用于化学发光样本的图像获取制造技术

一种用于探测样本中的化学发光的成像系统采用了高度合并的、短曝光时间最初图像来计算所述样本的最终图像的曝光时间。计算曝光时间以后，至少获取两个最终图像，将第一图像中饱和的像素移除并且用第二图像中相应的未饱和的像素来替代。相应的像素被调整为反映所述第一和第二图像之间的不同的强度级，并且所述第一图像变为反映所探测的化学发光的最终图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种用于探测样本中的化学发光的成像系统采用了高度合并的、短曝光时间最初图像来计算所述样本的最终图像的曝光时间。计算曝光时间以后，至少获取两个最终图像，将第一图像中饱和的像素移除并且用第二图像中相应的未饱和的像素来替代。相应的像素被调整为反映所述第一和第二图像之间的不同的强度级，并且所述第一图像变为反映所探测的化学发光的最终图像。【专利说明】用于化学发光样本的图像获取本申请为2012年3月15日提交的美国专利申请61/611，293的非临时申请，在此要求该申请的优先权，并通过援引而全文并入本文中。
技术介绍
成像系统利用荧光来检测蛋白质、核酸和其它生物物质的存在。测量发光的强度将提供样本中物质的浓度的指示，例如，通过比较在基板上的多个样本或者样本点中的光的强度来实现。 当发光是通过外部激发源(例如，光源)对样本的激发的结果时，荧光或者光的发射通常是恒定的，可毫不费力地获得用于比较强度的检测光水平的有用的动态范围。 在一些情况下，化学发光可能是检测特定物质的优选技术。在化学发光中，光基于化学反应从样本发出，例如起因于将酶和氧化剂引入蛋白质样本或者其它感兴趣的物质。 化学发光的一个限制是，发光往往比较微弱，并且其具有有限的半衰期，并且随着时间退化。因此，很难准确地确定所需要的曝光时间，以便能提供光水平的有用的动态范围的图像中获得最好的发射光的测量。当使用照片探测设备(例如CCD相机)时，曝光时间应当提供从发出用于有意义的评估的最低的光强度的样本点捕获足够的光的光水平的动态范围，而没有发出太多光的其它的样本点并导致单个的CCD元素由于过度曝光而变得过饱和。在过去，化学发光样本的曝光时间经常在一定程度上是主观估计的结果。估计的曝光时间不能总是提供好的结果，为了获得有用于的数据，可能需要多次测量。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，提供一种用于探测样本的化学发光的系统和方法。为了捕获光信号，计算图像的曝光时间。在一个实施例中，曝光时间的计算是基于高度合并的(binned)初始图像。在另外的实施例中，从两个最终图像中获得具有探测到的或者捕获的光的最终图像，即采用计算的曝光时间获得第一最终图像以及为了避免饱和的像素采用较短的曝光时间的第二最终图像。第一图像中的饱和的像素被第二最终图像中相应的不饱和像素替代，从而获得代表来自化学发光的被探测的光的最终图像。 在另外的实施例中，提供了一种测定样本的化学发光的方法。该方法包括获得样本的合并的最初图像，该最初图像具有代表其图像像素内的像素单元的数目的第一合并值；以及计算样本的最终图像的曝光时间，该最终图像具有代表其图像像素内的像素单元的数目的第二合并值，其中所述第一合并值大于第二二合并值，并且其中所述计算是基于所述第一合并值与第二合并值之间的像素比率。该方法进一步包括获取样本的至少第一和第二最终图像，其中所述第一最终图像是采用计算的曝光时间获取的，其中所述第二最终图像是采用比计算的曝光时间短的曝光时间获取的；以及识别第一最终图像中的饱和的像素。该方法进一步包括测量第一和第二最终图像中相应特征的发光强度，其中测量提供了反映第一最终图像内特征的强度相对于第二最终图像内相应特征的强度的强度比；针对第一最终图像中任何饱和像素，替换来自第二最终图像内相应的非饱和的像素；以及根据该强度比，调节已替代饱和像素的相应的像素的强度。 通过参考本专利技术的说明书以及权利要求书，并且结合附图考虑，可以对本专利技术得到更加完整的理解。 【专利附图】【附图说明】 图1是根据本专利技术的实施例的成像系统的简化的框图。 图2示出了根据一个实施例采用图1的成像系统计算曝光时间并且获得探测的化学发光的图像的过程的简化的流程图。 图3示出了根据另外的实施例采用图1的成像系统计算曝光时间并且获得探测的化学发光的图像的过程的流程图。 图4是示出了能够实现本专利技术的实施例的示例性的计算机系统的框图。 【具体实施方式】 有多种实施例和结构用于实现该专利技术。通常，实施例提供用于基于荧光或者从样本发出的光的存在(在捕获的图像中)以探测生物物质的化学发光的系统和方法，例如蛋白质样本。计算成像的曝光时间，其中来自荧光的光的强度代表探测的物质的浓度。在本专利技术的一个广义的方面，曝光时间基于高度合并(并且因此较低的分辨率)的最初图像。在另外一个广义的方面，通过采用计算的曝光时间获得的第一最终图像以及为了避免饱和像素而具有较短的曝光时间的第二最终图像，获得代表探测到的或者捕获的光的最终图像。采用第二最终图像中相应的非饱和像素来替代第一图像中的饱和像素，以获得代表来自化学发光的探测光的最终图像。 在一个实施例中，用于探测从样本发出的光信号的曝光时间是通过在CCD(电荷耦合设备)相机上获得高度合并且因此具有较小的分辨率的最初图像来计算的。合并(binning)是用于将多个相机(CCD)像素元素结合到单个的图像像素中的已知的技术。合并允许较短的曝光时间来捕获数据，具有较小的分辨率但是具有减小的噪声级。因此可在化学发光的样本明显衰变之前，通过快速地探测从样本发出的光强的范围(包括可能导致像素饱和的最强的光)，采用高度合并的最初图像用于计算最终样本图像的曝光时间。 通常来说，可采用高度合并的最初图像，通过使用最初的数据确定最强的信号什么时候将在最终图像中达到饱和，来计算最终图像的曝光时间。作为示例，在一个实施方式中，高度合并的图像被设置为16X16的合并的值，也就是256个C⑶像素元素或者单元被结合进单个的图像像素中。这样高度合并的图像允许短得多的曝光时间来测定光强，而且，虽然具有较低的分辨率，该高度合并的图像导致较高的信噪比。最初的图像被测量或者检查饱和像素(例如，如果每一个像素的数值通过16比特表示，并且因此可以是从O至65，535之间的任何值，则饱和像素为具有65，535值的那些像素)。如果任意的像素是饱和的，则采用较小的曝光时间获取第二最初图像。在一个实施方式中，第二最初图像将具有第一最初图像三分之一的曝光时间。 最初的图像也可以采用高于照片探测系统(CCD相机)的噪音级的足够的光信号来测量。例如，CCD相机将从其像素单元发出正常的、小级别的噪音信号。必须存在足够数量的、发出高于噪音级的信号的像素，来保证当最高强度的信号将达到或者足够接近饱和时，具有足够的数据来预测。在一个示例性的实施例中，最初图像中0.1%的像素将达到或者高于整个动态范围的12.5% (尽管可以预料，取决于系统的设计，其他的阈值百分比也是可选的)。 在上述的实施例中，一旦最初图像被发现是可接受的，则针对同一样本的最终图像的曝光时间就被计算。计算可基于在最初图像中使用的合并值与最终图像中使用的合并值的像素比率，也就是在每个最初图像像素中的像素元素的个数与在每个最终图像像素中的像素元素的个数的比率。在这里的一个示例性的实施例中，最初图像被设置为合并为16 X 16 (每个图像像素为256个像素元素)，而最终图像被设置为合并为4X 4 (每个图像像素为16个像素元素)。在该实施例中,像素比率为16,计算的曝光时间被确定为最初图像的曝光时间的16倍(也就是，最终图像中的每个合并图像像素为最初图像内的合并图像像素的1/16本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量样本的化学发光的方法，包括：获取样本的合并的最初图像，所述最初图像具有表示其图像像素内的像素元素的个数的第一合并值；计算样本的最终图像的曝光时间，所述最终图像具有代表其图像像素内的像素单元的个数的第二合并值，其中所述第一合并值大于所述第二合并值，并且其中所述计算是基于第一合并值与第二合并值的像素比率；获取至少样本的第一和第二最终图像，其中所述第一最终图像是采用所计算的曝光时间来获取的，其中所述第二最终图像是采用比计算的曝光时间短的曝光时间来获取的；识别所述第一最终图像中的饱和的像素；测量第一和第二最终图像内相应的特征的发光的强度，其中测量提供了反映所述第一最终图像内的特征的强度相对于所述第二最终图像内相应的特征的强度的强度比；采用来自所述第二最终图像的相应的像素来替代所述第一最终图像中任何饱和的像素；以及根据所述强度比调节替代饱和像素的相应像素的强度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·科丘，K·麦克唐纳德，J·李，
申请(专利权)人：生物辐射实验室股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US