检测和计数微生物的方法

文档序号:1835876 发布日期:2021-11-12 浏览:11次 >En<

阅读说明:本技术 检测和计数微生物的方法 (Method for detecting and enumerating microorganisms ) 是由 埃文·D·布鲁蒂内尔 于 2020-04-02 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种方法。该方法包括提供装置,该装置包括:主体构件,该主体构件包括具有上表面和下表面的自支承防水基材;以及粘合剂层,该粘合剂层涂覆在基材的上表面上,该粘合剂对微生物的生长是非抑制性的;以及冷水可溶性粉末,该冷水可溶性粉末粘附到粘合剂,该粉末包含:瓜尔胶;一种或多种营养物质,该一种或多种营养物质用于生长微生物;以及覆盖片,该覆盖片具有面向内的表面和面向外的表面,该覆盖片粘附到主体构件的至少一部分;在该装置中温育样品以形成凝胶;以及在24小时至72小时之间对菌落进行计数和/或确定菌落周围的凝胶是否降解。(The invention discloses a method. The method includes providing an apparatus, the apparatus including: a body member comprising a self-supporting waterproof substrate having an upper surface and a lower surface; and an adhesive layer coated on the upper surface of the substrate, the adhesive being non-inhibitory to the growth of microorganisms; and a cold water soluble powder adhered to the binder, the powder comprising: guar gum; one or more nutrients for growing microorganisms; and a cover sheet having an inwardly facing surface and an outwardly facing surface, the cover sheet adhered to at least a portion of the body member; incubating the sample in the device to form a gel; and counting the colonies between 24 hours and 72 hours and/or determining whether the gel surrounding the colonies is degraded.)

检测和计数微生物的方法

背景技术

大量的水用于含油气岩层的水力压裂。大量的时间、精力和金钱用于用各种化学物质处理和改性这种水,以优化该应用的物理和化学性质。这包括减阻剂、缓蚀剂、粘度调节剂(通常为瓜尔胶或改性瓜尔胶)和生物杀灭剂。在处理水之后,将支撑剂(例如砂石)作为强度足以支撑打开岩石裂缝的材料添加。用于水力压裂岩石的基于砂石的支撑剂典型地为开采的石英砂,其具有圆形晶粒并且耐用且抗压。用于水力压裂岩石的砂石有时称为“磨砂(frac sand)”或“压裂砂石”。作为开采的材料,所用的砂石可具有不同的轮廓。砂石的微生物含量可根据多种因素而变化,包括采矿场所环境和采矿技术。一些开采的砂石可含有降解瓜尔胶的微生物。油气服务公司开始了解降解瓜尔胶的微生物对水力压裂操作的潜在危害。

用于培养和检测微生物的培养基和方法通常通过将固化剂分散在含有营养物质和特定微生物生长所必需的其他成分的水性溶液中来制备。常规的固化剂(诸如琼脂)对于最终使用者通常是不方便的。需要更好的方法来检测和计数微生物。

发明内容

在一个方面,本公开提供了一种方法,该方法包括提供装置,该装置包括:主体构件,该主体构件包括具有上表面和下表面的自支承防水基材;以及粘合剂层,该粘合剂层涂覆在基材的上表面上,该粘合剂对微生物的生长是非抑制性的;以及冷水可溶性粉末,该冷水可溶性粉末粘附到粘合剂,该粉末包含:瓜尔胶;一种或多种营养物质,该一种或多种营养物质用于生长微生物;以及覆盖片,该覆盖片具有面向内的表面和面向外的表面,该覆盖片粘附到主体构件的至少一部分;在该装置中温育样品以形成凝胶;以及在24小时至72小时之间对菌落进行计数和/或确定菌落周围的凝胶是否降解。

已汇总了本公开的示例性实施方案的各个方面和优势。以上发明内容并不旨在描述本公开的每个例示的实施方案或每种实施方式。另外的特征和优点在随后的实施方案中公开。下面的附图和

具体实施方式

更具体地举例说明了使用本文所公开的原理的某些实施方案。

定义

对于以下给出定义的术语,除非基于以下定义中使用的术语的修改形式的具体引用,在权利要求中或在说明书中的其它地方提供了不同的定义,否则整个说明书、包括权利要求都应该以这些定义为准:

术语“培养装置”和“微生物培养装置”意在本公开中可互换使用。

关于数值或形状的术语“约”或“大约”意指数值或性能或特性的+/-5%,但是也明确包括在数值或性能或特性的+/-5%内的任何窄范围以及精确的数值。例如,“约”100℃的温度是指从95℃至105℃的温度,但也明确地包括任何更窄的温度范围或甚至在该范围内的单个温度,包括例如刚好100℃的温度。例如,“约”1Pa-sec的粘度是指从0.95Pa-sec至1.05Pa-sec的粘度,但也明确地包括刚好1Pa-sec的粘度。类似地,“基本上正方形”的周边旨在描述具有四条侧棱的几何形状,其中每条侧棱的长度为任何其它侧棱的长度的95%至105%,但也包括其中每条侧棱刚好具有相同长度的几何形状。

关于特性或特征的术语“基本上”是指该特性或特征表现出的程度大于该特性或特征的相对面表现出的程度。例如,“基本上”透明的基材是指与不透射(例如,吸收和反射)相比透射更多辐射(例如,可见光)的基材。因此,透射多于50%的入射在其表面上的可见光的基材是基本上透明的,但透射50%或更少的入射在其表面上的可见光的基材不是基本上透明的。

术语“一个”、“一种”和“该/所述”包括多个指代物,除非本文内容另外明确指明。因此,例如,提及包含“一种化合物”的材料包括两种或更多种化合物的混合物。

附图说明

结合附图考虑到以下对本公开的各种实施方案的详细说明可以更全面地理解本公开,其中:

图1为优选的微生物生长装置的局部剖视顶部透视图;

图2为微生物生长装置的替选实施方案的顶部透视图;

图3为图1的装置的剖视图;

图4为图2的装置的顶视图,示出了印刷在基材上的网格图案。

虽然可能未按比例绘制的上述附图示出了本公开的各种实施方案,但还可以设想其它实施方案,如在具体实施方式中所指出。在所有情况下,本公开通过示例性实施方案的表示而非通过表达限制来描述当前公开的发明。应当理解,本领域的技术人员可想出许多其它修改和实施方案,这些修改和实施方案落在本公开的范围和实质内。

具体实施方式

在详细解释本公开的任何实施方案之前,应当理解在本申请中本发明不限于在下文描述中提及的部件的使用、构造和布置的细节。本发明容许其它实施方案并且容许以各种方式操作或进行,对于本领域的普通技术人员而言,在阅读本公开时,这些方式将变得显而易见。另外,应当理解,本文中所用的用语和术语均出于说明目的,并且不应被视为限制性的。本文中“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用意指涵盖其后所列举的项目及其等同形式以及附加的项目。应当理解,可利用其它实施方案,并且可在不脱离本公开范围的前提下,作出结构变化或逻辑变化。

如本说明书所使用,通过端点表述的数值范围包括该范围内所包含的所有数值(例如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5等)。

除非另外指明,否则本说明书和实施方案中所使用的表达量或成分、特性测量等的所有数值在所有情况下均应理解成由术语“约”来修饰。因此,除非有相反的说明,否则在上述说明书和所附实施方案列表中示出的数值参数可根据本领域的技术人员利用本公开的教导内容寻求获得的期望特性而变化。最低程度上说,并且在不试图将等同原则的应用限制到受权利要求书保护的实施方案的范围内的情况下,每个数值参数应至少根据所报告的有效位数并通过应用惯常的四舍五入法来解释。

本公开提供了用于检测和/或计数微生物的方法。该方法包括:提供装置。包括在本公开的方法中的装置通常被称为薄膜培养装置。用于本公开的方法中的薄膜培养装置包括美国专利号4,565,783和5,089,413中所公开的装置,这些专利全文以引用方式并入本文。可用于本公开的方法中的薄膜装置为得自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCorporation(St.Paul,MN))的PETRIFILM好氧计数板。

装置10包括主体构件,该主体构件包括具有上表面和下表面的自支承防水基材12。基材12优选地为诸如聚酯、聚丙烯或聚苯乙烯的材料的相对刚性的膜,该材料将不吸收水或不以其他方式受水影响。已发现大约0.1mm至0.18mm厚的聚酯膜、大约0.1mm至0.2mm厚的聚丙烯膜、以及大约0.38mm厚的聚苯乙烯膜极为奏效。其他合适的基材包括具有聚乙烯或其他防水涂层的印像纸,如美国专利4,565,783中所述。基材l2可为透明的或不透明的,这取决于是否想要通过该基材观察细菌菌落。为了有利于细菌菌落的计数,基材12可在其上印刷有图案(例如方块网格图案),如图4所示。

基材12在其上表面上涂覆有粘合剂14的层,该粘合剂层用于在基材上保持呈均匀单层形式的冷水可溶性粉末16以便于水合。粘合剂14优选地为水不溶性的并且对微生物的生长是非抑制性的。优选地,粘合剂在润湿时是充分透明的,以使得能够透过涂覆有粘合剂的膜观察细菌菌落。用于粘合剂14的合适的粘合剂包括例如压敏粘合剂。然而,还可使用热活化粘合剂,其中较低熔点物质涂覆到较高熔点物质上。水活化粘合剂诸如粘液也可能是有用的。

粘合剂14应以优选地小于粉末状胶凝剂和/或营养物质的颗粒的直径的厚度涂覆到基材12上。在任何实施方案中,可能优选的是施加足够的粘合剂以将颗粒粘附到基材,但又不太多而造成颗粒完全嵌入在粘合剂中。期望粉末16的均匀单层以确保再水合培养基的均匀性。干燥粉末涂层应具有暴露于微生物生长区中的足够的表面积以用于在使用期间水合。通常,厚度在约5μm至约13μm范围内的粘合剂层是合适的。

微生物生长区是装置中的区域,在装置的接种期间将样品(种菌)置于该区域中。通常,微生物生长区与基材12和覆盖片(本文所述)的边缘间隔开,以便防止样品污染和/或防止样品渗漏出装置。在将水性液体(例如,含有待测样品)置于微生物生长区中之后,使冷水可溶性粉末和干燥组合物与液体接触。微生物生长区不含阻止细菌菌落可视化的基质。

适用于本公开的装置中的粘合剂的非限制性示例为丙烯酸异辛酯/丙烯酰胺(摩尔比为94/6)的共聚物。可使用的其他压敏粘合剂包括丙烯酸异辛酯/丙烯酸(摩尔比为95/5或94/6)和硅橡胶。在暴露于水时变成乳状的粘合剂是次优选的,但可结合不透明基材使用或在不要求菌落可视化的情况下使用。

将单层冷水可溶性粉末16均匀地粘附到粘合剂层14。粉末16包含选自以下的至少一种成分:冷水可溶性胶凝剂、用于生长微生物的一种或多种营养物质、以及冷水可溶性胶凝剂和用于生长微生物的一种或多种营养物质的混合物。如说明书和权利要求书中所用,术语“粉末”指平均直径小于400微米的细分颗粒物质。如说明书和权利要求书中所用,术语“冷水溶性”指在室温下在水中形成溶液的材料。

本发明的装置中所采用的粉末的“冷水溶解性”可由例如在这些粉末中包括适当的胶凝剂而引起。包括在粉末16中的合适胶凝剂包括在室温下在水中形成溶液的天然胶凝剂。诸如刺槐豆胶和琼脂的胶凝剂在水中形成溶液,并且是用于提供“冷水可溶性”粉末的合适胶凝剂。在一些实施方案中,粉末可包含瓜尔胶。

在任何实施方案中,冷水可溶性粉末可包含粉末状营养物质和一种或多种粉末状冷水可溶性胶凝剂,它们以约3份营养物质:1份一种或多种冷水可溶性胶凝剂的比率存在。

如所指出的那样,冷水可溶性粉末16可仅包含胶凝剂。当装置在制造时含有仅包含胶凝剂的粉末时,最终使用者可添加为希望生长的微生物类型“所定制的”专用营养物质。例如,可将干燥粉末状营养物质悬浮于如乙醇或“氟利昂”的快速蒸发液体中。在其他情况下,可将干燥粉末状营养物质悬浮或溶解于水性溶液中。将液体的等分试样添加到基材12的已预先涂覆有粘合剂和胶凝剂的表面。允许液体蒸发,留下充足的营养物质连同胶凝剂。在其他情况下,可将一种或多种干燥粉末状营养物质悬浮或溶解在用于水合干燥粉末的水性液体中。在这些情况下,液体在使用前没有蒸发。可在将干燥粉末与水性液体水合之前或之后不久将样品与水性液体混合。另选地,可在胶凝剂已经水合并允许形成水凝胶之后将样品施加到经水合的干燥粉末。

当在粉末16中包括胶凝剂时,将足够量的胶凝剂粘附到基材,使得置于基材上的预定量(例如1至3毫升)的水或水性样品将形成凝胶,该凝胶在用博勒飞(Brookfield)型号LVF粘度计在25℃下以60rpm测量时具有约1500cps或更多的粘度。该粘度的凝胶将允许方便地处理和堆集并提供不同菌落的识别。在大多数情况下,约20cm2表面积上的0.025至0.050克瓜尔胶在与1至3毫升水性样品水合时将提供充分粘稠的凝胶。可使用粉末颗粒的大小来控制每单位面积的涂层重量。例如,大约100目瓜尔胶涂层对应约0.05克/5cm直径盘的重量;并且400目瓜尔胶涂层对应约0.025克/5cm直径盘的重量。如果需要额外量的胶凝剂和/或营养物质,则也可涂覆该实施方案的任选的覆盖片。

可能需要将染料掺入粉末中。另选地,可将染料掺入粘合剂14中。合适的染料是可由生长的微生物代谢的那些染料以及引起菌落、微生物和/或周围凝胶着色或发荧光以更容易显现的那些染料。此类染料的示例包括氯化三苯基四唑、对甲苯基四唑红、四唑紫、藜芦基四唑蓝和相关染料。其他合适的染料是对pH变化敏感的那些(例如中性红、羧基酚红)、生色酶底物和荧光酶底物。在一些实施方案中,染料选自氯化三苯基四唑、对甲苯基四唑红、四唑紫和藜芦基四唑蓝。

在图1的装置中,主体构件包括施加到基材12的上表面的间隔元件,该间隔元件包括间隔物18片,该间隔物片具有在中部切穿以暴露基材12上的粉末16的圆形孔20。孔20的壁提供预定尺寸和形状的凹腔,以在水合之后限制介质或保持预定量的液体与基材接触。间隔物18应足够厚以形成所需体积,例如1、2或3毫升的凹腔。聚乙烯闭孔泡沫塑料是间隔物18的优选材料,但也可使用任何疏水性(非湿润性)、对微生物惰性且能够承受灭菌的材料。在这些实施方案中,孔20通常在培养装置中形成微生物生长区的周边。

覆盖片22粘附到主体构件的间隔物18的一个边缘。覆盖片22优选地为透明的以有利于细菌菌落的计数,并且是细菌和水蒸气基本上不可渗透的。如说明书和权利要求所用,“细菌和湿蒸气基本上不可渗透的”指这样的覆盖片:在装置运输、存储和使用期间其能防止不希望有的脱水培养基污染,并且其提供将在温育期间支持微生物生长的环境。一般来讲,其将具有与基材12相同的特性,但无需与所述基材一样是刚性的。可选择覆盖片22以提供期望待生长的微生物类型所需的氧传输量。例如,聚酯膜具有低透氧度(每0.025mm厚度小于5g/645cm2/24小时),并且将适于生长厌氧细菌。另一方面,聚乙烯具有非常高的透氧度(每0.025mm厚度大约500g/645cm2/24小时),并且将适于好氧生物体。目前用于覆盖片22的优选材料是1.6密耳的双轴取向聚丙烯膜。如图所示,覆盖片22涂覆有任选的粘合剂14'和粉末16'的层。应当理解,覆盖片22可另选地粘附到主体构件的基材12,并且覆盖片可没有任何涂层或者可仅涂覆有压敏粘合剂层。

图2的实施方案与图1的实施方案相同,不同的是不存在间隔物18。在封闭之后,可将模板(如加重圆环)暂时施加到覆盖片22的外部,以将凝胶限定在特定区域(即培养装置的微生物生长区)。虽然在附图中示出的两个实施方案均具有附接到装置的覆盖片22,但在本发明范围内还设想到,含粉末的实施方案可在存储和温育期间不进行覆盖,而是仅仅放在无菌环境中。

根据本发明的另一装置(未示出)包括底部构件,该底部构件包括具有上表面和下表面的自支承防水基材。在基材的上表面的至少一部分上涂覆有涂层,该涂层基本上不含水并且基本上由冷水重构的材料组成,该冷水重构的材料包含选自以下的至少一种成分:冷水可溶性胶凝剂、用于生长微生物的一种或多种营养物质、以及冷水可溶性胶凝剂和用于生长微生物的一种或多种营养物质的混合物。如说明书和权利要求书中所用,短语“基本上不含水的”指这样的涂层:一旦已允许所述涂层与周围环境平衡,它的水含量就不大于脱水涂层的大致水含量。

在该实施方案中用作主体构件的合适基材包括以上结合所示实施方案讨论的那些。

该实施方案还包括可剥离地粘附到底部构件的至少一部分的覆盖片,该覆盖片是细菌和水蒸气基本上不可渗透的。覆盖片可用干燥组合物进行涂覆,该干燥组合物可包括呈例如上述冷水可溶性粉末形式的胶凝剂和/或营养素混合物,该冷水可溶性粉末通过粘合剂层或涂层(例如在该实施方案中涂覆在主体构件的基材上的那些)粘附到覆盖片。另选地,覆盖片也可仅用压敏粘合剂涂覆,或者可没有任何类型的涂层。用于覆盖片的合适材料包括以上结合所示实施方案讨论的那些。

在根据本公开的装置的任何实施方案中,粘附到覆盖片的干燥组合物可包含第二冷水可溶性胶凝剂(例如瓜尔胶)。

在该实施方案的涂层中使用的材料是冷水重构的。如说明书和权利要求所用,“冷水重构的”指在室温下在水中形成溶液、溶胶或凝胶的材料。适于包括在该实施方案的涂层中的胶凝剂(如果涂层中包含胶凝剂的话)包括在室温下在水中形成溶液的上述胶凝剂。此外,已发现在琼脂已溶解于沸水中且作为涂层沉积之后,它是“冷水重构的”材料。

在该方法的任一实施方案中,生长区与样品(种菌)接触(例如,接种)并关闭后,温育该装置中的样品一段时间(例如,预定时间段)。如本领域普通技术人员所熟知的,温育条件(例如,温育温度)可影响微耐氧细菌、微需氧细菌、兼性厌氧细菌或专性厌氧细菌的生长速率,并且还可影响检测的细菌的种类。例如,在较低温度(例如约25℃)下温育可使得能检测嗜冷菌。在一些实施方案中,制备预定量的样品或种菌并使其与生长区接触(例如1-3mL或1-50mg)。通常,预定量为约1mL,但该量可随装置中所用生长区的尺寸而变化。

在较高温度(例如约30℃、约32℃、约35℃、约37℃)下温育可利于某些微耐氧微生物、微需氧微生物、兼性厌氧微生物或专性厌氧微生物更快速生长。

在一些实施方案中,可将培养装置温育至少约16小时、至少约18小时、至少约24小时或至少约48小时。在一些实施方案中,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。在某些优选的实施方案中,将培养装置温育约24小时至约48小时。在任一实施方案中,在检测在生长区域内生长的厌氧微生物菌落或对其进行计数前,可温育培养装置并在其中维持低氧环境约72小时、约96小时、约120小时、约7天或约8天。在任一实施方案中,将培养装置温育足以允许形成微生物菌落的时间段包括将培养装置在有氧气体环境中温育该时间段。在一些实施方案中,可将装置中的样品温育24小时至72小时以形成凝胶。

温育装置中的样品后,该方法还包括检测微生物菌落。可在培养装置中通过本领域已知的多种技术检测微生物菌落。在一些实施方案中,在合适的温育时段后,菌落可通过染料的存在而可视化。合适的染料包括由生长的微生物代谢的那些染料,或与生长的微生物以其它方式反应,因而引起菌落着色或发荧光(使菌落更容易显现)的那些染料。此类染料包括氯化三苯基四唑、对甲苯基四唑红、四唑紫、藜芦基四唑蓝及相关染料,以及5-溴-4-氯吲哚磷酸二钠盐。其它合适的染料包括对微生物生长过程中的pH值变化敏感的那些染料,诸如中性红。不存在着色菌落表明样品中不存在能够代谢所选染料或以其他方式与所选染料相互作用的微生物。

可通过目视和/或通过利用成像系统来检测微生物菌落周围的降解凝胶。在一些实施方案中,可通过按压覆盖片确定是否存在水的移动来检测微生物菌落周围的降解凝胶(如果存在的话)。能够酶促水解瓜尔胶的微生物导致微生物菌落周围的降解凝胶,并且可导致游离水积聚。可使用手指施加压力来按压覆盖片,或者可使用小探针装置诸如榫钉。探针可具有任何合适的形状。常见的可用形状是具有平坦或圆形尖端的圆形榫钉的形状。

在菌落附近按压覆盖片的面向外的表面(即,按压覆盖片的背向基材的表面)时,可在装置的生长区中目视观察到水从降解凝胶的移动。水移动的证据表明凝胶降解,并且还表明样品或种菌含有降解瓜尔胶的微生物。

在一些实施方案中,在温育装置中的样品之后,该方法可包括通过对菌落进行计数来对样品的总微生物计数进行计数。

在任一实施方案中,用于接种培养装置的样品或种菌由支撑剂材料诸如砂石制备。在一些实施方案中,用于接种培养装置的样品或种菌是悬浮在水性介质中的支撑剂颗粒(例如砂粒)的悬浮液。在一些实施方案中,水性介质为磷酸盐缓冲水(例如巴特菲尔德(Butterfield)缓冲液)。在一些实施方案中,用于接种培养装置的样品或种菌通过如下方式制备:用水性液体洗涤支撑剂颗粒(例如砂粒),将支撑剂颗粒与水性液体分离,然后使用来自洗涤程序的水性液体的一部分作为样品或种菌。在一些实施方案中,用作样品或种菌的水性洗涤液基本上不含支撑剂颗粒。

在一些实施方案中,可在两步程序中将样品或种菌添加至装置,两步程序为:首先将支撑剂材料添加至生长区,然后添加水性液体。在一些实施方案中,支撑剂材料和水性液体的添加顺序可颠倒。

该方法尤其可用于检测样品中能够降解瓜尔胶的微生物,例如用于油气操作中水力压裂的砂石。另外,该方法还可用于定量存在于样品(例如砂石)上的好氧微生物的总数目。

以下实施方案旨在举例说明本公开而非进行限制。

实施方案

以下工作例旨在举例说明本公开而非进行限制。

实施方案A为一种方法,所述方法包括提供装置,所述装置包括:

主体构件,所述主体构件包括具有上表面和下表面的自支承防水基材;以及粘合剂层,所述粘合剂层涂覆在所述基材的上表面上,所述粘合剂对微生物的生长是非抑制性的;以及冷水可溶性粉末,所述冷水可溶性粉末粘附到所述粘合剂,所述粉末包含:瓜尔胶;一种或多种营养物质,所述一种或多种营养物质用于生长微生物;以及覆盖片,所述覆盖片具有面向内的表面和面向外的表面,所述覆盖片粘附到所述主体构件的至少一部分;在所述装置中温育样品以形成凝胶;以及在24小时至72小时之间对菌落进行计数和/或确定菌落周围的凝胶是否降解。

实施方案B为根据实施方案A所述的方法,其中确定菌落周围的凝胶是否降解包括通过按压所述覆盖片来确定是否存在水的移动。

实施方案C为根据实施方案A或实施方案B所述的方法,其中所述覆盖片包括透明膜。

实施方案D为根据实施方案C所述的方法,其中所述膜选自:聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和硅氧烷。

实施方案E为根据实施方案A-D中的任一项所述的方法,其中所述装置还包括疏水间隔元件,所述疏水间隔元件粘附至所述基材的所述上表面,形成侧壁以保持预定量的液体与所述基材接触。

实施方案F为根据实施方案E所述的方法,其中所述间隔元件包括其中具有孔的疏水性泡沫片材。

实施方案G为根据实施方案F所述的方法,其中所述泡沫为聚苯乙烯。

实施方案H为根据实施方案A-G中的任一项所述的方法,其中所述基材为选自聚酯、聚丙烯、聚乙烯和聚苯乙烯的膜。

实施方案I为根据实施方案A-H中的任一项所述的方法,其中所述基材具有印刷在其上的网格图案。

实施方案J为根据实施方案A-I中的任一项所述的方法,其中所述粘合剂为压敏粘合剂。

实施方案K为根据实施方案A-J中的任一项所述的方法,其中所述粘合剂在用水润湿时是基本上透明的。

实施方案L为根据实施方案A-K中的任一项所述的方法,其中所述粘合剂为分别处于94:6的摩尔比的丙烯酸异辛酯和丙烯酰胺的共聚物。

实施方案M为根据实施方案A-L中的任一项所述的方法,其中所述粉末和所述粘合剂中的一者含有染料,所述染料可被微生物代谢并且导致微生物和/或周围凝胶着色或发荧光。

实施方案N为根据实施方案A-M中的任一项所述的方法,其中所述染料选自氯化三苯基四唑、对甲苯基四唑红、四唑紫和藜芦基四唑蓝。

实施方案O为根据实施方案A-N中的任一项所述的方法,其中所述方法包括检测支撑剂材料样品中降解瓜尔胶的微生物。

实施方案P为根据实施方案O所述的方法,其中所述支撑剂材料包括砂石。

实施方案Q为根据实施方案A-P中的任一项所述的方法,其中所述装置为微生物培养装置。

实施方案R为根据实施方案A-Q中的任一项所述的方法,其中在约30℃至35℃下温育所述样品。

实施方案S为根据实施方案B-R中的任一项所述的方法,其中使用手指或探针装置按压所述覆盖片。

实施方案T为根据实施方案A-S中的任一项所述的方法,其中所述方法还包括用样品接种所述装置。

实施方案U为根据实施方案T中的任一项所述的方法,其中由支撑剂材料制备所述样品。

实施方案V为根据实施方案T所述的方法,其中所述样品为水性样品。

实施方案W为根据实施方案T或实施方案U所述的方法,其中所述样品包括支撑剂颗粒的悬浮液。

实施方案X为根据实施方案T或实施方案U所述的方法,其中所述样品包括砂粒的悬浮液。

实施方案Y为根据实施方案T或实施方案U所述的方法,其中所述样品通过用水性液体洗涤支撑剂颗粒并使用来自洗涤程序的液体的一部分作为样品来制备。

实施方案Z为根据实施方案T或实施方案U所述的方法,其中所述样品通过用水性液体洗涤砂粒并使用来自洗涤程序的液体的一部分作为样品来制备。

实施方案AA为根据实施方案B-Z中的任一项所述的方法,其中在菌落附近按压所述覆盖片。

实施方案AB为根据实施方案B-AA中的任一项所述的方法,其中如果检测到通过按压覆盖片的水的移动,则确定凝胶降解。

实施方案AC为根据实施方案B-AA中的任一项所述的方法,其中如果检测到通过按压覆盖片的水的移动,则指示存在降解瓜尔胶的微生物。

实施方案AD为根据实施方案AC所述的方法,其中如果指示存在含瓜尔胶的微生物,则支撑剂材料被指定为在岩层的水力压裂中不用作支撑剂。

实施方案AE为根据实施方案AC所述的方法,其中如果指示存在含瓜尔胶的微生物,则支撑剂材料被指定为不用作支撑剂以打开岩石裂缝。

实施方案AF为根据实施方案A-AB所述的方法,其中如果菌落周围的凝胶降解,则支撑剂材料被指定为在岩层的水力压裂中不用作支撑剂。

实施方案AG为根据实施方案A-AA中的任一项所述的方法,其中如果菌落周围的凝胶未降解,则支撑剂材料被指定为用作支撑剂以打开岩石裂缝。

实施方案AH为一种检测样品中降解瓜尔胶的微生物的方法,所述方法包括:

由支撑剂材料制备水性种菌;

用种菌接种包含营养培养基和瓜尔胶的薄膜培养装置以形成凝胶;

在适于微生物生长的温度下温育所述培养装置24至72小时;

以及确定菌落周围的凝胶是否降解。

实施方案AI为根据实施方案AH所述的方法,其中所述营养培养基可支持微生物的生长。

实施方案AJ为一种检测样品中降解瓜尔胶的微生物的方法,所述方法包括:

由支撑剂材料制备水性种菌;

使预定体积的种菌与薄膜培养装置的生长区接触以形成凝胶,所述装置包括:

主体构件,所述主体构件包括具有上表面和下表面的自支承防水基材;

固定并覆盖所述基材的所述上表面的至少一部分的干燥、冷水重构的材料,所述材料包含瓜尔胶和支持微生物的生长的营养物质的混合物;

覆盖片,所述覆盖片具有面向内的表面和面向外的表面,所述覆盖片粘附到所述主体构件的至少一部分;

在使所述预定量的种菌与所述生长区接触后,将所述薄膜培养装置在适于微生物的生长的温度下温育一段时间;

确定菌落周围的凝胶是否降解。

实施方案AK为根据实施方案AJ所述的方法,其中所述装置还包括设置在所述基材的所述上表面上的粘合剂层,并且其中所述干燥、冷水重构材料为粘附到所述粘合剂的粉末。

实施方案AL为根据实施方案AJ所述的方法,其中所述可重构材料任选地包括指示剂染料。

实施方案AM为根据实施方案AL所述的方法,其中所述指示剂染料为氯化三苯基四唑。

实施方案AN为根据实施方案AJ-AM所述的方法,其中所述覆盖片粘附到所述主体构件,使得所述基材的所述上表面面向所述覆盖片的所述面向内的表面。

实施方案AO为根据实施方案AJ-AN中的任一项所述的方法,其中所述装置包括设置在所述基材和所述覆盖片之间的微生物生长区。

实施方案AP为根据实施方案AJ-AO中的任一项所述的方法,其中所述覆盖片的至少一部分是透明的。

实施方案AQ为根据实施方案AH-AP中的任一项所述的方法,其中所述支撑剂材料包括砂石。

实施方案AR为根据实施方案AH-AQ中的任一项所述的方法,其中所述种菌包括支撑剂材料的悬浮液。

实施方案AS为根据实施方案AH-AQ中的任一项所述的方法,其中通过用水性液体洗涤支撑剂材料样品并使用来自洗涤程序的液体的一部分作为种菌来制备种菌。

实施方案AT为根据实施方案AH-AS中的任一项所述的方法,其中在约30℃至35℃下温育所述培养装置。

实施方案AU为根据实施方案AH-AT中的任一项所述的方法,其中任选地对板上的菌落数进行计数。

实施方案AV为根据实施方案AH-AU中的任一项所述的方法,其中温育所述培养装置的步骤在确定菌落周围的凝胶是否降解的步骤之前发生。

实施方案AW为根据实施方案AU或AV所述的方法,其中温育所述培养装置的步骤在任选地对所述培养板上的菌落数进行计数的步骤之前发生。

实施方案AX为根据实施方案AH-AW中的任一项所述的方法,其中确定菌落周围的凝胶是否降解包括通过按压覆盖片来确定是否存在水的移动。

实施方案AY为根据实施方案AX所述的方法,其中在菌落附近按压所述覆盖片。

实施方案AZ为根据实施方案AX或实施方案AY所述的方法,其中使用手指或探针装置按压所述覆盖片。

实施方案BA为根据实施方案AX-AZ中的任一项所述的方法,其中如果检测到通过按压覆盖片的水的移动,则确定凝胶降解。

实施方案BB为根据实施方案BA所述的方法,其中如果检测到通过按压覆盖片的水的移动,则指示存在降解瓜尔胶的微生物。

实施方案BC为根据实施方案BB所述的方法,其中如果指示存在含瓜尔胶的微生物,则将支撑剂材料指定为不用作支撑剂以打开岩石裂缝。

实施方案BD为根据实施方案BB所述的方法,其中如果菌落周围的凝胶降解,则支撑剂材料被指定为在岩层的水力压裂中不用作支撑剂。

实施例

实施例1

通过将含有砂石(2.4g,中值直径为约165-185微米)的锥形小瓶在巴特菲尔德(Butterfield)缓冲液(12mL,可购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M CorporationSt.Paul,MN))中涡旋混合30秒来制备用于装置的接种的样品。使砂粒沉降到小瓶的底部。根据制造商的说明将上清液的一部分(1mL)添加至PETRIFILM好氧计数板(获自3M公司(3MCorporation))。将计数板在30℃下温育72小时。在温育时段结束时,通过目测对着色菌落形成单位(cfu)进行计数。然后通过用原始样品中砂石和缓冲液的量调整来自板的菌落计数来计算原始样品的cfu/克砂石计数(cfu/g)。用另外两份砂石样品重复该方法。通过在每个菌落附近按压覆盖片,然后目视观察是否在覆盖片下有水移动来确定菌落周围的凝胶的降解。水移动的观察结果表明凝胶的降解。对于每个测试样品的结果记录于表1中。

表1.

样品号 计算的菌落计数(cfu/g砂石) 观察到凝胶周围至少一个菌落的降解
1 15
2 75
3 10

本文所引用的所有参考文献和公布全文均明确地以引用方式并入本公开。本文讨论了本发明的例示性实施方案,并且引用了本发明范围内可能的变型。例如,结合一个例示性实施方案描绘的特征可与本发明的其它实施方案结合使用。在不脱离本发明范围的前提下,本发明中的这些以及其它变型和修改对本领域内的技术人员将是显而易见的,并且应当理解,本发明并不限于本文阐述的例示性实施方案。因此,本发明仅受以下所提供的权利要求书及其等同物的限定。

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