一種基于血液透析器的細菌培養裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于血液透析器的細菌培養裝置，屬于細菌培養領域。一種基于血液透析器的細菌培養裝置，包括液路循環單元，環境控制單元和給藥單元，其特征在于，所述的液路循環單元包括主培養袋和次培養袋，所述的主培養袋和血液透析器主體的內部兩端相連形成主循環回路，所述的次培養袋和血液透析器主體的外部兩端相連形成次循環回路，所述的主循環回路設有主循環泵、次循環回路設有次循環泵，所述的給藥單元與主循環回路相連。本發明操作方便，計量精準，可拓展性和可維護性較強，能夠方便醫務工作者進行藥物PD/PK研究。
【專利說明】
一種基于血液透析器的細菌培養裝置
技術領域
[0001]本發明涉及細菌培養領域，特別是涉及一種基于血液透析器的細菌培養裝置。
【背景技術】
[0002]PK是機體對藥物的作用，包括藥物在體內吸收、分布、代謝與排泄的動態變化過程。PD是藥物對機體(包括病原體)的作用，包括藥物在機體產生療效的治療作用和不良反應。PK/PD研究是把PK和ro結合起來研究藥物劑量相對應的“時間一濃度一效應”關系，可以反映“藥物一人體一病原體”之間的關系。抗菌藥物作用的對象不是機體，而是引起機體感染的病原微生物造成機體感染，藥物發揮抗菌作用，機體對藥物進行代謝，因此抗菌藥物的臨床藥學研究有其獨特之處。抗菌藥物的臨床藥理學研究內容主要包括藥代動力學PK與藥效學PD的研究。PK研究機體對抗菌藥物的吸收、分布、代謝與排泄規律，通過PK可以了解抗菌藥物在人體血循環，其它液體和組織中濃度的高低及其持續時間，主要指標是最低抑菌濃度(MIC)，最低殺菌濃度(MBC)，但是MIC或MBC值只能反應該藥對某種細菌或殺菌活性的高低，并不能反應該藥物是否有抗生素后效應(PAE)，因此只有將藥代動力學和藥效學兩者結合，才能制定有效的治療方案，達到最佳的臨床和細菌學療效。
[0003]根據不同抗菌藥物PK/PD參數，即抗菌活性與血藥濃度或時間的相關性，可分為濃度依賴性、時間依賴性且抗菌活性持續時間較長即有明顯的PAE者，此種分類為不同藥物的給藥方案提供了重要依據。
[0004]目前，傳統的細菌培養裝置功能單一，結構簡單，不能很好的滿足醫務人員的多方面生物試驗的需求，增加了醫務人員的工作強度。
【發明內容】
[0005]發明目的:針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明旨在提供一種基于血液透析器的細菌培養裝置。
[0006]—種基于血液透析器的細菌培養裝置，包括液路循環單元，環境控制單元和給藥單元，所述的液路循環單元包括主培養袋和次培養袋，所述的主培養袋和血液透析器主體的內部兩端相連形成主循環回路，所述的次培養袋和血液透析器主體的外部兩端相連形成次循環回路，所述的主循環回路設有主循環栗、次循環回路設有次循環栗，所述的給藥單元與主循環回路相連，所述的主循環和次循環回路上均設有液路壓力檢測裝置。所述的液路壓力檢測裝置包括主循環液路壓力檢測裝置和次循環液路壓力檢測裝置。
[0007]所述的血液透析器由毛細管柱和外殼構成，所述的血液透析器主體的內部是指毛細管柱的內部，所述的血液透析器主體的外部指毛細管柱的外部。
[0008]進一步的技術方案，所述的給藥單元包括藥物貯存裝置和注射栗，所述的藥物貯存裝置通過注射栗與主循環回路相連。
[0009]進一步的技術方案，所述的細菌培養裝置還包括中控單元;所述的中控單元是連接液路循環單元和環境控制單元的控制模塊。所述的環境控制單元包括溫控控制系統和紫外燈消毒滅菌裝置，所述的液路壓力檢測裝置包括主循環液路壓力檢測裝置和次循環液路壓力檢測裝置。所述的溫度控制系統，利用制冷和制熱設備，將樣品采集存儲區域溫度控制在0-4攝氏度，其他裝置所在區域設定在25-37攝氏度。
[0010]進一步的技術方案，所述的主循環栗和次循環栗均是蠕動栗。
[0011]進一步的技術方案，所述的細菌培養裝置還包括貯存培養袋，所述的貯存培養袋通過注射栗與主培養袋相連。
[0012]進一步的技術方案，所述的細菌培養裝置還包括樣品采集存儲單元，所述的樣品采集存儲單元和液路循環單元相連，所述的樣品采集存儲單元包括樣本采集系統和樣本存儲系統，用于完成主循環回路中樣品的抽取和存儲。
[0013]進一步的技術方案，所述的主培養袋下面設有主搖擺機和主稱重傳感器，次培養袋下面設有次搖擺機和次稱重傳感器，所述的主稱重傳感器設于主搖擺機上，所述的次稱重傳感器設于次搖擺機上。
[0014]進一步的技術方案，所述的主、次搖擺機和主、次稱重傳感器的控制方法包括平衡控制方法和非平衡控制方法:W1表示主培養袋的重量，W2表示次培養袋的重量，W3表示設定的非平衡時Wl與W2之間差值，W4表示設定的平衡時Wl與W2之間的差值;所述的非平衡控制方法為:當W1-W2>W3，控制主循環栗速度加快，次循環栗速度減慢，透析方向由主循環回路流向次循環回路直至當W2-W1>W3時，控制主循環栗速度減慢，次循環栗速度加快，透析方向由次循環回路流向主循環回路直至再次出現W1_W2>W3，重復上述步驟，做往復周期性運動；所述的平衡控制方法為:當W1-W2>W4，控制主循環栗速度快，次循環栗速度減慢，透析方向由主循環回路流向次循環回路;或者當W2-W1>W4，控制主循環栗速度減慢，次循環栗速度加快，透析方向由次循環回路流向主循環回路，控制主循環栗和次循環栗速度相同，直至兩個循環透析速度相同時，IW1-W2 I <=W4，達到平衡狀態；當W4數值無限小時，Wl和W2接近相等。
[0015]進一步的技術方案，所述的主培養袋和次培養袋采用封閉式培養，主培養袋和次培養袋的材質為透氣材料。
[0016]進一步的技術方案，所述的透氣材料為EVA或PE膜。
[0017]進一步的技術方案，所述的血液透析器在運行中呈現豎直或者傾斜狀態，血液透析器可以是豎直、水平、傾斜放置，但是使用過程中至少有一段時間是傾斜或者豎直狀態的。
[0018]本發明的工作原理如下:
本發明利用血液透析器的透析功能，進行循環液路的營養物質交換，在此基礎上創造主次循環回路的方式，蠕動栗作為液路運行的動力源，維持主次循環回路的正常運行。液路從裝有新鮮培養基的貯存培養袋中開始抽取新鮮培養基，經過主循環回路，在主培養袋中匯集，次循環回路從血液透析器中透析培養基，經過回路最終在次培養袋上匯集，有稱重功能的搖擺機既可以實時獲取主次培養袋的重量，又可以搖勻其中的營養物質，最終廢液從廢液袋抽出。在細菌培養過程中，可以通過樣品采集存儲單元進行在線樣品采集和貯存。
[0019]溫度控制系統為裝置提供兩套恒溫系統，一套是用于細菌培養需要的25?37°C可調的恒溫系統，另一套是用于樣品采集存儲單元保存需要的4°C的恒溫系統。紫外燈消毒滅菌裝置為整套裝置提供殺毒滅菌功能。液路壓力檢測裝置用來監控液路中液體的壓力，保證系統回路正常運行。中控單元用于控制細菌培養的整套流程，包括環境建立、運行、停止控制，液路建立、運行、停止控制，搖擺機和稱重傳感器的非平衡控制和平衡控制，樣品采集存儲單元開始采樣、停止采樣、貯存等操作。
[0020]
本發明的工作流程為:
1、接好管路，人工在貯存培養袋中注入培養基液。
[0021 ] 2、設置儀器，建立穩定的溫度環境；
3、中控單元設定從貯存培養袋中抽入到主次循環中的培養液的體積，液路系統會抽取貯存培養袋中的培養基液到主培養袋，主、次培養袋搖擺工作，等待主次、循環液路平衡后，主、次循環回路建立。
[0022]4、曲線模擬階段:曲線模擬藥物濃度上升過程，中控單元根據目標藥時曲線進行計算，通過給藥單元定時定量栗入藥物到液路循環中，以達到目標濃度；曲線模擬藥物下降階段，通過計算廢液排除量以及新加培養基液量來實現目標濃度；曲線模擬完成之后，清理管道，準備下次實驗；
5、樣品采集存儲裝置定時采集并存儲樣品。人工檢測樣品中的藥物濃度，在中控裝置中輸入得到的實測值，設備繪出實測藥物濃度一一時間曲線。
[0023]6、進入到一次曲線學習階段，重復1-5操作，在藥物濃度上升階段，中控單元根據一次曲線模擬的藥物濃度與加液量的關系，計算出曲線學習過程中，達到本次目標的藥液量，通過給藥單元定時定量加入藥液;在一次曲線學習的藥物濃度下降階段，中控單元計算出藥物濃度和本次目標濃度與上次濃度比值的相關關系，得出到達相應目標濃度應抽出的廢液以及新鮮培養基液量，定時執行抽出廢液以及注入新鮮培養基操作。樣品采集存儲裝置定時采集并存儲樣品，人工檢測出樣品濃度。
[0024]7、如果步驟6得到的藥時曲線與目標曲線誤差仍然有較大誤差，重復步驟6，直到各點誤差在10%以內；經過曲線學習后，在建立液路環境之后，人工用醫用注射器注入細菌，進行細菌抗藥性實驗，通過采集裝置在各采樣點采樣，分析細菌狀態數量以及藥液濃度，繪制藥時曲線以及菌時曲線。
[0025]有益效果:
1、本發明在含有細菌的培養基通過血液透析器時，細菌等生物大分子物質會在血液透析器的主循環回路中內移動，而水、無機鹽、藥物等小分子物質會進入血液透析器的外壁進入次循環回路。
[0026]2、本發明操作方便，計量精準，可拓展性和可維護性較強，能夠方便醫務工作者進行藥物ro/PK研究。
[0027]3、該儀器中的培養基循環使用，在血液透析器中的廢舊培養基可以被過濾掉，而細菌等物質得到保留，能夠有效防止細菌等物質的流失，提高生物利用率。并且可以根據需要向主循環回路中不斷加入新的培養基，也能夠從次循環回路中不斷抽離廢棄培養基，維持主循環回路中的培養基對細菌等生物生長的物質供應。
[0028]4、本發明中的培養基能夠有效使用，節約成本，并且根據藥物濃度、細菌濃度的變化從而判斷細菌的生長情況和培養基的利用情況，隨時調整培養基量，實時監控，達到很好的控制細菌等生物的生長速度的目的。
[0029]5、本發明中通過搖擺稱重裝置獲取主次循環中培養袋中的重量變化，實時調整液路系統平衡，并且能夠不斷搖勻培養基，不斷調整以保證藥物由較好的殺菌效果。
[0030]6、本發明中的樣品采集存儲單元能夠完成自動采樣，并且能夠低溫保存樣品，保證試驗樣品的質量。
[0031]7、本發明的給藥單元可實現自動給藥，容易控制培養進程。
[0032]8、本發明的主培養袋和次培養袋采用封閉式培養，所述的主培養袋和次培養袋的材質為透氣材料，透氣材料是EVA材料，最大程度上減少污染;氣體交換面積大，利于在有限的空間中大量培養細菌。
[0033]9、使用本發明培養的大部分細菌存在于主培養袋內，方便采集細菌進行后續操作，且獲得方法簡單，步驟少，減少人工與細菌接觸機會，減少污染可能。
[0034]10、所述的血液透析器常在醫療血液透析領域使用。本發明使用的血液透析器以及相適配的管線，接頭均廣泛使用在醫療血液透析領域。
[0035]
【附圖說明】
[0036]圖1是一種基于血液透析器的細菌培養裝置的結構示意圖；
附圖標記:1、主循環回路;2、次循環回路;3、主循環栗;4、次循環栗;5、主循環液路壓力檢測裝置;6、次循環液路壓力檢測裝置;7、給藥單元;8、紫外燈消毒滅菌裝置;9、主培養袋；
10、次培養袋；11、主搖擺機和主稱重傳感器；12、次搖擺機和次稱重傳感器；13、貯存培養袋;14、廢液袋;15、血液透析器;16、樣品采集存儲單元;17、溫度控制系統；18、中控單元。
【具體實施方式】
[0037]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。
實施例
[0038]如圖1所示，一種基于血液透析器的細菌培養裝置，包括液路循環單元，環境控制單元和給藥單元，所述的液路循環單元包括主培養袋9和次培養袋10，所述的主培養袋9和血液透析器15主體的內部兩端相連形成主循環回路I，所述的次培養袋10和血液透析器15主體的外部兩端相連形成次循環回路2，所述的主循環回路I設有主循環栗3、次循環回路2設有次循環栗4，所述的給藥單元7與主循環回路I相連，所述的主循環回路I和次循環回路2上均設有液路壓力檢測裝置。所述的液路壓力檢測裝置包括主循環液路壓力檢測裝置5和次循環液路壓力檢測裝置6。
[0039]所述的給藥單元7包括藥物貯存裝置和注射栗，所述的藥物貯存裝置通過注射栗與主循環回路相連。所述的細菌培養裝置還包括中控單元;所述的中控單元是連接液路循環單元和環境控制單元的控制模塊。所述的主循環栗3和次循環栗4均是蠕動栗。
[0040]所述的細菌培養裝置還包括貯存培養袋13，所述的貯存培養袋13通過注射栗與主培養袋9相連。所述的細菌培養裝置還包括樣品采集存儲單元16，所述的樣品采集存儲單元和液路循環單元相連，所述的樣品采集存儲單元包括樣本采集系統和樣本存儲系統，用于完成主循環回路中樣品的抽取和存儲。
[0041]所述的主培養袋9下面設有主搖擺機和主稱重傳感器11，次培養袋10下面設有次搖擺機和次稱重傳感器12，所述的主稱重傳感器設于主搖擺機上，所述的次稱重傳感器設于次搖擺機上。
[0042]所述的主、次搖擺機和主、次稱重傳感器的控制方法包括平衡控制方法和非平衡控制方法:Wl表示主培養袋的重量，W2表示次培養袋的重量，W3表示設定的非平衡時Wl與W2之間差值，W4表示設定的平衡時Wl與W2之間的差值;所述的非平衡控制方法為:當W1-W2〉W3,控制主循環栗速度加快，次循環栗速度減慢，透析方向由主循環回路流向次循環回路直至當W2-W1>W3時，控制主循環栗速度減慢，次循環栗速度加快，透析方向由次循環回路流向主循環回路直至再次出現W1-W2>W3，重復上述步驟，做往復周期性運動;所述的平衡控制方法為:當W1-W2>W4，控制主循環栗速度快，次循環栗速度減慢，透析方向由主循環回路流向次循環回路;或者當W2-W1>W4，控制主循環栗速度減慢，次循環栗速度加快，透析方向由次循環回路流向主循環回路，控制主循環栗和次循環栗速度相同，直至兩個循環透析速度相同時，IW1-W2 I <=W4，達到平衡狀態；當W4數值無限小時，Wl和W2接近相等。
[0043]所述的主培養袋9和次培養袋10采用封閉式培養，所述的主培養袋9和次培養袋10的材質為透氣材料，透氣材料是EVA材料。所述的血液透析器15在運行中呈現豎直或者傾斜狀態血液透析器可以是豎直、水平、傾斜放置，但是使用過程中至少有一段時間是傾斜或者豎直狀態的。
【主權項】
1.一種基于血液透析器的細菌培養裝置，其特征在于，包括液路循環單元，環境控制單元和給藥單元，其特征在于，所述的液路循環單元包括主培養袋和次培養袋，所述的主培養袋和血液透析器主體的內部兩端相連形成主循環回路，所述的次培養袋和血液透析器主體的外部兩端相連形成次循環回路，所述的主循環回路設有主循環栗，次循環回路設有次循環栗，所述的給藥單元與主循環回路相連。2.根據權利要求1所述的一種基于血液透析器的細菌培養裝置，其特征在于，所述的給藥單元包括藥物貯存裝置和注射栗，所述的藥物貯存裝置通過注射栗與主循環回路相連。3.根據權利要求1所述的一種基于血液透析器的細菌培養裝置，其特征在于，所述的細菌培養裝置還包括中控單元;所述的中控單元是連接液路循環單元和環境控制單元的控制模塊，所述的環境控制單元包括溫度控制系統，紫外燈消毒滅菌裝置。4.根據權利要求1所述的一種基于血液透析器的細菌培養裝置，其特征在于，所述的主循環栗和次循環栗均是蠕動栗。5.根據權利要求1所述的一種基于血液透析器的細菌培養裝置，其特征在于，所述的細菌培養裝置還包括貯存培養袋，所述的貯存培養袋通過注射栗與主培養袋相連。6.根據權利要求1所述的一種基于血液透析器的細菌培養裝置，其特征在于，所述的細菌培養裝置還包括樣品采集存儲單元，所述的樣品采集存儲單元和液路循環單元相連，所述的樣品采集存儲單元包括樣本采集系統和樣本存儲系統，用于完成主循環回路中樣品的抽取和存儲。7.根據權利要求1所述的一種基于血液透析器的細菌培養裝置，其特征在于，所述的主培養袋下面設有主搖擺機和主稱重傳感器，次培養袋下面設有次搖擺機和次稱重傳感器，所述的主稱重傳感器設于主搖擺機上，所述的次稱重傳感器設于次搖擺機上。8.根據權利要求7所述的一種基于血液透析器的細菌培養裝置，其特征在于，所述的主、次搖擺機和主、次稱重傳感器的控制方法包括平衡控制方法和非平衡控制方法:Wl表示主培養袋的重量，W2表示次培養袋的重量，W3表示設定的非平衡時Wl與W2之間差值，W4表示設定的平衡時Wl與W2之間的差值； 所述的非平衡控制方法為:當W1-W2>W3，控制主循環栗速度加快，次循環栗速度減慢，透析方向由主循環回路流向次循環回路直至當W2-W1>W3時，控制主循環栗速度減慢，次循環栗速度加快，透析方向由次循環回路流向主循環回路直至再次出現W1_W2>W3，重復上述步驟，做往復周期性運動； 所述的平衡控制方法為:當W1-W2>W4，控制主循環栗速度快，次循環栗速度減慢，透析方向由主循環回路流向次循環回路;或者當W2-WDW4，控制主循環栗速度減慢，次循環栗速度加快，透析方向由次循環回路流向主循環回路，控制主循環栗和次循環栗速度相同，直至兩個循環透析速度相同時，W1-W2 I <=W4，達到平衡狀態；當W4數值無限小時，Wl和W2接近相等。9.根據權利要求1-8中任一項所述的一種基于血液透析器的細菌培養裝置，其特征在于，所述的主培養袋和次培養袋采用封閉式培養，所述的主培養袋和次培養袋的材質為透氣材料。10.根據權利要求1-8中任一項所述的一種基于血液透析器的細菌培養裝置，其特征在于，所述的血液透析器在運行中呈現豎直或者傾斜狀態。
【文檔編號】C12M1/00GK106085839SQ201610682138
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月18日 公開號201610682138.3, CN 106085839 A, CN 106085839A, CN 201610682138, CN-A-106085839, CN106085839 A, CN106085839A, CN201610682138, CN201610682138.3
【發明人】童明慶, 葉森
【申請人】南京諾爾曼生物技術有限公司