CN110088596A - 样品检测设备 - Google Patents

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Abstract

一种装置(150)，包括用于接收微生物的第一检测室(130)，并且配置为允许通过检测来自第一检测室(130)的散射光来检测微生物。介质(120)，配置为允许微生物从样品(110)通过介质(120)进入第一检测室(130)；至少一个第二检测室(140)，配置为允许通过检测来自至少一个第二检测室(140)的散射光来检测微生物。

Description

样品检测设备
技术领域
本发明涉及用于测量样品的至少一种特征的装置和方法，并且特别地，但不排他地，用于使用光测量生物样品中微生物的存在和/或生长。
背景技术
经典的分光光度计可用于使用吸收或散射来确定细菌的光学性质。吸收分光光度计可用于测量样品的相对吸光度。通过比较进入样品的光强度和离开样品的光强度来测量吸光度。光强度的下降表示已吸收了一定量的光。这可显示为任意图形，通常是光密度。这可导致样品中存在的细胞数量的准确计数。
散射分光光度计通常包括强光源，例如激光器或非常明亮的白炽光源，以及单色器。光入射到样品上并以不同角度散射。在室周围以离散间隔放置的探测器收集散射光。在侧散射区域中的被收集光可用于获得关于粒度的信息，并且在前向散射区域中被收集的光可用于获得关于粒子尺寸的信息。散射光的总强度给出浊度读数和存在的颗粒数量的表示。在用于测量细菌的散射分光光度计中，光源的典型波长是600nm。该波长被许多有机材料(例如DNA，蛋白质，细胞色素)最多散射和最少吸收。
流式细胞仪还可确定感兴趣的样品的性质。当指数匹配的液体的鞘-流流过狭窄的管时，液体起到减少管的内腔的作用，迫使液体中的细胞单独地通过管。这有利于细胞计数。当单个细胞通过时，入射在窄管上的激光被散射。可记录侧向和前向散射数据，以提供有关所研究细胞的大小和粒度的信息。成千上万的细胞可通过光束，并以这种方式在几秒钟内以非常少的液体进行测量。虽然细胞计数器在某些应用中很有用，但它们是需要对操作员进行大量培训的复杂机器。安全操作还需要定期输入试剂，并且这增加了持续运行成本。所产生数据的解释也可能具有挑战性。
另一种用于测量液体或气体中悬浮颗粒浓度的方法是浊度法。浊度计可配置为使用积分球。在这样的配置中，光入射到样品上并且可在进入积分球之前被样品中的颗粒散射。然后，被散射的光在球体的出口处被检测之前在积分球内被反射和漫射。未散射的光直接穿过球体并且不会被收集。
通过引用并入本文的国际专利申请公开WO 2016/128747(Hammond等人)公开了一种用于测量样品的系统，包括：用于收集光并包含样品的积分球光收集器；用于在积分球光收集器中引入光的光源，其中光源可操作以输出具有已知调制的光；用于检测在积分球光收集器中的散射光并产生表示散射光的信号的检测器，以及可操作的锁定放大器使用已知的光调制和由检测器产生的信号来提供用于分析的输出。
虽然WO 2016/128747的系统提供了样品(诸如培养样品)的高灵敏度测量，但是在现有技术中需要能够在护理点处直接地分析样品的新系统。特别地，在现有技术中需要一种系统，该系统可用于测量诸如血液、尿液、脑脊髓液(CSF)、脓液、关节抽吸物等的主要临床样品的至少一个特性(例如感染性微生物的存在)。
在现有技术中还需要提供系统或方法，以允许不仅确定临床样品中感染性微生物的存在，而且还确定这些微生物对诸如抗生素的潜在治疗物质的敏感性。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种装置，包括：
第一检测室，用于接收微生物，并且配置为允许通过检测来自第一检测室的散射光来检测微生物；
介质，配置为允许微生物从样品通过介质进入第一检测室；和
至少一个第二检测室，配置为允许通过检测来自至少一个第二检测室的散射光来检测微生物。散射光可包括已经传输到相应的样品室中并且被在所述样品室中的微生物散射的光。
介质可包括膜。介质可以是半渗透性的。介质可包括半渗透性膜。介质可配置为允许微生物通过并且阻止可能存在的至少一些其他颗粒或流体通过。
微生物的检测可包括检测微生物的存在或不存在和/或测量微生物的至少一种性质，例如测量或代表微生物的个数或数量。
有利地，第一检测室配置为允许通过检测来自第一检测室的散射光来定量测量微生物。还有利地，至少一个第二检测室配置为允许通过检测来自至少一个第二检测室的散射光来定量测量微生物。
有利地，样品可以是初级或临床样品，例如血液、尿液、脑脊髓液(CSF)、脓液、关节抽吸物、另一种体液等。因此，该装置可用于在护理点直接测量和/或分析样品，因此可称为“护理点”装置。
微生物可包含病原微生物，例如细菌。
该装置可包括用于接收样品(例如临床样品)的样品室。样品室和第一检测室可形成分开的室。该装置可具有分别限定样品室和第一检测室的壁。可在样品室和第一检测室之间提供开口，例如，在其内部。半渗透性介质可设置在开口内和/或可基本上覆盖开口的整个区域。半渗透性介质可配置为允许微生物从样品室进入检测室。第一检测室可包含(例如可填充有或部分地填充有)诸如细菌生长流体的流体。通过这种设置，穿过膜进到第一检测室的任何微生物可存活和/或能够在第一检测室内生长。
膜可配置为选择性地允许微生物(例如细菌)从第一检测室中的样品通过。膜可配置为防止较大组分通过，例如，细胞状组分。半渗透性膜可具有大于2μm的孔径尺寸，孔径尺寸的上限仅由在现有技术情况下是可能的尺寸来限定。在一个实施例中，半渗透性膜的孔径尺寸可在2-10μm(或更大)的范围内，例如2-5μm。
膜可由任何合适的材料制成，诸如聚合物材料(例如硝化纤维、聚酰胺等)、金属材料(例如铝等)。应当理解，本领域技术人员可根据设备所要使用的具体应用来选择特定类型的膜和相关的孔径尺寸。特别地，可选择所需的孔径尺寸以允许特定类型的细菌通过。举例来说，为了非结核分枝杆菌(NTM)的检测，孔径尺寸可在4-5μm的范围内。对于诸如大肠杆菌的较少丝状并且更常见的人类病原体，孔径尺寸可以是3-4μm。
该装置还可包括第一光源，用于将光发射到第一检测室中。第一光源可包括激光器或LED。第一光源可位于第一检测室的外部。光源的波长可在590nm至650nm的范围内，例如635nm。或者，光源可具有在620nm至750nm的范围内的波长，例如635nm。应当理解，可选择任何波长，只要它能够被存在于第一检测室中的微生物散射即可。
该装置可包括信号发生器，用于产生控制信号以使第一光源输出调制光。
该装置还可包括第一检测器，用于检测来自第一室的散射光并产生表示散射光的信号。第一检测器可位于第一检测室的外部。
第一检测室可以能够反射由第一检测室内的光源发射的光。第一检测室可包括一个或多个壁或可由一个或多个壁限定。壁可设置有和/或可包括反射材料，例如铝、银、氧化钛等。在一个实施例中，第一检测室的外表面，例如，一个壁或多个壁可用反射材料覆盖或涂覆。通过这种设置，反射材料可不直接干扰微生物。在另一个实施例中，限定第一检测室的基质(例如第一检测室的壁)可包含反射材料，其可以例如以颗粒形式设置在形成第一检测室的壁的基质内。有利地，膜也可由反射材料制成或可包含或可涂覆有反射材料，以便向内反射在第一检测室内发射的任何光。第一检测室可具有第一光进入孔，第一光进入孔可包括或被称为第一进入点，以允许由第一光源发射的光进入第一检测室。第一进入点可限定第一检测室的没有任何反射材料的区域。
第一检测室可具有第一光出射孔，第一光出射孔可包括或者被称为第一出射点，与第一进入点相对地定位。第一出射点可限定第一检测室的没有任何反射材料的区域。通过这种设置，在第一检测室中不存在任何微生物的情况下，由第一光源发射的光将以直线行进通过第一检测室并通过第一出射点离开。
第一检测室还可具有光检测出口，该光检测出口可与第一检测器相关联。光检测出口可以是或可限定第一检测室的没有任何反射材料的区域。检测出口可允许散射光离开第一检测室并由第一检测器收集，以产生表示散射光的信号。检测出口可位于第一检测室的从第一进入点和第一出射点分开和/或远离的区域中。通过这种设置，仅散射光可通过检测出口离开第一检测室。
该装置可包括锁定放大器，该锁定放大器可操作以使用来自信号发生器的表示光调制的信号和由第一检测器产生的信号以提供用于分析的输出。
至少一个第二检测室可配置为通过检测通过所述室的散射光来测量和/或确定微生物的生长。在一个实施例中，该设备可包括多个第二检测室。一个或多个室可含有或可设置有潜在地能够抑制微生物生长的物质。例如，一个或多个室可含有抗生素。有利地，可在不同的室中设置不同的抗生素。通过这种设置，该装置可允许确定微生物对不同抗生素的敏感性。第二检测室中的一个或多个，例如第二检测室中的一个可没有任何抗生素，并且因此可以是和/或可以用作控制室。在使用中，在足以检测细菌生长的一段时间之后，在一个其他的第二检测室中不存在细菌生长可表示细菌对存在于那个室中的物质(例如抗生素)的易感性。例如抗生素的物质可以冷冻干燥形式存在于一个或多个室中，这可提供延长的保质期而不损害抗生素的活性或功效。代替地，例如抗生素的物质可以流体形式存在于一个或多个室中，例如，作为水溶液。
第二检测室可配置为与第一检测室流体连通。
有利地，该设备可包括传送机构以允许从第一检测室传送(例如选择性地传送)样品的至少一部分到第二检测室。
传送机构可包括微流体或宏观流体机构，能够将样品的至少一部分从第一检测室传送到第二检测室。例如，传送机构可包括在第一检测室和第二检测室之间的一个或多个微流体通道或宏观流体通道，其可以能够通过泵、真空系统等的致动传送至少部分样品。
传送机构可包括一个或多个阀，例如单向阀，以允许在第一检测室和第二检测室之间传送至少部分样品。在一个实施例中，每个第二检测室通过相应的阀与第一检测室分开。在使用中，当不需要传送例如微生物的样品到第二检测室时，可以关闭阀。当需要将样品传送到第二检测室时，例如，在第一检测室中识别或测量感染性微生物之后，可打开阀，以允许将样品传送到相应的第二检测室中。在一个实施例中，单向阀可以是重力操作的。
该装置的至少一部分可设置为药筒，该药筒可装配或插入装置中，例如装配或插入装置的检测系统。方便地，药筒可包括样品室、第一检测室和第二检测室。药筒还可包括半渗透性介质。这可允许用户在分析完成后丢弃包含样品的药筒。药筒还可包括传送机构的至少一部分，例如，阀。装置可包括或可限定药筒接收部分，该药筒接收部分配置为接收药筒。
方便地，当传送机构包括一个或多个重力操作的单向阀时，药筒可以预定的方向放置以打开阀，例如药筒可倒置放置在设备中，以便打开一个或多个单向阀。这种布置提供一种简单、有效和可靠的机构，用于将部分样品从第一检测室传送到第二检测室。
该装置可包括至少一个第二光源，用于将光发射到一个或多个第二检测室中。或者，第一光源可用于将光发射到第二检测室中。因此，第二光源可与第一光源相同或者可以是不同的。在至少一个第二光源与第一光源相同(即，没有设置明显的第二光源)时，可设置一种机构，例如，分束器和/或光学开关，用于选择性地将由光源发射的光导向到一个或多个第二检测室。在至少一个第二光源与第一光源分开或不同时，还可设置一种机构，例如，分束器和/或光开关，用于选择性地将第二光源发出的光导向到第二检测室。可选地或另外地，可为每个第二检测室提供单独的专用的第二光源。至少一个第二光源可与第一光源具有相同或相似的类型。
该装置可包括信号发生器，用于产生控制信号以使至少第二光源输出调制光。
该装置还可包括至少一个第二检测器，用于检测一个或多个第二检测室中的散射光并产生表示散射光的信号。至少一个第二检测器可位于第二检测室的外部。至少一个第二检测器可与第一检测器相同或可以是不同的。
每个第二检测室可以能够将由光源发射的光反射到第二检测室中。例如，每个第二检测室可配置为多次反射光。每个第二检测室可包括一个或多个壁或可由一个或多个壁限定。壁可设置有和/或可包括反射材料，例如铝、银、氧化钛等。在一个实施例中，第二检测室的外表面，例如，第二检测室的一个壁或多个壁可用反射材料覆盖或涂覆。在另一个实施例中，限定第二检测室的基质，例如，第二检测室的壁可包含反射材料，其可以例如以颗粒形式设置在形成每个第二检测室的壁的基质内。
每个第二检测室可具有相应的光进入孔，其可包括或被称为第二进入点，以允许第二光源将光发射到第二检测室中。每个第二进入点可限定相应的第二检测室的区域，该区域没有任何反射材料。
每个第二检测室可具有相应的光出射孔，光出射孔可以包括或被称为第二出射点，并且出射点可以例如与第二进入点相对地定位。第二出射点可限定相应的第二检测室的区域，该区域没有任何反射材料。
每个第二检测室还可具有检测出口，该检测出口可与第二检测器相关联。检测出口可以是或可限定没有任何反射材料的区域。检测出口可允许散射光离开相应的第二检测室并由第二检测器收集，以产生表示散射光的信号。检测出口可位于相应的第二检测室的区域中，该区域从第二进入点和第二出射点分开和/或远离。通过这种设置，仅散射光可通过检测出口离开第二检测室。
在至少一个第二检测器与第一检测器相同时(即，没有设置不同的第二检测器)，可提供一种机构，例如，光束分离器和/或光学开关，用于选择性地将通过相应的第二出射点离开每个第二检测室的散射光引导到检测器。可提供一种机构，例如，分束器和/或光学开关，用于选择性地将通过相应的第二出射点离开每个第二检测室的散射光引导到第二检测器。可选地或另外地，可设置多个第二检测器，为每个第二检测室设置有单独的专用的一个第二检测器。
第一检测室和/或第二检测室可由诸如玻璃的透明材料或诸如聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯等的聚合物材料制成。通过这种设置，第一检测室和/或第二检测室的未被覆盖、涂覆或设置有反射材料的任何区域都能够透射光，例如由第一光源和/或第二光源发射的光。药筒的至少一部分，例如药筒、样品室、第一检测室和/或第二检测室可由透明材料制成。在一个实施例中，药筒可以是单件的和/或可由透明材料整体形成。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于根据第一方面的装置的设备，该设备包括：
第一检测室，用于接收微生物并且配置为允许通过检测来自第一检测室的散射光来检测微生物；
介质，配置为允许微生物从样品通过介质进入第一检测室；和
至少一个第二检测室，配置为允许通过检测来自第二检测室的散射光来检测微生物。介质可包括膜。介质可以是半渗透性的。介质可包括半渗透性膜。介质可配置为允许微生物通过并阻止可能存在的至少一些其他颗粒或流体通过。
该设备可包括用于接收样品的样品室，例如临床样品。样品室和第一检测室可形成分开的室。半渗透性介质可配置为允许微生物从样品室进入检测室。
该设备可包括多个第二检测室。一个或多个室可含有或可设置有潜在地能够抑制微生物生长的物质。
第二检测室可配置为与第一检测室流体连通。
有利地，该设备可包括传送机构以允许传送(例如选择性传送)至少部分样品(例如一些微生物)从第一个检测室到第二个检测室。
该设备可限定或可配置为药筒，其可装配或插入根据第一方面的装置中。方便地，药筒可包括样品室、第一检测室和第二检测室。药筒还可包括半渗透性介质。这可允许用户在分析完成后丢弃包含样品的药筒。药筒还可包括传送机构的至少一部分，例如阀和/或微流体或宏观流体通道。
方便地，当传送机构包括一个或多个重力操作的单向阀时，药筒可以预定的方向放置以打开阀，例如药筒可倒置放置在装置中以便打开一个或多个单向阀。这种布置提供了一种简单、有效和可靠的机构，用于将部分样品从第一检测室传送到第二检测室。
关于本发明的任何其他方面描述的特征同样适用于根据第二方面的设备，因此为简洁起见在此不再重复。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于监测生物材料的方法，该方法包括：
将生物样品引入装置的样品室中；
允许微生物从样品室通过介质选择性地进入第一检测室；
将光发射到第一检测室中，使得光至少部分地通过样品并被样品散射，并检测在第一检测室中散射的光。该方法可包括分析检测到的光，其中检测到的光可表示生物材料中微生物的量。
该方法可包括将至少部分样品从第一检测室传送到至少一个第二检测室，例如响应于在第一检测室中正在被检测的微生物。至少一个第二检测室可包括多个第二检测室。
该方法可包括随着时间监测检测到的光，或者在引入生物样品之后响应于预定时间段的期满来检测光。
该方法还可包括将光发射到至少一个第二检测室中，使得光穿过样品并被样品散射，检测在至少一个第二检测室中散射的光并分析检测到的光，其中捕获的光的变化作为时间的函数表示生物材料的变化。
有利地，生物样品可包括或可以是临床样品，优选地包括或可以是主要临床样品，例如血液、尿液、脑脊髓液(CSF)、脓液、关节抽吸物等。因此，该方法可直接用于实验对象或患者的护理点。样品可包含微生物，例如病原微生物，诸如细菌和/或微菌。
该方法可包括分析从第一检测室检测到的散射光，以便允许定量测量微生物。该方法可包括确定在第一检测室中的微生物的存在和/或量。
该方法可包括分析从一个或多个第二检测室检测到的散射光，以便允许定量测量微生物。该方法可包括确定在一个或多个第二检测室中(例如，在每个第二检测室中)的微生物的随时间推移(例如在预定的时间内)生长。因此，该方法可包括确定微生物对设置在一个或多个相应的第二检测室内的一种或多种物质(例如抗生素)的敏感性。
该装置可包括根据本发明的第一方面的装置或可以限定在根据本发明的第一方面的装置中。有利地，该方法可允许用户不仅确定在临床样品中感染性微生物的存在，而且还确定这些微生物对潜在的治疗物质(诸如抗生素)的敏感性。
关于本发明的任何其他方面描述的特征同样适用于根据第三方面的方法，因此为简洁起见在此不再重复。
在一个方面的特征可以任何适当的组合应用于任何其他方面的特征。例如，设备、装置或方法特征中的任何一个可应用为设备、装置或方法特征中的任何其他特征。
附图说明
现在将仅通过示例并参考附图来描述本发明的各个方面，其中：
图1是用于根据本发明的一个实施例的装置的药筒的透视线框图。
图2是用于图1的药筒中的阀的透视线框图，处于打开状态；
图3是用于图1的药筒中的阀的透视线框图，处于关闭状态；
图4是根据本发明的一个实施例的装置的透视线框图，用于与图1的药筒一起使用；
图5是用于根据本发明另一个实施例的装置的药筒的透视线框图。
图6是与图5的药筒一起使用的装置的透视线框图。
图7是与图4或图6的装置一起使用的检测和分析系统的方框图；
图8是根据本发明的一个实施例的用于测量样品的方法的框图。
具体实施方式
参照图1，示出了根据本发明的一个实施例的药筒的透视线框图，该药筒通常标记为100。
药筒100具有样品室110，配置为接收样品，在该实施例中是临床样品，例如血液、尿液、脑脊髓液(CSF)、脓液、关节抽吸物、另一种体液等。药筒100具有样品进给装置112，以允许使用者将临床样品进给到样品室110中。在该实施例中，样品进给装置112是鲁尔锁定型装置114。然而，可设想任何其他类型的进给装置，其允许将样品有效地输送到样品室110中，例如如图5中所示的替代装置。
药筒100具有半渗透性膜120，其允许微生物从样品室110进入第一检测室130。
在该实施例中，样品室110和第一检测室130限定由第一壁132分开的基本上立方体的体积。第一壁132具有开口133。半渗透性膜120基本上占据开口133的整个区域，使得膜120在样品室110和第一检测室130之间提供界面。
膜120配置为允许细菌从样品室110进入第一检测室130。第一检测室130填充或部分填充有诸如细菌生长流体的流体，使得穿过膜120进入第一检测室130的任何细菌能够在第一检测室130内存活和/或生长。
药筒100还具有多个第二检测室140，在该实施例中为十三个第二检测室140a-140m。第二检测室140通过通道142与第一检测室130流体连通，每个通道配备有重力操作的单向阀143，其最佳地在图2和图3中示出。应当理解，可设想替代的传送机构以允许含有细菌的介质从第一检测室130传送到第二检测室140中，例如可与可操作的泵关联的微流体或宏观流体通道、真空系统等。
药筒100，特别是第一检测室130和第二检测室140，由透明材料制成，例如透明塑料材料，诸如聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯等。
第一检测室130设置有和/或包括反射材料，例如铝、银、氧化钛等，以向内反射在第一检测室130内发射的任何光。优选地，半渗透性膜120也由反射材料制成或包含反射材料，以向内反射在第一检测室130内发射的任何光。
每个第二检测室140设置有和/或包括反射材料，例如铝、银、氧化钛等，以向内反射在每个第二检测室140内发射的任何光。
在使用中，参考图4，药筒100放置在检测装置150的接收部分160内。
接收部分160具有大致细长的长方体形状，并且在该实施例中具有窄部分161和宽部分162。窄部分的宽度的尺寸使得接收部分可容纳药筒100，并且因此略大于药筒的宽度。如关于图1所解释的，药筒具有样品供给装置112，在图1的实施例中，该样品供给装置是鲁尔锁定型装置114，并且因此在鲁尔锁定的区域中的药筒的宽度中产生突起。因此，装置的接收部分160的宽部分162允许接收部分160容纳药筒。
如稍后将更详细描述的，药筒100可从接收部分160移除并且倒置地插入接收部分160中，以便在第二检测室140中进行测量。如图4所示，宽部分162在窄部分161的两侧在宽度方向上延伸，以便允许接收部分160在两种配置中容纳药筒100，即，在由鲁尔锁定装置114产生的突起在接收部分160的宽部分162中面向前或面向后的情况下。
检测装置150具有第一光源171，在该实施例中，第一光源171是第一激光器单元172。
第一检测室130具有与孔173对准的第一进入点135，并且没有任何反射材料，以允许由第一光源171发射的光经由第一传导管136进入第一检测室130。在该实施例中，第一激光器单元172定位成使得发射到第一检测室130中的光在第一检测室130的整个长度上与样品相互作用。通过这种设置，发射的光穿过更多的样品，因此增加了散射的可能性并因此增加了灵敏度。
第一检测室130具有第一出射点137，第一出射点137与第一进入点135相对定位并且与孔174对齐并且也没有任何反射材料，以允许未散射的光通过样品离开第一检测室130，在那里光可通过整流收集器或挡板吸收。
该装置还包括位于第一检测室130外部的第一检测器175，用于检测散射光并产生表示散射光的信号。第一检测室130具有与第一检测器175对准并与第一检测器175相关联的检测出口138。检测出口138没有任何反射材料，以便允许散射光离开第一检测室130并被第一检测器175收集，以便产生表示散射光的信号。
在该实施例中，当由第一检测器175和相关组分(相对于图7更详细地描述)产生的信号表明存在致病量的微生物(例如，细菌)时，样品可进一步经受药敏试验。将药筒100从接收部分160移除并且倒置地重新插入其中使得第二检测室140面向下。
如最佳地在图2和图3中示出的，第二检测室140经由通道142与第一检测室130流体连通，每个通道142配备有重力操作的单向阀143。每个阀143具有主体部分144，限定通道145和互补的可移动门146。门在重力的影响下可垂直移动。在关闭状态中，当第一检测室130在第二检测室140下方时，可移动门146在其自重下接合主体部分144，使得通道145关闭。当药筒100倒置地放置在接收部分160中并且第一检测室130在第二检测室140上方时，可移动门146在其自身重量下降落，从相应的主体部分144移动离开并且引起阀143打开。因此，含有微生物的样品可在重力下从第一检测室130流入第二检测室140。这种布置允许样品从第一检测室130传送到第二检测室140中，而不需要额外的部件或设备，例如微流体泵、真空系统等。然而，应当理解，可设想其他传送机构将样品从第一检测室130传送到第二检测室140中，例如微流体泵、真空系统等，这可允许样品的传送而不需要将药筒100移除并重新插入装置150中。
返回参照图4，检测装置150具有第二光源181，在该实施例中，第二光源181是第二激光器单元182。在该实施例中，装置150具有分束器189，分束器189能够选择性地将第二激光器单元182发射的光导向到每个第二检测室140。然而，应当理解，在其他实施例中，可为每个第二检测室140提供单独的激光器单元。
如图1所示，每个第二检测室140具有与孔183对准的第一进入点145，并且没有任何反射材料，以便允许由第二激光器单元182发出的光经由相应的第二传导管146进入第二检测室140。
每个第二检测室140具有第二出射点147，第二出射点147与相应的第二进入点145相对地定位并且与孔184对齐并且也没有任何反射材料，以允许未散射的光穿过样品以离开第二检测室140，其中光可被光束收集器或挡板吸收。
该装置还包括位于相应的第二检测室140外部的第二检测器185，用于检测散射光并产生表示散射光的信号。每个第二检测室140具有检测出口148，检测出口148与相应的第二检测器185对准并与之相关联。检测出口138没有任何反射材料，以便允许散射光离开第二检测室140并被第二检测器185收集，以便产生表示散射光的信号。
在该实施例中，每个第二检测室140具有相关联的第二检测器185。然而，应当理解，在其他实施例中，可提供单个第二检测器和相关联的机构，例如，分束器和/或光开关，用于选择性地将离开每个第二检测室的散射光导向第二检测器。
在该实施例中，十三个室140中的十二个室(140b-140m)包含抗生素，并且一个室(140a)用作控制室。在使用中，随时间测量来自每个第二检测器185的信号。控制室140a中的信号的变化，并且特别是控制室140a中测量的散射光的增加，表明微生物在该段时间内的生长。这与在其他室140b-140m中的测量的散射光进行比较，并且在一个或多个室140b-140m中在一段时间内没有增加的信号表明在此期间微生物不存在生长，并且因此表明微生物对存在于那个室或那些室中的物质(例如抗生素)的敏感性。
参照图5，示出了根据本发明另一个实施例的药筒的透视线框图，该药筒通常标记为200。
图5的药筒200大致类似于图1的药筒，类似的部分用相同的数字表示，增加了“100”。然而，虽然图1的药筒100的样品供给装置112是鲁尔锁定型装置114，但是图5的药筒200的样品供给装置212是与第一检测室230流体连通的入口端口216。因此，在该实施例中，样品进给装置212不产生任何向外突出，并且药筒具有大致矩形的横截面。结果，如图6所示，检测装置250的接收部分260的互补形状的横截面也是矩形的，并且没有图4的装置中所需的较宽部分160。
图7示出了与图4或图6的装置一起使用的检测和分析系统300。
在图7中，检测室330可以是图1和5的检测室130，140，230或240中的任何一个。类似地，光源370可以是图4和6的激光器单元172，182，272，282中的任何一个。光电探测器375可以是图4和6的探测器175，185，275，285中的任何一个，并且在该实施例中具有光电二极管。
激光器单元370连接到信号发生器391，信号发生器391适于控制激光输出的调制频率和相位。光电二极管375连接到锁定放大器392。放大器392的输入连接到信号发生器391。放大器392的输出连接到数字示波器393。锁定放大器392使用相敏检测来以特定的参考频率和相位单独挑出信号的分量，在这种情况下是由信号发生器391设置的调制频率。在参考频率以外的频率处的噪声信号被拒绝并且不会影响测量。来自数字示波器393的输出被送进到计算机显示器394。
信号发生器391被设置为调制激光源370的输出频率。例如，激光器可被调制为在10kHz的频率处具有相位+169°和200mV的峰-峰值幅度。通过锁定放大器392对检测到的信号进行滤波。锁定放大器392对来自光电二极管375的检测信号进行滤波。锁定放大器392使检测到的信号与施加到光源370的调制同步，以提供消除不需要的噪声(例如背景电子或发光噪声)的衰减系统。经滤波的信号被发送到数字示波器393以被记录。被记录的信号可显示在计算机显示器394上。
原始数据由数字示波器393收集。通常，每30秒实验收集大约16，000个数据点。数据被导出到处理器中的计算套件，该处理器返回数据点的平均值(平均数、中值、众数)和标准偏差。如果标准偏差高于阈值(表示来自数据中的范数的像差)，则丢弃该数据。选择每个实验的平均数。该实验具有3和89之间的技术重复，其被收集并制成表格。计算这些平均值的平均数的标准误差，并将其与数据一起绘制为误差线。一旦数据被绘制，将一个函数(如标准Gompertz)拟合到数据中，以估算实验的未来结果，诸如接种量。在备选实施例中可使用任何其他合适的数据收集和分析过程。
图8示出了根据本发明实施例的用于测量样品的方法400的框图。该方法可以例如通过使用图4或图6的装置来实现。
在第一步骤410中，将生物样品引入药筒100，200的样品室110，210中。
在第二步骤420中，允许微生物从样品室110，210通过半渗透性膜120，220进入第一检测室130，233。
然后在一段时间430内测试第一检测室中的样品，如以上详细说明，通过在第一检测室130，230中发射光使得光通过样品并且被样品散射，检测在第一检测室130，230中散射的光并且分析检测到的光，来确定微生物(例如细菌)的存在或不存在以及微生物的量。
应当理解，该步骤的主要目的是检测病原性或感染性微生物的存在和量，而不是由于它们在实验对象的临床样品中的天然存在而可能存在于样品中的任何生物。因此，可执行先前校准以便确定将对应于实验对象的天然存在的细菌的典型水平的上限的测量信号，以便提供对应于天然存在的细菌的“基础”水平的信号值。或者，可从现有文献中获得天然存在的细菌的“基础”水平，并且可通过推断或实验产生相应的“基础”信号。低于“基础”信号的任何测量信号可被解释为“阴性”结果，即，作为样品不含有感染量的微生物的表示。
如果在步骤430中感染量或致病量的微生物被测量，则在步骤440中将至少部分样品从第一检测室130，230传送到多个第二检测室140，240，如上面详细解释的。传送后，将样品暴露于每个第二检测室140，240中的不同抗生素。第二检测室140a，240a中的一个不含任何抗生素并且用作控制室。
然后，在步骤450中，通过分析在一段时间内从每个第二检测室140，240检测到的散射光，来监测每一个室140，240。控制室140a，240a中的信号的变化，并且特别是控制室140a240a中测量的散射光的增加，表明微生物在该段时间内的生长。将其与在其他的第二室140b-140m，240a-240m中测量的散射光进行比较，并且在一个室或多个室中在一段时间内没有增加的信号，表明微生物在那段时间内没有生长，并且因此表明微生物对存在于一个或多个室中的物质(例如抗生素)的敏感性。
结果，本装置和方法提供了一种简单、有效、可靠和快速的方法，用于评估在实验对象临床样品中可能存在的病原微生物以及微生物对许多可能的治疗物质的敏感性。
应当理解，所描述的实施例并不意味着限制本发明的范围，并且可使用所描述的示例的变型来实现本发明。

Claims (39)

1.一种装置，包括：
第一检测室，用于接收微生物并且配置为允许通过检测来自第一检测室的散射光来检测微生物；
介质，配置为允许微生物从样品通过介质进入第一检测室；和
至少一个第二检测室，配置为允许通过检测来自至少一个第二检测室的散射光来检测微生物。
2.根据权利要求1所述的装置，其中散射光包括已经透射到相应的样品室中并被在所述样品室中的微生物散射的光。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述介质包括半渗透性膜。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述半渗透性膜的孔径尺寸为约2-10μm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第一检测室配置为允许通过检测来自所述第一检测室的散射光来定量测量所述微生物。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述至少一个第二检测室配置为允许通过检测来自至少一个第二检测室的散射光来定量测量微生物。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述样品是初级或临床样品。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置包括用于接收样品的样品室。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述样品室和所述第一检测室形成分开的室，并且其中所述装置具有分别限定所述样品室和所述第一检测室的壁。
10.根据权利要求3至9中任一项所述的装置，其中在所述样品室和所述第一检测之间提供开口，并且其中所述半渗透性介质设置在所述开口内和/或基本上覆盖所述开口的整个区域。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第一检测室包含细菌生长流体。
12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置还包括用于将光发射到所述第一检测室中的第一光源。
13.根据权利要求12所述的装置，其中第一光源包括激光器或LED。
14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置还包括第一检测器，用于检测来自所述第一室的散射光并产生表示所述散射光的信号。
15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中第一检测室能够在第一检测室内反射由光源发射的光。
16.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第一检测室具有第一光进入孔，以允许由所述第一光源发射的光进入所述第一检测室。
17.根据权利要求16所述的装置，其中第一检测室具有与第一光进入孔相对定位的第一光出射孔。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的装置，其中所述第一检测室具有与所述第一检测器相关联的光检测出口。
19.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置包括多个第二检测室。
20.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中一个或多个第二检测室含有潜在地能够抑制微生物生长的物质。
21.根据权利要求20所述的装置，其中一个或多个第二检测室含有抗生素。
22.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第二检测室配置为与所述第一检测室流体连通。
23.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置包括传送机构，以允许将样品的至少一部分从第一检测室传送到第二检测室。
24.根据权利要求23所述的装置，其中传送机构包括一个或多个阀。
25.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置包括至少个第二光源，用于将光发射到个或多个第二检测室中。
26.根据权利要求12至25中任一项所述的装置，其中第一光源用于将光发射到第二检测室中。
27.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置还包括至少一个第二检测器，用于检测一个或多个第二检测室中的散射光并产生表示所述散射光的信号。
28.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第二检测室/每个第二检测室能够将由所述光源发射的光反射到所述第二检测室中。
29.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中每个第二检测室具有相应的光进入孔，以允许第二光源将光发射到第二检测室中。
30.根据权利要求29所述的装置，其中所述第二检测室/每个第二检测室具有与第二进入点相对设置的相应光出射孔。
31.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第二检测室/每个第二检测室具有与所述第二检测器相关联的检测出口。
32.一种设备，用于根据权利要求1至31中任一项所述的装置，所述设备包括：
第一检测室，用于接收微生物并且配置为允许通过检测来自所述第一检测室的散射光来检测所述微生物；
介质，配置为允许微生物从样品通过介质进入第一检测室；和
至少一个第二检测室，配置为允许通过检测来自第二检测室的散射光来检测微生物。
33.根据权利要求32所述的设备，其中所述设备限定或配置为药筒，所述药筒布置成装配或插入根据权利要求1至31中任一项所述的装置中。
34.一种监测生物材料的方法，该方法包括：
将生物样品引入设备的样品室中；
允许微生物从样品室通过介质选择性地进入第一检测室；
将光发射到第一检测室中，使得光至少部分地通过样品并被样品散射，并且检测在第一检测室中散射的光。
35.根据权利要求34所述的方法，包括分析检测到的光，其中检测到的光表示生物材料中微生物的量。
36.根据权利要求34或35所述的方法，包括将至少一部分样品从第一检测室传送到至少一个第二检测室。
37.根据权利要求34至36中任一项所述的方法，包括随着时间的推移监测检测到的光，或者在引入生物样品之后响应于预定时间段的期满来检测光。
38.根据权利要求34至37中任一项所述的方法，包括分析从第一检测室检测的散射光，以便允许定量测量微生物。
39.根据权利要求34至38中任一项所述的方法，包括分析从一个或多个第二检测室检测到的散射光，以便允许定量测量微生物。
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