CN108918238A - 一种以毛细管为载体的革兰氏染色方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以毛细管为载体的革兰氏染色方法及装置，属于生物领域，所述方法步骤如下：首先将样品液吸至毛细管中，加热使其汽化形成菌体层，然后在不同阶段通过将所需溶液没过菌体层实现革兰氏染色的初然、媒染、脱色和复染四个步骤，每个步骤完成后均进行洗涤，最后干燥后将毛细管置于光学显微镜下观察。所述装置基于上述以毛细管为载体设置，通过毛细管夹持机构固定毛细管，第一驱动组和第二驱动组分别作用实现毛细管在不同工作位的工作，最终全自动或半自动完成染色。该装置能够实现批量对于样本进行处理，处理结果重复性好，解决了因为手工操作带来的实验误差，并且仅需要微量试剂即可完成染色，极大节省人力和物力成本。

Description

一种以毛细管为载体的革兰氏染色方法及装置

技术领域

本发明属于生物领域，具体地，涉及一种以毛细管为载体的革兰氏染色方法及装置。

背景技术

自1884年Hans Christian Gram报道了革兰氏染色方法以来，经历了一个多世纪发展，已成为细菌学中一个经常使用和十分重要的方法。在1940年至1960年期间，革兰染色在临床上的应用达到顶峰，对于众多微生物学家和临床医师们来说，革兰氏染色因其快速、简便，在实际应用过程中依然作为一种重要的检测手段。

这些年来，染色方法也经过了多次修改，如Brown-Hopps法、Brown-Brenn法和Gram-twort法，并广泛在解剖病理学实验室使用。通过对各种改进方法的对比，发现仍然沿用着Gram氏原来的四步法，部分研究人员采用了三步法，其基本原理并没有改变。如黄元桐报道的革兰氏染色三步法，是把酒精退色和复染的两步合并在一步中进行。尽管革兰染色作为临床微生物实验室中最常用的检测方法之一，但由于操作人员差异，控制不佳以及缺乏标准化，许多临床医生对其结果报以怀疑态度。因此，确保革兰氏染色结果准确可靠，所需的标准化监测是必不可少的。

现在市面上已出现全自动染色仪仪，但现有技术存在着诸多不足，依赖于载玻片为载体的染色过程，采用离心式设计，染色的数量少、时间长、流路管道易堵塞、喷射不均匀，并且需要大量的试剂喷涂。

发明内容

针对现有技术中革兰氏染色中存在的不足，本发明的目的在于提供一种以毛细管为载体的革兰氏染色方法，目的二在于提供一种革兰氏染色装置。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种以毛细管为载体的革兰氏染色方法，包括以下步骤：

步骤一、将待检测的液体样品，吸入毛细管内，加热毛细管的样品部位使样品瞬间汽化，粘固在毛细管内壁上，形成菌体层；

步骤二、将经步骤一处理的毛细管插入结晶紫溶液中进行吸附初染，初染过程中结晶紫溶液没过菌体层，然后进行水冲洗以去掉浮色；

步骤三、将经步骤二处理的毛细管插入碘液中进行媒染，媒染过程中碘液没过菌体层，然后进行水冲洗以洗掉浮色；

步骤四、将经步骤三处理的毛细管插入脱色液中进行脱色，脱色过程中脱色液没过菌体层，然后进行水冲洗为下一步复染做准备；

步骤五、将经步骤四处理的毛细管插入红色染料中进行复染，复染过程中红色染料没过菌体层，水冲洗、晾干；

步骤六、将经步骤五处理的毛细管置于光学显微镜下进行观察，根据视野内菌体的颜色判断为革兰氏阳性菌或革兰氏阴性菌。

作为对上述染色方法的进一步优化，步骤二、步骤三、步骤四和步骤五中所述水冲洗的替换方式为：用吸水纸将毛细管中残留的液体吸走。

本发明还进一步提供一种利用上述以毛细管为载体的革兰氏染色方法进行染色的装置，包括安装板、与安装板连接的移动机构、与安装板垂直连接的工作底台和设置在安装板底部一端处对毛细管进行加热的加热位；所述安装板上设有导轨；所述移动机构包括与导轨滑动连接的横向臂、驱动横向臂沿导轨滑动的第一驱动组和固定在横向臂上且与横向臂垂直的纵向臂；所述导轨和横向臂均处在水平方向上且相互垂直；所述纵向臂上的侧面上设有纵向的滑轨，所述滑轨连接有固定毛细管的毛细管夹持机构；所述毛细管夹持机构包括与滑轨滑动连接的滑动板、控制滑动板沿滑轨方向上下滑动的第二驱动组和设置在滑动板底部用于夹持毛细管的夹持部；

所述工作底台沿导轨方向均布设有若干个工作位，所述工作位位于毛细管夹持机构的下方；所述工作底台内设有可拆卸的工作板，工作板上设有若干个顶部开口的工作槽，所述工作槽与工作位一一对应。

作为对上述方案的进一步优化，在所述滑动板上位于夹持部的上方设有气动部，所述气动部包括气缸、与气缸配合的柱塞和驱动柱塞在气缸内作上下移动的第三驱动组；所述气缸底部设有与作为染色载体的毛细管顶端密闭配合的插入口。

作为对上述方案的进一步优化，所述工作板为单独分离设置以便取出向工作槽中添加或替换染色溶液。

作为对上述方案的进一步优化，所述加热位通过氙灯光源对吸有液体样品的毛细管底部进行加热并使之汽化。

作为对上述方案的进一步优化，所述装置还包括壳体；所述客体上设有供工作板出入的通道以及供安装和拆卸毛细管的开关门；壳体的设置是为了防止加热位在加热工作时存在危险。

有益效果：

1、本发明所述革兰氏方法，以毛细管为载体代替传统的玻片，然后按照常规的染色方法进行染色鉴定，首先提高了染色的便捷性，其次，大大节约成本，仅需微量试剂即可完成染色，最后，在染色结果的可靠性和重复性上，明显优于玻片染色效果。

2、本发明所述的革兰氏染色装置，可通过设置智能系统实现对第一驱动组、第二驱动组和第三驱动组的全自动调控，也可进行半自动控制，总之，该装置能够实现对样品的批量处理，且每次染色较为迅速，处理结果重复性较好，解决了手工操作带来的实验误差，每个染色过程仅需微量的染色试剂，极大节省人力和物力成本。

附图说明

图1是实施例1中保加利亚乳杆菌的革兰氏染色结果图；

图2是实施例2中大肠杆菌的革兰氏染色结果图；

图3是实施例3所述革兰氏染色装置的示意图；

图4是实施例3所述革兰氏染色装置夹持毛细管开始进行染色的示意图；

图5是图3和图4中圈A部分的放大示意图；

图6是设有壳体的革兰氏染色装置的主视图；

附图标记：1、安装板；2、工作底台；3、加热位；4、导轨；5、第一驱动组；6、横向臂；7、纵向臂；8、滑轨；9、第二驱动组；10、滑动板；11、夹持部；12、气动部；13、第二驱动组；14、洗涤位；15、复染位；16、脱色位；17、媒染位；18、初染位；19、样品位；20、工作板；21、毛细管；22、开关门；23、壳体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

一种以毛细管为载体的革兰氏染色方法，具体操作如下：

步骤一、将培养的保加利亚乳杆菌菌液，经稀释处理后得样品液，备用；取内径不大于1mm的玻璃毛细管，将毛细管置于样品液中，利用毛细作用吸取样品液；将毛细管内有样品液的部分置于酒精灯火焰上使样品液瞬间汽化，包括菌体在内的混合物粘固在毛细管内壁表面，形成菌体层；

步骤二、将经步骤一处理的毛细管插入结晶紫溶液中，通过毛细作用将结晶紫溶液输送至菌体层处进行初染，然后进行清水冲洗以去掉浮色；

步骤三、将经步骤二处理的毛细管插入碘液中，通过毛细作用将碘液输送至菌体层处进行媒染，然后进行水冲洗以洗掉浮色；

步骤四、将经步骤三处理的毛细管插入脱色液中，通过毛细作用将脱色液输送至菌体层处进行脱色，然后进行水冲洗为下一步复染做准备；

步骤五、将经步骤四处理的毛细管插入番茄红染料中，通过毛细作用将番茄红溶液输送至菌体层处进行复染，水冲洗、晾干；

步骤六、将经步骤五处理的毛细管置于光学显微镜下进行观察，观察结果如图1所示，视野内清洗可见紫色的杆状菌体（图中箭头指示部分），鉴定为革兰氏阳性菌。

实施例2

一种以毛细管为载体的革兰氏染色方法，具体操作如下：

步骤一、将培养的大肠杆菌菌液，经稀释处理后得样品液，备用；取内径不大于1mm的玻璃毛细管，将毛细管置于样品液中，利用毛细管的毛细作用吸取样品液；将毛细管内有样品液的部分置于酒精灯火焰上使样品液瞬间汽化，包括菌体在内的混合物粘固在毛细管内壁表面，形成菌体层；

步骤二、将经步骤一处理的毛细管插入结晶紫溶液中，通过毛细作用将结晶紫溶液输送至菌体层处进行初染，然后利用吸水纸将毛细管内残留的液体吸收以去掉浮色；

步骤三、将经步骤二处理的毛细管插入碘液中，通过毛细作用将碘液输送至菌体层处进行媒染，然后利用吸水纸将毛细管内残留的液体吸收以去掉浮色；

步骤四、将经步骤三处理的毛细管插入脱色液中，通过毛细作用将脱色液输送至菌体层处进行脱色，然后利用吸水纸吸收毛细管内残留液体为下一步复染做准备；

步骤五、将经步骤四处理的毛细管插入番茄红染料中，通过毛细作用将番茄红溶液输送至菌体层处进行复染，吸水纸吸取毛细管内残留液体、晾干；

步骤六、将经步骤五处理的毛细管置于普通光学显微镜下进行观察，观察结果如图2所示，视野内清洗可见红色的杆状菌体（图中箭头指示部分），鉴定为革兰氏阴性菌。

实施例3

基于实施例1、实施例2及其他实验室进行的大量实践结果表明，以毛细管为载体代替玻片进行革兰氏染色，染色过程较为简便，即使是实验室新手，实验结果的成功率也均较高。基于此，本发明进一步提供以此为基本理念的一种革兰氏染色装置，大大节省人力和物力成本。

一种全自动革兰氏染色装置，如图3和4所示，包括安装板1、与安装板1连接的移动机构和与安装板1垂直连接的工作底台2；所述安装板1上设有导轨4；所述移动机构包括与导轨4滑动连接的横向臂6、驱动横向臂6沿导轨4滑动的第一驱动组5和固定在横向臂6上且与横向臂6垂直的纵向臂7；所述导轨4和横向臂6均处在水平方向上且相互垂直；所述纵向臂7上的侧面上设有纵向的滑轨8，所述滑轨8连接有固定毛细管21的毛细管夹持机构A（如图5所示）；所述毛细管夹持机构A包括与滑轨8滑动连接的滑动板10、控制滑动板10沿滑轨8方向上下滑动的第二驱动组9、设置在滑动板10底部的夹持部11和设置在夹持部11上方的气动部12；所述气动部12包括气缸、与气缸配合的柱塞和驱动柱塞在气缸内作上下移动的第三驱动组13；所述气缸底部设有与毛细管21顶端密闭配合的插入口，以便使毛细管21与气缸密闭连接，当第三驱动组13作用带动柱塞在气缸内移动时，能促使底部插入溶液内的毛细管21进行吸附作用；

所述工作底台2沿导轨4方向均布设有一排共六个工作位，从一端至另一端分别依次为样品位19、初染位18、媒染位17、脱色位16、复染位15和洗涤位14，分别用于吸取样品、初染、媒染、脱色、复染和洗涤；所述工作台内设有可拆卸的工作板20，工作板20上设有与工作位一一对应的顶部开口的工作槽，工作槽内分别放置样品液、用于初染的结晶紫溶液、用于媒染的碘液、用于脱色的究竟或丙酮酸溶液、用于复染的番茄红溶液和用于洗涤的清水；所述工作位位于毛细管夹持机构A的下方，能使与毛细管夹持机构A固定的毛细管21顺利插入工作位对应的工作槽中进行染色；工作板20可随时根据需要从工作底台2中抽出添加或更换溶液，增加可整个装置的便捷性。

在安装板1上设有对毛细管21根部进行加热的加热位3，所述加热位3与用于吸取样品的工作位相配合，以便当毛细管21从该样品位19吸取样品并升至高于工作底台2的高度时，加热位3能对毛细管21底部的样品液进行加热使之汽化，加热用的热源可为氙灯光源或气体火焰。

使用时，将毛细管21固定在毛细管夹持机构A上，通过第一驱动组5驱动横向臂6沿导轨4移动至样品位19正上方，第二驱动组9工作驱动毛细管夹持机构A沿纵向臂7上的滑轨8向下移动使毛细管21底部插入工作槽内的溶液中，第三驱动组13工作驱动柱塞在气缸内运动使毛细管21完成吸附，完成样品吸附过程；第二驱动组9工作驱动毛细管夹持机构A向上移动至略高于工作底台2，加热位3工作对毛细管21内样品液进行加热并使之汽化从而形成菌体层；第一驱动组5工作使横向臂6沿导轨4移动至初染位18，第二驱动组9工作驱动毛细管加持机构A向下移动至毛细管21底部插入初染溶液中，第三驱动组13工作驱动毛细管21完成吸附，维持初染所用时间，然后第三驱动组13继续工作将初染溶液排出，第二驱动组9工作使毛细管21上升，第一驱动组5工作使横向臂6沿导轨4移动至洗涤位14，重复下降、吸附、排出、上升动作，完成初染过程；接着按照初染过程所用步骤依次完成媒染、脱色和复染过程，复染完成并洗涤浮色后，取下毛细管21，确保毛细管21内壁干燥不湿润，将毛细管21附着菌体层的部分置于普通光学显微镜下观察即可。

为简便流程，在工作位的设置时，可增加设置成一排九个工作位，工作槽也相应配合设置，九个工作位从一端至两一端分别依次为样品位、初染位、洗涤位、媒染位、洗涤位、脱色位、洗涤位、复染位和洗涤位，分别用于吸取样品、初染、洗涤、媒染、洗涤、脱色、洗涤、复染和洗涤，因为每次初染、媒染、脱色和复染后均需要洗涤，所以将洗涤位穿插设置在两两之间，可大大减少移动机构的移动，减少动力消耗。

实施例4

一种全自动革兰氏染色装置，如图3和4所示，包括安装板1、与安装板1连接的移动机构和与安装板1垂直连接的工作底台2；所述安装板1上设有导轨4；所述移动机构包括与导轨4滑动连接的横向臂6、驱动横向臂6沿导轨4滑动的第一驱动组5和固定在横向臂6上且与横向臂6垂直的纵向臂7；所述导轨4和横向臂6均处在水平方向上且相互垂直；所述纵向臂7上的侧面上设有纵向的滑轨8，所述滑轨8连接有固定毛细管21的毛细管夹持机构A（如图5所示）；所述毛细管夹持机构A包括与滑轨8滑动连接的滑动板10、控制滑动板10沿滑轨8方向上下滑动的第二驱动组9和设置在滑动板10底部用于夹持毛细管的夹持部11。因为毛细管的规格不同，有些较细的毛细管置于溶液中可通过毛细作用完成对溶液的吸取，所以本实施例也可将实施例3中用于吸取的气动部去除，由于气动部还具有将毛细管内液体排除的作用，所以相应地本实施例可利用吸水纸将毛细管内残留液体进行去除。

所述工作底台2沿导轨4方向均布设有一排共六个工作位，从一端至另一端分别依次为样品位19、初染位18、媒染位17、脱色位16、复染位15和试剂回收位，分别用于吸取样品、初染、媒染、脱色、复染和除去毛细管内残留液体；所述工作台内设有可拆卸的工作板20，工作板20上设有与工作位一一对应的顶部开口的工作槽，工作槽内分别放置样品液、用于初染的结晶紫溶液、用于媒染的碘液、用于脱色的究竟或丙酮酸溶液、用于复染的番茄红溶液和用于吸收除去毛细管内残留液体的吸水纸；所述工作位位于毛细管夹持机构A的下方，能使与毛细管夹持机构A固定的毛细管21顺利插入工作位对应的工作槽中进行染色；工作板20可随时根据需要从工作底台2中抽出添加或更换溶液，增加可整个装置的便捷性。

在安装板1上设有对毛细管21根部进行加热的加热位3，所述加热位3与用于吸取样品的工作位相配合，以便当毛细管21从该样品位19吸取样品并升至高于工作底台2的高度时，加热位3能对毛细管21底部的样品液进行加热使之汽化，加热用的热源可为氙灯光源或气体火焰。

使用时，将毛细管21固定在毛细管夹持机构A上，通过第一驱动组5驱动横向臂6沿导轨4移动至样品位19正上方，第二驱动组9工作驱动毛细管夹持机构A沿纵向臂7上的滑轨8向下移动使毛细管21底部插入工作槽内的溶液中，利用毛细管21的毛细作用将样品液吸附至毛细管内，完成样品吸附过程；第二驱动组9工作驱动毛细管夹持机构A向上移动至略高于工作底台2，加热位3工作对毛细管21内样品液进行加热并使之汽化从而形成菌体层；第一驱动组5工作使横向臂6沿导轨4移动至初染位18，第二驱动组9工作驱动毛细管加持机构A向下移动至毛细管21底部插入初染溶液中，利用毛细管21的毛细作用将初染溶液吸附至毛细管内，维持初染所用时间，第二驱动组9工作使毛细管21上升，第一驱动组5工作使横向臂6沿导轨4移动至试剂回收位，下降、利用吸水纸除去残留液体、上升动作，完成初染过程；接着按照初染过程所用步骤依次完成媒染、脱色和复染过程，复染完成并通过吸水纸除去浮色后，取下毛细管21，确保毛细管21内壁干燥不湿润，将毛细管21附着菌体层的部分置于普通光学显微镜下观察即可。

上述第一驱动组5和第二驱动组9可为电机机构，第三驱动组13可设置为轴向柱塞泵，三种驱动组可通过设置成智能系统实现对所述革兰氏染色装置的全自动控制，类似于自动加样器，以实现机动控制。另外，也可通过手动控制三个驱动组实现对整个装置的半自动控制。

如图6所示，本发明所述装置可设置一个外壳23，防止加热位3工作时存在危险，外壳23上设置一个供安装毛细管21的开关门22。

需要说明的是，以上实施例仅为本发明较佳的实施方式而已，并不以此限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换或改进等，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种以毛细管为载体的革兰氏染色方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、将待检测的液体样品，吸入毛细管内，加热毛细管的样品部位使样品瞬间汽化，粘固在毛细管内壁上，形成菌体层；

步骤二、将经步骤一处理的毛细管插入结晶紫溶液中进行吸附初染，初染过程中结晶紫溶液没过菌体层，然后进行水冲洗以去掉浮色；

步骤三、将经步骤二处理的毛细管插入碘液中进行媒染，媒染过程中碘液没过菌体层，然后进行水冲洗以洗掉浮色；

步骤四、将经步骤三处理的毛细管插入脱色液中进行脱色，脱色过程中脱色液没过菌体层，然后进行水冲洗为下一步复染做准备；

步骤五、将经步骤四处理的毛细管插入红色染料中进行复染，复染过程中红色染料没过菌体层，水冲洗、晾干；

步骤六、将经步骤五处理的毛细管置于光学显微镜下进行观察，根据视野内菌体的颜色判断为革兰氏阳性菌或革兰氏阴性菌。

2.如权利要求1所述的一种以毛细管为载体的革兰氏染色方法，其特征在于：步骤二、步骤三、步骤四和步骤五中所述水冲洗的替换方式为：用吸水纸将毛细管中残留的液体吸走。

3.利用如权利要求1或2所述的以毛细管为载体的革兰氏染色方法进行染色的装置，其特征在于：包括安装板、与安装板连接的移动机构、与安装板垂直连接的工作底台和设置在安装板底部一端处对毛细管进行加热的加热位；所述安装板上设有导轨；所述移动机构包括与导轨滑动连接的横向臂、驱动横向臂沿导轨滑动的第一驱动组和固定在横向臂上且与横向臂垂直的纵向臂；所述导轨和横向臂均处在水平方向上且相互垂直；所述纵向臂上的侧面上设有纵向的滑轨，所述滑轨连接有固定毛细管的毛细管夹持机构；所述毛细管夹持机构包括与滑轨滑动连接的滑动板、控制滑动板沿滑轨方向上下滑动的第二驱动组和设置在滑动板底部用于夹持毛细管的夹持部；

所述工作底台沿导轨方向均布设有若干个工作位，所述工作位位于毛细管夹持机构的下方；所述工作底台内设有可拆卸的工作板，工作板上设有若干个顶部开口的工作槽，所述工作槽与工作位一一对应。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：在所述滑动板上位于夹持部的上方设有气动部，所述气动部包括气缸、与气缸配合的柱塞和驱动柱塞在气缸内作上下移动的第三驱动组；所述气缸底部设有与作为染色载体的毛细管顶端密闭配合的插入口。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述工作板为单独分离设置以便取出向工作槽中添加或替换染色溶液。

6.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述加热位通过氙灯光源对吸有液体样品的毛细管底部进行加热并使之汽化。

7.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述装置还包括壳体；所述客体上设有供工作板出入的通道以及供安装和拆卸毛细管的开关门。