一种胚胎培养设备的控制方法、系统及存储介质与流程

    技术2024-11-03  10


    本发明涉及胚胎培养设备,尤其涉及一种胚胎培养设备的控制方法、系统及存储介质。


    背景技术:

    1、胚胎培养设备是用于在实验室条件下培养和观察胚胎的专用设备,通常用于体外受精和相关的生殖技术。胚胎培养设备需要提供一个精确控制的环境,以确保胚胎的正常发育。胚胎体外培养通常需要借助培养基作为营养和生长的介质,培养基通过特定调制能够为胚胎样本提供所需的营养物质成分,以模拟体内培养生长的供给环境;但由于不同营养物质成分在培养基中的浓度分布可能存在不均匀现象,若胚胎培养设备将胚胎控制移入于这些较高或者较低浓度的培养基营养浓度中,则可能导致胚胎营养获取不足或者营养吸收过剩等情况,从而造成胚胎畸变、表型异常以及发育延迟等现象,降低了胚胎培养成功率。因此,需要研发一种能够提高胚胎培养设备控制精度的方法解决上述胚胎移入于异常浓度区域的控制错误问题。


    技术实现思路

    1、本发明克服了现有技术的不足,提供了一种胚胎培养设备的控制方法、系统及存储介质。

    2、为达上述目的,本发明采用的技术方案为:

    3、本发明第一方面提供了一种胚胎培养设备的控制方法,包括以下步骤:

    4、s102:获取胚胎培养基样本中预设营养物质的浓度扩散分布图,根据所述浓度扩散分布图计算每一浓度扩散数据的核密度估计,生成胚胎培养基样本的浓度扩散热力布局图,分析所述浓度扩散热力布局图规划出浓度扩散异常热力区域;

    5、s104:基于当前胚胎样本的理想培养点位获取胚胎培养图像数据处于预设培养时序上的胚胎细胞分裂特征集,通过所述胚胎细胞分裂特征集预测规划出胚胎细胞的可疑动态分裂区域,分析可疑动态分裂区域是否交集干涉所述浓度扩散异常热力区域,生成待优化浓度异常区域;

    6、s106:获取待优化浓度异常区域的预设营养物质处于每个均匀时序分裂节点的实际浓度扩散区域以及浓度扩散热力色度值,根据所述实际浓度扩散区域和浓度扩散热力色度值构建索引哈希表,通过所述索引哈希表查询规划出最佳培养区域以控制胚胎培养设备的微吸管移入机构运行;

    7、s108:通过所述最佳培养区域获取胚胎培养设备中培养基样本的目标最佳培养区域,引入差分进化算法对所述目标最佳培养区域进行计算选点,得到最佳环境辐射空间点位,控制胚胎培养设备将胚胎样本移入于最佳环境辐射空间点位上培养并对胚胎样本的移入行程误差进行调控,以提高移入精准度。

    8、更具体地,所述s102步骤,具体包括以下步骤:

    9、获取胚胎培养需求,通过胚胎培养设备且根据所述胚胎培养需求调配混合不同预设营养物质以调制胚胎培养基营养液,得到胚胎培养基样本;其中,所述营养物质包括碳水化合物、氨基酸、维生素、无机盐以及生长因子;

    10、以培养基平面为分布基础版图,通过气相色谱仪检测胚胎培养基样本处于当前培养环境下不同预设营养物质混合后的浓度扩散数据,并在分布基础版图中拟合浓度扩散数据,得到胚胎培养基样本中预设营养物质的浓度扩散分布图;

    11、基于浓度分布图构建热力框架图以及预设核函数与平滑带宽参数,根据浓度分布图中不同营养物质混合后的浓度扩散数据将热力框架图分割为若干个子热力图区域,并获取每个子热力图区域中的子浓度扩散数据集;

    12、通过所述核函数与平滑带宽参数联立计算子浓度扩散数据集中每一个浓度扩散数据在对应子热力图区域的密度估计值并执行归一化绘制处理,得到胚胎培养基样本的浓度扩散热力布局图;

    13、获取当前胚胎样本的生物规格参数,将所述生物规格参数导入生物学知识图谱中进行识别,得到培养当前胚胎样本所需预设营养物质的浓度基准区间;

    14、根据所述浓度基准区间预设目标热力色度阈值,在所述浓度扩散热力布局图中规划出浓度扩散热力色度值低于目标热力色度阈值的热力区域,直至达到目标热力色度阈值后停止规划操作,得到若干个浓度扩散异常热力区域。

    15、更具体地,所述s104步骤,具体包括以下步骤:

    16、基于当前胚胎样本的生物规格参数对胚胎培养设备进行参数初始化,以获取胚胎培养设备对于当前胚胎样本的培养决策,根据培养决策提取出当前胚胎样本在胚胎培养基样本中的理想培养点位;

    17、获取胚胎培养设备的胚胎培养日志,通过所述胚胎培养日志提取出当前胚胎样本处于不同培养基浓度扩散分布的理想培养点位时预设培养时序上所拍摄的若干组历史胚胎培养图像数据;

    18、引入lbp算法将各组胚胎培养图像数据中的每一帧图像转化为灰度图,通过计算灰度图中每一像素与领域像素之间的二值模式生成每个像素的lbp值,根据各像素的lbp值构建lbp胚胎细胞分裂特征,得到每组胚胎培养图像数据处于预设培养时序上的胚胎细胞分裂特征集;

    19、构建深度置信网络,基于胚胎细胞分裂特征集在所述深度置信网络中进行输入层、隐藏层与输出层的逐层训练,得到胚胎细胞分裂格局的动态预测模型,并通过所述胚胎细胞分裂格局的动态预测模型在浓度扩散热力布局图中规划出胚胎细胞的可疑动态分裂区域;

    20、通过培养决策获取预设分裂时间范围,判断胚胎细胞的可疑动态分裂区域在预设分裂时间范围内是否趋近于任意一个浓度扩散异常热力区域并产生交集干涉,若不趋近,则忽略该浓度扩散异常热力区域;

    21、若趋近任意一个浓度扩散异常热力区域且不产生交集干涉或者产生了交集干涉,则标记该浓度扩散异常热力区域为待优化异常热力区域,生成待优化浓度异常区域。

    22、更具体地,所述s104步骤中的构建深度置信网络,基于胚胎细胞分裂特征集在所述深度置信网络中进行输入层、隐藏层与输出层的逐层训练,得到胚胎细胞分裂格局的动态预测模型,并通过所述胚胎细胞分裂格局的动态预测模型在浓度扩散热力布局图中规划出胚胎细胞的可疑动态分裂区域,具体包括以下步骤:

    23、基于预设培养时序构建深度置信网络,根据深度置信网络中每一层的深度置信层数以及神经元数量确定输入层、隐藏层和输出层;

    24、引入对比散度算法计算胚胎细胞分裂特征集从输入层通过隐藏层的当前激活概率,根据当前激活概率重建隐藏层通过输出层的胚胎细胞分裂特征集,得到重建后的胚胎细胞分裂特征集;

    25、通过重建后的胚胎细胞分裂特征集更新迭代隐藏层的当前激活概率直至达到迭代频次,得到每一隐藏层的新的激活概率,最终逐一对应计算所述新的激活概率与每一隐藏层的当前激活概率之间的概率差值,基于概率差值更新深度置信网络的权重与偏置,生成胚胎细胞分裂格局的动态预测模型;

    26、将浓度扩散分布图导入所述动态预测模型进行动态预测,得到当前胚胎样本处于胚胎培养基样本的理想培养点位时的胚胎细胞动态分裂格局,根据胚胎细胞动态分裂格局在所述浓度扩散热力布局图中规划出每一个胚胎细胞的动态分裂区域;

    27、根据所述每一个胚胎细胞的动态分裂区域绘制动态分裂布局热点图,基于所述动态分裂布局热点图提取出热点密度大于预设热点密度值对应的动态分裂区域,标定为可疑动态分裂区域。

    28、更具体地,所述s106步骤,具体包括以下步骤:

    29、获取当前胚胎培养设备内部的实际培养环境参数,基于大数据网络获取培养基样本处于实际培养环境参数状态下预设营养物质的浓度扩散速率;

    30、将预设分裂时间范围划分为若干个均匀时序分裂节点,根据所述浓度扩散速率计算待优化浓度异常区域的预设营养物质处于每个均匀时序分裂节点上的实际浓度扩散量,得到若干个时序上的实际浓度扩散值;

    31、基于所述若干个时序上的实际浓度扩散值对待优化浓度异常区域进行逐一时序浓度扩散规划,得到每个均匀时序分裂节点的实际浓度扩散区域;

    32、基于大数据网络获取培养基样本中预设营养物质处于所述浓度扩散速率条件下的浓度稀释扩散梯度图谱,以若干个均匀时序分裂节点为分配基准,在浓度稀释扩散梯度图谱中查询分配每个均匀时序分裂节点上的浓度稀释扩散梯度值;

    33、根据各个均匀时序分裂节点上的浓度稀释扩散梯度值更新待优化浓度异常区域显示的浓度扩散热力色度,生成待优化浓度异常区域处于每个均匀时序分裂节点上的浓度扩散热力色度值;

    34、构建哈希表,基于各个均匀时序分裂节点的索引位置将每个实际浓度扩散区域与对应的浓度扩散热力色度值计算键对插入哈希表,得到索引哈希表,预设理想浓度稀释扩散梯度的浓度扩散热力色度阈值,引入哈希算法计算所述浓度扩散热力色度阈值的哈希值;

    35、将哈希值导入所述索引哈希表中进行查询索引,得到理想浓度稀释扩散梯度对应的实际浓度扩散区域,定义为终止浓度扩散区域,并在浓度扩散分布图中剔除所述终止浓度扩散区域,得到培养基样本的最佳培养区域;

    36、控制胚胎培养设备的微吸管移入机构将胚胎样本移入于所述培养基样本的最佳培养区域中进行培养,以提高胚胎样本的营养吸收质量。

    37、更具体地,所述s108步骤,具体包括以下步骤:

    38、获取胚胎培养设备中培养基样本的预设培养区域,提取出预设培养区域中所述最佳培养区域的关联区域,定义为目标最佳培养区域;

    39、通过胚胎培养设备的智能环境监测系统对目标最佳培养区域的培养环境进行监测,以获取目标最佳培养区域在预设时间段内若干个实际培养环境参数,并根据若干个实际培养环境参数构建第一环境辐射空间领域;

    40、获取目标最佳培养区域培养胚胎的理想培养环境参数集,基于所述理想培养环境参数集建立第二环境辐射空间领域,引入差分进化算法,基于所述第一环境辐射空间领域在差分进化算法中生成若干个初始种群;

    41、定义每个初始种群中的实际培养环境参数为子个体,计算每个子个体相对于所述理想培养环境参数的适应值,标定为第一适应值;同时基于第二环境辐射空间领域中的理想培养环境参数对各个初始种群的每个子个体进行变异交叉处理,生成新的试验个体以及对应的适应值,标定为第二适应值;

    42、预设最大迭代频次,若试验个体的第二适应值大于子个体的第一适应值,则将子个体更新为试验个体,重复上述步骤不断更新迭代直至达到迭代频次为止,生成胚胎样本在最佳培养区域中的最佳环境辐射空间点位;

    43、将所述最佳环境辐射空间点位上传至胚胎培养设备控制终端,以控制微吸管移入机构将胚胎样本移入于最佳环境辐射空间点位上执行培养,此时构建胚胎样本移入后的多维空间模型;

    44、获取最佳环境辐射空间点位的准确空间模型,通过三维模型软件计算所述多维空间模型与准确空间模型之间的模型偏差,根据模型偏差校准控制微吸管移入机构的控制行程,以保障胚胎样本在最佳环境辐射空间点位中的移入精准度。

    45、本发明第二方面提供了一种胚胎培养设备的控制系统,所述一种胚胎培养设备的控制系统包括存储器与处理器,所述存储器中储存有一种胚胎培养设备的控制方法程序,当所述一种胚胎培养设备的控制方法程序被所述处理器执行时,实现任一项所述的一种胚胎培养设备的控制方法步骤。

    46、本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机检测程序,所述计算机检测程序被至少一个处理器执行时,以实现任一项所述的一种胚胎培养设备的控制方法。

    47、本发明解决了背景技术中存在的技术缺陷,本发明的有益技术效果在于:

    48、获取胚胎培养基样本中预设营养物质的浓度扩散分布图,根据所述浓度扩散分布图计算每一浓度扩散数据的核密度估计,生成胚胎培养基样本的浓度扩散热力布局图,分析所述浓度扩散热力布局图规划出浓度扩散异常热力区域;基于当前胚胎样本的理想培养点位获取胚胎培养图像数据处于预设培养时序上的胚胎细胞分裂特征集,通过所述胚胎细胞分裂特征集预测分析可疑动态分裂区域是否交集干涉所述浓度扩散异常热力区域,生成待优化浓度异常区域;根据优化浓度异常区域的预设营养物质处于每个均匀时序分裂节点的实际浓度扩散区域以及浓度扩散热力色度值构建索引哈希表,通过所述索引哈希表查询规划出最佳培养区域以控制胚胎培养设备的微吸管移入机构运行;通过所述最佳培养区域获取胚胎培养设备中培养基样本的目标最佳培养区域,引入差分进化算法对所述目标最佳培养区域进行计算选点,得到最佳环境辐射空间点位,控制胚胎培养设备将胚胎样本移入于最佳环境辐射空间点位上培养。本发明能够精准控制胚胎培养设备将胚胎样本移入于培养基中的最佳营养物质区域,避免胚胎无法充分吸收培养基营养或者过度吸收营养导致影响培养质量,提高胚胎培养成功率。


    技术特征:

    1.一种胚胎培养设备的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的一种胚胎培养设备的控制方法,其特征在于,所述s102步骤,具体包括以下步骤:

    3.根据权利要求1所述的一种胚胎培养设备的控制方法,其特征在于,所述s104步骤,具体包括以下步骤:

    4.根据权利要求3所述的一种胚胎培养设备的控制方法,其特征在于,所述s104步骤中的构建深度置信网络,基于胚胎细胞分裂特征集在所述深度置信网络中进行输入层、隐藏层与输出层的逐层训练,得到胚胎细胞分裂格局的动态预测模型,并通过所述胚胎细胞分裂格局的动态预测模型在浓度扩散热力布局图中规划出胚胎细胞的可疑动态分裂区域,具体包括以下步骤:

    5.根据权利要求1所述的一种胚胎培养设备的控制方法,其特征在于,所述s106步骤,具体包括以下步骤:

    6.根据权利要求1所述的一种胚胎培养设备的控制方法,其特征在于,所述s108步骤,具体包括以下步骤:

    7.一种胚胎培养设备的控制系统,其特征在于,所述一种胚胎培养设备的控制系统包括存储器与处理器,所述存储器中储存有一种胚胎培养设备的控制方法程序,当所述一种胚胎培养设备的控制方法程序被所述处理器执行时,实现如权利要求1-6任一项所述的一种胚胎培养设备的控制方法步骤。

    8.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机检测程序,所述计算机检测程序被至少一个处理器执行时,以实现如权利要求1-6中任一项所述的一种胚胎培养设备的控制方法。


    技术总结
    本发明涉及胚胎培养设备技术领域,特别是一种胚胎培养设备的控制方法、系统及存储介质。根据待优化浓度异常区域的预设营养物质处于每个均匀时序分裂节点的实际浓度扩散区域以及浓度扩散热力色度值构建索引哈希表,通过所述索引哈希表查询规划出最佳培养区域以控制胚胎培养设备的微吸管移入机构运行;通过所述最佳培养区域获取胚胎培养设备中培养基样本的目标最佳培养区域,引入差分进化算法对所述目标最佳培养区域进行计算选点,得到最佳环境辐射空间点位,控制胚胎培养设备将胚胎样本移入于最佳环境辐射空间点位上培养。本发明能够精准控制胚胎培养设备将胚胎样本移入于培养基中的最佳营养物质区域,提高胚胎培养成功率。

    技术研发人员:卓成柳,冷玉娇
    受保护的技术使用者:深圳中旭细胞再生医学研究有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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