这是「IVD仪器地图」系列第13篇。国内临床微生物检测产业，近二十年来取得很大发展。从手工到半自动单机，再到全自动单机、流水线，国产厂家在崛起。
微生物检验仪器，在所有IVD仪器序列中，自动化发展是较慢的一支。因为微生物标本来源丰富、种类多样、采集容器各异，在过去几十年里，很难建立统一的检测标准。检测标本有呼吸道、肠道、生殖道、无菌体液、组织标本等各种类型，与标本对应的前处理流程和培养基种类差异也很大。
近年来，随着各类信息技术和先进制造工艺，与微生物检验技术的交叉渗透，微生物检测仪器变得更加先进了。和其他IVD仪器一样，微生物检测仪器，同样经历了从手工、半自动，到全自动、流水线、智能实验室的发展阶段。
和生化、免疫、分子、血球等常规仪器不同的是，微生物检验仪器，检测标本是微生物，而非人体细胞及细胞内物质。检测对象不同，检测方法也随之而异。《临床检验装备大全：仪器与设备》指出，引起人类感染的病原微生物，包括8大类：真菌、细菌、放线菌、支原体、螺旋体、立克次体、衣原体、病毒。前6种可用培养方法检测，根据临床需要做药敏试验；后2种难培养或不能培养，需用免疫学、分子生物学方法检测。见图1。
△图1：人间传染的病原微生物8大类
微生物诊断产品，都有哪些？黄工综合行业标准、教材研报、业内文章，画了一张《微生物诊断产品系统图》（图2）。根据《临床微生物检验基本技术标准》（WS/T—），以及临床微生物专家观点，微生物检验技术，分成四大类：染色镜检；微生物培养、鉴定和药敏检测；免疫学检测；分子生物学检测。
△图2：主要的微生物诊断产品系统图
微生物检验仪器，主要解决：标本中，有无目标微生物？有的话，是哪一种，药物敏感性如何？（一）按检测方法学划分，有8大类，见图2。包括：自动标本前处理系统、血培养/微生物培养系统、微生物鉴定药敏分析系统、飞行时间质谱鉴定系统、分子检测系统、免疫分析系统、厌氧培养装置、自动染色仪。当然还有配套的，培养瓶、培养基、药敏测试板卡等耗材及相关检测试剂盒。（二）按NMPA医疗器械注册法规，传统微生物检测仪器分8大类。包括产品描述、预期用途、注册名称、管理级别等，见图3。
△图3：微生物分析设备注册编码及分类
年11月2日发布的《临床微生物检验基本技术标准》中，明确微生物检验基本技术包括染色技术、显微镜检查技术、接种技术、培养技术、鉴定技术、分子检测技术和免疫学检测技术等。以下图4、图5，是对分子、免疫检测技术特点的概述。
△图4：用于微生物分子检测的技术类型和技术特点
△图5：微生物免疫学检测的标本类型、检测方法及技术特点
前面对微生物检验仪器，作了概览介绍。下文主要介绍，血培养仪、微生物质谱仪、微生物鉴定与药敏分析仪、微生物流水线四类产品。对其他微生物检验仪器，作简述。每一类仪器，尽可能包括：仪器发展简史及代际分布、仪器技术原理简述与分类、仪器构造和系统组成、国内外主要厂家及产品型号。这里主要讲临床应用方向，其他的如工业应用领域：食品安全监测、环境卫生检测等，暂不陈述。
血培养/微生物培养仪
行业标准YY/T-《自动化血培养系统》规定，自动化血培养系统，是指用于临床实验室，在体外对人体血液或其他无菌体液中的微生物，连续培养、自动检测和判断培养结果(阳性或阴性)的系统，该系统包括血培养仪及其相配套的培养基。
自第一代血培养仪发布至今，已过去55年，现今发展至第三代了。55年来，血培养仪在三个方面经历了，观察指标从肉眼到放射性标记、非放射性标记，仪器操作从手工到半自动、全自动，结果判断从终点到连续判读、能记录细菌生长曲线、出现阳性结果可随时报告等几个阶段。在全球血培养仪品类中，占据垄断地位的，是美国BD和法国生物梅里埃。
血培养仪工作原理是：自动监测培养基（液）中的混浊度、pH、代谢产物CO?浓度、荧光标记底物或代谢产物等的变化，定性检测微生物的存在。按检测原理不同，可分为比色法、荧光法、气压法、电极法四种。这几种方法，都是非穿刺检测。前两种检测方法，均是监测细菌生长产生的CO?，引起培养液中的pH值变化，从而引起颜色变化或荧光变化。气压法，是监测微生物生长过程中气体的产生和消耗，带来培养瓶气压的变化。
仪器培养的同时，每间隔一定时间，实时检测分析颜色、荧光、压力和电压的变化，绘制生长曲线，当检测值超过阈值，仪器自动报警，作为可能的阳性标本。当标本连续检测规定的天数，无阳性报警，则报告阴性。
一般来讲，血培养仪包括2大核心系统，恒温孵育系统和检测系统。前者要确保，培养系统中，温度波动不超过3℃。而检测系统，则是在培养瓶底部或顶部，安装有物理传感器，如光电传感器、气体传感器、压力传感器等，将模拟量转为数字量。
国外在20世纪60年代开始，研发自动血液培养系统。第一代血培养仪，以放射性核素测定，由于环保和安全性考虑，现已停止使用。第二代血培养仪，采用红外线检测瓶内CO?气体含量变化，还需注入新鲜气体，存在敏感性低、交叉污染等问题，先较少使用。第三代血培养仪，采用更敏感的荧光和显色技术，同时将培养箱、搅拌系统和检测系统合为一体，克服了前两代诸多问题，受到临床很大的欢迎。
年，美国BD公司生产出，世界上第一代半自动血培养仪BACTEC。年，美国BD又推出，世界上第一台半自动结核分枝杆菌检测仪BACTEC。~年，美国BD相继推出，BACTEC/及全自动血培养系统。同一时期，荷兰欧加侬公司（OrganonTeknika）推出，BacT/Alert全自动血培养系统，MB/BacT全自动结核菌培养系统。法国生物梅里埃推出，Vital全自动血培养系统。
法国生物梅里埃踩在20世纪的尾巴，于年收购了欧加侬公司，推出全新的BacT/Alert3D全自动血培养/分枝杆菌培养仪。年，美国BD推出新一代血培养仪BACTECFX；年，又推出BACTECFX40，适合基层使用且可模块化联机。美国赛默飞ThermoFisher则靠收购，拥有了自己的微生物培养和药敏鉴定系统：VersaTREK（台式）、VersaTREK（立式）。
以上是国外微生物培养系统主要里程碑。而在国内，同样有一批企业，投身于血培养仪的开发报证和临床应用。到年8月底，已获批NMPA注册的血培养/微生物培养系统，共有45个注册证。来自28个国内外厂家，共计99个型号。其中，珠海迪尔、长沙天地人（深圳迈瑞）、珠海美华、山东鑫科，在国产厂家中型号数量靠前。血培养仪厂家，主要分布在广东珠海、湖南长沙、河南郑州、山东等地。尤其是珠海，可谓是国内微生物诊断产业重镇。
△图6：国内血培养/微生物培养仪厂家和型号列表
另外，还有与培养仪适配的重要试剂/耗材：培养瓶（图7）。主要类型有：需氧培养瓶、厌氧培养瓶、分枝杆菌/真菌培养瓶、双相血培养瓶、儿童血培养瓶等。培养瓶的核心组成，有两大部分：内置培养基和传感器，当然还有瓶身、瓶塞、瓶盖等。常见地，培养瓶材质有：PMMA（有机玻璃）或PC材质（聚碳酸脂）等，耐磨、耐高温、耐刮花、耐正负压强，还可透过透明罐身，观察培养皿生长情况和罐内气体环境变化。培养瓶平底，一般是平底、圆底类型。培养瓶内，主要是复合氨基酸和碳水化合物组成的培养基，以及O?、CO?、N?混合气体填充。
△图7：国内外部分培养瓶图片（图源企业
