步，使得所有与单个激光诱导激发相关的荧光衰减曲线可在单个MCP-PMT检 测窗口中记录。在一个实施方案中，通过使用基于先前延迟的校正改变激光触发和MCP-PMT 门之间的延迟，从而使MCP-PMT门打开的时间与激光脉冲同步。激光器中的触发延迟（触 发信号和激光的实际启动之间的延迟）用光电二极管记录。测量过的触发延迟被用来校正 激光触发和MCP-PMT门之间的同步。包括但不限于雪崩光电二极管（APD)、硅PMT的其他光 电探测器可被用来代替或附加于MCP-PMT。MCP-PMT的增益可自动控制。在本发明的一个 实施方案中，MCP-PMT电压可基于荧光信号而不断改变。在本发明的一个实施方案中，电压 改变通过分析荧光信号并在记录信号前确定改变的量来确定。
[0025] 脉冲激光器103具有在元件已被外部触发后产生激光的固有延迟。在示例性实施 方案中，在外部延迟后产生激光的延迟可达到但不限于85毫秒。此后以"触发延迟"提到 的触发信号中的延迟可在激光的每个脉冲之间变化。为了将激光与PMT门的打开同步，发 明者使用了光电二极管来检测激光脉冲的时间，将它与外部触发比较并且随后基于上一次 触发延迟校正下一次触发的时间（图1B)。在图IB中，t0是当激光被触发时，tl是当激光 启动时，t2是当PMT被触发时，以及t3是当PMT门打开时。通过实现此基于反馈的触发同 步t2被动态地设定以保证MCP-PMT上的电压增益在荧光信号到达MCP-PMT时"启始"。使 用第二光电二极管触发启动数字化仪以保证更小的数据大小。
[0026] TRLIFS系统的原理图解描绘于图1中。在不同的实施方案中，系统包括：（i)激 发光纤GixF) ;(ii)采集光纤（CF) ;(iii)多路分配器（demultiplexer)(多路分配器 (demuxer))，一种波长分割装置，其提供对荧光信号的生命期的微小测量，（例如荧光信号 的衰减指数）；（iv)光电倍增管（例如MCP-PMT，高增益（10 6)、低噪音且快上升时间检测 器（~80ps)如Photek 210) ;(v)可选的前置放大器，其在信号数字转换之前在光电倍增 管之后提供额外增益；(vi)数字化仪，用以将从光电倍增管接收的信号数字化，（例如，以 6. 4G样本/秒），从而执行数据分析（例如SP装置：108ADQ Tiger);以及（vii)处理和显 示信号的计算机系统。
[0027] 基于生物系统中的荧光团，来自生物组织的荧光信号可能非常高或者低。荧光团 基于量子效能和/或激发光的吸收发出荧光发射强度，激发光的吸收可能由于特定条件如 样本类型（例如，组织、血液、血浆）而受阻。为了正确记录荧光光谱，PMT增益需要被调整， 使得增加的荧光发射不引起信号的饱和并且低荧光发射不导致非常低的信噪比。这可通过 基于之前记录的数据迅速改变穿过MCP-PMT的电压来完成。在一个实施方案中，来自激光 器的两个脉冲的荧光被（例如，使用软件）平均并分析以确定荧光信号是否太高或太低，之 后穿过（负责控制PMT的增益）MCP-PMT的电压通过在高电压电源供给和计算机之间的连 通来改变。假如荧光发射太高，就将电压降低，并且反之亦然，反复直到达到正确量的信噪 比。只有在达到正确SNR后，真实信号才被保存并分析。
[0028] 在一些实施方案中，激发光纤（例如，具有0. 12NA的600微米直径的UV等级的二 氧化硅芯光纤）将激光源连接到样本，以便在需要的波长下激发样本。采集光纤（例如，12 条具有0. 22NA的200微米直径的UV等级二氧化硅芯光纤）被封装成单个束；此束导向多 路分配器（图3)。采用将多模光纤组合成单个光纤的技术将这12条光纤组合成单个光纤。 (http://www. ofsoptics. com/)。在用预定波长的激光器对样本激发后，采集光纤从样本采 集焚光信号，并且向多路分配器传播信号。多路分配器中的多个波长分割滤波器基于光束 分割装置的波长分割传入的信号，光束分割装置包括但不限于滤波器或棱镜等。（脉冲激发 后的）荧光信号脉冲通过光电倍增管、前置放大器和数字化仪传播到计算机系统，其中荧 光衰减通过去卷积（之前记录的）来自记录的荧光脉冲的激光脉冲来计算。 波长分割装置
[0029] 图2示出了波长分割装置（多路分配器（demultiplexer)、多路分配器 (demuxer))的原理图。来自生物样本的激光诱导光发射信号（包含宽范围的波长）由光采 集光纤采集，其朝波长分割装置传递发射的信号。
[0030] 在本发明的一个示例性实施方案中，生物样本以大约337-350nm的波长激发。在 一个实施方案中，图1和2中描述的波长分割装置（多路分配器）分割传入的信号，其波长 为：小于 365nm (激发波长）、365-410nm、410-450nm、450-480nm、500-550nm、550-600nm 和大 于600nm。如图I所示，传入的光信号被引导到波长分割装置的第一光束分割装置上，波长 分割装置将传入的信号分割为波长大于约495nm和小于约495nm。在穿过第一光束分割装 置后，波长大于495nm的信号用60mm焦距的双面凹透镜聚焦，并且随后穿过信号分割波长 为500-560nm以及大于560nm的第二光束分割装置，最终第三光束分割器将光分割为波长 为560_600nm和大于600nm的光。具有小于495nm的波长的信号还穿过60mm焦距的双面 凹透镜并在通过将495nm光信号分割成波长约为410-480nm和小于410nm的第四光束分割 装置前被聚焦。具有410-450nm的波长的光信号穿过将信号分割成波长约为415-450nm和 45〇-495nm的第五光束分割装置。波长小于410nm的光信号穿过第六光束分割器并被分割 成波长365-410nm和小于365nm的波长，其包含激光激发信号。通过同时记录激光和焚光， 可保证精确的去卷积（deconvolution)。此多路分配器设计能够对传入的生物分子的信号 进行检测，所述生物分子包括但不限于，黄素单核苷酸（FMN)核黄素、黄素腺嘌呤二核苷酸 (FAD)核黄素、脂色素、内生卟啉以及如NADH和PLP-GAD的荧光分子。本文所描述的光束分 割装置可以是但不限于二向色性滤光器、棱镜以及衍射光栅。
[0031] 在本发明的另一个示例性实施方案中，生物样本以大约337_350nm的波长激 发。在此实施方案中，波长分割装置分割传入信号，其波长为：小于400nm、415-450nm、 455-480nm、400-600nm和大于500nm。在离开光采集光纤时和进入波长分割装置前，发射的 光首先用准直透镜照准（collimated)。准直透镜可包括但不限于，梯度指数（GRIN)透镜 或非球面透镜。照准的光束被导向到波长分割装置的第一光束分割装置上，其以波长大于 约400nm和小于约400nm将传入信号分割。在穿过第一光束分割装置后，具有大于400nm 波长的信号穿过第二光束分割装置，其以400-500nm和大于500nm的波长将信号分割。具 有在400-500nm范围内的波长的信号穿过第三光束分割装置，其将光信号分割成波长大于 450nm和小于450nm。在不同的实施方案中，波长小于450nm的信号针对生物分子的活动来 被分析。这些波长对于测量生物分子而言是重要的，所述生物分子包括但不限于游离形式 (或称为自由形式）和结合形式的NADH、PLP-GAD或其组合。
[0032] 通过改变光束分割装置的配置，可检测多个波长的光谱带。其他波长带可用不同 组的滤波器完成，这对于本领域的技术人员是显而易见的。 时间延迟光学装置
[0033] 如图1中所示，来自波长分割装置的每个分解的波长组分都可以连接到相应的延 迟装置并且随后在相应的延迟装置中经受预定量的延迟。在不同的实施方案中，延迟装置 为具有不同长度LU L2、L3、L4等等的光纤。在特定实施方案中，光纤的长度可为约5英尺 (ft)、55英尺、115英尺、165英尺、215英尺、265英尺以及315英尺。其他长度的光纤可基 于所需延迟选择，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。为了在同一个光学检测器上 从时间上分开每一个波长组分，每一个波长组分穿过不同长度的光纤，从而经历不同量的 延迟。最终，每一个波长组分在不同时间到达光学检测器，这使得每个组分能被分别检测 到。
[0034] 除了光纤（fiber)的长度之外，光纤的其他物理性质，包括但不限于光纤的折射 率，也被用于确定光纤的长度以获得特定量的延迟。因为在时域中，每个光谱组分具有持续 特定时间量（例如几十纳秒）的衰减曲线，所以两个邻近的光谱组分之间的时间延迟可被 设计成充分长以在时间上分开两个衰减曲线。
[0035] 在本发明的一个实施方案中，光学检测器为带门控的MCP-MCP-PMT，其仅在由门 控电路控制的短检测窗口中对传入光信号作出响应。带门控的窗口可被设计成足够长使 得所有分解的和时间分开的波长组分将在带门控的窗口中到达MCP-PMT。因此，带门控的 MCP-PMT能够捕获所有波长组分，这些波长组分是由一个检测窗口内的单个激光诱导发射 引起的。被用来在时间上分开分解的光谱带的延迟装置不限于光纤，并且任何延迟装置通 常都能使用。
[0036] 在不同的实施方案中，样本为固体、半固体或液体生物样本。在不同的实施方案 中，样本是如下物质中任意一种或多种：血液、血浆、尿液、组织、微生物、寄生虫、唾液、呕吐 物、脑脊液或任何其他能够从中检测到化学标记的生物样本。
[0037] 在不同的实施方案中，组织可为前列腺、肺、肾、脑、黏膜、皮肤、肝脏、肠胃道、结 肠、膀胱、肌肉、乳房和/或子宫颈中的任何一个或多个。
[0038] 本文所述的系统可被用来检测任何具有可检测（例如，发射的）属性的分子。在 一些实施方案中，发射的属性是荧光发射。在一些实施方案中，属性是荧光发射衰减。
[0039] 本文所述的多路分配器设计允许检测例如治疗试剂（标记的或未标记的）、抗体 (标记的或未标记的）、毒素（标记的或未标记的）、内毒素（标记的或未标记的）、外毒素 (标记的或未标记的）、肿瘤标记和/或它们的组合。在不同的实施方案中，未标记的生物 分子具有固有的焚光。
[0040] 本文所述的系统可以检测传入信号中生物分子，包括但不限于，黄素单核苷 酸（FMN)核黄素、黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD)核黄素、脂色素、内生卟啉以及如NADH和 PLP-GAD的荧光分子。
[0041] 在不同的实施方案中，治疗试剂包括化疗药剂。化疗药剂的实例包括但不 限于白蛋白结合紫杉醇（nab-紫杉醇）、放线菌素（Actinomycin)、阿利类视色素 (Alitretinoin)、全反式维甲酸（All-trans retinoic acid)、阿扎胞苷（Azacitidine)、 硫挫卩票呤（Azathioprine)、贝伐珠单抗（Bevacizumab)、贝沙罗汀（Bexatotene)、博莱霉素 (Bleomycin)、硼替佐米（Bortezomib)、卡钼（Carboplatin)、卡培他滨（Capecitabine)、 西妥昔单抗（Cetuximab)、顺钼（Cisplatin)、苯丁酸氮芥（Chlorambucil)、环磷酰 胺、阿糖胞苷、柔红霉素、多西他赛（Docetaxel)、去氧氟尿苷、阿霉素（Doxorubicin)、 表柔比星（Epirubicin)、埃博霉素（Epothilone)、埃罗替尼（Erlotinib)、依托泊苷 (Etoposide)、氟尿喃啶、吉非替尼（Gefitinib)、吉西他滨（Gemcitabine)、羟基脲、 伊达比星（Idarubicin)、伊马替尼（Imatinib)、易普利单抗（Ipilimumab)、伊立替康 (Irinotecan)、氮芥、美法仑（Melphalan)、疏卩票呤、甲氨蝶呤、米托蒽醌（Mitoxantrone)、 阿仑单抗（Ocrelizumab)、奥法木单抗（Ofatumumab)、奥沙利钼（Oxaliplatin)、紫杉醇、 帕尼妥单抗（Panitumab)、培美曲塞（Pemetrexed)、利妥昔单抗（Rituximab)、他氟泊苷 (Tafluposide)、替尼泊苷（Teniposide)、硫鸟卩票呤（Tioguanine)、拓扑替康（Topotecan)、 类视色素 、戊柔比星（Valrubicin)、威罗菲尼（Vemurafenib)、长春碱（Vinblastine)、 长春新碱（Vincristine)、长春地辛（Vindesine)、长春瑞滨（Vinorelbine)、伏立诺 他（Vorinostat)、罗米地辛（Romidepsin)、5-氟尿喃啶（5-FU)、6-疏基卩票呤（6-MP)、 克拉屈滨（Cladribine)、氯法拉滨（Clofarabine)、氟尿苷（Floxuridine)、氟达拉滨 (Fludarabine)、喷司他丁（Pentostatin)、丝裂霉素、伊沙匹隆（ixabepilone)、雌莫司汀 (Estramustine)或它们的组合。如本文所述，化疗药剂是标记的或未标记的（例如，具有 固有荧光性的试剂）。在一些实施方案中，标记是荧光标记。可与本文所述的系统、装置和 方法一起使用以标记治疗试剂的荧光