(57)【要約】【課題】測定信号に含まれる複数の周波数成分を容易に抽出することができる信号検出方法、熱レンズ分光分析システム、蛍光検出システム、信号検出装置、信号検出システム、信号検出プログラム、及び記憶媒体を提供する。【解決手段】熱レンズ分光分析システムは、第１の光源ユニット１０と、第２の光源ユニット２０と、第３の光源ユニット３０と、第４の光源ユニット４０と、プローブ５１，５２，５３，５４と、試料６１，６２，６３，６４を備えるマイクロ化学チップ６０と、フォトダイオード７０と、ＩＶアンプ８０と、ＰＣ９０とを備える。ＰＣ９０は、ＩＶアンプ８０から出力される電気信号を高速フーリエ変換によって周波数分析して、横軸を周波数、縦軸をデシベル単位で表した測定信号強度とする周波数スペクトルに変換し、変調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の±５０Ｈｚの周波数帯域におけるピーク値を検出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を入力する入力ステップと、前記入力された信号に高速フーリエ変換を施す高速フーリエ変換ステップと、前記高速フーリエ変換が施された信号の周波数スペクトルを出力する出力ステップとを備える信号検出方法において、前記出力された周波数スペクトルから所定の周波数帯域におけるピーク波形の大きさを検出する検出ステップを備えることを特徴とする信号検出方法。
【請求項２】
前記所定の周波数帯域の幅は、５００Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項１記載の信号検出方法。
【請求項３】
前記所定の周波数帯域の幅は、１００Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項２記載の信号検出方法。
【請求項４】
前記所定の周波数帯域の幅は、１０〜１００Ｈｚであることを特徴とする請求項３記載の信号検出方法。
【請求項５】
所定の周波数で物理現象を繰り返し発生させ、前記物理現象の変化を検出する検出システムに用いられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の信号検出方法。
【請求項６】
前記検出システムは、熱レンズ分光分析システム又は蛍光検出システムであることを特徴とする請求項５記載の信号検出方法。
【請求項７】
前記ピーク波形の大きさは、ピーク値であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の信号検出方法。
【請求項８】
前記ピーク波形の大きさは、ピークの積分値であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の信号検出方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の信号検出方法を用いたことを特徴とする熱レンズ分光分析システム。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の信号検出方法を用いたことを特徴とする蛍光検出システム。
【請求項１１】
信号を入力する入力手段と、前記入力された信号に高速フーリエ変換を施す高速フーリエ変換手段と、前記高速フーリエ変換が施された信号の周波数スペクトルを出力する出力手段とを備える信号検出装置において、前記出力された周波数スペクトルから所定の周波数帯域におけるピーク波形の大きさを検出する検出手段を備えることを特徴とする信号検出装置。
【請求項１２】
前記所定の周波数帯域の幅は、５００Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項１１記載の信号検出装置。
【請求項１３】
前記所定の周波数帯域の幅は、１００Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項１２記載の信号検出装置。
【請求項１４】
前記所定の周波数帯域の幅は、１０〜１００Ｈｚであることを特徴とする請求項１３記載の信号検出装置。
【請求項１５】
所定の周波数で物理現象を繰り返し発生させ、前記物理現象の変化を検出する検出システムの一部を構成することを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の信号検出装置。
【請求項１６】
前記検出システムは、熱レンズ分光分析システム又は蛍光検出システムであることを特徴とする請求項１５記載の信号検出装置。
【請求項１７】
前記入力手段は音声入力端子を有することを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の信号検出装置。
【請求項１８】
前記ピーク波形の大きさは、ピーク値であることを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれか１項に記載の信号検出装置。
【請求項１９】
前記ピーク波形の大きさは、ピークの積分値であることを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれか１項に記載の信号検出装置。
【請求項２０】
請求項１１乃至１９のいずれか１項に記載の信号検出装置を備える信号検出システムであって、複数の光源と、前記複数の光源から出力された光を各々異なった周波数で変調する変調器とを備え、前記変調された光を各々の試料に照射し、前記照射によって生成した各々の信号を前記入力手段に同時に入力し、前記高速フーリエ変換手段は、前記入力された各々の信号を同時に高速フーリエ変換し、前記検出手段は、前記各々異なった周波数に対応した各々の周波数において、前記所定の周波数帯域におけるピーク波形の大きさを同時に検出することを特徴とする信号検出システム。
【請求項２１】
前記各々異なった周波数の間隔が３０Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項２０記載の信号検出システム。
【請求項２２】
前記各々異なった周波数の間隔が５０Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項２１記載の信号検出システム。
【請求項２３】
前記各々異なった周波数の間隔が１００Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項２２記載の信号検出システム。
【請求項２４】
１つの光電変換素子と、前記光電変換素子及び前記各々の試料を結ぶ光ファイバとを備えることを特徴とする請求項２０乃至２３のいずれか１項に記載の信号検出システム。
【請求項２５】
信号を入力する入力モジュールと、前記入力された信号に高速フーリエ変換を施す高速フーリエ変換モジュールと、前記高速フーリエ変換が施された信号の周波数スペクトルを出力する出力モジュールとを備える信号検出プログラムにおいて、前記出力された周波数スペクトルにおいて所定の周波数帯域におけるピーク波形の大きさを検出する検出モジュールを備えることを特徴とする信号検出プログラム。
【請求項２６】
前記所定の周波数帯域の幅は、５００Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項２５記載の信号検出プログラム。
【請求項２７】
前記所定の周波数帯域の幅は、１００Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項２６記載の信号検出プログラム。
【請求項２８】
前記所定の周波数帯域の幅は、１０〜１００Ｈｚであることを特徴とする請求項２７記載の信号検出プログラム。
【請求項２９】
前記ピーク波形の大きさは、ピーク値であることを特徴とする請求項２５乃至２８のいずれか１項に記載の信号検出プログラム。
【請求項３０】
前記ピーク波形の大きさは、ピークの積分値であることを特徴とする請求項２５乃至２８のいずれか１項に記載の信号検出プログラム。
【請求項３１】
請求項２５乃至３０のいずれか１項に記載のプログラムを格納することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号検出方法、熱レンズ分光分析システム、蛍光検出システム、信号検出装置、信号検出システム、信号検出プログラム、及び記憶媒体に関し、特に、熱レンズ分光分析システム、及び蛍光検出システムにおける信号検出方法、熱レンズ分光分析システム、蛍光検出システム、信号検出装置、信号検出システム、信号検出プログラム、及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、化学反応の高速化や微少量での反応、オンサイト分析等の観点から、化学反応を微小空間で行うための集積化技術が注目されており、そのための研究が精力的に進められている。
【０００３】
このような集積化技術の１つとして、マイクロチップ内部の微細流路で液体試料の混合、反応、分離、抽出、検出等を行うマイクロ化学システムがある。
【０００４】
マイクロチップは、溝が形成されたガラス基板上に、試料注入・排出用小穴が溝の対応位置に配置された他のガラス基板を接合したものをいい、接合後その溝部分が、前述の微細流路を形成するものである。
【０００５】
このようなマイクロ化学システムにおいては、試料の量が微量であるので、試料の高感度な検出方法が必須である。高感度な検出方法としては、例えば、熱レンズ効果を利用した光熱変換分光分析法を利用する熱レンズ分光分析法及び蛍光検出法がある。
【０００６】
上記熱レンズ分光分析法は、このマイクロチップ内部の微細な流路を流れる試料に集光するようにマイクロチップ表面に光を照射し、照射された光を試料中の溶質が吸収して熱エネルギーを放出し、この熱エネルギーによって溶媒が局所的に温度上昇することによって屈折率が変化するという光熱変換効果、即ち、熱レンズ効果を利用するものである。
【０００７】
具体的には、マイクロチップを顕微鏡の対物レンズの下方に配置し、励起光源から出力され、変調器によって所定の周波数（以下「変調周波数」という）で変調された所定波長の励起光を顕微鏡に入射する。この励起光を顕微鏡の対物レンズによりマイクロチップ内部の微細な流路内の試料溶液に集光照射する。集光照射された励起光の焦点位置は溶液試料中にあり、この焦点位置を中心として熱レンズが形成される。
【０００８】
一方、検出光源から出力された波長が励起光と異なる検出光を顕微鏡に入射する。この検出光を励起光と同様に顕微鏡の対物レンズによって集光する。
【０００９】
こうすることにより、熱レンズが凹レンズの効果を有するときに、検出光は試料溶液を透過して発散し、熱レンズが凸レンズの効果を有するときに、検出光は試料溶液を透過して集光する。この発散又は集光した検出光が集光レンズとフィルタ又はフィルタのみを介して検出器に受光されると、検出器は、受光した光を測定信号として検出する。即ち、この測定信号の強度が、試料溶液において形成された熱レンズに応じたものとなる。なお、検出光は励起光と同じ波長のものでもよく、また、励起光が検出光を兼ねることもできる。
【００１０】
また、上記蛍光検出法は、このマイクロチップ内部の微細な流路を流れる試料に集光するようにマイクロチップ表面に光を照射し、照射された光を試料中の溶質が吸収して発した蛍光の強度を検出器で測定することによって行う。この蛍光検出法においても、ノイズと信号との分離を容易にするため、照射する励起光を変調器によって所定の周波数で変調することを行う。
【００１１】
検出器によって検出された測定信号は、微小信号検出装置によって、試料溶液に対応する周波数成分が抽出され、抽出された周波数成分の強度を、ＰＣ等の情報処理装置によって分析し、試料溶液の濃度が求められる。
【００１２】
このとき、微小信号検出装置として、ロックインアンプが使用される。ロックインアンプは、一定周波数の参照信号を使って、複数の周波数成分やノイズが混在した測定信号から、参照信号に対応する周波数成分を抽出する装置である。このロックインアンプによって、変調器により変調された励起光の変調周波数と同じ周波数の信号を参照信号として、測定信号から変調周波数の成分が抽出され、その抽出された変調周波数成分の強度によって試料溶液の濃度が求められる（例えば、特許文献１参照）。
【００１３】
また、測定信号の周波数成分を抽出する装置として、高速フーリエ変換により得られた周波数スペクトルから所定のしきい値以下のピークをノイズとして取り除くＦＦＴ信号処理装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−３４４３２３号公報
【特許文献２】特開平１１−０５１９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記ロックインアンプによって測定信号から所望の周波数成分を抽出する際に、参照信号が常に必要となる。
【００１５】
ロックインアンプは、また、１つの参照信号に対応する周波数成分を抽出するものであるので、測定信号に複数の周波数成分が混在している場合には、当該複数の周波数成分のうち、抽出できるのは参照信号に対応する１つの周波数成分のみであり、複数の試料の濃度測定を行う場合には、試料と同じ数だけのロックインアンプが必要となる。
【００１６】
ロックインアンプは、さらに、そのダイナミックリザーブが決まっているので、ユーザは測定信号の強弱に応じて測定レンジを最適値に調整しなければならない。
【００１７】
加えて、ロックインアンプは高価且つ大型であるので、測定システム全体のコスト及び大きさが増大する。
【００１８】
本発明の目的は、測定信号に含まれる１つないし複数の周波数成分を容易に抽出することができる信号検出方法、熱レンズ分光分析システム、蛍光検出システム、信号検出装置、信号検出システム、信号検出プログラム、及び記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の信号検出方法は、信号を入力する入力ステップと、前記入力された信号に高速フーリエ変換を施す高速フーリエ変換ステップと、前記高速フーリエ変換が施された信号の周波数スペクトルを出力する出力ステップとを備える信号検出方法において、前記出力された周波数スペクトルから所定の周波数帯域におけるピーク波形の大きさを検出する検出ステップを備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項２記載の信号検出方法は、請求項１記載の信号検出方法において、前記所定の周波数帯域の幅は、５００Ｈｚ以下であることを特徴とする。
【００２１】
請求項３記載の信号検出方法は、請求項２記載の信号検出方法において、前記所定の周波数帯域の幅は、１００Ｈｚ以下であることを特徴とする。
【００２２】
請求項４記載の信号検出方法は、請求項３記載の信号検出方法において、前記所定の周波数帯域の幅は、１０〜１００Ｈｚであることを特徴とする。
【００２３】
請求項５記載の信号検出方法は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の信号検出方法において、所定の周波数で物理現象を繰り返し発生させ、前記物理現象の変化を検出する検出システムに用いられることを特徴とする。
【００２４】
請求項６記載の信号検出方法は、請求項５記載の信号検出方法において、前記検出システムは、熱レンズ分光分析システム又は蛍光検出システムであることを特徴とする。
【００２５】
請求項７記載の信号検出方法は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の信号検出方法において、前記ピーク波形の大きさは、ピーク値であることを特徴とする。
【００２６】
請求項８記載の信号検出方法は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の信号検出方法において、前記ピーク波形の大きさは、ピークの積分値であることを特徴とする。
【００２７】
上記目的を達成するために、請求項９記載の熱レンズ分光分析システムは、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の信号検出方法を用いたことを特徴とする。
【００２８】
上記目的を達成するために、請求項１０記載の蛍光検出システムは、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の信号検出方法を用いたことを特徴とする。
【００２９】
上記目的を達成するために、請求項１１記載の信号検出装置は、信号を入力する入力手段と、前記入力された信号に高速フーリエ変換を施す高速フーリエ変換手段と、前記高速フーリエ変換が施された信号の周波数スペクトルを出力する出力手段とを備える信号検出装置において、前記出力された周波数スペクトルから所定の周波数帯域におけるピーク波形の大きさを検出する検出手段を備えることを特徴とする。
【００３０】
請求項１２記載の信号検出装置は、請求項１１記載の信号検出装置において、前記所定の周波数帯域の幅は、５００Ｈｚ以下であることを特徴とする。
【００３１】
請求項１３記載の信号検出装置は、請求項１２記載の信号検出装置において、前記所定の周波数帯域の幅は、１００Ｈｚ以下であることを特徴とする。
【００３２】
請求項１４記載の信号検出装置は、請求項１３記載の信号検出装置において、前記所定の周波数帯域の幅は、１０〜１００Ｈｚであることを特徴とする。
【００３３】
請求項１５記載の信号検出装置は、請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の信号検出装置において、所定の周波数で物理現象を繰り返し発生させ、前記物理現象の変化を検出する検出システムの一部を構成することを特徴とする。
【００３４】
請求項１６記載の信号検出装置は、請求項１５記載の信号検出装置において、前記検出システムは、熱レンズ分光分析システム又は蛍光検出システムであることを特徴とする。
【００３５】
請求項１７記載の信号検出装置は、請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の信号検出装置において、前記入力手段は音声入力端子を有することを特徴とする。
【００３６】
請求項１８記載の信号検出装置は、請求項１１乃至１７のいずれか１項に記載の信号検出装置において、前記ピーク波形の大きさは、ピーク値であることを特徴とする。
【００３７】
請求項１９記載の信号検出装置は、請求項１１乃至１７のいずれか１項に記載の信号検出装置において、前記ピーク波形の大きさは、ピークの積分値であることを特徴とする。
【００３８】
請求項２０記載の信号検出システムは、請求項１１乃至１９のいずれか１項に記載の信号検出装置を備える信号検出システムであって、複数の光源と、前記複数の光源から出力された光を各々異なった周波数で変調する変調器とを備え、前記変調された光を各々の試料に照射し、前記照射によって生成した各々の信号を前記入力手段に同時に入力し、前記高速フーリエ変換手段は、前記入力された各々の信号を同時に高速フーリエ変換し、前記検出手段は、前記各々異なった周波数に対応した各々の周波数において、前記所定の周波数帯域におけるピーク波形の大きさを同時に検出することを特徴とする。
【００３９】
請求項２１記載の信号検出システムは、請求項２０記載の信号検出システムにおいて、前記各々異なった周波数の間隔が３０Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下であることを特徴とする。
【００４０】
請求項２２記載の信号検出システムは、請求項２１記載の信号検出システムにおいて、前記各々異なった周波数の間隔が５０Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下であることを特徴とする。
【００４１】
請求項２３記載の信号検出システムは、請求項２２記載の信号検出システムにおいて、前記各々異なった周波数の間隔が１００Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下であることを特徴とする。
【００４２】
請求項２４記載の信号検出システムは、請求項２０乃至２３のいずれか１項に記載の信号検出装置において、１つの光電変換素子と、前記光電変換素子及び前記各々の試料を結ぶ光ファイバとを備えることを特徴とする。
【００４３】
上記目的を達成するために、請求項２５記載の信号検出プログラムは、信号を入力する入力モジュールと、前記入力された信号に高速フーリエ変換を施す高速フーリエ変換モジュールと、前記高速フーリエ変換が施された信号の周波数スペクトルを出力する出力モジュールとを備える信号検出プログラムにおいて、前記出力された周波数スペクトルにおいて所定の周波数帯域におけるピーク波形の大きさを検出する検出モジュールを備えることを特徴とする。
【００４４】
請求項２６記載の信号検出プログラムは、請求項２５記載の信号検出プログラムにおいて、前記所定の周波数帯域の幅は、５００Ｈｚ以下であることを特徴とする。
【００４５】
請求項２７記載の信号検出プログラムは、請求項２６記載の信号検出プログラムにおいて、前記所定の周波数帯域の幅は、１００Ｈｚ以下であることを特徴とする。
【００４６】
請求項２８記載の信号検出プログラムは、請求項２７記載の信号検出プログラムにおいて、前記所定の周波数帯域の幅は、１０〜１００Ｈｚであることを特徴とする。
【００４７】
請求項２９記載の信号検出プログラムは、請求項２５乃至２８のいずれか１項に記載の信号検出プログラムにおいて、前記ピーク波形の大きさは、ピーク値であることを特徴とする。
【００４８】
請求項３０記載の信号検出プログラムは、請求項２５乃至２８のいずれか１項記載の信号検出プログラムにおいて、前記ピーク波形の大きさは、ピークの積分値であることを特徴とする。
【００４９】
上記目的を達成するために、請求項３１記載の記憶媒体は、請求項２５乃至３０のいずれか１項に記載のプログラムを格納することを特徴とする。
【発明の効果】
【００５０】
請求項１記載の信号検出方法、請求項９記載の熱レンズ分光分析システム、請求項１０記載の蛍光検出システム、請求項１１記載の信号検出装置、請求項２０記載の信号検出システム、請求項２５記載の信号検出プログラム、及び請求項３１記載の記憶媒体によれば、周波数スペクトルから所定の周波数帯域におけるピーク波形の大きさを検出するので、測定信号に含まれる周波数成分を容易に抽出することができる。また、測定信号に複数の異なった周波数成分があっても同時に容易に抽出することができる。
【００５１】
請求項２記載の信号検出方法、請求項１２記載の信号検出装置、及び請求項２６記載の信号検出プログラムによれば、所定の周波数帯域の幅が５００Ｈｚ以下であるので、測定信号に含まれる周波数成分を確実に抽出することができる。また、測定信号に複数の異なった周波数成分があっても同時に確実に抽出することができる。
【００５２】
請求項６記載の信号検出方法及び請求項１６記載の信号検出装置によれば、熱レンズ分光分析システム又は蛍光検出システムに使用されているので、熱レンズ分光分析システム又は蛍光検出システム自体の低コスト化及び小型化を実現することができる。
【００５３】
請求項１７記載の信号検出装置によれば、入力手段は音声入力端子を有するので、外部装置からの出力を音声信号として入力することができ、Ａ／Ｄコンバータを用意する必要がなくなるので、もって熱レンズ分光分析システム又は蛍光検出システム自体の低コスト化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。
【００５５】
図１は、本発明の実施の形態に係る信号検出方法が実施される熱レンズ分光分析システムの構成を概略的に示すブロック図である。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００５６】
図１において、熱レンズ分光分析システムＡは、励起光を出力する励起光用光源１１、励起光を所定の変調周波数Ｆ１で変調する変調器１４、連続光である検出光を出力する検出光用光源１２、及び光ファイバに入射させた変調された励起光及び出力された検出光を合波する合波器１３から成る第１の光源ユニット１０と、励起光を出力する励起光用光源２１、励起光を所定の変調周波数Ｆ２で変調する変調器２４、連続光である検出光を出力する検出光用光源２２、及び光ファイバに入射させた変調された励起光及び出力された検出光を合波する合波器２３から成る第２の光源ユニット２０と、励起光を出力する励起光用光源３１、励起光を所定の変調周波数Ｆ３で変調する変調器３４、連続光である検出光を出力する検出光用光源３２、及び光ファイバに入射させた変調された励起光及び出力された検出光を合波する合波器３３から成る第３の光源ユニット３０と、励起光を出力する励起光用光源４１、励起光を所定の変調周波数Ｆ４で変調する変調器４４、連続光である検出光を出力する検出光用光源４２、及び光ファイバに入射させた変調された励起光及び出力された検出光を合波する合波器４３から成る第４の光源ユニット４０とを備える。
【００５７】
熱レンズ分光分析システムＡは、さらに、合波器１３，２３，３３，４３にて合波された励起光及び検出光を伝播する光ファイバ１０１，１０２，１０３，１０４と、光ファイバ１０１，１０２，１０３，１０４により伝搬された励起光及び検出光を、夫々、マイクロ化学チップ６０の内部の微細流路に注入された試料６１，６２，６３，６４に照射するプローブ（セルフォックマイクロレンズ（ＳＭＬ）（登録商標））５１，５２，５３，５４と、試料６１，６２，６３，６４を透過した検出光を受光する光ファイバ１１１，１１２，１１３，１１４と、光ファイバ１１１，１１２，１１３，１１４によって伝搬された検出光を光電変換して検出光の強度に応じた信号を出力するフォトダイオード７０と、出力された信号を電流−電圧変換すると共に増幅して、測定信号として出力するＩＶアンプ８０と、ＩＶアンプ８０から入力された測定信号の微小信号検出処理（後述する図２）を実行するＰＣ９０（信号検出装置）とを備える。
【００５８】
試料６１，６２，６３，６４に照射されて透過した励起光をカットするためのフィルター７１は、光ファイバ１１１，１１２，１１３，１１４に光が入射する前、または、光ファイバ１１１，１１２，１１３，１１４とフォトダイオード７０の間に配置される。
【００５９】
ＩＶアンプ８０は、マイクロフォンジャック１１５を介してＰＣ９０の音声入力端子（不図示）と接続されている。
【００６０】
ここで、音声入力端子とは、アナログ信号として流れる信号をデジタル変換し、ＰＣ９０が音声として処理できるデータへ変換するときに用いられる入力素子を示し、具体的には、マイクロフォン端子、ＰＣカード型入力端子、ＵＳＢ型入力端子、ボード型入力端子等のことである。
【００６１】
更に詳細には、マイクロフォン端子として、ＰＣ９０に附属している端子を利用することができ、ＵＳＢ型端子としては、株式会社アイ・オー・データ機器製のＤＡＶＯＸＬ等を利用することができ、ＰＣカード型端子としては、クリエイティブ社製のＰＣＭＣＩＡ  Ｓｏｕｎｄ  Ｂｌａｓｔｅｒ  Ａｕｄｉｇｙ  ２  ＺＳ  Ｎｏｔｅｂｏｏｋ等を利用することができ、ボード型端子としては、クリエイティブ社製のＳｏｕｎｄ  Ｂｌａｓｔｅｒ  Ａｕｄｉｇｙ  ２  ＺＳ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｕｄｉｏ等を用いることができる。
【００６２】
また、これらの端子を用いずに、アナログ−デジタル変換素子（ＡＤコンバーター）を用いてアナログ信号をデジタル信号に変換し、得られたデジタル信号をＰＣ９０に取り込み、ソフトウエアを用いてデジタル信号を音声に変換することもできる。
【００６３】
試料６１，６２，６３，６４に夫々照射された変調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４で変調された励起光により、試料６１，６２，６３，６４内に熱レンズが形成されて熱レンズ効果が生じる。試料６１，６２，６３，６４に照射された検出光は、夫々上記形成された熱レンズにより屈折される。この熱レンズは、変調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４で変調された励起光により形成されるので、熱レンズを透過した検出光は、夫々変調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４と同じ周波数で変調される。光ファイバ１１１，１１２，１１３，１１４には、試料６１，６２，６３，６４の濃度に対応する強度で且つ変調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４と同じ周波数で変調された検出光が入射する。光ファイバ１１１，１１２，１１３，１１４に夫々入射された検出光は、フォトダイオード７０にまとめて照射させることで光電変換され、試料６１，６２，６３，６４の各々の濃度に対応する強度を有する４つの周波数成分を含む１つの電気信号としてＩＶアンプ８０に出力される。出力された電気信号は、ＩＶアンプ８０により電流−電圧変換されると共に増幅され、測定信号として出力される。
【００６４】
ＩＶアンプ８０から出力された測定信号は、ＰＣ９０の音声入力端子に接続されたマイクロフォンジャック１１５を介してＰＣ９０に音声信号として入力される。これにより、ＩＶアンプ８０とＰＣ９０とを接続する際に、Ａ／Ｄコンバータを用意する必要がなく、熱レンズ分光分析システムＡのコストを抑えることができる。
【００６５】
図２は、図１のＰＣによって実行される微小信号検出処理の手順を示すフローチャートである。
【００６６】
図２において、ＰＣ９０は、ＩＶアンプ８０から出力された測定信号を高速フーリエ変換（以下「ＦＦＴ」という）によって周波数分析して、横軸を周波数、縦軸をデシベル（ｄＢ）単位で表した測定信号強度とする周波数スペクトル（図３）に変換し（ステップＳ２１）、図４に示すように、変調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の±５０Ｈｚの周波数帯域（例えば、変調周波数Ｆが１０００Ｈｚの場合、９５０〜１０５０Ｈｚの周波数帯域）におけるピーク値を検出し（ステップＳ２２）、検出されたピーク値の経時変化を示すグラフ、即ち、縦軸をピーク値、横軸を時間とするグラフを表示し（ステップＳ２３）、表示されたグラフのデータをＣＳＶファイルとして出力して（ステップＳ２４）、本処理を終了する。
【００６７】
ステップＳ２１において、高速フーリエ変換された測定信号の強度はデシベルで表されるので、広範囲の強度の測定信号を検出することができ、もって測定信号の強度差が大きい場合であっても、ロックインアンプで必要とされた測定信号の強弱に応じた測定レンジの調整を行うことなく、確実にピーク値を検出することができる。
【００６８】
ステップＳ２２において、ＰＣ９０が変調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の±５０Ｈｚの周波数帯域（所定の周波数帯域）におけるピーク値を検出することにより、測定信号から試料６１，６２，６３，６４に対応する周波数成分を確実に抽出することができる。
【００６９】
ステップＳ２３において、異なる周波数帯域における夫々のピーク値の経時変化が同じ時間軸上に表現されたグラフを表示することができる。
【００７０】
図２の処理によれば、ＰＣ９０は、ＩＶアンプ８０から出力された測定信号をＦＦＴによって周波数分析して、周波数スペクトルに変換し（ステップＳ２１）、この周波数スペクトルから変調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の±５０Ｈｚの周波数帯域におけるピーク値を検出する（ステップＳ２２）ので、ロックインアンプのように参照信号を使うことなく、測定信号から試料６１，６２，６３，６４の濃度に対応する強度の周波数成分を同時にかつ容易に抽出することができ、もって試料６１，６２，６３，６４の濃度を同時にかつ容易に測定することができる。
【００７１】
図５は、本発明の実施の形態に係る信号検出方法によって検出されたピーク値に基づく検量線を説明する図であり、（ａ）は、図２の微小信号検出処理（ＦＦＴ方式）により求められた検量線であり、（ｂ）は、従来のロックインアンプにより求められた検量線である。
【００７２】
図５（ａ）及び図５（ｂ）において、図２の微小信号検出処理（ＦＦＴ方式）により求められた検量線と、従来のロックインアンプにより求められた検量線は、略同一の形状をしている。よって、図２の微小信号検出処理は、従来のロックインアンプによる微小信号検出処理と同じレベルの精度で試料６１，６２，６３，６４の濃度を求めることができると言える。
【００７３】
本実施の形態によれば、周波数スペクトルから変調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の±５０Ｈｚの周波数帯域におけるピーク値を検出するので、ロックインアンプのように参照信号を使うことなく、測定信号から試料６１，６２，６３，６４の濃度に対応する強度の周波数成分を同時にかつ容易に抽出することができ、もって試料６１，６２，６３，６４の濃度を同時にかつ容易に測定することができる。
【００７４】
本実施の形態によれば、ＰＣ９０が周波数スペクトルから変調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の±５０Ｈｚの周波数帯域におけるピーク値を検出するので、熱レンズ分光分析システムＡからロックインアンプを不要とすることができ、もって熱レンズ分光分析システムＡの低コスト化及び小型化を実現することができる。
【００７５】
本実施の形態によれば、フォトダイオード７０が試料６１，６２，６３，６４を夫々透過した複数の検出光を検出するので、１台のＰＣ９０で複数の試料６１，６２，６３，６４の各々の濃度に対応する強度を有する周波数成分を抽出することができ、もって１台のＰＣ９０で複数の試料６１，６２，６３，６４の濃度測定を行うことができる。
【００７６】
本実施の形態では、周波数スペクトルからピーク値を検出したが、これに限定されるものではなく、周波数スペクトルからピーク値とホワイトノイズ値との差や、ピークの積分値を検出してもよい。これにより、測定信号の状態に応じて柔軟に対応することができる。
【００７７】
本実施の形態では、検出されたピーク値の経時変化を示すグラフを表示したが（ステップＳ２３）、これに限定されるものではなく、ステップＳ２１で求められた周波数スペクトルをそのまま表示しても良い。また、図５に示すような、濃度が既知である複数の標準試料による測定結果に基づいて作成された検量線を表示してもよい。ユーザは、この検量線に基づいて、検出されたピーク値から試料６１，６２，６３，６４の濃度を求めることができる。
【００７８】
本実施の形態では、ピーク値が検出される周波数帯域が変調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の±５０Ｈｚの範囲であるが、これは±２５０Ｈｚ以下であればよく、また、ホワイトノイズのレベルやその他の測定環境に応じて、変調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の±５０Ｈｚ又は±２０Ｈｚ、より狭くは±５Ｈｚ、さらに狭くは±１Ｈｚの範囲まで狭めてもよい。これにより、試料６１，６２，６３，６４に対応する周波数帯域のピーク値が微小な場合や、変調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の間隔が狭い場合であっても確実に当該ピーク値を検出することができる。
【００７９】
変調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の各々の間隔に関しては、１００Ｈｚ以上であることが望ましい。変調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の各々の間隔があまりに狭いと、２つのピークが重なりあって分離できなくなる（例えば、図６）。また、変調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の各々の間隔が広くなると、ピーク検出の際のピークの分離（例えば、図７）は容易になるが、所定の周波数帯域の中に挿入できる周波数の数が少なくなり、もって同時に測定できる試料の数が少なくなってしまう。これは、一番低い変調周波数Ｆ１の２倍波及び３倍波の影響により、変調周波数Ｆ１の２倍波の周波数より低い周波数に全ての変調周波数を設定する必要があるためである。よって、ピーク分離検出ができる一番狭い間隔で変調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の各々を設定することが望ましい。
【００８０】
具体的に説明すると、例えば、一番低い変調周波数Ｆ１を１ｋＨｚとすると、変調周波数Ｆ１の２倍波は２ｋＨｚのところに出る（図８）。変調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の各々の間隔を１００Ｈｚに設定すると、一番低い変調周波数Ｆ１の１ｋＨｚと２倍波の周波数２ｋＨｚとの間に挿入することができる変調周波数は９個となって、１０個の試料までしか同時に測定できない。ここで、変調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の各々の間隔を５０Ｈｚに設定すると、変調周波数Ｆ１の１ｋＨｚと２倍波の周波数２ｋＨｚとの間に挿入することができる変調周波数は１９個となって、２０個の試料を同時に測定することができる。
【００８１】
なお、一番低い変調周波数Ｆ１を１ｋＨｚに設定しているのは、熱レンズ信号は変調周波数が低いほど大きな信号となるものの、変調周波数が低くなりすぎると熱の緩和のために感度が低くなる（ＳＮが悪くなる）ことに基づくものである。斯かる傾向は、熱レンズ測定のみならず蛍光測定においても当てはまる。
【００８２】
微小信号検出処理（ＦＦＴ方式）においては、信号を取り込むサンプリング周波数（サンプリングの間隔）と、一度の計算に用いるサンプリング数によって周波数分解能が変化する。このため、測定条件によってピークの分離のし易さが変化する。また、隣合うピークの高さの違い（濃度の違いによる）によっても２つのピークの重なり方が異なって分離のし易さが変化する。
【００８３】
表１に、変調周波数Ｆ１，Ｆ２を用いて２つの試料を同時に測定した場合の２つの信号ピークの分離可否を示す。
【００８４】
【表１】
2006234794.tif 000003
【００８５】
表１においては、サンプリング周波数と、サンプリング数と、変調周波数Ｆ１及び変調周波数Ｆ２の周波数間隔（変調周波数Ｆ１を１０５７Hｚで固定してＦ２を変更）と、変調周波数Ｆ１で測定した試料のピーク信号高さと、変調周波数Ｆ２で測定した試料のピーク信号高さとを変化させた。表１より、サンプル周波数、サンプリング数、及び各ピーク信号高さが変化すると、分離可能な周波数の最小間隔が変化することが分かる。そのため、微小信号検出処理（ＦＦＴ方式）においては、測定する試料の種類、試料濃度、及びサンプリング条件等にあわせて変調周波数の間隔を調整することが望ましい。よって、変調周波数の間隔を、多くの条件で２つのピークを分離可能である１００Ｈｚ以上とすることが望ましいが、多くの試料を測定する場合には、より狭い５０〜１００Ｈｚ、さらに狭い３０〜５０Ｈｚとすることが望ましい。
【００８６】
また、同時に測定できる試料の数が減少してしまうので、変調周波数の間隔を２００Ｈｚ以下、好ましくは、１５０Ｈｚ以下とすることが望ましい。
【００８７】
本発明の実施の形態では、試料６１，６２，６３，６４を透過した検出光の強度に応じた信号がＰＣ９０に入力されているが、これに限定されるものではなく、電気信号であれば何でも良い。
【００８８】
本発明の実施の形態では、複数の検出光用光源１２，２２，３２，４２を備えていたが、検出用光源は１つであってもよい。
【００８９】
また、本発明の実施の形態では、複数の試料の検出を実施したが、１つの試料の場合も同様に検出できる。
【００９０】
図９は、本発明の実施の形態に係る信号検出方法が実施される蛍光検出システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【００９１】
図９において、本発明の実施の形態に係る信号検出法が実施される蛍光検出システムＢは、図１に示される熱レンズ分光分析システムＡと同じ構成部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９２】
図９において、蛍光検出システムＢにおいては、熱レンズ分光分析システムＡとは異なり、検出光が必要ないので、光源ユニット２１０，２２０，２３０，２４０には検出光用光源及び合波器が省かれている。
【００９３】
蛍光検出システムＢでは、試料６１，６２，６３，６４に照射された励起光によって発生した蛍光を、励起光を照射するために用いたプローブ（セルフォックマイクロレンズ（ＳＭＬ）（登録商標））５１，５２，５３，５４で集光する。プローブ５１，５２，５３，５４で集光された蛍光は、光ファイバ１０１，１０２，１０３，１０４にて伝搬され、光ファイバ１０１，１０２，１０３，１０４の途中に設けられた分波モジュール２１１，２１２，２１３，２１４にて励起光と分離される。分離された蛍光は光ファイバ１２１，１２２，１２３，１２４を伝搬し、フォトダイオード７０にまとめて照射される。
【００９４】
フォトダイオード７０に照射された蛍光は、フォトダイオード７０によって光電変換され、信号としてＩＶアンプ８０に送られる。
【００９５】
ＩＶアンプ８０以降の信号の処理は、熱レンズ分光分析システムＡの場合と同様である。
【００９６】
また、本発明の目的は、実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。
【００９７】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００９８】
又、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。
【００９９】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【０１００】
更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の実施の形態に係る信号検出方法が実施される熱レンズ分光分析システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１のＰＣによって実行される微小信号検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】図２におけるＦＦＴ処理によって変換された周波数スペクトルを示すグラフである。
【図４】図２におけるピーク検出を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る信号検出方法によって検出されたピーク値に基づく検量線を説明する図であり、（ａ）は、図２の微小信号検出処理（ＦＦＴ方式）により求められた検量線であり、（ｂ）は、従来のロックインアンプにより求められた検量線である。
【図６】図２におけるピーク検出により検出されたピークが重なって分離されていないことを示す図である。
【図７】図２におけるピーク検出により検出されたピークが分離されていることを示す図である。
【図８】図２におけるピーク検出により基本波と２倍波が表れることを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る信号検出方法が実施される蛍光検出システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  第１の光源ユニット
１１  励起光用光源
１２  検出光用光源
１３  合波器
１４  変調器
５１  プローブ
６０  マイクロ化学チップ
６１  試料
８０  ＩＶアンプ
９０  ＰＣ
Ａ  熱レンズ分光分析システム
【図１】
2006234794.tif 000004
【図２】
2006234794.tif 000005
【図３】
2006234794.tif 000006
【図４】
2006234794.tif 000007
【図５】
2006234794.tif 000008
【図６】
2006234794.tif 000009
【図７】
2006234794.tif 000010
【図８】
2006234794.tif 000011
【図９】
2006234794.tif 000012