CN203320010U - 多通道自动化细菌快速接种仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型多通道快速细菌接种仪，主机部分主要包括特制样品杯、样品杯托架、平皿托架、平皿无菌罩以及气体分配系统；每台主机配有10个独立接种通道，一次接种/5分钟可轻松处理10份标本、接种30块平板，避免频繁更换平板；U型凹槽串联设计、平皿无菌罩引进，以及平板反扣形成“密室”，解决标本间可能存在污染问题；以压缩空气作为推动剂，清洁，无公害；摒弃接种针/接种环，杜绝其携带污染，杜绝因消毒接种针/接种环带来的消毒剂残余；多接种通道设计，大大提高工作效率；与现有同类仪器比较，本实用新型工作效率高、仪器制作成本低，仪器工作时对外部条件要求低，适合在各级微生物实验室使用。

Description

多通道自动化细菌快速接种仪

技术领域

本实用新型属医学检验技术领域，具体涉及一种多通道自动化细菌快速接种仪的研制及其使用方法。 

背景技术

细菌分离培养是进行细菌鉴定和药物敏感试验的基础。利用接种环分区划线以获取单个菌落，是经典的细菌接种方法。由于对仪器、设备等工作条件要求较低而便于推广，该方法一直沿用至今。但该方法也存在一些弊端。首先，该方法对个人操作水平要求较高，必须做到无菌操作，通过严格培训和长期操作实践，才能获得理想分离效果；其次，在接种标本的过程中，需要点燃酒精灯、电炉等明火，用以接种环快速灭菌，而使用明火会对生物安全柜的气流产生影响，并且在处理挥发性物品和易燃物品时，也易造成危险；再次，人工接种方法，总体效率低，并受操作者个人水平和接种习惯影响，难以进行全程质量控制，不符合实验室对自动化、标准化的要求；另外，在接种过程中，标本完全暴露于空气中，操作者与标本近距离接触，自身健康受到威胁，不符合实验室生物安全越来越高的要求。 

细菌接种的自动化和标准化是临床微生物实验室研究和发展的主要方向之一。目前，临床微生物学实验室很少配备自动化细菌接种仪。国际上，除少量大型实验室配备全自动细菌分离培养系统外，仅有少数几种自动化细菌接种仪投放市场，而且多数仍处于逐步完善阶段。就实际应用而言，自动化细菌接种仪远没有生化分析仪或血细胞计数仪成熟。其中,以法国interscience公司研制的easySpiral Pro全自动螺旋接种仪最具代表性。该仪器目前已经推出至少三代产品，成功实现了自动加样、自动接种、自动消毒等自动化过程，一次接种全过程仅数十秒。 

  然而，部分自动化接种仪也存在一些明显缺陷。如，在接种过程中，完全打开的平皿开口向上暴露于空气中，易于受到周围空气中细菌污染；其次，对平板外观质量要求较高，必须使用标准平板，自制培养基可能无法接种。培养皿中琼脂的厚度、平整度、表面光滑程度，以及有无空泡等，对接种效果的影响均很大，如，接种针接触高速旋转中的平板，可能把平板中稍不规则的琼脂卷起，使接种失败；再次，在整个接种过程中使用的是同一根接种针，尽管采用了新技术，并且每次接种后都进行清洗、消毒，但，由于部分细菌对消毒剂具有很强的抵抗力，尤其是能够形成芽胞的细菌，要在很短时间内彻底杀灭所有细菌，几乎是不可能的；同时，由于标本自身的特点，在处理含杂菌量较大的粪便、痰液等粘稠性标本时，通过快速清洗、消毒，很难完全杜绝交叉污染的发生，另外,接种针还有可能携带残余消毒剂，对后续标本中的细菌生长产生抑制。 

操作简便、工作效率高是自动化仪器的突出优点。尽管部分自动化接种仪一次接种过程仅数十秒，这仅仅是指接种需要的时间，细菌标本不同于生化、免疫标本，大部分标本要进行预处理，如痰，而且由于人工更换平板时需要停顿，多个标本连续操作的过程实际上难以实现连续全速进行。另外，该仪器为单臂（单通道）接种仪，每次只能处理一份标本，每个工作循环（包括清洗消毒、吸样、接种过程）也只能完成1块平板接种，1份标本可能接种3块不同的平板，需要人工更换3次平板。如果每天处理100份标本，就要暂停并人工更换平板300次，其中每份标本都要求更换3次不相同的平板，不仅严重影响仪器的工作效率，而且，要求正确、快速并频繁地更换不同平板，会增加工作人员的劳动强度。尽管实现了自动加样、自动接种、自动消毒等自动化过程，但在实际操作过程中，仍然要求至少1名工作人员寸步不离地协助，自动化的优势无法充分发挥出来。 

本实用新型的目的，是设计一种多通道自动化细菌快速接种仪并介绍其使用方法。与现有所有自动化细菌接种仪不同，本实用新型采用创新的接种原理，使细菌接种更为简便、快速。采用伯努利原理，高压气体将液态标本压入特制标本杯内的细管后，从微孔喷出，遇到外部的空气被雾化，并直接喷涂到平板上，从而达到接种的目的。被水雾直射区域的平板（平板中心区域）接种的标本量大，而远离直射的区域接种标本量少，仅雾状接种，从而实现将标本在平板上有层次展开，提高了标本在平板上的分散度。中心区域接种了适量标本，保证检测灵敏度；而平板周围区采用雾状分散，可以得到足够的单个菌落。同时，多个接种通道设计，大大提高了工作效率，1次10份标本（接种3种、共30块平板），可以在5分钟内轻松处理好，并避免了频繁更换平板带来的麻烦（仅更换3次平板）；以清洁压缩空气作为推动剂，清洁、无公害，甚至可以将接种仪置于生物安全柜内，符合生物安全的要求；而且，与现有同类仪器比较，本实用新型具有操作方便、工作效率高、仪器生产成本低廉，适合在各层次微生物实验室推广、使用的特点。 

发明内容

本实用新型是以高压气体作为驱动力的多通道快速细菌接种仪。主机部分主要包括特制样品杯、样品杯托架、平皿托架、平皿无菌罩以及气体分配系统五个部分，整台仪器外部以不锈钢外壳封护；其中固定在主机上的平皿托架在样品杯托架正上方，并且使平皿托架上放置的每个平皿能够与样品杯托架上的样品杯一一对应；每台主机配有样品杯托架和平皿托架各5对，10个独立的接种通道，一次可以处理10份标本。另外，每台主机配有小型电动排风扇（可以选配优质电脑主机散热电扇）1台、微型电动气压泵1台以及气体压力调节阀1只，并内置于主机。在气压泵进气口配置百级层流罩，以净化空气；气压泵产生的压缩空气，经气体调节阀调节压力，使压力维持在0.25MPa；压缩气体通过气体分配系统分流，作为接种时的样品分配动力；排风扇可以协助气体压力泵散热并导出主机内可能产生的废气，引导气体的排出方向，并以橡胶软管导出，出口处可以通向生物安全柜废气出口。本实用新型，一种多通道自动化细菌快速接种仪，其主机部分主要结构包括样本杯、样本杯托架、平板托架、平皿无菌罩以及气体分配系统五个部分，其特征在于：每台主机配有10个独立的接种通道，一次可以处理10份样本；样本杯托架顶面上设计长方体凹槽，与样品杯形状、大小匹配；样品杯的盖子与长方体杯体通过螺旋密封，在杯体一侧距离杯口上缘10mm处设计一个凹槽，凹槽中央开一个小孔，用于与气体分配管末端连接并匹配；小孔开口处通过一段l型导管与样品杯盖内侧相连并密闭；L型导管的水平段中部，设计一根细导管通向样品杯底，并且接近底部开口，从而与L型导管一起形成一个三通管；样品杯盖子正对L型导管的中央处设计一个直径为1mm微孔，使L型导管末端与外部相通；样品杯托架与平板托架在位置空间上对应设计并配对使用；平板托架上平底凹槽与U型凹槽串联使用，上面覆盖平皿无菌罩，平板反扣在平板托架上平底凹槽内，形成“密室”；样品杯托架和平板托架上设计滑竿，并与主机上的轨道相匹配，并与碰珠和弹簧配合使用，使二者能够灵活进出主机；接种过程中以层流罩过滤的空气作为动力；一种多通道自动化细菌快速接种仪，同时还配有自动化加样器/或自动平板传输系统；样品杯托架底面的外侧两翼设计有2组滑竿、平板托架底面的外侧两翼设计有2组滑竿，样品杯托架和平板托架可灵活进出主机；气体分配系统中以塑料管设计2组相互联通的联通管，每5根1组，在与样品杯相连接的一端连接一段不锈钢金属管，金属管末端连接弹性橡胶管，橡胶管与样品杯上的连接部位匹配；5根金属联通管为一组，固定于主机内的1根拉杆上，联通管末端位置与样品杯托架上的每个样品杯相对应，整个拉杆可以前后移动，不能左右移动。 

第一部分 仪器主要部件的组成及设计 

样品杯的设计。本实用新型样品杯包括一个由PVC制作的长方体杯体（长40mm、宽40mm、高50mm），样品杯上有盖子与杯体通过螺旋密封；在长方体杯体一侧距离杯口上缘10mm处设计一个直径8mm的凹槽，凹槽中央开一个直径5mm小孔，用于与气体分配管末端连接并匹配；小孔开口处通过一段L型导管与样品杯盖内侧相连并封闭；L型导管的水平段中部，设计一根直径为2.5mm的细导管通向样品杯底，并且接近底部开口，从而与L型导管一起形成一个三通管（图1）；标本杯盖子正对L型导管的中央处设计1个直径为1mm微孔，使L型导管末端与外部相通，该微孔外开口处略低于样品杯盖子1mm左右,用无菌防水不干胶纸封闭，接种标本时临时解开。 

样品杯托架的设计。样品杯托架为长方体轻质铝合金（长950mm、宽60mm，高60mm）金属盒，在其顶面上依次设计五个长方体凹槽（长40mm、宽40mm、高50mm），与样品杯形状、大小匹配，第3个凹槽位于托架中央，其余各个凹槽中心点依次相距170mm（图2），从而固定样品杯的位置；托架上五个凹槽部位的同一侧向外设计一个直径为10mm小孔，用于气体分配管末端穿过与样品杯侧面小孔连接。样品杯托架底面的外侧两翼设计有2组滑竿，分别与主机上设计的样品杯托架固定部位的轨道相匹配，并以碰珠和弹簧控制，这样设计的托架可以流畅地从主机拉出和推进，而且，当将其推进主机后，其位置是固定的，从而各个样品杯在主机内的位置也是固定的。 

平板托架的设计。平板托架为长方体轻质铝合金（长950mm、宽180mm，高90mm）金属盒，在其顶面上依次设计五个圆形平底凹槽（深30mm）、内直径分为150mm、90mm和70mm 3种，与直径为150mm、90mm和70mm平板匹配；凹槽中央下陷，分别形成直径为140mm(对应于150mm凹槽)和80mm(对应于90mm凹槽) 、60mm（相对于70mm凹槽）U形凹槽，底部开孔，直径均为5mm；平底凹槽沿圆周有1圈向下凹陷，宽度约为2mm,深度5mm(大小与平皿匹配)；第3个凹槽位于托架中央，其余各个凹槽中心点依次相距170mm，从而固定平板的位置；平板托架底面的外侧两翼设计有2组滑竿，分别与主机上设计的平板托架固定部位的轨道相匹配，这样平板托架可以流畅地从主机拉出和推进，而且，当将其推进主机后，其位置是固定的，从而各个凹槽（平板）在主机内的位置也是固定的，并且与每个样品杯的位置对应，并使样品杯杯盖上的0.2mm开口正对U型凹槽底部直径为5mm开口的中央（图3，4）。 

平皿无菌罩的设计。采用塑料薄膜压膜，设计大小、形状与平板托架上的3种凹槽相匹配，U型凹槽底部的开口，直径均为5mm（图4），经环氧乙烷消毒后一次性使用。平板托架上平底凹槽与U型凹槽串联使用，上面覆盖平皿无菌罩，而且平板反扣在平板托架上平底凹槽内，形成“密室”。这样，在标本接种时，平皿无菌罩用以保护平板托架不被污染；在下次接种前，重新换上的无菌罩能够隔离平板与平板托架，保护平板不被污染，解决标本间可能存在的交叉污染问题。 

气体分配系统的设计。以内直径10mm塑料管设计2组相互联通的联通管，每五根1组，在与样品杯相连接的一端连接一段长100mm、内直径5mm不锈钢金属管，金属管末端连接长度约为5mm、极具弹性的橡胶管，橡皮管外直径为7mm，内孔直径为5mm，与样品杯上的连接部位匹配；5根金属连通管为一组（图5），固定于主机内的1根拉杆上，联通管末端位置与样品杯托架上的每个样品杯相对应，整个拉杆可以前后移动，不能左右移动。采用不锈钢碰珠和弹簧设计控制，当按下“联通/断开键”（控制拉杆）时，弹簧弹出，将金属管末端前推，使其橡胶管部分紧紧压在样品杯上的连接部位，橡胶具有可塑性，使二者紧密连接而不漏气；再次按下“联通/断开键”，弹簧收起，二者分离，便于样品杯托架自由移动；2组联通管经同一个气体分配总管控制，总管由主机面板上一个中间具孔的橡胶活塞控制。按下“接种”键时，活塞具孔部分进入气体分配总管，气体通路接通；放开“接种”键，弹簧将活塞弹起，活塞具孔部分离开气体分配总管，气体通路被活塞封闭，气体被关闭。 

 附图说明

附图给出本实用新型多通道快速细菌接种仪主要部件的组成及结构示意图

图1特制样品杯的侧视平面结构示意图

图2样品杯托架的结构示意图

图3平板托架结构示意图

图4 平皿无菌罩结构示意图

图5气体分配系统结构示意图

图6多通道快速细菌接种仪工作原理示意图

 具体实施方式

仪器准备。打开主机电源，打开电动排气扇、气压泵，并调节适当压力。 

接种。1.将以无菌方式采集标本后（或预处理后的样品）的样本杯编号，解开样本杯小孔处无菌防水不干胶纸；2.将样品杯托架从主机拉出，按顺序放入样品杯至相应位置后推入主机；3. 将平板托架从主机拉出，平板凹槽加入1张平皿无菌罩后，打开欲接种平板反扣在相应平板凹槽后托架推入主机； 4. 按“联通/断开键”1次；5.按“接种”键1次；6. 按“联通/断开键”1次；7.拉出平板托架，取出已接种平板，加盖后放入孵箱培养。同一份标本如需再接种其他平板，只要放好相应平板并推入主机，再次按“联通/断开键”和“接种”键即可。 

 本实用新型的优点。本仪器选用相同大小及口径的特制标本杯、加入等体积标本，采用恒定气压，在相同时间喷出的液体是定量的，从而可以实现标本定量接种，而且更直接、更准确；同时，通过开发不同大小及口径的标本杯，以及对气压进行调节，可以方便地改变标本接种量，以满足不同标本类型及不同接种量等个性化要求；摒弃沿用上百年的接种针（接种环），采用以气体作为动力的分散体系，成功实现对标本中细菌的有效分离，这是一个完全创新性的设计，同时，避免了在生物安全柜内使用明火，杜绝了因接种针携带可能造成的标本间交叉污染，杜绝了因用消毒剂消毒、处理接种针（接种环）可能带来的消毒剂残余；摒弃接种针（接种环）的另一个优点是，对平板外观质量要求大大降低，琼脂厚度、平整度、表面光滑程度，以及有无空泡，对接种几乎没有任何影响；平板托架上U型凹槽的设计、平皿无菌罩的引进，以及待接种平板开口向下反扣形成的“密室”效果，解决了标本间可能存在污染的问题；以压缩空气作为推动剂，清洁、无公害，符合生物安全的要求；最重要的是，多接种通道设计，大大提高了工作效率， 5分钟之内，可以轻松处理10份标本、接种30块平板，避免了频繁更换平板带来的麻烦。与现有同类仪器比较，本实用新型工作效率高、整台仪器制作成本低廉，仪器工作时对外部条件要求非常低，除了能够在大型实验室应用外，也适合在基层微生物实验室推广使用，具有广阔的市场前景。

Claims (1)

1.一种多通道自动化细菌快速接种仪，其主机部分主要结构包括样本杯、样本杯托架、平板托架、平皿无菌罩以及气体分配系统五个部分，其特征在于：每台主机配有10个独立的接种通道，一次可以处理10份样本；样本杯托架顶面上设计长方体凹槽，与样品杯形状、大小匹配；样品杯的盖子与长方体杯体通过螺旋密封，在杯体一侧距离杯口上缘10mm处设计一个凹槽，凹槽中央开一个小孔，用于与气体分配管末端连接并匹配；小孔开口处通过一段l型导管与样品杯盖内侧相连并密闭；L型导管的水平段中部，设计一根细导管通向样品杯底，并且接近底部开口，从而与L型导管一起形成一个三通管；样品杯盖子正对L型导管的中央处设计一个直径为1mm微孔，使L型导管末端与外部相通；样品杯托架与平板托架在位置空间上对应设计并配对使用；平板托架上平底凹槽与U型凹槽串联使用，上面覆盖平皿无菌罩，平板反扣在平板托架上平底凹槽内，形成“密室”；样品杯托架和平板托架上设计滑竿，并与主机上的轨道相匹配，并与碰珠和弹簧配合使用，使二者能够灵活进出主机；接种过程中以层流罩过滤的空气作为动力。

2.根据权利要求1所述的一种多通道自动化细菌快速接种仪，其特征在于，同时还配有自动化加样器和/或自动平板传输系统。

3.根据权利要求1所述的一种多通道自动化细菌快速接种仪，其特征在于，样品杯托架底面的外侧两翼设计有2组滑竿、平板托架底面的外侧两翼设计有2组滑竿，样品杯托架和平板托架可灵活进出主机。

4.根据权利要求1所述的一种多通道自动化细菌快速接种仪，其特征在于，气体分配系统中以塑料管设计2组相互联通的联通管，每5根1组，在与样品杯相连接的一端连接一段不锈钢金属管，金属管末端连接弹性橡胶管，橡胶管与样品杯上的连接部位匹配；5根金属联通管为一组，固定于主机内的1根拉杆上，联通管末端位置与样品杯托架上的每个样品杯相对应，整个拉杆可以前后移动，不能左右移动。

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