PL153134B1 - Urządzenie do automatycznego pomiaru lekowrażliwości bakterii - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA	OPIS PATENTOWY	153134
	Patent dodatkowy do patentu nr---	Int. Cl.5 G01N 35/00
w	Zgłoszono: 86 07 30 (P. 260856) Pierwszeństwo —-—	C12M 1/36 C12M 1/10 mmiu
URZĄD PATENTOWY	Zgłoszenie ogłoszono: 88 05 12	0 GÓ LH
RP	Opis patentowy opublikowano: 1991 08 30

Twórcy wynalazku: Andrzej Trybulski, Roman Żyliński, Zbigniew Wójcik

Uprawniony z patentu: Zakład Doświadczalny Techniki Medycznej ORMED, Łódź (Polska)

URZĄDZENIE DO AUTOMATYCZNEGO POMIARU LEKOWRAŻLIWOŚCI BAKTERII

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do automatycznego pomiaru lekowrażliwości bakterii, czyli odporności bakterii na antybiotyki i chemioterapeutyki, przeznaczone do stosowania w diagnostyce mikrobiologicznej.

Wśród znanych sposobów pomiaru rozwoju bakterii najbardziej rozpowszechnione są metody optyczne. Urządzenie do pomiaru lekowrażliwości bakterii tymi metodami posiadają jedno lub więcej źródeł światła oraz, co najmniej, jednej odbiornik. Pomiędzy źródłem światła a odbior nikiem są umieszczone kuwety z badnym materiałem biologicznym. Natężenie promieniowania mierzonego przez odbiornik w poszczególnych fazach wzrostu bakterii jest miarą ich rozwoju, który zależy od stopnia wrażliwości bakterii na dany antybiotyk lub chemioterapeutyk. W znanych automatach do pomiaru lekowrażliwości bakterii działających na zasadzie optycznej organami pomiarowymi są turbidymetry, nefelometry lub turbidymetro-nefelometry.

W urządzeniach do pomiaru lekowrażliwości bakterii istotne znaczenie ma sposób transpor tu kuwet z badanym materiałem biologicznym do organu pomiarowego oraz sposób wprowadzenia leku do celek kuwety. W automatycznym układzie do pomiaru lekowrażliwości bakterii AUTOBAC - 1 firmy Pfeizer Inc., wyizolowane i wstępnie namnożone bakterie są wprowadzone wraz z pożywką do kuwety z liniowo rozmieszczonymi celkami. W każdej celce, z wyjątkiem celki kontrolnej, jest umieszczony krążek z bibuły nasączony lekiem. Przed pomiarami inoculum jest przelewane równomiernie do celek pomiarowych i standaryzowane w fotometrze. Tak przygotowana kuweta jest umieszczona w inkubatorze (termostatowana wstrząsarka). Po trzech godzinach inkubacji kuweta jest przenoszona ręcznie do fotometru, gdzie jest wykonywany jednorazowy pomiar nefelometryczny każdej celki.

Opisany sposób pomiaru lekowrażliwości odznacza się dużą czułością pomiaru i prostą budową urządzenia pomiarowego, ponieważ pomiar jest wykonywany jednorazowo po zakończeniu inkubacji, a lek jest wprowadzany do inoculum jeszcze przed rozpoczęciem badań. Wadą tego sposobu jest nieuwzględnienie pełnej krzywej wzrostu bakterii pod wpływem leku, co ma wpływ

153 134

153 134 na stopień wiarygodności końcowego wyniku pomiarowego lekowraźliwości.

W systemie analitycznym MS-2 firmy ABBOTT Laboratories, USA, kuweta z liniowym rozmieszczeniem celek jest podzielona na dwie komory: górną- wspólną dla całej kuwety i dolną - podzieloną na 11 celek, w tym jedna kontrolna, z umieszczonymi na dnie krążkami z lekami. Komory te są oddzielone cienką błoną . Przed pomiarami, inoculum jest wprowadzane do górnej komory a kuwety są umieszczone w bloku pomiarowym, w którym znajduje się tyle turbidymetrycznych organów pomiarowych, ile jest celek w kuwetach, a dwa dodatkowe turbidymetry służą do pomiaru wspólnej, górnej komory. W pierwszej fazie wzrostu bakterii są wykonywane pomiary we wspólnych górnych komorach, ' a po wykryciu rozpoczęcia fazy logarytmicznej wzrostu bakterii., doprowadzane rurką do kuwety podciśnienie powoduje zerwanie błonki oddzielającej komory i inoculum przelewa się równomiernie z komory górnej do celek dolnej komory. Od tej chwili trubidymetry co 5 minut wykonują pomiary stopnia rozwoju bakterii pod wpływem dyfundującego z krążków bibułowych leku, w poszczególnych celkach. Po wykonaniu wymaganej liczby pomiarów jest drukowany końcowy wynik pomiaru lekowraźliwości bakterii.

Zaletą automatu działającego w opisany wyżej sposób jest brak elementów ruchomych w bloku pomiarowym, a wadą jest konieczność instalowania dużej liczby, jednakowych pod względem parametrów optycznych organów pomiarowych. Ponadto turbidymetryczny sposób pomiaru wzrostu bakterii nie zapewnia dużej czułości i szerokiego zakresu pomiarowego. W porównaniu z automatem AUTOBAC zaletą jest rozpoczęcie dyfuzjii leku do inoculum po rozpoczęciu fazy logarytmicznej wzrostu bakterii.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego automatycznego urządzenia do pomiaru lekowrażliwości bakterii, które zapewniałoby kompromis pomiędzy prostotą rozwiązania a wystarczającą dla wymagań rutynowej diagnostyki mikrobiologicznej dokładnością pomiaru i szbkością działania.

Urządzenie do automatycznego pomiaru lekowraźliwości bakterii według wynalazku, zawierające jednostkę sterującą wyposażoną w mikrokomputer sprzężony z drukarką połączoną elektrycznie z blokiem pomiarowym zawierającym pojemnik inkubacyjny z kuwetami pomirowymi oraz nefelometro-turbidymetr, charakteryzuje się tym, że nefelometro-turbidymetr jest osadzony na przesuwnym wózku, na którym znajduje się urządzenie obrotowe do obracania kuwety o kąt najkorzystniej równy Jt radianów, oraz zabierak do wprowadzania kuwet z pojemnika inkubacyjnego do nefelometro-turbidymetru i do urządzenia obrotowego. W celu zapewnienia przesuwania się wózka wzdłuż pojemnika inkubacyjnego,umieszczony jest on na zębatce jezdnej. Rozwiązanie według wynalazku pozwala na w pełni zautomatyzowany pomiar. Obrócenie kuwety pomiarowej o kąt równy 27* radianów pozwala na równomierne przelania całej objętości inoculum do celek pomiarowych z krążkami nasyconymi lekami. Urządzenie zapewnia uzyskanie pełnego obrazu krzywej wzrostu bakterii pod wpływem określonych leków. Jest to istotna zaleta w diagnostyce mikrobiologicznej.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ogólny urządzenia, a fig. 2 - schemat bloku pomiarowego, fig. 3 - kuwetę pomiarową w widoku z boku, a fig. 4 - wykres ilustrujący stopnie lekowraźliwości bakterii w zależności od obszaru ich wzrostu,

Urządzenie według wynalazku składa się z jednostki sterującej 1, bloku pomiarowego 2 i drukarki 4. Jednostka sterująca 1 składa się z mikrokomputera 17, przetwornika analogowo-cyfrowego 18, sprzętu drukarki 19, układu analizy i wyświetlania pozycji mechanizmów 20 oraz układu sterowania silnikami 21. Blok pomiarowy 2 składa się z pojemnika inkubacyjnego 5 przeznaczonego do umieszczania 16 kuwet pomiarowych 6, regulatora temperatury 7 utrzymującego stałą temperaturę wewnątrz kuwet, przesuwnego wózka 8, na którym umieszczone są: nefelometro-turbidymetr 9, silnik 10 napędzający przesuw wózka 8, urządzenie obrotowe 11 wraz z silnikiem 12 obrotu kuwety 6 oraz zabierak 14 z napędzającym go silnikiem 13 przesuwu kuwety 6. W bloku pomiarowym 2 umieszczona jest ponadto zębatka jezdna 15 wózka 8, wzdłuż której przesuwa się wózek 8, oraz umieszczony jest silnik 16 wstrząsania pojemnikiem kuwet 6, z mimośrodem. W bloku pomiarowym 2 są rozmieszczone również czujniki pozycji mechanizmów. Działanie urządzenia jest opisane niżej.

Odpowiednio przygotowany materiał biologiczny w postaci inoculum 26 tj. pożywki zaszczepionej badanymi, wyizolowanymi z organizmu chorego bakteriami, jest wprowadzany przez obsługę

153 134 do kuwety pomiarowej 6. Górna część kuwety 6 jest podzielona na 16 celek 27, w których są umieszczone bibułkowe krążki 28 nasycone różnymi antybiotykami. Celki 27 są otwarte od strony inoculum 26. Kuwety pomiarowe 6 są wkładane do pojemnika inkubacyjnego 5 bloku pomiarowego 2. Po zainicjowaniu badań przez obsługę jednostka sterująca 1 przez układ sterowania silnikami 21 generuje takie sygnały sterujące 22 silnikiem 10 napędu wózka 8 oraz silnikiem 13 przesuwu kuwety 6, że do wnętrza nefelometro-turbidymetru 9 zostaje wprowadzona.pierwsza kuweta 6. Po zatrzymaniu kuwety jednostka sterująca 1 generuje sygnał 23 inicjujący pomiar gęstości optycznej materiału biologicznego 26 znajdującego się . w kuwecie 6. Sygnał 25 informujący o wyniku pomiaru, przetworzony na wartość cyfrową przez przetwornik analogowo-cyfrowy 18 jest zapamiętywany w pamięci mikrokomputera 17. Następnie kuweta 6 jest przesuwana do pozycji wyjściowej w pojemniku inkubacyjnym 5, a wózek 8 · przemieszcza się do następnej kuwety 6 wzdłuż pojemnika i nstępna kuweta jest pobierana do pomiaru. Czynności te są powtarzane dla wszystkich kuwet umieszczonych w pojemniku inkubacyjnym 5.

Po wykonaniu pełnego cyklu pomiarowego jednostka sterująca 1 wysyła sygnały 22 sterujące silnikiem 10 napędu wózka 8, który to silnik 10 powoduje przesunięcie wózka 8 do pozycji przy pierwszej kuwecie 6 oraz sygnały 22 sterujące silnikiem 16 wstrząsania, który poprzez mimośród wprowadza pojemnik inkubacyjny 5 w ruch posuwisto-zwrotny w kierunku porośtopadłym do kierunku ruchu kuwety w nefelometro-turbidymetrze 9. Ruch ten trwa aż do chwili zainicjowania nowego cyklu pomiarowego przez jednostkę sterującą 1 i zapewnia równomierny rozwój bakterii w całej objętości kuwety. Opisany powyżej cykl pomiarowy jest powtarzany w zaprogramowanych odstępach czasowych.

W każdej fazie cyklu pomiarowego informacja o położeniu mechanizmów jest przesyłana z czujników położenia w bloku pomiarowym 2 do jednostki sterującej 1 w postaci zespołu sygnałów 24. Jeśli z wartości wyników pomiarów wykonanych w kolejnych cyklach pomiarowych wynika, że przyrost bakterii odbywa się według krzywej lagorytmicznej co oznacza iż bakterie w określonej kuwecie są wystarczająco namnożone, jednostka sterująca 1 powoduje wygenerowanie sygnałów 22 napędzających silnik 13 przesuwu kuwety 6, który to silnik 13 za pomocą zabieraka 14 powoduje wprowadzenie kuwety 6 do urządzenia obrotowego 11, gdzie za pomocą silnika 13 obrotu kuwety 6 następuje jej obrót o kąt Jl rad. Powoduje to równomierne przelanie inoculum 26 do poszczególnych otwartych celek 27 kuwety 6. Hodowla bakterii w kuwecie zostaje w ten sposób podzielona na 16 oddzielnych hodowli, które są uzależnione od hamującego wpływu antybiotyków dyfundujących z krążków bibułkowych 28 do wnętrza inoculum 26. Po obrocie kuweta jest wprowadzana do pojemnika inkubacyjnego 5.

W następnych cyklach pomiarowych w tych kuwetach, które już zostały obrócone, pomiary fotometryczne są wykonywane oddzielnie dla każdej celki 27. Wyniki pomiarów każdej celki są kolejno wysyłane w postaci sygnału 25 do jednostki sterującej 1, gdzie po przetworzeniu w przetworniku analogowo-cyfrowym 18 na wartość cyfrową są zapamiętywane w pamięci mikrokomputera 17. Po uzyskaniu wystarczającej liczby wyników pomiarów dla wszystkich hodowli w kolejnych cyklach pomiarowych mikrokomputer 17 przetwarza te wyniki na końcowy wynik badań, w którym zawarta jest informacja o stopniu wrażliwości bakterii na poszczególne antybiotyki użyte w badaniach. Tak przygotowane wyniki badań są wysyłane z mikrokomputera 17 do drukarki 4.

Po zrealizowaniu wydruków dla wszystkich kuwet badanie lekowraźliwości zostaje zakończone.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Urządzenie do automatycznego pomiaru lekowraźliwości bakterii zawierające jedostkę sterującą wyposażoną w mikrokomputer sprzężony z drukarką, połączoną elektrycznie z blokiem pomiarowym zawierającym pojemnik inkubacyjny z kuwetami pomiarowymi oraz nefelometro-turbidymetr, znamienne tym, że nefelometro-turbidymetr (9) jest osadzony na przesuwnym wózku (8), na którym znajduje się urządzenie obrotowe (11) oraz zabierak (14) przemieszczający kuwetę pomiarową (6) z pojemnika inkubacyjnego (5) do nefelometro-turbidymetru (9) i do urządzenia obrotowego (11) obracającego kuwetę pomiarową (6) o kąt, najkorzystniej równy 7/ radianów.

   153 134

   Fig. 1

   153 134

   Fig. 2

   153 134

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

   Cena 3000 zł