医生根据患者的症状、体检结果以及高危因素即可初步确定是否为感染。首先，医生确认患者所患疾病为感染而非其它类型疾病。例如，患者的咳嗽和呼吸困难可能是肺炎（肺感染）的症状，然而，患者可能患有并非由感染引起的哮喘或心力衰竭。对于这种患者，医生可借助胸部 X 线检查来鉴别肺炎与其它可能疾病。
当医生确认患者所患疾病为感染后，通常需要确定是哪种微生物导致感染。很多微生物可以导致某一特定感染。例如，肺炎可由病毒、细菌或真菌导致。不同微生物需要不同的治疗。
有多种实验室检查可以鉴定微生物。这些检查需要使用一份血样、尿样、痰液样本或其它体液或组织。样本可以
染色后放在显微镜下检查
培养（置于促进微生物生长的条件下）
检测微生物的抗原（来自微生物的可以引发体内免疫反应的分子）
进行微生物遗传物质（如DNA或RNA）检测
尚无一种检查可以鉴定所有微生物，能鉴定一种微生物的检查通常不能鉴定其它微生物。医生必须根据所怀疑的微生物类型来选择检查类型。
有时需要根据先前检查结果做多项不同的检查，且通常遵循一定顺序。每项检查都可进一步缩小诊断范围。如果未选择合适的检查，医生可能会查不出感染的原因。
当鉴定出微生物后，医生进一步测试哪种药物对微生物最为有效（药敏测试），以便尽早开始有效治疗。
用于检测的样本
从人体内可能含有怀疑引起感染的微生物的区域取样。样本可以是
血
痰液
尿
粪便
组织
脑脊液
鼻、咽喉或生殖器部位的粘液
某些送检的样本，如痰液、粪便和鼻子或咽喉的粘液，通常含有许多不致病的细菌。医生需要鉴别这些细菌以及可能的致病菌。
其它样本来自通常不含任何微生物（无菌）的区域，例如尿液、血液或脑脊液（围绕脑和脊髓的液体）。只要首先使用了消毒剂清洁取样区域以防止污染，在这些样本中发现任何细菌就都是异常的。
染色后用显微镜检查
有时候，医生仅在显微镜下观察一下即可确定是哪种微生物。
大多数样本需要经过染色处理。染色剂可让微生物染上颜色，从而与背景区分开。有些微生物具有独特的大小、形状和颜色，便于医生识别。
不过，很多微生物外观相似，无法使用显微镜进行鉴别。另外，它们必须数量足够多，体积足够大，才能在显微镜下看到。例如，病毒无法使用显微镜鉴定，因为它们太小。
对于细菌，医生常选用革兰氏染色法（一种紫色染色剂）。细菌的分类如下：
革兰氏阳性（呈蓝色，因为它们被紫色革兰氏染色剂染色）。
革兰氏阴性（呈红色，因为它们不被染色剂染色）
有时，根据细菌的革兰氏染色是阳性还是阴性，医生可确定用哪种抗生素。革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌往往对不同类别的抗生素敏感。
除革兰氏染色外，医生还可根据所怀疑的微生物类型使用其它染色法。
微生物的培养
许多样本包含的微生物太少，无法用显微镜观察或通过其它测试进行鉴定。因此，医生通常会尝试在实验室中培育（称为培养）微生物，直到有足够的微生物可以识别。
将样本放在装有特定营养物质以促进微生物生长的无菌皿（板）或试管中。根据医生怀疑是哪种微生物引起感染，使用不同的营养物质。通常，医生会向培养皿或试管内加入一些物质来抑制非致病菌的生长。
很多微生物很容易培养，比如导致尿路感染或链球菌性喉炎的细菌 有些细菌则无法培养，比如导致梅毒的细菌。还有的细菌（比如导致结核的细菌）和真菌需要培养数周才会生长。有些病毒可以培养，但许多不能。
培养微生物后，进行测试以鉴定它们并确定对抗微生物药物的易感性和敏感性。
微生物对抗微生物药物的易感性和敏感性测试
虽然医生大体知道哪种抗微生物药物对哪种微生物有效，但微生物时刻在变化，不断对先前有效的药物产生耐药性。所以，医生需要通过药敏测试来确定各种抗生素对致病微生物的效果。该检测有助于医生确定哪种药物适合用于治疗特定患者的感染（参见抗生素的选择）。
药敏测试常用到培养。当微生物培养到一定数量后，医生将各种抗生素加入培养基内，看哪种抗生素能杀死微生物。他们还测试了微生物对药物的敏感程度，即杀死微生物是否需要少量或大量的药物（敏感性测试）。如果实验室内需要使用大量药物才可杀死微生物，医生通常不选用这种药物。
有时，医生也可使用基因测试来检测微生物内是否含有对某种抗微生物药物耐药的基因。例如，耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌 (MRSA) 可通过检测 mecA 基因来鉴定。
由于药敏测试是在实验室内（而非患者体内）进行的，所以结果并不总是与药物被给予时体内发生的情况相一致。与使用药物的患者相关的一些因素会影响药物的有效性（另见药物反应概述）。它们包括：
人体的免疫系统是如何工作的
患者年龄
患者是否有其他疾病
人体如何吸收和代谢药物
微生物抗体或抗原检测
抗体检查
由于抗体会被释放到血液中，因此抗体检测通常使用感染者的血样进行。也可使用脑脊液或其它体液样本进行测试。
抗体是由身体免疫系统生成的抵抗感染的物质。由特定类型的白细胞在遇到异物或外源性细胞时生成。抗体的生成通常需要数天时间。
抗体可以识别和攻击导致其生成的特定异物（抗原），所以每种抗体都是唯一的，仅攻击特定类型（种属）的微生物。如果某人具有针对特定微生物的抗体，则表示该人已暴露于该微生物并已产生免疫反应。不过，由于很多抗体在感染消退后很长时间仍存在于血流中，所以血液中检测到抗体并不一定表明一个人存在感染。抗体有可能来自先前的感染。
医生可根据所怀疑的感染类型检测多种抗体。有时，医生仅需检测抗体是否存在，但通常需要确定抗体的数量。通过反复地对半稀释样本，直至样本不再检测出抗体，即可确定抗体的数量。在检测结果为阴性之前需要进行的稀释越多，感染者样本中的抗体越多。
由于免疫系统需要数天到数周时间才能生成足够多的能够检测到的抗体，所以单纯依靠抗体检测可能会延误感染的诊断。患者生病后立即进行抗体检测，结果往往为阴性。因此，医生一般在患病后立即采集一份样本，数周后再采集一份样本，看看抗体水平是否有升高。如果人们在生病后第一次测试的抗体水平低，几周后发现抗体水平升高，则表明存在活动性、新发或新近的（而非旧有的）感染。
你知道吗……
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抗原检测
抗原是可以引发机体免疫应答的物质。微生物（和所有细胞）在其表面及其内部均有抗原。每种微生物都有不同的、独特的抗原。因此，找到其中一个抗原意味着存在特定的微生物。抗原检测可直接测定微生物的存在，因此医生可以快速诊断出感染，而无需等待人们产生针对微生物的抗体。此外，这些检查可用于免疫系统不能产生许多抗体的人，例如近期进行过骨髓移植或患有艾滋病 (AIDS) 的人。
为了进行抗原检测，医生会从人体采集样本，并将其与可疑微生物的检测抗体混合。如果患者样本中存在来自该微生物的抗原，则将其粘附到试验抗体上。可使用不同的方法检测抗原-抗体组合。但是无论采用哪种方法，抗原的存在都意味着存在微生物，而且可能是感染的原因。
微生物遗传物质检测
源于微生物的遗传物质检测被称为
基于核酸的检测
如果某种微生物难以培养，也不容易通过其它方法鉴定，医生可通过检测微生物的遗传物质来鉴定它。遗传物质由核酸构成：脱氧核糖核酸 (DNA) 或核糖核酸 (RNA)。每种生物体中的一些 DNA 和 RNA 是该生物体所特有的。因此，找到一些 DNA 或 RNA 意味着存在特定的微生物。
聚合酶链反应(PCR)是这类检测的一种。PCR技术用于从微生物中产生许多基因拷贝，使微生物更容易识别。
每种遗传试剂盒仅可检测一种特定的微生物。也就是说，用于检测丙肝病毒的遗传试剂盒仅可检测丙肝病毒，不能检测其它。所以，这些检测仅在医生有了怀疑对象时才使用。
大多数核酸检测仅能确定微生物的存在与否（称作定性检测）。但是，对于某些感染，例如艾滋病病毒(HIV)和丙型肝炎，测试也可以衡量存在多少微生物的遗传物质（称为定量测试），从而确定感染的严重程度。定量检测也可用于监测治疗的效果。
核酸检测有时可用于检测微生物是否存在耐药基因或耐药基因突变。不过，这些检测并非完全准确，因为有些耐药突变尚未知晓。所以，遗传物质检测并不能查出所有的耐药基因。而且，这些检测很昂贵，尚未得到普及，且仅有少数微生物可以使用。
其它用于鉴定微生物的检测
识别微生物某些其它独特特征的测试有时被称为
非依据核酸的鉴别检测
这些测试如此命名，因为它们不是基于鉴定微生物的由核酸（DNA和RNA）组成的遗传物质。
例如，可以通过检测来确定：
培养时微生物可以在其中生长或生长最好的物质
由微生物产生的酶（有助于微生物感染细胞或通过组织快速传播）
微生物中的有助于识别它的其它物质（如蛋白质和脂肪酸）
