用于检测流体样品中有活力的微生物的设备、系统和方法技术方案

本文描述了用于检测微生物对抗感染药的易感性的多种设备、系统和方法。方法包括：将包含微生物的样品引入到第一表面和第二表面；将包含微生物的第一表面暴露于第一溶液；将包含微生物的第二表面暴露于第二溶液，其中所述第二溶液包含抗感染药；在将第一表面暴露于第一溶液后，将第一溶液与第一表面分离；在将第二表面暴露于第二溶液后，将第二溶液与第二表面分离；在将第一溶液引至传感器后，监测传感器的第一电特性；在将第二溶液引至传感器后，监测传感器的第二电特性；以及比较第一电特性和第二电特性以评估微生物的易感性。

Apparatus, system and method for detecting viable microorganisms in fluid samples

Various devices, systems and methods for detecting susceptibility of microorganisms against infectious agents are described. The method includes: introducing the sample containing microbes into the first surface and the second surface; exposing the first surface containing the microorganism to the first solution; exposing the second surface containing the microorganism to the second solution, wherein the second solution contains an anti infection drug; after exposing the first surface to the first solution, the first solution will be dissolved. The liquid is separated from the first surface; after exposing the second surface to second solution, the second solution is separated from the second surface; the first electrical characteristic of the sensor is monitored after the first solution is introduced to the sensor; after the second solution is introduced to the sensor, the sensor's second electrical properties are monitored, and the first electrical characteristics and second are compared. Electrical properties are used to assess the susceptibility of microbes.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测流体样品中有活力的微生物的设备、系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2015年8月25日提交的美国临时申请第62/209,754号的权益，该申请的内容通过引用以其整体并入本文。专利
本公开内容总体涉及微生物的体外检测，并且更具体地，涉及用于检测流体样品中有活力的微生物的设备、系统和方法。背景由抗感染药抗性微生物(microorganism)或微生物(microbe)引起的感染是医院、疗养院和其他健康护理环境中健康护理专业人员的显著的问题。例如，此类感染可以引起被称为脓毒症的潜在的威胁生命的并发症，其中由微生物释放到血流中的化合物可以触发危险的全身炎性反应以及血管活性应答(vasoactiveresponse)，引起发热、低血压和可能的死亡。当面对此类感染时，对于临床医师而言，优选的做法是合理地使用抗感染化合物，优选只有缓解感染所必需的那些化合物。然而，今天最常发生的是，直到生物体被鉴定并被测试药物敏感性为止，一直向患者给予广谱抗感染药，通常是多种药物以确保充分治疗。这倾向于导致多药物耐药性微生物。理想情况下，微生物的敏感性将在其存在被鉴定后立即检测。本公开内容呈现了用于实现该目标的设备、系统和方法。用于检测微生物中抗感染药抗性的现有方法和仪器包括昂贵且劳动密集的微生物培养技术以分离微生物，并且包括测试诸如琼脂盘扩散或肉汤微量稀释，其中抗感染药作为液体悬浮液、纸盘或在琼脂培养基上的干燥梯度引入。然而，这些方法需要技术人员的人工解释并且容易发生技术或临床医师失误。虽然此类组(panel)或培养基的自动化检查可以降低临床医师失误的可能性，目前用于进行这些检查的仪器通常昂贵并且需要不断保养。此外，目前的仪器经常依赖于所探查样品的光学读出，要求庞大的检测装置和电源通路。最重要的是，这些方法需要数天来获得结果，因为微生物在暴露于抗感染药以确定其易感性之前必须在不同培养基中繁殖数次。此外，此类方法和仪器经常不能直接对患者的体液进行此类测试并且需要冗长的样品制备时间。作为以上限制和束缚的结果，对于快速且有效地检测患者样品中的抗感染药耐受微生物的改进的设备、系统和方法存在需求。概述本文描述了用于检测患者样品中的微生物对一种或更多种抗感染药的易感性的各种设备、系统和方法。在一个实施方案中，用于检测样品中的微生物对一种或更多种抗感染药的易感性的方法可以包括在一个实施方案中，用于检测样品中的微生物对一种或更多种抗感染药的易感性的方法可以包括将样品引至表面，诸如过滤器表面或基材表面。方法还可以包括将微生物暴露于第一溶液。方法还可以包括在将第一溶液与微生物分离并然后将第一溶液引至传感器后监测传感器的电特性。方法还可以包括将包含微生物的表面暴露于第二溶液，其中第二溶液包含抗感染药。方法还可以包括在暴露表面后将第二溶液与微生物分离。方法还可以包括在将第二溶液引至传感器后，检测传感器的电特性的任何变化。方法还可以包括使用传感器的电特性的任何检测到的变化评估微生物对抗感染药的易感性。方法还可以包括在将第一溶液引至第一传感器后，监测第一传感器(诸如对照传感器)的第一电特性。在另外的实施方案中，用于检测微生物对其易感的抗感染药的方法可以包括将包含微生物的过滤器表面或基材表面暴露于第一溶液，诸如营养溶液。方法还可以包括将包含微生物的过滤器与第一溶液孵育。方法还可以包括在孵育过滤器后，将第一溶液与微生物分离。方法还可以包括使用传感器或传感器设备，诸如ISFET传感器，监测第一溶液的第一溶液特性。方法还可以包括将包含微生物的过滤器暴露于第二溶液，其中第二溶液包含抗感染药。方法还可以包括将包含微生物的过滤器与第二溶液孵育。方法还可以包括在孵育过滤器后，将第二溶液与微生物分离。方法还可以包括使用传感器监测第二溶液的第二溶液特性。方法还可以包括比较第一溶液特性和第二溶液特性以评估微生物对抗感染药的易感性。在又另一个实施方案中，用于检测流体样品中的抗感染药耐受性的微生物的方法可以包括将溶液，诸如营养溶液，暂时地暴露于微生物，其中溶液包含抗感染药。方法还可以包括在溶液与微生物分离后，提供与溶液流体连通的传感器，其中传感器可以包括电特性。方法还可以包括在提供与溶液流体连通的传感器后，监测传感器的传感器电特性的变化。方法还可以包括在检测不到传感器的电特性的变化时，提供微生物对抗感染药的易感性的指示。在另一个实施方案中，用于检测微生物对抗感染药的易感性的方法可以包括将第一溶液递送至表面，诸如过滤器表面或基材表面。第一溶液可以不具有抗感染药并且微生物可以定位于所述表面上。方法还可以包括将第一溶液与微生物和表面分离。方法还可以包括将传感器与第一溶液流体联接。方法还可以包括当传感器与第一溶液流体联接时，监测传感器的电特性。方法还可以包括将第二溶液递送至表面，其中第二溶液包含抗感染药。方法还可以包括将第二溶液与微生物和表面分离。方法还可以包括当传感器与第二溶液流体联接时监测传感器的电特性的变化，以评估微生物对抗感染药的易感性。附图的几个视图的简要描述图1图示了用于检测抗感染药易感的微生物的系统的一个实施方案。图2图示了用于检测抗感染药易感的微生物的系统的另一个实施方案。图3图示了用于检测抗感染药易感的微生物的系统的另一个实施方案。图4A图示了具有设置于基材上的活性传感器的基材和外部参考的实施方案的侧视图。图4B图示了具有设置于基材上的活性传感器和片上参考电极(on-chipreferenceelectrode)的基材的实施方案的侧视图。图5A图示了具有设置于基材上的活性传感器和对照传感器以及外部参考电极的基材的实施方案的侧视图。图5B图示了具有设置于基材上的活性传感器、对照传感器和片上参考电极的基材的实施方案的侧视图。图6A图示了各自具有扩展栅极和外部参考电极的活性传感器和对照传感器的实施方案的侧视图。图6B图示了各自具有扩展栅极和片上参考电极的活性传感器和对照传感器的实施方案的侧视图。图7图示了一次性带(disposablestrip)上的系统的实施方案。图8图示了处理由活性传感器和对照传感器输出的信号的分析仪和读出器。图9图示了使用本文所述的方法和系统进行的实验的实验结果。图10图示了使用本文所述的方法和系统进行的实验的另外的实验结果。图11图示了用于检测微生物对一种或更多种抗感染药的易感性的方法的实施方案。图12图示了用于检测微生物对一种或更多种抗感染药的易感性的方法的另一个实施方案。图13图示了用于检测微生物对一种或更多种抗感染药的易感性的方法的又另一个实施方案。图14图示了用于检测微生物对一种或更多种抗感染药的易感性的方法的另一个实施方案。图15图示了用于检测微生物对一种或更多种抗感染药的易感性的方法的又一个实施方案。图16图示了用于检测微生物对一种或更多种抗感染药的易感性的方法的另一个实施方案。详细描述当结合附图阅读时，从详细描述中可以最好地理解在本文描述的设备、系统和方法的变化形式。需要强调的是，根据惯例，附图的各种特征可能不是按比例绘制的。相反，为了清楚起见，各种特征的尺寸可以任意扩大或缩小，并且并非所有特征在每个附图中都可见或标记。附图仅用于说明的目的，并且不意图将权利要求的范围限定或限制为所示的范围。图1图示了用于检测或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测微生物对抗感染药的易感性的方法，所述方法包括：将包含所述微生物的流体样品引至第一表面和第二表面；将包含所述微生物的所述第一表面暴露于第一溶液；将包含所述微生物的所述第二表面暴露于第二溶液，其中所述第二溶液包含抗感染药；在将所述第一表面暴露于所述第一溶液后，将所述第一溶液与所述第一表面分离；在将所述第二表面暴露于所述第二溶液后，将所述第二溶液与所述第二表面分离；在将所述第一溶液引至第一传感器后，监测所述第一传感器的第一电特性；在将所述第二溶液引至第二传感器后，监测所述第二传感器的第二电特性；以及比较所述第一电特性和所述第二电特性以评估微生物对所述抗感染药的易感性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.25 US 62/209,7541.一种用于检测微生物对抗感染药的易感性的方法，所述方法包括：将包含所述微生物的流体样品引至第一表面和第二表面；将包含所述微生物的所述第一表面暴露于第一溶液；将包含所述微生物的所述第二表面暴露于第二溶液，其中所述第二溶液包含抗感染药；在将所述第一表面暴露于所述第一溶液后，将所述第一溶液与所述第一表面分离；在将所述第二表面暴露于所述第二溶液后，将所述第二溶液与所述第二表面分离；在将所述第一溶液引至第一传感器后，监测所述第一传感器的第一电特性；在将所述第二溶液引至第二传感器后，监测所述第二传感器的第二电特性；以及比较所述第一电特性和所述第二电特性以评估微生物对所述抗感染药的易感性。2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一表面是过滤器表面或孔表面。3.如权利要求1所述的方法，其中所述第二表面与所述第一表面分开并且是所述过滤器表面或所述孔表面的另一个情况。4.如权利要求1所述的方法，其中比较所述第一电特性和所述第二电特性包括确定所述第一电特性和所述第二电特性之间的差异，并且其中所述第一电特性和所述第二电特性之间的所述差异是所述第一溶液和所述第二溶液的溶液特性的差异的结果。5.如权利要求4所述的方法，其中所述第一溶液和所述第二溶液的所述溶液特性的所述差异是所述第一溶液和所述第二溶液之间的分子计数和离子浓度中的至少一项的差异。6.如权利要求1所述的方法，其中所述微生物对所述抗感染药的易感性在检测期内评估。7.如权利要求6所述的方法，其中所述检测期少于60分钟。8.如权利要求1所述的方法，其中所述第一传感器和所述第二传感器的至少一个包括选自由以下组成的组的栅极介电层：氧化铝层、氧化铪层、氧化锆层、硅酸铪层、硅酸锆层、氮化硅层、氮化铝层、氮化铪层、氮化锆层、或其任何组合。9.如权利要求1所述的方法，其中所述第一传感器和所述第二传感器的至少一个是离子敏感的场效应晶体管、有机半导体或导电聚合物。10.如权利要求1所述的方法，其中所述微生物包括选自由以下组成的属的细菌：不动杆菌属(Acinetobacter)、气单孢菌属(Aeromonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)、拟杆菌属(Bacteroides)、柠檬酸杆菌属(Citrobacter)、肠杆菌属(Enterobacter)、埃希氏菌属(Escherichia)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、摩根菌属(Morganella)、潘多拉菌属(Pandoraea)、变形杆菌属(Proteus)、普罗维登菌属(Providencia)、假单胞菌属(Pseudomonas)、罗尔斯通菌属(Ralstonia)、拉乌尔菌属(Raoultella)、沙门氏菌属(Salmonella)、沙雷氏菌属(Serratia)、希瓦氏菌属(Shewanella)、志贺氏菌属(Shigella)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、链霉菌属(Streptomyces)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、肠球菌属(Enterococcus)、或其任何组合。11.如权利要求1所述的方法，其中所述微生物包含选自由以下组成的属的真菌：念珠菌属(Candida)、隐球菌属(Cryptococcus)、或其任何组合。12.如权利要求1所述的方法，其中所述抗感染药选自由以下组成的组：β-内酰胺类、氨基糖苷类、安莎霉素类、糖肽类、脂肽类、喹诺酮类、链阳性菌素类、或其任何组合。13.如权利要求1所述的方法，其中所述抗感染药选自由以下组成的组：氯霉素类、大环内酯类、噁唑烷酮类、磺胺类、四环素类、或其任何组合。14.如权利要求1所述的方法，其中所述抗感染药包括选自由以下组成的组的抗真菌药：两性霉素B、唑衍生物、棘白菌素类、氟胞嘧啶、或其组合。15.一种用于检测微生物对抗感染药的易感性的方法，所述方法包括：将包含所述微生物的流体样品引至第一表面和第二表面；将包含所述微生物的所述第一表面暴露于第一溶液；将包含所述微生物的所述第二表面暴露于第二溶液，其中所述第二溶液包含抗感染药；在将所述第一表面暴露于所述第一溶液后，将所述第一溶液与所述第一表面分离；在将所述第二表面暴露于所述第二溶液后，将所述第二溶液与所述第二表面分离；在将所述第一溶液引至传感器后，监测所述传感器的第一电特性；在将所述第二溶液引至所述传感器后，监测所述传感器的第二电特性；以及比较所述第一电特性和所述第二电特性以评估微生物对所述抗感染药的易感性。16.如权利要求15所述的方法，其中所述第一表面是过滤器表面或孔表面。17.如权利要求15所述的方法，其中所述第二表面与所述第一表面分离并且是所述过滤器表面或所述孔表面的另一个情况。18.如权利要求15所述的方法，其中比较所述第一电特性和所述第二电特性包括确定所述第一电特性和所述第二电特性之间的差异，并且其中所述第一电特性和所述第二电特性之间的所述差异是所述第一溶液和所述第二溶液的溶液特性的差异的结果。19.如权利要求18所述的方法，其中所述第一溶液和所述第二溶液的所述溶液特性的所述差异是所述第一溶液和所述第二溶液之间的分子计数和离子浓度中的至少一项的差异。20.如权利要求15所述的方法，其中所述微生物对所述抗感染药的易感性在检测期内评估。21.如权利要求20所述的方法，其中所述检测期少于60分钟。22.如权利要求15所述的方法，其中所述第一传感器和所述第二传感器的至少一个包括选自由以下组成的组的栅极介电层：氧化铝层、氧化铪层、氧化锆层、硅酸铪层、硅酸锆层、氮化硅层、氮化铝层、氮化铪层、氮化锆层、或其任何组合。23.如权利要求15所述的方法，其中所述第一传感器和所述第二传感器的至少一个是离子敏感的场效应晶体管、有机半导体或导电聚合物。24.如权利要求15所述的方法，其中所述微生物包括选自由以下组成的属的细菌：不动杆菌属、气单孢菌属、芽孢杆菌属、拟杆菌属、柠檬酸杆菌属、肠杆菌属、埃希氏菌属、克雷伯氏菌属、摩根菌属、潘多拉菌属、变形杆菌属、普罗维登菌属、假单胞菌属、罗尔斯通菌属、拉乌尔菌属、沙门氏菌属、沙雷氏菌属、希瓦氏菌属、志贺氏菌属、寡养单胞菌属、链霉菌属、葡萄球菌属、肠球菌属、或其任何组合。25.如权利要求15所述的方法，其中所述微生物包含选自由以下组成的属的真菌：念珠菌属(Candida)、隐球菌属、或其任何组合。26.如权利要求15所述的方法，其中所述抗感染药选自由以下组成的组：β-内酰胺类、氨基糖苷类、安莎霉素类、糖肽类、脂肽类、喹诺酮类、链阳性菌素类、或其任何组合。27.如权利要求15所述的方法，其中所述抗感染药选自由以下组成的组：氯霉素类、大环内酯类、噁唑烷酮类、磺胺类、四环素类、或其任何组合。28.如权利要求15所述的方法，其中所述抗感染药包括选自由以下组成的组的抗真菌药：两性霉素B、唑衍生物、棘白菌素类、氟胞嘧啶、或其组合。29.一种用于检测微生物对抗感染药的易感性的方法，所述方法包括：将包含所述微生物的表面暴露于第一溶液；在将所述表面暴露于所述第一溶液后，将所述第一溶液与所述微生物分离；在将所述第一溶液引至传感器后，监测所述传感器的第一电特性；将包含所述微生物的所述表面暴露于第二溶液，其中所述第二溶液包含抗感染药；在将所述表面暴露于所述第二溶液后，将所述第二溶液与所述微生物分离；在将所述第二溶液引至所述传感器后，检测所述传感器的所述电特性的任何变化；以及使用所述电特性的任何检测到的变化评估所述微生物对所述抗感染药的易感性。30.如权利要求29所述的方法，其中所述表面是过滤器表面和孔表面的至少一种。31.如权利要求29所述的方法，其中所述传感器的所述电特性的所述变化指示溶液特性的变化。32.如权利要求31所述的方法，其中所述溶液特性的变化是分子计数和离子浓度中的至少一项的变化。33.如权利要求29所述的方法，其中所述微生物对所述抗感染药的易感性在检测期内评估。34.如权利要求33所述的方法，其中所述检测期小于60分钟。35.如权利要求29所述的方法，其中所述传感器包括选自由以下组成的组的栅极介电层：氧化铝层、氧化铪层、氧化锆层、硅酸铪层、硅酸锆层、氮化硅层、氮化铝层、氮化铪层、氮化锆层、或其任何组合。36.如权利要求29所述的方法，其中所述传感器是离子敏感的场效应晶体管、有机半导体或导电聚合物。37.如权利要求29所述的方法，其中所述微生物包括选自由以下组成的属的细菌：不动杆菌属、气单孢菌属、芽孢杆菌属、拟杆菌属、柠檬酸杆菌属、肠杆菌属、埃希氏菌属、克雷伯氏菌属、摩根菌属、潘多拉菌属、变形杆菌属、普罗维登菌属、假单胞菌属、罗尔斯通菌属、拉乌尔菌属、沙门氏菌属、沙雷氏菌属、希瓦氏菌属、志贺氏菌属、寡养单胞菌属、链霉菌属、葡萄球菌属、肠球菌属、或其任何组合。38.如权利要求29所述的方法，其中所述微生物包含选自由以下组成的属的真菌：念珠菌属、隐球菌属、或其任何组合。39.如权利要求29所述的方法，其中所述抗感染药选自由以下组成的组：β-内酰胺类、氨基糖苷类、安莎霉素类、糖肽类、脂肽类、喹诺酮类、链阳性菌素类、或其任何组合。40.如权利要求29所述的方法，其中所述抗感染药选自由以下组成的组：氯霉素类、大环内酯类、噁唑烷酮类、磺胺类、四环素类、或其任何组合。41.如权利要求29所述的方法，其中所述抗感染药包括选自由以下组成的组的抗真菌药：两性霉素B、唑衍生物、棘白菌素类、氟胞嘧啶、或其组合。42.一种用于检测微生物对抗感染药的易感性的方法，所述方法包括：将包含所述微生物的表面暴露于第一溶液；在将所述表面暴露于所述第一溶液后，将所述第一溶液与所述微生物分离；在将所述第一溶液引至第一传感器后，监测所述第一传感器的第一电特性；将包含所述微生物的所述表面暴露于第二溶液，其中所述第二溶液包含抗感染药；在将所述表面暴露于所述第二溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥伦·S·克诺普夫马赫，梅克·赫格特，迈克尔·D·劳弗，奥古斯特·艾斯特布鲁克，
申请(专利权)人：阿威尔斯医疗公司，
类型：发明
国别省市：美国,US