执行抗菌剂敏感性测试及相关系统和方法技术方案

在一些方面中，用于执行多测定测试序列的自动化快速抗菌剂敏感性测试系统可以包括：自动化培育组件，其具有巢穴式组件，所述巢穴式组件适于容纳具有多个孔的至少一个测试板，所述孔用于接收包括源自临床样本的微生物的样本，所述培育组件促进一个或多个测试板的培育以便经历多测定测试序列；机械操作式处理组件，其被构造成接受一个或多个进入的测试板并将它们移至和移离培育组件以在多测定测试序列的每个测定之间进行培育；自动化液体处理组件，其被构造成在测试板的多个孔中交换一种或多种流体；以及光学组件，其用于询问并读出在多个孔中执行的多测定测试序列的每个测定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】执行抗菌剂敏感性测试及相关系统和方法相关申请本申请要求2016年4月22日提交的标题为“用于快速抗生素敏感性测试的装置”的美国临时专利申请序列号62/326,525的优先权和权益、以及2016年9月13日提交的标题为“用于快速抗生素敏感性测试的装置”的美国临时专利申请序列号62/393,936的权益，这两个专利申请的内容通过引用整体地并入本文中。
本公开总体涉及抗菌剂敏感性测试，更具体地涉及执行自动化快速抗菌剂敏感性测试及相关系统和方法。
技术介绍
抗菌剂已改造了医学实践，使曾经致命的感染更容易治疗并挽救了数百万人的生命。已证明，抗菌剂的快速施用降低了死亡率，尤其是在严重病例（诸如，败血症）中。在这些严重病例中，使用最强的抗菌剂，因为关于生物体（例如，品种）的信息通常是未知的。这些广谱抗菌剂会具有严重的副作用，导致器官损伤，延长恢复期和住院时间，并且在一些情况下会增加死亡率。此外，抗菌剂的过度使用已导致抗菌剂耐药性生物体的增加，这些抗菌剂耐药性生物体已对公众健康构成了严重的和日益增长的威胁。越来越多的证据证明，抗生素管理计划可以优化感染的治疗并减少与抗菌剂使用和滥用相关联的不良反应，同时提高治愈率、降低治疗失败和提高正确治疗的百分比。通过使用靶向抗菌剂疗法，可以降低（例如，最小化）患者死亡率，可以缩短恢复期，并且医院既可以节省患者住院费用又可以最小化对昂贵抗菌剂的使用。然而，通常在取样后2至3天递送针对靶向抗菌剂疗法通常需要的完整信息。目前的抗菌剂敏感性测试（AST）可能需要超过8小时来确定和递送相关和有用的信息，这通常不足以提供当日的结果。在常常为最好的情况下，这会导致次日调整抗菌剂疗法。一些系统通过将病原生物体暴露于一组抗菌剂稀释系列并测量它们随时间的生长来对它们执行表型测试。可以通过测量由微生物代谢触发的染料的溶液浊度或荧光来间接地且最频繁地以光学方式测量生长。通过光学信号的定量比较，这些系统确定成功抑制受测试微生物的生长的每种抗菌剂的稀释系列中的最低浓度。临床医生常常使用该值（被称为最小抑制浓度（MIC））来确定最有效的抗菌剂和剂量，即递送靶向抗菌剂疗法。另外，可与MIC一起报告或可代替MIC来报告呈敏感（S）、中度敏感（I）和抗性（R）形式的定性敏感性结果（QSR）。从历史上看，与临床化学和血液学领域（其中自动化和新的测定的开发缩短了从样本到结果的时间）相比，微生物学临床实验室的自动化是缓慢的。在过去30年中已开发了三种常用系统，并且它们被设计成使通常由训练有素的技术人员完成的操作自动化。为了执行表型测试，测量给定微生物在标准化营养肉汤（例如，MullerHinton肉汤）中和抗菌剂存在的情况下的生长依赖性。可以将抗菌剂制备成2倍稀释系列。如由临床和实验室标准协会（CLSI）所定义的，通常在16至24小时后手动测量生长仅一次。如先前所提到的，一些自动化系统通过周期性地（例如，20分钟）询问每个测试孔中的微生物生长来缩短该时间。此过程会很繁琐，并且通常不由技术人员执行。然后，使用专有算法分析生长曲线，所述专有算法包括分析生长曲线的孔之间的绝对、相对值、速率、积分等。
技术实现思路
在一些方面中，本文中所描述的系统和方法可以通过利用基于微生物存在的扩增的终点测定来帮助提供用于实现高灵敏度、快速（例如，相同班次）抗菌剂敏感性测试结果的解决方案，所述终点测定允许检测生长的细微差异并且比传统方法（诸如，涉及光学密度、浊度测定或荧光测定的方法）更快地测量抗菌剂的效果。此外，本文中的系统和方法可以允许通过利用表面作为微生物生长的代理而不是涉及代谢染料或光散射和吸收的方法来检测丝状生长。此外，本文中的系统和方法可以允许通过延迟终点生长测定的开始直至观察到足够的微生物生长以获得准确结果来获得生长缓慢的品种和菌株的AST结果。通常，基于扩增（例如，催化）的高灵敏度测定可以仅执行一次，因为那些测定所必需的化学通常会破坏目标微生物。因此，本文中所描述的系统和方法通常使用两种类型的测定来解决该问题。在一些情况下，可以首先执行初步（例如，检查点）测定，并且可以周期性地重复该初步测定以询问未受抑制的微生物（即，没有抗生素存在）的生长。这些检查点测定可以在本文中称为对照孔的孔中执行。典型对照孔的示例是在营养肉汤中含有微生物的生长孔和仅含有营养肉汤的污染对照孔。该系统以光学方式询问生长/非生长（例如，吸光度、荧光代谢染料等），并且一旦实现和检测到对照孔之间的特定比率和/或动力学变化，就可以对设置在测试板的其他部分（例如，测试板的其余部分或整个测试板）中的样本起始一个或多个终点测定（例如，扩增测定或生长测定）。例如，样本可以包括源自临床样本的微生物。附加的孔（诸如，在盐水或其他不促进微生物生长（即，由于缺乏营养）的培养基中含有微生物的孔）可以用于生长检查和MIC确定。这些孔可以含有与起始样本类似的微生物浓度，并称为“及时冷冻”（例如，FIT）对照。在一些情况下，可以实施本文中所描述的系统和方法以提供比一些常规系统更快的测试。例如，虽然一些自动化系统可加快获得结果的时间，但目前没有一个系统明确在5小时内产生结果，这对于许多临床实验室来说可能是“相同班次”结果的定义。由于结果的这种时间缓慢性，并且因为AST结果复杂且可利用专家对临床作用的解释，所以此类常规系统会导致敏感敏感性测试的开始与临床作用之间有一天的延迟。在一些实施例中，可以包括培育箱室以维持被测生物体的最佳生长温度。与其他常规系统不同，在一些示例中，本文中的系统和方法可以包括提供或以其他方式允许搅动测试板的培育箱。在一些情况下，轨道摇动可以改善氧合作用，并且可以允许微生物连续且更均匀地暴露于生长培养基中的营养物。搅动可以进一步增加微生物暴露于抗菌剂化合物的均匀性。在一些情况下，这些可能提高生长并缩短量化MIC和/或QSR所需的时间。在一些实施例中，本文中的系统可以包括光学系统，所述光学系统可以包括：光学激发源（例如，氙灯、发光二极管（LED））；具有所期望的特性（例如，带通、带阻、中心波长、半高全宽（FWHM））的一组光学滤波器（例如，离散滤波器、单色器）；以及光学检测器（例如，光电倍增管）。光学系统还可以包括用于收集和处理数据的数据采集和处理电子设备。在一些情况下，光学系统可以包括一个或多个部件（诸如，光纤光学器件和收集光学器件），所述部件嵌套在机械臂中或以其他方式设置在机械臂内或机械臂上，该机械臂用于将盒（cartridge）移动到系统各处。此类构型可以帮助实现更快的样本处理和结果读出的时间。这些光学器件可以将信号从盒载运到检测器和数据处理电子设备。在又一个方面中，可以包括液体处理系统，并使用该液体处理系统以将试剂递送和/或去除（例如，抽吸）到盒内的测试孔和从盒内的测试孔递送和/或去除（例如，抽吸）试剂。在另一个方面中，可以包括分离方法，其可以用于从测试孔中去除可能干扰所执行的各种测定的过量流体。该步骤可以是洗涤过程步骤的一部分，并且可以包括各种过程中的一个或多个，诸如离心、磁分离或真空过滤。例如，在一些实施例中，离心分离可以用于分离（例如，沉淀（pellet））微生物。在一些情况下，分离之后可以执行抽吸过程步骤以去除上清液。在一些实施例中，术语洗涤序列可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于执行多测定测试序列的自动化快速抗菌剂敏感性测试系统，所述系统包括：自动化培育组件，其包括巢穴式组件，所述巢穴式组件适于容纳具有多个孔的至少一个测试板，所述多个孔用于接收包括源自临床样本的微生物的样本，所述培育组件促进一个或多个测试板的培育以便经历所述多测定测试序列；机械操作式处理组件，其被构造成接受一个或多个进入的测试板并将它们移至和移离所述培育组件以在所述多测定测试序列的每个测定之间进行培育；自动化液体处理组件，其被构造成在所述测试板的多个孔中交换一种或多种流体；以及光学组件，其用于询问并读出在所述多个孔中执行的多测定测试序列的每个测定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.22 US 62/326525;2016.09.13 US 62/3939361.一种用于执行多测定测试序列的自动化快速抗菌剂敏感性测试系统，所述系统包括：自动化培育组件，其包括巢穴式组件，所述巢穴式组件适于容纳具有多个孔的至少一个测试板，所述多个孔用于接收包括源自临床样本的微生物的样本，所述培育组件促进一个或多个测试板的培育以便经历所述多测定测试序列；机械操作式处理组件，其被构造成接受一个或多个进入的测试板并将它们移至和移离所述培育组件以在所述多测定测试序列的每个测定之间进行培育；自动化液体处理组件，其被构造成在所述测试板的多个孔中交换一种或多种流体；以及光学组件，其用于询问并读出在所述多个孔中执行的多测定测试序列的每个测定。2.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括样本分离组件，所述样本分离组件被构造成将微生物与测试板的孔内的样本的其余部分分离。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述样本分离组件在所述测试板的孔内形成所述微生物的团聚物。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述分离组件包括离心系统。5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述分离组件包括磁捕获分离系统。6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述分离组件包括真空过滤系统。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述培育组件被构造成在培育期间搅动所述测试板。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述培育组件包括驱动系统，以搅动承载所述至少一个测试板的所述巢穴式组件。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述驱动系统被构造成在所述巢穴式组件上赋予可变的轨道速度。10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述速度在100与650RPM之间。11.根据权利要求9所述的系统，其中，搅动轨道的半径是可调整的。12.根据权利要求9所述的系统，其中，搅动轨道的半径是约1mm至约10mm。13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学组件安装在所述机械操作式处理组件的机械臂上或一体式形成在所述机械操作式处理组件的机械臂内。14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述流体处理组件包括液体添加系统和抽吸系统。15.根据权利要求14所述的系统，其中，试剂存储在一次性容器中。16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述容器在至少每次转换时、至少每1天、至少每5天或至少每周进行更换。17.根据权利要求15所述的系统，其中，所述容器至少每个测试序列、每10个测试序列、每20个测试序列、每50个测试序列或每100个测试序列进行更换。18.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学组件被构造成测量在所述多测定测试序列期间从所述样本发射的吸光度、荧光、发光、时间分辨荧光或时间门控发光中的至少一种。19.根据权利要求18所述的系统，其中，用于产生荧光发射的激发波长是约560nm，并且所述发射的波长是约590nm。20.根据权利要求18所述的系统，其中，用于产生时间门控发光发射的激发波长是约280nm至约360nm，并且所述发射的波长是约608nm至约623nm。21.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学组件包括两个或更多个光学滤波器，以用于询问并读出在所述多个孔中执行的所述多测定测试序列的每个测定。22.根据权利要求21所述的系统，其中，两个光学滤波器设置在分度部件上，所述分度部件被构造成选择性地将第一光学滤波器定位成与激发源对齐并且将第二光学滤波器定位成与光学检测器对齐。23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述分度部件进一步包括组成第二组的两个滤波器，并且其中所述分度部件的分度运动更换与所述激发源对齐的所述光学滤波器和与所述光学检测器对齐的所述光学滤波器。24.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述系统被构造成同时处理至少2个、至少4个、至少6个、至少8个、至少10个、或至少12个测试板。25.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述系统被构造成每小时产生至少2个、至少4个、至少6个、至少8个、至少10个、至少12个、至少16个、至少20个测试板的测试序列吞吐量。26.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，对于通过所述测试序列处理测试板而言，从所述测试板插入到所述系统中到获得结果的持续时间少于8小时、少于6小时、少于5小时、少于4小时、少于3小时、或少于2小时。27.根据权利要求1所述的系统，其中，所述测试板包括盒。28.一种用于执行多测定快速抗菌剂敏感性测试序列的方法，所述方法包括：将包括来源于临床样本的微生物的样本接种到测试板的多个孔中，所述多个孔的至少一部分含有用于接种所述样本的多种抗菌剂中的一种或多种抗菌剂；将所述测试板装载到自动化快速抗菌剂敏感性测试系统中，以用于执行多测定测试程序；以及操作所述测试系统以：将所述装载的测试板移动到培育组件；在所述培育组件中培育并搅动所述接种的样本；至少一次，周期性地测量所述多个孔的多个对照孔中的样本生长量；响应于确定所述对照孔中的生长水平满足或超过阈值生长水平，停止培育；对所述测试板中的培育的样本执行一个或多个终点测定；测量来自所述测试板的多个孔中的样本的光学输出，所述光学输出对应于保留在所述多个孔中的每一个中的微生物的量；以及报告以下各者中的至少一个：保留在所述多个孔中的每一个中的微生物以及所述多种抗菌剂的最小抑制浓度和/或针对它们的定性敏感性解释。29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述执行终点测定包括以下各者中的一个或多个：液体处理、离心、培育、或摇动所述样本。30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述液体处理包括执行一个或多个抽吸液体添加步骤。31.根据权利要求28所述的方法，其中，所述执行终点测定包括多个结合步骤。32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述结合步骤的扩增品种包括催化剂。33.根据权利要求31所述的方法，其中，所述结合步骤的扩增品种包括铕螯合物。34.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述测试系统被构造成同时处理至少2个、至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：A瓦西奇，N普尔莫特，E斯特恩，A帕塞尔尼，P奥滕，R特拉尼，R海斯，A楚普里克，B理查森，
申请(专利权)人：赛录科试诊断公司，
类型：发明
国别省市：美国,US