Time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪

time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪
技术领域
1.本发明属于细菌生长检测技术领域，用于评价抗菌药物单用及联合动态杀菌作用效果，是一种time-kill评价半自动化体外药代动力学及药效学实验仪。


背景技术：

2.目前，time-kill实验方法是评价抗菌药物优化治疗的主要研究方法，对抗菌药物pk/pd研究具有重要价值，但time-kill实验方法存在工作量大、培养费时等缺点，无法短期快速评价不同抗菌药物单用或联合的抗菌效果，进而限制了其临床使用价值。
3.现有文献有关time-kill实验的方法主要是细菌与培养液及抗菌药物置入培养瓶，在震荡器中震荡培养，然后于不同时间点(如0小时、1小时、2小时等)从培养瓶中取菌，随后梯度稀释后再细菌涂布在培养皿，培养皿培养18小时后进行菌落计数绘制时间-杀菌曲线图。
4.现有技术存在的问题及缺陷为：现有细菌培养瓶结构单一，操作费时，流程复杂，容易污染，而且评价药物种类有限。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪。
6.本发明是这样实现的，一种time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪包括：
7.支撑底座；
8.所述支撑底座上端固定有壳体及玻璃装置，所述壳体里侧左端设置有用于设定温度的温控室，所述温控室内安装有15ml离心管自动开盖器，所述15ml离心管自动开盖器下方设置有震荡装置；
9.所述壳体中间上端安装有移液装置，所述移液装置下侧设置有枪头盒；
10.所述壳体里侧右端安装有1.5ml离心管自动开盖器，所述1.5ml离心管自动开盖器下侧设置有96孔板和1.5ml离心管架，96孔板下方设置有用于测吸光值(od值)的酶标仪。
11.进一步，还包括有中央控制模块，所述中央控制模块连接输入设置模块和结束输出模块，输入设置模块可以设置培养温度、不同取样时间点、培养时间、震动频率及紫外线开启时间。结果输出模块基于设置时间点及酶标仪od值输出绘制的时间-杀菌曲线图。
12.进一步，所述枪头盒前方设置有废液缸，所述废液缸与枪头盒之间夹设有隔板。
13.进一步，所述移液装置通过滑轨单元与底座固定连接，滑轨单元中间通过升降单元线性连接有取液枪头；
14.滑轨单元由横向滑轨和纵向滑轨组成，横向滑轨固定在抽取装置上端，与壳体上端固定连接；横向滑轨一侧固定有横向驱动电机，纵向滑轨通过横向滑块固定在横向滑轨上，纵向滑轨通过纵向滑块固定有升降装置。
15.进一步，所述支撑底座下端固定有多个支脚，所述支脚下端固定有橡胶垫。
16.进一步，上部壳体内部设置紫外线灯管。
17.本发明的另一目的在于提供一种time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验方法，所述time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验方法包括：
18.步骤一，在15ml离心管中置入培养液、细菌及抗菌药物；
19.步骤二，利用震荡装置对15ml离心管进行震荡处理；温度设定可设置适合菌群生长的温度。
20.步骤三，利用15ml离心管自动开盖器于设定的不同时间点对15ml离心管进行自动开盖，然后中央控制模块控制移液装置抽取15ml离心管中的菌液，分别放入96孔板和1.5ml离心管架中的1.5ml离心管；菌液抽取结束后移液装置将枪头弃入废液缸；
21.步骤四，96孔板下设有酶标仪读取od值，1.5ml离心管中的液体进行后续细菌平板涂布。
22.进一步，所述步骤二震荡装置对15ml离心管进行震荡处理时，温控室采用随动控制方式控制升温和/或降温过程，具体包括：
23.(1)预先设定温度/时间曲线；
24.(2)获取被控对象当前时刻的温度测量值，并根据温度/时间曲线计算当前时刻的温度目标值；
25.(3)根据当前时刻的温度测量值和所述温度目标值进行pid运算；
26.(4)根据pid运算结果调节功率输出，完成一次功率调节；
27.(5)直至完成温度/时间曲线。
28.进一步，所述步骤二中的震荡模块设有多个按压单元，按压单元相对于震动源分别具有坐标，震动方法包括：试管触碰按压单元，利用震动调整电路计算试管触碰的按压单元相对于震动源的距离，根据距离调整震动源的输出。
29.进一步，所述震动调整电路包括坐标处理单元、计算单元以及调变控制单元；
30.坐标处理单元配置于电子装置，并接收按压单元输出的坐标信号，计算单元耦接于坐标处理单元；根据所输出的坐标信号相对于震动源的距离大小计算加权指数，调变控制单元配置于电子装置；耦接计算单元与震动源，调变控制单元接收加权指数，并根据加权指数调整震动源的输出。
31.结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
32.第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
33.本发明提供的time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪可在15ml离心管中置入菌液、细菌及抗菌药物，利用震荡装置可以实现对菌液的震荡处理，通过移液装置可以将菌液分别放入1.5ml离心管和96孔板，96孔板下设有酶标仪读取od值，1.5ml离心管中的液体进行下一步细菌平板涂布，能够有效的提高time-kill实验效率，整体结构简单，使用方便，可用于一次评价的抗菌药物选择更多。
34.第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案
具备的技术效果和优点，具体描述如下：
35.本发明提供的time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪的结构简单，使用方便，能够实现恒温加热和震荡环境，提高time-kill实验效率，减少污染，并可一次评价多种抗菌方案。
附图说明
36.图1是本发明实施例提供的time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪的结构示意图；
37.图2是本发明实施例提供的time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验方法流程图；
38.图中：1、支撑底座；2、壳体；3、温控室；4、15ml离心管自动开盖器；5、震荡装置；6、支脚；7、移液装置；8、枪头盒；9、废液缸；10、1.5ml离心管自动开盖器；11、96孔板；12、1.5ml离心管架；13、紫外灯；14、控制面板及输出面板；15、玻璃面；16、隔板。
具体实施方式
39.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
40.如图1所示，本发明实施例提供的time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪中的支撑底座1上端固定有壳体2，壳体2以左右侧及前面用玻璃面15链接，前面玻璃面15有设置可打开的门；所述壳体2里侧左端设置有用于设定温度的温控室3，所述温控室3内安装有15ml离心管自动开盖器4，所述15ml离心管自动开盖器4下方设置有震荡装置5；控制面板及输出面板14安装在壳体2上部；
41.所述壳体2中间上端安装有移液装置7，所述移液装置7下侧设置有枪头盒8；枪头盒前方设有废液缸9；所述废液缸9与枪头盒8之间夹设有隔板16。
42.所述壳体2里侧右端安装有1.5ml离心管自动开盖器10，所述1.5ml离心管自动开盖器10下侧设置有96孔板11和1.5ml离心管架12，96孔板11下方设置有用于测od值的酶标仪；
43.所述壳体2中间内部上端安装有紫外线灯管13，操作结束后进行紫外消毒。
44.time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪还包括有中央控制模块，所述中央控制模块连接输入设置模块和结束输出模块，输入设置模块可以设置培养温度、不同取样时间点、培养时间、震动频率及紫外线开启时间。结果输出模块基于设置时间点及酶标仪od值输出绘制的时间-杀菌曲线图。
45.本发明实施例中的移液装置7通过滑轨单元与底座固定连接，滑轨单元中间通过升降单元线性连接有取液枪头；
46.滑轨单元由横向滑轨和纵向滑轨组成，横向滑轨固定在抽取装置上端，与壳体上端固定连接；横向滑轨一侧固定有横向驱动电机，纵向滑轨通过横向滑块固定在横向滑轨上，纵向滑轨通过纵向滑块固定有升降装置。
47.本发明实施例中的支撑底座1下端固定有多个支脚6，所述支脚6下端固定有橡胶
垫。
48.该time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪主要用于评估抗微生物药物的杀菌作用和药代动力学，其工作原理如下：首先，通过输入设置模块，可以设置培养温度、不同取样时间点、培养时间、震动频率及紫外线开启时间等参数。然后，在支撑底座1上端固定的壳体2内，将需要测试的微生物菌株放入15ml离心管中，然后使用15ml离心管自动开盖器4将其盖好。
49.接下来，将需要测试的抗微生物药物加入15ml离心管中，通过移液装置7将药物移液到96孔板中，并将96孔板放入1.5ml离心管架12中，使用1.5ml离心管自动开盖器10将其盖好。
50.在设定的温度下，通过震荡装置5对15ml离心管进行震荡，使其充分混合，然后在不同的取样时间点取出一定量的菌液，将其加入96孔板中，并通过酶标仪测量其od值。在测试过程中，废液会被收集到废液缸9中。当测试完所有时间点后，通过中央控制模块输出绘制时间-杀菌曲线图，该曲线图可以反映出不同时间点下药物对微生物的杀菌作用。
51.最后，在操作结束后，通过紫外线灯管13进行紫外消毒，以确保设备的卫生安全。
52.总之，该time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪能够快速、准确地评估抗微生物药物的杀菌作用和药代动力学，具有一定的实用价值。
53.如图2所示，本发明实施例中的time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验方法包括：
54.s101，在15ml离心管中置入培养液、细菌及抗菌药物；
55.s102，利用震荡装置对15ml离心管进行震荡处理；温度设定可设置适合菌群生长的温度。
56.s103，利用15ml离心管自动开盖器于设定的不同时间点对15ml离心管进行自动开盖，然后中央控制模块控制移液装置抽取15ml离心管中的菌液，分别放入96孔板和1.5ml离心管架中的1.5ml离心管；菌液抽取结束后移液装置将枪头弃入废液缸；
57.s104，96孔板下设有酶标仪读取od值，1.5ml离心管中的液体进行后续细菌平板涂布。
58.本发明实施例中的步骤s102震荡装置对15ml离心管进行震荡处理时，温控室采用随动控制方式控制升温和/或降温过程，具体包括：
59.(1)预先设定温度/时间曲线；
60.(2)获取被控对象当前时刻的温度测量值，并根据温度/时间曲线计算当前时刻的温度目标值；
61.(3)根据当前时刻的温度测量值和所述温度目标值进行pid运算；
62.(4)根据pid运算结果调节功率输出，完成一次功率调节；
63.(5)直至完成温度/时间曲线。
64.本发明实施例中的步骤s102中的震荡模块设有多个按压单元，按压单元相对于震动源分别具有坐标，震动方法包括：试管触碰按压单元，利用震动调整电路计算试管触碰的按压单元相对于震动源的距离，根据距离调整震动源的输出。
65.本发明实施例中的震动调整电路包括坐标处理单元、计算单元以及调变控制单元；
66.坐标处理单元配置于电子装置，并接收按压单元输出的坐标信号，计算单元耦接于坐标处理单元；根据所输出的坐标信号相对于震动源的距离大小计算加权指数，调变控制单元配置于电子装置；耦接计算单元与震动源，调变控制单元接收加权指数，并根据加权指数调整震动源的输出。
67.为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用实施例。
68.本发明实施例提供的time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪可用于评价抗菌药物优化治疗的实验使用。
69.该time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪具有以下优点和积极效果：
70.1)半自动化操作：该实验仪通过自动开盖器、移液装置等设备，实现了半自动化操作，减少了人工操作的误差，提高了实验的准确性和可重复性。
71.2)多参数设置：该实验仪可以设置培养温度、不同取样时间点、培养时间、震动频率及紫外线开启时间等参数，可以满足不同药物的测试需求。
72.3)高效快速：该实验仪能够在较短的时间内完成测试，快速评估抗微生物药物的杀菌作用和药代动力学，提高了实验效率。
73.4)准确可靠：该实验仪通过酶标仪测量菌液的od值，可以准确地反映出不同时间点下药物对微生物的杀菌作用和药代动力学，具有较高的可靠性和准确性。
74.5)方便实用：该实验仪具有紫外消毒功能，可以保证设备的卫生安全，同时操作简单方便，易于使用和维护。
75.6)应用广泛：该实验仪可应用于微生物学、临床药理学、药物研发等领域，具有一定的推广应用价值。
76.综上所述，该time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪具有高效快速、准确可靠、方便实用、应用广泛等优点和积极效果，可以提高抗微生物药物的研发和评估效率，具有一定的实际应用价值。
77.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
78.应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软
件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
79.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪，其特征在于，所述time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪包括：支撑底座；所述支撑底座上端固定有壳体及玻璃装置，所述壳体里侧左端设置有用于设定温度的温控室，所述温控室内安装有15ml离心管自动开盖器，所述15ml离心管自动开盖器下方设置有震荡装置；所述壳体中间上端安装有移液装置，所述移液装置下侧设置有枪头盒；所述壳体里侧右端安装有1.5ml离心管自动开盖器，所述1.5ml离心管自动开盖器下侧设置有96孔板和1.5ml离心管架，96孔板下方设置有用于测吸光值(od值)的酶标仪。2.如权利要求1所述的time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪，其特征在于，包括有中央控制模块，所述中央控制模块连接输入设置模块和结束输出模块，输入设置模块可以设置培养温度、不同取样时间点、培养时间、震动频率及紫外线开启时间。结果输出模块基于设置时间点及酶标仪od值输出绘制的时间-杀菌曲线图。3.如权利要求1所述的time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪，其特征在于，所述枪头盒前方设置有废液缸，所述废液缸与枪头盒之间夹设有隔板。4.如权利要求1所述的time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪，其特征在于，所述移液装置通过滑轨单元与底座固定连接，滑轨单元中间通过升降单元线性连接有取液枪头；滑轨单元由横向滑轨和纵向滑轨组成，横向滑轨固定在抽取装置上端，与壳体上端固定连接；横向滑轨一侧固定有横向驱动电机，纵向滑轨通过横向滑块固定在横向滑轨上，纵向滑轨通过纵向滑块固定有升降装置。5.如权利要求1所述的time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪，其特征在于，所述支撑底座下端固定有多个支脚，所述支脚下端固定有橡胶垫。6.如权利要求1所述的time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪，其特征在于，上部壳体内部设置紫外线灯管。7.一种用于实施权利要求1～6任意一项所述的time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪的time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验方法，其特征在于，所述time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验方法包括：步骤一，在15ml离心管中置入培养液、细菌及抗菌药物；步骤二，利用震荡装置对15ml离心管进行震荡处理；温度设定可设置适合菌群生长的温度。步骤三，利用15ml离心管自动开盖器于设定的不同时间点对15ml离心管进行自动开盖，然后中央控制模块控制移液装置抽取15ml离心管中的菌液，分别放入96孔板和1.5ml离心管架中的1.5ml离心管；菌液抽取结束后移液装置将枪头弃入废液缸；步骤四，96孔板下设有酶标仪读取od值，1.5ml离心管中的液体进行后续细菌平板涂布。8.如权利要求7所述的time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验方法，其特征在于，所述步骤二震荡装置对15ml离心管进行震荡处理时，温控室采用随动控制方式控制升温和/或降温过程，具体包括：
(1)预先设定温度/时间曲线；(2)获取被控对象当前时刻的温度测量值，并根据温度/时间曲线计算当前时刻的温度目标值；(3)根据当前时刻的温度测量值和所述温度目标值进行pid运算；(4)根据pid运算结果调节功率输出，完成一次功率调节；(5)直至完成温度/时间曲线。9.如权利要求7所述的time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验方法，其特征在于，所述步骤二中的震荡模块设有多个按压单元，按压单元相对于震动源分别具有坐标，震动方法包括：试管触碰按压单元，利用震动调整电路计算试管触碰的按压单元相对于震动源的距离，根据距离调整震动源的输出。10.如权利要求8所述的time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验方法，其特征在于，所述震动调整电路包括坐标处理单元、计算单元以及调变控制单元；坐标处理单元配置于电子装置，并接收按压单元输出的坐标信号，计算单元耦接于坐标处理单元；根据所输出的坐标信号相对于震动源的距离大小计算加权指数，调变控制单元配置于电子装置；耦接计算单元与震动源，调变控制单元接收加权指数，并根据加权指数调整震动源的输出。

技术总结
本发明属于细菌生长检测技术领域，公开了一种Time-kill半自动化体外药代动力学及药效学实验仪，壳体里侧的温控室内安装有15ml离心管自动开盖器，15ml离心管自动开盖器下方设置有震荡装置；壳体中间上端安装有移液装置；壳体里侧右端安装有1.5ml离心管自动开盖器，1.5ml离心管自动开盖器下侧设置有96孔板和1.5ml离心管架，96孔板下方设置有酶标仪。本发明可在15ml离心管中置入菌液及细菌，可以实现对菌液的震荡处理，通过移液装置可以将菌液分别放入1.5ml离心管和96孔板，96孔板下设有酶标仪读取OD值，1.5ml离心管中的液体进行细菌平板涂布，操作结束后使用紫外线消毒，整体结构简单，使用方便，污染少，节省人力且高效评价多种抗菌药物杀菌效果。多种抗菌药物杀菌效果。多种抗菌药物杀菌效果。


技术研发人员：喻玮 沈萍
受保护的技术使用者：浙江大学医学院附属第一医院
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/28