CN111247402A - 化学发光测量中的模拟光测量和光子计数 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

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(SYSTEM FOR ANALOG LIGHT MEASURING AND PHOTON COUNTING INCHEMILUMINESCENCE MEASUREMENTS)”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(ANALOG LIGHT MEASURINGAND PHOTON COUNTING IN CHEMILUMINESCENCE MEASUREMENTS)”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(SYSTEM FOR ANALOG LIGHT MEASURING AND PHOTON COUNTING INCHEMILUMINESCENCE MEASUREMENTS)”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。
背景技术
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。
发明内容
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时在光检测器中生成预定值。发光计控制器还可以在高电压与最小可读电压之间选择将最小可读电压到高电压划分成四个相等的增量的第一电压和第二电压。发光计控制器还可以基于将最小可读电压、高电压、第一电压和第二电压中的每一者施加至发光二极管，接收来自光检测器的多个校准模拟信号值和多个校准光子计数。发光计系统还可以包括使用多个校准模拟信号值和多个校准光子计数执行线性回归以生成线性函数。一种发光计系统，其中，发光计控制器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光检测器的脉冲计数来计算光子计数。一种所述系统，其中，发光计控制器被配置成：转换和过滤光检测器的输出信号以生成模拟输出电压。发光计控制器可以被配置成在预定时间段内以增量方式收集模拟输出电压，以生成多个过滤后的电压增量。发光计控制器还可以对过滤后的电压增量进行平均化以生成模拟电压值。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：其中，发光计控制器被配置成执行测试校准周期以对光检测器的漂移进行校正，其中，该测试周期校准基于所述预定值和低电压值，并且其中，低电压值表示当将最小可读电压施加至发光二极管时从该发光二极管发射的光子。一种发光计系统，其中，模拟电路包括第一放大器，并且其中，到该第一放大器的输入处的信噪比大于50且小于1,000,000。一种发光计系统，其中，模拟电路包括第一放大器，并且其中，到第一放大器的输入处的信噪比大于500且小于4,000。一种发光计系统，其中，到模拟电路的输入处的信噪比大于100。一种发光计系统，其中，模拟信号为模拟电压。一种发光计系统，其中，光测量值为光功率值。一种发光计系统，其中，光测量值为相对光单位(“RLU”)值。一种发光计系统，其中，光检测器包括光电倍增管。所描述的技术的实现方式可以包括硬件、方法或过程、或者在计算机可读介质上的计算机软件。
在一方面，发光计系统包括光电倍增管，该光电倍增管被配置成感测在一段时间内从化验反应发射的光子。可选地，发光计系统还包括模拟电路，该模拟电路被配置成基于在所述一段时间内从化验发射的光子提供化验模拟电压。可选地，模拟电路可以包括电流感测电阻器，该电流感测电阻器被耦接以将来自光电倍增管的电流转换成电压。模拟电路还可以包括放大器，该放大器被配置成放大电压。模拟电路还可以包括在电流感测电阻器的端子与放大器的端子之间的专用电连接。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发射的光子提供化验光子计数。可选地，发光计控制器被配置成响应于化验模拟电压大于预定值，基于该化验模拟电压和优化的线性函数计算在所述一段时间内从化验发射的光子的相对光单位(RLU)值。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。一种发光计系统，其中电流感测电阻器和放大器设置在具有公共接地平面的印刷电路板上。发光计系统还可以包括：电流感测电阻器的端子和放大器的端子连接至公共接地平面。所描述的技术的实现方式可以包括硬件、方法或过程、或者在计算机可读介质上的计算机软件。
一个总体方面包括一种发光计，该发光计包括光检测器，该光检测器被配置成接收从光源发射的光子。光检测器可以基于接收到的光子的数目，输出指示光源的强度的检测器信号，其中该检测器信号包括模拟分量和离散分量。发光计还可以包括转换电路。转换电路可以被配置成接收来自光检测器的检测器信号。转换电路还可以被配置成根据检测器信号的模拟分量生成数字化信号，该数字化信号表示光源的强度。可选地，转换电路还可以被配置成根据检测器信号的离散分量生成数字化光子计数，该数字化光子计数表示由光检测器从光源接收的光子的表观数目。转换电路还可以被配置成输出数字化信号和数字化光子计数。发光计还可以包括一个或更多个处理器以及处理器可读存储器，该处理器可读存储器具有存储在该处理器可读存储器中的一组指令，所述一组指令在由一个或更多个处理器执行时使一个或更多个处理器接收数字化光子计数。所述指令还使一个或更多个处理器将数字化光子计数与离散模拟交叉值进行比较。当数字化光子计数没有超过离散模拟交叉值时，所述指令还使一个或更多个处理器将数字化光子计数作为结果从发光计输出。当数字化光子计数超过离散模拟交叉值时，所述指令还使一个或更多个处理器将校准函数应用于数字化信号以计算输出值。发光计还包括将该输出值作为结果从发光计输出。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，每个计算机程序被配置成执行所述方法的动作。
附图说明
对各种示例的性质和优点的进一步理解可以通过参照下面的图来实现。
图1是示出根据实施方式的产生光子的示例化验过程的示意图。
图2A是示出根据实施方式的在一段时间内来自产生低光子水平的示例化验的光子发射输出的表示的图。
图2B是示出根据实施方式的在一段时间内来自产生高光子水平的示例化验的光子发射输出的表示的图。
图2C是示出在一段时间内在接收图2A处所示的示例光子发射输出的光电倍增管(“PMT”)内的光电子发射的表示的图。
图2D是示出在一段时间内在接收图2B处所示的示例光子发射输出的PMT内的光电子发射的表示的图。
图2E是根据实施方式的表示具有图2C处所示的示例光电子发射的PMT的示例信号输出响应的图，该示例信号输出响应具有离散脉冲。
图2F是根据实施方式的表示具有图2D处所示的示例光电子发射的PMT的示例信号输出响应的图，该示例信号输出响应具有交叠脉冲。
图2G是根据实施方式的表示具有示例高速率光电子发射的PMT的示例信号输出响应的图，所描绘的示例信号输出响应具有交叠脉冲。
图3是现有技术的PMT的输出响应相对于输入光学功率的示例图。
图4是示出根据实施方式的用于执行化验的示例发光计的透视图。
图5A是示出根据实施方式的图4的示例发光计的前向正视图。
图5B是图5A的放大部分，如图5A处所标注的。
图6A是示出根据实施方式的图4的示例发光计的截面透视图。
图6B是示出根据实施方式的图4的示例发光计的截面侧向正视图，如图5A处所标注的。
图7A是图6A的放大部分，如图6A处所标注的。
图7B是图6B的放大部分，如图6B处所标注的，但其中移除了反应容器。
图7C是示出根据实施方式的图4的示例发光计的放大的局部截面侧向正视图，其中盖被关闭。
图7D是示出根据实施方式的图4的示例发光计和取放单元的一部分的放大的局部截面侧向正视图，其中图7C中的盖被打开。
图8是示出根据实施方式的图4的发光计的示例孔视图的示意图。
图9A是示出根据实施方式的图4的发光计的部件的简化框图。
图9B是根据实施方式的转换电路的简化电路图。
图10A是根据实施方式的发光计输出响应相对于光学功率输入的示例图。
图10B是图10A的示例图的放大部分。
图11是根据实施方式的描绘发光计的示例主校准方法的流程图。
图12是根据实施方式的描绘发光计的示例内部光源校准方法的流程图。
图13是根据实施方式的描绘使用发光计的扩展的信号线性度的示例测试方法的流程图。
图14是根据实施方式的描绘用于发光计的示例再线性化方法的流程图。
图15是根据实施方式的示出示例计算机系统的示意图。
具体实施方式
本文描述的实施方式包括包含使用光电倍增管(“PMT”)执行化验的系统的系统和方法，以及具有扩展的输出信号线性度的系统和方法。该系统包括用于减轻影响化验输出测量的温度干扰、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部件。
在下面的描述中，为了说明的目的，阐述了具体的细节以提供对本公开内容的实施方式的透彻理解。然而，将明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践各种实施方式。附图和说明书不旨在是限制性的。
在一些图中描绘的系统可以以各种配置提供。可选地，所述系统可以被配置为分布式系统，其中所述系统的一个或更多个部件分布在云计算系统中的一个或更多个网络中。所描述的系统的所有特征，加以必要的修改，适用于所描述的方法，反之亦然，所描述的方法的所有特征，加以必要的修改，适用于所描述的系统。
图1示出了示例化验100。示例化验100可以使用本公开内容的方法和/或系统进行。此外，其他化验也可以使用根据本公开内容的原理的方法和/或系统。化验100在阶段1处开始。可以使用反应容器105(例如，比色皿)用于化验100。使用移液管110将包括涂覆有抗体或抗原的铁颗粒120的第一试剂115置入反应容器105中。第一试剂115可以包括抗体或抗原，该抗体或抗原特定于仅与该化验要打算测量的患者样品165中的分析物结合。在化验100中，铁颗粒120涂覆有抗体或抗原。
在阶段2处，利用移液管110将患者样品165加入到反应容器105中。在每个阶段处，移液管110可以是清洁的、新的、或具有一个新的吸头。患者样品165和第一试剂115混合。
在阶段3处，利用热源125将包含患者样品165和第一试剂115(包括铁颗粒120)(即混合物170)的反应容器105温育至预定温度。在结合过程期间，第一试剂115的铁颗粒120上的抗体或抗原与患者样品165中的感兴趣的分析物结合。该结合过程可以导致患者样品165的分析物与涂覆在铁颗粒120上的抗原或抗体结合。
在阶段4处，将反应容器105移动到一个或更多个磁体130附近，该磁体130将铁颗粒120吸引到反应容器105的一个或更多个侧面(例如，周边部分)。使用移液器110以用洗涤剂150洗涤反应容器105。在洗涤时，磁体130将铁颗粒120保持在反应容器105的一个或更多个侧面处。在洗涤完成后，铁颗粒120和经结合的患者样品165的分析物借助于磁体130保持在反应容器105中。在洗涤完成后，患者样品165的其他成分可能不存在于反应容器105中，因为其他成分已经被洗涤剂150洗涤掉。
在阶段5处，可以使用移液管110将包括碱性磷酸酶(“ALP”)的第二试剂155置于具有铁颗粒120和经结合的患者样品165的分析物的反应容器105中。第二试剂155和铁颗粒120可以被混合并温育。第二试剂155可以包括附着至ALP的抗体，抗体与患者样品165的分析物结合，仍附着至铁颗粒120。
在阶段6处，磁体130将铁颗粒120拉到反应容器105的一个或更多个侧面。铁颗粒120现在具有经结合的患者样品165的分析物和结合至铁颗粒120的第二试剂155的ALP。使用利用移液管110向反应容器105中添加的附加的洗涤剂150将第二试剂155的未结合部分冲洗掉。
在阶段7处，利用移液管110向反应容器105中添加底物材料180。该底物材料180被混合并温育。该底物材料180与ALP酶反应，从而产生光135(即光子)。
在阶段8处，可以观察160(即，通过对光敏感的工艺)由底物材料180和附着至铁颗粒120的ALP反应发射的光135。观察160可以通过光检测器(例如，PMT)来进行。PMT可以生成一个输出信号，该输出信号可以被处理以生成表示化验100的结果的相对光单位(“RLU”)值(即，输出响应)。例如，较大的RLU值指示较多的光，这表明患者样品165中的分析物的量比较小的RLU值表示的分析物的量多。
图2A示出了根据实施方式的描绘输入至PMT的低光水平的示例低光子发射输入图205。低光子发射输入图205的脉冲210均指示单光子(例如，从化验100的ALP和底物材料180的反应发射的单光子，如上所述)。因此，低光子发射输入图205表示多个单光电子发射。由于脉冲210在时间上具有足够的间隔，因此，单光子发射中的每一个都是可区分的，并且单光子可以被PMT计数，如参照图2C和图2E进一步描述的。
图2B示出了根据实施方式的描绘了输入至PMT的高光水平的示例高光子发射输入图215。脉冲220均指示单光子(例如，从化验100的ALP和底物材料180的反应发射的单光子，如上所述)。高光子发射输入图215指示多个光电子发射。特别地，当单个光子发射在时间上变得更加接近时，单个光子发射可能会变得无法区分，如参照图2D、图2F和图2G进一步描述的。高光子发射输入图215指示在比图205处指示的光水平高的光水平下的光子的发射。
图2C示出了描绘在PMT内使用由低光子发射输入图205的脉冲210指示的光子作为输入(即，测量到的光子)可测量的单个光电子发射的低光电子发射图225。由PMT接收的单个光子均可以产生PMT内的单个光电子的发射。每个脉冲230指示由光子射出的单光电子。不是每一个所发射的光子都是可测量的并且/或者在PMT的孔的可读视野内。相应地，不是每一个由低光子发射输入图205的脉冲210指示的光子都被PMT计数。
图2D示出了表示在PMT内使用由高光子发射输入图215的脉冲220指示的光子作为输入(即，测量到的光子)可测量的光电子发射的高光电子发射图235。由于不是每一个光子都是可测量的以及/或者在PMT的孔的可读视野内，因此，光电子发射图235并没有描绘出针对由高光子发射输入图215中的脉冲220指示的每一个光子的光电子(由脉冲240指示)。
图2E示出了描绘PMT的离散脉冲信号输出的离散信号输出响应图245。离散信号输出响应图245示出了离散脉冲均具有包括斜坡上升部分和斜坡下降部分的持续时间。离散信号输出响应图245可以是在低光电子发射图225中示出的示例光电子发射情况下的PMT的信号输出响应。由PMT使用离散脉冲模式可读的RLU的范围具有上阈值，该上阈值针对每个PMT而变化。例如，该上限阈值可以高达约1200万至1400万RLU。由于离散信号输出响应图245的离散脉冲在时间上是分开的，因此可以将脉冲彼此区分开，并且可以进行单独的光子计数。
图2F示出了交叠脉冲信号输出响应图250，其表示当输入光学功率太高而无法读取所有离散脉冲信号时的PMT的离散脉冲信号输出。交叠脉冲信号输出响应图250示出了离散脉冲均具有包括斜坡上升部分和斜坡下降部分的持续时间，并且斜坡上升部分和斜坡下降部分与相邻脉冲交叠。交叠脉冲信号输出响应曲线图250可以是在高光电子发射图235中示出的示例光电子发射情况下的PMT的信号输出响应。由于离散脉冲在时间上没有完全地分离，因此无法始终将离散脉冲彼此区分，并且不可能进行脉冲计数而在计数中不丢失大量脉冲。
图2G示出了表示在高光电子发射图中示出的示例光电子发射情况下的脉冲交叠信号输出的交叠信号输出响应图255。脉冲交叠信号输出可以通过PMT的电流(即安培量)输出来测量，并且可以根据本文描述的实施方式生成RLU值。
如图2A至图2G所示，在较低的输入光水平(即，生成低于离散/模拟交叉的输出响应的光水平)下，可以区分出绝大多数的光电子的离散脉冲，并且可以基于单独的光子计数准确地确定输出响应RLU值。在较高的输入光水平(即生成高于离散/模拟交叉的输出响应的光水平)下，不能区分出许多光电子的离散脉冲，并且不能基于单独的光子计数准确地确定输出响应RLU值。在较高的光水平下，可以测量PMT的模拟电流输出，可以将PMT的模拟电流输出转换为被测量的电压，以及/或者以其他方式将PMT的模拟电流输出处理为信号以确定RLU输出，如本文进一步描述的。
图3示出了具有典型的PMT的现有技术的发光计的输出响应的示例图300。该示例图300描绘了相对于输入光学功率的发光计的RLU输出响应。PMT输出具有离散分量的信号。该离散分量提供表示离散光子数的信号。随着光子速率的增加，由于脉冲交叠，越来越多的计数被丢失，如上所述。发光计包括电硬件和电路，以获得PMT输出信号并且将输出信号转换为RLU输出响应。在现有技术的发光计中，由示例图300所示，发光计的RLU输出响应与输入光学功率之间的关系是非线性的。由图300看出，在现有技术的发光计中，随着光学功率的增加，发光计的RLU输出响应变得非线性，因为丢失了更多的光子计数，这产生曲线305，该曲线305是非线性的。在不丢失大量光子计数的情况下，在较高的光水平(即较高的光学功率)下无法对光子进行单独地计数，这是因为PMT无法检测到其脉冲在时间上基本上交叠的单个光子。这由高光子发射输入图215、高光电子发射图235、交叠脉冲信号输出响应图250和交叠信号输出响应图255示出。另外，每个PMT以多种方式之一进行校准，其中多种方式中的每种方式都可能影响PMT在较高光水平下的RLU输出。例如，图300是来自Access 2、DxI 600或DxI800的示例输出响应。
图4示出了根据实施方式的用于执行化验100的发光计400的透视图。发光计400减轻了在较高的输入光学功率下增加的不准确性以及其它不准确性，包括光子污染、反应容器位置不准确和热变化。图4提供了发光计400的外部视图。
发光计400包括底盘405。在某些实施方式中，底盘405可以是任何促进导热性和导电性以及热一致性的材料，诸如，例如，铝。底盘405包括在图5B、图7A、图7B和图7C中更详细地描绘的迷宫式密封件530的底盘部535。在迷宫式密封件530的底盘部535的中心处是提供对反应容器室610的访问的室开口430(参见图7B)。
发光计400包括盖415。盖415可以是与底盘405相同的材料，诸如，例如，铝。作为更具体的示例，6061-T6铝可以用于发光计400的包括盖415和底盘405的铝部分。当盖415在底盘405的迷宫式密封件530的底盘部535上方闭合时，盖415可以形成非接触光子密封，从而形成暗室545(参见图7C)。换句话说，盖415可以放置在底盘405的迷宫式密封件530的底盘部535上方，以限制外部光(从外部源发射的光)进入反应容器室610。可选地，在盖415上包括的迷宫式密封件530的盖部540(在图5B、图7A和图7C中更详细地示出)不与迷宫式密封件530的底盘部535物理接触。可选地，当进入反应容器室610的外部光被限制到足以使PMT630不测量外部光(即，由底盘405和/或校准单元460外部的光源引入反应容器室610内的光)时，盖415可以被认为是闭合的(即，处于闭合状态或闭合配置555)。迷宫式密封件530可以由吸光材料制成并且/或者涂覆有吸光材料。例如，迷宫式密封件530的盖部540和/或迷宫式密封件530的底盘部535可以吸收光。因此，即使迷宫式密封件530可以是非接触的，当迷宫式密封件530处于闭合配置555时，光在迷宫式密封件530的间隙内可以不反射以到达反应容器室610。当盖415的底部685平行于(即使可选地不接触)底盘405的顶部680和迷宫式密封件530的底盘部535并且迷宫式密封件530的盖部540和底盘部535由于相互啮合的壁而接合时，盖415处于闭合配置555。盖415可以通过盖臂420提升和下降，如下文中进一步详细描述的。一旦在盖415的底部685与底盘405的顶部680之间的开口角度655(参见图6B)达到约7度或更大，盖415进入打开配置560(即，盖415是打开的或处于打开状态)。如图4中所描绘的，盖415处于打开配置560。在盖415的开口角度655达到足够的角度(例如，90度)后，可以通过例如取放单元790(参见图7D)进入到反应容器室610的室开口430，该取放单元790可以将反应容器105递送至反应容器室610并且/或者从反应容器室610中取出反应容器105。在美国专利第7,128,874B2号中示出了适用于与取放单元790一起使用的示例夹持器组件，该美国专利的全部内容通过引用并入本文。
盖臂420可以使盖415打开和闭合。盖臂420可以由致动器425(例如，马达425)控制(即，被致动)。如所描绘的，致动器425是步进马达425。
发光计400可以包括计算机系统1500，该计算机系统1500被配置为发光计控制器905和发光计计算机系统隔室435。发光计计算机系统隔室435可以容纳发光计400的计算机系统部分，该计算机系统部分参照图9A更详细地描述。
发光计400可以包括传感器(未示出)，该传感器可以检测盖415是闭合还是打开以及/或者进入闭合状态还是进入打开状态。该盖传感器可以向发光计控制器905(在发光计计算机系统隔室435内)发送信号，该发光计控制器905可以记录传感器信号，并且当盖415进入打开状态或为打开(即，处于打开配置560)时，该发光计控制器905发送信号来关闭开闭器660以保护发光计400中的PMT 630不受由于光通过室开口430进入反应容器室610而造成的损害。当盖415进入闭合状态555或为关闭时，传感器可以向发光计控制器905发送信号。发光计控制器905可以记录该信号并且打开开闭器660以允许PMT 630查看在光通道640和反应容器室610(即，暗室545)内的光源。开闭器660可以是电子开闭器660，使得开闭器660在接收到来自传感器的信号时自动打开和关闭。开闭器660可以是固态电子开闭器660(即，没有移动部件)。
发光计400可以包括用于支撑底盘405、计算机系统隔室435和发光计400的其它部件的支架440。热阻隔物445可以将底盘405与支架440分开。如所描绘的，热阻隔物445还用作用于发光计400的位置调节件(例如，使反应容器室610与取放单元790对准)。在其他实施方式中，热阻隔物445可以与取放单元790分开。换句话说，热阻隔物445可以放置在支架440上，并且底盘405可以放置在热阻隔物445上。热阻隔物445可以是塑料的，以减轻底盘405与支架440之间以及底盘405与发光计计算机系统隔室435之间的热传递。
发光计400可以包括PMT罩450，该PMT罩450可以是促进导热性和导电性以及热一致性的任何材料，诸如，例如，铝(例如，6061-T6铝)。组装至底盘405的壳体410的PMT罩450可以形成容纳PMT 630的外壳565(参见图7C)。该外壳565可以减轻底盘405与外部环境之间的热传递。加热元件455(例如，加热毯)可以环绕底盘405，并且由在底盘405中的热敏电阻通道(也称为热敏电阻通路)内的热敏电阻(未示出)控制。该热敏电阻可以测量底盘405和/或外壳565的温度。在其他实施方式中，可以使用任何温度传感器来代替热敏电阻或与热敏电阻一起使用。热敏电阻可以发送温度信号，该温度信号可以被发送至发光计400的发光计控制器905，该发光计控制器905可以通过在温度下降时打开加热元件455，并且在温度达到预定的设定点时关闭加热元件455来维持底盘405和/或外壳565的恒定温度。底盘405内的恒定温度可以减轻与化验结果的热变化差异(即，不准确性)。最优的恒定温度可以是例如，37摄氏度。发光计400还可以包括加热元件罩480。加热元件罩480可以帮助阻止从加热元件455向外部环境的热传递。可以使用传导垫片485将PMT罩450耦接至底盘405(参见图6A和图7C)。传导垫片485可以促进底盘405和/或外壳565内的电磁干扰屏蔽，以及促进发光计400中的热一致性。传导垫片485可以在底盘405与PMT罩450之间提供导热性以及导电性。底盘405和PMT罩450可以产生热室，该热室限定容纳PMT 630、反应容器室610和光通道640的封闭的容积。因此，该腔和暗室545可以不受外部光的影响而处于恒定温度，并且可以屏蔽电磁干扰。
发光计400还可以包括校准单元460(例如，板上校准单元460)。校准单元460可以用于校准PMT 630，如参照图9A、图11和图14所描述的。校准单元460可以具有用于向校准单元460提供功率输入以及提供来自校准单元460的输出信号的插座475。校准单元460的信号输出可以被传送至发光计计算机系统隔室435中的发光计控制器905。
发光计400还可以包括耦接至PMT电压输入插口470b并且向PMT630提供功率输入的PMT电压输入插口470a。发光计400还可以包括耦接至发光计输出信号插口465b的发光计输出信号插口465a。PMT电压输入插口470a和PMT电压输入插口470b可以与线缆耦接，该线缆允许将电压功率从发光计计算机系统隔室435发送至PMT 630，以向PMT 630供电。发光计输出信号插口465a和发光计输出信号插口465b可以与线缆耦接，该线缆允许将PMT 630的输出信号从PMT 630发送至发光计计算机系统隔室435中的发光计计算机系统。虽然PMT电压输入插口470a和发光计输出信号插口465a在图4、图5A和图6A中示出为被水平地放置成彼此相邻，但针对插口470a和465a的其它配置和位置也在本公开内容的范围内(例如，在图6B和7C中)。
图5A示出了根据实施方式的发光计400的前向正视图500。前向正视图500描绘了盖415、底盘405、发光计计算机系统隔室435、支架440、马达425、加热元件罩480和热阻隔物445。还示出了PMT电压输入插口470a、PMT电压输入插口470b、发光计输出信号插口465a和发光计输出信号插口465b。侧视图500还示出了迷宫式密封件530的盖部540和迷宫式密封件530的底盘部535两者。如虚线圆所示，在图5B中提供了迷宫式密封件530的前向正视图的放大部分。
与盖415一起包括。在盖外同心环505(即，壁)与盖内同心环510(即，壁)之间是盖槽515(即，壁接纳器)。盖外同心环505、盖内同心环510和槽515形成迷宫式密封件530的盖部540。迷宫式密封件530的底盘部535包括底盘外同心环520(即，壁)、底盘内同心环525(即，壁)、底盘内槽725(即，壁接纳器)和底盘外槽730(即，壁接纳器)。底盘内同心环525是最内侧(即，最中心)的环，并且可以高于底盘外同心环520。如所描绘的，底盘内同心环525是圆形壁，并且具有较大的高度可以有助于即使在盖415的底部685与底盘405的顶部680不平行的情况下也能排除反应容器室610中的光。底盘内同心环525的外径(即，最外缘的直径)比允许对反应容器室610的访问的室开口430的直径大。在底盘内同心环525与底盘外同心环520之间存在底盘内槽725，底盘内槽725具有比底盘内同心环525的外径大的外径。在底盘外同心环520(其具有比底盘内槽725的外径大的外径)的外部，存在底盘外槽730，该底盘外槽730具有比底盘外同心环520的外径大的外径。在处于闭合配置555的情况下，迷宫式密封件530的盖部540可以与迷宫式密封件530的底盘部535接合(即，与之啮合)(参见图7C)。在闭合的情况下，盖槽515可以适配在迷宫式密封件530的底盘部535的底盘外同心环520上方。盖槽515可以具有比底盘外同心环520的外径大的外径。盖内同心环510可以适配在底盘内槽725内，并且盖外同心环505可以适配在底盘外槽730内。
图6A示出了根据实施方式的用于执行化验100的发光计400的截面透视图600。截面透视图600提供了由图5A中的截面切割线示出的发光计400的剖视图。截面透视图600的切割部分以交叉影线的方式示出。截面透视图600示出了盖415、底盘405、发光计计算机系统隔室435、PMT罩450、支架440、马达425、热阻隔物445和校准单元460。还示出了发光计输出信号插口465a和发光计输出信号插口465b。如虚线圆所示，图7A提供了发光计400的截面透视图600的一部分的放大视图。
截面透视图600提供了室开口430的视图，室开口430提供对反应容器室610的访问。反应容器105被示出为置于反应容器室610内。光通道640与反应容器室610在反应容器室610的底部附近相交。
截面透视图600还提供了PMT 630的视图。PMT 630可以是光电倍增管或任何其他合适的光检测设备或光检测器。PMT 630可以包括感测元件(未详细示出)，该感测元件检测来自光通道640和/或反应容器室610的光。PMT 630与孔635相邻，该孔635与光通道640对准并且穿过光通道640和反应容器室610的交点。该孔635允许光进入PMT 630和感测元件以接收光。反应容器室610与光通道640相交使得当反应容器105置于反应容器室610中时，反应容器105内的物质或样品可以发射在光通道640中可见的光子并且发射至孔635。该孔635在尺寸上可能受限于例如直径为8.5厘米，以限制反应容器105内的弯月面815的视角，如参照图8更详细地讨论的。在光通道640的另一端部，校准单元孔645可以与光通道640对准。校准单元460可以包括发光二极管(“LED”)620和光电二极管625。LED 620和光电二极管625可以提供用于校准PMT 630的调节的内部光源。在发光计400中例如在校准期间不需要反应容器105。虽然发光计400被描述为包括反应容器105，但是该反应容器105是系统的可选部件，不一定是发光计400的一部分。
图6B示出了用于执行化验100的发光计400的截面侧向正视图650。该截面侧向正视图650提供了被认为是由图5A中的截面切割线切割的发光计400的剖视图650。截面侧向正视图650的切割部分以交叉影线的方式示出。截面侧向正视图650描绘了盖415、底盘405、盖臂420、马达425、发光计计算机系统隔室435、PMT罩450、支架440、马达425、热阻隔物445和校准单元460。还示出了发光计输出信号插口465a和发光计输出信号插口465b。如虚线圆所示，图7B提供了发光计400的截面侧向正视图650的放大部分。
截面侧向正视图650指示，开口角度655是盖415的底部685与底盘405的顶部680之间的角度。随着盖415朝闭合配置555移动，开口角度655变小。一旦开口角度655达到约七度或更小，盖415处于闭合配置。当盖415处于闭合配置555时，在反应容器室610内形成暗室545。暗室545是在没有外部光(即，来自底盘405外部的光源的光)可以进入暗室545的情况下形成的。暗室545包括光通道640和反应容器室610。
截面侧向正视图650还提供了PMT 630的另一视图。如在该截面侧向正视图650中所示，光通道640在一个端部与反应容器室610相交。在另一端部，光通道640耦接至校准单元460。校准单元460可以包括LED620和光电二极管625。校准单元孔645允许来自校准单元460的光进入光通道640。
执行化验100的发光计400的截面透视图600的放大的局部透视图700。放大的透视图700由图6A的截面透视图600中的虚线圆标识。在放大透视图700中示出的是盖415，盖415具有盖外同心环505、盖内同心环510和盖槽515，以形成迷宫式密封件530的盖部540。在放大的透视图700中还示出了迷宫式密封件530的底盘部535，迷宫式密封件530的底盘部535由底盘外同心环520、底盘内同心环525、底盘外槽730和底盘内槽725形成。放大的透视图700还描绘了反应容器105、反应容器室610、PMT 630、孔635、校准单元孔645和光通道640。
放大的透视图700示出了校准单元460的附加细节，包括滤光器715，该滤光器715可以覆盖校准单元孔645。滤光器715可以将来自LED 620的光发射过滤到光通道640中。
放大的透视图700示出了反应容器室610和反应容器105的附加细节。描绘了运动球形接头705。该运动球形接头705可以包括第一部分745(参见图7B)，该第一部分745是部分球体、锥体、部分锥体或其他功能几何体，该第一部分745位于反应容器室610的底部、与反应容器室610的底部相邻或朝向反应容器室610的底部。反应容器105可以包括运动球形接头705的第二部分735，该第二部分735可以是与运动球形接头705的第一部分745配套的凸形球形鼻状物。如所描绘的，第二部分735包括部分球形鼻状物。运动球形接头705可以限制反应容器105的三个自由度(即，以第二部分735为中心的点的三个相互正交的方向)。此外，反应容器105可以具有运动圆柱形接头720的第一部分710，该第一部分710是适配在运动圆柱形接头720的第二部分740内的鳍状物710。如图7B中所描绘的，第二部分740是反应容器室610的圆柱形特征，并且限定了轴线675。在其他实施方式中，可以使用其他几何形状。运动圆柱形接头720由第二部分740与鳍状物710结合形成并且可以限制反应容器105的两个附加自由度(即，围绕以第二部分735为中心的点的两个相互正交的旋转方向)。唯一剩余的自由度是围绕反应容器105的对称轴线775的垂直轴向旋转。就发光计400中的化验100的目的而言，垂直轴向旋转不会影响化验100，因此不需要限制。反应容器室610的第二部分740可以将尺寸设定成使得反应容器105的鳍状物710的外径与反应容器室610的第二部分740的内径之间的间隙非常小，例如，小于0.001英寸。鳍状物710与反应容器室610的锥形部765可以被间隔开小于鳍状物厚度。鳍状物710的外径可以是例如，10.182毫米+/-0.16毫米。鳍状物710的外径可以与运动圆柱形接头720的第二部分740接合，运动圆柱形接头720的第二部分740在内径上可以是例如10.414毫米+/-0.12毫米。该设定尺寸可以为鳍状物710提供间隙，以有助于反应容器105从反应容器室610中的移除。间隙凹槽760可以有助于将取放单元790的夹头795插入室开口430中。锥形部755可以在将反应容器105定位到反应容器室610中时引导夹头795。锥形部765可以在将反应容器105定位到反应容器室610中时引导鳍状物710的外径，锥形部755和765防止在将反应容器105(和夹头795)从反应容器室610中移除时结合。
图7B示出了根据实施方式的用于执行化验的发光计400的截面侧向正视图650的放大的局部侧视图750。该放大的侧视图750由图6B的截面侧视图650中的虚线圆示出。该放大的视图750提供了反应容器室610周围的区域的更详细的视图。
示出了迷宫式密封件530的底盘部535，其中底盘内槽725形成在底盘内同心环525与底盘外同心环520之间。底盘外槽730形成在底盘内同心环525的外侧。底盘内同心环525围绕室开口430。替选地，可以说底盘内槽720和室开口430形成底盘内同心环525，并且也可以说，底盘外槽730和底盘内槽725形成底盘外同心环520。
如前所讨论的，反应容器105可以具有运动圆柱形接头720的第一部分710，该运动圆柱形接头720的第一部分710是适配在运动圆柱形接头720的第二部分740内的鳍状物710，该运动圆柱形接头720的第二部分740是反应容器室610的圆柱形特征。在间隙槽760具有在其上方的锥形部755，锥形部755可以引导夹头795和/或反应容器105进入反应容器室610中。在该间隙槽760下方可以是锥形部765，以引导或进一步引导反应容器105进入反应容器室610中。在锥形部755上方的室开口430提供了对反应容器室610的外部访问。当将反应容器105置于反应容器室610内时，反应容器105的底部(即，鼻状物735)与第一部分745接合，从而形成运动球形接头705。
来自光通道640的光在穿过反应容器室610和反应容器105(如果存在的话)后，通过孔635进入PMT 630。从反应容器105中的样品发射的光子也通过孔635进入PMT 630。
图7C示出了在盖415被关闭使得发光计400处于闭合配置555的情况下的发光计400的放大的局部侧视图。迷宫式密封件530与迷宫式密封件530的底盘部535的同心环520、525接合，所述同心环520、525与迷宫式密封件530的盖部540的同心环505、510相互啮合。
可以使用发光计400来执行化验。在使用中，盖415可以被打开，这可以触发传感器向发光计计算机系统发送可以使开闭器660关闭的信号，以保护PMT 630免受由于过度暴露于光产生的损害。反应容器105可以被定位在反应容器室610内。该反应容器105可以包含发光样品。在反应容器105放置在反应容器室610内的情况下，反应容器105的球形鼻状物735可以经由运动球形接头705固定在反应容器105上，并且鳍状物710可以经由运动圆柱形接头720固定在反应容器105上。(由于鳍状物710的厚度相对于鳍状物710的外径来说为小，因此接头720主要将鳍状物710的在中心处的点约束在反应容器室610的圆柱形740的轴线765。)虽然没有描绘在发光计400内的反应容器105内的试样，但是在反应容器105内可以有试样或样品，诸如参照图1描述的患者样品165。
在反应容器105被固定后，盖415可以关闭以使迷宫式密封件530的盖部540与迷宫式密封件530的底盘部535接合，以形成暗室545(即，排除来自反应容器室610和来自光通道640的外部光)。一旦盖415关闭，传感器可以向发光计计算机系统(例如，发光计控制器905)发送可以使开闭器660打开的信号，使孔635并且由此PMT 630暴露于光通道640和/或反应容器室610。PMT 630可以检测从反应容器105中的样品发射通过孔635的光子。光子发射可以由发光计400处理，如参照图9A至图14更详细地描述的。
在阈值时间段例如1秒后，可以由PMT 630完成化验读数。可以在同一样品上连续执行多个化验读数。可以报告读数的中位值作为结果。盖415可以打开，反应容器105可以从反应容器室610中移除(例如，通过取放单元790的夹头795)，并且盖415可以关闭。一旦关闭，在反应容器室610中没有反应容器105的情况下，可以使用校准单元460运行测试周期校准。参照图6A，LED 620可以基于对LED 620的输入电压发射已知的光子或光功率值。光电二极管625可以测量光子发射以确认LED 620正常工作和/或提供反馈控制。例如，光电二极管625可以将指示LED输出值的信号发送至可以确认该值的发光计计算机系统(例如，发光计控制器905)。可以使用光电二极管625的输出作为反馈以控制LED 620的输出。来自LED 620的光可以从校准单元壳体(其例如可以为阳极氧化铝)的内部反射(Shine off)，并且通过校准单元孔645从校准单元460发射。返回参照图7A，滤光器715可以过滤来自LED 620的光发射，并且过滤后的光可以通过光通道640行进至孔635。在没有反应容器105存在的情况下，光也可以向反应容器室610行进。可以由PMT 630测量到达孔635的光。可以对所测量的光进行处理以校准PMT 630，如本文另外详细描述的。执行化验100和测试周期校准的过程可以重复进行。可选地，测试周期校准可以在每次化验之间执行。可选地，测试周期校准可以较不频繁地执行。
图8示出了根据实施方式的发光计的示例孔视图800。如参照图7A所讨论的，孔635可以将尺寸设定为足够大，以减轻测量包括弯月面的样品的不准确性。图8示出了包含具有弯月面815的样品810的反应容器105的一部分。未遮挡视角820受到与弯月面815相关联的不准确性。弯月面815可能具有气泡和/或具有可能导致在发光计400内的光子测量不准确的其它不均匀性。遮挡孔视角825可以获得更准确的读数，因为遮挡孔视角825被遮挡与弯月面815隔开。遮挡孔视角825在尺寸上可以进一步减小，以便整体地观察到包含样品810的反应容器105的仅一部分。在一些实施方式中，遮挡孔视角825可以经由用于将PMT 630耦接至底盘405的支架665来实现。遮挡孔视角825可以通过将PMT 630耦接至底盘405的支架665(即，光检测器支架)来遮挡。支架665可以形成孔635的一部分或整个以产生遮挡孔视角825。
图9A示出了根据实施方式的发光计电系统900的简化框图。该发光计电系统900可以包括PMT 630、转换电路915、发光计控制器905和显示设备920。虽然描绘了具体的部件和模块，但是一个或更多个模块的功能可以被并入至单个模块中。类似地，单个模块的功能可以在不影响本公开内容的范围地情况下扩展到多个模块中。发光计控制器905可以包括除下面描述的或图9A中描绘的以外的附加的模块和/或功能。例如，发光计控制器905可以接收来自发光计400上的传感器的信号，发光计控制器905对信号进行处理并且信号可以引起其他操作。作为示例，发光计控制器905可以接收来自传感器的信号，该信号指示盖415正在进入打开配置。发光计控制器905可以作为响应向开闭器660发送使关闭的信号使得外部光不能进入PMT 630，以避免损害PMT 630。
PMT 630可以通过孔诸如发光计孔635来接收光发射。该孔635可以呈现遮挡孔视角825。PMT 630基于所接收的光发射来输出PMT输出信号975。PMT输出信号975可以包括具有模拟电流的两个分量。PMT输出信号975可以由转换电路915接收。转换电路915在图9B中更详细地示出。
图9B示出了包括前端电路的转换电路915。前端电路可以包括感测电阻器Rs，感测电阻器Rs将PMT输出信号975中的模拟电流转换为模拟电压985。转换电路915可以被配置成在一段时间内以增量方式接收并收集PMT输出信号975。例如，可以以20毫秒的增量收集PMT输出信号975持续一秒，以收集50个增量。然后，可以对以每个增量收集的值进行平均以产生单一值。转换电路915包括模拟电路部分915a和光子计数器部分915b。模拟电路部分915a被配置成将模拟电压985转换为化验模拟电压980(即，模拟电压)。在其他实施方式中，模拟电路部分被配置成将来自PMT输出信号975的模拟电流转换为化验模拟电流(即，模拟电流)。这样的模拟电压和这样的模拟电流可以被统称为模拟信号。模拟电路部分915a包括第一级放大器OA1(例如，运算放大器，op-amp等)，并且可以包括信号调节器913，该信号调节器913包括例如附加的放大器和/或信号过滤器。化验模拟电压980由模数(A/D)转换器914数字化，并且经数字化的化验模拟电压965被传送至发光计控制器905的接口925。模拟电路部分915a包括在电流感测电阻器Rs的端子N1与第一级放大器OA1的端子N2之间的专用电连接T1。如果模拟电路部分915a被设置在印刷电路板上，则电流感测电阻器Rs的端子N1和/或第一级放大器OA1的端子N2也可以连接至转换电路915的接地平面。直接连接在电阻器端子N1与放大器端子N2之间的专用电连接T1承载针对模拟电压985的返回信号，并且基本上不承载可能存在于接地平面上的其他信号。在电阻器Rs的端子N1与第一级放大器OA1的端子N2之间存在除返回信号之外的信号降低了在第一级放大器端子N2处的信噪比。使用专用电连接T1可以提供在约10至1,000,000之间例如约100的信噪比。在某些实施方式中，使用专用电连接T1可以提供约500至4,000之间的信噪比。例如，在某些情况下，当与不包括专用电连接的相同电路相比，使用专用电连接T1可以使在第一级放大器OA1的端子N2处的信噪比增加至少约10倍或甚至约100倍。如图9B所示，转换电路915还包括光子计数部分915b，该光子计数部分915b包括光子计数器912，光子计数器912对模拟电压985的模拟电压脉冲进行计数并且将经数字化的化验光子计数970提供至发光计控制器905的接口925。
返回至图9A，发光计控制器905可以是任何合适的计算机系统，例如，如参照图15描述的计算机系统1500。发光计控制器905可以包括接口925、模式确定模块930、主校准模块935、测试周期校准模块940、光子计数模块945、模拟计数模块950、输出模块955和测试结果模块960。
模式确定模块930可以确定PMT 630的模式。在初始构建之后，可以执行主校准模式以对PMT 630进行校准。在一些实施方式中，主校准模式可以在包括定期基础诸如每月的其他时间执行。替选地，主校准模式可以在确定PMT 630已经偏离初始校准过远时执行。可以执行测试校准模式以在执行化验的测试周期之间对PMT 630进行校准。可选地，测试校准模式可以在每个测试周期之间执行。可选地，校准模式可以例如周期性地诸如每10分钟执行，或者作为另一示例在每第10个测试周期之后执行。可以执行化验模式以计算化验结果。这也被称为测试周期。
当PMT 630处于主校准模式下时，可以使用主校准模块935。可以将PMT 630的增益设置成在平坦区中操作，如PMT领域已知的。PMT增益可以通过将PMT 630暴露于具有已知RLU输出响应的校准光源来设置。例如，可以使用NIST(美国国家标准与技术研究院)认可且可追溯的校准光源。校准光源可以是可以被放置在通过关闭发光计400的盖415形成的暗室545中的外部光源。替选地，校准光源可以包括外部光源和类似于迷宫式密封件530的盖部540的迷宫式密封件的光源部分，该校准光源与代替迷宫式密封件530的盖部540的迷宫式密封件的光源部分(并且在发光计400的盖415打开的情况下)类似地形成暗室545。替选地，PMT可以从底盘405上移除并且使用NIST(美国国家标准与技术研究院)认可且可追溯的校准光传感器来临时代替。NIST光传感器可以用于校准LED620。PMT 630的增益可以被调整成直到PMT 630的RLU输出响应对应于校准光源为止。例如，对校准光源的预期RLU输出响应可以是一千万RLU，因此可以调整PMT 630的增益直到发光计400提供了一千万RLU的RLU输出响应为止。一旦设置了PMT增益，主校准模块就可以计算出PMT 630的离散/模拟交叉1015(如图10A和图10B所描绘的)。离散/模拟交叉1015可以被表示为RLU值。离散/模拟交叉1015一旦被识别就可以是用于识别是否应当依赖线性函数或表观光子计数以生成发光计400的输出的预定值。数字化化验模拟电压965与数字化化验光子计数970之间的关系被用于导出线性函数1010，如下面详细描述的。可以使用先前设置的PMT增益来计算离散/模拟交叉1015。PMT增益被设置为最大增益中用于该PMT 630的百分比。例如，PMT 630的增益可以被设置为最大PMT增益的百分之八十五。此外，可以使用已知理想的离散/模拟交叉值，例如，已知理想的离散/模拟交叉值可以是一千两百五十万RLU。理想的离散/模拟交叉值可以基于发光计400的电路来确定。已知理想的离散/模拟交叉值和PMT增益被用于计算用于PMT630的离散/模拟交叉1015。PMT增益的百分比乘以已知理想的离散/模拟交叉值确定了离散/模拟交叉1015。例如，一千两百五十万RLU的百分之八十五是一千零六十二万五千RLU，这是本示例中的离散/模拟交叉1015。离散/模拟交叉1015表示RLU输出响应值，该RLU输出响应值用于确定是否使用数字化化验模拟电压965来计算RLU输出响应(如果数字化化验光子计数970高于离散/模拟交叉1015)，或者是否使用数字化化验光子计数970作为RLU输出响应来报告(如果数字化化验光子计数970低于离散/模拟交叉1015)。如关于图2A至图2G所讨论的，随着光输入(光学功率)增加，光子计数由于交叠的信号脉冲而变得饱和。因此，PMT630具有交叉点，在该交叉点处，光输入太高以致不能准确地读取离散光子计数。离散/模拟交叉1015用于通过确保高于离散/模拟交叉1015时不使用离散光子计数来确保准确地报告RLU输出响应。
一旦计算出离散/模拟交叉1015，主校准模块935就可以对校准单元460的LED 620(即，内部校准光源)进行校准。外部校准光源被从系统中移除。可以通过增加施加至LED620的电压直到PMT 630的RLU输出响应是在离散/模拟交叉1015处为止来识别用于LED 620的高校准输入电压。使用上面的示例，施加至LED的电压增加成直到PMT 630的RLU输出响应为一千零六十二万五千RLU为止。可以保存高校准输入电压值以供稍后在发光计计算机系统(例如，发光计控制器905)的存储器中使用。可以通过确定要施加至LED 620的低校准输入电压来识别最低校准点Pc1(图10B中示出)，使得PMT 630的模拟输出响应是可辨别的(可测量的)。如图10B所描述的，PMT 630在非常低的光水平下不记录模拟分量965，这在图10B中被描绘为仅离散光子计数区Zp。低校准输入电压是通过将施加至LED 620的电压降低至零伏来识别的。该电压可以缓慢增加直到从PMT 630检测到模拟输出响应965为止。可选地，可以向低校准输入电压施加附加的缓冲电压(例如，百分之十)以确保施加至LED 620的电压将会产生PMT 630的模拟输出响应965。当将低校准输入电压施加至LED 620时PMT 630的RLU输出响应在图10B中被描绘为Pc1。低校准输入电压和相关联的RLU输出响应可以保存在发光计计算机系统905的存储器中。
主校准模块935可以生成表示如图10A和图10B所示的曲线1010的线性函数。曲线1010表示PMT 630在任意给定光学功率(低于超范围区Zo)下的线性输出响应。可以通过首先识别校准区Zc内的附加校准点(例如，Pc2和Pc3)来计算线性函数。在低校准输入电压与高校准输入电压之间的电压可以被划分为例如三个段。段的数目可以为多于三个或者少于三个，并且所述段可以可选地是等间隔的。在三个相等的段的示例中，可以使用高校准输入电压和低校准输入电压作为在校准区Zc、外侧点Pc1和Pc4的外边界处的电压，并且可以获得两个附加的电压值Pc2和Pc3以标示三个相等的段。作为示例，如果低校准输入电压值为两伏并且高校准输入电压值为八伏，为了获得三个相等的段则两个中间电压值为四伏和六伏。可以将四个校准输入电压值均施加至LED 620以生成来自PMT 630的四个相关联的RLU输出响应。可以在线性回归中使用四个RLU输出响应以获得线性曲线1010的线性函数斜率和偏移。偏移值将是RLU值。使用斜率(m)和偏移(b)识别的线性函数(y＝m*x+b)被存储在发光计计算机系统905的存储器中，该斜率(m)和偏移(b)是使用线性回归识别的。在用图表示时，由曲线1010表示线性方程。换句话说，由PMT 630测量、通过从零至模拟测量区ZA的上部的光学功率范围调整的光源620将生成PMT输出响应曲线1010。替选地，由PMT 630测量、通过从校准区Zc的下部至模拟测量区ZA的上部的光学功率范围调整的光源620将生成PMT输出响应曲线1010。
图10A示出了描绘根据实施方式的PMT 630的模拟和离散RLU输出响应相对于输入的光学功率的图1000。曲线1005表示由光子计数器912计数的表观光子计数970。随着光学功率增加，由曲线1005描绘的RLU输出响应变得不准确，这是因为光子计数饱和使得单个光子越来越增加地无法被计数。曲线1010表示在导致RLU输出响应大于离散/模拟交叉1015的光学功率下基于数字化化验模拟电压965的PMT 630的RLU输出响应，并且曲线1010表示在离散/模拟交叉1015处或者低于离散/模拟交叉1015的光学功率下基于数字化表观化验光子计数970的PMT 630的RLU输出响应。曲线1010还表示由图9A的主校准模块935推测的线。由于信号饱和，在使用现有的发光计系统和方法来计算PMT的RLU输出的情况下，生成了非线性曲线1005。如图1000所描绘的，在使用曲线1005的情况下，随着光学功率增加，RLU输出响应的线性减小。然而，利用已知值进行测试表明，数字化化验模拟电压965对于确定发光计400在超过导致由图10A和10B的曲线1005和/或图3的曲线305描绘的非线性RLU输出响应的那些光学功率的光学功率下的RLU输出响应是准确的。
图1000可以用于示出发光计400的各个可操作性区域。如图10A所示，在模拟测量区ZA内，可以使用来自转换电路915的模拟测量965以确定发光计400的RLU输出响应。模拟测量区ZA在离散/模拟交叉1015处具有低边界。离散/模拟交叉1015在本示例中大约在每平方米九皮瓦特的光学功率值(即，光功率值)下，并且产生约一千一百万RLU响应。模拟测量区ZA的上边界大约在每平方米二百四十皮瓦特的光学输入处，并且大约有约两亿九千五百万RLU的发光计400的RLU输出响应。曲线1010指示在模拟测量区ZA内准确且线性的RLU输出响应。如由曲线1005所指示的，基于数字化表观化验光子计数970的RLU输出响应在模拟测量区ZA内变为非线性。
超范围区Zo超出模拟测量区ZA。在本示例中，超范围区Zo大约在光学功率超过约每平方米二百四十皮瓦特的情况下。在超范围区Zo中，电路板和固件是限制性的。在超范围区Zo内，光学功率超过发光计400用于测量并输出有效的RLU输出响应的能力。
如上所讨论的，数字化表观化验光子计数970的线性部分提供了对光子的准确测量。离散光子计数测量区ZD是其中光子计数器部915b可以识别撞击PMT 630的光电阴极的离散光子并且输出光子计数的区域。在本示例中，离散光子计数测量区ZD在光学功率为零并且约每平方米9皮瓦特内。离散光子计数测量区ZD的上边界是离散/模拟交叉1015。离散光子计数测量区ZD的下限阈值为零。在离散光子计数测量区ZD内的RLU输出响应大约在零RLU与一千一百万RLU之间。在离散光子计数测量区ZD内，基于表观数字化化验光子计数970的指示RLU输出响应是线性的。
当光学功率超过离散光子计数测量区ZD时，光子计数器部915b的光子计数在饱和区Zs中开始饱和。在饱和区Zs内，从光子计数器部915b的光子计数器912输出的指示为数字化表观化验光子计数970是比实际RLU值低的RLU值，如曲线1005所指示的。然而，在饱和区Zs内，表示基于数字化化验模拟电压965的RLU输出响应的曲线1010是准确且线性的。在饱和区Zs内，使用由主校准模块935生成的线性函数以获得基于数字化化验模拟电压965的RLU输出响应。
图10B示出了图1000的局部放大图。如图10B所示，基于数字化表观化验光子计数的RLU输出响应(由曲线1005所示的)指示脉冲对分辨率在大约离散/模拟交叉1015处变得显著。此外，脉冲对分辨率导致在约每秒一亿光子的RLU输出响应处达到饱和。示出了校准点Pc1、校准点Pc2、校准点Pc3和校准点Pc4(例如，在离散/模拟交叉1015处)，并且校准点Pc1、校准点Pc2、校准点Pc3和校准点Pc4被示出为在离散光子计数测量区ZD和校准区Zc内。最上面的校准点Pc4被示出为离散/模拟交叉1015的值。最底下的校准点Pc1被示出为根据其可以通过模拟电路部915a从PMT 630分辨出模拟输出响应的最低值。在低于最底下的校准点Pc1的光学功率下为仅光子计数区Zp。在仅光子计数区Zp内，发光计400的转换电路915仅输出光子计数970(即，模拟输出965是不可分辨的)，并且针对RLU输出响应的光子计数是来自转换电路915的数字化化验光子计数970。仅光子计数区Zp内的示例离散点1020具有为4RLU的RLU输出响应值，这是每秒计数的表观光子值。在该光学功率下，在PMT输出信号975中没有检测到模拟电流分量。如所示出的，校准区Zc具有为离散/模拟交叉1015的上边界和在最底下的校准点Pc1处的下边界。在校准区Zc内，使用数字化表观化验光子计数970来报告发光计400的RLU输出响应。在高于校准区Zc的光学功率下(即，在模拟测量区ZA中但不在超范围区Zo中)，使用数字化表观化验模拟电压970来确定发光计400的RLU输出响应。在校准区Zc内，获得校准点Pc1、校准点Pc2、校准点Pc3和校准点Pc4以生成用于模拟测量区ZA中的线性函数1010。
返回至图9A，在模式确定模块930确定发光计400处于测试周期校准模式时，测试周期校准模块940可以执行测试周期校准。测试周期校准模块940可以用于对噪声和/或漂移的校正。校准可以通过重新计算线性函数来使发光计400重新线性化。这种类型的重新线性化可以例如每月执行一次。重新线性化可以包括调整PMT 630的增益直到在将高校准输入电压施加至LED 620时RLU输出响应为离散/模拟交叉1015为止。该PMT增益调整可以有助于解决PMT 630的漂移和/或消除系统内的噪声。在PMT增益被调整之后，将低校准输入电压施加至LED 620并且保存相关联的RLU输出响应。可以将先前由主校准模块935确定的两个附加校准输入电压施加至LED 620，并且可以在每个校准输入电压处获得相关联的RLU输出响应。可以将线性回归应用于RLU输出响应值以获得用于线性函数的新的斜率(m)和偏移(b)。然后，新的线性函数可以取代旧的线性函数(从主校准模块935获得)并且存储以供执行化验时使用。
模式确定模块930可以确定何时执行化验。如果处于化验测试模式，则模式确定模块930可以确定数字化化验光子计数970是否高于离散/模拟交叉1015。如果数字化化验光子计数970高于离散/模拟交叉1015，则模式确定模块930可以指示模拟计数模块950使用数字化化验模拟电压965来确定发光计400的RLU输出响应。如果数字化化验光子计数970没有超过离散/模拟交叉1015，则模式确定模块930可以指示光子计数模块945使用数字化化验光子计数970来确定发光计400的RLU输出响应。
光子计数模块945可以使用数字化化验光子计数970通过例如报告数字化化验光子计数970来确定RLU输出响应。
模拟计数模块950可以通过将数字化化验模拟电压965输入至线性函数中来确定RLU输出响应，该线性函数由主校准模块935保存并生成或者由测试周期校准模块940更新。数字化化验模拟电压965可以用作线性函数的“x”变量(独立变量)。可以将斜率(m)和偏移(b)用于等式RLU输出响应＝y＝m*x+b。模拟计数模块950可以报告RLU输出响应(即，来自y＝m*x+b的“y”)。
主校准模块935、测试周期校准模块940、光子计数模块945和模拟计数模块950中的每一个都可以向输出模块955输出信息，诸如针对由PMT 630检测到的光的RLU输出响应。输出模块955可以将信息提供至显示设备920以供用户查看。可选地，输出模块955可以将信息提供至检测结果模块960以用于包括在报告中，例如，将该报告提供至提供了在化验中测试的患者样品的患者。
图11示出了用于扩展信号线性度的主校准方法1100。方法1100可以由例如图9A的发光计电系统900执行，并且更具体地，由主校准模块935执行。方法1100可以从在步骤1105使用从校准光源发射的光子来设置光检测器630的增益开始。如先前所讨论的，可以将外部光源引入至发光计400的反应容器室610中。针对校准光源的RLU输出响应可以是已知的，并且可以调整PMT 630的增益直到接收到已知的RLU输出(预期输出)响应为止。
在步骤1110处，主校准模块935可以基于增益计算光检测器(即，PMT 630)的离散/模拟交叉值1015。例如，PMT增益可以被调整为最大增益中用于PMT 630的百分比。该百分比值可以用于通过获取理想的RLU输出响应的百分比来确定离散/模拟交叉值1015。作为示例，理想的RLU输出响应可以是一千两百五十万RLU。例如，如果将PMT增益设置为最大值的百分之九十，则模拟/离散交叉1015为一千一百二十五万RLU。
在步骤1115处，主校准模块935可以使用离散/模拟交叉值1015对内部光源620进行校准。光源校准方法1200在图12中描述。
图12示出了光源校准方法1200，光源校准方法1200提供了主校准方法1100的步骤1115的附加细节。在步骤1205处，主校准模块935可以确定高校准输入电压并保存高校准输入电压。高校准输入电压是通过增加施加至内部光源(即，LED 620)的电压直到发光计400的RLU输出响应为离散/模拟交叉值1015为止来确定的。
在步骤1210处，主校准模块935可以确定低校准输入电压并保存低校准输入电压。低校准输入电压是通过将施加至内部光源620的电压从零伏增加直到由光检测器(即，PMT630)检测到模拟输出响应为止来确定的。低于低校准输入电压时，来自发光计400的RLU响应为数字化化验光子计数970，这是因为没有检测到数字化化验模拟电压965。
在步骤1215处，主校准模块935可以在高校准输入电压与低校准输入电压之间选择至少两个附加校准输入电压。例如，可以计算并使用两个等距离的输入电压。
在步骤1220处，主校准模块935可以将每个校准输入电压施加至内部光源620，并且存储校准输入电压和光检测器630的相关联的输出响应。使用四个校准点将产生四个相关联的RLU输出响应值。可以使用大于两个校准点的任意数目。
返回至图11，在步骤1120处，主校准模块935可以将线性回归应用于通过将校准输入值施加至LED 620而获得的RLU输出响应值以生成线性函数的斜率(m)和偏移(b)。该线性函数表示PMT(光检测器)中针对最高达两千万RLU的RLU值的扩展线性响应。高于两千万RLU值时，光电子脉冲开始合并，从而导致曲线1005弯曲并且因此变为非线性。
在步骤1125处，可以运行样品。图13示出了描绘用于利用发光计400执行化验100的方法1300的流程图。方法1300在步骤1305处开始，其中将发光样品放置在反应容器105中。首先可以将患者样品放置在反应容器105中，随后放置各种试剂和/或底物材料。发光样品可以通过参照图1的化验100中描述的在阶段8处产生发光样品的处理产生。反应容器(例如，反应容器105)可以放置在反应容器室(例如，反应容器室610)中。在步骤1310处，PMT(例如，PMT 630)可以对从经处理的样品发射的光子进行测量达预定的时间段(例如，1秒)。可以在一段时间内递增地捕获来自PMT 630的输出信号975并且进行平均(使用取样积分器(boxcar)平均化)以通过例如转换电路915生成数字化表观化验光子计数970和数字化化验模拟电压965，如在可选步骤1345处所示的。例如，发光计400可以每仪器节距(instrumentpitch)(例如，8秒)检查一个经处理的样品的光输出。在该仪器节距内，发光计400可以执行对样品的三个单独读取。读取中的每一个可以在一秒时间段内执行。因此，光子计数器部915b在经处理的样品处于暗室545内的同时对来自经处理的样品的表观光子进行三次计数，并且针对三次中的每一次获得一个计数。报告的数字化化验光子计数970可以是三个计数中的中间(即，中)值。通过将中值报告为数字化化验光子计数970，抑制可能由宇宙射线、X射线和/或不是来自样品的其他效应引起的异常结果。模拟电路部915a还在对样品的三个单独读取的每个读取收集一个结果。特别地，在每个一秒的样品读取期间，对电压值980的10,000个测量进行平均并且作为数字化化验模拟电压965来报告，如在可选步骤1345处所示的。然而，仅这三个平均值之一被用作由发光计400进一步处理的输出。例如，可以使用对应于数字化化验光子计数970的中值的时间段的平均值。发光计计算机系统(例如，发光计控制器905)可以接收数字化化验光子计数970和数字化化验模拟电压965，并且在步骤1320处确定数字化化验光子计数970是否超过离散/模拟交叉1015。如果数字化化验光子计数970超过离散/模拟交叉1015，则方法1300在步骤1325处继续以使用化验模拟电流值计算化验模拟电压965。可选地，化验模拟电压965可以在确定数字化化验光子计数970是否超过离散/模拟交叉1015之前计算。在步骤1330处，发光计控制器905可以使用数字化化验模拟电压965和线性函数来计算RLU输出响应。在步骤1335处，发光计控制器905可以报告RLU输出响应。如果在步骤1320处，数字化化验光子计数970没有超过离散/模拟交叉1015，则发光计控制器905可以在步骤1340处将数字化表观化验光子计数970作为RLU输出响应来报告。
图14示出了描绘校准方法1400的流程图。方法1400可以通过例如图9A的发光计电系统900来执行。在步骤1405处，测试周期校准模块940可以将高校准输入电压施加至内部光源(即，LED 620)，并且调整光检测器(即，PMT 630)的增益以获得等于离散/模拟交叉1015的RLU输出响应。RLU输出响应是使用数字化化验光子计数970来获得的。在步骤1410处，测试周期校准模块940可以将每个校准输入电压施加至内部光源并且存储光检测器630的相关联的RLU输出响应。用于校准区Zc中的校准的相关联的RLU输出响应可以是数字化化验光子计数970。校准输入电压均是在主校准期间被确定的，如方法1200中所描述的。在步骤1415处，测试周期校准模块940可以将第二线性回归应用于使用校准输入电压获得的最新的RLU输出响应值。该线性回归将为线性函数提供更新的斜率(m)和偏移(b)。在步骤1420处，测试周期校准模块940可以使用发光计计算机系统存储器中的新的线性函数来代替旧的线性函数。
图15示出了可用于执行如本文详细描述的信号线性度扩展的示例计算机系统1500的框图。计算设备1500可以是或者包括，例如，膝上型计算机、台式计算机、平板电脑、电子阅读器、智能电话或移动设备、智能手表、个人数据助理(PDA)或其他电子设备。
计算设备1500可以包括经由总线1505与其他硬件接口的处理器1640。可以包括任何合适的有形(和非暂态)计算机可读介质，诸如RAM、ROM、EEPROM等的存储器1510可以包含配置计算设备1700的操作的程序部件(例如，指令1515)。在一些实施方式中，计算设备1500可以包括输入/输出(“I/O”)接口部件1525(例如，用于与显示器1545、键盘或鼠标进行接口)和附加存储装置1530。
计算设备1500可以包括网络部件1520。网络部件1520可以表示有助于网络连接的任何部件中的一个或更多个。在一些示例中，网络部件1520可以便于无线连接并且包括无线接口，诸如IEEE 802.11、蓝牙或者用于接入蜂窝电话网络的无线接口(例如，用于接入CDMA、GSM、UMTS或其它移动通信网络的收发器/天线)。在其他示例中，网络部件1520可以是有线的并且可以包括诸如以太网、USB或IEEE 1394的接口。
尽管图15描绘了具有单个处理器1540的单个计算设备1500，但是该系统可以包括任意数目的计算设备1500和任意数目的处理器1540。例如，多个计算设备1500或多个处理器1540可以分布在有线网络或无线网络(例如，广域网、局域网或因特网)上。多个计算设备1500或多个处理器1540可以单独地或彼此协作地执行本公开内容的步骤中的任意步骤。
本文描述的计算或操作中的每一个可以使用具有硬件、软件和/或固件的计算机或其他处理器来执行。各种方法步骤可以通过模块来执行，并且所述模块可以包括被布置成执行本文描述的方法步骤的各种数字和/或模拟数据处理硬件和/或软件中的任意一种。所述模块可选地包括数据处理硬件，该数据处理硬件适于通过具有与该数据处理硬件相关联的适当的机器编程代码来执行这些步骤中的一个或更多个，用于两个或更多个步骤(或者两个或更多个步骤的一部分)的模块在各种集成处理架构和/或分布式处理架构中的任意处理架构中被集成至单个处理板中或者被分离至不同的处理器板中。这些方法和系统通常将采用有形介质，该有形介质实施具有用于执行上述方法步骤的指令的机器可读代码。合适的有形介质可以包括存储器(包括易失性存储器和/或非易失性存储器)、存储介质(诸如在软盘、硬盘、磁带等上的磁记录；在诸如CD、CD-R/W、CD-ROM、DVD等的光学存储器上的磁记录；或者任何其他数字或模拟存储介质)等。
在附图中描绘的或上面描述的部件的不同布置以及未示出或描述的部件和步骤是可能的。类似地，一些特征和子组合是有用的，并且可以在不参考其他特征和子组合的情况下被采用。已经出于说明性而非限制性的目的描述了本公开内容的实施方式，并且替选实施方式对于本专利的读者将变得明显。在某些情况下，可以以不同的顺序执行或实施方法步骤或操作，或者可以添加、删除或修改操作。可以理解的是，在本公开内容的某些方面，单个部件可以被多个部件代替并且多个部件可以被单个部件代替，以提供元件或结构或者执行一个或更多个给定功能。除了这样的替代将不可操作为实践本公开内容的某些实施方式之外，这样的替代被视为在本公开内容的范围内。
应理解的是，已经简化了本公开内容的实施方式的附图和描述以示出与清楚理解本公开内容相关的要素。然而，本领域普通技术人员将认识到，这些要素和其他要素可能是期望的。然而，由于这样的要素在本领域中是公知的，并且由于这些要素并不有助于对本公开内容的更好的理解，因此本文不提供对这样的要素的讨论。应当理解的是，附图是出于说明性目的而不是作为结构图而呈现的。省略的细节和修改或替选实施方式在本领域普通技术人员的权限内。
本文呈现的示例旨在说明本公开内容的潜在和具体的实现方式。可以理解的是，这些示例主要旨在为本领域技术人员说明本公开内容的目的。在不脱离本公开内容的精神的情况下，可以对本文描述的这些图和操作进行变型。
此外，尽管本文出于说明本公开内容而非限制本公开内容的目的描述了本公开内容的特定实施方式，但是本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离如权利要求书中描述的本公开内容的情况下，可以在本公开内容的原则和范围内对要素、步骤、结构和/或部件的细节、材料和布置进行许多变型。
在本公开内容中讨论的所有专利、专利出版物、专利申请、期刊文章、书籍、技术参考等出于所有目的通过引用以其全部内容并入本文。

Claims (19)

1.一种发光计系统(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，所述发光计控制器(905)被配置成：
转换和过滤所述光检测器(630)的输出信号以生成模拟输出电压；
在预定时间段内以增量方式收集所述模拟输出电压，以生成多个过滤后的电压增量；以及
对过滤后的电压增量进行平均化，以生成所述模拟电压值。
9.根据前述权利要求中任一项所述的发光计系统(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)被配置成执行测试校准周期以对所述光检测器(630)的漂移进行校正，其中，所述测试周期校准基于所述预定值和低电压值，并且其中，所述低电压值表示当将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。
10.根据前述权利要求中任一项所述的发光计系统(400)，其中，所述模拟电路(915a)包括第一放大器(OA1)，并且其中，到所述第一放大器(OA1)的输入(N2)处的信噪比大于50且小于1,000,000。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的发光计系统(400)，其中，所述模拟电路(915a)包括第一放大器(OA1)，并且其中，到所述第一放大器(OA1)的输入(N2)处的信噪比大于500且小于4,000。
12.根据权利要求1至10所述的发光计系统(400)，其中，到所述模拟电路(915a)的输入(N2)处的信噪比大于100。
13.根据前述权利要求中任一项所述的发光计系统(400)，其中，所述模拟信号(965)为模拟电压。
14.根据前述权利要求中任一项所述的发光计系统(400)，其中，所述光测量值为光功率值。
15.根据前述权利要求中任一项所述的发光计系统(400)，其中，所述光测量值为相对光单位(RLU)值。
16.根据前述权利要求中任一项所述的发光计系统(400)，其中，所述光检测器(630)包括光电倍增管(630)。
17.一种发光计系统(400)，包括：
光电倍增管(630)，其被配置成感测在一段时间内从化验反应发射的光子；
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发射的所述光子提供化验模拟电压，所述模拟电路包括：
电流感测电阻器(Rs)，其被耦接以将来自所述光电倍增管的电流(975)转换为电压(985)；
放大器(OA1)，其被配置成放大所述电压；以及
在所述电流感测电阻器的端子(N1)与所述放大器的端子(N2)之间的专用电连接(T1)；
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发射的所述光子(135)提供化验光子计数(970)；以及
发光计控制器(905)，其被配置成：
响应于所述化验模拟电压大于预定值，基于所述化验模拟电压和优化的线性函数(1010)计算在所述一段时间内从所述化验发射的所述光子(135)的相对光单位(RLU)值。
18.根据权利要求17所述的发光计系统(400)，其中：
所述电流感测电阻器(Rs)和所述放大器(OA1)设置在具有公共接地平面的印刷电路板上；并且
所述电流感测电阻器(Rs)的端子和放大器(OA1)的端子连接至所述公共接地平面。
19.一种发光计(400)，包括：
光检测器(630)，其被配置成：
接收从光源发射的光子(135)；以及
基于所接收的光子(135)的数目，输出指示所述光源的强度的检测器信号(975)，其中，所述检测器信号(975)包括模拟分量和离散分量；转换电路(915)，其被配置成：
接收来自所述光检测器(630)的所述检测器信号(975)；
根据所述检测器信号(975)的所述模拟分量生成数字化信号(965)，所述数字化信号(965)表示所述光源的强度；
根据所述检测器信号(975)的所述离散分量生成数字化光子计数(970)，所述数字化光子计数(970)表示由所述光检测器(630)从所述光源接收的光子的表观数目；以及
输出所述数字化信号(965)和所述数字化光子计数(970)；一个或更多个处理器；以及
处理器可读存储器，其具有存储在所述处理器可读存储器中的一组指令，所述一组指令在由所述一个或更多个处理器执行时使所述一个或更多个处理器：
接收所述数字化光子计数(970)；
将所述数字化光子计数(970)与离散模拟交叉值(1015)进行比较；
当所述数字化光子计数(970)没有超过所述离散模拟交叉值(1015)时，将所述数字化光子计数(970)作为结果从所述发光计(400)输出；以及
当所述数字化光子计数(970)超过所述离散模拟交叉值(1015)时：
将校准函数应用于所述数字化信号(965)以计算输出值；并且
将所述输出值作为结果从所述发光计(400)输出。
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