使用积分球光收集器的系统、装置和方法与流程

本发明涉及一种使用光来测量样品，例如细菌的生物样品，的至少一种性质的装置。
背景技术：
：经典的分光光度计可以用于使用吸光度或散射度确定细菌的光学性质。吸收分光光度计可用于测量样品的相对吸光度。通过将进入样品中的光的强度与离开样品的光的强度进行比较来测量吸光度。光强度的下降表示一定量的光已经被吸收。这可以显示为任意图形，通常为光密度图。这可以导致样品中存在的细胞数量的精确计数。散射分光光度计通常包括强光源，例如激光器或非常明亮的白炽光源，以及单色仪。光入射在样品上，并且以不同的角度散射。以分开的间隔放置在室周围的探测器收集散射光。可以使用侧面散射区域中的收集的光来获得关于粒度的信息，并且可以使用在前方散射区域中收集的光来获得关于颗粒尺寸的信息。散射光的总体强度提供浊度读数和存在的颗粒数量的指示。在用于测量细菌的散射分光光度计中，光源的典型波长为600nm。这种波长大部分被多种有机材料(如dna，蛋白质，细胞色素)散射并且小部分被其吸收。流式细胞仪还可以确定感兴趣的样品的性质。当鞘流指数匹配液体流过狭窄的管时，液体用于减少管的腔，迫使液体中的细胞分别通过管。这有利于细胞计数。入射到狭窄的管上的激光随着各个细胞通过而散射。可以记录侧向和前向散射数据，以提供关于正在研究的细胞的尺寸和粒度的信息。数以千计的细胞可以通过光束，并用这种方法在几秒钟内并且以非常少的液体测量。虽然细胞仪在一些应用中很有用，但它们是需要对操作者进行广泛培训的复杂机器。安全操作还需要定期输入试剂，这有助于持续的运行成本。对所产生的数据的解释也可能是具有挑战性的。用于测量液体或气体中悬浮颗粒的浓度的另一种方法是比浊法。比浊计可以配置为使用积分球。在这种结构中，光入射到样品上，并且可能在进入积分球之前被样品中的颗粒散射。然后在球体的出射端口处被检测到之前，散射光被反射并漫射到积分球内部。未散射的光直接穿过球体，不被收集。技术实现要素：根据本发明的一个方面，提供了一种装置，所述装置包括用于收集光并适于在使用时将样品容纳在其内部体积内的积分球光收集器。可以提供样品保持器以将样品保持在积分球光收集器内。通常，样品包含流体。优选地，在积分球光收集器的内表面上设置探测器。挡板可以放置在探测器上方以防止其直接照射，并确保只有散射和反射光入射到其上。通过提供将样品定位在积分球内的样品保持器，可以进行高度敏感的测量。这是因为积分球的中空球形腔用作光漫射和收集室。腔内的光从内表面多次反射，以在腔的整个内部中产生均匀的光分布。因为样品位于中空球形腔内，所以光束可以多次穿过样品。样品保持器可以包括积分球的内部体积。在这种情况下，内部体积充满样品，并实现双重目的，即容纳样品并起作用以漫射和收集光。样品可以基本上填充积分球的内部。积分球光收集器包括用于允许光入射积分球光收集器中的入射端口和允许入射光束的未散射光从积分球光收集器出射的出射端口。样品保持器可以适于将样品基本上中心地保持在积分球光收集器内。样品可以在沿着积分球的直径延伸的样品保持器内。样品保持器可以适于保持能够加载样品的容器，例如标准的10mm长度的容器。更具体地，保持器可以适于保持尺寸为45mm×10mm×10mm(方形占据区域)的容器。样品保持器可以是用于允许样品流过积分球光收集器的流过式保持器。根据本发明的另一方面，提供一种用于分析样品的系统，包括：积分球光收集器，所述积分球光收集器用于收集光并容纳样品；用于在积分球光收集器中引入光的光源；信号产生器，所述信号产生器用于产生使光源输出调制光的控制信号；探测器，所述探测器用于检测积分球光收集器中的散射光并产生指示散射光的信号；以及锁定放大器，所述锁定放大器能够操作以使用来自信号产生器的指示光调制的信号和由探测器产生的提供用于分析的输出的信号。光源可以包括激光器或led。光源可以位于积分球光收集器中。光源可以位于积分球光收集器的外部。光源可以具有590nm至650nm的范围内的波长，例如635nm的波长。光源可以具有620nm至750nm范围内的波长，例如635nm的波长。根据本发明的另一方面，提供了一种装置，包括用于收集光并容纳样品的积分球光收集器、以及至少一个光源和在积分球光收集器的内表面上的至少一个探测器。积分球光收集器可以包括用于将样品容纳在其内部体积内的样品保持器。样品保持器可以适于将样品基本上中心地保持在积分球光收集器内。样品保持器可以是用于允许样品流过积分球光收集器的流过式样品保持器。样品保持器可以适于保持样品容器。积分球光收集器可以具有允许未散射光从积分球光收集器出射的出射端口。可以提供未散射光束抑制机构。根据本发明的另一方面，提供了一种装置，包括用于收集光并用于容纳样品的积分球光收集器和移液管管嘴，其中积分球光收集器位于移液管管嘴的一个端部处，移液管管嘴被布置成将样品流体吸入积分球光收集器中。根据本发明的另一方面，提供了一种用于监控生物样品的药物敏感性的方法，所述方法包括：将所述生物样品引入积分球光收集器中；将药物引入生物样品中；将光引入积分球光收集器中，使得光通过样品并被样品散射；检测积分球光收集器中的散射光；根据时间重复发光和检测的步骤，并分析检测到的光以确定药物敏感性。样品可以包含细菌/真菌的物种或菌株。分析捕获的光可以涉及确定杀死给定生物体或抑制给定生物体生长的药物的水平。该方法可以涉及在与对样品用药的同时监控未给剂量的生物样品。根据本发明的另一方面，提供了一种用于对细胞计数的方法，所述方法包括：将样品引入积分球光收集器中；在积分球光收集器中发光，使得光通过样品并被样品散射；检测积分球光收集器中的散射光；并且分析检测到的光以确定细胞的数量。根据本发明的另一方面，提供了一种用于确定细菌培养物的细胞状态的方法，所述方法包括：将细菌培养样品引入积分球光收集器中；在积分球光收集器中发光，使得光通过样品并被样品散射；检测积分球光收集器中的散射光；并且分析检测到的光以确定细胞的数量，其中检测到的光的根据时间的改变表示细胞状态的改变。根据本发明的另一方面，提供了一种用于监控生物材料的方法，所述方法包括：将生物样品引入积分球光收集器中；在积分球光收集器中发光，使得光通过样品并被样品散射；检测积分球光收集器中的散射光；并且分析检测到的光，其中俘获的光的根据时间的改变表示生物材料的改变。生物材料的改变可能是细胞状态的改变。生物材料可以包括病原体，并且生物材料的改变可能是病原体的数量或浓度的改变，从而表明该病原体的生长。生物材料可以包括微生物，并且生物材料的改变可能是微生物的数量或浓度的改变，从而表明该微生物的生长。附图说明现在将仅通过示例的方式并且参考附图来描述本发明的各个方面，其中：图1是用于测量样品，特别是生物样品的光学性质的积分球光收集器的示意图；图2是用于图1的积分球光收集器的检测和分析系统的方框图；图3(a)和(b)示出了积分球光收集器和样品保持器的第一示例的各个部件；图4(a)至(c)示出了积分球光收集器和样品保持器的第二示例的各个部件；图5(a)至(c)示出了积分球光收集器和样品保持器的第三示例的各个部件；图6是积分球光收集器的第四示例的示意图；图7是两个大肠杆菌样品的作为时间的函数的探测器输出的图，一个大肠杆菌样品具有药物，一个大肠杆菌样品没有药物；图8是两个粘质沙雷氏菌样品的作为时间的函数的探测器输出的图，一个粘质沙雷氏菌样品具有药物，一个粘质沙雷氏菌样品没有药物；图9是两个表皮葡萄球菌样品的作为时间的函数的探测器输出的图，一个表皮葡萄球菌样品具有药物，一个表皮葡萄球菌样品没有药物；图10是具有内部光源的积分球光收集器的俯视图；图11是图10的积分球光收集器的下半部的透视图；图12是不同样品稀释度下散射强度随时间改变的对数曲线图；图13是其中显示mu的单个样品的作为时间的函数的散射强度的对数曲线图；图14是作为细菌分裂的函数的mu的倒数的示意图，并且图15是在测量起始点处在样品中“直到阳性的分裂的数量”与细胞数量的关系图。具体实施方式图1示出了积分散射光收集器10。收集器10具有积分球12和用于将样品保持在积分球12内的样本保持器14。在图1所示的示例中，样本保持器14适于将样品容器16保持在球12内。积分球12具有中空球形腔、入射端口18和出射端口20。入射端口18和出射端口20限定通过中空球形腔的光学路径的端点。入射端口18和出射端口20分别位于球形腔的相反侧上。中空球形腔的内表面是漫射的并且能够反射和漫射光。在一些情况下，将薄的铝或银涂层施加到球体的内表面并覆盖有一层二氧化钛ii漆。这些层分别地反射由样品散射的任何激光辐射，并漫射由样品散射并到达球的内表面的任何光。样品保持器14和样品容器16被定位成使得在使用中样品基本上延伸跨越积分球12的整个直径。这有助于最大化可以与在球体内循环的反射光和漫射光相互作用的样品的体积。在内表面上提供光电探测器22，例如光电二极管。这用来测量腔中的作为时间的函数的光强度。挡板位于光电二极管的上方，以防止其直接照射，并确保仅散射和反射的光入射到其上，从而提高信号的质量。光通过入射点18进入积分球12的中空球形腔中。中空腔用作光漫射和收集室。腔内的光从中空腔的内表面多次反射，以在腔的整个内部中产生均匀的光分布。未散射的光通过出射端口20离开中空腔到达光束收集器。散射光由光电探测器22测量。因为样品位于中空球形腔内，所以光束可以多次穿过样品。这导致高度敏感的测量。图2示出了用于图1的收集器的检测和分析系统。在收集器的输入端口18处是光源24，例如是635nm波长的激光器(尽管在波长620nm-750nm中的任何红色光可以被使用)，以用于将光输入积分球12中。激光器24连接到信号产生器26，信号产生器26适于控制激光输出的调制频率和相位。光电二极管22连接到锁定放大器28。放大器28的输入端连接到信号产生器26。放大器28的输出端连接到数字示波器30。锁定放大器28使用相位敏感检测以挑选出信号的在特定参考频率和相位下的分量，在这种情况下特定参考频率为由信号产生器设置的调制频率。在参考频率以外的频率下的噪声信号被丢弃，并且不影响测量。数字示波器30的输出被馈送到计算机显示器32。信号产生器26被布置成调制激光源24的输出频率。例如，激光器可以以+169°的相位以10khz的频率并且以200mv的峰间值振幅被调制。检测到的信号由锁定放大器28滤波。锁定放大器28对来自光电二极管22的检测信号进行滤波。锁定放大器28将检测到的信号与用于光源24的调制同步，以提供阻尼系统，阻尼系统消除无用的噪音，例如背景电或发光噪声。滤波后的信号被发送到数字示波器30进行记录。记录的信号可以显示在计算机显示器32上。原始数据由数字示波器收集。通常每30秒的实验收集约16，000个数据点。数据被导出到处理器中的计算套件，计算套件返回数据点的平均值(均值，中值，众数)和标准偏差。如果标准偏差高于阈值(指示数据中偏离标准的像差)，则丢弃数据。选择每个实验的平均值。实验有3到89个技术重复，3到89个技术重复被收集和制表。计算这些平均值的均值的标准误差，并将其与数据一起绘制为误差线。一旦数据被绘制，就将一个诸如标准gompertz的函数拟合到数据中，以便估算实验的未来结果，诸如培菌液尺寸。在使用时，将样品放置在样品容器16内并定位在样品保持器14中，样品保持器14将样品保持在中空腔的内部。来自源24的入射光通过入射端口18进入腔中。样品被定位成使得入射的光束入射到样品上。入射光可能被样品散射。然后散射光被空腔的内表面多次反射。中空腔用作积分球，并将球体内的反射光积分或相加。漫射光的总和由光电二极管22采样。这是作为时间的函数完成的。未散射的光笔直地穿过腔，并被光束收集器或挡板吸收。由于积分球12的中空腔的内表面的几何形状和散射性质，反射光从各个方向入射到样品上。利用存在于中空腔内的样品，由光电探测器22检测到的光的分布将根据样品的光学性质而改变。现在将描述积分球12与其内部样品布置的各种不同实施例。图3(a)示出了组成收集器的球形部分的两个部件。图3(a)(i)示出了具有上半球的收集器的上部件。收集器的上部件具有用于接收样品保持器的样品端口。图3(a)(ii)示出了具有基部和下半球的收集器的下部件。在这部件中，提供用于保持光电二极管的端口。其位于挡板后面，使得仅散射或反射的光被传输到光电二极管。图3(b)示出了用于插入图3(a)(i)的样品端口中的样品保持器的两个部件。样品保持器具有用于保持样品的盖和主体，特别是在这种情况下具有样品容器。当组装时，样品主体被设计成将样品保持在收集器的中心。盖和主体连接在一起以形成样品保持器。积分球通过连接图3(a)的上半球和下半球形成。将样品加载到样品保持器中，然后将样品保持器装载到收集器的样品端口中。样品保持器将样品保持在收集器的中心。样品保持器的盖完成收集器的球体。图5(a)，5(b)和5(c)示出另一个示例性收集器的部件。图4(a)示出了收集器的下半部。下半部是修改为容纳部分样品端口的半球。图4(b)显示了收集器的上半部。图4(c)示出了保持器样品。样品保持器具有弧形表面，当组装时，该弧形表面使收集器的内部完整。在使用时，收集器的两个半部分连接在一起，留下打开的样品端口。然后将图4(c)的样品保持器插入样品端口中，样品端口使积分球完整并将样品定位在球体内的中心位置处。图5(a)，5(b)和5(c)示出另一个示例性收集器的部件。在这种情况下，收集器由具有中空腔的材料块体形成。图5(a)显示了下块体。下块体具有在其中形成的中空半球形腔，以及位于空腔基部处的样品位置。下块体适于容纳激光器。图5(b)显示了上块体。上块体具有在其中形成的中空半球形腔。图5(c)示出了用于连接到下块体的激光器外壳。在使用时，将样品加载到样品位置上。然后连接上块体，从而使中空球形腔完整。从下块体移除激光器外壳仅用于维护激光器。在参考图3至图5描述的所有示例中，样本保持器被设计成最小化对在球中循环的光的干扰。例如，样品保持器可以由在操作波长下基本上透明的材料制成。图6示出了包含球形收集器的移液管状装置。球形收集器是如上所述的积分球12。该装置具有移液管管嘴34和收集器12。移液管管嘴34是一次性的。如前所述，光电二极管22在收集器的壁中。球形收集器的内部用作样品室。在使用时，利用移液管机构通过移液管管嘴34吸取样品。将样品吸入样品室，使得球形收集器的内部充满样品。一旦样品存在于球形收集器内部，就可以激活激光器。由样品散射并由收集器反射的光然后由嵌入在壁中的光电二极管22检测。读取后，可以处理污染的装置。本发明的装置可用于确定药物的细菌易感性。经过一段时间，利用设置浓度的药物完成该确定。为了做到这一点，细菌物种被测量并稀释或浓缩至临床有效水平。以大于接受的mic(最小抑制浓度)的浓度加入细菌易感的药物量。剂量培养物在接受的条件下生长，与另一种没有药物的被相同处理的培养物同时生长。用于药物的稀释液(pbs或水)以与剂量培养物中的药物相同的体积加入。在预定时间点，将培养物从培养箱中取出并在一体的收集器中在1ml的容器中测量。在剂量培养物和自由生长培养物使之间具有统计上显著的差异的第一个时间点被称为血液培养阳性报警时间(ttp)。测试证明本发明的系统具有比市场上任何其他药物敏感性设备都快的ttp。已经进行了各种药物敏感性实验。对于这些，使用图3的收集器。所使用的示波器是picoscope4226型号的示波器，带有picoscope软件来翻译原始数据。所使用的光源是具有很好地限定的635nm的输出波长的调制二极管激光器。示波器的扫描速度(为速度限制级)约为200hz。它被设置为每毫秒(1khz)进行一次测量。然而，使用的处理器将平均数据量限制在每30秒的实验约1600个数据点。这可以在每秒0.01875次测量或大约200hz的频率下工作。来自示波器的数据被导入到数据处理软件(例如，excel，r，spss，matlab)中，并且计算来自30秒扫描的约1600个数据点的平均值。标准偏差和/或标准误差可以被计算，并用于显示扫描期间信号的稳定性。图7是其中一式三份的每个样品(n＝9)被使用的来自三个单独的实验的两个大肠杆菌样品的作为时间的函数的探测器输出(以mv为单位)的曲线图，一个大肠杆菌样品具有药物，一个大肠杆菌样品没有药物；。误差线是平均值的±一个标准误差。蓝线表示在接种细菌之前加入20μg/ml环丙沙星的样品。在低于shimadzuuv-1601uv-vis分光光度计的检测极限的水平下添加细菌，随后在所有实验中通过cfu计数将细菌量化为300细胞/ml-700细胞/ml。红线表示没有添加药物并允许在同一时间点加入相同数量的细菌的情况下正常生长的样品。在采样之间，培养物在37℃下以210rpm的速度的摇动培养，取样受限于3分钟-5分钟之间，以阻止样品中的任何热损失，从而不会极大地影响其生长时间。统计测试(t测试和卡方分析)表示30分钟的时间点为两个样本之间存在显著差异的第一点。因此，检测时间为30分钟。表格2：针对图7中所有时间点的卡方分析和t测试结果分钟015304560卡方分析0.9341470.1803330.0246816.5e-059.33e-10t测试0.2070250.0341520.0044110.0002710.002039图8是其中一式三份的每个样品(n＝9)被使用的来自三个单独的实验的两个粘质沙雷氏菌样品的作为时间的函数的探测器输出(以mv为单位)的示意图，一个粘质沙雷氏菌样品具有药物，一个粘质沙雷氏菌样品没有药物。误差线是平均值的±标准误差。蓝线表示在接种细菌之前加入20μg/ml环丙沙星的样品。在低于shimadzuuv-1601uv-vis分光光度计的检测极限的水平下添加细菌，随后在所有实验中通过cfu计数将细菌量化为300细胞/ml-700细胞/ml。红线表示没有添加药物并允许在同一时间点加入相同数量的细菌的情况下正常生长的样品。在采样之间，培养物在37℃下以210rpm的速度的摇动培养，取样受限于3分钟-5分钟之间，以阻止样品中的任何热损失，从而不会极大地影响其生长时间。统计测试(t测试和卡方分析)表示30分钟的时间点为两个样本之间存在显著差异的第一点。因此，检测时间为30分钟。表格3：针对图8中所有时间点的卡方分析和t测试结果分钟015304560卡方分析0.8359840.2391630.0392730.0056430.000106t测试0.2982380.031160.0076870.0107410.006206图9是其中一式三份的每个样品(n＝9)被使用的来自三个单独的实验的两个表皮葡萄球菌样品的作为时间的函数的探测器输出的示意图，一个表皮葡萄球菌样品具有药物，一个表皮葡萄球菌样品没有药物。误差线是平均值的±标准误差。蓝线表示在接种细菌之前加入20μg/ml环丙沙星的样品。在低于shimadzuuv-1601uv-vis分光光度计的检测极限的水平下添加细菌，随后在所有实验中通过cfu计数将细菌量化为300细胞/ml-700细胞/ml。红线表示没有添加药物并允许在同一时间点加入相同数量的细菌的情况下正常生长的样品。在采样之间，培养物在37℃下以210rpm的速度的摇动培养，取样受限于3分钟-5分钟之间，以阻止样品中的任何热损失，从而不会极大地影响其生长时间。统计测试(t测试和卡方分析)表示30分钟的时间点为两个样本之间存在显著差异的第一点。因此，检测时间为30分钟。表格4：针对图9中所有时间点的卡方分析和t测试结果分钟015304560卡方分析0.8938860.5209360.0175058.32e-063.71e-09t测试0.4453980.0196070.0011560.0205990.012607图7至9表明，在30分钟时，被给予环丙沙星剂量的样品和允许正常生长的样品之间存在显著差异。30分钟的检测时间是对已知技术的检测时间的显著改进。上述实验可以扩展到临床实验室，以允许同时测试许多样品。怀疑细菌生长的培养物(例如脓毒症的血液样品)需要简单地被装入血培养管中(如现在在医院里所做的那样)，并且添加怀疑有效的药物，每个管添加一个，例如总共20个管加上一个没有药物的对照管。这些都将按照目前的标准程序生长，除去样品，每15-30分钟由slic分析，直到清楚哪些药物相对于对照样品有效延缓细菌的生长。在上述实验中，将样品保持在恒定体积的样品容器中，即样品比色杯中。应当理解，本发明可以用于恒定流动系统。例如，流量容器可以放置在连接有进送和排出管的球形收集器中。细菌培养物可以依靠从加热的贮存器的重力泵送传输通过容器，并且一直进行测量。对于基于流量的系统，必须控制流量以确保可以采集足够的样品。流量可以通过以下方法确定：流量＝1/4×π×(管线直径)2×速度速度＝采样率×光束体积使用上述示波器和处理器，在测量频率为200hz、流量管线直径为10mm、光束体积为30mm3的情况下，流动系统需要将流量限制为约470ml/s(约0.5升每秒)。更快的处理器将大大加速该系统。可以使用本发明的装置收集实时生长曲线。在这种情况下，该装置将被放置在其中具有静态或流动的培养管的培养箱中。数据将随时间收集，以便可以在任何需要的时间点测量样品中的浊度。实际上，可以每分钟或连续进行多次测量。图10示出了本发明的另一实施例。在这种情况下，该装置适于使用至少一个光源和安装在积分球内的至少一个探测器进行荧光测量，所述至少一个光源能够操作以发射适于激励荧光的至少一个波长的光，并且所述至少一个探测器能够操作以检测所发射的荧光。对于荧光测量，整个样品必须被照亮，不需要光出射端口。为了确保仅检测到荧光，可以使用光电二极管和光学防护件/滤光器的组合作为探测器。防护件可以由在特定波长带通下的光学质量塑料模制而成。图10示出了两个光源36(在这种情况下是led)以及两个相关联的光探测器38(在这种情况下是光电二极管)设置在积分球光收集器的内表面上。光源36以与感兴趣的材料的吸收波长匹配的波长发光。光电二极管38在预期的荧光发光范围内具有峰值灵敏度。图11示出了可以用于使用例如3d打印技术来产生物理3d装置的球体的下半部的3d渲染。选择由led发射的光的波长以刺激感兴趣的材料的荧光。已经进行了荧光测量。使用的波长是蓝色-430nm±30nm和绿色-525nm±15nm。led直接由信号产生器(不需要其他电源输入)驱动，并以10khz和200mv的峰间值振幅振荡。通过定制的光电二极管防护件和在预期发光范围内具有峰值灵敏度的光电二极管来检测荧光信号干扰。荧光测量与背景和与环境照明的关系的区别通过定制彩色防护件以及led和光电二极管容纳在积分球的内表面上的事实的结合来处理。在这个例子中，在一个光电二极管上使用的防护件是绿色(525nm±15nm)，另一个光电二极管上使用的防护件是红色(630nm±18nm)。这些防护件被选择为允许当其暴露于富含脂质的环境时检测染色尼罗红的荧光输出。尽管图10和11的积分球仅示出有内部光源，但是它们可以与图1的装置组合，使得可以使用内部源和外部源。优选地，如上所述，内部源用于荧光测量。优选地，如上所述，外部源用于其它光学测量。本发明有许多应用。例如，本发明可以用于建立人/动物/食物样品中或者在诸如滴注器的医疗装置上的病原体的早期生长。它还可用于检测微生物学/肿瘤学/真菌学的化学疗法研究中的细胞浓度的微小改变，或检测水或其他液体中的杂质。作为另一示例，本发明可以用于简单的细胞计数。枚举样品中的细胞数量是常见的微生物任务，本发明使其简单、快速和容易，并且使得操作者能够在特定介质中构建其自身细胞的数据库以允许快速检测的样品中的微小改变，如新的污染或介质中的较小的颜色改变。使用本发明，样品中的细菌数量可以精确地测定至每毫升约10个微生物的下限。本发明足够敏感以能够区分具有非常相似的细胞数量的培养物。特别地，本发明允许对物种或细菌/真菌的菌株进行快速药物敏感性测试，以建立将杀死给定生物体或抑制给定生物体生长的药物的水平。例如，在药物敏感性研究早期的细胞数量的较小的改变可以被检测到，其中一种培养物已经以抗菌素的抑菌浓度给药，另一种培养物被允许自然地复制(如上参照图7至图9所示)。本发明也可用于确定细菌培养物的细胞状态。这是因为一些微生物在不同的环境下改变了它们的形态，细菌的不同大小和形状会不同地散射光。同样地，可以进行mic(最小抑制浓度-将抑制菌株的给定细菌物种的生长的给定药物的最小量)/mbc(最小杀菌浓度-将杀死样品中的所有存在的菌株的给定细菌物种的细胞的给定药物的最小量)断点分析，以确定微生物菌株对特定抗生素或抗生素组合反应或没有反应的点。在另一个应用中，可以跟踪非不透明介质中的微生物的生长。这可以在从检测下限(＜10个微生物/毫升)到约109个微生物/毫升的为时间的函数的范围内完成。这可以以不同的时间间隔自动进行，或者由操作员自行决定的手动进行，或由两者的组合进行。使用采集后数据分析，可以确定微生物样品的生长速率，即细菌分裂所需的时间。同样在某些实验(例如药物敏感性)中，可以估算细菌的数量。这是使用自动分析完成的，因此可以提供系统性计算，而无需分析的用户输入。例如，图12显示了来自耻垢分枝杆菌的生长曲线。在图12中，不同的曲线表示不同的稀释度。圆圈表示原始数据点。实线表示拟合的gompertz函数。y轴是散射强度值的以2为底的对数。图13是拟合的gompertz函数的示例。mu是曲线最陡峭部分的梯度。血液培养阳性报警时间(ttp)是该线与x轴相交的位置。mu用于计算细菌的生长速率。ttp用于计算细菌的数量。图14显示了mu(gompertz函数的最陡峭部分)的倒数与细菌分裂所需的时间之间的关系。这允许gompertz曲线的mu值和细菌分裂所花费的时间的估算值之间的转换。mu与每次繁殖/分裂的时间之间的关系可以表示为：每次分裂的时间的估算值＝-1.37578/mu*1.1912因此，通过测量mu，可以估算每次分裂的时间的估算值。使用上述等式，可以看出：直到阳性的分裂次数＝ttp/每次分裂的时间的估算值。图15是由cfu(菌落形成单位)得到的“直到阳性的分裂次数”与开始时样品中的细胞数量的关系图。图15适用于仅具有指数生长(即它们没有滞后期)的培养物。当血液培养阳性报警时间除以每次分裂的估算时间(如图14所示)时，结果是分裂成阳性的次数。这在y轴上表示。该图显示了与分裂成阳性的次数和起始细菌浓度之间的关系。这允许使用从gompertz函数产生的值来估计细菌浓度。使用本发明，可以检测流体中的偏离标准的任何改变，包括由于悬浮的胶体颗粒或化学反应引起的颜色改变。从透明度向光谱的红色端的改变将导致更多的红光的吸收，从而改变检测参数。对于光谱的蓝色端也是如此，但是检测参数将被不同地改变，从而可以区分和检测。添加不同颜色的激光可以提高这种能力。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的情况下，公开的装置的改变是可能的。例如，虽然上述的主要应用领域涉及医学分析，但是其他应用是可能的。例如，由于该装置可以检测到非不透明液体中的任何颗粒，因此可用于在液体介质中发现任何颗粒，例如高质量瓶装水的流体中的灰尘，沙子或砂砾。它也可以用于测试进口的果汁，因为它们需要证明它们不携带非特异性细菌或真菌孢子。为此，可以将散射强度的阈值用作空白，并且可以将其中的任何改变记录并记录为具有过程意义的差异。因此，具体实施例的上述描述仅作为示例而不是出于限制的目的。技术人员将清楚，可以对所描述的操作进行微小的修改而不是显著的改变。当前第1页12