[发明专利]用于人类配子快速冻融过程观测的低温显微成像系统

说明书

一种用于人类配子快速冻融过程观测的低温显微成像系统，该系统包括配子冻融装置、液氮循环冷却子系统、显微成像子系统、测量控制子系统和抽真空子系统。本发明可避免密闭腔体在降温过程中产生负压而对生物样本造成损伤，避免内部起雾影响观察，避免细菌病毒或者杂质感染；可实时地观察和记录在几十毫秒至几秒时间内冷冻和复苏过程中配子样本的液态、玻璃态、晶态转换细节。在低温辅助生殖医疗领域具有重要作用。

技术领域

本发明涉及人类配子细胞冻存，特别是一种用于人类配子快速冻融过程观测的低温显微成像系统。

背景技术

人类配子细胞冻存是辅助生育领域的研究热点之一，相关的冷冻方法主要有程序化冷冻法和玻璃化冷冻法。玻璃化冷冻是一种快速冷冻技术，通常将冷冻对象放在保护剂中，再投入液氮或者低温蒸气熏蒸完成冷冻。玻璃化冷冻理论上可使细胞迅速通过“危险温度区”，使其内的水分/电解液从液态直接变为无结构的玻璃态，避免冰晶的形成，从而减少细胞的机械性损伤。为了从根本上揭示玻璃化冷冻技术的机理，寻找和确认最佳的冷冻工艺，需要提供该快速冷冻过程(几十毫秒至几秒)中发生的物理现象图像作为解读依据和判定证明。

目前已公开的关于生殖细胞玻璃化冷冻技术的论文和专利基本都集中在玻璃化冷冻载体、冷冻保护剂、冻融过程操作工艺等方面，如中国专利CN 206238188 U公开了一种液氮熏蒸箱，用于精子或卵子结合的低温熏蒸，包括：液氮熏蒸箱主体、液氮熏蒸箱绝热盖、配子载体架、温度传感器及报警器。但样本置于液氮熏蒸箱中，无观察窗，更不具备可视化观察配子冻融现象的条件，且样本无法快速受控复温。中国专利CN108967418A公开了一种存储式液氮熏蒸仪装置，包括：液氮真空罐、工作腔、配子载体架、进液电磁阀、排气电磁阀、液位传感器、温度计、显示屏、保温盖。该装置可以实现配子的精准化熏蒸冷冻，便于存储运输，但冷冻过程中必然起雾，也不具备实时监测配子样本冻融过程的条件。另一方面，以往对生殖细胞冻存研究的可视化手段基本上都是只能完成冷冻前和复温后的显微镜观察，如中国专利CN106153622A公开了一种玻璃化冷冻观察装置，包括：连有拍摄装置、用于观察和拍摄的立式显微镜；中空部呈圆柱形的隔离盒，置于立式显微镜的置物台上，用于承载观察材料和通过立式显微镜置物台下方光线；培养皿，置于隔离盒的中空部，用于放置观察材料。该发明整个装置较为简单，样本暴露在液氮及氮气氛围中，样本易起雾结霜。再如中国专利CN108703138 A提供一种光镊细胞与粒子到液氮内进行冷冻的方法及装置，所述装置包括光辐射压力机、电子显微目镜和液氮机，能够高精准度地完成对细胞进行液氮冷冻实验。该装置通过电子显微目镜观察被液氮冷冻处理的细胞的生理特征和细胞表皮产生的变化，最终将数据记录下来，完成实验的记录与观察。但该装置采用液氮或氮气氛围直接进行玻璃化冻融，没有真空环境保护，样本及整个装置易起雾、结露或结霜；冷冻过程时液氮及氮气与配子样品直接接触进行快速降温，未设有温度计及电加热膜，不能精确测量和控制样品的冷冻或复苏过程的升降温速率及温度。

发明内容

有鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提供一种用于人类配子快速冻融过程观测的低温显微成像系统，该系统可避免密闭腔体在降温过程中产生负压而对生物样本造成损伤；避免内部起雾影响观察；避免细菌病毒或者杂质感染；可实时地观察和记录在几十毫秒至几秒时间内冷冻和复苏过程中配子样本的液态、玻璃态、晶态转换细节。在低温辅助生殖医疗领域具有重要作用。

本发明的技术解决方案如下：

一种用于人类配子快速冻融过程观测的低温显微成像系统，包括配子冻融装置、液氮循环冷却子系统、显微成像子系统、测量控制子系统和抽真空子系统，其特点在于，

所述的配子冻融装置包括真空腔、气浮隔振平台、绝热支撑结构、配子可视环境舱、干燥器、预冷换热器和运动执行机构，所述的配子可视环境舱的顶面有石英玻璃窗，底面为高导热薄壁材料，供待冷却的生物样品设置，所述的配子可视环境舱固定在所述的运动执行机构上；

所述的液氮循环冷却子系统包括液氮罐、调节阀、液氮泵、低温绝热输液管、低温绝热回液管和液氮热沉真空腔；