CN215050379U - 一种基于单细胞培养的检测器具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单细胞培养的检测器具，检测器具包括培养容器和微孔阵列芯片，微孔阵列芯片设置在培养容器中，微孔阵列芯片按照不同孔径设置有若干个培养孔。将样品通入培养容器中，某一孔径的培养孔所捕获的细胞分布符合试验要求，选取该孔径的培养孔中的微生物为计数对象，可实现快速计数。本实用新型可广泛应用于生物检测技术领域。

Description

一种基于单细胞培养的检测器具

技术领域

本实用新型涉及生物检测技术领域，特别涉及一种基于单细胞培养的检测器具。

背景技术

微生物控制在医疗制药、食品安全、环境保护等众多领域中都占有重要地位，而检测样品中的微生物含量则是质量监控和安全性评价的重要手段。尽管微生物学在过去的一个多世纪里有了巨大的发展，新的技术方法不断涌现，但现有的微生物计数手段仍然是沿用150年前的传统培养方式，即使用合适的培养基在适宜的条件下让微生物大量繁殖直至肉眼可见的状态。

基于传统微生物培养的微生物检测方法方式耗时耗力，从最初的培养基配制、稀释、接种、培养到菌落计数，整个操作过程复杂，对操作人员的要求很高，且操作人员的主观性也会影响最终结果的准确。而从直径约1μm的单个细菌细胞到人眼所能分辨的极限尺寸0.1毫米，微生物要经过数十代的繁殖才能被肉眼所见，这也是为什么微生物的检测往往需要数日甚至上十日才能获得结果。因此，开发出快速、精确和灵敏的微生物检测方法和器具具有重要的意义。

实用新型内容

为解决上述技术问题中的至少之一，本实用新型提供一种基于单细胞培养的检测器具，所采用的技术方案如下：

本实用新型所提供的基于单细胞培养的检测器具包括培养容器和微孔阵列芯片，所述微孔阵列芯片设置在所述培养容器中，所述微孔阵列芯片按照不同孔径设置有若干个培养孔。

本实用新型的某些实施例中，所述微孔阵列芯片上设置有多个微孔阵列，所述微孔阵列包含多个所述培养孔。

本实用新型的某些实施例中，不同的所述微孔阵列的所述培养孔的孔径不同。

本实用新型的某些实施例中，所述微孔阵列芯片采用透明材质制成。

本实用新型的某些实施例中，所述微孔阵列芯片的表面设置有疏水层。

本实用新型的某些实施例中，所述培养容器包括器具框体和盖玻片，所述盖玻片设置在所述器具框体上，所述微孔阵列芯片设置在所述器具框体的底部。

本实用新型的某些实施例中，所述器具框体设置有注入孔和排出孔。

本实用新型的某些实施例中，所述培养容器包括导管，所述注入孔设置有所述导管，所述排出孔设置有所述导管。

本实用新型的实施例至少具有以下有益效果：将样品通入培养容器中，某一孔径的培养孔所捕获的细胞分布符合试验要求，选取该孔径的培养孔中的微生物为计数对象，可实现快速计数。本实用新型可广泛应用于生物检测技术领域。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为检测器具的结构分解图，图中显示微孔阵列芯片上设置有五个微孔阵列，微孔阵列芯片作为器具框体的底板；

图2为检测器具的结构分解图，图中显示微孔阵列芯片的数量设置为五个，微孔阵列芯片设置在底板上。

具体实施方式

下面结合图1至图2详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“中心”、“中部”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。限定有“第一”、“第二”的特征是用于区分特征名称，而非具有特殊含义，此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型涉及一种基于单细胞培养的检测器具，检测器具包括微孔阵列芯片101和培养容器，微孔阵列芯片101设置在培养容器中，微孔阵列芯片101按照不同孔径设置有若干个培养孔，孔径尺寸从数微米至数百微米不等。可以理解的是，各培养孔呈阵列分布且相互独立，具体地，微孔阵列芯片101上设置有多个微孔阵列，各微孔阵列包含多个培养孔，同一个微孔阵列中的培养孔孔径相同，但各个微孔阵列的培养孔孔径不同。一些示例中，微孔阵列的数量设置为五个，五个微孔阵列所包含的培养孔孔径依次为8微米、20微米、60微米、180微米和540微米。

当然，作为替换方案，微孔阵列芯片101也可设置为尺寸较小的结构，每个微孔阵列芯片101上设置一个微孔阵列。

将样品加入检测器具中，含有微生物的样品附着在培养孔的底部，用疏水、无毒、透明的液体物质，如矿物油、氟化油、硅油等替换样品，少量的液滴包裹着微生物细胞留在培养孔中，形成微滴，微滴上覆盖着的液体物质可阻碍物质交换，因此含有微生物的液滴形成适宜微生物繁殖且相互隔绝的微环境。

由于微孔阵列芯片101具有大小不同的培养孔，较大的培养孔将捕获更多的微生物细胞、繁殖，较小的培养孔捕获的微生物细胞较少。这一过程为随机发生的概率事件，且同一孔径的培养孔中的微生物数量符合泊松分布，理想状况下，将有约37％的培养孔中有一个细胞。在显微镜下可观察到微生物在培养孔中的分布情况，孔径过大的培养孔中包含较多细胞，孔径过小的培养孔中没有细胞，这些培养孔不适宜计数。某一微孔阵列中的培养孔将包含合适数量的单细胞分布，选取这一微孔阵列为计数阵列。通过显微镜实时监测微滴中微生物繁殖情况，可在数个细胞分裂周期内判断哪些细胞为活细胞。

已知微孔阵列的微滴总数和含有微生物繁殖的微滴数，使显微镜分别对焦微滴的上下表面，由高度差可以得到微滴的厚度，结合微滴的面积计算出体积，最终由活细胞的数目和微滴总体积可以计算出单位体积的活细胞数目，即CFU/mL，以实现微生物活细胞的快速计数。

本实用新型所涉及的检测器具操作简单，操作人员将样品加入检测器具并设置好显微镜后可进行检测，免去了梯度稀释、接种、培养、计数等传统微生物培养中的步骤，并大大降低了人为操作和主观意识所带来的误差；实际操作中大幅减少了活菌计数的时间，最快可在两个小时内出结果，缩短检测时间，又能保证结果的准确性；测量范围广，根据微孔阵列的不同设计组合，可以检测若干数量级微生物浓度范围内的样品，而不需要对未知浓度样品进行预处理或预测量；通过相衬显微镜下提供的高分辨率影像检测单个微生物细胞的繁殖，不需要对样品进行荧光标记或添加额外的底物，尽可能减少对样品中微生物的不利影响；提供了与传统微生物培养几乎一致的微生物生长环境，直接计算活微生物细胞的数量，而不是通过代谢产物或荧光信号等间接数据推算，结果更可靠。

微孔阵列芯片101的基底采用光学性能良好且亲水的材质制成，具体地，微孔阵列芯片101采用透明材质制成基底，各培养孔的底部形成透明基底。一些示例中，基底采用玻璃制成，方便通过显微镜观察和记录培养孔中微生物的繁殖情况。

可以理解的是，微孔阵列芯片101的表面设置有疏水层，疏水层无毒且与基底材料亲和性高，具体地，疏水层的材料采用高分子聚合物。微孔阵列芯片101采用微制造技术制作，将疏水材料均匀地镀在基底材料上，形成厚度适宜的疏水层。

制作过程中，采用光刻胶在疏水层上形成保护膜，利用掩膜去除部分保护膜，以在保护膜上雕刻微孔阵列的图案，用刻蚀技术腐蚀掉失去保护膜的疏水层，使疏水层上形成微孔图案，洗净残留的光刻胶和杂质，获得微孔阵列芯片101。

结合附图，培养容器包括器具框体102和盖玻片103，盖玻片103设置在器具框体102上，盖玻片103粘合在器具框体102的顶部，微孔阵列芯片101设置在器具框体102的底部，微孔阵列芯片101作为器具框体102的底板，器具框体102采用金属或玻璃或高分子材料制成。

当然，作为替换方案，还可设计为培养容器包括底板106，底板106设置在器具框体102的底部，微孔阵列芯片101设置在底板106上，具体地，微孔阵列芯片101设置在底板106上。盖玻片103和底板106分别设置在器具框体102的上侧和下侧构成培养容器，培养容器具有用于培养微生物的密闭空间。

进一步地，器具框体102设置有注入孔104和排出孔105，可以理解的是，注入孔104用于向检测器具内腔注入样品，排出孔105有用于排出废液。用注射器或泵将培养基从注入孔104通入检测器具内腔，再用注射器将油类物质缓慢匀速推入检测器具内腔，逐步替换细胞悬液，直到充满内腔，多余的样品和油类物质将从排出孔105排出，最后将注入孔104和排出孔105封闭，使检测器具内腔形成密闭空间。

培养容器包括导管，导管设置为橡胶管，具体地，注入孔104设置有导管，排出孔105设置有导管，采用软管方便密封。一些示例中，用蜡将注入孔104和排出孔105的导管封住。

在本说明书的描述中，若出现参考术语“一个实施例”、“一些实例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种基于单细胞培养的检测器具，其特征在于：包括

培养容器；

微孔阵列芯片(101)，所述微孔阵列芯片(101)设置在所述培养容器中，所述微孔阵列芯片(101)按照不同孔径设置有若干个培养孔。

2.根据权利要求1所述的基于单细胞培养的检测器具，其特征在于：所述微孔阵列芯片(101)上设置有多个微孔阵列，所述微孔阵列包含多个所述培养孔。

3.根据权利要求2所述的基于单细胞培养的检测器具，其特征在于：不同的所述微孔阵列的所述培养孔的孔径不同。

4.根据权利要求1至3任一项所述的基于单细胞培养的检测器具，其特征在于：所述微孔阵列芯片(101)采用透明材质制成。

5.根据权利要求1至3任一项所述的基于单细胞培养的检测器具，其特征在于：所述微孔阵列芯片(101)的表面设置有疏水层。

6.根据权利要求1所述的基于单细胞培养的检测器具，其特征在于：所述培养容器包括器具框体(102)和盖玻片(103)，所述盖玻片(103)设置在所述器具框体(102)上，所述微孔阵列芯片(101)设置在所述器具框体(102)的底部。

7.根据权利要求6所述的基于单细胞培养的检测器具，其特征在于：所述器具框体(102)设置有注入孔(104)和排出孔(105)。

8.根据权利要求7所述的基于单细胞培养的检测器具，其特征在于：所述培养容器包括导管，所述注入孔(104)设置有所述导管，所述排出孔(105)设置有所述导管。

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