新型漏斗型染色架
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作者:周敏瑜 谭琼 熊群英
微生物实训是进行微生物研究的重要实训课程。微生物检验方法包括形态学检查、生化鉴定试验等，其中形态学检查需要对标本片进行染色，染色架的使用与便利，对食品微生物形态检验起着重要作用。本文依托指导大学生挑战杯竞赛，对设计研发新型漏斗型染色架并应用于革兰氏染色实验教学进行探索。
一、研究背景及意义
在食品院校，《食品微生物》是食品专业的核心专业课程。在进行微生物形态学检查时需要制作玻片涂片标本，进行染色处理，并在显微镜下观察。染色效果好，能在显微镜下清晰看到涂片标本上微生物的形状、大小、排列和染色性，并可作出准确检验报告，染色效果不佳的，会导致错误报告。
在众多染色法中，以革兰染色法为例，将涂片标本放置在染色架上，即可开始染色。其过程分为四个步骤，第一步是初染、水洗，第二步是媒染、水洗，第三步是脱色、水洗，第四步是复染、水洗。因此，染色架是必要的设备之一。现在，大多数食品检验用于革兰染色试验的染色架是比较简陋的传统染色架和水池式染色架，会产生如下使用问题：①废液是从水池直接排入下水道，存在生物安全隐患和环境污染;②染色液大量浪费;③重复使用造成交叉感染或假阳性假阴性的检验结果;④在学校实训课堂上使用，由于学生人数多，水池位置相对集中，不方便多人同时操作，不利于学生独立完成操作训练。鉴于上述原因，改良染色架是很有必要的。
二、研究阶段
1.第一阶段（发现问题）：在实验操作过程中体会到传统染色架所存在的问题，以及学生使用所造成的困扰而提出问题。《实验室生物安全手册》全面阐述了生物安全管理及保障问题，对实验室的硬件和软件提出明确要求，增加了危险评估、实验室生物安全保障等方面，就如传统染色实验过程中产生的废液、废物无法集中处理，会导致对实验人员和环境有一定的危害，尤其是致病菌引起的感染，而在染色实验中使用新型漏斗型染色架就可以把废液集中在一起处理后排放，避免污染环境和对公众造成伤害。
2.第二阶段（采集信息）：组建研究团队，由食品专业二年级学生组成，因为食品专业核心课程《食品微生物》有染色实验，使用频率多。成员们积极进行社会调研：①到其他食品院校的食品实训室教学实验基地进行调研，了解染色架的使用情况，并认真听取实验人员和学生对染色架的意见和建议;②到食品药品检验所进行调研;③到食品企业检验室进行产品的数据调研;④了解市场中各类染色架的类型并采集数据进行统计和分析。通过教学实训基地、食品药品检验所、食品企业检验室及操作人员需求等采集到的信息进行统计分析，确定研发方向。
3.第三阶段（确定目标）：明确制作适合课堂上实训教学使用的染色架：方便操作、方便染色效果监控、提高准确率、可多人同时使用、减少环境污染、降低生物安全隐患、降低使用成本、可重复使用等。
4.第四阶段（设计制作）：根据实验室布局、玻片大小、实验人员分组、水池位置、生物安全等方面进行新型染色图纸设计到实物制作及试用（图1）。
第五阶段（实际应用）：新型漏斗型染色架已经应用于实训课堂上，基本上解决了原来所存在的问题，经过对食品专业200名学生的无记名问卷调查，85%的学生认为使用方便，至少可以满足6位学生同时进行染色操作，不同染色法可同时进行操作;80%的学生认为安全性较高，表现在冲水时水花基本不外溅，废液全部收集并统一处理，减少污染，特别是教学实训课堂上学生人数较多，杜绝污染、保障生命安全至关重要。
三、新型漏斗型染色架
本次探索中新型漏斗型染色架为了便于在实训教学沒有水池的地方中操作，具有便捷性和携带方便的特点，能将染色产生的废液集中收集，统一处理。并且能同时对多个玻片进行不同的染色类型操作，具体如下：创新点使用漏斗型，引流废液;架上的挡水板可防止液体污染操作者。
（一）产品结构
本产品结构（见图2、图3、图4）分为上下两部分：上半部分是四方形的置片架，长宽高分别为18厘米、18厘米、3厘米，下半部分是漏斗状排水装置，高为7cm ，整个染色架高度为10cm。从上面看，正四方体内嵌入两组置片杆，四周有挡水板。每组置片杆可放置4～5张普通玻片（长75cm×宽25cm），两组共可放置8～10张玻片，组间置片杆距离为30cm，组内置片杆距离为45cm。
（二）使用方法
使用方法（以革兰染色为例）：把制好的细菌涂片玻片标本平放在置片杆上，即可开始染色。革兰染色过程分为四步：①初染，滴加结晶紫染色液于菌膜上，染色液完全覆盖菌膜，保留一定时间，水洗;②媒染，滴加碘液于菌膜上，染色液完全覆盖菌膜，保留一定时间，水洗;③脱色，滴加95%乙醇脱色液，观察脱色效果，至结晶紫不再脱出即水洗;④复染，滴加沙黄染色液于菌膜上，染色液完全覆盖菌膜，保留一定时间，水洗。每一环节水洗时，置片杆四周的挡水板，可防止染色液或含有细菌的液体污染到周围环境与操作员，降低了生物安全隐患。多余的染液和废液都可从漏斗状排水装置流入废液桶再集中处理。其中脱色环节是决定染色结果是否准确的关键。使用本染色架时实验人员方便观察标本的脱色情况以控制脱色时间的长短，可避免假阴阳性结果的出现，提高检查结果的准确率。
在实验室，学生可以围绕在染色架周围同时进行操作，满足教学需要。挡水板能够防止污染到周围环境与操作人员，废液集中处理等措施使染色架适用场所扩大，因而有广阔的使用前景。
（三）创新点
新型漏斗型染色架的创新点如下：
1.结构：从现有的水池式染色架改造为漏斗型染色架。
2.操作方便：玻片平放于置片杆上，可供多人同时使用，还可直接观察染色效果的变化情况以控制脱色时间，可避免假阴阳性结果的出现，提高检验的准确率。置片杆四周的挡水板，可防止染色液或含有细菌的液体污染到周围环境与操作员，降低了生物安全隐患。
3.降低成本：与传统染色架比较，所耗染色液量少，成本降低，减少交叉污染，减少假阳假阴性结果的出现。
4.废液处理：用废液桶收集废液后统一处理，降低对使用场所安全等级的要求。
5.方便清洁：使用后直接在水龙头下冲洗即可。
6.可反复使用，经久耐用。
新型漏斗型染色架与传统型染色架、水池式染色架的特点比较见表1。
四、实际应用与市场前景
1.新型漏斗型染色架适用范围：适用于食品院校食品微生物核心课程的形态学检查。此外，还广泛应用于医疗卫生系统病原生物检验、海关检验检疫、化妆品的卫生检查等。
2.推广前景：造价较低，方便快捷耐用，用材简单，容易清洗，特别在教学实践上使用价值大，而且应用范围广，有一定市场前景。
3.新型漏斗型染色架后期相关产品展望：①在染色架的挡水板的相对面上分别安装一个捷便性的手柄，方便清洗染色架;②在漏斗底部加装一个隔网，防止玻片掉落，在漏斗底部加隔网可节省用料又能达到一样的效果;③可以在置片杆上焊玻片固定点，防止玻片在染色过程中滑落和更好地倒出多余的水滴;④可以构思把新型漏斗型染色架上半部的四方体与下半部的漏斗弄成自由伸缩的状态，节省空间;⑤发展更多不同材质不同规格的染色架，更好迎合市场的实际需求;⑥设计染色架与废液收集桶一体化系列产品。
参考文献：
[1]邓振山，赵瑞华，贺晓龙，刘月芹.提高大学生科学探究实践的案例设计与分析——《以革兰氏染色方法及机理》为例[J].延安大学学报（自然科学版），2019，38（3）：77-79.
[2]安济山，廖秋萍，周艳清，等.血液涂片染色架的研制与创新[J].畜牧与饲料科学，2017，38（7）：22-23.
责任编辑何丽华
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