讀取器與培養箱的組合的製作方法

2023-08-06 23:38:36 1

專利名稱：：讀取器與培養箱的組合的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種改善的新型化驗系統和新型的方法，所述化驗系統和方法利用簡單的讀取裝置和計算機裝置與加熱裝置聯用來快速測定樣品中是否存在分析物。
背景技術：
：在本領域中，用於檢測樣品中的分析物的測定方法(化驗)是已知的。化驗的具體實例如下在所述化驗中，待檢測的分析物具有特定的顏色光譜、IR光譜或UV光譜，因而可以通過含有光電管、掃描儀、任何類型照相機的讀取器進行檢測，這當然是可視的。如果待測分析物的光譜特徵不足以勝任檢測，那麼通常可以使用間接方法。例如，分析物的存在引發次級過程，然後導致具有特定光譜特徵的產品或事件形成，這個方法是可用的。上述產品或事件可以是有色產品，也可以是pH、氧化還原電勢、溫度等的變化，從而反過來引發指示劑分子的顏色光譜、IR光譜、氧化還原光譜或UV光譜發生變化。對於各種應用，本領域採用許多類型的次級過程。一個實例是分析物與螢光分子或有色分子進行化學反應，從而使產品不具有螢光或顏色或具有不同螢光或顏色，或與之相反。另一個實例是分析物抑制(生物)化學過程，從而根據上述(生物)化學過程作用的不存在(或存在)來間接測定是否存在分析物。後者可以例如通過用於檢測分析物的微生物化驗來說明，所述分析物具體為，諸如牛奶、肉汁、血清、尿、(廢)水等的流體中的抗生素的殘餘物以及化學療法的殘餘物。上述化驗的實例已在CA2056581、DE3613794、EP0005891、EP0285792、EP0611001、GBA1467439和US4,946,777中進行描述。這些描述都準備利用如下化驗使用化驗生物體並通過添加到化驗中的指示劑分子指示的變化(例如pH指示劑和/或氧化還原指示劑的顏色變化)得到結果。指示劑的變化表明存在生長著的化驗生物體。其原理在於，當存在於流體中的分析物的濃度足以抑制化驗生物體的生長時，指示劑的顏色保持不變。與此相反，當沒有發生抑制作用時，化驗生物體的生長伴隨著酸的形成或代謝物的減少或其它誘發指示劑信號的跡象。上述已知化驗包括，採用合適的化驗生物體(優選芽孢桿菌菌株、埃希氏菌菌株或鏈球菌菌株)接種的化驗培養基，諸如瓊脂培養基；pH指示劑和/或氧化還原指示劑。將合適的化驗生物體和指示劑，任選的緩衝劑、營養物、表面活性劑等，引入凝膠或簡單保存在溶液中。以如下方式選擇常規條件化驗生物體存活但不能繁殖，因為缺乏基本的生長必需條件(所述必需條件可以為營養物、特定的pH值或室溫或任何其它基本參數)。在上述方法之中，為了得到可靠且精確結果或多或少需要嚴格溫度方案的化驗形成一類特定的方法。這種類型的方法需要培養裝置，從而使化驗保持在預定溫度或溫度譜下一段特定時間。通常，在使用所安裝的讀取器檢測指示分析物存在的事件以後，確定上述化驗的結果。WO03/033728描述了上述化驗的實例，所述專利申請涉及如下方法利用耦合到計算機上的標準掃描儀，通過測定與L^葉顏色模型相關的樣品的顏色數值，從而檢測在64X:下培養後存在於樣品(諸如食品，例如肉、牛奶；或體液，例如血液、尿)中的分析物(諸如^內醯胺)。後種讀取技術也公開在EP953149中。這些現有方法的不利之處在於，它僅僅能夠在培養後進行讀取操作。這樣的結果是，諸如用於檢測抗菌劑殘餘的微生物化驗的診斷方法僅得到陽性或陰性結果(即僅僅表明分析物的濃度是否在某一閾值以上或以下)。在採用這些所謂的篩選化驗得到陽性結果的情況下，不得不採用第二種診斷方法對樣品進一步檢測從而確認。通常，上述確認方法(例如HPLC或質譜)非常昂貴，並且在得到結果以前要花費長時間。因此，在篩選化驗自身過程中讀取化驗結果將是有利的，因為這將允許獲得更詳細的信息，從而改善諸如化驗持續時間、分析物的類型或分析物的濃度的參數。然而，在如下方法中己知在化驗過程中讀取信息並且同時對該化驗進行培養，所述方法基於化驗的一端存在光源並且化驗的另一段選擇光信號，這種方法的實例為公知的ELISA-讀取器。不幸的是，這個原理存在三個主要缺陷。第一，在這個化驗中，樣品被放置在襯底上，並且所需反應發生在所述襯底中，當光線或其它類型的輻射穿過樣品和襯底二者時，樣品的性質和用量將會干擾測量。第二，上述測量通常所用的裝備大部分由受訓人員操作和設計並且在實驗室環境中使用。第三，現有原理被設計為測量唯一特定波長。因此，需要一種裝置和方法，其不具有上述缺陷。
發明內容本發明的目的在於，提供一種用於檢測樣品中分析物的存在的檢測設備，其包括處理器、存儲器、顯示器、顏色測量裝置，所述存儲器、所述顯示器和所述顏色測量裝置被布置成與所述處理器通信，所述顏色測量裝置被布置成產生光信號，將所述光信號發送到所述樣品，接收從所述樣品返回的光信號，將所述返回的光信號轉換成顏色信號並且將所述顏色信號發送到所述處理器，所述處理器由存儲在所述存儲器中的指令操作並且被布置成根據如下方程計算複合參數Z的數值其中Xi是第i個顏色信號，Wi是相應的權重因子，i是在l至n範圍內的指數，n是等於顏色信號數量的整數，其特徵在於，存在用於維持所述樣品恆定溫度或溫度譜的裝置。而且，本發明的目的在於，提供一種通過分析來自產生對於化驗培養基的圖像結果的化驗的圖像數據來測定流體中是否存在分析物的方法，包括如下步驟(a)將所述流體的樣品與所述化驗一起在預定溫度或溫度譜下進行培養；(b)獲得所述對於化驗培養基的圖像結果；(c)採用圖像獲取裝置對所述圖像結果進行成像，從而生成與所述圖像結果相應的數字圖像數據；(d)利用數據處理裝置，將存儲的所述圖像結果和化驗標定數據之間的關係應用到所述數字圖像數據，從而產生所述化驗的定量結果，其特徵在於，培養步驟(a)與步驟(b)-(C)同時進行。具體實施例方式以下術語和縮略語通篇使用並且定義如下。術語"化驗培養基"指組合物，諸如溶液、固體，或優選溶膠或凝膠，例如包括凝膠劑。凝膠劑的合適實例為瓊脂、海藻酸及其鹽、角叉較、明膠、羥丙基瓜耳膠及其衍生物、刺槐豆膠(長豆角膠)、加工過的麒麟菜屬海藻(processedeucheumaseaweed)等。然而，本令頁域技術人員將理解，其它類型的固體化驗培養基可以以載體材料為基礎，載體材料諸如為陶瓷、棉花、玻璃、金屬粒子、紙張和任何形狀或形式的聚合物、矽酸鹽、海綿、羊毛等。通常，化驗培養基包含一種或多種指示劑；然而，這些化合物也可以在進行化驗以後加入。化驗培養基可以包括一種或多種類型的化驗生物體或酶作為檢測試劑和營養物。任選地，化驗培養基還可以包含一種或多種緩衝劑、穩定劑、以積極方式或消極方式改變某些分析物靈敏度的物質和/或增稠劑。改變某些分析物靈敏度的物質的實例為葉酸拮抗劑，如歐美德普(ormethoprim)、四氧普林(tetroxoprim)和甲氧苄啶，它們改善化驗生物體對磺胺類化合物的靈敏度；或草酸或氫氟酸的鹽，其改善對四環素的靈敏度。增稠劑的實例為抗壞血酸甲基矽垸醇果膠酸酯、卡波姆、羧甲基纖維素、鯨蠟硬脂醇(cetearylalcohol)、十六醇、十六酯、椰子醯胺DEA、乳化蠟、葡萄糖、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、月桂醯胺DEA、亞油醯胺DEA、矽酸鋁鎂、麥芽糊精、PEG-8二硬脂酸酯、聚丙烯醯胺、聚乙烯醇、PVP/十六烯共聚物、氯化鈉、硫酸鈉、大豆油醯胺丙基甜菜鹼、黃原膠等。化驗培養基可以包含在任何類型的容器中；常用的容器為試管、微量滴定板和陪替氏培養皿。術語"CFU"是集落形成單位(ColonyFormingUnits)的縮寫，指能夠生成微生物群落的微生物、微生物的孢子、部分發育的微生物的孢子或生殖細胞的數目。術語"讀取器"指能夠捕獲顏色或其它光譜圖像並能將這些圖像翻譯成模擬信號或數位訊號的裝置，諸如掃描儀、數位照相機或攝像機、網絡攝像裝置(webcamapparatus)等。術語"流體"指容易流動或者與容器輪廓共形的物質(為液體，但不為氣體)。術語"凝膠劑"指，有助於使混合物變化成凝膠形式或使混合物呈現凝膠形式的化合物。術語"指示劑"指，用於測量(例如通過顏色或螢光的改變)化驗培養基的關於特定物質(例如酸、鹼、氧化劑或還原劑)的存在的狀況的物質。例如，術語"指示劑"可以指被稱為pH指示劑的一種或多種化合物，也可以指被稱為氧化還原指示劑的一種或多種化合物。而且，術語"指示劑"可以指兩種或多種不同類型指示劑的混合物，諸如pH指示劑和氧化還原指示劑的組合。一般而言，當使用兩種或多種指示劑時，這些指示劑進行合作，從而較之單獨使用時增強每種指示劑的指示作用。術語"靈敏度"指，特定體系感受某些狀態的感知(receptiveness)程度。更具體地，在本發明中，"靈敏度"指，樣品中的分析物的濃度可被測定的程度。術語"孢子"指，一種簡單的通常是單細胞的、通常耐環境的休眠體，或者由微生物生成並能夠長成新單個微生物的再生體。術語"溫度譜"指，作為時間函數的一定範圍的溫度數值。這可以為線性範圍、雙曲線範圍、指數範圍、多項式範圍，也可以為適於具體應用但不必通過簡單的數學函數描述的任何範圍。預定溫度是一種均布的溫度譜(genustemperatureprofile)，因為該溫度是在整個時間內保持同一的溫度數值。術語"閾值"指濃度數值，在該數值以上，認為存在(陽性)特定的分析物；在該數值以下，認為不存在(陰性)特定的分析物。一般而言，通過局部、區域或區域間的規定對具體樣品中的特定分析物給定閾值，但也可以為了某項研究目的預設定閾值。或者，閾值可以是由公式導出的，例如斜率。術語"透明的"指允許光線穿過材料的任何材料。理想地，透明材料不會保留任何比例的入射光線，然而，因為這種材料是未知的，所以術語"透明的"具體指允許穿過的光線具有最低損耗的材料。最低損耗可以在低於50。/。.mm'1的範圍內，優選在低於20e/。.mm—1的範圍內，更優選在低於lOM.mm—1的範圍內，還要更優選在低於5%.mm"的範圍內，最優選在低於1Q/。.mm"的範圍內。在本發明的第一方面，提供了一種用於檢測樣品中分析物的存在和濃度的檢測設備，所述設備包括處理器、存儲器、顯示器、通信裝置(諸如com埠或USB埠)以及光譜測量裝置，所述存儲器、所述顯示器和所述測量裝置被布置成與所述處理器進行通信，並且被布置成產生光信號，將所述光信號發送到所述樣品，接收來自所述樣品的光信號，將所述光信號轉換成顏色信號並且將所述顏色信號發送到所述處理器，其中，存在用於維持所述樣品的恆定溫度或溫度譜的裝置。這種裝置可以為培養箱，其包括加熱裝置和用於保持樣品的孔(aperture)。測量裝置位於加熱裝置中，或者加熱裝置位於測量裝置中。雖然檢測設備可以包括在一個源處產生光信號，接著在與所述第一源相對的源處檢測光信號，但是在優選的實施方式中，檢測設備避免與光線穿過樣品和襯底相關的問題，因為它是基於光反射的原理。因此，利用光反射，不再需要輻射前例如從襯底除去樣品，相應地其優點在於，可以使用較寬部分的光譜(即還包括紅外)。然而，以上可以利用容易得到且相對廉價的裝置(諸如數位相機、掃描儀、網絡攝像機等)來實現。在本發明的第一實施方式中，用於維持樣品和化驗培養基的恆定溫度或溫度譜的所述裝置是如下裝置，其包括一個或多個用於保持化驗培養基和/或樣品的孔。樣品和/或化驗培養基可被直接引入孔中，或者可以存在於至少底部是透明的容器中。所述裝置具有透明的底部，至少在樣品和/或化驗培養基所處的那些位置是透明的。通過由在施加電流時升溫的材料構成裝置的至少一部分來實現溫度保持，或者由具有預定溫度的流體循環通過的材料構成裝置的至少一部分來實現溫度保持。作為實例，用於維持樣品和/或化驗的恆定溫度或溫度譜的所述裝置是透明板，例如由玻璃或任意種類的塑料製成的透明板。透明板被如下材料覆蓋，所述材料可以例如通過施加電流進行加熱。有利的是，所述材料是透明的或半透明的。在後種情況下，當以足夠薄層施加該材料時，允許光線穿過，所述薄層的厚度優選在0.01-200/xm範圍內，更優選在0.1-50pm的範圍內，最優選在1-20/mi的範圍內，還要最優選在5-15/mi的範圍內。二氧化鈦是一種特別適於獲得所需效果的材料，但也可以使用本領域已知的其它材料。粒子的尺寸優選在0.1-100nm的範圍內，更優選在1-50nm的範圍內，最優選在10-30nm的範圍內。為了加熱材料並因而加熱保持待分析樣品的板，將用於施加電流的裝置附接到所述板上。所述裝置可以是一套附接到板上並與所述材料接觸的電極。所述電極可以由任何允許電流傳送的材料製成；電極的連接可以採用能夠傳送電流的膠來實現。上述電極和膠是本領域技術人員已知的。任選地，通過以類似方式附接到板上並連接到處理器上的溫度傳感器測量溫度。任選地，還將所述電極連接到處理器上，並且指示處理器通過將所需電流施加到電極上從而將所述板的溫度保持在預定值或預定譜。樣品和/或化驗培養基可被直接引入加熱裝置的孔中，或者可以存在於至少底部是透明的容器中。所述裝置具有透明的底部，至少在樣品和/或化驗培養基所處的那些位置是透明的。通過由在施加電流時升溫的材料構成裝置的至少一部分，來實現溫度保持。在本發明的另一實施方式中，用於維持樣品和化驗培養基的恆定溫度或溫度譜的所述裝置是如下裝置，其包括一個或多個用於保持化驗培養基和/或樣品的孔。例如由諸如鋁、銅、金、鉛、銀、錫等的金屬製成的熱跡線(heattmce)附接到所述裝置上，上述金屬允許為了得到均勻的溫度梯度產生特定熱輸入。為了提高所述裝置上溫度梯度的精確性，任選包括一個或多個溫度傳感器和/或控制器，從而調節電流輸入。在實施例中，所述溫度傳感器電集成在印刷板上，並與所述裝置熱接觸，所述裝置由傳熱材料(諸如鋁、銅或鐵的金屬)製成。通過比例積分微分(PID)控制器或任何其它類型的控制器或其組合控制溫度。為了提高檢測速度和重複性，可以將加熱裝置在較高溫度下預熱。在附圖及其說明中，給出了本發明的檢測設備(圖1)的實例和加熱裝置(圖2)的實例。儘管這些附圖並不意欲限制本發明的範圍，但是這些附圖將允許本領域技術人員再現本發明。在本發明的第二方面，提供了一種方法，該方法用於通過分析來自於產生針對化驗培養基的圖像結果的化驗的圖像數據來測定流體中是否存在分析物。更具體地，所述化驗連同待分析的流體樣品需要在預定溫度下或溫度譜下進行培養。溫度或溫度譜依賴於化驗的性質。例如，在微生物抑制化驗中，微生物通常需要範圍在25-45°C，優選在30-40°C，更優選在35-39'C的溫度。然而，諸如喜溫微生物(即嗜熱脂肪芽孢桿菌及其他)的其它微生物需要完全不同的溫度用於最佳生長，即在40-75。C的範圍內，優選在50-70。C的範圍內，更優選在60-68'C的範圍內，最優選在63-66°C的範圍內。有利地，本發明的方法提供了同時進行的化驗培養、獲取針對化驗培養基的圖像結果以及採用圖像獲取裝置對所述圖像結果成像以產生與所述圖像結果相應的模擬和/或數字圖像數據。而且同時，可以使用數據處理裝置將存儲的圖像結果和化驗標定數據(諸如標準色卡)之間的關係應用到所述數字圖像數據，從而產生對所述化驗的定量結果。或者，可以採用基於隨時間的色差的多次測量，從而獲得所述定量結果。後種方法的優點在於，可以避免標定。在本發明第二方面的第一實施方式中，通過本發明第一方面中所概述的用於維持恆定溫度或溫度譜的裝置來維持預定溫度或溫度譜。有利的是，在所述裝置的每個點在相同的溫度下對所述裝置進行加熱。優選地，所述裝置各個點之間的溫差不大於l(TC，優選不大於5°C，更優選不大於2°c，最優選不大於rc。在第二實施方式中，連續或者定期(即至少兩次並且兩次相繼測量之間的時間間隔為0.00001至20分鐘)或者不定期得到圖像結果，從而儘可能早的確定任何變化。優選地，所述時間間隔為0.1分鐘至160分鐘，更優選為0.5分鐘至120分鐘，最優選為1分鐘至10分鐘。作為時間的函數測量色值提供了數個基本優點。第一點，本領域所用的許多化驗具有可持續時間短的缺陷。因為這一點，固定的化驗持續時間不可避免地會導致精確性較低。其原因在於，給定化驗越陳舊，為了獲得某些結果花費的時間越長。通過進行空白化驗確定所需測試持續時間可以避免這一點，但是這是一種麻煩的方法，其仍缺乏最佳精確度。然而，現在通過得到作為時間函數的結果，則避免了上述缺陷，因為現在可以在化驗過程中精確地測量給定顏色參數變化的精確時間點。因此，通過使用本發明的方法，化驗儲存壽命(assaystoragelife)雖然對於化驗本身的適用性仍是重要參數，但將不再決定該化驗的精確性。第二點，通過在化驗過程初期進行測量，提高了化驗的靈敏度。例如，在微生物抑制化驗中，微生物的生長抑制作用發生在較低分析物濃度下，稍後在化驗過程中分析物的抑制作用開始降低。有利地，根據分析物的類型，可以在迄今為止前所未有的短時間內得到微生物抑制化驗的結果，即在120分鐘內，在90分鐘內，或者甚至在60或30分鐘內。第三點，除了通過在化驗初期測量來提高靈敏度以外，本發明的方法還允許在微生物抑制化驗中通過增加微生物的數量來進一步加快分析時間。然而，在現有方法中，這種方法將導致靈敏度降低，在本發明中以時間函數形式進行測量可能通過縮短化驗持續時間來抵消靈敏度的降低。作為實施例，現有微生物抑制化驗通常採用的微生物濃度在104至109CFU.ml"的範圍內，而本發明中，上述濃度可以提高兩倍一甚至IOOO倍而不會損失靈敏度。因此，利用高至109、5X109、1010、5X1010、1。n或甚至10^CFU.M1"的微生物濃度，可以實現合適的快速的化驗，這使得化驗的持續時間在5-120分鐘的範圍內，優選在30-100分鐘的範圍內，更優選在45-90分鐘的範圍內。第四點，本發明的方法允許容易插入一個以上的閾值，從而例如滿足多種(官方)要求。例如，閾值可以與色值對時間關係的斜率(即二階導數)相關，同樣地，多個閾值可以與多個斜率值相關。這允許測量多個靈敏度和/或多種分析物。在第三實施方式中，可用的檢測設備由處理器、存儲器、顯示器和顏色測量裝置構成，所述存儲器、所述顯示器和所述顏色測量裝置被布置成與所述處理器進行通信，其中所述顏色測量裝置產生光信號，將所述光信號發送到所述樣品，接收從所述樣品返回的反射光信號，將所述反射光信號轉換成顏色信號並且將所述顏色信號發送到所述處理器。任選地，對所述顏色信號進行操作，從而在所關注的顏色分量之間實現更好的分離。一個實例是通過數學公式(例如本領域技術人員已知的圖片處理程序(photographicmanipulationprogram)中存在的那些)來修正所關注的顏色參數。已表明，使用上述圖片處理程序會導致顏色參數的明顯差異，從而更容易區別各種樣品。這種現象導致更早解釋有疑問的化驗，從而使該化驗明顯快於現有化驗。數學公式的另一實施例是在所述處理器的協助下計算複合參數的數值。上述參數可以為如下方程中的參數Z:其中Xi是第i個顏色信號，Wi是相應的權重因子，i是在l至n範圍內的指數，n是等於顏色信號數量的整數。為了確定化驗中進行著的變化，可以進行如下次序的步驟1)測定每個樣品的Z值，並確定所述Z值等於值Z〗的時間ti和所述Z值等於值Z2時間t2;2)通過所述處理器根據公式At=t2—tj十算所述時間"和所述時間t2之間的差At。用在本發明中的合適顏色模型是I^^b模型，所述方程為Z—Wi丄十w2.a+W3.b合適數值^和Z2的典型實例為30至-30，前提條件是，^大於或等於Z2。另外，上述序列可以按如下條件通過計算展開如果At大於AIM,且如果滿足上述條件，則賦予一個陽性化驗結果，這表明所述分析物的濃度高於濃度A;如果不滿足上述條件，則賦予一個陰性化驗結果，這表明所述分析物的濃度低於濃度B，其中濃度A小於濃度B。在最優選的實施例中，使用根據圖4示意的方案的本發明的檢測設備。對圖4的說明中詳細給出了從產生光信號到得到化驗數據的過程。在第四實施方式中，可以採用多個樣品，所述樣品之一可以包括具有已知量(諸如閾值量)待測分析物的參照樣品。因此，至少兩個不同流體的樣品與化驗培養基(包括化驗微生物和指示劑)進行接觸，同時進行培養和監測，其中，Zi值由所述處理器設定為等於任一樣品的最低Z值，前提條件是所述最低Z值比所測的任何樣品的最高Z值低至少10%但不超過50%，並且其中，Z2值由所述處理器設定為等於所述樣品的最低Z值，前提條件是所述最低Z值比所測的任何樣品的最高Z值低至少90%但不超過200%。在第五實施方式中，提供了一種方法，在所述方法中，上述Z!等於Z2，Zt是在時刻t記錄的Z值，並且所述方法進一步包括通過所述處理器計算將Zt與t關聯的數學表達式的參數，從而比較該參數的數值與對照樣品(對照樣品中，所述分析物的濃度是已知的)的參數數值，並且產生信號來表明所述樣品中的所述分析物的濃度高於、等於還是低於對照樣品中分析物的濃度。任選地，在所述對照樣品中的將Zt與t關聯的數學表達式的參數在電腦程式中被預先設定和/或可由所述處理器通過網絡從遠程處理器獲得。在第六實施方式中，提供一種方法，所述方法用於通過分析來自產生針對化驗培養基的圖像結果的化驗的圖像數據來測定流體中是否存在分析物。以定期間隔連續得到所述圖像結果，並將其與存儲的參照數據進行比較。這些存儲的參照數據由例如數種已知分析物在不同濃度下的光譜變化曲線組成。隨後，被存儲數據與所得數據的比較給出了額外的信息，該信息涉及分析物的類型以及這種分析物在樣品中的濃度。令人驚訝地發現，本發明的方法的額外優點在於，可以同時檢測分析物的各種類型以及分析物在樣品中的濃度。因此，通過測定已知分析物的光譜變化曲線並將這些曲線存儲在處理器中，可以利用最佳擬合方法(best-fitmethod)將特定化驗結果與被存儲的數據擬合，因而可以推斷出分析物的類型和濃度。利用這個實施方式的方法，可以區分兩種或多種不同類型的分析物，諸如/3-內醯胺抗生素和磺胺類(例如區分青黴素和磺胺嘧啶)。圖1是本發明的檢測和培養設備的實例圖。A部分包括顏色測量裝置B(例如掃描儀)、用於維持樣品恆定溫度或溫度譜的裝置C(諸如含有溫度傳感器的加熱裝置)和通信裝置D。E是(個人)計算機，其包括通信裝置D、用於確定Z值的算法F、一個或多個溫度控制器G以及與用戶和/或外部裝置接口的軟體H。圖2是圖1所述裝置C和G的細節圖，其包括溫度設定點發生器I、控制器(例如PID)J、加熱元件K、化驗支架L和溫度傳感器M。為了提高溫度的精確性，裝置J到M包括M可被累積數次。圖3是如2所述加熱元件和化驗支架的實施例的剖視圖，其包括玻璃板N、加熱器O、支架P、化驗物Q、第二加熱器R和絕緣材料S。圖4是利用本發明的檢測和培養設備實施的步驟序列圖。-在Tl中，每次測量後，得自顏色測量裝置B的圖像被描述成一組像素。每個像素包括三種顏色信號紅色、綠色和藍色(RGB)。像素顏色可被表達成RGB，但也可以使用其它顏色空間，諸如青色、品紅、黃色和黑色(CMYK)、XYZ以及色調、飽和度和數值(HSV)。利用本領域技術人員己知的技術來測定化驗物的精確位置，所述技術例如在WO2003/034341中進行描述。然後，取該化驗區域中的代表性樣品並且根據化驗物的尺寸得到nXm像素的矩陣(n和m優選在1-1000的範圍內，更優選在3-100的範圍內)；nXm的合適實例為20X40、100X100、60X40、20X20，最優選9X9)。用於測定代表性樣品的其它形狀可以為圓形、橢圓形或一組自由的像素。Tl的最終結果是每個化驗物的一組像素，每組包含RGB數據，代表所選像素的顏色信息和螢光信息。-在T2中，所有的化驗數據被轉換成RGB信息的一個代表性組合。合適方法的實例是計算平均值或中值。-在T3中，根據光學測量裝置和設置，可以標定顏色信息。可以應用已知的標定方法，諸如使用比色卡。標定循環得到標定譜(Pr)，其被輸入校正算法中。在當前實例中，使用ICC(組內相關係數)曲線。也可以使用其它標定方法。T3的結果是待測化驗物的一組經校正的顏色信號RGB。-在T4中，利用已知方法，將RGB數據轉化成Lab顏色空間。-F是圖1中所涉及的用於計算Z值的算法Z=Wll+w2.a+W3.b-T5是基於化驗物的位置和Z值對每個化驗的Z值進行任選修正。-任選地，在T6中，對於每個化驗，可以取連續的樣品並進行平滑，從而例如排除偏值(outlier)和降噪(noisereduction)。通過已知方法可以實現平滑，例如移動平均值或者計算多個樣品的中值。-任選地，在T7中，為了進一步降低噪聲，可對連續樣品進行曲線擬合。可用曲線的實例為，多項式類型、指數類型和對數類型。優選的曲線是二次多項式曲線。-任選地，在T8中，為了補償由於例如存儲條件造成的可能不利的化驗結果，可以使用歸一化步驟。最始，補償數值Zs為0，在m次測量後，Zs校正值可以按如下計算其中，j是化驗次數，i是被歸一化的樣品數量。指數i在1-120的範圍內，優選在10-90的範圍內，最優選在40-60的範圍內(在公式中以數值60作為實例)。-當至少所需數量的化驗(Nc)顯示陰性結果(Zr〈Zth和ZtlKZ截止)時，確定函數T9。一旦達到上述標準，就可以通過T10來確定每個化驗的結果(陽性或陰性)。-在T10中，當通過T9指示時，可以確定每個化驗Zr的最終結果Zu。如果Zr^Z斷開，那麼結果為陽性，否則為陰性。當應用兩個不同的截止值(cut-offvalue)時，還可以得到被認為可疑的額外結果。RGB數值換算成Lab和Z(包括進一步處理得到最終結果Zu)並不限於上述序列。在另一種實施方式中，可以直接使用RGB或Lab值，從而確定最終結果。圖5表示青黴素G(5A，左圖)和磺胺嘧啶(5B，右圖)的顏色譜(以z-數值表達，y軸)與化驗持續時間(x軸，以分鐘計)函數關係的差異。圖5A的曲線從最低曲線到最高曲線所涉及的樣品包含0、0.4、0.6、0,8、1、1.2、1.6、2、2.4、2.8和3.2ppb的青黴素G。圖5B的曲線從最低曲線到最高曲線所涉及的樣品包含0、20、40、50、60、70、80、100、120、140、200、300禾tl400ppb的磺胺嘧錠。使用如下方程Z=0.35.a—0.65.b。圖6-12表示下表所涉及的七種抗生素的顏色譜(以z-數值表達，y軸)之間的差異。Z值被表示為化驗持續時間(x軸，以分鐘計)的函數。這些圖中的曲線所涉及的樣品包含濃度遞增的抗生素(以ppb計，見下表)。如詳細描述所概述的，使用以下方程Z=0.35.a_0.65.b。圖號抗生素圖形符號(濃度以ppb計)參〇X■▲6青黴素G01247磺胺嘧啶025501001502008阿莫西林02349頭孢噻呋05010015025010氯唑西林015306012011土黴素010020030040012紅黴素02550100250實施例實施例1在可商購微生物抑制測試中確定兩種不同抗生素的色值利用本發明第二方面概述的掃描技術，在可商購微生物抑制測試(DSMDelvoTest)中利用複合函數Z=wL.L+wa.a+wb.b測定濃度在一定範圍內的青黴素G和磺胺嘧啶的色值。使用其上安裝有連接到處理器上的溫度傳感器和兩個電極的經二氧化鈦塗敷的玻璃板(得自Mansolar，www.mansolar.nl)，將樣品保持在64°C。電極連接到12V電源上，該電源由處理器驅動。這些實驗的結果列在圖5中，表明青黴素G和磺胺嘧啶曲線的形狀明顯不同。使這些形狀與存儲在處理器的存儲器中的曲線相關聯，可以區分各種分析物(此處為青黴素G對磺胺嘧啶)。除了上述，圖5還公開了，例如對於磺胺嘧啶，在110分鐘後已可以觀察到0ppb樣品和20ppb樣品之間的差異，而現有方法當無分析物樣品達到Z=-5至-10區域(該區域中顏色變黃)時需要至少150分鐘。在可商購微生物抑制測試中利用圖片處理程序確定色值利用本發明第二方面概述的掃描技術，在可商購微生物抑制測試(DSMDelvoTest)中利用AdobeElements作為圖片處理程序如下地進行分析來測定濃度在一定範圍內的青黴素G、磺胺嘧啶和土黴素的色值。將得自掃描儀的圖像保存為.jpg文件，並在AdobeElements中打開。利用暗點標記(darkpointmarker)，指定陽性測試，利用亮點標記(lightpointmarker)，指定陰性測試。隨後，將色調值調節至數值大於0(優選為10-30)，將飽和度調節至數值大於0(優選大於100)。然後利用公式Z=0.35.a-0.65.b確定色值。下表清楚地表明，利用圖片處理程序，可以實現45分鐘的化驗持續時間，靈敏度為3ppb的青黴素G、200ppb的磺胺嘧啶和200ppb的土黴素。利用圖片tableseeoriginaldocumentpage18實施例3在可商購微生物抑制測試中確定兩種不同抗生素的色值利用本發明第二方面概述的掃描技術(圖1-3所示)，在可商購微生物抑制測試DSMDelvoTest⑧中利用複合函數Z=w^L+wa.a+wb.b測定濃度在一定範圍內的青黴素G、磺胺嘧啶、頭孢噻呋、阿莫西林、氯唑西林、土黴素、紅黴素的色值。tableseeoriginaldocumentpage19使用帶有孔的板將樣品保持在64°C。熱跡線分布在所述板上，這允許為了均勻溫度梯度而產生與位置相關的特定熱輸入。為了增加所述板上溫度梯度的精確度，使用溫度傳感器和控制器來調節電流輸入。通過PID控制溫度。為了提高檢測速度和重複性，加熱裝置在8(TC的溫度下預熱，這些實驗的結果表示在圖6-12中和上表中，結果表明，對於所述抗生素，所需濃度檢測極限在105分鐘可達到，而現有方法(諸如DelvoTestSP-NT)在無分析物樣品達到Z=-5至-10區域(該區域中顏色變黃)時需要至少150分鐘。權利要求1.用於檢測樣品中分析物的存在的檢測設備，其包括處理器、存儲器、顯示器、顏色測量裝置，所述存儲器、所述顯示器和所述顏色測量裝置被布置成與所述處理器通信，所述顏色測量裝置被布置成產生光信號，將所述光信號發送到所述樣品，接收從所述樣品返回的光信號，將所述返回的光信號轉換成顏色信號並且將所述顏色信號發送到所述處理器，所述處理器由存儲在所述存儲器中的指令操作並且被布置成根據如下方程計算複合參數Z的數值其中xi是第i個顏色信號，wi是相應的權重因子，i是在1至n範圍內的指數，n是等於顏色信號數量的整數，其特徵在於，存在用於維持所述樣品的恆定溫度或溫度譜的裝置。2.如權利要求1所述的檢測設備，其中，用於維持恆定溫度或溫度譜的所述裝置是電極附接到其上的採用二氧化鈦塗敷的透明板。3.如權利要求1所述的檢測設備，其中，用於維持恆定溫度或溫度譜的所述裝置是由金屬製成的裝置，所述裝置包含孔。4.一種通過分析來自產生對於化驗培養基的圖像結果的化驗的圖像數據來測定流體中是否存在分析物的方法，包括如下步驟(a)將所述流體的樣品與所述化驗一起在預定溫度或溫度譜下進行培養；(b)獲得所述對於化驗培養基的圖像結果；(c)採用圖像獲取裝置對所述圖像結果進行成像，從而生成與所述圖像結果相應的數字圖像數據；(d)利用數據處理裝置，將存儲的所述圖像結果和化驗標定數據之間的關係應用到所述數字圖像數據，從而產生所述化驗的定量結果，其特徵在於，培養步驟(a)與步驟(b)-(c)同時進行。5.如權利要求4所述的方法，其中，隨時間連續或者定期地獲得多個圖像結果。6.如權利要求4或5所述的方法，還包括圖片處理。7.如權利要求4所述的方法，其中，進行如下步驟(a)測定每個樣品的Z值，並確定所述Z值等於值Z,的時間h和所述Z值等於值Z2的時間t2;(b)通過所述處理器，根據公式At=t2—ti計算所述時間t和所述時間t2之間的差At。8.如權利要求4至7中任意一項所述的方法，其中，在小於120分鐘內產生所述定量結果。全文摘要本發明提供了一種用於檢測樣品中分析物的存在的檢測設備，所述設備包括處理器、存儲器、顯示器、顏色測量裝置，其特徵在於，存在用於維持所述樣品恆定溫度或溫度譜的裝置。而且，本發明提供了一種通過分析如下化驗中的圖像數據來測定流體中是否存在分析物的方法，所述化驗在化驗培養基中產生圖像結果，所述方法包括如下步驟(a)將所述流體的樣品與所述化驗一起在預定溫度或溫度譜下進行培養；(b)在化驗培養基上獲得所述圖像結果；(c)採用圖像獲取裝置對所述圖像結果進行成像，從而生成與所述圖像結果相應的數字圖像數據；(c)利用數據處理裝置，將存儲的所述圖像結果和化驗標定數據之間的關係應用到所述數字圖像數據，從而產生所述化驗的定量結果，其特徵在於，培養步驟(a)與步驟(b)-(c)同時實施。文檔編號G01N33/00GK101379194SQ200780004945公開日2009年3月4日申請日期2007年2月7日優先權日2006年2月8日發明者威廉·普魯吉,巴斯特安·谷羅恩,彼得·克尼裡斯·蘭吉威爾德,格拉夫提姆·德,雅各布斯·斯塔克申請人:帝斯曼智慧財產權資產管理有限公司