DE112020002033T5 - Analysesystem und Analyseverfahren - Google Patents

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Ryoji Inaba
Shuhei Yamamoto
Taro Nakazawa
Michiru Fujioka
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Abstract

Bei einem Analyseverfahren und einer Analyseeinrichtung zum Detektieren von Fluoreszenzen von jedem der lichtemittierenden Punkte in mehreren Wellenlängenbändern, um Lichtemissionen mehrerer Typen von Leuchtstoffen von mehreren lichtemittierenden Punkten zu identifizieren, sind räumliches Übersprechen und spektrales Übersprechen zwischen Signalstärken in den mehreren Wellenlängenbändern der mehreren lichtemittierenden Punkte vorhanden und die Leistung der Identifizierung ist verschlechtert. Das räumliche Übersprechen und das spektrale Übersprechen werden beseitigt, und Konzentrationen eines jeden der Lichtemitter an den lichtemittierenden Punkten werden durch Eingeben aller Detektionssignale in den mehreren Wellenlängenbändern der mehreren lichtemittierenden Punkte in einen vorgegebenen arithmetischen Operationsausdruck abgeleitet.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Analyseverfahren und eine Analyseeinrichtung zum Detekieren von Fluoreszenzen, die von mehreren Typen von Leuchtstoffen an mehreren lichtemittierenden Punkten emittiert werden, wobei die Fluoreszenzen identifiziert werden.
  • Hintergrund
  • In den letzten Jahren wurde eine Multikapillar-Elektrophoreseeinrichtung weithin verwendet. Die Multikapillar-Elektrophoreseeinrichtung weist mehrere Kapillaren auf, die mit einem elektrophoretischen Trennmedium wie beispielsweise einer Elektrolytlösung oder einer Elektrolytlösung, die ein Polymergel oder ein Polymer enthält, gefüllt sind. Die Multikapillar-Elektrophoreseeinrichtung führt die Elektrophoreseanalyse parallel durch. Die zu analysierenden Ziele reichen von kleinen Molekülen bis hin zu Polymeren wie beispielsweise Proteinen und Nukleinsäuren. Es gibt viele Messmodi wie beispielsweise einen Modus des Bestrahlens lichtabsorbierender Punkte der Kapillaren mit Lampenlicht und des Detektierens der Absorption des Lampenlichts, die erzeugt wird, wenn die zu analysierenden Ziele die lichtabsorbierenden Punkte passieren, und einen Modus des Bestrahlens der lichtemittierenden Punkte der Kapillaren mit dem Laserlicht und des Detektierens von Fluoreszenzen oder gestreuten Lichtern, die erzeugt werden, wenn die zu analysierenden Ziele die lichtemittierenden Punkte passieren.
  • Zum Beispiel sind in PTL 1 alle Kapillaren um A lichtemittierende Punkte auf A Kapillaren (A ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) in derselben Ebene angeordnet. Ein Laserstrahl wird von einer Seite der Anordnungsebene aus eingebracht, um die lichtemittierenden Punkte aller Kapillaren gemeinsam zu bestrahlen. An den lichtemittierenden Punkten erzeugte Fluoreszenzen werden aus einer Richtung senkrecht zu der Anordnungsebene wellenlängendispergiert und gemeinsam detektiert. In einer Detektionseinrichtung werden die von den A lichtemittierenden Punkten emittierten Fluoreszenzen durch eine Kondensorlinse kollimiert und werden durch ein Beugungsgitter vom Transmissionstyp transmittiert. Bilder der gebeugten Lichterstrahlen erster Ordnung der Fluoreszenzen werden durch eine bilderzeugende Linse gemeinsam auf einem zweidimensionalen Sensor erzeugt. Hierbei überlagern die wellenlängendispergierten Bilder der Fluoreszenzemissionen von den Kapillaren auf dem zweidimensionalen Sensor einander nicht, indem die Anordnungsrichtung der A lichtemittierenden Punkte und die Wellenlängendispersionsrichtung durch das Beugungsgitter so eingestellt werden, dass sie senkrecht zueinander stehen. B-Farbdetektion kann durchgeführt werden, indem Detektionsgebiete von B beliebigen Wellenlängenbändern (B ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) für die wellenlängendispergierten Bilder der Kapillaren eingestellt werden. Der Fall von B = 1 wird als monochromatische Detektion bezeichnet. Der Fall von B ≥ 2 wird als MehrfarbDetektion bezeichnet. Bei der Multikapillar-Elektrophoreseeinrichtung von PTL 1 können zum Beispiel DNA-Sequenzen verschiedener DNA-Proben durch ein Sanger-Verfahren in den Kapillaren durchgeführt werden. Bei dem Sanger-Verfahren werden in den DNA-Proben enthaltene DNA-Fragmente mit vier Typen von Leuchtstoffen entsprechend endständigen Basentypen A, C, G und T markiert. Die von den Leuchtstoffen emittierten Fluoreszenzen werden durch die Multicolor-Detektion identifiziert.
  • In PTL 2 sind alle A Kapillaren um A lichtemittierende Punkte auf den A Kapillaren (A ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) auf derselben Ebene angeordnet. Ein Laserstrahl wird von einer Seite der Anordnungsebene eingeleitet, um die lichtemittierenden Punkte aller Kapillaren gemeinsam zu bestrahlen. An den lichtemittierenden Punkten aus einer Richtung senkrecht zu der Anordnungsebene erzeugte Fluoreszenzen werden entsprechend einer Wellenlängenkomponente aufgeteilt und gemeinsam detektiert. In einer Detektionseinrichtung werden die Fluoreszenzemissionen von den A lichtemittierenden Punkten durch A Kondensorlinsen einzeln kollimiert, um A Lichtstrahlen zu bilden. Die Lichtstrahlen fallen parallel auf einen Satz von dichroitischen Spiegelarray, in dem B dichroitische Spiegel (B ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) angeordnet sind. Jeder der Lichtstrahlen wird in B Lichtstrahlen verschiedener Wellenlängenbänder aufgeteilt. Eine Gesamtheit von erzeugten A × B Lichtstrahlen fällt parallel auf einen zweidimensionalen Sensor ein, und es werden A × B geteilte Bilder auf einem Bild erzeugt. Hierbei überlappen die A × B geteilten Bilder auf dem Bild einander nicht, indem die Anordnungsrichtung der A Lichttemissionspunkte und B Teilungsrichtungen der Lichtstrahlen durch das Array dichroitischer Spiegel so eingestellt werden, dass sie senkrecht zueinander stehen, und es können A × B Detektionsgebiete eingestellt werden.
  • Auf diese Weise kann die B-Farberkennung der Kapillaren durchgeführt werden. Dementsprechend können in der Multikapillar-Elektrophoreseeinrichtung von PTL 2, ähnlich wie im Fall von PTL 1, zum Beispiel die DNA-Sequenzen der verschiedenen DNA-Proben durch das Sanger-Verfahren in den Kapillaren durchgeführt werden.
  • Im Allgemeinen können jedoch die Fluoreszenzemissionen der verschiedenen Typen von Leuchtstoffen nicht allein nur durch Durchführen der Mehrfarbdetektion identifiziert werden. Dies liegt daran, dass sich die Fluoreszenzen der mehreren Typen von Leuchtstoffen in jedem Wellenlängenband vermischen (in der vorliegenden Offenbarung als spektrales Übersprechen bezeichnet), da die Fluoreszenzspektren der Leuchtstoffe einander überlappen. Dies ist weiterhin deshalb der Fall, weil die mehreren Typen von Leuchtstoffen, die unterschiedliche Konzentrationen aufweisen, die Fluoreszenzen gleichzeitig emittierten können. Somit wird das spektrale Übersprechen beseitigt und die oben beschriebene Identifizierung kann durch den nächsten Schritt (in der vorliegenden Offenbarung als Farbkonversion bezeichnet) durchgeführt werden.
  • Die B-Farbdetektion wird an den Fluoreszenzemissionen von C Typen (C ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) von Leuchtstoffen in Detektionsgebieten von B Typen (B ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) von Wellenlängenbändern zu jeder Zeit für die A lichtemittierenden Punkte (A ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) durchgeführt. Wobei B ≥ C. Die Farbkonversion wird an dem Ergebnis der B-Farbdetektion für die lichtemittierenden Punkte zu jeder Zeit durchgeführt, und die Konzentrationen der C Typen von Leuchtstoffen werden erfasst. Die Fluoreszenzemissionen der Leuchtstoffe D(c) (c = 1, 2, ..., und C) werden in Detektionsgebieten W(b) (b = 1, 2, ..., und B) verschiedener Wellenlängenbänder für die lichtemittierenden Punkte P(a) (a = 1, 2, ..., und A) detektiert. Zu jeder Zeit sind die Konzentrationen der Leuchtstoffe D(c) an den lichtemittierenden Punkten P(a) Z(c) und die Signalstärken der Detektionsgebiete W(b) für die lichtemittierenden Punkte P(a) sind X(b). Hierbei wird, wenn X eine Matrix aus B Zeilen und 1 Spalte mit den Signalstärken X(b) als Elementen ist, Z eine Matrix aus C Zeilen und 1 Spalte mit den Konzentrationen Z(c) als Elementen ist, und Y eine Matrix aus B Zeilen und C Spalten mit Y(b)(c) als Elementen ist, die folgende Gleichung aufgestellt. (Gleichung 1) bis (Gleichung 4) sind relationale Ausdrücke von b und c, aber sind kein relationaler Ausdruck von a, und für die lichtemittierenden Punkte P(a) unabhängig aufgestellt. Im Fall der monochromatischen Detektion von B = 1 erhält man C = 1 durch B ≥ C, und X, Y und Z sind keine Matrizen.
    [Gleichung 1] X = Y × Z
    Figure DE112020002033T5_0001
    [Gleichung 2] X = ( X ( 1 ) ⋮ X ( B ) )
    Figure DE112020002033T5_0002
    [Gleichung 3] Y = ( Y ( 1 ) ( 1 ) ⋯ Y ( 1 ) ( C ) ⋮ ⋱ ⋮ Y ( B ) ( 1 ) ⋯ Y ( B ) ( C ) )
    Figure DE112020002033T5_0003
    [Gleichung 4] Z = ( Z ( 1 ) ⋮ Z ( C ) )
    Figure DE112020002033T5_0004
  • Dabei stellen die Elemente Y(b)(c) der Matrix Y aus B Zeilen und C Spalten Signalstärkeverhältnisse, bei denen die Fluoreszenzemissionen der Leuchtstoffe D(c) in den Detektionsgebieten W(b) unterschiedlicher Wellenlängenbänder aufgrund von spektralem Übersprechen detektiert werden, dar. Eine Spalte Y(b)(c0) (b = 1, 2, ..., und B) der Matrix Y kann dadurch bestimmt werden, dass ein beliebiger Typ von Leuchtstoff D(c0) die Fluoreszenz allein emittiert. Da es im Allgemeinen schwierig ist, die Konzentration des Leuchtstoffs D(c0) zu steuern, ist es zweckmäßig, die eine Spalte Y(b)(c0) zu normieren. Zum Beispiel kann unter den B Elementen das maximale Element auf 1 gesetzt werden, und die anderen Elemente können durch ein Verhältnis in Bezug auf einen Maximalwert angegeben werden. Alternativ kann das Verhältnis zwischen den Elementen so festgelegt werden, dass die Summe der B Elemente 1 ist. Das heißt, man erhält die folgende Gleichung:
    [Gleichung 5] ∑ b = 1 B Y ( b ) ( C 0 ) = 1
    Figure DE112020002033T5_0005
    Alle Spalten der Matrix Y können bestimmt werden, indem die obigen Schritte nacheinander für alle C Typen von Leuchtstoffen D(c) durchgeführt werden. Die Matrix Y wird nur durch Eigenschaften der Leuchtstoffe D(c) und der Detektionsgebiete W(b) verschiedener Wellenlängenbänder bestimmt und ändert sich während der Elektrophoreseanalyse nicht. Solange Bedingungen wie beispielsweise das optische System, die Leuchtstoffe D(c) und die Detektionsgebiete W(b) feststehen, wird die Matrix Y selbst für verschiedene elektrophoretische Analysen konstant gehalten. Dementsprechend erhält man die Konzentrationen Z(c) der Leuchtstoffe D(c) zu jeder Zeit aus den Signalstärken X(b) der Detektionsgebiete W(b) zu jeder Zeit für die lichtemittierenden Punkte durch die folgende Gleichung.
    [Gleichung 6] Z = Y − × X
    Figure DE112020002033T5_0006
  • Hierbei ist Y- eine allgemeine inverse Matrix von Y mit C Zeilen und B Spalten und man erhält sie durch Y- = (YT × Y)-1 × YT). Wenn die Matrix Y eine Quadratmatrix mit B = C ist, ist Y- gleich der inversen Matrix Y-1.
  • (Gleichung 1) ist eine simultane Gleichung, die eine Beziehung zwischen Konzentrationen von C Typen von Leuchtstoffen, die unbekannt sind, und B-Farbfluoreszenzstärke, die bekannt sind, angibt. (Gleichung 6) entspricht der Gewinnung einer Lösung. Dementsprechend ist im Allgemeinen, wie oben beschrieben, eine Bedingung von B ≥ C erforderlich. Wenn B < C ist, lässt sich eine Lösung nicht eindeutig erhalten (das heißt, es kann mehrere Lösungen geben), und die Farbkonversion kann nicht wie in (Gleichung 6) ausgeführt werden.
  • Als Beispiel wird der Fall von C = 4 des Sanger-Verfahrens und B = 4 der Vierfarbendetektion im Detail beschrieben. Wenn Kopien von DNA-Fragmenten unterschiedlicher Längen durch die Sanger-Reaktion zu einem DNA-Template hergestellt werden, werden die DNA-Fragmente mit vier Typen von Leuchtstoffen D(1), D(2), D(3) und D(4) entsprechend endständigen Basentypen A, C, G und T markiert. Diese Leuchtstoffe werden nacheinander mit dem Laserstrahl bestrahlt, um die Fluoreszenzen zu emittieren, während sie durch Elektrophorese nach Längen getrennt werden. Es werden vier Farben der Fluoreszenzemissionen in den Detektionsgebieten W(1), W(2), W(3) und W(4) der vier Typen von Wellenlängenbändern, die den maximalen Wellenlängen der Fluoreszenzemissionen der Leuchtstoffe D(1), D(2), D(3) und D(4) entsprechen, detektiert. Man erhält Teile von Zeitseriendaten der Signalstärken X(1), X(2), X(3) und X(4) (in der vorliegenden Offenbarung als Teile von Rohdaten bezeichnet, aber nicht auf den Fall von B = 4 und C = 4 beschränkt). Unter der Annahme, dass die Konzentrationen der Leuchtstoffe D(1), D(2), D(3) und D(4) zu jeder Zeit Z(1), Z(2), Z(3) und Z(4) sind, ist (Gleichung 1) durch die folgende Gleichung gegeben.
    [Gleichung 7] ( X ( 1 ) X ( 2 ) X ( 3 ) X ( 4 ) ) = ( Y ( 1 ) ( 1 ) Y ( 1 ) ( 2 ) Y ( 1 ) ( 3 ) Y ( 1 ) ( 4 ) Y ( 2 ) ( 1 ) Y ( 2 ) ( 2 ) Y ( 2 ) ( 3 ) Y ( 2 ) ( 4 ) Y ( 3 ) ( 1 ) Y ( 3 ) ( 2 ) Y ( 3 ) ( 3 ) Y ( 3 ) ( 4 ) Y ( 4 ) ( 1 ) Y ( 4 ) ( 2 ) Y ( 4 ) ( 3 ) Y ( 4 ) ( 4 ) ) × ( Z ( 1 ) Z ( 2 ) Z ( 3 ) Z ( 4 ) )
    Figure DE112020002033T5_0007
  • Dabei stellen die Elemente Y(b)(c) der Matrix Y mit 4 Zeilen und 4 Spalten Stärkeverhältnisse, bei denen die Fluoreszenzemissionen der Leuchtstoffe D(c) (c ist 1, 2, 3 oder 4) in den Wellenlängenbändern W(b) (b ist 1, 2, 3 oder 4) aufgrund des spektralen Übersprechens detektiert werden, dar. Die Elemente Y(b)(c) der Matrix Y können durch elektrophoretische Analyse von Proben, bei denen die Leuchtstoffe D(c) (c ist 1, 2, 3 oder 4) die Fluoreszenz in jeder der Kapillaren allein emittieren, bestimmt werden. Zum Beispiel liefern vier Farbfluoreszenzstärken X(1), X(2), X(3) und X(4), wenn der Leuchtstoff D(1) Fluoreszenz allein emittiert, die Elemente Y(1)(1), Y(2)(1), Y(3)(1) und Y(4)(1). Die vier Farbfluoreszenzstärken X(1), X(2), X(3) und X(4) liefern die Elemente Y(1)(2), Y(2)(2), Y(3)(2) und Y(4)(2), wenn der Leuchtstoff D(2) die Fluoreszenz allein emittiert. Dasselbe gilt für die Leuchtstoffe D(3) und D(4). Y(b)(c) sind feste Werte, die nur durch die Eigenschaften des Leuchtstoffs D(c) und das Wellenlängenband W(b) bestimmt werden und sie ändern sich während der Elektrophorese nicht. Dementsprechend erhält man für jede der Kapillaren die Konzentrationen der Leuchtstoffe D(1), D(2), D(3) und D(4) zu jeder Zeit aus den vier Farbfluoreszenzstärken X(1), X(2), X(3) und X(4) zu jeder Zeit durch die folgende Gleichung, die man erhält, indem man (Gleichung 6) eine konkrete Form gibt.
    [Gleichung 8] ( Z ( 1 ) Z ( 2 ) Z ( 3 ) Z ( 4 ) ) = ( Y ( 1 ) ( 1 ) Y ( 1 ) ( 2 ) Y ( 1 ) ( 3 ) Y ( 1 ) ( 4 ) Y ( 2 ) ( 1 ) Y ( 2 ) ( 2 ) Y ( 2 ) ( 3 ) Y ( 2 ) ( 4 ) Y ( 3 ) ( 1 ) Y ( 3 ) ( 2 ) Y ( 3 ) ( 3 ) Y ( 3 ) ( 4 ) Y ( 4 ) ( 1 ) Y ( 4 ) ( 2 ) Y ( 4 ) ( 3 ) Y ( 4 ) ( 4 ) ) − 1 × ( X ( 1 ) X ( 2 ) X ( 3 ) X ( 4 ) )
    Figure DE112020002033T5_0008
  • Auf diese Weise wird das spektrale Übersprechen durch Multiplizieren der vier Farbfluoreszenzstärken mit der inversen Matrix Y-1 beseitigt. Man erhält die Teile von Zeitseriendaten der Konzentrationen der vier Typen von Leuchtstoffen, das heißt, die Konzentrationen der DNA-Fragmente mit den vier Basentypen an Enden (die Teile von Zeitseriendaten werden in der vorliegenden Offenbarung als Teile von farbkonvertierten Daten bezeichnet. Dies ist aber nicht auf den Fall von B = 4 und C = 4 beschränkt).
  • Wie oben beschrieben, wird der obige Farbkonversionsschritt für die A Kapillaren unabhängig durchgeführt. Dieser Farbkonversionsschritt wird unter der Voraussetzung durchgeführt, dass Übersprechen (in der vorliegenden Offenbarung als räumliches Übersprechen bezeichnet) zwischen den Kapillaren hinreichend gering ist. Das heißt, ein Fall, in dem das Übersprechen hinreichend gering ist, bedeutet, dass das Verhältnis, bei dem die Signalstärke, die aus der von einer anderen Kapillare emittierten Fluoreszenz abgeleitet wird, mit der Signalstärke, die man durch Detektieren der von einer beliebigen Kapillare emittierten Fluoreszenz erhält, gemischt wird, hinreichend gering ist. Dementsprechend wird der zuvor erwähnte Schritt des Bestimmens der Matrix Y durch sequentielles Ausführen des Schritts, einen Typ von Leuchtstoff D(c0) zu veranlassen, die Fluoreszenz allein für die C Typen von Leuchtstoffen D(c) zu emittieren, im Wesentlichen gleichzeitig für die A Kapillaren durchgeführt, und man erhält die Matrizen Y der A Kapillaren parallel. Dieser Schritt ist ein wesentlicher Schritt zum Ableiten der Matrix Y in einer kurzen Zeit und ohne Zeit und Aufwand zu erfordern.
  • Das räumliche Übersprechen wird im Wesentlichen durch das Ausgestalten des optischen Systems verringert. Es gibt also einen Versuch, das räumliche Übersprechen durch Berechnungsverarbeiten zu verringern. In PTL 3 werden Bilder von Fluoreszenzemissionen nicht von mehreren Kapillaren, sondern von mehreren lichtemittierenden Punkten, die auf einer Ebene zufällig angeordnet sind, durch eine Kondensorlinse gemeinsam auf einem zweidimensionalen Sensor erzeugt. Die Fluoreszenzemissionen von den lichtemittierenden Punkten erhält man als Signalstärken von Detektionsgebieten, die an bilderzeugenden Positionen auf dem zweidimensionalen Sensor vorgesehen sind. Es wurde festgestellt, dass ein Verhältnis des räumlichen Übersprechens zwischen der Signalstärke der Fluoreszenzemission von einem beliebigen lichtemittierenden Punkt und der Signalstärke der Fluoreszenzemission von einem anderen lichtemittierenden Punkt als Funktion eines Abstands zwischen den beiden lichtemittierenden Punkten oder eines Abstands zwischen den entsprechenden beiden Detektionsgebieten ausgedrückt werden kann und sich mit dem Abstand verringert. Man erhält die Funktion im Voraus, und das gegenseitige räumliche Übersprechen erhält man aus dem Abstand zwischen zwei beliebigen Detektionsgebieten und der Funktion in den Fluoreszenzbildern der mehreren zufällig auf der Ebene angeordneten lichtemittierenden Punkte. Das erhaltene räumliche Übersprechen wird von einem ursprünglichen Fluoreszenzbild subtrahiert. Daher wird das räumliche Übersprechen verringert.
  • Zitierliste
  • Patentliteratur
    • PTL 1: JP 3897277 B
    • PTL 2: JP 6456983 B
    • PTL 3: JP 2018-529947 A
  • Überblick über die Erfindung
  • Technisches Problem
  • In beiden Fällen von PTL 1 und PTL 2 wird das räumliche Übersprechen unterdrückt, so dass es im Wesentlichen gering ist, da die von den A lichtemittierenden Punkten auf den A Kapillaren emittierten Fluoreszenzen voneinander getrennt sind und die Bilder davon auf dem zweidimensionalen Sensor erzeugt werden. Als Faktoren des räumlichen Übersprechens werden (1) Aberration einer Linse, (2) Mehrfachreflexionen von Fluoreszenzen zwischen Elementen, die innerhalb eines optischen Systems, das Elemente wie beispielsweise eine Multikapillare, eine Linse, einen Filter, einen dichroitischen Spiegel und einen zweidimensionalen Sensor enthält, erzeugt werden, (3) Blooming zwischen Pixeln des zweidimensionalen Sensors und ähnliches in Betracht gezogen. Um das räumliche Übersprechen zu verringern, ist es notwendig, das optische System so zu konstruieren, dass der Einfluss der oben genannten Faktoren (1) bis (3) minimiert wird. Zum Beispiel ist es, um den Einfluss des Faktors (2) zu unterdrücken, denkbar, ein Material, das einen geringeren Reflexionsgrad als eine auf die Linse aufzubringende antireflektive Beschichtung aufweist, zu wählen. Das räumliche Übersprechen lässt sich jedoch nicht vollständig auf Null setzen. Da das räumliche Übersprechen eine untere Nachweisgrenze bei der Erfassung der von einer beliebigen Kapillare emittierten Fluoreszenz effektiv erhöht, besteht eine Möglichkeit, dass das räumliche Übersprechen die Nachweisempfindlichkeit verringert und den dynamischen Detektionsbereich einengt. Dementsprechend ist es äußerst wichtig, das räumliche Übersprechen so weit wie möglich zu verringern, um die obigen Probleme zu mildern oder zu lösen.
  • Die vorliegenden Erfinder haben versucht, das räumliche Übersprechen des optischen Systems von PTL 1 oder PTL 2 durch das Verfahren von PTL 3 zu verringern, aber das optische System funktioniert nicht gut. Zunächst wird der Fall der monochromatischen Detektion von B = 1 beschrieben. Es wurde erkannt, dass räumliches Übersprechen, das von einer Signalstärke X(α)(β) eines Detektionsgebiets β für einen lichtemittierenden Punkt α, der ein beliebiger lichtemittierender Punkt der A lichtemittierenden Punkte ist, zu einer Signalstärke X(α')(β) eines Detektionsgebiets β für einen beliebigen anderen lichtemittierenden Punkt α' (α ≠ α'), der nicht der obige eine lichtemittierende Punkt ist, gegeben ist, dazu tendiert, mit einem Abstand zwischen den beiden Detektionsgebieten abzunehmen. Es war jedoch offensichtlich, dass das räumliche Übersprechen nicht durch eine Funktion eines der oben genannten Abstände ausgedrückt werden kann. Zum Beispiel ist das Verhältnis des räumlichen Übersprechens, selbst wenn der Abstand zwischen den beiden Detektionsgebieten konstant ist, zwischen einem Fall, in dem die beiden Detektionsgebiete nahe einer zentralen Achse des optischen Systems angeordnet sind, und einem Fall, in dem die beiden Detektionsgebiete von der zentralen Achse des optischen Systems weit entfernt angeordnet sind, verschieden. Außerdem unterscheidet sich das Verhältnis des räumlichen Übersprechens von einem der beiden Detektionsgebiete zu dem anderen von dem Verhältnis des räumlichen Übersprechens von dem anderen zu dem einen. Im Fall der Mehrfarbdetektion von B ≥ 2 funktioniert das Verfahren von PTL 3 nicht mehr. Räumliches Übersprechen, gegeben von einer Signalstärke X(α)(β) des Detektionsgebiets β, das ein beliebiges Detektionsgebiet der B Detektionsgebiete für den lichtemittierenden Punkt α, der ein beliebiger lichtemittierender Punkt der A lichtemittierenden Punkte ist, ist, zu einer Signalstärke X(α') (β') eines beliebigen Detektionsgebiets der B Detektionsgebiete β' (β = β' oder β ≠ β', β = β' bedeutet ein Detektionsgebiet desselben Wellenlängenbandes, und β ≠ β' bedeutet ein Detektionsgebiet verschiedener Wellenlängenbänder) für einen beliebigen lichtemittierenden Punkt der anderen lichtemittierenden Punkte α' (α ≠ α') kann nicht durch eine Funktion des Abstands zwischen den beiden Detektionsgebieten ausgedrückt werden. Insbesondere im Fall von β ≠ β' kann das Übersprechen zwischen den beiden Detektionsgebieten nicht im Wesentlichen durch eine Funktion des Abstands zwischen den beiden Detektionsgebieten ausgedrückt werden, da das räumliche Übersprechen und das spektrale Übersprechen gemischt sind. Das vorliegende Problem wird in [Beschreibung von Ausführungsformen] ausführlich beschrieben.
  • Daher schlägt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Identifizieren von von mehreren lichtemittierenden Punkten emittierten Lichtemissionen und zum unabhängigen Detektieren der Lichtemissionen durch Verringern des räumlichen Übersprechens zwischen den mehreren lichtemittierenden Punkten, das in jedem optischen System, das die von den mehreren lichtemittierenden Punkten emittierten Lichtemissionen durch Berechnungsverarbeiten detektiert, auftritt, vor. Die vorliegende Offenbarung schlägt ferner ein Verfahren zum Identifizieren von Fluoreszenzemissionen mehrerer Typen von Leuchtstoffen von mehreren lichtemittierenden Punkten und zum unabhängigen Detektieren der Fluoreszenzen vor, indem das räumliche Übersprechen zwischen den mehreren lichtemittierenden Punkten und das spektrale Übersprechen zwischen den mehreren Typen von Leuchtstoffen für die lichtemittierenden Punkte, die in jedem optischen System, das die Fluoreszenzen der mehreren Typen von Leuchtstoffen, die von den mehreren lichtemittierenden Punkten emittiert werden, detektiert, auftreten, durch Berechnungsverarbeiten verringert wird. Alternativ schlägt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Identifizieren von Absorptionen bei mehreren lichtabsorbierenden Punkten und dem unabhängigen Detektieren der Absorptionen durch Verringern des räumlichen Übersprechens zwischen den mehreren lichtabsorbierenden Punkten, das in jedem optischen System, das die Absorptionen bei den mehreren lichtabsorbierenden Punkten detektiert, auftritt, durch Berechnungsverarbeiten vor. Die vorliegende Offenbarung schlägt ferner ein Verfahren zum Identifizieren von Absorptionen mehrerer Typen von Lichtabsorbern an mehreren lichtabsorbierenden Punkten und zum unabhängigen Detektieren der Absorptionen durch Verringern des räumlichen Übersprechens zwischen den mehreren lichtabsorbierenden Punkten und des spektralen Übersprechens zwischen den mehreren Typen von Lichtabsorbern für die lichtabsorbierenden Punkte, die in jedem optischen System, das die Absorptionen der mehreren Typen von Lichtabsorbern an den mehreren Absorptionspunkten detektiert, auftreten, durch Berechnungsverarbeitung vor.
  • Lösung des Problems
  • In dem optischen System von PTL 1, PTL 2 oder dergleichen wird ein Fall, in dem die Fluoreszenzemissionen der C Typen (C ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) von Leuchtstoffen in den Detektionsgebieten der B (B ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) Wellenlängenbänder für die A lichtemittierenden Punkte (A ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) detektiert werden, beschrieben. Dabei wird angenommen, dass in den Detektionsgebieten verschiedener Wellenlängenbänder unterschiedliche Wellenlängenkomponenten von Fluoreszenzen detektiert werden. Es wird angenommen, dass verschiedene Typen von Leuchtstoffen Fluoreszenzen mit verschiedenen Fluoreszenzspektren emittieren. Die Fluoreszenzemissionen der an den lichtemittierenden Punkten P(a) vorhandenen Leuchtstoffe D(a, c) (c = 1, 2, ..., und C) werden in den Detektionsgebieten W(a, b) (b = 1, 2, ..., und B) verschiedener Wellenlängenbänder für die lichtemittierenden Punkte P(a) (a = 1, 2, ..., und A) detektiert. Es wird angenommen, dass die Konzentrationen der Leuchtstoffe D(a, c) an den lichtemittierenden Punkten P(a) zu jeder Zeit Z(a, c) sind. Ferner wird angenommen, dass die Signalstärken der Detektionsgebiete W(a', b) an den lichtemittierenden Punkten P(a') X(a', b) sind. Hier haben die gegenwärtigen Erfinder zum ersten Mal herausgefunden, dass die folgenden Gleichungen, in denen X eine Matrix aus A × B Zeilen und 1 Spalte mit X(a', b) als Elementen ist, Z eine Matrix aus A × C Zeilen und 1 Spalte mit Z(a, c) als Elementen ist und Y eine Matrix aus (A × B) Zeilen und (A × C) Spalten mit Y(a', b)(a, c) als Elementen ist, aufgestellt werden.
    [Gleichung 9] X = Y × Z
    Figure DE112020002033T5_0009
    [Gleichung 10] X = ( X ( 1,1 ) ⋮ X ( 1, B ) X ( 2,1 ) ⋮ X ( A , B ) )
    Figure DE112020002033T5_0010
    [Gleichung 11] Y = ( Y ( 1,1 ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 1,1 ) ( 1, C ) Y ( 1,1 ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 1,1 ) ( A , C ) ⋮ ⋱ ⋮ ⋮ ⋰ ⋮ Y ( 1, B ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 1, B ) ( 1, C ) Y ( 1, B ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 1, B ) ( A , C ) Y ( 2,1 ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 2,1 ) ( 1, C ) Y ( 2,1 ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 2,1 ) ( A , C ) ⋮ ⋰ ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ Y ( A , B ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( A , B ) ( 1, C ) Y ( A , B ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( A , B ) ( A , C ) )
    Figure DE112020002033T5_0011
    [Gleichung 12] Z = ( Z ( 1,1 ) ⋮ Z ( 1, C ) Z ( 2,1 ) ⋮ Z ( A , C ) )
    Figure DE112020002033T5_0012
  • (Gleichung 9) ist dieselbe wie (Gleichung 1), aber es wird festgestellt, dass die beiden Gleichungen völlig anders sind, wenn (Gleichung 1) bis (Gleichung 4) mit (Gleichung 9) bis (Gleichung 12) verglichen werden. (Gleichung 9) bis (Gleichung 12) sind nicht nur relationale Ausdrücke von b und c, sondern auch ein relationaler Ausdruck von a, und die verschiedenen lichtemittierenden Punkte P(a) stehen miteinander in Beziehung. Das heißt, (Gleichung 9) bis (Gleichung 12) ermöglichen die gemeinsame Berücksichtigung von räumlichem Übersprechen und spektralem Übersprechen zwischen verschiedenen lichtemittierenden Punkten P(a) zusätzlich zum spektralen Übersprechen für denselben lichtemittierenden Punkt P(a) und unterscheiden sich wesentlich von (Gleichung 1) bis (Gleichung 4).
  • Dabei stellen die Elemente Y(a', b)(a, c) der Matrix Y der (A × B) Zeilen und der (A × C) Spalten (1) das Signalstärkeverhältnis, bei dem die Fluoreszenzemissionen der Leuchtstoffe D(a', c) bei P(a') in einem beliebigen Detektionsgebiet W(a', b) aufgrund des spektralen Übersprechens detektiert werden, wenn a' = a, das heißt, an demselben lichtemittierenden Punkt, dar. Darüber hinaus stellen die Elemente Y(a', b)(a, c) (2) das Signalstärkeverhältnis, bei dem die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(a, c) an dem lichtemittierenden Punkt P(a) in einem beliebigen Detektionsgebiet W(a', b) von P(a') aufgrund des räumlichen Übersprechens und des spektralen Übersprechens detektiert wird, wenn a' ≠ a, das heißt, an verschiedenen lichtemittierenden Punkten, dar. Eine Spalte Y(a, b) (a0, c0) (a = 1, 2, ..., und A, und b = 1, 2, ..., und B) der Matrix Y kann dadurch bestimmt werden, dass ein beliebiger Typ von Leuchtstoff D(a0, c0) veranlasst wird, an einem beliebigen lichtemittierenden Punkt P(a0) allein Fluoreszenz zu emittieren. Da es im Allgemeinen schwierig ist, die Konzentration des Leuchtstoffs D(a0, c0) zu steuern, ist es hierbei zweckmäßig, die eine Spalte Y(a, b) (a0, c0) zu normieren. Zum Beispiel kann unter den A × B Elementen das maximale Element auf 1 gesetzt werden und die anderen Elemente können durch ein Verhältnis in Bezug auf den maximalen Wert angegeben werden. Alternativ kann das Verhältnis der Elemente so festgelegt werden, dass die Summe der A × B Elemente 1 beträgt. Das heißt, es wird angenommen, dass die folgende Gleichung aufgestellt wird:
    [Gleichung 13] ∑ b = 1 B ∑ a = 1 A Y ( a , b ) ( a 0 , c 0 ) = 1
    Figure DE112020002033T5_0013
    Alle Spalten der Matrix Y können bestimmt werden, indem die obigen Schritte nacheinander für alle Kombinationen der C Typen von Leuchtstoffen D(a, c) an den A lichtemittierenden Punkten P(a) durchgeführt werden. Die Matrix Y wird nur durch die Eigenschaften der lichtemittierenden Punkte P(a), der Leuchtstoffe D(a, c) und der Detektionsgebiete W(a, b) bestimmt und ändert sich während der Elektrophoreseanalyse nicht. Solange Bedingungen wie beispielsweise das optische System, die lichtemittierenden Punkte P(a), die Leuchtstoffe D(a, c) und die Detektionsgebiete W(a, b) feststehen, wird die Matrix Y selbst für verschiedene Elektrophoreseanalysen konstant gehalten. Dementsprechend erhält man für jeden der lichtemittierenden Punkte die Konzentrationen Z(a, c) der Leuchtstoffe D(a, c) zu jeder Zeit aus den Signalstärken X(a, b) der Detektionsgebiete W(a, b) zu jeder Zeit durch die folgende Gleichung.
    [Gleichung 14] Z = Y − × X
    Figure DE112020002033T5_0014
  • (Gleichung 14) ist dieselbe wie (Gleichung 6), aber es wird festgestellt, dass die beiden Gleichungen voneinander völlig verschieden sind, wenn (Gleichung 2) bis (Gleichung 4) und (Gleichung 6) mit (Gleichung 10) bis (Gleichung 12) und (Gleichung 14) verglichen werden. Gemäß (Gleichung 14) können sowohl das spektrale Übersprechen als auch das räumliche Übersprechen durch Multiplizieren der allgemeinen inversen Matrix Y- der im Voraus erhaltenen Matrix Y mit den A × B Signalstärken X(a, b) zu jeder Zeit beseitigt werden, und es lassen sich die Konzentrationen Z(a, c) der A × C Leuchtstoffe erhalten. Y- ist eine Matrix aus (A × C) Zeilen und (A × B) Spalten. Bei der vorliegenden Offenbarung wird die Beseitigung des spektralen Übersprechens als Farbkonversion bezeichnet, und die Beseitigung des räumlichen Übersprechens wird als räumliche Korrektur bezeichnet. Das heißt, die (A × C) × (A × B) Elemente von Y- enthalten sowohl einen Teil zum Ausühren der Farbkonversion als auch einen Teil zum Ausühren der räumlichen Korrektur. Teile von Zeitseriendaten von Z(a, c), die man durch Ausführen von (Gleichung 14) für jede Zeit erhält, werden in der vorliegenden Offenbarung als Teile von farbkonvertierten und räumlich korrigierten Daten bezeichnet.
  • Bei den Elementen der Matrix X kann es sich um Werte, die man durch vorheriges Subtrahieren von Hintergrundlicht erhält, handeln, oder es kann sich um Werte, die man durch Durchführen einer geeigneten Verarbeitung zur Rauschverringerung erhält, handeln. Ähnlich kann es sich bei den Elementen der Matrix Y Werte um Werte, die man durch vorheriges Subtrahieren des Hintergrundlichts erhält, handeln, oder sie können in geeigneter Weise geändert werden.
  • Im Fall der monochromatischen Detektion von B = 1 und C = 1 wird die obige Beschreibung wie folgt vereinfacht. Für jeden der lichtemittierenden Punkte P(a) (a = 1, 2, ..., und A) wird die Fluoreszenzemission eines Typs von Leuchtstoff in einem Detektionsgebiet detektiert. Es wird angenommen, dass die Konzentrationen der Leuchtstoffe an den lichtemittierenden Punkten P(a) zu jeder Zeit Z(a) sind und die Signalstärken an den lichtemittierenden Punkten P(a') X(a') sind. Hierbei werden (Gleichung 10) bis (Gleichung 12) unter der Annahme, dass X eine Matrix aus A Zeilen und 1 Spalte mit X(a') als Elementen ist, Z eine Matrix aus A Zeilen und 1 Spalte mit Z(a) als Elementen ist, und Y eine Matrix aus A Zeilen und A Spalten mit Y(a') (a) als Elementen ist, als die folgenden Gleichungen vereinfacht. (Gleichung 9) und (Gleichung 14) werden ohne Änderung aufgestellt.
    [Gleichung 15] X = ( X ( 1 ) ⋮ X ( A ) )
    Figure DE112020002033T5_0015
    [Gleichung 16] Y = ( Y ( 1 ) ( 1 ) ⋯ Y ( 1 ) ( A ) ⋮ ⋱ ⋮ Y ( A ) ( 1 ) ⋯ Y ( A ) ( A ) )
    Figure DE112020002033T5_0016
    [Gleichung 17] Z = ( Z ( 1 ) ⋮ Z ( A ) )
    Figure DE112020002033T5_0017
  • (Gleichung 9) und (Gleichung 14) bis (Gleichung 17) sind formal dieselben wie die allgemeinen Formeln, die in PTL 3 verwendet werden, zum Beispiel [[Gleichung 7]] bis [[Gleichung 9]] von PTL 3, aber der Inhalt ist sehr verschieden (im Folgenden werden die in PTL 3 verwendeten Gleichungen mit [[]] beschrieben). Ein Element αij der Matrix A in [[Gleichung 7]] ist eine Funktion eines Abstands dij zwischen den Detektionsgebieten von lichtemittierenden Punkten φ(meas)i und φ(meas)j und wird, wie in [[Gleichung 10]] gezeigt, insbesondere durch die Summe von Exponentialfunktionen von dij dargestellt. αij schwächt sich mit zunehmendem dij ab. In PTL 3 erhält man verschiedene Fluoreszenzbilder für verschiedene Proben, und Positionen der Detektionsgebiete der mehreren lichtemittierenden Punkte ändern sich zufällig in den Fluoreszenzbildern. Daher erhält man in PTL 3 die Funktion im Voraus. Den Abstand zwischen den Detektionsgebieten von zwei beliebigen lichtemittierenden Punkten aus den mehreren lichtemittierenden Punkten erhält man für jedes Fluoreszenzbild für alle Kombinationen der beiden lichtemittierenden Punkte und er wird in die Funktion eingesetzt, um αij abzuleiten. Dementsprechend ändert sich αij, das heißt, die Matrix A, für jede Probe oder jedes Fluoreszenzbild. Andererseits wurde in der vorliegenden Offenbarung festgestellt, dass die Elemente Y(a') (a) der Matrix Y von (Gleichung 16) nicht durch eine Funktion des Abstands zwischen den Detektionsgebieten der lichtemittierenden Punkte P(a) und P(a') ausgedrückt werden können, wie oben beschrieben wurde oder wie später in [Beschreibung von Ausführungsformen] beschrieben wird. Es wurde festgestellt, dass es auch unmöglich ist, die Elemente Y(a')(a) durch Berechnung aus der Konfiguration des optischen Systems und dergleichen zu erhalten. Daher erhält man in der vorliegenden Offenbarung unter der Bedingung, dass sich die Positionen der Detektionsgebiete der mehreren lichtemittierenden Punkte selbst für verschiedene Proben nicht ändern, die Elemente Y(a')(a) durch tatsächliche Messung unter der Bedingung. Im Besonderen wird, wie oben beschrieben, eine Spalte Y(a') (a0) (a' = 1, 2, ..., und A) der Matrix Y dadurch bestimmt, dass die Fluoreszenz alleine nur an einem beliebigen lichtemittierenden Punkt P(a0) emittiert wird. Alle Spalten der Matrix Y werden bestimmt, indem die obigen Schritte nacheinander für alle A lichtemittierenden Punkte P(a) durchgeführt werden. Die Matrix Y wird nur durch die Eigenschaften der lichtemittierenden Punkte P(a) bestimmt und ändert sich während der Analyse nicht. Solange Bedingungen wie beispielsweise das optische System, die lichtemittierenden Punkte P(a) und deren Detektionsgebiete feststehen, wird die Matrix Y selbst für Analysen von verschiedenen Proben konstant gehalten. Mit dem optischen System oder der Gerätekonfiguration von PTL 3 ist es nicht möglich, die obigen Schritte durchzuführen. Dies liegt daran, dass die Positionen der Detektionsgebiete der mehreren lichtemittierenden Punkte nicht festgelegt werden können, und selbst wenn die Positionen festgelegt werden können, kann nicht jeder der lichtemittierenden Punkte allein und nacheinander Licht emittieren. Dementsprechend lässt sich das Verfahren der vorliegenden Offenbarung nicht von PTL 3 aus konzipieren.
  • Die obige Beschreibung kann wie folgt ersetzt werden. Das heißt, für jeden von A lichtemittierenden Punkten (A ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) werden Lichtemissionen von C Typen (C ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) von Lichtemittern in Detektionsgebieten von B beliebigen Wellenlängenbändern (B ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) detektiert. Lichtemissionen von an den lichtemittierenden Punkten P(a) vorhandenen Lichtemittern D(a, c) (c = 1, 2, ..., und C) werden in Detektionsgebieten W(a, b) (b = 1, 2, ..., und B) von unterschiedlichen Wellenlängenbändern für lichtemittierende Punkte P(a) (a = 1, 2, ..., und A) detektiert. Es wird angenommen, dass die Konzentrationen der Lichtemitter D(a, c) an den lichtemittierenden Punkten P(a) zu jeder Zeit Z(a, c) sind und die Lichtemissionsstärken von W(a', b) für P(a') X(a', b) sind. Auch in diesem Fall werden (Gleichung 9) bis (Gleichung 17) aufgestellt, und ähnlich können sowohl das spektrale Übersprechen als auch das räumliche Übersprechen beseitigt werden, um die Konzentrationen Z(a, c) der A × C Lichtemitter zu erhalten. Die Lichtemission ist hier Fluoreszenz, Phosphoreszenz, Streulicht oder dergleichen.
  • Die obige Beschreibung kann wie folgt ersetzt werden. Das heißt, Absorptionen von C Typen (C ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) von Lichtabsorbern werden in Detektionsgebieten von B beliebigen Wellenlängenbändern (B ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) für jeden von A lichtabsorbierenden Punkten (A ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) detektiert. Die Absorptionen der an den lichtabsorbierenden Punkten P(a) vorhandenen Lichtabsorber D(a, c) (c = 1, 2, ..., und C) werden in den Detektionsgebieten W(a, b) (b = 1, 2, ..., und B) verschiedener Wellenlängenbänder für die lichtabsorbierenden Punkte P(a) (a = 1, 2, ..., und A) detektiert. Es wird angenommen, dass die Konzentrationen der Lichtabsorber D(a, c) an den lichtabsorbierenden Punkten P(a) zu jeder Zeit Z(a, c) sind und die Absorptionsgrade von W(a', b) an den lichtabsorbierenden Punkten P(a') X(a', b) sind. Auch in diesem Fall werden (Gleichung 9) bis (Gleichung 17) aufgestellt, und ähnlich können sowohl das spektrale Übersprechen als auch das räumliche Übersprechen beseitigt werden, um die Konzentrationen Z(a, c) der Lichtabsorber A × C zu erhalten.
  • Alternativ kann die obige Beschreibung durch eine andere Mehrpunktdetektion als Lichtmessung ersetzt werden. Das heißt, Signale von C Typen (C ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) von Signalgeneratoren werden in Detektionsgebieten von B beliebigen Frequenzbändern (B ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) für jeden von A Signalerzeugungspunkten (A ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) detektiert. Signale der an den Signalerzeugungspunkten P(a) vorhandenen Signalgeneratoren D(a, c) (c = 1, 2, ..., und C) werden in den Detektionsgebieten W(a, b) (b = 1, 2, ..., und B) unterschiedlicher Frequenzbänder für jeden der Signalerzeugungspunkte P(a) (a = 1, 2, ..., und A) detektiert. Es wird angenommen, dass die Konzentrationen der Signalgeneratoren D(a, c) an den Signalerzeugungspunkten P(a) zu jeder Zeit Z(a, c) sind. Ferner wird angenommen, dass die Signalstärken von W(a', b) an den Signalerzeugungspunkten P(a') gleich X(a', b) sind. Auch in diesem Fall werden (Gleichung 9) bis (Gleichung 17) aufgestellt, und ähnlich können sowohl das spektrale Übersprechen als auch das räumliche Übersprechen beseitigt werden, um die Konzentrationen Z(a, c) der A × C Signalgeneratoren zu erhalten.
  • Wie oben beschrieben, wurde die Beschreibung unter Verwendung der Gleichungen durchgeführt, was der Erleichterung des Verständnisses des Inhalts der vorliegenden Offenbarung dient. Wenn die Technologie der vorliegenden Offenbarung implementiert wird, kann ein Verfahren auf der Basis des Inhalts der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, und die Technologie kann nicht gemäß den Gleichungen durchgeführt werden, und die Gleichungen können modifiziert werden oder können nicht verwendet werden. In der vorliegenden Offenbarung kann die Beschreibung der „Konzentration des Lichtemitters“ durch die „Lichtemissionsstärke des Lichtemitters“ ersetzt werden, die Beschreibung der „Konzentration des Leuchtstoffs“ kann durch die „Fluoreszenzstärke des Leuchtstoffs“ ersetzt werden, und die Beschreibung der „Konzentration des Lichtabsorbers“ kann durch den „Absorptionsgrad des Lichtabsorbers“ ersetzt werden.
  • Weitere Eigenschaften im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung werden aus der Beschreibung der vorliegenden Spezifikation und den begleitenden Zeichnungen ersichtlich. Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden durch Elemente, Kombinationen verschiedener Elemente und Aspekte der folgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Ansprüche erreicht und realisiert.
  • Die Beschreibung der vorliegenden Spezifikation ist lediglich ein Beispiel und schränkt den Umfang der Ansprüche oder Anwendungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung nicht in irgendeinem Sinn ein.
  • Weitere Eigenschaften im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung werden aus der Beschreibung der vorliegenden Spezifikation und den begleitenden Zeichnungen ersichtlich. Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden durch Elemente, Kombinationen verschiedener Elemente und Aspekte der folgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Ansprüche erreicht und realisiert.
  • Die Beschreibung der vorliegenden Spezifikation ist lediglich ein Beispiel und schränkt den Umfang der Ansprüche oder Anwendungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung nicht in irgendeinem Sinn ein.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, die Lichtemissionen von den mehreren lichtemittierenden Punkten zu identifizieren und die Lichtemissionen unabhängig voneinander zu detektieren, indem das räumliche Übersprechen zwischen den mehreren lichtemittierenden Punkten, das in jedem optischen System, das die Lichtemissionen von den mehreren lichtemittierenden Punkten durch Berechnungsverarbeitung detektiert, auftritt, beseitigt oder verringert wird. Es ist möglich, die Fluoreszenzen von den mehreren Typen von Leuchtstoffen von den mehreren von lichtemittierenden Punkten zu identifizieren und die Fluoreszenzen unabhängig zu detektieren, indem das räumliche Übersprechen zwischen den mehreren lichtemittierenden Punkte und das spektrale Übersprechen zwischen den mehreren Typen von Leuchtstoffen für jeden lichtemittierenden Punkt, die in jedem optischen System, das die Fluoreszenzen von den mehreren Typen von Leuchtstoffen, die von den mehreren lichtemittierenden Punkten emittiert werden, detektiert, auftreten, durch Berechnungsverarbeitung beseitigt oder verringert wird.
  • Weiterhin ist es möglich, eine Verringerung der Detektionsempfindlichkeit oder eine Verringerung des Detektionsdynamikbereichs, die durch das räumliche Übersprechen und das spektrale Übersprechen verursacht werden, zu vermeiden, indem das räumliche Übersprechen und das spektrale Übersprechen beseitigt oder verringert werden.
  • Andere Gegenstände, Konfigurationen und Effekte werden in den folgenden Beschreibungen deutlich.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Darstellung eines einfachen optischen Systems.
    • 2 ist ein durch einen zweidimensionalen Sensor durch das einfache optische System erfasstes, lichtemittierendes Bild.
    • 3 zeigt die Signalstärkeverteilung eines Lichtemissionsbildes in dem Lichtemissionsbild.
    • 4 zeigt eine Beziehung zwischen einer absoluten Signalstärke in einer Mitte des Lichtemissionsbildes und einer absoluten Signalstärke an einer von der Mitte des Lichtemissionsbildes nach links getrennten Position.
    • 5 zeigt eine Beziehung zwischen der absoluten Signalstärke in der Mitte des Lichtemissionsbildes und einer absoluten Signalstärke an einer von der Mitte des Lichtemissionsbildes nach rechts getrennten Position.
    • 6 zeigt eine Beziehung zwischen der absoluten Signalstärke in der Mitte des Lichtemissionsbildes und der absoluten Signalstärke an der von der Mitte des Lichtemissionsbildes nach links getrennten Position.
    • 7 zeigt eine Beziehung zwischen der absoluten Signalstärke in der Mitte des Lichtemissionsbildes und der absoluten Signalstärke an der von der Mitte des Lichtemissionsbildes nach rechts getrennten Position.
    • 8 ist eine schematische Darstellung eines Modellversuchssystems.
    • 9 ist eine schematische Darstellung von spektralem Übersprechen und räumlichem Übersprechen in dem Modellversuchssystem.
    • 10 ist eine schematische Darstellung eines Modellversuchssystems.
    • 11 zeigt durch Elektrophoreseanalyse einer bekannten Probe erhaltene Rohdaten.
    • 12 sind durch Durchführen von Farbkonversion an den Rohdaten von 11 erhaltene, farbkonvertierte Daten.
    • 13 sind durch Durchführen von Farbkonversion und räumliche Korrektur an den Rohdaten von 11 erhaltene, farbkonvertierte und räumlich korrigierte Daten.
    • 14 zeigt durch Elektrophoreseanalyse einer unbekannten Probe erhaltene Rohdaten.
    • 15 sind durch Durchführen von Farbkonversion an den Rohdaten von 14 erhaltene, farbkonvertierte Daten.
    • 16 sind durch Durchführen von Farbkonversion und räumlicher Korrektur an den Rohdaten von 14 erhaltene, farbkonvertierte und räumlich korrigierte Daten.
    • 17 zeigt durch Elektrophoreseanalyse einer Probe, die einen unbekannten Leuchtstoff enthält, erhaltene Rohdaten.
    • 18 zeigt durch Durchführen von Farbkonversion und räumlicher Korrektur an Rohdaten von 17 erhaltene, farbkonvertierte und räumlich korrigierte Daten.
    • 19 zeigt durch Elektrophoreseanalyse einer Probe, in der eine Konzentration eines bekannten Leuchtstoffs graduell erhöht wurde, erhaltene Rohdaten.
    • 20 sind durch Durchführen von Farbkonversion an den Rohdaten von 19 erhaltene, farbkonvertierte Daten.
    • 21 sind durch Durchführen von Farbkonversion und räumlicher Korrektur an den Rohdaten von 19 erhaltene, farbkonvertierte und räumlich korrigierte Daten.
    • 22 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Injizieren von Proben in mehrere Kapillaren mit verschobenen Zeiteinteilungen.
    • 23 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Erhalten von Fluoreszenzemissionen durch Verschieben von Zeiteinteilungen in den mehreren Kapillaren.
    • 24 ist eine schematische Darstellung einer Multikapillar-Elektrophoreseeinrichtung.
    • 25 zeigt wellenlängendispergierte Bilder von Raman-gestreuten Lichtern von vier Kapillaren durch ein optisches System von PTL 1.
    • 26 ist eine Darstellung, die das Einstellen von Detektionsgebieten von 20 Wellenlängenbändern der Kapillaren in 25 zeigt.
    • 27 ist eine schematische Darstellung, bei der Fluoreszenzemissionen von vier Kapillaren einzeln in vier Wellenlängenbänder aufgeteilt werden und Bilder davon durch ein optisches System von PTL 2 erzeugt werden.
    • 28 ist eine schematische Darstellung eines optischen Systems, das Fluoreszenzemissionen von fünf in einer Ebene angeordneten lichtemittierenden Punkten gemeinsam in vier Wellenlängenbänder aufteilt und Bilder davon erzeugt.
    • 29 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens des Standes der Technik.
    • 30 ist ein Flussdiagramm des vorliegenden Verfahrens.
    • 31 ist ein Flussdiagramm zum Bestimmen einer Matrix zum Durchführen der Farbkonversion und der räumlichen Korrektur gemäß dem vorliegenden Verfahren.
    • 32 ist ein Flussdiagramm, wenn eine Analysesitzung mehrere Male wiederholt wird.
    • 33 ist eine Konfigurationsdarstellung eines Computers.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • [Erste Ausführungsform]
  • Um Eigenschaften des räumlichen Übersprechens im Detail zu untersuchen, wurde ein in 1 dargestelltes, einfaches optisches System konstruiert. Das optische System in 1 enthält eine Pinhole-Platte 1-1, eine lichtemissionspunktseitige Apertur-Platte 1-2, eine Kondensorlinse 1-3, eine sensorseitige Apertur-Platte 1-4, einen Farbglasfilter 1-5, einen zweidimensionalen Sensor 1-6 und eine Halogenlampe (Lichtquelle), die Halogenlampenlicht 1-7 emittiert. Im Besonderen wurde das optische System von 1 wie folgt konstruiert. Ein lichtemittierender Punkt 1-8 von φ 0,05 mm wurde durch Bestrahlen der ein Pinhole von φ 0,05 mm aufweisenden Pinhole-Platte 1-1 von unten mit dem Halogenlampenlicht 1-7 erzeugt. Die lichtemissionspunktseitige Apertur-Platte 1-2, die eine Apertur von φ 0,2 mm aufweist, wurde an einer um 0,2 mm getrennten Position oberhalb des lichtemittierenden Punktes 1-8 angeordnet. Die Kondensorlinse 1-3, die eine Brennweite f = 1,4 mm aufweist, wurde an einer um 1,54 mm getrennten Position oberhalb des lichtemittierenden Punktes 1-8 angeordnet. Unmittelbar oberhalb der Kondensorlinse 1-3 wurde die sensorseitige Apertur-Platte 1-4, die eine Apertur von φ 0,7 mm aufweist, angeordnet. Der zweidimensionale Sensor 1-6 wurde an einer um 15 mm getrennten Position über der Kondensorlinse 1-3 angeordnet. Der Farbglasfilter 1-5 wurde unmittelbar unter dem zweidimensionalen Sensor 1-6 angeordnet. Wie oben beschrieben, waren die Pinhole-Platte 1-1, die lichtemissionspunktseitige Apertur-Platte 1-2, die sensorseitige Apertur-Platte 1-4, der Farbglasfilter 1-5 und der zweidimensionale Sensor 1-6 parallel zueinander angeordnet. Von dem lichtemittierenden Punkt 1-8 emittiertes Licht 1-9 wurde durch die Apertur von φ 0,2 mm transmittiert, wurde durch die Kondensorlinse 1-3 gebündelt („condensed“), wurde durch die Apertur von φ 0,7 mm transmittiert, wurde durch den Farbglasfilter 1-5 transmittiert und bildete ein Lichtemissionsbild 1-10 von φ 0,5 mm auf dem zweidimensionalen Sensor 1-6. Dabei wurde der lichtemittierende Punkt 1-8 auf den zweidimensionalen Sensor 1-6 fokussiert und ein Bild wurde mit einer 10-fachen Bildvergrößerung erzeugt.
  • 2 ist ein lichtemittierendes Bild, das das durch den zweidimensionalen Sensor 1-6 in dem einfachen optischen System von 1 erhaltene Bild 1-10 enthält. Eine Sensorgröße des zweidimensionalen Sensors 1-6 beträgt 13 × 13 mm, und ein Signalbereich eines jeden Pixels beträgt 0 bis 65536. Die 2(a) und 2(b) sind dasselbe lichtemittierende Bild, aber eine Signalanzeigeskala (Gradation) von 2(a) ist auf 0 bis 50000 eingestellt, und eine Signalanzeigeskala von 2(b) ist auf 0 bis 500 eingestellt. Ein maximaler Signalwert des Lichtemissionsbildes beträgt etwa 50000. Die Signale aller Pixel werden in 2(a) mit nahzu keiner Sättigung angezeigt, während das Lichtemissionsbild in 2(b) mit Sättigung angezeigt wird. Bezugnehmend auf 2(a) wird ein Lichtemissionsbild von φ 0,5 mm erhalten wie erwartet, und die Außenseite des Lichtemissionsbildes von φ 0,5 mm scheint ein Signal von 0 zu sein. Allerdings kann bezugnehmend auf 2(b) bestätigt werden, dass sich eine Einfassung („skirt“) von geringer Stärke außerhalb des Lichtemissionsbildes von φ 0,5 mm ausdehnt.
  • α (gepunktete Linie) in den 3(a) bis 3(c) zeigt eine Signalstärkeverteilung in einer horizontalen Richtung, die durch ein Zentrum des Lichtemissionsbildes in dem Lichtemissionsbild von 2 verläuft. Die 3(a), 3(b) und 3(c) verwenden dieselben Daten, aber eine vertikale Achse ist verändert. Eine horizontale Achse ist gemeinsam und zeigt einen Abstand vom Zentrum des Lichtemissionsbildes an. Plus- und Minuszeichen auf der horizontalen Achse zeigen eine rechte Seite bzw. eine linke Seite des Lichtemissionsbildes an. In den 3(a) und 3(b) stellt die vertikale Achse eine absolute Signalstärke dar. Die Skala der vertikalen Achse ist in 3(a) auf 0 bis 60000 eingestellt. In 3(b) ist die Skala der vertikalen Achse auf 0 bis 100 eingestellt. Andererseits ist in 3(c) die Skala der vertikalen Achse unter Verwendung der vertikalen Achse als logarithmische Skala und einer maximalen Signalstärke 100% auf 0,001% bis 100% als relative Signalstärke eingestellt. β (durchgezogene Linie) und γ (unterbrochene Linie) in den 3(a) bis 3(c) zeigen Signalstärkeverteilungen ähnlich wie α an, wenn eine Ausgangsstärke des Halogenlampenlichts 1-7 unter einer Erfassungsbedingung des lichtemittierenden Bildes von 2 graduell verringert wird. Wie aus 3(a) ersichtlich ist, liegen die maximalen Signalstärken der Lichtemissionsbilder von α, β und γ bei etwa 50000, etwa 25000 bzw. etwa 10000. Andererseits nimmt die Signalstärke, wie 3(b) zu entnehmen ist, mit zunehmendem Abstand vom Zentrum des Lichtemissionsbildes tendenziell ab, aber eine Einfassung („skirt“), die viel größer als das Lichtemissionsbild in 3(a) (etwa 0,5 mm in der Breite) ist, dehnt sich aus. Es ist auch zu sehen, dass mit abnehmender maximaler Signalstärke auch die Stärke der Einfassung abnimmt. Daher ist in 3(c) zu sehen, dass α, β und γ einander als eine Linie überlagern. Dies ist eine neue Entdeckung und führt zu mehreren wichtigen Erkenntnissen. Zum Beispiel wird eine Signalstärke von etwa 0,1% der maximalen Signalstärke an einer Position, die um ±1 mm vom Zentrum des Lichtemissionsbildes getrennt ist, das heißt, an einer Position außerhalb des in 2(a) zu sehenden Lichtemissionsbildes, beobachtet. Ein Fall, in dem es ein Detektionsgebiet eines Lichtemissionsbildes benachbart zu einer um ±1 mm getrennten Position gibt, bedeutet, dass es ein räumliches Übersprechen von etwa 0,1% gibt. Wie in 1 dargestellt, ist es überraschend, dass es ein räumliches Übersprechen einer solchen nicht vernachlässigbaren Stärke gibt, obwohl der lichtemittierende Punkt lediglich unter Verwendung eines extrem vereinfachten optischen Systems fokussiert wird. Noch überraschender ist, dass, da α, β und γ einander als eine Linie überlappen, solange die Positionen des optischen Systems und des lichtemittierenden Punktes fest sind, festgestellt wurde, dass eine relative Signalstärkeverteilung eines bilderzeugenden Punktes unabhängig von einer Lichtemissionsstärke des lichtemittierenden Punktes oder einer Signalstärke des bilderzeugenden Punktes konstant ist.
  • Die 4(a) und 5(a) sind von 3 abgeleitete Ergebnisse. 4(a) ist ein Graph, in dem absolute Signalstärken an Positionen, die von einem Zentrum eines bilderzeugenden Punktes um -1, -2, -3, -4, -5 und -6 mm getrennt sind, auf einer vertikalen Achse aufgetragen sind. 5(a) ist ein Graph, in dem absolute Signalstärken an Positionen, die von einem Zentrum eines bilderzeugenden Punktes um +1, +2, +3, +4, +5 und +6 mm getrennt sind, auf einer vertikalen Achse aufgetragen sind. Die absoluten Signalstärken des Zentrums des Lichtemissionsbildes sind in beiden Fällen auf einer horizontalen Achse aufgetragen. Die absolute Signalstärke war ein Durchschnittswert absoluter Signalstärken mit einer Breite von ± 0,1 mm um jede Position in 3. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass alle drei Diagramme (entsprechend α, β und γ in 3) an jeder Position auf einer genäherten Geraden, die durch einen Ursprung verläuft, lagen. Eine Steigung einer jeden Näherungsgeraden zeigt ein räumliches Übersprechverhältnis an der entsprechenden Position an. Das heißt, es ist zu sehen, dass die Steigung der genäherten Gerade abnimmt und das räumliche Übersprechverhältnis sinkt, wenn der Abstand vom Zentrum des bilderzeugenden Punktes zunimmt. Zum Vergleich sind eine Gerade mit räumlichem Übersprechen von 0,1% und eine Gerade mit räumlichem Übersprechen von 0,01% überlagert und durch gepunktete Linien angezeigt. Zum Beispiel kann man ablesen, dass ein räumliches Übersprechverhältnis an einer Position, die vom Zentrum des bilderzeugenden Punktes um -1 mm getrennt ist, mehr als 0,1% beträgt, während ein räumliches Übersprechverhältnis an einer Position, die um -3 mm getrennt ist, etwa 0,01% beträgt. Die obigen Ergebnisse zeigen, dass die absolute Signalstärke des räumlichen Übersprechens an jeder Position, die vom Zentrum des bilderzeugenden Punktes getrennt ist, eine Linearität in Bezug auf die absolute Signalstärke im Zentrum des bilderzeugenden Punktes aufweist und das räumliche Übersprechverhältnis konstant ist. Das heißt, es wurde neu herausgefunden, dass es möglich ist, das räumliche Übersprechen an jeder Position zu eliminieren oder zu verringern, indem man einen Wert, den man durch Multiplizieren der absoluten Signalstärke am Zentrum des bilderzeugenden Punktes mit dem räumlichen Übersprechverhältnis erhält, von der absoluten Signalstärke an jeder vom Zentrum des bilderzeugenden Punktes entfernten Position subtrahiert. Dies entspricht einem Fall, in dem der Wert der entsprechenden genäherten Gerade an derselben Position von der absoluten Signalstärke eines jeden Plots in den 4(a) und 5(a) subtrahiert wird.
  • Die 4(b) und 5(b) zeigen die Ergebnisse, die durch Durchführen der oben beschriebene Subtraktion der Ergebnisse der 4(a) bzw. 5(a) erhalten wurden. Ein Typ des Plots, der jede Position anzeigt, und die horizontale Achse sind in den 4(a) und 4(b) und in den 5(a) und 5(b) gemeinsam. Die vertikale Achse in den 4(b) und 5(b) zeigt die absolute Signalstärke, nachdem die Subtraktion ausgeführt wurde, an, und die Skala ist im Vergleich zu den 4(a) und 5(a) vergrößert. Zum Vergleich ist eine gerade Linie mit einem räumlichen Übersprechen von ±0,01% überlagert und wird durch eine gepunktete Linie angezeigt. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die absolute Signalstärke nach der Subtraktion unabhängig von der absoluten Signalstärke des Bildzentrums an jeder Position fast Null war, und das räumliche Übersprechen an jeder Position kleiner als ±0,01% war. Wenn der Vergleich an einer Position um -1 mm vom Zentrum des bilderzeugenden Punktes durchgeführt wurde, konnte das räumliche Übersprechen durch dieses Verfahren um mindestens eine Stelle oder mehr verringert werden. Der Grund, warum die absolute Signalstärke nach der Subtraktion an jeder Position nicht vollständig Null ist, besteht darin, dass es eine Abweichung und einen Fehler der genäherten Gerade entsprechend jedem Plot in den 4(a) und 5(b) gibt. Da ein Entscheidungskoeffizient (R2) der genäherten Gerade, die an jeder Position durch den Ursprung verläuft, höher ist (näher an 1), das heißt, da die Linearität der absoluten Signalstärke an jeder Position in Bezug auf die absolute Signalstärke im Zentrum des bilderzeugenden Punktes höher ist, ist der vorangehend genannte Fehler geringer, und die absolute Signalstärke nach der Subtraktion ist näher an Null. Natürlich kann die absolute Signalstärke nach der Subtraktion negativ sein. Solange jedoch die obige Linearität gegeben ist, nimmt der Betrag der absoluten Signalstärke an jeder Position durch die Subtraktion zumindest ab. Da die Steigung der Näherungsgeraden geringer ist, das heißt, da das räumliche Übersprechen vor der Subtraktion geringer ist, da ein Absolutwert einer Differenz zwischen der absoluten Signalstärke an jeder Position und der Näherungsgeraden ebenfalls geringer ist, ist auch der obige Fehler geringer.
  • Die 6 und 7 zeigen experimentelle Ergebnisse ähnlich wie in den 4 und 5. Bei dem optischen System von 1 wurden, nachdem die Pinhole-Platte 1-1 einmal abgenommen wurde und wieder angebracht wurde, dieselben Ergebnisse wie jene der 2 und 3 erzielt. Dann wurden die Ergebnisse der 6 und 7 durch dasselbe Verfahren ermittelt. Die Anbringungsposition der Pinhole-Platte 1-1 ist im Wesentlichen dieselbe wie an der ursprünglichen Position, aber sie ist nicht exakt genau dieselbe Position. Die Ergebnisse der 6 und 7 entsprachen den Ergebnissen der 4 und 5. Die Ergebnisse zeigten, dass die Reproduzierbarkeit des Verfahrens zum Beseitigen oder Verringern des räumlichen Übersprechens an jeder Position durch die Subtraktionsverarbeitung hoch ist.
  • Andererseits ergab sich aus dem Vergleich der 4 bis 7 eine weitere wichtige Erkenntnis wie folgt. Die genäherten Geraden von -1 mm in 4(a), +1 mm in 5(a), -1 mm in 6(a) und +1 mm in 7(a) werden verglichen. Es wurde festgestellt, dass alle Steigungen dieser vier genäherten Geraden räumliche Übersprechverhältnisse an Positionen anzeigen, die um 1 mm vom Zentrum des bilderzeugenden Punktes getrennt sind, die aber voneinander verschieden waren. Dementsprechend wurde zum Beispiel, wenn die Subtraktionsverarbeitung eines jeden Plots von +1 mm in 5(a), -1 mm in 6(a) oder +1 mm in 7(a) unter Verwendung der genäherten Gerade von -1 mm in 4(a) durchgeführt wurde, festgestellt, dass der obige Fehler zunimmt und die Verringerung des räumlichen Übersprechens unzureichend wird. Dieses Phänomen tritt in ähnlicher Weise an anderen Positionen auf. Es wurde festgestellt, dass das Subtraktionsverarbeiten einen umgekehrten Effekt, das heißt, in einigen Fällen ein räumliches Übersprechen, verstärken kann. Es ist denkbar, dass ein derartiges Phänomen auftritt, da (1) selbst in dem einfachen optischen System, wie es in 1 dargestellt ist, die Punktsymmetrie des durch die Bilderzeugung verursachten räumlichen Übersprechens nicht notwendigerweise hoch ist (zum Beispiel ist in 2 das räumliche Übersprechverhältnis zwischen einer linken und einer rechten Richtung des bilderzeugenden Punktes unterschiedlich), und (2) sich das durch die Bilderzeugung verursachte räumliche Übersprechen mit einer geringfügigen Änderung des optischen Systems wie beispielsweise einer leichten Verschiebung der Position des lichtemittierenden Punkts erheblich ändert. Dementsprechend wurde festgestellt, dass es unmöglich ist, das räumliche Übersprechverhältnis, das zwischen dem Zentrum des bilderzeugenden Punktes und einer beliebigen Position entsteht, durch eine Funktion des Abstands dazwischen auszudrücken. Dies bedeutet, dass das in PTL 3 offenbarte Verfahren nicht effektiv funktioniert. Die vorliegende Offenbarung unterscheidet sich von PTL 3 dadurch, dass Bedingungen eines optischen Systems und mehrerer bilderzeugender Punkte, das heißt, mehrere Detektionsgebiete, festgelegt sind und ein gegenseitiges räumliches Übersprechverhältnis durch Experimente unabhängig von einem gegenseitigen Abstand abgeleitet wird, wie in jeder der 4 bis 7 dargestellt. Wenn die Bedingung geändert wird, ist es notwendig, das räumliche Übersprechverhältnis jedesmal neu zu ermitteln.
  • Wenn die in den obigen Experimenten gewonnenen Erkenntnisse erweitert und verallgemeinert werden, das heißt, wenn die Tatsache, dass die absolute Signalstärke des räumlichen Übersprechens an jeder vom Zentrum des bilderzeugenden Punktes getrennten Position Linearität in Bezug auf die absolute Signalstärke im Zentrum des bilderzeugenden Punktes aufweist, und die Tatsache, dass das räumliche Übersprechverhältnis konstant ist, erweitert und verallgemeinert werden, erhält man (Gleichung 9) bis (Gleichung 17).
  • [Zweite Ausführungsform]
  • Ein Modellexperiment wurde für den einfachsten Fall eines optischen Systems, das Fluoreszenzen mehrerer Typen von Leuchtstoffen, die von mehreren lichtemittierenden Punkten in Detektionsgebieten mehrerer Wellenlängenbänder emittiert werden, detektiert, durchgeführt. Bei der vorliegenden Ausführungsform und anderen Ausführungsformen, die dasselbe Modellversuchssystem verwenden, wird zum Beispiel in (Gleichung 9) bis (Gleichung 12) ein Fall gewählt, in dem Fluoreszenzemissionen von C = zwei Typen von Leuchtstoffen für A = zwei lichtemittierende Punkte in Detektionsgebieten von B = zwei Wellenlängenbändern detektiert werden. Es versteht sich von selbst, dass derselbe Effekt durch dasselbe Verfahren auch dann erzielt wird, wenn A, B und C andere Zahlenwerte haben.
  • 8 zeigt ein Modellversuchssystem. Das Modellversuchssystem von 8 enthält zwei Kapillaren Cap(1) und Cap(2) und eine Lichtquelle (nicht dargestellt), die einen Laserstrahl LB in einer Anordnungsrichtung der beiden Kapillaren Cap(1) und Cap(2) emittiert. An den beiden Kapillaren Cap(1) und Cap(2) sind an mit dem Laserstrahl LB bestrahlten Positionen Lichttemissionspunkte P(1) und P(2) vorgesehen. Mit zwei Typen von Leuchtstoffen D(1, 1) und D(1, 2) markierte Substanzen werden in der Kapillare Cap(1) elektrophoretisiert. Mit zwei Typen von Leuchtstoffen D(2, 1) und D(2, 2) markierte Substanzen werden in der Kapillare Cap(2) elektrophoretisiert. Hierbei sind D(1, 1) und D(2, 1) derselbe Typ von Leuchtstoffen, und D(1, 2) und D(2, 2) sind derselbe Typ von Leuchtstoffen. Derselbe Typ von Leuchtstoffen bedeutet, dass die Fluoreszenzspektren von Fluoreszenzemissionen gleich sind. Die Leuchtstoffe D(1, 1) und D(1, 2) emittieren durch Bestrahlung mit dem Laserstrahl LB an dem lichtemittierenden Punkt P(1) Fluoreszenzen und werden in den Detektionsgebieten W(1, 1) und W(1, 2), die in einem Sensor S vorgesehen sind, detektiert. Die Detektionswellenlängenbänder sind so ausgelegt, dass die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(1, 1) hauptsächlich in dem Detektionsgebiet W(1, 1) detektiert wird und die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(1, 2) hauptsächlich in dem Detektionsgebiet W(1, 2) detektiert wird. Es besteht jedoch ein erhebliches gegenseitiges spektrales Übersprechen. Ähnlich emittieren die Leuchtstoffe D(2, 1) und D(2, 2) bei Bestrahlung mit dem Laserstrahl LB an dem lichtemittierenden Punkt P(2) Fluoreszenzen und werden in in dem Sensor S vorgesehenen Detektionsgebieten W(2, 1) und W(2, 2) detektiert. Die Detektionswellenlängenbänder sind so ausgelegt, dass die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(2, 1) hauptsächlich in dem Detektionsgebiet W(2, 1) detektiert wird und die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(2, 2) hauptsächlich in dem Detektionsgebiet W(2, 2) detektiert wird. Es besteht jedoch eine erhebliches gegenseitiges spektrales Übersprechen. Die Fluoreszenzemissionen der Leuchtstoffe D(1, 1) und D(1, 2) an dem lichtemittierenden Punkt P(1) werden auch in den Detektionsgebieten W(2, 1) und W(2, 2) detektiert. Die Fluoreszenzemissionen der Leuchtstoffe D(2, 1) und D(2, 2) an dem lichtemittierenden Punkt P(2) werden ebenfalls in ähnlicher Weise in den Detektionsgebieten W(1, 1) und W(1, 2) detektiert, und räumliches Übersprechen ist signifikant vorhanden. Unter der Annahme, dass Signalstärken (Fluoreszenzstärken) in den Detektionsgebieten W(1, 1), W(1, 2), W(2, 1) und W(2, 2) X(1, 1), X(1, 2), X(2, 1) und X(2, 2) sind, wie auf der unteren Seite von 8 dargestellt, erhält man Teile von Zeitseriendaten der Signalstärken X(1, 1) und X(1, 2) und der Signalstärken X(2, 1) und X(2, 2) mit Elektrophorese für den lichtemittierenden Punkt P(1) und den lichtemittierenden Punkt P(2).
  • Man beachte, dass 8 zeigt, dass die Detektionsgebiete W(1, 1), W(1, 2), W(2, 1) und W(2, 2) auf einem Sensor S vorgesehen sind, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Die Detektionsgebiete W(1, 1) und W(1, 2) können auf einem Sensor vorgesehen sein. Die Detektionsgebiete W(2, 1) und W(2, 2) können auf einem anderen Sensor vorgesehen sein. Alternativ können die Detektionsgebiete W(1, 1), W(1, 2), W(2, 1) und W(2, 2) auf vier verschiedenen Sensoren vorgesehen sein. Zwischen den lichtemittierenden Punkten P(1) und P(2) und dem Sensor S sind beliebige bilderzeugende Mittel und beliebige spektroskopische Mittel erforderlich. Da bei der vorliegenden Ausführungsform jedoch keine bilderzeugenden Mittel und keine spektroskopischen Mittel in Betracht gezogen werden, sind die bilderzeugenden Mittel und die spektroskopischen Mittel in 8 weggelassen.
  • 9 ist eine schematische Darstellung, die eine Beziehung zwischen spektralem Übersprechen und räumlichem Übersprechen in 8 veranschaulicht. In 9(a) wird (i) die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(1, 1) an dem lichtemittierenden Punkt P(1) hauptsächlich in dem Detektionsgebiet W(1, 1) detektiert und (ii) wird die Fluoreszenzemission subsidiär in dem Detektionsgebiet W(1, 2) detektiert. (iii) Die Fluoreszenzemission wird auch mit einer wesentlich geringeren Stärke als in (i) und (ii) in dem Detektionsgebiet W(2, 1) detektiert. (iv) Die Fluoreszenzemission wird auch mit einer geringeren Stärke als in (iii) in dem Detektionsgebiet W(2, 2) detektiert. (i) und (ii) zeigen spektrales Übersprechen, (iii) und (iv) zeigen räumliches Übersprechen und spektrales Übersprechen. Das heißt, bei dem Verfahren des Standes der Technik werden nur (i) und (ii) berücksichtigt, aber alle von (i) bis (iv) werden in der vorliegenden Offenbarung berücksichtigt. In 9 wird die obige Beziehung zwischen den Beträgen der erkannten Stärken und die obige Beziehung zwischen dem spektralen Übersprechen und dem räumlichen Übersprechen gemeinsam durch eine Dicke, eine durchgezogene Linie oder eine gepunktete Linie eines Pfeils und die Zahlen von (i) bis (iv) angezeigt. Ähnlich zu 9(a) ist in 9(b) die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(1, 2) an dem lichtemittierenden Punkt P(1) eingezeichnet, in 9(c) ist die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(2, 1) an dem lichtemittierenden Punkt P(2) eingezeichnet und in 9(d) ist die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(2, 2) an dem lichtemittierenden Punkt P(2) eingezeichnet. In der tatsächlichen Analyse werden die 9(a) bis 9(d) gleichzeitig erzeugt, und die Fluoreszenzstärken sind unterschiedlich.
  • 10 zeigt dasselbe Modellversuchssystem wie 8. In dem Modellversuchssystem von 10 werden jedoch zwei Kapillaren Cap(1) und Cap(2) mit Lampenlichtern LL von einer Lichtquelle senkrecht zu ihrer Anordnungsrichtung bestrahlt. Dementsprechend wird die Fluoreszenzemission, die mit der Bestrahlung des Laserstrahls LB einhergeht, nicht detektiert, sondern die Absorptionen oder der Absorptionsgrad, die mit der Übertragung des Lampenlichts LL einhergehen. Lichtabsorbierende Punkte P(1) und P(2) sind an den beiden Kapillaren Cap(1) und Cap(2) an mit dem Lampenlicht LL bestrahlten Positionen vorgesehen. Zwei Typen von Lichtabsorbern D(1, 1) und D(1, 2) werden in der Kapillare Cap(1) elektrophoretisiert. Zwei Typen von Lichtabsorbern D(2, 1) und D(2, 2) werden in der Kapillare Cap(2) elektrophoretisiert. Dabei sind D(1, 1) und D(2, 1) derselbe Typ von Lichtabsorbern, und D(1, 2) und D(2, 2) sind derselbe Typ von Lichtabsorbern. Derselbe Typ von Lichtabsorbern bedeutet, dass die Lichtabsorptionsspektren gleich sind. Die Lichtabsorber D(1, 1) und D(1, 2) absorbieren Licht an dem lichtabsorbierenden Punkt P(1) durch Bestrahlung mit dem Lampenlicht LL, und nicht absorbiertes Licht wird in den in dem Sensor S vorgesehenen Detektionsgebieten W(1, 1) und W(1, 2) detektiert. Detektionswellenlängenbänder sind so ausgelegt, dass das absorbierte Licht des Lichtabsorbers D(1, 1) hauptsächlich in dem Detektionsgebiet W(1, 1) detektiert wird und das absorbierte Licht des Lichtabsorbers D(1, 2) hauptsächlich in dem Detektionsgebiet W(1, 2) detektiert wird. Gegenseitiges spektrales Übersprechen ist jedoch signifikant vorhanden. Ähnlich absorbieren die Lichtabsorber D(2, 1) und D(2, 2) durch Bestrahlung mit dem Lampenlicht LL Licht an dem lichtabsorbierenden Punkt P(2). Nicht absorbiertes Licht wird in den in dem Sensor S vorgesehenen Detektionsgebieten W(2, 1) und W(2, 2) detektiert. Detektionswellenlängenbänder sind so ausgelegt, dass das absorbierte Licht des Lichtabsorbers D(2, 1) hauptsächlich in dem Detektionsgebiet W(2, 1) detektiert wird und das absorbierte Licht des Lichtabsorbers D(2, 2) hauptsächlich in dem Detektionsgebiet W(2, 2) detektiert wird. Gegenseitiges spektrales Übersprechen ist jedoch signifikant vorhanden. Die Absorptionen der Lichtabsorber D(1, 1) und D(1, 2) an dem lichtabsorbierenden Punkt P(1) werden auch in den Detektionsgebieten W(2, 1) und W(2, 2) detektiert. Die Absorptionen der Lichtabsorber D(2, 1) und D(2, 2) an dem lichtabsorbierenden Punkt P(2) werden auch ähnlich in den Detektionsgebieten W(1, 1) und W(1, 2) detektiert, und räumliches Übersprechen ist signifikant vorhanden. Dies liegt daran, dass ein Teil des transmittierten Lichts des Lampenlichts LL, das durch den lichtabsorbierenden Punkt P(1) transmittiert wird, auch in den Detektionsgebieten W(2, 1) und W(2, 2) detektiert wird. Außerdem liegt dies daran, dass ein Teil des transmittierten Lichts des Lampenlichts LL, das durch den lichtabsorbierenden Punkt P(2) transmittiert wird, auch in den Detektionsgebieten W(1, 1) und W(1, 2) detektiert wird. Unter der Annahme, dass die Absorptionsgrade in den Detektionsgebieten W(1, 1), W(1, 2), W(2, 1) und W(2, 2) jeweils X(1, 1), X(1, 2), X(2, 1) bzw. X(2, 2) sind, erhält man, wie in der unteren Seite von 8 dargestellt, Teile von Zeitseriendaten der Absorptionsgrade X(1, 1) und X(1, 2) und der Absorptionsgrade X(2, 1) und X(2, 2) mit Elektrophorese für den lichtabsorbierenden Punkt P(1) und den lichtabsorbierenden Punkt P(2). Nachfolgend wird ein Fall beschrieben, in dem 8 verwendet wird, aber es versteht sich von selbst, dass derselbe Effekt in einem Fall, in dem 10 verwendet wird, erzielt wird.
  • 11 zeigt Teile von Rohdaten, die durch Injizieren einer bekannten Probe in die Kapillaren Cap(1) und Cap(2) und Durchführen einer Elektrophoreseanalyse unter Verwendung des Modellversuchssystems von 8 erhalten wurden. In beiden Fällen stellt eine horizontale Achse eine Elektrophoresezeit (jede Einheit) dar und eine vertikale Achse stellt eine Fluoreszenzstärke (jede Einheit) dar. Die 11(a) und 11(b) zeigen dieselben Teile von Rohdaten, die an dem lichtemittierenden Punkt P(1) erhalten wurden. 11(b) ist eine vergrößerte Ansicht einer vertikalen Achsenskala von 11(a). Ähnlich zeigen die 11(c) und 11(d) dieselben Teile von Rohdaten, die an dem lichtemittierenden Punkt P(2) erhalten wurden. 11(d) ist eine vergrößerte Ansicht einer vertikalen Achsenskala von 11(c). Eine horizontale Achsenskala in den 11(a) bis 11(d) gibt die Zeit 0 bis 500 an, eine vertikale Achsenskala in den 11(a) und 11(c) gibt die Fluoreszenzstärken 0 bis 250 an, und eine vertikale Achsenskala in den 11(b) und 11(d) gibt die Fluoreszenzstärken -0,2 bis 0,8 an. X(1, 1) und X(2, 1) sind durch durchgezogene Linien dargestellt und X(1, 2) und X(2, 2) sind durch gepunktete Linien dargestellt. Wie in 11 dargestellt, wird eine Probe so zubereitet, dass der Leuchtstoff D(1, 1) zur Zeit 100 Fluoreszenz allein an dem lichtemittierenden Punkt P(1) emittiert (der Zustand von 9(a)), der Leuchtstoff D(2, 1) zur Zeit 200 Fluoreszenz allein an dem lichtemittierenden Punkt P(2) emittiert (der Zustand von 9(c)), der Leuchtstoff D(1, 2) zur Zeit 300 Fluoreszenz allein an dem lichtemittierenden Punkt P(1) emittiert (der Zustand von 9(b)), und der Leuchtstoff D(2, 2) zur Zeit 400 Fluoreszenz allein an dem lichtemittierenden Punkt P(2) emittiert (der Zustand von 9(d)). Die Probe wird so zubereitet, dass andere Fluoreszenzen nicht emittiert werden. Wie in den 11(a) und 11(c) dargestellt, werden nur vier große Peaks, die den oben beschriebenen Fluoreszenzemissionen entsprechen, beobachtet (entsprechend (i) und (ii) in 9). Wie in den 11(b) und 11(d) dargestellt, wurden jedoch vier kleine, durch Pfeile gekennzeichnete Peaks beobachtet, das heißt, der Leuchtstoff D(2, 1) an dem lichtemittierenden Punkt P(2) zur Zeit 100, der Leuchtstoff D(1, 1) an dem lichtemittierenden Punkt P(1) zur Zeit 200, der Leuchtstoff D(2, 2) an dem lichtemittierenden Punkt P(2) zur Zeit 300 und der Leuchtstoff D(1, 2) an dem lichtemittierenden Punkt P(1) zur Zeit 400 (entsprechend (iii) und (iv) in 9). Dementsprechend lässt sich feststellen, dass diese vier kleinen Peaks durch räumliches Übersprechen und spektrales Übersprechen verursacht werden. Zum Beispiel sind die kleinen Peaks des Leuchtstoffs D(2, 1) an dem lichtemittierenden Punkt P(2) zur Zeit 100 ein Ergebnis der Detektion eines Teils der Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(1, 1) an dem lichtemittierenden Punkt P(1) zur Zeit 100 als X(2, 1) und X(2, 2) aufgrund des räumlichen Übersprechens und des spektralen Übersprechens (entsprechend (iii) und (iv) in 9(a)).
  • Wenn das räumliche Übersprechen nicht berücksichtigt wird, das heißt, wenn die vier kleinen Peaks in den 11(c) und 11(d) ignoriert werden (wenn nur (i) und (ii) in 9 berücksichtigt werden), kann die Beseitigung des spektralen Übersprechens der vier großen Peaks in den 11(a) und 11(c), das heißt, die Farbkonversion durch das Verfahren des Standes der Technik, durchgeführt werden. In diesem Fall wird (Gleichung 6) durch die folgende Gleichung ausgedrückt.
    [Gleichung 18] ( Z ( 1,1 ) Z ( 1,2 ) ) = ( 0.7 0.2 0.3 0.8 ) − 1 × ( X ( 1,1 ) X ( 1,2 ) ) = ( 1.6 − 0.4 − 0.6 1.4 ) × ( X ( 1,1 ) X ( 1,2 ) )
    Figure DE112020002033T5_0018
    [Gleichung 19] ( Z ( 2,1 ) Z ( 2,2 ) ) = ( 0.7 0.2 0.3 0.8 ) − 1 × ( X ( 1,1 ) X ( 1,2 ) ) = ( 1.6 − 0.4 − 0.6 1.4 ) × ( X ( 2,1 ) X ( 2,2 ) )
    Figure DE112020002033T5_0019
  • Hierbei geben Z(1, 1), Z(1, 2), Z(2, 1) und Z(2, 2) Konzentrationen der Leuchtstoffe D(1, 1), D(1, 2), D(2, 1) und D(2, 2) zu jeder Zeit an. Wie in (Gleichung 18) und (Gleichung 19) dargestellt, waren bei der vorliegenden Ausführungsform eine Matrix Y mit 2 Zeilen und 2 Spalten und eine inverse Matrix Y-1 an dem lichtemittierenden Punkt P(1) und an dem lichtemittierenden Punkt P(2) gleich. Im Allgemeinen können die Matrix Y und die inverse Matrix Y-1 jedoch zwischen dem lichtemittierenden Punkt P(1) und dem lichtemittierenden Punkt P(2) unterschiedlich sein.
  • Elemente der Matrix Y für den lichtemittierenden Punkt P(1) wurden durch ein Stärkeverhältnis zwischen den Fluoreszenzstärken X(1, 1) und X(1, 2) des Leuchtstoffs D(1, 1) zur Zeit 100 und ein Stärkeverhältnis zwischen den Fluoreszenzstärken X(1, 1) und X(1, 2) des Leuchtstoffs D(1, 2) zur Zeit 300 bestimmt. Elemente der Matrix Y für den lichtemittierenden Punkt P(2) wurden durch ein Stärkeverhältnis zwischen den Fluoreszenzstärken X(2, 1) und X(2, 2) des Leuchtstoffs D(2, 1) zur Zeit 200 und ein Stärkeverhältnis zwischen den Fluoreszenzstärken X(2, 1) und X(2, 2) des Leuchtstoffs D(2, 2) zur Zeit 400 bestimmt.
  • 12 zeigt Teile von farbkonvertierten Daten, die durch Ausführen der Farbkonversion von (Gleichung 18) und (Gleichung 19) an den Teilen von Rohdaten in 11 zu jeder Zeit erhalten wurden. Ein Notationsverfahren entspricht demjenigen in 11. Wie erwartet, ist zu sehen, dass das spektrale Übersprechen der vier großen Peaks in den 11(a) und 11(c) durch die vier großen Peaks in den 12(a) und 12(c) beseitigt wird. Andererseits ist zu sehen, dass das spektrale Übersprechen der vier kleinen Peaks in den 11(b) und 11(d) auch in den vier kleinen Peaks (durch Pfeile ähnlich gekennzeichnet) in den 12(c) und 12(d) beseitigt wird, aber diese Peaks selbst bleiben weiterhin bestehen und das räumliche Übersprechen wird nicht beseitigt. Dies ist ein Problem des Verfahrens des Standes der Technik.
  • Daher werden für 11 sowohl das spektrale Übersprechen als auch das räumliche Übersprechen berücksichtigt (alle von (i) bis (iv) werden in 9 berücksichtigt), und sowohl die Farbkonversion als auch die räumliche Korrektur werden durchgeführt. In diesem Fall wird (Gleichung 14) durch die folgende Gleichung ausgedrückt.
    [Gleichung 20] ( Z ( 1,1 ) Z ( 1,2 ) Z ( 2,1 ) Z ( 2,2 ) ) = ( 0.6970 0.2000 0.0021 0.0004 0.3000 0.7980 0.0009 0.0016 0.0021 0.0004 0.6970 0.2000 0.0009 0.0016 0.3000 0.7980 ) − 1 × ( X ( 1,1 ) X ( 1,2 ) X ( 2,1 ) X ( 2,2 ) ) = ( 1.6082 − 0.4031 − 0.0048 0.0012 − 0.6046 1.4047 0.0012 − 0.0028 − 0.0048 0.0012 1.6082 − 0.4031 0.0012 − 0.0028 − 0.6046 1.4047 ) × ( X ( 1,1 ) X ( 1,2 ) X ( 2,1 ) X ( 2,2 ) )
    Figure DE112020002033T5_0020
  • Die Matrix Y und die inverse Matrix Y-1 werden von 2 Zeilen und 2 Spalten von (Gleichung 18) und (Gleichung 19) auf 4 Zeilen und 4 Spalten erweitert. Die Farbkonversion wird unabhängig an dem lichtemittierenden Punkt P(1) und dem lichtemittierenden Punkt P(2) in (Gleichung 18) und (Gleichung 19) durchgeführt, während die Farbkonversion und die räumliche Korrektur gemeinsam durchgeführt werden, während der lichtemittierende Punkt P(1) und der lichtemittierende Punkt P(2) in (Gleichung 20) gemischt werden. Elemente der Matrix Y von (Gleichung 20) wurden bestimmt durch ein Stärkeverhältnis zwischen den Fluoreszenzstärken X(1, 1), X(1, 2), X(2, 1) und X(2, 2) des Leuchtstoffs D(1, 1) zur Zeit 100, ein Stärkeverhältnis zwischen den Fluoreszenzstärken X(1, 1), X(1, 2), X(2, 1) und X(2, 2) des Leuchtstoffs D(2, 1) zur Zeit 200, ein Stärkeverhältnis zwischen den Fluoreszenzstärken X(1, 1), X(1, 2), X(2, 1) und X(2, 2) des Leuchtstoffs D(1, 2) zur Zeit 300, und ein Stärkeverhältnis zwischen den Fluoreszenzstärken X(1, 1), X(1, 2), X(2, 1) und X(2, 2) des Leuchtstoffs D(2, 2) zur Zeit 400 in 11. Die oberen linken 2 Zeilen und 2 Spalten und die unteren rechten 2 Zeilen und 2 Spalten der Matrix Y in (Gleichung 20) entsprechen den Matrizen Y in (Gleichung 18) und (Gleichung 19), und Werte der Elemente sind im Wesentlichen zueinander gleich. Ähnlich entsprechen die oberen linken 2 Zeilen und 2 Spalten und die unteren rechten 2 Zeilen und 2 Spalten der Matrix Y-1 in (Gleichung 20) den Matrizen Y-1 in (Gleichung 18) und (Gleichung 19), und die Werte der Elemente sind im Wesentlichen zueinander gleich. Das heißt, diese Elemente sind für die Farbkonversion zum Beseitigen des spektralen Übersprechens an demselben lichtemittierenden Punkt verantwortlich. Hierbei ist der Grund, warum die Werte dieser Elemente in (Gleichung 20), (Gleichung 18) und (Gleichung 19) nicht vollständig miteinander übereinstimmen, ein Unterschied darin, ob das weiter unten zu beschreibende räumliche Übersprechen berücksichtigt wird. Andererseits sind die oberen rechten 2 Zeilen und 2 Spalten und die unteren linken 2 Zeilen und 2 Spalten der Matrix Y und der Matrix Y-1 von (Gleichung 20) für die räumliche Korrektur und die Farbkonversion, die das räumliche Übersprechen und das spektrale Übersprechen zwischen verschiedenen lichtemittierenden Punkten, die in (Gleichung 18) und (Gleichung 19) nicht vorhanden sind, beseitigen, verantwortlich. Die obige Verantwortlichkeit lässt sich leichter verstehen, wenn man (Gleichung 20) in die folgende Gleichung umwandelt.
    [Gleichung 21] ( Z ( 1,1 ) Z ( 1,2 ) ) = ( 1.6082 − 0.4031 − 0.6046 1.4047 ) × ( X ( 1,1 ) X ( 1,2 ) ) + ( − 0.0048 0.0012 0.0012 − 0.0028 ) × ( X ( 2,1 ) X ( 2,2 ) )
    Figure DE112020002033T5_0021
    [Gleichung 22] ( Z ( 2,1 ) Z ( 2,2 ) ) = ( − 0.0048 0.0012 0.0012 − 0.0028 ) × ( X ( 1,1 ) X ( 1,2 ) ) + ( 1.6082 − 0.4031 − 0.6046 1.4047 ) × ( X ( 2,1 ) X ( 2,2 ) )
    Figure DE112020002033T5_0022
  • Der erste Term auf der rechten Seite von (Gleichung 21) und der zweite Term auf der rechten Seite von (Gleichung 22) sind für die Farbkonversion des Verfahrens des Standes der Technik verantwortlich und entsprechen (Gleichung 18) bzw. (Gleichung 19). Andererseits sind der zweite Term auf der rechten Seite von (Gleichung 21) und der erste Term auf der rechten Seite von (Gleichung 22) für die räumliche Korrektur und die Farbkonversion, die in dem Verfahren des Standes der Technik nicht behandelt werden, verantwortlich. Wie oben beschrieben, können die Farbkonversion, die räumliche Korrektur und die Farbkonversion separat ausgeführt werden, oder es kann nur eine dieser Verarbeitungsaufgaben ausgeführt werden. Alternativ ist es zum Beispiel auch möglich, die Verarbeitung in Abhängigkeit von dem lichtemittierenden Punkt zu ändern, beispielsweise das Durchführen der räumlichen Korrektur und der Farbkonversion an dem lichtemittierenden Punkt P(1) und das Durchführen nur der Farbkonversion an dem lichtemittierenden Punkt P(2).
  • 13 zeigt Teile von farbkonvertierten und räumlich korrigierten Daten, die durch Ausführen der Farbkonversion und der räumlichen Korrektur von (Gleichung 20) zu jeder Zeit an den Rohdaten in 11 erhalten wurden. Ein Notationsverfahren entspricht dem in 11. Erstens ist, ähnlich wie in 12, zu sehen, dass das spektrale Übersprechen der vier großen Peaks in den 11(a) und 11(c) durch die vier großen Peaks in den 13(a) und 13(c) beseitigt wird. Wie erwartet, ist zu sehen, dass das räumliche Übersprechen und das spektrale Übersprechen der vier kleinen Peaks in 11(b) und 11(d) auch in 13(c) und 13(d) beseitigt werden und die Peaks verschwinden (durch Pfeile angezeigt).
  • Wie oben beschrieben, wurde gemäß der vorliegenden Offenbarung gezeigt, dass das spektrale Übersprechen für denselben lichtemittierenden Punkt, das räumliche Übersprechen zwischen den mehreren lichtemittierenden Punkten und das spektrale Übersprechen, die in jedem optischen System, das die Fluoreszenzen der mehreren Typen von Leuchtstoffen, die von den mehreren von lichtemittierenden Punkten emittiert werden, detektiert, erzeugt werden, durch Berechnungsverarbeitung beseitigt oder verringert werden können.
  • [Dritte Ausführungsform]
  • Als nächstes wurde eine unbekannte Probe auf der Basis der experimentellen Ergebnisse der [Zweiten Ausführungsform] analysiert. 14 zeigt Teile von Rohdaten, die als Ergebnis, das durch Injizieren der unbekannten Probe in die Kapillaren Cap(1) und Cap(2) und Durchführen einer Elektrophoreseanalyse unter Verwendung des Modellversuchssystems von 8 erhalten wurde, erhalten wurden. Da dasselbe Modellversuchssystem wie in dem der [Zweiten Ausführungsform] verwendet wird, können (Gleichung 18) bis (Gleichung 22) ohne Änderung verwendet werden. Das Notationsverfahren entspricht dem in 11. Allerdings ist die vertikale Achsenskala in den 11(b) und 11(d) auf eine Fluoreszenzstärke von -0,5 bis 2,0 verringert. Zu jeder der Zeiten 100, 200, 300 und 400 wurde ein großer Peak an dem lichtemittierenden Punkt P(1) beobachtet, während ein kleiner Peak (durch einen Pfeil angezeigt) an dem lichtemittierenden Punkt P(2) beobachtet wurde.
  • 15 zeigt Teile der farbkonvertierten Daten, die durch Ausführen der Farbkonversion von (Gleichung 18) und (Gleichung 19) an den Teilen von Rohdaten in 14 zu jeder Zeit erhalten wurden. Ein Notationverfahren entspricht dem in 14. Wie in 15(a) dargestellt, wurde an dem lichtemittierenden Punkt P(1) die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(1, 1) allein zu den Zeiten 100 und 300 detektiert und die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(1, 2) wurde allein zu den Zeiten 200 und 400 detektiert. Andererseits waren, wie in 15(d) dargestellt, an dem lichtemittierenden Punkt P(2) die Identitäten der vier kleinen Peaks (durch Pfeile gekennzeichnet), die zu den Zeiten 100, 200, 300 und 400 detektiert wurden, unbekannt. Das heißt, es war nicht klar, ob ihr Ursprung (1) bis (3) unten war:
    • (1) die Fluoreszenzemission einer Mischung der Leuchtstoffe D(2, 1) und D(2, 2) an dem lichtemittierenden Punkt P(2),
    • (2) die Fluoreszenzemission von anderen Verunreinigungen als den Leuchtstoffen D(2, 1) und D(2, 2) an dem lichtemittierenden Punkt P(2), oder
    • (3) das räumliche Übersprechen der Fluoreszenzemission der Leuchtstoffe D(1, 1) und D(1, 2) an dem lichtemittierenden Punkt P(1).
  • 16 zeigt Teile von farbkonvertierten und räumlich korrigierten Daten, die durch Ausführen der Farbkonversion und der räumlichen Korrektur von (Gleichung 20) zu jeder Zeit an den Teilen der Rohdaten in 14 erhalten wurden. Ein Notationsverfahren entspricht dem in 14. Ähnlich zu 15(a) wurde, wie in 16(a) dargestellt, an dem lichtemittierenden Punkt P(1) die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(1, 1) allein zu den Zeiten 100 und 300 detektiert. Die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(1, 2) wurde allein zu den Zeiten 200 und 400 detektiert. Wie in 16(d) dargestellt, wurde als Ergebnis, das durch Beseitigen des räumlichen Übersprechens und des spektralen Übersprechens für die Detektionsgebiete W(2, 1) und W(2, 2) der Fluoreszenzemissionen der Leuchtstoffe D(1, 1) und D(1, 2) an dem lichtemittierenden Punkt P(1) erhalten wurde, festgestellt, dass eine schwache Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(2, 2) allein bei Zeit 100 und 300 detektiert wurde. Ferner wurde festgestellt, dass eine schwache Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(2, 1) an dem lichtemittierenden Punkt P(2) allein bei Zeit 200 und 400 festgestellt wurde. Die Peakstärke dieser schwachen Fluoreszenzemission betrug etwas weniger als 1% einer Peakstärke der an dem lichtemittierenden Punkt P(1) beobachteten Fluoreszenzemission. Wie andererseits aus dem Ergebnis von 12 ersichtlich ist, ist ein in dem Modellversuchssystem von 8 erzeugtes räumliches Übersprechverhältnis ebenfalls geringer als 1%. Daher sind in 15 echte schwache Fluoreszenzemission und falsche schwache Fluoreszenzemission aufgrund von räumlichem Übersprechen vermischt. Somit ist es nicht möglich, zwischen der echten schwachen Fluoreszenzemission und der falschen schwachen Fluoreszenzemission zu unterscheiden.
  • Die obigen Ergebnisse zeigen an, dass das räumliche Übersprechen eine untere Nachweisgrenze bei der Detektion von emittiertem Licht von jedem lichtemittierenden Punkt nach oben verschieben kann. Wenn man wie in dem obigen Beispiel annimmt, dass das räumliche Übersprechverhältnis 1% beträgt, obwohl die untere Nachweisgrenze bei einem lichtemittierenden Punkt 0,1% beträgt, da es aufgrund des räumlichen Übersprechens nicht möglich ist, zu unterscheiden, ob ein Signal von 1% oder weniger ein echtes Signal oder ein falsches Signal ist, steigt eine effektive untere Nachweisgrenze auf 1%. Das heißt, im Vergleich zu der Detektion des emittierten Lichts von einem lichtemittierenden Punkt sind bei der Detektion der Lichtemissionen mehrerer lichtemittierenden Punkte sowohl die Detektionsempfindlichkeit als auch der Dynamikbereich um eine Stelle geringer. Die vorliegende Offenbarung löst ein solches Problem und kann Verringerungen der Detektionsempfindlichkeit und des Dynamikbereichs bei der Detektion von Lichtemissionen der mehreren lichtemittierenden Punkte vermeiden.
  • [Vierte Ausführungsform]
  • Nachfolgend wurde eine mit einem unbekannten Leuchtstoff D(1, 3) markierte Substanz zusammen mit dem Leuchtstoff D(1, 1) und dem Leuchtstoff D(1, 2) an dem lichtemittierenden Punkt P(1) basierend auf den experimentellen Ergebnissen der [Zweiten Ausführungsform] durch Elektrophorese analysiert. 17 zeigt Teile von Rohdaten, die durch Injizieren einer Probe nur in die Kapillare Cap(1) und ohne Injizieren einer Probe in die Kapillare Cap(2) und durch Durchführen einer Elektrophoreseanalyse an beiden Kapillaren Cap(1) und Cap(2) durch Verwenden des Modellversuchssystems von 8 erhalten wurden. Ein Notationsverfahren entspricht dem in 14. Die Probe ist so zubereitet, dass der Leuchtstoff D(1, 1) allein zur Zeit 100 an dem lichtemittierenden Punkt P(1) Fluoreszenz emittiert, der Leuchtstoff D(1, 2) allein zur Zeit 200 an dem lichtemittierenden Punkt P(1) Fluoreszenz emittiert, der Leuchtstoff D(1, 1) allein zur Zeit 300 an dem lichtemittierenden Punkt P(1) Fluoreszenz emittiert und der Leuchtstoff D(1, 3) allein zur Zeit 400 an dem lichtemittierenden Punkt P(1) Fluoreszenz emittiert. Die Probe wird so zubereitet, dass andere Fluoreszenzen nicht emittiert werden. Wie in 17(a) dargestellt, wurden nur vier große Peaks, die den oben beschriebenen Fluoreszenzemissionen entsprechen, beobachtet. Es wurde festgestellt, dass das spektrale Übersprechverhältnis des Leuchtstoffs D(1, 3) dem spektralen Übersprechverhältnis des Leuchtstoffs D(1, 2) ähnlich ist, sich aber geringfügig unterscheidet. Andererseits lässt sich feststellen, dass jeder der vier kleinen Peaks, die durch die in 17(d) dargestellten Pfeile angezeigt werden, ein Ergebnis des räumlichen Übersprechens und des spektralen Übersprechens der Fluoreszenzemissionen, die die Quellen der vier großen Peaks in 17(a) darstellen, ist.
  • 18 zeigt Teile von farbkonvertierten und räumlich korrigierten Daten, die durch Ausführen der Farbkonversion und der räumlichen Korrektur von (Gleichung 20) zu jeder Zeit an den Teilen von Rohdaten in 17 erhalten wurden. Ein Notationsverfahren entspricht dem in 14. Wie in 18(a) dargestellt, wurde an dem lichtemittierenden Punkt P(1) die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(1, 1) allein zu den Zeitpunkten 100 und 300 detektiert. Die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(1, 2) wurde allein zur Zeit 200 detektiert. Wie durch den Pfeil angedeutet, wurde die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(1, 3) jedoch allein zur Zeit 400 detektiert, aber da sich das spektrale Übersprechverhältnis sowohl von dem des Leuchtstoffs D(1, 1) als auch von dem des Leuchtstoffs D(1, 2) unterschied, wurde das spektrale Übersprechen nicht beseitigt. Andererseits wurde, wie in 18(d) dargestellt ist, obwohl das räumliche Übersprechen und das spektrale Übersprechen aufgrund der Fluoreszenzemissionen der Leuchtstoffe D(1, 1) und D(1, 2) an dem lichtemittierenden Punkt P(1) zu den Zeitpunkten 100, 200 und 300 beseitigt sind, festgestellt, dass das räumliche Übersprechen und das spektrale Übersprechen aufgrund der Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(1, 3) an dem lichtemittierenden Punkt P(1) zur Zeit 400 nicht wie durch Pfeile angezeigt beseitigt sind und Peaks verbleiben. Dies liegt daran, dass die Fluoreszenzemissionen der Leuchtstoffe D(1, 1) und D(1, 2) an dem lichtemittierenden Punkt P(1) und die Fluoreszenzemissionen der Leuchtstoffe D(2, 1) und D(2, 2) an dem lichtemittierenden Punkt P(2) aus (Gleichung 20) in [Zweite Ausführungsform] abgeleitet werden, und die Fluoreszenzemission von D(1, 3) an dem lichtemittierenden Punkt P(1) unterscheidet sich von (Gleichung 20) durch die Merkmale des räumlichen Übersprechens und des spektralen Übersprechens. Dementsprechend kann das obige Problem durch erneutes Aufnehmen von (Gleichung 20) für die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(1, 3) an dem lichtemittierenden Punkt P(1) gelöst werden. Das obige Phänomen stellt einen Aspekt der vorliegenden Offenbarung dar.
  • [Fünfte Ausführungsform]
  • Nun wurde ein Experiment durchgeführt, bei dem die Fluoreszenz emittiert wird, während die Konzentration der mit dem Leuchtstoff D(1, 1) markierten Substanz an dem lichtemittierenden Punkt P(1) auf der Basis der experimentellen Ergebnisse der [Zweiten Ausführungsform] graduell erhöht wurde. 19 zeigt Teile von Rohdaten, die durch Injizieren einer Probe nur in die Kapillare Cap(1) ohne Injizieren einer Probe in die Kapillare Cap(2) und Durchführen einer Elektrophoreseanalyse an den beiden Kapillaren Cap(1) und Cap(2) durch Verwenden des Modellversuchssystems von 8 erhalten wurden. Ein Notationsverfahren entspricht dem in 14. Die Skala einer vertikalen Achse in den 19(a) und 19(c) ist jedoch auf eine Fluoreszenzstärke von 0 bis 400 verringert. Die Probe ist so zubereitet, dass der Leuchtstoff D(1, 1) an dem lichtemittierenden Punkt P(1) zu den Zeitpunkten 100, 200, 300 und 400 allein Fluoreszenz emittiert und die Konzentration und die Fluoreszenzstärke des Leuchtstoffs D(1, 1) graduell zunehmen. Die Probe ist so zubereitet, dass andere Fluoreszenzen nicht emittiert werden. Wie in 19(a) dargestellt, wurden vier große Peaks, die den oben beschriebenen Fluoreszenzemissionen entsprechen, beobachtet. Da der in dem Modellversuchssystem von 8 verwendete Sensor S bei einer Fluoreszenzstärke von 200 gesättigt war, wurden drei Peaks zu den Zeiten 200, 300 und 400 gesättigt und detektiert. Andererseits wurden, wie in 19(d) dargestellt, vier kleine Peaks, die durch das räumliche Übersprechen und das spektrale Übersprechen der Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(1, 1) an dem lichtemittierenden Punkt P(1) verursacht wurden, ohne Sättigung beobachtet, da die Fluoreszenzstärke gering ist.
  • 20 zeigt Teile von farbkonvertierten Daten, die durch Ausführen der Farbkonversion von (Gleichung 18) und (Gleichung 19) an den Teilen von Rohdaten in 19 zu jeder Zeit erhalten wurden. Ein Notationsverfahren entspricht dem in 19. Wie in 20(a) dargestellt, wurde die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(1, 1) zur Zeit 100 an dem lichtemittierenden Punkt P(1) allein detektiert, ohne das spektrale Übersprechen zu beseitigen. Da jedoch die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(1, 1) zu den Zeiten 200, 300 und 400 gesättigt war, wurde das spektrale Übersprechen nicht beseitigt. Wie aus 19(a) klar ist, liegt dies daran, dass sich das aus dem Stärkeverhältnis zwischen X(1, 1) und X(1, 2) abgeleitete spektrale Übersprechverhältnis ändert und von dem durch (Gleichung 18) und (Gleichung 19) definierten spektralen Übersprechverhältnis abweicht, wenn die Fluoreszenzstärke gesättigt ist. Da andererseits, wie in 20(d) dargestellt, die Fluoreszenzstärke des Leuchtstoffs D(2, 1) nicht gesättigt war, wurde das spektrale Übersprechen für jeden der vier kleinen, durch die Pfeile angedeuteten Peaks beseitigt. Das Stärkeverhältnis zwischen den vier in 20(d) dargestellten Peaks stellt das Stärkeverhältnis zwischen der Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(1, 1) an dem lichtemittierenden Punkt P(1) zu den Zeiten 100, 200, 300 und 400 dar.
  • 21 zeigt Teile von farbkonvertierten und räumlich korrigierten Daten, die durch Ausführen der Farbkonversion und der räumlichen Korrektur von (Gleichung 20) zu jeder Zeit an den Teilen der Rohdaten in 19 erhalten wurden. Ein Notationsverfahren entspricht dem in 19. In 21(a) wird aus demselben Grund wie in 20(a) ein äquivalentes Ergebnis erzielt. Andererseits wurden, wie in 21(d) dargestellt, sowohl das räumliche Übersprechen als auch das spektrale Übersprechen für die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(2, 1) zur Zeit 100 beseitigt. Allerdings wurden für die Fluoreszenzemission des Leuchtstoffs D(2, 1) zu den Zeiten 200, 300 und 400 das räumliche Übersprechen und das spektrale Übersprechen nicht beseitigt. Dies liegt daran, dass ein Verhältnis der in 19(d) dargestellten Fluoreszenzstärken von X(2, 1) und X(2, 2) zu den Fluoreszenzstärken von X(1, 1) und X(1, 2) infolge von Sättigung der in 19(a) dargestellten Fluoreszenzstärke von X(1, 1) oder X(1, 2) zu den Zeiten 200, 300 und 400 von dem durch (Gleichung 20) definierten räumlichen Übersprechverhältnis abweicht. Da ein Grad der Abweichung entsprechend einem Sättigungsgrad zunimmt, ist in 21(d) die Fluoreszenzstärke des Leuchtstoffs D(2, 1) zur Zeit 300 größer als zur Zeit 200, und die Fluoreszenzstärke des Leuchtstoffs D(2, 1) zur Zeit 400 ist größer als zur Zeit 300.
  • [Sechste Ausführungsform]
  • Hier wird ein Verfahren zum Bestimmen der Matrix Y von (Gleichung 20) durch ein von der [Zweiten Ausführungsform] verschiedenes Verfahren beschrieben. Bei der [Zweiten Ausführungsform], wie in 11(a) dargestellt, emittieren die Leuchtstoffe D(1, 1), D(2, 1), D(1, 2) und D(2, 2) Fluoreszenz allein in dieser Reihenfolge, das heißt, die Leuchtstoffe emittieren Fluoreszenz abwechselnd an dem lichtemittierenden Punkt P(1) und dem lichtemittierenden Punkt P(2). Damit war die Matrix Y bestimmt. Wenn jedoch eine Elektrophoresegeschwindigkeit einer der Kapillaren Cap(1) und Cap(2) von einer angenommenen Geschwindigkeit abweicht, können die Fluoreszenzemissionen gleichzeitig an dem lichtemittierenden Punkt P(1) und an dem lichtemittierenden Punkt P(2) emittiert werden, und in diesem Fall kann die Matrix Y nicht bestimmt werden.
  • 22 veranschaulicht ein realistischeres Verfahren zum Vermeiden des obigen Problems. Zunächst wird, wie in 22(a) dargestellt, eine Probe nur in die Kapillare Cap(1) injiziert, die Elektrophoreseanalyse wird in den Kapillaren Cap(1) und Cap(2) durchgeführt, und die Leuchtstoffe D(1, 1) und D(1, 2) emittieren Fluoreszenz allein. Daher wird die Detektion der Fluoreszenzen in den Detektionsgebieten W(1, 1), W(1, 2), W(2, 1), und W(2, 2) durchgeführt. Nachfolgend wird, wie in 22(b) dargestellt, eine Probe nur in die Kapillare Cap(2) injiziert, die Elektrophoreseanalyse wird in den Kapillaren Cap(1) und Cap(2) durchgeführt, und die Leuchtstoffe D(2, 1) und D(2, 2) emittieren Fluoreszenzen allein. Daher wird die Detektion der Fluoreszenzen in den Detektionsgebieten W(1, 1), W(1, 2), W(2, 1) und W(2, 2) durchgeführt. Ähnlich zu der [Zweiten Ausführungsform] kann die Matrix Y durch ein solches Verfahren bestimmt werden. Gemäß diesem Verfahren kann die Matrix Y einfacher und zuverlässiger als bei der [Zweiten Ausführungsform] bestimmt werden. In 22 sind zum einfachen Verständnis die Leuchtstoffe D(1, 1) und D(1, 2) in der Kapillare Cap(1) und die Leuchtstoffe D(2, 1) und D(2, 2) in der Kapillare Cap(2) so gezeichnet, dass sie mehrmals Fluoreszenzen emittieren, aber es reicht aus, wenn sie jeweils einmal Fluoreszenzen emittieren. In der obigen Beschreibung muss, obwohl die nächste elektrophoretische Analyse durchgeführt wird, nachdem die erste elektrophoretische Analyse abgeschlossen ist, ein Intervall der elektrophoretischen Analyse nicht in diesem Ausmaß vergrößert werden. Ein Effekt, der dem in 22 entspricht, lässst sich durch angemessenes Verschieben der Zeiteinteilungen der Probeninjektion der Kapillare Cap(1) und der Probeninjektion der Kapillare Cap(2) erreichen. Zum Beispiel kann die Elektrophorese für eine kurze Zeit, nachdem die Probe in die Kapillare Cap(1) injiziert wurde, durchgeführt werden, und dann kann die Elektrophorese wieder aufgenommen werden, nachdem die Probe in die Kapillare Cap(2) injiziert wurde. Auf diese Weise kann eine Zeit, die erforderlich ist, um die Matrix Y zu bestimmen, verkürzt werden. Gemäß diesem Verfahren können die in die Kapillare Cap(1) zu injizierende Probe und die in die Kapillare Cap(2) zu injizierende Probe dieselbe Zusammensetzung aufweisen oder gleich sein. Dementsprechend kann die zuzubereitende Probe vereinfacht werden, und die Kosten dafür können verringert werden.
  • 23 veranschaulicht ein Verfahren zum weiteren Vereinfachen der Bestimmung der Matrix Y. Hierbei wird die Probe so zubereitet, dass die Leuchtstoffe D(1, 1) und D(1, 2) in der Kapillare Cap(1) und die Leuchtstoffe D(2, 1) und D(2, 2) in der Kapillare Cap(2) ähnlich zu 22 zu unterschiedlichen Zeiten Fluoreszenzen emittieren, obwohl die Probeninjektion der Kapillare Cap(1) und die Probeninjektion der Kapillare Cap(2) mit derselben Zeiteinteilung durchgeführt werden. Das heißt, ein Unterschied in der Elektrophoresegeschwindigkeit der mit den Leuchtstoffen markierten Substanzen kann durch Ändern einer Zusammensetzung der in die Kapillare Cap(1) zu injizierenden Probe und einer Zusammensetzung der in die Kapillare Cap(2) zu injizierenden Probe herbeigeführt werden. Zum Beispiel kann die in die Kapillare Cap(1) zu injizierende Probe ein DNA-Fragment mit einer Länge von 50 Basen, das mit dem Leuchtstoff D(1, 1) markiert ist, sowie ein DNA-Fragment mit einer Länge von 60 Basen, das mit dem Leuchtstoff D(1, 2) markiert ist, enthalten. Die in die Kapillare Cap(2) zu injizierende Probe kann ein DNA-Fragment mit einer Länge von 70 Basen, das mit dem Leuchtstoff D(2, 1) markiert ist, und ein DNA-Fragment mit einer Länge von 80 Basen, das mit dem Leuchtstoff D(2, 2) markiert ist, enthalten.
  • Alternativ kann 23 auch durch Einstellen unterschiedlicher Elektrophorese-Bedingungen in den Kapillaren Cap(1) und Cap(2) realisiert werden, obwohl Proben mit derselben Zusammensetzung zum selben Zeitpunkt in die Kapillaren Cap(1) und Cap(2) injiziert werden. Zum Beispiel wird eine an Cap(2) angelegte Spannung während der Elektrophorese vorübergehend verringert, und eine Temperatur von Cap(2) während der Elektrophorese wird verringert, oder dergleichen.
  • In der obigen Beschreibung wird angenommen, dass dedizierte Proben zum Bestimmen der Matrix Y im Voraus zubereitet werden, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Wenn es in Teilen von Rohdaten der Elektrophoreseanalyse der eigentlichen zu analysierenden Probe einen Zustand gibt, in dem die Fluoreszenzemission eines jeden Leuchtstoffs in jeder Kapillare allein erzeugt wird und dieser Zustand spezifiziert werden kann, kann die Matrix Y durch Verwenden der Teile von Rohdaten zu diesem Zeitpunkt bestimmt werden.
  • [Siebte Ausführungsform]
  • 24 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Multikapillar-Elektrophoreseeinrichtung, die ein Beispiel für eine Analyseeinrichtung darstellt. Die Multikapillar-Elektrophoreseeinrichtung wird weithin als Analyseeinrichtung, die DNA-Sequenz- und DNA-Fragmentinterpretation durchführt, verwendet. Wie in 24 dargestellt, enthält die Multikapillar-Elektrophoreseeinrichtung Kapillaren 24-1, eine Kathode 24-4, eine Anode 24-5, eine kathodenseitige Pufferlösung 24-6, eine anodenseitige Pufferlösung 24-7, einen Pumpenblock 24-9, eine Spritze 24-11 und eine Laserlichtquelle 24-12. Bei der vorliegenden Ausführungsform wurden unter Verwendung von vier Kapillaren 24-1 DNA-Sequenzen verschiedener Proben in den Kapillaren 24-1 durchgeführt. Die Probe der DNA-Sequenz enthält DNA-Fragmente, die mit vier Typen von Leuchtstoffen markiert sind. Eine Analysesitzung wurde durch die folgenden Schritte (1) bis (6) durchgeführt. (1) Zuerst wurden die Probeninjektionsenden 24-2 der vier Kapillaren 24-1 in die kathodenseitige Pufferlösung 24-6 getaucht. Die Probenelutionsenden 24-3 wurden über den Polymerblock 24-9 in die anodenseitige Pufferlösung 24-7 getaucht. (2) Danach wurde eine interne Polymerlösung unter Druck gesetzt, indem ein Ventil 24-10 des Pumpenblocks 24-9 geschlossen und ein Kolben der mit dem Pumpenblock 24-9 verbundenen Spritze 24-11 heruntergedrückt wurde. Die Polymerlösung wurde in die Kapillaren 24-1 von den Probenelutionsenden 24-3 zu den Probeninjektionsenden 24-2 hin eingefüllt. (3) Danach wurde die Kapillarelektrophorese gestartet, indem das Ventil 24-10 geöffnet wurde, verschiedene Proben von den Probeninjektionsenden 24-2 durch ein elektrisches Feld in die Kapillaren 24-1 injiziert wurden und dann durch eine Leistungsversorgung 24-8 eine Hochspannung zwischen der Kathode 24-4 und der Anode 24-5 angelegt wurde. Die mit den vier Typen von Leuchtstoffen markierten DNA-Fragmente wurden von den Probeninjektionsenden 24-2 zu den Probenelutionsenden 24-3 hin elektrophoretisiert. (4) Parallel dazu wurden Positionen der Kapillaren 24-1, die in einem bestimmten Abstand von dem Probeninjektionsende 24-2 elektrophoretisiert wurden, als lichtemittierende Punkte 24-14 eingestellt. Die lichtemittierenden Punkte 24-14 wurden gemeinsam mit einem von der Laserlichtquelle 24-12 oszillierten Laserstrahl 24-13, der eine Wellenlänge von 505 nm aufweist, bestrahlt. Dabei wurde die Abdeckung der Kapillaren 24-1 in der Nähe der lichtemittierenden Punkte 24-14 im Voraus entfernt. Die Kapillaren 24-1 in der Nähe der lichtemittierenden Punkte 24-14 wurden auf derselben Ebene angeordnet. Der Laserstrahl 24-13 wurde gebündelt („condensed“) und dann entlang einer Anordnungsebene von einer Seite der Anordnungsebene aus eingebracht. (5) Die mit den vier Typen von Leuchtstoffen markierten DNA-Fragmente wurden innerhalb der Kapillaren 24-1 elektrophoretisiert und beim Durchgang durch die lichtemittierenden Punkte 24-14 durch die Bestrahlung mit dem Laserstrahl 24-13 angeregt. Dadurch wurden die Fluoreszenzen emittiert. Das heißt, die vier Typen von Leuchtstoffen emittierten die Fluoreszenzen von den vier lichtemittierenden Punkten, und die Fluoreszenzstärken änderten sich mit der Elektrophorese von Moment zu Moment. (6) Schließlich wurden die DNA-Sequenzen der in die Kapillaren injizierten Proben durch Durchführen von Mehrfarbdetektion der von den lichtemittierenden Punkten emittierten Fluoreszenzen durch einen Sensor (nicht dargestellt) und die Interpretation von Teilen von erhaltenen Zeitseriendaten durch einen Computer (nicht dargestellt) durchgeführt. Die Analysesitzung, die die oben genannten Schritte (1) bis (6) enthält, kann mehrmals wiederholt werden. Zum Beispiel kann eine große Anzahl verschiedener Proben analysiert werden, indem Proben (1) bis (4) in einer ersten Analysesitzung analysiert werden und Proben (5) bis (8) in einer zweiten Analysesitzung analysiert werden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Mehrfarbdetektion des obigen (6) durch Verwenden des optischen Systems von PTL 1 durchgeführt. Das heißt, von A = vier lichtemittierenden Punkten P(1) bis P(4) emittierte Fluoreszenzen wurden durch eine Kondensorlinse kollimiert, wurden durch ein Beugungsgitter vom Transmissionstyp transmittiert, und Bilder der gebeugten Lichter erster Ordnung der Fluoreszenzen wurden durch eine bilderzeugende Linse auf einem zweidimensionalen Sensor erzeugt. 25 zeigt ein Aufnahmeergebnis eines zweidimensionalen Sensorbildes, das wellenlängendispergierte Bilder von von den vier lichtemittierenden Punkten P(1) bis P(4) durch Laserstrahlbestrahlung emittierte Raman-gestreute Lichter enthält, wenn die vier Kapillaren Cap(1) bis Cap(4) mit einer Standardlösung gefüllt werden. Eine horizontale Achsenrichtung ist eine Anordnungsrichtung der vier Kapillaren. Eine vertikale Achsenrichtung ist eine Wellenlängenrichtung. Vier streifenförmige Bilder, die sich in einer durch Pfeile angezeigten Längsrichtung erstrecken, sind die wellenlängendispergierten Bilder der Ramangestreuten Lichter der Kapillaren Cap(1) bis Cap(4). Eine Beziehung zwischen einer Pixelposition und einer Wellenlänge wurde durch Durchführen einer Wellenlängenkalibrierung der wellenlängendispergierten Bilder auf dem zweidimensionalen Sensorbild für die Lichttemissionspunkte basierend auf diesem Ergebnis erhalten. Wie in 26 dargestellt, wurden für die lichtemittierenden Punkte P(1) bis P(4) auf dem zweidimensionalen Sensorbild Detektionsgebiete mit B = 20 verschiedenen Wellenlängenbändern basierend auf dem Ergebnis eingestellt. Die 20 Detektionsgebiete wurden so eingestellt, dass die Lichtemission von 500 bis 700 nm in den Wellenlängenbändern gleichmäßig in Intervallen von 10 nm aufgeteilt ist. Zum Beispiel wurden die Detektionsgebiete W(1, 1), W(1, 2), ..., und W(1, 20) für den lichtemittierenden Punkt P(1) so eingestellt, dass die Lichtemissionen in den Wellenlängenbändern von 500 bis 510 nm, 510 bis 520 nm, ..., bzw. 690 bis 700 nm detektiert werden. Die Signalstärken wurden als X(1, 1), X(1, 2), ..., und X(1, 20) eingestellt. Dasselbe gilt für die lichtemittierenden Punkte P(2) bis P(4). Solange die Positionen der lichtemittierenden Punkte P(1) bis P(4) und das optische System feststehen, gelten die in 26 eingestellten Detektionsgebiete für mehrere verschiedene Lichtemissionsdetektionen oder mehrere verschiedene Analysesitzungen, da die Beziehung zwischen der Pixelposition und der Wellenlänge für jede Kapillare in dem zweidimensionalen Sensorbild beibehalten wird.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform wurden DNA-Fragmente, deren endständige Basentypen durch eine Sanger-Reaktion hergestellte T, C, A und G sind, mit dR110, dR6G, dTAMRA und dROX, die als C = vier Typen von Leuchtstoffen verwendet wurden, markiert. Da maximale Wellenlängen von Fluoreszenzemissionen von dR110, dR6G, dTAMRA und dROX 541 nm, 568 nm, 595 nm bzw. 618 nm betragen, werden die Fluoreszenzemissionen mit der größten Stärke in den Detektionsgebieten der Wellenlängenbänder 540 bis 550 nm, 560 bis 570 nm, 590 bis 600 nm und 610 bis 620 nm am stärksten detektiert. Zum Beispiel werden die Fluoreszenzemissionen von dR110, dR6G, dTAMRA und dROX an dem lichtemittierenden Punkt P(1) hauptsächlich in den Detektionsgebieten W(1, 5), W(1, 7), W(1, 10) bzw. W(1, 12) detektiert. Die Fluoreszenzemissionen werden jedoch aufgrund des spektralen Übersprechens auch in den anderen Detektionsgebieten des lichtemittierenden Punktes P(1) detektiert und werden aufgrund des räumlichen Übersprechens und des spektralen Übersprechens auch in den Detektionsgebieten der lichtemittierenden Punkte P(2) bis P(3) mit geringen Stärken detektiert. Im Folgenden wurden dR110, dR6G, dTAMRA und dROX an dem lichtemittierenden Punkt P(1) als D(1, 1), D(1, 2), D(1, 3) bzw. D(1, 4) definiert und deren Konzentrationen wurden als Z(1, 1), Z(1, 2), Z(1, 3) und Z(1, 4) definiert. Dasselbe gilt für die lichtemittierenden Punkte P(2) bis P(4).
  • In diesem Fall sind (Gleichung 10) bis (Gleichung 12) in (Gleichung 9) wie folgt.
    [Equation 23] X = ( X ( 1,1 ) ⋮ X ( 1,20 ) X ( 2,1 ) ⋮ X ( 4,20 ) )
    Figure DE112020002033T5_0023
    [Gleichung 24] Y = ( Y ( 1,1 ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 1,1 ) ( 1,4 ) Y ( 1,1 ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 1,1 ) ( 4,4 ) ⋮ ⋱ ⋮ ⋮ ⋰ ⋮ Y ( 1,20 ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 1,20 ) ( 1,4 ) Y ( 1,20 ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 1,20 ) ( 4,4 ) Y ( 2,1 ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 2,1 ) ( 1,4 ) Y ( 2,1 ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 2,1 ) ( 4,4 ) ⋮ ⋰ ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ Y ( 4,20 ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 4,20 ) ( 1,4 ) Y ( 4,20 ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 4,20 ) ( 4,4 ) )
    Figure DE112020002033T5_0024
    [Gleichung 25] Z = ( Z ( 1,1 ) ⋮ Z ( 1,4 ) Z ( 2,1 ) ⋮ Z ( 4,4 ) )
    Figure DE112020002033T5_0025
  • Hierbei ist X eine Matrix mit 80 Zeilen und 1 Spalte, Y ist eine Matrix mit 80 Zeilen und 16 Spalten und Z ist eine Matrix mit 16 Zeilen und 1 Spalte. Teile von Zeitseriendaten von Konzentrationen von vier Typen von Leuchtstoffen in Kapillaren könnten durch Durchführen von räumlicher Korrektur und Farbkonversion gewonnen werden, indem (Gleichung 23) bis (Gleichung 25) in (Gleichung 14) eingesetzt werden und sowohl das räumliche Übersprechen als auch das spektrale Übersprechen beseitigt werden. Infolgedessen könnten DNA-Sequenzen von verschiedenen in die Kapillaren injizierten Proben durchgeführt werden. Man beachte, dass das Verfahren des Standes der Technik, das der vorliegenden Ausführungsform entspricht, darin besteht, die Farbkonversion von (Gleichung 8) für die Kapillaren durchzuführen. Bei dem Verfahren des Standes der Technik kann räumliches Übersprechen nicht beseitigt werden.
  • (Gleichung 23) bis (Gleichung 25) und die daraus abgeleitete (Gleichung 14) gelten auch für mehrere verschiedene Lichtemissionsdetektionen oder mehrere verschiedene Analysesitzungen, solange Positionen von lichtemittierenden Punkte, ein optisches System und Leuchtstoffe, die zu verwendenden sind, fix sind.
  • Ein Verfahren zum Bestimmen der Matrix Y ist wie oben beschrieben. Ein Verfahren zum Festlegen aller 80 × 16 Elemente ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann eine entsprechende Berechnung vereinfacht werden, indem ein Element mit einem ausreichend kleineren Absolutwert als andere Elemente durch Null ersetzt wird. Wenn ein durch das räumliche Übersprechen abgedeckter Bereich begrenzt ist, können (Gleichung 9) bis (Gleichung 12) innerhalb des begrenzten Bereichs definiert werden. In diesem Fall kann, falls erforderlich, eine Analyse in einem breiteren Bereich durch sequentielles Verschieben des begrenzten Bereichs durchgeführt werden. Wenn zum Beispiel der durch das räumliche Übersprechen abgedeckte Bereich auf die beiden benachbarten Kapillaren begrenzt werden kann, werden das räumliche Übersprechen und das spektrale Übersprechen für zwei oder mehr getrennte Kapillaren ignoriert und die entsprechende Berechnung kann weggelassen werden. In diesem Fall kann, um die Matrix Y zu bestimmen, ein Schritt des Emittierens von Lichtern an den lichtemittierenden Punkten allein zu einem Schritt des gleichzeitigen Emittierens von Lichtern an mehreren lichtemittierenden Punkten, die das räumliche Übersprechen nicht gegenseitig beeinflussen, vereinfacht werden.
  • [Achte Ausführungsform]
  • Ähnlich wie bei der [Siebten Ausführungsform] wurden bei der vorliegenden Ausführungsform DNA-Sequenzen unter Verwendung der Multikapillar-Elektrophoreseeinrichtung von 24 durchgeführt. Die Mehrfarbdetektion der Fluoreszenzemissionen der vier Typen von von den vier lichtemittierenden Punkten emittierten Leuchtstoffen wurde jedoch durch das optische System von PTL 2 zu jeder Zeit durchgeführt. 27 zeigt eine Konfiguration des optischen Systems und vier geteilte Bilder von vier durch das optische System erfassten lichtemittierenden Punkten. Das optische System in 27 enthält ein Kondensorlinsenarray 27-1, einen Langpassfilter 27-3, dichroitische Spiegel 27-4, 27-5, 27-6 und 27-7 sowie einen zweidimensionalen Sensor 27-8. Wie in den 27(a) und 27(b) dargestellt, wurden zunächst vier Lichtstrahlen 27-9 erzeugt, indem Fluoreszenzen, die von A = vier lichtemittierenden Punkten P(1) bis P(4) emittiert wurden, durch vier Kondensorlinsen 27-2, die das Kondensorlinsenarray 27-1 bilden, einzeln kollimiert und gemeinsam durch einen Langpassfilter 27-3 transmittiert wurden. Dadurch wurde das Laserstrahllicht abgetrennt. Nachfolgend fiel jeder der Lichtstrahlen 27-9 gemeinsam auf ein Array dichroitischer Spiegeln, das die vier dichroitischen Spiegel 27-4, 27-5, 27-6 und 27-7 enthält, ein und jeder der Lichtstrahlen 27-9 wurde in B = vier geteilte Lichtstrahlen 27-10, 27-11, 27-12 und 27-13 geteilt und wurde von dem Array dichroitischer Spiegel emittiert. Hierbei wurden die spektralen Eigenschaften eines jeden dichroitischen Spiegels angepasst und dadurch hatten die geteilten Lichtstrahlen 27-10, 27-11, 27-12 und 27-13 Lichter mit Wellenlängenbändern von 520 bis 550 nm, 550 bis 580 nm, 580 bis 610 nm bzw. 610 bis 640 nm. Schließlich fielen A × B = 4 × 4 = 16 erzeugte geteilte Lichtstrahlen auf den zweidimensionalen Sensor 27-8 ein und, wie in 27(c) dargestellt, wurden 16 geteilte Bilder W(1, 1) bis W(4, 4) erhalten. Da hier eine Anordnungsrichtung der vier Kapillaren Cap(1) bis Cap(4), das heißt, eine Anordnungsrichtung der lichtemittierenden Punkte P(1) bis P(4) und eine Teilungsrichtung durch das Array dichroitischer Spiegel, das heißt, eine Wellenlängenrichtung, senkrecht zueinander stehen, wie in 27(c) dargestellt, wurden die geteilten Bilder W(1, 1) bis W(4, 4) in einem ausgerichteten Zustand, ohne einander zu überlappen, in einem zweidimensionalen Sensorbild 27-14 detektiert. Zum Beispiel wurde die von dem lichtemittierenden Punkt P(1) emittierte Fluoreszenz als die geteilten Bilder von W(1, 1), W(1, 2), W(1, 3) und W(1, 4) detektiert und hatte Lichtkomponenten in Wellenlängenbändern von 520 bis 550 nm, 550 bis 580 nm, 580 bis 610 nm bzw. 610 bis 640 nm. Dasselbe gilt für die lichtemittierenden Punkte P(2) bis P(4). Somit wurden die geteilten Bilder W(1, 1) bis W(4, 4) in dem zweidimensionalen Sensorbild 27-14 als Detektionsgebiete eingestellt. In den Detektionsgebieten detektierte Signalstärken wurden auf X(1, 1) bis X(4,4) eingestellt. Solange hier die Positionen der lichtemittierenden Punkte P(1) bis P(4) und das optische System fix sind, gelten die in 27(c) gesetzten Detektionsgebiete für die mehreren verschiedenen Detektionen von emittiertem Licht oder die mehreren verschiedenen Analysesitzungen, da die Beziehung zwischen der Pixelposition und der Wellenlänge für jede Kapillare in dem zweidimensionalen Sensorbild 27-14 beibehalten wird.
  • Ähnlich wie bei der [Siebten Ausführungsform] wurden bei der vorliegenden Ausführungsform DNA-Fragmente, deren endständige Basentypen T, C, A und G sind, die durch die Sanger-Reaktion hergestellt wurden, mit dR110, dR6G, dTAMRA und dROX, die als C = vier Typen von Leuchtstoffen verwendet wurden, markiert. Da die maximalen Wellenlängen der Fluoreszenzemissionen von dR110, dR6G, dTAMRA und dROX 541 nm, 568 nm, 595 nm bzw. 618 nm sind, werden die Fluoreszenzemissionen mit der größten Stärke in den Detektionsgebieten der geteilten Bilder mit den Lichtkomponenten in den Wellenlängenbändern von 520 bis 550 nm, 550 bis 580 nm, 580 bis 610 nm und 610 bis 640 nm detektiert. Zum Beispiel werden die Fluoreszenzemissionen von dR110, dR6G, dTAMRA und dROX an dem lichtemittierenden Punkt P(1) hauptsächlich in den Detektionsgebieten W(1, 1), W(1, 2), W(1, 3) bzw. W(1, 4) detektiert. Die Fluoreszenzemissionen werden jedoch aufgrund des spektralen Übersprechens auch in den anderen Detektionsgebieten des lichtemittierenden Punktes P(1) detektiert und werden aufgrund des räumlichen Übersprechens und des spektralen Übersprechens auch in den Detektionsgebieten der lichtemittierenden Punkte P(2) bis P(3) detektiert. Im Folgenden werden dR110, dR6G, dTAMRA und dROX an dem lichtemittierenden Punkt P(1) als Leuchtstoffe D(1, 1), D(1, 2), D(1, 3) bzw. D(1, 4) definiert und deren Konzentrationen werden als Z(1, 1), Z(1, 2), Z(1, 3) bzw. Z(1, 4) definiert. Dasselbe gilt für die lichtemittierenden Punkte P(2) bis P(4).
  • In diesem Fall lauten (Gleichung 10) bis (Gleichung 12) in (Gleichung 9) wie folgt.
    [Gleichung 26] X = ( X ( 1,1 ) ⋮ X ( 1,4 ) X ( 2,1 ) ⋮ X ( 4,4 ) )
    Figure DE112020002033T5_0026
    [Gleichung 27] Y = ( Y ( 1,1 ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 1,1 ) ( 1,4 ) Y ( 1,1 ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 1,1 ) ( 4,4 ) ⋮ ⋱ ⋮ ⋮ ⋰ ⋮ Y ( 1,4 ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 1,4 ) ( 1,4 ) Y ( 1,4 ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 1,4 ) ( 4,4 ) Y ( 2,1 ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 2,1 ) ( 1,4 ) Y ( 2,1 ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 2,1 ) ( 4,4 ) ⋮ ⋰ ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ Y ( 4,4 ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 4,4 ) ( 1,4 ) Y ( 4,4 ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 4,4 ) ( 4,4 ) )
    Figure DE112020002033T5_0027
    [Gleichung 28] Z = ( Z ( 1,1 ) ⋮ Z ( 1,4 ) Z ( 2,1 ) ⋮ Z ( 4,4 ) )
    Figure DE112020002033T5_0028
  • Hierbei ist X eine Matrix mit 16 Zeilen und 1 Spalte, Y ist eine Matrix mit 16 Zeilen und 16 Spalten und Z ist eine Matrix mit 16 Zeilen und 1 Spalte. Sowohl das räumliche Übersprechen als auch das spektrale Übersprechen können beseitigt werden, indem (Gleichung 26) bis (Gleichung 28) in (Gleichung 14) eingesetzt werden.
  • Außerdem konnten die Teile von Zeitseriendaten der Konzentrationen der vier Typen von Leuchtstoffen in den Kapillaren erfasst werden. Infolgedessen können DNA-Sequenzen von verschiedenen in die Kapillaren injizierten Proben durchgeführt werden. Man beachte, dass das der vorliegenden Ausführungsform entsprechende Verfahren des Standes der Technik darin besteht, die Farbkonversion von (Gleichung 8) für die Kapillaren durchzuführen. Bei dem Verfahren des Standes der Technik kann das räumliche Übersprechen nicht beseitigt werden.
  • (Gleichung 26) bis (Gleichung 28) und die daraus abgeleitete (Gleichung 14) gelten auch für mehrere verschiedene Detektionen von emittiertem Licht oder mehrere verschiedene Analysesitzungen, solange Positionen der lichtemittierenden Punkte, ein optisches System und Leuchtstoffe, die zu verwendenden sind, feststehen.
  • [Neunte Ausführungsform]
  • 28 zeigt ein Konfigurationsdiagramm einer Reaktionseinrichtung mit Mehrkanal-Erweiterung. Die Reaktionseinrichtung mit Mehrkanal-Erweiterung führt DNA-Sequenzen von DNA-Fragmenten durch, indem sie eine Komplementärstrangerweiterungsreaktion in einer Basiseinheit unter Verwendung verschiedener DNA-Fragmente als Vorlagen in Kanälen von mehreren Kanälen, in denen mehrere Reaktionsbehälter auf einer Ebene angeordnet sind, durchführt und indem sie eine Mehrfarbdetektion von Fluoreszenzemissionen von C = vier Typen von Leuchtstoffen durchführt, die mit vier Typen von Basen, die in einen komplementären Strang in der Verlängerungsreaktion eingebaut sind, markiert sind. 28 zeigt ferner schematische Darstellungen von durch mehrere zweidimensionale Sensoren erhaltenen zweidimensionalen Sensorbildern. Die Reaktionseinrichtung mit Mehrkanal-Erweiterung enthält eine Laserlichtquelle 28-1, einen dichroitischen Spiegel 28-3, eine Linse 28-4, dichroitische Spiegel 28-8, 28-9 und 28-10, eine Linse 28-11, einen ersten zweidimensionalen Sensor 28-12, eine Linse 28-13, einen zweiten zweidimensionalen Sensor 28-14, eine Linse 28-15, einen dritten zweidimensionalen Sensor 28-16, eine Linse 28-17 und einen vierten zweidimensionalen Sensor 28-18. Maximale Wellenlängen von Fluoreszenzemissionen von Leuchtstoffen, die mit den Basentypen T, C, A und G markiert sind, betrugen 535 nm, 565 nm, 595 nm bzw. 625 nm. Zunächst wurde ein von der Laserlichtquelle 28-1 oszillierter Laserstrahl 28-2 durch den dichroitischen Spiegel 28-3 transmittiert. Dann wurde der Laserstrahl 28-2 durch die Linse 28-4 gebündelt, um eine Mehrkanalprobe 28-5 zu bestrahlen. Nachdem Fluoreszenzemissionen 28-6 der durch Laserstrahlbestrahlung angeregten Leuchtstoffe durch die Linse 28-4 gemeinsam kollimiert wurden, wurde in den Kanälen ein erhaltener Lichtstrahl 28-7 durch den dichroitischen Spiegel 28-3 reflektiert. Der dichroitische Spiegel 28-3 besitzt die spektrale Eigenschaft, Laserstrahllicht zu transmittieren und die Fluoreszenzemission zu reflektieren. Nachfolgend wurde der Lichtstrahl 28-7 durch die drei Typen von dichroitischen Spiegeln 28-8, 28-9 und 28-10 in vier Lichtstrahlen mit vier verschiedenen Wellenlängenkomponenten aufgeteilt. Ein Bild eines ersten geteilten Lichtstrahls wurde auf dem ersten zweidimensionalen Sensor 28-12 durch die Linse 28-11 erzeugt. Ein Bild eines zweiten Lichtstrahls wurde auf dem zweiten zweidimensionalen Sensor 28-14 durch die Linse 28-13 erzeugt. Ein Bild eines dritten Lichtstrahls wurde durch die Linse 28-15 auf dem dritten zweidimensionalen Sensor 28-16 erzeugt. Ein Bild eines vierten Lichtstrahls wurde auf dem vierten zweidimensionalen Sensor 28-18 durch die Linse 28-17 erzeugt.
  • Eine Probe 28-19 ist eine schematische Darstellung der von der Vorderseite betrachteten Probe 28-5. A = fünf Kanäle bildeten jeweils die lichtemittierenden Punkte P(1) bis P(5). In der Praxis gibt es eine größere Anzahl von Kanälen auf der Probe, und die Fluoreszenzemissionen von den Kanälen werden durch das oben beschriebene optische System gemeinsam detektiert. Da hier nur der interessierende lichtemittierende Punkt P(3) und die lichtemittierenden Punkte P(1), P(2), P(4) und P(5), die den lichtemittierenden Punkt P(3) aufgrund des räumlichen Übersprechens direkt beeinflussen und um den lichtemittierenden Punkt P(3) herum vorhanden sind, als Interpretationsziele verwendet werden, sind in der Probe 28-19 einfach nur die lichtemittierenden Punkte P(1) bis P(5) eingezeichnet. Wird die Aufmerksamkeit auf andere lichtemittierenden Punkte als den lichtemittierenden Punkt P(3) gerichtet, können der lichtemittierende Punkt und die lichtemittierenden Punkte um den lichtemittierenden Punkt herum ähnlich interpretiert werden. Selbst wenn die Aufmerksamkeit auf einen der lichtemittierenden Punkte gerichtet ist, ist es möglich, dieselben Fluoreszenzdetektionsdaten nach der Fluoreszenzdetektion individuell zu interpretieren. Ein erstes zweidimensionales Sensorbild 28-20 war ein geteiltes Bild der Probe 28-19, das durch den ersten zweidimensionalen Sensor 28-12 erfasst wurde, die Detektionsgebiete W(1, 1) bis W(5, 1) wurden an die bilderzeugenden Punkte der lichtemittierenden Punkte P(1) bis P(5) gesetzt, und die Signalstärken wurden als X(1, 1) bis X(5, 1) gesetzt. In dem ersten zweidimensionalen Sensorbild 28-20 wurde eine Fluoreszenzkomponente in einem Wellenlängenband von 520 bis 550 nm detektiert. Ein zweites zweidimensionales Sensorbild 28-21 war ein geteiltes Bild der Probe 28-19, das durch den zweiten zweidimensionalen Sensor 28-14 erfasst wurde. Die Detektionsgebiete W(1, 2) bis W(5, 2) wurden an die bilderzeugenden Punkte der lichtemittierenden Punkte P(1) bis P(5) gesetzt. In dem zweiten zweidimensionalen Sensorbild 28-21 wurde eine Fluoreszenzkomponente in einem Wellenlängenband von 550 bis 580 nm detektiert. Ein drittes zweidimensionales Sensorbild 28-22 war ein geteiltes Bild der Probe 28-19, das durch den dritten zweidimensionalen Sensor 28-16 erfasst wurde. Die Detektionsgebiete W(1, 3) bis W(5, 3) wurden an die bilderzeugenden Punkte der lichtemittierenden Punkte P(1) bis P(5) gesetzt. In dem dritten zweidimensionalen Sensorbild 28-22 wurde eine Fluoreszenzkomponente in einem Wellenlängenband von 580 bis 610 nm detektiert. Ein viertes zweidimensionales Sensorbild 28-23 war ein geteiltes Bild der Probe 28-19, das durch den vierten zweidimensionalen Sensor 28-18 erfasst wurde. Die Detektionsgebiete W(1, 4) bis W(5, 4) wurden an die bilderzeugenden Punkte der lichtemittierenden Punkte P(1) bis P(5) gesetzt. In dem ersten zweidimensionalen Sensorbild 28-23 wurde eine Fluoreszenzkomponente in einem Wellenlängenband von 610 bis 640 nm detektiert. Das heißt, B = vier Farben der Fluoreszenzemissionen von den lichtemittierenden Punkten wurden unter Verwendung der vier zweidimensionalen Sensoren detektiert. Zum Beispiel werden die Fluoreszenzemissionen der vier Typen von Leuchtstoffen an dem lichtemittierenden Punkt P(3) hauptsächlich in den Detektionsgebieten W(3, 1), W(3, 2), W(3, 3) und W(3, 4) in der Reihenfolge der Wellenlänge detektiert. Aufgrund des spektralen Übersprechens werden die Fluoreszenzemissionen jedoch auch in den anderen Detektionsgebieten des lichtemittierenden Punktes P(3) detektiert. Darüber hinaus werden die Fluoreszenzemissionen aufgrund des räumlichen Übersprechens und des spektralen Übersprechens auch in den Detektionsgebieten der lichtemittierenden Punkte P(1), P(2), P(4) und P(5) detektiert. Im Folgenden werden die vier Typen von Leuchtstoffen an dem lichtemittierenden Punkt P(3) als D(3, 1), D(3, 2), D(3, 3) und D(3, 4) in der Reihenfolge der Wellenlänge definiert und ihre Konzentrationen werden als Z(3, 1), Z(3, 2), Z(3, 3) bzw. Z(3, 4) definiert. Dasselbe gilt für die lichtemittierenden Punkte P(1), P(2), P(4) und P(5).
  • In diesem Fall lauten (Gleichung 10) bis (Gleichung 12) in (Gleichung 9) wie folgt.
    [Gleichung 29] X = ( X ( 1,1 ) ⋮ X ( 1,4 ) X ( 2,1 ) ⋮ X ( 5,4 ) )
    Figure DE112020002033T5_0029
    [Gleichung 30] Y = ( Y ( 1,1 ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 1,1 ) ( 1,4 ) Y ( 1,1 ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 1,1 ) ( 5,4 ) ⋮ ⋱ ⋮ ⋮ ⋰ ⋮ Y ( 1,4 ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 1,4 ) ( 1,4 ) Y ( 1,4 ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 1,4 ) ( 5,4 ) Y ( 2,1 ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 2,1 ) ( 1,4 ) Y ( 2,1 ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 2,1 ) ( 5,4 ) ⋮ ⋰ ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ Y ( 5,4 ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 5,4 ) ( 1,4 ) Y ( 5,4 ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 5,4 ) ( 5,4 ) )
    Figure DE112020002033T5_0030
    [Gleichung 31] Z = ( Z ( 1,1 ) ⋮ Z ( 1,4 ) Z ( 2,1 ) ⋮ Z ( 5,4 ) )
    Figure DE112020002033T5_0031
  • Hierbei ist X eine Matrix mit 20 Zeilen und 1 Spalte, Y ist eine Matrix mit 20 Zeilen und 20 Spalten und Z ist eine Matrix mit 20 Zeilen und 1 Spalte. Sowohl das räumliche Übersprechen als auch das spektrale Übersprechen können durch Einsetzen von (Gleichung 29) bis (Gleichung 31) in (Gleichung 14) beseitigt werden. Darüber hinaus könnten die Teile von Zeitseriendaten der Konzentrationen der vier Typen von Leuchtstoffen in den Kanälen erfasst werden. Da bei der vorliegenden Ausführungsform jedoch nur dem lichtemittierende Punkt P(3) Aufmerksamkeit geschenkt wird, wurden nur die Elemente Z(3, 1), Z(3, 2), Z(3, 3) und Z(3, 4) in der Matrix Z extrahiert. Infolgedessen konnten die DNA-Sequenzen in dem Kanal des lichtemittierenden Punktes P(3) durchgeführt werden. Ein ähnliches Verfahren kann auch verwendet werden, wenn DNA-Sequenzen in entsprechenden Kanälen durchgeführt werden, während die Aufmerksamkeit auf andere lichtemittierenden Punkte gerichtet ist.
  • [Zehnte Ausführungsform]
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform sind das Verfahren des Standes der Technik und das Verfahren der vorliegenden Offenbarung in einem Flussdiagramm zusammengefasst. 29 ist ein Flussdiagramm, das eine Analysesitzung bei dem Verfahren des Standes der Technik veranschaulicht. Wie in 29 dargestellt, wird die Analysesitzung des Verfahrens des Standes der Technik durch ein Analysesystem ausgeführt, das eine Analyseeinrichtung, einen Computer, eine Anzeigeeinrichtung und eine Datenbank, die eine Probe 29-1 analysieren, enthält. Die Analyseeinrichtung enthält einen Sensor (nicht dargestellt), auf den Licht von der Probe 29- 1 fällt. Zunächst werden A Typen (A ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) von Proben 29-1, die mit C Typen (C ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) von Leuchtstoffen markiert sind, in die Analyseeinrichtung eingespeist. Nachfolgend werden in der Analyseeinrichtung in Schritt 29-2 die Proben parallel analysiert und die Fluoreszenzemissionen werden in B Typen (B ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) von Wellenlängenbändern für jede Analyse und zu jeder Zeit detektiert. Daher werden Teile von Zeitserien-Rohdaten von A × B Fluoreszenzstärken X(a, b) erfasst, und diese Teile von Zeitserien-Rohdaten werden an den Computer gesandt. Wobei a = 1, 2, ... und A, b = 1, 2, ... und B. Nachfolgend wird in dem Computer in Schritt 29-3 für die Analyse (a0) das spektrale Übersprechen durch Farbkonversion (a0) unter Verwendung einer in der Datenbank gespeicherten Matrix Y- (a0) aus C Zeilen und B Spalten beseitigt. Ferner wird aus der Fluoreszenzstärke X(a0, c) zu jeder Zeit eine Konzentration Z(a0, b) des Leuchtstoffs vom Typ C erlangt. Wobei a0 = 1, 2, ... oder A, und c = 1, 2, ... und C. Schließlich werden in der Anzeigeeinrichtung in Schritt 29-4 farbkonvertierte Zeitseriendaten von Z(a0, c) ausgegeben. Die Schritte 29-3 und 29-4 werden für alle a0 durchgeführt. Wie in 29 dargestellt, ist das Verfahren des Standes der Technik dadurch gekennzeichnet, dass A Teile der Analyse und des Interpretierens unabhängig durchgeführt werden. In (Gleichung 1) bis (Gleichung 4) wird die Fluoreszenzstärke X(a, b) als X(b) ausgedrückt und die Konzentration Z(a0, c) wird als Z(c) ausgedrückt.
  • 30 ist ein Flussdiagramm, das eine Analysesitzung des vorliegenden Verfahrens veranschaulicht. Ähnlich zu 29 wird die Analysesitzung der in 30 dargestellten vorliegenden Ausführungsform durch ein Analysesystem ausgeführt, das die Analyseeinrichtung, den Computer, die Anzeigeeinrichtung und die Datenbank, die die Probe 29-1 analysieren, enthält. Die Analyseeinrichtung enthält einen Sensor (nicht dargestellt), auf den Licht von der Probe 29-1 fällt. Zunächst werden A Typen (A ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) von Proben 30-1, die mit C Typen (C ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) von Leuchtstoffen markiert sind, in die Analyseeinrichtung eingespeist. Nachfolgend werden die Proben in der Analyseeinrichtung in Schritt 30-2 parallel analysiert und die Fluoreszenzemissionen in B Typen (B ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) von Wellenlängenbändern für jede Analyse und zu jeder Zeit detektiert. Daher werden Teile von Zeitserien-Rohdaten von A × B Fluoreszenzstärken X(a, b) erfasst, und diese Teile von Zeitserien-Rohdaten werden an den Computer gesandt. Wobei a = 1, 2, ..., und A, b = 1, 2, ..., und B. Im Gegensatz zu 29 ist jedoch das räumliche Übersprechen der Fluoreszenzemissionen zwischen verschiedenen Analysen, wie durch gestrichelte Pfeile in Schritt 30-2 angezeigt, deutlich vorhanden. Nachfolgend werden in Schritt 30-3 in dem Computer für alle Analysen (a) das spektrale Übersprechen und das räumliche Übersprechen durch die Farbkonversion und die räumliche Korrektur unter Verwendung einer in der Datenbank gespeicherten Matrix Y- aus (A × C) Zeilen und (A × B) Spalten beseitigt. Dann werden in dem Computer die Konzentrationen Z(a, c) der C Typen von Leuchtstoffen für die A Typen von Proben gemeinsam aus der Fluoreszenzstärke X(a, b) für die Analyse zu jeder Zeit gewonnen. Wobei a = 1, 2, ... und A, c = 1, 2, ... und C. Schließlich gibt die Anzeigeeinrichtung in Schritt 30-4 die Teile von farbkonvertierten Zeitserien und räumlich korrigierten Daten Z(a, c) für jede Analyse (a) aus. Wie in 30 dargestellt, ist das vorliegende Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Farbkonversion und die räumliche Korrektur in Schritt 30-3 für alle Analysen gemeinsam durchgeführt werden. Das vorliegende Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die allen Analysen gemeinsame Matrix Y- für die Farbkonversion und die räumliche Korrektur verwendet wird.
  • 31 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Gewinnen der in der Datenbank gespeicherten Matrix Y-, das vor 30 durchgeführt wird, veranschaulicht. Zunächst werden A Typen (A ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) von Proben 31-1 zum Bestimmen der Matrix Y, die mit C Typen von Leuchtstoffen (C ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) markiert sind, in die Analyseeinrichtung eingespeist. Die Proben werden so zubereitet, dass die Fluoreszenzemission eines Leuchtstoffs (c) in der Analyse (a) allein erzeugt wird. Das heißt, a = 1, 2, ..., und A, und c = 1, 2, ..., und C. Die Fluoreszenzen werden für alle A × C Kombinationen emittiert, aber Fluoreszenzen von zwei oder mehr Kombinationen werden nicht gleichzeitig emittiert. Hierbei wird die obige Fluoreszenzerzeugung durch die Probe 31-1 zum Bestimmen der Matrix Y realisiert, aber die obige Fluoreszenzerzeugung kann auch durch Einstellen der Analyseeinrichtung realisiert werden. Nachfolgend werden in der Analyseeinrichtung in Schritt 31-2 A × C Fluoreszenzemissionen allein in den B Typen (B ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) von Wellenlängenbändern detektiert, und es werden Teile von Zeitserien-Rohdaten von A × B-Fluoreszenzstärken X(a, b) erfasst. Dann werden diese Teile von Zeitserien-Rohdaten an den Computer gesandt. Nachfolgend wird in dem Computer in Schritt 31-3 eine Matrix aus (A × B) Zeilen und (A × C) Spalten aus den erhaltenen (A × B) × (A × C) Teilen von Daten abgeleitet, und eine Matrix Y- aus (A × C) Zeilen und (A × B) Spalten, die eine allgemeine inverse Matrix von Y ist, wird weiterhin gewonnen. Die gewonnene Matrix Y- wird in der Datenbank gespeichert, und die Matrix Y- wird bei der nachfolgenden Analyse von 30 und dergleichen verwendet.
  • 32 ist ein Flussdiagramm, wenn die Analysesitzungen der Schritte 30-2 bis 30-4 für die in 30 dargestellten A Typen von Proben 30-1 mehrere Male wiederholt werden, während die in 31 gewonnene Matrix Y- verwendet wird. Hierbei sind die A Typen der in den Analysesitzungen zu analysierenden Proben 30-1 voneinander verschieden. Wie in 32 dargestellt, ist das vorliegende Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe Matrix Y-, die in der Datenbank gespeichert ist, für mehrere verschiedene Analysesitzungen verwendet wird.
  • 33 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel des Computers. Der Computer ist mit der Analyseeinrichtung verbunden. Der Computer führt nicht nur die Dateninterpretation durch, sondern auch die Steuerung der Analyseeinrichtung. Die Datenbank und die Anzeigeeinrichtung sind in den 29 bis 31 außerhalb des Computers gezeichnet, aber sie sind in 33 innerhalb des Computers gezeichnet. Das Einstellen der Bedingungen für die Dateninterpretation und das Einstellen der Bedingungen für die Steuerung der Analyseeinrichtung werden durch eine Tastatur als Eingabeeinheit durchgeführt. Die von der Analyseeinrichtung ausgegebenen Teile von Zeitserien-Rohdaten der Fluoreszenzstärken X(a, b) werden sequentiell in einem Speicher gespeichert. Die Matrix Y- mit (A × C) Zeilen und (A × B) Spalten, die in einer auf einer Festplatte gespeicherten Datenbank vorhanden ist, wird in dem Speicher gespeichert. Eine CPU berechnet ein Produkt aus der Fluoreszenzstärke X(a, b) und der in dem Speicher gespeicherten Y- und leitet Teile von farbkonvertierten Zeitserien- und räumlich korrigierten Daten der Konzentrationen Z(a, c) der Leuchtstoffe ab. Die CPU speichert die Teile von Daten sequentiell in dem Speicher und zeigt gleichzeitig die Teile von Daten auf einem Monitor, der eine Anzeigeeinheit darstellt, an. Das interpretierte Ergebnis kann über eine Netzwerkschnittstelle NIF mit Informationen in einem Netzwerk abgeglichen werden.
  • [Modifikationsbeispiel]
  • Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und enthält verschiedene Modifikationsbeispiele. Die oben genannten Ausführungsformen werden im Detail beschrieben, um ein leichtes Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu vereinfachen, und sind nicht darauf beschränkt, unbedingt alle beschriebenen Komponenten zu enthalten. Ein Teil einer bestimmten Ausführungsform kann durch eine Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzt werden. Die Ausführungsform einer anderen Ausführungsform kann der Ausführungsform einer bestimmten Ausführungsform hinzugefügt werden. Ein Teil der Konfiguration einer anderen Ausführungsform kann zu einem Teil der Konfiguration jeder Ausführungsform hinzugefügt, davon entfernt oder durch einen Teil der Konfiguration jeder Ausführungsform ersetzt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1-1
    Pinhole-Platte
    1-2
    lichttemissionspunktseitige Apertur-Platte
    1-3
    Kondensorlinse
    1-4
    sensor-seitige Apertur-Platte
    1-5
    Farbglasfilter
    1-6
    zweidimensionaler Sensor
    1-7
    Halogenlampenlicht
    1-8
    lichtemittierender Punkt
    1-9
    Licht
    1-10
    Lichtemissionsbild
    Cap(1)
    Kapillare 1
    Cap(2)
    Kapillare 2
    P(1)
    lichtemittierender Punkt an Cap(1)
    P(2)
    lichtemittierender Punkt an Cap(2)
    D(1, 1)
    Leuchtstoff 1 oder Lichtabsorber 1 an P(1)
    D(1, 2)
    Leuchtstoff 2 oder Lichtabsorber 2 an P(1)
    D(2, 1)
    Leuchtstoff 1 oder Lichtabsorber 1 an P(2)
    D(2, 2)
    Leuchtstoff 2 oder Lichtabsorber 2 an P(2)
    D(1, 3)
    Leuchtstoff 3 oder Lichtabsorber 3 an P(1)
    W(1, 1)
    Detektionsgebiet, in dem hauptsächlich D(1, 1) detektiert wird
    W(1, 2)
    Detektionsgebiet, in dem hauptsächlich D(1, 2) detektiert wird
    W(2, 1)
    Detektionsgebiet, in dem hauptsächlich D(2, 1) detektiert wird
    W(2, 2)
    Detektionsgebiet, in dem hauptsächlich D(2, 2) detektiert wird
    X(1, 1)
    Signalstärke von W(1, 1)
    X(1, 2)
    Signalstärke von W(1, 2)
    X(2, 1)
    Signalstärke von W(2, 1)
    X(2, 2)
    Signalstärke von W(2, 2)
    Z(1, 1)
    Konzentration von D(1, 1)
    Z(1, 2)
    Konzentration von D(1, 2)
    Z(2, 1)
    Konzentration von D(2, 1)
    Z(2, 2)
    Konzentration von D(2, 2)
    S
    Sensor
    LB
    Laserstrahl
    LL
    Lampenlicht
    24-1
    Kapillare
    24-2
    Probeninjektionsende
    24-3
    Probenelutionsende
    24-4
    Kathode
    24-5
    Anode
    24-6
    kathodenseitige Pufferlösung
    24-7
    anodenseitige Pufferlösung
    24-8
    Leistungsversorgung
    24-9
    Polymerblock
    24-10
    Ventil
    24-11
    Spritze
    24-12
    Laserlichtquelle
    24-13
    Laserstrahl
    24-14
    lichtemittierender Punkt
    Cap(a)
    Kapillare a (a = 1, 2, 3 und 4)
    P(a)
    lichtemittierender Punkt auf Kapillare a (a = 1, 2, 3 und 4)
    W(a, b)
    Detektionsgebiet (a = 1, 2, ..., und 4) des Wellenlängenbands b von von P(a) ausgesandtem Licht (b = 1, 2, ..., und 20)
    27-1
    Kondensorlinsenarray
    27-2
    Kondensorlinse
    27-3
    Langpassfilter
    27-4, 27-5, 27-6 und 27-7
    dichroitischer Spiegel
    27-8
    zweidimensionaler Sensor
    27-9
    Lichtstrahl
    27-10, 27-11, 27-12 und 27-13
    geteilter Lichtstrahl
    27-14
    zweidimensionales Sensorbild
    P(a)
    lichtemittierender Punkt a (a = 1, 2, 3, 4 und 5)
    W(a, b)
    Detektionsgebiet (a = 1, 2, 3, 4 und 5) des Wellenlängenbands b von von P(a) ausgesandtem Licht (b = 1, 2, 3 und 4)
    28-1
    Laserlichtquelle
    28-2
    Laserstrahl
    28-3, 28-8, 28-9 und 28-10
    dichroitischer Spiegel
    28-4, 28-11, 28-13, 28-15, und 28-17
    Linse
    28-5 und 28-19
    Probe
    28-6
    Fluoreszenzemission
    28-7
    Lichtstrahl
    28-12, 28-14, 28-16 und 28-18
    zweidimensionaler Sensor
    28-20, 28-21, 28-22 und 28-23
    zweidimensionales Sensorbild
    29-1
    Probe
    29-2
    Schritt in Analyseeinrichtung
    29-3
    Schritt in Computer
    29-4
    Schritt in Anzeigeeinrichtung
    30-1
    Probe
    30-2
    Schritt in Analyseeinrichtung
    30-3
    Schritt in Computer
    30-4
    Schritt in Anzeigeeinrichtung
    31-1
    Probe
    31-2
    Schritt in Analyseeinrichtung
    31-3
    Schritt in Computer
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 3897277 B [0015]
    • JP 6456983 B [0015]
    • JP 2018529947 A [0015]

Claims (40)

  1. Analyseeinrichtung, die aufweist: mehrere lichtemittierende Punkte, deren Positionen festgelegt sind und an denen mehrere Typen von Lichtemittern Lichter emittieren; einen Sensor, der die von den mehreren lichtemittierenden Punkten emittierten Lichter in mehreren Wellenlängenbändern detektiert; und einen Computer, der Detektionssignale des Sensors verarbeitet, wobei der Computer räumliches Übersprechen und spektrales Übersprechen, die zwischen Signalstärken in den mehreren Wellenlängenbändern der mehreren lichtemittierenden Punkte vorhanden sind, durch eine arithmetische Operation unter Verwendung der Signalstärken in den mehreren Wellenlängenbändern der mehreren lichtemittierenden Punkte verringert und Konzentrationen der mehreren Typen von Lichtemittern an jedem der mehreren lichtemittierenden Punkte ableitet.
  2. Analyseeinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Computer eine Zeitserie der Konzentrationen der mehreren Typen von Lichtemittern an jedem der mehreren lichtemittierenden Punkte ableitet, indem er die arithmetische Operation zu jeder Zeit unter Verwendung von Signalstärken durchführt, die immer dann gewonnen werden, wenn sich die Konzentrationen der mehreren Typen von Lichtemittern an den mehreren lichtemittierenden Punkten mit der Zeit ändern.
  3. Analyseeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Computer die Konzentrationen der mehreren Typen von Lichtemittern an den mehreren lichtemittierenden Punkten oder eine Zeitserie der Konzentrationen ableitet, indem er immer dann, wenn verschiedene Analysen mit verschiedenen Zeiteinteilungen durchgeführt werden, die arithmetische Operation unter Verwendung von gewonnenen Signalstärken durchführt.
  4. Analyseeinrichtung, die aufweist: A (A ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) lichtemittierende Punkte P(a) (a = 1, 2, ..., und A), an denen jeweils C Typen (C ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) von Leuchtstoffen D(a, c) (c = 1, 2, ..., und C) Fluoreszenzen emittieren; einen Sensor, der die Fluoreszenzen von jedem der A lichtemittierenden Punkte P(a) in Detektionsgebieten W(a, b) (b = 1, 2, ..., und B) von B Typen (B ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) von Wellenlängenbändern detektiert; und einen Computer, der Detektionssignale des Sensors verarbeitet, wobei der Computer, wenn Signalstärken der Detektionsgebiete W(a, b) zu jeder Zeit X(a, b) sind und Konzentrationen der Leuchtstoffe D(a, c) Z(a, c) sind, die Konzentrationen Z(a, c) aller Kombinationen von a und c aus den Signalstärken X(a, b) aller Kombinationen von a und b durch eine vorgegebene Berechnungsformel zu jeder Zeit ableitet und das räumliche Übersprechen und das spektrale Übersprechen verringert.
  5. Analyseeinrichtung nach Anspruch 4, wobei wenn eine Matrix X aus (A × B) Zeilen und 1 Spalte mit den Signalstärken X(a, b) als Elementen durch die folgende Gleichung 1 dargestellt wird, X = ( X ( 1,1 ) ⋮ X ( 1, B ) X ( 2,1 ) ⋮ X ( A , B ) )
    Figure DE112020002033T5_0032
    , eine Matrix Z aus (A × C) Zeilen und 1 Spalte mit Z(a, c) als Elementen durch die folgende Gleichung 2 dargestellt wird, und Z = ( Z ( 1,1 ) ⋮ Z ( 1, C ) Z ( 2,1 ) ⋮ Z ( A , C ) )
    Figure DE112020002033T5_0033
     , und eine Matrix Y aus (A × B) Zeilen und (A × C) Spalten, die Y(a, b)(a, c) als Elemente aufweist und eine Beziehung X = Y × Z erfüllt, durch die folgende Gleichung 3 dargestellt wird, Y = ( Y ( 1,1 ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 1,1 ) ( 1, C ) Y ( 1,1 ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 1,1 ) ( A , C ) ⋮ ⋱ ⋮ ⋮ ⋰ ⋮ Y ( 1, B ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 1, B ) ( 1, C ) Y ( 1, B ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 1, B ) ( A , C ) Y ( 2,1 ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 2,1 ) ( 1, C ) Y ( 2,1 ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 2,1 ) ( A , C ) ⋮ ⋰ ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ Y ( A , B ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( A , B ) ( 1, C ) Y ( A , B ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( A , B ) ( A , C ) )
    Figure DE112020002033T5_0034
     der Computer im Voraus eine allgemeine inverse Matrix Y- der Matrix Y mit (A × C) Zeilen und (A × B) Spalten gewinnt und Z = Y- × X als Berechnungsformel verwendet.
  6. Analyseeinrichtung nach Anspruch 5, wobei der Computer die Matrix Y erlangt, indem er einen Schritt des Erfassens aller Elemente X(a, b) der Matrix X in einem Zustand, in dem ein Element Z(a, c) der Matrix Z allein vorhanden ist und andere Elemente als Null betrachtet werden, durchführt und zu X(a, b) proportionale Werte als die Elemente Y(a, b)(a, c) einer Spalte der Matrix Y für alle Kombinationen von a und c der Matrix Z verwendet werden, durchführt.
  7. Analyseeinrichtung nach Anspruch 5, wobei der Computer dieselbe Matrix Y und Y- verwendet, wenn verschiedene Analysen mit verschiedenen Zeiteinteilungen durchgeführt werden.
  8. Analyseeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, die weiterhin aufweist: A Kapillaren, in denen die A lichtemittierenden Punkte vorgesehen sind; und eine Lichtquelle, die die A Kapillaren mit einem Laserstrahl bestrahlt, wobei die A lichtemittierenden Punkte kontinuierlich mit dem Laserstrahl bestrahlt werden, mit den C Typen von Leuchtstoffen markierte Proben durch Elektrophorese innerhalb jeder der A Kapillaren durch die lichtemittierenden Punkte P(a) hindurchgehen und die Fluoreszenzen durch Anregen der C Typen von Leuchtstoffen durch den Laserstrahl emittiert werden.
  9. Analyseeinrichtung, die aufweist: mehrere lichtemittierende Punkte, deren Positionen festgelegt sind und an denen mehrere Typen von Leuchtstoffen Fluoreszenzen emittieren; einen Sensor, der die Fluoreszenzen von den mehreren lichtemittierenden Punkten in mehreren Wellenlängenbändern detektiert; und einen Computer, der Detektionssignale des Sensors verarbeitet, wobei der Computer die Verarbeitung ausführt, um einen Zustand, in dem ein Typ von Leuchtstoff allein an einem lichtemittierenden Punkt für alle Kombinationen der mehreren lichtemittierenden Punkte und der mehreren Typen von Leuchtstoffen zu verschiedenen Zeiten Licht emittiert, zu bewirken.
  10. Analyseeinrichtung nach Anspruch 9, wobei der Computer räumliches Übersprechen und spektrales Übersprechen, die zwischen den Signalstärken in den mehreren Wellenlängenbändern der mehreren lichtemittierenden Punkte vorhanden sind, durch eine arithmetische Operation unter Verwendung der Signalstärken in den mehreren Wellenlängenbändern der mehreren lichtemittierenden Punkte und der durch das Verarbeiten erhaltenen Informationen verringert und Konzentrationen der mehreren Typen von Leuchtstoffen an jedem der mehreren lichtemittierenden Punkte ableitet.
  11. Analyseeinrichtung, die aufweist: A (A ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) lichtemittierende Punkte P(a) (a = 1, 2, ..., und A), an denen jeweils C Typen (C ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) von Leuchtstoffen D(a, c) (c = 1, 2, ..., und C) Fluoreszenzen emittieren; einen Sensor, der die Fluoreszenzen von den A lichtemittierenden Punkten P(a) in Detektionsgebieten W(a, b) (b = 1, 2, ..., und B) von B Typen (B ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) von Wellenlängenbändern detektiert; und einen Computer, der Detektionssignale des Sensors verarbeitet, wobei der Computer eine Verarbeitung, die einen Zustand bewirkt, in dem ein Typ von Leuchtstoff D(a, c) Licht allein an einem lichtemittierenden Punkt P(a) für alle Kombinationen von a und c zu verschiedenen Zeiten emittiert, ausführt.
  12. Analyseeinrichtung nach Anspruch 11, wobei der Computer, wenn Signalstärken der Detektionsgebiete W(a, b) zu jeder Zeit X(a, b) sind und Konzentrationen der Leuchtstoffe D(a, c) Z(a, c) sind, räumliches Übersprechen und spektrales Übersprechen zu jeder Zeit für alle A lichtemittierenden Punkte P(a) durch eine arithmetische Operation unter Verwendung der Signalstärken X(a, b) aller Kombinationen von a und b und der durch das Verarbeiten gewonnenen Informationen verringert und die Konzentrationen Z(a, c) ableitet.
  13. Analyseeinrichtung, die aufweist: mehrere lichtabsorbierende Punkte, deren Positionen festgelegt sind und durch die Lichter transmittiert werden; einen Sensor, der durch Absorptionen von mehreren Typen von an den mehreren lichtabsorbierenden Punkten vorhandenen Lichtabsorbern erzeugte Absorptionsgrade in mehreren Wellenlängenbändern detektiert; und einen Computer, der Detektionssignale des Sensors verarbeitet, wobei der Computer räumliches Übersprechen und spektrales Übersprechen, die zwischen den Absorptionen in den mehreren Wellenlängenbändern der mehreren lichtabsorbierenden Punkte vorhanden sind, durch eine arithmetische Operation unter Verwendung der Absorptionsgrade in den mehreren Wellenlängenbändern der mehreren lichtabsorbierenden Punkte verringert und Konzentrationen der mehreren Typen von Lichtabsorbern an jedem der mehreren lichtabsorbierenden Punkte ableitet.
  14. Analyseeinrichtung nach Anspruch 13, wobei der Computer eine Zeitserie der Konzentrationen der mehreren Typen von Lichtabsorbern an jedem der mehreren lichtabsorbierenden Punkte ableitet, indem er immer dann, wenn sich die Konzentrationen der mehreren Typen von Lichtabsorbern an den mehreren lichtabsorbierenden Punkten mit der Zeit ändern, die arithmetische Operation zu jeder Zeit unter Verwendung gewonnener Absorptionsgrade durchführt.
  15. Analyseeinrichtung, die aufweist: mehrere lichtemittierende Punkte, deren Positionen festgelegt sind und an denen Lichtemitter Lichter emittieren; einen Sensor, der die von den mehreren lichtemittierenden Punkten emittierten Lichter detektiert; und einen Computer, der Detektionssignale des Sensors verarbeitet, wobei der Computer räumliches Übersprechen, das zwischen Signalstärken der mehreren lichtemittierenden Punkte vorhanden ist, durch eine arithmetische Operation unter Verwendung der Signalstärken der mehreren lichtemittierenden Punkte verringert und Konzentrationen der Lichtemitter an jedem der mehreren lichtemittierenden Punkte ableitet.
  16. Analyseeinrichtung nach Anspruch 15, wobei der Computer eine Zeitserie der Konzentrationen der Lichtemitter an jedem der mehreren lichtemittierenden Punkte ableitet, indem er immer dann, wenn sich die Konzentrationen der Lichtemitter an den mehreren lichtemittierenden Punkten mit der Zeit ändern, die arithmetische Operation zu jeder Zeit unter Verwendung von gewonnenen Signalstärken durchführt.
  17. Analyseeinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, wobei der Computer die Konzentrationen der Lichtemitter an jedem der mehreren lichtemittierenden Punkte oder eine Zeitserie der Konzentrationen ableitet, indem er immer dann, wenn verschiedene Analysen mit verschiedenen Zeiteinteilungen durchgeführt werden, die arithmetische Operation unter Verwendung von gewonnenen Signalstärken durchführt.
  18. Analyseeinrichtung, die aufweist: mehrere lichtabsorbierenden Punkte, deren Positionen festgelegt sind und durch die Lichter transmittiert werden; einen Sensor, der Absorptionsgrade, die durch Absorptionen von an jedem der mehreren lichtabsorbierenden Punkte vorhandenen Lichtabsorbern erzeugt werden, detektiert; und einen Computer, der Detektionssignale des Sensors verarbeitet, wobei der Computer räumliches Übersprechen, das zwischen den Absorptionsgraden der mehreren lichtabsorbierenden Punkte vorhanden ist, durch eine arithmetische Operation unter Verwendung der Absorptionsgrade der mehreren lichtabsorbierenden Punkte verringert und Konzentrationen der Lichtabsorber an jedem der mehreren lichtabsorbierenden Punkte ableitet.
  19. Analyseeinrichtung nach Anspruch 18, wobei der Computer eine Zeitserie der Konzentrationen der Lichtabsorber an jedem der mehreren lichtabsorbierenden Punkte ableitet, indem er immer dann, wenn sich die Konzentrationen der Lichtabsorber an den mehreren lichtabsorbierenden Punkten mit der Zeit ändern, die arithmetische Operation zu jeder Zeit unter Verwendung von gewonnenen Absorptionsgraden durchführt.
  20. Analyseeinrichtung nach Anspruch 18 oder 19, wobei der Computer die Konzentrationen der Lichtabsorber an jedem der mehreren lichtabsorbierenden Punkte oder eine Zeitserie der Konzentrationen ableitet, indem er immer dann, wenn verschiedene Analysen mit verschiedenen Zeiteinteilungen durchgeführt werden, die arithmetische Operation unter Verwendung von gewonnenen Absorptionsgraden durchführt.
  21. Analyseverfahren, das aufweist: Zubereiten mehrerer lichtemittierender Punkte, deren Positionen festgelegt sind und an denen mehrere Typen von Lichtemittern Lichter emittieren; Detektieren der von jedem der mehreren lichtemittierenden Punkte emittierten Lichter in mehreren Wellenlängenbändern durch einen Sensor; und Verarbeiten von Detektionssignalen des Sensors durch einen Computer, wobei das Verarbeiten beinhaltet: Verringern von räumlichem Übersprechen und spektralem Übersprechen, die zwischen den Signalstärken in den mehreren Wellenlängenbändern der mehreren lichtemittierenden Punkte vorhanden sind, durch eine arithmetische Operation unter Verwendung der Signalstärken in den mehreren Wellenlängenbändern der mehreren lichtemittierenden Punkte, und Ableiten von Konzentrationen der mehreren Typen von Lichtemittern an den mehreren lichtemittierenden Punkten.
  22. Analyseverfahren nach Anspruch 21, wobei das Verarbeiten beinhaltet: Ableiten einer Zeitserie der Konzentrationen der mehreren Typen von Lichtemittern an jedem der mehreren lichtemittierenden Punkte durch Durchführen der arithmetischen Operation zu jeder Zeit immer dann, wenn sich die Konzentrationen der mehreren Typen von Lichtemittern an den mehreren lichtemittierenden Punkten mit der Zeit ändern, unter Verwendung von gewonnenen Signalstärken durchführt.
  23. Analyseverfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei das Verarbeiten beinhaltet: Ableiten der Konzentrationen der mehreren Typen von Lichtemittern an jedem der mehreren lichtemittierenden Punkte oder einer Zeitserie der Konzentrationen durch Durchführen der arithmetischen Operation immer dann, wenn verschiedene Analysen mit verschiedenen Zeiteinteilungen durchgeführt werden, unter Verwendung gewonnener Signalstärken.
  24. Analyseverfahren, das aufweist: Zubereiten von A (A ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) lichtemittierenden Punkten P(a) (a = 1, 2, ..., und A), an denen jeweils C Typen (C ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) von Leuchtstoffen D(a, c) (c = 1, 2, ..., und C) Fluoreszenzen emittieren, Detektieren der Fluoreszenzen von jedem der A lichtemittierenden Punkte P(a) in Detektionsgebieten W(a, b) (b = 1, 2, ..., und B) von B Typen (B ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) von Wellenlängenbändern durch einen Sensor, und Verarbeiten von Detektionssignalen des Sensors durch einen Computer, wobei das Verarbeiten, wenn die Signalstärken der Detektionsgebiete W(a, b) zu jeder Zeit X(a, b) sind und die Konzentrationen der Leuchtstoffe D(a, c) Z(a, c) sind, beinhaltet: Ableiten der Konzentrationen Z(a, c) aller Kombinationen von a und c aus den Signalstärken X(a, b) aller Kombinationen von a und b durch eine vorgegebene Berechnungsformel zu jeder Zeit, und Verringern von räumlichem Übersprechen und spektralem Übersprechen.
  25. Analyseverfahren nach Anspruch 24, wobei wenn eine Matrix X aus (A × B) Zeilen und 1 Spalte mit den Signalstärken X(a, b) als Elementen durch die folgende Gleichung 4 dargestellt wird, X = ( X ( 1,1 ) ⋮ X ( 1, B ) X ( 2,1 ) ⋮ X ( A , B ) )
    Figure DE112020002033T5_0035
     , eine Matrix Z mit (A × C) Zeilen und 1 Spalte, die Z(a, c) als Elemente enthält, durch die folgende Gleichung 5 dargestellt wird, Z = ( Z ( 1,1 ) ⋮ Z ( 1, C ) Z ( 2,1 ) ⋮ Z ( A , C ) )
    Figure DE112020002033T5_0036
     , und eine Matrix Y aus (A × B) Zeilen und (A × C) Spalten, die Y(a, b)(a, c) als Elemente enthält und eine Beziehung X = Y × Z erfüllt, durch die folgende Gleichung 6 dargestellt wird, Y = ( Y ( 1,1 ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 1,1 ) ( 1, C ) Y ( 1,1 ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 1,1 ) ( A , C ) ⋮ ⋱ ⋮ ⋮ ⋰ ⋮ Y ( 1, B ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 1, B ) ( 1, C ) Y ( 1, B ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 1, B ) ( A , C ) Y ( 2,1 ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( 2,1 ) ( 1, C ) Y ( 2,1 ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( 2,1 ) ( A , C ) ⋮ ⋰ ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ Y ( A , B ) ( 1,1 ) ⋯ Y ( A , B ) ( 1, C ) Y ( A , B ) ( 2,1 ) ⋯ Y ( A , B ) ( A , C ) )
    Figure DE112020002033T5_0037
     das Verarbeiten das Gewinnen einer allgemeinen inversen Matrix Y- der Matrix Y aus (A × C) Zeilen und (A × B) Spalten im Voraus und das Verwenden von Z = Y- × X als die Berechnungsformel beinhaltetet.
  26. Analyseverfahren nach Anspruch 25, wobei das Verarbeiten das Erlangen der Matrix Y beinhaltet, indem ein Schritt des Erlangens aller Elemente X(a, b) der Matrix X in einem Zustand, in dem ein Element Z(a, c) der Matrix Z allein vorhanden ist und andere Elemente als Null betrachtet werden, und des Verwendens von zu X(a, b) proportionalen Werten als die Elemente Y(a, b)(a, c) einer Spalte der Matrix Y für alle Kombinationen von a und c der Matrix Z durchgeführt werden.
  27. Analyseverfahren nach Anspruch 25, wobei das Verarbeiten, wenn verschiedene Analysen mit verschiedenen Zeiteinteilungen durchgeführt werden, das Verwenden derselben Matrizen Y und Y- beinhaltet.
  28. Analyseverfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, wobei die A lichtemittierenden Punkte in A Kapillaren bereitgestellt werden, das Analyseverfahren weiterhin aufweist: Bestrahlen der A Kapillaren mit einem Laserstrahl von einer Lichtquelle, und wobei die A lichtemittierenden Punkte kontinuierlich mit dem Laserstrahl bestrahlt werden, mit den C Typen von Leuchtstoffen markierte Proben durch Elektrophoretisieren innerhalb einer jeden der A Kapillaren durch jeden der A lichtemittierenden Punkte P(a) hindurchgehen, und die Fluoreszenzen durch Anregen der C Typen von Leuchtstoffen durch den Laserstrahl emittiert werden.
  29. Analyseverfahren, das aufweist: Zubereiten mehrerer lichtemittierender Punkte, deren Positionen festgelegt sind und an denen mehrere Typen von Leuchtstoffen Fluoreszenzen emittieren; Detektieren der Fluoreszenzen von den mehreren lichtemittierenden Punkten in mehreren Wellenlängenbändern durch einen Sensor; und Verarbeiten der Detektionssignale des Sensors durch einen Computer, wobei das Verarbeiten das Ausführen einer Verarbeitung zum Herbeiführen eines Zustands, in dem ein Typ von Leuchtstoff allein an einem lichtemittierenden Punkt für alle Kombinationen der mehreren lichtemittierenden Punkte und der mehreren Typen von Leuchtstoffen zu verschiedenen Zeiten Licht emittiert, enthält.
  30. Analyseverfahren nach Anspruch 29, wobei das Verarbeiten beinhaltet: Reduzieren von räumlichem Übersprechen und spektralem Übersprechen, die zwischen den Signalstärken in den mehreren Wellenlängenbändern der mehreren lichtemittierenden Punkte vorhanden sind, durch eine arithmetische Operation unter Verwendung der Signalstärken in den mehreren Wellenlängenbändern der mehreren lichtemittierenden Punkte und der durch Ausführen der Verarbeitung erhaltenen Informationen, und Ableiten von Konzentrationen der mehreren Typen von Leuchtstoffen an jedem der mehreren lichtemittierenden Punkte.
  31. Analyseverfahren, das aufweist: Zubereiten von A (A ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) lichtemittierenden Punkten P(a) (a = 1, 2, ..., und A), an denen jeweils C Typen (C ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) von Leuchtstoffen D(a, c) (c = 1, 2, ..., und C) Fluoreszenzen emittieren; Detektieren der Fluoreszenzen von jedem der A lichtemittierenden Punkte P(a) in Detektionsgebieten W(a, b) (b = 1, 2, ..., und B) von B Typen (B ist eine ganze Zahl von 1 oder mehr) von Wellenlängenbändern durch einen Sensor; und Verarbeiten von Detektionssignalen des Sensors durch einen Computer, wobei das Verarbeiten das Ausführen eines Verarbeitens des Bewirkens eines Zustands beinhaltet, in dem ein Typ von Leuchtstoff D(a, c) allein an einem lichtemittierenden Punkt P(a) Licht emittiert, für alle Kombinationen von a und c zu verschiedenen Zeiten ausgeführt wird.
  32. Analyseverfahren nach Anspruch 31, wobei das Verarbeiten wenn Signalstärken der Detektionsgebiete W(a, b) zu jeder Zeit X(a, b) sind und Konzentrationen der Leuchtstoffe D(a, c) Z(a, c) sind, beinhaltet: Verringern von räumlichem Übersprechen und spektralem Übersprechen zu jeder Zeit für alle lichtemittierenden Punkte P(a) durch eine arithmetische Operation unter Verwendung der Signalstärken X(a, b) aller Kombinationen von a und b und der durch Ausführen der Verarbeitung erhaltenen Informationen, und Ableitung der Konzentrationen Z(a, c).
  33. Analyseverfahren, das aufweist: Zubereiten mehrerer lichtabsorbierender Punkte, deren Positionen festgelegt sind und durch die Lichter transmittiert werden; Detektieren von Absorptionsgraden, die durch Absorptionen mehrerer Typen von an jedem der mehreren lichtabsorbierenden Punkte vorhandenen Lichtabsorbern erzeugt werden, in mehreren Wellenlängenbändern durch einen Sensor; und Verarbeiten der Detektionssignale des Sensors durch einen Computer, wobei das Verarbeiten beinhaltet: Verringern von räumlichem Übersprechen und spektralem Übersprechen, die zwischen Absorptionsgraden in den mehreren Wellenlängenbändern der mehreren lichtabsorbierenden Punkte vorhanden sind, durch eine arithmetische Operation unter Verwendung der Absorptionsgrade in den mehreren Wellenlängenbändern der mehreren lichtabsorbierenden Punkte, und Ableiten von Konzentrationen der mehreren Typen von Lichtabsorbern an jedem der mehreren lichtabsorbierenden Punkte.
  34. Analyseverfahren nach Anspruch 33, wobei das Verarbeiten das Ableiten einer Zeitserie der Konzentrationen der mehreren Typen von Lichtabsorbern an jedem der mehreren lichtabsorbierenden Punkte enthält, indem die arithmetische Operation zu jeder Zeit immer dann, wenn sich die Konzentrationen der mehreren Typen von Lichtabsorbern an jedem der mehreren lichtabsorbierenden Punkte mit der Zeit ändern, unter Verwendung gewonnener Absorptionsgrade durchgeführt wird.
  35. Analyseverfahren, das aufweist: Zubereiten mehrerer lichtemittierender Punkte, deren Positionen festgelegt sind und an denen Lichtemitter Lichter emittieren; Detektieren der von den mehreren lichtemittierenden Punkten emittierten Lichter durch einen Sensor; und Verarbeiten von Detektionssignalen des Sensors durch einen Computer, wobei das Verarbeiten beinhaltet: Verringern von räumlichem Übersprechen, das zwischen den Signalstärken der mehreren lichtemittierenden Punkte vorhanden ist, durch eine arithmetische Operation unter Verwendung der Signalstärken der mehreren lichtemittierenden Punkte, und Ableiten von Konzentrationen der Lichtemitter an mehreren lichtemittierenden Punkten.
  36. Analyseverfahren nach Anspruch 35, wobei das Verarbeiten das Ableiten einer Zeitserie der Konzentrationen der Lichtemitter an jedem der mehreren lichtemittierenden Punkte beinhaltet, indem die arithmetische Operation zu jeder Zeit immer dann, wenn sich die Konzentrationen der Lichtemitter an den mehreren lichtemittierenden Punkten mit der Zeit ändern, unter Verwendung von gewonnenen Signalstärken durchgeführt wird.
  37. Analyseverfahren nach Anspruch 35 oder 36, wobei das Verarbeiten das Ableiten der Konzentrationen der Lichtemitter an jedem der mehreren lichtemittierenden Punkte oder einer Zeitserie der Konzentrationen beinhaltet, indem die arithmetische Operation immer dann, wenn verschiedene Analysen mit verschiedenen Zeiteinteilungen durchgeführt werden, unter Verwendung von gewonnenen Signalstärken durchgeführt wird.
  38. Analyseverfahren, das aufweist: Zubereiten mehrerer lichtabsorbierender Punkte, deren Positionen festgelegt sind und durch die Lichter transmittiert werden; Detektieren von Absorptionen, die durch Absorptionen von an jedem der mehreren lichtabsorbierenden Punkte vorhandenen Lichtabsorbern erzeugt werden, durch einen Sensor; und Verarbeiten der Detektionssignale des Sensors durch einen Computer, wobei das Verarbeiten beinhaltet: Verringern von räumlichem Übersprechen, das zwischen den Absorptionsgraden der mehreren lichtabsorbierenden Punkte vorhanden ist, durch eine arithmetische Operation unter Verwendung der Absorptionsgrade der mehreren lichtabsorbierenden Punkte, und Ableiten von Konzentrationen der Lichtabsorber an jedem der mehreren lichtabsorbierenden Punkte.
  39. Analyseverfahren nach Anspruch 38, wobei das Verarbeiten das Ableiten einer Zeitserie der Konzentrationen der Lichtabsorber an jedem der mehreren lichtabsorbierenden Punkte beinhaltet, indem die arithmetische Operation zu jeder Zeit immer dann, wenn sich die Konzentrationen der Lichtabsorber an jedem der mehreren lichtabsorbierenden Punkte mit der Zeit ändern, unter Verwendung von gewonnenen Absorptionsgraden durchgeführt wird.
  40. Analyseverfahren nach Anspruch 38 oder 39, wobei das Verarbeiten das Ableiten der Konzentrationen der Lichtabsorber an jedem der mehreren lichtabsorbierenden Punkte oder einer Zeitserie der Konzentrationen durch Durchführen der arithmetischen Operation immer dann, wenn verschiedene Analysen mit verschiedenen Zeiteinteilungen durchgeführt werden, unter Verwendung von gewonnenen Absorptionsgraden beinhaltet.
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