[发明专利]通过同时的尺寸/荧光测量进行的病原体检测

说明书

本发明总地涉及用于检测空气传播或者液体传播的颗粒的系统和方法，并且更具体地涉及用于检测空气传播或者液体传播的颗粒并且把检测到的颗粒分类的系统和方法。本发明特别用于在干净的环境(诸如无菌生产设施)中以及其它环境中检测和分类生物颗粒或污染并且将结合这样的效用(尽管可想到其它效用)被描述。

对环境污染(包括生物颗粒)的监测在许多的工业和商业环境(诸如用于药品、食品和医院的制造设施)中是重要的，并且在担心可能的城市恐怖分子袭击的公共场所(诸如机场、银行、邮政处理设施和政府办公室)也变得重要。

在药品、健康护理和食品工业中，环境的生物颗粒水平的实时检测器对公众卫生、质量控制和管理目的是有用的。例如，食品和药品管理局要求注射用药物生产者监控他们的无菌净化室内的颗粒和微生物的水平。传统的微生物方法要求在生长介质上收集试样，并且在恰当的时间段在恰当的温度培育(一般数天)。这些方法假定，当能生存的微生物被放置在生长介质中或者生长介质上时将经历细胞分裂。对于定量检测，增长表示为视觉上可检测的群体。相当多的已发表的文献指出使用传统的培植和平板计数方法的实质性限制。例如，已发表的文献表明，取决于使用的生长介质、培养时间和温度以及微生物在培植的尝试之前的状态(慢生长、受应力或者亚致死受损)可获得各种结果。此外传统的方法不能实时地找到可能的污染源。在这些应用中，可瞬间并以低浓度检测的环境中的微生物颗粒(包括细菌、酵母和霉菌)的仪器将是有用的工具，并且显著优于传统的营养平皿培植方法，该方法需要数日用于微生物的生长并且视觉上被检测。此外具有能优选地实时帮助找到颗粒污染源的仪器是有益的。

存在使用颗粒尺寸测量和光诱导的荧光技术作为用于生物制剂的早期报警传感器的现有技术设备。在上述设备中有由MIT Lincoln实验室研发的生物制剂报警传感器(BAWS)，Ho的荧光生物颗粒检测系统(JimYew-Wah Ho，美国专利No.5,701,012；No.5,895,922；No.6,831,279)；由明尼苏达的TSI发明的FLAPS和UV-APS(Peter P.Hairston；和Frderick R.Quant；美国专利No.5,999,250)，以及由Silcott发明的荧光传感器(美国专利No.6,885,440)。T.H.Jeys等人在Proc.IRIS Active System(虹膜活性系统学报)，第1卷，第235页，1998中描述了所提出的使用脉冲紫外激光基于激光诱导的荧光的生物传感器。其能够检测每升空气中5个颗粒的浮质浓度，但需要昂贵和精密的仪器。其它的颗粒计数器是由俄勒冈州的格兰茨帕斯市的Met One Instrument有限公司、科罗拉多州博尔德市的Particle Measurement Systems有限公司以及加利福尼亚州阿纳海姆市的Terra Universal公司制造的。

设计了各种检测器来检测空气传播的过敏原颗粒，并在空气试样内的颗粒的数量超过预定的最小值时，向敏感的个人提出警告。上述检测器中的一些在美国专利No.5,646,597，No.5,969,622，No.5,986,555，No.6,008,729，No.6,087,947以及No.7,053,783，(都授权给Hamburger等人)中描述。这些检测器都涉及指引光束通过环境空气的试样，使得部分光束将由空气中的任何颗粒散射，涉及用于只传送与预定过敏原的尺寸范围相对应的预定角度范围内散射的光的光束阻断器，以及用于检测所传送的光的检测器。

为了检测空气中或水中的包括微生物的生物颗粒，设计有效的系统来测量颗粒尺寸和由微生物固有生成的荧光是重要的。现有的申请，由本申请的受让人共有，通过提供基于颗粒能够同时测量颗粒尺寸和检测来自代谢物和其它生物分子的固有荧光的存在的传感器系统来对以前的设计进行改进。现有技术的示例包括三个主要部分：(1)用于测量单个颗粒尺寸的第一光学系统；(2)用于检测来自单个颗粒的激光诱导的固有荧光信号的第二光学系统；以及(3)用于把颗粒尺寸和荧光强度分配给单个颗粒的数据记录格式，以及用于区别微生物和非微生物(例如惰性灰尘颗粒)的计算机可读程序代码。