一种自动化IVF培养与时差分析装置及配套培养皿的制作方法

本实用新型属于生物医疗设备领域，具体涉及一种由电脑或plc控制的自动化ivf（体外受精又称试管婴儿）培养与时差分析装置及配套培养皿，用于自动培养人或动物受精卵并实时显微观察评估培养过程。

背景技术：

近年来，由于国家二胎政策放开和环境影响等因素，需进行试管婴儿的夫妇人数暴增，其中以需要进行一代试管婴儿试验的夫妇居多（60%左右）。ivf（体外受精又称试管婴儿）实验过程中，每个女性一般取十个左右卵子进行剥离卵丘细胞、液滴制作、油封、加卵细胞和精细胞、培养、移植，在此过程中根据培养情况需要更换三到四种不同时期的培养液，每换一次培养液需重新制作液滴。

目前，繁琐的液滴制作和培养液换液工作仍需由人工操作完成，培养过程中外界刺激较大，据统计一代试管婴儿实验只有70%的受精率和40%的囊胚培养率，这极大的限制了ivf行业的发展。而且ivf实验室严苛的核对制度也在一定程度上限制ivf实验室技术人员数量，也间接导致了ivf实验的效率低和成本高昂。

另外，针对受精卵培养过程中还需要结合显微成像形态学分析技术进行时差分析，在此过程中还需要保证受精卵处于一个相对恒定的co2浓度、o2浓度、温度、湿度和相对避光的环境，以减少外界因素对受精卵的刺激，而现有的实验装置则难以保证受精卵培养分析过程中对于的环境要求。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种自动化ivf培养与时差分析装置及配套培养皿，能最大化减少外界环境对于受精卵的刺激，提高受精率和囊胚培养率。

为解决上述技术问题，实现上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种自动化ivf培养与时差分析装置，由主体装置、配套气液流装置和综合控制器组成；

所述主体装置包括一个可开闭的隔热密封罩，所述隔热密封罩内设置有加样装置和培养皿承载装置；所述隔热密封罩的内壁上设置有co2浓度电化学探测器、co2浓度监测光源、湿度监测探测器、湿度监测光源、温度感应装置和o2浓度电化学探测器，且所述co2浓度电化学探测器与所述co2浓度监测光源相向设置，所述湿度监测探测器与所述湿度监测光源相向设置，所述隔热密封罩的壳体上嵌设有喷雾加湿装置、排气装置、除湿装置、co2进气装置和o2进气装置，且所述co2进气装置和所述o2进气装置进气端均通过气体加热过滤灌注装置后与所述隔热密封罩的壳体连接；

所述加样装置位于所述隔热密封罩内的上半部，所述加样装置包括一个加样装置固定台，所述加样装置固定台通过加样装置固定台支撑柱与一个设置在所述隔热密封罩内部顶面的加样装置固定台垂直移动电机连接，所述加样装置固定台通过所述加样装置固定台支撑柱与所述加样装置固定台垂直移动电机的配合可垂直移动地吊设在所述隔热密封罩内的上半部；所述加样装置固定台的上表面设置有一号培养液加样泵、二号培养液加样泵、三号培养液加样泵和四号培养液加样泵，所述加样装置固定台的下表面设置有培养液加样装置和培养皿照明光源，所述一号培养液加样泵、所述二号培养液加样泵、所述三号培养液加样泵和所述四号培养液加样泵的下端均与所述培养液加样装置加样针连接，所述培养液加样装置的下端设置有培养液加样装置加样针；同时，所述加样装置固定台上分别通过精细胞加样装置垂直移动电机、排废装置垂直移动电机和石蜡油加样装置垂直移动电机设置有可垂直移动的精细胞加样装置、排废装置和石蜡油加样装置，且所述精细胞加样装置、所述排废装置和所述石蜡油加样装置的下端分别设置有精细胞加样装置加样针、排废装置吸样针和石蜡油加样装置加样针；

所述培养皿承载装置位于所述隔热密封罩内的下半部，所述培养皿承载装置包括一个圆形且透明的培养皿承载台，所述培养皿承载台的圆周上设置有培养皿承载台挡边，所述培养皿承载台挡边上设置有一对用于固定配套培养皿的培养皿卡槽，所述培养皿承载台的底部通过培养皿承载台支撑柱与一个设置在所述隔热密封罩内部底面的培养皿承载台旋转电机连接，所述培养皿承载台通过所述培养皿承载台旋转电机与所述培养皿承载台支撑柱的配合可水平转动地设置在所述隔热密封罩内的下半部，所述培养皿承载台支撑柱上依次套设有显微摄像头载台支撑柱和显微摄像头载台，所述显微摄像头载台支撑柱的上端与所述显微摄像头载台连接，所述显微摄像头载台支撑柱的下端与显微摄像头载台旋转电机连接，所述显微摄像头载台旋转电机与所述培养皿承载台旋转电机固定，所述显微摄像头载台位于所述培养皿承载台的正下方，且显微摄像头载台的上表面设置有相对分布的第一显微摄像头和第二显微摄像头；

所述配套气液流装置位于所述隔热密封罩的外部，所述配套气液流装置包括一块配套气液流载台，所述配套气液流载台上设置有培养液和石蜡油加热装置、废气桶、co2气瓶、o2气瓶、无菌水桶和废液桶，所述培养液和石蜡油加热装置上设置有石蜡油桶、一号培养液桶、二号培养液桶、三号培养液桶和四号培养液桶；所述石蜡油桶与所述石蜡油加样装置的上端连接，所述一号培养液桶、所述二号培养液桶、所述三号培养液桶和所述四号培养液桶分别与所述一号培养液加样泵、所述二号培养液加样泵、所述三号培养液加样泵和所述四号培养液加样泵的上端连接，所述co2气瓶与所述co2进气装置的进气端连接，所述o2气瓶与所述o2进气装置的进气端连接，所述无菌水桶与所述喷雾加湿装置的进液端连接，所述废气桶与所述排气装置的出气端连接，所述废液桶与所述排废装置的上端连接；

所述隔热密封罩的壳体上设置有具有密封效果的管路引入孔，所述一号培养液桶、所述二号培养液桶、所述三号培养液桶、所述四号培养液桶分别与所述一号培养液加样泵、所述二号培养液加样泵、所述三号培养液加样泵、所述四号培养液加样泵之间连接的培养液加注管，和所述石蜡油桶与所述石蜡油加样装置之间连接的石蜡加注管，以及所述废液桶与所述排废装置之间连接的废液排出管，均通过所述管路引入孔穿入所述隔热密封罩内，以保证管路引入处的密封；

所述综合控制器位于所述隔热密封罩的外部，所述综合控制器分别与所述co2浓度电化学探测器、所述co2浓度监测光源、所述湿度监测探测器、所述湿度监测光源、温度感应装置、所述o2浓度电化学探测器、所述喷雾加湿装置、所述排气装置、所述除湿装置、所述co2进气装置、所述o2进气装置、所述气体加热过滤灌注装置、所述加样装置固定台垂直移动电机、所述一号培养液加样泵、所述二号培养液加样泵、所述三号培养液加样泵、所述四号培养液加样泵、所述培养液加样装置、所述培养皿照明光源、所述精细胞加样装置垂直移动电机、所述排废装置垂直移动电机、所述石蜡油加样装置垂直移动电机、所述培养皿承载台旋转电机、所述显微摄像头载台旋转电机、所述第一显微摄像头、所述第二显微摄像头和所述培养液和石蜡油加热装置电连接，以协调以上各用电装置的联动工作并接收来自各探测器和显微摄像头的监测信号。

进一步的，所述培养液加样装置加样针的初始位置高度低于所述精细胞加样装置加样针的初始位置高度，同时所述精细胞加样装置加样针、所述排废装置吸样针和所述石蜡油加样装置加样针的初始位置高度相同。

进一步的，所述培养液加样装置加样针和所述排废装置吸样针的中部外表面均设置有密封圈。

进一步的，所述第一显微摄像头和所述第二显微摄像头分别采用两个焦距不同的物镜，以满足在聚焦不变的情况下尽量提升显微镜成像的清晰度和立体感。

进一步的，所述综合控制器为控制电脑或以plc为核心的控制单元。

进一步的，所述综合控制器还与一个的具有良好人机交互界面的触摸显示器电连接，以便于操作人员进行实验设定及显示实验状态。

一种自动化ivf培养与时差分析装置的配套培养皿，包括一个与自动化ivf培养与时差分析装置的培养皿承载台尺寸匹配的培养皿本体，所述培养皿本体整体采用透明材质，且所述培养皿本体的圆周外侧面上设置有一对可与自动化ivf培养与时差分析装置的培养皿卡槽相配合的培养皿卡柱；所述培养皿本体的上表面设置有油封腔凹槽，所述油封腔凹槽的槽底边缘设置有数个可与自动化ivf培养与时差分析装置的精细胞加样装置加样针相配合且具有螺旋流换液功能的培养小室，每个培养小室的内壁上均设置有用于形成螺旋液流的培养小室加样孔和培养小室排废孔，所述油封腔凹槽的槽底中部设置有可与自动化ivf培养与时差分析装置的培养液加样装置加样针密封配合的培养皿培养液加样孔，所述油封腔凹槽的槽底中部设置有可与自动化ivf培养与时差分析装置的排废装置吸样针密封配合的培养皿排废孔，所述油封腔凹槽的槽底下方设置有上下排列且互不连通的培养液缓冲腔和废液缓冲腔，所述培养液缓冲腔的上端与所述培养皿培养液加样孔连通，同时所述培养液缓冲腔的侧面分别与每个所述培养小室加样孔连通，所述废液缓冲腔的上端与所述培养皿排废孔连通，所述废液缓冲腔的侧面分别与每个所述培养小室排废孔连通。

进一步的，同一个所述培养小室中，所述培养小室加样孔和所述培养小室排废孔分别位于所述培养小室内壁的上部和下部，所述培养小室加样孔的开口和所述培养小室排废孔的开口均与所述培养小室的内壁呈切角，且所述培养小室加样孔的开口和所述培养小室排废孔的开口的朝向相反，以便培养液换液时在所述培养小室内形成螺旋流。再通过自动化ivf培养与时差分析装置的培养液加样装置给予所述培养小室加样孔的正压和自动化ivf培养与时差分析装置的排废装置给予所述培养小室排废孔的负压，从而使得各个所述培养小室内能够形成螺旋流，让每个所述培养小室内的培养液均以螺旋流的形式进行换液。

通过实验我们发现，螺旋流相比层流对卵丘颗粒细胞和废弃精细胞的清洗效果更好，培养液梯度浓度换液效率也更高，另外螺旋流可以保持受精卵一直处于培养小室的中心位置，从而减少受精卵分裂发育过程中所受的影响。因此，创新的螺旋流换液技术可以保证精细胞、卵丘颗粒细胞及培养代谢物的彻底清除，且不同培养液之间采用浓度梯度更换，最大化减少对受精卵的外界刺激，有效提高了受精率和囊胚培养率。

进一步的，所有的所述培养小室呈环形地均匀排列在所述油封腔凹槽的槽底外缘上。

进一步的，所述培养小室的数量优选为9个，可满足大多数用户一次试验的需求

进一步的，所述培养小室亦可根据实际需要增加数量以及改变其排列方式。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型的自动化ivf培养与时差分析装置的主体装置采用隔热密封设计，并且可以有效维持其内部co2浓度、o2浓度、温度和湿度的相对恒定，保证配套培养皿处于无干扰的培养环境下，从而可以实现全封闭自动培养人或动物受精卵并实时显微观察评估培养过程，在这个4-5天的培养周期内均无需专业人员值守，彻底解放了人力，大大提高了ivf实验效率。

2、本实用新型的自动化ivf培养与时差分析装置配备有实时的温度、湿度、co2浓度和o2浓度监测系统，实时记录设备的运行情况及培养环境的各个参数，同时结合具有良好人机交互界面的触摸显示器，可以实现失控及时预警，大大提高了装置的安全性和可靠性。

3、本实用新型的自动化ivf培养与时差分析装置采用新型的加样和吸样装置，各个加样针高度可以匹配配套培养皿，并且通过一个总电机控制上下一起移动，其中四种培养液加样装置共用一个加样针，从而节省仪器占用空间和成本，且提高培养效率。

4、本实用新型的自动化ivf培养与时差分析装置采用新型的实时显微成像形态学分析技术，利用两个焦距不同物镜，无需额外加电机来调节焦距，便能在焦距不变的情况下尽量提升显微镜成像的清晰度和立体感满足需求，可以高效高质量的拍摄实时培养过程，以供ivf医生评判培养质量。

5、本实用新型的自动化ivf培养与时差分析装置采用模块化设计，其一套配套气液流装置可以连接多套主体装置，连接方便，操作简单，节约成本。

6、本实用新型的配套培养皿按照人受精卵大小设计，采用无害透明材质，每个培养小室分别设有不同高度且呈一定开口角度的培养小室加样孔和培养小室排废孔，在配合主体装置的培养液加样装置给予的正压和排废装置给予的负压，在各个培养小室内形成螺旋流，从而使得各个培养小室内培养液均以螺旋流的形式进行换液，相比层流，螺旋流对卵丘颗粒细胞和废弃精细胞的清洗效果更好，培养液梯度浓度换液效率也更高，且螺旋流可以保持受精卵一直处于培养小室的中心位置，从而减少受精卵分裂发育过程中所受的影响。

7、本实用新型的自动化ivf培养与时差分析装置及其配套培养皿采用创新的螺旋流换液技术，可以保证精细胞、卵丘颗粒细胞及培养代谢物的彻底清除，且不同培养液之间采用浓度梯度更换，最大化减少对受精卵的外界刺激，有效提高了受精率和囊胚培养率。

8、本实用新型的配套培养皿优选9孔培养小室，可满足大多数用户一次试验的需求，操作人员可根据不同用户的需求，从而选择相应孔数进行试验，更加人性化，试验效率更高。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型自动化ivf培养与时差分析装置的主体装置在去除部分外壳及底壳后的立体图；

图2为图1所示的自动化ivf培养与时差分析装置的主体装置在装配配套培养皿后的立体图；

图3为图1的俯视图；

图4为图1的右视图；

图5为本实用新型自动化ivf培养与时差分析装置的配套气液流装置的立体图；

图6为本实用新型自动化ivf培养与时差分析装置的配套培养皿的立体图；

图7为本实用新型自动化ivf培养与时差分析装置的配套培养皿的纵剖立体图；

图8为本实用新型自动化ivf培养与时差分析装置的配套培养皿的纵剖侧视图；

图9为本实用新型自动化ivf培养与时差分析装置的配套培养皿的培养小室螺旋流换液状态模拟图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。此处所作说明用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

一种自动化ivf培养与时差分析装置，由主体装置、配套气液流装置和综合控制器组成。

参见图1-4所示，所述主体装置包括一个可开闭的隔热密封罩1，图中未完全示出所述隔热密封罩1的全貌，其部分壳体以及底盖被隐去，所述隔热密封罩1内设置有加样装置和培养皿承载装置；所述隔热密封罩1的内壁上设置有co2浓度电化学探测器2、co2浓度监测光源24、湿度监测探测器23、湿度监测光源3、温度感应装置20和o2浓度电化学探测器8，且所述co2浓度电化学探测器2与所述co2浓度监测光源24相向设置，所述湿度监测探测器23与所述湿度监测光源3相向设置，所述隔热密封罩1的壳体上嵌设有喷雾加湿装置26、排气装置12、除湿装置13、co2进气装置29和o2进气装置30，且所述co2进气装置29和所述o2进气装置30进气端均通过气体加热过滤灌注装置27后与所述隔热密封罩1的壳体连接。

所述加样装置位于所述隔热密封罩1内的上半部，所述加样装置包括一个加样装置固定台7，所述加样装置固定台7通过加样装置固定台支撑柱35与一个设置在所述隔热密封罩1内部顶面的加样装置固定台垂直移动电机25连接，所述加样装置固定台7通过所述加样装置固定台支撑柱35与所述加样装置固定台垂直移动电机25的配合可垂直移动地吊设在所述隔热密封罩1内的上半部；所述加样装置固定台7的上表面设置有一号培养液加样泵18、二号培养液加样泵19、三号培养液加样泵21和四号培养液加样泵22，所述加样装置固定台7的下表面设置有培养液加样装置62和培养皿照明光源28，所述一号培养液加样泵18、所述二号培养液加样泵19、所述三号培养液加样泵21和所述四号培养液加样泵22的下端均与所述培养液加样装置加样针17连接，所述培养液加样装置62的下端设置有培养液加样装置加样针17；同时，所述加样装置固定台7上分别通过精细胞加样装置垂直移动电机31、排废装置垂直移动电机32和石蜡油加样装置垂直移动电机33设置有可垂直移动的精细胞加样装置4、排废装置5和石蜡油加样装置6，且所述精细胞加样装置4、所述排废装置5和所述石蜡油加样装置6的下端分别设置有精细胞加样装置加样针63、排废装置吸样针64和石蜡油加样装置加样针16。

所述培养皿承载装置位于所述隔热密封罩1内的下半部，所述培养皿承载装置包括一个圆形且透明的培养皿承载台10，所述培养皿承载台10的圆周上设置有培养皿承载台挡边61，所述培养皿承载台挡边61上设置有一对用于固定配套培养皿36的培养皿卡槽9，所述培养皿承载台10的底部通过培养皿承载台支撑柱60与一个设置在所述隔热密封罩1内部底面的培养皿承载台旋转电机15连接，所述培养皿承载台10通过所述培养皿承载台旋转电机15与所述培养皿承载台支撑柱60的配合可水平转动地设置在所述隔热密封罩1内的下半部，所述培养皿承载台支撑柱60上依次套设有显微摄像头载台支撑柱47和显微摄像头载台46，所述显微摄像头载台支撑柱47的上端与所述显微摄像头载台46连接，所述显微摄像头载台支撑柱47的下端与显微摄像头载台旋转电机14连接，所述显微摄像头载台旋转电机14与所述培养皿承载台旋转电机15固定，所述显微摄像头载台46位于所述培养皿承载台10的正下方，且显微摄像头载台46的上表面设置有相对分布的第一显微摄像头11和第二显微摄像头34。

参见图5所示，所述配套气液流装置位于所述隔热密封罩1的外部，所述配套气液流装置包括一块配套气液流载台48，所述配套气液流载台48上设置有培养液和石蜡油加热装置49、废气桶50、co2气瓶54、o2气瓶55、无菌水桶58和废液桶59，所述培养液和石蜡油加热装置49上设置有石蜡油桶51、一号培养液桶52、二号培养液桶53、三号培养液桶56和四号培养液桶57；所述石蜡油桶51与所述石蜡油加样装置6的上端连接，所述一号培养液桶52、所述二号培养液桶53、所述三号培养液桶56和所述四号培养液桶57分别与所述一号培养液加样泵18、所述二号培养液加样泵19、所述三号培养液加样泵21和所述四号培养液加样泵22的上端连接，所述co2气瓶54与所述co2进气装置29的进气端连接，所述o2气瓶55与所述o2进气装置30的进气端连接，所述无菌水桶58与所述喷雾加湿装置26的进液端连接，所述废气桶50与所述排气装置12的出气端连接，所述废液桶59与所述排废装置5的上端连接。

同时，参见图1-2所示，所述隔热密封罩1的壳体上设置有具有密封效果的管路引入孔66，所述一号培养液桶52、所述二号培养液桶53、所述三号培养液桶56、所述四号培养液桶57分别与所述一号培养液加样泵18、所述二号培养液加样泵19、所述三号培养液加样泵21、所述四号培养液加样泵22之间连接的培养液加注管，和所述石蜡油桶51与所述石蜡油加样装置6之间连接的石蜡加注管，以及所述废液桶59与所述排废装置5之间连接的废液排出管，均通过所述管路引入孔66穿入所述隔热密封罩1内，以保证管路引入处的密封，图中具体管路的连接均未示出。

所述综合控制器位于所述隔热密封罩1的外部，所述综合控制器分别与所述co2浓度电化学探测器2、所述co2浓度监测光源24、所述湿度监测探测器23、所述湿度监测光源3、温度感应装置20、所述o2浓度电化学探测器8、所述喷雾加湿装置26、所述排气装置12、所述除湿装置13、所述co2进气装置29、所述o2进气装置30、所述气体加热过滤灌注装置27、所述加样装置固定台垂直移动电机25、所述一号培养液加样泵18、所述二号培养液加样泵19、所述三号培养液加样泵21、所述四号培养液加样泵22、所述培养液加样装置62、所述培养皿照明光源28、所述精细胞加样装置垂直移动电机31、所述排废装置垂直移动电机32、所述石蜡油加样装置垂直移动电机33、所述培养皿承载台旋转电机15、所述显微摄像头载台旋转电机14、所述第一显微摄像头11、所述第二显微摄像头34和所述培养液和石蜡油加热装置49电连接，以协调以上各用电装置的联动工作并接收来自各探测器和显微摄像头的监测信号。

进一步的，所述培养液加样装置加样针17的初始位置高度低于所述精细胞加样装置加样针63的初始位置高度，同时所述精细胞加样装置加样针63、所述排废装置吸样针64和所述石蜡油加样装置加样针16的初始位置高度相同。

进一步的，所述培养液加样装置加样针17和所述排废装置吸样针64的中部外表面均设置有密封圈。

进一步的，所述第一显微摄像头11和所述第二显微摄像头34分别采用两个焦距不同的物镜，以满足在聚焦不变的情况下尽量提升显微镜成像的清晰度和立体感。

进一步的，所述综合控制器为控制电脑或以plc为核心的控制单元。

进一步的，所述综合控制器还与一个的具有良好人机交互界面的触摸显示器电连接，以便于操作人员进行实验设定及显示实验状态。

参见图6-8所示，一种自动化ivf培养与时差分析装置的配套培养皿，包括一个与自动化ivf培养与时差分析装置的培养皿承载台尺寸匹配的培养皿本体65，所述培养皿本体65整体采用透明材质，且所述培养皿本体65的圆周外侧面上设置有一对可与自动化ivf培养与时差分析装置的培养皿卡槽相配合的培养皿卡柱41；所述培养皿本体65的上表面设置有油封腔凹槽43，所述油封腔凹槽43的槽底边缘设置有数个可与自动化ivf培养与时差分析装置的精细胞加样装置加样针相配合且具有螺旋流换液功能的培养小室37，每个培养小室37的内壁上均设置有用于形成螺旋液流的培养小室加样孔42和培养小室排废孔39，所述油封腔凹槽43的槽底中部设置有可与自动化ivf培养与时差分析装置的培养液加样装置加样针密封配合的培养皿培养液加样孔38，所述油封腔凹槽43的槽底中部设置有可与自动化ivf培养与时差分析装置的排废装置吸样针密封配合的培养皿排废孔40，所述油封腔凹槽43的槽底下方设置有上下排列且互不连通的培养液缓冲腔44和废液缓冲腔45，所述培养液缓冲腔44的上端与所述培养皿培养液加样孔38连通，同时所述培养液缓冲腔44的侧面分别与每个所述培养小室加样孔42连通，所述废液缓冲腔45的上端与所述培养皿排废孔40连通，所述废液缓冲腔45的侧面分别与每个所述培养小室排废孔39连通。

进一步的，参见图9所示，同一个所述培养小室37中，所述培养小室加样孔42和所述培养小室排废孔39分别位于所述培养小室37内壁的上部和下部，所述培养小室加样孔42的开口和所述培养小室排废孔39的开口均与所述培养小室37的内壁呈切角，且所述培养小室加样孔42的开口和所述培养小室排废孔39的开口的朝向相反，以便培养液换液时在所述培养小室37内形成螺旋流。再通过自动化ivf培养与时差分析装置的培养液加样装置给予所述培养小室加样孔42的正压和自动化ivf培养与时差分析装置的排废装置给予所述培养小室排废孔39的负压，从而使得各个所述培养小室37内能够形成螺旋流，让每个所述培养小室37内的培养液均以螺旋流的形式进行换液，图9中的螺旋纹表示螺旋流的示意形状，箭头表示螺旋流的转动方向，中心的圆形物体表示卵细胞、受精卵或桑椹胚。

通过实验我们发现，螺旋流相比层流对卵丘颗粒细胞和废弃精细胞的清洗效果更好，培养液梯度浓度换液效率也更高，另外螺旋流可以保持受精卵一直处于培养小室的中心位置，从而减少受精卵分裂发育过程中所受的影响。因此，创新的螺旋流换液技术可以保证精细胞、卵丘颗粒细胞及培养代谢物的彻底清除，且不同培养液之间采用浓度梯度更换，最大化减少对受精卵的外界刺激，有效提高了受精率和囊胚培养率。

进一步的，所有的所述培养小室37呈环形地均匀排列在所述油封腔凹槽43的槽底外缘上。

进一步的，所述培养小室37的数量优选为9个，可满足大多数用户一次试验的需求。

进一步的，所述培养小室37亦可根据实际需要增加数量以及改变其排列方式。

下面以本实用新型的9孔培养小室的配套培养皿为例，其工作原理及操作方法如下：

操作人员开机，将一个空的配套培养皿36放置在培养皿承载台10上，并将配套培养皿卡柱41卡入配套培养皿卡槽9中；

将装有已经洗好的精细胞混合液的试管放置在精细胞加样装置4下方，并在综合控制器里触发精细胞吸样指令，精细胞加样装置加样针63从试管中吸取一定量的精细胞混合液；

盖好隔热密封罩1，并检查配套气液流载台48上各容器里面的培养液、气体量是否足够，废液、废气容器是否处于排空状态，在综合控制器里触发开始培养指令；

培养液和石蜡油加热装置49开始工作给各培养液桶、石蜡油桶加热；

加样装置固定台垂直移动电机25工作，通过加样装置固定台支撑柱35向下垂直移动加样装置固定台7，加样装置固定台7带动精细胞加样装置4、排废装置5、石蜡油加样装置6、培养液加样装置62、培养皿照明光源28向下移动，直至培养液加样装置加样针17伸入配套培养皿36上的培养皿培养液加样孔38中并密封；

一号培养液加样泵18开始工作，将位于配套气液流载台48上一号培养液桶52内的一号培养液打入培养液加样装置62中，再通过培养液加样装置加样针17注入到配套培养皿36上的培养皿培养液加样孔38中，然后一号培养液通过配套培养皿36内的培养液缓冲腔44、培养小室加样孔42注入到各个培养小室37内，当一号培养液加到一定量后，一号培养液加样泵18停止工作；

石蜡油加样装置垂直移动电机33开始工作，带动石蜡油加样装置6向下移动一段距离，使石蜡油加样装置加样针16处于配套培养皿36上方，石蜡油加样装置6开始工作，将位于配套气液流载台48上石蜡油桶51内的石蜡油抽至石蜡油加样装置6中，再通过石蜡油加样装置加样针16将石蜡油注入到配套培养皿36的油封腔凹槽43内；

当石蜡油加至没过所有培养小室37后，石蜡油加样装置6停止工作，石蜡油加样装置垂直移动电机33回位，带动石蜡油加样装置6和石蜡油加样装置加样针16回位，同样加样装置固定台垂直移动电机25回位，通过加样装置固定台支撑柱35向上垂直移动加样装置固定台7，加样装置固定台7带动精细胞加样装置4、排废装置5、石蜡油加样装置6、培养液加样装置62、培养皿照明光源28向上回位；

操作人员暂停仪器，打开隔热密封罩1，用移液管或剥卵针将卵细胞分别加入配套培养皿36里的各个培养小室(37),盖上隔热密封罩1，操作人员启动仪器继续工作；

精细胞加样装置垂直移动电机31开始工作，带动精细胞加样装置4向下移动一段距离，使精细胞加样装置加样针63伸入配套培养皿36的第一个培养小室37中，精细胞加样装置4开始工作，通过精细胞加样装置加样针63往第一个培养小室37内加入一定量的精细胞混合液；

精细胞加样装置垂直移动电机31回位，带动精细胞加样装置4和精细胞加样装置加样针63回位，培养皿承载台旋转电机15开始工作，通过培养皿承载台支撑柱60、培养皿承载台10带动配套培养皿36顺时针旋转40度；

精细胞加样装置垂直移动电机31开始工作，带动精细胞加样装置4向下移动一段距离，使精细胞加样装置加样针63伸入配套培养皿36的第二个培养小室37中，精细胞加样装置4开始工作，通过精细胞加样装置加样针63往第二个培养小室37内加入一定量的精细胞混合液；

如此循环，直至配套培养皿36的9个培养小室37内都加好一定量的精细胞混合液，精细胞加样装置垂直移动电机31回位，带动精细胞加样装置4和精细胞加样装置加样针63回位，培养皿承载台旋转电机15反向工作，通过培养皿承载台支撑柱60、培养皿承载台10带动配套培养皿36逆时针旋转360度回位；

等卵细胞和精细胞混合液在一号培养液内培养一段时间后，加样装置固定台垂直移动电机25工作，通过加样装置固定台支撑柱35向下垂直移动加样装置固定台7，加样装置固定台7带动精细胞加样装置4、排废装置5、石蜡油加样装置6、培养液加样装置62、培养皿照明光源28向下移动，直至培养液加样装置加样针17伸入配套培养皿36上的培养皿培养液加样孔38中并密封；

排废装置垂直移动电机32开始工作，带动排废装置5向下移动一段距离，直至排废装置吸样针64伸入配套培养皿36上的培养皿排废孔40中并密封；

二号培养液加样泵19开始工作，将位于配套气液流载台48上二号培养液桶53内的二号培养液打入培养液加样装置62中，然后培养液加样装置加样针17通过配套培养皿36上的培养皿培养液加样孔38、培养液缓冲腔44、培养小室加样孔42将二号培养液以一定流速注入到各个培养小室37内，与此同时排废装置5开始工作，排废装置吸样针64通过培养皿排废孔40、废液缓冲腔45、培养小室排废孔39从各个培养小室37内以一定流速吸走一号培养液的废液，此时每个培养小室37内均在培养小室加样孔42的正压和培养小室排废孔39的负压作用下形成一股螺旋流，从而实现二号培养液的螺旋流换液，吸出的一号培养液最终流入位于配套气液流载台48上的废液桶59集中收集；

直至二号培养液换液完毕，排废装置垂直移动电机32回位，带动排废装置5和排废装置吸样针64向上移动；同样加样装置固定台垂直移动电机25回位，通过加样装置固定台支撑柱35向上垂直移动加样装置固定台7，加样装置固定台7带动精细胞加样装置4、排废装置5、石蜡油加样装置6、培养液加样装置62、培养皿照明光源28向上回位；

等受精卵在二号培养液内培养一段时间后，加样装置固定台垂直移动电机25工作，通过加样装置固定台支撑柱35向下垂直移动加样装置固定台7，加样装置固定台7带动精细胞加样装置4、排废装置5、石蜡油加样装置6、培养液加样装置62、培养皿照明光源28向下移动，直至培养液加样装置加样针17伸入配套培养皿36上的培养皿培养液加样孔38中并密封；

排废装置垂直移动电机32开始工作，带动排废装置5向下移动一段距离，直至排废装置吸样针64伸入配套培养皿36上的培养皿排废孔40中并密封；

三号培养液加样泵21开始工作，将位于配套气液流载台48上三号培养液桶56内的三号培养液打入培养液加样装置62中，然后培养液加样装置加样针17通过配套培养皿36上的培养皿培养液加样孔38、培养液缓冲腔44、培养小室加样孔42将三号培养液以一定流速注入到各个培养小室37内，与此同时排废装置5开始工作，排废装置吸样针64通过培养皿排废孔40、废液缓冲腔45、培养小室排废孔39从各个培养小室37内以一定流速吸走二号培养液的废液，此时每个培养小室37内均在培养小室加样孔42的正压和培养小室排废孔39的负压作用下形成一股螺旋流，从而实现三号培养液的螺旋流换液，吸出的二号培养液最终流入位于配套气液流载台48上的废液桶59集中收集；

直至三号培养液换液完毕，排废装置垂直移动电机32回位，带动排废装置5和排废装置吸样针64向上移动；同样加样装置固定台垂直移动电机25回位，通过加样装置固定台支撑柱35向上垂直移动加样装置固定台7，加样装置固定台7带动精细胞加样装置4、排废装置5、石蜡油加样装置6、培养液加样装置62、培养皿照明光源28向上回位；

等受精卵在三号培养液内培养一段时间后，加样装置固定台垂直移动电机25工作，通过加样装置固定台支撑柱35向下垂直移动加样装置固定台7，加样装置固定台7带动精细胞加样装置4、排废装置5、石蜡油加样装置6、培养液加样装置62、培养皿照明光源28向下移动，直至培养液加样装置加样针17伸入配套培养皿36上的培养皿培养液加样孔38中并密封；

排废装置垂直移动电机32开始工作，带动排废装置5向下移动一段距离，直至排废装置吸样针64伸入配套培养皿36上的培养皿排废孔40中并密封；

四号培养液加样泵22开始工作，将位于配套气液流载台48上四号培养液桶57内的四号培养液打入培养液加样装置62中，然后培养液加样装置加样针17通过配套培养皿36上的培养皿培养液加样孔38、培养液缓冲腔44、培养小室加样孔42将四号培养液以一定流速注入到各个培养小室37内，与此同时排废装置5开始工作，排废装置吸样针64通过培养皿排废孔40、废液缓冲腔45、培养小室排废孔39从各个培养小室37内以一定流速吸走三号培养液的废液；此时每个培养小室37内均在培养小室加样孔42的正压和培养小室排废孔39的负压作用下形成一股螺旋流，从而实现四号培养液的螺旋流换液，吸出的三号培养液最终流入位于配套气液流载台48上的废液桶59集中收集；

直至四号培养液换液完毕，排废装置垂直移动电机32回位，带动排废装置5和排废装置吸样针64向上移动；同样加样装置固定台垂直移动电机25回位，通过加样装置固定台支撑柱35向上垂直移动加样装置固定台7，加样装置固定台7带动精细胞加样装置4、排废装置5、石蜡油加样装置6、培养液加样装置62、培养皿照明光源28向上回位；

在整个培养及换液过程中，综合控制器分别控制co2浓度电化学探测器2、co2浓度监测光源24、o2浓度电化学探测器8、湿度监测探测器23、湿度监测光源3和培养皿照明光源28持续工作，对配套培养皿36所处的培养环境的co2浓度、o2浓度、湿度、温度进行实时监测，并为培养环境提供光照；

若co2浓度电化学探测器2通过对面co2浓度监测光源24照射过来的光线检测到培养环境中的co2浓度超出正常范围时，综合控制器控制co2进气装置29通过位于配套气液流载台48上的co2气瓶54调节培养环境的co2浓度，直至回到正常范围，并且在co2进入隔热密封罩1内之前，气体加热过滤灌注装置27的过滤网会对co2进行过滤，以防止大颗粒杂质或病菌进入隔热密封罩1内；

若o2浓度电化学探测器8检测到培养环境中的o2浓度超出正常范围时，综合控制器控制o2进气装置30通过位于配套气液流载台48上的o2气瓶55调节培养环境的o2浓度，直至回到正常范围，并且在o2进入隔热密封罩1内之前，气体加热过滤灌注装置27的过滤网会对o2进行过滤，以防止大颗粒杂质或病菌进入隔热密封罩1内；

若湿度监测探测器23通过对面湿度监测光源3照射过来的光线检测到培养环境中的湿度超出正常范围时，综合控制器控制除湿装置13或喷雾加湿装置26调节培养环境的湿度，直至回到正常范围；喷雾加湿装置26通过位于配套气液流载台48上的无菌水桶58对培养环境进行喷雾加湿；

若温度感应装置20检测到培养环境中的温度超出正常范围时，综合控制器控制气体加热过滤灌注装置27对co2进气装置29和co2进气装置29通入的气体进行加热，使得注入培养环境的气体得到加温，从而调节培养环境的温度，直至回到正常范围；

在co2进气装置29或o2进气装置30对培养环境注气的同时，为了维持培养环境的密闭压力，综合控制器控制排气装置12给培养环境进行排气，排出的废气通过排气装置12被抽至位于配套气液流载台48上的废气桶50集中收集；

在整个培养及换液过程中，综合控制器通知控制显微摄像头载台旋转电机14、第一显微摄像头11和第二显微摄像头34持续工作，显微摄像头载台旋转电机14通过显微摄像头载台支撑柱47带动显微摄像头载台46持续旋转，显微摄像头载台46带动第一显微摄像头11和第二显微摄像头34在配套培养皿36的下方持续旋转，对配套培养皿36的各个培养小室37持续摄像，并将图像传输至综合控制器；

培养结束，操作人员暂停仪器，打开隔热密封罩1取出配套培养皿36，进行下一步实验工作，综合控制器将图像显示在触摸显示器上供工作人员查看。

本实用新型自动化ivf培养与时差分析装置上的所有的用电设备均由综合控制器控制，综合控制器控制根据事先设定的实验程序来协调所有用电设备的工作，从而实现自动完成整个人或动物受精卵的培养及换液过程，并在整个过程中维持配套培养皿处于相对恒定的co2浓度、o2浓度、湿度和温度下。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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