[发明专利]用于具有比色传感器的血培养瓶的检测器装置

说明书

背景

用于培养存在微生物的血液的瓶子以及用于以无创性方式分析这种瓶子的相关仪器在本领域中是已知的，并且在专利文献中进行了描述。参见美国专利第5,858,769、5,795,773、4,945,060、5,094,955、5,164,796、5,217,876以及5,856,175号。上面列出的专利的瓶子和仪器已经成功地通过本受让人用商标BacT/ALERT进行了商业化。

在这些血培养仪器中描述的瓶子利用了置于瓶子的底部并且与所述样品培养基接触的比色传感器，以确定细菌生长的存在/不存在。一旦在瓶子中存在的液体生长培养基中加入临床/工业样品并且发生繁殖，二氧化碳的浓度就会随微生物数量的增加而增加；二氧化碳是细菌生长的呼吸作用的副产物。此外，还可以通过传感器监测与微生物生长有关的培养基pH的变化。在美国专利第4,945,060号中并且还在由Thorpe等人于1990年7月发表在临床微生物学杂志的第1608-1612页的文章“BacT/Alert:an Automated Colorimetric Microbial Detection System”中描述了BacT/ALERT传感器和监测电子设备的基本操作。在此以引用方式并入了‘060专利以及Thorpe等人的文章。

附图的图1中示出了在‘060专利中描述的基本的比色传感系统。红色发光二极管(LED)(4)照射到BacT瓶子(1)的底部。比色传感器(2)被放置在瓶子(1)的底部。LED光相对瓶子(1)的底表面为45度角照射到传感器上。大多数的光穿透瓶子的结构并且照射到比色传感器(2)上。一部分光将会从塑料瓶材料和45度角处的传感器(2)反射到瓶子的底表面，但是沿与照射光相反的方向(例如，反射角等于入射角)。从传感器的表面和内部散射出了许多剩余的光。随着瓶子中的CO₂百分比从0％变化到100％，传感器(2)改变其颜色；相应地，传感器的颜色从蓝色变化到黄色。硅光电检测器(5)“凝视”传感器(2)中的来自LED的光与传感器相互作用的区域(即，连续监测散射的强度信号)。通过光电检测器检测到的散射光的强度是与瓶子(1)内的CO₂水平成比例的。图1还示出了相关联的电子设备，所述电子设备包括电源(6)、电流-电压转换器(7)以及低通滤波器(8)。

图2是由图1的光电检测器(5)接收到的信号的曲线图。用光纤探针代替图1中的光电检测器(5)收集了数据。光纤探针通向可见光谱仪，其用强度(反射率单位)和波长的函数示出散射光。每条曲线的形状是在指定的CO₂水平下的LED强度分布与比色传感器(2)的反射率的卷积。

当图1的硅光电检测器(5)取代了光纤探针时，通过光电检测器产生了与图2中示出的积分的波长信号成比例的光电流。换句话说，硅光电检测器(5)将频谱响应积分成光电流。接着，使用跨阻放大器将该光电流转换成电压信号。

虽然图1的BacT/ALERT传感系统是鲁棒性的并且已经在血培养系统中成功使用了许多年，但是它确实有一些需要的地方。首先，如果血培养瓶(1)朝细胞移动(例如，沿z轴的位移，这样其移离了光电检测器的位置)，那么系统(如目前所实施了的)将该移动检测为强度降低。然而，该强度降低被仪器解释为瓶子中的CO₂水平降低，但实际上这可能没有发生。由于该效应与瓶子的反射率随二氧化碳含量增加(象征细菌生长)而增加的效应相反，故有可能系统将把平移的瓶视为没有生长(即，假阴性情况)。

同样，随着临床实验室中的仪器的老化，光学系统可能积累了灰尘或者光学材料经历了透射率随时间减小。例如，随着塑料的老化，由于光效应、特别是由于累积的(灰尘)或者反复使用清洁剂，它们的透射率可能会减小。这些效应将不会影响读数，但是将表现为响应于系统的漂移。定期校准检查可以补偿这种漂移。因此，存在长期感到但尚未满足的需求，所述需求为拥有光学系统中的透射的实时监测仪以及调节或者补偿这些误差源中的一些的功能，特别是在其中瓶子没有被完全安装在容器中并且其不在标称位置或者起始位置(具有一定的远离光检测器装置的Z轴位移)的情况下。

感兴趣的其他现有技术包括以下美国专利：7,193,717、5,482,842、5,480,804、5,064,282、5,013,155、6,096,272、6,665,061、4,248,536、以及于1994年11月24日发表的公开的PCT申请WO 94/26874。

概述

本文公开了用于包含比色传感器的血培养瓶的改进的检测装置。