高保真樣品安全保存管的製作方法

2023-10-24 15:21:17 1

本實用新型屬於實驗器材技術領域，具體涉及一種高保真樣品安全保存管。

背景技術：

在實驗室中，樣品保存管(亦稱樣品管)是獲取和儲存各種樣品的重要工具。樣品保存管通常被要求能適應各種溫度條件(如常溫和低溫，某些生物樣本要求在-196℃超低溫條件下凍存)，能高保真地保存樣品，且可防止管內樣品洩露導致的生物安全、毒性安全危害，能適應運輸過程中的顛簸震蕩和翻倒等複雜條件，及操作時取用方便等等。

現有的樣品保存管大多存在如下缺陷：

1.對危險樣品(如高致病細菌、病毒、毒性物質等)保存的安全性低，即其沒有針對防滲漏的生物安全、防毒性安全專門設計和取用記憶功能；所謂取用記憶功能，是指在從樣品保存管中首次取樣後，能在樣品保存管上留下痕跡，以告知使用者該生物樣品保存管是否已經被破壞或被取用。

2.單管蓋設計的管蓋內面易受樣本液粘染，管蓋被取下後，其內部沾染的樣本液會在空氣中形成含有毒有害物質、病原體的氣溶膠，汙染環境，對操作人員造成威脅，故而現有的樣品保存管只能在生物安全櫃或毒氣櫥中操作。

3.管蓋與管體連接處的普通螺紋口，當受到運輸過程中顛簸或倒置的時候易滲漏，進而管內的樣本液會汙染環境，不利於運輸和儲存。

4.大多靠標籤和條目進行信息記錄，長時間保存可能會出現字跡模糊無法溯源等問題，從而導致無法進行信息識別。有的樣品保存管將二維碼固定在管體底部，容易在運輸過程中發生磨損，常因為二維碼掃描不出而成為廢管，給用戶造成損失。

專利號為201520438553.5的中國專利公開了一種新型生物安全樣本保存管，它包括管體和蓋體；蓋體上設有開起的上蓋、密封層和中空腔，中空腔位於蓋體的內部且縱向貫穿蓋體，在中空腔的頂端設有開起的上蓋，在中空腔的底端設有密封膜(如錫箔紙類等)。該專利具有以下優點：

1.採用生物安全設計，獨特的雙蓋體設計，可在內部形成與外界隔離的密閉空間，具有保存危險生物樣本的能力；在對生物樣品保存管進行正確取樣後，會造成蓋體內密封膜的破損，即在生物樣品保存管上留下了已使用標記，由此實現了取用記憶功能。

2.無需擰開管蓋蓋體即可取樣，操作方便。通過將蓋體頂部的上蓋的打開，用移液器吸頭戳破蓋體內的密封膜即可方便取樣，提高了取樣操作的簡便性和安全性。

3.由於無需擰開中蓋蓋體即可取樣，內部沾染的樣本不會因為廣泛接觸外界空氣而形成含有病原體的大量氣溶膠，故而可以脫離生物安全櫃獨立安全操作。

4.採用外置的雷射二維碼進行信息記錄，避免了因長時間保存或運輸磨損而導致字跡模糊進而影響後續樣本的信息溯源的問題，可長期有效地進行信息識別。

但是，上述201520438553.5號專利技術在實際推廣使用過程中發現存在如下缺陷：

1、蓋體上的一層錫箔紙類密封膜不易與蓋體本身壓合成一體，製作難度大，製作成本高，限制了該專利技術的大範圍推廣使用。在蓋體上複合鋁箔一般採用熱封或焊接工藝，這些工藝不具備一體成型性，不僅工藝複雜，而且可能由於封合不牢或虛焊導致發生樣品洩露等風險。

2、實驗室移取樣品保存管中的樣本或樣品時，通常使用移液槍(也有用取樣針的，還有用玻璃吸管或塑料吸管的)。移液槍是移液器的一種，常用於少量或微量液體的移取，不同規格的移液槍配套使用不同大小的塑料槍頭(多為一次性使用的)。上述專利由於錫箔紙類密封膜較厚，在用移液槍移取生物樣本，將移液槍槍頭戳入密封膜時，常發生密封膜不易戳破和移液槍槍頭打滑現象，造成移液槍槍頭受損變形及大量損耗。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種高保真樣品安全保存管，以解決移液槍槍頭易打滑易受損變形、蓋體上的密封層由於封合不牢易發生樣品洩露風險等問題。

本實用新型要解決的技術問題可以通過以下技術方案來實現：

一種高保真樣品安全保存管，它包括從下到上依次連接的管體、中蓋、上蓋；在中蓋上設有與管體軸向垂直的密封層，在密封層的上表面中間位置有一個易於被取用設備或取樣器具的頂端(如移液槍槍槍頭、取樣針針頭、吸管頂端等)戳破的易戳破點，從易戳破點向周圍分布有多條凹痕，易戳破點及多條凹痕處的厚度比密封層上其它部位的厚度薄。

密封層上易戳破點的大小與取樣器具頂端(移液槍槍頭或取樣針針頭或吸管頂端)大小適配，易戳破點的厚度能確保取樣器具頂端(移液槍槍頭或取樣針針頭或吸管頂端)很容易地戳破密封層；易戳破點周圍的多條凹痕的厚度能保證密封層被戳破後易撕裂(易於從凹痕處撕裂開來)。

進一步的，易戳破點位於密封層的上表面正中心位置，多條凹痕可對稱或按其它規律分布在易戳破點四周。

進一步的，中蓋和中蓋上的密封層，以及密封層上的易戳破點和多條凹痕，是通過模具採用注塑一體成型工藝製作而成的；密封層上的易戳破點和多條凹痕是由於密封層上不同部位的注塑層厚薄不一形成的，易戳破點和多條凹痕處的注塑層比密封層上其它部位的注塑層薄。

進一步的，密封層上易戳破點和多條凹痕處的厚度為0.1～3mm，密封層上其它部位的膜層厚度為0.3～5mm。

更進一步的，該樣品安全保存管用於保存生物樣本或其它少量樣品時，密封層上易戳破點和多條凹痕處的厚度為0.1～0.5mm，密封層上其它部位的厚度為0.3～0.8mm。

中蓋與上蓋之間可以通過螺紋連接或套接在一起(取樣時可打開上蓋，露出中蓋上部結構，將取樣器具頂端對準密封層的易戳破點戳入，即可很容易地戳破密封層，安全輕鬆方便地移取管內的樣品)；中蓋與上蓋之間也可以通過柔性鉸鏈或轉軸和卡扣連接在一起(取樣時可打開上蓋，露出中蓋上的密封層，將取樣器具頂端對準易戳破點戳入，即可很容易地戳破密封層，安全輕鬆方便地移取管內的樣品)。

進一步的，中蓋包括連接在一起的向下凸出的外圈環套、向上凸出的內圈凸環；中蓋的外圈環套與管體密封連接；中蓋的內圈凸環與上蓋連接。

更進一步的，管體上部外壁上設有一圈單向棘齒，中蓋的外圈環套內壁上設有與管體上的單向棘齒相對應的一圈齒狀凹槽，管體與中蓋之間通過棘齒嚙合進行密封連接。

更進一步的，上蓋下部內壁上設有一圈內螺紋，中蓋的內圈凸環外壁上設有與上蓋內壁上的內螺紋相對應的一圈外螺紋，中蓋與上蓋之間通過螺紋連接。

進一步的，管體底部設有可嵌入雷射二維碼片，並可使雷射二維碼片下端面高於管體下端面的內凹部分。

更進一步的，在管體底部的內凹部分嵌入有可快速讀取信息的雷射二維碼片，雷射二維碼片的下端面(下端外表面)高於管體的下端面，使雷射二維碼片不易受到磨損。

進一步的，上蓋頂面上設有可與扳手或旋蓋機連接的向內凹陷的多角形(一般為六角形或八角形)凹坑。

上蓋、中蓋均可採用各種材料製成，優選採用HDPE材料注塑一體成型。

管體可採用各種材料製成。管體上可設容積刻度。

本實用新型的高保真樣品安全保存管(簡稱樣品管)，使用方法如下：

使用時，可先將上蓋與中蓋連接在一起(可旋接、扣接或套接)，再將樣品裝入管體內，然後將已連接在一起的上蓋和中蓋的組合體再於管體上面(可採用手動旋入、單頭電動扳手手持旋入；也可以將管體插入凍存管盒的防轉孔內，再用扳手或採用步進式全自動加樣旋蓋機進行旋蓋，旋入上蓋和中蓋的組合體)連接，中蓋與管體旋接在一起，右旋到位後，中蓋即與管體上的單向棘齒互相嚙合，無法迴旋；可以通過專用管理軟體與管體預製二維名的唯一性信息銜接對樣品進行信息化的管理，也可以將樣品信息製作進二維碼片內，再將雷射二維碼片嵌入管體底部的深凹坑內進行管理；最後，將樣品管放入配套管盒中，將管盒按樣品保存要求進行保存(如放入冰箱凍存等)。

需要移取管內的樣品時，將樣品管從管盒內取出來，先讀取管體底部的雷射二維碼信息，確認信息無誤後，再擰開或掀開上蓋，露出中蓋上部結構，將移液槍槍頭對準密封層的中心處戳入，即可很容易地戳破密封層，安全輕鬆方便地移取管內的樣品。

移取完樣品後，再將上蓋蓋上，放回管盒。這時，由於密封層已戳破，下次再使用或檢查時，就能知道該樣品是已經開封使用過的了。

本實用新型的有益效果：

本實用新型一種高保真樣品安全保存管，與現有技術相比，最大的特點是提高了安全性和密封性，製作工藝簡單，容易實現，而且解決了移液槍槍頭易打滑易受損變形的問題；其次還具有高保真性，實現了取用記憶功能。

本實用新型的高保真樣品安全保存管(簡稱樣品管)，具體有以下幾大優點：

(一)製作工藝簡單，容易實現，提高了安全密封性能。

1、該高保真樣品安全保存管中蓋的密封層沒有採用目前通常使用的複合鋁箔的熱封或焊接工藝，而是採用了注塑一體成型工藝，減少了工藝的複雜性。

2、這種注塑一體成型製作工藝，不僅製作工藝簡單方便，而且，可一體成型，提高了安全密封性能，避免了熱封或焊接中由於壓合不牢或虛焊產生的洩露等風險。

3、這種注塑一體成型製作工藝，製作成本低，適合大範圍推廣使用。

(二)密封層易戳破，減少了移液槍槍頭的受損變形，減少了對樣品的汙染。

1、中蓋的密封層採用一次性注塑成型的易戳破易撕裂凹痕結構(包括易戳破點及多條凹痕)設計，一方面可保證密封層的密封強度和密封完整性，另一方面又可以利用易戳破點及多條凹痕與周圍其它部位的厚薄差異，利用戳力以及在戳力作用下產生的切變力撕開裂痕的原理輕鬆撕裂密封層：取樣器具施加的戳力作用在密封層的易戳破點上，使易戳破點戳破一個小口子，易戳破點周圍分布的多條凹痕，在戳力作用下發散，使密封層從易戳破點沿著周圍分布的多條凹痕撕裂開來，使取樣器具易於進入管體內，進而達到取用管內樣品的目的。

中蓋的密封層以易戳破點為中心，該中心以及分布在該中心四周的多條凹痕設計，由於該中心處特別薄，從該中心處戳入，能確保移液槍槍頭很容易地戳破密封層，不會發生移液槍槍頭打滑現象，不會造成移液槍槍頭受損變形，從而可大大減少移液槍槍頭的損耗。

2、中蓋的密封層上的易戳破點中心，以及分布在該中心四周的多條凹痕，形成的易戳破易撕裂結構，還能確保取樣器具頂端戳入密封層以後，保證密封層從中心處輕鬆撕裂，且保證不會有撕裂的碎屑進入樣品管而汙染樣品，由此減少了對樣品的汙染。

(三)具有高保真性，能確保樣品管中的樣品的原始性、保真性，實現了取用記憶功能，提高了樣品的安全性。

1.密封層刺破後不可復原，這樣就可以確保管子中的樣品的原始保真性。在對樣品保存管進行正確取樣後，會造成中蓋上密封層的破損，即在生物樣品保存管上留下了已使用標記，由此實現了取用記憶功能，提高了樣品的安全性。

2、管體與中蓋連接處採用棘齒嚙合密封層連接。當中蓋右旋到位後，中蓋和管體上的單向棘齒互相嚙合，無法迴旋。這樣就無法重複開蓋，達到了安全儲存樣品的功能。此時的安全保存管管子裝入管盒後，能滿足保存要求，也能作為樣品庫個體單元單獨存放。也就是說，中蓋與管體之間，一旦旋緊到位後，就再也不能旋開了。如果藉助工具使用強外力強制使其旋開，則旋開後即損壞，管子就不能用於安全儲存樣品了。由此也確保了管子中的樣品的原始保真性。

(四)使用便捷，安全性更高。

當中蓋右旋到位後，中蓋和管體上的單向棘齒互相嚙合，無法迴旋。如要提取樣品，旋開或掀開外蓋，將移液槍槍頭從中心處戳入，就可以很容易地戳破中蓋內圈中的密封層，安全提取樣液管中的樣品，此時的外蓋內壁不會被樣品液體汙染，確保了試驗取樣人員的安全。

(五)密封性能更好，運輸儲存方便。

中蓋由於採用的是注塑一體成型製作工藝，密封層無洩露，密封性能好，無論如何顛簸和翻覆，管體內的樣本均不會因洩漏而汙染環境，方便了運輸與儲存。

(六)移取完樣品後，將上蓋蓋上，戳破中蓋的密封層的樣本管還可以象普通單蓋管一樣在內部重複使用，沒有增加用戶的成本和工作量。

(七)快捷安全的樣品識別技術，雷射二維碼片使用壽命長。

樣品管底部嵌入了可以快速讀取的雷射二維碼片，可以寫入樣品信息等數據，可以單獨識別，也可以在專用凍存管盒內進行批量掃描讀取，這樣就確保了樣品信息的準確性。原有的安全保存管其雷射二維碼片是通過可拆卸結構或固定式結構安裝於管體底部，運輸過程中易發生磨損，常因為二維碼掃描不出而成為廢管。本實用新型將雷射二維碼片嵌入管體底部的深中心內，使雷射二維碼片的下端面(下端外表面)高於管體的下端面，使雷射二維碼片不與外界物品直接接觸，由此可避免雷射二維碼片的下端外表面受到磨損，延長其使用壽命。

本實用新型的高保真樣品安全保存管，不僅可以用於安全密封保存各種生物或化學樣品和樣本，而且可以用於安全密封儲存各種生物或化學品，還可以用於安全密封儲存各種食品飲料(一次性塑料吸管從易戳破點中心戳入，很容易戳破中蓋內圈的密封層)，甚至可以用於環境、礦業、物流等多個領域。

附圖說明

圖1是本實用新型的高保真樣品安全保存管的立體結構示意圖；

圖2是本實用新型的高保真樣品安全保存管的剖視結構示意圖；

圖3是本實用新型中的中蓋2的立體結構示意圖；

圖4是本實用新型中的中蓋2的剖視結構示意圖；

圖5是本實用新型中的中蓋2的俯視結構示意圖(能看到密封層23的結構)；

圖6是本實用新型中的中蓋2的仰視結構示意圖(能看到中蓋與管體棘齒嚙合部分的結構)；

圖7是本實用新型的高保真樣品安全保存管的仰視結構示意圖。

圖中標號說明：1、管體 11、單向棘齒 12、內凹部分

2、中蓋 21、外圈環套 22、內圈凸環 26、齒狀凹槽

23、密封層 24、凹痕 25、易戳破點

3、上蓋 31、八角形中心

具體實施方式

為使本實用新型實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體實施例，進一步闡述本實用新型。

如圖1～圖7所示，本實用新型一種高保真樣品安全保存管，它包括從下到上依次連接的管體1、中蓋2、上蓋3；中蓋2包括連接在一起的向下凸出的外圈環套21、向上凸出的內圈凸環22；中蓋的外圈環套21與管體1密封連接；中蓋的內圈凸環22與上蓋3連接；中蓋的內圈凸環22的底部設有一層與管體軸向垂直的密封層23；在密封層的上表面中心有一個易戳破點25，該易戳破點的大小與移液槍槍頭頂端大小適配；多條凹痕24對稱分布在易戳破點25四周並與易戳破點25相連，多條凹痕24從易戳破點25向四周發散狀分布並延伸到密封層周邊。易戳破點25和多條凹痕24將一整塊密封層分成了對稱的多瓣，形成了對稱的多瓣易撕裂結構。

中蓋的外圈環套21、內圈凸環22、密封層23以及密封層上的易戳破點25和多條凹痕24，是通過同一模具採用注塑一體成型工藝製作而成的，密封層上的易戳破點和多條凹痕是由於密封層上不同部位的注塑層厚薄不一形成的，易戳破點和多條凹痕處的注塑層比密封層上其它部位的注塑層薄。該樣品安全保存管用於保存生物樣本或其它少量樣品，密封層23上易戳破點25和多條凹痕24處的膜層厚度為0.15mm，密封層23上其它部位的膜層厚度為0.35mm。易戳破點25處的膜層厚度能確保移液槍槍頭很容易地戳破密封層；多條凹痕24的厚度，能保證戳破後密封層易撕裂。

上蓋3下部內壁上設有一圈內螺紋，中蓋的內圈凸環22外壁上設有與上蓋內壁上的內螺紋相對應的一圈外螺紋，中蓋與上蓋之間通過螺紋連接。取樣時可擰開上蓋，露出中蓋上部結構，將移液槍槍頭對準密封層的易戳破點處戳入，即可很容易地戳破密封層，安全輕鬆方便地移取管內的樣品。

管體1上部外壁上設有一圈單向棘齒11，中蓋的外圈環套21內壁上設有與管體上的單向棘齒相對應的一圈齒狀凹槽26，管體與中蓋之間通過棘齒嚙合進行密封連接。

上蓋頂面上還設有向內凹陷的多角形凹坑即八角形中心31，該八角形中心可與扳手或旋蓋機連接，以便快速進行旋蓋操作。

管體1底部設有可嵌入雷射二維碼片，並可使雷射二維碼片下端面高於管體下端面的內凹部分12。在管體底部的內凹部分12嵌入有可快速讀取信息的雷射二維碼片，雷射二維碼片的下端面(下端外表面)高於管體的下端面，使雷射二維碼片不易受到磨損。

上蓋採用藍色、綠色或者其它代表旋出安全的顏色的材料注塑而成，藍色或綠色之類的顏色代表旋出安全。

中蓋採用黃色、橙色或紅色等帶警示性的顏色的材料注塑而成，這些帶警示性的顏色代表管內樣品的安全性及重要性。

管體(管身)可採用各種材料(如PP等)注塑而成，管身表面高透，管身正面有磨砂紋的公司標識LOGO，管身背面設有容積刻度。

管體底部的雷射二維碼片採用黑底白碼。

上述高保真樣品安全保存管(簡稱樣品管)，使用方法如下：

使用時，先將上蓋與中蓋旋接在一起，再將樣品裝入管體內，然後將已連接在一起的上蓋和中蓋的組合體再旋接在管體上面，中蓋與管體旋接在一起，右旋到位後，中蓋即與管體上的單向棘齒互相嚙合，無法迴旋；之後，將樣品信息等數據寫入雷射二維碼片，將雷射二維碼片嵌入管體底部的深中心內；最後，將樣品管放入凍存管盒，將凍存管盒放入冰箱凍存。

需要進行取樣，需要移取管內的樣品時，將樣品管從冰箱和凍存管盒內取出來，先讀取管體底部的雷射二維碼信息，確認信息無誤後，再掀開上蓋，露出中蓋上部結構，將移液槍槍頭對準密封層的中心中心處戳入，即可很容易地戳破密封層，之後可安全輕鬆方便地移取管內的樣品。該過程能有效避免樣本的外洩，防止樣本汙染。並且，取樣時，外蓋內壁不會被樣品液體汙染，確保了試驗取樣人員的安全。

移取完樣品後，再將上蓋蓋上，放回管盒。這時，由於密封層已戳破，下次再使用或檢查時，就能知道該樣品是已經開封使用過的了。

由於密封層戳破後不可復原，這樣就確保了管子中的樣品的原始保真性。檢查密封層完好無損，就可知道管中樣品是原始載入的，雷射二維碼片上的信息也是真實的。一旦發現密封層已破損，就知道樣品是已經開封使用過的了。

由於中蓋右旋到位後，無法迴旋，這樣也確保了管子中的樣品的原始保真性。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特徵和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述和說明的只是本實用新型的原理和其中的一種具體實施方式。在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進(如臨床廣泛使用的採血管等)，這些變化和改進都落入本實用新型要求的保護範圍內。本實用新型要求的保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。