用于對生物樣品進行微生物分析的設備和方法

專利名稱：用于對生物樣品進行微生物分析的設備和方法
技術領域：
本發明涉及用于對生物樣品進行分析的方法和設備，更加特別地涉及用于檢驗生 物樣品內是否存在從細菌學來說相當濃度的微生物的微生物分析，所述生物樣品-例如特 別地但不唯一地-是諸如尿和血液的體液樣品。
背景技術：
為了檢驗病原體的存在，其通常是可能對人或動物的健康產生有害作用的微生 物，對生物樣品特別是體液進行微生物分析是眾所周知的。這類分析方法通常是在尿、血 液、糞以及緩沖劑上進行的。一般地，檢驗樣品內部病原體的存在還不夠，還需要將其分類， 即檢驗包括哪類微生物，從而確定對健康的危害性和給出需要的治療。傳統的用于尿樣品的微生物分析方法是基于所謂的接種，其可用于將待分析的樣 品分布到培養基上，并保持多個小時(通常是12小時或更長)，從而檢驗微生物群體是否在 培養基上生長。如果是這樣，檢查這些微生物以核實其性質。當必須分析更多的樣品時，接種過程將持續非常長的時間，執行該過程的操作員 需要一些準備。處理大量樣品會導致生物風險，以及可能將樣品彼此混淆的風險，由此使患 者得到錯誤的分析結果。在Journal of Microbiological Methods (微生物學方法雜志)29 (1997) 103-114 上 F. Gardini 等的"A head space gas chromatographicapproach for the monitoring of the microbial cell activity and the cellviability evaluation" φ, Jffi^iT一禾中 基于氣相色譜法來檢測待分析樣品內部的微生物活性的方法。這種氣相色譜法用于確定樣 品所處氣氛中的二氧化碳(CO2)濃度，其中這種氣氛是由于樣品中的微生物代謝而產生的。 這種方法需要復雜且昂貴的設備以及較長的分析時間。US-A-4, 971，900描述了一種用于檢測具有不同性質的樣品-如尿-中的生物活 化劑的方法和設備。該方法是基于對樣品上方的氣氛中二氧化碳含量的分析，所述樣品置 于培養基上。該分析持續數小時，用于通過二氧化碳隨時間發展的趨勢來確定任何病原體。 該分析方法需要非常長的時間，并且由于是根據二氧化碳發展的時間曲線的校正追蹤來檢 測微生物，因此不是特別地可靠。特別地，當樣品內存在不同類型的病原菌時會產生多種問 題，所述病原菌會按照彼此不同的時間而發展。US-A-6，709，857描述了一種用于在包含待分析樣品的瓶中以光學的方式檢測氣 體濃度的系統。該氣體濃度可借助光熱光譜法進行檢測。US-A-5, 155，019描述了一種利用對密封在容器中的樣品進行紅外線分析來檢測 樣品中生物活性的存在，從而確定在容器內培養的樣品上方的氣氛中二氧化碳的存在和濃 度的方法。此外在這種情況下，需要特別長的時間進行分析，以及復雜的設備。US-A-5, 217，876描述了一種用于檢測容器內樣品中的微生物存在的方法。該方法 基于在培育有樣品的容器中以光學方式檢測指示物培養基的顏色變化的思想，該變化是由 于樣品內微生物活性的存在進而發展二氧化碳而產生的。與前面提到的情況一樣，同樣地在這種情況下，需要長的分析時間，且確定樣品中病原菌的存在不是特別可靠，因為它是基 于隨時間的二氧化碳發展的趨勢。在US-A-5，094, 955中描述了一種相似的方法。US-A-5, 482，842描述了另一種檢測體液內特別是血液樣品中的微生物的方法。該 分析通過紅外光源和紅外檢測器執行。同樣地在這種情況下，檢測由于致病微生物的存在 而產生的二氧化碳的存在。二氧化碳的紅外輻射吸收系數與通常處于瓶內樣品水平高度上 方的氣氛(在沒有病原菌時)的紅外輻射吸收系數不同。US-A-5, 856, 175描述了一種在體液樣品中檢測病原菌的設備，該設備與在 US-A-5, 094, 955 和 US-A-5, 217，876 中描述的相似。US-A-5, 814，474描述了一種用于直接檢測培養瓶中微生物的設備。所描述的設備 用于分析尿、唾液或血液樣品。基本上，這里描述的方法是基于對瓶中包含氣氛的分析，該 瓶內插有培養樣品。使瓶內氣體通過氣體傳感器，以檢測其成分，然后基于氣體分析的結果 確定樣品中存在的微生物。這種分析方法極其復雜，需要非常昂貴的傳感器和長的分析時 間。

發明內容
根據一個方面，本發明提供一種方法，其簡化和加快了對體液分析的操作，所述體 液特別地但不唯一地是尿。根據一些實施例，根據本發明的方法可以在多個樣品中辨別確 定陽性樣品和確定陰性樣品，即辨別樣品中存在至少一種病原菌，該病原菌必須在第二次 更加準確的分析階段從確定不存在病原菌的樣品中識別，因此執行進一步的分析沒有用 處。通過這種方式，在可通過接種處理或其他已知的處理來執行的隨后的樣品分析階 段中，僅處理一些最初考慮的樣品，而不需要進一步處理確定陰性的樣品。根據一個實施例，根據本發明的方法包括以下步驟a)將待分析的生物樣品引入包含培養基的容器中；b)以第一時間間隔培育容器；c)在所述第一時間間隔之后，分析所述容器中的氣氛；d)根據在所述氣氛中檢測到的二氧化碳的量，確定所述生物樣品是包含病理學相 關的細菌負荷還是不包含病理學相關的細菌負荷。本發明大體上基于以下思想使用在樣品內的氣氛中檢測到的二氧化碳量作為區 分確定陽性樣品和確定陰性樣品的參數，而不用于確定象傳統的方法一樣識別可能存在于 樣品中的病原菌的類型。對于識別在陽性樣品中存在的病原菌類型可在隨后更加準確的分 析階段進行，例如接種處理或其他已知的系統，如在本說明書引言部分提到的專利文獻中 所描述的。然而，目前能夠以可靠方式識別在樣品中存在的微生物類型的最好方法是基于 接種的那些方法，其具有上面描述的缺陷。在本發明的一個實施例中，能夠提供兩個閥值，在每個單個培養樣品容器內經過 給定時間后產生的二氧化碳含量與這兩個閥值比較。在一些實施例中，將經過預定的培育 時間間隔后其二氧化碳含量比第一極限值大的樣品歸類為確定陽性，相反地將經過相同的 培育周期具有的二氧化碳含量比第二極限值小的樣品歸類為確定陰性。中間樣品被認為是不確定的，為了分析的更高可靠性，可以對其進行詳細地分析，以檢驗微生物的存在和類型。反之亦然，根據本發明的一個修改實施例，沒有對不確定樣品進行詳細分析如接 種處理，如果需要，使其經過第二培育間隔，更新單個樣品容器中存在的氣氛。這種氣氛的 更新可以消除存在的二氧化碳并增加氧，以便存在于樣品中的微生物(如果有的話)代謝 的發展。在第二培育時間間隔后，再次對不確定樣品檢驗容器氣氛中的二氧化碳含量。然 后將該含量與閥值進行比較，所述閥值可區分確定陽性樣品(確定陽性樣品的二氧化碳含 量比閥值大)和確定陰性樣品，確定陰性樣品的二氧化碳含量比閥值小。通過這種第二操作方法，由于將通過第一分析階段已經確定為不確定的樣品進一 步分為確定陽性樣品和確定陰性樣品，能夠進一步減少必須隨后進行接種處理的樣品。對 于確定陰性樣品不必進行接種或其他分析處理來確定包含在其中的病原菌的類型。隨附的權利要求中指出了根據本發明的其他有利實施例和方法的可能特征并在 下文參考一個實施例作更加詳細地描述。根據一個不同的方面，本發明涉及一種對體液如尿等進行微生物分析的設備，包 括-包含所述樣品的容器的培育區；-用于分析所述容器的內部氣氛的分析儀；和-用于根據所述分析儀檢測的二氧化碳含量將容器分類的分類系統。大體上地，在一些實施例中，該設備具有培育區，其中對包含在單個容器內的樣品 培育一段合適的時間周期，例如大約一小時。然后通過分析儀分析樣品，將其分類，即分成 陽性樣品和陰性樣品。在一個改進的實施例中，分類系統將經過該第一培育的樣品分為確 定陽性樣品、確定陰性樣品和不確定樣品。該設備具有用于不確定樣品的第二培育區，如果 需要，在由于上述原因而更新不確定樣品容器內的氣氛后，不確定樣品在第二培育區停留 第二培育時間間隔。可以在對單個樣品執行第一培育的培育區執行第二培育階段。設備可 由微處理器適當地控制，使得其在存儲器中儲存有關容器位置的信息，這些容器具有執行 了第一培育階段的樣品和執行了第二培育階段的樣品，從而避免在對包含在分析設備或儀 器內的不同樣品執行第一和第二培育階段的錯誤。所附的從屬權利要求中指出了根據本發明的設備的其他有利特征和實施例并在 下文參考一個非限制性實施例作更加詳細地描述。根據另一個方面，本發明的另一個目的是提供一種用于所述分析方法的試管以及 根據本發明的設備的用途。更加特別地，根據一個實施例，本發明的試管是包含適于微生物 生長的培養基以及置于試管內的磁性攪動元件的真空試管，所述微生物可能存在于試管所 指定的特定生物樣品中。


通過結合下面的描述和附圖將更好地理解本發明，所述附圖示出了本發明的非限 制性實施例。更加特別地，圖中圖1示出了根據本發明的設備的平面圖；圖2示出了根據圖1中的II-II的截面；
圖3示出了根據圖1中的III-III的截面；圖4A和4B示出了分析儀以及用于從單個樣品容器去除氣氛的套管或針系統的細 節；圖5A至5E示出了處理陽性樣品的順序；圖6A至6F示出了處理不確定樣品的順序；圖7示出了具有磁性攪動元件和外部攪動器的容器的縱向截面；以及圖8示出了根據本發明的分析方法的流程圖。
具體實施例方式參考圖1-3，根據本發明的設備整個用附圖標記1表示，包括用于裝載容器P的支 架R的裝載區3，其中單個容器P的支架包含待分析的生物樣品，并被插入裝載區和利用第 一輸送帶5按照箭頭f5的方向進行處理。在示出的實施例中容器是具有密封帽的真空試管，但是應該理解如果需要，也可 以使用、密封不同類型的容器，來檢測由于微生物的代謝而在容器內部累積的二氧化碳 (如果有的話)，所述微生物包含在樣品中，并由于包含在試管內的培養基而生長，樣品被 設置在該試管中。在裝載區3附近布置有培育區7，培育區中設置有第二輸送帶9，用于按照箭頭f9 的方向移動試管P的支架R。附圖標記11通常表示包含不確定樣品的試管P的擱置區，優選的是該試管容納在 支架R中，所述不確定樣品必須進行第二培育。在培育區7和擱置區11之間布置有用附圖 標記13整體表示的分析儀、用附圖標記15整體表示的分類器。分析儀對來自培育區7的 支架R中的每個試管P按照順序分析試管內包含的氣氛。根據分析儀13執行的分析結果， 分類器15將試管分類，將其細分成包含陽性樣品的試管，即必須對其進行分析以確定包 含在樣品中的致病微生物；包含陰性樣品的試管，即不需要對其進一步分析，因為它們不含 有明顯的病原菌；以及包含不確定樣品的試管，其被輸送到擱置區11以便進行第二培育階 段。特別地在裝載區3，設置有包含試管P的單支架R，試管中裝有待分析的樣品，所述 試管可通過由門17(圖2)閉合的孔插入支架。輸送帶5將單支架R從裝載區3的插入位 置步進地向傳送單元21傳送，該傳送單元將試管P的單支架R從裝載區3傳送到培育區7。 在一些實施例中，傳送單元21包括圍繞滑輪25、27驅動的連續柔性元件23，所述滑輪中的 至少一個由馬達驅動。一個或多個推進件29固定在該柔性元件23上，其可沿與輸送帶5的 進給方向f5垂直的方向按照箭頭f21的方向推動包含試管P的單支架R，以對其進行處理。 傳送單元也可以具有不同的結構，例如可以包括螺桿，具有推進件的游標與該螺桿嚙合。螺 桿沿一個方向和相反方向的旋轉可使游標和關聯的推進件進給和返回。無論哪種結構都具有傳送單元21，它可用于將包含待分析樣品的試管P的單支架 R從裝載區3移動到培育區7，所述裝載區保持在低溫以便抑制或減緩樣品中存在的微生物 (如果有的話)代謝，所述培育區優選保持在受控的溫度，例如大約37°C。在培育區7中，輸送帶9使具有試管P的單支架R從一位置向布置有分析儀13和 分類器15的分析和分類區步進地移動，在所述位置單支架從傳送單元21被插入培育區7。
在分析分類區設置有第二傳送單元31，其與傳送單元21相似，例如包括在滑輪 35,37周圍驅動的柔性元件33。一個或多個推進件39被約束在該柔性元件33上，用于將 單支架R以步進受控的運動推向分類器。傳送單元31由未示出的可編程電子控制單元以 這樣一種方式控制，使得每個支架R按照箭頭f31步進地進給，使其離開輸送帶9和分別地 使容納在支架R中的單個試管P通過分析儀13。通過這種方式，通過吸入包含在試管內的 氣氛樣品并確定由于致病微生物(如果有的話)的代謝作用而在試管中發展的二氧化碳含 量，對每個試管進行分析，其中在培育區7中在培育期間所述致病微生物包含在試管P中培 養的樣品內。關于在傳統分析系統中使用的培育時間，該培育具有適當的持續時間，并例如持 續大約1小時，輸送帶9編程為以一定的速度移動，使得培育時間大體上等于單支架從傳送 單元21定位的位置移動到傳送單元31定位的位置所需要的時間。同樣特別地如圖4所示，在該實施例中，分析儀加倍，包括用于以足夠精度確定單 個試管P內二氧化碳含量的第一傳感器41A和第二傳感器41B。使用這種雙布置，能夠使設 備的分析速度加倍。每個傳感器41A、41B可以是例如在US-A-6，255，653中描述的非分光 紅外(NDIR)技術制造的，所述文獻的內容被結合到本說明書中作為參考。每個傳感器通過 相應的柔性管43A、43B連接到穿孔針45，圖4中可看到其中的一個穿孔針。兩個針45由滑 動件47承載，該滑動件可根據未示出的致動器施加的運動f47沿導向柱49豎直滑動。和 滑動件47構成一體的針45的升高下降運動用于使兩個針45穿透試管P，每次試管都位于 滑動件47下方。以這樣一種方式控制針45的下降，使得針保留在單個試管P的區域中，該 區域中有氣體氣氛，在圖4中用G表示，并在不接觸收集到試管P的最下部的生物樣品C如 尿、血液或其他體液樣品。針45的下降運動在試管P的帽T上穿孔，使得樣品C上方的一 部分氣體通過穿孔針45和柔性管43A、43B流向分析儀13的傳感器41A、41B。圖4A和4B 示出了穿孔針45穿過試管P的帽T以將穿孔針定位(圖4B)在氣體吸出位置的穿透運動。 單個試管P中的氣體在過壓的作用下通過相應的管43A、43B流向傳感器41A、41B，所述過壓 是由于在樣品C中存在的微生物(如果有的話)代謝所發展的二氧化碳累積而在試管內部 產生的。傳感器41A、41B能夠以對下述目的來說足夠的精度來檢測在單個被分析試管中 存在的二氧化碳量。不需要高精度及長時間的或反復的檢測，不是象在傳統系統中的那樣， 使用二氧化碳濃度的趨勢作為確定樣品中存在的微生物類型的主要參數。相反地，根據本 發明，重要之處大體上在于二氧化碳的存在作為樣品中存在微生物代謝的指標，如果需要， 可在隨后的對陽性樣品進行的定量分析階段確定微生物的性質。根據單個傳感器41A、41B檢測到的二氧化碳量，分類器15在包含于支架R中的單 個試管P上執行操作，下面將具體參考圖5和6進行描述。分類器15可從由傳送單元31步進進給的支架R中拾取單個試管P以便在擱置區 11將其分類，或者在積聚了陽性樣品的位于下方的托盤51 (圖2)中將其分類，或者也可以 將陰性樣品保留在支架R中，該陰性樣品隨后由操作員取走并倒空試管P，或者簡單地從分 析裝置排出供操作員隨后進行處理。更加特別地，在示出的實施例中，分類器15包括在大體上豎直的導向件55上導向 的滑動件53，該導向件具有按照雙箭頭f53(特別地參見圖3)的運動。沿著滑動件53游標59可沿著導向件57移動，該導向件承載具有打開合攏元件的抓取器61，所述打開合攏元件 由游標59承載的致動器63控制。游標59具有按照雙箭頭f59 (圖3)沿滑動件53的縱向 長度的運動。由于這兩種運動f59和f53，抓取器61可以從支架R中抓取單個試管P，傳送 單元31以步進的方式推動所述支架，從而將其通過井65排出到下面的空間51中，或者將 其插入到處于擱置區11中的兩個支架R的一個或另一個之中。應該理解，擱置區11中支架R的數量可以和示出的不同。例如，可以僅提供一個 支架R，或者超過兩個支架R，在這種情況下顯然要以適當的方式擴展抓取器61和其游標59 在方向f59上的行程，使得可以到達在擱置區11中平行布置的所有支架R。圖5A-5E示出了用于通過井65將包含陽性樣品(即樣品中存在的細菌負荷需要 進一步分析_如通過接種_以便檢測存在的微生物類型)的試管P+排出到下面的空間51 中的抓取器61的移動。在圖5A中，朝處于抓取器下方的試管P+降低打開的抓取器，所述 試管可通過按照由傳送單元31致動的各支架的運動f31而承載在該位置。在圖5B中，降 低抓取器然后合攏以抓住試管P+。在圖5C中，通過從支架R上提取試管P+來提升試管，使 得利用按照運動f59將試管移動到井65的上方(圖51D)，在此打開抓取器61以使試管P+ 落入井中(圖5E)。試管P+通過井到達收集區，操作員可在此收集必須按照已知方法進行 分析的所有試管，以便檢測包含在這些試管內的樣品中存在的微生物類型。當必須用抓取器61拾取的試管P中的樣品為陰性時，即當經過在培育區7中大約 1小時的培育后分析儀41A或41B在從試管P的上部取出的氣氛中沒有檢測到相當多的二 氧化碳含量，則該試管保留在支架R中，然后在不使用抓取器61進行抓取的情況下，超過控 制器15定位的位置。可利用抓取器61拾取在試管內部氣氛中已經檢測到二氧化碳含量大于最小值 (低于該最小值則試管被認為是陰性)但小于最大值(高于該最大值則試管被認為是陽 性)的樣品，并根據在圖6A-6E中示意性示出的循環進行處理。圖6A中，打開的抓取器準 備好降低到用P7表示的試管上，所述試管需要進行進一步的培育。圖6B中，抓取器已經下 降并合攏在試管P7上。然后抓取器61按照箭頭f53取出試管P7，并使其向處于擱置區11 中的一個支架R傳送，所述支架具有如圖6C和6D所示的超過排出井65的運動。當到達該 位置時，降低抓取器61將不確定試管f插入擱置區11的支架R(圖6E)中，然后打開并升 高抓取器而使試管保留在支架中，接著返回到抓取位置抓取容納在支架R中的新的試管P， 所述支架由傳送單元31以步進的方式進給(圖6F)。通過這種方式包含在試管f中的單個不確定樣品累聚在擱置區11的支架R中， 所述不確定樣品的二氧化碳含量介于兩個靜值_即最大值和最小值_之間，對于這些樣品 需要進一步的培育。在一個修改實施例中，還可以對所有不確定樣品進行進一步的分析，以檢測包含 在其內部的微生物類型，這樣就不需要提供擱置區11，或者使樣品滅活并通過將其細分為 陽性和陰性而對試管進行簡單分類，從而根據上述方法將不確定樣品和陽性樣品一起排出 到井65的正上方。也可以不提供排出井，而是在區域11中傳送陽性樣品和不確定樣品，從 區域11以手動的方式拾取，以便用于檢測樣品內部的致病微生物的接種處理或其他處理， 而具有確定陰性樣品的試管保留在來自第一培育區的初始支架R上。根據其他實施例，可以將陰性樣品放置在排出井中，使得在來自培育區的支架R上沒有試管。在實施例的另一個變型中，將確定陰性樣品傳送到擱置區11中，將確定陽性 樣品從井排出到下面的區域中，而不確定樣品可以保持在支架中以便再次將其插入裝載 區。大體上地，重要的是至少在陽性試管和陰性試管之間進行分類，優選地在陽性試 管、陰性試管和不確定試管之間進行分類，所述不確定試管需要進行第二培育階段。根據一些實施例，在擱置區11布置培育裝置，使得可以直接在擱置區11中在處于 受控溫度如大約37°C的培育狀態下保持不確定試管P+，并在此以上面描述的方式對其進行 處理，在擱置區11中布置例如第二分析裝置，或者將單支架從擱置區或第二培育區11傳送 到傳感器41A、41B起作用的區域。然而，根據優選的實施例，已經充滿擱置區11的支架R由操作員拾取，并將其再次 插入裝載區3，從而在培育區7中對其進行新的培育循環。為了使擱置區11中包含在試管)內的不確定樣品進行在此存在的微生物代 謝，根據一些實施例，可以在擱置區11中布置通常用附圖標記71表示的設備，該設備可將 氧或者無論如何包含氧的氣體注入單個試管P中，所述試管處于擱置區11中。該設備71 例如包括可沿導向柱74豎直移動并承載一對穿孔針75A、75B的滑動件73，所述穿孔針能 夠給處于擱置區11中的試管P穿孔并向其內部吹入氧或環境空氣，所述氧或環境空氣例如 由通過柔性管與針75A、75B連接的壓縮機進給。例如通過兩傳送單元81A、81B可以在擱置 區11中進給支架R，以便能夠被不確定樣品f充滿，并獲得穿過設備71的穿孔，所述傳送 單元81A、81B具有和傳送單元21、31大體上相同結構且沒有作更加詳細的描述。通過這種方式，單支架R逐漸充滿經過滑動件53下方的不確定試管P 并承載針 75A、75B下方的每個試管P，從而使試管接收能夠發展微生物代謝的氧，由此將支架R推動 到擱置區11的外部，以便將其重新引入裝載區3。該設備具有可以和機器的中央單元通信的用戶接口，其中插入在裝載區3中的支 架R已經經過了第一培育階段并因此包含不確定試管，然后用新的試管裝載到其中，所述 新的試管必須在培育區7執行第一培育。通過這種方式，由于具有與所有致動器相聯的編碼器，所述致動器用于處理通過 機器不同區域的支架，因此，機器能夠在任意時刻知道哪個支架包含已經經過了第一培育 且目前正處于第二培育階段的試管，以及哪個支架包含必須進行第一培育、分析和如果試 管的結果是不確定則進行第二培育(如果需要的話)的試管。可替換地，代替通過控制進 給運動來追蹤單個試管，可以提供用于讀取條形碼或與試管相關聯的其他編碼的系統，以 便在其通過機器的路徑上的主要位置處識別每個試管。當在培育區7(或者在一個修改實施例中，直接在擱置區11)對來自擱置區11的 包含不確定樣品的試管(試管f )進行第二培育階段時，通過分析儀13對其進行新的分 析。優選地將在第二分析中檢測到的二氧化碳含量與單個閥值進行比較。包含大于閥值的 二氧化碳量的樣品被認為是陽性，因此通過分類器15將其排出到井65中，而包含小于閥值 的二氧化碳量的樣品被認為是陰性并保持在支架中，通過傳送單元31的作用將其從培育 區7逐漸排出。用于在第二培育之后進行區別的閥值可以等于在進行第一培育階段中用于分類 和區別試管的最小閥值或最大閥值。
圖8A、8B的流程圖示意性地概括了整個過程。該流程圖示出了如何用待分析樣品 填充單個試管然后將其插入設備中。隨后，對試管進行培育一段時間ΔΤ，當培育結束時，去 除試管中的氣氛。將檢測到的二氧化碳量與第一閥值Smax和第二閥值Smin進行比較。如果 二氧化碳含量大于閥值Smax，則認為樣品為陽性并由分類器15通過井65排出到下面的空間 51中。如果二氧化碳含量小于閥值Smin，則認為樣品為陰性并將其保持在支架上，然后從機 器中排出。如果這兩種情況都沒有出現，則二氧化碳含量介于Smax和Smin之間，向試管中添 加氧以使得進行代謝，執行一定時間間隔的第二培育，在該實例中所述時間間隔持續的時 間ΔΤ與第一培育的時間間隔相同，當然這不是完全必須的，兩個培育階段也可以持續不 同的時間。當第二培育結束時，從試管去除氣氛，將二氧化碳含量與單個閥值進行比較，在 示出的實施例中所述閥值是Smax，但是其也可以是Smin，或者是與Smax和Smin不同的閥值。如 果樣品產生的二氧化碳量大于Smax，則認為其是陽性，否則認為其是陰性。為了使樣品的培育最佳，根據一些實施例在培育區7中布置以適當的方式沿支架 的進給路徑定位的攪動元件。為了簡化附圖，沒有在圖1至6示出這些攪動器，但是圖7中 在單個試管P的下方示意性地示出了其中的一個攪動器。圖7的攪動器通常用附圖標記100 表示。其包括致動器101如電馬達，該致動器可使磁性元件103旋轉，如插入與馬達101的 軸通過鍵連接的圓盤內部的磁性棒。磁性元件103可用作攪動元件107的磁性承載，所述 攪動元件包含在試管P內并浸沒在處于同一樣品試管P內的樣品C中。由于軸101的旋轉 作用，元件103和元件107之間的磁性耦合可使元件107旋轉。元件107可以具有適當的 形狀，例如具有翅片，以便使試管P中包含的樣品C能夠向上運動，從而使其在試管P內部 的培育狀態最佳，所述試管中還包含有培養基。圖7還示意性地示出了根據本發明的設備的其他可能特征，其由通常用111表示 的傳感器構成并適于檢測試管P內樣品C的水平高度。傳感器111可以是電容傳感器或任 何其他類型的傳感器。例如它可以包括通過透明度檢測樣品C的水平高度的發射/接收裝 置。傳感器111具有與試管P的軸線平行的豎直運動，用以檢測試管中樣品C的水平高度。 傳感器111可以布置在設備1中任何合適的位置，例如在裝載區3和培育區7之間的自由 區，如在圖1中用111示意性指出的，使得可在使用傳送單元1執行的將容納在支架R中的 試管從裝載區3移動到培育區7的過程中確定每個單個試管中的樣品水平高度。確定每個試管P中的樣品C的水平高度可以避免無意地將針或套管45的尖端浸 沒到生物樣品內，因為這種情況可能會損壞傳感器41A、41B。機器的中央控制單元可以存儲 在每個試管P中檢測到的樣品C的水平高度，從而允許承載針45的滑動件47總是可以執 行充分的下降運動而在試管P的帽T上穿孔，但還使得這些針不會接觸到樣品。使用上面描述的方法和設備，能夠在第一培育期(例如大約1小時)后將大量包 含在試管P中的樣品分類，將其歸類為確定陽性樣品、確定陰性樣品以及不確定樣品，如果 有的話。為了安全和簡單，這些不確定樣品可以被認為是陽性，或者對其進行第二培育循 環，由此根據圖8A、8B的流程圖中示意性概括的方法進行陽性樣品和陰性樣品之間的第二 次分類。最后，無論選擇哪種方法，經過最多兩個小時，就能夠從大量樣品獲得關于確定陰 性樣品的第一可靠結果，顯著地減少了必須進行更長且更準確分析的樣品，例如通過接種 來檢測樣品內存在的哪種微生物被歸類為陽性。因此，僅僅對能夠節省大量的成本和風險 的樣品進行接種或其他分析。
相對于所有傳統的分析方法來說，特別是在本說明書的引言部分提到的專利文獻 中描述的那些分析方法，這樣可以獲得相當多的優點。為了使上述設備執行的分析自動進行，可以在生產階段給單個試管P標記上單一 的編碼。此外每個試管具有一個攜帶編碼的標簽、標識或類似物，例如以條形碼的形式，以 雙重單一的方式與患者數據連接，包含在試管中的樣品C與所述患者相關聯。設備1具有 條形碼讀取裝置或類似物，其可讀取在生產階段施加給試管的單一編碼和與患者相關聯的 編碼，包含在試管中的樣品屬于該患者。這兩個編碼由設備1的中央單元進行匹配，使得與 患者相關聯的例如通過試管P的帽周圍的標識施加的編碼能夠隨后被去除，以便于對被認 為陽性的樣品進行分析操作。這些分析_例如接種_實際上需要折斷試管，因此具有損壞 條形碼的風險，所述條形碼可確定患者并施加在帽上。試管編碼和患者編碼之間的匹配通 過與設備1相聯的讀取裝置執行，可在折斷試管進行接種時避免遺失樣品所屬患者的數據 的風險。通過存儲試管的標識碼，以及使分析結果與試管編碼相關聯，隨后的分析操作可 自動執行，所述標識碼與患者編碼一一對應。當已經執行了分析并獲得結果時，可以再次將 其與患者數據匹配，從而可通過患者標識碼以及相互關聯的試管標識碼簡單地恢復數據。應該理解，附圖僅僅示出了通過本發明的實際布置提供的一個實例，然而在不脫 離本發明中的概念的范圍的情況下，該實例可以在形式和布置上改變。提供的隨附權利要 求中的任何附圖標記僅用于根據說明書和附圖來方便權利要求的閱讀，而不是以任何方式 限制這些權利要求表示的保護范圍。
權利要求
一種對生物樣品進行生物分析的方法，包括以下步驟a)將待分析的生物樣品引入包含培養基的容器中；b)以第一時間間隔培育容器；c)在所述第一時間間隔之后，分析所述容器中的氣氛；d)根據在所述氣氛中檢測到的二氧化碳的量，確定所述生物樣品是包含病理學相關的細菌負荷還是不包含病理學相關的細菌負荷。
2.如權利要求1所述的方法，其中，如果生物樣品包含病理學相關的細菌負荷，則將所 述生物樣品歸類為陽性，并對所述生物樣品進行進一步分析以確定存在的微生物。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中，如果生物樣品不包含病理學相關的細菌負荷， 則將所述生物樣品歸類為陰性，不對所述生物樣品進行進一步分析以確定存在的微生物。
4.如權利要求1、2或3所述的方法，包括以下步驟-在所述第一時間間隔后，將所述容器內的氣氛與二氧化碳濃度的最大值和最小值進 行比較；-如果氣氛包含的二氧化碳量比最大值大，則將樣品歸類為陽性，并對其進行分析來檢 測存在的微生物；-如果氣氛包含的二氧化碳量比最小值小，則將樣品歸類為陰性，不對其進行分析以檢 測存在的微生物；-如果氣氛包含的二氧化碳量介于最大值和最小值之間，則將所述生物樣品保持培育 第二時間間隔。
5.如權利要求4所述的方法，其中，在所述第二培育時間間隔前將氧注入所述容器中。
6.如權利要求4或5所述的方法，其中，在所述第二培育時間間隔結束時，再次分析所 述容器中的氣氛，并根據在所述氣氛中檢測到的二氧化碳含量將生物樣品歸類為陽性或陰 性。
7.如權利要求6所述的方法，其中，根據容器氣氛中的二氧化碳含量是大于還是小于 閥值，將在第二培育時間間隔后分析過的生物樣品歸類為陽性或陰性。
8.如權利要求6或7所述的方法，其中，如果在第二培育時間間隔后將生物樣品歸類為 陽性，則對其進行分析以確定存在的微生物，而如果將生物樣品歸類為陰性，則不對其進行 分析以確定存在的微生物。
9.如前述一項或多項權利要求所述的方法，其中，在所述第一培育時間間隔期間，將生 物樣品保持在恒溫狀態。
10.如前述一項或多項權利要求所述的方法，其中，在所述第一培育時間間隔期間對生 物樣品進行攪動。
11.如前述一項或多項權利要求所述的方法，其中，在所述第二培育時間間隔期間，將 生物樣品保持在恒溫狀態。
12.如前述一項或多項權利要求所述的方法，其中，在所述第二培育時間間隔期間對生 物樣品進行攪動。
13.如前述一項或多項權利要求所述的方法，其中，順序分析多個生物樣品，在所述第 一培育時間間隔后分析每個生物樣品容器中的氣氛，根據在所述氣氛中檢測到的二氧化碳 含量將各個生物樣品歸入以下組中的一個“陽性樣品，對其進行進一步的分析以檢測生物樣品中存在的微生物； “陰性樣品，不對其進行分析以檢測存在的微生物； “不確定樣品，對其進行第二培育時間間隔的第二培育。
14.如權利要求13所述的方法，其中在所述第二培育后，根據在各個容器的氣氛中檢 測到的二氧化碳含量將不確定樣品隨后歸類到以下組中的一個-陽性樣品，對其進行進一步的分析以檢測生物樣品中存在的微生物； -陰性樣品，不對其進行所述分析。
15.一種用于對體液樣品進行微生物分析的設備，包括 -包含所述樣品的容器的培育區；-用于分析所述容器的內部氣氛的分析儀；-用于根據所述分析儀檢測的二氧化碳含量將容器分類的分類系統。
16.如權利要求15所述的設備，包括放置需要第二培育周期的樣品的擱置區。
17.如權利要求15或16所述的設備，其中，所述分類系統將來自所述培育區的容器分 類，以將所述容器細分為-必須進行分析以識別在各個樣品中存在的微生物的陽性容器； -不必執行分析以識別微生物的陰性容器； -進行第二培育的不確定容器。
18.如權利要求16和17所述的設備，其中，所述分類系統將陽性容器傳送到陽性容器 拾取區，以及將不確定容器傳送到所述第二擱置區。
19.如權利要求15、16、17或18所述的設備，其中，所述分類系統包括用于所述容器的 傳送元件。
20.如權利要求15至19中的一項或多項所述的設備，其中，所述分析儀包括非分光紅外二氧化碳傳感器。
21.如權利要求15至20中的一項或多項所述的設備，其中，所述分析儀包括用于將所 述容器內部的氣體吸出并以穿孔針終止的吸氣管，所述穿孔針和所述容器具有相對的穿透 運動，以便借助所述穿孔針給所述容器穿孔。
22.如權利要求15至21中的一項或多項所述的設備，其中，所述分析儀包括兩個二氧 化碳傳感器和兩個用于從兩個容器內部同時吸出氣體并以相應的穿孔針終止的吸氣管，所 述穿孔針和所述容器具有穿孔針在所述容器中的相對穿透運動。
23.如權利要求15至22中的一項或多項所述的設備，其中，至少將所述培育區保持在 受控的溫度。
24.如權利要求15至23中的一項或多項所述的設備，其中，在所述培育區布置攪動元 件，以便攪動所述容器中的樣品。
25.如權利要求24所述的設備，其中所述攪動元件是磁性攪動器。
26.如權利要求15至25中的一項或多項所述的設備，包括用于裝載待分析樣品的裝載區。
27.如權利要求28所述的設備，其中所述裝載區被冷卻。
28.如權利要求26或27所述的設備，包括位于所述裝載區中的輸送帶，用于沿裝載區 輸送所述容器。
29.如權利要求28所述的設備，其中裝載區中的所述輸送帶被設計成接收和輸送容器 的支架。
30.如權利要求28或29所述的設備，包括將容器從裝載區傳送到培育區的傳送單元。
31.如權利要求15至30中的一項或多項所述的設備，其中，在所述培育區布置輸送帶， 以便從培育開始位置到培育結束位置處理容器。
32.如權利要求30和31所述的設備，其中，所述傳送單元布置成在培育開始位置附近。
33.如權利要求31或32所述的設備，其中，在所述培育結束位置附近布置取出器，所述 取出器將容器從第一培育區取出并使容器朝向所述分析儀移動。
34.如權利要求31、32或33所述的設備，其中，培育區的所述輸送帶布置和設計成輸送 容器的支架。
35.如權利要求15至34中的一項或多項所述的設備，其中，在布置了培育區的水平高 度以下布置用于收集陽性樣品容器的收集區。
36.如權利要求35所述的設備，包括用于通過重力將培育區的陽性樣品傳送到所述收 集區的井。
37.如權利要求15至36中的一項或多項所述的設備，包括在所述擱置區的輸送帶，用 于沿所述擱置區處理所述容器。
38.如權利要求37所述的設備，其中，在擱置區的所述輸送帶被設計成接收和輸送容 器的支架。
39.如權利要求15至38中的一項或多項所述的設備，包括至少一個套管，用于將氣體 或包含氧的氣體混合物注入到所述容器中。
40.如權利要求21或22所述的設備，包括用于測量容器中包含的生物樣品的水平高度 的測量儀器，所述測量儀器與所述吸氣管相關聯以避免所述穿孔針到達容器中樣品的水平尚度。
41.一種如權利要求15至40中的一項或多項所述的設備，包括第二培育區，所述分類 器將必須進行第二培育的樣品插入所述第二培育區。
42.一種容器，特別是用于生物分析的真空試管，包括培養基和在培養基內部的磁性攪動器。
全文摘要
一種用于對體液樣品進行微生物分析的設備，包括包含所述樣品的容器的培育區；用于分析所述容器的內部氣氛的分析儀；和用于根據所述分析儀檢測的二氧化碳含量將容器分類的分類系統。
文檔編號G01N33/52GK101889207SQ200880119667
公開日2010年11月17日 申請日期2008年12月4日 優先權日2007年12月7日
發明者F·科科拉, M·梅洛尼 申請人:迪艾斯診斷錫耶納股份公司