CN113174322A - 一种快速无菌检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速无菌检测系统及方法，包括上位机、与上位机交互的主控器、与主控器连接的监测装置以及无菌培养箱，所述无菌培养箱包括矩形底盘以及与矩形底盘密封连接的不锈钢外罩，所述矩形底盘上设有矩形轨道，所述矩形轨道的四个角圆弧过渡，所述矩形轨道圈成的区域中心设有驱动装置，所述轨道底面设有滑轨以及与滑轨滑动连接的空心底托，所述空心底托上设有培养器皿，所述空心底托与驱动装置实现联动，所述矩形底盘的下端面设有无视觉阻挡的监测口，所述监测口的下部设有所述监测装置，所述监测装置正对所述培养器皿底端的待检测区域。该方案缩短了无菌检测培养判读周期，提高了判读的准确性。

Description

一种快速无菌检测系统及方法
技术领域
本发明涉及无菌检测技术领域，具体涉及一种快速无菌检测系统及方法。
背景技术
根据药典规定，无菌药品需要进行无菌测试，以证明其符合无菌的要求。基于薄膜过滤法的无菌测试在行业内已经得到了广泛的应用，例如检测疫苗、无菌医疗器械及无菌药品是否无菌。通过将供试液体中存在的微生物截留于滤膜表面，然后灌装液体培养基于滤筒内进行培养，在一定的温度与时间条件下，滤膜上的微生物生长繁殖使培养基显示浊度或产生絮状物等变化可目视观察判定检查结果。
药典要求的无菌检查培养周期是不少于14天，其次，传统的无菌检查法是通过人为观察因微生物生长引起的培养基浊度变化来判断供试品有无菌，培养基浊度变化小的时候存在误判风险，依靠人工观察判断本身也存在误判风险，需要培养基产生明显的浊度变化才能够判断试验结果。
发明内容
本发明的目的是解决薄膜过滤法无菌检测自动化程度低、检测速度慢以及人工判读导致误判的问题，提出了一种快速无菌检测系统及方法，该方案通过微生物生长繁殖导致培养基的酸碱度发生变化，进而导致变色胶块发生颜色的改变，通过实时监测变色胶块颜色的变化判定是否有微生物生长，缩短了培养判读的周期，提高了判读的准确性。
为实现上述技术目的，本发明提供的一种技术方案是，一种快速无菌检测系统，包括上位机、与上位机交互的主控器、与主控器连接的监测装置以及无菌培养箱，所述无菌培养箱包括矩形底盘以及与矩形底盘密封连接的不锈钢外罩，所述不锈钢外罩内设有用于箱体内温湿度检测的温湿度监测器以及用于箱体内温湿度调节的温湿度调节器，所述矩形底盘上设有矩形轨道，所述矩形轨道的四个角圆弧过渡，所述矩形轨道圈成的区域中心设有驱动装置，所述轨道底面设有滑轨以及与滑轨滑动连接的空心底托，所述空心底托上设有培养器皿，所述空心底托与驱动装置实现联动，所述矩形底盘的下端面设有无视觉阻挡的监测口，所述监测口的下部设有所述监测装置，所述监测装置正对所述培养器皿底端的待检测区域。
本方案中，实验人员通过上位机的触控显示屏登录系统，将完成无菌检查灌装的一批次集菌培养器皿放入无菌培养箱中，用于箱体内温湿度检测的温湿度监测器以及用于箱体内温湿度调节的温湿度调节器开启为无菌培养箱提供适宜的温湿度；主控器设定驱动装置和监测装置的动作周期，并将采集数据自动汇集到上位机上生成电子报表进行显示记录，上位机根据监测装置采集的颜色变化信息判定是否有微生物生长。
作为优选，所述驱动装置包括四个对称设置的传动齿轮、与传动齿轮啮合的传动带以及用于至少驱动一个传动齿轮的电机组；所述传动带沿轨道内边沿设置，所述传动带外侧间隔设有若干驱动片；所述相邻空心底托的间距与相邻驱动片之间的间距匹配。
本方案中，电机组通过主控器驱动，电机组带动传动齿轮转动，传动齿轮带动传动带传动，传动带上的驱动片驱使空心底托滑动，空心底托经过检测口被记录一次。
作为优选，所述培养器皿包括器皿托、与器皿托密封连接的透明培养器皿以及设置在器皿托底部用于封堵器皿托出液口的封堵塞，所述封堵塞的底面设有用于标识供试品的标签，所述透明培养器皿内设有用于微生物生长的培养基，所述器皿托的上端面设有用于过滤供试品中微生物的过滤层，所述过滤层设有检测培养基酸碱度变化的变色胶块。
本方案中，供试品通过过滤层过滤后，如果有微生物会被截留在过滤层上，然后封堵塞堵住出液口，向透明培养器皿中注入培养基进行培养。
作为优选，所述过滤层包括用于截留供试品中微生物的滤膜以及设置在滤膜下端的引流槽，所述引流槽与出液口连通。
作为优选，所述透明培养器皿上端设有进液口和呼吸器，所述进液口通过导管与供试品储液瓶连通，所述呼吸器与外部空气连通，所述呼吸器设有过滤器。
作为优选，所述变色胶块由磷酸二氢钾、溴百里香酚蓝、纯化水、氢氧化钠、硅胶以及固化剂按重量配比2.5∶1.5∶1100∶400∶90000∶10000混合调制而成。
本方案中，该变色胶块为由可允许气体扩散而不失离子扩散的高分子化合物制成的固体块，其不溶于培养基，对培养基中微生物生长没有影响。
作为优选，所述监测装置包括补光灯、颜色识别器以及标签传感器，所述主控器分别与标签传感器、补光灯、颜色识别器以及电机组电连接。
一种快速无菌检测方法，包括如下步骤：
a、实验人员将多种供试品分别注入已经灭菌的透明培养器皿中，供试品从出液口流出后用封堵塞封堵出液口；
b、向透明培养器皿中注入适量的培养基，开启温湿度调节器进行培养环境中的生态调节；
c、主控器设定电机组的启动周期以及监测装置的检测周期，使得电机组的启动周期与监测装置的检测周期相匹配；
d、监测装置获取对应供试品的标签信息以及对应胶块的颜色信息并通过主控器实现信息上传至上位机进行信息的实时存储和显示；
e、上位机根据颜色显示信息判定供试品是否无菌。
本发明的有益效果：本发明专利一种快速无菌检测系统及方法的优点是：变色胶块可灵敏检测培养基酸碱度的微弱变化，能从原本的颜色变成另一种显著的颜色，观察显著的色差不易出现误判，且通过颜色识别器实时记录变化的状态，缩短了培养判读的周期，提高了判读的准确性。
附图说明
图1为本发明的一种快速无菌检测系统的结构示意图。
图2为本发明的无菌培养箱的正视图。
图3为本发明的无菌培养箱的俯视图。
图4为本发明的培养器皿的结构图一。
图5为本发明的培养器皿的结构图二。
图中标记说明：1-上位机、2-主控器、3-监测装置、5-驱动装置、21-温湿度监测器、22-温湿度调节器、31-颜色识别器、32-标签传感器、33-补光灯、41-矩形底盘、42-矩形轨道、51-传动带、52-驱动片、53-传动齿轮、61-空心底托、62-透明培养器皿、63-器皿托、64-封堵塞、65-滤膜、66-引流槽、67-变色胶块、68-培养基、69-呼吸器、70-进液口。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
该实施例中的供试液为非酸性供试液，在供试液经过滤膜过滤过程中不会对变色胶块的酸碱性造成影响；如图1所示，一种快速无菌检测系统的结构图，由上位机1、与上位机交互的主控器2、与主控器连接的监测装置3以及无菌培养箱组成，监测装置包括补光灯33、颜色识别器31以及标签传感器32，如图2所示，无菌培养箱包括矩形底盘41以及与矩形底盘密封连接的不锈钢外罩(未示出)，所述不锈钢外罩内设有用于箱体内温湿度检测的温湿度监测器21以及用于箱体内温湿度调节的温湿度调节器22，所述矩形底盘上设有矩形轨道42，矩形轨道的四个角圆弧过渡，矩形轨道圈成的区域中心设有驱动装置5，矩形轨道底面设有滑轨以及与滑轨滑动连接的空心底托61，所述空心底托上设有培养器皿，空心底托与驱动装置实现联动，矩形底盘的下端面设有无视觉阻挡的监测口(未示出)，监测口的下部设有所述监测装置，监测装置正对所述培养器皿底端的待检测区域。
本实施例中，实验人员通过上位机的触控显示屏登录系统，将完成无菌检查灌装的一批次集菌培养器皿放入无菌培养箱中，用于箱体内温湿度检测的温湿度监测器以及用于箱体内温湿度调节的温湿度调节器开启为无菌培养箱提供适宜的温湿度；主控器设定驱动装置和监测装置的动作周期，并将采集数据自动汇集到上位机上生成电子报表进行显示记录，上位机根据监测装置采集的颜色变化信息判定培养基68中是否有微生物生长。
如图3所示，驱动装置包括四个对称设置的传动齿轮53、与传动齿轮啮合的传动带51以及用于至少驱动一个传动齿轮的电机组(未示出)；主控器分别与标签传感器、补光灯、颜色识别器以及电机组电连接，传动带沿轨道内边沿设置，所述传动带外侧间隔设有若干驱动片52；所述相邻空心底托的间距与相邻驱动片之间的间距匹配；电机组通过主控器驱动，电机组带动传动齿轮转动，传动齿轮带动传动带传动，传动带上的驱动片驱使空心底托滑动，空心底托经过监测口被记录一次。
如图4所示，培养器皿包括器皿托63、与器皿托密封连接的透明培养器皿62以及设置在器皿托底部用于封堵器皿托出液口的封堵塞64，所述封堵塞的底面设有用于标识供试品的标签，所述透明培养器皿内设有用于微生物生长的培养基，所述器皿托的上端面设有用于过滤供试品中微生物的过滤层，所述过滤层设有检测培养基酸碱度变化的变色胶块67(具体呈环状设置在滤膜的下端)；供试品通过过滤层过滤后，如果有微生物会被截留在过滤层上，然后封堵塞堵住出液口，向透明培养器皿中注入培养基进行培养；所述过滤层包括用于截留供试品中微生物的滤膜65以及设置在滤膜下端的引流槽66，所述引流槽与出液口连通；所述透明培养器皿上端设有进液口70和呼吸器69，所述进液口通过导管与供试品储液瓶连通，所述呼吸器与外部空气连通，所述呼吸器设有过滤器。
所述变色胶块由磷酸二氢钾、溴百里香酚蓝、纯化水、氢氧化钠、硅胶以及固化剂按重量配比2.5∶1.5∶1100∶400∶90000∶10000混合调制而成；具体为：用玻璃棒将硅胶混合物搅拌均匀，使其呈蓝色；使用烘箱将硅胶混合物以70℃烘干30min，制成变色胶块；使用蒸汽灭菌锅将烘干固化后的变色胶块进行灭菌处理，备用。
本实施例中，该变色胶块为由可允许气体扩散而不失离子扩散的高分子化合物制成的固体块，其不溶于培养基，对培养基中微生物生长没有影响。
一种快速无菌检测方法，包括如下步骤：
a、实验人员将多种供试品分别注入已经灭菌的透明培养器皿中，供试品从出液口流出后用封堵塞封堵出液口；
b、向透明培养器皿中注入适量的培养基，开启温湿度调节器进行培养环境中的生态调节；
c、主控器设定电机组的启动周期以及监测装置的检测周期，使得电机组的启动周期与监测装置的检测周期相匹配；
d、监测装置获取对应供试品的标签信息以及对应胶块的颜色信息并通过主控器实现信息上传至上位机进行信息的实时存储和显示；
e、上位机根据颜色显示信息判定供试品是否无菌。
基于本实施例一种快速无菌检测系统的具体的无菌检测步骤如下：
步骤一、接种菌液
S1，取大肠杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、白色念珠菌、生孢梭菌(100-1100cfu)，分别加入3ml 0.9％NaCl中溶解，将稀释好的六种菌液分别取30ul(10cfu)加入到PC材质的透明培养器皿内。
S2，将培养基加入到PC材质的透明培养器皿内，其中，金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌、生孢梭菌使用FTM培养基(硫乙醇酸盐培养基)，枯草芽孢杆菌、白色念珠菌使用TSB培养基(胰酪大豆胨肉汤培养基)，FTM和TSB培养基各做一份阴性对照。
S3，将灭菌过的变色胶块置于PC材质的透明培养器皿底部。
步骤二：培养观察
S1，将透明培养器皿置于恒温培养箱内，设置培养温度为33℃，湿度≤70％；
S2，观察24小时内透明培养器皿中的变色胶块变色情况。
其中通过主控器设定电机组和监测装置的动作周期，以两个小时为一个时间间隔，采取多组数据作比较试验组，数据自动记录，自动查表。
表1为24小时内多组变色胶块的显示状况；
表1、24小时内多组变色胶块的显示状况
Figure BDA0003017962650000051
Figure BDA0003017962650000061
表2、本方案与传统无菌检查法在检测时间和接种菌量上的比较表
检测方式 检测所需时间 所需接种菌量
传统无菌检查法 14天 100cfu
变色胶块 24小时 10cfu
表2为本实验方法与采用传统无菌检查法进行无菌检测时在检测所需时间和所需接种菌量之间的比较关系，从表中可以看出，本实施例设置的变色胶块可在24小时内检测出是否有微生物生长；变色胶块检测菌落生长的效率远高于采用传统无菌检查法检测的效率，所需时间大大缩短，可检测到更低的菌量。
实施例二：
如图5所示，实施例二中的培养器皿与实施例一中的培养器皿的结构大体相同，不同之处在于，变色胶块设置在出液口处，通过封堵塞实现卡位，该结构可适用于酸性供试液，在供试液通过滤膜过程中，出液口没有被封堵塞和变色胶块堵塞，当供试液完成过滤后，通过封堵塞将变色胶块固定在滤膜的下端，即可实现与实施例一同样的检测效果。
以上所述之具体实施方式为本发明一种快速无菌检测系统及方法的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种快速无菌检测系统，其特征在于，包括上位机、与上位机交互的主控器、与主控器连接的监测装置以及无菌培养箱，所述无菌培养箱包括矩形底盘以及与矩形底盘密封连接的不锈钢外罩，所述不锈钢外罩内设有用于箱体内温湿度检测的温湿度监测器以及用于箱体内温湿度调节的温湿度调节器，所述矩形底盘上设有矩形轨道，所述矩形轨道的四个角圆弧过渡，所述矩形轨道圈成的区域中心设有驱动装置，所述矩形轨道底面设有滑轨以及与滑轨滑动连接的空心底托，所述空心底托上设有培养器皿，所述空心底托与驱动装置实现联动，所述矩形底盘的下端面设有无视觉阻挡的监测口，所述监测口的下部设有所述监测装置，所述监测装置正对所述培养器皿底端的待检测区域。
2.根据权利要求1所述的一种快速无菌检测系统，其特征在于，
所述驱动装置包括四个对称设置的传动齿轮、与传动齿轮啮合的传动带以及用于至少驱动一个传动齿轮的电机组；所述传动带沿轨道内边沿设置，所述传动带外侧间隔设有若干驱动片；所述相邻空心底托的间距与相邻驱动片之间的间距匹配。
3.根据权利要求1或2所述的一种快速无菌检测系统，其特征在于，
所述培养器皿包括器皿托、与器皿托密封连接的透明培养器皿以及设置在器皿托底部用于封堵器皿托出液口的封堵塞，所述封堵塞的底面设有用于标识供试品的标签，所述透明培养器皿内设有用于微生物生长的培养基，所述器皿托的上端面设有用于过滤供试品中微生物的过滤层，所述过滤层设有允许气体扩散而不失离子扩散的变色胶块，所述变色胶块遇到酸碱液体或气体变色。
4.根据权利要求3所述的一种快速无菌检测系统，其特征在于，所述过滤层包括用于截留供试品中微生物的滤膜以及设置在滤膜下端的引流槽，所述引流槽与出液口连通。
5.根据权利要求3所述的一种快速无菌检测系统，其特征在于，所述透明培养器皿上端设有进液口和呼吸器，所述进液口通过导管与供试品储液瓶连通，所述呼吸器与外部空气连通，所述呼吸器设有过滤器。
6.根据权利要求4或5所述的一种快速无菌检测系统，其特征在于，所述变色胶块由磷酸二氢钾、溴百里香酚蓝、纯化水、氢氧化钠、硅胶以及固化剂按重量配比2.5∶1.5∶1100∶400∶90000∶10000混合调制而成。
7.根据权利要求2或4或5所述的一种快速无菌检测系统，其特征在于，所述监测装置包括补光灯、颜色识别器以及标签传感器，所述主控器分别与标签传感器、补光灯、颜色识别器以及电机组电连接。
8.一种快速无菌检测方法，其特征在于，基于权利要求1-7任意一项所述的快速无菌检测系统，包括如下步骤：
a、实验人员将多种供试品分别注入已经灭菌的透明培养器皿中，供试品从出液口流出后用封堵塞封堵出液口；
b、向透明培养器皿中注入适量的培养基，开启温湿度调节器进行培养环境中的生态调节；
c、主控器设定电机组的启动周期以及监测装置的检测周期，使得电机组的启动周期与监测装置的检测周期相匹配；
d、监测装置获取对应供试品的标签信息以及对应变色胶块的颜色信息并通过主控器实现信息上传至上位机进行信息的实时存储和显示；
e、上位机根据颜色显示信息判定供试品是否无菌。
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