[发明专利]玻璃化冷冻自动化操作系统及操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃化冷冻技术领域，特别是涉及一种玻璃化冷冻自动化操作系统及操作方法。

背景技术

胚胎或细胞的冷冻保存是人类辅助生殖技术中的重要环节，传统的冷冻方法耗时长，设备价格昂贵，且冷冻过程可能会形成冰晶，对细胞造成损伤，人们在不断摸索和研究中发明了玻璃化冷冻技术。

玻璃化冷冻技术是一种快速冷冻细胞或组织的方法，可避免冻融过程中细胞内冰晶的形成，最大限度的降低细胞损伤，方法简易，设备简单，在人类细胞、胚胎的冷冻保存中取得了不少进展。近年来，许多学者和专家致力于研究玻璃化冷冻技术在成熟卵母细胞、未成熟卵母细胞、精子及胚胎的各个发育时期冷冻保存中的应用，并陆续有健康婴儿出生的报道。

自1985年Rail和Fahy发明了玻璃化冷冻法以来，该方法获得极大推广，衍生了多种具有不同承载工具的玻璃化冷冻方法。根据冷冻过程中的胚胎冷冻主体承载工具的不同，具体可以分为细管法(一步法、二步法）、微滴法、电子显微镜铜网法、开放式拉长塑料细管法、玻璃微细管法、半细管法、封闭式拉长塑料细管法、固体表面玻璃化法、冷冻环法、开放式细管载体cryotop和密闭式细管载体cryotip等。

迄今为止，细胞的冷冻过程基本上都是手工完成。人在手工作业时，可能发生精神紧张、手部颤抖、视线错觉、疲劳等问题，会出现丢胚胎或细胞等操作错误，从而无法保证操作的稳定性、及时性、安全性等。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种玻璃化冷冻自动化操作系统及操作方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种玻璃化冷冻自动化操作系统及操作方法。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种玻璃化冷冻自动化操作系统，所述系统包括计算机、XY电机驱动工作台、位于XY电机驱动工作台下的CCD摄像头、位于XY电机驱动工作台上的玻璃化冷冻器件、位于玻璃化冷冻器件上的倒置显微镜、位于玻璃化冷冻器件旁侧的三自由度自动化操作手、以及设于三自由度自动化操作手上的毛细管夹持器和玻璃毛细管，所述系统还包括与计算机相连的用于控制毛细管夹持器和玻璃毛细管的液压泵、与计算机相连的用于驱动三自由度自动化操作手的操作手驱动器以及与计算机相连的用于驱动XY电机驱动工作台的步进电机驱动器。

作为本发明的进一步改进，玻璃化冷冻器件包括若干阵列设置的液池。

作为本发明的进一步改进，液池设为6个，分别为液池①、液池②、液池③、液池④、液池⑤和液池⑥。

作为本发明的进一步改进，液池为方形，且所述液池的四个侧壁与底面的夹角为钝角。

作为本发明的进一步改进，每个液池的容积为75μL，深度为2mm。

作为本发明的进一步改进，液池中设有平衡液，所述平衡液包括ES溶液或VS溶液。

作为本发明的进一步改进，液池中平衡液的体积设为20μL。

相应地，一种玻璃化冷冻自动化操作系统的操作方法，所述方法包括：

S1、确定并添加玻璃化冷冻器件上对应序号的液池所应添加的平衡液；

S2、将玻璃化冷冻器件固定在倒置显微镜下的XY电机驱动工作台上，在倒置显微镜系统坐标的基础上，将玻璃化冷冻器件及液池的三维坐标信息输入计算机；

S3、通过CCD摄像头获取倒置显微镜物镜视野，并通过图像处理软件将物镜下的内容显示在计算机上；

S4、从保温箱中取出装有胚胎的培养皿，放在倒置显微镜下；

S5、通过计算机发出指令，驱动三自由度自动化操作手运动，从而带动玻璃毛细管在XYZ三方向移动，在倒置显微镜下观察玻璃毛细管尖端处的位置，确定毛细管尖端相对玻璃化冷冻器件的空间坐标信息，并输入计算机；

S6、将培养皿放置在玻璃化冷冻器件旁，使用移液管将胚胎从培养皿中移到液池中；

S7、控制三自由度自动化操作手，使得玻璃毛细管抓取、移动和释放胚胎，使得胚胎在每个液池中完成相应的冷冻步骤；

S8、将胚胎装载到密闭式细管载体中进行热封，并放入液氮中保存。

作为本发明的进一步改进，液池设为6个，分别为液池①、液池②、液池③、液池④、液池⑤和液池⑥，所述液池②设有ES溶液，液池③、液池④、液池⑤和液池⑥中设有VS溶液。

作为本发明的进一步改进，步骤S7具体为：

通过计算机给三自由度自动化操作手输入适当步进量，移动玻璃毛细管至液池①上方，驱动三自由度自动化操作手在Z方向运动，通过液压泵将胚胎吸入玻璃毛细管端部；