专利名称：临床常规难检验病原菌自动检验网络系统及方法
技术领域：
本发明属于利用科学仪器、医疗仪器对临床常规难检验病原菌作自动检验的一种方法及网络系统，学科范围归属分析微生物学。
对临床常规难检验病原菌的检验，国内外均有人做过其些研究。例如，目前已有的检验厌氧菌基本方法大体为三种1)一般医院(包括国外)的常规菌检法。使用该方法检验周期较长，约需7-14天才能得到结果，且不准确;2)M-D公司的Vitek鉴定卡方法。该方法成本高，消耗大，消耗量约为2.28美元/每卡，并且，其鉴定卡为该公司专门生产的;3)HP微生物色谱分析仪。这是美国惠普公司1985年研制的一套微生物自动检验系统，即惠普公司的产品5898A细菌分析仪。该分析仪性能好，但成本高昂，其检验不是以VPI手册(AnaerobeLaboratorymanual.4thEditionLillianV.Holdeman，etal.1977)资料为依据，它无服务网的设计。此外，对结核杆菌的检验，目前所使用的方法一般都需要10～12个星期才能得到结果(含做药敏试验)。美国最新推出的快速检出结核杆菌专用仪也需4个星期检出(含药敏试验)，且要使用同位素。
本发明的目的在于，以气相色谱方法为核心，辅以一特定区段的阿达玛(Hadmard)红外光谱方法，以尽可能快的速度，以最小的投入(如设备成本、操作人员及其知识技能水平，能耗开支等)，以准确的鉴别、检查厌氧菌代谢产物中的特征短链脂肪酸组份的含量，以确定送检样品中是否存在厌氧菌或确定是哪种厌氧菌;以较短的时间检验CO2的产率，判断是否存在结核杆菌;并构成服务网络，服务于一适当大范围内的用户，尤其是服务于农村，比如在一个专区范围内的各县医院。
本发明所说的对临床常规难检验病原菌作自动检验的网络方法的要点在于，由气相色谱的色谱柱，FID(氢火焰离子检测器)，HIR(阿达玛红外分析器)，TCD(热导检测器)，计算机及计算机通讯网络终端，现有的电话线路(或无线电通讯网)，交通、邮路，用户样品处理终端等构成的对临床常规难检验病原菌自动检验的网络系统。
利用该网络系统对厌氧菌检验的方法为，将待检验样品取出后，对一部分样品立即作酸化处理，将另一部分样品立即利用“用户样品处理终端”注入具有厌氧环境的培养基内，两部分样品均置入专用容器内通过交通或邮路送往检验中心。在检验中心将上述两部分样品分别作不同的处理，一部分样品在取样用户终端(医院)作了酸化处理后，即已把微生物的特定代谢产物“短链脂肪酸”固定下来，以使在不同温度环境，较长时间的运输中不变化，在检验中心对该样品进一步作乙醚提取后，随即进入色谱柱分离、由FID检测，并由计算机快速分析，给出结果，以在最短的时间内确定是否含有厌氧菌感染;另一部分待分类样品送到检验中心后则经分离培养、离心得到的上清液作酯化处理，送入FID及HIR构成的氢火焰、光电子检测器，对是否存在厌氧菌进行分析，并确定其厌氧菌的归属。在仪器分析系统中建有以“VPI”手册和专门的红外光谱分析为基础的数据库的计算机系统，利用R-编网模糊聚类法对样品进行模糊聚类，对样品进行比较，以编码法分析其红外特征，以便鉴别和确定是否存在厌氧菌及其属(genus)和种(specias);在计算机中获得的结果数据，经调制、解调后采用一对一的数据双向传输方式，利用电话线路(或无线电通讯方式)与网络系统网点上的用户终端相联系，在终端解码并将信号返回检验中心复检后，即在终端打印结果报告。
利用该网络系统对结核杆菌检验的方法为，将待检验样品取出后，接种于结核杆菌培养基上，并封口，然后可将样品置于运送厌氧菌待检验样品的专用容器内，与厌氧菌检验样品一起通过交通或邮路送往检验中心。在检验中心，将待检验结核杆菌样品置于专用培养器内进行结核菌培养，经培养产生的气体定时注入气相色谱仪，经汽化室、色谱柱分离，由TCD检测，检查CO2的增长速率，将所得信号送入计算机系统中，经模数转换、快速识别软件作数据分析，判断是否存在结核杆菌;在计算机中获得的信息、数据，经调制、解码后也采用一对一的数据双向传输方式，利用电话线路(或无线电通讯方式)与网络系统网点上的用户终端相联系，在终端解码并将信号返回检验中心复检后，即在用户终端打印结果报告。
采用本发明所述对临床常规难检验病原菌进行检验的方法，有如下优点(一)对厌氧菌检验而言1.取得的待检验样品在取样地，即在网络系统中网点上的用户(医院)就进行第一步酸化处理，以保证固定微生物的特定代谢物的短链脂肪酸，并使在运输过程中、在不同温度环境中不改变，同时也使第一步酸化处理后的反应在运输样品的途中完成，使酸化处理与运输的步骤合二而一;
2.样品在厌氧环境中是指将样品放在有氮、二氧化碳、氢等气体构成的厌氧环境保护的培养基中，并使用专用的培养皿和容器，其培养皿和容器能方便地放、取样品和重复使用，能有效地保存和培养厌氧菌，并能充分利用运输过程中的时间;
3.出结果快。一部分酸化处理的样品在检验中心经简单分析程序处理，可在1～2小时内得出是否存在厌氧感染的报告;
4.由于采用了R-编网模糊聚类法，在普通的计算机上就可使原来需要4小时的计算时间缩短到5分钟左右;使得厌氧菌分类的计算达到了快速。
5.采用阿达玛变换红外分析器和色谱柱、FID检测器联用的分析仪器系统，并利用有红外光谱分析和VPI手册为基础的数据库的计算机，使得装置较简单，运算简便、迅速，并能取得很好的信噪比;使用本发明所述的方法可在不宽的红外波段内(如仅在3-6μm波长的光波范围内)提出特征，经与气相色谱氢火焰离子检测器中得到的信号复合处理，亦可得到VPI手册中不加生化方法就无法区分的那些菌种的归属;
(二)对结核杆菌检验而言对结核杆菌的检验，判断可从用现有技术所需的10～12个星期时间缩短到4个星期时间(含药敏试验)，但勿需使用同位素。
(三)本发明所采用的通讯为一对一的数据双向传输，利用电话线路及电话机(或无线电通讯)与网点上的用户终端相联，终端具有收信号、打印结果及返送复检信号签收等功能，结构简单，运行可靠，成本低。能以较低廉的成本，将高技术应用于大范围的农村，具有极好的社会效益。
附
图1，临床常规难检验病原菌自动检验网络系统流程图。
为了更清楚地说明本发明所述的方法，以下结合附图进行描述本发明所述的对临床常规难检验病原菌自动检验方法所采用的系统主要可分为两大部分，即用户(Ⅰ)-基层医院检验部门，和检验中心(Ⅱ)。在用户(Ⅰ)中配置有用户通讯终端和样品处理终端等装置;在检验中心(Ⅱ)中配置有分析仪器系统(Ⅲ)和计算机系统(Ⅳ)等装置。本发明所说的检验方法在上述系统中的工作流程为从患者处取出待检验样品(1)后，对作厌氧菌检验的样品分成两部分，一部分用作厌氧菌快速分析的样品(约1/2)中加入适量无机酸作酸化处理(2)(附图中由虚线所描述其流程);另一部分用作厌氧菌分类分析的样品(约1/2)经专用的样品处理终端作厌氧处理，并接种于培养基上(3)(附图中由细线所描述其流程)，然后将这些样品均置于专用运送容器内(6)，用邮路或者交通(7)的方式送往检验中心(Ⅱ)。检验中心收到待检验样品后，将用作厌氧菌快速分析的一部分样品作脂肪酸提取处理(8);将用作厌氧菌分类分析以确定厌氧菌分类归属的另一部分样品作分离培养并转PYG培养(9)，然后进行酯化处理(10);将这些分别处理的样品分别注入分析仪器系统(Ⅲ)中的色谱仪汽化室(12)中，随后经色谱柱分离(13)后送至FID/HIR检测器(14)，对作快速分析的经FID检测;对作全面分析并确定其厌氧菌归属的则经FID和HIR检测，得到的检测信号作电子学信号处理(15);然后将信号输送给计算机系统进行模数转换(16)，对模数转换后的信号进行数据分析(17)，同时与“VPI”数据库及红外数据库(18)进行比较，以R-编网模糊聚类法分析其红外特征，以便鉴别厌氧菌是否存在和确定其属和种;经数据分析(17)后的输出信号一路进行调制/解调(19)后经通讯(21)方式与用户通讯终端(22)联网;输出信号的另一路为结果输出，即记录、显示(20)，该结果可供研究、分析或复查时所用。
对作结核杆菌待检验样品(1)取出后(附图中由粗实线所描述其流程)，接种于结核杆菌培养基上(4)，并将盛此培养基的专用培养基器封口(5)，然后也可置于专用运送容器内(6)，用邮路或者交通(7)的方式送往检测中心(Ⅱ)。检验中心收到该待检验样品后，再继续进行结核菌培养并定时从培养器内抽取气体(11)注入色谱仪汽化室(12)中，经色谱分离(13)，TCD检测(14)，电子学信号处理(15)后，由计算机系统(Ⅳ)作数据分析，确定是否存在结核菌感染，何种结核菌感染(包含药敏试验)。
检测中心(Ⅱ)中计算机系统(Ⅳ)与用户(Ⅰ)之间采用一对一的数据双向式传输方式，将计算机输出信号经通讯(无线电或电话方式)线路(21)送达用户通讯终端(22)后，在用户通讯终端解码，并还要将信号返回到检验中心复检确认无误后，即在用户终端打印结果报告(23)。
本发明所述的对厌氧菌自动检测方法中所说的“R-编网”模糊聚类法，其要点为a)根据气相色谱图(GC图)的保留时间作指标性质分析，确定样本特征指标，对谱峰高或峰面积加权后，确定样本指标的取值范围;b)比较每两样本间指标的大小，列出n×n列联表，求模糊相似系数，列出模糊相似矩阵R;c)设立分类水平α，对α截矩阵Rα，采用R-编网法，对样本进行模糊聚类。
在本发明所说的分析仪器系统中可设有一个或一个以上的检验样品入口，可同时进行一个或一个以上的样品分析、处理。在所说的计算机系统中可设有一个或一个以上的接口，可与一个或一个以上的用户通讯终端提供服务。
在本发明所说的用户终端处作样品处理是指对厌氧菌检验的样品，将取出的约半份样品中立即加入无机酸，作酸化处理，这样一方面良好地保存了在运送中生物样品不变质，另一方面也是注入仪器前处理样品中的必要的第一步;另一半样品取出患者体外后，即注入培养基并立即在检验中心所提供的用户终端支持下实行厌氧环境保护，在专门的运送容器(6)内充入N2、CO2、H2混合气体，关好盖后即进入运送。这样一则保护了厌氧菌不被空气中的氧致死，另外还可利用运输所需的时间作培养，使远距离的用户能基本上享受到检验中心所在城市的患者能享受的快速性。而对作结核杆菌检查的样品则无需厌氧环境，样品取出后随即接种于专用培养器(5)内的结核菌培养基(4)上，封上培养器(5)的口，即可置入专用运送容器(6)内一起运输。
权利要求
1.一种由用户样品处理、通讯终端；检验中心；和传输、通讯系统等构成的，对临床常规难检验病原菌的快速自动检验网络系统，其利用该网络系统对临床常规难检验病原菌中厌氧菌检验的方法为a，待检验样品取出后将一部分样品立即作酸化处理，将另一部分待分类样品经专用的样品处理终端处理而达到注入具有厌氧环境培养基内，两部分样品均置于专用容器内送往检验中心；b，将所述的两部分样品再分别作不同的处理，一部分样品作乙醚提取然后入分析仪器系统作快速分析，以确定是否包含有厌氧菌感染；另一部分待分类样品则经分离培养并转PYG培养后，将离心上清液作酯化处理，再入分析仪器系统分析其厌氧菌是否存在，并确定归属；c，待快速检验的样品，进入仪器后，经分离、FID检测，所得信号送入计算机中，经快速编码软件分析，即可确定该样品是否含有厌氧菌感染；待分类检验样品进入仪器后，经分离、FID检测，HIR检测后，将检测信号送入建有以“VPI”手册为基础的数据库及红外光谱数据库的计算机中，利用“R-编网”模糊聚类法进行模糊聚类，与“VPI”数据库进行比较，以编码法分析其红外特征，以便鉴别厌氧菌是否存在并确定其属和种；d，从计算机中得出结果后，利用电话线路(或无线电通讯方式)与网络系统网点上的用户通讯终端采用一对一的数据双向传输方式进行通讯，在终端解码并将信号返回检验中心复检并在双方作签收后，即在终端打印结果报告。
2.根据权利要求1所述的对厌氧菌检验的方法，其特征在于，所说的分析仪器系统包括有气相色谱柱、氢火焰离子检测器(即FID)与阿达玛变换红外分析器(即HIR)构成的光电子检测器;电子学信号处理器等;所说的计算机系统包含有建有“VPI”数据库及专用的红外光谱数据库，R-编网法，快速识别软件，编、解码系统，调制、解调器等的计算机化的鉴别系统。
3.根据权利要求2所述的对厌氧菌检验的方法，其特征在于，所说的计算机采用的鉴别方法为“R-编网”模糊聚类法，其要点为，a，根据气相色谱图的保留时间作指标性质分析，确定样本特征指标，对谱峰高或峰面积加权后，确立样本指标取值范围;b，比较每两样品间指标的大小，列出n×n列联表，求模糊相似矩阵R;c，设立分类水平α，对α截矩阵Rα，采用R-编网法，对样本进行模糊聚类。
4.根据权利要求3所述的对厌氧菌检验的方法，其特征在于，所说的将一部分样品立即作酸化处理是指加入无机酸到样品中，该酸化处理放在网络系统中网点上的用户(医院)内进行;所说的另一部分待分类样品立即注入具有厌氧环境培养基内是指将样品放在有氮、二氧化碳、氢等气体构成的厌氧环境培养基的培养皿和专用容器内。
5.根据权利要求4所述的对厌氧菌检验的方法，其特征在于，所说的分析仪器系统中可设有一个或一个以上的检验样品入口，可同时作一个或一个以上的待检验样品的分析、处理;所说的计算机系统中可设有一个或一个以上的接口，可与一个或一个以上的用户通讯终端联接提供服务。
6.一种由用户样品处理、通讯终端;检验中心;传输、通讯系统等构成的对临床常规难检验病原菌的快速自动检验网络系统，其利用该网络系统对临床常规难检验病原菌中结核杆菌检验的方法为a，待检验样品取出后，接种于专用培养器内的结核杆菌培养基上，并封口，然后置于专用容器内送往检验中心;b，将待检验样品置入专用培养器内进行结核杆菌培养，然后定时送培养器内的气体进入分析仪器系统进行分析;c，待检验样品气体进入分析仪器后，经气相色谱仪汽化室、色谱柱分离，TCD(热导)检测器，给出电信号，实现以色谱方法检查CO2的增长速率;将所得信号送入计算机系统中，经模数转换、数据分析后判断是否存在结核杆菌，为何种结核杆菌。(包含做药敏试验)d，从计算机中得出结果后，利用电话线路(或无线电通讯方式)与网络系统网点上的用户通讯终端采用一对一的数据双向传输方式进行通讯，在终端解码并将信号返回检验中心复检并在双方作签收后，即在终端打印结果报告。
7.根据权利要求6所述的对结核杆菌检验的方法，其特征在于，待检验样品培养中，定时将培养器中的样品气注入气相色谱仪汽化室。
8.根据权利要求7所述的对结核杆菌检验的方法，其特征在于，所说的分析仪器包括气相色谱柱;热导检测器(即TCD);电子学信处理器等;所说的计算机系统包括有模数转换、快速识别软件，调制、解调器等。
全文摘要
本发明为一种对临床常规难检验病原菌自动检验的网络系统及方法。由用户样品处理，通讯终端，样品传输系统，分离、培养系统，分析仪器系统，计算机系统和通讯系统等构成对临床常规难检验病原菌自动检验的网络系统，采用用户、传输、检测中心、通讯、样品处理终端构成检验网络的方式，并在检验过程中使用TCD；FID和HIR联用的方式和R-编网模糊聚类法，等高技术对待检样品进行分析。本方法具有结构简单、运行可靠、成本低、出结果快、服务面宽达基层和农村小城镇等优点。
文档编号C12Q1/04GK1073720SQ91111898
公开日1993年6月30日 申请日期1991年12月23日 优先权日1991年12月23日
发明者叶虎年, 杨立新, 李玉红, 杨华, 周方, 李 柱 申请人:华中理工大学