便携式浮游植物流式细胞仪

CytoSense——全球第一台便携式浮游植物分析流式细胞仪

这是全球第一款专业做浮游植物研究的流式细胞仪，可对大小在0.4 mm－4 mm的浮游植物进行分析。仪器整合式设计，结构坚固，适合野外使用，且仪器移动后无需另外校准。 1) 可在室内或调查船上使用 2) 防溅水设计 3) 可升级为CytoSub和CytoBuoy 4) 特殊版本CytoSense GV可直接测量带气囊的浮游植物（如微囊藻）

工作原理 细胞/颗粒流过流动池（1）的检测区域时，被激光照射（2）。样品被中空针管（3）注入锥状注射器（4）中，被不含任何颗粒的鞘液（样品的滤液，由仪器自动过滤提供）（5）包裹着流过1000 mm2石英毛细管。鞘液包绕着样品高速流动，组成一个圆形的流束，待测细胞在鞘液的包被下单行排列（6），依次通过检测区域。这个过程中，颗粒（7）间的距离被拉开，当颗粒被与之呈90度角的激光束（2）照射（8）时，颗粒的散射光和荧光会被检测系统（9）检测。入射到检测系统的光束（10）被收集物镜（12）、光谱反射镜（13）处理后被检测器（11）检测。

流动单元

鞘液的供给量由泵精确控制。特制的鞘液入口大大降低了鞘液的剪切力，有助于保持脆弱细胞（或群体）的完整性。特制的两步注入系统有效防止了由于船或浮标的波动引起的样品流偏移，同时也为空气留了一个通路。鞘液系统是一个自我循环系统，不需额外添加，不需废液收集瓶。过滤生产鞘液的滤膜可以持续工作数月。特制齿轮泵用于为过滤鞘液施

CytoSense GV型——可分析带气囊的浮游植物
有些浮游植物（如微囊藻）带有气囊。气囊会改变光散射，从而会改变这类浮游植物的“光学指纹”。通过施加瞬间高压可以打破气囊，从而消除由于气囊引起的光散射变化，修复“光学指纹”。通过两次测量可以方便的区分出带气囊的种：第一次直接测量，第二次施加高压破坏气囊后测量。那些在施加高压后改变了光散射的种就是带气囊的种。

CytoSense的特殊版本——CytoSense GV型可以满足上述要求。CytoSense GV型就是在CytoSense的基础上增加一个高压模块。这个高压模块可以提供瞬间高压用于破坏气囊。这个过程可以由软件自动完成。


CytoSense应用于高浊度水体的对策

针对我国很多水体浊度高、泥沙含量高的特点，根据国内用户需求，泽泉科技有限公司与荷兰CytoBuoy公司合作提出如下解决方案：

1）进样筛选
水样被进样器采集后，在进样器内部经过筛选排除空气和砂粒（图1）。进样器内部设计非常独特，从上到下有三个出水口，其中上边的出水口用于排除空气，多数砂粒由于沉降速率较大会经下部出水口排除，只有中间的出水口用于采集浮游植物、浮游动物和与它们密度相差不大的砂粒进行流式细胞计数和其它分析。
如果水中砂粒粒径很大，可以在进样器中增加一个不锈钢筛网，用于滤除粒径大于1 mm的泥沙颗粒。
对于多数粒径大于50-100 um的砂粒而言，它们的沉降速率大于CytoSense的进样流速（1-2 cm/s），因此不会被进样器吸入。

2）外置鞘液系统
CytoBuoy系列浮游植物流式细胞仪（包括CytoSense、CytoBuoy和CytoSub）的一个重大创新就是不用外加鞘液，而是直接采用水样的过滤液作为鞘液，这样既节省了用户的成本，也省去了更换鞘液的麻烦，同时还避免了流路发生生物污染的可能。但是由于样品过滤生成的鞘液量不是很大，在测量高浊度水体样品时，就难于避免水体中黄色物质发出的荧光的影响。另外，对于类似我国黄河水体、或者洪水期的长江水体而言，泥沙颗粒非常多，可能每100个颗粒中只有1－5个浮游植物细胞（甚至有可能每1000个颗粒中只有1个浮游植物细胞），其它都是泥沙颗粒，这极大增加了浮游植物计数的难度。但即使是这样的水样，CytoSense也是可以测量的。为了达到更好的分析效果，建议采用如下的外置鞘液系统。

外置鞘液系统的鞘液采用蒸馏水或市场上购买的桶装水皆可。自来水由于含氯，对浮游植物活性有影响，因此不建议使用。其它类似PBS缓冲液等也可作为鞘液，只是比蒸馏水或桶装水的获取更麻烦，成本更高。鞘液桶采用容量20－30升的塑料桶即可。根据工作模式，可分为外置非循环鞘液系统和外置循环鞘液系统。

外置非循环鞘液系统（图2）：鞘液一次性使用，用完即排出不在使用。连续工作1小时约需5升鞘液，工作1天约需50升鞘液。

外置循环鞘液系统（图3）：鞘液使用后经循环过滤系统可重复利用，大大节省了鞘液用量。由于循环使用鞘液，水体样品中的黄色物质会流入鞘液中，尽管被稀释，但还是会产生微弱的荧光。因此建议鞘液桶足够多（20－30升），以尽量降低黄色物质荧光引起的误差。同时建议每天更换新的鞘液。

通过以上这些设计，CytoSense完全可以直接测量高浊度水体样品（如洪水期的长江水样、长江口水样），可以对水中总颗粒进行计数。通过样品是否发出荧光，可以区分浮游植物和其它颗粒。通过多色荧光，可以对浮游植物进行聚类分析。通过浮游植物专家库，可以对多数非球状西部鉴定到种。当然，如果结合GV模块（自动破碎微囊藻的囊），还可以对微囊藻（不需预处理）直接测量