CN103194385A - 一种微生物样本处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微生物样本处理系统包括：具有机腔且设有密闭活动机门的机体；设在所述机腔内的密封罩壳、伸缩气袋、样本盘、机械手、条码扫描仪、液化器、培养皿、气体-温度传感器和温控装置，其中所述样本盘设有多个样本座，所述多个样本座分别用于放置培养皿，所述液化器与所述培养皿连通，所述培养皿内设有培养板和用于将从所述液化器内进入所述培养皿内的样本划线接种到所述培养板上的接种划线接种笔。本发明的微生物样本处理系统结构合理,高效快速和安全可靠，能使微生物样本混匀液化、划线接种、淡化分离、孵育培养微生物群体的全过程一站式自动化完成,取代手工作业,确保生物安全。

Description

一种微生物样本处理系统

技术领域

本发明涉及一种微生物样本处理系统,具体地，涉及临床微生物实验室、疾病控制中心、检验检疫等领域的微生物样本处理，更具体地，是针对非血液的微生物样本尿液、粪便、痰液、体液、拭子(分泌物),以及水质、食品、排泄物等样本的自动化处理。

背景技术

微生物领域每天要面对和处理大量的微生物样本。占临床15-20%的血液微生物样本处理已经实现仪器自动化,但是，临床80%以上的非血液的微生物样本尿液、粪便、痰液、体液、拭子(分泌物)，以及水质、食品、排泄物等样本却仍然沿用百多年来传统的手工操作。用手工混匀液化像痰、粪等半固态和粘性高的微生物样本,需时长、效率低、劳动成本高,操作人员与带有致病菌的样本近距离接触有感染风险。同时,用传统手工划线接种各种微生物样本,易受人为因素和环境因素的影响,随意性和非标准化操作会影响细菌接种培养效果,会造成不可逆转的医疗事故。

虽然,目前有自动化微生物样本处理设备，但对粘度较高的痰液样本及半固态微生物样本的液化仍然存在混匀液化效果差,时间长,分离培养效果不理想,结构设计不合理等诸多缺陷,因此,不能满足微生物领域对微生物样本自动化处理的需求。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题。为此，本发明的一个目的在于提供一种结构合理,高效快速和安全可靠的自动化微生物样本处理系统，该自动化微生物样本处理系统能使微生物样本混匀液化、划线接种、淡化分离、孵育培养微生物群体（菌落）的全过程一站式自动化完成,取代手工作业,确保生物安全。

根据本发明的微生物样本处理系统包括：机体,所述机体内具有机腔，所述机体设有密闭活动机门；设在所述机腔内的密封罩壳、伸缩气袋、样本盘、机械手、用于识别所述液化器内的样本种类的条码扫描仪、用于混匀液化样本的液化器、培养皿、气体-温度传感器和温控装置，其中所述样本盘设有多个样本座，所述多个样本座分别用于放置培养皿，所述液化器与所述培养皿连通，所述培养皿内设有培养板和用于将从所述液化器内进入所述培养皿内的样本划线接种到所述培养板上的接种划线接种笔，所述机械手用于驱动所述液化器混匀液化样本、用于使所述液化器内混匀液化的样本进入所述培养皿内以及用于操作所述接种划线接种笔将进入所述培养皿内的所述样本划线接种到所述培养板上。

优选地，所述机体为矩形全封闭式或半封闭式结构，所述密封罩壳罩盖在所述机腔的底壁上以限定出封闭空间，其中所述样本盘、机械手、条码扫描仪、液化器、培养皿、气体-温度传感器和温控装置分别设在所述封闭空间内。

优选地，所述液化器通过导流槽与所述培养皿连通。

优选地，所述培养皿具有培养皿壳体，所述培养板和接种划线接种笔设在所述壳体内，所述壳体设有用于放置所述液化器的液化器底座，所述导流槽设在所述壳体和所述液化器底座下方，所述机械手通过压迫使所述液化器的底部破裂以便混匀液化的样本进入所述导流槽内且通过所述导流槽进入所述培养皿内。

优选地，所述导流槽的底面为从所述液化器朝向所述培养皿的方向向下倾斜的斜面，所述导流槽为长形沟状结构且具有预定的容量。

优选地，所述液化器为旋转搅拌式液化器且包括设有样本容量刻度标记的液化器杯，伸入到所述液化器杯内用于搅拌样本的搅拌棒，用于封盖所述液化器杯的液化器盖和与所述搅拌棒相连以驱动所述搅拌棒旋转的搅拌棒手柄。

优选地，所述机械手为三个，所述三个机械手分别用于驱动所述液化器混匀液化样本、通过压迫使液化器底部破裂以使混匀液化的样本进入所述培养皿内以及操作所述接种划线接种笔将所述培养皿内的样本划线接种到所述培养板上。

优选地，所述样本盘为圆形且由电机驱动做旋转,所述样本盘上设有至少40个矩形直列式样本座，所述培养皿为与所述样本座匹配的矩形双面直列式培养皿。

优选地，所述培养皿具有矩形盒状的培养皿壳体,所述培养皿壳体的上部设有半封闭式的活动顶盖,每一个所述培养皿可容纳至少一个矩形双面培养板,所述双面培养板具有双面不同种类的培养基，每一个所述矩形双面培养板配有相应的接种划线接种笔，所述划线接种笔为双面接种划线接种笔，所述双面接种划线接种笔的末端设有环状接种环,所述接种环的直径为6mm。

优选地，所述矩形双面培养板的面积为100mm X50mm，所述矩形双面培养板的周边高于其板面2-4mm，所述板面上设有五条横向浅凸和至少10个固定柱。

根据本发明的微生物样本处理系统具有以下优点：

1、可全自动完成微生物样本的处理，例如，可全自动地使微生物样本混匀液化、划线接种、淡化分离、孵育培养微生物群体（菌落）的全过程一站式自动化完成,取代手工作业,确保生物安全。

2、采用密封罩壳和高密闭性的活动机门，可以确保机腔高密闭性,从而能有效防止外界污染。

3、通过设置气体传感器、温度传感器、温控装置，确保机腔内的温度、氧气、氮气及二氧化碳浓度达到设定水平，营造样本液化、接种、孵育、培养所需的最佳环境。

4、矩形直列式样本座与其相配套的矩形双面直列式培养皿,设计新颖独特，一个培养皿可放置至少一个矩形双面培养板及相应不同种类的培养基。至少40个矩形直列式样本座能容纳至少40个矩形双面直列式培养皿，相比现有技术,具有结构合理,易于排列,节省空间,可放置和处理更多样本的优点，适用于样本量多的大型医院及环卫突发事件如食物中毒的大量样本处理。

5、通过设计三个机械手,分别承担不同的功能和作用，在同一个设定时间内可以同时完成样本液化和样本接种至少80或120或160个以上培养基。相比现有技术的一个机械抓手,具有高效快速和多功能的优点,比现有技术的工作效率提高数倍乃至数十倍。

6、通过设置条码扫描仪可以方便识别液化器内的样本的种类，例如是尿液,或是粪便、痰液、体液、拭子分泌物等。

7、矩形双面培养板的每一面的面积为50平方厘米。加大的板面面积能容纳更多细菌营养物质即培养基,可扩大样本接种范围,增加细菌营养,提高细菌淡化分离和孵育培养效果,提高阳性率。同时,方便操作人员观察细菌菌落的形态与颜色,易于识别菌属。与现有技术相比，板面积增大2至3倍,从根本上解决现有产品窄小板面的缺陷,从而满足临床和操作人员的要求。

8、矩形双面培养板的每一面设有五条横向浅凸和至少10个固定柱，可以增加培养基的附着力,在运输中培养基不易脱落，克服现有技术存在的在运输中培养基经常脱落的弊病。

9、矩形双面培养板设有相应配套的双面接种划线接种笔，双面接种划线接种笔的末端设计环形接种环,接种环的直径为6mm，具有取样多,接种范围广的优点。与现有技术的点状小环相比，划线接种的面积增大，能有效的淡化分离微生物（细菌），提高接种分离菌落效果。

10、旋转搅拌式的液化器，能够使样本快速有效的混匀液化，缩短液化时间，解决了痰液及半固态样本的液化难题，能使痰、粪等半固态和粘性高的微生物样本与消化液或营养液混匀液化更加充分和高效快速,例如可以在2-3分钟内快速完成样本液化，与现有技术需时1-2小时相比,可以提高数十倍效益。

11、液化器杯为透明外壳，设有样本容量刻度标记。与现有技术的不同规格又无样本容量刻度标记的各种形式的采集管相比,样本容量刻度标记能使样本定量趋向规范化和标准化。

12、导流槽成倾斜面,能起到有效导流和排堵作用,能确保粘稠性样本能顺利流入导流槽中。与现有技术的平面设计常导致通道堵塞相比,可提高可靠性。

13、导流槽的预定容量设计,能保证足够液面高度之后把多余的样本排泄槽外,使接种环完全浸泡其中。这样,既可避免因样本量太少而无法浸泡接种环,又可避免因样本过多而浸润培养基下端。因此,克服了现有技术所发生的空划线和假阴性,或菌落集中在培养基底部的密不可分离的弊端。

附图说明

图1为根据本发明的微生物样本处理系统的示意图；

图2为根据本发明的微生物样本处理系统的样本盘的示意图；

图3为根据本发明的微生物样本处理系统的培养皿的示意图；

图4为根据本发明的微生物样本处理系统的培养皿的爆炸示意图；

图5为根据本发明的微生物样本处理系统的液化器的结构图；

图6为根据本发明的微生物样本处理系统的培养皿的局部剖视图；

图7为根据本发明的微生物样本处理系统的培养皿的外观图；

图8为根据本发明的微生物样本处理系统的导流槽的俯视图；

图9为根据本发明的微生物样本处理系统的接种划线接种笔的示意图；

图10为图9所示接种划线接种笔的侧视图；

图11为根据本发明的微生物样本处理系统的培养板的剖视图；

图12为根据本发明的微生物样本处理系统的培养板的主视图。

附图标记说明：

100-液化器；200-培养皿；1-搅拌棒手柄；2-液化器盖；3-搅拌棒；4-液化器杯；5-接种划线接种笔；6-培养板；7-培养皿外壳；8-导流槽；9-液化器底座；10-固定柱；11-接种环；12-接种划线接种笔手柄；13-样本盘；14-样本座；15-机械手夹电机；16-样本盘电机；17-温控装置；18-接种机械手；19-压迫机械手；20-液化机械手；21-机械手横梁；22-机械手纵向运动电机；23-机械手横向运动电机；24-伸缩气袋；25-密封罩壳；26-机体；27-气体接口；28-条码扫描仪。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的组件或具有相同或类似功能的组件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参考附图描述根据本发明实施例的微生物样本处理系统。根据本发明实施例的微生物样本处理系统，可以自动地进行微生物样本处理，因此，也可以称为全自动微生物样本处理系统。

如图1和2所示，根据本发明的全自动微生物样本处理系统包括机体26,机体26内具有机腔，机体26可以设有密闭活动机门（未示出）和气体接口27。所述机腔内设有密封罩壳25。如图1所示，密封罩壳25扣在机体26的内底壁上。伸缩气袋24、样本盘13、机械手、条码扫描仪28，液化器100，气体-温度传感器和温控装置17设在所述机腔内。更具体而言，伸缩气袋24设在机腔内且位于密封罩壳25外面，样本盘13、机械手、条码扫描仪28，液化器100，气体-温度传感器和温控装置17设在密封罩壳25内。在本发明的优选实施例中，机械手为三个：接种机械手18、压迫机械手19和液化机械手20。

如图1所述，机体26的机腔内设有机械手横梁21，用于驱动机械手纵向运动的机械手纵向运动电机22和用于驱动机械手横向运动的机械手横向运动电机23。

条码扫描仪28用于识别液化器100内的样本种类，液化器100用于混匀液化样本，样本盘13设有多个样本座14，样本座14分别用于放置培养皿200，液化器100与培养皿200连通，培养皿200内设有培养板6和用于将从液化器100内进入培养皿200内的样本划线接种到培养板6上的接种划线接种笔5，机械手用于驱动液化器100混匀液化样本、用于使液化器100内混匀液化的样本进入培养皿200内以及用于操作接种划线接种笔5将进入培养皿200内的所述样本划线接种到培养板6上。

可以理解的是，根据本发明的微生物样本处理系统还可以包括其他元件，例如各种阀，液电气接口，以及二氧化碳、氮气供气装置等，这对于本领域的技术人员都是已知的，这里不再详细描述。

根据本发明的微生物样本处理系统，可以全自动地完成微生物样本的处理，例如，可以全自动地使微生物样本混匀液化、划线接种、淡化分离、孵育培养微生物群体（菌落）的全过程一站式自动化完成,取代手工作业,确保生物安全。采用密封罩壳和高密闭性的活动机门，可以确保机腔高密闭性,从而能有效防止外界污染。通过设置气体温度传感器可以检测所述机腔内的气体浓度及检测所述机腔内的温度，通过温控装置控制所述机腔内的温度，确保机腔内的温度、氧气、氮气及二氧化碳浓度达到设定水平，营造样本液化、接种、孵育、培养所需的最佳环境。

如上所述，根据本发明的优选实施例，机械手为三个，所述三个机械手完成各自的功能，例如液化机械手20可以分别用于驱动液化器100混匀液化样本、压迫机械手19可以通过压迫使液化器100的底部破裂以使混匀液化的样本进入培养皿200内，机械手18可以操作接种划线接种笔5将培养皿200内的样本划线接种到培养板6上。从而提高了效率。

在本发明的优选实施例中，机体26为矩形全封闭式或半封闭式结构，密封罩壳25罩盖在所述机腔的底壁上以限定出封闭空间，其中样本盘13、机械手18-20、条码扫描仪28，液化器100，气体-温度传感器和温控装置17分别设在所述封闭空间内。

如图3-7所示，液化器100为旋转搅拌式液化器且包括设有样本容量刻度标记的液化器杯4，伸入到液化器杯4内用于搅拌样本的搅拌棒3，用于封盖液化器杯4的液化器盖2和与搅拌棒3相连以驱动搅拌棒3旋转的搅拌棒手柄1。液化器杯4可以为统一的规格尺寸，并设有明确的刻度标识，可以实现样本采集的规范化和标准化。

如图3-12所示，液化器100通过导流槽8与培养皿200连通。培养皿200具有培养皿外壳7，培养板6和接种划线接种笔5设在所述壳体内，培养皿200还具有设在所述培养皿外壳7外面的用于放置液化器杯4的液化器底座9，导流槽8设在所述壳体的底部，机械手19通过压迫使液化器杯4的底部破裂以便混匀液化的样本进入导流槽8内且通过导流槽8进入培养皿200内。换言之，导流槽8延伸在培养皿200的壳体和液化器底座9下方。

优选地，如图6所示，导流槽8的底面为从液化器100朝向培养皿200的方向（图6中从右向左的方向）向下倾斜的斜面，导流槽8为长形沟状结构且具有预定的容量。由此，可以有效确保样本在混匀液化后通过液化器杯4流入导流槽8，由于导流槽8的斜面结构的存在，液化的样本能够顺利地沿斜面流入培养皿200下方的导流槽8中。同时，导流槽8具有一定容量限定结构，能够有效控制样本容量，在达到导流槽8侧壁高度后，多余的样本会排泄到导流槽8外。

更具体而言，搅拌棒手柄1与搅拌棒3相连接并置于液化器杯4中、液化器盖2盖于液化器杯4上，液化器杯4置于液化器底座9中。机械手20驱动搅拌棒手柄1，通过电力驱动，使搅拌棒3产生旋转运动，对样本搅拌混匀液化。

如图2-12所示，样本盘为圆形且由电机驱动做旋转,样本盘13上设有至少40个矩形直列式样本座14，培养皿200为与样本座14匹配的矩形双面直列式培养皿。

如图3-12所示，培养皿200具有矩形盒状的培养皿壳体,所述培养皿壳体的上部设有半封闭式的活动顶盖,每一个培养皿200可容纳至少一个矩形双面培养板6,双面培养板6具有双面不同种类的培养基，每一个矩形双面培养板6配有相应的接种划线接种笔5，接种划线接种笔5为双面接种划线接种笔，双面接种划笔的末端设有环状接种环11,接种环11的直径为6mm。

优选地，矩形双面培养板6的面积为100mm X50mm，矩形双面培养板6的周边高于其板面2-4mm，所述板面上设有五条横向浅凸和至少10个固定柱。

更具体而言，培养板6为矩形双面结构，面积为50mm X100mm，即50平方厘米。培养板6的面积大于现有产品的数倍，可扩大样本划线接种面，提高细菌分离培养效果和阳性率，操作人员易于观察菌落的颜色与形态。同时，在培养板6上，设有五条横向浅凸,板面设有至少10个固定柱10，固定柱10为圆柱形，用于将微生物培养基更为牢固有效的附着于培养板6上，增加微生物培养基的附着力，确保其在运输途中不易脱落。同时，本发明中对于划线接种笔5的结构也进行了调整，将划线接种笔5的接种环11直径设计为6mm，增大划线接种的面积，有效的淡化分离微生物（细菌），提高接种分离细菌菌落效果。

如上所述，至少40个矩形直列式样本座14能容纳至少40个矩形双面直列式培养皿200,节省空间,可放置和处理更多样本。

下面简单描述根据本发明的微生物样本处理系统的操作。本领域的技术人员可以理解的是，根据本发明的微生物样本处理系统的操作可以由控制器（例如计算机）控制自动运行，根据预先设定的程序操作。

使用时，通过人工将微生物样本（例如痰液、尿液、大便、拭子、体液等）及相关营养液或消化液放入液化器杯4内，将液化器盖2盖好，并将其放入培养皿的液化器底座9，置入机体26的样本座14中，由条码扫描仪28识别样本信息，自动调节培养环境及程序。同时，由液化机械手20驱动搅拌棒手柄1带动搅拌棒3作旋转式搅拌，将液化器杯4里的样本充分混匀液化。在样本混匀液化完成后，由压迫机械手19压迫液化器杯4使液化器杯底破裂，从而混匀液化的样本流入培养皿200底部的导流槽8，并将划线接种笔5的接种环11完全浸泡在导流槽8的样本中。由接种机械手18夹住划线接种笔手柄12按设定程序同步划线接种在双面培养板6的双面培养基上,并进入细菌孵育培养程序。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种微生物样本处理系统，其特征在于，包括：机体,所述机体内具有机腔，所述机体设有密闭活动机门；设在所述机腔内的密封罩壳、伸缩气袋、样本盘、机械手、用于识别所述液化器内的样本种类的条码扫描仪、用于混匀液化样本的液化器、培养皿、气体-温度传感器和温控装置，其中所述样本盘设有多个样本座，所述多个样本座分别用于放置培养皿，所述液化器与所述培养皿连通，所述培养皿内设有培养板和用于将从所述液化器内进入所述培养皿内的样本划线接种到所述培养板上的接种划线接种笔，所述机械手用于驱动所述液化器混匀液化样本、用于使所述液化器内混匀液化的样本进入所述培养皿内以及用于操作所述接种划线接种笔将进入所述培养皿内的所述样本划线接种到所述培养板上。

2.根据权利要求1所述的微生物样本处理系统,其特征在于，所述机体为矩形全封闭式或半封闭式结构，所述密封罩壳罩盖在所述机腔的底壁上以限定出封闭空间，其中所述样本盘、机械手、条码扫描仪、液化器、培养皿、气体-温度传感器和温控装置分别设在所述封闭空间内。

3.根据权利要求1所述的微生物样本处理系统,其特征在于，所述液化器通过导流槽与所述培养皿连通。

4.根据权利要求3所述的微生物样本处理系统,其特征在于，所述培养皿具有培养皿壳体，所述培养板和接种划线接种笔设在所述壳体内，所述壳体设有用于放置所述液化器的液化器底座，所述导流槽设在所述壳体和所述液化器底座下方，所述机械手通过压迫使所述液化器的底部破裂以便混匀液化的样本进入所述导流槽内且通过所述导流槽进入所述培养皿内。

5.根据权利要求4所述的微生物样本处理系统,其特征在于，所述导流槽的底面为从所述液化器朝向所述培养皿的方向向下倾斜的斜面，所述导流槽为长形沟状结构且具有预定的容量。

6.根据权利要求1所述的微生物样本处理系统,其特征在于，所述液化器为旋转搅拌式液化器且包括设有样本容量刻度标记的液化器杯，伸入到所述液化器杯内用于搅拌样本的搅拌棒，用于封盖所述液化器杯的液化器盖和与所述搅拌棒相连以驱动所述搅拌棒旋转的搅拌棒手柄。

7.根据权利要求1所述的微生物样本处理系统,其特征在于，所述机械手为三个，所述三个机械手分别用于驱动所述液化器混匀液化样本、通过压迫使液化器底部破裂以使混匀液化的样本进入所述培养皿内以及操作所述接种划线接种笔将所述培养皿内的样本划线接种到所述培养板上。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的微生物样本处理系统,其特征在于，所述样本盘为圆形且由电机驱动做旋转,所述样本盘上设有至少40个矩形直列式样本座，所述培养皿为与所述样本座匹配的矩形双面直列式培养皿。

9.根据权利要求8所述的微生物样本处理系统,其特征在于，所述培养皿具有矩形盒状的培养皿壳体,所述培养皿壳体的上部设有半封闭式的活动顶盖,每一个所述培养皿可容纳至少一个矩形双面培养板,所述双面培养板具有双面不同种类的培养基，每一个所述矩形双面培养板配有相应的接种划线接种笔，所述划线接种笔为双面接种划线接种笔，所述双面接种划笔的末端设有环状接种环,所述接种环的直径为6mm。

10.根据权利要求9所述的微生物样本处理系统,其特征在于，所述矩形双面培养板的面积为100mm X50mm，所述矩形双面培养板的周边高于其板面2-4mm，所述板面上设有五条横向浅凸和至少10个固定柱。

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