技术领域 [0001]本发明属于生物样品显微操作技术领域，具体涉及一种可复用的数字式液滴生成装置以及采用上述装置的玻璃化冷冻系统。 背景技术 [0002]低温冷冻保存生物样品通常是指在超低温(零下196摄氏度)的液氮中保存活体，以维持其融化复原后的活性。低温保存技术当前被广泛应用于细胞、组织和器官的长期储存，并且已经在诸多领域获得突破性的进展，例如在辅助生殖领域(卵子、精子、胚胎的冷冻等)以及干细胞冷冻领域等。玻璃化冷冻法是通过添加高浓度的冷冻液使得细胞在超低温环境下快速冷冻(冷却速度约10000摄氏度每分钟)，形成不规则的玻璃化样固体，避免了冷冻的过程中生成冰晶。由于其冷冻速度快以及对细胞的损失小(没有产生冰晶)，玻璃化快速冷冻技术是现在最常用的低温冷冻保存技术。然而，玻璃化冷冻技术的一大难点是细胞会被暴露在高浓度的冷冻液中，而高浓度冷冻液是对细胞有化学毒性。为了解决这一问题，常见的解决方案是对细胞逐步换带浓度梯度的缓冲液以及冷冻液，让细胞逐步接触和适应浓度从低到高的冷冻液以缓慢达到内外渗透压的平衡，减小化学毒性。 [0003]当前细胞换液的方式有两大类，一是手动换液，二是自动化换液。然而这两种换液方式都是用传统的类似移液枪稀释的方式，通常只能产生特定浓度梯度的平衡液和冷冻液，难以产生大范围的跨多个浓度的梯度。为了使得换液过程对细胞的活性的影响降到最小，理想的换液方式是产生从低到高连续的多个精确可控的浓度梯度，专利CN112430531B针对生物样品微流操作提出了一种可数字化操作的装置，通过在微流控芯片内集成的数字液滴流量计实现了液体吸入移除的精确定量，可用数字式液滴生成的方式使生物样品周围的液体浓度梯度连续可调。然而，其中的数字液滴流量计加工成本较高，结构也较为复杂，并且其与微流芯片集成的设计使得流量计无法重复使用，也一定程度限制了其实用性。 发明内容 [0004]本发明针对生物样品玻璃化冻融，提出一种全新的可复用的数字式液滴生成装置，不仅能实现精确可调地产生连续的液体浓度梯度以最大程度提高细胞在换液过程中的活性，还能实现数字化流量计的可重复使用。进一步，本发明还提供一种将上述可复用的数字式液滴生成装置与微流芯片结合使用的玻璃化冷冻系统，其中微流控芯片可实现直接插入液氮进行冻融操作，微流控芯片是一次性、可更换、可抛的，数字式液滴生成装置可以复用并可方便连接至微流控芯片。 [0005]本发明的第一方面公开一种可复用的数字式液滴生成装置，其特征在于，包括基体和集成在基体中的用于液滴产生和移除的数字液滴流量计；所述数字液滴流量计配置有空气密封腔、液滴生成部和液滴移除部，所述液滴生成部和液滴移除部分别设置在空气密封腔的入口处和出口处并与空气密封腔相连通；所述数字液滴流量计还配置有液体流通通道和第一气体流通通道，所述液体流通通道与液滴移除部相连通，所述第一气体流通通道与空气密封腔的第一通气口相连通。 [0006]作为一种可选方案，所述数字液滴流量计还配置有第二气体流通通道；所述第二气体流通通道与空气密封腔的第二通气口相连通，或者通过第一气体流通通道与空气密封腔相连通。 [0007]作为一种可选方案，数字式液滴生成装置还包括第一储液池；所述第一储液池的液体接口连接数字液滴流量计的液体流通通道，第一储液池的气体接口连接数字液滴流量计的第二气体流通通道；所述第一储液池的气体接口高于液体接口设置。 [0008]本发明的第一方面在基体中保留了最核心的数字液滴流量计，将储液池外接设置，使数字液滴流量计的使用次数不受储液池的容量限制，增加了使用的灵活性和可用次数，降低使用成本。 [0009]本发明的第二方面公开另一种可复用的数字式液滴生成装置，其特征在于，包括基体以及集成在基体中的数字液滴流量计和第二储液池；所述数字液滴流量计用于液滴产生和移除的数字液滴流量计；所述数字液滴流量计配置有空气密封腔、液滴生成部和液滴移除部，所述液滴生成部和液滴移除部分别设置在空气密封腔的入口处和出口处并与空气密封腔相连通；所述数字液滴流量计还配置有液体流通通道、第一气体流通通道和第二气体流通通道；所述液体流通通道的两端分别与液滴移除部和第一储液池的液体接口相连通，所述第一气体流通通道与空气密封腔的第一通气口相连通；所述第二储液池的气体接口通过第二气体流通通道与第一气体流通通道相连通，或者通过第二气体流通通道与空气密封腔的第二通气口相连通；所述第二储液池的气体接口高于液体接口设置。 [0010]作为一种可选方案，所述第二储液池的容量为1-5mL。 [0011]本发明的第二方面将数字液滴流量计和储液池一体化集成在基体中，集成度高、体积更小，操作也更简单。并且，通过储液池合理的容量设置，能充分满足同一使用对象的需求。 [0012]本发明的第三方面公开一种玻璃化冷冻系统，其特征在于，包括相互连接的数字式液滴生成装置和微流芯片；所述数字式液滴生成装置采用第一方面或其可选方案所述的可复用的数字式液滴生成装置，或者采用第二方面所述的可复用的数字式液滴生成装置；所述微流芯片包括微流移液管和细胞筛结构，所述微流移液管与数字式液滴生成装置中数字液滴流量计的液滴生成部相连。 [0013]作为一种可选方案，所述微流芯片通过软管与数字式液滴生成装置的液滴生成部相连；所述软管选用能被灭菌的生物惰性材料，包括PE、PP、PEEK、PTFE、FEP、ETFE中的任意一种。 [0014]作为一种可选方案，玻璃化冷冻系统还包括用于提供正压气源或负压气源的气压源；所述气压源通过连通管路与数字式液滴生成装置的第一气体流通通道相连。 [0015]作为一种可选方案，所述连通管路选用能被灭菌的生物惰性材料，包括PE、PP、PEEK、PTFE、FEP、ETFE中的任意一种。 [0016]作为一种可选方案，所述连通管路中设有用于控制气体流通的阀门。 [0017]作为一种可选方案，所述阀门为毫秒级响应的电磁阀。 [0018]本发明具以下有益效果： [0019](1)本发明通过将数字液滴流量计独立于微流芯片设计，采用外部连接的方式将二者组合使用，结构简单，既能实现数字液滴式操作，又能实现高加工成本的液滴数字流量计部件的可重复性使用。 [0020](2)本发明的数字式液滴生成装置设计了两种形式，分别是带储液池和不带储液池，其中，带储液池的设计在储液池装满液体后可抛；不带储液池的设计将数字液滴流量计和储液池进一步分离，可实现数字液滴流量计的反复使用，只需在储液池灌满液体后抛弃储液池即可。 [0021](3)本发明采用数字液滴生成的方式可实现数字式浓度梯度连续精确可调，实现连续的数字式液体稀释，大大提高换液过程中细胞的活性。 [0022](4)本发明采用的数字液滴流量计部分控制系统简单、部件少、制作成本低、方便用户操作。 附图说明 [0023]图1是实施例1所述的数字式液滴生成装置的结构示意图(正视图)。 [0024]图2是实施例1所述的数字式液滴生成装置的结构示意图2(正视图)。 [0025]图3是实施例2所述的玻璃化冷冻系统的连接示意图。 [0026]图4是数字式液滴生成装置的工作流程图，包括施加负压和正压两种情况。 [0027]图5是另一种可复用的数字式液滴生成装置的结构示意图(正视图)。 [0028]附图标注：10-数字式液滴生成装置，11-基体，12-数字液滴流量计，121-空气密封腔，122-液滴生成部，123-液滴移除部，124-液体流通通道，125-气体流通通道，126-气体流通通道，13-储液池，131-液体接口，132-气体接口；20-微流控芯片，21-微流移液管，22-细胞筛结构；30气压源；40-电磁阀；50-连接管路；60-储液池，61-液体接口，62-气体接口。 具体实施方式 [0029]下面将结合具体实施例和附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0030]在本发明的描述中，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示方位或位置关系，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。另外，若出现与“第一”、“第二”等术语，用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，术语"包括"和"具有"以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。 [0031]可以理解的，本发明中细胞包括人或其他生物的卵母细胞、胚胎、精子、干细胞和胚泡等生物样品。 [0032]如图1所示，实施例1公开一种可复用的数字式液滴生成装置10，主要用于液滴产生和移除，其带有空气密封腔以产生气液界面，进一步的，产生的液体移除后还可临时储存。该数字式液滴生成装置10主要包括基体11和一体化集成在基体11中的数字液滴流量计12和储液池13。 [0033]其中，数字液滴流量计12也称“数字液滴生成器12”，其具有空气密封腔121以及分别设置在空气密封腔121入口处和出口处的液滴生成部122和液滴移除部123，液滴生成部122通过软管连接微流芯片20的出口，液滴移除部123通过液体流通通道124连接至储液池13。数字液滴流量计12还设有气体流通通道125，气体流通通道125的一端连接空气密封腔121的通气口，另一端连接至气压源30。数字液滴流量计12主要用于实现液体吸入移除的精确定量，使生物样品周围的液体浓度梯度连续可调，其具体结构和工作原理并非本发明的重点，具体可参见美国专利US16538307以及中国专利CN112430531B，此处不再赘述。需要说明的是，本发明中所用的软管，例如，连接液滴生成部122和微流控芯片20出口处的软管，均可选用能被灭菌的生物惰性材料，如PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PEEK(聚醚醚酮)、PTFE(聚四氟乙烯)、FEP(氟化乙烯丙烯)、ETFE(乙烯四氟乙烯)等。 [0034]其中，数字液滴流量计12还设有气体流通通道126。储液池13主要储存从微流控芯片20中的微流移液管21吸取后经液滴移除部123移除的液体。一方面储液池13的液体接口131通过液体流通通道124连接数字液滴生成器12出口处的液滴移除部123；另一方面储液池13的气体接口132还通过气体流通通道126与数字液滴流量计12的气体流通通道125相连。需要注意的是，储液池13的气体接口132通常设置在液体接口131的上方，即储液池13的气体接口132高于液体接口131设置。当储液池13内液面高度即将与气体流通通道126持平时，结束该数字式液滴生成装置10的使用，并抛弃整个基体11。储液池13的大小可根据需求进行设计，一般可设计其容量为1～5mL，该容量下通常可使用10～20次左右，可充分满足同一用户的使用需求。可选的，空气密封腔121设有两个通气口，其中一个通气口通过，气体流通通道125与外部连通，另一通气口通过气体流通通道126与储液池13的气体接口132连通，如图2所示。 [0035]可以理解的是，该数字式液滴生成装置10的具体加工工艺以及材料选择并非本发明的重点，可参见美国专利US16538307中以及中国专利CN112430531B，下文中的微流控芯片的加工及材料选择亦可参见上述专利，此处不再赘述。 [0036]结合图3所示，实施例2公开一种玻璃化冷冻系统，其主要包括数字式液滴生成装置和微流芯片，其中，数字式液滴生成装置可采用实施例1所述的可复用的数字式液滴生成装置10，微流芯片20主要包括微流移液管21和细胞筛结构22。微流芯片20通过软管与数字式液滴生成装置10的液滴生成部122相连。数字式液滴生成装置10外接的气压源30可以提供负压或正压，以吸取液体或挤出液体。 [0037]进一步的，该系统还可以包括气压源30，气压源30通过连接管路50连接至液滴生成器12中的气体流通通道125进而与空气密封腔121连通，可将空气密封腔体121与大气相连通。气压源30可连接至正压气源或负压气源，连接管路50中带有电磁阀40，可通过控制电磁阀40的开启或断开输出正压或负压，以施加至连接管路50。连接管路50同样可选用能被灭菌的生物惰性材料，如PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PEEK(聚醚醚酮)、PTFE(聚四氟乙烯)、FEP(氟化乙烯丙烯)、ETFE(乙烯四氟乙烯)等。连接管路50两端的气密性可通过连接时的过盈配合保证。其中，电磁阀40可采用高精度毫秒级响应的电磁阀，但也可以选择手动阀门、电磁阀，也可以是其他类型的阀门，只要能实现控制气体进入通道的开关功能即可。 [0038]结合图4所示的该玻璃化冷冻系统的工作状态：气压源30通过电磁阀40间断式地施加负压，可将与该数字式液滴生成装置10连接的微流芯片20内的液体逐滴吸入数字液滴流量计12，而后进入储液池13。待储液池13充满后，断开数字式液滴生成装置10与微流控芯片20以及连接管路50的连接后抛弃基体11，然后替换全新的数字式液滴生成装置10，重新用软管将数字式液滴生成装置10与微流控芯片20和连接管路50连接即可。压源30通过电磁阀40间断式地施加正压，可将液滴生成部122内的液体推入微流芯片20，实现将微流控芯片20中的细胞挤出，在此过程保持储液池13内的液位基本不变。 [0039]结合图5所示，在其它实施例中，储液池亦可不集成在基体11中，而作为数字液滴生成装置10的可拆卸部件。储液池60设有液体接口61和气体接口62，使用时，通过软管将储液池60的液体接口61与数字液滴生成器12上的液体流通通道124连接，将储液池60的气体接口62与气体流通通道126连接。采用该实施例时，当储液池60中的液体存满时直接拆卸并抛弃储液池60即可，基体11可以复用，即重新用软管将新的储液池60的液体接口61与液体流通通道124连接，将新的储液池60的气体接口62与气体流通通道126连接即可。相应的，实施例2所公开的玻璃化冷冻系统除数字式液滴生成装置、微流芯片和气压源之外，还应包括储液池60，其它设置基本不变。 [0040]综上可见，本发明通过将数字液滴流量计独立于微流芯片设计，采用外部连接的方式将二者组合使用，既能实现数字液滴式操作，又能实现高加工成本的液滴数字流量计部件的可重复性使用。 [0041]最后需要说明的是，尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。