用于标准化血液培养测量系统中的信号的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年6月28日提交的美国临时申请号62/691155的权益，其整体特此通过引用并入。

技术领域

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

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。

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

报告测量系统读数的变化性＝Δ(i

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

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。

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。

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。

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。

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。

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 BACTEC

发明内容

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。

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。

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。

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。

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。

附图说明

图1描绘了根据本公开的示例性实施方式的样品测量系统的示意图。

图2描绘了显示根据本公开的示例性实施方式的样品测量系统的各种光学构件的光谱以及包括荧光材料的传感器的吸收和发射光谱的图。

图3描绘了显示根据本公开的示例性实施方式的包括荧光材料的传感器的吸收和发射光谱的图。

图4描绘了显示根据本公开的示例性实施方式的在各种pH状态下的pH指示剂的吸收光谱的图。

图5描绘了显示根据本公开的示例性实施方式的在各种pH状态下的pH指示剂的吸收光谱的图。

图6描绘了流程图，显示根据本公开的示例性实施方式用于标准化测量光学血液培养测量系统中的荧光信号的构件的变化性的过程。

图7描绘了流程图，显示根据本公开的示例性实施方式用于优化指示血液样品中目标分析物存在的光学信号的检测的过程。

具体实施方式

本文描述的任何特征或特征组合被包括在本公开的范围内，如果从上下文、本描述和本领域技术人员的常识中将显而易见任何这种组合中包括的特征不互相冲突。另外，任何特征或特征的组合可以具体地从本公开的任何实施方式排除。为了对本公开进行总结，本文描述了本公开的某些方面、优点和新颖特征。当然，应理解，这种方面、优点或特征未必全部存在于本公开的任何具体实施方式中。

应理解，本文提出的实施方式是作为实例，而不是作为限制。尽管讨论了示例性实施方式，但是以下详细描述的意图将被解释为覆盖可能落入本公开的精神和范围内的实施方式的所有变型、替代形式和等同形式。

本文所述的实施方式涉及用于优化指示样品(如血液样品)中目标分析物存在的光学信号的检测的系统和方法。在某些实施方式中，基于对与样品内的分析物的生长相关的光学性质(如荧光)变化的检测，来确定目标分析物(如细菌或其它微生物)的存在。例如，样品可以被引入容纳荧光材料和指示剂材料的小瓶或其它容器中，该指示剂材料包括响应于小瓶内分析物的生长而经历光学可测量的变化(例如，颜色强度)的一种或多种染料。指示剂材料可以被配置以响应于小瓶中的条件或样品的特性的变化而发生光学变化，如但不限于响应于小瓶中的pH条件变化而经历光学可测量变化(如颜色变化)的pH指示剂。指示剂材料的光学变化可以改变荧光材料的荧光表现，例如通过调节荧光材料的激发和/或荧光信号的发射。在某些实施方式中，荧光材料和指示剂材料可以是测试小瓶内的传感器的部分。

一个或多个检测器可以检测由小瓶内的荧光材料发射的荧光信号的强度。检测器检测的数据可以被处理以通过确定由荧光材料发射的荧光信号的强度变化来间接确定目标分析物量的变化。

本文所述的系统和方法的实施方式可以解决或减少光学血液培养测量系统的构件的变化性。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中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存在的血液培养小瓶内侧。例如，本公开技术的实施方式可以解决或减少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。参考此实施方式描述的系统和方法的实施方式利用不根据测量系统本身的性能特性而变化的参考信号来标准化检测器读数。有利地，根据本公开的参考信号可以基于测量系统中存在的构件的非变化特性，如测试小瓶中的传感器的非变化特性。在一些情况下，根据本公开的参考信号独立于从接种有测试样品的测试小瓶发射的荧光信号的测量强度。例如，参考信号可不随测试小瓶发射的荧光信号的测量结果而变化，或不与测试小瓶发射的荧光信号的测量结果相关。在以下描述的一个非限制性实例中，参考信号是测试小瓶中存在的传感器的构件的等吸光点。所述构件可以是传感器的荧光材料或指示剂材料。

本公开的其它实施方式解决或减少由系统中测量从血液培养小瓶发射的信号的硬件所带来的变化性。例如，本公开技术的实施方式可以解决或减少构成测量由光学血液培养测量系统中的传感器发射的荧光信号的系统的一部分的激发灯、激发滤光器、发射滤光器、光电二极管或这些构件的任何组合的变化性。如以下将参考图5-6所述，测量系统测量来自一个或多个参考小瓶的荧光信号，该参考小瓶在测试小瓶中预期存在的极端(例如，高和低pH)条件下执行。这些测量用于为测量系统中接收的测试小瓶制定一个或多个性能边界条件。测量系统测量从接种有被测试样品的测试小瓶发射的荧光信号。可以将这些测试小瓶荧光信号与所述一个或多个性能边界条件进行比较，以解决或减少测量系统中硬件构件的变化性。

参考标准化由测试小瓶发射的荧光信号以解决光学血液培养测量系统中的构件的变化性，来描述本公开的实施方式。将理解，使用本文所述的参考信号和参考比率来调节、划分和比较荧光信号的方法也可以被描述为校准荧光信号。

现将参考图1至4描述利用参考信号标准化测试小瓶中存在的构件的变化性所导致的传感器读数的变化性的本公开的实施方式。参考信号不根据测量系统本身的性能特性而变化，并且可以用于标准化从接种有被测试样品的测试小瓶发射的荧光信号。尽管参考测试小瓶中存在的构件(如荧光材料或指示剂材料)的等吸光点描述以下实施例，但是将理解，本公开可以应用于既不随从接种有被测试样品的试小瓶测量的荧光信号而改变也不依赖于从接种有被测试样品的测试小瓶测量的荧光信号的其它参考信号。

图1显示了根据本公开的示例性实施方式的测量系统100的示意图。测量系统100包括测试小瓶102、光源108和检测器110。

测试小瓶102被配置以接收样品104，如血液样品。测量系统100被配置以确定测试小瓶102中接收的样品104中存在或不存在目标分析物。目标分析物可以是例如微生物或细菌。测试小瓶102可以进一步容纳包括荧光材料和指示剂材料的传感器106。小瓶102还可以容纳液体介质，其可以支持小瓶102内微生物的生长。测试小瓶102可以是例如血液培养瓶。

光源108可以被激活以发射一个或多个波长或波长范围的光，以激发传感器106的荧光材料。在某些实施方式中，光源108可以包括一个或多个发光二极管(LED)。

检测器110可以被配置以检测传感器106的荧光材料在其激发之后所发射的荧光。检测器110可以是硅光电二极管、PIN硅二极管、GaAsP光电二极管或任何其它合适的光电检测器。在一些实施方式中，检测器110可以包括光伏装置、光阻装置、光传导装置或用于检测由传感器106发射的信号的任何其它合适的装置。在某些实施方式中，可以采用多个检测器110来测量由传感器106发射的荧光信号。

系统100可以包括一个或多个激发滤光器114，其被配置以过滤来自光源108的光，以向荧光材料仅提供特定波长或波长范围的光。例如，在某些实施方式中，一个或多个激发滤光器114可以过滤光，以向荧光材料提供与荧光材料的吸收光谱相应的特定波长或波长范围。

系统100可以包括一个或多个发射滤光器116，其被配置以向检测器110提供某个波长或波长范围。例如，在某些实施方式中，一个或多个发射滤光器116可以过滤光，以向检测器110提供与荧光材料的发射光谱相应的波长或波长范围。

可以基于光源108的发射光谱和/或检测器110的规格来选择系统100中使用的荧光材料。在某些实施方式中，荧光材料可以包括一种或多种荧光团。可以适用于本文所述的实施方式的荧光团的实例包括但不限于硫堇、萘荧光素、羧基萘荧光素(Carboxynapthofluorescein)、3,3’-二甲基

如本文所述，传感器106内的指示剂材料可以响应于样品内目标分析物的变化(例如样品内的分析物浓度变化)而经历光学变化。在某些实施方式中，选择这样的指示剂材料：基于存在于测试小瓶中的CO

在某些实施方式中，指示剂材料可以包括pH指示剂。可以适用于本文所述的实施方式的pH指示剂的实例包括但不限于丙基红、对硝基苯酚、石蕊精、氯酚红、3,6-二羟基呫吨酮、茜素、溴二甲苯酚蓝、M-二硝基亚苯甲酰基脲、溴百里酚蓝、金精(Aurin)(Aosolic酸(Aosolic acid))、中性红、甲酚红、溴甲酚红、溴甲酚紫、Resolic酸(Resolic acid)、尼罗蓝、苯酚红、硝胺、甲酚紫和甲基黄。

指示剂材料的光学变化可以充当滤光器，以改变激发传感器106的荧光材料或从荧光材料发射的光量。因此，样品内目标分析物的浓度变化可以通过改变传感器106的指示剂材料的光学性质而导致检测器110检测的荧光信号的变化。因此，检测器100检测的荧光信号的强度的变化可以指示样品内目标分析物的浓度变化。

作为实例，在某些实施方式中，系统100被配置以检测置于小瓶102内的样品内细菌或微生物的存在。在细菌是目标分析物的实施方式中，指示剂可以是pH指示剂，其被配置以随pH变化而经历吸光度变化。当细菌生长时，CO

在某些实施方式中，测量系统100可以进一步包括处理器112，其被配置以执行信号处理，以基于检测器110所测量的荧光强度的变化来确定分析物的存在。在某些实施方式中，处理器可以是计算系统的部分。这种计算系统还可以包括存储器、输入装置和显示器中的一种或多种。存储器(其可以包括只读存储器(ROM)或ROM和随机存取存储器(RAM))可以被配置以向处理器112提供指令和数据。例如，存储器可以存储一个或多个模块，该模块存储定义指令以将处理器112配置为执行信号处理功能的数据值。

在某些实施方式中，通过一个或多个检测器检测的荧光信号可以通过处理器112利用参考信号而标准化。在某些实施方式中，测量系统利用不根据测量系统本身的性能特性而变化的参考信号来标准化检测器读数。例如，可以选择基于测量系统中存在的构件的非变化特性(如测试小瓶中的传感器的非变化特性)的参考信号。在本公开的一个非限制性实例中，选择独立于从接种有测试样品的测试小瓶发射的荧光信号的测量强度的参考信号。例如，参考信号可不随测试小瓶发射的荧光信号的测量而变化或不与测试小瓶发射的荧光信号的测量相关。在以下参考图2-4描述的非限制性实例中，参考信号是存在于测试小瓶中的传感器的构件的等吸光点。

等吸光点可以总体上被定义为在样品的化学反应或物理变化过程中样品的总吸光度不发生变化时的波长、波数或频率。测量系统中存在的构件的等吸光点可以用作参考信号以标准化检测器读数。在以下参考图2和3详细描述的一个非限制性实例中，传感器106的荧光材料的等吸光点可以被确定并用于产生参考信号。对于荧光材料，等吸光点可以被定义为荧光材料的吸收光谱与荧光材料的发射光谱相交处的特定波长。在以下参考图4详细描述的另一非限制性实例中，传感器106的指示剂材料的等吸光点可以被确定并用于产生参考信号。在指示剂材料是pH指示剂的情况下，等吸光点可以被定义为在各种pH条件下pH指示剂的吸收光谱相交处的特定波长。所述构件(例如，荧光材料或pH指示剂)的等吸光点是材料的固有性质。因此，根据本公开利用等吸光点作为参考信号不依赖于测量系统的性能特性或不随测量系统的性能特性而变化。有利地，测量系统中存在的构件的等吸光点可以能够实现测量系统检测的血液培养读数的实时、连续标准化。现将参考图2中示例的等吸光点205和图3中示例的等吸光点305来描述这种等吸光点的实例。

图2显示了描绘可以在包括LED光源、光电二极管检测器、激发滤光器和发射滤光器的测量系统(如测量系统100)中使用的光学构件的光谱的实例的图。图2还显示了被配置以检测测试小瓶中的CO

图3显示了描绘可以在测量系统(如测量系统100)中使用的氧传感器的吸收光谱和发射光谱的图。氧传感器的实例被描述于美国专利号6,080,574中。如图3所示，等吸光点305存在于氧传感器的吸收光谱和氧传感器的发射光谱相交处。在此实例中，等吸光点为约550nm。将理解，等吸光点的存在不仅限于在图2和3的实例实施方式中描述的CO

在另一实施方式中，用于传感器的指示剂材料的等吸光点可以用于产生参考信号，以标准化检测器读数。在指示剂材料是pH指示剂的情况下，等吸光点可以被定义为吸收光谱(即，特定波长)中各种pH状态下pH指示剂的吸收曲线的相交点。

这种等吸光点的实例在图4中被显示在等吸光点405和410处。图4显示了描绘标记为“pH指示剂1”的第一pH指示剂和标记为“pH指示剂2”的第二pH指示剂在各种pH状态下的吸收光谱的图。图4描绘了pH指示剂2在pH 8.41下的吸收光谱以及pH指示剂2在pH 10.77下的吸收光谱。如图4所示，pH指示剂2在pH 8.41和10.77下的吸收光谱在等吸光点405处重叠。在此非限制性实例中，等吸光点405为约484nm。图4还描绘了pH指示剂1在pH 6.51下的吸收光谱和pH指示剂1在pH 12.5下的吸收光谱。如图4所示，pH指示剂1在pH 6.51和12.5下的吸收光谱在等吸光点410处重叠。在此非限制性实例中，等吸光点410为约489nm。将理解，pH指示剂(如pH指示剂1和pH指示剂2)的等吸光点取决于传感器中pH指示剂的浓度。在测试小瓶的传感器中以特定浓度提供的pH指示剂的具体等吸光点可以凭经验或使用任何其它合适的方法来确定。

现将参考图5和6描述利用参考比率以标准化测量系统的硬件构件的变化性所导致的传感器读数的变化性的本公开的实施方式。参考比率根据测量系统的性能特性而变化，并且可以用于标准化从接种有被测试样品的测试小瓶发射的并使用相同测量系统测量的荧光信号。尽管参考测量系统的某些硬件构件(如激发灯、激发滤光器、发射滤光器和光电二极管)描述了以下实例，但是将理解，本公开可以应用于这些构件中的任意种(单独或组合)以及光学血液培养测量系统的其它硬件构件。

在以下参考图5和6描述的非限制性实施方式中，在两个指定波长下的pH指示剂吸光度的比率提供了相对测量值，其可以用作参考比率以标准化或校准来自测试小瓶的检测器读数。在第一种非限制性实施方式中，利用两个参考比率标准化检测器读数。在第二种非限制性实施方式中，利用单个参考比率标准化检测器读数。

在利用两个参考比率标准化检测器读数的实施方式中，使用两个参考小瓶执行两点标准化过程，该两个小瓶被设置以使小瓶中的pH指示剂暴露于可预期在实际测试样本测量期间存在于测试小瓶中的两个极端状态。来自这两个参考小瓶的荧光信号利用这样的测量系统来测量：该测量系统包括具有选定标准的发射滤光器，其中该选定标准基于这两个参考小瓶中在极端条件下执行的pH指示剂的预期吸光度特性。在此实例中，极端条件是低pH条件和高pH条件。使用两个发射滤光器由各参考小瓶测量的荧光信号的比率与各参考小瓶中的介质的pH成比例，并且可以用作参考比率以标准化在测试小瓶的血液培养测试期间利用相同pH指示剂获取的检测器读数的比率。

图5显示了描绘指示剂材料(在本例中为pH指示剂)在各种pH状态下的吸收光谱的图。图6显示了流程图，其描绘了使用类似于关于图1描述的测量系统100的测量系统，基于两个指定波长下的pH指示剂吸光度的比率来确定信号的过程600。此实施方式中的测量系统包括具有具体选定标准的激发和发射滤光器。

标准化或校准测量系统的过程包括两个参考小瓶，每个小瓶包括含有pH指示剂和荧光团的传感器。使两个参考小瓶中的传感器暴露于预期在测试样本评价过程中存在于实际测试样本小瓶中的极端条件。此非限制性实例中的极端条件是高pH条件和低pH条件。

获得所述两个参考小瓶中的一个小瓶的读数的过程600始于步骤610，其中光源(如LED)被激活以发射一定范围的波长的光以激发荧光团。在步骤620，激发滤光器过滤由LED光源发射的光。可以选择激发滤光器，使得由激发滤光器限定的滤光器窗口510包括pH指示剂吸收光谱的等吸光点或在其附近。在此非限制性实例中，pH指示剂的等吸光点为约505nm。在激发滤光器过滤由LED光源发射的光后，在步骤630，pH指示剂吸收至少一些由LED光源发射的光。在pH指示剂吸收至少一些由LED光源发射的光后，传感器中的荧光团吸收至少一些由LED光源发射的光，并且作为响应，在步骤640，发射荧光信号。然后，在步骤650a，通过第一发射滤光器过滤由荧光团发射的荧光信号。在步骤650b，通过第二发射滤光器过滤由荧光团发射的相同荧光信号。

在某些实施方式中，第一发射滤光器可以是具有滤光器窗口520的窄带通道滤光器(narrow band pass filter)，该滤光器窗口520包括或基本上接近荧光团的荧光输出光谱的低端。例如，滤光器窗口520可以包括或基本上接近575nm。第二发射滤光器可以是具有滤光器窗口530的窄带通滤光器，该滤光器窗口530包括或基本上接近pH指示剂的吸收峰。例如，滤光器窗口530可以包括或基本上接近620nm。因此，通过第一发射滤光器测量的随着传感器的pH在预期极端pH之间变化而发生的信号变化将小于通过第二发射滤光器测量的信号变化。这两个信号之比将与指示剂的pH成比例。

在荧光团发射的荧光信号被第一发射滤光器过滤之后，在步骤660a，通过第一光电二极管检测所得的信号。步骤660b，通过第二发射滤光器过滤荧光团发射的相同荧光信号，并且通过第二光电二极管检测所得的信号。然后，在步骤670a和670b，第一和第二光电二极管中的每一个可以产生与检测的光强度成比例的电信号。在步骤680，产生第一光电二极管处检测的光强度的成比例信号与第二光电二极管处检测的光强度的成比例信号相比的比率。已发现此比率与介质的pH成比例。此比率还指示pH指示剂的吸收光谱在575nm至620nm之间的平均斜率。

过程600可以对两个参考小瓶执行——低pH极限参考小瓶和高pH极限参考小瓶。例如，使低pH极限参考小瓶中的传感器暴露于预期测试小瓶中的传感器将在测试事件过程中暴露于的pH条件下边界(下限，lower boundary)的极低pH条件。低pH极限参考小瓶产生的比率代表低水平比率。使高pH极限参考小瓶中的传感器暴露于预期测试小瓶中的传感器将在测试事件过程中暴露于的pH条件上边界(上限，upper boundary)的极高pH条件。高pH极限参考小瓶产生的比率代表高水平比率。低水平比率和高水平比率代表测试小瓶可以预期执行的两个性能边界条件(低pH条件和高pH条件)。低水平比率和高水平比率还可以代表测量系统的硬件构件的性能特性的范围或连续区的外边界。

这两个性能边界条件及其代表的性能特性范围可以用于标准化来自相同测量系统中接收的测试小瓶的读数。可以对测试小瓶(在其已经用测试样品接种之后)重复过程600。如上所述，在步骤680，产生测试小瓶的在第一光电二极管处检测的光强度的成比例信号与在第二光电二极管处检测的光强度的成比例信号相比的比率。根据本公开的实施方式，可以将这种测试小瓶比率与从参考小瓶测量的参考比率进行比较，以标准化检测器读数。还可以将通过第一发射滤光器测量的荧光信号与通过第二发射滤光器测量的荧光信号的比率与从参考小瓶获得的比率进行比较，以确定传感器的pH状态。在一个非限制性实例中，测试小瓶比率在由低水平比率和高水平比率界定的比率范围内的相对位置可以用于标准化或校准测试小瓶的荧光测量。测试小瓶比率在由参考小瓶建立的比率范围内的相对位置可以用于在一些情况下，实时地，在正在测量来自测试小瓶的信号时评估测量系统的硬件构件的变化性。在另一非限制性实例中，测量的处于由参考小瓶建立的比率范围之外的测试小瓶比率可以指示测量系统的硬件构件不起作用、发生故障或以其它方式未按预期执行。

本公开的实施方式可以利用单个参考比率来标准化测量系统的硬件构件的变化性所导致的传感器读数的变化性。在这种情况下，标准化或校准测量系统的过程包括一个参考小瓶，其含有传感器，该传感器包括pH指示剂和荧光团。使传感器暴露于预期在实际测试样本小瓶中在测试样本评价过程中存在的极端条件。此非限制性实例中的极端条件可以是高pH条件或低pH条件。根据上述方法600进行测量并产生单个参考比率。重复过程600，以获得接种有被测试样品的测试小瓶的测量结果并生成其测试小瓶比率。该单个参考比率可以用于在一些情况下，实时地，在正在测量来自测试小瓶的信号时，评估测量系统的硬件构件的变化性。在一个实例中，计算参考比率与测试小瓶比率之间的差异，以给出测量系统的硬件构件的性能特性的指示。在另一实例中，大于或小于参考比率(取决于参考比率代表低pH条件还是高pH条件)的测试小瓶比率可以指示测量系统的硬件构件不起作用、发生故障或以其它方式未按预期执行。

将理解，参考图6描述的比率的确定可以经历若干变量，包括光电二极管的相对灵敏度、光电二极管的光耦合以及发射滤光器的准确度，单独或组合采用。在某些实施方式中，可以在参考小瓶中利用可预期在样品测量过程中存在于瓶中的各种条件来重复图6的过程。此实例中的参考比率独立于从包含被测试样本的测试小瓶发射的荧光信号的测量强度。还将理解，利用一个或多个参考比率对来自测试小瓶的荧光信号进行标准化的实施方式可以结合以上参考图2-4描述的利用参考信号的荧光信号标准化进行。

如本文所述，独立于从测试小瓶发射的荧光信号的测量强度的参考信号(如关于图2-4描述的等吸光点参考信号和关于图5和6描述的一个或多个参考比率)可以用于标准化由测量系统的检测器(如检测器110)检测的荧光信号。这种参考信号和参考比率可以基于小瓶内的荧光材料浓度或针对不同小瓶特性而变化。然而，将理解，根据本公开的实施方式的参考信号和参考比率对于具体的荧光团量和具体的瓶设计是恒定的或基本上恒定的。因此，本文中关于图2-4所述的参考信号以及本文中参考图5和6所述的一个或多个参考比率可以用于标准化来自具有相同的小瓶设计和传感器荧光团量或浓度的多个测试小瓶的数据。在某些实施方式中，单个参考信号可以用于多个测试小瓶。类似地，单个低水平比率和单个高水平比率可以用于标准化来自多个测试小瓶的荧光信号。可选地，在其它实施方式中，对于各测试小瓶可以确定新的参考信号，和/或对于各测试小瓶可以确定新的低水平比率和高水平比率。参考信号可以凭经验确定。在其它实施方式中，使用已知参考信号，例如来自数据库。作为实例，具体荧光团的等吸光点可以是已知的。作为另一实例，由具体来源制造的具体荧光团的等吸光点可以是已知的。基于一组或一批血液培养测试小瓶的等吸光点、荧光团量和/或瓶光学特性的参考信号也可以在制造商处被确定，并通过血液培养测试小瓶上或一同提供的标记被传输至血液培养测量系统的使用者。

图7描绘了用于确定血液样品中目标分析物的存在的过程700。过程始于步骤710，其中用血液样品接种具有传感器的血液培养测试小瓶(如关于图1描述的小瓶102)。传感器可以包括荧光材料和指示剂，如关于图1描述的传感器106。

在接种血液培养测试小瓶后，过程700移至步骤720，其中将激发光以传感器的激发频率传输至测试小瓶。激发频率可以是在荧光材料的吸收光谱内的频率或频率范围。光可以由光源(如关于图1所述的光源108)传输。

在光被传输至测试小瓶后，过程700移至步骤730，其中测量从测试小瓶发射的荧光信号的强度。如本文所述，荧光信号可以由传感器的荧光材料发射。荧光信号可以由检测器(如关于图1所述的检测器110)测量。在某些实施方式中，在步骤730测量荧光信号的强度包括使用第一发射滤光器过滤多个荧光信号。

在测量荧光信号的强度后，过程700移至步骤740，其中利用独立于从接种有测试样品的测试小瓶发射的荧光信号的测量强度的参考信号来标准化荧光信号。在一些实施方式中，参考信号可以是测试小瓶中传感器的等吸光点。在一些实施方式中，参考信号可以是测试小瓶中CO

在一些实施方式中，在步骤730，利用独立于从接种有测试样品的测试小瓶发射的荧光信号的测量强度的一个或多个参考比率来标准化荧光信号。在步骤730用于标准化荧光信号的参考比率可以是在两个指定波长处的指示剂吸光度的比率，例如如本文关于图5和6所述。

尽管关于图7中所述的过程700描述了标准化荧光信号以优化检测血液样品中目标分析物的存在，但是本领域技术人员将理解，本文所述的方法不限于血液样品，而是可以适用于本领域已知的任何介质中的微生物的检测。进一步，本领域技术人员将理解，本文所述的方法不限于标准化荧光信号，而可以适用于标准化其它类型的光学信号以检测样品中的目标分析物。

独立于从测试小瓶发射的荧光信号的测量强度的参考信号(如关于图2-4所述的参考信号)的应用可以与依赖于从测试小瓶发射的荧光信号的强度的参考信号相比具有多种优势。根据本文所述的实施方式的参考信号的应用可以通过消除初始检测器读数中的变化性(作为报告测量系统读数的变化性来源)来提高检测器灵敏度。初始检测器读数的变化性成比例地促进测量系统输出结果的不确定性，其等同于测量系统本身的分辨能力(解析容量，resolution capacity)。在本文所述的其中消除了初始传感器读数对于标准化检测器读数的应用的实施方式中，提高了检测器的灵敏度，这有利地导致较高分辨率的测量系统。

进一步，根据本文所述的实施方式的参考信号和一个或多个参考比率的应用可以改善或消除DVE引起的误差，因为未利用初始检测器读数来标准化测量系统的输出信号。根据本文所述的实施方式的参考信号的应用还消除了补偿传感器温度波动的需要。

根据本文所述的实施方式的参考信号的应用还可以消除测量和维持测量系统输出测量的移动平均值的需要。本公开的实施方式可以提供测试小瓶中的活性的实时测量，和/或消除当前技术中建立稳定的移动平均信号所需的多达一小时的延迟。

存在与本公开的实施方式相关的另外的优点。包括或相关于测量系统中的组分的等吸光点的参考信号其具体波长位置对于该组分的给定浓度将不会变化。参考信号的这种无变化使其理想地适合标准化测量系统的检测器读数。同时，如本文所述不基于从测试小瓶发射的荧光信号的测量强度而变化的参考信号可以充当测量系统(如测量系统100)的实时质量指标。根据本公开的参考比率还可以充当测量系统的实时质量指标。在关于各测试小瓶或通过定期测试参考小瓶来确定参考信号的实施方式中，确定的相对于历史或预期参考信号或参考比率过高或过低的参考信号或测试参考比率可以是测量系统退化或故障的实时指标。在这些情况下，可以对测量系统进行编程以自动忽略显示强度在指定熟值范围之外的测定测试小瓶的测量。

例如，由于根据本公开的参考信号的实施方式在测试置于测量系统中的小瓶样品的过程中将不变化，可以在测定小瓶测试期间测量参考信号，以确定测量系统的误差。在某些实施方式中，测量系统可以被配置以在参考信号在测定小瓶测试期间变化的情况下忽略数据。可选地，测量系统可以被编程以基于检测到的本文描述的参考信号变化来校正或适应样品输出信号。这些优点也适用于根据本公开的参考比率的应用。

另外，来自测量系统的等吸光信号读数的绝对水平可有用于确定测量系统本身的健康状况。预期等吸光信号将仅基于传感器中的荧光团量和/或浓度以及瓶光学特性而变化，其预期范围可以通过经验测试或其它合适的方法来确定。在已确立的阈值以下的等吸光信号可指示瓶/传感器不良，或者测量系统性能退化和/或故障。处于已确立的阈值以下的等吸光信号读数的鉴定可以警示测量系统的操作员检查和纠正这些情况。

另外，如本文所述的参考信号的应用可以实现具体测试小瓶的鉴定。通过设计，测试小瓶之间根据本公开的参考信号不变。因此，参考信号可以充当鉴定标志，该鉴定标志可以与测试小瓶相关联并且被测量以确认其身份。此鉴定标志可以用作由特定制造商供应的含传感器测试小瓶的验证。该鉴定标志还可以充当竞争品抄袭了测试小瓶传感器化学的标示。例如，可确定竞争品测试小瓶的等吸光点下的参考信号，并将其与已知测试小瓶参考信号进行比较，以确定竞争品抄袭了具体已知测试小瓶传感器化学。

本文公开的实施方式提供了用于优化指示样品中目标分析物存在的光信号的检测的系统、方法和设备。本领域技术人员将认识到，这些实施方式可以以硬件、软件、固件或其任何组合来实现。

除了上述优点之外，本文所述的系统和方法的实施方式还可以有利地在不改变当前血液培养测量系统中的消耗构件的情况下实施。例如，本公开技术的实施方式可以在不改变测定瓶(包括其内容物，由介质、营养液和传感器构成)的情况下实施。进一步，本文描述的系统和方法的实施方式可以以一次性成本来实施，该一次性成本可限于添加指定波长的光学询问以及处理光学测量并确定如本文所述的参考信号的相关算法代码的总成本。

将进一步理解，本公开技术的实施方式不限于血液培养测量系统，并且可以应用于其它类型的光学检测系统，该其它类型的光学检测系统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。例如，在某些实施方案中，本公开的技术可以应用于免疫测定，包括其中免疫测定是作为时间的函数的监测输出的免疫测定和其中免疫测定是时间测试中的一个点(即，情景测试)的免疫测定。当免疫测定是情景测试时，可以将测试输出与等吸光点的比率用作测定质量指标或作为指示免疫测定已被抄袭或伪造的监视方法。

本文所述的功能可以作为一个或多个指令被存储在处理器可读或计算机可读介质上。术语“计算机可读介质”指代可以被计算机或处理器访问的任何可用介质。作为实例而非限制，这种介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、闪存、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁性存储装置、或可以用于以指令或数据结构的形式存储期望的程序代码并且可以被计算机访问的任何其它介质。本文所用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘(floppy disk)和

软件或指令也可以在传输介质上被传输。例如，如果软件使利用同轴电缆、光纤电缆、双绞线(twisted pair)、数字用户线(digital subscriber line)(DSL)或无线技术(如红外、无线电和微波)从网站、服务器或其它远程来源传输的，则传输介质的定义中包括同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或无线技术(如红外、无线电和微波)。

本文公开的方法包括用于实现所述方法的一个或多个步骤或行为。在不背离本公开的范围的情况下，该方法步骤和/或行为可以彼此交换。换言之，除非所述方法的恰当操作需要特定顺序的步骤或行为，可以在不背离本公开的范围的情况下修改具体步骤和/或行为的顺序和/或应用。

术语“确定”涵盖多种行为，因此“确定”可以包括估算、计算、处理、推导、考察、查找(例如，在表、数据库或其它数据结构中查找)、确认等。而且，“确定”可以包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)等。而且，“确定”可以包括解析、选择、选取、建立等。

除非另有明确指定，短语“基于”不是意为“仅基于”。换言之，短语“基于”描述了“仅基于”和“至少基于”。

在前面的描述中，给出了具体细节以提供对实例的透彻理解。然而，本领域的普通技术人员将理解，该实例可以在没有这些具体细节的情况下实践。例如，电子构件/装置可以被显示在框图中，以免以不必要的细节使实例不清。在其它情况下，这种构件、其它结构和技术可以被详细显示以进一步解释实例。

本文包括标题以供参考和帮助定位各个部分。这些标题不旨在限制其相关描述的思路的范围。这种思路可以在整个说明书中均具有适用性。

还应注意，实例可以被描述为过程，该过程被描述为流程图(flowchart)、流程图(flow diagram)、有限状态图、结构图或框图。尽管流程图可以将操作描述为顺序过程，但是其中多个操作可以并列或同步执行，并且该过程可以重复。另外，操作的顺序可以重新排列。过程终于其操作完成时。过程可以相应于方法、功能、程序、子例程(subroutine)、子程序等。当过程相应于软件功能时，其终止相应于功能至调用功能或主要功能的回归。

前文对本公开实施方式的描述被提供以使本领域任何技术人员能够完成或应用本公开的实施方式。对这些实施方式的各种修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的，并且在不背离本公开的精神或范围的情况下，本文中限定的一般性原理可以适用于其它实施方式。因此，本公开并不旨在限于本文所示的实施方式，而是应被赋予符合本文中公开的原理和新特征的最宽范围。