CN203763202U - 一种体外授精取卵装置系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种体外授精取卵装置系统。本实用新型包括控制系统、取卵负压装置、恒温试管架；控制系统包括控制器、气压传感器、温度传感器、第一信号驱动电路、第二信号驱动电路、继电器、紧急启动开关、自动气压开关；温度传感器把测到的温度值信号传送给控制器，控制器再经第二信号驱动电路控制恒温试管架的电热片；同时气压传感器把测到的气压值传送给控制器，控制器控制气阀的开闭状态。取卵负压装置包括穿刺针、软管连接器、抽取连接管、注射管线、注射针、细真空管线、负压连接头、粗真空管线、气泵连接装置、试管收集器；恒温试管架为带有电热片的试管架。本实用新型可靠性高，容易控制，且成本低廉。

Description

一种体外授精取卵装置系统

技术领域

本实用新型属于医疗器械技术领域，提供一种体外授精取卵装置系统。

背景技术

不孕症是近年妇科常见疾病之一，占已婚夫妇的10﹪左右。自第一例试管婴儿于1979年在英国剑桥诞生以来，体外授精/胚胎移植(in vitro fertilization/embryo transfer, IVF/ET)作为治疗不孕症的一种可靠手段已在世界各国相继展开,到1999年,已出生了300000多名试管婴儿。我国此项技术开展较晚，北京医科大学附属第三医院张丽珠等率先在国内获IVF—ET成功(1988年)。接着,全国几十家医院先后开展了这方面研究,目前，试管婴儿也普遍被社会所接纳。

一．我国辅助生殖发展现状

    我国近期调查，国内不孕症者占已婚夫妇人数的10﹪，比1984年调查的4.8﹪增加一倍多，发病率呈上升趋势。我国更受传宗接代观念影响，多数家庭盼子心切，使不育夫妇承受着极大的心理压力，甚至引发离异、婚外恋之类家庭乃至社会的问题。目前，国内已有100余家医疗机构开展了人类辅助生殖技术的应用与研究工作，并有10多家医疗机构设置了精子库。另外，全国大多数医学院也开展了这方面的研究，卫生部也发布了《人类辅助生殖技术管理办法》来规范该项技术的应用。人类辅助生殖技术采用下列方法： (一)控制性超排卵(COH)

    B超监测病人双侧卵巢被刺激发育的卵泡数及于宫内膜，同时连续测定血清E2。当主导卵泡直径达18mm以上时，停用Gn,给hCGl0000IU(Profasi，Serono)。36小时后通过阴道超声引导穿刺由取卵负压装置取卵。  (二)体外授精培养及移植     获得的卵母细胞在含10﹪血清的HTF液中，置5﹪CO₂培养箱37℃培养2～6小时后加精子体外授精。调整精子浓度为50000～100000/卵母细胞。在授精16～20小时后，观察原核及第二极体出现。将授精的胚胎继续培养至72小时(HTF液)。移植胚胎前对胚胎质量进行评估。Ⅰ级胚胎：卵裂球大小相等，没有碎片。Ⅱ级胚胎：卵球大小相等，有小于细胞团1/3的少许碎片。Ⅲ级胚胎：卵裂球大小不均匀，碎片少许或无。Ⅳ级胚胎：碎片多于细胞团1/3，卵裂球大小相同或不匀。Ⅴ级胚胎：大量碎片，无核或1～2个大小不一的卵裂球。

    选择Ⅰ～Ⅲ级胚胎2～5个置入含75﹪血清的培养液中(HTF)，移植入子宫腔中。病人卧床休息1～3小时。移植14天后尿检hCG判断妊娠。

二．关键设备——取卵负压装置和试管架

在整个辅助生殖过程中,取卵负压装置和试管架是一个关键设备。目前, 大多数医院都用澳大利亚COOK公司的负压泵和它的恒温试管架，它已是一个标准设备（可看上海外海医疗器械有限公司给的IVF产品配置表）。

这套COOK设备系统由于开发早并且相对成熟已长期占据国际和国内市场。但现有的COOK设备的主要问题是，它是用机械装置实现负压控制,成本高,价格昂贵,也容易出故障,体积也比较大。国内也有把传统的负压装置用到取卵子中,但它会造成抽出的卵子和子宫血倒流,在国内正规医院并不采用。

据调查，在我国，做试管婴儿的每次费用大致在3万-5万元之间。降低体外授精手术的高昂费用，除了医生的医术提高以外，就是要通过改进医疗设备，提高生育的成活率，以及降低设备的费用入手。寻求一种成本低的设备。对于全套体外授精装置的国产化具有重要意义。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有产品的缺点，提出了一种体外授精取卵装置系统，具体是利用电子仪器设计取卵负压装置，并且用一个控制器实现对取卵负压装置和恒温试管架两者控制。

本实用新型包括控制系统、取卵负压装置、恒温试管架；

所述的控制系统包括控制器U1、气压传感器PD、温度传感器AD、第一信号驱动电路、第二信号驱动电路、继电器R、紧急启动开关K1、自动气压开关K2；所述的第一信号驱动电路包括第一场效应管MOS1、第一整流二极管D1；所述的第二信号驱动电路包括第二场效应管MOS2、第二整流二极管D2；

控制器U1的模拟输入AO引脚与气压传感器PD的输出端信号连接，气压传感器PD用于测定气流压力；控制器U1的数字输出引脚与继电器R的第一引脚连接, 继电器R的第二引脚接地，继电器R的第三引脚接24伏电压，继电器R的第四引脚与气阀连接，用于控制气阀的开闭状态；控制器U1的PWM2引脚与第一场效应管MOS1的栅极连接，第一场效应管MOS1的漏极与电机M的一个输入端、第一整流二极管D1的阳极连接，第一场效应管MOS1的源极接地；第一整流二极管D1的阴极与电机M的另一输入端连接后接24伏电压，电机的输出端与气泵连接，电机驱动气泵；控制器U1的PWM1引脚与第二场效应管MOS2的栅极连接，第二场效应管MOS2的漏极与恒温试管架的电热片S的一个输入端、第二整流二极管D2的阳极连接，第二场效应管MOS2的源极接地；第二整流二极管D2的阴极与恒温试管架的电热片S的另一个输入端连接后接24伏电压，控制器U1通过第二场效应管MOS2和第二整流二极管D2驱动恒温试管架的电热片S；控制器U1的模拟输入A1引脚与温度传感器AD的输出端信号连接，温度传感器AD用于测定恒温试管架的温度值；控制器U1的一个数字输入引脚与紧急启动开关K1的一端连接，控制器U1的另一个数字输入引脚与自动气压开关K2的一端连接；紧急启动开关K1与自动气压开关K2的另一端均接地。

温度传感器AD把测到的温度值信号传送给控制器U1，控制器U1再经第二信号驱动电路控制恒温试管架的电热片S；同时气压传感器PD把测到的气压值传送给控制器U1，控制器U1控制气阀Y的开闭状态。

所述的取卵负压装置包括穿刺针、软管连接器、抽取连接管、注射管线、注射针、细真空管线、负压连接头、粗真空管线、气泵连接装置、试管收集器；

穿刺针的针柄尾部与软管连接器的一个连接口连接，软管连接器的另一个连接口与注射管线的一端连接，注射管线的另一端与注射针连接，软管连接器的又一个连接口与抽取连接管的一端连接，抽取连接管的另一端贯穿硅胶塞；气泵连接装置的一端与粗真空管线的一端连接，气泵连接装置的另一端与气泵连接，粗真空管线的另一端与负压连接头的一端连接，负压连接头的另一端与细真空管线的一端连接，细真空管线的另一端贯穿硅胶塞，硅胶塞用于塞住试管收集器瓶口。

所述的软管连接器有三个互相贯通的连接口；

所述的穿刺针的针柄上设有环形超声波识别标志；

所述的恒温试管架为带有电热片的试管架，用以放置试管收集器。

本实用新型的有益效果： 

通过结合温度传感器AD反馈信息和控制算法,控制器U1实现了对恒温试管架的电热片S 的精确控制，温度能够控制在0.1度的误差。

1.  通过结合气压传感器PD反馈信息和控制算法,控制器U1实现了对气泵的阻尼控制和精确控制，特别是由于阻尼控制是电子实现的,克服了国外产品机械实现的缺点,既机械装置易出故障。

2.  通过结合继电器, 控制器U1实现了对气阀的控制, 这个部分实现了控制系统对气压准确切换,从而使系统不会导致卵子和子宫血倒流,进而避免了感染病毒的可能性。

附图说明

图1为取卵负压装置的结构示意图；

图2为控制系统的示意图；

图3为控制系统的电路图；

图4为气压控制的趋势图；

其中，1为穿刺针，2为软管连接器，3为抽取连接管，4为注射管线，5为注射针，6为硅胶塞，7为细真空管线，8为负压连接头，9为粗真空管线，10为气泵连接装置，11为试管收集器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的分析。

本实用新型体外授精取卵装置系统包括控制系统、取卵负压装置、恒温试管架；

如图2、3所示，所述的控制系统包括控制器U1、气压传感器PD、温度传感器AD、第一信号驱动电路、第二信号驱动电路、继电器R、紧急启动开关K1、自动气压开关K2；所述的第一信号驱动电路包括第一场效应管MOS1、第一整流二极管D1；所述的第二信号驱动电路包括第二场效应管MOS2、第二整流二极管D2；

控制器U1的模拟输入AO引脚与气压传感器PD的输出端信号连接，气压传感器PD用于测定气流压力；控制器U1的数字输出引脚与继电器R的第一引脚连接, 继电器R的第二引脚接地，继电器R的第三引脚接24伏电压，继电器R的第四引脚与气阀连接，用于控制气阀的开闭状态；控制器U1的PWM2引脚与第一场效应管MOS1的栅极连接，第一场效应管MOS1的漏极与电机M的一个输入端、第一整流二极管D1的阳极连接，第一场效应管MOS1的源极接地；第一整流二极管D1的阴极与电机M的另一输入端连接后接24伏电压，电机的输出端与气泵连接，电机驱动气泵；控制器U1的PWM1引脚与第二场效应管MOS2的栅极连接，第二场效应管MOS2的漏极与恒温试管架的电热片S的一个输入端、第二整流二极管D2的阳极连接，第二场效应管MOS2的源极接地；第二整流二极管D2的阴极与恒温试管架的电热片S的另一个输入端连接后接24伏电压，控制器U1通过第二场效应管MOS2和第二整流二极管D2驱动恒温试管架的电热片S；控制器U1的模拟输入A1引脚与温度传感器AD的输出端信号连接，温度传感器AD用于测定恒温试管架的温度值；控制器U1的一个数字输入引脚与紧急启动开关K1的一端连接，控制器U1的另一个数字输入引脚与自动气压开关K2的一端连接；紧急启动开关K1与自动气压开关K2的另一端均接地；控制器U1的其他引脚架空。

所述的控制器U1采用Arduino UNO 型号的芯片，场效应管MOS1、MOS2的型号为STP16NF06FP，整流二极管D1、D2的型号为1N4001。

温度传感器AD把测到的温度值信号传送给控制器U1，控制器U1再经第二信号驱动电路控制恒温试管架的电热片S；同时气压传感器PD把测到的气压值传送给控制器U1，控制器U1控制气阀Y的开闭状态。

如图1所示，取卵负压装置包括穿刺针1、软管连接器2、抽取连接管3、注射管线4、注射针5、细真空管线7、负压连接头8、粗真空管线9、气泵连接装置10、试管收集器11；

穿刺针1的针柄尾部与软管连接器2的一个连接口连接，软管连接器2的另一个连接口与注射管线4的一端连接，注射管线4的另一端与注射针5连接，软管连接器2的又一个连接口与抽取连接管3的一端连接，抽取连接管3的另一端贯穿硅胶塞；气泵连接装置10的一端与粗真空管线9的一端连接，气泵连接装置10的另一端与气泵连接，粗真空管线9的另一端与负压连接头8的一端连接，负压连接头8的另一端与细真空管线7的一端连接，细真空管线7的另一端贯穿硅胶塞6，硅胶塞用于塞住试管收集器11瓶口。

所述的软管连接器2有三个互相贯通的连接口；

所述的穿刺针1的针柄上设有环形超声波识别标志；

所述的恒温试管架为带有电热片S的试管架，用于放置试管收集器11。

工作过程：

穿刺针插入子宫，并在B超的引导下，到达理想位置，此时启动气泵，这时穿刺针1就能抽出卵子和血，经抽取连接管3流入到试管收集器11；同时，气压传感器PD测量气流压力值，并送入到控制器U1；气流也被气阀Y从旁路控制。在整个过程中，计算机将发出气阀Y和气泵的控制信号。

控制要求：

1）恒温控制应使恒温试管架温度尽可能快的达到期望的温度值，且超调小；

2）气压控制应使得气压响应呈下图形状(如图4所示)，不能有超调，要求有阻尼，可用控制算法，如PID和预测控制算法等。

如图2所示，操作过程：

1. 输入期望的温度值和负压值。

2. 控制器U1自动进入恒温控制。控制器根据温度测量值和期望值比较，按照控制算法，给出控制量，控制电热片。

3. 启动气泵，与此同时，气阀Y被控制器送出的控制信号，令其处在关闭状态。在这种情形下，控制器根据气压测量值和期望值比较，按照控制算法，给出控制量，即控制信号，经第一信号驱动电路，送入气泵。操作者可观察试管收集器11（装在恒温试管架上）是否液体已满。如满了，则断开自动气压开关K2；此时，控制器给出另一个控制信号，将气阀Y从关闭状态变成常开状态。

4.    如遇到血块堵塞在穿刺针1里，此时，按紧急启动开关K1，控制器将给出最大负压信号，将血块抽到试管里。

Claims (1)

1. 一种体外授精取卵装置系统，其特征在于包括控制系统、取卵负压装置、恒温试管架；

所述的控制系统包括控制器U1、气压传感器PD、温度传感器AD、第一信号驱动电路、第二信号驱动电路、继电器R、紧急启动开关K1、自动气压开关K2；所述的第一信号驱动电路包括第一场效应管MOS1、第一整流二极管D1；所述的第二信号驱动电路包括第二场效应管MOS2、第二整流二极管D2；

控制器U1的模拟输入AO引脚与气压传感器PD的输出端信号连接；控制器U1的数字输出引脚与继电器R的第一引脚连接, 继电器R的第二引脚接地，继电器R的第三引脚接24伏电压，继电器R的第四引脚与气阀Y连接；控制器U1的PWM2引脚与第一场效应管MOS1的栅极连接，第一场效应管MOS1的漏极与电机M的一个输入端、第一整流二极管D1的阳极连接，第一场效应管MOS1的源极接地；第一整流二极管D1的阴极与电机M的另一输入端连接后接24伏电压，电机的输出端与气泵连接；控制器U1的PWM1引脚与第二场效应管MOS2的栅极连接，第二场效应管MOS2的漏极与恒温试管架的电热片S的一个输入端、第二整流二极管D2的阳极连接，第二场效应管MOS2的源极接地；第二整流二极管D2的阴极与恒温试管架的电热片S的另一个输入端连接后接24伏电压，控制器U1通过第二场效应管MOS2和第二整流二极管D2驱动恒温试管架的电热片S；控制器U1的模拟输入A1引脚与温度传感器AD的输出端信号连接；控制器U1的一个数字输入引脚与紧急启动开关K1的一端连接，控制器U1的另一个数字输入引脚与自动气压开关K2的一端连接；紧急启动开关K1与自动气压开关K2的另一端均接地；

温度传感器AD把测到的温度值信号传送给控制器U1，控制器U1再经第二信号驱动电路控制恒温试管架的电热片S；同时气压传感器PD把测到的气压值传送给控制器U1，控制器U1控制气阀Y的开闭状态；

所述的取卵负压装置包括穿刺针、软管连接器、抽取连接管、注射管线、注射针、细真空管线、负压连接头、粗真空管线、气泵连接装置、试管收集器；

穿刺针的针柄尾部与软管连接器的一个连接口连接，软管连接器的另一个连接口与注射管线的一端连接，注射管线的另一端与注射针连接，软管连接器的又一个连接口与抽取连接管的一端连接，抽取连接管的另一端贯穿硅胶塞；气泵连接装置的一端与粗真空管线的一端连接，气泵连接装置的另一端与气泵连接，粗真空管线的另一端与负压连接头的一端连接，负压连接头的另一端与细真空管线的一端连接，细真空管线的另一端贯穿硅胶塞；

所述的软管连接器有三个互相贯通的连接口；

所述的穿刺针的针柄上设有环形超声波识别标志；

所述的恒温试管架为带有电热片S的试管架。