化学发光测量中的模拟光测量和光子计数制造技术

发光计(400)包括被配置成感测光子(135)的光检测器(630)。发光计(400)包括：模拟电路(915a)，其被配置成基于在一段时间内从化验反应发射的光子(135)来提供模拟信号(965)；以及计数器电路(915b)，其被配置成基于在一段时间内从化验反应发射的光子(135)来提供光子计数(970)。发光计(400)包括发光计控制器(905)，该发光计控制器(905)被配置成响应于模拟信号(965)的模拟信号值大于预定值，基于模拟信号(965)的模拟信号值和线性函数(1010)确定并报告在一段时间内从化验反应发射的光子(135)的测量值。可选地，线性函数(1010)是根据模拟信号(965)和光子计数(970)之间的关系得出的。

Analog light measurement and photon counting in chemiluminescence measurement

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】化学发光测量中的模拟光测量和光子计数相关申请的交叉引用本申请要求于2017年9月19日提交的题为“用于化学发光测量中的模拟光测量和光子计数的系统(SYSTEMFORANALOGLIGHTMEASURINGANDPHOTONCOUNTINGINCHEMILUMINESCENCEMEASUREMENTS)”的美国临时专利申请第62/560,636号和于2017年9月19日提交的题为“化学发光测量中的模拟光测量和光子计数(ANALOGLIGHTMEASURINGANDPHOTONCOUNTINGINCHEMILUMINESCENCEMEASUREMENTS)”的美国临时专利申请第62/560,638号的权益和优先权，两个美国临时专利申请的公开内容的全部内容并入本文以用于所有目的。本申请与同本申请在同日提交的题为“用于化学发光测量中的模拟光测量和光子计数的系统(SYSTEMFORANALOGLIGHTMEASURINGANDPHOTONCOUNTINGINCHEMILUMINESCENCEMEASUREMENTS)”的代理人案卷号为087904-1063043-035110PC的PCT专利申请相关，该PCT专利申请的公开内容的全部内容并入本文以用于所有目的。
技术介绍
许多医学病症可以通过复杂的测试(即，化验)来诊断，该测试包括将来自患者的样品流体与含有抗体或抗原的试剂混合，该抗体或抗原特定于仅与该化验要测量的样品流体中的分析物结合。流体和试剂通常在反应容器(例如，比色皿)中混合。至少一种试剂可以包括一种发光酶(例如，碱性磷酸酶)，该发光酶与分析物直接地或间接地结合，使得在测试期间发射的光的量越大表明样品中的分析物的量越大。在测试过程期间，使用光检测设备，通常为光电倍增管(“PMT”)来测量由发光酶发射的光的量(例如，通过计数表观光子)。连接到PMT的电硬件可以通过对撞击PMT的光阴极的单个光子进行计数来提供与所发射的光的光学功率相关的输出值。该输出值可以被转换为相对光单位(“RLU”)值。然而，随着光子撞击光阴极的速率增加，两个或更多个光子同时或几乎同时撞击光阴极的概率增加。如果两个或更多个光子在足够短的时间内撞击光阴极，那么这些光子可能仅被计数为单光子(即表观单光子撞击)。系统区分几乎同时撞击的一对光子的能力的极限被称为脉冲对分辨率。当撞击之间的时间低于其脉冲对分辨率时，先前的电硬件无法将真正的单光子与一起或几乎一起撞击的多个光子区分开来，并且因此误计光子，从而低估了由PMT接收到的光学功率。先前的系统存在各种问题，包括以高速率发射的光子被少计，这使系统的检测结果不可靠和/或不敏感。例如，随着光学功率增加，PMT变得不能准确地测量入射光。光源的光学功率与由连接到PMT的电硬件(电硬件用于计算光源的RLU值)所生成的电信号之间的关系是非线性的或变得非线性。另外，非线性输出需要繁琐的分析以提供RLU值。此外，现有系统还经受外部光源光子污染、反应容器位置不准确性、来自相邻反应容器的光子污染、温度变化等，所有这些都会产生损害检测结果的准确性的威胁。因此，需要新的和改进的系统和方法。
技术实现思路
本文描述了用于使用减轻温度干扰、来自外部光源的光子污染、来自其他反应容器的光子污染和反应容器位置不准确的系统执行化验的系统和方法。此外，本文描述的系统和方法提供了相对于现有系统的对系统输出响应的信号线性度的实质扩展。扩展的信号线性度提高了测试结果的准确性，该测试结果具有高输出响应值(相对光单位(“RLU”)值)。另外，本文描述的系统和方法在低范围处通过交叉点到高范围内提供了信号线性度，使得不存在偏移，这减轻了对系统结果进行人工分析的需要。一个或更多个计算机的系统可以被配置成借助具有安装在系统上的软件、固件、硬件或其组合来执行特定的操作或动作，该软件、固件、硬件或其组合在操作中使系统执行所述动作。一个或更多个计算机程序可以被配置成借助包括指令执行特定操作或动作，所述指令由数据处理装置执行时使该装置执行所述动作。一个总体方面包括发光计系统。发光计系统可以包括光检测器，该光检测器被配置成感测在一段时间内从化验反应发射的光子。发光计系统还可以包括模拟电路，该模拟电路被配置成基于在所述一段时间内从化验反应发射的光子来提供模拟信号。发光计系统还可以包括计数器电路，该计数器电路被配置成基于在所述一段时间内从化验反应发射的光子来提供光子计数。发光计系统还可以包括发光计控制器，该发光计控制器被配置成响应于模拟信号的模拟信号值大于预定值，基于模拟信号的模拟信号值和线性函数确定并报告在所述一段时间内从化验反应发射的光子的测量值，其中，线性函数是根据在模拟信号与光子计数之间建立的关系得出的。该方面的其他实施方式包括相应的计算机系统、装置和记录在一个或更多个计算机存储设备上的计算机程序，每个计算机存储设备被配置成执行所述方法的动作。实现方式可以包括以下特征中的一个或更多个。发光计控制器可以被配置成响应于模拟信号值小于预定值，基于光子计数确定并报告在所述一段时间内从化验反应发射的光子的测量值。可选地，发光计控制器还被配置成执行主校准。在主校准中，光子测量处理器可以将光检测器的增益设置成在平坦区中操作。光子测量处理器可以使用光检测器的增益来计算预定值。光子测量处理器可以使用光检测器的增益来计算光检测器的低电压值。光子测量处理器还可以使用预定值和低电压值来生成线性函数。可选地，发光计系统还包括发光二极管，该发光二极管被布置成使得光检测器测量由该发光二极管发射的光子。可选地，发光计控制器被配置成将最小电压施加至发光二极管。可选地，发光计控制器被配置成将最小电压增加至最小可读电压，该最小可读电压为施加至发光二极管以使发光二极管发射用于光检测器进行测量的足够的光子的最小电压。发光计控制器还可以接收led光子计数和led模拟信号值，led光子计数和led模拟信号值均表示当将最小可读电压施加至发光二极管时从发光二极管发射的光子。发光计控制器还可以将led模拟信号值保存为低电压值。发光计系统还可以包括发光二极管，该发光二极管被布置成使得光检测器测量从该发光二极管发射的光子。发光计系统还可以包括光传感器，该光传感器被配置成感测发光二极管的光输出并且生成表示从该发光二极管发射的光子的led模拟输出信号值。可选地，发光计控制器可以被配置成将最小可读电压施加至发光二极管。发光计控制器还可以被配置成将最小可读电压增加缓冲电压，直到表示当将最小可读电压加上缓冲电压施加至发光二极管时从该发光二极管发射的光子的led模拟输出信号值大于低电压值加上缓冲电压值为止，其中，该缓冲电压值表示当将缓冲电压施加至发光二极管时从发光二极管发射的光子。发光计控制器还可以被配置成将led模拟输出信号值保存为预定值。发光计系统还可以包括发光二极管，该发光二极管被布置成使得光检测器测量从该发光二极管发射的光子。可选地，发光计控制器被配置成确定最小可读信号，当将所述最小可读信号施加至发光二极管时在光检测器中生成低电压值。可选地，发光计控制器还可以确定高信号，当将所述最小可读信号加上缓冲电压施加至发光二极管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光计系统(400)，包括：/n光检测器(630)，其被配置成感测在一段时间内从化验反应发射的光子(135)；/n模拟电路(915a)，其被配置成基于在所述一段时间内从所述化验反应发射的所述光子(135)来提供模拟信号(965)；/n计数器电路(915b)，其被配置成基于在所述一段时间内从所述化验反应发射的所述光子(135)来提供光子计数(970)；以及/n发光计控制器(905)，其被配置成：/n响应于所述模拟信号(965)的模拟信号值大于预定值，基于所述模拟信号(965)的模拟信号值和线性函数(1010)确定并报告在所述一段时间内从所述化验反应发射的所述光子(135)的测量值，其中，所述线性函数(1010)是根据在所述模拟信号(965)与所述光子计数(970)之间建立的关系得出的。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170919 US 62/560,636;20170919 US 62/560,6381.一种发光计系统(400)，包括：
光检测器(630)，其被配置成感测在一段时间内从化验反应发射的光子(135)；
模拟电路(915a)，其被配置成基于在所述一段时间内从所述化验反应发射的所述光子(135)来提供模拟信号(965)；
计数器电路(915b)，其被配置成基于在所述一段时间内从所述化验反应发射的所述光子(135)来提供光子计数(970)；以及
发光计控制器(905)，其被配置成：
响应于所述模拟信号(965)的模拟信号值大于预定值，基于所述模拟信号(965)的模拟信号值和线性函数(1010)确定并报告在所述一段时间内从所述化验反应发射的所述光子(135)的测量值，其中，所述线性函数(1010)是根据在所述模拟信号(965)与所述光子计数(970)之间建立的关系得出的。


2.根据权利要求1所述的发光计系统(400)，其中：
所述发光计控制器(905)被配置成响应于所述模拟信号值小于所述预定值，基于所述光子计数(970)确定并报告在所述一段时间内从所述化验反应发射的所述光子(135)的测量值。


3.根据前述权利要求中任一项所述的发光计系统(400)，其中，所述发光计控制器(905)还被配置成：
执行主校准，其中光子测量处理器：
将所述光检测器(630)的增益设置成在平坦区中操作；
使用所述光检测器(630)的增益来计算所述预定值；
使用所述光检测器(630)的增益来计算所述光检测器(630)的低电压值；以及
使用所述预定值和所述低电压值来生成所述线性函数(1010)。


4.根据权利要求3所述的发光计系统(400)，还包括：
发光二极管(620)，其被布置成使得所述光检测器(630)测量由所述发光二极管(620)发射的光子；并且
其中，所述发光计控制器(905)被配置成：
将最小电压施加至所述发光二极管(620)；
将所述最小电压增加至最小可读电压，所述最小可读电压为施加至所述发光二极管(620)以使所述发光二极管(620)发射用于所述光检测器(630)进行测量的足够的光子的最小电压；
接收LED光子计数和LED模拟信号值，所述LED光子计数和所述LED模拟信号值均表示当将所述最小可读电压施加至所述发光二极管(620)时从所述发光二极管(620)发射的光子；以及
将所述LED模拟信号值保存为所述低电压值。


5.根据权利要求3所述的发光计系统(400)，还包括：
发光二极管(620)，其被布置成使得所述光检测器(630)测量从所述发光二极管(620)发射的光子；
光传感器(625)，其被配置成感测所述发光二极管(620)的光输出并且生成表示从所述发光二极管(620)发射的光子的LED模拟输出信号值；并且
其中，所述发光计控制器(905)被配置成：
将最小可读电压施加至所述发光二极管(620)；
将所述最小可读电压增加缓冲电压，直到表示当将所述最小可读电压加上所述缓冲电压施加至所述发光二极管(620)时从所述发光二极管(620)发射的光子的LED模拟输出信号值大于所述低电压值加上缓冲电压值为止，其中，所述缓冲电压值表示当将所述缓冲电压施加至所述发光二极管(620)时从所述发光二极管(620)发射的光子；以及
将所述LED模拟输出信号值保存为所述预定值。


6.根据权利要求3所述的发光计系统(400)，还包括：
发光二极管(620)，其被布置成使得所述光检测器(630)测量从所述发光二极管(620)发射的光子；并且
其中，所述发光计控制器(905)被配置成：
确定最小可读信号，当将所述最小可读信号施加至所述发光二极管(620)时在所述光检测器(630)中生成所述低电压值；
确定高信号，当将所述最小可读信号加上缓冲电压施加至所述发光二极管(620)时在所述光检测器(630)中生成所述预定值；
在所述高电压与所述最小可读电压之间选择将所述最小可读电压到所述高电压划分成四个相等的增量的第一电压和第二电压；
基于将所述最小可读电压、所述高电压、所述第一电压和所述第二电压中的每一者施加至所述发光二极管(620)，接收来自所述光检测器的多个校准模拟信号值和多个校准光子计数；以及
使用所述多个校准模拟信号值和所述多个校准光子计数执行线性回归以生成所述线性函数(1010)。


7.根据前述权利要求中任一项所述的发光计系统(400)，其中，所述发光计控制器(905)被配置成：
使用取样积分器平均化函数通过累积在预定的时间段内的来自所述光检测器(630)的脉冲计数来计算所述光子计数。


8.根据前述权利要求中任一项所述的发光计系统(400)，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·沃尔夫，戴维·索伦蒂诺，水谷贵行，格伦·达维斯，
申请(专利权)人：拜克门寇尔特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US