专利名称：一种全自动微生物染色制片装置及染色方法
技术领域：
本发明涉及一种染色制片技术，特指对微生物进行染色和制片，用于检测高精度微生物。
背景技术：
目前传统的微生物检测方法是将微生物进行革兰氏染色或者采用荚膜染色后在光学显微镜或者荧光显微镜下进行观察取样。因为未经染色的微生物与周围环境折光率差别甚小，故在显微镜下极难观察。染色后微生物与环境形成鲜明对比，可以清楚地观察到微生物的形态、排列及某些结构特征，用以分类以及活性检测。目前大部分染色和制片工作都是采用人工手动来完成，且整个染色过程大概要持续十分钟左右，耗费大量的人力物力，此外如果观察样品多，染色时间长，工作疲劳程度增加，势必影响操作规范程度，从而造成制片质量差，影响检测精度。中国专利号为 CN00106925. X公开了放置在载片上的显微送检物的染色用的自动染色装置，该装置配有多个前后排列的试剂容器，送检物相继通过试剂容器，用一个运输筐装载多个载片，运输筐通过一个带有提升装置的电动运送机构同时从相应的试剂容器中提起并向前运送一步进入相邻的试剂容器中，虽然这种染色装置实现了载玻片的批量染色，使得染色效率大大提高， 但该装置结构复杂，且装置中不含灭菌、灭尘等措施，使得该装置并不适用于细菌等高精度微生物检测，此外该装置并非是全自动，缺少对染色制片的固定环节，使用前仍有一定的人工工作量。

发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、无菌、无尘、超净的全自动微生物染色制片装置，完全模拟染色制片的全过程。本发明同时还提供该微生物的染色方法，可同时进行多片载片的同时染色，并且通过简单编程实现不同染色方案的精确染色。
本发明全自动微生物染色制片装置采用的技术方案是具有一柜体，柜体内腔具有洗涤池，柜体顶部之外固定有电机，电机和洗涤池间连接有洗涤池提升机构，洗涤池提升机构具有方形支撑顶，支撑顶四角下部固接四根连接架，四根连接架分别穿过柜体顶部的四个穿孔固接下部的洗涤池，支撑顶正中下方固设涡轮，与涡轮相配的蜗杆连接电机；进出水管从柜体外部伸入洗涤池且在进出水管上分设进、出水管电磁阀；洗涤池内侧壁上设有微型液位传感器；柜体内腔顶部设有环状紫外灯管且内侧面上设有一对集尘极，一对集尘极中间是空心结构的电晕极，电晕极上部连接有步进电机且间隙套有步进电机的机轴；洗涤池正上方依次是同轴对中的转盘式载玻片放置台和多孔滴染盘；多孔滴染盘通过连接架连接柜体顶部，多孔滴染盘间隙套有电晕极；多孔滴染盘沿其周向均布有8个圆孔，每一圆孔上各装有一漏斗形试剂容器；每一漏斗形试剂容器底部均连通装有微型电磁阀的输出管路， 微型电磁阀旁边装有反射式光电传感器；转盘式载玻片放置台固接步进电机且周向均布有 8个与漏斗形试剂容器中心对应的载玻片放置槽；电机、步进电机、紫外灯管、集尘极、电晕极、进、出水管电磁阀和微型电磁阀分别以控制线连接自动控制器。本发明全自动微生物染色方法是将染色方案和步骤事先编程写入自动控制器， 包括如下步骤:A、打开紫外灯管对柜体内灭菌，打开风扇保持柜体内通风，采用一对集尘极与电晕极对柜体内除尘，将所需染色液依次加入8个漏斗形试剂容器中，将待镜检的菌液滴在载玻片中央位置后分别放入载玻片放置台的载玻片放置槽中。B、打开1号微型电磁阀直至相应的1号染色液滴在载玻片上后关闭，步进电机带动载玻片放置台旋转，当相应的反射式光电传感器检测到下一载玻片信号后步进电机停止旋转，按此重复直至步进电机旋转360°后停止。C、电机旋转并通过洗涤池提升机构将洗涤池提升其内的清水淹没载玻片放置台后进行洗涤，之后电机反向旋转使洗涤池降至原位，打开出水管电磁阀放水，当微型液位传感器检测不到信号时关闭出水管电磁阀后打开进水管电磁阀给洗涤池送水，同时直流电机带动风扇转动通过电热丝向柜体内送热风使载玻片干燥。D、2号微型电磁阀自动打开直至将相应的2号染色液滴在载玻片上后关闭，步进电机带动载玻片放置台旋转，当相应的反射式光电传感器检测到下一载玻片信号后停止旋转，继续打开2号微型电磁阀，将相应的2号染色液滴在载玻片上后关闭，按此重复直至步进电机旋转360°后重复运行洗涤和换水。本发明与已有技术相比，具有如下优点
1、完全模拟染色制片的全过程，可以精确控制每次染色和洗涤的时间，可以实现统一且高质量的染色效果。2、采用了转盘式滴染结构，可同时进行多片载片的同时染色。并且通过简单编程实现不同染色方案的精确染色。3、具有实时换水的可移动洗涤池，从而保证洗涤质量减少污染。4、具有加热以及通风装置，保证装置的室内温度，从而减少染色过程中每次洗涤后的干燥的时间。5、装置内具有紫外杀毒装置以及静电除尘装置，保证整个装置室内的无菌、无尘和超净染色制片的工作环境，从而显著提高镜检精度。6、本发明装置适用于任何的染色过程，可以通过编程实现不同的染色步骤。7、建立了良好的工作界面，能够简单方便的实现各种染色过程的全自动操作。


图1本发明装置的主视结构图2是图1中洗涤池提升机构4的结构放大图； 图3是图1中静电除尘装置的结构放大图； 图4是图1中多孔滴染盘8放大的俯视图5是图1中漏斗形试剂容器9及其相关部件连接结构放大示意图； 图6是图1中转盘式载玻片放置台11放大的俯视图7是革兰氏染色方法流程图；其中，图7 (a)是图1所示装置工作在革兰氏染色状态下的工作程序主流程图；图7 (b)为洗涤模块的具体工作流程图；图7 (c)为干燥状态下的具体工作流程图
图1-6中1.柜体；2.透气孔；3.环状紫外灯管；4.洗涤池提升机构；5.电机；6.步进电机；7.集尘极；8.多孔滴染盘；9.漏斗形试剂容器；10.电晕极；11.转盘式载玻片放置台；12.进出水管；13.洗涤池；14.电热丝；15.风扇；16.直流电机；17.载玻片放置槽； 18.出水管电磁阀；19.进水管电磁阀；20.微型液位传感器；21.透气孔；22.旋盖；23.旋口 ；24.微型电磁阀；25.输出管路；26.自动控制器；27.涡轮；28.反射式光电传感器； 29.蜗杆；30.支撑顶；31.连接架；32.圆孔；33.机轴；34.圆孔；35.金属连接架；36.穿孔。
具体实施例方式参见图1，本发明的全自动快速染色制片装置的外部主体是一个柜体1，柜体1由钢化玻璃组成，这样可以方便用户观看柜体1内部的工作状态，柜体1的顶部和底部设有透气孔2，透气孔2连通柜体1内腔，便于室内空气的流通。在柜体1内腔的顶部装有环状紫外灯管3，对柜体1内腔中进行消毒，从而使内腔保持无菌的状态。在柜体1内腔内设有电热丝14、风扇15、洗涤池13、转盘式载玻片放置台11等。在柜体1内腔的底部装有直流电机16，直流电机16输出轴连接上部的风扇15，风扇15的上部固定电热丝14，由直流电机 16带动风扇15转动，风扇15作用于电热丝14，通过电热丝14向柜体1内腔送热风，用于提高内腔温度，加速洗涤后的烘干环节。电热丝14的上部是洗涤池13，洗涤池13上部固定连接洗涤池提升机构4，在柜体1的顶部之外固定有电机5，电机5和洗涤池13之间连接有洗涤池提升机构4，电机5通过洗涤池提升机构4可提升或者降低洗涤池13的位置，从而控制洗涤的时间。洗涤池13的进出水管12从柜体1外部伸入洗涤池13中，在进出水管 12上分别安装进水管电磁阀19和出水管电磁阀18，在洗涤池13的内侧壁上装有微型液位传感器20，用于控制电磁阀19和出水管电磁阀18，从而实现自动换水功能。参见图1和2，洗涤池提升机构4主要由方形支撑顶30、涡轮27、蜗杆四和连接架31组成，其中方形支撑顶30位于最上部，其四角向下焊接有四根钢制连接架31，这四根钢制连接架31分别穿过柜体1顶部的四个穿孔36，与下部的洗涤池13上的四角焊接固定。 涡轮27被焊接固定于支撑顶30中间正下方，蜗杆四与电机5的机轴固定联结。当电机5 带动蜗杆四旋转时，由于柜体1顶部的四个穿孔36的钳制作用使得支撑顶30与涡轮27均保持静止，这样使得整个支撑顶30由于涡轮27和蜗杆四的相对运动而被抬升或者下降， 从而带动洗涤池13的上升和下降。参见图1和3，柜体1内装有静电除尘装置，静电除尘装置包括一对集尘极7、电晕极10和步进电机6，一对集尘极7设置在柜体1内侧面上，在一对集尘极7中间是电晕极 10，一对集尘极7的水平位置大致与电晕极10平行。电晕极10的上部连接步进电机6，电晕极10为空心结构，间隙套在步进电机6的机轴33外侧，其顶端固定于步进电机6的底座。电晕极10的直径远大于机轴33的直径，所以电晕极10并不随步进电机6的机轴33旋转，也不受其旋转的影响。集尘极7以及电晕极10—起工作，用于静电除尘。将电晕极10 接于高压直流电的正极，将一对集尘极7接于高压直流电的负极，维持一个足以使气体电离的静电场，当含尘气体通过电晕极10和一对集尘极7形成非均勻电场时，在放电极周围强电场作用下发生电离，形成气体离子和电子并使粉尘粒子荷电，荷电后的粒子在电场力作用下向收尘极运动并在一对集尘极7上沉积，从而达到粉尘和气体的分离。一对集尘极 7设计成波浪形，有利于尘粒沉积，二次飞扬少，能够有效捕集亚微米级的粉尘粒子，因此可以保证柜体1的染色室内无尘环境。参见图1、4和5，图4为多孔滴染盘8的俯视图，多孔滴染盘8位于洗涤池13的正上方，多孔滴染盘8的中间是圆孔34，圆孔34的直径大于电晕极10的直径，电晕极10穿过圆孔34，使多孔滴染盘8间隙套于电晕极10外。柜体1顶部向下固定连接金属连接架35， 连接架35下部固定连接多孔滴染盘8，因此，多孔滴染盘8与电晕极7并无连接关系，只是通过金属连接架35焊接悬置于柜体1内的中部。多孔滴染盘8沿其周向均布有8个圆孔 32，在8个圆孔32上分别安装有漏斗形试剂容器9。如图5为漏斗形试剂容器9的结构示意图，漏斗形试剂容器9的顶部是旋盖22，旋盖22上设有透气孔21，漏斗形试剂容器9外侧面上设有旋口 23，用于将其安装在多孔滴染盘8上。漏斗形试剂容器9的底部连通输出管路25，输出管路25上装有微型电磁阀M，用于控制输出管路25的通断，在每只漏斗形试剂容器9的底部安装有微型电磁阀M，微型电磁阀M的旁边装有反射式光电传感器观，用于找到放置在漏斗形试剂容器9下部的载玻片的精确位置。参见图1、4和6，图6为转盘式载玻片放置台11的俯视图，转盘式载玻片放置台 11的正上方是多孔滴染盘8，即转盘式载玻片放置台11设置在多孔滴染盘8和洗涤池13 之间，转盘式载玻片放置台11与步进电机6的机轴33的末端焊接固定在一起，转盘式载玻片放置台11与多孔滴染盘8同轴对中连接。转盘式载玻片放置台11沿其周向均布有8个载玻片放置槽17，这载玻片放置槽17的中心与漏斗形试剂容器9的中心相对应，从而保证每个漏斗形试剂容器9的滴染位置为载玻片的中央位置。转盘式载玻片放置台11与多孔滴染盘8随步进电机6 —起旋转，可以精确地旋转一定的角度，保证每个漏斗形试剂容器9 的滴染位置的准确度。参见图1，在柜体1的外部设置的自动控制器沈，自动控制器沈以控制线分别连接一电机5、步进电机6、另一电机16，紫外灯管3、集尘极7、电晕极10、电热丝14、电磁阀 18、19和M。自动控制器沈输出控制指令控制一电机5、步进电机6和另一电机16的旋转；接通和关断紫外灯管3、集尘极7、电晕极10和电热丝14的电源；驱动控制电磁阀18、 19和M的开通和关断。自动控制器沈通过按照各种染色方案所规定的次序和时间对控制对象实施相应的控制方案就可以实现该染色方案的染色。常用的有革兰氏染色和荚膜染色。可以将他们的染色方案以及染色步骤事先编程写入自动控制器沈，用户只需通过点击自动控制器沈上的按键便可以直接启动该染色过程，也可应通过自动控制器沈上的按键编程对染色过程进行修改。参见图1和图7，本发明使用时可首先根据染色方案设置染色步骤，包含固定、初染、媒染、脱色和复染五个步骤，其中每个步骤还包含实时换水的洗涤环节以及染色前的干燥环节，并且，通过编程可实现其他的染色方案的染色。本发明以较常用的革兰氏染色为例介绍本发明的一个具体实施例，其余染色步骤和本实施例雷同。图7 (a)是图1所示装置工作在革兰氏染色状态下的工作程序主流程图，首先打开紫外灯管3，进行室内灭菌，打开柜体1底部的风扇15，保持柜体1室内通风，将高压直流电接于一对集尘极7与电晕极10， 对柜体1室内进行除尘处理。在灭菌和除尘处理后，将所需的染色液按照多孔滴染盘8上的标号依次加入漏斗形试剂容器9中，1号为草酸铵结晶紫，2号为碘液，3号为脱色剂，4号为蕃红。将待镜检的菌液滴在载玻片的中央位置，之后将载玻片分别放入载玻片放置台11 的载玻片放置槽17中。启动自动控制器沈的革兰氏染色模式，装置会首先启动固定环节，即柜体1底部的风扇15以及电热丝14，固定时间为1分钟。然后启动初染环节自动打开 1号微型电磁阀M约1秒，即将草酸铵结晶紫染色液滴在载玻片上后关闭电磁阀M，步进电机6带动载玻片放置台11旋转，当1号电磁阀M旁边的反射式光电传感器观检测到下一载玻片的反射信号后停止旋转，然后继续打开1号微型电磁阀M约1秒，即将草酸铵结晶紫滴在载玻片上后关闭微型电磁阀M，按此步骤重复，当步进电机6累计旋转360°后， 停止工作约1分钟。之后，驱动电机5旋转并通过洗涤池提升机构4将洗涤池13提升至洗涤池13内的清水淹没载玻片放置台11，约20s洗涤完毕后，电机5反向旋转并通过洗涤池提升机构4将洗涤池13降落至原位置，此时打开出水管电磁阀18将洗涤池水放掉，当微型液位传感器20检测不到信号后关闭出水管电磁阀18打开进水管电磁阀19给洗涤池13送水，当微型液位传感器20提示达到标准水位后，进水管电磁阀19自动关闭。洗涤池13换水的时候，直流电机16带动风扇15转动通过电热丝14向装置室内送热风，加速载玻片干燥。约1分钟后，直流电机16和电热丝14停止工作。此后启动媒染环节2号微型电磁阀 24自动打开约1秒，将碘液滴在载玻片上后关闭2号微型电磁阀24，步进电机6带动载玻片放置台11旋转，当2号微型电磁阀M旁边的反射式光电传感器观检测到下一载玻片的反射信号后停止旋转，然后继续打开2号电磁阀M约1秒，将碘液滴在载玻片上后关闭2 号微型电磁阀对，按此步骤重复，直至步进电机6累计旋转360°后，停止工作约1分钟，之后重复运行洗涤以及换水程序。脱色与复染两步与前面基本相同，只是在滴完3号脱色剂后，步进电机6不用停机一分钟，而是直接启动洗涤程序，此外最后复染环节的番红染色之后的停顿延时为2分钟。
权利要求
1.一种全自动微生物染色制片装置，具有一柜体(1)，其特征是柜体(1)内腔具有洗涤池(13 )，柜体(1)顶部之外固定有电机(5 )，电机(5 )和洗涤池(13)间连接有洗涤池提升机构(4)，洗涤池提升机构(4)具有方形支撑顶(30)，支撑顶(30)四角下部固接四根连接架(31)，四根连接架(31)分别穿过柜体(1)顶部的四个穿孔(36)固接下部的洗涤池(13)， 支撑顶(30)正中下方固设涡轮(27)，与涡轮(27)相配的蜗杆(29)连接电机(5)；进出水管(12)从柜体(1)外部伸入洗涤池(13)且在进出水管(12)上分设进、出水管电磁阀(19、 18);洗涤池(13)内侧壁上设有微型液位传感器(20);柜体(1)内腔顶部设有环状紫外灯管 (3)且内侧面上设有一对集尘极(7)，一对集尘极(7)中间是空心结构的电晕极(10)，电晕极(10)上部连接有步进电机(6)且间隙套有步进电机(6)的机轴(33);洗涤池(13)正上方依次是同轴对中的转盘式载玻片放置台(11)和多孔滴染盘(8)；多孔滴染盘(8)通过连接架(35)连接柜体(1)顶部，多孔滴染盘(8)间隙套有电晕极(10);多孔滴染盘(8)沿其周向均布有8个圆孔(32)，每一圆孔(32)上各装有一漏斗形试剂容器(9);每一漏斗形试剂容器 (9)底部均连通装有微型电磁阀(24)的输出管路(25)，微型电磁阀(24)旁边装有反射式光电传感器(28);转盘式载玻片放置台(11)固接步进电机(6)且周向均布有8个与漏斗形试剂容器(9)中心对应的载玻片放置槽(17);所述电机(5)、步进电机(6)、紫外灯管(3)、集尘极(7)、电晕极(10)、进、出水管电磁阀(19、18)和微型电磁阀(24)分别以控制线连接自动控制器(26)。
2.根据权利要求1所述的一种全自动微生物染色制片装置，其特征是漏斗形试剂容器(9 )外侧面上设有旋口( 23 )、顶部是旋盖(22 )，旋盖(22 )上设有透气孔(21)。
3.根据权利要求1所述的一种全自动微生物染色制片装置，其特征是柜体(1)内腔底部设有直流电机(16)，直流电机(16)上部是与其连接的风扇(15)，风扇(15)上部是电热丝(14)，电热丝(14)上部是洗涤池(13)，所述电热丝(14)和直流电机(16)分别以控制线连接自动控制器(26)。
4.根据权利要求1所述的一种全自动微生物染色制片装置，其特征是电晕极(10)连接高压直流电正极，一对集尘极(7)连接高压直流电负极。
5.一种全自动微生物染色制片装置及染色方法，将染色方案和步骤事先编程写入自动控制器(26)，其特征是包括如下步骤A、打开紫外灯管(3)对柜体(1)内灭菌，打开风扇(15)保持柜体(1)内通风，采用一对集尘极(7)与电晕极(10)对柜体(1)内除尘，将所需染色液依次加入8个漏斗形试剂容器(9)中，将待镜检的菌液滴在载玻片中央位置后分别放入载玻片放置台(11)的载玻片放置槽(17)中；B、打开1号微型电磁阀(24)直至相应的1号染色液滴在载玻片上后关闭，步进电机 (6)带动载玻片放置台(11)旋转，当相应的反射式光电传感器(28)检测到下一载玻片信号后步进电机(6 )停止旋转，按此重复直至步进电机(6 )旋转360 °后停止；C、电机(5)旋转并通过洗涤池提升机构(4)将洗涤池(13)提升其内的清水淹没载玻片放置台(11)后进行洗涤，之后电机(5)反向旋转使洗涤池(13)降至原位，打开出水管电磁阀(18)放水，当微型液位传感器(20)检测不到信号时关闭出水管电磁阀(18)后打开进水管电磁阀(19)给洗涤池(13)送水，同时直流电机(16)带动风扇(15)转动通过电热丝(14) 向柜体(1)内送热风使载玻片干燥；D、2号微型电磁阀(24)自动打开直至将相应的2号染色液滴在载玻片上后关闭，步进电机(6)带动载玻片放置台(11)旋转，当相应的反射式光电传感器(28)检测到下一载玻片信号后停止旋转，继续打开2号微型电磁阀(24)，将相应的2号染色液滴在载玻片上后关闭，按此重复，直至步进电机(6)旋转360°后重复运行洗涤和换水。
全文摘要
本发明公开一种全自动微生物染色制片装置及染色方法，柜体内腔具有洗涤池，电机和洗涤池间连接有洗涤池提升机构，进出水管从柜体外部伸入洗涤池且在进出水管上分设进、出水管电磁阀；洗涤池内侧壁上设有微型液位传感器；柜体内腔顶部设有环状紫外灯管且内侧面上设有一对集尘极，一对集尘极中间是空心结构的电晕极，洗涤池正上方依次是同轴对中的转盘式载玻片放置台和多孔滴染盘；每一漏斗形试剂容器底部均连通装有微型电磁阀的输出管路；可对柜体内灭菌、通风和除尘；将染色方案和步骤事先编程写入自动控制器，完全模拟染色制片的全过程，通过编程实现不同的染色步骤，精确控制每次染色和洗涤时间，实现统一且高质量的染色效果。
文档编号G01N1/31GK102213655SQ20111006079
公开日2011年10月12日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者张荣标, 杨宁 申请人:江苏大学