微生物快速检测仪

微生物检测技术和相关仪器医学检验学院临床检验仪器教研室

张涛重点难点熟悉了解教学基本要求传统的微生物学鉴定方法过程烦琐费时费力易发生主观片面错误质量控制难微生物学技术方法快速、准确、简易和自动化?概述微电子学化学

计算机学分子生物学物理学渗透交叉自动化检测系统概述自动微生物鉴定及药敏分析系统化检测系统微生物自动自动血培养系统概述血培养(BloodCulture)

将新鲜离体的血液标本接种于营养培养基上，在一定温度、湿度等条件下，使对营养要求较高的细菌生长繁殖并对其进行鉴别，从而确定病原菌的一种人工培养法。用于菌血症、败血症及脓毒败血症的病因学诊断，一般需要5-7天才能出报告。概述自动血培养系统概述自动血培养仪为微生物快速培养系统，可以对败血症等患者血液里的病原微生物进行快速灵敏的检测，同时可检测体内正常无菌部位(胸腔、腹腔、关节腔等)的病原微生物，为临床迅速有效地进行抗感染治疗提供诊断依据。主要功能

检测标本中是否有微生物存在，计算机自动扫描进行连续监测，当微生物生长代谢导致某些生长指数超标时，仪器自动报警提示有细菌生长。自动血培养系统概述主要功能

将培养基上分离的可疑致病菌配制成纯菌液，放入自动微生物鉴定及药敏分析系统中，通过计算机自动扫描、读数、分析、最后报告鉴定及药敏结果。自动微生物鉴定及药敏分析系统概述第一节自动血培养系统第二节自动微生物鉴定及药敏分析系统本章小结主要内容自动血培养仪

工作原理及分类基本结构与功能性能特点常见故障及维护血培养仪的进展第一节自动血培养系统

通过自动监测培养基（液）中的混浊度、pH值、代谢终产物CO2的浓度、荧光标记底物或代谢产物等的变化，定性地检测微生物的存在。自动血培养仪的工作原理混浊度CO2pH荧光标记底物代谢产物第一节自动血培养系统检测培养基导的血培养系统电性和电压的血培养系统应用测压原理采用光电原理监测的血培养系统根据检测原理分类第一节自动血培养系统应用均质荧光衰减原理的血培养系统检测培养基导电性和电压的血培养系统

血培养基中因含有不同电解质而具有一定导电性。微生物在生长代谢的过程中可产生质子、电子和各种带电荷的原子团（例如在液体培养基内CO2转变成CO3－），通过电极检测培养基的导电性或电压可判断有无微生物生长。

第一节自动血培养系统

许多细菌生长过程中，常伴有吸收或产生气体现象，如很多需氧菌在胰酶消化大豆肉汤中生长时，由于消耗培养瓶中的氧气，故首先表现为吸收气体。而厌氧菌生长时最初均无吸收气体现象，仅表现为产生气体（主要为CO2），因此可利用培养瓶内压力的改变检测微生物的生长情况。

应用测压原理的血培养系统

第一节自动血培养系统必然会产生终代谢产物CO2，引起培养基pH

及氧化还原电位改变。利用光电比色检测血培养瓶中某些代谢产物量的改变，可判

微生物在代谢过程中判断有无微生物生长。采用光电原理监测的血培养系统

第一节自动血培养系统

在孵育过程中，如有病原微生物生长，其代谢过程中会产生H+

（使培养基变酸）、产生电子（使培养基中某些物质还原）和（或）各种带电荷的原子团（如在液体培养基内CO2变成HCO3ˉ），发荧光的物质分子在受到这些因素的影响后，改变自身结构而转变成不发荧光的化合物。通过检测每个培养瓶内发出的荧光，若出现荧光衰减的现象，就提示有微生物的存在。应用均质荧光衰减原理的血培养检测系统第一节自动血培养系统根据检测手段不同分成四类第一节自动血培养系统临床常见的血培养仪BacT/Alert系统Bactec9000系列第一节自动血培养系统BacT/Alert系统：该系统为一种全自动微生物培养和监测系统，有120瓶和240瓶两种规格。培养瓶底部有特殊的NovelCO2感应器，有半渗透性薄膜，将培养基与感应器隔离，只有CO2能通过薄膜。当有微生物生长释出CO2可渗透至感应器，pH改变使其颜色也改变。仪器每十分钟自动检测一次，由电脑分析判断阴阳性。阳性者发出警报，有三种报警模式。第一节自动血培养系统BacT/Alert系统工作原理第一节自动血培养系统Bactec9000系列：该包括9240型(240瓶)、9120(120瓶)和9050型(50瓶)三种。利用荧光探测技术：全自动连续检测培养瓶内微生物代谢引起的CO2浓度变化，而CO2浓度的改变可直接激活培养瓶底部包埋的对CO2浓度变化高度敏感的荧光物质，在二极管的激发下荧光物质释放荧光，荧光强度变化可直接反映培养瓶内CO2浓度变化。以判定是否有微生物生长繁殖，仪器每十分钟自动进行质控校正，有电脑分析判断细菌培养阴阳性，阳性者发出警报。第一节自动血培养系统co2co2co2培养基光电感应器荧光感应物质光源中央处理器报告Bactec9000系列工作原理第一节自动血培养系统自动血培养仪的基本结构与功能培养瓶培养仪数据管理系统第一节自动血培养系统培养瓶第一节自动血培养系统传统手工培养法中使用的培养瓶为三角烧瓶。且其内培养基成分单一。瓶口用多层纸封闭，注入血液时需揭开封闭纸极易造成污染。自动血培养仪配套使用的培养瓶是血培养仪重要的核心技术。培养瓶采用真空负压采血技术，不需使用注射器采血，降低了成本，并减少了标本污染机会；采血时血流量均匀，使病人免受痛苦；血量采集准确，避免血量过多或过少而影响检测结果的准确性；采血的密闭性操作，提高了医护人员的安全性。培养瓶培养瓶

需氧培养瓶

厌氧培养瓶

小儿

培养瓶分支杆菌

培养瓶

其他第一节自动血培养系统同时需要考虑以下三大要素：(1)微生物对营养和气体环境的不同需求；(2)患者的年龄和体质的差异；(3)培养前是否使用了抗生素。临床常见的血培养瓶1

为一次性无菌培养瓶，瓶内为负压，便于标本采集时依靠负压作用将血液直接引人培养瓶。每个培养瓶底部都包含一个检测CO2的传感器，通过检测作为微生物生长状况的指示器。

BacT/Alert系统

第一节自动血培养系统Bactec9000系列

临床常见的血培养瓶2

针对微生物对营养和气体环境的要求悬殊，患者的年龄和体质差异大以及培养前是否服用抗菌素等要素，BACTEC9000系统提供多种专用封闭式培养瓶，不仅提供不同细菌繁殖所必需的增菌液体培养基，还包含适宜的气体成分，最大限度检出所有阳性标本，防止假阴性。第一节自动血培养系统培养仪的组成恒温装置振荡培养装置监测装置第一节自动血培养系统功能培养瓶放入仪器后进行恒温振荡培养及自动连续监测。不同类型自动血培养系统的单机检测样本数有所不同，一般为数十至数百个。监测数据传送至数据管理系统，一旦系统分析显示某一培养瓶达到阳性判断标准时，培养仪将会给予提示信息。第一节自动血培养系统数据管理系统主机监视器键盘打印机条形码阅读器第一节自动血培养系统功能

收集并分析来自培养仪的数据，以及将患者和培养瓶的资料存入数据库。在不使用数据管理系统时，系统处于监视状态并出现监视屏幕。当需要患者及培养资料时，进入系统主菜单。数据管理系统可根据各实验室的要求追踪大量的信息，可保存基本或详尽的资料（如患者检验号，培养瓶号，标本类型以及实验室自己设置的一些特殊项目资料），也可根据病区、微生物类型及时间追踪分析结果。一般还可给出工作量报告。

第一节自动血培养系统第一节自动血培养系统自动血培养仪的工作流程自动血培养仪的性能特点第一节自动血培养系统第一节自动血培养系统自动血培养仪常见故障及维护

温度异常（过高或过低）瓶孔被污染数据管理系统与培养仪失去信息联系或不工作仪器对测试中的培养瓶出现异常反应第一节自动血培养系统温度异常（过高或过低）多数情况下是由于仪器门打开的次数太多引起，需注意尽量减少仪器门开关次数，并确保培养过程中仪器门是紧闭的。通常培养仪的门要关闭30min后才能保持温度平衡。第一节自动血培养系统瓶孔被污染

如果培养仪瓶孔内的培养瓶破裂或泄漏，需按各仪器要求及时进行清洁和消毒处理。第一节自动血培养系统数据管理系统与培养仪失去信息联系或不工作

此类故障只可能在微机与培养仪仪器相对独立的系统中出现。此时培养仪仍可监测标本，但它只能保留最后72小时的数据，检测时也只能打印阳性或阴性标本的位置。因此必须注意放置培养瓶时，需先扫描条形码，再将它放入启用的瓶孔内，患者、检验号、培养瓶的信息要等到微机系统工作之后才能输入。第一节自动血培养系统仪器对测试中的培养瓶出现异常反应

在BACTEC9050培养仪中，出现此类故障的原因大多是由于培养瓶未经扫描条形码就放入仪器内，或虽已扫描，但未放入规定的瓶孔中，系统将这些培养瓶归为“匿名瓶”，在显示屏上会出现提示信息。此时应将“匿名瓶”取出，重新扫描后放入。第一节自动血培养系统

BacT/Alert培养仪运行中，有时仪器测定系统认为某一瓶孔目前是空的，但是实际上孔内还有一被测的培养瓶（无论是阳性或阴性的），此时应通过打印或“ProblemLog”命令读出存在问题的瓶孔号。若整个区块中的所有瓶号都被显示出来，那可能是区块有问题；若只列出一个瓶孔号，那就只是这个瓶孔有问题。故障排除方法：如果这一孔内的培养瓶已经被非法卸出，则可以不管这一信息；如果孔内还有培养瓶，则卸出此瓶，装入到另一孔内，然后对前孔作质控。第一节自动血培养系统血培养仪的进展检出的范围更广，阳性率更高灵敏度更高，污染率、假阳性率和假阴性率应降至最低自动化和计算机的智能化程度更强体积更小，仅需极微量的血液样品即可检出所有的微生物检验周期更短，工作效率更高成本更低，结果报告更快使血培养检查更容易被患者接受

第一节自动血培养系统微生物自动鉴定及药敏分析系统工作原理

基本结构与功能性能特点维护和保养进展常见仪器介绍第二节微生物自动鉴定及药敏分析系统微生物自动鉴定系统工作原理

采用微生物数码鉴定原理

数码鉴定是指通过数学的编码技术将细菌的生化反应模式转换成数学模式，给每种细菌的反应模式赋予一组数码，建立数据库或编成检索本。通过对未知菌进行有关生化试验并将生化反应结果转换成数字（编码），查阅检索本或数据库，得到细菌名称。其基本原理是计算并比较数据库内每个细菌条目对系统中每个生化反应出现的频率总和。

第二节微生物自动鉴定及药敏分析系统肠杆菌科细菌生化编码鉴定表组别试验项目代码结果结果代码总值

1硫化氢苯丙氨酸葡萄酸盐－421--+0011

2靛基质甲基红

－枸橼酸盐421-++0213

3尿素动力产气421+++421

74赖氨酸－鸟氨酸－棉子糖421++-420

6

5山梨醇侧金花醇木胶糖421++-420

6数字编码结果判定根据试验结果判定数码组合为１３７６６，查编码手册，即可找到对应的细菌。这种数码分析与电脑分析软件配套，形成了半自动或全自动细菌分析系统。肠杆菌科细菌生化编码鉴定表抗菌药物敏感性试验的检测原理

其实质是微型化的肉汤稀释试验

将抗生素微量稀释在条孔或条板中，加入菌悬液孵育后放入仪器或在仪器中直接孵育，仪器每隔一定时间自动测定细菌生长的浊度，或测定培养基中荧光指示剂的强度或荧光原性物质的水解程度，以观察细菌的生长情况。得出待检菌在各药物浓度的生长斜率，经回归分析得到最低抑菌浓度MIC值，可判断细菌对相关抗生素相应敏感的，并根据CLSI标准得到相应敏感度：敏感“S”、中度敏感“MS”和耐药“R”。ClinicalandLaboratoryStandardsInstitute：临床与实验室标准委员会。以前称NCCLS第二节微生物自动鉴定及药敏分析系统基本结构与功能

菌液接种器

培养和监测系统

测试卡（板）

数据管理系统第二节微生物自动鉴定及药敏分析系统

是系统的工作基础，各种不同的测试卡（板）具有不同的功能。最基本的测试卡（板）包括革兰氏阳性菌鉴定卡（板）、革兰氏阴性菌鉴定卡（板）、革兰氏阳性菌药敏试验卡（板）和革兰氏阴性菌药敏试验卡（板）。

测试卡（板）第二节微生物自动鉴定及药敏分析系统微生物自动鉴定系统的鉴定卡常规鉴定卡

对各项生化反应结果（阴性或阳性）的判定是根据比色法的原理，系统以各孔的反应值作为判断依据，组成数码并与数据库中已知分类单位相比较，获得相似系统鉴定值。快速荧光鉴定卡

根据荧光法的鉴定原理，通过检测荧光底物的水解、荧光底物被利用后的pH变化、特殊代谢产物的生成和某些代谢产物的生成率来进行菌种鉴定。第二节微生物自动鉴定及药敏分析系统快速荧光测试卡检测原理为荧光法，如Sensititre系统，在每一反应孔内参与荧光底物，若细菌生长，表面特异酶系统水解荧光底物，激发荧光，反之无荧光。以最低药物浓度仍无荧光产生的浓度为最低抑菌浓度。

微生物药敏测试卡常规测试卡检测原理为比浊法，如Vitek系统，在含有抗生素的培养基中，浊度的增加提示细菌生长，根据判断标准解释敏感或耐药。第二节微生物自动鉴定及药敏分析系统

绝大多数自动微生物鉴定及药敏分析系统都配有自动接种器，大致可分为真空接种器和活塞接种器，以真空接种器较为常用。仪器一般都配有标准麦氏浓度比浊仪，操作时只需稀释好的菌液放入比浊仪中确定浓度即可。菌液接种器第二节微生物自动鉴定及药敏分析系统

监测系统每隔一定时间对每孔的透光度或荧光物质的变化进行检测。

快速荧光测定系统可直接对荧光测试板各孔中产生的荧光进行测定，并将荧光信号转换成电信号，数据管理系统将电信号转换成数码；常规测试板则直接检测电信号，从干涉滤光片过滤的光通过光导纤维导入测试板上的各个测试孔，光感受二极管测定通过每个测试孔的光量，产生相应的电信号，从而推断出菌种的类型及药敏结果。培养和监测系统第二节微生物自动鉴定及药敏分析系统

系统的神经中枢，始终保持与孵箱/读数器、打印机的联络，控制孵箱温度，自动定时读数，负责数据的转换及分析处理。数据管理系统第二节微生物自动鉴定及药敏分析系统性能特点第二节微生物自动鉴定及药敏分析系统第二节微生物自动鉴定及药敏分析系统维护和保养

严格按手册规定进行开、关机及各种操作，防止因程序错误造成设备损伤和信息丢失。

定期清洁比浊仪、真空接种器、封口器、读数器及各种传感器，避免由于灰尘而影响判断的正确性。

定期用标准比浊管对比浊仪进行校正，用ATCC标准菌株测试各种试卡，并作好质控记录。

建立仪器使用以及故障和维修记录，详细记录每次使用情况和故障的时间、内容、性质、原因和解决办法。

定期由工程师作全面保养，并排除故障隐患。第二节微生物自动鉴定及药敏分析系统微生物自动鉴定及药敏分析系统的进展

未来理想的微生物鉴定和药敏分析系统应检测速度更快；检测的准确率和分辨率更高；自动化和电脑的智能化程度更强；检测成本更低。我们相信，随着

生命科学和计算机技术的进步，新一代更适合临床微生物检测鉴定以及药物敏感性分析的自动化仪器将不断涌现。

第二节微生物自动鉴定及药敏分析系统临床常见的相关仪器1第二节微生物自动鉴定及药敏分析系统临床常见的相关仪器2第二节微生物自动鉴定及药敏分析系统微生物自动化检测系统自动血培养检测、分析系统自动微生物鉴定及药敏分析系统本章小结通过自动监测培养基（液）中的混浊度、pH值、代谢终产物CO2的浓度、荧光标记底物或代谢产物等的变化，定性地检测微生物的存在。检测培养基导电性和电压为基础的血培养系统应用测压原理的血培养系统采用光电原理监测的血培养系统具有检测灵敏度高，检出的时间短，检出病原菌的种类多，抗干扰能力强、实施连续、无损伤瓶外监测等特点。由培养瓶、培养仪和数据管理系统三部分组成自动血培养检测、分析系统本章小结

鉴定采用微生物数码鉴定原理抗菌药物敏感性试验实质是微型化的肉汤稀释试验具有自动化程度较高、检测速度快、可鉴定细菌种类及药敏试验种类多、数据处理软件功能强大、结果准确可靠等优点。由测试卡（板）、菌液接种器、培养和监测系统、数据管理系统组成自动微生物鉴定及药敏分析系统本章小结1．自动化血培养仪的检测系统的工作原理。2．自动化血培养检测和分析系统按检测原理可分为哪几类？3．BacT/Alert自动血培养系统工作原理。4．Bactec自动血培养系统工作原理。5．自动血培养仪有哪些功能特点？6．微生物自动鉴定的工作原理。7．自动化抗菌药物敏感性试验的检测原理。8．VITEK

自动鉴定及药敏分析系统工作原理。9．微生物自动鉴定及药敏分析系统的性能特点。思考题1.革兰自动染片机的工作原理及结构2.细菌DNA指纹图谱分析仪的工作原理、主要用途3.革兰自动染片机的使用与维护4.微生物检验相关仪器的进展65微生物检验仪器的进展主要内容熟悉革兰自动染片机、细菌DNA指纹图谱分析仪的工作原理，革兰自动染片机的结构，细菌DNA指纹图谱分析仪的主要用途。了解革兰自动染片机的使用与维护、微生物检验相关仪器的进展。微生物检验仪器的进展学习目标

微生物标本的染色是医学实验室病原菌形态学诊断的基本技术，长期以来实验技术人员依靠手工操作完成涂片、染色。手工操作存在耗费时间长、染色效果不稳定、操作繁琐、个人经验性强难以标准化等缺点。

全自动标本染色机，不仅能实现微生物实验室实验技术操作的自动化，减轻实验人员制片中的劳动强度，而且还可进一步提高标本的染色效果和病原菌诊断水平。革兰自动染片机

通过操作面板选择染色步骤及不同的复染液，样本溶液经离心转盘离心后，使溶液中微量的菌体浓缩、并固定干燥至玻片上。

涂片完成后，运用自动喷雾染色技术，按仪器设定的革兰氏染色步骤，通过负压泵从染液瓶吸出所需溶液，经喷嘴向旋转的涂片喷出染液以完成染色及脱色过程，最后烘干涂片。工作原理革兰自动染片机

涂片离心转盘

玻片转盘

喷嘴

工作原理革兰自动染片机主要由操作面板、涂片离心转盘、玻片转盘、喷嘴、负压染料瓶及染料输送管道组成。革兰自动染片机外观基本结构革兰自动染片机参数设置在操作面板上选择相应的染色步骤及不同的复染试剂，设定染片数目。手工加载玻片，并给每个加样口内加注样品悬液。启动开始键，仪器开始离心旋转。可选择直接加热固定染色，或在仪器的设定模式中选择自动甩片固定后染色。染片固定在玻片转盘卡槽中喷嘴喷涂结晶紫染色。过量的染色剂会被甩出去，然后用去离子水洗净，防止在染过的细菌周围形成沉淀。喷嘴再将碘液喷至玻片上进行碘染色。碘能和结晶紫形成沉淀。过量的碘会被甩出去，然后用去离子水洗掉。使用脱色剂反复循环脱色以去掉碘和结晶紫的混合物。革兰氏阳性菌呈紫色；革兰氏阴性呈红色。革兰阳性菌不易脱色复染后仍保留初染时的颜色，革兰阴性菌被脱色易复染。样本装载固定初染媒染脱色复染镜检革兰自动染片机1.操作简单，且染色效果良好，尤其适用于批量染色。2.染色过程采用雾化喷染，有效解决了染色不匀的问题。3.按照操作者需求对细菌涂片可选择手工固定或仪器自动固定。4.根据涂片厚薄设定试剂用量，如结晶紫、碘液、脱色液等，降低消耗，节约成本。5..染色完成后仪器自动干燥涂片，可直接镜检。革兰自动染片机性能特点1.由于使用染液中含有易挥发成份，染片机应放置通风处。2.染片过程中会有大量的废液产生，因此，染片机的出水口应接入排污管道中。3.染片机的水槽底部有数个漏孔，要注意定期清洗，以免被水垢等物堵塞。4.做好机器保养、清洗工作，定期添加染液。革兰自动染片机注意事项与维护

微生物DNA指纹图谱分析仪，是基于细菌基因组内重复序列聚合酶扩增技术（rep-PCR技术