冷冻载体机构及包括该冷冻载体机构的冷冻载体单元的制作方法

本发明涉及生物技术领域，特别是涉及一种冷冻载体机构及包括该冷冻载体机构的冷冻载体单元。

背景技术：

冷冻技术是辅助生殖技术环节中的重要内容，玻璃化冷冻技术是目前主流的卵子/合子/胚胎冷冻技术。玻璃化冷冻技术通过超高的降温速度(＞2000℃/分钟)使被高浓度冷冻保护剂包覆的卵子/合子/胚胎等细胞迅速形成玻璃态，避免细胞内产生冰晶损伤细胞，有效地提高卵子/合子/胚胎存活率、复苏率，保证其发育潜能。为了获得最大的冷冻速率，冷冻保护剂体积越小越好。冷冻保护剂包覆量较大时，冷冻速率会变慢，而更少的冷冻保护剂包覆量会缩短冷冻和复温过程中热传导的时间。如果冷冻速率慢，在高于玻璃化转变的温度(-140℃)有停留，就有可能形成细胞内冰晶损伤卵子/合子/胚胎。

现有的冷冻载体机构在控制冷冻保护剂体积上很大程度依赖于操作者的技术水平，具体使用某种冷冻载体机构前需要对操作者进行相应的特殊训练和标准化的质量控制，然而不同操作者之间的差异仍难以避免，即使是同一操作者，在不同时间不同状态下技术水平的发挥也存在差异，因而无法实现该操作的标准化控制。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述冷冻载体机构无法实现冷冻保护剂包覆量自动最小化的问题，提供一种可实现冷冻保护剂包覆量自动最小化的冷冻载体机构。

具体的技术方案如下：

一种冷冻载体机构，用于承载细胞，所述冷冻载体机构包括固持结构和与所述固持结构连接的冻存结构，所述冻存结构包括加载区及毛细作用结构，所述加载区用于承载所述细胞，所述毛细作用结构用于产生毛细作用以吸取所述加载区的浸润液体。

上述冷冻载体机构在使用时，可将包覆有冷冻保护剂的细胞转移至冻存结构的加载区，通过毛细作用结构产生毛细作用，从而将包覆在细胞周围的大部分冷冻保护剂吸走，仅剩极少量的冷冻保护剂液膜包覆在细胞周围，该吸取过程由冷冻载体机构自动自发完成，不依赖于人工操作的控制，实现了冷冻保护剂包覆量的自动最小化，避免了技术水平不同造成的差异，从而可达到该操作标准化控制的目的，进而有效地提高卵子/合子/胚胎等细胞的存活率和复苏率，保证其发育潜能。

在其中一个实施例中，所述毛细作用结构设有用于产生毛细作用的开口或缝隙，所述加载区位于所述毛细作用结构设有所述开口或所述缝隙的区域，所述开口或缝隙的尺寸小于所述细胞的直径。

在其中一个实施例中，所述毛细作用结构为管状结构。

在其中一个实施例中，所述毛细作用结构至少具有两个相对的侧面，所述毛细作用结构的至少一个侧面开设有空槽，以使所述两个相对的侧面之间的间隙形成所述缝隙。

在其中一个实施例中，所述毛细作用结构包括连接于所述固持结构的延伸部及连接于所述延伸部远离所述固持结构一端的弯曲部，所述弯曲部弯曲延伸，所述弯曲部未连接所述延伸部的端面设有所述开口，并与所述延伸部间隔设置且间隔距离小于所述细胞的直径。

在其中一个实施例中，所述毛细作用结构包括纤维丝及连接管，所述纤维丝的至少一端伸入所述连接管内，以使所述纤维丝与所述连接管的管壁之间形成所述缝隙。

在其中一个实施例中，所述纤维丝的数量为至少两个，至少两个所述纤维丝平行且相互接触。

在其中一个实施例中，所述毛细作用结构为至少两个纤维丝，至少两个所述纤维丝之间形成所述缝隙，所述纤维丝一端与所述固持结构连接。

在其中一个实施例中，所述冻存结构还包括吸水条，所述吸水条与所述固持结构连接，所述纤维丝与所述吸水条连接以通过所述吸水条与所述固持结构连接。

本发明的另一目的在于提供一种冷冻载体单元，包括所述的冷冻载体机构和套管，所述冷冻载体机构收容于所述套管内且可沿所述套管轴向运动，所述套管设有轴向限位结构以限制所述冷冻载体机构向所述冻存结构所在方向运动的最大距离。

附图说明

图1为第一实施例的冷冻载体机构的结构示意图；

图2为第二实施例的冷冻载体机构的结构示意图；

图3为图1所示的冷冻载体机构中冻存结构的结构示意图；

图4为图3中A处的局部放大图；

图5为第三实施例的冷冻载体机构中冻存结构的结构示意图；

图6为图5中B处的局部放大图；

图7为第四实施例的冷冻载体机构中冻存结构的结构示意图；

图8为图7中C处的局部放大图；

图9为第五实施例的冷冻载体机构中冻存结构的结构示意图；

图10为图9中D处的局部放大图；

图11为第六实施例的冷冻载体机构中冻存结构的结构示意图；

图12为图11中E处的局部放大图；

图13为第七实施例的冷冻载体机构中冻存结构的结构示意图；

图14为图13中F处的局部放大图；

图15为第八实施例的冷冻载体机构中冻存结构的结构示意图；

图16为图15中G处的局部放大图；

图17为第九实施例的冷冻载体机构中冻存结构的结构示意图；

图18为图17中H处的局部放大图；

图19为第十实施例的冷冻载体机构中冻存结构的结构示意图；

图20为图19中I处的局部放大图；

图21为一实施例的冷冻载体单元的结构示意图；

图22为图21所示的冷冻载体单元的套管和管帽的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“安装于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连通”另一个元件，它可以是直接连通到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明的第一实施例的一种冷冻载体机构100，包括固持结构110和冻存结构120。固持结构110与冻存结构120连接，冻存结构120包括加载区及毛细作用结构121，加载区用于承载细胞，毛细作用结构121用于产生毛细作用以吸取加载区的浸润液体。

本实施例的冷冻载体机构100在使用时，可将包覆有冷冻保护剂的细胞转移至冻存结构120的加载区，通过毛细作用结构121产生毛细作用，从而将包覆在细胞周围的大部分冷冻保护剂吸走，仅剩极少量的冷冻保护剂液膜包覆在细胞周围。该吸取过程由冷冻载体机构100自动自发完成，不依赖于人工操作的控制，实现了冷冻保护剂包覆量的自动最小化，避免了技术水平不同造成的差异，从而可达到该操作标准化控制的目的，进而有效地提高卵子/合子/胚胎的存活率和复苏率，保证其发育潜能。

在本实施例中，冷冻载体机构100还包括重坠114，重坠114设于固持结构110远离冻存结构120的一端，用于增加冷冻载体100的重量，提高稳定性。具体地，固持结构110包括用于把持操作的柄体111，柄体111一端设有与冻存结构120连接的冻存结构连接部112，柄体111另一端设有重坠固定部113用于固定重坠114。在本实施例中，固持结构110与冻存结构120一体成型，也可如图2所示的第二实施例的冷冻载体机构200，由各部分连接而成。

优选地，冻存结构120采用TC(Tissue culturetreated)处理，提高浸润性，增强毛细作用效果。固持结构110由耐低温高分子材料、金属、玻璃或碳纤维等材料制成。冻存结构120由透明的耐低温高分子材料、玻璃、金属等材料制成。

如图3和图4所示，在第一实施例中，毛细作用结构121设有用于产生毛细作用的开口1211或缝隙，加载区位于毛细作用结构121设有开口1211或缝隙的区域，且开口1211或缝隙的尺寸小于所要承载细胞的直径。如此，在玻璃化冷冻操作时，可将细胞及包覆细胞的冷冻保护剂转移至位于设有开口1211或缝隙的区域的加载区，冷冻保护剂接触到开口1211或缝隙后即通过毛细作用大部分被自动吸走，但无法吸走细胞，实现冷冻保护剂包覆量的自动最小化。

优选地，毛细作用结构121为管状结构，毛细作用结构121远离固持结构110的端面设有倾斜设置的斜面，开口1211设于该斜面。具体地，毛细作用结构121的尺寸向远离固持结构110一端逐渐减小，斜面与毛细作用结构121的轴线成锐角如10度、20度等，毛细作用结构121的开口1211所在一端外径为300μm，开口1211的直径小于卵子/合子/胚胎的直径如50μm，远离开口1211的另一端外径为2.0mm，毛细作用结构121可吸纳的液体量大于1μL。在本实施例中，开设有开口1211的斜面及开口1211均呈椭圆形。可以理解，毛细作用结构121的尺寸和形状不限于此，横截面可以为圆形，也可如图5和图6所示的第三实施例中的毛细作用结构121，设有开口的斜面与开口1211均呈矩形。

本实施例的冷冻载体机构100通过冻存结构120产生毛细作用，从而将包覆在细胞周围的大部分冷冻保护剂吸走，仅剩极少量的冷冻保护剂液膜包覆在细胞周围，该吸取过程由冷冻载体机构100自动自发完成，不依赖于人工操作的控制，实现了冷冻保护剂包覆量的自动最小化，可达到该操作标准化控制的目的，进而有效地提高卵子/合子/胚胎的存活率和复苏率，保证其发育潜能。

如图7和图8所示，本发明提供的第四实施例的冷冻载体机构包括与第一实施例的冷冻载体机构100中的固持结构110相同的固持结构(图未示)，不同之处在于，在本实施例中，管状结构的毛细作用结构421至少具有两个相对的侧面，毛细作用结构421的至少一个侧面开设有空槽4213，以使两个相对的侧面之间的间隙形成用于产生毛细作用的缝隙4212，缝隙4212的尺寸小于所要承载细胞的直径，加载区位于毛细作用结构421形成缝隙4212的区域。如此，在玻璃化冷冻操作时，可将细胞及包覆细胞的冷冻保护剂转移至加载区，冷冻保护剂接触到缝隙4212后即通过毛细作用大部分被自动吸走，但无法吸走细胞，实现冷冻保护剂包覆量的自动最小化。

可以理解，空槽4213的形状可根据需要设置，本实施例中的空槽4213为C型或圆形，可仅设于一个侧面，也可设于多个侧面，也可设于相对的两个侧面的对应位置从而形成通孔。具体在本实施例中，毛细作用结构421的横截面呈圆角矩形，且该矩形的宽度小于所要承载细胞的直径。圆形空槽可开设于毛细作用结构421的其中一个或两个长边所在侧面的中部并呈圆形，C形空槽可开设于一个或两个长边所在侧面的边缘。

如图9和图10所示，本发明提供的第五实施例的冷冻载体机构包括与第一实施例的冷冻载体机构100中的固持结构110相同的固持结构(图未示)，不同之处在于，在本实施例中，管状的毛细作用结构521包括连接于固持结构的延伸部5213及连接于延伸部5213远离固持结构一端的弯曲部5214，弯曲部5214弯曲延伸，弯曲部5214未连接延伸部5213的端面开设有用于产生毛细作用的开口5211，并与延伸部5213间隔设置且间隔距离小于所要承载细胞的直径，开口5211的尺寸小于所要承载细胞的直径，加载区位于毛细作用结构521设有开口5211的区域。

如此，在玻璃化冷冻操作时，可将细胞及包覆细胞的冷冻保护剂转移至弯曲部5214的加载区，冷冻保护剂接触到开口5211后即通过毛细作用大部分被自动吸走，实现冷冻保护剂包覆量的自动最小化，且由于开口5211所在端面与毛细作用结构521的外侧壁距离小于所要承载的细胞的直径，可以避免在吸取冷冻保护剂的过程中开口5211被细胞封堵导致毛细作用过程提前终止。

可以理解，弯曲部5214的形态和尺寸可根据需要设置，在本实施例中，弯曲部5214呈ρ形的环状，长度10mm，外直径接近卵子/合子/胚胎的外径如120μm，开口5211的口径小于卵子/合子/胚胎的外径如50μm，开口5211所在端面与毛细作用结构521的延伸部5213的外侧壁间隔距离小于50μm。

如图11和图12所示，本发明提供的第六实施例的冷冻载体机构包括与第一实施例的冷冻载体机构100中的固持结构110相同的固持结构(图未示)，不同之处在于，在本实施例中，毛细作用结构621包括纤维丝6213和连接管6214，纤维丝6213的至少一端伸入连接管6214内，以使纤维丝6213与连接管6214的管壁之间形成用于产生毛细作用的缝隙6212，缝隙6212的尺寸小于所要承载细胞的直径，加载区位于毛细作用结构621形成缝隙6212的区域。

如此，在玻璃化冷冻操作时，可先将纤维丝6213及连接管6214的末端用冷冻保护剂浸润，从而使纤维丝6213表面覆盖了液膜，纤维丝6213与连接管6214管壁之间的缝隙6212吸入了少许冷冻保护剂，可以增强毛细作用效果，然后将细胞及包覆细胞的冷冻保护剂转移至纤维丝6213的加载区，冷冻保护剂接触到缝隙6212后即通过毛细作用大部分被自动吸走，实现冷冻保护剂包覆量的自动最小化。

在本实施例中，连接管6214与固持结构一体设置，连接管6214的内径为150μm，纤维丝6213的外径为100μm，纤维丝6213位于连接管6214外的部分长度为2mm，可以理解，尺寸形态不限于此，可根据需要调整。

如图13和图14所示，本发明提供的第七实施例的冷冻载体机构包括与第一实施例的冷冻载体机构100中的固持结构110相同的固持结构(图未示)，不同之处在于，在本实施例中，毛细作用结构721包括纤维丝7213和连接管7214，纤维丝7213的至少一端伸入连接管7214内，以使纤维丝7213与连接管7214的管壁之间形成用于产生毛细作用的缝隙7212，缝隙7212的尺寸小于所要承载细胞的直径，且纤维丝7213的数量为至少两个，至少两个纤维丝7213平行且相互接触，加载区位于毛细作用结构721形成缝隙7212的区域。

如此，纤维丝7213之间可引流冷冻保护剂，在玻璃化冷冻操作时，可先将纤维丝7213及连接管7214伸入冷冻保护液中浸润，从而使纤维丝7213表面覆盖了液膜，纤维丝7213之间吸入了冷冻保护剂使间隙更小，纤维丝7213与连接管7214管壁之间的缝隙7212也吸入少许冷冻保护剂，进一步增强了毛细作用效果。然后将纤维丝7213抬离冷冻保护液或者使纤维丝7213的末端保持与冷冻保护液接触，再将细胞及包覆细胞的冷冻保护剂转移至纤维丝7213的加载区，冷冻保护剂被纤维丝7213引流至连接管7214或纤维丝7213一端的冷冻保护液，大部分冷冻保护剂随即被吸走，实现冷冻保护剂包覆量的自动最小化。

优选地，至少一个纤维丝7213为硬态直纤维，如硬态不锈钢直纤维。在本实施例中，纤维丝7213的数量为2个，纤维丝7213的外径为40μm，连接管7214的内径略大于纤维丝7213的外径之和如100μm。可以理解，尺寸形态不限于此，可根据需要调整。

如图15和图16所示，本发明提供的第八实施例的冷冻载体机构包括与第一实施例的冷冻载体机构100中的固持结构110相同的固持结构(图未示)，不同之处在于，在本实施例中，毛细作用结构821包括纤维丝8213和连接管8214，纤维丝8213的两端均伸入连接管8214，从而使纤维丝8213位于连接管8214外的部分形成环状结构，且纤维丝8213与连接管8214的管壁之间形成用于产生毛细作用的缝隙8212，缝隙8212的尺寸小于所要承载细胞的直径，加载区位于毛细作用结构821形成缝隙8212的区域。

如此，在玻璃化冷冻操作时，可先将纤维丝8213及连接管8214用冷冻保护剂浸润，然后将细胞及包覆细胞的冷冻保护剂转移至环状结构的加载区形成液滴或液膜，冷冻保护剂接触到缝隙8212随即通过毛细作用大部分被吸走，实现冷冻保护剂包覆量的自动最小化。在本实施例中，纤维丝8213的外径为50μm，连接管8214的内径略大于纤维丝8213外径的两倍如110μm。

如图17和图18所示，本发明提供的第九实施例的冷冻载体机构900包括与第一实施例的冷冻载体机构100中的固持结构110相同的固持结构910，不同之处在于，在本实施例中，毛细作用结构921为至少两个纤维丝9213，至少两个纤维丝9213之间形成用于产生毛细作用的缝隙9212，缝隙9212的尺寸小于所要承载细胞的直径，纤维丝9213一端与固持结构连接，加载区位于毛细作用结构921形成缝隙9212的区域。

如此，在玻璃化冷冻操作时，可先将纤维丝9213伸入冷冻保护液中浸润，再抬高使纤维丝9213的末端保持与冷冻保护液接触，将细胞及包覆细胞的冷冻保护剂转移至纤维丝9213的加载区，大部分冷冻保护剂则由纤维丝9213间的缝隙9212通过毛细作用吸至冷冻保护液，实现冷冻保护剂包覆量的自动最小化。

优选地，至少一个纤维丝9213为硬态直纤维，如硬态不锈钢直纤维。在本实施例中，纤维丝9213的长度为4mm，数量为2个，外径均为40μm，可以理解，尺寸形态不限于此，多个纤维丝9213的外径也可不一致，根据需要进行调整。

如图19和图20所示，本发明提供的第十实施例的冷冻载体机构包括与第一实施例的冷冻载体机构100中的固持结构110相同的固持结构(图未示)，不同之处在于，在本实施例中，冻存结构1020包括加载区、毛细作用结构1021及吸水条1022，毛细作用结构1021为至少两个纤维丝10213，至少两个纤维丝10213之间形成用于产生毛细作用的缝隙10212，缝隙10212的尺寸小于所要承载细胞的直径，吸水条1022与固持结构连接，纤维丝10213与吸水条1022连接以通过吸水条1022与固持结构连接，加载区位于毛细作用结构1021形成缝隙10212的区域。

如此，在玻璃化冷冻操作时，可先将纤维丝10213及部分吸水条1022用冷冻保护液浸润，再抬离冷冻保护液或者使纤维丝10213的末端保持与冷冻保护液接触，然后将细胞及包覆细胞的冷冻保护剂转移至纤维丝10213的加载区，大部分冷冻保护剂随即通过纤维丝10213间的缝隙10212引流到一端的吸水条1022或另一端的冷冻保护液中，吸水条1022有效地增强了毛细作用效果，实现了冷冻保护剂包覆量的自动最小化。

如图21和图22所示，一种冷冻载体单元500，包括上述冷冻载体机构100和套管300，冷冻载体机构100收容于套管300内且可沿套管300轴向运动，套管300内设有轴向限位结构(图未示)以限制冷冻载体机构100向冻存结构20所在方向运动的最大距离。

本实施例的冷冻载体单元500，其冷冻载体机构100收容于套管300内，可以有效的保护冷冻载体机构100，尤其是冻存结构120较小，发生碰撞容易变形或折断，因此可防止运输储存过程中的损坏。同时，冷冻载体机构100可沿套管300轴向运动，且有轴向限位结构限制运动距离，从而只需倾斜一定角度，即可在重力作用下使冷冻载体机构100的冻存结构120滑出套管300外或返回套管300内，无需在冷冻解冻过程中手动将冷冻载体机构100套入套管300或取出，从而避免了操作失误导致冷冻载体机构100与套管300发生碰撞而受损，使用更为方便、安全。

具体地，轴向限位结构为套管300一端管口内壁向内缩小形成的收缩口，或为套管300一端管口内轴向设置的圆环，通过调整固持结构110的不同部位的外径即可控制冷冻载体机构100沿套管300轴向运动的最大距离。可以理解，轴向限位结构的结构不限于此，可根据需要设置，例如在固持结构110上套设具有通孔的圆环，套管300内设有可与该圆环挂接的挂钩。

在本实施例中，套管300呈圆管状结构，包括套管主体301和分别设于套管主体301两端的套头302及套尾303，冻存结构120靠近套头302，套尾303为开放式末端如通过套管主体301一端缩小形成收缩口或填充非密封性材料，也可以是封闭式末端如通过套管主体301一端缩小形成盲端或填充密封性材料；轴向限位结构的最小内径大于冻存结构120的最大外径，径差为0.5mm；轴向限位结构的最小内径小于固持结构110的最大外径，径差为0.5mm；冷冻载体机构100的长度小于套管主体301内腔的长度，长度差为3mm；冷冻载体机构100的最大外径小于套管主体301的内径，径差为0.5mm。可以理解，尺寸形态不限于此，可根据需要调整。

优选地，冷冻载体单元500还包括管帽400，管帽400可套设于套管300靠近冻存结构20的一端，从而进一步加强对冻存结构120的保护。

在本实施例中，管帽400呈圆管状，包括管帽主体401和分别设于管帽主体401两端的帽头402及帽尾403，帽头402径向延伸呈漏斗形从而在套设于套管300时起导向作用，套管300与管帽400过盈连接；帽尾403为开放式末端如通过管帽主体401一端缩小形成收缩口或填充非密封性材料，也可以是封闭式末端如通过管帽主体401一端缩小形成盲端或填充密封性材料；管帽主体401的内径略小于套管300的外径，径差为0.1mm；帽头402的最大外径大于套头302的外径，径差为0.2mm。可以理解，尺寸形态不限于此，可根据需要调整。

优选地，套管300的外侧壁设有管帽限位结构310，以限制管帽400套设于套管300的最大深度，从而防止冷冻载体100轴向运动时与管帽400的底部发生碰撞。可以理解，方式不限于此，例如也可以在套管300的外侧壁设置警示线，或者控制管帽400的内径变化。在本实施例中，冷冻载体机构100沿套管300轴向向冻存结构120所在方向运动至最大距离时，冻存结构120与套设于套管300的管帽400的底面距离3mm。

本实施例的冷冻载体单元500，其冷冻载体机构100收容于套管300内，管帽400套设于套管300，为冻存结构120提供了有效保护，冷冻载体机构100可沿套管300轴向运动，且有轴向限位结构限制最大运动距离，从而只需倾斜一定角度，即可在重力作用下使冷冻载体机构100的冻存结构120滑出套管300外或返回套管300内，无需在冷冻解冻过程中手动将冷冻载体机构100套入套管300或取出，从而避免了操作失误导致冷冻载体机构100与套管300发生碰撞而受损，使用更为方便、安全。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。