专利名称：检测细菌培养基电阻抗曲线形态的药物敏感试验方法
技术领域：
本发明属于生物医学工程与微生物技术领域，涉及一种用检测细菌培养基电阻抗
曲线形态的药物敏感试验方法。
背景技术：
药物敏感试验是检查某种致病菌对当前哪些抗菌药物敏感的实验，即检查抗菌药 物对致病菌是否有抑制和杀灭作用(《微生物学实验》，1989年第二版，P106)。现代人类由 于不科学的、大量的服用抗生素，以及某些治疗方案不恰当，致使致病菌广泛地存在着耐药 性问题。人们感到用药剂量越来越大，用药的品种越来越多，但药物的治疗效果反而不如以 前。研究报告和数据证实，许多致病菌已对现有的多种抗菌药物产生了耐药性，将这些药物 用于医学临床疗效甚微，甚至没有疗效。怎样选择有效的抗生素和药物用于临床治疗，是医 学界迫切需要解决的问题(《中华检验医学杂志》，2004年第01巻第01期，P44)。
目前，公知的医学临床细菌药物敏感试验是筛选有效抗菌药物的主要方法，主要 是用细菌培养的方法进行，即用小圆纸片分别浸满各种抗菌药液，然后放置在培养皿内固 体培养基表面，接种致病菌37t:环境进行培养，通常需24 36h，待固体培养基表面长出肉 眼可见的菌膜或菌落时，观察小圆纸片周围一定宽度(抑菌环)是否有菌膜或菌落生长，如 没有细菌生长现象，说明此抗菌药物有效；如抑菌环内有菌膜或菌落或是生长的不够好时， 说明此抗菌药物无效或效果不好，现在医学临床上多用这种方法来确定某种抗菌药物对某 致病菌的药物敏感性。该方法有许多不足，如细菌培养时间很长，检测人员凭肉眼观察菌 落和判断结果，易出现人为的误差，对强致病菌操作具有一定的危险性，另外，传统方法进 行药物敏感试验一次所能处理的样品数量有限，医学临床上难于进行大规模应用等，以上 的原因可能会延误病程，影响临床治疗效果，严重的甚至危及生命(《中华检验医学杂志》， 2004年第01巻第01期，P44)。 本发明的原理是因细菌在生长繁殖过程中会将培养基中的糖、脂、蛋白质等营养 物质，通过细菌的代谢活动，转变成各种胺类，丙酮酸、无机盐类、尿酸和各种有机酸成分等 尾产物，这些尾产物使培养基中原来的化学成分发生了改变，尤其是各种盐离子的含量增 加3 12倍(《西南民族学院学报》，1997年第24巻第4期，P416)。生物电子学认为糖、 脂、蛋白质等有机成分导电性较差，而胺类，丙酮酸、各种无机盐类、尿酸等导电性较好(《生 物物理》，2005年第四版，P235)，这会使得培养基的导电性能大大的提高，这意味随着细菌 的生长繁殖，其培养基的电阻抗值会发生变化，电阻抗值逐渐降低。
发明内容
根据微生物在生长繁殖过程中可使培养基的电阻抗减低的现象，本发明提供一种 用检测细菌培养基电阻抗曲线形态的药物敏感试验方法，该方法是将传统的玻璃培养皿重 新设计，保留其培养细菌功能，增加胶盖、通气孔，连接插座，并在培养基内按放两个金属电 极，使用专用液体培养基，制成微生物传感器。由信号放大器、信号发生器、恒温培养箱和计算机等组成药物敏感试验系统。细菌在培养过程中培养基电阻抗变化的信号就能由微生物 传感器收集和引出，再由药物敏感试验系统的处理，得出一幅以培养时间为横坐标(h)，以 电导率值(S)为纵坐标的电阻抗曲线形态图。细菌在培养基中正常生长繁殖的阻抗曲线形 态图与在其中滴加各种抗菌药物所形成的阻抗曲线形态图是不同的；而因不同抗菌药物的 杀抑细菌的效果不同，其阻抗曲线形态图的形态和位置上也有很大差异，可以用这些阻抗 曲线形态图的形态差别和位置进行细菌药物敏感试验。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 微生物传感器由两金属电极、小型玻璃培养皿、胶盖、专用液体培养基、连接插座、 连线和通气孔组成，其功能要求是能进行各种需氧菌和厌氧菌的培养。传感器的关键电 极，绝缘电极杆下端镶嵌金属电极片，要求两金属电极片的导电面积和其之间的距离保持 不变。使用时将专用液体培养基注入其中，进行细菌接种，按装电极、胶盖和连接插座后放 入37t:环境进行培养，如是需氧培养，需将通气孔开放，如是厌氧培养或兼性培养，则通气 孔关闭或部分关闭。细菌在培养过程中培养基电阻抗变化的信号由微生物传感器收集和引 出，再通过信号放大设备和计算机等试验系统处理，得出一幅以培养时间为横坐标(h)，以 电导率值(S)为纵坐标的电阻抗曲线形态图。细菌在培养基中正常生长繁殖的阻抗曲线形 态图与在其中滴加各种抗菌药物所形成的阻抗曲线形态图是不同的；而因不同抗菌药物的 杀抑细菌的效果不同，其阻抗曲线形态图的形态和位置上也有很大差异，可以用这些阻抗 曲线形态图的形态差别和位置进行细菌药物敏感试验。 具体操作时，如检测某种致病菌对某一些药物是否具有敏感性，方法是将若干微 生物传感器填装具相同配方的专用液体培养基，同时定量接种同一种的上述致病菌，此称 试验组传感器，同时另置一个传感器只加专用液体培养基而不接种任何细菌，称做对照组 传感器，然后试验组和对照组传感器都放置37t:环境培养，在培养进行到2h加药时间点 时，取出试验组传感器，分别滴加一定量的各种不同的抗菌素，同时另拿一个试验组传感器 只接种细菌而不滴加任何抗菌药物，此称接种对照组，然后所有微生物传感器都继续进行 37t:环境培养，培养时间随具体菌种而定，大约在4 24h。在培养过程中，药物敏感试验系 统每隔10min对所有在培养的微生物传感器读取一组数据，存储在计算机中，培养试验完 成后，计算机会将所有数据进行处理，得出一幅以培养时间为横坐标(h)，以电导率值(S) 为纵坐标的培养基电阻抗曲线形态图。 用阻抗曲线形态图进行细菌药物敏感试验方法的原理是这样的，接种对照组阻抗 曲线形态的形成是因在培养基中未滴加任何抗菌素，细菌正常生长繁殖不受影响，其培养 基电阻抗降得最低，反映在电导率值曲线纵坐标上升最高；对照组阻抗曲线形态的形成是 因在培养基中未接种任何细菌，培养基内无细菌生长繁殖现象，培养基成分不发生改变，电 阻抗值在这段时间内基本没有变化，所以其纵坐标曲线基本没有上升，近似一条平行于X 轴的直线。试验组阻抗曲线形态的成因是滴加抗菌药物对细菌所产生的杀抑作用会使电阻 抗曲线形态不同于对照组和接种对照组，它是介于对照组曲线和接种对照组曲线之间的一 种曲线形态，如果某种抗菌药物有很好的杀抑效果，说明细菌在其培养基中能几乎不能生 长繁殖，其阻抗曲线与对照组阻抗曲线形态相似并靠近，越靠近说明杀抑效果越好；如果抗 菌药物无效，说明细菌在培养基中生长繁殖不受抑制，其形成的阻抗曲线与接种对照组阻 抗曲线形态相似并靠近，越靠近说明杀抑效果越差；如抗菌药物有一般的杀抑作用，说明细菌在其培养基中能部分或局部生长繁殖，其阻抗曲线是介于对照组和接种对照组之间的一 种曲线。阻抗曲线纵坐标位置和相似性就可用来进行细菌的药物敏感试验。
本发明的有益效果是 1 、该法可以縮短细菌药物敏感试验所需要的时间，比传统方法縮短6 8倍，这对 治病救人非常重要。 2、用阻抗曲线形态图来进行细菌的药物敏感试验，代替用肉眼观察细菌生长情况 来判断，做到结果明显、客观、准确和安全。 3、该法为实现医学临床细菌药物敏感试验的自动化、智能化、规模化提供了理论 依据和可行性方案。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1是本发明的微生物电阻抗传感器结构图。
图2是沙门氏菌实施例阻抗曲线形态图。 图中1.专用液体培养基，2.玻璃培养皿，3.胶盖，4.连接插座，5.连线，6.通气 孔，7.电极，8.金属电极片，9.接种对照组阻抗曲线，IO.试验组庆大霉素阻抗曲线，ll.试 验组氨卞青霉素阻抗曲线，12.对照组阻抗曲线。
具体实施例方式
在图1中，微生物电阻抗传感器由玻璃培养皿2、胶盖3、两电极7及金属电极片8， 连接插座4，连线5和通气孔6组成，使用时将专用液体培养基1注入其中。进行细菌接种 时，加盖电极7及胶盖3和连接插座4后放入37t:环境培养即可。连线5与药物敏感试验 系统连接。 在图2所示沙门氏菌实施例，在沙门氏菌培养过程中，微生物传感器取得的电阻 抗变化数据经计算机处理，得出一幅以培养时间为横坐标(h)，以电导率值(S)为纵坐标的 培养基电阻抗曲线形态图。接种对照组阻抗曲线10的形成是因在培养基中未滴加任何抗 菌素，沙门氏菌正常生长繁殖不受影响，其培养基电阻抗降得最低，反映在电导率值曲线上 升最高；对照组阻抗曲线12的形成是因在培养基中未接种细菌，培养基内无细菌生长繁殖 现象，培养基成分不发生改变，电阻抗值在这段间内基本没有变化，所以其曲线没有上升， 近似一条平行于X轴直线。试验组阻抗曲线10和11的成因是在培养2h后加药时间点滴 加抗菌药物庆大霉素和氨卞青霉素对沙门氏菌所产生的杀抑作用而使电阻抗曲线不同于 接种对照组9和对照组12，在纵坐标的位置上是介于对照组曲线和接种对照组曲线之间的 一种曲线，阻抗曲线11比阻抗曲线IO更靠近对照组阻抗曲线12，反映沙门氏菌对氨卞青霉 素敏感性比庆大霉素大，说明氨卞青霉素比庆大霉素有更强的杀抑作用。所以，判断曲线形 态和位置就可用来进行细菌的药物敏感试验。
权利要求
一种用检测细菌培养基电阻抗曲线形态的药物敏感试验方法，该试验装置由微生物传感器，专用液体培养基、信号发生器、信号放大器、恒温培养箱和计算机组成，其特征是细菌在培养过程中培养基电阻抗变化信号通过计算机处理，得出一幅以培养时间为横坐标(h)，以电导率值(S)为纵坐标的阻抗曲线形态图，利用这些阻抗曲线形态的差别进行细菌药物敏感试验。
2. 根据权利要求1所述的检测细菌培养基阻抗曲线形态的药物敏感试验方法，其特征 是在培养基中只接种细菌而不滴加抗菌药物所形成的阻抗曲线形态图在纵坐标曲线上升 最高；在培养基中不接种细菌，也不滴加抗菌药物所形成的阻抗曲线形态图在纵坐标曲线 基本不上升，近似一条平行于X轴的直线；在培养基中接种细菌，同时滴加不同抗菌药物所 形成的阻抗曲线形态是介于上述两条曲线之间的一种曲线，细菌的药物敏感性高时，形成 的阻抗曲线与不接种细菌也不滴加抗菌药物所形成的阻抗曲线形态和位置靠近，越靠近说 明杀抑效果越好；细菌的药物敏感性低时，形成的阻抗曲线与只接种细菌不滴加抗菌药物 所形成的阻抗曲线形态和位置靠近，越靠近说明杀抑效果越差。
全文摘要
一种用检测细菌培养基电阻抗曲线形态的药物敏感试验方法，该方法是将传统的玻璃培养皿重新设计，保留其培养细菌功能，增加胶盖、通气孔，连接插座，并在培养基内安放两个金属电极，使用专用液体培养基，制成微生物传感器。由信号放大器、信号发生器、恒温培养箱和计算机等组成药物敏感试验系统。这样细菌在培养过程中培养基电阻抗变化的信号就由微生物传感器被收集和引出，再通过药物敏感试验试验系统的处理，得出一幅以培养时间为横坐标(h)，以电导率值(S)为纵坐标的电阻抗曲线形态图。细菌在培养基中正常生长繁殖的阻抗曲线形态图与在其中滴加各种抗菌药物所形成的阻抗曲线形态图是不同的；而因不同抗菌药物的杀抑细菌的效果不同，其阻抗曲线形态图的形态和位置上也有很大差异，可以用这些阻抗曲线形态图的形态差别和位置进行细菌药物敏感试验。
文档编号C12Q1/18GK101698879SQ20091016788
公开日2010年4月28日 申请日期2009年10月14日 优先权日2009年10月14日
发明者庞小峰, 王洪志 申请人:电子科技大学