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申请/专利权人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所

摘要：本发明公开了一种高通量水凝胶原位成型装置，包括机壳本体及由上之下依次设置在所述机壳本体内的交联剂贮藏容器、多通道高频震荡微液滴发生器和多通道微液滴输送模块；所述多通道微液滴输送模块包括微液滴输送腔体、设置于所述微液滴输送腔体上端的微孔板及设置于所述微液滴输送腔体下端的多个微液滴输送管路。本发明的高通量水凝胶原位成型装置通过高频震荡产生交联剂微液滴，并通过设计具有微孔道的多通道微液滴输送模块将微液滴平均分配到多孔培养板各孔，实现水凝胶的高通量原位交联。本发明的高通量水凝胶原位成型装置安全可靠、高效便捷，可满足不同领域研究人员水凝胶高通量原位成型的需求，符合生物材料学和细胞生物学的发展方向。

主权项：1.一种高通量水凝胶原位成型装置，其特征在于，包括机壳本体及由上之下依次设置在所述机壳本体内的交联剂贮藏容器、多通道高频震荡微液滴发生器和多通道微液滴输送模块；所述交联剂贮藏容器通过卡扣与其底部的多通道高频震荡微液滴发生器密封连接，所述交联剂贮藏容器底部开设的通孔与所述高频震荡微液滴发生器上端连通；所述多通道微液滴输送模块包括微液滴输送腔体、设置于所述微液滴输送腔体上端的微孔板及设置于所述微液滴输送腔体下端的多个微液滴输送管路，所述微孔板上端与所述高频震荡微液滴发生器底部连通，所述微液滴输送管路下端与多孔培养板上端连通；所述机壳本体下端设置有用于固定支撑所述多通道微液滴输送模块的支架，所述机壳本体下端的外缘还设置有多孔培养板配合架；所述多通道高频震荡微液滴发生器包括高频震荡微液滴形成板、开设在所述高频震荡微液滴形成板上的多个震荡片安装槽及配合设置在所述震荡片安装槽内的高频震荡片。

全文数据：高通量水凝胶原位成型装置技术领域本发明涉及细胞生物学、组织工程与生物材料及生物技术领域，特别涉及一种高通量水凝胶原位成型装置。背景技术众所周知细胞三维培养技术相对于传统的二维培养存在着诸多的优势，研究人员从代谢组学、蛋白表达、核酸水平上都证实了这一结论，但在组织工程、生物材料及细胞生物学等生物技术领域，常使用细胞的三维培养技术，而生物学研究人员常由于缺乏生物材料方面的知识仍采用传统的二维细胞培养模型进行研究，或者借助于市场上的水凝胶等简单的三维细胞培养产品进行，不仅价格昂贵还存在诸多弊端。常见的细胞三维培养技术按照有无支架分为无支架型细胞三维培养和支架型细胞三维培养，无支架细胞三维培养分为超低粘附板培养、悬滴培养、旋转滚动培养和磁化培养法，而支架型细胞三维培养按照支架类型的不同分为纳米筛网细胞三维培养和水凝胶细胞三维培养。细胞三维培养在干细胞研究、肿瘤研究及药物发现与开发领域有着极其广阔的应用前景，如药物筛选研究中需要大量的实验，简单手动的三维培养和通道较少的三维培养方式越来越无法满足应用需求，细胞三维培养技术种类繁多，其中培养效果的最好的为水凝胶形式的三维培养技术，但通量较低操作复杂且水凝胶形式三维培养难以形成自动化。因此有必要研发一种高通量的水凝胶原位成型装置与方法，该装置及方法可作为功能模块集成自动化工作站使用，也可以单独使用。发明内容本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高通量水凝胶原位成型装置。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高通量水凝胶原位成型装置，包括机壳本体及由上之下依次设置在所述机壳本体内的交联剂贮藏容器、多通道高频震荡微液滴发生器和多通道微液滴输送模块；所述交联剂贮藏容器通过卡扣与其底部的多通道高频震荡微液滴发生器密封连接，所述交联剂贮藏容器底部开设的通孔与所述高频震荡微液滴发生器上端连通；所述多通道微液滴输送模块包括微液滴输送腔体、设置于所述微液滴输送腔体上端的微孔板及设置于所述微液滴输送腔体下端的多个微液滴输送管路，所述微孔板上端与所述高频震荡微液滴发生器底部连通，所述微液滴输送管路下端与所述多孔培养板上端连通。优选的是，所述机壳本体下端设置有用于固定支撑所述多通道微液滴输送模块的支架，所述机壳本体下端的外缘还设置有多孔培养板配合架。优选的是，所述多通道高频震荡微液滴发生器包括高频震荡微液滴形成板、开设在所述高频震荡微液滴形成板上的多个震荡片安装槽及配合设置在所述震荡片安装槽内的高频震荡片。优选的是，所述震荡片安装槽内开设有下端与所述多通道微液滴输送模块连通的出液孔。优选的是，所述微孔板上端设置有连接头，所述微孔板内部设置有微孔道，所述连接头内开设有上端与所述高频震荡微液滴形成板上的出液连通且下端与所述微孔道的进液孔连通的导液孔。优选的是，所述微孔道包括多个出液微孔，所述多个出液微孔与所述微液滴输送腔体下端的多个微液滴输送管路一一对应连通，所述多个微液滴输送管路的出液口与其下端的多孔培养板上的多个微孔一一对应连通。优选的是，所述导液孔上还设置有密封垫片。优选的是，所述机壳本体上端设置有可滑动打开的盖板，所述机壳本体外壁上还设置有电源按钮、控制电路板及电池充电接口。优选的是，所述机壳本体上还设置有可充电电池。本发明的有益效果是：本发明的高通量水凝胶原位成型装置通过高频震荡产生交联剂微液滴，并通过设计具有微孔道的多通道微液滴输送模块将微液滴平均分配到多孔培养板各孔，实现水凝胶的高通量原位交联。本发明的高通量水凝胶原位成型装置安全可靠、高效便捷，可满足不同领域研究人员水凝胶高通量原位成型的需求，符合生物材料学和细胞生物学的发展方向，具有很好的推广应用前景。附图说明图1为本发明的高通量水凝胶原位成型装置的外部结构示意图；图2为本发明的高通量水凝胶原位成型装置的内部结构示意图；图3为本发明的高通量水凝胶原位成型装置的内部结构分层展示图；图4为本发明的交联剂贮藏模块与高频震荡微液滴发生器的配合示意图；图5为本发明的微液滴输送模块的分解示意图；图6为本发明的微孔道的结构示意图；图7为本发明的支架的结构示意图；图8为本发明的多孔培养板配合架的结构示意图。01盖板；02充电接口；03电源按钮；04多孔培养板；05交联剂贮藏容器；06可充电电池；07多通道高频震荡微液滴发生器；08控制电路板；09多通道微液滴输送模块；10卡扣；11高频震荡片；12密封垫片；13微孔板；14微液滴输送腔体；15微液滴输送管路；16微孔道；17支架；18多孔培养板配合架；20机壳本体；21高频震荡微液滴形成板；22震荡片安装槽；23出液孔；24连接头；25导液孔；26出液微孔。具体实施方式下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。如图1-8所示，本实施例的一种高通量水凝胶原位成型装置，包括机壳本体20及由上之下依次设置在机壳本体20内的交联剂贮藏容器05、多通道高频震荡微液滴发生器07和多通道微液滴输送模块09；交联剂贮藏容器05通过卡扣10与其底部的多通道高频震荡微液滴发生器07密封连接，通过搭扣紧密连接实现交联剂贮藏容器05与多通道高频震荡微液滴发生器07之间的密封防漏，交联剂贮藏容器05底部开设的通孔与高频震荡微液滴发生器上端连通；多通道微液滴输送模块09包括微液滴输送腔体14、设置于微液滴输送腔体14上端的微孔板13及设置于微液滴输送腔体14下端的多个微液滴输送管路15，微孔板13上端与高频震荡微液滴发生器底部连通，微液滴输送管路15下端与多孔培养板04上端连通。其中，参照图7和8，机壳本体20下端设置有用于固定支撑多通道微液滴输送模块09的支架17，机壳本体20下端的外缘还设置有多孔培养板配合架18。支架17用于支撑和固定多通道微液滴输送模块09，多孔培养板配合架18用于与下端的多孔培养板04配合连接，从而能便于实现固定多通道微液滴输送模块09与多孔培养板04之间的固定连接与连通。高通量水凝胶原位成型装置通过采用高频震荡或其他方式产生交联剂微液滴进行水凝胶的原位快速交联，在一种优选实施例中，通过多通道高频震荡微液滴发生器07采用高频震荡的方式产生交联剂微液滴。其中，参照图4，多通道高频震荡微液滴发生器07包括高频震荡微液滴形成板21、开设在高频震荡微液滴形成板21上的多个震荡片安装槽22及配合设置在震荡片安装槽22内的高频震荡片11。震荡片安装槽22内开设有下端与多通道微液滴输送模块09连通的出液孔23。贮藏容器内的交联剂通过高频震荡片11产生微液滴，并向下流入到多通道微液滴输送模块09，再均匀输送至多孔培养板04。其中，参照图5，微孔板13上端设置有连接头24，微孔板13内部设置有微孔道16，连接头24内开设有上端与高频震荡微液滴形成板21上的出液连通且下端与微孔道16的进液孔连通的导液孔25。其中，导液孔25上还设置有密封垫片12。通过密封垫片12实现连接头24与高频震荡微液滴发生片的紧密配合连通，通过采用微孔道16实现微液滴的均匀输送，改变多通道微液滴输送模块09的孔道结构即可适配不同规格多孔培养板04。其中，微孔道16包括多个出液微孔26，多个出液微孔26与微液滴输送腔体14下端的多个微液滴输送管路15一一对应连通，多个微液滴输送管路15的出液口与其下端的多孔培养板04上的多个微孔一一对应连通。即出液微孔26数量、微液滴输送管路15数量与多孔培养板04上的微孔数量均对应相同，以将交联剂微液滴平均导向多孔培养板04的每个微孔，保证各微孔水凝胶成型状态的一致性；另外从而通过微孔道16上出液微孔26数量的设计，并设计与之配合的微液滴输送管路15数量可匹配市场上常见的各规格多孔培养板04。其中，机壳本体20上端设置有可滑动打开的盖板01，机壳本体20外壁上还设置有电源按钮03、控制电路板08及电池充电接口02，机壳本体20上还设置有可充电电池06。各电路模块均可方便拆卸。本发明既可通过外部电源直接供电，也可通过可充电电池06进行供电，通过控制电路板08进行控制。在一种实施例中，参照图6，微孔道16具有16个出液微孔26，多通道微液滴输送模块09包括6组，多孔培养板04为与之对应的96孔板。并以干细胞的高通量三维培养结合海藻酸钠水凝胶的高通量原位成型为例进行说明，海藻酸钠与氯化钙可以进行交联成型，为细胞提供三维培养的支架17。将一定浓度的海藻酸钠与细胞悬液按照一定比例混匀，并分配于96孔板中，通过滑动打开装置的盖板01，将适宜浓度交联剂氯化钙溶液导入交联剂贮藏容器05中并盖上盖板01，将装置整体置于盛有海藻酸钠与细胞混悬液的96孔板上，点击电源按钮03启动装置，一段时间后关闭并转移装置即完成了96通道的水凝胶原位成型，添加细胞培养基，盖上多孔板，送入细胞培养箱即可实现细胞的三维培养。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“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发明和简化描述，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发明的限制。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

权利要求：1.一种高通量水凝胶原位成型装置，其特征在于，包括机壳本体及由上之下依次设置在所述机壳本体内的交联剂贮藏容器、多通道高频震荡微液滴发生器和多通道微液滴输送模块；所述交联剂贮藏容器通过卡扣与其底部的多通道高频震荡微液滴发生器密封连接，所述交联剂贮藏容器底部开设的通孔与所述高频震荡微液滴发生器上端连通；所述多通道微液滴输送模块包括微液滴输送腔体、设置于所述微液滴输送腔体上端的微孔板及设置于所述微液滴输送腔体下端的多个微液滴输送管路，所述微孔板上端与所述高频震荡微液滴发生器底部连通，所述微液滴输送管路下端与所述多孔培养板上端连通。2.根据权利要求1所述的高通量水凝胶原位成型装置，其特征在于，所述机壳本体下端设置有用于固定支撑所述多通道微液滴输送模块的支架，所述机壳本体下端的外缘还设置有多孔培养板配合架。3.根据权利要求1所述的高通量水凝胶原位成型装置，其特征在于，所述多通道高频震荡微液滴发生器包括高频震荡微液滴形成板、开设在所述高频震荡微液滴形成板上的多个震荡片安装槽及配合设置在所述震荡片安装槽内的高频震荡片。4.根据权利要求3所述的高通量水凝胶原位成型装置，其特征在于，所述震荡片安装槽内开设有下端与所述多通道微液滴输送模块连通的出液孔。5.根据权利要求4所述的高通量水凝胶原位成型装置，其特征在于，所述微孔板上端设置有连接头，所述微孔板内部设置有微孔道，所述连接头内开设有上端与所述高频震荡微液滴形成板上的出液连通且下端与所述微孔道的进液孔连通的导液孔。6.根据权利要求5所述的高通量水凝胶原位成型装置，其特征在于，所述微孔道包括多个出液微孔，所述多个出液微孔与所述微液滴输送腔体下端的多个微液滴输送管路一一对应连通，所述多个微液滴输送管路的出液口与其下端的多孔培养板上的多个微孔一一对应连通。7.根据权利要求6所述的高通量水凝胶原位成型装置，其特征在于，所述导液孔上还设置有密封垫片。8.根据权利要求1所述的高通量水凝胶原位成型装置，其特征在于，所述机壳本体上端设置有可滑动打开的盖板，所述机壳本体外壁上还设置有电源按钮、控制电路板及电池充电接口。9.根据权利要求1所述的高通量水凝胶原位成型装置，其特征在于，所述机壳本体上还设置有可充电电池。

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