KR20060127132A - 동작범위 확장 방법 및 시스템 - Google Patents

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KR20060127132A
KR20060127132A KR1020067016172A KR20067016172A KR20060127132A KR 20060127132 A KR20060127132 A KR 20060127132A KR 1020067016172 A KR1020067016172 A KR 1020067016172A KR 20067016172 A KR20067016172 A KR 20067016172A KR 20060127132 A KR20060127132 A KR 20060127132A
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웨인 디. 로쓰
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루미넥스 코포레이션
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Abstract

시스템의 동작범위 확장 방법 및 시스템이 제공된다. 한 방법은 입자가 방출하는 형광을 상이한 강도를 갖는 다수의 광경로 내로 분할하는 단계와, 다수의 신호를 생성하도록 상이한 채널을 갖는 다수의 광경로의 형광을 검출하는 단계와, 상이한 채널 중 어느 것이 다수의 신호에 기초하는 선형영역에서 작동하는지를 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 이 방법은 상이한 강도를 보상하기 위해 선형영역에서 작동되도록 결정된 채널에 의해 생성된 신호를 변경하는 단계를 포함한다. 또 다른 방법은 강도가 상이한 빛을 갖는 다수의 조명영역 내의 입자를 조명하는 것과, 다수의 신호를 생성하기 위해 다수의 조명영역에 위치하는 동안 입자가 방출한 형광을 개별적으로 검출하는 것을 포함한다. 이 방법은 또한 신호 중 어느 신호가 선형영역에 위치되어 있는지를 결정하는 것과 상이한 강도를 보상하기 위해 선형영역에 위치된 신호를 변경하는 것을 포함한다.
입자, 광경로, 형광, 채널

Description

동작범위 확장 방법 및 시스템{METHODS AND SYSTEMS FOR DYNAMIC RANGE EXPANSION}
본 발명은 동작범위 확장 방법 및 시스템에 관한 것이다. 구체적인 예들은 유동 세포측정 장치에서의 동작범위 확장 방법 및 시스템과 관련되어 있다.
다음의 기술내용 및 예들은 본 영역 내에 포함됨으로써 선행기술이 될 수는 없다.
일반적으로, 유동 챔버를 일직선으로 통과할 때 레이저와 같은 여기원(excitation source)에 노출됨으로써 폴리스티렌 비드, 인간 세포, 또는 다른 이산된 물질에 의해 발산되는 형광의 강도를 측정하는데, 유동 세포분석기(flow cytometer)가 이용될 수 있다. 어떤 시스템에서, 하기와 같은 네 가지의 측정치가 측정된다: 여기원에 대해 90도로 입자에 의해 산란된 빛의 레벨과, 입자의 "정체(identity)"를 결정하기 위해 사용되는 형광에 대한 두 개 이상의 측정치와, 관심의 대상이 되는 표면 화학반응을 측정하고 그 양을 결정하기 위해 일반적으로 사용되는 추가의 형광 측정치. 일반적으로 각각의 형광 측정치는 상이한 파장에서 만들어진다.
보통, 표면 화학 반응의 형광 측정치는, 광전자증배관(PMT) 또는 다른 감광 성 검출기의 감광성 영역에서 여기원의 조명영역을 통과할 때 입자의 이미지를 광학적으로 투영함으로써 그 양이 결정된다. 검출기의 출력은 현재의 펄스이며, 이는 아날로그 전자장치에 의해 조정되고 아날로그-디지털(A/D) 변환기에 의해 디지털화된다. A/D 변환기로부터 얻는 디지털 값은 디지털 신호처리(DSP) 알고리즘에 의해 디지털 영역에서 추가로 조정될 수 있다. 입자당 최종 생성물은 단일의 정수값이고, 이는 입자 표면에서의 화학 반응에 비례한다. 입자 정체에 관련된 형광 측정은 비슷한 방법으로 수행될 수 있다. 다르게는, 입자의 정체에 대응하는 입자에 의해 방출되는 형광의 정수값이 입자의 정체를 결정하기 위해 상이한 방법으로 이용될 수 있다(예를 들어, 정수값의 비율에 의해).
상기에 기술한 유동 세포측정(flow cytometry) 시스템의 동작범위(DR)는 일반적으로 측정할 수 있는 최소의 형광 레벨에 대한 측정할 수 있는 최대의 형광 레벨의 비율로 정의될 수 있다. 비슷한 방법으로, 동작범위가 높을수록, 시스템이 화학반응의 레벨 및/또는 입자의 정체를 식별하는데 더 유용하다.
현재 이용되는 유동 세포측정의 동작범위는 시스템 내의 각 요소의 동작범위에 의해 제한된다. (예를 들어, 광감성 검출기, 아날로그 전자장치, 및 A/D 변환기를 포함하는 주요 구성요소) 전형적으로, 검출기의 증폭 방법에 내재하는 빛과 노이즈에 대한 광성질은 측정치의 가장 낮은 값으로 검출한계를 한정하고, 아날로그 전자장치 및 A/D 변환기는 최대의 측정가능한 형광 레벨을 구속한다. 일반적으로 이용할 수 있는 기존의 요소에 의해서, 유용한 유동 세포측정의 동작범위는 약 4 decade (1 to 10,000) 이다. 일반적으로 유동 세포측정 시스템은 입자를 가장 작은 형성 신호 레벨로 식별할 수 있도록 설계되고 눈금이 정해져서, 시스템의 역동 한계에 의한 가장 밝은 레벨을 측정할 수 있는 능력을 희생하게 된다.
본 문서에 완전히 설명된 것처럼 통합되는 오이어(Auer) 등에 의한 미국 특허 제5,367,474에서, 유동 세포측정의 동작범위를 증가시키는 방법이 나타나 있는데, 이는 제1전기 증폭기와 수반되는 처리 회로사이에 삽이된 전기 이득 단계를 사용한다. 증폭기 주위에는 측로가 또한 제공된다. 측로는 이미 커져 있는 신호용으로 선택될 수 있는 반면에, 작은 신호 입력에 대해 추가의 증폭기 단계가 이용되어 작은 신호를 증폭한다.
이러한 기술은 작은 신호 범위와 큰 신호 범위를 모두 처리하기에는 적절해 보일지라도, 신호 경로에 삽입될 때 전기 이득 단계가 작은 신호 레벨에 노이즈를 부가한다는 점에서 불리한 점이 있다. 최대 전기 시스템 이득이 제1회로 단계에서 발생할 때 신호 대 노이즈 비율이 발생한다는 것이, 유동 세포측정 설계 분야의 당업자에게 널리 알려져 있다. 따라서, 전자 이득 인자에 대해 광자를 결정하고 실제의 제1이득단계인 광전자증배관의 바이어스는 최대로 되어야 하며, 이어지는 이득 단계들은 최소화되어야 한다.
따라서, 노이즈를 작은 신호 레벨에 부가하지 않으면서 최대의 신호 대 노이즈 비율을 생성하기 위해서는 제1이득단계의 유동 세포측정과 같은 측정 시스템의 동작범위를 증가시키는 것이 바람직할 것이다.
동작범위 확장 방법 및 시스템에 대한 여러가지 실시예에 대한 다음과 같은 설명은 첨부된 청구범위의 내용을 한정하는 것으로 이해되어서는 안된다.
한 실시예는 입자가 방출하는 형광을 다수의 광경로 내로 분할하는 것을 포함하는 시스템의 동작범위 확장 방법에 관련된다. 상기 다수의 광경로 내의 형광은 상이한 강도를 갖는다. 또한 이 방법은 다수의 신호를 생성하도록 상이한 채널을 갖는 다수의 광경로의 형광을 검출하는 것을 포함한다. 다수의 신호의 각각은 다수의 광경로 중 하나의 형광을 나타낸다. 나아가, 이 방법은 상이한 채널 중 어느 것이 다수의 신호에 기초하는 선형영역에서 작동하는지를 결정하는 것을 포함한다. 이 방법은 상이한 강도를 보상하기 위해 선형영역에서 작동되도록 결정된 채널에 의해 생성된 신호를 변경하는 것을 더 포함한다.
한 실시예에서, 입자가 방출하는 형광은 입자의 정체에 대응한다. 다른 실시예에서, 입자가 방출하는 형광은 입자에 부착된 추가의 분자와 반응하는 분자에 대응한다. 어떤 실시예에서는, 유동 세포측정기로 구성될 수 있다. 다른 실시예에서는, 변경된 신호로부터 입자가 방출하는 형광의 강도를 측정하는 것을 포함한다. 또 다른 실시예에서는, 신호를 변경하는 것이 시스템의 동작범위를 증가시킨다.
추가 실시예에서, 다수의 광경로 중 첫 번째 경로의 형광은 다수의 광경로 중 두 번째 경로의 형광보다 강도가 낮다. 이러한 실시예에서, 상기 형광을 검출하기에 앞서 다수의 광경로 중 첫 번째 경로에서 형광의 강도를 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 기술한 방법의 각 실시예는 여기에 기재되는 다른 단계들을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예는 획장된 동작범위를 갖는 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 입자가 방출한 형광을 다수의 광경로내로 분할하도록 구성된 광학 요소를 포함한다. 다수의 광경로 내의 형광은 상이한 강도를 갖는다. 이 시스템은 다수의 광경로 내의 형광을 개별적으로 검출하고 다수의 신호를 생성하도록 구성된 상이한 채널을 포함한다. 다수의 신호의 각각은 다수의 광경로 중 하나에 있는 형광을 나타낸다. 나아가, 이 시스템은 상이한 채널 중 어느 것이 다수의 신호에 기초한 선형 영역에서 작동하는지를 결정하도록, 그리고 상이한 강도를 보상하기 위해 선형영역에서 작동되도록 결정된 채널에 의해 생성된 신호를 변경하도록 구성된 프로세서를 포함한다.
입자가 방출하는 형광은 입자의 정체에 대응할 수 있다. 또는, 입자가 방출하는 형광은 입자에 부착된 추가의 분자와 반응하는 분자에 대응할 수 있다. 어떤 실시예에서, 상기 시스템은 흐름 세포측정기로 구성될 수 있다. 다른 실시예에서는, 변경된 신호로부터 나오는 입자가 방출하는 형광의 강도를 측정하도록 프로세서가 구성될 수 있다. 신호를 변경하는 것은 바람직하게 시스템의 동작범위를 증가시킨다.
한 실시예에서, 각각의 상이한 채널은 광전자증배관, 광다이오드, 애벌랜치 광다이오드, 전하결합소자(CCD), 또는 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 검출기를 포함한다. 추가 실시예에서, 상이한 채널의 각각은 공지된 다이오드 검출기 또는 직선 배열형 검출기라면 어떤 형태든 포함한다. 또 다른 실시예에서, 다수의 광경로 중 첫 번째 경로에 있는 형광은 다수의 광경로 중 두 번째 경로에 있는 형광보다 강도가 낮다. 이러한 실시예에서, 시스템은 광학 요소와 상이한 채널 사이에 다수의 광경로 중 첫 번째 경로에 위치되어 있는 추가의 광학 요소를 포함한다. 상기 추가의 광학 요소는 다수의 광경로 중 첫 번째 경로에 있는 형광의 강도를 감소시키도록 구성될 수 있다.
추가 실시예는 시스템의 동작범위를 확장하는 다른 방법에 관한 것이다. 이 방법은 상이한 강도를 갖는 빛을 갖는 다수의 조명영역에서 입자를 조명하는 것을 포함한다. 또한 이 방법은 다수의 신호를 생성하도록 다수의 조명영역에 입자가 위치되어 있는 동안 입자가 방출하는 형광을 개별적으로 검출하는 것을 포함한다. 다수의 신호 각각은 다수의 조명영역 중 하나에서 입자가 방출하는 형광을 나타낸다. 나아가, 이 방법은 다수의 신호 중 어느 것이 선형영역에 위치되어 있는지를 결정한다.
이 방법은 상이한 강도를 보상하도록 선형영역에 위치된 신호를 변경하는 것을 더 포함한다.
한 실시예에서, 상기 다수의 조명영역은 입자의 흐름 경로를 따라 이격되어 있다. 입자가 먼저 위치되어 있는 다수의 조명영역 중 첫 번째 영역은 입자가 나중에 위치되어 있는 다수의 조명영역 중 두 번째 영역보다 강도가 낮다. 어떤 실시예에서, 입자가 방출하는 형광은 입자의 정체에 대응한다. 다른 실시예에서, 입자가 방출하는 형광은 입자에 부착된 추가의 분자와 반응하는 분자에 대응한다. 앞서 설명된 방법에 대한 각 실시예는 여기에 기재된 다른 단계들을 포함할 수 있다.
추가 실시예는 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 상이한 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 강도가 상이한 빛을 갖는 다수의 조명영역에 있는 입자를 조명하도록 구성된 조명 서브시스템을 포함한다. 또한, 이 시스템은 다수의 조명영역에 입자가 위치되어 있는 동안 입자가 방출하는 형광을 개별적으로 검출하고 다수의 신호를 생성하도록 구성된 검출 서브시스템을 포함한다. 다수의 신호 각각은 입자가 다수의 조명영역 중 하나에 위치되어 있는 동안 입자가 방출하는 형광을 나타낸다. 나아가, 시스템은 다수의 신호 중 어느 것이 선형영역에 위치되어 있는지를 결정하고, 상이한 강도를 보상하도록 선형영역에 위치된 신호를 변경하도록 구성된 프로세서를 포함한다.
한 실시예에서, 다수의 조명영역은 입자의 흐름 경로를 따라 이격되어 있다. 입자가 먼저 위치되어 있는 다수의 조명영역 중 첫 번째 영역은 입자가 나중에 위치되어 있는 다수의 조명영역 중 두 번째 영역보다 강도가 낮다.
어떤 실시예에서는, 조명 서브시스템이 단일의 광원을 포함한다. 이러한 실시예에서, 조명 서브시스템은 단일의 광원이 방출하는 광선의 경로에 배열되고 나아가 광선에 대해 경사져서 배열된 유리 슬라이드를 포함한다. 다른 실시예에서, 조명 서브시스템은 단일의 광원이 방출하는 광선의 경로에 배열된 평행하지 않는 표면을 갖는 유리로 된 쐐기를 포함한다. 다른 실시예에서 조명 서브시스템은 단일의 광원에 연결된 다수의 광섬유 케이블을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 조명 서브시스템은 단일의 광원에 연결된 하나 이상의 역다중화기를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 조명 서브시스템은 단일의 광원이 방출하는 광선의 경로에 배열된 회절 격자를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 조명 서브시스템은 두 개 이상의 광원을 포함한다.
어떤 실시예에서는 검출 서브시스템이 단일의 검출기를 포함한다. 단일의 검출기는 광전자증배관 또는, 광다이오드, 애벌랜치 광다이오드, 전하결합소자(CCD), 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 검출기, 또는 공지된 어떤 적절한 다이오드 검출기 또는 직선 배열형 검출기와 같은 어떤 적절한 형태의 검출기를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 검출 서브시스템은 다중 검출기를 포함한다. 각각의 다중 검출기는 광전자증배관 또는, 광다이오드, 애벌랜치 광다이오드, 전하결합소자(CCD), 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 검출기, 또는 공지된 어떤 적절한 다이오드 검출기 또는 직선 배열형 검출기와 같은 어떤 적절한 형태의 검출기를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적과 이점들은 이어지는 상세한 설명과 첨부된 도면을 참고하면 명확히 알 수 있을 것이다.
도1은 형광을 다수의 광경로로 분할하도록 구성된 광학 요소와 개별적으로 다수의 광경로 내에서 형광을 검출하도록 구성된 상이한 채널을 포함하는 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템의 한 실시예의 단면을 나타내는 개략적인 다이어그램.
도2는 상이한 강도를 갖는 빛으로 다수의 조명영역에 있는 입자를 조명하도록 구성된 조명 서브시스템을 포함하는 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템의 실시예의 단면을 나타내는 개략적인 다이어그램.
도3은 입자가 다수의 조명영역에 위치되어 있을 때 입자에 의해 방출되는 형광을 개별적으로 검출함으로써 생성될 수 있는 다수의 신호의 예를 나타내는 그래 프.
도4 내지 도8은 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템에 포함될 수 있는 상이한 강도를 갖는 빛으로 다수의 조명영역내의 입자를 조명하도록 구성된 조명 서브시스템의 상이한 실시예들의 단면을 나타내는 개략적인 다이어그램.
본 발명은 여러가지 변형이 가해지거나 다른 형태로 되기 쉽지만, 구체적인 실시예들이 도면과 같이 도시되어 있고, 더욱 상세히 설명될 것이다. 그러나 도면 및 상세한 설명이 본 발명을 개시된 특정 형태로 제한하려는 것은 아니며, 그와 반대로 첨부된 청구항에 의해 정의되는 본 발명의 범위 및 정신에 속하는 모든 변형예나 균등물 및 다른 형태를 포함하는 것이라는 것을 이해해야 한다.
여기에서 입자와 관련하여 실시예들이 기재되지만, 여기에 기재된 시스템 및 방법은 또한 미소구체, 폴리스티렌 비드, 미소입자, 금 나노입자, 양자도트, 나노도트, 나노입자, 나노쉘, 비드, 마이크로 비드, 라텍스 입자, 라텍스 비드, 형광 비드, 형광 입자, 컬러 입자, 컬러 비드, 조직, 세포, 마이크로-유기체, 유기 물질, 무기 물질, 또는 공지의 다른 이산 입자을 가지고 사용될 수 있다. 입자는 분자 반응용 전달물질의 역할을 할 것이다. 적당한 입자의 예는 미국 특허, 풀턴(Fulton)의 제5,736,330호, 챈들러(Chander)등의 제5,981,180호, 풀턴(Fulton)의 제6,057,107호, 챈들러(Chander)등의 제6,268,222호, 챈들러(Chander)등의 제6,449,562호, 챈들러(Chander)등의 제6,514,295호, 챈들러(Chander)등의 제6,524,793호, 챈들러(Chander)등의 제6,528,165호에 나타나 있고, 이들은 여기에 완전히 기재된 것처럼 참고로 포함된다. 본 시스템 및 방법은 이러한 특허에 기대된 입자들 중 어느 하나를 가지고 사용될 것이다. 나아가, 유동 세포측정에서 사용되는 입자는 텍사스 오스틴의 주식회사 루미넥스(Luminex Corp.)와 같은 제조업체로부터 얻을 수 있다. 본원에서 "입자"와 "미소구체"라는 용어는 서로 교환되면서 사용된다.
나아가, 여기에 기재된 시스템 및 방법과 호환되는 입자의 형태는 입자 표면에 부착되거나 이와 관련된 형광 물질을 갖는 입자를 포함한다. 이러한 형태의 입자는 여기에 완전히 기재된 것처럼 참고로 포함되는 미국 특허, 챈들러(Chander)등의 제6,268,222호와 챈들러(Chander)등의 제6,649,414호에 기재되어 있으며, 이 입자에서는 분류 형광을 제공하도록 형광 염료 또는 형광 입자가 입자의 표면에 직접 결합된다. 본원에 기재된 방법 및 시스템에서 사용될 수 있는 입자의 형태는 또한 입자의 중심에 합체되는 하나 이상의 형광 색소를 갖는 입자를 포함할 수 있다. 본원에 기재된 방법 및 시스템에서 사용될 수 있는 입자는 또한 하나 이상의 적절한 광원에 노출되었을 때 스스로 하나 이상의 형광 신호를 나타내는 입자를 포함한다. 나아가, 여기되었을 때 입자가 다수의 형광 신호를 나타내고, 입자의 정체를 결정하는데 각 신호가 개별적으로 또는 연합하여 사용될 수 있도록 입자가 제조될 수 있다.
"입자에 의해 방출되는 형광"과 관련하여 방법 및 시스템이 기재되지만, 이 형광이 여기원에 의한 입자의 조명의 결과로서 방출되는 어떤 형광을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 앞서 기술한 바와 같이, 입자에 의해 방출된 형광은 입자에 의해 방출되는 빛 또는 입자에 부착되거나 결합되는 하나 이상의 형광 색소에 의해 방출되는 빛이 될 수 있다. 이와 같이, 입자에 의해 방출되는 형광은 입자의 정체에 대응한다. 또는, 입자에 의해 방출되는 형광은 입자에 부착된 추가의 분자와 반응한 분자에 대응할 수 있다. 다시 말해서, 입자에 의해 방출된 형광은, 예를 들어 입자 표면에 부착된 형광 유생 분자 또는 다른 유생 분자를 포함하는 입자와 관련된 하나 이상의 재료를 대표할 것이다. (예를 들어, 하나 이상의 유생 분자에 의해서) 한 특정 예에서, 항원은 입자 표면에 결합될 수 있고, 이 입자는 샘플로부터 나오는 항체와 반응하게 될 것이며, 이 항체는 또한 형광성으로 분류된 항체와 반응하게 될 것이다. 따라서, 형광성으로 분류된 항체는 입자로부터 제거된 세개의 분자이지만, 형광성으로 분류된 항체는 반응을 통해 입자와 관련되어 있다. 따라서, 여기에 기재된 방법 및 시스템은 표면 결합(surface bound)의, 분류된 유생 분자로부터 형광을 측정하는데 이용될 수 있다. 유사한 방식으로 입자와 관련되는 유생 분자의 또 다른 예는 뉴클레오티드, 폴리뉴클레오티드, 소수뉴클레오티드(oligonucleotides), 효소 등을 포함할 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
현재 이용되는 동작범위 확장용 시스템 및 방법의 단점을 지적하자면, 관련된 기술 분야에 대한 설명에서 앞서 논의된 바와 같이, 전기 시스템의 나중 단계에서 이득을 증가시키고 작은 신호 레벨에 노이즈를 부가하는 것을 포함하며, 높은 이득 단계를 신호 처리 체인의 전방부 가까이에 유지시키는 우수한 방법 및 시스템이 여기에서 설명된다.
이제 도면을 보면, 도면들이 축척에 맞지 않는다는 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 도면의 일부 요소의 축척은 요소의 특성을 강조하기 위해 매우 과장되어 있다. 이 시스템의 일부 요소는 명확하게 하기 위해 도면에 포함되어 있지 않다.
도1은 가장 밝은 입자로부터 방출되는 형광의 강도를 정확히 측정하는데 사용될 수 있는 확장되거나 연장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템의 한 실시예를 나타낸다. 이 시스템은 유동 세포측정기로 구성될 수 있다. 그러나, 시스템은 다른 측정 시스템으로 구성될 수도 있어, 확장되거나 연장된 동작범위를 갖는 것으로부터 이익을 얻을 수 있을 것이다. 시스템은 광원(10)을 포함한다. 입자가 용기(16)를 통과할 때, 광원(10)은 빛(14)으로 입자(12)를 조명하도록 구성된다. 용기(16)는 어떤 적절한 용기 또는 다른 공지의 유동 채널일 수 있다. 광원(10)은 레이저나 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드와 같은 공지의 어떤 적절할 광원일 수 있다. 바람직하게, 광원은 여기원을 포함한다. 즉, 광원(10)은 빛에 의해 조명될 때 입자(12)가 형광(18)을 방출하도록 하나 이상의 파장을 갖는 빛(14)을 생성하도록 구성되는 것이 바람직하다.
형광(18)은 렌즈(20)에 의해 모여진다. 렌즈(20)는 공지의 어떤 적절한 렌즈이면 된다. 나아가, 렌즈(20)가 굴절하는 광학 요소인 것으로 도1에 도시되어 있지만, 입자에 의해 방출되는 형광을 모으기 위해 렌즈(20) 대신에 반사 광원 요소가 사용될 수도 있다. 나아가, 렌즈(20)가 도1에 단일 렌즈로 도시되어 있지만, 렌즈(20)는 다중 렌즈 시스템으로 교체될 수 있다는 것을 이해해야한다. 나아가, 시스템은 렌즈(20) 또는 다른 어떤 형광 수집기를 포함하지 않을 수도 있다. 게다가, 도1의 시스템은 하나 이상의 렌즈 및/또는 다른 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 입자(12)에 빛(14)을 집중시키도록 구성된 초점 렌즈(도시 안됨)를 포함할 수 있다.
또한 시스템은 입자에 의해 방출된 형광을 다수의 광경로로 분할하도록 구성된 광학 요소(22)를 포함할 수 있다. 도1에 도시된 실시예에서, 광학 요소(22)는 렌즈(20)에 의해 수집된 형광을 다수의 광경로로 분할하도록 구성되어 있다. 다수의 경로의 형광은 상이한 강도를 갖는다. 한 실시예에서, 광학 요소는 부분적으로 반사하는 빔 분할기 또는 공지의 다른 어떤 적절한 광학 요소를 포함할 수 있다. 한 특정 실시예에서, 광학 요소는 코팅되지 않은 빔 분할기를 포함할 수 있다. 코팅되지 않은 빔 분할기는 투사 에너지(이 경우 형광(18))의 약 4%를 반사할 것이며, 투사 에너지의 나머지 부분(즉, 약 형광의 96%)을 전달할 것이다.
광학 요소에 의해 전달되는 빛의 강도가 표준 유동 세포측정기 구조에서의 강도 보다 낮을 때, 입자의 형광 포화 레벨에 도달되지 않았다고 가정할 때, 형광 강도의 감소는 강도의 감소에 비례하여 광원(10)의 파워(또는 강도)를 증가시킴으로써 선택적으로 쉽게 보상될 수 있다.
도1에 도시된 바와 같이, 광학 요소는 형광을 두 개의 광경로로 분할하도록 구성될 수 있다. 그러나, 광학 요소는 방출된 형광을 두 개 이상의 광경로로 분할하도록 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 광학 요소는 평행하지 않는 표면을 갖는 유리로 된 쐐기를 포함할 수 있고, 이는 추가로 설명되는 것처럼 구성될 수 있다. 나아가, 광학 요소(22)는 여기에 설명되는 다수의 광선으로 광선 을 분할하는데 사용될 수 있는 다른 광학 요소 중 하나를 포함할 수 있다. 나아가, 시스템은 형광을 다수의 광경로로 분할하도록 구성된 하나 이상의 광학 요소를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 시스템은 하나 이상의 부분적으로 반사하는 빔 분할기를 포함할 수 있다. 형광이 분할되는 광경로의 수는 예를 들어 검출기의 상이한 작동 범위의 수 및/또는 다수의 광경로 각각에서 달성될 수 있는 상이한 강도에 따라 달라질 수 있다.
또한 시스템은 다수의 광경로에서 형광을 개별적으로 검출하도록 구성된 상이한 채널을 포함한다. 이 상이한 채널들은 또한 다수의 신호를 생성하도록 구성되어 있다. 다수의 신호 각각은 다수의 광경로 중에 하나에 있는 형광을 나타낸다. 예를 들어, 도1에 도시된 바와 같이, 시스템은 검출기(24, 26)를 포함하며, 각각의 검출기는 상이한 채널 중 한 채널의 적어도 일부분을 구성한다. 검출기(24)는 광학 요소(22)에 의해 전송되는 형광을 검출하도록 구성되어 있다. 또한 검출기(24)는 광경로 B(B는 밝음을 나타냄)의 형광의 강도를 나타내는 신호를 생성하도록 구성되어 있다. 검출기(24)는 광전자증배관(PMT) 또는 공지의 다른 어떤 적절한 검출기일 수 있다. 예를 들어, 검출기(24)는 또한 광다이오드, 애벌랜치 광다이오드(avalanche photodiode), 전하결합소자(CCD), 또는 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 검출기일 수 있다. 나아가, 검출기(24)는 공지된 다이오드 검출기 또는 직선 배열형 검출기라면 어떤 형태라도 상관 없다. 검출기(26)는 광학 요소(22)에 의해 반사된 형광을 검출하도록 구성된다. 또한 검출기(26)는 광경로 D(D는 흐림을 나타냄)에서 형광의 강도를 나타내는 신호를 생성하도록 구성되어 있다. 검출 기(26)는 PMT 또는 다른 어떤 적절한 공지의 검출기일 수 있다. 예를 들어, 또한 검출기(26)는 광다이오드, 애벌랜치 광다이오드, 또는 전하결합소자(CCD), 또는 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 검출기일 수 있다. 나아가, 검출기(26)는 공지된 다이오드 검출기 또는 직선 배열형 검출기라면 어떤 형태라도 상관 없다. 일반적으로, 검출기(24, 26)는 검출기의 형태는 동일할 것이지만, 다른 광경로에서 형광의 강도가 상이하므로 다른 범위(예를 들어, 선형 및 비선형)에서 작동할 것이다.
도1에 도시된 것처럼, 검출기(24, 26)는 전자 요소(28, 30)에 각각 연결된다. 전자 요소(28, 30)는 예를 들어 A/D 변환기나 다른 어떤 적절한 요소를 포함할 수 있다. 나아가, 전자 요소(28, 30)는 검출기(24, 26)의 전체 전자 체인의 일부만을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 아날로그 요소(도시 안됨)가 검출기와 A/D 변환기 사이에 끼워질 수 있다. 나아가, 전자장치의 체인은 A/D 변환기의 출력부에 연결되는 디지털 요소(도시 안됨)를 포함할 수 있다. 이러한 선택적인 아날로그 및 디지털 요소는 공지의 어떤 적절한 전자 요소를 포함할 수 있다. 나아가, 검출기(24, 26)에 결합된 전자장치 체인은 유사하게 또는 상이하게 구성될 수 있다.
또한, 도1에 도시된 시스템은 프로세서(32)를 포함한다. 프로세서(32)는 상이한 채널 중 어느 채널이 상이한 채널에 의해 생성되는 신호에 기초하는 선형 영역에서 작동하고 있는지를 결정하도록 구성된다. 나아가, 프로세서(32)는 선형 영역에서 작동하도록 결정된 채널에 의해 생성된 신호를 변환시켜 상이한 강도를 상쇄하도록 구성되어 있다. 프로세서(32)는 예를 들어, 디지털 신호 처리기(DSP) 또는 여기에 기재된 기능을 적어도 수행하도록 하나 이상의 프로그램의 지시를 실행 하는데 이용될 수 있는 다른 적절한 요소를 포함할 수 있다.
상기에 기재된 코팅되지 않은 빔 분할기 광학 요소에 기초한 한 특정 예에서, 프로세서는 각각의 검출기에 연결된 A/D 변환기로부터 출력 정수값(B, D)을 조사한다. 신호 레벨에 기초하여, 프로세서는 어느 채널이 검출기에 대해 선형 영역에서 작동하는지를 결정한다. 또한, 프로세서는 광감성 검출기에 들어가는 실제 광의 레벨을 상쇄하기 위해 선형 범위에서 작동하는 채널에 대응하는 값을 적절히 변경하거나 기준화할 수 있다. 이러한 간단한 예를 위해, 프로세서는 D(흐림) A/D 출력부에 1/0.04=25 를 곱하거나, 또는 B(밝음) A/D 출력부에 1/0.96=1.401 을 곱하여, 광학 요소(22)에 의해 생성되는 감광성 검출기 사이에서의 빛의 분할에 기초한 결과를 조절할 수 있다. 이렇게 선형 영역에서 작동하는 채널에 대응하는 신호를 변경하거나 조절하는 것은 log10(25/1.04)=1/38 decades 만큼 시스템의 동작범위를 효과적으로 증가시킨다. 이런식으로, 프로세서에 의해 신호를 변경하는 것은 시스템의 동작범위를 증가시킨다.
또한, 프로세서는 수많은 추가 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 변경된 신호로부터 입자에 의해 방출되는 형광의 강도를 측정하도록 구성될 수 있다. 나아가, 프로세서는 시스템에 의해 생성되는 하나 이상의 다른 출력신호와 공동으로 형광의 강도로부터 입자의 정체를 결정하도록 구성되어 있다. 다르게는, 입자의 표면에 부착된 분자의 정체 또는 형광의 강도로부터 입자의 표면에서 발생하는 반응을 측정하도록 구성될 수 있다. 나아가, 프로세서는 입자의 표면에 부착된 분자량 또는 형광의 강도로부터 입자 표면에서 발생한 반응을 측정하 도록 구성될 수 있다. 프로세서는 또한 유동 세포측정 데이터 분석에서 일반적으로 수행되는 다른 기능을 수행하도록 구성될 수도 있다.
여기에 기재된 동작범위의 개선은 다수의 광경로에서 형광의 강도의 차이를 증가시킴으로써 더욱 증가될 수 있었다. 한 실시예에서, 광학 요소(22)에 의해 반사된 빛의 강도는 광학 요소의 입력 표면에 반사 방지 코팅(도시 안됨)을 적용시킴으로써 감소될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 도1에 도시된 바와 같이, 시스템은 광학 요소(22) 및 검출기(26) 사이에서 낮은 강도의 형광의 광경로에 위치된 광학 요소(34)를 추가로 포함할 수 있다. 추가의 광학 요소는 광경로에서 형광의 강도를 감소시키도록 구성될 수 있다. 추가의 광학 요소(34)는 중성 밀도 필터와 같이 형광의 강도를 줄이는데 사용될 수 있는 어떤 광학 요소를 포함할 수 있다. 이러한 구성의 각각은 검출기(26)에 의해 검출되는 형광의 강도를 효과적으로 감소시키고, 따라서 시스템의 동작범위를 더욱 확장하거나 연장시키게 된다.
도1에 도시된 시스템은 기재되는 바와 같이 추가로 구성될 수 있다. 나아가, 도1에 도시된 시스템이 오직 하나의 형광 측정치에 대해서만 확장되거나 연장된 동작범위를 갖도록 구성될지라도, 다수의 형광 측정치가 시스템에 의해 수행된다면, 시스템의 동작범위는 앞서 기술한 방법으로 각각의 또는 하나 이상의 형광 측정치에 대해 확장될 수 있다. 예를 들어, 입자에 의해 방출되는 형광은 예를 들어 하나 이상의 이색성 빔 분할기(도시 안됨)를 이용하여 파장으로 분리될 수 있다. 이러한 방법으로, 형광은 형광을 방출한 형광 색소에 기초하여 분리될 수 있다. 이처럼, 입자의 정체에 대응하는 형광은 입자에 부착된 분자에 대응하는 형광으로부터 분리 될 수 있다. (예를 들어 입자 표면에 부착된 다른 분자와의 반응에 의해) 나아가, 하나 이상의 이색성 빔 분할기에 의해 생성된 둘 이상의 형광경로는 앞서 기술한 바와 같이 다수의 광경로로 분할될 수 있고, 다수의 광경로의 형광은 상이한 강도를 가지게 된다. 다수의 광경로의 형광은 앞서 기술한 바와 같이 검출되고 처리될 수 있다.
도1에 도시된 시스템에 의해 수행될 수 있는 시스템의 동작범위를 확장하는 한 방법은 다수의 광경로로 형광을 분할하는 것을 포함한다. 다수의 광경로의 형광은 상이한 강도를 갖는다. 또한 이 방법은 다수의 신호를 생성하기 위해 상이한 채널을 갖는 다수의 광경로에서 형광을 검출하는 것을 포함한다. 다수의 신호 각각은 다수의 광경로 중 하나에서 형광을 나타낸다. 나아가, 이 방법은 상이한 채널 중 어느 것이 다수의 신호에 기초하여 선형 영역에서 작동하는지를 결정하는 것을 포함한다. 나아가 이 방법은 상이한 강도를 보상하도록 선형 영역에서 작동하도록 결정된 채널에 의해 생성된 신호를 변경하는 것을 포함한다.
한 실시예에서, 시스템은 팽창되거나 확장된 동작범위를 갖는 것으로부터 이득을 얻게될 다른 측정 시스템 또는 유동 세포측정기로서 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 이 방법은 변형된 신호로부터 입자에 의해 방출된 형광의 강도를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 앞서 기술한 바와 같이 신호를 변경하는 것은 시스템의 동작범위를 증가시킨다.
어떤 실시예에서, 다수의 광경로 중 첫번째에 있는 형광은 다수의 광경로 중 두번째에 있는 형광보다 강도가 낮다. 한 실시예에서, 이 방법은 검출단계에 앞 서 다수의 광경로 중 첫번째에 있는 형광의 강도를 감소시키는 것을 포함한다. 앞서 기술한 방법의 각 실시예는 여기에 기재되는 다른 단계들을 포함할 수 있다.
여기에 기재된 시스템 및 방법의 실시예들은 작은 신호에 대한 처리 체인의 시작부분에서 높은 이득을 유지하는 반면, 제2감광성 검출기와 아날로그 전자장치 및 A/D 변환 회로에 대해 비용이 추가로 들기 때문에 더욱 비용이 많이 든다. 다행히, 유동 세포측정기의 기하학적 구조 때문에, 훨씬 적은 요소로 다수의 광 레벨 측정을 할 수 있는 또 다른 방법이 있다.
예를 들어, 다른 방법 및 시스템은 입자의 흐름 경로를 따라 공간적으로 분리되어 있는 다수의 조명영역을 이용하는 것을 포함한다. 앞서 기술한 유동 세포측정기에서, 측정되는 입자는 용기를 통해 보통 직선 경로를 따라 움직이고, 입자와 관련된 하나 이상의 형광 색소의 여기를 초래하는 조명영역을 통과한다. 이에 따른 형광은 검출기의 감광성 영역의 부분에 투영되고, 초점이 맞추어지고, 상이 맺혀지는 반면, 입자는 조명영역에서 조명을 받고 단일 전류 펄스는 검출기에 의해 생성된다. 입자에 의해 방출된 형광이 검출기의 감광성 영역의 일부만을 채우도록 수집기 또는 픽업 렌즈의 확대가 선택될 수 있다. 즉, 검출기의 감광성 영역은 검출기에 투영되고 초점이 모아지고 상이 맺히는 형광의 단면 영역과 비교하여 비교적 길이가 길 수 있다. 따라서, 이론적으로, 입자가 조명영역내에 위치하지 않을 때 입자는 검출기에 의해 계속 보여질 수 있다. 그러나, 형광이 입자와 관련된 형광이 여기되는 것이 없이 빠르게 소멸될 것이므로 입자가 조명영역에 위치하지 않을 때는 검출기에 의해 아무런 신호도 생성되지 않을 것이다. 따라서, 검출기에 의해 생 성된 펄스의 폭은 보통 입자가 조명영역에 위치하는 시간의 길이에 비례한다.
따라서, 여기에 기재된 동작범위 확장 방법 및 시스템에 대해 검출기의 공간적으로 긴 감광성 영역을 이용할 수 있다. 예를 들어, 제2의 그러나 밝기가 덜한 조명영역이 시스템에 부가될 수 있고, 이는 주요 조명영역으로부터 공간적으로 분리되어 있다. 이와 같이, 이러한 두 조명영역에서의 조명을 사용한 결과 입자에 의해 방출된 형광은 검출기의 감광성 영역의 상이한 부분으로 향해질 수 있다. 이런 방법으로, 검출기는 두 개의 시간이 떨어진 전류 펄스를 생성할 것이고, 하나의 펄스는 조명영역에서의 상이한 빛의 강도 때문에 다른 펄스보다 훨씬 더 클 것이다.
디지털 신호 처리장치와 같은 프로세서는 각각의 전류 펄스의 진폭을 측정하고, 앞서 기술한 방법과 유사하게 검출기의 선형 영역에 어느 신호가 위치되어 있는지를 측정하도록 구성될 수 있다. 또한 프로세서는 조명영역의 여기 에너지의 비율에 비례하여 선형 영역에 위치된 신호를 변경하거나 크기를 조절하도록 구성될 수 있다. 따라서, 단일의 검출기와 관련된 전자장치만 시스템에 포함될 수 있다. 이와 같이, 이하 설명되는 시스템은 다중 검출기 및 대응하는 전자장치와 관련된 비용이 들지 않는다. 그러나, 이제 보다 희미한 추가의 조명영역을 생성하기 위해 비용면에서 유리한 방법을 제공하게 되도록 하는 시도를 하여야 한다. 이러한 시도에 착수하기 위해, 시스템의 몇몇 실시예가 확인되었으며 보다 상세히 아래에서 설명될 것이며, 이는 상이한 강도를 갖는 빛을 갖는 다수의 조명영역에 있는 입자를 조명하기 위해 비용면에서 유리한 방법을 제공한다.
밝은 조명영역과 희미한 조명영역의 순서는 매우 중요할 수 있다는 것이 중 요하다. 특히, 바람직하게, 입자는 희미한 조명영역을 우선 통과하게 되고, 그 후 밝은 조명영역을 통과하게 된다. 대조적으로, 입자가 희미한 조명영역 보다 먼저 밝은 조명영역을 통과하면, 아날로그 전자장치는 희미한 조명영역에 있는 입자의 조명으로부터 발행하는 펄스를 정확히 생성하는 것을 시간적으로 확정할 수 없을 것이다. 조명영역을 입자가 통과하는 순서를 선택하는 또 다른 인자는 밝은 조명영역에서의 조명에 기인하는 입자 관련 형광색소의 광-분해(photo-degradation)에 대한 가능성이다. 따라서, 희미한 조명영역의 입자를 조명한 후 보다 밝은 조명영역에서 조명하는 것이 바람직할 것이다.
도2는 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템의 한 실시예를 나타낸다. 시스템은 조명 서브시스템을 포함하며, 이는 광원(35, 37)을 포함한다. 광원(35, 37)은 각각 강도가 상이한 빛을 갖는 다수의 조명영역(38, 40)에 있는 입자(36)를 조명하도록 구성되어 있다. 조명 서브시스템이 두 개의 광원을 갖는 것으로 도2에 도시되어 있을지라도, 도2에 도시된 시스템은 두 개 이상의 광원을 포함할 수 있다는 것을 이해해야한다. 다르게는, 조명 서브시스템은 빔 증배기에 결합된 단일의 광원을 포함할 수 있고, 이 빔 증배기는 본원에서 설명되는 빔 증배기 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
도2에 도시된 바와 같이, 조명영역(38, 40)은 입자(36)의 흐름 경로(42)를 따라 이격되어 있다. 이러한 방식으로, 입자(36)는 앞서 설명한 바와 같이 구성될 수 있는 용기(44)를 통과하므로, 입자는 조명영역(38)에 위치되고 그 후 조명영역(40)에 위치된다. 이러한 방식으로, 앞서 기재한 이유 때문에, 조명 서브시스템 은 조명영역(38)의 입자로 향하는 빛이 조명영역(40)의 입자로 향하는 빛보다 더 낮은 강도를 갖도록 구성되는 것이 바람직하다. 조명 서브시스템은 본원에서 설명되는 바와 같이 추가로 구성될 수 있다. 나아가, 두 개의 조명영역이 도2에 도시되어 있을지라도, 조명 서브시스템은 두 개 이상의 조명영역에서 입자를 조명하도록 구성될 수 있고, 이들 조명영역의 각각은 공간적으로 입자의 흐름 경로를 따라 떨어져 있다.
나아가 도2에 도시된 것처럼, 상이한 조명영역의 입자에 의해 방출된 형광은 렌즈(46)에 의해 수집될 수 있다. 렌즈(46)는 앞서 설명된 대로 구성될 수 있다. 나아가, 렌즈(46)는 시스템에 포함되지 않을 수도 있다는 것을 이해해야한다.
또한, 도2에 도시된 시스템은 입자가 다수의 조명영역에 위치되어 있는 동안 입자에 의해 방출되는 형광을 개별적으로 검출하도록 구성된 검출 서브시스템을 포함한다. 또한, 검출 서브시스템은 다수의 신호를 생성하도록 구성되어 있고, 각각의 신호는 입자가 다수의 조명영역 중 하나에 위치되어 있을 때 입자에 의해 방출된 형광을 나타낸다. 예를 들어, 이 실시예에서, 검출 서브시스템은 광감성 영역(50)을 갖는 검출기(48)를 포함한다. 이런 식으로, 검출 서브시스템은 단일의 검출기를 포함한다. 검출기(48)는 PMT일 수 있고, 또는 광다이오드, 애벌랜치 광다이오드, 전하결합소자(CCD), 또는 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 검출기 또는 공지의 어떤 적절한 형태의 다이오드 또는 직선 배열 검출기와 같은 공지의 적절한 다른 검출기일 수 있다.
도2에 도시된 바와 같이, 감광성 영역(50)은 입자가 조명영역(38)에 위치되 어 있을 때의 입자에 의해 방출된 형광(52)의 영역보다 더 크다. 또한, 감광성 영역(50)은 입자가 조명영역(40)에 위치되어 있을 때의 입자에 의해 방출된 형광(54)의 영역보다 더 크다. 나아가, 감광성 영역(50)은 형광(52, 54)이 결합된 영역보다 더 크다. 이러한 방식으로, 형광(52, 54)은 감광성 영역(50)의 공간적으로 분리되어 있는 부분으로 향해질 것이다. 다른 실시예에서는, 검출 서브시스템이 검출기(48) 대신에 다중 검출기(도시 안됨)를 포함할 수 있다. 각각의 조명영역의 조명에 의해 입자가 방출하는 형광은 상이한 검출기로 향해질 것이다. 그러한 일부 실시예에서, 다중 검출기의 각각은 PMT일 수 있고, 또는 광다이오드, 애벌랜치 광다이오드, 전하결합소자(CCD), 또는 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 검출기 또는 공지의 어떤 적절한 형태의 다이오드 또는 직선 배열 검출기와 같은 공지의 적절한 다른 검출기일 수 있다.
입자(36)가 조명영역(38)에 위치되어 있을 때, 검출기(48)는 형광(52)을 나타내는 신호를 생성할 것이다. 입자가 조명영역(40)에 위치되어 있을 때, 검출기(48)는 형광(54)을 나타내는 신호를 생성할 것이다. 도3은 도2의 검출 서브시스템과 여기에 설명되는 다른 실시예에 의해 생성될 수 있는 신호의 예를 보여주는 좌표이다. 도3에 도시된 바와 같이, 입자가 제1조명영역(예를 들어, 조명영역(38))에 위치되어 있을 때 입자에 의해 방출된 빛을 나타내는 검출 서브시스템에 의해 생성된 신호는, 입자가 제2조명영역(예를 들어, 조명영역(40))에 위치되어 있을 때 입자에 의해 방출된 빛을 나타내는 검출 시스템에 의해 생성된 신호보다 훨씬 낮은 값을 갖는다. 신호값의 차이는 상이한 조명영역의 입자를 조명하는 빛의 강도의 직 접적인 결과이다. 바람직하게, 신호 중 하나가 검출기의 선형 작동영역에서 생성되도록 상이한 조명영역의 입자를 나타내는 빛의 강도가 선택될 것이다.
또한, 시스템은 앞서 기재된 것과 같은 검출기에 결합될 수 있는 프로세서(도시 안됨)를 포함한다. (예를 들어, 하나 이상의 아날로그 및/또는 디지털 전자 구성요소를 통해서) 다수의 조명영역 중 하나에 있는 입자의 조명에 의해 검출기(48)에 의해 생성된 다수의 신호 중 어느 것이 검출기의 선형영역에서 생성되는지를 측정하도록 프로세서가 구성된다. 또한 프로세서는 상이한 강도를 보상하도록 검출기의 선형영역에 위치된 신호를 변경하거나 크기를 조정하도록 구성된다. 예를 들어, 프로세서는 상이한 조명 영역에서 입자를 조명하는 빛의 상이한 강도에 비례하여 검출기의 선형영역에 위치된 신호의 크기를 조절하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 앞서 기재된 바와 같이 추가로 구성될 수 있다. 나아가, 도2에 도시된 시스템은 여기에 기재되는 것처럼 추가로 구성될 수 있다.
도2에서 설명된 조명 서브시스템은 레이저와 같은 두 개 이상의 광원을 포함할 수 있다. 각각의 광원은 다수의 조명영역 중 하나에 대해 조명을 제공하도록 구성될 수 있다. 시스템에 레이저와 같은 하나 이상의 광원을 추가로 더함으로써 시스템의 비용이 증가된다. 한 조명영역에서의 빛의 강도는 바람직하게 다른 영역보다 훨씬 약한것이 바람직하므로, 제2의 광원으로서 저렴한 발광다이오드와 비교적 좁은 대역 패스필터가 이용될 수 있다. 이런식으로, 실질적으로 시스템의 비용을 증가시키지 않으면서, 추가의 광원이 시스템에 부가될 수 있다. 그러나, 여기에 기재되는 다른 실시예에서, 시스템은 단일의 광원에 의해 생성된 빛을 상이한 강도를 갖는 다수의 광선으로 분할하도록 구성된 하나 이상의 광학 요소에 결합된 단일의 광원을 포함할 수 있다.
도4는 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템에 포함될 수 잇는 조명 서브시스템의 실시예를 나타낸다. 도4에 도시된 바와 같이, 조명 서브시스템은 레이저와 같은 단일 광원(56)을 포함하며, 이 광원은 단일 광원(56)에 의해 방출되는 광선(60)의 경로에 배열된 유리 슬라이드(58)에 결합된다. 나아가, 도4에 도시된 바와 같이, 유리 슬라이드(58)는 광선(60)에 대해 Θ1의 각도로 배열되어 있다. 이런 식으로, 유리 슬라이드는 빔 증배기로서 구성될 수 있다. 예를 들어, 광선(60)은 유리 슬라이드(58)에 들어가서 유리 슬라이드(58)의 코팅되지 않은 공기 대 유리 경계면의 경계에서 광선(60)의 일부가 광원으로 다시 반사된다. 따라서, 유리 슬라이드(58)를 빠져나오는 광선(62)은 단일 광원에 의해 생성된 광선의 강도보다 낮은 강도를 갖는다. 이렇게 반사된 빛의 일부는 다시 부분적으로 유리 슬라이드(58)의 제1표면에서 반사되고, 광선(64)의 제2표면을 빠져나간다. 광선(60)의 비교적 작은부분은 광원으로 다시 반사되므로, 또한 유리 슬라이드(58)의 제1표면으로부터 반사된 광선의 일부는 다시 유리 슬라이드의 제2표면에 의해 반사될 것이므로, 광선(64)은 광선(62)보다 더 낮은 강도를 가질 것이다. 광선(66)과 같은 추가의 광선이 이런식으로 생성될 수 있다. 각각의 추가 광선은 바로 전에 유리 슬라이드를 빠져나간 광선 보다 낮은 강도를 가질 것이다.
유리 슬라이드는 단일 광원에 대해 경사져 있으므로, 광선(62, 64, 66) 사이 에 물리적인 분할이 있다. 이와 같이, 광선(62, 64, 66)은 입자의 흐름 경로를 따라 이격되어 있는 조명영역(70, 72, 74)으로 각각 향하게 될 수 있다. 입자는 용기(68)를 통과하므로, 입자는 조명영역(74)을 통과할 것이다. 조명영역(74)을 통과한 후에, 입자는 조명영역(74) 보다 강도가 더 큰 조명영역(72)을 통과할 것이다. 조명영역(72)을 통과한 후에, 입자는 조명영역(72) 보다 강도가 더 큰 조명영역(70)을 통과할 것이다. 이런 식으로, 앞서 기재된 바와 같이, 입자는 점차 더 큰 강도를 갖는 조명영역에서 조명될 것이다. 광선 사이의 거리는 보통 이 각도 Θ1에 비례한다.
유리 슬라이드의 각도는 광선(62, 64, 66)이 실질적으로 서로 평행하고 실질적으로 동일한 직경을 갖도록 선택될 수 있다. 이와 같이, 단일 초점 렌즈(도시 안됨)는 입자가 용이게서 지나가는 경로에서 유리 슬라이드를 빠져나가는 광선을 모으도록 구성될 수 있다. 나아가, 다른 방법으로, 초점 렌즈(도시 안됨)는 단일 광원(56)에 의해 생성된 광선의 경로에 위치될 수 있다. 나아가, 입자가 방출하는 형광을 수집하도록 단일 수집 렌즈(도시 안됨)가 구성될 수 있다. 초점 렌즈와 수집 렌즈는 앞서 설명된 바와 같이 추가로 구성될 수 있다.
나아가, 유리 슬라이드를 빠져나가는 각각의 비교적 강도가 낮은 광선의 강도는 현저히 감소될 것이다. 예를 들어, 공기-유리 경계면에서의 반사 계수가 2%인 경우에, 감소된 정도는 log10(0.02 x 0.02 x0 .98)=3.4 decades 로 광선(62, 64)의 상대적 강도를 비교함으로써 계산될 수 있다. 따라서, 도4에 도시된 조명 서브시스 템의 첫번째 두 광선은 조명영역 사이에서 동작범위의 3 이상의 decade 를 부가할 수 있다. 추가로 3.4 decade 가 감소된 광선(예를 들어 광선(66))(첫번째로부터 -6.8 decade)이 있을 것이고, 제3조명영역으로 사용될 가능성이 있다. 강도가 감소된 광선의 이러한 패턴이 크기가 줄어들면서 반복되지만, 입자의 동작범위와 화학반응 또는 도구의 전자장치는 유용한 광선을 두개 내지 세개로 제한할 수 있다. 각각의 평행하는 광선 사이의 떨어진 거리는 최소일 때 레이저 광선의 직경과 등가인 것이 바람직하다. 광선의 직경은 용기(68)에서 수십 미크론(micron)의 직경을 갖는 지점으로 초점이 모아지므로, 유리 슬라이드가 용기에 더 가까이 위치될 때 유리 슬라이드의 필요한 두께는 감소할 것이다.
도4에 도시된 조명 서브시스템을 포함하는 시스템은 여기에 설명되는 것처럼 추가로 구성될 것이다. 예를 들어, 이러한 시스템은 입자가 다수의 조명영역에 위치되어 있을 때 입자가 방출한 형광을 개별적으로 검출하도록 구성된 검출 서브시스템을 포함한다. 또한, 검출 서브시스템은 다수의 신호를 생성하도록 구성되며, 이 다수의 신호의 각각은 입자가 다수의 조명영역에 있을 때 입자가 방출한 형광을 나타낸다. 검출 서브시스템은 여기에서 설명되는 바와 같이 추가로 구성될 수 있다. 나아가, 이러한 시스템은 다수의 신호 중 어느 것이 선형영역에 위치되어 있는지를 측정하도록 그리고 상이한 강도를 보상하도록 선형영역에 위치된 신호를 변경하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 프로세서는 여기에 기재된 바와 같이 추가로 구성될 수 있다.
도5는 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템에 포함될 수 있는 조명 서브 시스템의 다른 실시예를 나타낸다. 도5에 도시된 바와 같이, 조명 서브시스템은 단일의 광원(76)을 포함한다. 단일의 광원(76)은 레이저나 공지된 적절한 광원을 포함할 수 있다. 조명 서브시스템은 또한 유리의 쐐기(78)를 포함한다. 유리의 쐐기(78)는 단일 광원(76)이 방출하는 광선(80)의 경로에 배열된 평행하지 않는 표면(예를 들어, 표면(78a)과 표면(78b))을 갖는다. 광선(80)은 유리의 쐐기로 들어가고, 앞서 설명한 유리 슬라이드와 같이 광선의 일부는 단일 광원을 향해 다시 반사될 것이다. 유리의 쐐기를 통해 전달되는 빛의 부분은 광선(82)을 형성한다. 광선(80)의 비교적 큰 부분은 유리의 쐐기(78)에 의해 전송될 것이기 때문에, 광선(82)은 유리의 쐐기(78)에서 나오는 가장 밝은 광선이 될 것이다. 즉, 유리의 쐐기에서 나오는 광선 중에서 광선(82)이 가장 높은 강도를 가질 것이다.
단일 광원으로 다시 반사된 광선(80)의 일부는 유리 쐐기의 입구표면(예를 들어, 표면(78a))에 의해 (적어도 일부는) 다시 반사될 것이다. 이 광선의 일부는 광선(84)과 같이 유리의 쐐기를 빠져나갈 것이다. 광선(84)은 광선(82) 보다 낮은 강도를 가질 것이 명백하다. 최초의 광선의 일부는 유리의 쐐기 내에서 다시 반사될 것이고, 광선(86)과 같이 유리의 쐐기를 빠져나갈 수 있다. 광선(86)은 광선(82, 84, 86)의 가낭 낮은 강도를 가질 것이다. 명백하게, 추가의 광선은 또한 유리의 쐐기를 빠져나갈 것이고, 만일 추가의 광선이 충분한 강도를 갖는다면, 이러한 광선 또한 입자의 조명을 위해 사용될 수 있다.
광선(82, 84, 86)은 측정하는 동안 입자(도시 안됨)가 통과할 용기(88)로 향해진다. 구체적으로, 광선(82, 84, 86)은 입자의 흐름 경로를 따라 서로 배열된 각 각의 다수의 조명영역(90, 92, 94) 내의 용기로 향해질 것이다. 앞서 설명한 이유로 입자는 가장 낮은 강도를 갖는 조명영역을 우선 통과하고 가장 높은 강도를 갖는 조명영역은 마지막에 통과하는 것이 바람직하다. 유리의 쐐기 표면이 평행하지 않으므로, 광선(82, 84, 86)은 입자의 흐름 경로를 따라 이격된 위치로 향해질 것이다.
조명 서브시스템은 또한 초점 렌즈(도시 안됨)를 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 초점 렌즈는 단일 광원(76)과 유리의 쐐기(78) 사이의 광선(80)의 경로에 배치될 수 있다. 그러나 평행하지 않는 표면을 갖는 유리의 쐐기가 빔 증배기로서 사용된다면, 광선(82, 84, 86)사이의 거리는 동일한 (평균) 유리 두께에 대해서 도4에 도시된 유리 슬라이드에 의해 생성된 광선 사이의 거리보다 크고, 이는 빔의 폭이 가장 넓은 레이저와 초점 렌즈 사이에 빔 증배기를 위치시키는 것을 훨씬 적합하게 하는 것이다. 이런 식으로, 초점 렌즈는 유리의 쐐기와 용기(88) 사이의 광선(82, 84, 86)의 광학 경로에 위치될 수 있다. 초점 렌즈는 앞서 설명한 바와 같이 추가로 구성될 수 있다. 도5에 도시된 조명 서브시스템을 포함하는 시스템은 여기에 기재된 것과 같이 추가로 구성될 것이다.
도6은 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템에 포함될 수 있는 조명 서브시스템의 다른 실시예를 나타낸다. 도6에 도시된 바와 같이, 조명 서브시스템은 단일의 광원(96)을 포함한다. 단일의 광원(96)은 레이저나 공지의 다른 적절한 광원을 포함할 수 있다. 이러한 조명 서브시스템은 또한 빔 확장기(98)를 포함한다. 빔 확장기(98)는 광선(100)의 단면 영역을 증가시키도록 구성되어 있다. 빔 확장기에 서 나오는 광선(102)은 다중 광섬유 케이블(104, 106, 108)의 입력 표면으로 향해진다. 광섬유 케이블(104, 106, 108)은 공지의 적절한 광섬유 케이블을 포함할 수 있다. 도6에 도시된 바와 같이, 각각의 광섬유 케이블이 빛을 상이한 조명영역에 있는 용기(110)로 보내도록 광섬유 케이블(104, 106, 108)이 배열되어 있다. 특히, 광섬유 케이블(104, 106, 108)은 빛을 입자(도시 안됨)의 흐름 경로를 따라 이격되어 있는 다수의 조명영역(112, 114, 116)에 각각 보낸다. 나아가, 조명 서브시스템이 3개의 광섬유 케이블을 포함도록 도6에 도시되어 있을지라도, 조명 서브시스템은 이러한 광학 구조로 배열된 두 개 이상의 광섬유 케이블을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
빔 확장기(98)는 광선의 단면 영역을 가로질러 비교적 일정한 강도를 갖는 확장된 광선을 생성할 것이므로, 각각의 광섬유 케이블은 실질적으로 동일한 광량을 수신할 것이다. 이런 식으로, 조명 서브시스템은 하나 이상의 광섬유 케이블의 출력 표면 또는 입력 표면 중 어느 하나에 있는 중성 밀도 필터와 같은 하나 이상의 광학 구성요소(도시 안됨)를 또한 포함할 수 있다. 하나 이상의 광학 구성요소는 상이한 강도를 갖는 빛으로 다수의 조명영역에서 입자가 조명되도록 하나 이상의 광섬유 케이블에서 나오는 빛의 강도를 변경시키도록 구성될 수 있다. 바람직하게, 앞서 설명한 이유로, 비교적 낮은 강도의 빛을 갖는 흐름 경로를 따라 그리고 난후 더 센 강도의 빛을 갖는 흐름 경로를 따라 움직일 때 입자는 조명된다.
다른 실시예에서, 빔 확장기를 제외한 광학 구성요소들이 단일 광원으로부터 다중 광섬유 케이블로 실질적으로 동시에 빛이 향하게 하도록 이용될 수 있다. 예 를 들어, 도1에 도시된 것과 같은 코팅되지 않은 빔 분배기가 단일의 광원으로부터 나오는 빛을 상이한 강도를 갖는 다수의 광선으로 분할하도록 사용될 수 있다. 다수의 광선 각각은 다중 광섬유 케이블 중 하나로 향해질 수 있다. 분명히, 단일 광원으로부터 나오는 빛을 다중 광섬유 케이블로 전송하는데 다른 여러가지의 광학 구조가 사용될 수 있고, 여기에 기재된 내용은 이 시스템의 실시예에서 사용될 수 있는 광학구조를 제한하려는 의도는 아니다.
도6에 도시된 조명 서브시스템 또한 초점 렌즈(도시 안됨)를 포함할 수 있다. 한 실시예로, 초점 렌즈는 단일 광원(96)과 빔 확장기(98) 사이의 광선(100)의 경로에 위치될 수 있다. 또는, 초점 렌즈가 빔 확장기와 광섬유 케이블(104, 106, 108) 사이의 광선(120)의 광학 경로에 위치될 수 있다. 또 다른 방법으로, 초점 렌즈가 광섬유 케이블과 용기(110) 사이의 광섬유 케이블(104, 106, 108)을 빠져나가는 빛의 광학 경로에 위치될 수 있다. 초점 렌즈는 상기에 기재된 대로 추가로 구성될 수 있다. 도6에 도시된 조명 서브시스템을 포함하는 시스템은 본원에 기재된 것과 같이 추가로 구성될 수 있다.
도7은 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템에 포함될 수 있는 조명 서브시스템의 다른 실시예를 나타낸다. 도7에 도시된 것처럼, 조명 서브시스템은 단일의 광원(118)을 포함한다. 단일의 광원(118)은 레이저나 공지의 다른 적절한 광원을 포함할 수 있다. 또한, 조명 서브시스템은 역다중화기(demultiplexer)(120)를 포함한다. 역다중화기(120)는 광원(118)에 의해 생성된 광선(122)을 수용하고 광선(122)을 각각의 광선(예를 들어, 광선(124, 126, 128))으로 분리하도록 구성될 수 있다. 역다중화기는 상이한 강도를 갖는 각각의 광선으로 광선(122)을 분리하도록 구성된다. 그러나, 역다중화기가 상이한 강도를 갖는 각각의 광선을 생성하도록 구성되어 있지 않다면, 조명 서브시스템은 중성 밀도 필터나 각각의 광선의 강도를 변경시킬 수 있는 다른 어떤 구성요소와 같이 하나 이상의 각각의 광선의 경로에 위치되는 하나 이상의 구성요소(도시 안됨)를 포함할 수 있다. 역다중화기(120)는 공지의 어떤 적절한 역다중화기를 포함할 수 있다. 나아가, 역다중화기(120)가 3개의 각각의 광선을 생성하도록 도7에 도시되어 있을지라도, 역다중화기는 두개 이상의 각각의 광선을 생성하도록 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
각각의 광선(124, 126, 128)은 역다중화기로부터 입자(도시 안됨)가 측정 중에 통과할 용기(130)로 향한다. 구체적으로, 각각의 광선(124, 126, 128)은 용기(13)를 통해 흐름 경로를 따라 이격되어 있는 다수의 조명영역(132, 134, 136)으로 각각 향해진다. 바람직하게, 조명 영역(136)의 빛의 강도는 조명 영역(134, 132)의 강도보다 낮고, 조명영역(134)의 빛의 강도는 조명 영역(132)의 강도보다 낮다. 이런식으로, 입자는 흐름 경로를 따라 이동하므로, 상이한 조명영역을 통과할 때 낮은 강도의 빛으로 우선 조명되고 그후 점점 높은 강도의 빛으로 조명될 것이다. 추가로 도7에 도시된 것처럼, 역다중화기에서 나오는 각각의 광선 사이의 간격이 다수의 조명영역 사이의 간격을 정의하도록 역다중화기에서 나오는 각각의 광선은 이격될 수 있다. 그러나, 다수의 조명영역 사이의 간격은 각각의 광선의 경로에 위치되고 각각의 광선의 방향을 변경하도록 (예를 들어, 굴절에 의해) 구성된 하나 이상의 광학 구성요소(도시 안됨)를 사용하여 변경될 수 있다.
또한, 조명 서브시스템은 앞서 기재된 것과 같이 구성될 수 있는 하나 이상의 역다중화기를 포함할 수 있다. 도7에 도시된 조명 서브시스템은 초점 렌즈(도시 안됨)를 더 포함할 수 있다. 한 예로, 초점 렌즈는 단일의 광원(118)과 역다중화기(120) 사이의 광선(122) 경로에 위치될 수 있다. 또는, 초점 렌즈는 역다중화기와 용기(130) 사이의 광선(124, 126, 128)의 광학 경로에 위치될 수 있다. 초점 렌즈는 앞서 기재된 것처럼 추가로 구성될 수 있다. 도7에 도시된 것과 같은 조명 서브시스템을 포함하는 시스템은 본원에 기재된 것처럼 추가로 구성될 수 있다.
도8은 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템에 포함될 수 있는 조명 서브시스템의 다른 실시예를 나타낸다. 도8에 도시된 것처럼, 조명 서브시스템은 단일의 광원(138)을 포함한다. 단일 광원(138)은 레이저나 공지된 적절한 다른 광원을 포함할 수 있다. 조명 서브시스템은 또한 광원(138)에 의해 방출되는 광선(142)의 경로에 배열된 회절 격자(140)를 포함한다. 회절 격자(140)는 광원(138)에 의해 생성된 광선(142)을 다수의 광선(144, 146, 148)으로 반사시키도록 구성된다.
다수의 광선 각각은 회절 격자로부터 반사되는 빛의 상이한 등급(order) 중 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 레이저와 같은 단색의 광원이 일직선으로 된 회절 격자로 향해지면, 다수의 광선은 상이한 등급으로 반사되고, 각각의 광선의 강도는 등급이 증가함에 따라 감소한다. (예를 들어, 0 등급의 반사된 광선은 1 등급의 반사된 광선 보다 밝게 되는 식이다.) 이러한 방식으로, 광선(144)은 회절 격자(140)로부터 반사된 0 등급의 빛을 포함할 수 있다. 따라서, 광선(144)은 회절 격자로부터 반사된 광선의 가장 높은 강도를 갖게 될 것이다. 광선(146)은 회절 격 자로부터 반사된 0 등급의 빛을 포함할 수 있다. 이런식으로, 광선(146)은 광선(144)보다 낮은 강도를 가질 것이다. 유사하게, 광선(148)은 회절 격자(140)로부터 반사된 2 등급의 빛을 포함할 수 있고, 따라서 3개의 광선 중 가장 낮은 강도를 가지게 될 것이다. 또한, 회절 격자는 빛의 상이한 등급을 상이한 방향으로 반사하도록 구성되어 있다. 따라서, 회절 격자는 두 개의 상이한 강도와 다수의 조명영역의 구조를 위한 적절한 간격을 갖는 각각의 광선을 생성할 수 있다. 나아가, 회절 격자의 직선 간격은 각 등급의 각도와 각 등급에서 반사된 광선의 강도를 변경시키도록 변경될 수 있다. 나아가, 빛의 세 등급 이상이 회절 격자로부터 반사될 수 있고, 용기(150)로 향하는 등급의 수는 얼마나 많은 상이한 등급이 입자 측정을 위해 충분한 강도를 갖는지에 따라 달라질 수 있다.
도8에 도시된 것처럼, 또한 조명 서브시스템은 초점 렌즈(152)를 포함할 수 있다. 초점 렌즈(152)는 회절 격자로부터 반사되 빛을 수용하도록 그리고 빛의 상이한 등급을 상이한 광섬유 케이블로 향하게 하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 광선(144, 146, 148)은 광섬유 케이블(154, 156, 158)로 각각 향해질 수 있다. 광섬유 케이블(154, 156, 158)은 빛의 상이한 등급을 용기(150) 내의 입자(도시 안됨)의 흐름 경로를 따라 이격된 다수의 조명영역(160, 162, 164)으로 각각 향하게 하도록 구성될 수 있다. 조명영역(164) 내의 빛은 조명영역(162, 160)의 빛보다 낮은 강도를 갖고 있고, 조명영역(162)의 빛은 조명영역(160)의 빛보다 강도가 낮다. 이러한 방식으로, 입자가 조명영역을 통과할 때, 처음에 더 낮은 강도의 빛으로 조명된 후 점점 더 강도가 높은 빛으로 조명된다. 초점 렌즈(152)는 앞서 설명한 것 처럼 추가로 구성될 수 있다. 나아가, 초점 렌즈는 조명 서브시스템 내에서 상이한 위치에 위치될 수 있다. (예를 들어, 광원(138)과 회절 격자(140) 사이에서) 광섬유 케이블(154, 156, 158)은 공지의 어떤 적절한 광섬유 케이블을 포함할 수 있다. 나아가, 도8에 도시된 조명 서브시스템은 광섬유 케이블을 포함하지 않을 수 있다. 그러한 하나의 다른 예로서, 렌즈(152)로부터 나오는 빛은 직접 용기(150)로 초점이 모아질 수 있다. 도8에 도시된 조명 서브시스템을 포함하는 시스템은 여기에 기재된 것과 같이 추가로 구성될 수 있다.
도2에 도시된 시스템에 의해 수행될 수 있는 시스템과, 도4 내지 도8에 도시된 조명 서브시스템을 포함하는 시스템의 동작범위를 확장하는 한 방법은 상이한 강도를 갖는 빛으로 다수의 조명영역의 입자를 조명하는 것을 포함한다. 또한 이 방법은 입자가 다수의 신호를 생성하도록 다수의 조명영역에 위치되어 있는 동안 입자에 의해 방출된 형광을 개별적으로 검출하는 것을 포함한다. 다수의 신호의 각각은 다수의 조명영역 중 하나의 입자에 의해 방출된 형광을 대표한다. 나아가, 이 방법은 다수의 신호 중 어느 것이 선형영역에 위치되어 있는지를 측정하는 것을 포함한다. 이 방법은 상이한 강도를 보상하기 위해 선형 영역에 위치된 신호를 변경하는 것을 추가로 포함한다.
한 실시예에서, 다수의 조명영역은 입자의 흐름 경로를 따라 이격되어 있고, 처음에 입자가 위치되는 다수의 조명영역 중 첫 번째 영역은 순차적으로 입자가 위치되는 다수의 조명영역 중 두 번째 영역보다 강도가 낮다. 입자가 방출하는 형광은 입자의 정체에 대응할 수 있다. 또는, 입자가 방출하는 형광은 입자에 부착된 추가의 분자와 반응하는 분자에 대응한다. 앞서 설명한 방법의 각 실시예는 여기에 설명되는 다른 단계를 포함할 수 있다.
상기의 방법 및 시스템은 유동 세포측정 장치와 관련하여 기술되었지만, 여기에 기재된 방법 및 시스템은 다른 장치에서 사용될 수 있다는 것을 이해해야한다. 예를 들어, 여기에 기재된 방법 및 시스템은 흡수 분광 장치에도 사용될 수 있다. 흡수 기술에서, 적외선 및 자외선-가시광선과 같이, 빛이 샘플에 초점이 모이고, 검출기는 전송된 빛으로 알려진 샘플에 의해 흡수되지 않은 빛을 측정한다. 명백하게, 흡수력이 좋고 집중된 샘플에서는 투과도가 낮고, 묽게 희석된 경우 즉 흡수력이 낮은 샘플의 투과도는 높다. 따라서, 어떤 경우에, 흡수 분광 장치에서 여기에 설명된 동작범위를 증가시키는 것이 유리할 수 있다.
본 발명이 동작범위 확장용 방법 및 시스템을 제공하는 것이라는 것은 이 개시내용으로부터 득을 보는 당업자가 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 여러 특징을 갖는 다른 실시예나 추가의 변형예는 이 기재내용의 견지에서 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 이 기재내용은 단지 예시적으로만 해석될 것이며, 본 발명을 실시하는 일반적인 방법을 당업자에게 알려주기 위한 목적일 뿐이다. 여기에 도시되고 기재된 발명의 형태는 현재 가장 바람직한 실시예로서 여겨지는 것이라는 것을 이해해야 한다. 요소나 재료는 여기에 설명되고 기재된 것에 대해 대체될 수 있고, 부품이나 프로세서는 반대로 될 수 있으며, 본 발명의 특징은 독립적으로 이용될 수 있으며, 이런 모든 것은 본 발명에 대한 이러한 기재로부터 이점을 얻은 후에 당업자에게 명백해질 것이다. 다음의 청구항에 기재된 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 여기에 기재된 요소에 변경이 가해질 수 있다.

Claims (29)

  1. 입자가 방출하는 형광을 상이한 강도를 갖는 다수의 광경로로 분할하는 단계;
    각각 다수의 광경로 중 하나의 형광을 나타내는 다수의 신호를 생성하기 위하여 상이한 채널을 갖는 다수의 광경로의 형광을 검출하는 단계;
    상이한 채널 중 다수의 신호에 기초한 선형영역에서 작동하는 것을 결정하는 단계; 및,
    상이한 강도를 보상하기 위하여 선형영역에서 작동하는 채널에 의해 생성된 신호를 변경하는 단계;를 포함하는 시스템의 동작범위 확장 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    입자가 방출하는 형광은 입자의 정체에 대응하는 시스템의 동작범위 확장 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    입자가 방출하는 형광은 입자에 부착된 추가의 분자와 반응하는 분자에 대응하는 시스템의 동작범위 확장 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은 유동 세포측정기로 구성되는 시스템의 동작범위 확장 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    변경된 신호로부터 입자가 방출하는 형광의 강도를 측정하는 단계를 더 포함하는 시스템의 동작범위 확장 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 변경하는 단계는 시스템의 동작범위를 증가시키는 시스템의 동작범위 확장 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    다수의 광경로 중 첫 번째 경로의 형광은 다수의 광경로 중 두 번째 경로의 형광보다 강도가 낮고, 상기 형광을 검출하는 단계 이전에 다수의 광경로 중 첫 번째 경로에서 형광의 강도를 감소시키는 단계를 더 포함하는 시스템의 동작범위 확장 방법.
  8. 입자가 방출한 형광을 상이한 강도를 갖는 다수의 광경로로 분할하도록 구성된 광학 요소와;
    다수의 광경로 내의 형광을 개별적으로 검출하고, 각각 다수의 광경로 중 하나의 형광을 나타내는 다수의 신호를 생성하도록 구성된 상이한 채널; 및,
    상이한 채널 중 다수의 신호에 기초한 선형 영역에서 작동하는 것을 결정하고, 상이한 강도를 보상하기 위하여 선형영역에서 작동하는 채널에 의해 생성된 신호를 변경하도록 구성된 프로세서를 포함하는, 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    입자가 방출하는 형광은 입자의 정체에 대응하는, 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    입자가 방출하는 형광은 입자에 부착된 추가의 분자와 반응하는 분자에 대응하는, 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 시스템은 유동 세포측정기로 구성되는, 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는 추가로 변경된 신호로부터 입자가 방출하는 형광의 강도를 측정하도록 구성되는, 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서에 의해 신호를 변경시킴으로써 시스템의 동작범위를 증가시키는, 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템.
  14. 제8항에 있어서,
    다수의 광경로 중 첫 번째 경로에 있는 형광은 다수의 광경로 중 두 번째 경로에 있는 형광보다 강도가 낮고, 상기 광학 요소와 상이한 채널 중 하나 사이에서 다수의 광경로 중 첫 번째 경로에 위치되는 추가의 광학 요소를 더 포함하며, 상기 추가의 광학 요소는 다수의 광경로 중 첫 번째 경로에 있는 형광의 강도를 감소시키도록 구성되는, 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템.
  15. 상이한 강도의 빛을 갖는 다수의 조명영역에서 입자를 조명하는 단계와;
    각각 다수의 조명영역 중 하나에서 입자가 방출하는 형광을 나타내는 다수의 신호를 생성하기 위하여, 다수의 조명영역에 입자가 위치되어 있는 동안 입자가 방출하는 형광을 개별적으로 검출하는 단계;
    다수의 신호 중 선형영역에 위치되는 것을 결정하는 단계; 및,
    상이한 강도를 보상하도록 선형영역에 위치된 신호를 변경하는 단계;를 포함하는, 시스템의 동작범위 확장 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 다수의 조명영역은 입자의 흐름 경로를 따라 이격되어 있고, 입자가 처음 위치되는 다수의 조명영역 중 첫 번째 영역은 입자가 이어서 위치되는 다수의 조명영역 중 두 번째 영역보다 강도가 낮은, 시스템의 동작범위 확장 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    입자가 방출하는 형광은 입자의 정체에 대응하는 시스템의 동작범위 확장 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    입자가 방출하는 형광은 입자에 부착된 추가의 분자와 반응하는 분자에 대응하는 시스템의 동작범위 확장 방법.
  19. 강도가 상이한 빛을 갖는 다수의 조명영역에서 입자를 조명하도록 구성된 조명 서브시스템;
    다수의 조명영역에 입자가 위치되어 있는 동안 입자가 방출하는 형광을 개별적으로 검출하고, 입자가 다수의 조명영역 중 하나에 위치되어 있는 동안 입자가 방출하는 형광을 나타내는 다수의 신호를 생성하도록 구성된 검출 서브시스템;
    다수의 신호 중 선형영역에 위치되는 것을 결정하고, 상이한 강도를 보상하기 위하여 선형영역에 위치된 신호를 변경하도록 구성된 프로세서를 포함하는, 확 장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 다수의 조명영역은 입자의 흐름 경로를 따라 이격되어 있고, 입자가 처음 위치되는 다수의 조명영역 중 첫 번째 영역은 입자가 나중에 위치되는 다수의 조명영역 중 두 번째 영역보다 강도가 낮은, 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 단일 광원을 포함하는, 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 단일 광원 및, 단일 광원이 방출하는 광선의 경로에 광선에 대해 경사지게 배열된 유리 슬라이드를 포함하는, 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 단일 광원 및, 단일 광원이 방출하는 광선의 경로에 배열된 평행하지 않는 표면을 갖는 유리 쐐기를 포함하는, 확장된 동작범위를 갖도 록 구성된 시스템.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 다수의 광섬유 케이블에 연결된 단일 광원을 포함하는, 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 하나 이상의 역다중화기에 연결된 단일 광원을 포함하는, 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템.
  26. 제19항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 단일 광원과, 단일 광원이 방출하는 광선의 경로에 배열된 회절 격자를 포함하는, 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템.
  27. 제19항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 두 개 이상의 광원을 포함하는, 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템.
  28. 제19항에 있어서,
    상기 검출 서브시스템은 단일 검출기를 포함하는, 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템.
  29. 제19항에 있어서,
    상기 검출 서브시스템은 다중 검출기를 포함하는, 확장된 동작범위를 갖도록 구성된 시스템.
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