CN104508462A - 使用共焦显微镜或多光子显微镜的光学系统的光分析装置、光分析方法以及光分析用计算机程序 - Google Patents
使用共焦显微镜或多光子显微镜的光学系统的光分析装置、光分析方法以及光分析用计算机程序 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种在使用用于扫描分子计数法、FCS、FIDA、PCH等光分析技术的共焦显微镜或多光子显微镜的光学系统的光分析技术中能够在光强度测量前判定在光学系统中是否实现了预定的状态的技术。在本发明的测量来自配置在样本溶液中的光检测区域的光强度并进行光强度的分析的光分析技术中,根据一边使光检测区域相对于样本容器的位置移动一边由光检测器输出的信号强度的大小来执行判定处理,在该判定处理中,对光检测区域是否被配置在样本溶液中且是否能够执行来自光检测区域的光强度的测量和/或能够执行光强度的测量的上述光检测区域相对于样本容器的位置或该位置的范围进行判定。
Description
技术领域
本发明涉及一种光分析技术,能够使用共焦显微镜或多光子显微镜的光学系统等能够检测来自溶液中的微小区域的光的光学系统,检测来自分散或溶解在溶液中的原子、分子或它们的聚合体(以下将它们称为“粒子”。)、例如蛋白质、肽、核酸、脂质、糖链、氨基酸或它们的聚合体等生物体分子、病毒、细胞等粒子状的对象物、或非生物学粒子的光,来获取在分析或解析它们的状态(相互作用、结合/离解状态等)时有用的信息。此外,在本说明书中,所检测的光可以是荧光、磷光、化学发光、生物发光、散射光等。发光的粒子(以下称为“发光粒子”。)可以是其自身发光的粒子、或附加了任意的发光标识或发光探针的粒子。
背景技术
由于近年来的光测量技术的发展,使用共焦显微镜的光学系统和还能够进行光子计数(单光子检测)的超高灵敏度的光检测技术,能够检测/测量单光子或荧光单分子水平的微弱光。因此,提出了各种使用这样的微弱光测量技术对生物体分子等的特性、分子间相互作用、或结合/离解反应进行检测的光分析技术。作为这样的光分析技术,例如已知有荧光相关光谱分析(Fluorescence Correlation Spectroscopy:FCS。例如参照专利文献1-3)、荧光强度分布分析(Fluorescence-Intensity Distribution Analysis:FIDA。例如专利文献4)、光子计数直方图(Photon Counting Histogram:PCH。例如专利文献5)等。另外,在专利文献6~8中,提出了根据利用共焦显微镜的光学系统测量出的样本溶液的荧光信号的时间经过来检测荧光性物质的方法。
并且,本申请的申请人在专利文献9~11中提出了利用共焦显微镜或多光子显微镜的光学系统等能够检测来自溶液中的微小区域的光的光学系统的、基于与FCS、FIDA等光分析技术不同的原理的新的光分析技术。在所述的新的光分析技术(以下称为“扫描分子计数法”。)中,一边使作为光的检测区域的微小区域(以下称为“光检测区域”。在使用激励光的情况下,与激励光的会聚区域大致一致。)的位置在样本溶液内移动、即一边通过光检测区域对样本溶液内进行扫描,一边在光检测区域包含在样本溶液中分散且随机运动的发光粒子时逐个检测从该发光粒子发出的光,由此,能够对样本溶液中的发光粒子逐一地进行检测,来获取与发光粒子的计数、样本溶液中的发光粒子的浓度或数密度有关的信息。
专利文献1:日本特开2005-098876
专利文献2:日本特开2008-292371
专利文献3:日本特开2009-281831
专利文献4:日本特许第4023523号
专利文献5:国际公开2008-080417
专利文献6:日本特开2007-20565
专利文献7:日本特开2008-116440
专利文献8:日本特开平4-337446号公报
专利文献9:国际公开第2011/108369
专利文献10:国际公开第2011/108370
专利文献11:国际公开第2011/108371
发明内容
发明要解决的问题
如上所述,为了如扫描分子计数法、FCS、FIDA、PCH等光分析技术那样使用共焦显微镜或多光子显微镜的光学系统成功地执行光强度的测量,需要从样本溶液直到光检测器的光学系统成为预定的状态。例如在样本容器中必须可靠地存在样本溶液,光学系统的物镜的焦点区域、即微小区域(光检测区域)必须可靠地存在于所述样本溶液中。另外,在是液浸式的物镜的情况下,在物镜与样本容器之间必须存在规定的液体(水、油等)。并且,在被检测的光需要激励光的情况下,激励光必须以预定的强度且以预定的区域会聚于样本溶液内而形成微小区域,检测来自微小区域的光的光检测器需要成为能够将正常接收的光转换为电信号的状态。另外,特别是在扫描分子计数法的情况下,在一边使物镜的光检测区域的位置在样本溶液内移动一边执行光强度的测量时,如果在光检测区域的移动路径上存在从样本溶液内脱离的部分、对光强度的测量产生影响的异物等,则可能需要进行将该部分的光强度的测量值排除的处理等,分析处理耗费劳力,因此优选预先形成为不存在那样的从样本溶液内脱离的部分、异物等的状态。
如上所述,对于在从样本溶液直到光检测器的光学系统中是否达成了预定的状态的确认,需要掌握物镜的前端的小空间区域的状况,因此以往一般多基于使用者的经验来进行。特别是在光强度的测量时使用者难以直接确认物镜的视野或焦点区域附近的状况的情况下,经常在光强度的测量结束之后参照其结果来判断是否在光学系统为预定的状态下进行了所述测量。然而,根据使用者的经验、测量后的结果的状态来判定在光学系统中是否达成了预定的状态是没有效率的(根据实验条件的不同,也存在一次的光强度的测量需要数十分钟~一个小时左右的情况。),另外,也可能存在需要费用的情况。因而,不依赖于使用者的经验而能够在测量前判定在光学系统中是否实现了预定的状态是有利的。
这样,本发明的一个目的在于提供一种在如上述那样的使用用于扫描分子计数法、FCS、FIDA、PCH等光分析技术的共焦显微镜或多光子显微镜的光学系统的光分析技术中,即使不依赖于使用者的经验、光强度测量后的对结果的状态的观察也能够在光强度的测量前判定在光学系统中是否实现了预定的状态的新结构。
关于这一点,一般在使用共焦显微镜或多光子显微镜的光学系统的光分析装置的情况下,一般地,根据从样本溶液直到光检测器的光学系统的状态不同而由光检测器输出的信号强度中的背景(背景强度)的大小发生变化。即,只要参照由光检测器输出的信号强度的大小就能够判定在光学系统中是否达成了预定的状态、即是否达成了光检测区域被配置在样本溶液中且能够执行来自光检测区域的光强度的测量的状态。在本发明中,利用上述的知识。
用于解决问题的方案
根据本发明,通过下述装置来达成上述课题,该装置是使用共焦显微镜或多光子显微镜的光学系统测量来自配置在样本溶液中的光检测区域的光强度并进行所述的光强度的分析的光分析装置,其特征在于,包括:光检测区域位置移动器,其使光检测区域相对于样本容器的位置移动;光检测器,其用于检测来自光检测区域的光;以及判定器,其根据一边使光检测区域相对于样本容器的位置移动一边由光检测器输出的信号强度的大小,对光检测区域是否被配置在样本溶液中且是否能够执行来自光检测区域的光强度的测量和/或能够执行光强度的测量的光检测区域相对于样本容器的位置或该位置的范围进行判定。在所述结构中,共焦显微镜或多光子显微镜的光学系统的“光检测区域”是指共焦区组织、即显微镜中检测光的微小区域,在从物镜提供激励光的情况下,相当于该激励光会聚到的区域。另外,在本装置中执行的光强度的测量、分析只要是扫描分子计数法、FCS、FIDA、PCH等使用共焦显微镜或多光子显微镜的光学系统进行光强度的测量、分析的光分析技术,则可以是任意的。光检测区域相对于样本容器的位置可以通过使样本容器或承载样本容器的台移动或者通过变更光学系统的光路内的光学元件的朝向而使焦点位置移动来达成。
上述的本发明的装置基本上适用于与上述的专利文献等所记载的使用共焦显微镜或多光子显微镜的光学系统进行来自配置在样本溶液中的光检测区域的光强度的测量、分析的光分析装置。如已经提及的那样,只要参照由光检测器输出的信号强度的大小就能够判定在光学系统中是否达成了光检测区域被配置在样本溶液中且能够执行来自光检测区域的光强度的测量的状态。因此,在本发明中,在显微镜中,参照一边使光检测区域相对于样本容器的位置移动一边从光检测器输出的信号强度的大小,根据所述的信号强度的大小,对是否达成了光检测区域被配置在样本溶液中且能够执行来自光检测区域的光强度的测量的状态、或者达成了所述状态的光检测区域相对于样本容器的位置或该位置的范围进行判定。根据所述结构,不依赖于使用者的经验、光强度测量后的对结果的状态的观察而能够参照从光检测器输出的信号强度的大小本身,因此能够在确认出达成了光检测区域被配置在样本溶液中且能够执行来自光检测区域的光强度的测量的状态之后执行光强度的测量,从而是有利的。此外,典型的是,进行上述判定的判定器可以通过光分析装置的依照计算机程序的动作来实现。
在上述结构中,为了进行上述判定,判定器可以存储在光检测区域被配置在样本溶液中且能够执行来自光检测区域的光强度的测量时获得的从光检测器输出的信号强度的大小的范围(第一信号强度参照值范围)。而且,在一边使光检测区域相对于样本容器的位置移动一边执行判定时,可以参照由光检测器输出的信号强度的大小,在所述的信号强度的大小处于第一光强度参照值范围时,判定为在此时的光检测区域相对于样本容器的位置处能够执行来自光检测区域的光强度的测量。根据所述结构,即使在使用者难以直接视觉观察物镜的视野或焦点区域附近的状况的情况下,也能够容易地确认光检测区域是否被配置在样本溶液中且是否能够执行来自光检测区域的光强度的测量。
另一方面,在由光检测器输出的信号强度的大小偏离了第一光强度参照值范围时,不能执行来自光检测区域的光强度的测量。此时,可知根据不能执行来自光检测区域的光强度的测量的理由不同而由光检测器输出的信号强度的大小不同。因此,在上述结构中,可以构成为判定器在由光检测器检测出的光强度的大小偏离了第一光强度参照值范围时,根据由光检测器输出的信号强度的大小来判定不能执行来自光检测区域的光强度的测量的理由。根据所述结构,在不能执行来自光检测区域的光强度的测量时,能够掌握其理由,因此能够适当地进行处置使得能够执行来自光检测区域的光强度的测量。
作为用于判定上述不能执行来自光检测区域的光强度的测量的理由的结构,具体地说,可以预先存储在下述情况(i)~(v)中的至少一个情况下由光检测器输出的信号强度的大小的范围,在由光检测器输出的信号强度的大小处于预先存储的范围中的一个范围时,判定为不能执行来自光检测区域的光强度的测量的理由是下述情况(i)~(v)中的与由光检测器输出的信号强度的大小所属的预先存储的范围对应的情况,其中,(i)是在样本容器内没有样本溶液的情况、(ii)是在物镜为液浸式时不存在应该充满于物镜与样本容器之间的液体的情况、(iii)是光检测区域位于样本容器的壁的情况、(iv)是光检测器发生了故障的情况以及(v)是在光强度的测量中需要照射激励光时激励光没有以预定的状态会聚到光检测区域的情况。预先存储的信号强度的大小的范围的数据可以通过在能够确认光检测区域附近的状况的状态下进行的预备实验等来获取。此外,对于例如激励光的照射的问题、光检测器的故障之类的情形,即使在样本容器内不准备样本溶液也能够检测。因而,在上述的结构中,也可以构成为判定器根据光检测区域没有配置在样本溶液内时由光检测器输出的信号强度的大小来判定是否存在不能执行来自光检测区域的光强度的测量的原因。
另外,在如之前列举的那样的各种光分析技术中的扫描分子计数法等中,一边在样本溶液内移动光检测区域的位置一边执行来自光检测区域的光的强度的测量。在这种情况下,如已经提及的那样,优选成为在光检测区域的移动路径上不存在从样本溶液内脱离的部分、对光强度的测量产生影响的异物等的状态。关于这一点,在光检测区域通过存在从样本溶液内脱离的部分、异物等的区域时,同样地,从光检测器输出的信号强度的背景出现变化,典型的是,此时的信号强度增大。另外,在移动路径是循环路径的情况下,基于存在光检测区域从样本溶液内脱离的部分、异物等而观测到周期性的信号强度的增大。
因此,在上述本发明的装置是如扫描分子计数法那样一边使光检测区域在样本溶液内的位置移动一边进行来自光检测区域的光强度的测量的装置的情况下,可以构成为在执行来自光检测区域的光强度的测量之前,当在一边移动光检测区域的位置一边由光检测器输出的信号强度的大小中存在超过第一规定值的位置或者以与光检测区域的位置的移动周期大致相同的周期存在超过第二规定值的位置时,该移动路径不是优选的,因此变更光检测区域的位置的移动路径。第一规定值和第二规定值可以适当地通过实验进行设定,可以是相同的值,也可以是不同的值。
作为上述的本发明的一系列结构中的一个实施方式的例子,判定器所进行的上述判定可以在执行来自光检测区域的光强度的测量之前自动地进行。具体地说,例如在将被分注有样本溶液的样本容器载置在光分析装置之后,首先将光检测区域配置为位于样本容器的外侧并参照由光检测器输出的信号强度的大小。在此,根据信号强度的大小,能够确认激励光或光检测器有无异常、在液浸式物镜的情况下确认在透镜前端有无液体。之后,以横穿样本容器的方式移动光检测区域的位置,依次参照此时的由光检测器输出的信号强度的大小,根据信号强度的大小,可以确认容器的壁的存在范围、容器内的范围和/或有无样本溶液。这样,在基于上述一系列的信号强度的大小的判定中,确认光检测区域是否被配置在样本溶液中且是否能够执行来自光检测区域的光强度的测量,或者确认能够执行光强度的测量的位置或该位置的范围,在判明不能执行来自光检测区域的光强度的测量的情况下,可以向使用者发出警告。并且,在执行一边使光检测区域在样本溶液内的位置移动一边进行来自光检测区域的光强度的测量的形式的光分析技术的情况下,使光检测区域的位置在样本溶液内预定的路径上移动,参照由光检测器输出的信号强度的大小,将信号强度的大小与第一或第二规定值进行比较,可以确认在移动路径上有无从样本溶液内脱离的部分、对光强度的测量产生影响的异物等。而且,在估计出在移动路径上存在从样本溶液内脱离的部分、对光强度的测量产生影响的异物等的情况下,可以变更移动路径。
上述的本发明的装置中的根据一边使光检测区域相对于样本容器的位置移动一边由光检测器输出的信号强度的大小对光检测区域是否被配置在样本溶液中且是否能够执行来自光检测区域的光强度的测量进行判定或者对能够执行光强度的测量的光检测区域相对于样本容器的位置或该位置的范围进行判定的判定处理通过通用的计算机也能够实现。因而,根据本发明的另一个方式,提供一种光分析用计算机程序,用于使用共焦显微镜或多光子显微镜的光学系统测量来自配置在样本溶液中的光检测区域的光强度并进行所述的光强度的分析,该计算机程序的特征在于,使计算机执行以下步骤:使光检测区域相对于样本容器的位置移动;检测一边使光检测区域相对于样本容器的位置移动一边由光检测器输出的信号强度;以及判定步骤,根据信号强度的大小,对光检测区域是否被配置在样本溶液中且是否能够执行来自光检测区域的光强度的测量和/或能够执行光强度的测量的光检测区域相对于样本容器的位置或该位置的范围进行判定。此外,将计算机程序通过存储到计算机能够读取的存储介质中来提供。计算机通过读出存储在存储介质中的程序来执行信息的加工、运算处理,由此实现上述的步骤。在此,计算机能够读取的记录介质可以是磁盘、磁光盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。并且,上述的程序也可以通过通信线路传输到计算机,由接受该传输的计算机来执行程序。
在所述结构中也同样地,可以是,在判定步骤中,在由光检测器输出的信号强度的大小处于预先存储的光检测区域被配置在样本溶液中且能够执行来自光检测区域的光强度的测量时的第一信号强度参照值范围时,判定为在此时的光检测区域相对于样本容器的位置处能够执行来自光检测区域的光强度的测量。而且,可以是,在由光检测器检测出的光强度的大小偏离了第一光强度参照值范围时,根据由光检测器输出的信号强度的大小来判定不能执行来自光检测区域的光强度的测量的理由。作为所述的方式之一,可以是,在判定步骤中,在由光检测器输出的信号强度的大小处于预先存储的在下述情况(i)~(v)下由光检测器输出的信号强度的大小的范围中的一个范围时,判定为不能执行来自光检测区域的光强度的测量的理由是下述情况(i)~(v)中的与由光检测器输出的信号强度的大小所属的预先存储的范围对应的情况,其中,(i)是在样本容器内没有样本溶液的情况、(ii)是在物镜为液浸式时不存在应该充满于物镜与样本容器之间的液体的情况、(iii)是光检测区域位于样本容器的壁的情况、(iv)是光检测器发生了故障的情况以及(v)是在光强度的测量中需要照射激励光时激励光没有以预定的状态会聚到光检测区域的情况。另外,可以是,在判定步骤中,根据光检测区域没有配置在样本溶液内时由光检测器输出的信号强度的大小来判定是否存在不能执行来自光检测区域的光强度的测量的原因。
并且,在上述的计算机程序中也同样地,在该计算机程序是用于一边使光检测区域在样本溶液内的位置移动一边进行来自光检测区域的光强度的测量的光分析用计算机程序的情况下,可以是,在执行来自光检测区域的光强度的测量之前,当在一边移动光检测区域的位置一边由光检测器输出的信号强度的大小中存在超过第一规定值的位置或者以与光检测区域的位置的移动周期大致相同的周期存在超过第二规定值的位置时,使计算机执行变更光检测区域的位置的移动路径的步骤。
另外,在上述的计算机程序中也同样地,优选地可以在执行来自光检测区域的光强度的测量之前使计算机自动地执行判定步骤。
根据上述的本发明的装置或计算机程序,提供一种包括以下过程的新的方法:根据一边使光检测区域相对于样本容器的位置移动一边由光检测器输出的信号强度的大小,对光检测区域是否被配置在样本溶液中且是否能够执行来自光检测区域的光强度的测量进行判断,或者对能够执行光强度的测量的光检测区域相对于样本容器的位置或该位置的范围进行判定。这样,根据本发明,还提供一种使用共焦显微镜或多光子显微镜的光学系统测量来自配置在样本溶液中的光检测区域的光强度并进行光强度的分析的光分析方法,该方法的特征在于,包括以下过程:移动过程,使光检测区域相对于样本容器的位置移动;信号检测过程,检测一边使光检测区域相对于样本容器的位置移动一边由光检测器输出的信号强度;以及判定过程,根据上述信号强度的大小,对光检测区域是否被配置在样本溶液中且是否能够执行来自光检测区域的光强度的测量和/或能够执行光强度的测量的光检测区域相对于样本容器的位置或该位置的范围进行判定。
在所述结构中也同样地,可以是,在判定过程中,在由光检测器输出的信号强度的大小处于预先存储的光检测区域被配置在样本溶液中且能够执行来自光检测区域的光强度的测量时的第一信号强度参照值范围时,判定为在此时的光检测区域相对于样本容器的位置处能够执行来自光检测区域的光强度的测量。而且,可以是,在由光检测器检测出的光强度的大小偏离了第一光强度参照值范围时,根据由光检测器输出的信号强度的大小来判定不能执行来自光检测区域的光强度的测量的理由。作为所述方式之一,可以是,在判定步骤中,在由光检测器输出的信号强度的大小处于预先存储的在下述情况(i)~(v)下由光检测器输出的信号强度的大小的范围中的一个范围时,判定为不能执行来自光检测区域的光强度的测量的理由是下述情况(i)~(v)中的与由光检测器输出的信号强度的大小所属的预先存储的范围对应的情况,其中,(i)是在样本容器内没有样本溶液的情况、(ii)是在物镜为液浸式时不存在应该充满于物镜与样本容器之间的液体的情况、(iii)是光检测区域位于上述样本容器的壁的情况、(iv)是光检测器发生了故障的情况以及(v)是在光强度的测量中需要照射激励光时激励光没有以预定的状态会聚到光检测区域的情况。另外,也可以是,在判定过程中,根据光检测区域没有配置在样本溶液内时由光检测器输出的信号强度的大小来判定是否存在不能执行来自光检测区域的光强度的测量的原因。
并且,在上述方法中也同样地,在应用于一边使上述光检测区域在样本溶液内的位置移动一边进行来自上述光检测区域的光强度的测量的光分析技术的情况下,可以是,在执行来自光检测区域的光强度的测量之前,当在一边移动光检测区域的位置一边由光检测器输出的信号强度的大小中存在超过第一规定值的位置或者以与光检测区域的位置的移动周期大致相同的周期存在超过第二规定值的位置时,变更光检测区域的位置的移动路径。
另外,在上述方法中也同样地,判定过程可以在执行来自光检测区域的光强度的测量之前自动地执行。
本发明依照扫描分子计数法(专利文献6-8)、FIDA(专利文献4)、FCS(专利文献1-3)等处理,典型地应用于用于分析或解析蛋白质、肽、核酸、脂质、糖链、氨基酸或它们的聚合体等生物体分子、病毒、细胞等粒子状的生物学对象物在溶液中的状态的用途的光分析技术,但是也可以用于分析或解析非生物学粒子(例如原子、分子、胶束(micelles)、金属胶体等)在溶液中的状态,应该理解为这种情况也属于本发明的范围。
发明的效果
这样,根据上述的本发明的结构,在使用共焦显微镜或多光子显微镜的光学系统的光分析技术中,参照从光检测器输出的信号强度的大小,能够判定光学系统的状态是否为能够执行光强度的测量的状态,因此即使不依赖于使用者的经验、光强度测量后的对结果的状态的观察,也能够在进行实际的检查等测量之前确认是否能够正确地进行测量。因而,能够预先防止尽管光学系统中产生各种问题而不是能够执行光强度的测量的状态、或者尽管光检测区域在不能执行光强度的测量的位置或光检测区域处于不能执行光强度的测量的范围内或光检测区域通过不能执行光强度的测量的范围,使用者也未注意到这些情况而执行了需要比较长时间的光强度的测量。而且,根据所述结构,能够降低所谓的测量失败的频率,能够期待测量效率的改善。
通过本发明的以下优选实施方式的说明可清楚本发明的其它目的和优点。
附图说明
图1的(A)是实现本发明的光分析装置的内部结构的示意图。图1的(B)是共焦区组织(共焦显微镜的观察区域)的示意图。图1的(C)是变更反射镜7的朝向使光检测区域的位置移动的机构的示意图。图1的(D)是移动微板的水平方向位置来移动光检测区域的位置的机构的示意图。
图2的(A)是在光分析装置中使用的微板的立体图。图2的(B)是示意性地表示在微板的下方相对于该微板相对地移动物镜位置的情形的图。
图3的(A)是底面被形成为平坦的微管型容器的示意图。图3的(B)是在光分析装置中使用微管型容器进行光强度的测量的情况下的示意性的侧方图。图3的(C)是表示在图3的(B)的状态下使共焦区组织相对于微管型容器在水平方向上以0.05mm的间距移动时光检测器所输出的信号强度的曲线图。左侧是在容器内存在样本溶液的情况,右侧是在容器内没有样本溶液的情况。
图4的(A)是示意性地表示在样本溶液内移动共焦区组织的位置时的移动路径的图。左侧是圆形的移动路径,右侧是直线的移动路径。图4的(B)是示意性地表示在共焦区组织的移动路径上存在异物X的情况下进行路径变更的图。图4的(C)表示在扫描分子计数法的测量中在路径上存在异物的情况下的测量例。
图5是以流程图的形式表示本发明的在光强度的测量之前执行的判定处理的一个例子的图。
附图标记说明
1:光分析装置(共焦显微镜);2:光源;3:单模光纤(single-mode opticalfiber);3a:光纤出射端;4:准直透镜;4a:针孔;5:分色镜;6、7、11:反射镜;7a:反射镜偏转器;8:物镜;8a:液浸用液体;9:微板;9a:微管型容器;10:皿(样本溶液容器);10a:皿的壁部;10b:微板的底部;12:聚光镜(condenser lens);13:针孔;14:屏蔽滤波器;15:多模光纤(multi-modeoptical fiber);16:光检测器;17:反射镜偏转器电动机;17a:台位置变更装置;18:计算机;CV:共焦区组织(光检测区域)。
具体实施方式
以下详细说明本发明的优选实施方式。
光分析装置的结构
本发明如图1的(A)示意性地例示的那样被应用于将能够执行扫描分子计数法、FCS、FIDA、PCH等的共焦显微镜的光学系统和光检测器组合而成的光分析装置。参照图1的(A),光分析装置1由光学系统2~17以及用于控制光学系统的各部分的动作并且获取并解析数据的计算机18构成。光分析装置1的光学系统可以与通常的共焦显微镜的光学系统相同,在此,使从光源2发射并在单模光纤3内传播的激光(Ex)在光纤的出射端成为以由固有的NA决定的角度发散的光而发射,通过准直器4成为平行光,被分色镜5、反射镜6、7反射,入射到物镜8。典型的是,在物镜8的上方配置有微板9,该微板9排列有注入了1μL~几十μL的样本溶液的样本容器或皿10,从物镜8射出的激光在样本容器或皿10内的样本溶液中聚焦,形成光强度强的区域(激励区域)。在样本溶液中分散或溶解有作为观测对象物的单一粒子、典型的是荧光性发光粒子或附加有荧光色素等发光标识的发光粒子,当所述发光粒子进入激励区域时,在其间发光粒子被激励而释放出光。释放出的光(Em)通过物镜8、分色镜5,被反射镜11反射后被聚光镜12聚光,通过针孔13,透过屏蔽滤波器14(在此,只选择特定波长频带的光成分。),被导入到多模光纤15,到达光检测器16,在被变换为按时间序列的电信号之后输入到计算机18,进行用于光分析的处理。此外,如本领域技术人员所了解的那样,在上述结构中,针孔13配置在与物镜8的焦点位置共轭的位置,由此仅从如图1的(B)示意性地表示的激光的焦点区域、即激励区域内发出的光通过针孔13,来自激励区域以外的光被遮断。图1的(B)所例示的激光的焦点区域通常是具有1fL~10fL左右的有效体积的本光分析装置中的光检测区域(典型的是光强度以区域中心为顶点的高斯型分布。有效体积是以光强度为的1/e2的面为边界的大致椭圆球体的体积。),被称为共焦区组织。另外,在本发明中,检测来自一个发光粒子的光、例如来自一个荧光色素分子的微弱光,因此作为光检测器16,优选的是使用能够在光子计数中使用的超高灵敏度的光检测器。在光的检测是通过光子计数进行的情况下,以在规定时间内按每个规定的单位时间(BINTIME)逐次测量来到光检测器的光子的个数的方式执行光强度的测量。因而,在这种情况下,按时间序列的光强度的数据是按时间序列的光子计数数据。另外,可以在显微镜的台(未图示)设置用于移动微板9的水平方向位置以变更要观察的皿10的台位置变更装置17a。可以由计算机18控制台位置变更装置17a的动作。根据所述结构,在存在多个检体的情况下也能够达成迅速的测量。
并且,在上述的光分析装置的光学系统中,还可以设置在上述的光分析装置的光学系统中执行扫描分子计数法时用于通过光检测区域扫描样本溶液内、即用于使焦点区域即光检测区域的位置在样本溶液内移动的机构(光检测区域位置移动器),或者根据执行FCS、FIDA、PCH等的方式而设置用于通过光检测区域扫描样本溶液内、即用于使焦点区域即光检测区域的位置在样本溶液内移动的机构(光检测区域位置移动器)。作为所述的用于移动光检测区域的位置的机构,如图1的(C)示意性地例示的那样,可以采用变更反射镜7的朝向的反射镜偏转器17(变更光路来使光检测区域的绝对位置移动的方式)。所述反射镜偏转器17可以与在通常的激光扫描型显微镜中装备的检电镜装置相同。另外,还如图1的(D)所例示的那样,使台位置变更装置17a进行动作以移动注入了样本溶液的容器10(微板9)的水平方向的位置来使光检测区域在样本溶液内的相对位置移动(使样本溶液的位置移动的方式)。无论在哪种方式的情况下,都在计算机18的控制下,与光检测器16的光检测协调地驱动反射镜偏转器17或台位置变更装置17a以达成所期望的光检测区域的位置的移动图案。可以从圆形、椭圆形、矩形、直线、曲线或它们的组合中任意地选择光检测区域的位置的移动轨迹(可以设为在计算机18中的程序中能够选择各种移动图案。)。此外,虽然没有图示,但也可以通过使物镜8或台上下移动来使光检测区域的位置在上下方向上移动。
在作为观测对象物的发光粒子通过多光子吸收而发光的情况下,上述光学系统被用作多光子显微镜。在这种情况下,只在激励光的焦点区域(光检测区域)释放光,因此可以去除针孔13。另外,在作为观测对象物的发光粒子不通过激励光而通过化学发光、生物发光现象发光的情况下,可以省略用于生成激励光的光学系统2~5。在发光粒子通过磷光或散射而发光的情况下,能够直接使用上述的共焦显微镜的光学系统。并且,可以在光分析装置1中如图示那样设置多个激励光源2,可以设为能够根据发光粒子的激励波长而适当地选择激励光的波长。同样地,可以在检测光光路上插入分色镜14a,来将检测光分割为多个波长频带,并分别由多个光检测器16检测。
并且,本发明也可以应用于在存在有意义的背景光的情况下对观测对象粒子进入光检测区域而引起的光强度值的下降进行检测的形式的光分析技术。在这种情况下,光学系统与上述相同,但是在样本溶液中分散有发出背景光的发光物质和发光强度相对较低的观测对象粒子。
计算机18具备CPU和存储器,通过CPU执行各种运算处理来执行本发明的过程。此外,各过程也可以通过硬件构成。本实施方式所说明的处理的全部或一部分可以由计算机18使用存储有实现这些处理的程序的计算机能够读取的存储介质来执行。即,计算机18可以通过读出存储在存储介质中的程序执行信息的加工、运算处理来实现本发明的处理过程。在此,计算机能够读取的记录介质可以是磁盘、磁光盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等,或者也可以将上述程序通过通信线路传输到计算机,由接受该传输的计算机来执行程序。
是否能够执行光强度的测量的判定机构
如“发明内容”所提及的那样,在上述的光分析装置中在未注意到光检测区域未存在于样本溶液内(光检测区域的位置离开了样本溶液、或者在样本容器内未放入样本溶液等。)、在需要激励光的情况下激励光的聚光状态存在异常、或者光检测器的输出存在异常等而执行了来自光检测区域的光强度的测量的情况下,导致所述的光强度的测量变得无用。因而,在光强度的测量时,期望事先确认从样本溶液直到光检测器的光学系统为了进行来自光检测区域的光强度的测量而变为预定的状态从而能够执行光强度的测量。然而,在上述的光分析装置中,物镜的前端区域、样本容器等的尺寸比较小,使用者可能难以视觉上进行确认。另外,在共焦显微镜或多光子显微镜不以成像为目的而以光强度的测量作为主要目的的情况下,有时没有设置用于观察物镜的视野的机构、例如目镜、显微镜像摄影用摄像机等,在这种情况下,更难以确认物镜的光轴方向前方的光检测区域附近的状态。
因此,在本发明中,在安装样本容器(9、10)之后,参照一边使光检测区域相对于样本容器的位置移动一边从光检测器输出的信号强度的大小,根据所述的信号强度的大小,对是否达成了光检测区域被配置在样本溶液中且能够执行来自光检测区域的光强度的测量的状态进行判定,或者对达成了所述状态的光检测区域相对于样本容器的位置或该位置的范围进行判定。如已经记述的那样,在使用了共焦显微镜或多光子显微镜的光学系统的光分析装置的情况下,根据从样本溶液直到光检测器的光学系统的状态的不同而激励光的散射/反射、杂散光、盲荧光的状态、光检测器本身的噪声发生变化,从而由光检测器输出的信号强度中的背景(背景强度)的大小发生变化。而且,所述变化通常大于在光检测区域内有无作为观测对象的粒子所引起的光强度的变化。因而,通过参照由光检测器输出的信号强度,能够在光强度的测量之前对是否达成了光检测区域被配置在样本溶液中且能够执行来自光检测区域的光强度的测量的状态进行判定,或者对达成了所述状态的光检测区域相对于样本容器的位置或该位置的范围进行判定。
图2示意性地示出了本发明中的如上述那样的判定处理的情形。参照该图,样本容器如图2的(A)示意性地描绘的那样是多个皿10排列而成的微板9,在物镜8是液浸式物镜时,在能够执行光强度的测量的状态下,如图2的(B)示意性地示出的那样,对物镜8与微板9的底面10b之间提供液体8a且光检测区域CV存在于样本溶液S内。然而,如图中虚线所示的那样,在皿10与物镜8之间的位置发生了偏移而光检测区域CV存在于皿10的壁10a内的情况下(左图)、在不存在液体8a的情况下、在皿10内不存在样本溶液的情况下(右图),激励光的散射光或反射光等的强度与光检测区域CV存在于样本溶液S内而能够执行光强度的测量的状态不同,所述的差异表现在由光检测器输出的信号强度中。另外,在激励光Ex没有以预定的形态照射的情况下(在没有照射激励光的情况下、在聚光区域不在物镜、针孔的共轭位置的情况等下),该情形也反映在由光检测器输出的信号强度中。
因此,在本实施方式中,优选的是,如图2的(B)的箭头那样使物镜8的位置相对于样本容器相对地移动来改变光检测区域相对于样本容器的位置,与此同时检测由光检测器输出的信号强度。然后,计算机18将能够执行光强度的测量的状态下的由光检测器输出的信号强度预先存储到存储装置中,将相对于样本容器移动物镜8的位置时所检测出的光检测器的输出信号强度与预先存储的上述信号强度进行比较,由此能够检测在光检测区域存在于任意的位置时是否能够执行光强度的测量,或者检测能够执行光强度的测量的位置的范围。另外,更为优选的是,通过将由于上述列举的各种要因而不能执行光强度的测量的状态下的由光检测器输出的各个信号强度预先存储到存储装置,在光检测区域存在于任意的位置时不能执行光强度的测量的情况下,通过判定此时的信号强度与对应各种要因的预先存储的上述信号强度中的哪一个大致一致,能够判定不能执行光强度的测量的要因。此外,应该理解为预先存储的上述一系列状态的信号强度能够在与进行光强度的测量相同的条件下事先对同一光分析装置进行测量而得到。即,关于各测量条件,如果以能够确认从样本容器直到光检测器的光学系统的状态的方式测量了一次一系列状态的信号强度并进行存储,则以后能够利用所存储的该信号强度的值。
不能执行光强度的测量的情况可以是例如下述的情况。
(i)没有照射激励光的情况
(ii)光检测器发生了故障的情况
(iii)与液浸式物镜的情况对应的液体(水、硅油等)没有被载置在物镜前端的情况[在干燥式物镜的情况是在物镜前端存在异物的情况]
(iv)在光检测区域位于容器的壁部的情况
(v)在皿内没有注入样本溶液的情况
(vi)其它情况
图3示出了使用如图3的(A)示意性地表示那样的微管型容器9a作为样本容器的情况的例子。所述的微管9a是将在本领域中、例如PCR等中经常使用的塑料制的微管的底部形成为平坦状而得到的。在使用该微管9a的情况下,如图3的(B)示意性地表示的那样,在具有开口部的板状的座(adapter)上安装多个微管9a,物镜8隔着液浸用的液体接近微管9a的底面。在所述结构中,在执行本发明的判定处理时,如图示那样,与图2的(B)的情况同样地使物镜8的位置相对于样本容器相对地移动,与此同时检测由光检测器输出的信号强度。图3的(C)示出一边确认光检测区域的位置的状态一边使如图3的(B)所例示那样的物镜8(水浸式物镜)相对于样本容器的相对位置每次移动0.05mm时的光检测器的输出的例子。此外,在该图中,纵轴为光检测器的输出信号强度,以在每个测量单位时间(BIN TIME)检测出的光子数为单位[kHz]表示(在没有照射激励光的情况下,光子不会到达光检测器,因此信号强度是将光检测器自身的噪声换算为光子数单位得到的值。)。另外,在该图中,左侧的曲线是在被注入了样本溶液的容器中获得的结果,右侧的曲线是在空的容器中获得的结果。
参照图3的(C),理解出在光检测区域分别处于容器的外侧、容器的壁、存在样本溶液的容器内、空的容器内的情况下光检测器的输出信号强度与容器的结构相对应地变化。更详细地说,在图示的实验条件下,光检测器的输出信号强度如下面那样。
(a)光检测区域处于容器的外侧的状态
(a-1)在物镜的前端不存在液浸用水的状态···0.3kHz
(a-2)在物镜的前端存在液浸用水的状态···0.5kHz
(b)光检测区域处于容器的壁部的状态···3.0kHz以上
(c)光检测区域处于容器的内侧的状态
(c-1)在容器内存在溶液的情况···0.7kHz
(c-2)容器内为空的情况···0.2kHz
另外,在没有照射激励光的情况下,光检测器的输出信号强度为0.2kHz,在将光检测器关闭的情况下,光检测器的输出信号强度为0kHz。此外,确认出,上述的信号强度的值依赖于激励光强度时,即使激励光强度发生变化,各个的大小关系也被保持。上述的结果示出,通过参照光检测器的输出信号强度,能够判定光检测区域处于什么样的状态且是否能够执行光强度的测量,并且在不能执行光强度的测量的情况下,能够确定其原因。
这样,在本发明的实施方式中,在测量光强度时,在执行测量之前,使物镜8的位置相对于样本容器相对地移动,与此同时检测由光检测器输出的信号强度。然后,通过判定所检测出的信号强度是否与预先存储的能够执行光强度的测量的情况下的值[(c-1)在光检测区域处于注入有样本溶液的容器的内侧的情况下的值]实质一致,能够判定在光检测区域处于任意的位置的情况下是否能够执行光强度的测量。另外,通过确定由光检测器输出的信号强度与预先存储的能够执行光强度的测量的情况下的值实质(在允许的误差的范围内(以下同样))一致的光检测区域的位置的范围,能够确定能够执行光强度的测量的位置的范围。并且,通过将如上述那样的各种状态下的(以能够确认光检测区域的状态的方式测量出的)信号强度预先存储到计算机18,由此在判断为不能执行光强度的测量的情况下,判定由光检测器输出的信号强度与预先存储的值中的哪一个实质一致或接近,从而能够确定不能执行光强度的测量的原因。根据所述结构,期待能够预先防止没有注意到忘记载置样本容器、样本容器的位置偏离、忘记放入样本溶液、忘记载置液浸用液体或者蒸发等导致的液浸用液体的丢失、载置错误的液浸用液体、激励光的照射错误、光检测器的异常等而执行了光强度的测量等测量的失败。此外,如上述那样判定出的能够执行光强度的测量的位置或该位置的范围在计算机18的存储装置中与光分析装置的结构、样本容器的尺寸相关联地进行存储,可以在以后执行的光强度的测量时利用。
一边移动光检测区域一边进行光强度的测量的情况下的移动路径的确
认
另外,如已经提及的那样,在扫描分子计数法、或FCS、FIDA、PCH等几个方式中,如图4的(A)所例示的那样一边通过光检测区域CV扫描样本溶液内一边执行来自光检测区域CV的光强度的测量。在这种情况下,当在光检测区域的移动路径上存在从样本溶液脱离的部分、异物(图4的(B)中的X)时,需要费时费力地将那些部分在测量数据中去除。因而,在一边通过光检测区域扫描样本溶液内一边进行光强度的测量的方式中,优选为在测量前事先确认在光检测区域的移动路径上不存在从样本溶液脱离的部分、异物。
关于这一点,在光检测区域的移动路径上存在从样本溶液脱离的部分、异物的情况下,在光检测区域通过那些部分时,散射/反射的状态发生变化,产生背景光的变动(通常来说信号强度变得非常大。)。因而,与是否能够执行光强度的测量的上述判定的情况同样地,通过参照光检测区域在移动路径上移动的过程中的光检测器的输出信号强度,能够判定有无从样本溶液脱离的部分、异物。
图4的(C)是在一边移动光检测区域的位置一边进行光强度的测量且在光检测区域的移动路径上存在异物的情况下的光强度(光子计数)的测量数据的例子。在该图的例子中,作为激励光,使用波长640nm的激光将物镜的出射强度调整为1mW,使光检测区域以9000rpm(周期~6667微秒)旋转移动。此外,BIN TIME设为10微秒。在该图的例子的情况下,以与光检测区域的移动周期6667微秒大致一致的间隔出现了光子计数超过50计数的峰值。通常作为观测对象粒子的发光粒子(ATTO647N、ATTO633等)发出的光强度为10计数左右,因此与图中的光检测区域的移动周期同步地产生的光子计数的峰值认为是在移动路径上固定存在的异物。另外,在光检测区域的移动路径例如横穿容器的壁的情况下,也如从图3的(C)的结果理解的那样同样输出基于观测对象粒子所估计不出的程度的大的信号强度。
这样,在本实施方式中,在一边移动光检测区域的位置一边进行光强度的测量的情况下,基于如上述的结果所例示那样的知识,在执行光强度的测量之前,使光检测区域的位置沿着其移动路径移动,并检测光检测器的输出信号强度。然后,在所检测出的输出信号强度中存在超过适当设定的阈值的值的情况下,可以判定为在移动路径上存在从样本溶液脱离的部分、异物等。另外,在移动路径为循环路径的情况下,在使光检测区域的位置多次沿着移动路径移动而获得的光检测器的输出信号强度中与光检测区域的移动周期同步地出现超过适当设定的阈值的值的情况下,可以判定为在移动路径上存在固定存在的异物等。然后,在判明在移动路径上存在从样本溶液脱离的部分、异物等时,可以如图4的(B)的右图那样适当变更移动路径。
判定处理的流程
本发明中的上述判定处理可以在设置样本容器之后且执行光强度的测量之前,依照计算机18的存储装置(未图示)中存储的程序(根据一边使光检测区域的位置相对于样本容器移动一边由光检测器输出的信号强度的大小对光检测区域是否被配置在样本溶液中且是否能够执行来自光检测区域的光强度的测量进行判定或者对能够执行光强度的测量的光检测区域相对于样本容器的位置或该位置的范围进行判定的判定步骤、变更光检测区域的位置的移动路径的步骤)来执行(即,执行判定处理的判定器通过光分析装置依照计算机中的程序进行动作来实现。)。图5示出了在使用具有多个皿的微板的情况或使用如图3那样的被支承在座上的多个微管作为样本容器的情况下的判定处理的过程的一例。(以下将来自光检测区域的光强度的测量称为“本测量”。)
参照图5,在判定处理中,当在设置样本容器之后使用者对计算机18输入执行判定处理的指示时,移动载置有样本容器的台使得物镜8的焦点区域(光检测区域)位于样本容器的外侧(步骤100)。此外,如果可能,则也可以使物镜8下方的反射镜偏转器7a进行动作来将光检测区域移动到样本容器的外侧。在此,检测光检测器的输出信号强度(步骤110),判定所检测出的输出信号强度是否处于预先存储的阈值Io±Δo的范围内(步骤120)。在此,预定的状态是物镜8隔着液浸用液体8a接近样本容器9的底面10b的状态,因此阈值Io被设定为在所述状态下应该获得的信号强度(例如阈值Io=0.5kHz)。Δo是可以适当设定的误差范围。
在步骤120的判定处理中,在所检测出的输出信号强度偏离了阈值Io±Δo的范围时,存在某些异常,因此可以将所检测出的输出信号强度与预先存储的异常时的信号强度值进行比较来确定异常的原因(步骤125)。具体地说,例如可以与输出信号强度的值相应地如下述那样进行处置。
(i)在输出信号强度=[不存在液浸用液体时的值]时(例:0.3kHz)
显示表示有可能没有液浸水这种意思的消息而结束处理。在装置中有自动供水机构的情况下,实施自动供水后再次执行判定处理。
(ii)在输出信号强度=[光检测器的背景值]时(例:0.2kHz)
显示表示有可能激光器发生了故障这种意思的消息而结束处理。
(iii)在输出信号强度<[光检测器的背景值]时
显示表示有可能光检测器发生了故障这种意思的消息而结束处理。
在步骤120的判定处理中,在所检测出的输出信号强度处于阈值Io±Δo的范围内时,依照样本容器的尺寸信息,移动载置有样本容器的台使得物镜8的焦点区域位于样本容器的壁部内(步骤130),检测光检测器的输出信号强度(步骤140),判定所检测出的输出信号强度是否为预先存储的阈值Iw以上(步骤150)。在此,预定的状态是物镜8的焦点区域处于样本容器的壁部内的状态,因此阈值Iw被设定为在所述状态下应该获得的信号强度值(例如阈值Iw=3kHz)。在此,在所检测出的输出信号强度不为阈值Iw以上的情况下,估计是不存在皿或管或者皿或管的位置偏离了预定的位置,因此显示该意思,可以使使用者选择跳过该皿或管而进入下一个皿或管、或者暂时结束处理(步骤155)。
在步骤150的判定处理中,在所检测出的输出信号强度为阈值Iw以上时,依照样本容器的尺寸信息,移动载置有样本容器的台使得物镜8的焦点区域位于样本容器(皿或管)的内侧(步骤160),检测光检测器的输出信号强度(步骤170),判定所检测出的输出信号强度是否在预先存储的阈值Ii±Δi的范围内(步骤180)。在此,预定的状态是物镜8的焦点区域处于样本容器的皿或管内的样本溶液中的状态,因此阈值Ii被设定为在所述状态下应该获得的信号强度(例如阈值Ii=0.7kHz)。Δi是可以适当设定的误差范围。此外,步骤180的判定也可以为判定输出信号强度是否为阈值Ii以上。另外,阈值Ii与本测量中使用的样本溶液的背景光对应地设定,例如在观测对象粒子是浓度低的发光粒子的情况下,阈值Ii为实质不发光的溶液存在于皿或管内时的信号强度。另一方面,在生成背景光的发光物质分散于样本溶液中的情况下,阈值Ii为分散有所述发光物质的溶液存在于皿或管内时的信号强度。
在步骤180的判定中,在所检测出的输出信号强度不在预先存储的阈值Ii±Δi的范围内的情况下(或者小于阈值Ii的情况下),估计是在皿或管内不存在样本溶液、或者皿或管的位置偏离了预定的位置,因此显示该意思,可以使使用者选择跳过该皿或管而进入下一个皿或管、或者使处理中断(步骤185)。
在步骤180的判定中,在所检测出的输出信号强度处于预先存储的阈值Ii±Δi的范围内的情况下(或者为阈值Ii以上的情况下),估计为光检测区域存在于样本溶液内,因此判定为能够执行光强度的测量(步骤190)。此外,也可以使物镜8的焦点区域相对于样本溶液的相对位置移动,来划定所检测的输出信号强度处于预先存储的阈值Ii±Δi的范围内(或为阈值Ii以上)的物镜8的焦点区域的位置的范围、即能够执行光强度的测量的位置的范围。
并且,在执行一边通过光检测区域扫描样本溶液内一边进行来自光检测区域的光强度的测量的光分析技术的情况下,一边在样本溶液内使光检测区域沿着预定的移动路径移动一边进行光检测器的输出信号强度的检测(步骤200),确认是否存在输出信号强度超过预先决定的阈值的部位。在所述处理中,如果不存在输出信号强度超过预先决定的阈值的部位,则判定为能够执行光强度的测量(步骤220)。
另一方面,在存在输出信号强度超过预先决定的阈值的部位时,可以通过下面说明的方式进行处置(步骤225)。具体地说,在沿着循环路径进行光检测区域的位置的移动的情况下(图4的(A)左:旋转扫描),在与旋转扫描的周期无关地出现超过阈值的峰值时,显示表示有可能有异物混入这种意思的消息,可以使使用者选择直接执行测量、进入下一个皿或管、或者使处理中断。另外,在与旋转周期同步地出现超过阈值的峰值时,使旋转扫描的中心移动任意的距离(变更移动路径),再次进行旋转扫描和信号强度的检测,确认是否存在输出信号强度超过预先决定的阈值的部位。在即使执行所决定的次数的所述处理还出现与旋转周期同步的超过阈值的峰值的情况下,显示表示有可能有异物混入这种意思的消息,可以使使用者选择直接执行本测量、进入下一个皿或管、或者使处理中断。
另外,在沿着非循环路径进行光检测区域的位置的移动的情况下(图4的(A)的右:光栅扫描),在执行了多次扫描时与位置无关地出现超过阈值的峰值的情况下,显示表示有可能有异物混入这种意思的消息,可以使使用者选择直接执行本测量、进入下一个皿或管、或者使测量中断。另一方面,在执行了多次扫描时在特定的位置持续出现超过阈值的峰值的情况下,使扫描位置移动任意的距离(变更移动路径),再次进行光栅扫描和信号强度的检测,确认是否存在输出信号强度超过预先决定的阈值的部位。在即使执行所决定的次数的所述处理还在特定的位置出现超过阈值的峰值的情况下,显示表示有可能有异物混入这种意思的消息,可以使使用者选择直接执行本测量、进入下一个皿或管、或者使处理中断。
这样,根据上述本发明的结构,能够根据由光检测器输出的信号强度,在执行来自光检测区域的光强度的测量之前确认是否达成了光检测区域被配置在样本溶液中且能够执行来自光检测区域的光强度的测量的状态,因此能够预先防止由于各种从样本溶液直到光检测器的光学系统的状态的问题所引起的测量的失败。
Claims (21)
1.一种光分析装置,使用共焦显微镜或多光子显微镜的光学系统测量来自配置在样本溶液中的光检测区域的光强度并进行上述光强度的分析,该光分析装置的特征在于,包括:
光检测区域位置移动器,其使上述光检测区域相对于样本容器的位置移动;
光检测器,其用于检测来自上述光检测区域的光;以及
判定器,其根据一边使上述光检测区域相对于上述样本容器的位置移动一边由上述光检测器输出的信号强度的大小,对上述光检测区域是否被配置在上述样本溶液中且是否能够执行来自上述光检测区域的光强度的测量和/或能够执行上述光强度的测量的上述光检测区域相对于上述样本容器的位置或该位置的范围进行判定。
2.根据权利要求1所述的光分析装置,其特征在于,
上述判定器存储有上述光检测区域被配置在上述样本溶液中且能够执行来自上述光检测区域的光强度的测量时的第一信号强度参照值范围,在由上述光检测器输出的信号强度的大小处于上述第一光强度参照值范围时,判定为在此时的上述光检测区域相对于上述样本容器的位置处能够执行来自上述光检测区域的光强度的测量。
3.根据权利要求2所述的光分析装置,其特征在于,
在由上述光检测器检测出的光强度的大小偏离了上述第一光强度参照值范围时,根据由上述光检测器输出的信号强度的大小来判定不能执行来自上述光检测区域的光强度的测量的理由。
4.根据权利要求3所述的光分析装置,其特征在于,
预先存储在下述情况(i)~(v)中的至少一个情况下由上述光检测器输出的信号强度的大小的范围,在由上述光检测器输出的信号强度的大小处于上述预先存储的范围中的一个范围时,判定为不能执行来自上述光检测区域的光强度的测量的理由是下述情况(i)~(v)中的与由上述光检测器输出的信号强度的大小所属的上述预先存储的范围对应的情况,其中,(i)是在上述样本容器内没有样本溶液的情况、(ii)是在物镜为液浸式时不存在应该充满于上述物镜与上述样本容器之间的液体的情况、(iii)是上述光检测区域位于上述样本容器的壁的情况、(iv)是上述光检测器发生了故障的情况以及(v)是在上述光强度的测量中需要照射激励光时上述激励光没有以预定的状态会聚到上述光检测区域的情况。
5.根据权利要求1或2所述的光分析装置,其特征在于,
上述判定器根据上述光检测区域没有配置在上述样本溶液内时由上述光检测器输出的信号强度的大小来判定是否存在不能执行来自上述光检测区域的光强度的测量的原因。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的光分析装置,其特征在于,
该光分析装置为一边使上述光检测区域在上述样本溶液内的位置移动一边进行来自上述光检测区域的光强度的测量的装置,在执行来自上述光检测区域的光强度的测量之前,当在一边移动上述光检测区域的位置一边由上述光检测器输出的信号强度的大小中存在超过第一规定值的位置或者以与上述光检测区域的位置的移动周期大致相同的周期存在超过第二规定值的位置时,变更上述光检测区域的位置的移动路径。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的光分析装置,其特征在于,
在执行来自上述光检测区域的光强度的测量之前自动地进行上述判定器的上述判定。
8.一种光分析方法,使用共焦显微镜或多光子显微镜的光学系统测量来自配置在样本溶液中的光检测区域的光强度并进行上述光强度的分析,该光分析方法的特征在于,包括以下过程:
移动过程,使上述光检测区域相对于样本容器的位置移动;
信号检测过程,检测一边使上述光检测区域相对于上述样本容器的位置移动一边由光检测器输出的信号强度;以及
判定过程,根据上述信号强度的大小,对上述光检测区域是否被配置在上述样本溶液中且是否能够执行来自上述光检测区域的光强度的测量和/或能够执行上述光强度的测量的上述光检测区域相对于上述样本容器的位置或该位置的范围进行判定。
9.根据权利要求8所述的光分析方法,其特征在于,
在上述判定过程中,在由上述光检测器输出的信号强度的大小处于预先存储的上述光检测区域被配置在上述样本溶液中且能够执行来自上述光检测区域的光强度的测量时的第一信号强度参照值范围时,判定为在此时的上述光检测区域相对于上述样本容器的位置处能够执行来自上述光检测区域的光强度的测量。
10.根据权利要求9所述的光分析方法,其特征在于,
在由上述光检测器检测出的光强度的大小偏离了上述第一光强度参照值范围时,根据由上述光检测器输出的信号强度的大小来判定不能执行来自上述光检测区域的光强度的测量的理由。
11.根据权利要求10所述的光分析方法,其特征在于,
在由上述光检测器输出的信号强度的大小处于预先存储的在下述情况(i)~(v)下由上述光检测器输出的信号强度的大小的范围中的一个范围时,判定为不能执行来自上述光检测区域的光强度的测量的理由是下述情况(i)~(v)中的与由上述光检测器输出的信号强度的大小所属的上述预先存储的范围对应的情况,其中,(i)是在上述样本容器内没有样本溶液的情况、(ii)是在物镜为液浸式时不存在应该充满于上述物镜与上述样本容器之间的液体的情况、(iii)是上述光检测区域位于上述样本容器的壁的情况、(iv)是上述光检测器发生了故障的情况以及(v)是在上述光强度的测量中需要照射激励光时上述激励光没有以预定的状态会聚到上述光检测区域的情况。
12.根据权利要求8或9所述的光分析方法,其特征在于,
在上述判定过程中,根据上述光检测区域没有配置在上述样本溶液内时由上述光检测器输出的信号强度的大小来判定是否存在不能执行来自上述光检测区域的光强度的测量的原因。
13.根据权利要求8至12中的任一项所述的光分析方法,其特征在于,
该光分析方法为一边使上述光检测区域在上述样本溶液内的位置移动一边进行来自上述光检测区域的光强度的测量的方法,在执行来自上述光检测区域的光强度的测量之前,当在一边移动上述光检测区域的位置一边由上述光检测器输出的信号强度的大小中存在超过第一规定值的位置或者以与上述光检测区域的位置的移动周期大致相同的周期存在超过第二规定值的位置时,变更上述光检测区域的位置的移动路径。
14.根据权利要求8至13中的任一项所述的光分析方法,其特征在于,
在执行来自上述光检测区域的光强度的测量之前自动地执行上述判定过程。
15.一种光分析用计算机程序,用于使用共焦显微镜或多光子显微镜的光学系统测量来自配置在样本溶液中的光检测区域的光强度并进行上述光强度的分析,该光分析用计算机程序的特征在于,使计算机执行以下步骤:
使上述光检测区域相对于样本容器的位置移动;
检测一边使上述光检测区域相对于样本容器的位置移动一边由光检测器输出的信号强度;以及
判定步骤,根据上述信号强度的大小,对上述光检测区域是否被配置在上述样本溶液中且是否能够执行来自上述光检测区域的光强度的测量和/或能够执行上述光强度的测量的上述光检测区域相对于上述样本容器的位置或该位置的范围中的至少一个进行判定。
16.根据权利要求15所述的计算机程序,其特征在于,
在上述判定步骤中,在由上述光检测器输出的信号强度的大小处于预先存储的上述光检测区域被配置在上述样本溶液中且能够执行来自上述光检测区域的光强度的测量时的第一信号强度参照值范围时,判定为在此时的上述光检测区域相对于上述样本容器的位置处能够执行来自上述光检测区域的光强度的测量。
17.根据权利要求16所述的计算机程序,其特征在于,
在由上述光检测器检测出的光强度的大小偏离了上述第一光强度参照值范围时,根据由上述光检测器输出的信号强度的大小来判定不能执行来自上述光检测区域的光强度的测量的理由。
18.根据权利要求17所述的计算机程序,其特征在于,
在上述判定步骤中,在由上述光检测器输出的信号强度的大小处于预先存储的在下述情况(i)~(v)下由上述光检测器输出的信号强度的大小的范围中的一个范围时,判定为不能执行来自上述光检测区域的光强度的测量的理由是下述情况(i)~(v)中的与由上述光检测器输出的信号强度的大小所属的上述预先存储的范围对应的情况,其中,(i)是在上述样本容器内没有样本溶液的情况、(ii)是在物镜为液浸式时不存在应该充满于上述物镜与上述样本容器之间的液体的情况、(iii)是上述光检测区域位于上述样本容器的壁的情况、(iv)是上述光检测器发生了故障的情况以及(v)是在上述光强度的测量中需要照射激励光时上述激励光没有以预定的状态会聚到上述光检测区域的情况。
19.根据权利要求15或16所述的计算机程序,其特征在于,
在上述判定步骤中,根据上述光检测区域没有配置在上述样本溶液内时由上述光检测器输出的信号强度的大小来判定是否存在不能执行来自上述光检测区域的光强度的测量的原因。
20.根据权利要求15至19中的任一项所述的计算机程序,其特征在于,
该计算机程序为用于一边使上述光检测区域在上述样本溶液内的位置移动一边进行来自上述光检测区域的光强度的测量的光分析用计算机程序,在执行来自上述光检测区域的光强度的测量之前,当在一边移动上述光检测区域的位置一边由上述光检测器输出的信号强度的大小中存在超过第一规定值的位置或者以与上述光检测区域的位置的移动周期大致相同的周期存在超过第二规定值的位置时,使计算机执行变更上述光检测区域的位置的移动路径的步骤。
21.根据权利要求15至20中的任一项所述的计算机程序,其特征在于,
在执行来自上述光检测区域的光强度的测量之前,使计算机自动地执行上述判定步骤。
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