CN203490219U - 全自动结核杆菌染色系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种全自动结核杆菌染色系统，包括染色离心机构、控制装置、以及流路机构，控制装置根据用户指令控制染色离心机构和流路机构执行染色工艺流程；流路机构包括加热系统、喷头，在流路机构中，加热系统连接在喷头的前端，加热系统用于在试剂从喷头喷出前先对试剂进行加热。本实用新型具有闭环恒温加热系统、染色方法可选、无接触式喷射触发控制、以及余量检测系统，能够保证染色、清洗等过程的时间统一，溶液使用量统一，获得了自动化、统一性、快速节约等有益效果。

Description

全自动结核杆菌染色系统

技术领域

本实用新型涉及生物染色系统，具体地，涉及全自动结核杆菌染色系统。 

背景技术

WHO报告显示：目前，全球近20亿人口受结核菌的感染。有2000万人患结核病，每年新发病人达800～1000万人。每年约300万人死于结核病，结核病成为传染病的头号杀手。如不立即采取有效的控制措施，今后十年将有3亿健康人受结核菌感染，9000万人发生结核病，3000万人死于结核病。 

结核分枝杆菌简称为结核杆菌。结核分枝杆菌大小1～4×0.3～0.6μm。菌体细长而略弯，两端略钝。抗酸染色阳性是其重要特性。结核分枝杆菌生长缓慢，至少需要2-4周才出现可见菌落。 

结核分枝杆菌细胞壁富含脂质，约占细胞壁的60%，主要的成分是分枝杆酸和酸化海藻糖。前者是抗酸反应的物质基础；后者包括海藻双分枝菌酸和硫甘酸，分别具有介导肉芽肿形成和保护细菌在吞噬细胞内存活的作用，被认为是结核分枝杆菌的毒力因素。细胞壁中尚含有脂多糖，其中脂阿拉伯甘露聚糖具有广泛的免疫原性，生长中的结核分枝杆菌能大量产生脂阿拉伯甘露聚糖，是血清诊断中应用较多的一类抗原物质。 

结核分枝杆菌细胞壁富含脂质，一般不易着色，用加强剂（5%石碳酸复红溶液）加温或者延长染色时间，可使其着色，并不易为盐酸酒精所脱色，使菌体染成红色。非抗酸菌易为盐酸酒精脱色，再以美兰复染使呈蓝色。 

我国属世界上22个结核病高流行国家之一，全国有5亿以上人口受结核菌感染，活动性肺结核病人达600余万，其中传染性肺结核病人达200余万，每年新增113万新结核病患者，还有大量肺外结核病人存在，每年因结核病死亡者达25万，结核病在我国仍然是一个危害人民健康的严重公共卫生问题。 

现阶段，结核样本的处理，还处在手工操作的阶段。手工抗酸染色的基本流程为： 

（1）涂抹面用滤纸片盖上，然后往滤纸片上滴加石炭酸复红染液，使滤纸片完全被染液浸湿，持玻片在小火上加温片刻然后离开火焰，此时可以看到玻片上冒 出蒸气。待蒸气消失后再加温，如此反复3～4次，约5min，加温时随时添加染液勿使纸片干涸。 

（2）玻片冷却后，用接种环挑去滤纸扔到污物盆内，流水冲洗玻片。 

（3）滴加3%盐酸酒精脱色，至涂抹均匀部位基本没有红色再脱下为止，水洗。 

（4）滴加吕氏美蓝染液30sec，水洗。 

（5）吸干，准备镜检。 

手工操作效率低下，手工操作结果因人而异，很难保证临床样本微生物检验的准确性和及时性，并且手工操作的工作量大，不利于减小操作人员的风险。因此有必要开发一种自动化装置，从而可以大大减轻操作人员的工作量，并减小操作人员的风险。 

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种全自动结核杆菌染色系统。 

根据本实用新型的一个方面，提供一种全自动结核杆菌染色系统，包括染色离心机构、控制装置、以及流路机构，控制装置根据用户指令控制染色离心机构和流路机构执行染色工艺流程。 

全自动结核杆菌染色系统，还包括样品架，其中，样品架设置在染色空腔内，样品架的1号样本位和2号样本位上设置有两个不同的永磁体。 

优选地，流路机构包括加热系统、喷头，在流路机构中，加热系统连接在喷头的前端，加热系统用于在试剂从喷头喷出前先对试剂进行加热。 

优选地，所述加热系统为恒温加热系统，恒温加热系统包括：温度传感器、加热器、MCU，MCU连接温度传感器、加热器，其中： 

温度传感器用于将探测到的试剂的温度值反馈给MCU，MCU根据温度值控制控制加热器是否工作，具体为：当该温度值低于温度阈值时，MCU控制加热器对试剂加热，直到试剂的温度值到达温度阈值，MCU控制加热器停止加热。 

优选地，控制装置存储有多种染色工艺流程，所述用户指令用于指示染色工艺流程的标识信息，控制装置根据标识信息从所述多种染色工艺流程中确定出一种待执行染色工艺流程，然后控制染色离心机构和流路机构执行该待执行染色工艺流程，其中， 

优选地，所述染色工艺流程包括如下任一种或任多种结核染色流程： 

结核染色流程A： 

-将碱性复红染液加热到70摄氏度； 

-用70摄氏度的碱性复红染液对样品染色1分钟； 

-用去离子水清洗1分钟； 

-用脱色液将样品脱至无色，其中，脱色液由5%乙酸乙醇溶液10倍稀释制成； 

-用去离子水清洗30秒； 

-用复染液进行复染，其中，复染液为亚甲基蓝； 

-用去离子水清洗； 

结核染色流程B： 

-用金胺染色液对样品进行染色1分钟； 

-用去离子水清洗； 

-用脱色液将样品脱至无色； 

-用去离子水清洗30秒； 

-用复染液进行复染； 

-用去离子水清洗； 

结核染色流程C： 

-将碱性复红染液加热到70摄氏度； 

-用70摄氏度的碱性复红染液对样品染色； 

-用去离子水清洗； 

-用脱色液对样品进行脱色，其中，脱色液由5%乙酸乙醇溶液10倍稀释制成； 

-用去离子水清洗； 

-用复染液进行复染，其中，复染液为亚甲基蓝； 

-用去离子水清洗。 

优选地，染色离心机构包括若干个磁传感器，其中，磁传感器设置于染色离心机构的染色空腔外壁上，磁传感器连接控制装置，控制装置根据接收自磁传感器的信号控制流路机构喷射试剂。 

优选地，至少有2个磁传感器分别设置在染色空腔外壁上，这2个磁传感器以及染色离心机构的载玻盘的圆心位于同一平面内，而且放置磁传感器的位置是固定的，即相对流路机构的喷嘴的位置也是固定的。 

优选地，还包括样品架，其中，样品架设置在染色空腔内，样品架的1号样本位和2号样本位上设置有两个不同的永磁体。 

优选地，当样本位上的永磁体运行到磁传感器的感应位置时，磁传感器将信号传递给控制装置，控制装置跟据磁传感器的信号，确定样本位相对流路机构的喷嘴的位置，并根据样品架染色时的转速，计算出在多长时间后，该样本位经过喷嘴从而进行喷射。 

优选地，流路机构包括重量传感器，其中，重量传感器位于流路机构的试剂瓶的下方，用于称量试剂余量，控制装置根据接收自重量传感器的信号检测试剂余量是否低于最低阈值，若检测到试剂余量低于最低阈值，则控制染色离心机构和流路机构停止运行。 

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果： 

（1）解决传统的因为手工操作所带来的诸多弊端，诸如手工试验造成的大量的假阳性和假阴性的实验结果，操作人员的熟练程度不同，染出的效果有很多的差异等；相对于手工操作，本实用新型成本倍地提高了抗酸染色的效率，大大节省了操作人员的时间；通过自动化，标准化的染色流程，有效地避免了传统手工染色的假阳性或者假阴性的结果数量，全自动结核染色系统有效的解决了个人差异代理的误差，可以恒定地控制染液的温度，可以自动根据样本厚度设定染色时间微调，所有操作在均一条件下进行，因此大大减少了实验误差。 

（2）节省因为手工实验操作而引起的试验试剂的不必要的浪费，给实验室带来更多的经济效益；节省试剂成本，增加客户满意度。相对传统人手操作的结核染色过程，实验试剂使用量难以控制，本实用新型在样品架未载满的情况下，通过磁传感器检测样品位置可以大大减少了实验试剂的用量，提高了实验效率，采用全自动染色系统的试剂节省可以达到30-50%。 

（3）减少实验室有害试剂的排放，做到有效地防止了微生物操作不当带来的环境的污染，降低石灰酸复红的挥发和未做处理的标本所产生的对实验人员的影响；杜绝实验室交叉污染--传统的结核染色因为试剂污染性导致实验一般在水池边进行，虽然微生物都需要经过灭活，但是因为人工操作的不确定性导致污染可能会造成不必要的人员感染后者造成实验室污染，全自动的染色系统在一个密闭的环境中进行，从而杜绝的实验室的交叉污染，从而达到更好的生物安全性。 

（4）石灰酸复红需要在70度是才能发挥出最好的染色效果，本实用新型解决了给石灰酸复红溶液恒温加热的问题。 

（5）本实用新型同时支持多种染色方案，包括Z-H染色法，荧光染色法，Kinyoun染色法等方法。 

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显： 

图1为本发明的整体结构示意图； 

图2为结核染色三种流程示意图； 

图3为载玻盘的结构示意图； 

图4、图5为恒温加热系统的结构示意图； 

图6为余量检测的原理示意图； 

图7为样品架的平面图以及剖面图。 

图中： 

1为染色空腔； 

2为试剂出口； 

3为酒精入口； 

4为加热器； 

5为试剂入口； 

6为温度传感器； 

7为加热器线； 

8为管路； 

9为试剂瓶； 

10为试剂托盘； 

11为称重传感器； 

12为称重电路板； 

13为1号位永磁体； 

14为1号样本位； 

15为7号样本位； 

16为2号位永磁体； 

17为载玻片； 

18为样本架。 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本 领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。 

本实用新型提供的全自动结核杆菌染色系统，包括染色离心机构、控制装置、以及流路机构。控制装置根据用户指令控制染色离心机构和流路机构执行染色工艺流程，具体地，控制装置存储有多种染色工艺流程，所述用户指令用于指示染色工艺流程的标识信息，控制装置根据标识信息从所述多种染色工艺流程中确定出一种待执行染色工艺流程，然后控制染色离心机构和流路机构执行该待执行染色工艺流程，实现了一台仪器多种染色流程。其中，所述染色工艺流程包括如下任一种或任多种结核染色流程： 

结核染色流程A： 

-将碱性复红染液加热到70摄氏度； 

-用70摄氏度的碱性复红染液对样品染色1分钟； 

-用去离子水清洗1分钟； 

-用脱色液将样品脱至无色，其中，脱色液由5%乙酸乙醇溶液10倍稀释制成； 

-用去离子水清洗30秒； 

-用复染液进行复染，其中，复染液为亚甲基蓝； 

-用去离子水清洗； 

结核染色流程B： 

-用金胺染色液对样品进行染色1分钟； 

-用去离子水清洗； 

-用脱色液将样品脱至无色； 

-用去离子水清洗30秒； 

-用复染液进行复染； 

-用去离子水清洗； 

结核染色流程C： 

-将碱性复红染液加热到70摄氏度； 

-用70摄氏度的碱性复红染液对样品染色； 

-用去离子水清洗； 

-用脱色液对样品进行脱色，其中，脱色液由5%乙酸乙醇溶液10倍稀释制成； 

-用去离子水清洗； 

-用复染液进行复染，其中，复染液为亚甲基蓝； 

-用去离子水清洗。 

进一步地，流路机构包括加热系统、喷头，在流路机构中，加热系统连接在喷头的前端，加热系统用于在试剂从喷头喷出前先对试剂进行加热。实用新型人发现石灰酸复红加热到70度时只需要30s就能达到原来在酒精灯上加热5min的效果，所以在溶液从喷头喷出前，需要将溶液恒温的加热到70度并保持恒温。 

具体地，所述加热系统为恒温加热系统，恒温加热系统包括：出液口、固定接口、清洗酒精入口、温度传感器、加热器、试剂入口、MCU、继电器，其中：温度传感器用于将探测到的试剂的温度值反馈给MCU，MCU根据温度值控制控制加热器是否工作，具体为：当该温度值低于温度阈值时，MCU控制加热器对试剂加热，直到试剂的温度值到达温度阈值，MCU控制加热器停止加热。在一个优选例中，温度传感器探测到的温度值反馈给MCU，MCU会根据温度值控制继电器的通断，继电器的通断控制加热器是否工作。当温度传感器探测到温度低于70度，MCU会打开继电器，使加热器加热，直至温度值为70时，MCU会关闭继电器，使加热器断电。稳定后，MCU会恒定的按一定的频率给加热器通电断电，使其维持在70度恒定不变。 

更进一步地，染色离心机构包括若干个磁传感器，其中，磁传感器设置于染色离心机构的染色空腔外壁上，磁传感器连接控制装置，控制装置根据接收自磁传感器的信号控制流路机构喷射试剂。至少有2个磁传感器分别设置在染色空腔外壁上，这2个磁传感器以及染色离心机构的载玻盘的圆心位于同一平面内。本实用新型还包括样品架，其中，样品架设置在染色空腔内，样品架的若干个样品位上设置有永磁体，载玻盘采用分立设计以有效地做到了防止交叉污染。 

这样，本实用新型可以实现无接触式的喷射触发控制。具体地，在整个载玻盘未填充满样本时（载玻盘示意图见图4），如果试剂继续以满盘样本的量来喷射的话，势必会造成试剂的浪费，所以就要精确定位样本，当载有样本的位置到达喷嘴前时，准确喷射试剂，当空的位置到来时，要准确停止喷射。由于样本都是放在整个染色空腔内，而且在运行时，整个染色空腔中会充满试剂的气溶胶，所以只能采用无接触式的效应方式，在染色空腔外壁上安置高精度的磁传感器，如图4所示，在1号样本位以及6号样本位处放置永磁体，每当这两个位置经过磁传感器时，通过磁传感器能准确判断样本的精确的位置以实现在需要的位置处进行精确的喷射。 

例如，当1号样本位（永磁体）运行到磁传感器的位置时，磁传感器会有信号传递给控制装置，控制装置会跟据磁传感器的信号，知道1号样本位相对喷嘴的位置。又因 为染色时转速为恒定的20rpm，MCU即可计算出在多长时间后，那个样本经过喷嘴。 

以此类推，2号样本位以后的样本位置也可以精确定位。 

更为进一步地，流路机构包括重量传感器，其中，重量传感器位于流路机构的试剂瓶的下方，用于称量试剂余量，控制装置根据接收自重量传感器的信号检测试剂余量是否低于最低阈值，若检测到试剂余量低于最低阈值，则控制染色离心机构和流路机构停止运行。 

试剂如果耗尽，仪器继续运行的话，会造成许多不良的后果，包括：样本由于没有得到正常的染色而废弃，需要重新采集甚至培养，仪器空载会造成仪器部件的工作不良甚至是重要部件的损坏等。本实用新型具有余量检测系统，如图6所示，其在试剂瓶下方放置重量传感器，在一个优选例中，当试剂不足50g时，重量传感器会发送信号给作为控制装置的微处理器，微处理器即会报警试剂余量不足，提醒操作者更换填充试剂，避免不良情况的发生。 

在本实用新型的一个优选的具体实施方式中，首先将固定在载玻片上的微生物样本置于全自动结核杆菌染色系统的离心染色舱中，通过微量流体控制技术将相应的染料和试剂按照结核染色顺序依次通过设计好的角度喷射在微生物的涂片区域中，再经过洗脱，复染等程序，过程中染色和脱色都在所述系统中迅速完成，无需人工干预，载玻片置于样品托盘中，整个染色、离心、脱色以及复染过程在5分钟以内全部完成，程序可以根据操作者的需要选择不同的染色流程以及染色厚度。 

进一步地，本实用新型中的恒温加热系统更加精确，并且目标温度可调，目标温度的试剂，经喷头雾化后，结合效果更加理想。对于试验的喷头和流路系统进行了更好的优化，使得试剂更加节省流量。并且，本实用新型提供的系统很好地弥补了因为手工操作带来的诸多的不方便特性以及容易污染的弊病，具有易于操作，节省试剂成本，避免微生物操作不当造成污染的特点。而且自动化过程，严格控制了染色，脱色，复染等过程的时间，大大的提高的实验的准确性以及节约了实验人员的时间。因此本实用新型能够保证染色、清洗等过程的时间统一，溶液使用量统一，充分地体现了自动化、统一性、快速节约等特点。 

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。 

Claims (5)

1.一种全自动结核杆菌染色系统，其特征在于，包括染色离心机构、控制装置、以及流路机构，控制装置分别连接染色离心机构、流路机构，控制装置根据用户指令控制染色离心机构和流路机构执行染色工艺流程； 

流路机构包括加热系统、喷头，在流路机构中，加热系统连接在喷头的前端，加热系统用于在试剂从喷头喷出前先对试剂进行加热； 

染色离心机构包括若干个磁传感器，其中，磁传感器设置于染色离心机构的染色空腔外壁上，磁传感器连接控制装置，控制装置根据接收自磁传感器的信号控制流路机构喷射试剂。 

2.根据权利要求1所述的全自动结核杆菌染色系统，其特征在于，所述加热系统为恒温加热系统，恒温加热系统包括：温度传感器、加热器、MCU，MCU连接温度传感器、加热器，其中： 

温度传感器用于将探测到的试剂的温度值反馈给MCU，MCU根据温度值控制控制加热器是否工作，具体为：当该温度值低于温度阈值时，MCU控制加热器对试剂加热，直到试剂的温度值到达温度阈值，MCU控制加热器停止加热。 

3.根据权利要求1所述的全自动结核杆菌染色系统，其特征在于，至少有2个磁传感器分别设置在染色空腔外壁上，这2个磁传感器以及染色离心机构的载玻盘的圆心位于同一平面内，而且放置磁传感器的位置是固定的，即相对流路机构的喷嘴的位置也是固定的。 

4.根据权利要求1所述的全自动结核杆菌染色系统，其特征在于，还包括样品架，其中，样品架设置在染色空腔内，样品架的1号样本位和2号样本位上设置有两个不同的永磁体。 

5.根据权利要求1所述的全自动结核杆菌染色系统，其特征在于，流路机构包括重量传感器，其中，重量传感器位于流路机构的试剂瓶的下方，用于称量试剂余量，控制装置根据接收自重量传感器的信号检测试剂余量是否低于最低阈值，若检测到试剂余量低于最低阈值，则控制染色离心机构和流路机构停止运行。 

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