一种用于流行病学分析的温控显微系统的制作方法

本说明书涉及医疗器械领域，尤其涉及一种用于流行病学分析的温控显微系统。

背景技术：

流行病指可以感染众多人口的传染病。能在较短的时间内广泛蔓延的传染病，如流行性感冒、脑膜炎、霍乱等。流行病学分析中常用显微镜对病毒、细菌等病原微生物进行观察。

目前，在病理分析领域，一般采用显微镜来做检测实验。例如，通过倒置显微镜观察病毒、细菌等微生物的繁殖过程，以进行治疗研究。

但是，微生物的繁殖培养需要适宜的环境，而目前只能通过在外培养后再采用显微镜进行实验观察，其不具备控制培养液温度的功能，进而无法观察病毒、细菌等微生物在不同温度下的反应。本领域存在一种使用倒置显微镜观察细菌或病毒繁殖过程的实验方法，但该方法及其装置同样无法观察致病微生物在不同温度下的反应，并且由于缺少有效的隔绝与防护，科研人员在实验过程中被感染的案例屡见不鲜。

技术实现要素：

本说明书实施例的目的是提供一种用于流行病学分析的温控显微系统，以有效提升微生物观察实验的准确性以及实验手段的灵活性。

为解决上述技术问题，本说明书实施例是这样实现的：

一种用于流行病学分析的温控显微系统，至少包括：倒置显微镜，以及配合所述倒置显微镜使用的精准温控载玻片；其中，

所述精准温控载玻片包括：载玻片基底，位于所述载玻片基底一表面且设置在样品检测区域的温度传感元件以及图案化加热层，至少覆盖所述图案化加热层和所述温度传感元件的保护层，以及位于所述保护层上方的透明保护罩；

所述载玻片基底的所述表面还设置有包围所述样品检测区域的凹槽，所述透明保护罩的下部开口边缘置于所述凹槽内，以至少将所述样品检测区域罩在其内，在样品检测时所述凹槽内滴加有消毒液；

所述图案化加热层穿过所述凹槽在所述样品检测区域外围且位于所述表面的一端探出两个第一触点，同时，所述温度传感元件在所述表面的一端也探出两个第二触点；其中，所述两个第一触点用于连接温控单元的输出端，所述两个第二触点用于连接温控单元的输入端，以根据用户设置控制样品检测区域内滴放的样品液达到预设温度。

可选地，还包括：电连接压块；

所述电连接压块的下表面设置分别与所述第一触点和所述第二触点对应的电连接凸点，以及所述电连接压块的侧表面设置有连接所述倒置显微镜的显微镜接口；

在所述电连接压块对应放置在所述载玻片基底上之后，所述电连接凸点分别与所述第一触点和所述第二触点相接触；所述图案化加热层和所述温度传感元件分别通过所述显微镜接口与集成在所述倒置显微镜内的温控单元连接。

可选地，所述图案化加热层的材质为ito和/或金属。

可选地，所述图案化加热层的厚度范围为20-200nm。

可选地，所述温度传感元件的厚度与所述图案化加热层的厚度相等。

可选地，所述保护层的材质为绝缘材料，所述保护层的厚度范围为20-1000nm。

可选地，所述电连接压块中填充有用于保持平衡的配重材料。

可选地，所述电连接压块的显微镜接口为usb接口。

通过本说明书技术方案，可以基于精准温控载玻片内设置的图案化加热层来灵活精准控制温度以观测样品液中微生物在不同温度下的反应，且可以利用透明保护罩对样品液进行保护，防止样品液被污染，同时，避免实验时样品液中微生物扩散而感染工作人员；而且，鉴于透明保护罩的存在，可基于倒置显微镜近距离对样品液中微生物进行观测，达到更好的观测效果。进而，从整体上分析，不需要反复进行温度处理和样品制备，可以在观察过程中进行精准温度控制，使实验手段更加多样化，实验结果更加精确，并且，避免了反复制备样品而带来的致病菌感染风险。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本说明书实施例提供的用于流行病学分析的温控显微系统的场景示意图。

图2是本说明书实施例提供的精准温控载玻片的结构示意图之一。

图3是本说明书实施例提供的精准温控载玻片的结构示意图之二。

图4是本说明书实施例提供的电连接压块的结构示意图之一。

图5是本说明书实施例提供的电连接压块的结构示意图之二。

图6是本说明书实施例提供的温度传感元件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。

参照图1所示，为本说明书实施例提供的用于流行病学分析的温控显微系统的场景示意图，该温控显微系统至少包括：倒置显微镜11，以及配合所述倒置显微镜11使用的精准温控载玻片12。应理解，倒置显微镜11与精准温控载玻片12之间可建立有信号连接，并且，精准温控载玻片12一般需要放置在倒置显微镜11的载物台111上配合使用。

参照图2和图3所示，所述精准温控载玻片12进一步包括：载玻片基底121、温度传感元件122、图案化加热层123、保护层124以及透明保护罩125。其中：

载玻片基底121的材质一般为透明基材，例如，聚甲基丙烯酸甲酯pmm，俗称有机玻璃；聚苯乙烯ps；聚碳酸脂pc等。

图案化加热层123位于所述载玻片基底121的任意一表面，且设置在样品检测区域内，其具体的图案可以根据工艺能力以及实验需求设置，例如，可以设置为图2所示的布线结构，其中，相邻线材之间的间隙可设置为与线材宽度相同，或者大于线材宽度，这样，避免相邻线材发生接触而导致短路。在本说明书实施例中，所述图案化加热层123的材质可以为ito和/或金属，换言之，图案化加热层123中的线材可以全部为透明导电ito材料，也可以全部为金属材料，或者，也可以一段为ito材料，剩余段部分为金属材料。

温度传感元件122也同样位于所述载玻片基底121中与图案化加热层123所属同一表面，且温度传感元件122设置在样品检测区域内。具体地，所述温度传感元件122可设置在所述图案化加热层123的图案间隙处，优选地，以图2中所示的位置关系最佳。这样，温度传感元件122与图案化加热层123之间不存在相互干扰，且二者可不交叉的引出独立的引线。其中，所述温度传感元件122用于检测样品液的温度；该温度传感元件122可以是现有的薄膜温度传感器，例如，参照图6所示，所述薄膜温度传感元件至少包括：基片122-1、正极热电偶膜122-2、负极热电偶膜122-3、热电偶接点122-4、焊盘膜122-5、绝缘过渡膜122-6和保护膜122-7，其具有响应时间快体积小以及检测准确的效果。除此之外，还可以参见其它现有的薄膜温度传感元件。

保护层124至少覆盖住所述图案化加热层123和所述温度传感元件122，从而，起到隔离绝缘的作用。

同时，所述载玻片基底121的上表面(即图2中设置有图案化加热层123以及温度传感元件122的表面)还设置有包围所述样品检测区域的凹槽126，透明保护罩125设置在所述保护层124的上方，其下部开口边缘置于所述凹槽126内，以至少将所述样品检测区域罩在其内，也就是将图案化加热层123和温度传感元件122罩在透明保护罩125内。这样，在使用精准温控载玻片12进行实验观察时，不需要打开透明保护罩125，利用倒置显微镜对精准温控载玻片12上滴放的样品液进行观测，从而，利用透明保护罩125，可以防止样品液被污染，保护样品液的纯净；同时，还可以防止样品液中的病毒或细菌扩散而造成对科研人员或测试人员的感染，尤其是在样品液位流行病致病菌的情况下，起到了较佳的防护效果。优选地，在样品检测时所述凹槽内滴加有消毒液，例如滴加84消毒液，以通过凹槽将样品液充分隔离在透明保护罩125内。

在一优选的实施方式中，载玻片基底121的上表面开设储液槽127，导液槽129联通所述储液槽127与所述凹槽126。储液槽127和导液槽129上部开口半包围设置有凸缘128，以允许所述储液槽127和/或导液槽129中液位的上限略高于载玻片基底121的上表面；应理解，由于液体表面张力的影响，储液槽127和/或导液槽129中的液面可能并非一平面，在液面为凸面的情况下，液面的至少一部分略高于载玻片基底121的上表面。

应理解，在进行滴放样品液时，应将样品液滴放至图案化加热层123与温度传感元件122的空隙处，例如，图案化加热层123和温度传感元件122所构成的图案中央区域(如虚线所框区域)，这个区域未布设图案化加热层123和温度传感元件122，不会存在遮挡，因此，可以通过倒置显微镜的物镜观测到样品液中的菌株。

之所以采用倒置显微镜，这是因为普通显微镜的物镜在上部，由于透明保护罩125的存在，普通显微镜的物镜无法足够靠近样品液，也就无法达到很高的放大倍数来准确观测，而倒置显微镜的物镜在下方，其可以从下部近距离靠近样品液。同时，考虑到样品液中待观测的细菌或病毒通常聚集在底部。因此，从整体考虑，使用物镜在下方的倒置显微镜能够基于最近距离观测到细菌或病毒，可达到较佳的观测效果。

应理解，在本说明书实施例中，所述样品检测区域可以是载玻片基底121的中间区域，具体地，其范围大致可以是图3中凹槽126所包围区域。

所述图案化加热层123穿过所述凹槽126在所述样品检测区域外围且位于所述表面的一端探出两个第一触点，例如图3中所示，在载玻片基底121的表面右端探出第一触点①和②，同时，所述温度传感元件122在所述表面的一端也探出两个第二触点，例如图3中所示，在载玻片基底121的同一端探出第二触点③和④；其中，所述两个第一触点①和②用于连接温控单元(并未示出)的输出端，所述两个第二触点③和④用于连接温控单元的输入端，以根据用户设置控制样品检测区域内滴放的样品液达到预设温度。所述温度传感元件122的引出第二触点③和④的引线可以是金属或ito，本说明书并不对此进行限定。相应地，所述第一触点①和②，第二触点③和④可以是金属触点或ito触点。

应理解，在本说明书中，温控单元并未示出，其可以独立设置并单独控制图案化加热层123，或者，也可以集成在倒置显微镜内，例如，通过倒置显微镜的人机交互界面来控制图案化加热层123进行加热。

通过上述提供的用于流行病学分析的温控显微系统，可以基于精准温控载玻片内设置的图案化加热层来灵活精准控制温度以观测样品液中微生物在不同温度下的反应，且可以利用透明保护罩对样品液进行保护，防止样品液被污染，同时，避免实验时样品液中微生物扩散而感染工作人员；而且，鉴于透明保护罩的存在，可基于倒置显微镜近距离对样品液中微生物进行观测，达到更好的观测效果。进而，从整体上分析，不需要反复进行温度处理和样品制备，可以在观察过程中进行精准温度控制，使实验手段更加多样化，实验结果更加精确。同时，避免了反复制备样品而带来的致病菌感染风险。

在本说明书实施例中，参照图4和图5所示，所述温控显微系统还可以包括：电连接压块13。所述电连接压块13的下表面设置分别与所述两个第一触点①②和所述两个第二触点③④对应的电连接凸点131，图中示出四个电连接凸点131，每个电连接凸点131可通过绕丝或弹簧与内部总线电连接，其中，所述电连接凸点131可以是嵌套在小孔槽内且可以自由伸缩的导电柱；在所述电连接压块13未放置在精准温控载玻片12之前，所述电连接凸点131探出电连接压块13的表面一部分，在所述电连接压块13放置在精准温控载玻片12上之后，所述电连接凸点131分别与第一触点和第二触点接触连接，并压缩回小孔槽一部分。

同时，所述电连接压块13的侧表面设置有连接所述倒置显微镜11的显微镜接口132；如果温控单元集成在倒置显微镜11内部，那么，所述图案化加热层123和所述温度传感元件122可分别通过所述显微镜接口132与集成在所述倒置显微镜11内的温控单元连接。优选地，所述电连接压块13的显微镜接口132可以为usb接口，通过usb接口数据线连接倒置显微镜或温控单元。

可选地，在本说明书实施例中，所述图案化加热层123的厚度范围可以为20-200nm。

相应地，为了保证精准温控载玻片12的表面平整度以及简化工艺，所述温度传感元件122的厚度与所述图案化加热层123的厚度相等。应理解，图2中的图案化加热层123的厚度和保护层124的厚度与真实比例不符，为便于展示而采用夸张的比例关系，实际膜层厚度远薄于图中所示。

可选地，所述保护层124的材质为绝缘材料，例如，硅氧化物等，优选可以使用二氧化硅sio2；保护层124的厚度范围可以为20-1000nm。

可选地，所述电连接压块13中填充有用于保持平衡的配重材料。参照图4所示，电连接压块13的上部分内部填充有配重133，该配重133的材料可以是金属或其它高密度材料。

下面基于具有的使用场景对上述所涉及的用于流行病学分析的温控显微系统进行详述，具体以观察鼠疫杆菌对温度的反应为例。

鼠疫杆菌在培养皿中培养48小时后，从培养液中采集部分作为样品液滴加至精准温控载玻片上，具体应滴加至透明保护罩覆盖的样品检测区域内；结合图1所示，将覆盖盖玻片的精准温控载玻片12上之后，放到倒置显微镜11的载物台111上，通过物镜112观察初始状态，最终经过多个光学元件114组成的光路出射至部件113，其中，该部件113可以是目镜，以便于工作人员观测样品液中鼠疫杆菌，或者，该部件113也可以是摄像机，用于拍摄样品液中鼠疫杆菌的反应图像。

应理解，上述覆盖盖玻片的步骤是可选步骤，也可以不覆盖盖玻片，直接滴加样品液至精准温控载玻片后通过透明保护罩的防护，液可以实现安全观测的目的。

通过精准温控载玻片上的图案化加热层对样品液进行升温，增加温度至37摄氏度，保持时间12小时，观察繁殖情况，拍摄图像；之后再次升温至70摄氏度后保持1小时，然后，降温至37摄氏度，保持时间12小时，观察繁殖情况，拍摄图像。由此可以得出鼠疫杆菌对抗高温能力的科研数据。

实验结束后，可升温至130摄氏度保持一定时间(根据实验中微生物的类型进行时长选定，可以优选10分钟)，对样品液中的病毒、细菌等进行彻底灭活。这样，精准温控载玻片可以重复使用医疗物品，也可以作为一次性使用医疗物品而丢弃。

本实施方式提供一种温控显微系统的操作方法，包括以下步骤：

第一步，在所述精准温控载玻片上的样品检测区内滴加样液，所述样液中包含病毒和/或细菌；

第二步，将所述透明保护罩盖设于所述精准温控载玻片上，所述透明保护罩下边缘置于所述凹槽内；

第三步，在所述储液槽内滴加足量消毒液，以使所述凹槽内充满消毒液；

第四步，将所述精准温控载玻片置于倒置显微镜上进行观察，用户控制温控单元使样液处于不同的温度；

第五步，在第三步执行后3-12小时后，将储液槽内的消毒液吸出，并注入新的消毒液；每隔3-12小时重复执行本步骤；

第六步，控制温控单元使样液升温至130摄氏度，并保持10分钟。

相比现有技术而言，采用本说明书实施例中的温控显微系统进行病毒、细菌等微生物的实验观测时，不需要反复进行温度处理和样品制备，可以在观察过程中进行精确温度控制，实验手段灵活且多样化，实验结果更加精确。并且，避免了反复制作样品而带来的致病菌感染实验操作人员的风险，同时，利用透明保护罩对样品液进行保护，防止样品液被污染以及扩散感染实验操作人员。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。