JP2013061246A - スペクトル解析装置及び微小粒子測定装置、並びにスペクトル解析あるいはスペクトルチャート表示のための方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】測定対象物からの光を検出波長域が異なる複数の受光素子により検出して取得された前記光の強度値を含む測定データから、線形関数と対数関数とを関数要素として含み、前記強度値を変数とする解析関数を用いて、解析データを生成する処理部を有するスペクトル解析装置を提供する。このスペクトル解析装置は、前記解析データを、一の軸を前記検出波長域に対応する値とし、他の一の軸を前記解析関数の出力値とするスペクトルチャートによって表示することで、負値を含む広いダイナミックレンジを表示し、分散を抑制して測定対象物の光学特性を適切に表現するスペクトルを表示する。
【選択図】図4
Description
このスペクトル解析装置は、前記解析データを、一の軸を前記検出波長域に対応する値とし、他の一の軸を前記解析関数の出力値とするスペクトルチャートによって表示する表示部を有する。
このスペクトルチャートによれば、負値を含む広いダイナミックレンジを表示し、分散を抑制して測定対象物の光学特性を適切に表現するスペクトルを表示できる。
このスペクトル解析装置において、前記処理部は、前記解析関数として、前記測定データのうち前記強度値が小さいデータに対しては線形関数を主たる関数要素とし、かつ、前記前記測定データのうち前記強度値が大きいデータに対しては対数関数を主たる関数要素とする関数を適用して、前記解析データを生成するよう構成される。
具体的には、前記処理部は、前記解析関数として、前記測定データのうち前記強度値が所定の値より小さいデータに対しては、前記線形関数を主たる関数要素とし、かつ、前記測定データのうち前記強度値が前記所定の値より大きいデータに対しては、前記対数関数を主たる関数要素とする関数を適用して、前記解析データを生成するものとできる。この場合、前記表示部は、前記出力値の軸を、該出力値が所定値よりも大きい領域では対数軸とし、かつ、該出力値が所定値よりも小さい領域では線形軸として、前記スペクトルチャートを表示する。
このスペクトル解析装置において、前記処理部は、測定サンプルからの光を検出波長域が異なる複数の受光素子により検出して得られる強度値を含む測定データから、対照サンプルからの光を検出波長域が異なる複数の受光素子により検出して得られる強度値を含む測定データを減算した後、線形関数と対数関数とを関数要素として含み、前記強度値を変数とする解析関数を用いて補正された解析データを生成し、前記表示部は、補正された解析データを前記スペクトルチャートによって表示するよう構成されることが好ましい。
また、このスペクトル解析装置において、前記測定データは、測定対象物からの光を分光し、検出波長域が異なる複数の受光素子が配列された受光素子アレイにより検出して取得された前記光の強度値を含むものとすることができ、この場合において、前記処理部は、前記強度値を各受光素子の検出波長域幅で補正し、前記解析データを生成するよう構成されることが好ましい。
本技術に係るスペクトル解析装置は、特に、前記測定対象物を微小粒子とし、該微小粒子の光学特性を前記スペクトルチャートにより表示するものとできる。この場合、前記表示部は、前記スペクトルチャートを多色表示するものとすることが好ましい。多色表示は、前記微小粒子の頻度情報を反映した色相、彩度及び/又は明度により前記スペクトルチャートを表示することによって行うことができる。
また、本技術に係るスペクトル解析装置は、特に微小粒子測定装置、中でもスペクトル型フローサイトメータとして構成できる。
1.スペクトル解析装置の構成
2.解析データの生成
(1)解析関数
(2)バックグランド補正
(3)受光素子の検出波長域幅及び相対感度による補正
[第一の補正強度値の算出]
[第二の補正強度値の算出]
3.データ表示
4.スペクトル解析及びスペクトルチャート表示のためのプログラム
図1は、本技術に係るスペクトル解析装置Aの機能的構成を説明するブロック図である。また、図2は、スペクトル解析装置Aの測定部10の構成を説明する模式図である。以下、スペクトル解析装置Aを、スペクトル型フローサイトメータとして構成した場合を例に説明する。
(1)解析関数
CPU20及びメモリ30は、ハードディスク40に格納されたスペクトル解析及びスペクトルチャート表示のためのプログラム41とOS42と共働して、測定部10から出力される蛍光の強度値を含む測定データから解析関数を用いて解析データを生成する。解析データは、測定データから、線形関数と対数関数とを関数要素として含み、強度値を変数とする解析関数を用いて生成される。
処理部は、解析データの生成の際、蛍光色素で標識していない細胞(非標識細胞)などのネガティブコントロール用の微小粒子(対照サンプル)を測定して得た解析データを利用してバックグランド値の補正を行う。バックグランド値の補正は、測定サンプルの測定データから対照サンプルの測定データ値を減算することにより行われる。
また、CPU20、メモリ30及びハードディスク40を含んで構成される処理部は、蛍光の強度値を各受光素子(ここではチャネル1〜32のPMT)の検出波長域幅で補正して第一の補正強度値を算出する補正処理を行う。さらに、処理部は、第一の補正強度値を各PMTの感度データを用いて補正して第二の補正強度値を算出する補正処理を行う。
第一の補正強度値の算出は、各PMTで取得された蛍光の強度値を、それぞれのPMTの検出波長域幅で除すことにより行われる。
J1[k、n]=I[k、n]/(H[k]−L[k])
第二の補正強度値の算出は、各PMTにおける第一の補正強度値を、それぞれのPMTの相対感度で除すことにより行われる。
J2[k、n]=J1[k、n]/S[k]
処理部は、一の軸を検出波長域に対応する値とし、他の一の軸を解析関数の出力値とするスペクトルチャートを生成して表示部60に表示させる。このスペクトルチャートは、検出波長域に対応する値としてPMTのチャネル番号又は検出波長を横軸とし、解析関数の出力値を縦軸にとったものとできる(後掲の図5及び図16の(C)参照)。
本技術に係るスペクトル解析プログラム及びスペクトルチャート表示プログラムは、上述のスペクトル解析装置における解析データ生成及びデータ表示の各ステップを実行するものである。
(1)測定対象物からの光を検出波長域が異なる複数の受光素子により検出して取得された前記光の強度値を含む測定データから、線形関数と対数関数とを関数要素とし、前記強度値を変数とする解析関数を用いて、解析データを生成する処理部を有するスペクトル解析装置。
(2)前記解析データを、一の軸を前記検出波長域に対応する値とし、他の一の軸を前記解析関数の出力値とするスペクトルチャートによって表示する表示部を有する上記(1)記載のスペクトル解析装置。
(3)前記処理部は、前記解析関数として、前記測定データのうち前記強度値が所定の値より小さいデータに対しては、前記線形関数を主たる関数要素とし、かつ、前記前記測定データのうち前記強度値が前記所定の値より大きいデータに対しては、前記対数関数を主たる関数要素とする関数を適用して、前記解析データを生成する上記(2)記載のスペクトル解析装置。
(4)前記処理部は、前記解析関数として、前記測定データのうち所定の値より前記強度値が小さいデータに対しては、前記線形関数の要素をより強く、かつ、前記前記測定データのうち前記所定の値より前記強度値が大きいデータに対しては、前記対数関数の要素をより強く適用して、前記解析データを生成する上記(2)又は(3)記載のスペクトル解析装置。
(5)前記表示部は、前記出力値の軸を、該出力値が所定値よりも大きい領域では対数軸とし、かつ、該出力値が所定値よりも小さい領域では線形軸として、前記スペクトルチャートを表示する上記(4)記載のスペクトル解析装置。
(6)前記処理部は、測定サンプルからの光を検出波長域が異なる複数の受光素子により検出して得られる強度値を含む測定データから、対照サンプルからの光を検出波長域が異なる複数の受光素子により検出して得られる強度値を含む測定データを減算した後、線形関数と対数関数とを関数要素として含み、前記強度値を変数とする解析関数を用いて補正された解析データを生成し、前記表示部は、補正された解析データを前記スペクトルチャートによって表示する上記(2)〜(5)のいずれかに記載のスペクトル解析装置。
(7)前記測定データを、測定対象物からの光を分光し、検出波長域が異なる複数の受光素子が配列された受光素子アレイにより検出して取得された前記光の強度値を含むものとする上記(1)〜(6)のいずれかに記載のスペクトル解析装置。
(8)前記処理部は、前記強度値を各受光素子の検出波長域幅で補正し、前記解析データを生成する上記(1)〜(7)のいずれかに記載のスペクトル解析装置。
(9)前記測定対象物が微小粒子であり、該微小粒子の光学特性を前記スペクトルチャートにより表示する上記(1)〜(8)のいずれかに記載のスペクトル解析装置。
(10)前記表示部は、前記スペクトルチャートを多色表示する上記(2)〜(9)のいずれかに記載のスペクトル解析装置。
(11)前記表示部は、前記微小粒子の頻度情報を反映した色相、彩度及び/又は明度により前記スペクトルチャートを多色表示する上記(9)又は(10)記載のスペクトル解析装置。
1.スペクトルチャートの生成とバックグランド補正
図2に示した構成の測定部を備えたスペクトル型フローサイトメータを試作した。光源には、波長488nmのレーザーダイオードと波長638nmのレーザーダイオードを用いた。また、分光素子には、複数のプリズムを組み合わせたプリズムアレイを用いた。受光素子アレイには、32チャネルのPMTアレイを使用し、波長500nmから800nmの蛍光を分光検出した。
2.受光素子の検出波長域幅及び相対感度による補正
試作した装置において、各PMTの検出波長域を決定したグラフを図8に示す。グラフ中の「×」は各チャネルのPMTの検出下限波長(L[k])を、「○」は検出上限波長(H[k])を示す。ここで、kは1〜32の整数を表す。各PMTの検出波長域幅(H[k]−L[k])は、チャネル番号が大きい長波長側のPMTほど広くなっていることが確認される。なお、波長638nm付近の蛍光を検出するチャネル21番前後のPMTでは、波長638nmの光源からのレーザー光の漏れ込みを防止する光学フィルタによって、検出される蛍光も制限されている。
Claims (17)
- 測定対象物からの光を検出波長域が異なる複数の受光素子により検出して取得された前記光の強度値を含む測定データから、
線形関数と対数関数とを関数要素として含み、前記強度値を変数とする解析関数を用いて、
解析データを生成する処理部を有するスペクトル解析装置。 - 前記解析データを、一の軸を前記検出波長域に対応する値とし、他の一の軸を前記解析関数の出力値とするスペクトルチャートによって表示する表示部を有する請求項1記載のスペクトル解析装置。
- 前記処理部は、前記解析関数として、前記測定データのうち前記強度値が所定の値より小さいデータに対しては、前記線形関数を主たる関数要素とし、かつ、前記前記測定データのうち前記強度値が前記所定の値より大きいデータに対しては、前記対数関数を主たる関数要素とする関数を適用して、前記解析データを生成する請求項2記載のスペクトル解析装置。
- 前記処理部は、前記解析関数として、前記測定データのうち所定の値より前記強度値が小さいデータに対しては、前記線形関数の要素をより強く、かつ、前記前記測定データのうち前記所定の値より前記強度値が大きいデータに対しては、前記対数関数の要素をより強く適用して、前記解析データを生成する請求項2記載のスペクトル解析装置。
- 前記表示部は、前記出力値の軸を、該出力値が所定値よりも大きい領域では対数軸とし、かつ、該出力値が所定値よりも小さい領域では線形軸として、前記スペクトルチャートを表示する請求項4記載のスペクトル解析装置。
- 前記処理部は、測定サンプルからの光を検出波長域が異なる複数の受光素子により検出して得られる強度値を含む測定データから、
対照サンプルからの光を検出波長域が異なる複数の受光素子により検出して得られる強度値を含む測定データを減算した後、
線形関数と対数関数とを関数要素として含み、前記強度値を変数とする解析関数を用いて補正された解析データを生成し、
前記表示部は、補正された解析データを前記スペクトルチャートによって表示する請求項5記載のスペクトル解析装置。 - 前記測定データを、測定対象物からの光を分光し、検出波長域が異なる複数の受光素子が配列された受光素子アレイにより検出して取得された前記光の強度値を含むものとする請求項6記載のスペクトル解析装置。
- 前記処理部は、前記強度値を各受光素子の検出波長域幅で補正し、前記解析データを生成する請求項7記載のスペクトル解析装置。
- 前記測定対象物が微小粒子であり、該微小粒子の光学特性を前記スペクトルチャートにより表示する請求項8記載のスペクトル解析装置。
- 前記表示部は、前記スペクトルチャートを多色表示する請求項9記載のスペクトル解析装置。
- 前記表示部は、前記微小粒子の頻度情報を反映した色相、彩度及び/又は明度により前記スペクトルチャートを多色表示する請求項10記載のスペクトル解析装置。
- 請求項11記載のスペクトル解析装置を備える微小粒子測定装置。
- スペクトル型フローサイトメータである請求項12記載の微小粒子測定装置。
- 測定対象物からの光を検出波長域が異なる複数の受光素子により検出して取得された前記光の強度値を含む測定データから、
線形関数と対数関数とを関数要素として含み、前記強度値を変数とする解析関数を用いて、
解析データを生成する手順を含むスペクトル解析方法。 - 測定対象物からの光を検出波長域が異なる複数の受光素子により検出して取得された前記光の強度値を含む測定データから、線形関数と対数関数とを関数要素として含み、前記強度値を変数とする解析関数を用いて生成した解析データを、
一の軸を前記検出波長域に対応する値とし、他の一の軸を前記解析関数の出力値とするスペクトルチャートによって表示する手順を含むスペクトルチャート表示方法。 - 測定対象物からの光を検出波長域が異なる複数の受光素子により検出して取得された前記光の強度値を含む測定データから、
線形関数と対数関数とを関数要素として含み、前記強度値を変数とする解析関数を用いて、
解析データを生成するステップを実行するスペクトル解析プログラム。 - 測定対象物からの光を検出波長域が異なる複数の受光素子により検出して取得された前記光の強度値を含む測定データから、線形関数と対数関数とを関数要素として含み、前記強度値を変数とする解析関数を用いて生成した解析データを、
一の軸を前記検出波長域に対応する値とし、他の一の軸を前記解析関数の出力値とするスペクトルチャートによって表示するステップを実行するスペクトルチャート表示プログラム。
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