具有減少的通道串擾的高動態范圍掃描制造技術

適于通過多于一次地掃描相同位置來實現低通道串擾超寬動態范圍掃描方法的多通道掃描系統，其中至少一次地針對至少一個通道將激發光的功率和檢測器增益設為高且針對至少一個其他通道將其設為低，并且在后續掃描中使用不同的設置。相同通道的采用不同高低設置的掃描合并在一起以產生一幅較寬動態范圍的圖像。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有減少的通道串擾的高動態范圍掃描相關申請的交叉引用本申請要求2010年5月12日提交的美國臨時專利申請S/N. 61/334，100(律師案號020031-011700US ;客戶編碼ENV)的權益，該申請的公開內容通過引用整體結合于此。
技術介紹
本專利技術一般涉及熒光檢測系統，更具體地涉及減少或消除串擾并且擴展這些系統的動態范圍。光學熒光檢測技術正在變成用于推進生物科學發現的越來越關鍵的工具。而且，隨著科學研究的步伐增大，對這些工具的靈敏度、量化、速度和自動化的要求增加。一種檢測系統L1-COR Odyssey 掃描儀(參見例如US專利6，495，812)使用針對近紅外光譜區域優化的靈敏光學檢測系統并且傳送高要求應用所需的靈敏度，其中大多數生物樣本和大多數材料都具有低的自發熒光是公知的。該系統在相同掃描內具有近15比特(>4個數量級)的動態范圍。這對大多數應用是足夠的。然而，熒光信號的電平可在不同的應用之間顯著地變化，并且因此當前存在選擇允許捕捉大部分動態范圍而不太飽和的增益設置的需求。圖1a示出具有飽和點的2X稀釋物的圖像。區域“A”的各行具有相同的800-通道稀釋物。圖1b示出橫過稀釋物(即，兩行)的輪廓，并且指示4個點完全地飽和而一個點部分地飽和。標記為“B”的區域示出使得800-檢測器飽和的來自700-通道的一些通道串擾。在區域“B”中的所示飽和點處，存在另一稀釋物，但具有700-染料標簽(只有780nm激光器才可極少地激發的IRDye_ _700DX)。但是，800檢測器在那些位置的飽和指示源自700激發(例如，680nm激光器)的相對較強的熒光信號。類似的通道串擾從800激發到700通道檢測發生。減少這種串擾增強了兩個通道在整個場上的靈敏度。Odyssey 使用預設激發激光器功率和雪崩光電二極管(APD)作為用于檢測所發射熒光的檢測器。由該系統提供的信號電平取決于激光器功率、熒光濃度、檢測收集效率、以及檢測器增益設置。前三者通過設計設置，并且增益設置是可調整的。該系統級增益包括Aro本身后隨電子放大級的放大增益。當前，可用的增益設置范圍利用兩個分量，并且允許ιοοοχ以上的系統級增益變化。然而，期望將Aro增益水平維持在單個設置以使其靈敏度性能在更寬的動態范圍上得以維持。固定Aro增益只使電子放大得以調整，這導致動態范圍的有限擴展。此外，相對較強的熒光信號可使Aro飽和，并且在此情況下，電子增益無法導致動態范圍的任何有用擴展。因此，存在在不改變檢測器的靈敏度的情況下擴展諸如Odyssey 之類的掃描儀的動態范圍能力的需要。Odyssey 掃描設計以多種方式受益于使用兩種激光器色彩激發樣本的相同位置。假設兩幅圖像同時具有700通道和800通道，濾光和調制-解調技術允許由兩個激光器刺激的所發射熒光的有效分離。然而，當所發射熒光的量較高時，從一個通道到另一通道的殘余熒光泄漏可導致限制APD的動態范圍。例如，即使沒有800-通道熒光，800-通道APD也可接收來自700-通道熒光的泄漏而非飽和之，并且使用800激光調制頻率的解調沒有幫助。該情況在圖1a中的區域“B”中的點中清楚地示出。該圖像是一 800-通道圖像且所示的點只包含700-染料，但是具有相對較高的濃度。即使沒有800熒光，該圖像也清楚地示出800-通道檢測器飽和。該交叉通道效果可通過改變以上所述的AH)增益來減少，但是這影響其對800熒光，即該通道中的期望熒光的靈敏度。因此，期望最小化或消除該交叉通道效果，同時使APD增益設置維持在其高靈敏設置。還期望在完成此的同時擴展該系統的動態范圍。美國專利No. 7，463，357通過將檢測光分割成兩個光束且使用具有重疊動態范圍的不同類型的檢測器檢測它們來擴展化合物陣列(chemical array)讀取器的動態范圍。 這不減少以上所述的通道串擾，并且需要兩個檢測器具有類似的最佳操作增益設置。此外， 將光分割成兩個光束有效地導致可以其他方式獲得的靈敏度的減小。期望維持或增強靈敏度，而不是使其減小。Corson (美國專利No. 6，952，008和6，806，460)還示教了基于將光譜范圍(色彩)內的所收集熒光分割成兩個部分且使用不同動態范圍的檢測器檢測它們、并且梳理兩種測量以產生具有較高動態范圍的圖像的相同思想的熒光檢測技術。美國專利No. 7，054，003示教了如何用不同強度的光讀取化合物陣列的不同區域且同時檢測從不同區域發射的光，作為以寬動態范圍使陣列成像的方式。這沒有解決以上所述的限制，它期望維持相同位置的照射和來自相同位置的檢測。在相同位置施加不同強度的光和同時檢測兩者對相同的激發和發射波長范圍不起作用，并且導致更多的通道串擾問題。即使與諸如美國專利申請No. 11/036571所描述的其他技術組合以將光束分割成多個部分并單獨地檢測它們，也需要針對每一種色彩增加其他檢測器以及相關聯的光學器件，這是一種昂貴的嘗試。美國專利No. 7，361，472提供了用于基于使用不同濾色片多次地測量相同的光以降低信號電平來擴展散射光測量的動態范圍，然后使用預定濾色片光學密度比率來組合這些測量的方法。除了熒光成像呈現該專利技術未解決的不同挑戰的事實以外，通過使用濾色片來重新測量相同的光以阻止檢測部分光的思路沒有解決通道串擾問題。美國專利No. 6，870，166和申請No. 11/344，773描述了通過以不同的增益設置兩次掃描化合物陣列來擴展讀取該陣列的動態范圍的方法。雖然這避免了必須將所收集的光分割成多個部分，但是如果如上所述諸如Aro之類的檢測器要以相同的優化增益設置操作，它仍然不起作用。此外，該方法未改變由同時的多色彩檢測引起的任何通道串擾，諸如此處所期望的。美國專利6，320，196呈現了對染料串擾的解決方案，該解決方案可對通道串擾起作用，但是它基于空間地分離不同色彩的光學器件，即將激光聚焦在分離點并且通過分離的光學器件和檢測器來收集所發射熒光。這不具有壓縮、成本有效的單點掃描的優點，并且對分離的光學器件起作用的技術對組合光學器件不起作用。因此，期望提供克服以上及其他問題的系統和方法。具體而言，期望提供整個動態范圍的顯著增大和通道串擾的減少，同時維持單點掃描的靈敏度和壓縮性。
技術實現思路
本專利技術提供用于減少熒光檢測系統中的串擾以及擴展這些檢測系統的動態范圍的系統和方法。一種多通道掃描系統通過多于一次地掃描相同位置來實現低通道串擾、超寬動態范圍掃描方法，其中至少一次地針對至少一個通道將激發光的功率和檢測器增益設為高且針對至少一個其他通道將其設為低，并且在后續掃描中使用不同的設置。相同通道的采用不同高低設置的掃描合并在一起以產生一幅較寬動態范圍的圖像。根據一個實施例，提供了一種用于減少或消除熒光檢測系統中的串擾的方法，該熒光檢測系統包括以不同的波長發射照明的兩個源、在不同的波長檢測的兩個檢測器、以及具有至少兩種熒光物質類型的樣本臺，其中第一熒光物質類型吸收來自第一照明源的光并以第一熒光波長發射，而第二熒光物質類型吸收來自第二照明源的光并以第二熒光波長發射。該方法通常包括a)在第一照明和檢測設置模式中，第一照明源被設為高功率設置且第一檢測器被設為高增益設置，而第二照明源被設為低功率設置且本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A·布齊，C·J·萊西亞克，
申請(專利權)人：利康股份有限公司，
類型：
國別省市：