专利名称：一种生物组织脱水机及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于生物病理组织检测领域，涉及一种生物组织脱水机及其应用。
背景技术：
生物组织离开活的机体后会很快腐败，失去原有正常结构，无法用于组织的观察 与研究。石蜡固定保存组织，并用于切片观察是生物组织学制片技术中最为广泛应用的方 法。通过石蜡切片，可在显微镜下观察细胞、生物组织的形态结构，是生物学、病理学和法医 学等学科研究、观察及判断细胞组织的形态变化、生物大分子分布的主要方法。离体观察组 织要经固定、石蜡包埋、切片及染色等步骤，实现组织的长期保存。目前，生物组织及病理组织的石蜡切片法，包括取样、固定、洗涤、脱水、透明、浸 蜡、包埋、切片、粘片、脱蜡、染色、脱水、透明、封片等一系列步骤。目前常规的生物组织从取 材固定到封片制成玻片标本需要数日，速度慢，效率低，极大制约了生物组织学的研究。在 生物病理组织石蜡切片制备过程中，样品的脱水与透明程序是消耗时间最长的两个工序。 经过取样后的生物病理组织经过固定后(固定时间可以从1小时至数天，通常为数小时至 24小时)，用流水冲洗后进行脱水。固定后或洗涤后的组织内充满水分，如不除去水分就无 法进行以后的透明、浸蜡与包埋。目前透明剂多数是可与石蜡互溶苯类物质，但是苯类和石 蜡均不能与水相融合，水分不脱尽，苯类无法浸入组织。由于苯与水不能互溶，因此无法直 接作为脱水剂，目前酒精是常用的脱水剂，因为它既能与水相混合，又能与透明剂相混，通 过酒精脱水的介导，实现生物病理组织苯类化合物的透明。为了尽可能减少生物病理组织 在脱水剂作用下迅速脱水导致急剧收缩，常用脱水剂从低浓度到高浓度递增的顺序方式脱 水，如从30 %或50 %乙醇水溶液开始，经70 %、85 %、95 %直至纯乙醇，每次时间为1 数小 时。经过纯乙醇完全脱水后，还需要透明的程序。因为纯乙醇不能与石蜡相溶，还需用 能与酒精和石蜡相溶的媒浸液，替换出组织内的酒精。在此过程中，生物材料出现透明状 态，因此该过程称透明过程。常用的透明剂有二甲苯、苯、氯仿、正丁醇等石蜡的溶剂。透明 过程是从乙醇透明剂混合液开始，逐步提高透明剂的浓度，每个浓度浸渍1 2小时，最后 转入纯透明剂中浸渍。经过透明后，生物病理组织即可进入浸蜡与包埋程序。目前的生物病理组织脱水机无一例外是通过在机器内设置不同浓度的脱水剂 的脱水槽(俗称液缸)，将组织置入可移动的吊篮内，隔一定时间，通过人工或自动的方 式，将吊篮逐级移入放置不同浓度脱水剂的液缸，实现组织的脱水。再以类似的方式，实 现组织的透明。样品脱水及透明过程的本质是分子扩散，符合FICK第一扩散定律，系统 中 物质的扩散达到稳定状态时，
单位时间内通过垂直于扩散方向单位横截面的 物质的通量J与^；物质的浓度梯度’(『
方向上单位距离上φ物质的浓度差)成正比，即J^ = -!^^1。式中;η为比例常数，亦称扩 %%%Q^U
散系数”。由于组织内部的水分子浓度、透明剂与环境中的水分子、透明剂浓度的存在差异，因此将推动不同分子的扩散。从扩散定律可以看出，浓度差、单位距离及扩散系数是影响扩 散速度的主要因素。在传统的透明与脱水过程，由于不同液缸之间的液体浓度成阶段而非 连续变化分布，因此在扩散过程是个不稳定的过程，对组织有一定的破环作用；同时由于该 过程是静止过程，导致组织中扩散出的水分附着在组织周围，造成其浓度高于主体液体浓 度，降低了浓度差，增加了扩散距离，大大降低了扩散的效率，脱水速度低。即使增加搅拌装 置，随着组织内水向主体溶液中的扩散，其有效浓度越来越低，不利于脱水效率的提高。随着样品处理量的增加和对处理程序标准化要求的严格，自动脱水机在应用过程 中占到越来越大的比例。但是由于目前市场上的脱水机都是通过机械移动吊篮到不同浓度 脱水剂样品槽的方式实现逐级脱水或透明，因此对机械和自动控制精度的要求较高，如吊 篮放置的准确度等。若吊篮在运行过程中，进入液缸定位精度不高或遇到障碍物，样品不能 进入液缸，则会导致组织吊在空中风干或者长时间停在100%乙醇或二甲苯中被损坏而报 废。因此，高精度、自我保护等一系列不同功能的设置，大大增加了机械成本和操作复杂性， 造成机器成本较高，而且仪器过于复杂也导致稳定性偏差，后续的维保困难，费用高。由于吊篮在不同液缸之间移动，因此液缸无法保证有效密封，而易挥发的透明剂、 脱水剂，会大量挥发到环境中，特别是具有致癌作用的苯化合物，长期接触对操作人员的健 康具有极大的威胁。目前脱水及透明过程的时间也较长，不适应现在快速诊断的要求。目前的市场上该类仪器基本上都是通过放置组织的吊篮在不同液缸间移动，以静 止方式实现组织的脱水和透明。因此该方式脱水速度慢，突变的浓度对组织有一定的损伤， 挥发的溶剂对操作人员有潜在的致癌威胁，复杂的机械设计与操作导致仪器稳定性偏差。 市场上目前还未有通过连续改变脱水剂浓度或透明剂浓度实现组织脱水的的高效组织脱 水、透明专用装置，因此本发明装置可填补该领域的空白。

发明内容
为了解决以上问题，本发明提供了一种生物组织脱水机及其应用，能快速实现生 物病理组织的石蜡固定，提高组织固定的质量，实现生物病理组织的高效脱水与透明。本发明的生物组织脱水机，为连续进料出料的密闭的样品槽，样品槽中可增加搅 拌或超声振动装置。利用所述生物脱水机进行脱水的方式，是采用将生物病理组织固定在 样品槽中，连续通入浓度从低到高持续变化的脱水剂，实现病理组织的脱水。生物组织脱水 后，样品槽中连续通入浓度从低到高持续浓度变化的透明剂，实现组织的透明；所述样品槽 中进行超声波或搅拌；所述脱水剂为乙醇；所述透明剂为二甲苯、苯、氯仿或正丁醇。所述持续变化的脱水剂或透明剂，是指通过梯度混合仪持续改变脱水剂或透明剂 的浓度，或是预先在样品槽内放置一定浓度的脱水剂或透明剂，然后再持续加入另一浓度 的脱水剂或透明剂的方式。本发明的生物组织脱水机，是将生物组织固定于一个可连续进料出料的可密闭的 槽中，通过改变脱水剂的浓度替代目前通过吊篮或其他方式将组织在不同浓度脱水机液缸 移动脱水的方式，并经过强化液体的流动状态，实现组织高效脱水，通过连续调节脱水剂与 水或透明剂与脱水剂的比例，实现组织脱水和透明的一种仪器。利用连续流动的脱水剂 或透明剂，以连续浓度变化的方式，将组织中水分脱去或渗入透明剂，以便组织的透明与透 蜡。通过控制脱水剂或透明剂的浓度，以一种连续流动并连续变化脱水剂或透明剂浓度的方式替代现行的非连续梯度浓度脱水及透明的方式，进行组织脱水和透明。在脱水过程，通过连续提高脱水剂的浓度，如乙醇，为生物组织脱水提供一个脱水 剂浓度持续增加的一个环境；在透明过程，是通过连续提透明剂的浓度，如二甲苯，为生物 组织透明提供一个脱水剂浓度持续增加的一个环境；本发明不移动生物组织，而是改变生 物组织所处的脱水环境或透明环境的方式进行组织脱水或透明；组织在脱水或透明过程 中，通过超声波或搅拌方式，加快组织与脱水或透明的效率；通过密封槽，可防止脱水剂和 透明剂向空气中挥发。本发明的生物组织脱水机适用于医学院校、医院病理科、医学科研单位、动植物科 研单位和食品检测等部门实验室使用。本发明的显著优点
本发明的组织脱水机抛弃目前将组织在不同液缸中移动的方式，采用将生物病理组织 固定在样品槽中，通过连续通入浓度从低到高持续变化的脱水剂，实现生物病理组织的高 效脱水。生物组织脱水后，通过连续通入浓度从低到高持续浓度变化的透明剂，实现组织的 高效透明。由于组织在脱水过程和透明过程，周围的环境是个连续的变化过程，可保证扩散 过程中浓度差始终处在连续变化的状态，有效提高脱水或透明速率的同时，可极大程度的 防止组织由于环境中脱水剂或透明剂浓度的突变引起的损害，最大限度的保持生物组织的 原有性状。在组织脱水或透明过程中，根据扩散理论，通过在样品槽中增加搅拌或超声振动 装置，在脱水或透明过程中降低组织周围的液膜厚度，提高分子扩散的速度，加速组织脱水 和透明的速率，实现生物病理组织的高效脱水与透明。由于本仪器的组织无需移动，因此液 缸(样品槽)在运行过程中，是通过管路的连续进料和出料改变脱水剂或透明剂的浓度，因 此可实现密闭操作，基本实现无溶剂挥发，最大程度的保护操作人员的身体健康。


图1为本发明生物脱水机的工作流程示意图。
具体实施例方式以下的实施例是为了进一步说明本发明，但不应视为限制本发明。分别使用传统方法与本发明的方法进行对比。在以下过程，传统的仪器及方法脱 水简称为传统法，采用本发明进行脱水的方法称为新方法。脱水与透明效果的判断如组织 块颜色加深透明，二甲苯溶液颜色透明，即表明脱水效果很好；如脱水不好，二甲苯溶液颜 色会变混浊。本发明的生物脱水机的工作流程示意图见附图1.
实施例1、取合适大小的组织块，直径应小于7mm，用双面刀片将组织块修剪成3 5mm3 大小。经过甲醛固定后，用于脱水与透明。A)在传统方法的脱水与透明的过程中，要求经常晃动组织块，以保证组织块可以 充分地与乙醇或二甲苯接触，在每一步骤之后，要充分滤干组织块，一般用筒纸吸干组织块 上的液体，以免影响其他液体的浓度，但要防止组织块干燥，每个液缸装液100毫升。全过 程约需要5h(300min)。组织块颜色加深透明，二甲苯溶液颜色透明。操作环境中有明显的 溶剂味道。传统法的操作具体见表1、2:
表1传统法组织脱水步骤表2传统法组织透明步骤
步骤 f0 甲-苯+乙_ SOOSZtpm I 二-苯 II 3 Ctaki I } Onan ] ZOniia
B)采用新方法脱水与透明，是将组织块置于50毫升带进出管的放有磁力搅拌器的 可密闭的液缸中，在液缸中放置30毫升75%乙醇，将组织固定在液面下，5分钟后，开始向液 缸内通入100%乙醇，由于液缸密闭同时带出口管，因此随着乙醇的连续加入，出口管开始 有液体连续流出。再此过程，共加入70mll00%乙醇，控制在60min内完成。然后压入空气 排空，再流加入50ml 100%乙醇，控制30min内完成。然后压入空气排空，加入30ml 50% 二 甲苯，IOmin后，压入空气排空，再流加入50ml 100% 二甲苯，控制20min内完成。组织块颜 色加深透明，二甲苯溶液颜色透明。全过程约需要2h (120min)。操作环境中无溶剂味道。 在整个过程，均保持磁力搅拌器处于搅拌状态。实施例2、取合适大小的组织块，直径应小于7mm，用双面刀片将组织块修剪成 3 5mm3大小。经过甲醛固定后，用于脱水与透明。A)在传统方法的脱水与透明的过程中，要求经常晃动组织块，以保证组织块可以 充分地与乙醇或二甲苯接触，在每一步骤之后，要充分滤干组织块，一般用筒纸吸干组织块 上的液体，以免影响其他液体的浓度，但要防止组织块干燥，每个液缸装液100毫升。全过 程约需要5h(300min)。组织块颜色加深透明，二甲苯溶液颜色透明。操作环境中有明显的 溶剂味道。传统法的操作具体见表1、2:
B)采用新方法脱水与透明，是将组织块至于50毫升带进出管的可密闭的液缸中，在液 缸中放置30毫升75%乙醇，将组织固定在液面下，5分钟后，开始向液缸内通入100%乙醇， 由于液缸密闭同时带出口管，因此随着乙醇的连续加入，出口管开始有液体连续流出。再此 过程，共加入70ml 100%乙醇，控制在50min内完成。然后压入空气排空，再流加入50ml 100% 乙醇，控制20min内完成。然后压入空气排空，加入30ml 50%苯，IOmin后，压入空气排空， 再流加入50ml 100% 二甲苯，控制20min内完成。组织块颜色加深透明，二甲苯溶液颜色透 明。全过程约需要lOOmin。操作环境中无溶剂味道。在整个过程，液缸放置在超声震荡的 液体环境中进行。实施例3、取合适大小的组织块，直径应小于7mm，用双面刀片将组织块修剪成 3 5mm3大小。经过甲醛固定后，用于脱水与透明。A)在传统方法的脱水与透明的过程中，要求经常晃动组织块，以保证组织块可以 充分地与乙醇或二甲苯接触，在每一步骤之后，要充分滤干组织块，一般用筒纸吸干组织块 上的液体，以免影响其他液体的浓度，但要防止组织块干燥，每个液缸装液100毫升。全过 程约需要5h(300min)。组织块颜色加深透明，二甲苯溶液颜色透明。操作环境中有明显的 溶剂味道。传统法的操作具体见表1、2:
B)采用新方法脱水与透明，是将组织块至于50毫升带进出管的放有磁力搅拌器的可 密闭的液缸中，通过梯度混合仪(50ml 100%乙醇，50ml 50%乙醇)混合，连续向液缸加入梯
度逐步升高的乙醇溶液，随着乙醇的连续加入并高出出口管，开始有液体连续流出。再此过 程，共加入IOOml液体，控制在80min内完成。然后压入空气排空，再流加入50ml 100%乙 醇，控制30min内完成。然后压入空气排空，加入30ml 50%氯仿，IOmin后，压入空气排空， 再流加入50ml 100% 二甲苯，控制20min内完成。组织块颜色加深透明，二甲苯溶液颜色透 明。全过程约需要140min。操作环境中无溶剂味道。在整个过程，均保持磁力搅拌器处于 搅拌状态。实施例4、取合适大小的组织块，直径应小于7mm，用双面刀片将组织块修剪成 3 5mm3大小。经过甲醛固定后，用于脱水与透明。A)在传统方法的脱水与透明的过程中，要求经常晃动组织块，以保证组织块可以 充分地与乙醇或二甲苯接触，在每一步骤之后，要充分滤干组织块，一般用筒纸吸干组织块 上的液体，以免影响其他液体的浓度，但要防止组织块干燥，每个液缸装液100毫升。全过 程约需要5h(300min)。组织块颜色加深透明，二甲苯溶液颜色透明。操作环境中有明显的 溶剂味道。传统法的操作具体见表1、2:
B)采用新方法脱水与透明，是将组织块至于50毫升带进出管的可密闭的液缸中，通过 梯度混合仪(50ml 100%乙醇，50ml50%乙醇)混合，连续向液缸加入梯度逐步升高的乙醇 溶液，随着乙醇的连续加入并高出出口管，开始有液体连续流出。再此过程，共加入IOOml 液体，控制在60min内完成。然后压入空气排空，再流加入50ml 100%乙醇，控制30min内 完成。然后压入空气排空，加入30ml 50%正丁醇，IOmin后，压入空气排空，再流加入50ml 100%二甲苯，控制20min内完成。组织块颜色加深透明，二甲苯溶液颜色透明。全过程约需 要120min。在整个过程，均保持磁力搅拌器处于搅拌状态。操作环境中无溶剂味道。在整 个过程，液缸放置在超声震荡的液体环境中进行。
权利要求
一种生物组织脱水机，其特征在于所述生物组织脱水机为连续进料出料的密闭的样品槽。
2.根据权利要求1所述的生物组织脱水机，其特征在于样品槽中增加搅拌或超声振动装置。
3.一种利用权利要求1或2所述的生物脱水机进行脱水的方式，其特征在于采用将 生物病理组织固定在样品槽中，连续通入浓度从低到高持续变化的脱水剂进行脱水。
4.根据权利要求3所述的利用生物组织脱水机进行脱水的方式，其特征在于所述生 物组织脱水后，样品槽中连续通入浓度从低到高持续浓度变化的透明剂，进行组织的透明。
5.根据权利要求3或4所述的利用生物组织脱水机进行脱水的方式，其特征在于所 述样品槽中进行超声波或搅拌。
6.根据权利要求3所述的生物组织脱水机，其特征在于所述脱水剂为乙醇。
7.根据权利要求4所述的生物组织脱水机，其特征在于所述透明剂为二甲苯、苯、氯 仿或正丁醇。
全文摘要
本发明涉及一种生物组织脱水机及其应用，属于生物病理检测领域。所述生物组织脱水机为连续进料出料的密闭的样品槽。该脱水机的脱水方式是采用将生物病理组织固定在样品槽中，连续通入浓度从低到高持续变化的脱水剂进行脱水。在组织脱水或透明过程中，根据扩散理论，通过在样品槽中增加搅拌或超声振动，提高分子扩散的速度，加速组织脱水和透明的速率，实现生物病理组织的高效脱水与透明。本发明对于促进生物病理组织检测的速度及效率有重要的促进作用。
文档编号G01N1/28GK101923018SQ20101028226
公开日2010年12月22日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者周堃, 孟春, 王航, 郭养浩, 陈雄峰 申请人:福州大学