获取和制备用于鉴定和抗生素敏感性试验的微生物样品的自动化方法和系统技术方案

一种方法和自动化设备，用于定位和选择培养皿上的微生物菌落，和将获得的样本经历多种下游试验，包括鉴定所述微生物的试验和识别微生物对抗生素的敏感性的试验。所述方法包括如下自动化步骤：定位和选择培养皿上的微生物的菌落；获取选择的微生物菌落的样本；通过将带有样本的拾取工具浸入悬浮液自动地制备微生物的样本的悬浮液，之后所述拾取工具在至少垂直方向振荡以将所述样本从所述拾取工具释放到悬浮液中。悬浮液的浊度被监控以确保悬浮液中的微生物浓度是足够的，使得所述悬浮液被用作进行样本中的微生物的鉴定和抗生素敏感性试验的样本源。所述设备和系统任选地提供制备用于抗生素敏感性试验(AST)的样本的下游处理。该设备包括用于AST试验的AST板的接种之后的进一步处理。该进一步处理包括将接种的板加盖并转移到AST仪器。

Automated methods and systems for obtaining and preparing microbial samples for identification and antibiotic sensitivity tests

A method and automation equipment used to locate and select microbial colonies on a Petri dish, and to experience a variety of downstream tests that will be obtained, including tests to identify the microbes described and to identify the sensitivity of microbes to antibiotics. The method includes the following automated steps: locating and selecting microbe colonies on the culture dish; acquiring selected samples of microbial colonies; by immersing a pickup tool with a sample in a suspension liquid to automatically prepare the suspension of a sample of microbes, and then the pickup tool oscillates at least in the vertical direction to be described. The sample is released from the pickup tool to the suspension. The turbidity of the suspension is monitored to ensure that the microbial concentration in the suspension is sufficient, making the suspensions used as a sample source for the identification of microbes in the sample and the antibiotic sensitivity test. The apparatus and system optionally provide downstream processing for preparing samples for antibiotic sensitivity test (AST). The device includes further processing after inoculation of AST plates for AST tests. The further processing involves covering and transferring the inoculated plate to the AST instrument.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】获取和制备用于鉴定和抗生素敏感性试验的微生物样品的自动化方法和系统对相关申请的交叉引用本申请要求2015年5月28日提交的美国临时申请号62/167,577，2016年4月5日提交的美国临时申请号62/318,494，2015年5月28日提交的美国临时申请号62/167,593，和2015年12月18日提交的美国临时申请号62/269,545的权益，以上全部专利申请的公开内容通过引用并入本文。
技术介绍
定位和选择微生物菌落并用质谱学(特别是MALDI-TOF-MS(基质辅助激光解吸和电离飞行时间质谱))鉴定微生物的方法和系统，和执行的系统是已知的。这样的系统和方法被描述于Botma等的WO2013/147610中，其公开内容通过引用并入本文。MALDI分析是一种有用的工具，用于解决生物化学、免疫学、遗传学和生物学的结构性问题。样本在气相下电离，并使用飞行时间(TOF)分析仪来测量离子质量。TOF分析从离子形成时并且随着离子进入漂移区被加速至某一恒定动能时开始。离子在经过与其质量的平方根成正比的飞行时间后到达一个探测器。之所以能生成质量谱，是因为质量不同的离子到达探测器的时间不同。质谱分析法在药物发现与开发、基因分型和蛋白质组研究领域通常是一种强大的工具。MALDI，一种特殊质谱类型，已在细菌和微生物的表征与鉴定领域得到了应用。目前的研究趋势是用从微摩尔水平到阿托摩尔(atomic-mole)水平范围的大量个体样本来分析越来越大数目的样本。结果是样本也变得更小，这就需要对合适数量的微生物进行高效和可靠的获取，并且能将所获取的一定数量的样本存放在MALDI仪器中使用的靶板上。在典型的MALDITOFMS操作中，将待分析样本点样或沉积在MALDI靶板上，其可以为允许样本离子化的金属或其他材料。通常接受的用于制备MALDI靶板的方法是将怀疑含有微生物的样本从铺板培养基直接点样或涂抹在靶板上。在样本的添加后，基质试剂经常被加入以支持样本电离。在一些情况下也加入萃取剂。在其他情况下，需要在样本加入到靶板上之前可以要求进行离线萃取步骤。一旦靶板被制备好，它被放置在MALDI仪器中的一个固定位置。靶板上有多个沉积点(例如单个靶板上有24到384个沉积点)，并且这些沉积点相对于靶板边缘的方向是固定的。靶板放置在一个X-Y载物台上，这样就能把从微生物菌落中获得的样本沉积在选定的沉积点上。在靶板和金属格栅之间保持高压电位。此电压既可以维持恒定，也可以是脉冲的，这取决于需要的结果和腔室内产生的真空度。激光被发射到样本/基质内，形成一团离子雾。电压差用来使离子加速进入飞行管内，以对这些离子进行分析。分析将飞行时间和离子化组分的质量直接关联。有多个参数能够影响结果的质量，包括靶的平度、基质的量和类型、样本的浓度、样本靶的导电性、沉积点的设置精度、以及一些其他的可变因素。因为过程需要拾取菌落并且将其直接沉积在板上，拾取的样本不能被用于其他分析的样本源。因此，如果期望在样本上实施其他试验，样本的另一部分必须被获取以实施该试验。因为对多种试验来说需要多次菌落拾取，需要增长的处理时间和由于两次拾取样本之间的差异造成的不一致的结果的可能性。因此，仍然需要探索用于从菌落获得微生物的样本和将获得的样本提供用于多种试验的自动化的、有效的方法和系统。专利技术概要为了解决至少一个以上提及的问题，本专利技术提供了一种可在培养皿上定位和选择微生物菌落，并用MALDI和至少一种其它试验在所述选择的菌落中鉴定微生物的自动化方法和系统。所述方法包括以下的自动化步骤：在培养皿上定位和选择微生物菌落；从所述选择的微生物菌落中获得样本；制备所述获得样本的悬浮液；将所获得的样本的一部分分配在靶板上并将所述靶板放置在执行MALDI的仪器内，以对所选择的微生物菌落的所述样本进行鉴定；并将所述悬浮液的另一部分使用或转移以进行另一种试验。在一个实施例中，第二种试验是抗生素敏感性试验(AST)。所述AST可以使用已有的自动化AST方法(BDPhoenix或Vitek)或可以为Kirby-Baur/纸片(disk)扩散、纸片稀释、肉汤(broth)和琼脂稀释或其他方法。在一个实施例中，所述悬浮液在比色皿中制备。所述比色皿中的所述悬浮液使用比浊计检查以确定是否样本的浊度的值落入确定为适合MALDI试验的预定数值范围内。如果不是，样本的量或悬浮液内的稀释液的量被调整以提供具有目标浊度值的悬浮液。一旦一等分的悬浮液被从比色皿移送以进行MALDI，悬浮液被比浊计再次检查并且悬浮液的浊度再次被确定。这一次悬浮液的浊度被评价以确定是否该浊度落入第二试验(例如AST试验)中适合使用该样本的浊度值范围内。如果不是，悬浮液内的稀释液的量被调整以提供具有合适浊度值的悬浮液。所有的步骤是自动进行的，其在很大程度上避免了上述提及的问题，因为自动化避免了不期望的变化和误差，这导致了从MALIND仪器的不正确的结果、额外的成本和时间的浪费。通过自动化每个步骤，这些问题至少在很大程度上得以克服。在本领域中已经形成一种成见，那就是这些步骤中至少有一部分只能以手动完成，然而与此相反，本专利技术首次提供了一种可能性，即在定位和选择微生物菌落，并用MALDI在所述选择的菌落中进行微生物鉴定时所有必要的步骤均可实现自动化。通过将悬浮液制备完全自动化，本专利技术提供了一种准确的和可重现的方法，其将悬浮液用于MALDI鉴定和AST或其他试验。所述方法进一步包括将一等分的MALDI基质溶液覆盖到靶板上的分配的样本悬浮液上的自动化步骤。在一些实施例中，在一等分的MALDI基质溶液覆盖之前，先使所述沉积在靶板上的分配的样本悬浮液干燥。另一个实施例可以包括萃取剂的点样，例如在基质试剂之前的蚁酸，以增强结果。该使用悬浮液的可替换的方法进一步地在以下情况下非常有用，即另一种试验或分析被实施在微生物菌落的样本上。在根据本专利技术的方法的一个实施例中上述其它分析能以特别地可重现且高效的方式实现，其中所述方法进一步包括以下自动化步骤：获取第二等分的所述样本悬浮液；将所述第二等分的样本悬浮液沉积在AST试验的肉汤内；并且将接种的AST肉汤试管转移到实施敏感性试验或其他另外的分析的仪器。因此本专利技术的方法可用于自动获取或拾取样本并将其加入现有的ID/AST仪器中，包括但不限于BACTECTM、Phoenix、MGIT、VITEK和BacT/Alert。自动化方法的完全集成的实施例包括前述的步骤结合到单独的处理流程中。特别地，提供了用于承载微生物的培养皿的载物台。培养皿被放置在所述载物台上。提供了具有自动定位装置的自动拾取工具，其配备有拾取工具支架用于支撑拾取工具(例如移液管)。定位装置被安装以将所述拾取工具定位在所述培养皿上方的开始位置，并且分别地将拾取工具朝着所述培养皿自动降低或远离培养皿自动升高，和将拾取工具定位在转移位置。拾取工具被放置在定位装置的拾取工具支架上。拾取工具被定位在培养皿上方的开始位置，并且被自动地朝向所述培养皿降低进入接触所述微生物，以拾取微生物的样本。所述拾取工具被自动地升高，携带所述微生物的样本从所述培养皿中离开以到达所述转移位置。悬浮液介质自动分配器被提供用于自动地分配支撑在悬浮液试管支架中的悬浮液试管内的悬浮液介质。自动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.在培养皿上定位和选择微生物菌落并且用选择的菌落制备单样本悬浮液用于多个分析的方法，其中所述方法包括如下自动化步骤：在培养皿上定位和选择微生物菌落；获取选择的微生物菌落的样本；将获取的样本转移至具有一定量的悬浮液介质的容器中，所述容器适于被比浊计所接收；通过使用机器人拾取工具将所述获取的样本的至少部分转移至所述悬浮液介质中，而制备样本悬浮液；自动获取一等分制备的悬浮液；将所述悬浮液的部分分配于用于第一分析容器上；将具有所述样本的所述第一分析容器转移至用于进行鉴定所述选择的微生物菌落的所述样本的质谱学的设备；使用自动比浊计确定所述悬浮液的浊度是否在预定的用于第二分析的规格内，并且，如果在规格内，基于检测的浊度确定所述第二分析的分配体积，和；用所述悬浮液自动接种用于所述第二分析的样本容器——如果所述悬浮液确定在规格内；其中，在不稀释的情况下，如果所述悬浮液确定不在用于所述第二分析的规格内，则在接种所述第二分析容器之前，自动调整所述悬浮液浊度至适于所述第二分析的浊度；自动获取一等分所述悬浮液于所述第二分析容器；并且用合适的悬浮液自动接种用于所述第二分析的容器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.28 US 62/167,593;2015.05.28 US 62/167,577;1.在培养皿上定位和选择微生物菌落并且用选择的菌落制备单样本悬浮液用于多个分析的方法，其中所述方法包括如下自动化步骤：在培养皿上定位和选择微生物菌落；获取选择的微生物菌落的样本；将获取的样本转移至具有一定量的悬浮液介质的容器中，所述容器适于被比浊计所接收；通过使用机器人拾取工具将所述获取的样本的至少部分转移至所述悬浮液介质中，而制备样本悬浮液；自动获取一等分制备的悬浮液；将所述悬浮液的部分分配于用于第一分析容器上；将具有所述样本的所述第一分析容器转移至用于进行鉴定所述选择的微生物菌落的所述样本的质谱学的设备；使用自动比浊计确定所述悬浮液的浊度是否在预定的用于第二分析的规格内，并且，如果在规格内，基于检测的浊度确定所述第二分析的分配体积，和；用所述悬浮液自动接种用于所述第二分析的样本容器——如果所述悬浮液确定在规格内；其中，在不稀释的情况下，如果所述悬浮液确定不在用于所述第二分析的规格内，则在接种所述第二分析容器之前，自动调整所述悬浮液浊度至适于所述第二分析的浊度；自动获取一等分所述悬浮液于所述第二分析容器；并且用合适的悬浮液自动接种用于所述第二分析的容器。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述质谱学通过MALDI完成并且其中所述方法进一步包括以下自动化步骤：将MALDI基质溶液滴覆盖于沉积在用于所述第一分析的所述容器上的样本悬浮液滴上，其中所述容器是靶板并且其中所述第二分析是抗生素敏感性试验(AST)以及所述第二分析容器是AST板。3.根据权利要求2所述的方法，其中沉积于所述靶板上的所述样本悬浮液滴允许在所述MALDI基质溶液滴覆盖之前干燥，并且，任选地，将干燥的悬浮液用蚁酸覆盖，随后于其上施加所述基质溶液。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括如下自动化步骤：在在培养皿上定位和选择微生物菌落的所述自动化步骤之前，通过提供所述菌落的图像，从所述图像的图像信息中进行选择，而选择用于拾取的菌落，所述步骤为提供包含多种微生物菌落的培养皿、获取包括所有的所述微生物菌落的所述培养皿的初始图像、在显示器上显示包括所有的所述微生物菌落的所述培养皿的所述初始图像和在所述初始图像中手动选择至少一个微生物菌落。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述培养皿被提供了识别所述培养皿的单独的标识，如条形码，并且所述方法包括以下步骤：储存包括所有的菌落的所述培养皿的所述初始图像、储存与至少一个手动选择的微生物菌落相关的信息、在中央控制计算机的存储器内储存所述培养皿的所述标识。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：手动输入与处理相关的处理指令，其中所述培养皿的选择的微生物菌落被处理，和将所述处理指令储存在所述中央控制计算机的所述存储器内。7.根据权利要求2所述的方法，其中使用第一机器人获取所述样本并且其中所述拾取工具是移液管尖端。8.根据权利要求7所述的方法进一步包括确定培养板上的样本拾取公差区域和将由所述第一机器人承载的拾取工具降低至与所述培养皿的表面上的所述样本在确定的公差区域中接触。9.根据权利要求7所述的方法，其中所述机器人将承载所述获取的样本的所述拾取工具从所述培养皿传送至用于所述第一分析的所述样本容器，其进一步包括使用所述第一机器人将所述拾取工具从所述培养皿的表面升高，并且当其从所述培养皿的所述表面升高时监测所述拾取工具以检测延伸自所述拾取工具的样本线状物的形成。10.根据权利要求9所述的方法，其中利用电容或成像的一个来监测所述拾取工具。11.一种用于制备单样本的自动化系统，从悬浮液中移取等分用于所述样本中微生物的鉴定(ID)和微生物的抗生素敏感性试验(AST)，所述系统包括：用于制备用于ID分析的样本的第一部分，所述第一部分包括：接收培养板的工具；所述系统与获取所述培养板的图像的成像设备和识别培养板上的菌落的工具通讯连接并且从所述图像信息中指定用于自动化样本拾取的菌落；第一机器人，用于自动化地操作拾取工具；向所述第一机器人通知所述菌落的位置的工具；通过所述第一机器人控制菌落拾取的工具，其中所述第一机器人被进一步配置为将拾取的样本传送到第一样本悬浮液制备平台；在所述第一样本制备平台将悬浮液液体提供进入悬浮液试管的工具，其中所述机器人拾取工具被配置为将拾取的样本沉积在所述悬浮液液体内；在第一平台用于检测悬浮液浊度的比浊计，其中所述自动化系统，响应于在预定浊度值之外的浊度检测值，调整悬浮液试管中样本的量或悬浮液的量中的一个以提供具有预定范围内的样本浓度的悬浮液；第二机器人，其中所述第二机器人为移液器，其在第一平台获取第一等分悬浮液并且在用于ID分析的容器内接种；将带有剩余部分悬浮液的悬浮液试管从所述第一样本悬浮液制备平台传送到第二样本悬浮液制备平台的工具；在所述第二样本悬浮液平台的第二比浊计，用于检测所述悬浮液的浊度；其中所述第二机器人被进一步配置为将悬浮液试管内的样本浓度调整到用于第二分析的预定浓度，并且获取具有调整好的浓度的样本悬浮液的第二等分，并且用所述第二等分悬浮液接种用于AST分析的样本试管；和用于接种用于AST分析的板的第二部分；其中所述自动化系统具有将接种的样本试管从所述第一部分传送到所述第二部分的工具；第二部分具有第三机器人，其为移液器，从接种的样本试管获取一等分，并且用获取的等分接种AST板；和装载机器人，其将接种的板装载到实施AST的设备中。12.根据权利要求11的自动化系统，其中所述第一机器人自动拾取和释放所述拾取工具，并且其中所述拾取工具是一次性移液管尖端。13.根据权利要求12的系统，其中所述AST设备被配置为具有至少两个门，第一门从装载机器人接收所述板用于转移接种的AST板，其中所述装载机器人是板夹具，包括夹具板，所述夹具板耦连到三轴步进电机控制的固定工具的臂，使得所述夹具板适于围绕耦连件的轴从第一位置枢转到第二位置；并且其中所述夹具板包括夹持表面，其适于夹在目标上。14.根据权利要求12的系统，进一步包括检测器，当所述第一机器人将承载有样本的拾取工具从培养皿传送时，其检测是否形成了样本的线状物。15.根据权利要求14的系统，其中当所述拾取工具从所述培养皿升高离开时，通过光学或电子地监测所述拾取工具，检测所述线状物。16.根据权利要求15的系统，进一步包括切断所述线状物的机械，所述机械选自由切割工具、超声器、干燥装置和冷冻装置组成的组。17.根据权利要求16的系统，其中所述切割工具选自由激光器、杆、线和刀片组成的组。18.根据权利要求17的系统，其中所述切割工具被加热。19.一种用于制备单样本的自动化系统，从悬浮液中移取等分用于所述样本中微生物的鉴定(ID)和微生物的抗生素敏感性试验(AST)，所述系统包括：第一平台，在其中所述悬浮液被制备，所述第一平台包括控制器，其控制样本悬浮液的制备，从所述样本悬浮液中获取用于ID和AST的等分；第一机器人，其被配置为与控制器通讯自动获取、承载和抛弃拾取工具，其中所述拾取工具为移液管尖端，并且所述第一机器人被所述控制器控制以获取所述移液管尖端；使用所述移液管尖端以从被第一平台接收的培养皿中收集样本，所述控制器导引所述第一机器人承载所述拾取工具到达所述培养皿上的位置，在那里指定待拾取的菌落被定位，所述第一机器人将移液管尖端接触所述指定菌落并且承载拾取的样本以拾取到悬浮液试管中，悬浮液试管中布置了悬浮稀释液，其中所述第一机器人将承载了所述样本的所述移液管尖端接触所述悬浮液，将所述样本释放进入所述悬浮液试管；悬浮稀释液分配器，其与所述控制器通讯以将悬浮稀释液分配到悬浮液试管内；比浊计，其与所述控制器通讯，其中所述比浊计检测悬浮液的浊度，并且所述控制器响应于比浊检测值，其中如果所述比浊检测值在预定数值或数值范围之外，所述控制器将调整悬浮液中的样本浓度，通过使悬浮稀释液分配器加入更多稀释液以此降低样本浊度，使拾取工具拾取和沉积更多样本进入悬浮液以此增加样本浊度中的一种方式，或两者均可，以此调整所述悬浮液内所述样本的浓度；第一平台进一步包括第一机器人移液器，其中当所述控制器基于接收到的浊度检测值，确定悬浮液浊度是处于预定浊度值内时，所述控制器命令所述第一机器人移液器获取样本悬浮液的第一等分用于ID分析，并且用所获取的等分接种用于ID分析的容器；第一转移装置，其与控制器通讯，其中在所述第一等分已经从所述悬浮液试管中移走之后，所述控制器命令所述转移装置将所述悬浮液试管从所述第一部分内的所述第一位置转移到所述第二位置；在第二位置的比浊计，所述比浊计与所述控制器通讯，其中所述控制器响应于在第二平台接收的测得的悬浮液浊度，控制第一机器人移液器调整悬浮液内样本的浊度到用于AST试验的预定浊度，所述控制器进一步控制所述第一机器人移液器获取具有调整过的浊度的一等分悬浮液并且接种用于AST试验的分析试管；第二转移装置，其与所述控制器通讯，其中所述控制器命令所述转移装置将接种的AST分析试管转移到第二平台；所述控制器与在第二平台的第二移液器通讯，其中所述控制器命令所述第二移液器从接种的分析试管内获取一等分并且分配所述等分到用于AST试验的板，所述第二平台进一步包括转移机器人用于将接种的AST板从第二平台转移。20.根据权利要求19的系统，其中用于转移接种的AST板的转移机器人是板夹具，包括夹具板，所述夹具板耦连到三轴步进电机控制的固定装置的臂，使得所述夹具板适于围绕耦连件的轴从第一位置枢转到第二位置；并且其中所述夹具板包括适于夹住目标的夹持表面。21.根据权利要求19的系统，进一步包括检测器，当所述第一机器人将承载有样本的拾取工具从培养皿传送时，其检测是否形成了样本的线状物。22.根据权利要求21的系统，其中当所述拾取工具从所述培养皿升高离开时，通过光学或电子地监测所述拾取工具，检测所述线状物。23.根据权利要求22的系统，进一步包括切断所述线状物的机械，所述机械选自由切割工具、超声器、干燥装置和冷冻装置组成的组。24.根据权利要求23的系统，其中所述切割工具选自由激光器、杆、线和刀片组成的组。25.根据权利要求24的系统，其中所述切割工具被加热。26.根据权利要求19的系统，其中所述控制器限定了用于定位在所述培养皿上的拾取公差区域，在那里指定待拾取的菌落被定位。27.一种用于制备单样本的自动化系统，从悬浮液中移取等分用于所述样本中微生物的鉴定(ID)和微生物的抗生素敏感性试验(AST)，所述系统包括：用于制备用于ID分析的样本的第一部分，所述第一部分包括：样本拾取平台、样本悬浮液制备平台、用制备好的用于ID分析的悬浮液的第一等分接种样本板的第一接种平台，和用制备好的悬浮液的第二等分接种样本试管的第二接种平台，所述样本拾取平台包括机器人拾取工具，用于接收培养...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·R·汉森，R·霍尔茨，M·凯乐斯达，R·R·玛瑟珀尔，R·皮尔庞特，B·R·波尔，A·什德拉斯卡，S·什迪欧德克尔，E·斯克文格顿，K·L·史密斯，T·威尔斯，
申请(专利权)人：BD科斯特公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL