用于精子分选、卵子培育、体外受精的整合式晶片及方法技术

本发明专利技术提供一种整合式晶片，包括精子分选系统、卵子培育与精卵结合系统及液体灌注系统。精子分选系统包括入口部、出口部、主流道及分支流道。主流道具有由入口部朝向出口部增大的宽度。分支流道与主流道连通。卵子培育与精卵结合系统与分支流道连通，包括第一与第二贯孔部。第一贯孔的孔径大于卵子平均直径，用以容纳待与精子结合的卵子。第二贯孔部位于第一贯孔部下方且孔径小于卵子。分选后的精子透过分支流道导入卵子培育与精卵结合系统，以与第一贯孔中的卵子结合。液体灌注系统位于第二贯孔部下方且通过第二贯孔部与培育与结合系统交换液体，本发明专利技术过程温和而能避免伤害精卵，使得精卵存活率与结合率大幅提升。

Integrated wafer and method for sperm sorting, egg breeding and in vitro fertilization

【技术实现步骤摘要】
用于精子分选、卵子培育、体外受精的整合式晶片及方法
本专利技术是有关于一种系统及方法，且特别是有关于一种用于精子分选、卵子培育、体外受精的整合式晶片及方法。
技术介绍
根据资料统计，台湾地区育龄期夫妻中不孕的比例约为10～15％，面临如此高的不孕症比例，体外受精技术(invitrofertilization(IVF)，即一般所通称的「试管婴儿」)的成功怀孕率却只有33％，如此低的成功率，大多归咎于执行传统试管婴儿技术时的检体处理方式不够温和或因为人为失误，导致检体健康状况大幅衰退甚至死亡，若能开发一系统可以以更温和的方式处理检体，相信对体外授精技术的成功率能够有显著的提升。
技术实现思路
本专利技术提供一种整合式晶片，用于精子分选、卵子培育以及体外受精。本专利技术另提供一种方法，用于精子分选、卵子培育以及体外受精。本专利技术的用于精子分选、卵子培育以及体外受精的整合式晶片包括精子分选系统、卵子培育与精卵结合系统以及液体灌注系统。精子分选系统包括精子入口部、精子出口部、主流道以及分支流道。主流道与精子入口部及精子出口部连通，主流道具有由精子入口部朝向精子出口部逐渐增大的宽度。分支流道位于精子入口部与精子出口部之间且与主流道连通。卵子培育与精卵结合系统与分支流道连通，包括第一贯孔部与第二贯孔部。第一贯孔部包括多个第一贯孔，第一贯孔的孔径大于卵子的平均直径，用以容纳待与精子结合的卵子。第二贯孔部位于第一贯孔部下方且包括多个第二贯孔，第二贯孔的孔径小于卵子，用以进行液体交换。经精子分选系统分选后的精子透过分支流道被导入卵子培育与精卵结合系统，以与位于第一贯孔中的卵子结合。液体灌注系统包括液体入口部、液体出口部以及液体流道。液体流道位于液体入口部及液体出口部之间且与液体入口部及液体出口部连通。液体流道的一部分位于第二贯孔部下方且通过第二贯孔部与卵子培育与精卵结合系统进行液体交换。在本专利技术的一实施例中，上述的第一贯孔部与第二贯孔部的材料包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)。在本专利技术的一实施例中，上述的第一贯孔是阵列排列。在本专利技术的一实施例中，上述的第二贯孔是阵列排列。在本专利技术的一实施例中，上述的第二贯孔的孔径大于30um。在本专利技术的一实施例中，上述的主流道包括第一区段及与第一区段连接的第二区段，第一区段位于精子入口部与第二区段之间，第二区段位于第一区段与精子出口部之间，其中第一区段具有实质上相同的宽度，第二区段具有逐渐增大的宽度且其最小宽度大于第一区段的宽度。在本专利技术的一实施例中，上述的分支流道的宽度小于第二区段的宽度。在本专利技术的一实施例中，上述的精子分选系统还包括阻挡结构，阻挡结构位于所述主流道中且邻近于所述精子出口部，且阻挡结构与主流道的侧壁之间具有距离。在本专利技术的一实施例中，上述的阻挡结构为哑铃形。在本专利技术的一实施例中，上述的精子入口部与精子出口部为槽体。在本专利技术的一实施例中，上述的液体流道具有液体交换区，位于卵子培育与精卵结合系统下方且具有与第二贯孔部相符的轮廓。在本专利技术的一实施例中，包括第一薄膜、位于第一薄膜下方的第二薄膜、位于第二薄膜下方的第三薄膜以及位于第三薄膜下方的第四薄膜。第一薄膜包括对应于精子入口部的第一通孔、对应于精子出口部的第二通孔、对应于主流道与分支流道的第一沟槽、对应于卵子培育与精卵结合系统的第三通孔、对应于液体入口部的第四通孔以及对应于液体出口部的第五通孔。第二薄膜包括第一贯孔部、与第四通孔对应的第六通孔以及与第五通孔对应的第七通孔，其中位于第一通孔、第二通孔以及第一沟槽下方的第二薄膜分别作为精子入口部、精子出口部以及主流道与分支流道的底部。第三薄膜包括第二贯孔部、与第六通孔对应的第八通孔以及与第七通孔对应的第九通孔。第四薄膜包括彼此相连的第一凹槽、第二沟槽以及第二凹槽，其中第一凹槽对应于第八通孔且作为液体入口部的底部，第二沟槽作为液体流道，第二凹槽对应于第九通孔且作为液体出口部的底部。在本专利技术的一实施例中，上述的第一薄膜、第二薄膜、第三薄膜以及第四薄膜的材料包括聚二甲基硅氧烷。在本专利技术的一实施例中，上述的第一薄膜、第二薄膜、第三薄膜以及第四薄膜中相邻两者彼此黏合。本专利技术的用于精子分选、卵子培育以及体外受精的方法包括以下步骤。提供前述的整合式晶片。将含精子的样本液滴入精子入口部中，使得精子分选系统对含精子的样本液进行精子分选。将含卵子的样本液滴入卵子培育与精卵结合系统中，使得卵子分别位于第一贯孔中。使经分选的精子通过分支流道被导入卵子培育与精卵结合系统，以于第一贯孔中与卵子结合成受精卵。在本专利技术的一实施例中，还包括在将含卵子的样本液滴入卵子培育与精卵结合系统中之后，对卵子进行透明带去除步骤。在本专利技术的一实施例中，还包括在将含卵子的样本液滴入卵子培育与精卵结合系统中之后，密封卵子培育与精卵结合系统，以及在精子分选系统对含精子的样本液完成精子分选之后，通过打开卵子培育与精卵结合系统使得经分选的精子通过分支流道进入卵子培育与精卵结合系统。在本专利技术的一实施例中，还包括在将含精子的样本液滴入精子入口部中之后，密封精子分选系统，以及在将含卵子的样本液滴入卵子培育与精卵结合系统中之后，通过打开精子分选系统以进行精子分选。在本专利技术的一实施例中，还包括在卵子培育与精卵结合系统中培养受精卵。在本专利技术的一实施例中，还包括使液体在液体灌注系统中流动，其中液体经通过第二贯孔部与卵子培育与精卵结合系统中的液体进行液体交换。基于上述，本专利技术将精子分选系统、卵子培育与精卵结合系统以及液体灌注系统整合在单一晶片上，使得经精子分选系统分选后的高效能精子能直接被导入卵子培育与精卵结合系统，以与经培育的卵子原位结合成受精卵，进而达成体外受精的目的。由于本专利技术的晶片是被动式地分选精子、处理卵子以及形成受精卵，故过程温和而能避免伤害精卵，使得精卵存活率与结合率大幅提升。因此，本专利技术的晶片不仅能缩短传统人工生殖技术的操作时间，也通过简化操作流程来避免因操作时间冗长、人为操作失当而导致的检体死亡，进而大幅地提升人工生殖技术的成功率。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。附图说明图1是依照本专利技术的实施例的一种整合式晶片的立体示意图，图2是图1的整合式晶片的爆炸示意图，图3是图1的整合式晶片的精子分选系统的仰视图，以及图4是图1的整合式晶片的剖面示意图。具体实施方式为了让本专利技术的上述及其他目的、特征、优点能更明显易懂，下文将特举本专利技术较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。再者，本专利技术所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」或「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本专利技术，而非用以限制本专利技术。本专利技术利用渐扩型流道搭配精子会逆流的天性，通过渐进式地增加流道某部份的截面积来阶段性地减少流道的流速，藉此能够阶段性地对不同活动能力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于精子分选、卵子培育以及体外受精的整合式晶片，其特征在于，包括：/n精子分选系统，其包括精子入口部、精子出口部、主流道以及分支流道，所述主流道与所述精子入口部及所述精子出口部连通，所述主流道具有由所述精子入口部朝向所述精子出口部逐渐增大的宽度，所述分支流道位于所述精子入口部与所述精子出口部之间且与所述主流道连通；/n卵子培育与精卵结合系统，其与所述分支流道连通，包括第一贯孔部与第二贯孔部，其中所述第一贯孔部包括多个第一贯孔，所述第一贯孔的孔径大于卵子的平均直径，用以容纳待与精子结合的卵子，所述第二贯孔部位于所述第一贯孔部下方且包括多个第二贯孔，所述第二贯孔的孔径小于卵子，用以进行液体交换，其中经所述精子分选系统分选后的精子透过所述分支流道被导入所述卵子培育与精卵结合系统，以与位于所述第一贯孔中的卵子结合；以及/n液体灌注系统，其包括液体入口部、液体出口部以及液体流道，其中所述液体流道位于所述液体入口部及所述液体出口部之间且与所述液体入口部及所述液体出口部连通，所述液体流道的一部分位于所述第二贯孔部下方且通过所述第二贯孔部与所述卵子培育与精卵结合系统进行液体交换。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于精子分选、卵子培育以及体外受精的整合式晶片，其特征在于，包括：
精子分选系统，其包括精子入口部、精子出口部、主流道以及分支流道，所述主流道与所述精子入口部及所述精子出口部连通，所述主流道具有由所述精子入口部朝向所述精子出口部逐渐增大的宽度，所述分支流道位于所述精子入口部与所述精子出口部之间且与所述主流道连通；
卵子培育与精卵结合系统，其与所述分支流道连通，包括第一贯孔部与第二贯孔部，其中所述第一贯孔部包括多个第一贯孔，所述第一贯孔的孔径大于卵子的平均直径，用以容纳待与精子结合的卵子，所述第二贯孔部位于所述第一贯孔部下方且包括多个第二贯孔，所述第二贯孔的孔径小于卵子，用以进行液体交换，其中经所述精子分选系统分选后的精子透过所述分支流道被导入所述卵子培育与精卵结合系统，以与位于所述第一贯孔中的卵子结合；以及
液体灌注系统，其包括液体入口部、液体出口部以及液体流道，其中所述液体流道位于所述液体入口部及所述液体出口部之间且与所述液体入口部及所述液体出口部连通，所述液体流道的一部分位于所述第二贯孔部下方且通过所述第二贯孔部与所述卵子培育与精卵结合系统进行液体交换。


2.如权利要求1所述的整合式晶片，其特征在于，所述第一贯孔部与所述第二贯孔部的材料包括聚二甲基硅氧烷。


3.如权利要求1所述的整合式晶片，其特征在于，所述第一贯孔是规则排列。


4.如权利要求1所述的整合式晶片，其特征在于，所述第二贯孔是规则排列。


5.如权利要求1所述的整合式晶片，其特征在于，所述第二贯孔的孔径大于30um。


6.如权利要求1所述的整合式晶片，其特征在于，所述主流道包括第一区段及与所述第一区段连接的第二区段，所述第一区段位于所述精子入口部与所述第二区段之间，所述第二区段位于所述第一区段与所述精子出口部之间，其中所述第一区段具有实质上相同的宽度，所述第二区段具有逐渐增大的宽度且其最小宽度大于所述第一区段的所述宽度。


7.如权利要求6所述的整合式晶片，其特征在于，所述分支流道的宽度小于所述第二区段的宽度。


8.如权利要求1所述的整合式晶片，其特征在于，所述精子分选系统还包括阻挡结构，所述阻挡结构位于所述主流道中且邻近于所述精子出口部，且所述阻挡结构与所述主流道的侧壁之间具有距离。


9.如权利要求8所述的整合式晶片，其特征在于，所述阻挡结构为哑铃形。


10.如权利要求1所述的整合式晶片，其特征在于，所述精子入口部与所述精子出口部为槽体。


11.如权利要求1所述的整合式晶片，其特征在于，所述液体流道具有液体交换区，位于所述卵子培育与精卵结合系统下方且具有与所述第二贯孔部相符的轮廓。


12.如权利要求1所述的整合式晶片，其特征在于，还包括：
第一薄膜，包括对应于所述精子入口部的第一通孔、对应于所述精子出口部的第二通...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾繁根，曾咏钦，陈约任，张权，
申请(专利权)人：曾繁根，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71