CN114762498B - 一种生物材料处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物材料处理技术领域，公开了一种生物材料处理装置。本发明包括壳体，壳体上端设置有液体交换舱、液体排出舱和若干个导液通道，每个导液通道的两端分别连通液体交换舱和液体排出舱，用以实现液体交换舱和液体排出舱之间的液体交换；所述液体交换舱的下端连通有排出孔，排出孔连通壳体的下端。本发明通过在壳体内提供足够的空间，形成类似于培养皿的效果，便于在生物细胞或者组织在容器内进行处理液的交换，将生物材料周围的液体体积控制在预设范围内，保证了操作的稳定性与安全性，使得操作过程更加方便与高效，并可以根据使用场合不同发展出多种不同的应用，同时便于后续将生物材料转移到其他特定位置与装置。

Description

一种生物材料处理装置

技术领域

本发明属于生物材料处理技术领域，具体涉及一种生物材料处理装置。

背景技术

在实验室，医院等场合中，常常需要对生物材料，包括生物细胞，生物组织等进行溶液处理，目的是使得细胞内部的液体与外界发生交换，以便于进行后续的实验目的。

人和动物胚胎的玻璃化冷冻保存的技术是目前已经相对成熟的技术，其中“冷冻”是液体至固态的冷却，其可以包括结晶，“玻璃化”是液体至固态的冷却，但没有结晶。人和动物胚胎的玻璃化冷冻保存的步骤有，***的收集和提取、其体外受精以及随后这样的受精卵和所得到的胚胎和/或后期胚泡，由冷冻保护液中处理后，在超低温环境保存。

市场上还有很多品牌的冷冻保护剂，原理都大同小异，目的都是为了抑制在细胞内生成冰晶，使得冷冻处理过程中的细胞损伤最小化。这些冷冻保护剂分为渗透和非渗透溶液。渗透性的实例是乙二醇(EG)、二甲基亚砜(DMSO)和甘油。渗透性冷冻保护剂是容易透过生物材料膜的小分子，与生物材料的水分子形成氢键，防止其冰结晶。非渗透性冷冻保护剂，例如双糖、海藻糖和蔗糖，通过从生物材料内抽提出游离水并且将胞内空间脱水来起作用。所产生的脱水作用使其可以与渗透性冷冻保护剂相辅相成，以提高冷冻保护剂在细胞内的相对浓度，其次防止细胞内形成冰晶。然而这些高浓度的冷冻保护剂的毒性可能是相当大的，细胞在冷冻保护剂预处理后，需要迅速投入液氮中，以实现冷冻。

玻璃化方法涉及将生物材料暴露于至少三种玻璃化溶液中。通常将玻璃化溶液加入多孔培养皿的连续孔中，其中将培养皿和溶液温热至预定温度，该温度根据所研究生物材料的需求来决定。

在典型的实验方案中，将生物材料物理地转移至第一个孔中的第一种溶液中(如ES平衡液)，然后使用细胞吸移装置将生物材料或细胞物理地移动通过所研究的溶液进行洗涤。在预定的时间段内在第二个孔的第二种溶液中(如VS玻璃化冷冻液)、第三个和第四个孔中重复洗涤过程，直至认为生物材料或细胞已经为冷冻保存作好准备。然后使用移液管或其他操作设备，用预定量的玻璃化溶液物理地吸出生物材料。然后将含有待玻璃化的生物材料或细胞的液滴吸移至玻璃化设备(如载杆)上。然后将附着有液滴和生物材料的玻璃化设备物理地转移并且直接投入液氮中。一旦生物材料和携带流体玻璃化，就将玻璃化设备***预冷保护套管或其他存储设备中，用于随后转移至液氮或液氮蒸汽中长期冷存储。

现有的细胞冷冻过程基本上都是手工完成。人在手工作业时，可能发生精神紧张、手部颤抖、视线错觉、疲劳等问题，会出现丢胚胎或细胞等操作错误，从而无法保证操作的稳定性、及时性和安全性等。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种生物材料处理装置。

本发明所采用的技术方案为：

一种生物材料处理装置，包括壳体，壳体上端设置有液体交换舱、液体排出舱和若干个导液通道，每个导液通道的两端分别连通液体交换舱和液体排出舱，用以实现液体交换舱和液体排出舱之间的液体交换；所述液体交换舱的下端连通有排出孔，排出孔连通壳体的下端。

进一步优选的是，所述导液通道设置于壳体的上端。

更进一步优选的是，所述壳体的上端设置有圆形凹槽，液体交换舱、液体排出舱和所有的导液通道均位于圆形凹槽内。

更进一步优选的是，所述圆形凹槽的上方匹配的设置有圆柱形套筒，圆柱形套筒内滑动连接有活塞杆；所述排出孔内设置有封堵用的细杆，细杆与活塞杆靠近圆形凹槽的一端相连。

更进一步优选的是，所述液体交换舱的口径和液体排出舱的口径均从上到下逐渐变小。

更进一步优选的是，所述排出孔的下端设置有载杆。

更进一步优选的是，所述壳体上设置有若干个毛细斜槽，每个毛细斜槽的下端均与排出孔的下端相连通。

更进一步优选的是，所述壳体的下部水平设置有限位槽孔，载杆的一端穿过限位槽孔后位于排出孔的下端。

更进一步优选的是，所述液体交换舱的横截面为半圆形截面，且液体交换舱的一个内壁面与壳体的一个侧面相互平行，所述壳体由透明材质制成；所述液体交换舱、排出孔和毛细斜槽均位于同一景深范围内。

更进一步优选的是，所述壳体下端的中部设置有缺口。

本发明的有益效果为：

本发明设置了液体交换舱，可以在液体交换舱内注入待处理的生物材料及生物培养液，使生物材料在培养液中进行液体交换，由于液体交换舱与液体排出舱之间有导液通道连通，可以通过毛细作用将液体交换舱中的溶液导入液体排出舱内，然后在液体排出舱处用毛细管或有毛细作用细缝的斜槽滴管将多余的溶液吸走，使得液体交换舱内的溶液能够持续向液体排出舱中导入，直到生物材料与溶液之间的液体交换完成，最后液体交换舱内的生物材料随着溶液进入排出孔内部并顺利排出，本发明通过在壳体内提供足够的空间，形成类似于培养皿的效果，便于在生物细胞或者组织在容器内进行处理液的交换，将生物材料周围的液体体积控制在预设范围内，结合排出孔的设计，形成类似于移液器的效果，保证了操作的稳定性与安全性，使得操作过程更加方便与高效，并可以根据使用场合不同发展出多种不同的应用，同时便于后续将生物材料转移到其他特定位置与装置。

附图说明

图1是本发明实施例一的立体结构示意图；

图2是本发明实施例一的剖视图；

图3是本发明实施例二的立体结构示意图；

图4是本发明实施例二的剖视图；

图5是实验中在上部用显微镜观测时的效果图；

图6是实验中在侧面用显微镜观测时的效果图；

图7是实验中在底部用显微镜观测时的效果图。

图中：1-壳体；2-液体交换舱；3-液体排出舱；4-导液通道；5-排出孔；6-圆形凹槽；7-毛细斜槽；8-限位槽孔；9-载杆。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明提供的技术方案。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

在一些例子中，由于一些实施方式属于现有或常规技术，因此并没有描述或没有详细的描述。

此外，本文中记载的技术特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，在合理情况下(不构成自相矛盾的情况下)，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例一：

如图1和图2所示，本实施例提供一种生物材料处理装置，包括壳体1，壳体1上端设置有用于生物材料液体交换的液体交换舱2、用于液体排出的液体排出舱3和若干个导液通道4，每个导液通道4的两端分别连通液体交换舱2和液体排出舱3，用以实现液体交换舱2和液体排出舱3之间的液体交换；所述液体交换舱2的下端连通有用于处理后排出生物材料的排出孔5，排出孔5连通壳体1的下端。需要说明的是，当对液体交换舱2、液体排出舱3和导液通道4的结构没有具体限制时，其大小和形状均不做具体的限制，可以根据实际情况进行调整。

本实施例中需要进一步说明的是，所述导液通道4设置于壳体1的上端，使得溶液的控制更加精准，需要说明的是，将导液通道4设置于壳体1的上端只是一种优选方式，可以根据实际液体交换舱2的体积大小和实际需求进行调整的，在实现的过程中，也可以将导液通道4设置于壳体1内部，不做具体的限制。

本实施例中需要更进一步说明的是，所述壳体1的上端设置有用于处理过程需求的圆形凹槽6，液体交换舱2、液体排出舱3和所有的导液通道4均位于圆形凹槽6内，便于后期进行活塞操作。更进一步说明的是，所述圆形凹槽6的上方匹配的设置有圆柱形套筒，圆柱形套筒内滑动连接有活塞杆；所述排出孔5内设置有封堵用的细杆，细杆与活塞杆靠近圆形凹槽6的一端相连，细杆可以是石英毛细管。需要说明的是，活塞杆与圆柱形套筒之间是可以相对滑动的，所以圆柱形套筒可以根据情况扣合在圆形凹槽6内，或者与圆形凹槽6保持一定的距离，方便针对液体交换舱2和液体排出舱3进行操作。

本实施例中需要更进一步说明的是，所述壳体1下端的中部设置有缺口，方便拿取壳体1，同时也可以使得排出孔5下方留有一定的操作空间，使得壳体1更像是一个架起来的平台，使得从排出孔5排出的溶液连带生物材料更加方便后续操作。

初始时，排出孔5的位置由对应尺寸的细杆，或者医用导管等堵住，防止该处漏液。为了达到较好的密封效果，可以考虑在排出孔5的通道内涂抹医用石蜡等物质，同时也可以使细杆在孔内的移动更加方便。将待处理的生物材料生物细胞或者生物组织连同一定数量的培养液注入液体交换舱2中，由于排出孔5被细杆堵塞，可以保证生物材料位于液体交换舱2中不丢失。继续在液体交换舱2中注入特定的生物培养液，使生物材料在培养液中进行液体交换。该过程中，由于液体交换舱2与液体排出舱3之间有导液通道4连通，导液通道4的尺寸经过特定设计，可以通过毛细作用将液体交换舱2中的溶液导入液体排出舱3内此处吸取液体的原理与现有技术的开放通道结构类似，然后在液体排出舱3处用滴管将多余的溶液吸走，使得液体交换舱2内的溶液能够持续向液体排出舱3中导入。利用不同的培养液重复这一步骤，直到生物材料与溶液之间的液体交换完成，并且残余的溶液最佳限度地由导液通道4导走之后，液体交换舱2内部仍会残余一定量的溶液及处理后的生物材料。此时，在装置上方可以利用一个圆柱形套筒将整个圆形凹槽6套住，圆柱形套筒的套筒口可以卡在圆形凹槽6处加以密封，圆柱形套筒内带有活塞杆，与套筒形成类似注射器的活塞结构。活塞杆与细杆相连，当活塞杆向上时，可以将细杆拔出排出孔5，将排出孔5暴露出来，形成与外界连通的针头结构。此时由于圆柱形套筒内部为负压，溶液及生物材料不至于从排出孔5中泄漏。之后将活塞杆下压，增加的压力可以驱使生物材料随着溶液进入排出孔5内部并顺利排出，在该过程进行前也可以利用毛细管先抽取部分溶液，实现溶液体积的控制。在排出孔5的下方，可以放置承接生物材料的装置，例如载杆或者培养皿等，待处理后的溶液连带生物材料由排出孔5排出后，可以转移到所需的装置进行后续处理。该过程即实现了生物材料在容器内的处理，处理后溶液体积的控制，以及后续将生物材料转移到其他特定位置与装置。

实施例二：

如图3和图4所示，本实施例提供一种生物材料处理装置，包括壳体1，壳体1上端设置有用于生物材料液体交换的液体交换舱2、用于液体排出的液体排出舱3和若干个导液通道4，每个导液通道4的两端分别连通液体交换舱2和液体排出舱3，用以实现液体交换舱2和液体排出舱3之间的液体交换；所述液体交换舱2的下端连通有用于处理后排出生物组织的排出孔5，排出孔5连通壳体1的下端。

作为一种优选方式，本实施例中需要进一步说明的是，所述导液通道4设置于壳体1的上端，使得溶液的控制更加精准，需要说明的是，将导液通道4设置于壳体1的上端只是一种优选方式，可以根据实际液体交换舱2的体积大小和实际需求进行调整的，在实现的过程中，也可以将导液通道4设置于壳体1内部，不做具体的限制。

本实施例中需要更进一步说明的是，所述排出孔5的下端设置有载杆9，用于将处理后的胚胎连同残留液体向下排出到载杆9。所述壳体1上设置有若干个毛细斜槽7，每个毛细斜槽7的下端均与排出孔5的下端相连通，用以通过毛细作用自动吸取载杆9上的多余液体，保证了排出后胚胎周围没有废液，至于毛细斜槽7的结构不做具体的限制，比如可以是圆孔、多边形孔或者环形孔等等。所述壳体1的下部水平设置有限位槽孔8，载杆9的一端穿过限位槽孔8后位于排出孔5的下端，可以是靠近排出孔5，也可以是与排出孔5贴合，或是便于液滴到杆上的转移的最佳距离(根据实际情况而定)。需要说明的是，毛细斜槽的槽体的长宽与形状也可以根据需求做更高。此外，除了斜槽结构，该处亦可以替换为垂直的槽体，或者垂直的圆柱形槽体内嵌毛细管，或者是包围排出孔5的一圈毛细管，实现类似的液体吸取功能。

本实施例中需要更进一步说明的是，所述壳体1下端的中部设置有缺口，方便拿取壳体1，同时也可以使得排出孔5下方留有一定的操作空间，使得壳体1更像是一个架起来的平台，使得从排出孔5排出的溶液连带生物材料更加方便后续操作，同时也可以给予毛细斜槽7一定的空间，使得毛细斜槽7不必贯穿到壳体1的上端一样可以成为通孔结构，可以避免操作过程中溶液意外落入毛细斜槽7中，影响毛细斜槽7发挥作用。

操作过程中，首先用细管堵住排出孔4，将胚胎与一定量的培养液注入到液体交换舱2内。然后向液体排出舱3中滴加适量的生物处理液ES，待液体通过导液通道4进入液体交换舱2内，与胚胎进行成分交换。待足够的处理时间后，再通过毛细微缝抽取液体排出舱3中的液体。液体交换舱2内多余的废液也会通过导液通道4被吸取。由于处理过程中，胚胎会静置于ES溶液底部，在导液通道4的限制下，胚胎不会被毛细管抽走。待ES处理完后，再用同样的方式向液体排出舱3中滴加VS，使其进入液体交换舱2内与胚胎进行成分交换。经过足够的处理时间后，胚胎与培养液之间的交换完成，此时将堵住排出孔5的细管抽出，并在整个装置上方加压，使得胚胎与培养液在压力驱动下进入孔4，并随之落到载杆9上。初始时，载杆9上的胚胎周围会残余较多的液体，在两侧的毛细斜槽7的作用下，液体会被逐渐吸走，剩余极少量的液体残留在胚胎周围。此时可以将载杆9连同其上的胚胎转移进行后续的玻璃化冷冻操作。

作为一种优选方式，本实施例中需要进一步说明的是，所述液体交换舱2的口径和液体排出舱3的口径均从上到下逐渐变小，方便毛细管在液体排出舱3处更充分地吸取液体。

需要说明的是，导液通道4可以根据需求进行宽度，深度，形状等替换，满足不同液体量情形下的应用需求。

作为一种优选方式，本实施例中需要进一步说明的是，所述液体交换舱2的横截面为半圆形截面，且液体交换舱2的一个内壁面与壳体1的一个侧面相互平行，所述壳体1由透明材质制成，可以方便通过平边的位置对液体交换舱2内胚胎的位置进行观测，确保操作的可靠性；所述液体交换舱2、排出孔5和毛细斜槽7均位于同一景深范围内，处理过程中可以从上部、底部或者侧面观察，方便在显微镜下随时观察三者的内部情况，如图5-7所示，其中三张图中的箭头指向的是尺寸200微米的聚苯乙烯微粒子，代表生物材料。

需要说明的是，排出孔5的孔径以及深度可以根据待处理的生物材料的尺寸进行更改，确保装置适用于不同的用途。

需要说明的是，本实施例中所用的载杆9优选为cryotop型号，针对其它型号的载杆，可以改变底部的接口，使该设计与之对接。Cryotop是一根握杆连接一片塑料的弹性条带。其中，将细胞置于条带上，然后直接投入液氮中。目前Cryotop是以较高的成活率，相对的易操作性成为主流技术。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种生物材料处理装置，其特征在于：包括壳体(1)，壳体(1)上端设置有液体交换舱(2)、液体排出舱(3)和若干个导液通道(4)，每个导液通道(4)的两端分别连通液体交换舱(2)和液体排出舱(3)，用以实现液体交换舱(2)和液体排出舱(3)之间的液体交换；所述液体交换舱(2)的下端连通有排出孔(5)，排出孔(5)连通壳体(1)的下端；

所述壳体(1)的上端设置有圆形凹槽(6)，液体交换舱(2)、液体排出舱(3)和所有的导液通道(4)均位于圆形凹槽(6)内；所述圆形凹槽(6)的上方匹配的设置有圆柱形套筒，圆柱形套筒内滑动连接有活塞杆；所述排出孔(5)内设置有封堵用的细杆，细杆与活塞杆靠近圆形凹槽(6)的一端相连；所述导液通道(4)设置于壳体(1)的上端。

2.根据权利要求1所述的一种生物材料处理装置，其特征在于：所述液体交换舱(2)的口径和液体排出舱(3)的口径均从上到下逐渐变小。

3.根据权利要求1或2所述的一种生物材料处理装置，其特征在于：所述排出孔(5)的下端设置有载杆(9)。

4.根据权利要求3所述的一种生物材料处理装置，其特征在于：所述壳体(1)上设置有若干个毛细斜槽(7)，每个毛细斜槽(7)的下端均与排出孔(5)的下端相连通。

5.根据权利要求3所述的一种生物材料处理装置，其特征在于：所述壳体(1)的下部水平设置有限位槽孔(8)，载杆(9)的一端穿过限位槽孔(8)后位于排出孔(5)的下端。

6.根据权利要求3所述的一种生物材料处理装置，其特征在于：所述液体交换舱(2)的横截面为半圆形截面，且液体交换舱(2)的一个内壁面与壳体(1)的一个侧面相互平行，所述壳体(1)由透明材质制成；所述液体交换舱(2)、排出孔(5)和毛细斜槽(7)均位于同一景深范围内。

7.根据权利要求3所述的一种生物材料处理装置，其特征在于：所述壳体(1)下端的中部设置有缺口。