[发明专利]对生物有机体进行时间相关的显微镜检查的系统和方法

说明书

背景技术

抗生素敏感性测试是一项非常重要的技术，被广泛用于医院、健康门诊、食品和饮品生产工厂等。大量的不同化学制品和标准程序以及执行的海量测试每年给得益于广泛增长的微生物的巨型工业提供了广阔的空间。 

一些测试为非直接型测试，即测量或观察微生物活性的衍生物的存在，诸如排泄物或氧化还原指示剂，而不是直接观察微生物活性。 

例如医院中的执行抗生素敏感性测试的成本非常高且在不断增加。此外，长达6天的测试培养期会引起较大的问题，因为治疗无法等待这么长的反应时间。当结果出来时患者有可能已经死亡。因此医生通常开出广谱抗生素以在结果出来前立即开始治疗。如果能够快速得到结果（在几小时之内），则可以使用直接针对病因的窄谱抗生素，从而使形成抗生素耐药性的风险大致降至最低。 

最常实施的敏感性测试中的一种是测试尿液以检测尿路感染（UTI）。尿液本身是很好的培养基，在处理尿液样本时必须小心地防止细菌对尿液的污染。另外，即使测试结果的可靠性不会受到影响，也必须在1-2小时内在实验室中开始测试。为了降低医疗保健系统的成本，许多小实验室已经关闭，仅留下了几所通常位于医院中的较大的实验室。因此，尿液样本必须在1-2小时内送达中心实验室，这在重点医院是没有问题的，但是当样本是在初级医疗单位获得时，到实验室的距离和运送时间很成问题。在这种情况下，必须冰冻尿液样本并将其保持在专用容器中，直至到达实验室。即使是在实验室附近的医院中，还是最好在获得样本后立即开始敏感性测试，因为这会使发送测试结果的时间最小化。因此，需要一种小型且容易操作的用于在医护点本地实施敏感性测试的设备。 

微生物的敏感性测试包括若干级测试。其中一级是确定出现在样本中的微生物的类型，例如细菌、真菌、原生动物、藻类或病毒。测试中的另一级是确定哪种类型的抗生素可用于消灭该微生物。抗生素的类型可包括窄谱或广谱抗生素以及比较专门的类型。类似地，测试可确定同一类型但 来自不同生产商的药品中最佳的药品。 

另外，于此相关的是测试微生物对各种不同环境的反应，诸如需氧生物和厌氧性生物，在一些情况下甚至在含磷的环境中。一些情况下可能会需要测试不同营养等级和组合的影响，尤其是当寻找特定类型的微生物时。 

当确定好消灭微生物的最佳抗生素时，重要的是确定使用的抗生素浓度。通常测试至少5种不同的浓度，甚至高达15种或更多不同的浓度以确定最优化的浓度。浓度测试结果可为MIT-最小抑菌浓度，其表示阻止微生物生长所必须的抗生素浓度。如果所使用的浓度低于MIT，则抗生素仅消灭微生物中的一部分，剩余微生物会产生对抗生素的耐药性或敏感性的后续风险。 

通常，通过将候选抗生素分成耐药、中间、敏感来描述测试结果。 

目前的测试方法需要使用大量不同的化学制剂和标准程序。美国的标准由临床和实验室标准化协会（CLSI）制定。该标准描述了测试细节，诸如如何设置测试，包括注入（浓度）、隔离距离、温度、生长结果的检查、培养期。测试培养期可从几小时（例如16-24小时）至几天（例如3-6天）。 

微生物的培养过程中通常使用3步法。第一步是培养初级培养物。当获得质量足够高的培养物时，选择一个或多个单体培养物并隔离。然后在次培养单体培养物以获得足够大量的微生物以进行最后一步—在包括不同类型和浓度的抗生素的陪替氏培养皿或类似物中培养微生物。这三个步骤通常手动执行，因此在人力上较为昂贵，并且从获得初级培养物到敏感性测试开始的时间通常为很多小时或几天。 

上述敏感性测试的复杂性表明了设备能够将测试时间从多个小时最好降至仅几个小时甚至几分钟的好处。此外，使用比如今见到的更多的自动化测试程序也是有好处的，可最小化实验室中的手工操作。最后，每个测试的成本的显著降低对医疗保健系统的所有部分都具有极大的益处。 

为了克服上述问题中的至少一部分，已经提出了不同的解决方案。 

其中一个这样的解决方案是US 6153,400，用于微生物抗生素敏感性测试的装置和方法，Matsumura等。Matsumura提供了一种用于实施微生物抗生素敏感性测试的方法和设备，包括一次性的、多腔敏性感盘和自动化盘操纵器以及图像获取和处理仪器。用微生物对敏感性盘接种，并施加抗菌剂，从而使微生物暴露在各种浓度或阶梯浓度下的每种抗菌剂中。然 后将该盘放入监控并测量微生物生长的仪器中。该数据被用于确定微生物对于抗生素的敏感性。这种系统通过使用根据报道的标准化的固态媒质和纸片扩散法(Kirby-Bauer)，使抗菌剂敏感性测试自动化。该系统是部分自动化的，但是用琼脂碟子做扩散测试。