CN104055560A - 一种电动剥卵装置及其剥卵方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动剥卵装置及其剥卵方法，该电动剥卵装置由剥卵管、操控手柄、动力模块、控制模块、显示模块、电源模块、内存、吸头和/或语音模块和/或压力传感器和/或控制盒和/或脚踏开关控制器组成，可以组装成一体式或分体式电动剥卵器，其由步进电机提供吹吸动力剥除卵母细胞外周的颗粒细胞。本发明提供了一种精确性好、标准化高及舒适性强的电动剥卵方法及装置，对避免剥卵有关风险、实现剥卵操作标准化、改善劳动强度具有积极意义。

Description

一种电动剥卵装置及其剥卵方法

技术领域

本发明涉及一种生殖实验室设备，具体涉及一种电动剥卵装置及其剥卵方法，属于实验室显微操作技术领域。

背景技术

剥卵是生殖实验室日常工作重要内容，包括：剥除经酶预消化的卵冠丘复合体的颗粒细胞，以便评估卵母细胞成熟度和便于显微操作，如单精子胞浆内注射(ICSI)、卵母细胞冷冻前需要剥除颗粒细胞；体外授精(IVF)，如微滴法IVF、试管法IVF后需要剥除卵母细胞外周的颗粒细胞，以便评估受精情况。剥卵在上述操作中占据重要地位，直接影响后续操作环节的效果。

数十年来，剥卵工具基本保持不变，完全通过手动方法操作。传统剥卵管包括剥卵针和剥卵巴氏管，分别套上相应的乳胶吸头组成剥卵针剥卵器和巴氏管剥卵器。传统剥卵方法是主要是通过手指反复按压乳胶吸头提供吸吹力量使经透明质酸酶预消化的卵冠丘复合体或行试管法IVF后被精子消化后的卵冠丘复合体进出剥卵管管口剥除颗粒细胞，或者使行微滴IVF后粘附在培养皿底的卵冠丘复合体中的卵母细胞在吸力的作用下脱离复合体，再经过反复吹吸剥去其余颗粒细胞。也有将剥卵管用软管连接口吸管组成口吸管式剥卵器，将吸嘴放入口腔中，通过口腔吹吸使冠丘复合体进出剥卵管管口剥除颗粒细胞。根据每个卵冠丘复合体颗粒细胞结合的紧密程度，剥去的难易程度不同，吸吹次数由数次至数十次不等。

专利“口腔球囊式剥卵器”(专利号：CN200720157432.9)是一种对卵母细胞周围的卵冠丘复合物进行剥离的口腔球囊式剥卵器。它包括微吸管，在微吸管的后端套接有软管，在软管的末端连接有软球囊。操作时，将球囊放入口腔上下牙齿之间，通过咬合牙齿来控制球囊提供吹吸力量，使卵母细胞反复地轻柔地进出微吸管尖端，达到剥除卵母细胞周围大部分颗粒细胞的目的。该发明将口吸管的吸嘴换成球囊，通过牙齿咬合挤压球囊达到吸吹的效果。该方法和口吸管方式相比，可以避免口腔呼气污染卵母细胞的风险。

专利“剥卵针”(专利号：CN201220219074.0)提供一种适合所有大小卵母细胞的剥卵针。该发明用于剥离卵母细胞周围颗粒细胞的围颗粒细胞的中空剥卵针。该发明只针对剥卵针的结构进行了改变，剥卵方式和传统方法相同。

专利“一种新型试管婴儿剥卵操作器”(专利号：CN201320050412.7)提供的剥卵操作器由手持按压装置和吸取卵母细胞装置构成，手持按压装置由压杆帽、笔帽、后壳、弹簧、压杆和前壳构成，吸取卵母细胞装置由气囊、PS管、针座和剥卵管构成，气囊、PS管、针座和剥卵管从上至下依次装在后壳的中下部；前壳的中部装有与滑扣连接的推钮。该发明在操纵性上比传统的乳胶吸头有了明显提高。

然而，现有技术的剥卵设备存在以下不足。

第一，控制不精确，存在多种风险。现有剥卵技术中，由操作者的肌肉力量控制剥卵器弹性操作元件的乳胶吸头、口吸管、口腔球囊、气囊。乳胶吸头、口腔球囊和气囊在受到外力作用发生压缩变化时，其材质所拥有的弹性具有解除压缩形变恢复原状的能力，是此类手动剥卵器的产生吸力的动力来源。操作者施加于上述弹性操作元件原件的挤压力是此类手动剥卵器产生吹力的动力来源。在口吸管剥卵器中,口腔的作用类似于上述剥卵器的弹性操作元件，不同点在于，吹和吸都是操作者主动施力的过程。在吸力和吹力发生和转换过程始终伴随按压力与弹性元件复原力之间的对抗性平衡。在剥卵时，尤其是剥卵开始阶段，卵冠丘复合体比剥卵管管口内径稍大，通过剥卵管管口时会发生堵的现象，表现为卵冠丘复合体通过剥卵管管口速度减慢。操作者在调整增加吸力或者吹力，尤其是增加吹力后，一旦卵冠丘复合体通过剥卵管管口，操作者无法及时制动，相接的吸和吹两个过程失衡，发生的体积变化不一致，吹产生的体积变化大于吸产生的体积变化，导致吹出一连串气泡。卵冠丘复合体或卵母细胞被气泡吸附于其边缘，随气泡漂浮在培养基液滴表面。剥卵操作界面与气泡存在于不同的焦距面，被气泡吸附的卵冠丘复合体或卵母细胞也可以位于气泡表面的任何位置，在气泡边缘寻找卵冠丘复合体或卵母细胞需要不断的调整显微镜焦距，致使整个剥卵操作时间延长，不仅增加因体外操作时间延长损伤卵母细胞的风险，还存在导致丢失卵母细胞的重大风险。操作者为了尽可能的避免气泡产生，一般事先用剥卵管吸取几微升培养基滞留在剥卵管尖端，用于吹吸体积不一致时的补偿，使得剥卵管内液柱长度远远超出培养皿内液体高度。

现有剥卵方法控制不精确使卵母细胞或合子处于置于温度波动引发的风险。温度是影响卵母细胞、合及胚胎质量的最重要因素之一。人的基础体温是37℃，在体外操作是尽量保持卵母细胞或合子所在环境的温度为37℃。一般的，为了有更清洁的空气，剥卵操作在通风的超净台内进行，超净台面的温度约37℃，室温约25℃，卵冠丘复合体所在的培养皿内的培养基温度与超净台面温度接近。剥卵管尖部非常细小，手动剥卵时，剥卵管尖部内的培养基液面远远高于培养皿液面，没入培养皿内培养基的尖端仅具有约0.1μL的培养基，其温度接近培养皿内的培养基，其余部分暴露在培养皿内培养基之外。这样剥卵管存在温度截然不同的两个区域：第一区域，没入培养皿培养基液面下的尖端，温度和培养皿培养基接近；第二区域，未没入培养皿培养基之内的剩余部分，温度和室温接近。当被吸入剥卵管内的液柱长度超出培养皿液面高度后，热量通过剥卵管玻璃管壁被风迅速带走，卵母细胞或合子在温差超几度的环境来回移动，存在因温度波动导致损伤卵母细胞或合子的风险。低温对卵母细胞和合子的影响包括降低其代谢水平和改变细胞器形态及功能。比如，在33℃的温度下，纺锤体会在5分钟内开始解聚，10分钟内完全消失。如果将同一卵子加热到37℃，纺锤体可以在10分钟内完全恢复。如果温度降到28℃，纺锤体解聚速度加快，到完全消失的时间缩短，同时加温后恢复的时间会更长。如果在25℃的环境下，纺锤体解体后加温至37℃后20分钟内很难恢复。在恢复期内，如果存在细胞周期变化将会导致染色体数目异常。一般认为，人卵母细胞及合子在体外操作过程中的温度一定要保持在一个比较恒定的范围之内，如35～37℃，在操作过程中尽量减少温度的波动。剥卵时，为了尽量减少这种风险，需要吸入剥卵管内的液柱位于培养皿液滴之下。以卵冠丘复合体所在培养皿培养基的高度约2.5mm，剥卵管与培养皿底夹角30度为例，剥卵管中液柱长度在5mm以下，才可以保证剥卵管中培养基液面位于培养皿液滴液面之下。剥卵管尖端非常细小，管尖内径一般在150μm，管尖中高度为5mm培养基的体积约为0.1μL。在体积如此微小的培养基里，通过操作者肌肉力量控制剥卵器的弹性操作元件使卵冠丘复合体来回进出剥卵管，不产生气泡又能够适当地调整速度几乎无法实现。

第二，操作主观性强，无法标准化。剥卵操作要求轻柔吹打，但无法对“轻柔吹打”进行明确定义，不同操作者对“轻柔吹打”主观感受不同，表现为在使用上述传统剥卵器时按压乳胶吸头、弹簧压杆、呼气/吸气、牙齿咬合的深浅及快慢存在巨大差异。这些差异直接表现为吸入剥卵管液柱长度差异和卵冠丘复合体通过剥卵管口速度的差异，间接表现为温度波动所导致的损伤卵母细胞风险的高低和对卵冠丘复合体作用力大小的差别。液体的流速与压强呈正变关系，当喷口直径固定时，液体流速越快，喷口压强越大。通过控制吹吸频率可以调整液体流速，达到调整喷口压强，进而调整作用卵冠丘复合体吸力和吹力。亦即吹吸频率增加，作用卵冠丘复合体吸力和吹力增大，进一步的，剥离颗粒细胞的作用力也相应的增大，剥离速度加快。因此，通过调整吹吸频率可以调整剥卵速度。现有剥卵器通过按压乳胶吸头、弹簧压杆、呼气/吸气、牙齿咬合的深浅及快慢调整作用于卵冠丘复合体吸力和吹力。完成一个卵冠丘复合体的剥卵过程一般的会采用几种吹吸速度，相应的存在几种吹力和吸力。不同的吹力和吸力及其持续时间，尤其是过于剧烈的吹力和吸力及其持续时间，对卵母细胞的潜在负面影响程度不同，吹吸过于剧烈会导致卵母细胞破裂瓦解。手动剥卵时，操作者完全依照主观经验做出判断调整，对具体操作细节无法进行量化，相应的无法对整个剥卵过程提供客观具体的数据。无论是胚胎质差还是质优，试图在剥卵环节分析原因时，都无法通过回顾剥卵操作过程或者比较不同操作者的操作得出有价值的结论。

第三，工作强度大。现有剥卵方法每一次吹吸卵冠丘复合体都必需对应一次按压/松开弹性元件或口腔吹/吸的动作。现有剥卵器无论是采用单手还是双手操作，或者口腔控制，操作者为了获得最佳的控制效果，维持在吸力和吹力转换过程始终伴随的对抗性平衡，手指或者口腔肌肉一直处于紧张状态，造成操作者体力上的疲劳。又因为传统剥卵器存在时间延长损伤卵母细胞的风险、温度波动导致损伤卵母细胞的风险以及丢失卵母细胞的重大风险，造成操作者心理负担增加。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种先进的电动剥卵装置及其剥卵方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种精确性好、标准化高、舒适性强且自动化程度高的电动剥卵装置。

本发明的另一目的在于提供一种采用上述电动剥卵装置的剥卵方法。

为实现上述第一目的，本发明采取的技术方案为：一种电动剥卵装置，其包括剥卵管，操控手柄，安装于操控手柄内的动力模块、控制模块、电源模块和内存以及吸头；其中，所述操控手柄的一端设有连接端口，所述剥卵管连接于连接端口上；所述动力模块包括微缸筒模块、传动机构以及步进电机；所述控制模块包括步进电机驱动器、单片机以及按键模块；所述步进电机驱动器、按键模块、显示模块、电源模块、内存分别与所述单片机连接；所述步进电机驱动器与所述步进电机连接；所述步进电机与所述传动机构连接，所述传动机构与一微型推杆连接；所述微型推杆的另一端置于所述微型缸筒内，所述微型缸筒与所述剥卵管密封管连通；所述吸头与所述剥卵管相连通。

本发明的电动剥卵装置进一步设置为：所述剥卵管具体为剥卵吸头、剥卵针或剥卵巴氏管。

本发明的电动剥卵装置进一步设置为：于所述操控手柄上设置有起止键、加速键和减速键，该起止键、加速键和减速键分别和按键模块电性连接。

本发明的电动剥卵装置进一步设置为：于所述操控手柄内设有动力模块仓和主仓；所述动力模块收容于动力模块仓内；所述控制模块、电源模块收容于主仓内；于所述操控手柄上还嵌设有一显示屏。

本发明的电动剥卵装置进一步设置为：所述连接端口的中央设有一中央孔，所述中央孔的端口末端缩小形成一个限位环；所述中央孔容纳一个密封管，所述限位环限位在所述中央孔内，所述密封管外壁与所述中央孔内壁紧密贴合；所述密封管的一端的开口具有与所述剥卵管形成插入式紧密连接的接口；所述密封管的另一端开口具有与连通微型缸筒形成紧密连接的接口，与连通吸头形成紧密连接的接口，和与连接压力感应器形成紧密连接的接口。

本发明的电动剥卵装置进一步设置为：所述微缸筒模块包括微型缸筒、密封管、压紧件以及压紧螺帽；其中，所述微型推杆和微型缸筒连接；所述密封管容纳于所述微型缸筒内，所述压紧件紧贴所述密封管，所述压紧螺帽与所述微型缸筒的螺纹连接，其一部分位于所述压紧螺帽内，另一部分伸出所述压紧螺帽的圆形开口。

本发明的电动剥卵装置进一步设置为：所述传动机构包括丝杆和螺母-滑块；其中，所述丝杆连接所述步进电机；所述微型推杆的一端固定在所述螺母-滑块上。

本发明的电动剥卵装置进一步设置为：所述传动机构包括直齿轮和直齿条-滑块；其中，所述直齿轮组装在所述步进电机上；所述微型推杆的一端固定在所述直齿条-滑块上。

本发明的电动剥卵装置进一步设置为：其还设有一语音模块，所述语音模块与所述单片机连接。

本发明的电动剥卵装置进一步设置为：其进一步可包括一控制盒，所述控制盒通过线缆连接至操控手柄上。

本发明的电动剥卵装置进一步设置为：于所述控制盒上设有一显示屏；或者在所述操控手柄和控制盒上分别设有一显示屏。

本发明的电动剥卵装置还设置为：其还可包括一压力传感器，该压力传感器亦与单片机连接，该压力传感器的压力检测元件与所述剥卵管通过管道连通。

为实现上述第二目的，本发明采取的技术方案为：一种剥卵方法，其包括如下步骤：用未拉制的巴氏管将卵冠丘复合体转移入透明质酸酶溶液内，连续吹打数次，去除大部分粘液块，然后将预消化的卵冠丘复合体转移到操作培养基内，由步进电机提供吹吸动力使预消化的卵冠丘复合体反复进出剥卵管嘴部，直到去除颗粒细胞程度达到操作要求。

本发明的剥卵方法进一步为：所述步进电机由单片机控制，其至少包括三种调速方式：交替使用预存程序调速、在运行程序吹吸频率的基础上手动增加或降低单次幅度可以通过编程设定的频率值、在运行程序吹吸频率的基础上自动加速至某一设定吹吸频率高值并持续至设定时间后恢复原有吹吸频率。

为实现上述第二目的，本发明采取的另一技术方案为：一种剥卵方法，其包括如下步骤：用未拉制的巴氏管将试管法IVF后的卵冠丘复合体培养基悬液转移至空的培养皿，由步进电机提供吹吸动力使卵冠丘复合体反复进出剥卵管嘴部，直到去除颗粒细胞程度达到操作要求；微滴法IVF后剥卵，由步进电机提供吹吸动力反复吹吸随颗粒细胞附壁在培养皿底的卵母细胞，使之从皿底脱落，再经反复吹吸直到去除颗粒细胞程度达到操作要求。

本发明的剥卵方法还可为：所述步进电机由单片机控制，其至少包括三种调速方式：交替使用预存程序调速、在运行程序吹吸频率的基础上手动增加或降低单次幅度可以通过编程设定的频率值、在运行程序吹吸频率的基础上自动加速至某一设定吹吸频率高值并持续至设定时间后恢复原有吹吸频率。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.定位精准，安全有效，剥卵操作不产生气泡不仅缩短操作时间还避免丢失卵母细胞，控制精确，避免卵母细胞所在培养基温度大幅度波动，可以最大限度减少温度波动对卵母细胞的损伤，对改善妊娠结局具有积极意义。

2.剥卵操作过程具有量化指标，减少主观因素影响，剥卵操作记录可以保存并查询，解决了传统剥卵技术不同操作者间剥卵操作无法比较、同一操作者既往操作无法回顾分析的问题，对实现剥卵操作标准化具有重要意义。

3.自动化程度高，只需起止键即可按照设定程序剥卵，通过加速键、减速键方便实现手动加速、减速，还可以通过自动调速实现自动加速而后恢复原速，控制简单，操作轻松，相比传统剥卵方法，对改善劳动强度具有显著意义。

【附图说明】

图1为本发明的电动剥卵装置原理示意图。

图2-1为剥卵吸头的示意图。

图2-2为剥卵针的示意图。

图2-3为剥卵巴氏管的示意图。

图3-1-1为本发明一体式电动剥卵器操控手柄的爆炸视图。

图3-1-2为图3-1-1的连接端口和密封管的局部视图。

图3-2为本发明分体式电动剥卵器操控手柄和控制盒的立体视图。

图4-1-1为本发明一体式电动剥卵器操控手柄的爆炸视图。

图4-1-2为图4-1-1的连接端口和密封管的局部视图。

图4-2为本发明分体式电动剥卵装置操控手柄和控制盒的立体视图。

图5-1-1为本发明的电动剥卵装置的微缸筒模块及微缸筒模块的爆炸视图。

图5-1-2为本发明的电动剥卵装置的微缸筒模块及微缸筒模块另一形式的爆炸视图。

图5-2为本发明的电动剥卵装置的动力模块和动力模块立体视图。

图5-3为本发明的电动剥卵装置的动力模块和动力模块另一形式的立体视图。

图6-1为本发明连接剥卵吸头的一体式电动剥卵装置。

图6-2为本发明连接剥卵针的一体式电动剥卵装置。

图6-3为本发明连接剥卵巴氏管的一体式电动剥卵装置。

图7-1为本发明连接剥卵吸头的分体式电动剥卵装置。

图7-2为本发明连接剥卵巴氏管的分体式电动剥卵装置。

图8为本发明的电动剥卵装置的立体分解图。

具体实施方式

请参阅说明书附图1至附图8所示，本发明为一种电动剥卵装置，其由剥卵管1、操控手柄2、动力模块3、控制模块4、显示模块5、电源模块6、内存7、吸头8和/或语音模块9和/或压力传感器10和/或控制盒11等。

所述电动剥卵装置以执笔式姿势单手持握，拇指和食指握住所述操控手柄2尾端向下延伸缩小的形成的细部，中指辅助持握，所述操控手柄2托于虎口。

如图2-1至2-3所示，所述剥卵管1包括可以为剥卵吸头111、剥卵针121或剥卵巴氏管131。所述剥卵管1为即插即用的操作元件，为避免样本间交叉污染，属一次性器材。

如图3-1-1至图4-2所示，所述操控手柄2设置起止键21、加速键22、减速减23、连接端口24、密封管25、动力模块仓26、主仓27及面板。所述操控手柄2构成所述电动剥卵器的壳体的主要部分。所述动力模块仓26主要用于容纳所述动力模块3，所述主仓27主要用于容纳所述控制模块4、所述显示模块5、所述电源模块6、所述内存7、所述吸头8和/或所述语音模块9和/或所述压力传感器10等，面板主要用于设置按键、按钮和/或接口。

所述操控手柄2根据其连接的所述剥卵管1不同，可以设计不同变体，如图3-1-1和图3-2所示的适应所述剥卵吸头111和所述剥卵针121的操控手柄2-11，如图4-1-1、图4-2所示的适应所述剥卵巴氏管131的操控手柄2-21。

所述操控手柄2的面板设置一个起止键21。所述起止键21与按键模块43具有程序起止功能的键通过柔性电线连接。

所述起止键21凸出于拇指在持握状态下自然摆动指腹所经过的所述操控手柄2上的曲面。所述起止键21凸出位置可以设置在所述操控手柄2的持握段的偏左面，以利于右利手者使用，也可以设置在所述操控手柄2的持握段的偏右面，以利于左利手者使用，还可以设置在所述操控手柄2持握段的正前面，右利手和左利手者均方便使用。优选的，所述起止键21凸出位置设置在所述操控手柄2持握段的正前面。

所述操控手柄2的面板设置一个加速键22和一个减速键23。所述加速键22和所述减速键23分别与所述按键模块43具有加速、减速功能的键通过柔性电线连接。所述加速键22和减速键23的凸出位置设置在所述操控手柄2偏左面或偏右面或正前面。优选的，所述加速键22和减速键23与所述起止键21的凸出位置设置在同一纵向曲面上，优选的，所述加速键22和减速键23的凸出位置设置在所述操控手柄2头端面板的正前面。

所述起止键21、所述加速键22和减速键23的键帽形状、大小、材质以及凸出高度满足大部分人手指灵活操作需要，优选的，可以根据个人喜好更换不同形状、大小和材质键帽。

用持握所述电动剥卵器的手的拇指对所述起止键21、所述加速键22和所述减速键23进行控制，和/或用另一只手对所述加速键22和所述减速键23进行辅助控制。

所述连接端口24通过螺纹接口与所述操控手柄2的主体连接。所述操控手柄2通过连接端口24与所述剥卵针1形成插入式紧密连接。所述连接端口24根据其连接的所述剥卵管1不同，可以设计不同的所述连接端口24变体，如图3-1、图3-2所示的适应所述剥卵吸头111和所述剥卵针121的连接端口241，如图4-1、图4-2所示的适应剥卵巴氏管131的连接端口242。

如图3-1-1和图3-1-2所示，所述连接端口241的中央纵轴为中央孔2411，所述中央孔2411的端口末端缩小形成一个限位环2412。所述中央孔2411容纳一个密封管251，所述密封管251为弹性材质，如橡胶、乳胶、硅胶等。通过所述限位环2412限位在所述中央孔2411内，所述密封管251外壁与所述中央孔2411内壁紧密贴合，具有严格气密性。所述密封管251于所述限位环2412的一端的开口具有与所述剥卵针121形成插入式紧密连接的接口2511，所述端口241具有与所述剥卵吸头111针座形成插入式紧密连接的接头2413。所述密封管251于所述限位环2412端对侧的开口具有与连通所述微型缸筒3111的软管或与所述微型缸筒311形成紧密连接的接口2512，还具有与连通吸头8的软管形成紧密连接的接口2513，和/或具有与连接压力感应器10的软管形成紧密连接的接口2514。

如图4-1-1和图4-1-2所示，所述连接端口242的中央纵轴为中央孔2421，中央孔2421的端口末端缩小形成一个限位环2422。所述中央孔2421容纳一个密封管252，所述密封管252弹性材质，如橡胶、乳胶、硅胶等，通过所述限位环2422限位在所述中央孔2421内，所述密封管252外壁与所述中央孔2421内壁紧密贴合，具有严格气密性。所述密封管252于所述限位环2422的一端的开口具有与所述剥卵巴氏管131尾端形成插入式紧密连接的接口2521。所述密封管252于限位环端对侧的开口具有与连通微型缸筒311的软管或与所述微型缸筒311形成紧密连接的接口2522，还具有与连通吸头8的软管形成紧密连接的接口2523，和/或具有与连接压力感应器10的软管形成紧密连接的接口2524。

所述动力模块3包括微缸筒模块31、滑槽32、所述传动机构33、所述步进电机34。

如图5-1-1和5-1-2所示，所述微缸筒模块31包括微型缸筒311、微型推杆312、和/或密封管313、和/或压紧件314和/或压紧螺帽315。所述微型缸筒311可以为简单圆管状结构的微型缸筒311-1，也可以为在所述微型缸筒311-1基础上改进的微型缸筒311-2。如图5-2所示，所述微型推杆312的外壁和所述微型缸筒311-1可以组成结构简单的所述微缸筒模块31-1，所述微型推杆312的外壁和所述微型缸筒311-1的内壁在具有严格气密性的同时具有小的摩擦力。如图5-1所示，所述微型缸筒311-1的所述微型推杆312端的中央孔内径增大形成一段圆形腔，对应的外壁具有螺纹形成所述微型缸筒311-2；所述密封管313为弹性材质，如橡胶、乳胶、硅胶等，其中央孔内径与所述微型推杆312外径相同，其外径与所述微型缸筒311圆形腔的内径相同；所述压紧件314为中空的金属圆柱体，包括粗段和细段，其中央孔内径大于所述微型推杆312外径，其粗段的外径与所述微型缸筒311-2圆形腔的内径相同，大于所述压紧螺帽315螺纹接口对侧端的圆形开口的内径，其细段的外径等于所述压紧螺帽315螺纹接口对侧端的圆形开口的内径；所述压紧螺帽315为中空的异形螺帽，具有一端的螺纹开口及其对侧端的圆形开口。所述密封管313容纳于所述微型缸筒311-2的圆形腔，所述压紧件314粗段紧贴所述密封管313，所述压紧螺帽315与所述微型缸筒311-2的螺纹连接后，所述压紧件314的粗段及部分细段位于所述压紧螺帽315内，细段余下部分伸出所述压紧螺帽315的圆形开口。如图5-2所示，所述微型推杆312经所述压紧件314的中央孔、所述密封管313中央孔插入所述微型缸筒311-2内，组成所述微缸筒模块31-2。所述压紧螺帽315通过所述压紧件314压迫所述密封管313使之变形，通过调节所述压紧螺帽315与所述微型缸筒311-2螺纹连接的螺纹高度，可以调节所述密封管313的径向变形程度，进而调节所述密封管313与所述微型推杆312的气密性及摩擦力。

如图5-2和所示，所述动力模块3中的所述传动机构33根据原理进行以下两种设置：以丝杆3311、螺母-滑块3312为要传动部件的传动机构331，以直齿轮3321、直齿条-滑块3322为主要传动部件的传动机构332。选择其中一种作为所述电动剥卵器的传动机构。

如图5-3所示，在所述传动机构331结构中，螺母和滑块一体化设计，所述丝杆3311为所述步进电机34转轴的输出段；所述滑槽321既可以固定所述步进电机34，又可以固定所述微缸筒模块31；所述微型推杆312的一端固定在所述螺母-滑块3312上。整体上，所述步进电机34、所述滑槽321、所述螺母-滑块3312和所述微缸筒模块31构成所述动力模块3-1，既方便组装又节省空间。

如图5-3所示，在所述传动机构332结构中，直齿条和滑块一体化设计，所述直齿轮3321组装在所述步进电机34转轴的输出段；所述滑槽322既可以固定所述步进电机34，又可以固定所述微缸筒模块31；所述微型推杆312的一端固定在所述直齿条-滑块3322上。整体上，所述步进电机34、所述滑槽322、所述直齿条-滑块3322和所述微缸筒模块31构成所述动力模块3-2，既方便组装又节省空间。

所述传动机构33的作用是将所述步进电机34的正转、反转转换成所述微型推杆312直线往返运动。在所述动力模块3-1中，所述步进电机34的步距角和所述丝杆3411的螺距决定了所述步进电机34单个脉冲的直线行程；在所述动力模块3-2中，所述步进电机34的步距角和所述直齿轮3421的分度圆直径决定了所述步进电机34单个脉冲的直线行程。所述传动机构33的物理参数如丝杆螺距、导程、直齿轮分度圆直径与所述步进电机34步距角能够满剥卵程序调节液柱长度需要。

所述动力模块3中的所述步进电机34优选2相四线步进电机，为了使所述电动剥卵器更加轻巧，在能够满足执行剥卵程序的前提下，优选体积更小、能耗更低的所述步进电机34。

所述动力模块3设置在所述操控手柄2的所述动力模块仓26内，在所述分体式电动剥卵器中，所述动力模块3还可以设置在控制盒11内。

所述控制模块4包括步进电机驱动器41、单片机42、按键模块43。所述步进电机驱动器41、所述单片机42和所述按键模块43可以采用集成化电路模块。

所述按键模块43至少包括具有程序选择、起止、加速、减速、增加行程、减少行程功能的键或电连接点。优选的，不同功能可以组合在一个键上实现，如，同一按键相依次的两次按压可以执行不同的功能，同一按键按压持续时间不同可以执行不同的功能，同一按键连续按压的次数不同可以执行不同的功能等。

所述按键模块43的键可以是按钮按键或触屏按键等。

所述显示模块5包含显示屏51、按键模块52。所述显示屏51用于显示运行程序的基本参数，如程序号、吹吸频率、液柱长度，和/或运行数据，如实时吹吸频率、某吹吸频率起止时间、某吹吸频率累积操作时间、总操作时间，和/或电池或蓄电池电量，和/或警报等信息。所述显示屏51为LED或LCD显示屏或触摸显示屏，支持多语种显示，语言至少包括中文、英文等。可以为黑白或者彩色显示屏。

所述显示屏51安装在所述操控手柄2头端面板的正前面或者持握的手的拇指所在侧的所述操控手柄2头端面板的侧面和/或所述控制盒11的正前面。

根据安装位置的不同，选择合适尺寸和分辨率的所述显示屏51，并选择适当显示内容。如果所述显示屏51只安装在所述操控手柄2头端面板，优选具有高分辨率的显示屏，所述显示屏51的大小在满足显示运行程序的基本参数同时符合所述电动剥卵器整体上轻巧美观的要求。

如果所述控制手柄2和所述控制盒11上都设置所述显示模块5，优选的，所述控制手柄2上的所述显示屏51只需要尺寸更小、分辨率相对低的显示屏。而所述控制盒11上的所述显示屏51需要尺寸更大、分辨率更高的显示屏，满足操作者1米视距内在阴暗视场环境下清晰辨识显示屏内容的需要。在能够满足上述条件的前提下，优选能耗更低的所述显示屏51。

所述按键模块52的键可以是按钮按键或触屏按键等。所述按键模块52所具功能与所述显示器51相适应，优选的，部分键和所述控制模块4的所述按键模块43的键合并，使键的数量尽可能的少，操作界面更加简约。

所述电源模块6包含充电模块61和电能存储单元62。所述充电模块61对所述电能存储单元充电。电能存储单元为蓄电池或者为类似锂离子电池的电池。在能满足电动剥卵器正常用电需求的前提下，优选体积更小重量更轻的所述充电模块61和电能存储单元62。

所述电源模块6设置在所述操控手柄2的所述主仓27内或所述控制盒11内。

所述内存7用于存储程序运行数据，包括操作对象信息，如编号等，及该操作对象相对应的剥卵操作数据，如程序号、吹吸频率、液柱长度和程序运行数据，如实时吹吸频率、某吹吸频率起止时间、某吹吸频率累积操作时间、总操作时间等数据。所述内存7如与所述控制模块4电连接，设置在所述操控手柄2的壳体内或所述控制盒11内。

所述吸头8呈圆柱形或者类球形，为弹性材质，如橡胶、乳胶、硅胶等。所述吸头8设置在所述操控手柄2的持握段上，连接端埋于所述操控手柄2面板下，盲端暴露在外面，并以一定角度，比如30度，向所述操控手柄2尾端倾斜。所述吸头8连接端通过管道与所述剥卵管1相连通。所述吸头8具体位置与所述操控手柄2上其他操作元件，如所述起止键21、所述加速键22和所述减速键23配合设置。优选的，所述吸头8与所述起止键21相邻，沿所述操控手柄2纵向分布，所述吸头8暴露部分位于握持所述电动剥卵器的手的拇指的外侧端，拇指仅通过自然左右摆动即可对所述起止键21和所述吸头8实现变换操作。拇指在常规操作姿势下按压所述吸头8形成的最大体积变量为所述吸头8的有效排空体积，有效排空体积小于所述剥卵针12或所述剥卵吸头111的容积。通过操控所述吸头8，可以对卵母细胞进行转移等操作。

所述电动剥卵器还可以设置语音模块9。剥卵操作时，操作者双眼或者单眼靠近显微镜目镜观察剥卵过程，为了避免剥卵过程中转移视线去观察显示屏上的信息而中断剥卵操作，可以将显示屏上的某些信息如实时吹吸频率等采用声音编码，通过扬声器播放，操作者通过声音获取该信息；剥卵操作，属于合子胚胎体外操作，有严格的体外操作时间限制。通过单片机编程，可以将总操作时间和/或超时提醒通过语音形式告知操作者。

所述语音模块9设置在所述操控手柄2的所述主仓27内或所述控制盒11内。

所述电动剥卵器还可以设置压力传感器10。通过所述压力传感器10监测所述微型推杆312与所述剥卵管1之间的连通管道的压力变化，将压力信息提交给单片机系统，单片机系统根据压力变化值自动调整控制步进电机的脉冲频率，实现自动调速的目的。当卵冠丘复合体通过所述剥卵针1尖部被卡住而通过缓慢时，传统剥卵方法是通过增加吸力或吹力使其加速通过。每个操作者对该情形做出的判断及处理方法受主观因素影响大，不利于标准化。当卵冠丘复合体通过所述剥卵针1尖部被卡住而通过缓慢时导致连通管道内压力变低，可以测定该低压值。选用适当的低压值作为阈值下限进行编程。当所述压力传感器10检测到该阈值下限时，反馈至所述单片机42，按照程序设置自动增加控制所述步进电机34的脉冲频率到设定高值，提高吹吸频率，进而增大吸力和吹力，使卵冠丘复合体顺利通过所述剥卵管1口部。在以设定脉冲频率高值完成设定吹吸次数后恢复原有吹吸频率，从而达到自动调整吹力和吸力的目的。与传统剥卵方法调节吹吸速度比较而言，自动调节吹吸频率由所述微型推杆312与所述剥卵管1之间的连通管道的压力低于阈值下限触发，不受操作者主观因素影响，容易标准化。

所述压力传感器10设置在所述操控手柄2的壳体内。所述操控手柄2的面板上设置启动/关闭该功能的自动调速键。

所述控制盒11作为其他元件安装的载体，在上述元件与所述控制手柄2物理性分离时，分离的元件安装于所述控制盒11内，并在其面板上设置相应的按键、按钮及接口。

如图1所示，所述电动剥卵器各主要元件的连接关系如下：所述步进电机驱动器41、所述按键模块43、所述显示模块5、所述电源模块6、所述内存7、所述语音模块9、所述压力传感器10分别与单片机42连接，所述步进电机驱动器41的输出端与所述步进电机34连接；所述脚踏开关控制器12开关与所述按键模块43相应的按键电连接。

所述步进电机34的输出轴与所述传动机构33的输入端连接，所述传动机构33的输出端与微型推杆312的一端连接，所述微型推杆312的另一端置于所述微型缸筒311内，所述微型缸筒311与所述剥卵管1通过管道相连通或通过密封管251或通过密封管252直接连通，所述吸头8通过管道与所述剥卵管1相连通，所述压力传感器10的压力检测元件与所述剥卵管1通过管道连通。所述操控手柄2通过所述连接端口24与所述剥卵管1形成插入式紧密连接。

除了所述剥卵管1与所述操控手柄2形成插入式可拆卸式紧密连接外，所述电动剥卵器的各个主要部件固定组装在所述操控手柄2内组装成一体式电动剥卵器，还可以除了所述剥卵管1与所述操控手柄2形成插入式可拆卸式紧密连接外，其余部件与所述操控手柄2物理性分离固定组装在所述控制盒11内构成成分体式电动剥卵器。在所述分体式电动剥卵器中，相关部件之间通过柔性电线或柔性管道形成连接。电动剥卵器各主要元件的空间布局可以按下述五种方式设计，每种设计方式构成外形相异功能相近的电动剥卵器。

方式一：所述剥卵管1与所述操控手柄2连接端口形成插入式紧密连接，所述动力模块3、所述控制模块4、所述显示模块5、所述电源模块6、所述内存7、所述吸头8、所述语音模块9、所述压力传感器10安装在所述操控手柄2内，形成一体式的所述电动剥卵器。

方式二：所述剥卵管1与所述操控手柄2连接端口形成插入式紧密连接，所述动力模块3、所述控制模块4、所述显示模块5、所述内存7、所述吸头8、所述语音模块9、所述压力传感器10安装在所述操控手柄2内，所述电源模块6安装在所述控制盒11内。所述控制盒11还可以安装一个所述显示模块，该所述显示模块通过柔性电线与所述控制模块4连接。所述控制盒11与所述控制手柄2物理性分离，形成分体式的所述电动剥卵器。还可以设置一个与上述元件物理性分离的脚踏开关控制器12，在该情形下，所述操控手柄2面板上的所述起止键21、所述加速键22和所述减速键23可以保留或者取消。

方式三：所述剥卵管1与所述操控手柄2连接端口形成插入式紧密连接，所述动力模块3、所述显示模块5、所述吸头8、所述压力传感器10安装在所述操控手柄2内，所述控制模块4、所述电源模块6、所述内存7和所述语音模块9安装在所述控制盒11内。所述操控手柄2内的所述显示模块5通过柔性电线与所述控制模块4连接。所述控制模块4的所述按键模块的部分键，如控制起止、加速及减速功能的键，通过柔性电线与所述操控手柄2的起止键、加速键及减速键连接。所述压力传感器10的压力检测元件通过柔性电线与所述控制模块4连接。所述控制盒11与所述控制手柄2物理性分离，形成分体式的所述电动剥卵器。还可以设置一个与上述元件物理性分离的脚踏开关控制器12，在该情形下，所述操控手柄2面板上的所述起止键21、所述加速键22和所述减速键23可以保留或者取消。

方式四：所述剥卵管1与所述操控手柄2连接端口形成插入式紧密连接，所述显示模块5、所述吸头8、所述压力传感器10安装在所述操控手柄2内，所述动力模块3、所述控制模块4、所述电源模块6、所述内存7和所述语音模块9安装在所述控制盒11内。所述操控手柄2内的所述显示模块5通过柔性电线与所述控制模块4连接。所述控制盒11内还可以安装一个所述显示模块，该所述显示模块通过柔性电线与所述控制模块4连接。所述控制模块4的所述按键模块的部分键，如控制起止、加速及减速功能的键，通过柔性电线与所述操控手柄2的起止键、加速键及减速键连接。所述动力模块3中的所述微型缸筒311通过柔性管道与所述剥卵管1相连通，在所述微型推杆312与所述剥卵管1之间的连通管道填充液体，如矿物油。所述压力传感器10的压力检测元件通过柔性电线与所述控制模块4连接。所述控制盒11与所述控制手柄2物理性分离，形成分体式的所述电动剥卵器。还可以设置一个与上述元件物理性分离的脚踏开关控制器12，在该情形下，所述操控手柄2面板上的所述起止键21、所述加速键22和所述减速键23可以保留或者取消。

方式五：所述剥卵管1与所述操控手柄2连接端口形成可拆卸式紧密连接，所述吸头8、所述压力传感器10安装在所述操控手柄2内，所述动力模块3、所述控制模块4、所述显示模块5、所述电源模块6、所述内存7和所述语音模块9安装在所述控制盒11内。所述控制模块4的所述按键模块的部分键，如控制起止、加速及减速功能的键，通过柔性电线与所述操控手柄2的起止键、加速键及减速键连接。所述动力模块3中的所述微型缸筒311通过柔性管道与所述剥卵管1相连通，在所述微型推杆312与所述剥卵管1之间的连通管道填充液体，如矿物油。所述压力传感器10的压力检测元件通过柔性电线与所述控制模块4连接。所述控制盒11与所述控制手柄2物理性分离，形成分体式的所述电动剥卵器。还可以设置一个与上述元件物理性分离的脚踏开关控制器12，在该情形下，所述操控手柄2面板上的所述起止键21、所述加速键22和所述减速键23可以保留或者取消。

采用本发明的电动剥卵装置的剥卵方法如下：ICSI前或者冻卵前剥卵，用未拉制的巴氏管将卵冠丘复合体转移入含80IU/L的透明质酸酶溶液内，连续吹打数次，去除大部分粘液块，然后将预消化的卵冠丘复合体转移到操作培养基内，由步进电机34提供吹吸动力使预消化的卵冠丘复合体反复进出剥卵管嘴部，直到去除颗粒细胞程度达到操作要求；

采用本发明的电动剥卵装置的剥卵方法还可以如下：试管法IVF后剥卵，用未拉制的巴氏管将试管法IVF后的卵冠丘复合体培养基悬液转移至空的培养皿，由步进电机提供吹吸动力使卵冠丘复合体反复进出剥卵管嘴部，直到去除颗粒细胞程度达到操作要求；微滴法IVF后剥卵，由步进电机34提供吹吸动力反复吹吸随颗粒细胞附壁在培养皿底的卵母细胞，使之从皿底脱落，再经反复吹吸直到去除颗粒细胞程度达到操作要求。

所述步进电机34由单片机42控制。单片机42内设有单片机程序，程序的参数主要包括吹吸频率、液柱长度。由步进电机34行程调节吹吸液柱长度。在所述液柱长度一定的条件下，由步进电机34往返频率调节吹吸频率，相应的调节吹吸速度及对应的吹吸力量，吹吸频率越快，速度越快，吹吸力量也越大。单片机程序可以随时修改和/或存储为新的程序，可以随时启动、停止。

所述步进电机34至少包括三种调速方式：交替使用预存程序调速、在运行程序吹吸频率的基础上手动增加或降低单次幅度可以通过编程设定的频率值、在运行程序的吹吸频率的基础上自动加速至某一设定吹吸频率高值并持续至设定时间后恢复原有吹吸频率。

剥卵操作数据记录于内存，可以查看和/或输出。剥卵操作数据主要包括：运行程序的基本参数，如程序号、吹吸频率、液柱长度和运行数据，如实时吹吸频率、某吹吸频率起止时间、某吹吸频率累积操作时间、总操作时间等数据。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种电动剥卵装置，其特征在于：包括剥卵管，操控手柄，安装于操控手柄内的动力模块、控制模块、电源模块和内存以及吸头；其中，所述操控手柄的一端设有连接端口，所述剥卵管连接于连接端口上；所述动力模块包括微缸筒模块、传动机构以及步进电机；所述控制模块包括步进电机驱动器、单片机以及按键模块；所述步进电机驱动器、按键模块、显示模块、电源模块、内存分别与所述单片机连接；所述步进电机驱动器与所述步进电机连接；所述步进电机与所述传动机构连接，所述传动机构与一微型推杆连接；所述微型推杆的另一端置于所述微型缸筒内，所述微型缸筒与所述剥卵管密封管连通；所述吸头与所述剥卵管相连通。

2.如权利要求1所述的电动剥卵装置，其特征在于：所述剥卵管具体为剥卵吸头、剥卵针或剥卵巴氏管。

3.如权利要求1所述的电动剥卵装置，其特征在于：于所述操控手柄上设置有起止键、加速键和减速键，该起止键、加速键和减速键分别和按键模块电性连接。

4.如权利要求3所述的电动剥卵装置，其特征在于：于所述操控手柄内设有动力模块仓和主仓；所述动力模块收容于动力模块仓内；所述控制模块、电源模块收容于主仓内；于所述操控手柄上还嵌设有一显示屏。

5.如权利要求3所述的电动剥卵装置，其特征在于：所述连接端口的中央设有一中央孔，所述中央孔的端口末端缩小形成一个限位环；所述中央孔容纳一个密封管，所述限位环限位在所述中央孔内，所述密封管外壁与所述中央孔内壁紧密贴合；所述密封管的一端的开口具有与所述剥卵管形成插入式紧密连接的接口；所述密封管的另一端开口具有与连通微型缸筒形成紧密连接的接口，与连通吸头形成紧密连接的接口，和与连接压力感应器形成紧密连接的接口。

6.如权利要求1所述的电动剥卵装置，其特征在于：所述微缸筒模块包括微型缸筒、密封管、压紧件以及压紧螺帽；其中，所述微型推杆和微型缸筒连接；所述密封管容纳于所述微型缸筒内，所述压紧件紧贴所述密封管，所述压紧螺帽与所述微型缸筒的螺纹连接，其一部分位于所述压紧螺帽内，另一部分伸出所述压紧螺帽的圆形开口。

7.如权利要求1所述的电动剥卵装置，其特征在于：所述传动机构包括丝杆和螺母-滑块；其中，所述丝杆连接所述步进电机；所述微型推杆的一端固定在所述螺母-滑块上。

8.如权利要求1所述的电动剥卵装置，其特征在于：所述传动机构包括直齿轮和直齿条-滑块；其中，所述直齿轮组装在所述步进电机上；所述微型推杆的一端固定在所述直齿条-滑块上。

9.如权利要求1所述的电动剥卵装置，其特征在于：其还设有一语音模块，所述语音模块与所述单片机连接。

10.如权利要求1所述的电动剥卵装置，其特征在于：其进一步可包括一控制盒，所述控制盒通过线缆连接至操控手柄上。

11.如权利要求10所述的电动剥卵装置，其特征在于：于所述控制盒上设有一显示屏；或者在所述操控手柄和控制盒上分别设有一显示屏。

12.如权利要求1所述的电动剥卵装置，其特征在于：其还可包括一压力传感器，该压力传感器亦与单片机连接，该压力传感器的压力检测元件与所述剥卵管通过管道连通。

13.一种采用如权利要求1所述的电动剥卵装置的剥卵方法，其特征在于：包括如下步骤：用未拉制的巴氏管将卵冠丘复合体转移入透明质酸酶溶液内，连续吹打数次，去除大部分粘液块，然后将预消化的卵冠丘复合体转移到操作培养基内，由步进电机提供吹吸动力使预消化的卵冠丘复合体反复进出剥卵管嘴部，直到去除颗粒细胞程度达到操作要求。

14.如权利要求13所述的剥卵方法，其特征在于：所述步进电机由单片机控制，其至少包括三种调速方式：交替使用预存程序调速、在运行程序吹吸频率的基础上手动增加或降低单次幅度可以通过编程设定的频率值、在运行程序吹吸频率的基础上自动加速至某一设定吹吸频率高值并持续至设定时间后恢复原有吹吸频率。

15.一种采用如权利要求1所述的电动剥卵装置的剥卵方法，其特征在于：包括如下步骤：用未拉制的巴氏管将试管法IVF后的卵冠丘复合体培养基悬液转移至空的培养皿，由步进电机提供吹吸动力使卵冠丘复合体反复进出剥卵管嘴部，直到去除颗粒细胞程度达到操作要求；微滴法IVF后剥卵，由步进电机提供吹吸动力反复吹吸随颗粒细胞附壁在培养皿底的卵母细胞，使之从皿底脱落，再经反复吹吸直到去除颗粒细胞程度达到操作要求。

16.如权利要求15所述的剥卵方法，其特征在于：所述步进电机由单片机控制，其至少包括三种调速方式：交替使用预存程序调速、在运行程序吹吸频率的基础上手动增加或降低单次幅度可以通过编程设定的频率值、在运行程序吹吸频率的基础上自动加速至某一设定吹吸频率高值并持续至设定时间后恢复原有吹吸频率。