便携式快速细菌抗生素敏感性测试方法及其装置

技术特征：
1.一种便携式快速细菌抗生素敏感性测试方法，其特征在于：包括以下步骤：1)样品添加a.将待检测菌样加入进样切换平台(2.1)的菌样池(2.2)中；b.将含有不同浓度梯度抗生素的混合液分别加入进样切换平台(2.1)的样品池(2.6)中，其中，每个混合液中，均含相同量的刃天青的抗生素溶液；且抗生素的浓度分别为0和n个待测浓度；c.将矿物油加入液滴收集池(1.2)的每个凹槽中；2)微液滴的制作控制第一旋转阀(2.4)和第二旋转阀(2.5)开启和关闭，在尖端毛细管(1.4)振动条件下，从而在对应的样品槽(1.22)的矿物油内产生多滴微液滴；当该样品槽(1.22)中微液滴收集完毕，再次控制第一旋转阀(2.4)和第二旋转阀(2.5)开启和关闭，直至液滴收集池(1.2)的n 2个样品槽(1.22)分别收集完成不同组合的微液滴，其中，该组合分别为：第一组为全阴性对照组：由抗生素浓度为0的混合液形成的微液滴，第二组为正常生长对照组：由待检测菌样和抗生素浓度为0的混合液形成的微液滴，第三组至第n 2组分别为：由待检测菌样和不同待测浓度的抗生素的混合液形成的微液滴；3)孵育将液滴收集池(1.2)置于孵育器中孵育；4)拍照将液滴收集池(1.2)由插口(3.11)插入智能手机荧光显微成像单元(3)的黑色壳体(3.1)中；将智能手机放在装置上方，手机摄像头正对通光孔(3.12)，打开手机照相机，调节透镜外套筒(3.42)，拍摄微液滴的荧光图像，移动液滴收集池(1.2)，拍摄不同抗生素浓度的微液滴荧光图像；5)敏感性测定对每张微液滴荧光图像进行二值化，利用分水岭算法识别微液滴，记录微液滴在图像中的坐标位置；再对荧光图像进行灰度化，读取微液滴中心的灰度值作为液滴的荧光强度值；然后将微液滴中心的荧光强度值v
滴
与荧光阈值v
th
进行比较：若该微液滴中心的荧光强度值v
滴
≥v
th
时，该微液滴判别为阳性微液滴；若该微液滴中心的荧光强度值v
滴
＜v
th
时，该微液滴判别为阴性微液滴；然后根据不同浓度组的阳性微液滴数占总液滴数比例，与正常生长对照组比较，得到抗生素浓度与细菌存活率曲线，从而推断细菌抗生素敏感性，其中，v
th
＝v
mean
nσ公式中，v
th
为根据全阴性对照组液滴的荧光强度值设定的荧光阈值；v
mean
为全阴性对照组中液滴荧光强度的平均值；σ为该组中液滴荧光强度的标准差；n为系数，根据实际情况取1～6。2.根据权利要求1所述便携式快速细菌抗生素敏感性测试方法，其特征在于：所述步骤1)第b小步中，混合液中，刃天青的含量为2～20μg/ml。3.根据权利要求1所述便携式快速细菌抗生素敏感性测试方法，其特征在于：所述步骤
1)中，进样切换平台(2.1)的洗液池(2.3)中加入水。4.根据权利要求1所述便携式快速细菌抗生素敏感性测试方法，其特征在于：所述步骤2)中，微液滴的制作具体步骤如下：
①
转动第一旋转阀(2.4)关闭菌样通道，转动第二旋转阀(2.5)使样品池(2.6)中抗生素浓度为0的混合液流入进样切换平台(2.1)的s形混合通道(2.8)；打开便携式数字信号发生器(1.1)，使蜂鸣片(1.3)产生声波信号，带动尖端毛细管(1.4)振动，从而在对应的样品槽(1.22)的矿物油内产生多个微液滴，形成全阴性对照组；
②
将毛细管尖端没入液滴收集池(1.2)的另一样品槽(1.22)的矿物油中；通过转动第一旋转阀(2.4)和第二旋转阀(2.5)使待检测菌样和样品池(2.6)中抗生素浓度为0的混合液同时流入进样切换平台(2.1)的s形混合通道(2.8)；打开数字信号发生器(1.1)，产生足够量的微液滴，形成正常生长对照组；
③
将毛细管尖端没入液滴收集池(1.2)的另一样品槽(1.22)的矿物油中；通过转动第一旋转阀(2.4)和第二旋转阀(2.5)使待检测菌样和某一样品池(2.6)中含待测浓度抗生素的混合液同时流入进样切换平台(2.1)的s形混合通道(2.8)汇聚；打开数字信号发生器(1.1)，产生足够量的微液滴；形成第三组；
④
当该样品槽(1.22)的微液滴收集完毕时，旋转第二旋转阀(2.5)重复上述步骤
③
的工序，直至液滴收集池的其它样品槽装满，即得到在每个样品槽收集的含有待检测菌样和不同浓度抗生素的微液滴；形成第四组～第n 2组。5.根据权利要求4所述便携式快速细菌抗生素敏感性测试方法，其特征在于：所述微液滴的制作过程中，每组微液滴制作完毕后需要清洗，清洗步骤如下：每个样品槽(1.22)的微液滴收集完毕时，暂停数字信号发生器(1.1)，转动第一旋转阀(2.4)关闭菌样通道，转动第二旋转阀(2.5)接通洗液池(2.3)，打开数字信号发生器(1.1)，用水清洗s形混合通道(2.8)、进样软管(1.5)和尖端毛细管(1.4)；清洗后的废液流入洗液槽(1.21)。6.一种便携式快速细菌抗生素敏感性测试系统，其特征在于：所述系统包括声波驱动的微液滴产生单元(1)、旋转切换进样单元(2)和智能手机荧光显微成像单元(3)；所述微液滴产生单元包括便携式数字信号发生器(1.1)和液滴收集池(1.2)，所述便携式数字信号发生器(1.1)通过导线与蜂鸣片(1.3)连接；所述液滴收集池(1.2)上表面设置有1个洗液槽(1.21)和若干个样品槽(1.22)。所述蜂鸣片(1.3)上粘接有尖端毛细管(1.4)，所述尖端毛细管(1.4)竖直设置在液滴收集池(1.2)上方；所述尖端毛细管(1.4)的进样端连接有进样软管(1.5)；所述旋转切换进样单元(2)包括进样切换平台(2.1)，所述进样切换平台(2.1)表面两端分别设置有菌样池(2.2)和洗液池(2.3)，所述菌样池(2.2)和洗液池(2.3)之间设置有第一旋转阀(2.4)和第二旋转阀(2.5)；所述第二旋转阀(2.5)周围设置有多个样品池(2.6)，所述进样切换平台(2.1)侧面开设有混合通道出口(2.7)，所述混合通道出口(2.7)与进样切换平台(2.1)内部的s形混合通道(2.8)连接，所述s形混合通道(2.8)有2个入口，分别与第一旋转阀(2.4)和第二旋转阀(2.5)连接，所述第二旋转阀(2.5)分别与样品池(2.6)和洗液池(2.3)连通；所述混合通道出口(2.7)与进样软管(1.5)连接。所述智能手机荧光显微成像单元(3)包括黑色壳体(3.1)，所述黑色壳体(3.1)侧壁开
设有插口(3.11)，所述液滴收集池(1.2)由插口(3.11)水平插入黑色壳体(3.1)内，所述液滴收集池(1.2)下方设置有导光器(3.2)，所述液滴收集池(1.2)上方由下至上依次设置有发射光滤光片(3.3)和显微放大镜(3.4)，所述组合透镜显微放大镜(3.4)上方黑色壳体(3.1)顶部开设有通光孔(3.12)。7.根据权利要求6所述便携式快速细菌抗生素敏感性测试系统，其特征在于：所述样品池(2.6)的个数为6～10个。8.根据权利要求6所述便携式快速细菌抗生素敏感性测试系统，其特征在于：所述第一旋转阀(2.4)和第二旋转阀(2.5)顶面均开设有第一插孔(2.41)和第二插孔(2.51)。9.根据权利要求6所述便携式快速细菌抗生素敏感性测试系统，其特征在于：所述显微放大镜(3.4)包括放透镜外套筒(3.42)和透镜内套筒(3.41)且透镜外套筒(3.42)和透镜内套筒(3.41)螺纹连接，所述透镜外套筒(3.42)底部设置第一透镜(3.43)，所述透镜内套筒(3.41)顶部设置有第二透镜(3.44)。10.根据权利要求6所述便携式快速细菌抗生素敏感性测试系统，其特征在于：所述导光器(3.2)包括水平设置有导光板(3.21)，所述导光板(3.21)一端设置led光源(3.22)，所述led光源(3.22)与导光板(3.21)之间设置有激发光滤光片(3.23)。

技术总结
本发明公开了一种便携式快速细菌抗生素敏感性测试方法及其装置，该方法利用旋转切换进样单元切换含有刃天青的不同浓度梯度抗生素的混合液分别与待检测菌样混合；利用声波信号驱动产生随机包裹细菌的微液滴；经孵育后，荧光显微图像采集和数据处理，检测得到细菌抗生素敏感性。本发明反应设备简单，所需材料易获取，可操作性强。与现有抗生素敏感性检测技术相比，不需要细菌的过夜孵育，提高了效率；声波驱动的微液滴产生技术，便携快速、液滴大小可控、检测动态范围广；基于智能手机获取和处理数据，可快速便捷的实现数字化分析。可快速便捷的实现数字化分析。可快速便捷的实现数字化分析。


技术研发人员：晏向华 丁驰竹 何子怡 刘越 郭艳 郭晓婷
受保护的技术使用者：华中农业大学
技术研发日：2022.07.29
技术公布日：2022/11/18