[發(fā)明專利]用于實時分析生物傳感器數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680047217.1
• 申請日: 2006-12-13
• 公開（公告）號: CN101331234A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 埃利亞斯·戈林鮑姆;米格爾·Jr·羅德里格斯
• 申請（專利權(quán)）人: UT巴特勒有限公司
• 主分類號: C12Q1/02
• 分類號: C12Q1/02;C12Q1/22
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 王旭

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于在水或空氣中檢測化學(xué)的、生物的和/或放射性的污 染物或它們的前體的傳感器。

發(fā)明背景

已知天然存在的藻類可以用作原始來源飲用水保護的生物傳感器。例 如，Greenbaum等的美國專利號6,569,384描述了用于監(jiān)測生活在原始來 源的水中的藻類的可變的熒光。Greenbaum等公開了使用改變的熒光誘導(dǎo) 模式作為檢測毒素存在的方法。直到現(xiàn)在，用于評估毒素存在的方法是使 用標準的數(shù)字參數(shù)，其來源于可變熒光誘導(dǎo)曲線的唯一的兩個(2)特異 性的點。用于獲得這些參數(shù)的軟件通常由儀器供應(yīng)商提供。

圖1顯示來自在未處理的河水中的天然存在的藻類的典型的可變熒 光誘導(dǎo)曲線。從圖1可以看出，在光激發(fā)過程中的熒光發(fā)射是時間-依賴 性的過程。特別地，存在初始熒光，F(xiàn)_o，和最大熒光F_max。如在圖1中所 示，光化學(xué)效率，Y，通常從所述初始和最大熒光值計算。已知可能傷害 人類的特異性的毒素將改變光化學(xué)效率，Y。正是這種改變用作存在毒素 的信號。參見，例如，Rodriguez，Jr.，M.，Sanders，C.A.Greenbaum，E.2002. “Biosensors?for?rapid?monitoring?of?primary-source?drinking?water?using naturally?occurring?photosynthesis(使用天然存在的光合作用快速監(jiān)測原始 來源的飲用水的生物傳感器)”，Biosensors?and?Bioelectronics(生物傳感器 和生物電子學(xué))，17(10)：843-849。

因此，實際上只應(yīng)用葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)數(shù)據(jù)的兩個點(F_max和F_o)。結(jié) 果，推導(dǎo)的信息在檢測和鑒定潛在的毒性劑中通常缺少靈敏性和速度，因 此使得所述方法具有有限的值。需要的是使用更大部分所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的方 法，以在檢測和鑒定潛在的毒性劑中提供提高的靈敏性和速度。

概述

基于生物傳感器的毒素檢測方法包括提供其中具有多種光合生物的 待分析的流體的步驟，其中化學(xué)的、生物的或放射性的試劑改變所述光合 生物的額定的(nominal)光合活性。在第一時間測量的光合活性曲線獲 自于光合生物。將所述測量的曲線與參照光合活性曲線自動比較，以確定 它們之間的差異。然后使用所述差異，如果存在所述差異，那么鑒定在流 體中存在化學(xué)的、生物的或放射性的試劑，或它們的前體。

與常規(guī)的數(shù)據(jù)分析相反，所述常規(guī)的數(shù)據(jù)分析使用使實驗數(shù)據(jù)與理論 (參照)數(shù)據(jù)擬合的分析途徑(例如，回歸分析)，本發(fā)明通過將測量的 曲線與參照光合作用曲線相比較而分析數(shù)據(jù)，所述參照曲線是基于所測量 的數(shù)據(jù)本身，其通常隨著時間而更新。

自動比較步驟優(yōu)選地包括非線性最小二乘方差異位移分析。最小二乘 方差異分析將在所述測量的曲線和參照曲線之間的最小二乘方差異最小 化。在這一實施方案中，所述自動比較步驟可以進一步包括從所述測量的 曲線構(gòu)建測量的變換矩陣，和從所述參照曲線構(gòu)建參照變換矩陣。接著， 所述確定步驟可以包括計算在所述測量的變換矩陣和所述參照變換矩陣 之間的偏離程度。所述方法優(yōu)選地還包括構(gòu)建將所述測量的曲線映射到所 述參照曲線中的變換矩陣的步驟。

所述方法可以進一步包括鑒定特異性的化學(xué)的、生物的或放射性的試 劑或它們的前體的步驟。在一個實施方案中，所述鑒定步驟可以包括將變 換矩陣的對角矩陣單元與保存的對角矩陣單元的文庫進行比較，其中所述 保存的對角矩陣單元的文庫與所述化學(xué)的、生物的或放射性試劑或它們的 前體的分別一種相對應(yīng)。

所述方法可以進一步包括在相對于第一時間更早的時間獲得測量的 光合活性曲線的步驟，并且使用在更早的時間的測量的光合活性曲線作為 參照光合活性曲線。

在一個實施方案中，所述光合活性包括葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)。在這一實施 方案中，所述流體取自原始來源飲用水的來源。