[发明专利]用于推测性鉴定培养物内微生物类型的系统和方法

说明书

技术领域

提供了用于鉴定培养物内微生物类型的改进的系统和方法。

背景技术

对诸如血培养物之类的培养物中微生物的快速可靠检测是临床微生物实验室最重要的功能之一。当前，使用培养物小瓶(culture vial)确定患者体液内尤其是血液内诸如细菌之类的生物活性因子的存在。通过封闭的橡胶隔膜将小量患者体液注入包含培养基的无菌小瓶，该小瓶随后被培育并被监测微生物生长。

培养物小瓶的普通目检随后涉及监测浊度或者观察小瓶内液体悬浮液最终颜色变化。已知的仪器方法也可用于检测培养皿二氧化碳含量的变化，其中二氧化碳是细菌生长的代谢副产品。监测二氧化碳含量可由本领域内周知的方法来实现。

在某些实例中，在利用具有透红外窗的特制小瓶的情况下使用非侵入性红外微生物检测仪器。在某些实例中，玻璃小瓶由自动操作臂转移至红外分光计，并由红外分光计透过玻璃小瓶进行测量。在某些实例中，在小瓶内放置化学敏感器。这些敏感器通过改变自己的颜色或者通过改变自己的荧光强度来响应液相中二氧化碳浓度的变化。这些技术基于光强测量并且需要对激发和/或发射信号进行光谱过滤。

如上指示，实验室可以使用多种不同的培养物系统和方法。例如，经常用于这一任务的辐射测量和非辐射测量系统(BectonDickenson Diagnostic Instrument Systems，Sparks，Maryland)。9240仪器例如可容纳多达240个培养皿并且用作培育箱、搅拌器和检测系统。每个培养皿都包含荧光CO₂传感器，并且各传感器被连续监测(例如，每10分钟)。通过基于增加的变化率以及CO₂产物的持续增加的生长检测的计算机算法，而不是通过使用生长指标阈值或增量值，培养物被识别为阳性。一旦已装载培养皿，9240就完全自动工作。

这类微生物检测方法的一个缺点在于它们并不总能检测这些培养物内的微生物类型。每一个上述系统的都需要一种非侵入性的自动确定培养物内微生物类型的方法。

发明内容

为了实现本领域内的上述需要，为设计用于培养存在未知类型微生物的样本以有意确定该微生物类型的存在或者存在与鉴定的任何培养物系统提供用于推测性生物鉴定的系统、方法和设备。

有利地，使用本发明的创新系统/方法和设备，诸如血培养物系统的培育系统就能够被编程为在执行人工测试(诸如革兰氏染色法或传代培养)之前确定培养物内的微生物类型。事实上，在某些实例中，本发明的创新系统/方法和设备能够消除任何为了鉴定正感染培养物的微生物类型而执行革兰氏染色或传代培养的需要。

简言之，本文公开的诸如最大代谢速率(maximum metabolicrate)和生长范围(extent of growth)的新颖参数可用于确定正感染培养物的微生物的类型。已经意外地发现，每种微生物类型(例如，每个微生物物种)对于这些新颖参数都具有唯一的值。基于这一意外发现，就能够在实验室技术人员执行人工测试(诸如革兰氏染色或传代培养)之前，由自动培育器直接确定感染生物学样本的微生物类型。事实上，在某些实例中，不再需要这些人工测试来确定感染培养物的微生物类型。

在本发明中，计算已被已知类型微生物感染的每个生物学样本的本文公开新颖参数的值，并使用这些值来构建可选查找表或训练分类器或者可用于确定微生物类型身份的其他等同形式。典型地，使用已知种的微生物建立查找表。计算可能会潜在感染未知生物学样本的每个微生物类型(例如，微生物种)的值，并且使用这些值来构建查找表。有利地，因为使用已经由常规实验室用生物学样本记录的可观察量来计算诸如最大代谢速率和生长范围之类的新颖参数，所以这一查找表可在不需要进行任何附加实验的情况下组合而成。例如，在许多实验室中，随着时间的过去，已经使用常规革兰氏染色和/或传代培养鉴别了各种被感染的样本。此外，在这些实验室中，也已经为这些样本记录了作为时间函数来跟踪代谢的生长曲线数据。的确，常常是生长曲线数据导致对这些样本已被微生物感染的确定。对于这些被感染的样本，所述新颖参数可由生长曲线数据计算，与来自革兰氏染色和/或传代培养的微生物类型相匹配，并用于构建查找表。随后，可以通过计算新培养物的所述新颖参数的值并且例如把该值与针对给定微生物类型的查找表内的值相比较，从而能够确定感染该新培养物(未知)的微生物类型的类型。