一种模仿自然受精的、结合人工智能的授精方法、以及模仿女性生殖环境的装置制造方法及图纸

一种针对人类或类似物种的、模仿自然受精的、结合人工智能的授精方法，以及模仿女性生殖环境的装置，能够避免传统刺破卵子细胞壁的授精方法在人工选择精子上的局限性，以及试管婴儿方法对精子筛选过程比较简单的不足，并且能够基本避免试管婴儿技术中出现的“多精入卵”（polyspermy）现象，提高授精成功率，属于人类辅助生殖技术领域和计算机技术领域；本发明专利技术的创新包括：使用本发明专利技术装置来模仿女性生殖系统，来达到模仿自然受精过程的目的，使用基于计算机视觉的人工智能来检测并判断卵子已受精，使用计算机经验来选择受精方案和设置受精环境，以最大程度筛选精子，保证更科学的遗传物质。本发明专利技术也可以用于代孕时替代其他人工授精方案。

【技术实现步骤摘要】
一种模仿自然受精的、结合人工智能的授精方法、以及模仿女性生殖环境的装置
本公开涉及人类辅助生殖
和计算机
，具体而言，涉及一种模仿自然受精的、结合人工智能的授精方法，以及模仿女性生殖环境的装置。
技术介绍
试管婴儿是目前治疗不孕不育的主要方法之一，患有排卵障碍的女性患者或患有少精弱精的男性患者，都能够通过试管婴儿技术进行生育，从而解决疾病带来的不孕不育困扰，但试管婴儿技术对精子的筛选有限，本方法模仿女性生殖系统，从而接近自然受精方法对精子进行筛选，并通过基于计算机视觉的人工智能系统，可以基本避免传统试管婴儿方法中出现的“多精入卵”（polyspermy）现象，并使用计算机经验来选择受精方案和指导受精环境设置，以更大程度筛选精子；本专利技术也可为出于年龄等因素考虑，选择代孕的女性提供代孕时所需的遗传物质。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种模仿自然受精的、结合人工智能的授精方法，以及模仿女性生殖环境的装置。根据本公开的一个方面，提供一种模仿女性生殖环境的装置，包括：卵子布置点，精子布置点，模仿无卵卵巢的路径分叉，卵子布置点与各个精子布置点的连接通路，以及用于模仿女性生殖环境的培养液，其中不同精子布置点与卵子布置点的距离有差别，精子从精子布置点出发，会有精子游向卵子布置点的方向，以满足对卵子完成受精。优选地，“模仿女性生殖环境的装置”采用透明材质，可以是玻璃材质，以方便在显微镜中观察。可选地，在精子与卵子的连接通路中，有一条无卵子的通路来模仿女性两个卵巢中无卵的那个卵巢，参照图1。可选地，可以将模仿女性两个卵巢中无卵的那个卵巢的区域增加纯水来与精子布置区中培养液相连。优选地，培养液的主要成分是水、乳酸杆菌、果糖、丙二醇（或类似物质），尽量使其ph值在4.3左右，并可根据精子质量或需求少量添加溶菌酶、乳酸。进一步地，培养液的主要成分的按重量配比情况：乳酸杆菌（约1%左右）、果糖（约2%左右）、丙二醇（约0.8%左右），其余主要是水，可根据实际需要修改配比。进一步地，果糖和乳酸杆菌的混合可以是在滴液过程中混合以达到上面的配比，也可事先按照上面配比混合，而且培养液的具体配比也可根据需要修改，来为各种筛选目的服务。可选地，可以在模仿女性生殖环境的装置上铺上一层乳酸杆菌粉末或是放置一层乳酸杆菌粉末垫，参考图1示意图，如果出于某种原因（例如便于观察其中某阶段的精子图形）而不增加这层粉末，则可以适当增加乳酸杆菌在培养液中的占比。可选地，为了较明确的标识与卵子布置点的距离，可以在精子布置区域的边缘处增加刻度来标明与卵子布置区的距离。根据本公开的一个方面，提供一种基于计算机视觉的，向“模仿女性生殖环境的装置”中添加培养液的装置，包括：一个用于观察“模仿女性生殖环境的装置”的摄像头，将“模仿女性生殖环境的装置”一端固定、一端抬起指定高度和坚持指定时间的电子控制器，根据计算机视觉来识别培养液的添加程度，并连续调整“模仿女性生殖环境的装置”的角度以控制培养液流下，参考图2示意图。优选地，通过计算机视觉来识别液体与粉末混合时略微变色等特征来判断当前培养液添加的程度，做为主要依据用以达到对添加培养液过程的监督和把控。根据本公开的一个方面，提供一种基于计算机视觉的，监测卵子受精情况的人工智能系统，以便在卵子第一次受精之后就给出提示，从而避免“多精入卵”（polyspermy）现象。优选地，人工智能的计算机视觉系统会首先储存不同分辨率、不同显微镜放大倍数下卵子和精子大小以及样子的规律信息，运行时根据当前使用的分辨率和显微镜放大倍数等参数，从预先总结的经验库进行模式识别，识别出图片中的精子和卵子。优选地，为了降低运行时识别的难度，以及增加识别准确性，在显微镜完成设置后，在人工智能系统显示界面中，通过操作员圈选卵子的方法来让人工智能系统更好的找到和识别卵子，在人工智能系统界面中图形化标记出识别到的卵子，并可以根据人工智能系统界面显示出的识别结果来反复框选或标记人工智能界面中的卵子，以求对卵子的最好识别效果。优选地，人工智能系统通过事先收集的精子附着在卵子上的时间规律统计得到经验库，并可以结合显微镜图像识别授精成功时的图像特征来判定受精完成，并在判断授精完成时给出提示。优选地，通过显微镜图像识别授精成功时的一个主要标准是卵子样子的变化，通过之前储存的一段时间前的样子变化进行比较，满足一个阈值时认为授精完成。优选地，作为一种可选的实施方式，卵子受精成功的特征包括但不限于人工智能系统从图像帧中比较出卵子的大小相比较若干帧之前发生了变化，具体的说是变小了；根据本公开的一个方面，提供一种在指定分辨率和显微镜倍数下，根据显微镜图像中精子的数量和活力来决定使用哪个精子布置点或精子布置点与卵子布置区的距离的的人工智能分析决策系统。优选地，人工智能分析决策系统根据摄像设备拍摄的显微镜下连续多帧图像的精子变化信息就可以知道精子的活力和密度，较具体的说，是将此信息降噪量化后，获取每帧的边缘信息进行比较，通过相应计算机可读写介质中存储的计算机经验库来根据边缘信息的变化频繁程度来决定使用的精子布置点，这里提到的计算机经验库是事先根据不同精子活力和密度下，受精时间的长短和受精成功率来统计得到的，并可以在实际使用过程中通过新数据来适当修改经验库中的信息。进一步地，根据显微镜连续多帧图像信息判断精子密度和活力的方法较多，包括但不限于图像灰度化后确定图像中所有生物信息的边缘，虑噪后比较连续帧中所有边缘信息的变化情况等方法，并且可以根据需求精度和目标硬件来选择或结合各方法。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1：从概念上展示了模仿女性生殖环境装置的大体布局示意图，图1只是布局示意图，不用作约束本专利技术。图2：是机器向“模仿女性生殖环境的装置”中添加培养液的装置示意图，图2只是布局示意图，不用作约束本专利技术。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。取出精子，放置在显微镜下观察，将图像传输到人工智能分析决策系统中，通过人工智能分析决策系统分析出精子的活力，来给出使用的精子布置点与卵子布置点的距离提示，给出提示的单位可以是毫米。将模仿女性生殖环境的装置放置在添加培养液的装置上进行培养液添加，如图2。培养液添加到指定位置之后，将模仿女性生殖环境的装置取出放置在显微镜下，在卵子布置区布置卵子，之后从连接显微镜的计算机的程序界面中观察卵子，调整焦距至画面清晰后，在本专利技术所述人工智能系统显示界面中框选卵子，直到对人工智能系统识别出的卵子情况较满意为止。布置精子在指定精子布置点，之后等待电脑提示阶段提示。以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，对于本领域的技术人员来说，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模仿自然受精的、结合人工智能的授精方法，以及模仿女性生殖环境的装置，其特征在于，包括：步骤一：人工智能系统根据显微镜下连续图像帧信息来估算当前精子的密度和活力，通过经验库分析出适合的精子布置位置，可以以毫米长度值提示布置精子的位置；步骤二：布置模仿女性生殖系统的装置到培养液添加装置上，并添加培养液连接卵子布置区直到指定精子布置位置处；步骤三：在卵子布置区布置卵子，然后通过显微镜相机将图像传输到人工智能系统中监测，并使用人工智能系统的框选功能和界面反馈来检查和调整人工智能系统对卵子的识别效果；步骤四：将精子布置在精子布置点，然后通过基于计算机视觉的人工智能系统来识别出卵子授精完成，并提示完成授精。

【技术特征摘要】
1.一种模仿自然受精的、结合人工智能的授精方法，以及模仿女性生殖环境的装置，其特征在于，包括：步骤一：人工智能系统根据显微镜下连续图像帧信息来估算当前精子的密度和活力，通过经验库分析出适合的精子布置位置，可以以毫米长度值提示布置精子的位置；步骤二：布置模仿女性生殖系统的装置到培养液添加装置上，并添加培养液连接卵子布置区直到指定精子布置位置处；步骤三：在卵子布置区布置卵子，然后通过显微镜相机将图像传输到人工智能系统中监测，并使用人工智能系统的框选功能和界面反馈来检查和调整人工智能系统对卵子的识别效果；步骤四：将精子布置在精子布置点，然后通过基于计算机视觉的人工智能系统来识别出卵子授精完成，并提示完成授精。2.根据权利要求1所述的“步骤一”，其特征在于，人工智能系统根据显微镜下连续图像帧信息来估算当前精子的密度和活力，通过经验库分析出适合的精子布置位置，可以以毫米长度值提示布置精子的位置，包括：对将要使用精子进行采样，在显微镜下人工智能会根据采样的连续帧图像信息，分析出精子的密度和活力，并将精子密度和活力换算成量化数值，通过之前收集的量化数值总结出的经验库来决定使用较近还是较远的精子布置位置，以毫米为单位给出提示；此处也可使用事先推断或收集的目标精子样本的活力和密度等数据来推算布置精子的位置，从而避免对精子样本采样。3.根据权利要求1所述的“步骤二”，其特征在于，布置模仿女性生殖系统的装置到培养液添加装置上，并添加培养液连接卵子布置区和指定精子布置位置处，包括：“模仿女性生殖系统的装置”可以是一种透明材质，参考示意图1，可以带标记以便在显微镜下更快速的找到要观察的位置，也可以在不同的精子布置点添加肉眼可见的标记或者刻度；在保湿且温度高于30摄氏度的环境中，可以将“模仿女性生殖系统的装置”的指定位置铺上一层乳酸杆菌粉末（或放置一层乳酸杆菌粉末垫），并将此装置布置并固定在添加培养液电子设备中来添加培养液；作为一种可选的实施方式，培养液的主要成分是水，乳酸杆菌，果糖，丙二醇，可以增加适量溶菌酶和乳酸来更接近阴道液成分；使用添加培养液电子设备从卵子布置处或邻近向精子布置区中按照指定模式添加培养液，直到让培养液流到指定精子布置区域，添加过程中计算机视觉会根据需要倾斜固定有“模仿女性生殖系统的装置”的面板，以控制培养液的流淌速度，并在培养液流到目标精子布置区域时给出提示；作为一种可选的实施方式，所述添加培养液的电子设备可以包含一个滴液设备，一个轴控制设备，一个计算机视觉系统，一个摄像头，示意图参照图3，轴控制设备会修改“模仿女性生殖系统的装置”的角度，以控制培养液流动的速度；作为一种可选的实施方式，所述添加培养液的电子设备可以包含一个滴液设备，一个轴控制设备，轴控制设备会按照某种固定的模式来修改“模仿女性生殖系统的装置”的角度，此固定模式的仰角、在仰角上的停留时间等相关参数可实现指定好，然后根据不同的距离等参数通过计算机经验库得到一个等待时间，设置好某种闹钟之后等待闹钟提示再观察培养液的添加情况；作为一种可选的实施方式，所述培养液中的乳酸杆菌和果糖可以按照比例分拆成两种液体，在上述滴液设备滴下时混合，也可事先按照指定配比混合到一起；作为一种可选的实施方式，也可以通过人工方式添加培养液，以省去添加培养液的电子设备；作为一种可选的实施方式，所述“模仿女性生殖系统的装置”可以是多种不同长度的精子路径的设备，以简化精子布置处的数量到1个，经简化后不同精子布置处不共享部分通路；作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：于毅欣，
申请(专利权)人：异起上海智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31