米乐m6官方网站 开发冷冻精液量产技术，提高奶牛生育能力

米乐m6官方网站[理事长中钵良二]（以下简称“AIST”）制造技术研究部[研究部主任市川直树]研究组山下健一，研究组组长，玛丽亚·波蒂亚·永田，前研究员，佐贺县畜产实验站[田岛宏和主任]，森永乳品销售有限公司[代表董事奥田一纲]，独立行政机构畜牧繁育中心[入江正一会长]，国立大学法人佐贺大学[儿玉社长]弘明]养牛人工授精我们开发了一种精液预处理技术，可以提高受孕率。此外，大规模生产精液并冷冻储存在标准分配形式的吸管状容器中以及对奶牛进行人工授精的示范实验导致了价格上涨。受孕率

我们之前曾报道过，可以通过精子游动的形状来识别有利于受孕的精子，以用于人工授精和体外受精等各种目的。这次，我们以奶牛人工授精为重点，着眼于生产过程的简单性，通过放大我们之前创建的微通道，开发了大规模生产技术。此外，与现有的繁殖方法一样，可以保证以冷冻吸管形式提供的精液量，从而更容易引入繁殖场所。这项技术的详细信息很快就会发表在畜牧业领域的专业期刊上动物科学与生物技术杂志

含有使用新开发技术生产的冷冻精液的吸管（左），解冻后精子的运动（右上）， 使用传统技术对同一头公牛进行精子运动（右下） 这种冷冻精液中精子的运动更加均匀，有很多精子倾向于蜿蜒游动，更容易怀孕。

在日本，大多数牲畜的饲养都是通过人工授精完成的。进行人工授精时，将已冷冻密封在吸管状容器中的精液解冻（解冻），并在适当的时间注入子宫内，对奶牛进行人工授精。近年来，奶牛人工授精的妊娠率呈下降趋势，为了提高妊娠率，人们从多角度进行各种实验研究，包括奶牛体质管理和饲养管理等。另一方面，作为男性反应的精液和精子的改善自 20 世纪 60 年代建立冷冻保存方法以来并没有太大变化。

冷冻和解冻的精液含有不同活力和寿命的精子混合物，通常用于牛等牲畜的饲养，无需去除死精子。在人类不孕症治疗中，精液和精子的预处理是通过去除失去活力或死亡的精子并收集活跃的精子来进行的，但这种耗时的预处理对于畜牧业现场工作来说是一种负担。为了预期广泛使用，重要的是提高精液和精子的质量，然后以冷冻状态提供它们并密封在与以前相同的吸管中，以便现场繁殖工作保持与以前一样。

AIST 一直致力于开发提高畜牧业生产力和工作方式改革的技术，针对畜牧业的整个生命周期，例如利用人工智能和物联网技术进行管理和节省劳动力。迄今为止，产业技术研究所作为育种技术，特别是雄性（精子/精液），开发出收集大量可用于人工授精的活动精子的技术，并与佐贺县畜产实验站、森永乳制品销售株式会社、畜产育种中心、国立大学法人、佐贺大学等合作，进行了现场示范实验，研究了精子游动形状导致的生育力与人工授精时间之间的关系。授精。AIST 2018 年 3 月 20 日新闻稿）。这次，我们根据所获得的知识，致力于开发一种能够轻松收集“有利于受孕的精子”并在冷冻吸管中大量生产的技术。

这项研究与开发得到了日本学术振兴会科学研究补助金 (B) 研究项目“使用流体操纵技术的新精子选择技术的开发和示范测试”以及农林水产省委托项目“委托项目研究：开发通过提高生育力来提高牲畜终生生产力的技术。”

在日本，家畜牛的饲养大多采用人工授精的方式进行，习惯上在检测到雌性发情后半天开始人工授精。AMPM 方法”的时间规则进行的。到目前为止，在 AIST微流体除了开发利用技术收集大量活动精子的技术和按游动方式分类的技术外，他们还研究了用于现场人工授精的精子游动方式与受孕/未受孕结果之间的相关性，并宣布在 AMPM 方法的计时过程中，以蜿蜒方式游动的精子比笔直游动的精子更容易受孕。

这次，我们专注于高活力的精子，特别是蜿蜒游动的精子，并开发了一种技术，可以轻松地从种公牛射出的精液中收集大量精子。这一发展基于化学工程放大的概念。确保放大小型设备时的相似性无量纲数同样是扩大规模的基础。这次使用的活动精子采集技术引导活动精子通过流动，是一个代表流场状态的无量纲数雷诺数设计具有相同雷诺数的收集容器有多种可能性，但在这种情况下，我们选择了罐式收集容器以使其尽可能简单，特别是假设射精的精液将从繁殖公牛中收集并当场处理。此外，在设计系统时，我们关注的是操作的简便性，而不是完全分离蜿蜒的精子。

图 1 显示了我们开发的活动精子收集装置的轮廓。该装置利用精子的特性尝试向上游（流动趋化性）并移动到具有最佳温度的位置（趋热性）。容器有一个广口顶部，整个溶液通过液面附近的搅拌器旋转。该搅拌器旨在防止旋转流受到干扰，并使用 3D 打印机制造。此外，由于温度梯度设定为容器顶部温度为30摄氏度，底部温度为25摄氏度，因此该装置可以始终创造接近最佳温度的条件，其中容器顶部的旋转流动更快。

图1新开发的活动精子采集装置的配置示意图

当从公牛身上收集的射精精液放入容器中并产生旋转流时，活动精子会沿着旋转流向上移动到容器顶部，就像精子在微通道中沿着流向上移动一样（图 2）。

图2 精子在微通道内运动和旋转流的概念图

操作约30分钟后，取出容器上半部分的精液，并使用传统的吸管填充和冷冻保存工艺生产用于繁殖的冷冻精液吸管。这次我们生产的冷冻吸管的精子数量为2500万至3000万，这是日本封装精子的标准数量。

表1显示了在农场使用这种冷冻精液秸秆进行人工授精的结果。这项研究是在夏季进行的，当时人们普遍认为受孕率较低。总体妊娠率高达 92% (12/13)。另外，长期不育的牛

未来，我们将继续利用冷冻精液吸管人工授精这种新方法积累数据，并将测试范围扩大到体内受精卵的产生。验证其有效性后，我们的目标是普及。

◆人工授精

为了繁殖而将精液注射到牛的生殖道（通常是子宫）中。与体外受精相比，需要更高的精子数量。[返回来源]

◆受胎率

怀孕次数与人工授精等繁殖次数的比率。[返回来源]

◆AMPM方法

如果早上确认雌性发情，则在当天晚上进行人工授精，如果是下午，则在第二天早上进行人工授精。人工授精的时间是在发情后8至24小时。发情行为是奶牛在最佳繁殖季节（例如临近排卵时）表现出的一种特征行为。在家畜中，育种基本上是通过捕捉这种行为来完成的。[返回来源]

◆微流控（微通道）

通道的厚度通常为数百微米。流经如此狭窄通道的液体具有层流，可以精确控制流量。[返回来源]

◆无量纲数

没有单位的数量（维度为“1”）。无量纲数可以通过物理量的乘法或除法得到，并用作指示各种现象特征的量。[返回来源]

◆雷诺数

对于气体和液体来说，是表示流动顺畅程度的指标值，是用惯性力与粘性力之比表示的量。无量纲数的一种。[返回来源]

◆长期不孕牛

这是一头连续3次或以上配种失败的牛，这3次被用作决定是否治疗或放弃配种的指南。[返回来源]