一种生物材料自动化处理装置及其光学系统和处理方法与流程 专利技术说明

有机化合物处理,合成应用技术1.本发明涉及生物工程技术领域，特别是涉及一种生物材料自动化处理装置及其光学系统和处理方法。背景技术：2.细胞冷冻保存技术在很多生物领域是一项重要的技术，把细胞从低温冷冻状态恢复到正常代谢状态也同样重要，这个解冻复苏的过程都包含了把冷冻保护剂移除替换成正常培养基的过程。3.现有技术对解冻复苏处理的要求较高，是一个繁琐、难度高、高专注、压力大和难以标准化的工作，存在如下亟待解决的技术问题：4.一、手工冷冻与解冻的问题：5.1、手工冷冻存在的技术问题：6.现有技术有两大类，1)用人手的方法完成玻璃化冷冻的处理；2)以自动化的方法完成玻璃化冷冻的处理。现在，世界上只有澳大利亚的genea公司成功推出一台自动化玻璃化冷冻机器(gavi)，并在他们自己的辅助生殖中心使用，其他的所有地方都是用人手的方法完成玻璃化冷冻的处理。对于人手方法来说，卵子/胚胎的玻璃化冷冻的手动处理是一个繁琐、难度高、高专注、压力大和难以标准化的工作，因为：(1)冷冻保护剂有毒性，卵子/胚胎接触冷冻保护剂有浓度梯度和时间上的限制，尤其是vs的毒性很高，接触vs的时间要严格限制在60秒以内，胚胎学家需要在这么短的时间内要把卵子/胚胎充分脱水，并且放到载体上，再放到液氮里冷冻；(2)卵子和胚胎都很小(0.1-0.2毫米)，肉眼基本不可见，需要在显微镜下精确操作。另外，冷冻保护剂的密度比水高，卵子/胚胎在操作的过程会浮起来，增加操作的难度；(3)卵子和胚胎的冷冻成功率跟胚胎学家的操作技术和稳定性有重大关系。本发明能有效把整个玻璃化冷冻的处理过程标准化、自动化，实现有效的质量控制、减低人员培训需求和增加处理效率。7.2、手工解冻存在的技术问题：8.现在全世界辅助生殖中心使用的都是手动解冻方法(上面提到的gavi，只能做冷冻，不能解冻)，跟人手冷冻方法一样，卵子/胚胎的手动解冻复苏处理是一个繁琐、难度高、高专注、压力大和难以标准化的工作，因为：9.1.解冻速度要够快的话，需要让载体泡在解冻液(ts)内解冻，而不能在空气里解冻复温，当解冻复温后，载体上胚胎附近的玻璃化冷冻液就会变回液态，这时候，由于解冻液的密度比玻璃化冷冻液高，胚胎连同玻璃化冷冻就会飘出来，悬浮在解冻液里。为了确保载体和胚胎都能泡在解冻液里，和保证一定的解冻速度，解冻液的体积都是在1毫升左右(如果解冻液的体积过少，负196度的载体也会把解冻液的温度降下去)。胚胎在这个1毫升的溶液内悬浮，是很难找到的(参考：1毫升的解冻液的体积是1000mm3，1个胚胎的体积是0.001mm3,两者差一百万倍)。一般来说胚胎学家需要在把载体放进解冻液的同时，使用显微镜看着载体，留意有没有类似胚胎的东西飘出来，然后眼睛一直看着胚胎，再小心地把载体移出解冻液，移出载体的过程需要小心胚胎跟着载体一起被移走，这个移出的过程也会使解冻液流动，如果眼睛不能一直跟踪着胚胎，就不能确定胚胎的位置，之后需要在整盘解冻液里慢慢找胚胎，如果胚胎不幸飘到培养皿的边缘，由于边缘弯曲的液面影响光路，胚胎更加难以看见，需要花长时间抖动培养皿，希望胚胎飘回中间的地方。最后，由于解冻液内含极高浓度的非渗透性冷冻保护剂，按照现在的解冻标准操作方法(standard operation protocol,sop)，从载体放进解冻液起，60秒内必须把胚胎移动到稀释液里，可见这些操作的难度之大，让这个步骤难以标准化，不稳定和容易出错。10.2.卵子和胚胎都很小(0.1-0.2毫米)，肉眼基本不可见，整个解冻复苏的过程需要在显微镜下精确操作。另外卵子/胚胎在操作的过程(例如解冻液)会浮起来，增加操作的难度。11.3.卵子和胚胎的解冻复苏成功率跟胚胎学家的操作技术和稳定性有重大关系。12.4.解冻复苏的过程的步骤都有时间限制，人手操作的处理量和效率不足以满足大型辅助生殖中心的需求。13.二、现有的自动化冷冻设备并不能观察并记录胚胎在处理当中的情况及形态变化；现在没有自动化的解冻设备，所以也没有自动化的解冻设备能观察并记录胚胎在处理当中的情况及形态变化。14.在现今的辅助生殖中心里，对于胚胎实验室的质控要求越来越高，在冷冻和解冻环节的胚胎的情况和形态变化都需要记录下来。现有的自动化冷冻系统gavi，并没有集成显微镜的部分在内，无法满足现在对胚胎记录的需求。15.三、由于现有自动化技术无法观察形态变化，也就无法按照形态变化调整冷冻/解冻协议。16.胚胎在经过冷冻保护剂的处理的时候，由于渗透压的变化，会出现皱缩等形态学上的改变，胚胎学家在手工操作下，习惯透过观察这些形态变化，判定胚胎的状态，从而决定是否提前或者延后冷冻处理时平衡液的处理时间。同理，解冻的时候，胚胎学家也会在显微镜下观察胚胎的形态变化，有需要时调整解冻处理的时间。当一个自动化冷冻及解冻的系统并没有集成显微镜的功能时，这些观察和调整自然无法实现。17.四、自动化设备当遇到停电、故障时，可能会出现无法把胚胎从机器装置中救回来的问题。18.胚胎和卵子极为珍贵，自动化设备需要一定的应急方案和结构设计应对可能遇到的停电，故障问题，让胚胎可以及时从设备装置上取下来，进行应急方案。技术实现要素：19.综上所述，本发明旨在解决上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，而提供一种生物材料自动化处理装置及其光学系统和处理方法。20.本发明的一种生物材料自动化处理装置，包括机壳、生物材料承载组件、人机交互单元、驱动组件、滑动翻盖组件及容器；所述人机交互单元设置在所述机壳上部，其分别与所述驱动组件和滑动翻盖组件通信连接；所述驱动组件设置在所述机壳内下部且位于生物材料承载组件下方，其用于控制滑动翻盖组件按预设的行程往复移动；所述滑动翻盖组件位于所述驱动组件一侧且其连接端与驱动组件活动连接，所述滑动翻盖组件的活动端由所述机壳向外伸出并用于对装有化学品的容器进行定位和复位操作；所述生物材料承载组件放置在所述机壳上且位于所述滑动翻盖组件上方，所述的含有冷冻保护剂和/或基础培养液的容器可在驱动组件的带动下相对生物材料承载组件往复移动。21.进一步地，所述机壳由背板、两块侧板、上壳体、下壳体及底板组合而成，所述上壳体固定设置在下壳体上方且与其相互垂直。22.进一步地，所述上壳体底部且与下壳体的结合处开设有使第一面板的缝隙隔板伸出用的u形缺口。23.进一步地，所述上壳体的斜面上开设有安装孔，该安装孔处安装有人机交互单元。24.优选地，所述人机交互单元为触摸屏交互一体机。25.进一步地，所述下壳体水平面的长度方向上开设有至少一条供所述滑动翻盖组件伸出并在其往复移动时将其限位的第一缝隙，每条所述第一缝隙一侧还开设有用于使光学系统的成像不受遮挡的第一通孔。26.进一步地，所述下壳体的水平面上依次叠放有第一面板及第二面板，所述下壳体的水平面的表面面积分别与第一面板和第二面板的覆盖面积相同。27.进一步地，所述第一面板的宽度方向上开设有至少一条第一凹槽，每条第一凹槽内侧且位于第一缝隙上方还开设有一个第二缝隙，每条第一凹槽内设置有用于遮挡缝隙的缝隙隔板，每条所述第二缝隙一侧开设有与所述第一通孔相对应的第二通孔。28.进一步地，所述第二缝隙的长度小于第一缝隙的长度。29.进一步地，所述第一凹槽的宽度大于所述第二缝隙的宽度。30.进一步地，所述第二面板的宽度方向上且位于所述第二缝隙正上方开设有一条第三缝隙，每条所述第三缝隙一侧还开设有一个基底安装槽。31.所述生物材料承载组件包括基底、载体支撑架及载体，所述基底放置在所述基底安装槽中，承载有载体的载体支撑架设置在所述基底上。32.进一步地，所述基底为槽钢形结构，所述基底的外径小于基底安装槽的内径，所述基底与所述基底安装槽的端面形状相对应。33.进一步地，所述基底包括支撑架定位部、容器定位部及把手，所述支撑架定位部用于对装载有载体的载体支撑架进行支撑和固定，所述容器放置在容器定位部中，并在驱动组件的带动下沿容器定位部往复移动。34.进一步地，所述基底的容器定位部的底部两侧分别设置有两条相互平行的轨道，所述轨道对容器进行支撑和固定。35.所述载体支撑架为扁平槽状结构，其上设置有多个用于定位载体用的载体定位槽，所述载体支撑架设置在所述基底的支撑架定位部中。36.所述载体为条状结构，所述载体包括：本体以及套设在所述本体上的套筒，所述本体的前端具有承载胚胎用的第一凹槽，每个所述载体分别与所述载体支撑架上的载体定位槽相卡接，载体的头端由载体支撑架的端面向外伸出一段距离。37.所述容器为矩形板状结构，其中部开设有至少一个用于放置水凝胶用的凝胶容置孔，所述凝胶容置孔的内侧壁上相对设有两个向内侧延伸形成的第一凸台，当水凝胶放入凝胶容置孔中后，可以通过所述第一凸台进行支撑定位，所述容器上且位于两个凝胶容置孔两侧还分别开设有两个用于和所述滑动翻盖组件配合定位用的定位槽。38.所述驱动组件包括：底座、导轨、丝杆电机、丝杆、滑座、滑块及连接板，所述底座的一面固定设置在所述下壳体的水平面的底部，所述底座的另一面上设置有导轨，该导轨上滑设有滑块，所述滑块与滑座配合滑动，所述丝杆电机安装在所述底座一端端部，丝杆电机通过设于其上的丝杆与所述滑座驱动连接，所述滑座通过连接板与所述滑动翻盖组件相连接，所述滑动翻盖组件在丝杆电机的驱动下分别带动丝杆、滑块及滑座沿所述导轨作往复直线移动。39.所述滑动翻盖组件包括：支撑板、限位开关、连杆、摇臂、步进电机、第一光轴、上盖及第二光轴，所述支撑板包括第一立板、与该第一立板相垂直且一体成型的第二立板，以及设于第一立板上部且向外延伸形成的光轴连接部，该光轴连接部用于固定光轴，所述光轴连接部上开有用于光轴用的u形槽，u形槽的的内侧壁上开设有用于安装光轴用的光轴连接孔，所述第一立板的一面与所述连接板相固接，所述第一立板的另一面通过设于其上的连杆穿过光轴连接孔与第一光轴活动连接，所述第一光轴则与所述上盖相铰接。40.所述上盖为矩形板状结构，所述上盖的中部开设有一端敞口一端封闭的缺口，所述上盖底面上且位于缺口两侧分别设有一个与所述容器的定位槽配合定位用的定位块，所述上盖一端端部设有向外延伸形成的u形光轴座，所述上盖另一端端部还设有一开口朝下的弧形把手，所述u形光轴座的上部及下部分别对称地开设有两个第一连接孔及两个第二连接孔。41.进一步地，所述第一光轴穿过两个第一连接孔与所述上盖相铰接，所述连杆套设在所述第一光轴上，连杆的另一端与第一立板相固接。42.进一步地，所述第二光轴的两端分别穿过第一立板的光轴连接孔与上盖的两个第二连接孔活动连接。43.所述连杆包括杆体、设于杆体和摇臂座结合处的限位块、设于所述杆体一端的光轴连接部、及设于所述杆体另一端的摇臂座，该摇臂座上设有条形通孔，所述光轴连接部套设在所述第一光轴上。44.进一步地，所述第二立板的外侧壁上还安装有步进电机，所述步进电机的活动端穿过第二立板与摇臂可转动连接，所述摇臂通过设于其上的塞打螺钉穿过所述条形通孔与所述摇臂座活动连接，当步进电机逆时针驱动摇臂转动，摇臂带动设于其上的塞打螺钉沿条形通孔向上移动并同时带动连杆及与连杆相连接的第一光轴向上转动，从而将上盖向上打开；当步进电机顺时针驱动摇臂转动，摇臂带动设于其上的塞打螺钉沿条形通孔向下移动并同时带动连杆及与连杆相连接的第一光轴向下转动，从而将上盖闭合。45.进一步地，所述下壳体上还设置有至少一个用于保护基底，使其不容易由基底安装槽向外脱出的基底保护盖。46.所述系统包括光源模块、物镜、光学组件及相机，所述机壳的底板上设置有光学组件安装板，所述光学组件安装板上设置有可上下升降以调节焦距用的升降模组，所述升降模组的活动端连接有相机安装板，所述光学组件安装在该相机安装板上，所述物镜和所述相机分别安装在光学组件的入光口和出光口处，所述物镜位于载体的第一凹槽的正下方，用于收集并放大胚胎/卵子的光学影像，所述光源模块固定在上壳体内侧的水平面上。47.进一步地，所述光源模块和物镜共光轴。48.所述光学组件包括：物镜固定支架、第一反射镜固定箱、第一反射镜、第一管镜架、第一管镜管、管镜、第二管镜管，第二管镜架、第二反射镜固定箱、第二反射镜、相机转接件固定架及相机转接件，所述第一反射镜固定箱和第二反射镜固定箱为横向和纵向两面敞口的矩形中空壳体，所述第一反射镜固定箱的纵向敞口端为入光口，其横向敞口端为出光口；所述第二反射镜固定箱的横向敞口端为入光口，其纵向敞口端为出光口。49.进一步地，所述第一反射镜固定设置在所述第一反射镜固定箱中，且位于所述物镜的正下方，并与物镜成45度角。50.进一步地，所述物镜固定支架的一端固设在所述第一反射镜固定箱的入光口处，物镜固定支架的另一端与位于其上方的物镜螺纹连接，所述第一管镜架的一端固设在所述第一反射镜固定箱的出光口处，所述第一管镜架的另一端与所述第一管镜管活动连接。51.进一步地，所述第二管镜架的一端固定在所述第二反射镜固定箱上的入光口处，第二管镜架的另一端与所述第二管镜管螺纹连接，所述第一管镜管和第二管镜管另一端通过螺纹相连接。52.进一步地，所述管镜分别与第一管镜管和第二管镜管同轴，且所述管镜设置在所述第一管镜管和第二管镜管内部的结合处，所述管镜用于把物镜收集到的光学影像成像于相机的感光元器件上。53.进一步地，所述相机转接件的一端设有外螺纹，其另一端设有环形槽，相机转接件固定架上设有两个螺纹孔，用于固定相机转接件，所述相机转接件固定架的一端固定在所述第二反射镜固定箱上的出光口处，所述相机转接件固定架的另一端与所述相机转接件的环形槽相卡接，所述相机位于相机转接件的正上方且与所述相机转接件螺纹连接。54.进一步地，所述第二反射镜固定设置在所述第二反射镜固定箱中，所述第二反射镜分别与第一管镜管和第二管镜管的中心轴成45度角，所述第二反射镜用于把光学信号反射到上方相机的感光元器件上。55.所述光源模块包括，led光源、led固定座、上固定架、扩散片、光圈(716)、透镜底座、透镜、下固定架和光源模块固定架，所述光源模块固定架包括一环形结构及对称地设于该环形结构侧壁上并具有螺孔的一对耳座，所述光源模块固定架的耳座通过螺钉固定在所述上壳体内侧的水平面上，所述上固定架上设有外螺纹，其内侧壁上设有向内延伸形成的第二凸台，所述下固定架上设有内螺纹，所述上固定架和下固定架通过螺纹相连接，且所述下固定架活动设置在所述光源模块固定架的环形结构内侧，而将下固定架定位，所述扩散片、光圈、透镜底座及透镜由上至下顺序设置在所述上固定架和下固定架之间形成的间隙中，所述光圈和扩散片依次层叠放置在所述透镜底座的上端，所述透镜位于所述透镜底座和下固定架之间。透镜是一块焦距25毫米的平凸透镜，位于距离扩散片19毫米的正下方，用于把光源的光改变为平行光束。所述扩散片715距离光源大概5毫米，用于把点状的led光源形成为直线光源。所述光圈716用于调节光源模块的感光量，大光圈景深较浅，较小光圈则有利胚胎的观察。56.进一步地，所述led固定座设置在所述上固定架的第二凸台上，所述led光源放置在led固定座中，从而固定led光源在中心的位置，由于蓝光可能会胚胎/卵子造成影响，本发明优选585nm波长的led光源。57.本发明包括一种生物材料自动化冷冻处理方法，该方法包括如下步骤：a、当进行冷冻和解冻处理时，所述光学系统对胚胎持续进行拍照，并通过上位机软件对图像进行分析，以区分胚胎的透明带部分及细胞膜部分；58.b、冷冻处理时，所述光学系统通过分析并记录所述载体上的胚胎，判定容器内的冷冻保护剂的投送情况；59.c、根据投送情况，调整冷冻保护剂投送的预设程序。60.本发明还包括一种生物材料自动化解冻处理方法，该方法包括如下步骤：61.a、当进行解冻处理时，所述光学系统对胚胎持续进行拍照，并通过上位机软件对图像进行分析，以区分胚胎的透明带部分及细胞膜部分；62.b、解冻处理时，所述光学系统通过分析并记录所述载体上的胚胎，判定胚胎内的冷冻保护剂的移除情况；63.c、根据移除情况，调整冷冻保护剂移除的预设程序。64.采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明所产生的有益效果在于：65.a)标准化流程，这个过程由机器推动，冷冻保护剂的投送和移除速率可以调节。每次冷冻解冻的流程都是稳定。66.b)过程简单，使用我们的自动化冷冻解冻系统后，胚胎在被冷冻保护剂处理前已经在载体上，直到自动化解冻系统完成解冻处理后，才把胚胎移动到培养皿内。以前的十几步显微手工操作，都由机器稳定完成。67.c)整个解冻复苏过程胚胎都是在载体上，在一个固定的位置上，胚胎学家不需要在大容量液体了寻找胚胎。68.d)通量高。胚胎学家可以同时解冻复苏多个胚胎。也可以同时从多个载体解冻复苏胚胎。附图说明69.图1是本发明的去除侧板后的整体结构立体示意图。70.图2是本发明的机壳的结构示意图。71.图3是图1的俯视图。72.图4是图3的i部分的局部放大图。73.图5是本发明的第一面板的结构示意图。74.图6是本发明的第二面板的结构示意图。75.图7是本发明的基底的结构示意图。76.图8是本发明的容器的结构示意图。77.图9是本发明的驱动组件的结构示意图。78.图10是本发明的滑动翻盖组件的结构示意图。79.图11是本发明的上盖的结构示意图。80.图12是本发明的连杆的结构示意图。81.图13是本发明的光学系统的整体结构示意图。82.图14是本发明的光学组件的结构示意图。83.图15是本发明的光学系统的光路示意图。84.图16是本发明的相机转接件的结构示意图。85.图17是本发明的光源模块的结构示意图。86.图18是本发明的光源模块的部件分解示意图。87.图19是本发明的光源模块的侧剖示意图。88.图20是本发明的上固定架的结构示意图。具体实施方式89.下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不会构成任何限制。90.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。91.如图1～20所示，本发明的生物材料自动化处理装置，包括机壳1、生物材料承载组件2、人机交互单元3、驱动组件4、滑动翻盖组件5及容器6。92.在本实施例中，具体地，所述人机交互单元3设置在所述机壳上部，其分别与所述驱动组件4和滑动翻盖组件5通信连接；所述驱动组件4设置在所述机壳1内下部且位于生物材料承载组件2下方，其用于控制滑动翻盖组件5按预设的行程往复移动；所述滑动翻盖组件5位于所述驱动组件4一侧且其连接端与驱动组件4活动连接，所述滑动翻盖组件5的活动端由所述机壳1向外伸出并用于对装有化学品的容器进行定位和复位操作；所述生物材料承载组件2放置在所述机壳1上且位于所述滑动翻盖组件5上方，所述的含有冷冻保护剂和/或基础培养液的容器6可在驱动组件4的带动下相对生物材料承载组件2往复移动。93.如图2所示，所述机壳1由背板11、两块侧板12、上壳体13、下壳体14及底板15组合而成，所述上壳体13固定设置在下壳体14上方且与其相互垂直。94.如图1，图2所示，所述上壳体13底部且与下壳体14的结合处开设有使第一面板的缝隙隔板伸出用的u形缺口131。95.如图1，图2所示，所述上壳体13的斜面上开设有安装孔132，该安装孔处安装有人机交互单元3。96.在本实施例中，所述人机交互单元3为触摸屏交互一体机。97.如图4所示，所述下壳体14水平面的长度方向上开设有至少一条供所述滑动翻盖组件5伸出并在其往复移动时将其限位的第一缝隙141，每条所述第一缝隙141一侧还开设有用于使光学系统的成像不受遮挡的第一通孔142。98.如图1、图5，图6所示，所述下壳体14的水平面上依次叠放有第一面板143及第二面板144，所述下壳体14的水平面的表面面积分别与第一面板143和第二面板144的覆盖面积相同。99.如图3，图5所示，所述第一面板143的宽度方向上开设有至少一条第一凹槽1431，每条第一凹槽1431内侧且位于第一缝隙141上方还开设有一个第二缝隙1432，每条第一凹槽1431内设置有用于遮挡缝隙的缝隙隔板1433，每条所述第二缝隙1432一侧开设有与所述第一通孔相对应的第二通孔1434。100.进一步地，所述第二缝隙1432的长度小于第一缝隙141的长度。101.进一步地，所述第一凹槽1431的宽度大于所述第二缝隙1432的宽度。102.如图6所示，所述第二面板144的宽度方向上且位于所述第二缝隙1432正上方开设有一条第三缝隙1441，每条所述第三缝隙1441一侧还开设有一个基底安装槽1442。103.如图1所示，所述生物材料承载组件2包括基底21、载体支撑架(图中未示出)及载体(图中未示出)，所述基底21放置在所述基底安装槽1442中，承载有载体的载体支撑架设置在所述基底21上。104.如图7所示，所述基底21为槽形结构，所述基底21的外径小于基底安装槽1442的内径，所述基底与所述基底安装槽1442的端面形状相对应。105.具体地，所述基底21包括支撑架定位部211、容器定位部212及把手213，所述支撑架定位部211用于对装载有载体的载体支撑架进行支撑和固定，所述容器6放置在容器定位部212中，并在驱动组件4的带动下沿容器定位部212往复移动。106.进一步地，所述基底的容器定位部212的底部两侧分别设置有两条相互平行的轨道214，所述轨道214对容器6进行支撑和固定，通过改变轨道的高度，即可调整容器与载体上表面的位置关系，进而保证凝胶与凹槽内溶液的有效接触。107.进一步地，所述载体支撑架为扁平槽状结构，其上设置有多个用于定位载体用的载体定位槽，所述载体支撑架设置在所述基底的支撑架定位部211中。在本实施例中，载体的数量为三条，载体的数量可根据实际的需要进行增减。108.进一步地，所述载体为条状结构，具体地，所述载体包括：本体以及套设在所述本体上的套筒，所述本体的前端具有承载胚胎用的第一凹槽，每个所述载体分别与所述载体支撑架上的载体定位槽相卡接，载体的头端由载体支撑架的端面向外伸出一段距离。所述载体用于承载生物材料以便配合系统进行生物材料的解冻复温处理操作。109.如图8所示，所述容器6为矩形板状结构，其中部开设有至少一个用于放置水凝胶用的凝胶容置孔61，所述凝胶容置孔的内侧壁上相对设有两个向内侧延伸形成的第一凸台62，当水凝胶放入凝胶容置孔61中后，可以通过所述第一凸台62进行支撑定位，所述容器6上且位于两个凝胶容置孔61两侧还分别开设有两个用于和所述滑动翻盖组件5配合定位用的定位槽63。110.如图9所示，所述驱动组件4用于驱动基底21往复移动，以带动容器6相对载体进行水平方向的往复移动。进一步地，所述驱动组件4包括：底座41、导轨42、丝杆电机43、丝杆44、滑座45、滑块46及连接板47，所述底座41的一面固定设置在所述下壳体14的水平面的底部，所述底座41的另一面上设置有导轨42，该导轨上滑设有滑块46，所述滑块46与滑座45配合滑动，所述丝杆电机43安装在所述底座41一端端部，丝杆电机43通过设于其上的丝杆44与所述滑座45驱动连接，所述滑座45通过连接板47与所述滑动翻盖组件5相连接，所述滑动翻盖组件5在丝杆电机43的驱动下分别带动丝杆44、滑块46及滑座45沿所述导轨42作往复直线移动。111.如图10所示，具体地，所述滑动翻盖组件5包括：支撑板51、限位开关52、连杆53、摇臂54、步进电机55、第一光轴56、上盖57及第二光轴58，所述支撑板51包括第一立板511、与该第一立板511相垂直且一体成型的第二立板512，以及设于第一立板511上部且向外延伸形成的光轴连接部513，该光轴连接部513用于固定光轴，所述光轴连接部513上开有用于光轴用的u形槽5131，u形槽的5131的内侧壁上开设有用于安装光轴用的光轴连接孔，所述第一立板511的一面与所述连接板47相固接，所述第一立板511的另一面通过设于其上的连杆53穿过光轴连接孔与第一光轴56活动连接，所述第一光轴56则与所述上盖57相铰接。112.在本实施例中，所述滑动翻盖组件5用于将容器6压紧定位在基底21上，在进行冷冻操作时让容器相对载体移动，容器内的es水凝胶和vs水凝胶按顺序依次接触载体凹槽内的胚胎，投送冷冻保护剂。完成投送后，使容器脱离载体，并把载体投入液氮里冷冻。在进行解冻操作时把容器按照指示方向摆放好，贴在载体上方，在相应的容器内加入需要的溶液例如ts、ds和ws，然后使让容器相对载体移动，容器内的ts、ds和ws溶液会通过扩散作用穿越通透性薄膜，按顺序依次接触载体凹槽内的胚胎，让载体凹槽内和胚胎内的冷冻保护剂扩散到容器的溶液里，达到移除胚胎内的冷冻保护剂的目的。完成移除后，使容器脱离载体，并使用玻璃吸管从载体凹槽回收胚胎到培养皿内培养。113.如图11所示，所述上盖57为矩形板状结构，所述上盖57的中部开设有一端敞口一端封闭的缺口571，所述上盖57底面上且位于缺口571两侧分别设有一个与所述容器的定位槽63配合定位用的定位块572，所述上盖57一端端部设有向外延伸形成的u形光轴座573，所述上盖57另一端端部还设有一开口朝下的弧形把手574，所述u形光轴座573的上部及下部分别对称地开设有两个第一连接孔575及两个第二连接孔576。114.如图11，所述第一光轴56穿过两个第一连接孔575与所述上盖57相铰接，所述连杆53套设在所述第一光轴56上，连杆53的另一端与第一立板511相固接。115.如图11，所述第二光轴58的两端分别穿过第一立板的光轴连接孔与上盖的两个第二连接孔576活动连接。116.如图12所示，所述连杆53包括杆体531、设于杆体和摇臂座结合处的限位块532、设于所述杆体531一端的光轴连接部533、及设于所述杆体531另一端的摇臂座534，该摇臂座上设有条形通孔535，所述光轴连接部533套设在所述第一光轴56上。117.如图10所示，所述第二立板512的外侧壁上还安装有步进电机55，所述步进电机55的活动端穿过第二立板512与摇臂54可转动连接，所述摇臂54通过设于其上的塞打螺钉536穿过所述条形通孔535与所述摇臂座534活动连接，当步进电机55逆时针驱动摇臂54转动，摇臂54带动设于其上的塞打螺钉536沿条形通孔535向上移动并同时带动连杆53及与连杆相连接的第一光轴56向上转动，从而将上盖57向上打开；当步进电机55顺时针驱动摇臂54转动，摇臂54带动设于其上的塞打螺钉536沿条形通孔535向下移动并同时带动连杆53及与连杆相连接的第一光轴56向下转动，从而将上盖57闭合。118.如图3所示，所述下壳体14上还设置有至少一个用于保护基底21，使其不容易由基底安装槽1442向外脱出的基底保护盖1443。119.工作方式：120.首先，把载体支撑架和载体放上基底，然后从培养箱取出在培养皿上的胚胎，使用玻璃吸管将胚胎从培养皿转移到载体的凹槽内，然后把容器放到基底开始收窄的结构上方，将装载有生物材料的载体放置在所述基底的中间区域的凹槽中进行定位，将装有水凝胶的容器放置在所述载体上方且位于基底上的两条轨道上，所述容器的下表面与载体的上表面保持接触，目的是为了使容器中的水凝胶与装于载体凹槽内的胚胎相接触，以移除所述凹槽内的冷冻保护剂，将载有容器和载体的基底放到机器上，机器启动后会按照预设的程序控制驱动组件推动容器向前滑动，从而进行冷冻保护剂的投送。投送完成后，使用者用手拿着载体支撑架突出基底的部分。121.抽出载体支撑架连同载体一起投入液氮进行冷冻。解冻时，把载体支撑架从液氮取出，并快速让载体的透明薄片部分浸入解冻液内，3-5秒后再把支撑架放到基底上，然后把容器摆放基底开始收窄的结构上方，再拿着手把将整个基底放到机器上，机器启动后会按照程序把冷冻容器往前推动，从而进行冷冻保护剂的移除。移除完成后，胚胎学家把整个基底从机器上取下来，放到显微镜的载物台上，并使用玻璃毛细管把胚胎从载体凹槽内取出，转移到培养皿的液滴内继续培养。122.如图13所示，所述光学系统包括光源模块71、物镜72、光学组件73及相机74，所述机壳的底板15上设置有光学组件安装板16，所述光学组件安装板16上设置有可上下升降以调节焦距用的升降模组17，所述升降模组17的活动端连接有相机安装板18，所述光学组件73安装在该相机安装板18上，所述物镜72和所述相机74分别安装在光学组件73的入光口和出光口处，所述物镜72位于载体的第一凹槽的正下方，用于收集并放大胚胎/卵子的光学影像，所述光源模块71固定在上壳体13内侧的水平面上。123.进一步地，所述光源模块71和物镜72共光轴。124.如图14所示，所述光学组件73包括：物镜固定支架731、第一反射镜固定箱732、第一反射镜733、第一管镜架734、第一管镜管735、管镜736、第二管镜管737，第二管镜架738、第二反射镜固定箱739、第二反射镜740、相机转接件固定架741及相机转接件742，所述第一反射镜固定箱732和第二反射镜固定箱739为横向和纵向两面敞口的矩形中空壳体，所述第一反射镜固定箱732的纵向敞口端为入光口，其横向敞口端为出光口；所述第二反射镜固定箱739的横向敞口端为入光口，其纵向敞口端为出光口。125.进一步地，所述第一反射镜733固定设置在所述第一反射镜固定箱732中，且位于所述物镜72的正下方，并与物镜72呈45度角。126.进一步地，所述物镜固定支架731的一端固设在所述第一反射镜固定箱732的入光口处，物镜固定支架731的另一端与位于其上方的物镜72螺纹连接，所述第一管镜架734的一端固设在所述第一反射镜固定箱732的出光口处，所述第一管镜架734的另一端与所述第一管镜管735活动连接。127.进一步地，所述第二管镜架738的一端固定在所述第二反射镜固定箱739上的入光口处，第二管镜架738的另一端与所述第二管镜管737螺纹连接，所述第一管镜管735和第二管镜管37另一端通过螺纹相连接。128.如图15，进一步地，所述管镜736分别与第一管镜管735和第二管镜管737同轴，且所述管镜736设置在所述第一管镜管735和第二管镜管737内部的结合处，所述管镜736用于把物镜收集到的光学影像成像于相机的感光元器件上。129.如图15，图16所示，所述相机转接件742的一端设有外螺纹7421，其另一端设有环形槽7422，相机转接件固定架741上设有两个螺纹孔7411，用于固定相机转接件，所述相机转接件固定架741的一端固定在所述第二反射镜固定箱739上的出光口处，所述相机转接件固定架741的另一端与所述相机转接件742的环形槽7422相卡接，所述相机74位于相机转接件742的正上方且与所述相机转接件742螺纹连接。130.如图14，图15，所述第二反射镜740固定设置在所述第二反射镜固定箱739中，所述第二反射镜740分别与第一管镜管735和第二管镜管737的中心轴成45度角，所述第二反射镜740用于把光学信号反射到上方相机的感光元器件上。131.如图17～19所示，所述光源模块71包括，led光源711、led固定座712、上固定架714、扩散片715、光圈716、透镜底座717、透镜718、下固定架719和光源模块固定架720，所述光源模块固定架720包括一环形结构7201及对称地设于该环形结构7201侧壁上并具有螺孔的一对耳座7202，所述光源模块固定架的耳座7202通过螺钉固定在所述上壳体13内侧的水平面上，所述上固定架714上设有外螺纹7141，其内侧壁上设有向内延伸形成的第二凸台7142，所述下固定架719上设有内螺纹，所述上固定架714和下固定架719通过螺纹相连接，且所述下固定架719活动设置在所述光源模块固定架的环形结构7201内侧，而将下固定架719定位，所述扩散片715、光圈716、透镜底座717及透镜718由上至下顺序设置在所述上固定架714和下固定架719之间形成的间隙中，所述光圈716和扩散片715依次层叠放置在所述透镜底座717的上端，所述透镜718位于所述透镜底座717和下固定架719之间。在本实施例中，透镜是一块焦距25毫米的平凸透镜，位于距离扩散片19毫米的正下方，用于把光源的光改变为平行光束。所述扩散片715距离光源大概5毫米，用于把点状的led光源形成为直线光源。所述光圈716用于调节光源模块的感光量，大光圈景深较浅，较小光圈则有利胚胎的观察。132.如图20所示，所述led固定座712设置在所述上固定架的第二凸台(图中未示)上，所述led光源711放置在led固定座712中，从而固定led光源在中心的位置，在本实施例中由于蓝光可能会胚胎/卵子造成影响，本发明优选585nm波长的led光源。133.本发明包括一种生物材料自动化冷冻处理方法，该方法包括如下步骤：134.a、当进行冷冻和解冻处理时，所述光学系统对胚胎持续进行拍照，并通过上位机软件对图像进行分析，以区分胚胎的透明带部分及细胞膜部分；135.b、冷冻处理时，所述光学系统通过分析并记录所述载体上的胚胎，判定容器内的冷冻保护剂的投送情况；136.c、根据投送情况，调整冷冻保护剂投送的预设程序。137.本发明还包括一种生物材料自动化解冻处理方法，该方法包括如下步骤：138.a、当进行解冻处理时，所述光学系统对胚胎持续进行拍照，并通过上位机软件对图像进行分析，以区分胚胎的透明带部分及细胞膜部分；139.b、解冻处理时，所述光学系统通过分析并记录所述载体上的胚胎，判定胚胎内的冷冻保护剂的移除情况；140.c、根据移除情况，调整冷冻保护剂移除的预设程序。141.下面对本方法进一步详细阐述如下：本发明的光学系统可以观察记录并分析胚胎的形态。在整个冷冻及解冻的过程，光学系统一直对胚胎进行拍照工作，上位机软件对图像进行分析，并区分胚胎的透明带部分及细胞膜部分。机器首先分析于载体上的胚胎，分辨其细胞部分占整个透明带部分的面积比例，并记录下来。142.当机器进行冷冻处理的时候，由于渗透性冷冻保护剂进入细胞膜的速度比水离开细胞膜的速度的慢，当胚胎遇到渗透性冷冻保护剂时，细胞内的水分首先离开，导致胚胎收缩，这时候细胞部分占整个透明带部分的面积比例减少，当处理继续，渗透性冷冻保护剂也进入细胞膜后，胚胎细胞从新恢复到原来的大小，这时候细胞部分占整个透明带部分的面积比例恢复到原来水平，所以我们可以透过判断这个面积比例来判定冷冻保护剂的投送情况。143.当细胞从新扩张到原来的大小的时候，我们认为胚胎内部已经充满平衡液内的冷冻保护剂，机器把容器推动，让玻璃化冷冻凝胶接触载体凹槽，开始下一步的处理。144.由于每个人的胚胎的差异，达到让胚胎内部已经充满平衡液内的冷冻保护剂所需要的时间有所不同，使用这个方法后，就可以缩短一些反应比较快的胚胎的处理时间(例如由协议规定的10分钟缩短到8分钟)，毕竟冷冻保护剂带有毒性，减少处理时间有利胚胎。对于迟迟没有完全恢复到原来面积比例的胚胎则按照原来协议的时间，进入下一步玻璃化冷冻凝胶的处理。145.同理，在解冻应用里，水分从新进入胚胎内部时也会出现这种形态的变化，我们同样可以透过判断这个面积比例来判定冷冻保护剂的移除情况，进而调整解冻协议。在解冻凝胶和稀释凝胶内，胚胎细胞从小扩张，扩张的速度太快会对胚胎造成渗透压损害。也是由于每个人的胚胎有所不同，这个扩张的速度稍微不同，使用这套方法后，就可以对解冻处理进行微调，比如当扩张的速度太快，容器推动的速度就可以减慢，让凝胶和凹槽内溶液的浓度梯度减少，减慢冷冻保护剂的移除的速度，让水分慢一些进入胚胎。同理当扩张的速度太慢，则可以加快容器的推动速度，增加凝胶和凹槽内溶液的浓度梯度，加快冷冻保护剂的移除速度。146.总之这个技术方案可以达到为各种胚胎优化冷冻保护剂的投送和移除曲线，达到更低的毒性及渗透压损害，进一步改进现有的冷冻解冻技术。147.本发明的光学系统的使用方式如下：148.led光源输出光线射入扩散片，扩散片将光线扩散到扩散片上，在扩散片上形成均匀的光斑，光线再从扩散片向四周散射。扩散片的大部分面积被光圈覆盖，只有中心部分的光线穿过光圈到达透镜，透镜把散射的光线改变成为平行光束，往下方照。物镜已经对焦凹槽内的胚胎/卵子，光线穿过载体凹槽上的胚胎/卵子到达物镜，物镜收集穿透胚胎/卵子的光线，经过第一反射镜，到达管镜，管镜把光线聚焦，经过第二反射镜，于相机内的感光元器件成像。相机记录收集到的影像，并保存记录。当自动化冷冻和解冻机器在运行时，这套光学系统一直观察胚胎/卵子，把拍到的影像保存起来，方便日后胚胎学家对操作过程做出回顾性的质控，和记录胚胎/卵子整个冷冻与解冻的过程。149.尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但是本发明的范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，以上各构件可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件来替换。









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