用于检测粪便中的细菌的方法与流程

1.本发明涉及检测来自细菌的荧光的方法(具体涉及检测失禁垫、尿片或尿布、光缆或用于该方法中的其他形式的光导中的细菌的荧光)以及用于执行本发明的方法的装置。


背景技术：

2.大便失禁(不能控制肠道)是破坏性的社会和卫生问题，影响2-3％的成人。在护理院(护理设施)或医院环境中的虚弱老年人中患病率特别高。感觉迟钝(例如神经系统疾病)或意识减弱(例如痴呆)的人通常不知道他们是否将粪便意外地排到失禁垫中，或者无法区分排便或排气，因此可能不必要地重复如厕。这对于一些例如需要坐轮椅并且必须找到无障碍厕所、转移和脱掉衣服和失禁垫的患者来说可能是负担。看护者，无论是在医院、护理院还是在个人家中，同样经常需要检查，但是没有不脱衣服进行检查的可行方法，如果涉及虚弱的人，则这可能具有挑战性。
3.现有的尿失禁产品结合有疏水层，并且具体设计成吸收和容纳尿液。然而，它们无法吸收粪便。现代的保持干燥的表面和超吸收垫可以容纳大量的尿液，而不会损伤脆弱的皮肤或产生令人不愉快的气味。因此，如果只有尿排在垫中，则更换可以一直延迟到接近垫的容量为止。然而，一旦排便，则产品需要立即更换，并且皮肤必须尽可能快地清洗，以防止皮肤损伤。因此，当患者排便时需要迅速且准确的发信号。


技术实现要素：

4.根据本发明的第一方面，提供了一种检测来自细菌的荧光的方法，该方法适于确定粪便或其他荧光团的存在，方法包括以下步骤：用具有激发波长的激发光照射目标；以及监测在比激发波长更长的波长下荧光从目标的发射。
5.激发光的波长可以在420nm至645nm的范围内，并且更特别地，激发光的波长可以具有大致635nm的中心波长。荧光可以具有650nm或更大的波长。激发波长可以包括对应于一个或多个卟啉q带的多个波长。
6.目标可以是用于接收体液或身体排泄物的容器，并且更具体地，容器可以是失禁垫、尿片或尿布、或用于在体外接收体液或身体排泄物样品的容器。
7.根据第一方面的方法还可以包括：调制激发光的强度或频率，并且可选地检测由目标发射的光中的对应调制；以及滤除没有所述调制的发射光。方法还可以包括：检测与样品荧光相关联的荧光寿命，该寿命使用时间分辨或相位分辨检测方法来检测。
8.该方法还可以包括：提供光源；以及将从所述光源输出的光耦合到光导中，其中，所述照射由从光导发射的光进行，并且其中，可选地，光导是光纤。监测步骤可以包括：监测在比激发光的波长大的所述波长下从目标耦合到光导中的光。
9.光源和/或检测器可以设置在失禁垫、尿片或尿布中。
10.方法还可以包括：测量荧光发射；以及将该发射与预定阈值进行比较。方法还可以包括：检测荧光的波长谱和/或荧光寿命。
11.可选地，生成信号，以通知使用者存在细菌。
12.根据本发明的第二方面，提供了一种用于检测粪便存在的检测系统，该系统包括：光源；源光纤，其中，源光纤光学耦合到光源；接收器光纤；检测器，其中，检测器光学耦合到接收器光纤。
13.源光纤和接收器光纤可以是相同的光纤，或者可以是不同的光纤。源光纤可以是包括芯和包层的光缆，其中，包层可以包括多个不连续部分，该多个不连续部分提供用于光耦合入光纤或耦合出光纤的光路。不连续部分可以以非线性图案布置，其中，相邻的间隙定位成彼此越来越远离，以便沿着光缆维持恒定的光泄漏程度。
14.源光纤和接收器光纤可以是相同的光纤，并且光纤可以光学耦合到检测器和光源，并且检测器和光源可以在光纤的同一端或在光纤的相对端处耦合到光纤。
15.系统还可以包括垫，其中，源光纤和/或接收器光纤附接到垫或与垫一体形成。系统还可以包括通信模块，其用于向一个或多个外部设备发送数据和/或从一个或多个外部设备接收数据。系统还可以包括警报器，其中，警报器是光学警报器、声音警报器或触觉警报器中的一者。
附图说明
16.现在将仅通过示例并参考附图来描述本发明的一些实施例，附图中：
17.图1例示了典型的卟啉激发谱，其表现出强的索雷(soret)激发带和多个较弱的q带；
18.图2是来自若干粪便样品的荧光发射的谱测量的曲线图；
19.图3例示了示例“泄漏”光导；
20.图4示意性地例示了目标感测区域中的泄漏光纤的若干布置；
21.图5示意性地例示了采用放置在目标感测区域中的工程化漫射器的布置；
22.图6例示了将荧光耦合到单个检测光纤中以及检测来自单个检测光纤的荧光的示例；
23.图7例示了将荧光耦合到用于荧光检测的两个光纤中以及检测来自两个光纤的荧光的示例；
24.图8例示了用于处理如图4至图7中任一项所示的荧光检测系统中的光学信号的框图；以及
25.图9例示了方法。
具体实施方式
26.本文公开了用于检测粪便中存在的细菌的方法和系统。检测粪便的存在的问题可以通过利用在粪便中普遍存在的某些细菌具有特征性的荧光特性的事实来解决。正常的粪便含有非常大量的细菌，并且其质量的25-54％是细菌生物质。
27.来自粪便的荧光似乎源自原卟啉ix、粪卟啉和到2，7，12，18-四甲基-8-乙烯基-21h，23h-卟啉-13，17-二丙酸(pemptoporphyrin)和次卟啉的转化，但不限于这些部分。
28.发荧光的物质(例如卟啉)通常表现出大的斯托克斯位移。因此，卟啉的存在以及因此细菌的存在可以通过以下方式来检测：用给定波段的光(“激发光”)激发卟啉，并监测
波长比激发光的波长更长的荧光发射(“荧光”)。
29.卟啉的吸收(激发)光谱在可见光谱的蓝区中表示出强的所谓“索雷带”，如图1中的附图标记1例示。这种强烈的索雷带归因于s0至s2电子态/能量跃迁。该带的位置在430nm以下(通常在400-420nm的范围内)将具有吸收最大值。
30.然而，卟啉的吸收光谱不限于索雷带：存在其他较弱的吸收带，称为“q带”，在图1中用附图标记2例示。在卟啉中，q带由于振动激发而分裂，由此由于从基态跃迁至激发态的两个振动态而产生两个带(q(0，0)和q(1，0))。此外，nh质子的存在破坏了对称性，结果，这些带进一步各自分成两个带。因此，可以观察到四个q带(qx(0，0)、qy(0，0)、qx(1，0)和qy(1，0))。因此，卟啉在与索雷带或q带的峰值对应的峰值吸收波长下的激发是可能的。
31.典型地，四个卟啉q带将在约505nm(“q-iv”)、约535nm(“q-iii”)、约575nm(“q-ii”)和约635nm(“q-i”)处具有吸收峰，如图1所示。激发光可以选择为波长大致对应于卟啉的q-iv带、q-iii带、q-ii带、q-i带的峰值吸收波长。“大致对应”意指激发光相对于相应q带的峰值吸收波长可具有在
±
10nm、优选
±
5nm范围内的最佳波长。激发谱的宽度可以小于或大于所例示吸收峰的宽度。
32.通过使用波长在约500至645nm范围内的激发光，可以激发细菌卟啉的一个或多个q带，从而导致荧光发射的产生。替代性地，由于索雷带的强吸收，卟啉可用光谱的蓝区或uv区(例如在约415-420nm或约400nm以下)中的辐射来激发。使用这样的激发波长导致对应的强荧光发射，因此允许直接检测细菌的存在。如果在卟啉索雷带中进行激发(例如使用约430nm或以下的波长)，则通常在约650nm或以上观察到荧光发射。
33.索雷带激发波长可用于检测排泄物(例如失禁垫中)。然而，长时间或长期暴露于光谱的蓝区和/或uv区中的光被认为对皮肤和其它组织具有潜在毒性。尽管这些波长不容易被dna吸收，但它们可能通过其它细胞结构间接诱导dna损伤，形成活性氧，其可以经由诱变氧化中间体(例如8-羟基脱氧鸟苷(8-ohdg))将光子能量转移到dna。因此，该检测方法优选地避免了这些波长的长时间使用。
34.此外，少量的皮肤上的油脂(霜、油膏等)和光学增白剂(如在一些品牌的失禁垫和尿布中发现的)也可在蓝光或uv光下发荧光。因此，如果在失禁垫或尿布中使用索雷带激发光进行荧光检测，则很可能是细菌的假阳性检测。
35.然而，本发明人已经认识到，q带激发光(即具有500-645nm波长的激发光)仍然可以安全地使用。图2示出了从用500至645nm范围内的光照射的若干粪便样品获得的光谱，如附图标记3例示。如图2所示，所产生的斯托克斯位移导致约650nm或以上的波长的荧光。发射光谱将显示从约675nm至约735nm的主发射峰。这些波长取决于卟啉种类以及所用的激发波长。
36.为了检测粪便的存在而使用较长波长q带激发光具有其它优点。粪便样品可以是光密的，特别是在它们的量较大时。这可以导致显著的自吸收(内滤效应)。激发光和荧光发射光的瑞利散射与波长的4次幂成反比，并且米氏散射也随着波长的增加而降低。这些效应可以增加可以检测的荧光发射光的强度，使得检测更容易。较长的激发光波长显示出大大降低的自吸收程度，并且允许照射更深的样品，因此导致改进的检测。
37.因此，激发q-i或q-ii带比激发q-iii或q-iv带具有特别的优点，尽管在较长波长q带中的吸收较弱。
38.因此，在本发明的方法中，可以通过以下方式来进行细菌的检测：用波长在500nm至645nm范围内的激发光照射目标，同时监测波长为650nm或更大的荧光的存在。目标可以是使用者穿戴的脏失禁垫、尿片、尿布。替代性地，目标可以是体外体液样品或怀疑含有细菌的其它样品。
39.某些与泌尿系感染相关联的细菌也可能含有卟啉，因此经历与上述类似的荧光过程。因此，当要被照射的目标是如上所述的失禁垫、尿片或尿布时，细菌的检测因此也可以对应于与泌尿系感染相关联的尿液的检测。
40.在照射目标是失禁垫、尿片或尿布的情况下，优选地在使用者穿戴所述失禁垫、尿片或尿布的同时进行细菌检测。
41.为了将激发光与荧光发射分离并因此确保仅检测真正的荧光发射，可以使用多种方法。比如，可以用光学检测器或光谱仪检测荧光信号。替代性地，可以分别使用调频或脉冲激发且随后是荧光相位或寿命检测来提取荧光寿命信息。在大多数情况下，期望使用一个或多个滤波器来将荧光发射与激发光分离。
42.波长大致对应于卟啉q-i带的峰值吸收波长(例如635
±
10nm，特别是635
±
5nm)的激发光在检测能力、发射效率、最小化的散射以及光源和检测器的低成本方面提供优异的性能。
43.通常需要将收集的荧光转换成有意义的输出。该转换步骤可以包括通过各种检测方法确定荧光发射，并将其与预定阈值进行比较。如果荧光水平高于阈值，那么可以作出阳性鉴定，表示存在细菌，并因此存在粪便。
44.在检测荧光的情况下，方法还可以包括：生成信号，以通知使用者细菌的存在(例如通知使用者粪便的存在)。该信号可以例如是声音或视觉指示(例如屏幕(例如计算机或手持设备的屏幕)上的光或消息)。
45.用激发光照射目标并收集荧光发射可以包括沿着光导向目标传输激发光。在目标附近，光导被有意地制成“泄漏的”。图3示出了作为适于照射目标的光导工作的示例光缆30。光缆30包括折射率为n1的芯31和折射率为n2的包层32，其中，n2＜n1。芯30和包层32可以是本领域已知的用于光缆的任何材料(例如二氧化硅、玻璃或聚合物或其它形式的光导)。
46.在目标是失禁垫、尿片或尿布的情况下，期望照射目标内的多个位置，以便优化细菌的检测。为了照射目标区域，可以使用各种装置来在大区域上分布激发光，并从所述区域收集荧光发射。若干方法使用“泄漏”光缆。包层32包括多个不连续部分33。包层32中的这些不连续部分33(“间隙”或“不连续部”)暴露芯31。在这样的“泄漏”光缆中，激发光可以经由包层32中的间隙33“泄漏”到芯31之外，从而照射目标内与间隙33相邻的多个位置。由存在于这些位置的任何细菌产生的荧光也可以经由包层中的间隙33进入光缆(即，其被光缆“收集”)。
47.通过沿着光缆30或其它类型的光导的长度提供多个不连续部分33，由光缆30承载的光的全内反射在这些部分中被部分地抑制，并且光在光缆30的长度上浸出。与具有单个“开放”端的光缆相比，这增大了光缆30可以检测目标(例如垫中的排泄物)中的细菌的存在的区域。间隙33可以围绕光缆30的整个或部分圆周延伸。间隙33可以采取包层中的针孔、狭缝、划痕或凹口的形式，并且它们可以围绕光缆30的圆周延伸或仅围绕其一部分延伸。间隙
33可以是沿着光缆30的长度的一个或多个螺旋切口。间隙33可以通过刻划、蚀刻、激光切割、穿孔、砂磨、喷砂或任何其它合适的技术形成。
48.光纤包层32中的间隙33可以定位和定尺成使得从芯31泄漏的光在各个间隙处大致是均匀的。这也确保了光纤每单位长度(例如每mm或每cm)收集到大致均匀的荧光量。这可以通过以非线性图案布置类似的间隙33来实现，在该非线性图案中，相邻的间隙33定位成朝向光纤的远端越来越靠近彼此，以便维持恒定程度的光泄漏，如图3所示。
49.在成人垫或尿布中，目标区域可以覆盖高达10-15cm的长度和通常5-10cm的宽度。在婴儿尿片或尿布中，该长度可以相应地减小。
50.离开光缆30的光在遇到目标材料(例如失禁垫、尿片或尿布的材料)时将被散射。这样，目标被照射的部分增加超过仅紧邻包层32中的间隙33的部分。优选地，光缆30具有小于1mm(例如0.75mm
±
0.25mm或更小)的直径，尽管其它容易获得的光缆30是容易获得的并且特别适合于本文所述的用途。
51.可以以其它方式使光缆“泄漏”。例如，光缆可以弯曲，以形成许多弯曲(例如以波状形状)。弯曲将增加在光纤内传播到芯与包层之间的界面上的光的入射角，这将减少内反射的量。当光纤被编织到材料中时，可以包括多个弯曲，以产生对应的多个区域，在该多个区域中，发射和吸收光可以耦合入光纤或耦合出光纤。
52.可以使用多根光缆来代替单根光缆。光缆可以以光纤束的形式布置，或者可以彼此平行或成一定角度(例如垂直)。在这种情况下，制造多根光纤的技术困难将通过具有显著更薄的传感器而得到补偿，即使当使用效率更低的光纤并且进一步增大感测区域时，该传感器也潜在地具有可接受的灵敏度。当编织到垫的织物中时，光纤也可以相对于彼此以网型布置来布置。
53.根据用于传递激发光并收集荧光发射光的光学布置，可以使用一根或多根泄漏光纤，并且可以以如图4所示的多种布置来布置这些光纤。当使用单根光纤时，如图4a所示，光纤42作为常规的光导工作，但是被使得在部分41中泄漏，并且终止于连接器43中。泄漏部分在预期存在排泄物的目标区域45上蜿蜒。
54.图4b中呈现了替代布置。在此，使两根光纤42在部分41中泄漏，并且终止于双光纤连接器44中。这些光纤彼此相邻放置，并且其中一根光纤传输激发光，而另一根光纤收集荧光发射光。泄漏部分41跨目标区域45蜿蜒。光缆的泄漏部分必须彼此足够靠近，使得两根光缆可以照射/接收来自目标45的光，并且与相同的感测区域相互作用。
55.图4c中呈现了替代方法。这再次使用双光纤连接器44，但是该连接器端接单根光纤的两端。该光纤具有带有非泄漏部分42的泄漏部分41。因此，光纤在目标区域上提供激发光并收集来自目标区域45的荧光发射。
56.图4中光纤41的蜿蜒部分可以附接到高度多孔且柔性的基材，该基材允许尿液通过到达垫的基础吸收区域。泄漏部分可以彼此平行地延伸，并且可以捆绑、粘合、编织到传感器垫中或者以其他方式固定就位。
57.图5中例示了又一些方法。在此，非泄漏光纤53用于向泄漏光纤52和柔性漫射器51传输激发光并收集来自它们的荧光发射，泄漏光纤和柔性漫射器类似于led背光面板中使用的泄漏光纤和柔性漫射器。这种工程化的漫射器可以由柔性pdms/pmma制成。这些或其它形式的光导板可以用一根或多根光缆连接到检测单元。在这种情况下，仅在光纤52与柔性
漫射器51接触的地方使光纤泄漏。用于在大区域上分布光的其它类似方法也是合适的。漫射器51用作通过全内反射工作的大光导。通过在整个片上结合凹陷或凸起(如扩展部分54所示)来间隔地中断全内反射，以形成侧面照射漫射器。因此，这也可以用作整个大的目标区域上的光的收集器。在漫射器51中必须存在多个孔，以允许尿液通过。
58.替代性地，光源和检测器可以靠近目标区域放置，并且通过电气装置而不是光学装置将信号信息带到信号处理单元。使用电连接而不是光学连接的简单性与开发超薄、柔性滤波器以从检测信号中去除激发光的挑战相平衡。
59.上述光缆(或多个光缆)可以形成荧光检测系统的一部分，该荧光检测系统包括一个或多个光导、光源和光学检测器。关于这些部件(和其它可选部件)的另外细节在下面阐述。
60.光源和检测器通常被结合到可以选择性地连接到光传递和感测光缆的单元中。光源可以是相干的或不相干的，可以在感测时段期间连续地工作，可以调制或可以脉冲调制。
61.红色(630-640nm)激光光源可能是优选的。这样的光源结合了低成本、低光学扩展量(本领域的指示聚焦光束的能力的术语，为光源面积和光源发射的立体角的乘积)和低操作功率的矛盾要求，所有这些要求对于长期、可靠操作都是必要的。亮度和低光学扩展量允许在光纤中直接发射光。特别地，可以采用635nm的波长。
62.可选地，光源的输出功率可以由光源(例如激光器)内部的光电二极管感测，以便将平均输出功率维持在使用者定义的值。可选地，可能需要对光源进行温度控制，以便稳定发射波长。可选地，光源仅间歇地接通，以节省功率，例如每10秒或30秒或每分钟或任何其它方便的时间段的短脉冲。
63.检测器可以是光电二极管或雪崩光电二极管。硅光电二极管或硅雪崩光电二极管由于其高光电量子效率和响应度而特别适合，光电量子效率和响应度在对应于与卟啉的q带激发相关联的荧光波长的波长范围内特别良好。
64.替代性地，检测器可以是分光计或时间分辨检测器(例如单光子雪崩二极管(single-photon avalanche diode，spad))。可以使用荧光检测领域的技术人员已知的许多荧光检测方法。
65.光传递和感测光缆通常是一次性的，因为它们将被污染，而包含光源和检测器以及其它信号处理电子器件的单元是可重复使用的。一次性零件旨在单次使用，并且优选地使这些零件的成本最小化。
66.荧光发射检测器可以被配置成仅检测与待检测的荧光发射带对应的波长范围中的光，而不检测激发波长。
67.图4a所示的布置可以耦合到如图6a或图6b所示的示例性荧光激发和检测系统。图6a中示出了基于长通二色反射器64的常规荧光检测系统。单根光纤61经由连接器62连接到荧光检测系统，并且其输出由透镜63准直。准直的荧光输出由二色滤波器64经由长通或陷波滤波器67透射到检测器68上。检测器68可能需要使用聚焦透镜68a。
68.二色反射器64反射来自光源66的激发光。该光可能需要准直透镜66a和低通滤波器65来从荧光激发源66去除较长波长的发射边带。准直的荧光激发光用透镜63聚焦到光纤61上。
69.替代性地，可以使用短通二色反射器65，并且检测器68及其滤波器67和透镜68a的
位置与光源66、其准直透镜66a和边带抑制滤波器65调换。激发光轴与发射光轴之间的角度不必是90度，而可以是由二色反射器64的设计限定的任何角度。
70.替代性地，可以用50:50的分束器立方体或板代替二色反射器。在这种情况下，近50％的激发光将损失，50％的发射光也将损失。然而，由于难以制造在透射与反射波长之间具有尖锐转变的二色反射器，因此在近斯托克斯位移下工作是可能的。
71.图6b中示出了提供类似的损失水平并且完全不需要二色反射器的布置。在此，来自光源68的可能需要透镜68a准直的光被透镜66通过短通滤波器67过滤到光纤64b上。光纤64b是具有三个端口64a、64b和61a的光纤分路器/合路器布置的一部分。进入光纤64b的光的大约50％传输到端口61a。类似地，端口61a中存在的荧光发射的大约50％存在于端口64a的输出处。该光由透镜63准直，并通过长通滤波器65到达检测器69，该检测器也可能需要聚焦透镜69a。如前所述，滤波器使激发光不能到达检测器69。
72.在图6a和图6b所呈现的示例性系统中，激发光和发射光由单根光纤运送到目标区域。连接器62可允许光缆自由旋转。优选地，连接器采用旋转和轴向闩锁。
73.尽管图6a和图6b中示出了常规的透镜和滤波器，但是可以使用一系列其它光学部件(例如梯度折射率透镜、法珀滤波器和其它全光纤部件)。
74.图7中呈现了如在图4b和图4c中呈现的布置所需的具有双光纤端口的示例性荧光激发和荧光检测系统。
75.来自光源78、关联准直透镜78a和边带抑制滤波器77的激发光由透镜76聚焦到用于连接到双光纤连接器72的激发光纤71b上。类似地，来自荧光发射光纤71a的光由透镜73准直，并且存在的任何激发光由长通或陷波滤波器75去除。这样滤波的光由透镜79a聚焦到检测器79上。
76.在该示例性系统中，连接器72必须不允许光缆自由旋转。优选地，连接器采用轴向闩锁机构。
77.尽管稳态激发和检测使用最简单、连续地或以短脉冲工作，但是在图6和图7所示的示例性布置中，其他检测方法也是可能的。这些方法包括使用分光计代替检测器，其中，分光计可以检测发射光的波长发射光谱。替代性地，可以采用荧光寿命测量方法，其中，光源输出在适合于样品的荧光寿命的一个或多个频率下被脉冲调制或调制。检测器于是可以是时间分辨检测器或相位解调检测器。光谱信息在区分光谱峰值(如图2所示)中可以是有用的，其中色散信息潜在地提供对患者健康的其他方面的洞察。同样，时间分辨信息可以提供类似的信息，同时具有对光纤衰减变化不敏感的另外优点。可以使用本领域技术人员已知的任何合适的光学布置。
78.当处理的检测荧光信息的水平超过预定阈值时，进行细菌(例如排泄物中)的阳性鉴定。优选地，这伴随着向使用者(例如包括图4和图5所示的光导布置的失禁垫的穿戴者或例如护士或医生的看护者)发送警报。在执行检测以便检测粪便存在的情况下，该警报然后可以提示将脏的失禁垫/尿片更换为清洁的失禁垫/尿片。
79.细菌检测系统还可以包括信号处理单元。信号处理单元接收来自检测器的电信号并处理它们，以确定光学检测器是否已检测到高于预定阈值的感兴趣的荧光信息。可以设定预定的阈值，以便消除由不可避免的背景噪声(例如由装置的任何光学部件或其它光源固有地产生的荧光)引起的细菌的“假阳性”检测。
80.细菌的检测可以连续进行(即通过连续产生激发光并监测荧光)，或者可以在由不进行检测的时段分开的离散时间间隔进行。在离散的时间间隔进行检测可以有助于节省功率(例如在设备是电池供电的情况下导致更长的设备寿命)。另外，特别是在粪便检测的情况下，由于患者排便的频率低，因此连续监测可能是不必要的。因此，可以定期进行检测(例如以20分钟或更少、优选5-15分钟的间隔)。当进行检测时，这仅需要进行足够长的时间，以使得能够检测荧光的存在与否。因此，在各个检测间隔期间，激发光优选地提供几秒或更短。
81.可以调制激发光，并且信号处理单元可以被配置成仅检测荧光中的对应调制。可以调制激发光的强度和/或频率。这样的同步检测方法对于信号处理领域的技术人员是已知的。与激发/发射过程无关的光源(例如环境光)将不会以相同的方式调制，因此可以滤除。调制波形可以是正弦或正方形，或者是同步解调领域的技术人员所知的其它形状。
82.上述荧光检测系统可以集成到失禁垫、尿片或尿布中。垫、尿片和尿布在本领域中是公知的，并且它们的确切构造对于实施本发明不是必要的。然而，它们通常包括细长的吸收部分，该吸收部分通常包括防臭剂。在以下讨论中，术语“垫”将为了简洁而使用，但应当理解为不仅包括失禁垫而且包括尿片和尿布。垫也可以指具有泄漏光纤或其它光漫射布置的单独插入件，由此垫插入尿片中，使得尿片设计不需要改变。
83.如上所述的分布式感测布置可以在垫内一体形成(即光缆和垫两者作为一个单元是一次性的)，或者光缆可以从垫去除，在这种情况下，光缆可以在使用之后消毒并且重新使用。
84.垫可以包括用于将分布式感测布置(尤其是包含多个不连续部分的光缆部分)大致居中地定位在垫内的装置。如本文所用，术语“居中”应理解为相对于垫的较长尺寸居中(即，对于垫的较长尺寸，光缆相对于垫的使用者从前向后延伸)。传感器的居中布置提供了检测细菌的更可靠的方法，因为污染(例如由于粪便、尿液或其它排泄物)通常在垫内居中地发生。比如，通过存在用于将光缆保持就位的套管，或者通过可以馈送光缆的材料环，可以实现居中定位。在某些实施例中，光缆可以编织到垫的织物中。
85.应当理解，光源、检测器和额外处理系统需要电源。电源可以集成在检测系统(即，电池或电池组)内。替代性地(例如在临床环境中)，系统可以包括连接到外部低压电源的装置(例如通过usb连接器的电源连接)，该装置也用于对电池或电池组充电。
86.荧光检测系统可以包括紧凑的壳体，其用于容纳可重复使用的部件(光源、检测器、通信模块、信号处理单元等)。该壳体可以装配在尿布或类似物的口袋中。如下所述，壳体中可以具有限定光学端口的孔口。
87.壳体可包括用于在失禁垫已被更换时使系统复位的装置(例如按钮或开关)。替代性地，如下所述，系统可以通过外部数据链路来复位。壳体还可以包括指示器，其被配置成当已经进行细菌的阳性鉴定时警告使用者。指示器可以是可见光、发声器、蜂鸣器。当荧光检测系统被例如坐轮椅的使用者佩戴时，振动警报系统可以是优选的。
88.荧光检测系统还可以包括用于接收连接光纤的端部的光学端口。连接光纤还可以包括在一端的磁性部分，其被配置成磁性地闩锁到端口上或端口中的磁体上。由此可见，连接光纤可以选择性地附接到光学端口(例如插入/拔出)，这允许泄漏光缆一体形成到一次性部分(例如失禁垫、尿布或一次性测试探头)中，同时壳体中的其余部件可以重复使用。
89.光学端口还可以包括传感器85，其用于检测连接光纤是否适当地插入端口中或者是否已经断开。传感器85可以被配置成将该“光纤连接/断开”信号发送到处理和通信单元，如图8所示且如下所述。替代性地，光缆的感测可以通过感测来自断开的连接器的反射来执行。
90.图8包括连接到光学检测子系统82(例如结合图4至图7中任一个描述的系统或布置)的光路81(或者当光源和检测器被放置在垫内时为电连接)。光学检测子系统82提供电信号82a和82b，其分别对应于荧光激发和发射信号。这些信号由电子放大器、滤波器和/或驱动电路83使用电信号处理领域的技术人员公知的设计来处理，并且用于使用同步检测方法、荧光寿命检测或使用光谱仪来驱动光源和来自光电设备的电信号。
91.数据流83a可以传递到数字处理单元84，以处理数据来确定粪便的阳性或假性鉴定。数字处理单元可以执行额外功能(例如检测荧光是否已经超过预设基线阈值)，以检测光导是否经由到传感器85的链路85a插入。该系统可以包括光源84c和/或可听发声器84d，其点亮或发声来指示粪便的阳性鉴定。该发声器84d还可以是振动信号设备(例如在移动电话上使用)。系统还可以包括按钮或开关84b，其用于将系统复位到阴性鉴定状态(即没有检测到细菌的状态)。
92.另外，数字处理单元84可以向系统控制单元86提供信息84a，该系统控制单元记录所获取的信息，并且将该信息提供给通过连接器89a到可选的外部数据总线(例如通用串行总线(universal serial bus，usb))的可选的数据链路89，和/或提供给可选的无线发送-接收单元87(例如通过射频波87a链接到其他设备的无线电调制解调器或其他无线收发器)。
93.控制单元86可以包括来自电池89的功率分配布置和从usb端口或从无线充电布置88a对所述电池充电的系统。
94.数据可以包括指示细菌已经被阳性鉴定的信息和/或指示做出阳性鉴定的时间的时间戳。在阳性鉴定时，所发送的数据可以触发外部设备上要生成的警报(例如声音、蜂鸣声、光、文本消息或对使用者的其他通知)。此外，所发送的数据可以包括检测系统的状态信息(例如剩余电池容量和/或“光纤连接/断开”信号)(如下所述)。
95.使用者可以使用一个或多个外部设备来向通信模块进行传输，以便配置检测系统。例如，如果外部设备是智能电话或计算机，则使用者可以使用安装的软件应用来进行配置。配置可以包括识别患者，将检测系统复位到阴性鉴定状态(即没有检测到细菌的状态)。当执行周期性检测时，配置可以包括选择用于检测的时间间隔和持续时间，如上所述。
96.多个检测系统可以与单个外部设备通信。比如，护士或医生可以监测多个患者的数据。
97.图9例示了一种方法，其包括用光照射目标的第一步骤s1和监测目标的荧光的第二步骤s2。该一般方法的可选额外步骤如上所述。
98.尽管已经根据如上所述的优选实施例描述了本发明，但是应当理解，这些实施例仅仅是说明性的，并且权利要求不限于这些实施例。本领域技术人员将能够根据本公开进行修改和替换，这些修改和替换被认为落入所附权利要求的范围内。本说明书中公开或说明的各个特征可以单独地或以与本文公开或说明的任何其它特征的任何适当组合结合到本发明中。