一、ATB Expression 細菌鑒定智能係統本係統用於細菌的快速鑒定,細菌的鑒定是細菌分類的實驗過程,即將未知細菌按分類原則放入某係統中的適當位置與已知細菌比較,如果相同就采用已知細菌的名稱;不同則按命名原則,確定一個新的名稱。
長期以來,微生物學實驗室一直沿用100多年前由革蘭(Gram)、馬斯德(Pasteur)、郭霍(Koch)及皮特裏(Petri)等創造的傳統的微生物學鑒定方法。這些傳統的鑒定方法不僅過程繁瑣,費時費力,且在結果的判定、解釋等方麵易發生主觀錯誤,難以進行質量控製。
20世紀70年代以來誕生的微生物數碼分類鑒定法集數學、電子、信息和自動分析等技術於一體,可將已知菌從科到屬、群、種和亞種或生物型進行鑒定,並可對不同來源的標本進行針對性的鑒定,該方法具有標準化、商品化、簡易化、微量化和係統化等特點。
(一)係統原理
該係統包括微生物數值編碼鑒定技術、微生物快速生化反應技術、反應結果自動檢測查詢技術。
1.微生物數值編碼鑒定技術
細菌的編碼鑒定法是根據Bascomb(1978)Lapage(1973)與Willcox(1973)等人的理論編製而成,新編碼鑒定法采用21項生化指標,每3項一組,計有7個組。每組的3項生化試驗,凡陽性結果者其數值分別記為1、2、4,反應陰性者記為0,然後分別將各組數值相加,依次組成一組7位數值的編碼,即代表所鑒定的菌株的相應菌名。查《革蘭氏陰性杆菌新編碼鑒定手冊》中的檢索表,找出這7位數碼相對應的菌名。如一株擬態弧菌的編碼為7206520,查《革蘭氏陰性杆菌新編碼鑒定手冊》檢索表相對應的菌名為梅氏弧菌(Vibrio metschnikovii)。
2.微生物快速生化反應技術
通過實驗總結不同的細菌與不同物質反應規律,設計獨特的培養基通過與未知細菌反應,根據反應結果鑒定出細菌。該技術采用生化反應試劑板條。
係統根據細菌生理學特點利用生物化學方法鑒定細菌的類別,主要采用的試驗包括:糖(醇)發酵試驗、V-P試驗、甲基紅試驗、七葉苷水解試驗、石蕊牛乳試驗、靛基質(吲哚)試驗、硫化氫試驗、明膠液化試驗等。
3.反應結果自動檢測查詢技術
自動讀數儀由光學成像物鏡、CCD像感器、精密機械掃描器、A/D變換、幀存儲器、接口、控製部分和微電腦等組成。係統工作過程是:細菌反應試劑板被光源均勻照明後,經物鏡成像在CCD光敏陣列上,CCD通過驅動電路完成一行掃描,在控製電路的控製下,視頻信號處理電路將CCD輸出信號進行濾波放大處理,經A/D電路數字化,這樣一行圖像數據通過數據通道進入幀存儲器。隨後控製電路啟動步進電機,帶動CCD移動到下一個采樣位置。CCD重複以上過程,輸入第二行圖像的數據,直到完成整個試劑板的圖像數據輸入。接著,控製電路啟動步進電機旋轉,帶動CCD複位。幀存儲器中的數據經接口傳送到微電腦,電腦通過處理確定每一個反應孔中的數據結果。係統軟件通過對細菌分類入庫,不同的細菌對應不同的生化反應,有不同的結果,通過把未知細菌與各個不同的生化反應結果相計算,確定相應的鑒定百分率,從而確定最終結果。
4.鑒定方法
係統軟件是計算並比較數據庫內每個細菌對24個生化反應出現的頻率總和來確定所需鑒定細菌:
(1)假設數據庫各細菌對24個生化反應的陽性百分率記為P;
(2)計算未知細菌對24個生化反應的出現頻率:
陽性反應=P100
陰性反應=1-P100
(3)計算單項總發生頻率和多項總發生頻率,單項總發生頻率即每個細菌條目中各種生化反應頻率之積,多項總發生頻率即各單項總發生頻率之總和;
(4)計算全體鑒定百分率%id=單項總發生頻率多項總發生頻率×100%;
(5)按%id大小排序,通過%id值以及其他參考值最終確定未知細菌。
(二)係統鑒定的特點
該係統鑒定的微生物範圍廣、速度快、準確率高。
該係統實現了微生物鑒定自動化、微量化、標準化、簡易化和係統化,成本較低,如果隻鑒定常見腸道菌,每次鑒定所需成本不足20元人民幣。
二、全自動微生物快速鑒定儀器VITEK係統
由梅裏埃生物公司出品的全自動微生物鑒定藥敏分析係統VITEK,是目前世界上最先進、自動化程度最高的細菌鑒定儀器之一。VITEK已被許多國家定為細菌最終鑒定設備,並獲美國食品藥品管理局(FDA)認可。該係統有高度的特異性、敏感性和重複性,還具有操作簡便、檢測速度快的特點,絕大多數細菌的鑒定在2~18h內可得出結果。現將該係統的工作原理、主要結構、功能介紹如下。