JP5324487B2 - Calibration apparatus for fluorescence detection, calibration method for fluorescence detection, and fluorescence detection apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To calibrate a fluorescence detector constituted so as to perform the accurate detection of fluorescence when the fluorescence emitted from a measuring target is detected by receiving the irradiation of a laser beam. <P>SOLUTION: When the fluorescence detector is calibrated, first, the transmission of the electric signal which is generated from the measuring laser beam modulated in intensity using a modulation signal by photoelectric conversion is delayed. A light detection element detects the calibrating laser beam outputted on the basis of the electric signal delayed in transmission to output a calibrating light detection signal. Furthermore, the calibrating light detection signal is mixed with the modulation signal to generate calibrating light detection data containing data of a phase and intensity. Thereafter, a calibrating phase delay to the modulation signal of the calibrating light detection signal is calculated and a phase delay caused by a transmitting delay time of the electric signal is subtracted from the calculated calibrating phase delay to calculate a system phase delay. When fluorescence is detected, the system phase delay is used to correct the measured phase delay. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、レーザ光の照射を受けることにより測定対象物が発する蛍光を検出する蛍光検出装置に用いる蛍光検出用較正装置、及び蛍光検出用較正方法、さらに、この較正方法を実施する蛍光検出装置に関する。   The present invention relates to a fluorescence detection calibration apparatus used in a fluorescence detection apparatus that detects fluorescence emitted from a measurement object by being irradiated with a laser beam, a fluorescence detection calibration method, and a fluorescence detection apparatus that implements this calibration method. About.

医療、生物分野では、フローサイトメータが広く用いられている。このフローサイトメータは、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光電子増倍管やアバランシェフォトダイオード等の光電変換器を用いて受光して、細胞や遺伝子等の生体物質の種類や頻度、さらには、測定対象物の特性を分析する。   In the medical and biological fields, flow cytometers are widely used. This flow cytometer uses a photoelectric converter such as a photomultiplier tube or an avalanche photodiode to receive fluorescence emitted from a measurement object by irradiating a laser beam, and the types of biological substances such as cells and genes Analyze the frequency and also the characteristics of the measurement object.

具体的には、フローサイトメータは、細胞、DNA、RNA、酵素、蛋白等の生体物質等の分析対象物を蛍光試薬でラベル化して作った測定対象物を、圧力を与えて毎秒略10m以内の速度で管路内を流れるシース液に流してラミナーシースフローを形成する。このフロー中の測定対象物にフローサイトメータがレーザ光を照射することにより、フローサイトメータは、分析対象物に付着した蛍光色素が発する蛍光を受光し、この蛍光を分析対象物のラベルとして識別することで分析対象物を特定する。   Specifically, a flow cytometer is used to measure a measurement object made by labeling a biological substance such as a cell, DNA, RNA, enzyme, protein or the like with a fluorescent reagent within about 10 m per second by applying pressure. The laminar sheath flow is formed by flowing into the sheath liquid flowing through the pipe line at a speed of 2 mm. When the flow cytometer irradiates the measurement object in the flow with laser light, the flow cytometer receives the fluorescence emitted by the fluorescent dye attached to the analysis object and identifies this fluorescence as the label of the analysis object. By doing so, the analysis object is specified.

このフローサイトメータは、例えば、細胞内のDNA、RNA、酵素、蛋白質等の細胞内相対量を計測し、またこれらの働きを短時間で解析することができる。また、フローサイトメータは、所定のタイプの細胞や染色体を蛍光によって判別し、判別した細胞や染色体のみを、セル・ソータ等を用いて、生きた状態で短時間で選別収集する。
これのフローサイトメータの使用においては、より多くの測定対象物を、短時間に正確に蛍光の情報から特定することが要求されている。
This flow cytometer can measure, for example, the relative amounts of intracellular DNA, RNA, enzymes, proteins, and the like, and can analyze their functions in a short time. Further, the flow cytometer discriminates a predetermined type of cell or chromosome by fluorescence, and selects and collects only the identified cell or chromosome in a living state in a short time using a cell sorter or the like.
In the use of such a flow cytometer, it is required to specify more measurement objects accurately from fluorescent information in a short time.

例えば、測定対象物である試料にレーザ光を照射することにより試料からの蛍光を受信して信号処理を行う際、信号処理により、多数の蛍光の種類を識別することができ、特に短時間で効率よく蛍光を識別する蛍光検出装置が知られている(特許文献1)。
例えば、蛍光検出装置は、測定対象の試料に照射するレーザ光を出射するレーザ光源部と、レーザ光の照射された試料から発する蛍光を受光し、その蛍光信号を出力する受光部と、レーザ光源部から出射するレーザ光の強度を時間変調させるために所定の周波数の変調信号を生成する制御・処理部と、受光部で出力された蛍光信号から、変調信号を用いて測定対象物の蛍光の蛍光緩和時間を算出する分析装置と、を有する。
For example, when signal processing is performed by receiving fluorescence from a sample by irradiating a sample that is a measurement object, signal processing can identify many types of fluorescence, especially in a short time. A fluorescence detection apparatus for efficiently identifying fluorescence is known (Patent Document 1).
For example, a fluorescence detection apparatus includes a laser light source unit that emits laser light that irradiates a sample to be measured, a light source that receives fluorescence emitted from the sample irradiated with the laser light, and outputs a fluorescence signal thereof, and a laser light source. A control / processing unit that generates a modulation signal of a predetermined frequency to time-modulate the intensity of the laser light emitted from the unit, and the fluorescence signal output from the light receiving unit, using the modulation signal, the fluorescence of the measurement object And an analyzer for calculating the fluorescence relaxation time.

特開2006−226698号公報JP 2006-226698 A

上記蛍光検出装置は、蛍光信号の、レーザ光の変調に対する位相遅れを求め、この位相遅れに基づいて蛍光緩和時間を算出する。しかし、蛍光緩和時間を算出するための基となる位相遅れは、蛍光検出装置の構造自体に起因する蛍光信号の位相遅れを含むため、算出した位相遅れを補正する必要がある。
蛍光検出装置の構造自体に起因する位相遅れは、例えば、レーザ光の光路を伝送する伝送時間や伝送線を伝送する蛍光信号の伝送時間に起因する位相ずれや、レーザ光の出射に用いる変調信号と蛍光信号の検波に用いる変調信号との間の位相ずれ等を含む。このため、蛍光検出装置は、これらの位相ずれを除去する補正をする。
The fluorescence detection apparatus obtains a phase delay of the fluorescence signal with respect to the modulation of the laser light, and calculates a fluorescence relaxation time based on the phase delay. However, since the phase delay that is the basis for calculating the fluorescence relaxation time includes the phase delay of the fluorescence signal caused by the structure of the fluorescence detection device itself, it is necessary to correct the calculated phase delay.
The phase delay due to the structure of the fluorescence detection device itself is, for example, a phase shift caused by the transmission time for transmitting the optical path of the laser beam, the transmission time of the fluorescence signal transmitting through the transmission line, or the modulation signal used for emitting the laser beam. And a phase shift between the modulated signal used for detection of the fluorescence signal and the like. For this reason, the fluorescence detection apparatus performs correction to remove these phase shifts.

上記補正のためには、例えば、蛍光緩和時間が既知の蛍光色素を用いて蛍光検出装置で計測したとき、計測により得られる蛍光緩和時間が、既知の蛍光緩和時間に一致するように、較正のために用いる参照位相遅れを求める方法が考えられる。具体的には、蛍光検出装置において求めた蛍光データから参照位相遅れを減算し、この減算結果の位相遅れを用いて算出する蛍光緩和時間が、既知の蛍光緩和時間になるように、参照位相遅れを求める。   For the correction, for example, when a fluorescence detection device is used to measure the fluorescence relaxation time with a known fluorescence dye, the calibration relaxation time is set so that the fluorescence relaxation time obtained by the measurement matches the known fluorescence relaxation time. For this purpose, a method for obtaining the reference phase delay can be considered. Specifically, the reference phase lag is subtracted from the fluorescence data obtained in the fluorescence detection apparatus, and the reference phase lag is calculated so that the fluorescence relaxation time calculated using the phase lag of the subtraction result becomes a known fluorescence relaxation time. Ask for.

しかし、蛍光色素が固有に持つ蛍光緩和時間は、経年変化し、また、蛍光色素の保管条件によって、蛍光緩和時間が変化する。さらに、蛍光緩和時間の計測の際の温度条件によって蛍光緩和時間も変化する。このために、参照位相遅れを蛍光色素を用いて求めるのは必ずしも信頼性の点で好ましくない。また、蛍光検出装置において複数の蛍光検出のために複数の受光チャンネルを用いる場合、受光チャンネル毎に蛍光色素を変えて参照位相遅れを求める必要があり、補正の処理が煩雑になる。また、蛍光色素の蛍光緩和時間は計測方法によって微妙に値が異なるため、既知の蛍光緩和時間の値を用いることは必ずしも適切でない場合もある。
以上の理由から、既知の蛍光色素を用いて求めた参照位相遅れを求めて、補正に用いることは、正確な蛍光緩和時間を算出する上で好ましくない場合がある。
However, the fluorescence relaxation time inherent to the fluorescent dye changes over time, and the fluorescence relaxation time changes depending on the storage conditions of the fluorescent dye. Furthermore, the fluorescence relaxation time also changes depending on the temperature condition when measuring the fluorescence relaxation time. For this reason, it is not always preferable from the viewpoint of reliability to obtain the reference phase delay using a fluorescent dye. Further, when a plurality of light receiving channels are used for detecting a plurality of fluorescence in the fluorescence detection apparatus, it is necessary to obtain a reference phase delay by changing the fluorescent dye for each light receiving channel, and the correction process becomes complicated. Further, since the value of the fluorescence relaxation time of the fluorescent dye varies slightly depending on the measurement method, it may not always be appropriate to use a known fluorescence relaxation time value.
For the above reasons, obtaining the reference phase delay obtained using a known fluorescent dye and using it for correction may not be preferable in calculating an accurate fluorescence relaxation time.

そこで、本発明は、レーザ光の照射を受けることにより測定対象物が発する蛍光を検出するとき、正確な蛍光検出を行うことができるように蛍光検出装置を較正するための蛍光検出用較正方法、蛍光検出用較正装置、及びこの較正装置を用いた蛍光検出装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a fluorescence detection calibration method for calibrating a fluorescence detection apparatus so that accurate fluorescence detection can be performed when detecting fluorescence emitted from a measurement object by receiving laser light irradiation, An object of the present invention is to provide a fluorescence detection calibration apparatus and a fluorescence detection apparatus using the calibration apparatus.

本発明の一態様は、レーザ光の照射を受けることにより測定対象物が発する蛍光の蛍光信号を処理する、蛍光検出装置である。
当該蛍光検出装置は、
測定用レーザ光を、所定の周波数の変調信号で強度変調して出射する発光素子と、
測定位置に位置する測定対象物が前記測定用レーザ光の照射を受けることにより発する蛍光を受光して、蛍光信号を出力する受光素子と、
前記蛍光信号を前記周波数の変調信号とミキシングすることにより、位相および強度の情報を含む蛍光データを生成する第1の処理部と、
前記蛍光データを、予め取得した参照位相遅れを用いて較正することにより、前記蛍光の、前記変調信号に対する位相遅れを算出し、算出した前記位相遅れを用いて前記蛍光の蛍光緩和時間を算出する第2の処理部と、
前記参照位相遅れを取得するために測定対象物に代えて前記測定位置に配置される較正ユニットであって、前記測定用レーザ光の伝送、あるいは前記測定用レーザ光から光電変換された電気信号の伝送を遅延させる遅延調整部を備え、前記測定用レーザ光、あるいは前記電気信号に基づいて出力される較正用レーザ光を前記受光素子に導く蛍光検出用較正ユニットと、を有する。
One embodiment of the present invention is a fluorescence detection device that processes a fluorescence signal of fluorescence emitted from a measurement object when irradiated with laser light.
The fluorescence detection device is
A light emitting element for emitting intensity-modulated laser light for measurement with a modulation signal of a predetermined frequency;
A light receiving element that receives the fluorescence emitted by the measurement object located at the measurement position by being irradiated with the measurement laser light, and outputs a fluorescence signal;
A first processing unit that generates fluorescence data including phase and intensity information by mixing the fluorescence signal with the modulation signal of the frequency;
By calibrating the fluorescence data using a reference phase delay acquired in advance, a phase delay of the fluorescence with respect to the modulation signal is calculated, and a fluorescence relaxation time of the fluorescence is calculated using the calculated phase delay. A second processing unit;
A calibration unit arranged at the measurement position in place of a measurement object to obtain the reference phase delay, the transmission of the measurement laser light, or the electrical signal photoelectrically converted from the measurement laser light A fluorescence adjustment calibration unit that includes a delay adjustment unit that delays transmission and guides the measurement laser light or the calibration laser light output based on the electrical signal to the light receiving element.

前記蛍光検出装置において、前記受光素子は、前記較正用レーザ光を受光して較正用受光信号を出力し、前記第1の処理部は、前記較正用受光信号を前記周波数の変調信号とミキシングすることにより、位相の情報を含む較正用受光データを生成し、前記第2の処理部は、前記較正用受光データから、前記較正用受光信号の、前記変調信号に対する較正用位相遅れを算出し、算出した前記較正用位相遅れから、前記遅延調整部で設定された伝送の遅延時間に由来する位相遅れを含む蛍光検出用較正ユニットに由来する位相遅れを減算することにより、前記参照位相遅れを算出する、ことが好ましい。   In the fluorescence detection device, the light receiving element receives the calibration laser light and outputs a calibration light reception signal, and the first processing unit mixes the calibration light reception signal with the frequency modulation signal. Thus, the calibration light reception data including phase information is generated, and the second processing unit calculates a calibration phase delay of the calibration light reception signal with respect to the modulation signal from the calibration light reception data, The reference phase delay is calculated by subtracting the phase delay derived from the fluorescence detection calibration unit including the phase delay derived from the transmission delay time set by the delay adjustment unit from the calculated calibration phase delay. It is preferable to do.

また、前記蛍光検出用較正ユニットの前記遅延調整部は、前記電気信号の伝送を遅延させる遅延回路を備え、前記蛍光検出用較正ユニットは、前記測定用レーザ光を受信し光電変換することにより、前記電気信号を生成する較正用受光素子と、前記遅延調整部により遅延した電気信号に基づいて前記較正用レーザ光を出射する較正用発光素子と、を有する、ことが好ましい。   The delay adjustment unit of the calibration unit for fluorescence detection includes a delay circuit that delays transmission of the electrical signal, and the calibration unit for fluorescence detection receives and photoelectrically converts the measurement laser beam, It is preferable to include a calibration light-receiving element that generates the electrical signal and a calibration light-emitting element that emits the calibration laser light based on the electrical signal delayed by the delay adjustment unit.

あるいは、前記蛍光検出用較正ユニットの前記遅延調整部は、前記電気信号の伝送線路長を可変に調整するラインストレッチャを備える、ことも同様に好ましい。   Alternatively, it is also preferable that the delay adjustment unit of the fluorescence detection calibration unit includes a line stretcher that variably adjusts the transmission line length of the electrical signal.

また、本発明の別の一態様は、測定用レーザ光の照射を受光素子で受けることにより測定対象物が発する蛍光を検出する蛍光検出装置に用いる蛍光検出用較正装置である。
当該蛍光検出用較正装置は、前記測定用レーザ光を取り込んで、前記測定用レーザ光の伝送、あるいは前記測定用レーザ光から光電変換された電気信号の伝送を遅延させる遅延調整部を備え、前記測定用レーザ光、あるいは前記電気信号に基づいて出力される較正用レーザ光を、前記蛍光検出装置の蛍光を受光する受光素子に導く。
Another embodiment of the present invention is a fluorescence detection calibration apparatus used for a fluorescence detection apparatus that detects fluorescence emitted from a measurement object by receiving a measurement laser beam by a light receiving element.
The calibration apparatus for fluorescence detection includes a delay adjustment unit that takes in the measurement laser light and delays transmission of the measurement laser light or electrical signal photoelectrically converted from the measurement laser light, The measurement laser beam or the calibration laser beam output based on the electrical signal is guided to a light receiving element that receives the fluorescence of the fluorescence detection device.

前記蛍光検出用較正装置において、前記遅延調整部は、前記電気信号の伝送を遅延させる遅延回路を備え、さらに、前記測定用レーザ光を受信し光電変換することにより、前記電気信号を生成する較正用受光素子と、前記遅延調整部により遅延した電気信号に基づいて較正用レーザ光を出射する較正用発光素子と、を備えることが好ましい。   In the fluorescence detection calibration apparatus, the delay adjustment unit includes a delay circuit that delays transmission of the electrical signal, and further, a calibration that generates the electrical signal by receiving and photoelectrically converting the measurement laser beam. It is preferable to include a light receiving element for calibration and a light emitting element for calibration that emits a calibration laser beam based on the electrical signal delayed by the delay adjustment unit.

あるいは、前記遅延調整部は、前記電気信号の伝送線路長を可変に調整するラインストレッチャを備える、ことも同様に好ましい。   Alternatively, it is also preferable that the delay adjustment unit includes a line stretcher that variably adjusts the transmission line length of the electrical signal.

さらに、本発明の別の一態様は、レーザ光の照射を受けることにより測定対象物が発する蛍光の蛍光信号を処理する、蛍光検出装置に用いる較正方法である。その際、前記蛍光検出装置は、
測定用レーザ光を、所定の周波数の変調信号で強度変調して出射する発光素子と、
前記測定位置に位置する測定対象物が前記測定用レーザ光の照射を受けることにより発する蛍光を受光して、蛍光信号を出力する受光素子と、
前記蛍光信号を前記周波数の変調信号とミキシングすることにより、位相および強度の情報を含む蛍光データを生成する第1の処理部と、
前記蛍光データを、予め取得したシステム位相遅れを用いて較正することにより、前記蛍光の、前記変調信号に対する位相遅れを算出し、算出した前記位相遅れを用いて前記蛍光の蛍光緩和時間を算出する第2の処理部と、を有する。
蛍光検出の較正をするとき、
前記発光素子から測定用レーザ光を出射する第1ステップと、
前記測定用レーザ光の伝送、あるいは前記測定用レーザ光から光電変換された電気信号の伝送を遅延させる第2ステップと、
伝送が遅延した前記測定用レーザ光、あるいは前記電気信号に基づいて出力される較正用レーザ光を前記受光素子が受光して較正用受光信号を出力する第3ステップと、
前記第1の処理部が、前記較正用受光信号を前記周波数の変調信号とミキシングすることにより、位相および強度の情報を含む較正用受光データを生成する第4ステップと、
前記第2の処理部が、前記較正用受光データから、前記較正用受光信号の、前記変調信号に対する較正用位相遅れを算出し、この算出した前記較正用位相遅れから、前記遅延調整部で設定された伝送の遅延時間に由来する位相遅れを含む前記第2ステップおよび前記第3ステップにおける位相遅れを減算することにより、前記システム位相遅れを算出する第5ステップと、前記第2の処理部で、前記システム位相遅れを用いて、前記蛍光データを較正する第6ステップと、を有する。
Furthermore, another aspect of the present invention is a calibration method used in a fluorescence detection apparatus that processes a fluorescence signal of fluorescence emitted from a measurement object when irradiated with laser light. In that case, the fluorescence detection device,
A light emitting element for emitting intensity-modulated laser light for measurement with a modulation signal of a predetermined frequency;
A light receiving element that receives fluorescence emitted by the measurement object positioned at the measurement position by being irradiated with the measurement laser light, and outputs a fluorescence signal;
A first processing unit that generates fluorescence data including phase and intensity information by mixing the fluorescence signal with the modulation signal of the frequency;
By calibrating the fluorescence data using a system phase delay acquired in advance, a phase delay of the fluorescence with respect to the modulation signal is calculated, and a fluorescence relaxation time of the fluorescence is calculated using the calculated phase delay. And a second processing unit.
When calibrating fluorescence detection,
A first step of emitting measurement laser light from the light emitting element;
A second step of delaying transmission of the measurement laser beam or transmission of an electrical signal photoelectrically converted from the measurement laser beam;
A third step in which the light-receiving element receives the calibration laser beam output based on the measurement laser beam delayed in transmission or the electrical signal and outputs a calibration light-receiving signal;
A fourth step in which the first processing unit generates calibration light reception data including phase and intensity information by mixing the calibration light reception signal with the modulation signal of the frequency;
The second processing unit calculates a calibration phase delay of the calibration light reception signal with respect to the modulation signal from the calibration light reception data, and is set by the delay adjustment unit from the calculated calibration phase delay. A fifth step of calculating the system phase lag by subtracting the phase lag in the second step and the third step including the phase lag derived from the transmission delay time, and the second processing unit Calibrating the fluorescence data using the system phase lag.

上記態様の蛍光検出用較正方法および蛍光検出用較正装置では、正確な参照位相遅れを算出することができる。したがって、上記態様の蛍光検出装置は、正確な蛍光検出を行うことができる。   In the fluorescence detection calibration method and the fluorescence detection calibration apparatus of the above aspect, an accurate reference phase delay can be calculated. Therefore, the fluorescence detection apparatus of the above aspect can perform accurate fluorescence detection.

本実施形態の蛍光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 detection apparatus of this embodiment. 図1に示すフローサイトメータに用いるレーザ光源部の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the laser light source part used for the flow cytometer shown in FIG. 図1に示すフローサイトメータに用いる受光部の一例の概略の構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the schematic structure of an example of the light-receiving part used for the flow cytometer shown in FIG. 図1に示すフローサイトメータに用いる制御・処理部の概略の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the outline of the control and the process part used for the flow cytometer shown in FIG. 図1に示すフローサイトメータに用いる分析装置の概略の構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the analyzer used for the flow cytometer shown in FIG. 図5に示す分析装置で行う補正を説明する図である。It is a figure explaining the correction | amendment performed with the analyzer shown in FIG. (a),(b)は、本実施形態の蛍光検出用較正装置の概略の構成を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the schematic structure of the calibration apparatus for fluorescence detection of this embodiment. 図5に示す分析装置で用いる較正用データの算出の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of calculation of the data for calibration used with the analyzer shown in FIG. 図7(b)に示す遅延回路の代わりに用いる同軸ラインストレッチャを説明する図である。It is a figure explaining the coaxial line stretcher used instead of the delay circuit shown in FIG.7 (b).

以下、本発明の蛍光検出用較正装置、蛍光検出用較正方法、および蛍光検出装置を詳細に説明する。   Hereinafter, a fluorescence detection calibration apparatus, a fluorescence detection calibration method, and a fluorescence detection apparatus according to the present invention will be described in detail.

(蛍光検出装置)
図1は、本実施形態の蛍光検出の較正に用いるフローサイトメータ10の概略構成図である。
以下説明する実施形態では、バッファー液に懸濁した、蛍光色素を有する生体物質Mを、測定対象物として説明するが、生体物質Mの他に所定の蛍光色素を備え、生体物質Mと生体結合をするマイクロビーズを生体物質Mとともにバッファー液に含ませ、生体物質M及びマイクロビーズを測定対象物とすることもできる。
(Fluorescence detector)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a flow cytometer 10 used for calibration of fluorescence detection according to the present embodiment.
In the embodiment described below, a biological substance M having a fluorescent dye suspended in a buffer solution will be described as an object to be measured. However, in addition to the biological substance M, a predetermined fluorescent dye is provided, and the biological substance M and the biological binding are provided. It is also possible to include the microbeads to be included in the buffer solution together with the biological material M, and use the biological material M and the microbeads as the measurement object.

フローサイトメータ10は、信号処理装置20と、分析装置(コンピュータ)80とを有する。信号処理装置20は、レーザ光の照射を受けることにより蛍光を発する生体物質Mをバッファー液に懸濁して構成された試料12にレーザ光を照射し、試料12中の生体物質Mが備える蛍光色素の発する蛍光の蛍光信号を検出して信号処理をする。分析装置(コンピュータ)80は、信号処理装置20で得られた処理結果から検出した蛍光の蛍光強度及び蛍光緩和時間を算出し、この算出結果を用いて試料12中の測定対象物の分析を行なう。   The flow cytometer 10 includes a signal processing device 20 and an analysis device (computer) 80. The signal processing device 20 irradiates a sample 12 configured by suspending a biological material M that emits fluorescence upon receiving laser light irradiation in a buffer solution, and the fluorescent dye included in the biological material M in the sample 12. Signal processing is performed by detecting the fluorescence signal emitted by The analysis device (computer) 80 calculates the fluorescence intensity and fluorescence relaxation time of the fluorescence detected from the processing result obtained by the signal processing device 20, and analyzes the measurement object in the sample 12 using this calculation result. .

信号処理装置20は、レーザ光源部22と、受光部24,26と、制御・処理部28と、管路30と、を有する。
制御・処理部28は、レーザ光源部22からのレーザ光を所定の変調周波数で強度変調させる変調信号を生成するために制御する制御部、及び試料12からの蛍光信号を識別する信号処理部を含む。管路30は、高速流を形成するシース液に、生体物質Mを含んだバッファー液からなる試料12を流してフローセルを形成する。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試料12中の生体物質Mを識別し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 includes a laser light source unit 22, light receiving units 24 and 26, a control / processing unit 28, and a conduit 30.
The control / processing unit 28 includes a control unit that controls to generate a modulation signal that modulates the intensity of the laser light from the laser light source unit 22 at a predetermined modulation frequency, and a signal processing unit that identifies the fluorescence signal from the sample 12. Including. The pipe line 30 forms a flow cell by flowing the sample 12 made of a buffer solution containing the biological material M into a sheath solution that forms a high-speed flow. A recovery container 32 is provided at the outlet of the conduit 30. The flow cytometer 10 may be configured such that a cell sorter for identifying and separating the biological material M in the sample 12 is arranged within a short time by laser light irradiation and separated into separate collection containers. it can.

レーザ光源部22は、所定の波長のレーザ光、例えばλ=405nm等のレーザ光を出射する部分である。レーザ光は、管路30中の所定の位置に集束するようにレンズ系23が設けられている。この集束位置は試料12の測定位置を形成する。   The laser light source unit 22 emits laser light having a predetermined wavelength, for example, laser light having a wavelength of λ = 405 nm. A lens system 23 is provided so that the laser beam is focused at a predetermined position in the pipe 30. This focusing position forms the measurement position of the sample 12.

図2は、レーザ光源部22の構成の一例を示す図である。
レーザ光源部22は、強度変調したレーザ光を出射する。レーザ光源部22は、例えば、青色のレーザ光BをCW(連続波)レーザ光として出射し、このCWレーザ光の強度を所定の周波数で変調する光源22aを有する。
さらに、レーザ光源部22は、レンズ系23と、レーザドライバ34と、を有する。レンズ系23は、レーザ光を管路30中の測定位置に集束させる。レーザドライバ34は、光源22aを駆動する。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the laser light source unit 22.
The laser light source unit 22 emits intensity-modulated laser light. The laser light source unit 22 includes, for example, a light source 22a that emits blue laser light B as CW (continuous wave) laser light and modulates the intensity of the CW laser light at a predetermined frequency.
Further, the laser light source unit 22 includes a lens system 23 and a laser driver 34. The lens system 23 focuses the laser beam on the measurement position in the pipe 30. The laser driver 34 drives the light source 22a.

これらの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る。レーザ光は、例えば5〜100mW程度の出力である。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定数に比べてやや長い、例えば10〜50MHzである。   For example, a semiconductor laser is used as a light source for emitting these laser beams. The laser beam has an output of about 5 to 100 mW, for example. On the other hand, the frequency (modulation frequency) for modulating the intensity of the laser beam is slightly longer than the fluorescence relaxation time constant, for example, 10 to 50 MHz.

光源22a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。レーザ光によって励起される蛍光色素は測定しようとする生体物質Mに付着されており、生体物質Mが測定対象物として管路30を通過する際、測定位置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 light source 22a oscillates in a predetermined wavelength band so that the laser light excites the fluorescent dye to emit fluorescence in a specific wavelength band. The fluorescent dye excited by the laser beam is attached to the biological material M to be measured, and when the biological material M passes through the conduit 30 as a measurement object, the fluorescent pigment is irradiated with the laser beam at the measurement position and specified. Fluoresce at wavelength.

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、測定位置を通過する生体物質Mによってレーザ光が前方散乱することにより、生体物質Mが測定位置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において生体物質Mが管路30中の測定位置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。
なお、生体物質Mが測定位置を通過する時間をTとし、生体物質Mの平均直径をD、フローセルを流れる生体物質Mの速度をVとし、レーザ光の測定位置におけるスポット幅をWとしたとき、時間Tは、T=(D+W)/Vとなる。この時間Tは既知の値である。信号処理装置20は、受光部24で生成されるトリガ信号を計測開始のタイミングとして、蛍光の検出を開始し、時間Tの2倍の時間2・Tの間計測を続行する。計測とは、時間Tの期間中、試料12の発する蛍光を受光して、後述する制御・処理部28にて信号処理を行い、分析装置80に位相差情報を供給することをいう。この計測により、測定位置を生体物質Mが通過するとき、受光部26が受光する蛍光の蛍光信号を収集する。
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 biological material M moves the measurement position by the forward scattering of the laser light by the biological material M passing through the measurement position. 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 for notifying the timing at which the biological material M passes through the measurement position in the conduit 30 in the control / processing unit 28.
In addition, when the time when the biological material M passes the measurement position is T, the average diameter of the biological material M is D, the velocity of the biological material M flowing through the flow cell is V, and the spot width at the measurement position of the laser beam is W The time T is T = (D + W) / V. This time T is a known value. The signal processing device 20 starts detection of fluorescence using the trigger signal generated by the light receiving unit 24 as a measurement start timing, and continues measurement for a time 2 · T that is twice the time T. The measurement means that during the period of time T, fluorescence emitted from the sample 12 is received, signal processing is performed by the control / processing unit 28 described later, and phase difference information is supplied to the analyzer 80. By this measurement, when the biological material M passes through the measurement position, the fluorescence signal of the fluorescence received by the light receiving unit 26 is collected.

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垂直方向であって、かつ管路30中の試料12の移動方向に対して垂直方向に配置されている。受光部26は、測定位置にて照射された試料12から発する蛍光を受光する光電変換器を備える。図3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 perpendicular to the emitting direction of the laser light emitted from the laser light source unit 22 and perpendicular to the moving direction of the sample 12 in the pipe 30. . The light receiving unit 26 includes a photoelectric converter that receives fluorescence emitted from the sample 12 irradiated at the measurement position. FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a schematic configuration of an example of the light receiving unit 26.

図3に示す受光部26は、試料12中の生体物質12から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、光電子増倍管等の光電変換器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。
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。
The light receiving unit 26 shown in FIG. 3 includes a lens system 26a that focuses a fluorescent signal from the biological material 12 in the sample 12, dichroic mirrors 26b 1 and 26b 2 , bandpass filters 26c 1 to 26c 3, and photomultiplier. And photoelectric converters 27a to 27c such as tubes.
The lens system 26a focuses the fluorescence incident on the light receiving unit 26 on the light receiving surfaces of the photoelectric converters 27a to 27c.
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.

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、蛍光色素の発する蛍光の波長帯域に対応して設定されている。バンドパスフィルタ26c〜26cがフィルタリングすることにより、光電変換器27a〜27cが所定の波長帯域の蛍光を取り込めるように、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は設定されている。 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 emitted by the fluorescent dye. The reflection wavelength band and the transmission wavelength band of the dichroic mirrors 26b 1 and 26b 2 are set so that the photoelectric converters 27a to 27c can capture fluorescence in a predetermined wavelength band by filtering by the band pass filters 26c 1 to 26c 3. ing.

光電変換器27a〜27cは、例えば光電子増倍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、受光する蛍光はレーザ光の変調信号に対して位相差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情報を持った蛍光信号となる。この蛍光信号は、増幅器で増幅されて、制御・処理部28に供給される。   The photoelectric converters 27a to 27c are sensors that include a sensor including, for example, 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 phase difference information with respect to the modulation signal of the laser light, the output electric signal is a fluorescence signal having phase difference information. The fluorescence signal is amplified by an amplifier and supplied to the control / processing unit 28.

制御・処理部28は、図4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、を有する。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。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のレーザドライバ34に供給するとともに、信号処理部42に供給する。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を検波する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 illustrated in FIG. 4, 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 generation unit 40 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 the generated modulation signal to the laser driver 34 of the laser light source unit 22, and the signal processing unit 42. To supply. 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 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試料12が発する蛍光の位相差情報を含む信号を処理する。信号処理部42は、アンプ54a〜54cと、パワースプリッタ56と、IQミキサ58a〜58cと、を有する。アンプ54a〜54cは、光電変換器27a〜27cから出力される蛍光信号を増幅する。パワースプリッタ56は、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。   The signal processing unit 42 processes a signal including phase difference information of fluorescence emitted from the sample 12 by irradiation with laser light, using the fluorescence signals output from the photoelectric converters 27a to 27c. The signal processing unit 42 includes amplifiers 54a to 54c, a power splitter 56, and IQ mixers 58a to 58c. The amplifiers 54a to 54c amplify the fluorescence signals output from the photoelectric converters 27a to 27c. The power splitter 56 distributes a modulated signal that is a sine wave signal supplied from the signal generation unit 40 to each of the amplified fluorescence signals.

IQミキサ58a〜58c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ミキシング(合成)する。具体的には、IQミキサ58a〜58c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(参照信号と同位相の信号成分)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(参照信号に対して90度の位相差のある信号成分)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。   The IQ mixers 58a to 58c mix (synthesize) the fluorescent signals supplied from the photoelectric converters 27a to 27c using the modulation signal supplied from the signal generator 40 as a reference signal. Specifically, each of the IQ mixers 58a to 58c multiplies the reference signal by the fluorescence signal (RF signal), and a processing signal including a cos component (signal component having the same phase as the reference signal) and a high-frequency component of the fluorescence signal. And a signal obtained by shifting the phase of the reference signal by 90 degrees is multiplied by the fluorescence signal to include a sin component of the fluorescence signal (a signal component having a phase difference of 90 degrees with respect to the reference signal) and a high-frequency component. A processing signal is calculated. 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に所定の周波数の変調信号(正弦波信号)を生成させるように制御し、さらに、信号処理部42にて求められた蛍光信号のcos成分の値及びsin成分の値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成分の値及びsin成分の値を求める部分である。   The controller 44 controls the signal generation unit 40 to generate a modulation signal (sine wave signal) having a predetermined frequency, and further, the value of the cos component and the sin component of the fluorescence signal obtained by the signal processing unit 42. This is a part for obtaining the value of the cos component and the value of the sin component of the fluorescence signal by removing the high frequency component from the processing signal including the value.

具体的には、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と、を有する。
システム制御器60は、信号処理装置20の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。ローパスフィルタ62は、信号処理部42で演算されたcos成分(Re成分)、sin成分(Im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。アンプ64は、高周波成分の取り除かれたcos成分(Re成分)、sin成分(Im成分)の処理信号を増幅する。A/D変換器66は、増幅された処理信号をサンプリングする。
システム制御器60は、レーザ光の強度変調のために、発振器46の発振周波数を定める。
コントローラ44は、デジタル化されたcos成分(Re成分)、sin成分(Im成分)の処理信号を、分析装置80に供給する。
Specifically, the controller 44 includes a system controller 60, a low-pass filter 62, an amplifier 64, and an A / D converter 66.
The system controller 60 gives instructions for operation control of each part of the signal processing device 20 and manages all operations of the flow cytometer 10. The low pass filter 62 removes the high frequency component from the processed signal obtained by adding the high frequency component to the cos component (Re component) and the sin component (Im component) calculated by the signal processing unit 42. The amplifier 64 amplifies the processing signal of the cos component (Re component) and the sin component (Im component) from which the high frequency component has been removed. The A / D converter 66 samples the amplified processing signal.
The system controller 60 determines the oscillation frequency of the oscillator 46 for intensity modulation of the laser light.
The controller 44 supplies the digitized cos component (Re component) and sin component (Im component) processing signals to the analyzer 80.

分析装置80は、生体物質Mの発する蛍光の蛍光強度と蛍光緩和時間を求め、試料12中の生体物質Mの蛍光の種類を、蛍光強度および蛍光緩和時間を用いて識別する。所定の蛍光色素を付着したマイクロビーズを試料12に含ませて、生体物質Mが生体結合するか否か等の生体物質Mの特性を調べることもできる。   The analyzer 80 obtains the fluorescence intensity and fluorescence relaxation time of the fluorescence emitted by the biological material M, and identifies the type of fluorescence of the biological material M in the sample 12 using the fluorescence intensity and fluorescence relaxation time. It is also possible to examine the characteristics of the biological material M, such as whether or not the biological material M is biologically bound, by including microbeads with a predetermined fluorescent dye attached to the sample 12.

図5は、分析装置80の構成を示す図である。
分析装置80は、CPU82及びメモリ84を有するコンピュータにより構成される。メモリ84に記憶されているソフトウェアを起動させることにより、分析装置80の各部分がソフトウェアモジュールとして形成される。具体的には、分析装置80は、ソフトウェアモジュールとして、蛍光強度算出部86と、位相遅れ算出部88と、蛍光緩和時間算出部90と、較正用データ算出部92と、を有する。勿論、これらの部分を専用回路で構成することもできる。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the analysis device 80.
The analysis device 80 is configured by a computer having a CPU 82 and a memory 84. By starting the software stored in the memory 84, each part of the analyzer 80 is formed as a software module. Specifically, the analysis device 80 includes, as software modules, a fluorescence intensity calculation unit 86, a phase delay calculation unit 88, a fluorescence relaxation time calculation unit 90, and a calibration data calculation unit 92. Of course, these parts can also be constituted by dedicated circuits.

蛍光強度算出部86は、A/D変換器66から供給された蛍光データについて、複素数(=(Re成分:cos成分の値)+j(Im成分:sin成分の))の絶対値を求めることで、蛍光強度を算出する。
位相遅れ算出部88は、A/D変換器66から供給された蛍光データの複素数の偏角(tan-1(蛍光データのIm成分/蛍光データのRe成分))を、位相遅れθmeasとして算出する。さらに、位相遅れ算出部88は、図6に示すように、算出した位相遅れθmeasから、後述する方法で予め得られたシステム位相遅れθsys(較正用データ)を減算することにより、蛍光色素が蛍光するときの位相遅れθflを算出する。システム位相遅れθsysは、較正用データ算出部92から供給される。
蛍光緩和時間算出部90は、位相遅れ算出部88で算出された位相遅れθflを用いて、蛍光緩和時間τをτ=1/(2πf)・tan(θfl)の式にしたがって算出する。ここで、fは、レーザ光の強度変調に用いた変調周波数である。蛍光緩和時間τをτ=1/(2πf)・tan(θfl)の式にしたがって算出することができるのは、蛍光現象が、1次の緩和過程に沿った変化を示すからである。
蛍光強度算出部86で算出された蛍光強度および蛍光緩和時間算出部90で算出された蛍光緩和時間は、図示されないプリンタやディスプレイ等の出力装置に出力される。また、分析対象物の分析のために用いられる。
The fluorescence intensity calculation unit 86 obtains the absolute value of a complex number (= (Re component: value of cos component) + j (Im component: sin component)) for the fluorescence data supplied from the A / D converter 66. The fluorescence intensity is calculated.
The phase delay calculation unit 88 calculates the complex argument (tan −1 (Im component of fluorescence data / Re component of fluorescence data)) of the fluorescence data supplied from the A / D converter 66 as the phase delay θ meas. To do. Further, as shown in FIG. 6, the phase lag calculation unit 88 subtracts the system phase lag θ sys (calibration data) obtained in advance by a method described later from the calculated phase lag θ meas to obtain a fluorescent dye. The phase lag θ fl when the light is fluorescent is calculated. The system phase delay θ sys is supplied from the calibration data calculation unit 92.
The fluorescence relaxation time calculation unit 90 calculates the fluorescence relaxation time τ according to the equation of τ = 1 / (2πf) · tan (θ fl ) using the phase delay θ fl calculated by the phase delay calculation unit 88. Here, f is a modulation frequency used for intensity modulation of laser light. The reason why the fluorescence relaxation time τ can be calculated according to the equation of τ = 1 / (2πf) · tan (θ fl ) is that the fluorescence phenomenon shows a change along the first-order relaxation process.
The fluorescence intensity calculated by the fluorescence intensity calculator 86 and the fluorescence relaxation time calculated by the fluorescence relaxation time calculator 90 are output to an output device such as a printer or a display (not shown). Further, it is used for analysis of an analysis object.

上述の位相遅れ算出部88において用いるシステム位相遅れθsysは、較正用データ算出部92により以降に述べる蛍光検出の較正により算出されて取得され、メモリ84に記憶保持されたデータである。
システム位相遅れθsysの取得は、管路30を、後述する蛍光検出用較正装置100に代えて管路30の測定位置にセッティングし、後述する蛍光検出用較正方法を実行することにより行われる。
The system phase delay θ sys used in the above-described phase delay calculation unit 88 is data that is calculated and acquired by the calibration data calculation unit 92 by fluorescence detection calibration described later, and is stored in the memory 84.
The acquisition of the system phase delay θ sys is performed by setting the pipe line 30 to a measurement position of the pipe line 30 instead of a fluorescent detection calibration apparatus 100 described later and executing a fluorescent detection calibration method described later.

(蛍光検出用較正装置)
図7(a)は、フローサイトメータ10の管路30の代わりに、蛍光検出用較正装置100を配置した態様を示す図であり、図7(b)は、蛍光検出用較正装置100の構成を説明する図である。
蛍光検出用較正装置100は、フローサイトメータ10のレーザ光源部22から出射する強度変調したレーザ光を取り込む。さらに、蛍光検出用較正装置100は、取り込んだレーザ光の強度変調に対して位相が遅れたレーザ光を受光部26に向けて出射する。
(Calibration device for fluorescence detection)
FIG. 7A is a diagram showing a mode in which a fluorescence detection calibration device 100 is arranged instead of the pipe line 30 of the flow cytometer 10, and FIG. 7B is a configuration of the fluorescence detection calibration device 100. FIG.
The fluorescence detection calibration apparatus 100 takes in intensity-modulated laser light emitted from the laser light source unit 22 of the flow cytometer 10. Further, the calibration apparatus 100 for fluorescence detection emits laser light whose phase is delayed with respect to the intensity modulation of the captured laser light toward the light receiving unit 26.

具体的に、蛍光検出用較正装置100は、ミラー102と、受光素子104と、遅延回路106と、増幅器108と、レーザ光源部110と、を有する。以降、レーザ光源部22から出射するレーザ光は測定用レーザ光といい、レーザ光源部110から出射するレーザ光は較正用レーザ光という。   Specifically, the fluorescence detection calibration apparatus 100 includes a mirror 102, a light receiving element 104, a delay circuit 106, an amplifier 108, and a laser light source unit 110. Hereinafter, the laser light emitted from the laser light source unit 22 is referred to as measurement laser light, and the laser light emitted from the laser light source unit 110 is referred to as calibration laser light.

蛍光検出用較正装置100は、レーザ光源部22から出射する測定用レーザ光を電気信号に変換し、この電気信号の伝送を遅延させた後、この電気信号に基づいて較正用レーザ光を出射させ、この較正用レーザ光を受光部26に受光させる。レーザ光源部22から出射する測定用レーザ光は所定の周波数で強度変調しているので、光電変換により得られる電気信号は、変調信号と同じ周波数で振動する電気信号である。さらに、電気信号に基づいて出射する較正用レーザ光も、変調信号と同じ周波数で強度変調されている。勿論、電気信号の伝送は遅延されるので、電気信号に基づいて出射する較正用レーザ光も変調が遅延している。   The fluorescence detection calibration apparatus 100 converts the measurement laser beam emitted from the laser light source unit 22 into an electrical signal, delays the transmission of the electrical signal, and then emits the calibration laser beam based on the electrical signal. The calibration laser beam is received by the light receiving unit 26. Since the measurement laser light emitted from the laser light source unit 22 is intensity-modulated at a predetermined frequency, the electrical signal obtained by photoelectric conversion is an electrical signal that vibrates at the same frequency as the modulation signal. Further, the calibration laser beam emitted based on the electric signal is also intensity-modulated at the same frequency as the modulation signal. Of course, since the transmission of the electrical signal is delayed, the modulation of the calibration laser light emitted based on the electrical signal is also delayed.

ミラー102は、レーザ光源部22から出射した測定用レーザ光を反射して受光素子104に向ける。
受光素子104は、受光した測定用レーザ光を光電変換により電気信号に変換する。受光素子104は、例えば、フォトダイオード等が用いられる。受光した測定用レーザ光は、変調信号と同じ周波数で強度変調されているので、変換された電気信号は、変調信号と同じ周波数の信号である。
遅延回路106は、入力された電気信号の伝送を、設定された遅延時間だけ遅延させて出力するパッシブ回路である。遅延時間は自在に調整することができる。遅延回路106は、例えば、同軸ケーブル等の伝送線の線路長を自在に変化させるもの、あるいは、同軸ラインストレッチャ等を用いることもできる。あるいは、キャパシタ及びインダクタを用いて構成された公知の回路等を用いることもできる。遅延回路106で設定された遅延時間の情報は、分析装置80の較正用データ算出部92に提供される。
増幅回路108は、遅延した電気信号を増幅する。
The mirror 102 reflects the measurement laser light emitted from the laser light source unit 22 and directs it toward the light receiving element 104.
The light receiving element 104 converts the received measurement laser light into an electrical signal by photoelectric conversion. As the light receiving element 104, for example, a photodiode or the like is used. Since the received measurement laser beam is intensity-modulated at the same frequency as the modulation signal, the converted electric signal is a signal having the same frequency as the modulation signal.
The delay circuit 106 is a passive circuit that delays transmission of an input electric signal by a set delay time and outputs the delayed signal. The delay time can be adjusted freely. As the delay circuit 106, for example, a circuit that freely changes the line length of a transmission line such as a coaxial cable or a coaxial line stretcher can be used. Alternatively, a known circuit configured using a capacitor and an inductor can be used. Information on the delay time set by the delay circuit 106 is provided to the calibration data calculation unit 92 of the analyzer 80.
The amplifier circuit 108 amplifies the delayed electrical signal.

レーザ光源部110は、増幅された電気信号に基づいて強度変調した較正用レーザ光を出射する。レーザ光源部110は、蛍光検出に用いる蛍光色素の蛍光波長と略同等の波長を持つレーザ光を出射する。これにより、フローサイトメータ10の受光部26、制御処理部28、および分析装置80を用いて、蛍光検出用較正装置100から出射した強度変調した較正用レーザ光の位相遅れを算出することができる。
複数の蛍光色素を用いて蛍光検出を行う場合、レーザ光源部110は、これらの蛍光色素の蛍光波長のそれぞれと略同等の波長を持つレーザ光を出射するように、複数のレーザ光源を持ってもよい。
The laser light source unit 110 emits calibration laser light whose intensity is modulated based on the amplified electrical signal. The laser light source unit 110 emits laser light having a wavelength substantially equal to the fluorescence wavelength of the fluorescent dye used for fluorescence detection. Accordingly, the phase delay of the intensity-modulated calibration laser beam emitted from the fluorescence detection calibration device 100 can be calculated using the light receiving unit 26, the control processing unit 28, and the analysis device 80 of the flow cytometer 10. .
In the case of performing fluorescence detection using a plurality of fluorescent dyes, the laser light source unit 110 has a plurality of laser light sources so as to emit laser light having substantially the same wavelength as each of the fluorescent wavelengths of these fluorescent dyes. Also good.

以下、蛍光検出用較正装置100を用いた蛍光検出用較正方法について具体的に説明する。
まず、蛍光検出用較正装置100は、レーザ光源部22から強度変調した測定用レーザ光を入射させる。受光素子104はこの測定用レーザ光を受光して光電変換した電気信号を出力する。さらに、遅延回路106は、受光素子104が出力した電気信号の伝送を設定された遅延時間だけ伝送を遅延させる。レーザ光源部110は、伝送が遅延した電気信号に基づいて強度変調した較正用レーザ光を出射する。この較正用レーザ光は受光部26で受光される。これにより、制御・処理部28は、試料12の蛍光を検出する場合と同様に、受光部26で受光して出力される較正用レーザ光の較正用受光信号を、蛍光信号と同様に処理することができる。
Hereinafter, a fluorescence detection calibration method using the fluorescence detection calibration apparatus 100 will be specifically described.
First, the fluorescence detection calibration apparatus 100 makes the intensity-modulated measurement laser light incident from the laser light source unit 22. The light receiving element 104 receives this measurement laser beam and outputs an electric signal obtained by photoelectric conversion. Further, the delay circuit 106 delays transmission of the electric signal output from the light receiving element 104 by a set delay time. The laser light source unit 110 emits calibration laser light whose intensity is modulated based on an electrical signal whose transmission is delayed. The calibration laser beam is received by the light receiving unit 26. As a result, the control / processing unit 28 processes the calibration light reception signal of the calibration laser light received and output by the light receiving unit 26 in the same manner as the fluorescence signal, as in the case of detecting the fluorescence of the sample 12. be able to.

制御・処理部28の信号処理部42は、較正用受光信号を、信号生成部40から提供された変調信号とともにミキシングする。コントローラ44は、蛍光信号の処理の場合と同様に、デジタル化されたcos成分(Re成分)、sin成分(Im成分)からなる較正用受光データを生成し、分析装置80に提供する。
分析装置80の位相遅れ算出部88は、コントローラ44から提供された較正用受光データから、偏角(tan-1(較正用受光データのIm成分/較正用受光データのRe成分))を、較正用位相遅れθmeasとして算出する。この較正用位相遅れθmeasは、較正用データ算出部92に提供される。
分析装置80の較正用データ算出部92は、較正用位相遅れθmeasと、蛍光検出用較正装置100の遅延回路106から提供される遅延時間の情報とを用いて、システム位相遅れθsysを算出する。
The signal processing unit 42 of the control / processing unit 28 mixes the calibration light reception signal together with the modulation signal provided from the signal generation unit 40. The controller 44 generates light reception data for calibration composed of digitized cos component (Re component) and sin component (Im component) as in the case of the processing of the fluorescence signal, and provides it to the analyzer 80.
The phase delay calculation unit 88 of the analyzer 80 calibrates the declination (tan −1 (Im component of calibration light reception data / Re component of calibration light reception data)) from the calibration light reception data provided from the controller 44. Calculated as phase delay θ meas . The calibration phase delay θ meas is provided to the calibration data calculation unit 92.
The calibration data calculation unit 92 of the analysis device 80 calculates the system phase delay θ sys using the calibration phase delay θ meas and the delay time information provided from the delay circuit 106 of the fluorescence detection calibration device 100. To do.

図8は、システム位相遅れθsysの算出の一例を説明する図である。
較正用データ算出部92は、蛍光検出較正装置100に由来する位相遅れθrefを、位相遅れ算出部88から提供された較正用位相遅れθmeasから、減算することにより、フローサイトメータ10のシステムによる位相遅れθsysを求める。ここで、蛍光検出較正装置100に由来する位相遅れθrefは、遅延回路106における遅延時間に由来する位相遅れθdelの他に、光が光路を伝播することに由来する位相遅れθoptと、レーザ光源部110のレーザ発振の立ち上がり動作に由来する位相遅れθlasと、受光素子104の受光信号の出力の立ち上がりに由来する位相遅れθpd等を含む。位相遅れθdelは、偏角tan-1(2πfτ)(fは変調信号の周波数、τは遅延回路106から提供される遅延時間)により予め求めることができる。また、位相遅れθopt、θlas、θpdの合計は、遅延回路106の遅延時間が変化しても変化しない一定値である。したがって、遅延回路106の遅延時間を変化させることにより、較正用位相遅れθmeasの変化量を求め、遅延時間の変化量と較正用位相遅れθmeasの変化量とを用いて、遅延時間の変化によって値が変化しない位相遅れθopt、θlas、θpdの合計値を求めることができる。したがって、蛍光検出較正装置100に起因する位相遅れθrefは既知である。
したがって、蛍光検出用較正装置100を用いて算出される較正用位相遅れθmeasが蛍光検出較正装置100に起因する位相遅れθrefと等しくなるように、較正用データ算出部92は、位相遅れ算出部88で用いるシステム位相遅れθsysを算出する。すなわち、較正用データ算出部92は、θsys=θmeas−θrefを算出する。算出されたシステム位相遅れθsysは、メモリ84に記憶される。
蛍光検出の際、較正用データ算出部92は、メモリ84に記憶されたシステム位相遅れθsysを、メモリ64から呼び出し、上述したように、位相遅れ算出部88に供給する。位相遅れ算出部88は、図6に示すように、算出した位相遅れθmeasから、蛍光色素自体に由来する蛍光の位相遅れθflを算出する際にシステム位相遅れθsysを用いる。すなわち、システム位相遅れθsysは、θfl=θmeas−θsysを計算するために用いられる。
FIG. 8 is a diagram for explaining an example of calculation of the system phase delay θ sys .
The calibration data calculation unit 92 subtracts the phase delay θ ref derived from the fluorescence detection calibration device 100 from the calibration phase delay θ meas provided from the phase delay calculation unit 88, so that the system of the flow cytometer 10 Find the phase delay θ sys due to. Here, the phase delay θ ref derived from the fluorescence detection calibration apparatus 100 includes, in addition to the phase delay θ del derived from the delay time in the delay circuit 106, a phase delay θ opt derived from the propagation of light in the optical path, The phase delay θ las derived from the rising operation of the laser oscillation of the laser light source unit 110, the phase delay θ pd derived from the rising of the output of the light reception signal of the light receiving element 104, and the like are included. The phase delay θ del can be obtained in advance by the deflection angle tan −1 (2πfτ) (f is the frequency of the modulation signal and τ is the delay time provided from the delay circuit 106). The sum of the phase delays θ opt , θ las , and θ pd is a constant value that does not change even if the delay time of the delay circuit 106 changes. Therefore, the amount of change in the calibration phase delay θ meas is obtained by changing the delay time of the delay circuit 106, and the change in the delay time is determined using the amount of change in the delay time and the amount of change in the calibration phase delay θ meas. Thus, the total value of the phase delays θ opt , θ las , θ pd whose values do not change can be obtained. Therefore, the phase delay θ ref caused by the fluorescence detection calibration apparatus 100 is known.
Therefore, the calibration data calculation unit 92 calculates the phase delay so that the calibration phase delay θ meas calculated using the fluorescence detection calibration device 100 is equal to the phase delay θ ref caused by the fluorescence detection calibration device 100. The system phase delay θ sys used in the unit 88 is calculated. That is, the calibration data calculation unit 92 calculates θ sys = θ meas −θ ref . The calculated system phase delay θ sys is stored in the memory 84.
At the time of fluorescence detection, the calibration data calculation unit 92 calls the system phase delay θ sys stored in the memory 84 from the memory 64 and supplies it to the phase delay calculation unit 88 as described above. As shown in FIG. 6, the phase delay calculation unit 88 uses the system phase delay θ sys when calculating the phase delay θ fl of the fluorescence derived from the fluorescent dye itself from the calculated phase delay θ meas . That is, the system phase delay θ sys is used to calculate θ fl = θ meas −θ sys .

以上のように、分析装置80は、蛍光検出用較正装置100を用いてシステム位相遅れθsysを算出し、さらに、システム位相遅れθsysを用いて、蛍光データを較正するので、蛍光の正確な蛍光緩和時間を求めることができ、したがって正確な蛍光検出を行うことができる。 As described above, the analysis device 80 calculates the system phase delay θ sys using the calibration device 100 for fluorescence detection, and further calibrates the fluorescence data using the system phase delay θ sys , so that the accurate fluorescence can be obtained. The fluorescence relaxation time can be determined, and therefore accurate fluorescence detection can be performed.

本実施形態では、電気信号を遅延する遅延回路を用いたが、図9に示すような同軸管長を機械的に変化させる同軸ラインストレッチャ107を用いることができる。この場合、同時ラインストレッチャ107の同軸管長をμmの精度で調整することにより、ピコ秒の精度で伝送の遅延時間を調整することができる。
また、既知の蛍光緩和時間を持つ蛍光色素と異なり、蛍光検出用較正装置100は、保存条件や温度条件等の周囲の環境に影響されず、一定の遅延時間に基づいて動作するので、蛍光検出用較正装置100は、正確なシステム位相遅れθsysを得ることができる。
レーザ光源部110が出射する較正用レーザ光は、蛍光検出に用いる蛍光色素の蛍光波長と略同等の波長を持つので、蛍光検出較正装置100は、レーザ光の波長に影響されない装置となる。また、蛍光検出用較正装置100は、遅延回路106において遅延時間を自由に調整できるので、複数の蛍光色素の蛍光緩和時間に大きな差があっても、遅延時間を調整することにより、正確なシステム位相遅れθsysを得ることができる。
In this embodiment, a delay circuit that delays an electric signal is used. However, a coaxial line stretcher 107 that mechanically changes the coaxial tube length as shown in FIG. 9 can be used. In this case, by adjusting the coaxial tube length of the simultaneous line stretcher 107 with an accuracy of μm, the transmission delay time can be adjusted with an accuracy of picoseconds.
In addition, unlike fluorescent dyes having a known fluorescence relaxation time, the fluorescence detection calibration apparatus 100 operates based on a certain delay time without being affected by the surrounding environment such as storage conditions and temperature conditions. The calibration apparatus 100 can obtain an accurate system phase delay θ sys .
Since the calibration laser light emitted from the laser light source unit 110 has a wavelength substantially equal to the fluorescence wavelength of the fluorescent dye used for fluorescence detection, the fluorescence detection calibration apparatus 100 is an apparatus that is not affected by the wavelength of the laser light. In addition, since the fluorescence detection calibration apparatus 100 can freely adjust the delay time in the delay circuit 106, an accurate system can be obtained by adjusting the delay time even if there is a large difference in the fluorescence relaxation times of a plurality of fluorescent dyes. The phase delay θ sys can be obtained.

さらに、本実施形態の蛍光検出用較正装置100では、測定用レーザ光を、一旦度電気信号に変換し、この電気信号の伝送を遅延させた後、遅延した電気信号に基づいて較正用レーザ光を出射する。しかし、測定用レーザ光を電気信号に変換することなく、測定用レーザ光の光路長を変化させるように、ミラー等を含む光学素子を用いて光路を調整した後、受光部26にレーザ光を導いてもよい。この場合、遅延回路106、増幅器108、レーザ光源部110は不要である。   Furthermore, in the fluorescence detection calibration apparatus 100 of the present embodiment, the measurement laser light is once converted into an electrical signal, the transmission of this electrical signal is delayed, and then the calibration laser light is based on the delayed electrical signal. Is emitted. However, after adjusting the optical path using an optical element including a mirror or the like so as to change the optical path length of the measuring laser beam without converting the measuring laser beam into an electrical signal, the laser beam is applied to the light receiving unit 26. You may guide. In this case, the delay circuit 106, the amplifier 108, and the laser light source unit 110 are unnecessary.

以上、本発明の蛍光検出用較正装置、蛍光検出用較正方法、および蛍光検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。   The fluorescence detection calibration apparatus, the fluorescence detection calibration method, and the fluorescence detection apparatus according to the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Of course, improvements and changes may be made.

10 フローサイトメータ
12 試料
20 信号処理装置
22,110 レーザ光源部
22a 光源
23,26a レンズ系
24,26 受光部
26b,26b2 ダイクロイックミラー
26c,26c2,26c3 バンドパスフィルタ
27a,27b,27c 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
46 発振器
48,56 パワースプリッタ
50,52,54a,54b,54c,64 アンプ
58a,58b,58c 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 蛍光強度算出部
88 位相遅れ算出部
90 蛍光緩和時間算出部
92 較正用データ算出部
100 蛍光検出用較正装置
102 ミラー
104 受光素子
106 遅延回路
108 増幅器
10 flow cytometer 12 sample 20 signal processing device 22,110 laser light source unit 22a source 23,26a lens system 24, 26 light receiving unit 26b 1, 26b 2 dichroic mirror 26c 1, 26c 2, 26c 3 band pass filters 27a, 27b, 27c Photoelectric Converter 28 Control / Processing Unit 30 Pipeline 32 Collection Container 34 Laser Driver 40 Signal Generation Unit 42 Signal Processing Unit 44 Controller 46 Oscillator 48, 56 Power Splitter 50, 52, 54a, 54b, 54c, 64 Amplifier 58a, 58b 58c IQ mixer 60 System controller 62 Low pass filter 66 A / D converter 80 Analyzer 82 CPU
84 Memory 86 Fluorescence Intensity Calculation Unit 88 Phase Delay Calculation Unit 90 Fluorescence Relaxation Time Calculation Unit 92 Calibration Data Calculation Unit 100 Fluorescence Detection Calibration Device 102 Mirror 104 Light Receiving Element 106 Delay Circuit 108 Amplifier

Claims (8)

レーザ光の照射を受けることにより測定対象物が発する蛍光の蛍光信号を処理する、蛍光検出装置であって、
測定用レーザ光を、所定の周波数の変調信号で強度変調して出射する発光素子と、
測定位置に位置する測定対象物が前記測定用レーザ光の照射を受けることにより発する蛍光を受光して、蛍光信号を出力する受光素子と、
前記蛍光信号を前記周波数の変調信号とミキシングすることにより、位相および強度の情報を含む蛍光データを生成する第1の処理部と、
前記蛍光データを、予め取得したシステム位相遅れを用いて較正することにより、前記蛍光の、前記変調信号に対する位相遅れを算出し、算出した前記位相遅れを用いて前記蛍光の蛍光緩和時間を算出する第2の処理部と、
前記システム位相遅れを取得するために測定対象物に代えて前記測定位置に配置される較正ユニットであって、前記測定用レーザ光の伝送、あるいは前記測定用レーザ光から光電変換された電気信号の伝送を遅延させる遅延調整部を備え、前記測定用レーザ光、あるいは前記電気信号に基づいて出力される較正用レーザ光を前記受光素子に導く蛍光検出用較正ユニットと、を有することを特徴とする蛍光検出装置。
A fluorescence detection apparatus for processing a fluorescence signal of fluorescence emitted from a measurement object by receiving laser light irradiation,
A light emitting element for emitting intensity-modulated laser light for measurement with a modulation signal of a predetermined frequency;
A light receiving element that receives the fluorescence emitted by the measurement object located at the measurement position by being irradiated with the measurement laser light, and outputs a fluorescence signal;
A first processing unit that generates fluorescence data including phase and intensity information by mixing the fluorescence signal with the modulation signal of the frequency;
By calibrating the fluorescence data using a system phase delay acquired in advance, a phase delay of the fluorescence with respect to the modulation signal is calculated, and a fluorescence relaxation time of the fluorescence is calculated using the calculated phase delay. A second processing unit;
A calibration unit arranged at the measurement position in place of the measurement object to obtain the system phase delay, the transmission of the measurement laser light, or the electrical signal photoelectrically converted from the measurement laser light A fluorescence adjustment calibration unit that includes a delay adjustment unit that delays transmission and guides the measurement laser beam or the calibration laser beam output based on the electrical signal to the light receiving element. Fluorescence detection device.
前記受光素子は、前記較正用レーザ光を受光して較正用受光信号を出力し、
前記第1の処理部は、前記較正用受光信号を前記周波数の変調信号とミキシングすることにより、位相の情報を含む較正用受光データを生成し、
前記第2の処理部は、前記較正用受光データから、前記較正用受光信号の、前記変調信号に対する較正用位相遅れを算出し、算出した前記較正用位相遅れから、前記遅延調整部で設定された伝送の遅延時間に由来する位相遅れを含む蛍光検出用較正ユニットに由来する位相遅れを減算することにより、前記システム位相遅れを算出する、請求項1に記載の蛍光検出装置。
The light receiving element receives the calibration laser light and outputs a calibration light reception signal;
The first processing unit generates calibration light reception data including phase information by mixing the calibration light reception signal with the frequency modulation signal,
The second processing unit calculates a calibration phase delay of the calibration light reception signal with respect to the modulation signal from the calibration light reception data, and is set by the delay adjustment unit from the calculated calibration phase delay. The fluorescence detection device according to claim 1, wherein the system phase delay is calculated by subtracting a phase delay derived from a fluorescence detection calibration unit including a phase delay derived from a transmission delay time.
前記蛍光検出用較正ユニットの前記遅延調整部は、前記電気信号の伝送を遅延させる遅延回路を備え、
前記蛍光検出用較正ユニットは、前記測定用レーザ光を受信し光電変換することにより、前記電気信号を生成する較正用受光素子と、前記遅延調整部により遅延した電気信号に基づいて前記較正用レーザ光を出射する較正用発光素子と、を有する、請求項1または2に記載の蛍光検出装置。
The delay adjustment unit of the calibration unit for fluorescence detection includes a delay circuit that delays transmission of the electrical signal,
The fluorescence detection calibration unit receives the measurement laser light and photoelectrically converts the calibration light receiving element to generate the electrical signal, and the calibration laser based on the electrical signal delayed by the delay adjustment unit. The fluorescence detection apparatus according to claim 1, further comprising: a calibration light emitting element that emits light.
前記蛍光検出用較正ユニットの前記遅延調整部は、前記電気信号の伝送線路長を可変に調整するラインストレッチャを備える、請求項1または2に記載の蛍光検出装置。   The fluorescence detection apparatus according to claim 1, wherein the delay adjustment unit of the fluorescence detection calibration unit includes a line stretcher that variably adjusts a transmission line length of the electrical signal. 測定用レーザ光の照射を受光素子で受けることにより測定対象物が発する蛍光を検出する蛍光検出装置に用いる蛍光検出用較正装置であって、
前記測定用レーザ光を取り込んで、前記測定用レーザ光の伝送、あるいは前記測定用レーザ光から光電変換された電気信号の伝送を遅延させる遅延調整部を備え、前記測定用レーザ光、あるいは前記電気信号に基づいて出力される較正用レーザ光を、前記蛍光検出装置の蛍光を受光する受光素子に導く、ことを特徴とする蛍光検出用較正装置。
A fluorescence detection calibration device used in a fluorescence detection device that detects fluorescence emitted from a measurement object by receiving irradiation of a measurement laser beam with a light receiving element,
A delay adjustment unit that takes in the measurement laser light and delays transmission of the measurement laser light or electrical signal photoelectrically converted from the measurement laser light; A calibration apparatus for fluorescence detection, characterized in that a calibration laser beam output based on a signal is guided to a light receiving element that receives fluorescence of the fluorescence detection apparatus.
前記遅延調整部は、前記電気信号の伝送を遅延させる遅延回路を備え、
さらに、前記測定用レーザ光を受信し光電変換することにより、前記電気信号を生成する較正用受光素子と、前記遅延調整部により遅延した電気信号に基づいて較正用レーザ光を出射する較正用発光素子と、を備える、請求項5に記載の蛍光検出用較正装置。
The delay adjustment unit includes a delay circuit that delays transmission of the electrical signal,
Furthermore, a calibration light receiving element that generates the electrical signal by receiving and photoelectrically converting the measurement laser light, and a calibration light emission that emits the calibration laser light based on the electrical signal delayed by the delay adjustment unit The fluorescence detection calibration apparatus according to claim 5, further comprising an element.
前記遅延調整部は、前記電気信号の伝送線路長を可変に調整するラインストレッチャを備える、請求項5に記載の蛍光検出用較正装置。   The said delay adjustment part is a calibration apparatus for fluorescence detection of Claim 5 provided with the line stretcher which adjusts the transmission line length of the said electrical signal variably. レーザ光の照射を受けることにより測定対象物が発する蛍光の蛍光信号を処理する、蛍光検出装置に用いる較正方法であって、
前記蛍光検出装置は、
測定用レーザ光を、所定の周波数の変調信号で強度変調して出射する発光素子と、
前記測定位置に位置する測定対象物が前記測定用レーザ光の照射を受けることにより発する蛍光を受光して、蛍光信号を出力する受光素子と、
前記蛍光信号を前記周波数の変調信号とミキシングすることにより、位相および強度の情報を含む蛍光データを生成する第1の処理部と、
前記蛍光データを、予め取得したシステム位相遅れを用いて較正することにより、前記蛍光の、前記変調信号に対する位相遅れを算出し、算出した前記位相遅れを用いて前記蛍光の蛍光緩和時間を算出する第2の処理部と、を有し、
蛍光検出の較正をするとき、
前記発光素子から測定用レーザ光を出射する第1ステップと、
前記測定用レーザ光の伝送、あるいは前記測定用レーザ光から光電変換された電気信号の伝送を遅延させる第2ステップと、
伝送が遅延した前記測定用レーザ光、あるいは前記電気信号に基づいて出力される較正用レーザ光を前記受光素子が受光して較正用受光信号を出力する第3ステップと、
前記第1の処理部が、前記較正用受光信号を前記周波数の変調信号とミキシングすることにより、位相および強度の情報を含む較正用受光データを生成する第4ステップと、
前記第2の処理部が、前記較正用受光データから、前記較正用受光信号の、前記変調信号に対する較正用位相遅れを算出し、この算出した前記較正用位相遅れから、前記遅延調整部で設定された伝送の遅延時間に由来する位相遅れを含む前記第2ステップおよび前記第3ステップにおける位相遅れを減算することにより、前記システム位相遅れを算出する第5ステップと、
前記第2の処理部で、前記システム位相遅れを用いて、前記蛍光データを較正する第6ステップと、を有することを特徴とする較正方法。
A calibration method used for a fluorescence detection apparatus, which processes a fluorescence signal of fluorescence emitted from a measurement object by receiving laser light irradiation,
The fluorescence detection device comprises:
A light emitting element for emitting intensity-modulated laser light for measurement with a modulation signal of a predetermined frequency;
A light receiving element that receives fluorescence emitted by the measurement object positioned at the measurement position by being irradiated with the measurement laser light, and outputs a fluorescence signal;
A first processing unit that generates fluorescence data including phase and intensity information by mixing the fluorescence signal with the modulation signal of the frequency;
By calibrating the fluorescence data using a system phase delay acquired in advance, a phase delay of the fluorescence with respect to the modulation signal is calculated, and a fluorescence relaxation time of the fluorescence is calculated using the calculated phase delay. A second processing unit,
When calibrating fluorescence detection,
A first step of emitting measurement laser light from the light emitting element;
A second step of delaying transmission of the measurement laser beam or transmission of an electrical signal photoelectrically converted from the measurement laser beam;
A third step in which the light-receiving element receives the calibration laser beam output based on the measurement laser beam delayed in transmission or the electrical signal and outputs a calibration light-receiving signal;
A fourth step in which the first processing unit generates calibration light reception data including phase and intensity information by mixing the calibration light reception signal with the modulation signal of the frequency;
The second processing unit calculates a calibration phase delay of the calibration light reception signal with respect to the modulation signal from the calibration light reception data, and is set by the delay adjustment unit from the calculated calibration phase delay. A fifth step of calculating the system phase lag by subtracting the phase lag in the second step and the third step including a phase lag derived from the delayed transmission time,
And a sixth step of calibrating the fluorescence data using the system phase delay in the second processing unit.
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