CN105324493A - 用于测量强度的串扰校准的方法和设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于串扰校准在相互独立的检测波段上测量的强度的方法。每个检测波段与待分析样品所包含的多个分析物特定的探针群中的一个探针群相关。每个探针群能够发射第一信号成分和第二信号成分，所述第一信号成分和所述第二信号成分的光谱在不同的波长处具有最大值，并且至少所述第一信号成分依赖于能够由所述探针群检测的分析物的存在。基于a)在所述检测波段上测量的强度、b)表示发生在所述检测波段之外的辅助波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的强度的值和c)预定的串扰参数来计算串扰校准强度。例如结合基于FRET的测定，背景信号对杂交探针的百分比的依赖性可被考虑到串扰校准中。

Description

用于测量强度的串扰校准的方法和设备

技术领域

本文件公开涉及用于串扰校准在两个或更多个检测波段上从样品测量的强度的方法。此外，本公开涉及用于串扰校准在两个或更多个检测波段上从样品测量的强度的设备和计算机程序。此外，本公开涉及提供串扰校准的测量仪器。

背景技术

在多分析物测定中广泛使用的原理是使用带标记的分析物特定的示踪分子，其中可以根据可依赖于所使用的一个或多个激发波长的基于荧光的发射信号中发生的改变来检测样品中分析物的浓度。在理想情况下，与不同分析物相关的基于荧光的发射信号出现在非重叠的检测波段，因此可以利用简单的光学滤波将发射信号彼此分离。然而，在许多情况下，与不同分析物相关的基于荧光的发射信号光谱中的一个或多个如此之宽并且在光谱上重叠，从而不可能选择出如下这种检测波段：使得在这些检测波段上测量的所有的发射信号无串扰。

用于串扰校准的简单的原理适用于双分析物测定，其中，利用合适的时间检测窗口和/或合适的检测波段，发射信号之一的强度可被无串扰地测量。在仅存在产生第一发射信号的分析物的测试状态下，利用第一发射信号的测量强度和指示发生在检测波段中的第一发射信号的强度与发生在检测波段中的另一发射信号的强度之间的关系的经验串扰参数来校准另一发射信号的测量强度。当使用该方法时，值得注意的是，第一发射信号的测量强度可能至少部分地由在检测反应中不产生第一发射信号时也存在的背景信号引起。因此，为了避免太强的串扰校准，特别是在检测反应中不产生第一发射信号或者仅产生少量的第一发射信号的情况下，应当在串扰校准之前从第一发射信号的测量强度中充分地消除背景信号的贡献。可以根据从合适的测试样品测量的强度确定背景信号和串扰参数的贡献。

然而，在许多情况下，状况更加复杂，以至于没有发射信号可以被无串扰地测量，即，发射信号在光谱和时间上重叠，从而不可能选择这种时间检测窗口和/或检测波段以使得发射信号中至少之一能够被无串扰地测量。出现上述类型的状况的例证情形例如是根据基于时间分辨荧光共振能量转移“TR-FRET”的多分析物检测的测定。例证性的基于FRET的检测方法的相关细节可以参照例如公开US20060147954和V.Laitala等人于2007年在AnalyticalBiochemistry第361卷126-131页发表的“Time-resolveddetectionprobeforhomogeneousnucleicacidanalysesinone-stepformat”。在V.Laitala等人所描述的方法中，每个FRET探针包括供体、受体，以及能够与其互补靶序列特异性杂交的反应区域，即，通过所考虑探针待检测的靶分析物。在V.Laitala等人所描述的方法中，给定类型的探针群的时间分辨荧光发射信号包括两种信号成分：第一信号成分，属于由于来自受激供体的能量转移而被激发的受体；以及第二信号成分，属于不参与能量转移的受激供体。受体优选地被选择为使得它的发射光谱在一波长处具有最大值而供体在该波长处具有其发射光谱的局域最小值。能量转移引起的受体发射的衰减时间依赖于能量转移效率，该效率进而与受体和供体之间的距离成反比。能量转移引起的受体发射的衰减时间在探针未被杂交时(即供体-受体距离短)明显地快于探针与靶分析物杂交时(即供体-受体距离较长)。因此，可以利用合适的时间检测窗口将杂交探针的受体发射信号与未杂交探针的受体发射信号分离。可以利用合适的检测波段将与不同的靶分析物杂交的不同探针的受体发射信号彼此分离，但是，如上所述，串扰使状况复杂化。不参与能量转移的受激供体引起的背景发射依赖于所考虑的样品中杂交探针占总探针的百分比的事实使得该状况更加复杂。

发明内容

为了提供对各个例证性实施例的一些方面的基本理解，下文给出简化的概括说明。该概括说明并不是对本文件公开的广泛阐述。它既不意于确定例证性实施例的重要或关键的元件，也不意于划定保护范围。如下的概括说明仅仅以简化的方式呈现一些构思，作为例证性实施例的更详细描述的前序部分。

根据本公开，提供了一种用于串扰校准在两个或更多个检测波段上从待分析样品测量的强度的方法。每个检测波段与样品所包含的多个分析物特定的探针群中的一个探针群相关，并且每个探针群在激发之后能够发射第一信号成分和第二信号成分，第一信号成分和第二信号成分的光谱彼此不同并且至少第一信号成分依赖于能够由所述探针群检测的分析物的存在。在该文件中，词语“样品”意指包含一种或多种待检测分析物和检测所需的测定试剂的物质，所述测定试剂包含上述多个探针群。

所述方法包括：

-基于a)第一串扰参数和b)表示发生在检测波段之外的至少一个辅助波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的至少一个强度的至少一个值，计算发生在检测波段上并且至少部分地由探针群发射的第二信号成分引起的串扰强度的估计值，以及

-基于a)在检测波段上测量的强度、b)计算出的串扰强度的估计值和c)第二串扰参数来计算检测波段的串扰校准强度，

其中：

-第一串扰参数中的每一个表示a)发生在一个检测波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的强度和b)发生在辅助波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的强度之间的关系，以及

-第二串扰参数中的每一个表示a)发生在与一个探针群相关的检测波段上并且至少部分地由另一个探针群发射的第一信号成分引起的强度和b)发生在与所述另一个探针群相关的检测波段上并且至少部分地由所述另一个探针群发射的第一信号成分引起的强度之间的关系。

探针群可以是，例如但非必须地，基于荧光共振能量转移“FRET”的探针的群。用于串扰校准的方法例如可以与适合于诸如重症综合性免疫缺陷“SCID”测定的基于时间分辨荧光共振能量转移“TR-FRET”的多分析物检测结合使用。

在根据一个有益的但是非限制性的实施例的方法中，表示发生在辅助波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的强度的值具有在辅助波段上从样品测量的值。因此，例如与基于FRET的测定结合，背景发射对杂交探针占总探针的百分比的依赖性可被考虑到串扰校准中。在一种情况下，当在包含样品的微量滴定池中实施测定时，发生在辅助波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的强度优选地分别从每个样品池测量。

根据本公开，还提供了一种用于串扰校准在两个或更多个检测波段上从待分析样品测量的强度的设备。每个检测波段与样品所包含的多个分析物特定的探针群中的一个探针群相关，并且每个探针群在激发之后能够发射第一信号成分和第二信号成分，第一信号成分和第二信号成分的光谱彼此不同并且至少第一信号成分依赖于能够由所述探针群检测的分析物的存在。所述设备包括计算系统，计算系统被配置为：

-基于a)第一串扰参数和b)表示发生在检测波段之外的至少一个辅助波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的至少一个强度的至少一个值，计算发生在检测波段上并且至少部分地由探针群发射的第二信号成分引起的串扰强度的估计值，以及

-基于a)在检测波段上测量的强度、b)计算出的串扰强度的估计值和c)第二串扰参数来计算检测波段的串扰校准强度，

其中：

-第一串扰参数中的每一个表示a)发生在一个检测波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的强度和b)发生在辅助波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的强度之间的关系，以及

-第二串扰参数中的每一个表示a)发生在与一个探针群相关的检测波段上并且至少部分地由另一个探针群发射的第一信号成分引起的强度和b)发生在与所述另一个探针群相关的检测波段上并且至少部分地由所述另一个探针群发射的第一信号成分引起的强度之间的关系。

根据本公开，还提供了一种仪器，包括：

-用于在两个或更多个检测波段上从待分析样品测量强度的测量装置，以及

-根据本公开的用于串扰校准在两个或更多个检测波段上从样品测量的强度的设备。

根据本公开，还提供了一种用于串扰校准在两个或更多个检测波段上从待分析样品测量的强度的计算机程序。该计算机程序包括计算机可执行指令，所述指令用于控制可编程处理器：

-基于a)第一串扰参数和b)表示发生在检测波段之外的至少一个辅助波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的至少一个强度的至少一个值，计算发生在检测波段上并且至少部分地由探针群发射的第二信号成分引起的串扰强度的估计值，以及

-基于a)在检测波段上测量的强度、b)计算出的串扰强度的估计值和c)第二串扰参数来计算检测波段的串扰校准强度，

其中：

-第一串扰参数中的每一个表示a)发生在一个检测波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的强度和b)发生在辅助波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的强度之间的关系，以及

-第二串扰参数中的每一个表示a)发生在与一个探针群相关的检测波段上并且至少部分地由另一个探针群发射的第一信号成分引起的强度和b)发生在与所述另一个探针群相关的检测波段上并且至少部分地由所述另一个探针群发射的第一信号成分引起的强度之间的关系。

根据本公开的计算机程序产品包括使用根据本公开的计算机程序编码的非易失性计算机可读介质，例如光盘(“CD”)。

在所附的从属权利要求中描述了多个例证性实施例。

当结合附图阅读具体例证性实施例的如下描述时，将最佳地理解多个例证性实施例的结构和操作方法及其附加目的和有益效果。

本文中所使用的动词“包含”和“包括”作为开放式限制使用，其既不排除也不要求未列举特征的存在。从属权利要求中所列举的特征可以彼此自由地组合，除非另有明确说明。

附图说明

下文以示例的方式参照附图更加详细地说明例证性实施例及其有益效果，其中：

图1示出根据例证性实施例的用于在两个或更多个检测波段上从待分析样品测量的强度的串扰校准的方法的流程图，

图2示出在根据例证性实施例的用于串扰校准的方法适用的例证性情况下的两个探针群的发射光谱，

图3a示出一光学测量仪器的示意图，该仪器包括根据例证性实施例的用于在两个或更多个检测波段上从待分析样品测量的强度的串扰校准的设备，以及

图3b示出从图3a的线A-A向下观看的示意图。

具体实施方式

图1示出根据例证性实施例的用于串扰校准在互不重叠的检测波段上从待分析样品测量的强度的方法的流程图。每一个检测波段与样品所包含的一个分析物特定的探针群相关。每个探针群的发射信号包含第一信号成分和第二信号成分，第一信号成分的光谱在该探针群特定的波长处具有最大值并且依赖于利用该探针群可检测的分析物的浓度，第二信号成分的光谱与上述第一信号成分的光谱不同。图2示出在具有探针群P₁和P₂的例证性情况下的发射光谱。具有圆圈的实线213表示探针群P₁和P₂的发射光谱的集合，即总和。发射光谱的集合表示当使用某一激发波长时可从样品测量的信号的光谱。实线201表示探针群P₁发射的第一信号成分的光谱，而实线202表示探针群P₁发射的第二信号成分的光谱。虚线211表示探针群P₂发射的第一信号成分的光谱，而虚线212表示探针群P₂发射的第二信号成分的光谱。图2示出的波段220表示与探针群P₁相关的检测波段，而波段221表示与探针群P₂相关的检测波段。

探针群P₁和P₂可以是，例如但非必须地，基于荧光共振能量转移“FRET”的探针的群(populations)，即组(groups)，其中，每个探针可以包含至少一个供体、至少一个受体，以及至少一个能够与利用该探针检测的分析物相互作用的反应区域。探针的供体和受体可以被附加至同一个分子，但是探针也可以包括附加至第一分子的供体和附加至单独的第二分子的受体。在这种情况下，相互独立的供体和受体可以与待检测的分析物相互作用，从而形成适合于例如荧光共振能量转移“FRET”的供体-受体对。供体可以是发光寿命长于例如1μs的发光标记。每个探针可以包括例如镧系元素螯合物供体和有机荧光团受体。镧系元素可以是例如铕“Eu”、铽“Tb”、镝“Dy”或钐“Sm”。探针群P₁的受体可以是例如Alexa647染料，而探针群P₂的受体可以是例如Alexa750染料。在这种情况下，图2中示出的λ₀、λ₁和λ₂的值将为λ₀≈615nm、λ₁≈665nm和λ₂≈780nm，其中，λ₀是图2所示的610-620nm辅助波段230的中心点，λ₁是660-670nm检测波段220的中心点，而λ₂是775-785nm检测波段221的中心点。实线201描绘的光谱是由探针群P₁的探针的源于来自这些探针的受激Eu供体的能量转移而激发的Alexa647受体所产生的，而实线202描绘的光谱是由探针群P₁的探针的没有参与能量转移的受激Eu供体产生的。相应地，虚线211描绘的光谱是由探针群P₂的探针的源于来自这些探针的受激Eu供体的能量转移而激发的Alexa750受体产生的，而虚线212描绘的光谱是由探针群P₂的探针的没有参与能量转移的受激Eu供体产生的。图2可以被认为表示在供体激发之后从检测的角度来看由未杂交(即自由)的探针的受体发射的信号已经充分衰减的时刻。

一种根据例证性实施例的用于分别在检测波段220和221上测量的强度I_M1和I_M2的串扰校准的方法，包括如下动作：

-动作101，图1：基于a)第一串扰参数R_B1、R_B2和b)表示至少部分地由第二信号成分引起并且发生在图2所示的检测波段220和221之外的辅助波段230上的强度的值I_BM，计算发生在检测波段220和221上并且至少部分地由探针群P₁和P₂发射的第二信号成分引起的串扰强度C_B1和C_B2的估计值，以及

-动作102，图1：基于a)在检测波段220和221上测量的强度I_M1和I_M2、b)计算出的串扰强度C_B1和C_B2的估计值以及c)第二串扰参数R₁₂和R₂₁，计算检测波段220和221的串扰校准的强度I_C1和I_C2。

结合基于时间分辨荧光共振能量转移“TR-FRET”的多分析物检测，上述串扰强度C_B1和C_B2可以被称为“背景”强度，以便与TR-FRET的相关措辞一致。

串扰参数R_B1表示a)发生在检测波段220上并且至少部分地由探针群P₁和P₂发射的第二信号成分引起的强度和b)发生在辅助波段230上并且至少部分地由第二信号成分引起的强度之间的关系。相应地，串扰参数R_B2表示a)发生在检测波段221上并且至少部分地由第二信号成分引起的强度和b)发生在辅助波段230上并且至少部分地由第二信号成分引起的强度之间的关系。在更一般的情况下，由不同的探针群发射的第二信号成分的光谱可能彼此不同，例如，探针群P₁的第二信号成分的光谱可以不同于探针群P₂的第二信号成分的光谱。在这种情况下，如果可以找出这种辅助波段以使得发生在辅助波段上并且由第二信号成分引起的强度充分地不受相互串扰和来自第一信号成分的串扰的影响，则能够实现更佳的串扰校准精度。上面呈现的用于限定第一串扰参数的规则也可以用于这种情况，但是，自然地，当具有多于一个辅助波段时，第一串扰参数的数值将更高。

串扰参数R₁₂表示a)发生在检测波段220上并且至少部分地由探针群P₂发射的第一信号成分引起的强度和b)发生在检测波段221上并且至少部分地由探针群P₂发射的第一信号成分引起的强度之间的关系。相应地，串扰参数R₂₁表示a)发生在检测波段221上并且至少部分地由探针群P₁发射的第一信号成分引起的强度和b)发生在检测波段220上并且至少部分地由探针群P₁发射的第一信号成分引起的强度之间的关系。

在根据一个例证性实施例的方法中，表示发生在辅助波段230上并且至少部分地由探针群P₁和P₂的第二信号成分引起的强度的值I_BM是在辅助波段上从待分析样品测量的值。因此，例如结合基于FRET的测定(其中由第二信号成分引起的信号的强度至少部分地依赖于样品中存在的分析物的浓度)，可以测量I_BM并且将其单独地计入来自每个样品池的串扰校准。在根据另一例证性实施例的方法中，表示发生在辅助波段230上并且至少部分地由第二信号成分引起的强度的值I_BM是与几种样品结合的同一个预定值，例如，同一个值I_BM可以用于多个样品池。

在根据一个例证性实施例的方法中，根据如下等式计算串扰强度C_B1和C_B2的估计值：

C_B1＝R_B1×I_BM和C_B2＝R_B2×I_BM(1)

在一般情况下，如果可以有两个或更多个分析物特定的探针群，则发生在第i个检测波段上并且至少部分地由两个或更多个探针群的第二信号成分引起的串扰强度的估计值可以根据如下等式计算：

C_Bi＝R_Bi×I_BM(2)

其中，i＝1，2，…，分析物特定的探针群的数量，C_Bi是发生在第i个检测波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的串扰强度的估计值，而R_Bi是表示a)发生在第i个检测波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的强度和b)发生在辅助波段230上并且至少部分地由第二信号成分引起的强度之间的关系的第一串扰参数。

在根据一个例证性实施例的方法中，检测波段220和221的串扰校准强度I_C1和I_C2通过如下一对等式求解：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{C1}=I_{M1}-R_{12}(I_{C2}-C_{B2})\\ I_{C2}=I_{M2}-R_{21}(I_{C1}-C_{B1})\end{array}\right.---\left(3\right)$

在一般情况下，如果其中可以有三个或更多个分析物特定的探针群，则检测波段的串扰校准强度可以通过如下一组等式求解：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{C1}=I_{M1}-\underset{j=2}{\overset{n}{\Σ}}{R}_{1j}(I_{Cj}-C_{Bj})\\ ...\\ I_{Ci}=I_{Mi}-\underset{j=1,j\≠i}{\overset{n}{\Σ}}{R}_{ij}(I_{Cj}-C_{Bj})\\ ...\\ I_{Cn}=I_{Mn}-\underset{j=1}{\overset{n-1}{\Σ}}{R}_{nj}(I_{Cj}-C_{Bj})\end{array}\right.---\left(4\right)$

其中：

n是分析物特定的探针群的数量，

I_Ci和I_Cj分别是第i个和第j个检测波段的串扰校准强度，

I_Mi是在第i个检测波段上测量的强度，

C_Bj是发生在第j个检测波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的串扰强度的估计值，以及

R_ij是表示a)发生在第i个检测波段上并且至少部分地由与第j个检测波段相关的探针群发射的第一信号成分引起的强度和b)发生在第j个检测波段上并且至少部分地由与第j个检测波段相关的探针群发射的第一信号成分引起的强度之间的比值的第二串扰参数。

根据一个例证性实施例的方法包括基于从一个或多个第一模型(model)样品测量的第一测试强度确定第一串扰参数，第一模型样品中的每一个包含一个或多个探针群并且不含可由探针群检测的分析物。第一串扰参数可以例如根据如下等式计算：

$R_{Bi}=\frac{I_{Model0,i}}{I_{Model0,B}}---\left(5\right)$

其中：

i＝1，2，…，分析物特定的探针群的数量，

R_Bi是与第i个检测波段(例如，图2所示的波段220和221之一)相关的第一串扰参数，

I_Model0,i是发生在第i个检测波段上、至少部分地由第二信号成分引起并且从这种包含探针群的第一模型样品测量的第一测试强度，以及

I_Model0,B是发生在辅助波段(例如图2所示的波段230)上、至少部分地由第二信号成分引起并且由第一模型样品测量的第一测试强度。

根据一种例证性实施例的方法包括基于从第二模型样品测量的第二测试强度确定第二串扰参数，其中，第二模型样品的每一个包含一个或多个探针群以及可以由一个探针群检测的分析物，并且不含可由其他探针群检测的分析物。第二串扰参数可以例如根据如下等式来计算：

$R_{ij}=\frac{I_{Model,i,j}-C_i}{I_{Model,j,j}-C_j}---\left(6\right)$

其中：

i＝1，2，…，分析物特定的探针群的数量，j＝1，2，…，分析物特定的探针群的数量，并且i≠j，

R_ij是与第i个和第j个检测波段(例如图2所示的波段220和221)相关的第二串扰参数，

I_Model,i,j是发生在第i个检测波段上、至少部分地由与第j个检测波段相关的探针群发射的第一信号成分引起并且从第二模型样品测量的第二测试强度，所述第二模型样品包含可以由与第j个检测波段相关的探针群检测的分析物并且不含可以由其他探针群检测的分析物。

I_Model,j,j是发生在第j个检测波段上、至少部分地由与第j个检测波段相关的探针群发射的第一信号成分引起并且从上述第二模型样品测量的第二测试强度，以及

C_i和C_j是实值调整项。

在根据一个例证性实施例的方法中，上述C_i＝R_Bi×测试强度I_Model,B,j，以及上述C_j＝R_Bj×测试强度I_Model,B,j，其中，测试强度I_Model,B,j至少部分地由第二信号成分引起并且在辅助波段上从上述第二模型样品测量，其中，R_Bi和R_Bj是分别与第i个和第j个检测波段相关的第一串扰参数。

在根据一个例证性实施例的方法中，C_i是发生在第i个检测波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的测试强度I_Model0,i，而C_j是发生在第j个检测波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的测试强度I_Model0,j，其中，测试强度C_i和C_j从包含探针群并且不含可以由探针群检测的分析物的模型样品测量。

在根据一个例证性实施例的方法中，实值调整项C_i和C_j＝0。

在根据一个例证性实施例的方法中，第一和第二串扰参数基于如下至少之一从预定值中选择：强度测量的执行方式、识别用于强度测量的测量仪器的信息。强度测量的一种执行方式的特征可在于，例如但非必须地，用于某一测量波段的强度检测的连续激发计数周期的数目，其中每个激发计数周期包括激发阶段和后续的计数阶段。识别测量仪器的信息可以是例如用于强度测量的测量仪器的序列号。

根据一个例证性实施例的计算机程序包括用于控制可编程处理器实施根据上述任一例证性实施例的方法的计算机可执行指令。可以使用合适的编程语言生成计算机可执行指令。

根据一个例证性实施例的计算机程序产品包括使用根据一个实施例的计算机程序编码的非易失性计算机可读介质，例如，光盘(“CD”)。

根据一个例证性实施例的信号被编码以承载限定根据一个实施例的计算机程序的信息。

图3a示出一种光学测量仪器的示意图，该仪器包括根据一个例证性实施例的用于串扰校准在两个或更多个检测波段上从待分析样品测量的强度的设备。图3b示出从图3a的线A-A向下观看的示意图。该测量仪器包括被布置为支撑样品盘308(可以是例如微量滴定盘)的机械支撑元件。该样品盘包括包含待分析样品351、352、353、354、355、356和357的样品池。样品已被布置为包括分析物特定的探针群，例如FRET探针，以从每种样品中检测两种或更多种分析物的存在。机械支撑元件包括图3b所示的支撑轨道306和导引元件309。支撑轨道306以如下方式借助导引元件309相对于测量仪器的主体被支撑，即支撑轨道306在图3b所示的双头箭头310的方向上可移动。机械支撑元件包括能够容纳样品盘308的滑块(sledge)307。滑块以如下方式连接至支撑轨道306：滑块能够在支撑轨道的纵向方向上沿支撑轨道滑动，即，滑块能够在图3b所示的双头箭头311的方向上相对于支撑轨道306移动。因此，样品盘308能够在坐标系390限定的xy平面内移动。因为样品池能够在xy平面内移动，所以不同样品池的内容物可以以时间连续的方式测量，以使得每个样品池依次为内容物正被测量的样品池。

测量仪器包括用于在两个或更多个检测波段上从待分析样品测量强度的测量装置。每个检测波段与样品所包含的一个分析物特定的探针群相关，并且在激发之后，每个探针群能够发射至少第一信号成分和第二信号成分，第一信号成分和第二信号成分的光谱在不同波长处具有最大值，并且至少第一信号成分依赖于可由该探针群检测的分析物的存在。测量装置包括激发光源303，如图3a所示，以及用于将激发辐射导入正被测量的样品352的光导304。测量装置包括检测器302，其用于在合适的波段测量样品352发出的发射辐射并用于产生表示在所述波段上测量的发射辐射的强度的信号。检测器309可以基于例如光电二极管或光电倍增管。测量仪器包括控制器301，其用于控制激发光源303和检测器302的工作。激发光源303、检测器302和/或光导304可以是测量仪器的集成的或可替换的组件。可以通过一个或多个可编程处理器电路、一个或多个诸如专用集成电路“ASIC”的专用硬件电路、一个或多个诸如现场可编程门阵列“FPGA”的现场可编程逻辑电路、或者它们的组合来实现控制器301。此外，光学测量仪器可以包括滤光设备，借助滤光设备，可以针对每次测量选择合适的波段。

测量仪器包括用于在两个或更多个检测波段上从样品352测量的强度的串扰校准的装置。所述装置包括：

-基于a)第一串扰参数和b)表示分别发生在检测波段之外的一个辅助波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的至少一个强度的至少一个值来计算发生在检测波段上并且至少部分地由探针群发射的第二信号成分引起的串扰强度的估计值的部件，以及

-用于基于a)在检测波段上测量的强度、b)计算出的串扰强度的估计值和c)第二串扰参数来计算检测波段的串扰校准强度的部件，

其中：

-第一串扰参数中的每一个表示a)发生在一个检测波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的强度和b)发生在辅助波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的强度之间的关系，以及

-第二串扰参数中的每一个表示a)发生在与一个探针群相关的检测波段上并且至少部分地由另一个探针群发射的第一信号成分引起的强度和b)发生在与所述另一个探针群相关的检测波段上并且至少部分地由所述另一个探针群发射的第一信号成分引起的强度之间的关系。

在图3a和3b所示的测量仪器中，控制器301包括被配置为构成用于串扰校准的设备的计算系统。在根据另一例证性实施例的测量仪器中，通过单独的计算系统实现用于串扰校准的设备。

在根据一个例证性实施例的设备中，计算系统被配置为根据如下等式计算发生在检测波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的串扰强度的估计值：

C_Bi＝R_Bi×I_BM

其中C_Bi是发生在第i个检测波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的串扰强度的估计值，R_Bi是与第i个检测波段相关的第一串扰参数，而I_BM是表示发生在辅助波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的强度的值。

在根据例证性实施例的设备中，计算系统被配置为根据如下一组等式求解检测波段的串扰校准强度：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{C1}=I_{M1}-\underset{j=2}{\overset{n}{\Σ}}{R}_{1j}(I_{Cj}-C_{Bj})\\ ...\\ I_{Ci}=I_{Mi}-\underset{j=1,j\≠i}{\overset{n}{\Σ}}{R}_{ij}(I_{Cj}-C_{Bj})\\ ...\\ I_{Cn}=I_{Mn}-\underset{j=1}{\overset{n-1}{\Σ}}{R}_{nj}(I_{Cj}-C_{Bj})\end{array}\right.$

其中：

I_ci和I_cj分别是第i个和第j个检测波段的串扰校准强度，

I_Mi是在第i个检测波段上测量的强度，

C_Bj是发生在第j个检测波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的串扰强度的估计值，以及

R_ij是表示a)发生在第i个检测波段上并且至少部分地由与第j个检测波段相关的探针群发射的第一信号成分引起的强度和b)发生在第j个检测波段上并且至少部分地由与第j个检测波段相关的探针群发射的第一信号成分引起的强度之间的比值的第二串扰参数。

在根据一个例证性实施例的设备中，计算系统被配置为基于从一个或多个第一模型样品测量的第一测试强度确定第一串扰参数，第一模型样品中的每一个包含一个或多个探针群并且不含可由探针群检测的分析物。

在根据一个例证性实施例的设备中，计算系统被配置为根据如下等式计算第一串扰参数：

$R_{Bi}=\frac{I_{Model0,i}}{I_{Model0,B}}$

其中：

R_Bi是与第i个检测波段相关的第一串扰参数，

I_Model0,i是发生在第i个检测波段上、至少部分地由第二信号成分引起并且从这种包含探针群的第一模型样品测量的第一测试强度，以及

I_Model0,B是发生在辅助波段上、至少部分地由第二信号成分引起并且从第一模型样品测量的第一测试强度。

在根据一个例证性实施例的设备中，计算系统被配置为基于从第二模型样品测量的第二测试强度确定第二串扰参数，其中，每一个第二模型样品包含一个或多个探针群以及可由一个探针群检测的分析物，并且不含可由其他探针群检测的分析物。

在根据一个例证性实施例的设备中，计算系统被配置为根据如下等式计算第二串扰参数：

$R_{ij}=\frac{I_{Model,i,j}-C_i}{I_{Model,j,j}-C_j}$

其中：

R_ij是与第i个和第j个检测波段相关的第二串扰参数，

I_Model,i,j是发生在第i个检测波段上、至少部分地由与第j个检测波段相关的探针群发射的第一信号成分引起并且从第二模型样品测量的第二测试强度，所述第二模型样品包含可由与第j个探测波段相关的探针群检测的分析物并且不含可由其他探针群检测的分析物，

I_Model,j,j是发生在第j个检测波段上、至少部分地由与第j个检测波段相关的探针群发射的第一信号成分引起并且从所述第二模型样品测量的第二测试强度，以及

C_i和C_j是实值调整项。

在根据一个例证性实施例的设备中，计算系统被配置为设置调整项以使得上述C_i＝R_Bi×至少部分地由第二信号成分引起并且在辅助波段上从上述第二模型样品测量的强度，而上述C_j＝R_Bj×至少部分地由第二信号成分引起并且在辅助波段上从第二模型样品测量的强度，其中，R_Bi和R_Bj分别是与第i个和第j个检测波段相关的第一串扰参数。

在根据一个例证性实施例的设备中，计算系统被配置为设置调整项以使得C_i是发生在第i个检测波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的测试强度，而C_j是发生在第j个检测波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的测试强度，其中，测试强度C_i和C_j从包含探针群并且不含可由探针群检测的分析物的模型样品测量。

在根据一个例证性实施例的设备中，计算系统被配置为设置调整项以使得C_i＝C_j＝0。

在根据一个例证性实施例的测量仪器中，所述测量装置被配置为从样品352测量发生在辅助波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的强度，而用于串扰校准的设备被配置为当计算发生在检测波段上并且至少部分地由第二信号成分引起的串扰强度的估计值时使用所测量的强度。

在根据一个例证性实施例的测量仪器中，用于串扰校准的设备被配置为基于如下至少之一从预定值中选择第一和第二串扰参数：强度测量的执行方式、从相似的测量仪器中识别测量仪器的信息。识别测量仪器的所述信息可以是例如测量仪器的序列号。

上述说明书中给出的具体示例不应当被解释为限制。因此，保护范围不仅限于上述实施例。

Claims (32)

1.一种用于串扰校准在两个或更多个检测波段上从样品测量的强度的方法，每个检测波段与所述样品所包含的多个分析物特定的探针群中的一个探针群相关，并且每个探针群能够发射第一信号成分和第二信号成分，所述第一信号成分和所述第二信号成分的光谱彼此不同并且至少所述第一信号成分依赖于能够由所述探针群检测的分析物的存在，其特征在于，所述方法包括：

-基于a)第一串扰参数和b)表示发生在所述检测波段之外的至少一个辅助波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的至少一个强度的至少一个值，计算发生在所述检测波段上并且至少部分地由所述探针群发射的所述第二信号成分引起的串扰强度的估计值(101)，以及

-基于a)在所述检测波段上测量的强度、b)计算出的所述串扰强度的估计值和c)第二串扰参数来计算所述检测波段的串扰校准强度(102)，

其中：

-所述第一串扰参数中的每一个表示a)发生在一个检测波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的强度和b)发生在所述辅助波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的强度之间的关系，以及

-所述第二串扰参数中的每一个表示a)发生在与一个探针群相关的检测波段上并且至少部分地由另一个探针群发射的所述第一信号成分引起的强度和b)发生在与所述另一个探针群相关的检测波段上并且至少部分地由所述另一个探针群发射的所述第一信号成分引起的强度之间的关系。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据如下等式计算发生在所述检测波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的所述串扰强度的估计值:

C_Bi＝R_Bi×I_BM

其中，C_Bi是发生在第i个检测波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的串扰强度的估计值，R_Bi是与所述第i个检测波段相关的第一串扰参数，而I_BM是表示发生在所述辅助波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的强度的值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过如下一组等式求解所述检测波段的串扰校准强度：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{C1}=I_{M1}-\underset{j=2}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{ij}\left(I_{Cj}-C_{Bj}\right)\\ \mathrm{...}\\ I_{Ci}=I_{Mi}-\underset{j=1,j\≠i}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{ij}\left(I_{Cj}-C_{Bj}\right)\\ \mathrm{...}\\ I_{Cn}=I_{Mn}-\underset{j=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{nj}\left(I_{Cj}-C_{Bj}\right)\end{array}\right.$

其中：

I_Ci和I_Cj分别是第i个和第j个检测波段的串扰校准强度，

I_Mi是在第i个检测波段上测量的强度，

C_Bj是发生在第j个检测波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的所述串扰强度的估计值，以及

R_ij是表示a)发生在第i个检测波段上并且至少部分地由与第j个检测波段相关的探针群发射的所述第一信号成分引起的强度和b)发生在第j个检测波段上并且至少部分地由与第j个检测波段相关的探针群发射的所述第一信号成分引起的强度之间的比值的第二串扰参数。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述方法包括基于从一个或多个第一模型样品测量的第一测试强度确定所述第一串扰参数，所述第一模型样品中的每一个包含一个或多个探针群并且不含能够由探针群检测的分析物。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，根据如下等式计算所述第一串扰参数：

$R_{Bi}=\frac{I_{Model0,i}}{I_{Model0,B}}$

其中：

R_Bi是与第i个检测波段相关的第一串扰参数，

I_Model0,i是发生在第i个检测波段上、至少部分地由所述第二信号成分引起并且从这种包含探针群的第一模型样品测量的第一测试强度，以及

I_Model0,B是发生在所述辅助波段上、至少部分地由所述第二信号成分引起并且从所述第一模型样品测量的第一测试强度。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述方法包括基于从第二模型样品测量的第二测试强度确定所述第二串扰参数，所述第二模型样品的每一个包含一个或多个探针群以及能够由一个探针群检测的分析物，并且不含能够由其他探针群检测的分析物。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，根据如下等式计算第二串扰参数：

$R_{ij}=\frac{I_{Model,i,j}-C_i}{I_{Model,j,j}-C_j}$

其中：

R_ij是与第i个和第j个检测波段相关的第二串扰参数，

I_Model,i,j是发生在第i个检测波段上、至少部分地由与第j个检测波段相关的探针群发射的所述第一信号成分引起并且从所述第二模型样品测量的第二测试强度，所述第二模型样品包含能够由与第j个检测波段相关的探针群检测的分析物并且不含能够由其他探针群检测的分析物，

I_Model,j,j是发生在第j个检测波段上、至少部分地由与第j个检测波段相关的探针群发射的所述第一信号成分引起并且从所述第二模型样品测量的第二测试强度，以及

C_i和C_j是实值调整项。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，C_i＝C_j＝0。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，C_i是发生在第i个检测波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的测试强度，而C_j是发生在第j个检测波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的测试强度，所述测试强度C_i和C_j从包含一个或多个探针群并且不含能够由探针群检测的分析物的模型样品测量。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，C_i＝R_Bi×至少部分地由所述第二信号成分引起并且在所述辅助波段上从所述第二模型样品测量的强度，而C_j＝R_Bj×至少部分地由所述第二信号成分引起并且在所述辅助波段上从所述第二模型样品测量的强度，其中，R_Bi和R_Bj分别是与第i个和第j个检测波段相关的第一串扰参数。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中，表示发生在所述辅助波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的强度的值是在所述辅助波段上从所述样品测量的值。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中，所述第一和第二串扰参数基于如下至少之一从预定值中选择：强度测量的执行方式、识别用于强度测量的测量仪器的信息。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中，所述探针群是基于荧光共振能量转移的探针的群，其中，每个探针包括至少一个供体、至少一个受体，以及至少一个能够与使用该探针检测的分析物相互作用的反应区域。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述供体是发光寿命长于1μs的发光标记。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述供体是镧系元素螯合物供体，以及所述受体是有机荧光团受体。

16.根据权利要求15所述的方法，所述镧系元素是铕、铽、镝或钐。

17.一种用于串扰校准在两个或更多个检测波段上从样品测量的强度的设备，每个检测波段与所述样品所包含的多个分析物特定的探针群中的一个探针群相关，并且每个探针群能够发射第一信号成分和第二信号成分，所述第一信号成分和所述第二信号成分的光谱彼此不同并且至少所述第一信号成分依赖于能够由所述探针群检测的分析物的存在，其特征在于，所述设备包括计算系统(301)，所述计算系统被配置为：

-基于a)第一串扰参数和b)表示发生在所述检测波段之外的至少一个辅助波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的至少一个强度的至少一个值，计算发生在所述检测波段上并且至少部分地由所述探针群发射的所述第二信号成分引起的串扰强度的估计值，以及

-基于a)在所述检测波段上测量的强度、b)计算出的所述串扰强度的估计值和c)第二串扰参数来计算所述检测波段的串扰校准强度，

其中：

-所述第一串扰参数中的每一个表示a)发生在一个检测波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的强度和b)发生在所述辅助波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的强度之间的关系，以及

-所述第二串扰参数中的每一个表示a)发生在与一个探针群相关的检测波段上并且至少部分地由另一个探针群发射的所述第一信号成分引起的强度和b)发生在与所述另一个探针群相关的检测波段上并且至少部分地由所述另一个探针群发射的所述第一信号成分引起的强度之间的关系。

18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述计算系统被配置为根据如下等式计算发生在所述检测波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的所述串扰强度的估计值：

C_Bi＝R_Bi×I_BM

其中，C_Bi是发生在第i个检测波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的串扰强度的估计值，R_Bi是与第i个检测波段相关的第一串扰参数，而I_BM是表示发生在所述辅助波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的强度的值。

19.根据权利要求17或18所述的设备，其中，所述计算系统被配置为通过如下一组等式求解所述检测波段的串扰校准强度：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{C1}=I_{M1}-\underset{j=2}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{1j}\left(I_{Cj}-C_{Bj}\right)\\ \mathrm{...}\\ I_{Ci}=I_{Mi}-\underset{j=1,j\≠i}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{ij}\left(I_{Cj}-C_{Bj}\right)\\ \mathrm{...}\\ I_{Cn}=I_{Mn}-\underset{j=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{nj}\left(I_{Cj}-C_{Bj}\right)\end{array}\right.$

其中：

I_Ci和I_Cj分别是第i个和第j个检测波段的串扰校准强度，

I_Mi是在第i个检测波段上测量的强度，

C_Bj是发生在第j个检测波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的所述串扰强度的估计值，以及

R_ij是表示a)发生在第i个检测波段上并且至少部分地由与第j个检测波段相关的探针群发射的所述第一信号成分引起的强度和b)发生在第j个检测波段上并且至少部分地由与第j个检测波段相关的探针群发射的所述第一信号成分引起的强度之间的比值的第二串扰参数。

20.根据权利要求17-19中任一项所述的设备，其中，所述计算系统被配置为基于从一个或多个第一模型样品测量的第一测试强度确定所述第一串扰参数，所述第一模型样品中的每一个包含一个或多个探针群并且不含能够由探针群检测的分析物。

21.根据权利要求20所述的设备，其中，所述计算系统被配置为根据如下等式计算所述第一串扰参数：

$R_{Bi}=\frac{I_{Model0,i}}{I_{Model0,B}}$

其中：

R_Bi是与第i个检测波段相关的第一串扰参数，

I_Model0,i是发生在第i个检测波段上、至少部分地由所述第二信号成分引起并且从这种包含探针群的第一模型样品测量的第一测试强度，以及

I_Model0,B是发生在所述辅助波段上、至少部分地由所述第二信号成分引起并且从所述第一模型样品测量的第一测试强度。

22.根据权利要求17-21中任一项所述的设备，其中，所述计算系统被配置为基于从第二模型样品测量的第二测试强度确定所述第二串扰参数，所述第二模型样品的每一个包含一个或多个探针群以及能够由一个探针群检测的分析物，并且不含能够由其他探针群检测的分析物。

23.根据权利要求22所述的设备，其中，所述计算系统被配置为根据如下等式计算所述第二串扰参数：

$R_{ij}=\frac{I_{Model,i,j}-C_i}{I_{Model,i,j}-C_j}$

其中：

R_ij是与第i个和第j个检测波段相关的第二串扰参数，

I_Model,i,j是发生在第i个检测波段上、至少部分地由与第j个检测波段相关的探针群发射的所述第一信号成分引起并且从所述第二模型样品测量的第二测试强度，所述第二模型样品包含能够由与第j个检测波段相关的探针群检测的分析物并且不含能够由其他探针群检测的分析物，

I_Model,j,j是发生在第j个检测波段上、至少部分地由与第j个检测波段相关的探针群发射的所述第一信号成分引起并且从所述第二模型样品测量的第二测试强度，以及

C_i和C_j是实值调整项。

24.根据权利要求23所述的设备，其中，所述计算系统被配置为设置所述调整项以使得C_i＝C_j＝0。

25.根据权利要求23所述的设备，其中，所述计算系统被配置为设置所述调整项以使得C_i是发生在第i个检测波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的测试强度，而C_j是发生在第j个检测波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的测试强度，所述测试强度C_i和C_j从包含一个或多个探针群并且不含能够由探针群检测的分析物的模型样品测量。

26.根据权利要求23所述的设备，其中，所述计算系统被配置为设置所述调整项以使得C_i＝R_Bi×至少部分地由所述第二信号成分引起并且在所述辅助波段上从所述第二模型样品测量的强度，而C_j＝R_Bj×至少部分地由所述第二信号成分引起并且在所述辅助波段上从所述第二模型样品测量的强度，其中，R_Bi和R_Bj分别是与第i个和第j个检测波段相关的第一串扰参数。

27.根据权利要求17所述的设备，其中，所述计算系统包括：

-用于执行指令的处理器，以及

-用于存储限定一组指令的计算机程序，所述指令用于控制所述处理器计算发生在所述检测波段上的所述串扰强度的估计值以及计算所述检测波段的串扰校准强度。

28.一种测量仪器，包括：

-用于在两个或更多个检测波段上从样品测量强度的测量装置(302、303、304)，每个检测波段与所述样品所包含的多个分析物特定的探针群中的一个探针群相关，并且每个探针群能够发射第一信号成分和第二信号成分，所述第一信号成分和所述第二信号成分的光谱彼此不同并且至少所述第一信号成分依赖于能够由所述探针群检测的分析物的存在，以及

-根据权利要求17-26中任一项所述的用于串扰校准在两个或更多个检测波段上从样品测量的强度的设备。

29.根据权利要求28所述的测量仪器，其中所述测量装置被配置为测量发生在所述辅助波段上并且至少部分地由来自所述样品的所述第二信号成分引起的强度，并且所述用于串扰校准的设备被配置为当计算发生在所述检测波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的所述串扰强度的估计值时使用测量出的强度。

30.根据权利要求28或29所述的测量仪器，其中，所述用于串扰校准的设备被配置为基于如下中至少之一从预定值中选择所述第一和第二串扰参数：强度测量的执行方式、从相似的测量仪器中识别测量仪器的信息。

31.一种用于串扰校准在两个或更多个检测波段上从样品测量的强度的计算机程序，每个检测波段与所述样品所包含的多个分析物特定的探针群中的一个探针群相关，并且每个探针群能够发射第一信号成分和第二信号成分，所述第一信号成分和所述第二信号成分的光谱彼此不同并且至少所述第一信号成分依赖于能够由所述探针群检测的分析物的存在，其特征在于，所述计算机程序包括计算机可执行指令，所述指令用于控制可编程处理器：

-基于a)第一串扰参数和b)表示发生在所述检测波段之外的至少一个辅助波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的至少一个强度的至少一个值，计算发生在所述检测波段上并且至少部分地由所述探针群发射的所述第二信号成分引起的串扰强度的估计值，以及

-基于a)在所述检测波段上测量的强度、b)计算出的所述串扰强度的估计值和c)第二串扰参数来计算所述检测波段的串扰校准强度，

其中：

-所述第一串扰参数中的每一个表示a)发生在一个检测波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的强度和b)发生在所述辅助波段上并且至少部分地由所述第二信号成分引起的强度之间的关系，以及

-所述第二串扰参数中的每一个表示a)发生在与一个探针群相关的检测波段上并且至少部分地由另一个探针群发射的所述第一信号成分引起的强度和b)发生在与所述另一个探针群相关的检测波段上并且至少部分地由所述另一个探针群发射的所述第一信号成分引起的强度之间的关系。

32.一种计算机程序产品，包括使用根据权利要求31所述的计算机程序编码的非易失性计算机可读介质。