CN113390692A - 一种用于自动制备细胞蜡块的离心试管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗电子器械技术领域，尤其涉及一种用于自动制备细胞蜡块的离心试管，试管内底部镶嵌金属片，试管的试管壁内部具有对称设置的第一冲压管路、第二冲压管路以及第一吸取管路、第二吸取管路，冲压管路的出口端设置于试管内部金属片上方的试管壁，吸取管路的出口端设置于试管内部的预设高度处，冲压管路、吸取管路的入口端设置于试管壁外侧部或试管顶部，入口端具有快插接口。本发明的一种用于自动制备细胞蜡块的离心试管，适用性强，不受待制备细胞液细胞的大小、数量影响，加热能耗低，同时具备冲压管路和吸取管路，能够加快反应时间，降低制备时长，且无需外部导管伸入试管的操作，降低外部环境对反应的干扰，降低装置程控的复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及医疗电子器械技术领域，尤其涉及一种用于自动制备细胞蜡块的离心试管。
背景技术
细胞蜡块是把液体中的细胞提取后进行石蜡固定，固定后制成类似组织切片的形式，目前制作细胞蜡块多采用手工方法，手工操作费时、费力，且制作得到的细胞蜡块，和操作人员的经验水平直接相关联，否则很可能出现蜡块质量参差不齐的情况，另外由于操作中需添加福尔马林、二甲苯等试剂，稍有不慎就会给操作人员的健康带来伤害。
现有技术如专利“CN2014101669573自动制备细胞蜡块的装置及其方法”、和“CN2014101643499制备细胞蜡块的加压式反应装置”中提出了一种自动制备细胞蜡块的方法及其装置，将固定、脱水、透明、染色、浸蜡、冷却等一系列步骤都在仪器中自动完成，运行完毕，在试管内可以形成已浸蜡的细胞块，取出细胞块后放入包埋框中进行包埋，之后细胞蜡块后即可送去切片，该方法及装置解决了手工操作的缺点。
但在实用中发现该装置和方法也出现了一些问题和缺点。当体液中含细胞很多时，问题尤其明显。操作中体液倒入含半透膜的试管后，其中的试剂、水分和小分子会透过半透膜，而细胞则滞留在半透膜上。当半透膜上累积相当程度的细胞后，就会阻碍液体和小分子的过滤使得后面的过程越来越缓慢，此时需要通过施加负压来加快进程。施加的负压过小，效果不明显；过大则会导致稍大的细胞嵌入半透膜中的孔洞，虽然通过试管内反向施加正压可将部分堵住半透膜的细胞重新压回细胞液体中，但仍会有少量堵住半透膜的细胞留在半透膜上，经过多次这样重复操作，最后半透膜的滤过特性将消失，导致最后效果不佳。另外由于有浸蜡过程，而石蜡温度低于40℃会凝固，所以浸蜡过程中试管及加压、抽取装置需要保持一定温度。试管是一次性的，问题不大。但加压、抽取装置由于循环工作，长时间工作后内壁附着的石蜡会越积越多。为保证工作顺畅，加压、抽取装置在其余的固定、脱水、透明、染色等过程均需加热，导致不方便和能耗过大。
针对以上技术问题，故需对其进行改进。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种用于自动制备细胞蜡块的离心试管。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于自动制备细胞蜡块的离心试管，所述试管内底部镶嵌有金属片，所述金属片表面光滑，所述金属片所在的试管底部部分为可拆卸结构或可剪裁分离，所述试管的试管壁内部具有对称设置的第一冲压管路、第二冲压管路以及第一吸取管路、第二吸取管路，所述冲压管路的出口端设置于试管内部金属片上方的试管壁，所述吸取管路的出口端设置于试管内部的预设高度处，所述冲压管路、吸取管路的入口端设置于试管壁外侧部或试管顶部，所述冲压管路、吸取管路的入口端具有快插接口，所述冲压管路内设置有单向阀，所述吸取管路内设置有开关阀。
作为优选方案，所述试管的外侧贴附有金属网膜。
作为优选方案，所述试管底部为圆台结构，所述试管由试管口缩口至底部圆台。
作为优选方案，所述试管的管口具有对称设置的定位凸起。
作为优选方案，所述试管的外侧中下部具有定位块。
作为优选方案，所述试管具有试管盖，所述试管盖顶部具有十字缝隙。
作为优选方案，所述试管盖底部设有液位检测传感器。
作为优选方案，所述金属片底部具有延伸柱，所述试管底部开设有供延伸柱穿过的延伸孔，所述延伸柱与延伸孔密封连接，所述延伸柱长度大于试管底部试管壁的厚度。
作为优选方案，所述冲压管路的出口端管路与水平面之间具有30-45度的夹角。
作为优选方案，所述冲压管路的出口端管路与垂直面之间具有30-45度的夹角。
与现有技术相比，本发明的一种用于自动制备细胞蜡块的离心试管，适用性强，不受待制备细胞液细胞的大小、数量影响，加热能耗低，同时具备冲压管路和吸取管路，能够加快反应时间，降低制备时长，同时无需外部导管伸入试管的操作，降低外部环境对反应的干扰，降低装置程控的复杂度。
附图说明
图1为本发明实施例一的用于冲压式自动制备细胞蜡块的试管的整体结构的透视示意图；
图2为本发明实施例一的用于冲压式自动制备细胞蜡块的装置的试管的整体结构的爆炸图示意图；
图3为本发明实施例一的用于冲压式自动制备细胞蜡块的装置的试管的整体结构的透视下线条图示意图；
图4为本发明实施例一的用于冲压式自动制备细胞蜡块的装置的试管的主视图透视下线条图示意图；
图5为本发明实施例一的用于冲压式自动制备细胞蜡块的试管的左视图透视下线条图；
图6为本发明实施例一的用于冲压式自动制备细胞蜡块的试管的快插接口部分的局部放大示意图；
图7为本发明实施例一的用于冲压式自动制备细胞蜡块的试管的应用场景示意图；
图8为本发明实施例一的用于冲压式自动制备细胞蜡块的试管的应用场景下的加热套筒结构示意图；
其中：1.转盘；11.固定孔；2.试管；21.第一冲压管路；22.第二冲压管路；23.快插接口；24.金属片；241.延伸柱；242.延伸孔；25.定位块；26.第一吸取管路；27.第二吸取管路；28.试管盖；29.定位凸起；3.第一冲压装置；31.试剂瓶；4.第二冲压装置；41.金属石蜡池；5.套筒加热装置；51.加热套筒；52.加热套筒管口；53.加热膜；6.备用辅助装置。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一：
如图1-8所示，本实施例提出一种用于自动制备细胞蜡块的离心试管，使细胞团块的固定、脱水、透明、染色、浸蜡、冷却等步骤的自动运行都在设计的试管2中完成。
具体的，试管2的内侧底部镶嵌有金属片24，金属片24形状与试管2底部贴合，金属片24要求表面光滑，以使离心后的细胞团块可附着在其表面，其同时进入冲压过程后，细胞团块即会被打散、而不会一直粘附在金属片24上；金属片24所在的试管2底部为可拆卸结构或可剪裁分离，可拆卸结构可以为螺纹连接、过盈配合的插接、卡接等等，可剪裁分离则试管2材质选用柔性材质，比如塑料，与平常实验的试管2一致，可剪裁作为一次性使用，可拆卸根据需要可重复使用，当浸蜡步骤完毕、待试管2内石蜡冷却后，操作人员即可方便的拆开试管2，剥离金属片24，获得制备的细胞蜡块。金属片24可以设计直接作为包埋框包埋，或者作为转移中转转移到包埋框中，进行下一步切片操作，同时金属片24在制备过程加热时，能提升底部局部的热传导，稳定细胞团块局部的制备温度要求，提升热使用效率。进一步的，金属片24底部设计有延伸柱241，试管2底部适配开设有供延伸柱241穿过的延伸孔242，延伸柱241与延伸孔242密封连接，密封连接的方式可以是通过增加硅胶垫后过盈配合的方式，延伸柱241长度大于试管2底部试管2壁的厚度，以使金属片24贴合底部到位后，延伸柱241能够突出于试管2底部，在加热时能够通过延伸柱241导热，加强加热的效率，更加的节能高效。
试管2的试管2壁内部具有对称设置的第一冲压管路21、第二冲压管路22以及第一吸取管路26、第二吸取管路27，对称设计能够避免试管2离心时的偏置，冲压管路出口端设置于试管2内部金属片24上方的试管2壁，以使冲压时冲压入的液体流直击细胞团块所在的区域位置，保障细胞团块的打散力度，同时从底部带动试管2内液体流动，均匀打散，优选的，冲压管路的出口端管路与水平面之间设计30-45度的夹角，使反应过程的冲压打散更均匀；进一步的，冲压管路的出口端管路与垂直面之间设计30-45度的夹角，从而增加对金属片24表面的冲压，减少细胞团块在冲压时在金属片24表面的附着，提高制备的质量。
吸取管路的出口端设置于试管2内部的预设高度处，吸取管路用于从试管2内吸取液体，预设高度根据制备过程要求适配设置，比如位于金属片24顶部2-5cm处。吸取管路的设计可以避免反应中外部取液装置伸入试管2的操作，减少外部环境对反应的干扰，同时能够与冲压管路同时完成对接，简化程控设计。优选的，吸取管路的出口端设置为多个，由总管路分路为多个，分布于管壁的不同高度处，每个分路设置无线控制的开关阀控制通断，能够根据要求选则不同的高度吸取试管2内的液体，或者吸取管路的出口端设置为多个，对应多个吸取管路入口端，对接不同的冲压装置的吸取导管；优选的，吸取管路的开关阀可以设计在入口端，受外部导管插入时为通状态，拔出时自动闭合的形式，简单的结构，可以为朝向向内的单向阀盖的结构形式。冲压管路、吸取管路的入口端设置于试管2壁外侧部或试管2顶部，优选设计于试管2壁外侧部，减少受试管2壁厚度的干涉影响，在入口端设计快插接口23，快插接口23可以使用现有的格式结构的快插方式，比如通过压力压入自锁式，拔插通过按压解锁直接拔插的快插接口23等等，结构不做限制，优选的，冲压管路和吸取管路的入口端合并于一个快插接口23中，对接时，一次对接操作即可同时完成对接，减少对接操作；冲压管路内设置有单向阀，单向阀可为简单的单向盖板，或其他结构的单向阀结构，位置优选于入口端、出口端，避免离心时内部液体流出。优选的，可以设置液位检测传感器用于检测试管2内液面高度，配合整体装置控制，液面高度检测器类型不限，比如选用红外无接触式，设置于试管2外侧，高效方便。
试管2底部设计为圆台结构，试管2由试管2口缩口至底部圆台，试管2口部直径大，然后向下不断倾斜、直径略微缩小，以方便套筒加热装置5上升时能与之接触。快到底部时倾斜加大，最后在底部收于比如3*3mm的圆形，其底部直径可根据医院人员对包埋框的大小要求设计而定，底部圆台界面为梯形，使金属片24直接作为包埋框包埋更加方便。优选的，在试管2的外侧贴附有金属网膜，金属网膜可由导热性好的金属薄片或者在金属薄片上开小洞形成，以方便应用场景下套筒加热装置5的加热传导，防止在浸蜡步骤中试管2内的石蜡冷却凝固；
试管2的管口具有对称设置的定位凸起29，定位凸起29为配合应用场景下的转盘1固定孔11固定试管2相对转盘1的位置，比如，转盘1的固定孔11设计对于的定位凹槽供试管2卡入，同时设计冲压管路、吸取管路的入口端快插接口23位于转盘1的切线位置处，便于快插接口23与对应冲压装置的对接，转盘1带动试管2转动离心，由于定位凸起29的存在，固定了试管2相对固定空的位置，可以设计试管2转动离心后，可以停止于固定的位置，即转盘1切线位置处，便于对接对应冲压装置，转盘1带动试管2离心为转盘1固定孔11旋转，带动转盘1转动。优选的，快插接口23的凸起结构高度位置适宜时，可以与应用场景下的加热套筒51配合定位。优选的试管2的外侧中下部单独设计有定位块25，用于与应用场景下的套筒加热装置5配合定位。
进一步的，试管2还设计有试管盖28，试管盖28可以避免冲压时的液体飞溅及外部环境对反应的干扰，试管盖28的顶部设计有十字缝隙，试管盖28选用柔性材料，十字缝隙可以在试管2内部冲压造成的气压压力过大时，受压撑开释放压力，同时，可以适配应用场景下，设计外部备用辅助装置6的伸入应对意外情况。优选的，液位检测传感器设计于试管盖28底部，检测方便的同时，更换检修也方便。
试管2以其应用场景自动制备细胞蜡块的装置示例，包括转盘1、试管2、第一冲压装置3、第二冲压装置4、套筒加热装置5。
其中，转盘1具有多个对称布置的，用于固定试管2的固定孔11，转盘1根据大小及规模需要可开取4个、或8个、16个等固定孔11，即一次性可放置对应数量的试管2，放置时要求对称，以防止离心时偏置。
第一冲压装置3用于对接第一冲压管路21、第一吸取管路26的快插接口23，并向第一冲压管路21内冲压试剂，从第一吸取管路26吸取试管2内的液体；包括若干试剂瓶31、第一导管、第一加压泵、电磁阀、第一机械臂，第一加热泵安装于第一导管管路上，第一导管通过电磁阀分别连通若干试剂瓶31内的试剂，第一机械臂包括底座及可伸缩的前夹持部，控制第一导管对接第一冲压管路21、第一吸取管路26的快插接口23，第一导管可将试剂瓶31内的试剂通过第一加压泵加压冲压入第一冲压管路21中，也可通过第一吸取管路26从试管2内吸取液体，试剂瓶31包括用于放置福尔马林、酒精、伊红、以及二甲苯、试管2内吸取液等液体试剂的试剂瓶31，对应的导管从底座处具有多个分路分别连通不同的试剂瓶31，每个分路设置电磁阀控制连通的通断，以分别用于冲压福尔马林、浓度为95％酒精、无水酒精、尹红以及二甲苯及吸取试管2内液体等；第一机械臂、第二机械臂结构类同，布置于转盘1两侧，包括底座及可伸缩的夹持部,机械臂为中空结构，第一导管、第二导管的管路设置经过于机械臂内部的空洞，并最终露出于夹持部，受内部控制器控制伸缩活动，两侧的布置于转盘1切线位置处，直面试管2，控制设计简单，避免复杂的控制程序设计。
第二冲压装置4用于对接第二冲压管路22、第二吸取管路27，并向第二冲压管路22内冲压液体石蜡及从第二吸取管路27吸取试管2内的液体石蜡，包括金属石蜡池41、第二导管、第二加压泵、第二机械臂，第二加热泵安装于第二导管管路上，第二导管一端连通金属石蜡池41，第二机械臂控制第二导管对接第二冲压管路22的快插接口23，金属石蜡池41附有加热器，加热器设计在制备过程需要冲压液体石蜡前，就对金属石蜡池41进行提前加热以获取融化的液体石蜡。优选的，在第二导管上贴附保温层，同时设计金属石蜡池41与试管2间的较近的距离，减少石蜡受冷凝固。
套筒加热装置5设置在转盘1下方，可被控制上下移动，包括可升降的加热套筒51，加热套筒管口52与试管2定位块25相适配进行定位，根据需要选择适当的传感器，比如接触式或者红外式等等，当加热套筒51上升时与试管2定位块25接触可判断上升停止，加热套筒51容器内形状设计与试管2的外部形状相适配以包裹试管2底部，加热套筒51内具有加热膜53，同时，加热套筒51装置的材料选用导热性好的金属，利于加热、导热。优选的，可以省略定位块25的配合，以升降固定路程代替或者快插接口23的凸起代替定位块25，简化结构。
另应用场景设置备用辅助装置6用于应对反应中的意外情况，根据需要设置选择干涉的操作装置，比如吸取、抓取装置等等，可通过试管盖28的十字缝隙伸入试管2干涉反应。
应用场景下的冲压式自动制备细胞蜡块的装置的制备方法，包括步骤：
S1.取样，将待制备细胞蜡块的细胞液置入试管2中,盖盖，并将试管2放置于转盘1固定孔11内固定；待制备细胞蜡块的细胞液可由操作人员将临床抽取或集中收集取样，取样的对象可以为人体体液细胞，如胸水、腹水、宫颈脱落细胞、浆膜腔积液、脑脊液、痰液等等；
S2.形成细胞团块，通过离心将密度大的物质聚集于试管2底部，形成细胞团块；
其中，离心指转盘1以1000-2000转/秒，旋转1-2分钟，之后根据过程，第一冲压装置3、第二冲压装置4通过对接快插接口23将试管2内的上清液体或试剂、液体石蜡吸出；过程中根据转盘1上的试管2数目连续进行多次重复操作；过程中的转速要求、过程时长均可由操作人员根据需求设置，后续过程同理。
S3.固定，电磁阀连通固定用试剂，进行重复的，冲压试剂、自然沉淀、重复冲压沉淀、离心的过程，该固定过程历时1.5-2小时，该过程保证试管2内的试剂高于底部的细胞团块5cm；
其中，固定用试剂指浓度为10％的中性福尔马林；冲压试剂指第一冲压装置3对接第一冲压管路21并向第一冲压管路21内冲压试剂，带动试管2内液体流动，打散细胞团块，打散可使所有细胞都能与加入试剂充分接触，若无以上冲压过程，加入的试剂仅会与沉淀于试管2底部的细胞团块上表面的细胞作用，而无法与内部的细胞充分作用；自然沉淀指试管2内细胞液体自然沉淀5-15分钟；重复冲压沉淀指重复2-4次的，冲压试剂/液体石蜡、自然沉淀的过程，重复冲压能够不断的加入的新试剂，从而能够保障反应的充分，加快反应时间，降低制备时长；自然沉淀指试管2内细胞液体自然沉淀5-10分钟；离心加入重复过程目的是控制内部新旧试剂反应的浓度及液面高度，保证反应充分，提升制备的质量。
优选的，冲压试剂或冲压液体石蜡时，对应第一导管或第二导管内的流速要求为0.2-0.3m/s，保障打散力度，提升制备质量，流速的控制可通过加压泵内设流速检测，或在第一导管、第二导管的管路上设置流速检测传感器。
S4.脱水，包括一次脱水和二次脱水，所述一次脱水，电磁阀连通一次脱水用试剂，进行重复的，冲压试剂、自然沉淀、重复冲压沉淀、离心的过程，该一次脱水过程历时1-1.5小时；所述二次脱水，电磁阀连通二次脱水用试剂，进行重复的，冲压试剂、自然沉淀、重复冲压沉淀、离心的过程，该二次脱水过程历时1-1.5小时；
其中，一次脱水用试剂指浓度为95％的酒精，二次脱水用试剂指无水酒精；
S5.染色，电磁阀连通染色用试剂，进行冲压、自然沉淀、重复冲压沉淀的过程，该染色过程历时15-20分钟，该过程保证试管2内的试剂高于底部的细胞团块2cm；
其中，染色用试剂指伊红，染色用试剂选择可根据实际需要选择，比如苏木精，伊红染色工艺要求简单方便，在本方案中可以不需离心，节约过程时间；
S6.透明，电磁阀连通透明用试剂，进行重复的，冲压试剂、自然沉淀、重复冲压沉淀、离心的过程，该透明过程历时25-30分钟，该过程保证试管2内的试剂高于底部的细胞团块5cm；
其中，透明用试剂指二甲苯；
S7.浸泡石蜡，进行重复的，冲压液体石蜡、试管2加热、自然沉淀、重复冲压沉淀、试管2脱离加热、离心的过程，该过程历时1-1.5小时，将透明处理后细胞上残留的二甲苯置换出来，该过程中试管2的温度在60—70℃，该过程保证试管2内的液体石蜡高于底部的细胞团块5cm；
其中，冲压液体石蜡指第二冲压装置4对接第二冲压管路22并向第二冲压管路22内冲压液体石蜡；试管2加热指冲压液体石蜡的同时，套筒加热装置5控制加热套筒51上升，至加热套筒51包裹试管2底部，加热套筒51内加热膜53开始加热；试管2脱离加热指离心前，套筒加热装置5控制加热套筒51下降，至脱离试管2；
S8.以上步骤完毕，细胞团块已在试管2底部形成蜡块，且位于最底部，待石蜡冷却凝固后，操作人员即可取出试管2，拆卸或剪裁分离试管2壁底部，剥离金属片24获得细胞蜡块，进行下一步的切片操作。
本实施例的用于冲压式自动制备细胞蜡块的试管，适用性强，不受待制备细胞液细胞的大小、数量影响，加热能耗低，同时具备冲压管路和吸取管路，能够加快反应时间，降低制备时长，同时无需外部导管伸入试管的操作，降低外部环境对反应的干扰，降低装置程控的复杂度。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种用于自动制备细胞蜡块的离心试管，其特征在于，所述试管内底部镶嵌有金属片，所述金属片表面光滑，所述金属片所在的试管底部部分为可拆卸结构或可剪裁分离，所述试管的试管壁内部具有对称设置的第一冲压管路、第二冲压管路以及第一吸取管路、第二吸取管路，所述冲压管路的出口端设置于试管内部金属片上方的试管壁，所述吸取管路的出口端设置于试管内部的预设高度处，所述冲压管路、吸取管路的入口端设置于试管壁外侧部或试管顶部，所述冲压管路、吸取管路的入口端具有快插接口，所述冲压管路内设置有单向阀，所述吸取管路内设置有开关阀。
2.如权利要求1所述的一种用于自动制备细胞蜡块的离心试管，其特征在于，所述试管的外侧贴附有金属网膜。
3.如权利要求2所述的一种用于自动制备细胞蜡块的离心试管，其特征在于，所述试管底部为圆台结构，所述试管由试管口缩口至底部圆台。
4.如权利要求3所述的一种用于自动制备细胞蜡块的离心试管，其特征在于，所述试管的管口具有对称设置的定位凸起。
5.如权利要求4所述的一种用于自动制备细胞蜡块的离心试管，其特征在于，所述试管的外侧中下部具有定位块。
6.如权利要求5所述的一种用于自动制备细胞蜡块的离心试管，其特征在于，所述试管具有试管盖，所述试管盖顶部具有十字缝隙。
7.如权利要求6所述的一种用于自动制备细胞蜡块的离心试管，其特征在于，所述试管盖底部设有液位检测传感器。
8.如权利要求7所述的一种用于自动制备细胞蜡块的离心试管，其特征在于，所述金属片底部具有延伸柱，所述试管底部开设有供延伸柱穿过的延伸孔，所述延伸柱与延伸孔密封连接，所述延伸柱长度大于试管底部试管壁的厚度。
9.如权利要求8所述的一种用于自动制备细胞蜡块的离心试管，其特征在于，所述冲压管路的出口端管路与水平面之间具有30-45度的夹角。
10.如权利要求9所述的一种用于自动制备细胞蜡块的离心试管，其特征在于，所述冲压管路的出口端管路与垂直面之间具有30-45度的夹角。
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