新型漏斗型染色架

周敏瑜 譚瓊 熊群英

微生物實(shí)訓(xùn)是進(jìn)行微生物研究的重要實(shí)訓(xùn)課程。微生物檢驗(yàn)方法包括形態(tài)學(xué)檢查、生化鑒定試驗(yàn)等，其中形態(tài)學(xué)檢查需要對(duì)標(biāo)本片進(jìn)行染色，染色架的使用與便利，對(duì)食品微生物形態(tài)檢驗(yàn)起著重要作用。本文依托指導(dǎo)大學(xué)生挑戰(zhàn)杯競賽，對(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)新型漏斗型染色架并應(yīng)用于革蘭氏染色實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行探索。

一、研究背景及意義

在食品院校，《食品微生物》是食品專業(yè)的核心專業(yè)課程。在進(jìn)行微生物形態(tài)學(xué)檢查時(shí)需要制作玻片涂片標(biāo)本，進(jìn)行染色處理，并在顯微鏡下觀察。染色效果好，能在顯微鏡下清晰看到涂片標(biāo)本上微生物的形狀、大小、排列和染色性，并可作出準(zhǔn)確檢驗(yàn)報(bào)告，染色效果不佳的，會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤報(bào)告。

在眾多染色法中，以革蘭染色法為例，將涂片標(biāo)本放置在染色架上，即可開始染色。其過程分為四個(gè)步驟，第一步是初染、水洗，第二步是媒染、水洗，第三步是脫色、水洗，第四步是復(fù)染、水洗。因此，染色架是必要的設(shè)備之一。現(xiàn)在，大多數(shù)食品檢驗(yàn)用于革蘭染色試驗(yàn)的染色架是比較簡陋的傳統(tǒng)染色架和水池式染色架，會(huì)產(chǎn)生如下使用問題：①廢液是從水池直接排入下水道，存在生物安全隱患和環(huán)境污染;②染色液大量浪費(fèi);③重復(fù)使用造成交叉感染或假陽性假陰性的檢驗(yàn)結(jié)果;④在學(xué)校實(shí)訓(xùn)課堂上使用，由于學(xué)生人數(shù)多，水池位置相對(duì)集中，不方便多人同時(shí)操作，不利于學(xué)生獨(dú)立完成操作訓(xùn)練。鑒于上述原因，改良染色架是很有必要的。

二、研究階段

1.第一階段（發(fā)現(xiàn)問題）：在實(shí)驗(yàn)操作過程中體會(huì)到傳統(tǒng)染色架所存在的問題，以及學(xué)生使用所造成的困擾而提出問題?！秾?shí)驗(yàn)室生物安全手冊(cè)》全面闡述了生物安全管理及保障問題，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的硬件和軟件提出明確要求，增加了危險(xiǎn)評(píng)估、實(shí)驗(yàn)室生物安全保障等方面，就如傳統(tǒng)染色實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的廢液、廢物無法集中處理，會(huì)導(dǎo)致對(duì)實(shí)驗(yàn)人員和環(huán)境有一定的危害，尤其是致病菌引起的感染，而在染色實(shí)驗(yàn)中使用新型漏斗型染色架就可以把廢液集中在一起處理后排放，避免污染環(huán)境和對(duì)公眾造成傷害。

2.第二階段（采集信息）：組建研究團(tuán)隊(duì)，由食品專業(yè)二年級(jí)學(xué)生組成，因?yàn)槭称穼I(yè)核心課程《食品微生物》有染色實(shí)驗(yàn)，使用頻率多。成員們積極進(jìn)行社會(huì)調(diào)研：①到其他食品院校的食品實(shí)訓(xùn)室教學(xué)實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行調(diào)研，了解染色架的使用情況，并認(rèn)真聽取實(shí)驗(yàn)人員和學(xué)生對(duì)染色架的意見和建議;②到食品藥品檢驗(yàn)所進(jìn)行調(diào)研;③到食品企業(yè)檢驗(yàn)室進(jìn)行產(chǎn)品的數(shù)據(jù)調(diào)研;④了解市場(chǎng)中各類染色架的類型并采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。通過教學(xué)實(shí)訓(xùn)基地、食品藥品檢驗(yàn)所、食品企業(yè)檢驗(yàn)室及操作人員需求等采集到的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定研發(fā)方向。

3.第三階段（確定目標(biāo)）：明確制作適合課堂上實(shí)訓(xùn)教學(xué)使用的染色架：方便操作、方便染色效果監(jiān)控、提高準(zhǔn)確率、可多人同時(shí)使用、減少環(huán)境污染、降低生物安全隱患、降低使用成本、可重復(fù)使用等。

4.第四階段（設(shè)計(jì)制作）：根據(jù)實(shí)驗(yàn)室布局、玻片大小、實(shí)驗(yàn)人員分組、水池位置、生物安全等方面進(jìn)行新型染色圖紙?jiān)O(shè)計(jì)到實(shí)物制作及試用（圖1）。

第五階段（實(shí)際應(yīng)用）：新型漏斗型染色架已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)訓(xùn)課堂上，基本上解決了原來所存在的問題，經(jīng)過對(duì)食品專業(yè)200名學(xué)生的無記名問卷調(diào)查，85%的學(xué)生認(rèn)為使用方便，至少可以滿足6位學(xué)生同時(shí)進(jìn)行染色操作，不同染色法可同時(shí)進(jìn)行操作;80%的學(xué)生認(rèn)為安全性較高，表現(xiàn)在沖水時(shí)水花基本不外濺，廢液全部收集并統(tǒng)一處理，減少污染，特別是教學(xué)實(shí)訓(xùn)課堂上學(xué)生人數(shù)較多，杜絕污染、保障生命安全至關(guān)重要。

三、新型漏斗型染色架

本次探索中新型漏斗型染色架為了便于在實(shí)訓(xùn)教學(xué)沒有水池的地方中操作，具有便捷性和攜帶方便的特點(diǎn)，能將染色產(chǎn)生的廢液集中收集，統(tǒng)一處理。并且能同時(shí)對(duì)多個(gè)玻片進(jìn)行不同的染色類型操作，具體如下：創(chuàng)新點(diǎn)使用漏斗型，引流廢液;架上的擋水板可防止液體污染操作者。

（一）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（見圖2、圖3、圖4）分為上下兩部分：上半部分是四方形的置片架，長寬高分別為18厘米、18厘米、3厘米，下半部分是漏斗狀排水裝置，高為7cm ，整個(gè)染色架高度為10cm。從上面看，正四方體內(nèi)嵌入兩組置片桿，四周有擋水板。每組置片桿可放置4～5張普通玻片（長75cm×寬25cm），兩組共可放置8～10張玻片，組間置片桿距離為30cm，組內(nèi)置片桿距離為45cm。

（二）使用方法

使用方法（以革蘭染色為例）：把制好的細(xì)菌涂片玻片標(biāo)本平放在置片桿上，即可開始染色。革蘭染色過程分為四步：①初染，滴加結(jié)晶紫染色液于菌膜上，染色液完全覆蓋菌膜，保留一定時(shí)間，水洗;②媒染，滴加碘液于菌膜上，染色液完全覆蓋菌膜，保留一定時(shí)間，水洗;③脫色，滴加95%乙醇脫色液，觀察脫色效果，至結(jié)晶紫不再脫出即水洗;④復(fù)染，滴加沙黃染色液于菌膜上，染色液完全覆蓋菌膜，保留一定時(shí)間，水洗。每一環(huán)節(jié)水洗時(shí)，置片桿四周的擋水板，可防止染色液或含有細(xì)菌的液體污染到周圍環(huán)境與操作員，降低了生物安全隱患。多余的染液和廢液都可從漏斗狀排水裝置流入廢液桶再集中處理。其中脫色環(huán)節(jié)是決定染色結(jié)果是否準(zhǔn)確的關(guān)鍵。使用本染色架時(shí)實(shí)驗(yàn)人員方便觀察標(biāo)本的脫色情況以控制脫色時(shí)間的長短，可避免假陰陽性結(jié)果的出現(xiàn)，提高檢查結(jié)果的準(zhǔn)確率。

在實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以圍繞在染色架周圍同時(shí)進(jìn)行操作，滿足教學(xué)需要。擋水板能夠防止污染到周圍環(huán)境與操作人員，廢液集中處理等措施使染色架適用場(chǎng)所擴(kuò)大，因而有廣闊的使用前景。

（三）創(chuàng)新點(diǎn)

新型漏斗型染色架的創(chuàng)新點(diǎn)如下：

1.結(jié)構(gòu)：從現(xiàn)有的水池式染色架改造為漏斗型染色架。

2.操作方便：玻片平放于置片桿上，可供多人同時(shí)使用，還可直接觀察染色效果的變化情況以控制脫色時(shí)間，可避免假陰陽性結(jié)果的出現(xiàn)，提高檢驗(yàn)的準(zhǔn)確率。置片桿四周的擋水板，可防止染色液或含有細(xì)菌的液體污染到周圍環(huán)境與操作員，降低了生物安全隱患。

3.降低成本：與傳統(tǒng)染色架比較，所耗染色液量少，成本降低，減少交叉污染，減少假陽假陰性結(jié)果的出現(xiàn)。

4.廢液處理：用廢液桶收集廢液后統(tǒng)一處理，降低對(duì)使用場(chǎng)所安全等級(jí)的要求。

5.方便清潔：使用后直接在水龍頭下沖洗即可。

6.可反復(fù)使用，經(jīng)久耐用。

新型漏斗型染色架與傳統(tǒng)型染色架、水池式染色架的特點(diǎn)比較見表1。

四、實(shí)際應(yīng)用與市場(chǎng)前景

1.新型漏斗型染色架適用范圍：適用于食品院校食品微生物核心課程的形態(tài)學(xué)檢查。此外，還廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)病原生物檢驗(yàn)、海關(guān)檢驗(yàn)檢疫、化妝品的衛(wèi)生檢查等。

2.推廣前景：造價(jià)較低，方便快捷耐用，用材簡單，容易清洗，特別在教學(xué)實(shí)踐上使用價(jià)值大，而且應(yīng)用范圍廣，有一定市場(chǎng)前景。

3.新型漏斗型染色架后期相關(guān)產(chǎn)品展望：①在染色架的擋水板的相對(duì)面上分別安裝一個(gè)捷便性的手柄，方便清洗染色架;②在漏斗底部加裝一個(gè)隔網(wǎng)，防止玻片掉落，在漏斗底部加隔網(wǎng)可節(jié)省用料又能達(dá)到一樣的效果;③可以在置片桿上焊玻片固定點(diǎn)，防止玻片在染色過程中滑落和更好地倒出多余的水滴;④可以構(gòu)思把新型漏斗型染色架上半部的四方體與下半部的漏斗弄成自由伸縮的狀態(tài)，節(jié)省空間;⑤發(fā)展更多不同材質(zhì)不同規(guī)格的染色架，更好迎合市場(chǎng)的實(shí)際需求;⑥設(shè)計(jì)染色架與廢液收集桶一體化系列產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧振山，趙瑞華，賀曉龍，劉月芹.提高大學(xué)生科學(xué)探究實(shí)踐的案例設(shè)計(jì)與分析——《以革蘭氏染色方法及機(jī)理》為例[J].延安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，38（3）：77-79.

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責(zé)任編輯何麗華