專利名稱：：識(shí)別和量化懸浮于液體中的生物樣品的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體上涉及一種識(shí)別和量化懸浮于液體中生物樣品的系統(tǒng)及方法。更確切的說，本發(fā)明涉及一種對(duì)生物樣品的焚光激發(fā)發(fā)射矩陣運(yùn)用多元分析來識(shí)別量化生物樣品的系統(tǒng)及方法。相關(guān)領(lǐng)域的說明細(xì)菌學(xué)中，染色法被用來識(shí)別革蘭氏陽性和革蘭氏陰性這兩種通用的細(xì)菌組，而不能識(shí)別細(xì)菌種類。使用顯色培養(yǎng)基可以分離和識(shí)別人類病理的一些微生物，但不能識(shí)別所有可能種類。目前使用化學(xué)染色法能識(shí)別大約20000種不同細(xì)菌種類。然而，這些方法在細(xì)菌識(shí)另'J的時(shí)間方面仍存在著巨大的問題，例如，使用自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)方法需要18-24小時(shí)才能獲得分離的有機(jī)體(大約額外花費(fèi)24小時(shí))。為了獲得更快的響應(yīng)時(shí)間，各種光譜技術(shù)被開發(fā)出來。例如，傅立葉變換紅外光譜(FTIR)就被用在生物樣品的分析中以獲得更快的響應(yīng)時(shí)間。FITR光譜法的步驟如下。首先，收集從泌尿道感染(UTI)病人尿樣中分離出的細(xì)菌組。對(duì)50。C下烘干30分鐘的樣品進(jìn)行分析，在4000cm—:到600，_1的波長(zhǎng)范圍內(nèi)采集樣品光譜，光譜采集要在20Hz的頻率下進(jìn)行。為了提高信噪比，對(duì)256光譜進(jìn)行疊加和平均。對(duì)信息的分析表明樣品識(shí)別是可行的。經(jīng)研究拉曼光譜也可能可用于識(shí)別和定量細(xì)菌樣品的方法。拉曼光譜的步驟如下。首先，利用具有低功率(30mW)近紅外780nm的半導(dǎo)體激光器的色散拉曼光譜儀(Ramascope)在采樣點(diǎn)下收集光譜，采樣點(diǎn)典型值為3mW。樣品為細(xì)菌懸浮液(3x109個(gè)細(xì)胞每毫升)。光譜采樣60秒。信息分析表明，生物樣品的識(shí)別是可行的。然而，識(shí)別的置信度并不高。進(jìn)一步的研究提出了使用熒光光譜進(jìn)行快速細(xì)菌識(shí)別。例如，使用多激發(fā)熒光光諳以選擇最佳的激發(fā)波長(zhǎng)，接著再對(duì)生物分子組進(jìn)行選擇激發(fā)以進(jìn)行最佳的細(xì)菌種類識(shí)別。Noergaard等人發(fā)明的美國(guó)專利No.6834237>開了一種追蹤分類系統(tǒng)在包含一分離的動(dòng)物生物樣品的環(huán)境的條件下表征分離的生物樣品的方法。分離的生物樣品選自體液或組織樣品。組織樣品與條件無關(guān)。本方法的一個(gè)例子為取吸煙者和非吸煙者的尿樣，如果尿樣中檢測(cè)到發(fā)射光，則為吸煙者。Jeng等人發(fā)明的美國(guó)專利No.6773922、6426045、6365109和6087182公開了一種用于測(cè)定參數(shù)如至少一種生物樣品分析物的濃度的儀器和方法。該儀器和方法使用可見光吸收光譜獲得某些分析物的濃度值，使用紅外吸收光譜獲得其他分析物的濃度值。Vo-Dinh發(fā)明的美國(guó)專利No.59386177>開了一種利用不同波長(zhǎng)的光激發(fā)樣品，并同步采樣發(fā)射強(qiáng)度以識(shí)別樣品生物病原的系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用的機(jī)理為將樣品暴露在激發(fā)輻射下，以獲得發(fā)射輻射。生物病原可為病毒和細(xì)菌。然而，上述每個(gè)方法和/或系統(tǒng)不是使用試劑就是需要復(fù)雜的樣品制備，這使得方法和/或系統(tǒng)更難于操作，以及更易于操作失誤。樣品制備所需的時(shí)間也使得上述方法和/或系統(tǒng)不適用于快速的診斷
發(fā)明內(nèi)容相應(yīng)地，本發(fā)明的目的是提供一種識(shí)別和量化液體中生物樣品的系統(tǒng)。本發(fā)明更進(jìn)一步目的是提供一種快速分析系統(tǒng)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種不需要使用試劑而識(shí)別和量化液體中生物樣品的系統(tǒng)以降低材料費(fèi)用。本發(fā)明是針對(duì)懸浮于液體中的生物樣品進(jìn)行識(shí)別和量化的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括至少有一激發(fā)光源的熒光激發(fā)模塊；一個(gè)與熒光激發(fā)模塊光學(xué)耦合的樣品接口模塊，該模塊用于定位生物樣品以接受至少一個(gè)激發(fā)光源的激發(fā)光；一個(gè)與樣品接口模塊光學(xué)耦合的熒光發(fā)射模塊，該模塊包括至少一個(gè)用于檢測(cè)生物樣品熒光激發(fā)-發(fā)射矩陣的檢測(cè)裝置；一個(gè)與熒光發(fā)射模塊有效耦合的計(jì)算機(jī)模塊。該計(jì)算機(jī)模塊對(duì)生物樣品的熒光激發(fā)-發(fā)射矩陣進(jìn)行多元分析以識(shí)別和量化生物樣品。多元分析可包括擴(kuò)展偏最小二乘法分析以識(shí)別和量化生物才羊品。系統(tǒng)可進(jìn)一步包括一個(gè)吸收模塊以及一個(gè)漫反射模塊。吸收模塊使用從至少一激發(fā)光源或者單獨(dú)調(diào)制光源發(fā)出的光來實(shí)現(xiàn)生物樣品的吸收測(cè)量。吸收測(cè)量可以和生物樣品的熒光激發(fā)-發(fā)射矩陣結(jié)合在一起來識(shí)別和量化生物樣品。吸收模塊既可以是單色儀也可以是具有光電倍增管的濾光輪。漫反射模塊使用從至少一激發(fā)光源或者單獨(dú)調(diào)制光源發(fā)出的光來實(shí)現(xiàn)生物樣品的漫反射測(cè)量。漫反射測(cè)量可以和生物樣品的熒光-激發(fā)發(fā)射矩陣結(jié)合在一起來識(shí)別和量化生物樣品。漫反射模塊可以是具有半導(dǎo)體探測(cè)器或者光電倍增管的單色儀。至少一激發(fā)光源可以是連續(xù)光源、脈沖閃光燈、半導(dǎo)體激光器、可調(diào)激光器或者上述光源的任意組合。至少一激發(fā)光源可以通過使用光柵單色儀、帶有窄帶濾光器的濾光輪、聲光可調(diào)濾光器、液晶可調(diào)濾光器、圓形可變?yōu)V光片、線形可變?yōu)V光片或者上述的任意組合來選擇波長(zhǎng)。熒光發(fā)射模塊的至少一檢測(cè)裝置既可以是具有固態(tài)檢測(cè)器的掃描光柵單色儀也可以是具有多通道陣列探測(cè)器的非掃描光柵單色儀。焚光發(fā)射模塊還可以進(jìn)一步包括用來控制液體中光學(xué)采樣深度和優(yōu)化信噪比特征的門控電子。所屬系統(tǒng)還可以進(jìn)一步包括顯示裝置，該顯示裝置用來顯示生物々羊品的識(shí)別和量4匕。本發(fā)明還進(jìn)一步涉及一種用于檢測(cè)和量化懸浮于液體中生物樣品的方法。所述方法包括步驟a)提供一激發(fā)光源；b)使用激發(fā)光源激發(fā)生物樣品；c)檢測(cè)生物樣品的光譜信息，光譜信息的形式為激發(fā)-發(fā)射矩陣、吸收測(cè)量、漫反射測(cè)量或者上述的任意組合；d)對(duì)光譜信息進(jìn)行多元分析以識(shí)別和量化生物樣品，所述多元分析可包括擴(kuò)展偏最小二乘法分析以識(shí)別和量化生物才羊品。激發(fā)光源可以是連續(xù)光源、脈沖閃光燈、半導(dǎo)體激光器、可調(diào)激光器或者上述光源的任意組合。至少一激發(fā)光源可以通過使用光柵單色儀、帶有窄帶濾光器的濾光輪、聲光可調(diào)濾光器、液晶可調(diào)濾光器、圓形可變?yōu)V光片、線形可變?yōu)V光器或者上述的任意組合來選擇波長(zhǎng)。所述方法還可以進(jìn)一步包括步驟e)顯示生物樣品的識(shí)別和量化。數(shù)據(jù)格式編排和數(shù)據(jù)預(yù)處理可以在步驟d)之前進(jìn)行，所述多元分析可包括擴(kuò)展偏最小二乘法分析以識(shí)別量化生物樣品。參考下列參照附圖的描述以及附加的權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其他特征以及操作的方法和相關(guān)單元結(jié)構(gòu)的功能變得更為清楚。下列描述以及附圖的附加說明也為本說明書的一部分，其中附圖標(biāo)記表示各附圖中的相應(yīng)部分。說明書和權(quán)利要求書中的單數(shù)"一"也包括其復(fù)數(shù)形式，除非其內(nèi)容清楚地說明了相反情況。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種識(shí)別和量化懸浮于液體中生物樣品系統(tǒng)的總體示意圖圖2是根據(jù)本發(fā)明的一種識(shí)別和量化懸浮于液體中生物樣品系統(tǒng)的正交(right-angle)配置示意圖圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種識(shí)別和量化懸浮于液體中生物樣品系統(tǒng)的正面(front-face)配置示意圖圖4是圖3中正面配置的樣品接口模塊的詳圖圖5是消減正面熒光強(qiáng)度與磷酸鹽緩沖液中克雷白氏桿菌濃度的關(guān)系圖表圖6是消減熒光發(fā)射強(qiáng)度與磷酸鹽緩沖液中克雷白氏桿菌的激發(fā)波長(zhǎng)的關(guān)系圖表圖7是消減正交熒光強(qiáng)度與水中大腸埃希菌濃度關(guān)系的圖表圖8是消減正面熒光強(qiáng)度與磷酸鹽緩沖液中大腸埃希菌濃度的關(guān)系圖表圖9是消減正交熒光強(qiáng)度與人體尿液中大腸埃希菌濃度的關(guān)系圖表具體實(shí)施例方式出于描述的目的，下文中的術(shù)語"上""下""右""左""水平""垂直""頂端""底端""側(cè)面""縱向"以及上述的衍生詞均與發(fā)明有關(guān)，指的是附圖中位置。然而，應(yīng)當(dāng)理解為，本發(fā)明也可采取除相反聲明外的不同可替代變化值。也可理解為附圖中以及下列說明中所描述的規(guī)定裝置僅為本發(fā)明的示范例。因此，這里所公開的實(shí)施例中涉及的具體尺寸和其他物理特征不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以快速識(shí)別和量化液體中生物樣品并且不需向液體中添加試劑。本發(fā)明可用于以下環(huán)境對(duì)人體體液中細(xì)菌和病毒的及時(shí)現(xiàn)場(chǎng)護(hù)理生物醫(yī)學(xué)分析、識(shí)別海水中微生物以控制在美國(guó)沿海海域的航行、檢測(cè)和識(shí)別生物戰(zhàn)劑、食品和飲料業(yè)以及飲用水和廢水的含量監(jiān)控。圖1為識(shí)別和量化液體中生物樣品的系統(tǒng)1，包括熒光激發(fā)模塊3、樣品接口模塊5、熒光發(fā)射模塊7、計(jì)算機(jī)模塊9、顯示裝置11、吸收模塊13以及漫反射模塊15。熒光激發(fā)模塊3、樣品接口模塊5、熒光發(fā)射模塊7、吸收模塊13以及漫反射模塊15相互間光電耦合。計(jì)算機(jī)模塊9與熒光激發(fā)模塊3、熒光發(fā)射模塊7、吸收模塊13、漫反射模塊15以及顯示裝置11有效耦合。參見圖2，3以及圖1，本發(fā)明的系統(tǒng)1可配置有各種熒光激發(fā)和采集的光學(xué)配置。例如，系統(tǒng)l可配置成正交配置l'(見圖2)或正面配置1〃(見圖3)。熒光激發(fā)模塊3包括至少一激發(fā)光源19和一波長(zhǎng)選擇裝置21。激發(fā)光源19可以為任何合適的光源，例如但不限于，一連續(xù)光源例如稀有氣體弧燈或者氘燈、脈沖閃光燈、半導(dǎo)體激光器或者可調(diào)激光器。波長(zhǎng)選擇裝置21可使用戶選用從激發(fā)光源19發(fā)出的指定波長(zhǎng)的光。波長(zhǎng)選擇裝置21可以為任何適合于從光源中選擇波長(zhǎng)的裝置，包括但不限于，光柵單色儀、帶有窄帶濾光器的濾光輪、聲光可調(diào)濾光器(A0TFs)、液晶可調(diào)濾光器(LCTFs)、圓形可變?yōu)V光片或者線形可變?yōu)V光器。樣品接口模塊5包括位于熒光激發(fā)模塊3和樣品比色管23中的生物樣品之間的光學(xué)接口以及偏振光(未顯示)。所述樣品比色管在本領(lǐng)域?yàn)楣?，典型的為方形或矩?具有很好的盛載樣品的面積)，使用透明材料如玻璃或者聚合材料制成。光學(xué)接口包括鏡25和透鏡37,用來盡可能的定向和聚焦激發(fā)光源19產(chǎn)生的光。本發(fā)明的一個(gè)可選擇的方案是，使用單支或者分支光纖作為光學(xué)接口。樣品比色管23被用來在系統(tǒng)中的適當(dāng)位置盛放懸浮于液體中的生物樣品。圖4為更詳細(xì)的正面配置1〃的樣品接口模塊5的示意圖。樣品接口模塊5包括一用來聚焦焚光發(fā)射模塊3發(fā)出的光的透鏡40。透鏡40可以為CVIPXF-50.8-90.8-UV透鏡和CVIBXF-50.8-90.8-UV透鏡的聯(lián)用，該透4竟由CVILaserLLC,200DoradoSE,Albuquerque,NM871237^司制造。然后透4竟40所聚焦的光被鏡41和42反射到樣品比色管23。鏡41可以為Newport20D10.AL2,4竟42可以為Newport10D10.AL2，由NewportCorporation,1791DeereAvenue,Irvine,CA92606公司制造。樣品比色管23所反射的光通過孔43且經(jīng)過透鏡44的聚焦、孑L45以及透鏡46而指向焚光發(fā)射模塊7。透鏡44可以是CVIPXF-50.8-77.3-UV透鏡，透4竟46可以是CVIPXF-50.8-40.7-UV透4竟，都為CVILaserLLC/^司制造。透過樣品比色管23的光被鏡47和48所反射。鏡47可以為Newport10D10.AL2,4竟48為Newport20D10.AL2,由NewportCorporation公司制造。光接著被透鏡49聚焦，通過虹膜裝置50,最終指向吸收模塊13。透鏡49可以為由CVIPXF-50.8-90.8-UV透4竟和CVIBXF-50.8-312.0-UV透鏡的耳關(guān)用，該透鏡由CVILaserLLC公司制造。樣品接口5的所有光學(xué)組件通過使用合適的夾持器定位，例如由Thorlabs，Inc.,435Route206North,Newton,NJ07860公司生產(chǎn)的夾持器和定位裝置。光學(xué)接口也可以包括束流收集器51和52用來降低儀器內(nèi)部的反射雜散光，其位置如圖4所示。吸收模塊13使用從激發(fā)光源19或者單獨(dú)調(diào)制光源(未顯示)發(fā)出的光對(duì)樣品比色管23中的生物樣品進(jìn)行吸收測(cè)量。光輪。漫反射模塊15也可使用從激發(fā)光源19或者單獨(dú)調(diào)制光源(未顯示)發(fā)出的光對(duì)樣品比色管23中的生物樣品進(jìn)行漫反射測(cè)量。漫反射模塊15可以是但不限于單色儀、半導(dǎo)體檢測(cè)器或者光電倍增管。偏振光(未顯示)為起偏鏡，用于從懸浮有生物樣品的液體介質(zhì)中出來的激發(fā)和/或發(fā)射光束以及彈性散射光。熒光發(fā)射模塊7包括一波長(zhǎng)選擇裝置17、檢測(cè)器29和信號(hào)處理電子33。檢測(cè)器29與波長(zhǎng)選擇裝置17光學(xué)耦合。檢測(cè)器29和波長(zhǎng)選擇裝置17可以是任何合適的檢測(cè)裝置，包括但不限于具有固態(tài)檢測(cè)器的掃描光柵單色儀或者是具有多通道陣列探測(cè)器的非掃描光柵單色儀。熒光發(fā)射模塊7可進(jìn)一步包括具有窄帶濾光器的濾光輪(未顯示)和多模態(tài)多路光譜(MMS)單色儀(未顯示)。MMS單色儀被優(yōu)化用于擴(kuò)展區(qū)域散射熒光源。信號(hào)處理電子33在本領(lǐng)域是公知的，為用于控制液體中光學(xué)掃描的深度以及優(yōu)化信噪比特征的門控電子。計(jì)算機(jī)模塊9用于系統(tǒng)操作和控制。計(jì)算機(jī)模塊9對(duì)從信號(hào)處理電子33接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式編排和預(yù)處理，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以識(shí)別和量化生物樣品。通過對(duì)信號(hào)處理電子33的數(shù)據(jù)的格式編排，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)確定熒光激發(fā)-發(fā)射矩陣，并能確定在選擇的波譜范圍內(nèi)對(duì)波長(zhǎng)的吸收以及選擇波譜范圍內(nèi)對(duì)波長(zhǎng)的漫反射。接著計(jì)算機(jī)模塊9通過平均值中心化(meancentering)和方差標(biāo)度(variancesealing)、平滑和微分(differentiation)、最佳濾波、吸收和散射校正以獲得無擾熒光鐠和熒光語的整合、吸收和漫反射譜，以便進(jìn)行多元分析。最后，計(jì)算機(jī)模塊9對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元波譜分析以對(duì)生物樣品進(jìn)行識(shí)別和量化。所述多元分析最好包括擴(kuò)展偏最小二乘法分析(e-PLS)以分類和量化生物樣品。多路化學(xué)計(jì)量方法例如PARAFAC和Trucker法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法(ANN)和支持向量機(jī)法(SVM)也都可以用于數(shù)據(jù)處理。計(jì)算機(jī)模塊9完成多元波譜分析后，顯示裝置ll向用戶顯示相關(guān)信息。這些信息可包括但不限于生物樣品的識(shí)別和量化、識(shí)別幾率和量化統(tǒng)計(jì)資料。顯示裝置11可以是任何合適的顯示裝置，包括但不限于CRT顯示器、等離子顯示器、背投顯示器、LCD顯示器或者類似的。運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)l、F和1〃進(jìn)行以下步驟。首先，激發(fā)光源19發(fā)出激發(fā)光，波長(zhǎng)選擇裝置21對(duì)激發(fā)光的波長(zhǎng)進(jìn)行選擇，激發(fā)光再通過鏡25指向樣品比色管23中的生物樣品。激發(fā)光從而激發(fā)生物樣品。生物樣品的光譜信息通過檢測(cè)器29和檢測(cè)器31檢測(cè)出來，光諳信息的形式為激發(fā)-發(fā)射矩陣、吸收模塊13的吸收測(cè)量以及漫反射模塊的漫反射測(cè)量。信號(hào)處理電子33和35對(duì)光譜信息進(jìn)行處理，接著由計(jì)算機(jī)模塊9對(duì)光譜信息進(jìn)行數(shù)據(jù)格式編排以及預(yù)處理。然后計(jì)算機(jī)模塊對(duì)編排的數(shù)據(jù)以及預(yù)處理的光譜信息進(jìn)行包含擴(kuò)展偏最小二乘法分析在內(nèi)的多元分析，以對(duì)生物樣品進(jìn)行識(shí)別和量化。最后，為用戶解釋目的，顯示生物樣品的識(shí)別和量化。以下描述的為本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。實(shí)施例<又用于解釋而不用于限制發(fā)明的范圍。實(shí)施例1下列表格為不含有克雷白氏桿菌的磷酸鹽緩沖液(表l)和含有濃度為1.6x107CFU/mL的克雷白氏桿菌的磷酸鹽緩沖液(表2)的激發(fā)-發(fā)射矩陣。這些激發(fā)-發(fā)射矩陣是通過使用如圖3所示的正面配置系統(tǒng)1所產(chǎn)生的。表l(不含克雷白氏桿菌)熒光強(qiáng)度，積分計(jì)數(shù)(integratedcounts)發(fā)射波長(zhǎng)，激發(fā)波長(zhǎng)Dm2502602702802卯3003043.98E+023.I9E+028.26E+025.01E+022.51E+023087.33E+027.46E+028.51E+023.30E+O33.93E+023129.02E+027.85E+029.24E+027.13E+034.25E+021.38E+033167.92E+028.25E+028.卿+022.73E+035艦+021.31E+033209.61E+028.21E+028.42E+028.96E+022.44E+031.26E+033249鄰E+028.87E+028.22E+027.64E+026.17E+031.23E+033289.49E+029.69E+028.58E+028.31E+022.72E+031.49E+033321.00B+039.47E+028.70E+028.66E+027.19E+023.65E+033369.卯E+028.04E+027.細(xì)+028.31E+026.62E+025.95E+033409.28E+027.60E+027.艦+027.12E+025.83E+023.67E+033449.92E+027.38E+026.67E+026.27E+025.90E+021.39E+033489.34E+026.87E-W2'6.92E+02.6.88E+02'5.63E+021..28E+033528.74E+027.79E+027.31E+026.63E+025.33E+021.67E+033569.93E+028.43E+027.16E+026.38E+025.24E+021.ME+033601.06E+039.49E+026.91E+026.54E+025.27E+021.04E+033641.04E+038.17E+026.45E+025.卿..025.16E+021.17E+033681.01E+038.47E+026.52E+025.36E+025.18E+02U9E+033729.84E+027.88E+026.13E+025.31E+024.63E+021.50B+033761.01E+037.65E+026.33E+025.12E+02楊E+022.45E+033抑1.04E+037.83E+026.34E+025.15E+024.66E+021.64E+033849.14E+027.41E+026.69E+025.15E+024.72E+02"3E+033881.00E+037.29E+025.83E+025.06E+024.35E+021.28E+033928.93E+028.30E+026.16E+024.98E+024.34E+021.46E+033969.12E+028.17E+025.84E+025細(xì)+024.51E+021.93E+034009.92E+027.56E+026.18E+024.88E+024.55E+021.22E+03柳9.50E+027.83E+025.50E+024.53E+024.15E+021.17E+034128.45E+027.57E+025.22E+02《艦+024.50E+02I.17E+034169.12E+027.5犯+025.95E+024.74E+024.23E+021.62E+03<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表2(含克雷白氏桿菌)<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>上述表格的匯總見圖4和圖5。圖4說明了消減正面熒光強(qiáng)度與磷酸鹽緩沖液中克雷白氏桿菌濃度的關(guān)系圖，圖5說明了消減發(fā)射強(qiáng)度與磷酸鹽緩沖液中克雷白氏桿菌的激發(fā)波長(zhǎng)的關(guān)系圖。實(shí)施例2下列表格為水(表3)和含有濃度為3.9x107CFU/mL的大腸埃希菌的水(表4)的激發(fā)-發(fā)射矩陣。這些激發(fā)-發(fā)射矩陣是通過使用圖2所示的正交配置系統(tǒng)1所產(chǎn)生的。表3(水)<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表4(含大腸埃希菌的水)<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>表6(含大腸埃希菌)<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>上述表格的匯總見圖7。圖7說明了消減正面熒光強(qiáng)度與磷酸鹽緩沖液中大腸埃希菌的濃度的關(guān)系圖。實(shí)施例4下列表格為不含有大腸埃希菌的人體尿液(表7)和含有濃度為8.9x107CFU/mL的大腸埃希菌的人體尿液(表8)的激發(fā)-發(fā)射矩陣。這些激發(fā)-發(fā)射矩陣式通過使用圖2所示的正交配置系統(tǒng)1產(chǎn)生的。表7(人體尿液)<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>表8(含有大腸埃希菌的人體尿液)<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>圖8對(duì)上述表格進(jìn)行了匯總。圖8說明了消減正交熒光強(qiáng)度與人體尿液中大腸埃希菌濃度的關(guān)系。盡管本發(fā)明為了說明的目的，對(duì)目前認(rèn)為最實(shí)用的優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，可以理解為這些詳細(xì)描述僅僅是為了說明的目的。本發(fā)明并不僅限于公開的實(shí)施例，相反而是為了覆蓋附加要求的精神和范圍內(nèi)的修改和等同替換。例如，在可能范圍內(nèi)的對(duì)不同實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)特征的結(jié)合可以理解為在本發(fā)明的預(yù)期范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種識(shí)別和量化懸浮于液體中生物樣品的系統(tǒng)，包括包含至少一激發(fā)光源的熒光激發(fā)模塊；與熒光激發(fā)模塊光學(xué)耦合的樣品接口模塊，用于定位生物樣品以接受從至少一激發(fā)光源發(fā)出的激發(fā)光，并傳輸光到熒光吸收和漫反射模塊；與樣品接口模塊光學(xué)耦合的熒光發(fā)射模塊，包含至少一檢測(cè)生物樣品熒光激發(fā)-發(fā)射矩陣的檢測(cè)裝置；以及與熒光發(fā)射模塊有效耦合的計(jì)算機(jī)模塊，所述計(jì)算機(jī)模塊對(duì)生物樣品的熒光激發(fā)-發(fā)射矩陣進(jìn)行多元分析以識(shí)別和量化生物樣品。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括一吸收模塊和一漫反射模塊。3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，所述吸收才莫塊利用來自至少一激發(fā)光源和一單獨(dú)的調(diào)制光源中的一個(gè)的光進(jìn)行生物樣品的吸收測(cè)量。4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，所述吸收測(cè)量結(jié)合生物樣品的熒光激發(fā)-發(fā)射矩陣來識(shí)別和量化生物樣品。5.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，所述的吸^L才莫塊為一單色儀或者一具有光電倍增管的濾光輪。6.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，所述的漫反射模塊利用來自至少一激發(fā)光源和一單獨(dú)的調(diào)制光源中的一個(gè)的光進(jìn)行生物樣品的漫反射測(cè)量。7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，所述的漫反射測(cè)量結(jié)合生物樣品的熒光激發(fā)-發(fā)射矩陣來識(shí)別和量化生物樣品。8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，所述的漫反射模塊是單色儀、半導(dǎo)體檢測(cè)器和光電倍增管中的一個(gè)。9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述的至少一激發(fā)光源為一連續(xù)光源、一脈沖光源、一半導(dǎo)體激光器、一可調(diào)激光器或上述的任意組合。10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述至少一激發(fā)光源的波長(zhǎng)通過選擇性使用光柵單色儀、帶有窄帶濾光器的濾光輪、聲光可調(diào)濾光器、液晶可調(diào)濾光器、圓形可變?yōu)V光片、線形可變?yōu)V光器或者上述的任意組合。11.如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，所述熒光發(fā)射;^莫塊的至少一枱r測(cè)裝置是具有固態(tài)檢測(cè)器的掃描光柵單色儀和具有多通道陣列檢測(cè)器的非掃描光柵單色儀中的一個(gè)。12.如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，所述焚光發(fā)射模塊進(jìn)一步包括門控電子以控制液體中光學(xué)采樣深度和優(yōu)化信噪比。13.如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，所述多元分析包括擴(kuò)展偏最小二乘法分析來識(shí)別和量化生物樣品。14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還進(jìn)一步包括用于顯示生物樣品的識(shí)別和量化的顯示裝置。15.—種識(shí)別和量化懸浮于液體中生物樣品的方法，包括下列步驟a)提供一激發(fā)光源；b)激發(fā)光源激發(fā)生物樣品；c)檢測(cè)生物樣品的波譜信息，波i普信息為以下形式激發(fā)-發(fā)射矩陣、吸收測(cè)量、漫反射測(cè)量或者上述的任意組合；以及d)對(duì)波譜信息進(jìn)行多元分析以識(shí)別和量化生物樣品。16.如權(quán)利要求15所述的方法，所述激發(fā)光源為連續(xù)光源、脈沖光源、半導(dǎo)體激光器、可調(diào)激光器或上述的任意組合。17.如權(quán)利要求15所述的方法，所述激發(fā)光源的波長(zhǎng)通過使用光柵單色儀、帶有窄帶濾光器的濾光輪、聲光可調(diào)濾光器、液晶可調(diào)濾光器、圓形可變?yōu)V光片、線形可變?yōu)V光器或者上述的任意組合來選擇。18.如權(quán)利要求15所述的方法，所述多元分析包括擴(kuò)展偏最小二乘法分析來識(shí)別和量化生物樣品。19.如權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括步驟e)顯示生物樣品的識(shí)別和量化20.如權(quán)利要求15所述的方法，在步驟d)之前先進(jìn)行數(shù)據(jù)格式編排和數(shù)據(jù)處理。全文摘要一種識(shí)別和量化懸浮于液體中生物樣品的系統(tǒng)，包括包含至少一激發(fā)光源的熒光激發(fā)模塊；與熒光激發(fā)模塊光學(xué)耦合的樣品接口模塊，用于定位生物樣品以接受從至少一激發(fā)光源發(fā)出的激發(fā)光；與樣品接口模塊光學(xué)耦合的熒光發(fā)射模塊，包含至少一檢測(cè)生物樣品熒光激發(fā)-發(fā)射矩陣的檢測(cè)裝置；以及與熒光發(fā)射模塊有效耦合的計(jì)算機(jī)模塊。所述計(jì)算機(jī)模塊對(duì)生物樣品的熒光激發(fā)-發(fā)射矩陣進(jìn)行多元分析以識(shí)別和量化生物樣品。所述多元分析可包括擴(kuò)展偏最小二乘法分析來識(shí)別和量化生物樣品。本發(fā)明還公開了一種識(shí)別和量化懸浮于液體中生物樣品的方法。文檔編號(hào)G01J3/44GK101283241SQ200680037071公開日2008年10月8日申請(qǐng)日期2006年8月8日優(yōu)先權(quán)日2005年8月8日發(fā)明者喬納森·古芬克爾,蓋爾·因格貝爾,羅賽爾·H·巴恩斯申請(qǐng)人:普凱爾德診斷技術(shù)有限公司