CN111712709A - 制备用于下游测试的包含确定浓度的感染原的输出样品 - Google Patents
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Abstract
公开了用于制备确定浓度的输出样品的多种方法、设备和系统。输出样品可以被用于下游测试，诸如下游抗感染剂或抗生素敏感性测试(anti‑infective or antibiotic susceptibility testing)(AST)。方法可以包括将包含感染原(infectious agent)的源样品的等分试样稀释以产生稀释的样品；使一个或更多个传感器暴露于稀释的样品，其中一个或更多个传感器中的每一个的至少一部分与稀释的样品流体连通；在孵育温度孵育稀释的样品；使用与一个或更多个传感器耦合的参数分析仪或计算设备来监测稀释的样品的溶液特征的变化；和当稀释的样品的溶液特征改变了阈值量时，使稀释的样品冷却至冷却温度，以产生确定浓度的输出样品。
Description
技术领域
本申请要求于2017年12月12日提交的美国临时申请号62/597,657和于2017年12月5日提交的美国临时申请号62/594,838的权益，这两个美国临时申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开内容大体上涉及诊断样品的制备，并且更具体地，涉及用于制备输出样品的装置、系统和方法，所述输出样品包含确定浓度的感染原(infectious agent)用于下游测试。
背景
由抗感染剂耐受的微生物或感染原引起的感染对于医院、疗养院和其他健康护理环境中的健康护理专业人员来说是一个重大问题。快速检测这样的感染原对抗生素或其他抗感染剂的敏感性是至关重要的，以便防止其耐受性谱(resistance profile)的扩张。尽管新技术(例如，基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)、快速聚合酶链式反应(快速PCR)等)已经被开发用于鉴定样品诸如阳性血液培养物中的感染原，但大多数测试方案中的第一步仍然包括制备包含确定浓度的感染原的输出样品。例如，大多数抗感染剂或抗生素敏感性试验(anti-infective or antibiotic susceptibility testing)(AST)方案需要制备具有与McFarland标准匹配的浓度的输出样品或接种物。
用于制备这样的输出样品的现有方法和仪器包括昂贵的、时间密集型的(例如，上至24小时)和劳动密集的微生物培养技术。然而，这些方法通常需要由熟练技术人员进行人工解释，并且易于出现技术错误或临床医师错误。此外，鉴于样品的不透明性，通常难以使用普遍的光学技术评估具有感染原的特定生物样品，诸如包含动物或人类血液的样品。此外，这样的光学技术通常需要庞大且昂贵的设备。
由于上文的缺陷和限制，存在对改进的装置、系统和方法的需要以快速且有效地制备用于下游测试的包含确定浓度的感染原的输出样品或标准化接种物。
概述
公开了用于制备确定浓度的输出样品的多种方法、设备和系统。在一种实施方案中，公开了一种制备确定浓度的输出样品的方法。该方法包括将包含感染原的源样品的等分试样稀释一定稀释倍数以产生稀释的样品，以及将一个或更多个传感器暴露于稀释的样品。在暴露于稀释的样品时，一个或更多个传感器中的每一个的至少一部分可以与稀释的样品流体连通。该方法还可以包括在孵育温度孵育稀释的样品。当一个或更多个传感器暴露于稀释的样品时，稀释的样品可以被孵育。孵育温度可以在约33℃和约37℃之间。
该方法还可以包括使用与一个或更多个传感器耦合的参数分析仪或计算设备来监测稀释的样品的溶液特征的变化。该方法还可以包括当稀释的样品的溶液特征改变了阈值量时，使稀释的样品冷却至冷却温度，以产生确定浓度的输出样品。在一些实施方案中，冷却温度可以在约4℃和约25℃之间。
该方法还可以包括在监测稀释的样品的溶液特征的变化之前，使用与一个或更多个传感器耦合的计算设备的一个或更多个处理器从数据库检索通用查找表。计算设备的一个或更多个处理器可以基于确定浓度、从通用查找表获得的浓度数据和从通用查找表获得的溶液特征数据来设置阈值量。通用查找表可以从多个菌株特异性查找表生成，所述多个菌株特异性查找表代表从随时间监测的多个参考样品测量的数据。多个参考样品中的至少一个可以包含的参考感染原与源样品中感染原的物种不同。
在一些实施方案中，多个菌株特异性查找表中的每一个可以通过以下来生成：监测参考样品的溶液特征在一个时间段内的变化，在同一时间段内对参考样品进行样品计数测定，使用转换系数将样品计数测定的结果转换成参考样品浓度，和将参考样品浓度与参考样品的溶液特征的变化相关联。通用查找表可以通过以下来生成：对于每个参考样品浓度取从多个菌株特异性查找表获得的所有溶液特征变化量的平均值，和将每个参考样品浓度与取平均值的溶液特征变化量相关联。样品计数测定可以包括光密度测量、板计数测定、流式细胞术测定或其组合。
该方法还可以包括在监测稀释的样品的溶液特征的变化之前基于源样品中感染原的物种从数据库检索物种特异性查找表，以及基于确定浓度、从物种特异性查找表获得的浓度数据和从物种特异性查找表获得的溶液特征数据来设置阈值量。物种特异性查找表可以从多个菌株特异性查找表生成，所述多个菌株特异性查找表代表从随时间监测的多个参考样品获得的数据。多个参考样品中的每一个可以包的参考感染原括与源样品中感染原的物种相同。
多个菌株特异性查找表中的每一个可以通过以下来生成：监测参考样品的溶液特征在一个时间段内的变化，在同一时间段内对参考样品进行样品计数测定，使用转换系数将样品计数测定的结果转换成参考样品浓度，以及将参考样品浓度与参考样品的溶液特征的变化相关联。物种特异性查找表可以通过以下来生成：对从多个菌株特异性查找表获得的对于每个参考样品浓度的所有溶液特征变化量取平均值，和将每个参考样品浓度与取平均值的溶液特征变化量相关联。在这些实施方案中，样品计数测定可以包括光密度测量、板计数测定、流式细胞术测定或其组合。
该方法还可以包括将输出样品稀释另一稀释倍数以产生进一步稀释的样品。进一步稀释的样品可以包括下游测试所需的感染原浓度。
在一些实施方案中，溶液特征可以是氧化还原电位(ORP)并且一个或更多个传感器可以是ORP传感器。可以在稀释的样品中不存在任何添加的报告物分子的情况下监测ORP。一个或更多个ORP传感器中的每一个可以包括氧化还原活性层。一个或更多个ORP传感器中的每一个可以包括活性电极和参比电极中的至少一个。在一些实施方案中，氧化还原活性层可以包括金层、铂层、金属氧化物层、碳层或其组合。
在其他实施方案中，溶液特征可以是pH并且一个或更多个传感器可以是pH传感器。一个或更多个pH传感器中的每一个可以包括pH敏感层。可以在稀释的样品中不存在任何添加的报告物分子的情况下监测pH。一个或更多个pH传感器中的每一个可以包括活性电极和参比电极中的至少一个。在一些实施方案中，pH敏感层可以包括氧化物层、硅烷层、自组装单层(SAM)、水凝胶层、蛋白质层、聚合物层或其组合。
源样品可以包括体液、伤口拭子或伤口样品、直肠拭子或直肠样品、另一种类型的生物样品、从其获得的培养物或其组合。体液可以包括尿液、血液、痰液、唾液、母乳、脊髓液、精液、阴道分泌物、滑液、胸膜液、腹膜液、心包液、羊水、已经被测试为感染原生长阳性的体液的培养物或其组合。感染原可以包括细菌、真菌、霉菌或其组合。
在另一种实施方案中，公开了一种用于制备确定浓度的输出样品的系统。该系统可以包括被配置成将包含感染原的源样品的等分试样稀释一定稀释倍数以产生稀释的样品的一个或更多个流体递送导管或计量导管。该系统还可以包括一个或更多个传感器。在一些实施方案中，稀释的样品可以被递送至或以其他方式引入一个或更多个传感器。在其他实施方案中，一个或更多个传感器可以通过被安置为与稀释的样品流体连通而被暴露于稀释的样品。
该系统还可以包括被配置成在孵育温度孵育稀释的样品的孵育组件。当一个或更多个传感器暴露于稀释的样品时，稀释的样品可以被孵育。孵育温度可以在约33℃和约37℃之间。
该系统还可以包括与一个或更多个传感器耦合的参数分析仪和计算设备中的至少一个。使用与一个或更多个传感器耦合的参数分析仪或计算设备，该参数分析仪或计算设备的一个或更多个处理器可以监测稀释的样品的溶液特征的变化。
该系统还可以包括冷却组件，该冷却组件被配置成当稀释的样品的溶液特征改变了阈值量时，使稀释的样品冷却至冷却温度以产生确定浓度的输出样品。在一些实施方案中，冷却温度可以在约4℃和约25℃之间。
该系统还可以包括在监测稀释的样品的溶液特征的变化之前，使用与一个或更多个传感器耦合的计算设备的一个或更多个处理器从数据库检索通用查找表。计算设备的一个或更多个处理器可以基于确定浓度、从通用查找表获得的浓度数据和从通用查找表获得的溶液特征数据来设置阈值量。通用查找表可以从多个菌株特异性查找表生成，所述多个菌株特异性查找表呈现从随时间监测的多个参考样品测量的数据。多个参考样品中的至少一个包含的参考感染原可以与源样品中感染原的物种不同。
在一些实施方案中，多个菌株特异性查找表中的每一个可以通过以下来生成：监测参考样品的溶液特征在一个时间段内的变化，在同一时间段内对参考样品进行样品计数测定，使用转换系数将样品计数测定的结果转换成参考样品浓度，以及将参考样品浓度与参考样品的溶液特征的变化相关联。通用查找表可以由计算设备的一个或更多个处理器通过以下来生成：对从多个菌株特异性查找表获得的对于每个参考样品浓度的所有溶液特征变化量取平均值，以及将每个参考样品浓度与取平均值的溶液特征变化量相关联。样品计数测定可以包括光密度测量、板计数测定、流式细胞术测定或其组合。
计算设备的一个或更多个处理器还可以在监测稀释的样品的溶液特征的变化之前基于源样品中感染原的物种从数据库检索物种特异性查找表，并且基于限定确定浓度、从物种特异性查找表获得的浓度数据和从物种特异性查找表获得的溶液特征数据来设置阈值量。物种特异性查找表可以从多个菌株特异性查找表生成，所述多个菌株特异性查找表代表从随时间监测的多个参考样品获得的数据。多个参考样品中的每一个包含的参考感染原可以与源样品中感染原的物种相同。
多个菌株特异性查找表中的每一个可以通过以下来生成：监测参考样品的溶液特征在一个时间段内的变化，在同一时间段内对参考样品进行样品计数测定，使用转换系数将样品计数测定的结果转换成参考样品浓度，以及将参考样品浓度与参考样品的溶液特征的变化相关联。物种特异性查找表可以通过以下来生成：对从多个菌株特异性查找表获得的对于每个参考样品浓度的所有溶液特征变化量取平均值，和将每个参考样品浓度与取平均值的溶液特征变化量相关联。在这些实施方案中，样品计数测定可以包括光密度测量、板计数测定、流式细胞术测定或其组合。
该系统还可以包括使用一个或更多个流体递送导管或计量导管以将输出样品稀释另一稀释倍数以产生进一步稀释的样品。进一步稀释的样品可包括下游测试所需的感染原浓度。
在一些实施方案中，溶液特征可以是氧化还原电位(ORP)并且一个或更多个传感器可以是ORP传感器。可以在稀释的样品中不存在任何添加的报告物分子的情况下监测ORP。一个或更多个ORP传感器中的每一个可以包括氧化还原活性层。一个或更多个ORP传感器中的每一个可以包括活性电极和参比电极中的至少一个。在一些实施方案中，氧化还原活性层可以包括金层、铂层、金属氧化物层、碳层或其组合。
在其他实施方案中，溶液特征可以是pH并且一个或更多个传感器可以是pH传感器。一个或更多个pH传感器中的每一个可以包括pH敏感层。可以在稀释的样品中不存在任何添加的报告物分子的情况下监测pH。一个或更多个pH传感器中的每一个可以包括活性电极和参比电极中的至少一个。在一些实施方案中，pH敏感层可以包括氧化物层、硅烷层、自组装单层(SAM)、水凝胶层、蛋白质层、聚合物层或其组合。
源样品可以包括体液、伤口拭子或伤口样品、直肠拭子或直肠样品、另一种类型的生物样品、从其获得的培养物或其组合。体液可以包括尿液、血液、痰液、唾液、母乳、脊髓液、精液、阴道分泌物、滑液、胸膜液、腹膜液、心包液、羊水、已经被测试为感染原生长阳性的体液的培养物或其组合。感染原可以包括细菌、真菌、霉菌或其组合。
附图简述
图1图示了用于制备用于下游测试的输出样品的示例方法的某些步骤。
图2图示了用于制备用于下游测试的输出样品的示例方法的另外的步骤。
图3A图示了用于生成物种特异性查找表的示例菌株特异性查找表。
图3B图示了包含特定菌株的感染原的参考样品被孵育的一个时间段内的pH增长曲线和参考浓度曲线。
图4A图示了用于制备用于下游测试的输出样品的系统的一种实施方案。
图4B示出了与本文公开的某些装置和系统一起使用的测试盒(test cartridge)的一种实施方案。
图5A图示了用作本文描述的方法和系统的一部分的pH传感器的一种实施方案的示意图。
图5B图示了用作本文描述的方法和系统的一部分的pH传感器的另一种实施方案的示意图。
图6A图示了用作本文描述的方法和系统的一部分的ORP传感器的一种实施方案的示意图。
图6B图示了用作本文描述的方法和系统的一部分的ORP传感器的另一种实施方案的示意图。
图7A图示了用作本文描述的方法和系统的一部分的组合的ORP和pH传感器的一种实施方案的示意图。
图7B图示了用作本文描述的方法和系统的一部分的组合的ORP和pH传感器的另一种实施方案的示意图。
详细描述
当结合附图阅读详细描述时将最佳地理解本文描述的设备、系统和方法的变化形式。要强调的是，根据通常的实践，附图的多种特征可能不是按比例的。相比之下，出于清楚起见，多种特征的尺寸可以任意扩大或缩小，并且并非所有特征在每幅附图中都是可见的或被标记出来。附图仅用于说明的目的，并且不意图将权利要求的范围限定或限制到所示的范围。
图1图示了用于从包含感染原106的源样品104制备输出样品102的方法100的一种实施方案。更具体地，方法100可以提供包含确定浓度105的感染原106的输出样品102。
源样品104可以包括以下中的至少一种：生物样品、体液、伤口拭子或伤口样品、直肠拭子或直肠样品以及从生物样品、体液、伤口拭子或伤口样品或者直肠拭子或直肠样品获得的感染原培养物。体液可以包括尿液、血液、血清、血浆、唾液、痰液、精液、母乳、关节液、脊髓液诸如脑脊髓液、伤口物质、粘液、伴随粪便的液体、重悬的直肠或伤口拭子、阴道分泌物、滑液、胸膜液、腹膜液、心包液、羊水、已经被测试为感染原阳性或感染原生长阳性的体液的培养物或样品，诸如已经被测试为感染原阳性或感染原生长阳性的血液培养物(即，阳性血液培养物)，或其组合。
包含确定浓度105的感染原106的输出样品102可以用作下游测试诸如下游抗感染剂或抗生素敏感性测试(AST)的接种物，以便确定感染原106对一种或更多种抗感染剂或抗生素的敏感性。
可以使用本文公开的方法或系统测定的感染原106可以是任何具有新陈代谢的单细胞或多细胞生物体，包括细菌和真菌。在某些实施方案中，感染原106可以是选自以下的属的细菌：不动杆菌属(Acinetobacter)、醋酸杆菌属(Acetobacter)、放线菌属(Actinomyces)、气球菌属(Aerococcus)、气单胞菌属(Aeromonas)、农杆菌属(Agrobacterium)、无形体属(Anaplasma)、固氮根瘤菌属(Azorhizobium)、固氮菌属(Azotobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)、拟杆菌属(Bacteriodes)、巴尔通体属(Bartonella)、鲍特菌属(Bordetella)、疏螺旋体属(Borrelia)、布鲁氏菌属(Brucella)、伯克霍尔德菌属(Burkholderia)、荚膜菌属(Calymmatobacterium)、弯曲杆菌属(Campylobacter)、衣原体属(Chlamydia)、嗜衣原体属(Chlamydophila)、柠檬酸杆菌属(Citrobacter)、梭菌属(Clostridium)、棒状杆菌属(Corynebacterium)、柯克斯体属(Coxiella)、埃立克体属(Ehrlichia)、肠杆菌属(Enterobacter)、肠球菌属(Enterococcus)、埃希氏菌属(Escherichia)、弗朗西斯氏菌属(Francisella)、梭杆菌属(Fusobacterium)、加德纳菌属(Gardnerella)、嗜血杆菌属(Haemophilus)、螺杆菌属(Helicobacter)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、乳杆菌属(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)、摩根菌属(Morganella)、莫拉菌属(Moraxella)、分枝杆菌属(Mycobacterium)、支原体属(Mycoplasma)、奈瑟菌属(Neisseria)、伯克氏菌属(Pandoraea)、巴斯德菌属(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)、普鲁威登菌属(Providencia)、假单胞菌属(Pseudomonas)、雷尔氏菌属(Ralstonia)、拉乌尔菌属(Raoultella)、根瘤菌属(Rhizobium)、立克次氏体属(Rickettsia)、罗沙利马体属(Rochalimaea)、罗氏菌属(Rothia)、沙门氏菌属(Salmonella)、沙雷氏菌属(Serratia)、希瓦氏菌属(Shewanella)、志贺氏菌属(Shigella)、螺旋菌属(Spirillum)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、链球菌属(Streptococcus)、链霉菌属(Streptomyces)、密螺旋体属(Treponema)、弧菌属(Vibrio)、沃尔巴克氏体属(Wolbachia)、耶尔森菌属(Yersinia)或其组合。在其他实施方案中，感染原106可以是选自念珠菌属(Candida)或隐球菌属(Cryptococcus)或霉菌的一种或更多种真菌。
可以使用本文公开的方法和系统进行定量的其他具体细菌可以包括：金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、路邓葡萄球菌(Staphylococcus lugdunensis)、凝固酶阴性葡萄球菌属物种(包括但不限于未区分的表皮葡萄球菌(Staphylococcusepidermidis)、溶血性葡萄球菌(Staphylococcus haemolyticus)、人葡萄球菌(Staphylococcus hominis)、头葡萄球菌(Staphylococcus capitis))、粪肠球菌(Enterococcus faecalis)、屎肠球菌(Enterococcus faecium)(包括但不限于未区分的屎肠球菌和其他肠球菌属物种(Enterococcus spp.)，不包括粪肠球菌)、肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)、化脓性链球菌(Streptococcus pyogenes)、无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)、链球菌属物种(Streptococcus spp.)(包括但不限于未区分的缓症链球菌(Streptococcus mitis)、化脓性链球菌、解没食子酸链球菌(Streptococcus gallolyticus)、无乳链球菌、肺炎链球菌)、铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)、鲍氏不动杆菌(Acinetobacter baumannii)、克雷伯氏菌属物种(Klebsiellaspp.)(包括但不限于未区分的肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)、产酸克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca))、大肠杆菌(Escherichia coli)、肠杆菌属物种(Enterobacterspp.)(包括但不限于未区分的阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)、产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes))、变形杆菌属物种(Proteus spp.)(包括但不限于未区分的奇异变形杆菌(Proteus mirabilis)、普通变形杆菌(Proteus vulgaris))、柠檬酸杆菌属物种(Citrobacter spp.)(包括但不限于未区分的弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacterfreundii)、克氏柠檬酸杆菌(Citrobacter koseri))、粘质沙雷氏菌(Serratiamarcescens)、白色念珠菌(Candida albicans)、光滑念珠菌(Candida glabrata)和热带念珠菌(Candida tropicalis)。
可以进行定量的其他更具体细菌可以包括鲍氏不动杆菌、放线杆菌属物种(Actinobacillus spp.)、放线菌(Actinomycetes)，放线菌属物种(Actinomyces spp.)(包括但不限于衣氏放线菌(Actinomyces israelii)和内氏放线菌(Actinomycesnaeslundii))、气单胞菌属物种(Aeromonas spp.)(包括但不限于嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)、威隆气单胞菌温和生物型(Aeromonas veronii biovarsobria)(温和气单胞菌(Aeromonas sobria))和豚鼠气单胞菌(Aeromonas caviae))、嗜吞噬无形体(Anaplasma phagocytophilum)、木糖氧化产碱菌(Alcaligenes xylosoxidans)、伴放线放线杆菌(Actinobacillus actinomycetemcomitans)、芽孢杆菌属物种(Bacillusspp.)(包括但不限于炭疽芽孢杆菌(Bacillus anthracis)、蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)和嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus))、拟杆菌属物种(Bacteroides spp.)(包括但不限于脆弱拟杆菌(Bacteroides fragilis))、巴尔通体属物种(Bartonella spp.)(包括但不限于杆菌状巴尔通体(Bartonella bacilliformis)和汉赛巴尔通体(Bartonella henselae)、双歧杆菌属物种(Bifidobacterium spp.)、鲍特菌属物种(Bordetella spp.)(包括但不限于百日咳鲍特菌(Bordetella pertussis)、副百日咳鲍特菌(Bordetella parapertussis)和支气管败血鲍特菌(Bordetellabronchiseptica))、疏螺旋体属物种(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))、布鲁氏菌属物种(Brucella spp.)(包括但不限于流产布鲁氏菌(Brucella abortus)、犬布鲁氏菌(Brucella canis)、羊布鲁氏菌(Brucella melintensis)和猪布鲁氏菌(Brucellasuis))、伯克霍尔德菌属物种(Burkholderia spp.)(包括但不限于类鼻疽伯克霍尔德菌(Burkholderia pseudomallei)和洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacia))、弯曲杆菌属物种(Campylobacter spp.)(包括但不限于空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni)、大肠弯曲杆菌(Campylobacter coli)、海鸥弯曲杆菌(Campylobacter lari)和胎儿弯曲杆菌(Campylobacter fetus))、二氧化碳嗜纤维菌属物种(Capnocytophaga spp.)、人心杆菌(Cardiobacterium hominis)、沙眼衣原体(Chlamydia trachomatis)、肺炎嗜衣原体(Chlamydophila pneumoniae)、鹦鹉热嗜衣原体(Chlamydophila psittaci)、柠檬酸杆菌属物种、贝纳柯克斯体(Coxiella burnetii)、棒状杆菌属物种(Corynebacterium spp.)(包括但不限于白喉棒状杆菌(Corynebacterium diphtheriae)、杰氏棒状杆菌(Corynebacterium jeikeium)和棒状杆菌属)、梭菌属物种(Clostridium spp.)(包括但不限于产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)、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)、肠杆菌属物种(Enterobacter spp.)(包括但不限于产气肠杆菌、聚团肠杆菌(Enterobacter agglomerans)、阴沟肠杆菌和大肠杆菌，包括机会性大肠杆菌，包括但不限于肠产毒性大肠杆菌、肠侵袭性大肠杆菌、肠致病性大肠杆菌、肠出血性大肠杆菌、肠聚集性大肠杆菌和尿道致病性大肠杆菌(uropathogenic E.coli))、肠球菌属物种(Enterococcus spp.)(包括但不限于粪肠球菌和屎肠球菌)、埃立克体属物种(Ehrlichiaspp.)(包括但不限于查菲埃立克体(Ehrlichia chaffeensis)和犬埃立克体(Ehrlichiacanis))、猪红斑丹毒丝菌(Erysipelothrix rhusiopathiae)、真杆菌属物种(Eubacteriumspp.)、土拉热弗朗西丝菌(Francisella tularensis)、具核梭形杆菌(Fusobacteriumnucleatum)、阴道加德纳菌(Gardnerella vaginalis)、麻疹孪生球菌(Gemellamorbillorum)、嗜血杆菌物种(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))、螺杆菌属物种(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))、金格杆菌(Kingella kingae)、克雷伯氏菌属物种(Klebsiella spp.)(包括但不限于肺炎克雷伯氏菌、肉芽肿克雷伯氏菌(Klebsiellagranulomatis)和产酸克雷伯氏菌)、乳杆菌属物种(Lactobacillus spp.)、单核细胞性李斯特菌(Listeria monocytogenes)、问号钩端螺旋体(Leptospira interrogans)、嗜肺军团菌(Legionella pneumophila)、问号钩端螺旋体、消化链球菌属物种(Peptostreptococcus spp.)、卡他莫拉菌(Moraxella catarrhalis)、摩根菌物种(Morganella spp.)、动弯杆菌属物种(Mobiluncus spp.)、微球菌属物种(Micrococcusspp.)、分枝杆菌属物种(Mycobacterium spp.)(包括但不限于麻风分枝杆菌(Mycobacterium leprae)、结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)、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))、支原体属物种(Mycoplasm spp.)(包括但不限于肺炎支原体(Mycoplasma pneumoniae)、人型支原体(Mycoplasma hominis)和生殖支原体(Mycoplasma genitalium))、诺卡菌属物种(Nocardia spp.)(包括但不限于星形诺卡菌(Nocardia asteroides)、盖尔森基兴诺卡菌(Nocardia cyriacigeorgica)和巴西诺卡菌(Nocardia brasiliensis))、奈瑟菌属物种(Neisseria spp.)(包括但不限于淋病奈瑟菌(Neisseria gonorrhoeae)和脑膜炎奈瑟菌(Neisseria meningitidis))、多杀巴斯德菌(Pasteurella multocida)、类志贺邻单胞菌(Plesiomonas shigelloides)、普雷沃菌属物种(Prevotella spp.)、卟啉单胞菌属物种(Porphyromonas spp.)、产黑素普雷沃菌(Prevotella melaninogenica)、变形杆菌属物种(Proteus spp.)(包括但不限于普通变形杆菌和奇异变形杆菌)、普鲁威登菌属物种(Providencia spp.)(包括但不限于产碱普鲁威登菌(Providencia alcalifaciens)、雷氏普鲁威登菌(Providencia rettgeri)和斯氏普鲁威登菌(Providencia stuartii))、铜绿假单胞菌、痤疮丙酸杆菌(Propionibacterium acnes)、马红球菌(Rhodococcus equi)、立克次氏体属物种(Rickettsia spp.)(包括但不限于立氏立克次氏体(Rickettsiarickettsii)、小蛛立克次氏体(Rickettsia akari)和普氏立克次氏体(Rickettsiaprowazekii)、恙虫病东方体(Orientia tsutsugamushi)(原名：恙虫病立克次氏体(Rickettsia tsutsugamushi)和斑疹伤寒立克次氏体(Rickettsia typhi))、红球菌属物种(Rhodococcus spp.)、嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)、沙门氏菌属物种(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)、猪霍乱沙门氏菌(Salmonella cholerasuis)和鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhimurium))、沙雷氏菌属物种(Serratia spp.)(包括但不限于粘质沙雷氏菌和液化沙雷氏菌(Serratia liquifaciens))、志贺氏菌属物种(Shigella spp.)(包括但不限于痢疾志贺氏菌(Shigella dysenteriae)、福氏志贺氏菌(Shigella flexneri)、鲍氏志贺氏菌(Shigella boydii)和宋氏志贺氏菌(Shigella sonnei))、葡萄球菌属物种(Staphylococcus spp.)(包括但不限于金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、溶血性葡萄球菌、腐生葡萄球菌(Staphylococcus saprophyticus))、链球菌属物种(Streptococcus spp.)(包括但不限于肺炎链球菌(例如，氯霉素耐受血清型4肺炎链球菌、壮观霉素耐受血清型6B肺炎链球菌、链霉素耐受血清型9V肺炎链球菌、红霉素耐受血清型14肺炎链球菌、奥普托欣(optochin)耐受血清型14肺炎链球菌、利福平(rifampicin)耐受血清型18C肺炎链球菌、四环素耐受血清型19F肺炎链球菌、青霉素耐受血清型19F肺炎链球菌和甲氧苄啶耐受血清型23F肺炎链球菌、氯霉素耐受血清型4肺炎链球菌、壮观霉素耐受血清型6B肺炎链球菌、链霉素耐受血清型9V肺炎链球菌、奥普托欣耐受血清型14肺炎链球菌、利福平耐受血清型18C肺炎链球菌、青霉素耐受血清型19F肺炎链球菌或甲氧苄啶耐受血清型23F肺炎链球菌)、无乳链球菌、变形链球菌(Streptococcus mutans)、化脓性链球菌、A组链球菌、化脓性链球菌、B组链球菌、无乳链球菌、C组链球菌、咽峡炎链球菌(Streptococcus anginosus)、似马链球菌(Streptococcus equisimilis)、D组链球菌、牛链球菌(Streptococcus bovis)、F组链球菌、咽峡炎链球菌和G组链球菌)、小螺菌(Spirillum minus)、念珠状链杆菌(Streptobacillus moniliformi)、密螺旋体属物种(Treponema spp.)(包括但不限于斑点密螺旋体(Treponema carateum)、细弱密螺旋体(Treponema pertenue)、苍白密螺旋体(Treponema pallidum)和Treponema endemicum、Tropheryma whippelii、解脲支原体(Ureaplasma urealyticum)、韦荣球菌属物种(Veillonella spp.)、弧菌属物种(Vibriospp.)(包括但不限于霍乱弧菌(Vibrio cholerae)、副溶血性弧菌(Vibrioparahaemolyticus)、创伤弧菌(Vibrio vulnificus)、副溶血性弧菌、创伤弧菌、解藻酸弧菌(Vibrio alginolyticus)、拟态弧菌(Vibrio mimicus)、霍利斯弧菌(Vibriohollisae)、河流弧菌(Vibrio fluvialis)、梅契尼可夫弧菌(Vibrio metchnikovii)、海鱼弧菌(Vibrio damsela)和弗氏弧菌(Vibrio furnisii))、耶尔森菌属物种(Yersiniaspp.)(包括但不限于小肠结肠炎耶尔森菌(Yersinia enterocolitica)、鼠疫耶尔森菌(Yersinia pestis)和假结核耶尔森菌(Yersinia pseudotuberculosis))和嗜麦芽黄单胞菌(Xanthomonas maltophilia)等。
此外，可以使用本文公开的方法和系统测定的其他感染原106可以包括真菌或霉菌，包括但不限于念珠菌属物种(Candida spp.)(包括但不限于白色念珠菌、光滑念珠菌、热带念珠菌、近平滑念珠菌(Candida parapsilosis)和克柔念珠菌(Candida krusei))、曲霉属物种(Aspergillus spp.)(包括但不限于烟曲霉(Aspergillus fumigatous)、黄曲霉(Aspergillus flavus)、棒曲霉(Aspergillus clavatus))、隐球菌属物种(Cryptococcusspp.)(包括但不限于新型隐球菌(Cryptococcus neoformans)、格特隐球菌(Cryptococcusgattii)、罗伦隐球菌(Cryptococcus laurentii)和白色隐球菌(Cryptococcusalbidus))、镰孢菌属物种(Fusarium spp.)(包括但不限于尖孢镰孢菌(Fusariumoxysporum)、腐皮镰孢菌(Fusarium solani)、轮枝镰孢菌(Fusarium verticillioides)和层出镰孢菌(Fusarium proliferatum))、米根霉菌(Rhizopus oryzae)、马尔尼菲青霉菌(Penicillium marneffei)、粗球孢子菌(Coccidioides immitis)和皮炎芽生菌(Blastomyces dermatitidis)。
方法100可以包括在步骤1A中将源样品104的等分试样引入反应容器108中。反应容器108可以指用于容纳生物样品的一支或更多支试管、反应管、高通量测定板或孔板诸如96孔板、192孔板或384孔板的孔、培养板或培养皿、微流体导管或其他合适的容器。
在图1中未示出的另外的实施方案中，在源样品104的等分试样量出到反应容器108之前，可以将刺激物溶液添加至源样品104。刺激物溶液可以是营养物溶液或生长溶液。在这些和其他实施方案中，源样品104也可以在步骤1A之前被过滤。该过滤步骤可以包括使用过滤器、微流体过滤器或其组合的实例来过滤源样品104，以从源样品104过滤出碎片、无机材料和较大的细胞组分，包括血细胞或上皮细胞。
一个或更多个流体递送导管110可以将源样品104的等分试样注射、递送至或以其他方式引入反应容器108。流体递送导管110可以包括管、泵、容器或微流体通道，用于向系统中的设备、装置或容器以及在系统中的设备、装置或容器之间递送缓冲液、试剂、包括源样品104的流体样品或其组合。例如，如图1中示出的，流体递送导管110可以指泵诸如注射泵的一部分。在其他实施方案中，流体递送导管110可以包括或指液压泵、气动泵、蠕动泵、真空泵或正压泵、手动泵或机械泵的至少一部分或其组合。在另外的实施方案中，流体递送导管110可以包括或指注射筒、移液管、毛细管、分配瓶的至少一部分或其组合。流体递送导管110也可以是真空系统的一部分，该真空系统被配置成在真空下将流体抽吸至通道、管或通路或通过通道、管或通路抽吸流体。此外，流体递送导管110可以包括或指多通道递送系统或移液管的至少一部分。
方法100可以包括在步骤1B中稀释源样品104的等分试样。例如，源样品104的等分试样可以被稀释一定稀释倍数或比例以产生稀释的样品112。稀释倍数可以在约1:1至约1:10之间。稀释倍数还可以在约1:10至约1:100之间。在一些实施方案中，稀释倍数可以在约1:100至约1:103之间。在其他实施方案中，稀释倍数还可以在约1:103至约1:107之间。在其他实施方案中，稀释倍数可以大于1:107。
可以使用稀释溶液114稀释源样品104的等分试样。在一些实施方案中，稀释溶液114可以包含生长培养基或生长诱导物。在这些和其他实施方案中，稀释溶液114可以是包含以下的溶液：细菌用胰蛋白胨(bacto-tryptone)、胰蛋白酶大豆消化物、酵母提取物、牛肉提取物、阳离子调节的Mueller Hinton肉汤(CAMHB)、补充有葡萄糖的Mueller Hinton肉汤(MHG)、淀粉、酪蛋白的酸水解物、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、葡萄糖或其他碳水化合物)或其组合。生长诱导物可以包括基于碳的诱导物、基于氮的诱导物、矿物质、痕量元素、生物生长因子或其任何组合。例如，生长诱导物可以包括但不限于碳水化合物，诸如葡萄糖或淀粉、氨、镁、氨基酸、酪蛋白氨基酸、维生素、肽、血液或其组合。在一种示例实施方案中，稀释溶液114可以包括胰蛋白胨、酵母提取物、氯化钠、淀粉、水和葡萄糖。
尽管图1图示了在步骤1B中稀释的源样品104的一个等分试样，但是通过本公开内容可预期，源样品104的另外的等分试样可以被稀释至相同稀释比例或不同的稀释比例以产生另外的稀释的样品(例如，第二稀释的样品、第三稀释的样品、第四稀释的样品等)。另外的稀释的样品可以被用于生成内部对照或冗余样品。
方法100还可以包括在步骤1C中鉴定源样品104中感染原106的物种或其他分类类型或特征的任选的步骤。除了物种之外，其他分类类型可以包括源样品104中感染原106的属(genus)、科(family)、目(order)、纲(class)、门(phylum)、界(kingdom)和域(domain)。
在一些实施方案中，鉴定感染原106的物种或其他分类类型可以包括经由与计算设备116耦合的输入设备(例如，键盘或触屏)从用户接收这样的信息。在其他实施方案中，鉴定感染原106的物种或其他分类类型可以包括从与计算设备116通信地耦合的另一计算设备接收这样的信息，或从数据库检索这样的信息。感染原106的分类类型(例如，物种、属、科等)或特征可以存储于计算设备116的存储器、计算云或计算设备116可通过网络访问的远程服务器中。
在一些实施方案中，鉴定源样品104中感染原106的物种可以包括使用生物化学测试(例如，关于代谢的测试或关于特定酶的测试)、质谱、基因分型、来自培养板的表型分析、包含噬菌体的测试试剂盒或其组合来确定物种106。在一些实施方案中，感染原106的特征可以是感染原106对革兰氏染色测试的响应。例如，步骤1C可以包括进行革兰氏染色试验，并且将感染原106鉴定为革兰氏阳性细菌或革兰氏阴性细菌。
在某些实施方案中，可以鉴定源样品104中感染原106的物种，但感染原106的特定菌株可以保持未知。在其他实施方案中，在进行方法100的其他步骤之前，不需要鉴定源样品104中感染原106的分类类型或特征(例如，物种或革兰氏类型)。
方法100还可以包括在步骤1D中使用计算设备116或另一设备从数据库选择和检索查找表(LUT)。LUT可以基于关于源样品104中感染原106的分类类型或特征的信息或者缺乏这样的信息来选择。例如，当源样品104中感染原106的物种被鉴定为粘质沙雷氏菌(SMa)时，可以选择和检索细菌物种SMa的物种特异性LUT 210(参见图2)。此外，作为实例，当源样品104中感染原106的物种尚未被确定或是未知的时，可以选择并且检索通用LUT 212(参见图2)。作为另一实例，还可以选择和检索按属、科、目、纲、门、界或域进行组织的LUT。此外，还可以选择或检索按微生物特征诸如革兰氏类型、或功能能力诸如水解某些蛋白质或分子的能力进行组织的LUT。
LUT可以作为数据库软件程序的一部分存储于计算设备116的存储器中。在其他实施方案中，LUT可以作为数据库软件程序的一部分存储于计算云中或计算设备116可通过网络访问的远程服务器中。计算设备116或其中的一个或更多个处理器可以搜索数百或数千个存储的LUT，并且基于关于源样品104中感染原106的分类类型(例如，物种)或特征的信息来选择适当的LUT。
如将在以下章节中更详细讨论的，物种特异性LUT 210、通用LUT 212和按分类或特征进行组织的其他LUT可以从多个菌株特异性LUT 204(参见图2)生成，所述多个菌株特异性LUT 204代表从随时间监测的多个参考样品208(参见图2)测量的数据。当LUT是物种特异性LUT 210时，多个参考样品208中的每一个包含的参考感染原214(参见图2)可以与源样品104中感染原106的物种相同。当LUT是通用LUT 212或其他类型的物种间LUT时，多个参考样品208中的至少一个包含的参考感染原214可以与源样品104中感染原106的物种不同。
方法100还可以包括在步骤1E中使用计算设备116或与计算设备116通信地耦合的另一设备来设置阈值量118。阈值量118可以表示稀释的样品112的溶液特征需要进行改变以使稀释的样品112中感染原106的浓度达到确定浓度105的目标量。阈值量118还可以表示在稀释的样品112中感染原106的浓度超过确定浓度105之前，稀释的样品112的溶液特征被允许改变的限值或最大量(例如，ΔpH为约-0.20)。在一些实施方案中，阈值量118可以是阈值范围(例如，ΔpH在约-0.15和-0.25之间)。
阈值量118可以使用与用于监测稀释的样品112的溶液特征的一个或更多个传感器122通信地耦合的计算设备116(或另一设备，诸如参数分析仪120)来设置。阈值量118可以基于确定浓度105、从检索的LUT(例如，物种特异性LUT 210或通用LUT 212)获得的浓度数据以及从检索的LUT(例如，物种特异性LUT 210或通用LUT 212)获得的溶液特征数据来设置。例如，输出样品102的确定浓度105可以设置为3×108集落形成单位/毫升(CFU/mL)或3e8 CFU/mL。此外，例如，输出样品102的确定浓度105可以设置为5×105CFU/mL或5e5 CFU/mL。在计算设备116(或其中的处理器)已经基于源样品104中感染原106的分类或特征选择并检索了适当的LUT后，计算设备116(或其中的处理器)然后可以基于从LUT获得的浓度和溶液特征数据来将阈值量118设置为ΔpH-0.20。
方法100还可以包括在步骤1F中使传感器122暴露于稀释的样品112，或将稀释的样品112引入传感器122，使得传感器122的至少一部分与稀释的样品112流体连通。传感器122与稀释的样品112流体连通的部分可以包括传感器122的官能化(或pH活性)层(参见图5A、5B、7A和7B)或氧化还原活性层(参见图6A、6B、7A和7B)。
传感器122可以被配置成对稀释的样品112的溶液特征的变化响应。在一些实施方案中，传感器122可以是被配置成对稀释的样品112的pH的变化响应的pH传感器。在其他实施方案中，传感器122可以被配置成对稀释的样品112的ORP的变化响应的氧化还原电位(ORP)传感器。在另外的实施方案中，传感器122可以是被配置成对稀释的样品112的pH和ORP的变化响应的组合的pH和ORP传感器。
步骤1F还可以包括将稀释的样品112在孵育温度124孵育一个时间段。当传感器122暴露于稀释的样品112时，稀释的样品112可以被孵育。稀释的样品112可以在相同的反应容器108中孵育，或者转移到不同的反应容器108或容器中。
孵育温度124可以在约30℃和40℃之间。在一些实施方案中，孵育温度124可以在约33℃和37℃之间(或约35℃±2℃)。只要需要，可以对稀释的样品112在孵育温度124进行孵育，以使稀释的样品112内感染原106的浓度达到确定浓度105。在一些实施方案中，孵育时间段可以在约15分钟和60分钟之间。在其他实施方案中，孵育时间段可以在约60分钟和120分钟之间。在另外的实施方案中，孵育时间段可以少于15分钟或大于120分钟。
在图1中示出的示例实施方案中，将传感器122暴露于稀释的样品112可以包括将手持式或探头实例的传感器122的至少一部分直接浸入稀释的样品中。在该实施方案中，手持式或探头实例的传感器122可以是与独立的参数分析仪120诸如电压表或万用表耦合的手持式pH传感器或手持式ORP传感器。
在通过本公开内容可预期的另一种示例实施方案中，将稀释的样品112引入传感器122可以包括将稀释的样品注射、递送至或以其他方式引入包括构造在基底上的传感器122的孔或容器。在图4A中示出的又另一种示例实施方案中，将稀释的样品112引入传感器122可以包括将包含稀释的样品112的反应容器404(参见图4A)放置或定位到样品制备装置402(参见图4A)中，该样品制备装置402包括具有能够进入稀释的样品112或与稀释的样品112流体连通的触点(contact)或电极的内置传感器122。传感器122将在以下章节中更详细地讨论。
步骤1F还可以包括使用与传感器122耦合的参数分析仪120或与参数分析仪120或传感器122耦合的计算设备116来监测稀释的样品112的溶液特征的变化。稀释的样品112的溶液特征可以在不存在任何外源报告物分子被添加至稀释的样品112的情况下进行监测。
尽管图1将参数分析仪120示出为与计算设备116分离的独立设备，但是通过本公开内容可预期并且本领域普通技术人员应理解，参数分析仪120和计算设备116可以集成到一个设备中。如图1中图示的，计算设备116可以是移动设备、手持式设备、平板设备、膝上型计算机或台式计算机。在一些实施方案中，参数分析仪120可以向计算设备116无线传送信号或结果。
稀释的样品112的溶液特征可以由于稀释的样品112中感染原106的能量使用、氧气摄取或释放、生长或代谢而随着溶液中离子的量或电活性氧化还原物质的量的改变而改变。例如，稀释的样品112中电活性氧化还原物质的量可以由于由稀释的样品112中感染原106所承担的细胞活性(例如，微生物有氧或无氧呼吸)而改变。此外，作为实例，稀释的样品112中H+离子的量可以由于由稀释的样品112中感染原106所承担的细胞活性而改变。
作为更具体的实例，稀释的样品112中来自下文表1的电子供体的量(例如，能量载体诸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)可以由于稀释的样品112中感染原106的生长而改变。此外，作为另一更具体的实例，稀释的样品112中由于有氧呼吸而消耗的氧气的量可以由于稀释的样品112中感染原106的生长而改变。
表1：下文是一个“氧化还原塔(redox tower)”，示出了可以被感染原在代谢过程期间使用的潜在电子供体和电子受体。电子供体将具有比电子受体更大的负电位。例如，在有氧呼吸中，O2可以用作终末电子受体，而在无氧呼吸中，终末电子受体可以包括NO3 -、Fe3+、Mn4+、SO4 2-或CO2。
当监测的溶液特征是pH时，阈值量118可以在约ΔpH 0.01和ΔpH 3.0之间。作为更具体的实例，阈值量118可以设置为约ΔpH 0.20(即，当起始pH被归一化至pH 7.0时，可以设置pH阈值水平(pHth)为pH 6.8)。当监测的溶液特征是ORP时，阈值量118可以在约Δ100mV和Δ700mV之间。作为更具体的实例，阈值量118可以设置为约Δ100mV(即，当起始ORP被归一化至0mV时，可以设置ORP阈值水平(Vth)为-100mV)。
方法100还可以包括在步骤1G中当稀释的样品112的溶液特征改变了阈值量118时，使稀释的样品112冷却至冷却温度126。当稀释的样品112内感染原106的浓度达到确定浓度105时(即，当达到阈值量118时)，稀释的样品112可以被冷却。在稀释的样品112内感染原106的浓度达到确定浓度105后，稀释的样品112可以被认为是或称为输出样品102。
冷却温度126可以在约4℃和25℃之间。在一些实施方案中，冷却温度126可以在约4℃和15℃之间。在其他实施方案中，冷却温度126可以在4℃以下和在25℃以上。
在一种实施方案中，计算设备116或参数分析仪120可以警告用户稀释的样品112的溶液特征已经改变了阈值量118。例如，当稀释的样品112的溶液特征已经改变了阈值量118时，计算设备116或参数分析仪120可以生成听觉警报、视觉或图形警报、触觉或运动警报或其组合。作为更具体的实例，计算设备116或参数分析仪120可以生成消息，通知用户稀释的样品112的溶液特征已经改变了阈值量118。
稀释的样品112可以通过被放置在冰浴中而冷却至冷却温度126。稀释的样品112还可以通过放置在冰箱或冷冻器、冷藏室、冷却设备或其组合中而冷却至冷却温度126。当方法100使用集成系统诸如图4A中示出的系统400来实施时，稀释的样品112可以通过集成在样品制备装置402(参见图4A)内的冷却组件来冷却。
方法100还可以包括将输出样品102稀释另一稀释倍数以产生进一步稀释的样品。进一步稀释的样品可以包括下游测试诸如下游AST测定所需的感染原浓度。在这种情况下，进一步稀释的样品可以用作用于下游测试的输入样品。进一步稀释的样品中的稀释剂可以在任何温度，并且因此充当冷却剂来使进一步稀释的样品冷却。
使用本文描述的方法100和系统，实验室或医院可以在缩短的制备时间段128内从源样品104制备确定浓度105的输出样品102。使用本文描述的方法100和系统，制备时间段128可以在约60分钟和120分钟之间。在其他实施方案中，制备时间段128可以在约1分钟和60分钟之间。在另外的实施方案中，制备时间段128可以在约120分钟和240分钟之间。在一些实施方案中，制备时间段128可以大于240分钟。
方法100的一个或更多个上文提及的步骤可以作为机器可执行指令或逻辑命令存储于计算设备116或与计算设备116通信地或电耦合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。参数分析仪120、计算设备116、或者与参数分析仪120或计算设备116耦合的另一设备中的任何一个可以包括被配置成执行上文提及的指令或逻辑命令的一个或更多个处理器或控制器。
图1中描绘的步骤不要求按所示出的特定顺序来达到期望的结果。此外，某些步骤或过程可以被省略或并行发生以达到期望的结果。此外，本文公开的任何系统或设备可以用来代替图1的步骤中示出的设备或系统。
图2图示了用于从多个菌株特异性LUT 204生成综合(composite)或取平均值的查找表(LUT)202的示例方法200。多个菌株特异性LUT 204可以代表随时间监测多个参考样品208获得的实验数据206。取平均值的LUT 202可以是物种特异性LUT 210、通用LUT 212或按分类类型或特征进行组织的另一种LUT中的任何一种。例如，取平均值的LUT 202也可以是革兰氏阳性LUT或革兰氏阴性LUT。每个参考样品208可以包括已知菌株和已知物种的参考感染原214。
物种特异性LUT 210可以从多个菌株特异性LUT 204生成，多个菌株特异性LUT204代表通过监测多个参考样品208获得的实验数据206，其中每个参考样品208包含的参考感染原214与源样品104中感染原106的物种相同。例如，可以从多个菌株特异性LUT 204生成针对SMa的物种特异性LUT 210，所述多个菌株特异性LUT 204包括代表以下的LUT：SMa的CDC-27菌株(SMa_CDC-27)、SMa的CDC-91菌株(SMa_CDC-91)、SMa的CDC-99菌株(SMa_CDC-99)、SMa的CDC-121菌株(SMa_CDC-121)、SMa的CDC-122菌株(SMa_CDC-122)、SMa的CDC-130菌株(SMa_CDC-130)或其组合。作为另一实例，还可以从多个菌株特异性LUT 204生成针对金黄色葡萄球菌(SAu)的物种特异性LUT 210，所述多个菌株特异性LUT 204包括以下的LUT：SAu的野生型菌株(SAu_WT)、SAu的CDC-483菌株(SAu_CDC-483)、SAu的CDC-475菌株(SAu_CDC-475)、SAu的ATCC43300菌株(SAu-ATCC-43300)或其组合。
通用LUT 212可以从多个菌株特异性LUT 204生成，所述多个菌株特异性LUT 204代表监测包含不同物种的参考感染原214的多个参考样品208获得的实验数据206。例如，通用LUT 212可以从跨若干物种的多个菌株特异性LUT 204生成，所述多个菌株特异性LUT204包括代表以下物种的菌株特异性LUT 204：SMa、SAu、大肠杆菌(ECo)、阴沟肠杆菌(ECl)、产气肠杆菌(EAe)、肺炎克雷伯菌(KPn)或其任何组合。
参考样品208可以通过将来自感染原培养板的感染原集落重悬浮于生长培养基中以达到初始浓度来制备。作为更具体的实例，参考样品可以是通过将细菌菌落从细菌培养板接种到生长培养基中而制备的液体细菌培养物。例如，参考感染原214的初始浓度可以是约1×107(或1e7)CFU/mL。
方法200可以包括在步骤2A中监测参考样品208的溶液特征在一个时间段内的变化。溶液特征可以通过将参考样品208引入传感器122或以其他方式使传感器122暴露于参考样品208，使得传感器122的官能化层(参见图5A、5B、7A和7B)或氧化还原活性层(参见图6A、6B、7A和7B)与参考样品208流体连通来监测。当传感器122是pH传感器时，监测的溶液特征可以是溶液pH。当传感器122是ORP传感器时，监测的溶液特征可以是溶液ORP。参考样品208的溶液特征可以在不存在向参考样品208添加任何外源报告物分子的情况下进行监测。参考样品208还可以在孵育温度124孵育，同时由传感器122对参考样品208的溶液特征进行监测。
在一些实施方案中，传感器122可以与参数分析仪120耦合，所述参数分析仪120与计算设备116通信地耦合，或者传感器122可以与计算设备116直接耦合。计算设备116可以在特定时间间隔216记录和存储关于参考样品208的溶液特征的变化的数据。例如，计算设备116可以每5分钟、每10分钟或每15分钟存储参考样品208的pH的变化。在一些实施方案中，时间间隔216可以在约30秒和20分钟之间。在其他实施方案中，时间间隔216可以在约1秒和30秒之间或者大于20分钟。
方法200还可以包括在同一时间段内对参考样品208进行样品计数测定218。样品计数测定218可以是为了确定在特定时间点参考样品208中参考感染原214的浓度而进行的测试或测量。参考样品208中参考感染原214的浓度可以在参考样品208被孵育并且生长培养基为参考感染原214提供营养物的一个时间段内增加。
在一些实施方案中，样品计数测定218可以包括光密度(O.D.)测量、板计数测定或流式细胞术测定。在其他实施方案中，样品计数测定218可以是用于确定参考样品208中参考感染原214的浓度的其他测试或测量。例如，样品计数测定218可以是使用分光光度设备或系统在600nm波长进行的O.D.测量(OD600测量)。样品计数测定218可以通过直接或间接与计算设备116通信地耦合的设备或系统(例如，检测器)来进行。计算设备116可以将这样的样品计数测定218的结果记录和存储于一个或更多个数据库中，所述数据库存储于计算设备116的存储器、计算云或计算设备116可访问的远程服务器中。
样品计数测定218可以与监测和记录参考样品208的溶液特征的变化同时进行。例如，O.D.测量采取的时间间隔可以以与测量参考样品208的溶液特征的变化的时间间隔216相同。作为更具体的实例，可以对参考样品208进行样品计数测定218(例如，O.D.测量)，并且可以每5分钟记录同一参考样品208的溶液特征变化。在其他实施方案中，样品计数测定218可以在记录参考样品208的溶液特征的变化之前立即或之后立即进行。
方法200还可以包括使用转换系数将样品计数测定218的结果转换成参考样品浓度220。例如，通过将O.D.测量的结果乘以数值转换系数(例如O.D.×(1.76×109))，O.D.测量的结果可以被转换成参考样品浓度220(表示为CFU/mL)。转换系数通常取决于仪器，并且因仪器而异。计算设备116(或其中的处理器)或与计算设备116通信地耦合的另一设备可以被编程为将样品计数测定218的结果转换为参考样品浓度220，并且将这样的参考样品浓度220存储于一个或更多个数据库中，所述数据库存储于计算设备116的存储器、计算云或计算设备116可访问的远程服务器中。
方法200还可以包括在步骤2B中通过将计算的参考样品浓度220与特定参考样品208的溶液特征在特定时间间隔216的变化相关联来生成多个菌株特异性LUT 204中的每一个。例如，SMa_CDC-27的菌株特异性LUT 204可以通过将对于该特定参考样品208计算的参考样品浓度220与每5分钟或每10分钟测量的该参考样品208的溶液特征的变化相关联来生成。
方法200还可以包括在步骤2C中使用从多个菌株特异性LUT 204获得的数据生成取平均值的LUT 202。如先前讨论的，取平均值的LUT 202可以指物种特异性LUT 210、通用LUT 212或按分类类型或特征进行组织的另一种LUT中的任何一种。例如，取平均值的LUT202也可以是革兰氏阳性LUT或革兰氏阴性LUT。当取平均值的LUT 202是物种特异性LUT210时，用于生成物种特异性LUT 210的菌株特异性LUT 204可以涵盖相同物种的感染原的不同菌株。当取平均值的LUT 202是通用LUT 212时，用于生成通用LUT 212的菌株特异性LUT 204可以涵盖跨不同物种的感染原的不同菌株。
在一种实施方案中，取平均值的LUT 202可以通过对跨多个菌株特异性LUT 204的所有溶液特征变化量222取平均值以产生多个取平均值的溶液特征变化量224来生成。可以为每个预先确定的参考样品浓度220计算取平均值的溶液特征变化量224。例如，预先确定的参考样品浓度220可以包括1×108CFU/mL、2×108CFU/mL、3×108CFU/mL等。在该示例中，取平均值的LUT 202可以通过从由多个菌株特异性LUT 204获得的溶液特征变化量222计算每个取平均值的溶液特征变化量224来生成。
步骤2C还可以包括将每个预先确定的参考样品浓度220与取平均值计算的结果相关联。例如，取平均值的LUT 202可以通过将预先确定的参考样品浓度220与取平均值的溶液特征变化量224相关联来生成。
取平均值的LUT 202可以基于关于源样品104中感染原106的分类类型或特征的信息(参见图1)或者缺乏这样的信息来选择和检索。例如，当源样品104中感染原106的物种被鉴定为SMa时，可以选择和检索SMa的物种特异性LUT 210。此外，作为实例，当源样品104中感染原106的物种尚未被确定或为未知时，可以选择和检索通用LUT 212。作为另外的实例，还可以选择和检索按属、科、目、纲、门、界或域进行组织的取平均值的LUT 202。此外，还可以选择或检索按微生物特征诸如革兰氏类型、或功能能力诸如水解某些蛋白质或分子的能力进行组织的取平均值的LUT 202。
如先前讨论的，LUT可以作为数据库软件程序的一部分存储于计算设备116的存储器中。在其他实施方案中，LUT可以作为数据库软件程序的一部分存储于计算云中或计算设备116可通过网络访问的远程服务器中。计算设备116或其中的一个或更多个处理器可以搜索数百或数千个存储的LUT，并且基于关于源样品104中感染原106的分类类型(例如，物种)或特征的信息来选择适当的LUT。
尽管方法200与方法100分开示出，但是通过本公开内容可预期并且本领域普通技术人员应理解，方法200可以被认为是方法100的子步骤或预先步骤(pre-step)。此外，图2中描绘的步骤不要求按所示出的特定顺序来达到期望的结果。此外，某些步骤或过程可以被省略或并行发生以达到期望的结果。此外，本文公开的任何系统或设备可以用来代替图2的步骤中示出的设备或系统。
图3A图示了用于生成针对SMa的物种特异性LUT 210的多种SMa菌株的示例菌株特异性LUT 204。如图3A中示出的，菌株特异性LUT 204可以包括SMa_CDC-27LUT、SMa_CDC-91LUT、SMa_CDC-99LUT、SMa CDC-121LUT、SMa CDC-122LUT和SMa CDC-130LUT。尽管在图3A的示例实施方案中示出了六个菌株特异性LUT 204，但通过本公开内容可预期，取平均值的LUT 202诸如物种特异性LUT 210或通用LUT 212可以从至少三个菌株特异性LUT 204生成。增加菌株特异性LUT 204的数目可以增加取平均值的LUT 202的准确性。
菌株特异性LUT 204可以包括参考样品浓度220和溶液特征变化量222。溶液特征变化量222可以通过监测包含SMa的菌株的参考样品208的溶液特征在一个时间段内的变化来获得。例如，图3B示出了表示包含SMa_CDC-27的参考样品208的pH的变化的pH增长曲线300。
参考样品浓度220可以通过在监测参考样品208的溶液特征的变化的同时转换对参考样品208进行的样品计数测定218(参见图2)的结果来获得。例如，图3B图示的参考样品浓度曲线302呈现了通过对参考样品208进行的样品计数测定218测量的参考样品208内的感染原浓度随时间的增加。如图3B中示出的，可以使用相同的x轴(时间为分钟)绘制pH增长曲线300和参考样品浓度曲线302。
图3A还图示了，SMa的物种特异性LUT 210可以通过对跨SMa的多个菌株特异性LUT204的溶液特征变化量222取平均值来生成。例如，在1e8 CFU/mL的参考样品浓度220，取平均值的溶液特征变化量224可以被计算为6.96或ΔpH为-0.04。
图4A图示了用于从包含感染原106的源样品104制备输出样品102的系统400的示例。更具体地，系统400可以提供包含确定浓度105的感染原106的输出样品102。
系统400可以包括集成了计算设备116、参数分析仪120和传感器122的功能的样品制备装置402。系统400可以采用图1的方法100的任何步骤。例如，样品制备装置402内的一个或更多个处理器可以采用取方法100的步骤1C、1D或1E中的任何一个。
此外，系统400可以包括一个或更多个与样品制备装置402相容的反应容器404。例如，源样品104可以被引入反应容器404中，并且反应容器404可以被放置或定位在样品制备装置402的容器接收空间406内。
在图4B中示出的另一种实施方案中，可以使用测试盒408来代替反应容器404或作为反应容器404的补充。测试盒408可以包括样品接收表面或样品接收空间410和样品输出表面或样品输出空间412。测试盒408的样品接收表面或样品接收空间410可以接收源样品104的等分试样，并且输出样品102可以被注射、泵送到或以其他方式引入样品输出表面或样品输出空间412中。测试盒408可以经由盒接口414与样品制备装置402连接。盒接口414可以是被配置成允许样品制备装置402从测试盒408读取或检索信息的电子接口，诸如通用串行总线(USB)接口、高速串行计算机扩展总线接口或其组合。在其中使用测试盒408代替反应容器404的实施方案中，容器接收空间406可以被配置为盒接收槽或空间。
在一种实施方案中，用户可以通过以下开始从源样品104获得输出样品102的过程：将包含源样品104的反应容器404(或测试盒408)放置到样品制备装置402的容器接收空间406(或盒接收槽)中，并且在样品制备装置402中输入确定浓度105。例如，确定浓度105可以是3e8 CFU/mL或5e5CFU/mL的浓度。确定浓度105可以通过样品制备装置402的输入部件诸如键盘、触屏或其组合输入。在其他实施方案中，确定浓度105可以通过与样品制备装置402通信地耦合的计算设备(诸如移动设备或膝上型计算机)输入，并且确定浓度105可以被传送至样品制备装置402。
在另一种实施方案中，用户可以通过输入或以其他方式提供关于源样品106内感染原106的分类(例如，物种、科、目等)或特征(革兰氏阳性或革兰氏阴性)的信息开始从源样品104获得输出样品102的过程，并且系统400可以确定任何下游测试所需的输出样品102的确定浓度105。
在一些实施方案中，样品制备装置402内的一根或更多根计量导管然后可以通过将稀释溶液114引入源样品104来稀释源样品104，以产生稀释的样品112。计量导管可以指样品制备装置402内的通道、通路、毛细管、管或其组合。计量导管还可以指用作样品制备装置402内的液压泵、气动泵、蠕动泵、真空或正压泵、手动或机械泵、注射泵或其组合的一部分的通道(例如，微流体通道)、通路、毛细管或管。
在一种实施方案中，源样品104可以从反应容器404被抽吸或泵送(例如，通过真空压力)到样品制备装置402内的通道、通路、毛细管、管或其组合中。在该实施方案中，在源样品104已经从反应容器404被抽吸或泵送后，稀释溶液114可以被引入源样品104。在其他实施方案中，测试盒408可以包括用于泵送或递送稀释的样品112、稀释溶液114、源样品104、输出样品102或其组合的通道、导管或毛细管。
在其他实施方案中，源样品104可以保持在反应容器404(或测试盒408)内，并且稀释溶液114可以通过沿着反应容器404的底部、顶部或侧面的一个或更多个端口被引入反应容器404(或测试盒408)中。在其他实施方案中，稀释溶液114可以通过界定在反应容器404的帽(cap)或盖(cover)上的一个或更多个端口被引入反应容器404(或测试盒408)中。
在其他实施方案中，源样品104可以在放置到样品制备装置402中之前被稀释溶液114稀释。
在一些实施方案中，传感器122的至少一部分可以延伸到反应容器402内(或测试盒408内或测试盒408上)的稀释的样品112中或与稀释的样品112流体连通。例如，电极(例如，活性电极和参比电极)可以通过沿着反应容器404(或测试盒408)的底部的端口延伸到稀释的样品112中或与稀释的样品112流体连通。在其中源样品104或稀释的样品112被抽吸或导入样品制备装置402中的其他实施方案中，稀释的样品112可以经由样品制备装置402内的一根或更多根流体递送导管，诸如通道(例如，微流体通道)、通路、毛细管或管而被引入样品制备装置402内的传感器122。
在一些实施方案中，样品制备装置402的传感器122可以是包括参比电极和活性电极的pH传感器。在这些实施方案中，活性电极可以包括官能化(或pH活性)层508(参见图5A和5B)。
在其他实施方案中，样品制备装置402的传感器122可以是包括参比电极和活性电极的ORP传感器。在这些实施方案中，活性电极可以包括氧化还原层610(参见图6A和6B)。如将更详细讨论的，氧化还原活性层610可以包括金属层或金属电极。
在又另外的实施方案中，样品制备装置402的传感器122可以是包括多个参比电极和活性电极的组合的pH和ORP传感器。在这些实施方案中，至少一个活性电极可以包括氧化还原活性层712，并且至少另一个活性电极可以包括官能化层716(参见图7A和7B)。
在附图中未示出的一些实施方案中，传感器122(或其中的部件)可以集成在测试盒408内。例如，由于稀释的样品112或源样品104被引入到样品接收表面410上，稀释的样品112或源样品104可以与传感器122的官能化(或pH活性)层或氧化还原活性层和参比电极流体连通。在其他示例中，测试盒408的至少一部分可以浸入稀释的样品112内。
样品制备装置402内的一个或更多个处理器可以被编程为基于关于源样品104中感染原106的物种的信息来检索取平均值的LUT 202，诸如物种特异性LUT 210。在其他实施方案中，样品制备装置402内的一个或更多个处理器可以被编程为基于关于源样品104中感染原106的信息缺乏来检索通用LUT 212或另一种类型的物种间LUT。
LUT可以作为数据库软件程序的一部分存储于样品制备装置402的存储器中。在其他实施方案中，LUT可以作为数据库软件程序的一部分存储于计算云中或样品制备装置402可通过网络访问的远程服务器中。样品制备装置402的一个或更多个处理器可以被编程为搜索数百或数千个存储的LUT以基于源样品104中感染原106的分类类型(例如，物种)或特征来选择适当的LUT。
样品制备装置402的一个或更多个处理器可以被编程为基于确定浓度105和来自取平均值的LUT 202的数据设置阈值量118。例如，确定浓度105可以由用户输入到样品制备装置402中，为3e8 CFU/mL或5e5 CFU/mL。样品制备装置402的一个或更多个处理器可以被编程为选择ΔpH-0.20的取平均值的溶液特征变化量224作为阈值量118，因为这样的溶液特征变化量与3e8 CFU/mL或5e5 CFU/mL的参考样品浓度220相关联。
样品制备装置402还可以包括孵育组件以将稀释的样品112孵育至约30℃和40℃之间(或约35℃±2℃)的孵育温度124。例如，孵育组件可以孵育在反应容器404内的稀释的样品112，或者孵育被抽吸或泵送到样品制备装置402中的稀释的样品112。在其他实施方案中，孵育组件可以孵育整个测试盒408或其包含稀释的样品112的部分。
样品制备装置402可以在稀释的样品112被孵育时监测稀释的样品112的溶液特征(例如，pH或ORP)的变化。样品制备装置402的传感器122可以被配置成对稀释的样品112的溶液特征(例如，pH或ORP)的变化响应。稀释的样品112的溶液特征可以在不存在向稀释的样品112的添加任何外源报告物分子的情况下进行监测。
样品制备装置402可以包括冷却组件以使稀释的样品112冷却。当稀释的样品112的溶液特征改变了阈值量118时，冷却组件可以使稀释的样品112冷却至冷却温度126。当稀释的样品112内感染原106的浓度达到确定浓度105时，可将稀释的样品112冷却。
冷却温度126可以在约4℃和25℃之间。在一些实施方案中，冷却温度126可以在约4℃和15℃之间。
在一些实施方案中，样品制备装置402可以使包含稀释的样品112的同一反应容器404冷却。在这些实施方案中，当反应容器404内感染原106的浓度达到确定浓度105时，同一反应容器404内现下冷却的稀释的样品112可以被认为是输出样品102。
在其他实施方案中，冷却组件可以使整个测试盒408或其包含稀释的样品112的部分冷却。在这些实施方案中，当测试盒408内感染原106的浓度达到确定浓度105时，测试盒408内现下冷却的稀释的样品112可以被认为是输出样品102。
在其他实施方案中，稀释的样品112可以被引入、泵送或以其他方式转移到不同的反应容器404(或测试盒408的不同部分)进行冷却。在这些实施方案中，不同反应容器404(或测试盒408的不同部分，诸如样品输出表面或样品输出空间412)内冷却的稀释的样品112可以被认为是输出样品102。
在一种实施方案中，样品制备装置402可以警告用户稀释的样品112的溶液特征已经改变了阈值量118，并且反应容器404内(或测试盒408内)的感染原106已经达到确定浓度105。例如，样品制备装置402可以产生听觉警报、视觉或图形警报、触觉或运动警报或其组合。作为更具体的实例，样品制备装置402可以在显示组件上生成消息通知用户，输出样品104准备好用于检索或用于下游测试。
尽管图4A示出了样品制备装置402为台式设备的一种实施方案，但通过本公开内容可预期并且本领域普通技术人员应理解，样品制备装置402或其中的组件可以被实现为盒、测试条、微机电系统(MEMS)设备、芯片实验室(LOC)设备、微流体芯片或其组合。
此外，尽管图4A示出了具有两个容器接收空间406(或两个盒接收槽)的样品制备装置402，但通过本公开内容可预期并且本领域普通技术人员应理解，样品制备装置402可以具有一个容器接收空间406(或一个盒接收槽)或三个或更多个容器接收空间406(或三个或更多个盒接收槽)。在其中样品制备装置402包括多个容器接收空间406(或多个盒接收槽)的实施方案中，样品制备装置402可以被认为是多路复用设备。此外，尽管图4B示出了包括一个样品接收表面或样品接收空间410和一个样品输出表面或样品输出空间412的测试盒408，但通过本公开内容可预期，测试盒408可以包括两个或更多个样品接收表面或样品接收空间410(以接收两个或更多个源样品104)和两个或更多个样品输出表面或样品输出空间412(以容纳两个或更多个输出样品102)。
图5A图示了用作本文描述的方法和系统的一部分的pH传感器500的一种实施方案的示意图。图5A的传感器500可以是或指图1、2和4中描绘的任何传感器122。传感器500可以是或包括电化学电池，该电化学电池包括容器壁504、放置于基底层512上的活性电极502和外部参比电极506。活性电极502可以包括官能化层508和导体层510。传感器500可以被配置成接收溶液514或者与溶液514流体接触。例如，传感器500可以接收溶液514并且将溶液514保持在容器壁504内，如图5A中示出的。在附图中未示出但通过本公开内容可预期的其他实施方案中，传感器500的一层或更多层可以与溶液514流体接触，即使溶液514未被保持在传感器500的容器壁504内或者传感器500不具有容器壁504。
在所有这样的实施方案中，溶液514可以是稀释的样品112或参考样品208或其等分试样中的任何一种。传感器500可以与参数分析仪120连接或耦合。在一种实施方案中，参数分析仪120可以与外部参比电极506和活性电极510二者耦合。在其他实施方案中，参数分析仪120可以与外部参比电极506、导体层510以及其他层耦合。如图5A中示出的，外部参比电极506可以延伸到溶液514中。
当参数分析仪120与外部参比电极506、导体层510或另一层耦合时，参数分析仪120可以测量溶液514的电学特征的差异。外部参比电极506可以具有稳定且熟知的内部参考电位，并且还可以充当差分噪声滤波器，用于将电噪声从由传感器500获取的测量值去除。操作者或临床医师可以使用该设置来确定或记录传感器500的电学特征的相对变化，而不必确定绝对变化。操作者或临床医师还可以使用外部参比电极506来确定或记录多个传感器500的电学特征之间的相对差异。在一种实施方案中，外部参比电极506可以是独立的探头或电极。在其他实施方案中，外部参比电极506可以与参数分析仪120或者连接到参数分析仪120的计算设备116(未示出)耦合。参数分析仪120还可以用于将电压或电流施加至活性电极和外部参比电极506。
在一种实施方案中，外部参比电极506可以是银/氯化银(Ag/AgCl)电极。在其他实施方案中，外部参比电极506可以是但不限于饱和甘汞参比电极(SCE)或铜-硫酸铜(II)电极(CSE)。
基底层512可以由任何非导电材料构成但不限于诸如聚合物、氧化物、陶瓷或其复合物。如图5A中描绘的，导体层510可以布置在基底层512上或覆盖基底层512。
导体层510可以由以下构成但不限于以下：金属、半导体材料、金属/金属盐或其组合。例如，导体层510可以由以下构成但不限于以下：硅、金、银、铝、铂或其复合物。导体层510还可以是有机半导体、碳纳米管、石墨烯、有机导体，诸如从聚乙炔、聚苯胺、喹吖啶酮、聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)或PEDOT、PEDOT:聚苯乙烯磺酸盐(PSS)获得的那些有机导体，或其组合。导体层510可以由允许测量电性质变化的任何导电材料构成，电性质变化包括但不限于所测量的通过导体层510、官能化层508和溶液514到达外部参比电极506的电压变化、电容变化、电导变化和/或电流变化。
如图5A中描绘的，官能化层508可以布置在导体层510之上或覆盖导体层512。官能化层508可以包括氧化物、硅烷、DNA、蛋白质、抗体、自组装单层(SAM)、氧化物、缓冲水凝胶、PVC、聚对二甲苯、聚ACE或任何其他生物化学活性材料。官能化层508可以被配置成促进传感器500与溶液514中的离子、分析物或其他分子或副产物相互作用。例如，官能化层508可以是pH敏感层或pH活性层。
在一个示例中，官能化层508可以包括可以与溶液514中的氢离子(H+)相互作用的羟基基团。这种相互作用可以产生如由参数分析仪120检测到的传感器500和外部参比电极506之间的电学特征的变化。在一种实施方案中，这种相互作用可以在溶液514和官能化层508之间的界面或者溶液514和导体层510之间的界面处产生传感器500的电学特征的可测量变化。
例如，参数分析仪120可以是电压表，并且电压表可以检测暴露于溶液514的活性电极502和外部参比电极506之间的官能化层508处或该层附近的电压(电位)变化(ΔV)。电压变化可以针对延伸到溶液514中或与溶液514接触的外部参比电极506来确定。在该实施方案中，官能化层508和导体层510可以被认为是工作或活性电极502的一部分。
如图5A中描绘的，溶液514、官能化层508和导体层510可以被容器壁504包围。容器壁504可以由惰性或非导电材料制成。容器壁504可以包括但不限于聚合材料，诸如聚氯乙烯(PVC)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、陶瓷、玻璃或其组合。
图5B图示了用作本文描述的方法和系统的一部分的pH传感器500的另一种实施方案的示意图。传感器500可以是或指图1、2和4中描绘的任何传感器122。
在该实施方案中，传感器500可以包括活性电极516或指示电极和芯片上参比电极518。在该实施方案中，活性电极516(即，活性电极)和芯片上参比电极518可以被布置在同一基底层512上。基底层512可以由与图5A中描绘的基底层512相同的材料构成。
溶液514可以同时流过或暴露于活性电极516和芯片上参比电极518二者。在该实施方案中，活性电极516和芯片上参比电极518可以由容器壁504或容器隔档(containerdivide)分开。
活性电极516可以包括布置在导体层510之上或覆盖导体层510的官能化层508。官能化层508可以包括氧化物、硅烷、DNA、蛋白质、羟基基团、抗体、氧化物、自组装单层(SAM)、缓冲水凝胶、PVC、聚对二甲苯、聚ACE或任何其他生物化学活性材料。
如图5B中示出的，钝化层520可以布置在导体层510之上或覆盖导体层510。钝化层520可以被配置成防止芯片上参比电极518与溶液514中的分析物、离子或其他分子或副产物相互作用。例如，钝化层520可以是pH不敏感的层。钝化层520可以包括硅烷、自组装单层(SAM)、缓冲水凝胶、聚对二甲苯、聚ACE或任何其他生物化学惰性材料。
在该实施方案中，参数分析仪120可以具有连接到活性电极516的导体层510的导线连接线诸如铜线，以及连接到芯片上参比电极518的导体层510的另一导线连接线。参数分析仪120还可以用于向活性电极和芯片上参比电极518施加电压或电流。
在这种和其他实施方案中，图5B中示出的传感器500使图5A中示出的传感器设置小型化。芯片上参比电极518避免了对外部参比电极诸如外部参比电极506的需要。芯片上参比电极518还可以是银/氯化银(Ag/AgCl)电极。在其他实施方案中，芯片上参比电极518可以是但不限于饱和甘汞参比电极(SCE)或铜-硫酸铜(II)电极(CSE)。在传感器500的该实施方案中，芯片上参比电极518提供与外部参比电极506类似的功能。芯片上参比电极518的钝化层520防止被钝化层520覆盖的导体层510与溶液514中的离子、分析物或其他分子或副产物相互作用。这允许读取仪或另一设备能够区分通过参数分析仪120获得的电信号。在一些实施方案中，钝化层520可以指具有明确定义的电位的芯片上参比电极518。在其他实施方案中，芯片上参比电极518可以没有钝化层520。
在其中导体层510用作参比电极的一种实施方案中，导体层510可以是被金属盐诸如金属氯化物覆盖的金属。在另一种实施方案中，导体层510还可以被氧化物覆盖。例如，导体层510可以是银/氯化银触点。在该实施方案中，导体层510可以被，但不限于被钝化层520诸如KCL电解质凝胶或KCL溶液覆盖，以防止导体层510与溶液514中的分析物、离子或其他分子或副产物相互作用，并且充当参比电极。在其他实施方案中，类似于甘汞电极或Ag/AgCl电极，芯片上参比电极518可以被稳定小的内部电位的小型化室(miniaturized cell)罩住。
图6A图示了用作本文描述的方法和系统的一部分的ORP传感器600的一种实施方案的示意图。图6A的传感器600可以是或指图1、2和4中描绘的任何传感器122。传感器600可以是包括活性电极602和外部参比电极604的电化学电池。在传感器600的一些实施方案中，活性电极602和外部参比电极604是传感器600的仅有电极。
活性电极602可以从基底层606延伸或者布置在基底层606上。基底层606可以由任何非导电材料构成但不限于任何非导电材料，所述非导电材料诸如聚合物、氧化物、陶瓷或其复合物。电化学电池可以被壁608包围或容纳，壁608被配置成保持取样的溶液612。壁608可以由惰性或非导电材料制成。
取样的溶液612可以指稀释的样品112或参考样品208或其等分试样中的任一种。外部参比电极604和活性电极602的至少一部分可以与取样的溶液612流体连通或流体接触。例如，外部参比电极604可以延伸到或浸入取样的溶液612中。外部参比电极604还可以具有稳定或熟知的内部电压，并且传感器600可以使用外部参比电极604来确定或测量活性电极602的电位的相对变化。在一种实施方案中，外部参比电极604可以是独立的探头或电极。在其他实施方案中，外部参比电极604可以与参数分析仪120耦合。在一些实施方案中，多个传感器(包括但不限于第一传感器和第二传感器)可以共享和使用相同的外部参比电极604。
在一种实施方案中，外部参比电极604可以是银/氯化银(Ag/AgCl)电极。在其他实施方案中，外部参比电极604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604还可以是伪参比电极，包括不是活性电极一部分的任何金属，诸如铂、银、金或其组合；任何金属氧化物或半导体氧化物材料，诸如氧化铝、氧化铱、氧化硅；或任何导电聚合物电极，诸如聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔或其组合。
活性电极602可以包括多层导电层(例如，一叠金属层)和在多层导电层之上的氧化还原活性层610或诸如金层、铂层、金属氧化物层、碳层或其组合的层。在一些实施方案中，金属氧化物层可以包括氧化铱层、氧化钌层或其组合。参数分析仪120可以与活性电极602和外部参比电极604耦合。
参数分析仪120、计算设备116或其组合可以通过立即或在一个时间段内测量外部参比电极604和活性电极602之间的电位差来确定取样的溶液612的ORP。如图6A中示出的，参数分析仪120可以是电压表或任何其他类型的高阻抗放大器或源表。电压表可以测量活性电极602的氧化还原活性层610和包含电活性氧化还原物质的取样的溶液612之间的界面处的平衡电位的相对变化。参数分析仪120还可以用于将电压或电流施加至活性电极和外部参比电极604。
取样的溶液612的溶液特征可以随着由于病原体代谢相关的能量积累和分解或氧气消耗或释放而导致的电活性氧化还原物质的量的改变而改变。例如，取样的溶液612中电活性氧化还原物质的量可以由于由溶液中感染原所承担的细胞活性而改变。作为更具体的实例，取样的溶液612中来自表1的电子供体的量(例如，能量载体诸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)可以由于溶液中感染原的生长而改变。此外，作为另一更具体的实例，取样的溶液612中消耗的氧气的量可以由于溶液中感染原的生长而改变。
在一种实施方案中，活性电极602可以包括金属层。金属层可以包括金层、铂层或其组合。活性电极602还可以包括多个层，所述多个层包括在所述多个层上部的半导体层，该半导体层具有氧化还原活性金属氧化物层诸如氧化铱或氧化钌。在其他实施方案中，活性电极602可以包括一层或更多层金属层、一层或更多层氧化还原活性金属氧化物层、一层或更多层半导体层或其任何组合或其堆叠排列。
图6B图示了用作本文描述的方法和系统的一部分的ORP传感器600的另一种实施方案的示意图。图6B的传感器600可以是或指图1、2和4中描绘的任何传感器122。传感器600可以具有布置在基底层606上的芯片上参比电极614，以代替图6A的外部参比电极604。在传感器600的一些实施方案中，活性电极602和芯片上参比电极614是传感器600的仅有电极。参数分析仪120还可以用于向活性电极和芯片上参比电极614施加电压或电流。
在这些和其他实施方案中，芯片上参比电极614可以被聚合物涂层涂覆。例如，芯片上参比电极614可以被聚氯乙烯(PVC)涂层、全氟磺酸酯涂层(例如，NafionTM)或其组合涂覆。
芯片上参比电极614除了被构造在基底层606上或与基底层606集成之外可以用于与外部参比电极604相同的目的。芯片上参比电极614可以位于活性电极602邻近处或在活性电极602附近。图6B的传感器600可以起到与图6A的传感器600相同的功能。类似于图6B的活性电极602，芯片上参比电极614也可以与保持在壁608内的取样的溶液612流体连通或接触。
芯片上参比电极614可以由金属、半导体材料或其组合构成。芯片上参比电极614的金属可以被氧化物层、硅烷层、聚合物层或其组合覆盖。在另一种实施方案中，芯片上参比电极614可以是与金属盐组合的金属，诸如Ag/AgCl芯片上参比电极。在另一种实施方案中，芯片上参比电极可以是具有明确定义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和使用相同的芯片上参比电极614。芯片上参比电极614可以包括饱和甘汞参比电极(SCE)或铜-硫酸铜(II)电极(CSE)。芯片上参比电极614还可以包括伪参比电极，包括不是活性电极一部分的任何金属，诸如铂、银、金或其组合；任何金属氧化物或半导体氧化物材料，诸如氧化铝、氧化铱、氧化硅；或任何导电聚合物电极，诸如聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔或其组合。在其他实施方案中，类似于甘汞电极或Ag/AgCl电极，芯片上参比电极614可以被稳定小的内部电位的小型化室罩住。
图7A图示了用作本文描述的方法和系统的一部分的传感器700的一种实施方案的示意图。图7A的传感器700可以是或指图1、2和4中描绘的任何传感器122。传感器700可以是或包括电化学电池，该电化学电池具有容器壁702、位于基底层708上的第一活性电极704和第二活性电极706以及外部参比电极710。尽管图7A中示出了两个活性电极，但通过本公开内容可预期并且本领域普通技术人员应理解，三个或更多个活性电极或多个参比电极可以放置于一个基底层上。
第一活性电极704可以包括被安置或以其他方式定位在导体层714上的氧化还原活性层712。第二活性电极706可以包括布置或以其他方式定位在导体层714上的官能化层716。在一些实施方案中，官能化层716可以是pH敏感层。在这些和其他实施方案中，第一活性电极704可以用作ORP传感器的一部分，并且第二活性电极706可以用作pH传感器的一部分。
传感器700的容器壁702可以被配置成接收和保持取样的溶液718。容器壁702可以由惰性或非导电材料制成。容器壁702可以包括但不限于聚合材料，诸如聚氯乙烯(PVC)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、陶瓷、玻璃或其组合。
在附图中未示出但通过本公开内容可预期的其他实施方案中，传感器700的一层或更多层可以与取样的溶液718流体接触或连通，即使取样的溶液718未被保持在传感器700的容器壁702内或者传感器700没有容器壁702。取样的溶液718可以是本文描述的任何稀释的样品或其等分试样。
如图7A中示出的，一个或更多个参数分析仪120可以与外部参比电极710以及第一活性电极704和第二活性电极706的导体层714二者耦合。参数分析仪120可以通过传感器700的一个或更多个其他层与外部参比电极710和导体层714耦合。参数分析仪120可以与第一活性电极704、第二活性电极706、外部参比电极710和任何其他活性电极或参比电极耦合，并且并行地或逐个地将来自每个电极的信号多路复用。
外部参比电极710和两个活性电极的至少一部分可以与取样的溶液718流体连通或流体接触。如图7A中示出，外部参比电极710的至少一部分可以延伸到或浸入取样的溶液718中。取样的溶液718可以指稀释的样品112、参考样品208或其等分试样中的任一种。
外部参比电极710还可以具有稳定或熟知的内部电压，并且还可以充当差分噪声滤波器，用于将电噪声从使用传感器700获取的测量值去除。在一种实施方案中，外部参比电极710可以是与参数分析仪120耦合的独立探头或电极。在其他实施方案中，外部参比电极710可以与参数分析仪120集成在一起。如图7A中示出的，第一活性电极704和第二活性电极706可以耦合至和共享相同的外部参比电极710。尽管图7A示出了与分离的参数分析仪120耦合的第一活性电极704和第二活性电极706，但通过本公开内容可预期并且本领域普通技术人员应理解，第一活性电极704和第二活性电极706可以与同一参数分析仪120耦合。
在一种实施方案中，外部参比电极710可以是或包括银/氯化银(Ag/AgCl)电极。在其他实施方案中，外部参比电极710可以是或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710还可以是伪参比电极，包括不是活性电极一部分的任何金属，诸如铂、银、金或其组合；任何金属氧化物或半导体氧化物材料，诸如氧化铝、氧化铱、氧化硅；或任何导电聚合物电极，诸如聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔或其组合。
如图7A中描绘的，第一活性电极704和第二活性电极706各自可以包括至少一个导体层714，该导体层714被安置或以其他方式定位在基底层708上。基底层708可以由任何非导电材料构成但不限于诸如聚合物、氧化物、陶瓷或其复合物。
导体层714可以由以下构成但不限于以下：金属、半导体材料、金属/金属盐或其组合。例如，导体层714可以由以下构成但不限于以下：硅、金、银、铝、铂或其复合物。导体层714还可以是有机半导体、碳纳米管、石墨烯、诸如从以下获得的有机导体：聚乙炔、聚苯胺、喹吖啶酮、聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)或PEDOT、PEDOT:聚苯乙烯磺酸盐(PSS)或其组合。导体层714可以由允许测量电性质变化的任何导电材料构成，电性质变化包括但不限于所测量的通过导体层714、氧化还原活性层712或官能化层716和取样的溶液718的电压变化、电容变化、电导变化和/或电流变化。导体层714还可以指多个导电层，诸如一叠金属层。例如，金属层可以包括金层、铂层或其组合。
第一活性电极704可以包括氧化还原活性层712或者被安置或以其他方式覆盖导体层714的层。氧化还原活性层712可以在导体层714(或多层导体层714)之上包括金层、铂层、金属氧化物层、碳层或其组合。在一些实施方案中，金属氧化物层可以包括氧化铱层、氧化钌层或其组合。在其他实施方案中，导体层714可以是氧化还原活性层712，并且可以包括金层、铂层、金属氧化物层、碳层或其组合。
与第一活性电极704和外部参比电极710耦合的参数分析仪120(或与参数分析仪120耦合的另一设备，诸如计算设备116，未示出)可以通过测量外部参比电极710和第一活性电极704之间的电位差来确定取样的溶液718的ORP。
在一些实施方案中，参数分析仪120可以是电压表或任何其他类型的高阻抗放大器或源表。参数分析仪120可以测量氧化还原活性层712和包含电活性氧化还原物质的取样的溶液718之间的界面处的平衡电位的相对变化。参数分析仪120还可以测量导体层714和包含电活性氧化还原物质的取样的溶液718之间的界面处的平衡电位的相对变化。平衡电位的变化可以针对外部参比电极710来测量。参数分析仪120还可以用于向外部参比电极710或活性电极施加电压或电流。
取样的溶液718的溶液特征可以由于溶液中感染原的能量使用、氧气摄取或释放、生长或代谢随着电活性氧化还原物质的量改变而改变。例如，取样的溶液718中的电活性氧化还原物质的量可以由于由溶液中感染原所承担的细胞活性而改变。作为更具体的实例，取样的溶液718中的电子供体的量(例如，能量载体诸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)可以由于溶液中感染原的生长或缺乏生长而改变。此外，作为另一更具体的实例，取样的溶液718中消耗的氧气的量可以由于溶液中感染原的生长或缺乏生长而改变。
第二活性电极706可以包括被安置或以其他方式覆盖导体层714的官能化层716。官能化层716可以包括氧化物、硅烷、DNA、蛋白质、抗体、自组装单层(SAM)、氧化物、缓冲水凝胶、PVC、聚对二甲苯、聚ACE或任何其他生物化学活性材料。官能化层716可以是被配置成与取样的溶液718中的离子、分析物或其他分子或副产物相互作用的pH敏感层或pH活性层。例如，官能化层716可以包括可以与取样的溶液718中的氢离子(H+)相互作用的羟基基团。
与第二活性电极706和外部参比电极710耦合的参数分析仪120(或与参数分析仪120耦合的另一设备，诸如计算设备116，未示出)可以通过测量外部参比电极710和第二活性电极706之间的电位差来确定取样的溶液718的pH。
参数分析仪120可以测量官能化层716和包含离子、分析物或其他分子的取样的溶液718之间的界面处的平衡电位的相对变化。参数分析仪120还可以测量导体层714和包含离子、分析物或其他分子的取样的溶液718之间的界面处的平衡电位的相对变化。取样的溶液718的溶液特征可以随着由于溶液中感染原的能量使用、氧气摄取或释放、生长或代谢而导致的离子、分析物或其他分子的改变而改变。例如，取样的溶液718中氢离子(H+)的量可以由于因溶液中感染原所承担的细胞活性而改变。平衡电位的变化可以针对外部参比电极710来测量。在这些情况下，由参数分析仪120(或与参数分析仪120耦合的计算设备116，未示出)测量的是传感器700的电学特征的相对变化。
图7B图示了用作本文描述的方法和系统的一部分的传感器700的另一种实施方案的示意图。图7B的传感器700可以是或指图1、2和4中描绘的任何传感器122。
传感器700可以是或包括电化学电池，该电化学电池具有容器壁702、位于基底层708上的第一活性电极704和第二活性电极706以及位于相同的基底层708上的芯片上参比电极720。尽管图7B中示出了两个活性电极，但通过本公开内容可预期并且本领域普通技术人员应理解，三个或更多个活性电极或多于一个参比电极可以位于一个基底层上。
图7B的容器壁702、第一活性电极704、第二活性电极706和基底层708可以分别与图7A的容器壁702、第一活性电极704、第二活性电极706和基底层708相同。取样的溶液718可以同时与芯片上参比电极720、第一活性电极704和第二活性电极706流体连通或者以其他方式暴露于芯片上参比电极720、第一活性电极704和第二活性电极706。
尽管图7B中未示出，钝化层可以安置在芯片上参比电极720上或覆盖芯片上参比电极720。钝化层可以被配置成防止芯片上参比电极720与取样的溶液718中的氧化还原活性物质、分析物、离子或其他分子相互作用。例如，钝化层可以是pH不敏感的层。钝化层可以包括硅烷、自组装单层(SAM)、缓冲水凝胶、聚对二甲苯、聚ACE或任何其他生物化学惰性材料。
在该实施方案中，参数分析仪120可以具有与活性电极的导体层714耦合的导线连接线诸如铜线，以及与芯片上参比电极720连接的另一导线连接线。参数分析仪120可以与第一活性电极704、第二活性电极706、芯片上参比电极720和任何其他活性电极或参比电极耦合，并且并行地或逐一地将来自每个电极的信号多路复用。参数分析仪120还可以用于向芯片上参比电极720或活性电极施加电压或电流。
在这种和其他实施方案中，图7B中示出的传感器700使图7A中示出的传感器设置小型化。芯片上参比电极720避免了对外部参比电极诸如外部参比电极710的需要。芯片上参比电极720还可以是银/氯化银(Ag/AgCl)电极。在其他实施方案中，芯片上参比电极720可以是但不限于饱和甘汞参比电极(SCE)或铜-硫酸铜(II)电极(CSE)。芯片上参比电极720提供与外部参比电极710类似的功能。
在一种实施方案中，导体层714可以用作芯片上参比电极720。用作芯片上参比电极720的导体层714可以是覆盖有金属盐诸如金属氯化物的金属。在另一种实施方案中，用作芯片上参比电极720的导体层714还可以被氧化物覆盖。例如，导体层714可以是银/氯化银触点。在一些实施方案中，导体层714可以被钝化层诸如KCL电解质凝胶或KCL溶液覆盖，以防止导体层714与取样的溶液718中的氧化还原活性物质、分析物、离子或其他分子相互作用，并且充当参比电极。在其他实施方案中，如甘汞电极一样，芯片上参比电极720可以被使稳定小的内部电位的小型化室罩住。
本文描述和说明的每一种单独的变化形式或实施方案具有独立的组件和功能，其可以容易地与任何其他变化形式或实施方案的特征分离或组合。可以进行修改以使特定情况、材料、物质的组成、方法、方法的多于一个行动(process act(s))或多于一个步骤适于本发明的多于一个目标、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所列举的事件的顺序进行。例如，附图中描绘的流程图或方法流程不要求按所示出的特定顺序来达到期望的结果。此外，可以提供另外的步骤或操作，或者可以省略步骤或操作来达到期望的结果。
本领域普通技术人员将理解，在本文中公开的全部或一部分方法可以在包括由计算设备或其他类型的机器的处理器或处理单元可读的或可执行的指令的非暂时性机器可读或可接入介质中实现。
此外，当提供值的范围时，每一个在该范围的上限值和下限值之间的每一个居间值或在该指出的范围中的任何其他所指出的值或居间值被涵盖在本发明中。并且，所描述的本发明的变化形式的任何任选的特征可以独立地被阐述和请求保护或联合本文描述的任何一种或更多种特征被阐述和请求保护。
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)通过引用以其整体并入本文，该主题可能与本发明的主题冲突的范围除外(在这种情况下，以本文展示的为准)。提供引用的项目仅为了获取其在本申请的递交日期之前的公开内容。本文不应理解为承认由于在先发明使得本发明不具有优先于这样的材料的资格。
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，除非上下文另外清楚规定，否则如本文和在所附权利要求书中使用的单数形式“一(a)”、“一(an)”、“所述”和“该(the)”包括复数指示物。还要注意权利要求可以被撰写为排除了任何任选的要素。因此，此声明意图作为对于结合对权利要求要素的引述使用此类排他性术语如“唯一地(solely)”、“仅仅(only)”等等或使用“否定式”限定的前置基础(antecedent basis)。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含义。
本公开内容不意图受限于所阐述的特定形式的范围，而是意图覆盖本文描述的变化形式或实施方案的替代方案、修改和等同方案。此外，本公开内容的范围完全覆盖了根据本公开内容对于本领域技术人员而言可能变得明显的其他变化形式或实施方案。本发明的范围仅由所附权利要求书来限定。
Claims (21)
1.一种制备确定浓度的输出样品的方法，所述方法包括：
将包含感染原的源样品的等分试样稀释一定稀释倍数以产生稀释的样品；
将一个或更多个传感器暴露于所述稀释的样品，其中当被暴露于所述稀释的样品时，所述一个或更多个传感器中的每一个的至少一部分与所述稀释的样品流体连通；
在孵育温度孵育所述稀释的样品，其中当将所述一个或更多个传感器暴露于所述稀释的样品时，所述稀释的样品被孵育；
使用与所述一个或更多个传感器耦合的参数分析仪或计算设备来监测所述稀释的样品的溶液特征的变化；以及
当所述稀释的样品的溶液特征改变了阈值量时，使所述稀释的样品冷却至冷却温度，以产生所述确定浓度的输出样品。
2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
在监测所述稀释的样品的溶液特征的变化之前，从数据库检索通用查找表；以及
基于所述确定浓度、从所述通用查找表获得的浓度数据和从所述通用查找表获得的溶液特征数据来设置所述阈值量，
其中所述通用查找表从多个菌株特异性查找表生成，所述多个菌株特异性查找表代表从随时间监测的多个参考样品测量的数据，并且
其中所述多个参考样品中的至少一个包含的参考感染原与所述源样品中感染原的物种不同。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述多个菌株特异性查找表中的每一个通过以下生成：
监测参考样品的溶液特征在一个时间段内的变化；
在同一时间段内对所述参考样品进行样品计数测定；
使用转换系数将所述样品计数测定的结果转换成参考样品浓度；以及
将所述参考样品浓度与所述参考样品的溶液特征的变化相关联。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述通用查找表通过以下来生成：对从所述多个菌株特异性查找表获得的对于每个所述参考样品浓度的所有溶液特征变化量取平均值，和将每个所述参考样品浓度与取平均值的溶液特征变化量相关联。
5.如权利要求3所述的方法，其中所述样品计数测定包括光密度测量、板计数测定、流式细胞术测定或其组合。
6.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
在监测所述稀释的样品的溶液特征的变化之前，基于所述源样品中所述感染原的物种，从数据库检索物种特异性查找表；以及
基于所述确定浓度、从所述物种特异性查找表获得的浓度数据和从所述物种特异性查找表获得的溶液特征数据来设置所述阈值量，
其中所述物种特异性查找表从多个菌株特异性查找表生成，所述多个菌株特异性查找表代表从随时间监测的多个参考样品获得的数据，以及
其中所述多个参考样品中的每一个包含的参考感染原与所述源样品中感染原的物种相同。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述多个菌株特异性查找表中的每一个通过以下生成：
监测参考样品的溶液特征在一个时间段内的变化；
在同一时间段内对所述参考样品进行样品计数测定；
使用转换系数将所述样品计数测定的结果转换成参考样品浓度；以及
将所述参考样品浓度与所述参考样品的溶液特征的变化相关联。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述物种特异性查找表通过以下来生成：对从所述多个菌株特异性查找表获得的对于每个所述参考样品浓度的所有溶液特征变化量取平均值，和将每个所述参考样品浓度与取平均值的溶液特征变化量相关联。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述样品计数测定包括光密度测量、板计数测定、流式细胞术测定或其组合。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述孵育温度在约33℃和37℃之间。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述冷却温度在约4℃和25℃之间。
12.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括将所述输出样品稀释另一稀释倍数以产生进一步稀释的样品，其中所述进一步稀释的样品包括下游测试所需的感染原浓度。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述溶液特征是氧化还原电位(ORP)，并且所述一个或更多个传感器是ORP传感器，其中所述一个或更多个ORP传感器中的每一个包括氧化还原活性层，其中在所述稀释的样品中不存在任何添加的报告物分子的情况下监测所述ORP。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述一个或更多个ORP传感器中的每一个包括至少活性电极和参比电极。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述氧化还原活性层包括金层、铂层、金属氧化物层、碳层或其组合。
16.如权利要求1所述的方法，其中所述溶液特征是pH，并且所述一个或更多个传感器是pH传感器，其中所述一个或更多个pH传感器中的每一个包括pH敏感层，其中在所述稀释的样品中不存在任何添加的报告物分子的情况下监测所述pH。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述一个或更多个pH传感器中的每一个包括至少活性电极和参比电极。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述pH敏感层包括氧化物层、硅烷层、自组装单层(SAM)、水凝胶层、蛋白质层、聚合物层或其组合。
19.如权利要求1所述的方法，其中所述源样品包括体液、伤口拭子或伤口样品、直肠拭子或直肠样品、另一种类型的生物样品、从其获得的培养物或其组合。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述体液包括尿液、血液、痰液、唾液、母乳、脊髓液、精液、阴道分泌物、滑液、胸膜液、腹膜液、心包液、羊水、已经被测试为感染原生长阳性的体液的培养物或其组合。
21.如权利要求1所述的方法，其中所述感染原包括细菌、真菌、霉菌或其组合。
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