用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置及方法
【专利摘要】本发明提供一种用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，包括自动联通式分区组合培养箱、置于培养箱外的中央控制器和卵细胞自动识别分选装置；培养箱在不同的分区中设有不同阶段的操作模式装置，且每个分区通过自动气密门来实现连通/隔开；培养箱内设有用于承载卵细胞液滴的培养载体以及带动培养载体往返于各个分区的培养载体驱动装置；卵细胞自动识别分选装置根据接收的控制指令，对带有卵细胞的卵泡原液进行识别和分选后，输出卵细胞液滴至培养箱内的培养载体上；在自动气密门根据控制指令打开时，培养载体驱动装置根据控制指令带动所述培养载体往返于各个分区之间，卵细胞液滴进入各个分区以进行对应的操作模式。
【专利说明】用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种细胞培养的装置，尤其涉及一种用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置及方法。
【背景技术】
[0002]人工辅助生殖技术在20世纪末期开发并应用于临床，21世纪初期在全球范围推广普及，技术开发人获得了全人类的褒扬。这一技术已经在世界范围推广普及，将继续为全体人类造福。
[0003]人工辅助生殖，是工程技术和临床医学技术的结合。临床医学的发展解决了生殖细胞的来源(主要是特定发育阶段的人类卵母细胞来源、确认精子体外授精能力)问题，明确了妊娠的生理要素；工程技术解决了体外受精问题和受精卵体外培养过程模拟体内环境的问题。这一技术系列存在体外培养环境对体内环境模拟不完备的技术现实，以及在受精和培养过程中依赖人工操作和体外操作缓冲液体系统的问题，现在通用的IVF操作方法主要是培养箱外开放环境的手工操作，箱外操作脱离了培养环境，依赖缓冲液系统，依赖培养环境外的温度控制装置，而且高度依赖操作人的操作技术和责任心，必须人工操作，操作环境的保持依赖特定的操作规则和设备，工作过程不可追溯，无法标准化。
[0004]IVF实验室序列培养操作流程简述如下(以第3日移植方式为例):依据手术计划提前准备培养液；手术抽吸卵泡液，手术助手指示术者卵泡液容器(试管)是否需要更换，术者根据提示持续抽吸或者停止抽吸；卵泡液装入试管后，手术助手放入恒温试管架，更换新的试管容器，重复前述过程，直到术者结束抽吸，完成手术；实验室操作人将包含卵丘复合物的卵泡液取出，完整转移入捡卵容器，在低倍体视显微镜协助下快速识别卵丘细胞复合物，手工转移入缓冲液体(缓冲液容器置放在恒温平台之上)，手工冲洗后移入授精培养液(授精培养液容器放置在恒温平台之上)，转移到培养箱环境，在规定的时间加入精子液滴(培养箱外)，培养箱内完成授精后在规定的时间手工脱除颗粒细胞(培养箱外)，在培养箱外快速转移受精卵到卵裂培养液，在规定的时间完成移植或冻融保存，也可以继续培养到囊胚状态后移植或冻融；如果操作人决定进行卵胞浆内单精子显微注射授精，实验室操作人须制作缓冲液液滴系统，准备授精培养皿，在具有恒温平台装置的倒置显微镜下完成显微注射授精，然后将授精后的细胞手工转移入培养皿(授精培养液滴)，置入培养箱内，继续培养。
[0005]这一工作体系中，培养液滴在开放环境和培养箱内人工环境多次转移，目标细胞也在不同的液体环境中多次转移，细胞转移依赖操作人手工完成(使用手持吸管工具手工操作单细胞，需严格避免气泡产生等操作失误)，培养环境不连续，也容易出现细胞丢失和损伤；这一工作体系中，细胞培养环境无法标准化，任意两组细胞操作过程不能严格比较，任意两组培养过程不能严格比较，操作过程无法监控，只能从移植结果上判断操作是否成功。
[0006]目前的工作规则下，临床生殖实验室胚胎培养和临床移植的成功率与胚胎操作人的熟练程度和责任心直接相关，和实验室的管理行为直接相关，这是各临床生殖医学单位和操作员的最终种植成功率表现出显著差异的重要原因。合格的实验室操作人，需要严格的操作培训和长期、大量的练习，这一要求制约了 IVF技术的进一步普及，并造成了社会资源的大量浪费。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，模拟人类卵细胞授精和受精卵早期发育过程的环境，可以实现从卵丘复合物自动获取、培养液滴加入精子悬液、卵丘复合物脱颗粒、培养液滴成分自动控制、囊胚的全程受控培养、包含胚胎的培养液滴无残留完整转移。
[0008]本发明实施例提供了一种用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，
[0009]包括自动联通式分区组合培养箱、置于培养箱外的中央控制器和卵细胞自动识别分选装置；
[0010]所述自动联通式分区组合培养箱在不同的分区中设有对卵细胞液滴进行受精及卵裂培养过程中的不同阶段的操作模式装置，且每个分区通过自动气密门来实现连通/隔开；所述自动联通式分区组合培养箱内设有用于承载卵细胞液滴的培养载体以及带动所述培养载体往返于各个分区的培养载体驱动装置；
[0011]所述卵细胞自动识别分选装置、不同阶段的操作模式装置、自动气密门以及培养载体驱动装置均与所述中央控制器连接，以接收对应的控制指令；
[0012]所述卵细胞自动识别分选装置根据接收的控制指令，对带有卵细胞的卵泡原液进行识别和分选后，输出卵细胞液滴至所述自动联通式分区组合培养箱内的培养载体上；在所述自动气密门根据控制指令打开时，所述培养载体驱动装置根据控制指令带动所述培养载体往返于所述自动联通式分区组合培养的各个分区之间，从而使所述培养载体上的卵细胞液滴进入各个分区以进行对应的操作模式。
[0013]作为上述技术方案的改进，所述自动联通式分区组合培养箱包括两个分区，所述两个分区通过主培养箱体、副培养箱体以及用于实现所述主培养箱体和副培养箱体之间的连通/隔开的所述自动气密门构成。
[0014]作为上述技术方案的改进，所述操作模式装置包括但不限于直接授精模式装置、玻璃化冷冻/复苏模式装置以及移植模式装置。
[0015]作为上述技术方案的改进，所述直接授精模式装置设于所述主培养箱体内；所述玻璃化冷冻/复苏模式装置以及所述移植模式装置设于所述副培养箱体内。
[0016]作为上述技术方案的改进，所述直接授精模式装置包括第一液滴换液操作装置，所述第一液滴换液操作装置包括废液抽取控制器、培养液补加控制器、液滴输出管路和液滴输入管路，所述液滴输出管路和液滴输入管路的两终端均连接液滴操作针以吸取/输出液滴；所述废液抽取控制器通过所述液滴输出管路将培养载体上的细胞液滴中的废液抽出并控制抽出的废液流量，而所述培养液补加控制器通过所述液滴输入管路将培养液输送至所述培养载体上的细胞液滴中并控制输送的培养液流量；所述中央控制器分别与所述废液抽取控制器和所述培养液补加控制器连接，以控制所述废液抽取控制器和所述培养液补加控制器工作。
[0017]作为上述技术方案的改进，所述废液抽取控制器和所述培养液补加控制器为蠕动泵或步进电机。
[0018]作为上述技术方案的改进，所述直接授精模式装置还包括与所述中央控制器连接的细胞图像获取设备，用于获取直接授精模式操作时所述培养载体上的细胞液滴中的细胞图像信息。
[0019]作为上述技术方案的改进，所述培养载体表面上设有多个用于承载卵细胞液滴的凹坑，且所述凹坑表面为超疏水表面。
[0020]作为上述技术方案的改进，所述培养载体表面上在每一所述凹坑的边缘凸起设置闭合环状的限制部，且所述限制部的表面为亲油表面。
[0021]作为上述技术方案的改进，所述卵细胞自动识别分选装置包括负压发生器、卵细胞图像获取设备、光源设备、卵泡液收集容器以及分选开关，所述中央控制器分别与所述负压发生器、卵细胞图像获取设备和分选开关连接；
[0022]所述分选开关包括第一阀口、第二阀口和第三阀口，所述第一阀口连接用于输入带有卵细胞的卵泡原液的主输入导管以及用于输出卵细胞至培养载体的主输出导管之间，所述第二阀口连接所述主输入导管以及用于输出除去卵细胞的卵泡液至所述卵泡液收集容器的副输出导管之间，所述第三阀口连接用于输入特定培养液的副输入导管和所述主输出导管之间；所述负压发生器通过连通导管与所述卵泡液收集容器连通；
[0023]所述光源设备设于所述主输入导管外的一侧，对主输入导管内进行照明，并成像在设于所述主输入导管外的另一侧的所述卵细胞图像获取设备上；带有卵细胞的卵泡原液在负压发生器启动时流入所述主输入导管，并流经所述卵细胞图像获取设备时由所述卵细胞图像获取设备获取卵细胞图像信息，所述中央控制器根据所述卵细胞图像信息控制所述分选开关的第一阀口、第二阀口和第三阀口的开启/关闭，从而使带有卵细胞的卵泡原液中的卵细胞从所述第一阀口流出，去除卵细胞的卵泡液从所述第二阀口流出并流入到所述卵泡液收集容器，并使从所述第一阀口流出的卵细胞与从所述第三阀口流入的特定培养液组成卵细胞液滴后流出至所述培养载体。
[0024]作为上述技术方案的改进，通过所述中央控制器控制所述负压发生器的工作，从而控制带有卵细胞的卵泡原液在所述主输入导管的流速。
[0025]作为上述技术方案的改进，所述光源设备和卵细胞图像获取设备所对应的主输入导管位置与所述第一阀口所在的主输入导管位置的导管长度差值为预设值。
[0026]作为上述技术方案的改进，所述中央控制器根据所述卵细胞图像信息，并结合所述带有卵细胞的卵泡原液在所述主输入导管的流速以及所述导管长度差值计算得出所述分选开关的第一阀口、第二阀口和第三阀口的开启/关闭时间。
[0027]作为上述技术方案的改进，所述玻璃化冷冻/复苏模式装置包括载体机械动作装置、第二液滴换液装置、冷冻/复苏载体、承载所述冷冻/复苏载体的操作台以及冷冻介质容器，其中，
[0028]所述载体机械动作装置和所述第二液滴换液装置分别与所述中央控制器连接以接收对应的冷冻/复苏控制指令；
[0029]所述载体机械动作装置包括机械本体以及设置在机械本体上的载体夹持动作装置和液滴捡拾装置；所述液滴捡拾装置用于根据冷冻/复苏控制指令对应将目标细胞液滴吸附并转移到所述冷冻/复苏载体的特定位置上/将目标细胞液滴从所述冷冻/复苏载体上吸附并转移出去；所述载体夹持动作装置用于根据冷冻/复苏控制指令，将所述冷冻/复苏载体上的完成液滴换液操作后的目标细胞液滴连同所述冷冻/复苏载体一起移入到所述冷冻介质容器中以完成冷冻/将所述冷冻介质容器中完成冷冻的目标细胞液滴连同冷冻/复苏载体从所述冷冻介质容器中移出到所述操作台上；
[0030]所述第二液滴换液装置用于根据冷冻/复苏控制指令对所述操作台承载的冷冻/复苏载体上的目标细胞液滴进行液滴换液操作。
[0031]作为上述技术方案的改进，所述第二液滴换液装置与所述的第一液滴液装置的结构一致。
[0032]作为上述技术方案的改进，所述玻璃化冷冻/复苏模式装置还包括与所述中央控制器连接的图像获取装置；所述图像获取装置用于获取所述冷冻/复苏载体上的细胞液滴中的细胞图像信息，并将获取到的细胞图像信息发送给所述中央控制器进行处理。
[0033]作为上述技术方案的改进，所述冷冻/复苏载体的载体本体为内表面呈弧面的片状结构，所述内表面上设有超疏水表面功能区域和亲水表面功能区域，所述亲水表面功能区域四周被所述超疏水表面功能区域环绕，所述亲水表面功能区域上设有液滴定位标识。
[0034]作为上述技术方案的改进，所述超疏水表面功能区域为圆环形区域，所述亲水表面功能区域为圆形区域。
[0035]作为上述技术方案的改进，所述亲水表面功能区域的中心点与所述载体本体的最低点重合。
[0036]作为上述技术方案的改进，所述移植模式装置可通过所述玻璃化冷冻/复苏模式装置实现移植功能。
[0037]作为上述技术方案的改进，所述主培养箱体/副培养箱体内分别设有用于控制调整主培养箱体/副培养箱体内的温度、湿度、压力和气体分压的环境管理装置。
[0038]作为上述技术方案的改进，所述主培养箱体/副培养箱体上设有与外界连通的流路，通过所述流路接收外界送入的待培养细胞液滴或向外界送出培养后的细胞液滴。
[0039]本发明实施例还提供了一种用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化方法，利用自动化装置对卵细胞进行体外受精和卵裂培养的包括卵丘复合物识别分选模式、直接授精模式、玻璃化冷冻/复苏模式以及转移模式的多个操作模式均为对卵细胞液滴进行操作。
[0040]与现有技术相比，本发明公开的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置模拟人类卵细胞授精和受精卵早期发育过程的环境，可以实现从卵丘复合物自动获取、培养液滴加入精子悬液、卵丘复合物脱颗粒、培养液滴成分自动控制、囊胚的全程受控培养、包含胚胎的培养液滴无残留完整转移。正常状态下无需人工干预培养环境，表观培养过程全程记录，培养环境的参数也可以全程记录，表观培养过程可完整追溯，胚胎培养完成后可以自动吸取，并按照移植要求自动装管交付移植人，也可以对目标细胞执行自动冷冻保存操作或者对冻融胚胎执行自动复苏操作，完成工作流程。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1是本发明实施例中一种用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置的结构框图。
[0042]图2是本发明实施例中一种活体细胞培养箱的结构示意图。
[0043]图3是本发明实施例中一种卵细胞自动识别分选装置的结构示意图。
[0044]图4是图3所示的卵细胞自动识别分选装置的分选开关的结构框图。
[0045]图5是本发明实施例中一种活体细胞培养载体的结构的俯视不意图。
[0046]图6是本发明实施例中一种活体细胞培养载体的结构的剖面不意图。
[0047]图7是本发明实施例中一种活体细胞培养载体的放大结构不意图。
[0048]图8是本发明实施例中一种直接授精模式装置的结构示意图。
[0049]图9是本发明实施例中一种玻璃化冷冻/复苏模式装置的结构框图。
[0050]图10是本发明实施例中一种冷冻/复苏载体的结构示意图。
[0051]图11是本发明实施例中一种玻璃化冷冻/复苏模式装置的操作台的结构示意图。
[0052]图12是本发明实施例中一种玻璃化冷冻/复苏模式装置的载体机械动作装置的结构示意图。
[0053]图13是本发明实施例中一种玻璃化冷冻/复苏模式装置的第二液滴换液装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0054]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0055]参见图1，是本发明实施例提供的一种用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，包括自动联通式分区组合培养箱100、置于培养箱外的中央控制器9和卵细胞自动识别分选装置200 ;其中:
[0056]所述自动联通式分区组合培养箱100包括主培养箱体101、副培养箱体102以及用于实现所述主培养箱体101和副培养箱体102之间的连通/隔开的自动气密门103。所述主培养箱体101/副培养箱体102内设有用于承载卵细胞液滴的培养载体I ;所述主培养箱体/副培养箱体内分别设有用于对卵细胞液滴进行受精及卵裂培养过程中的不同阶段的操作模式装置。所述主培养箱体101/副培养箱体102内/外设有用于在所述自动气密门103打开的时候带动所述培养载体I往返于所述主培养箱体101和副培养箱体102之间的培养载体驱动装置105 ；
[0057]所述卵细胞自动识别分选装置200、不同阶段的操作模式装置、自动气密门103以及培养载体驱动装置105均与所述中央控制器连接，以接收对应的控制指令；
[0058]所述卵细胞自动识别分选装置200根据接收的控制指令，对带有卵细胞(卵丘细胞复合物)的卵泡原液进行识别和分选后，输出卵细胞液滴至所述自动联通式分区组合培养箱100内的培养载体上；在所述自动气密门根据控制指令打开时，所述培养载体驱动装置105根据控制指令带动所述培养载体I往返于所述主培养箱体101和副培养箱体102之间，从而使所述培养载体I上的卵细胞液滴进入主培养箱体/副培养箱体内以进行对应的操作模式。
[0059]下面，结合图2?图13，详细描述本发明实施例的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置的各个组成部分的具体结构以及工作原理。
[0060]首先，参考图2，该自动联通式分区组合培养箱100包括主培养箱体101和副培养箱体102，所述主培养箱体101和副培养箱体102之间通过设置自动气密门103来实现箱体内部的连通/隔开。所述活体细胞培养箱100还包括自动气密门驱动装置108,该自动气密门驱动装置108控制所述自动气密门103的打开/关闭。该自动气密门驱动装置108可设于培养箱体101/副培养箱体102的内部或外部，可以通过与自动气密门103接触/不接触的方式来控制自动气密门103的打开/关闭。
[0061]所述主培养箱体101/副培养箱体102内设有用于承载卵细胞液滴的培养载体I。而所述自动联通式分区组合培养箱100还设有用于在所述自动气密门103打开的时候带动所述培养载体I往返于所述主培养箱体101和副培养箱体102之间的培养载体驱动装置105。该培养载体驱动装置105可设于主培养箱体101/副培养箱体102的内部或外部，可以通过与培养载体I接触/不接触的方式来带动所述培养载体I移动。
[0062]所述主培养箱体101/副培养箱体102内分别设有用于对所述卵细胞液滴(承载于培养载体I上)进行受精及培养过程中的不同阶段的操作模式装置。其中，该操作模式装置包括但不限于直接授精模式装置300、冷冻/复苏模式装置400以及移植模式装置(未示)。例如，在主培养箱体101内部设置直接授精模式装置300，而在副培养箱体102内设置冷冻模式装置、冻融细胞复苏模式装置以及移植模式装置。当通过外置开放环境内的卵丘细胞复合物分选装置200获得的卵细胞液滴进入副培养箱体102内时(承载于培养载体I上)后，通过控制自动气密门103打开，将培养载体I从副培养箱体102移动到主培养箱体101内部，并通过主培养箱体101内部的直接授精模式装置300对培养载体I上的卵细胞液滴进行受精模式操作。待受精模式操作完成后，若需要进行移植模式、冷冻模式或冻融细胞复苏模式，则通过中央控制器9控制自动气密门103打开，将培养载体I从主培养箱体101移动到副培养箱体102内部，并通过副培养箱体102内部的移植模式装置或冷冻/复苏模式装置进行对应的模式操作。
[0063]另外，所述主培养箱体101/副培养箱体102上设有与外界连通的流路106(本实施例中显示了流路106设在副培养箱体102上，但可理解，该流路106也可设置)主培养箱体101，通过所述流路106接收外界送入的待培养卵细胞(液滴)或向外界送出培养后的卵细胞液滴。在自动联通式分区组合培养箱的外界环境中，设有所述卵细胞自动识别分选装置200，该卵细胞自动识别分选装置200用于识别和获取卵丘细胞，并往卵丘细胞加入特定培养液后将包含卵丘细胞的液滴通过所述流路106送入到副培养箱体102内部的培养载体1，然后再通过主培养箱体101/副培养箱体102的内部装置对培养载体I上的卵细胞液滴进行后续的直接授精模式、冷冻模式、冻融细胞复苏模式以及移植模式等操作。
[0064]在所述主培养箱体101/副培养箱体102内分别设有用于控制调整主培养箱体101/副培养箱体102内的温度、湿度、压力和气体分压的环境管理装置122a、122b。通过所述环境管理装置122a、122b来监测并控制所述主培养箱体101/副培养箱体102内部的环境，从而保证各个模式操作的稳定性和连续性。
[0065]以上所述的培养载体驱动装置105、自动气密门驱动装置108、环境管理装置122a、122b以及各个操作模式装置均与中央控制器9电连接，实现单向/双向的通信，从而将获取的信息发送给所述中央控制器9处理，以及接收中央控制器9的控制指令而对应操作。
[0066]优选的，本实施例的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置在所述主培养箱体101/副培养箱体102外还设有与所述中央控制器9连接的显示器10，所述中央控制器109将接收到的各个装置发送的各个模式状态图像信息进行处理后，例如，每一标记位置的图像信息逐次储存为特定位置的图像集合，并发送给所述显示器10进行显示。术者可以随时通过该显示器10调阅任意标记位置的图像集合，判断卵细胞的发育状态并记录。另外，中央控制器9还可以与医院的综合信息管理系统共享，术者可以随时调阅，病人也可以通过公共信息平台接收。
[0067]可见，本实施例公开的自动联通式分区组合培养箱100通过在主培养箱体101和副培养箱体102之间通过设置自动气密门103来实现箱体内部的连通/隔开，且主培养箱体101/副培养箱体102内分别设有用于对卵细胞液滴进行受精及培养过程中的不同阶段的操作模式装置，然后通过培养载体驱动装置105在所述自动气密门打开的时候带动所述培养载体往返于所述主培养箱体101和副培养箱体102之间，从而使所述培养载体上的卵细胞液滴进入主培养箱体/副培养箱体内以进行对应的操作模式。因此，整个培养过程都在培养箱内，通过控制主培养箱体和副培养箱体之间的细胞培养环境连续，从而可以有效避免细胞丢失和损伤等问题。另外，通过标准化主培养箱体和副培养箱体的细胞培养环境，从而可以有效监控整个操作过程，利于操作成功。
[0068]参见图3?4，是本发明实施例提供的一种卵细胞自动识别分选装置200的结构示意图。该卵细胞自动识别分选装置200包括负压发生器201、卵细胞图像获取设备202、光源设备203、卵泡液收集容器204、分选开关205以及与所述负压发生器201、卵细胞图像获取设备202和分选开关205分别连接的中央控制器9，其中，负压发生器201、卵泡液收集容器204以及用于抽吸和输送带有卵细胞的卵泡原液的导管连通，该负压发生器201用于对管道形成负压以完成穿刺及抽吸带有卵细胞的卵泡原液并进入导管。该卵细胞图像获取设备202和光源设备203设置于导管的输送路径两侧上，以配合获取卵细胞图像信息，并将获取到的卵细胞图像信息发送给所述中央控制器9，中央控制器9根据卵细胞图像信息控制设置在导管上的分选开关205的开启/关闭，从而实现将带有卵细胞的卵泡原液中的卵细胞和卵泡液分离，从而获取所需的卵细胞。
[0069]具体的，如图3所示，所述分选开关205包括第一阀口 205a、第二阀口 205b和第三阀口 205c，其中:
[0070]所述第一阀口 205a连接用于输入带有卵细胞21的卵泡原液20的主输入导管210以及用于输出卵细胞21至培养载体I的主输出导管211之间。即所述主输入导管210和主输出导管211之间通过所述分选开关205的第一阀口 205a的开启/关闭而实现连通/隔离。
[0071]所述第二阀口 205b连接所述主输入导管210以及用于输出除去卵细胞21的卵泡液22至所述卵泡液收集容器204的副输出导管212之间。即所述主输入导管210和副输出导管212之间通过所述分选开关205的第二阀口 205b的开启/关闭而实现连通/隔离。
[0072]所述第三阀口 205c连接用于输入特定培养液23的副输入导管213和所述主输出导管211之间；即所述副输入导管213和所述主输出导管211之间通过所述分选开关205的开启/关闭而实现连通/隔离。所述副输入导管213上设有微流泵207，用于控制泵出并流入所述第三阀口 205c的特定培养液23的流量。所述微流泵207与所述中央控制器9连接以接收控制指令。
[0073]如图4所示，在本实施例中，所述分选开关205可采用三通阀来实现，该三通阀包括带有所述第一阀口 205a、第二阀口 205b和第三阀口 205c的阀体2051以及控制所述第一阀口 205a、第二阀口 205b和第三阀口 205c的开启/闭合的阀门控制装置2052，所述中央控制器9与所述阀门控制装置2052连接。所述阀门控制装置2052根据中央控制器9发送的指令，而轮流控制所述第一阀口 205a、第二阀口 205b和第三阀口 205c的开启/闭合。
[0074]另外，所述负压发生器201通过连通导管214与所述卵泡液收集容器204连通，从而实现与所述副输出导管212连通，并进一步在所述第二阀口 205b的开启下实现与所述主输入导管210连通。在控制所述第二阀口 205b开启的情况下，通过所述中央控制器9控制所述负压发生器201的工作，从而可控制带有卵细胞21的卵泡原液20在所述主输入导管210的流速V。
[0075]所述光源设备203设于所述主输入导管210的输送路径上，并位于所述主输入导管210外的一侧，所述卵细胞图像获取设备202设于所述主输入导管外的另一侧并正对所述光源设备203。所述光源设备20对主输入导管210内进行照明，并成像在设于所述卵细胞图像获取设备202上。优选的，所述光源设备203为光纤冷光源设备，所述卵细胞图像获取设备202为(XD。由CXD成像后的细胞图像发送给所述中央控制器9进行图像处理后得到较为完善的图像。
[0076]在本实施例中，所述主输入导管210为透明导管，且所述主输入导管210的管径D为固定值。所述主输入导管210的始端连接穿刺针等装置实现穿刺并抽吸卵细胞。
[0077]所述光源设备203和卵细胞图像获取设备202所对应的主输入导管位置与所述第一阀口 205a所在的主输入导管210位置的导管长度差值H为预设值。
[0078]这样，所述中央控制器202根据所述卵细胞图像获取设备202卵细胞图像信息，并结合所述带有卵细胞21的卵泡原液20在所述主输入导管210的流速V以及所述导管长度差值H计算得出控制所述分选开关205的第一阀口 205a、第二阀口 205b和第三阀口 205c的开启/关闭时间，从而使带有卵细胞21的卵泡原液20中的卵细胞21从所述第一阀口205a流出，而去除卵细胞21的卵泡液22从所述第二阀口 205b流出并流入到所述卵泡液收集容器204，且从所述第一阀口 205a流出的卵细胞21即与从所述第三阀口 205c流入的特定培养液23组成卵细胞液滴24后流出至培养载体I。
[0079]可见，本实施例公开的卵细胞自动识别分选装置200能适用于自动识别分选出卵丘细胞复合物、卵细胞和早期受精卵的自动识别和分选，提高了细胞识别分选的精确度，减少了操作成本。另外，经过本发明公开的卵细胞自动识别分选装置分选出来的细胞更适于体外授精和培养等。
[0080]参见图5?7,是实施例提供的一种卵细胞培养载体I的结构示意图。该卵细胞培养载体I包括载体主体11，该载体主体11为块状结构，优选为方形或者长方形。所述载体主体11的表面111向下凹设有多个凹坑12，所述凹坑12用于承载卵细胞液滴。其中，所述载体主体11的表面111以及每一所述凹坑12的表面121均为超疏水表面。例如,所述载体主体11的表面111以及每一所述凹坑12的表面121均为铺设了一层超疏水材料的超疏水表面，或者所述载体主体11的表面111以及每一所述凹坑12的表面121均为经过超疏水处理的超疏水表面。
[0081]所述载体主体11的表面111上在每一所述凹坑12的边缘凸起设置闭合环状的限制部13，且所述限制部13的表面为亲油表面。具有亲油表面特性的闭合环状凸起限制部13能够限制卵细胞液滴之外的培养油外溢，保证卵细胞液滴始终处于独立的培养环境。
[0082]例如，如图7所示，在所述凹坑表面121均为超疏水表面的培养载体上进行受精和培养时，含有细胞501的细胞液滴(水溶液)502在凹坑表面121的超疏水表面上呈球形，和凹坑表面121的接触面积很小，没有粘附在其表面上(相当于悬浮状态)，在重力环境下可以自动精确定位到凹坑表面121 (且是凹坑表面121的最低点)上。而在每一所述凹坑12的边缘凸起设置闭合环状的限制部13，且所述限制部13的表面为亲油表面，能够限制细胞液滴(水溶液)502之外的培养油503 (用于覆盖凹坑表面121及置于该凹坑表面121内的细胞液滴502)外溢，从而保证细胞液滴(水溶液)502始终处于独立的培养环境。
[0083]在本实施例中，如图6?7所示，每一所述凹坑12的表面121为弧面，优选为半圆球面。每一所述凹坑12的大小一致，凹坑12的深度和宽度根据实验需求而设置不同。
[0084]在本实施例中，所述载体主体11上的多个凹坑12呈单行直线排列在所述载体主体11的表面111上，从而是构成的载体I为单列多单元培养载体。
[0085]可见，本实施例使用的卵细胞培养载体通过在载体I表面上设有多个用于承载卵细胞液滴的凹坑12，且所述载体表面111以及凹坑表面121均为经过超疏水处理的超疏水表面，这样，当在这样的培养载体上进行受精和培养时，由于细胞液滴(水溶液)在培养载体的超疏水表面上呈球形，和表面的接触面积很小，没有粘附在其表面上。另外，由于载体表面上的凹坑边缘凸起设置闭合环状的限制部，且该限制部具有亲油表面特性，能够限制细胞液滴之外的培养油外溢，保证细胞液滴始终处于独立的培养环境中。因此，卵细胞液滴(水溶液)在重力环境下可以自动精确定位到所需要的(受精和培养)的位置上，从而利于受精和培养操作。
[0086]参见图8，是本发明实施例提供的一种直接授精模式装置300的结构示意图。本实施例中，该直接授精模式装置300包括第一液滴换液操作装置,该第一液滴换液操作装置包括废液抽取控制器301、培养液补加控制器302、液滴输出管路303和液滴输入管路304以及中央控制器9，所述液滴输出管路303和液滴输入管路304的两终端均连接液滴操作针305以吸取/输出液滴。所述废液抽取控制器301与所述液滴输出管路303连通，并通过控制所述液滴输出管路303的开启/关闭以及控制开启的大小来实现是否将培养载体I上的细胞液滴24中的废液抽出及控制抽出的废液流量。而所述培养液补加控制器302与所述液滴输入管路304连通，并通过所述液滴输入管路304的开启/关闭以及控制开启的大小来实现是否将培养液(精子悬液)输送至所述培养载体上的细胞液滴中并控制输送的培养液(精子悬液)流量。
[0087]所述中央控制器9分别与所述废液抽取控制器301和所述培养液补加控制器302连接，以控制所述废液抽取控制器301和所述培养液补加控制器302工作。具体的，所述中央控制器9通过控制所述废液抽取控制器301，来实现控制所述液滴输出管路303的开启/关闭以及控制开启的大小来实现是否将培养载体I上的卵细胞液滴中的废液抽出及控制抽出的废液流量，以及通过控制所述培养液补加控制器302，来控制所述液滴输入管路304的开启/关闭以及控制开启的大小来实现是否将培养液(精子悬液)输送至所述培养载体上的卵细胞液滴中并控制输送的培养液(精子悬液)流量。
[0088]在本实施例中，所述废液抽取控制器301和所述培养液补加控制器302为蠕动泵或步进电机。
[0089]在本实施例中，直接授精模式装置300还包括与所述中央控制器9连接的细胞图像获取设备308。该细胞图像获取设备308用于获取所述培养载体I上的细胞液滴24中的细胞图像信息，并将获取的细胞图像信息发送给所述中央控制器9。所述中央控制器9根对所述细胞图像获取设备308发送过来的据细胞图像信息进行处理(例如，将细胞图像获取设备308获取的每一标记位置的图像信息逐次储存为特定位置的图像集合)，以获得更清晰的细胞图像信息，并将处理后的细胞图像信息通过所述显示器10显示出来。术者所述细胞图像信息用来判断细胞液滴24是否需要进行换液操作，从而通过中央控制器9控制所述废液抽取控制器301和所述培养液补加控制器302进行相应的工作。
[0090]在本实施例中，所述细胞图像获取设备308包括相互配合的光纤冷光源设备和CCD,光纤冷光源设备设于培养载体I上，以照射所述培养载体I上的细胞液滴24,从而成像于设于所述培养载体I的另一侧并正对所述光纤冷光源的CCD上。由CCD成像后的细胞图像发送给所述中央控制器9进行图像处理后得到较为完善的图像。
[0091]优选的,在本实施例的第一液滴换液操作装置中，所述液滴输出管路303和液滴输入管路304的两终端连接的液滴操作针305均为可拆卸的液滴操作针，因此,本实施例的第一液滴换液操作装置还包括液滴操作针更换动作设备306。该液滴操作针更换动作设备306与所述中央控制器9连接，以接收控制指令。该液滴操作针更换动作设备306用于对所述液滴输出管路301和液滴输入管路302的两终端连接的液滴操作针进行自动更换。具体的，在每次需要对培养载体I上的细胞液滴24进行换液操作前或者换液操作完成后,所述中央控制器9向液滴操作针更换动作设备306发送控制指令,指示该液滴操作针更换动作设备306对相应的液滴输出管路303和/或液滴输入管路304进行液滴操作针305更换。
[0092]优选的，本实施例的第一液滴换液操作装置还包括与所述中央控制器9连接的培养液选取动作设备307。该培养液选取动作设备307用于接收所述中央控制器9的指令来移动所述液滴输入管路304到盛有不同培养液的容器310中以获取对应的培养液(精子悬液)。本实施例还包括用于收集经由所述液滴输出管路303抽出的培养载体I上的卵细胞液滴24中的废液的废液收集容器311。
[0093]可以理解的，在本实施例的直接授精模式装置300，所述细胞图像获取设备308可以与所述第一液滴换液操作装置为一体结构。
[0094]本实施例的直接授精模式装置300采用上述第一液滴换液操作装置实现卵细胞受精模式，具有以下效果:1、可在卵细胞受精培养过程中实现自动细胞培养液连续更换，细胞培养液(精子悬液)流速可根据实验要求进行调节；也可自动间歇换液；2、换液过程全部自动化，不涉及人工操作，换液量控制精度高；3、液滴可以完整无残留转移的培养方法，可直接连接增材制造人工体外多细胞类型复杂活体组织的装置，作为体外孵育人工活体组织的前驱工序装置；4、可应用于无重力环境(如地外空间)的人工辅助生殖行为和细胞培养。
[0095]参考图9，是本发明实施例中一种玻璃化冷冻/复苏模式装置400的结构框图。该冷冻/复苏模式装置400包括中央控制器9、载体机械动作装置4、第二液滴换液装置3、冷冻/复苏载体6、承载所述冷冻/复苏载体的操作台7以及冷冻介质容器8。其中:
[0096]所述冷冻/复苏载体6用于承载冷冻目标细胞(受精后的卵细胞液滴)以进行冷冻操作，其本体内表面呈弧面的片状结构，所述载体本体的内表面上设有超疏水表面功能区域和亲水表面功能区域，所述亲水表面功能区域四周被所述超疏水表面功能区域环绕，所述亲水表面功能区域上设有液滴定位标识。这样结构的冷冻/复苏载体6更有利于卵细胞液滴的转移和定位，从而利于卵细胞液滴的冷冻/复苏操作。关于所述载体的具体结构，在后面会结合图10进行详细描述。其中，
[0097]在本实施例中，所述载体机械动作装置4和所述第二液滴换液操作装置3分别与所述中央控制器连接9以接收对应的冷冻/复苏控制指令。
[0098]所述载体机械动作装置4包括机械本体401以及设置在机械本体401上的载体夹持动作装置41和液滴捡拾装置42 (图12)。
[0099]所述液滴捡拾装置42用于根据冷冻/复苏控制指令对应将目标细胞液滴吸附并转移到所述冷冻/复苏载体6的特定位置上/将目标细胞液滴从所述冷冻/复苏载体6上吸附并转移出去。
[0100]所述载体夹持动作装置41用于根据冷冻/复苏控制指令，将所述冷冻/复苏载体上的完成液滴换液操作后的目标细胞液滴连同所述冷冻/复苏载体6 —起移入到所述冷冻介质容器8中以完成冷冻/将所述冷冻介质容器8中完成冷冻的目标细胞液滴连同冷冻/复苏载体6从所述冷冻介质容器8中移出到所述操作台7上。
[0101]所述第二液滴换液操作装置3用于根据冷冻/复苏控制指令对所述操作台7上承载的冷冻/复苏载体6上的目标细胞液滴进行液滴换液操作。
[0102]本实施例的活体细胞玻璃化冷冻/复苏载体6如图10所示,该冷冻/复苏载体6的本体60为内表面呈弧面的片状结构。该冷冻/复苏载体6的本体60内表面上设有超疏水表面功能区域61和亲水表面功能区域62，所述亲水表面功能区域62四周被所述超疏水表面功能区域61环绕，且所述亲水表面功能区域62上设有液滴定位标识600 (以助于细胞液滴的定位)。
[0103]在本实施例中,所述亲水表面功能区域62为圆形区域。而所述超疏水表面功能区域61为环绕所述亲水表面功能区域62的圆环形区域。而且，该亲水表面功能区域62的中心点与载体本体60的最低点重合。从而更利于细胞液滴的定位。
[0104]其中，所述超疏水表面功能区域61为在所述载体的内表面上铺设了一层超疏水材料的超疏水表面层或所述超疏水表面功能区域为将所述载体的内表面的部分区域经过超疏水处理后所得的超疏水表面层。
[0105]同样的，所述亲水表面功能区域62为在所述载体的内表面上铺设了一层亲水材料的亲水表面层或所述亲水表面功能区域为将所述载体的内表面的部分区域经过亲水处理后所得的亲水表面层。
[0106]当采用本实施例的玻璃化冷冻/复苏载体6作为承载细胞液滴以进行细胞玻璃化冷冻/复苏操作时，亲水表面功能区域62和超疏水表面功能区域61的结合方式可以使规定容量的液滴自动吸附固定在亲水表面功能区域62，重力环境下，规则弧面结构的载体能使液滴包含的细胞自动定位在弧面与载物台的交线上。由于冷冻/复苏载体6的本体表面为弧面，且该弧面的最低点与用于定位细胞液滴位置的亲水表面功能区域62的中心点重合，从而利于细胞液滴的自动定位。另外，由于环绕亲水表面功能区域62的区域为超疏水表面功能区域61，细胞液滴不会粘附在超疏水表面功能区域61表面上，从而更进一步促使细胞液滴定位到设有液滴定位标识的亲水表面功能区域62上。
[0107]图11显示了本发明实施例中一种玻璃化冷冻/复苏模式装置400的操作台7的结构示意图。该操作台7是表面为平面的一个平台，且表面上还是了透明操作区域71。该透明操作区域71用于承载上述冷冻/复苏载体6。本实施例的操作台7优选为可移动式操作台7，其通过设置连接移动部件实现整个操作台7的移动。且操作台7连接的移动部件与中央控制器9连接，受中央控制器9控制实现操作台7的移动，从而可根据中央控制器9的指令控制操作台7移动到特定的位置以进行细胞冷冻/复苏的换液操作。
[0108]图12是本发明实施例中一种冷冻/复苏模式装置400的载体机械动作装置4的结构示意图。该载体机械动作装置4具体包括机械本体401以及设置在机械本体401上的载体夹持动作装置41和液滴捡拾装置42。
[0109]所述液滴捡拾装置42包括可拆卸液滴捡拾管421以及与所述可拆卸液滴捡拾管421连通且控制其吸附的可拆卸负压抽吸设备422。所述液滴捡拾装置42通过所述可拆卸负压抽吸设备422固定在所述机械本体401上。所述可拆卸负压抽吸设备422根据接收到的冷冻/复苏控制指令，对应控制所述可拆卸液滴捡拾管421吸附目标细胞液滴并转移到所述冷冻/复苏载体6的特定位置上/将目标细胞液滴从所述冷冻/复苏载体6上吸附并转移出去(例如，转移到培养载体I或者其他容器中)。
[0110]所述载体夹持动作装置41包括用于夹持冷冻/复苏载体的载体夹持部件411和将所述载体夹持部件411固定在所述机械本体401上的固定支架412。所述载体夹持部件411根据冷冻/复苏控制指令，将所述冷冻/复苏载体6上的完成液滴换液操作后的目标细胞液滴连同所述冷冻/复苏载体6 —起夹持并移入到冷冻介质容器8中以完成冷冻/将所述冷冻介质容器8中完成冷冻的目标细胞液滴连同冷冻/复苏载体6从所述冷冻介质容器8中夹出并移到所述操作台7上。
[0111]优选的，本实施例的所述载体机械动作装置4为可移动式载体机械动作装置4，所述载体机械动作装置4还包括与所述机械本体连接的移动部件43，所述载体机械动作装置4通过所述移动部件43可在运动导轨404上移动。所述载体机械动作装置4连接的移动部件43与中央控制器9连接，受中央控制器9控制实现载体机械动作装置4的移动，从而可根据中央控制器9的指令控制载体机械动作装置4移动到特定的位置以对细胞液滴或冷冻/复苏载体6进行转移等操作。
[0112]图13是本发明实施例中一种冷冻/复苏模式装置的第二液滴换液操作装置3的结构示意图。该第二液滴换液操作装置3与图8所示的第一液滴换液装置的结构基本一致，包括废液抽取控制器301、培养液补加控制器302、液滴输出管路303和液滴输入管路304，所述液滴输出管路303和液滴输入管路304的两终端均连接液滴操作针305以吸取/输出液滴。所述废液抽取控制器301与所述液滴输出管路303连通，并通过控制所述液滴输出管路303的开启/关闭以及控制开启的大小来实现是否将冷冻/复苏载体6上的细胞液滴中的废液抽出及控制抽出的废液流量。而所述培养液补加控制器302与所述液滴输入管路304连通，并通过所述液滴输入管路304的开启/关闭以及控制开启的大小来实现是否将培养液输送至所述冷冻/复苏载体6上的卵细胞液滴中并控制输送的培养液流量。
[0113]所述中央控制器9分别与所述废液抽取控制器301和所述培养液补加控制器302连接，以控制所述废液抽取控制器301和所述培养液补加控制器302工作。具体的，所述中央控制器9通过控制所述废液抽取控制器301，来实现控制所述液滴输出管路303的开启/关闭以及控制开启的大小来实现是否将冷冻/复苏载体6上的细胞液滴中的废液抽出及控制抽出的废液流量，以及通过控制所述培养液补加控制器302，来控制所述液滴输入管路304的开启/关闭以及控制开启的大小来实现是否将培养液输送至所述培养载体上的细胞液滴中并控制输送的培养液流量。在本实施例中，所述废液抽取控制器301和所述培养液补加控制器302为蠕动泵或步进电机。
[0114]优选的，在本实施例的第二液滴换液操作装置3中，所述液滴输出管路303和液滴输入管路304的两终端连接的液滴操作针305均为可拆卸的液滴操作针，因此,本实施例的第二液滴换液操作装置还包括液滴操作针更换动作设备306。该液滴操作针更换动作设备306与所述中央控制器9连接，以接收控制指令。该液滴操作针更换动作设备306用于对所述液滴输出管路301和液滴输入管路302的两终端连接的液滴操作针进行自动更换。具体的，在每次需要对冷冻/复苏载体6上的细胞液滴进行换液操作前或者换液操作完成后，所述中央控制器9向液滴操作针更换动作设备306发送控制指令,指示该液滴操作针更换动作设备306对相应的液滴输出管路303和/或液滴输入管路304进行液滴操作针305更换。
[0115]优选的，本实施例的第二液滴换液操作装置3还包括与所述中央控制器9连接的培养液选取动作设备307。该培养液选取动作设备307用于接收所述中央控制器9的指令来移动所述液滴输入管路304到盛有不同培养液的容器310中以获取对应的冷冻/复苏液体(即冷冻保护剂/复苏液体)。本实施例的第二液滴换液操作装置还包括用于收集经由所述液滴输出管路303抽出的冷冻/复苏载体6上的卵细胞液滴中的废液的废液收集容器 311。
[0116]返回参考图1，本实施例的冷冻介质容器8内装有的冷冻介质为液氮。
[0117]另外，本实施例的活体细胞玻璃化冷冻/复苏的自动操作装置还包括分别与所述中央控制器9连接的图像获取装置308b和显示器10。所述图像获取装置308b用于获取所述冷冻/复苏载体6上的细胞液滴中的卵细胞图像信息，并将获取到的细胞图像信息发送给所述中央控制器9处理后，通过所述显示器10显示。因此，可以通过该图像获取装置308b获取的图像信息来识别冷冻/复苏载体6的亲水表面功能区域62上的液滴定位标识，从而定位卵细胞液滴放置的位置。
[0118]在本实施例中，所述图像获取装置308b通过所述光纤冷光源设备和细胞图像获取设备C⑶共同构成。其中，光纤冷光源设备设于操作台7的正上方，且正对操作台7的透明操作区域71上的冷冻/复苏载体6上的卵细胞液滴，而所述细胞图像获取设备CCD设于操作台7的正下方，并正对所述光纤冷光源设备。所述光源设备20对操作台7的透明操作区域71上的冷冻/复苏载体6上的细胞液滴进行照明，并成像在设于所述细胞图像获取设备CXD上。可以理解的，本实施例的图像获取装置308b也可以整合到所述第二液滴换液操作装置3中，与所述第二液滴换液操作装置3为一体结构。
[0119]可见，本实施例的胞玻璃化冷冻/复苏模式装置，通过采用内表面呈弧面的片状结构的载体作为冷冻/复苏载体，且该冷冻/复苏载体的内表面上设有超疏水表面功能区域和亲水表面功能区域，所述亲水表面功能区域四周被所述超疏水表面功能区域环绕，所述亲水表面功能区域上设有液滴定位标识，这样，在整个冷冻/复苏的自动操作过程中，通过对液滴定位标识的识别和定位，能够自动完成冷冻目标细胞的整个冷冻/复苏操作过程，无需人工参与，极大地提高工作效率，保证操作的稳定性、及时性和安全性。
[0120]可以理解的，用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置中的位于副培养箱体102内的移植模式装置可通过所述玻璃化冷冻/复苏模式装置400实现移植功能。
[0121]下面，具体描述如何利用本发明实施例提供给的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置实现卵细胞体外受精和卵裂培养的包括但不限于卵丘细胞识别分选模式、直接授精模式、冷冻模式、冻融细胞复苏模式以及移植模式等工作过程。
[0122]卵丘细胞识别分选模式
[0123]结合图1?图3，术者通过中央控制器9输出指令给卵细胞自动识别分选装置200进入卵丘复合物分选模式，术者输入预期获卵数目，微流泵抽吸依据预期获卵数对应容量的培养液。且中央控制器9指令培养载体驱动装置105动作，以将承载的培养载体I进入规定初始位置。
[0124]首先，通过中央控制器209控制所述分选开关205的所述第二阀口 205b开启(此时第一阀口 205a和第三阀口 205c关闭)，同时控制所述负压发生器201启动。在所述负压发生器201的启动下，带有卵细胞21的卵泡原液20在负压的作用下流入所述主输入导管210。
[0125]当所述带有卵细胞21的卵泡原液20在所述主输入导管210流动并流经所述卵细胞图像获取设备202时，由所述光源设备203配合所述卵细胞图像获取设备202以获取卵细胞图像息。
[0126]所述卵细胞图像获取设备202将获取到的卵细胞图像信息发送给所述中央控制器209，所述中央控制器209根据所述卵细胞图像信息，并结合所述带有卵细胞21的卵泡原液20在所述主输入导管210的流速V以及所述导管长度差值H计算得出所述带有卵细胞21的卵泡原液20到达所述第一阀口 205a的精确时间，并当所述带有卵细胞21的卵泡原液20到达所述第一阀口 205a时，所述中央控制器209立即控制所述分选开关205开启第一阀口 205a (此时第二阀口 205b和第三阀口 205c关闭)，使得所述带有卵细胞21的卵泡原液20中的卵细胞21从所述第一阀口 205a流出并进入所述主输出导管211。且当所述卵细胞21从所述第一阀口 205a流出并进入所述主输出导管211瞬间，所述中央控制器209立即控制所述分选开关205开启第三阀口 205c (此时第一阀口 205a和第二阀口 205b关闭)，使从所述副输入导管213流入的特定培养液23与所述卵细胞21组成卵细胞液滴24后通过所述主输出导管211流出并通过流路106流入自动联通式分区组合培养箱100内的培养载体I上。而且，当从所述副输入导管213流入的特定培养液23达到预定的容量时，所述中央控制器209立即控制所述分选开关205开启所述第二阀口 205b (此时第一阀口 205a和第三阀口 205c关闭)，使去除卵细胞21的卵泡液22从所述第二阀口 205b流出并流入到所述卵泡液收集容器204中。
[0127]中央控制器9控制装置重复图像识别、分选开关205的阀门开闭、微流泵207泵出液滴、卵细液滴循序进入特定培养位置(培养载体I)这一动作系列，直至负压发生器201关闭，卵丘细胞复合物分选模式终止。
[0128]另外，待卵丘细胞复合物分选模式终止后，中央控制器9控制打开所述自动气密门103，并指令培养载体驱动装置105动作，以将承载的培养载体I从副培养箱体102转移到主培养箱体101中(且中央控制器9控制关上自动气密门10)，以等待进行直接受精模式操作。
[0129]可以理解的，在进行直接受精模式操作前，所述中央控制器9可控制所述第一液滴换液操作装置/第二液滴换液操作装置对培养载体I上的卵细胞液滴进行换液操作，以在所述卵细胞液滴上覆盖特定容量的培养油。
[0130]肓接受精模式
[0131]所述中央控制器9控制主培养箱体101中内置的环境管理装置调整主培养箱体101中的环境，使符合卵细胞液滴受精模式的环境要求，当培养载体I上的卵细胞液滴进入到主培养箱体101中的特定位置以进行受精和培养操作时，所述中央控制器9控制所述直接授精模式装置300 (第一液滴换液操作装置)立即对培养载体I上的卵细胞液滴进行循序自动换液，并通过细胞图像获取设备308以设定的频率记录进入体外培养状态的卵母细胞的图像信息。
[0132]细胞图像获取设备308获取的清晰图像信息发送给中央控制器9，中央控制器9将每一标记位置的图像信息逐次储存为特定位置的图像集合；术者可以随时调阅任意标记位置的图像集合，判断卵丘细胞复合物的发育状态并记录；
[0133]术者依据图像集合显示的卵细胞状态确定加入精子悬液的时间，并指令中央控制器；中央控制器9依据指令，控制第一液滴换液操作装置向培养载体I上的卵细胞液滴加入规定容量的精子悬液，完成授精。
[0134]细胞玻璃化冷冻模式
[0135]在所述卵细胞液滴完成受精模式后，术者可通过中央控制器9控制打开所述自动气密门103，并指令培养载体驱动装置105动作，以将承载的培养载体I从副培养箱体102转移到副培养箱体102中(且中央控制器9控制关上自动气密门10)，以等待进行其他模式操作。
[0136]当术者通过中央控制器9发出进入细胞冷冻模式的多个控制指令时，副培养箱体102中内置的环境管理装置首先会接收到中央控制器9发送的控制指令，对应调整副培养箱体102中的环境到卵细胞冷冻操作的状态。然后，载体机械动作装置4的移动部件43根据接收的控制指令，将载体机械动作装置4移动到适合的位置(使液滴捡拾装置42的可拆卸液滴捡拾管421正对着培养载体I上的目标细胞液滴，即受精后的乱细胞液滴)。然后，液滴捡拾装置42根据接收的控制指令，控制所述可拆卸液滴捡拾管421从培养载体I上吸附目标细胞液滴并转移到所述操作台7上的冷冻/复苏载体6的特定位置(即，设有液滴定位标识的亲水表面功能区域62)上(具体通过图像获取装置308b来定位该特定位置)。接着，该操作台7的移动部件根据接收的控制指令，将载有冷冻/复苏载体6 (以及细胞液滴)的操作台7移动到液滴换液装置操作区间(具体通过图像获取装置308b来定位冷冻/复苏载体6上的液滴定位标识，移动操作台7使其承载的细胞液滴落在液滴换液装置操作点上)，然后，第二液滴换液操作装置3根据接收的控制指令，对所述操作台7上的冷冻/复苏载体6的特定位置上的细胞液滴进行细胞冷冻的换液操作，并按照预定程序改变液滴成分(例如，冷冻保护剂)。此时，通过图像获取装置308b来获取记录细胞图像信息。直到所述冷冻/复苏载体6上的目标细胞达到与冷冻保护剂的平衡状态而且液滴容量达到规定数值范围(即细胞暴露在环境中的表面积达到预设值时)，载体机械动作装置4的移动部件43根据接收的控制指令，将载体机械动作装置4移动到适合的位置(使载体夹持动作装置41的载体夹持部件411正对目标细胞液滴)，所述载体夹持动作装置41将所述冷冻/复苏载体6上的完成液滴换液操作后的目标细胞液滴连同所述冷冻/复苏载体6 —起夹持并快速移入到冷冻介质容器8 (例如，液氮)中以完成冷冻。
[0137]细胞玻璃化复苏模式
[0138]当通过中央控制器9发出进入细胞复苏模式的多个控制指令时，副培养箱体102中内置的环境管理装置首先会接收到中央控制器9发送的控制指令，对应调整副培养箱体102中的环境到复合细胞复苏操作的状态。然后，载体机械动作装置4的移动部件43根据接收的控制指令，将载体机械动作装置4移动到适合的位置(使载体夹持动作装置41的载体夹持部件411正对目标细胞液滴)，然后，载体夹持动作装置41根据接收的控制指令，控制所述载体夹持部件411将所述冷冻介质容器8中完成冷冻的目标细胞液滴连同冷冻/复苏载体6从所述冷冻介质容器8中夹出并移到所述操作台7上。接着，该操作台7的移动部件根据接收的控制指令，将载有冷冻/复苏载体6 (以及细胞液滴)的操作台7移动到液滴换液装置操作区间(具体通过图像获取装置308b来定位冷冻/复苏载体6上的液滴定位标识，移动操作台7使其承载的细胞液滴落在液滴换液装置操作点上)，然后，第二液滴换液操作装置3根据接收的控制指令，对所述操作台7上的冷冻/复苏载体6的特定位置上的细胞液滴进行细胞复苏的换液操作，并按照预定程序改变液体容量和成分。此时，通过图像获取装置308b来获取记录细胞图像信息。直至细胞达到规定的培养液平衡状态，完成复苏，载体机械动作装置4的移动部件43根据接收的控制指令，将载体机械动作装置4移动到适合的位置(使液滴捡拾装置42的可拆卸液滴捡拾管421正对目标细胞液滴)，所述可拆卸液滴捡拾管421根据接收的控制指令，将所述冷冻/复苏载体6上的完成液滴换液操作后的目标细胞液滴吸附并转移出去(例如，转移到培养载体I或其他容器中)。
[0139]移棺樽式
[0140]在所述卵细胞液滴完成受精模式后，若术者决定进行移植，术者可先通过中央控制器9控制打开所述自动气密门103，并指令培养载体驱动装置105动作，以将承载的培养载体I从副培养箱体102转移到副培养箱体102中(且中央控制器9控制关上自动气密门10)。
[0141]术者可通过中央控制器9指令进入移植模式，首先，第二液滴换液操作装置3根据接收的控制指令，对所述培养载体I的卵细胞液滴进行换液操作，并按照预定程序改变液体容量和成分。此时，通过图像获取装置308b来获取记录细胞图像信息。直至细胞上的液滴达到规定的容积时，载体机械动作装置4的移动部件43根据接收的控制指令，将载体机械动作装置4移动到适合的位置(使液滴捡拾装置42的可拆卸液滴捡拾管421正对目标细胞液滴)，所述可拆卸液滴捡拾管421根据接收的控制指令，将所述冷冻/复苏载体6上的完成液滴换液操作后的卵细胞液滴吸附并快速装入移植管中，从而完成移植模式。
[0142]本发明另一实施例提供了一种用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化方法，利用上述自动化装置对卵细胞进行体外受精和卵裂培养的包括卵丘复合物识别分选模式、直接授精模式、玻璃化冷冻/复苏模式以及转移模式的多个操作模式均为对卵细胞液滴进行操作，包括但不限于卵细胞液滴的识别与分选、卵细胞液滴的换液以及卵细胞液滴的转移及移植。
[0143]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，其特征在于，包括自动联通式分区组合培养箱、置于培养箱外的中央控制器和卵细胞自动识别分选装置； 所述自动联通式分区组合培养箱在不同的分区中设有对卵细胞液滴进行受精及卵裂培养过程中的不同阶段的操作模式装置，且每个分区通过自动气密门来实现连通/隔开；所述自动联通式分区组合培养箱内设有用于承载卵细胞液滴的培养载体以及带动所述培养载体往返于各个分区的培养载体驱动装置； 所述卵细胞自动识别分选装置、不同阶段的操作模式装置、自动气密门以及培养载体驱动装置均与所述中央控制器连接，以接收对应的控制指令； 所述卵细胞自动识别分选装置根据接收的控制指令，对带有卵细胞的卵泡原液进行识别和分选后，输出卵细胞液滴至所述自动联通式分区组合培养箱内的培养载体上；在所述自动气密门根据控制指令打开时，所述培养载体驱动装置根据控制指令带动所述培养载体往返于所述自动联通式分区组合培养的各个分区之间，从而使所述培养载体上的卵细胞液滴进入各个分区以进行对应的操作模式。
2.如权利要求1所述的一种用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，其特征在于，所述自动联通式分区组合培养箱包括两个分区，所述两个分区通过主培养箱体、副培养箱体以及用于实现所述主培养箱体和副培养箱体之间的连通/隔开的所述自动气密门构成。
3.如权利要求1所述的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，其特征在于，所述操作模式装置包括但不限于直接授精模式装置、玻璃化冷冻/复苏模式装置以及移植模式装置。
4.如权利要求3所述的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，其特征在于，所述直接授精模式装置包括第一液滴换液操作装置，所述第一液滴换液操作装置包括废液抽取控制器、培养液补加控制器、液滴输出管路和液滴输入管路，所述液滴输出管路和液滴输入管路的两终端均连接液滴操作针以吸取/输出液滴；所述废液抽取控制器通过所述液滴输出管路将培养载体上的细胞液滴中的废液抽出并控制抽出的废液流量，而所述培养液补加控制器通过所述液滴输入管路将培养液输送至所述培养载体上的细胞液滴中并控制输送的培养液流量；所述中央控制器分别与所述废液抽取控制器和所述培养液补加控制器连接，以控制所述废液抽取控制器和所述培养液补加控制器工作。
5.如权利要求4所述的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，其特征在于，所述废液抽取控制器和所述培养液补加控制器为蠕动泵或步进电机。
6.如权利要求4所述的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，其特征在于，所述直接授精模式装置还包括与所述中央控制器连接的细胞图像获取设备，用于获取直接授精模式操作时所述培养载体上的细胞液滴中的细胞图像信息。
7.如权利要求1所述的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，其特征在于，所述培养载体表面上设有多个用于承载卵细胞液滴的凹坑，且所述凹坑表面为超疏水表面。
8.如权利要求7所述的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，其特征在于，所述培养载体表面上在每一所述凹坑的边缘凸起设置闭合环状的限制部，且所述限制部的表面为亲油表面。
9.如权利要求1所述的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，其特征在于，所述卵细胞自动识别分选装置包括负压发生器、卵细胞图像获取设备、光源设备、卵泡液收集容器以及分选开关，所述中央控制器分别与所述负压发生器、卵细胞图像获取设备和分选开关连接； 所述分选开关包括第一阀口、第二阀口和第三阀口，所述第一阀口连接用于输入带有卵细胞的卵泡原液的主输入导管以及用于输出卵细胞至培养载体的主输出导管之间，所述第二阀口连接所述主输入导管以及用于输出除去卵细胞的卵泡液至所述卵泡液收集容器的副输出导管之间，所述第三阀口连接用于输入特定培养液的副输入导管和所述主输出导管之间；所述负压发生器通过连通导管与所述卵泡液收集容器连通； 所述光源设备设于所述主输入导管外的一侧，对主输入导管内进行照明，并成像在设于所述主输入导管外的另一侧的所述卵细胞图像获取设备上；带有卵细胞的卵泡原液在负压发生器启动时流入所述主输入导管，并流经所述卵细胞图像获取设备时由所述卵细胞图像获取设备获取卵细胞图像信息，所述中央控制器根据所述卵细胞图像信息控制所述分选开关的第一阀口、第二阀口和第三阀口的开启/关闭，从而使带有卵细胞的卵泡原液中的卵细胞从所述第一阀口流出，去除卵细胞的卵泡液从所述第二阀口流出并流入到所述卵泡液收集容器，并使从所述第一阀口流出的卵细胞与从所述第三阀口流入的特定培养液组成卵细胞液滴后流出至所述培养载体。
10.如权利要求9所述的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，其特征在于，通过所述中央控制器控制所述负压发生器的工作，从而控制带有卵细胞的卵泡原液在所述主输入导管的流速。
11.如权利要求10所述的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，其特征在于，所述光源设备和卵细胞图像获取设备所对应的主输入导管位置与所述第一阀口所在的主输入导管位置的导管长度差值为预设值。
12.如权利要求11所述的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，其特征在于，所述中央控制器根据所述卵细胞图像信息，并结合所述带有卵细胞的卵泡原液在所述主输入导管的流速以及所述导管长度差值计算得出所述分选开关的第一阀口、第二阀口和第三阀口的开启/关闭时间。
13.如权利要求3所述的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，其特征在于，所述玻璃化冷冻/复苏模式装置包括载体机械动作装置、第二液滴换液装置、冷冻/复苏载体、承载所述冷冻/复苏载体的操作台以及冷冻介质容器，其中， 所述载体机械动作装置和所述第二液滴换液装置分别与所述中央控制器连接以接收对应的冷冻/复苏控制指令； 所述载体机械动作装置包括机械本体以及设置在机械本体上的载体夹持动作装置和液滴捡拾装置；所述液滴捡拾装置用于根据冷冻/复苏控制指令对应将目标细胞液滴吸附并转移到所述冷冻/复苏载体的特定位置上/将目标细胞液滴从所述冷冻/复苏载体上吸附并转移出去；所述载体夹持动作装置用于根据冷冻/复苏控制指令，将所述冷冻/复苏载体上的完成液滴换液操作后的目标细胞液滴连同所述冷冻/复苏载体一起移入到所述冷冻介质容器中以完成冷冻/将所述冷冻介质容器中完成冷冻的目标细胞液滴连同冷冻/复苏载体从所述冷冻介质容器中移出到所述操作台上； 所述第二液滴换液装置用于根据冷冻/复苏控制指令对所述操作台承载的冷冻/复苏载体上的目标细胞液滴进行液滴换液操作。
14.如权利要求13所述的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，其特征在于，所述玻璃化冷冻/复苏模式装置还包括与所述中央控制器连接的图像获取装置；所述图像获取装置用于获取所述冷冻/复苏载体上的细胞液滴中的细胞图像信息，并将获取到的细胞图像信息发送给所述中央控制器进行处理。
15.如权利要求13所述的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，其特征在于，所述冷冻/复苏载体的载体本体为内表面呈弧面的片状结构，所述内表面上设有超疏水表面功能区域和亲水表面功能区域，所述亲水表面功能区域四周被所述超疏水表面功能区域环绕，所述亲水表面功能区域上设有液滴定位标识。
16.如权利要求15所述的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，其特征在于，所述亲水表面功能区域的中心点与所述载体本体的最低点重合。
17.如权利要求2或3所述的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，其特征在于，所述移植模式装置可通过所述玻璃化冷冻/复苏模式装置实现移植功能。
18.如权利要求1所述的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，其特征在于，所述主培养箱体/副培养箱体内分别设有用于控制调整主培养箱体/副培养箱体内的温度、湿度、压力和气体分压的环境管理装置。
19.如权利要求1所述的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化装置，其特征在于，所述主培养箱体/副培养箱体上设有与外界连通的流路，通过所述流路接收外界送入的待培养细胞液滴或向外界送出培养后的细胞液滴。
20.一种用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化方法，其特征在于，利用自动化装置对卵细胞进行体外受精和卵裂培养的包括卵丘复合物识别分选模式、直接授精模式、玻璃化冷冻/复苏模式以及转移模式的多个操作模式均为对卵细胞液滴进行操作。
21.如权利要求20所述的用于卵细胞体外受精和卵裂培养的自动化方法，其特征在于，所述对卵细胞液滴进行操作包括但不限于卵细胞液滴的识别与分选、卵细胞液滴的换液以及卵细胞液滴的转移及移植。
【文档编号】C12M3/00GK104403944SQ201410626035
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】徐小杨 申请人:徐小杨