[发明专利]具有比色传感器的血液培养瓶的探测器装置

说明书

本申请是申请日为2011年7月19日，申请号为201180035365.2，发明名称为“具有比色传感器的血液培养瓶的探测器装置”的申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年7月20日提交的标题为“Detector Arrangement for Blood Culture Bottles With Colorimetric Sensors”的美国临时专利申请号61/400,001的利益。

背景技术

用于培养血液以得知微生物的存在的瓶和用于以非侵入方式分析这样的瓶的相关仪器在本领域中是已知的，并在专利文献中被描述。参见美国专利5,858,769、5,795,773、4,945,060、5,094,955、5,164,796、5,217,876和5,856,175。上面列出的专利的瓶和仪器在商标BacT/ALERT下由本受让人成功地商业化。

在这些血液培养仪器中描述的瓶利用放置在瓶的底部中并与样本媒介接触的比色传感器来确定细菌生长的存在/不存在。一旦临床/工业样本被添加到存在于瓶中的液体生长媒介且孵育出现，在微生物的数量增加时二氧化碳的浓度就增加；二氧化碳是细菌生长的呼吸副产物。可选地，对与微生物的生长有关的媒介pH的改变也可由传感器监控。BacT/ALERT传感器和监测电子设备的基本操作在美国专利4,945,060中并且也在Thorpe等人的文章“BacT/Alert:an Automated Colorimetric Microbial Detection System”中被描述，该文章在Clinical Microbiology的期刊(1990年7月,pp.1608-12)中被发表。‘060专利和Thorpe等人的文章通过引用并入本文。

在附图的图1中示出了‘060专利的基本比色传感系统。红色发光二极管(LED)(4)投光于BacT瓶(1)的底部上。比色传感器(2)放置在瓶(1)的底部上。LED光以相对于瓶(1)的底表面的45度角射在传感器上。大部分光穿透瓶的结构并射在比色传感器(2)上。部分光将以与瓶的底表面成45度角但在与入射光相反的方向(例如，反射角等于入射角)上从塑料瓶材料和传感器(2)反射。很多剩余的光从传感器的表面和内部散射。当分别地，在瓶中的CO₂的百分比从0％改变到100％以及颜色从蓝色改变到黄色时，传感器(2)改变其颜色。硅光电探测器(5)“凝视”(即，连续地监控散射强度信号)传感器(2)中的区域，其中来自LED的光与传感器相互作用。由光电探测器探测的散射光的强度与瓶(1)内的CO₂水平成比例。图1还示出包括电流源(6)、电流到电压转换器(7)和低通滤波器(8)的相关电子设备。

图2是由图1的光电探测器(5)接收的信号的曲线图。使用光纤探头代替图1中的光电探测器(5)来收集数据。光纤探头被按规定路线传送光光谱仪，其显示随强度(反射度单位)和波长而变化的散射光。每个曲线的形状是在特定CO₂水平处LED强度分布与比色传感器(2)的反射率的卷积。

当用光纤探头代替图1的硅光电探测器(5)时，与图2所示的积分波长信号成比例的光电流由光电探测器产生。换句话说，硅光电探测器(5)将光谱响应积分成光电流。该光电流转而使用跨阻抗放大器转换成电压信号。

虽然图1的BacT/ALERT传感系统是鲁棒性的并在血液培养系统中成功地使用了很多年，但它有几个待改进的方面。首先，如果血液培养瓶(1)在小室中移动(例如，在z轴上移位，使得它从光电探测器的位置移远)，系统(如它当前被实现的)将这个移动探测为强度的减小。然而，强度的这个减小被仪器解释为瓶中的CO₂水平的减小，其可能实际上不出现。因为这个效应与当二氧化碳含量增加(意味着细菌生长)时瓶的反射率增加的效应相反，所以系统将平移的瓶视为没有生长(即，假阴性条件)是有可能的。

同样，当仪器在临床实验室中老化时，光学系统可收集随时间而变化的尘土或光学材料经历减小的透射率。例如，当塑料老化时，它们的透射率可能由于光、微粒增加(尘土)或清洗剂的重复使用的效应而减小。这些效应将不影响读数，但将表现为系统的响应中的漂移。周期性校准检查可补偿该漂移。因此，对在光学系统中有透射的实时监测器和调节或补偿这些错误源中的一些的能力有长期以来感到的但未被满足的需要，特别是瓶未完全安装在容器中且不在标称或原始位置处(有远离光学探测器装置的某种Z轴移位)的情况。