CN102870765B - 一种用于冷冻精液或细胞的装置和冷冻方法 - Google Patents

Abstract

一种用于冷冻精液或细胞的装置和冷冻方法，通过装置中的高度调节机构调节支架与底座的距离，实现多步冷冻。本发明作为一种用于冷冻精液或细胞的装置和冷冻方法，与现有技术相比，不需要电源、结构简单、可批量制作，尤其是在寻找最佳冷冻速率研究方面独具特色，能成倍提高研究者实验效率。

Description

一种用于冷冻精液或细胞的装置和冷冻方法

技术领域

本发明涉及一种用于冷冻精液或细胞的装置和冷冻方法。

背景技术

20世纪末，发达国家加紧争夺生物物种资源，该领域已成为无硝烟的战场。精细胞是最易得到的性细胞，是目前大多数基因资源库一种主要的保存形式，其次是技术要求更高的胚胎和卵细胞。这些细胞的保存能在多年后恢复动物活体，因此在物种资源保存、育种与繁殖等领域具有广泛应用价值。

目前，家畜中只有牛冷冻精液的应用已经产业化，其它动物的冷冻精液还处在研究阶段，或者还存在很多阻碍其产业化应用的缺陷，如受精率不高、效果不稳定等。细管冷冻精液(简称“细管冻精”)是精液冷冻技术产品的主要形式，对于广大精液冷冻研究单位，或者边远地区牛冻精生产单位，细管冻精制作技术具有巨大潜在市场。

精液或细胞冷冻技术，主要包括三大内容：1)冷冻保护剂研究；2)冷冻技术研究(包装类型、冷冻速率与批量制作)；3)解冻技术研究。

但是，第二大内容冷冻技术中存在如下缺陷：

1)不能对同批样品同时进行冷冻速率优化，可比性差。由于同批样品只能分批冷冻，无法排除多步冷冻时间长、步骤多等导致的主观和客观差异，因此可比性差。

2)目前使用的精液冷冻方法主要采用两步法、多步法和程序冷冻法。前两者通常由人为手动控制冷冻物到液氮液面的距离来完成，方法过于粗放，不同研究者采用不同方案，无法推广应用；后者则需要复杂、昂贵、庞大的设备来实现，如程序冷冻仪，只适合专业生产单位，不太适合实验研究单位。

3)现有细管精液冷冻仪专利，主要以精液存放管为单元，存放管竖放在距液氮液面一定高度来实现，存在细管上下两端冷冻速率不一致，而且也达不到细管冻精多步冷冻要求等的缺陷。

4)现有便携式程序冷冻仪主要是进口产品，价格昂贵，均需要电源，且操作较复杂。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术，尤其是在冷冻速率优化方面的不足，提供一种用于冷冻精液或细胞的装置和冷冻方法，装置结构简单，方法能实现标准化、批量制作，尤其是能实现多个样品同时用不同冷冻速率完成的功能，成倍提高冻精研究与小批量生产的工作效率。

本发明的技术方案为，一种用于冷冻精液或细胞的装置，包括在冷冻箱内装载多个用于分装精液或细胞容器的托体；所述托体包括底座、支架、提拉杆和可通过提拉杆调节支架与底座之间距离的高度调节机构，所述支架为一层或多层，且底层的支架与提拉杆连接，支架上设有在支架上下搭接时用于定位和固定支架的定位机构；所述底座长度方向上的两侧对称设有浮在液氮中的浮体。

用离心管作为容器时，支架为中空框体且支架在底座宽度方向上的两侧对称位置分别设有放置管状容器的上凹槽和支架下缘与上凹槽的对应的下凹槽。

用细管作为容器时，支架为中空框体且支架在底座宽度方向上的两侧对称位置分别设有放置管状容器的凹槽，所述支架一侧凹槽外侧设有挡板，挡板高度与支架高度一致或低于支架高度，可防止支架在搬动时细管在凹槽内前后晃动；所述冷冻装置还包括用于排放细管的排列底座，排列底座可套入中空支架内且排列底座宽度方向上有与支架凹槽对应的底座凹槽。

用袋状容器时，所述支架上设有用于放置袋状容器的网格。

所述定位机构为设在支架顶面上的定位块和支架底面与定位块位置对应的定位孔，通过将定位块插入定位孔内而将多层支架定位和固定。

所述高度调节机构包括分别竖直安装在两个浮体顶部的螺杆和套装在提拉杆上部的横杆，横杆上设有横向穿过横杆的孔并在孔内装有螺丝而将提拉杆固定在横杆上；浮体顶部设有孔，螺杆插入浮体顶部的孔内并在螺杆上套入用于固定其高度的螺母，横杆两端与螺杆对应处开有纵向通孔，穿过螺杆，并通过套入螺杆的两个螺帽把横杆夹住。

所述连接机构包括设在横档中心的带内螺纹的b孔，提拉杆底部安装与b孔对应的b螺钉。

浮体可采用中空金属箱等轻质耐低温的可浮在液氮中的物体。

一种利用所述精液或细胞的冷冻装置冷冻精液或细胞的方法，包括如下步骤：

将容器分组，并在容器外壁按组做标记，将精液或细胞分装至各容器内；

将容器放入底层带横档的支架上，并将提拉杆底端固定在横档上；

将容器分别放入第二层及第二层以上的支架上；

将第二层支架穿过提拉杆并通过定位机构将第二层支架定位和固定在底层支架上，按照此步骤将各层支架依次从下至上穿过提拉杆并通过定位机构定位和固定；

通过提拉杆提起搭接好的多层支架，置入托体上；

根据本次实验多步冷冻中最低冷冻速率确定高度调节机构的上限，并将此距离通过螺杆与横杆固定；

根据第一步冷冻速率，即支架与液氮液面距离，确定提拉杆的初始位置并通过横杆上固定；

根据第一步冷冻速率，即支架与液氮液面距离，确定提拉杆的初始位置并调节高度调节机构；

将托体放入装有液氮的冷冻箱中进行第一步冷冻；

根据第二步冷冻速率要求，调节高度调节机构并实施第二步冷冻，按照此步骤完成多步冷冻；

提起提拉杆将支架倾斜，使支架上的容器滑入液氮中，将托体从液氮冷冻箱中取出。

细管分装精液或细胞的过程为：在冷藏箱中将细管的棉塞端朝上，并在棉塞端内侧装封口粉，将细管开口端浸入精液中，并在细管棉塞外侧用吸嘴吸入精液至细管内，使细管内精液的体积为细管容积的9/10或低于9/10，在细管开口处填入封口粉将细管开口封闭；

将细管支架套在排列底座上，并将排列底座的高度与支架高度调整一致，将多个细管沿排列底座宽度方向堆在一端，并沿着排列底座长度方向向另一端抹平细管，使细管单根排列在支架上，将支架拿出，按照此步骤将细管放入各层支架。

利用该装置，在牛冷冻精液生产的同时，在细管封装前一步分出10mL精液，采用本发明的方法首先进行特定环境和特定设备条件下细管封装与冷冻速率优化。根据参考文献，拟定1-6cm总共6个冷冻速率，筛选出利用该装置特异条件下的最佳冷冻速率。结果表明，3-5cm冷冻速率组与生产设备组没有显著差异，活力均在0.35以上(表1)，满足国标要求。1-2cm冷冻速率的，不适合这种冷冻保护剂的牛精液冷冻。

表1 同时用不同冷冻速率冷冻同批牛冻精的效果

由以上可知，本发明作为一种用于冷冻精液或细胞的装置和冷冻方法，与现有技术相比，不需要电源、结构简单、可批量制作，尤其是在寻找最佳冷冻速率研究方面独具特色(没有这个装置，要分6次才能寻找出最佳冷冻速率，而且同批样品因不能同时进行，可比性也大大降低)，能成倍提高研究者实验效率。

附图说明

图1为本发明所述用于装离心管的托体的立体结构图；

图2为本发明所述装载细管的托体的底层支架；

图3为本发明所述装载袋状容器的托体的支架；

图4为本发明所述排列底座的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的用于精液或细胞的冷冻装置中的装载容器的托体，所述托体包括底座1、支架2、提拉杆6和可通过提拉杆6调节支架2与底座1之间距离的高度调节机构，所述底座1长度方向上的两侧对称设有可浮在液氮中的浮体3，所述支架2为一层或多层且底层支架的中心设有横档7，该横档7的两端分别固定到底层支架2相对的两侧边，所述提拉杆6通过连接机构固定到横档7的中心；支架2上设有在支架2上下搭接时用于定位和固定支架2的定位机构。

所述容器为细管、离心管或袋状容器。

用离心管作为容器时，如图1所示，所述支架2为中空框体且支架2在底座1宽度方向上的两侧对称位置分别设有放置管状容器的凹槽8，且支架2上下两端的对应位置分别设有凹槽8。

用细管作为容器时，如图2、图4所示，所述支架2一侧凹槽8外端设有挡板9，挡板9高度与支架2高度一致或低于支架2高度；所述冷冻装置还包括用于排放细管的排列底座(12)，排列底座可套入中空支架内且排列底座宽度方向上有与支架凹槽8对应的底座凹槽(13)。

当使用袋状容器时，本发明的一个变化形式如图3所示，所述支架2上设有用于放置袋状容器的网格11。

所述定位机构为设在支架顶面上的定位块10和支架底面与定位块10位置对应的定位孔，通过将定位块10插入定位孔内而将多层支架定位和固定。

所述高度调节机构包括分别竖直安装在两个浮体3顶部的螺杆4和套装在提拉杆6上部的横杆5，横杆5上设有横向穿过横杆5的孔并在孔内装有螺丝而提拉杆6固定在横杆5上；浮体3顶部设有孔，螺杆4插入浮体顶部的孔内并在螺杆4上套入用于固定其高度的螺母，横杆5两端与螺杆4对应处开有纵向通孔，穿过螺杆4，并通过套入螺杆4的两个螺帽把横杆5夹住。

所述连接机构包括设在横档7中心的带内螺纹的b孔，提拉杆6底部安装与b孔对应的b螺钉。

用该精液或细胞的冷冻装置冷冻精液或细胞的方法，包括如下步骤：

将容器分组，并在容器外壁按组做标记，将精液或细胞分装至各容器内；

将容器放入底层带横档7的支架2上，并将提拉杆6底端固定在横档7上；

将容器分别放入第二层及第二层以上的支架2上；

将第二层支架穿过提拉杆6并通过定位机构将第二层支架2定位和固定在底层支架上，按照此步骤将各层支架2依次从下至上穿过提拉杆6并通过定位机构定位和固定；

通过提拉杆提起搭接好的多层支架2，置入托体上；

根据本次实验多步冷冻中最低冷冻速率确定高度调节机构的上限，并将此距离通过螺杆4与横杆5固定；

根据第一步冷冻速率，即支架2与液氮液面距离，确定提拉杆6的初始位置并通过横杆5固定；

据第一步冷冻速率，即支架2与液氮液面距离，确定提拉杆6的初始位置并调节高度调节机构；

将托体放入装有液氮的冷冻箱中进行第一步冷冻；

根据第二步冷冻速率要求，调节高度调节机构并实施第二步冷冻，按照此步骤完成多步冷冻；

提起提拉杆6将支架2倾斜，使支架2上的容器滑入液氮中，将托体从液氮冷冻箱中取出。

细管分装精液或细胞的过程为：在冷藏箱中将细管的棉塞端朝上，并在棉塞端内侧装封口粉，将细管开口端浸入精液中，并在细管棉塞外侧用吸嘴吸入精液至细管内，使细管内精液的体积为细管容积的9/10或低于9/10，在细管开口处放入封口粉将细管开口封闭；

将细管支架2套在排列底座上，并将排列底座的高度与支架高度调整一致，将多个细管沿排列底座12宽度方向堆在一端，并沿着排列底座12长度方向向另一端抹平细管，使细管单根排列在支架2上，将支架2拿出，按照此步骤将细管放入各层支架2。

Claims (9)

1. 一种用于冷冻精液或细胞的装置，包括在冷冻箱内装载多个用于分装精液或细胞容器的托体；其特征是，所述托体包括底座（1）、支架（2）、提拉杆（6）和可通过提拉杆（6）调节支架与底座（1）之间距离的高度调节机构，所述支架（2）为一层或多层，且底层的支架与提拉杆（6）连接，支架（2）上设有在支架（2）上下搭接时用于定位和固定支架（2）的定位机构；所述底座（1）长度方向上的两侧对称设有浮在液氮中的浮体（3）；所述高度调节机构包括分别竖直安装在两个浮体（3）顶部的螺杆（4）和套装在提拉杆（6）上部的横杆（5），横杆（5）上设有横向穿过横杆（5）的孔，并在孔内装有螺丝而将提拉杆（6）固定在横杆（5）上；浮体（3）顶部设有孔，螺杆（4）插入浮体顶部的孔内并在螺杆（4）上套入用于固定其高度的螺母，横杆（5）的两端通过可拆卸方式与螺杆（4）固定联接。

2.根据权利要求1所述用于冷冻精液或细胞的装置，其特征是，所述支架（2）为中空框体，且支架（2）在底座（1）宽度方向上的两侧对称位置分别设有放置管状容器的上凹槽（8）。

3.根据权利要求2所述用于冷冻精液或细胞的装置，其特征是，所述支架（2）一侧凹槽（8）外侧设有挡板（9），挡板（9）高度与支架（2）高度一致或低于支架（2）高度。

4.根据权利要求2所述用于冷冻精液或细胞的装置，其特征是，所述支架（2）下缘与上凹槽（8）的对应位置设有下凹槽（14）。

5.根据权利要求2所述用于冷冻精液或细胞的装置，其特征是，所述冷冻装置还包括用于排放细管的排列底座（12），排列底座可套入中空支架内且排列底座宽度方向上有与支架凹槽（8）对应的底座凹槽（13）。

6.根据权利要求1所述用于冷冻精液或细胞的装置，其特征是，所述支架（2）上设有用于放置袋状容器的网格（11）。

7.根据权利要求1所述用于冷冻精液或细胞的装置，其特征是，所述定位机构为设在支架顶面上的定位块（10）和支架底面与定位块位置对应的定位孔，通过将定位块（10）插入定位孔内而将多层支架定位和固定。

8.一种利用权利要求1-7之一所述用于冷冻精液或细胞的装置冷冻精液或细胞的方法，其特征是，包括如下步骤：

将容器分组，并在容器外壁按组做标记，将精液或细胞分装至各容器内； 

将容器放入底层带横档（7）的支架（2）上，并将提拉杆（6）底端固定在横档（7）上；

将容器分别放入第二层及第二层以上的支架（2）上；

将第二层支架穿过提拉杆（6）并通过定位机构将第二层支架（2）定位和固定在底层支架上，按照此步骤将各层支架（2）依次从下至上穿过提拉杆（6）并通过定位机构定位和固定；

通过提拉杆提起搭接好的多层支架（2），置入托体上；

根据本次实验多步冷冻中最低冷冻速率确定高度调节机构的上限，并将此距离通过螺杆（4）与横杆（5）固定；

根据第一步冷冻速率，即支架（2）与液氮液面距离，确定提拉杆（6）的初始位置并通过横杆（5）上固定；

将托体放入装有液氮的冷冻箱中进行第一步冷冻；

根据第二步冷冻速率要求，调节高度调节机构并实施第二步冷冻，按照此步骤完成多步冷冻；

提起提拉杆（6）将支架（2）倾斜，使支架（2）上的容器滑入液氮中，将托体从液氮冷冻箱中取出。

9.根据权利要求8所述冷冻精液或细胞的方法，其特征是，

细管分装精液或细胞的过程为：在冷藏箱中将细管的棉塞端朝上，并在棉塞端内侧装封口粉，将细管开口端浸入精液中，并在细管棉塞外侧用吸嘴吸入精液至细管内，使细管内精液的体积为细管容积的9/10或低于9/10，在细管开口处填入封口粉将细管开口封闭；

将细管支架（2）套在排列底座（12）上，并将排列底座（12）的高度与支架高度调整一致，将多个细管沿排列底座（12）宽度方向堆在一端，并沿着排列底座（12）长度方向向另一端抹平细管，使细管单根排列在支架上，将支架（2）拿出，按照此步骤将细管放入各层支架（2）。