CN110769690B - 玻璃化装置和用于制备样品的方法 - Google Patents

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Abstract

本文提供了用于使用例如液氮快速冷冻样品的装置和相关方法。该装置包括：具有输入端口的输入部分；样品室；与样品室流体连通的废料储存器；以及过滤机构，该过滤机构选择性地允许通过输入端口引入的流体通过样品室并进入废料储存器，同时将样品保持在样品室内。样品室、废料储存器和过滤机构被配置成经由毛细管作用从样品室抽吸流体通过过滤机构并进入废料储存器。

Description

玻璃化装置和用于制备样品的方法
相关申请的交叉引用
本申请依据35U.S.C.§119(e)要求于2017年4月21日提交的、编号为62/488,655的美国临时申请的权益及优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开大体涉及玻璃化装置和用于制备样品的方法。
背景技术
人卵母细胞冷冻保存(冷冻卵子)是用于保存女性繁殖力的技术之一。女性的卵母细胞被提取、冷冻和储存。将来，可以将卵子解冻、受精并作为胚胎转移到子宫中。或者，可以将受精的胚胎冷冻并储存，然后解冻并转移到女性的子宫中。
玻璃化是一种快速冷冻工艺，其中使用例如液氮在几秒钟内冷冻生物样本。在保持卵母细胞和胚胎的繁殖力和生存力方面，卵母细胞或胚胎的玻璃化已被显示出产生比用慢速冷冻技术获得的结果好得多的结果。
要通过玻璃化保存的生物样本通常具有较小的尺寸且非常脆弱，并且在人为操作期间(例如在通过微量移液进行转移的过程中)易于损坏和丧失活性。常规地，在将样品转移到玻璃化工具以供保持和暴露于液氮之前，使用各种试剂或溶液对其进行预处理以及准备用于玻璃化。类似地，为了解冻，被冷冻的样品也用各种温热试剂或溶液处理。每个操作步骤都涉及使用微量移液器将样本(例如卵母细胞或胚胎)从一种溶液转移到另一种溶液。因此，常规工艺和工具承担着巨大的样品损坏风险，并且与这种操作相关的人为错误和变化是无法避免的。
因此，在本领域中需要大大降低样品损坏和人为错误的风险的新的玻璃化装置及与其相关联的用于生物样本玻璃化的工艺。
发明内容
本公开的一方面涉及一种玻璃化装置。在一些实施方式中，该装置包括：具有输入端口的输入部分；样品室；与样品室流体连通的废料储存器；以及选择性地允许通过输入端口引入的流体通过样品室并进入废料储存器、同时将样品保持在样品室内的过滤机构。在一些实施方式中，样品室、废料储存器和过滤机构被配置成经由毛细管作用从样品室抽吸流体通过过滤机构并进入废料储存器中。
在一些实施方式中，玻璃化装置还包括至少一个观察窗，其中，该观察窗被配置为使得能够通过该观察窗观察样品室内的样品。
在一些实施方式中，玻璃化装置还包括盖，该盖能够可逆地联接到输入部分以封闭输入端口。在一些实施方式中，该盖被配置成密封输入端口，以便当盖联接到输入部分时抑制玻璃化装置内的流体的流动。在一些实施方式中，过滤机构包括具有多个孔的过滤器，所述多个孔被设计尺寸和配置成形成多个微流体通道以促进毛细管作用。
在一些实施方式中，样品室包括耐液氮的材料。在一些实施方式中，样品室包括导热材料。在一些实施方式中，样品室由以下材料中的至少一种形成：丙烯酸基材料、聚丙烯基材料、聚碳酸酯基材料和共聚酯基材料。在一些实施方式中，样品室具有壁，该壁的厚度小于或等于0.002英寸。
本公开的另一方面涉及一种用于制备样品的方法。在一些实施方式中，该方法包括：将样品输送到样品室中并使其邻近过滤机构；以及通过以流体力推动第一流体通过样品室并进入废料储存器而用第一流体处理该样品，同时过滤机构将样品保持在样品室内。将第一流体推入废料储存器将启动毛细管作用，以抽吸随后的流体通过样品室并进入废料储存器。
在一些实施方式中，该方法还包括：通过经由毛细管作用抽吸第二流体通过样品室并进入废料储存器而用第二流体处理该样品，同时过滤机构将样品保持在样品室内。在一些实施方式中，该方法还包括通过样品室中的观察窗观察样品室中的样品。
在一些实施方式中，该方法还包括通过联接盖来密封用于使流体流入样品室的输入端口。在一些实施方式中，该方法还包括使样品室中的样品玻璃化。在一些实施方式中，通过使样品室与液氮接触来使样品玻璃化。
在一些实施方式中，该方法还包括通过使样品室与温热溶液接触来使样品解冻。
附图说明
图1是根据本公开的一些实施方式的玻璃化装置的一部分的立体图。
图2A是根据本公开的一些实施方式的玻璃化装置的盖的立体图。
图2B是根据本公开的一些实施方式的图2A的盖的横截面图。
图2C是根据本公开的一些实施方式的图2A的盖的正视图。
图3是根据本公开的一些实施方式的玻璃化装置的输入部分的立体图，其中输入部分被盖覆盖。
图4A是根据本公开的一些实施方式的玻璃化装置的前部的立体图。
图4B是根据本公开的一些实施方式的玻璃化装置的前部的俯视图。
图5A是根据本公开的一些实施方式的玻璃化装置的一部分的纵向横截面图，其中盖与装置的输入部分联接。
图5B是根据本公开的一些实施方式的玻璃化装置的输入部分的横截面图。
图5C是根据本公开的一些实施方式的图5B的盖部分的正视图。
图6A是根据本公开的一些实施方式的玻璃化装置的输入部分的一部分的立体图。
图6B是根据本公开的一些实施方式的过滤格栅的一部分的侧视图。
图7A-7C是根据本公开的一些实施方式的玻璃化装置的输入部分的各种实施方式的局部视图。
图8A-8B是根据本公开的一些实施方式的玻璃化装置的输入部分的各种实施方式的俯视图。
图9A是根据本公开的一些实施方式的玻璃化装置的一部分的俯视图。
图9B是沿着图9A的线A-A截取的玻璃化装置的横截面图。
图9C是根据本公开的一些实施方式的如图9B所示的区域D的放大图。
图10A是根据本公开的一些实施方式的玻璃化装置的输入部分的一部分的立体图。
图10B是根据本公开的一些实施方式的图10A的玻璃化装置的横截面图。
图10C是根据本公开的一些实施方式的图10A的玻璃化装置的正视图。
图11A示出了根据本公开的一些实施方式的使用玻璃化装置冷冻胚胎样本的示例程序。
图11B示出了根据本公开的一些实施方式的使用玻璃化装置解冻胚胎样本的示例程序。
图12A-12B显示了根据本公开的用于堆叠玻璃化装置的多个单元的示例实施方式。
图13A是根据本公开的一些实施方式的玻璃化装置的立体图。
图13B是根据本公开的一些实施方式的图13A的玻璃化装置的输入部分的立体图。
图14A是根据本公开的一些实施方式的图13A的玻璃化装置的俯视图，其中在输入部分上具有盖。
图14B是根据本公开的一些实施方式的图13A的玻璃化装置的俯视图，其中盖被移除。
图14C是沿着图14B的线A-A的横截面图。
图14D是根据本公开的一些实施方式的图13A的玻璃化装置的横截面图。
图15A是根据本公开的一些实施方式的图13A的玻璃化装置的局部横截面图。
图15B是根据本公开的一些实施方式的图13A的玻璃化装置的局部横截面图。
图16是根据本公开的一些实施方式的玻璃化装置的顶部立体图。
图17是根据本公开的一些实施方式的图16的玻璃化装置的横截面图。
图18是根据本公开的一些实施方式的图16的玻璃化装置的输入部分的立体图。
图19是根据本公开的一些实施方式的图18中所示的输入部分的一部分的横截面图。
图20是根据本公开的一些实施方式的图16的玻璃化装置的一部分的横截面图。
图21是根据本公开的一些实施方式的图16的玻璃化装置的一部分的横截面图。
图22A-22D是根据本公开的一些实施方式的图16的玻璃化装置的输入部分的替代实施方式的立体图。
具体实施方式
本文提供了使用例如液氮快速冷冻样品的装置和方法。在某些优选实施方式中，低压力(诸如由毛细管作用产生的低压力)可被用于推动或抽吸流体通过装置，而不会损坏装置中的样品。
参考图1，示出了根据本公开的一个实施方式的玻璃化装置101的立体图。玻璃化装置101包括细长形状和两个端部。在一个端部上，装置101包括可逆地联接到可移除的盖103的输入部分(未示出)。在另一个端部上，装置101包括手柄102。盖103联接到输入部分，并且能够围绕盖103的纵向轴线旋转。玻璃化装置101具有闭合配置和至少一个打开配置。在一些实施方式中，通过旋转盖103来实现在闭合配置和打开配置之间的切换。在一些实施方式中，盖103和输入部分之间的联接可以是可逆的，并且如果用户期望，可以将盖103从输入部分移除。
图2A示出了盖103的立体图示。盖103具有开口端部103a和封闭端部103b。在一些实施方式中，盖103包括至少一个输入端口104和至少一个观察窗105。在一些实施方式中，盖103还包括一个或多个开口(未示出)。在一些实施方式中，封闭端部103b形成抓持部106以便容易地保持和旋转盖103。
图2B示出了根据本公开的一个示例实施方式的盖103。盖103大致呈空心圆柱体的形状，在圆柱体的侧面上具有若干个凹口和/或开口。盖103具有开口端部103a和封闭端部103b。图2B示出了盖103沿着图2C的线A-A的横截面，图2C是从封闭端部103b获取的盖103的正视图。如该图所示，盖103具有开口端部103a、封闭端部103b以及中空空间103c。存在将中空空间103c与盖103的外部连接的至少一个输入端口104。在此示例实施方式中，输入端口104包括在盖103的壁上的凹口104a、以及与盖103的纵向轴线成锐角的输入通道104b，使得通过输入端口104输送的诸如溶液的流体试剂直接流到位于中空空间103c内的样品区域。在一些实施方式中，输入通道104b与盖103的纵向轴线之间的角度在约20°至约70°的范围内。在一些实施方式中，该角度是20°、30°、40°、50°、60°或70°。
在一些实施方式中，盖103还包括在壁上的至少一个观察窗105。在一些实施方式中，观察窗105由透明材料制成，使得装置的用户可以容易地透视以检查位于中空空间103c内的样品的状况。在各种实施方式中，与盖103的其余部分相比，观察窗105可以由相同或不同的材料制成。在一些实施方式中，观察窗105可以在壁上形成凹口，使得观察窗105区域处的厚度小于壁的平均厚度。
在一些实施方式中，盖103还包括一个或多个开口。在如图2B所示的示例实施方式中，盖103具有将中空空间103c与外部连接的两个开口107、108。在一些实施方式中，当盖103与液氮接触时，液氮通过该开口流入中空空间103c，并到达位于其中的样品附近。在一些实施方式中，盖103上的这种开口的数量不限于两个。在各种实施方式中，盖103可具有一个、两个或两个以上的开口。可以设想的是，在一些实施方式中，在盖103上具有多个开口允许液氮快速流到样品区域附近，从而使样品快速玻璃化，因为被捕获在中空空间103c中的空气可以通过一个开口逸出，同时液氮通过另一个开口进入。
在图2B所示的示例实施方式中，通过箭头对B之间的距离测量的抓持部106的厚度在约0.06英寸至约0.12英寸的范围内。在一个示例实施方式中，抓持部106的厚度为0.114英寸。
在一些实施方式中，通过箭头对D之间的距离测量的中空空间103c的直径在约0.06英寸至约0.13英寸的范围内。在一个示例实施方式中，该直径为0.126英寸。在一些实施方式中，中空空间103c被配置为容纳玻璃化装置的锥形输入部分。例如，在一些实施方式中，输入部分具有约1°的斜度，并且盖103在内部中空空间103c上具有匹配的1°的斜度。当盖103联接到输入部分时，锥形形状产生楔形力，该楔形力有助于接合和/或密封这两个部分。在各种实施方式中，输入部分和盖103可具有在1°至5°的范围内的匹配的斜度。
在一些实施方式中，通过距离E测量的盖103的长度在约0.3英寸至约0.7英寸的范围内。在一个示例实施方式中，盖103的长度是0.64英寸。
图3示出了玻璃化装置101的前部的立体图，其示出了盖103与装置的输入部分110之间的联接。特别地，在该视图中示出了玻璃化装置101的第一打开配置。在该配置中，盖103相对于输入部分110定位成使得输入端口104与样品室111流体连通，并且观察窗105置于样品室111上方。在一些实施方式中，输入部分110还包括用于保持和处置废料的废料储存器112a和废料通道113。
使用第一打开配置，用户可以通过输入端口104将诸如样品或用于制备或处理样品的溶液的流体试剂输送到样品室111中，同时通过观察窗105监控样品室111内的内容物和/或活动。废料储存器112a与样品室111流体连通。然后废料被收集到废料储存器112a中并通过废料通道113进行处置。在各种实施方式中，样品室111可包括用于保持样品、同时允许废料穿过并到达废料储存器112的不同机构。
图4A和图4B分别示出了处于第二打开配置的玻璃化装置101的立体图和俯视图。在该配置中，盖103相对于输入部分110定位成使得盖103上的开口107、108中的一个或多个置于样品室111上方。因此，使用该配置，用户可以通过开口107、108中的至少一个操纵样品和/或从样品室111中取回样品。在各种实施方式中，盖103上的开口107、108的尺寸可以相同或不同。不受理论的束缚，可以设想的是的是，至少一个开口107足够大，以允许通过其容易地操纵和取回样品。可选地，其他开口108可以较小，只要通过该开口的液氮的流动不受尺寸的阻碍即可。
图5A示出了如图3的第一打开配置所示的玻璃化装置101的横截面图。如图5A的横截面图所示，输入部分110包括与废料储存器112a/112b流体连通的样品室111。在一些实施方式中，废料储存器112b延伸到装置的手柄102中。如图5A所示，样品室111位于输入部分110上，并且输入部分废料储存器112a通过废料通道113连接到位于手柄102内部的废料储存器112b。在一些实施方式中，该装置将流体废料处置到手柄102中的废料储存器112b中。在一些实施方式中，该装置还包括诸如止回阀的机构，其防止废料从废料储存器112a/112b移回到样品室111中。在一些实施方式中，该装置还包括手柄102中的诸如过滤器的机构，其允许被捕获的空气随着流体进入废料储存器112b而排出，并防止液氮进入废料储存器112b。
在一些实施方式中，输入部分110还包括紧靠样品室111的至少一个凹口114。特别地，在图5A所示的示例实施方式中，凹口114通过薄壁150与样品室111分开。在一些实施方式中，盖103还包括至少一个开口107、108。当盖在闭合配置中联接到输入部分时，开口107、108与凹口114流体连通，使得液氮可以通过该开口流入凹口中。在一些实施方式中，该装置被配置为以其闭合配置浸入液氮中。因此，盖上的开口允许液氮流入输入部分110的凹口114中，从而紧靠样品室111，以使其中包含的样品更快地玻璃化。在一些实施方式中，盖103包括至少两个开口107、108，其允许液氮更容易地流入凹口114中，因为捕获在凹口中的空气可以通过一个开口逸出，而液氮通过另一开口进入。
在一些实施方式中，输入部分110在沿着其纵向轴线的不同位置处的尺寸可以相同或不同。特别地，在一些实施方式中，输入部分110是锥形的。在一些实施方式中，盖103的内部空间也呈锥形以匹配输入部分110的形状。锥形形状产生楔形力，该楔形力有助于将输入部分110与盖103接合并密封。在一些实施方式中，输入部分110和盖103具有在1°至5°的范围内的匹配的斜度。
图5B示出了输入部分110沿着图5C的线A-A的横截面，图5C是输入部分110的正视图。如图所示，在该示例实施方式中，输入部分110的尺寸从其与手柄102连接的位置(输入部分110的基部)朝向输入部分110的另一端(输入部分110的前端)逐渐变小。特别地，以箭头对D之间的距离测量的在基部处的尺寸在约0.1英寸至约0.2英寸的范围内。在一个示例实施方式中，输入部分110的基部处的尺寸为0.127英寸。以箭头对B之间的距离测量的输入部分110的前端处的尺寸在约0.1英寸至约0.2英寸的范围内。在一个示例实施方式中，前端处的尺寸为约0.116英寸。
在一些实施方式中，以箭头对E之间的距离测量的输入部分110的长度在约0.1英寸至约0.4英寸的范围内。在一个示例实施方式中，输入部分110的长度为约0.351英寸。在一些实施方式中，如通过图5B中的距离F测量的包括手柄102和输入部分110的装置的长度在约0.5英寸至约3英寸的范围内。
图6A和6B显示了玻璃化装置的输入部分的一个示例实施方式。特别地，图6A示出了输入部分110的局部结构的立体图。在该视图中示出了手柄102的一部分、位于输入部分110上的废料储存器112a和废料通道113的开口。样品室111以及将样品室111和废料储存器112a分开的块115也位于输入部分110上。在一些实施方式中，当盖(未示出)联接到输入部分110时，块115的顶部与盖的内壁接合。在一些实施方式中，诸如在图6A中所示，块115的顶部包括过滤机构(诸如过滤格栅151)，当盖(未示出)联接到输入部分110时，过滤格栅151使样品室111与废料储存器112保持流体连通。
图6B是示出如图6A所示的过滤格栅151的局部结构的放大图。还示出了装置的手柄102和输入部分110的局部结构。在该实施方式中，过滤格栅151包括多个交替的低部段151a和高部段151b。因此，当输入部分110与盖(未示出)接合时，高部段151b的顶部与盖的内壁接合，从而在低部段151a处形成通道，该通道流体连通地连接废料储存器112a和样品室111。
在一些实施方式中，当盖上盖时，可以使用诸如微型移液器的流体输送装置将废料液体通过通道推入废料储存器中，同时诸如卵母细胞或胚胎的样品被保持在样品区域中。因此，在一些实施方式中，过滤格栅151的尺寸取决于要与玻璃化装置一起使用的样品的类型。在一些实施方式中，选择该尺寸使得通道允许通过废料但保持样品。例如，在样品是人卵母细胞或胚胎的实施方式中，每个通道的尺寸(根据通道的形状，该尺寸是例如直径、宽度或长度)在0.0005至0.0015英寸的范围内。
此外，不受理论的束缚，可以设想的是，通道的尺寸还会影响位于样品室中的样品上的液体压力。通道的数量不是关键的，并且该装置可以与一个或多于一个通道一起工作。在一些实施方式中，可以设想的是，多通道设计有助于减小背压，这允许快速的流体填充且使得样品区域中的样品上的应力较小。
在一些实施方式中，过滤格栅151形成连接样品室和废料储存器的单个通道，并且流动面积(定义为垂直于通道的纵向轴线的横截面面积)在约7×10-7平方英寸至1.5×10-6平方英寸的范围内。在其他实施方式中，过滤格栅151形成连接样品室和废料储存器的多个通道，并且所有通道组合的总流动面积在约7×10-7平方英寸至1.5×10-6平方英寸的范围内。
如现在可以理解的，在一些实施方式中，过滤格栅151有助于将流体废料与容纳在样品室111中的特定样品分离。在一些实施方式中，过滤格栅151有助于将废料从样品室中移除。特别地，在一些实施方式中，流体废料通过由过滤格栅151形成的通道流入废料储存器112a，同时具有大于通道直径的颗粒尺寸的样品被保持在样品室111中。本装置内的流体的流动可由各种机构来驱动。例如，在一些实施方式中，当盖与输入部分接合时，诸如微型移液器的流体输送装置可通过输入端口将流体压力输送到样品室中，并将流体流推向废料储存器。在替代实施方式中，吸取机构可以将流体流朝向废料储存器抽吸。此外，在一些实施方式中，由过滤格栅151形成的微流体通道被配置为提供毛细管芯吸力，该毛细管芯吸力有助于将液体废料朝向废料储存器抽吸。当例如通过使用移液器以流体力通过输入端口104引入第一溶液时，毛细管作用被启动。流体被推动通过样品室111、通过过滤格栅151并进入废料储存器112。废料储存器112中流体的存在结合整个装置中特定尺寸的微流体通道，产生了足够强的力，以使用毛细管作用拉动随后的流体通过装置101。
图7A-7C显示了玻璃化装置的另外的示例实施方式。特别地，图7A是输入部分710的局部结构的立体图。在该实施方式中，岛状件719将样品室711和废料储存器712分开。岛状件719两侧的旁路通道718将样品室711和废料储存器712流体连通地连接。在一些实施方式中，岛状件719还包括捕获座口716，该捕获座口716被配置成在其中捕获和保持样品。捕获座口716具有朝向样品室711的开口端部和朝向废料储存器712的封闭端部。如图所示，在一些实施方式中，捕获座口716呈“U”形。
在一些实施方式中，岛状件719的顶部还包括过滤机构(例如多个过滤通道717)，该过滤机构的一端与捕获座口716连接，而另一端与废料储存器712连接。当盖(未示出)与输入部分710联接时，岛状件719的顶表面与盖的内壁接合，并且过滤通道717将捕获座口716与废料储存器712流体连通地连接。
根据本公开，过滤通道和旁路通道的尺寸可以变化。图7B显示了示例实施方式，其中旁路通道718沿底部被部分填充，从而将通道718限制为较小的尺寸。不受理论的束缚，可以设想的是，旁路通道718和过滤通道717的尺寸影响位于捕获座口716中的样品上方的流体流的量以及样品上的液体压力。限定旁路通道718或过滤通道717的数量不是关键。本装置可以与至少一个旁路通道718和至少一个过滤通道717一起工作。如本文所用，通道的流动面积定义为垂直于通道的纵向轴线的横截面的面积。在一些实施方式中，旁路通道的总流动面积在约5×10-6平方英寸至2×10-5平方英寸的范围内。在一些实施方式中，过滤通道的总流动面积在约7×10-7平方英寸至1.5×10-6平方英寸的范围内。
在一些实施方式中，选择旁路通道的总流动面积与过滤通道的总流动面积之间的比率，以在捕获座口中的样品上实现最佳的流动和流体压力。可以设想的是，较高的旁路过滤比率驱动更多的流体流过旁路通道(即，绕过捕获座口)，因此捕获座口中的样品受到较少的流体处理。较低的比率驱动更多的流体流过捕获座口和过滤通道，从而在样品上形成较高的液体压力。因此，在一些实施方式中，旁路过滤比率在约6∶1至约4∶1的范围内。特别地，在一些实施方式中，旁路过滤比率为约5∶1。
在一些实施方式中，还基于要与玻璃化装置一起使用的样品的类型来选择过滤通道的尺寸。特别地，在一些实施方式中，选择过滤通道的尺寸，使得其允许通过废料但将样品保持在捕获座口内。例如，在样品是人卵母细胞或胚胎的实施方式中，每个过滤通道的直径在0.0005至0.0015英寸的范围内。
根据本公开，捕获座口的尺寸可以变化。例如，图7C显示了示例实施方式，其中，与图7A所示的实施方式相比，捕获座口916的长度有所增加。在其他实施方式中，捕获座口716的厚度和/或宽度可以变化。在一些实施方式中，捕获座口的容积足以容纳一些人或动物的卵母细胞或胚胎。在一些实施方式中，输入部分910上的样品室711的尺寸可以变化。例如，图8A和8B显示了两个示例实施方式，其中，在图8A中，容置样品室811的输入部分810的长度与图8B相比被延长。
图9A-9C是根据本公开的玻璃化装置的一个实施方式的示意性图示。图9A示出了手柄902、输入部分910以及位于输入部分910上的各种结构(包括样品室911、废料储存器912、废料通道913的开口和岛状件919)。在该实施方式中，岛状件919具有U形捕获座口916和过滤机构(诸如多个过滤通道917)，该过滤机构将U形捕获座口916与废料储存器912连接。图9B示出了沿着图9A的线A-A的横截面图。横截面图中示出了手柄902、输入部分910和位于输入部分910上的各种结构(其包括凹口914、捕获座口916和多个过滤通道917)。图9C是如图9B所示的区域D的放大图。从该视图可见，还包括旁路通道918。
在一些实施方式中，通过图9A的箭头对D之间的距离测量的U形捕获座口916的长度在约0.02英寸至约0.04英寸的范围内；在一个示例实施方式中，捕获座口916的长度为0.038英寸。
在一些实施方式中，通过图9A的箭头对B之间的距离测量的捕获座口916的宽度在约0.005英寸至约0.02英寸的范围内。在一个示例实施方式中，捕获座口916的宽度为0.015英寸。
在一些实施方式中，通过图9A的箭头对C之间的距离测量的岛状件919的长度在约0.03英寸至约0.07英寸的范围内。在一个示例实施方式中，岛状件919的长度为0.68英寸。
在一些实施方式中，通过图9C的箭头对E之间的距离测量的捕获座口916的深度在约0.01英寸至约0.03英寸的范围内。在一个示例实施方式中，捕获座口916的深度为0.021英寸。
在一些实施方式中，根据图9C的箭头对F之间的距离测量的旁路通道918的深度在约0.001英寸至约0.005英寸的范围为。在一个示例实施方式中，旁路通道918的深度为0.005英寸。
在一些实施方式中，当玻璃化装置处于第一打开配置时，盖的输入端口相对于输入部分放置成使得输入端口的至少一个端部与捕获座口紧靠。因此，，用户可以例如使用微量移液器通过输入端口容易地将样品输送到捕获座口中。
在一些实施方式中，过滤通道717、917有助于将流体废料与容纳在捕获座口716、916中的特定样品分离。特别地，在一些实施方式中，流体废料通过过滤通道717、917流入废料储存器712、912，同时具有大于通道的直径的颗粒尺寸的样品被保持在捕获座口716、916中。流体废料的流动可以通过各种机构来驱动。例如，在一些实施方式中，当盖与输入部分接合时，诸如微型移液器的流体输送装置可通过输入端口将流体压力输送到样品室中，并将流体流推向废料储存器。在替代实施方式中，吸取机构可以将流体流朝向废料储存器抽吸。此外，在一些实施方式中，微流体通道被配置为提供毛细管芯吸力，该毛细管芯吸力有助于将液体废料朝向废料储存器抽吸。当例如通过使用移液器以流体力将第一溶液引入到样品室711、911中时，毛细管作用被启动。流体被推动通过样品室711、911、通过过滤通道717、917并进入废料储存器712、912和废料通道713、913。废料通道713、913中流体的存在结合整个装置中特定尺寸的微流体通道，产生了足够强的力，以使用毛细管作用拉动随后的流体通过装置701、901。
图10A-10C示出了根据本公开的玻璃化装置的另一实施方式。特别地，图10A是该装置的局部结构的立体图，其示出了手柄1002的一部分和输入部分1010。输入部分1010包括样品室1011、包括过滤器1021的过滤机构和定位在样品室1011和过滤器1021之间的斜坡1020。图10B是图10A所示的实施方式沿图10C的线A-A截取的横截面图，其示出了输入部分1010和手柄1002。如图10B所示，过滤器1021覆盖废料通道1013，该废料通道1013链接到位于手柄1002中的废料储存器1012。
在一些实施方式中，以图10B的箭头对B之间的距离测量的过滤器1021的厚度在约0.01英寸至约0.03英寸的范围内。在一个示例实施方式中，过滤器1021的厚度为0.22英寸。
斜坡1020将样品室1011与过滤器1021连接。图10B示出了玻璃化装置(无盖)水平放置，样品室1021面向上。如图所示，斜面1020与样品室1011的表面呈倾斜角，并从样品室1011的一端向上延伸。在一些实施方式中，为了收集废料，使用微量移液器将样品室1011中的流体推动流过斜坡1020并流向过滤器1021。流体废料流过滤器1021进入废料储存器1012，同时具有较大尺寸的样品被阻止流过。因此，样品被保持在样品室中。不受理论的束缚，还可以设想的是，斜坡1020有助于防止诸如卵母细胞或胚胎的样品附着到过滤器1021上，因为重力通过将样品沿斜坡1020向下拉动并使其远离过滤器1021而作用于样品上。
替代地或另外地，在一些实施方式中，斜坡1020形成至少一个微流体通道，从而提供毛细管芯吸力以使液体废料从样品室1011朝向过滤器1021移动。当例如通过使用移液器以流体力将第一溶液引入样品室1011时，毛细管作用被启动。沿着斜坡1020将流体推动通过样品室1011，并进入废料储存器1012。废料储存器1012中流体的存在结合整个装置中特定尺寸的微流体通道，产生了足够强的力，以使用毛细管作用拉动随后的流体通过装置1001。替代地或另外地，在一些实施方式中，过滤器1021由吸收性材料(诸如海绵或滤纸)制成，因此还提供了芯吸力，该芯吸力有助于将液体废料从样品室1011中移除。
在一些实施方式中，过滤器1021选择性地使废料通过、进入废料通道1013，同时防止样品通过。例如，在一些实施方式中，过滤器1021包括基于废料和样品各自的尺寸来分离废料和样品的机构。在一些实施方式中，该机构允许液体组分通过但保持混合物中的固体组分。在一些实施方式中，过滤器1021具有足够小的孔，以阻止诸如卵母细胞或胚胎的固体样品的通过。在各种实施方式中，孔的尺寸可以根据样品的类型而变化。在一些实施方式中，过滤器1021由过滤材料制成。可以结合本公开使用的合适的过滤材料包括但不限于烧结的聚乙烯珠、聚合物网和纤维纸。在一些实施方式中，过滤材料防止样品粘附到过滤器1021上。
在一些实施方式中，玻璃化装置还具有闭合配置(未示出)。在闭合配置中，盖相对于输入部分放置成使得盖上的开口均不与样品室流体连通，并且样品室被盖的壁密封。在一些实施方式中，在闭合配置中，盖上的一个或多个凹口或开口被放置成紧靠样品室。在一些实施方式中，在闭合配置中，盖的一个或多个开口与输入部分上的凹口流体连通。
处于闭合配置的玻璃化装置可以被浸没到流体中，而不会将样品室的内容物直接暴露于流体中。在一些实施方式中，玻璃化装置被配置为用于浸入液氮中(至少输入部分和盖部分)，以对容纳在样品室中的样品进行玻璃化。在一些实施方式中，该装置还被配置为用于浸入温热介质中以解冻其中所包含的样品。在这些实施方式中，当装置处于闭合配置时，液氮或温热介质可以例如通过盖上的开口容易地到达样品的附近，但是不直接接触样品。在一些实施方式中，装置的至少输入部分和盖部分由耐液氮的材料制成。在一些实施方式中，该材料是导热的，使得可以实现样品的快速玻璃化和解冻。可以结合本公开使用的示例材料包括但不限于丙烯酸基材料、聚丙烯基材料、聚碳酸酯基材料和共聚酯基材料。
在一些实施方式中，通过沿着其纵向轴线旋转盖例如约10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°、100°、110°、120°、130°、140°、150°、160°、170°或180°来实现打开和闭合配置之间的切换。特别地，回过来参考如图2B所示的示例实施方式，输入端口104和开口107、108位于盖103的相对侧。在该实施方式中，可以通过将盖103围绕其纵向轴线旋转约90°来实现第一打开配置和闭合配置之间的切换，并且可以通过将盖103围绕其纵向轴线旋转约180°来实现第一打开配置和第二打开配置之间的切换。在一些实施方式中，盖103还包括便于保持和旋转盖的抓持部106。
图11A和11B显示了使用本玻璃化装置冷冻和解冻胚胎的示例程序。如图11A所示，为了冷冻，首先将装置置于第一打开配置。通过盖上的输入端口将培养基输送到样品室中，然后将胚胎样本输送到样品室中。然后通过输入端口添加合适的平衡溶液，并在收集废料之前让胚胎在平衡溶液中平衡一段时间。然后，通过输入端口添加玻璃化溶液，然后在收集废料之前将胚胎在玻璃化溶液中孵育一段时间。然后将盖旋转到闭合配置，然后将装置的输入部分快速地插入液氮罐中，以使胚胎玻璃化。
如图11B所示，为了解冻，将处于闭合配置的被冷冻的装置迅速插入37℃的温浴中并孵育一段时间。然后将盖旋转到第一打开配置。通过输入端口将37℃的解冻溶液施加至样品室，并使胚胎被加热一段时间。然后添加室温稀释溶液，并在收集废料之前让胚胎在稀释溶液中平衡一段时间。然后，将室温洗涤溶液添加到样品室中，并在收集废料之前使胚胎平衡一段时间。在将37℃的培养基添加到样品室之前，可以根据需要重复洗涤步骤。然后将盖旋转到第二打开配置，并通过盖上的开口取回胚胎。
可以设想的是，使用本装置冷冻和/或解冻样品的程序可将微量移液器的操作次数减少到至少四分之一，而不会损害所制备的样品的质量。此外，经由内置的废料收集机构，减少了每个湿步骤中残留的溶液量，并使每个用户在每个湿步骤中残留的溶液量更加一致。因此，本装置的优点包括降低与易受损样品的人为操作相关的损坏风险，以及减少与样品制备相关的人为错误，从而提高样品质量的一致性。
以上冷冻和解冻程序仅是作为示例，并且绝不是将本玻璃化装置的使用限于所描述的特定示例。例如，可以与本装置结合使用的样品不限于胚胎样本，还包括例如卵母细胞、体细胞和其他合适的样品类型。此外，用于处理样品的化学试剂不限于上述化学试剂；相反，可以设想的是，本装置是通用的，并且可以与可商购的不同的玻璃化工具包一起使用。另外，本装置可以用于在冷冻和解冻的情境之外的样品处理和保存。本领域普通技术人员应该能够设想不偏离本公开的原理的另外的修改和变型，并且那些修改或变型实施方式仍然被本申请的范围涵盖。
图12A和图12B显示了示例实施方式，其中根据本公开的玻璃化装置的多个单元可以堆叠在一起，例如以便于存储或运输。图12A显示了示例实施方式，其中玻璃化装置1201的每个单元在一端具有插头1202，并且在另一端具有插座1203。一个单元的插头1202与另一个单元的插座1203接合，使得两个单元可以堆叠在一起。图12B显示了另一个示例实施方式，其中玻璃化装置1201的每个单元在两端均具有磁体1202、1203。磁体1202、1203彼此接合，从而将多个单元堆叠在一起。
图13A显示了根据本公开的玻璃化装置的替代实施方式。如图所示，玻璃化装置1301包括具有手柄部分1302和输入部分1310的细长构件。输入部分1310可以可逆地联接到盖1303。在一些实施方式中，输入部分1310是圆柱形的，并且可以与盖1303内的圆柱形中空空间接合。在一些实施方式中，输入部分1310是锥形的，在靠近手柄1302的端部处具有较大的尺寸，而在远离手柄1302的端部处具有较小的尺寸。在一些实施方式中，输入部分1310以约1°至约5°的斜度呈锥形。在一些实施方式中，盖1303中的中空空间也以匹配的斜度呈锥形，使得输入部分1310和盖1303的锥形形状产生楔形力，该楔形力有助于将两个部分接合和/或密封在一起。在一些实施方式中，输入部分1310还包括盖止挡件1323，用于阻止盖1303进一步向输入部分1310移动，从而防止盖1303覆盖观察窗1305或凹口1314。在一些实施方式中，盖1303还包括用于容易地保持和旋转盖1303的抓持部1306。
图13B是玻璃化装置的输入部分1310的立体图。在一些实施方式中，输入部分1310封装有样品室(未示出)，该样品室与封装在手柄1302内的废料储存器(未示出)流体连通。输入端口1304将样品室与外部连接。输入部分还包括观察窗1305，并且可以通过观察窗1305从外部看到样品室的至少一部分。在一些实施方式中，输入部分1310还包括紧靠样品室的一个或多个凹口1314。在一些实施方式中，当与液氮接触时，凹口1314允许液氮紧靠样品室，以使其中包含的样品更好地玻璃化。在一些实施方式中，输入部分1310还包括在输入端口1304的开口旁边的凹口1315。凹口1315允许诸如微量移液器的样品输送工具更容易地接近输入端口1304的开口。当将盖1303推到输入部分1310上时，凹口1315还防止空气进入样品室并形成气泡。
图14A-14D显示了玻璃化装置1301，其示出了手柄1302、输入部分1310和盖1303。如图14A的俯视图所示，输入部分1310的远离手柄部分1302的部分被插入盖1303中。在一些实施方式中，盖止挡件1323帮助防止盖1303阻挡观察窗1305。特别地，在一些实施方式中，盖止挡件1303位于比观察窗1305更远离手柄1302的位置。在一些实施方式中，盖还包括抓持部1306，用于容易地保持和操作盖1303。图14B还显示了玻璃化装置1301的俯视图。在该视图中，盖1303从输入部分1310移除，并且输入端口1304被暴露。
图14C显示了沿图14B的A-A线的横截面。如图所示，输入部分1310包括样品室1311，样品室1311通过输入端口1304与外部连接。样品室1311包括可沉积样品的至少一个表面1321。观察窗1305置于样品室1311上方，使得可以从外部看到样品室1311内的内容物和/或活动。凹口1314紧靠样品室1311。在该示例实施方式中，样品室1311和凹口1314由薄壁分开，该薄壁允许例如在样品室1311中的样品与在凹口1314中的液氮之间的较快的热传递。在一些实施方式中，输入部分1310还包括在输入端口1304的开口旁边的凹口1315。
样品室1311与废料储存器1312流体连通，废料储存器1312延伸到装置的手柄1302部分中。过滤机构1320坐落在样品室1311和废料储存器1312之间。在一些实施方式中，过滤机构1320选择性地允许废料通过、进入废料储存器1312，同时将样品保持在样品室1311中。在一些实施方式中，过滤机构1320基于废料和样品各自的尺寸对其进行分离。在一些实施方式中，过滤机构1320使液体组分通过但保持混合物中的固体组分。在一些实施方式中，过滤机构1320具有足够小的孔，以阻止诸如卵母细胞或胚胎的固体样品的通过。在各种实施方式中，孔的尺寸可以根据样品的类型而变化。
在一些实施方式中，过滤机构1320是网格。在一些实施方式中，穿过网格的孔洞足够小，以允许芯吸力经由毛细管作用抽吸流体。在一些实施方式中，当使用时，首先在样品室1311中提供流体压力以推动液体通过网格。废料储存器1312中流体的存在产生足够强的力，以使用毛细管作用拉动随后的流体通过装置1301。此外，即使没有流体压力，流过网格以润湿孔洞的液体也可以增加芯吸力以使液体和/或随后的其他液体移动通过网格。根据本公开，适合于过滤机构1320的材料包括但不限于烧结的聚乙烯珠、聚合物网和纤维纸。在一些实施方式中，该材料具有光滑的表面并防止样品的粘附或附着。
图14D示出了整个装置的横截面图。盖1303具有用于容置输入部分1310的内部中空空间1324。在一些实施方式中，当盖1303联接到输入部分1310时，输入端口1304被密封。当将盖1303推到输入部分1310上时，在凹口1315中形成气穴。因此，当盖1303联接到输入部分1310时，凹口1315防止空气被推入输入端口1304并在样品室1311中形成气泡。在一些实施方式中，输入部分1310还包括盖止挡件1323，用于防止盖1303阻挡观察窗1305。在一些实施方式中，该装置还包括防止废料从废料储存器1312移回样品室1311的机构。在一些实施方式中，该装置还包括诸如过滤器1322的机构，该机构允许废料储存器1312中的空气随着废料进入而排出，并防止液氮进入废料储存器1312。在一些实施方式中，过滤器1322还防止液体废料从废料储存器1312中泄漏出来。在一些实施方式中，过滤器1322的孔径足够小以防止液体通过，但又足够大以允许空气通过。在一些实施方式中，过滤器1322具有约20微米的孔径。在一些实施方式中，过滤器1322由PTFE、聚乙烯或聚丙烯制成。
图15A和15B以立体图显示了玻璃化装置1301的替代实施方式。还示出了沿着装置的纵向轴线的横截面。特别地，在图15A中示出了玻璃化装置1301的局部结构，其包括手柄1302(被部分示出)和输入部分1310(被部分示出)。输入部分1310包括样品室1311。输入端口1304将样品室1311与外部连接。输入部分1310还包括延伸到手柄1302中的废料储存器1312。在该示例实施方式中，诸如网格的过滤机构1320定位在样品室1311和废料储存器1312之间。观察窗1305置于样品室1311上方，使得用户可以通过观察窗1305看到样品室1311内的内容物和/或活动。输入部分1310还包括紧靠样品室1311的至少两个凹口1314。当与液氮接触时，凹口1314允许液氮到达靠近样品室1311的位置，以获得更好的玻璃化效果。当盖(未示出)与输入部分1310接合时，输入端口1304被密封。在一些实施方式中，输入部分1310还包括在输入端口1304的开口附近的凹口1315。凹口1315允许诸如微量移液器的样品输送工具更容易地接近输入端口1304的开口。当盖被推到输入部分1310上时，凹口1315还防止空气进入样品室1311中并形成气泡。
如图15A所示，样品室1311具有可以放置样品的至少一个表面1321。样品接收表面1321可与输入端口1304呈一定角度，以便于将样品输送到表面1321上。在一些实施方式中，输入端口1304与样品接收表面1321之间的角度在约20°至约70°的范围内。根据本公开，样品接收表面1321和输入端口1304的尺寸不是关键的，只要可以容易地输送样品即可。图15B示出了替代实施方式，其中样品接收表面1321的面积被减小。在该示例实施方式中，输入端口1304具有两个部段。与靠近样品室的第二部段相比，靠近输入端口1304的开口的第一部段具有更大的直径。在其他实施方式中，输入端口1304可以是锥形的，在开口处具有较大的尺寸，而在朝向样品室1311处具有较小的尺寸。
图16-21显示了根据本公开的玻璃化装置的替代实施方式。图16是玻璃化装置1601的立体图。玻璃化装置1601包括具有两端的细长形状。在一端，装置1601包括输入部分(未示出)，该输入部分能够可逆地联接到可移除的盖1603。在一些实施方式中，输入部分1610是圆柱形的并且可以与盖1603内的圆柱形中空空间接合。该装置还包括在第二端处的手柄部分1602和盖1630。该装置1601还包括至少一个观察窗1605。玻璃化装置具有闭合配置(如图16所示)和打开配置(如图18-19所示)。分别通过将盖1603联接到输入部分1610或与输入部分1610解除联接来实现到闭合和打开配置的切换。在所示的实施方式中，盖1603具有形成用于容易地保持和操作盖1603的抓持部的多个脊。
图17是处于闭合配置的玻璃化装置1601的纵向横截面图，其中盖1603联接到输入部分1610。在该配置中，输入端口1604以及因此样品室1611被盖1603的壁密封。如上所述，处于闭合配置的玻璃化装置1601可以浸没到流体中，而不会将样品室1611的内容物直接暴露于流体中。
当处于打开配置时，输入端口1604被配置成接收样品和流体试剂以便输送到样品室1611。输入端口1604与样品室1611流体连通，样品室1611还通过包括过滤器1621的过滤机构与废料储存器1612流体连通。观察窗1605位于样品室1611周围的区域中。在手柄部分1602中形成与观察窗1605径向相对的开口1607。
图18显示了玻璃化装置1601的输入部分1610和手柄1602的一部分。玻璃化装置1601被示出为处于打开配置(盖1603被移除)，使得输入端口1604被暴露。输入端口1604包括在输入部分1610的壁中的槽状凹口1604a和通向样品室1611的输入通道1604b。凹口1604a允许诸如微量移液器的样品输送工具更容易地接近输入通道1604b的开口。借助于凹口1604a输送的流体试剂通过输入通道1604b直接流到样品室1611中的样品中。
观察窗1605允许装置的用户观察和检查位于样品室1611内的样品的状况。在一些实施方式中，观察窗1605可以由壁中的开口形成，使得样品室1611的外壁暴露。在其他实施方式中，观察窗1605由透明材料制成，使得装置的用户可以容易地透视以检查位于样品室1611内的样品的状况。在各种实施方式中，观察窗1605可以由与装置1601的其余部分相同或不同的材料制成。样品室1611被透明材料封装，以允许观察样品室中的样品。在一些实施方式中，样品室1611的壁小于0.005英寸，并且优选地小于或等于0.002英寸，这允许样品以优选的速率解冻。
图19是图18所示的输入部分1610和手柄1602的一部分的横截面图。在该视图中，示出了与观察窗1605径向相对的开口1607。开口1607暴露围绕样品室1611的空间。当输入部分1610浸没在液氮中时，例如，液氮通过开口1607流动进入样品室1611中的样品附近的位置。在一些实施方式中，这种开口的数量不限于一个。在各种实施方式中，观察窗1605也以类似的方式用作开口。可以设想的是，在一些实施方式中，具有至少两个开口允许液氮快速流到样品区域附近，从而使样品快速玻璃化，因为捕获在样品室1611周围的空间中的空气可以通过一个开口逸出，同时液氮通过另一个开口进入。
用户可以通过输入端口1604将诸如样品或用于制备或处理样品的溶液的流体试剂输送到样品室1611中，同时通过观察窗1605来监控样品室1611内的内容物和/或活动。然后将废料收集到废料储存器1612中。在各种实施方式中，装置1601包括用于保持样品、同时允许废料通过以到达废料储存器1612的机构(诸如过滤机构)。例如，在该实施方式中，过滤器1621将样品室1611与废料储存器1612分开。
在图20的立体横截面图中详细示出了过滤器1621。在一些实施方式中，过滤器1621选择性地允许废料流入废料储存器1612，同时防止样品通过。例如，在一些实施方式中，过滤器1621包括过滤机构，该过滤机构基于废料和样品各自的尺寸来分离废料和样品。在一些实施方式中，过滤机构允许液体组分通过但保持混合物中的固体组分。因此，样品被保持在样品室1611中。在一些实施方式中，过滤器1621具有足够小的孔，以阻止诸如卵母细胞或胚胎的固体样品通过。在各种实施方式中，孔的尺寸可以根据样品的类型而变化。在一些实施方式中，过滤器1621具有多个孔(例如，在注射成型部件中的激光钻孔)。选择孔的尺寸、数量和/或布置方式以促进毛细管作用(如下所述)。在一些实施方式中，过滤器1621部件包括7×9的孔阵列，该孔具有约0.002英寸的直径，在孔的中心之间具有0.003的间隔。在其他实施方式中，过滤器1621可以在阵列中具有不同数量的孔、不同直径的孔和/或孔之间的不同间隔。
在其他实施方式中，过滤器1621由过滤材料制成。可以结合本公开使用的合适的过滤材料包括但不限于烧结的聚乙烯珠、聚合物网和纤维纸。在一些实施方式中，过滤材料防止样品粘附到过滤器1621上。
玻璃化装置1601被设计尺寸和配置成经由毛细管作用从输入端口1604抽吸流体通过过滤机构并进入废料储存器1612。以这种方式，样品流体在没有外力的帮助下或者甚至与外力相反地从输入端口1604流动通过样品室1611并进入废料储存器1612。在一些实施方式中，通过输入端口1604、样品室1611，过滤器1621中的孔和/或废料储存器1612的小通路形成微流体通道，从而提供毛细管芯吸力以使液体废料从样品室1611朝向过滤器1621移动。当例如通过使用移液器以流体力通过输入端口1604引入第一溶液时，毛细管作用被启动。流体被推动通过样品室1611、经过过滤器1621的孔，并进入废料储存器1612。废料储存器1612中流体的存在结合整个装置中特定尺寸的微流体通道，产生了足够强的力，以使用毛细管作用拉动随后的流体通过装置1621。另外，在一些实施方式中，过滤器1621由吸收性材料制成(例如海绵、滤纸或网格)，其在被润湿时还提供芯吸力，该芯吸力有助于将液体废料从样品室1611中移除。在一些实施方式中，一旦液体流动通过该材料并润湿孔洞，则毛细管作用开始，并且即使没有流体压力，芯吸力也有助于使液体和/或随后的其他液体移动通过该材料。
液体废料被收集在容纳在手柄部分1602中的废料储存器1612中。在一些实施方式中，废料储存器被设计尺寸和配置成具有保持在预处理和制备样品以便玻璃化期间使用的所有废料液体的能力，使得废料储存器1612不会达到最大容量并且不需要被清空。废料储存器1612在与输入部分1610相对的端部处具有盖1630，如图21所示，当流体从样品室1611被拉入时，该盖1630允许储存器排空。此外，盖1630帮助保持废料储存器1612在装置1601的轴向中心线上的位置，以在废料储存器1612周围提供相等的间隙，用于液氮(用于冷冻)和温水(用于解冻)围绕废料储存器1612流过。在一些实施方式中，盖1630通过被模制成多种颜色而向用户提供独特的颜色标识；其对于装置1621的各种尺寸、用途等而言是独特的。
装置1621还被配置为密封样品室1611以便浸没在液氮中。特别地，盖1603密封装置1621的输入部分1610端，并且另一端通过用作插塞的废料储存器1612中的冷冻溶液密封。
图22A-22D描绘了玻璃化装置1601的输入部分1610的替代实施方式。如这些图所示，输入部分1610包括输入端口1604，该输入端口1604具有用于在样品冷冻或解冻过程中防止或限制气泡进入样本室1611中的各种设计特征。在引入溶液之后将盖1603放置在装置1621上时，随着液位变得低于输入端口1604的顶部，在盖1603下方将形成气泡。因此，气泡被推向输入通道1604b的开口。气泡可能会损坏样品室1611中的样品，因此，图22A-22D的特征有助于限制对样品的潜在损坏。
在图22A中，输入端口1604具有通向输入通道1604b的开口，该输入通道1604b通过凸起部分1622与输入凹口1604a的端部分开。当盖(未示出)放置到输入部分1610上时，已经形成的任何气泡都将保留在凸起部分1622的顶部上的输入通道1604b上方。一旦被冷冻，冷冻液体的收缩将不能将气泡吸入室中。因此，一旦被解冻，室内将保持无气泡。
在图22B中，输入端口1604包括相对于输入通道1604b的开口处于不同高度的部分。第二凹进部分1624低于输入端口凹口1604a，但是相对于输入通道1604b的开口处于更高的高度。以这种方式，流体水平以较少的液体量保持在第二凹进部分1624上方(并且在通向输入通道1604b的开口上方)。将输入端口凹口1604a和第二凹进部分1624分开的斜坡部分有助于将流体水平维持在输入通道1604b的开口上方。以这种方式，解冻过程可以比整个凹口1604a的深度相同、从而需要大量的流体来解冻的情况更快。解冻花费更多时间，这可能会损害标本的生存能力。
关于图22C-22D，输入端口凹口1604a包括狭窄部分1626。与端口凹口1604a一样宽的气泡无法通过狭窄部分1626被挤压。因此，气泡被保持远离输入通道1604b的开口。此外，在图22C中，输入凹口1604a是歪斜的，这允许使用存在于凹口1604a中的最小量的流体，同时仍确保液位不会降得太低(即，保持在通向输入通道1604b的开口上方)。具有较少的液体来解冻允许温热溶液更快地到达样本，从而提高了样本的生存能力。
在图22D中，在输入凹口1604a内存在槽1628。槽1628即使在解冻之后在通向输入通道1604b的开口附近捕获有气泡的情况下仍为液体提供允许流动的通路。槽1628旨在总是充满液体。因此，通过具有用于液体流动的通路，即使在形成气泡的情况下，仍将存在液体移动，这在样本解冻过程中非常重要。如果气泡阻碍了流动路径，则样本生存能力将受到损害。
在一些实施方式中，装置的至少输入部分和盖部分由耐液氮的材料制成。在一些实施方式中，该材料是导热的，使得可以实现样品的快速玻璃化和解冻。可以结合本公开使用的示例材料包括但不限于丙烯酸基材料、聚丙烯基材料、聚碳酸酯基材料和共聚酯基材料。
以上根据各种公开的实施方式描述的玻璃化装置包括类似的特征并根据类似的原理操作，并且相似的附图标记指代相似的元件。应当理解，可以从某些实施方式的描述中省略某些部件或细节，但是类似的元件可以执行与以上结合玻璃化装置的其他实施方式所描述的相同的功能或包括相同的特征。
等同物
本技术不受本申请中描述的特定实施方式的限制，这些特定实施方式旨在作为本技术的各个方面的单个说明。如对本领域技术人员显而易见的那样，可以在不脱离本技术的精神和范围的情况下对其进行许多修改和变型。除了本文列举的方法和设备之外，根据前述说明，在本技术的范围内的在功能上等效的方法和设备对本领域技术人员是显而易见的。这样的修改和变型旨在落入本技术的范围内。应当理解，本技术不限于特定的方法、试剂、化合物组成或生物系统，它们理所应当是可以变化的。还应理解，本文所使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的，而无意于进行限制。
如本领域的技术人员将理解的那样，出于任何目的和所有目的，特别是在提供书面描述方面，本文公开的所有范围也涵盖任何和所有可能的子范围及其子范围的组合。任何列出的范围都可以容易地识别为充分描述，并且可以将相同范围分解为至少相等的一半、三分之一、四分之一、五分之一、十分之一等。作为非限制性示例，可以容易地将本文讨论的每个范围分解为下三分之一、中三分之一和上三分之一等。还如本领域的技术人员将理解的那样，诸如“最多”、“至少”、“大于”、“小于”等的所有语言包括所述的数字并指代可以随后被分解为上述子范围的范围。最后，如本领域技术人员将理解的那样，范围包括每个单独的成员(数字)。
所有的数字标记(例如pH、温度、时间、浓度、数量和分子量)、包括范围均为近似值，其可以适当地变化(+)或(-)10％、1％或0.1％。应当理解，尽管并不总是明确指出，但是所有数字标记都可以冠以术语“约”。还应理解，尽管并非总是明确指出，但是本文描述的试剂仅是示例，并且其等同物是本领域已知的。

Claims (14)

1.一种玻璃化装置，包括：
输入部分，其具有输入端口；
样品室；
废料储存器，其与所述样品室流体连通；
过滤机构，其选择性地允许通过所述输入端口引入的流体通过所述样品室并进入所述废料储存器，同时将样品保持在所述样品室内；以及
盖，所述盖能够可逆地联接到所述输入部分以封闭所述输入端口；
其中，所述样品室、废料储存器和过滤机构被配置成经由毛细管作用从所述样品室抽吸流体通过所述过滤机构并进入所述废料储存器。
2.根据权利要求1所述的玻璃化装置，还包括至少一个观察窗，其中，所述观察窗被配置成使得能够通过所述观察窗观察所述样品室内的样品。
3.根据权利要求1所述的玻璃化装置，其中，所述盖被配置成密封所述输入端口，以便当所述盖联接到所述输入部分时抑制所述玻璃化装置内的流体的流动。
4.根据权利要求1所述的玻璃化装置，其中，所述过滤机构包括具有多个孔的过滤器，所述多个孔被设计尺寸和配置成形成多个微流体通道以促进毛细管作用。
5.根据权利要求1所述的玻璃化装置，其中，所述样品室包括耐液氮的材料。
6.根据权利要求1所述的玻璃化装置，其中，所述样品室包括导热材料。
7.根据权利要求1所述的玻璃化装置，其中，所述样品室由以下材料中的至少一种形成：丙烯酸基材料、聚丙烯基材料、聚碳酸酯基材料和共聚酯基材料。
8.根据权利要求1所述的玻璃化装置，其中，所述样品室具有厚度小于或等于0.002英寸的壁。
9.一种制备样品的方法，包括：
将样品输送到样品室中并使其邻近过滤机构；
通过以流体力推动第一流体通过所述样品室并进入废料储存器而用所述第一流体处理所述样品，同时所述过滤机构将所述样品保持在所述样品室内；以及
通过联接盖来密封输入端口，所述输入端口用于使流体流入所述样品室；
其中，将所述第一流体推入所述废料液体储存器将启动毛细管作用，以抽吸随后的流体通过所述样品室并进入所述废料储存器。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括通过经由毛细管作用抽吸第二流体通过所述样品室并进入所述废料储存器而用所述第二流体处理所述样品，同时所述过滤机构将所述样品保持在所述样品室内。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括通过所述样品室中的观察窗观察所述样品室中的样品。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括使所述样品室中的所述样品玻璃化。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，通过使所述样品室与液氮接触来使所述样品玻璃化。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括通过使所述样品室与温热溶液接触来使所述样品解冻。
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