CN109468226B - 模拟自然态下精子游动路径的体外受精装置及使用方法 - Google Patents

模拟自然态下精子游动路径的体外受精装置及使用方法 Download PDF

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Abstract

模拟自然态下精子游动路径的体外受精装置及使用方法，装置包括水平设置的水平双孔板和竖直设置的竖直安装管；水平双孔板的中间设有沿竖直方向上下贯通的通孔，通孔的左右两侧对称设有一对供精子水平移动的水平通道，且水平通道包括用于模拟输卵管的水平管体和用于模拟卵巢的膨大体；水平管体和膨大体左右水平连通，以构成水平通道；竖直安装管内设有、心形空腔和球形空腔，球形空腔设置在心形空腔的正下方，通孔、中央竖直管、心形空腔、细通管和球形空腔上下连通以构成供精子游动的竖直通道；装置还包括封闭分离塞和板盖。所述装置较现有的直接接触受精以及横向通道式受精皿受精，能更好的还原自然受孕过程中精子的真实游动路径。

Description

模拟自然态下精子游动路径的体外受精装置及使用方法
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种模拟自然态下精子游动路径的体外受精装置及使用方法。
背景技术
随着国家全面“二孩”政策的放开，国内符合二孩标准的夫妻大约在9000万对，其中有6000万女性在35岁以上，这部分高龄妇女若想怀孕，很多都需借助辅助生殖(试管婴儿)技术。但由于环境污染、工作生活压力大、年龄增大以及不良生活方式等因素的叠加影响，根据中国人口协会、国家计生委联名发布的《中国不孕不育现状调研报告》显示，中国的不孕不育发病率在12.5％～15％，患者人数超过4000万，即意味着每7～8对夫妇中就有1对患有不孕不育问题，这些都不得不借助辅助生殖手段。
试管婴儿技术即体外受精一胚胎移植(In Vitro Fertilization and EmbryoTransfer，IVF—ET)，IVF—ET涉及复杂多环节的实验室操作过程，但在诸多步骤中，体外受精(IVF)的操作无疑是整项技术的核心。当遇到女方输卵管性不孕、排卵障碍、子宫内膜异位症、免疫性不孕、男方轻度少弱畸精症、原因不明性不孕等临床适应证时，我们会应用常规体外受精技术(第一代试管婴儿技术)，即将一定浓度的精子与次级卵母细胞相互作用并结合成为受精卵。
但目前绝大多数生殖医学中心采用的体外受精方式无外乎两种：一种是将处理后的精子加入盛有卵子的四孔板或培养皿微滴内，另一种是将卵子加入到已调好密度的精子培养液内。但不论是哪种方法，都是采用了精子与卵子直接接触的方式，这就导致了与卵子接触的精子除了正常精子外还夹带着没有前向运动能力的精子或死精子，而即便是正常精子，其质量也参差不齐(一些呈快速前向运动，另一些呈速度较慢的曲线运动)，这就会产生与卵子结合的精子有可能为距离较近的质量不佳的精子。此外，各大生殖医学中心常规体外受精操作时，加入的精子数量通常为2000-20000条/卵不等，这大大高于自然受孕过程中到达受精部位并与卵子接触的精子数量(几十条甚至更少)，而高浓度的精子(包括死精)会产生代谢物甚至毒素，这都会对卵子的受精结局、胚胎后续的卵裂及发育造成不利影响，最终导致临床妊娠率与胚胎种植率的降低。
中国专利CN101451104A公开了一种体外受精皿，由第一容置区和第二容置区及连通两个容置区之间的至少一条通道组成，所述通道呈管状且其顶部开有通气孔；而另一份中国专利CN103421683A则公开了一种精子竞争受精皿，即通过设置高矮不同的纵向和横向隔板将皿体内腔分隔成卵子容置区和精子容置区以及连通所述卵子容置区和精子容置区的Z字形长通道。
上述两种受精皿与精卵直接接触的常规受精方式相比确实能筛选出一批活力较好的精子，但是这种筛选只是停留在精子水平游动方向上的筛选，且无论是直线通道、曲线通道还是用隔板隔成的Z字形长通道都和自然状态下精子的真实游动路径存在差距。而自然受精过程中，精子除了水平方向上游动，更多的是要克服地球引力的向上(纵向)游动，且需先后自下而上穿过宫颈管和子宫体腔，最终到达输卵管的合适部位才与卵子接触并结合，而子宫颈管的直径在5.0mm左右，输卵管峡部的直径也只有2.0～3.0mm，这都起到了限制精子进入输卵管的作用。如上所述精子纵向上游筛选、精子自然受精状态下游动路径的真实模拟以及输卵管峡部的限制功能在现有技术中都无法体现。
自然受孕是一个精子经历漫长的旅程寻找卵子的过程，这一过程经历了严格的自然生理性选择，是一个淘汰绝大多数(几千万甚至几亿)精子的优胜劣汰的过程。体外受精技术自1978年产生全世界第一例试管婴儿Louise Brown至今也不过40多年历史，虽然已经帮助成千上万的患者解决了生育困难的问题，但体外受精操作本身的安全性究竟如何，由于仍然缺乏足够大样本的子代安全性研究，目前学界仍无明确定论。而尽可能地减少体外操作的人为的干预，更多的去还原模拟自然状态下的受精方式无疑是产生优质胚胎和健康子代的有益改进方向。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种能更好的还原自然受孕过程中精子的真实游动路径、同时包含水平方向和垂直方向的筛选，且加入了模拟宫颈管和输卵管峡部的限制性筛选的体外受精装置及使用方法。
本发明解决上述问题的技术方案是：
本申请的实施例提供一种模拟自然态下精子游动路径的体外受精装置，所述装置包括水平设置的水平双孔板和竖直设置的竖直安装管，且所述竖直安装管的顶端与所述水平双孔板的下表面通过连接件可拆卸地连接；
所述水平双孔板的中间设有沿竖直方向上下贯通的通孔，所述通孔的左右两侧对称设有一对供精子水平移动的水平通道，且所述水平通道包括用于模拟输卵管的水平管体和用于模拟卵巢的膨大体；其中，所述水平管体的内端与所述通孔的侧面相连接，所述水平管体的外端向通孔外水平延伸并与所述膨大体相连接；所述水平管体自内端向外端逐渐变粗，所述膨大体的顶部设有开口；所述水平管体和所述膨大体左右水平连通，以构成所述水平通道；
所述竖直安装管内设有用于模拟子宫腔的心形空腔，所述心形空腔顶端的中间设有与所述通孔上下对准的中央竖直管，且所述心形空腔通过所述中央竖直管与所述通孔的底端密封连通；所述心形空腔底端的中间设有用于模拟子宫颈管的细通管，且所述心形空腔通过所述细通管与球形空腔相连通；所述球形空腔设置在所述心形空腔的正下方，且所述心形空腔和所述球形空腔均固定设置在所述竖直安装管内；其中，所述通孔、所述中央竖直管、所述心形空腔、所述细通管和所述球形空腔上下连通以构成供精子游动的竖直通道；
所述装置还包括可插设在所述通孔内以密封所述通孔并隔绝所述水平通道和所述竖直通道的封闭分离塞；
所述装置还包括可拆卸地扣设在所述水平双孔板的上表面上以密封所述通孔和所述膨大体的开口的板盖。
进一步的，所述水平管体内端最窄处的内径为2.0mm。
进一步的，所述心形空腔的外壁与所述竖直安装管的内壁粘合固定，所述球形空腔的外底面与所述竖直安装管的内底面粘合固定；所述竖直安装管的底端嵌设在支撑座上，且所述支撑座呈圆台状。
进一步的，所述通孔上设有用于提示受精培养液注入深度的标记。
进一步的，所述封闭分离塞呈T形，所述封闭分离塞包括用于插入所述通孔内的竖直部和外露于所述通孔的水平部，且所述水平部的中间和所述竖直部的顶端固定相连。
进一步的，所述连接件包括设置在所述平双孔板下表面上的凹槽和设置在所述竖直安装管顶端上的凸头，所述水平双孔板与所述竖直安装管通过所述凸头和所述凹槽的卡扣配合可拆卸地连接。
进一步的，所述中央竖直管密封插接在所述通孔内。
进一步的，所述细通管的内径为5mm，管长为3cm。
进一步的，两个膨大体的中心点之间的距离是6～10cm。
本申请实施例还提供一种模拟自然态下精子游动路径的体外受精装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤1：将所述水平双孔板通过连接件插接在所述竖直安装管上，且将所述竖直安装管置于超净工作站的水平桌面上；
步骤2：用毛细玻璃管吸取精液，并将所述毛细玻璃管自所述通孔插入球状空腔内，且将精液全部注入所述球状空腔内后抽出所述毛细玻璃管；
步骤3：自所述通孔注入受精培养液，并使所述受精培养液覆盖于所述精液的上方，直至所述受精培养液的液面达到所述通孔上的记号处，以使所述受精培养液充满所述水平通道和所述竖直通道；
步骤4：向所述水平双孔板的两个盛有受精培养液的膨大体内加入卵母细胞，并用液体石蜡油覆盖两个膨大体的开口和所述通孔的开口，以保持受精环境渗透压和温度的稳定性；
步骤5：将所述装置小心转移至温度为37℃、CO2浓度为6％的水套式恒温恒湿培养箱内过夜培养；
步骤6：位于球状空腔内的精子将遵循自然受孕时的游动路径依次通过模拟子宫颈管的细通管、模拟子宫腔的心形空腔、模拟输卵管的水平管体，在通过垂直方向和水平方向的游动后，最终到达模拟卵巢的膨大体内与卵子进行受精结合；
步骤7：将所述装置置于所述37℃、CO2浓度为6％的所述水套式恒温恒湿培养箱内放置16～18小时后，将所述装置小心取出，并将封闭分离塞插入所述通孔内，使得两条水平通道和一条所述竖直通道之间相互隔离；封闭分离塞5同时给予中央直管向下的推力，使得水平双孔板和竖直安装管相分离；
步骤8：水平双孔板和竖直安装管分离后，将水平双孔板置于超净工作站的恒温热台上，于显微镜下对受精结果进行评价判断。
本发明的有益效果主要表现在：
1、所述装置较之当前各大生殖中心普遍采用的直接接触受精以及改良的横向通道式受精皿受精，能更好的还原自然受孕过程中精子的真实游动路径，不仅有水平方向上的筛选，更有垂直向上游动的筛选，以及加入了模拟宫颈管和输卵管峡部的限制性筛选，整个筛选过程更加自然和全面，能够更好的筛选出足够活力的快速健康的精子，能有效提高卵子的受精率、优质胚胎形成率以及临床妊娠率与胚胎种植率，且能降低试管婴儿子代安全性风险。
2、上部的水平双孔板和下部的竖直安装管插接连通，给予了精子竖直方向和水平方向上的游动路径和空间；而水平双孔板和竖直安装管灵活的拆分，又提高了所述装置的利用率，便于将水平双孔板置于恒温超净工作台上的底部保温以及显微镜下观察。
3、所述水平管体内端最窄处的内径为2.0mm，模拟了人体输卵管由壶腹部向峡部再到间质部管道直径逐渐收窄的特点，而峡部的直径一般为2.0mm～3.0mm，故设置了2.0mm的最窄孔径，起到了模拟输卵管峡部对精子的限制性筛选功能。
4、所述竖直安装管的顶面通过连接件与水平双孔板连接，底部固定嵌设在支撑座上，且内壁与心形空腔和球形空腔粘合固定，均有效增加了所述装置的放置稳定性。
5、所述标记有效提示了受精培养液的添加量，确保培养液不会因添加过少而导致水平通道干固堵塞，也不会因添加过多而导致液体溢出或过满洒出。
6、两个膨大体的中心点之间的距离为6～10cm，则使得精子从水平管体的内端与通孔的连接处(输卵管起点)游向卵母细胞的水平距离为3～4cm，符合输卵管中精卵结合的适宜位置距离。
附图说明
图1是一实施例中所述装置的正视图；
图2是图1所示装置的俯视图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1、2，本实施例提供一种模拟自然态下精子游动路径的体外受精装置，所述装置包括水平设置的水平双孔板1和竖直设置的竖直安装管2，且所述竖直安装管2的顶端与所述水平双孔板1的下表面通过连接件可拆卸地连接；
具体的，所述水平双孔板1和所述竖直安装管2通过所述连接件垂直相连。
所述水平双孔板1的中间设有沿竖直方向上下贯通的通孔4，所述通孔4的左右两侧对称设有一对供精子水平移动的水平通道，所述水平通道包括用于模拟输卵管的水平管体41和用于模拟卵巢的膨大体3；其中，所述水平管体41的内端与所述通孔4的侧面相连接，所述水平管体41的外端向通孔4外水平延伸并与膨大体3相连接；且所述水平管体41自内端向外端逐渐变粗，所述膨大体3的顶部设有开口；所述水平管体41和所述膨大体3左右水平连通，以构成所述水平通道；
具体的，所述一对水平通道关于所述通孔的中心轴对称。
所述竖直安装管2内设有用于模拟子宫腔的心形空腔8，所述心形空腔8顶端的中间设有与所述通孔4上下对准的中央竖直管7，且所述心形空腔8通过所述中央竖直管7与所述通孔4的底端密封连通；所述心形空腔8底端的中间设有用于模拟子宫颈管的细通管9，且所述心形空腔8通过所述细通管9与球形空腔10相连通；所述球形空腔10设置在所述心形空腔8的正下方，且所述心形空腔8和所述球形空腔10均固定设置在所述竖直安装管2内；其中，所述通孔4、所述中央竖直管7、所述心形空腔8、所述细通管9和所述球形空腔10上下连通以构成供精子游动的竖直通道；
具体的，所述竖直安装管2的高度为15cm，直径为5cm。
具体的，所述心形空腔8最宽处的内径为5cm。且所述心形空腔8最宽处的外壁与所述竖直安装管2的内壁粘合固定。
在本实施例中，上部的水平双孔板1和下部的竖直安装管2插接连通，给予了精子竖直方向和水平方向上的游动路径和空间；而水平双孔板1和竖直安装管2灵活的拆分，又提高了所述装置的利用率，便于将水平双孔板1置于恒温超净工作台上的底部保温以及显微镜下观察。
所述装置还包括可插设在所述通孔4内以密封所述通孔4并隔绝所述水平通道和所述竖直通道的封闭分离塞5；
所述装置还包括可拆卸地扣设在所述水平双孔板的上表面上以密封所述通孔4和所述膨大体3的开口的板盖6。
进一步的，所述水平管体41内端最窄处411的内径为2.0mm。
具体的，所述水平管体41内端最窄处411的内径为2.0mm，模拟了人体输卵管由壶腹部向峡部再到间质部管道直径逐渐收窄的特点，而峡部的直径一般为2.0mm～3.0mm，故设置了2.0mm的最窄孔径，起到了模拟输卵管峡部对精子的限制性筛选功能。
进一步的，所述心形空腔8的外壁81与所述竖直安装管2的内壁粘合固定，所述球形空腔10的外底面与所述竖直安装管2的内底面粘合固定；所述竖直安装管2的底端嵌设在支撑座21上，且所述支撑座21呈圆台状。
具体的，所述竖直安装管2的顶面通过连接件与水平双孔板1连接，底部固定嵌设在支撑座21上，且内壁与心形空腔8和球形空腔10粘合固定，均有效增加了所述装置的放置稳定性。
进一步的，所述通孔4上设有用于提示受精培养液注入深度的标记。
具体的，所述标记为刻线44，所述标记有效提示了受精培养液的添加量，确保培养液不会因添加过少而导致水平通道干固堵塞，也不会因添加过多而导致液体溢出或过满洒出。
进一步的，所述封闭分离塞5呈T形，所述封闭分离塞5包括用于插入所述通孔4内的竖直部和外露于所述通孔4的水平部，且所述水平部的中间和所述竖直部的顶端固定相连。
具体的，所述竖直部呈圆柱体状，且所述竖直部的底端可延伸至所述水平管体的下方，以阻隔所述水平管体和所述中央直管43相连通。
进一步的，所述连接件包括设置在所述平双孔板1下表面上的凹槽11和设置在所述竖直安装管2顶端上的凸头22，所述水平双孔板1与所述竖直安装管2通过所述凸头22和所述凹槽11的卡扣配合可拆卸地连接。
具体的，所述凸头22呈长方体状。
进一步的，所述中央竖直管7密封插接在所述通孔4内。
具体的，所述中央竖直管7的顶端贯穿所述通孔4的底端开口43并延伸至所述通孔4内。
进一步的，所述细通管9的内径为5mm，管长为3cm。
进一步的，两个膨大体3的中心点之间的距离是6～10cm。
具体的，两个膨大体3的中心点之间的距离为6～10cm，则使得精子从水平管体41的内端与通孔4的连接处(输卵管起点)游向卵母细胞的水平距离为3～4cm，符合输卵管中精卵结合的适宜位置距离。
综上，本实施例所述装置较之当前各大生殖中心普遍采用的直接接触受精以及改良的横向通道式受精皿受精，能更好的还原自然受孕过程中精子的真实游动路径，不仅有水平方向上的筛选，更有垂直向上游动的筛选，以及加入了模拟宫颈管和输卵管峡部的限制性筛选，整个筛选过程更加自然和全面，能够更好的筛选出足够活力的快速健康的精子，能有效提高卵子的受精率、优质胚胎形成率以及临床妊娠率与胚胎种植率，且能降低试管婴儿子代安全性风险。
本实施例还提供模拟自然态下精子游动路径的体外受精装置及使用方法的使用方法，包括以下步骤：
步骤1：将水平双孔板1通过连接件插接在所述竖直安装管2上，且将所述竖直安装管2置于超净工作站的水平桌面上；
步骤2：用毛细玻璃管吸取精液，并将所述毛细玻璃管自所述通孔4插入球状空腔10内，且将精液全部注入所述球状空腔10内后抽出所述毛细玻璃管；
步骤3：自所述通孔4注入受精培养液，并使所述受精培养液覆盖于所述精液的上方，直至受精培养液的液面达到所述通孔4上的记号处，以使所述受精培养液充满所述水平通道和所述竖直通道；
步骤4：向水平双孔板1的两个盛有受精培养液的膨大体3内加入卵母细胞，并用IVF(试管受精)专用液体石蜡油覆盖两个膨大体3的开口和所述通孔4的开口，以保持所述装置的受精环境渗透压和温度的稳定性；
步骤5：将所述装置小心转移至温度为37℃、CO2浓度为6％的水套式恒温恒湿培养箱内过夜培养。
步骤6：位于球状空腔10内的精子将遵循自然受孕时的游动路径依次通过模拟子宫颈管的细通管9、模拟子宫腔的心形空腔8、模拟输卵管的水平管体41，在通过垂直方向和水平方向的游动后，最终到达模拟卵巢的膨大体3内与卵子进行受精结合；
步骤7：将所述装置置于所述37℃、CO2浓度为6％的所述水套式恒温恒湿培养箱内放置16～18小时后，将所述装置小心取出，并将封闭分离塞5插入通孔4内，使得两条水平通道和一条所述竖直通道之间相互隔离；封闭分离塞同时给予中央直管7向下的推力，使得水平双孔板1和竖直安装管2相分离；
步骤8：水平双孔板1和竖直安装管2分离后，将水平双孔板1置于超净工作站的恒温热台上，于显微镜下对受精结果(双原核的形成情况)进行评价判断。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (7)

1.一种模拟自然态下精子游动路径的体外受精装置，其特征在于：所述装置包括水平设置的水平双孔板和竖直设置的竖直安装管，且所述竖直安装管的顶端与所述水平双孔板的下表面通过连接件可拆卸地连接；
所述水平双孔板的中间设有沿竖直方向上下贯通的通孔，所述通孔的左右两侧对称设有一对供精子水平移动的水平通道，且所述水平通道包括用于模拟输卵管的水平管体和用于模拟卵巢的膨大体；其中，所述水平管体的内端与所述通孔的侧面相连接，所述水平管体的外端向通孔外水平延伸并与所述膨大体相连接；所述水平管体自内端向外端逐渐变粗，所述膨大体的顶部设有开口；所述水平管体和所述膨大体左右水平连通，以构成所述水平通道；
所述竖直安装管内设有用于模拟子宫腔的心形空腔，所述心形空腔顶端的中间设有与所述通孔上下对准的中央竖直管，且所述心形空腔通过所述中央竖直管与所述通孔的底端密封连通；所述心形空腔底端的中间设有用于模拟子宫颈管的细通管，且所述心形空腔通过所述细通管与球形空腔相连通；所述球形空腔设置在所述心形空腔的正下方，且所述心形空腔和所述球形空腔均固定设置在所述竖直安装管内；其中，所述通孔、所述中央竖直管、所述心形空腔、所述细通管和所述球形空腔上下连通以构成供精子游动的竖直通道；
所述装置还包括可插设在所述通孔内以密封所述通孔并隔绝所述水平通道和所述竖直通道的封闭分离塞；
所述装置还包括可拆卸地扣设在所述水平双孔板的上表面上以密封所述通孔和所述膨大体的开口的板盖；
所述水平管体内端最窄处的内径为2.0mm；
所述心形空腔的外壁与所述竖直安装管的内壁粘合固定，所述球形空腔的外底面与所述竖直安装管的内底面粘合固定；所述竖直安装管的底端嵌设在支撑座上，且所述支撑座呈圆台状。
2.如权利要求1所述的一种模拟自然态下精子游动路径的体外受精装置，其特征在于：所述通孔上设有用于提示受精培养液注入深度的标记。
3.如权利要求1所述的一种模拟自然态下精子游动路径的体外受精装置，其特征在于：所述封闭分离塞呈T形，所述封闭分离塞包括用于插入所述通孔内的竖直部和外露于所述通孔的水平部，且所述水平部的中间和所述竖直部的顶端固定相连。
4.如权利要求1所述的一种模拟自然态下精子游动路径的体外受精装置，其特征在于：所述连接件包括设置在所述平双孔板下表面上的凹槽和设置在所述竖直安装管顶端上的凸头，所述水平双孔板与所述竖直安装管通过所述凸头和所述凹槽的卡扣配合可拆卸地连接。
5.如权利要求1所述的一种模拟自然态下精子游动路径的体外受精装置，其特征在于：所述中央竖直管密封插接在所述通孔内。
6.如权利要求1所述的一种模拟自然态下精子游动路径的体外受精装置，其特征在于：所述细通管的内径为5mm ，管长为3cm。
7.如权利要求1所述的一种模拟自然态下精子游动路径的体外受精装置，其特征在于：两个膨大体的中心点之间的距离是6~10cm。
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