CN103261435B - 微生物检测***和方法 - Google Patents

微生物检测***和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103261435B
CN103261435B CN201180032534.7A CN201180032534A CN103261435B CN 103261435 B CN103261435 B CN 103261435B CN 201180032534 A CN201180032534 A CN 201180032534A CN 103261435 B CN103261435 B CN 103261435B
Authority
CN
China
Prior art keywords
culture apparatus
microorganism
growth
sample
growth district
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201180032534.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103261435A (zh
Inventor
菲利普·A·博莱亚
库尔特·J·霍尔沃森
辛西亚·D·祖克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Innovative Properties Co
Original Assignee
3M Innovative Properties Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
Publication of CN103261435A publication Critical patent/CN103261435A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103261435B publication Critical patent/CN103261435B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/04—Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/04—Flat or tray type, drawers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
    • C12M25/14—Scaffolds; Matrices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C12M41/36—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of biomass, e.g. colony counters or by turbidity measurements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/24—Methods of sampling, or inoculating or spreading a sample; Methods of physically isolating an intact microorganisms

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本发明提供一种用于样品中的微生物的培养装置和方法。所述装置包括基座构件、覆盖片、连接至所述基座构件或所述覆盖片的粘合剂层，以及安置在所述基座构件上的可溶于冷水的胶凝剂；其中当所述胶凝剂与透明液体水合时，所述装置基本上为透光的。使用方法包括检测或清点微生物。所述方法还用于对微生物进行检测，方式为检测培养装置中的非生物成因气泡（540，542）的存在或尺寸。

Description

微生物检测***和方法
相关专利申请的交叉引用
本专利申请要求2010年6月30日提交的美国临时专利申请号61/360,166的权益，该专利申请全文以引用方式并入本文。
背景技术
检测样品中细菌的传统培养法通常依靠细菌菌落与装置的组分（例如，安全壳、营养培养基以及胶凝剂）之间的对比来检测样品中微生物的存在及（可选地）种类。
对用来检测样品中细菌的简单制品和方法存在着需求。
发明内容
根据用于检测样品中是否存在微生物的当前通用方法，本发明的培养装置提供用于在无指示剂的情况下快速检测样品中的微生物的方法。有利的是，本发明的装置和方法可在没有指示剂的情况下使用。已知某些指示剂对微生物的生长具有抑制作用。除此之外或作为另外一种选择，这些装置和方法的一些实施例可用于对细菌进行计数。在一些实施例中，本发明的方法用于对细菌进行自动检测和/或计数。
因此，在一个方面，本发明提供了用于检测样品中是否存在微生物的方法。所述方法可包括提供液体样品和培养装置，所述培养装置包括基座构件、覆盖层，以及安置在所述基座构件和/或覆盖片上的干燥的可溶于冷水的胶凝剂。所述培养装置可包括最外侧的第一主表面、最外侧的第二主表面以及生长区域。所述培养装置可进行照射高度透射的光路，该光路从最外侧的第一主表面延伸至最外侧的第二主表面。所述方法可还包括：使装置的生长区域与样品水合；将装置温育一段时间；用光源对生长区域进行照射；以及检测生长区域中是否存在微生物。检测是否存在微生物可包括观察生长指示。在所述方法的一些实施例中，培养装置可还包括粘合剂层，该粘合剂层连接至基座构件和/或覆盖片，其中胶凝层安置在粘合剂层上。
在所述方法的一些实施例中，对生长区域进行照射可包括用定位成面向培养装置的第一主表面的光源对生长区域进行照射。在所述方法的以上实施例中的任一项中，观察生长指示可包括从面向培养装置的第一主表面的观察位置观察生长区域。
在所述方法的一些实施例中，对生长区域进行照射可包括用定位成面向培养装置的第二主表面的光源对生长区域进行照射。
在一些实施例中，所述方法还可包括提供第一对比层；并且在检测是否存在微生物之前，将所述第一对比层安排在紧邻培养装置的第二主表面。在一些实施例中，所述方法可还包括提供第二对比层，并且在检测是否存在微生物之前，将所述第二对比层安排在紧邻培养装置的第二主表面。
在以上实施例中的任一项中，检测是否存在微生物可包括检测光的散射、吸光度或透射比。在以上实施例中的任一项中，所述方法可还包括添加指示剂，其中检测是否存在微生物包括检测指示剂中可观察到的变化。在上实施例中的任一项中，检测是否存在微生物可包括检测荧光信号。
另一方面，本发明提供用于检测样品中是否存在微生物的方法，所述方法包括提供样品和培养装置，所述培养装置包括基座构件、覆盖层，以及安置在这两者之间的水凝胶，所述水凝胶包括多个非生物成因气泡；其中水凝胶限定生长区域。培养装置可包括最外侧的第一主表面、最外侧的第二主表面。所述方法还包括：在第一时间点用样品给生长区域接种；将装置温育一段时间；用光源对生长区域进行照射；以及在第二时间点检测生长区域中是否存在微生物。检测是否存在微生物可包括观察生长指示。观察生长指示可包括在第二时间点检测水凝胶中是否至少有一个非生物成因气泡减小或消失。
在所述方法的一些实施例中，提供培养装置可包括提供薄膜培养装置，所述薄膜培养装置包括干燥的可溶于冷水的胶凝剂，其中所述方法还包括使胶凝剂与含水液体水合。在任一实施例中，含水液体可包括所述样品。
在一些实施例中，所述方法可还包括在第三时间点参照气泡的尺寸减小或消失来观察生长区域，并且将在两个时间点进行的观察结果进行对比。在任一实施例中，所述方法可还包括提供第一对比层，并且在检测是否存在微生物之前，将所述第一对比层安排在紧邻培养装置的第二主表面。
在一些实施例中，所述方法可还包括提供第二对比层，并且在检测是否存在微生物之前，将所述第二对比层安排在紧邻培养装置的第二主表面。在任一实施例中，检测是否存在微生物可包括检测光的散射、吸光度或透射比。在以上实施例中的任一项中，所述方法可还包括添加指示剂，其中检测是否存在微生物包括检测指示剂中可观察到的变化。在任一实施例中，检测是否存在微生物可包括计数微生物。在任一实施例中，所述方法可还包括提供第一滤光片，并且在检测是否存在微生物之前，将第一滤光片放置在光源与培养装置之间。在以上实施例中的任一项中，检测是否存在微生物可包括检测并区分两种或更多种类型的微生物。
在以上实施例中的任一项中，所述方法可还包括提供成像***并获取培养装置的生长区域的图像，其中对生长指示的观察包括显示、打印或分析生长区域的图像。
另一方面，本发明提供用于检测微生物的装置；所述装置包括基座构件、覆盖层以及安置在第一粘合剂层上的可溶于冷水的胶凝剂。当胶凝剂与透明的含水液体水合时，所述装置实质上是透光的。在一些实施例中，所述装置可还包括第一粘合剂层，所述第一粘合剂层连接至基座构件或覆盖层中的一者。
在以上实施例中的任一项中，所述装置可还包括第二粘合剂层，所述第二粘合剂层连接至基座构件或覆盖层中的另一者。在以上实施例中的任一项中，所述装置可还包括营养培养基，所述营养培养基安置在第一粘合剂层或第二粘合剂层上。在以上实施例中的任一项中，所述装置可还包括滤光层或对比层。
在以上实施例中的任一项中，在与透明的含水液体水合之后，培养装置的光学雾度在根据ASTM 1003进行测量时为≤95%。在以上实施例中的任一项中，在与透明的含水液体水合之后，培养装置的光学清晰度在根据ASTM 1003进行测量时为≥10%。
词语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可以提供某些有益效果的本发明的实施例。然而，在相同的情况或其他情况下，其他实施例也可以是优选的。此外，对一个或多个优选实施例的表述并不暗示其他实施例是不可用的，且并非意图将其他实施例排除在本发明范围之外。
本文所用的“一种（个）”、“所述（该）”、“至少一种（个）”以及“一种或多种（一个或多个）”可互换使用。因此，例如，怀疑含有“一种”微生物的样品可被理解为意指该样品可包含“一种或多种”微生物。
术语“和/或”意指所列要素的一个或全部，或所列要素的任何两个或更多个的组合。
还有，本文通过端点表述的数值范围包括该范围内的所有数值（比如，1到5包含1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等）。
本发明的上述发明内容并非意图描述本发明的每一个公开的实施例或本发明的每种实施方式。以下具体实施方式更具体地举例说明了示例性实施例。在整个专利申请的若干地方，通过实例列表提供了导引，其中可以按多种组合方式来使用实例。在每一种情形下，所列举的列表仅仅作为代表性群组，而不应被理解为排他性列表。
附图说明
将参照下面列出的附图来还说明本发明，其中在全部视图中，类似的结构以类似的数字来标注。
图1是根据本发明的配置成高度透射光路的培养装置的一项实施例的（局部剖视）顶部透视图。
图2是根据本发明的带对比层的培养装置的一项实施例的（局部剖视）顶视图。
图3是根据本发明的在第一时间点的包括水凝胶的培养装置的一项实施例的顶视图，所述水凝胶具有分布在其中的多个非生物成因气泡。
图4a是在第二时间点的图3中的培养装置的顶视图。
图4b是图4a中的培养装置的一部分的放大视图。
图5a是在第三时间点的图3中的培养装置的顶视图。
图5b是图5a中的培养装置的一部分的放大视图。
图6是根据本发明的在培养装置中检测微生物菌落的一项实施例的侧视图，该培养装置进行照射高度透射的光路。
图7是根据本发明的在培养装置中检测微生物菌落的另一实施例的侧视图，该培养装置进行照射高度透射的光路。
图8是根据本发明的检测***的一项实施例的方框图。
图9是包括胶凝剂的薄膜培养装置的光学清晰度测量的条线图。
具体实施方式
在详细说明本发明的任何实施例之前，应当理解，本发明并不将其应用局限于以下描述所提及的或附图所示出的具体构造和组件布置方式。本发明可具有其他实施例，并且能够以多种方式实践或实施。另外还应理解，本文中所用的用语和术语的目的是为了进行说明，不应被认为是限制性的。本文所用“包括”、“包含”、“含有”或“具有”及其变型形式意指涵盖列在其后的项目及其等同形式以及额外项。除非另外规定或限制，否则术语“支承”和“连接”及其变型形式以其广义使用，并且涵盖直接和间接支承与连接。应理解，其他的实施例也可采用，且可在不偏离本发明范围的情况下作出结构变化或逻辑变化。此外，诸如“前”、“后”、“顶部”、“底部”之类的术语仅用于描述元件彼此的关系，而决不用来描述装置的具体取向，也不用来指示或暗示装置的必要或需要的取向，或用来规定本文所述发明在使用过程中的操作、安装、显示或设置方式。
本发明总体上涉及用于检测样品中的微生物的方法和制品。在一些实施例中，所述制品和方法采用基本上透射光的培养装置。所述低雾度高清晰度装置提供用于区分微生物菌落与培养装置的材料所需的高对比度，并且提供高空间分辨率来区分彼此位置非常接近的两个微生物菌落。在一些实施例中，所述方法采用对培养装置中一个或多个非生物成因气泡的减小或消失的观察作为培养装置中微生物存在的早期指示（例如，在可见菌落出现之前）。
所述制品和方法用于检测样品中的微生物。合适的样品可获自或源自多种来源。术语“来源”通常用来指需要测试微生物的食物或非食物。来源可以为固体、液体、半固体、凝胶状材料、气体（例如空气）以及它们的组合。在一些实施例中，来源可由捕集元件提供，该捕集元件用于例如从所关注的表面或者从空气采集该来源。在一些实施例中，液体组合物可包括捕集元件，该捕集元件可还被破碎分开（例如在搅动或溶解过程中）以增强该来源和任何所关注的微生物的回收。所关注的表面可包括多种表面的至少一部分，所述表面包括但不限于壁（包括门）、地板、天花板、排水沟、冷却***、管道（例如空气管道）、通风孔、马桶座圈、把手、门把手、扶手、工作台面、桌面、用餐表面（例如盘子、碟子等）、工作表面、设备表面、服装等，以及它们的组合。该来源的全部或一部分可用于该方法中。当使用源的一部分时，有时可称之为源的“样品”。然而，术语“样品”在本文中一般用来指从来源获取并被引入到测试装置中以进行微生物检测的那部分材料体积或质量。
术语“食物”通常用于表示固体、液体（例如，包括（但不限于）溶液、分散体、乳状液、混悬液等以及它们的组合）和/或半固体可食用组合物。食物的例子包括（但不限于）肉类、家禽、蛋、鱼、海鲜、蔬菜、水果、预加工食品（如汤、调味汁、糊）、谷物产品（如面粉、谷类食物、面包）、罐装食物、奶、其他乳制品（如奶酪、酸奶、酸奶油）、脂肪、油类、甜点、调味品、香料、干面食、饮料、水、动物饲料、其他合适的可食用材料以及它们的组合。
“样品采集装置”在本申请中以最广义的含义使用，指用来采集液体、半固体或固体样品材料的器具。样品获取装置的非限制性例子包括拭子、擦拭物、海绵、勺子、刮刀、压舌板、滤波器、移液管、移液管头和虹吸管。
本文所用的“基本上透射光”系指光路而言，此光路中用ASTM方法1003测量的光学雾度小于或等于约95%并且用ASTM方法1003测量的光学清晰度大于或等于约10%。
本文所用的“非生物成因气泡”指可用光学方法检测的、用生物活性以外的方法产生的气泡。“可用光学方法检测的”一语是以最广义的含义使用，并且包括人类的视觉检查以及机器视觉的检测。
培养装置：
在某些实施例中，本发明包括用于检测细菌的培养装置。本发明的培养装置包括例如薄膜培养板装置。薄膜培养板装置通常比传统的琼脂培养皿更加紧凑，且通常含有干燥的可再水合的培养基以维持某些微生物的生长。薄膜培养板装置的非限制性实例包括在美国专利号4,565,783、5,089,413以及5,681,712中公开的带涂层的基底装置；这些专利的全文以引用的方式并入本文。
图1示出了根据本发明的培养装置110的一项实施例。培养装置110包括基座112和覆盖片122。培养装置110包括最外侧的第一主表面104和最外侧的第二主表面106。当用液体样品进行接种时，培养装置110进行照射高度透射的光路，该光路从第一主表面延伸至第二主表面。
可任选的是，基座112和覆盖片122可连接在一起（例如，在铰链区108中使用本领域中已知的任何合适的连接装置（未示出），例如钉书钉、粘合剂、粘合带、双面的粘合带等等）。基座112和/或覆盖片122中的至少一部分包含涂层。如图1所示，基座112包含涂层，该涂层包括可选的粘合剂层114和胶凝层116。可任选的是，培养装置还可包括隔离层118。隔离层118上有圆孔120，该圆孔120限定生长区域126的边界。
在图示实施例中，生长区域126为圆形的。圆孔120的壁给出了预定尺寸和形状（例如，圆形、椭圆形、正方形、矩形等，）的凹槽，来禁闭分布在此处的液体样品（未图示）。圆孔120大体勾画出培养装置110的生长区域126的边界。隔离物118应足够厚以形成所需体积的凹槽，例如1、2或3毫升。闭孔聚乙烯泡沫或聚苯乙烯泡沫是用于隔离层118的优选材料，但可以使用任何疏水性的（不可润湿的）、对微生物惰性的并且能够经受消毒的材料。在一些实施例中（未显示），所述隔离层118可包括多个圆孔20（例如2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15或20个孔），每个圆孔可接种上不同的液体样品。
隔离层118的厚度应足以围住在对培养装置接种时加入到该装置的液体体积。取决于膜（所使用的）的厚度，隔片118可为至少约0.5mm厚、约1mm厚、约1.5mm厚和约2mm厚。
使用透光的材料来加工基座112和覆盖层122。优选地，基座112和覆盖层122为透明的。用于基座112和覆盖层122的合适材料包括，例如聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚碳酸酯膜或聚酯膜等。基座112和覆盖层122的主表面应实质上平坦而光滑，不应包括（例如）因对光散射而降低光学清晰度的表面花纹（例如，凹坑、凸块、脊、压印图案）。
可选的粘合剂层114可包括本领域中已知的多种粘合剂（例如，压敏粘合剂）。合适的粘合剂的实例包括共聚物硅酮粘合剂（例如，在美国专利号6,703,120中描述的硅酮粘合剂，该专利全文以引用方式并入本文）以及丙烯酸酯粘合剂（例如，在美国专利号4,565,783中描述的丙烯酸酯粘合剂，该专利全文以引用方式并入本文）。粘合剂层114可使用本领域中已知的工艺（例如，刮涂法、挤出、从隔离衬片叠层转移等）而施加到基座构件112和/或覆盖片122上。当将粘合剂层114施加到基座构件112和/或覆盖片122时，要注意尽量减少将光散射结构引入其中（例如，气泡）或其上（例如，坑状、凹坑、凸块、脊、山谷、沟槽等等），因为这样的结构会降低培养装置110的光学清晰度。
因此，基座构件112、覆盖片122以及粘合剂层114要从具有高光学清晰度的材料中选择并且以能在培养装置110中提供高度的光学清晰度的方式进行加工。光学清晰度可用本领域中已知的方法进行测量。光透射比与光学清晰度相关，并可用ASTM方法1003等进行测量。百分比清晰度与光学清晰度相关，并可用ASTM方法1003等进行测量。百分比雾度与光学清晰度相关，并可用ASTM方法1003等进行测量。
用于胶凝层116的胶凝剂包括可溶于冷水的胶凝剂。合适的可溶于冷水的胶凝剂包括，例如，瓜耳胶、黄原胶、刺槐豆胶、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺、褐藻胶以及上述物质中任何两种或更多种的组合。在把液体样品分布到基座构件112与覆盖片122之间以后，该液体使胶凝剂溶胀，从而形成含有液体样品的水凝胶。
在任一实施例中，胶凝层116还可包括营养物质，以促进微生物的生长。在任一实施例中，胶凝层116还可包括选择剂，来选择是培养某一特定微生物还是培养一群微生物。在一些实施例中，胶凝剂、可选的营养物质以及可选的选择剂可以粉末涂覆到粘合剂层114上，例如在美国专利号4,565,783中所描述的那样。
在本发明的另一个实施例中，粉末116可包含一个涂层，该涂层包含已经被溶解或悬浮于溶液中、涂覆并干燥于基底112上的胶凝剂和营养物质、选择剂和/或指示剂的混合物。在该实施例中，该涂层基本上是无水的（即该涂层具有的水含量大约不高于该脱水涂层在其与周围环境平衡后的水含量）。
根据本说明书，在该培养装置中使用的具体营养物质和/或选择剂对本领域技术人员是显而易见的并且可针对待培养和/或待选择性检测或抑制的具体细菌进行优化。例如，可将某些选择剂（例如抗生素如万古霉素）添加至该组合物以选择对应的抗生素抗性微生物。另外，可调节选择剂的浓度以选择一定水平的抗性，这是本领域一般技术人员所熟知的。
本发明的培养装置可任选地包括指示剂。指示剂可掺入到胶凝层中，如上所描述，和/或掺入到粘合剂层中，例如在美国专利号4,565,783中所描述。
示例性的一类有用的指示剂包括这样的染料，其可被生长中的微生物代谢或者以其他方式与生长中的微生物反应，由此造成微生物菌落被着色或者发荧光，以易于由技术人员或由自动读数器检测和/或定量。这种染料的非限制性实例包括氯化三苯基四唑、对甲苯基四唑红、四唑紫、藜芦基四唑蓝和5-溴-4-氯-3-吲哚基磷酸二钠盐。但是应认识到，取决于所要鉴定的具体生物体，也可使用其他合适的染料。
可采用缓冲试剂如碳酸钠来提供显示具有中性pH的培养基，并可采用“Cab-O-Sil M-5”作为加工助剂，如美国专利号4,565,783中所描述，将该专利以引用方式全文并入本文。当然，可根据所要培养的微生物的类型，对用于粉末116的具体涂层混合物（例如营养物质、指示剂和/或胶凝剂）加以调整。
预期本发明的制品可包括区分性指示剂。本文所用的“区分性指示剂”指添加到培养基中的、会指示某些微生物的存在而不会指示其他微生物的存在的试剂。区分性指示剂的非限制性实例包括染料（例如染剂、pH指示剂、氧化还原指示剂）、酶底物（例如磷酸酶、糖苷酶、肽酶、核酸酶、脂肪酶等的显色底物或荧光底物）以及当被某些微生物代谢时会产生可检测的反应（例如在菌落内或邻近菌落处的pH指示剂变色）的特定营养物质（例如可发酵的碳水化合物、氨基酸）。
在一些实施例中，可将一种或多种区分性指示剂加到薄膜培养装置中的涂覆于基材之上的水基组合物中。在一些实施例中，可将一种或多种区分性指示剂加到液体样品，而该液体样品则加在培养装置上。
在某些实施例中（未图示），其中培养装置不包含隔离层118以在接种过程中封闭样品，则可临时将加权环（未图示）等模板放到覆盖片的外部，在闭合之后可将样品封闭在指定区域，同时可溶于冷水的粉末形成凝胶。培养装置的接种有样品的部分通常勾划出该装置的生长区域126。
在一项实施例中，可根据例如美国专利号4,565,783中所述的方法，如下制备薄膜培养板装置：产生液体涂层混合物，将该液体涂层混合物涂覆到基底上，干燥该经涂覆的基底并任选地附接覆盖片。
在使用时，通过向后拉开覆盖片122并将种菌分布在胶凝层116上来将预定量的种菌（通常约1毫升液体种菌）加至所述装置。该种菌可任选地包含营养物质、选择剂、指示剂或上述物质中任何两种或更多种的组合。随后把覆盖片122再盖回基座构件112上并且把种菌均匀地散布在隔离片118（如果存在）的开口内。可用于此的一种合适的工具为基本平坦的重物，该重物的形状和尺寸应做得与培养装置110的生长区域126一致。然后将接种的装置110温育预定的时间，之后可透过覆盖片122对生长在基底上的细菌菌落数目进行计数。
优选的涂层混合物（当与预定体积的样品水合时）可包含具有表1中所示浓度的培养基成分。在一些实施例中，用于培养装置的涂层混合物可包含表1所示成分中的一些，而含有样品的液体（例如稀释剂）可包含剩余的表1所示成分中的一些或全部。因而，添加培养装置中的成分和稀释剂中的成分可得到表1所示的培养基。
表1.示例性培养基的组成。
成分 量（毫克/毫升）
胰蛋白胨 3.3
示蛋白胨No.3 10
Bacto多肽胺 10
酵母提取物 7.3
右旋糖 20.6
丙酮酸钠 6.6
肉提取物 15
K2HPO4 3.3
KH2PO4 0.4
瓜耳胶 25-50
任选地，培养基可包含缓冲液。合适的缓冲液包括磷酸盐缓冲液。在一些实施例中，碳酸盐缓冲液是碳酸钠缓冲液。在一些实施例中，磷酸盐缓冲液是磷酸钾缓冲液。在一些实施例中，培养基可包含不止一种缓冲剂（例如磷酸钾和醋酸钠）。磷酸盐缓冲液可以为约22mM。
选择培养基中各组分的浓度以在对该培养装置进行接种后提供适于目标微生物的生长和/或检测的浓度。适于在培养基中培养特定微生物的营养物质和选择剂的浓度在本领域中是已知的。
目标微生物的选择可包括抑制非非目标微生物(non-non targetmicroorganisms)的生长，促进非目标微生物的生长或者这两者兼备。促进目标微生物的生长，这可由该至少一种第一选择剂直接地提供（例如可被目标微生物利用而不被其他微生物利用的营养物）、间接地提供（例如通过减少抑制性的非目标微生物对营养物的竞争）或者同时直接和间接地提供。任何对目标微生物的生长具有选择作用的元素、基团、离子或化合物都可适合用作选择剂。
根据本发明的干燥的培养基可按以下方式施加到薄膜培养装置的一个或多个表面。可将培养基的组分溶解于溶剂（例如水）中。接着可将所得的溶液涂覆到该装置的一个或多个表面上。然后让涂层干燥，从而在该已用培养基溶液涂覆的装置的表面上留下干燥的培养基。涂层可以任何合适的方式进行干燥，包括但不限于空气干燥和加热。
干燥的培养基的各组分的量至少部分地由至少以下两个因素决定：（1）培养基溶液中该组分的浓度，以及（2）涂覆在培养装置的给定表面区域上的溶液的量（涂覆重量）。合适的涂覆重量可在约0.45mg/cm2至约2.5mg/cm2的范围内。在一些实施例中，培养基营养物质可与指示剂分开涂覆。在这种实施例中，培养基营养物的涂覆重量可在约1.6mg/cm2至约2.5mg/cm2的范围内。在一个实施例中，营养物涂层的涂覆重量为约2.1mg/cm2。指示剂涂层的涂覆重量可在约0.45mglcm2至约0.84mg/cm2的范围内。在一个实施例中，指示剂涂层的涂覆重量为约0.62mg/cm2。
再来看图，图2所示为根据本发明的培养装置210的另一项实施例。装置210包括基座构件212、覆盖片222、粘合剂层214、可选的隔离片218，以及胶凝层216，如图1中的培养装置110所描述的一样。此外，培养装置210还包括一个对比层230，该对比层紧邻着培养装置210的第二主表面。
对比层230可由任何合适的材料制成，以反射、吸收或漫射（例如，散射）选定波长的光。合适的材料包括，例如，纤维素材料、金属、玻璃、有机高分子或无机聚合物。这些材料可与化合物（例如，颜料、染料、粒子）混合，这些化合物吸收、反射或漫射选定波长的光。对比层230可包括面向培养装置210的均匀表面。
在一些实施例中，对比层230可包括反射层，例如，金属、金属箔、金属化的聚合物薄膜或反射镜等。在一些实施例中，对比层230可包括镜面反射层，例如，镜面反射膜。合适的镜面反射层的一项实例是从明尼苏达州圣保罗的3M公司购得的Vikuiti增强型镜面反射（ESR）膜（零件号码98044027500）。
在一些实施例中，对比层230可连接（例如，用粘结方法连接）至培养装置210。在一个可供选择的实施例中，对比层230可为组合物，该组合物涂覆在培养装置210的基座构件212上。
样品
合适的测试样品可源自任何来源。所关注的样品可包括液体（例如饮料、加工液流、水）、固体（例如食物成分、植物、肉、空气、表面（例如地板、壁、器械、食品加工设备）等等。样品还可包括培养的细胞（例如细菌培养物、富集肉汤）。
用于检测微生物的多种取样技术是已知的。这些取样技术也适用于本发明方法。例如，通常由擦拭食品加工装置的表面或由擦拭患者的鼻孔获得样品。特别优选的取样技术包括将表面与无菌拭子、海绵或取样装置接触（例如擦洗、擦拭）。
有多种的棉签或其他样品采集装置可市售获得，例如以商品名3MTMQuick Swab获自3M公司（明尼苏达州圣保罗），以商品名PURE-WRAPS获自普立顿医用产品公司（Puritan Medical Products Co.LLC）（缅因州吉尔福德），或者以商品名ESWAB获自科潘诊断公司（Copan Diagnostics,Inc.）（加利福尼亚州科洛纳），或者以商品名FLOCKEDSWAB获自微流变公司（microRheologics,S.r.l.）（意大利布雷西亚）。如果需要也可使用例如美国专利号5,879,635(Nason)中公开的样品采集装置。棉签可为包括棉花、人造丝、藻酸钙、涤纶、聚酯、尼龙、聚氨酯等在内的各种材料。
然后可将样品采集装置（例如拭子）直接培养、直接分析或用适当的溶液提取（例如，通过洗涤，经涡旋洗脱）。这些提取（即洗脱）溶液通常包括水并可任选包括缓冲液和至少一种表面活性剂。洗脱缓冲液的例子包括例如磷酸盐缓冲盐水(PBS)，其可例如与吐温20或PLURONIC L64组合使用。可在还分析之前对试验样品（例如液体）进行处理。这包括浓缩、沉淀、过滤、离心、透析、稀释、天然组分的灭活、试剂的加入、化学处理等。
用于检测样品中的微生物的方法
本发明提供了用于检测样品中细菌的方法。在一些实施例中，所述方法包括提供液体样品和培养装置，该培养装置包括基座构件、覆盖层以及连接至基座构件和或覆盖片的粘合剂层，以及安置在粘合剂层上的干燥的可溶于冷水的胶凝剂，所述装置进行照射高度透射的光路。
在任一实施例中，所述方法还可包括使装置的生长区域与样品的水合过程。所述样品最初可为液体样品（例如，牛奶、工业用水）和/或固体样品（例如，食品、食品成分、环境残渣）。所述液体或固体样品可溶解或悬浮在液体培养基（例如，水，缓冲液）中。打开（例如，揭起覆盖片以将其与基座构件的至少一部分分离）培养装置并且将含有样品的液体转移（例如，移取或倾倒）到基座构件与覆盖片之间的生长区域中，从而使液体样品与胶凝剂接触。在与液体样品接触之后，胶凝剂水合成水凝胶。
在任一实施例中，该方法还可包括温育装置一段时间。这一段时间可为预定的时间段。在一些实施例中，可将培养装置温育至少约8小时、至少约12小时、至少约18小时、至少约24小时、至少约48小时或至少约72小时。在一些实施例中，可将培养装置温育不超过约24小时、不超过约48小时或不超过约72小时。温育温度根据待检测的微生物来选择。本领域的技术人员将为待检测的微生物选择合适的温育温度（例如，约25℃、约30℃、约35℃、约37°）。
在任一实施例中，所述方法还包括检测生长区域中是否存在微生物。检测是否存在微生物包括用光源对生长区域进行照射。在一些实施例中，光源（例如，白光）可提供相对较宽频谱的波长。在一些实施例中，光源可提供相对较窄谱带的选定波长（例如，滤光的白光或紫外线）。
在任一实施例中，所述方法还包括观察生长指示。在一些实施例中，生长指示可由人以视觉观察。在一些实施例中，生长指示可使用成像装置来观察。在一些实施例中，成像装置可显示或打印生长区域的图像，因此，人们可在视觉上观察并分析显示的或打印的图像。在一些实施例中，成像装置可使用处理器来分析生长区域的图像且分析结果可存储在电子存储器中、被显示和/或被打印。
观察生长指示包括观察培养装置的高透射光路中的物体。例如，该物体可为微生物菌落，该微生物菌落反射、吸收或折射来自光源的光。可能观察到该菌落为亮点、暗点或彩色点，这些点与靠近菌落的水凝胶形成对比。有利的是，将该光学装置的各组元（即基座构件、粘合剂层、覆盖片）选择成高光透射率的，可提供更明显的对比，从而在生长的较早阶段检测到微生物菌落。
图6所示为根据本发明的检测样品中是否存在微生物的一项实施例。该实施例包括提供培养装置610（所示为侧视图），该培养装置进行照射高度透射的光路，该光路从最外侧的第一主表面604延伸至最外侧的第二主表面606。培养装置610包括基座构件612、连接至基座构件612的可选的粘合剂层614、覆盖片622以及安置在粘合剂层614与覆盖片622之间的水凝胶616（例如，水合的胶凝层）。在图示实施例中，水凝胶616与液体样品水合。
培养装置610由来自光源670的光子进行照射。光子通常可穿过透射光的培养装置610。存在于原始样品中的微生物可在培养装置610的水凝胶616中形成微生物菌落660。来自光源670的光子可撞击微生物菌落660，在此处它们可被反射（所示为光子“A”，它被反射向观察者690）或吸收，从而产生可观察的亮点、暗点或彩色点，这些点与培养装置610的组分（例如，覆盖层、胶凝层和/或基座构件）的亮度和/或色彩形成对比。在图示实施例中，光源安置成面向培养装置610的第一主表面604。在图示实施例中，观察生长指示包括从面向培养装置的第一主表面的观察位置（例如，观察者690）来观察生长区域。
在所述方法的一些实施例中，观察微生物生长指示还包括提供滤光片650并将滤光片650安置在光源670与培养装置610之间。在这些实施例中，培养装置610可由选定波长的光（例如，红色波长、蓝色波长、紫外线波长）进行照射。此配置在微生物菌落660的颜色只与培养装置610的一个或多个组分的颜色稍有不同时尤其有利。
在所述方法的一些实施例中（未图示），观察微生物生长指示可包括观察培养装置，其中观察者面向培养装置的第二主表面。在这些实施例中（即其中光源面向培养装置的第一主表面而观察者面向培养装置的第二主表面），检测是否存在微生物可包括检测微生物菌落和/或指示剂对光的散射、吸光度或透射比。
在所述方法的一些实施例中，观察微生物生长指示还包括提供对比层630，并且在观察培养装置610之前，将对比层630定位成紧邻培养装置610的第二主表面606。在这些实施例中，对比层630实质上反射或吸收来自光源670的光子，从而增加了微生物菌落660与培养装置610的一个或多个组分之间的对比度。这些实施例中的合适的对比层630包括本文描述的对比层中的任一者。对比层630可经定位使得它与培养装置610的生长区域的所有部分或任一部分重叠（未图示）。
在所述方法的一些实施例中（未图示），观察微生物生长指示还包括：在观察培养装置之前，将第二对比层定位成紧邻培养装置的第二主表面；用定位成面向培养装置的第一主表面的光源对培养装置进行照射；以及观察微生物生长指示。这些实施例在检测两种不同的微生物时可尤其有利（例如，不同的菌种；不同的科属；和不同的类群例如大肠杆菌等）。因此，这些实施例可供微生物的检测和区分。在一些实施方式中，这些实施例可供对微生物的特定种类、科属或类群的确认。例如，第一对比层可用于观察特定微生物存在的假定指示（例如，大肠杆菌微生物使乳糖代谢的CO2产物）并且第二对比层可用于观察微生物存在的确认指示（例如，存在于大肠杆菌微生物中的β半乳醣苷酶的显色酶底物的水解）。在这些实施例中，观察生长指示包括从面向培养装置的第一主表面的观察位置来观察生长区域。
在所述方法的一些实施例中，观察微生物生长指示还包括检测指示剂（例如，pH指示剂或显色底物或荧光酶底物）中可观察的变化。在这些实施例中，指示剂可变化为衍生物（例如，质子化的指示剂、水解的指示剂），其中指示剂中的变化（例如，颜色变化或荧光变化）提供可观察的亮点、暗点或微生物菌落660内和/或邻近处的颜色变化。合适的指示剂包括，例如，荧光或荧光底物分子和生物发光化合物。
在所述方法的其他实施例中，观察微生物生长指示包括使观察者面向培养装置的第一主表面，而将光源安置为面向培养装置的第二主表面，如图7所示。
图7中的图示实施例包括提供培养装置710（所示为侧视图），该培养装置进行照射高度透射的光路，该光路从最外侧的第一主表面704延伸至最外侧的第二主表面706。培养装置710包括基座构件712、连接在基座构件712上的可选的粘合剂层714、覆盖片722以及安置在粘合剂层714与覆盖片722之间的胶凝层716。在图示实施例中，胶凝层716与液体样品水合。
培养装置710由来自光源770的光子进行照射。光子通常可穿过透射光的培养装置710。存在于原始样品中的微生物可在培养装置710的胶凝层716中形成微生物菌落760。来自光源770的光子可撞击微生物菌落760，在此处它们可被反射（所示为光子“A”，它被反射向观察者790）透射或吸收，从而产生可观察的亮点、暗点或彩色点，这些点与培养装置710的组分（例如，覆盖层、胶凝层、粘合剂层和/或基座构件）的亮度和/或色彩形成对比。在图示实施例中，光源770安置成面向培养装置710的第二主表面706。在图示实施例中，观察生长指示包括从面向培养装置710的第一主表面704的观察位置（例如，观察者790）来观察生长区域。
在所述方法的一些实施例中，观察微生物生长指示还包括提供滤光片（未图示）并将滤光片定位在光源770与培养装置710之间。在这些实施例中，培养装置710可由选定波长的光（例如，红色波长、蓝色波长、紫外线波长）进行照射。此配置在微生物菌落760的颜色只与培养装置710的一个或多个组分的颜色稍微不同时尤其有利。
在这些实施例中（即其中光源面向培养装置的第二主表面并且观察者面向培养装置的第一主表面），检测是否存在微生物可包括检测微生物菌落和/或指示剂对光的散射、吸光度或透射比。
通过观察非生物成因气泡来检测是否存在微生物：
另一方面，本发明提供通过观察非生物成因气泡的存在或尺寸来检测是否存在微生物的方法。所述方法包括提供样品和培养装置，该培养装置包括基座构件、覆盖层以及安置在这两者之间的水凝胶。水凝胶包含分布在其中的多个非生物成因气泡。水凝胶限定培养装置中的生长区域。所述方法还包括用样品来接种该装置的生长区域，温育装置一段时间，以及通过在第一时间点检测培养装置中是否有至少一个非生物成因气泡减小或消失来检测培养装置中是否存在微生物。有利的是，这些方法可用于在菌落可由其他方式检测到（例如，通过菌落的视觉检测，通过检测指示剂（例如，显色酶底物、荧光酶底物、Ph指示剂、氧化还原指示剂）的光学特性中的变化（其中该变化与微生物菌落的存在有关））之前检测出微生物菌落的存在。
在一些实施例中，培养装置的生长区域包括至少一种营养物质，以维持微生物的生长。培养装置的生长区域可还包括至少一种选择剂，用于选择是培养特定微生物还是培养微生物类群（例如，抗生素抗性微生物）。用于维持特定生物体或生物体类群（例如，好氧细菌）的生长的营养物质和/或选择剂对本领域的技术人员是已知的。应选择营养物质或选择剂，使得它基本上不妨碍水凝胶中非生物成因气泡的形成和/或观察。
在一些实施例中，水凝胶在装置的整个生长区域中与培养装置的基座构件和覆盖层保持均匀的接触（即，水凝胶“被夹在”基座构件与覆盖层之间）。在一些实施例中，培养装置可为薄膜培养装置，例如在美国专利号4,565,783中公开的装置。根据本发明，在一些实施例中，培养装置可为高度光透射的培养装置。
非生物成因气泡可在该装置与含水液体水合时或用液体样品（例如，含水液体样品）接种装置时自发地形成于装置中。不受理论的约束，非生物成因气泡可在干燥的可溶于冷水的胶凝剂与含水样品水合时形成，从而在胶凝剂溶胀时使空气泡聚集在水凝胶中。在使装置水合或接种之后，可能需要约几分钟至约几个小时才能在培养装置中观察到非生物成因气泡。非生物成因气泡可在培养装置的整个生长区域中规则地分布或随机地分布。优选地，非生物成因气泡在培养装置的整个生长区域中均匀地分布。在某些优选实施例中，非生物成因气泡近似尺寸均匀。在一些实施例中，非生物成因气泡的直径小于约1mm。在某些优选的实施例中，非生物成因气泡的直径为约0.5mm至约1.0mm。在一些实施例中，非生物成因气泡的直径小于约0.5mm。通常，较小的、均匀分布的非生物成因气泡可使培养装置中微生物的分离菌落的检测具有较大灵敏度和分辨率。
非生物成因气泡的数目和空间分布可促进培养装置中微生物的检测。优选地，每平方厘米的水凝胶有约50-100个非生物成因气泡。更优选地，每平方厘米的水凝胶有约100至约500个非生物成因气泡。在一些实施例中，每平方厘米有约200个非生物成因气泡。
培养装置的生长区域用样品来接种。在一些实施例中，通过将胶凝剂（例如，可溶于冷水的胶凝剂）与含水液体（例如，无菌水、无菌缓冲液）水合来形成水凝胶。在这些实施例中，可打开（例如，通过揭起覆盖层）培养装置以暴露出水凝胶的至少一部分且水凝胶使与样品接触。例如，样品采集装置（例如，棉签）可与水凝胶接触，以将固体或液体样品转移至培养装置。在可供选择的实施例中，液体样品可移取至水凝胶上。在其他可供选择的实施例中，可使水凝胶与某一表面（例如，设备、地板、壁）接触，以用存在于该表面上的材料（例如，污垢，泥土、残渣）来接种水凝胶。在接种水凝胶之后，关闭培养装置。
在培养装置包括干燥可再水合的可溶于冷水的胶凝剂的实施例中，可通过将干燥的胶凝剂与预定体积（例如，约1mL、约5mL）的包含样品的含水液体接触来形成水凝胶。
在一些实施例中，培养装置可包括营养物质，以维持微生物的生长，如前所述。作为另外一种选择，可把用于维持微生物生长的营养物质加在液体样品中（例如，在用液体样品接种装置之前将液体样品与营养物质混合）。在接种之后，培养装置可温育一段时间，如本文所描述。
在接种之后并且在培养装置中开始大量微生物生长之前（例如，小于产生约1-2个细胞***所消耗的时间），可对培养装置进行观察或成像，以与发生大量微生物生长之后的同一培养装置进行对比。或者，类似的培养装置可用无菌液体来接种以作为对照。
在温育之后，可对培养装置进行观察以发现是否存在微生物的指示。微生物的存在可由第一时间点培养装置中多个非生物成因气泡的不连续性来指示。也就是说，可对对培养装置进行观察，以发现分布在生长区域中的多个非生物成因气泡。当在生长区域的某个区内发现有一个或多个非生物成因气泡明显的小于生长区域中典型的非生物成因气泡；以及/或某个区域中的一个或多个非生物成因气泡消失了的话，便是观察到了不连续性。不受理论的约束，非生物成因气泡可因由微生物或表面活性剂的微生物产物（它们分散一个或多个非生物成因气泡）引起的气体（氧气、二氧化碳和/或氮气）的代谢而减小尺寸或消失。在一些实施例中，当在两个或更多个时间点（例如，在发生大量的微生物生长之前和发生微生物生长之后）对培养装置进行观察（或成像）并且对每个时间点的观察结果进行对比时，培养装置中非生物成因气泡的不连续性的存在可更加明显。
再来看图，图3所示为第一时间点的培养装置的一项实施例的顶视图。此培养装置含有非生物成因气泡。图3中图示的培养装置310代表非生物成因气泡340已形成于装置中之后但发生大量的微生物生长之前的培养装置310（例如，在接种之后约1至约15分钟之内）。培养装置310包括由隔离片318限定的圆形生长区域326，该生长区域在水凝胶317中含有非生物成因气泡340。气泡340在整个生长区域326上是随机分布的。
图4a所示为第二时间点（例如，大约在接种之后8小时）的图3中的培养装置的顶视图。图4b所示为图4a中的培养装置410的一部分的放大图。该放大图所示为分布在水凝胶417中的多个非生物成因气泡440以及多个减小了的非生物成因气泡442。可观察到减小了的气泡442小于生长区域中的典型非生物成因气泡440。应当理解，培养装置410中非生物成因气泡的这种不连续性便可指示出微生物的存在，尽管在此时间点尚不存在微生物菌落的其他可见指示。
图5a所示为第三时间点（例如，大约在接种之后12小时）的图3中的培养装置的顶视图。图5b所示为图5a中的培养装置510的一部分的放大图。该放大图所示为分布在水凝胶517中的多个非生物成因气泡540以及多个可看到的非生物成因小气泡542。图5b还示出了可看到的无气泡区544。非生物成因气泡540、可看到的小型非生物成因气泡542以及无气泡区544均靠近可见的微生物菌落560。可观察到的小型非生物成因气泡542可与非生物成因气泡540明显不同，因为它们明显小于分布在水凝胶517上的非生物成因气泡542的正常尺寸范围。
在所述方法的一些实施例中，在两个或更多个时间点对培养装置的对比观察可确认培养装置中非生物成因气泡的尺寸或存在的不连续性的发展（例如，由于微生物的存在）。
在所述方法的一些实施例中，培养装置由环境光（例如，阳光）进行照射。在一些实施例中，培养装置由发射选定波长的光（例如，白光、紫外线）的光源进行照射。
在一些实施例中，对培养装置进行照射包括用安置成面向培养装置最外侧的第一主表面或第二主表面的光源对培养装置进行照射，如上所描述。在一些实施例中，观察生长指示包括在观察者面向培养装置的第一主表面或第二主表面的情况下观察生长指示，如上所描述。
在一些实施例中，观察生长指示还包括将对比层定位在与观察者（例如，操作员或成像装置）所面向的主表面相对的培养装置的主表面上。在任一实施例中，检测是否存在微生物可包括检测光的散射、吸光度或透射比（例如，微生物菌落对光的散射、吸光度或透射比）。在任一以上实施例中，检测是否存在微生物可包括清点微生物。
使用成像***来检测微生物的生长指示：
在任何上述实施例中，所述方法还可包括提供成像***和获取所述培养装置的图像。在这些实施例中，检测微生物的存在与否包括显示、打印或分析所述培养装置的图像。该成像***包括成像装置并且可包括处理器。在一些实施例中，成像装置可包括线扫描器或面扫描器（例如相机）。成像装置可包括单色（例如黑白）或多色（例如彩色）扫描器。有利的是，单色成像***可提供较高分辨率的图像，这可改善结果的精确性和/或减少检测所述培养装置中微生物的存在所需的时间。
在一些实施例中，成像***还包括照明***。照明***可包括至少一个广谱可见光（例如“白”光）来源。在一些实施例中，照明***可包括至少一个窄谱可见光来源（例如发射相对较窄带宽的可见光如红光、绿光或蓝光的发光二极管）。在某些实施例中，照明***可包括光发射峰在约525nm处的窄谱可见光来源（例如发光二极管）。
图像可从培养装置中的水凝胶反射的光获得或者图像可从透射过培养装置中的水凝胶的光获得。合适的成像***和相应的照明***在例如国际专利公布WO 2005/024047和美国专利申请公布号US2004/0101954和US 2004/0102903中有描述，将这每个专利都以引用方式全文并入本文。合适的成像***的非限制性例子包括可获自3M公司（明尼苏达州圣保罗）的PETRIFILM读板机（PPR），可获自螺旋生物技术公司（Spiral Biotech）（马萨诸塞州诺伍德）的PETRISCAN菌落计数器和可获自类聚公司（Synbiosis）（英国剑桥）的PROTOCOL和ACOLYTE板扫描机。
在一些实施例中，获取图像包括获取波长偏置(wavelength-biased)图像。例如，成像***可包括将成像装置采集的光线偏置的偏置滤波器。滤波器元件是本领域知晓的，包括“截止”滤波器（即允许某个指定波长以上或以下的光波长通过的滤波器）和“带通”滤波器（即允许某个指定上限和下限之间的光波长通过的滤波器）。可将偏置滤波器设置在照明源和培养装置之间。作为另外一种选择或者除此之外，可将偏置滤波器设置在培养装置和成像装置之间。
在某些优选的实施例中，获取图像包括用能选择性地允许红光波长通过的偏置滤波器获取图像。在一些实施例中，获取图像包括使用能选择性地允许约500nm至约550nm的波长通过的偏置滤波器。
图8是示出了成像***870的内部操作的框图。如图8所示，培养装置882设置在成像***内的焦平面中（例如，平台上，未图示）。根据本发明，成像装置892可包括用于培养装置882的前照明和/或背照明的多色照明***（未图示），以及捕获装置882的图像的单色线扫描器或面扫描器。在一些实施例中，例如，成像装置892可采取二维单色照相机的形式。
一般而言，在用一种或多种不同的照明颜色对培养装置882进行照射期间，成像装置892捕获该培养装置或其至少一部分的图像。在一些实施例中，可以多种照明持续时间或强度产生同一培养装置882的多个图像，并可选择该多个图像中的一个或多个进行分析。在一些实施例中，选择性地对培养装置882的第一侧面和第二侧面进行照射可用于产生该培养装置的多个图像，而且其中一个或多个图像可经选择以进行分析。选择图像进行分析可基于例如各个图像的色对比度和/或目标分辨率性质。用于确定图像的色对比度和目标分辨率性质的方法是本领域知道的，在例如美国专利号6,243,286中有公开，将该专利以引用方式全文并入本文。
处理器894控制成像装置892的操作。图8中还示出了可选的显示器876，其可从处理器894接收图像以供操作员目视观察。在操作时，处理器894控制成像装置892以对培养装置882进行照射并获取图像。处理器894接收代表来自成像装置892的扫描图像的数据。在一些实施例中，处理器894可从多个图像中选择图像，用于分析和/或显示。处理器894分析培养装置882的至少一个图像并可产生分析结果，例如微生物菌落计数或微生物在样品中的存在与否的确定。分析结果（例如定性或定量结果）可显示在显示器876上、存储在可选的数据存储器898中或由主计算机（未图示）通过可选的通信端口895收取。
分析培养装置的图像可包括使用一个***来检测图像中的颜色和/或颜色的不同色度（例如红色、绿色、蓝色、灰色）。合适的图像分析***包括（例如）在美国专利号5,448,652、6,243,486以及6,153,400中描述的图像分析***，这些专利的全文以引用的方式并入本文。
在某些实施例中，分析培养装置的图像包括分析图像的选定波长。在一些实施例中，图像可以是通过用广谱可见光（例如“白”光）的来源对培养装置进行照射而采集的彩色图像。在一些实施例中，图像可以是用相对窄谱可见光的多个来源（例如各自发射相对窄带宽的可见光（如红光、绿光或蓝光）的发光二极管的组合）对培养装置进行照射而采集的彩色图像。在一些实施例中，图像可以是通过将在用相对窄谱可见光（例如红光、绿光或蓝光）的两个或多个不同来源对培养装置进行照射时采集的两个或多个图像进行组合而制成的合成图像。在一些实施例中，图像可以是在用相对窄谱可见光（例如绿光）的来源对培养装置进行照射时采集的图像。在这些实施例中，可选择某些波长的图像供显示或打印图像和/或进行图像分析。
在一些实施例中（例如其中pH指示剂的颜色范围为红色至黄色），选择用于分析图像的波长可以是处于绿色范围中的波长（例如约500nm至约550nm的波长）。在一些实施例中，选择用来分析的波长是约520nm至约530nm的波长。在一些实施例中，选择用于分析的波长是约525nm。
波长可例如通过使用计算机程序来选择，该计算机程序以电子方式选择图像中的预定范围的波长供显示、打印和/或分析。例如，一种预定的绿色波长或一定范围的绿色波长可特别适用于显示、打印或分析邻近在红色培养基（例如包含氯酚红的培养基）中生长的微生物菌落处的黄颜色区的图像。任何合适的计算机程序都可用来选择图像中的预定范围的波长。合适的计算机程序的非限制性例子包括可获自Adobe***公司（Adobe Systems,Inc.）（加利福尼亚州圣何塞）的PHOTOSHOP CS4软件和可获自媒体控制论公司（Media Cybernetics）（马里兰州银泉）的IMAGE-PRO Plus软件。
在某些实施例中，其中已经获得了培养装置的图像并且/或者以这样的方式进行了分析，该分析方式偏向对透射过培养装置中的水凝胶和/或由该装置中的水凝胶反射的绿波长的图像的采集，培养基中的pH指示剂（例如红色氯酚红）和邻近细菌菌落的酸区域（例如黄色氯酚红）之间对比得到显著增强。因而，在这些实施例中，乳酸菌可被检测到的时间比在不偏向所采集的图像的波长的对比方法中早。
实施例
实施例1为用于检测样品中是否存在微生物的方法，其包括：
提供液体样品和培养装置，该培养装置包括基座构件、覆盖层，以及安置在所述基座构件和/或覆盖层上的干燥的可溶于冷水的胶凝剂；
其中培养装置包括最外侧的第一主表面、最外侧的第二主表面以及生长区域；
其中培养装置进行照射高度透射的光路，该光路从最外侧的第一主表面延伸至最外侧的第二主表面；
使装置的生长区域与样品水合；
将该装置温育一段时间；以及
用光源对生长区域进行照射，并且
检测生长区域中是否存在微生物；
其中检测是否存在微生物包括观察生长指示。
实施例2为实施例1所述的方法，其中所述培养装置还包括粘合剂层，该粘合剂层连接至基座构件和/或覆盖片，其中该胶凝剂安置在粘合剂层上。
实施例3为根据实施例1或实施例2所述的方法，其中对生长区域进行照射包括用定位成面向培养装置的第一主表面的光源对生长区域进行照射。
实施例4为根据前述实施例中任一项所述的方法，其中观察生长指示包括从面向培养装置的第一主表面的观察位置观察生长区域。
实施例5为根据实施例1或实施例2所述的方法，其中对生长区域进行照射包括用定位成面向培养装置的第二主表面的光源对生长区域进行照射。
实施例6为根据实施例5所述的方法，其中观察生长指示包括从面向培养装置的第一主表面的位置观察生长区域。
实施例7为根据实施例1至4中任一项所述的方法，其中培养装置的第二主表面包含一对比层，该对比层与培养装置的生长区域的至少一部分相重叠。
实施例8为根据实施例4所述的方法，还包括：
提供第一对比层；以及
在检测是否存在微生物之前，将所述第一对比层定位成紧邻培养装置的第二主表面。
实施例9是为实施例8所述的方法，还包括：
提供第二对比层；以及
在检测是否存在微生物之前，将所述第二对比层定位成紧邻培养装置的第二主表面。
实施例10为根据实施例7至9中任一项所述的方法，其中至少一个对比层基本上反射光。
实施例11为实施例7至9中任一项所述的方法，其中至少一个对比层为镜面反射层。
实施例12为实施例7至9中任一项所述的方法，其中至少一个对比层基本上吸收选定波长的光。
实施例13为实施例1至3中任一项所述的方法，其中观察生长指示包括从面向培养装置的第二主表面的位置观察生长区域。
实施例14为前述实施例中任一项所述的方法，其中检测是否存在微生物包括检测光的散射、吸光度或透射比。
实施例15为实施例14所述的方法，其中检测是否存在微生物包括检测微生物菌落对光的散射、吸光度或透射比。
实施例16为前述实施例中任一项所述的方法，还包括添加指示剂，并且其中检测是否存在微生物包括检测指示剂中可观察到的变化。
实施例17为前述实施例中任一项所述的方法，其中检测是否存在微生物包括检测荧光信号。
实施例18为用于检测样品中是否存在微生物的方法，其包括：
提供样品和培养装置，该培养装置包括基座构件、覆盖层以及安置在这两者之间的水凝胶，该水凝胶包括多个非生物成因气泡；
其中培养装置包括最外侧的第一主表面和最外侧的第二主表面；
其中水凝胶限定生长区域；
在第一时间点用样品给装置的生长区域接种；
将该装置温育一段时间；
用光源对生长区域进行照射；以及
在第二时间点检测生长区域中是否存在微生物；
其中检测是否存在微生物包括观察生长指示；
其中观察生长指示包括在第二时间点检测水凝胶中是否至少有一个非生物成因气泡减小或消失。
实施例19为实施例18所述的方法；其中提供培养装置包括提供薄膜培养装置，所述薄膜培养装置包括干燥的可溶于冷水的胶凝剂，并且其中所述方法还包括使胶凝剂与含水液体水合。
实施例20为实施例19所述的方法，其中含水液体包括样品。
实施例21为实施例19或实施例20所述的方法，其中当所述胶凝剂与透明的含水液体水合时，该装置基本上为透光的。
实施例22为实施例18至21中任一项所述的方法，还包括：
在第三时间点察观生长区域，注意气泡的尺寸或消失。其中第三时间点在第二时间点之后；以及
将在两个时间点对生长区域的观察结果进行对比。
实施例23为实施例18至22中任一项所述的方法，其中对生长区域进行照射包括用定位成面向培养装置的第一主表面的光源对生长区域进行照射。
实施例24为实施例18至23中任一项所述的方法，其中观察生长指示包括从面向培养装置的第一主表面的观察位置观察生长区域。
实施例25为实施例18至22中任一项所述的方法，其中对生长区域进行照射包括用定位成面向培养装置的第二主表面的光源对生长区域进行照射。
实施例26为实施例23所述的方法，其中观察生长指示包括从面向培养装置的第一主表面的位置观察生长区域。
实施例27为实施例18至22中任一项所述的方法，其中培养装置的第二主表面包含一对比层，该对比层与培养装置的生长区域至少有一部分相重叠。
实施例28为实施例22所述的方法，还包括：
提供第一对比层；以及
在检测是否存在微生物之前，将所述第一对比层定位成紧邻培养装置的第二主表面。
实施例29是实施例28所述的方法，还包括：
提供第二对比层；以及
在检测是否存在微生物之前，将所述第二对比层定位成紧邻培养装置的第二主表面。
实施例30为实施例27至29中任一项所述的方法，其中至少一个对比层基本上反射光。
实施例31为实施例27至29中任一项所述的方法，其中至少一个对比层为镜面反射层。
实施例32为实施例27至29中任一项所述的方法，其中至少一个对比层基本上吸收选定波长的光。
实施例33为实施例27至29中任一项所述的方法，其中观察生长指示包括从面向培养装置的第二主表面的位置观察生长区域。
实施例34为前述实施例中任一项所述的方法，其中检测是否存在微生物包括检测光的散射、吸光度或透射比。
实施例35为实施例32所述的方法，其中检测是否存在微生物包括检测微生物菌落对光的散射、吸光度或透射比。
实施例36为前述实施例中任一项所述的方法，其中检测是否存在微生物包括清点微生物。
实施例37为前述实施例中任一项所述的方法，其中检测是否存在微生物包括检测并区分两种或更多种类型的微生物。
实施例38为前述实施例中任一项所述的方法，其中检测是否存在微生物还包括：
提供成像***；和
获取所述培养装置的生长区域的图像；
其中观察生长指示包括显示、打印或分析生长区域的图像。
实施例39为用于检测微生物的装置，其包括：
基座构件；
覆盖层；
安置在粘合剂层上的可溶于冷水的胶凝剂
其中当胶凝剂与透明的含水液体水合时，所述装置基本上为透光的。
实施例40为实施例39所述的装置，还包括连接至基座构件或覆盖层中的一者的第一粘合剂层。
实施例41为实施例40所述的装置，还包括连接至基座构件或覆盖层中的另一者的第二粘合剂层。
实施例42为实施例41所述的装置，还包括安置在第一粘合剂层或第二粘合剂层上的营养培养基。
实施例43是实施例40至42中任一项所述的装置，还包括指示剂。
实施例44为实施例40至43中任一项所述的装置，还包括滤光层或对比层。
实施例45为实施例40至44中任一项所述的装置，其中在装置与透明的含水液体水合之后，培养装置的光学雾度在根据ASTM 1003进行测量时为≤95%。
实施例46为实施例40至45中任一项所述的装置，其中在装置与透明的含水液体水合之后，培养装置的光学清晰度在根据ASTM 1003进行测量时为≥10%。
现将参照以下非限制性实例对本发明作进一步说明。除非另有指明，所有的份数和百分数均以重量份表示。
实例
实例1
用于酵母和霉菌检测的薄膜培养装置的制备
用压敏粘合剂涂覆的聚烯烃膜（含有硅氧烷压敏粘合剂（购自明尼苏达州圣保罗的3M公司的3MTM增强型聚烯烃诊断带商品目录#9795R））制备薄膜培养装置的用粉末涂覆的基座构件。该种胶带具有2密耳厚的透光聚烯烃背衬以及2密耳厚的硅氧烷压敏粘合剂层，以及白色隔离衬片。
完全混合下述粉末来制备粉末营养组合物：该粉末含有（所有的百分比均为重量%）14.3%的酪蛋白胰酶消化物，25.5%的肉蛋白胨、9.5%的酵母提取物、43.4%的右旋糖、6%的肽酶、1%的柠檬酸铁铵、0.3%的氯化钙以及用于调整pH至约7的足够碳酸钠。以1:1的重量比混合黄原胶粉末和刺槐豆胶粉末（均购自光谱化学Mfg公司（SpectrumChemical Mfg.Corp）（加利福尼亚州加迪纳））来制备胶凝粉末组合物。加入足够的硅石（购自卡博特公司（Cabot Corp.）（马萨诸塞州比乐利卡）的Cab-O-Sil M5）来增强流动性并防止结块。其用量为小于约0.5的重量%。将营养组合物与胶凝粉末组合物以1：4的重量比混合。通过将过量的混合的粉末组合物撒在所述胶带的涂覆有粘合剂的一侧上来制备基座构件。倾斜薄片并且用手轻拍来移除过量的粉末。
通过将500克的黄原胶粉末（NF级黄原胶，购自加利福尼亚州加迪纳的光谱化学制造公司）和500克的刺槐豆胶（FCC级刺槐豆胶，购自加利福尼亚州加迪纳的光谱化学制造公司）与约2.9克的硅石（Cab-O-Sil M5）混合来制备粉末凝胶组合物。通过将粉末组合物撒在涂覆有透明粘合剂的带（3MTM增强型聚烯烃诊断带商品目录#9795R）上来制备覆盖片并且通过倾斜薄片并用手轻拍来移除过量的粉末。
从胶带涂层的薄片切下3英寸乘3.75英寸的矩形板块，以做为基座构件，并且用该带有涂层的膜做成覆盖膜。通过以下步骤来组装薄膜培养装置：将一条双面涂覆的压敏粘合胶带粘在带涂层的基座板的一端，再将覆盖片的一端也粘附在此条带上，使得带涂层的两个表面彼此相对，于是该粘合条带便起到铰链的作用而将覆盖片固定在基座构件之上，如图1。
实例2
用于好氧细菌检测的薄膜培养板的制备
根据实例1中的工序来制备薄膜培养装置，不同的是用于基座构件的营养组合物是通过完全混合以下物质来制备：22.8份数的酪蛋白胰酶消化物、15.9份数的酵母提取物、45.5份数的丙酮酸钠、4.1份数的右旋糖、9.0份数的磷酸氢二钾以及2.8克的磷酸二氢钾。通过将瓜耳胶（M150瓜耳MEYPROGAT胶，美好化学公司（Meyhall ChemicalAG））与足够量的硅石（Cab-O-Sil M5硅石）混合来制备粉末胶凝组合物，以防止结块并且提高流动性（小于约.5%）。
根据实例1中的工艺来制备覆盖片，不同的是粉末胶凝剂组合物是通过将黄原胶粉末（购自光谱化学Mfg公司（加利福尼亚州加迪纳））与刺槐豆胶粉末（购自光谱化学Mfg公司（加利福尼亚州加迪纳））以1:1的重量比与硅石混合来制备，以防止结块。
实例3
用于酵母和霉菌的薄膜培养装置的测试
霉菌（丝状真菌），拟青霉（3M培养物名称M-10）通过以下途径繁殖：在无菌条件下将一个冻干的霉菌颗粒（购自微生物制剂公司（Microbiologics）（明尼苏达州圣克劳德））放置在瓶中的99mLButterfield磷酸盐稀释剂（Butterfield’s Phosphate Diluent）（BPD购自边缘生物公司（Edge Biologicals）（田纳西州孟菲斯））中，晃动瓶并且使混合物在室温（约23℃）下静置30分钟。再次晃动悬浮液，并且将2mL转移至含有99mL BPD的第二个瓶中并晃动。根据制造商的指示，将一毫升的第二悬浮液接种至实例1的薄膜培养装置上并且也接种至对照装置（3M PETRIFILM酵母&霉菌计数板，购自3M公司（明尼苏达州圣保罗））上。
接种的装置同时在25℃使用如下所述的温育和成像***进行温育。该***包括温育***，该温育***具有连接至温度控制器（产品号TC-36-25-RS232，购自TE技术公司（TE Technology,Inc.）（密歇根州特拉弗斯城））的平台，照明源（Leica KL2500LCD 3000degrees K，购自徕卡微***股份有限公司（Leica Microsystems GmbH）（德国韦茨拉尔）），该照明源连接至两个照明导引器（Schott A08975，购自肖特北美公司（Schott North America,Inc.）（马萨诸塞州绍斯布里奇）），以及照相机（NIKON Coolpix 8400）。照相机装置在平台上方约14英寸处，在薄膜培养装置的温育期间每隔60分钟照相一次。同时对并排装置在加热平台上的光亮铝板上的两个装置进行温育和成像。这两个照明导引器装置成与平台成约45度角并且在相对的侧面上相隔约8英寸，以将光以一定角度引导至装置的顶部表面上。或者，替代铝板，可使用反射镜或反射镜膜，例如，VikuitiTM增强型镜面反射器（可得自3M公司（明尼苏达州圣保罗））。在56小时的温育过程中，攝取固定时刻（固定的60分钟自动采集间隔）下的板的一系列图像。这些图像是邻近对照装置的实例1中的装置的图像，这两个装置均用相同的培养物接种。
对实例1中的装置出现检测结果的实耗时间是以以下方式来确定的：观察光通过装置的散射，记下最早检测到散射变化的时间，如图4a和图4b的透光区所指示。对照装置的实耗时间是根据在最早检测到变化时观察装置中指示剂的颜色变化来确定的。表2中示出了对实例1装置上拟青霉图像的观察以及对照物的观察。这些观察记下自接种之后经过的时间内图像发生的视觉变化。记下了达到视觉感知阈值以识别菌落成形单元（CFU-colony forming unit)最早时间，以及在整个温育期间发生的连续变化。最早检测到所有板的实耗时间汇总在表3中。
一种酵母：酿酒酵母（可购自微生物制剂公司（Microbiologic）（明尼苏达州圣克劳德））用上述相同的制备方法在实例1中的装置上进行测试并用对照物进行测试。结果汇总于表3中。
表2-拟青霉的实耗时间的观察
*故意保持较少种菌群体，这样菌落的数目在该测试中不会被视作重要事件。
表3-对酵母和霉菌板达到检测的最早实耗时间
生物体 实耗时间实例1 实耗时间对照 时间差
拟青霉 33小时 55小时 23小时(42%)
酿酒酵母 23小时 45小时 22小时(49%)
实例4
用于好氧细菌的薄膜培养装置的测试
所用的对照板为3M PETRIFILM总生菌试纸片，购自3M公司（明尼苏达州圣保罗）。
购自美国类型培养集团（American Type Culture Collection）（弗吉尼亚州马纳塞斯）的两种细菌生物体，用于评估实例1的培养装置和对照物。生物体为大肠杆菌（ATCC 51813）以及金黄色酿脓葡萄球菌（ATCC 25923）。
通过将纯的培养物接种到胰酶大豆肉汤（TSB，购自里美（Remel）（堪萨斯州莱内克萨）中来制备细菌培养物并且在35℃下静静地温育21小时。将一接菌环（约5微升）转移到新鲜的TSB中并且在35℃下静态地温育21小时。首次稀释时，将10微升的涡旋培养物移取至样品瓶中的99mL Butterfield磷酸盐稀释剂（BPD购自边缘生物公司（田纳西州孟菲斯））中并且晃动以混合。二级稀释时，将首次稀释液30微升加到99mL BPD中并且晃动以混合。根据制造商的指示，一毫升的二级稀释液，含有约10个菌落成形单元（CFU），其用于给3MPETRIFILM总生菌试纸片接种。一毫升以相同方式用于为实例1中的装置接种。接种的试纸片在35℃下温育48小时并且使用实例3所描述的***和方法来成像。每隔30分钟获取图像。观察到第一CFU的实耗时间汇总在表4中。
表4-好氧细菌试纸片的实耗时间的观察
生物体 实耗时间例1 实耗时间对照 时间差
大肠杆菌 7.5小时 16.5小时 9小时（55%）
金黄色葡萄球菌 8小时 12.5小时 4.5小时（36%）
实例5
使用对比层来提高检测
培养装置根据实例2中的方法来制备并且使用大肠杆菌（ATCC51813）根据实例4中的方法来测试。还制备和测试了对照装置。在35℃下温育培养装置48小时。将带有大肠杆菌的实例2中的装置放置在反光板（VikuitiTM增强型镜面反光板）上。当观察反光板上的装置时，菌落对肉眼显然更清楚。反光板背景使CFU形态更清晰可见，因为对比度增强。在气泡区与无气泡区之间也存在更好的对比度。把用于对照物的打印有黄色格栅的白色纸放置在反光板与培养装置的底部表面之间。在用该纸的情况下，形态中的变化和气泡透光不易看见。
小心地揭起对照物的覆盖膜并且***一片VikuitiTM增强型镜面反光板使得它覆盖约1/3的接种区。在***反光板的情况下，在气泡上可清楚看到指示剂的红色菌落。反光板提高了气泡透光区的可见度。
实例6
带改进的瓜耳胶的薄膜培养装置
根据实例2的方法来制备薄膜培养装置，不同的是所用的凝胶为改进的瓜耳粉末（Jaguar C162，购自罗地亚（Rhodia））。
实例7
膜和培养装置的雾度、清晰度和透射比性质
测量了薄膜培养装置及其组件的光学特性-光透射比、雾度和清晰度。雾度%是光散射的量的指示，并且是在温育期间观察CFU形态变化的难易程度的指示。雾度、清晰度和透射比的测量根据制造商的指示并且使用光测量仪器（BYK Gardner Haze-gard plus商品目录#4725，序列号#102485，购自美国BYK加德纳（BYK-Gardner USA）（马里兰州哥伦比亚））根据ASTM 1003在透射模式下进行测量。确立了仪器的基线，其时在样品路径中没有测试中的装置，即带或薄膜培养装置等，结果如预期的是0%雾度、100%清晰度以及100%透射。
光学特性如表9中所示。坐标图上的每个点代表4或5次读数的平均值。样品1为源自3M PETRIFILM总生菌试纸片（AC试纸片）的用干燥粉末涂覆的覆盖片，测试时粉末侧面向光检测器球体。样品2为AC试纸片的两个覆盖片，这些覆盖片用缓冲液来接种。样品3为双轴取向的聚丙烯（BOPP）膜，其中没有AC试纸片的粘合剂。样品4为BOPP膜，其带有AC试纸片的粘合剂。样品5为3MTM高级聚烯烃诊断带商品目录#9795R。样品6为与实例2中的覆盖片连接并且用液体稀释剂接种的基座构件。样品7为用液体稀释剂接种的实例6中的装置。
没有内衬的样品5具有平均光透射比94.5%、雾度8.8%以及清晰度95.8%。样品6，在接种之后的薄膜培养装置具有光透射比91.9%、雾度34.7%以及清晰度66%。
实例8
各种成分的消毒
用于实例1和实例2中覆盖片的粉末通过用环氧乙烷气体处理来进行消毒并且随后进行通风以在涂覆之前去除任何残余的环氧乙烷气体。
实例9
薄膜培养装置的消毒
将实例1和实例2中的薄膜培养装置放置在封闭腔室中的环氧乙烷气氛中并且消毒。
至此，已参照本发明人想到的几个具体实施例（已有对它们的具体描述）对本发明进行了描述。但本发明的非实质性的修改形式（包括目前没有想到的修改形式）可构成本发明的等价形式。因而，本发明的范围不应受限于本文所述的细节和结构，而是仅受下面的权利要求书以及其等价形式限制。

Claims (6)

1.一种用于检测样品中是否存在微生物的方法，包括：
提供样品和培养装置，所述培养装置包括基座构件、覆盖层以及安置在这两者之间的水凝胶，所述水凝胶包含多个非生物成因气泡；
其中所述培养装置包括最外侧的第一主表面和最外侧的第二主表面；
其中所述水凝胶限定生长区域；
其中提供培养装置包括提供薄膜培养装置，所述薄膜培养装置包括干燥的可溶于冷水的胶凝剂，并且其中所述方法还包括使所述胶凝剂与含水液体水合；
在第一时间点用所述样品给所述装置的所述生长区域接种；
将所述装置温育一段时间；
用一光源对所述生长区域进行照射；
在第二时间点观察所述生长区域的水凝胶中的非生物成因气泡；
在第三时间点就所述非生物成因气泡的尺寸或消失来观察所述生长区域，其中所述第三时间点在所述第二时间点之后；
将在两个时间点对所述生长区域的观察结果进行对比；以及
在第二时间点检测所述生长区域中是否存在微生物；
在第三时间点检测所述生长区域中是否存在好氧微生物；
其中检测是否存在好氧微生物包括观察生长指示；
其中观察生长指示包括在所述第三时间点检测所述水凝胶中的所述非生物成因气泡减小或消失；
其中在所述第三时间点检测到所述水凝胶中的所述非生物成因气泡减小或消失指示所述样品中存在好氧微生物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中对所述生长区域进行照射包括用定位成面向所述培养装置的所述第一主表面的光源对所述生长区域进行照射。
3.根据权利要求1所述的方法，其中观察生长指示包括从面向所述培养装置的所述第一主表面的观察位置观察所述生长区域。
4.根据权利要求1所述的方法，其中对所述生长区域进行照射包括用定位成面向所述培养装置的所述第二主表面的光源对所述生长区域进行照射。
5.根据权利要求1所述的方法，其中检测是否存在微生物包括检测并区分两种或更多类型的微生物。
6.根据权利要求1所述的方法，其中检测是否存在微生物进一步包括：
提供成像***；以及
获取所述培养装置的所述生长区域的图像；
其中观察生长指示包括显示、打印或分析所述生长区域的所述图像。
CN201180032534.7A 2010-06-30 2011-06-27 微生物检测***和方法 Active CN103261435B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US36016610P 2010-06-30 2010-06-30
US61/360,166 2010-06-30
PCT/US2011/041939 WO2012012104A1 (en) 2010-06-30 2011-06-27 Microbial detection system and methods

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103261435A CN103261435A (zh) 2013-08-21
CN103261435B true CN103261435B (zh) 2016-08-31

Family

ID=44628769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180032534.7A Active CN103261435B (zh) 2010-06-30 2011-06-27 微生物检测***和方法

Country Status (8)

Country Link
US (2) US9127300B2 (zh)
EP (1) EP2588625A1 (zh)
JP (1) JP5925200B2 (zh)
KR (1) KR20130038345A (zh)
CN (1) CN103261435B (zh)
BR (1) BR112012033664A2 (zh)
MX (1) MX2013000102A (zh)
WO (1) WO2012012104A1 (zh)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9322046B2 (en) 2010-11-01 2016-04-26 3M Innovative Properties Company Biological sterilization indicator
JP5785266B2 (ja) 2010-11-01 2015-09-24 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 生物学的滅菌インジケーター及びその使用方法
JP2014503196A (ja) 2010-11-24 2014-02-13 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 生物活性を検出する方法及び組成物
US9434975B2 (en) 2011-03-30 2016-09-06 3M Innovative Properties Company Fluorogenic or fluorophoric compounds and uses thereof
US9376703B2 (en) * 2012-06-14 2016-06-28 3M Innovative Properties Company Methods for detecting a xerophilic or osmophilic yeast or mold microorganism
WO2014018433A1 (en) 2012-07-25 2014-01-30 3M Innovative Properties Company Agglomerated microbiological media
PL2895595T3 (pl) * 2012-09-14 2019-07-31 Charm Sciences, Inc. Sposób i urządzenie dla podłoży hodowlanych
CN104871177B (zh) 2012-12-20 2018-03-27 3M创新有限公司 检测产气微生物菌落的方法
JP6469088B2 (ja) 2013-05-06 2019-02-13 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー カビコロニーを計数するための培養装置及び方法
JP6281231B2 (ja) * 2013-10-08 2018-02-21 大日本印刷株式会社 培地情報登録システムおよびコロニー検出システム
US9436866B2 (en) 2014-08-01 2016-09-06 General Electric Company High sensitivity flat panel microbiology detection and enumeration system
WO2016085688A1 (en) * 2014-11-25 2016-06-02 3M Innovative Properties Company Devices and kits for the propagation or storage of microorganisms, and methods of making and using
KR101659670B1 (ko) * 2014-12-29 2016-09-23 한국기초과학지원연구원 이미징용 3차원 세포 배양칩
JP6833806B6 (ja) * 2015-07-24 2021-03-24 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 微生物を計数するための薄膜培養デバイス
DE102016204541B4 (de) * 2016-03-18 2019-11-14 Technische Universität Dresden Verfahren und Vorrichtung zur zeitlichen und lokal aufgelösten Detektion von Stoffkonzentration in Fluiden
WO2018056134A1 (ja) * 2016-09-20 2018-03-29 日本水産株式会社 異物が除去された魚卵ペーストの製造方法及び異物が除去された魚卵ペーストの製造装置
JP2018054356A (ja) * 2016-09-27 2018-04-05 株式会社日本マイクロニクス ガス検知用フィルム、ガス検知装置、及びガス検知方法
US20200399574A1 (en) * 2017-12-13 2020-12-24 3M Innovative Properties Company Water-reconstitutable culture medium resistant to liquefaction by microorganisms
KR102315435B1 (ko) * 2019-07-05 2021-10-21 주식회사 더웨이브톡 미생물 콜로니 검출 시스템
CN111748459B (zh) * 2019-11-19 2023-09-15 杭州希蚁网络科技有限公司 微生物培养用培养床和微生物活性检测方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4565783A (en) * 1981-01-27 1986-01-21 Minnesota Mining And Manufacturing Company Dry culture media

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5089413A (en) 1989-05-19 1992-02-18 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method and apparatus for culturing with microbiological dry culture medium
US5448652A (en) 1991-09-27 1995-09-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Adaptive display system
US5364766A (en) * 1993-05-14 1994-11-15 Minnesota Mining And Manufacturing Company Culture medium for rapid count of coliform bacteria
WO1994026870A1 (en) * 1993-05-14 1994-11-24 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method for rapid quantification of microorganism growth
EP0734435B1 (en) 1993-12-17 1999-03-31 Minnesota Mining And Manufacturing Company Automated incubating and imaging apparatus for disposable microorganism culturing media
US5694478A (en) 1994-12-15 1997-12-02 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method and apparatus for detecting and identifying microbial colonies
US5681712A (en) 1995-06-02 1997-10-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company Surface colony counting device and method of use
US6381353B1 (en) 1996-08-30 2002-04-30 Marvin Weiss System for counting colonies of micro-organisms in petri dishes and other culture media
US5879635A (en) 1997-03-31 1999-03-09 Nason; Frederic L. Reagent dispenser and related test kit for biological specimens
US6243286B1 (en) 1998-07-27 2001-06-05 Seiko Epson Corporation Semiconductor memory device and method of fabricating the same
US6153400A (en) 1999-03-12 2000-11-28 Akzo Nobel N.V. Device and method for microbial antibiotic susceptibility testing
US6251624B1 (en) 1999-03-12 2001-06-26 Akzo Nobel N.V. Apparatus and method for detecting, quantifying and characterizing microorganisms
US6703120B1 (en) 1999-05-05 2004-03-09 3M Innovative Properties Company Silicone adhesives, articles, and methods
US6492133B1 (en) 2000-05-01 2002-12-10 3M Innovative Properties Company Reflective disc assay devices, systems and methods
US6756225B2 (en) * 2000-12-08 2004-06-29 3M Innovative Properties Company Automated imaging and harvesting of colonies on thin film culture devices
US20040092001A1 (en) 2001-03-01 2004-05-13 3M Innovative Properties Company Automated imaging and harvesting of colonies on thin film culture devices
US20040102903A1 (en) 2002-11-27 2004-05-27 Graessle Josef A. Biological growth plate scanner
US20040101954A1 (en) 2002-11-27 2004-05-27 Graessle Josef A. Back side plate illumination for biological growth plate scanner
US7496225B2 (en) 2003-09-04 2009-02-24 3M Innovative Properties Company Biological growth plate scanner with automated intake
WO2009082667A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-02 3M Innovative Properties Company Microbiological systems and methods of fluid sample analysis
US11124757B2 (en) * 2009-07-14 2021-09-21 Kikkoman Corporation Microorganism culture sheet and manufacturing method therefor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4565783A (en) * 1981-01-27 1986-01-21 Minnesota Mining And Manufacturing Company Dry culture media

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"A biosensor for the detection of gas toxicity using a recombinant bioluminescent bacterium";Geun Cheol Gil, et.al.,;《Biosensor & Bioelectronics》;20001231;P .23-30 *
"Detection of Bacterial Growth by Gas Absorption";Waters;《Journal of Clinical Microbiology》;19920531;P.1205-1209 *

Also Published As

Publication number Publication date
BR112012033664A2 (pt) 2016-10-11
EP2588625A1 (en) 2013-05-08
US9127300B2 (en) 2015-09-08
CN103261435A (zh) 2013-08-21
JP2013529474A (ja) 2013-07-22
WO2012012104A1 (en) 2012-01-26
US20130149738A1 (en) 2013-06-13
US20150344931A1 (en) 2015-12-03
KR20130038345A (ko) 2013-04-17
JP5925200B2 (ja) 2016-05-25
MX2013000102A (es) 2013-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103261435B (zh) 微生物检测***和方法
CN102333884B (zh) 用于检测脱氧核糖核酸酶活性的方法和制品
CN102803504B (zh) 产酸菌的检测
JP4842473B2 (ja) 微生物を検出し、定量し、特徴付けする装置および方法
RU2126962C1 (ru) Способ обнаружения микроорганизмов в образце, способ определения чувствительности микроорганизмов к антибиотику и система для реализации таких способов
JP2016508034A (ja) 画像の微生物コロニーを区別する方法
JP6172940B2 (ja) グルコースオキシダーゼを産生するカビの迅速検出
JP2016533727A (ja) 内蔵型嫌気性環境生成培養デバイス及び使用方法
JP2018518158A (ja) 嫌気性微生物用培養デバイス
CN105177109B (zh) 检测金黄色葡萄球菌的方法及试剂盒
CN105886595A (zh) 一种快速检测人体粪便中蛋白质水解细菌的方法
WO2020195829A1 (ja) 皮膚の状態を評価する方法
Byrne Pilot study on the epidemiology of Cryptosporidiosis and other pathogens causing infantile diarrhoea in Lambaréné, Gabon
JP6198820B2 (ja) 好乾性微生物又は好浸透圧性微生物を検出するための方法及びキット

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant