MEDICIÓN I.NFRAROJA PARA LA ENUMERACIÓN RÁPIDA DE CONCENTRACIONES MICROBIANAS Esta solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud Provisional de E.U. No. 60/621,333 presentada el 21 de Octubre de 2004 y la Solicitud Provisional de E.U. No.60/668, 328 presentada el 4 de Abril de 2005, en la Oficina de Patentes y Marcas de Estados Unidos, las descripciones de las cuales se incorporan en la presente en su totalidad mediante la referencia. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención: La presente invención se refiere a ensayos químicos y más particularmente a un sistema y método para mediciones infrarrojas de la actividad microbiológica. 2. Exposición de la Técnica Relacionada: Los biólogos utilizan químicos indicadores para mejorar y acelerar la identificación de colonias microbianas cuando intentan determinar los niveles de concentración microbiana para las muestras específicas a probarse. Uno de los problemas identificados al utilizar tales químicos indicadores es que pueden tener una reacción a estímulos no microbianos tales como químicos y drogas de tratamiento. Esto es particularmente cierto para indicadores microbianos de amplio espectro tales como TTC y otros químicos indicadores ORP que se utilizan en la enumeración de
microbios aerobios presentes en una muestra. Esta reacción química positiva es particularmente cierta pero no se limita a pruebas microbianas que utilizan una matriz de prueba acuosa. La presencia de químicos reductivos ocasiona que el indicador TTC regrese al extremo normal de la prueba de apariencia roja ya sea que se encuentren presentes o no microbios. Esta situación puede conducir a un positivo falso para el resultado de la prueba de microbios o una determinación errónea del nivel de concentración microbiana. En algunas aplicaciones de pruebas microbianas, tal como el cultivo de muestras de orina, puede resultar una posición falsa a partir de varios tipos de terapia antioxidante (e.g., vitamina C y etc.) o ciertos tipos de antibióticos. La eliminación de resultados químicos positivos que no son biológicamente positivos tienen un efecto positivo en el análisis de prueba microbiana, ya que los resultados no se retardan por pruebas secundarias. La ocurrencia de tales resultados de las pruebas positivas químicas / negativas biológicas pueden variar grandemente y en una manera impredecible o conocida de una aplicación de prueba a otra aplicación de prueba. Pueden ocurrir variaciones de prueba similares no deseadas de una muestra a otra muestra con una aplicación debido a razones de cambio de ambiente de la muestra. Como un ejemplo para la prueba de orina humana una persona que proporciona una muestra de orina quien se
encuentra en una terapia antioxidante puede proporcionar una muestra de prueba químicamente positiva la cual no es biológicamente positiva el periodo de la mañana pero proporciona una químicamente negativa y biológicamente negativa en la tarde. Esto ocurre cuando los residuos de orina de materiales oxidantes son altos en base a la cantidad del antioxidante tomada, tiempo de dosis y salud química relativa del individuo a la hora del muestreo. Puede ocurrir una dificultad similar con las muestras tomadas a partir de sistemas de enfriamiento de agua de ciclo cerrado. Este resultado es particularmente cierto para aplicaciones médicas en donde la aplicación de las etapas medicinales se hace más rápida y ocurren pocos casos de antibióticos sobre la dosificación. La enumeración y evolución de las poblaciones microbianas pueden incluir el uso de varias clases de placas de medios, tubos inclinados y o hisopos de agar. Estas técnicas de análisis no producen por sí mismas, la fase de crecimiento de una población microbiana. Las técnicas conocidas solo determinan la presencia microbiana, el nivel y la especie. Si el analista biológico desea determinar la fase de crecimiento de una población microbiana en el momento del muestreo, necesita llevarse a cabo una serie de pruebas y cálculos tardados con la intención específica de estimar la fase de crecimiento de la población microbiana. La fase de
crecimiento de las poblaciones microbianas es un factor importante para el análisis y control adecuado de muchas poblaciones microbianas. Pueden ser difíciles los métodos para la especificación en muestras que tienen poblaciones de microbios mezclados. Por ejemplo, en una población mixta, los intentos para determinar una especie particular que puede ser la causa de una infección, e.g., una especie que tiene una concentración mayor, son complicados mediante de detección. Para determinar las especies en la muestra, la muestra se coloca en placas y se cultiva en un medio. Así, a todas las especies en la muestra se les proporciona la oportunidad de crecimiento. Por lo tanto, puede ser difícil determinar un responsable de la infección. Por lo tanto existe una necesidad de un sistema y método para reducir los resultados químicos falsos positivos y determinar la fase de crecimiento microbiana (log vs . Lag
(registro vs. retardo) de las poblaciones microbianas detectadas . BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Se lleva a cabo una prueba para la presencia de microbios . La prueba incluye mediciones de tiempo-a-concentración para el crecimiento biológico combinado con una medición infrarroja a través del tiempo. La combinación de tiempo-a-concentración y las mediciones infrarrojas
disminuyen los resultados falsos positivos. Además, la prueba puede llevarse a cabo en un marco de tiempo competitivo con los indicadores químicos. Cada muestra funciona como su propio estándar, no necesita control. Mediante los cambios de medición en un parámetro, tales como turbiedad o color, no se necesita control. Se utilizan curvas para dos o más longitudes de onda espectrales para identificar una especie microbiana de acuerdo con una tasa de transmisión a través de una muestra. Teniendo un catálogo de cambio espectral, e.g., el cambio en la tasa de transmisión a través del tiempo, por especies biológicas, mejora la capacidad para determinar el grado de fase de registro y las especies de una población microbiana. Una igualación espectral en el cambio de la atenuación de cada longitud de onda monitoreada y el sitio relativo de los cambios de atenuación para varias longitudes de onda espectrales que se monitorean designan especies microbianas. De acuerdo con una modalidad de la presente descripción un método para probar la presencia de un microbio en una muestra incluye medir de manera simultánea las transmisiones de dos o más longitudes de onda de luz a través de la muestra a través del tiempo, midiendo el tiempo-a-concentración para el crecimiento biológico en la muestra para cada una de las dos o más transmisiones de longitudes de
onda y determinando la presencia del microbio en base a una combinación de la medición de tiempo-a-concentración para cada una de las dos o más longitudes de onda. La muestra funciona como su propio estándar, no se utiliza control. Las dos o más longitudes de onda son una longitud de onda infrarroja y una longitud de onda visible. El método que incluye comparar un cambio en la tasa de transmisión para cada una de las dos o más longitudes de onda a través del tiempo a un catálogo de cambio espectral y determinar una igualación espectral en el cambio de la atenuación de cada longitud de onda monitoreada y el sitio relativo de los cambios de atenuación de varias longitudes de onda espectrales que se monitorean designa una especie microbiana. De acuerdo con una modalidad de la presente descripción, un método para probar la presencia de un microbio en una muestra incluye medir una tasa de transmisión instantánea de dos o más longitudes de onda a través de la muestra, proporcionando tasas de transmisión predeterminadas que corresponden a las muestras positiva o negativa para la presencia del microbio para cada una de las dos o más longitudes de onda y determinar una probabilidad de la presencia del microbio en base a la tasa de transmisión instantánea para cada una de las dos o más longitudes de onda
a través de la muestra al comparar la tasa de transmisión instantánea a las tasas de transmisión predeterminadas. Cada una de las tasa de transmisión predeterminadas se asocian con un nivel de confianza conocido. La probabilidad de la presencia del microbio se compara con un umbral predeterminado, en donde al determinar que la muestra tiene una probabilidad de la presencia del microbio arriba del umbral la muestra se analiza adicionalmente y al determinar que la muestra tiene una probabilidad de la presencia del microbio por debajo del umbral la muestra no se analiza adicionalmente. Una primera fuente de luz transmite aproximadamente 580 nm de luz a través de la muestra y una segunda fuente de luz transmite aproximadamente 800 nm de luz a través de la muestra, en donde las tasas de transmisión instantáneas respectivas se determinan para cada longitud de onda. La probabilidad es un resultado de una multiplicación de dos o más probabilidades correspondientes a dos o más longitudes de onda respectivamente. De acuerdo con una modalidad de la presente descripción, un método para probar la presencia de un microbio en una muestra incluye medir una transmisión de longitud de onda de luz a través de la muestra a través del tiempo, midiendo un cambio en la transmisión de longitud de onda de luz a través del tiempo, para el crecimiento
biológico en la muestra de acuerdo con la transmisión de longitud de onda de luz y determinar que el microbio en la muestra tiene un crecimiento de fase de retardo o un crecimiento de fase de registro en base al cambio en la transmisión de longitud de onda de luz a través del tiempo, en donde el cambio en la transmisión de longitud de onda de luz a través del tiempo se compara con curvas predeterminadas para el cambio en la transmisión de longitud de onda de luz a través del tiempo que corresponde a ciertos microbios, en donde se conoce una concentración del microbio y se conoce una especie de microbio. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Se describirán abajo en más detalle las modalidades preferidas de la presente invención, con referencia a los dibujos acompañantes: Las Figuras 1A-D ilustran un método de acuerdo con una modalidad de la presente descripción; Las Figuras 2A-B son gráficas que muestran la relación tiempo-a-concentración de acuerdo con una modalidad de la presente descripción; Las Figuras 3A-D son gráficas que muestran el cambio porcentual en la tasa de transmisión a través del tiempo de acuerdo con una modalidad de la presente descripción; Las Figuras 4A-C son gráficas que muestran el error
de prueba a través del tiempo de acuerdo con una modalidad de la presente descripción; Las Figuras 5A-B son gráficas que muestran tasas de transmisión de luz a través de una muestra a través del tiempo; La Figura 6 es una gráfica de transmisión a través del tiempo de acuerdo con una modalidad de la presente descripción; La Figura 7 es una gráfica que muestra el cambio porcentual en la tasa de transmisión para dos longitudes de onda de acuerdo con una modalidad de la presente descripción; La Figura 8 es una gráfica del crecimiento de retardo y registro detectado en 580 nm y 800 nm de luz de acuerdo con una modalidad de la presente descripción; La Figura 9 es una gráfica que compara las determinaciones positiva y negativa de acuerdo con una modalidad de la presente descripción; La Figura 10 es una gráfica que ilustra las curvas positiva y negativa para la presencia de Enterococcus faecalis de acuerdo con una modalidad de la presente descripción; La Figura 11 es una gráfica que ilustra las curvas positiva y negativa para la presencia de E. coli de acuerdo con una modalidad de la presente descripción; La Figura 12 es una gráfica que ilustra las curvas
positiva y negativa para la presencia de Klebsiella de acuerdo con una modalidad de la presente descripción; La Figura 13 es un diagrama de flujo de un método de acuerdo con una modalidad de la presente descripción; La Figura 14 es un diagrama de flujo de un método de acuerdo con una modalidad de la presente descripción; y La Figura 15 es un diagrama de un sistema de acuerdo con una modalidad de la presente descripción; DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN De acuerdo con una modalidad de la presente descripción, las curvas de crecimiento predeterminadas para la actividad biológica pueden utilizarse en las primeras determinaciones de lectura (e.g., positiva/negativa para la presencia) , las determinaciones de fase de registro/retardo en el tiempo para el análisis de las concentraciones y la identificación del microbio. Estas curvas de crecimiento pueden determinarse utilizando una medición infrarroja (IR) sola (e.g., Figuras 3B y 3D) o en combinación con diferentes longitudes de onda de luz (e.g. Figuras 3A y 3C) . Refiriéndose a las Figuras 1A-D, se utiliza un espectrofotómetro para leer y registrar la transmisión de luz a través de una muestra acuosa 101, las mediciones se registran en el registro de prueba 102. La muestra se toma 103 y las longitudes de onda se seleccionan para el análisis de primera lectura 104, 105, estas longitudes de onda para
pruebas se encuentran disponibles a través del espectrofotómetro que tiene diferentes fuentes de luz. Puede hacerse una determinación de muestras potencialmente positivas utilizando el análisis de primera lectura. Las muestras, e.g., muestras potenciales positivas, pueden incubarse 106 y se lleva a cabo una segunda lectura 107, 108 para cada longitud de onda de la primera lectura. Se determina 109 un cambio en la transmisión de luz a través de la muestra a través del tiempo. Por ejemplo, si se determina un incremento en la absorbancia y/o una disminución en la transmitancia en una longitud de onda visible 110 y una longitud de onda IR 111, se confirma la muestra como positiva 112. Las muestras negativas pueden determinarse durante el análisis de primera lectura 113 y desecharse. Además, al comparar las curvas para la transmisión de luz a través del tiempo con curvas conocidas para una especie dada (e.g., ver Figuras 2A-B y Figuras 3A-3D) , puede determinarse una especie de la muestra. ANÁLISIS IR De acuerdo con una modalidad de la presente descripción, puede identificarse la biomasa cuando se utilizan indicadores bioquímicos comunes en un ensayo acuoso (e.g., agua) para bacterias (microbios). El análisis incluye iluminar una muestra con luz que tiene una longitud de onda de aproximadamente 800-880 nm sobre una trayectoria de luz de
aproximadamente 10-90 nm. La longitud de la trayectoria de luz es relevante para un rango de cambio detectable y un grado de sensibilidad. Una trayectoria de luz más grande corresponde con un tiempo de disminución de la detección del crecimiento microbiano. Cuando se utiliza junto con indicadores bioquímicos de longitud de onda visible, se reduce sustancialmente la posibilidad de una reacción positiva falsa no biológica. Las muestras positivas biológicas conocidas se analizaron con el probador IME.TEST™ Total Microbe y el IME.TEST™ Control Ampoules y un espectrofotómetro Bausch & Lomb Spec 20 y se rastrearon sobre una base de tiempo real. Una respuesta espectral de la muestra de ampolla desde 340 nm a 940 nm de luz demostró una respuesta deseable para el crecimiento bacterial a una longitud de onda de aproximadamente 800 nm. Pruebas adicionales demostraron que la respuesta espectral a aproximadamente 800 nm de luz, aunque fuerte para el crecimiento bacterial fue relativamente débil (e.g., aproximadamente 50% más lenta) en comparación con una respuesta de prueba del indicador químico para la misma muestra. Tal respuesta fue inesperada. Utilizando luz que tiene una longitud de onda de aproximadamente 800 nm, pueden obtenerse resultados de prueba para la presencia de bacterias con tasas de error deseables en marcos de tiempo competitivos sin el uso de aditivos
químicos. La respuesta espectral se mide como una serie de observaciones a través del tiempo o un cambio porcentual a través del tiempo (ver Figuras 3A-D, en donde EOT indica el fin de la prueba y las Figuras 5A-B, FIGURA 6) . Una medición de un cambio a través del tiempo permite a la muestra ser su propio estándar. No se necesita muestra de control por ejemplo, una muestra que tenga una turbiedad conocida o color conocido. El uso de longitudes de onda IR permite la sintonización de la prueba biológica para optimizar la velocidad para los resultados de prueba y la reducción del error de prueba inducido por químicos, no biológicos, conversiones de varios indicadores muy aceptados tales como TTC. Por ejemplo la longitud de onda de ~800 nm cuando se analiza E. coli (ver Figura 7, porcentaje de transmisión a 800 nm contra 580 nm) , reduce los efectos del color y turbiedad de la muestra, lo cual puede limitar la capacidad de la prueba para llevarse a cabo con indicadores de espectro visual. IR es sustancialmente inmune a las variaciones de color y turbiedad. IR incluye radiación electromagnética con longitudes de onda mayores a la luz visible pero más cortas que las ondas de radio. Debido a que la medición incluye un cambio en una lectura IR reflejada por el crecimiento microbiano, aún la línea base inferior que inicia puede leerse para un incremento en la absorbancia IR. La medición
de la absorbancia IR acoplada con cambios simultáneos en un cambio espectral visual puede incrementar significativamente la probabilidad de la detección bacterial y enumeración exactas (e.g., 20% de error visual *20% error IR = 4% de error de Prueba) . Las Figuras 4A-C demuestran la combinación de dos o más métodos de prueba, e.g., visible (curva TTC) y de luz IR, para lograr la detección estadísticamente confiable de microbios. También pueden utilizarse diferentes longitudes de onda IR para diferentes pruebas, por ejemplo, debido a la variante densidad y tamaño celular de las bacterias. Además, una sola señal de salida de longitud de onda IR puede cambiar a través del tiempo con las especies de bacterias, por ejemplo, como una función de la masa del microbio. Determinación de Primera Lectura Refiriéndose a las Figuras 13 y 14, de acuerdo con una modalidad de la presente descripción, puede hacerse una determinación de matriz de primera lectura al determinar un cierto perfil inicial (e.g., primera lectura) cuando se examina por varias longitudes de onda de luz cuando la muestra se mantiene en un aparato de prueba fijo o estandarizado (e.g., IME.Test™ Control Ampoule y auto analizador) . Diferentes perfiles o curvas de crecimiento son el resultado de la masa microbiana a varias concentraciones y
alimentación que refractan las longitudes de onda de luz seleccionadas en una forma única. Múltiples conjuntos de mediciones de luz proporcionan un grado de certeza que es estadísticamente significativo para hacer una determinación positiva/negativa para la masa biológica a ciertos umbrales de concentración en base a modelado estadísticamente válido de condiciones positivas o negativas. Adicionalmente, la acumulación de valores de primera lectura a través del tiempo incrementará la exactitud estadística de la proyección de la primera lectura. Refiriéndose a la Figura 13, se selecciona una aplicación 1301, e.g., detección de E. coli . Las pruebas se llevan a cabo en base a la aplicación seleccionada para determinar la transmisión de luz a través de la muestra a través del tiempo 1302. El número de pruebas que se corren pueden efectuar la certeza de los datos, así se corren aproximadamente 500-1000 pruebas o más. Los datos de prueba, e.g., curvas de transmisión de luz, se suman mediante la longitud de onda, e.g., 580nm y 800nm, por el número de observaciones por un rango dado de transmisión de luz 1303. Además se determina 1304 el número de muestras positivas correspondientes. Los datos de prueba pueden clasificarse por longitud de onda y se determina un porcentaje de muestras positivas para cada rango 1305. En base a los rangos, el número de registros para cada rango y el número de muestras
positivas para cada rango, se determina 1307 una tabla de probabilidades; la probabilidad de tener una muestra positiva dada una lectura inicial de un rango dado 1306. Por ejemplo, la TABLA 1 es un ejemplo de una tabla de probabilidad para 580 nm de luz y un microbio dado: TABLA 1
Refiriéndose a la Figura 14, dadas las tablas de primera lectura para cada longitud de onda que se observa, se proporciona 1401 una muestra de prueba uniforme y una muestra, e.g., agua industrial u orina se agrega 1402 a la ampolla. Se toma para cada longitud de onda 1403 una primera lectura (e.g., una lectura instantánea determinada al pasar la luz a través de la muestra a partir de una fuente de luz hacia un detector de luz) . Una vez que se ha leído espectralmente la primera lectura y comparado con una carta de primera lectura de curvas de crecimiento predeterminado, se asigna una designación probable positiva o negativa 1404. Es importante notar que al utilizar dos o más longitudes de onda, estadísticamente, se multiplican las probabilidades de tener una positiva, e.g., 26.2% de probabilidad para 580 nm *52.4% de probabilidad para 800 nm = 13.7% de probabilidad de muestra positiva, e.g., la muestra incluye el microbio de interés. Esta designación inicial puede ser tan alta como aproximadamente un 90% de nivel de confianza. El nivel de confianza de la probabilidad se afecta por el número de observaciones utilizadas para establecer la
carta de primera lectura. Una carta de primera lectura puede actualizarse de manera constante al retener cada resultado de prueba y redeterminar periódicamente la carta utilizando una base de datos de PC comúnmente disponible y productos de hoja de cálculo. Dadas las probabilidades determinadas y la confianza, un usuario puede seleccionar los positivos de primera lectura para análisis adicional, e.g., análisis de fase de retardo vs . Registro 1404. Las muestras positivas de primera lectura pueden incubarse por tiempo adicional 1405. Se toma una segunda lectura a las diferentes longitudes de onda en un tiempo posterior 1406. En base a la primera lectura y la segunda lectura, las muestras se seleccionan para la concentración 1407 y pueden determinarse las poblaciones de fase de registro y retardo. Un método para determinar el nivel de concentración microbiana utiliza la lectura inicial de dos o más longitudes de onda ópticas de una muestra microbiana. La muestra necesita contenerse en una forma precisa, que lleve a cabo lo siguiente: 1. Mantenga la muestra en una matriz acuosa; 2. Extraiga un volumen de muestra fijo; 3. Proporcione una pre dosis precisa del medio de crecimiento y especies seleccionadas indicando químicos; 4. Mantenga un ambiente casi estéril antes y durante su
uso; 5. Puede utilizarse en un espectrofotómetro o pieza similar de equipo capaz de leer la transmitancia o absorbancia de luz a longitudes de onda o rangos de longitudes de onda específicos. Estas condiciones de prueba sustancialmente aseguran que solo la variación de la prueba es los contenidos de la muestra. Con estas condiciones cumplidas, se toma una lectura espectrofotométrica de dos o más longitudes de onda. Las longitudes de onda seleccionadas cada una enfoca un aspecto físico diferente tal como un indicador químico, UV y/o absorbancia/reflectancia infrarroja. Cuando se compara con una carta de probabilidades predeterminada para positivo o negativo para cualquier conjunto de salidas espectrales, la medición de primera lectura se utiliza para definir la probabilidad de la presencia positiva o negativa de bacterias a un umbral específico de concentración. El tiempo para tomar la lectura inicial es importante y depende de la aplicación de prueba. Las valoraciones microbianas de poblaciones de alta concentración tendrán lecturas a aproximadamente 15-30 minutos después de la exposición al medio/indicadores de prueba. Las pruebas de concentración de nivel inferior tienen primeras lecturas de prueba a intervalos mayores, aproximadamente 1-4 horas de la exposición de la muestra de prueba a los medios/indicadores.
La probabilidad resultante para positivo o negativo se utiliza entonces para establecer la premisa para una determinación de fase de registro versus retardo. Por ejemplo, una población microbiana que se va a probar para un nivel de concentración microbiana de fase de registro de 106 en orina humana se caracteriza primero por un estudio que define los porcentajes positivo o negativo para el rango de lecturas posibles para cada longitud de onda espectral analítica que se utiliza (ver Figuras 9-12) . En el campo por ejemplo de la prueba de orina, un factor en la identificación de una verdadera infección microbiana en el sistema urinario humano es que puede encontrarse en la orina una población de fase de registro de especies del microbios. Las muestras de orina que contienen poblaciones de microbios de fase de retardo se consideran no relacionadas con el tracto urinario y se asocian comúnmente con la descarga corporal epidérmica o normal de otras fuentes. Debido a que la práctica estándar de colocar en placas las muestras de orina no proporciona un método para identificar esas poblaciones que son de fase de registro versus las que son de fase de retraso, muchas muestras de orina identificadas como infecciones microbianas positivas del tracto urinario son de hecho no positivas. A manera de ejemplo, la regla empírica estándar para los profesionistas médicos es que las infecciones microbianas del tracto
urinario normalmente representan en cualquier momento el 10% de la población. Sin embargo, los laboratorios clínicos típicamente reportan el 19%-30% + de muestras de orina para ser positivas microbianas. La identificación falsa de alta concentración de contaminación como infección microbiana positiva tiene serias consecuencias médicas. Tal análisis microbiano falso positivo puede causar el uso inapropiado de antibióticos microbianos, puede prolongar la afección del paciente y crear aún más severas complicaciones médicas. Adicionalmente, es importante la necesidad de identificar la fase de registro versus de retardo en el muestreo en el análisis apropiado de las muestras con un largo tiempo de reposo antes de la prueba (en exceso de 7 u 8 horas) . Las muestras de largo tiempo en reposo tienden a exponerse a temperaturas, nutrientes y condiciones ambientales significativamente diferentes. Bajo tensión el microbio se adapta para sobrevivir al interrumpirse las funciones metabólicas a fin de extender su ciclo de vida y regresar de nuevo a las condiciones óptimas de crecimiento. Algunas de estas muestras parecerían ser de la fase retardo cuando de hecho no lo son en el momento del muestreo. El juicio adecuado para la fase de crecimiento de las muestras microbianas positivas en el muestreo es esencial para el tratamiento y/o control. Debe notarse que los métodos descritos en la
presente son aplicables a otros tipos de muestras, tal como torre de enfriamiento o agua potable. Un método de acuerdo con una modalidad de la presente descripción identifica una diferencia entre las poblaciones microbianas que se encuentran en el crecimiento de fase de registro versus el crecimiento de fase de retardo en el momento del muestreo. Al utilizar un método de medición microbiana, que monitorea sobre una cantidad de tiempo específica, la conversión de una cantidad conocida del indicador microbiano tal como TTC, puede determinar la fase de crecimiento microbiano por ejemplo utilizando 580 nm de luz de longitud de onda. Son necesarios para esta determinación de fase de crecimiento varios factores. Los factores predeterminados incluyen un nivel de concentración microbiana predeterminado para la prueba y las especies microbianas presentes más probables . Análisis de Fase de Registro/Retardo Los valores de la prueba tiempo a concentración se establecen utilizando bacterias de fase de registro. Debido a que el microbio de retardo toman aproximadamente 3-7 horas para recuperarse a la fase registro, puede completarse una prueba para la fase de registro antes de que puedan reaccionar los microbios de la fase de retardo. Adicionalmente, el análisis de la sección inicial de las curvas de crecimiento revelan que las bacterias de la fase de
registro y la fase retardo tienen diferentes formas de curva. Esta información puede entonces utilizarse para mejorar el tiempo para la valoración de la concentración de las muestras no conocidas que contienen una mezcla de organismos de fase de registro y retardo. Las muestras que se designan como probablemente positivas, según se determina en un análisis de primera lectura, se incuban durante un periodo específico. El periodo específico para la incubación es otro factor predeterminado. Bajo condiciones de laboratorio controladas, las muestras de los microbios de fase de registro se colocan en el contenedor de muestra/medio/indicadores específicos. Estas muestras se miden por las longitudes de onda espectrales seleccionadas para determinar el tiempo en el cual tales salidas de longitud de onda espectrales demuestran un cambio estadísticamente válido (ver por ejemplo, Figuras 10-12) . Cuando todas las longitudes de onda seleccionadas han demostrado un cambio en exceso del ruido de fondo del sistema, el grado de cambio se determina para cada longitud de onda en el tiempo de incubación estándar seleccionado. Por ejemplo, un análisis de orina humana para la concentración microbiana de fase de registro 106 utilizando 580nm y 800nm en 2 horas de incubación se considera positivo si la de 580 nm cae 10% T (tasa de transmisión) o más y la lectura de 800nm cae 20% T o más. Con la información del
cambio espectral predeterminado, la muestra se extrae de la incubación y se lee espectrofotométricamente una segunda vez. El cambio de salida espectral se compara con los valores predeterminados para el cambio a clasificarse positivo o negativo . Si todos los cambios de longitud de onda exceden los valores de umbral positivos, la muestra se considera positiva y en la fase de registro de crecimiento en el momento del muestreo. Si todos los cambios de longitud de onda se encuentran por debajo de los valores de umbral positivos, la muestra se considera negativa para el umbral que se prueba y cualquier bacteria presente en la. fase de retardo. Si se han excedido uno o más pero no todos los valores de umbral positivos, la muestra de la población microbiana se considera estar en alguna fase más activa de crecimiento de retardo pero no de fase de registro. El grado de fase retardo se determina de acuerdo con la diferencia entre el cambio de salida de la longitud de onda espectral. Este fenómeno de la fase de crecimiento se ha creado y observado bajo condiciones de laboratorio. Se ha probado y encontrado ser correcta la prueba universal real en orina humana y en el agua de torre de enfriamiento. La Figura 8 proporciona los resultados ilustrativos utilizando los métodos antes descritos, también mostrados en las Figuras 13 y 14.
La Figura 8 ilustra el crecimiento de E. coli de fase de registro en TSB (caldo de soya tríptico) con indicador TTC (cristales de cloruro de trifeniltetrazolio) . Las curvas 801-804 son curvas de control para las curvas de 580 nm de registro y retardo y de 800 nm de registro y retardo respectivamente. El crecimiento de E. coli se determinó con un espectrofotómetro a 580 nm y 800 nm a través del tiempo. Se registró una población de E. coli de fase de registro como se muestra en las curvas 805, 806, 809 y 810. Una población de E. coli de fase retardo de la misma concentración también se muestra como 807, 808, 811 y 812. Las curvas de retardo 802 y 804 tienen sustancialmente la misma forma de curva de crecimiento que las curvas de registro 801 y 803, pero aparecen aproximadamente 4-7 horas después. La diferencia entre las dos curvas, registro y retardo, es el tiempo de recuperación para la fase de retardo para llegar a la fase de registro. El crecimiento microbiano a través del tiempo se gráfica y puede determinarse la diferencia entre el retardo y el registro y el inicio. Las diferencias en las curvas de crecimiento de las especies de microbios pueden identificarse al comparar las curvas conocidas para las especies en curvas observadas para determinar una igualación. Un método de acuerdo con una modalidad de la presente descripción puede utilizar la atenuación de las
diversas longitudes de onda espectrales analíticas para identificar las especies microbianas (ver Microbe Identification en la presente) . Teniendo el catálogo de cambio espectral por las especies microbianas se mejora la capacidad para determinar el grado de fase de retardo de una población microbiana. Esto se debe a que la igualación espectral en el cambio de la atenuación de cada longitud de onda monitoreada y sitio relativo de los cambios de atenuación para varias longitudes de onda espectrales que se monitorea designa especies microbianas. Ciertos cambios pueden también utilizarse para caracterizar otros factores tales como ambientes químicos de los microbios que se prueban. Figuras 9-12 demuestran la identificación de las especies mediante análisis de longitud de onda espectral. Las cartas también demuestran la diferencia entre los microbios positivos de registro y los microbios negativos de retardo para la misma especie. Tal sistema y método de prueba como se ilustra en las Figuras 13 y 14 aplicados al análisis de orina humana para infección microbiana puede concluirse de manera efectiva en aproximadamente 2-3 horas de tiempo con la eliminación de poblaciones microbianas de fase de retardo positivas falsas que pueden estar al nivel de concentración de infección microbiana positiva. Esta ejecución del método es sustancialmente diferente del sistema actual de análisis de
placa, que necesita aproximadamente 24 horas o más y puede no distinguir la diferencia entre el crecimiento de fase de registro versus de retardo. Esta fase de registro versus retardo es un determinante principal si una persona tiene o no una infección microbiana del tracto urinario. Identificación del microbio De acuerdo con una modalidad de la presente descripción, la gráfica de múltiples curvas de crecimiento de prueba simultáneamente en la misma muestra revela que diferentes especies tienen diferentes curvas conformadas y diferencias relaciónales para las diversas longitudes de onda utilizadas (e.g., 580 y 800 nm) . Los microbios pueden identificarse de acuerdo con comportamientos conocidos, tales como patrones de crecimiento medidos como una función de transmisión de luz a través de una muestra. La identificación pueden ser, por ejemplo, para Especie. Por ejemplo la Figura 7 representa una curva de identificación para E. coli . Tal curva puede utilizarse para identificar la presencia de E. coli en una muestra como una función de un cambio observado en la tasa de transmisión a través del tiempo. Pueden proporcionarse otras curvas para diferentes organismos o grupos de organismos como se demuestra en las Figuras 9-12. De acuerdo con una modalidad de la presente descripción, el sistema y método pueden utilizar un cambio
relativo entre varias mediciones de luz para llevar a cabo una identificación más rápida de las especies de bacterias. Debido al desarrollo de una especie bacterial por la respuesta espectral a través del tiempo como se indica por una cierta longitud de onda y/o indicador químico, que es único pero no absoluto para esa especie, el uso de varios indicadores mejorará la exactitud de la identificación de la especie. Por ejemplo, la especie E. coli se desarrolla por una cierta tasa por unidad de tiempo a un cierto nivel de concentración para un indicador químico seleccionado (e.g., TTC, MUG, ONPG, Indol) . Si la respuesta a través del tiempo del indicador químico de longitud de onda visual se monitorea a niveles de concentración bacterial específicos y esta respuesta se mide o compara con la respuesta IR, la diferencia entre las dos mediciones de tiempo a concentración indicará el tamaño microbiano y la velocidad de regeneración. Este examen necesita hacerse de manera simultánea y a temperaturas de incubación controladas . La combinación de la velocidad de crecimiento y el tamaño de las especies bacteriales se indexa mediante un estudio de crecimiento bacterial/respuesta IR que hace un fuerte predictor de especies bacteriales. A través del uso de una curva específica que produce un valor puede determinarse que es único para microbios específicos, e.g., especies/géneros.
Particularmente cuando las especies posibles se limitan a un grupo seleccionado (e.g., 5 o menos) tales como el análisis de orina humana en donde 4 especies representan 96% o mejor de la probabilidad de las especies microbianas presentes. Cuando se predefinen y aplican a una muestra desconocida las especies predominantes pueden identificarse sin la prueba secundaria actualmente requerida. La extensión de este conocimiento puede utilizarse para indicar las conclusiones gram positiva y negativa. Se establece que las mediciones IR se han utilizado para predecir el tamaño de partícula. Las bacterias representan un reto más difícil debido a las variaciones del grosor de la pared celular y otros factores asociados con el mundo viviente pero acoplados con otras mediciones espectrales que incluyen UV y el conocimiento específico de un ambiente de prueba, puede construirse un modelo computarizado que tomará lo que normalmente es 10.25% de un resultado de prueba y proporciona un resultado triangulado que es más rápido y de mayor exactitud que un solo análisis de prueba. Las modalidades de la presente descripción pueden demostrarse mediante el uso de IME.TEST™ Ampoule e IME.TEST™Auto Incubator/Analizer o el uso combinado de un Incubador de laboratorio estándar y un espectrofotómetro. Debe entenderse que la presente invención puede implementarse en varias formas de hardware, software,
firmware, procesadores de propósito especial o una combinación de los mismos. En una modalidad, la presente invención puede implementarse en software como un programa de aplicación tangiblemente incorporado en un dispositivo de almacenamiento de programa. El programa de aplicación puede cargarse y ejecutarse mediante una máquina que comprende cualquier arquitectura adecuada. Refiriéndose a la Figura 15, de acuerdo con una modalidad de la presente invención, un sistema de computadora 1501 para implementar el análisis de microbios puede comprender, inter alia, una unidad de procesamiento central (CPU) 1502, una memoria 1503 y una interfaz de entrada/salida (I/O) 1504. El sistema de computadora 1501 se acopla generalmente a través de la interfaz I/O 1504 a un dispositivo visualizador 1505 y varios dispositivos de entrada 1506 tales como un ratón y un teclado. Los circuitos de soporte pueden incluir circuitos tales como memoria asociada, suministros de energía, circuitos de reloj y un bus de comunicaciones. La memoria 1503 puede incluir una memoria de acceso aleatorio (RAM) , memoria de solo lectura (ROM) , unidad de disco, accionador de cinta magnética, etc., o una combinación de los mismos. La presente invención puede implementarse como una rutina 1507 que se almacena en la memoria 1503 y se ejecuta por el CPU 1502 para procesar la señal de la fuente de señal 1508. Como tal, el sistema de
computadora 1501 es un sistema de computadora para propósito general que se vuelve un sistema de computadora de propósito específico cuando se ejecuta la rutina 1507 de la presente invención. La plataforma de computadora 1501 también incluye un sistema operativo y código de microinstrucciones . Los diversos procesos y funciones descritos en la presente pueden ser ya sea parte del código de microinstrucción o parte del programa de aplicación (o una combinación de los mismos) , el cual se ejecuta a través del sistema operativo. Además, pueden conectarse varios otros dispositivos periféricos a la plataforma de la computadora tal como un dispositivo de almacenamiento de datos adicional y un dispositivo de impresión. Debe entenderse además que debido a que algunos de los componentes del sistema constitutivo y etapas del método representados en las figuras acompañantes pueden implementarse en software, las conexiones actuales entre los componentes del sistema (o las etapas del proceso) pueden diferir dependiendo de la manera en la cual se programa la presente invención. Dadas las enseñanzas de la presente invención proporcionadas en la presente, un experto en la materia relacionada será capaz de contemplar estás e implementaciones o configuraciones similares de la presente invención.
Habiendo descrito las modalidades para un sistema y método para determinar la presencia de un agente biológico, debe notarse que pueden hacerse modificaciones y variaciones por los expertos en la materia a la luz de las enseñanzas anteriores. Por lo tanto debe entenderse que pueden hacerse cambios en las modalidades particulares de la invención descrita las cuales se encuentran dentro del alcance y espíritu de la invención.