(57)【要約】  フローサイトメータを用いた蛍光検出装置は、変調信号により強度変調したレーザ光を出射し、このレーザ光の計測点を横切って通過する測定対象物が発する蛍光の蛍光信号を取得する。蛍光検出装置は、変調信号の周波数と異なる周波数を持つ、変調信号と位相の同期した参照信号を、変調信号と別に生成する。蛍光検出装置は、蛍光信号から参照信号を用いて測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を算出する。
2010032451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物にレーザ光を照射することにより測定対象物が発する蛍光を受光し、この蛍光の受光により得られる蛍光信号から、蛍光緩和時間を求める蛍光検出装置であって、
測定対象物に照射する、強度変調されたレーザ光を出射するレーザ光源部と、
強度変調されたレーザ光の照射によって測定対象物が発する蛍光の蛍光信号を出力する受光部と、
前記レーザ光源部から出射するレーザ光を強度変調させるために、所定の周波数の変調信号を生成し、さらに、前記変調信号の周波数と異なる周波数を持ち、前記変調信号と同期した第１の参照信号を、前記変調信号と別に生成する信号生成部と、
前記変調信号を用いて強度変調したレーザ光を測定対照物に照射することにより前記受光部で出力される蛍光信号と前記第１の参照信号との第１のミキシング処理を行う第１のミキサと、前記第１のミキシング処理で得られた混合信号に対して、前記変調信号の周波数と前記第１の参照信号の周波数との加算周波数より低く、前記変調信号の周波数と前記第１の参照信号の周波数との間の差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とする第１のローパスフィルタリング処理を行って蛍光信号ベースの低周波信号を出力する第１のローパスフィルタと、を有する信号処理部と、
前記蛍光信号ベースの低周波信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号のうち、前記差分周波数に対応する第１の信号成分を用いて、前記変調信号に対する前記蛍光信号の位相を算出し、前記位相から、測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求める蛍光検出部と、を有することを特徴とする強度変調したレーザ光による蛍光検出装置。
【請求項２】
前記信号生成部は、クロック信号を生成する第１の発振器と、
前記第１の発振器が生成した前記クロック信号に同期して前記変調信号を生成する第２の発振器と、
前記第１の参照信号を、前記クロック信号に同期して生成する第３の発振器と、を有する請求項１に記載の蛍光検出装置。
【請求項３】
前記蛍光検出部は、前記差分周波数を周波数に持つデジタル信号である第２の参照信号を前記蛍光信号ベースの低周波信号のデジタル信号とミキシングすることにより、前記第１の信号成分を求める請求項１または２に記載の蛍光検出装置。
【請求項４】
前記蛍光検出部は、前記第２の参照信号を作成する請求項３に記載の蛍光検出装置。
【請求項５】
前記信号処理部は、前記変調信号と前記第１の参照信号との第２のミキシング処理を行う第２のミキサと、前記第２のミキシング処理で得られた混合信号に対して、前記加算周波数より低く、前記差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とする第２のローパスフィルタリング処理により、前記差分周波数を周波数に持つ正弦波信号を出力する第２のローパスフィルタと、を有し、
前記蛍光検出部は、前記第２のローパスフィルタから出力された前記正弦波信号をデジタル化することにより、前記第２の参照信号を生成する請求項３に記載の蛍光検出装置。
【請求項６】
前記蛍光検出部は、前記蛍光信号ベースの低周波信号のデジタル信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transformation）処理を施し、前記ＦＦＴ処理により得られる、前記差分周波数に対応する実数部と虚数部の値を前記第１の信号成分として算出し、前記実数部と前記虚数部の値から前記位相を算出する請求項１または２に記載の蛍光検出装置。
【請求項７】
前記受光部は、前記蛍光を受光する受光素子の他に、前記レーザ光による測定対象物の側方散乱光を受光する受光素子を有し、前記側方散乱光の受光により得られた受光信号を出力し、
前記信号処理部は、前記受光信号と前記第１の参照信号との第３のミキシング処理を行う第３のミキサと、前記第３のミキシング処理で得られた混合信号に対して、前記加算周波数より低く、前記差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とする第３のローパスフィルタリング処理を行って受光信号ベースの低周波信号を出力する第３のローパスフィルタと、を有し、
前記蛍光検出部は、前記受光信号ベースの低周波信号と前記第２の参照信号とのミキシング処理により、あるいは、前記受光信号ベースの低周波信号に対してＦＦＴ処理を施すことにより、前記受光信号ベースの低周波信号のうち、前記差分周波数に対応する第２の信号成分の位相を求め、この第２の信号成分の位相を基準として、前記蛍光信号の位相を補正し、補正された前記位相を用いて測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求める請求項３〜５のいずれか１項に記載の蛍光検出装置。
【請求項８】
前記信号処理部は、前記変調信号と前記第１の参照信号との第２のミキシング処理を行う第２のミキサと、前記第２のミキシング処理で得られた混合信号に対して、前記加算周波数より低く、前記差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とする第２のローパスフィルタリング処理により、前記差分周波数を周波数に持つ正弦波信号を出力する第２のローパスフィルタと、を有し、
前記蛍光検出部は、前記第２のローパスフィルタから出力された前記正弦波信号をデジタル化することにより、前記第２の参照信号を生成し、前記第２の参照信号の位相を、前記蛍光信号の位相から差し引くことにより、前記蛍光信号の位相を補正し、補正した前記位相を用いて測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求める請求項３に記載の蛍光検出装置。
【請求項９】
前記蛍光検出部は、前記第２の参照信号をＦＦＴ処理することにより、あるいは、別途生成された前記差分周波数を持つ正弦波信号を、前記第２の参照信号とミキシングすることにより、前記第２の参照信号の位相を求める請求項８に記載の蛍光検出装置。
【請求項１０】
前記蛍光検出部は、前記別途作成された前記差分周波数を持つ正弦波信号を、前記第２の参照信号とミキシングするとき、サイン信号およびコサイン信号のそれぞれを前記第２の参照信号とミキシングし、前記サイン信号および前記コサイン信号のそれぞれをミキシングした結果の値の比率を求めることにより、前記第２の参照信号の位相を求める請求項９に記載の蛍光検出装置。
【請求項１１】
前記蛍光検出部は、測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求めるとき、予め設定された補正量を用いて前記蛍光信号の前記補正をした位相をさらに補正し、前記補正量を用いた補正後の位相を用いて測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求め、
前記補正量は、既知の蛍光緩和時間で蛍光を発する蛍光色素を測定対象物として、蛍光を測定したときに求められる前記蛍光緩和時間が、前記蛍光色素の持つ蛍光緩和時間に一致するように、求められた量である請求項８〜１０のいずれか１項に記載の蛍光検出装置。
【請求項１２】
前記受光部は、前記蛍光を受光する受光素子の他に、前記レーザ光による測定対象物の側方散乱光を受光する受光素子を有し、前記側方散乱光の受光により得られた受光信号を出力し、
前記信号処理部は、前記受光信号と前記参照信号との第３のミキシング処理を行う第３のミキサと、前記第３のミキシング処理で得られた混合信号に対して、前記加算周波数より低く、前記差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とする第３のローパスフィルタリング処理により、前記差分周波数を周波数に持つ受光信号ベースの低周波信号を出力する第３のローパスフィルタと、を有し、
前記蛍光検出部は、前記受光信号ベースの低周波信号の振幅を求め、
前記蛍光検出部は、求めた前記振幅を前記側方散乱光の強度として定め、さらに、前記第１の信号成分から求まる振幅を蛍光強度として定め、前記側方散乱光の強度、前記蛍光強度および前記蛍光緩和時間を出力する請求項１または２に記載の蛍光検出装置。
【請求項１３】
測定対象物にレーザ光を照射することにより測定対象物が発する蛍光を受光し、この蛍光の受光により得られる蛍光信号から、蛍光緩和時間を求める蛍光検出方法であって、
所定の周波数の変調信号により強度変調を受けたレーザ光を測定対象物の照射するステップと、
レーザ光の照射された測定対象物が発する蛍光を検出手段にて受光し、前記検出手段によって得られる蛍光信号を取得するステップと、
前記変調信号の周波数と異なる周波数を持ち、前記変調信号と位相の同期した第１の参照信号を、前記変調信号と別に生成するステップと、
強度変調したレーザ光を測定対照物に照射することにより前記検出手段で得られた蛍光信号と前記第１の参照信号との第１のミキシング処理をし、さらに、前記変調信号の周波数と前記参照信号の周波数との加算周波数より低く、前記変調信号の周波数と前記参照信号の周波数との間の差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とする第１のローパスフィルタリング処理を施すことにより、蛍光信号ベースの低周波信号を生成するステップと、
生成された前記蛍光信号ベースの低周波信号をデジタル信号に変換し、前記デジタル信号のうち、前記差分周波数に対応する第１の信号成分を用いて、前記変調信号に対する前記蛍光信号の位相を算出し、前記位相から、測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求めるステップと、を有することを特徴とする強度変調したレーザ光による蛍光検出方法。
【請求項１４】
前記差分周波数を周波数に持つデジタル正弦波信号を第２の参照信号としたとき、前記第１の信号成分は、前記第２の参照信号と、前記蛍光信号ベースの低周波信号のデジタル信号とミキシング処理を行うことにより求められる請求項１３に記載の蛍光検出方法。
【請求項１５】
前記蛍光信号に対して前記第１のミキシング処理と前記第１のローパスフィルタリング処理とを行う他に、前記変調信号と前記第１の参照信号との第２のミキシング処理を行い、前記第２のミキシング処理で得られた混合信号に対して、前記加算周波数より低く、前記差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とする第２のローパスフィルタリング処理を行って、前記差分周波数を周波数に持つ正弦波信号を出力し、
前記第２のローパスフィルタリング処理により得られた前記正弦波信号をデジタル化することにより、前記第２の参照信号を生成する請求項１４に記載の蛍光検出方法。
【請求項１６】
前記蛍光の受光のとき、前記蛍光の受光の他に、前記レーザ光による測定対象物の側方散乱光が受光され、前記側方散乱光の受光により得られる受光信号が出力され、
前記受光信号には、前記受光信号と前記第１の参照信号との第３のミキシング処理と、前記第３のミキシング処理で得られた混合信号に対して、前記加算周波数より低く、前記差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とし、受光信号ベースの低周波信号を出力する第３のローパスフィルタリング処理と、が施され、
前記受光信号ベースの低周波信号と前記差分周波数を周波数に持つデジタル正弦波信号とのミキシング処理をすることにより、あるいは、前記受光信号ベースの低周波信号に対してＦＦＴ処理を施すことにより、前記受光信号ベースの低周波信号の、前記差分周波数に対応する第２の信号成分の位相を求め、前記第２の信号成分の位相を基準として、前記蛍光信号の位相を補正し、補正後の位相を用いて測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求める請求項１３または１４に記載の蛍光検出方法。
【請求項１７】
前記蛍光信号の位相から、測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求めるとき、予め設定された補正量を用いて前記蛍光信号の位相を補正し、この補正後の位相を用いて測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求め、
前記補正量は、既知の蛍光緩和時間で蛍光を発する蛍光色素を測定対象物として、蛍光を測定したときに、前記補正後の位相から求められる前記蛍光緩和時間が、前記蛍光色素の持つ蛍光緩和時間に一致するように、求められた量である請求項１３または１４に記載の蛍光検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強度変調したレーザ光を測定対象物に照射するとともに、この照射による測定対象物から蛍光を受けて蛍光信号を得、この信号について信号処理を行なう、蛍光検出装置および蛍光検出方法に関する。例えば、医療、生物分野で用いられるフローサイトメータのような蛋白をはじめ、細胞やＤＮＡやＲＮＡ等の測定対象物の識別を蛍光色素の発する蛍光を用いて行なって測定対象物の分析等を短時間に行なう分析装置に適用される蛍光検出装置および蛍光検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療、生物分野で用いられるフローサイトメータには、レーザ光を照射することにより測定対象物の蛍光色素からの蛍光を受光して、測定対象物の種類を識別する蛍光検出装置が組み込まれている。医療分野では、蛋白同士の生体結合等の相互作用に関する研究が盛んに行われている。特に、蛋白同士の相互作用について、蛍光共鳴エネルギ移動（ＦＲＥＴ）の計測を用いて研究することが精力的に行われている。従来、ＦＲＥＴの計測は蛍光強度の変化により行われていたが、近年、蛍光緩和時間（蛍光寿命）の変化を利用して、測定対象物の分析をするフローサイトメータが種々提案されている。【０００３】
一般に、フローサイトメータでは、蛋白をはじめ、細胞、ＤＮＡ、ＲＮＡ、酵素の生体物質等の測定対象物を含む混濁液を蛍光色素（蛍光試薬）でラベル化し、圧力を与えて毎秒１０ｍ以下の速度で管路内にシース液を流し、このシース液に蛍光色素でラベル化した測定対象物を含む混濁液を流して測定対象物のフローセルを形成する。このフローセル中の測定対象物がレーザ光により照射されることにより、測定対象物に付着した蛍光色素が発する蛍光が受光される。この受光した蛍光がラベルとして識別されることで測定対象物が特定される。【０００４】
このフローサイトメータでは、例えば、細胞内のＤＮＡ、ＲＮＡ、酵素、蛋白等の測定対象物の細胞内相対量を計測し、またこれら測定対象物の働きを短時間で解析することができる。また、特定のタイプの細胞や染色体を蛍光によって特定し、特定した細胞や染色体のみを生きた状態で、短時間で選別収集するセル・ソータ等が用いられる。この使用では、より多くの測定対象物を短時間に蛍光の情報から正確に特定することが要求されている。【０００５】
下記特許文献１では、異なる蛍光色素でラベルされた個々の粒子や細胞を、蛍光寿命（蛍光緩和時間）に基づいて識別する装置および方法が記載されている。
当該文献では、モジュレータからの変調信号により強度変調されたレーザ光が光源から出射され、フローチャンバ内の照射口に向けられ、粒子や細胞に１つ１つ照射する。粒子や細胞が発する蛍光は、光検出器で蛍光信号に変えられて、２つのミキサに送られる。
一方、モジュレータの変調信号は、可変位相シフタを介して上記２つのミキサに送られる。その際、一方のミキサには、信号の位相を９０度シフトさせる９０度位相シフタを介して、位相が９０度シフトした変調信号が供給され、他方のミキサには、位相シフトのない変調信号がそのまま供給される。
こうして、各ミキサに送られた蛍光信号と変調信号は混合され、ローパスフィルタを介して、蛍光信号の位相遅れの情報である実数部成分と虚数部成分が得られる。この実数部成分と虚数部成分との比率から蛍光寿命が算出される。
これにより、蛍光寿命に基づいて個々の粒子や細胞を識別することができるとされている。
この他に、特許文献２および３にも、蛍光の位相遅れを用いて蛍光寿命を求めることにより、粒子や細胞を識別するフローサイトメータが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＵＳ特許５５０４３３７号公報
【特許文献２】ＵＳ特許５２７０５４８号公報
【特許文献３】ＵＳ特許５３１７１６２号公報
【０００７】
しかし、上記特許文献に記載されているフローサイトメータにおいて、蛍光信号の、変調信号に対する位相遅れの情報である実数部成分（あるいはコサイン成分）と虚数部成分（サイン成分）は一定値となるべきものである。一方、蛍光信号と変調信号を混合するミキサは変調信号によるＤＣ成分のオフセットを含んで出力する。このオフセットは、蛍光信号の蛍光強度が弱い（蛍光信号のレベルが小さい）場合、蛍光強度の蛍光緩和時間を求めるための位相遅れの情報に大きな影響を与えるため、上記フローサイトメータは、必ずしも正確な蛍光緩和時間を算出することができない、といった問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するために、測定対象物に、所定の周波数で強度変調したレーザ光を照射することにより測定対象物が発する蛍光を受光し、このとき得られる蛍光信号の信号処理を行って蛍光検出を行うとき、従来のようにミキサの出力する混合信号がＤＣ成分を含んでも、従来に比べて精度の高い蛍光緩和時間を算出することのできる蛍光検出装置および蛍光検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、測定対象物にレーザ光を照射することにより測定対象物が発する蛍光を受光し、この蛍光の受光により得られる蛍光信号から、蛍光緩和時間を求める蛍光検出装置であり、
測定対象物に照射する、強度変調されたレーザ光を出射するレーザ光源部と、
強度変調されたレーザ光の照射によって測定対象物が発する蛍光の蛍光信号を出力する受光部と、
前記レーザ光源部から出射するレーザ光を強度変調させるために、所定の周波数の変調信号を生成し、さらに、前記変調信号の周波数と異なる周波数を持ち、前記変調信号と同期した第１の参照信号を、前記変調信号と別に生成する信号生成部と、
前記変調信号を用いて強度変調したレーザ光を測定対照物に照射することにより前記受光部で出力される蛍光信号と前記第１の参照信号との第１のミキシング処理を行う第１のミキサと、前記第１のミキシング処理で得られた混合信号に対して、前記変調信号の周波数と前記第１の参照信号の周波数との加算周波数より低く、前記変調信号の周波数と前記第１の参照信号の周波数との間の差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とする第１のローパスフィルタリング処理を行って蛍光信号ベースの低周波信号を出力する第１のローパスフィルタと、を有する信号処理部と、
前記蛍光信号ベースの低周波信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号のうち、前記差分周波数に対応する第１の信号成分を用いて、前記変調信号に対する前記蛍光信号の位相を算出し、前記位相から、測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求める蛍光検出部と、を有する。【００１０】
その際、蛍光検出装置の前記信号生成部は、クロック信号を生成する第１の発振器と、
前記第１の発振器が生成した前記クロック信号に同期して前記変調信号を生成する第２の発振器と、前記第１の参照信号を、前記クロック信号に同期して生成する第３の発振器と、を有することが好ましい。【００１１】
前記蛍光検出部は、前記差分周波数を周波数とするデジタル信号である第２の参照信号を前記低周波信号のデジタル信号とミキシングすることにより、前記第１の信号成分を求めることができる。【００１２】
なお、前記蛍光検出部は、前記第２の参照信号を作成してもよい。
あるいは、前記信号処理部は、前記変調信号と前記第１の参照信号との第２のミキシング処理を行う第２のミキサと、前記第２のミキシング処理で得られた混合信号に対して、前記加算周波数より低く、前記差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とする第２のローパスフィルタリング処理により、前記差分周波数を周波数に持つ正弦波信号を出力する第２のローパスフィルタと、を有し、前記蛍光検出部は、前記第２のローパスフィルタから出力された前記正弦波信号をデジタル化することにより、前記第２の参照信号を生成することもできる。【００１３】
また、前記蛍光検出部は、前記蛍光信号ベースの低周波信号のデジタル信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transformation）処理を施し、前記ＦＦＴ処理により得られる、前記差分周波数に対応する実数部と虚数部の値を前記第１の信号成分として算出し、前記実数部と前記虚数部の値から前記位相を算出することもできる。【００１４】
また、前記受光部は、前記蛍光を受光する受光素子の他に、前記レーザ光による測定対象物の側方散乱光を受光する受光素子を有し、前記側方散乱光の受光により得られた受光信号を出力し、前記信号処理部は、前記受光信号と前記第１の参照信号との第３のミキシング処理を行う第３のミキサと、前記第３のミキシング処理で得られた混合信号に対して、前記加算周波数より低く、前記差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とする第３のローパスフィルタリング処理を行って受光信号ベースの低周波信号を出力する第３のローパスフィルタと、を有し、前記蛍光検出部は、前記受光信号ベースの低周波信号と前記第２の参照信号とのミキシング処理により、あるいは、前記受光信号ベースの低周波信号に対してＦＦＴ処理を施すことにより、前記受光信号ベースの低周波信号のうち、前記差分周波数に対応する第２の信号成分の位相を求め、この第２の信号成分の位相を基準として、前記蛍光信号の位相を補正し、補正された前記位相を用いて測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求めることができる。【００１５】
また、前記信号処理部は、前記変調信号と前記第１の参照信号との第２のミキシング処理を行う第２のミキサと、前記第２のミキシング処理で得られた混合信号に対して、前記加算周波数より低く、前記差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とする第２のローパスフィルタリング処理により、前記差分周波数を周波数に持つ正弦波信号を出力する第２のローパスフィルタと、を有し、前記蛍光検出部は、前記第２のローパスフィルタから出力された前記正弦波信号をデジタル化することにより、前記第２の参照信号を生成し、前記第２の参照信号の位相を、前記蛍光信号の位相から差し引くことにより、前記蛍光信号の位相を補正し、補正した前記位相を用いて測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求めることもできる。
その際、前記蛍光検出部は、前記第２の参照信号をＦＦＴ処理することにより、あるいは、別途生成された前記差分周波数を持つ正弦波信号を、前記第２の参照信号とミキシングすることにより、前記第２の参照信号の位相を求めることができる。【００１６】
また、前記蛍光検出部は、前記別途作成された前記差分周波数を持つ正弦波信号を、前記第２の参照信号とミキシングするとき、サイン信号およびコサイン信号のそれぞれを前記第２の参照信号とミキシングし、前記サイン信号および前記コサイン信号のそれぞれをミキシングした結果の値の比率を求めることにより、前記第２の参照信号の位相を求めることもできる。
前記蛍光検出部は、測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求めるとき、予め設定された補正量を用いて前記蛍光信号の前記補正をした位相をさらに補正し、前記補正量を用いた補正後の位相を用いて測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求め、前記補正量は、既知の蛍光緩和時間で蛍光を発する蛍光色素を測定対象物として、蛍光を測定したときに求められる前記蛍光緩和時間が、前記蛍光色素の持つ蛍光緩和時間に一致するように、求められた量であることが好ましい。【００１７】
前記受光部は、前記蛍光を受光する受光素子の他に、前記レーザ光による測定対象物の側方散乱光を受光する受光素子を有し、前記側方散乱光の受光により得られた受光信号を出力し、前記信号処理部は、前記受光信号と前記参照信号との第３のミキシング処理を行う第３のミキサと、前記第３のミキシング処理で得られた混合信号に対して、前記加算周波数より低く、前記差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とする第３のローパスフィルタリング処理により、前記差分周波数を周波数に持つ受光信号ベースの低周波信号を出力する第３のローパスフィルタと、を有し、前記蛍光検出部は、前記受光信号ベースの低周波信号の振幅を求め、前記蛍光検出部は、求めた前記振幅を前記側方散乱光の強度として定め、さらに、前記第１の信号成分から求まる振幅を蛍光強度として定め、前記側方散乱光の強度、前記蛍光強度および前記蛍光緩和時間を出力することが好ましい。【００１８】
また、本発明の一態様は、測定対象物にレーザ光を照射することにより測定対象物が発する蛍光を受光し、この蛍光の受光により得られる蛍光信号から、蛍光緩和時間を求める蛍光検出方法であって、
所定の周波数の変調信号により強度変調を受けたレーザ光を測定対象物の照射するステップと、
レーザ光の照射された測定対象物が発する蛍光を検出手段にて受光し、前記検出手段によって得られる蛍光信号を取得するステップと、
前記変調信号の周波数と異なる周波数を持ち、前記変調信号と位相の同期した第１の参照信号を、前記変調信号と別に生成するステップと、
強度変調したレーザ光を測定対照物に照射することにより前記検出手段で得られた蛍光信号と前記第１の参照信号との第１のミキシング処理をし、さらに、前記変調信号の周波数と前記参照信号の周波数との加算周波数より低く、前記変調信号の周波数と前記参照信号の周波数との間の差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とする第１のローパスフィルタリング処理を施すことにより、蛍光信号ベースの低周波信号を生成するステップと、
生成された前記蛍光信号ベースの低周波信号をデジタル信号に変換し、前記デジタル信号のうち、前記差分周波数に対応する第１の信号成分を用いて、前記変調信号に対する前記蛍光信号の位相を算出し、前記位相から、測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求めるステップと、を有する。【００１９】
その際、前記差分周波数を周波数に持つデジタル正弦波信号を第２の参照信号としたとき、前記第１の信号成分は、前記第２の参照信号と、前記蛍光信号ベースの低周波信号のデジタル信号とミキシング処理を行うことにより求められることが好ましい。【００２０】
その際、前記蛍光信号に対して前記第１のミキシング処理と前記第１のローパスフィルタリング処理とを行う他に、前記変調信号と前記第１の参照信号との第２のミキシング処理を行い、前記第２のミキシング処理で得られた混合信号に対して、前記加算周波数より低く、前記差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とする第２のローパスフィルタリング処理を行って、前記差分周波数を周波数に持つ正弦波信号を出力し、前記第２のローパスフィルタリング処理により得られた前記正弦波信号をデジタル化することにより、前記第２の参照信号を生成することができる。【００２１】
また、前記蛍光の受光のとき、前記蛍光の受光の他に、前記レーザ光による測定対象物の側方散乱光が受光され、前記側方散乱光の受光により得られる受光信号が出力され、前記受光信号には、前記受光信号と前記第１の参照信号との第３のミキシング処理と、前記第３のミキシング処理で得られた混合信号に対して、前記加算周波数より低く、前記差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とし、受光信号ベースの低周波信号を出力する第３のローパスフィルタリング処理と、が施され、前記受光信号ベースの低周波信号と前記差分周波数を周波数に持つデジタル正弦波信号とのミキシング処理をすることにより、あるいは、前記受光信号ベースの低周波信号に対してＦＦＴ処理を施すことにより、前記受光信号ベースの低周波信号の、前記差分周波数に対応する第２の信号成分の位相を求め、前記第２の信号成分の位相を基準として、前記蛍光信号の位相を補正し、補正後の位相を用いて測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求めることができる。【００２２】
また、前記蛍光信号の位相から、測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求めるとき、予め設定された補正量を用いて前記蛍光信号の位相を補正し、この補正後の位相を用いて測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求めることもできる。この場合、前記補正量は、既知の蛍光緩和時間で蛍光を発する蛍光色素を測定対象物として、蛍光を測定したときに、前記補正後の位相から求められる前記蛍光緩和時間が、前記蛍光色素の持つ蛍光緩和時間に一致するように、求められた量である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の蛍光検出装置および蛍光検出方法の一態様では、レーザ光を強度変調する変調信号の周波数と、参照信号の周波数とが異なるように設定される。このため、変調信号と同様の周波数で強度が変化する蛍光信号と参照信号とのミキシング処理を行っても、ローパスフィルタリング処理後の信号は、変調信号の周波数と参照信号の周波数の差分周波数を主成分とするＡＣ成分の信号となっている。したがって、この信号から、変調信号に対する蛍光信号の位相（位相遅れ）を算出することにより、従来のようにミキサの出力する混合信号がＤＣ成分のオフセットを含んでも、従来に比べて精度の高い蛍光緩和時間を算出することができる。
また、変調信号と参照信号とを異なる発振器を用いて生成するので、変調信号および参照信号には、発振器によって生じるノイズ成分が同時刻に含まれることは少ない。このため、蛍光信号と参照信号をミキシングして得られる位相遅れ情報を含む信号にノイズ成分は少ない。このため、従来のように、１つの発振器を用いて変調信号および参照信号を生成する場合に比べて、精度高く、蛍光緩和時間を算出することができる。【００２４】
本発明の蛍光検出装置および蛍光検出方法の一態様は、参照信号と蛍光信号の伝送や信号処理の遅延を考慮して、側方散乱光の位相の情報を用いて蛍光信号の位相を補正することで、あるいは、変調信号と参照信号の差分周波数の信号の位相情報を用いて蛍光信号の位相を補正することで、蛍光信号の位相を精度高く求めることができる。したがって、本発明の蛍光検出装置および蛍光検出方法は、正確な蛍光緩和時間を求めることができる。
また、既知の蛍光緩和時間で蛍光を発する蛍光色素を測定対象物として用いて、蛍光色素の発する蛍光が測定されるとき、本発明の蛍光検出装置および蛍光検出方法の一態様は、蛍光信号の位相から求められる前記蛍光緩和時間が、前記蛍光色素の持つ蛍光緩和時間に一致するように、補正の際に用いる補正量を用いて蛍光緩和時間の較正を行ので、正確な蛍光緩和時間が算出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の強度変調したレーザ光による蛍光検出装置を用いたフローサイトメータの概略構成図である。
【図２】図１に示すフローサイトメータの構成をより詳しく説明した図である。
【図３】図１に示すフローサイトメータの信号処理部の構成を説明する図である。
【図４】図１に示すフローサイトメータの分析装置における処理内容を説明する図である。
【図５】図４に示す分析装置における処理内容と異なる他の処理内容の例を説明する図である。
【図６】図４、図５に示す分析装置における処理内容と異なる他の処理内容の例を説明する図である。
【図７】図４〜６に示す分析装置における処理内容と異なる他の処理内容の例を説明する図である。
【図８】図４〜７に示す分析装置における処理内容と異なる他の処理内容の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の強度変調したレーザ光による蛍光検出装置を好適に適用したフローサイトメータを基に詳細に説明する。
図１は、強度変調したレーザ光Ｌによる蛍光検出装置に適用したフローサイトメータ１０の概略構成図である。図２は、フローサイトメータ１０の構成をより詳しく説明した図である。以下、フローサイトメータ１０の構成について説明する。
フローサイトメータ１０は、信号処理装置２０と、分析装置８０と、を有する。信号処理装置２０は、測定対象とする蛋白等の測定対象物の試料１２をフローセルとして１つずつ流してレーザ光を照射する。信号処理装置２０は、このとき、試料１２にラベル化のために付着した蛍光色素の発する蛍光の蛍光信号を検出して信号処理をする。
分析装置８０は、信号処理装置２０で得られた処理結果から蛍光の蛍光緩和時間を求め、さらに、試料１２中の測定対象物の分析を行なう。すなわち、分析装置８０は、本発明における蛍光検出部に対応する。
【００２７】
信号処理装置２０は、レーザ出射部２２と、受光部２４、２６と、制御・処理部２８と、管路３０と、を有する。制御・処理部２８は、レーザ出射部２２からのレーザ光を所定の周波数で強度変調させる制御部、及び試料１２からの蛍光信号を識別する信号処理部を含む。管路３０は、高速流を形成するシース液に試料１２を１つずつ含ませて流したフローセルを形成する。
管路３０の出口には、図１に示すように、回収容器３２が設けられている。フローサイトメータ１０には、レーザ光Ｌの照射により短時間内に試料１２中の特定の細胞等の生体物質を分離するためのセル・ソータを配置して別々の回収容器に分離するように構成することもできる。
【００２８】
試料１２は、蛋白をはじめ、細胞、ＤＮＡ、ＲＮＡ、酵素の生体物質等の測定対象物であり、この試料１２は蛍光試薬（蛍光色素）で予めラベル化され、図１に示すように、混濁液の状態で用意される。試料１２は、例えば、種類の異なる複数の生体物質を含み、生体物質には、生体物質の種類毎に異なる既知の波長の蛍光を発する既知の色素が、蛍光色素として付着されように、用意される。これにより、フローサイトメータ１０は、複数の種類の生体物質間の生体結合等の特性を調べることができる。
試料１２は、生体物質に限定されず、例えば、特定の生体物質と結合可能な人工的な構造を設けたマイクロビーズであってもよい。
【００２９】
レーザ出射部２２は、レーザ光源部２３とレーザドライバ３４を有する。
レーザ光源部２３は、所定の波長のレーザ光Ｌを出射する部分である。レーザ光Ｌは、管路３０中の所定の位置に集束するように、図示されないレンズ系が設けられ、この集束位置が試料１２の計測点を形成する。レーザ光Ｌの計測点におけるビーム径は数１０μｍである。なお、レーザ光源部２３は、１つの波長のレーザ光Ｌを出射するが、複数のレーザ光を１つのレーザビームとして形成して出射することもできる。この場合、レーザ光源部２３は、ハーフミラー等を用いてレーザ光を１つの光束に纏める。
レーザ光源部２３では、強度が一定のＣＷ（連続波）レーザ光Ｌが、所定の周波数により強度変調を受けて出射する。
【００３０】
レーザ光Ｌを出射する光源として例えば半導体レーザが用いられる。
レーザ光Ｌは、例えば５〜１００ｍＷ程度の出力である。一方、レーザ光Ｌの強度を変調する周波数（変調周波数）は、その周期が蛍光緩和時間に比べてやや長い周波数であり、例えば１０〜５０ＭＨｚである。
【００３１】
レーザドライバ３４は、制御・処理部２８に接続されて、レーザ光Ｌの出射の強度が制御される。ここで、レーザ光Ｌの各々は、後述するように変調信号によって、所定の周波数で強度が変調される。
【００３２】
レーザ光源部２３は、レーザ光Ｌが蛍光色素を励起して特定の波長帯域の蛍光を発するように、予め定められた波長帯域で発振する。レーザ光Ｌによって励起される蛍光色素は生体物質等の試料１２に付着されており、試料１２が測定対象物として管路３０を通過する際、試料１２は計測点でレーザ光Ｌの照射を受けて特定の波長で蛍光を発する。
【００３３】
受光部２４は、管路３０を挟んでレーザ光源部２３と対向するように配置されている。受光部２４は、光電変換器２４ａと、集光レンズ２４ｂと、遮蔽板２４ｃと、を備える。光電変換器２４ａは、測定点を通過する試料１２によってレーザ光が前方散乱することにより、試料１２が測定点を通過する旨の検出信号を出力する。遮蔽板２４ｃは、光電変換器２４ａがレーザ光Ｌを直接受光することなく、前方散乱光を受光するようにレーザ光Ｌの光束を遮蔽するために用いる。
この受光部２４から出力される信号は、後述する分析装置８０中のＡＤ変換ボード８２のＡＤ変換開始および分析装置本体８４の分析開始のタイミングとなるトリガ信号として用いられる。
【００３４】
一方、受光部２６は、レーザ光源部２３から出射されるレーザ光の出射方向に対して直交する方向であって、かつ管路３０中の試料１２の移動方向に対して直交する方向に配置されている。受光部２６は、計測点にて照射された試料１２が発する蛍光およびレーザ光の側方散乱光を受光する光電変換器を備える。
図２には、受光部２６の一例の概略の構成が示されている。
【００３５】
受光部２６は、試料１２からの蛍光信号を集束させるレンズ系２６ａと、ダイクロイックミラー２６ｂ１，２６ｂ２，２６ｂ3と、バンドパスフィルタ２６ｃ1,２６ｃ2，２６ｃ3,２６ｃ4と、光電子倍増管等の光電変換器２７ａ〜２７ｄと、を有する。
レンズ系２６ａは、受光部２６に入射した蛍光を光電変換器２７ａ〜２７ｄの受光面に集束させる。
ダイクロイックミラー２６ｂ1，２６ｂ2，２６ｂ3は、所定の範囲の波長帯域の蛍光を反射させて、それ以外は透過させるミラーである。
試料１２からの各蛍光の波長にしたがってダイクロイックミラー２６ｂ1，２６ｂ2，２６ｂ3およびバンドパスフィルタ２６ｃ1,２６ｃ2，２６ｃ3,２６ｃ4が所定の波長帯域の蛍光を透過させるように、ダイクロイックミラー２６ｂ1，２６ｂ2，２６ｂ3およびバンドパスフィルタ２６ｃ1,２６ｃ2，２６ｃ3,２６ｃ4の反射波長帯域あるいは透過波長帯域が設定されている。ダイクロイックミラー２６ｂ2は、レーザ光の側方散乱光の波長領域の光を反射し、蛍光の波長を含む波長領域の光を透過するミラーである。
【００３６】
バンドパスフィルタ２６ｃ1,２６ｃ2，２６ｃ3,２６ｃ4は、光電変換器２７a，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄそれぞれの前面に設けられ、所定の波長帯域の蛍光のみが透過するフィルタである。ダイクロイックミラー２２６ｂ2は、変換器２７ａ，２７ｄの受光面の前面に設けられ、光電変換器２７ａは、ダイクロイックミラー２６ｂ2の透過光を受光し、光電変換器２７ｄは、ダイクロイックミラー２６ｂ2の反射光を受光する。
透過する蛍光の波長帯域は、蛍光色素の発する蛍光の波長帯域に対応して設定されている。
【００３７】
光電変換器２７ａ〜２７ｄは、例えば光電子倍増管を備えたセンサを備え、受光面である光電面で受光した光を電気信号に変換するセンサである。光電変換器２７ａ〜２７ｃは、ダイクロイックミラーおよびバンドパスフィルタによって光の波長領域が制限されて所定の波長の蛍光を受光する。光電変換器２７ｄが受光する光の波長領域はダイクロイックミラー２６ｂ2によって制限され、光電変換器２７ｄはレーザ光Ｌの側方散乱光を受光する。このように、受光部２６は、３つの波長の異なる蛍光を受光するとともに、レーザ光Ｌの側方散乱光を受光する。
ここで、受光する蛍光および側方散乱光は、一定の周波数で強度変調された信号情報を持った光信号として受光されるので、出力される蛍光信号および受光信号は、強度変調されたレーザ光Ｌに対応した周波数を有する信号および信号となる。この蛍光信号および受光信号は制御・処理部２８に供給される。以降、蛍光の受光によって得られる信号を蛍光信号といい、レーザ光Ｌの側方散乱光によって得られる信号を受光信号という。
【００３８】
制御・処理部２８は、信号生成部４０と、信号処理部４２と、を有して構成される。
信号生成部４０は、レーザ光の強度を所定の周波数で変調（強度変調）するための変調信号を生成する他、参照信号を生成する部分である。
具体的には、信号生成部４０は、発振器（第１の発振器）４６、発振器（第２の発振器）４７および発振器（第３の発振器）４８、を有する。これらの発振器は、回路によって構成されたものであってもよい。
発振器４６は、所定の周波数のクロック信号を生成するクロック生成器である。
発振器４７は、レーザ光Ｌの強度変調を行うための変調信号を生成し、図示されないフィルタにより単一の周波数成分にし、アンプを介して変調信号をレーザドライバ３４に供給する。レーザドライバ３４では、別途用意された直流電流が重畳されて、レーザ光源部２３に供給される。
発振器４８は、後述するように、蛍光緩和時間を求めるために用いる参照信号（第１の参照信号）を生成する。発振器４８で生成される変調信号と発振器４７で生成される参照信号とは、周波数が異なっているが、互いに同期した信号となっている。互いに同期しているとは、信号の生成開始時点で、同じ位相の信号が生成されることをいい、お互いに位相０となる時刻が周期的に到来する。発振器４７および発振器４８において信号の生成は、発振器４６の生成するクロック信号に同期して行われる。したがって、変調信号と参照信号は、互いに同期して生成される。
変調信号と参照信号との間の差分周波数は、例えば１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ以下であり、通常、数１００ｋＨｚである。差分周波数の範囲の下限は、試料１２が計測点を通過する時間をＴ秒としたとき、１／Ｔの４倍であり、上限は後述するＡＤ変換ボード８２のサンプリング周波数であることが好ましい。
信号生成部４０は、発振器４７および発振器４８に替えて、位相比較器、ループフィルタ、電圧制御発振回路および分周器を備えたＰＬＬ回路（Phase Locked Loop）を用いることもできる。この場合、ＰＬＬ回路は、変調信号および参照信号を同期して生成することもできる。
【００３９】
このように、変調信号および参照信号を別々に生成する理由は、１つの発振器により変調信号および参照信号を生成す場合に比べて、後述するＲＦミキサで変調信号と参照信号をミキシングして得られる混合信号が、発振器に由来するノイズ成分の影響を受け難くなるからである。さらに、変調信号および参照信号は、別々の発振器を用いて生成されるので、ミキシング処理の対象となる変調信号および参照信号に、同時刻にノイズ成分が含まれる機会は少なくなる。
変調信号および参照信号の周波数が互いに異なるように発振器４７および発振器４８の周波数が設定される理由は、後述するように、蛍光信号および参照信号のミキシングがＲＦミキサにて行われるとき、従来技術として問題のあった混合信号に含まれるＤＣ成分のオフセットの影響を小さくするためである。この点は、後述する。
【００４０】
信号処理部４２は、光電変換器２７ａ〜２７ｄから出力される蛍光信号および側方散乱光の受光信号を用いて、レーザ光の照射により試料１２が発する蛍光の、変調信号に対する位相、具体的には、変調信号に対する位相遅れに関する情報を抽出する部分である。具体的には、光電変換器２７ａ〜２７ｃからの蛍光信号を別々に処理する信号処理チャンネル１，２，３と、光電変換器２７ｄからの蛍光信号を処理する信号処理チャンネル４と、を有する。信号処理チャンネル１〜４の信号処理内容は同一である。
なお、上記位相遅れに関する情報は、例えば、正弦波信号の位相遅れを複素数表示したときの実数部成分（Ｒｅ成分）および虚数部成分（Ｉｍ成分）を含む。
信号処理部４２の信号処理チャンネル１は、処理回路５２ａを有する。信号処理チャンネル２〜４は、処理回路５２ｂ〜５２ｄをそれぞれ有する。
【００４１】
図３は、処理回路５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄの内容を示す構成図である。
処理回路５２ａ〜５２ｄはそれぞれ、蛍光信号（受光信号）を増幅するアンプ５４と、可変増幅アンプ５６と、増幅された蛍光信号（受光信号）を分配するパワースプリッタ５８と、ＲＦミキサ（第１のミキサ）６０，６２と、９０度ハイブリッド位相シフタ６４と、アンプ６６，６８と、ローパスフィルタ（第１のローパスフィルタ）７０，７２と、ハイパスフィルタ７４，７６と、を有する。信号処理チャンネル４におけるＲＦミキサは第３のミキサに、ローパスフィルタは第３のローパスフィルタに対応する。
光電変換器２７ａ〜２７ｄから送られた蛍光信号（受光信号）は、アンプ５４で増幅され、さらに、可変増幅アンプ５６で所望のレベルに増幅される。さらに、蛍光信号（受光信号）は、パワースプリッタ５８で２分され、ＲＦミキサ６０，６２に送られる。
なお、信号処理チャンネル１，２，３の処理回路５２ａ，５２ｂ，５２ｃにおけるＲＦミキサ（図示されない）は本発明における第１のミキサに対応し、信号処理チャンネル４の処理回路５２ｄにおけるＲＦミキサ６０，６２は本発明における第３のミキサに対応する。
一方、発振器４８が生成した参照信号は、９０度ハイブリッド位相シフタ６４に供給されて、位相が９０度シフトした参照信号と、位相が維持された（位相シフトが０度の）参照信号が生成される。９０度ハイブリッド位相シフタ６４により９０度位相シフトした参照信号は、ＲＦミキサ６２に供給される。一方、位相が維持された参照信号は、ＲＦミキサ６０に供給される。
【００４２】
ＲＦミキサ６０，６２はそれぞれ、供給された参照信号と供給された蛍光信号（受光信号）をミキシング処理する。ＲＦミキサ６０，６２には、アクティブミキサや、ダブルバランスドミキサ等のパッシブミキサが用いられる。
本実施形態では、参照信号の位相を９０度シフトさせてＲＦミキサ６２に供給したが、９０度シフトさせる信号を蛍光信号（受光信号）としてもよい。
アンプ６６，６８は、ＲＦミキサ６０，６２において参照信号と蛍光信号（受光信号）とから作られた混合信号を増幅する。
ローパスフィルタ７０，７２は、ミキシング処理により得られた混合信号のうち、参照信号の周波数と蛍光信号（受光信号）の周波数との加算周波数を成分とする高周波成分を除去し、参照信号の周波数と蛍光信号（受光信号）の周波数との間の差分周波数を成分とする低周波成分を通過するように、例えば、上記加算周波数より低く、上記差分周波数より高い周波数がカットオフ周波数として設定されている。これにより、ローパスフィルタ７０から蛍光信号（受光信号）の位相遅れの情報である実数部成分（Ｒｅ成分）と、ローパスフィルタ７２から蛍光信号（受光信号）の位相遅れの情報である虚数部成分（Ｉｍ成分）が出力される。このＲｅ成分とＩｍ成分の信号は、ハイパスフィルタ７４，７６に送られる。ハイパスフィルタ７４，７６は、Ｒｅ成分とＩｍ成分の信号のＤＣ成分を除去する。これによって、蛍光信号（受光信号）の位相遅れの情報をＡＣ成分に含ませたまま、ＲＦミキサ７４，７６の出力する混合信号に含まれるＤＣ成分のオフセットを除去することができる。ハイパスフィルタ７４，７６を通過したＲｅ成分とＩｍ成分の信号は、分析装置８０のＡＤ変換ボード８２に送られる。
なお、信号処理チャンネル１，２，３の処理回路５２ａ，５２ｂ，５２ｃにおけるローパスフィルタ（図示されない）は本発明における第１のローパスフィルタに対応し、信号処理チャンネル４の処理回路５２ｄにおける該当するローパスフィルタ（図示されない）は本発明における第３のローパスフィルタに対応する。
【００４３】
上述したように変調信号の周波数と参照信号の周波数とは異なる。このため蛍光信号（受光信号）の周波数も参照信号の周波数と異なっている。したがって、ローパスフィルタ７０，７２から出力される実数部成分（Ｒｅ成分）および虚数部成分（Ｉｍ成分）の信号は、変調信号の周波数と参照信号の周波数との差分周波数を持ったＡＣ成分の信号である。この信号に位相遅れに関する情報が含まれている。従来の方法では、変調信号と参照信号の周波数が同じであるので、ローパスフィルタ７０，７２から出力される信号は一定の値を持つＤＣ成分である。上述したように、ＲＦミキサによるミキシング結果にはオフセットしたＤＣ成分が重なるため、位相遅れに関する情報がＤＣ成分である場合、分析装置８０において精度の高い蛍光緩和時間を求めることはできない。このため、フローサイトメータ１０では、ミキシング結果として得られる位相遅れに関する情報がＡＣ成分に含まれるように、変調信号の周波数と参照信号の周波数が設定されている。
【００４４】
ＡＣ成分である実数部成分（Ｒｅ成分）および虚数部成分（Ｉｍ成分）は、分析装置８０に送られる。
分析装置８０は、信号処理チャンネル１〜４毎に送られてくる実数部成分（Ｒｅ成分）および虚数部成分（Ｉｍ成分）をデジタル信号に変換するＡＤ変換ボード（図１参照）８２と、分析装置本体（コンピュータ）８４と、を有する。
ＡＤ変換ボード８２は、受光部２４から送られた信号をトリガ信号として実数部成分（Ｒｅ成分）および虚数部成分（Ｉｍ成分）のＡＤ変換を開始する。さらに、デジタル化された実数部成分（Ｒｅ成分）および虚数部成分（Ｉｍ成分）は分析装置本体部８４に供給される。分析装置８０は、デジタル化された実数部成分（Ｒｅ成分）および虚数部成分（Ｉｍ成分）を用いて分析を開始する。
【００４５】
分析装置本体８４は、実数部成分（Ｒｅ成分）および虚数部成分（Ｉｍ成分）に基づいて、蛍光のレーザ光に対する位相遅れの角度を求め、さらに、この位相遅れの角度から蛍光緩和時間を求める。求めた蛍光緩和時間に基づいて、受光部２６から出力された蛍光信号が、どの蛍光色素に由来するものか否かを特定する。
分析装置本体８４は、蛍光緩和時間の算出結果がどの信号処理チャンネルの実数部成分（Ｒｅ成分）および虚数部成分（Ｉｍ成分）に基づくものかを知ることにより、蛍光緩和時間がどの波長の蛍光に由来するものかを知ることができる。また、蛍光色素が発する蛍光の蛍光緩和時間は、蛍光色素ごとに定まっているので、分析装置本体８４は、蛍光緩和時間の値とどの信号処理チャンネルの蛍光緩和時間か、を知ることにより、どの蛍光色素の発した蛍光かを特定することができる。さらに、蛍光色素は、どの試料１２に付着されたものか予め既知であるので、分析装置本体８４は、蛍光の特定により、計測点を通過した試料１２がどの種類のものかを知ることができる。したがって、試料１２内の異なる種類の生体物質同士が生体結合した場合、生体物質に結合した両方の蛍光色素の蛍光が略同時に検出されるので、分析装置本体８４は、蛍光緩和時間に基づいて蛍光の種類を特定することで、生体結合する生体物質の種類を知ることができる。このような分析は、試料１２がフロー状態となって計測点を１つずつ横切るたびに行われるので、分析装置本体８４は、得られた多数の結果を統計処理し総合的な試料１２の分析をすることができる。
分析装置本体８４は、本発明における蛍光緩和時間を算出する蛍光検出部を形成し、コンピュータにより構成される。
【００４６】
図４は、分析装置本体８４で行われる処理内容の例を説明する図である。
分析装置本体８４では、ＡＤ変換ボード８２により、各信号処理チャンネルの実数部成分（Ｒｅ成分）および虚数部成分（Ｉｍ成分）がデジタルデータに変換された後、図４に示す処理が行われる。この処理は、ソフトウェア処理である。
ソフトウェア処理では、各処理が、各サブプログラムやサブルーチンによりモジュール化されている。分析装置本体８４には、具体的には、ＦＦＴ処理モジュール８６、振幅算出モジュール８８、位相算出モジュール９０、位相遅れ算出モジュール９２、補償された蛍光強度算出モジュール９４、蛍光緩和時間算出モジュール９６が設けられている。
【００４７】
図４に示す例では、処理回路５２ａおよび処理回路５２ｄから送られる蛍光の実数部成分（Ｒｅ成分）および虚数部成分（Ｉｍ成分）と、レーザ光Ｌの側方散乱光の実数部成分（Ｒｅ成分）および虚数部成分（Ｉｍ成分）の処理内容が示されている。図４に示す例では、処理回路５２ｂ，５２ｃから送られる実数部成分（Ｒｅ成分）および虚数部成分（Ｉｍ成分）の処理内容は示されていない。処理回路５２ｂ、５２ｃから送られる実数部成分（Ｒｅ成分）および虚数部成分（Ｉｍ成分）の処理内容は、処理回路５２ａからの実数部成分（Ｒｅ成分）および虚数部成分（Ｉｍ成分）の処理内容と同じであるため、その処理内容は図示されず、説明も省略する。
【００４８】
処理回路５２ｄから送られた側方散乱光の位相遅れに関する実数部成分（Ｒｅ成分）および虚数部成分（Ｉｍ成分）、および蛍光の実数部成分（Ｒｅ成分）および虚数部成分（Ｉｍ成分）はそれぞれ、ＦＦＴ処理モジュール８６に送られてＦＦＴ処理が施される。
ＦＦＴ処理モジュール８６は、変調信号と参照信号との間の差分周波数Δｆに対応する実数部成分の値（Ｒｅ＿Δｆ）を実数部成分（Ｒｅ成分）から求め、差分周波数Δｆに対応する虚数部成分の値（Ｉｍ＿Δｆ）を虚数部成分（Ｉｍ成分）から求める。求められた実数部成分の値（Ｒｅ＿Δｆ）と虚数部成分の値（Ｉｍ＿Δｆ）は、振幅算出モジュール８８に送られる。蛍光信号から得られた実数部成分の値（Ｒｅ＿Δｆ）と虚数部成分の値（Ｉｍ＿Δｆ）が本発明における差分周波数に対応する第１の信号成分に対応し、受光信号から得られた実数部成分の値（Ｒｅ＿Δｆ）と虚数部成分の値（Ｉｍ＿Δｆ）が本発明における差分周波数に対応する第２の信号成分に対応する。
【００４９】
振幅算出モジュール８８は、実数部成分の値（Ｒｅ＿Δｆ）と虚数部成分の値（Ｉｍ＿Δｆ）の二乗加算和の平方根を計算し、この計算結果を強度として出力する。すなわち、振幅算出モジュール８８では、側方散乱光の強度と、蛍光強度が出力される。
また、ＦＦＴ処理により得られた差分周波数に対応する実数部成分の値（Ｒｅ＿Δｆ）と虚数部成分の値（Ｉｍ＿Δｆ）は、位相算出モジュール９０に送られる。位相算出モジュール９０では、ｔａｎ-1(Ｉｍ＿Δｆ／Ｒｅ＿Δｆ)が算出される。これにより、側方散乱光の位相と蛍光の位相遅れが算出される。
さらに、位相遅れ算出モジュール９２は、位相算出モジュール９０で求められた蛍光の位相遅れから位相算出モジュール９０で求められた側方散乱光の位相遅れを差し引くことにより、補正された、参照信号に対する蛍光信号の位相遅れを求める。このように補正が行われるのは、参照信号の伝送線路と、蛍光信号や側方散乱光の受光信号の伝送線路の差異による位相のずれを補正するためである。
【００５０】
次に、蛍光緩和時間算出モジュール９６にて、補正された位相遅れθを用いて、ｔａｎθ／ωが算出される。この算出結果が蛍光緩和時間τである。ここで、ωは、２πｆであり、ｆは変調信号の周波数を表す。
ｔａｎθ／ωの値を蛍光緩和時間τとすることができるのは、蛍光の緩和過程が１次遅れ応答に従って蛍光を発するからである。
さらに、補償された蛍光強度算出モジュール９４にて、（１＋（τω）2）(1/2)が算出され、この算出された値が、振幅算出モジュール８８で算出された蛍光の振幅に乗算されて、τで補償された蛍光強度が算出される。
【００５１】
分析装置本体８４は、以上のように、側方散乱光強度と、蛍光強度と、蛍光緩和時間τと、τで補償された蛍光強度を算出し、これらの結果を、統計的処理および分析に用いる。もちろん、側方散乱光強度と、蛍光強度と、蛍光緩和時間τと、τで補償された蛍光強度をすべて算出し、統計的処理および分析に用いなくてもよい。少なくとも蛍光緩和時間τを算出し、蛍光緩和時間τを統計的処理および分析に用いるとよい。なお、側方散乱光強度は、試料１２の構造によって、散乱強度が大きく異なることから、試料１２の構造の複雑さを示す指標として用いることができる。
フローサイトメータ１０は以上のように構成される。
【００５２】
フローサイトメータ１０では、発振器４６はクロック信号を生成し、この発振器４６が生成したクロック信号に同期して発振器４７は変調信号を生成し、発振器４８は、クロック信号に同期して参照信号を生成する。
このため、発振器４７の変調信号と発振器４８の参照信号に含まれるノイズ成分は、独立しているので、ＲＦミキサ６０，６２において、蛍光信号と参照信号がミキシング処理されても、従来のように、ノイズ成分を含む蛍光信号と同時刻のノイズ成分を含む参照信号とが乗算されて混合信号に大きなノイズ成分が含まれることがない。
【００５３】
このようなフローサイトメータ１０の信号処理装置２０では、まず、発振器４６が発するクロック信号に同期して所定の周波数の変調信号を発信器４７は発生する。この信号がレーザドライバ３４にて所定の処理が施されて、レーザ光源部２３に供給される。レーザ光源部２３は、変調信号の周波数に応じて光強度が変調されたレーザ光Ｌを計測点に向けて出射する。計測点では、レーザ光Ｌは、図示されないレンズ系により数１０μｍの径のビームとなっている。
この状態で、試料１２が管路３０を流れ、フローが形成される。フローは、例えば１００μｍの流路径に１〜１０ｍ／秒の流速を有する。
【００５４】
レーザ光源部２３は、レーザ光Ｌを計測点に向けて照射する。受光部２４が試料１２の通過を検出する検出信号を生成すると、この検出信号をトリガ信号として分析装置８０に出力する。
発振器４８は、このトリガ信号に合わせて発振器４８のクロック信号に同期した参照信号を生成する。
信号処理部４２は、光電変換器２７ａ〜２７ｄから送られてくる蛍光信号および受光信号と、参照信号を用いて、図３に示す信号処理回路にしたがって、ミキシング処理およびローパスフィルタリング処理を行う。こうして、信号処理部４２は、蛍光および側方散乱光の各信号の位相遅れに関する情報である実数部成分（Ｒｅ成分）と虚数部成分（Ｉｍ成分）を生成する。
ここで、レーザ光Ｌを変調する変調信号の周波数は、例えば１０〜５０ＭＨｚであり、変調信号と参照信号との差分周波数は、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚである。参照信号の周波数は、変調信号の周波数に対して高くてもよく、また低くてもよい。
算出された実数部成分（Ｒｅ成分）と虚数部成分（Ｉｍ成分）は、分析装置８０に送られる。
【００５５】
分析装置８０は、送られてきた実数部成分（Ｒｅ成分）と虚数部成分（Ｉｍ成分）の信号にＡＤ変換を施してデジタル化する。この後、分析装置８０は、図４に示す処理を行い、側方散乱光の強度と、蛍光強度と、蛍光緩和時間τと、τにより補償された蛍光強度と、を算出する。これらの算出結果が、試料１２の統計的処理や分析に用いられる。なお、分析装置８０は、蛍光緩和時間を、側方散乱光によって得られる受光信号の位相遅れを基準にした蛍光信号の位相遅れθに基づいて、ｔａｎθ／ωの式に従って算出する。
【００５６】
（変形例１）
図５は、分析装置本体８４で行われる図４に示す処理内容と異なる処理内容の例を説明する図である。図５に示す処理は、図４に示す機能を備えたＦＦＴ処理モジュール８６、振幅算出モジュール８８、位相算出モジュール９０、位相遅れ算出モジュール９２、補償された蛍光強度算出モジュール９４、蛍光緩和時間算出モジュール９６が用いられる。
図５に示す処理内容を行うには、ＲＦミキサ（第２のミキサ）５２ｅとローパスフィルタ（第２のローパスフィルタ）５２ｆと、を有する回路を信号処理部４２に設ける。上記ＲＦミキサ５２ｅは、発振器４７で生成された変調信号に対して発振器４８で生成された参照信号をミキシング処理する。上記ローパスフィルタ５２ｆは、ミキサのミキシング処理で得られた混合信号に対して、変調信号の周波数と参照信号の周波数との間の加算周波数より低く、変調信号の周波数と参照信号の周波数との間の差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とするローパスフィルタリング処理を行い、差分周波数を周波数に持つ正弦波信号（第２の参照信号）を出力する。このとき、上記回路からの信号がＡＤ変換ボード８２を介して分析装置本体８４に供給される。
【００５７】
図５に示す処理内容では、まず、信号処理チャンネル４で算出された受光信号の実数部成分（Ｒｅ成分）と虚数部成分（Ｉｍ成分）がＦＦＴ処理モジュール８６で処理されて、差分周波数Δｆにおける実数部成分の値（Ｒｅ＿Δｆ）と虚数部成分の値（Ｉｍ＿Δｆ）が求められる。この２つの値を用いて振幅算出モジュール８８にて、側方散乱光の受光信号の振幅が算出され、この振幅が側方散乱光強度として出力される。
一方、信号処理チャンネル１で得られた蛍光信号の実数部成分（Ｒｅ成分）と虚数部成分（Ｉｍ成分）がＦＦＴ処理モジュール８６で処理され、差分周波数Δｆにおける実数部成分の値（Ｒｅ＿Δｆ）と虚数部成分の値（Ｉｍ＿Δｆ）が求められ、この２つの値を用いて、振幅算出モジュール８８および位相算出モジュールモジュール９０にて蛍光強度および蛍光信号の位相遅れθaが算出される。信号処理チャンネル２，３で得られた蛍光信号の実数部成分（Ｒｅ成分）と虚数部成分（Ｉｍ成分）の処理も、信号処理チャンネル１で得られた蛍光信号の実数部成分（Ｒｅ成分）と虚数部成分（Ｉｍ成分）の処理と同じ内容であるので、その説明は省略される。信号処理チャンネル２，３で得られた蛍光信号の処理の図示も省略されている。
【００５８】
上述したように、分析装置本体８２は、変調信号と参照信号をミキシングしてローパスフィルタリング処理を施すことにより得られた差分周波数Δｆの信号のＡＤ変換後のデータを取り込む。この後、ＦＦＴ処理モジュール８６は、差分周波数Δｆにおける実数部成分の値（Ｒｅ＿Δｆ）と虚数部成分の値（Ｉｍ＿Δｆ）を求める。この２つの値を位相算出モジュール９０が用いて位相θbを算出する。
次に、位相遅れ算出モジュール９２は、蛍光信号の位相遅れθaと上記位相θbと、予め分析装置本体８４に記憶保持されている補正位相θcとを用いて、θa−θb−θcを算出することにより、補正された蛍光信号の、参照信号に対する位相遅れθを算出する。蛍光信号の位相遅れθaから上記位相θbを差し引く理由は、信号処理部４２に至る信号の伝送遅延時間および処理にかかる遅延時間による位相遅れを除去するためである。
【００５９】
ここで、補正位相（補正量）θcは、分析装置本体８４に予め記憶保持されている。この補正位相θcについては以下のように定められて記憶される。すなわち、既知の蛍光緩和時間で蛍光を発する既知の蛍光色素を試料１２として、この試料１２の蛍光が測定される。このとき、補正された位相遅れθa−θb−θcから求められる蛍光緩和時間が、蛍光色素の持つ既知の蛍光緩和時間に一致するように、補正位相θcが定められる。
このように、補正位相θcは、計測結果が、既知の蛍光緩和時間に一致するように較正するための補正量である。
補正された位相遅れθは、蛍光緩和時間算出モジュール９６に送られる。蛍光緩和時間算出モジュール９６は、ｔａｎθ／ωを算出することにより、蛍光緩和時間τを算出する。
さらに、補償された蛍光強度算出モジュール９４は、（１＋（τω）2）（1/2）を算出し、τで補償された蛍光強度を算出する。
こうして、分析装置本体８４は、側方散乱光強度、τで補償された蛍光強度、蛍光強度、蛍光緩和時間τを算出し、算出結果を試料１２の統計的処理や分析に用いる。
【００６０】
（変形例２）
図６は、図４、図５に示す分析装置本体８４で行われる処理内容と異なる処理内容の例を説明する図である。図６に示す処理は、図４に示す機能を備えた振幅算出モジュール８８、位相算出モジュール９０、位相遅れ算出モジュール９２、補償された蛍光強度算出モジュール９４、蛍光緩和時間算出モジュール９６、およびミキシング処理モジュール９８が用いられる。
【００６１】
図６に示す処理内容は、図４に示す処理内容がＦＦＴ処理モジュール８６を用いて差分周波数Δｆの実数部成分の値（Ｒｅ＿Δｆ）と虚数部成分の値（Ｉｍ＿Δｆ）を求める内容であるのと異なり、分析装置本体８４にて別途生成されたｃｏｓ(２π・Δｆ・ｔ)を用いて蛍光信号および側方散乱光の受光信号の実数部成分（Ｒｅ成分）と虚数部成分（Ｉｍ成分）をそれぞれ、ミキシング処理モジュール９８を用いてミキシング処理する。このミキシング処理により、差分周波数Δｆの実数部成分の値（Ｒｅ＿Δｆ）と虚数部成分の値（Ｉｍ＿Δｆ）を求める。
【００６２】
ミキシング処理モジュール９８は、コンピュータである分析装置本体８４のソフトウェア処理により行われるので、ＲＦミキサ６０，６２にて行うときに発生するＤＣ成分のオフセットがない。このため、精度の高いミキシング処理を行うことができる。
なお、ＤＣ成分のオフセットの発生がないように、ＲＦミキサ６０，６２のミキシング処理を分析装置８０にて行うことも考えられる。しかし、分析装置８０のＡＤ変換ボード８２で、１０〜５０ＭＨｚで強度変調する蛍光信号や受光信号をＡＤ変換するＡＤ変換ボードは高価であり、この高価なボードを用いることは実用的でない。
ミキシング処理モジュール９８にて算出された、差分周波数Δｆにおける実数部成分の値（Ｒｅ＿Δｆ）と虚数部成分の値（Ｉｍ＿Δｆ）は、振幅算出モジュール８８、位相算出モジュール９０に送られて、以降、図４に示す処理内容と同じ処理を行う。以降の処理内容の説明は省略する。
こうして、分析装置本体８４は、側方散乱光強度、τで補償された蛍光強度、蛍光強度、蛍光緩和時間τを算出し、算出結果を試料１２の統計的処理や分析に用いる。
【００６３】
（変形例３）
図７は、図４、図５、図６に示す分析装置本体８４で行われる処理内容と異なる処理内容の例を説明する図である。図７に示す処理は、図５に示す機能を備えた振幅算出モジュール８８、位相算出モジュール９０、位相遅れ算出モジュール９２、補償された蛍光強度算出モジュール９４、蛍光緩和時間算出モジュール９６、および、図６に示すミキシング処理モジュール９８が用いられる。
【００６４】
図７に示す処理内容は、図５に示す処理内容がＦＦＴ処理モジュール８６を用いて差分周波数Δｆの実数部成分の値（Ｒｅ＿Δｆ）と虚数部成分の値（Ｉｍ＿Δｆ）を求める内容であるのと異なり、分析装置本体８４は、分析装置本体８４にて生成したｃｏｓ(２π・Δｆ・ｔ)と、蛍光信号および側方散乱光の受光信号の実数部成分（Ｒｅ成分）、虚数部成分（Ｉｍ成分）と、をそれぞれ、ミキシング処理モジュール９８を用いてミキシング処理することにより、差分周波数Δｆの実数部成分の値（Ｒｅ＿Δｆ）と虚数部成分の値（Ｉｍ＿Δｆ）を求める。  さらに、分析装置本体８４は、分析装置本体８４にて生成したｃｏｓ(２π・Δｆ・ｔ)と、別途生成したｓｉｎ(２π・Δｆ・ｔ)と、差分周波数Δｆの信号とを、ミキシング処理モジュール９８を用いてミキシング処理する。差分周波数Δｆの信号とは、図７に示すように、変調信号と参照信号とをＲＦミキサ５２ｅを用いてミキシング処理し、ローパスフィルタ５２ｆによるローパスフィルタリング処理を施して、ＡＤ変換された信号である。これにより、差分周波数Δｆの信号における差分周波数Δｆの実数部成分の値（Ｒｅ＿Δｆ）と虚数部成分の値（Ｉｍ＿Δｆ）を求める。
【００６５】
ミキシング処理モジュール９８にて算出された差分周波数Δｆの信号における実数部成分の値（Ｒｅ＿Δｆ）と虚数部成分の値（Ｉｍ＿Δｆ）は、位相算出モジュール９０に送られる。以降、図５に示す処理内容と同じ処理を行う。以降の処理内容の説明は省略する。
こうして、分析装置本体８４は、側方散乱光強度、τで補償された蛍光強度、蛍光強度、蛍光緩和時間τを算出し、算出結果を試料１２の統計的処理や分析に用いる。
【００６６】
（変形例４）
図８は、図４〜７に示す分析装置本体８４で行われる処理内容と異なる処理内容の例を説明する図である。図８に示す処理は、図５に示す振幅算出モジュール８８、位相算出モジュール９０、位相遅れ算出モジュール９２、補償された蛍光強度算出モジュール９４、蛍光緩和時間算出モジュール９６、および、図６に示すミキシング処理モジュール９８が用いられる。
【００６７】
図８に示す処理内容を行うには、図５に示す処理内容と同じように、信号処理部４２において変調信号と参照信号をミキシングしてローパスフィルタリング処理を施すことにより、差分周波数Δｆの信号を算出する回路、すなわち、図８に示すＲＦミキサ５２ｅ及びローパスフィルタ５２ｆが設けられた回路からの信号がＡＤ変換ボード８２を介して分析装置本体８４に供給される。
図８に示す処理内容では、まず、信号処理チャンネル４で算出された受光信号の実数部成分（Ｒｅ成分）と虚数部成分（Ｉｍ成分）のそれぞれを、ミキシング処理モジュール９８が、上記差分周波数Δｆの信号とミキシング処理して、差分周波数Δｆにおける実数部成分の値（Ｒｅ＿Δｆ）と虚数部成分の値（Ｉｍ＿Δｆ）を求める。この２つの値を用いて振幅算出モジュール８８は、側方散乱光の受光信号の振幅および蛍光信号の振幅を算出し、これらの振幅を側方散乱光強度および蛍光強度として出力する。また、位相算出モジュール９０は、蛍光信号の実数部成分の値（Ｒｅ＿Δｆ）と虚数部成分の値（Ｉｍ＿Δｆ）から蛍光信号の位相θaを算出する。
【００６８】
次に、蛍光緩和時間算出モジュール９６は、算出された蛍光信号の位相θaと、予め分析装置本体８４に記憶保持されている補正位相θcを用いて、θa−θcを算出することにより、補正された蛍光信号の、参照信号に対する位相遅れθを算出する。
ここで、補正位相（補正量）θcは、分析装置本体８４に予め記憶保持されている。この補正位相θcについては、図５に示す補正位相θcと同様に定められて記憶される。すなわち、既知の蛍光緩和時間で蛍光を発する既知の蛍光色素を試料１２として定め、この試料１２の蛍光が測定される。このとき、補正された位相遅れθa−θcから求められる蛍光緩和時間τが、蛍光色素の持つ既知の蛍光緩和時間に一致するように、補正位相θcが定められる。このように、補正位相θcは、計測結果が、既知の蛍光緩和時間に一致するように較正するための補正量である。
【００６９】
なお、図８に示す処理内容では、図５に示す処理内容と異なり、位相θbを用いて位相遅れθを算出しない。この理由は、差分周波数Δｆの信号を用いてミキシング処理を行って得られた蛍光信号の実数部成分の値（Ｒｅ＿Δｆ）と虚数部成分の値（Ｉｍ＿Δｆ）には、信号の伝送時間や信号処理の遅延時間によって生じる位相遅れが差し引かれた情報となっているからである。
したがって、θa−θcを算出することにより、補正された位相遅れθを求めることができる。
以降の処理は、図５に示す処理と同じであるのでその説明は省略する。
こうして、分析装置本体８４は、側方散乱光強度、τで補償された蛍光強度、蛍光強度、蛍光緩和時間τを算出し、算出結果を試料１２の統計的処理や分析に用いる。
【００７０】
このように各変形例では、位相遅れの算出のための補正を行うが、このときの補正の方法が種々異なる。
【００７１】
以上、本発明の強度変調したレーザ光による蛍光検出装置および蛍光検出方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００７２】
１０  フローサイトメータ
１２  試料
２０  信号処理装置
２２  レーザ出射部
２３  レーザ光源部
２４，２６  受光部
２４ｂ  集光レンズ
２６ａ  レンズ系
２６ｂ1，２６ｂ2，２６ｂ3  ダイクロイックミラー
２６ｃ1，２６ｃ2，２６ｃ3，２６ｃ4  バンドパスフィルタ
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ  光電変換器
２８  制御・処理部
３０  管路
３２  回収容器
３４  レーザドライバ
４０  信号生成部
４２  信号処理部
４６，４７，４８  発振器
５２ａ〜５２ｄ  処理回路
５４，６６，６８  アンプ
５６  可変アンプ
５８  パワースプリッタ
６０，６２，５２ｅ  ＲＦミキサ
６４  ９０度ハイブリッド位相シフタ
７０，７２，５２ｆ  ローパスフィルタ
７４，７６  ハイパスフィルタ
８０  分析装置
８２  ＡＤ変換ボード
８４  分析装置本体
８６  ＦＦＴ処理モジュール
８８  振幅算出モジュール
９０  位相算出モジュール
９２  位相遅れ算出モジュール
９４  補償された蛍光強度算出モジュール
９６  蛍光緩和時間算出モジュール
９８  ミキシング処理モジュール
【図１】
2010032451.tif 000003
【図２】
2010032451.tif 000004
【図３】
2010032451.tif 000005
【図４】
2010032451.tif 000006
【図５】
2010032451.tif 000007
【図６】
2010032451.tif 000008
【図７】
2010032451.tif 000009
【図８】
2010032451.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月4日(2010.3.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
管路中の測定点を通過する測定対象物にレーザ光を照射することにより測定対象物が発する蛍光を受光し、この蛍光の受光により得られる蛍光信号から、蛍光緩和時間を求める蛍光検出装置であって、
測定対象物に照射する、強度変調されたレーザ光を出射するレーザ光源部と、
強度変調されたレーザ光の照射によって測定対象物が発する蛍光の蛍光信号を出力する受光部と、
前記レーザ光源部から出射するレーザ光を強度変調させるために、所定の周波数の変調信号を生成し、さらに、前記変調信号の周波数と異なる周波数を持ち、信号の生成開始時、前記変調信号と同じ位相で立ち上がる第１の参照信号を、前記変調信号と別に生成する信号生成部と、
前記変調信号を用いて強度変調したレーザ光を測定対照物に照射することにより前記受光部で出力される蛍光信号と前記第１の参照信号との第１のミキシング処理を行う第１のミキサと、前記第１のミキシング処理で得られた混合信号に対して、前記変調信号の周波数と前記第１の参照信号の周波数との加算周波数より低く、前記変調信号の周波数と前記第１の参照信号の周波数との間の差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とする第１のローパスフィルタリング処理を行って蛍光信号ベースの低周波信号を出力する第１のローパスフィルタと、を有する信号処理部と、
前記蛍光信号ベースの低周波信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号のうち、前記差分周波数に対応する第１の信号成分を用いて、前記変調信号に対する前記蛍光信号の位相を算出し、前記位相から、測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求める蛍光検出部と、を有することを特徴とする強度変調したレーザ光による蛍光検出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
管路中の測定点を通過する測定対象物にレーザ光を照射することにより測定対象物が発する蛍光を受光し、この蛍光の受光により得られる蛍光信号から、蛍光緩和時間を求める蛍光検出方法であって、
所定の周波数の変調信号により強度変調を受けたレーザ光を測定対象物の照射するステップと、
レーザ光の照射された測定対象物が発する蛍光を検出手段にて受光し、前記検出手段によって得られる蛍光信号を取得するステップと、
前記変調信号の周波数と異なる周波数を持ち、信号の生成開始時、前記変調信号と同じ位相で立ち上がる第１の参照信号を、前記変調信号と別に生成するステップと、
強度変調したレーザ光を測定対照物に照射することにより前記検出手段で得られた蛍光信号と前記第１の参照信号との第１のミキシング処理をし、さらに、前記変調信号の周波数と前記参照信号の周波数との加算周波数より低く、前記変調信号の周波数と前記参照信号の周波数との間の差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とする第１のローパスフィルタリング処理を施すことにより、蛍光信号ベースの低周波信号を生成するステップと、
生成された前記蛍光信号ベースの低周波信号をデジタル信号に変換し、前記デジタル信号のうち、前記差分周波数に対応する第１の信号成分を用いて、前記変調信号に対する前記蛍光信号の位相を算出し、前記位相から、測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求めるステップと、を有することを特徴とする強度変調したレーザ光による蛍光検出方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の一態様は、測定対象物にレーザ光を照射することにより測定対象物が発する蛍光を受光し、この蛍光の受光により得られる蛍光信号から、蛍光緩和時間を求める蛍光検出装置であり、
測定対象物に照射する、強度変調されたレーザ光を出射するレーザ光源部と、
強度変調されたレーザ光の照射によって測定対象物が発する蛍光の蛍光信号を出力する受光部と、
前記レーザ光源部から出射するレーザ光を強度変調させるために、所定の周波数の変調信号を生成し、さらに、前記変調信号の周波数と異なる周波数を持ち、前記変調信号と同期した第１の参照信号を、前記変調信号と別に生成する信号生成部と、
前記変調信号を用いて強度変調したレーザ光を測定対照物に照射することにより前記受光部で出力される蛍光信号と前記第１の参照信号との第１のミキシング処理を行う第１のミキサと、前記第１のミキシング処理で得られた混合信号に対して、前記変調信号の周波数と前記第１の参照信号の周波数との加算周波数より低く、前記変調信号の周波数と前記第１の参照信号の周波数との間の差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とする第１のローパスフィルタリング処理を行って蛍光信号ベースの低周波信号を出力する第１のローパスフィルタと、を有する信号処理部と、
前記蛍光信号ベースの低周波信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号のうち、前記差分周波数に対応する第１の信号成分を用いて、前記変調信号に対する前記蛍光信号の位相を算出し、前記位相から、測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求める蛍光検出部と、を有する。
測定対象物は、管路中の測定点を通過する。また、前記参照信号は、信号の生成開始時、前記変調信号と同じ位相で立ち上がる信号である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本発明の一態様は、測定対象物にレーザ光を照射することにより測定対象物が発する蛍光を受光し、この蛍光の受光により得られる蛍光信号から、蛍光緩和時間を求める蛍光検出方法であって、
所定の周波数の変調信号により強度変調を受けたレーザ光を測定対象物の照射するステップと、
レーザ光の照射された測定対象物が発する蛍光を検出手段にて受光し、前記検出手段によって得られる蛍光信号を取得するステップと、
前記変調信号の周波数と異なる周波数を持ち、前記変調信号と位相の同期した第１の参照信号を、前記変調信号と別に生成するステップと、
強度変調したレーザ光を測定対照物に照射することにより前記検出手段で得られた蛍光信号と前記第１の参照信号との第１のミキシング処理をし、さらに、前記変調信号の周波数と前記参照信号の周波数との加算周波数より低く、前記変調信号の周波数と前記参照信号の周波数との間の差分周波数より高い周波数をカットオフ周波数とする第１のローパスフィルタリング処理を施すことにより、蛍光信号ベースの低周波信号を生成するステップと、
生成された前記蛍光信号ベースの低周波信号をデジタル信号に変換し、前記デジタル信号のうち、前記差分周波数に対応する第１の信号成分を用いて、前記変調信号に対する前記蛍光信号の位相を算出し、前記位相から、測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求めるステップと、を有する。
測定対象物は、管路中の測定点を通過する。また、前記参照信号は、信号の生成開始時、前記変調信号と同じ位相で立ち上がる信号である。
【国際調査報告】
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