其它实例包括细胞中定量的基因活性，诸如基因沉默、扩增、增强等，所述定量的基因活性可例如通过RNA(核糖核酸)或使用诸如qPCR(定量聚合酶链反应)，蛋白质印迹等技术的蛋白质定量来测量。其它实例包括粘附或漂浮细胞的计数，或细胞的汇合。并且在方案102的一系列操作进一步包括向细胞中加入染料的一些实例中，细胞的条件或细胞在容器内的浓度可以包括染料已附着的细胞的比例，或染料已附着于细胞的强度或其比例。

实验室100可以配备成手动执行生物实验。或者，实验室可以包括自动化设备，自动化设备中的至少一些位于限定空间104中，用于实验的自动化或半自动化执行，以及周期性且自动地监测和补救特定条件。在一些实例中，此自动化设备包括外壳114，例如当外壳是自动化培育箱时。同样如图1所示，此自动化设备可以包括联接到至少一个机器人118和传感器120、并且还可以联接到外壳的处理电路116。还示出了自动细胞培养物分配器122和自动试剂分配器124，它们中的任一个或两个可以具体地配备有一个或多个机器人。

处理电路116可以单独由一个或多个处理器组成或与一个或多个存储器组合。处理电路通常是能够处理信息(例如数据、计算机程序和/或其它合适的电子信息，包括方案102和校正方案106的机器可读版本)的任何计算机硬件。处理电路由电子电路的集合组成，电子电路中的一些可以被封装为集成电路或多个互连的集成电路(有时更通常称为“芯片”的集成电路)。处理电路可以被配置成执行计算机程序，所述计算机程序可以存储在处理电路上或以其它方式存储在(相同或另一器件的)存储器中。

处理电路116可以是多个处理器、多核处理器或一些其它类型的处理器，这取决于特定的实施方式。此外，处理电路可以使用多个异构处理器系统来实现，其中主处理器与一个或多个次级处理器一起存在于单个芯片上。作为另一说明性实例，处理电路可以是包含相同类型的多个处理器的对称多处理器系统。在又一实例中，处理电路可以呈现为或以其它方式包括一个或多个ASIC、FPGA等。因此，虽然处理电路可以能够执行计算机程序以执行一个或多个功能，但是各种实例的处理电路可以能够执行一个或多个功能而无需计算机程序的帮助。在任一情况下，处理电路可被适当地编程以执行根据本公开的示例性实施方式的功能或操作。

机器人118可以是被配置成例如在处理电路116的控制下自动进行一个或多个动作的多个不同机器中的任一个。合适的机器人的实例包括实验室机器人中通常涉及的那些机器人。

传感器120包括被配置成检测其环境中的事件或变化并产生可被发送到处理电路的相关信息(例如，观测结果、测量结果)的多个不同装置中的任一个。合适的传感器的实例包括程序传感器120a、分析传感器120b等。程序传感器被配置成测量程序条件，并且可以包括生物测定传感器、成像系统、pH计、用于气体组分或颗粒浓度的量化的装置等。分析传感器被配置成测量分析条件，并且可以包括生物测定传感器、成像系统、分光光度计、尺寸分离装置、质谱仪、显微镜、核酸测序仪等。

图2绘示了在一些实例中可对应于限定空间104的封闭工作站200。如图所示，工作站包括自动化培育箱202(外壳114)和机器人臂204(机器人118)。工作站还包括细胞培养物/试剂分配器206(细胞培养物分配器122/试剂分配器124)，所述细胞培养物/试剂分配器本身配备有机器人。工作站进一步包括分析传感器208(分析传感器120b)。

图3绘示了根据一些实例的包括自动化设备的实验室300的一部分。如图所示，此实验室包括自动化培育箱302(外壳114)和机器人臂304(机器人118)。实验室包括具有实验容器308(容器110)的细胞培养物/试剂分配器306(细胞培养物分配器122/试剂分配器124)，所述细胞培养物/试剂分配器本身配备有机器人。实验室进一步包括分析传感器310(分析传感器120b)。

回到图1，方案102和校正方案106可以是人类可读的。但是在实验室100包括自动化设备的一些实例中，方案和校正方案可以是机器可读的，并且可以由处理电路116从计算机可读存储介质126访问。在这些实例中，方案的一系列操作可以由包括机器人118的自动化设备在处理电路的控制下执行。处理电路可将方案转换成消息，并将消息发送到自动化设备，在各种实例中，自动化设备包括外壳114、机器人、细胞培养物分配器122、试剂分配器124和/或传感器120，它们中的任何一个或多个可包括它们自己的处理电路。机器人(包括细胞培养物分配器所配备的任何机器人)由此可以被配置成将细胞108与生长培养基112一起分配到容器110中。并且机器人可以被配置成将具有细胞和生长培养基的容器转移到用于培养细胞的外壳114中，在这之前或之后机器人可以将试剂从试剂分配器124加入到容器中。

在执行一系列操作之前或之时，处理电路116可以被配置成从传感器120获得观测结果，并比较特定条件。当所观测到的特定条件偏离所规定的特定条件时，处理电路可以被配置成中断一系列操作，并且从计算机可读存储介质126访问校正方案106。自动化设备可以被配置成在处理电路的控制下执行由校正方案指定的操作，并且处理电路可以被配置成随后恢复一系列操作。

图4是绘示了根据本公开的示例性实施方式的执行生物实验的方法400中的各个步骤的流程图。如框402所示，所述方法包括访问用于生物实验的方案102，所述方案指定一系列操作并规定用于在限定空间104中执行生物实验的多个条件。所述方案与针对多个条件中的特定条件的校正方案106相关联，并且当在生物实验期间所观测到的特定条件偏离所规定的特定条件时，校正方案指定用于校正特定条件中的相应条件的操作。

所述方法包括根据方案执行一系列操作以在限定空间104中进行生物实验，如框404所示。一系列操作包括：将细胞108分配到具有生长培养基112的容器110中，以及将具有细胞和生长培养基的容器转移到用于培养细胞的外壳114中。周期性地在执行一系列操作之前或之时，所述方法包括：获得特定条件的观测结果，以及将所观测到的特定条件与所规定的特定条件进行比较，如框406和408所示。

当所观测到的特定条件中的特定条件偏离所规定的所述特定条件达超过针对所述特定条件的预定阈值时，所述方法包括中断一系列操作，如框410所示。所述方法还包括访问校正方案中指定用于将所观测到的特定条件补救到所规定的特定条件的预定阈值内的操作的校正方案106，如框412所示。并且所述方法包括：根据校正方案执行操作以补救特定条件，以及恢复一系列操作，如框414、416所示。

为了进一步绘示本公开的示例性实施方式，通常考虑影响个体操作的结果并由此影响生物实验的结果(包括细胞和分子生物学中的那些生物实验)的因素可分为两类。

第一类包括可以通过物理手段测量和控制的物理和化学条件，这些物理和化学条件包括温度、湿度、实验附近的O

第二类是细胞的可观测条件和细胞在生长培养基内的浓度。在第二类的第一组情况下，当发现细胞的所观测到的条件和细胞在生长培养基内的浓度的偏差时，可以立即通过物理变化校正所述偏差。例如，如果细胞浓度太高，可以稀释实验容器中的液体。在第二类的第二组情况下，细胞的所观测到的条件和细胞在生长培养基中的浓度的偏差可能需要物理变化，随后是一些持续时间以使变化具有校正效果。例如，一个操作的目的可以是允许细胞生长和繁殖直到它们沉降并粘附到容器的内表面。然而，不可能精确地确定可能花费多长时间。给予细胞固定的时间段以生长然后粘附(无论太长或太短)，可能使细胞处于不适合以下实验操作的条件。相反，如果检查显示生长缓慢，可以向细胞培养物中加入额外的营养物，并且可以为额外的生长提供额外的时间，周期性检查以确定何时达到目标细胞条件。

应当注意，允许更多的时间常常是补偿实验室条件中的偏差的因素，但是可能并不总是可以补偿已经耗费的太多时间。并且应当注意，在一些实例中，可以执行计算以确定要加入的水或生长培养基的补偿体积，或用于继续培育的持续时间。

在更特定的实例中，用于生物实验的方案102可以指定以下一系列的五个操作：(1)用自动化细胞培养物分配器(分配器122)将癌细胞(细胞108)接种在96孔板(容器110)中，(2)在自动化培育箱(外壳114)中在37℃，5％的CO

在一些实例中，执行操作的自动化设备处于限定空间104中，所述限定空间足够大以容纳设备、并且被设计成维持稳定的环境条件，包括独立地或组合地修改某些条件的能力。

限定空间104可以配备有程序传感器120a，所述程序传感器被配置成精确地测量由方案102规定的条件(例如，温度、O

处理电路116可以被配置成根据方案102执行实验的操作，并且记录由分析传感器120a和过程传感器120b获取的数据以确认条件被适当地维持。处理电路可以被配置成检测观测到的和规定的条件之间的偏差，并且如果存在足够的偏差，则执行校正方案106以将所观测到的条件保持或返回在可接受的偏差内。处理电路还可以记录任何改变和记录偏差。

以下详细描述了多个示例性条件和校正方案106，其操作可以被执行以补救那些条件中的不可接受的偏差。

温度偏差，低于规定

观测到的样品温度与规定样品温度的偏差为-1℃(摄氏度)可能导致物理或化学过程的效率降低。实例包括在活细胞内从而改变代谢的酶活性，或在其它实验程序中，例如在cDNA(互补DNA)合成或限制酶DNA(脱氧核糖核酸)消化期间的酶活性。其它实例包括施加高压或用物质处理。这可能导致提取用于下游分析的细胞裂解物的量不足或减少。

响应于检测到的与规定样本温度的偏差，示例性实施方式可以根据预定校正方案106将具体参数或具体的一组参数改变指定量，以将实验返回到其总体规定条件。这可以通过处理电路116来实施，处理电路116执行校正方案，校正方案调节过程操作的持续时间，例如，通过向自动化设备(或它们相应的处理电路)发送命令以延长将样品保持在某些装置中的时间段，从而响应于温度的降低将培育期延长10％。

这种偏差可以通过温度的周期性(例如，每分钟至少一次)测量来检测，并且当温度偏离规定的低于规定的-1℃或更多超过1分钟或更多时，可以调用校正程序。

这种偏差可以通过首先确定以摄氏度测量的偏差的幅度并且还通过确定以秒测量的偏差的持续时间来补救。然后，实验对象可以在规定的温度下保持在培育箱(外壳114)中，持续由偏差的幅度和持续时间确定的持续时间。

温度偏差，高于规定

观测到的样品温度与规定样品温度的偏差为+1℃可能导致物理或化学过程的效率增加，例如细胞内的酶活性，从而改变代谢。或者，在其它实验程序中，较高的温度可以降解RNA或蛋白质提取物，或在非常高的温度下使它们完全变性。其它实例包括施加高压或用物质处理。这可能导致提取用于下游分析的细胞裂解物中蛋白质降解增加。

响应于检测到的与规定样本温度的偏差，示例性实施方式可以根据预定校正方案106将具体参数或具体的一组参数改变指定量，以将实验返回到其总体规定条件。这可以通过处理电路116来实施，处理电路116执行校正方案，校正方案调节过程操作的持续时间，例如，通过向自动化设备(或它们相应的处理电路)发送命令以缩短将样品保持在某一装置中的时间段，从而响应于温度的增加将培育期缩短10％。

这种偏差可以通过温度的周期性(例如，每分钟至少一次)测量来检测，并且当温度偏离规定的高于规定的+1℃或更多超过1分钟或更多时，可以调用校正方案。

这种偏差可以通过首先确定以摄氏度测量的偏差的幅度并且还通过确定以秒测量的偏差的持续时间来补救。然后，实验对象可以在规定的温度下保持在培育箱中，持续由偏差的幅度和持续时间确定的持续时间，或者可以主动冷却到由基本相同的手段确定的某一温度。

pH偏差，高于或低于规定

在另一个实施例中，与规定样品pH偏差0.5个单位可能影响培养的生物细胞或其它实验装置的生存力和行为，如化学实验，分子实验等中的那些。

响应于检测到的与规定pH的偏差，处理电路116可以调整对应限定空间104、外壳114或容器110内的O

这里，关键条件可以包括pH、环境O

为了补救偏差，可以增加或减少环境O

湿度偏差，高于或低于规定

在可应用于包括细胞实验、化学实验和分子实验的各种实验的另一实例中，低于规定容器湿度20％的偏差持续1小时可影响蒸发速率，并且因此影响样品或容器110中存在的液体量。假设在实验容器的每个包含样品的腔室中存在1,000μL(微升)，则将湿度降低规定条件的20％持续1小时可将保留在包含样品的腔室中的液体浓缩15％。

响应于此类检测到的与规定湿度的偏差，处理电路116可以通过如下方式进行调整：向自动化试剂分配器124(或其处理电路)发送命令以将实验返回到它们的总体规定条件(考虑到颗粒和试剂浓度)而将指定量的某种类型的液体加入到容器110中的样本或空腔。

关键条件可以包括限定空间104或外壳114中测量的温度和湿度，以及在容器110或其隔间中的样品/液体内的具体物质的体积、盐度和浓度。所述偏差可以通过环境的温度和湿度的周期性(例如，每分钟至少一次)测量来检测，并且当经温度校正的湿度偏离规定湿度以上或以下10％或更多、持续1分钟或更多时，可以获取关于实验的具体物质的样品体积、盐度和浓度的附加读数。当处理电路116检测到这些参数中的任何一个偏离规定参数以上或以下10％或更多时，处理电路可以调用适当的校正方案106。

关键条件可以包括限定空间104或外壳114中测量的温度和湿度，以及在容器110或其隔间中的样品/液体内的具体物质的体积、盐度和浓度。

为了补救偏差，可以通过加入基本上类似于已经存在于限定空间或外壳中的成分、但是湿度增加或减少的气体成分来增加或减少限定空间104或外壳114中的湿度。这可能导致限定空间或外壳中湿度的对应的增加或降低。此外，可以将与已经包含在容器110或其保持在限定空间或外壳中的隔室中的液体基本相同的具体体积的液体加入到容器或其隔室中，其中量由样品液体的体积、样品液体的盐度和与实验有关的具体物质的浓度确定。

时间偏差，高于规定

在可应用于包括细胞实验、化学实验和分子实验在内的各种实验的又一实例中，样品与某些试剂的培育持续时间可由于无法预料的情况而变化，从而导致偏离相应实验的规定时间或条件。延长与物质(例如胰蛋白酶)的培育一定时间(例如10分钟)可引起后续的生物行为改变，例如细胞完成其粘附于容器110的过程所需的时间延长。在这种情况下，可以启动根据经验导出的校正方案106来解决这种偏差，例如通过延长细胞粘附操作的持续时间，以将实验恢复到其总体规定的过程。

为了检测此偏差，可以将每个样本在任何给定条件下花费的时间记录为方案102的一部分。当时间超过规定时间预定量时，处理电路116可以调用校正方案。

可以通过首先确定以秒为单位测量的偏差长度来校正此偏差。然后，实验对象可以在用于下一操作的立即动作的时间表内被优先化，并且样品的下游处理可以根据偏差的幅度和持续时间来调节。

UV偏差，高于或低于规定

在可应用于包括细胞实验、化学实验和分子实验的各种实验的又一实例中，超出具体样品的规定范围的增加量的紫外光(UV)暴露可引起氧化或其它应激水平的增加(例如20％)。在这种情况下，应激水平的测量可以确定校正方案106以将样品恢复到它们的优选状态。合适的校正方案的一个实例包括延长恢复期的持续时间，或加入试剂或物质(例如，具有抗氧化性质)以补救偏差。

此偏差可以通过分光光度计对UV辐射的周期性(例如，每分钟至少一次)测量来检测，并且当所述水平偏离规定的超过预定阈值(例如，+/-10％或更多)、超过2分钟或更多时，处理电路116可以调用校正方案。

此偏差可以通过首先确定以秒为单位测量的偏差的时间长度和以倍数变化的UV水平的偏差来校正。在相对于规定的改变了的UV水平的情况下，可在限定空间104(或包括限定空间的房间)中调节UV滤光器或百叶窗。活细胞108可以不从培育箱或其它外壳114中除去，直到UV水平在规定的范围内。

O

在可应用于包括细胞实验、化学实验和分子实验在内的各种实验的又一实例中，超出具体样品的规定范围的升高的氧浓度可导致氧化或其它应激水平增加例如20％。在这种情况下，应激水平的测量可以确定校正方案106以将样品恢复到它们的优选状态。合适的校正方案的一个实例包括延长恢复期的持续时间，或加入试剂或物质(例如，具有抗氧化性质)以补救偏差。

此偏差可以通过对O

可以通过首先确定以秒为单位测量的偏差的时间长度和环境O

球体大小偏差，小于规定

在又一个实例中，当使用三维细胞培养构建体(例如类器官或球体或其它形式的细胞团聚体)时，在开始实验之前对已经达到一定大小(测量以μm计的直径)的构建体开展实验可能是重要的。在这种情况下，当发现构建体偏离规定的至少预定阈值(例如，小20％)时，可以启动根据经验导出的校正方案106以解决此偏离。一个实例包括将生长期的持续时间延长10％，必要时重新检查和重复操作，然后在此指定时间段之后恢复方案102，允许在规定条件下开展实验。

此偏差可以从接种后第4天通过周期性(例如，通过自动化显微镜每12小时一次)测量孔板(容器110)的每个孔中以μm计的球体直径来检测。当每个板的平均球体大小太小(与指定尺寸相差+/-5％)时，处理电路116可调用校正方案。

此偏差可以通过首先经由显微镜确定球体的直径和通过鉴定细胞类型和生长动力学(例如，通过先前的实验或通过对于这一个样品观测到的生长速率确定)来补救。然后，实验对象可以在规定条件下在培育箱中保持一段时间，持续由细胞的当前球体大小和已知/预先建立的生长动力学确定的持续时间。

片段大小，大于规定

在另一个实施例中，在涉及核酸或其它细胞组分，并且可以是非细胞化学实验或分子实验的前导的某些实验中，将这些核酸或其它组分剪切成小片段可能是重要的。如果片段偏离规定大小，实验可能受到负面影响。在这种情况下，在第一片段化操作(其可以通过超声处理、酶消化、物理破坏或其它手段发生)之后，可以测量片段大小，并且如果发现它们偏离规定大小至少预定阈值(例如50％)，或者落在与实验有关的不同规定范围之外，则可以调用校正方案106。在一个示例性校正方案中，可以将核酸或其它细胞组分返回用于进一步轮次的片段化，或者可以改变片段化的条件(通过改变超声处理扩增、酶浓度、物理破坏的强度等)，直到组分具有用于继续实验的最佳大小。

此偏差可以在第一轮片段化后通过光学、电泳、光谱或色谱手段检测。当发现组分太大时，它们可以在基本相同或改变的片段化条件下返回用于进一步轮次的片段化。

此偏差可以通过首先使用光学分析和/或电泳和/或光谱测定法和/或色谱法确定片段大小的平均值和范围来校正。然后实验对象可以经历进一步轮次的片段化，其方法和持续时间由测量的当前片段的大小和用于第一次片段化的方法确定。例如，如果片段化超过规定大小50％，则相同的片段化方法可以用于第二片段化，使用呈现为超过的分数(例如，50的1/2)的第一片段化的浓度，或持续时间，或强度水平，并且以较小的分数重复直到实现期望的片段化。

基因产物损耗，低于规定

在另一个特别涉及化学实验和分子实验的实例中，减少某些蛋白质的量(例如，通过可沉默所讨论蛋白质的基因或信使RNA的试剂或试剂混合物)可用于测定具体基因、信使RNA或蛋白质对细胞或响应于其它刺激(例如药物)的效应。这些沉默试剂中的一些在实验开始之前具有72小时的长培育时间，并且目前没有容易的方法来评估沉默是否有效，直到实验结束，此时已经使用了更多的时间和消耗品并且潜在地浪费了。在这种情况下，可在加入沉默试剂后(12至24小时)取细胞108的早期样品，并可对至少50％信使RNA或蛋白质的成功沉默进行定量。然后，只有当最后达到上述成功沉默或者如果通过增加试剂的浓度或培育时间可以将沉默增加到至少50％时，实验才可以继续。

此偏差可以通过光学、电泳、光谱、色谱或测序手段检测，包括例如质谱、聚合酶链式反应(PCR)和SDS-PAGE/蛋白质印迹。

此偏差可通过首先确定信使RNA或蛋白质的沉默程度，并将其与此具体实验中所用的基因产物和沉默试剂已知的预期沉默动力学相比较来补救。然后，细胞可以经历与沉默试剂的延长的培育期，直到重复测量指示足够的沉默，或沉默试剂的浓度可以基于沉默不足程度的互易性增加。例如，如果在第1天观测到的损耗低于50％，可以进行沉默试剂的额外转染，高达使用的初始体积的50％和不超过100nM siRNA总浓度(初始+校正)，除非已知此基因的敲除对细胞生存力有害。在加入额外的沉默试剂后，可以在继续实验方案之前的培育时间中加额外的一天。

活细胞计数，低于规定

在另一个实施例中，在开展实验之前，确保细胞108的健康和生存力可能是重要的。使用粘附细胞作为实例，成像可用于确定粘附(活的)和漂浮(死的)细胞的数目，以及测量额外的细胞特征(例如细胞周期事件，如有丝分裂、细胞器的形状和大小)并对其进行定量。在这种情况下，当成像显示少量有丝分裂细胞(例如，偏离规定条件50％)时，在开展下游实验之前，可以采用校正方案106来增加活细胞和有丝分裂细胞的数目。这可以包括改变其中保存细胞的生长培养基112，以除去任何死的/漂浮的细胞和包含在培养基中的可能对存活细胞造成负面影响的其它物质，和/或在恢复实验之前延长生长期。(对于粘附细胞，活细胞可以粘附到容器上，当营养液体被除去和替换时，漂浮的死细胞被除去)。在另一个实例中，可以向生长培养基中加入试剂以通过阻断细胞周期来增加有丝分裂中的细胞数目。

此偏差可以通过采用显微镜或其它形式的成像装置以确定细胞形态的光学手段来检测。染色细胞收缩并变圆，通常具有更光滑的形状，然而外膜开始产生小的圆形突起或“气泡”。

此偏差可以通过首先利用自动化显微镜或细胞计数器测量活细胞、有丝分裂细胞和死细胞的总数，计算活细胞和有丝分裂细胞以及死细胞相对于总细胞数的比例，并将其与细胞类型已知的预期总数和比例进行比较来校正。当在活细胞、有丝分裂细胞或死细胞的比例中检测到超过两倍的偏差时，可以调用校正方案106。例如，在活细胞数目减少或死细胞数目增加的情况下，细胞可以经历培养基更换(以除去死的漂浮细胞)或延长的培育期，直到重复测量指示达到规定的条件。在有丝分裂细胞数目减少的情况下，可以向培养基中加入试剂或生长因子以增加处于有丝分裂中的细胞的数目。在校正动作结束时，可以执行最后的培养基更换以除去死细胞的碎屑(碎片)。

粘附细胞计数，低于规定

在另一个实施例中，在可以继续实验之前，细胞108可能需要粘附到它们的容器110上。在这种情况下，成像可用于通过测量粘附细胞的大小、形状和位置来对粘附细胞的数目进行定量。如果发现超过预定阈值(例如，20％)的细胞是非粘附的，则在恢复方案102之前，校正方案106可以递增地增加培育时间，直到发现小于预定百分比(2％至10％)的细胞是非粘附的。

此偏差可以通过采用显微镜或其它形式的成像装置的光学手段来检测。所述偏差可以通过首先测量总数并计算非粘附细胞与总细胞数的比例，并将其与细胞类型已知的预期总数和比例进行比较来校正。当在粘附细胞的比例中检测到超过两倍的偏差时，可以调用校正方案。这可以包括细胞经历延长的培育期，周期性测量，直到重复测量指示达到规定的条件，此时细胞可以在其它下游应用和方案中处理。

细胞汇合，高于或低于规定

在又一个实施例中，细胞108必须维持在预定的、规定的汇合范围(50％至80％)内，以便保留在其细胞生长的对数生长期。如果细胞较少汇合，它们的生长可能比预期慢，如果细胞较多汇合，它们的基因表达谱和生长性质可能改变，并且它们可能开始死亡。在这种情况下，成像可用于监测由先前实验确定的间隔中的细胞汇合并对其进行定量。如果细胞汇合度小于预定阈值(例如50％)，则可更新培养基，而如果细胞汇合度在50％至80％或更多，则可发生细胞分裂。

此偏差可以通过采用例如显微镜的成像装置的光学手段来检测。可通过周期性(例如，每6小时至少一次)测量确定汇合度来补救偏差，并且当汇合度小于50％或在50％至80％内或大于80％时，可调用校正方案106。

在汇合低于50％的情况下，细胞108可以经历延长的培育期，直到周期性重复测量指示汇合已经达到50％至80％，在这种情况下细胞可以被认为适合于实验用途，并且当细胞处于50％至80％汇合但对于立即实验不是必需的时，或当它们达到超过80％汇合时，可以启动细胞分裂。如果汇合超过80％，可以将细胞传代培养至规定的培养条件超过5天，并分析它们的生长动力学。如果它们的生长动力学和表型恢复，则它们可用于下游应用或方案。如果生长动力学不同于按规定观测到的那些(通过预定实验确定)，差异大于例如20％，则可以丢弃细胞并且可以制备新的小瓶。

死细胞计数，高于规定

在另一个实例中，在实验之前或期间，可对含有细胞108的容器110执行常规成像以对死细胞的数目进行量化。如果死细胞的数目高于根据实验导出的阈值，则可以启动校正方案106来诊断，并且如果可能的话，校正引起细胞死亡增加的任何潜在影响。

在这种情况下，如果成像检测到高于规定的死细胞计数，则可以取样品以测试感染(例如，真菌、细菌(包括支原体)、病毒)的存在。如果测试为阴性，则可更换培养基并将细胞108返回培育箱(外壳114)以生长，直到12至24小时后进行后续检查。如果检测为阳性，则必须将细胞从培育箱中除去并丢弃以减少其它细胞被感染的机会。然后可以从贮藏所中取出新的一批细胞并除霜以用新的一组细胞恢复方案102。

死细胞的数目可以通过采用显微镜或另一种形式的成像装置的光学手段来检测，而为了检测感染的存在，可以用无菌移液管取样品并通过光学、电泳、光谱、色谱或测序手段分析，包括例如质谱、PCR和对细菌或病毒颗粒特异的染料。

此偏差可以通过在进行中的实验和细胞培养过程中至少每12小时通过常规测量确定死细胞的数目和比例、将死细胞的比例与细胞类型和实验已知的预期总数和比例进行比较来校正。当在死细胞的比例中检测到超过两倍的偏差时，可以取样品并分析感染的存在并调用校正方案106。在死细胞的比例偏离细胞类型和实验规定的比例超过两倍的情况下，可以取样品并分析感染的存在。如果没有检测到感染，可以将细胞108返回到它们的实验或它们的培育，并且可以在12小时后重复死细胞比例的定量和感染存在的分析。当检测到感染时，可以丢弃发现含有感染细胞的实验容器，并用新的一批细胞重新开始实验。

染色过程，快于或慢于规定(在活细胞中)

在又一实例中，可能需要将某些染料加入到细胞108或其它样本中，然后可允许执行某些分析(例如，拍摄图像、荧光或发光读数等)。根据它们的类型，这些染料或其它物质可能需要用于结合或附着到某一细胞、细胞的一部分或其它物质的指定持续时间、细胞壁的许可等。并且对活细胞进行染色可能需要将染料穿过细胞膜。

在这种情况下，在进行可能是不可逆的最终分析操作之前，可以进行预检查以通过取得初始读数来检查染色过程是否成功。例如，如果只有70％的细胞或样品被染色，则可启动校正方案106以将培育时间延长1小时，并根据需要重复此操作。

染色操作的成功可以通过采用显微镜或其它形式的成像装置的光学手段来检测。

此偏差可以通过在加入染料后在规定培育时间的80％进行测量、对染色细胞或样品的比例进行定量以确定染色样品的比例来校正。当少于80％的细胞或样品已成功染色时，可调用校正方案。在染色细胞或样品的比例小于80％的情况下，细胞108或样品可以经受由未染色的细胞或样品的比例和规定的培育时间的乘积确定的额外的培育时间。染色过程的成功的分析可以在例如此额外培育时间的4/5时重复，并且根据需要进一步重复。

分解成单个细胞，慢于规定

在又一实例中，细胞108可用作单个细胞，需要断言细胞团聚体已完全分解成单个细胞。在这种情况下，可以在开始或继续实验之前检查细胞完全分离成单细胞悬浮液，并且如果发现仅一定百分比(例如，80％)的细胞已被分离，则可以调用校正方案106以增加分解过程的时间或强度(通过加入较高量的酶如胰蛋白酶，或增加研磨机的每分钟转数或注射器移动的频率)。

细胞分离成单个细胞可通过采用显微镜或其它形式的成像装置的光学手段来检测。

可以通过在用单个细胞开始实验之前确定单个细胞的比例来校正此偏差。当发现少于80％的细胞是单细胞时，可以调用校正方案106。在单细胞的比例小于50％至80％的情况下，细胞或样品可以经受额外培育时间(用胰蛋白酶或在研磨机中)，所述额外培育时间通过非单细胞的比例确定，或者如果单细胞的比例小于50％，则细胞可以经受强化的分解方案。单细胞比例的分析可以在例如4/5的额外培育时间重复，并且根据需要进一步重复。

细胞健康，低于规定-分几个版本

在又一实例中，可评估细胞108的可观测特征(例如，其大小、形状、表面积、表面标记、含量、颜色-例如细胞器、包涵体的大小/形状/数目)以得出关于细胞健康、生存力、应激水平、代谢活性、有丝分裂活性和其它特征的结论。在这种情况下，当记录与预期的规定参数的偏差时，可以调用将细胞返回到它们的规定条件的校正方案106。这可包括加入补充物或除去有害物质或试剂、交换所用培养基，分裂细胞和其它手段。例如，显示代谢活性降低50％的细胞可以接受补充了一组物质的新培养基以使它们的代谢活性返回到规定水平。

细胞108的健康可以通过采用显微镜或其它形式的成像装置的光学手段来评估。当检测到异常细胞健康迹象时，可以用无菌移液管取样品，并使用光学、电泳、光谱、色谱或测序手段(包括例如质谱、PCR和蛋白质印迹)进行分析，以对营养因子、代谢产物、离子和蛋白质的浓度进行量化。

此偏离可以通过显微成像来补救，并且当异常细胞健康的迹象以细胞形状、细胞器特征、包涵体的存在或膜起泡的偏离的形式被检测到时，然后启动用于细胞健康的详细评估的额外分析、调用针对返回被发现偏离规定条件的条件的校正方案106。在细胞的健康偏离规定条件的情况下，通过用具有适合于所讨论的细胞类型的组分的新培养基更换培养基，详细的评估对培养基组分偏离规定的条件进行了量化，使得加入缺乏物质和除去过量物质。

细胞分化，少于规定的细胞分化

在另一个实例中，细胞108可以显示不同程度的分化，因此群体可以包括在胚胎和完全分化之间变化的细胞。为了用同质细胞群体开展实验，确定群体内的共同分化程度可能是重要的。在这种情况下，当测量分化程度显示一定百分比(例如10％)的细胞未分化或分化不足时，可采用校正方案106来首先分离未分化或分化不足的细胞亚群，然后使用合适的试剂启动分化过程。

可通过免疫荧光/流式细胞仪分析测量谱系特异性标记蛋白的表达，或通过细胞特异性功能分析(精确测量可根据细胞类型而变化)，例如通过测量心肌细胞的动作电位或加入葡萄糖后β-胰岛细胞的胰岛素释放来测量分化。

这里的关键参数可以包括群体中已经通过流式细胞术、细胞功能分析或免疫荧光进行分化的细胞的比例。针对此偏离的校正方案106可具体包括通过FACS分选分离细胞亚群。保持未分化的那些细胞可以用适当的物质或化学品处理以诱导分化。可以使那些分化的细胞继续进行下游实验，或重新接种到培养瓶中，直到需要它们。

受控冷冻/解冻

在另一个实施例中，细胞108或其它试剂的冷冻和解冻过程，包括以冷冻状态存储的试剂的解冻，需要严格控制以确保物质的完整性。在这种情况下，可以监测冷冻和解冻过程以确保其遵循预定的温度梯度。当检测到与温度梯度的偏差时，可以改变冷冻/解冻容器的温度，和/或可以改变在冷冻/解冻容器中的时间，以使温度梯度返回到其规定的条件。

此偏差可以通过在细胞或试剂冷冻或解冻时监测其温度来测量。

细胞、试剂或样品可以具有按规定建立的预定冷冻/解冻速率。可以在冷冻/解冻过程期间连续测量速率，并且当观测到的速率规定速率(例如，超过10％)时，可以触发校正方案106。这可以包括冷冻/解冻容器将温度调节到适当地加速或减慢冷冻/解冻，以使速率回到规定的条件。

基因表达改变，高于或低于规定

还已知如pH、光照、温度等条件的变化可影响和改变细胞108中的基因表达水平。在这种情况下，在出现与规定条件的偏差之后，可以评估细胞的基因表达的变化，然后可以通过校正方案106解决或校正，例如以达到规定条件的方式加入改变基因表达或基因产物量的物质。

可以通过记录细胞108经历的任何事件来检测与诸如pH、光、与物质的计划培育和温度的条件的偏差。这种记录包括记录暴露的时间和持续时间以及量/强度。检测手段包括温度计、pH计、照度计、光谱和色谱测量。如果暴露超过规定暴露参数的阈值两倍，则可通过微阵列、RNA-Seq、蛋白质印迹、质谱或其它合适的手段，采用信使RNA和/或蛋白质的定量来评估基因表达变化。

温度可以以℃记录，pH以对数单位记录，光强度以勒克斯记录，物质以单位/ml或μmol的浓度记录。然后超过两倍的偏差引出校正方案106，所述校正方案从由规定条件中的偏差引起的基因表达变化的量化开始。通过加入使各个基因沉默(或分别使其转录/翻译沉默)的物质，发现被上调的基因的表达可连续降低。通过加入增强各个基因(或分别增强其转录/翻译)的物质，发现被下调的基因的表达可增加。可通过测序、qRT-PCR和/或SDS-PAGE/蛋白质印迹确定量。

剪切应激，高于规定

在又一实例中，可分析在微流体装置内流动的细胞108。在这种情况下，当检测到超过根据实验确定的规定条件的剪切应激时，校正方案106可以减小微流体装置中的流速以使条件返回到它们的规定值。

可以通过采用成像装置(例如显微镜或另一种形式的成像装置)的光学手段来检测与规定水平的剪切应激的偏差。剪切应激可以相对于流速/速度进行量化，并与对于这种细胞类型和流速/速度已知的规定水平的剪切应激进行比较。如果剪切应激超过规定值预定百分比(例如50％)，则可调用校正方案106。

为了减少剪切应激并使其恢复到规定水平，微流体装置中的流速/速度可以减小与所经历的剪切应激的偏差成比例的百分比。校正方案106的效果可以每分钟一次周期性地重新评估，以确保返回到规定的条件。

球体分析，大于规定

测量球体尺寸或体积是与对照处理的球体(其继续生长)相比测量对药物或辐射处理的响应(收缩、崩解和再生长)的既定方式，用于确定治疗的有效性。通常每3至4天测量球体，直到它们达到具体的预定大小，或满足预定的时间限制，例如5xV

在这种情况下，每个球体的大小可以在第0天通过相衬或明场显微镜测量并计算5xV

此偏差可以通过自动化相衬或明场显微镜测量微板中球体的大小和体积来检测。

自动化相衬或明场显微镜可用于对微板中的球体进行成像。自动化图像分析可用于确定球体直径和体积并从第一测量计算5xV

应当理解，根据示例性实施方式的用于生物实验的方案102和校正方案106可以手动执行，而最少地使用自动化设备。或者，相同的方案和校正方案可以基本上由处理电路116指示的自动化设备执行。在这点上，这里公开的方案和校正方案可以由人或机器或其组合来执行，而不限于谁或什么执行操作，除非在操作需要使用诸如显微镜或气体浓度传感器的具体装置的情况下。

受益于以上描述和相关附图中呈现的教导，本公开所属领域的技术人员将想到本文阐述的本公开的许多修改和其它实施方式。在这点上，尽管主要在细胞实验的上下文中描述，示例性实施方式可应用于其它类型的生物实验，包括化学实验和分子实验。涉及细胞片段的合适化学实验的实例包括RNA提取、DNA提取、通过大小和Northern和Southern印迹的核酸分离、蛋白质提取，通过大小或电荷和蛋白质印迹的蛋白质分离、核提取、限制酶消化等。合适的分子实验的实例包括PCR(聚合酶链式反应)、克隆、DNA连接和质粒、ELISA(酶联免疫吸附测定)和微阵列和ChIP(染色质免疫沉淀)。

因此，应当理解，本公开不限于所公开的具体实施方式，并且修改和其它实施方式旨在包括在所附权利要求的范围内。此外，尽管以上描述和相关联的附图在元素和/或功能的某些示例组合的上下文中描述了示例实施方式，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以由替换实施方式来提供元素和/或功能的不同组合。在这点上，例如，除了上面明确描述的元件和/或功能的不同组合也被考虑，如可以在一些所附权利要求中阐述的。虽然本文中采用了具体的术语，但它们仅被用于一般性和描述性的意义，而不是用于限制的目的。