技术摘要：
本发明涉及一种小鼠大脑切片及其生物化学处理自动化装置，包括切片模块，切片收集模块，切片处理模块和电气控制模块，切片模块用于将小鼠大脑的样品切成固定厚度的表面平整的大脑切片；切片收集模块用于将样品切片按照样品切削顺序依次自动收集；切片处理模块用于将样  全部
背景技术：
大脑的精细解剖结构对于认识和理解脑的功能、探索脑疾病的机理至关重要。全 脑三维显微成像技术是近几年内才发展起来的前沿光学显微成像技术，主要有活动物全脑 神经元活动成像和固定动物全脑神经环路/活动痕迹成像。进行快速全脑光学成像时需要 考虑几个关键技术指标：成像速度、成像质量、标记类型(荧光蛋白标记、免疫荧光染色、化 学小分子染料)、样品制备难易程度等。最新型的VISoR小鼠大脑结构成像，能够在两小时内 完成0.5*0.5*3.5微米分辨率的小鼠全脑成像。并且，庞大的数据需求是小鼠大脑切片样品 制备过程的重大考验。 PrecisionaryVF200及其系列的切片机用于小鼠大脑切片，采用了振动切片结构， 但是此种机型振动不均匀，易产生切痕，且无切片收集功能，需要手拿毛笔或者毛刷取出切 片，切片取出过程中易产生损坏。Leica  VT1200及其系列的切片机也采用振动切片结构，可 以用于小鼠大脑切片，高速振动切片下其切片痕迹在光学成像下不明显，但是其横向切片 过程中，尤其是在百微米级厚度的大脑切片中，厚度过厚，易使切片损坏，单独一只小鼠在 切片过程中总会出现部分切片损坏的状况，此种切片机也无自动收集功能。在大数量级的 小鼠切片要求下，两种人工参与的小鼠大脑切片机在切片和处理的质量和速度方面都不能 满足。 因此，现有技术还有以下技术不足之处： 1)小鼠全脑成像前需要复杂的小鼠大脑切片操作和切片的透明化处理过程。制作 小鼠脑切片设备不完善，切片痕迹影响成像、切片过程损坏切片、切片速度不满足要求。 2)现有振动切片机皆无切片收集和自动化学处理功能。切片的收集过程需要时刻 关注，人为取下切片并标记。切片后需要对样品进行透明化、荧光染色等处理，这部分更是 需要人工操作，单种化学处理需要几小时甚至十几小时，处理时间长，重复劳作。在人工处 理切片过程中，易造成切片损坏，或者有部分位置处理不均匀，重复性差等缺点。 3)切片处理完成后，需要分别在成像系统下成像，将批量处理的切片人工分开并 依次排序，也会造成时间浪费、切片损毁、切片乱序等问题。 4)在以获得大数量的小鼠大脑结构成像的目标下，人工实验不满足数千只小鼠切 片及其处理的人工需求，人工操作降低了切片的质量，降低了切片及其处理的速度。 总之，现有技术不满足完成小鼠大脑切片成像标准，无法完成大批量小鼠大脑切 片的要求。
技术实现要素：
本发明的技术解决问题是：克服现有技术切片痕迹明显、切片损坏、缺少自动收集 5 CN 111610074 A 说　明　书 2/7 页 盒处理功能、切片处理速度慢、不能大批量生产满足成像的小鼠大脑切片等不足，一种小鼠 大脑切片及其生物化学处理自动化装置，在神经科学研究中对固定小鼠大脑样品进行切 片，降低切片的痕迹，保证整只小鼠切片完整，并将切片自动归入盒中，并对其进行自动化 学处理，自动化学提高成像所需的小鼠大脑切片的速度。 本发明技术解决方案： 一种小鼠大脑切片及其生物化学处理自动化装置，所述装置包括切片模块(1)，切 片收集模块(2)，切片处理模块(3)和电气控制模块(4)。 所述切片模块(1)，用于将小鼠大脑的样品切成固定厚度的表面平整的大脑切片； 所述切片模块(1)包括切片刀头(11)、刀头振动电机(12)、偏心振动模组(13)、切削刀头移 动模组(14)、切削移动导轨(15)、样品挤出微米级移动模组(16)、样品固定支架(17)、切片 保护液箱(18)与防震平台(19)；切片刀头(11)固定在偏心震动模组(13)上，刀头振动电机 (12)连接偏心振动模组(13)，刀头振动电机(12)转动，带动切片刀头(11)水平方向振动；刀 头震动电机(12)和偏心振动模组(13)固定在切削移动导轨(15)上，切削刀头移动模组(14) 带动刀头振动电机(12)和偏心振动模组(13)沿着切削移动导轨(15)上下移动，使切片刀头 (11)一边快速水平振动，一边上下移动，完成切削动作得到样品切片；样品固定在样品固定 支架(17)上，样品挤出微米级移动模组(16)沿着样品固定支架(17)的圆柱轴心方向推动样 品移动，样品挤出微米级移动模组(16)固定在防震平台(19)上，切片保护液箱(18)固定在 防震平台(19)上，用来盛放保护液，切削动作时样品切片沉浸在保护液中； 所述切片收集模块(2)，用于将样品切片按照样品切削顺序依次自动收集，所述切 片收集模块(2)包括多孔收集盒(20)、收集装置支架(21)、收集装置左右移动模组(23)、收 集装置前后移动模组(22)、水循环装置(24)；多孔收集盒(20)固定在收集装置支架(21)上， 收集装置支架(21)固定在收集装置前后移动模组(22)，收集装置前后移动模组(22)固定在 收集装置左右移动模组(23)上，收集装置左右移动模组(23)固定在防震平台(19)上；水循 环装置(24)固定在防震平台(19)上，在切片保护液箱(18)下方； 所述切片处理模块(3)，用于将样品切片进行多种基于不同化学液体的自动生物 化学处理；所述切片处理模块(3)包括化学液体泵(25)、排水泵(26)、多孔收集盒(20)、化学 液体处理箱(27)、支撑架(28)、化学液体储存箱(29)；多孔收集盒(25)放在化学液体处理箱 (27)中，可以放多个；化学液体处理箱(27)固定在支撑架(28)上；化学液体泵(25)固定在支 撑架(28)上，化学液体泵(25)通过导管，抽液端伸入化学液体存储箱(29)，排液端伸入化学 液体处理箱(27)中；排水泵(26)固定在支撑架(28)上，排水泵(26)通过导管将抽液端连接 化学液体处理箱(27)，排液端连接废液收集处； 所述电气控制模块(4)，用于对所述装置进行操纵控制与自动操作。 进一步地，所述切片模块(1)，用于将小鼠大脑的样品切成固定厚度的表面平整的 大脑切片的具体实现为： 将包埋固定好的样品放入样品固定支架(17)上，刀头振动电机(12)带动偏心振动 模组(13)使切片刀头(11)水平振动，振动切片刀头(11)完成一次切削动作，得到所述样品 的样品切片；切削刀头移动模组(14)带动固定在切削移动导轨(15)上的切片刀头(11)向下 移动，使水平振动的切片刀头(11)完成一次所切削动作，然后样品挤出微米级移动模组 (16)挤出一定厚度的所述样品后，进行下一次切削动作。 6 CN 111610074 A 说　明　书 3/7 页 进一步地，所述切片收集模块(2)，用于将样品切片按照样品切削顺序依次自动收 集的具体实现为： 水循环装置(24)由抽水导管(30)、水循环泵(32)、排水导管(31)组成，抽水导管 (30)接在切片保护液箱(18)下方，抽水口在切片刀头(11)下方，样品切片下落进多孔收集 盒中的单个孔中，多孔收集盒(20)的单个孔下有多个过水孔，水循环装置(24)启动，化学液 体沿着抽水导管(30)离开化学液体处理箱(18)，形成水流，样品切片在水流中心，加快样品 切片的移动速度，同时排水导管(31)将化学液体再次注入切片保护液箱(18)，形成水循环； 当一个样品切片落入多孔收集盒(20)的一个孔内以后，多孔收集盒(20)由收集装置左右移 动模组(23)和收集装置前后移动模组(22)带动移动，使下一个孔位于切片刀头(11)的下 方，等待下一次切削动作完成后样品切片落入，完成下一次样品切片的收集。 进一步地，所述切片处理模块(3)，用于将样品切片进行多种基于不同化学液体的 自动生物化学处理的具体实现为： 切片收集模块完成样品切片的收集后，将一套或多套带有样品切片的多孔收集盒 (20)放入所述切片处理模块的化学液体处理箱(27)中，若干不同的化学液体泵对应接入若 干不同的化学液体储存箱，每次特定的化学液体泵向化学液体处理箱(27)注入特定的化学 液体，静置一定处理时间，排水泵(26)将特定的化学液体排空，取出经生化处理后的多孔收 集盒(20)，完成样品切片的一次特定生物化学处理，所述经生化处理后的多孔收集盒包含 经生化处理的样本切片。 进一步地，所述电气控制模块(4)包括触控显示屏、工控机、收集装置步进电机驱 动模组、样品挤出装置电机驱动模组、切削移动装置电机驱动模组、切削振动电机驱动模 组、收集模块水循坏泵驱动模组、化学处理液泵驱动模组； 触控显示屏连接工控机，将触控显示屏的操作信号发送给工控机，同时接收工控 机的反馈信号并呈现； 工控机分别连接触控显示屏、收集装置步进电机驱动模组、样品挤出装置电机驱 动模组、切削移动装置电机驱动模组、切削振动电机驱动模组、收集模块水循坏泵驱动模组 与化学处理液泵驱动模组，工控机接收触控显示屏所发送的操作信号，并分别向收集装置 步进电机驱动模组、样品挤出装置电机驱动模组、切削移动装置电机驱动模组、切削振动电 机驱动模组、收集模块水循坏泵驱动模组与化学处理液泵驱动模组发送控制信号，并接收 收集装置步进电机驱动模组、样品挤出装置电机驱动模组、切削移动装置电机驱动模组、切 削振动电机驱动模组、收集模块水循坏泵驱动模组与化学处理液泵驱动模组的反馈信号， 并进一步返回触控显示屏； 收集装置步进电机驱动模组，连接工控机、收集装置左右移动模组(23)和收集装 置前后移动模组(22)，接收工控机的控制信号，驱动收集装置左右移动模组(23)和收集装 置前后移动模组(22)移动和停止，向工控机返回运行的反馈信号； 样品挤出装置电机驱动模组，连接工控机和样品挤出微米级移动模组(16)，接收 工控机的控制信号，并驱动样品挤出微米级移动模组(16)移动和停止，向工控机返回运行 的反馈信号； 切削移动装置电机驱动模组，连接工控机和切削刀头移动模组(14)，接收工控机 的控制信号，并驱动切削刀头移动模组(14)移动和停止，向工控机返回运行的反馈信号； 7 CN 111610074 A 说　明　书 4/7 页 切削振动电机驱动模组，连接工控机和刀头振动电机(12)，接收工控机的控制信 号，并驱动刀头振动电机(12)转动和停止，并向工控机返回运行的反馈信号； 收集模块水循坏泵驱动模组，连接工控机和水循环泵(32)，接收工控机的控制信 号，并驱动水循环泵(32)启动和停止，向工控机返回运行的反馈信号； 化学处理液泵驱动模组，连接工控机、排水泵(26)和化学液体泵(25)，接收工控机 的控制信号，并驱动排水泵(26)和化学液体泵(25)启动和停止，向工控机返回运行的反馈 信号。 本发明与现有技术相比的优点在于： (1)可实现20微米-500微米的小鼠大脑切片，在300微米每片的情况下，单只小鼠 大脑切片操作半小时内完成，切片表面平整，切片不易损坏。 (2)多孔收集盒用于收集存储切片，收集过程自动化，人工无参与，不易损坏切片， 在收集盒中的位置即表示切片在小鼠大脑的结构顺序，不用在切片上额外做标记。 (3)多个收集盒同时放入生物化学处理模块。连续动作，平均小鼠大脑的切片处理 速度为半小时每个。满足半小时小鼠全脑结构成像的需求。人工干预少，切片后自动收集， 取缔了人工收集切片，减少了人工收集切片的损坏。 (4)切片完成后直接在多孔收集盒取下切片即可成像，避免了时间浪费、切片损毁 和切片乱序。 (5)此装置可完成大批量小鼠的切片和处理操作，满足数千只小鼠大脑切片成像 的质量和速度要求。 附图说明 图1为本发明装置结构图； 图2为本发明中切片和收集模块图； 图3为本发明中水循环模块图； 图4为本发明中生物化学处理装置； 图5为本发中电气控制模块图； 图6为本发明的装置的具体实施流程图； 图7为本发明中触控显示屏具体实施示意图。