卵细胞自动识别分选装置制造方法
【专利摘要】公开了一种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、分选开关以及与所述负压发生器、卵细胞图像获取设备和分选开关连接的中央控制器；负压发生器、卵泡液收集容器以及用于抽吸和输送带有卵细胞的卵泡原液的导管连通，负压发生器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和光源设备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，中央控制器根据卵细胞图像信息控制设置在导管上的分选开关的开启/关闭，从而实现将带有卵细胞的卵泡原液中的卵细胞(卵丘细胞复合物)和卵泡液分离，以获取所需的卵细胞。
【专利说明】卵细胞自动识别分选装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及卵细胞体外受精和胚胎培养的自动化装置，尤其涉及一种卵细胞自动识别分选装置。
【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IV？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]IV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，直至术者结束抽吸，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 IV？技术的进一步普及，并造成了社会资源的大量浪费。
[0007]完成卵泡液的抽吸和卵丘细胞复合物识别和捡拾是完成卵细胞授精和培养的前提。手工捡拾卵丘细胞复合物，操作人常常必须在压力下工作，开放环境下浅液面的手工捡拾，要求快速识别和准确捡拾，某些状态下，比如卵丘细胞复合物发育不良，体积过小而且折光不明显，容易漏捡，发育不良的卵细胞，如果进行适当的体外孵育，也可以具备正常受精能力；如果操作人操作技术不熟练或者心理状态不佳，容易造成捡拾时间过长，细胞失温；准确记录获卵结果，也可以为临床过程提供支持数据。
[0008]因此，设计一种能够高效率自动识别及分选卵细胞，而且对卵细胞环境扰动最小化的装置成为本领域目前亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种卵细胞自动识别分选装置，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。
[0010]依据卵细胞在卵泡液背景中特异的图像形态，本装置能获取全部发育状态的卵细胞。
[0011]本发明提供了一种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、分选开关以及与所述负压发生器、卵细胞图像获取设备和分选开关连接的中央控制器；
[0012]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；
[0013]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收集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培养载体。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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丨关闭时间。
[0017]作为上述技术方案的改进，所述主输入导管为透明导管，且所述主输入导管的管径为固定值。
[0018]作为上述技术方案的改进，所述分选开关为三通阀，包括带有所述第一阀口、第二阀口和第三阀口的阀体以及控制所述第一阀口、第二阀口和第三阀口的开启/闭合的阀门控制装置，所述中央控制器与所述阀门控制装置连接。
[0019]作为上述技术方案的改进，所述光源设备为光纤冷光源设备，所述卵细胞图像获取设备为(^⑶。
[0020]作为上述技术方案的改进，所述副输入导管上设有微流泵，用于控制泵出并流入所述第三阀口的特定培养液的流量。
[0021]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所述卵细胞液滴的凹坑，且所述培养载体表面以及凹坑表面均为超疏水表面。
[0022]与现有技术相比，本发明公开的卵细胞自动识别分选装置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。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1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。
[0024]图2是图1所示的卵细胞自动识别分选装置的分选开关的结构框图。
[0025]图3是图1所示的培养载体的结构的俯视示意图。
[0026]图4是图1所示的培养载体的结构的剖面示意图。
图5是图1所示的培养载体上进行细胞受精和培养的局部示意图。
【具体实施方式】
[0027]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。
[0028]参见图1，是本发明实施例提供的一种卵细胞自动识别分选装置的结构示意图。该卵细胞自动识别分选装置包括负压发生器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209，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209，中央控制器209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。
[0029]具体的，如图1所示，所述分选开关205包括第一阀口 2053、第二阀口 2056和第三阀口 205(3，其中:
[0030]所述第一阀口 2053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1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 2053的开启/关闭而实现连通/隔离。
[0031]所述第二阀口 2056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 2056的开启/关闭而实现连通/隔离。
[0032]所述第三阀口 205(3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 205^的特定培养液23的流量。所述微流泵207与所述中央控制器209连接以接收控制指令。
[0033]如图2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 2053、第二阀口 2056和第三阀口 205。的阀体2051以及控制所述第一阀口 2053、第二阀口 2056和第三阀口 205(3的开启/闭合的阀门控制装置2052，所述中央控制器209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209发送的指令，而轮流控制所述第一阀口 2053、第二阀口 2056和第三阀口 205。的开启/闭口 0
[0034]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 2056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 2056开启的情况下，通过所述中央控制器209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。
[0035]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(^⑶。由成像后的细胞图像发送给所述中央控制器209进行图像处理后得到较为完善的图像。
[0036]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0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。
[0037]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 2053所在的主输入导管210位置的导管长度差值为预设值。
[0038]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0计算得出控制所述分选开关205的第一阀口 2053、第二阀口 2056和第三阀口 205(3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2053流出，而去除卵细胞21的卵泡液22从所述第二阀口 2056流出并流入到所述卵泡液收集容器204，且从所述第一阀口 2053流出的卵细胞21即与从所述第三阀口 205。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1。
[0039]参见图3?5，显示了是实施例可选的一种培养载体1的结构。该培养载体1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24。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。
[0040]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能够限制活体细胞液滴之外的培养油外溢，保证活体细胞液滴始终处于独立的培养环境。
[0041]例如，如图3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。
[0042]在本实施例中，如图4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。
[0043]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1为单列多单元培养载体。
[0044]本实施例使用的活体细胞培养载体通过在载体1表面上设有多个用于承载活体细胞液滴的凹坑12，且所述凹坑表面121均为超疏水表面，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。超疏水表面承载培养液滴，覆盖培养油，这一结构可以保证培养液滴完整无残留转移。由于细胞的比重稍大于培养液，培养液比重大于培养油，在超疏水表面上，培养液滴基本处于悬浮状态，在重力环境中，液滴自动定位于培养载体表面的最低点，从而利于受精和培养操作，有利于液滴的转移。
[0045]下面，详细描述本发明实施例提供的一种卵细胞自动识别分选装置的工作过程:
[0046]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 2056开启(此时第一阀口 2053和第三阀口 205。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。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以获取卵细胞图像信息。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 2053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 2053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 2053(此时第二阀口 2056和第三阀口 205^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 2053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 2053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 205“此时第一阀口 2053和第二阀口 2056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流出至培养载体1。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 2056 (此时第一阀口 2053和第三阀口 205。关闭)，使去除卵细胞21的卵泡液22从所述第二阀口 2056流出并流入到所述卵泡液收集容器204中。
[0047]综上所述，本发明公开的卵细胞自动识别分选装置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。
[0048]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】
1.一种卵细胞自动识别分选装置，其特征在于，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、分选开关以及与所述负压发生器、卵细胞图像获取设备和分选开关连接的中央控制器； 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培养载体。
2.如权利要求1所述的卵细胞自动识别分选装置，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。
3.如权利要求2所述的卵细胞自动识别分选装置，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。
4.如权利要求3所述的卵细胞自动识别分选装置，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。
5.如权利要求1所述的卵细胞自动识别分选装置，其特征在于，所述主输入导管为透明导管，且所述主输入导管的管径为固定值。
6.如权利要求1所述的卵细胞自动识别分选装置，其特征在于，所述分选开关为三通阀，包括带有所述第一阀口、第二阀口和第三阀口的阀体以及控制所述第一阀口、第二阀口和第三阀口的开启/闭合的阀门控制装置，所述中央控制器与所述阀门控制装置连接。
7.如权利要求1所述的卵细胞自动识别分选装置，其特征在于，所述光源设备为光纤冷光源设备，所述卵细胞图像获取设备为CCD。
8.如权利要求1所述的卵细胞自动识别分选装置，其特征在于，所述副输入导管上设有微流泵，用于控制泵出并流入所述第三阀口的特定培养液的流量。
9.如权利要求1所述的卵细胞自动识别分选装置，其特征在于，所述培养载体表面上设有多个用于承载所述卵细胞液滴的凹坑，且所述培养载体表面以及凹坑表面均为超疏水表面。
【文档编号】C12M1/00GK104498321SQ201410626062
【公开日】2015年4月8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