一种自动化生物样品脱水仪

本技术涉及生物样品脱水，具体涉及的是一种自动化生物样品脱水仪。

背景技术：

1、扫描电镜是用来研究物质微观结构和成分的大型仪器，其工作原理是利用电子枪和磁透镜产生近光速的极细高能电子束扫描样品，在样品表面可以激发和反射出各种粒子信号(二次电子、背散射电子、特征x-ray及俄歇电子等)，分别收集这些不同的信号可以对样品的表面形貌和成分进行分析。其中二次电子信号可以用于成像样品表面形貌，背散射电子用于分析成分和形貌，特征x-ray用来进行元素分析等。因高能电子束波长很短，因此扫描电镜的分辨率可达纳米级。扫描电镜的应用范围很广，在生物学领域，其可以研究细胞的形态及病理变化、细菌的形态及菌膜形成的机制、真菌的分类及药物筛查等；在材料学上，其可用于材料检验、材料工艺开发、失效分析及新材料研发等；另外，其还广泛用于电子和半导体产业中，如质量监控、器件的分析及可靠性研究等。

2、生物来源的组织因其特殊的成分属性，要制备成可供扫描电镜观察的样品必须经历干燥处理，否则生物样品中的水分子会干扰扫描电镜的真空条件，影响成像。常用的干燥方法包括：自然风干和临界二氧化碳干燥等。自然风干常导致生物结构的变形和塌陷。这是因为水对空气的表面张力高，在水分蒸发时，水分子由液体转化为气体，由表面张力引起的切向力会破坏样品的微观结构。为了最大程度地保护样品的形态信息，临界二氧化碳干燥法是最好的干燥方法。物质在临界点时，其气体和液体的物理特性几乎一样，可以转化为液相或气相，而不会穿过液相和气相之间的界面，从而避免样品形态的破坏。水的临界点处于374℃和229bar的条件下，显然不能用来进行样品脱水，这种条件会破坏任何生物样品。为了实现临界点脱水，可以用液态二氧化碳代替水，液态二氧化碳的临界点为31℃和74bar，它更适合于所有的生物样品。但是，液态二氧化碳作为过渡流体有一个严重的缺陷，其不能与水混溶。因此，必须先用可与水和液态二氧化碳互溶的交换液替换掉水，如乙醇。乙醇临界点温度高，其临界点条件为241℃和60bar，因此也不能用于临界点干燥样品。在用临界二氧化碳法干燥生物样品时，需先用乙醇替换掉样品中的水分，然后用液态二氧化碳替换掉乙醇，最后将液态二氧化碳温度升至临界点，在恒定临界点温度下降低压力，将液态二氧化碳转化为气相干燥样品。

3、目前常用梯度乙醇替换掉生物样品中的水分。其具体步骤是：首先，将已取材并已通过化学试剂(一般用戊二醛或多聚甲醛)固定的生物样品用pbs清洗3-5次，每次15分钟；其次，用不同浓度的乙醇溶液(一般为30％、50％、70％、80％、90％、95％、100％)，依次脱水样品，每次10-20分钟；再次，用100％的乙醇脱水样品2次，每次20分钟。目前生物样品的整个脱水过程主要由实验人员手动操作完成。这不可避免地面临着一些问题：操作步骤繁琐，需要耗费大量的人力和时间，操作过程重复，比较容易出错；很难保证同批样品处理的一致性；简单的几个梯度浓度乙醇脱水过程，相对于一些对环境变化敏感的样品还是太过于剧烈，不利于保持生物样品的形态信息。

技术实现思路

1、本实用新型旨在提供一种自动化生物样品脱水仪，以提高生物电镜样品的制备效率和质量。

2、本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的，一种自动化生物样品脱水仪，包括用于控制脱水溶剂浓度的柱塞泵以及与柱塞泵通过导管连通用于进行样品脱水的样品仓。

3、以下技术方案作为优选的技术方案：

4、优选地，所述脱水仪还包括分别通过导管与柱塞泵连通的无水乙醇盛放容器和超纯水盛放容器，以及一端通过导管与柱塞泵连通另一端通过导管与样品仓连通的混液池，柱塞泵通过控制无水乙醇盛放容器和超纯水盛放容器中无水乙醇、超纯水进入混液池的流量和流速，以控制混液池中乙醇溶液的浓度。

5、优选地，所述脱水仪还包括通过导管与柱塞泵连通的pbs盛放容器，pbs盛放容器内的pbs溶液用于进入样品仓内清洗生物样品上残留的化学试剂。

6、优选地，所述脱水仪还包括用于回收废液的废液回收容器，所述样品仓底部设有反压阀，样品仓通过反压阀和导管与废液回收容器连通。

7、优选地，所述脱水仪还包括用于承载生物样品的样品承载筐，样品承载筐用于放置在样品仓内，样品承载筐上设有能够自由流穿脱水溶剂的网孔结构。

8、优选地，所述样品承载筐还包括承载筐安装座和承载筐盖体，样品承载筐套设在承载筐安装座上，承载筐盖体为网状结构并盖设在样品承载筐上。

9、优选地，所述样品承载筐为多层的可拆卸组装结构。

10、优选地，所述脱水仪还包括用于控制样品仓温度的控温器。

11、本实用新型的原理及有益效果是：

12、本实用新型运行时由柱塞泵和混液池组成溶液输出模块，首先通过控制柱塞泵从pbs盛放容器输出pbs溶液清洗掉生物样品上残留的化学固定试剂；紧接着通过控制柱塞泵，按照一定流速流量从无水乙醇盛放容器和超纯水盛放容器输出无水乙醇和超纯水到混液池中，制成所设定的梯度乙醇脱水溶剂乙醇溶液流穿样品仓，从而带走生物组织中的水分。本实用新型与现有技术相比，首先，整个过程能够通过柱塞泵匹配自动化操控系统，无需操作人员干预，极大的减轻实验人员的工作量；其次，通过设定乙醇梯度浓度溶液，输入到生物样品仓，缓和地带走样品中的水分，减少剧烈的环境变化，降低对样品形态和结构细节的影响，提高样品制备的质量，特别是对于要观察极细微结构的生物样品；最后，整个脱水仪操作方法也比较简单。

技术特征：

1.一种自动化生物样品脱水仪，其特征在于，包括用于控制脱水溶剂浓度的柱塞泵、用于进行样品脱水的样品仓、分别通过导管与柱塞泵连通的无水乙醇盛放容器和超纯水盛放容器、以及一端通过导管与柱塞泵连通另一端通过导管与样品仓连通的混液池；柱塞泵通过控制无水乙醇盛放容器和超纯水盛放容器中无水乙醇、超纯水进入混液池的流量和流速，以控制混液池中乙醇溶液的浓度。

2.根据权利要求1所述的自动化生物样品脱水仪，其特征在于，所述脱水仪还包括通过导管与柱塞泵连通的pbs盛放容器，pbs盛放容器内的pbs溶液用于进入样品仓内清洗生物样品上残留的化学试剂。

3.根据权利要求1所述的自动化生物样品脱水仪，其特征在于，所述脱水仪还包括用于回收废液的废液回收容器，所述样品仓底部设有反压阀，样品仓通过反压阀和导管与废液回收容器连通。

4.根据权利要求1所述的自动化生物样品脱水仪，其特征在于，所述脱水仪还包括用于承载生物样品的样品承载筐，样品承载筐用于放置在样品仓内，样品承载筐上设有能够自由流穿脱水溶剂的网孔结构。

5.根据权利要求4所述的自动化生物样品脱水仪，其特征在于，所述样品承载筐还包括承载筐安装座和承载筐盖体，样品承载筐套设在承载筐安装座上，承载筐盖体为网状结构并盖设在样品承载筐上。

6.根据权利要求4所述的自动化生物样品脱水仪，其特征在于，所述样品承载筐为多层的可拆卸组装结构。

7.根据权利要求1所述的自动化生物样品脱水仪，其特征在于，所述脱水仪还包括用于控制样品仓温度的控温器。

技术总结
本技术涉及一种自动化生物样品脱水仪，包括用于控制脱水溶剂浓度的柱塞泵、用于进行样品脱水的样品仓、分别通过导管与柱塞泵连通的无水乙醇盛放容器和超纯水盛放容器、以及一端通过导管与柱塞泵连通另一端通过导管与样品仓连通的混液池；柱塞泵通过控制无水乙醇盛放容器和超纯水盛放容器中无水乙醇、超纯水进入混液池的流量和流速，以控制混液池中乙醇溶液的浓度。本技术能够通过柱塞泵匹配自动化操控系统，减轻实验人员的工作量，减少剧烈的环境变化从而降低对样品形态和结构细节的影响，提高样品制备的质量，操作方法也比较简单。

技术研发人员：饶桂波
受保护的技术使用者：中国科学院武汉病毒研究所
技术研发日：20230517
技术公布日：2024/2/21