体外受精的受精卵孵育系统的制作方法

优先权要求

本申请要求于2017年5月4日提交的美国临时申请序列号62/501,375的优先权，其全部内容在此通过引用并入。

本公开内容涉及例如在体外受精(ivf)过程中使用的孵育系统(incubationsystem)。

背景

体外受精(ivf)是一种医学程序，其中卵子在身体外由精子受精。ivf通常包括若干步骤：排卵诱导、取卵、取精、受精、胚胎培养和胚胎移植。为了保持受精卵(fertilizedegg)存活，将受精卵放置于营养液(培养基)中，并且保持在有助于受精卵(例如，发育胚胎)的生存和生长的孵育环境中。

在哺乳动物(例如人类)的情况下，孵育环境关于温度、气体浓度等方面类似于雌性生殖道(例如，输卵管、子宫)。一些现有的ivf孵育技术包括将授精的卵子(inseminatedegg)放置在容器(例如，样品管)中，并且将容器暂时插入雌性的身体(例如，未来母亲的阴道)中。

其他现有的ivf孵育技术包括在环境控制的机械孵育器中放置授精的卵子并且使胚胎发育。在人类ivf的情况下，孵育器的温度被保持在约37℃(98.6°f)的平均人类内部体温。典型地，这样的孵育系统具有传感器和温度控制，以在整个孵育过程中维持设定温度，尽管在一些情况下，对于给定的孵育系统，给定的设计和温度控制过程(例如，温度控制回路中的滞后)，温度可能有所变化。也就是说，在这样的系统中温度控制的设计是在整个孵育过程中维持设定温度。

概述

一般来说，本文件描述了例如在体外受精(ivf)过程中使用的孵育系统。

在第一方面中，用于控制孵育器的方法包括由控制器接收温度曲线(temperatureprofile)，以及由所述控制器基于所述温度曲线改变孵育器的温度。

在第二方面中，根据方面1，所述温度曲线包括第一温度状态的第一描述和第二温度状态的第二描述，所述第一温度状态具有将被维持持续第一时间段的第一温度，所述第二温度状态具有将被维持持续与所述第一时间段不相交的第二时间段的、不同于所述第一温度的第二温度。

在第三方面中，根据方面2，所述温度曲线描述雌性哺乳动物的昼夜内部体温循环(diurnalinternalbodytemperaturecycle)。

在第四方面中，根据方面2或3，所述温度曲线描述在大于15小时至小于48小时的时段内从小于或等于39℃至大于或等于35℃变化的温度循环。

在第五方面中，根据方面2至4中的任一方面，基于温度曲线改变孵育器的温度包括操作加热器，所述加热器被配置成将所述孵育器加热到所述第一温度，操作所述加热器以将所述孵育器维持在所述第一温度持续所述第一时间段，在所述第一时间段已经过去之后操作所述加热器以在所述第二温度处加热所述孵育器，以及操作所述加热器以将所述孵育器维持在所述第二温度持续所述第二时间段。

在第六方面中，根据方面5，该方法还包括在所述第二时间段已经过去之后操作所述加热器以将所述孵育器加热到所述第一温度，以及操作所述加热器以将所述孵育器维持在所述第一温度持续所述第一时间段。

在第七方面中，根据方面2至6中的任一方面，该方法还包括接收温度变化率阈值，以及操作所述加热器以按基于所述变化率阈值的温度变化率将所述孵育器的温度从所述第一温度和所述第二温度之一改变到所述第一温度和所述第二温度中的另一个。

在第八方面中，用于孵育的方法包括接收孵育样品，将所述孵育样品放置在包括加热器的孵育器中，识别温度曲线，基于所述温度曲线来控制所述加热器以将所述孵育器加热到第一温度，基于所述温度曲线来控制所述加热器以在所述第一温度处孵育所述孵育样品持续第一时间段，在所述第一时间段已经过去之后基于所述温度曲线控制所述加热器以将所述孵育器加热到不同于所述第一温度的约第二温度，以及基于所述温度曲线控制所述加热器以在所述第二温度处孵育所述孵育样品持续第二时间段。

在第九方面中，根据方面8，所述温度曲线描述雌性哺乳动物的昼夜内部体温循环。

在第十方面中，根据方面8或9，所述温度曲线描述在大于15小时至小于48小时的时段内从小于或等于39℃至大于或等于35℃变化的温度循环。

在第十一方面中，根据方面8至10中的任一方面，所述孵育样品包括胚胎、受精卵、未受精卵和精子中的至少一种。

在第十二方面中，孵育系统包括样品保持器(sampleholder)、被配置成加热样品保持器的加热器、被配置成提供温度反馈信号的温度传感器、以及被配置成接收温度曲线并且基于温度曲线和温度反馈信号改变加热器的温度的控制器。

在第十三方面中，根据方面12，所述样品保持器保持胚胎、受精卵、未受精卵和精子中的至少一种。

在第十四方面中，根据方面12或13，所述温度曲线包括第一温度状态的第一描述和第二温度状态的第二描述，所述第一温度状态具有将被维持持续第一时间段的第一温度，所述第二温度状态具有将被维持持续与所述第一时间段不相交的第二时间段的、不同于所述第一温度的第二温度。

在第十五方面中，根据方面14，所述温度曲线描述雌性哺乳动物的昼夜内部体温循环。

在第十六方面中，根据方面14或15，所述温度曲线描述在大于15小时至小于48小时的时段内从小于或等于39℃至大于或等于35℃变化的温度循环。

在第十七方面中，根据方面14至16中的任一方面，基于温度曲线和温度反馈信号改变加热器的温度包括操作加热器以将所述样品保持器加热到所述第一温度，操作所述加热器以将所述样品保持器维持在所述第一温度持续所述第一时间段，在所述第一时间段已经过去之后操作所述加热器以在所述第二温度处加热所述样品保持器，以及操作所述加热器以将所述样品保持器维持在所述第二温度持续所述第二时间段。

在第十八方面中，根据方面17，基于温度曲线和温度反馈信号改变加热器的温度包括在第二时间段已经过去之后操作所述加热器以将所述样品保持器加热到所述第一温度，以及操作所述加热器以将所述样品保持器维持在第一温度持续所述第一时间段。

在第十九方面中，根据方面14至18中的任一方面，所述控制器还被配置成接收温度变化率阈值，以及操作所述加热器以按基于所述变化率阈值的温度变化率将所述样品保持器的温度从所述第一温度和所述第二温度之一改变到所述第一温度和所述第二温度中的另一个。

这里描述的系统和技术可以提供以下优点中的一个或更多个。首先，系统可以为授精的卵子和/或发育胚胎提供更生理性的环境温度(morephysiologicenvironmentaltemperature)。第二，系统可以提供受控的、可变的环境温度，这促进授精的卵子和/或发育中的胚胎的生存能力。第三，系统可以自动化以及模拟正常的、生殖健康的雌性生殖道的生理环境温度的自然循环变化。

这里描述的系统和技术可以提供以下优点中的一个或更多个。首先，系统可以为授精的卵子和/或发育中的胚胎提供更生理性的环境温度。第二，系统可以提供受控的、可变的环境温度，这促进授精的卵子和/或发育中的胚胎的生存能力。第三，系统可以自动化以及模拟正常的、生殖健康的雌性生殖道的生理环境温度的自然循环变化。

在附图和下文的描述中阐述了一个或更多个实施方式的细节。其他特征和优点根据说明书和附图以及根据权利要求书将是明显的。

附图说明

图1是示出了示例性孵育系统的示意图。

图2是示例性人类昼夜体温循环的图。

图3示出了用于孵育系统的示例性用户界面。

图4是示出孵育过程的实例的流程图。

图5是通用计算机系统的实例的示意图。

详细描述

本文件描述了用于已经通过体外受精(ivf)过程受精的卵子的孵育的系统和技术。一般来说，本文件中描述的系统和技术通过包括温度控制单元而不同于现有的ivf孵育器，该温度控制单元在孵育过程期间有意地实现温度的程序化变化，这与将温度保持在设定温度(例如，对于人类的37℃)的温度控制单元形成对照。

至少在人类的情况下，核心体温(corebodytemperature)并不总是恒定的37℃。相反，核心温度在昼夜(例如，每日的(daily))循环中略有变化。ivf孵育器可以被编程为以模拟典型的或特定的雌性生殖道的自然、昼夜温度变化的方式改变孵育温度。

图1是示出了示例性孵育系统100的示意图。系统100包括控制器110，该控制器110被配置成控制孵育器150的温度和其他操作参数。孵育器150包括由加热器驱动电路160驱动的加热器152以及一个或更多个温度传感器154，作为被配置成控制一个或更多个样品容器156的温度的装置的一部分。在一些实施方式中，样品容器156可以保持生物样品，例如卵子、精子、受精卵或活胚胎。在一些实例中，受精卵和/或胚胎可以是ivf过程的结果，并且当它们等待植入候选雌性(例如，未来母亲)体内时，可以由孵育器150加热。在一些实施例中，孵育器150可以被配置成控制样品容器156的其他环境条件，例如湿度、环境气体浓度、压力、光照水平(lightlevel)和/或其他合适的因素。

与控制器110进行数据通信的存储设备170(例如硬盘驱动器)存储温度曲线的集合180。集合180中的每个温度曲线可以代表一个或更多个温度设定点和一个或更多个相应的时间段。在简单的实例中，曲线可以描述应被保持持续第一时间段(例如，上午6点到晚上9点)的第一温度设置(例如，37.5℃)以及应被保持的第二温度(例如，36.8℃)或第二时间段(例如，从晚上9点到上午6点)。在另一个实例中，曲线可以描述个体雌性的生殖道内的昼夜温度循环。在图2的描述中进一步讨论了温度曲线的实例。

控制器110通过用户界面190(例如，显示器、音频、键盘、鼠标)接收来自用户(例如，医生、临床医生、胚胎学家)的输入，以选择要从集合180中被检索并且被保存在存储器192(例如，控制器110的随机存取存储器)中供控制器110使用的曲线182。

控制器110包括温度控制模块112。温度控制模块112被配置成基于来自温度传感器154的反馈信号和温度设定点来控制加热器驱动电路160。温度设定点基于由温度曲线182所描述的时间和温度而变化。

图2是示例性人类昼夜体温循环201的图200。在一些实施方式中，(图1的)示例性集合180可以包括描述循环201的温度曲线(例如，示例性温度曲线182)。

一般来说，人类的内部体温不是恒定的。相反，如由图200所示的，人类体温以周期性循环变化。在示例性循环201中，受试者的内部体温在24小时时段内从约37.56℃的高温至约36.22℃的低温变化。在图示的实例中，在时间段210期间(例如，当受试者醒着和活跃时的日间时数(daytimehours))温度较高，而在时间段220期间(例如，当受试者休息和睡着时的夜间时数)温度较低。

循环201只是一个实例。在一些实例中，时间段的时间、持续时间和或量可以根据受试者而不同于时间段210、220。在一些实例中，高温、低温、时间段之间的温度变化率以及各个时间段内的温度变化的范围可以根据受试者而不同。在一些实例中，循环201可以发生在不同于24小时的时段内。在一些实例中，时间段210、220的持续时间可以在预定的时间限制内被随机确定(例如，随机数生成器可以在选择处于1小时和16小时之间的时间段210的持续时间的过程中被使用)。在一些实例中，高温和/或低温可以在预定的温度限制内被随机确定(例如，随机数生成器可以在选择处于36℃和38℃之间的温度设定点的过程中被使用)。

在一些实施例中，循环201可以代表个体雌性生殖道的昼夜体温循环。例如，循环201可以针对未来母亲进行测量或以其他方式确定，以用于(例如，通过图1的示例性系统100)在植入前孵育ivf受精卵。在一些实例中，循环201可以代表代表性的雌性生殖道的昼夜体温循环。例如，循环201可以根据健康雌性来测量或以其他方式确定，以用于在植入前孵育ivf受精卵以植入另一雌性(例如，可能具有不利于成功孵育的非典型温度循环的雌性)。在一些实施例中，循环201可以代表雌性群体的生殖道的昼夜体温循环。例如，可以确定多个雌性的昼夜温度循环，并且可以数学地组合该多个循环(例如，在一小时一小时或一分钟一分钟的基础上取平均值)，以确定代表性的昼夜温度循环，用于在植入前同时孵育多个未来母亲的ivf受精卵。

温度曲线(例如示例性温度曲线182)可以描述模拟雌性核心体温和/或生殖道温度的自然循环温度变化的程序化的(例如，有意的)温度变化。在一些实施例中，程序化的温度变化选项可以是以下之一：大体上对应于母亲的每日体温模式的昼夜变化(例如，如由图200所示)；具有小于或大于24小时的循环的周期性程序化变化；模仿雌性生殖道(例如输卵管)的温度的典型变化的周期性程序化变化；用户定义的温度变化曲线，其被设计成对于将被植入孵育胚胎的特定患者是最佳的；以及被确定为增加产生用于植入的存活胚胎的可能性的任何其他温度曲线。

图3示出了用于孵育系统的示例性用户界面300。一般来说，用户界面300提供输入和输出的至少一部分，用户可以与所述输入和输出交互以控制孵育系统，例如图1的示例性孵育系统100。在一些实施例中，用户界面300可以是示例性用户界面190的全部或部分。

用户界面190包括曲线选择器(profileselector)310。曲线选择器310提供用于选择温度曲线的集合312中的一个或更多个的界面。在一些实施方式中，集合312可以是示例性集合180。在图示的实例中，已经选择了受试者“女无名氏(janedoe)”的温度曲线。在一些实施方式中，选择的温度曲线可以是温度曲线182。在被选择后，“女无名氏”的温度曲线作为图表组件(chartcomponent)320显示给用户。在一些实施例中，图表组件320可以被配置用于输入以及显示输出。例如，用户可以使用鼠标、触摸屏或其他输入设备来修改或以其他方式编辑构成由图表组件320呈现的温度循环的点的时间和/或温度。

高温持续时间组件330为用户提供了查看和/或修改由所选温度曲线描述的持续时间的方式，例如以便描述在示例性孵育器150内在其期间模拟昼夜温度循环的高的部分的时间长度。高温设定点组件332为用户提供了查看和/或修改温度的方式，该温度将在昼夜温度循环的高的部分期间被提供，例如由示例性孵育器150提供。在图示的实例中，高温时段被设定为在37.40℃的温度处持续960分钟。

低温持续时间组件334为用户提供了查看和/或修改由所选温度曲线描述的持续时间的方式，例如以便描述在示例性孵育器150内在其期间模拟昼夜温度循环的低的部分的时间长度。低温设定点组件336为用户提供了查看和/或修改温度的方式，该温度将在昼夜温度循环的低的部分期间被提供，例如由示例性孵育器150提供。在图示的实例中，低温时段被设定为跟随高温时段，并且在36.33℃的温度处持续480分钟(例如，在用另一高温时段重新开始循环之前)。

转变速率组件340为用户提供了查看和/或修改两个温度之间的目标或最大温度变化速率的方式。例如，转变速率组件340可以被设定为“0.3℃/hr”，以将孵育系统100配置成控制加热器152，从而以等于或小于由转变速率组件340所指示的值的速率将孵育器150内的温度从由低温设定点组件336所指示的温度改变到由高温设定点332所指示的温度(例如，在图示的实例中，以不大于0.3℃/hr从36.33℃改变到37.40℃)。

变化组件342为用户提供了查看和/或修改温度设定点可以变化的量的方式。在一些实施方式中，孵育过程可以通过允许或故意使温度围绕选择的温度设定点变化预定量来进一步改进(例如，通过模拟在各种日常活动期间母亲体内可能发生的较小温度波动来刺激胚胎发育)。在图示的实例中，孵育器150可以被加热到37.40℃的目标高温，并且在以不大于0.3℃每小时改变的情况下围绕该温度变化0.5℃。

当导入按钮(importbutton)350被按下时可以使用户界面300呈现用户可以与其交互以导入温度曲线的控件(control)。例如，用户可以按下导入按钮350，以将温度曲线从便携式媒体设备或网络位置加载到示例性储存设备170或示例性存储器192中。在一些实施方式中，可以实施转化过程，例如，以便导入以不是控制器110本地的格式存储的温度曲线，并且转换它们以供控制器110使用。

当导出按钮(exportbutton)352被按下时可以使用户界面300呈现用户可以与其交互以导出温度曲线的控件。例如，用户可以按下导出按钮352，以将温度曲线从示例性储存设备170或示例性存储器192保存到便携式媒体设备或网络位置。在一些实施方式中，可以实施转化过程，例如，以便转换来自由控制器110使用的格式的温度曲线并且以可以以不是控制器110本地的格式(例如，文本、csv、xml)存储它们。

可以按下激活按钮360，以使选择的温度曲线用于孵育过程。例如，可以按下激活按钮360，以使示例性控制器110基于所选择的温度曲线和/或由组件330-342指示的设定，随着时间推移程序化地改变孵育器150的温度。

图4是示出孵育过程400的实例的流程图。在一些实施方式中，过程400可以由图1的示例性孵育系统100来进行。

在405处，接收孵育样品。例如，受精卵可以被放置在示例性样品容器156中的一个中，或者精子可以连同未受精卵一起被放置在样品容器156中的一个中，用于在样品容器156内的ivf受精。在一些实施方式中，孵育样品可以包括胚胎、受精卵、未受精卵和精子中的至少一种。

在410处，孵育样品被放置在具有加热器的孵育器中。例如，样品容器156可以被放置在包括示例性加热器152的示例性孵育器150中，该示例性加热器152被配置成加热孵育器150，使得样品容器156及其内容物(例如受精卵、胚胎)被加热。

在415处，识别温度曲线。例如，用户可以与图3的示例性用户界面300交互，以从集合温度曲线180中选择温度曲线182并且将其从储存设备170加载到存储器192中，以供控制器110使用。

在一些实施方式中，温度曲线可以描述雌性哺乳动物昼夜内部体温循环。例如，温度曲线可以描述在人类女性的生殖道内的重复的每日温度变化。在一些实施方式中，温度曲线可以描述从约39℃至约35℃变化(例如，39℃+/-2℃)的温度循环。在一些实施方式中，温度曲线可以描述从约37.5℃至约36.5℃变化(例如，39℃+/-0.5℃)的温度循环。在一些实施方式中，温度曲线可以描述在约20小时至约48小时的时段(例如，24小时每日的醒着/睡眠循环)发生的温度变化。例如，图2的示例性温度曲线201描述了从典型的醒着时数期间的约37.56℃的高温变化到典型的睡眠时数期间的约36.22℃的低温的温度循环。

在420处，基于温度曲线，控制加热器以将孵育器加热到第一温度。例如，温度曲线182可以指示加热器152将被用于将孵育器150(和样品容器156)加热到略高于37℃的平均人类核心体温的温度。

在425处，基于温度曲线，控制加热器以在第一温度处孵育孵育样品持续第一时间段。例如，温度曲线182可以指示加热器152将被用于将孵育器150(和样品容器156)维持在约略高于37℃持续16小时(例如，大约是普通人醒着和活跃的时间量)。

在430处，在第一时间段已经过去之后，基于温度曲线，控制加热器以将孵育器加热到不同于第一温度的约第二温度。例如，温度曲线182可以指示，在16小时的时段已经过去之后，加热器152将被用于将孵育器150(和样品容器156)加热到略低于37℃的平均人类核心体温的温度。

在435处，基于温度曲线，控制加热器以在第二温度处孵育孵育样品持续第二时间段。例如，温度曲线182可以指示加热器152将被用于将孵育器150(和样品容器156)维持在约略低于37℃持续8小时(例如，大约是普通人休息或睡着的时间量)。

在一些实施方式中，当第二时间段到期时，可以控制加热器以在第一温度处加热孵育器持续第一时间段中的另一个时间段。例如，过程400可以通过再次进行步骤420来重复，形成模拟雌性生殖道的重复的昼夜温度循环的操作回路。

图5是通用计算机系统500的实例的示意图。系统500可以被用于结合根据一个实施方式的方法400所描述的操作。例如，系统500可以被包括在示例性控制器110和温度控制模块112中的任一个或两者中。

系统500包括处理器510、存储器520、储存设备530和输入/输出设备540。组件510、520、530和540中的每一个都使用系统总线550互连。处理器510能够处理用于在系统500内执行的指令。在一个实施方式中，处理器510是单线程处理器。在另一个实施方式中，处理器510是多线程处理器。处理器510能够处理存储在存储器520中或存储在储存设备530上的指令，以在输入/输出设备540上显示用于用户界面的图形信息。

存储器520在系统500内存储信息。在一个实施方式中，存储器520是计算机可读介质。在一个实施方式中，存储器520是易失性存储单元(volatilememoryunit)。在另一个实施方式中，存储器520是非易失性存储单元。

储存设备530能够为系统500提供大容量存储。在一个实施方式中，储存设备530是计算机可读介质。在各种不同的实施方式中，储存设备530可以是软盘设备、硬盘设备、光盘设备或磁带设备(tapedevice)。

输入/输出设备540为系统500提供输入/输出操作。在一个实施方式中，输入/输出设备540包括键盘和/或定点设备(pointingdevice)。在另一个实施方式中，输入/输出设备540包括用于显示图形用户界面的显示单元。

所描述的特征可以在数字电子电路中实现，或者在计算机硬件、固件、软件或它们的组合中实现。装置可以在有形地体现在信息载体中的计算机程序产品中实现，例如，在由可编程处理器执行的机器可读储存设备中实现；并且方法步骤可以由可编程处理器来进行，所述可编程处理器执行指令程序以通过对输入数据进行操作并生成输出来实现所描述的实施方式的功能。所描述的特征可以有利地在可编程系统上可执行的一个或更多个计算机程序中实现，所述可编程系统包括至少一个可编程处理器、至少一个输入设备和至少一个输出设备，所述可编程处理器被联接以从数据存储系统接收数据和指令以及向数据存储系统发送数据和指令。计算机程序是一组指令，其可以在计算机中直接或间接地被用于进行某项活动或产生某个结果。计算机程序可以以任何形式的编程语言编写，包括编译或解译语言，并且其可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、组件、子程序或适合在计算环境中使用的其他单元。

举例来说，用于执行指令程序的合适处理器包括通用和专用微处理器，以及任何类型计算机的唯一处理器或更多个处理器之一。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或更多个存储器。一般来说，计算机还将包括一个或更多个用于存储数据文件的大容量储存设备，或者可操作地联接以与所述大容量储存设备通信；这样的设备包括磁盘，例如内部硬盘和可移动磁盘；磁光盘(magneto-opticaldisk)；以及光盘。适于有形地体现计算机程序指令和数据的储存设备包括所有形式的非易失性存储器，例如包括半导体存储器设备，例如eprom、eeprom和闪存设备；磁盘，例如内部硬盘和可移动磁盘；磁光盘；以及cd-rom和dvd-rom盘。处理器和存储器可以由asic(专用集成电路)来补充或结合到asic中。

为了提供与用户的交互，这些特征可以在计算机上实现，该计算机具有用于向用户显示信息的显示设备(例如crt(阴极射线管)或lcd(液晶显示器)监视器)以及键盘和诸如鼠标或轨迹球的定点设备，用户可以通过所述定点设备向计算机提供输入。

这些特征可以在计算机系统中实现，所述计算机系统包括后端组件(back-endcomponent)(例如数据服务器)，或者包括中间件组件(middlewarecomponent)(例如应用服务器或互联网服务器)，或者包括前端组件(例如具有图形用户界面或互联网浏览器的客户端计算机)，或者它们的任意组合。系统的组件可以通过任何形式或介质的数字数据通信来连接，例如通过通信网络。通信网络的实例包括例如lan、wan以及形成互联网的计算机和网络。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器通常彼此远离，并且典型地通过网络(例如所描述的网络)进行交互。客户端和服务器的关系是通过在各自的计算机上运行并且彼此之间具有客户端-服务器关系的计算机程序产生的。

尽管上文已经详细描述了一些实施方式，但是其他修改是可能的。此外，图中描绘的逻辑流程不要求所示的特定顺序或相继的顺序来实现期望的结果。此外，可以从所描述的流程中提供其他步骤，或者可以从所描述的流程中删除步骤，并且可以向所描述的系统添加或从所描述的系统中移除其他组件。因此，其他实施方式在所附权利要求书的范围之内。