用于动态范围扩展的方法和系统技术方案

提供了用于扩展某一系统动态范围的方法和系统。一种方法包括：将某一粒子发出的荧光分成具有不同强度的多个光路；用不同的通道检测在这多个光路中的荧光以产生多个信号；并且基于这多个信号确定哪一个通道正工作在线性范围中。该方法也包括：改变由工作在该线性范围中的那个通道所产生的信号以补偿不同的强度。另一种方法包括：用强度不同的光在多个照明区域中照明某一粒子，并且在该粒子位于这多个照明区域中的同时单独地检测该粒子所发出的荧光以产生多个信号。该方法也包括：确定哪一个信号位于线性范围中并且改变位于该线性范围中的那个信号以补偿不同的强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及用于动态范围扩展的方法和系统。某些实施例涉及流动血 细胞计数应用中动态范围扩展的方法和系统。
技术介绍
下面的描述和示例并不因为被包括在本部分中而被认作是现有技术。通常，当聚苯乙烯珠、人体细胞或其它不连续的物质线性地穿过流动腔时， 流动血细胞计数器可用来测量因它们暴露于激发源(比如，激光器)而发出的 荧光的强度。在一些系统中，有四种测量可进行被某一粒子向激发源散射90 度的光的电平；两种或多种用来确定该粒子"特性"的荧光测量；以及另外一 种通常用来确定和/或量化所感兴趣的表面化学反应的荧光测量。每一种荧光测 量通常都在不同的波长处进行。当粒子穿过激发源的照明区域时，通常通过将其图像以光学的方式投影到 光电倍增管(PMT)或另一种感光检测器的感光区域上，来量化表面化学反应的 荧光测量。检测器的输出是电流脉冲，该电流脉冲接着经模拟电子元件调整并 被模数(A/D)转换器数字化。数字信号处理(DSP)算法可以进一步地在数字域中 调整从A/D转换器中获得的合成数字值。每个粒子的最终结果是单个整数值， 它正比于该粒子表面上的化学反应。与粒子特性有关的荧光测量可以按相似的 方式进行。或者，可以按不同方式使用由某一粒子所发出的荧光的整数值(与 该粒子特性相对应)来确定该粒子特性(例如，用这些整数值的比等)。上述流动血细胞计数系统的动态范围(DR) —般可定义为可测量的最大荧 光电平与可测量的最小荧光电平之比。这样，DR越高，则该系统在分辨化学反应水平和/或粒子特性方面就越有用。当前可用的流动血细胞计数器的DR受限于该系统中每一个单独元件的DR(例如，主要元件包括感光检测器、模拟电子元件和A/D转换器)。通常，光的粒子性和检测器放大方法固有的噪声界定了该刻度低端处的检测极限，而模拟电子元件和A/D转换器则限制了最大的可测量荧光电平。在使用平常易得 的非定制线性元件时，流动血细胞计数器的有用动态范围大约限于4个十(即 1到10000)。通常，流动血细胞计数系统被设计并校准成可从多个粒子中分 辨出最小的可能的荧光信号电平，由此因该系统的DR限制而牺牲了测量最亮 的荧光电平的能力。在Auer等人的美国专利5,367,474中，示出了一种增大流动血细胞计数器 DR的方法，该方法使用在第一电放大器和接下来的处理电路之间插入的电增 益级，此专利的整体内容引用在此作为参考。也提供了一种在放大器周围的旁 路。对于小信号输入，附加的放大器级被用来增大该小信号，同时该旁路可被 选择用于那些已经很大的信号。看起来该技术足够同时覆盖很小和很大的信号范围，但该技术的不利之处 在于，当电增益级被插入信号通路时，该电增益级将噪声加到该小信号电平上。 流动血细胞计数器设计领域中的技术人员都知道，当最大电系统增益出现在第 一电路级中时才会有最佳的信号噪声比。因此，光电倍增管的偏置(它确定其 光子到电子的增益因子并且是实际的第一增益级)应该最大化，并且接下来的 增益级应该最小化。因此，期望增大像第一增益级中的流动血细胞计数器这种测量系统的动态 范围，以便在不向小信号电平添加噪声的情况下产生出最大的信号噪声比。
技术实现思路
下文关于动态范围扩展方法和系统的各种实施例的描述不得以任何方式 被解释成限制所附权利要求书的主题。一个实施例涉及一种扩展某一系统动态范围的方法，该方法包括将某一粒 子所发出的荧光分成多个光路。多个光路中的荧光具有不同的强度。该方法也 包括用不同的通道来检测多个光路中的荧光以产生多个信号。这多个信号中的7每一个都表示多个光路之一中的荧光。另外，该方法包括，基于上述多个信号 确定上述不同通道中的哪一个通道正工作在线性范围中。该方法进一步包括， 改变被确定为工作在线性范围中的那个通道所产生的信号以补偿不同的强度。在一个实施例中，粒子发出的荧光对应于该粒子的特性。在不同的实施例 中，粒子发出的荧光对应于与附着在该粒子上的另一种分子起反应的一种分 子。在一些实施例中，该系统可以被配置成流动血细胞计数器。在另一个实施 例中，该方法包括从改变后的信号中确定由该粒子所发出的荧光的强度。在另 一个实施例中，改变信号可增大该系统的动态范围。在另一个实施例中，多个光路的第一个光路中的荧光在强度方面低于多个 光路的第二个光路中的荧光。在这种实施例中，该方法可以包括，在检测步骤 之前，减小多个光路的第一个光路中的荧光强度。上述方法的每一个实施例可 以包括此处所描述的任何其它步骤。另一个实施例涉及一个被配置成具有扩展后的动态范围的系统。该系统包 括一种光学元件，该光学元件被配置成将某一粒子发出的荧光分成多个光路。 多个光路中的荧光具有不同的强度。该系统也包括不同的通道，这些通道被配 置成单独检测多个光路中的荧光并且产生多个信号。多个信号中的每一个信号 表示多个光路之一中的荧光。另外，该系统包括一个处理器，该处理器被配置 成基于多个信号来确定不同通道中的哪一个正工作在线性范围中并且改变被 确定为工作在线性范围中的那个通道所产生的信号以补偿不同的强度。粒子发出的荧光可以对应于该粒子的特性。或者，粒子发出的荧光可以对 应于与附着在该粒子上的另一种分子起反应的一种分子。在一些实施例中，该系统可以被配置成流动血细胞计数器。在另一个实施例中，处理器可以被配置 成从改变后的信号中确定由该粒子发出的荧光的强度。该信号的改变较佳地增 大了该系统的动态范围。在一个实施例中，不同通道中的每一个通道包括光电倍增管、光电二极管、雪崩光电二极管、电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)检测 器。在另一个实施例中，不同通道中的每一个通道包括本领域中已知的任何类 型的二极管检测器或任何类型的线性阵列型检测器。在另一个实施例中，多个 光路的第一个光路中的荧光在强度方面低于多个光路的第二个光路中的荧光。在一个这样的实施例中，该系统包括附加的光学元件，它定位于该光学元件和 不同的通道之一之间的多个光路的第一个光路中。该附加的光学元件可以被配 置成减小上述多个光路的第一个光路中的荧光强度。上述系统的每一个实施例 可以进一步按照下文的描述来配置。附加的实施例涉及一种扩展系统动态范围的不同方法。该方法包括用强度 不同的光在多个照明区域中照明一个粒子。该方法也包括在粒子位于多个照明 区域中的同时单独检测该粒子所发出的荧光以产生多个信号。多个信号中的每 一个表示在该粒子位于多个照明区域之一中的同时由该粒子所发出的荧光。另 外，该方法包括确定多个信号中的哪一个位于线性范围中。该方法进一步包括 改变位于线性范围中的那个信号以补偿不同的强度。在一个实施例中，多个照明区域沿粒子的流程间隔排列。多个照明区域中 的第一个照明区域是粒子首先定位于其中的照明区域，它在强度方面低于该粒 子接下来要进入的多个照明区域中的第二个照明区域。在一些实施例中，粒子 发出的荧光对应于该粒子的特性。在其它实施例中，粒子发出的荧光对应于与 附着在该粒子上的另一种分子起反应的一种分子。上述方法的每一个实施例可 以包括此处所描述的任何其他步骤。另外的实施例涉及一种不同的系统，它被配置成具有扩展后的动态范围。 该系统包括照明子系统，它被配置成用强度不同的光在多个照明区域中照明粒 子。该系统也包括检测子系统，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于扩展系统动态范围的方法，包括：　　　　将粒子发出的荧光分到多个光路之中，其中多个光路之中的荧光具有不同的强度；　　　　用不同的通道来检测所述多个光路中的荧光以产生多个信号，其中所述多个信号中的每一个信号表示所述多个光路之一中的荧光；　　　　基于所述多个信号确定不同的通道中的哪一个正工作在线性范围之中；并且　　　　改变被确定为工作在线性范围中的通道所产生的信号以补偿不同的强度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：WD罗斯，
申请(专利权)人：卢米尼克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]