Identification of bacteria by infrared imaging with the use of focal plane array Fourier transform infrared spectroscopy
Notice bibliographique
Résumé
The application of infrared imaging employing focal plane array Fourier transform infrared (FPA-FTIR) instrumentation for the identification of bacteria was investigated. FPA-FTIR spectroscopy was shown to provide new opportunities for bacteria identification with unprecedented reliability and throughput by allowing 102--103 FTIR spectra to be acquired simultaneously from surface areas of 90 x 90 to 200 x 200 mum with a spatial resolution of ∼6 mum. The combination of data redundancy and spatial resolution afforded by infrared imaging made it possible to acquire highly reproducible spectra from bacterial films. A protocol for enhancing the reliability of bacteria identification by transmission-mode FPA-FTIR spectroscopy was developed by optimizing spectral acquisition parameters, spectral processing and data analysis; using the differentiation of two Campylobacter species as a test case. The results for this test case were compared with those obtained from three alternate FTIR spectral acquisition modes. The optimized protocol was employed for the generation of a spectral database of foodborne bacteria, containing over 1,000,000 spectra acquired by infrared imaging of 36 species from 19 genera. The development of a modular hierarchical clustering (MHC) model, in combination with the use of a region selection algorithm, allowed all species in the database to be differentiated from each other down to the species level based on differences in their infrared absorption profiles. A validation study involving the identification of well-characterized isolates by comparison of their spectra to those in the database demonstrated the robustness of the MHC model. In a further study employing 44 strains of Clostridium botulinum, the discriminatory power of FPA-FTIR spectroscopy was compared with that of pulsed-field gel electrophoresis, and the region selection algorithm was applied to identify growth medium-independent spectral regions that allowed for the differentiation of Group I and Group II C. botulinum strains in two blind validation studies. The research carried out also demonstrated the high-throughput potential of bacteria identification by infrared imaging when combined with the use of a microarray system for sample deposition. Overall, the novel FPA-FTIR spectroscopy-based bacteria identification protocol developed in this work provides a rapid-response and reagent-free technique suitable for routine use in both food and clinical microbiology laboratories.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».