本发明专利技术涉及用于自动化计算机控制地跟踪和操作游动样品的系统和方法。本发明专利技术的系统和方法适于跟踪和操作精子，尤其适于精子卵浆内注射(ICSI)操作。本发明专利技术亦涉及用于保持诸如精子等游动细胞和诸如卵母细胞等非游动细胞的装置。本发明专利技术的装置包含具有空气出口的密封室、用于游动细胞的一个孔以及用于非游动细胞的另一个孔。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于自动化跟踪和操作游动样品的系统和方法。本专利技术亦涉及用于保持游动细胞和非游动细胞的装置。
技术介绍
精子操作广泛用于临床实践和研究，其使用小型工具(例如微量移液管)与精子相互作用。例如，在用于体外受精的医学操作精子卵浆内注射(ICSI)中，通过微量移液管吹打/固定精子、将其吸入微量移液管中并自微量移液管分配至卵母细胞(即卵细胞)中。精子操作一般手动进行。操作者经由操纵杆来控制微量移液管的运动，以在光学显微镜下在物理上吹打/操作精子。精子固定需要微量移液管将精子尾挤压(吹打)至表面(例如，皮氏培养皿的底部)上。因此，精子固定可以是具有严格技术要求的具挑战性的操作。因健康精子的快速移动(25 μ m/秒)所致，精子可快速移出显微镜的视野。操作者需要通过注视显微镜 的目镜来小心地监测精子的运动并且手动移动显微镜载物台以将精子保持在视野内，同时试图移动微量移液管吹打精子尾(厚度小于I Pm)以进行固定。与使用微量移液管用于精子操作不同，EPO专利公布号19803651公开了使用脉冲激光器将精子固定在培养基中的方法。此方法提供了用于精子固定的备选方法，但是未将精子固定程序自动化。其亦不能进行诸如吸取和分配精子等其它操作。美国专利号7，875，845公开了使用光学镊子在系统的不同区域之间移动微观粒子(例如精子)的系统。PCT公布号W02010115167公开了使用介电电泳(DEP)场提取和分离微观粒子(例如精子)的系统。工业和学术界已非常关注精子和其它生物材料的辅助分析。美国专利号7，526，116和7，720，272公开了在显微镜载玻片上的关注区域内自动化鉴定精子的系统。美国专利号7, 252，642和美国专利申请公布号2011149287,2011147591,2007245812和20040146848公开了用于定量样品内总精子浓度的方法、视频可视化系统以及用于观察精子样品的显示工具。美国专利号7，521，696公开了用于分析荧光标记的生物材料的方法。使用者在图像中使用荧光来手动示踪生物材料。美国专利号7，042，639、7，106，502和7，268，939公开了利用图像处理技术来鉴定、探测和跟踪显微镜标本(例如生物细胞)的成像系统。美国专利申请公布号2010046823公开了用于视觉跟踪移动目标(例如生物细胞)的自动化系统和方法。美国专利号4，402，614和4，176，953公开了一种方法，其将一束光对准精子，并测定每单位时间来自精子的光反射以测定精子活力。美国专利号7，838，210公开了用于分选精细胞的方法。美国专利号7，943，384,7, 758，811和7，799，569公开了基于精子的某些特征(例如DNA含量)来将精细胞分选和分类的系统。美国专利号4，896，967和美国专利号4，896，966公开了使用辐射遥感方法和信号处理来推断精细胞、细菌和粒子的运动的光学系统。美国专利号7，855，078公开了能够基于一种或多种特征来分离精子的流式细胞仪。美国专利公布号2011061472公开了用于分离精子和用于确定精液样品中精子质量的微流体装置。在计算机辅助的精子分析(CASA)领域已开发数种算法来示踪精子轨迹、测定精子速度和评估精子能量学(L.Shi, J.Nascimento, C.Chandsawangbhuwana,E.Botvinick 和 M.Berns, 〃An automatic system to study sperm motility andenergetics (研究精子活力和能量学的自动系统)，〃 Biomed.Microdevices,第10卷，第 573-583 页，2008; L.Z.Shi, J.M.Nascimento, M.ff.Berns 和 E.L.Botvinick, "Computer-based tracking of single sperm (基于计算机的单精子不踪)，〃J.Biomed.0pt.,第 11 卷，2006; M.Berezansky, H.Greenspan, D.Cohen-Or 和 0.Eitan, "Segmentation and tracking of human sperm cells using spatiotemporalrepresentation and clustering (利用时空表征和聚类划分和示踪人精细胞)，〃 Progr.Biomed.0pt.1maging Proc.,第 6512 卷，2007; H.0ku, M.1shikawa, N.0gawa,K.Shiba 和 M.Yoshida, 〃How to track spermatozoa using high-speed visualfeedback (如何利用高速视觉反馈跟踪精子)，〃载于Proc.Annu.1n t.Conf.1EEEEng, Med.Biol.Soc.EMBC，之伙财，第 125-128 页；以及 R.P.Amanr^PD.F.Katz,"Reflections on CASA after 25 years (25 年后对 CASA 的感想)，〃 J.Androl.,第 25卷，第 317-325 页，2004)。然而，前述计算机辅助的精子分析法仅与可视精子分析有关，并且不能将精子操作自动化。鉴于以上，需要的是用于进行自动化精子操作的系统和方法。自动化精子操作克服了哺乳动物精子操作中的固有限制。为了实现自动化精子操作，以下可为必需的:(I)集成有多个机动化定位装置和成像装置的系统；(2)用于实时跟踪精子的空间位置的计算机视觉算法；和(3)用于控制机动化定位器来操作精子的运动控制法。吸持移液管(holding pipette)为用于在ICSI中固定单卵母细胞的标准工具。寻找卵母细胞并使其固定很费时。亦需要的是用于固定多个卵母细胞和用于在同一装置上容纳精子以显著促进ICSI的装置、优选一次性装置。关于基于真空的细胞保持装置存在数个现有专利。美国专利申请公布号2007048857和欧洲专 利公布号1752221公开了通过捕获孔施用负压吸力的细胞捕获板。类似地，美国专利申请公布号20050250197和美国专利号5，262，128亦公开了经由通孔和真空施用的细胞捕获装置。这些专利文件的装置的通孔在装置表面上。还没有用于ICSI用途的能够固定多个卵母细胞并在同一装置上容纳精子的细胞保持装置。需要的是这样的装置设计，其(I)能够有效捕获/释放多个卵母细胞并保持精子；(2)能够在装置上适当容纳细胞和液体培养基；和(3)为一次性和低成本的。专利技术概述 在一个实施方案中，本专利技术提供用于在显微镜下自动化跟踪和操作游动样品的系统，其特征在于所述系统包含:(a)第一定位器，所述第一定位器适于支持含有游动样品的基底，以及适于控制所述基底的运动，所述第一定位器与主机可操作地连接；(b)控制操作工具运动以操作基底中的游动样品的第二定位器，所述第二定位器与主机可操作地连接；(C)用于观察基底中的游动样品和操作工具的显微镜工具，所述显微镜工具与主机可操作地连接；(d)能够安装在显微镜工具上的图像获取装置，所述图像获取装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙钰，吕喆，C梁，张绪平，
申请(专利权)人：孙钰，
类型：
国别省市：
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