自动化胞浆内精子注射辅助授精系统技术方案

一种包括微流体盒的集成自动化系统和其使用方法，其用于胞浆内精子注射辅助授精。所述微流体盒和所述集成自动化系统提供人类配子用于辅助体外授精的完整设置，包括适当细胞阶段识别、经由微流体流进行的配子推进、将精虫显微注射进入卵母细胞以及后续胚胎培养和监视，因此因促进可承受性而使得体外授精广泛分布。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2012年4月16日提交的美国临时申请序列号61/624,490的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文中。专利
本专利技术涉及一种使用微流体平台来辅助生殖的装置和系统。更具体地说，本专利技术涉及一种包括微流体装置盒的集成自动化授精系统和其使用方法，其用于体外卵母细胞卵丘去除、卵母细胞成熟、精子选择和胞浆内注射以及体外授精和胚胎培养和发育。专利技术背景在20世纪70年代，体外程序的引入使得旨在治疗输卵管性不孕症夫妻的在体外形成人类胚胎成为可能。以辅助生殖技术(ART)所实现的早期成功尽管很小但激励了人们一方面提高效率另一方面将治疗扩展到其它不孕迹象的雄心。在1992年，这种为解决困扰早期辅助授精周期的授精失败而作出的巨大努力引起胞浆内精子注射(ICSI)的发展。此体外程序已允许医生准确确定涉及亲本配子相互作用的初始步骤。就高且一致的授精率而言，精子注射操作的可靠性已使得此配子授精方法在全世界广泛应用。ICSI现已在至少53个国家中执行且目前已产生约2百万个婴儿。不幸的是，在此普遍使用的同时可承受性尚未增加，通过健康保险也未提高使用率。此外，由不同国家所报导的数据的结果不一致将要求以增强的质量控制提高标准化。然而，尽管ICSI是被开发作为男性不育症的治疗手段，但其已成为优选授精方法，以超过70％的比率在大型中心执行。因此，需要开发执行ICSIr>的自动化系统，其将成为唯一体外授精方法。Cho等人已描述一种用以分选精子样品的重力驱动泵送系统(Cho等人.2003,Passively driven integrated microfluidic system for separation of motile sperm,Anal Chem.75(7):1671–1675)。所述装置(称为微米级集成精子分选器(MISS))含有入口/出口、流体储集器、重力驱动电源以及具有层流的汇聚微通道，所有集成组件一起工作以促进精子分选。此装置被设计成使得在微通道内精液和培养基的汇聚流将以层流形式平行流动。两个平行流仅在液流之间的界面处通过扩散混合，但活动精子能够游过接触流线并且进入培养基以供收集。非活动精子、细胞碎屑以及精浆不穿过此屏障而穿梭进入废物储集器。Suh等人已描述为形成一些微流体组件(即用于精子选择、卵母细胞处理、显微授精(而非ICSI)以及胚胎操纵和培养的组件)而作出的最初努力，以及对集成系统的需要和集成系统的益处(Suh等人.2003,Rethinking gamete/embryo isolation and culture with microfluidics,Hum Reprod Update.9(5):451-61；Suh等人.2005,Microfluidic Applicationsfor Andrology,J Androl.26(6):664-70)。Smith等人已于2011年提供一篇综述，其论述了精子选择并且推测了小鼠卵母细胞的显微授精和胚胎培养(Smith等人.2011,Microfluidics for gametes,embryos,and embryonic stem cells,Semin Reprod Med.29(1):5-14)。Smith是医疗装置公司Incept BioSystemsTM,的共同创始人，该公司使用其“辅助生殖技术系统(System for Microfluidic Assisted Reproductive Technology；SMART)”来形成微流体IVF系统。其首个产品是一种用于胚胎培养的装置。Unisense FertiliTech A/S出售一种自动化胚胎培养箱，其合并了完全稳定的培养环境与集成的呼吸和延时图像采集；后述者允许进行胚胎评估(Raty等人.2004,Lab on a Chip,4:186-190)。Lu等人已描述一种置于显微镜上的一次性芯片，其中精子和卵母细胞置于2个单独的腔室中；选择精虫并且由操作人员实行对所有卵母细胞执行机器人化ICSI(Lu等人.2011,Robotic ICSI,IEEE Trans Biomed Eng,58:2102-2108)。Adamo和Jensen也展示了对向单个细胞中显微注射荧光染料的想法的证明(Adamo和Jensen 2008,Lab on a Chip,8:1258-1261)。现有技术中所描述的装置执行体外授精从精子和卵母细胞制备变化到实际授精随后胚胎培养的不同方面。虽然上文提到的现有技术描述了为产生完整自动化系统的组件所作的努力，但此类系统尚未形成。专利技术概述本专利技术提供一种用于使用ICSI执行辅助授精的集成自动化系统，其开始于卵母细胞卵丘去除，精子选择和固定化，ICSI注射以及胚胎培养和选择。此自动化系统因促进可承受性而使得体外授精广泛分布。在某些实施方案中，本专利技术提供一种用于胞浆内精子注射辅助授精的一次性封闭式微流体盒装置，其包括：a)卵母细胞储集器，其包括卵母细胞室、入口以及出口；b)与卵母细胞储集器出口选择性流体连通的卵母细胞卵丘去除通道；c)与卵母细胞卵丘去除通道选择性流体连通的卵母细胞固定化站；d)精子储集器，其包括精子室、入口以及出口；e)与精子储集器出口选择性流体连通的活动精子分离通道；f)与活动精子分离通道选择性流体连通并且与卵母细胞固定化站选择性流体连通的活动精子固定化站；以及g)与卵母细胞固定化站选择性流体连通的胚胎培养室。在某些实施方案中，封闭式微流体盒装置的卵母细胞卵丘去除通道的下游部分的宽度可比卵母细胞室窄，从而允许卵母细胞独立行进。在某些实施方案中，卵母细胞卵丘去除通道的一部分的宽度为约200μm。在其它实施方案中，卵母细胞卵丘去除通道具有一个或多个90°弯曲，从而使得卵母细胞旋转以去除卵丘细胞。在某些实施方案中，封闭式微流体盒装置的卵母细胞卵丘去除通道具有与其选择性流体连通的带阀卵丘废物出口。在某些实施方案中，本专利技术的封闭式微流体盒装置中的活动精子分离通道具有与其选择性流体连通的非活动精子出口或容纳室。在其它实施方案中，活动精子固定化站包括胞浆内精子注射系统。在其它实施方案中，封闭式微流体盒装置还包括多个上游卵母细胞储集器，其与多个卵母细胞卵丘去除通道下游选择性流体连通，所述多个卵母细胞卵丘去除通道又与卵母细胞固定化站下游选择性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于胞浆内精子注射辅助授精的封闭式微流体盒装置，其包括：a)卵母细胞储集器，其包括卵母细胞室、入口以及出口；b)与所述卵母细胞储集器出口选择性流体连通的卵母细胞卵丘去除通道；c)与所述卵母细胞卵丘去除通道选择性流体连通的卵母细胞固定化站；d)精子储集器，其包括精子室、入口以及出口；e)与所述精子储集器出口选择性流体连通的活动精子分离通道；f)与所述活动精子分离通道选择性流体连通并且与所述卵母细胞固定化站选择性流体连通的活动精子固定化站；以及g)与所述卵母细胞固定化站选择性流体连通的胚胎培养室。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.16 US 61/624,4901.一种用于胞浆内精子注射辅助授精的封闭式微流体盒装置，
其包括：
a)卵母细胞储集器，其包括卵母细胞室、入口以及出口；
b)与所述卵母细胞储集器出口选择性流体连通的卵母细胞卵丘
去除通道；
c)与所述卵母细胞卵丘去除通道选择性流体连通的卵母细胞固
定化站；
d)精子储集器，其包括精子室、入口以及出口；
e)与所述精子储集器出口选择性流体连通的活动精子分离通
道；
f)与所述活动精子分离通道选择性流体连通并且与所述卵母细
胞固定化站选择性流体连通的活动精子固定化站；以及
g)与所述卵母细胞固定化站选择性流体连通的胚胎培养室。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述卵母细胞卵丘去除通道
的一部分的宽度比所述卵母细胞室窄，从而允许卵母细胞独立行进。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述卵母细胞卵丘去除通道
的一部分的宽度为约200mm。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述卵母细胞卵丘去除通道
具有90°弯曲，从而使得卵母细胞旋转以去除卵丘细胞。
5.如权利要求1所述的装置，其中选择性流体连通是由一个或

\t多个包括纳米电极模块的压电闸门来控制。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述卵母细胞卵丘去除通道
具有与其选择性流体连通的废物出口。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述活动精子分离通道具有
与其选择性流体连通的非活动精子出口。
8.如权利要求1所述的装置，其进一步包括多个与所述卵母细
胞固定化站选择性流体连通的胚胎培养室。
9.如权利要求1所述的装置，其进一步包括一个或多个与胚胎
培养和发育站选择性流体连通的胚胎观察站。
10.如权利要求1所述的装置，其进一步包括一个或多个与所述
精子固定化站选择性流体连通的精子观察站。
11.如权利要求1所述的装置，其进一步包括一个或多个与所述
卵母细胞固定化站选择性流体连通的卵母细胞观察站。
12.如权利要求1所述的装置，其进一步包括与多个卵母细胞卵
丘去除通道选择性流体连通的多个卵母细胞储集器，所述多个卵母细
胞卵丘去除通道与所述卵母细胞固定化站...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹皮耶罗·D·巴勒莫，
申请(专利权)人：康奈尔大学，
类型：发明
国别省市：美国;US