CN111182971A - 用于基于氧化还原反应测定微生物的浓度和微生物对抗感染剂的敏感性的装置、系统和方法 - Google Patents

用于基于氧化还原反应测定微生物的浓度和微生物对抗感染剂的敏感性的装置、系统和方法 Download PDF

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Abstract

本文公开了用于确定样品中微生物的浓度并确定此类微生物对一种或多种抗生素或其它类型的抗感染剂的敏感性的各种方法、设备和系统。更具体地，公开了基于氧化还原反应定量微生物的方法，以及使用某些氧化还原电位(ORP)传感器定量此类微生物的系统和设备。此外，还公开了用于确定微生物对一种或多种抗感染剂的敏感性和敏感性程度的方法，以及用于这种测定的多路复用系统。

Description

用于基于氧化还原反应测定微生物的浓度和微生物对抗感染 剂的敏感性的装置、系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年10月3日提交的第62/567,648号美国临时申请的权益，其全部内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及微生物或传染原的体外检测，并且更具体地，涉及用于确定微生物或传染原的浓度以及此类微生物或传染原对抗感染剂的敏感性的装置、系统和方法。
背景技术
对于医院、疗养院和其它健康护理环境中的健康护理专业人员来说，由抗感染剂抗性微生物或传染原(infectious agent)引起的感染是一个重大问题。为了防止其抗性谱(resistance profile)的扩大，快速检测此类微生物至关重要。当面对此类感染时，对于临床医师而言，优选的做法是合理地使用抗感染化合物，优选仅使用缓解感染所需的那些化合物。然而，当今最常见的现象是向患者给予广谱抗感染剂以确保治疗的充分性。这倾向于产生具有多种抗感染剂抗性的微生物。理想地，在确定微生物的存在后立即检测该微生物对抗感染剂的敏感性。
用于检测微生物中抗感染剂抗性的现有方法和仪器包括用于分离微生物的昂贵且劳动密集的微生物培养技术，并且包括测试诸如琼脂盘扩散或肉汤微量稀释，其中抗感染剂以液体悬浮液、纸盘或在琼脂培养基上的干燥的梯度(dried gradient)引入。但是，这些方法需要熟练技术人员的人工解释，并且容易出现技术或临床医生失误。
虽然此类组(panel)或培养基的自动化检查可以减少临床医师失误的可能性，但是目前用于进行这些检查的仪器通常很复杂，并且需要添加报告分子或使用昂贵的部件，例如透明的氧化铟锡(ITO)电极。另外，目前的仪器通常依赖于所研究样品的光学读出，这需要庞大的检测设备。
由于上述限制和约束，需要使用改进的装置、系统和方法以快速有效地检测患者样品中的抗感染剂抗性微生物。
发明内容
本发明描述了用于检测样品中的传染原对一种或多种抗感染剂的敏感性的各种装置、系统和方法。在一个实施方案中，一种确定传染原浓度的方法可以包括用稀释溶液(dilutive solution)稀释包含传染原的样品以产生稀释的样品。该方法可以进一步包括将稀释的样品引至传感器，使得稀释的样品与传感器的氧化还原活性材料流体连通。该方法还可以包括使用至少一个联接至传感器的参数分析器在一段时间内监测稀释的样品的氧化还原电位(ORP)，以确定样品中传染原的浓度。可以在稀释的样品中不存在任何添加的报告分子的情况下监测ORP。
在另一个实施方案中，公开了一种确定传染原浓度的系统。该系统包括计量导管，该计量导管构造为将稀释溶液输送至包含传染原的样品以产生稀释的样品。该系统可以包括氧化还原活性材料、被构造为将稀释的样品引至传感器的样品输送导管以及与传感器联接的至少一个参数分析器。当稀释的样品与传感器的氧化还原活性材料流体连通时，参数分析器可以被构造为在一段时间内监测稀释的样品的ORP。可以在稀释的样品中不存在任何添加的报告分子的情况下监测ORP，以确定样品中传染原的浓度。
在另一个实施方案中，确定传染原对抗感染剂的敏感性的方法可以包括用稀释溶液稀释包含传染原的样品以产生稀释的样品。该方法还可以包括将稀释的样品分成第一等分试样和第二等分试样。第二等分试样可以用作对照溶液。该方法还可以包括将第一浓度的抗感染剂混合到第一等分试样中以产生测试溶液，并将该测试溶液引至第一传感器，使得该测试溶液与该第一传感器的氧化还原活性材料流体连通。该方法可以进一步包括将对照溶液引至第二传感器，使得对照溶液与第二传感器的氧化还原活性材料流体连通。该方法还可以包括使用联接至第一传感器、第二传感器或它们的组合的一个或多个参数分析器在一段时间内监测测试溶液的ORP和对照溶液的ORP。可以在测试溶液或对照溶液中不存在任何添加的报告分子的情况下监测ORP。该方法可以进一步包括将测试溶液的ORP与对照溶液的ORP进行比较，以确定传染原对抗感染剂的敏感性。
在另一个实施方案中，确定传染原对一种或多种抗感染剂的敏感性的系统可以包括计量导管，该计量导管被构造为将稀释溶液输送至包含传染原的样品以产生稀释的样品。计量导管可以将稀释的样品分成第一等分试样和第二等分试样。第二等分试样可以用作对照溶液。该系统还可以包括包含氧化还原活性材料的第一传感器和包含氧化还原活性材料的第二传感器。
该系统还可以包括第一样品输送导管，该第一样品输送导管被构造为将第一等分试样引至第一传感器。第一样品输送导管可以包含第一浓度的第一抗感染剂。第一等分试样可以与第一抗感染剂混合以形成第一测试溶液。该系统还可以包括第二样品输送导管，该第二样品输送导管被构造为将对照溶液引至第二传感器。
该系统可以进一步包括联接至第一传感器和第二传感器的一个或多个参数分析器。当第一测试溶液与第一传感器的氧化还原活性材料流体连通时，一个或多个参数分析器可以在一段时间内监测第一测试溶液的ORP。可以在第一测试溶液中不存在任何添加的报告分子的情况下监测ORP。当对照溶液与第二传感器的氧化还原活性材料流体连通时，一个或多个参数分析器还可以在一段时间内监测对照溶液的ORP。可以在对照溶液中不存在任何添加的报道分子的情况下监测ORP。系统内的一个或多个参数分析器或另一个设备可以将第一测试溶液的ORP与对照溶液的ORP进行比较，以确定传染原对第一抗感染剂的敏感性。
附图说明
图1示出了用于确定生物样品中一种或多种传染原浓度的方法的一个实施方案。
图2A至图2C示出了用于确定生物样品中的一种或多种传染原浓度的系统的实施方案。
图3A示出了用于生成用于确定生物样品中一种或多种传染原浓度的标准曲线的示例性生长曲线。
图3B示出了用于确定生物样品中一种或多种传染原浓度的拟合标准曲线。
图4示出了用于确定样品中细菌浓度的示例性细菌生长曲线。
图5示出了用于确定一种或多种传染原对一种或多种抗感染剂的敏感性的方法的一个实施方案。
图6示出了用于确定一种或多种传染原对一种或多种抗感染剂的敏感性的多路复用系统的一个实施方案。
图7A示出了对一种或多种抗感染剂具有抗性的传染原的生长曲线。
图7B示出了对一种或多种抗感染剂敏感的传染原的生长曲线。
图8示出了在某些抗感染剂存在下细菌的生长曲线。
图9A示出了用作本文描述的方法和系统的一部分的传感器的实施方案的示意图。
图9B图示了用作本文描述的方法和系统的一部分的传感器的另一个实施方案的示意图。
具体实施方式
结合附图从详细说明中可以最好地理解本文描述的设备、系统和方法的变化形式。需要强调的是，根据惯例，附图的各种特征可能不是按比例绘制的。相反，为了清楚起见，各种特征的尺寸可以任意地扩大或缩小，并且并非所有特征在每个附图中都可看到或被标记。附图仅用于说明性目的，并不旨在将权利要求的范围限定或限制为所示出的范围。
图1示出了用于确定样品104中一种或多种传染原102的浓度的方法100的实施方案。方法100可以包括将样品104的一个或多个等分试样引入一个或多个反应容器106中。在步骤1A中，反应容器106可以指一个或多个试管、反应管、高通量测定板或孔板(例如96孔板、192孔板或384孔板)的孔、培养板或培养皿、或其它用于容纳生物样品的合适容器。一个或多个流体输送导管108可以将样品104的等分试样注射、输送或以其它方式引至一个或多个反应容器106。
在图1中未示出的其它实施方案中，可以在将样品104引至反应容器106之前将刺激溶液添加到样品104中。刺激溶液可以是营养液或生长溶液。在这些和其它实施方案中，也可以在步骤1A之前过滤样品104。该过滤步骤可涉及使用例如过滤器、微流体过滤器或它们的组合过滤样品104，以从样品104中滤出碎屑、无机材料和包括血细胞或上皮细胞的较大的细胞成分。
样品104可以包括生物样品、体液、伤口拭子或样品、直肠拭子或样品中的至少一种，以及源自生物样品、体液、伤口拭子或样品、或直肠拭子或样品的细菌培养物。体液可以包括尿液、血液、血清、血浆、唾液、痰、精液、母乳、关节液、脊髓液、伤口材料、粘液、伴有尿液的粪便，再悬浮的直肠或伤口拭子、阴道分泌物、脑脊液、滑液、胸膜液、腹膜液、心包液、羊水、经测试对细菌或细菌生长呈阳性的体液的培养物，例如经测试对细菌或细菌生长呈阳性的血液培养物(即，阳性血液培养物)，或它们的组合。
可以使用本文公开的方法或系统定量的传染原102可以是任何正在进行代谢的单细胞或多细胞生物，包括细菌和真菌。在某些实施方案中，传染原102可以是选自以下的细菌：不动杆菌属(Acinetobacter)、醋杆菌属(Acetobacter)、放线菌属(Actinomyces)、气球菌属(Aerococcus)、气单胞菌属(Aeromonas)、土壤杆菌属(Agrobacterium)、原生质体属(Anaplasma)、固氮根瘤菌属(Azorhizobium)、固氮菌属(Azotobacter)、杆菌属(Bacillus)、拟杆菌属(Bacteriodes)、巴尔通体杆菌(Bartonella)、博德特氏菌属(Bordetella)、疏螺旋体属(Borrelia)、布鲁氏菌属(Brucella)、伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia)、鞘杆菌属(Calymmatobacterium)、弯曲杆属(Campylobacter)、衣原体属(Chlamydia)、衣原体(Chlamydophila)、柠檬酸杆菌属(Citrobacter)、梭菌属(Clostridium)、棒状杆菌属(Corynebacterium)、柯克斯体属(Coxiella)、埃立克菌属(Ehrlichia)、肠杆菌(属Enterobacter)、肠球菌属(Enterococcus)、大肠埃希菌属(Escherichia)、弗朗西斯菌属(Francisella)、梭杆菌属(Fusobacterium)、加德纳菌属(Gardnerella)、嗜血杆菌属(Haemophilus)、幽门螺杆菌属(Helicobacter)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)、军团菌属(Legionella)、李斯特菌属(Listeria)、甲烷杆菌属(Methanobacterium)、微杆菌属(Microbacterium)、微球菌属(Micrococcus)、摩根氏菌属(Morganella)、莫拉克塞拉(Moraxella)、分枝杆菌属菌属(Mycobacterium)、支原体属(Mycoplasma)、奈瑟菌属(Neisseria)、潘多拉菌属(Pandoraea)、巴氏杆菌属(Pasteurella)、消化链球菌属(Peptostreptococcus)、卟啉单胞菌属(Porphyromonas)、普雷沃菌属(Prevotella)、变形杆菌属(Proteus)、普罗维登斯菌属(Providencia)、假单胞菌属(Pseudomonas)、青枯菌属(Ralstonia)、兰奥尔菌属(Raoultella)、根瘤菌属(Rhizobium)、立克次体属(Rickettsia)、罗卡利马体属(Rochalimaea)、罗斯氏菌属(Rothia)、沙门氏菌属(Salmonella)、沙雷氏菌属(Serratia)、菌属希瓦氏菌属(Shewanella)、志贺氏菌属(Shigella)、螺菌属(Spirillum)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、强直单胞菌属(Strenotrophomonas)、链球菌属(Streptococcus)、链霉菌属(Streptomyces)、密螺旋体属(Treponema)、弧菌属(Vibrio)、沃尔巴克氏菌属(Wolbachia)、耶尔森菌属(Yersinia)或它们的组合。在其它实施方案中，传染原102可以是选自假丝酵母菌属(Candida)或隐球菌属(Cryptococcus)或霉菌属(mold)的一种或多种真菌。
可以使用本文公开的方法和系统定量的其它特定细菌可以包括金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、路邓葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、葡萄球菌属(Staphylococcus species)(包括但不限于表皮葡萄球菌(Staphylococcusepidermidis)、溶血葡萄球菌(Staphylococcus haemolyticus)、人葡萄球菌(Staphylococcus hominis)、头状葡萄球菌(Staphylococcus capitis)，未区分)、粪肠球菌(Enterococcus faecalis)、屎肠球菌属(Enterococcus faecium)(包括但不限于屎肠球菌(Enterococcus faecium)和其它肠球菌属(Enterococcus spp.)，未区分，不包括粪肠球菌(Enterococcus faecalis))、肺炎链球菌(Streptococcus pyogenes)、化脓性链球菌(Streptococcus pyogenes)、无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)、链球菌属(包括但不限于缓症链球菌(Streptococcus mitis)、化脓性链球菌(Streptococcus pyogenes)、解没食子酸链球菌(Streptococcus gallolyticus)、无乳链球菌(Streptococcusagalactiae)、肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)，未区分)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)、克雷伯菌属(Klebsiella spp.)(包括但不限于肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)、产酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)，未区分)、大肠杆菌(Escherichia coli)、肠杆菌属(Enterobacter spp.)(包括但不限于阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)、产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)，未区分)、变形杆菌属(Proteus spp.)(包括但不限于奇异变形杆菌(Proteus mirabilis)、普通变形杆菌(Proteus vulgaris)，未区分)、柠檬酸杆菌属(Citrobacter spp.)(包括但不限于弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii)、合适柠檬酸杆菌(Citrobacter koseri)，未区分)、粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)、白色念珠菌(Candida albicans)和光滑念珠菌(Candida glabrata)。
其它可以定量的更具体的细菌可以包括鲍曼不动杆菌(Acinetobacterbaumannii)、放线杆菌属(Actinobacillus spp.)、放线菌(Actinomycetes)、放线菌属(Actinomyces spp.)(包括但不限于以色列放线菌(Actinomyces israelii)和内氏放线菌(Actinomyces naeslundii))、气单胞菌属(Aeromonas spp.)(包括但不限于嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)、维氏气单胞菌(Aeromonas veronii biovar sobria)(温和气单胞菌(Aeromonas sobria)和豚鼠属气单胞菌(Aeromonas caviae)、噬菌性无浆菌(Anaplasma phagocytophilum)、木糖氧化产碱杆菌(Alcaligenes xylosoxidans)、伴放线放线杆菌(Actinobacillus actinomycetemcomitans)、芽孢杆菌属(Bacillus spp.)(包括但不限于炭疽芽孢杆菌(Bacillus anthracis)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)和嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus))、拟杆菌属(Bacteroides spp.)(包括但不限于脆弱类拟杆菌(Bacteroides fragilis))、巴尔通体属(Bartonella spp.)(包括但不限于杆菌状巴尔通体(Bartonella bacilliformis)和汉氏巴尔通体(Bartonella henselae)、双歧杆菌属(Bifidobacterium spp)、博德特氏菌属(Bordetella spp.)(包括但不限于百日咳博德特氏菌(Bordetella pertussis)、副百日咳博德特氏菌(Bordetellaparapertussis)和支气管败血性博德特氏菌(Bordetella bronchiseptica))、疏螺旋体(Borrelia spp.)(包括但不限于回归热疏螺旋体(Borrelia recurrentis)和伯氏疏螺旋体(Borrelia burgdorferi))、布鲁氏菌属(Brucella spp.)(包括但不限于流产布鲁氏菌(Brucella abortus)、犬种布鲁氏菌(Brucella canis)、羊布鲁氏菌(Brucellamelintensis)和猪布鲁氏菌(Brucella suis))、伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia spp.)(包括但不限于类鼻疽假单胞菌(Burkholderia pseudomallei)和洋葱伯克霍尔德氏菌(Burkholderia cepacia))、弯曲杆菌属(Campylobacter spp.)(包括但不限于空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni)、大肠弯曲杆菌(Campylobacter coli)、拉里弯曲杆菌(Campylobacter lari)和胎儿弯曲杆菌(Campylobacter fetus))、二氧化碳嗜纤维菌属(Capnocytophaga spp)、人心杆菌(Cardiobacterium hominis)、沙眼衣原体(Chlamydiatrachomatis)、肺炎衣原体(Chlamydophila pneumoniae)、鹦鹉热原体(Chlamydophilapsittaci)、柠檬酸杆菌属(Citrobacter spp)、贝式柯克斯体(Coxiella burnetii)、棒状杆菌属(Corynebacterium spp.)(包括但不限于白喉棒状杆菌(Corynebacteriumdiphtheriae)、杰氏棒杆菌(Corynebacterium jeikeum)和棒状杆菌(Corynebacterium))、梭菌属(Clostridium sp.)(包括但不限于产气荚膜梭菌(Corynebacterium jeikeum)、艰难梭菌(Clostridium difficile)、肉毒梭菌(Clostridium botulinum)和破伤风梭菌(Clostridium tetani))、侵蚀艾肯菌(Eikenella corrodens)、肠杆菌属(Enterobacterspp.)(包括但不限于产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)、成团肠杆菌(Enterobacteragglomerans)、阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)和大肠杆菌(Escherichia coli)(包括条件性大肠杆菌(opportunistic Escherichia coli)，包括但不限于产肠毒性大肠杆菌(enterotoxigenic E.coli)、肠侵袭性大肠杆菌(enteroinvasive E.coli)、肠致病性大肠杆菌(enteropathogenic E.coli)、肠出血性大肠杆菌(enterohemorrhagic E.coli)、肠聚集性大肠杆菌(enteroaggregative E.coli)和尿路致病性大肠杆菌(uropathogenicE.coli))、肠球菌属(Enterococcus spp.)(包括但不限于粪肠球菌(Enterococcusfaecalis)和屎肠球菌(Enterococcus faecium))、埃立克菌属(Ehrlichiaspp.)(包括但不限于恰菲埃立克菌(Ehrlichia chafeensia)和犬埃立克氏菌(Ehrlichiacanis))、红斑丹毒丝菌(Erysipelothrix rhusiopathiae)、真细菌属(Eubacteriumspp.)、土拉弗朗西斯菌(Francisella tularensis)、具核梭杆菌(Fusobacteriumnucleatum)、阴道嗜血杆菌(Gardnerella vaginalis)、麻疹孪生球菌(Gemellamorbillorum)、嗜血杆菌属((Haemophilus spp.)(包括但不限于流感嗜血杆菌(Haemophilus influenzae)、杜克雷嗜血杆菌(Haemophilus ducreyi)、埃及嗜血杆菌(Haemophilus aegyptius)、副流感嗜血杆菌(Haemophilus parainfluenzae)、溶血性嗜血杆菌(Haemophilus haemolyticus)和副溶血性嗜血杆菌(Haemophilusparahaemolyticus)、螺旋杆菌属(Helicobacter spp.)(包括但不限于幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)、同性恋螺杆菌(Helicobacter cinaedi)和芬纳尔螺杆菌(Helicobacter fennelliae))、金氏金氏菌(Kingella kingii)、克雷伯菌属(Klebsiellaspp.)(包括但不限于肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)、肉芽肿克雷伯氏杆菌(Klebsiella granulomatis)和催产克雷伯菌(Klebsiella oxytoca))、乳酸杆菌属(Lactobacillus sp.)、单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes)、问号钩端螺旋体(Leptospira interrogans)、嗜肺性军团病杆菌(Legionella pneumophila)、问号钩端螺方定体(Leptospira interrogans)、消化链球菌属(Peptostreptococcus spp.)、粘膜炎莫拉菌(Moraxella catarrhalis)、摩根氏菌属(Morganella spp.)、动弯杆菌属(Mobiluncus spp.)、细球菌属(Micrococcus spp.)、分枝杆菌属(Mycobacterium spp.)(包括但不限于麻风分枝杆菌(Mycobacterium leprae)、结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis)、胞内分枝杆菌(Mycobacterium intracellulare)、鸟分枝杆菌(Mycobacterium avium)、牛分枝杆菌(Mycobacterium bovis)和海分枝杆菌(Mycobacterium marinum))、支原菌属(Mycoplasm spp.)(包括但不限于肺炎支原体(Mycoplasma pneumoniae)、人支原体(Mycoplasma hominis)和生殖器支原体(Mycoplasmagenitalium))、诺卡氏菌属(Nocardia spp.)(包括但不限于星形诺卡氏菌(Nocardiaasteroides)、盖尔森基兴诺卡氏菌(Nocardia cyriacigeorgica)和巴西诺卡氏菌(Nocardia brasiliensis))、奈瑟氏菌属(Neisseria spp.)(包括但不限于淋病奈瑟氏菌(Neisseria gonorrhoeae)和脑膜炎奈瑟氏菌(Neisseria meningitidis))、出血败血性巴斯德氏菌(Pasteurella multocidla)、类志贺氏邻单胞菌(Plesiomonasshigelloides)、普雷沃氏菌属(Prevotella spp.)、卟啉单胞菌属(Porphyromonas spp.)、产黑素普雷沃氏菌(Prevotella melaninogenica)、变形菌属(Proteus spp.)(包括但不限于普通变形菌(Proteus vulgaris)和奇异变形菌(Proteus mirabilis))、普罗威登斯菌属(Providencia spp.)(包括但不限于产碱普罗威登斯菌(Providencia alcalifaciens)、雷氏普罗威登斯菌(Providencia rettgeri)和斯氏普罗威登斯菌(Providenciastuartii))、绿胺假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、短小棒状杆菌(Propionibacterium acnes)、马红球菌(Rhodococcus equi)、立克次体属(Rickettsiasp.)(包括但不限于立克氏立克次体(Rickettsiarickettsii)、螨立克次体(Rickettsia akari)和普氏立克次体(Rickettsiaprowazekii)、恙虫病东方体(Orientiatsutsugamushi)(学名：恙虫病立克次体(Rickettsia tsutsugamushi)和地方性斑疫伤寒立克次氏体(Rickettsia typhi)、红球菌属(Rhodococcus spp.)、粘质沙雷氏杆菌(Serratia marcescens)、嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)、沙门氏菌属(Salmonella spp.)(包括但不限于肠道沙门氏菌(Salmonella enterica)、伤寒沙门氏菌(Salmonella typhi)、副伤寒沙门氏菌(Salmonella paratyphi)、肠炎沙门氏菌(Salmonella enteritidis)、猪霍乱沙门菌(Salmonella cholerasuis)和鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhimurium)、沙雷氏菌属(Serratia spp.)(包括但不限于粘质沙雷氏菌(Serratia marcesans)和液化沙雷氏菌(Serratia liquifaciens))、志贺氏菌属(Shigella spp.)(包括但不限于志贺氏痢疾菌(Shigella dysenteriae)、弗氏志贺氏菌(Shigella flexneri)、波伊德志贺氏菌(Shigella boydii)和宋内志贺菌(Shigellasonnei))、葡萄球菌属(Staphylococcus spp.)(包括但不限于金黄色酿脓葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)、溶血葡萄球菌(Staphylococcus hemolyticus)、腐生性葡萄球菌(Staphylococcus saprophyticus))、链球菌属(Streptococcus spp.)(包括但不限于肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)(例如，包括但不限于氯霉素-抗性血清型4肺炎链球菌(chloramphenicol-resistantserotype 4Streptococcus pneumoniae)、壮观霉素-抗性血清型6B炎链球菌(spectinomycin-resistant serotype 6B Streptococcus pneumoniae)、链霉素-抗性血清型9V肺炎链球菌(streptomycin-resistant serotype 9V Streptococcuspneumoniae)、红霉素-抗性血清型14肺炎链球菌(erythromycin-resistant serotype14Streptococcus pneumoniae)、奥普托欣-抗性血清型14肺炎链球菌(optochin-resistant serotype 14Streptococcus pneumoniae)、利福平-抗性血清型18C肺炎链球菌(rifampicin-resistant serotype 18C Streptococcus pneumoniae)、四环素-抗性血清型19F肺炎链球菌(tetracycline-resistant serotype 19F Streptococcuspneumoniae)、青霉素-抗性血清型19F肺炎链球菌(penicillin-resistant serotype 19FStreptococcus pneumoniae)和甲氧苄氨嘧啶-抗性血清型23F肺炎链球菌(trimethoprim-resistant serotype 23F Streptococcus pneumoniae)、氯霉素-抗性血清型4肺炎链球菌(chloramphenicol-resistant serotype 4Streptococcus pneumoniae)、壮观霉素-抗性血清型6B肺炎链球菌(spectinomycin-resistant serotype 6B Streptococcuspneumoniae)、链霉素-抗性血清型9V肺炎链球菌(streptomycin-resistant serotype 9VStreptococcus pneumoniae)、奥普托欣-抗性血清型14肺炎链球菌(optochin-resistantserotype 14Streptococcus pneumoniae)、利福平-抗性血清型18C肺炎链球菌(rifampicin-resistant serotype 18C Streptococcus pneumoniae)、青霉素-抗性血清型19F肺炎链球菌(penicillin-resistant serotype 19F Streptococcus pneumoniae)或甲氧苄氨嘧啶-抗性血清型23F肺炎链球菌(trimethoprim-resistant serotype 23FStreptococcus pneumoniae))、无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)、变形链球菌(Streptococcus mutans)、化胺性链球菌(Streptococcus pyogenes)、A组链球菌(Group Astreptococci)、化胺性链球菌(Streptococcus pyogenes)、B组链球菌属(Group Bstreptococci)、无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)、C组链球菌属(Group Cstreptococci)、咽颊炎链球菌(Streptococcus anginosus)、类马链球菌(Streptococcusequismilis)、D组链球菌(Group D streptococci)、牛链球菌(Streptococcus bovis)、F组链球菌(Group F streptococci)和咽颊炎链球菌(Streptococcus anginosus)、G组链球菌(Group G streptococci))、鼠咬热螺旋体(Spirillum minus)、念珠状链杆菌(Streptobacillus moniliformi)、密螺旋体属(Treponema spp.)(包括但不限于品他病密螺旋体(Treponema carateum)、细弱密螺旋体(Treponema petenue)、苍白密螺旋体(Treponema pallidum)和地方性密螺旋体(Treponema endemicum))、Tropherymawhippelii、解服支原体(Ureaplasma urealyticum)、韦荣球菌属(Veillonella spp.)、弧菌属(Vibrio spp.)(包括但不限于霍乱弧菌(Vibrio cholerae)、副溶血性弧菌(Vibrioparahemolyticus)、嗜盐弧菌(Vibrio vulnificus)、副溶血性弧菌(Vibrioparahaemolyticus)、嗜盐弧菌(Vibrio vulnificus)、溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)、拟态弧菌(Vibrio mimicus)、霍氏弧菌(Vibrio hollisae)、河流弧菌(Vibriofluvialis)、梅氏弧菌(Vibrio metchnikovii)、海鱼弧菌(Vibrio damsela)和弗氏弧菌(Vibrio furnisii)、耶尔森氏菌属(Yersiniasp.)(包括但不限于小肠结肠炎耶尔森氏菌(Yersinia enterocolitica)、鼠疫耶尔森氏菌(Yersiniapestis)和假结核耶尔森氏菌(Yersinia pseudotuberculosis)和嗜麦芽黄单胞菌(Xanthomonas maltophilia)等。
此外，可以定量的其它传染原102可以包括真菌或霉菌，包括但不限于假丝酵母菌属(Candida spp.)(包括但不限于白色念珠菌(Candida albicans)、光滑念珠菌(Candidaglabrata)、热带念珠菌(Candida tropicalis)、副念珠菌(Candida parapsilosis)和克鲁斯念珠菌(Candida krusei))、曲霉菌属(Aspergillus spp.)(包括但不限于熏蒸曲霉(Aspergillus fumigatous)、黄曲霉(Aspergillus flavus)、克拉维曲霉(Aspergillusclavatus))、隐球菌属(Cryptococcous spp.)(包括但不限于新隐球菌(Cryptococcusneoformans)、加蒂隐球菌(Cryptococcus gattii)、劳伦隐球菌(Cryptococcuslaurentii)和白隐球菌(Cryptococcus albidus))、镰刀菌属(Fusarium spp.)(包括但不限于尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、茄形镰刀菌(Fusarium solani)、轮状镰刀菌(Fusarium verticillioides)和层出镰刀菌(Fusarium proliferatum))、米根霉(Rhizopus oryzae)、马尔尼菲青霉菌(Penicillium marneffei)、粗球孢子菌(Coccidiodes immitis)和皮炎芽生菌(Blastomyces dermatitidis)。
流体输送导管108可以包括用于将包括样品104、其溶解溶液、其它溶液或它们的组合的缓冲液、试剂、流体样品输送到系统中的装置、设备或容器内或它们之间的管、泵、容器或微流体通路。例如，如图1所示，流体输送导管108可以指代诸如注射泵的泵的部分。在其他实施方案中，流体输送导管108可以包括或指代液压泵、气动泵、蠕动泵、真空泵或正压泵、手动或机械泵或它们的组合的至少一部分。在其他的实施方案中，流体输送导管108可以包括或指代注射筒、移液管、毛细管或它们的组合的至少一部分。流体输送导管108也可以是真空系统的一部分，该真空系统被构造为在真空抽吸流体到或使流体穿过通路、管或通道。此外，流体输送导管108可以包括或指代多通路输送系统或移液管的至少一部分。
方法100可以包括在步骤1B中用稀释溶液110稀释包含传染原102的样品104，以产生稀释的样品112。在一个实施方案中，稀释溶液110可以包含生长培养基或生长诱导剂。在该实施方案和其他实施方案中，稀释溶液110可以是包含细菌用胰蛋白胨、酵母提取物、牛肉提取物、阳离子调节的Mueller Hinton肉汤(CAMHB)、Mueller Hinton生长培养基(MHG)、淀粉、酪蛋白酸水解物、氯化钙、氯化镁、氯化钠、血液或裂解的血液(lysed blood)(包括裂解的马血(LHB))、CAMHB-LHB、葡萄糖或它们的组合的溶液。生长诱导剂可以包括碳基诱导剂、氮基诱导剂、矿物质、微量元素、生物生长因子或它们的任何组合。例如，生长诱导剂可包括但不限于葡萄糖、氨、镁、血液或它们的组合。在一个示例性实施方案中，稀释溶液110可以包括胰蛋白胨、酵母提取物、氯化钠和葡萄糖。稀释溶液110可用于抵消样品104中存在的离子或物质的缓冲作用。
在一个实施方案中，在步骤1B中用稀释溶液110稀释样品104可涉及将样品104稀释至约1:1至约1:10之间的稀释比。在另一个实施方案中，用稀释溶液110稀释样品104可涉及将样品104稀释至约1:10至约1:100之间的稀释比。在又一个实施方案中，用稀释溶液110稀释样品104可涉及将样品104稀释至约1:100至约1:1000之间的稀释比。在另一个实施方案中，用稀释溶液110稀释样品104可涉及将样品104稀释至约1:1000至约1:10000之间的稀释比。尽管图1示出了一个反应容器106或被稀释的样品104的一个等分试样，但是通过本发明预期可以将样品104的多个等分试样稀释成不同的稀释比，使得一个或多个稀释的样品112可以用作内部对照。
如将在结合图2A、2B和2C的以下部分中讨论的，在可选的实施方案中，方法100可以包括用去离子水、盐溶液或它们的组合用作稀释溶液110来稀释包含传染原102的样品104。样品112可以通过包含生长培养基或生长诱导剂的样品输送导管引至一个或多个传感器，使得稀释的样品112与生长培养基或生长诱导剂混合。在以下部分中将讨论有关这些实施方案的更多细节。
方法100还可以包括在步骤1C中在高温下将稀释的样品112孵育一段时间。稀释的样品112可以在相同的反应容器106中孵育或转移到不同的反应容器106或容器(container)中孵育。例如，可以将稀释的样品112加热至约30℃至约40℃之间的温度(例如35℃±2℃)，并将其孵育一个孵育期114。孵育期114的范围可以为15分钟至超过一个小时。在其它实施方案中，孵育期114可以小于15分钟或至多48小时。方法100还可包括将稀释的样品112引至传感器116或将传感器116暴露于稀释的样品112，以使步骤1D中稀释的样品112与传感器116的氧化还原活性材料908(见图9A和9B)流体连通。在一个或多个实施方案中，传感器116可以是氧化还原电位(ORP)传感器，其被构造为响应于所测量溶液的溶液特性(例如，ORP)的变化。在图1所示的示例性实施方案中，将传感器116暴露于稀释的样品112可以涉及将传感器116的手持设备或探头的至少一部分直接浸入稀释的样品112中。在该实施方案中，手持式或探头传感器116的示例可以是联接至诸如电压表或万用表的独立参数分析器118的手持式OPR传感器。在图2所示的另一各示例性实施方案中，将稀释的样品112引至传感器116可以涉及将稀释的样品112注射、输送或以其它方式引至包含设置在基板上的传感器116的孔或容器。在以下部分中将更详细地讨论传感器116。
方法100可以进一步包括在步骤1E中利用联接至传感器116的至少一个参数分析器118监测稀释的样品112的ORP。可以在稀释的样品112中不存在任何添加的报告分子或外源报告分子的情况下监测稀释的样品112的ORP，以确定原始样品104中传染原102的浓度。
稀释的样品112可以具有溶液特性。稀释的样品112的溶液特性可随着电活性氧化还原物质的量的变化而变化，这归因于稀释的样品112中传染原102的能量利用(energyuse)、氧气摄取或释放、生长或代谢。稀释的样品112中的电活性氧化还原物质的量可以由于传染原102进行的细胞活动(例如，微生物的需氧呼吸或厌氧呼吸)而改变。作为更具体的示例，由于反应容器106内稀释的样品112中的传染原102的生长，稀释的样品112中的下表1的电子供体的量(例如诸如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)的能量载体的量)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FADH2)的量会改变。另外，作为另一个更具体的示例，由于有氧呼吸而使稀释的样品112中的氧气消耗量由于反应容器106内的稀释的样品112中传染原102的生长而发生变化。
表1：下面是一个“氧化还原塔”，使潜在的可以在代谢过程中被微生物或传染原利用的电子供体和受体可视化。电子供体比电子受体具有更大的负电势。例如，在有氧呼吸中，O2可以用作末端电子受体，而在无氧呼吸中，末端电子受体可以包含NO3 -、Fe3+、Mn4+、SO4 2-或CO2。
Figure BDA0002437293250000131
Figure BDA0002437293250000141
Figure BDA0002437293250000151
如图1所示，参数分析器118可以联接至或通信联接至具有显示器122或显示部件的设备，该设备被构造为显示表示稀释的样品112的溶液特性的传感器116的电特性的读数(read-out)。这样的设备可以称为读取器120。在某些实施方案中，读取器120可以是移动设备、手持设备、平板设备或诸如膝上型计算机或台式计算机的计算设备。显示器122可以是移动设备显示器、手持设备显示器、平板显示器或膝上型或台式显示器。在这些和其它实施方案中，参数分析器118可以将信号或结果无线地传送到读取器120或具有显示器122的另一计算设备。在其它实施方案中，参数分析器118和读取器120可以集成到一个设备中。
方法100还可以包括在步骤1F中用至少一个参数分析器118、读取器120或它们的组合在一段时间内监测稀释的样品112的ORP。在步骤1F中，参数分析器118、读取器120或它们的组合也可以在该时间段内确定样品104中传染原102的浓度。参数分析器118、读取器120或它们的组合可以确定传染原102的浓度的时间段可以称为量化窗口124。在一个实施方案中，量化窗口124可以在60分钟到120分钟之间。在其它实施方案中，量化窗口124可以在5分钟至60分钟之间。在其他的实施方案中，量化窗口124可以大于120分钟。
参数分析器、读取器120或它们的组合可以使用所测量的ORP信号(例如，所测量的输出电压)和通过监测不同浓度的传染原的制备的培养物的ORP而生成的标准曲线126来确定样品104中传染原102的浓度。在一些实施方案中，标准曲线126可以在步骤1A之前生成。在其它实施方案中，标准曲线126可以在步骤1F之前的任何时间生成。
在一个示例性实施方案中，可以使用在35℃下在生长培养基中生长的不同浓度的细菌(例如，从1*104CFU/mL至约1*108CFU/mL)生成标准曲线126。可以使用ORP传感器随时间监测具有此类细菌浓度的生长培养基的ORP，以了解其ORP的变化。可以设置阈值电压(例如，在大约-100mV和100mV之间)，并且可以通过绘制各种细菌浓度相对于每个此类细菌浓度的受监测的ORP达到阈值电压所花费的时间(也称为检测时间(TTD)来绘制标准曲线)。在以下部分中将详细讨论标准曲线的生成。
在生成标准曲线126的情况下，方法100可以包括将随时间测量或监测的稀释的样品112的ORP与从标准曲线126获得的值进行比较。例如，如图1所示，可以使用由参数分析器118、读取器120或它们的组合测得的稀释的样品112的ORP随时间的变化来生成被研究样品104内的传染原102的曲线128。可以将与用于生成标准曲线126的阈值电压130相同的阈值电压130应用于生长曲线128上。检测时间132或监测的稀释的样品112的ORP达到阈值电压130所花费的时间可以根据生长曲线128确定。然后，读取器120、参数分析器118或其它设备可以使用检测时间132和从标准曲线126获得的值来确定正在研究的样品104中的传染原浓度。可以使用检测时间132和从标准曲线126导出的等式来计算浓度。
在一些实施方案中，方法100的一个或多个的前述步骤可以作为机器可执行指令或逻辑命令存储在参数分析器118、读取器120或与参数分析器118或读取器120通信联接或电联接的另一设备的非暂时性机器可读介质(例如，存储器或存储单元)中。读取器120或与分析器118或与参数分析器118、读取器120通信联接或电联接的另一设备中的任何一个都可以包括被构造为执行上述指令或逻辑命令的一个或多个处理器或控制器。
图1所示的步骤不需要所示的特定顺序即可获得所需的结果。而且，为了获得所需的结果，某些步骤或过程可以被省略或并行发生。另外，可以使用本文公开的任何系统或设备代替图1的步骤中所示的设备或系统。
图2A、2B和2C示出了用于确定样品104(见图1)中一种或多种传染原102的浓度的系统200的实施方案。通过本发明可以预期(并且本领域的普通技术人员应当理解)结合图1至图3描述的任何系统200都可以被包括在本发明中。可以使用图2A、2B或2C所示的方法执行前面部分中描述的方法100的一个或多个步骤。图2A示出了系统200可以包括：被制作或定位于基底202的表面上的一个或多个传感器116；电联接或通信联接至一个或多个传感器116的一个或多个参数分析器118；以及电联接或通信联接至一个或多个参数分析器118的一个或多个读取器120。在一些实施方案中，读取器120和参数分析器118可以被集成到一个设备中。
在一些实施方案中，基底202和传感器116可以是盒、测试条、集成电路、微机电系统(MEMS)设备、微流体芯片或它们的组合的一部分。在这些和其它实施方案中，基底202可以是芯片实验室(LOC)设备的一部分。在所有这样的实施方案中，传感器116可以包括这样的电路、芯片或设备的部件，这样的电路、芯片或设备包括但不限于一个或多个晶体管、栅极或其它电子部件。传感器116可以是微米或纳米级的ORP传感器。每个传感器116可以包括有源电极和参比电极(见图9A和9B)。每个传感器116还可以包括氧化还原活性材料908(见图9A和9B)或诸如金层、铂层、金属氧化物层、碳层或它们的组合的层。在以下部分中将更详细地讨论传感器116。
在一个实施方案中，可以使用代表稀释溶液110的生长培养基或生长诱导剂来稀释包含传染原102的样品104。该生长培养基或生长诱导剂可以是是与方法100的步骤1B所述相同的生长培养基或生长诱导剂。在该实施方案中，可以将稀释的样品112注射、吸移、输送或以其它方式引至一个或多个传感器116，使得稀释的样品112与传感器116的氧化还原活性材料908流体连通(参见图9A和9B)。
系统200还可以包括孵育部件，该孵育部件被构造为通过将稀释的样品112加热到约30℃至约40℃之间的温度(例如35℃±2℃)持续一段时间(例如，孵育期114)而将与传感器116流体连通的稀释的样品112进行孵育。
在另一个实施方案中，可以使用代表稀释溶液110的去离子水、盐溶液或它们的组合来稀释包含传染原102的样品104，以产生稀释的样品112。在这个实施方案中，基底202上的一个或多个传感器116可以被冻干的或干燥的形式的生长培养基或生长诱导剂覆盖或涂覆。例如，一个或多个传感器116可以包括覆盖或涂覆一个或多个传感器116的冻干的或干燥的生长培养基或生长诱导剂的层。在另一个实施方案中，冻干的或干燥的生长诱导剂可覆盖或涂覆在一个或多个传感器116附近的表面。在又一个实施方案中，一个或多个传感器116可以被放置在限定在基底202上的孔或容器内，并且该孔或容器可以包含生长培养基或生长诱导剂的水性形式。在所有这样的实施方案中，稀释的样品112可以与生长培养基或生长诱导剂混合。
然后，通过将混合物加热至约30℃至约40℃之间的温度(例如35℃±2℃)持续一段时间(例如，孵育期114)，孵育部件可以将与生长培养基或生长诱导剂混合的稀释的样品112进行孵育。
图2B示出了用于确定样品104中一种或多种传染原102的浓度的系统200的另一个实施方案。系统200可以包括限定在基底202上的样品接收表面204、与样品接收表面204流体连通的一个或多个计量导管206、在基底202上制作或以其它方式设置的传感器116、在样品接收表面204和传感器116之间流体连接或延伸的一个或多个样品输送导管208、电联接或通信联接至传感器116的参数分析器118，以及电联接或通信联接至参数分析器118的读取器120。在一些实施方案中，读取器120和参数分析器118可以被集成到一个设备中。
在一个或多个实施方案中，样品接收表面204可以是用于接收样品104的平坦表面。在其它实施方案中，样品接收表面204可以是孔、凹坑(divot)、盘或容器的凹形或锥形表面。例如，可以将样品104以注射、吸移、泵送、点样或以其它方式引至样品接收表面204。
一个或多个计量导管206可以是通路、通道、毛细管、管、其中的部分或它们的组合，用于将稀释溶液110输送到样品接收表面204上的样品104。例如，一个或多个计量导管206可以指在基底202上限定的通路、通道、毛细管或管。同样，例如，一个或多个计量导管206可以指用作液压泵、气动泵、蠕动泵、真空或正压泵、手动或机械泵、注射泵或它们的组合的部分的通路、通道、毛细管或管。例如，一个或多个计量导管206可以是用作真空系统的一部分的微流体通路或管或通路。
在一些实施方案中，一个或多个计量导管206可以被构造为用稀释溶液110将样品104稀释至约1:1至约1:10之间的稀释比。在其它实施方案中，一个或多个计量导管206可以被构造为用稀释溶液110将样品104稀释至约1:10至约1:100之间的稀释比。在其他的实施方案中，一个或多个计量导管206可以被构造为用稀释溶液110将样品104稀释至约1:100至约1:1000之间的稀释比。在又一个实施方案中，一个或多个计量导管206可以被构造为用稀释溶液110将样品104稀释至约1:1000至约1:10000之间的稀释比。
一个或多个样品输送导管208可以是用于将稀释的样品112输送到传感器116的通路、通道、毛细管、管、其中的部分或它们的组合。例如，一个或多个样品输送导管208可以将样品接收表面204与传感器116流体连接，使得稀释的样品112或样品接收表面204上的流体与传感器116的至少一部分流体连通。
如图2B的示例性实施方案中所示，一个或多个样品输送导管208可以包括生长培养基210或生长诱导剂。生长培养基210或生长诱导剂可以是结合图2A和图1讨论的相同的生长培养基或生长诱导剂。
在一个或多个实施方案中，样品输送导管208可以被冻干的或干燥的形式的生长培养基210或生长诱导剂覆盖或涂覆。在其它实施方案中，样品输送导管208可以包含水性形式的生长培养基210或生长诱导剂。在这些和其它实施方案中，由一个或多个计量导管206输送的稀释溶液110可以是盐溶液、去离子水或它们的组合。稀释溶液110可以稀释样品104，并通过样品输送导管208将样品104输送到传感器116，使得稀释的样品112在到达传感器116的途中与生长培养基210混合。在图中未示出的其它实施方案中，传感器116的至少一层或传感器116附近的表面可以被冻干的或干燥的形式的生长培养基210涂覆或覆盖，当稀释的样品112与传感器116的部分或被生长培养基210覆盖的部分区域流体连通时，稀释的样品112可以与生长培养基210混合。
在所有这样的实施方案中，稀释的样品112可以与生长培养基210或生长诱导剂混合。
然后，通过将混合物加热至约30℃至约40℃之间的温度(例如35℃±2℃)持续一段时间(例如，孵育期114)，孵育部件可以将与生长培养基210或生长诱导剂混合的稀释的样品112进行孵育。
在一些实施方案中，基底202和传感器116可以是盒、测试条、集成电路、微机电系统(MEMS)设备、微流体芯片或它们的组合的一部分。在这些和其它实施方案中，基底202可以是芯片实验室(LOC)设备的一部分。在所有这样的实施方案中，传感器116可以包括这样的电路、芯片或设备的部件，这样的电路、芯片或设备包括但不限于一个或多个晶体管、栅极或其它电子部件。传感器116可以是微米或纳米级的ORP传感器。传感器116可以包括有源电极和参比电极。传感器116还可以包括氧化还原活性材料908(见图9A和9B)或诸如金层、铂层、金属氧化物层、碳层或它们的组合的层。在以下部分中将更详细地讨论传感器116。
图2C示出了图2B中所示的系统200的多路复用版本。例如，图2C的系统200可以具有多个传感器116、多个计量导管206和多个样品输送导管208。在一个实施方案中，可以将包含不同类型的传染原的不同样品输送、注射或以其它方式引至一个基底202上的多个样品接收表面204。
基底202可以由聚合物材料、金属、陶瓷、半导体层、氧化物层、绝缘体或它们的组合组成。基底202可以是测试条、盒、芯片或芯片实验室、微流体设备、多孔容器或它们的组合的一部分。传感器116可以被制作或定位于基底202的表面上。在一些实施方案中，一个或多个参数分析器118也可以被制作或定位于基底202上。在其他实施方案中，一个或多个参数分析器118可以是电联接至传感器116的独立设备，例如电压表或万用表。
在该实施方案中，图2C所示的系统200可以用于同时确定多个样品中的传染原102的浓度。在其它实施方案中，可以将相同样品104的等分试样引至一个基底202上的多个样品接收表面204，并且可以通过计量导管206将不同量的稀释溶液110输送到多个样品接收表面204。在该实施方案中，图2C的多路复用系统200可以用于将相同样品104的等分试样稀释至不同的稀释比，以便将某些稀释液用作内部对照并确定定量某些样品所需的最小稀释量。
在图2A、2B和2C所示的示例性实施方案中，一个或多个参数分析器118可以被设置或制作在基底202上，或者参数分析器118也可以是联接至一个或多个传感器116的独立设备。参数分析器118可以电联接或通信联接至具有显示器122或显示部件的一个或多个读取器120。显示器122或显示部件可以被构造为显示表示稀释的样品112的溶液特性的一个或多个传感器116的电特性的读数。在某些实施方案中，读取器120可以是移动设备、手持设备、平板设备或诸如便携式计算机或台式计算机之类的计算设备，显示器122可以是移动设备显示器、手持设备显示器、平板显示器或便携式或台式显示器。在一些实施方案中，参数分析器118可以将信号或结果无线地传送到读取器120或具有显示器122的另一计算设备。
类似于方法100的步骤1F，图2A、2B和2C的系统200可以在一段时间内(例如，方法100的量化窗口124)监测稀释的样品112的ORP并确定样品104中的传染原102的浓度。该时间段可以在60分钟至120分钟之间。在其它实施方案中，该时间段可以在5分钟至60分钟之间。在另外的实施方案中，该时间段可以大于120分钟。
参数分析器118、读取器120或与参数分析器118或读取器120通信的另一设备可以使用测量的ORP信号(例如，测量的输出电压)和标准曲线(例如，结合图1的方法100描述的标准曲线126)确定样品104中的传染原102的浓度。在一个示例性实施方案中，可以使用在35℃下在生长培养基中生长的不同浓度的细菌(例如，从约1*104CFU/mL至约1*108CFU/mL)产生标准曲线。可以使用一个或多个ORP传感器随时间监测具有此类细菌浓度的生长培养基的ORP，以了解其ORP的变化。可以设置阈值电压(例如，在约-100mV和100mV之间)，可以通过绘制各种细菌浓度相对于每个此类细菌浓度的受监测ORP达到阈值电压所花费的时间(也称为检测时间(TTD))来绘制标准曲线。在以下部分中将详细讨论标准曲线的生成。
读取器120、参数分析器118或与读取器120或参数分析器118通信的另一设备可以将稀释的样品112随时间测量或监测到的ORP与从标准曲线获得的值进行比较。然后，读取器120、参数分析器或与读取器120或参数分析器118通信的另一设备可以通过使用检测时间和从标准曲线获得的值来确定被研究的样品104中的传染原102的浓度。例如，可以使用检测时间和从标准曲线得出的等式来计算浓度。
在一些实施方案中，一个或多个前述步骤可以作为机器可执行指令或逻辑命令存储在参数分析器118、读取器120或与参数分析器118或读取器120通信联接或电联接的另一设备的非暂时性机器可读介质(例如，存储器或存储单元)中。参数分析器118、读取器120或与参数分析器118或读取器120联接的另一设备中的任何一个都可以包括被构造为执行上述指令或逻辑命令的一个或多个处理器或控制器。另外，在图2A、2B和2C的示例性实施方案中示出的任何设备或系统都可以用于执行本文公开的方法的步骤或操作，包括但不限于方法100和500。
图3A示出了通过监测包含不同浓度(例如，从约1*104CFU/mL至约1*108CFU/mL)的一种细菌的生长培养基的ORP变化获得的细菌生长曲线。例如，图3A示出了在MuellerHinton生长培养基(MHG)中在35℃下生长的不同浓度的铜绿假单胞菌(PAe)细菌的生长曲线。使用ORP传感器(例如，图1、2A、2B和2C的任何传感器116)监测暴露于各种PAe浓度的生长培养基的ORP。将阈值电压130设置为-100mV，并使用监测到的ORP达到阈值电压130(即TTD 132)所花费的时间来生成标准曲线126。
图3B示出了使用来自上述实验的某些实验数据生成的标准曲线126。如图3B所示，阈值ORP水平被设置为100mV。将多个TTD 132绘制为存在于多个样品中的传染原102的已知浓度的对数的函数。然后可以使用诸如对数回归和最小二乘的曲线拟合技术来生成标准曲线126。在其它实施方案中，也可以使用多项式和对数曲线拟合技术。
如图3B所示，可以使用从监测暴露于各种浓度的传染原102的生长培养基的ORP中获得的值来生成对数标准曲线126。推导该对数标准曲线126的等式然后可以允许我们仅使用溶液达到ORP阈值电压130所花费的时间来内插(interpolate)样品中未知浓度的传染原102。
图4示出了用于定量来自阳性血液培养物的PAe的细菌生长曲线。阳性血液培养物是通过向25mL人体血液中添加10CFU/mL PAe制备的。然后将所得的包含PAe的血液添加到30mL的血液培养基(例如30mL的BD BACTECTMPlus Aerobic Medium)中。然后将包含PAe的人类血液和血液培养基的合并的混合物培养至阳性。然后用生长培养基将阳性血液培养物的三个等分试样稀释至分别为1:10、1:100和1:1000的稀释比。然后将这些稀释的样品引至包含氧化还原活性材料的ORP传感器。图4示出了三个稀释的样品的ORP信号随时间的变化(通常称为细菌生长曲线)。如图4所示，将阈值电压设置为-100mV，并测量每条曲线的检测时间，并将其与图3B的PAe标准曲线进行比较。然后可以使用标准曲线并考虑稀释量来确定PAe的浓度(以CFU/mL为单位)。用生长培养基将阳性血液培养物稀释至不同的稀释比，有助于确定定量某个样品所需的最小稀释量，并确保所有这种浓度测定最终一致。
图5示出了用于确定样品104中的一种或多种传染原102对一种或多种抗感染剂502的敏感性的方法500的实施方案。方法500可以包括在步骤5A中将样品104的一个或多个等分试样引入一个或多个反应容器106中。反应容器106可以指一个或多个试管、反应管、高通量测定板或孔板(例如96孔板、192孔板或384孔板)的孔、培养板或培养皿、或其它用于容纳生物样品的合适容器。一个或多个流体输送导管108可以将样品104的等分试样引入、输送或以其它方式引至一个或多个反应容器106。
在图5中未示出的其它实施方案中，可以在将样品104引至反应容器106之前将刺激溶液添加到样品104中。刺激溶液可以是营养液或生长溶液。在这些和其它实施方案中，也可以在步骤5A之前过滤样品104。该过滤步骤可涉及使用例如过滤器、微流体过滤器或它们的组合过滤样品104，以从样品104中滤出碎屑、无机材料和包括血细胞或上皮细胞的较大的细胞成分。
样品104可以包括生物样品、体液、伤口拭子或样品、直肠拭子或样品中的至少一种，以及源自生物样品、体液、伤口拭子或样品、或直肠拭子或样品的细菌培养物。体液可以包括尿液、血液、血清、血浆、唾液、痰、精液、母乳、关节液、脊髓液、伤口材料、粘液、伴有尿液的粪便，再悬浮的直肠或伤口拭子、阴道分泌物、脑脊液、滑液、胸膜液、腹膜液、心包液、羊水、经测试对细菌或细菌生长呈阳性的体液的培养物，如经测试对细菌或细菌生长呈阳性的血液培养物(即，阳性血液培养物)，或它们的组合。
可以使用本文公开的方法或系统测定抗感染敏感性的传染原102可以是任何代谢的单细胞或多细胞生物，包括细菌和真菌。在某些实施方案中，传染原102可以是选自以下的细菌：不动杆菌属(Acinetobacter)、醋杆菌属(Acetobacter)、放线菌属(Actinomyces)、气球菌属(Aerococcus)、气单胞菌属(Aeromonas)、土壤杆菌属(Agrobacterium)、原生质体属(Anaplasma)、固氮根瘤菌属(Azorhizobium)、固氮菌属(Azotobacter)、杆菌属(Bacillus)、拟杆菌属(Bacteriodes)、巴尔通体杆菌(Bartonella)、博德特氏菌属(Bordetella)、疏螺旋体属(Borrelia)、布鲁氏菌属(Brucella)、伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia)、鞘杆菌属(Calymmatobacterium)、弯曲杆属(Campylobacter)、衣原体属(Chlamydia)、衣原体(Chlamydophila)、柠檬酸杆菌属(Citrobacter)、梭菌属(Clostridium)、棒状杆菌属(Corynebacterium)、柯克斯体属(Coxiella)、埃立克菌属(Ehrlichia)、肠杆菌(属Enterobacter)、肠球菌属(Enterococcus)、大肠埃希菌属(Escherichia)、弗朗西斯菌属(Francisella)、梭杆菌属(Fusobacterium)、加德纳菌属(Gardnerella)、嗜血杆菌属(Haemophilus)、幽门螺杆菌属(Helicobacter)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)、军团菌属(Legionella)、李斯特菌属(Listeria)、甲烷杆菌属(Methanobacterium)、微杆菌属(Microbacterium)、微球菌属(Micrococcus)、摩根氏菌属(Morganella)、莫拉克塞拉(Moraxella)、分枝杆菌属菌属(Mycobacterium)、支原体属(Mycoplasma)、奈瑟菌属(Neisseria)、潘多拉菌属(Pandoraea)、巴氏杆菌属(Pasteurella)、消化链球菌属(Peptostreptococcus)、卟啉单胞菌属(Porphyromonas)、普雷沃菌属(Prevotella)、变形杆菌属(Proteus)、普罗维登斯菌属(Providencia)、假单胞菌属(Pseudomonas)、青枯菌属(Ralstonia)、兰奥尔菌属(Raoultella)、根瘤菌属(Rhizobium)、立克次体属(Rickettsia)、罗卡利马体属(Rochalimaea)、罗斯氏菌属(Rothia)、沙门氏菌属(Salmonella)、沙雷氏菌属(Serratia)、菌属希瓦氏菌属(Shewanella)、志贺氏菌属(Shigella)、螺菌属(Spirillum)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、强直单胞菌属(Strenotrophomonas)、链球菌属(Streptococcus)、链霉菌属(Streptomyces)、密螺旋体属(Treponema)、弧菌属(Vibrio)、沃尔巴克氏菌属(Wolbachia)、耶尔森菌属(Yersinia)或它们的组合。在其它实施方案中，传染原102可以是选自假丝酵母菌属(Candida)或隐球菌属(Cryptococcus)或霉菌属(mold)的一种或多种真菌。
可以使用本文公开的方法和系统定量的其它特定细菌可以包括金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、路邓葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、葡萄球菌属(Staphylococcus species)(包括但不限于表皮葡萄球菌(Staphylococcusepidermidis)、溶血葡萄球菌(Staphylococcus haemolyticus)、人葡萄球菌(Staphylococcus hominis)、头状葡萄球菌(Staphylococcus capitis)，未区分)、粪肠球菌(Enterococcus faecalis)、屎肠球菌属(Enterococcus faecium)(包括但不限于屎肠球菌(Enterococcus faecium)和其它肠球菌属(Enterococcus spp.)，未区分，不包括粪肠球菌(Enterococcus faecalis))、肺炎链球菌(Streptococcus pyogenes)、化脓性链球菌(Streptococcus pyogenes)、无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)、链球菌属(包括但不限于缓症链球菌(Streptococcus mitis)、化脓性链球菌(Streptococcus pyogenes)、解没食子酸链球菌(Streptococcus gallolyticus)、无乳链球菌(Streptococcusagalactiae)、肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)，未区分)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)、克雷伯菌属(Klebsiella spp.)(包括但不限于肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)、产酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)，未区分)、大肠杆菌(Escherichia coli)、肠杆菌属(Enterobacter spp.)(包括但不限于阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)、产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)，未区分)、变形杆菌属(Proteus spp.)(包括但不限于奇异变形杆菌(Proteus mirabilis)、普通变形杆菌(Proteus vulgaris)，未区分)、柠檬酸杆菌属(Citrobacter spp.)(包括但不限于弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii)、合适柠檬酸杆菌(Citrobacter koseri)，未区分)、粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)、白色念珠菌(Candida albicans)和光滑念珠菌(Candida glabrata)。
其它可以定量的更具体的细菌可以包括鲍曼不动杆菌(Acinetobacterbaumannii)、放线杆菌属(Actinobacillus spp.)、放线菌(Actinomycetes)、放线菌属(Actinomyces spp.)(包括但不限于以色列放线菌(Actinomyces israelii)和内氏放线菌(Actinomyces naeslundii))、气单胞菌属(Aeromonas spp.)(包括但不限于嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)、维氏气单胞菌(Aeromonas veronii biovar sobria)(温和气单胞菌(Aeromonas sobria)和豚鼠属气单胞菌(Aeromonas caviae)、噬菌性无浆菌(Anaplasma phagocytophilum)、木糖氧化产碱杆菌(Alcaligenes xylosoxidans)、伴放线放线杆菌(Actinobacillus actinomycetemcomitans)、芽孢杆菌属(Bacillus spp.)(包括但不限于炭疽芽孢杆菌(Bacillus anthracis)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)和嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus))、拟杆菌属(Bacteroides spp.)(包括但不限于脆弱类拟杆菌(Bacteroides fragilis))、巴尔通体属(Bartonella spp.)(包括但不限于杆菌状巴尔通体(Bartonella bacilliformis)和汉氏巴尔通体(Bartonella henselae)、双歧杆菌属(Bifidobacterium spp)、博德特氏菌属(Bordetella spp.)(包括但不限于百日咳博德特氏菌(Bordetella pertussis)、副百日咳博德特氏菌(Bordetellaparapertussis)和支气管败血性博德特氏菌(Bordetella bronchiseptica))、疏螺旋体(Borrelia spp.)(包括但不限于回归热疏螺旋体(Borrelia recurrentis)和伯氏疏螺旋体(Borrelia burgdorferi))、布鲁氏菌属(Brucella spp.)(包括但不限于流产布鲁氏菌(Brucella abortus)、犬种布鲁氏菌(Brucella canis)、羊布鲁氏菌(Brucellamelintensis)和猪布鲁氏菌(Brucella suis))、伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia spp.)(包括但不限于类鼻疽假单胞菌(Burkholderia pseudomallei)和洋葱伯克霍尔德氏菌(Burkholderia cepacia))、弯曲杆菌属(Campylobacter spp.)(包括但不限于空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni)、大肠弯曲杆菌(Campylobacter coli)、拉里弯曲杆菌(Campylobacter lari)和胎儿弯曲杆菌(Campylobacter fetus))、二氧化碳嗜纤维菌属(Capnocytophaga spp)、人心杆菌(Cardiobacterium hominis)、沙眼衣原体(Chlamydiatrachomatis)、肺炎衣原体(Chlamydophila pneumoniae)、鹦鹉热原体(Chlamydophilapsittaci)、柠檬酸杆菌属(Citrobacter spp)、贝式柯克斯体(Coxiella burnetii)、棒状杆菌属(Corynebacterium spp.)(包括但不限于白喉棒状杆菌(Corynebacteriumdiphtheriae)、杰氏棒杆菌(Corynebacterium jeikeum)和棒状杆菌(Corynebacterium))、梭菌属(Clostridium sp.)(包括但不限于产气荚膜梭菌(Corynebacterium jeikeum)、艰难梭菌(Clostridium difficile)、肉毒梭菌(Clostridium botulinum)和破伤风梭菌(Clostridium tetani))、侵蚀艾肯菌(Eikenella corrodens)、肠杆菌属(Enterobacterspp.)(包括但不限于产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)、成团肠杆菌(Enterobacteragglomerans)、阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)和大肠杆菌(Escherichia coli)(包括条件性大肠杆菌(opportunistic Escherichia coli)，包括但不限于产肠毒性大肠杆菌(enterotoxigenic E.coli)、肠侵袭性大肠杆菌(enteroinvasive E.coli)、肠致病性大肠杆菌(enteropathogenic E.coli)、肠出血性大肠杆菌(enterohemorrhagic E.coli)、肠聚集性大肠杆菌(enteroaggregative E.coli)和尿路致病性大肠杆菌(uropathogenicE.coli))、肠球菌属(Enterococcus spp.)(包括但不限于粪肠球菌(Enterococcusfaecalis)和屎肠球菌(Enterococcus faecium))、埃立克菌属(Ehrlichiaspp.)(包括但不限于恰菲埃立克菌(Ehrlichia chafeensia)和犬埃立克氏菌(Ehrlichiacanis))、红斑丹毒丝菌(Erysipelothrix rhusiopathiae)、真细菌属(Eubacteriumspp.)、土拉弗朗西斯菌(Francisella tularensis)、具核梭杆菌(Fusobacteriumnucleatum)、阴道嗜血杆菌(Gardnerella vaginalis)、麻疹孪生球菌(Gemellamorbillorum)、嗜血杆菌属((Haemophilus spp.)(包括但不限于流感嗜血杆菌(Haemophilus influenzae)、杜克雷嗜血杆菌(Haemophilus ducreyi)、埃及嗜血杆菌(Haemophilus aegyptius)、副流感嗜血杆菌(Haemophilus parainfluenzae)、溶血性嗜血杆菌(Haemophilus haemolyticus)和副溶血性嗜血杆菌(Haemophilusparahaemolyticus)、螺旋杆菌属(Helicobacter spp.)(包括但不限于幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)、同性恋螺杆菌(Helicobacter cinaedi)和芬纳尔螺杆菌(Helicobacter fennelliae))、金氏金氏菌(Kingella kingii)、克雷伯菌属(Klebsiellaspp.)(包括但不限于肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)、肉芽肿克雷伯氏杆菌(Klebsiella granulomatis)和催产克雷伯菌(Klebsiella oxytoca))、乳酸杆菌属(Lactobacillus sp.)、单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes)、问号钩端螺旋体(Leptospira interrogans)、嗜肺性军团病杆菌(Legionella pneumophila)、问号钩端螺方定体(Leptospira interrogans)、消化链球菌属(Peptostreptococcus spp.)、粘膜炎莫拉菌(Moraxella catarrhalis)、摩根氏菌属(Morganella spp.)、动弯杆菌属(Mobiluncus spp.)、细球菌属(Micrococcus spp.)、分枝杆菌属(Mycobacterium spp.)(包括但不限于麻风分枝杆菌(Mycobacterium leprae)、结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis)、胞内分枝杆菌(Mycobacterium intracellulare)、鸟分枝杆菌(Mycobacterium avium)、牛分枝杆菌(Mycobacterium bovis)和海分枝杆菌(Mycobacterium marinum))、支原菌属(Mycoplasm spp.)(包括但不限于肺炎支原体(Mycoplasma pneumoniae)、人支原体(Mycoplasma hominis)和生殖器支原体(Mycoplasmagenitalium))、诺卡氏菌属(Nocardia spp.)(包括但不限于星形诺卡氏菌(Nocardiaasteroides)、盖尔森基兴诺卡氏菌(Nocardia cyriacigeorgica)和巴西诺卡氏菌(Nocardia brasiliensis))、奈瑟氏菌属(Neisseria spp.)(包括但不限于淋病奈瑟氏菌(Neisseria gonorrhoeae)和脑膜炎奈瑟氏菌(Neisseria meningitidis))、出血败血性巴斯德氏菌(Pasteurella multocidla)、类志贺氏邻单胞菌(Plesiomonasshigelloides)、普雷沃氏菌属(Prevotella spp.)、卟啉单胞菌属(Porphyromonas spp.)、产黑素普雷沃氏菌(Prevotella melaninogenica)、变形菌属(Proteus spp.)(包括但不限于普通变形菌(Proteus vulgaris)和奇异变形菌(Proteus mirabilis))、普罗威登斯菌属(Providencia spp.)(包括但不限于产碱普罗威登斯菌(Providencia alcalifaciens)、雷氏普罗威登斯菌(Providencia rettgeri)和斯氏普罗威登斯菌(Providenciastuartii))、绿胺假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、短小棒状杆菌(Propionibacterium acnes)、马红球菌(Rhodococcus equi)、立克次体属(Rickettsiasp.)(包括但不限于立克氏立克次体(Rickettsiarickettsii)、螨立克次体(Rickettsia akari)和普氏立克次体(Rickettsiaprowazekii)、恙虫病东方体(Orientiatsutsugamushi)(学名：恙虫病立克次体(Rickettsia tsutsugamushi)和地方性斑疫伤寒立克次氏体(Rickettsia typhi)、红球菌属(Rhodococcus spp.)、粘质沙雷氏杆菌(Serratia marcescens)、嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)、沙门氏菌属(Salmonella spp.)(包括但不限于肠道沙门氏菌(Salmonella enterica)、伤寒沙门氏菌(Salmonella typhi)、副伤寒沙门氏菌(Salmonella paratyphi)、肠炎沙门氏菌(Salmonella enteritidis)、猪霍乱沙门菌(Salmonella cholerasuis)和鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhimurium)、沙雷氏菌属(Serratia spp.)(包括但不限于粘质沙雷氏菌(Serratia marcesans)和液化沙雷氏菌(Serratia liquifaciens))、志贺氏菌属(Shigella spp.)(包括但不限于志贺氏痢疾菌(Shigella dysenteriae)、弗氏志贺氏菌(Shigella flexneri)、波伊德志贺氏菌(Shigella boydii)和宋内志贺菌(Shigellasonnei))、葡萄球菌属(Staphylococcus spp.)(包括但不限于金黄色酿脓葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)、溶血葡萄球菌(Staphylococcus hemolyticus)、腐生性葡萄球菌(Staphylococcus saprophyticus))、链球菌属(Streptococcus spp.)(包括但不限于肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)(例如，包括但不限于氯霉素-抗性血清型4肺炎链球菌(chloramphenicol-resistantserotype 4Streptococcus pneumoniae)、壮观霉素-抗性血清型6B炎链球菌(spectinomycin-resistant serotype 6B Streptococcus pneumoniae)、链霉素-抗性血清型9V肺炎链球菌(streptomycin-resistant serotype 9V Streptococcuspneumoniae)、红霉素-抗性血清型14肺炎链球菌(erythromycin-resistant serotype 14Streptococcus pneumoniae)、奥普托欣-抗性血清型14肺炎链球菌(optochin-resistantserotype 14Streptococcus pneumoniae)、利福平-抗性血清型18C肺炎链球菌(rifampicin-resistant serotype 18C Streptococcus pneumoniae)、四环素-抗性血清型19F肺炎链球菌(tetracycline-resistant serotype 19F Streptococcuspneumoniae)、青霉素-抗性血清型19F肺炎链球菌(penicillin-resistant serotype 19FStreptococcus pneumoniae)和甲氧苄氨嘧啶-抗性血清型23F肺炎链球菌(trimethoprim-resistant serotype 23F Streptococcus pneumoniae)、氯霉素-抗性血清型4肺炎链球菌(chloramphenicol-resistant serotype 4Streptococcus pneumoniae)、壮观霉素-抗性血清型6B肺炎链球菌(spectinomycin-resistant serotype 6B Streptococcuspneumoniae)、链霉素-抗性血清型9V肺炎链球菌(streptomycin-resistant serotype 9VStreptococcus pneumoniae)、奥普托欣-抗性血清型14肺炎链球菌(optochin-resistantserotype 14 Streptococcus pneumoniae)、利福平-抗性血清型18C肺炎链球菌(rifampicin-resistant serotype 18C Streptococcus pneumoniae)、青霉素-抗性血清型19F肺炎链球菌(penicillin-resistant serotype 19F Streptococcus pneumoniae)或甲氧苄氨嘧啶-抗性血清型23F肺炎链球菌(trimethoprim-resistant serotype 23FStreptococcus pneumoniae))、无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)、变形链球菌(Streptococcus mutans)、化胺性链球菌(Streptococcus pyogenes)、A组链球菌(Group Astreptococci)、化胺性链球菌(Streptococcus pyogenes)、B组链球菌属(Group Bstreptococci)、无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)、C组链球菌属(Group Cstreptococci)、咽颊炎链球菌(Streptococcus anginosus)、类马链球菌(Streptococcusequismilis)、D组链球菌(Group D streptococci)、牛链球菌(Streptococcus bovis)、F组链球菌(Group F streptococci)和咽颊炎链球菌(Streptococcus anginosus)、G组链球菌(Group G streptococci))、鼠咬热螺旋体(Spirillum minus)、念珠状链杆菌(Streptobacillus moniliformi)、密螺旋体属(Treponema spp.)(包括但不限于品他病密螺旋体(Treponema carateum)、细弱密螺旋体(Treponema petenue)、苍白密螺旋体(Treponema pallidum)和地方性密螺旋体(Treponema endemicum))、Tropherymawhippelii、解服支原体(Ureaplasma urealyticum)、韦荣球菌属(Veillonella spp.)、弧菌属(Vibrio spp.)(包括但不限于霍乱弧菌(Vibrio cholerae)、副溶血性弧菌(Vibrioparahemolyticus)、嗜盐弧菌(Vibrio vulnificus)、副溶血性弧菌(Vibrioparahaemolyticus)、嗜盐弧菌(Vibrio vulnificus)、溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)、拟态弧菌(Vibrio mimicus)、霍氏弧菌(Vibrio hollisae)、河流弧菌(Vibriofluvialis)、梅氏弧菌(Vibrio metchnikovii)、海鱼弧菌(Vibrio damsela)和弗氏弧菌(Vibrio furnisii)、耶尔森氏菌属(Yersiniasp.)(包括但不限于小肠结肠炎耶尔森氏菌(Yersinia enterocolitica)、鼠疫耶尔森氏菌(Yersiniapestis)和假结核耶尔森氏菌(Yersinia pseudotuberculosis)和嗜麦芽黄单胞菌(Xanthomonas maltophilia)等。
此外，可以测定其对抗感染剂的敏感性的其它传染原102可以包括真菌或霉菌，包括但不限于假丝酵母菌属(包括但不限于白色念珠菌、光滑念珠菌、热带念珠菌、副念珠菌和克鲁斯念珠菌)、曲霉菌属(包括但不限于熏蒸曲霉、黄曲霉、克拉维曲霉)、隐球菌属(包括但不限于新隐球菌、加蒂隐球菌、劳伦隐球菌和白隐球菌)、镰刀菌属(包括但不限于尖孢镰刀菌、茄形镰刀菌、轮状镰刀菌和层出镰刀菌)、米根霉、马尔尼菲青霉菌、粗球孢子菌和皮炎芽生菌。
流体输送导管108可以包括用于将包括样品104、其溶解溶液、其它溶液或它们的组合的缓冲液、试剂、流体样品输送到系统中的装置、设备或容器内或它们之间的管、泵、容器或微流体通路。例如，如图5所示，流体输送导管108可以指代诸如注射泵的泵的部分。在其他实施方案中，流体输送导管108可以包括或指代液压泵、气动泵、蠕动泵、真空泵或正压泵、手动或机械泵或它们的组合的至少一部分。在其他的实施方案中，流体输送导管108可以包括或指代注射筒、移液管、毛细管或它们的组合的至少一部分。流体输送导管108也可以是真空系统的一部分，该真空系统被构造为在真空下抽吸流体或使流体穿过通路、管或通道。此外，流体输送导管108可以包括或指代多通路输送系统或移液管的至少一部分。
方法500可以包括在步骤5B中用稀释溶液110稀释包含一种或多种传染原102的样品104，以产生稀释的样品112。在一个实施方案中，稀释溶液110可以包含生长培养基或生长诱导剂。在该实施方案和其他实施方案中，稀释溶液110可以是包含细菌用胰蛋白胨、酵母提取物、牛肉提取物、阳离子调节的Mueller Hinton肉汤(CAMHB)，Mueller Hinton生长培养基(MHG)、淀粉、酪蛋白酸水解物、氯化钙、氯化镁、氯化钠、血液或裂解的血液(包括裂解的马血(LHB))、CAMHB-LHB、葡萄糖或它们的组合的溶液。生长诱导剂可以包括碳基诱导剂、氮基诱导剂、矿物质、微量元素、生物生长因子或它们的任何组合。例如，生长诱导剂可包括但不限于葡萄糖、氨、镁、血液或它们的组合。在一个示例性实施方案中，稀释溶液110可以包括胰蛋白胨、酵母提取物、氯化钠和葡萄糖。稀释溶液110可用于抵消样品104中存在的离子或物质的缓冲作用。
在一个实施方案中，在步骤5B中用稀释溶液110稀释样品104可涉及将样品104稀释至约1:1至约1:10之间的稀释比。在另一个实施方案中，用稀释溶液110稀释样品104可涉及将样品104稀释至约1:10至约1:100之间的稀释比。在又一个实施方案中，用稀释溶液110稀释样品104可涉及将样品104稀释至约1:100至约1:1000之间的稀释比。在另一个实施方案中，用稀释溶液110稀释样品104可涉及将样品104稀释至约1:1000至约1:10000之间的稀释比。尽管图5示出了一个反应容器106或被稀释的样品104的一个等分试样，但是通过本发明预期可以将样品104的多个等分试样稀释成不同的稀释比，使得一个或多个稀释的样品112可以用作内部对照。
如将在关于图6的以下部分中讨论的，在可选的实施方案中，方法500可以包括用去离子水、盐溶液或它们的组合用作稀释溶液110来稀释包含传染原102的样品104。在这些实施方案中，稀释的样品112可以通过包含生长培养基/生长诱导剂和抗感染剂的样品输送导管引至一个或多个传感器，使得稀释的样品112与生长培养基/生长诱导剂和抗感染剂混合。在以下部分中将讨论有关这些实施方案的更多细节。
方法500可以进一步包括在步骤5C中将稀释的样品112分成多个等分试样，例如诸如第一等分试样和第二等分试样。方法500还可以包括将第一浓度的抗感染剂502引入到稀释的样品112的第一等分试样中并与稀释的样品112的第一等分试样混合。包含第一等分试样和第一浓度的抗感染剂502的混合物可以称为测试溶液506。不含抗感染剂502的稀释的样品112的第二等分试样可以用作对照溶液504。尽管图5仅示出了包含第一等分试样和抗感染剂502的一种测试溶液506，但是本发明可预期的并且应当被本领域普通技术人员理解的是，本文公开的方法500和系统可以测定多种测试溶液，并且一些这样的测试溶液可以包含不同的抗感染剂502、不同浓度的相同抗感染剂502、或不同浓度的不同抗感染剂502。例如，在将抗感染剂502引至含有稀释的样品112的等分试样的两个不同反应容器106之前，可将其稀释至两种不同浓度。
在本文公开的系统和方法中使用的抗感染剂502可以包含抑制细菌抗感染剂、杀细菌抗感染剂、抗真菌抗感染剂或它们的组合。
在某些实施方案中，所述抑制细菌抗感染剂可以包含β-内酰胺类(包括但不限于青霉素，例如氨苄青霉素、阿莫西林、氟氯西林、青霉素、阿莫西林/克拉维酸盐和替卡西林/克拉维酸盐和单内酰环类例如氨曲南)，β-内酰胺和β-内酰胺抑制剂组合(包括但不限于哌拉西林-他唑巴坦和氨苄西林-舒巴坦)，氨基糖苷类(包括但不限于阿米卡星、庆大霉素、卡那霉素、新霉素、奈替米星、巴龙霉素、链霉素、大观霉素和妥布霉素)，安沙霉素(包括但不限于利福昔明)，碳青霉烯类(包括但不限于厄他培南、多利培南、亚胺培南和美罗培南)，头孢菌素(包括但不限于头孢洛林、头孢吡肟、头孢他啶、头孢曲松、头孢羟氨苄、头孢唑啉、头孢氨苄、头孢克洛、头孢丙烯、头孢呋辛(fecluroxime)、头孢克肟、头孢地尼、头孢托仑酯、头孢噻肟、头孢泊肟、头孢布烯和头孢吡普)，氯霉素，糖肽(包括但不限于万古霉素、替考拉宁、替拉万星、达巴万星和奥利万星)，叶酸合成抑制剂(包括但不限于甲氧苄啶-磺胺甲恶唑)，氟喹诺酮类(包括但不限于环丙沙星)，林可酰胺(包括但不限于克林霉素、林可霉素、阿奇霉素、克拉霉素、地红霉素、罗红霉素、泰利霉素和螺旋霉素)，林可胺类，脂肽类，大环内酯类药物(包括但不限于红霉素)，单内酰环类，硝基呋喃类(包括但不限于呋喃唑酮、呋喃妥因)、恶唑烷酮(包括但不限于利奈唑啉、波西佐立德、雷德佐立德和托瑞唑啉)喹诺酮类(包括但不限于依诺沙星、加替沙星、吉非沙星、左氧氟沙星、洛美沙星、莫西沙星、萘啶酸(naldixic acid)、诺氟沙星、曲伐沙星、格列帕沙星、司帕沙星和替马沙星)，利福平，链阳菌素，磺胺类药物(包括但不限于磺胺米隆、磺胺乙酰胺、磺胺嘧啶碱、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲唑、磺胺甲恶唑、柳氮磺吡啶和磺胺异恶唑)，四环素类药物(包括但不限于土霉素、米诺环素、地美环素、强力霉素、土霉素和四环素)，多肽(包括但不限于杆菌肽、多粘菌素B、粘菌素、环脂肽类如达托霉素)，噬菌体或它们的组合或衍生物。
在其它实施方案中，抗感染剂502可包含氯法齐明、乙胺丁醇、异烟肼、利福平、胂凡纳明、氯霉素、磷霉素、甲硝唑、替加环素、甲氧苄啶或它们的组合或衍生物。
在某些实施方案中，抗真菌剂可包括两性霉素B、阿尼芬净、卡泊芬净、氟康唑、氟胞嘧啶、伊曲康唑、酮康唑、米卡芬净、泊沙康唑、雷夫康唑、伏立康唑或它们的组合或衍生物。
方法500还可以包括在步骤5E中在高温下将第一等分试样和第二等分试样孵育一段时间。第一等分试样和第二等分试样可以在它们各自的反应容器106中孵育或转移到不同的反应容器106或容器中孵育。例如，可以将第一等分试样和第二等分试样加热至约30℃至约40℃之间的温度(例如35℃±2℃)，并将其孵育一个孵育期114。孵育期114的范围可以为15分钟至超过一个小时。在其它实施方案中，孵育期114可以小于15分钟或至多48小时。
孵育期114可以基于样品104中怀疑的传染原102的类型(例如细菌或真菌的类型)进行调整。孵育期114还可以基于抗感染剂502的类型、抗感染剂502的作用机理、样品104的量或它们的组合进行调整。孵育期114可以延迟开始，或者可以在孵育期114开始之前增加预孵育时间段。对于慢速起效的药物或抗感染剂502(例如，β-内酰胺)，可以增加起始延迟(start-delayed)或预孵育时间段。在一些实施方案中，起始延迟或预孵育时间段可以在10分钟至2小时之间。在其它实施方案中，起始延迟或预孵育时间段可以与药物或抗感染剂502生效所需的时间一样长。在起始延迟或预孵育时间段内，传感器的读数或测量值将不被使用或不会被包含为所生成的任何生长曲线的一部分(监测到的ORP信号)。例如对于样品104或等分试样中存在较高接种量或较高浓度的传染原102的情况，以及与所述药物或抗感染剂502的作用方式相比较快产生信号的情况，起始延迟或预孵育时间段特别有用。
方法500还可以包括将测试溶液506引至第一传感器508或将第一传感器508暴露于测试溶液506，以使步骤5F(i)中测试溶液506与第一传感器508的氧化还原活性材料流体连通。方法500还可以包括将对照溶液504引至第二传感器510或将第二传感器510暴露于对照溶液504，以使步骤5F(ii)中对照溶液504与第二传感器510的氧化还原活性材料流体连通。
在某些实施方案中，第一传感器508和第二传感器510可以是氧化还原电位(ORP)传感器，其被构造为响应于所测量溶液的溶液特性(例如，ORP)的变化。在图5所示的示例性实施方案中，将第一传感器508和第二传感器510分别暴露于测试溶液506和对照溶液504可以涉及将第一传感器508和第二传感器510的手持式或探头示例的至少一部分分别直接浸入测试溶液506和对照溶液504中。在该实施方案中，第一传感器508或第二传感器510的手持式或探头示例可以是联接至诸如电压表或万用表的独立参数分析器118的手持式OPR传感器。在如图5所示的可选的示例性实施方案中，将测试溶液506和对照溶液504分别引至第一传感器508和第二传感器510，可以涉及将测试溶液506注射、输送或以其它方式引至包含第一传感器508的孔或容器，并将对照溶液504引至包含第二传感器510的另一个孔或容器。在这些实施方案中，可以将第一传感器508和第二传感器510制作在一个基底202上或不同的基底202上。
基底202可以由聚合物材料、金属、陶瓷、半导体层、氧化物层、绝缘体或它们的组合组成。基底202可以是测试条、盒、芯片或芯片实验室、微流体设备、多孔容器或它们的组合的一部分。在一些实施方案中，一个或多个参数分析器118也可以被制作或定位于基底202上。在其它实施方案中，一个或多个参数分析器118可以是电联接至传感器的独立设备，例如电压表或万用表。
如以下部分将更详细地讨论的，第一传感器508和第二传感器510中的每一个可以包括有源电极和参比电极。另外，氧化还原活性材料908可以包括金层、铂层、金属氧化物层、碳层或它们的组合。
方法500可以进一步包括在步骤5F(i)中使用联接至第一传感器508的一个或多个参数分析器118在一段时间内监测测试溶液506的ORP。方法500还可以包括在步骤5F(ii)中使用联接至第二传感器510的一个或多个参数分析器118在相似的时间段内监测对照溶液504的ORP。在一个或多个实施方案中，可以在测试溶液506或对照溶液504中不存在任何添加的或外源的报告分子的情况下监测测试溶液506和对照溶液504的ORP。
测试溶液506和对照溶液504可以各自具有溶液特性。当由于测试溶液506和对照溶液504中传染原102的能量利用、氧气摄取或释放、生长或缺乏而导致电活性氧化还原物质的量变化时，测试溶液506的溶液特性和对照溶液504的溶液特性可以改变。例如，测试溶液506中的电活性氧化还原物质的量可以由于测试溶液506中的传染原102进行的细胞活动增加或减少的结果而改变。此外，例如，对照溶液504中的电活性氧化还原物质的量可以由于对照溶液504中的传染原102所进行的细胞活动的结果而改变。作为更具体的示例，测试溶液506和对照溶液504中表1的电子供体的量(例如，诸如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FADH2)之类的能量载体的量)可以由于测试溶液506和对照溶液504中传染原102的生长或缺乏而改变。此外，作为另一个更具体的示例，由于测试溶液506或对照溶液504中传染原102的生长或缺乏，测试溶液506或对照溶液504中的由于有氧呼吸而消耗的氧气的量可以改变。
方法500可以进一步包括在步骤5G中将测试溶液506的ORP与对照溶液504的ORP进行比较，以确定传染原102对抗感染剂502的敏感性。在一些实施方案中，可以使用联接至第一传感器508、第二传感器510或它们的组合的一个或多个参数分析器118来完成测试溶液506的ORP与对照溶液504的ORP的比较。在其它实施方案中，可以使用电联接或通信联接至参数分析器118的另一设备(例如读取器120)来完成测试溶液506的ORP与对照溶液504的ORP的比较。在其他的实施方案中，可以使用一个或多个参数分析器118和读取器120的组合来完成测试溶液506的ORP与对照溶液504的ORP的比较。
在某些实施方案中，读取器120可以是具有显示器122的移动设备、手持设备、平板设备或诸如便携式计算机或台式计算机之类的计算设备。例如，显示器122可以是移动设备显示器、手持设备显示器、平板显示器或便携式或台式显示器。在一些实施方案中，参数分析器118还可以包括显示器，或者可以将信号或读数无线地传送到具有显示器的设备。
参数分析器118、读取器120或它们的组合可以在一段时间内监测测试溶液506的ORP并将测试溶液506的ORP和对照溶液504的ORP进行比较。这样的一段时间可以称为检测窗口512。参数分析器118、读取器120或它们的组合可以评估在该检测窗口512内传染原102对抗感染剂502的敏感性。在一个实施方案中，检测窗口512可以在60分钟至120分钟之间。在其它实施方案中，检测窗口512可以在5分钟至60分钟之间。在其他的实施方案中，检测窗口512可以大于120分钟。
在一个实施方案中，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以包括一个或多个控制器或处理器，以执行关于测试溶液506的ORP与对照溶液504的ORP的比较的逻辑命令。在该实施方案和其它实施方案中，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以在显示器(例如显示器122)上生成或指示另一设备生成与比较结果有关的读数、图形或信号。
例如，当参数分析器118、读取器120或它们的组合不能检测出测试溶液506的ORP和对照溶液504的ORP之间的统计上的显著差异时，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以将样品104中的传染原102对抗感染剂502的敏感性确定或评估为具有抗性的。该统计上的显著差异可以是超过阈值或范围的差异。相反，当参数分析器118、读取器120或它们的组合在检测窗口512内检测出测试溶液506的ORP和对照溶液504的ORP之间的一些统计上的显著差异时，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以将传染原102对抗感染剂502的敏感性确定或评估为敏感的(susceptible)。
尽管在图5中未示出，但方法500还可以包括将稀释的样品112分成第三等分试样，并将第二浓度的抗感染剂502引入第三等分试样中以形成另一种测试溶液。在一些实施方案中，抗感染剂502的第二浓度可以小于添加到第一等分试样中的抗感染剂502的第一浓度。在这些实施方案中，抗感染剂502的第二浓度可以通过稀释抗感染剂502的第一浓度来获得。在其它实施方案中，第二浓度可以大于第一浓度。
方法500可以进一步包括将另一测试溶液引至第三传感器，使得另一测试溶液与第三传感器的氧化还原活性材料流体连通。可以使用联接至第三传感器的一个或多个参数分析器118在一段时间内监测另一测试溶液506的ORP。可以在另一测试溶液中不添加任何报告分子的情况下监测ORP。方法500还可以包括将另一测试溶液的ORP与由第一等分试样形成的测试溶液506的ORP和对照溶液504的ORP进行比较。可以对ORP进行比较以确定传染原102对抗感染剂502的敏感性程度。例如，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以分级(tiered scale)评估样品104中的传染原102的敏感性程度或水平。作为更具体的示例，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以基于两种测试溶液的ORP相互比较、以及两种测试溶液的ORP与对照溶液504的比较来评估样品104中的传染原102对抗感染剂502具有抗性、中等敏感的或是敏感的。
在一些实施方案中，方法500的一个或多个的前述步骤可以作为机器可执行指令或逻辑命令存储在参数分析器118、读取器120或与参数分析器118或读取器120通信联接或电联接的另一设备的非暂时性机器可读介质(例如，存储器或存储单元)中。参数分析器118，读取器120或与参数分析器118或读取器120联接的另一设备中的任何一个都可以包括被构造为执行上述指令或逻辑命令的一个或多个处理器或控制器。
图5中描绘的步骤不需要示出的特定顺序即可实现所需的结果。而且，为了获得所需的结果，某些步骤或过程可以被省略或并行发生。另外，可以使用本文公开的任何系统或设备代替图5的步骤中所示的设备或系统。
图6示出了用于确定传染原102的敏感性以及传染原102对一种或多种抗感染剂502的敏感性水平的多路复用系统600的实施方案。在一些实施方案中，多路复用系统600可以是盒、测试条、集成电路、微机电系统(MEMS)设备、微流体芯片或它们的组合的一部分。
系统600可以是图2C所示的系统200的另一个实施方案，具有与系统200相同的许多部件。系统600可以包括在相同基底202上限定的相同的样品输送表面204。在一个或多个实施方案中，样品接收表面204可以是用于接收样品104的平坦表面。在其它实施方案中，样品接收表面204可以是孔、凹坑、盘或容器的凹形或锥形表面。例如，可以将样品104以注射、吸移、泵送、点样或以其它方式引至样品接收表面204以进行分析。
系统600还可以包括与样品接收表面204流体连通的一个或多个计量导管206。在一些实施方案中，一个或多个计量导管206可以是通路、通道、毛细管、管、其中的部分或它们的组合，用于将稀释溶液110输送到样品接收表面204上的样品104。例如，一个或多个计量导管206可以指在基底202上限定的通路、通道、毛细管或管。同样，例如，一个或多个计量导管206可以指用作液压泵、气动泵、蠕动泵、真空或正压泵、手动或机械泵、注射泵或它们的组合的部分的通路、通道、毛细管或管。例如，一个或多个计量导管206可以是用作真空系统的一部分的微流体通路或管或通路。
在一些实施方案中，一个或多个计量导管206可以被构造为用稀释溶液110将样品104稀释至约1:1至约1:10之间的稀释比。在其它实施方案中，一个或多个计量导管206可以被构造为用稀释溶液110将样品104稀释至约1:10至约1:100之间的稀释比。在其他的实施方案中，一个或多个计量导管206可以被构造为用稀释溶液110将样品104稀释至约1:100至约1:1000之间的稀释比。在又一个实施方案中，一个或多个计量导管206可以被构造为用稀释溶液110将样品104稀释至约1:1000至约1:10000之间的稀释比。
系统600还可以包括多个传感器以及在每个传感器与样品接收表面204之间连接和延伸的多个样品输送导管、一个或多个计量导管206或它们的组合。在某些实施方案中，一个或多个计量导管206也可以将稀释的样品分成多个等分试样，包括至少第一等分试样、第二等分试样、第三等分试样、第四等分试样和第五等分试样。在这些实施方案中，稀释的样品的等分试样可以自动地从一个或多个计量导管206流入通向传感器的样品输送导管。
在其他实施方案中，样品104可以由使用者或技术人员在单独的反应容器、试管或容器中稀释。在这些实施方案中，使用者可以将稀释的样品分成多个等分试样，并将每个等分试样引至样品输送导管或直接引至传感器。
在图6所示的示例性实施方案中，多个传感器可以至少包括第一传感器508、第二传感器510、第三传感器602、第四传感器604和第五传感器606。尽管本文描述了五个传感器，但是本领域普通技术人员应该理解，系统600可以包括五个以上的传感器。
在一些实施方案中，传感器(包括第一传感器508、第二传感器510、第三传感器602、第四传感器604和第五传感器606中的任何一个)可以是结合图9A和9B描述的传感器900。例如，传感器可以是微米或纳米级的ORP传感器。传感器可以被制作或定位于基底202的表面上。例如，基底202可以是电路、芯片或设备的一部分，并且传感器可以包括这样的电路、芯片或设备的部件，这样的电路、芯片或设备包括但不包括限于一个或多个晶体管、栅极或其它电子部件。在一些实施方案中，传感器可以定位于沿基底202限定的孔、凹坑、切口或凹槽内。在这些和其它实施方案中，可以将稀释的样品注射、引导或以其它方式引入孔、凹坑、切口或凹槽中的每一个。
每个传感器可以包括有源电极和参比电极。每个传感器还可以包括氧化还原活性材料908(见图9A和9B)或诸如金层、铂层、金属氧化物层、碳层或它们的组合的层。在以下部分中将更详细地讨论传感器。
样品输送导管(例如，第一样品输送导管608、第二样品输送导管610、第三样品输送导管612、第四样品输送导管614和第五样品输送导管616)可以在样品接收表面204和多个传感器之间延伸或在一个或多个计量导管206和多个传感器之间延伸。样品输送导管可以是用于将稀释的样品输送到传感器的通路、通道、毛细管、管、微流体通路、其中的部分或它们的组合。样品输送导管可以允许稀释的样品的等分试样与传感器流体连通。例如，每个样品输送导管可以允许稀释的等分试样与氧化还原活性材料或传感器层流体连通。
在图6所示的示例性实施方案中，每个样品输送导管都可以被冻干的或干燥的形式的抗感染剂覆盖或涂覆。抗感染剂可以是结合图5讨论的任何抗感染剂502。样品输送导管可以被构造为使得稀释的样品的等分试样流过样品输送导管并在到达传感器的途中与冻干的或干燥的形式的抗感染剂混合。在该示例性实施方案和其它示例性实施方案中，用于稀释样品104的稀释溶液110可以包含生长培养基(例如Mueller Hinton生长培养基(MHG))、生长诱导剂或它们的组合。
在其他实施方案中，用于稀释样品104的稀释溶液110可以是去离子水或盐溶液，并且样品输送导管208可以被冻干的或干燥的形式的抗感染剂和冻干的或干燥的形式的生长培养基的这两者覆盖或涂覆。在这些实施方案中，流经样品输送导管的稀释的样品的等分试样可以在到达传感器的途中与冻干的或干燥的形式的抗感染剂以及生长培养基混合。
在图6中未示出的其他的实施方案中，样品输送导管208可以包含水性形式的抗感染剂、生长培养基或它们的组合。在这些实施方案中，稀释的样品的等分试样可以在到达传感器的途中与水性形式的抗感染剂、生长培养基或它们的组合混合。
在其他的实施方案中，一些传感器本身(例如，传感器的一个或多个层)可以被冻干的或干燥的形式的抗感染剂、生长培养基或它们的组合覆盖或涂覆。在这些实施方案中，当等分试样到达传感器或与传感器流体连通时，稀释的样品的等分试样可以与抗感染剂、生长培养基或它们的组合混合。此外，在图中未示出的其他实施方案中，传感器附近的表面可以被冻干的或干燥的形式的抗感染剂、生长培养基或它们的组合覆盖或涂覆。在这些实施方案中，当稀释的样品与覆盖或涂覆有冻干的抗感染剂或生长培养基的表面流体连通时，稀释的样品的等分试样可以与冻干的或干燥的形式的抗感染剂、生长培养基或它们的组合混合。
在所有这类实施方案中，通向至少一个传感器的至少一个样品输送导管可以不含有或缺乏抗感染剂。在这些实施方案中，流过该样品输送导管的稀释的样品可以用作对照溶液。同样，在这些实施方案中，每个与抗感染剂混合的稀释的样品的等分试样可以称为测试溶液。
图6所示的系统600可以用于同时确定包含传染原102的样品104对多种抗感染剂(以及多种浓度的一种或多种抗感染剂)的敏感性。这样，图6的多路复用系统600的一个好处是能够进行高通量抗生素敏感性测试。
在图中未示出的其他的可选的实施方案中，在将混合物引至系统600之前，使用者可以用生长培养基来稀释样品104并将一种或多种抗感染剂混合到稀释的样品的等分试样中。在这些实施方案中，使用者可以将包含稀释的样品和抗感染剂的混合物直接引至样品接收表面204或传感器。
在一些实施方案中，系统600可以进一步包括孵育部件，该孵育部件被构造为通过将混合物加热至约30℃至约40℃之间的温度(例如35℃±2℃)持续一段时间(例如，孵育期114)来孵育与抗感染剂、生长培养基或它们的组合混合的稀释的样品。
系统600还可以包括电联接或通信联接至传感器的一个或多个参数分析器118以及电联接或通信联接至一个或多个参数分析器118的读取器120。在一些实施方案中，一个或多个参数分析器118可以被制作或定位于基底202上。在其它实施方案中，一个或多个参数分析器118可以是电联接至传感器的独立设备，例如电压表或万用表。在一些实施方案中，读取器120和参数分析器118可以集成到一个设备中。图6中描绘的参数分析器118和读取器120可以是图5中描绘的相同的参数分析器118和读取器120。
参数分析器118、读取器120或它们的组合可以在一段时间内监测测试溶液的ORP并将测试溶液的ORP与一种或多种对照溶液的ORP进行比较。这样的一段时间可以在60分钟至120分钟之间。在其他实施方案中，这样的一段时间可以在5分钟至60分钟之间。在其他的实施方案中，这样的一段时间可以大于120分钟。
在一些实施方案中，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以包括一个或多个控制器或处理器，以执行关于测试溶液的ORP与对照溶液的ORP的比较的逻辑命令。在该实施方案和其它实施方案中，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以在显示器(例如显示器122)上生成或指示另一设备生成与比较结果有关的读数、图形或信号。
例如，当参数分析器118、读取器120或它们的组合不能检测出一种测试溶液的ORP和对照溶液的ORP之间的统计上的显著差异时，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以确定或评估样品104中的传染原102对抗感染剂具有抗性的敏感性。该统计上的显著差异可以是超过阈值或范围的差异。相反，当参数分析器118、读取器120或它们的组合检测出一种测试溶液的ORP和对照溶液的ORP之间的一些统计上的显著差异时，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以将传染原102对抗感染剂的敏感性确定或评估为敏感的。
如将在以下部分中讨论的，系统600还可以分级评估样品104中的传染原102的敏感性程度或水平。作为更具体的示例，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以基于两种测试溶液的ORP相互比较、以及两种测试溶液的ORP与对照溶液504的比较来评估样品104中的传染原102对抗感染剂502具有抗性、中等敏感性或是敏感的。
例如，如图6所示，系统600可以至少包括第一样品输送导管608、第二样品输送导管610、第三样品输送导管612、第四样品输送导管614和第五样品输送导管616。计量导管206还可将稀释的样品分成第一等分试样、第二等分试样、第三等分试样、第四等分试样和第五等分试样。系统600可以将第一等分试样引导至第一样品输送导管608，将第二等分试样引导至第二样品输送导管610，将第三等分试样引导至第三样品输送导管612，将第四等分试样引导至第四样品输送导管614，以及将第五等分试样引导至第五样品输送导管616。
第一样品输送导管608可以包含第一浓度的第一抗感染剂，第三样品输送导管612可以包含第二浓度的第一抗感染剂。在一些实施方案中，第二浓度可以小于第一浓度，并且可以通过稀释包含第一浓度的第一抗感染剂的溶液来获得。
第四样品输送导管614可以包含第一浓度的第二抗感染剂，第五样品输送导管616可以包含第二浓度的第二抗感染剂。第二抗感染剂可以是与第一抗感染剂不同的抗感染剂。
第二样品输送导管610可以不含有或缺乏任何抗感染剂，使得通过第二样品输送导管610引入的稀释的样品的第二等分试样可以被认为是对照溶液。第一样品输送导管608可以构造为将稀释的样品的第一等分试样引至第一传感器508。第一浓度的第一等分试样可以与冻干的或干燥的第一抗感染剂混合以形成第一测试溶液。第三样品输送导管612可以构造为将稀释的样品的第三等分试样引至第三传感器602。第二浓度的第三等分试样可以与冻干的或干燥的第一抗感染剂混合以形成第二测试溶液。第四样品输送导管614可以构造为将稀释的样品的第四等分试样引至第四传感器604。第一浓度的第四等分试样可以与冻干的或干燥的第二抗感染剂混合以形成第三测试溶液。第五样品输送导管616可以构造为将稀释的样品的第五等分试样引至第五传感器606。第二浓度的第五等分试样可以与冻干的或干燥的第二抗感染剂混合以形成第四测试溶液。
当第一测试溶液与第一传感器508的氧化还原活性材料流体连通时，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以监测第一测试溶液的ORP。当对照溶液与第二传感器510的氧化还原活性材料流体连通时，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以监测对照溶液的ORP。当第二测试溶液与第三传感器602的氧化还原活性材料流体连通时，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以监测第二测试溶液的ORP。当第三测试溶液与第四传感器604的氧化还原活性材料流体连通时，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以监测第三测试溶液的ORP。当第四测试溶液与第五传感器606的氧化还原活性材料流体连通时，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以监测第四测试溶液的ORP。在第一测试溶液、第二测试溶液、第三测试溶液、第四测试溶液和对照溶液中不存在任何添加的报告分子或外源报告分子的情况下，可以分别检测第一测试溶液、第二测试溶液、第三测试溶液、第四测试溶液和对照溶液的ORP。
参数分析器118、读取器120或它们的组合可以将第二测试溶液的ORP与第一测试溶液的ORP和对照溶液的ORP进行比较，以确定传染原102对第一抗感染剂的敏感性程度。例如，当参数分析器118、读取器120或它们的组合检测到第一测试溶液的ORP和对照溶液的ORP之间的统计上的显著差异(即，传染原102在第一测试溶液中死亡或濒临死亡)以及第二测试溶液的ORP和对照溶液的ORP之间的统计上的显著差异(即，传染原102在第二测试溶液中死亡或濒临死亡)中的两者时，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以确定传染原102对第一抗感染剂敏感。可选地，当参数分析器118、读取器120或它们的组合不能检测到第一测试溶液的ORP和对照溶液的ORP之间的统计上的显著差异(即，传染原102在第一测试溶液中存活并生长)并且不能检测到第二测试溶液的ORP和对照溶液的ORP之间的统计上的显著差异(即，传染原102在第二测试溶液中存活并生长)时，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以确定传染原102对第一抗感染剂具有抗性。作为另一可选的示例，当参数分析器118、读取器120或它们的组合检测到第一测试溶液的ORP和对照溶液的ORP之间的统计上的显著差异(即，传染原102在第一测试溶液或更高浓度的第一抗感染剂中死亡或濒临死亡)但是不能检测到第二测试溶液的ORP和对照溶液的ORP之间的统计上的显著差异(即，传染原102在第二测试溶液或更低浓度的第一抗感染剂中存活并生长)，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以确定传染原102对第一抗感染剂具有中度敏感性。
参数分析器118、读取器120或它们的组合还可以将第四测试溶液的ORP与第三测试溶液的ORP和对照溶液的ORP进行比较，以确定传染原102对第二抗感染剂的敏感性程度。例如，当参数分析器118、读取器120或它们的组合检测到第三测试溶液的ORP和对照溶液的ORP之间的统计上的显著差异(即，传染原102在第三测试溶液(其是更高浓度的第二抗感染剂)中死亡或濒临死亡)以及第四测试溶液的ORP和对照溶液的ORP之间的统计上的显著差异(即，传染原102在第四测试溶液(其是更低浓度的第二抗感染剂)中死亡或濒临死亡)中的两者时，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以确定传染原102对第二抗感染剂敏感。可选地，当参数分析器118、读取器120或它们的组合不能检测到第三测试溶液的ORP和对照溶液的ORP之间的统计上的显著差异(即，传染原102在第三测试溶液(其是更高浓度的第二抗感染剂)中存活并生长)并且不能检测到第四测试溶液的ORP和对照溶液的ORP之间的统计上的显著差异(即，传染原102在第四测试溶液(其是更低浓度的第二抗感染剂)中存活并生长)时，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以确定传染原102对第二抗感染剂具有抗性。此外，当参数分析器118、读取器120或它们的组合检测到第三测试溶液的ORP和对照溶液的ORP之间的统计上的显著差异(即，传染原102在第三测试溶液(其是更高浓度的第二抗感染剂)中死亡或濒临死亡)但是不能检测到第四测试溶液的ORP和对照溶液的ORP之间的统计上的显著差异(即，传染原102在第四测试溶液(其是更低浓度的第二抗感染剂)中存活并生长)，参数分析器118、读取器120或它们的组合可以确定传染原102对第二抗感染剂具有中度敏感性。
图7A示出了在溶液中对抗感染剂(例如抗感染剂502)不敏感或没有抗性的传染原102的示例性生长曲线700。可以通过监测与采样溶液(sampled solution)流体连通的ORP传感器(包括但不限于第一传感器508或第二传感器510)的传感器输出来记录生长曲线700。在一个实施方案中，传感器输出可以是有源电极和参比电极之间的电位差(见图9A和9B)。ORP传感器的传感器输出可以随着采样溶液(例如，任何测试溶液或对照溶液504)的ORP改变而改变。
ORP传感器的电压输出可以随时间变化。例如，如图7A所示，随着采样溶液的溶液特性由于传染原102的能量使用、氧气吸收或释放、生长或新陈代谢而改变，随着时间的流逝，传感器的电压输出会随着时间降低。在一些实施方案中，传感器的电压输出的改变(例如，降低)可以遵循S形图案或形状、阶跃函数或形状或其它图案或形状。在更长的时间范围内，传感器的输出或电压会开始增加或变得更正(more positive)。
例如，由于采样溶液的溶液特性因溶液中的传染原102进行的细胞活动的结果而改变，传感器的电压输出可以随着时间的推移而降低。作为一个更具体的示例，由于对抗感染剂具有抗性的传染原102的生长造成采样溶液中的能量载体(例如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FADH2))的量改变，采样溶液的溶液特性可能会改变。另外，作为另一个更具体的示例，由于溶液中传染原102的生长或缺乏，采样溶液中消耗的氧气的量会改变。
图7B示出了在溶液中对抗感染剂(例如抗感染剂502)敏感或不耐受的传染原102的示例性生长曲线702。可以通过监测与采样溶液流体连通的ORP传感器的传感器输出来记录生长曲线702。如图7B所示，生长曲线702可以是相对恒定的(例如，基本平坦的线)或变化很小。在图7B中未示出的其他实施方案中，生长曲线702可表现出在预定阈值范围内的变化。由于采样溶液(例如，任何测试溶液或对照溶液504)的ORP保持相对恒定，所以ORP传感器的传感器输出可以保持相对恒定。
在一个实施方案中，ORP传感器的电压输出可以是有源电极和参比电极(例如外部参比电极、芯片上的参比电极或其他参比电极)之间的电位差。
由于抗感染剂502对溶液中传染原102的抑制作用，当采样溶液的溶液特性保持相对恒定时，ORP传感器的电压输出可以保持相对恒定。
图8示出了在多种抗感染剂502的存在下，来自阳性血液培养物的铜绿假单胞菌(PAe)的示例性生长曲线。将对PAe阳性的血液培养物稀释到Mueller Hinton生长培养基(MHG)中至浓度为5*105CFU/mL，并在其敏感性临界点处使用不同的抗生素进行探测。如图8所示，抗生素包括(1)亚胺培南(IMI)、(2)头孢他啶(CAZ)、(3)多利培南(DOR)、(4)头孢吡肟(CPM)、(5)左氧氟沙星(LVX)、(6)环丙沙星(CIP)、(7)诺氟沙星(NOR)和(8)庆大霉素(GEN)。将PAe和抗生素混合物暴露于ORP传感器(例如，结合图5和6讨论的任何传感器)，并评估混合物的ORP随时间的变化，并与不含抗生素的细菌样品(图8中标记有MHG的曲线)进行比较。在整个检测期间，一条平的或基本平的的线可表明细菌的清除或对抗生素的敏感性。一条平的或基本平的线，然后是ORP的延迟变化，可表明细菌的部分清除(即在存在抗生素的情况下发生了时移(time-shifted)的再生长)或对抗生素的中等敏感性。
图9A示出了传感器900的一个实施方案的侧视图。传感器900可以是或指代图1、2A、2B、2C、5和6中描绘的任何传感器。(包括但不限于图1、2A、2B或2C的传感器116；图5或6的第一传感器508或第二传感器510；以及图6的第三传感器602、第四传感器604或第五传感器606)。传感器900可以是包括有源电极901和外部参比电极902的电化学电池。在传感器900的一些实施方案中，有源电极901和外部参比电极902是传感器900的仅有的电极。
有源电极901可以从基底层904延伸或设置在基底层904上。基底层904可以包括但不限于任何非导电材料，例如聚合物、氧化物、陶瓷、或它们的组合。电化学电池可以被壁906围绕或容纳，所述壁被构造为用于保持采样溶液910。壁906可以由惰性或非导电材料制成。
采样溶液910可以指稀释的样品112、测试溶液、对照溶液504或它们的等分试样中的任何一种。外部参比电极902的至少一部分可以与采样溶液910流体连通或流体接触。例如，外部参比电极902可以延伸到采样溶液910中或浸入采样溶液910中。外部参比电极902也可以具有稳定或众所周知的内部电压，并且传感器900可以使用外部参比电极902来确定或测量有源电极901的电位的相对变化。在一个实施方案中，外部参比电极902可以是独立的探头或电极。在其它实施方案中，外部参比电极902可以联接至参数分析器118。在一些实施方案中，多个传感器(包括但不限于第一传感器508、第二传感器510、第三传感器602、第四传感器604或第五传感器606中的任何一个)可以共享和使用相同的外部参比电极902。
在一个实施方案中，外部参比电极902可以是银/氯化银(Ag/AgCl)电极。在其它实施方案中，外部参比电极902可以包括饱和甘汞参比电极(SCE)或铜-硫酸铜(II)电极(CSE)。外部参比电极902也可以是伪参比电极，该伪参比电极包括不属于有源电极的一部分的任何金属，例如铂、银、金或它们的组合；任何金属氧化物或半导体氧化物材料，例如氧化铝、氧化铱、氧化硅；或任何导电聚合物电极，例如聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔或它们的组合。
有源电极901可以包括多个导电层(例如，金属层的堆叠体)和在多个导电层上的氧化还原活性材料908或诸如以下的层：金层、铂层、金属氧化物层、碳层或它们的组合。在一些实施方案中，金属氧化物层可以包括氧化铱层、氧化钌层或它们的组合。参数分析器118可以联接至有源电极901和外部参比电极902。
参数分析器118可以通过即刻或在一段时间内测量外部参比电极902和有源电极901之间的电位差来确定采样溶液910的ORP。如图9A所示，参数分析器118可以是电压表或任何其它类型的高阻抗放大器或源表(sourcemeter)。电压表可以测量在活性电极901的氧化还原活性材料908与包含电活性氧化还原物质的采样溶液910之间的界面处的平衡电位的相对变化。采样溶液910的溶液特性可随着电活性氧化还原物质的量的变化而变化，这归因于溶液中传染原102的能量利用、氧气摄取或释放、生长或代谢。例如，采样溶液910中的电活性氧化还原物质的量可以由于溶液中传染原102进行的细胞活动的结果而改变。作为更具体的示例，采样溶液910中表1的电子供体的量(例如诸如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FADH2)之类的能量载体的量)可以由于溶液中传染原102的生长或缺乏而改变。此外，作为另一个更具体的示例，由于溶液中传染原102的生长或缺乏，采样溶液910中消耗的氧气的量可以改变。
在一个实施方案中，有源电极901可以包括金属层。金属层可以包括金层、铂层或它们的组合。有源电极901还可以包括多个层，该多个层包括在多个层上的具有氧化还原活性金属氧化物层(例如氧化铱或氧化钌)的半导体层。在其它实施方案中，有源电极901可以包括一个或多个金属层、一个或多个氧化还原活性金属氧化物层、一个或多个半导体层，或它们的任何组合或堆叠布置。
图9B示出了传感器900的另一个实施方案的侧视图，该传感器900具有设置在基板层904上的芯片上的参比电极912，其代替图9A的外部参比电极902。在传感器900的一些实施方案中，有源电极901和芯片上的参比电极912是传感器900的仅有的电极。
在这些和其它实施方案中，芯片上的参比电极912可以被聚合物涂层涂覆。例如，芯片上的参比电极912可以被聚氯乙烯(PVC)涂层、全氟磺酸盐涂层(例如NafionTM)或它们的组合涂覆。
除了制作在基底层904上或与基底层904集成之外，芯片上的参比电极912可以与外部参比电极902实现相同的目的。芯片上的参比电极912可以位于有源传感器120附近或靠近有源传感器120。图9B的传感器900可以起到与图9A的传感器900相同的功能。类似于图9B的有源电极901，芯片上的参比电极912也可以与壁906内保持的采样溶液910流体连通或连通。
芯片上的参比电极912可以由金属、半导体材料或它们的组合组成。芯片上的参比电极912的金属可以被氧化物层、硅烷层、聚合物层或它们的组合覆盖。在另一个实施方案中，芯片上的参比电极912可以是与金属盐组合的金属，例如Ag/AgCl芯片上的参比电极。在另一个实施方案中，芯片上的参比电极可以是具有明确限定的电位的小型化电极。在一些实施方案中，多个传感器可以共享并使用相同的芯片上的参比电极912。芯片上的参比电极912可以包括饱和甘汞参比电极(SCE)或铜-硫酸铜(II)电极(CSE)。芯片上的参比电极912还可以包括伪参比电极，该伪参比电极包括不属于有源电极的一部分的任何金属，例如铂、银、金或它们的组合；任何金属氧化物或半导体氧化物材料，例如氧化铝、氧化铱、氧化硅；或任何导电聚合物电极，例如聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔或它们的组合。
本文描述和图示的每个单独的变化形式或实施方案具有可以容易地与任何其它变化形式或实施方案的特征分离或组合的独立组件和特征。可以进行修改来使特定的情况、材料、物质的组成、方法、方法行动或步骤适应于本发明的目标、精神或范围。
本文列举的方法可以以所列举的事件的逻辑上可能的任何顺序以及事件的列举顺序进行。例如，附图中描绘的流程图或处理流程不需要所示出的特定顺序来实现所需的结果。此外，可以提供额外的步骤或操作，或者可以删除步骤或操作以实现所需的结果。
本领域普通技术人员将理解，本文公开的全部或部分方法可以体现在包括可由计算设备或其它类型的机器的处理器或处理单元读取或可执行的指令的非暂时性机器可读或可访问介质中。
此外，在提供值的范围的情况下，在该范围的上限与下限之间的每一个居间值以及在该规定的范围中的任何其它规定的值或居间值被包括在本发明内。并且，所描述的发明的变化形式的任何任选的特征可以被独立地或与本文描述的任何一种或更多种特征联合地提出和请求保护。
本文提及的所有现有主题(例如，出版物、专利、专利申请和硬件)通过引用以其整体被并入本文，除非在其主题可能与本发明的主题冲突的情况下(在这种情况下，以本文展示的为准)。引用的项目仅为了其在本申请的递交日期之前的公开内容而提供。本文中的任何内容不应解释为承认由于在先发明而使得本发明不具有先于此类材料(such material)的资格。
对单个项目的引用包括存在复数个相同项目的可能性。更具体地，除非上下文另外明确规定，否则如本文和在所附权利要求中使用的单数形式“一(a)”、“一(an)”、“所述”和“该”包括复数的指示对象。还要注意权利要求可被撰写为排除了任何任选的要素。因此，此声明意图作为与引用权利要求要素有关地使用此类排他的术语诸如“唯一地(solely)”、“仅仅(only)”等等或使用“负面(negative)”限制的先行基础。除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域内的普通技术人员通常理解的相同的含义。
本发明不旨在限于所阐述的特定形式的范围，而是旨在覆盖本文所述的变型或实施方案的替代、修改和等同物。此外，本发明的范围完全根据本发明对于本领域技术人员而言明显的其它变型或实施方案。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (60)

1.一种确定传染原浓度的方法，所述方法包括：
用稀释溶液稀释包含所述传染原的样品以产生稀释的样品；
将所述稀释的样品引至传感器，使得所述稀释的样品与所述传感器的氧化还原活性材料流体连通；和
使用至少一个联接至所述传感器的参数分析器在一段时间内检测所述稀释的样品的氧化还原电位(ORP)，以确定所述样品中所述传染原的浓度，其中在所述稀释的样品中不存在任何添加的报告分子的情况下监测所述ORP。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述稀释溶液包含生长培养基，并且所述方法进一步包括在高温下孵育所述稀释的样品。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述稀释溶液包含去离子水和盐溶液中的至少一种，并且所述方法进一步包括：
通过包含生长培养基的样品输送导管将所述稀释的样品引至所述传感器，使得所述稀释的样品与所述生长培养基混合；和
在高温下孵育与所述生长培养基混合的所述稀释的样品。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述样品输送导管内的所述生长培养基是冻干的或干燥的，以使所述生长培养基与所述稀释的样品混合。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述样品输送导管内的所述生长培养基为水性形式，以使所述生长培养基与所述稀释的样品混合。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使用标准曲线来确定所述传染原的浓度，所述标准曲线通过监测不同浓度的所述传染原的制备培养物的ORP而产生。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述样品包括体液、伤口拭子或样品、直肠拭子或样品，其它类型的生物样品、由它们衍生的细菌培养物或它们的组合。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述体液包括尿液、血液、痰、唾液、母乳、脊髓液、精液、阴道分泌物、脑脊液、滑液、胸膜液、腹膜液、心包液、羊水，经测试对细菌或细菌生长呈阳性的体液的培养物，或它们的组合。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，用所述稀释溶液稀释所述样品进一步包括将所述样品稀释至约1:1至约1:10000之间的稀释比。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器包括有源电极和参比电极。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传染原包括细菌。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传染原包括真菌、霉菌或它们的组合。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氧化还原活性材料包括金层、铂层、金属氧化物层、碳层或它们的组合。
14.一种确定传染原浓度的系统，包括：
计量导管，其构造为将稀释溶液输送至包含所述传染原的样品以产生稀释的样品；
传感器，其包含氧化还原活性材料；
样品输送导管，其构造为将所述稀释的样品引至所述传感器；
至少一个与所述传感器联接的参数分析器，其中，所述参数分析器构造为当所述稀释的样品与所述传感器的所述氧化还原活性材料流体连通时，在一段时间内监测所述稀释的样品的氧化还原电位(ORP)，其中在所述稀释的样品中不存在任何添加的报告分子的情况下监测所述ORP，以确定所述样品中所述传染原的浓度。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述稀释溶液包含生长培养基，并且所述系统进一步包括孵育部件，所述孵育部件被构造为在高温下孵育所述稀释的样品。
16.根据权利要求14所述的系统，其中，所述稀释溶液包含去离子水和盐溶液中的至少一种，其中，所述样品输送导管的至少一部分包含生长培养基，所述生长培养基被配置为当所述稀释的样品被引至所述传感器时与所述稀释的样品混合，并且其中所述系统进一步包括孵育部件，所述孵育部件被构造为在高温下孵育与所述生长培养基混合的所述稀释的样品。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述样品输送导管内的所述生长培养基是冻干的或干燥的，以使所述生长培养基与所述稀释的样品混合。
18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述样品输送导管内的所述生长培养基为水性形式，以使所述生长培养基与所述稀释的样品混合。
19.根据权利要求14所述的系统，其中，使用标准曲线来确定所述传染原的浓度，所述标准曲线通过监测不同浓度的所述传染原的制备培养物的ORP而产生。
20.根据权利要求14所述的系统，其中，所述样品包括体液、伤口拭子或样品、直肠拭子或样品，其它类型的生物样品、由它们衍生的细菌培养物或它们的组合。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述体液包括尿液、血液、痰、唾液、母乳、脊髓液、精液、阴道分泌物、脑脊液、滑液、胸膜液、腹膜液、心包液、羊水，经测试对细菌或细菌生长呈阳性的体液的培养物，或它们的组合。
22.根据权利要求14所述的系统，其中，所述计量导管被构造为用所述稀释溶液将所述样品稀释至约1:1至1:10000之间的稀释比。
23.根据权利要求14所述的系统，其中，所述传感器包括有源电极和参比电极。
24.根据权利要求14所述的系统，其中，所述氧化还原活性材料包括金层、铂层、金属氧化物层、碳层或它们的组合。
25.根据权利要求14所述的系统，其中，所述传染原包括细菌。
26.根据权利要求14所述的系统，其中，所述传染原包括真菌、霉菌或它们的组合。
27.一种确定传染原对抗感染剂的敏感性的方法，所述方法包括：
用稀释溶液稀释包含所述传染原的样品以产生稀释的样品；
将所述稀释的样品分成第一等分试样和第二等分试样，其中所述第二等分试样用作对照溶液；
将第一浓度的抗感染剂混合到所述第一等分试样中以产生测试溶液；
将所述测试溶液引至第一传感器，以使所述测试溶液与所述第一传感器的氧化还原活性材料流体连通；
将所述对照溶液引至第二传感器，以使所述对照溶液与所述第二传感器的氧化还原活性材料流体连通；
使用一个或多个联接至所述第一传感器、所述第二传感器或它们的组合的参数分析器在一段时间内监测所述测试溶液和所述对照溶液的氧化还原电位(ORP)，其中在所述测试溶液或对照溶液中不存在任何添加的报告分子的情况下监测所述ORP；和
将所述测试溶液的ORP与所述对照溶液的ORP进行比较，以确定所述传染原对所述抗感染剂的敏感性。
28.根据权利要求27所述的方法，进一步包括：
将所述稀释的样品分成第三等分试样；
将第二浓度的所述抗感染剂混合到所述第三等分试样中，以产生另一测试溶液；
将所述另一测试溶液引至第三传感器，以使所述另一测试溶液与所述第三传感器的氧化还原活性材料流体连通；
使用联接至所述第三传感器的所述一个或多个参数分析器在一段时间内监测所述另一测试溶液的ORP；和
将所述另一测试溶液的ORP与所述测试溶液的ORP和所述对照溶液的ORP进行比较，以确定所述传染原对所述抗感染剂的敏感性程度，其中在所述另一测试溶液中不存在任何添加的报告分子的情况下监测所述ORP。
29.根据权利要求27所述的方法，其中，所述稀释溶液包含生长培养基，并且所述方法进一步包括在高温下孵育所述测试溶液和所述对照溶液。
30.根据权利要求27所述的方法，其中，所述稀释溶液包含去离子水和盐溶液中的至少一种；其中将所述抗感染剂混入所述第一等分试样中包括通过包含生长培养基和所述抗感染剂的样品输送导管输送所述第一等分试样，从而将所述生长培养基和所述抗感染剂混入所述第一等分试样中以产生所述测试溶液；并且进一步包括通过包含所述生长培养基的另一样品输送导管引入所述第二等分试样以产生所述对照溶液；和在高温下孵育所述测试溶液和所述对照溶液。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述样品输送导管内的所述生长培养基和所述抗感染剂是冻干的或干燥的。
32.根据权利要求30所述的方法，其中，所述样品输送导管内的所述生长培养基和所述抗感染剂中的至少一种为水性形式。
33.根据权利要求27所述的方法，其中，所述样品包括体液、伤口拭子或样品、直肠拭子或样品，其它类型的生物样品、由它们衍生的细菌培养物或它们的组合。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述体液包括尿液、血液、痰、唾液、母乳、脊髓液、精液、阴道分泌物、脑脊液、滑液、胸膜液、腹膜液、心包液、羊水，经测试对细菌或细菌生长呈阳性的体液的培养物，或它们的组合。
35.根据权利要求27所述的方法，其中，用所述稀释溶液稀释所述样品进一步包括将所述样品稀释至约1:1至约1:10000之间的稀释比。
36.根据权利要求27所述的方法，其中，所述第一传感器和所述第二传感器中的每一个包括有源电极和参比电极。
37.根据权利要求27所述的方法，其中，所述氧化还原活性材料包括金层、铂层、金属氧化物层、碳层或它们的组合。
38.根据权利要求27所述的方法，其中，所述传染原包括细菌。
39.根据权利要求38所述的方法，其中，所述抗感染剂包括抑制细菌抗感染剂、杀细菌抗感染剂或它们的组合。
40.根据权利要求27所述的方法，其中，所述传染原包括真菌。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，所述抗感染剂包括抗真菌剂。
42.一种确定传染原对一种或多种抗感染剂敏感性的系统，所述系统包括：
计量导管，其构造为将稀释溶液输送至包含所述传染原的样品以产生稀释的样品，其中所述计量导管将所述稀释的样品分成第一等分试样和第二等分试样，并且其中所述第二等分试样用作对照溶液；
第一传感器，其包含氧化还原活性材料；
第二传感器，其包含氧化还原活性材料；
第一样品输送导管，其构造为将所述第一等分试样引至所述第一传感器，其中所述第一样品输送导管包含第一浓度的第一抗感染剂，其中所述第一等分试样与所述第一抗感染剂混合以形成第一测试溶液；
第二样品输送导管，其构造为将所述对照溶液引至所述第二传感器；和
一个或多个参数分析器，其联接至所述第一传感器和所述第二传感器，并构造为：
当所述第一测试溶液与所述第一传感器的所述氧化还原活性材料流体连通时，在一段时间内监测所述第一测试溶液的氧化还原电位(ORP)，其中在所述第一测试溶液中不存在任何添加的报告分子的情况下监测所述ORP；
当所述对照溶液与所述第二传感器的所述氧化还原活性材料流体连通时，在一段时间内监测所述对照溶液的ORP，其中在所述对照溶液中不存在任何添加的报告分子的情况下监测所述ORP，并且
将所述第一测试溶液的所述ORP与所述对照溶液的所述ORP进行比较，以确定所述传染原对所述第一抗感染剂的敏感性。
43.根据权利要求42所述的系统，其中，所述计量导管进一步将所述稀释的样品分成第三等分试样，且进一步包括：
第三传感器，其包含氧化还原活性材料；
第三样品输送导管，其被构造为将所述第三等分试样引至所述第三传感器，其中所述第三样品输送导管包含第二浓度的所述第一抗感染剂，其中所述第三等分试样与所述第二浓度的所述第一抗感染剂混合至形成第二测试溶液；且
其中所述一个或多个参数分析器联接至所述第三传感器并被构造为：
当所述第二测试溶液与所述第三传感器的所述氧化还原活性材料流体连通时，监测所述第二测试溶液的ORP，其中在所述第二测试溶液中不存在任何添加的报告分子的情况下监测ORP，以及
将所述第二测试溶液的所述ORP与所述第一测试溶液的所述ORP和所述对照溶液的所述ORP进行比较，以确定所述传染原对所述第一抗感染剂的敏感性程度。
44.根据权利要求43所述的系统，其中，所述计量导管进一步将所述稀释的样品分成第四等分试样，且进一步包括：
第四传感器，其包含氧化还原活性材料；
第四样品输送导管，其被构造为将所述第四等分试样引至所述第四传感器，其中所述第四样品输送导管包含第三浓度的第二抗感染剂，其中所述第三等分试样与所述第三浓度的第二抗感染剂混合以形成第三测试溶液；且
其中所述一个或多个参数分析器联接至所述第四传感器并被构造为：
当所述第三测试溶液与所述第四传感器的所述氧化还原活性材料流体连通时，监测所述第三测试溶液的ORP，其中在所述第三测试溶液中不存在任何添加的报告分子的情况下监测ORP，以及
将所述第三测试溶液的所述ORP与所述对照溶液的所述ORP进行比较，以确定所述传染原对所述第二抗感染剂的敏感性。
45.根据权利要求44所述的系统，其中，所述计量导管进一步将所述稀释的样品分成第五等分试样，且进一步包括：
第五传感器，其包含氧化还原活性材料；
第五样品输送导管，其被构造为将所述第五等分试样引至所述第五传感器，其中所述第五样品输送导管包含第四浓度的所述第二抗感染剂，其中所述第五等分试样与所述第四浓度的第二抗感染剂混合以形成第四测试溶液；且
其中所述一个或多个参数分析器联接至所述第五传感器并被构造为：
当所述第四测试溶液与所述第五传感器的所述氧化还原活性材料流体连通时，监测所述第四测试溶液的ORP，其中在所述第四测试溶液中不存在任何添加的报告分子的情况下监测ORP，以及
将所述第四测试溶液的所述ORP与所述第三测试溶液的所述ORP和所述对照溶液的所述ORP进行比较，以确定所述传染原对所述第二抗感染剂的敏感性程度。
46.根据权利要求42所述的系统，其中，所述稀释溶液包含生长培养基。
47.根据权利要求46所述的系统，其中，所述第一样品输送导管包括冻干的或干燥的形式的所述第一抗感染剂。
48.根据权利要求42所述的系统，其中，所述稀释溶液包含去离子水和盐溶液中的至少一种。
49.根据权利要求48所述的系统，其中，所述第一样品输送导管包括冻干的或干燥的形式的生长培养基和所述第一抗感染剂。
50.根据权利要求48所述的系统，其中，所述第二样品输送导管包括冻干的或干燥的形式的生长培养基。
51.根据权利要求42所述的系统，进一步包括孵育部件，所述孵育部件被构造为在高温下孵育所述第一测试溶液和所述对照溶液。
52.根据权利要求42所述的系统，其中，所述样品包括体液、伤口拭子或样品、直肠拭子或样品，其它类型的生物样品、由它们衍生的细菌培养物或它们的组合。
53.根据权利要求52所述的系统，其中，所述体液包括尿液、血液、痰、唾液、母乳、脊髓液、精液、阴道分泌物、脑脊液、滑液、胸膜液、腹膜液、心包液、羊水，经测试对细菌或细菌生长呈阳性的体液的培养物，或它们的组合。
54.根据权利要求42所述的系统，其中，所述计量导管被构造为输送所述稀释溶液并且将所述样品稀释至约1:1至1:10000之间的稀释比。
55.根据权利要求42所述的系统，其中，所述第一传感器和所述第二传感器中的每一个包括有源电极和参比电极。
56.根据权利要求45所述的系统，其中，所述第三传感器、所述第四传感器和所述第五传感器中的每一个包括有源电极和参比电极。
57.根据权利要求42所述的系统，其中所述氧化还原活性材料包括金层、铂层、金属氧化物层、碳层或它们的组合。
58.根据权利要求42所述的系统，其中，所述传染原包括细菌。
59.根据权利要求58所述的系统，其中，所述一种或多种抗感染剂包括抑制细菌抗感染剂、杀细菌抗感染剂或它们的组合。
60.根据权利要求42所述的系统，其中，所述传染原包括真菌，并且其中所述一种或多种抗感染剂包括抗真菌剂。
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