临床检验仪器----临床微生物仪器

         微生物(microorganism，简称microbe)，是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动 物、显微藻类等在内的一大娄生物群体。是一切肉跟看不见或看不清的微小生物．通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清楚。涵盖了有益有害的众多种类，广泛涉及健康、食-铺、 医药、工农业、环保等诸多领域。临床上常见的微生物仪器主要有：全自动血培养仪、微生物鉴定、药敏分析系统和厌氧培养系统。

         一、全自动血培养仪 血培养检测系统主要用于检验临床血液标本中有无病原微生物存在，对于菌血症、败血
症等循环系统感染的诊断具有十分重要的意义。

         （一）基本结构 因仪器的种类不同，结构也不完全一样，但一般血培养检测系统均由主机、培养瓶、真空 采血器、计算机及外围设备组成。

         1．主机主机设有恒温孵育系统和检测系统。恒温孵育系统有恒温装置和振荡培养 装置，培养瓶的支架根据容量不同分为50瓶、120瓶、240瓶等，在样品进行恒温培养的同时 不断地进行检测分析。检测系统有的设在每个培养瓶支架的底部，有的设在每个培养瓶支架的侧面，有的仅有一个检测器，自动传送系统按顺序将每个培养瓶送到检测器所在的位置进行栓测分析。

         2.培养瓶根据培养要求不同，有需氧培养瓶、厌氧培养瓶、小儿专用培养瓶、结核菌培养瓶、高渗培养瓶、中和抗生素培养瓶。不同培养要求，培养瓶内的成分也不同，主要有： 培养基、抗菌药物拈抗剂。

         3.真空采血器配有一次性使用的无菌塑料管，两端与两个无菌针头相连，操作时将一端的针头进行静脉穿刺，另一端的针头插入负压的培养瓶内，所采集的血液因负压作用直 接进入培养瓶内。

         4．数据管理系统血培养检测系统均配有计算机，提供数据管理功能。数据管理系统 是血培养检测系统不可分割的一部分，用来判断并发出阴阳性结果报告。通过条码识别样 品编号，记录和打印检测结果．进行数据的存储和分析等。

         （二）检测原理 血培养检测系统检测技术有：应用测压原理的m培养检测系统、应用光电原理监测的血培养检测系统、应用均质荧光衰减原理的血培养检测系统、检测培养基导电性和电压的山培 养检测系统。原理如下：
         1．应用测压原理的血培养检测系统通过检测培养瓶内压力的变化来判断培养瓶内 是否有微生物的生长。当微生物生长时，分解利用培养基中的不同营养成分，或产生气体或 消耗气体，如O2、CO2、H2.、N2等，导致培养瓶内压力改变。血培养瓶配有一次性连接器，研以插入培养瓶内．连接器的另一端接压力感受器。随着微生物产生或消耗气体的变化，压力 感受仪器将压力的变化转换为电压而传人|卜算机，并以时问为横坐标显示曲线。因此该曲 线则随微生物消耗或产生气体量的多少呈现上升或下降表现，血培养检测系统的测压原理， 如同8－26所示。

         2.应州光电原理监测的血培养检测系统用光电原理监测的血培养检测系统，是应用 广泛的血培养检测系统。其基本原理是各种微生物在 代谢过程中必然会产生终末代谢产物二氧化碳，导致培养 基的pH及氧化还原电势的改变，利用光电比色检测血培 养瓶中CO2,，就可判断培养瓶内有无病原微生物生长。

         3．应用均质荧光衰减原理的血培养检测系统应用 均质荧光衰减原理的血培养检测系统，是在液体培养基 内，加入含有能发荧光的物质分子。在孵育过程中，如有病原微生物生长，其代酣过程中会产生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HCO3－），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。因此，用一个独特的光学系 统，可以检测每个培养瓶内发出的荧光，只要出现荧光衰减的现象，即提示有微生物生长。

         4.检测培养基导电性和电压的血培养检测系统检
         测培养基导电性和电压的血培养检测系统，在血培养基中加入一定的电解质而使血培养基 具有一定的导电性能。微生物在代谢过程中会产生质子、电子、各种带电荷的原予囝（如在 液体培养基巾CO2变成HCO3－），通过电极检测血培养基的导电性和电压变化来判断培养 基内有无微生物的生长。

         （三）性能特点
         (l)以连续恒温振荡方式培养，细菌易于生长。

         (2)采用封闭式非侵人性的瓶外检测方式，避免标本的交叉感染，无放射性污染。

         (3)自动连续检测，缩短了检测时间，保证了阳性标本检测的快速、准确。

         (4)阳性结果报告及时，并经打印显示或报警提示，85%必上的阳性标本均能在48小 时内被检出。

         (5)培养瓶可在任何时间放人 血培养检测系统，并进行追踪检查。

         (6)数据处理功能强大，数据管理系统随时监视感应器的读数，依据读数判定标本的阳性或阴性，并可进行流行病学的统计与分析。

         二、微生物鉴定和药敏分析系统 微生物鉴定和药敏分析系统除临床标本的细菌学检验外，还包括医院感染的检测、细菌 耐药性的检测、流行病学调查和新药研究巾的实验性工作。由于计算机的广泛应用，大大促 进了微生物鉴定的自动化进程。一些自动化程度高、功能齐全的微生物鉴定和药敏分析系 统相继出现，并巳用于临床微生物检验、卫生防疫和商检系统。功能范围包括细菌、厌氧菌和真菌等微生物鉴定以及抗菌药物敏感试验和低抑菌浓度(MIC)的测定。在～些系统内 还装有分析软件，增加了数据统计分析功能，能定期发出统计学报告，为医院感染的控制及流行病学调查提供科学的依据。

         （一）基本结构 微生物自动鉴定及药敏分析系统基本结构包括测试卡（板）、菌液接种器、培养与监测系

         1.测试卡（板）各种微生物自动臻定及药敏分析系统均配有测试卡或测试板。测试 卡（板）是系统的工作基础，各种不同的测试卡（板）具有不同的功能。基本的测试卡（板） 包括革兰阳性菌鉴定卡（板）、革兰阴性菌鉴定卡（板）、革兰阳性菌药敏试验卡（板）和革兰阴性菌药敏试验卡（板）。使用时应根据涂片和革兰染色结果进行选择。各种测试卡（板）上都 附有条形码，上机前经条形码扫描器扫描后即可被系统识别，系统会自动给测试卡（板）编号，防止标本混淆。

         2．菌液接种器可分为真空接种器和活塞接种器两种。测试卡的菌液接种一般采用 真空接种器。真空接种器分为上、下两部分：上部为封口器并有切割作用，下部为真空充液接种装置。测试板的菌液接种一般采用活塞接种器。

         3.培养与监测系统测试卡（板）接种菌液后即可被放人孵育箱／读数器中进行培养和监测。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一次检测。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，输人数据管理系统．数据管理系统则将这些电信号转换成数码，与原先已经储存的对照值相比 较，推断出菌种的类型及药敏结果，常规测试板则直接检测电信号，从干涉滤光片过滤的光 通过光导纤维导人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试验结果。

         4.数据管理系统数据管理系统就像整个系统的神经中枢，始终保持与孵育箱、读数 器、打印机的联络，控制孵育箱温度、自动定时读数、负责数据的转换及分析处理。当反应完 成时，计算机自动打印报告，并可进行菌种发生率、菌种分离率、抗生索耐药率等流行病学统 计。有些还配有专家系统，根据药敏试验的结果提示何种耐药机制的存在，对药敏试验的结 果进行“解释性”判读。

         （二）基本原理 微生物鉴定和药敏分析系统基本原理包括微生物的鉴定原理和抗菌药物敏感性试验的检测原理。 1微生物的鉴定原理微生物的鉴定原理采用数码鉴定原理。数码鉴定的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。 数据库F}『许多细菌条目组成。每个条目代表一个细菌菌种或一个细菌生物型。有些细菌只靠生化反应无法将属内细菌鉴定到种，则条目代表细菌属并提出“需用血清学试验”等进行下一步鉴定的指示。每个条目包括多种单项的生化反应。系统中各种细菌种类有各自 相应的数据庠，可鉴定出不同数目的细菌。 编码即将所得到的细菌生化反应模式转换成数学模式，可把被测细菌的全部生化反应结果快速转录成数字（编码），经查阅编码检索本，计算机分析系统又可将数字转化成相应的 细菌名称。 查码有编码检索本和计算机软件两种方式：编码检索本内查码和利用计算机软件查码。 编码检索本内鸯码有2种可能性：
         (1)有该数码，写有以下信息：①有一个或几个菌名条目及其%id值（鉴定百分率）和T值；②对鉴定结果好坏的评价有佳、很好、好、可以接受、不可接受等；③用小括号指出关键的生化结果，并列出该项反应应得的阳性百分率；④遇到分辨不清或多条菌名排列在一起 时，指出必须增加补充试验的项目及该反应应得的阳性百分率；⑤指出某些注意要点，需用 “推测性鉴定”，并将此菌送至参考实验室，需用“血清学鉴定”，作进一步的证实等。 
         (2)无该数码，可能有3种原因：①此菌生化谱不典型；②不能接受%id<80. 0；③可 疑，被测菌某一生化反应为阳性，而相似菌对该反应的阳性百分率为O。如果不是污染，即 保证是纯菌的前提下，可与就近的API计算机服务部联系，以求进一步解决。解释是将细菌%id值的大小分别作出可信度评价。评价结果为佳、很好、好以及可以接受。

         2．抗菌药物敏感性试验的检测原理 自动化抗菌药物敏感性试验使用药敏测试板（卡）进行测试，其实质是微型化的肉汤稀释试验。仪器每隔一定时间自动测定小孔中细菌生长状况，得出待检菌在各药物浓度的生长斜率，经回归分析得到低抑菌浓度( MIC)值，并根据NCCI。S标准得到相应敏感度：敏感S(sensitive，S)、中度敏感(middle sensitive，MS)和耐药( resistance，R)。药敏测试板也分为常规测试板和快速荧光测试板2种。常规测试 板的检测原理为比浊法，快速荧光测试板的检测原理为荧光法。

         （三）性能特点
         1．自动化程度高可联机孵育、定时扫描、自动加样、读数、分析，打印报告等，节省人 力并减少人为差错和误差。

         2．功能范嗣大检测微生物的范围包括需氧菌、厌氧菌、真菌等鉴定及细菌药物敏感 试验、低抑菌浓度测定。

         3.检测速度快快速荧光测试板的鉴定时间一般为2-4小时，绝大多数细菌的鉴定可在4-6小时内得出结果，常规测试板的鉴定时间一般为18小时左右。

         4．结果准确鉴定微生物种类广泛系统具有较大的细菌资料库，鉴定细菌种类可达 700余种，可进行数十甚至上百种不同抗生索的敏感性测试。

         5．避免误差使用一次性测试卡或测试板可避免由于洗刷不洁而造成人为误差。

         6．设置可供使用者调节的可变程序。

         三、厌氧培养系统 厌氧培养系统是用于检测厌氧菌感染的一种仪器。厌氧菌感染（除梭状芽孢杆菌属 的细菌外）多是内源性感染，如菌血症、败血症和中枢神经系统、口腔、呼吸系统、腹部、泌尿生殖系统等多部位的感染。这类细菌因常规细菌培养检查为阴性，必须用特殊的厌氧培养方法才能分离出来，因而厌氧培养装置的改进和发展与厌氧蔺分离阳性率有着密切关系。 厌氧培养系统用于临床样品中厌氧性细菌的分离培养，因此要求培养过程中完全无氧。 该系统包括样品采集、运送、接种和培养4个环节。在临床样品采集、运送及样品接种过程中骶限度的接触空气，使用新鲜预还原培养基以及培养装置内可靠的厌氧状态是分离厌 氧茼的基本保障。 常见的厌氧培养系统包括厌氧手套箱、多功能微生物培养箱、厌氧罐、厌氧袋及其他小型厌氧培养装置。 
         （一）厌氧手套箱
         1基本结构厌氧手套箱由箱体和箱架组成，箱体左侧为密闭操作室(1000mm×600mm×700mm)，室前面是透明的有机玻璃面板，面板上两个橡皮圈固定乳胶手套，操作 者通过密封的乳胶手套进行操作。密闭室内有一小型恒温培养箱，细菌接种完毕不接触空气，直接放入箱中进行培养。箱体右侧有外门与过道室相通，过道室是放人培养器材和取出 用过的物品的缓冲室。过道室的上方面板上装有压力表、指示灯、各种开关、数字显示温度 调节仪、流量计等。箱架后部为真空泵，前面放有2个钢瓶，其中一瓶装有99. 0%纯氨气，另一瓶为80%氮、10%氢气和10%二氧化碳的混合气。钢瓶和真空泵用粗橡皮管与箱内各室相通，以便输气和抽真空。在空气通路上装有细菌滤膜，以去除气体中的杂菌。操作室内 有紫外线灯，通过紫外线照射进行灭菌。操作室装有3个带孔的塑料扁盒，上层盒装钯粒，中间层盒装变色硅胶，下层盒装吸人式小型风扇，保证操作室内的除氧和除湿。接种针、接种环系电热丝制成，通电后烧灼灭菌，内装的熔蜡装置可旋转加热试管上端及熔化用于封口 的同体石蜡。 
         2．基本原理 (l)操作室厌氧环境的建立：厌氧手套箱气路如图8-27所示。

         当脚踏电磁阀门时，操作室的气体被排出；放开脚踏阀门气路即被关闭。打开氮气瓶阀和减压阀，氮气气路开通，打开混合气大流量阀即进入混合气体。通过置换气体3次（第1次和第2次均充以N2，第3次充以80%N2、10%CO2,、10%H2混合气体），操作箱内换气过程结束。然后打开吸人式电
         风扇，混合气进入钯粒盒，操作室中的剩余O。和H.，羟钯催化成水，南变色硅胶吸收。此时 经过物理的抽气换气过程和化学除氧过程，操作室内已进入无氧状态，届时打开亚甲蓝安瓿，指示剂亚甲蓝应保持无色。 
         (2)过道室厌氧状态的建立：先关紧内门，再打开外门，放人所用物体后即关闭外门。 开启真空泵抽真空至6. 67kPa，停止抽气。打开N2瓶阀门，至真空泵指针回复原位。反复 置换两次，后充人混合气，过道室已进入无氧状态。 (3)厌氧培养操作：打开内门，将物件移人操作室，关紧内门。紫外线灯照射灭菌0. 5小时后进行样品接种，接种完毕后置人培养箱中。关闭内门后，才能开启外门，取出过道室 内的废弃物品。

         （二）厌氧罐
         厌氧罐设备简单、操作方便。罐体由透明聚碳酸酯制成，利用外源性气体和内源性气体 造成厌氧环境。下面以Gapac为例介绍其结构和原理。

         1.基本结构由聚碳酸酯制成的圆柱形罐体，内装产气条、亚甲蓝指示条，在厌氧罐的 盖下袈有放倦化剂的小盒。

         2.基本原理气体发生原理是产气包内的氢硼化钠、柠檬酸、碳酸氢钠产生CO2,、H2， 在冷催化剂钯粒作用下，氢气与氧气发生氧化还原反应生成水。

         （三）厌氯袋
         1．基本结构厌氧袋是一种透明不透气的握料袋，南透明不透气的塑料袋、产气管、厌氧度指示管、催化剂、吸湿剂管组成。容量小，可放1~3个培养皿。

         2．基本原理厌氧袋是利用氢硼化钠与水反应产生氢，在催化剂钯的作用下，氢与袋中氧结合生成水达到除氧目的，除氧效果可从袋中厌氧度指示剂观察。同时，利用柠檬酸与碳酸氢钠的作用产生CO2，以有利于需要CO2，的厌氧菌的生长。

         （四）多功能微生物培养箱
         能提供不同的气体环境在不同培养罐中，可分别供需氧菌、兼性厌氧菌、微需氧菌、专性 厌氧菌的分离培养。

         1．基本结构由控温系统和抽真空系统组成的金属箱组成。控温系统由控温仪、温差 继电器、轴流风扇、温度传感器、加热器和温控选择盘等组成。抽真空系统由真空表、真空 泵、输气接头、输气阀、减压阀、电磁阀和培养罐组成。气罐的输气接头上装有滤膜以净化空气。箱内有4个独立的细菌培荞罐，罐表面有盖板，与罐体之间装有密封圈，拧紧盖板螺帽， 即可密闭培养罐，每罐均有独立的电磁阀。箱体输气接头用硬质皮管与N：和（X^钢瓶减压阀连接。

         2．基本原理当已接种样品培养物和钯粒、干燥剂、亚甲蓝指示剂放八罐内后，关紧罐门。启动电磁阀，抽真空达93. 3kPa后，关闭真空阀。开启N2输气阀，以N2抽换2次，第2次再完成输入气体，罐体内抽气、换气过程。再附以化学除氧形成厌氧环境。通过温控选择盘选择所需温度进行孵育。

         （五）小型厌氧培养装置 由长方形玻璃培养瓶和瓶边的侧室组成。前者平面可供细菌接种，侧室内加入化学药品制造厌氧环境。侧室可有一个或两个，也可用试管代替培养瓶，原理同厌氧袋。