JP4606518B2 - 蛍光検出装置及び蛍光検出方法 - Google Patents
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Description
(フローサイトメータの全体構成)
まず、図1を参照して、本実施形態のフローサイトメータの全体構成について説明する。図1は、本発明の強度変調したレーザ光による蛍光検出装置を用いたフローサイトメータ10の一例を示す概略構成図である。
制御・処理部28は、信号生成部40と、信号処理部42と、コントローラ44と、を含む。信号生成部40は、レーザ光源部22からのレーザ光を強度変調させる。また、信号処理部42は、試料12からの蛍光信号を識別する。また、コントローラ44は、フローサイトメータ10の全動作を管理する。
管路30は、高速流を形成するシース液に試料12を含ませて流し、ラミナーシースフローを形成する。このフローは、例えば、流路径が100μmであり、流速が1〜10m/秒である。また、試料12としてマイクロビーズを用いる場合、マイクロビーズの球径は数μm〜30μmである。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試料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こともできる。
レーザ光源部22は、所定の周波数で強度変調したレーザ光を出射する。レーザ光源部22には、管路30中の所定の位置に集束するようにレンズ系が設けられる。レーザ光が集束する位置(測定点)において、試料12が測定される。
次に、図2を参照して、レーザ光源部22について説明する。図2は、レーザ光源部22の構成の一例を示す概略構成図である。
図1に戻り、受光部25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いる。受光部25は、測定点を通過する試料12によってレーザ光が前方散乱されることにより、試料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ている。受光部25から出力される信号は、制御・処理部28に供給される。受光部25から出力される信号は、制御・処理部28において、試料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。
次に、図4を参照して、制御・処理部28の概略構成について説明する。図4は、制御・処理部28の一例を示す概略構成図である。制御・処理部28は、信号生成部40と、信号処理部42と、コントローラ44と、を備える。レーザ光の強度を変調させる変調信号を生成する光源制御部は、信号生成部40及びコントローラ44によって形成される。
コントローラ44は、システム制御器60と、ローパスフィルタ62と、アンプ64と、A/D変換器66を備えている。
次に、図5を参照して、分析装置(コンピュータ)80の概略構成について説明する。図5は、分析装置(コンピュータ)80の一例を示す概略構成図である。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。分析装置80は、CPU82、メモリ84、入出力ポート94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位相遅れ取得ユニット86、蛍光緩和時間取得ユニット88、重み係数取得ユニット90、平均蛍光緩和時間取得ユニット92、を備える。また、分析装置80には、ディスプレイ100が接続されている。
上記式(1)、(2)より、tanθは下記式(3)で表される。
第1の実施形態においては、発振器を2つ設け、それぞれの周波数が異なる構成としたが、発振器を3つ以上設け、それぞれの周波数が異なるような構成としてもよい。本実施形態では発振器を3つ設け、周波数はf1を30MHz、f2を15MHz、f3を7.5MHzとする。位相遅れ取得ユニット86は、周波数f1、f2、f3のそれぞれに対する位相遅れθω1、θω2、θω3を求める。
上記式(5)から明らかなように、蛍光緩和時間τが小さい領域では、変調角周波数ωが大きいほど位相遅れθの変化量(δθ/δτ)が大きくなる。一方、蛍光緩和時間τが大きい領域では、変調角周波数ωが小さいほど位相遅れθの変化量(δθ/δτ)が大きくなる。
第2の実施形態においては、蛍光緩和時間τに応じて、重み係数m(θω1)、m(θω2)、m(θω3)の大小関係を規定したが、本実施形態では重み係数m(θω1)、m(θω2)、m(θω3)の値として0又は1のみを用いた点が第2の実施形態と異なる。その他の構成については、第2の実施形態と同様である。
12 試料
20 信号処理装置
22 レーザ光源部
23 光源
24a,24b レンズ系
25,26 受光部
27 光電変換器
28 制御・処理部
30 管路
32 回収容器
34 レーザドライバ
40 信号生成部
42 信号処理部
44 コントローラ
46a,46b 発振器
48a,48b,48d パワースプリッタ
48c パワーデバイダ
50a,50b,50c,54,55,64 アンプ
58,59 IQミキサ
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 位相遅れ取得ユニット
88 蛍光緩和時間取得ユニット
90 重み係数取得ユニット
92 平均蛍光緩和時間取得ユニット
94 入出力ポート
100 ディスプレイ
Claims (4)
- 測定対象物にレーザ光を照射することにより前記測定対象物が発する蛍光を受光し、このとき得られる蛍光信号の信号処理を行う蛍光検出装置であって、
前記測定対象物にレーザ光を照射するレーザ光源部と、
前記レーザ光を照射された前記測定対象物が発する蛍光の蛍光信号を出力する受光部と、
前記レーザ光源部から出射されるレーザ光の強度を時間変調させる変調信号であって、少なくとも2つの周波数の信号を合成した信号である変調信号を生成する光源制御部と、
前記受光部から出力された蛍光信号と前記変調信号とを用いて、前記測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求める処理部と、を有し、
前記処理部は、前記少なくとも2つの周波数成分における、前記変調信号に対する前記蛍光信号の位相遅れを求め、前記位相遅れを用いて各周波数成分における蛍光緩和時間を求め、前記蛍光緩和時間に対する前記位相遅れの変化量が大きいほど値が大きくなる重み係数を用いて、前記蛍光緩和時間の重み付け平均を行って平均蛍光緩和時間を求めることを特徴とする蛍光検出装置。 - 前記少なくとも2つの周波数のうち1つの周波数の値は、他の周波数の値の2倍以上である、請求項1に記載の蛍光検出装置。
- 測定対象物にレーザ光を照射することにより前記測定対象物が発する蛍光を受光し、このとき得られる蛍光信号の信号処理を行う蛍光検出方法であって、
前記測定対象物にレーザ光を照射する工程と、
前記レーザ光を照射された前記測定対象物が発する蛍光の蛍光信号を出力する工程と、
前記レーザ光の強度を時間変調させる変調信号であって、少なくとも2つの周波数の信号を合成した信号である変調信号を生成する工程と、
前記蛍光信号と前記変調信号とを用いて、前記測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を求める工程と、を有し、
前記蛍光緩和時間を求める工程は、
前記少なくとも2つの周波数成分における、前記変調信号に対する前記蛍光信号の位相遅れを求める工程と、
前記位相遅れを用いて各周波数における蛍光緩和時間を求める工程と、
前記蛍光緩和時間に対する前記位相遅れの変化量が大きいほど値が大きくなる重み係数を用いて、前記蛍光緩和時間の重み付け平均を行って平均蛍光緩和時間を求める工程と、
を有することを特徴とする蛍光検出方法。 - 前記少なくとも2つの周波数のうち1つの周波数の値は、他の周波数の値の2倍以上である、請求項3に記載の蛍光検出方法。
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