胚胎培养装置

1.本发明涉及胚胎体外培养领域，特别涉及一种胚胎培养装置。


背景技术：

2.出生缺陷一直以来是生殖健康领域的重要难题。据报导，我国出生缺陷总发生率约为5.6％，其病种主要包括先天性心脏病、唇腭裂等在内的结构畸形，以及苯丙酮尿症、重症脊肌萎缩等遗传病。出生缺陷可以发生于妊娠过程的任何阶段，尤其是早期。随着2015年我国二胎政策的全面开放，预防和治疗出生缺陷已成为生殖生物学领域重要的科研方向。但目前，对人类胚胎正常发育的生理学过程，尚有很多未解之谜。比如x染色体失活的动态变化、早期神经系统发育的过程、心脏形成的机制等，都是发育生物学领域尚未被解释清楚的重要科学问题。所以，对人类正常妊娠和胚胎发育过程的研究，不仅有助于人们对生命起源和胚胎发育有进一步了解，更为解决出生缺陷等重大生殖健康问题提供理论基础。
3.目前在辅助生殖领域，胚胎体外培养技术逐渐成熟，常见的桌面式或箱式培养箱只能实现基本的培养功能，即能提供温度、湿度和co2混合气等基本环境，而无法进行实时的光学监测，观察胚胎发育细节，记录胚胎发育过程中形态学的变化情况，或捕捉胚胎发育后期可能出现的动态影像。胚胎长时程连续发育过程中，对培养液营养成分的需求是动态变化的，胚胎自身也会缓慢释放出一些代谢产物，需及时移除，而目前培养箱均需要将培养皿取出来进行换液操作，必然会对胚胎发育造成潜在影响。
4.所以，现在需要一种更可靠的方案。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种胚胎培养装置。本发明能方便与光学系统集成实现在线监测，并能实现自动换液功能，可避免反复开箱换液操作对胚胎的影响，同时具有动态培养功能。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种胚胎培养装置，包括：至少一个可独立进行培养的胚胎培养模块，所述胚胎培养模块包括培养室以及培养组件；
7.所述培养室包括下方形成有空腔的顶盖以及可滑动设置在所述空腔内的培养平台，所述顶盖和培养平台之间可形成密封的用于容纳所述培养组件的培养空间，所述培养组件设置在所述培养平台上；
8.所述培养组件包括设置在所述培养平台上的培养皿、设置在所述培养皿内的至少一个胚胎罩以及分别设置在所述胚胎罩两侧的进液针和排液针；
9.其中，所述胚胎罩为圆筒形结构，其用于将胚胎约束在其内部的空间中，所述胚胎罩的外壁上设置有若干具有可允许培养液通过而阻止胚胎通过的尺寸的通孔。
10.优选的是，还包括光学监测系统，所述光学监测系统包括照明模块和成像模块，所述胚胎培养模块处于所述照明模块和成像模块之间，所述胚胎培养模上具有透光的观测通道，所述胚胎罩处于所述观测通道的观测视野范围之内，所述照明模块出射的光经过观测
通道对所述胚胎罩进行照明后可再到达所述成像模块，从而使得所述光学监测系统通过所述观测通道可对所述胚胎罩内培养的胚胎进行观测。
11.优选的是，所述顶盖的横截面呈u形，其包括平板以及与所述平板两侧下方连接的侧边，所述平板的底面向下凸起形成顶盖斜面；
12.所述培养平台的上端边沿形成与所述顶盖斜面配合的平台斜面，所述顶盖斜面与平台斜面的倾斜角度相同，从而通过两者的相互接触可实现密封配合。
13.优选的是，所述顶盖斜面的中部向上开设有容纳槽，所述顶盖斜面上环绕所述容纳槽开设有密封槽，所述密封槽内设置有密封条；
14.所述培养平台推入所述顶盖内后，所述密封条与所述平台斜面接触从而实现密封。
15.优选的是，所述培养平台的外端通过铰链连接有锁钩，所述顶盖的入口处的平板上设置有锁紧块，所述锁紧块上开设有锁紧槽，所述锁紧槽内连接有用于与所述锁钩配合的锁杆；
16.所述培养平台的内端推入所述顶盖到位后，所述锁钩可伸入所述锁紧槽并勾拉住所述锁杆以实现锁紧；
17.所述锁钩的外侧具有弧形部，所述锁紧槽的底面设置有与所述弧形部配合的弧形引导斜面。
18.优选的是，所述平板的上表面以及培养平台的外侧底面均贴覆有加热元件和温度传感器；
19.所述培养平台的底面内侧开设有用于设置所述培养皿的安装凹槽以及用于供与所述进液针连接的进液管道环形缠绕布置的螺旋形凹槽。
20.优选的是，所述培养组件还包括固定座以及设置在所述固定座上的t型进液分配块，所述进液分配块内设置有一个进液通道以及与所述进液通道连通的若干出液通道，所述出液通道的末端连接所述进液针；
21.所述进液针与所述胚胎罩一一对应，所述进液针的出口端呈水平布置且正对所述胚胎罩，所述排液针的入口端靠近所述培养皿的底部内壁。
22.优选的是，所述固定座的中部沿垂直方向贯穿开设有通槽，所述固定座的第一侧的表面开设有与所述通槽连通的安装槽；所述通槽内设置有与所述通槽的内壁固接的支撑条，所述支撑条将所述通槽分割形成加样槽和观察槽，所述观察槽处于所述若干胚胎罩的正上方；
23.所述t型进液分配块包括进样部以及与所述进样部垂直连接的分配部，所述分配部上连接所述若干进液针，所述进样部配合设置在所述安装槽内，所述分配部搭接在所述支撑条上，所述若干进液针穿过所述加样槽伸入到所述培养皿内。
24.优选的是，所述安装槽的两侧垂直贯通开设有两圆孔，所述圆孔内固定设置有衬套，所述衬套中可滑动插设有定位销，所述定位销的底部与所述培养平台连接；
25.所述固定座的第一侧的底面开设有弧形状的沉槽，所述两圆孔分别与所述沉槽的两侧连通；
26.所述沉槽内设置有簧丝，所述簧丝通过若干设置在所述沉槽下方且与所述固定座连接的压块约束在所述沉槽内，且所述簧丝上最靠近所述圆孔中心的位置到圆孔中心之间
的距离小于圆孔的半径，从而使得所述定位销插入所述衬套后，所述簧丝会与所述定位销接触，并对所述定位销产生挤压作用。
27.优选的是，所述平板的上表面设置有第一玻璃视窗，所述安装凹槽内设置有第二玻璃视窗，所述第一玻璃视窗、观察槽、第二玻璃视窗在垂直方向上位置正对，从而形成可透过照明光的所述观测通道。
28.本发明的有益效果是：
29.本发明的胚胎培养模块能实现胚胎培养过程中的自动换液功能，且能避免反复开箱换液操作对胚胎的影响；
30.本发明的胚胎培养室采用抽拉式仓门结构，能方便与光学监测系统配合实现在线监测；
31.本发明的培培养组件，在换液操作时，能有效约束胚胎不脱离光学视野，且可支持在线自动换液，且能实现动态培养。
附图说明
32.图1为本发明的实施例中的胚胎培养模块的结构示意图；
33.图2为本发明的一种实施例中的培养组件的结构示意图；
34.图3为本发明的实施例中的一种形式的胚胎罩的结构示意图；
35.图4为本发明的实施例中的另一种形式的胚胎罩的结构示意图；
36.图5为本发明的实施例中的胚胎培养装置的结构示意图；
37.图6为本发明的实施例中的胚胎培养装置的另一个视角的结构示意图；
38.图7为本发明的实施例中的胚胎培养模块的底部的结构示意图；
39.图8为本发明的实施例中的顶盖的结构示意图；
40.图9为本发明的实施例中的培养平台的结构示意图；
41.图10为本发明的图1中a处的局部放大结构示意图；
42.图11为本发明的实施例中的胚胎培养模块的剖视结构示意图；
43.图12为本发明的实施例中的胚胎培养模块的部分组件的爆炸结构示意图；
44.图13为本发明的实施例中的培养组件的结构示意图；
45.图14为本发明的实施例中的t型进液分配块与固定座配合的示意图；
46.图15为本发明的实施例中的培养组件的底部的结构示意图(卸去了培养皿)；
47.图16为本发明的实施例中的固定座的底部的结构示意图。
48.附图标记说明：
49.1—胚胎培养模块；2—培养室；3—培养组件；4—观测通道；5—光学监测系统；50—丝杆电机驱动机构；
50.20—顶盖；21—空腔；22—培养平台；23—加热元件；24—保温层；25—直线导轨；
51.200—平板；201—侧边；202—顶盖斜面；203—容纳槽；204—密封槽；205—密封条；206—锁紧块；207—锁紧槽；208—锁杆；209—弧形引导斜面；2000—第一玻璃视窗；
52.220—平台斜面；221—锁钩；222—弧形部；223—安装凹槽；224—螺旋形凹槽；225—第二玻璃视窗；
53.30—培养皿；31—胚胎罩；32—t型进液分配块；33—进液针；34—排液针；235—固
定座；236—通槽；237—安装槽；238—支撑条；2310—通孔；2311—法兰结构；2320—进样部；2321—分配部；2350—圆孔；2351—衬套；2352—定位销；2353—沉槽；2354—簧丝；2355—安装孔；2356—压块；2360—加样槽；2361—观察槽。
具体实施方式
54.下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
55.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
56.实施例1
57.参照图1
‑
12，本实施例的一种胚胎培养装置，包括：至少一个可独立进行培养的胚胎培养模块1，胚胎培养模块1包括培养室2以及培养组件3；
58.培养室2包括下方形成有空腔21的顶盖20以及可滑动设置在空腔21内的培养平台22，顶盖20和培养平台22之间可形成密封的用于容纳培养组件3的培养空间，培养组件3设置在培养平台22上；
59.培养组件3包括设置在培养平台22上的培养皿30、设置在培养皿30内的至少一个胚胎罩31以及分别设置在胚胎罩31两侧的进液针33和排液针34；
60.其中，胚胎罩31为圆筒形结构，其用于将胚胎约束在其内部的空间中，一个胚胎罩31内容纳一个胚胎。胚胎罩31的外壁上设置有若干具有可允许培养液通过而阻止胚胎通过的尺寸的通孔2310。通孔2310的设置使得液体可自由通过胚胎罩31而胚胎始终约束于其中，从而在进行换液时能避免胚胎随液体流动而超出观测视野。胚胎在培养皿30中培养，并通过胚胎罩31约束保持位置固定，便于监测观察。胚胎罩31外壁的通孔2310结构可通过在胚胎罩31外壁一体成型多个栅孔(如图3)，或是先一体成型镂空式框架(如图4)，然后在镂空式框架上缠绕一层微孔网得到。在一种实施例中，胚胎罩31的通孔2310尺寸为80
‑
100μm左右，早期胚胎近似为150
‑
200μm的球状体，胚胎无法通过栅孔，而胚胎罩31内外的培养液可以自由交换。在一种优选的实施例中，胚胎罩31内径约5mm，高度约6mm，胚胎罩31的底部具有法兰结构2311，方便与培养皿30底面连接。
61.在一种优选的实施例中，胚胎培养装置还包括光学监测系统5，可采用可实现胚胎成像的倒置显微镜结构的常规光学监测系统5，其包括照明模块和成像模块，胚胎培养模块1处于照明模块和成像模块之间，照明模块提供照明，成像模块用于胚胎的监测成像。胚胎培养模上具有透光的观测通道4，胚胎罩31处于观测通道4的观测视野范围之内，照明模块出射的光经过观测通道4对胚胎罩31进行照明后可再到达成像模块，从而使得光学监测系统5通过观测通道4可对胚胎罩31内培养的胚胎进行观测。参照图6，在优选的实施例中，胚胎培养装置还包括用于实现光学监测系统5直线移动的驱动机构，驱动机构可采用常规的丝杆电机驱动机构50，通过带动光学监测系统5直线移动从而能对单排直线排列的多个胚胎培养装置分别进行监测。
62.本实施例中，胚胎培养室2为抽拉式仓门结构，顶盖20和培养平台22通过直线导轨25实现可滑动配合，直线导轨25的滑块和导轨分别安装在顶盖20和培养平台22侧边201的合适位置，顶盖20和培养平台22在直线导轨25约束下，可沿水平方向相对滑动，从而实现推
拉操作。培养平台22的抽拉移动方向与光学监测系统5的移动方向垂直，抽拉式结构的胚胎培养室2，使得通过一个光学监测系统5即可实现多个胚胎培养模块1的观测，不会存在空间干涉现象。
63.参照图8，在一种优选的实施例中，顶盖20的横截面呈u形，其包括平板200以及与平板200两侧下方连接的侧边201，平板200的底面向下凸起形成顶盖斜面202；
64.培养平台22的上端边沿形成与顶盖斜面202配合的平台斜面220，顶盖斜面202与平台斜面220的倾斜角度相同，从而通过两者的相互接触可实现密封配合。
65.其中，顶盖斜面202的中部向上开设有容纳槽203，顶盖斜面202上环绕容纳槽203开设有密封槽204，密封槽204内设置有密封条205；培养平台22推入顶盖20内后，密封条205与平台斜面220接触从而实现密封。
66.进一步优选的实施例中，培养平台22的外端通过铰链连接有锁钩221，顶盖20的入口处的平板200上设置有锁紧块206，锁紧块206上开设有锁紧槽207，锁紧槽207内连接有用于与锁钩221配合的锁杆208；培养平台22的内端推入顶盖20到位后，锁钩221可伸入锁紧槽207并勾拉住锁杆208以实现锁紧。
67.再进一步的，锁钩221的外侧具有弧形部222，锁紧槽207的底面设置有与弧形部222配合的弧形引导斜面209。将培养平台22推入顶盖20内，锁钩221伸入锁紧槽207内时，锁钩221的弧形部222与弧形引导斜面209配合接触，使得锁钩221会自动逆时针旋转，从而由下向上勾住锁杆208，而由于顶盖斜面202与平台斜面220的斜面接触配合，还使得顶盖20具有与培养平台22脱离的运动趋势，使锁钩221对锁杆208形成预紧力，锁紧顶盖20与培养平台22，保证两者之间的密封。当需要拉出培养平台22时，手动向上拉动锁钩221的外端，使锁钩221逆时针转动脱离锁杆208，即可将培养平台22轻松从顶盖20中拉出。
68.在一种优选的实施例中，平板200的上表面以及培养平台22的外侧底面均贴覆有加热元件23和温度传感器；加热元件23用于对培养室2进行加热，温度传感器检测温度，以配合加热元件23实现培养室2的温度控制。进一步优选的实施例中，加热元件23上还贴覆有保温层24。
69.进一步的，培养平台22的底面内侧开设有用于设置培养皿30的安装凹槽223以及用于供与进液针33连接的进液管道(图中未示出)环形缠绕布置的螺旋形凹槽224。由于培养平台22底部贴覆有加热元件23，进液管道缠绕埋入螺旋形凹槽224内，能利于对进液管道中的培养液进行快速加热。
70.安装凹槽223用于设置培养皿30，培养皿30可为通用培养皿30，如35mm皿、60mm皿，或特殊定置培养皿30，安装凹槽223配置为与培养皿30配合的形状尺寸。
71.实施例2
72.参照图13
‑
16，作为实施例1的基础上的进一步改进，本实施例中，培养组件3还包括固定座235以及设置在固定座235上的t型进液分配块32，进液分配块内设置有一个进液通道以及与进液通道连通的若干出液通道(即一分多通道，本实施例中为1分4通道，图中未示出进液通道、出液通道)，出液通道的末端连接进液针33；
73.进液针33与胚胎罩31一一对应，即每个胚胎罩31的第一侧均具有一个加样针，本实施例中，包括4个一字排列的胚胎罩31，每个胚胎罩31配置一个加样针。进液针33的出口端呈水平布置且正对胚胎罩31，排液针34的入口端靠近培养皿30的底部内壁。换液操作时，
培养液进入t型进液分配块32后可一分多路，由加样针注入培养皿30，再由废液针排除多余培养液，从而实现换液；动态培养时，培养液进入t型进液分配块32后一分多路，由进液针33对胚胎罩31实施往复灌流和回吸动作，胚胎罩31内呈现动态液流，对胚胎产生流体剪切效应，从而可实现动态培养功能。
74.其中，固定座235的中部沿垂直方向贯穿开设有通槽236，固定座235的第一侧的表面开设有与通槽236连通的安装槽237；通槽236内设置有与通槽236的内壁固接的支撑条238，支撑条238将通槽236分割形成加样槽2360和观察槽2361，观察槽2361处于若干胚胎罩31的正上方；从而透过观察槽2361可对胚胎罩31内的胚胎进行观察。
75.t型进液分配块32包括进样部2320以及与进样部2320垂直连接的分配部2321，分配部2321上连接若干进液针33，进样部2320配合设置在安装槽237内，分配部2321搭接在支撑条238上，若干进液针33穿过加样槽2360伸入到培养皿30内，从而进行培养液的输送。
76.其中，安装槽237的两侧垂直贯通开设有两圆孔2350，圆孔2350内固定设置有衬套2351，衬套2351中可滑动插设有定位销2352，定位销2352的底部与培养平台22连接；
77.固定座235的第一侧的底面开设有弧形状的沉槽2353，两圆孔2350分别与沉槽2353的两侧连通；
78.沉槽2353内设置有簧丝2354，簧丝2354通过若干设置在沉槽2353下方且与固定座235连接的压块2356约束在沉槽2353内，簧丝2354在沉槽2353内呈预紧状态，且簧丝2354上最靠近圆孔2350中心的位置到圆孔2350中心之间的距离小于圆孔2350的半径，从而使得定位销2352插入衬套2351后，簧丝2354会与定位销2352接触，并对定位销2352产生挤压作用。
79.培养组件3整体安装在培养室2上，定位销2352的下端连接在培养室2上，固定座235通过衬套2351套设安装在定位销2352上，固定座235可在定位销2352上进行上下滑动，由于簧丝2354会对定位销2352外圆面挤压，消除了衬套2351和定位销2352之间的间隙，保证一定的接触刚度，从而产生一定的挤压摩擦力使得固定座235可以在定位销2352上下滑动行程的任何位置停了而不会自由下落，安装更加可靠。
80.在一种优选的实施中，固定座235上还开设有用于设置排液针34的安装孔2355。
81.在一种优选的实施中，平板200的上表面设置有第一玻璃视窗2000，安装凹槽223内设置有第二玻璃视窗225，第一玻璃视窗2000、观察槽2361、第二玻璃视窗225在垂直方向上位置正对，从而形成可透过照明光的观测通道4。
82.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。