使用光学信号来确定光电检测器增益-电压的方法与流程

背景技术：

技术实现思路

1、本公开的方面包括用于确定光检测系统中的多个光电检测器的光电检测器增益的方法。发明人已经发现，光电检测器增益和施加电压之间的不匹配会导致来自光电检测器的输出数据信号中的显著误差。来自粒子分析仪中的一个或多个光电检测器的输出数据信号中的误差会导致粒子的识别和表征的准确性降低。发明人已经发现，顺序表征粒子分析仪中的大量检测器的增益-电压关系是费力的，并且会导致不精确的增益-电压曲线。发明人已经发现了一种通过同时确定系统本地的精确光电检测器增益-电压曲线来表征多个光电检测器的光电检测器增益-电压关系的快速而精确的方法。在一些实例中，如果光检测系统中的一个或多个光电检测器发生故障或需要校准，则如本文所述的同时对系统中的多个光电检测器(例如流式细胞仪中的所有光电检测器)的光电检测器增益-电压的表征提供了准确的识别。在一些实例中，多个光电检测器的增益-电压曲线的并行识别可以提供光电检测器之间的一致性和光检测系统的改进的灵敏度。

2、根据某些实施方案的方法包括向光检测系统中的每个光电检测器施加参考电压，在参考电压下为每个光电检测器生成参考数据信号，用光源在多个不同的施加电压下照射光电检测器，在多个不同电压中的每个电压下为每个光电检测器生成输出数据信号，以及基于在每个施加电压下每个光电检测器的输出数据信号和参考数据信号来计算在多个不同施加电压中的每个电压下的光电检测器的增益。还描述了具有光源和光检测系统的系统(例如，粒子分析仪)，所述光检测系统包括用于实施主题方法的多个光电检测器。还提供了非暂时性计算机可读存储介质。

3、在实施主题方法时，参考电压被施加到每个光电检测器，并且在参考电压下为光检测系统中的每个光电检测器生成参考数据信号。在一些实施方案中，参考数据信号是每个光电检测器的背景数据信号。在某些实例中，方法包括在光电检测器的操作电压范围内确定来自每个光电检测器的背景信号，例如在每个光电检测器的整个操作电压范围内确定光电检测器的背景数据信号。光电检测器被设置为不同的电压并用光源照射。在一些实施方案中，方法包括施加参考电压，该参考电压的量足以生成比来自每个光电检测器的光电检测器噪声大预定的分离指数(separation index)的参考数据信号。在一些实例中，分离指数是来自每个光电检测器的数据信号的平均值之间的差值，该平均值由标准误差平方和的平方根归一化。在一些实例中，为每个光电检测器确定分离指数。在某些实例中，分离指数基于来自每个光电检测器的背景数据信号和光源的一个或多个参数，例如光源的照射强度或输出光谱。在某些实施方案中，方法包括递增地增加所施加的参考电压，直到所生成的参考数据信号可与每个光电检测器的光电检测器噪声区分开来。

4、在一些实例中，用光源同时照射多个光电检测器。在一些实例中，用光源顺序照射多个光电检测器。在一些实施方案中，用光源以增加的施加电压照射光电检测器，例如以5个或更多不同的施加电压，例如10个或更多并且包括20个或更多的不同施加电压。在一些实例中，方法包括将光检测系统中的每个光电检测器的电压增加相同的量。在其他情况下，每个光电检测器的电压增加不同的量。在一些实施方案中，所施加电压的每次增加都基于施加到光电检测器的两个最近的电压。在一些实例中，所施加电压的增加通过从施加到光电检测器的两个最接近电压的线性外推来计算。在某些实例中，所施加电压的增加基于局部近似光电检测器的电压曲线的多项式函数来计算。在某些实施方案中，所述方法包括确定由每个光电检测器在多个不同施加电压中的每个电压下产生的基线噪声。在一些实例中，由每个光电检测器产生的基线噪声被确定为在施加电压下大于预定的阈值。在某些实例中，当基线噪声大于预定的阈值时，输出数据信号在所施加电压下被光电检测器丢弃。在一些实施方案中，方法包括增加光检测系统中每个光电检测器的电压，直到一个或多个光电检测器饱和。在某些实例中，一个或多个光电检测器的输出数据信号被确定为饱和。在一些实施方案中，当一个或多个光电检测器被确定为饱和时，饱和的光电检测器的所生成的输出数据信号被丢弃。在一些实施方案中，当一个或多个光电检测器被确定为饱和时，光源的强度可以从第一强度降低到第二较低强度，例如其中光源的强度降低5％或更多，例如10％或更多并且包括50％或更多。在一些实例中，光源的强度降低2倍或更多，例如降低10倍或更多，例如降低20倍或更多。在一些实例中，方法包括将通过光源的照射的强度降低到较低的强度，以较低的强度照射光电检测器，以及在多个不同的施加电压下为每个光电检测器生成输出数据信号。例如，每个光电检测器的输出数据信号可以在多个增加的施加电压下生成。在某些实例中，为被确定为未饱和的光电检测器的所生成的输出数据信号计算比例因子。在一些实施方案中，方法包括确定光电检测器的经计算的增益在两个或更多不同的施加电压之间单调地变化。在一些实例中，方法包括确定光电检测器的经计算的增益在两个或更多不同的施加电压之间非单调地变化。在某些实例中，方法包括当光电检测器的经计算的增益在两个或更多不同的施加电压之间非单调地变化时，丢弃来自光电检测器的一个或多个输出数据信号。在一些实施方案中，方法包括以增加的电压为每个光电检测器生成输出数据信号，直到光检测系统中的所有光电检测器都被设置为最大电压。在一些实例中，方法包括在多个不同的施加电压下为每个光电检测器生成输出数据信号，直到为每个光电检测器确定最大光电检测器增益。在一些实例中，方法包括在多个不同的施加电压下为每个光电检测器生成输出数据信号，直到由光电检测器产生的基线噪声大于预定的阈值。在一些实例中，方法包括在多个不同的施加电压下为每个光电检测器生成输出数据信号，直到可以施加最小强度的光源来生成大于光电检测器的基线噪声的输出信号。在一些实例中，方法包括在多个不同的施加电压下为每个光电检测器生成输出数据信号，直到光电检测器的经计算的增益在两个或更多不同的施加电压之间非单调地变化。

5、在一些实施方案中，方法进一步包括计算光检测系统中的每个光电检测器在多个电压下的光电检测器增益与电压比。在一些实例中，通过将输出数据信号归一化为参考数据信号来计算每个检测器在每个施加电压下的光电检测器增益。在某些实例中，为光检测系统中的每个光电检测器绘制经计算的光电检测器增益与电压比。在一些实施方案中，方法包括基于每个光电检测器的经绘制的增益与电压比来确定光检测系统中的光电检测器之间的差异。在一些实例中，方法包括基于光电检测器的经绘制的增益与电压比来识别光检测系统中的故障的(或不起作用的)光电检测器。在一些实施方案中，方法包括将粒子分析仪的光检测系统中的一个或多个光电检测器调整到生成具有最高信噪比的输出数据信号的检测器电压。在某些实施方案中，产生目标光电检测器增益所需的施加电压由经计算的增益与电压比的曲线确定。在一些实例中，方法包括通过对经计算的增益与电压比的曲线进行插值来确定产生目标光电检测器增益所需的施加电压。

6、本公开的方面还包括具有光源和包括多个光电检测器的光检测系统的系统(例如，粒子分析仪)。在一些实施方案中，光检测系统包括多个光电检测器，例如2个或更多光电检测器，例如5个或更多光电检测器，例如10个或更多光电检测器，例如25个或更多光电检测器，例如50个或更多光电检测器，例如100个或更多光电检测器，并且包括1000个或更多光电检测器。在一些实施方案中，光检测系统还包括多个放大器，其中每个放大器与至少一个光电检测器电通信，例如2个或更多放大器，例如5个或更多放大器，例如10个或更多放大器，例如25个或更多放大器，例如50个或更多放大器，例如100个或更多放大器，并且包括1000个或更多放大器。在某些实施方案中，光检测系统包括光电检测器阵列。在一些实例中，光检测系统包括具有n个光电检测器的光电检测器阵列和具有m个放大器的放大器部件，其中n是4到10000的整数，并且m是4到10000的整数。在某些实例中，阵列中光电检测器的数量与放大器的数量相同(即n等于m)。在其他情况下，阵列中光电检测器的数量大于放大器的数量(即n大于m)。在其他情况下，阵列中光电检测器的数量小于放大器的数量(即n小于m)。

7、在一些实施方案中，系统还包括处理器，所述处理器具有可操作地耦合到处理器的存储器，其中存储器包括存储在其上的指令，所述指令当由处理器执行时使得处理器向光检测系统中的每个光电检测器施加参考电压，在参考电压下为每个光电检测器生成参考数据信号，在多个不同的施加电压下用光源照射光电检测器，在多个不同电压的每个下为每个光电检测器生成输出数据信号，并且基于在每个施加电压下每个光电检测器的输出数据信号和参考数据信号来计算在多个不同的施加电压中的每个电压下光电检测器的增益。在一些实施方案中，系统是粒子分析仪。在某些实例中，粒子分析仪被并入到流式细胞仪中，例如其中本文描述的一个或多个光电检测器被定位成检测来自流动流中粒子的光。

8、在实施方案中，系统包括其上存储有指令的存储器，所述指令当处理器执行时使得处理器向每个光电检测器施加参考电压，并且在参考电压下为每个光电检测器生成参考数据信号。在一些实施方案中，存储器包括在光电检测器的操作电压范围内确定来自每个光电检测器的背景信号的指令，例如在每个光电检测器的整个操作电压范围内确定光电检测器的背景数据信号。在一些实施方案中，存储器包括将光电检测器设置为不同电压并用光源照射的指令。在一些实施方案中，存储器包括施加参考电压的指令，所述参考电压的量足以生成比来自每个光电检测器的光电检测器噪声大预定的分离指数的参考数据信号。在一些实例中，分离指数是来自每个光电检测器的数据信号的平均值之间的差值，所述差值由标准误差平方和的平方根归一化。在一些实施方案中，存储器包括确定每个光电检测器的分离指数的指令。在某些实例中，分离指数基于来自每个光电检测器的背景数据信号和光源的一个或多个参数，例如光源的照射强度或输出光谱。在某些实施方案中，存储器包括用于递增地增加所施加的参考电压，直到所生成的参考数据信号可与每个光电检测器的光电检测器噪声区分开来的指令。

9、在一些实例中，存储器包括同时照射多个光电检测器的指令。在一些实例中，存储器包括顺序照射多个光电检测器的指令。在某些实例中，存储器包括对每个光电检测器增加所施加电压的指令，例如将所施加电压增加到5个或更多不同的电压，例如10个或更多并包括20个或更多不同的电压。在每个照射循环之后，对于光检测系统中的每个光电检测器，电压的增加可以相同，或者对于一个或多个光电检测器，电压的增加可以不同。在一些实施方案中，存储器包括基于施加到光电检测器的两个最接近的电压来确定所施加电压的增加的指令。在一些实例中，存储器包括通过从施加到光电检测器的两个最接近电压的线性外推来计算所施加电压的增加的指令。在某些实例中，存储器包括基于局部近似光电检测器的电压曲线的多项式函数来计算所施加电压的增加的指令。在某些实施方案中，存储器包括用于确定由每个光电检测器在多个不同的施加电压中的每个电压下产生的基线噪声的指令。在一些实例中，存储器包括用于确定又每个光电检测器产生的基线噪声在施加电压下大于预定的阈值的指令。在某些实例中，存储器包括用于当基线噪声大于预定的阈值时丢弃在所施加电压下来自光电检测器的输出数据信号的指令。

10、在一些实施方案中，系统包括其上存储有指令的存储器，所述指令当处理器执行时使得处理器增加光检测系统中的每个光电检测器的电压，直到一个或多个光电检测器饱和。在一些实例中，存储器包括确定一个或多个光电检测器的输出数据信号饱和的指令。在某些实例中，存储器包括丢弃来自被确定为饱和的光电检测器的一个或多个输出数据信号的指令。在一些实施方案中，存储器包括降低光源的强度的指令，例如响应于确定一个或多个光电检测器饱和。在一些实例中，存储器包括将光源的强度降低5％或更多，例如10％或更多并且包括50％或更多的指令。在一些实例中，存储器包括将光源的强度降低2倍或更多，例如降低10倍或更多，例如降低20倍或更多的指令。在某些实施方案中，系统包括其上存储有指令的存储器，所述指令当由处理器执行时使得处理器将光源的强度降低到较低的强度，以较低的强度照射光电检测器，并且在多个不同的施加电压下为每个光电检测器生成输出数据信号。在一些实例中，存储器包括用于在增加的施加电压下为每个光电检测器生成处于降低的照射强度的输出数据信号的指令。在某些实例中，存储器包括为被确定为未饱和的光电检测器的所生成的输出数据信号计算比例因子的指令。在一些实施方案中，存储器包括用于确定光电检测器的经计算的增益在两个或更多不同的施加电压之间单调地变化的指令。在一些实例中，存储器包括用于确定光电检测器的经计算的增益在两个或更多不同的施加电压之间非单调地变化的指令。在某些实例中，存储器包括用于当光电检测器的经计算的增益在两个或更多不同的施加电压之间非单调地变化时丢弃来自光电检测器的一个或多个输出数据信号的指令。

11、在一些实施方案中，存储器包括以增加的电压为多个光电检测器中的每个生成输出数据信号直到光检测系统中的所有光电检测器都被设置为最大电压的指令。在一些实例中，存储器包括用于在多个不同的施加电压下为每个光电检测器生成输出数据信号直到为每个光电检测器确定最大光电检测器增益的指令。在一些实例中，存储器包括用于在多个不同的施加电压下为每个光电检测器生成输出数据信号直到由光电检测器产生的基线噪声大于预定的阈值的指令。在一些实例中，存储器包括用于在多个不同的施加电压下为每个光电检测器生成输出数据信号直到可以施加最小强度的光源来生成大于光电检测器的基线噪声的输出信号的指令。在一些实例中，存储器包括用于在多个不同的施加电压下为每个光电检测器生成输出数据信号直到光电检测器的经计算的增益在两个或更多不同的施加电压之间非单调地变化的指令。

12、在一些实施方案中，系统包括其上存储有指令的存储器，所述指令当由处理器执行时使得处理器计算光检测系统中的每个光电检测器在多个电压下的光电检测器增益与电压比。在一些实例中，存储器包括用于通过将输出数据信号归一化为参考数据信号来计算每个光电检测器在每个施加电压下的光电检测器增益的指令。在某些实例中，存储器包括用于绘制光检测系统中的每个光电检测器的经计算的光电检测器增益与电压比的指令。在一些实例中，存储器包括用于基于每个光电检测器的经绘制的增益与电压比来确定光检测系统中的光电检测器之间的差异的指令。在一些实例中，存储器包括用于基于光电检测器的经绘制的增益与电压比来识别光检测系统中的故障的(或不起作用的)光电检测器的指令。在一些实施方案中，存储器包括用于将粒子分析仪的光检测系统中的一个或多个光电检测器调整到生成具有最高信噪比的输出数据信号的检测器电压的指令。在某些实施方案中，存储器包括用于从经计算的增益与电压比的曲线确定产生目标光电检测器增益所需的施加电压的指令。在一些实例中，存储器包括用于通过对经计算的增益与电压比的曲线进行插值来确定产生目标光电检测器增益所需的施加电压的指令。

13、本公开的方面还包括用于确定光检测系统中的多个光电检测器的光电检测器增益的非暂时性计算机可读存储介质。在实施方案中，非暂时性计算机可读存储介质包括用于向光检测系统中的每个光电检测器施加参考电压的算法、用于在参考电压下为每个光电检测器生成参考数据信号的算法、用于在多个不同的施加电压下用光源照射光电检测器的算法、用于在多个不同电压中的每个电压下为每个光电检测器生成输出数据信号的算法，以及用于基于在每个施加电压下每个光电检测器的输出数据信号和参考数据信号来计算在多个不同的施加电压中的每个电压下光电检测器的增益的算法。