用于检测和鉴别微生物培养样品中的微生物的方法、系统和装置制造方法及图纸

本文提供了用于检测和/或鉴别培养样品中的一种或多种特定微生物的方法、系统和装置。指示剂粒子，如各自与对所关注的一种或多种微生物具有亲和力的一种或多种特异性结合成员缔合的表面增强拉曼光谱(SERS)活性纳米粒子，可以与所述培养样品中的特定微生物形成复合物。此外，搅动也与对所关注的一种或多种微生物具有亲和力的一种或多种特异性结合成员缔合的磁性捕获粒子可以用于捕获微生物‑指示剂粒子复合物并且使所述复合物集中在试验器皿的局部区域中以供后续检测和鉴别。这种复合物可以被分散、团化和再分散以使得培养样品可以在孵育期间再测试多次，从而允许实时监测所述培养样品。

Methods, systems and devices for detecting and identifying microorganisms in microbial culture samples

This paper provides methods, systems and devices for detecting and/or identifying one or more specific microorganisms in cultured samples. Indicator particles, such as surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) active nanoparticles associated with one or more specific binding members affiliated with one or more microorganisms of interest, can form complexes with specific microorganisms in the cultured samples. In addition, magnetic trapping particles associated with one or more specific binding members affinity to one or more microorganisms of interest can be used to capture microorganism-indicator particle complexes and concentrate the complexes in a local area of the test vessel for subsequent detection and identification. The complex can be dispersed, aggregated and redispersed so that the culture sample can be tested multiple times during incubation, thus allowing real-time monitoring of the culture sample.

【技术实现步骤摘要】
用于检测和鉴别微生物培养样品中的微生物的方法、系统和装置本申请是申请日为2013年3月15日、申请号为201380030468.9、专利技术名称为“用于检测和鉴别微生物培养样品中的微生物的方法、系统和装置”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术所公开的主题涉及用于检测、鉴别和定量培养样品中的微生物的方法、系统和装置。更具体地说，所述主题涉及使用指示剂粒子来检测和鉴别能够支持微生物生长的生物防护样品中的一种或多种微生物。
技术介绍
检测微生物培养物中的临床样品(例如，血液、粪便、尿液等)中的低水平的微生物(包括病原体)的能力在近年来已经获得了显著的重要性。类似地，微生物培养对于检测如食品、化妆品和药品等工业样品中的微生物(包括病原体)的公共卫生是重要的。检测这些微生物的能力不仅提供了用于处理已经被暴露的人们的技术，而且用于可以防止暴露的情况，例如当测试食品样品时。食源性疾病不仅在卫生方面、而且在卫生保健成本方面对社会有显著影响。据CDC估计，每年约1/6的美国人(或4800万人)患病，128,000人住院，并且3,000人死于食源性疾病(参看http://www.cdc.gov/foodsafety/facts.html)。还估计，食源性疾病在美国每年造成1520亿美元用于卫生相关的花费，特别是对于由弯曲菌属的种(Campylobacterspp.)、沙门氏菌(Salmonella)、单核细胞增生性李斯特菌(Listeriamonocytogenes)和大肠杆菌(E.coli)引起的细菌感染(参看http://www.producesafetyproject.org/admin/assets/files/Health-Related-Foodborne-Illness-Costs-Report.pdf-1.pdf)。在美国所见的食品安全的当前水平是政府法规与受市场激励(如法律责任、品牌价值、信誉和出售更多食品产品的希望)影响的行业自我监测组合的结果。在美国，负责食品安全的主要机构是美国农业部(U.SDepartmentofAgriculture；USDA)食品安全检验局(FoodSafetyandInspectionService；FSIS)，其负责肉类、家禽和经加工的蛋制品的安全；以及食品和药物管理局(FoodandDrugAdministration；FDA)，其负责几乎所有的其它食品。在1996年，USDA的FSIS颁布了病原体减少危害分析关键控制点(PR/HACCP)条例，其例如授权屠宰厂进行通用大肠杆菌测试。其它FSIS法规对两种致命的病原体-即食肉类和家禽中的单核细胞增生性李斯特菌和碎牛肉中的大肠杆菌O157:H7强制执行零界限(参看http://www.ers.usda.gov/briefing/foodsafety/private.htm)。最近，国会批准通过了食品安全现代化法案(FoodSafetyModernizationAct)，在过去几年里食源性疾病的持续爆发--从菠菜到胡椒到花生强调了这项立法的迫切性。食品测试可以对食品样品本身进行，即最终产品材料、中间物或引入的原材料。另外，实施HACCP(危害分析和关键控制点(HazardAnalysisandCriticalControlPoint))计划以控制生产环境，从而使病原体引入到食品样品中的风险最小化。作为许多HACCP计划的一部分，从表面、地板、排水管和加工设备获取环境样品，然后针对病原性生物体的存在和不存在进行分析。如果检测到病原体的话，那么可以将其分离并且对其进行进一步确认性测试。现今，所进行的所有食品病原体测试都需要培养步骤来富集样品中所含的潜在低水平的微生物。在培养样品之后，移出一部分并且针对病原体的存在进行测试。培养后的病原体测试可以通过免疫试验(例如，bioMerieux的自动化ELISA平台或SDIX的侧向流试验)或通过基于PCR的测试(例如，DuPontQualicon的系统、Bio-Rad的iQ-CheckTM系统)来完成。如果病原体存在于起始样品中，那么培养步骤可以使病原体的浓度增加高达1.0E8-1.0E9cfu/mL，使得打开培养后的样品使使用者和环境都暴露于污染的风险下。这种暴露阻止了许多食品生产者现场进行病原体测试，取而代之的是选择将样品发送到外部实验室以供测试。另外，因为不知道哪些样品含有病原体并且处于什么水平，所以食品安全测试方案使用很长的培养时间以确保给予最坏情形的一种受损病原体足够的时间生长到可检测浓度。结果，具有较高病原体负荷的样品比可能严格必需的时间培养了更长时间，从而导致得出结果的时间延迟。因此，在病原体测试方法的领域中需要使得出结果的时间最小化并且降低设施和人员暴露于所培养的病原体的风险。对于临床样品(如血液)来说存在类似的问题。自从20世纪80年代中期以来，伴随着免疫功能不全的患者群体的规模扩大，由机会性病原体(如酵母、真菌和分枝杆菌)引起的败血症的发生率已经上升。菌血症(血流中存在细菌)和真菌血症(血流中存在真菌或酵母)通常通过收集静脉血液样品并且将血液样品安置在含有适合于促进所关注的细菌或真菌生长的生长培养基的血液培养瓶中来检测。一般参看Reimer等人,"UpdateonDetectionofBacteremiaandFungemia",ClinicalMicrobiologyReviews10(3),444-465(1997)。然后，可以将血液培养样品孵育一段时间并且间歇性地检查细菌或真菌生长的指征。在本领域中已知用于监测血液培养瓶中的细菌或真菌生长的仪器化方法通常检测血液培养瓶中二氧化碳和/或氧浓度的变化。这些仪器检测微生物的存在和不存在，但不是特异性地针对所存在的特定类型的生物体。对于名义上无菌的样品(如血液)来说，样品中的微生物检测可以指示严重的疾病。然而，阳性结果被认为是部分或初步结果并且通常不是可行的。因为疾病的最佳治疗依赖于生物体的鉴别以及其抗生素敏感性的确定，所以实验室人员必须可推进阳性培养物到完全鉴别(ID)和抗微生物敏感性测试(AST)。生物体的鉴别需要实验室人员取得阳性血液培养样品用于进一步样品处理。阳性血液培养结果，即指示微生物的存在但没有指示微生物的身份的结果之后的样品处理常常包括将微生物归类为两大类生物体之一：革兰氏阳性或革兰氏阴性。基于在培养过程中检测CO2或O2的血液培养试验无法区分如金黄色葡萄球菌(S.aureus)的病原性生物体与如表皮葡萄球菌(S.epidermidis)的污染物，因为这些方法仅仅对生长和不存在生长敏感。生物体的分类和鉴别是在检测血液培养样品中的生长之后进行。举例来说，试剂盒可用于区分葡萄球菌(Staphylococcus)和链球菌(Streptococcus)种与其它生物体。试剂盒还可用于区分如金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌的生物体。然而，这些试剂盒需要从血液培养瓶中移出至少等分试样的血液培养样品以及可能潜在地使操作人员暴露于病原体或破坏一部分可以用于其它分析的血液培养物的其它程序。试剂盒还通常需要受培训的实验室工作人员可进行测试，这潜在地导致了当实验室人员不可进行另外测试(例如，在仅单班作业的医院中)时在血本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自动处理多个含有培养样品的管的系统，所述系统包括：孵育箱，其用于在内部接收多个样品管，所述孵育箱被配置成在预定温度下孵育所述样品管；第一平移装置，其耦合到所述样品管并且被配置成移动所述样品管用于搅动所述样品管，所述第一平移装置被进一步配置成将所述样品管从所述孵育箱移动到检测区并且搅动所述检测区内的所述样品管；磁体组件，其被配置成将磁场施加到所述检测区内的所述多个样品管；光学装置，其被配置成询查所述检测区内的所述多个样品管中的每一个用于检测一种或多种微生物；以及第二平移装置，其耦合到所述光学装置并且被配置成移动所述检测区内的所述光学装置用于询查所述样品管中的每一个。

【技术特征摘要】
2012.04.12 US 61/623,522;2012.12.03 US 61/732,6501.一种用于自动处理多个含有培养样品的管的系统，所述系统包括：孵育箱，其用于在内部接收多个样品管，所述孵育箱被配置成在预定温度下孵育所述样品管；第一平移装置，其耦合到所述样品管并且被配置成移动所述样品管用于搅动所述样品管，所述第一平移装置被进一步配置成将所述样品管从所述孵育箱移动到检测区并且搅动所述检测区内的所述样品管；磁体组件，其被配置成将磁场施加到所述检测区内的所述多个样品管；光学装置，其被配置成询查所述检测区内的所述多个样品管中的每一个用于检测一种或多种微生物；以及第二平移装置，其耦合到所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·韦德梅尔，R·L·坎佩尔，E·G·卡卢瑟斯，A·C·库里，K·G·多兰，A·莱伯曼文森，W·D·伍德雷，M·M·H·库洛达，A·D·兰特兹，D·李文斯顿，M·J·丽兹，A·R·洛克哈特，E·李特驰，E·A·法罗斯，D·E·格雷里克，J·凯斯勒，S·罗夫特，J·S·奥佳拉，M·A·泰尔莫，M·巴特寇维克，S·N·丹霍夫，G·S·克拉莫，T·D·郝伯特，M·L·玛绍，J·A·普雷斯科特，R·J·苏莫尔维勒，M·S·乌尔里奇，D·S·塞巴，
申请(专利权)人：贝克顿·迪金森公司，
类型：发明
国别省市：美国,US