具有比色傳感器的血液培養(yǎng)瓶的探測(cè)器裝置的制造方法
【專利說明】具有比色傳感器的血液培養(yǎng)瓶的探測(cè)器裝置
[00011 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2011年7月19日，申請(qǐng)?zhí)枮?01180035365.2,發(fā)明名稱為"具有 比色傳感器的血液培養(yǎng)瓶的探測(cè)器裝置"的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0003] 本申請(qǐng)要求2010年7月20日提交的標(biāo)題為"DetectorArrangementforBlood CultureBottlesWithColorimetricSensors"的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/400,001 的利 益。
【背景技術(shù)】
[0004] 用于培養(yǎng)血液以得知微生物的存在的瓶和用于以非侵入方式分析這樣的瓶的相 關(guān)儀器在本領(lǐng)域中是已知的，并在專利文獻(xiàn)中被描述。參見美國專利5,858,769、5,795， 773、4,945,060、5,094,955、5，164,796、5,217,876和5,856，175。上面列出的專利的瓶和儀 器在商標(biāo)BacT/ALERT下由本受讓人成功地商業(yè)化。
[0005] 在這些血液培養(yǎng)儀器中描述的瓶利用放置在瓶的底部中并與樣本媒介接觸的比 色傳感器來確定細(xì)菌生長的存在/不存在。一旦臨床/工業(yè)樣本被添加到存在于瓶中的液體 生長媒介且孵育出現(xiàn)，在微生物的數(shù)量增加時(shí)二氧化碳的濃度就增加;二氧化碳是細(xì)菌生 長的呼吸副產(chǎn)物?？蛇x地，對(duì)與微生物的生長有關(guān)的媒介PΗ的改變也可由傳感器監(jiān)控。 BacT/ALERT傳感器和監(jiān)測(cè)電子設(shè)備的基本操作在美國專利4,945,060中并且也在Thorpe等 人的文章 "BacT/Alert:anAutomatedColorimetricMicrobialDetectionSystem" 中被 描述，該文章在ClinicalMicrobiology的期刊（1990年7月，pp. 1608-12)中被發(fā)表。'060專 利和Thorpe等人的文章通過引用并入本文。
[0006] 在附圖的圖1中示出了'060專利的基本比色傳感系統(tǒng)。紅色發(fā)光二極管（LED)(4) 投光于BacT瓶（1)的底部上。比色傳感器(2)放置在瓶（1)的底部上。LED光以相對(duì)于瓶（1)的 底表面的45度角射在傳感器上。大部分光穿透瓶的結(jié)構(gòu)并射在比色傳感器(2)上。部分光將 以與瓶的底表面成45度角但在與入射光相反的方向（例如，反射角等于入射角)上從塑料瓶 材料和傳感器(2)反射。很多剩余的光從傳感器的表面和內(nèi)部散射。當(dāng)分別地，在瓶中的C02 的百分比從0 %改變到100 %以及顏色從藍(lán)色改變到黃色時(shí)，傳感器(2)改變其顏色。硅光電 探測(cè)器(5) "凝視"（S卩，連續(xù)地監(jiān)控散射強(qiáng)度信號(hào))傳感器(2)中的區(qū)域，其中來自LED的光與 傳感器相互作用。由光電探測(cè)器探測(cè)的散射光的強(qiáng)度與瓶（1)內(nèi)的C02水平成比例。圖1還示 出包括電流源(6)、電流到電壓轉(zhuǎn)換器(7)和低通濾波器(8)的相關(guān)電子設(shè)備。
[0007]圖2是由圖1的光電探測(cè)器(5)接收的信號(hào)的曲線圖。使用光纖探頭代替圖1中的光 電探測(cè)器(5)來收集數(shù)據(jù)。光纖探頭被按規(guī)定路線傳送光光譜儀，其顯示隨強(qiáng)度(反射度單 位)和波長而變化的散射光。每個(gè)曲線的形狀是在特定C02水平處LED強(qiáng)度分布與比色傳感 器(2)的反射率的卷積。
[0008]當(dāng)用光纖探頭代替圖1的硅光電探測(cè)器（5)時(shí)，與圖2所示的積分波長信號(hào)成比例 的光電流由光電探測(cè)器產(chǎn)生。換句話說，硅光電探測(cè)器(5)將光譜響應(yīng)積分成光電流。該光 電流轉(zhuǎn)而使用跨阻抗放大器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。
[0009]雖然圖1的BacT/ALERT傳感系統(tǒng)是魯棒性的并在血液培養(yǎng)系統(tǒng)中成功地使用了很 多年，但它有幾個(gè)待改進(jìn)的方面。首先，如果血液培養(yǎng)瓶(1)在小室中移動(dòng)(例如，在Z軸上移 位，使得它從光電探測(cè)器的位置移遠(yuǎn)），系統(tǒng)(如它當(dāng)前被實(shí)現(xiàn)的)將這個(gè)移動(dòng)探測(cè)為強(qiáng)度的 減小。然而，強(qiáng)度的這個(gè)減小被儀器解釋為瓶中的c〇2水平的減小，其可能實(shí)際上不出現(xiàn)。因 為這個(gè)效應(yīng)與當(dāng)二氧化碳含量增加(意味著細(xì)菌生長)時(shí)瓶的反射率增加的效應(yīng)相反，所以 系統(tǒng)將平移的瓶視為沒有生長(即，假陰性條件)是有可能的。
[0010] 同樣，當(dāng)儀器在臨床實(shí)驗(yàn)室中老化時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)可收集隨時(shí)間而變化的塵土或光 學(xué)材料經(jīng)歷減小的透射率。例如，當(dāng)塑料老化時(shí)，它們的透射率可能由于光、微粒增加（塵 土)或清洗劑的重復(fù)使用的效應(yīng)而減小。這些效應(yīng)將不影響讀數(shù)，但將表現(xiàn)為系統(tǒng)的響應(yīng)中 的漂移。周期性校準(zhǔn)檢查可補(bǔ)償該漂移。因此，對(duì)在光學(xué)系統(tǒng)中有透射的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)器和調(diào)節(jié) 或補(bǔ)償這些錯(cuò)誤源中的一些的能力有長期以來感到的但未被滿足的需要，特別是瓶未完全 安裝在容器中且不在標(biāo)稱或原始位置處(有遠(yuǎn)離光學(xué)探測(cè)器裝置的某種Z軸移位)的情況。
[0011] 所關(guān)注的其它現(xiàn)有技術(shù)包括下面的美國專利:7,193，717、5,482,842、5,480,804、 5,064,282、5,013，155、6,096,2726、6,665,061、4,248,536以及1994年11月24日公布的所 公布的PCT申請(qǐng)W0 94/26874。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種血液培養(yǎng)瓶的探測(cè)裝置，所述血液培養(yǎng)瓶包含 比色傳感器，所述比色傳感器經(jīng)受由于所述血液培養(yǎng)瓶內(nèi)的樣本媒介的pH或⑶2的變化而 引起的顏色變化，所述探測(cè)裝置包括：
[0013]傳感器LED，其照明所述比色傳感器；
[0014]參考LED，其照明所述比色傳感器；
[0015]控制電路，其用于選擇性和交替地啟動(dòng)所述傳感器LED和所述參考LED;以及[0016]光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器測(cè)量在使用所述傳感器LED和所述參考LED選擇性和 交替地照明所述比色傳感器期間來自所述比色傳感器的反射度并產(chǎn)生強(qiáng)度信號(hào)；
[0017]其中所述參考LED被選擇成具有照明峰值波長，使得來自于所述參考LED照明的所 述光電探測(cè)器的所述強(qiáng)度信號(hào)實(shí)質(zhì)上不被所述比色傳感器的顏色變化影響。
[0018] 在一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述參考LED具有在750和900nm之間的照明峰值波長。
[0019]在一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述探測(cè)裝置還包括接收所述強(qiáng)度信號(hào)的計(jì)算機(jī)，所述計(jì) 算機(jī)包括存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器存儲(chǔ)隨所述瓶離相對(duì)于所述探測(cè)裝置的原始位置的距離而變化 的所述參考LED的強(qiáng)度信號(hào)之間的校準(zhǔn)關(guān)系。
[0020] 在一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述存儲(chǔ)器還存儲(chǔ)隨所述瓶離所述原始位置的距離而變化 的所述傳感器LED的強(qiáng)度信號(hào)之間的校準(zhǔn)關(guān)系，且其中所述計(jì)算機(jī)根據(jù)所述傳感器LED和所 述參考LED的校準(zhǔn)關(guān)系來補(bǔ)償由于所述瓶位于遠(yuǎn)離所述原始位置一段距離處而引起的來自 所述傳感器LED的強(qiáng)度信號(hào)的下降。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于探測(cè)包含在血液培養(yǎng)瓶中的比色傳感器 的方法，所述比色傳感器經(jīng)受由于所述血液培養(yǎng)瓶內(nèi)的樣本媒介的pH或C02的變化而引起 的顏色變化，所述方法包括下列步驟：
[0022]使用傳感器LED和參考LED交替和重復(fù)地照明所述比色傳感器；
[0023] 使用光電探測(cè)器測(cè)量由于通過所述傳感器LED和所述參考LED照明所述比色傳感 器而引起的來自所述比色傳感器的反射度，所述光電探測(cè)器響應(yīng)地產(chǎn)生強(qiáng)度信號(hào)；
[0024] 其中所述參考LED被選擇成具有照明峰值波長，使得來自于所述參考LED照明的所 述光電探測(cè)器的所述強(qiáng)度信號(hào)實(shí)質(zhì)上不被所述比色傳感器的顏色變化影響。
[0025] 在一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述參考LED具有在750和900nm之間的照明峰值波長。
[0026] 在一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法還包括以下步驟:將隨所述瓶離相對(duì)于所述傳感 器LED、所述參考LED和所述光電探測(cè)器的原始位置的距離而變化的所述參考LED的強(qiáng)度信 號(hào)之間的校準(zhǔn)關(guān)系存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中。
[0027] 在一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法還包括以下步驟:將隨所述瓶離相對(duì)于所述傳感 器LED、所述參考LED和所述光電探測(cè)器的原始位置的距離而變化的所述傳感器LED的強(qiáng)度 信號(hào)之間的校準(zhǔn)關(guān)系存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中。
[0028] 在一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法還包括以下步驟:根據(jù)所述傳感器LED和所述參考 LED的校準(zhǔn)關(guān)系，來補(bǔ)償由于所述瓶