专利名称：卡介苗活菌数快速检测的仪表装置及方法
技术领域：
本发明涉及生物医学检测技术领域，是一种卡介苗活菌数快速检测的仪表装置及
方法。
背景技术：
肺结核病是一种慢性传染疾病，其传染途径主要是通过呼吸道传染，健康人吸入 带有结核菌的飞沫后可受到结核菌感染。2005年，在全国法定报告传染病疫情中，肺结核居 报告发病数和死亡数首位，结核病已成为传染病的首要杀手，近年来发病率有上升的趋势， 给我国的国民经济生活、人民生命健康造成了极大的危害，因此，对结核病的预防和早期诊 治具有重要的现实意义。 卡介苗是一种减毒的活性牛型结核杆菌疫苗，是人们经过长期实践创造出来的一 种减毒菌苗，它注入人体后，能使人体内产生对结核杆菌的免疫力，防止感染和发生结核 病。现已公认，接种卡介苗是预防结核病十分有效的措施，目前，世界上多数国家都已将卡 介苗列为计划免疫必须接种的疫苗之一。在卡介苗药物的生产和保存过程中，需要对卡介 苗质量进行鉴定，即活菌数是否达到合格标准，要求活菌数大于1 X 106个/mg，将lmg样品 配置成lmL的检测溶液，即要求卡介苗的活菌数浓度大于IX 10SCFU/mL。常规的检测方法是 取一定量的试样在试管中进行活菌斜面培养计数，但这种方法费时费力，培养时间通常需 要1个月，检测速度慢，且这种方法操作复杂，检测效率较低，国家检定部门及防疫系统在 监测疫苗质量时亦不能及时获得结果，影响了质量管理，因此，急需要建立一种快速、简便、 准确的活菌测试方法。 国内外均有相关机构开展卡介苗活菌数快速检测方法相关研究。研究方法主要有 ATP生物发光法和XTT方法。但是这些方法一般都要使用包括发光光度计在内的多种仪器， 操作步骤较为繁琐，至今未有专用的卡介苗活菌数检测仪表装置问世。市场上有一些基于 ATP生物发光法的细菌快速检测仪器，但由于卡介苗细胞壁较厚，而且细胞壁外还有一层较 厚荚膜， 一般的裂解试剂很难使其裂解，因此这些仪器都无法直接用于卡介苗快速检测。
本发明采用ATP生物发光法，设计了一个专用于卡介苗活菌数快速检测的仪表装 置，仪表内置超声裂解装置和加热裂解装置，有效克服了卡介苗难于裂解的特点，该仪表装 置具有操作简便，检测速度快等优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种卡介苗活菌数快速检测的仪表装置及方法，该装置及方 法通过裂解卡介苗，检测卡介苗胞内ATP发光强度，实现卡介苗活菌数快速检测，其完成一 次检测不超过15分钟，与现有培养法相比具有很大的优势。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是 种卡介苗活菌数快速检测的仪表装置，其内置超声裂解装置和发热裂解装置，结 合ATP生物发光技术及高精度微弱光检测技术，实现卡介苗活菌数快速检测。
所述的装置，其包括主控计算单元、模数信号转换信号采集电路、信号放大电路、 驱动控制电路、光电倍增管、超声裂解装置和加热裂解装置；其中，主控计算单元分别与模 数信号转换信号采集电路、驱动控制电路、显示、存储、通信、按键控制功能模块和电源模块 直接电连接；驱动控制电路与光电倍增管、超声裂解装置、加热裂解装置直接电连接；光电 倍增管顺序经信号放大电路、模数转换信号采集电路与主控计算单元输入端电连接；
光电倍增管设于反应池侧面，超声裂解装置至于反应池上方，加热裂解装置位于 反应池下方，超声裂解装置和加热裂解装置由电源模块取电；驱动控制电路另一输出端分 别与超声裂解装置、加热裂解装置的输入端电连接。
—种所述的装置的检测方法，其包括步骤
A)将卡介苗冻干粉溶解后加入仪器反应池； B)由主控计算单元先经驱动控制电路控制超声裂解装置、加热裂解装置进行卡介 苗裂解，裂解温度为96-98t:; C)卡介苗裂解后，释放出胞内ATP，即向反应池内加入ATP发光反应试剂；
D)发光反应进行3-20秒钟后，再由主控计算单元经驱动控制电路启动光电倍增 管检测微弱荧光信号，输出的电流信号，经信号放大电路、模数信号转换信号采集电路，转 换成数字电压信号，反馈给主控计算单元； E)主控计算单元根据预定算法，计算出卡介苗活菌数，并控制测试结果的存储、显 示和通信传输。 所述的检测方法，其所述B)步中，主控计算单元根据需要单独选择超声裂解装置 或加热裂解装置进行卡介苗裂解，或同时启动超声裂解装置和加热裂解装置进行卡介苗裂 解。 所述的检测方法，其所述单独选择加热裂解时，还需要加入缓冲试剂，加热裂解时 间为5-10分钟；单独选择超声裂解时，裂解时间为8-12分钟。 所述的检测方法，其所述缓冲试剂，为tris-EDTA，或者为三氯乙酸、氯己定、十二
烷基三甲基溴化铵、曲拉通(Triton X-100)、二甲亚砜(DMSO)中至少一种裂解试剂和环式
糊精、吐温、乙二胺四乙酸、环己烯二胺四乙酸中至少一种中和试剂的混合试剂。。 所述的检测方法，其所述D) 、 E)两步，所用检测时间为10-40秒钟。 本发明，采用ATP生物发光方法进行卡介苗活菌数快速检测，可在15分钟内完成
一次测量，得到可靠结果，与现有培养法相比，操作方便，检测时间大大縮短。
图1为本发明的卡介苗活菌数快速检测仪表装置组成框图；
图2为本发明方法卡介苗活菌数快速检测过程图；
图3为卡介苗活菌数快速检测原理图；
图4为原理样机检测结果。
具体实施例方式
下面参照附图详细说明本发明。 如图1所示，为本发明的一种卡介苗活菌数快速检测的仪表装置，其内置超声裂解装置7和发热裂解装置8，结合ATP生物发光技术及高精度微弱光检测技术，实现卡介苗 活菌数快速检测。 卡介苗活菌数快速检测的仪表装置，其包括主控计算单元1、模数信号转换信号采 集电路11、信号放大电路10、驱动控制电路12、光电倍增管9、超声裂解装置7和加热裂解 装置8 ;其中，主控计算单元1分别与模数信号转换信号采集电路11、驱动控制电路12、显 示3、存储4、通信6、按键控制功能模块5和电源模块2直接电连接；驱动控制电路12 —输 出端顺序经光电倍增管9、信号放大电路10与模数信号转换信号采集电路11输入端电连 接； 光电倍增管9和超声裂解装置7分别设于反应池侧面，加热裂解装置8位于反应 池下方，超声裂解装置7和加热裂解装置8由电源模块2取电；驱动控制电路12另一输出 端分别与超声裂解装置7、加热裂解装置8的输入端电连接。 被测卡介苗样品加入到卡介苗活菌数快速检测的仪表装置的反应池后，主控计算 单元1通过驱动控制电路12驱动超声裂解装置7或加热裂解装置8工作，待卡介苗样品充 分裂解后，加入发光试剂。待发光稳定后，主控计算单元1通过驱动控制电路12，控制光电 倍增管9检测微弱荧光信号，光电倍增管9输出电流信号经过信号放大电路10，转换成电压 信号，输出到模数转换信号采集电路ll，转换成数字电压信号后经主控计算单元1信号处 理，得出最终检测结果。 图2所示，描述了本发明装置进行卡介苗活菌数快速检测的过程。首先将卡介苗 被测样品加入到仪器反应池中，选择加热裂解或者超声裂解方式，如选择加热裂解，还需要 加入缓冲试剂如tris-EDTA，加热裂解时间为5_10分钟，如选择超声裂解，裂解时间为8_12 分钟。待裂解结束后，仪器提示加入发光反应试剂，该试剂主要包括荧光素和荧光素酶，发 光反应进行3-20秒钟后，仪器自动开始进行发光强度检测，并对5-40秒的检测结果进行记 录，检测结束后，仪器根据记录的发光强度值计算出卡介苗活菌数，并显示检测结果。
用本发明装置完成一次检测时间不超过15分钟。检测时间包括加样时间，样品裂 解时间和检测时间，采用加热裂解时间为5-10分钟，超声裂解时间为8-12分钟，检测时间 为10-40秒钟，加样时间可忽略不计，总检测时间不超过15分钟。 图3所示，描述了本发明装置进行卡介苗活菌数快速检测的工作原理，跟普通细 菌一样，每个卡介苗细菌内都含有一定量的三磷酸腺苷(ATP)，并且含量大致相当，因此可 通过检测ATP的总量实现对卡介苗活菌数的检测。将卡介苗进行裂解，充分释放其胞内 ATP，之后加入生物发光试剂，ATP与发光试剂反应，发出微弱的荧光，荧光发光强度与ATP 含量程正比，进而可根据发光强度计算出卡介苗活菌数。 图4所示，描述了使用本发明卡介苗活菌数快速检测的仪表装置原理样机进行卡 介苗样品检测的结果，从图中可以看出，在1. 25X 105-2 X 106CFU/mL的浓度范围内，本发明 装置检测到的发光强度与常规方法检测结果相比，线性相关系数达到0. 995。
权利要求
一种卡介苗活菌数快速检测的仪表装置，其特征在于，内置超声裂解装置和发热裂解装置，结合ATP生物发光技术及高精度微弱光检测技术，实现卡介苗活菌数快速检测。
2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，包括主控计算单元、模数信号转换信号采集 电路、信号放大电路、驱动控制电路、光电倍增管、超声裂解装置和加热裂解装置；其中，主 控计算单元分别与模数信号转换信号采集电路、驱动控制电路、显示、存储、通信、按键控制 功能模块和电源模块直接电连接；驱动控制电路与光电倍增管直接电连接；光电倍增管顺 序经信号放大电路、模数转换信号采集电路与主控计算单元输入端电连接；光电倍增管设于反应池侧面，超声裂解装置至于反应池上方，加热裂解装置位于反应 池下方，超声裂解装置和加热裂解装置由电源模块取电；驱动控制电路另一输出端分别与 超声裂解装置、加热裂解装置的输入端电连接。
3. —种如权利要求1或2所述的装置的检测方法，其特征在于，包括步骤A) 将卡介苗冻干粉溶解后加入仪器反应池；B) 由主控计算单元先经驱动控制电路控制超声裂解装置、加热裂解装置进行卡介苗裂 解，裂解温度为96-98t:;C) 卡介苗裂解后，释放出胞内ATP，即向反应池内加入ATP发光反应试剂；D) 发光反应进行3-20秒钟后，再由主控计算单元经驱动控制电路启动光电倍增管检 测微弱荧光信号，输出的电流信号，经信号放大电路、模数信号转换信号采集电路，转换成 数字电压信号，反馈给主控计算单元；E) 主控计算单元根据预定算法，计算出卡介苗活菌数，并控制测试结果的存储、显示和 通信传输。
4. 如权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述B)步中，主控计算单元根据需要单 独选择超声裂解装置或加热裂解装置进行卡介苗裂解，或同时启动超声裂解装置和加热裂 解装置进行卡介苗裂解。
5. 如权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述单独选择加热裂解时，还需要加入 缓冲试剂，加热裂解时间为5-10分钟；单独选择超声裂解时，裂解时间为8-12分钟。
6. 如权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述缓冲试剂，为tris-EDTA，或者为三 氯乙酸、氯己定、十二烷基三甲基溴化铵、曲拉通(Triton X-100)、二甲亚砜(DMSO)中至少 一种裂解试剂和环式糊精、吐温、乙二胺四乙酸、环己烯二胺四乙酸中至少一种中和试剂的 混合试剂。
7. 如权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述D)、E)两步，所用检测时间为 10-40秒钟。
全文摘要
本发明公开了一种卡介苗活菌数快速检测的仪表装置，涉及生物医学检测技术，内置用于卡介苗裂解的超声裂解装置和加热裂解装置，可使卡介苗有效裂解，结合ATP生物发光技术及高精度微弱光检测技术，实现卡介苗活菌数的快速检测。方法是，将卡介苗冻干粉溶解后加入仪器反应池，经超声裂解或加热裂解后，释放出胞内ATP，加入ATP发光反应试剂，使用光电倍增管检测微弱荧光，根据检测到的发光强度，计算出卡介苗活菌数，整个检测时间不超过15分钟，相对现有的常规培养计数法，检测时间大大缩短。
文档编号G01N1/28GK101793837SQ20091007795
公开日2010年8月4日 申请日期2009年2月4日 优先权日2009年2月4日
发明者刘春秀, 刘晓红, 田青, 罗金平, 蔡新霞 申请人:中国科学院电子学研究所