用于标准化血液培养测量系统中的信号的系统和方法与流程

本公开涉及优化荧光检测系统，如但不限于光学血液培养测量系统。更具体地，本公开涉及标准化光学血液培养测量系统中的荧光信号的系统和方法，该光学血液培养测量系统被配置以检测样品中目标分析物的存在。

背景技术：

1、在某些领域(例如，医药、制药、食品工业)中，期望快速和准确确定具体系统(例如，患者的血液、一批药品、食品供应)中的微生物污染。已经开发了利用包括荧光材料结合指示剂材料的传感器以通过微生物生物活性而间接检测样品中的微生物的方法。采用这些方法的测量系统利用荧光传感器或检测器来检测从容纳样品和传感器的容器或小瓶发射的荧光信号。然后利用软件和/或硬件系统来处理由检测器收集的数据。可以利用一个或多个参考信号将检测器测量的信号标准化，例如以提高所得数据测量中的信噪比。在某些应用中，当将小瓶置于测量系统内时，获得初始检测器读数，并将初始读数用作参考信号。基于初始检测器读数的标准化可能遭到若干限制。

2、在一些系统中，在任何具体时间时测量系统的输出是基于当前检测器读数与小瓶最初被置于系统中时(也称为“时间0”)获取的初始检测器读数之比而生成的。在这些系统中，通过将当前检测器读数除以时间0的初始检测器读数来标准化当前检测器读数。将任何时间的检测器读数限定为i读数，将初始检测器读数限定为i读数#1，并将获取初始检测器读数的时间限定为t读数#1，可以通过以下方程式描述提供给最终用户的报告测量系统读数的变化性：

3、报告测量系统读数的变化性＝δ(i读数/i读数#1)+δt读数#1。

4、如此方程式所示，促成报告测量系统读数的变化性的因素是初始系统读数的任何变化性，被命名为“i读数#1”。这种变化性可以降低测量系统的灵敏度。例如，为了区分来自测试样品的输出信号读数的变化是微生物存在的结果而不是检测器变化性的结果，可需要输出测量结果的较大变化。换言之，检测器变化性可影响确定样品中分析物存在所需的阈值测量。

5、另外，在样品被收集并注入测试小瓶中的时间与小瓶被置于测量系统中的时间之间通常存在延迟。在一些情况下，在几小时或甚至几天(例如一周)之后，接种的小瓶被置于测量系统内。这意味着初始检测器读数可能不是在将小瓶接种样品后24-72小时获取的。样品被置于小瓶时和小瓶被置于测量仪器时之间的时间段常称为延迟的小瓶进入(delayedvial entry)(dve)。dve时间段可以允许在小瓶置于测量系统内之前细菌或其它微生物生长。在置于测量系统中之前细菌或其它微生物的生长可影响初始检测器读数参考信号并因此影响利用初始检测器读数参考信号标准化的测试数据。

6、存在利用初始检测器读数作为参考信号来标准化由测量系统输出的当前检测器读数相关的其它缺陷。初始检测器读数参考信号可受传感器温度波动的影响。传感器环境温度波动可由外部因素(如传感器和/或传感器设备的最终用户对周围环境的控制不足、进入系统后小瓶温度的变化以及通过测量系统的空气移动)引起。传感器温度波动可能需要补偿以提供准确读数。

7、当前的测量和数据处理技术还可导致目标分析物的存在的检测延迟。来自噪声源的信号变化(用户交互、温度变化等)可看起来是生物体生长。用于处理检测器数据的算法可以利用移动的平均值来补偿这些信号变化。利用移动的平均值对信号进行平滑处理可以减少随机噪声，但也可延迟生物体生长所造成的信号变化的检测。光学血液培养传感器系统还必须区分脉冲噪声(如瓶移动和抽屉猛撞声(drawer slams))与生物体生长，因此处理这些系统中的检测信号的算法利用一些形式的延迟来确保测量的信号变化得以维持。当信号变化是由血液培养瓶中的生物体生长而不是脉冲噪声引起时，这种维持的信号变化更可能发生。然而，这种内置的延迟(built-in delay)可能促使从收集样品的时间到生成血液培养测试结果的时间之间的等待时间更长。

8、当前的标准化技术还不能提供对测量系统信号质量的实时反馈。测量系统的系统架构可导致错误的测量结果产生。例如，用于激发传感器内的荧光材料的一些光源构件在其使用寿命期间可能发射强度退化。光学检测器的性能也可退化。光源构件能量发射或光学检测器灵敏度的变化可导致测量系统报告不准确的测试数据。不准确数据测量的进一步来源可以包括测量系统仪器的误用(例如，仪器外壳的门猛撞)。测量系统的处理不当可以导致在样品测试过程中测试小瓶在光学询问路径中的误对准。另外，测试小瓶内传感器的化学组分的不一致也可以导致测量系统报告不准确的测试数据。

9、本公开技术的实施方式解决或减轻光学血液培养测量系统的这些和其它缺点。本公开技术的实施方式可以解决光学血液培养测量系统的构件的上述来源的变化性。在一个实施方式中，所述构件存在于光学血液培养测量系统中接收的血液培养小瓶内。例如，本公开技术的实施方式可以解决或减轻在光学血液培养测量系统中接收的用于测试的血液培养小瓶中的荧光传感器的变化性。在另一实施方式中，所述构件是系统中的测量光学血液培养测量系统中接收的血液培养小瓶所发射的信号的设备。例如，本公开技术的实施方式可以解决或减轻测量光学血液培养测量系统中的传感器所发射的荧光信号的设备的变化性。

10、本文参考光学血液培养测量系统(如但不限于becton,dickinson and company的bd bactectm血液培养系统)描述了本公开技术的实施方式。然而，将理解，本公开技术的实施方式不限于血液培养测量系统，并且可以应用于依赖于传感器或具有适于用作参考信号以标准化检测器读数(如等吸光点)的非变化特性的其它材料的其它类型的光学检测系统。例如，本公开技术的实施方式可以在免疫测定中实施。

技术实现思路

1、本公开的方面包括用于标准化光学血液培养测量系统中的荧光信号的系统和方法，该光学血液培养测量系统被配置以检测血液样品中目标分析物的存在。

2、在一个实施方式中，提供了确定被测试血液样品中目标分析物的存在的方法。该方法包括：用血液样品接种包括传感器的血液培养测试小瓶，将传感器的激发频率的光传输到测试小瓶，测量从测试小瓶发射的多个荧光信号的强度，以及通过参考信号来标准化所述多个测量的荧光信号，该参考信号独立于(不依赖于，not dependent on)从接种有被测试血液样品的测试小瓶发射的荧光信号的测量强度。

3、在另一实施方式中，提供了用于确定被测试血液样品中目标分析物的存在的系统。该系统包括：血液培养测试小瓶，其被配置以接收血液样品并且包括传感器；光源，其被配置以将传感器的激发频率的光传输至测试小瓶；一个或多个检测器，其被配置以测量从测试小瓶中发射的多个荧光信号的强度；以及处理器，其配置以通过参考信号来标准化所述多个测量的荧光信号，该参考信号独立于从测试小瓶中发射的荧光信号的测量强度。

4、在进一步的实施方式中，提供了确定血液样品中目标分析物的存在的方法。该方法包括将第一参考流体引入包括传感器的第一参考小瓶中，该第一参考流体使第一参考小瓶中的传感器暴露于第一性能边界条件。该方法还包括将传感器的激发频率的光传输到第一参考小瓶。该方法进一步包括测量从在第一性能边界条件下执行的传感器发射的多个荧光信号的强度，以产生第一参考比率。该方法包括用血液样品接种包括该传感器的血液培养测试小瓶；将该传感器的激发频率的光传输到测试小瓶；和测量从测试小瓶发射的多个荧光信号的强度。该方法还包括利用第一参考比率来标准化从测试小瓶发射的多个测量的荧光信号。

5、在再进一步实施方式中，提供了用于确定血液样品中目标分析物的存在的系统。该系统包括第一参考小瓶，该第一参考小瓶包括传感器和第一参考流体，该第一参考流体被配置以使传感器暴露于第一性能边界条件。系统还包括血液培养测试小瓶，该血液培养测试小瓶包括该传感器并且被配置以接收血液样品。系统还包括光源，该光源被配置以将传感器的激发频率的光传输至第一参考小瓶和测试小瓶。系统包括一个或多个检测器，该检测器被配置以测量从第一参考小瓶和测试小瓶发射的多个荧光信号的强度。系统还包括处理器，该处理器被配置以利用由第一参考小瓶发射的所述多个荧光信号的测量强度产生的第一参考比率来标准化从测试小瓶发射的所述多个测量的荧光信号。