JP2006234794A - Thermal lens spectrophotometery system, fluorescent detection system, signal detection method, device, system, and program, and storage medium - Google Patents

Thermal lens spectrophotometery system, fluorescent detection system, signal detection method, device, system, and program, and storage medium Download PDF

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Shinji Tamai
Atsushi Yamaguchi
山口  淳
慎二 玉井
隆 福澤
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
日本板硝子株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a signal detection method, a thermal lens spectrophotometery system, a fluorescent detection system, a signal detection device, a signal detection system, a signal detection program and a storage medium, easily extracting a plurality of frequency components included in a measurement signal.
SOLUTION: This thermal lens spectrophotometry system includes: a first light source unit 10; a second light source unit 20; a third light source unit 30; a fourth light source unit 40; probes 51, 52, 53, 54; a micro-chemical chip 60 having samples 61, 62, 63, 64; a photo diode 70; an IV amplifier 80; and a PC 90. THe PC 90 frequency-analyzes an electric signal output from the IV amplifier 80 by fast Fourier transformation, converts the same to a frequency spectrum in which the horizontal axis is frequency and the vertical axis is a measurement signal intensity represented by a decibel unit, and detects a peak value in a frequency band of ±50 Hz of modulated frequencies F1, F2, F3, F4.
COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、信号検出方法、熱レンズ分光分析システム、蛍光検出システム、信号検出装置、信号検出システム、信号検出プログラム、及び記憶媒体に関し、特に、熱レンズ分光分析システム、及び蛍光検出システムにおける信号検出方法、熱レンズ分光分析システム、蛍光検出システム、信号検出装置、信号検出システム、信号検出プログラム、及び記憶媒体に関する。 The present invention relates to a signal detection method, thermal lens spectrometry systems, fluorescence detection system, signal detection device, the signal detection system, signal detection program, and relates to a storage medium, in particular, the thermal lens spectrometry systems, and signal detection in a fluorescence detection system method, thermal lens spectrometry systems, fluorescence detection system, signal detection device, the signal detection system, signal detection program, and a storage medium.

従来から、化学反応の高速化や微少量での反応、オンサイト分析等の観点から、化学反応を微小空間で行うための集積化技術が注目されており、そのための研究が精力的に進められている。 Conventionally, the reaction in speed and small amount of chemical reaction, from the viewpoint of on-site analysis, chemical reaction integration technology has attracted attention for performing a minute space, it is advanced intensively studied for the ing.

このような集積化技術の1つとして、マイクロチップ内部の微細流路で液体試料の混合、反応、分離、抽出、検出等を行うマイクロ化学システムがある。 One such integration technology, the mixing of the liquid sample in micro-channel inside the microchip, reaction, separation, extraction, there is a microchemical system that detects the like.

マイクロチップは、溝が形成されたガラス基板上に、試料注入・排出用小穴が溝の対応位置に配置された他のガラス基板を接合したものをいい、接合後その溝部分が、前述の微細流路を形成するものである。 Microchip, on a glass substrate having a groove, a small hole for sample injection and discharge is referred to herein is formed by joining a glass substrate disposed in the corresponding positions of the grooves, are joined after the groove portion, the above-mentioned fine it is intended to form the channel.

このようなマイクロ化学システムにおいては、試料の量が微量であるので、試料の高感度な検出方法が必須である。 In such a microchemical system, because the amount of the sample is a trace amount, highly sensitive detection method of the sample is essential. 高感度な検出方法としては、例えば、熱レンズ効果を利用した光熱変換分光分析法を利用する熱レンズ分光分析法及び蛍光検出法がある。 The highly sensitive detection methods, for example, a thermal lens spectroscopy utilizing photothermal conversion spectroscopic analysis method using the thermal lens effect and fluorescence detection.

上記熱レンズ分光分析法は、このマイクロチップ内部の微細な流路を流れる試料に集光するようにマイクロチップ表面に光を照射し、照射された光を試料中の溶質が吸収して熱エネルギーを放出し、この熱エネルギーによって溶媒が局所的に温度上昇することによって屈折率が変化するという光熱変換効果、即ち、熱レンズ効果を利用するものである。 The thermal lens spectroscopy, this microchip irradiates light to the microchip surface so as to condense in a sample flowing through the fine flow path of the internal heat energy irradiated light is absorbed solutes in a sample releasing, photothermal conversion effect that solvent by the heat energy is the refractive index changes by local temperature rise, that is to utilize the thermal lens effect.

具体的には、マイクロチップを顕微鏡の対物レンズの下方に配置し、励起光源から出力され、変調器によって所定の周波数(以下「変調周波数」という)で変調された所定波長の励起光を顕微鏡に入射する。 Specifically, to place the microchip under the microscope objective, it is outputted from the pumping light source, a microscope with excitation light of a predetermined wavelength modulated at a predetermined frequency (hereinafter referred to as "modulation frequency") by a modulator incident. この励起光を顕微鏡の対物レンズによりマイクロチップ内部の微細な流路内の試料溶液に集光照射する。 The excitation light by the microscope objective lens for condensing light irradiated to the sample solution microchip inside in fine flow path. 集光照射された励起光の焦点位置は溶液試料中にあり、この焦点位置を中心として熱レンズが形成される。 The focal position of the converging and irradiating excitation light is in the solution sample, a thermal lens is formed centered the focal position.

一方、検出光源から出力された波長が励起光と異なる検出光を顕微鏡に入射する。 Meanwhile, the wavelength output from the detecting light source is incident on the microscope different detection light and the pumping light. この検出光を励起光と同様に顕微鏡の対物レンズによって集光する。 The detection light similarly to the excitation light is condensed by the microscope objective lens.

こうすることにより、熱レンズが凹レンズの効果を有するときに、検出光は試料溶液を透過して発散し、熱レンズが凸レンズの効果を有するときに、検出光は試料溶液を透過して集光する。 In this way, when the thermal lens has the effect of a concave lens, the detection light is diverged after passing through the sample solution, when the thermal lens has the effect of a convex lens, the detection light is condensed light transmitted through the sample solution to. この発散又は集光した検出光が集光レンズとフィルタ又はフィルタのみを介して検出器に受光されると、検出器は、受光した光を測定信号として検出する。 When detection light this diverging or converging is received by the detector through only the condensing lens and filter or filters, the detector detects the received light as a measurement signal. 即ち、この測定信号の強度が、試料溶液において形成された熱レンズに応じたものとなる。 That is, the intensity of the measurement signal, the one corresponding to the thermal lens formed in the sample solution. なお、検出光は励起光と同じ波長のものでもよく、また、励起光が検出光を兼ねることもできる。 The detection light may be of the same wavelength as the excitation light, may also be excitation light serve as the detection light.

また、上記蛍光検出法は、このマイクロチップ内部の微細な流路を流れる試料に集光するようにマイクロチップ表面に光を照射し、照射された光を試料中の溶質が吸収して発した蛍光の強度を検出器で測定することによって行う。 Moreover, the fluorescent detection method, the microchip irradiates light to the microchip surface so as to condense in a sample flowing through the fine flow path inside, the solute in the sample were irradiated light emitted by absorbing It carried out by measuring the intensity of fluorescence in the detector. この蛍光検出法においても、ノイズと信号との分離を容易にするため、照射する励起光を変調器によって所定の周波数で変調することを行う。 In this fluorescence detection, for ease of separation between the noise and the signal, it performs modulating at a predetermined frequency by the modulator excitation light to be irradiated.

検出器によって検出された測定信号は、微小信号検出装置によって、試料溶液に対応する周波数成分が抽出され、抽出された周波数成分の強度を、PC等の情報処理装置によって分析し、試料溶液の濃度が求められる。 The measurement signal detected by the detector, the small signal detecting apparatus, a frequency component corresponding to the sample solution is extracted, the intensity of the extracted frequency component is analyzed by an information processing apparatus such as a PC, the concentration of the sample solution is required.

このとき、微小信号検出装置として、ロックインアンプが使用される。 At this time, as small signal detecting apparatus, the lock-in amplifier is used. ロックインアンプは、一定周波数の参照信号を使って、複数の周波数成分やノイズが混在した測定信号から、参照信号に対応する周波数成分を抽出する装置である。 Lock-in amplifier, using the reference signal of constant frequency, from the measurement signal a plurality of frequency components and noise are mixed, a device for extracting a frequency component corresponding to the reference signal. このロックインアンプによって、変調器により変調された励起光の変調周波数と同じ周波数の信号を参照信号として、測定信号から変調周波数の成分が抽出され、その抽出された変調周波数成分の強度によって試料溶液の濃度が求められる(例えば、特許文献1参照)。 This lock-in amplifier as a reference signal a signal having the same frequency as the modulation frequency of the modulated excitation light by a modulator, components of the modulation frequency from the measurement signal is extracted, the sample solution by the intensity of the extracted modulation frequency component is the concentration sought (e.g., see Patent Document 1).

また、測定信号の周波数成分を抽出する装置として、高速フーリエ変換により得られた周波数スペクトルから所定のしきい値以下のピークをノイズとして取り除くFFT信号処理装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。 Further, as an apparatus for extracting a frequency component of the measured signal, FFT signal processing apparatus for removing a predetermined threshold below the peak from the frequency spectrum obtained by the fast Fourier transform as noise are known (e.g., Patent Document 2 reference).
特開2003−344323号公報 JP 2003-344323 JP 特開平11−051989号公報 JP 11-051989 discloses

しかしながら、上記ロックインアンプによって測定信号から所望の周波数成分を抽出する際に、参照信号が常に必要となる。 However, when extracting a desired frequency component from the measurement signal by the lock-in amplifier, the reference signal is always required.

ロックインアンプは、また、1つの参照信号に対応する周波数成分を抽出するものであるので、測定信号に複数の周波数成分が混在している場合には、当該複数の周波数成分のうち、抽出できるのは参照信号に対応する1つの周波数成分のみであり、複数の試料の濃度測定を行う場合には、試料と同じ数だけのロックインアンプが必要となる。 Lock-in amplifier, and since extracts a frequency component corresponding to one reference signal, when a plurality of frequency components in the measurement signal are mixed, among the plurality of frequency components can be extracted is only one frequency component corresponding to the reference signal, when the density measurement of a plurality of samples, it is necessary to lock-in amplifier of the same number as the sample of.

ロックインアンプは、さらに、そのダイナミックリザーブが決まっているので、ユーザは測定信号の強弱に応じて測定レンジを最適値に調整しなければならない。 Lock-in amplifier, further, since the dynamic reserve is determined, the user must the measurement range is adjusted to the optimum value according to the intensity of the measurement signal.

加えて、ロックインアンプは高価且つ大型であるので、測定システム全体のコスト及び大きさが増大する。 In addition, since the lock-in amplifier is expensive and large, the cost and overall size of the measurement system increases.

本発明の目的は、測定信号に含まれる1つないし複数の周波数成分を容易に抽出することができる信号検出方法、熱レンズ分光分析システム、蛍光検出システム、信号検出装置、信号検出システム、信号検出プログラム、及び記憶媒体を提供することにある。 An object of the present invention, one or signal detection method a plurality of frequency components can be easily extracted included in the measurement signal, the thermal lens spectrometry systems, fluorescence detection system, signal detection device, the signal detection system, signal detection program, and to provide a storage medium.

上記目的を達成するために、請求項1記載の信号検出方法は、信号を入力する入力ステップと、前記入力された信号に高速フーリエ変換を施す高速フーリエ変換ステップと、前記高速フーリエ変換が施された信号の周波数スペクトルを出力する出力ステップとを備える信号検出方法において、前記出力された周波数スペクトルから所定の周波数帯域におけるピーク波形の大きさを検出する検出ステップを備えることを特徴とする。 To achieve the above object, the signal detection method according to claim 1 is an input step for inputting a signal, a fast Fourier transform step of performing a fast Fourier transform on the input signal, the fast Fourier transform is applied in the signal detecting method and an output step of outputting a frequency spectrum of the signal, characterized in that it comprises a detection step of detecting the magnitude of the peak waveforms in the predetermined frequency band from the output frequency spectrum.

請求項2記載の信号検出方法は、請求項1記載の信号検出方法において、前記所定の周波数帯域の幅は、500Hz以下であることを特徴とする。 Signal detection method of claim 2, wherein, in the signal detecting method of claim 1, wherein a width of the predetermined frequency band, and wherein the at 500Hz or less.

請求項3記載の信号検出方法は、請求項2記載の信号検出方法において、前記所定の周波数帯域の幅は、100Hz以下であることを特徴とする。 Signal detection method of claim 3, wherein, in the signal detecting method of claim 2, wherein a width of the predetermined frequency band, and wherein the at 100Hz or less.

請求項4記載の信号検出方法は、請求項3記載の信号検出方法において、前記所定の周波数帯域の幅は、10〜100Hzであることを特徴とする。 Signal detection method of claim 4, wherein, in the signal detecting method of claim 3, wherein a width of the predetermined frequency band, characterized in that it is a 10-100 Hz.

請求項5記載の信号検出方法は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の信号検出方法において、所定の周波数で物理現象を繰り返し発生させ、前記物理現象の変化を検出する検出システムに用いられることを特徴とする。 Signal detection method of claim 5, wherein, in the signal detection method according to any one of claims 1 to 4, repeatedly to generate a physical phenomenon at a predetermined frequency, the detection system for detecting a change in the physical phenomenon characterized in that it is used.

請求項6記載の信号検出方法は、請求項5記載の信号検出方法において、前記検出システムは、熱レンズ分光分析システム又は蛍光検出システムであることを特徴とする。 Signal detection method of claim 6, wherein, in the signal detecting method of claim 5, wherein the detection system is characterized by a thermal lens spectrometry system or fluorescence detection system.

請求項7記載の信号検出方法は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の信号検出方法において、前記ピーク波形の大きさは、ピーク値であることを特徴とする。 Signal detection method of claim 7, wherein, in the signal detection method according to any one of claims 1 to 6, the magnitude of the peak waveform is characterized by a peak value.

請求項8記載の信号検出方法は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の信号検出方法において、前記ピーク波形の大きさは、ピークの積分値であることを特徴とする。 Signal detection method of claim 8, wherein, in the signal detection method according to any one of claims 1 to 6, the magnitude of the peak waveform is characterized by an integral value of the peak.

上記目的を達成するために、請求項9記載の熱レンズ分光分析システムは、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の信号検出方法を用いたことを特徴とする。 To achieve the above object, the thermal lens spectrometry system according to claim 9 is characterized by using a signal detection method according to any one of claims 1 to 8.

上記目的を達成するために、請求項10記載の蛍光検出システムは、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の信号検出方法を用いたことを特徴とする。 To achieve the above object, a fluorescent detection system of claim 10 wherein is characterized by using a signal detection method according to any one of claims 1 to 8.

上記目的を達成するために、請求項11記載の信号検出装置は、信号を入力する入力手段と、前記入力された信号に高速フーリエ変換を施す高速フーリエ変換手段と、前記高速フーリエ変換が施された信号の周波数スペクトルを出力する出力手段とを備える信号検出装置において、前記出力された周波数スペクトルから所定の周波数帯域におけるピーク波形の大きさを検出する検出手段を備えることを特徴とする。 To achieve the above object, the signal detecting apparatus according to claim 11 wherein the input means for inputting signals, and fast Fourier transform means for performing fast Fourier transform on the input signal, the fast Fourier transform is applied in the signal detection device and an output means for outputting a frequency spectrum of the signal, characterized in that it comprises a detecting means for detecting the magnitude of the peak waveforms in the predetermined frequency band from the output frequency spectrum.

請求項12記載の信号検出装置は、請求項11記載の信号検出装置において、前記所定の周波数帯域の幅は、500Hz以下であることを特徴とする。 12. signal detection apparatus of the aspect is a signal detecting apparatus according to claim 11, wherein a width of the predetermined frequency band, and wherein the at 500Hz or less.

請求項13記載の信号検出装置は、請求項12記載の信号検出装置において、前記所定の周波数帯域の幅は、100Hz以下であることを特徴とする。 Signal detection apparatus according to claim 13, wherein, in the signal detecting apparatus according to claim 12, wherein the width of the predetermined frequency band, and wherein the at 100Hz or less.

請求項14記載の信号検出装置は、請求項13記載の信号検出装置において、前記所定の周波数帯域の幅は、10〜100Hzであることを特徴とする。 Signal detection apparatus according to claim 14, wherein, in the signal detecting apparatus according to claim 13, wherein the width of the predetermined frequency band, characterized in that it is a 10-100 Hz.

請求項15記載の信号検出装置は、請求項11乃至14のいずれか1項に記載の信号検出装置において、所定の周波数で物理現象を繰り返し発生させ、前記物理現象の変化を検出する検出システムの一部を構成することを特徴とする。 Signal detection apparatus according to claim 15, wherein, in the signal detecting apparatus according to any one of claims 11 to 14, repeatedly generate the physical phenomena at a predetermined frequency, the detection system for detecting a change in the physical phenomenon characterized in that it constitutes a part.

請求項16記載の信号検出装置は、請求項15記載の信号検出装置において、前記検出システムは、熱レンズ分光分析システム又は蛍光検出システムであることを特徴とする。 Signal detection apparatus according to claim 16, wherein, in the signal detecting apparatus according to claim 15, wherein the detection system is characterized by a thermal lens spectrometry system or fluorescence detection system.

請求項17記載の信号検出装置は、請求項11乃至16のいずれか1項に記載の信号検出装置において、前記入力手段は音声入力端子を有することを特徴とする。 Signal detection apparatus according to claim 17, wherein, in the signal detecting apparatus according to any one of claims 11 to 16, wherein the input means is characterized by having an audio input terminal.

請求項18記載の信号検出装置は、請求項11乃至17のいずれか1項に記載の信号検出装置において、前記ピーク波形の大きさは、ピーク値であることを特徴とする。 Signal detection apparatus according to claim 18, wherein, in the signal detecting apparatus according to any one of claims 11 to 17, the magnitude of the peak waveform is characterized by a peak value.

請求項19記載の信号検出装置は、請求項11乃至17のいずれか1項に記載の信号検出装置において、前記ピーク波形の大きさは、ピークの積分値であることを特徴とする。 Signal detection apparatus of claim 19, wherein, in the signal detecting apparatus according to any one of claims 11 to 17, the magnitude of the peak waveform is characterized by an integral value of the peak.

請求項20記載の信号検出システムは、請求項11乃至19のいずれか1項に記載の信号検出装置を備える信号検出システムであって、複数の光源と、前記複数の光源から出力された光を各々異なった周波数で変調する変調器とを備え、前記変調された光を各々の試料に照射し、前記照射によって生成した各々の信号を前記入力手段に同時に入力し、前記高速フーリエ変換手段は、前記入力された各々の信号を同時に高速フーリエ変換し、前記検出手段は、前記各々異なった周波数に対応した各々の周波数において、前記所定の周波数帯域におけるピーク波形の大きさを同時に検出することを特徴とする。 Signal detection system of claim 20 is a signal detection system includes a signal detecting apparatus according to any one of claims 11 to 19, a plurality of light sources, the light output from said plurality of light sources and a modulator for modulating at each different frequencies is irradiated with the modulated light to each sample, and simultaneously input to each of the signal generated by the irradiation to said input means, said fast Fourier transform means, each of the signals the input simultaneously fast Fourier transform, the detecting device, the frequency of each corresponding to the respective different frequencies, characterized by detecting the magnitude of the peak waveforms in the predetermined frequency band at the same time to.

請求項21記載の信号検出システムは、請求項20記載の信号検出システムにおいて、前記各々異なった周波数の間隔が30Hz以上200Hz以下であることを特徴とする。 Signal detection system of claim 21, wherein, in the signal detection system of claim 20, wherein an interval wherein each different frequency is 30Hz or more 200Hz or less.

請求項22記載の信号検出システムは、請求項21記載の信号検出システムにおいて、前記各々異なった周波数の間隔が50Hz以上200Hz以下であることを特徴とする。 Signal detection system of claim 22 wherein, in the signal detection system of claim 21 wherein the spacing of the respective different frequencies and wherein the at 200Hz inclusive 50 Hz.

請求項23記載の信号検出システムは、請求項22記載の信号検出システムにおいて、前記各々異なった周波数の間隔が100Hz以上200Hz以下であることを特徴とする。 Signal detection system of claim 23, wherein, in the signal detection system of claim 22, wherein an interval wherein each different frequency is 100Hz or more 200Hz or less.

請求項24記載の信号検出システムは、請求項20乃至23のいずれか1項に記載の信号検出装置において、1つの光電変換素子と、前記光電変換素子及び前記各々の試料を結ぶ光ファイバとを備えることを特徴とする。 Signal detection system of claim 24, wherein, in the signal detecting apparatus according to any one of claims 20 to 23, and one photoelectric conversion element, and an optical fiber connecting the photoelectric conversion elements, and each of said sample characterized in that it comprises.

上記目的を達成するために、請求項25記載の信号検出プログラムは、信号を入力する入力モジュールと、前記入力された信号に高速フーリエ変換を施す高速フーリエ変換モジュールと、前記高速フーリエ変換が施された信号の周波数スペクトルを出力する出力モジュールとを備える信号検出プログラムにおいて、前記出力された周波数スペクトルにおいて所定の周波数帯域におけるピーク波形の大きさを検出する検出モジュールを備えることを特徴とする。 To achieve the above object, the signal detection program according to claim 25 includes an input module for inputting a signal, a fast Fourier transform module for performing fast Fourier transform on the input signal, the fast Fourier transform is applied in the signal detection program and an output module for outputting the frequency spectrum of the signal, characterized in that in the output frequency spectrum comprising a detection module for detecting the magnitude of the peak waveforms in the predetermined frequency band.

請求項26記載の信号検出プログラムは、請求項25記載の信号検出プログラムにおいて、前記所定の周波数帯域の幅は、500Hz以下であることを特徴とする。 Signal detection program according to claim 26, wherein, in the signal detecting program according to claim 25, wherein the width of the predetermined frequency band, and wherein the at 500Hz or less.

請求項27記載の信号検出プログラムは、請求項26記載の信号検出プログラムにおいて、前記所定の周波数帯域の幅は、100Hz以下であることを特徴とする。 Signal detection program according to claim 27, wherein, in the signal detecting program according to claim 26, wherein a width of the predetermined frequency band, and wherein the at 100Hz or less.

請求項28記載の信号検出プログラムは、請求項27記載の信号検出プログラムにおいて、前記所定の周波数帯域の幅は、10〜100Hzであることを特徴とする。 Signal detection program according to claim 28, wherein, in the signal detecting program according to claim 27, wherein the width of the predetermined frequency band, characterized in that it is a 10-100 Hz.

請求項29記載の信号検出プログラムは、請求項25乃至28のいずれか1項に記載の信号検出プログラムにおいて、前記ピーク波形の大きさは、ピーク値であることを特徴とする。 Signal detection program according to claim 29, wherein, in the signal detection program according to any one of claims 25 to 28, the magnitude of the peak waveform is characterized by a peak value.

請求項30記載の信号検出プログラムは、請求項25乃至28のいずれか1項記載の信号検出プログラムにおいて、前記ピーク波形の大きさは、ピークの積分値であることを特徴とする。 Signal detection program according to claim 30, wherein, in the signal detecting program of any one of claims 25 to 28, the magnitude of the peak waveform is characterized by an integral value of the peak.

上記目的を達成するために、請求項31記載の記憶媒体は、請求項25乃至30のいずれか1項に記載のプログラムを格納することを特徴とする。 To achieve the above objects, a storage medium of claim 31 is characterized by storing a program according to any one of claims 25 to 30.

請求項1記載の信号検出方法、請求項9記載の熱レンズ分光分析システム、請求項10記載の蛍光検出システム、請求項11記載の信号検出装置、請求項20記載の信号検出システム、請求項25記載の信号検出プログラム、及び請求項31記載の記憶媒体によれば、周波数スペクトルから所定の周波数帯域におけるピーク波形の大きさを検出するので、測定信号に含まれる周波数成分を容易に抽出することができる。 Signal detection method of claim 1, claim 9, wherein the thermal lens spectrometry system, fluorescence detection system of claim 10, claim 11 signal detection apparatus according claim 20, wherein the signal detection system, according to claim 25 signal detection program according, and according to storage medium of claim 31, wherein, and detects the magnitude of the peak waveforms in the predetermined frequency band from the frequency spectra, is possible to easily extract a frequency component contained in the measured signal it can. また、測定信号に複数の異なった周波数成分があっても同時に容易に抽出することができる。 Further, even if a plurality of different frequency components in the measurement signal can be easily extracted at the same time.

請求項2記載の信号検出方法、請求項12記載の信号検出装置、及び請求項26記載の信号検出プログラムによれば、所定の周波数帯域の幅が500Hz以下であるので、測定信号に含まれる周波数成分を確実に抽出することができる。 Signal detection method of claim 2, wherein the signal detection apparatus of claim 12, wherein, and according to claim 26, wherein the signal detection program, since a width of a predetermined frequency band is 500Hz or less, the frequency contained in the measurement signal it is possible to reliably extract components. また、測定信号に複数の異なった周波数成分があっても同時に確実に抽出することができる。 Further, even if a plurality of different frequency components in the measurement signal can be reliably extracted simultaneously.

請求項6記載の信号検出方法及び請求項16記載の信号検出装置によれば、熱レンズ分光分析システム又は蛍光検出システムに使用されているので、熱レンズ分光分析システム又は蛍光検出システム自体の低コスト化及び小型化を実現することができる。 According to the signal detection apparatus of a signal detection method and claim 16 according to claim 6, because it is being used in the thermal lens spectrometry system or fluorescence detection system, a low-cost thermal lens spectrometry systems or fluorescence detection system itself reduction and can be miniaturized.

請求項17記載の信号検出装置によれば、入力手段は音声入力端子を有するので、外部装置からの出力を音声信号として入力することができ、A/Dコンバータを用意する必要がなくなるので、もって熱レンズ分光分析システム又は蛍光検出システム自体の低コスト化を実現することができる。 According to the signal detection apparatus of claim 17, the input means comprises a voice input terminal, can input an output from an external device as an audio signal, it is not necessary to prepare an A / D converter is eliminated, it has been thermal lens spectrometry system or it is possible to realize a cost reduction of the fluorescence detection system itself.

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。 Hereinafter, detailed embodiments of the present invention with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係る信号検出方法が実施される熱レンズ分光分析システムの構成を概略的に示すブロック図である。 Figure 1 is a block diagram schematically showing a configuration of the thermal lens spectrometry system signal detection method according to the embodiment is implemented in the present invention. ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。 However, the present invention is not limited to the following embodiments.

図1において、熱レンズ分光分析システムAは、励起光を出力する励起光用光源11、励起光を所定の変調周波数F1で変調する変調器14、連続光である検出光を出力する検出光用光源12、及び光ファイバに入射させた変調された励起光及び出力された検出光を合波する合波器13から成る第1の光源ユニット10と、励起光を出力する励起光用光源21、励起光を所定の変調周波数F2で変調する変調器24、連続光である検出光を出力する検出光用光源22、及び光ファイバに入射させた変調された励起光及び出力された検出光を合波する合波器23から成る第2の光源ユニット20と、励起光を出力する励起光用光源31、励起光を所定の変調周波数F3で変調する変調器34、連続光である検出光を出力する検出光用光源32、 In Figure 1, the thermal lens spectrometry system A excitation light source 11 for outputting pump light, modulator 14 for modulating the exciting light at a predetermined modulation frequency F1, detection light for outputting a detection light is continuous light light source 12, and a first light source unit 10 composed of the excitation light and output detection light modulated is incident to the optical fiber from the multiplexer 13 for multiplexing the excitation light source 21 for outputting pumping light, modulator 24 for modulating the exciting light at a predetermined modulation frequency F2, if the detection light source 22, and the excitation light modulated is incident on the optical fiber and the output detection light and outputs a detection light is continuous light a second light source unit 20 consisting of the wave to multiplexer 23, the excitation light source 31 for outputting pump light, modulator 34 for modulating the exciting light at a predetermined modulation frequency F3, and outputs the detected light is a continuous light detection-light source 32, び光ファイバに入射させた変調された励起光及び出力された検出光を合波する合波器33から成る第3の光源ユニット30と、励起光を出力する励起光用光源41、励起光を所定の変調周波数F4で変調する変調器44、連続光である検出光を出力する検出光用光源42、及び光ファイバに入射させた変調された励起光及び出力された検出光を合波する合波器43から成る第4の光源ユニット40とを備える。 A third light source unit 30 comprising an excitation and output detection light modulated is made incident on the fine fiber from the multiplexer 33 for multiplexing the excitation light source 41 for outputting pump light, the excitation light modulator 44 for modulating at a predetermined modulation frequency F4, if for multiplexing the detection light source 42, and the excitation light modulated is incident on the optical fiber and the output detection light and outputs a detection light is continuous light and a fourth light source unit 40 consisting of filter 43.

熱レンズ分光分析システムAは、さらに、合波器13,23,33,43にて合波された励起光及び検出光を伝播する光ファイバ101,102,103,104と、光ファイバ101,102,103,104により伝搬された励起光及び検出光を、夫々、マイクロ化学チップ60の内部の微細流路に注入された試料61,62,63,64に照射するプローブ(セルフォックマイクロレンズ(SML)(登録商標))51,52,53,54と、試料61,62,63,64を透過した検出光を受光する光ファイバ111,112,113,114と、光ファイバ111,112,113,114によって伝搬された検出光を光電変換して検出光の強度に応じた信号を出力するフォトダイオード70と、出力された信号を電流−電圧変換 Thermal lens spectrometry system A further includes an optical fiber 101, 102, 103, 104 propagating multiplexed excitation light and detection light by the multiplexer 13, 23, 33, 43, the optical fiber 101, 102 the excitation light and the detecting light propagated through 103, respectively, a probe for irradiating the inside of the sample 61, 62, 63, 64 injected into the fine channel of the microchemical chip 60 (SELFOC microlens (SML ) (a registered trademark)) 51 52 53, an optical fiber 111-114 for receiving the detection light transmitted through the sample 61, 62, 63, 64, optical fiber 111 112 113, a photodiode 70 for outputting a signal corresponding to the intensity of the detection light propagated detected light to photoelectric conversion by 114, the output signal of the current - voltage conversion ると共に増幅して、測定信号として出力するIVアンプ80と、IVアンプ80から入力された測定信号の微小信号検出処理(後述する図2)を実行するPC90(信号検出装置)とを備える。 And Rutotomoni amplification comprises a IV amplifier 80 to output as a measurement signal, PC 90 executes a small signal detection processing of the measurement signal input from the IV amplifiers 80 (FIG. 2 to be described later) and (signal detector).

試料61,62,63,64に照射されて透過した励起光をカットするためのフィルター71は、光ファイバ111,112,113,114に光が入射する前、または、光ファイバ111,112,113,114とフォトダイオード70の間に配置される。 Filter 71 for cutting the excitation light transmitted is applied to the sample 61, 62, before the optical fiber 111, 112, 113, and 114 light incident, or, optical fiber 111, 112, 113 , it is disposed between the 114 and the photodiode 70.

IVアンプ80は、マイクロフォンジャック115を介してPC90の音声入力端子(不図示)と接続されている。 IV amplifier 80 is connected to the PC90 audio input terminal via the microphone jack 115 (not shown).

ここで、音声入力端子とは、アナログ信号として流れる信号をデジタル変換し、PC90が音声として処理できるデータへ変換するときに用いられる入力素子を示し、具体的には、マイクロフォン端子、PCカード型入力端子、USB型入力端子、ボード型入力端子等のことである。 Here, the audio input terminal, a signal flowing as an analog signal to digital converter, PC 90 indicates an input device to be used when converting into data that can be processed as voice, specifically, a microphone terminal, PC Card type input terminal, USB type input terminals, is that such board type input terminal.

更に詳細には、マイクロフォン端子として、PC90に附属している端子を利用することができ、USB型端子としては、株式会社アイ・オー・データ機器製のDAVOXL等を利用することができ、PCカード型端子としては、クリエイティブ社製のPCMCIA Sound Blaster Audigy 2 ZS Notebook等を利用することができ、ボード型端子としては、クリエイティブ社製のSound Blaster Audigy 2 ZS Digital Audio等を用いることができる。 More specifically, as a microphone terminal, it is possible to use a terminal that is attached to the PC90, as the USB-type terminal, it is possible to use the DAVOXL etc. Co., Ltd. IO Data Device, PC card the type terminal, it is possible to utilize the creative manufactured PCMCIA Sound Blaster Audigy 2 ZS Notebook etc., as the board type terminal, it is possible to use a creative manufactured by Sound Blaster Audigy 2 ZS Digital Audio like.

また、これらの端子を用いずに、アナログ−デジタル変換素子(ADコンバーター)を用いてアナログ信号をデジタル信号に変換し、得られたデジタル信号をPC90に取り込み、ソフトウエアを用いてデジタル信号を音声に変換することもできる。 Also, without these terminals, analog - using digital converter (AD converter) to convert an analog signal into a digital signal, captures the resulting digital signal to the PC 90, the audio digital signals using software It can also be converted to.

試料61,62,63,64に夫々照射された変調周波数F1,F2,F3,F4で変調された励起光により、試料61,62,63,64内に熱レンズが形成されて熱レンズ効果が生じる。 The excitation light modulated at a modulation frequency F1, F2, F3, F4 of the sample 61, 62, 63 and 64 are respectively irradiated, the thermal lens is formed thermal lens effect in the sample 61, 62, 63 and 64 occur. 試料61,62,63,64に照射された検出光は、夫々上記形成された熱レンズにより屈折される。 Detection light irradiated to the sample 61, 62, 63 and 64 is refracted by each the formed thermal lens. この熱レンズは、変調周波数F1,F2,F3,F4で変調された励起光により形成されるので、熱レンズを透過した検出光は、夫々変調周波数F1,F2,F3,F4と同じ周波数で変調される。 The thermal lens is so formed by the excitation light modulated at a modulation frequency F1, F2, F3, F4, detecting light transmitted through the thermal lens is modulated at the same frequency as the respective modulation frequencies F1, F2, F3, F4 It is. 光ファイバ111,112,113,114には、試料61,62,63,64の濃度に対応する強度で且つ変調周波数F1,F2,F3,F4と同じ周波数で変調された検出光が入射する。 The optical fiber 111, 112, 113, and 114, and the modulation frequency F1 at intensity corresponding to the concentration of the sample 61, 62, 63, 64, F2, F3, detecting light modulated at the same frequency as the F4 enters. 光ファイバ111,112,113,114に夫々入射された検出光は、フォトダイオード70にまとめて照射させることで光電変換され、試料61,62,63,64の各々の濃度に対応する強度を有する4つの周波数成分を含む1つの電気信号としてIVアンプ80に出力される。 Detection light are respectively incident on the optical fiber 111, 112, 113, and 114 is photoelectrically converted by to irradiate together in the photodiode 70, having an intensity corresponding to the concentration of each sample 61, 62, 63, 64 one electrical signals comprising four frequency components are outputted to the IV amplifier 80. 出力された電気信号は、IVアンプ80により電流−電圧変換されると共に増幅され、測定信号として出力される。 The electric signal output current by the IV amplifier 80 - is amplified with the voltage conversion is output as a measurement signal.

IVアンプ80から出力された測定信号は、PC90の音声入力端子に接続されたマイクロフォンジャック115を介してPC90に音声信号として入力される。 Measurement signal output from the IV amplifier 80 is input as an audio signal to the PC90 via the microphone jack 115 connected to the audio input terminal of the PC90. これにより、IVアンプ80とPC90とを接続する際に、A/Dコンバータを用意する必要がなく、熱レンズ分光分析システムAのコストを抑えることができる。 Thus, when connecting the IV amplifier 80 and PC 90, it is not necessary to prepare an A / D converter, it is possible to reduce the cost of the thermal lens spectrometry system A.

図2は、図1のPCによって実行される微小信号検出処理の手順を示すフローチャートである。 Figure 2 is a flow chart showing the procedure of the small signal detecting process executed by the PC 1.

図2において、PC90は、IVアンプ80から出力された測定信号を高速フーリエ変換(以下「FFT」という)によって周波数分析して、横軸を周波数、縦軸をデシベル(dB)単位で表した測定信号強度とする周波数スペクトル(図3)に変換し(ステップS21)、図4に示すように、変調周波数F1,F2,F3,F4の±50Hzの周波数帯域(例えば、変調周波数Fが1000Hzの場合、950〜1050Hzの周波数帯域)におけるピーク値を検出し(ステップS22)、検出されたピーク値の経時変化を示すグラフ、即ち、縦軸をピーク値、横軸を時間とするグラフを表示し(ステップS23)、表示されたグラフのデータをCSVファイルとして出力して(ステップS24)、本処理を終了する。 2, the measurement PC90 is representing the measurement signal output from the IV amplifier 80 and the frequency analyzed by fast Fourier transform (hereinafter referred to as "FFT"), a horizontal axis frequency and vertical axis decibels (dB) in the unit It transformed into the frequency spectrum of the signal intensity (Fig. 3) (step S21), and as shown in FIG. 4, the modulation frequency F1, F2, F3, F4 frequency band of ± 50 Hz (for example, when the modulation frequency F is 1000Hz , detects the peak value in the frequency band) of 950~1050Hz (step S22), and a graph showing changes with time of the detected peak values, i.e., the vertical axis displays a graph having a peak value, the horizontal axis represents time ( step S23), and outputs the data of the displayed graph as a CSV file (step S24), and terminates the process.

ステップS21において、高速フーリエ変換された測定信号の強度はデシベルで表されるので、広範囲の強度の測定信号を検出することができ、もって測定信号の強度差が大きい場合であっても、ロックインアンプで必要とされた測定信号の強弱に応じた測定レンジの調整を行うことなく、確実にピーク値を検出することができる。 In step S21, the intensity of the fast Fourier transformed measured signals are expressed in decibels, it is possible to detect the measurement signal of a wide range of strength, even if the intensity difference with and the measurement signal is large, the lock-in adjusted without performing the measurement range in accordance with the intensity of the required measurement signal by the amplifier, it is possible to reliably detect the peak value.

ステップS22において、PC90が変調周波数F1,F2,F3,F4の±50Hzの周波数帯域(所定の周波数帯域)におけるピーク値を検出することにより、測定信号から試料61,62,63,64に対応する周波数成分を確実に抽出することができる。 In step S22, by PC90 detects a peak value in the modulation frequency F1, F2, F3, F4 frequency band of ± 50 Hz of the (predetermined frequency band), corresponding to the sample 61, 62, 63 and 64 from the measurement signal it is possible to reliably extract the frequency components.

ステップS23において、異なる周波数帯域における夫々のピーク値の経時変化が同じ時間軸上に表現されたグラフを表示することができる。 In step S23, it is possible to display a graph over time the change in the peak value of each of the different frequency bands are represented on the same time axis.

図2の処理によれば、PC90は、IVアンプ80から出力された測定信号をFFTによって周波数分析して、周波数スペクトルに変換し(ステップS21)、この周波数スペクトルから変調周波数F1,F2,F3,F4の±50Hzの周波数帯域におけるピーク値を検出する(ステップS22)ので、ロックインアンプのように参照信号を使うことなく、測定信号から試料61,62,63,64の濃度に対応する強度の周波数成分を同時にかつ容易に抽出することができ、もって試料61,62,63,64の濃度を同時にかつ容易に測定することができる。 According to the process of FIG. 2, PC 90 performs frequency analysis by FFT measurement signal output from the IV amplifier 80, and converted into a frequency spectrum (step S21), and the modulation from the frequency spectrum frequencies F1, F2, F3, detecting a peak value in the frequency band of ± 50 Hz of the F4 (step S22), so without using the reference signal as a lock-in amplifier, the intensity corresponding from the measurement signal to the concentration of the sample 61, 62, 63, 64 it can simultaneously and easily extract the frequency components can be simultaneously and easily measure the concentration of the sample 61, 62, 63 and 64 have.

図5は、本発明の実施の形態に係る信号検出方法によって検出されたピーク値に基づく検量線を説明する図であり、(a)は、図2の微小信号検出処理(FFT方式)により求められた検量線であり、(b)は、従来のロックインアンプにより求められた検量線である。 Figure 5 is a diagram illustrating a calibration curve based on the detected peak value by a signal detection method according to an embodiment of the present invention is obtained by (a), the small signal detecting process in FIG. 2 (FFT mode) It was a standard curve, (b) are a calibration curve obtained by the conventional lock-in amplifier.

図5(a)及び図5(b)において、図2の微小信号検出処理(FFT方式)により求められた検量線と、従来のロックインアンプにより求められた検量線は、略同一の形状をしている。 In FIGS. 5 (a) and 5 (b), a calibration curve obtained by the small signal detecting process in FIG. 2 (FFT mode), the calibration curve obtained by the conventional lock-in amplifier, the substantially same shape doing. よって、図2の微小信号検出処理は、従来のロックインアンプによる微小信号検出処理と同じレベルの精度で試料61,62,63,64の濃度を求めることができると言える。 Thus, small signal detecting process in FIG. 2, it can be said that it is possible to determine the concentration of the sample 61, 62, 63 and 64 at the same level of precision as the small signal detection process by a conventional lock-in amplifier.

本実施の形態によれば、周波数スペクトルから変調周波数F1,F2,F3,F4の±50Hzの周波数帯域におけるピーク値を検出するので、ロックインアンプのように参照信号を使うことなく、測定信号から試料61,62,63,64の濃度に対応する強度の周波数成分を同時にかつ容易に抽出することができ、もって試料61,62,63,64の濃度を同時にかつ容易に測定することができる。 According to this embodiment, and detects the peak value in the frequency band of ± 50 Hz modulation frequency F1, F2, F3, F4 from the frequency spectrum, without using a reference signal as a lock-in amplifier, the measurement signal frequency component of the intensity corresponding to the concentration of the sample 61, 62, 63, 64 can be simultaneously and easily extracted, it is possible to simultaneously and easily measure the concentration of the sample 61, 62, 63 and 64 have.

本実施の形態によれば、PC90が周波数スペクトルから変調周波数F1,F2,F3,F4の±50Hzの周波数帯域におけるピーク値を検出するので、熱レンズ分光分析システムAからロックインアンプを不要とすることができ、もって熱レンズ分光分析システムAの低コスト化及び小型化を実現することができる。 According to this embodiment, PC 90 since detecting the peak value in the frequency band of ± 50 Hz modulation frequency F1, F2, F3, F4 from the frequency spectrum, eliminating the need for lock-in amplifier from thermal lens spectrometry system A it is possible, it is possible to achieve cost reduction and miniaturization of the thermal lens spectrometry system a has.

本実施の形態によれば、フォトダイオード70が試料61,62,63,64を夫々透過した複数の検出光を検出するので、1台のPC90で複数の試料61,62,63,64の各々の濃度に対応する強度を有する周波数成分を抽出することができ、もって1台のPC90で複数の試料61,62,63,64の濃度測定を行うことができる。 According to this embodiment, and detects a plurality of detection light photodiode 70 is respectively transmitted through the sample 61, 62, 63, 64, each of the plurality of samples 61, 62, 63 and 64 in PC90 single can extract frequency components having an intensity corresponding to the concentration, it is possible to perform the concentration measurement of a plurality of samples 61, 62, 63 and 64 in PC90 one with.

本実施の形態では、周波数スペクトルからピーク値を検出したが、これに限定されるものではなく、周波数スペクトルからピーク値とホワイトノイズ値との差や、ピークの積分値を検出してもよい。 In the present embodiment, detects a peak value from the frequency spectrum, it is not limited thereto, and the difference between the peak value and the white noise values ​​from the frequency spectrum, may detect the integrated value of the peak. これにより、測定信号の状態に応じて柔軟に対応することができる。 Thus, it is possible to flexibly cope in response to the state of the measurement signal.

本実施の形態では、検出されたピーク値の経時変化を示すグラフを表示したが(ステップS23)、これに限定されるものではなく、ステップS21で求められた周波数スペクトルをそのまま表示しても良い。 In the present embodiment, displaying the graph showing the time change of the detected peak value (step S23), it is not limited thereto, it may be displayed a frequency spectrum obtained in step S21 . また、図5に示すような、濃度が既知である複数の標準試料による測定結果に基づいて作成された検量線を表示してもよい。 Further, as shown in FIG. 5, it may display the calibration curve prepared on the basis of the measurement results by a plurality of standard sample concentration is known. ユーザは、この検量線に基づいて、検出されたピーク値から試料61,62,63,64の濃度を求めることができる。 The user, on the basis of this calibration curve, it is possible to determine the concentration of the sample 61, 62, 63 and 64 from the detected peak value.

本実施の形態では、ピーク値が検出される周波数帯域が変調周波数F1,F2,F3,F4の±50Hzの範囲であるが、これは±250Hz以下であればよく、また、ホワイトノイズのレベルやその他の測定環境に応じて、変調周波数F1,F2,F3,F4の±50Hz又は±20Hz、より狭くは±5Hz、さらに狭くは±1Hzの範囲まで狭めてもよい。 In this embodiment, the frequency band which the peak value is detected is in a range of ± 50 Hz modulation frequency F1, F2, F3, F4, which may not more than ± 250 Hz, also, Ya level of white noise depending on other measurement environment, ± 50 Hz or ± 20 Hz modulation frequency F1, F2, F3, F4, more narrowly ± 5 Hz, more narrowly may narrow to a range of ± 1 Hz. これにより、試料61,62,63,64に対応する周波数帯域のピーク値が微小な場合や、変調周波数F1,F2,F3,F4の間隔が狭い場合であっても確実に当該ピーク値を検出することができる。 Thus, if and peak value is small in the frequency band corresponding to the sample 61, 62, 63, 64, the modulation frequency F1, F2, F3, F4 interval reliably detect the peak value even when narrow can do.

変調周波数F1,F2,F3,F4の各々の間隔に関しては、100Hz以上であることが望ましい。 Regarding each of the intervals of the modulation frequency F1, F2, F3, F4, it is desirable that the 100Hz or more. 変調周波数F1,F2,F3,F4の各々の間隔があまりに狭いと、2つのピークが重なりあって分離できなくなる(例えば、図6)。 As each interval modulation frequency F1, F2, F3, F4 is too narrow, two peaks can not be each other by separating overlapping (e.g., FIG. 6). また、変調周波数F1,F2,F3,F4の各々の間隔が広くなると、ピーク検出の際のピークの分離(例えば、図7)は容易になるが、所定の周波数帯域の中に挿入できる周波数の数が少なくなり、もって同時に測定できる試料の数が少なくなってしまう。 Further, when each of the intervals of the modulation frequency F1, F2, F3, F4 is widened, the separation of the peaks during peak detection (e.g., FIG. 7) is facilitated, the frequency that can be inserted into the predetermined frequency band the number is reduced, with it becomes fewer samples can be measured simultaneously. これは、一番低い変調周波数F1の2倍波及び3倍波の影響により、変調周波数F1の2倍波の周波数より低い周波数に全ての変調周波数を設定する必要があるためである。 This is due to the influence of the second harmonic and third harmonic of the lowest modulation frequency F1, because it is necessary to set all of the modulation frequency to a frequency lower than the frequency of the second harmonic of the modulation frequency F1. よって、ピーク分離検出ができる一番狭い間隔で変調周波数F1,F2,F3,F4の各々を設定することが望ましい。 Therefore, it is desirable to set each of the modulation frequencies F1, F2, F3, F4 at the narrowest interval may peak separation detection.

具体的に説明すると、例えば、一番低い変調周波数F1を1kHzとすると、変調周波数F1の2倍波は2kHzのところに出る(図8)。 Specifically, for example, when the lowest modulation frequency F1 and 1 kHz, 2 harmonic of the modulation frequency F1 exits at the 2 kHz (Fig. 8). 変調周波数F1,F2,F3,F4の各々の間隔を100Hzに設定すると、一番低い変調周波数F1の1kHzと2倍波の周波数2kHzとの間に挿入することができる変調周波数は9個となって、10個の試料までしか同時に測定できない。 When each of the intervals of the modulation frequency F1, F2, F3, F4 is set to 100 Hz, the modulation frequency which can be inserted between the frequency 2kHz of 1kHz and double wave with the lowest modulation frequency F1 is a nine Te, it can not be measured at the same time only up to 10 samples. ここで、変調周波数F1,F2,F3,F4の各々の間隔を50Hzに設定すると、変調周波数F1の1kHzと2倍波の周波数2kHzとの間に挿入することができる変調周波数は19個となって、20個の試料を同時に測定することができる。 Here, when the interval between each of the modulation frequencies F1, F2, F3, F4 is set to 50 Hz, the modulation frequency which can be inserted between the frequency 2kHz of 1kHz and second harmonic of the modulation frequency F1 is a 19 Te, it is possible to simultaneously measure the 20 samples.

なお、一番低い変調周波数F1を1kHzに設定しているのは、熱レンズ信号は変調周波数が低いほど大きな信号となるものの、変調周波数が低くなりすぎると熱の緩和のために感度が低くなる(SNが悪くなる)ことに基づくものである。 Incidentally, the reason to set the lowest modulation frequency F1 to 1kHz, though thermal lens signal is a large signal as the modulation frequency is low, sensitivity is low for the modulation frequency is too low thermal relaxation (SN becomes worse) is based on that. 斯かる傾向は、熱レンズ測定のみならず蛍光測定においても当てはまる。 Such trend is also true in fluorescence measurements not only thermal lens measurement.

微小信号検出処理(FFT方式)においては、信号を取り込むサンプリング周波数(サンプリングの間隔)と、一度の計算に用いるサンプリング数によって周波数分解能が変化する。 In small signal detection processing (FFT method), and the sampling frequency to capture the signal (sampling interval), the frequency resolution is changed by the number of samples used in the single calculation. このため、測定条件によってピークの分離のし易さが変化する。 Therefore, the ease of separation of the peaks varies with measurement conditions. また、隣合うピークの高さの違い(濃度の違いによる)によっても2つのピークの重なり方が異なって分離のし易さが変化する。 Further, adjacent overlapping manner of the two peaks differ ease of separation and to change the difference in height of the peak (due to a difference in density).

表1に、変調周波数F1,F2を用いて2つの試料を同時に測定した場合の2つの信号ピークの分離可否を示す。 Table 1 shows the separation possibility of the two signal peaks in the case of simultaneously measuring two samples using the modulation frequency F1, F2.

表1においては、サンプリング周波数と、サンプリング数と、変調周波数F1及び変調周波数F2の周波数間隔(変調周波数F1を1057Hzで固定してF2を変更)と、変調周波数F1で測定した試料のピーク信号高さと、変調周波数F2で測定した試料のピーク信号高さとを変化させた。 Table In 1, the sampling frequency, and the sampling number, the frequency interval of the modulation frequencies F1 and modulation frequency F2 (change F2 by fixing the modulation frequency F1 at 1057Hz), the peak signal of the sample height was measured at the modulation frequency F1 Sato, was varied and the peak signal height of the sample measured at the modulation frequency F2. 表1より、サンプル周波数、サンプリング数、及び各ピーク信号高さが変化すると、分離可能な周波数の最小間隔が変化することが分かる。 From Table 1, the sample frequency, sampling number, and when the respective peak signal height changes, it can be seen that the minimum distance separable frequency changes. そのため、微小信号検出処理(FFT方式)においては、測定する試料の種類、試料濃度、及びサンプリング条件等にあわせて変調周波数の間隔を調整することが望ましい。 Therefore, in the small signal detecting processing (FFT method), the type of sample to be measured, it is desirable to sample concentration, and in accordance with the sampling conditions for adjusting the spacing of the modulation frequency. よって、変調周波数の間隔を、多くの条件で2つのピークを分離可能である100Hz以上とすることが望ましいが、多くの試料を測定する場合には、より狭い50〜100Hz、さらに狭い30〜50Hzとすることが望ましい。 Thus, the spacing of the modulation frequency, it is desirable to 100Hz or more is separable two peaks in many conditions, in the case of measuring many samples, narrower 50 to 100 Hz, narrower 30~50Hz it is desirable to.

また、同時に測定できる試料の数が減少してしまうので、変調周波数の間隔を200Hz以下、好ましくは、150Hz以下とすることが望ましい。 Moreover, since decreases in the number of samples that can be measured at the same time, the following 200Hz intervals of the modulation frequency, preferably, it is desirable that the following 150 Hz.

本発明の実施の形態では、試料61,62,63,64を透過した検出光の強度に応じた信号がPC90に入力されているが、これに限定されるものではなく、電気信号であれば何でも良い。 In the embodiment of the present invention, the signal corresponding to the intensity of the detection light transmitted through the sample 61, 62, 63, 64 are input to the PC 90, is not limited to this, if the electrical signal anything is fine.

本発明の実施の形態では、複数の検出光用光源12,22,32,42を備えていたが、検出用光源は1つであってもよい。 In the embodiment of the present invention, it has been equipped with a plurality of detection light source 12, 22, 32, 42, detection light sources may be one.

また、本発明の実施の形態では、複数の試料の検出を実施したが、1つの試料の場合も同様に検出できる。 Further, in the embodiment of the present invention has been performing the detection of a plurality of samples, it can be detected similarly in the case of one sample.

図9は、本発明の実施の形態に係る信号検出方法が実施される蛍光検出システムの構成を概略的に示すブロック図である。 Figure 9 is a block diagram schematically showing the configuration of a fluorescence detection system signal detection method according to the embodiment is implemented in the practice of the present invention.

図9において、本発明の実施の形態に係る信号検出法が実施される蛍光検出システムBは、図1に示される熱レンズ分光分析システムAと同じ構成部材には同一の符号を付して説明を省略する。 9, fluorescence detection system B signal detection method according to an embodiment of the present invention is carried out, the same constituent members as thermal lens spectrometry system A shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals explained omitted.

図9において、蛍光検出システムBにおいては、熱レンズ分光分析システムAとは異なり、検出光が必要ないので、光源ユニット210,220,230,240には検出光用光源及び合波器が省かれている。 9, in the fluorescence detection system B, unlike the thermal lens spectrometry system A, there is no need detection light, the detection light source and the multiplexer is omitted in the light source unit 210, 220, 230, 240 ing.

蛍光検出システムBでは、試料61,62,63,64に照射された励起光によって発生した蛍光を、励起光を照射するために用いたプローブ(セルフォックマイクロレンズ(SML)(登録商標))51,52,53,54で集光する。 In fluorescence detection system B, and fluorescence generated by the excitation light irradiated on the sample 61, 62, 63, 64, probes used to illuminate the excitation light (SELFOC microlens (SML) (registered trademark)) 51 , to collect light at 52, 53, 54. プローブ51,52,53,54で集光された蛍光は、光ファイバ101,102,103,104にて伝搬され、光ファイバ101,102,103,104の途中に設けられた分波モジュール211,212,213,214にて励起光と分離される。 Fluorescence collected by the probe 51, 52, 53 and 54 is propagated in the optical fiber 101, 102, 103, 104, demultiplexing module 211 provided in the optical fiber 101, 102, 103, 104, It is separated from the excitation light at 212, 213, 214. 分離された蛍光は光ファイバ121,122,123,124を伝搬し、フォトダイオード70にまとめて照射される。 Separated fluorescence propagated through the optical fiber 121, 122, 123, and 124, they are irradiated together to the photodiode 70.

フォトダイオード70に照射された蛍光は、フォトダイオード70によって光電変換され、信号としてIVアンプ80に送られる。 Fluorescence emitted to the photodiode 70 is photoelectrically converted by the photodiode 70 is sent to the IV amplifier 80 as a signal.

IVアンプ80以降の信号の処理は、熱レンズ分光分析システムAの場合と同様である。 Process IV amplifier 80 after the signal is the same as in the case of the thermal lens spectrometry system A.

また、本発明の目的は、実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。 Another object of the present invention, a storage medium storing software program codes for realizing the functions of the embodiments, to a system or an apparatus, to a computer of the system or apparatus (or CPU or MPU) storage medium also achieved by reading and executing the stored program code.

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。 In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above described embodiment, the storage medium storing the program code and the program code constitute the present invention.

又、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、CD−RW、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−RW、DVD+RW、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。 As the storage medium for supplying the program code include a floppy (registered trademark) disk, hard disk, a magneto-optical disk, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD -RW, DVD + RW, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, and a ROM. または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。 Alternatively, the program may be downloaded via a network.

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOS(オペレーティングシステム)等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。 Further, by executing the program code read by the computer, besides the functions of the foregoing embodiments is realized, based on an instruction of the program code, such as an OS (operating system) running on the computer It performs a part or the whole of the processing so that the functions of the above-described embodiments are realized by those processes.

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。 Furthermore, the program code read from the storage medium are written in a memory of a function expansion unit connected to a function expansion board inserted into the computer or on the basis of the instructions of the program code, the function expansion CPU or the like provided in the board or the function expansion unit performs part or all of the actual processing so that the functions of the above-described embodiments are realized by those processes.

本発明の実施の形態に係る信号検出方法が実施される熱レンズ分光分析システムの構成を概略的に示すブロック図である。 The configuration of the thermal lens spectrometry system signal detection method according to the embodiment is implemented in the present invention is a block diagram schematically showing. 図1のPCによって実行される微小信号検出処理の手順を示すフローチャートである。 It is a flowchart illustrating a procedure of small signal detecting process executed by the PC 1. 図2におけるFFT処理によって変換された周波数スペクトルを示すグラフである。 Is a graph showing the converted frequency spectrum by FFT processing in FIG. 図2におけるピーク検出を説明する図である。 Is a diagram illustrating the peak detection in FIG. 本発明の実施の形態に係る信号検出方法によって検出されたピーク値に基づく検量線を説明する図であり、(a)は、図2の微小信号検出処理(FFT方式)により求められた検量線であり、(b)は、従来のロックインアンプにより求められた検量線である。 It is a view for explaining a calibration curve based on the detected peak value by a signal detection method according to the embodiment of the present invention, (a) shows the calibration curve obtained by the small signal detecting process in FIG. 2 (FFT mode) in and, (b) are a calibration curve obtained by the conventional lock-in amplifier. 図2におけるピーク検出により検出されたピークが重なって分離されていないことを示す図である。 It shows that it is not separated overlapping peaks detected by the peak detection in FIG. 図2におけるピーク検出により検出されたピークが分離されていることを示す図である。 Peak detected by the peak detection in FIG. 2 is a diagram showing that it is separated. 図2におけるピーク検出により基本波と2倍波が表れることを示す図である。 It shows that the fundamental wave and double wave appears by the peak detector in FIG. 本発明の実施の形態に係る信号検出方法が実施される蛍光検出システムの構成を概略的に示すブロック図である。 The configuration of the fluorescence detection system signal detection method according to the embodiment is implemented in the present invention is a block diagram schematically showing.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10 第1の光源ユニット11 励起光用光源12 検出光用光源13 合波器14 変調器51 プローブ60 マイクロ化学チップ61 試料80 IVアンプ90 PC 10 first light source unit 11 the excitation light source 12 detected light source 13 multiplexer 14 modulator 51 probe 60 microchemical chip 61 sample 80 IV amplifier 90 PC
A 熱レンズ分光分析システム A thermal lens spectrometry system

Claims (31)

  1. 信号を入力する入力ステップと、前記入力された信号に高速フーリエ変換を施す高速フーリエ変換ステップと、前記高速フーリエ変換が施された信号の周波数スペクトルを出力する出力ステップとを備える信号検出方法において、前記出力された周波数スペクトルから所定の周波数帯域におけるピーク波形の大きさを検出する検出ステップを備えることを特徴とする信号検出方法。 An input step of inputting a signal, a fast Fourier transform step of performing a fast Fourier transform on the input signal, the signal detection method and an output step of outputting the frequency spectrum of the signal in which the fast Fourier transform is performed, signal detecting method characterized by comprising the steps of: detecting the magnitude of the peak waveforms in the predetermined frequency band from the output frequency spectrum.
  2. 前記所定の周波数帯域の幅は、500Hz以下であることを特徴とする請求項1記載の信号検出方法。 Width of the predetermined frequency band, the signal detection method of claim 1, wherein a is 500Hz or less.
  3. 前記所定の周波数帯域の幅は、100Hz以下であることを特徴とする請求項2記載の信号検出方法。 Width of the predetermined frequency band, the signal detection method of claim 2, wherein a is 100Hz or less.
  4. 前記所定の周波数帯域の幅は、10〜100Hzであることを特徴とする請求項3記載の信号検出方法。 Width of the predetermined frequency band, the signal detection method of claim 3, wherein it is 10-100 Hz.
  5. 所定の周波数で物理現象を繰り返し発生させ、前記物理現象の変化を検出する検出システムに用いられることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の信号検出方法。 Repeated to generate a physical phenomenon at a predetermined frequency, the signal detection method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that used in the detection system for detecting a change in the physical phenomena.
  6. 前記検出システムは、熱レンズ分光分析システム又は蛍光検出システムであることを特徴とする請求項5記載の信号検出方法。 The detection system, signal detection method according to claim 5, characterized in that a thermal lens spectrometry system or fluorescence detection system.
  7. 前記ピーク波形の大きさは、ピーク値であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の信号検出方法。 The size of the peak waveform, the signal detection method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the peak value.
  8. 前記ピーク波形の大きさは、ピークの積分値であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の信号検出方法。 The size of the peak waveform, the signal detection method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the integral value of the peak.
  9. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の信号検出方法を用いたことを特徴とする熱レンズ分光分析システム。 Thermal lens spectrometry system characterized by using a signal detection method according to any one of claims 1 to 8.
  10. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の信号検出方法を用いたことを特徴とする蛍光検出システム。 Fluorescence detection system characterized by using a signal detection method according to any one of claims 1 to 8.
  11. 信号を入力する入力手段と、前記入力された信号に高速フーリエ変換を施す高速フーリエ変換手段と、前記高速フーリエ変換が施された信号の周波数スペクトルを出力する出力手段とを備える信号検出装置において、前記出力された周波数スペクトルから所定の周波数帯域におけるピーク波形の大きさを検出する検出手段を備えることを特徴とする信号検出装置。 Input means for inputting a signal, the signal detection apparatus comprising: a fast Fourier transform means for performing fast Fourier transform on the input signal, and output means for outputting a frequency spectrum of the signal in which the fast Fourier transform is performed, signal detecting apparatus characterized by comprising detecting means for detecting the magnitude of the peak waveforms in the predetermined frequency band from the output frequency spectrum.
  12. 前記所定の周波数帯域の幅は、500Hz以下であることを特徴とする請求項11記載の信号検出装置。 Width of the predetermined frequency band, the signal detecting apparatus according to claim 11, wherein the at 500Hz or less.
  13. 前記所定の周波数帯域の幅は、100Hz以下であることを特徴とする請求項12記載の信号検出装置。 Width of the predetermined frequency band, the signal detecting apparatus according to claim 12, wherein a is 100Hz or less.
  14. 前記所定の周波数帯域の幅は、10〜100Hzであることを特徴とする請求項13記載の信号検出装置。 Width of the predetermined frequency band, the signal detecting apparatus according to claim 13, wherein it is 10-100 Hz.
  15. 所定の周波数で物理現象を繰り返し発生させ、前記物理現象の変化を検出する検出システムの一部を構成することを特徴とする請求項11乃至14のいずれか1項に記載の信号検出装置。 Repeated to generate a physical phenomenon at a predetermined frequency, the signal detecting apparatus according to any one of claims 11 to 14, characterized in that it constitutes a part of a detection system for detecting a change in the physical phenomena.
  16. 前記検出システムは、熱レンズ分光分析システム又は蛍光検出システムであることを特徴とする請求項15記載の信号検出装置。 The detection system, signal detection apparatus according to claim 15, wherein it is a thermal lens spectrometry system or fluorescence detection system.
  17. 前記入力手段は音声入力端子を有することを特徴とする請求項11乃至16のいずれか1項に記載の信号検出装置。 The input means signal detecting apparatus according to any one of claims 11 to 16, characterized in that it has an audio input terminal.
  18. 前記ピーク波形の大きさは、ピーク値であることを特徴とする請求項11乃至17のいずれか1項に記載の信号検出装置。 The size of the peak waveform, signal detection apparatus according to any one of claims 11 to 17, characterized in that the peak value.
  19. 前記ピーク波形の大きさは、ピークの積分値であることを特徴とする請求項11乃至17のいずれか1項に記載の信号検出装置。 The size of the peak waveform, signal detection apparatus according to any one of claims 11 to 17, characterized in that the integral value of the peak.
  20. 請求項11乃至19のいずれか1項に記載の信号検出装置を備える信号検出システムであって、複数の光源と、前記複数の光源から出力された光を各々異なった周波数で変調する変調器とを備え、前記変調された光を各々の試料に照射し、前記照射によって生成した各々の信号を前記入力手段に同時に入力し、前記高速フーリエ変換手段は、前記入力された各々の信号を同時に高速フーリエ変換し、前記検出手段は、前記各々異なった周波数に対応した各々の周波数において、前記所定の周波数帯域におけるピーク波形の大きさを同時に検出することを特徴とする信号検出システム。 A signal detection system including a signal detection device according to any one of claims 11 to 19, a modulator for modulating a plurality of light sources, the light output from said plurality of light sources different from each other in frequency comprising a, irradiating the modulated light to each sample, the type of each of the signal generated by the irradiation simultaneously to said input means, said fast Fourier transform means at the same time fast each of the signals the input Fourier transform, said detecting means, wherein each at different respective frequencies corresponding to the frequency, the signal detection system and detects the magnitude of the peak waveforms in the predetermined frequency band at the same time.
  21. 前記各々異なった周波数の間隔が30Hz以上200Hz以下であることを特徴とする請求項20記載の信号検出システム。 Signal detection system of claim 20, wherein a distance between the respective different frequencies is 30Hz or 200Hz or less.
  22. 前記各々異なった周波数の間隔が50Hz以上200Hz以下であることを特徴とする請求項21記載の信号検出システム。 Signal detection system of claim 21, wherein the distance of the respective different frequencies and wherein the at 200Hz inclusive 50 Hz.
  23. 前記各々異なった周波数の間隔が100Hz以上200Hz以下であることを特徴とする請求項22記載の信号検出システム。 Signal detection system of claim 22, wherein a distance between the respective different frequencies is 100Hz or 200Hz or less.
  24. 1つの光電変換素子と、前記光電変換素子及び前記各々の試料を結ぶ光ファイバとを備えることを特徴とする請求項20乃至23のいずれか1項に記載の信号検出システム。 Signal detection system according to any one of claims 20 to 23, characterized in that it comprises a single photoelectric conversion element, and an optical fiber connecting the photoelectric conversion element and the respective sample.
  25. 信号を入力する入力モジュールと、前記入力された信号に高速フーリエ変換を施す高速フーリエ変換モジュールと、前記高速フーリエ変換が施された信号の周波数スペクトルを出力する出力モジュールとを備える信号検出プログラムにおいて、前記出力された周波数スペクトルにおいて所定の周波数帯域におけるピーク波形の大きさを検出する検出モジュールを備えることを特徴とする信号検出プログラム。 An input module for inputting a signal, a fast Fourier transform module for performing fast Fourier transform on the input signal, the signal detection program and an output module for outputting the frequency spectrum of the signal in which the fast Fourier transform is performed, signal detection program, characterized in that in the output frequency spectrum comprising a detection module for detecting the magnitude of the peak waveforms in the predetermined frequency band.
  26. 前記所定の周波数帯域の幅は、500Hz以下であることを特徴とする請求項25記載の信号検出プログラム。 Width of the predetermined frequency band, according to claim 25, wherein the signal detection program, characterized in that at 500Hz or less.
  27. 前記所定の周波数帯域の幅は、100Hz以下であることを特徴とする請求項26記載の信号検出プログラム。 The predetermined frequency band width, claim 26, wherein the signal detection program, characterized in that at 100Hz or less.
  28. 前記所定の周波数帯域の幅は、10〜100Hzであることを特徴とする請求項27記載の信号検出プログラム。 The predetermined frequency band width, claim 27, wherein the signal detection program, which is a 10-100 Hz.
  29. 前記ピーク波形の大きさは、ピーク値であることを特徴とする請求項25乃至28のいずれか1項に記載の信号検出プログラム。 The magnitude of the peak waveform, signal detection program according to any one of claims 25 to 28, characterized in that the peak value.
  30. 前記ピーク波形の大きさは、ピークの積分値であることを特徴とする請求項25乃至28のいずれか1項に記載の信号検出プログラム。 The magnitude of the peak waveform, signal detection program according to any one of claims 25 to 28, characterized in that the integral value of the peak.
  31. 請求項25乃至30のいずれか1項に記載のプログラムを格納することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。 Computer-readable storage medium characterized by storing a program according to any one of claims 25 to 30.
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