用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法技术

本文公开了一种用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法，其包括在经过一段时间以允许样品中的非细菌沉降至容器底部之后，以预定的视野和以预定的焦平面深度或角度获取穿过容纳一定体积的液体样品的容器的光学切片的步骤。由于细菌在液体样品中自动排列，形成格子样网格模式，穿过自动排列的细菌的体积的光学切片可用于测量位于该切片中的细菌的数量。用于容纳液体样品的容器具有帮助分离非细菌与细菌的特定结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】与相关申请的交叉引用本申请与2013年10月29日提交的标题为“用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法和装置”的美国临时申请序列号61/896,877有关，所述临时申请的公开内容通过引用结合到本文中并且因此对其要求优先权。专利技术背景专利
本专利技术一般地涉及流体样品中颗粒的检测和定量，并且更具体地涉及用于在液体样品，特别地，尿样品中检测细菌和测定其浓度的方法和装置。现有技术说明许多方法常规用于检测和评估尿样品中的细菌。例如，存在用于评估尿沉积物的自动分析仪，其主要利用液体样品流过流动池并使用流式细胞术或流动颗粒的图像分析。还存在不同类型的可实施的流体图像捕获方法，包括美国专利号8,789,181 (Olesen等人)和美国专利申请出版号2012/0244519 (Olesen等人)中公开的光学切片方法。或者，另一种用于检测和评估尿样品中的细菌的常规方法涉及由医疗技术人员使用亮视野显微术进行的手动观察。更具体地，该用于尿显微术的标准方法包括在离心机中旋转液体样品并丢弃上清液，仅留下沉积物团。然后将此团重悬并在显微镜载玻片上盖玻片下使用显微镜评估。用此方法，流体深度非常浅。对于具有常规22 x 22毫米盖玻片的30微升等分试样，深度将为大约60微米，间隔被限制在比更深的流体通道所提供的三维体积更二维的空间。当然，这样的方法为耗时的，对医疗技术人员而言冗长乏味，并且由于细菌的小尺寸和亮视野显微术的局限性常常在定量样品中存在的细菌中导致错误结果。使用成像技术的尿沉积物分析必须在小的非细菌碎片存在下检测尿样品中的细菌。该需求带来挑战，这是因为细菌大约1微米大，接近空气-耦合亮视野显微成像技术（air-coupled bright field microscopic imaging technique）的检测极限。在该限制下，可以看到细菌，但不能测定几何学性质，因为由于其尺寸每个细菌可能仅由单个像素代表。该限制使得难以测定细菌与小碎片(非-细菌)颗粒之间的差异。该困难也存在于标准亮视野显微术中，其中对于技术人员而言可能难以鉴定特定颗粒是否为细菌，即使用400X放大率。存在其它使用的技术，包括评估在流体中的位置和颗粒尺寸的一致性，以及指示细菌的集落形成。如果细菌的存在情况待证实，那么使用替代的技术例如在亮视野显微术下评估的干、染色的载玻片或定量培养证实细菌的存在情况。上述用常规技术的困难要求在充满碎片的尿环境中更可靠的细菌检测技术。本专利技术的目标和概述本专利技术的一个目标为提供评估批量(bulk)流体中的细菌的方法。本专利技术的另一个目标为提供使用细菌的特性作为区分细菌与非-细菌的手段的方法。本专利技术的又一个目标为提供一种高灵敏度和选择性的用于检测尿介质中的细菌的方法。本专利技术的进一步的目标为提供测量细菌之间的平均间隔代替尝试计数细菌以估计细菌浓度的方法。本专利技术的又进一步的目标为提供分离尿样品中的细菌与小碎片颗粒以便帮助测定尿样品中的细菌浓度的可消耗装置。根据本专利技术的一种形式，用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法包括在过去预定的一段时间以允许样品中的非细菌碎片沉降至容器底部后，以预定的视野和以预定的焦平面深度或角度获取一个或多个穿过包含一定体积的液体样品的优选可消耗的(即，可丢弃的)容器的光学切片的步骤。已经发现，过去预定的一段时间后，细菌在液体样品中自动排列，形成基本上遍及大部分液体样品(除了，在一些情况下，在容纳液体样品的可消耗容器表面附近的非细菌地带（zone）)的三维均匀间隔的格子样网格模式。因此，穿过自动排列的细菌的体积的光学切片可用于测量位于该切片中的细菌的数量。通过了解容器所容纳液体样品的总体积，可从所测量的位于光学切片中的细菌计算至少所包含体积内的总细菌的近似值。为了帮助实施本专利技术的方法，本文公开了用于容纳液体样品的可消耗的容器，其特定结构帮助分离非细菌“碎片”与细菌。在一种形式中，所述可消耗容器包括与未凹陷的底部部分毗邻的凹陷底部部分。非细菌碎片会从液体样品沉降入凹陷的底部部分。流体成像装置的光学系统的焦平面设置为接近或处于容器的未凹陷底部部分的水平，以便仅检测到未沉降的细菌。在本专利技术的另一种形式中，所述容纳液体样品的可消耗容器界定了一个相对长的具有一个或多个从容器底部向上延伸并部分进入借此容纳的液体样品的体积的周期性地间隔开的凸出物，或“减速路障”的通道。凸出物导致仅流体深度高处的那些颗粒，例如自动-排列的细菌继续沿通道向下流动。毗邻突出物之间的区域提供特定密度范围的颗粒会积累的询问区(areas for interrogation)。本专利技术的这些和其它目标、特征和优点会从下列对其说明性实施方案的详细描述显而易见，所述详细描述应结合附图阅读。附图简述图1A和1B为不包含其它细菌的尿样品中的(图1A)和在尿样品中存在其它细菌时的(图1B)细菌的自由体受力图（free body diagrams）(图示说明（pictorial illustrations）)，其用以帮助促进对与每一细菌相关的力和这些力如何与相邻细菌的那些相互作用以及什么（which）引起细菌自动排列并保持悬浮在液体样品中的理解。图2为根据本专利技术形成的帮助实施本专利技术用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法的可消耗容器的第一个实施方案的简化的横截面视图。图3为根据本专利技术形成的帮助实施本专利技术用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法的可消耗容器的第二个实施方案的简化的横截面视图。图4为根据本专利技术形成的帮助实施本专利技术用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法的可消耗容器的第三个实施方案的简化的横截面视图。图5为根据本专利技术形成的帮助实施本专利技术用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法的顶部开放微量滴定板形式的可消耗容器的第四个实施方案的简化的横截面视图。图6为根据本专利技术形成的帮助实施本专利技术用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法的可消耗容器的第五个实施方案的简化的顶视图，所述容器包括多个流动通道以促进通过其的液体样品的毛细管流。图7为根据本专利技术形成的帮助实施本专利技术用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法的可消耗容器的第六个实施方案的简化的横截面视图。图8为根据本专利技术形成的帮助实施本专利技术用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法的可消耗容器的第七个实施方案的简化的横截面视图。图9为根据本专利技术形成的帮助实施本专利技术用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法的可消耗容器的第八个实施方案的简化的横截面视图。图10A和10B分别为根据本专利技术形成的帮助实施本专利技术用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法的可消耗容器的第九个实施方案的简化的顶视图和沿图10A的线10B-10B获得的横截面视图，所述容器具有在容器底部形成的多个质量保证形状。图11A和11B为尿样品中聚合物底物与相关细菌的自由体受力图(图示说明)，以及与每一(with each)相关的力。图12为自动排列状态的细菌的二维模型的顶视图。图13A为不完全的细菌完全填充格子结构时自动排列状态的细菌的二维模型的顶视图。图13B为细菌浓度比图13A中所示增加时自动排列状态的细菌的二维模型的顶视图。图14为自动排列状态的细菌的三维模型的侧视图。图15为倒置亮视野显微术摄影图像，其显示在流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法，所述方法包括步骤：在经过预定的时间以允许液体样品中的细菌自动排列之后，在所述液体样品的体积中以预定的视野和以预定的焦平面深度或角度获取至少一个穿过所述液体样品的体积的光学切片；计数所述至少一个光学切片中存在的细菌的数目；计算所述液体样品的体积可分成的光学切片的数目从而测定可能的光学切片的总数；将所述至少一个光学切片中存在的细菌的数目乘以可能的光学切片的总数从而测定液体样品的体积中的细菌总数的至少近似值；和基于液体样品的体积中的细菌总数的至少近似值测定液体样品中的细菌浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.29 US 61/8968771.一种用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法，所述方法包括步骤：在经过预定的时间以允许液体样品中的细菌自动排列之后，在所述液体样品的体积中以预定的视野和以预定的焦平面深度或角度获取至少一个穿过所述液体样品的体积的光学切片；计数所述至少一个光学切片中存在的细菌的数目；计算所述液体样品的体积可分成的光学切片的数目从而测定可能的光学切片的总数；将所述至少一个光学切片中存在的细菌的数目乘以可能的光学切片的总数从而测定液体样品的体积中的细菌总数的至少近似值；和基于液体样品的体积中的细菌总数的至少近似值测定液体样品中的细菌浓度。2.如权利要求1所定义的用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法，其中所述允许液体样品中的细菌自动排列的预定时间为约3分钟-约90分钟。3.如权利要求1所定义的用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法，其中所述允许液体样品中的细菌自动排列的预定时间为约3分钟-约10分钟。4.如权利要求1所定义用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法，其中所述穿过液体样品的体积获取的至少一个光学切片具有相对于穿过该体积的垂直平面约零(0)度-约九十(90)度的焦平面角度。5.如权利要求1所定义的用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法，其中所述穿过液体样品的体积获取的至少一个光学切片具有相对于穿过该体积的垂直平面约0度的焦平面角度。6.如权利要求1所定义的用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法，其中所述穿过液体样品的体积获取的至少一个光学切片具有相对于穿过该体积的垂直平面约90度的焦平面角度。7.如权利要求6所定义的用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法，其中所述光学切片具有液体样品体积的底部上方约100微米、约200微米、约400微米、约600微米、约800微米、约1,000微米和约1,200微米中的至少一个的焦平面深度。8.用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法，所述方法包括步骤：在经过预定的时间以允许液体样品中的细菌自动排列之后，在所述液体样品的体积中以预定的视野和以一个或多个预定的焦平面深度或角度获取多个穿过所述液体样品的体积的光学切片；计数所述多个光学切片的每一光学切片中存在的细菌的数目；通过所述多个光学切片中存在的细菌的总数除以穿过所述液体样品的体积获取的光学切片的数目计算存在的细菌数目的平均值从而测定所述多个光学切片的光学切片中存在的细菌的平均数目；计算液体样品的体积可分成的光学切片的数目从而测定可能的光学切片的总数；将所述多个光学切片的光学切片中存在的细菌的平均数目乘以可能的光学切片的总数从而测定液体样品的体积中的细菌总数的至少近似值；和基于液体样品的体积中的细菌总数的至少近似值测定液体样品中的细菌浓度。9.用于在液体样品中检测细菌和测定其浓度的方法，所述方法包括步骤：在经过预定的时间以允许所述液体样品中的细菌自动排列之后，在所述液体样品的体积中以预定的视野和以预定的焦平面深度或角度获取至少一个穿过液体样品的体积的光学切片；测定所述至少一个光学切片中存在的细菌之间的平均间隔从而测定平均细菌间隔；计算所述液体样品体积所占据的三维区域从而测定三维体积区域；将所述三维体积区域除以细菌之间的平均间隔从而测定液体样品的体积中的细菌总数的至少近似值；和基于液体样品的体积中的细菌总数的至少近似值测定所述液体样品中的细菌浓度。10.用于检测液体样品中的颗粒并区分液体样品中的第一种颗粒类型与至少第二种颗粒类型的方法，所述方法包括步骤：用一定体积的包含所述第一种颗粒类型和至少所述第二种颗粒类型的液体样品至少部分上填充容器，所述容器具有至少一个由引起液体样品中的所述至少第二种颗粒类型对其表现出厌恶并且液体样品中所述第一种颗粒类型不对其表现出厌恶的预定材料制成的表面，液体样品中所述至少第二种颗粒类型的颗粒主要不占据接近容器表面的液体样品体积的厌恶区，并且液体样品中所述第一种颗粒类型的颗粒占据接近容器表面的液体样品体积的厌恶区；和以预定的视野和以预定的焦平面深度或角度获取至少一个穿过液体样品体积的厌恶区的光学切片，所述光学切片光学上检测占据接近容器表面的液体样品体积的厌恶区的所述第一种颗粒类型的颗粒，如区别于主要不占据厌恶区的所述至少第二种颗粒类型的颗粒。11.如权利要求10中所定义的用于检测液体样品中的颗粒的方法，其中所述引起所述至少第二种颗粒类型的颗粒对其的厌恶的容器表面由丙烯酸材料制成。12.如权利要求10中所定义的用于检测液体样品中的颗粒的方法，其中所述引起所述至少第二种颗粒类型的颗粒对其的厌恶的容器表面由聚(甲基丙烯酸甲酯) (PMMA)制成。13.用于容纳一定体积的液体样品并且用于分离所述液体样品体积中的不同颗粒类型的容器，所述容器所容纳的液体样品体积中的不同颗粒类型包括在容器所容纳液体样品的体积中自动排列的第一种颗粒类型和不在液体样品的体积中自动排列的第二种颗粒类型，所述容器包括：底壁，所述底壁具有凹陷部分和毗邻凹陷部分的非凹陷部分，所述容器借此界定位于液体样品体积中的第一个深度并且与容器底壁的非凹陷部分垂直对齐的第一地带，和位于液体样品体积中的第二个深度并且与容器底壁的凹陷部分垂直对齐的第二地带，自动排列的所述第一种颗粒类型倾向于占据容器内的所述第二地带，不自动排列的所述第二种颗粒类型倾向于占据容器内的所述第一地带。14.如权利要求13...

【专利技术属性】
技术研发人员：J哈蒙德，J拉塞尔，
申请(专利权)人：艾德克斯实验室公司，
类型：发明
国别省市：美国;US