CN101061232A - 微生物检测仪器的改进及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种微生物检测仪器，其包括多隔室的可再封闭的容器，所述容器在一个隔室中(83)被提供有或适于接受生长培养基(97)，在另外的隔室(84－85－86)中具有生长培养基添加剂，所述隔室被阻挡层(95)隔开，所述阻挡层的去除或穿刺将使培养基暴露于添加剂。可使用阻挡层穿刺结构，例如“锯齿”形状的齿状物，并且可使用其它隔室和阻挡层穿刺结构。

Description

微生物检测仪器的改进及其使用方法

本发明的技术领域

本发明涉及微生物检测的改进，特别地，涉及适于培养微生物的仪器，和检测生长微生物的检测仪器，以及使用一种或两种仪器检测微生物的方法。

申请人已知的背景技术

水、食品、食品添加剂、化妆品、药物等被不期望的微生物污染表现了对公共卫生的显著威胁。在过去，开发了多种方法用于监测食品、供水中以及食品制品表面所述微生物的存在。

通常这样的方法依赖传统的微生物技术，典型地包括在选择性的营养固体支持培养基上或可选地在选择性营养培养基中培养微生物。然后在实验室条件下由技术人员进行相继的形态学和生物化学分析。

目前申请人使用进行的一种这样的技术包括生长培养基的使用，所述生长培养基已经储存在抽成真空的紫外(UV)光可穿透的、透明塑料容器中，所述容器用橡胶隔片封闭。

待检测的液体样品经由针或其它形式的插管通过隔片被引入容器，压力差保证样品被“吸”进容器。然后，培养样品并使用目测技术检测特异或多种类型的微生物。

根据需要，一些这些检测技术倾向于在产品即将被发送进市场前进行，并且在从检测实验室返回结果之前这些产品不能进入市场。

在人类消费产品方面，一些用于去除任何残留有害细菌的方法才刚刚采用，并因此不太另人吃惊，检测技术所设计查看的细菌的水平非常低，以致对于这样的细菌的检测结果是“阴性”。这样，产品被通过适合人类消费。

然而，虽然细菌以非可检测的小量存在，但仍然是存在并增殖，并且在合适的条件下，根据产品的储存期，其可能能够恢复到这样一种程度：即细菌突然以足够量存在，在产品被消费时造成危害。

在多种类型工业中，所述“储存期恢复”是一个严重问题，并且除了提议限制产品的储存期到非常短的时间范围之外，对这样的问题很少有解决方法。

此外，微生物检测试剂盒(上述类型)“在室外”具有相对短的储存期，这是因为紫外光倾向于对包含其中的生长培养基进行灭菌。另外，检测材料可为生物有害的或非生物有害的，并且这样的材料的处置是昂贵的，并且在此领域的立法只是会增加所述材料的处置的费用。

本发明的目的是设法提供自包含的“到任何地方”的仪器，通过该仪器非技术人员和不使用或不需要实验室就能进行对于或涉及微生物的检测，其将产生可靠的和可信赖的结果。

本发明的另一个目的是设法减轻至少一些前述问题或至少提供给公众有用的选择。

本发明的另一个目的是提供可用于医疗、诊断或化学检测目的的仪器。

发明陈述

在本发明的第一个方面，提供一种微生物检测仪器进行用于或涉及微生物的检测，其包括多隔室可反复封闭的容器，所述容器被提供有用于或适于在一个隔室中接受生长培养基，在另外的隔室中具有生长培养基添加剂，所述隔室被阻挡层隔开，所述阻挡层的去除或穿刺将使培养基暴露于添加剂。

优选地，生长培养基添加剂是能杀死容器中微生物的试剂(例如漂白粉或已知注册商标为VERKON的产品)。这样，生物危害的问题能原则上被“降低”或完全消除。

虽然容器的可重复封闭的性质能简单到如橡胶隔片，优选地它是某种形式的可移去的盖子。如果使用不同的隔片，可移去的插管能安装在仪器的套管中，当使用所述套管使样品经过进入仪器时，套管安装在隔片的上面以允许插管的安全使用。

优选地，仪器有至少3个隔室，第三个隔室装有另外的添加剂。此另外的添加剂可包括细菌。如果检测样品是牛奶，该添加剂有用。如果在牛奶中存在抗生素，细菌可能被抗生素杀死，提供抗生素存在的检测结果，但如果细菌很多，则牛奶样品可视为不含抗生素。这显示了涉及(但是不对于)微生物的检测。可选地，此添加剂可包括细菌或微生物特异性的检测剂、生长促进剂、选择性生长促进剂、生长代谢的或生物化学指标选择性生长剂和非特异性容器灭菌培养基。

还更优选地，所述仪器包括两个末端被提供有螺纹的管状体部分，以及两个封闭部件，每个封闭部件包括互补的螺纹，且每个封闭部件包括隔室(通过一个或多个阻挡层封闭)，所述隔室装有至少一种添加剂和类似数量的阻挡层去除和穿刺结构。

阻挡层的去除例如构成一对有孔的完全覆盖的同心可旋转的盘，其中在一种位置中一个盘的孔与另一个盘的孔不重叠，因此呈现“封闭的”阻挡层，并且当一个盘相对另一个盘旋转时，至少一些孔对齐，去除了阻挡层的“封闭”性质，以允许生长培养基或添加剂进入仪器的其它部分。可选地，阻挡层也可以通过将它撕掉而简单地去除。

然而优选地，所述仪器包括阻挡层穿刺结构，其适于从一个阻挡层完整的位置到另一个阻挡层穿刺位置的移动。这样的结构可有回弹力，以致一旦当它从一个位置移到另一个位置，能恢复并且自动再回到它的最初的位置。

例如，如果阻挡层包括两个盘的合并表面，所述合并表面能作为刀片，所述盘的旋转能引起阻挡层(如果它是由箔制成的)撕裂。然而，更优选地，穿刺结构的运动是一种平移(translational)运动。这不一定是指穿刺结构通过平移运动(尽管可能是)而传动，可考虑到一种方案，借此穿刺结构的旋转使其以平移方向运动，这与国内(新西兰)水龙头的旋转活动相似，国内水龙头可使轴以平移方式移动以使水流出。

因为过早的阻挡层去除是不期望的，优选地，对阻挡层穿刺结构被提供有防止所述结构偶然传动的装置。

这些装置能够采取物理覆盖的形式，所述物理覆盖将穿刺结构整个包入只提供部分防护的阻挡层或壁或封锁部件。

更优选地，所述装置为封锁部件形式的方法，适于将所述穿刺结构锁定在它的最初位置。

可以有多重阻挡层或只有一层(如果它具有一对孔，一个装生长培养基，另一个装添加剂)，然而，优选地具有多于一个阻挡层。

还更优选地，有多于一个的阻挡层穿刺结构(其设计可以与第一个相同或不同)。如果有两个，它们可以位于仪器的相对的末端。

添加剂可以是称为控制释放添加剂。可选地，它能够是一种定时的释放添加剂，意思是阻挡层穿刺结构能够被这样操作连接到仪器，以致在时间延迟后通过“压即忘记(press and forget)”系统穿刺含有添加剂的阻挡层，此系统能被本领域的技术人员设计。

所述添加剂可以是小片、粉末、液体或通过液体的吸收或吸附被添加剂浸透的物质的条状的形式。

优选地具有多于一种的添加剂。仪器的设计能是这样，一旦添加剂通过阻挡层的去除而加入，通常不可能进入容器的内部。可选地，所述仪器能提供可锁定的盖子，所述盖子只是当防锁装置从仪器移去时才能锁上。此防锁装置能是盆状物或杯状物或可移去的垫圈的形式的阻挡层。

更优选地，每种添加剂被封闭在其自身的阻挡层或其自身的阻挡层穿刺或移去结构中。

为避免怀疑，“生长促进剂”意思是使细菌生长或提供一种在其中细菌能更快生长的环境的任何物质，并且典型的生长促进剂包括水、糖、蛋白胨和颗粒物质。另外，并且再次为避免怀疑，选择性生长剂包括一种物质，其或者抑制所有非研究主题的细菌的生长，或者对于研究的细菌种类的生长是特别必需的，并且典型地选择性生长剂包括氯化钠和胆盐或选择性抗生素。典型的生长指示剂包括刃天青(resazurin)、荧光素和亮绿。

还更优选地，各阻挡层穿刺结构一旦被传动，其适于释放分隔的添加剂。

虽然所述仪器能够包括多种塑料或玻璃材料，优选地是是否所述仪器体吸收紫外光并且不允许其穿过所述仪器。

优选地，所述仪器结合海绵，其可以或不与仪器部分成一体，并且其可以或不与湿润剂一起提供，所述湿润剂可以是非特异性的生长培养基。

优选地，所述仪器被提供有筛网或滤网，以过滤或阻挡检测样本的固体颗粒，同时允许允许生长培养基与样品相互作用。

虽然筛网或滤网可能因净化目的而被移去，但如果筛网或滤网是成一体锁定或形成仪器的一组成部分则将是更优选的。

优选地，筛网的大小在25-250微米范围，更优选地70-200微米。

所检测的微生物能够是真菌、酵母菌或原生动物，然而，优选地待检测微生物是一种细菌或细菌的多种不同菌株。

本发明范围内包括基本如在此参考附图所描述的和如附图所图解的微生物检测仪器。

本发明范围内也包括与在此描述的一种或多种微生物检测仪器装配在一起的的一种检测仪器。

所述检测仪器适于对检测样品加温达37度或更高。

根据本发明的另一个方面，提供了一种检测方法，该方法使用在此描述类型的一种微生物检测仪器，用于检测或至少使用一种类型的微生物，并且包括如下步骤：

打开容器以使用其内部并将待检测的样品加入到容器中存在的生长培养基；

重新封闭所述容器并接着使生长培养基和样品混合；

目测溶液中颜色的变化；

移去阻挡层以允许添加剂杀死容器中存在的微生物。

虽然目测可足够查看是否有一种或多种微生物存在，但优选将所述仪器放进其它检测仪器，所述其它检测仪器适于通过更灵敏的方法检测微生物的存在。这样的仪器描述于新西兰专利申请No.539210中，其形成本申请的附件1。

优选地所述微生物是细菌。

根据本发明的第三个方面，提供了用于至少一种微生物的一种检测方法，其包括如下步骤：

打开在此描述所述类型的容器以使用所述容器的至少一个阻挡层，所述阻挡层在容器中分隔隔室，其中一个隔室含有细菌检测试剂；

将待检测的样品加入所述容器；

将生长培养基加入所述容器；

重新封闭容器并接着使生长培养基、样品和细菌检测试剂混合；

检测微生物的存在并且接着向所述容器加入添加剂以杀死其中存在的微生物。

可以通过橡胶隔片的穿刺打开容器。

优选地通过穿刺去除所述阻挡层。

优选地，所述生长培养基是生长培养基的水溶液。

所述方法进一步包括将所述仪器放入附件1中的检测仪器中以获得检测结果的步骤。

在此描述的仪器和方法提供自包含的试剂盒用于检测材料，其不需要实验室的使用，能够在相同的仪器中结合多种类型微生物的检测，并且使用简单(所述仪器使用者不需要是受过训练的科学家或真正理解怎样使用该仪器)且安全。

因为操作者在封闭内有检测样品的所述仪器后可能不能再次打开所述仪器，所以添加剂/生长促进剂等的混合全部是自包含的，并且内容物不可能会撒出来并且污染检测者或环境。

最后，所述检测材料能被卫生处理或使之变得安全，且检测者不能再接触所述检测样品。

本发明范围内包括基本如本文参考附图所描述的和如任何合适选择或组合的附图所图解的方法。

附图说明

参考几张附图，仅通过举例的方法，更详细地描述本发明优选的实施方案，其中：

图1显示本发明的一个实施方案的截面侧视图。

图2显示本发明的另一个实施方案的截面侧视图。

图3显示本发明的又一个实施方案的截面侧视图。

图4显示本发明的还一个实施方案的截面侧视图。

图5显示本发明的另一个实施方案的侧视图。

图6显示图5所述实施方案的截面侧视图。

图7显示锁定结构的顶视图，其用于将盖子锁定在图5所述实施方案的容器体。

图8显示盖子底部的底面视图，其显示图7所述的互补锁定结构。

优选实施方案的详述

图1显示一种细菌检测仪器的一个实施方案，该细菌检测仪器包括通常标注为1的螺纹容器。所述容器1包括容器体2，所述容器体2含有生长培养基水溶液3和盖子4。盖子4的内表面的周边提供了有弹性的填塞物5，当盖子4通过相配的螺纹8牢固地旋紧至容器体2时，所述填塞物5适于形成容器体2的防水封闭。

箔阻挡层6覆盖容器体2的周边面或开口并且以防水的方式与其相配。阻挡层6被提供有箍(tag)9(当盖子4移去后可看到它)，当盖子2从容器体2被旋开时，箍9能使阻挡层6从容器1的容器体2的开口被移去。

实质上，圆形的滤纸7位于盖子4内部中心，其用细菌检测试剂浸透。

仪器1的操作如下：

由要进行细菌检测的人员(未图示)从容器体2旋开盖子4。然后所述人员抓住附属物9并且快速拉附属物9穿过容器体2的开口，移去阻挡层6，第一次暴露容器1的容器体2装有的培养基3。

在该特定实施例中，待检测样品(未图示)是奶粉，并且检测者将要查看大肠杆菌。然后将样品放进培养基3并且将盖子4再旋紧容器1的容器体2，有弹性的填塞物5形成容器1的防水封闭。

接着，倒置或振荡容器1使细菌检测试剂与生长培养基/样品混合物或生长培养基溶剂/溶解的样品溶质混合。然后将容器1放置孵育箱中并且加温到37度有合适的时间。因为生长培养基已经历可见的颜色变化，移去容器1和目测生长培养基3将提示是否存在细菌。

图2显示的实施方案与图1所示不同，尽管通常标注为1A的仪器的一般特征与先前在上文描述的一样。然而，在该特定实施方案中，代替用细菌检测试剂浸透的滤纸，提供了包括细菌检测试剂23的圆柱形的箔袋22。

另外，袋22位于盖子4的内面的中心，袋22的开口永久性地被盖子4的内部面封闭。向上突出的套管21与袋22同心并位于盖子4的外部表面，其可用来引导并且安放滑动的柱塞20。柱塞20的顶部被提供有凸缘，该凸缘覆盖套管21，并且作为一种终止部件防止柱塞20被推压时移动超过某个特定的点，柱塞20的底部被提供有切缘以在所述柱塞20被推压时穿刺袋22的底部。

在盖子4周围是相对不柔软的塑料泡24，其在螺纹8下方封闭容器1A，作为物理防护层抵抗对柱塞20的偶然推压。此“防护”24也作为可见的防拆卸检查物以观察是否容器1A已经被打开了。

仪器1A的操作如下：

由要进行细菌检测的人员(未图示)破裂防护层24并且接着将其去除。然后，所述人员从容器体2旋开盖子4。然后，所述人员抓住附属物9并且快速拉附属物9穿过容器体2的开口，移去阻挡层6，第一次暴露容器1A的容器体2装有的培养基水溶液3。

然后将待检测的物品(未图示)放进培养基3中并且将盖子4再旋紧容器1A的容器体2，有弹性的填塞物5形成容器1A的防水封闭。

然后将推压柱塞20，使其穿刺袋22，并且使得袋内容物23与生长培养基3和样品混合。

接着，倒置或振荡容器1A使细菌检测试剂23与生长培养基/样品混合物或生长培养基溶剂/溶解的样品溶质的进一步混合。然后将容器1A放置在孵育箱中并且加温到37度足够时间。因为生长培养基会经历可见的颜色变化，移去容器1A和目测生长培养基3将提示是否存在所要检测的细菌。

图3显示的实施方案与图1和图2所示不同，尽管通常标注为1B的仪器的一般特征与图2中先前描述的一样。

然而，在该特定实施方案中，非单个柱塞，盖子4具有一对并排安放的柱塞42，并且代替泡形式的防护层，每个柱塞被提供有可移去的夹子40，所述夹子40位于套管20的顶部和凸缘的底部之间的空间。夹子40防止柱塞的推压直到它被移去。

另外，在该实施方案中，不存在阻挡层6。柱塞42的一个包含另一种细菌检测试剂50，所述细菌检测试剂50适于在使用另一个柱塞42的第一个检测已经进行后检测另一种类型的细菌。

仪器1B的操作如下：

由进行细菌检测的人员(未图示)移去夹子。然后所述人员从容器体2旋开盖子4，第一次暴露容器1B的容器体2中装有的生长培养基3。然后将待检测的物品(未图示)放进培养基3中，并且将盖子4再旋紧容器1B的容器体2，有弹性的填塞物5形成容器1B的防水封闭。然后将容器1B放进孵育箱并且加温到37度足够时间。

然后推压柱塞42，使其穿刺袋22，并且使得袋内容物23与生长培养基3混合。

接着，倒置或振荡容器1B使细菌检测试剂23与生长培养基/样品混合物或生长培养基溶剂/溶解的样品溶质的进一步混合。因为生长培养基会经历可见的颜色变化，移去容器1B和目测生长培养基3将提示是否存在所要检测的细菌。

一旦检测完成，从孵育箱中移去容器1B。

推压另一个柱塞42，使其穿刺袋22A，并且使得袋内容物50与容器1B的内容物混合。

接着，倒置或振荡容器1B使细菌检测试剂50与容器1B的内容物混合。再次，将容器放置在孵育箱中并且加温到足够的温度足够时间。

因为内容物50中存在的这另一种细菌的作用会产生另一种颜色变化，从孵育箱移去容器1B并且目测生长培养基3将提示是否存在所要检测的这另一种细菌。

图4显示的实施方案与其它图所示不同，尽管通常标注为1C的仪器的一般特征与先前在图2中描述的一样。

然而，在该特定实施方案中，没有防护层。另外，在该实施方案中，不存在阻挡层6。然而，容器1C的底部被提供有加载弹簧61的封闭的60含有漂白剂63的储器，所述储器具有小连接体64，所述小连接体64适于打破容器1C的底部，使得容器1C的内容物与漂白剂63混合，以在检测完成后杀死容器1C的活的内容物，因此省却了在检测后焚烧仪器1C的需要。

仪器1C的操作如下：

由进行细菌检测的人员(未图示)从容器体2旋开盖子4，第一次暴露容器1C的容器体2内装有的生长培养基3。然后将待检测的物品(未图示)放入培养基3中，并且将盖子4再旋紧容器1C的容器体2，有弹性的填充物5形成容器1C的防水封闭。

然后推压注射器内芯20，使其穿刺袋22并且使得袋内容物23与生长培养基3混合。

接着，倒置或振荡容器1C使细菌检测试剂23与生长培养基/样品混合物或生长培养基溶剂/溶解的样品溶质的进一步混合。然后将容器1C放置在孵育箱中并且加温到37度足够时间。因为生长培养基会经历可见的颜色变化，移去容器1C并目测生长培养基3将提示是否存在所要检测的细菌。

一旦检测结束，盖子4变成柱塞，并且将容器1C推到小连接体64上直到容器1C的底部(仅该底部)破裂，使得容器1C的内容物与漂白剂混合以杀死容器1C中全部内容物，从而使容器1C被安全处置。

图5显示通常标注为70的包括螺纹容器的圆筒形的细菌检测仪器的侧视图。

仪器71包括以可锁定的盖子71的形式的顶部，其由蓝色聚乙烯制成，作为可见的指示物，为仪器70的使用者指示内部放置的生长培养基类型(并因此要进行的检测的类型)，底部72也是用聚乙烯制备，但是这次，所用塑料材料的颜色是粉红色，作为可见的指示物，为使用者指示容器的末端含有灭菌试剂，并且中部73是由吸收UV的塑料材料形成的。

从侧面看，盖子71是凸缘底部的平头圆盖形式。盖子71被提供有12条长形、平行间隔的完全覆盖的凸条76，其纵轴与装配的仪器70的纵轴平行。每条凸条76从凸缘底部开始到盖子71的平头顶部之前结束，并且当使用者处理仪器70时它们作为指握柄。

翻到图6，该图显示了图5中显示的实施方案的横截面，并且如能够看到的，盖子71和容器体73通过互补的螺纹80和81相配，螺纹分别位于盖子71和容器体73的颈部。均匀厚度的黑色天然橡胶盆状物84-85-86包括：环状凸缘顶部84，与实质上形状为截头锥形的连续线性倾斜的侧壁85成一体，侧壁85终止于平面圆形的底部86，底部86与凸缘顶部84同心，且比顶部84小并与之平行。

凸缘顶部84被设计成覆盖容器体73颈部的顶部厚度，而底部86基本与容器体73颈部的底部贴合无缝。凸缘顶部84防止盖子71完全被旋下至仪器70的容器体73的螺纹81颈部之上。

盖子71被提供有弹性的圆形凸面隔片82，其中心穿过仪器70的纵轴。该中心位于盖子71平头顶部下面，当某些东西能跨越盖子顶部到达并静置在盖子71平头顶部，该中心可防止顶部82被意外压迫。

隔片82底面与向下依靠和扩展的截头锥形壁操作性的相连，截头锥形壁终止于多“锯齿”形齿状物，所述齿状物适于穿刺圆形的箔层95，所述箔层95在凸缘顶部84的上面粘接于并且跨过盖子71的内部的上部，以在盖子71内部形成单独的完整隔室。

所述隔室含有特殊类型的生长培养基。

圆形的检测海绵97位于中心、粘接于箔95并且从箔95向下依靠，其尺寸是这样的：其向下延伸，基本与底部86接触并且占据盆状物84-85-86的大部分体积。盆状物84-85-86含有足够量的非特异性生长培养基以湿润海绵97。

塑料的“O”环夹在箔层95和凸缘顶部84的顶部之间，其基本覆盖凸缘顶部84的环形部分。

从仪器70的顶部在仪器的最初操作高度以向下的方向移动，紧接在容器体73的螺纹81颈部以下的是更宽的同心的凸缘肩部87，紧接其后的是同心的缢痕93，所述缢痕93然后再次加宽到基本与肩部87相同的尺寸，以形成仪器71的圆筒形容器体73的主要部分。

圈在肩87内层之内的是平的圆形滤纸88，滤纸88跨越肩部87的内层扫过的整个表面积。分隔盖子71的凸缘底部的下部和肩部87的顶部表面75之间的距离基本等于凸缘顶部84的厚度。

底部72与容器体73通过互补的螺纹89、90相配，螺纹89、90以可锁定的形式分别位于底部72与容器体73的底部颈部，并且通常被提供预锁定的位置。

有弹性的圆形凸面隔片91位于底部72，其反射顶部82有弹性圆形凸面隔片并且被提供有如隔片82的相似一组齿状物92。齿状物92适于穿刺圆形的箔层96，箔层96粘附于并且跨越容器体73的底颈部的开始部分，在底部72内形成单独的完整隔室。

隔片91的中心凹进底部72的平底部99内，以致不发生隔片91偶然的压迫，例如如果在仪器70的运输过程中一些东西能跨越底部99到达并静置于底部99。

这个位于底部72的隔室含有漂白剂。

现在翻到图7，该图是肩部87以其操作起始的正常高度的顶部视图，并且该图也显示紧接着肩部87上面的区域，即紧接着容器体73的螺纹颈部81的起始部位的下面。弯肩部74(形状与鲨鱼鳍的前部边缘相似)与肩部87的最上表面75成一体并位于其上，弯肩部74的曲率半径具有中心，与仪器70的曲率半径的中心不同，但与它平行。肩部74从颈部81的外表面的底部作为连续的曲线延伸并且陡然以直线终止，该直线与仪器74的实际直径重叠。

在肩部87的相同上表面，在肩部74的对面是相似的肩部74。这个相似的肩部74位于第一个肩部74大约以仪器70的中心180度旋转的位置。两个肩部74的厚度都略微小于凸缘顶部84的厚度。

图8显示盖子71的凸缘底部的底面。从凸缘底部的底部的内部周围边缘壁向内放射状伸展的是一对相对的长形有弹性的“鲨鱼鳍”形状的管接头98，其厚度与肩部74的厚度相似。管接头98向内伸展，尺寸变小，直到它们基本与螺纹81接触，并终止于此处。

每个“鲨鱼鳍”的前部边缘被设计成在盖子71被完全旋下时与各自的弯肩部74接触。

在使用中，旋开盖子71并且最先移去盆状物84-85-86。

盖子71和非特异性生长培养基浸透的海绵97的结合使用以擦洗用于检测细菌的检测表面。

将生长培养基水溶液加入仪器70的容器体73。

将盖子71(无盆状物84-85-86)完全旋回容器体73的颈部之上。

盖子71的最后旋转造成弯曲的管接头98越过弯曲的肩部74并且随着响声回到它们开始的位置，以致现在基本上肩部74的“平的”面与管接头98的尾部边缘接触，因此通常盖子71不可能被旋开并有效地将盖子71锁定至容器体73，以致仪器70的内容物不能逸出。在这个时候，O环94变得被压缩在容器体73颈部的顶层和盖子71内顶部之间，以形成仪器70基本防液体的封闭。

然后，操作者的拇指推压凸面顶部82，并且齿状物83穿刺箔95以释放生长培养基。

然后，倒置仪器70并且以这样的状态将其放入细菌检测机器，在其中孵育并且使用一范围的光波长度扫描以检测细菌的存在。

在检测的最后，推压凸面底部92，使齿状物92穿刺箔96，以使漂白剂进入容器体73并杀死其中的全部微生物材料。

如果仪器70是用来检测例如肉类的固体产品，仪器70的水在仪器70中被预先提供。将肉样品放入容器体71的颈部内，并且如前述向下旋紧盖子71。箔95的穿刺和仪器70的振荡会引起肉与生长培养基的混合，但滤纸88会防止肉块进入仪器70的容器体73，使检测溶液“浑浊”，并且造成在检测的过程中的错误读数。仪器70在放入孵育细菌检测机器之前倒置，会保证通过重力的作用肉停在盖子71的底部内，并且不易于可能通过滤纸88扩散造成错误的结果。

一旦检测完成并且微生物材料被灭菌，可将仪器送以常规处置。

贯穿在本说明书的描述和权利要求的词语“包括”和该词语的衍生词如“包含”和“包括着”，不是要排除其它的添加剂、组分、整体或步骤。

附件1

光学微生物分析

技术领域

本发明通常涉及细菌生长的光学分析。

更详细地，本发明涉及在液体或其它培养基中微生物的分析。

背景技术

已知通过在检测管中放置液体的样品来检测例如饮用水的液体中的细菌的水平，检测管具有例如刃天青或亚甲基蓝的染料或显示剂并任选地具有营养培养基，并且在设定的温度1分钟的时间孵育样品。因为生长作用还原显示剂化学品或与显示剂化学品反应，染料或指示剂颜色的改变显示细菌的存在。也已知，向样品加入抑制剂用于抑制要检测的微生物以外的其它微生物。典型地，颜色的变化通过目测监控，并且孵育的过程需要14到48小时的时间。一些细菌菌株与其它菌株相比具有较高的温度敏感性，并且温度可能需要维持在非常接近特定的温度以促进需要检测的菌种的相对生长。因此，例如，在一些培养基中，如果期望用于检测存在或不存在大肠杆菌的培养，所需的孵育温度可能是45℃，然而如果监测全部的大肠杆菌，温度最好设定在37℃。

因而，颜色的变化是通过目测的判断值，并且在它能完成前可能需要相当的孵育时间。

然而，培养基颜色的仪器光学测量已知是用于此目的的仪器，其通常是实验室水平的仪器，并且很不适于在该领域使用，并且通常不适合非微生物技术领域的人员在此领域使用的。

这些问题增加获得细菌水平测量的定性解决方法的费用，并且不能提供短时间的结果。

本发明提供了这些和其它问题的解决方法，其提供优越于已有技术的优点或至少提供给公众有用的选择。

发明概要

本发明涉及一种微生物检测设备，其包括：

液体容器，其具有至少穿过容器的一个光通路并且包含液体

容器孵育箱，其至少部分包围接受容器空间

光源，其传送光进入液体容器并且固定在容器孵育箱

光传感器，其固定在容器孵育箱，并且检测从光源经过液体的至少一种颜色的光，

比色器(comparator)，其检测至少所述的一种颜色的光的传送在时间过程中的变化。

优选地，传感器是集成电路光学传感器。

优选地，至少红色、绿色和蓝色的光的颜色被传感。

优选地，传送的变化是液体中物质颜色的变化的结果。

优选地，传送光的颜色变化是作为时间的函数监测的。

优选地，孵育箱具有加热元件。

优选地，加热元件是被控制的，以维持孵育箱的温度基本一致。

优选地，检测的光是透射光。

优选地，检测的光是被容器的内容物从光源反射的光。

另一方面，本发明涉及一种从液体颜色变化检测微生物的方法，其包括将液体放入至少是部分透明的容器中，

维持容器在选定的温度，

发射光进入容器，

检测从容器发射的至少一种频带的光，

比较在检测光中至少一种频带在时间过程中的变化，以提示该变化表明液体中存在微生物的生长的时间。

优选地，所述液体包括一种物质，所述物质通过在至少一种频带变化透射光或反射光的量，与液体中微生物的生长反应。

优选地，所述物质是刃天青。

优选地，所述容器位于在选定温度的孵育箱中，并且监测时间过程中颜色的变化。

优选地，检测的光是来自光源穿过液体的透射光。

优选地，检测的光是来自光源被容器的内容物反射的光。

优选地，所述容器通过放置在孵育箱中维持在选定的温度，孵育箱的温度是受控制的。

优选地，维持液体中不同频带随时间传送的变化的记录。

优选地，指示被分析并且关键的结果被提供给操作者。

当阅读了后面详细的描述和查看了附图，表现本发明特征的优点的这些和其它特征将是明显的。

附图说明

图1是根据本发明的分析设备的总透视图。

图2是图1设备的顶视图。

图3是图1设备的截面侧视图。

图4显示在液体培养基中的颜色透射的多种曲线。

发明内容

现在参考图1，该图显示一种光学测量设备。该设备包括：加热块101，典型地是铝的，固定在印刷电路板上的光学传感器102，光源202(微暗的)和液体的透明的瓶子103，所述液体在培养基中含有可能能检测到的微生物，所述培养基显示有关待检测微生物生长的颜色改变。加热块101具有至少2个并且可能4个洞104，洞104允许来自对面的光源的光经过瓶子。还提供了插入式电热器。

所述瓶子含有液体，通常是水，其可能被例如大肠杆菌的细菌污染，或者其可能含有可能被污染的物质，例如被浸渍的贝壳类动物。将检测试剂加入液体，典型地是例如亚甲基蓝或刃天青的染料。液体中可另外添加提供给微生物营养物的试剂，以及抑制可与待检测微生物竞争的微生物生长的抑制剂。对于染料或指示剂，当微生物生长时，染料或指示剂可能在液体中被还原或发生化学变化造成颜色的变化，亚甲基蓝从蓝色变成无色，并且刃天青从紫色变成粉色。在还原反应中改变颜色的染料的存在不是必需的，只要当目的微生物生长时液体有颜色的变化。这可以由指示剂产生，指示剂的结构被微生物改变以提供液体中一些光学的变化，或者它可由微生物自身的生长而引起。

光学传感器102是颜色传感器。优选地是RGB敏感的，并且也可为UV敏感的。这种类型的典型的传感器是TCS230，由Texas Instruments Ltd制造，并且由Texas Advanced Optoelectronic Solutions Inc经销，TCS230能产生白色、红色、绿色和蓝色光学带的入射光亮度级的指示。所述传感器在某种程度也是UV和远红外敏感的，尽管通常UV滤纸可适于防止任何UV产生输出。使用这样的传感器的主要优点是检测二极管在相同的物质上同时形成，只是被检测器前面的滤纸区分并且因而得到平衡。

光源202是具有目的颜色带输出的光源。典型地其可为白色或蓝色LED，并且被固定在印刷电路板上。优选地，LED的射束宽度是小的，期望在5和15度之间。

图2显示了洞104，通过其可看到瓶子，LED202投射至其中一个洞并传送光至传感器102。

图3显示仪器的侧视图和插入的加热器105。块的温度可通过具有温度的加热器的电阻变化或从单独的热敏电阻(没有显示)而传感。根据检测的温度连续地控制加热器的功率，以将瓶子中的液体温度维持在可传感常量。因为在稍微不同的温度不同的生容器体有显著不同的生长速度，通过期望培养的生容器体支配温度的选择。典型地，对加热器的功率是脉冲宽度调制波形，具有根据温度不可逆变化的脉冲宽度，并且温度被控制优于1℃。

在操作中，用选择的染料处理含有怀疑被污染液体的在瓶子103，并且将其插入设备。记录每个RGB带的输出(并且可能以白光)作为起始点，并且监测每个带相对输出的变化。连续地监测透射光直到颜色的变化变得明显或直到需要的时间过去。有两种可能的情况。

第一种，可能没有污染，其中在特定的时间颜色几乎没变化。

第二种，被可疑的生容器体污染，并会发生预期类型的颜色变化。这可能通过监督程序自动检测，监督程序循环地检查检测的颜色和亮度并进行分析。

为了尝试提供污染类型的一些解决方法，可以在洞104中放入另一个LED，它的光以90度投射至传感器。来自LED的光被来自LED202的光代替，并且提供来自生容器体或其它液体内容物的反射光的测量。此外，获得的结果依赖生容器体的生长形式以及生容器体自身，但两个结果的比较会允许受关注的生容器体或多种生容器体的相近的鉴定。

图4显示在各红色、绿色和蓝色可见带中显示的一系列检测的典型结果。除此之外，液体的混浊度通过测量洞104中来自侧面照亮LED的背散射显示的。图4A到4D的纵向刻度是来自容器的相对光亮度，横向刻度是分钟。

图4A显示检测的结果，其中没有微生物存在。曲线在红色401、绿色402、蓝色403或浑浊度404随时间几乎没有变化。

图4B显示一种类型大肠杆菌的结果，显示在411、412从红色到蓝色的稳定转变，并伴随绿色413的轻微下降，并且实际上浑浊度414没有变化。

图4C显示不同类型大肠杆菌的结果，其中在混浊度424的急剧上升与蓝色421的急剧下降相伴，红色422的上升紧接着绿色423的急剧上升和混浊度414的稳定增加。

图4D显示另一种类型大肠杆菌的结果，其中蓝色431下降而红色432显示急剧上升而后快速下降。绿色透射433显示急剧上升并结合红色的下降，而混浊度434显示在相同的时间急剧上升并且然后水平不变。

光透射随时间及培养物中微生物的所述不同是特征性的，并且允许在相对短的时间内鉴定微生物。运用数字信号处理，可能快速对已发现生长曲线与一种或多种可能的微生物的生长曲线进行比较，其中微生物可能单独或联合产生那些曲线。

在操作中，正常通过目测检测大肠杆菌存在的时间是从2到14小时。应用只检测染料颜色变化的光学传感器系统，时间减少超过30％。

温度的控制、光源亮度的调节以及传感器输出的测量可以通过合适地程序化CPU进行，将输出传送到合适的显示。该输出可以显示在原样品中污染的生容器体的数量或生容器体类型的读数。也可以记录在时间过程中温度和每个频带的检测光的记录。

当环境的温度可能超过期望的温度时，通常使用冷却以维持温度的恒定。因为通过不同微生物生长曲线的知识，可能预测如果没有将温度维持恒定会发生什么，任选地允许培养基的温度在期望的温度以上变化。追踪温度与时间，追踪生容器体的生长曲线，并且从这可能推测开始存在的是什么生容器体，并且以什么数量存在。

虽然显示的是圆柱体的瓶子，应用不同形状的容器是可能的，只要沿光源和传感器之间的光通路是透明的。特别地，因为被查看的颜色的变化不需要如通过目测检测所需的那样强，减小瓶子的大小是可能的。瓶子大小的最低限是由要检测的微生物的最小浓度决定的。样本大小必须是这样，即内容物是统计上的双份的较大样品。

虽然本发明是根据水检测而描述，但是本发明适合可以溶解、悬浮或在任何液体中培养的任何材料。因此，在甲壳类的检测中，可将其整个加入，或浸渍在具有其它生长培养基并且如果期望具有有关的微生物的指示剂的水中。在奶粉的检测中，奶粉可以溶解在具有添加生长促进剂和指示剂的水中。

设备本身可以是容易携带的和自我包含，并且这与相对快速的反应允许它在通常使用实验室结果会是太慢的情况下使用，如例如，确定洪水是否造成病原问题。对于在大量检测环境中使用，提供包括多个瓶子的设备，每个瓶子具有光源和检测器。通过处理和记录设备连续监测输出。

虽然描述的光学系统提供白光并且只在三种颜色的带敏感，取代一种系统是可能的，在该系统中窄带滤波器用于或者光源或者检测，允许经过紫外光谱、可见光谱和远红外光谱的连续扫描。

应该知道，虽然本发明的多种实施方案的很多特点和优点，与本发明多种实施方案的结构和功能的细节一起，已经在前述说明中描述，但是本发明内容只是描述，并且细节可以改变，只要本发明的功能不受不利影响。例如，设备的特定的元件可以根据特定的应用而变化，该应用中，所述设备的使用不改变本发明的精神和范围。

另外，虽然在此描述的优选的实施方案是针对在液体系统中用于微生物的设备的，但是本领域技术人员应知道，本发明的教导能应用于其它系统，例如琼脂板上或滤膜上的微生物，并且不偏离本发明的范围和精神。

附件1的权利要求

1.一种微生物检测仪器，其包括：

液体容器，其具有至少一个光通路穿过容器，并且含有液体

容器孵育箱，其至少部分包围接受容器的空间

光源，其传送光进入液体容器并且固定在容器孵育箱

光传感器，其固定在容器孵育箱，并且检测从光源经过液体的至少一种颜色的光，

比色器，其检测至少所述一种颜色的光的传送在时间过程中的变化。

2.根据权利要求1所述的仪器，其中所述传感器是集成电路光学传感器。

3.根据权利要求2所述的仪器，其中所述至少来自红色、绿色和蓝色光的颜色被传感。

4.根据权利要求2所述的仪器，其中至少一种颜色频带在可见光谱以外。

5.根据权利要求1所述的仪器，其中所述颜色的变化是液体中指示剂颜色变化的结果。

6.根据权利要求1所述的仪器，其中所述透射光的颜色变化是作为时间的函数而监测。

7.根据权利要求1所述的仪器，其中所述孵育箱具有加热元件。

8.根据权利要求7所述的仪器，其中所述加热元件被控制以维持液体的温度基本恒定。

9.根据权利要求1所述的仪器，其中所述检测的光是透射光。

10.根据权利要求1所述的仪器，其中所述检测的光是被所述容器的所述内容物从所述光源反射的光。

11.一种从液体颜色变化检测微生物的方法，其包括：

将液体放置在至少部分透明的容器中，

维持所述容器在选定的温度，

发射光进入容器，

检测从所述容器发射的至少一种频带的光，

比较在所述检测光中至少所述一种频带在时间过程中的变化，以提示该变化表明所述液体中微生物生长的时间。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述液体包括指示剂，以致所述液体的颜色随所述液体中微生物的生长而变化。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述指示剂是刃天青。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述液体包括营养培养基，并且所述培养基加上微生物的颜色随所述微生物的生长而变化。

15.根据权利要求11所述的方法，其中检测的至少一种频带在可见光的光谱之外。

16.根据权利要求11所述的方法，其中所述容器位于在选定温度的孵育箱中，并且所述颜色的变化在时间过程中被监测。

17.根据权利要求11所述的方法，其中所述检测的光是来自所述光源穿过所述液体的透射光。

18.根据权利要求11所述的方法，其中所述检测的光是来自所述光源被所述容器的所述内容物反射的光。

19.根据权利要求11所述的方法，其中所述容器通过放置在孵育箱中被维持在选定的温度，所述孵育箱的温度是被控制的。

20.根据权利要求11所述的方法，其中所述液体在时间过程的所述颜色变化的记录被维持。

21.根据权利要求11所述的方法，其中所述读数被分析并且提供给操作者。

22.一种从液体颜色变化检测微生物的方法，其包括：

将液体放置在至少部分透明的容器中，

维持所述容器在选定的温度，

发射光进入容器，

检测通过所述容器的多重频带的投射光，

比较在时间过程中检测的多重频带光的变化

比较这种变化与指示至少一种已知微生物生长的已知变化

显示所述变化提示所述液体中已知微生物生长时给予指示。

Claims (27)

1.一种进行用于或涉及微生物检测的微生物检测仪器，其包括多隔室可再封闭的容器，所述容器在一个隔室被提供有或适于接受生长培养基，并且在另一个隔室具有生长培养基添加剂，所述隔室被阻挡层分割，所述阻挡层去除或穿刺会暴露培养基于添加剂。

2.根据权利要求1所述的仪器，其中所述仪器具有至少3个隔室，所述第三个隔室包括另外的添加剂，其适于在检测完成后对所述仪器的内容物进行灭菌或消毒。

3.根据权利要求1或2所述的仪器，其中所述仪器包括阻挡层穿刺结构，其适于从第一个阻挡层的完整部位移动到第二个阻挡层的穿刺部位。

4.根据任一前述权利要求所述的仪器，其中所述阻挡层穿刺结构被提供有防止该结构偶然传动的装置。

5.根据权利要求4所述的仪器，其中所述装置是锁定部件形式，其适于锁定所述结构于其第一部位。

6.根据任一前述权利要求所述的仪器，其中具有多于一个阻挡层。

7.根据任一前述权利要求所述的仪器，其中具有多于一个阻挡层穿刺结构(在设计上与第一个阻挡层可相同或不同)。

8.根据任一前述权利要求所述的仪器，其中具有多于一种添加剂。

9.根据权利要求8所述的仪器，其中所述每种添加剂被装入其自身的阻挡层及其自身的阻挡层穿刺结构。

9.根据权利要求8或权利要求9所述的仪器，其中所述或每种添加剂可选自细菌特异性检测剂、生长促进剂、选择性生长促进剂、生长指示剂选择性生长剂以及非特异性容器灭菌培养基。

10.根据任一前述权利要求所述的仪器，其中所述或每个阻挡层穿刺结构一旦被传动，适于释放各自的添加剂。

11.根据任一前述权利要求所述的仪器，其中所述仪器被提供有筛网或滤网，以过滤或捕获检测样品的固体颗粒，同时使得所述生长培养基与所述样品相互作用。

12.根据权利要求11所述的仪器，其中所述筛网或滤网是整体锁定或形成所述仪器的整体部分。

13.根据任一前述权利要求所述的仪器，其中所述仪器包括每个末端被提供有螺纹的管状体部分及两个封闭的部件，其中每个部件包括互补的螺纹，并且每个包含隔室(通过一个或多个阻挡层封闭)，所述隔室装有至少一种添加剂和相似数量的阻挡层去除或穿刺结构。

14.根据任一前述权利要求所述的仪器，其中所述要检测的微生物是一种细菌或多种不同菌株的细菌。

15.一种微生物检测试剂盒，其包括根据任一前述权利要求所述的仪器，及适于接收所述仪器的检测仪器。

16.根据权利要求15所述的试剂盒，其中所述检测仪器可适于加温所述检测样品达37度或更高。

17.根据权利要求15或16所述的试剂盒，其中所述试剂盒还包括多个不同颜色的盖子，每个盖子含有不同的添加剂。

18.一种使用如上所述的微生物检测仪器用于至少一种类型微生物的检测方法，其包括下述步骤：

打开容器以使用所述容器的至少一个阻挡层，所述阻挡层将生长培养基和细菌检测试剂分隔开；

加入要检测的样品到所述容器的生长培养基；

再次封闭所述容器并且去除所述阻挡层以接着使得所述生长培养基和细菌检测试剂混合。

19.根据权利要求18所述的方法，其中进行所述仪器的目测以查看是否存在被检测的微生物。

20.根据权利要求18或19所述的方法，其中将所述微生物检测仪器放入一种检测仪器中，所述检测仪器适于通过更敏感的方法检测所述微生物的存在。

21.根据权利要求18-20的任一项所述的方法，其中所述被检测的微生物是细菌。

22.根据权利要求18-21的任一项所述的方法，其中所述方法还包括通过允许灭菌剂进入所述仪器对所述仪器的内容物进行灭菌的步骤。

23.一种使用权利要求15-17所述的微生物检测试剂盒用于至少一种类型的微生物的检测方法，其中所述检测方法用于至少一种类型的微生物，其包括下述步骤：

打开容器，其形成如权利要求1-14任一项所述的微生物检测仪器，使用所述容器的至少一个阻挡层，所述阻挡层分隔容器内的隔室，一个隔室含有细菌检测试剂；

向所述容器中加入要检测的样品；

向所述容器中加入生长培养基；

再次封闭所述容器并接着使得所述生长培养基和细菌检测试剂混合。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述打开所述容器通过橡胶隔片的穿刺而实现。

25.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述阻挡层通过将其穿刺而去除。

26.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述生长培养基是水。

Images