專利名稱：：用于檢測試樣內細菌的裝置和方法
技術領域：
：本發明涉及試樣內特定細菌的光譜醫學診斷領域。更具體地，本發明提供通過利用光譜測量來檢測試樣內不同種類細菌的裝置和方法。該檢測可用于醫學和非醫學用途，例如檢測水、飲料、食品生產中細菌和感測擁擠場所的有害物質等。
背景技術：
：在醫學領域中，微生物鑒定顯然非常重要。而且，近年來，由于環境和工業微生物學的顯著發展，所以甚至更加迫切地需要高效且相對快速的鑒定技術。其中迫切需要快速且準確的細菌鑒定的一個領域是呼吸系統疾病。呼吸系統疾病是肺、支氣管、氣管和喉部疾病的總稱。這些疾病輕至溫和的和自限性的(鼻炎或普通感冒)，重至威脅生命(例如，細菌性肺炎或者肺栓塞)。呼吸系統疾病可分為阻塞性呼吸系統疾病或限制性呼吸系統疾病。阻塞性呼吸系統疾病是阻礙出入肺的流量的病癥(例如哮喘)；限制性呼吸系統疾病是使肺的功能性體積減少的病癥(例如肺纖維化)。呼吸系統疾病還可分為上呼吸道或下呼吸道疾病(在傳染性呼吸系統疾病中最常用)、實質性肺病和血管性肺病。顧名思義，傳染性呼吸系統疾病通常由能夠感染哺乳動物呼吸系統的多種傳染源之一引起，其病源可以是病毒性的或細菌性的(例如，肺炎鏈球菌細菌)。患有傳染性呼吸系統疾病的患者通常忍受喉嚨痛，并且吞咽存在問題。然而，這些癥狀也可能表明是流感。為了正確地診斷感染并提供恰當的治療，通常從患者取得疑似具有鏈球菌的咽培養物(throatculture)。咽培養和細菌分析通常耗費大約3天。而且，測試給患者帶來一些不便。細菌分析將確定需要的和正確的治療和用藥方法。另一種測試是"快速"鏈球菌測試。在這些測試中，將咽拭子插入試劑中，并根據細菌和試劑之間的化學反應來確定細菌的存在。雖然這些測試給出快速的結果(10至30分鐘)，但是它們的靈敏度非常差，并且對使用者不好。因此，醫務人員經常不使用它們。通常，醫生期望知道是否存在細菌，然后開抗生素處方。因此，對于醫生以及患者，獲得咽試樣的即時響應將會是有利的。即時響應可以通過對咳嗽的呼出碎屑物(debrit)(呼出的氣體和微流體)或其它人體流體(唾液、黏液等)取樣并光學表征其內容物而獲得。對患者而言，光學表征試樣可能比通常的咽培養更方便。—些光譜技術在本領域中已經是已知的。例如，NELSON,Wilfred的PCTW098/41842公開了一種用于檢測細菌抗體復合物的體系。將待測試細菌存在的試樣置于含有抗體的介質中，所述抗體附著到表面，用于結合特定的細菌以形成抗原-抗體復合物。該介質與入射的光能束接觸。部分能量作為較低的共振增強拉曼背散射能從介質發射出。微生物的存在與否的檢測基于所述微生物的特征光譜峰。換言之，PCTW098/41842使用紫外共振拉曼光譜。LauraA.Vanderberg的美國專利6599715涉及一種用于檢測試樣中活細菌孢子存在的方法以及孢子檢測系統。該方法包括將試樣置于萌發培養基中保持足以出現任何存在的活細菌孢子的時間。然后，將試樣與能夠和吡啶二羧酸形成熒光復合物的鑭系元素溶液相混合。最后，測量樣品中吡啶二羧酸的存在。WilfredH.Nelson的美國專利4847198公開了一種鑒定細菌的方法。首先，在細菌中用紫外能束激發分類標記物。然后，基本上在不存在熒光的情況下收集共振增強拉曼背散射能。接下來，將共振增強的拉曼散射能轉化成與所述細菌中的分類標記物對應的光譜。最后，顯示光譜，由此鑒定細菌。MostafaA.El-Sayed的美國專利6379920公開了一種通過使用光譜手段來分析和診斷生物學試樣中的特定細菌的方法。該方法包括獲得未感染患者的生物學試樣的光譜作為參比，從受感染的試樣光譜中減去該參比，并且將所得差異光譜的指紋區與細菌參比光譜進行比較。利用這種診斷技術，專利6379920聲稱不用培養就可鑒定特定細菌。Na咖ann等人已經利用FTIR光譜證實干燥試樣中的細菌檢測和分類[Na咖annD.等人，"Infraredspectroscopyinmicrobiology",EncyclopediaofAnalyticalChemistry,R.A.Meyers(Ed.)pp.102-131，JohnWiley&SonsLtd,Chichester,2000]。Marshall等人已經利用FTIR拉曼光譜鑒定了活的微生物[Marshalletal"Vibrationalspectroscopyofextantandfossilmicrobes:RelevancefortheastrobiologicalexplorationofMars，，，VibrationalSpectroscopy41(2006)182-189]。其它方法涉及上述組合的熒光光譜。現有技術文獻中沒有公開可以迅速(不用培養)且準確地檢測試樣中細菌的裝置和方法，并且沒有證實在濕試樣中進行鑒定。而且，現有技術文獻中沒有公開可以消除試樣中水的影響以更好地檢測細菌的手段和方法。而且，所有的上述方法都需要熟練的操作人員和/或使用試劑或復雜的試樣制備來檢測細菌。因此，長期需要用于在不使用試劑和/或復雜試樣制備的情況下從未培養的試樣、尤其是濕試樣中準確鑒定細菌的裝置和方法。
發明內容本發明的一個目的是提供一種檢測和/或鑒定未培養試樣中的特定細菌的方法。所述方法包括選自下列的步驟a.獲得所述未培養試樣的吸收光譜(AS);b.通過以下步驟獲取所述特定細菌的n維體積邊界i.獲得包含所述特定細菌的試樣的至少一個吸收光譜(AS2);ii.從所述AS2提取選自峰波長、峰高度和寬度、不同峰強度比或其任意組合的x個特征；所述x是大于或等于1的整數；iii.計算所述AS2的至少一個導數；iv.根據所述x個特征將所述AS2分成幾段；v.計算每個所述段的y個統計相關性；所述y為大于或等于1的整數；vi.定義n維空間；n等于所述x個特征和所述y個統計相關性之和；vii.將所述x個特征中的每一個和所述y個相關性中的每一個歸屬于(assigning)所述特定細菌；viii.對所述x個特征中的每一個和/或所述y個統計相關性中的每一個計算高斯分布；所述高斯分布定義所述n維空間內的n維體積；ix.通過利用選自二次高斯分類、k最近鄰法、貝葉斯分類或其任意組合的技術來確定所述n維體積的所述邊界；c.對所述AS進行數據處理i.通過使用選自移動平均法、savitzky-golay法或其任意組合的不同平滑技術來降噪；ii.從所述AS提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、峰波長、不同峰的強度比或其任意組合的m個特征；所述m是大于或等于1的整數；iii.根據所述m個特征將所述AS分成幾段；iv.計算每個所述段的mi個統計相關性；所述mi是大于或等于1的整數；禾口d.如果所述mi個統計相關性和/或所述m個特征在所述n維體積內，則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌。本發明的另一目的是提供上述方法，其中對所述AS進行數據處理的所述步驟(c)還包括如下步驟i.計算所述AS的O階導數中的至少一個；所述O是大于或等于1的整數；ii.從所述0階導數中提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、不同峰的強度比、峰波長或其任意組合的m2個特征；iii.根據所述m2個特征將所述o階導數分成幾段；iv.在每個所述段中計算m3個統計相關性；禾口v.如果所述mi和/或m3個統計相關性和/或所述m和/或m2個特征在所述n維體積內，則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌。本發明的另一目的是提供上述方法，其中所述計算每個所述段的統計相關性的步驟通過利用皮爾遜相關系數來進行。本發明的另一目的是提供上述方法，還包括由如下細菌中選擇特定細菌的步驟釀膿鏈球菌(Str印tococcusPyogenes)、C組和G組P-溶血性鏈球菌(GroupCandGbeta-hemolyticstr印tococci)、溶血棒狀桿菌和白喉棒狀桿菌以及潰瘍棒狀桿菌(Corynebacteriumhaemolyticum,DiphtheriaandUlcerans)、淋病奈瑟氏球菌(NeisseriaGonorrhoeae)、月市炎支原體(MycoplasmaPneumoniae)、小腸結腸炎耳卩爾森氏菌(YersiniaEnterocolitica)、結核分枝桿菌(Mycobacteriumtuberculosis)、沙眼衣原體禾口月市炎衣原體(ChlamydiaTrachomatissandPneumoniae)、百日咳博德特氏lif(BordetellaPertussis)、，團木干lif(Xegionellaspp)、月市，月市貞(PneumocystisCarinii)、諾卡氏菌屬(Nocardia)、莢膜組織胞槳菌(HistoplasmaC即sulatum)、粗球孢子菌(Coccidioideslmmitis)、A組P-溶血性流感嗜血桿菌(HaemophilusinfluenzagroupAbetahemolytic)禾口金黃色葡萄球菌(staphylococcusAureus)。本發明的另一目的是提供上述方法，其中所述獲得AS的步驟還包括以下步驟a.提供至少一個容納所述未培養試樣的光學池；b.提供選自激光器、燈、LED可調諧激光器、單色儀中的p個光源，p是等于或大于1的整數；所述P個光源適于向所述光學池發射光；c.提供用于接收所述試樣的光譜數據的檢測裝置；d.由所述光源以不同的波長向所述光學池發射光；禾口e.通過所述檢測裝置收集從所述光學池出來的光；由此獲得所述AS。本發明的另一目的是提供上述方法，其中所述發射光的步驟在紫外、可見光、紅外、中紅外、遠紅外和太赫茲(terahertz)的波長范圍內進行。本發明的另一目的是提供上述方法，還包括通過在約30003300cm—1和/或約8501000cm—1和/或約13001350cm—1的區域中分析所述AS來檢測所述細菌的步驟。本發明的另一目的是提供一種檢測和/或鑒定未培養試樣中的特定細菌的方法。所述方法包括a.獲得所述未培養試樣的吸收光譜(AS);所述AS包含水的影響；b.通過以下步驟獲取所述特定細菌的n維體積邊界i.獲得包含所述特定細菌的試樣的至少一個吸收光譜(AS2);ii.從所述AS2提取選自峰波長、峰高度和寬度、不同峰強度比或其任意組合的x個特征；所述x是大于或等于1的整數；iii計算所述AS2的至少一個導數；iv.根據所述x個特征將所述AS2分成幾段；v.計算每個所述段的y個統計相關性；所述y為大于或等于1的整數；vi.定義n維空間；n等于所述x個特征和所述y個統計相關性之和；vii.將所述x個特征中的每一個和所述y個相關性中的每一個歸屬于(assigning)所述特定細菌；viii.對所述x個特征中的每一個和/或所述y個統計相關性中的每一個計算高斯分布；所述高斯分布定義所述n維空間內的n維體積；ix.通過利用選自二次高斯分類、k最近鄰法、貝葉斯分類或其任意組合的技術來確定所述n維體積的所述邊界；c.從所述AS消除所述水影響；i.提供所述AS內每個波數(x)處的吸收強度(Sigw*(x));ii.將所述AS分成至少兩個波數范圍；iii.計算所述至少兩個范圍內每個波數(x)處的校正因子(CF)(CF(x));iv.從所述AS獲取主要受所述水影響的至少一個吸收強度(SigM*(xl))及對應的波數(xl);v.計算所述至少一個波數(xl)處所述水的至少一個校正因子(CF,。、有i(xl));vi.在所述至少一個波數(xl)處用至少一個Sig只有水(xl)除以至少一個CF水(即Sig只有水(xl)/CF只有水(xl));vii.計算步驟(vi)的平均值(AVG[Sig只有水(xl)/CF只有水(xl)]);viii.對于所述AS內的每個所述波數(x)，用所述AVG[Sig只有水(xl)/CF只有水](xl)乘以CF(x);禾口ix.在所述AS內的每個所述波數(x)處從所述Sigw*(x)減去所述步驟(viii)的結果；d.在沒有所述水影響的情況下通過以下步驟對所述AS進行數據處理i.通過使用選自移動平均法、savitzky-golay法或其任意組合的不同平滑技術來降噪；ii.從所述AS提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、峰波長、不同峰的強度比或其任意組合的m個特征；所述m是大于或等于1的整數；iii.根據所述m個特征將所述AS分成幾段；iv.計算每個所述段的mi個統計相關性；所述mi是大于或等于1的整數；禾口e.如果所述mi個統計相關性和/或所述m個特征在所述n維體積內，則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌。本發明的另一目的是提供上述方法，其中在沒有所述水的影響下對所述AS進行數據處理的所述步驟(c)還包括如下步驟i.計算所述AS的O階導數中的至少一個；所述O是大于或等于1的整數；ii.從所述o階導數中提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、不同峰的強度比、峰波長或其任意組合的m2個特征；iii.根據所述m2個特征將所述o階導數分成幾段；iv.計算每個所述段中的m3個統計相關性；禾口v.如果所述mi和/或m3個統計相關性和/或所述m和/或m2個特征在所述n維體積內，則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌。本發明的另一目的是提供上述方法，其中所述計算每個所述段中的統計相關性的步驟通過利用皮爾遜相關系數來進行。本發明的另一目的是提供上述方法，還包括選擇選自如下細菌的特定細菌的步驟釀膿鏈球菌、C組和G組|3_溶血性鏈球菌、溶血棒狀桿菌和白喉棒狀桿菌以及潰瘍棒狀桿菌、淋病奈瑟氏球菌、肺炎支原體、小腸結腸炎耶爾森氏菌、結核分枝桿菌、沙眼衣原體和肺炎衣原體、百日咳博德特氏菌、軍團桿菌、肺炎肺囊蟲、諾卡氏菌屬、莢膜組織胞漿菌、粗球孢子菌、A組13-溶血性流感嗜血桿菌和金黃色葡萄球菌。本發明的另一目的是提供上述方法，其中所述獲得AS的步驟還包括以下步驟a.提供至少一個容納所述未培養試樣的光學池；b.提供選自激光器、燈、LED可調諧激光器、單色儀中的p個光源，p是大于或等于1的整數；所述P個光源適于向所述光學池發射光；c.提供用于接收所述試樣的光譜數據的檢測裝置；d.由所述光源以不同的波長向所述光學池發射光；禾口e.通過所述檢測裝置收集從所述光學池出來的光；由此獲得所述AS。本發明的另一目的是提供上述方法，其中所述發射光的步驟在紫外、可見光、紅外、中紅外、遠紅外和太赫茲的波長范圍內進行。本發明的另一目的是提供適于檢測和/或鑒定試樣內特定細菌的系統1000。所述系統包括a.用于獲得所述試樣的吸收譜(AS)的裝置100;b.用于獲取所述特定細菌的n維體積邊界的統計處理裝置200;所述裝置200的特征在于i.用于獲得包含所述特定細菌的試樣的至少一個吸收光譜(AS2)的裝置201;ii.用于從所述AS2提取選自峰波長、峰高度和寬度、不同峰強度比或其任意組合的x個特征的裝置202;所述x是大于或等于1的整數；iii.用于計算所述AS2的至少一個導數的裝置203;iv.用于根據所述x個特征將所述AS2分成幾段的裝置204;v.用于計算每個所述段的y個統計相關性的裝置205;所述y為大于或等于1的整數；vi.用于定義n維空間的裝置206;n等于所述x個特征和所述y個統計相關性之和；vii.用于將所述x個特征中的每一個和所述y個相關性中的每一個歸屬于所述特定細菌的裝置207;viii.用于對所述x個特征中的每一個和/或所述y個統計相關性中的每一個計算高斯分布的裝置208;所述高斯分布定義所述n維空間內的n維體積；ix.用于通過利用選自二次高斯分類、k最近鄰法、貝葉斯分類或其任意組合的技術來確定所述n維體積的所述邊界的裝置209;c.對所述AS進行數據處理的裝置300;所述裝置300的特征在于i.用于通過使用選自移動平均法、Savitzky-Golay法或其任意組合的不同平滑技術來降噪的裝置301;ii.用于從所述AS提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、峰波長、不同峰的強度比或其任意組合的m個特征的裝置302;所述m是大于或等于1的整數；iii.用于根據所述m個特征將所述AS分成幾段的裝置303;iv.用于計算每個所述段的n^個統計相關性的裝置304;所述n^是大于或等于1的整數；和d.如果所述mi個統計相關性和/或所述m個特征在所述n維體積內則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌的裝置400。本發明的另一目的是提供上述系統，其中對所述AS進行數據處理的所述裝置300的特征還在于i.用于計算所述AS的o階導數中的至少一個的裝置305;所述o是大于或等于1的整數；ii.用于從所述o階導數中提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、不同峰的強度比、峰波長或其任意組合的m2個特征的裝置306;iii.用于根據所述m2個特征將所述o階導數分成幾段的裝置307;iv.用于計算每個所述段中的m3個統計相關性的裝置308;禾口v.如果所述mi和/或m3個統計相關性和/或所述m和/或m2個特征在所述n維體積內則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌的裝置309。本發明的另一目的是提供上述系統，其中用于計算統計相關性的所述裝置308或304選自皮爾遜相關系數。本發明的另一目的是提供上述系統，其中所述特定細菌選自釀膿鏈球菌、C組和G組P-溶血性鏈球菌、溶血棒狀桿菌和白喉棒狀桿菌以及潰瘍棒狀桿菌、淋病奈瑟氏球菌、肺炎支原體、小腸結腸炎耶爾森氏菌、結核分枝桿菌、沙眼衣原體和肺炎衣原體、百日咳博德特氏菌、軍團桿菌、肺炎肺囊蟲、諾卡氏菌屬、莢膜組織胞漿菌、粗球孢子菌、A組13_溶血性流感嗜血桿菌和金黃色葡萄球菌。本發明的另一目的是提供上述系統，其中用于獲得所述試樣的吸收光譜(AS)的所述裝置100還包括a.至少一個容納所述未培養試樣的光學池；b.選自激光器、燈、LED可調諧激光器、單色儀中的p個光源，p是大于或等于1的整數；所述P個光源適于以不同波長向所述光學池發射光；禾口c.用于接收從所述光學池出來的所述試樣的光譜數據的檢測裝置。本發明的另一目的是提供上述系統，其中所述p個光源適于發射紫外、可見光、紅外、中紅外、遠紅外和太赫茲波長范圍內的光。本發明的另一目的是提供適于檢測和/或鑒定未培養試樣內的特定細菌的系統2000，其中所述系統2000包括a.用于獲得所述未培養試樣的吸收光譜(AS)的裝置100;所述AS包含水的影響；b.用于獲取用于所述特定細菌的n維體積邊界的統計處理裝置200;所述裝置200的特征在于i.用于獲得包含所述特定細菌的試樣的至少一個吸收光譜(AS2)的裝置201;ii.用于從所述AS2提取選自峰波長、峰高度和寬度、不同峰強度比或其任意組合的x個特征的裝置202;所述x是大于或等于1的整數；iii.用于計算所述AS2的至少一個導數的裝置203;iv.用于根據所述x個特征將所述AS2分成幾段的裝置204;v.用于計算每個所述段的y個統計相關性的裝置205;所述y為大于或等于1的整數；vi.用于定義n維空間的裝置206;n等于所述x個特征和所述y個統計相關性之和；vii.用于將所述x個特征中的每一個和所述y個相關性中的每一個歸屬于所述特定細菌的裝置207;viii.用于對所述x個特征中的每一個和/或所述y個統計相關性中的每一個計算高斯分布的裝置208;所述高斯分布定義所述n維空間內的n維體積；ix.用于通過利用選自二次高斯分類、k最近鄰法、貝葉斯分類或其任意組合的技術來確定所述n維體積的所述邊界的裝置209;c.用于從所述AS消除所述水影響的裝置300;所述裝置300具有；i.用于提供所述AS內每個波數(x)處的吸收強度(Sig^(x))的裝置301;ii.用于將所述AS分成至少兩個波數范圍的裝置302;iii.用于計算所述至少兩個范圍內每個波數(x)處的校正因子(CF)(CF(x))的裝置303;iv.用于從所述AS獲取主要受所述水影響的至少一個吸收強度(Sig只有i(xl))及對應的波數(xl)的裝置304;v.用于計算所述至少一個波數(xl)處所述水的至少一個校正因子(CF^^(xl))的裝置305;vi.用于在所述至少一個波數(xl)處用至少一個Sig只有水(xl)除以至少一個CF水(即Sig只有水(xl)/CF只有水(xl))的裝置306;vii.用于計算步驟(vi)的平均值(AVG[Sig只有水(xl)/CF只有水(x1)])的裝置307;viii.用于對所述AS內的每個所述波數(x)用所述AVG[Sig只有水(xl)/CF只有水](xl)乘以所述CF(x)的裝置308;禾口ix.用于在所述AS內的每個所述波數(x)處從所述Sig^jJx)減去所述步驟(viii)的結果的裝置309;d.用于在沒有所述水影響的情況下對所述AS進行數據處理的裝置400;所述裝置400的特征在于i.用于通過使用選自移動平均法、Savitzky-Golay法或其任意組合的不同平滑技術來降噪的裝置401;ii.從所述AS提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、峰波長、不同峰的強度比或其任意組合的m個特征的裝置402;所述m是大于或等于1的整數；iii.用于根據所述m個特征將所述AS分成幾段的裝置403;iv.用于計算每個所述段的n^個統計相關性的裝置404;所述n^是大于或等于1的整數；和e.如果所述mi個統計相關性和/或所述m個特征在所述n維體積內則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌的裝置500。本發明的另一目的是提供上述系統，其中用于在沒有所述水影響下對所述AS進行數據處理的所述裝置400還包括i.用于計算所述AS的o階導數中的至少一個的裝置405;所述o是大于或等于1的整數；ii.用于從所述o階導數中提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、不同峰的強度比、峰波長或其任意組合的m2個特征的裝置406;iii.用于根據所述m2個特征將所述o階導數分成幾段的裝置407;iv.用于計算每個所述段中的m3個統計相關性的裝置408;禾口v.如果所述mi和/或m3個統計相關性和/或所述m和/或m2個特征在所述n維體積內則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌的裝置409。本發明的另一目的是提供上述系統，其中用于計算每個所述段的統計相關性的所述裝置408和/或404選自皮爾遜相關系數。本發明的另一目的是提供上述系統，其中所述特定細菌選自釀膿鏈球菌、C組和G組P-溶血性鏈球菌、溶血棒狀桿菌和白喉棒狀桿菌以及潰瘍棒狀桿菌、淋病奈瑟氏球菌、肺炎支原體、小腸結腸炎耶爾森氏菌、結核分枝桿菌、沙眼衣原體和肺炎衣原體、百日咳博德特氏菌、軍團桿菌、肺炎肺囊蟲、諾卡氏菌屬、莢膜組織胞漿菌、粗球孢子菌、A組|3-溶血性流感嗜血桿菌和金黃色葡萄球菌。本發明的另一目的是提供上述系統，其中用于獲得所述試樣的吸收光譜(AS)的所述裝置100還包括a.至少一個容納所述未培養試樣的光學池；b.選自激光器、燈、LED可調諧激光器、單色儀中的p個光源，p是大于或等于1的整數；所述P個光源適于以不同波長向所述光學池發射光；禾口c.用于接收從所述光學池出來的所述試樣的光譜數據的檢測裝置。本發明的最后一個目的是提供上述系統，其中所述p個光源適于發射選自紫外、可見光、紅外、中紅外、遠紅外和太赫茲波長范圍內的光。為了理解本發明并了解其在實踐中可以如何實施，現在將參照附圖，僅以非限制性示例的方式來描述多個實施方案，附圖中圖12示出根據本發明優選實施方案適于檢測和/或鑒定試樣中細菌的系統1000和2000。圖34示出在水校正之前(圖3)和水校正之后(圖4)的吸收光譜。圖5是鏈球菌的吸收峰的一個實例。圖6示出在降噪之前和降噪之后的包含100%鏈球菌的干試樣的吸收信號。圖7示出在降噪之前和降噪之后的包含100%鏈球菌的干試樣的吸收信號的一階導數。圖812示出在950cm—'至1200cm—1的波數范圍內的試樣和參比試樣的吸收光譜及對應的統計相關性。圖812還示出相同范圍內光譜的一階導數和對應的統計相關性。圖1317示出在1220cm—1至1380cm—1的波數范圍內的試樣和參比試樣的吸收光譜及對應的統計相關性。圖1317還示出相同范圍內光譜的一階導數和對應的統計相關性。圖18示意性示出鑒定干試樣內細菌的二維區域的邊界。圖19示出降噪之前和降噪之后的包含100%鏈球菌的試樣的吸收信號。圖20示出降噪之前和降噪之后的包含100%鏈球菌的試樣的吸收信號的一階導數。圖2123示出包含100%鏈球菌的參比試樣和包含100%鏈球菌的試樣的吸收光譜和對應的統計相關性。圖2426示出包含100%鏈球菌的參比試樣、包含100%鏈球菌的試樣的吸收光譜的一階導數和它們之間的相關系數。圖2729示出包含100%鏈球菌的參比試樣和包含50%葡萄球菌和50%鏈球菌的溶液的吸收光譜的一階導數以及它們之間的相關系數。圖3032示出包含100%鏈球菌的參比試樣和包含25%葡萄球菌與75%鏈球菌的溶液的吸收光譜的一階導數以及它們之間的相關系數。圖3335示出包含100%鏈球菌的參比試樣和包含75%葡萄球菌與25%鏈球菌的溶液的吸收光譜的一階導數以及對應的相關系數。圖36示意性示出鑒定溶液內細菌的二維區域的邊界。具體實施例方式以下說明與本發明的所有部分一起提供，以使本領域的技術人員能夠使用所述發明，并且提出本發明人所預期的實施本發明的最佳方式。然而，因為已經具體定義了提供通過使用光譜測量來檢測試樣中細菌的裝置和方法的本發明一般原理，所以各種修改對于本領域技術人員而言是顯然的。光譜測量(不管是吸收光譜、熒光光譜、拉曼光譜還是散射光譜)是所有光學傳感裝置的基礎。為了鑒定有害物質(例如細菌)，將可能含有所述有害物質的試樣置于光譜儀內，然后分析該試樣內的吸收光譜來檢驗是否識別出所述有害物質的光譜特征。本發明提供通過分析可能含有細菌的試樣的吸收光譜來檢測或鑒定細菌的裝置和方法。術語"試樣"在本文中是指氣溶膠試樣或液體試樣。本發明提供能夠檢測液體以及氣溶膠中的細菌的檢測裝置。該檢測裝置可用于醫療或非醫療用途。而且，該檢測裝置可以用于例如檢測水、飲料、食品生產中的細菌和感測擁擠場所的有害物質等。術語"皮爾遜相關系數"在下文中是指反映兩個變量相關程度的所述變量之間的相關性。皮爾遜相關系數反映兩個變量之間的線性相關程度。其值為+l至-l。-l相關性是指變量之間存在完美的負線性相關。O相關是指所述兩個變量之間不存在線性相關。1相關是指所述兩個變量之間存在完全線性相關。用于計算皮爾遜相關系數r的常用公式是下面這個公式S咒y:〖—(術語"約"在下文中是指比所提及的值低或高25%的范圍。術語"段"在下文中是指吸收光譜內的波長范圍。術語"n維體積"在下文中是指尤其適于鑒定所考查細菌的n維空間內的體積。n維體積通過從吸收光譜或其導數中提取特征和統計相關性來構建。術語"n維空間"在下文中是指其中每個坐標為從細菌光譜特征中提取的特征或統計相關性或從光譜和/或其導數中或從光譜段和/或其導數中計算出來的計算統計相關性的空間。術語"n維體積邊界"在下文是指包括約95%的待考查細菌的可能特征和相關值的范圍。本發明提供適于使用微生物/細菌/有害物質的獨特光譜特征并因此能夠檢測試樣中微生物/細菌/有害物質的細菌檢測方法和裝置。現在參照圖l，其示出根據本發明一個優選實施方案的適于檢測和/或鑒定試樣內特定細菌的系統1000。系統1000包括a.用于獲得試樣吸收光譜(AS)的裝置100;b.用于獲取特定細菌的n維體積邊界的統計處理裝置200，其具有i.用于獲得包含所述特定細菌的試樣的至少一個吸收光譜(AS2)的裝置201;ii.用于從所述AS2提取選自峰波長、峰高度和寬度、不同峰的強度比或其任意組合的X個特征的裝置202;所述X是大于或等于1的整數；iii.用于計算所述AS2的至少一個導數的裝置203;iv.用于根據所述x個特征將所述AS2分成幾段的裝置204;v.用于計算每個所述段的y個統計相關性的裝置205;所述y為大于或等于1的整數；vi.用于定義n維空間的裝置206;n等于所述x個特征和所述y個統計相關性之和；vii.用于將所述x個特征中的每一個和所述y個相關性中的每一個歸屬于所述特定細菌的裝置207;viii.用于對所述x個特征中的每一個和/或所述y個統計相關性中的每一個計算高斯分布的裝置208;所述高斯分布定義所述n維空間內的n維體積；ix.用于通過利用選自二次高斯分類、k最近鄰法、貝葉斯分類或其任意組合的技術來確定所述n維體積的所述邊界的裝置209;c.對所述AS進行數據處理的裝置300，所述裝置300具有i.用于通過使用選自移動平均法、savitzky-golay法或其任意組合的不同平滑技術來降噪的裝置301;ii.用于從所述AS提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、峰波長、不同峰的強度比或其任意組合的m個特征的裝置302;所述m是大于或等于1的整數；iii.用于根據所述m個特征將所述AS分成幾段的裝置303;iv.用于計算每個所述段的n^個統計相關性的裝置304;所述n^是大于或等于1的整數；和d.如果所述mi個統計相關性和/或所述m個特征在所述n維體積內則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌的裝置400。根據本發明的另一實施方案，對所述AS進行數據處理的所述裝置300(在系統1000中)的特征還在于i.用于計算所述AS的o階導數中的至少一個的裝置305;所述o是大于或等于1的整數；ii.用于從所述o階導數中提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、不同峰的強度比、峰波長或其任意組合的m2個特征的裝置306;iii.用于根據所述m2個特征將所述o階導數分成幾段的裝置307;iv.用于計算每個所述段中的m3個統計相關性的裝置308;禾口v.如果所述mi和/或m3個統計相關性和/或所述m和/或m2個特征在所述n維體積內則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌的裝置309。根據本發明的另一實施方案，用于計算統計相關性的所述裝置308或304(在系統1000中)選自皮爾遜相關系數。根據本發明的另一實施方案，待通過系統1000鑒定的所述特定細菌選自釀膿鏈球菌、C組和G組13-溶血性鏈球菌、溶血棒狀桿菌和白喉棒狀桿菌以及潰瘍棒狀桿菌、淋病奈瑟氏球菌、肺炎支原體、小腸結腸炎耶爾森氏菌、結核分枝桿菌、沙眼衣原體和肺炎衣原體、百日咳博德特氏菌、軍團桿菌、肺炎肺囊蟲、諾卡氏菌屬、莢膜組織胞漿菌、粗球孢子菌、A組P-溶血性流感嗜血桿菌和金黃色葡萄球菌。根據本發明的另一實施方案，用于獲得所述試樣的吸收光譜(AS)的所述裝置100(在系統1000中)還包括a.至少一個容納所述試樣的光學池；b.選自激光器、燈、LED可調諧激光器、單色儀中的p個光源，p是大于或等于1的整數；所述P個光源適于以不同波長向所述光學池發射光；禾口c.用于接收從所述光學池出來的所述試樣的光譜數據的檢測裝置。根據本發明的再一實施方案，所述p個光源(在系統1000中)適于發射選自紫外、可見光、紅外、中紅外、遠紅外和太赫茲波長范圍內的光。現在參照圖2，其示出根據本發明另一優選實施方案的適于檢測和/或鑒定試樣內特定細菌的系統2000。系統2000包括a.用于獲得所述試樣的吸收光譜(AS)的裝置100;所述AS包含水的影響；b.用于獲取所述特定細菌的n維體積邊界的統計處理裝置200;所述裝置200具有i.用于獲得包含所述特定細菌的試樣的至少一個吸收光譜(AS2)的裝置201;ii.用于從所述AS2提取選自峰波長、峰高度和寬度、不同峰的強度比或其任意組合的x個特征的裝置202;所述x是大于或等于1的整數；iii.用于計算所述AS2的至少一個導數的裝置203;iv.用于根據所述x個特征將所述AS2分成幾段的裝置204;v.用于計算每個所述段的y個統計相關性的裝置205;所述y為大于或等于1的整數；vi.用于定義n維空間的裝置206;n等于所述x個特征和所述y個統計相關性之和；vii.用于將所述x個特征中的每一個和所述y個相關性中的每一個歸屬于所述特定細菌的裝置207;viii.用于對所述x個特征中的每一個和/或所述y個統計相關性中的每一個計算高斯分布的裝置208;所述高斯分布定義所述n維空間內的n維體積；ix.用于通過利用選自二次高斯分類、k最近鄰法、貝葉斯分類或其任意組合的技術來確定所述n維體積的所述邊界的裝置209;c.用于從所述AS消除水影響的裝置300;包括i.用于提供所述AS內每個波數(x)處的吸收強度(Sig有i(x))的裝置301;ii.用于將所述AS分成至少兩個波數范圍的裝置302;iii.用于計算所述至少兩個范圍內每個波數(x)處的校正因子(CF)(CF(x))的裝置303;iv.用于從所述AS獲取主要受所述水影響的至少一個吸收強度(Sig只有i(xl))及對應波數(xl)的裝置304;v.用于計算所述至少一個波數(xl)處所述水的至少一個校正因子(CF只有i(xl))的裝置305;vi.用于用在所述至少一個波數(xl)處至少一個Sig只有水(xl)除以至少一個CF水(即Sig只有水(xl)/CF只有水(xl))的裝置306;vii.用于計算步驟(vi)的平均值(AVG[Sig只有水(xl)/CF只有水(x1)])的裝置307;viii.用于對所述AS內的每個所述波數(x)用所述AVG[Sig只有水(xl)/CF只有水](xl)乘以CF(x)的裝置308;禾口ix.用于在所述AS內的每個所述波數(x)處從所述Sig^jJx)減去所述步驟(viii)的結果的裝置309;d.用于對沒有所述水影響的所述AS進行數據處理的裝置400;其特征在于i.用于通過使用選自移動平均法、savitzky-golay法或其任意組合的不同平滑技術來降噪的裝置401;ii.從所述AS提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、峰波長、不同峰的強度比或其任意組合的m個特征的裝置402;所述m是大于或等于1的整數；iii.用于根據所述m個特征將所述AS分成幾段的裝置403;iv.用于計算每個所述段的mi個統計相關性的裝置404;所述mi是大于或等于1的整數；和e.如果所述mi個統計相關性和/或所述m個特征在所述n維體積內則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌的裝置500。根據本發明的另一實施方案，用于對沒有所述水影響的所述AS進行數據處理的裝置400(在系統2000中)還包括i.用于計算所述AS的o階導數中的至少一個的裝置405;所述o是大于或等于1的整數；ii.用于從所述o階導數中提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、不同峰的強度比、峰波長或其任意組合的m2個特征的裝置406;iii.用于根據所述m2個特征將所述o階導數分成幾段的裝置407;iv.用于計算每個所述段中的m3個統計相關性的裝置408;禾口v.如果所述mi和/或m3個統計相關性和/或所述m和/或m2個特征在所述n維體積內則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌的裝置409。根據本發明的另一實施方案，系統2000中用于計算每個所述段的統計相關性的裝置408和/或404選自皮爾遜相關系數。根據本發明的另一實施方案，所述特定細菌(在系統2000中)選自釀膿鏈球菌、C組和G組13-溶血性鏈球菌、溶血棒狀桿菌和白喉棒狀桿菌以及潰瘍棒狀桿菌、淋病奈瑟氏球菌、肺炎支原體、小腸結腸炎耶爾森氏菌、結核分枝桿菌、沙眼衣原體和肺炎衣原體、百日咳博德特氏菌、軍團桿菌、肺炎肺囊蟲、諾卡氏菌屬、莢膜組織胞漿菌、粗球孢子菌、A組P_溶血性流感嗜血桿菌和金黃色葡萄球菌。根據本發明的另一實施方案，用于獲得所述試樣的吸收光譜(AS)的所述裝置100還包括a.至少一個容納所述試樣的光學池；b.選自激光器、燈、LED可調諧激光器、單色儀中的p個光源，p是大于或等于1的整數；所述P個光源適于以不同波長向所述光學池發射光；禾口c.用于接收從所述光學池出來的所述試樣的光譜數據的檢測裝置。根據本發明的另一實施方案，所述p個光源適于發射選自紫外、可見光、紅外、中紅外、遠紅外和太赫茲波長范圍內的光。本發明的又一目的是提供檢測和/或鑒定試樣內特定細菌的方法。所述方法包括尤其是選自以下的步驟a.獲得所述試樣的吸收光譜(AS);b.通過以下步驟獲取所述特定細菌的n維體積邊界i.獲得包含所述特定細菌的試樣的至少一個吸收光譜(AS2);ii.從所述AS2提取選自峰波長、峰高度和寬度、不同峰強度比或其任意組合的x個特征；所述x是大于或等于1的整數；iii.計算所述AS2的至少一個導數；iv.根據所述x個特征將所述AS2分成幾段；v.計算每個所述段的y個統計相關性；所述y為大于或等于1的整數；vi.定義n維空間；n等于所述x個特征和所述y個統計相關性之和；vii.將所述x個特征中的每一個和所述y個相關性中的每一個歸屬于所述特定細菌；viii.對所述x個特征中的每一個和/或所述y個統計相關性中的每一個計算高斯分布；所述高斯分布定義所述n維空間內的n維體積；ix.通過利用選自二次高斯分類、k最近鄰法、貝葉斯分類或其任意組合的技術來確定所述n維體積的所述邊界；c.對所述AS進行數據處理i.通過使用選自移動平均法、Savitzky-Golay法或其任意組合的不同平滑技術來降噪；ii.從所述AS提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、峰波長、不同峰的強度比或其任意組合的m個特征；所述m是大于或等于1的整數；iii.根據所述m個特征將所述AS分成幾段；iv.計算每個所述段的mi個統計相關性；所述mi是大于或等于1的整數；禾口d.如果所述mi個統計相關性和/或所述m個特征在所述n維體積內，則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌。應當指出，在上述每個系統(1000或2000)中，統計處理裝置200對每種特定細菌只使用一次。一旦已經通過統計處理裝置200提供所述邊界，則通過驗證mi和/或m3個統計相關性和/或m和/或m2個特征是否在所述邊界內來確定試樣中是否存在所述特定細菌。而且，一旦提供所述邊界，則不需要再次對相同特定細菌進行統計處理。本發明的又一目的是提供一種檢測和/或鑒定試樣內特定細菌的方法。所述方法包括尤其是選自以下的步驟a.獲得所述試樣的吸收光譜(AS);所述AS包含水的影響；b.通過以下步驟獲取用于所述特定細菌的n維體積邊界i.獲得包含所述特定細菌的試樣的至少一個吸收光譜(AS2);ii.從所述AS2提取選自峰波長、峰高度和寬度、不同峰強度比或其任意組合的x個特征；所述x是大于或等于1的整數；iii.計算所述AS2的至少一個導數；iv.根據所述x個特征將所述AS2分成幾段；v.計算每個所述段的y個統計相關性；所述y為大于或等于1的整數；vi.定義n維空間；n等于所述x個特征和所述y個統計相關性之和；vii.將所述x個特征中的每一個和所述y個相關性中的每一個歸屬于所述特定細菌；viii.對所述x個特征中的每一個和/或所述y個統計相關性中的每一個計算高斯分布；所述高斯分布定義所述n維空間內的n維體積；ix.通過利用選自二次高斯分類、k最近鄰法、貝葉斯分類或其任意組合的技術來確定所述n維體積的所述邊界；c.從所述AS消除所述水的影響；i.提供所述AS內每個波數(x)處的吸收強度(Sig**(x));ii.將所述AS分成至少兩個波數范圍；iii.計算所述至少兩個范圍內每個波數(x)處的校正因子(CF)(CF(x));iv.從所述AS獲取主要受所述水影響的至少一個吸收強度(SigM*(xl))及對應的波數(xl);v.計算所述至少一個波數(xl)處所述水的至少一個校正因子(CF,。、有i(xl));vi.在所述至少一個波數(xl)處用至少一個Sig只有水(xl)除以至少一個CF水(即Sig只有水(xl)/CF只有水(xl));vii.計算步驟(vi)的平均值(AVG[Sig只有水(xl)/CF只有水(xl)]);viii.對于所述AS內的每個所述波數(x)，用所述AVG[Sig只有水(xl)/CF只有水](xl)乘以CF(x);禾口ix.在所述AS內的每個所述波數(x)處從所述Sigw*(x)減去所述步驟(viii)的結果；d.在沒有所述水影響的情況下通過以下步驟對所述AS進行數據處理i.通過使用選自移動平均法、Savitzky-Golay法或其任意組合的不同平滑技術來降噪；ii.從所述AS提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、峰波長、不同峰的強度比或其任意組合的m個特征；所述m是大于或等于1的整數；iii.根據所述m個特征將所述AS分成幾段；iv.計算每個所述段的mi個統計相關性；所述mi是大于或等于1的整數；禾口e.如果所述mi個統計相關性和/或所述m個特征在所述n維體積內，則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌。在上述每種方法中，統計處理對每種特定細菌只使用一次。一旦通過統計處理提供所述邊界，則通過驗證所述mi個統計相關性和/或所述m個特征是否在所述邊界內來確定試樣中是否存在所述特定細菌。而且，一旦提供所述邊界，就不需要再次對相同特定細菌進行統計處理。根據本發明的另一實施方案，上述方法中對所述AS進行數據處理的所述步驟(c)還包括如下步驟i.計算所述AS的O階導數中的至少一個；所述O是大于或等于1的整數；ii.從所述o階導數中提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、不同峰的強度比、峰波長或其任意組合的m2個特征；iii.根據所述m2個特征將所述o階導數分成幾段；iv.計算每個所述段中的m3個統計相關性；禾口v.如果所述mi和/或m3個統計相關性和/或所述m和/或m2個特征在所述n維體積內，則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌。根據本發明的另一實施方案，上述方法中計算每個所述段中的統計相關性的步驟通過利用皮爾遜相關系數來進行。根據本發明的另一實施方案，上述方法還包括選擇選自如下細菌的特定細菌的步驟釀膿鏈球菌、C組和G組P-溶血性鏈球菌、溶血棒狀桿菌和白喉棒狀桿菌以及潰瘍棒狀桿菌、淋病奈瑟氏球菌、肺炎支原體、小腸結腸炎耶爾森氏菌、結核分枝桿菌、沙眼衣原體和肺炎衣原體、百日咳博德特氏菌、軍團桿菌、肺炎肺囊蟲、諾卡氏菌屬、莢膜組織胞漿菌、粗球孢子菌、A組13-溶血性流感嗜血桿菌和金黃色葡萄球菌。根據本發明的另一實施方案，上述方法中獲得AS的步驟還包括以下步驟a.提供至少一個容納所述試樣的光學池；b.提供選自激光器、燈、LED可調諧激光器、單色儀中的p個光源，p是大于或等于1的整數；所述P個光源適于向所述光學池發射光；c.提供用于接收所述試樣的光譜數據的檢測裝置；d.由所述光源以不同的波長向所述光學池發射光；禾口e.通過所述檢測裝置收集從所述光學池出來的光；由此獲得所述AS。根據本發明的另一實施方案，所述發射光的步驟在紫外、可見光、紅外、中紅外、遠紅外和太赫茲的波長范圍內進行。根據本發明的另一實施方案，上述方法還包括通過在約30003300cm—1和/或約8501000cm—1和/或約13001350cm—1的區域中分析所述AS來檢測所述細菌的步驟。根據本發明的另一實施方案，在任一個系統(1000或2000)中或用于上述任一種方法的吸收光譜均利用選自傅立葉變換紅外光譜儀、熒光計和拉曼光譜儀中的儀器獲得。根據本發明的另一實施方案，在任一個系統(1000或2000)中或用于上述任一種方法的未培養試樣選自源于人體的流體，例如血液、唾液、尿、膽汁、陰道分泌物、中耳吸出物、膿、胸腔積液、滑液，膿瘡、腔抽取物和血清。在前述說明中，已經為舉例說明和描述的目的列出了本發明的實施方案(包括優選的實施方案)。它們不是窮舉性的或將本發明限于所公開的具體形式。根據上述教導，可以進行明顯的修改或變化。選擇和說明實施方案是為了最佳地說明本發明原理和其實際應用，并且使本領域的普通技術人員能夠將本發明用于各種實施方案和進行改變以適于所期望的特定用途。當根據其被公正、合法且公平地賦予的范圍進行解釋時，所有這些修改方案和變化方案都在由所附權利要求所確定的本發明范圍內。實施例下面給出實施例以證明本發明所要求保護的實施方案。所述實施例描述本發明的方式和方法，并且提出本發明人所預期的實施本發明的最佳方式，但是不應被解釋為限制本發明。實施例l-水的影響從流體試樣的光譜(尤其是氣溶膠的光譜)中鑒定細菌的一個主要問題是水的影響(即水噪，其通過水光譜掩蓋所期望的光譜)。水分子可以以多種方式振動。在氣體狀態下，振動包括共價健的對稱伸縮(vl)、不對稱伸縮(v3)和彎曲(v2)的組合。水分子具有非常小的轉動慣性矩，其在氣體中產生結合豐富的振動_轉動光譜，所述光譜包含數萬至數百萬條吸收線。水分子具有三個振動模式x、y和z。下表(表l)示出水的振動、波長和每個振動的歸屬。表1:水的振動、波長和每個振動的歸屬<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>a和h是整數，20ms.本發明提供一種顯著降低甚至消除吸收光譜內的水影響的方法。現在參照圖3和4，其示出有和沒有水影響的試樣吸收光譜。沒有水影響的試樣吸收光譜的實例在圖4中給出。圖3代表進行水校正之前的光譜。0353]用于消除水影響的方法包括以下步驟首先，將吸收光譜分成幾段(即波長范圍)。將光譜分成約1800cm—1至約2650cm—\約1400cm—1至約1850cm—\約1100cm—1至約1450cm—\約950cm—1至約1100cm—\約550cm—1至約970cm—^勺段(波長范圍)。所述段根據(i)水吸收光譜內不同強度的峰；和(ii)信號的趨勢來確定。然后，按以下方式從每段消除水的影響(a)提供吸收光譜內每個波數(x)處的吸收強度(在下文稱為Sig有i(x));(b)計算每個段內每個波數(在下文稱為x)處的校正因子(CF)(在下文稱為CF(x));(c)在對應波數(xl)處從吸收光譜獲取主要受水影響的至少一個吸收強度(在下文稱為Sig只有水(xl));(d)在所述至少一個波數(xl)處計算水的至少一個校正因子(CF只有i(xl));(e)用至少一個Sig只有i(xl)除以所述至少一個波數(xl)處的至少一個CF《(即Sig只有水(xl)/CF只有水(xl));(f)計算步驟(e)的結果的平均值(在下文稱為AVG[Sig只有水(xl)/CF只有水(xl)](xl));(g)對于每個波數(x)，用AVG[Sig只有水(xl)/CF只有水(xl)](xl)乘以CF(x);禾口(h)對與每個(x)，從Sig有水(x)減去步驟(g)的每個結果。換言之，根據下式，對光譜內的每個吸收強度消除水的影響Sig有水(x)-(CF(x)XAVG[Sig只有水(xl)/CF只有水(xl)])計算校正因子校正因子(CF)取決于波長范圍、每個波長處的水吸收峰的形狀、峰的寬度、峰的高度、吸收光譜趨勢和其任意組合。以下序列用作校正因子(x-代表波數，單位為cm—01.波長范圍1846cm—1至2613cm—1系數all=137.2;bll=2170;cll=224.3;a21=19.02;b21=2063;c21=37.53;a31=0.7427;b31=2224;c31=13;a41=98.33;b41=2124;c41=109.8;a51=_4.988;b51=2192;c51=33.87;a61=20.19;b61=1998;c61=40.22;a71=228.3;b71=1496;c71=1329;a81=6.751e+012;b81=-1226;"s.89=§"卜9.08=§"Z9Z=CT。(t(s"/(s10)—、*+("("s(zsi)-、*+("(a5(s-3—)w*29-(J玩"/(望i))-y("(zs(rsi丫)-(J(s〕/(SITi丫)3*3+(2(I2、(。si.))—)-(z(IS"/(I59ioT)(J(l3(ii丫)"ss.2=2卜3"0=2卜w^809="Z8C.2=S3^卜T9T=望"寸e.96=2SW"寸8S=2C。"8寸.9=23"S9.n=21。("(S"/(12I一))-)W*18a+("(ls(Isi))-、*I/.-+("(一9。/(IS-I))-、*19-3*1寸《-+Q(；s(lsi)l)"*IEe+Q(IS〔5i)l、*l^a+(；s(5li)l)3*ne."Ti=18。63寸0U60SU80SUz.o寸ou90SU90SU寸o寸ouoo寸ou6皇8皇z.皇9皇9皇寸皇￡皇s每vs寸zoeza33=36.85;b33=1307;c33=33.79;a43=142.5;b43=1244;c43=67.19;a53=260.4;b53=1130;c53=88.91;a63=66.54;b63=1093;c63=31;a73=7.126;b73=1345;c73=20.9;a83=4.897;b83=1280;c83=11.05;CFW=al3*e(—(("13Vcl3)2)+。23*e(—(("23Vc23)2)+a33*e(-((1-"3Vc33)2)+a43*e(-(")2)+a53*e(—(("53Vc53)2)+fl63*e(-(("63)/,2)+a73*e(-(("73)w3)2)+a83*e(_(("83Vc83)2)4.波長范圍961cm—1至1111cm—1al4=692.6;bl4=952;cl4=31.04;a24=48.46;b24=983.2;c24=15.72;a34=287.5;b34=994.6;c34=27.98;a44=434.9;b44=1032;c44=40.86;a54=17.05;b54=1052;c54=13.55;a64=48.61;b64=1068;(,(SS。/(S^-M)丫)("(Ss(st))-)ASQ+(。(ss(ssi)-、*s/.Q+Q(S9。/(S9，))-、*S9Q〔￡090u((ss(ii)-、*st^+((s3(ss-s-、*s￡o+r(5s<ssi)i、*s3Q+(~(sp、(s-5-、*s一《-=(M)k〕〔3090u6卜.81=S8。〔,u〔0090〕〔86寸0U〔z-6寸ou〔96寸ou〔96寸ou〔寸6寸ou〔s寸ou〔36寸0U口6寸ou〔06寸ou〔68寸0U〔88寸0U〔Z.8SU〔98寸0U〔98寸0U〔寸8寸0U〔s寸ou〔38寸0U口8寸0U〔08寸0U〔6z.su〔8z.su〔z.z.寸ou〔9Z-寸0US8。C.081=s卜。62.29=s卜q"9§=s卜w62.卜T=S9。8。.28=S9qs卜W=ss。^T98.s-=ssq".9s=s寸。^§。-=s寸q"寸00+①68s.T=s寸w"s寸.91=s。。"卜6.81=§"Z.061-=§"60.22=S2。i0=§60.62=ST。(J(寸s(s-5-、*寸8Q+(J(寸sosi丫、*寸卜《-+("(s。/(si)-、*寸9e(。f(寸s4—)。*寸SQ十(？/(寸si丫、*寸寸Q+<J(寸s(寸si丫、*寸se+("(s"、(5i丫〕w*寸N。+("(寸p/(SA)-、*寸一《"=c"o、〕"2寸.寸9"寸2n"。2.12"980T"u.o卜〖9S.91〔9z.su寸8。〔寸z.寸ou寸8q〔￡su寸8W〔2SU寸卜。口z.寸ou寸9。〔89寸0Us每Vs寸zomolN3再次參照圖3，其示出消除水影響之前的吸收光譜。由圖可見，主要受水影響的吸收強度為2000cm—工和更高的波數區域。該區域處的強度為約0.2吸收單位。在本實施例中，xl為2000，Sig只有水(xl)為0.2。再次參照圖4，其示出消除水的影響之后試樣的吸收光譜。應當指出，為了獲得更高的分辨率，兩個圖(3和4)均標準化至2(即乘以2)。實施例2-細菌的吸收光譜每種細菌都具有獨特的光譜特征。盡管多種細菌具有類似的光譜特征，但是由于細胞膜上的蛋白質不同和DNA/RNA結構的差別，所以仍然存在一些光譜差別。下表2列出可以用于鑒定細菌的IR區域中的波長。表2:IR區域中的細菌波長<table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table>該表摘自Na咖a皿D.，"Infraredspectroscopyinmicrobiology",EncyclopediaofAnalyticalChemistry,R.A.Meyers(Ed.)pp.102-131，JohnWiley&SonsLtd，Chichester,2000。下表3和圖5是釀膿鏈球菌的吸收峰的一個實例。一些峰可能與表2中的峰相關。其它的峰，例如峰1、2、9、12、13和14是在本發明中公開的特定釀膿鏈球菌峰，用于進行檢測和鑒定。表3:鏈球菌的吸收峰<table>tableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage32</column></row><table>特定的細菌特性輔你l3-R,招昆^腫白傾,ff以下的體外實施例提供一種區分干混合物內的兩種細菌-釀膿鏈球菌和金黃色葡萄球菌并且鑒定和/或確定所述樣品中是否存在鏈球菌的方法。根據以下程序制備釀膿鏈球菌和金黃色葡萄球菌的五種混合物1.制備|3溶血性鏈球菌(目錄號-ATCC19615)和金黃色葡萄球菌(目錄號ATCC25923)的以下溶液總體積釀膿鏈球菌金黃色葡萄球菌CFU/160uLCFU/160uL601206093606632<table>tableseeoriginaldocumentpage33</column></row><table>2.將每種溶液取30iiL置于光學板(ZnSe)經標記的槽上。另一個槽包含30yL的(1(11120用于參比。3.將板置于干燥器(Dessicator250mm聚丙烯，YavinYeda，Israel)中，其中存在幾個具有干燥劑(五氧化二磷，目錄號#79610，SigmaAldrich)的培養皿。4.使干燥器保持真空約30分鐘。然后將試樣置于FTIR光譜儀(Bruker)中，并且獲取試樣的光譜響應(光譜范圍4000cm—1至400cm—1)。對每個樣品的吸收光譜應用Blackman-Harris3項切趾函數(見以下方程)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage33</formula>a0=0.35875;a丄=0.48829;a2=0.14128;a3=0.01168其中u(n)是Blackman-Harris3項切趾；n是0至N_l的整數；并且N是應用Blackman-Harris3項切趾函數的范圍。接下來，對試樣掃描足夠的次數(64次掃描)以使信噪比大于3000:1。特定細菌的鑒定和/或檢測如下(a)通過使用Savitzky-Golay平滑減少每個吸收光譜中的噪音；(b)計算信號的一階導數；(c)從光譜提取m個特征，例如但不限于峰波長、峰高度和寬度、峰高比等。提取共m個特征。m是大于或等于l的整數；(d)根據所述m個特征將信號和/或其一階導數分成幾個區(段，即幾個波數區)；(e)對(i)每個區域的光譜信號和(ii)每個區域的信號導數計算n^個統計相關性。提取總計n^個統計相關性。n^是大于或等于l的整數。通過利用皮爾遜相關系數來計算每個區域的統計相關性(信號及其導數的統計相關性)；(f)檢查m個特征和mi個統計相關性，并驗證它們是否在n維體積邊界(其通過統計處理獲得)內；(g)如果所述m個特征和/或mi個統計相關性在n維體積邊界內，則確定特定細菌的鑒定為陽性。統計處理統計處理尤其適于提供n維體積邊界。對于每個特定的細菌，為了獲得所述邊界，只進行一次統計處理。一旦提供所述邊界，就按上述方式(即，驗證所述特征或相關性是否在所述邊界內)確定試樣中是否存在所述特定細菌。而且，一旦提供所述邊界，就不再需要再次對相同的特定細菌進行統計處理。按以下方式對每種特定細菌進行統計處理CN101730745A(a)獲得包含特定細菌的試樣的幾個吸收光譜(AS2);(b)從所述光譜提取例如但不限于峰波長、峰高度和寬度、不同峰的強度比等x個特征。共x個特征。x為大于或等于l的整數；(c)計算信號的一階導數；(d)根據所述x個特征將所述信號和/或其一階導數分成幾個區域(段)；(e)對吸收光譜內的不同段計算y個相關性；(f)定義n維空間。n等于x個特征和y個統計相關性之和；(g)將x個特征中的每一個和y個相關性中的每一個歸屬至和/或關聯至需要鑒定的特定細菌；(h)對(i)x個特征中的每一個；和/或(ii)y個統計相關性中的每一個計算高斯分布。所有的計算高斯分布定義n維空間內的n維體積；禾口(i)利用二次高斯分類或類似方法(例如k最近鄰法、貝葉斯分類等)來確定每個體積的邊界。如果(從所述光譜提取的)所述特征和相關性落在所述n維體積邊界內，則鑒定是所述特定細菌。否則，鑒定不是所述特定細菌。作為一個替代方案或其它方案，x個特征中的每一個和/或y個統計相關性中的每一個都被賦予加權因子。加權因子通過考查每個特征或相關性如何提高細菌檢測的預測來確定(例如，使用最大概似法或貝葉斯估計來確定)。一旦給x個特征中的每一個和y個統計相關性中的每一個賦予加權因子，則確定對于細菌預測具有最顯著貢獻的特征和/和統計相關性的邊界。作為一個替代方案或其它方案，通過降噪來平滑AS2。降噪通過選自移動平均法、savitzky-golay的不同平滑技術或其任意組合來獲得。我們首先將列舉平滑技術的一個實例。為此，列出降噪前和降噪后的整個信號及其一階導數。然后將給出光譜偏差的實例。最后給出邊界的實例。應當指出，為了示范的目的，對這些實例，根據具有最顯著貢獻的特征和/或統計相關性來計算邊界。而且，以下實施例的目的是鑒定鏈球菌。光譜的平滑現在參照圖6，其示出降噪之前和降噪之后的包含100%鏈球菌的試樣的吸收信號(記錄的信號對比平滑的信號)。現在參照圖7，其示出降噪之前和降噪之后的包含100%鏈球菌的試樣的信號一階導數(記錄的信號對比平滑的信號)。分割吸收光譜及其一階導數給出的是不同試樣(具有不同量的鏈球菌和葡萄球菌)的吸收光譜及其一階導數。作為實例，給出兩個選定段(950cm—1至1200cm—1;和1230cm—1至1360cm—1)中的吸收光譜及其一階導數。所有的段(對信號及其一階導數分割而成)與相關性一起列于表3和4中。現在參照圖812，其示出950cm—1至1200cm—1的波數范圍內的試樣(實線)和參比試樣(虛線)的吸收光譜及對應的統計相關性。圖812還示出相同范圍內的光譜一階導數和對應的統計相關性。34每個吸收光譜都利用不同的技術(例如移動平均法、Savitzky-Golay法等)來平滑。圖8代表具有100%鏈球菌(虛線)的參比試樣和具有100%鏈球菌(實線)的試樣；圖9代表具有100%葡萄球菌(虛線)的參比試樣和具有100%葡萄球菌(實線)的試樣；圖10代表具有100%鏈球菌(虛線)的參比試樣和具有50%鏈球菌和50%葡萄球菌(實線)的試樣；圖11代表具有100%鏈球菌(虛線)的參比試樣和具有75%鏈球菌和25%葡萄球菌(實線)的試樣；圖12代表具有100%鏈球菌(虛線)的參比試樣和具有25%鏈球菌和75%葡萄球菌(實線)的試樣。現在參照圖1317，其示出1220cm—1至1380cm—1的波數范圍內的試樣(實線)和參比試樣(虛線)的吸收光譜一階導數及對應的統計相關性。圖1317還示出相同范圍內的光譜一階導數和對應的統計相關性。每個吸收光譜都利用不同的技術(例如移動平均法、Savitzky-Golay法等)來平滑。圖13代表具有100%鏈球菌的參比試樣(虛線)的一階導數和具有100%鏈球菌的試樣(實線)的一階導數；圖14代表具有100%鏈球菌的參比試樣(虛線)的一階導數和具有100%葡萄球菌的試樣(實線)的一階導數；圖15代表具有100%鏈球菌的參比試樣(虛線)的一階導數和具有50%鏈球菌和50%葡萄球菌的試樣(實線)的一階導數；圖16代表具有100%鏈球菌的參比試樣(虛線)的一階導數和具有75%鏈球菌和25%葡萄球菌的試樣(實線)的一階導數；圖17代表具有100%鏈球菌的參比試樣(虛線)的一階導數和具有25%鏈球菌和75%葡萄球菌的試樣(實線)的一階導數。從光譜提取m個特征以下特征是提取的峰波長、峰高度和寬度、不同峰的強度比、峰高度比。根據所述特征將信號和信號的一階導數分成上述段，其原因是在該區域中在待檢測的特定細菌(即鏈球菌)和其它細菌(例如葡萄球菌)之間存在差別。每個段的mi個統計相關性和加權因子下表4示出每個段的信號一階導數的mi個統計相關性。波數范圍以cm—1計，并在括號中給出。表4還列出每個統計相關性的加權因子。表4:信號的一階導數相關性表<table>tableseeoriginaldocumentpage36</column></row><table>下表5示出每個段的信號的mi個統計相關性。波數范圍以cm—1計，并在括號中給出。表5還列出每個統計相關性的加權因子。表5:信號相關性表<table>tableseeoriginaldocumentpage36</column></row><table>每個特征或相關性的加權因子通過最大概似法確定。由表4和5可見，相關性1和相關性2在信號及其一階導數中均具有最大的加權因子。因此，我們將舉例說明這些相關性的計算的邊界。邊界計算如上所述，根據對試樣中的特定細菌鑒定具有最顯著貢獻的特征和/或統計相關性計算邊界。現在參照圖18，其示出能夠鑒定細菌的二維區域的邊界。該邊界基于從一階導數計算的對細菌預測具有顯著作用的兩個特征或相關性_相關性1(用于990cm—1至1190cm—1的波數范圍)和相關性2(用于1235cm—1至1363cm—1的波數范圍)來計算。待鑒定的特定細菌是鏈球菌。由圖18可見，當在試樣中存在鏈球菌時，可以以光學方式確定和鑒定其在試樣中的存在。驗證特征或相關性是否在邊界內—旦獲得檢測試樣(例如，包含50%鏈球菌的試樣)，則讀取吸收信號，計算一階導數并處理數據。然后，可以根據相關性和/或特征確定試樣中是否存在鏈球菌。圖18中列出的相關性是第1和第2相關性。由圖15可見，一階導數的第2相關性(由1235cm—1至1363cm—1的波數范圍計算的相關性)為0.9016，一階導數的第1相關性(由990cm—1至1190cm—1的波數范圍計算的相關性)為0.9753(圖10)。再次參照圖18，可見點(0.9016,0.9753)在鏈球菌區域中_因此我們可以告知患者在試樣中存在鏈球菌。現在看另一個實例_100%葡萄球菌(即，沒有鏈球菌)。由圖14可見，一階導數的第2相關性(由1235cm—1至1363cm—1的波數范圍計算的相關性)為0.7467，一階導數的第1相關性(由990cm—1至1190cm—1的波數范圍計算的相關性)為0.7845(圖9)。再次參照圖18，可見點(0.7467,0.7845)在葡萄球菌區域中_因此我們可以告知患者在試樣中丕存在鏈球菌。將m個特征和mi個相關性關聯至特定細菌將以下特征和相關性關聯至鏈球菌表3中的峰1、2、9、12、13和14以及在990cm—1至1190cm—1和1235cm—1至1363cm—1范圍內的一階導數相關性。應當指出，本發明檢測整個細菌，而不僅是膜上的單個蛋白質。實施例4-區分溶液中的兩種細菌以下體外實例提供一種區分溶液中的兩種細菌的方法。該溶液包含釀膿鏈球菌和金黃色釀膿葡萄球菌的混合物。而且，該體外實例提供一種鑒定和確定試樣中是否存在鏈球菌的方法。以下實例提供一種區分溶液中的兩種細菌的方法。該溶液包含釀膿鏈球菌和金黃色釀膿葡萄球菌的混合物。制備釀膿鏈球菌和金黃色釀膿葡萄球菌的五種混合物。然后在不同的波長范圍內通過利用上述皮爾遜相關系數來分析試樣的光譜吸收譜的一階導數。混合物制備如下:(從HYLabs(08-9366475.www.hylabs.co.il))購買第三次轉染(注在突變之前兩次額外轉染是可接受的)之后的P-溶血性鏈球菌(批號6919)和37金黃色釀膿葡萄球菌(批號6985)。接下來，給兩個印pendorf管稱重。然后，對每個牌子制備貯備溶液。總體積為160iU+10swipes具有來自所述兩個檢測板中的每個板的接種環。接下來，將30iiL溶液置于光學板(ZnSe)上的一個標記的槽上一個槽用于30iiL的鏈球菌，一個槽用于30iiL的ddH20。然后，將30iiL溶液置于另一光學板(ZnSe)上的一個標記的槽上一個槽用于30iiL的葡萄球菌，一個槽用于30iiL的雙蒸水(ddH20)。接下來，將板置于干燥器內(Dessicator250mm聚丙烯，YavinYeda)，其中存在幾個具有干燥劑(五氧化二鱗，目錄號#79610，SigmaAldrich)的培養皿，并且施加真空30分鐘。接下來，以14，OOOORPM(HSIANGTAICNM2000)的轉速將兩個離心管離心5分鐘。然后吸出上清液。然后，給管稱重，并且通過用(1朋20稀釋干細菌來調節均勻濃度。記錄以下計算結果<table>tableseeoriginaldocumentpage38</column></row><table>接下來，根據下表制備5個溶液<table>tableseeoriginaldocumentpage38</column></row><table>然后，以140，OOORPM(HSIANGTAICNM2000)的轉速將兩個離心管離心5分鐘；并且吸出上清液。接下來，將23iiL液滴置于光學板的兩側上，并且讀取光譜信號。特定細菌的鑒定和/或檢測如下(a)通過使用Savitzky-Golay平滑降低每個吸收光譜中的噪音；[OS19](b)計算信號的一階導數；(c)從光譜提取m個特征，例如但不限于峰波長、峰高度和寬度、峰高比等。提取共m個特征。m是大于或等于l的整數；(d)根據所述m個特征將信號和/或其一階導數分成幾個區(段)；(e)對(i)每個區域的光譜信號和(ii)每個區域的信號的導數計算mi個統計相關性。提取n^個統計相關性。mi是大于或等于1的整數。通過利用皮爾遜相關系數來計算每個區域(信號及其導數)的統計相關性；(f)檢查m個特征和mi個統計相關性，并驗證它們是否在n維體積邊界(其通過統計處理獲得)內；(g)如果所述m個特征和/或mi個統計相關性在n維體積邊界內，則確定特定細菌的鑒定為陽性。統計處理統計處理尤其適于提供n維體積邊界。對于每種特定的細菌，為了獲得所述邊界，只進行一次統計處理。一旦提供所述邊界，就按上述方式(即，驗證所述特征或相關性是否在所述邊界內)確定試樣中是否存在所述特定細菌。而且，一旦提供所述邊界，就不再需要再次對相同的特定細菌進行統計處理。按以下方式對每種特定細菌進行統計處理(a)獲得包含特定細菌的試樣的幾個吸收光譜(AS2);(b)從所述AS2提取例如但不限于峰波長、峰高度和寬度、不同峰的強度比等x個特征。共x個特征。x為大于或等于l的整數；(c)計算信號的一階導數；(d)根據所述x個特征將所述信號和/或其一階導數分成幾個區域(段)；(e)對吸收光譜內的不同段計算y個相關性；(f)定義n維空間。n等于x個特征和y個統計相關性之和；(g)將x個特征中的每一個和y個相關性中的每一個歸屬至和/或關聯至需要鑒定的特定細菌；(h)對(i)每個x特征；和(ii)每個y統計相關性計算高斯分布。所有的計算高斯分布定義n維空間內的n維體積；禾口(i)利用二次高斯分類或類似方法(例如k最近鄰法、貝葉斯分類)來確定每個體積的邊界。如果(從所述光譜提取的)所述特征和相關性落在所述n維體積邊界內，則鑒定是所述特定細菌。否則，鑒定不是所述特定細菌。作為一個替代方案或其它方案，x個特征中的每一個和/或y個統計相關性中的每一個都被賦予加權因子。加權因子通過考查每個特征或相關性如何提高細菌檢測的預測來確定(例如，使用最大概似法或貝葉斯估計來確定)。一旦給x個特征中的每一個和y個統計相關性中的每一個賦予加權因子，則確定對于細菌預測具有最顯著貢獻的特征和/和統計相關性的邊界。作為一個替代方案或其它方案，通過降噪來平滑AS2。降噪通過選自移動平均法、savitzky-golay或其任意組合的不同平滑技術來獲得。39我們首先將列舉平滑技術的一個實例。為此，列出降噪前和降噪后的整個信號及其一階導數。然后將給出光譜偏差的實例。最后給出邊界的實例。應當指出，為了示范的目的，對這些實例，根據具有最顯著貢獻的特征和/或統計相關性來計算邊界。而且，以下實施例的目的是鑒定鏈球菌。光譜的平滑現在參照圖19，其示出降噪之前和降噪之后的包含100%鏈球菌的試樣的吸收信號(記錄的信號對比平滑的信號)。現在參照圖20，其示出降噪之前和降噪之后的包含100%鏈球菌的試樣的信號一階導數(記錄的信號對比平滑的信號)。分割吸收光譜及其一階導數給出不同試樣(具有不同量的鏈球菌和葡萄球菌)的吸收光譜的一階導數。作為實例，給出三個選定段(950cm—1至1200cm—1;1220cm—1至1380cm—1;和1710cm—1至1780cm—1)中的一階導數。所有的段(對信號及其一階導數分割而成)與相關性一起列于表5和6中。現在參照圖2123，其示出包含100%鏈球菌的參比試樣(虛線)和具有100%鏈球菌的試樣(實線)的吸收光譜及對應的統計相關性。圖21示出在950cm—1至1200cm—1的第一范圍區域中的參比試樣和試樣的一階導數。圖22示出在1220cm—1至1380cm—1的第二范圍區域中的參比試樣和試樣的一階導數。圖23示出在1710cm—1至1780cm—1的第三范圍區域中的參比試樣和試樣的一階導數。現在參照圖2426，其示出包含100%鏈球菌的參比試樣(虛線)和具有100%葡萄球菌的試樣(實線)的吸收光譜的一階導數。該圖還示出對應的統計相關性。圖24示出在950cm—1至1200cm—1的第一范圍區域中的參比試樣和試樣的一階導數。圖25示出在1220cm—1至1380cm—1的第二范圍區域中的參比試樣和試樣的一階導數。圖26示出在1710cm—1至1780cm—1的第三范圍區域中的參比試樣和試樣的一階導數。現在參照圖2729，其示出包含100%鏈球菌的參比試樣(虛線)和包含50%葡萄球菌和50%鏈球菌的試樣(實線)的吸收光譜的一階導數。該圖還示出對應的統計相關性。圖27示出在950cm—1至1200cm—1的第一范圍區域中的參比試樣和試樣的一階導數。圖28示出在1220cm—1至1380cm—1的第二范圍區域中的參比試樣和試樣的一階導數。圖29示出在1710cm—1至1780cm—1的第三范圍區域中的參比試樣和試樣的一階導數。現在參照圖3032，其示出包含100%鏈球菌的參比試樣(虛線)和包含25%葡萄球菌和75%鏈球菌的試樣(實線)的吸收光譜的一階導數。該圖還示出對應的統計相關性。圖30示出在950cm—1至1200cm—1的第一范圍區域中的參比試樣和試樣的一階導數。圖31示出在1220cm—1至1380cm—1的第二范圍區域中的參比試樣和試樣的一階導數。圖32示出在1710cm—1至1780cm—1的第三范圍區域中的參比試樣和試樣的一階導數。現在參照圖3335，其示出包含100%鏈球菌的參比試樣(虛線)和包含75%葡萄球菌和25%鏈球菌的試樣(實線)的吸收光譜的一階導數。該圖還示出對應的統計相關性。圖33示出在950cm—1至1200cm—1的第一范圍區域中的參比試樣和試樣的一階導數。圖34示出在1220cm—1至1380cm—1的第二范圍區域中的參比試樣和試樣的一階導數。圖35示出在1710cm—1至1780cm—1的第三范圍區域中的參比試樣和試樣的一階導數。從光譜提取m個特征以下特征是提取的峰波長、峰高度和寬度、不同峰的強度比、峰高度比。根據所述特征將信號和信號的一階導數分成上述段，其原因是在該區域中在待檢測的特定細菌(即鏈球菌)和其它細菌(例如葡萄球菌)之間存在差別。每個段的mi個統計相關性和加權因子下表6示出每個段的信號一階導數的mi個統計相關性。波數范圍以cm—1計，并在括號中給出。表6還列出每個統計相關性的加權因子。表6:信號的一階導數相關性的表試樣相關性1[1190:990]相關性2[1363:1235]相關性3[1650:1550]相關性4[1780:1720]相關性5[2995:2836]鏈球菌0.997190.995170.983540.997160.99794100%葡萄球菌100%0.893130.910640.89163-0.431810.98581鏈球菌75%0.982230.982230.987030.869950.9961941<table>tableseeoriginaldocumentpage42</column></row><table>下表7示出每個段的信號的mi個統計相關性。波數范圍以cm—1計，并在括號中給出。表7還列出每個統計相關性的加權因子。<table>tableseeoriginaldocumentpage42</column></row><table>每個特征或相關性的加權因子通過最大概似法確定。由表6和7可見，相關性1和相關性4在信號及其一階導數中均具有最大的加權因子。因此，我們將舉例說明這些相關性的計算邊界。邊界計算如上所述，根據對試樣中的特定細菌鑒定具有最顯著貢獻的特征和/或統計相關性計算邊界。現在參照圖36，其示出能夠鑒定細菌的二維區域的邊界。該邊界基于從一階導數計算的對細菌預測具有顯著作用的兩個特征或相關性_相關性1(用于990cm—1至1190cm—1的波數范圍)和相關性2(用于1235cm—1至1363cm—1的波數范圍)來計算。待鑒定的特定細菌是鏈球菌。如前所述，通過二次高斯分類或類似方法確定相關性值以及其它特征的邊界。同樣，由圖36可見以及與在干試樣中所證實的，當在試樣中存在鏈球菌時，可以以光學方式確定和鑒定其在試樣中的存在。驗證特征或相關性是否在邊界內—旦獲得檢測試樣(例如，包含25%鏈球菌的試樣)，則讀取吸收信號，計算一階導數并處理數據。然后，可以根據相關性和/或特征確定試樣中是否存在鏈球菌。圖36中列出的相關性是第1和第4相關性。由圖35可見，一階導數的第4相關性(由1720cm—1至1780cm—1的波數范圍計算的相關性)為-0.1936，一階導數的第1相關性(由990cm-1至1190cm-1的波數范圍計算的相關性)為0.90358(圖33)。再次參照圖36，可見點(-0.1936,0.90358)在鏈球菌區域中_因此我們可以告知患者在試樣中存在鏈球菌。現在看另一個實例_100%葡萄球菌(即，沒有鏈球菌)。由圖26可見，一階導數的第4相關性(由1720cm—1至1780cm—1的波數范圍計算的相關性)為-0.43181，一階導數的第1相關性(由990cm-1至1190cm-1的波數范圍計算的相關性)為0.89313(圖24)。由圖36，可見點(-0.43181,0.89313)在葡萄球菌區域中-因此我們可以告知患者在試樣中不存在鏈球菌。將m個特征和mi個相關性關聯至特定細菌將以下特征和相關性關聯至鏈球菌表3中的峰1、2、9、12、13和14以及在990cm—1至1190cm—1和1235cm—1至1363cm—1范圍內的一階導數相關性。應當指出，本發明檢測整個細菌，而不僅是膜上的單個蛋白質。而且，應當指出，在該示例性實施例中，未消除水的影響。因此，在不消除水影響的情況下鑒定細菌在本發明的范圍內。權利要求一種檢測和/或鑒定未培養試樣中特定細菌的方法；其中所述方法包括a.獲得所述未培養試樣的吸收光譜(AS)；b.通過以下步驟獲取所述特定細菌的n維體積邊界i.獲得包含所述特定細菌的試樣的至少一個吸收光譜(AS2)；ii.從所述AS2提取選自峰波長、峰高度和寬度、不同峰強度比或其任意組合的x個特征；所述x是大于或等于1的整數；iii.計算所述AS2的至少一個導數；iv.根據所述x個特征將所述AS2分成幾段；v.計算每個所述段的y個統計相關性；所述y為大于或等于1的整數；vi.定義n維空間；n等于所述x個特征和所述y個統計相關性之和；vii.將所述x個特征中的每一個和所述y個相關性中的每一個歸屬于所述特定細菌；viii.對所述x個特征中的每一個和/或所述y個統計相關性中的每一個計算高斯分布；所述高斯分布定義所述n維空間內的n維體積；ix.通過利用選自二次高斯分類、k最近鄰法、貝葉斯分類或其任意組合的技術來確定所述n維體積的所述邊界；c.對所述AS進行數據處理i.通過使用選自移動平均法、savitzky-golay法或其任意組合的不同平滑技術來降噪；ii.從所述AS提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、峰波長、不同峰的強度比或其任意組合的m個特征；所述m是大于或等于1的整數；iii.根據所述m個特征將所述AS分成幾段；iv.計算每個所述段的m1個統計相關性；所述m1是大于或等于1的整數；和d.如果所述m1個統計相關性和/或所述m個特征在所述n維體積內，則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌。2.根據權利要求1所述的檢測和/或鑒定未培養試樣中的特定細菌的方法，其中對所述AS進行數據處理的所述步驟(c)還包括如下步驟i.計算所述AS的O階導數中的至少一個；所述O是大于或等于1的整數；ii.從所述o階導數中提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、不同峰的強度比、峰波長或其任意組合的1112個特征；iii.根據所述m2個特征將所述o階導數分成幾段；iV.在每個所述段中計算1113個統計相關性；禾口v.如果所述mi和/或m3個統計相關性和/或所述m和/或m2個特征在所述n維體積內，則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌。3.根據權利要求1或2所述的檢測和/或鑒定未培養試樣中的特定細菌的方法，其中所述計算每個所述段的統計相關性的步驟通過利用皮爾遜相關系數來進行。4.根據權利要求13中任一項所述的檢測和/或鑒定未培養試樣中的特定細菌的方法，還包括選擇選自如下細菌的特定細菌的步驟釀膿鏈球菌(Str印tococcusPyogenes)、C組禾口G組P-溶血性鏈球菌(GroupCandGbeta-hemolyticstr印tococci)、溶血棒狀桿菌和白喉棒狀桿菌以及潰瘍棒狀桿菌(Corynebacteriumhaemolyticum,DiphtheriaandUlcerans)、淋病奈瑟氏球菌(NeisseriaGonorrhoeae)、月市炎支原體(MycoplasmaPneumoniae)、小腸結腸炎耶爾森氏菌(YersiniaEnterocolitica)、結核分枝桿菌(Mycobacteriumtuberculosis)、沙目艮衣原體禾口月市炎衣原體(ChlamydiaTrachomatissandPneumoniae)、百日咳博德特氏菌(BordetellaPertussis)、軍團桿菌(Xegionellaspp)、肺炎肺囊蟲(PneumocystisCarinii)、諾卡氏菌屬(Nocardia)、莢膜組織胞漿菌(HistoplasmaCapsulatum)、粗球孢子菌(CoccidioidesImmitis)、A組溶血性流感嗜血桿菌(HaemophilusinfluenzagroupAbetahemolytic)禾口金黃色葡萄球菌(staphylococcusAureus)。5.根據權利要求14中任一項所述的檢測和/或鑒定未培養試樣中的特定細菌的方法，其中所述獲得AS的步驟還包括以下步驟a.提供至少一個容納所述未培養試樣的光學池；b.提供選自激光器、燈、LED可調諧激光器、單色儀中的p個光源，p是大于或等于1的整數；所述P個光源適于向所述光學池發射光；c.提供用于接收所述試樣的光譜數據的檢測裝置；d.以不同的波長由所述光源向所述光學池發射光；禾口e.通過所述檢測裝置收集從所述光學池出來的光；由此獲得所述AS。6.根據權利要求5所述的檢測和/或鑒定未培養試樣中的特定細菌的方法，其中所述發射光的步驟在紫外、可見光、紅外、中紅外、遠紅外和太赫茲的波長范圍內進行。7.根據權利要求16中任一項所述的檢測和/或鑒定未培養試樣中的特定細菌的方法，還包括通過在約30003300cm—1和/或約8501000cm—1和/或約13001350cm—1的區域中分析所述AS來檢測所述細菌的步驟。8.—種檢測和/或鑒定未培養試樣中的特定細菌的方法；其中所述方法包括a.獲得所述未培養試樣的吸收光譜(AS);所述AS包含水的影響；b.通過以下步驟獲取所述特定細菌的n維體積邊界i.獲得包含所述特定細菌的試樣的至少一個吸收光譜(AS2);ii.從所述AS2提取選自峰波長、峰高度和寬度、不同峰強度比或其任意組合的x個特征；所述x是大于或等于1的整數；iii.計算所述AS2的至少一個導數；iv.根據所述x個特征將所述AS2分成幾段；v.計算每個所述段的y個統計相關性；所述y為大于或等于1的整數；vi.定義n維空間；n等于所述x個特征和所述y個統計相關性之和；vii.將所述x個特征中的每一個和所述y個相關性中的每一個歸屬于所述特定細菌；viii.對所述x個特征中的每一個和/或所述y個統計相關性中的每一個計算高斯分布；所述高斯分布定義所述n維空間內的n維體積；ix.通過利用選自二次高斯分類、k最近鄰法、貝葉斯分類或其任意組合的技術來確定所述n維體積的所述邊界；c.從所述AS消除水的影響；i.提供所述AS內每個波數(X)處的吸收強度(Sig^(x));ii.將所述AS分成至少兩個波數范圍；iii.計算所述至少兩個范圍內每個波數(x)處的校正因子(CF)(CF(x));iv.從所述AS獲取主要受所述水影響的至少一個吸收強度(Sig,。、W7]JXl))及對應的波數(xl);V.計算所述至少一個波數(Xl)處所述水的至少一個校正因子(CF^^(X1));vi.在所述至少一個波數(xl)處用所述至少一個Sig,。、有i(xl)除以至少一個CF《(即Sig只有水(xl)/CF只有水(xl));vii.計算步驟(vi)的平均值(AVG[Sig只有水(xl)/CF只有水(xl)]);viii.對于所述AS內的每個所述波數(x)，用所述AVG[Sig只有水(xl)/CF只有水](xl)乘以CF(X);禾口ix.在所述AS內的每個所述波數(x)處從所述Sig^(x)減去所述步驟(viii)的結果；d.在沒有所述水影響的情況下通過以下步驟對所述AS進行數據處理i.通過使用選自移動平均法、savitzky-golay法或其任意組合的不同平滑技術來降噪；ii.從所述AS提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、峰波長、不同峰的強度比或其任意組合的m個特征；所述m是大于或等于1的整數；iii.根據所述m個特征將所述AS分成幾段；iV.計算每個所述段的mi個統計相關性；所述mi是大于或等于1的整數；禾口e.如果所述mi個統計相關性和/或所述m個特征在所述n維體積內，則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌。9.根據權利要求8所述的檢測和/或鑒定未培養試樣中的特定細菌的方法，其中在沒有所述水影響的情況下對所述AS進行數據處理的所述步驟(c)還包括如下步驟i.計算所述AS的O階導數中的至少一個；所述O是大于或等于1的整數；ii.從所述o階導數中提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、不同峰的強度比、峰波長或其任意組合的1112個特征；iii.根據所述m2個特征將所述o階導數分成幾段；iV.計算每個所述段中的!113個統計相關性；禾口v.如果所述mi和/或m3個統計相關性和/或所述m和/或m2個特征在所述n維體積內，則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌。10.根據權利要求8或9所述的檢測和/或鑒定未培養試樣中的特定細菌的方法，其中所述計算每個所述段的統計相關性的步驟通過利用皮爾遜相關系數來進行。11.根據權利要求810中任一項所述的檢測和/或鑒定未培養試樣中的特定細菌的方法，還包括選擇選自如下細菌的特定細菌的步驟釀膿鏈球菌、C組和G組P-溶血性鏈球菌、溶血棒狀桿菌和白喉棒狀桿菌以及潰瘍棒狀桿菌、淋病奈瑟氏球菌、肺炎支原體、小腸結腸炎耶爾森氏菌、結核分枝桿菌、沙眼衣原體和肺炎衣原體、百日咳博德特氏菌、軍團桿菌、肺炎肺囊蟲、諾卡氏菌屬、莢膜組織胞漿菌、粗球孢子菌、A組P-溶血性流感嗜血桿菌和金黃色葡萄球菌。12.根據權利要求811中任一項所述的檢測和/或鑒定未培養試樣中的特定細菌的方法，其中所述獲得AS的步驟還包括以下步驟a.提供至少一個容納所述未培養試樣的光學池；b.提供選自激光器、燈、LED可調諧激光器、單色儀中的p個光源，p是大于或等于1的整數；所述P個光源適于向所述光學池發射光；c.提供用于接收所述試樣的光譜數據的檢測裝置；d.以不同的波長由所述光源向所述光學池發射光；禾口e.通過所述檢測裝置收集從所述光學池出來的光；由此獲得所述AS。13.根據權利要求12所述的檢測和/或鑒定未培養試樣中的特定細菌的方法，其中所述發射光的步驟在紫外、可見光、紅外、中紅外、遠紅外和太赫茲的波長范圍內進行。14.一種適于檢測和/或鑒定未培養試樣中的特定細菌的系統1000;其中所述系統包括a.用于獲得所述未培養試樣的吸收光譜(AS)的裝置100;b.用于獲取所述特定細菌的n維體積邊界的統計處理裝置200;所述裝置200的特征在于i.用于獲得包含所述特定細菌的試樣的至少一個吸收光譜(AS2)的裝置201;ii.用于從所述AS2提取選自峰波長、峰高度和寬度、不同峰強度比或其任意組合的x個特征的裝置202;所述X是大于或等于1的整數；iii.用于計算所述AS2的至少一個導數的裝置203;iv.用于根據所述x個特征將所述AS2分成幾段的裝置204;v.用于計算每個所述段的y個統計相關性的裝置205;所述y為大于或等于1的整數；vi.用于定義n維空間的裝置206;n等于所述x個特征和所述y個統計相關性之和；vii.用于將所述x個特征中的每一個和所述y個相關性中的每一個歸屬于所述特定細菌的裝置207;viii.用于對所述x個特征中的每一個和/或所述y個統計相關性中的每一個計算高斯分布的裝置208;所述高斯分布定義所述n維空間內的n維體積；ix.用于通過利用選自二次高斯分類、k最近鄰法、貝葉斯分類或其任意組合的技術來確定所述n維體積的所述邊界的裝置209;c.對所述AS進行數據處理的裝置300;所述裝置300的特征在于i.用于通過使用選自移動平均法、savitzky-golay法或其任意組合的不同平滑技術來降噪的裝置301;ii.用于從所述AS提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、峰波長、不同峰的強度比或其任意組合的m個特征的裝置302;所述m是大于或等于1的整數；iii.用于根據所述m個特征將所述AS分成幾段的裝置303;iv.用于計算每個所述段的所述mi個統計相關性的裝置304;所述mi是大于或等于1的整數；和d.如果所述mi個統計相關性和/或所述m個特征在所述n維體積內則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌的裝置400。15.根據權利要求14所述的系統IOOO，其中對所述AS進行數據處理的所述裝置300的特征還在于i.用于計算所述AS的o階導數中的至少一個的裝置305;所述o是大于或等于1的整數；ii.用于從所述o階導數中提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、不同峰的強度比、峰波長或其任意組合的m2個特征的裝置306;iii.用于根據所述1112個特征將所述o階導數分成幾段的裝置307;iv.用于計算每個所述段中的1113個統計相關性的裝置308;禾口v.如果所述mi和/或m3個統計相關性和/或所述m和/或m2個特征在所述n維體積內則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌的裝置309。16.根據權利要求14或15所述的系統IOOO，其中用于計算所述統計相關性的所述裝置308或304選自皮爾遜相關系數。17.根據權利要求1416中任一項所述的系統1000，其中所述特定細菌選自釀膿鏈球菌、C組和G組13-溶血性鏈球菌、溶血棒狀桿菌和白喉棒狀桿菌以及潰瘍棒狀桿菌、淋病奈瑟氏球菌、肺炎支原體、小腸結腸炎耶爾森氏菌、結核分枝桿菌、沙眼衣原體和肺炎衣原體、百日咳博德特氏菌、軍團桿菌、肺炎肺囊蟲、諾卡氏菌屬、莢膜組織胞漿菌、粗球孢子菌、A組P-溶血性流感嗜血桿菌和金黃色葡萄球菌。18.根據權利要求1416中任一項所述的系統IOOO，其中所述用于獲得吸收光譜(AS)的裝置100還包括:a.至少一個容納所述未培養試樣的光學池；b.選自激光器、燈、LED可調諧激光器、單色儀中的p個光源，p是大于或等于l的整數；所述P個光源適于以不同波長向所述光學池發射光；禾口c.用于接收從所述光學池出來的所述試樣的光譜數據的檢測裝置。19.根據權利要求18所述的系統1000，其中所述p個光源適于發射波長范圍選自紫外、可見光、紅外、中紅外、遠紅外和太赫茲的光。20.—種適于檢測和/或鑒定未培養試樣中的特定細菌的系統2000;其中所述系統2000包括:a.用于獲得所述未培養試樣的吸收光譜(AS)的裝置100;所述AS包含水的影響；b.用于獲取所述特定細菌的n維體積邊界的統計處理裝置200;所述裝置200的特征在于i.用于獲得包含所述特定細菌的試樣的至少一個吸收光譜(AS2)的裝置201;ii.用于從所述AS2提取選自峰波長、峰高度和寬度、不同峰強度比或其任意組合的x個特征的裝置202;所述X是大于或等于1的整數；iii.用于計算所述AS2的至少一個導數的裝置203;iv.用于根據所述x個特征將所述AS2分成幾段的裝置204;v.用于計算每個所述段的y個統計相關性的裝置205;所述y為大于或等于1的整數；vi.用于定義n維空間的裝置206;n等于所述x個特征和所述y個統計相關性之和；vii.用于將所述x個特征中的每一個和所述y個相關性中的每一個歸屬于所述特定細菌的裝置207;viii.用于對所述x個特征中的每一個和/或所述y個統計相關性中的每一個計算高斯分布的裝置208;所述高斯分布定義所述n維空間內的n維體積；ix.用于通過利用選自二次高斯分類、k最近鄰法、貝葉斯分類或其任意組合的技術來確定所述n維體積的所述邊界的裝置209;c.用于從所述AS消除水的影響的裝置300;所述裝置300具有；i.用于提供所述AS內每個波數(x)處的吸收強度(Sig有水(x))的裝置301;ii.用于將所述AS分成至少兩個波數范圍的裝置302;iii.用于計算所述至少兩個范圍內每個波數(x)處的校正因子(CF)(CF(x))的裝置303;iv.用于從所述AS獲取主要受所述水影響的至少一個吸收強度(Sig^^(x1))及對應的波數(xl)的裝置304;v.用于計算所述至少一個波數(xl)處所述水的至少一個校正因子(CF^^(x1))的裝置305;vi.用于在所述至少一個波數(xl)處用所述至少一個Sig,。^i(xl)除以所述至少一個CF水(即Sig只有水(xl)/CF只有水(xl))的裝置306;vii.用于計算步驟(vi)的平均值(AVG[Sig只絲(xl)/CF只有水(x1)])的裝置307;viii.用于對所述AS內的每個所述波數(x)用所述AVG[Sig只有水(xl)/CF只有水](xl)乘以所述CF(x)的裝置308;禾口ix.用于在所述AS內的每個所述波數(x)處從所述Sig,i(x)減去所述步驟(viii)的結果的裝置309;d.用于在沒有所述水影響的情況下對所述AS進行數據處理的裝置400;所述裝置400的特征在于i.用于通過使用選自移動平均法、savitzky-golay法或其任意組合的不同平滑技術來降噪的裝置401;ii.從所述AS提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、峰波長、不同峰的強度比或其任意組合的m個特征的裝置402;所述m是大于或等于1的整數；iii.用于根據所述m個特征將所述AS分成幾段的裝置403;iv.用于計算每個所述段的所述mi個統計相關性的裝置404;所述mi是大于或等于1的整數；和e.如果所述mi個統計相關性和/或所述m個特征在所述n維體積內則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌的裝置500。21.根據權利要求20所述的系統2000，其中用于對所述AS進行數據處理的所述裝置400還包括i.用于計算所述AS的o階導數中的至少一個的裝置405;所述o是大于或等于1的整數；ii.用于從所述o階導數中提取選自峰寬度、強度、寬度/強度比、不同峰的強度比、峰波長或其任意組合的m2個特征的裝置406;iii.用于根據所述1112個特征將所述o階導數分成幾段的裝置407;iv.用于計算每個所述段中的所述1113個統計相關性的裝置408;禾口v.如果所述mi和/或m3個統計相關性和/或所述m和/或m2個特征在所述n維體積內，則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌的裝置409。22.根據權利要求20或21中任一項所述的系統2000，其中用于計算每個所述段的統計相關性的所述裝置408和/或404選自皮爾遜相關系數。23.根據權利要求2022中任一項所述的系統2000，其中所述特定細菌選自釀膿鏈球菌、C組和G組13-溶血性鏈球菌、溶血棒狀桿菌和白喉棒狀桿菌以及潰瘍棒狀桿菌、淋病奈瑟氏球菌、肺炎支原體、小腸結腸炎耶爾森氏菌、結核分枝桿菌、沙眼衣原體和肺炎衣原體、百日咳博德特氏菌、軍團桿菌、肺炎肺囊蟲、諾卡氏菌屬、莢膜組織胞漿菌、粗球孢子菌、A組P-溶血性流感嗜血桿菌和金黃色葡萄球菌。24.根據權利要求2023中任一項所述的系統2000，其中用于獲得所述試樣的吸收光譜(AS)的所述裝置100還包括a.至少一個容納所述未培養試樣的光學池；b.選自激光器、燈、LED可調諧激光器、單色儀的p個光源，p是大于或等于1的整數；所述P個光源適于以不同波長向所述光學池發射光；禾口c.用于接收從所述光學池出來的所述試樣的光譜數據的檢測裝置。25.根據權利要求24所述的系統2000，其中所述p個光源適于發射波長范圍選自紫外、可見光、紅外、中紅外、遠紅外和太赫茲的光。全文摘要本發明提供一種用于檢測和/或鑒定未培養試樣中的特定細菌的方法。所述方法包括選自以下的步驟(a)獲得所述未培養試樣的吸收光譜(AS)；(b)獲取所述特定細菌的n維體積邊界；(c)對所述AS進行數據處理；和(d)如果所述m1個統計相關性和/或所述m個特征在所述n維體積內，則檢測和/或鑒定存在所述特定細菌。文檔編號C12Q1/04GK101730745SQ200880015129公開日2010年6月9日申請日期2008年4月6日優先權日2007年4月4日發明者加利亞·漢諾特,托默·葉魯夫,摩西·本-大衛申請人:奧普蒂庫爾診斷有限公司