CytoSense——臺便攜式浮游植物分析流式細胞儀

這是款做浮游植物研究的流式細胞儀，可對大小在0.4 mm－4 mm的浮游植物進行分析。儀器整合式設(shè)計，結(jié)構(gòu)堅固，適合野外使用，且儀器移動后無需另外校準(zhǔn)。 1) 可在室內(nèi)或調(diào)查船上使用 2) 防濺水設(shè)計 3) 可升級為CytoSub和CytoBuoy 4) 特殊版本CytoSense GV可直接測量帶氣囊的浮游植物（如微囊藻）

 

工作原理細胞/顆粒流過流動池（1）的檢測區(qū)域時，被激光照射（2）。樣品被中空針管（3）注入錐狀注射器（4）中，被不含任何顆粒的鞘液（樣品的濾液，由儀器自動過濾提供）（5）包裹著流過1000 mm2石英毛細管。鞘液包繞著樣品高速流動，組成一個圓形的流束，待測細胞在鞘液的包被下單行排列（6），依次通過檢測區(qū)域。這個過程中，顆粒（7）間的距離被拉開，當(dāng)顆粒被與之呈90度角的激光束（2）照射（8）時，顆粒的散射光和熒光會被檢測系統(tǒng)（9）檢測。入射到檢測系統(tǒng)的光束（10）被收集物鏡（12）、光譜反射鏡（13）處理后被檢測器（11）檢測。

流動單元

鞘液的供給量由泵控制。特制的鞘液入口大大降低了鞘液的剪切力，有助于保持脆弱細胞（或群體）的完整性。特制的兩步注入系統(tǒng)有效防止了由于船或浮標(biāo)的波動引起的樣品流偏移，同時也為空氣留了一個通路。鞘液系統(tǒng)是一個自我循環(huán)系統(tǒng)，不需額外添加，不需廢液收集瓶。過濾生產(chǎn)鞘液的濾膜可以持續(xù)工作數(shù)月。特制齒輪泵用于為過濾鞘液施加壓力。

CytoSense GV型——可分析帶氣囊的浮游植物
有些浮游植物（如微囊藻）帶有氣囊。氣囊會改變光散射，從而會改變這類浮游植物的“光學(xué)指紋”。通過施加瞬間高壓可以打破氣囊，從而消除由于氣囊引起的光散射變化，修復(fù)“光學(xué)指紋”。通過兩次測量可以方便的區(qū)分出帶氣囊的種：次直接測量，第二次施加高壓破壞氣囊后測量。那些在施加高壓后改變了光散射的種就是帶氣囊的種。
CytoSense的特殊版本——CytoSense GV型可以滿足上述要求。CytoSense GV型就是在CytoSense的基礎(chǔ)上增加一個高壓模塊。這個高壓模塊可以提供瞬間高壓用于破壞氣囊。這個過程可以由軟件自動完成。

CytoSense應(yīng)用于高濁度水體的對策
    針對我國很多水體濁度高、泥沙含量高的特點，根據(jù)國內(nèi)用戶需求，澤泉科技有限公司與荷蘭CytoBuoy公司合作提出如下解決方案：

1）進樣篩選    水樣被進樣器采集后，在進樣器內(nèi)部經(jīng)過篩選排除空氣和砂粒（圖1）。進樣器內(nèi)部設(shè)計非常獨特，從上到下有三個出水口，其中上邊的出水口用于排除空氣，多數(shù)砂粒由于沉降速率較大會經(jīng)下部出水口排除，只有中間的出水口用于采集浮游植物、浮游動物和與它們密度相差不大的砂粒進行流式細胞計數(shù)和其它分析。
    如果水中砂粒粒徑很大，可以在進樣器中增加一個不銹鋼篩網(wǎng)，用于濾除粒徑大于1 mm的泥沙顆粒。
    對于多數(shù)粒徑大于50-100 um的砂粒而言，它們的沉降速率大于CytoSense的進樣流速（1-2 cm/s），因此不會被進樣器吸入。
2）外置鞘液系統(tǒng)
    CytoBuoy系列浮游植物流式細胞儀（包括CytoSense、CytoBuoy和CytoSub）的一個重大創(chuàng)新就是不用外加鞘液，而是直接采用水樣的過濾液作為鞘液，這樣既節(jié)省了用戶的成本，也省去了更換鞘液的麻煩，同時還避免了流路發(fā)生生物污染的可能。但是由于樣品過濾生成的鞘液量不是很大，在測量高濁度水體樣品時，就難于避免水體中黃色物質(zhì)發(fā)出的熒光的影響。另外，對于類似我國黃河水體、或者洪水期的長江水體而言，泥沙顆粒非常多，可能每100個顆粒中只有1－5個浮游植物細胞（甚至有可能每1000個顆粒中只有1個浮游植物細胞），其它都是泥沙顆粒，這極大增加了浮游植物計數(shù)的難度。但即使是這樣的水樣，CytoSense也是可以測量的。為了達到更好的分析效果，建議采用如下的外置鞘液系統(tǒng)。
    外置鞘液系統(tǒng)的鞘液采用蒸餾水或市場上購買的桶裝水皆可。自來水由于含氯，對浮游植物活性有影響，因此不建議使用。其它類似PBS緩沖液等也可作為鞘液，只是比蒸餾水或桶裝水的獲取更麻煩，成本更高。鞘液桶采用容量20－30升的塑料桶即可。根據(jù)工作模式，可分為外置非循環(huán)鞘液系統(tǒng)和外置循環(huán)鞘液系統(tǒng)。
    外置非循環(huán)鞘液系統(tǒng)（圖2）：鞘液性使用，用完即排出不在使用。連續(xù)工作1小時約需5升鞘液，工作1天約需50升鞘液。
    外置循環(huán)鞘液系統(tǒng)（圖3）：鞘液使用后經(jīng)循環(huán)過濾系統(tǒng)可重復(fù)利用，大大節(jié)省了鞘液用量。由于循環(huán)使用鞘液，水體樣品中的黃色物質(zhì)會流入鞘液中，盡管被稀釋，但還是會產(chǎn)生微弱的熒光。因此建議鞘液桶足夠多（20－30升），以盡量降低黃色物質(zhì)熒光引起的誤差。同時建議每天更換新的鞘液。
    通過以上這些設(shè)計，CytoSense完全可以直接測量高濁度水體樣品（如洪水期的長江水樣、長江口水樣），可以對水中總顆粒進行計數(shù)。通過樣品是否發(fā)出熒光，可以區(qū)分浮游植物和其它顆粒。通過多色熒光，可以對浮游植物進行聚類分析。通過浮游植物庫，可以對多數(shù)非球狀西部鑒定到種。當(dāng)然，如果結(jié)合GV模塊（自動破碎微囊藻的囊），還可以對微囊藻（不需預(yù)處理）直接測量。