本公開內(nèi)容一般涉及使用熱致變色傳感用于分析物質(zhì)的裝置，以及相關(guān)系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

執(zhí)行敏感性測試，以測定物質(zhì)抑制活物質(zhì)生長或促使活物質(zhì)死亡的有效性，所述活物質(zhì)例如細(xì)菌、真菌等。在一些情況下，敏感性測試的目標(biāo)是預(yù)測抗生素或其他藥物療法的成功或失敗。測試在測試容器中執(zhí)行，以測定特定微生物對各種藥物類型、藥物組合和/或藥物濃度的生長或其缺乏。敏感性測試一般在控制條件下執(zhí)行，并且可用于鑒定治療例如由特定類型的細(xì)菌引起的感染的最有效藥物類型、組合和/或劑量。

關(guān)于抗生素測試的敏感性測試可涉及由得自患者的原代培養(yǎng)生長細(xì)菌的繼代培養(yǎng)。目前，培養(yǎng)細(xì)菌涉及在可檢測到要測試藥物的可測量效應(yīng)之前的多個復(fù)制循環(huán)。期望縮短敏感性測試所需的時間，使得適當(dāng)療法可快速遞送給患者。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一些實施例涉及包括測試容器的裝置，所述測試容器具有配置為含有適合于培養(yǎng)活物質(zhì)的培養(yǎng)基的一個或多個測試位置。熱致變色材料熱聯(lián)接至一個或多個測試位置。熱致變色材料配置為響應(yīng)通過活物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換中的增加或減少，顯示出由熱致變色材料發(fā)出的光中的譜移，所述能量轉(zhuǎn)換中的增加或減少引起熱致變色材料的溫度中的變化。

在一些實施例中，測試容器例如測試板包括配置為含有適合于培養(yǎng)活物質(zhì)的培養(yǎng)基的一個或多個測試孔。涂層熱聯(lián)接至測試孔。涂層包含熱致變色材料，所述熱致變色材料配置為響應(yīng)通過活物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換中的增加或減少，顯示出由熱致變色材料發(fā)出的光中的譜移，所述能量轉(zhuǎn)換中的增加或減少引起熱致變色材料的溫度中的變化。

一些實施例涉及包括具有多重測試位置的無菌測試容器的測試試劑盒。適合于培養(yǎng)活物質(zhì)的培養(yǎng)基由測試位置處的測試容器包含。熱致變色材料熱聯(lián)接至測試位置。熱致變色材料配置為響應(yīng)通過活物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換中的增加或減少，顯示出由熱致變色材料發(fā)出的光中的譜移，所述能量轉(zhuǎn)換中的增加或減少引起熱致變色材料的溫度中的變化。

根據(jù)一些實施例，方法包括提供具有配置為含有適合于培養(yǎng)活物質(zhì)的培養(yǎng)基的一個或多個測試位置的測試容器。熱致變色材料這樣進(jìn)行設(shè)置，使得它熱聯(lián)接至一個或多個測試位置。熱致變色材料配置為響應(yīng)通過活物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換中的增加或減少，顯示出由熱致變色材料發(fā)出的光中的譜移，所述能量轉(zhuǎn)換中的增加或減少引起熱致變色材料的溫度中的變化。

附圖說明

圖1是根據(jù)一些實施例的熱致變色傳感測試容器的平面圖；

圖2是圖1的測試容器的橫截面視圖。

圖3是根據(jù)一些實施例的測試板的橫截面視圖，所述測試板包括在層中設(shè)置的熱致變色材料，所述層接近幾個測試孔的底部在x和y方向上延伸跨過測試板；

圖4是根據(jù)一些實施例的測試容器的橫截面視圖，所述測試容器包括配置為含有用于培養(yǎng)至少一種活物質(zhì)的培養(yǎng)基的多個位置，具有設(shè)置在測試培養(yǎng)基內(nèi)的熱致變色材料；

圖5和6描述了根據(jù)一些實施例的測試容器的橫截面圖解，所述測試容器包括在相對平坦的基質(zhì)上的面積內(nèi)的位置，所述位置含有適合于培養(yǎng)活物質(zhì)的培養(yǎng)基。

圖7是示出了根據(jù)一些實施例用于制備熱致變色傳感測試容器的過程的流程圖；

圖8是配置用于鑒定活物質(zhì)的熱致變色傳感測試容器的橫截面視圖。

圖9a顯示了根據(jù)一些實施例的熱致變色溫度傳感測試系統(tǒng)的方框圖；

圖9b顯示了根據(jù)一些實施例包括兩個顏色通道的熱致變色傳感測試系統(tǒng)的一部分的圖解；

圖10a概念地示出了根據(jù)一些實施例的波長偏移檢測器，其可用于測定由熱致變色材料發(fā)出的光譜中的位移的存在和/或量；

圖10b概念地示出了根據(jù)一些實施例檢測反射光和透射光兩者的波長偏移檢測器；

圖11a和11b是示出了根據(jù)一些實施例的熱致變色測試過程的流程圖；

圖12a和12b是示出了根據(jù)一些實施例使用熱致變色傳感用于熱光抗微生物敏感性測試(toast)的過程的流程圖；

圖13a到13c是示出了根據(jù)一些實施例使用熱致變色傳感用于細(xì)菌鑒定和熱光抗微生物敏感性測試的過程的流程圖；

圖14a顯示了曲線圖，所述曲線圖示出了使用圖10a中討論的波長偏移檢測器，在熱離子傳感的范圍內(nèi)，就不含抗生素和具有最低限度的抗生素抑制濃度生長大腸桿菌(e.coli)菌落的時間而言在溫度中的模擬變化δt(k)；和

圖14b顯示了對應(yīng)于菌落生長的前20分鐘，且指示使用圖10a中討論的波長偏移檢測器可實現(xiàn)的測量分辨率的圖14a的曲線圖的一部分。

附圖不一定按比例繪制。附圖中使用的相似數(shù)字指相似部件。然而，應(yīng)理解使用數(shù)字指代給定附圖中的部件不預(yù)期限制另一個附圖中用相同數(shù)字標(biāo)記的部件。

具體實施方式

熱致變色是基于溫度在材料顏色中的變化。熱致變色材料的變色可以是相對離散和突變的，或可在溫度范圍內(nèi)逐漸改變。光譜變化在由熱致變色材料散射、反射、吸收和/或發(fā)熒光的光中可以是顯而易見的。熱致變色材料可以是有機(jī)物質(zhì)或無機(jī)物質(zhì)和/或可以是單體或聚合物。對于本公開內(nèi)容的方法特別有利的是熱致變色液晶，其顯示出基于光反射的熱致變色。

本文描述的方法涉及使用熱致變色材料的溫度傳感，以光學(xué)指示由活物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換引起的溫度變化?？墒褂帽疚拿枋龅臒嶂伦兩珎鞲屑夹g(shù)監(jiān)測的活物質(zhì)的非限制性列表包括細(xì)菌、古細(xì)菌、原生生物、真菌、植物細(xì)胞、動物細(xì)胞、適當(dāng)宿主細(xì)胞中的病毒、適當(dāng)宿主細(xì)胞中的噬菌體、癌細(xì)胞培養(yǎng)物和組織細(xì)胞培養(yǎng)物中的一種或多種?；钗镔|(zhì)的能量轉(zhuǎn)換速率可與活細(xì)胞總體的代謝有關(guān)。特別地，由于細(xì)胞有絲分裂增加的細(xì)胞數(shù)目是集合代謝中的增加形式。組合的各個細(xì)胞的代謝包括集合代謝。代謝通常包括葡萄糖或其他碳水化合物的氧化，以釋放能量和化學(xué)副產(chǎn)物。在這個背景下，代謝意指化學(xué)能通過其轉(zhuǎn)換成其他能量形式包括熱的機(jī)制。熱依次又可引起執(zhí)行代謝的物質(zhì)或活物質(zhì)的溫度變化?；钗镔|(zhì)的溫度變化將導(dǎo)致周圍材料的溫度變化，通常為溫度增加，所述周圍材料包括細(xì)胞培養(yǎng)基、緩沖材料、容器材料和熱致變色材料。從一種材料到下一種的熱傳遞量由材料特性決定。因此，能夠通過材料選擇來控制熱傳遞。期望由代謝生成的熱與傳遞到容器材料內(nèi)相分離，并且相反熱連接或聯(lián)接至熱致變色材料。通過代謝生成的熱優(yōu)選導(dǎo)致熱致變色材料的溫度變化。集合代謝中的增加可描述為活物質(zhì)的“生長率”和/或活物質(zhì)的量中的增加或減少。正生長率指示細(xì)胞的健康生活條件，并且它通常對應(yīng)于集合內(nèi)的活細(xì)胞數(shù)目中的增加。本文公開的熱致變色傳感裝置、系統(tǒng)和方法可用于檢測和/或監(jiān)測活物質(zhì)的生長，并且可特別用于測定各種藥物試劑例如藥物類型、藥物劑量和藥物組合例如抗微生物劑、抗病毒劑和/或抗真菌劑的功效。

譜移可在任何種類的發(fā)射、吸收、熒光、反射或透射、或任何其它光譜中發(fā)生。光譜中的譜移可描述為兩個光譜的質(zhì)心(centroid)之間的差異。波長偏移可通過測定測量的質(zhì)心位置與在例如校準(zhǔn)測量或額定質(zhì)心位置中測定的隱含質(zhì)心位置進(jìn)行測定。波長偏移可通過有效地同時比較兩個不同光譜的兩個不同質(zhì)心進(jìn)行測定，以執(zhí)行參考波長偏移測量。光譜或光強(qiáng)度譜可以各種測量單位進(jìn)行測量。通常，光譜的變化參數(shù)(即橫坐標(biāo))是通常以波長測量的光子能量。在此類測量中，波長偏移可以波長單位例如納米(nm)進(jìn)行測量。對于某些發(fā)射譜，特別是發(fā)射峰或高斯發(fā)射概況，峰波長是質(zhì)心位置的良好近似，或峰位置相對于彼此的差異是波長偏移的良好近似。在特定實施例中，質(zhì)心測定可受測量參數(shù)影響，所述測量參數(shù)可在波長偏移檢測范圍內(nèi)改變，使得存在促成質(zhì)心測量的另外測量因素，例如檢測器的波長依賴性靈敏度。這些測量影響可視為測量的系統(tǒng)誤差，并且通常通過校準(zhǔn)得到補(bǔ)償。即使未得到補(bǔ)償，任何此類誤差也應(yīng)視為質(zhì)心、波長或波長偏移測量的部分。值得注意的是發(fā)射譜可由例如兩個相對離散的發(fā)射分布組成，具有兩個發(fā)射最大值。還可計算且測量這些組合的發(fā)射譜的質(zhì)心，波長偏移也可對于此類光譜進(jìn)行計算。特別地，如果兩個熒光發(fā)射譜的使用方式使得發(fā)射譜之一隨著溫度改變發(fā)射強(qiáng)度，則溫度變化導(dǎo)致總體光譜的波長偏移。

圖1和圖2分別是根據(jù)一些實施例的熱致變色傳感測試容器100的平面圖和橫截面視圖。測試容器100可以是基本上平坦的測試板，包括配置為含有用于培養(yǎng)至少一種活物質(zhì)150的培養(yǎng)基140的一個或多個位置101。在一些實施例中，測試位置可以是例如其為在測試板上的凹陷位置的測試孔。盡管測試容器100可以是配置為含有培養(yǎng)基的任何類型的容器或結(jié)構(gòu)，但在一些實現(xiàn)中，測試容器100是microtiter測試板，例如標(biāo)準(zhǔn)24孔microtiter板、標(biāo)準(zhǔn)96孔microtiter板、標(biāo)準(zhǔn)384孔microtiter板、或標(biāo)準(zhǔn)1536孔microtiter板等。在其中測試容器100是測試板的實現(xiàn)中，測試板的測試孔提供了配置為含有用于培養(yǎng)活物質(zhì)150的培養(yǎng)基的位置101。每個測試孔具有壁101a和底部101b，以含有培養(yǎng)基140。在一些實現(xiàn)中，測試容器100可包括覆蓋測試孔和/或密封測試孔內(nèi)的培養(yǎng)基的覆蓋物102。

盡管測試容器100可以是配置為含有培養(yǎng)基的任何類型的容器或結(jié)構(gòu)，但在一些實現(xiàn)中，測試容器100可維持用于流體處理的標(biāo)準(zhǔn)microtiter板間距，例如標(biāo)準(zhǔn)24孔microtiter板間距、標(biāo)準(zhǔn)96孔microtiter板間距、標(biāo)準(zhǔn)384孔microtiter板間距、或標(biāo)準(zhǔn)1536孔microtiter板間距等。這可例如意指通過使用相容的microtiter流體界面，測試容器可裝載有標(biāo)準(zhǔn)microtiter流體處理工具(例如多路移液管)，但樣品其后分流到任何其他適當(dāng)?shù)奈恢脙?nèi)，所述任何其他適當(dāng)?shù)奈恢貌灰欢ū仨毰cmicrotiter標(biāo)準(zhǔn)相容，例如單排測試孔，例如24、96、384或1536個孔。

至少一個類型的熱致變色材料110熱聯(lián)接至一個或多個測試位置。在各個實施例中，熱致變色材料可設(shè)置在測試位置處，例如在測試孔101中、測試孔101上和/或測試孔101附近。熱致變色材料110熱聯(lián)接至測試位置內(nèi)含有的培養(yǎng)基140和/或活物質(zhì)150。熱致變色材料110配置和排列成使得它響應(yīng)由于通過活物質(zhì)150的能量轉(zhuǎn)換的活物質(zhì)150和/或培養(yǎng)基140的溫度變化，顯示出來自熱致變色材料110的光例如散射光、反射光或熒光中的譜移。熱致變色材料110放置足夠接近于活物質(zhì)150且熱聯(lián)接至活物質(zhì)150，以便對由于活物質(zhì)150的能量轉(zhuǎn)換的溫度中的變化敏感。

至少一個類型的熱致變色材料190設(shè)置接近測試位置，使得熱致變色材料190熱聯(lián)接至測試孔101的周圍環(huán)境。在一些實施例中，熱致變色材料190是熱聯(lián)接至測試位置的熱致變色材料的涂層，例如設(shè)置在測試孔的底部處的熱致變色涂層。

至少一個類型的熱致變色材料191設(shè)置在測試板上，以便監(jiān)測比測試孔更大的溫度變化。這個溫度傳感區(qū)不受測試孔的任一個中的活物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換量顯著影響，相反，它跟蹤板移動到溫箱內(nèi)之后測試板的溫度發(fā)展，并且測試板溫度接近額定溫度條件。另外，適當(dāng)?shù)臏叵涔δ芸捎眠@種讀出進(jìn)行跟蹤或控制。

在各個位置101或測試容器100整體中可包括覆蓋物102，其可包括蓋和/或密封件例如密封膜。一個類型的密封膜是透氣無菌膜(例如corning微板密封膠帶白色rayon(含丙烯酸)或thermoscientificgaspermeableadhesiveseals)。這種密封膜直接置于測試容器100上，以提供覆蓋物102(例如非無菌塑料)隨后可置于其上的無菌阻擋件。

另一個實施例使用無菌不透氣的粘合密封件(例如e&kscientificsealplateadhesivemicroplateseals)作為蓋102，其覆蓋容器。這類膜提供了氣密密封且因此不需要在密封膜的頂部上的另一個蓋。對于厭氧菌，覆蓋物102可用于提供阻擋以排除o2。用培養(yǎng)基填充測試位置且使用氣密密封將允許厭氧菌的生長。

如圖2的橫截面視圖中所示，熱致變色材料110可為沿每個個別測試孔101的壁101a和/或底部101b設(shè)置的熱致變色材料110的涂層。熱致變色材料可為接近幾個測試孔101的底部101b在x和y方向上延伸跨過測試板的層111，例如連續(xù)層，如圖3的橫截面視圖中所示。

由熱致變色材料110(參見圖2)、111(參見圖3)發(fā)出的光中的譜移例如反射光、散射光、透射光和/或熒光中的譜移，可使用一個或多個光學(xué)檢測器進(jìn)行檢測。光學(xué)檢測器可位于相對于測試容器的任何位置處，其中由熱致變色材料發(fā)出的光是可檢測的。例如，在一些實施例中，檢測器可置于測試孔101的壁101a上方、測試孔101的壁101a下方和/或沿測試孔101的壁101a。

在一些實施例中，由熱致變色材料110發(fā)出的反射光、散射光、透射光和/或熒光通過適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)部件180中繼到光學(xué)檢測器上，所述光學(xué)部件180例如透鏡、物鏡、透鏡組合、成像光學(xué)器件、平面鏡、凹面鏡、凸面鏡、光纖、光柵、棱鏡及其他元件。光學(xué)部件可維持或不維持圖像信息。

在一些實施例中，由熱致變色材料110發(fā)出的反射光、散射光、透射光和/或熒光來源于其為環(huán)境光的測量光，例如來自日光、室內(nèi)光等，所述測量光遇到熱致變色材料110、111，并且被熱致變色材料110、111散射、透射、反射或吸收。在一些實施例中，至少一個光源195、196用于發(fā)出測量光195a、196a，并且將測量光195a、196a導(dǎo)向測試孔101，使得測量光195a、196a遇到熱致變色材料110、111。

在一些實施例中，熱致變色材料110、111反射測量光195a、196a的一部分。圖2和3顯示了可通過置于測試孔101的底部上方和/或下方的檢測器198、199進(jìn)行檢測的反射光198a、199a。在一些實施例中，熱致變色材料110、111吸收測量光195a、196a的一部分，測量光195a、196a的吸收促使熱致變色材料110、111發(fā)熒光。圖2和3指示可通過置于測試孔101上方和/或下方的一個或多個檢測器198、199進(jìn)行檢測的熒光198b、199b。在一些實施例中，測量光195a、196a的一部分被熱致變色材料110、111散射。散射光198c、199c可通過置于測試孔101上方和/或下方的一個或多個檢測器198、199進(jìn)行檢測。在一些實施例中，測量光195a、196a的一部分被熱致變色材料110、111透射。透射光198d、199d可通過置于測試孔101上方和/或下方的一個或多個檢測器198、199進(jìn)行檢測。在一些實施例中，測量光可通過波導(dǎo)器例如光學(xué)纖維或聚合物波導(dǎo)透射至熱致變色材料。在一些實施例中，由熱致變色材料發(fā)出的反射光、散射光、透射光或熒光可通過波導(dǎo)器透射至檢測器。在一些實施例中，波導(dǎo)器可在測試容器中整體形成，用于透射測量光和/或由熱致變色材料發(fā)出的光。在一些實施例中，由熱致變色材料發(fā)出的反射光、散射光、透射光或熒光可通過透鏡透射至檢測器，所述透鏡整合至孔板結(jié)構(gòu)，例如在測試板的注塑成型期間形成。

在一些實施例中，在測試孔101的區(qū)域中的測試板100的至少一部分100a在測量光196a的波長處和/或在由熱致變色材料110發(fā)出的反射光199a、散射光199b、透射光199d和/或熒光198c的波長處基本上光學(xué)透射?；旧瞎鈱W(xué)透射意指在測量光的波長處的光透射和/或由熱致變色材料發(fā)出的光大于50％。在一些實施例中，由熱致變色材料發(fā)出的反射光、散射光、透射光或熒光可通過平坦透明底部，例如玻璃、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯或石英透射至檢測器。

活物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換導(dǎo)致在測試位置處的熱致變色材料的溫度增加。這些溫度增加是亞開爾文(sub-kelvin)，并且可小于約1millikelvin(mk)。溫度變化可取決于各種因素，例如測試體積、活細(xì)胞數(shù)目、環(huán)境溫度、測試體積的熱絕緣、緩沖條件等。如本文討論的，熱致變色材料可用于光學(xué)指示測試容器的溫度。熱致變色材料可顯示各種光學(xué)效應(yīng)，例如溫度依賴性熒光強(qiáng)度或者溫度依賴性反射光譜或散射光譜。特別地，熱致變色液晶顯示極強(qiáng)溫度依賴性反射光譜。

用于活物質(zhì)的熱致變色溫度傳感的熱致變色材料可包含任何合適類型的熱致變色材料，例如熱致變色液晶、隱色染料、熒光團(tuán)、與dppc結(jié)合的prodan和/或熒光蛋白。在熱致變色液晶中，光譜變化起因于溫度依賴性分子間間隔。例如，監(jiān)測來自熱致變色液晶表面的特異性選擇的反射已顯示在比例顏色測量中的強(qiáng)度/k中的13,000％變化，或數(shù)百nm/k一直到約1000nm/k的波長偏移。與二棕櫚酰磷脂酰膽堿(dppc)結(jié)合的6-丙?；?2-(二甲氨基)萘(prodan)顯示在40℃至50℃之間的6nm/k的熒光發(fā)射偏移。綠色熒光蛋白顯示發(fā)射波長中約0.3nm/k的偏移，是熱致變色材料的例子，其可就熱致變色溫度傳感進(jìn)行遺傳學(xué)/生物學(xué)最佳化，例如對于活物質(zhì)的生長/衰退的藥物敏感性測試和/或其他監(jiān)測最佳化。

一些熱致變色材料的熒光強(qiáng)度中的變化可對溫度特別敏感(在一些情況下，超過100％/度)。在一些情況下，熱致變色溫度傳感還可通過比較具有差異溫度應(yīng)答的兩個不同類型的熱致變色材料的應(yīng)答，且監(jiān)測來自兩種熱致變色材料的兩個發(fā)射峰之間的強(qiáng)度比中的變化得到增強(qiáng)。在一些情況下，兩種熱致變色材料這樣加以選擇，使得一種材料顯示溫度依賴性熒光強(qiáng)度變化，并且另一種不依賴于溫度，或具有與第一材料相反的變化。

作為非限制性例子，由于通過活物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換，當(dāng)經(jīng)歷約10μk的溫度變化時，具有約1000nm/k的波長偏移的熱致變色液晶顯示出約10皮米(pm)的波長偏移。在一些實現(xiàn)中，由于能量轉(zhuǎn)換在溫度中的1.6x10^-6k–1.6x10^-5k變化導(dǎo)致1.6-16皮米(pm)的波長偏移。在一些實施例中，熱致變色材料可配置為對于在約0.5nm/k至約1000nm/k的范圍內(nèi)的溫度，顯示出熒光光譜、反射光譜或散射光譜中的譜移。

在一些配置中，一個或多個任選的另外的層或涂層可沿?zé)嶂伦兩牧蠈拥囊粋€或兩個主要側(cè)設(shè)置。在一些實施例中，任選的另外的層可沿測試孔101的底部101b和/或壁101a延伸。例如，一個或多個任選的另外的層120、121、130、131可放置在每個測試孔101內(nèi)的熱致變色材料涂層110、111和培養(yǎng)基140和/或活物質(zhì)150之間，如圖2和3中所示。在一些實現(xiàn)中，任選的另外的層130中的至少一個可為光吸收層。由于層的吸收特性，置于熱致變色材料110、111和培養(yǎng)基140和/或活物質(zhì)150之間的光吸收層的使用可增強(qiáng)熱致變色傳感的敏感性。未被熱致變色材料涂層101、111反射、散射、吸收的光目前不促成反射光、散射光或熒光檢測。光阻擋層的使用可通過減少經(jīng)由檢測器檢測的非信號光產(chǎn)生的檢測器信號的組分，增強(qiáng)熱致變色傳感的信噪比，其中非信號光是除由熱致變色材料發(fā)出的光外的光。

在一些實現(xiàn)中，任選的另外的層130、121中的至少一個可以是熱傳導(dǎo)層。由于來自培養(yǎng)基140和/或活物質(zhì)150對熱致變色材料涂層110、111的改善的熱傳導(dǎo)性，置于熱致變色材料110、111和培養(yǎng)基140和/或活物質(zhì)150之間的熱傳導(dǎo)層的使用可增強(qiáng)熱致變色傳感的敏感性。由活物質(zhì)150轉(zhuǎn)換的能量導(dǎo)致培養(yǎng)基140內(nèi)的熱生成，并且由此導(dǎo)致培養(yǎng)基和/或活物質(zhì)150的溫度增加。培養(yǎng)基和周圍環(huán)境之間的溫度差異導(dǎo)致過渡帶中的溫度梯度。因為熱致變色材料是過渡帶的部分，所以熱傳導(dǎo)層確保從培養(yǎng)基到熱致變色層的熱傳遞是有益的，使得兩者理想地均具有相同溫度。例如，熱傳導(dǎo)層可由氧化銦錫(ito)、金屬、金剛石、氧化鋅、石墨烯、石墨和磷化銦組成。

在一些實現(xiàn)中，任選的另外的層131、120中的至少一個可為熱絕緣層。由于從熱致變色材料110、111到環(huán)境平衡溫度的熱傳導(dǎo)性減少，置于測試容器結(jié)構(gòu)的熱致變色材料110、111和基礎(chǔ)材料之間的熱絕緣層的使用可增強(qiáng)熱致變色傳感的敏感性。期望測試容器結(jié)構(gòu)自身的基礎(chǔ)材料由低熱傳導(dǎo)性材料制成。

在一些實施例中，任選的另外的層121、130中的至少一個可以是放置為使熱致變色材料110、111與培養(yǎng)基140分開的無菌涂層。例如，熱致變色涂層110、111可沿測試孔的底表面設(shè)置，其中無菌生物相容性涂層設(shè)置在熱致變色涂層上，使得熱致變色涂層在測試孔的底表面和無菌涂層之間。例如，無菌涂層可包含聚對二甲苯、氧化銦錫(ito)、金屬、聚乙二醇(peg)、金剛石、氧化鋅、石墨烯、石墨和磷化銦中的一種或多種。理想地，這些涂層也是生物相容性的。

圖4示出了包括多個位置401的測試容器400，所述多個位置401配置為含有用于培養(yǎng)至少一種活物質(zhì)150的培養(yǎng)基140。在一些實施例中，熱致變色材料例如熱致變色顆?；騾^(qū)域410設(shè)置在測試培養(yǎng)基140內(nèi)，如圖4的橫截面圖解中所述。

由熱致變色材料410發(fā)出的光中的譜移，例如反射光、散射光、透射光和/或熒光的譜移可使用一種或多種光學(xué)檢測器進(jìn)行檢測。光學(xué)檢測器可定位于相對于測試容器的任何位置處，其中由熱致變色材料發(fā)出的光是可檢測的。例如，在一些實施例中，檢測器198、199可置于測試孔401上方和/或下方，如圖4中所示。

在一些實施例中，由熱致變色材料發(fā)出的反射光、散射光、透射光和/或熒光來源于其為環(huán)境光的測量光，例如來自日光、室內(nèi)光等，所述測量光遇到熱致變色材料410。在一些實施例中，至少一個光源195、196用于發(fā)出測量光195a、196a，并且將測量光195a、196a導(dǎo)向測試孔401，使得測量光195a、196a遇到熱致變色材料410。

在一些實施例中，測量光195a、196a的一部分被熱致變色材料410反射。反射光198a、199a可通過置于測試孔401的底部上方和/或下方的光傳感元件198、199進(jìn)行檢測。

在一些實施例中，測量光195a、196a的一部分被熱致變色材料410吸收，并且促使熱致變色材料410發(fā)熒光。熒光198b、199b可通過置于測試孔401上方和/或下方的一個或多個光傳感元件198、199進(jìn)行檢測。

在一些實施例中，測量光195a、196a的一部分被熱致變色材料410散射。散射光198c、199c可通過置于測試孔401上方和/或下方的一個或多個光傳感元件198、199進(jìn)行檢測。

在一些實施例中，測試孔401的區(qū)域中的測試板400的至少一部分400a在測量光196a的波長處和在反射光199a、散射光199b和/或熒光198c的波長處基本上光學(xué)透射。

在一些配置中，一個或多個任選的另外的層或涂層420可沿測試孔401的底部或其他地方例如沿測試孔401的壁401a設(shè)置。在一些實施例中，任選的另外的層可沿測試孔401的底部401b和壁401a兩者延伸。在一些實現(xiàn)中，任選的另外的層420中的至少一個可以是熱絕緣層。由于從測試位置401到測試容器400的犧牲材料或周圍的熱傳遞減少，熱絕緣層可設(shè)計為增強(qiáng)熱致變色傳感的敏感性。

在一些實現(xiàn)中，任選的另外的層420中的至少一個可以是光阻擋層。光阻擋層的使用可通過減少由非信號光產(chǎn)生的檢測器信號的組分，增強(qiáng)熱致變色傳感的信噪比，其中非信號光是除由熱致變色材料發(fā)出的光外的光。

圖5和6描述了測試容器500、600的橫截面圖解，所述測試容器500、600包括配置為含有適合于培養(yǎng)一種或多種活物質(zhì)560的培養(yǎng)基540的位置501、601。在這些實施例中，培養(yǎng)基540可包含在相對平坦的基質(zhì)500a上的區(qū)域內(nèi)。在一些實施例中，位置501、601可通過表面處理或涂層505例如配置為含有在位置501、601內(nèi)的培養(yǎng)基的疏水表面處理進(jìn)行限定。如圖5中所示，熱致變色材料可為設(shè)置在位置501處的基質(zhì)500a上的層510。

在各個位置501或測試容器500整體中可用覆蓋物570，例如包括密封件和/或蓋進(jìn)行覆蓋。在一些實施例中，測試容器用密封膜連同或不連同另外的蓋進(jìn)行覆蓋。一些實施例使用連同或不連同密封件的保護(hù)性蓋。覆蓋物570減少由于蒸發(fā)的熱損失，并且?guī)椭S持測試位置501處的測試容器500內(nèi)的適當(dāng)環(huán)境。例如，在一些實施例中，哺乳動物細(xì)胞設(shè)置在測試位置處，所述測試位置需要一定的頂空體積，其含有適當(dāng)?shù)臍怏w環(huán)境例如5％co2。作為另一個例子，厭氧菌設(shè)置在測試位置處，并且覆蓋物提供了幫助排除對這些細(xì)菌有毒的o2的阻擋件。因此，用培養(yǎng)基填充測試位置且使用氣密密封允許厭氧菌的生長。

一個類型的密封件是透氣無菌膜(例如corning微板密封膠帶白色rayon(含丙烯酸)或thermoscientificgaspermeableadhesiveseals)。這種密封膜直接置于測試容器上，以提供蓋(例如非無菌塑料)隨后可置于其上的無菌阻擋件。

另一個實施例使用無菌不透氣的粘合密封件(例如e&kscientificsealplateadhesivemicroplateseals)來覆蓋容器。這類膜提供了氣密密封且因此不需要在密封膜的頂部上的另一個蓋，除非蓋是另外的保護(hù)所需或需要的。

如圖6中所示，熱致變色材料可為培養(yǎng)基540內(nèi)的熱致變色區(qū)域610，例如嵌入培養(yǎng)基內(nèi)的熱致變色顆粒。

如上文討論的，測試容器500、600可包括設(shè)置在熱致變色材料上方和/或下方的一個或多個任選的另外的層520、530、620。例如，另外的任選層520、530、620可包括熱吸收層、光阻擋層和無菌生物相容性層中的一種或多種。任選地，如上文討論的，測試容器包括覆蓋物570，例如密封件和/或蓋。

圖7是示出了根據(jù)一些實施例用于制備熱致變色傳感測試容器的過程的流程圖。該過程包括提供710測試結(jié)構(gòu)且設(shè)置720與測試結(jié)構(gòu)的測試位置熱聯(lián)接的熱致變色材料。例如，在一些實施例中，當(dāng)測試結(jié)構(gòu)是標(biāo)準(zhǔn)microtiter測試板時，熱致變色材料可通過用一種或多種熱致變色材料涂布標(biāo)準(zhǔn)測試板的測試孔進(jìn)行設(shè)置。例如，可涂布標(biāo)準(zhǔn)板的全部測試孔的底部和/或壁。在一些實施例中，一些測試孔的底部和/或壁可用熱致變色材料進(jìn)行涂布，而其他測試孔不進(jìn)行涂布。在一些實施例中，可通過將熱致變色顆粒置于由測試孔包含的培養(yǎng)基內(nèi)和/或通過將含有熱致變色材料的培養(yǎng)基置于測試孔內(nèi)，將熱致變色材料設(shè)置在測試位置處。

在一些實施例中，另外的功能材料層可設(shè)置730在測試結(jié)構(gòu)上，例如熱傳導(dǎo)層、光阻擋層、熱絕緣層。另外的功能層可在熱致變色材料設(shè)置在測試位置處之前或之后進(jìn)行設(shè)置。隨后，滅菌測試結(jié)構(gòu)740可通過下述方法中的一種或多種來完成：熱、化學(xué)品或照射。

熱滅菌可使用濕熱(蒸汽)或干熱來實現(xiàn)?；瘜W(xué)品可用于滅菌熱敏感材料包括許多塑料?？墒褂脷怏w或液體。用于化學(xué)滅菌的氣體包括環(huán)氧乙烷(eto)、二氧化氮(no2)或臭氧。液體化學(xué)滅菌可使用戊二醛、甲醛、過氧化氫(h2o2)或過乙酸來實現(xiàn)。輻射滅菌可使用電子束、x射線、γ射線或通過亞原子粒子的照射來實現(xiàn)。

在一些實施例中，經(jīng)滅菌的測試結(jié)構(gòu)以這樣的方式進(jìn)行包裝且密封，使得包裝的內(nèi)容物保持無菌，直至包裝的機(jī)械完整性被無意或有意損害。正常的有意打開維持無菌測試板且允許用來自預(yù)期樣品的活物質(zhì)專一地填充測試容器。

一種或多種測試物質(zhì)例如藥物、抗微生物、抗真菌物質(zhì)可包含在培養(yǎng)基內(nèi)。測試容器的不同位置例如測試容器100的測試孔101可包括不同類型、組合和/或濃度的測試物質(zhì)160，其中活物質(zhì)150在每個測試位置處是相同的。這種測試設(shè)置可用于監(jiān)測不同類型、組合和濃度的測試物質(zhì)對活物質(zhì)的作用。在一些實施例中，測試物質(zhì)160的類型、組合和/或濃度在多個測試位置處可以是基本上相同的，并且活物質(zhì)可改變。這種測試設(shè)置可用于測試相同類型、組合和濃度的測試物質(zhì)對不同類型的活物質(zhì)的作用。

在一些實現(xiàn)中，熱致變色傳感測試容器用于藥物例如抗微生物敏感性測試(ast)。測試物質(zhì)160包含一個或多個類型的抗生素，并且測試位置含有不同類型、不同組合和/或不同濃度的抗生素。適用于ast中的抗生素和抗生素組合的例子包括但不限于：阿米卡星、阿莫西林/克拉維酸、氨芐青霉素、氨芐青霉素/舒巴坦、阿奇霉素、氨曲南、頭孢噻吩(cefalotin)、頭孢唑啉、頭孢吡肟、頭孢西丁、頭孢他啶、頭孢曲松、頭孢呋辛、頭孢菌素(cephalothin)、氯霉素、環(huán)丙沙星、克拉霉素、克林霉素、達(dá)托霉素、多利培南、厄他培南、紅霉素、加替沙星、慶大霉素、亞胺培南、左氧氟沙星、美羅培南、莫西沙星、萘啶酸、呋喃妥因、諾氟沙星、氧氟沙星、苯唑西林、青霉素、哌拉西林、哌拉西林/他唑巴坦、利福平、磺胺甲噁唑、共殺素、四環(huán)素、替卡西林、替卡西林/克拉維酸、替加環(huán)素、妥布霉素、甲氧芐啶、甲氧芐啶/磺胺甲噁唑和萬古霉素。

在由圖8示出的一些實現(xiàn)中，熱致變色傳感測試容器100用于鑒定活物質(zhì)150。測試物質(zhì)860包含一個或多個類型的底物，以測量碳源利用(例如甘露醇、葡萄糖、乳糖、麥芽糖、檸檬酸鹽、乙酸鹽、乙酰胺)、酶促活性(例如過氧化氫酶、氧化酶、凝固酶、吡咯烷酮肽酶(pyrase)、尿素酶、脫羧酶、二水解酶、苯丙氨酸脫氨酶、半胱氨酸脫硫酶(h2s產(chǎn)生)、色氨酸酶(吲哚產(chǎn)生))或抗性(例如桿菌肽、新生霉素、奧普托欣)。生長培養(yǎng)基可含有除測試物質(zhì)860之外的指示劑物質(zhì)(861)。指示劑物質(zhì)的例子包括但不限于：溴百里酚藍(lán)、檸檬酸鐵銨、溴甲酚紫、氯化鐵、硫酸亞鐵、4-二甲基氨基苯甲醛和甲基紅。在一些實施例中，當(dāng)在適當(dāng)?shù)幕钗镔|(zhì)150的存在下進(jìn)行溫育時，用于鑒定活物質(zhì)的測試物質(zhì)860直接產(chǎn)生熒光或生色化合物。

在其他實施例中，當(dāng)測試物質(zhì)860在適當(dāng)?shù)幕钗镔|(zhì)150的存在下進(jìn)行溫育時，指示劑物質(zhì)861產(chǎn)生熒光或生色化合物。除測量熱致變色材料在測試化合物的存在下對活物質(zhì)生長的應(yīng)答之外，使用置于測試位置上方或下方的光源195、196之一或兩者且使用檢測器198、199和/或另外的光源和/或檢測器，可測量起因于活物質(zhì)150在測試化合物860的存在下的溫育的熒光或吸收。

如通過toast機(jī)制或其他光學(xué)手段測量的酶底物、生長促進(jìn)劑和生長抑制劑的組合給出代謝或其他生物化學(xué)概況，其可用于鑒定活物質(zhì)。

在血流感染的情況下，例如，ast可在從陽性血培養(yǎng)中分離和鑒定活物質(zhì)后執(zhí)行。鑒定步驟可使用如上所述的熱致變色傳感測試容器執(zhí)行。在其他實現(xiàn)中，活物質(zhì)可使用另一種方法例如標(biāo)準(zhǔn)生長和生物化學(xué)特征或快速鑒定方法例如基質(zhì)輔助激光解吸/電離飛行時間質(zhì)譜法(maldi-tofms)進(jìn)行鑒定。在另一種實現(xiàn)中，ast可在活物質(zhì)鑒定前起始，依賴于陽性血培養(yǎng)的革蘭氏染色結(jié)果，以選擇在ast中使用的測試化合物的適當(dāng)實驗對象組。

在一些實施例中，測試容器可設(shè)計為一次性使用的部件。在一些實施例中，熱致變色傳感測試容器可以是試劑盒的部分，所述試劑盒包括無菌熱致變色傳感測試容器，例如如與圖1–6結(jié)合討論的。在一些實現(xiàn)中，試劑盒的熱致變色傳感測試容器可預(yù)裝載有培養(yǎng)基和測試物質(zhì)。在一些實現(xiàn)中，測試物質(zhì)包含不同類型、量和/或組合的藥物或其他試劑，其在測試容器的不同測試位置處預(yù)裝載。在一些情況下，接受試劑盒的測試實驗室將在測試位置處插入活物質(zhì)，測試在測試位置各自處預(yù)裝載的測試物質(zhì)的類型、量和/或組合的功效，并且隨后在測試完成后處置試劑盒。在一些情況下，測試位置中的一些可用作對照位置，其中在對照測試位置處不插入測試物質(zhì)和/或活物質(zhì)。

測試容器可配置為可移除地插入系統(tǒng)的區(qū)室內(nèi)，這有助于使用熱致變色傳感自動測試測試物質(zhì)。在一些實現(xiàn)中，測試容器可配置為具有機(jī)械容納特征的藥液筒，所述機(jī)械容納特征與區(qū)室的相容特征接合。圖9a顯示了根據(jù)一些實施例的熱致變色溫度傳感測試系統(tǒng)900的方框圖。在一些實施例中，測試系統(tǒng)900包括配置為自動控制周圍環(huán)境的溫箱905，所述周圍環(huán)境例如測試容器902或系統(tǒng)的其他部件在測試期間的光、溫度、濕度、氣體組成、co2濃度等。在其中測試容器的環(huán)境不受控制或者其中需要或期望另外的熱補(bǔ)償?shù)臏y試系統(tǒng)中，可使用配置為負(fù)責(zé)溫度中的變化的電路930。溫度補(bǔ)償電路930可包括聯(lián)接至補(bǔ)償電路的溫度傳感器，所述補(bǔ)償電路配置為補(bǔ)償溫度效應(yīng)和因此補(bǔ)償通過除由活物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換外的因素引起的熱致變色材料的譜移。這些溫度效應(yīng)可由室溫波動引起，并且它們可大于用于各個測試孔101的光學(xué)溫度測量范圍的最大溫度測量范圍。因此，個別測試孔、個別測試孔的組或所有測試孔的溫度可用溫度補(bǔ)償電路930進(jìn)行調(diào)整。溫度補(bǔ)償電路930可含有加熱器、冷卻器、電阻加熱器、輻射加熱器、熱交換器、供水系統(tǒng)、熱電冷卻器、珀耳帖元件、蒸發(fā)冷卻器、溫度傳感器、熱敏電阻器、熱耦合器和光學(xué)溫度讀出傳感器，其基于熱致變色材料(例如191和190)的波長偏移檢測。

在一些實施例中，測試容器902包括流體聯(lián)接至測試位置101的流體通道185b(圖1中所示)，使得來自宿主溫育和讀出系統(tǒng)900的例如占優(yōu)勢的基于水、潛在伴隨消毒劑添加的熱平衡液體，可連接至測試容器902。流體通道185b可允許流體引入接近測試位置和/或?qū)φ瘴恢玫臏y試容器的熱交換區(qū)域內(nèi)。熱平衡液體大量流入測試容器902內(nèi)使裝置包括測試位點101的內(nèi)容物的溫度以比例如通過循環(huán)氣體的熱交換或純輻射熱交換更快速和更穩(wěn)定的方式熱平衡。

在一些實施例中，測試容器902包括流體通道185a(圖1中所示)，其流體聯(lián)接至測試位置101，使得測試物質(zhì)可通過這些流體通道填充到幾個或所有測試位置內(nèi)。

如通過圖9a所示的，測試容器902可配置為藥液筒，其可移除地可插入測試系統(tǒng)900的區(qū)室901內(nèi)。測試容器902包括機(jī)械特征902a例如突起，其與區(qū)室的機(jī)械特征901a例如狹槽接合，以使測試容器802機(jī)械定位且保留在區(qū)室901內(nèi)。另外，測試容器902可具有可由人(例如字母數(shù)字組合、序列號或名稱)或通過適當(dāng)?shù)臋C(jī)器(例如條形碼或qr碼)閱讀的獨特標(biāo)記或標(biāo)識符。測試容器902還可用對齊標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)記，所述對齊標(biāo)記限定測量測試區(qū)域，例如關(guān)于每個測試容器101在每個熱致變色材料區(qū)域110(參見圖2)、111(參見圖3)周圍的藍(lán)色環(huán)，形成坐標(biāo)系統(tǒng)的線、在測試容器上的幾個位置上的對齊交叉。尤其地，如果照相機(jī)系統(tǒng)(rgb、差分照明、超光譜、二向色鏡多路復(fù)用照相機(jī)等)充當(dāng)熱致變色材料的多路復(fù)用讀出，則測試容器上的標(biāo)記可指示興趣區(qū)(roi)，即用于自動讀出的測試位置101。標(biāo)記還可通過提供坐標(biāo)系統(tǒng)暗示興趣區(qū)。興趣區(qū)隨后可在已知的預(yù)定坐標(biāo)處定位。

系統(tǒng)900可包括測量光源910，其配置為生成測量光且將測量光導(dǎo)向測試容器902的測試位置。光源910包括配置為發(fā)出測量光的光發(fā)射器，例如發(fā)光二極管(led)、燈和/或激光器，以及配置為促使測量光導(dǎo)向測試容器的測試位置的部件。在一些實現(xiàn)中，測量光例如通過掃描鏡或旋轉(zhuǎn)鏡或鏡陣列(數(shù)字光處理)或通過聲光調(diào)制器或通過相控陣光學(xué)器件，通過掃描跨越測試容器的測試位置的測量光而光學(xué)多路復(fù)用或?qū)蚨嘀販y試位置。在一些實現(xiàn)中，測量光掃描可通過例如使用透鏡和/或鏡陣列指導(dǎo)通過跨越多重測試位置的靜態(tài)測量光發(fā)射器產(chǎn)生的光來實現(xiàn)。在一些實施例中，掃描跨越測試位置的測量光可通過相對于彼此物理移動光源和測試容器來實現(xiàn)。在一些實施例中，測量光可通過光波導(dǎo)導(dǎo)向測試位置。在一些實施例中，測量光可到達(dá)目的測試區(qū)子集或例如通過照明測試容器的所有熱致變色材料區(qū)域的總面積，測量光可同時到達(dá)所有測試區(qū)。

在一些實施例中，測量光可包括可個別尋址的兩個或更多個不同的測量光源或測量光特征。例如，顯示出不同光譜發(fā)射特征的兩個或更多個可個別轉(zhuǎn)換的led可充當(dāng)測量光源。這些光源可替代地可探測不同光譜方案中的熱致變色液晶的反射率。光強(qiáng)度檢測器例如單色照相機(jī)隨后可比較對于第一led的光譜且隨后對于第二led的光譜空間分辨的反射光的強(qiáng)度值。因此，在一些實施例中，具有非常不同光譜特征的led可與單色光檢測器一起利用，以測量波長偏移?？商娲?，單個寬光源(例如燈、具有磷涂層的led等)可用于提供測量光，并且反射光、透射光或散射光的顏色區(qū)別可用rgb照相機(jī)執(zhí)行。rgb照相機(jī)的光譜選擇性旨在代表人眼的顏色選擇性，并且當(dāng)rgb照相機(jī)用作檢測器時，顏色選擇性的選擇因此可以是有限的。在一些實施例中，可使用顏色敏感的照相機(jī)系統(tǒng)，所述照相機(jī)系統(tǒng)序貫利用不同的濾光器(例如介質(zhì)透射濾光器、吸收透射濾光器)，或可使用照相機(jī)系統(tǒng)，所述照相機(jī)系統(tǒng)使用幾個圖像傳感器，并且入射光通過顏色選擇性元件例如二向色鏡分開，如下文就圖9b而言討論的。

系統(tǒng)900包括檢測器子系統(tǒng)920，包括配置為檢測由測試容器的熱致變色材料發(fā)出的光，例如反射光、散射光和/或熒光譜中的變化。傳感器可包括光電二極管、光電晶體管、光電倍增管、雪崩光電二極管、波長偏移檢測器、rgb照相機(jī)、高光譜照相機(jī)、光譜儀、光譜攝制儀、二向色鏡分段圖像傳感器、傅里葉光譜儀和二向色鏡分段傳感器中的一種或多種。在一些實施例中，可存在傳感器和測試位置之間的一對一對應(yīng)。在其他實施例中，可存在比測試位置更少的傳感器，并且由多個測試位置發(fā)出的光被光學(xué)解復(fù)用至單個傳感器。在一些實現(xiàn)中，光學(xué)解復(fù)用可通過在不同時間段期間將來自多個測試位置各自的發(fā)出光選擇性導(dǎo)向傳感器，例如使用可移動鏡例如掃描鏡或旋轉(zhuǎn)鏡或鏡陣列(數(shù)字光處理)或通過聲光調(diào)制器或通過相控陣光學(xué)器件的解復(fù)用來完成。在一些實現(xiàn)中，光學(xué)多路復(fù)用可通過相對于測試容器物理移動傳感器和/或相對于傳感器物理移動測試容器來完成。檢測器子系統(tǒng)920的輸出可提供給處理器940，其配置為檢測、分析和/或監(jiān)測發(fā)出光譜中的變化。處理器940可配置為分析測試結(jié)果，和/或?qū)y試結(jié)果的報告生成為可例如經(jīng)由計算機(jī)化用戶界面950展示、發(fā)送或以任何方式傳輸給用戶的形式。在一些實施例中，處理器940可在執(zhí)行測試時將連續(xù)更新發(fā)送給用戶界面950，其中用戶界面連續(xù)更新其展示，從而允許用戶快速獲知測試結(jié)果。在一些實現(xiàn)中，處理器940可配置為生成發(fā)送給用戶界面950的警告信號，其中用戶界面950基于由處理器940發(fā)送的警告信號而產(chǎn)生警告，例如聽覺和/或視覺警告。

圖9b顯示了根據(jù)一些實施例的熱致變色溫度傳感測試系統(tǒng)900的一部分960。圖9b中所示的系統(tǒng)的一部分包括兩個顏色通道971、972，其有利于根據(jù)一些實施例的測試物質(zhì)的自動測試。在圖9b中，測試容器960包括具有設(shè)置在測試位置962a處的熱致變色材料的多重測試位置962a，顯示設(shè)置在溫箱961內(nèi)。溫箱961控制測試容器962的周圍環(huán)境。通過測量光源965例如包括提供寬帶測量光的一個或多個光發(fā)出裝置，將測量光提供給系統(tǒng)960。來自測試容器962的空間區(qū)域962b的光通過二向色鏡970分成兩個通道。成像光學(xué)器件例如透鏡981-983可設(shè)置在來自空間區(qū)域962b的光通路中，例如測試容器962和二向色鏡970之間和/或兩個顏色通道971、972之一或兩者中。透鏡981使來自空間區(qū)域962b的光成像到二向色鏡970上。二向色鏡970將光分成兩個不同顏色通道971、972，每個顏色通道與照相機(jī)991、992結(jié)合。每個顏色通道971、972提供了在不同波長處的基本上相同的空間區(qū)域962b的圖像962b-1、962b-2。二向色鏡970具有中心波長λ中心，使得具有大于λ中心的波長的光導(dǎo)向第一顏色通道971中的照相機(jī)991，并且具有小于λ中心的波長的光導(dǎo)向第二顏色通道972中的照相機(jī)992。

如果圖像962b-1、962b-2并非充分相同，則在圖像962b-1、962b-2上的平移、旋轉(zhuǎn)或縮放變換可用于重疊圖像，使得它們代表基本上相同的空間區(qū)域962b。圖像962b-1、962b-2通常含有一個、幾個或所有測試位置962a，并且可包括設(shè)置在測試位置962a處的熱致變色材料。在一些實施例中，圖像962b-1、962b-2包括另外的信息例如標(biāo)記。另外的標(biāo)記可通過眾所周知的計算機(jī)視覺和圖像處理技術(shù)進(jìn)行鑒定，并且它們可為系統(tǒng)提供操作參數(shù)例如校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、患者數(shù)據(jù)、機(jī)械對齊等。標(biāo)記中含有的任何有關(guān)信息均可在系統(tǒng)的處理器940中進(jìn)行處理(參見圖9a)。圖像962b-1、962b-2含有在關(guān)于每個圖像像素的不同波長區(qū)域中的不同光強(qiáng)度的表示。

在一些實施例中，由空間區(qū)域962b處的熱致變色材料發(fā)出的光包括在圖像962b-1、962b-2中。在這些實施例中，通過計算彩色圖像962b-1、962b-2中的關(guān)于每個像素的波長偏移，能夠生成成像區(qū)域的溫度圖。像素組可組合成給定圖像中的興趣區(qū)(roi)。在roi內(nèi)，通過計算roi中的像素的平均強(qiáng)度、roi中的強(qiáng)度總和、roi中的中值強(qiáng)度或基于roi中的像素值以代表roi強(qiáng)度的任何其他數(shù)學(xué)操作，像素組合可例如通過處理器940b執(zhí)行。在一些實施例中，圖像上的roi與測試位置962a基本上重疊。可在每個圖像中限定超過一個roi，特別是圖像中的每個測試位置962a可與至少一個roi相關(guān)。roi具有與之相關(guān)的至少兩個值。這兩個值代表源于至少兩個顏色通道的光強(qiáng)度。roi的波長偏移可例如通過下述進(jìn)行計算：扣除兩個顏色通道中來自另一個的roi的平均值，并且將該值除以兩個roi平均值的總和。在一些實施例中，高光譜照相機(jī)系統(tǒng)用于測定roi的波長偏移。在此類系統(tǒng)中，就波長而言的峰強(qiáng)度可通過找到roi中具有最高強(qiáng)度的波長區(qū)域的圖像進(jìn)行測定。在此類情況下能夠外推色幀之間的roi的強(qiáng)度值。在一些實施例中，使用rgb照相機(jī)系統(tǒng)。roi的波長偏移可通過下述進(jìn)行計算：省略三個通道之一例如藍(lán)色通道，并且處理紅色和綠色通道作為上文描述的兩個通道。還可能能夠增加紅色和綠色通道，并且處理這個總和作為第一顏色通道，而藍(lán)色通道提供如上所述的第二顏色通道。

對于基于照相機(jī)的檢測系統(tǒng)，存在測定如上所述的roi中的波長偏移的幾種方式。在一些實施例中，roi可含有測試位置962a，并且熱致變色材料熱聯(lián)接至測試位置。因此，roi的波長偏移可與該roi中的溫度有關(guān)，并且由此與測試容器的測試位置的溫度有關(guān)。理想地，照相機(jī)系統(tǒng)成像所有測試位置，以及所有陽性和陽性對照位置，以便計算隨著時間過去測試位置的溫度發(fā)展，并且通過將其與隨著時間過去的陽性對照位置溫度發(fā)展相比較而分析其。

上述系統(tǒng)實施例中的任一個適合通過跟蹤容器上的局部波長偏移，來跟蹤測試容器上的許多位置的溫度發(fā)展。假定至少一種熱致變色材料至少在有關(guān)測試位置和對照位置中跨越測試板分布，局部波長偏移代表在板上的局部溫度。

環(huán)境溫度變化影響整塊測試板的波長偏移，不依賴于個別測試位置中/個別測試位置上的溫度變化。這些環(huán)境溫度變化跨越測試板不一定是均相的。測試位置的溫度變化可通過相鄰對照位置的溫度變化參考，所述相鄰對照位置不含任何測試物質(zhì)，并且由此充當(dāng)關(guān)于環(huán)境溫度波動的共模抑制的測試位置。值得注意的是對照位置可在測試位置周圍，或者可具有與測試位置不同的大小或形狀。特別地，對照位置可不含任何活物質(zhì)，并且因此該對照位置充當(dāng)跟蹤環(huán)境溫度變化的陰性對照位置。通過從每個測量時間點的測試位置溫度中扣除陰性對照位置的溫度，測試位置的溫度變化通過時間跟蹤至不依賴于環(huán)境溫度變化的第一順序。陽性對照位置含有活物質(zhì)，不含可抑制活物質(zhì)代謝及其菌落生長的任何藥物。事實上，系統(tǒng)條件例如額定環(huán)境溫度、環(huán)境氣體組成等應(yīng)選擇為促進(jìn)活物質(zhì)的生長。使用來自陰性對照位置的讀數(shù)，以與其他測試位置校準(zhǔn)的相同方式，陽性對照位置可對于環(huán)境溫度變化進(jìn)行校準(zhǔn)。

圖10a概念地示出了波長偏移檢測器1000，其可用作圖9a中討論的檢測器子系統(tǒng)920，以測定光譜分布的中心。由此例如由熱致變色材料發(fā)出的光譜中的偏移的存在和/或量可通過比較光譜光分布的兩個或更多個中心進(jìn)行測定。由熱致變色材料發(fā)出且特征在于中心波長λi的光1010是對光譜變化的光傳輸結(jié)構(gòu)1020的輸入光。傳輸結(jié)構(gòu)1020具有橫向變化傳輸功能，使得傳輸功能根據(jù)沿其出射面1020a的橫軸1099的位置而變。傳輸功能中的變化可例如包括根據(jù)梯度隨著波長的強(qiáng)度變化，如果它沿橫軸1099連續(xù)地且均勻地改變，則所述梯度可為恒定傳輸梯度。如果強(qiáng)度隨著波長以階梯狀方式沿橫軸1099改變，則傳輸功能中的變化可為尖峰狀傳輸梯度。更一般地，當(dāng)響應(yīng)輸入光，透射光或輸出光根據(jù)波長隨著橫向位置而變，并且隨著橫向位置的變化不存在于輸入光中時，光在本文中描述為隨著橫向變化而透射。隨著橫向位置的變化在圖10a中由區(qū)域1042和1044示出。如所示的，傳輸結(jié)構(gòu)1020的區(qū)域1042傳輸在波長λa周圍集中的子范圍中的光子帶。類似地，區(qū)域1044傳輸在波長λb周圍集中的子范圍中的光子帶。因此，分別由射線1046和1048代表的來自區(qū)域1042和1044的光在不同位置處的感光部件1060上入射。特征在于中心波長λa的光占優(yōu)勢地通過在位置1062處的感光部件1060的一部分檢測。特征在于中心波長λb的光占優(yōu)勢地通過在位置1064處的感光部件1060的一部分檢測。如果表征輸入光1010的中心波長最初是λa，則輸入光的波長變成λb將引起離開傳輸結(jié)構(gòu)1020的光位置中的變化。這種位置變化通過在感光部件1060的位置1062和1064處檢測到的光中的變化指示。更一般地，在波長λa和λb處的入射光強(qiáng)度之間的差異可通過在位置1062和1064處檢測到的光中的差異指示。波長λa和λb之間的波長偏移或在傳輸結(jié)構(gòu)1020的表面1020a處的波長分布中的另一種變化可改變在位置1062和1064處提供的光子的相對數(shù)量，意指與它們在變化之前相比較，在兩個位置處提供的數(shù)量在變化后具有與彼此不同的相關(guān)。例如，數(shù)量可增加或減少，但增加或減少的量是這樣的，其使得在一個位置處的數(shù)量變成在另一個位置處的數(shù)量的更大或更小部分；在一個位置處的數(shù)量可從小于另一個位置處的數(shù)量變成大于；或一個數(shù)量可增加，而另一個減少；等。所有這些類型的變化均可隨著時間過去而發(fā)生。

圖10a顯示了響應(yīng)其光子帶具有峰能量值的兩個不同的入射光譜模式，跨越感光部件1060的光強(qiáng)度和位置之間的關(guān)系。具有在波長λa處的峰強(qiáng)度的第一模式導(dǎo)致在感光部件1060上具有由曲線1066代表的強(qiáng)度分布的光斑。具有在波長λb處的峰強(qiáng)度的第二分布類似地導(dǎo)致具有由曲線1068代表的強(qiáng)度分布的光斑。如應(yīng)理解的，如果來自傳輸結(jié)構(gòu)1020的輸入光1010的窄帶光制備從λa到λb的連續(xù)過渡，則由曲線1066代表的第一光斑可遵循隨著時間過去的連續(xù)系列的位置，直至它到達(dá)由曲線1068代表的第二光斑的位置。

曲線圖還顯示了響應(yīng)第一光斑和第二光斑，由位置1062和1064感測的光子數(shù)量。當(dāng)?shù)谝话唿c在感光部件1060上提供時，感光部件1060的位置1062生成與位置1062感測的光子數(shù)量大致成比例的測量數(shù)量i1，即ia1，并且生成與由位置1064感測的光子數(shù)量大致成比例的測量數(shù)量i2，即ib1。i1和i2可例如是由位置敏感的光檢測器生成的光電流。當(dāng)?shù)诙唿c在感光部件1060上時，位置1062感測與ia2成比例的數(shù)量，并且位置1064感測與ib2成比例的數(shù)量。如可見的，由位置1062和1064感測的相對數(shù)量改變，其中第一斑點的相對數(shù)量(ia1/ib1)大于一，并且第二斑點的相對數(shù)量(ia2/ib2)小于一。類似地，差異(ia1-ib1)是正數(shù)，而差異(ia2-ib2)是負(fù)數(shù)。此外，如果用其他鄰近或附近位置作出相似比較，則每個斑點的峰強(qiáng)度位置可通過在感光部件上找到具有最高感測數(shù)量的位置進(jìn)行約計。

在一些實施例中，鄰近或重疊光譜區(qū)的強(qiáng)度整合并且比較，以測定分布中的波長偏移。感光部件1060可包括兩個檢測器，并且在光譜區(qū)上的整合可通過使用兩個檢測器測量兩個鄰近區(qū)域1062、1064來執(zhí)行，所述檢測器例如光電二極管、分離光電二極管或光電倍增管(pmt)。

光譜變化的傳輸結(jié)構(gòu)1020可包括線性可變?yōu)V波器或光譜色散元件(例如，棱鏡、光柵等)。對于柔性測量，疊加或多陽極pmt可在光譜攝制儀上使用。測量可在至少約0.01hz一直到至少約1mhz或甚至更大的頻率處執(zhí)行。橫向改變的傳輸結(jié)構(gòu)1020和位置敏感的感光部件1060的組合可分辨顯著小于10飛米(fm)或甚至小于5fm例如約3fm的波長偏移。感光部件1060的各個光電二極管可生成光電流i1和i2，其用互阻放大器1080進(jìn)行放大。信號扣除和添加可用關(guān)于在通過分析器取樣之前優(yōu)良的噪聲性能的模擬電路執(zhí)行。波長分布的中心隨后可通過λi～(i1-i2)/(i1+i2)進(jìn)行計算。在一些實施例中，波長偏移檢測器1000的總體大小可緊密接近感光部件1060的那種，其對于固定和長期穩(wěn)定性是有益的。可與本文公開的熱致變色溫度傳感方法結(jié)合使用，涉及輸入光中的波長偏移的測量的另外信息，在共同擁有的美國專利7,701,590中描述。

圖10b示出了光譜檢測器1070的另一個實施例。響應(yīng)測量光由熱致變色材料(圖10b中未示出)發(fā)出1071的光的所有波長通過二向色鏡1072引導(dǎo)。二向色鏡1072反射某些波長區(qū)域，同時透射其他波長區(qū)域。例如，二向色鏡1072可透射所有波長λ1<λ中心，且反射所有波長λ2>＝λ中心。設(shè)置兩個不同的檢測器，第一檢測器1081和第二檢測器1082，以收集來自二向色鏡1072的透射光和反射光。檢測器1081可用于測量在小于鏡子的中心波長λ中心的波長區(qū)域中包含的總光強(qiáng)度，并且檢測器1082可用于測量在大于鏡子的中心波長λ中心的波長區(qū)域中包含的總光強(qiáng)度。對于在中心波長周圍集中的光譜分布，兩個測量光強(qiáng)度將是相同的(曲線1071a)。對于轉(zhuǎn)變?yōu)楦L波長的光譜分布(曲線1071b)，檢測器1082將測量比檢測器1081更高的光強(qiáng)度。因此，與上述方法一起使用的這個檢測器代表檢測光譜光強(qiáng)度分布的另一種方式。

在一些實施例中，另外的光學(xué)元件1075可引入光檢測通路中。例如，在檢測器1081、1082之前的另外帶通濾波器可用于將檢測光限制于光譜區(qū)，所述光譜區(qū)顯示關(guān)于給定溫度變化的最大偏移。在一些實施例中，另外的光學(xué)元件1075可包括成像透鏡。當(dāng)光檢測器是圖像檢測器例如照相機(jī)時，成像可以是特別有利的。整個測試容器的完全區(qū)域可被照明，并且通過在至少兩個照相機(jī)上成像測試容器，來自眾多測試位點的測量光可在如圖10b中呈現(xiàn)的方案中同時感測。對于兩個同時獲取的圖像，所有測試位置的顏色分布和因此的溫度目前可通過測量關(guān)于兩個照相機(jī)上的每個測試位置的適當(dāng)像素的記錄強(qiáng)度進(jìn)行測量。在測試容器上的另外標(biāo)記可用于鑒定圖像中的測試位置。

熱致變色傳感可用于各種測試方案，例如測試各種藥物例如抗生素、抗微生物劑、抗真菌劑、癌癥藥物等的功效。圖11的流程圖示出了根據(jù)一些實施例的熱致變色測試過程。將活物質(zhì)插入1101設(shè)置在熱致變色測試容器的測試位置處的培養(yǎng)基內(nèi)。在一些實施例中，測試物質(zhì)也設(shè)置在培養(yǎng)基中?；钗镔|(zhì)熱聯(lián)接至位于測試位置處的熱致變色材料。檢測1102由熱致變色材料發(fā)出的光的譜移。譜移響應(yīng)通過活物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換引起的溫度變化而發(fā)生。由活物質(zhì)轉(zhuǎn)換的能量的量和/或速率可基于譜移進(jìn)行測定1103。例如，在一些實現(xiàn)中，活物質(zhì)是病原體，并且由活物質(zhì)轉(zhuǎn)換的能量的量和/或速率指示活物質(zhì)對測試物質(zhì)例如抗生素的敏感性。在一些實現(xiàn)中，活物質(zhì)是細(xì)胞或組織培養(yǎng)物，并且由活物質(zhì)轉(zhuǎn)換的能量可涉及測試物質(zhì)對細(xì)胞或組織培養(yǎng)物的突變或其他作用。

如上文討論的，熱致變色傳感可特別用于抗生素或抗微生物敏感性測試。抗微生物敏感性測試的目的在于檢測病原體中可能的藥物抗性，并且確保病原體對用于特定感染的選擇藥物的敏感性?？刮⑸锩舾行詼y試可提供定量結(jié)果，例如抗微生物測試物質(zhì)的最低限度抑制濃度，和/或可提供測試物質(zhì)就病原體而言的功效的定性評價。由許多細(xì)菌顯示出的新的和新出現(xiàn)的抗性機(jī)制要求關(guān)于ast準(zhǔn)確檢測抗性的能力的警覺。特別考慮到這些新出現(xiàn)的抗性機(jī)制，看起來很可能細(xì)菌分離物對抗微生物劑的敏感性水平的表型測量多年來繼續(xù)是臨床相關(guān)的。

ast測量藥物對微生物復(fù)制的作用，以測定哪種藥物最適合殺死細(xì)菌。ast可在體外平行測試許多藥物，以預(yù)測哪種藥物在體內(nèi)最佳工作。因此，ast可測試藥物的廣泛樣品，使得治療選擇可靶向用于特定細(xì)菌的最有效抗微生物藥物。

圖11b是示出了根據(jù)一些實施例的測試過程的流程圖。熱致變色傳感測試容器的測試位置填充有樣品1112。樣品可包括培養(yǎng)基、活物質(zhì)、要測試物質(zhì)例如抗生素、以及在一些實施例中的熱致變色材料中的一種或多種。樣品及其他接近樣品的結(jié)構(gòu)例如測試位置和對照位置在溫育室中進(jìn)行熱平衡1114。包括測試位置和對照位置的測試容器的一個或多個區(qū)域用測量光進(jìn)行照明1116。區(qū)域的圖像通過照相機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行檢測1118。在一些實現(xiàn)中，檢測到區(qū)域的多重圖像，并且登記1120圖像的對齊特征，以對齊圖像。圖像之間的轉(zhuǎn)化基于對齊進(jìn)行計算。鑒定1122圖像內(nèi)的興趣區(qū)。例如，興趣區(qū)可包括測試位置和/或陽性和/或陰性參考對照位置。測定圖像中的興趣區(qū)的光強(qiáng)度1124和波長偏移1126。測定1128興趣區(qū)的溫度，包括測定測試位置以及陽性和/或陰性對照位置的溫度。重復(fù)由步驟1118到1128指示的過程直至測試結(jié)束時。分析1130興趣區(qū)中的溫度變化。報告1132基于溫度變化的任何顯著發(fā)現(xiàn)。在一些實施例中，對齊特征的登記和圖像之間的變換的計算可執(zhí)行一次且用于測試，而不是在每個測量環(huán)期間執(zhí)行。

顯著細(xì)菌分離物的目前測試在12至24小時之間進(jìn)行，以檢測常見病原體中的可能藥物抗性。本文討論的熱致變色傳感方法使用光學(xué)量熱法，以監(jiān)測溫育容器例如溫育測試孔的溫度，且由此測定病原體培養(yǎng)物的生長。討論的方法可通過顯著增加檢測靈敏度加速ast，從而提供實時而不是通過終點測量監(jiān)測細(xì)菌生長(或其不存在)的能力。在一些實施例中，當(dāng)與目前方法相比較時，本文描述的熱致變色傳感技術(shù)的使用可使獲得抗生素的最低限度抑制濃度所需的時間減少超過60％、超過70％或甚至超過80％。圖12a是示出了根據(jù)一些實施例使用熱致變色傳感用于熱光抗微生物敏感性測試的過程的流程圖。在患者樣品通過血培養(yǎng)儀器(1210)標(biāo)記為對于生長陽性后，對樣品的等分試樣實施革蘭氏染色(1220)，以將細(xì)菌鑒定為革蘭氏陰性或革蘭氏陽性。在與血培養(yǎng)基分開且以適當(dāng)濃度重懸浮后，將細(xì)菌引入測試容器用于toast(1230)。細(xì)菌在測試容器的測試位置處的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)1240，其中不同測試位置包含不同類型、濃度和/或組合的抗生素。熱致變色材料設(shè)置在測試位置處且熱聯(lián)接，以感測細(xì)菌的能量轉(zhuǎn)換。檢測1250由測試位置各自處的熱致變色材料發(fā)出的光的譜移。基于譜移測定1260細(xì)菌對不同類型、濃度和/或組合的抗生素的敏感性。

圖12b是示出了根據(jù)一些實施例用于使用熱致變色傳感的過程的流程圖。在患者樣品通過血培養(yǎng)儀器(1210b)標(biāo)記為對于生長陽性后，對樣品的等分試樣實施革蘭氏染色(1220b)，以將細(xì)菌鑒定為革蘭氏陰性或革蘭氏陽性。例如經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)生物化學(xué)測試或快速質(zhì)譜法方法，對培養(yǎng)物實施鑒定測試(1230b)。在細(xì)菌鑒定后，將細(xì)菌引入測試容器用于toast(1240b)。細(xì)菌在測試容器的測試位置處的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)1250b，其中不同測試位置包含不同類型、濃度和/或組合的抗生素。熱致變色材料設(shè)置在測試位置處且熱聯(lián)接，以感測細(xì)菌的能量轉(zhuǎn)換。檢測1260b由測試位置各自處的熱致變色材料發(fā)出的光的譜移。基于譜移測定1270b細(xì)菌對不同類型、濃度和/或組合的抗生素的敏感性。

圖13a是示出了根據(jù)一些實施例使用熱致變色傳感用于細(xì)菌鑒定和熱光抗微生物敏感性測試的過程的流程圖。在患者樣品通過血培養(yǎng)儀器(1310)標(biāo)記為對于生長陽性后，對樣品的等分試樣實施革蘭氏染色(1320)，以將細(xì)菌鑒定為革蘭氏陰性或革蘭氏陽性。在與血培養(yǎng)基分開且以適當(dāng)濃度懸浮后，將細(xì)菌引入測試容器用于鑒定(1330)和toast(1350)。對于鑒定1330，細(xì)菌在測試容器的測試位置處的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)1335，其中不同測試位置包含不同類型、濃度和/或組合的測試物質(zhì)和指示劑物質(zhì)。熱致變色材料設(shè)置在測試位置處且熱聯(lián)接，以感測細(xì)菌的能量轉(zhuǎn)換。檢測1370由測試位置各自處的熱致變色材料發(fā)出的光的譜移。基于例如如圖8的描述中說明的譜移，測定1375細(xì)菌的鑒定。另外，檢測1340起因于在測試物質(zhì)和指示劑物質(zhì)的存在下的細(xì)菌溫育的在生長培養(yǎng)基中的變色。基于生長培養(yǎng)基中的變色測定1345細(xì)菌的鑒定。對于toast1350，細(xì)菌在測試容器的測試位置處的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)1355，其中不同測試位置包含不同類型、濃度和/或組合的抗生素。熱致變色材料設(shè)置在測試位置處且熱聯(lián)接，以感測細(xì)菌的能量轉(zhuǎn)換。檢測1360由測試位置各自處的熱致變色材料發(fā)出的光的譜移。基于譜移測定1365細(xì)菌對不同類型、濃度和/或組合的抗生素的敏感性。

圖13b是示出了根據(jù)一些實施例使用熱致變色傳感用于細(xì)菌鑒定和熱光抗微生物敏感性測試的過程的流程圖。在患者樣品通過血培養(yǎng)儀器(1310b)標(biāo)記為對于生長陽性后，對樣品的等分試樣實施革蘭氏染色(1320b)，以將細(xì)菌鑒定為革蘭氏陰性或革蘭氏陽性。在與血培養(yǎng)基分開且以適當(dāng)濃度懸浮后，將細(xì)菌引入測試容器用于鑒定(1330b)和抗微生物敏感性測試toast(1350b)。對于鑒定，細(xì)菌在測試容器的測試位置處的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)1335b，其中不同測試位置包含不同類型、濃度和/或組合的測試物質(zhì)和指示劑物質(zhì)。熱致變色材料設(shè)置在測試位置處且熱聯(lián)接，以感測細(xì)菌的能量轉(zhuǎn)換。檢測1340b由測試位置各自處的熱致變色材料發(fā)出的光的譜移?；谧V移，測定1345b細(xì)菌的鑒定。對于toast，細(xì)菌在測試容器的測試位置處的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)1355b，其中不同測試位置包含不同類型、濃度和/或組合的抗生素。熱致變色材料設(shè)置在測試位置處且熱聯(lián)接，以感測細(xì)菌的能量轉(zhuǎn)換。檢測1360b由測試位置各自處的熱致變色材料發(fā)出的光的譜移?；谧V移測定1365b細(xì)菌對不同類型、濃度和/或組合的抗生素的敏感性。

圖13c是示出了根據(jù)一些實施例使用熱致變色傳感用于細(xì)菌鑒定和熱光抗微生物敏感性測試的過程的流程圖。在患者樣品通過血培養(yǎng)儀器(1310c)標(biāo)記為對于生長陽性后，對樣品的等分試樣實施革蘭氏染色(1320c)，以將細(xì)菌鑒定為革蘭氏陰性或革蘭氏陽性。在與血培養(yǎng)基分開且以適當(dāng)濃度懸浮后，將細(xì)菌引入測試容器用于鑒定(1330c)和toast(1350c)。對于鑒定，細(xì)菌在測試容器的測試位置處的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)1335c，其中不同測試位置包含不同類型、濃度和/或組合的測試物質(zhì)和指示劑物質(zhì)。檢測1340c起因于在測試物質(zhì)和指示劑物質(zhì)的存在下的細(xì)菌溫育的在生長培養(yǎng)基中的變色?；谏L培養(yǎng)基中的變色測定1345c細(xì)菌的鑒定。對于toast，細(xì)菌在測試容器的測試位置處的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)1355c，其中不同測試位置包含不同類型、濃度和/或組合的抗生素。熱致變色材料設(shè)置在測試位置處且熱聯(lián)接，以感測細(xì)菌的能量轉(zhuǎn)換。檢測1360c由測試位置各自處的熱致變色材料發(fā)出的光的譜移?；谧V移測定1365c細(xì)菌對不同類型、濃度和/或組合的抗生素的敏感性。

當(dāng)存活時，細(xì)菌以2pw/細(xì)胞的級別生成。由于通過有絲分裂或其他復(fù)制機(jī)制的培養(yǎng)物生長，茂盛的病原體培養(yǎng)物相應(yīng)地增加其隨著時間過去的能量轉(zhuǎn)換。培養(yǎng)物的抑制或衰退的能量轉(zhuǎn)換輸出指示培養(yǎng)物死亡。在抗微生物敏感性測試中，培養(yǎng)物的抑制或衰退的能量轉(zhuǎn)換輸出與抗微生物藥物的功效有關(guān)。使用在本文描述的結(jié)合測試容器和/或波長偏移檢測器中所述的熱致變色傳感測試容器的熱致變色傳感可分辨在約100hz的取樣速率時δλ≈3fm的波長變化，其提供了約60納開爾文(nanokelvin)(nk)的溫度變化的分辨。當(dāng)使用顯示出50nm/k的譜移的熱致變色材料用14位分辨率取樣時，溫度測量帶寬是約1毫開爾文(millikelvin)(mk)。圖14a顯示了曲線圖，該曲線圖示出了使用本文討論的波長偏移檢測器，在1mk(約290分鐘)的熱致變色傳感的范圍內(nèi)，就不含抗生素(曲線1401)和具有抗生素的最小抑制濃度(mic)(曲線1402)生長大腸桿菌(e.coli)菌落的時間而言，在溫度中的變化δt(k)。總測試體積假定為0.1ml，并且初始細(xì)菌濃度假定為500000菌落形成單位/ml(cfu/ml)。

圖14b顯示了對應(yīng)于菌落生長的前20分鐘的曲線圖1401、1402的一部分。沿圖14b的δt軸的網(wǎng)格線指示波長偏移檢測器的60nk分辨率。因此，由圖14b的曲線圖應(yīng)了解關(guān)于測試的前10至20分鐘，使用本文公開的方法，可指示足以鑒定關(guān)于抗微生物測試的mic的生長趨勢。具體地，不受抑制的菌落生長導(dǎo)致測試位點的溫度中的指數(shù)增加。測試位點中增加的溫度因此指示茂盛的細(xì)菌菌落，并且可用作溫度參考，以比較受抑制的生長與。受抑制的菌落生長將導(dǎo)致更小的溫度增加，或當(dāng)完全不出現(xiàn)生長時，導(dǎo)致恒定溫度。具有受抑制和不受抑制的活物質(zhì)生長的測試位點因此可通過其隨著時間過去的差異溫度發(fā)展進(jìn)行鑒定。具有活物質(zhì)但不含生長抑制劑的測試孔因此在一些實施例中充當(dāng)陽性對照位點。在抗微生物敏感性測試期間，具有不同抗微生物藥物的不同測試位點可顯示在不同時間的藥物效應(yīng)。一種藥物可比第二藥物對微生物更快速起作用，盡管兩種藥物均可有效抑制目的細(xì)菌菌落。因此，與第二藥物的功效或第一藥物的第二濃度的功效相比較，在不同測試位點處的溫度的連續(xù)報告可更早告知關(guān)于特定藥物的功效。因而，測試位點的差異溫度的連續(xù)報告可充當(dāng)在該測試位點處的細(xì)胞生存的連續(xù)表現(xiàn)。與終點測量不同，此類報告系統(tǒng)可連續(xù)更新任何用戶例如關(guān)于目前最佳表現(xiàn)的測試物質(zhì)。在臨床實踐中，醫(yī)生可以自動方式由toast系統(tǒng)例如通過電子郵件或短信告知：如果相應(yīng)孔中的能量轉(zhuǎn)換已對于延長時間持續(xù)很低，則關(guān)于特定患者的第一有效藥物已得到鑒定。同時，與測試位點的溫度增加相比較，即使在溫箱的溫度控制環(huán)境內(nèi)的環(huán)境溫度也可顯著漂移。在一些實施例中，不含活物質(zhì)的陰性對照位點或孔將用于評價環(huán)境溫度漂移。

為了評價測試物質(zhì)抑制活物質(zhì)生長包括但不限于細(xì)菌生長的功效，隨著時間過去監(jiān)測測試位置的溫度發(fā)展。在測試板最初插入完全溫育和讀出系統(tǒng)內(nèi)之后，預(yù)期溫度將強(qiáng)烈波動，并且忽略初始溫度讀數(shù)。在足夠的溫度穩(wěn)定后，陽性對照位置顯示溫度變化，例如如1401中所示的那種。具有有效抑制活物質(zhì)生長的測試物質(zhì)的測試位置顯示如1402中所述的溫度發(fā)展。不僅抑制生長還產(chǎn)生細(xì)胞毒性或殺菌效應(yīng)使得壞死或細(xì)胞凋亡或任何其他形式的死亡或活物質(zhì)代謝中的減少被誘導(dǎo)的測試物質(zhì)，導(dǎo)致與陽性對照位置相比較測試位置的溫度下降。隨著時間過去的溫度變化一般落入陽性對照位置和陰性對照位置的那種之間?？墒褂糜糜跍y定活物質(zhì)對測試物質(zhì)的應(yīng)答的幾種度量。作為簡單的非限制性例子，陽性對照位置和測試位置之間的溫度差異的絕對值在實驗持續(xù)時間過程期間保持在某一閾值例如10μk以下，以測定在測試位置處的測試物質(zhì)的不受抑制的生長?？商娲?，相同閾值計算可通過將幾個陽性對照位置的溫度求平均值來執(zhí)行。關(guān)于受抑制或不受抑制的生長的度量的另一個例子可以是通過對照位置的絕對溫度標(biāo)準(zhǔn)化的溫度差異。關(guān)于度量的另一個例子可以是就時間而言的溫度導(dǎo)數(shù)的考慮。關(guān)于評估程序的另一個例子可以是曲線擬合，例如與溫度-時間發(fā)展數(shù)據(jù)的指數(shù)生長擬合。關(guān)于對照和測試位置的個別擬合參數(shù)隨后可用于評估測試位置中的活物質(zhì)的生長或其缺乏。應(yīng)了解這些僅是可使用的可能數(shù)據(jù)評估概念的例子，以便從toast系統(tǒng)中生成的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中提取有意義的信息。取決于活物質(zhì)和特定測試的實際意圖，可利用這些概念或其他概念。

除非另有說明，否則在說明書和權(quán)利要求中使用的表達(dá)特征大小、量和物理特性的所有數(shù)目應(yīng)理解為在所有情況下由術(shù)語“約”進(jìn)行修飾。相應(yīng)地，除非有相反的指示，否則在前述說明書和所附權(quán)利要求中闡述的數(shù)目參數(shù)是近似值，其可取決于通過本領(lǐng)域技術(shù)人員利用本文公開的教導(dǎo)尋求獲得的所需特性而改變。通過終點的數(shù)目范圍的使用包括在該范圍內(nèi)的所有數(shù)目(例如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)以及在該范圍內(nèi)的任何范圍。