一种上游式高活力精子优选设备与优选方法

1.本发明属于辅助生殖技术领域，具体涉及一种上游式高活力精子优选设备与优选方法。


背景技术：

2.男性不育症发病率占不孕不育症整体的40％，主要表现为无精子症、少弱精子症和畸形精子症等。如何在男性的精液样品里筛选出高活力的优质精子对改善和解决男性不育问题具有重要意义。
3.目前临床上的精子优选方法仍以“精子上游法”和“密度梯度离心法”为主。前者是利用精液中精子上游到培养液上层的能力差异来分离筛选优质精子；后者是根据正常精子与非正常精子在运动能力、运动轨迹和密度等方面的差异，通过离心筛选获得优质精子。
4.这两种方法虽然可筛选出形态和活动力俱佳的精子，但存在分选时间长、离心操作多等不足，且密度梯度离心处理易造成精子dna过氧化损伤和断裂，精子损伤直接后果是降低人工辅助生育的成功率，同时可能对胎儿的发育与成长产生长远的不利影响。此外，未经干预的精子上游法在流程中添加培养液由于与精液样本进行直接接触，导致液面震荡，有使低活力精子回流入培养液中的风险，最终得到的提取液中高活力精子回收率降低，精子质量降低，影响受精成功率。
5.综上所述，临床亟需发展优质精子的无损评估筛选新技术，进而提高男性因素辅助生殖技术的成功率，设计一种符合实际需求，高通量，高回收率的筛选方法。
6.专利号为cn213570453u的实用新型公开了一种精子浓缩器，采用膜过滤浓缩的方法代替了标准上游法过程中的离心浓缩方法，减少了操作步骤，同时也降低了操作过程中氧自由基的产生，消除了离心法所造成的精子dna损伤，但是此浓缩器只能浓缩经过上游法优选后的精液，不能达到高通量筛选高活力精子的技术效果；专利号为cn213085967u的实用新型公开了提供了一种用于直接上游法筛选精子的辅助生殖操作装置，对精子进行筛分，使活力较强的精子能通过精子筛选网膜到达精子上游腔室二，但是此装置无法使得精液和培养基之间有清晰分界，也无法解决吸取上层培养基时，混有下层的精浆抑制精子的获能的问题，而这是获得最佳体外受精效率的关键。


技术实现要素：

7.本发明公开一种上游式高活力精子优选设备与优选方法，通过优选设备以及培养液中精子的上游特性对高活力精子进行筛选，有效防止培养液与精液样本的直接接触，避免低活力精子、发育不良精子、碎片化杂质经由震荡通过微孔滤膜到达培养液舱，实现了低活力精子过滤与高活力精子高通量、高回收率、无损筛选与收集。
8.本发明的技术方案如下：
9.本发明的目的之一在于提供一种上游式高活力精子优选设备，包括上半培养液舱部分(1)、下半离心管部分(2)和微孔滤膜(6)；所述上半培养液舱部分(1)和下半离心管部
分(2)通过若干卡扣(7)连接，所述微孔滤膜(6)固定在下半离心管部分(2)上，且位于上半培养液舱部分(1)和下半离心管部分(2)之间。
10.进一步的，所述上半培养液舱部分(1)和下半离心管部分(2)由生物相容性材料通过3d打印直接成型。
11.进一步的，所述微孔滤膜(6)为孔径8-12μm的聚碳酸酯核孔膜。
12.进一步的，所述上半培养液舱部分(1)采用分仓式设计的滤头，上半培养液舱部分(1)的内舱上部通过竖直设置的分隔小板(5)隔开，形成半圆形的进样口(3)和取样口(4)，上半培养液舱部分(1)的内舱下部设置倾斜的分离小板(8)，分离小板(8)的侧边与上半培养液舱部分(1)的内侧壁连接。
13.进一步的，所述分离小板(8)作45
°
倾斜处理。
14.进一步的，所述卡扣(7)至少为4个，分为母扣和公扣，母扣设置在上半培养液舱部分(1)的底部，公扣设置在下半离心管部分(2)的顶部。
15.进一步的，所述下半离心管部分(2)顶部留有容纳微孔滤膜(6)的凹陷(9)。
16.本发明的目的之二在于提供一种上游式高活力精子优选方法，通过如权利要求1所述的优选设备以及培养液中精子的上游特性对高活力精子进行筛选，首先向下半离心管部分(2)中添加精液样本，静置至杂质沉淀，然后将微孔滤膜(6)放置于下半离心管部分(2)顶部的凹陷(9)处，根据卡扣(7)位置固定组装为离心管，最后通过进样口(3)添加培养液，于水浴环境中加热，完成高活力精子的收集。
17.进一步的，所述离心管规格为实验室5ml离心管。
18.进一步的，所述水浴温度为36-38℃，所述水浴时间为15-30min。
19.相较于现有技术，本发明的有益效果在于：
20.1、本发明设计了一种上游式高活力精子优选设备，此设备在结构上具有以下优势之处：(1)此设备采用了一体化可拆卸的分段式上下结构，能够将培养液与精液样本有效分隔，避免二者的直接接触，防止低活力精子、发育不良精子、碎片化杂质经由震荡通过微孔滤膜到达培养液舱；(2)由于液体的毛细作用，此设备的微孔滤膜与下半离心管部分的凹陷能够紧密贴合，无需使用胶水即可固定且保证气密性，精准过滤同时不会影响精子细胞的存活，确保了微孔滤膜的使用率，经过验证精子在其中保存48h存活率维持在80％以上；(3)此设备滤头的分仓式设计保证了快速加样的同时，减缓了培养液添加时对精液样本的直接冲击，45
°
倾斜设置的分离小板可以确保培养液与精液样本有充足的接触面积。
21.2、本发明提供的上游式高活力精子优选方法具有高通量、高回收率的特性，相较于传统精子上游法倾斜试管直接收集精子样本，容易收集到活力较高但形态不佳的低质量精子。此优选方法采用上下通透的微孔滤膜进行过滤，不仅避免了操作过程繁杂耗时、容易失败的问题，而且克服了离心步骤对精子产生潜在损伤的困扰，提高了形态正常的高活力精子的回收率，有效提高了上游法制备精子的效率并降低了操作难度，可更大程度获得优质的精子用于体外受精。
22.3、本发明所公开的上游式高活力精子优选设备的制备步骤简便，可通过3d打印直接成型，并且效果良好，符合辅助生殖临床使用中上游法设备作为一次性设备的要求，并且作为原料的生物相容性材料来源广泛，包括天然和合成的材料，可通过不同的制备方法和技术获得，采用本发明所制备的优选设备能够实现降本增效，并且制备方法简单，可广泛应
用于临床实验室和常规技术人员使用，具有较高的临床实用价值。
23.附图标记
24.图1为本发明上游式高活力精子优选设备的结构示意图；
25.图2为本发明上游式高活力精子优选设备上半培养液舱部分的俯视图；
26.图3为本发明上游式高活力精子优选设备下半离心管部分的俯视图；
27.图4为本发明上游式高活力精子优选设备的剖面图；
28.图5为本发明上游式高活力精子优选方法的实验流程。
29.其中：
30.1、上半培养液舱部分；2、和下半离心管部分；3、进样口；4、取样口；5、分隔小板；6、微孔滤膜；7、卡扣；8、分离小板；9、凹陷
具体实施方式
31.下面结合附图和较佳实施例对本发明提供的一种上游式高活力精子优选设备与优选方法做进一步的说明，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。
32.下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到；
33.以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，结果取平均值；
34.下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；
35.实施例1
36.参见图1至图4，一种上游式高活力精子优选设备，包括上半培养液舱部分1和下半离心管部分2，其间使用上下通透的微孔滤膜6进行分隔；所述微孔滤膜6通过卡扣7相夹完成物理固定，构成一体化可拆卸的分段式上下结构，实现将培养液与精液样本有效分隔。
37.进一步地，所述上半培养液舱部分1采用分仓式设计的滤头，通过分隔小板5将进样口3和取样口4分隔为半圆形，在上半培养液舱部分1的内部设置有分离进样口3和培养液主仓的分离小板8，底部边缘通过多个母扣与下半离心管部分2连接，减缓了培养液添加时对精液样本的直接冲击。
38.进一步地，所述分离小板8作45
°
倾斜处理，所述母扣数量不少于4个，可以确保培养液与精液样本有充足的接触面积。
39.进一步地，所述下半离心管部分2顶部留有容纳微孔滤膜6的凹陷9，顶部边缘设置有多个公扣；所述公扣与母扣的数量相同，位置对应，便于在实际操作过程中，将完成取样的下半离心管部分2与上半培养液舱部分1组装为实验室5ml离心管的标准规格。
40.实施例2
41.本实施例利用实施例1的设备进行高活力精子优选，具体包括如下步骤：
42.(1)向下半离心管部分2添加2.5ml精液样本，静置于试管架上1min至杂质沉淀；
43.(2)用镊子将孔径为10μm的聚碳酸酯核孔膜9放置在下半离心管部分2的凹陷9处，根据卡扣7的位置将下半离心管部分2与上半培养液舱部分1旋转连接为实验室5ml离心管；
44.(3)向进样口3添加2ml培养液，由于精子的上游特性，形态正常的高活力精子经聚碳酸酯核孔膜9进入培养液中，装置整体保持在37℃水浴环境中20min，经取样口4取出所需的精子样本，完成高活力精子的收集。
45.其中，本优选方法还可根据实际操作情况，选择36或38℃作为水浴温度，调整水浴时间为15min、25min或30min。
46.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种上游式高活力精子优选设备，其特征在于，包括上半培养液舱部分(1)、下半离心管部分(2)和微孔滤膜(6)；所述上半培养液舱部分(1)和下半离心管部分(2)通过若干卡扣(7)连接，所述微孔滤膜(6)固定在下半离心管部分(2)上，且位于上半培养液舱部分(1)和下半离心管部分(2)之间。2.如权利要求1所述的一种上游式高活力精子优选设备，其特征在于，所述上半培养液舱部分(1)和下半离心管部分(2)由生物相容性材料通过3d打印直接成型。3.如权利要求1所述的一种上游式高活力精子优选设备，其特征在于，所述微孔滤膜(6)为孔径8-12μm的聚碳酸酯核孔膜。4.如权利要求1所述的一种上游式高活力精子优选设备，其特征在于，所述上半培养液舱部分(1)采用分仓式设计的滤头，上半培养液舱部分(1)的内舱上部通过竖直设置的分隔小板(5)隔开，形成半圆形的进样口(3)和取样口(4)，上半培养液舱部分(1)的内舱下部设置倾斜的分离小板(8)，分离小板(8)的侧边与上半培养液舱部分(1)的内侧壁连接。5.如权利要求4所述的一种上游式高活力精子优选设备，其特征在于，所述分离小板(8)作45
°
倾斜处理。6.如权利要求1所述的一种上游式高活力精子优选设备，其特征在于，所述卡扣(7)至少为4个，分为母扣和公扣，母扣设置在上半培养液舱部分(1)的底部，公扣设置在下半离心管部分(2)的顶部。7.如权利要求1所述的一种上游式高活力精子优选设备，其特征在于，所述下半离心管部分(2)顶部留有容纳微孔滤膜(6)的凹陷(9)。8.一种上游式高活力精子优选方法，其特征在于，通过如权利要求1所述的优选设备以及培养液中精子的上游特性对高活力精子进行筛选，首先向下半离心管部分(2)中添加精液样本，静置至杂质沉淀，然后将微孔滤膜(6)放置于下半离心管部分(2)顶部的凹陷(9)处，根据卡扣(7)位置固定组装为离心管，最后通过进样口(3)添加培养液，于水浴环境中加热，完成高活力精子的收集。9.如权利要求8所述的一种上游式高活力精子优选方法，其特征在于，所述离心管的规格为实验室5ml离心管。10.如权利要求8所述的一种上游式高活力精子优选方法，其特征在于，所述水浴温度为36-38℃，水浴时间为15-30min。

技术总结
本发明公开了一种上游式高活力精子优选设备与优选方法，属于辅助生殖技术领域，所述优选设备由上半培养液舱部分和下半离心管部分组合，其间使用上下通透的微孔滤膜进行分隔，上半培养液舱部分采用了分仓式设计的滤头使得进样口和培养液主仓分离，同时对内部的分离小板作45


技术研发人员：黄祖芳 沈经天 林为明 杜生荣 王佳睿 蒋诗妍 刘刚 王静
受保护的技术使用者：福建师范大学
技术研发日：2023.08.01
技术公布日：2023/10/15