CN1227366C - 在微生物样品检测过程中富集微生物的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种富集和监测微生物样品的方法，在该方法中将微生物在注射器(1)或同等物中培养。在本发明的方法中，微生物的富集培养是在注射器(1)或同等物中完成的。本发明的装置包括注射器(1)或同等物，和在注射器或注射器的活塞(3)中安装的导入器，该导入器将气体或气体混合物导入或导出注射器。

Description

在微生物样品检测过程中富集微生物的方法和装置

本发明涉及一种用于富集和检测微生物样品的方法，在该方法中使微生物在注射器或同等物中培养。本发明还涉及一种适用该方法的装置，该装置由注射器或其同等物组成。

收集微生物擦扫样品是工业设施、医院、实验室以及设施、装置和设备的卫生是操作的绝对先决条件的其它地方中卫生控制的重要部分。擦扫样品也可以从例如人体皮肤或粘膜收集用于临床诊断。

通常将微生物擦扫样品或挑选样品从取样装置悬浮到缓冲溶液或任意其它适宜溶液中，在其中它还可以进一步的检测和处理。在这种情况下，获得粘附在取样装置上的可能微生物其它信息的常规方法是所谓的传代培养法。该方法通常是将待检测的微生物悬浮液转移到液体培养底物或固体培养底物(例如陪替氏培养皿)中实现的。之后将培养底物中的微生物培养至少几个小时，但是通常是一天或几天，甚至几星期。在该培养过程中，将待测试的微生物富集到一定量，以便可以通过使用的鉴别方法鉴别它。在培养过程中需氧有机体生长的限制因子可以是例如氧。另一方面，可以将适宜气体用于需氧微生物的培养中以达到和保持适当的厌氧环境。所谓微需氧菌(例如痰液弯曲杆菌)需要少量的氧。如果必要的话，也可以改变气体量，将其转移到富集空间。

在一些情况下，快速完成微生物分析例如对病人治疗的成功率、在卫生控制中选择清洁措施、工业质量控制等是极其重要的。许多因素还增加了微生物造成的威胁(医院感染、新的人体和动物体病原体、以前未知的工业微生物污染物、环境微生物污染等)。为了能够足够有效地应付这些挑战，需要所谓的快速诊断方法鉴别和识别微生物。

国际专利申请PCT/FI95/00398的方法旨在尽可能容易地以及在处理致病微生物时尽可能安全地收集微生物擦扫样品用于进一步检测。使用该发明的注射器(体积例如10-50ml)完成上述方法，该注射器的特征在于活塞柱相对的表面上含有粘附微生物的底物。活塞表面上的粘着底物可以是例如与注射器一起或分别经过消毒(例如高压锅或通过辐射)的棉、天鹅绒或类似的多孔相应材料。如果必要的话，也可以将改善某些微生物粘着性的生物分子(例如抗体)无菌的固定在粘着底物表面上。通过使用注射器和具有粘着底物表面的活塞，避免了由于使用移液管而额外处理含微生物的液体，这增加了处理易感染微生物时的安全性。从注射器将该样品转移到独立培养底物中，在其中样品以常规方式生长。也可以通过将液体吸入注射器的常规方式将该样品收集到注射器中。例如通常以这种方式完成血样。自然地不需使用注射针或特定加工的长端或管或类似物就可以将液体样品直接收集到注射器中。

本发明的目的是提供一种使进一步分析微生物样品的工作加速的方法和装置，它使鉴别、识别和富集等快速且可靠。

本发明的目的是通过本专利权利要求书中记载的特征所表征的方法和装置来完成的。

本发明方法的特征在于在注射器或同等物内进行微生物的富集或另外的生长。在经过调整的条件下进行该富集，在富集过程中可以容易地改变该条件。由于在注射器中的生长可以容易地例如通过肉眼或使用彩色显示剂跟踪，因此可以在例如所需生长过程进一步安全地接种。使用注射器及其测量刻度可以方便地实现微生物稀释度系列。例如以每体积的样品向注射器中加入9倍体积的稀释液来实现所谓的-1稀释度。然后摇动注射器，移去9体积可以用作进一步分析的样品，添加另外9体积的稀释液，得到所谓-2稀释度，等等。

可以改变注射器中的当前条件，例如温度、pH和导入底物的气体。对底物使用起泡气流的好处是：可以调节气体组合物的流量，也可以用于调整温度和pH。同时混合该培养物，这有利于将营养物均匀扩散到底物中。如果必要的话，也容易地将更多底物、营养物、选择性因子和其它物质以液态形式添加到注射器中。

在需氧微生物的培养过程中，通过导入注射器的气流增加氧的扩散，为了达到可能的最好生长速度，这是很重要的，因为氧的可利用性通常是需氧微生物培养中所谓的限制因子。除氧之外，也可以向底物导入诸如氮气和二氧化碳之类的气体。在这些气体的帮助下，根据需要培养和富集的微生物的类型可以达到例如厌氧或微需氧条件。不同气体的分压可以作为选择性因素。导入底物的气体也可以用作载体气体，因此可以作为气溶胶以蒸汽形式或通过相应方式将控制培养条件或实际培养或甚至接种培养基或培养物的物质转移到底物中。为了实现这个目的，在转移到注射器中之前，该气体可以通过含待添加组分的液体或悬浮液。

从快速检测微生物的角度来看，尽可能快地达到可靠检测所需的微生物适宜浓度是很重要的。通过使用本发明的方法可以达到该目的，例如为了进行免疫检测。可以使用本发明的方法的可能微生物检测是例如内表面、工具和任意其它表面的卫生控制，任意表面的霉菌检测、尸体(例如沙门氏菌检测)的卫生控制和在工业设施、保健和环境分析中所需的许多其它微生物擦扫样品和液体样品的检测。

当利用本发明的方法使用注射器作为微生物富集的取样装置时，从经济应用考虑，可以将富集微生物的适宜选择性营养培养基在取样之后立即作为生长培养基。因此可以在样品的接种或转移没有造成耽误的抽样之后立即安全地开始富集。这是有益的，因为带细胞的微生物在细菌生长之前在休眠状态有一迟滞期，例如金黄色酿脓葡萄球菌细菌持续约1.5小时。

在医院和其它同等设施中，可以从内表面和装置并从人体皮肤和粘膜确定抵抗微生物菌株的抗生素的存在。也可以相同方式检测血样和任意其它液体样品。这些可以是医院中要求检测微生物质量所用的病人样品或其它液体样品。在富集过程中，可以将所需抗生素添加到培养基中。该方法的优点是在这种情况和许多其它情况下，除了步骤简单直接之外，材料节省且安全，还使在实验室中危险微生物的转移减到最小。

在本发明的经济应用方面，通过导入注射器内底物的气体或气体混合物调整培养底物的温度、pH和/或其它条件。以普通已知的方法将气体导入注射器。作为培养过程中的温度，可以通过气流、培养室或在培养过程中不一定需要的同等装置加以调整。为了加热或冷却注射器，可以使用特定的加热或冷却块例如Peltier元件。

如果必要的话，可以由管经过消毒(例如过滤器)从注射器的富集空间导出废气。

在本发明的一个应用中，在富集过程中将注射器顶端朝上放置在夹持器中。或者，如果气体是通过顶端导入富集空间时，可以将注射器顶端朝下放置在夹持器中。

在本发明的经济应用中，转移生长液和样品以在进行培养的相同注射器中进行进一步检测。如果必要的话可以将样品转移到注射器中，为此目的，可以将顶端加工成用盖、阀或任意其它密封装置密封。由于在样品富集和其它进一步的处理中不需要复杂装置和工作过程，因此可以在例如被控制的生产线旁的工业设施中完成它。由于样品不需要转移或贮藏，因此可以快速获得结果。就转移和贮藏而言，危险性也降低了。

根据本发明的装置的特征在于，在注射器或注射器活塞中有一导入器或导管以将气体或气体混合物导入注射器中。如果注射器的活塞柱被加工成在导入气体的柱中配备有一个或几个导管，那么一方面在培养过程中为了提高需氧微生物的富集，另一方面为了提高厌氧微生物的富集，可以将培养底物充气或者可以将所需气体导入其中。该气体可以来自压缩气瓶。也可以直接通过活塞将气体导入注射器，例如用通过软管或导管与气瓶相连的注射针刺入它。另一选择是将气体通过导入器或注射器中另一位置的导管导入注射器。例如可以根据正富集的微生物的生长过程在培养过程中改变气体的组成。可以通过消毒滤器将气体导入注射器以确保无菌条件。通过顶端的相应废气可以使用消毒滤器过滤。为了运输或任何其它原因也可以将注射器的顶端用帽、盖或阀密封。

可以将其它气体通过顶端导入注射器，在这种情况下对废气必需使用另一路径，例如使用带阀或同等物的导入器或借助超压通过其中的活塞或气孔。在这种情况下导入器可以被做成使用通过活塞或注射器壁的注射针。

本发明的装置包括配备有经济的透明壁或窗框的注射器。因此可以实现用光学或肉眼例如通过注射器的壁判断微生物的生长。这样自然可以向生长培养基添加例如指示剂着色液，以显示例如pH变化，它显示了微生物在生长培养基中新陈代谢的变化。

接下来将参照附图详细地描述本发明，其中

图1显示了适用本发明特征的方法的装置的侧视图，和

图2显示了通过导入器将气体导入注射器的另一方式的侧视图。

图1所示的装置包括一个或多个含有微生物培养基的注射器1，将其顶端朝上放置在夹持器2中，一个或几个用于贮存气体或气体混合物的压缩气瓶4，加热/冷却夹套5，用于进入气体，其中通过已知方式调节气体温度。在注射器的活塞3中有一连接到导管7上的导入器。通过它将气体或气体混合物从压缩气瓶导入注射器。导管7包括一个或几个控制阀11以调节进入的气体。此外该装置包括消毒过滤器8，它放置在进入导管中以便对进入气消毒。使用另一连接到注射器顶端的消毒过滤器9对废气消毒。

在图2所示的应用中，使用单独的注射针6或同等物通过活塞3将气体导入。该注射针包括连接到如上所述压缩气瓶的导管，例如软管7或输送管。

接下来，通过工作过程描述本方法，同时收集样品：

通过用活塞表面来回擦扫所测试的表面，将微生物粘附到湿的(水、缓冲液)或者干的粘着底物上，并附着到活塞3的表面。之后将活塞3放置在空的注射器1——贮液罐中，通过开口在收集器顶端推出空气。或者可以通过常规方式将液体吸入注射器，从而将样品收集到注射器中。应以充分代表所研究对象和抽样区域足够大的方式进行抽样。

之后通过抽吸充入所需体积的液体(例如缓冲液、水或培养液)，然后用一定的空气填充贮液罐，以利于混合。之后将该装置作为试管摇晃以确保微生物分离进入液态溶液中。

在培养液以溶液使用时，在适宜富集意图显示的微生物的生长温度下，可以将注射器颠倒放置并放在夹持器2中。通过选择方式将气体通过注射器顶端导入时，注射器自然不会颠倒放置以富集。也可以首先将微生物悬浮在另一溶液中之后再将培养液添加到注射器中。借助通过注射器活塞的导入器导入的气体调节温度(或pH或任意同等参数)。可以将缓冲盐溶液、提取液(例如经过稀释的酸或碱溶液)、洗涤液或或任意同等液用于悬浮。

可以将悬浮液用于接种或者可以直接转移它或在培养基中培养或任意其它试验之后转移它。在这种情况下，例如可以使用普通生物化学、免疫学或基因方法鉴定微生物。在富集待检测的微生物和其抗原中，可以采用例如芬兰专利93742中记载的方法。

尽管本文是参照应用描述本发明，但是应理解为可以在本发明思想和附加的权利要求书的范围内以各种方式实现本发明。

Claims (14)

1.一种在微生物样品检测过程中富集微生物的方法，在该方法中将微生物置于注射器(1)或对应容器中，其特征在于微生物的培养或富集是在注射器(1)中完成的，在所述容器中放置选择性培养底物，并且所述培养底物的温度、pH值、气体的分压和/或气体扩散、营养物浓度和/或扩散、或其它条件通过导入注射器(1)内底物上的气体或气体混合物来控制，以实现用于选择性富集所需微生物的合适条件。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在添加生长培养基之前将含微生物的样品收集到注射器(1)中。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，在富集阶段将注射器(1)顶端朝上放置在夹持器(2)中。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，在富集阶段将注射器(1)顶端朝下放置在夹持器中(2)，其中通过顶端将气体导入注射器(1)中。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于，使用完成培养的相同注射器转移培养液以进一步检测。

6.根据权利要求1的方法，其特征在于，在再接种之前在注射器(1)中完成微生物稀释度系列的稀释。

7.适用根据权利要求1-6之一方法的装置，该装置包括注射器(1)，其特征在于在注射器(1)或注射器(1)的活塞(3)中安装导入器，以便将气体或气体混合物导入或导出注射器(1)，来调节所需微生物的选择性生长条件。

8.根据权利要求7的装置，特征在于该装置包括一个或几个压缩气瓶(4)，以便将气体或气体混合物从气瓶(4)导入注射器(1)。

9.根据权利要求7或8的装置，其特征在于该装置包括加热/冷却夹套(5)，其中在将气体导入注射器(1)之前根据需要调整该气体的温度。

10.根据权利要求7的装置，其特征在于在注射器(1)或注射器(1)的活塞(3)中使用注射针(6)作为导入器。

11.根据权利要求10的装置，其特征在于将软管(7)或输送管与注射针(6)相连，以便将气体导入或导出注射器(1)。

12.根据权利要求7的装置，其特征在于该装置包括盖、帽或阀(11)以密封注射器(1)的顶端。

13.根据权利要求7的装置，其特征在于该装置包括透明壁或窗框，以便监测微生物培养物的生长。

14.根据权利要求7的装置，其特征在于该装置包括一个或几个消毒过滤器(8，9)，以便通过消毒过滤器(8，9)导入气体或气体混合物或导出废气或废气混合物。