專利名稱：卡介苗活菌數(shù)快速檢測的儀表裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域，是一種卡介苗活菌數(shù)快速檢測的儀表裝置及
方法。
背景技術(shù)：
肺結(jié)核病是一種慢性傳染疾病，其傳染途徑主要是通過呼吸道傳染，健康人吸入 帶有結(jié)核菌的飛沫后可受到結(jié)核菌感染。2005年，在全國法定報(bào)告?zhèn)魅静∫咔橹?，肺結(jié)核居 報(bào)告發(fā)病數(shù)和死亡數(shù)首位，結(jié)核病已成為傳染病的首要?dú)⑹?，近年來發(fā)病率有上升的趨勢， 給我國的國民經(jīng)濟(jì)生活、人民生命健康造成了極大的危害，因此，對結(jié)核病的預(yù)防和早期診 治具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 卡介苗是一種減毒的活性牛型結(jié)核桿菌疫苗，是人們經(jīng)過長期實(shí)踐創(chuàng)造出來的一 種減毒菌苗，它注入人體后，能使人體內(nèi)產(chǎn)生對結(jié)核桿菌的免疫力，防止感染和發(fā)生結(jié)核 病。現(xiàn)已公認(rèn)，接種卡介苗是預(yù)防結(jié)核病十分有效的措施，目前，世界上多數(shù)國家都已將卡 介苗列為計(jì)劃免疫必須接種的疫苗之一。在卡介苗藥物的生產(chǎn)和保存過程中，需要對卡介 苗質(zhì)量進(jìn)行鑒定，即活菌數(shù)是否達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，要求活菌數(shù)大于1 X 106個(gè)/mg，將lmg樣品 配置成lmL的檢測溶液，即要求卡介苗的活菌數(shù)濃度大于IX 10SCFU/mL。常規(guī)的檢測方法是 取一定量的試樣在試管中進(jìn)行活菌斜面培養(yǎng)計(jì)數(shù)，但這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，培養(yǎng)時(shí)間通常需 要1個(gè)月，檢測速度慢，且這種方法操作復(fù)雜，檢測效率較低，國家檢定部門及防疫系統(tǒng)在 監(jiān)測疫苗質(zhì)量時(shí)亦不能及時(shí)獲得結(jié)果，影響了質(zhì)量管理，因此，急需要建立一種快速、簡便、 準(zhǔn)確的活菌測試方法。 國內(nèi)外均有相關(guān)機(jī)構(gòu)開展卡介苗活菌數(shù)快速檢測方法相關(guān)研究。研究方法主要有 ATP生物發(fā)光法和XTT方法。但是這些方法一般都要使用包括發(fā)光光度計(jì)在內(nèi)的多種儀器， 操作步驟較為繁瑣，至今未有專用的卡介苗活菌數(shù)檢測儀表裝置問世。市場上有一些基于 ATP生物發(fā)光法的細(xì)菌快速檢測儀器，但由于卡介苗細(xì)胞壁較厚，而且細(xì)胞壁外還有一層較 厚莢膜， 一般的裂解試劑很難使其裂解，因此這些儀器都無法直接用于卡介苗快速檢測。
本發(fā)明采用ATP生物發(fā)光法，設(shè)計(jì)了一個(gè)專用于卡介苗活菌數(shù)快速檢測的儀表裝 置，儀表內(nèi)置超聲裂解裝置和加熱裂解裝置，有效克服了卡介苗難于裂解的特點(diǎn)，該儀表裝 置具有操作簡便，檢測速度快等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種卡介苗活菌數(shù)快速檢測的儀表裝置及方法，該裝置及方 法通過裂解卡介苗，檢測卡介苗胞內(nèi)ATP發(fā)光強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)卡介苗活菌數(shù)快速檢測，其完成一 次檢測不超過15分鐘，與現(xiàn)有培養(yǎng)法相比具有很大的優(yōu)勢。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 種卡介苗活菌數(shù)快速檢測的儀表裝置，其內(nèi)置超聲裂解裝置和發(fā)熱裂解裝置，結(jié) 合ATP生物發(fā)光技術(shù)及高精度微弱光檢測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)卡介苗活菌數(shù)快速檢測。
所述的裝置，其包括主控計(jì)算單元、模數(shù)信號轉(zhuǎn)換信號采集電路、信號放大電路、 驅(qū)動控制電路、光電倍增管、超聲裂解裝置和加熱裂解裝置；其中，主控計(jì)算單元分別與模 數(shù)信號轉(zhuǎn)換信號采集電路、驅(qū)動控制電路、顯示、存儲、通信、按鍵控制功能模塊和電源模塊 直接電連接；驅(qū)動控制電路與光電倍增管、超聲裂解裝置、加熱裂解裝置直接電連接；光電 倍增管順序經(jīng)信號放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換信號采集電路與主控計(jì)算單元輸入端電連接；
光電倍增管設(shè)于反應(yīng)池側(cè)面，超聲裂解裝置至于反應(yīng)池上方，加熱裂解裝置位于 反應(yīng)池下方，超聲裂解裝置和加熱裂解裝置由電源模塊取電；驅(qū)動控制電路另一輸出端分 別與超聲裂解裝置、加熱裂解裝置的輸入端電連接。
—種所述的裝置的檢測方法，其包括步驟
A)將卡介苗凍干粉溶解后加入儀器反應(yīng)池； B)由主控計(jì)算單元先經(jīng)驅(qū)動控制電路控制超聲裂解裝置、加熱裂解裝置進(jìn)行卡介 苗裂解，裂解溫度為96-98t:; C)卡介苗裂解后，釋放出胞內(nèi)ATP，即向反應(yīng)池內(nèi)加入ATP發(fā)光反應(yīng)試劑；
D)發(fā)光反應(yīng)進(jìn)行3-20秒鐘后，再由主控計(jì)算單元經(jīng)驅(qū)動控制電路啟動光電倍增 管檢測微弱熒光信號，輸出的電流信號，經(jīng)信號放大電路、模數(shù)信號轉(zhuǎn)換信號采集電路，轉(zhuǎn) 換成數(shù)字電壓信號，反饋給主控計(jì)算單元； E)主控計(jì)算單元根據(jù)預(yù)定算法，計(jì)算出卡介苗活菌數(shù)，并控制測試結(jié)果的存儲、顯 示和通信傳輸。 所述的檢測方法，其所述B)步中，主控計(jì)算單元根據(jù)需要單獨(dú)選擇超聲裂解裝置 或加熱裂解裝置進(jìn)行卡介苗裂解，或同時(shí)啟動超聲裂解裝置和加熱裂解裝置進(jìn)行卡介苗裂 解。 所述的檢測方法，其所述單獨(dú)選擇加熱裂解時(shí)，還需要加入緩沖試劑，加熱裂解時(shí) 間為5-10分鐘；單獨(dú)選擇超聲裂解時(shí)，裂解時(shí)間為8-12分鐘。 所述的檢測方法，其所述緩沖試劑，為tris-EDTA，或者為三氯乙酸、氯己定、十二
烷基三甲基溴化銨、曲拉通(Triton X-100)、二甲亞砜(DMSO)中至少一種裂解試劑和環(huán)式
糊精、吐溫、乙二胺四乙酸、環(huán)己烯二胺四乙酸中至少一種中和試劑的混合試劑。。 所述的檢測方法，其所述D) 、 E)兩步，所用檢測時(shí)間為10-40秒鐘。 本發(fā)明，采用ATP生物發(fā)光方法進(jìn)行卡介苗活菌數(shù)快速檢測，可在15分鐘內(nèi)完成
一次測量，得到可靠結(jié)果，與現(xiàn)有培養(yǎng)法相比，操作方便，檢測時(shí)間大大縮短。


圖1為本發(fā)明的卡介苗活菌數(shù)快速檢測儀表裝置組成框圖；
圖2為本發(fā)明方法卡介苗活菌數(shù)快速檢測過程圖；
圖3為卡介苗活菌數(shù)快速檢測原理圖；
圖4為原理樣機(jī)檢測結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。 如圖1所示，為本發(fā)明的一種卡介苗活菌數(shù)快速檢測的儀表裝置，其內(nèi)置超聲裂解裝置7和發(fā)熱裂解裝置8，結(jié)合ATP生物發(fā)光技術(shù)及高精度微弱光檢測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)卡介苗 活菌數(shù)快速檢測。 卡介苗活菌數(shù)快速檢測的儀表裝置，其包括主控計(jì)算單元1、模數(shù)信號轉(zhuǎn)換信號采 集電路11、信號放大電路10、驅(qū)動控制電路12、光電倍增管9、超聲裂解裝置7和加熱裂解 裝置8 ;其中，主控計(jì)算單元1分別與模數(shù)信號轉(zhuǎn)換信號采集電路11、驅(qū)動控制電路12、顯 示3、存儲4、通信6、按鍵控制功能模塊5和電源模塊2直接電連接；驅(qū)動控制電路12 —輸 出端順序經(jīng)光電倍增管9、信號放大電路10與模數(shù)信號轉(zhuǎn)換信號采集電路11輸入端電連 接； 光電倍增管9和超聲裂解裝置7分別設(shè)于反應(yīng)池側(cè)面，加熱裂解裝置8位于反應(yīng) 池下方，超聲裂解裝置7和加熱裂解裝置8由電源模塊2取電；驅(qū)動控制電路12另一輸出 端分別與超聲裂解裝置7、加熱裂解裝置8的輸入端電連接。 被測卡介苗樣品加入到卡介苗活菌數(shù)快速檢測的儀表裝置的反應(yīng)池后，主控計(jì)算 單元1通過驅(qū)動控制電路12驅(qū)動超聲裂解裝置7或加熱裂解裝置8工作，待卡介苗樣品充 分裂解后，加入發(fā)光試劑。待發(fā)光穩(wěn)定后，主控計(jì)算單元1通過驅(qū)動控制電路12，控制光電 倍增管9檢測微弱熒光信號，光電倍增管9輸出電流信號經(jīng)過信號放大電路10，轉(zhuǎn)換成電壓 信號，輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換信號采集電路ll，轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號后經(jīng)主控計(jì)算單元1信號處 理，得出最終檢測結(jié)果。 圖2所示，描述了本發(fā)明裝置進(jìn)行卡介苗活菌數(shù)快速檢測的過程。首先將卡介苗 被測樣品加入到儀器反應(yīng)池中，選擇加熱裂解或者超聲裂解方式，如選擇加熱裂解，還需要 加入緩沖試劑如tris-EDTA，加熱裂解時(shí)間為5_10分鐘，如選擇超聲裂解，裂解時(shí)間為8_12 分鐘。待裂解結(jié)束后，儀器提示加入發(fā)光反應(yīng)試劑，該試劑主要包括熒光素和熒光素酶，發(fā) 光反應(yīng)進(jìn)行3-20秒鐘后，儀器自動開始進(jìn)行發(fā)光強(qiáng)度檢測，并對5-40秒的檢測結(jié)果進(jìn)行記 錄，檢測結(jié)束后，儀器根據(jù)記錄的發(fā)光強(qiáng)度值計(jì)算出卡介苗活菌數(shù)，并顯示檢測結(jié)果。
用本發(fā)明裝置完成一次檢測時(shí)間不超過15分鐘。檢測時(shí)間包括加樣時(shí)間，樣品裂 解時(shí)間和檢測時(shí)間，采用加熱裂解時(shí)間為5-10分鐘，超聲裂解時(shí)間為8-12分鐘，檢測時(shí)間 為10-40秒鐘，加樣時(shí)間可忽略不計(jì)，總檢測時(shí)間不超過15分鐘。 圖3所示，描述了本發(fā)明裝置進(jìn)行卡介苗活菌數(shù)快速檢測的工作原理，跟普通細(xì) 菌一樣，每個(gè)卡介苗細(xì)菌內(nèi)都含有一定量的三磷酸腺苷(ATP)，并且含量大致相當(dāng)，因此可 通過檢測ATP的總量實(shí)現(xiàn)對卡介苗活菌數(shù)的檢測。將卡介苗進(jìn)行裂解，充分釋放其胞內(nèi) ATP，之后加入生物發(fā)光試劑，ATP與發(fā)光試劑反應(yīng)，發(fā)出微弱的熒光，熒光發(fā)光強(qiáng)度與ATP 含量程正比，進(jìn)而可根據(jù)發(fā)光強(qiáng)度計(jì)算出卡介苗活菌數(shù)。 圖4所示，描述了使用本發(fā)明卡介苗活菌數(shù)快速檢測的儀表裝置原理樣機(jī)進(jìn)行卡 介苗樣品檢測的結(jié)果，從圖中可以看出，在1. 25X 105-2 X 106CFU/mL的濃度范圍內(nèi)，本發(fā)明 裝置檢測到的發(fā)光強(qiáng)度與常規(guī)方法檢測結(jié)果相比，線性相關(guān)系數(shù)達(dá)到0. 995。
權(quán)利要求
一種卡介苗活菌數(shù)快速檢測的儀表裝置，其特征在于，內(nèi)置超聲裂解裝置和發(fā)熱裂解裝置，結(jié)合ATP生物發(fā)光技術(shù)及高精度微弱光檢測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)卡介苗活菌數(shù)快速檢測。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，包括主控計(jì)算單元、模數(shù)信號轉(zhuǎn)換信號采集 電路、信號放大電路、驅(qū)動控制電路、光電倍增管、超聲裂解裝置和加熱裂解裝置；其中，主 控計(jì)算單元分別與模數(shù)信號轉(zhuǎn)換信號采集電路、驅(qū)動控制電路、顯示、存儲、通信、按鍵控制 功能模塊和電源模塊直接電連接；驅(qū)動控制電路與光電倍增管直接電連接；光電倍增管順 序經(jīng)信號放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換信號采集電路與主控計(jì)算單元輸入端電連接；光電倍增管設(shè)于反應(yīng)池側(cè)面，超聲裂解裝置至于反應(yīng)池上方，加熱裂解裝置位于反應(yīng) 池下方，超聲裂解裝置和加熱裂解裝置由電源模塊取電；驅(qū)動控制電路另一輸出端分別與 超聲裂解裝置、加熱裂解裝置的輸入端電連接。
3. —種如權(quán)利要求1或2所述的裝置的檢測方法，其特征在于，包括步驟A) 將卡介苗凍干粉溶解后加入儀器反應(yīng)池；B) 由主控計(jì)算單元先經(jīng)驅(qū)動控制電路控制超聲裂解裝置、加熱裂解裝置進(jìn)行卡介苗裂 解，裂解溫度為96-98t:;C) 卡介苗裂解后，釋放出胞內(nèi)ATP，即向反應(yīng)池內(nèi)加入ATP發(fā)光反應(yīng)試劑；D) 發(fā)光反應(yīng)進(jìn)行3-20秒鐘后，再由主控計(jì)算單元經(jīng)驅(qū)動控制電路啟動光電倍增管檢 測微弱熒光信號，輸出的電流信號，經(jīng)信號放大電路、模數(shù)信號轉(zhuǎn)換信號采集電路，轉(zhuǎn)換成 數(shù)字電壓信號，反饋給主控計(jì)算單元；E) 主控計(jì)算單元根據(jù)預(yù)定算法，計(jì)算出卡介苗活菌數(shù)，并控制測試結(jié)果的存儲、顯示和 通信傳輸。
4. 如權(quán)利要求3所述的檢測方法，其特征在于，所述B)步中，主控計(jì)算單元根據(jù)需要單 獨(dú)選擇超聲裂解裝置或加熱裂解裝置進(jìn)行卡介苗裂解，或同時(shí)啟動超聲裂解裝置和加熱裂 解裝置進(jìn)行卡介苗裂解。
5. 如權(quán)利要求4所述的檢測方法，其特征在于，所述單獨(dú)選擇加熱裂解時(shí)，還需要加入 緩沖試劑，加熱裂解時(shí)間為5-10分鐘；單獨(dú)選擇超聲裂解時(shí)，裂解時(shí)間為8-12分鐘。
6. 如權(quán)利要求5所述的檢測方法，其特征在于，所述緩沖試劑，為tris-EDTA，或者為三 氯乙酸、氯己定、十二烷基三甲基溴化銨、曲拉通(Triton X-100)、二甲亞砜(DMSO)中至少 一種裂解試劑和環(huán)式糊精、吐溫、乙二胺四乙酸、環(huán)己烯二胺四乙酸中至少一種中和試劑的 混合試劑。
7. 如權(quán)利要求3所述的檢測方法，其特征在于，所述D)、E)兩步，所用檢測時(shí)間為 10-40秒鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種卡介苗活菌數(shù)快速檢測的儀表裝置，涉及生物醫(yī)學(xué)檢測技術(shù)，內(nèi)置用于卡介苗裂解的超聲裂解裝置和加熱裂解裝置，可使卡介苗有效裂解，結(jié)合ATP生物發(fā)光技術(shù)及高精度微弱光檢測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)卡介苗活菌數(shù)的快速檢測。方法是，將卡介苗凍干粉溶解后加入儀器反應(yīng)池，經(jīng)超聲裂解或加熱裂解后，釋放出胞內(nèi)ATP，加入ATP發(fā)光反應(yīng)試劑，使用光電倍增管檢測微弱熒光，根據(jù)檢測到的發(fā)光強(qiáng)度，計(jì)算出卡介苗活菌數(shù)，整個(gè)檢測時(shí)間不超過15分鐘，相對現(xiàn)有的常規(guī)培養(yǎng)計(jì)數(shù)法，檢測時(shí)間大大縮短。
文檔編號G01N1/28GK101793837SQ20091007795
公開日2010年8月4日 申請日期2009年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月4日
發(fā)明者劉春秀, 劉曉紅, 田青, 羅金平, 蔡新霞 申請人:中國科學(xué)院電子學(xué)研究所