JP2007127415A - Method and device for calculating fluorescence intensity - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the kind of distinguishable fluorescence compared with hitherto, when determining each fluorescence intensity by using a detection value of fluorescence emitted by irradiating simultaneously a labeled sample including a plurality of fluorescent pigments with laser light. <P>SOLUTION: The labeled sample is irradiated with performing time modulation of the laser light intensity by a prescribed frequency, and fluorescence of the labeled sample at this point is received by a plurality of detection sensors having each different light-receiving wavelength band, to thereby collect each detection value including phase information from each detection sensor. A correction transformation matrix is generated by using a parameter of a transfer function when the fluorescence of the labeled sample when being irradiated with the laser light is relaxation response of a primary delay system. A set of the detection values including the phase information collected from each detection sensor is used as a vector, and the intensity of the fluorescence emitted from the labeled sample is determined by applying an inverse matrix generated from the generated correction transformation matrix to the vector. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、フローサイトメータ等を利用して、複数の標識サンプルに同時にレーザ光を照射することによって発する複数の標識サンプルの蛍光の検出値を用いて各蛍光強度を求める蛍光強度算出方法及びその装置に関する。   The present invention relates to a fluorescence intensity calculation method for obtaining each fluorescence intensity using detection values of fluorescence of a plurality of labeled samples emitted by simultaneously irradiating a plurality of labeled samples with laser light using a flow cytometer, and the like. Relates to the device.

医療、生物分野では、レーザ光を照射することにより測定対象物が発する蛍光をフォトマルチプライヤやアバランシュフォトダイオード等の光電変換器を用いて受光して、細胞や遺伝子等の測定対象物の種類や頻度や特性を分析するフローサイトメータが広く用いられている。   In the medical and biological fields, the fluorescence emitted from the measurement object when irradiated with laser light is received using a photoelectric converter such as a photomultiplier or avalanche photodiode, and the type of measurement object such as a cell or gene Flow cytometers that analyze frequency and characteristics are widely used.

フローサイトメータは、具体的には、抗原抗体反応等の結合を利用して、蛍光色素が標識された細胞やマイクロビーズ等のサンプルを生理食塩水等に混濁させてサンプル液を作り、シース液と呼ばれる別の溶液でサンプル液を包み込むように流すことにより、標識されたサンプル1つ1つが流れるラミナーシースフローを形成させ、このシースフローにレーザ光を照射し、1サンプル毎の蛍光や散乱光を計測する装置である。例えば、蛍光強度を計測して、分析対象である多種類のサンプルのうち、どの蛍光特性をもつサンプルが通過したかを識別する場合、多種類のサンプルに対して種類別に異なる蛍光色素を付着させた標識サンプルが用いられる。この標識サンプルにレーザ光を照射し、そのとき発する蛍光の計測を行う。このとき、多種類の蛍光色素が発する各蛍光と、細胞やマイクロビーズ等のサンプルが発する自家蛍光とを同時に計測し識別することが必要である。このため、フローサイトメータには、受光波長帯域を異ならせた複数個の光電変換器が備えられ、この受光波長帯域に合致した蛍光色素がそれぞれ選択されて使用される。その際、複数の光電変換器で得られた計測値は各蛍光色素における蛍光強度を表すものとされている。しかし、複数の蛍光が光電変換器の受光波長範囲において同時に受光されることにより、蛍光強度の計測結果が実際の蛍光強度に対してずれが生じる。このずれを補正するために、検出値の補正が一般に行われる。
このような補正として、例えば下記特許文献1に開示される蛍光値補正方法が挙げられる。
Specifically, a flow cytometer uses a binding such as an antigen-antibody reaction to make a sample solution by suspending a sample such as a cell or a microbead labeled with a fluorescent dye in physiological saline or the like. A laminar sheath flow in which each labeled sample flows is formed by flowing the sample solution so as to wrap the sample solution in another solution called, and this sheath flow is irradiated with laser light, and fluorescence and scattered light for each sample. It is a device that measures. For example, when measuring fluorescence intensity and identifying which sample has a fluorescent characteristic among many types of samples to be analyzed, different types of fluorescent dyes are attached to the various types of samples. Labeled samples are used. This labeled sample is irradiated with laser light, and the fluorescence emitted at that time is measured. At this time, it is necessary to simultaneously measure and identify each fluorescence emitted from various types of fluorescent dyes and autofluorescence emitted from a sample such as a cell or microbead. For this reason, the flow cytometer is provided with a plurality of photoelectric converters having different light reception wavelength bands, and fluorescent dyes matching the light reception wavelength bands are selected and used. At that time, the measured values obtained by the plurality of photoelectric converters represent the fluorescence intensity in each fluorescent dye. However, when a plurality of fluorescent lights are simultaneously received in the light receiving wavelength range of the photoelectric converter, the measurement result of the fluorescent intensity is deviated from the actual fluorescent intensity. In order to correct this deviation, the detection value is generally corrected.
Examples of such correction include a fluorescence value correction method disclosed in Patent Document 1 below.

特開2003−83894号公報JP 2003-83894 A

上記特許文献1では、複数の光電変換器にて得られた計測値をベクトルとして表し、一方、予め設定した補正行列の逆行列を作成し、この逆行列を上記ベクトルに作用させることで、真の蛍光強度を算出することができるとされている。この場合、補正行列は、当該文献1の図8(B)、図9(B)に示すように、二次元相関図(スキャッタグラム)における位置関係を修正する幾何学変換の行列である。このため、補正行列から逆行列を作り、この逆行列を、計測値を要素とするベクトルに作用させるには、補正行列が正方行列であることが必要となる。この補正行列の行列サイズは、計測値を出力する光電変換器の数と、マイクロビーズや細胞等のサンプルの発する自家蛍光及びこのサンプルに付着した蛍光色素の発する蛍光の種類の合計数とによって定まることから、補正行列が正方行列であるためには、光電変換器の数と受光する蛍光の数が等しくなければならない。すなわち、マイクロビーズや細胞等のサンプルに付着させる蛍光色素を4種類とすると、1種類の自家蛍光と合わせた数、すなわち5個の光電変換器による計測が必要となる。光電変換器を多数用いて計測することは、光電変換器の配置する個数は増える他、計測値に処理を施す処理回路も増大するため、フローサイトメータ及びその処理装置のコストは増大する。
このため、同時に計測される識別可能な蛍光の種類は、光電変換器の配置数に応じて制限されるといった問題が生じる。
In Patent Document 1, the measurement values obtained by a plurality of photoelectric converters are represented as vectors, while an inverse matrix of a preset correction matrix is created, and this inverse matrix is applied to the vector to It is supposed that the fluorescence intensity can be calculated. In this case, the correction matrix is a matrix of geometric transformation that corrects the positional relationship in the two-dimensional correlation diagram (scattergram), as shown in FIGS. For this reason, in order to create an inverse matrix from a correction matrix and to apply this inverse matrix to a vector having measured values as elements, the correction matrix needs to be a square matrix. The matrix size of this correction matrix is determined by the number of photoelectric converters that output measurement values and the total number of types of autofluorescence emitted by samples such as microbeads and cells and the types of fluorescence emitted by fluorescent dyes attached to the samples. Therefore, in order for the correction matrix to be a square matrix, the number of photoelectric converters and the number of received fluorescence must be equal. That is, if there are four types of fluorescent dyes to be attached to a sample such as microbeads or cells, it is necessary to perform measurement using a number corresponding to one type of autofluorescence, that is, five photoelectric converters. Measurement using a large number of photoelectric converters increases the number of photoelectric converters arranged, and also increases the number of processing circuits that process the measurement values, thereby increasing the cost of the flow cytometer and its processing device.
For this reason, there arises a problem that the types of distinguishable fluorescence that are simultaneously measured are limited according to the number of arranged photoelectric converters.

そこで、本発明は、上記問題点を解決するために、複数の蛍光色素が標識された標識サンプルにレーザ光を照射することによって発する蛍光の検出値を用いて各蛍光強度を求める際、同時に計測される識別可能な蛍光色素の種類を従来に比べて多くすることができる蛍光強度算出方法及び蛍光強度算出装置を提供することを目的とする。   Therefore, in order to solve the above problems, the present invention measures simultaneously when obtaining each fluorescence intensity using the detected value of fluorescence emitted by irradiating a labeled sample labeled with a plurality of fluorescent dyes with laser light. It is an object of the present invention to provide a fluorescence intensity calculation method and a fluorescence intensity calculation apparatus that can increase the types of fluorescent dyes that can be identified as compared with conventional ones.

上記目的を達成するために、本発明は、複数の蛍光色素により標識された標識サンプルにレーザ光を照射することによって発する蛍光の検出値から各蛍光強度を求める蛍光強度算出方法であって、レーザ光の強度を所定の周波数で時間変調して標識サンプルに照射し、このときの標識サンプルの蛍光を受光波長帯域の異なる複数の検出センサで受光することにより、位相情報を含む検出値を各検出センサから収集するステップと、レーザ光を照射した標識サンプルの各蛍光が1次遅れ系の緩和応答であるとしたときの伝達関数のパラメータを用いて補正変換行列の行列要素を設定して前記補正変換行列を作成するステップと、各検出センサから収集された前記位相情報を含む検出値の組をベクトルとし、このベクトルに前記補正変換行列から作成される逆行列を作用させて標識サンプルの各々が発する蛍光の蛍光強度を求めるステップと、を有することを特徴とする蛍光強度算出方法を提供する。
なお、標識サンプルとは、例えば、蛍光色素により標識された細胞やマイクロビーズである。
In order to achieve the above object, the present invention is a fluorescence intensity calculation method for obtaining each fluorescence intensity from a detection value of fluorescence emitted by irradiating a labeled sample labeled with a plurality of fluorescent dyes with laser light. The intensity of the light is time-modulated at a predetermined frequency and irradiated to the labeled sample. The fluorescence of the labeled sample at this time is received by a plurality of detection sensors having different light receiving wavelength bands, thereby detecting each detection value including phase information. Collecting from the sensor, and setting the matrix elements of the correction transformation matrix using the parameters of the transfer function when each fluorescence of the labeled sample irradiated with the laser beam is a relaxation response of the first-order lag system, the correction A step of creating a conversion matrix, and a set of detection values including the phase information collected from each detection sensor is set as a vector, and the vector is used as the vector from the correction conversion matrix. Providing fluorescence intensity calculating method characterized by comprising the steps of: determining the fluorescence intensity of the fluorescence emitted by each beacon samples by applying an inverse matrix made.
The labeled sample is, for example, a cell or microbead labeled with a fluorescent dye.

なお、前記標識サンプルは、互いに異なる種類の蛍光色素が、レーザ光の照射により自家蛍光を発するサンプルへ付着することにより、異なる複数の種類を有し、前記標識サンプルへのレーザ光の照射により、前記蛍光色素のうち少なくとも1種類の蛍光色素から発する蛍光と前記サンプルから発する自家蛍光とは、波長スペクトラムが波長領域で部分的に互いに重なっていてもよい。この場合、検出される検出値を前記標識サンプルの発する各蛍光強度とすることは困難であるが、前記蛍光強度算出方法を用いて各蛍光強度を求めることができる。なお、蛍光色素のサンプルへの付着は化学的又は物理的結合により行われる。なお、前記蛍光色素は、蛍光色素の種類別に異なって波長(色)の蛍光を発するように選択してもよいが、蛍光色素の蛍光緩和特性(蛍光緩和時定数)が異なれば、同じ波長(色)で発光する蛍光色素を選択することもできる。
また、前記検出センサの個数をm個、前記蛍光色素の種類をn種類としたとき、2・m≧n+1を満足することが好ましい。
The labeled sample has a plurality of different types by attaching different types of fluorescent dyes to the sample that emits autofluorescence upon irradiation with laser light, and by irradiating the labeled sample with laser light, The fluorescence emitted from at least one of the fluorescent dyes and the autofluorescence emitted from the sample may partially overlap each other in the wavelength region. In this case, although it is difficult to set the detected value to each fluorescence intensity emitted from the labeled sample, each fluorescence intensity can be obtained using the fluorescence intensity calculation method. The fluorescent dye is attached to the sample by chemical or physical bonding. The fluorescent dye may be selected so as to emit fluorescence having a wavelength (color) depending on the type of the fluorescent dye, but if the fluorescence relaxation characteristics (fluorescence relaxation time constant) of the fluorescent dye are different, the same wavelength ( It is also possible to select a fluorescent dye that emits light in (color).
Further, it is preferable that 2 · m ≧ n + 1 is satisfied when the number of the detection sensors is m and the number of the fluorescent dyes is n.

さらに、前記補正変換行列を作成するステップでは、蛍光色素が付着しておらず、前記自家蛍光を発するサンプルからなるものを無標識サンプルというとき、この無標識サンプルについて、前記自家蛍光が1次遅れ系の緩和応答であるとしたときの蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求める第1のキャリブレーションが行われ、この第1のキャリブレーションでは、前記無標識サンプルを測定対象物として前記所定の周波数で時間変調したレーザ光を照射することにより、位相情報を含む検出値を各検出センサから収集し、これらの検出値から前記無標識サンプルの発する前記自家蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求め、この第1のキャリブレーションにより求められた蛍光緩和時定数及びゲイン定数を用いて前記補正変換行列を作成することが好ましい。
その際、前記補正変換行列の作成において、前記補正変換行列を作成するために前記第1のキャリブレーションにより求められる前記ゲイン定数を用いる際、各検出センサの検出値から得られるゲイン定数を、これらのゲイン定数のうち最大となるゲイン定数で規格化して用いることが好ましい。
Further, in the step of creating the correction conversion matrix, when the fluorescent dye is not attached and the sample consisting of the sample that emits the autofluorescence is referred to as an unlabeled sample, the autofluorescence is delayed by the first order for the unlabeled sample. A first calibration for obtaining a fluorescence relaxation time constant and a gain constant when the relaxation response of the system is assumed is performed. In the first calibration, the unlabeled sample is used as a measurement object at the predetermined frequency. By irradiating with time-modulated laser light, detection values including phase information are collected from each detection sensor, and the fluorescence relaxation time constant and gain constant of the autofluorescence emitted from the label-free sample are obtained from these detection values, The correction conversion matrix is generated using the fluorescence relaxation time constant and the gain constant obtained by the first calibration. It is preferable.
At that time, in the creation of the correction conversion matrix, when using the gain constant obtained by the first calibration to create the correction conversion matrix, the gain constant obtained from the detection value of each detection sensor, It is preferable to standardize and use the maximum gain constant among these gain constants.

また、前記第1のキャリブレーションにおいて、前記蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求めるときに用いられる検出値は、前記検出センサで検出された信号波形のcos成分及びsin成分の振幅値であり、この位相情報を含む検出値は、前記標識サンプルの1つ1つに対して収集され、これら複数の検出値から代表値を抽出して前記第1のキャリブレーションに用いることが好ましい。   In the first calibration, the detection values used when obtaining the fluorescence relaxation time constant and the gain constant are the amplitude values of the cos component and the sin component of the signal waveform detected by the detection sensor. It is preferable that detection values including phase information are collected for each of the labeled samples, and representative values are extracted from the plurality of detection values and used for the first calibration.

また、前記補正変換行列を作成するステップでは、前記標識サンプルの種類すべてについて、前記蛍光色素が発する蛍光が1次遅れ系の緩和応答であるとしたときの蛍光緩和時定数及びゲイン定数を、前記標識サンプルの種類の別に求める第2のキャリブレーションが行われ、この第2のキャリブレーションでは、前記蛍光色素のうちの1種類が前記自家蛍光を発するサンプルに付着した標識サンプルを測定対象物として、前記所定の周波数で時間変調したレーザ光を照射することにより、位相情報を含む検出値を各検出センサから収集し、これらの検出値から、この標識サンプルの蛍光色素が発する蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求め、この蛍光緩和時定数及びゲイン定数を、前記自家蛍光を発するサンプルに付着させる蛍光色素の種類を変えながら、前記標識サンプルに含まれるすべての蛍光色素の発する蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求め、この第2のキャリブレーションにより求められた前記標識サンプルにおける蛍光緩和時定数及びゲイン定数を用いて前記補正変換行列を作成することが好ましい。   Further, in the step of creating the correction conversion matrix, for all types of the labeled sample, the fluorescence relaxation time constant and the gain constant when the fluorescence emitted by the fluorescent dye is a relaxation response of a first-order lag system, A second calibration is performed for each type of labeled sample, and in this second calibration, a labeled sample attached to a sample in which one of the fluorescent dyes emits autofluorescence is used as a measurement object. By irradiating the laser beam time-modulated at the predetermined frequency, detection values including phase information are collected from each detection sensor, and the fluorescence relaxation time constant of the fluorescence emitted from the fluorescent dye of the labeled sample is detected from these detection values. And a gain constant, and the fluorescent dye that attaches the fluorescence relaxation time constant and gain constant to the sample that emits autofluorescence While changing the type, the fluorescence relaxation time constant and gain constant of the fluorescence emitted by all the fluorescent dyes contained in the labeled sample are obtained, and the fluorescence relaxation time constant and gain constant in the labeled sample obtained by the second calibration are obtained. It is preferable to create the correction transformation matrix using

その際、前記標識サンプルの蛍光色素が発する蛍光毎の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求める際、前記蛍光色素が付着しておらず、前記自家蛍光を発するサンプルからなるものを無標識サンプルというとき、この無標識サンプルについて、前記自家蛍光が1次遅れ系の緩和応答であるとしたときの蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求める第1のキャリブレーションが行われ、この第1のキャリブレーションでは、前記無標識サンプルを測定対象物として前記所定の周波数で時間変調したレーザ光を照射することにより、位相情報を含む検出値を各検出センサから収集し、これらの検出値から前記無標識サンプルの発する蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求め、この第1のキャリブレーションにより求められた蛍光緩和時定数及びゲイン定数を用いて、前記第2のキャリブレーションにおいて、前記標識サンプルの蛍光色素が発する蛍光毎の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求めることが好ましい。   At that time, when obtaining the fluorescence relaxation time constant and gain constant for each fluorescence emitted by the fluorescent dye of the labeled sample, when the fluorescent dye is not attached and the sample made of the autofluorescent sample is referred to as an unlabeled sample The first calibration for obtaining the fluorescence relaxation time constant and the gain constant when the autofluorescence is a first order lag relaxation response is performed on the unlabeled sample. In this first calibration, By irradiating a laser beam time-modulated at the predetermined frequency with the label-free sample as a measurement object, detection values including phase information are collected from each detection sensor, and the label-free sample is emitted from these detection values. A fluorescence relaxation time constant and a gain constant of the fluorescence are obtained, and the fluorescence relaxation time constant and the gain obtained by the first calibration are obtained. With constant, in the second calibration, it is preferable to determine the fluorescence relaxation time constant and the gain constant per fluorescence fluorescent dye of the labeled sample is emitted.

また、前記補正変換行列の作成において、前記補正変換行列を作成するために前記第2のキャリブレーションにより求められる前記ゲイン定数を用いる際、各標識サンプルの蛍光色素が発する蛍光毎に、各検出センサの検出値から得られるゲイン定数を、これらのゲイン定数のうち最大となるゲイン定数で規格化して用いることが好ましい。
また、前記第2のキャリブレーションにおいて、前記緩和時定数及びゲイン定数を求めるときに用いられる検出値は、前記検出センサで検出された信号波形のcos成分及びsin成分の振幅値であり、この位相情報を含む検出値は前記標識サンプルの1つ1つに対して収集され、これら複数の標識サンプルの検出値から代表値を抽出して前記第2のキャリブレーションに用いることが好ましい。
Further, in the creation of the correction conversion matrix, when using the gain constant obtained by the second calibration to create the correction conversion matrix, each detection sensor is used for each fluorescence emitted by the fluorescent dye of each labeled sample. It is preferable to use the gain constant obtained from the detected value normalized by the maximum gain constant among these gain constants.
In the second calibration, the detection values used when obtaining the relaxation time constant and the gain constant are the amplitude values of the cos component and the sin component of the signal waveform detected by the detection sensor, and this phase Preferably, detection values including information are collected for each of the labeled samples, and representative values are extracted from the detection values of the plurality of labeled samples and used for the second calibration.

本発明は、複数の蛍光色素により標識された標識サンプルにレーザ光を照射することによって発する複数の標識サンプルの蛍光の検出値から各蛍光強度を求める蛍光強度算出装置であって、レーザ光の強度を所定の周波数で時間変調して標識サンプルに照射し、このときの標識サンプルの蛍光を受光波長帯域の異なる複数の検出センサで受光することにより、位相情報を含む検出値を各検出センサから収集する入力手段と、レーザ光を照射した標識サンプルの各蛍光が1次遅れ系の緩和応答であるとしたときの伝達関数のパラメータを用いて補正変換行列の行列要素を設定して前記補正変換行列を作成する行列作成手段と、各検出センサから収集された前記位相情報を含む検出値の組をベクトルとし、このベクトルに前記補正変換行列から作成される逆行列を作用させて標識サンプルの各々が発する蛍光の蛍光強度を求める強度算出手段と、を有することを特徴とする蛍光強度算出装置を提供する。   The present invention relates to a fluorescence intensity calculation device for obtaining each fluorescence intensity from the fluorescence detection values of a plurality of labeled samples emitted by irradiating a labeled sample labeled with a plurality of fluorescent dyes with laser light, the intensity of the laser light The detected value including phase information is collected from each detection sensor by irradiating the labeled sample with time modulation at a predetermined frequency, and receiving the fluorescence of the labeled sample at a plurality of detection sensors with different receiving wavelength bands. The correction conversion matrix by setting a matrix element of the correction conversion matrix using a transfer function parameter when each of the fluorescence of the labeled sample irradiated with the laser light is a relaxation response of a first-order lag system A set of matrix generation means for generating the detection value including the phase information collected from each detection sensor is set as a vector, and the vector is generated from the correction conversion matrix. Reacted with inverse matrix is to provide a strength calculating means for determining the fluorescence intensity of each emitted fluorescence of the labeled sample, the fluorescence intensity calculating apparatus, comprising a.

その際、前記標識サンプルは、互いに異なる種類の蛍光色素が、レーザ光の照射により自家蛍光を発するサンプルへ付着することにより、異なる複数の種類を有し、前記標識サンプルへのレーザ光の照射により、前記蛍光色素のうち少なくとも1種類の蛍光色素から発する蛍光と前記サンプルから発する自家蛍光とは、波長スペクトラムが波長領域で部分的に互いに重なっていてもよい。この場合、検出される検出値を前記標識サンプルの発する各蛍光強度とすることは困難であるが、前記蛍光強度算出方法を用いて各蛍光強度を求めることができる。なお、蛍光色素のサンプルへの付着は化学的又は物理的結合により行われる。   In this case, the labeled sample has a plurality of different types by attaching different types of fluorescent dyes to the sample that emits autofluorescence upon irradiation with laser light, and the labeled sample is irradiated with laser light. The fluorescence emitted from at least one of the fluorescent dyes and the autofluorescence emitted from the sample may partially overlap each other in the wavelength region. In this case, although it is difficult to set the detected value to each fluorescence intensity emitted from the labeled sample, each fluorescence intensity can be obtained using the fluorescence intensity calculation method. The fluorescent dye is attached to the sample by chemical or physical bonding.

その際、蛍光色素が付着しておらず、前記自家蛍光を発するサンプルからなるものを無標識サンプルというとき、この無標識サンプルについて、前記自家蛍光が1次遅れ系の緩和応答であるとしたときの蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求める第1のキャリブレーション手段を有し、この第1のキャリブレーション手段は、前記無標識サンプルを測定対象物として前記所定の周波数で時間変調したレーザ光を照射することにより、位相情報を含む検出値を各検出センサから収集し、これらの検出値から前記無標識サンプルの発する前記自家蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求め、前記行列作成手段は、この第1のキャリブレーション手段で求められた蛍光緩和時定数及びゲイン定数を用いて前記補正変換行列を作成することが好ましい。   At this time, when the fluorescent dye is not attached and the sample made of the sample emitting the autofluorescence is referred to as an unlabeled sample, the autofluorescence is assumed to be a first order delayed relaxation response for the unlabeled sample. First calibration means for obtaining the fluorescence relaxation time constant and gain constant of the laser beam, and the first calibration means irradiates a laser beam time-modulated at the predetermined frequency with the unlabeled sample as a measurement object. Thus, the detection values including phase information are collected from each detection sensor, and the fluorescence relaxation time constant and gain constant of the autofluorescence emitted from the label-free sample are obtained from these detection values. It is preferable to create the correction conversion matrix using the fluorescence relaxation time constant and gain constant obtained by the first calibration means.

また、前記標識サンプルの種類すべてについて、前記蛍光色素が発する蛍光が1次遅れ系の緩和応答であるとしたときの蛍光緩和時定数及びゲイン定数を、前記標識サンプルの種類の別に求める第2のキャリブレーション手段を有し、この第2のキャリブレーション手段は、前記蛍光色素のうちの1種類が前記自家蛍光を発するサンプルに付着した標識サンプルを測定対象物として、前記所定の周波数で時間変調したレーザ光を照射することにより、位相情報を含む検出値を各検出センサから収集し、これらの検出値から、この標識サンプルの蛍光色素が発する蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求め、この蛍光緩和時定数及びゲイン定数を、前記自家蛍光を発するサンプルに付着させる蛍光色素の種類を変えながら、前記標識サンプルに含まれるすべての蛍光色素の発する蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求め、前記行列作成手段は、この第2のキャリブレーション手段で求められた前記標識サンプルにおける蛍光緩和時定数及びゲイン定数を用いて前記補正変換行列を作成することが好ましい。   Further, for all types of the labeled sample, a second time for obtaining a fluorescence relaxation time constant and a gain constant when the fluorescence emitted from the fluorescent dye is a relaxation response of a first-order lag system is obtained for each type of the labeled sample. The second calibration unit time-modulates the labeled sample attached to the sample that emits autofluorescence at the predetermined frequency as a measurement object. By irradiating laser light, detection values including phase information are collected from each detection sensor, and from these detection values, the fluorescence relaxation time constant and gain constant of the fluorescence emitted by the fluorescent dye of this labeled sample are obtained, and this fluorescence While changing the kind of fluorescent dye to be attached to the sample that emits autofluorescence, the relaxation time constant and the gain constant are changed. Fluorescence relaxation time constants and gain constants of fluorescence emitted from all the fluorescent dyes are obtained, and the matrix creation means uses the fluorescence relaxation time constants and gain constants in the labeled sample obtained by the second calibration means. It is preferable to create the correction conversion matrix.

本発明では、複数の蛍光色素が標識された標識サンプルにレーザ光を照射しても、蛍光強度に対応するゲイン定数を求めることができる。その際、レーザ光を所定の周波数で時間変調するので、1つの光電変換器から位相差情報を検出することができる。したがって、これらの値を用いて蛍光強度を求めるので、従来のように、計測により求めることができる標識サンプルの数は、光電変換器の配置個数が同じ場合、識別可能な蛍光の種類を従来に比べて多くすることができる。   In the present invention, a gain constant corresponding to the fluorescence intensity can be obtained even when a labeled sample labeled with a plurality of fluorescent dyes is irradiated with laser light. At this time, since the laser light is time-modulated at a predetermined frequency, the phase difference information can be detected from one photoelectric converter. Therefore, since the fluorescence intensity is obtained using these values, the number of labeled samples that can be obtained by measurement as in the conventional case is the same as the type of fluorescent light that can be identified when the number of arranged photoelectric converters is the same. It can be more than that.

また、複数種類の標識サンプルに対する蛍光強度の前に、無標識サンプル及び各種類ごとの標識サンプルを用いて蛍光緩和時定数及びゲイン定数を算出っする第1のキャリブレーション及び第2のキャリブレーションを行なうので、複数種類の標識サンプルに対する蛍光強度を精度良く求めることができる。   In addition, before the fluorescence intensity for a plurality of types of labeled samples, the first calibration and the second calibration for calculating the fluorescence relaxation time constant and the gain constant using the unlabeled sample and the labeled sample for each type are performed. As a result, the fluorescence intensity for a plurality of types of labeled samples can be obtained with high accuracy.

以下、本発明の蛍光強度算出方法を実施する本発明の及び蛍光強度算出装置について、フローサイトメータを基に詳細に説明する。
図1は、本発明の強度変調したレーザ光による蛍光強度検出装置を用いたフローサイトメータ10の概略構成図である。
Hereinafter, the fluorescence intensity calculation apparatus of the present invention that implements the fluorescence intensity calculation method of the present invention will be described in detail based on a flow cytometer.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a flow cytometer 10 using a fluorescence intensity detection apparatus using intensity-modulated laser light according to the present invention.

フローサイトメータ10は、マイクロビーズや特定の細胞等の受容体サンプル(サンプルという)に蛍光色素が化学的結合又は物理的結合により付着して標識された標識サンプル12にレーザ光を照射し、この標識サンプル12から発する蛍光の蛍光信号を検出して信号処理する信号処理装置20と、信号処理装置20で得られた処理結果から標識サンプル12の分析を行なう分析装置(コンピュータ)80とを有する。前記サンプルは、レーザ光の照射に対して自家蛍光するようになっている。   The flow cytometer 10 irradiates a labeled sample 12 with a fluorescent dye attached to a receptor sample (referred to as a sample) such as a microbead or a specific cell by chemical binding or physical binding, and irradiates the labeled sample 12 with laser light. A signal processing device 20 that detects and processes a fluorescence signal of fluorescence emitted from the labeled sample 12 and an analysis device (computer) 80 that analyzes the labeled sample 12 from the processing result obtained by the signal processing device 20 are provided. The sample is autofluorescent in response to laser light irradiation.

信号処理装置20は、レーザ光源部22と、受光部24,26と、レーザ光源部22からのレーザ光を所定の周波数で強度変調させる制御部、及び標識サンプル12からの蛍光信号を処理する処理部を有する制御・処理部28と、高速流を形成するシース液とともに標識サンプル12を流してフローセルを形成する管路30と、を有する。
管路30の出口には、回収容器32が設けられている。フローサイトメータ10には、レーザ光の照射により短時間内に標識サンプル12中の特定の細胞等の生体物質を分離するためのセル・ソータを配置して別々の回収容器に分離するように構成することもできる。
The signal processing device 20 processes the fluorescence signal from the laser light source unit 22, the light receiving units 24 and 26, a control unit that modulates the intensity of the laser light from the laser light source unit 22 at a predetermined frequency, and the label sample 12. A control / processing section 28 having a section, and a conduit 30 for forming a flow cell by flowing the labeled sample 12 together with a sheath liquid forming a high-speed flow.
A recovery container 32 is provided at the outlet of the conduit 30. The flow cytometer 10 includes a cell sorter for separating biological substances such as specific cells in the labeled sample 12 within a short period of time by laser light irradiation, and is separated into separate collection containers. You can also

レーザ光源部22は、350nm〜800nmの可視光帯域の連続波のレーザ光、例えば波長405nmのレーザ光を所定の周波数で強度変調して出射する部分である。
レーザ光を出射する光源として例えば半導体レーザが用いられ、例えば5〜100mW程度の出力でレーザ光が出射される。一方、レーザ光の強度を変調する周波数(変調周波数)は、その周期が蛍光緩和時間に比べてやや長い、例えば10〜100MHzである。
なお、本発明においては、1つのレーザ光の他に、波長の異なる3つのレーザ光、例えばλ1=405nm、λ2=533nmおよびλ3=650nm等のレーザ光を同時に出射させるように構成してもよい。この場合、ダイクロイックミラーを用いて、3つのレーザ光を1つの光束にまとめて照射するとよい。また、レーザ光の照射により蛍光がR,G,Bのうちどのレーザ光に反応したものであるかを識別することができるように、各レーザ光に互いに直交する符号化系列の信号情報を含ませるとよい。詳細は、本願出願人の出願である特願2005−37399号に詳細に記載されている。
The laser light source unit 22 is a portion that emits a continuous wave laser beam in a visible light band of 350 nm to 800 nm, for example, a laser beam having a wavelength of 405 nm, with intensity modulation at a predetermined frequency.
For example, a semiconductor laser is used as a light source for emitting laser light, and the laser light is emitted with an output of, for example, about 5 to 100 mW. On the other hand, the frequency (modulation frequency) for modulating the intensity of the laser light has a period slightly longer than the fluorescence relaxation time, for example, 10 to 100 MHz.
In the present invention, in addition to one laser beam, three laser beams having different wavelengths such as λ 1 = 405 nm, λ 2 = 533 nm, and λ 3 = 650 nm are emitted at the same time. May be. In this case, it is preferable to use a dichroic mirror to irradiate three laser beams into one light beam. In addition, each laser beam includes encoded signal information orthogonal to each other so that it can be identified which of the R, G, and B fluorescent light is reacted by the laser beam irradiation. It is good to make it. Details are described in Japanese Patent Application No. 2005-37399, which is an application of the present applicant.

レーザ光源部22は、レーザ光が蛍光色素を励起して特定の波長帯域の蛍光を発するように、予め定められた波長帯域で発振する。レーザ光によって発する蛍光は、測定しようとする標識サンプル12の自己発光の蛍光及び標識サンプル12中の蛍光色素の発する蛍光であり、標識サンプル12は管路30を通過する際、測定点でレーザ光の照射を受けて特定の波長で蛍光を発する。   The laser light source unit 22 oscillates in a predetermined wavelength band so that the laser light excites the fluorescent dye to emit fluorescence in a specific wavelength band. The fluorescence emitted by the laser light is the self-emission fluorescence of the labeled sample 12 to be measured and the fluorescence emitted by the fluorescent dye in the labeled sample 12. When the labeled sample 12 passes through the conduit 30, the laser beam is measured at the measurement point. It emits fluorescence at a specific wavelength upon irradiation.

受光部24は、管路30を挟んでレーザ光源部22と対向するように配置されており、測定点を通過する標識サンプル12によってレーザ光が前方散乱することにより、標識サンプル12が測定点を通過する旨の検出信号を出力する光電変換器を備える。この受光部24から出力される信号は、制御・処理部28に供給され、制御・処理部28において標識サンプル12が管路30中の測定点を通過するタイミングを知らせるトリガ信号として用いられる。   The light receiving unit 24 is disposed so as to face the laser light source unit 22 with the pipe line 30 interposed therebetween, and the labeled sample 12 passes the measurement point to cause the labeled sample 12 to move the measurement point. A photoelectric converter is provided that outputs a detection signal indicating that it passes. The signal output from the light receiving unit 24 is supplied to the control / processing unit 28, and is used as a trigger signal informing the timing at which the marker sample 12 passes through the measurement point in the pipe 30.

一方、受光部26は、レーザ光源部22から出射されるレーザ光の出射方向に対して直交方向であって、かつ管路30中の標識サンプル12の移動方向に対して直交方向に配置されており、測定点にて照射された標識サンプル12が発する蛍光を受光するフォトマルチプライヤ(光電子倍増管)やアバランシュフォトダイオード等の光電変換器を備える。
図2は、受光部26の一例の概略の構成を示す概略構成図である。
On the other hand, the light receiving unit 26 is arranged in a direction orthogonal to the emission direction of the laser light emitted from the laser light source unit 22 and in a direction orthogonal to the moving direction of the marker sample 12 in the conduit 30. And a photoelectric converter such as a photomultiplier (photomultiplier tube) or an avalanche photodiode that receives fluorescence emitted from the labeled sample 12 irradiated at the measurement point.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a schematic configuration of an example of the light receiving unit 26.

図2に示す受光部26は、標識サンプル12からの蛍光の蛍光信号を集束させるレンズ系26aと、ダイクロイックミラー26b,26bと、バンドパスフィルタ26c〜26cと、光電子倍増管やアバランシュフォトダイオード等の光電変換器27a〜27cと、を有する。
レンズ系26aは、受光部26に入射した蛍光を光電変換器27a〜27cの受光面に集束させるように構成されている。
The light receiving unit 26 shown in FIG. 2 includes a lens system 26a for focusing the fluorescence signal of the fluorescence from the labeled sample 12, dichroic mirrors 26b 1 and 26b 2 , bandpass filters 26c 1 to 26c 3 , a photomultiplier tube and an avalanche. And photoelectric converters 27a to 27c such as photodiodes.
The lens system 26a is configured to focus the fluorescence incident on the light receiving unit 26 on the light receiving surfaces of the photoelectric converters 27a to 27c.

ダイクロイックミラー26b,26bは、所定の範囲の波長帯域の蛍光を反射させて、それ以外は透過させるミラーである。バンドパスフィルタ26c〜26cでフィルタリングして光電変換器27a〜27cで所定の波長帯域の蛍光を取り込むように、ダイクロイックミラー26b,26bの反射波長帯域および透過波長帯域が設定されている。 The dichroic mirrors 26b 1 and 26b 2 are mirrors that reflect fluorescence in a wavelength band within a predetermined range and transmit the other fluorescence. The reflection wavelength band and the transmission wavelength band of the dichroic mirrors 26b 1 and 26b 2 are set so as to be filtered by the band-pass filters 26c 1 to 26c 3 and to capture fluorescence of a predetermined wavelength band by the photoelectric converters 27a to 27c. .

バンドパスフィルタ26c〜26cは、各光電変換器27a〜27cの受光面の前面に設けられ、所定の波長帯域の蛍光のみが透過するフィルタである。透過する蛍光の波長帯域は、蛍光の波長帯域に対応して設定されており、互いに異なる波長帯域となっている。 The band-pass filters 26c 1 to 26c 3 are filters that are provided in front of the light receiving surfaces of the photoelectric converters 27a to 27c and transmit only fluorescence in a predetermined wavelength band. The wavelength band of the transmitted fluorescence is set corresponding to the wavelength band of the fluorescence, and is a different wavelength band.

光電変換器27a〜27cは、例えば光電子倍増管を備えたセンサを備え、光電面で受光した光を電気信号に変換するセンサである。ここで、受光する蛍光は信号情報を持った光信号として受光されるので、出力される電気信号は位相差の信号情報を持った蛍光信号となる。この蛍光信号は、制御・処理部28に供給され、増幅器で増幅される。   The photoelectric converters 27a to 27c are sensors that include, for example, a sensor including a photomultiplier tube, and convert light received by the photoelectric surface into an electrical signal. Here, since the received fluorescence is received as an optical signal having signal information, the output electric signal is a fluorescence signal having phase difference signal information. This fluorescence signal is supplied to the control / processing unit 28 and amplified by an amplifier.

制御・処理部28は、図3に示すように、信号生成部40と、信号処理部42と、コントローラ44と、を有して構成される。信号生成部40及びコントローラ44は、所定の周波数の変調信号を生成する光源制御部を形成する。
信号生成部40は、レーザ光の強度を所定の周波数で変調(振幅変調)するための変調信号を生成する部分である。
具体的には、信号生成部40は、発振器46、パワースプリッタ48及びアンプ50,52を有し、生成される変調信号を、レーザ光源部22に供給するとともに、信号処理部42に供給する部分である。信号処理部42に変調信号を供給するのは、後述するように、光電変換機27a〜27cから出力される蛍光信号の位相差検出のための参照信号として用いるためである。なお、変調信号は、所定の周波数の正弦波信号であり、10〜50MHzの範囲の周波数に設定される。
As shown in FIG. 3, the control / processing unit 28 includes a signal generation unit 40, a signal processing unit 42, and a controller 44. The signal generation unit 40 and the controller 44 form a light source control unit that generates a modulation signal having a predetermined frequency.
The signal generator 40 is a part that generates a modulation signal for modulating (amplitude modulation) the intensity of the laser light at a predetermined frequency.
Specifically, the signal generation unit 40 includes an oscillator 46, a power splitter 48, and amplifiers 50 and 52, and supplies a generated modulation signal to the laser light source unit 22 and also to the signal processing unit 42. It is. The reason why the modulation signal is supplied to the signal processing unit 42 is that it is used as a reference signal for detecting the phase difference of the fluorescence signals output from the photoelectric converters 27a to 27c, as will be described later. The modulation signal is a sine wave signal having a predetermined frequency and is set to a frequency in the range of 10 to 50 MHz.

信号処理部42は、光電変換器27a〜27cから出力される蛍光信号を用いて、レーザ光の照射により標識サンプル12が発する蛍光の位相遅れに関する情報(位相差)を抽出する部分である。信号処理部42は、光電変換器27a〜27cから出力される蛍光信号を増幅するアンプ54a〜54cと、増幅された蛍光信号のそれぞれを信号生成部40から供給された正弦波信号である変調信号を分配するパワースプリッタ(不図示)、及び増幅された蛍光信号を上記変調信号に合成するIQミキサ(不図示)を有する位相差検出器56を有して構成される。   The signal processing unit 42 is a part that extracts information (phase difference) related to the phase delay of the fluorescence emitted from the labeled sample 12 by the irradiation of the laser light, using the fluorescence signals output from the photoelectric converters 27a to 27c. The signal processing unit 42 amplifies the fluorescence signals output from the photoelectric converters 27a to 27c, and the modulated signals that are sine wave signals supplied from the signal generation unit 40 to the amplified fluorescence signals. And a phase difference detector 56 having an IQ mixer (not shown) for combining the amplified fluorescence signal with the modulated signal.

位相差検出器56に設けられる図示されないIQミキサは、光電変換器27a〜27cから供給される蛍光信号を、信号生成部40から供給される変調信号を参照信号として合成するために、光電変換器27a〜27cの別に設けられている。具体的には、IQミキサのそれぞれは、参照信号を蛍光信号(RF信号)と乗算して、蛍光信号のcos成分(実数部)と高周波成分を含む処理信号を算出するとともに、参照信号の位相を90度シフトさせた信号を蛍光信号と乗算して、蛍光信号のsin成分(虚数部)と高周波成分を含む処理信号を算出する。このcos成分を含む処理信号及びsin成分を含む処理信号は、コントローラ44に供給される。   An IQ mixer (not shown) provided in the phase difference detector 56 includes a photoelectric converter for synthesizing the fluorescence signals supplied from the photoelectric converters 27a to 27c using the modulation signal supplied from the signal generation unit 40 as a reference signal. 27a to 27c are provided separately. Specifically, each of the IQ mixers multiplies the reference signal by the fluorescence signal (RF signal) to calculate a processing signal including a cos component (real part) and a high frequency component of the fluorescence signal, and the phase of the reference signal. Is multiplied by the fluorescence signal to calculate a processing signal including a sin component (imaginary part) and a high frequency component of the fluorescence signal. The processing signal including the cos component and the processing signal including the sin component are supplied to the controller 44.

コントローラ44は、信号生成部40に所定の周波数の正弦波信号を生成させるように制御するとともに、信号処理部42にて求められた蛍光信号のcos成分及びsin成分を含む処理信号から、高周波成分を取り除いて蛍光信号のcos成分及びsin成分を求める部分である。   The controller 44 controls the signal generation unit 40 to generate a sine wave signal having a predetermined frequency, and from the processing signal including the cos component and the sin component of the fluorescence signal obtained by the signal processing unit 42, the high frequency component. This is a part for obtaining the cos component and the sin component of the fluorescence signal by removing.

具体的には、コントローラ44は、各部分の動作制御のための指示を与えるとともに、フローサイトメータ10の全動作を管理するシステム制御器60と、信号処理部42で演算されたcos成分、sin成分に高周波成分が加算された処理信号から高周波成分を取り除くローパスフィルタ62と、高周波成分の取り除かれたcos成分、sin成分の処理信号を増幅するアンプ64と、増幅された処理信号をサンプリングするA/D変換器66と、を有する。A/D変換器66では、高周波成分の取り除かれたcos成分、sin成分の処理信号がサンプリングされて、分析装置80に供給される。   Specifically, the controller 44 gives an instruction for controlling the operation of each part, and also manages a system controller 60 that manages all operations of the flow cytometer 10, a cos component calculated by the signal processing unit 42, sin A low-pass filter 62 that removes the high-frequency component from the processing signal in which the high-frequency component is added to the component, an amplifier 64 that amplifies the processing signal of the cos component and sin component from which the high-frequency component has been removed, and A that samples the amplified processing signal / D converter 66. In the A / D converter 66, the processing signals of the cos component and the sin component from which the high frequency component has been removed are sampled and supplied to the analyzer 80.

分析装置80は、蛍光信号のcos成分(実数部)、sin成分(虚数部)の処理信号値(検出値)をベクトル成分とするベクトルとし、予め定められた補正変換行列から作成される逆行列に対して、ベクトルを作用して、蛍光強度を算出する装置である。
分析装置80は、本発明の蛍光強度算出装置に対応しており、後述する蛍光強度算出方法を実施する。
The analysis device 80 uses the cos component (real part) and sin component (imaginary part) of the fluorescence signal as a vector component of the processed signal value (detected value), and an inverse matrix created from a predetermined correction conversion matrix. On the other hand, it is a device that calculates a fluorescence intensity by applying a vector.
The analyzer 80 corresponds to the fluorescence intensity calculation apparatus of the present invention, and implements the fluorescence intensity calculation method described later.

図4は、分析装置80の概略構成図である。
分析装置80は、コンピュータ上で所定のプログラムを起動させることにより構成される装置であり、CPU82、メモリ84、入出力ポート86の他に、ソフトウェアを起動することによって形成される第1キャリブレーションユニット88、第2キャリブレーションユニット90及び強度算出ユニット92を有する。また、分析装置80にはディスプレイ94が接続されている。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the analyzer 80.
The analysis device 80 is a device configured by starting a predetermined program on a computer. In addition to the CPU 82, the memory 84, and the input / output port 86, the first calibration unit formed by starting software. 88, a second calibration unit 90, and an intensity calculation unit 92. A display 94 is connected to the analyzer 80.

分析装置80の行う処理は、図5〜7に示す処理である。強度算出ユニット92は、図5に示す処理フローの主要部分を実行し、第1キャリブレーションユニット88は図6に示す処理フローの主要部分を実行し、第2キャリブレーションユニット90は図7に示す処理フローの主要部分を実行する。   The processing performed by the analyzer 80 is the processing shown in FIGS. The intensity calculating unit 92 executes the main part of the processing flow shown in FIG. 5, the first calibration unit 88 executes the main part of the processing flow shown in FIG. 6, and the second calibration unit 90 is shown in FIG. Execute the main part of the processing flow.

CPU82は、コンピュータに設けられた演算プロセサであり、第1キャリブレーションユニット88、第2キャリブレーションユニット90及び強度算出ユニット92の各種計算を実質的に実行する。
メモリ84は、コンピュータ上で実行することにより、第1キャリブレーションユニット88、第2キャリブレーションユニット90及び強度算出ユニット92を形成するプログラムを格納したROMと、第1キャリブレーションユニット88、第2キャリブレーションユニット90及び強度算出ユニット92により算出された処理結果や入出力ポート86から供給されたデータを記憶するRAMと、を備えている。
入出力ポート86は、コントローラ44から供給される蛍光信号のcos成分(実数部)、sin成分(虚数部)の検出値の入力を受け入れるとともに、第1キャリブレーションユニット88、第2キャリブレーションユニット90及び強度算出ユニット92で作成された処理結果の値やスキャッタグラム等の情報をディスプレイ94に出力するために用いられる。
ディスプレイ94は、第1キャリブレーションユニット88、第2キャリブレーションユニット90及び強度算出ユニット92で求められた蛍光緩和時定数やゲイン定数等の処理結果の値やスキャッタグラム等のグラフを表示する。
The CPU 82 is an arithmetic processor provided in the computer, and substantially executes various calculations of the first calibration unit 88, the second calibration unit 90, and the intensity calculation unit 92.
The memory 84, a ROM that stores programs that form the first calibration unit 88, the second calibration unit 90, and the intensity calculation unit 92, and the first calibration unit 88, the second calibration, and the like are executed on the computer. A RAM for storing the processing results calculated by the operation unit 90 and the intensity calculating unit 92 and the data supplied from the input / output port 86.
The input / output port 86 accepts input of detected values of the cos component (real part) and sin component (imaginary part) of the fluorescence signal supplied from the controller 44, and the first calibration unit 88 and the second calibration unit 90. In addition, it is used to output information such as the value of the processing result created by the intensity calculation unit 92 and the scattergram to the display 94.
The display 94 displays graphs such as values of processing results such as fluorescence relaxation time constants and gain constants obtained by the first calibration unit 88, the second calibration unit 90, and the intensity calculation unit 92, and scattergrams.

強度算出ユニット92は、図5に示す処理フローの主要部分を実行する部分であり、コントローラ44から供給されたcos成分及びsin成分の検出値から各蛍光強度を求める。
すなわち、強度算出ユニット92は、レーザ光を照射した標識サンプルの蛍光がいずれも1次遅れ系の緩和応答であるとしたときの伝達関数のパラメータ(ゲイン定数、蛍光緩和時定数)を用いて補正変換行列の行列要素を設定して補正変換行列の行列要素を求めることにより、補正変換行列を作成する。次に、コントローラ44から供給された各検出センサから収集されたcos成分及びsin成分の検出値(位相情報を含む検出値)の組をベクトルとし、このベクトルに先に作成された補正変換行列から作成された逆行列を作用させて標識サンプルが発する蛍光の蛍光強度を算出する。強度算出ユニットの処理の詳細については、後述する。
なお、標識サンプル12は、異なる種類の蛍光色素が細胞やマイクロビーズ等のサンプルへ付着することにより、標識された標識サンプルであるが、このときの標識サンプルの種類をn種類とし、光電検出器の個数をm個としたとき、2・m≧n+1を満足するようにm、nが設定されている。
The intensity calculation unit 92 is a part that executes the main part of the processing flow shown in FIG. 5, and obtains each fluorescence intensity from the detected values of the cos component and the sin component supplied from the controller 44.
That is, the intensity calculation unit 92 corrects using the parameters (gain constant, fluorescence relaxation time constant) of the transfer function when the fluorescence of the labeled sample irradiated with the laser light is assumed to be a first order lag relaxation response. A correction conversion matrix is created by setting the matrix elements of the conversion matrix and obtaining the matrix elements of the correction conversion matrix. Next, a set of detection values (detection values including phase information) of the cos component and the sin component collected from each detection sensor supplied from the controller 44 is set as a vector, and this vector is used as a correction conversion matrix previously created. The fluorescence intensity of the fluorescence emitted from the labeled sample is calculated by applying the created inverse matrix. Details of the processing of the intensity calculation unit will be described later.
The labeled sample 12 is a labeled sample that is labeled by attaching different types of fluorescent dyes to a sample such as a cell or a microbead. The number of labeled samples at this time is n, and a photoelectric detector M and n are set so as to satisfy 2 · m ≧ n + 1.

第1キャリブレーションユニット88は、蛍光色素が付着しておらずマイクロビース等の自家蛍光を発するサンプルからなるものを無標識サンプルというとき、この無標識サンプルが発する自家蛍光が1次遅れ系の緩和応答であるとしたときの蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求める部分である。具体的には、第1キャリブレーションユニット88は、無標識サンプルを測定対象物として所定の周波数で時間変調したレーザ光を照射することにより、位相情報を含む検出値を各光電変換器から収集し、これらの検出値から前記無標識サンプルの発する自家蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を算出し、メモリ84に記憶する。詳細の説明は後述する。   When the first calibration unit 88 is composed of a sample that does not have a fluorescent dye attached and emits autofluorescence such as microbeads, it is referred to as an unlabeled sample. This is a part for obtaining a fluorescence relaxation time constant and a gain constant when it is assumed to be a response. Specifically, the first calibration unit 88 collects detection values including phase information from each photoelectric converter by irradiating laser light that is time-modulated at a predetermined frequency with an unlabeled sample as a measurement object. The fluorescence relaxation time constant and gain constant of autofluorescence emitted from the unlabeled sample are calculated from these detection values, and stored in the memory 84. Details will be described later.

第2キャリブレーションユニット90は、蛍光色素を有する標識サンプルの種類すべてについて、それぞれ別々に、蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を算出する部分である。この場合においても、蛍光色素が発する蛍光は1次遅れ系の緩和応答であるとする。
すなわち、第2キャリブレーションユニット90は、1種類の蛍光色素のみを用いて標識された標識サンプル(1種類の蛍光色素が付着した自家蛍光を発するマイクロビーズ等のサンプル)を準備し、この標識サンプルを測定対象物として、所定の周波数で時間変調したレーザ光を照射することにより、位相情報を含む検出値を各検出センサから収集し、これらの検出値から、選択した標識サンプルの蛍光色素が発する蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を算出する。そして、標識サンプル中の蛍光色素の種類を順次変えながら、標識サンプルの蛍光色素が発するすべての蛍光の緩和時定数及びゲイン定数を算出し、算出した緩和時定数及びゲイン定数をメモリ84に記憶する。詳細の説明は後述する。
The second calibration unit 90 is a part that calculates a fluorescence relaxation time constant and a gain constant for each of the types of labeled samples having a fluorescent dye separately. Also in this case, it is assumed that the fluorescence emitted from the fluorescent dye is a first order lag relaxation response.
That is, the second calibration unit 90 prepares a labeled sample (a sample such as a microbead that emits autofluorescence to which one type of fluorescent dye is attached) labeled using only one type of fluorescent dye, and this labeled sample. Is used as a measurement object, and a detection value including phase information is collected from each detection sensor by irradiating a laser beam time-modulated at a predetermined frequency, and a fluorescent dye of a selected labeled sample is emitted from these detection values. The fluorescence relaxation time constant and gain constant of fluorescence are calculated. Then, while sequentially changing the type of fluorescent dye in the labeled sample, the relaxation time constant and gain constant of all the fluorescence emitted by the fluorescent dye of the labeled sample are calculated, and the calculated relaxation time constant and gain constant are stored in the memory 84. . Details will be described later.

このように、第1キャリブレーションユニット及び第2キャリブレーションユニットで算出されてメモリ84に記憶された自家蛍光及び蛍光色素の発する蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数は、強度算出ユニット92において補正変換行列を作成する際、伝達関数のパラメータとして用いられ、補正変換行列の行列要素の算出に用いられる。第1キャリブレーションユニット88で算出された自家蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を用いるのは、標識サンプルから発する自家蛍光によって蛍光色素の発するn個の蛍光強度の算出結果の精度が劣化するのを防ぐためである。
また、上記伝達関数の値の算出の際、第2キャリブレーションユニット90で算出された蛍光緩和時定数及びゲイン定数を用いるのは、n個の蛍光色素から発する蛍光を同時に計測するとき、蛍光強度を精度良く求めるためである。
すなわち、強度算出ユニット92は、メモリ84に記憶されて既知となった、自家蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数と、メモリ84に記憶されて既知となった蛍光色素の蛍光緩和時定数及びゲイン定数とを用いて、補正変換行列を作成し、これを用いて蛍光強度を求める。詳細の説明は省略する。
以上が分析装置80の構成である。
As described above, the fluorescence calculation time constant and the gain constant of the autofluorescence and the fluorescence emitted by the fluorescent dye calculated by the first calibration unit and the second calibration unit and stored in the memory 84 are corrected and converted by the intensity calculation unit 92. When creating a matrix, it is used as a parameter of a transfer function, and is used to calculate a matrix element of a correction transformation matrix. The reason for using the fluorescence relaxation time constant and gain constant of the autofluorescence calculated by the first calibration unit 88 is that the accuracy of the calculation result of the n fluorescence intensities emitted by the fluorescent dye is degraded by the autofluorescence emitted from the labeled sample. Is to prevent.
In addition, when calculating the value of the transfer function, the fluorescence relaxation time constant and gain constant calculated by the second calibration unit 90 are used when the fluorescence emitted from the n fluorescent dyes is measured simultaneously. This is for obtaining the above with high accuracy.
That is, the intensity calculation unit 92 stores the fluorescence relaxation time constant and gain constant of autofluorescence that are stored in the memory 84 and become known, and the fluorescence relaxation time constant and gain of the fluorescent dye that is stored in the memory 84 and becomes known. A correction conversion matrix is created using the constants, and the fluorescence intensity is obtained using this. Detailed description is omitted.
The above is the configuration of the analyzer 80.

このようなフローサイトメータ10では、図5に示すような処理が行われて、各蛍光の蛍光強度が求められる。
まず、n種類の標識サンプルが準備される(ステップS10)。n種類の標識サンプルとは、n種類の蛍光色素がマイクロビーズ等のサンプルに付着して標識されたものをいい、測定溶液中に混濁されているものをいう。標識サンプルの溶液はシース液を用いて管路30内にてフローセルを形成する。このフローセルに所定の周波数で強度変調したレーザ光を照射して蛍光の計測が行われる(ステップS20)。
In such a flow cytometer 10, the process as shown in FIG. 5 is performed, and the fluorescence intensity of each fluorescence is obtained.
First, n types of labeled samples are prepared (step S10). The n types of labeled samples refer to those in which n types of fluorescent dyes are attached to a sample such as microbeads and are labeled, and are those that are turbid in the measurement solution. The labeled sample solution forms a flow cell in the conduit 30 using sheath liquid. The flow cell is irradiated with laser light intensity-modulated at a predetermined frequency to measure fluorescence (step S20).

蛍光の計測は、標識サンプル12が管路30中の測定点を通過するタイミングを知らせる、受光部24の生成するトリガ信号に応じて、波長帯域の異なるm個の光電変換器(図2に示す実施形態ではm=3)による計測が開始される。
計測により得られた蛍光信号は、信号処理部42の位相差検出器56にて、蛍光信号のcos成分及びsin成分を含む処理信号が取り出される。この処理信号は、コントローラ44において、ローパスフィルタ62により高周波信号が除去されて、蛍光信号のcos成分及びsin成分がAD変換されて検出値として求められる。
The fluorescence measurement is performed using m photoelectric converters having different wavelength bands (shown in FIG. 2) according to a trigger signal generated by the light receiving unit 24 that informs the timing when the labeled sample 12 passes through the measurement point in the pipe 30. In the embodiment, measurement according to m = 3) is started.
From the fluorescence signal obtained by the measurement, the processing signal including the cos component and the sin component of the fluorescence signal is extracted by the phase difference detector 56 of the signal processing unit 42. This processing signal is obtained as a detection value in the controller 44 by removing the high frequency signal by the low-pass filter 62 and AD converting the cos component and the sin component of the fluorescence signal.

求められたcos成分及びsin成分は、分析装置80に供給され、所定の計測時間内に求められたcos成分及びsin成分の情報を用いてスキャッタグラム(2次元相関図)がディスプレイ94に表示される(ステップS30)。
ディスプレイ94にスキャッタグラムが表示されるとともに、光電変換器毎に検出されたcos成分及びsin成分の検出値をベクトル成分とするベクトルにまとめ、このベクトルに後述する補正変換行列から作られた逆行列を作用させる(ステップS50)。逆行列をベクトルに作用させることで、各標識サンプルの発する蛍光におけるゲイン定数が求められ、このゲイン定数が蛍光強度の比率のベクトルとして求められる。
こうして求められた蛍光強度の比率と蛍光緩和時定数がディスプレイ94に表示される(ステップS50)。
The obtained cos component and sin component are supplied to the analyzer 80, and a scattergram (two-dimensional correlation diagram) is displayed on the display 94 using information on the cos component and sin component obtained within a predetermined measurement time. (Step S30).
A scattergram is displayed on the display 94, and the detected values of the cos component and the sin component detected for each photoelectric converter are combined into a vector as a vector component, and this vector is an inverse matrix created from a correction conversion matrix described later. (Step S50). By applying an inverse matrix to a vector, a gain constant in fluorescence emitted from each labeled sample is obtained, and this gain constant is obtained as a vector of fluorescence intensity ratios.
The ratio of the fluorescence intensity thus obtained and the fluorescence relaxation time constant are displayed on the display 94 (step S50).

ここで、補正変換行列の行列要素は下記のように作成される。
標識サンプルの発する蛍光が1次遅れ系の緩和過程であるとしたとき、各光電変換器で出力される検出値(cos成分、sin成分)は、標識サンプルが発するn種類の蛍光色素からの蛍光及び1種類の自家蛍光の各1次遅れ系の伝達関数を加算して下記式(1)、(2)のように表される。
Here, the matrix elements of the correction transformation matrix are created as follows.
Assuming that the fluorescence emitted from the labeled sample is a first-order lagging relaxation process, the detection values (cos component, sin component) output from each photoelectric converter are the fluorescence from n types of fluorescent dyes emitted from the labeled sample. And the transfer functions of each first-order lag system of one type of autofluorescence are added and expressed as the following formulas (1) and (2).

Figure 2007127415
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Figure 2007127415
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ここでτi(i=1〜n)は、i番目の種類の蛍光色素が発する蛍光の蛍光緩和時定数である。又、κij(i=1〜n, j=1〜m)は、i番目の種類の蛍光色素が発する蛍光が、j番目の光電変換器において検出されるときのゲイン定数であって、m個の光電変換器で検出されるゲイン定数のうち最大のゲイン定数で規格化されたものをいう。
また、τは自家蛍光を発するサンプルが自家蛍光を発するときの蛍光緩和時定数である。又、κ0j(j=1〜m)は、前記サンプルが自家蛍光を発するときの自家蛍光が、j番目の光電変換器において検出されるときのゲイン定数であって、m個の光電変換器で検出されるゲイン定数のうち最大のゲイン定数で規格化されたものをいう。
これらの値は、後述する第1のキャリブレーション(図6に示す処理)及び第2のキャリブレーション(図7に示す処理)によって算出されてメモリ84に記憶されたものである。なお、ωMは、レーザ光の変調周波数に2πを乗算した角周波数である。
Here, τ i (i = 1 to n) is a fluorescence relaxation time constant of the fluorescence emitted by the i-th type fluorescent dye. Κ ij (i = 1 to n, j = 1 to m) is a gain constant when the fluorescence emitted from the i-th type of fluorescent dye is detected by the j-th photoelectric converter, and m The gain constant standardized by the maximum gain constant among the gain constants detected by one photoelectric converter.
Further, τ 0 is a fluorescence relaxation time constant when a sample emitting autofluorescence emits autofluorescence. Κ 0j (j = 1 to m) is a gain constant when autofluorescence when the sample emits autofluorescence is detected in the jth photoelectric converter, and m photoelectric converters The gain constant that is standardized by the maximum gain constant among the gain constants detected in (1).
These values are calculated and stored in the memory 84 by a first calibration (the process shown in FIG. 6) and a second calibration (the process shown in FIG. 7) described later. Note that ω M is an angular frequency obtained by multiplying the modulation frequency of the laser light by 2π.

一方、αi(i=1〜n)は、n種類の蛍光色素及び1種類の自家蛍光を発するサンプルが同時に蛍光を発するときの、前記蛍光色素が発する蛍光のゲイン定数であり、このゲイン定数が同時にレーザ光を照射したときの蛍光強度を表すものである。αは、n種類の蛍光色素及び1種類の前記サンプルが同時に蛍光を発するときの、前記サンプルが発する自家蛍光のゲイン定数である。これらのゲイン定数αi、αは、n種類の蛍光色素により標識された標識サンプルに同時にレーザ光を照射したときの蛍光強度を表す未知数であり、求めようとするものである。
したがって、式(1)、(2)から下記式(3)のように補正変換行列Mを用いて方程式が表される。ここで、補正変換行列Mの行列要素は、例えば1行1列の行列要素は、κ11/(1+(τ1・ωM2)である。
このように伝達関数の値が行列要素となる補正変換行列Mが作成される。
On the other hand, α i (i = 1 to n) is a gain constant of fluorescence emitted by the fluorescent dye when n kinds of fluorescent dyes and one kind of autofluorescent sample emit fluorescence simultaneously. Represents the fluorescence intensity when the laser beam is irradiated simultaneously. α 0 is a gain constant of autofluorescence emitted by the sample when n types of fluorescent dyes and one type of sample emit fluorescence simultaneously. These gain constants α i and α 0 are unknown numbers representing the fluorescence intensity when a labeled sample labeled with n kinds of fluorescent dyes is simultaneously irradiated with laser light, and are to be obtained.
Therefore, an equation is expressed from the equations (1) and (2) using the correction conversion matrix M as in the following equation (3). Here, the matrix element of the correction transformation matrix M is, for example, the matrix element of 1 row and 1 column is κ 11 / (1+ (τ 1 · ω M ) 2 ).
In this way, a correction conversion matrix M in which the value of the transfer function is a matrix element is created.

なお、補正変換行列Mの行列サイズは、2・m×(n+1)(縦方向×横方向)である。ここで、m,nは上述したように2・m≧n+1を満足するように設定されている。このため、補正変換行列の縦方向のサイズを縮小して、例えば、κijの値の小さい行を取り除いて(n+1)×(n+1)の行列サイズにする。これにより、補正変換行列Mの行列はサイズが縮小し、この縮小した正方行列M’の逆行列M’-1が求められ、この逆行列M’-1を式(3)の左辺ベクトルAに作用して、式(3)中の右辺ベクトルXが算出される(ステップS40)。 The matrix size of the correction transformation matrix M is 2 · m × (n + 1) (vertical direction × horizontal direction). Here, m and n are set to satisfy 2 · m ≧ n + 1 as described above. For this reason, the vertical size of the correction conversion matrix is reduced, and for example, rows with small values of κ ij are removed to obtain a matrix size of (n + 1) × (n + 1). Thereby, the matrix of the correction transformation matrix M is reduced in size, and an inverse matrix M ′ −1 of the reduced square matrix M ′ is obtained, and this inverse matrix M ′ −1 is obtained as the left-side vector A of Expression (3). In operation, the right side vector X in the equation (3) is calculated (step S40).

Figure 2007127415
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なお、上記のように行列サイズを縮小化する方法の他に、式(3)の両辺に補正変換行列Mの転置行列Mtを掛けて、補正変換行列を、(n+1)×(n+1)の行列サイズの正方行列Mt・Mに変え、この正方行列の逆行列(Mt・M)-1を、式(3)中の左辺のベクトルAに上記転置行列を掛けたMtAに作用させて、式(3)の右辺のベクトルX(=(Mt・M)-1・MtA)を算出することもできる。
こうして求められた式(3)中の右辺のベクトルXには、既知数であるτi(i=1〜n)、τが含まれるので、これらの値が代入されて、算出されたベクトルXからαi(i=1〜n)、αが算出される。
最後に、各蛍光の蛍光緩和時定数τi、τ及びゲイン定数αi、αがディスプレイ94に表示される。ゲイン定数αi、αは、各蛍光の蛍光強度を表す。
In addition to the method of reducing the matrix size as described above, both sides of the equation (3) are multiplied by the transposed matrix M t of the correction conversion matrix M to obtain the correction conversion matrix of (n + 1) × (n + 1). The matrix matrix size is changed to a square matrix M t · M, and the inverse matrix (M t · M) -1 of this square matrix is applied to M t A obtained by multiplying the vector A on the left side in Equation (3) by the transpose matrix. Thus, the vector X (= (M t · M) −1 · M t A) on the right side of the equation (3) can also be calculated.
The vector X on the right side in the equation (3) thus obtained includes known numbers τ i (i = 1 to n) and τ 0 , so these values are substituted and the calculated vector Α i (i = 1 to n) and α 0 are calculated from X.
Finally, the fluorescence relaxation time constants τ i , τ 0 and gain constants α i , α 0 of each fluorescence are displayed on the display 94. The gain constants α i and α 0 represent the fluorescence intensity of each fluorescence.

なお、上述したように、補正変換行列Mを作成する際、メモリ84に記憶されたτ及びκ0jを用いるが、これらの値は、図6に示す第1のキャリブレーションによって算出される。
以下、第1のキャリブレーションについて説明する。
As described above, when the correction conversion matrix M is created, τ 0 and κ 0j stored in the memory 84 are used. These values are calculated by the first calibration shown in FIG.
Hereinafter, the first calibration will be described.

図6に示す第1のキャリブレーションでは、まず、無標識サンプルが準備される(ステップS100)。
無標識サンプルとは、レーザ光の照射により自家蛍光する1種類のサンプルの溶液をいう。このようなサンプルとして、抗体等が結合可能なウィスカが設けられたマイクロビーズや細胞等の受容体サンプルが挙げられる。
In the first calibration shown in FIG. 6, first, a label-free sample is prepared (step S100).
A label-free sample refers to a solution of one type of sample that autofluoresce when irradiated with laser light. Examples of such a sample include receptor samples such as microbeads and cells provided with whiskers to which antibodies and the like can be bound.

次に、無標識サンプルについてフローサイトメータで計測が行われる(ステップS110)。
フローサイトメータによる計測(ステップS110)及びスキャッタグラムのディスプレイ表示(ステップS120)は、図5に示すステップS20、ステップS30と同様の処理であるので説明は省略する。
次に、無標識サンプルが発する自家蛍光を特定するために、ディスプレイ94に表示されたスキャッタグラムにおいて、無標識サンプルの蛍光領域のサンプル集団が選択される(ステップS130)。この選択は、オペレータによるマウス等の入力操作系を用いて行われ、選択されたサンプル集団の領域に含まれる無標識サンプルのcos成分及びsin成分、あるいは蛍光信号の振幅及び位相差の代表値(例えば平均値、重心値、頻度ピーク値)が求められる(ステップS140)。
次に求められた代表値を用いて、この代表値と蛍光緩和時定数及びゲイン定数との間の関係を規定した下記式(4)〜(7)を用いて蛍光緩和時定数及びゲイン定数が求められる(ステップS150)。
Next, measurement is performed on the unlabeled sample with a flow cytometer (step S110).
The measurement by the flow cytometer (step S110) and the display display of the scattergram (step S120) are the same processes as steps S20 and S30 shown in FIG.
Next, in order to identify the autofluorescence emitted from the unlabeled sample, a sample group in the fluorescence region of the unlabeled sample is selected in the scattergram displayed on the display 94 (step S130). This selection is performed using an input operation system such as a mouse by an operator, and the cos component and sin component of the label-free sample included in the selected sample group region, or representative values of the amplitude and phase difference of the fluorescence signal ( For example, an average value, a centroid value, and a frequency peak value) are obtained (step S140).
Next, using the obtained representative values, the fluorescence relaxation time constant and gain constant are determined using the following equations (4) to (7) that define the relationship between the representative value and the fluorescence relaxation time constant and gain constant. It is obtained (step S150).

Figure 2007127415
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ここで、τ0は、自家蛍光を発するサンプルの自家蛍光の蛍光緩和時定数であり、ωMはレーザ光の変調周波数に2πを乗算した角周波数である。α0jは、j番目(j=1〜m)の光電変換器で得られる自家蛍光のゲイン定数である。Cは比例定数である。
自家蛍光の蛍光緩和時定数τ0及び自家蛍光のゲイン定数α0jは、式(4)〜(7)のいずれか2つを用いて算出される。
こうして算出された無標識サンプルの蛍光緩和時定数及びゲイン定数は、メモリ84に記憶される(ステップS150)。
第1キャリブレーションは以上のように行われる。
Here, τ 0 is a fluorescence relaxation time constant of the autofluorescence of the sample emitting autofluorescence, and ω M is an angular frequency obtained by multiplying the modulation frequency of the laser light by 2π. α 0j is an autofluorescence gain constant obtained by the j-th (j = 1 to m) photoelectric converter. C is a proportionality constant.
The fluorescence relaxation time constant τ 0 of autofluorescence and the gain constant α 0j of autofluorescence are calculated using any two of formulas (4) to (7).
The fluorescence relaxation time constant and gain constant of the label-free sample calculated in this way are stored in the memory 84 (step S150).
The first calibration is performed as described above.

次に、第2のキャリブレーションについて説明する。
図7に示す第2のキャリブレーションでは、まず、n種類の標識サンプルのうち、1種類の蛍光色素が付着した標識サンプルが準備される(ステップS200)。ここで、1種類の標識サンプルとは、マイクロビーズ等の自己発光する1種類のサンプルに、1種類の蛍光色素が付着されたものをいう。
次に、フローサイトメータ10により蛍光の計測が行われ(ステップS210)、計測結果がスキャッタグラムに表示され(ステップS220)、スキャッタグラムから1種類の標識サンプルにおけるサンプル集団が選択される。
Next, the second calibration will be described.
In the second calibration shown in FIG. 7, first, a labeled sample to which one type of fluorescent dye is attached among n types of labeled samples is prepared (step S200). Here, one type of labeled sample means one type of sample such as microbeads, which is self-luminous, and one type of fluorescent dye attached thereto.
Next, fluorescence is measured by the flow cytometer 10 (step S210), the measurement result is displayed on a scattergram (step S220), and a sample group in one type of labeled sample is selected from the scattergram.

フローサイトメータによる計測(ステップS210)及びスキャッタグラムのディスプレイ表示(ステップS220)は、図5に示すステップS20、ステップS30と同様の処理であるので説明は省略する。
サンプル集団の選択は、1種類の標識サンプル中のサンプルが発する自家蛍光を特定するために行われる。具体的には、ディスプレイ94に表示されたスキャッタグラムにおいて、1種類の標識サンプルの蛍光領域のサンプル集団が選択される。この選択は、オペレータによるマウス等の入力操作系を用いて行われ、選択されたサンプル集団の領域に含まれる標識サンプルの発する蛍光のcos成分及びsin成分、あるいは蛍光信号の振幅及び位相差の代表値(例えば平均値、重心値、頻度ピーク値)が求められる(ステップS240)。
The measurement by the flow cytometer (step S210) and the display display of the scattergram (step S220) are the same processes as steps S20 and S30 shown in FIG.
The selection of the sample population is performed to identify the autofluorescence emitted by the sample in one type of labeled sample. Specifically, in the scattergram displayed on the display 94, a sample group in the fluorescent region of one type of labeled sample is selected. This selection is performed using an input operation system such as a mouse by an operator, and is representative of the cos and sin components of the fluorescence emitted by the labeled sample included in the selected sample population region, or the amplitude and phase difference of the fluorescence signal. Values (for example, average value, barycentric value, frequency peak value) are obtained (step S240).

次に、求められた代表値を用い、さらに第1のキャリブレーションで算出され、メモリ84に記憶されたサンプルの発する自家蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を用いて、下記式(8)〜(10)から標識サンプル内の蛍光色素から発する蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数が算出される(ステップS250)。   Next, using the obtained representative value and further using the fluorescence relaxation time constant and gain constant of the autofluorescence emitted from the sample calculated by the first calibration and stored in the memory 84, the following formula (8) to From (10), the fluorescence relaxation time constant and gain constant of the fluorescence emitted from the fluorescent dye in the labeled sample are calculated (step S250).

Figure 2007127415
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Figure 2007127415
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ここで、式(8)中の添字[1]及び[2]は、複数の光電変換器で得られた蛍光信号の振幅((cos成分)2+(sin成分)2))(1/2)のうち、振幅値が最大となる光電変換器の番号及び振幅値が2番目に大きい光電変換器の番号である。それゆえ、κ0[1]及びκ0[2]は、自己発光する蛍光のうち、第1のキャリブレーションにおいて算出されたゲイン定数の最大ゲインに対して規格化された比率であり、添字[1]及び[2]の番号が判っているので既知の値である。
式(8)によって算出された蛍光緩和時定数τiは、図5に示す処理フローにおいて式(3)中の補正変換行列の行列要素の値の算出に用いるために、メモリ84に記憶される。さらに、この蛍光緩和時定数τiを用いて、式(9)からα0maxが算出される。α0maxは、第2キャリブレーションにおいて自家蛍光を発するサンプルが自家蛍光するときの蛍光の最大ゲイン定数である。このα0maxを式(10)に代入することにより、αi[1]を算出することができる。αi[1]は、蛍光色素が発する蛍光のうち、振幅値が最大となる光電変換器の番号において受光した蛍光のゲイン定数である。
同様に、下記式(11)を用いて式(11)中のj番目の光電変換器で受光した蛍光のゲイン定数αijを算出する。
Here, the subscripts [1] and [2] in the equation (8) indicate the amplitudes of the fluorescence signals obtained by the plurality of photoelectric converters ((cos component) 2 + (sin component) 2 )) (1/2 ) Is the number of the photoelectric converter having the maximum amplitude value and the number of the photoelectric converter having the second largest amplitude value. Therefore, κ 0 [1] and κ 0 [2] are ratios normalized with respect to the maximum gain of the gain constant calculated in the first calibration among the self-luminous fluorescence, and the subscript [ Since the numbers 1] and [2] are known, they are known values.
The fluorescence relaxation time constant τ i calculated by the equation (8) is stored in the memory 84 for use in calculating the value of the matrix element of the correction transformation matrix in the equation (3) in the processing flow shown in FIG. . Further, α 0max is calculated from the equation (9) using the fluorescence relaxation time constant τ i . α 0max is the maximum gain constant of fluorescence when the sample emitting autofluorescence in the second calibration undergoes autofluorescence. By substituting this α 0max into the equation (10), α i [1] can be calculated. α i [1] is a gain constant of fluorescence received at the photoelectric converter number having the maximum amplitude value among the fluorescence emitted by the fluorescent dye.
Similarly, the gain constant α ij of the fluorescence received by the j th photoelectric converter in the equation (11) is calculated using the following equation (11).

Figure 2007127415
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こうして算出された蛍光緩和時定数及びゲイン定数は、メモリ94に記憶されるが、算出された値は、1種類の標識サンプルにおける蛍光のパラメータである。したがって、n種類の標識サンプルについてそれぞれ準備されて蛍光のパラメータが求められたか否かが判定される(ステップS260)。
判定の結果、すべての種類の標識サンプルが準備されておらず、蛍光のパラメータが算出されていない場合、ステップS200に戻り、ステップS200〜ステップS250を繰り返す。
こうして、各種類毎の標識サンプルにおける蛍光の計測から、各蛍光色素毎の蛍光緩和時定数及びゲイン定数がそれぞれ算出され、メモリ84に記憶される。
こうしてメモリ84に記憶された蛍光緩和時定数及びゲイン定数は、図5に示された処理中のステップS40における補正変換行列の作成に用いられる。
以上が、第2のキャリブレーションの説明である。
第2のキャリブレーションで算出されたゲイン定数αij(i=1〜n,j=1〜m)は、これらのゲイン定数のうち、iを固定しjを変えたとき最大値となるゲイン定数max(αij)で規格化することにより、式(3)中の補正変換行列中で用いるκijを得ることができる。さらに、規格化されたκijは、図5に示す処理フローにおいて式(3)中の補正変換行列の行列要素の値の算出に用いるためにメモリ84に記憶される。
The fluorescence relaxation time constant and gain constant calculated in this way are stored in the memory 94, and the calculated value is a parameter of fluorescence in one type of labeled sample. Therefore, it is determined whether or not each of the n types of labeled samples has been prepared and the fluorescence parameter has been obtained (step S260).
As a result of the determination, if all types of labeled samples are not prepared and the fluorescence parameter is not calculated, the process returns to step S200, and steps S200 to S250 are repeated.
In this way, the fluorescence relaxation time constant and gain constant for each fluorescent dye are calculated from the measurement of fluorescence in the labeled sample for each type and stored in the memory 84.
The fluorescence relaxation time constant and gain constant stored in the memory 84 in this way are used to create a correction conversion matrix in step S40 in the process shown in FIG.
The above is the description of the second calibration.
The gain constant α ij (i = 1 to n, j = 1 to m) calculated in the second calibration is a gain constant that becomes a maximum value when i is fixed and j is changed among these gain constants. By normalizing with max (α ij ), κ ij used in the correction transformation matrix in equation (3) can be obtained. Further, the normalized κ ij is stored in the memory 84 for use in calculating the value of the matrix element of the correction transformation matrix in Expression (3) in the processing flow shown in FIG.

このように、本発明では、図5に示す処理フローに基づいて、n種類の標識サンプルにレーザ光を照射しても、蛍光強度に対応するゲイン定数を求めることができる。その際、レーザ光を所定の周波数で時間変調するので、1つの光電変換器からcos成分及びsin成分の値を検出することができる。したがって、これらの値を用いて蛍光強度を求めるので、従来のように、計測により求めることができる標識サンプルの数は、従来のように光電変換器の配置数と同数かそれ以下に制限されない。つまり、光電変換器の配置個数が同じ場合、識別可能な蛍光の種類を従来に比べて多くすることができる。
また、n種類の標識サンプルに対して図5に示す処理を行う前に、無標識サンプル及び各種類ごとの標識サンプルを用いて蛍光緩和時定数及びゲイン定数を算出する第1のキャリブレーション及び第2のキャリブレーションを行なうので、図5に示す処理の際、蛍光強度を精度良く求めることができる。
As described above, in the present invention, the gain constant corresponding to the fluorescence intensity can be obtained based on the processing flow shown in FIG. 5 even when the n kinds of labeled samples are irradiated with the laser light. At that time, since the laser light is time-modulated with a predetermined frequency, the values of the cos component and the sin component can be detected from one photoelectric converter. Therefore, since the fluorescence intensity is obtained using these values, the number of labeled samples that can be obtained by measurement as in the prior art is not limited to the same number or less as the number of arranged photoelectric converters as in the past. That is, when the number of arranged photoelectric converters is the same, the number of types of fluorescence that can be identified can be increased as compared with the related art.
Further, before performing the processing shown in FIG. 5 on the n types of labeled samples, the first calibration and the first calibration for calculating the fluorescence relaxation time constant and the gain constant using the unlabeled sample and the labeled samples for each type are performed. Since the second calibration is performed, the fluorescence intensity can be obtained with high accuracy in the process shown in FIG.

以上、本発明の蛍光強度算出方法及び蛍光強度算出装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。   As described above, the fluorescence intensity calculation method and the fluorescence intensity calculation apparatus of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course it is also good.

本発明の蛍光強度検出装置を用いたフローサイトメータの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the flow cytometer using the fluorescence intensity detection apparatus of this invention. 図1に示すフローサイトメータの受光部の一例を示す略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the light-receiving part of the flow cytometer shown in FIG. 図1に示すフローサイトメータの制御・処理部の一例を示す略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the control / processing part of the flow cytometer shown in FIG. 図1に示すフローサイトメータの分析装置の一例を示す略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the analyzer of the flow cytometer shown in FIG. 本発明の蛍光強度検出方法の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of the fluorescence intensity detection method of this invention. 本発明の蛍光強度検出方法で行う第1のキャリブレーションの流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of the 1st calibration performed with the fluorescence intensity detection method of this invention. 本発明の蛍光強度検出方法で行う第2のキャリブレーションの流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of the 2nd calibration performed with the fluorescence intensity detection method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 フローサイトメータ
12 標識サンプル
20 信号処理装置
22 レーザ光源部
24,26 受光部
26a レンズ系
26c1,26c2,26c バンドパスフィルタ
27a〜27c 光電変換器
28 制御・処理部
30 管路
32 回収容器
40 信号生成部
42 信号処理部
44 コントローラ
46 発振器
48 パワースプリッタ
50,52,54a,54b,54c,64 増幅器
56 位相差検出器
60 システム制御器
62 ローパスフィルタ
66 A/D変換器
80 分析装置
82 CPU
84 メモリ
86 入出力ポート
88 第1キャリブレーションユニット
90 第2キャリブレーションユニット
92 強度算出ユニット
10 flow cytometer 12 labeled sample 20 signal processor 22 laser light source unit 24 receiving portion 26a lens system 26c 1, 26c 2, 26c 3 band pass filters 27a~27c photoelectric converter 28 control and processing unit 30 conduit 32 recovered Container 40 Signal generation unit 42 Signal processing unit 44 Controller 46 Oscillator 48 Power splitter 50, 52, 54a, 54b, 54c, 64 Amplifier 56 Phase difference detector 60 System controller 62 Low-pass filter 66 A / D converter 80 Analyzer 82 CPU
84 Memory 86 Input / output port 88 First calibration unit 90 Second calibration unit 92 Intensity calculation unit

Claims (14)

複数の蛍光色素により標識された標識サンプルにレーザ光を照射することによって発する蛍光の検出値から各蛍光強度を求める蛍光強度算出方法であって、
レーザ光の強度を所定の周波数で時間変調して標識サンプルに照射し、このときの標識サンプルの蛍光を受光波長帯域の異なる複数の検出センサで受光することにより、位相情報を含む検出値を各検出センサから収集するステップと、
レーザ光を照射した標識サンプルの各蛍光が1次遅れ系の緩和応答であるとしたときの伝達関数のパラメータを用いて補正変換行列の行列要素を設定して前記補正変換行列を作成するステップと、
各検出センサから収集された前記位相情報を含む検出値の組をベクトルとし、このベクトルに前記補正変換行列から作成される逆行列を作用させて標識サンプルから発する蛍光の蛍光強度を求めるステップと、を有することを特徴とする蛍光強度算出方法。
A fluorescence intensity calculation method for obtaining each fluorescence intensity from a detection value of fluorescence emitted by irradiating a labeled sample labeled with a plurality of fluorescent dyes with laser light,
The intensity of the laser light is time-modulated at a predetermined frequency and irradiated to the labeled sample, and the fluorescence of the labeled sample at this time is received by a plurality of detection sensors having different light receiving wavelength bands, so that each detection value including phase information is Collecting from the detection sensor;
Creating a correction conversion matrix by setting matrix elements of a correction conversion matrix using parameters of a transfer function when each fluorescence of a labeled sample irradiated with laser light is a relaxation response of a first-order lag system; ,
A set of detection values including the phase information collected from each detection sensor is set as a vector, and an inverse matrix created from the correction conversion matrix is applied to this vector to determine the fluorescence intensity of the fluorescence emitted from the labeled sample; A method for calculating fluorescence intensity, comprising:
前記標識サンプルは、互いに異なる種類の蛍光色素が、レーザ光の照射により自家蛍光を発するサンプルへ付着することにより、異なる複数の種類を有し、
前記標識サンプルへのレーザ光の照射により、前記蛍光色素のうち少なくとも1種類の蛍光色素から発する蛍光と前記サンプルから発する自家蛍光とは、波長スペクトラムが波長領域で部分的に互いに重なっている請求項1に記載の蛍光強度算出方法。
The labeled sample has a plurality of different types by attaching different types of fluorescent dyes to a sample that emits autofluorescence by laser light irradiation,
The fluorescence emitted from at least one of the fluorescent dyes and the autofluorescence emitted from the sample are partially overlapped with each other in the wavelength region by irradiation of the labeled sample with laser light. 2. The fluorescence intensity calculation method according to 1.
前記検出センサの個数をm個、前記蛍光色素の種類をn種類としたとき、2・m≧n+1を満足する請求項2に記載の蛍光強度算出方法。   3. The fluorescence intensity calculation method according to claim 2, wherein 2 · m ≧ n + 1 is satisfied, where m is the number of detection sensors and n is the type of the fluorescent dye. 前記補正変換行列を作成するステップでは、蛍光色素が付着しておらず、前記自家蛍光を発するサンプルからなるものを無標識サンプルというとき、この無標識サンプルについて、前記自家蛍光が1次遅れ系の緩和応答であるとしたときの蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求める第1のキャリブレーションが行われ、
この第1のキャリブレーションでは、前記無標識サンプルを測定対象物として前記所定の周波数で時間変調したレーザ光を照射することにより、位相情報を含む検出値を各検出センサから収集し、これらの検出値から前記無標識サンプルの発する前記自家蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求め、
この第1のキャリブレーションにより求められた蛍光緩和時定数及びゲイン定数を用いて前記補正変換行列を作成する請求項2又は3に記載の蛍光強度算出方法。
In the step of creating the correction conversion matrix, when the fluorescent dye is not attached and the sample composed of the sample that emits autofluorescence is referred to as a label-free sample, the autofluorescence of the label-free sample is a first order lag system. A first calibration for obtaining a fluorescence relaxation time constant and a gain constant when assuming a relaxation response is performed,
In this first calibration, a detection value including phase information is collected from each detection sensor by irradiating a laser beam time-modulated at the predetermined frequency with the unlabeled sample as a measurement object, and detecting these Obtain the fluorescence relaxation time constant and gain constant of the autofluorescence emitted from the label-free sample from the value,
The fluorescence intensity calculation method according to claim 2 or 3, wherein the correction conversion matrix is created using a fluorescence relaxation time constant and a gain constant obtained by the first calibration.
前記補正変換行列の作成において、前記補正変換行列を作成するために前記第1のキャリブレーションにより求められる前記ゲイン定数を用いる際、各検出センサの検出値から得られるゲイン定数を、これらのゲイン定数のうち最大となるゲイン定数で規格化して用いる請求項4に記載の蛍光強度算出方法。   In creating the correction conversion matrix, when using the gain constant obtained by the first calibration to create the correction conversion matrix, the gain constant obtained from the detection value of each detection sensor is used as the gain constant. The fluorescence intensity calculation method according to claim 4, wherein the fluorescence intensity is normalized with a maximum gain constant. 前記第1のキャリブレーションにおいて、前記蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求めるときに用いられる検出値は、前記検出センサで検出された信号波形のcos成分及びsin成分の振幅値であり、この位相情報を含む検出値は、前記標識サンプルの1つ1つに対して収集され、これら複数の検出値から代表値を抽出して前記第1のキャリブレーションに用いる請求項4又は5に記載の蛍光強度算出方法。   In the first calibration, the detection values used when obtaining the fluorescence relaxation time constant and the gain constant are the amplitude values of the cos component and the sin component of the signal waveform detected by the detection sensor, and this phase information 6. The fluorescence intensity according to claim 4 or 5, wherein a detection value including a plurality of detection values is collected for each of the labeled samples, and a representative value is extracted from the plurality of detection values and used for the first calibration. Calculation method. 前記補正変換行列を作成するステップでは、前記標識サンプルの種類すべてについて、前記蛍光色素が発する蛍光が1次遅れ系の緩和応答であるとしたときの蛍光緩和時定数及びゲイン定数を、前記標識サンプルの種類の別に求める第2のキャリブレーションが行われ、
この第2のキャリブレーションでは、前記蛍光色素のうちの1種類が前記自家蛍光を発するサンプルに付着した標識サンプルを測定対象物として、前記所定の周波数で時間変調したレーザ光を照射することにより、位相情報を含む検出値を各検出センサから収集し、これらの検出値から、この標識サンプルの蛍光色素が発する蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求め、この蛍光緩和時定数及びゲイン定数を、前記自家蛍光を発するサンプルに付着させる蛍光色素の種類を変えながら、前記標識サンプルに含まれるすべての蛍光色素の発する蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求め、
この第2のキャリブレーションにより求められた前記標識サンプルにおける蛍光緩和時定数及びゲイン定数を用いて前記補正変換行列を作成する請求項2〜5のいずれか1項に記載の蛍光強度算出方法。
In the step of creating the correction conversion matrix, the fluorescence relaxation time constant and the gain constant when the fluorescence emitted from the fluorescent dye is a first order lag relaxation response for all types of the labeled sample are used as the labeled sample. The second calibration required for each type of
In the second calibration, by irradiating a labeled sample attached to a sample in which one of the fluorescent dyes emits autofluorescence as a measurement object, laser light time-modulated at the predetermined frequency is used. Detection values including phase information are collected from each detection sensor, and from these detection values, the fluorescence relaxation time constant and gain constant of the fluorescence emitted by the fluorescent dye of this labeled sample are obtained, and this fluorescence relaxation time constant and gain constant are obtained. While changing the type of fluorescent dye attached to the sample that emits autofluorescence, obtain the fluorescence relaxation time constant and gain constant of the fluorescence emitted by all the fluorescent dyes contained in the labeled sample,
The fluorescence intensity calculation method according to any one of claims 2 to 5, wherein the correction conversion matrix is created using a fluorescence relaxation time constant and a gain constant in the labeled sample obtained by the second calibration.
前記標識サンプルの蛍光色素が発する蛍光毎の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求める際、前記蛍光色素が付着しておらず、前記自家蛍光を発するサンプルからなるものを無標識サンプルというとき、この無標識サンプルについて、前記自家蛍光が1次遅れ系の緩和応答であるとしたときの蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求める第1のキャリブレーションが行われ、
この第1のキャリブレーションでは、前記無標識サンプルを測定対象物として前記所定の周波数で時間変調したレーザ光を照射することにより、位相情報を含む検出値を各検出センサから収集し、これらの検出値から前記無標識サンプルの発する蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求め、この第1のキャリブレーションにより求められた蛍光緩和時定数及びゲイン定数を用いて、前記第2のキャリブレーションにおいて、前記標識サンプルの蛍光色素が発する蛍光毎の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求める請求項7に記載の蛍光強度算出方法。
When obtaining the fluorescence relaxation time constant and gain constant for each fluorescence emitted by the fluorescent dye of the labeled sample, the sample that is not attached with the fluorescent dye and that emits the autofluorescence is referred to as an unlabeled sample. For the labeled sample, first calibration is performed to obtain a fluorescence relaxation time constant and a gain constant when the autofluorescence is a relaxation response of a first order lag system,
In this first calibration, a detection value including phase information is collected from each detection sensor by irradiating a laser beam time-modulated at the predetermined frequency with the unlabeled sample as a measurement object, and detecting these In the second calibration, the fluorescence relaxation time constant and gain constant of the fluorescence emitted from the unlabeled sample are obtained from the value, and the fluorescence relaxation time constant and gain constant obtained by the first calibration are used. The fluorescence intensity calculation method according to claim 7, wherein a fluorescence relaxation time constant and a gain constant for each fluorescence emitted by the fluorescent dye of the labeled sample are obtained.
前記補正変換行列の作成において、前記補正変換行列を作成するために前記第2のキャリブレーションにより求められる前記ゲイン定数を用いる際、各標識サンプルの蛍光色素が発する蛍光毎に、各検出センサの検出値から得られるゲイン定数を、これらのゲイン定数のうち最大となるゲイン定数で規格化して用いる請求項7又は8に記載の蛍光強度算出方法。   When generating the correction conversion matrix, when using the gain constant obtained by the second calibration to generate the correction conversion matrix, detection of each detection sensor for each fluorescence emitted by the fluorescent dye of each labeled sample The fluorescence intensity calculation method according to claim 7 or 8, wherein a gain constant obtained from the value is used after being normalized by a gain constant that is maximum among these gain constants. 前記第2のキャリブレーションにおいて、前記緩和時定数及びゲイン定数を求めるときに用いられる検出値は、前記検出センサで検出された信号波形のcos成分及びsin成分の振幅値であり、この位相情報を含む検出値は前記標識サンプルの1つ1つに対して収集され、これら複数の標識サンプルの検出値から代表値を抽出して前記第2のキャリブレーションに用いる請求項7〜9のいずれか1項に記載の蛍光強度算出方法。   In the second calibration, the detection values used when obtaining the relaxation time constant and the gain constant are the amplitude values of the cos component and the sin component of the signal waveform detected by the detection sensor, and the phase information is The detection value to be included is collected for each of the labeled samples, and a representative value is extracted from the detection values of the plurality of labeled samples and used for the second calibration. The fluorescence intensity calculation method according to item. 複数の蛍光色素により標識された標識サンプルにレーザ光を照射することによって発する複数の標識サンプルの蛍光の検出値から各蛍光強度を求める蛍光強度算出装置であって、
レーザ光の強度を所定の周波数で時間変調して標識サンプルに照射し、このときの標識サンプルの蛍光を受光波長帯域の異なる複数の検出センサで受光することにより、位相情報を含む検出値を各検出センサから収集する入力手段と、
レーザ光を照射した標識サンプルの各蛍光が1次遅れ系の緩和応答であるとしたときの伝達関数のパラメータを用いて補正変換行列の行列要素を設定して前記補正変換行列を作成する行列作成手段と、
各検出センサから収集された前記位相情報を含む検出値の組をベクトルとし、このベクトルに前記補正変換行列から作成される逆行列を作用させて標識サンプルの各々が発する蛍光の蛍光強度を求める強度算出手段と、を有することを特徴とする蛍光強度算出装置。
A fluorescence intensity calculation device that obtains each fluorescence intensity from detection values of fluorescence of a plurality of labeled samples emitted by irradiating a labeled sample labeled with a plurality of fluorescent dyes with laser light,
The intensity of the laser light is time-modulated at a predetermined frequency and irradiated to the labeled sample, and the fluorescence of the labeled sample at this time is received by a plurality of detection sensors having different light receiving wavelength bands, so that each detected value including phase information is detected. Input means for collecting from the detection sensor;
Matrix generation for creating the correction conversion matrix by setting the matrix elements of the correction conversion matrix using the parameters of the transfer function when each fluorescence of the labeled sample irradiated with the laser beam is a relaxation response of the first-order lag system Means,
Intensities for obtaining the fluorescence intensity of the fluorescence emitted from each of the labeled samples by using a set of detection values including the phase information collected from each detection sensor as a vector and applying an inverse matrix created from the correction transformation matrix to this vector. And a fluorescence intensity calculation device comprising: a calculation means;
前記標識サンプルは、互いに異なる種類の蛍光色素が、レーザ光の照射により自家蛍光を発するサンプルへ付着することにより、異なる複数の種類を有し、
前記標識サンプルへのレーザ光の照射により、前記蛍光色素のうち少なくとも1種類の蛍光色素から発する蛍光と前記サンプルから発する自家蛍光とは、波長スペクトラムが波長領域で部分的に互いに重なっている請求項11に記載の蛍光強度算出装置。
The labeled sample has a plurality of different types by attaching different types of fluorescent dyes to a sample that emits autofluorescence by laser light irradiation,
The fluorescence emitted from at least one of the fluorescent dyes and the autofluorescence emitted from the sample are partially overlapped with each other in the wavelength region by irradiation of the labeled sample with laser light. 11. The fluorescence intensity calculation apparatus according to 11.
蛍光色素が付着しておらず、前記自家蛍光を発するサンプルからなるものを無標識サンプルというとき、この無標識サンプルについて、前記自家蛍光が1次遅れ系の緩和応答であるとしたときの蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求める第1のキャリブレーション手段を有し、
この第1のキャリブレーション手段は、前記無標識サンプルを測定対象物として前記所定の周波数で時間変調したレーザ光を照射することにより、位相情報を含む検出値を各検出センサから収集し、これらの検出値から前記無標識サンプルの発する前記自家蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求め、
前記行列作成手段は、この第1のキャリブレーション手段で求められた蛍光緩和時定数及びゲイン定数を用いて前記補正変換行列を作成する請求項12に記載の蛍光強度算出装置。
When the fluorescent dye is not attached and the sample made of the self-fluorescent sample is referred to as an unlabeled sample, the fluorescence relaxation when the autofluorescence is assumed to be a first-order delayed relaxation response for the unlabeled sample. A first calibration means for obtaining a time constant and a gain constant;
The first calibration means collects detection values including phase information from each detection sensor by irradiating the label-free sample with a laser beam time-modulated at the predetermined frequency as a measurement object, Obtain the fluorescence relaxation time constant and gain constant of the autofluorescence emitted from the unlabeled sample from the detection value,
13. The fluorescence intensity calculation device according to claim 12, wherein the matrix creation means creates the correction conversion matrix using the fluorescence relaxation time constant and gain constant obtained by the first calibration means.
前記標識サンプルの種類すべてについて、前記蛍光色素が発する蛍光が1次遅れ系の緩和応答であるとしたときの蛍光緩和時定数及びゲイン定数を、前記標識サンプルの種類の別に求める第2のキャリブレーション手段を有し、
この第2のキャリブレーション手段は、前記蛍光色素のうちの1種類が前記自家蛍光を発するサンプルに付着した標識サンプルを測定対象物として、前記所定の周波数で時間変調したレーザ光を照射することにより、位相情報を含む検出値を各検出センサから収集し、これらの検出値から、この標識サンプルの蛍光色素が発する蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求め、この蛍光緩和時定数及びゲイン定数を、前記自家蛍光を発するサンプルに付着させる蛍光色素の種類を変えながら、前記標識サンプルに含まれるすべての蛍光色素の発する蛍光の蛍光緩和時定数及びゲイン定数を求め、
前記行列作成手段は、この第2のキャリブレーション手段で求められた前記標識サンプルにおける蛍光緩和時定数及びゲイン定数を用いて前記補正変換行列を作成する請求項11又は12に記載の蛍光強度算出装置。
Second calibration for obtaining the fluorescence relaxation time constant and gain constant for each of the labeled sample types, assuming that the fluorescence emitted by the fluorescent dye is a first order lag relaxation response Having means,
This second calibration means uses a labeled sample attached to a sample in which one of the fluorescent dyes emits autofluorescence as a measurement object, and irradiates laser light time-modulated at the predetermined frequency. The detection values including phase information are collected from each detection sensor, and the fluorescence relaxation time constant and gain constant of the fluorescence emitted by the fluorescent dye of the labeled sample are obtained from these detection values, and the fluorescence relaxation time constant and gain constant are obtained. The fluorescence relaxation time constant and the gain constant of the fluorescence emitted by all the fluorescent dyes contained in the labeled sample are obtained while changing the type of the fluorescent dye attached to the autofluorescent sample,
The fluorescence intensity calculation device according to claim 11 or 12, wherein the matrix creation means creates the correction conversion matrix using a fluorescence relaxation time constant and a gain constant in the labeled sample obtained by the second calibration means. .
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