JP6065517B2 - Fluorescence microscope, fluorescence detection method, and fluorescence detection unit - Google Patents
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Description
本発明は、蛍光顕微鏡、蛍光検出方法、及び蛍光検出ユニットに関する。 The present invention relates to a fluorescence microscope, a fluorescence detection method, and a fluorescence detection unit.
蛍光試薬を励起させる励起光を試料に照射し、該蛍光試薬から発光する蛍光に基づいて画像を表示する従来技術としては、例えば特許文献1記載のものがある。このような従来技術において、複数の励起光を試料の蛍光試薬に同時に照射する場合、蛍光試薬から発光する蛍光を検出器で検出する際に光学フィルタで分離して、異なる検出器に導くのが一般的である。
As a conventional technique for irradiating a sample with excitation light that excites a fluorescent reagent and displaying an image based on fluorescence emitted from the fluorescent reagent, there is a technique described in
複数の蛍光試薬から発光する蛍光を光学フィルタで分離して異なる検出器に導く場合、発生する蛍光の波長帯域が極めて接近、もしくは一部重なっているため、蛍光を完全に分離することは困難である。 When fluorescence emitted from multiple fluorescent reagents is separated by an optical filter and guided to different detectors, it is difficult to completely separate the fluorescence because the wavelength bands of the generated fluorescence are very close or partially overlapping. is there.
本発明の態様は、検出器で受光した複数の蛍光を分離可能な蛍光顕微鏡、蛍光検出方法、及び蛍光検出ユニットを提供することを目的とする。 An aspect of the present invention is to provide a fluorescence microscope, a fluorescence detection method, and a fluorescence detection unit capable of separating a plurality of fluorescence received by a detector.
本発明の第1態様によれば、試料に照射する複数の励起光を基準信号の周波数と同一周波数かつ前記基準信号の位相に対して所定の位相差でそれぞれ強度変調する励起光変調部と、前記複数の励起光により発生した複数の蛍光を検出する蛍光検出部と、前記蛍光検出部による検出信号から抽出された所定の周波数成分における位相と、前記基準信号の位相との関係から位相情報を生成する位相情報生成部と、前記蛍光検出部による検出信号から抽出された所定の周波数成分の振幅から振幅情報を生成する振幅情報生成部と、前記蛍光検出部による検出信号から前記周波数成分を除いた成分から成分情報を生成する成分情報生成部と、前記位相情報、前記振幅情報、及び前記成分情報に基づいて前記複数の蛍光のそれぞれの強度信号を算出する強度信号算出部と、を備える蛍光顕微鏡が提供される。 According to the first aspect of the present invention, an excitation light modulation unit that modulates the intensity of a plurality of excitation lights applied to the sample at the same frequency as the frequency of the reference signal and with a predetermined phase difference with respect to the phase of the reference signal, Phase information is obtained from a relationship between a fluorescence detection unit that detects a plurality of fluorescence generated by the plurality of excitation lights, a phase at a predetermined frequency component extracted from a detection signal by the fluorescence detection unit, and a phase of the reference signal. A phase information generation unit to generate, an amplitude information generation unit for generating amplitude information from the amplitude of a predetermined frequency component extracted from the detection signal by the fluorescence detection unit, and the frequency component is removed from the detection signal by the fluorescence detection unit A component information generation unit that generates component information from the measured components, and calculates an intensity signal of each of the plurality of fluorescences based on the phase information, the amplitude information, and the component information And degree signal calculating section, a fluorescent microscope equipped with is provided.
本発明の第2態様によれば、複数の励起光を基準信号の周波数と同一周波数かつ前記基準信号の位相と同一位相で試料に照射する第1照射状態と、前記複数の励起光のうち少なくとも一つを除いて照射する第2照射状態とを指示する照射制御部と、前記第1及び第2照射状態での前記励起光により発生した蛍光をそれぞれ検出する蛍光検出部と、前記第1照射状態での前記蛍光検出部による第1検出信号と、前記第2照射状態での前記蛍光検出部による第2検出信号とに基づいて、前記第1検出信号から前記複数の蛍光のそれぞれの強度信号を算出する強度信号算出部と、を備える蛍光顕微鏡が提供される。 According to the second aspect of the present invention, the first irradiation state in which the sample is irradiated with the plurality of excitation lights at the same frequency as the reference signal and at the same phase as the reference signal, and at least one of the plurality of excitation lights An irradiation control unit for instructing a second irradiation state to be irradiated except for one; a fluorescence detection unit for detecting fluorescence generated by the excitation light in the first and second irradiation states; and the first irradiation. Based on the first detection signal from the fluorescence detection unit in the state and the second detection signal from the fluorescence detection unit in the second irradiation state, each intensity signal of the plurality of fluorescences from the first detection signal An intensity signal calculation unit that calculates
本発明の第3態様によれば、試料に照射する複数の励起光を基準信号の周波数と同一周波数かつ前記基準信号の位相に対して所定の位相差でそれぞれ強度変調し、前記複数の励起光により発生した複数の蛍光を検出し、前記検出された信号から抽出された所定の周波数成分における位相と、前記基準信号の位相との関係から位相情報を生成し、前記検出された信号から抽出された所定の周波数成分の振幅から振幅情報を生成し、前記検出された信号から前記周波数成分を除いた成分から成分情報を生成し、前記位相情報、前記振幅情報、及び前記成分情報に基づき前記複数の蛍光のそれぞれの強度信号を算出する蛍光検出方法が提供される。 According to the third aspect of the present invention, the plurality of excitation lights to be irradiated onto the sample are respectively modulated in intensity with the same frequency as the frequency of the reference signal and with a predetermined phase difference with respect to the phase of the reference signal. Detecting a plurality of fluorescence generated by the step, and generating phase information from a relationship between a phase of a predetermined frequency component extracted from the detected signal and a phase of the reference signal, and extracting the phase information from the detected signal. Amplitude information is generated from the amplitude of the predetermined frequency component, component information is generated from a component obtained by removing the frequency component from the detected signal, and the plurality of the plurality of information are generated based on the phase information, the amplitude information, and the component information. There is provided a fluorescence detection method for calculating the intensity signals of the respective fluorescences.
本発明の第4態様によれば、基準信号の周波数と同一周波数かつ前記基準信号の位相に対して所定の位相差で強度変調された複数の励起光により発生した複数の蛍光を検出する蛍光検出部と、前記蛍光検出部による検出信号から抽出された所定の周波数成分における位相と、前記検出信号の位相との関係から位相情報を生成する位相情報生成部と、前記蛍光検出部による検出信号から抽出された所定の周波数成分の振幅から振幅情報を生成する振幅情報生成部と、前記蛍光検出部による検出信号から前記周波数成分を除いた成分から成分情報を生成する成分情報生成部と、前記位相情報、前記振幅情報、及び前記成分情報に基づき前記複数の蛍光のそれぞれの強度信号を算出する強度信号算出部と、を備える蛍光検出ユニットが提供される。 According to the fourth aspect of the present invention, fluorescence detection for detecting a plurality of fluorescence generated by a plurality of excitation lights having the same frequency as the frequency of the reference signal and intensity-modulated with a predetermined phase difference with respect to the phase of the reference signal. A phase information generation unit that generates phase information from a relationship between a phase in a predetermined frequency component extracted from a detection signal by the fluorescence detection unit and a phase of the detection signal, and a detection signal by the fluorescence detection unit An amplitude information generation unit that generates amplitude information from the extracted amplitude of a predetermined frequency component, a component information generation unit that generates component information from a component obtained by removing the frequency component from a detection signal by the fluorescence detection unit, and the phase There is provided a fluorescence detection unit comprising: an intensity signal calculation unit that calculates an intensity signal of each of the plurality of fluorescences based on the information, the amplitude information, and the component information.
本発明の態様によれば、蛍光検出部で受光した複数の蛍光を演算により分離することができる。 According to the aspect of the present invention, it is possible to separate a plurality of fluorescence received by the fluorescence detection unit by calculation.
以下、実施形態について図面を参照しながら説明するが、この実施形態に限定されるものではない。
<第1実施形態>
第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係る蛍光顕微鏡を含む顕微鏡システムの一例を示している。顕微鏡システム100は、試料SPに照射される励起光により生じる蛍光の画像を取得する蛍光顕微鏡1と、蛍光顕微鏡1を制御するパーソナルコンピュータ101とを備えている。パーソナルコンピュータ101には、マウスやキーボードからなる入力装置102と、LCD(Liquid Crystal Display)などからなる表示装置103とが接続される。パーソナルコンピュータ101は、内蔵するCPU(Central Processing Unit)がアプリケーションソフトウエア104を実行することにより、蛍光顕微鏡1によって取得された画像や、蛍光顕微鏡1の設定値をユーザに入力させるためのGUI(Graphical User Interface)などを表示装置103に表示させる。また、パーソナルコンピュータ101は、ユーザが入力装置102を操作することにより入力される設定値などに基づいて蛍光顕微鏡1を制御する。
Hereinafter, although an embodiment is described, referring to drawings, it is not limited to this embodiment.
<First Embodiment>
A first embodiment will be described. FIG. 1 shows an example of a microscope system including a fluorescence microscope according to the first embodiment. The
蛍光顕微鏡1は、励起光変調部10と、蛍光検出部20と、位相情報生成部30と、振幅情報生成部40と、成分情報生成部50と、強度信号算出部60と、光源70とを備える。
The
励起光変調部10は、所定周波数の信号を出力する発振器11と、複数の励起光(励起光EX1,励起光EX2,・・,励起光EXn)の位相差を調整する位相差調整部12と、変調回路13−1,13−2,・・,13−nと、駆動回路14−1,14−2,・・,14−nとを備える。励起光変調部10は、後述する光源L1,光源L2,・・・,光源Lnから試料SPに照射する複数の励起光を同一周波数かつ所定の位相差で強度変調する。発振器11は、基本正弦波を生成して位相差調整部12に出力する。位相差調整部12は、発振器11からの基本正弦波の位相を励起光ごとに調整して、それぞれ変調回路13−1等へ出力する。
The excitation
なお、位相差調整部12による調整は、複数の励起光のうちの1つの励起光に対して他の励起光の位相を調整することにより行う。例えば、発振器11からの基本正弦波信号を用いて、励起光EX1はそのまま基本正弦波信号を用い、励起光EX2は180°位相回路等によって位相をπ遅らせる(進ませる)ように調整してもよい。また、励起光変調部10は、光源70の駆動を制御することに限定されない。例えば、光源70から出射される励起光をそれぞれ光ファイバで試料SPまで導き、この光ファイバの光路長を調整することにより励起光に位相差を与えるような励起光変調部であってもよい。
The adjustment by the phase
また、位相差調整部12は、各励起光の位相の基準となる基本正弦波(以下、基準信号bという)を復調回路23および位相情報生成部30に出力する。
ここで、基準信号bをより高精度に生成するためには、基準信号bの周波数よりもより高い周波数の信号を元に生成するに必要がある。
変調回路13−1等は、位相差調整部12からの出力(強度変調信号c1、c2、・・・、cn)に基づいて所定の位相に強度変調を行い、駆動回路14−1等へそれぞれ出力する。駆動回路14−1等は、励起光EX1等が変調回路13−1等で強度変調された位相で出射するように、それぞれ光源L1等を駆動する。なお、位相差調整部12は、後述する第2実施形態および第3実施形態に用いる場合には、位相遅延量を記憶するための記憶部12aを備える。
In addition, the phase
Here, in order to generate the reference signal b with higher accuracy, it is necessary to generate the reference signal b based on a signal having a frequency higher than that of the reference signal b.
The modulation circuit 13-1 or the like modulates the intensity to a predetermined phase based on the output (intensity modulation signals c1, c2,..., Cn) from the phase
蛍光検出部20は、励起光により発生した蛍光を検出する光検出器21と、光検出器21からの出力を電流・電圧変換する電流・電圧変換回路22と、電流・電圧変換回路22を経た光検出器21の出力を復調して検出信号を出力する復調回路23とを備える。光検出器21は、例えば光電子増倍管が用いられる。図1では、光検出器21として単一の光検出器を用いているが、複数(例えば光源の数と等しいN個)の光検出器を用いてもよい。なお、光源70として2個の光源(光源L1、光源L2)を用いる場合、光検出器21は、それらの光源から照射された励起光EX1、励起光EX2により発生する2つの蛍光(蛍光EM1、蛍光EM2)を合わせた光強度を検出する。従って、蛍光検出部20からの出力信号である検出信号は、蛍光EM1及び蛍光EM2の強度信号の合成出力となる。
The
位相情報生成部30は、後述する電圧増幅回路42から入力される蛍光検出部20による検出信号から抽出された周波数成分(基準信号bと同一周波数成分)の位相と、励起光変調部10の位相差調整部12から入力される基準信号bの位相とに基づいて位相情報を生成する。この位相情報は強度信号算出部60に入力される。例えば、基準信号bの位相と検出信号から抽出された周波数成分の位相との位相差(位相差0、位相差π等)が生成される。
ただし、位相差は位相角(π、2π等)で表す以外に、時間(0μs、30μs等)で表してもよい。
また、基準信号bの位相と複数の励起光のうちのいずれか1つの位相を一致させた場合(位相差0)には、その励起光の位相を基準にして、他の励起光の位相を設定してもよいので、基準信号bの位相には、基準となる励起光の位相も含まれる。
The phase
However, the phase difference may be represented by time (0 μs, 30 μs, etc.) in addition to the phase angle (π, 2π, etc.).
Further, when the phase of the reference signal b and any one of the plurality of pump lights are matched (phase difference 0), the phases of the other pump lights are set with reference to the phase of the pump light. Since the phase may be set, the phase of the reference signal b includes the phase of the excitation light serving as a reference.
図2は図1に示す第1実施形態の蛍光顕微鏡において、2個の光源を用いた場合を説明する図であり、図1と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略する。図2に示すように、励起光EX1および励起光EX2を試料SPに照射したときに蛍光EM1および蛍光EM2が発生した場合、位相情報生成部30によって生成される位相情報の一例を挙げると、「位相情報:基準信号bの位相と蛍光検出部20による検出信号の位相とは同位相(位相差=0)、基準信号bの位相と蛍光検出部20による検出信号の位相とは逆位相(位相差=π)」である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a case where two light sources are used in the fluorescence microscope of the first embodiment shown in FIG. 1, and the same or equivalent components as in FIG. Or simplify. As shown in FIG. 2, when fluorescence EM1 and fluorescence EM2 are generated when the sample SP is irradiated with the excitation light EX1 and the excitation light EX2, an example of phase information generated by the phase
振幅情報生成部40は、ハイパスフィルタ41と、電圧増幅回路42と、AD変換回路43とを備える。ハイパスフィルタ41は、蛍光検出部20から出力された検出信号から周波数成分(基準信号bと同一の周波数成分)を抽出する。電圧増幅回路42は、ハイパスフィルタ41で抽出された周波数成分に対して電圧増幅した後にAD変換回路43および位相情報生成部30へ出力する。AD変換回路43は、電圧増幅された周波数成分をデジタル化し、蛍光検出部20による検出信号の振幅情報(周波数成分における振幅の情報)として強度信号算出部60へ出力する。なお、この振幅情報は、画素クロック生成回路120が生成した画素クロックに基づくタイミングで強度信号算出部60に入力される。
The amplitude
成分情報生成部50は、ローパスフィルタ51と、電圧増幅回路52と、AD変換回路53とを備える。ローパスフィルタ51は、蛍光検出部20から出力された検出信号から周波数成分を除いた成分(主として直流成分であり、以下、直流成分という。)を抽出する。電圧増幅回路52は、ローパスフィルタ51で抽出された直流成分に対して電圧増幅した後にAD変換回路53へ出力する。AD変換回路53は、電圧増幅された直流成分をデジタル化し、蛍光検出部20による検出信号の成分情報(検出信号から周波数成分を除いた成分の情報は、主として直流成分の情報である。光源L1,光源L2,・・・,光源Lnからの出力を100%変調する場合であっても直流成分は検出信号に含まれる。)として強度信号算出部60へ出力する。なお、この成分情報は、振幅情報と同様に、画素クロック生成回路120が生成した画素クロックに基づくタイミングで強度信号算出部60に入力される。
The component
強度信号算出部60は、位相情報生成部30から入力された位相情報と、振幅情報生成部40から入力された振幅情報(交流成分)と、成分情報生成部50から入力された成分情報(直流成分)とに基づいて、複数の蛍光のそれぞれの強度信号を算出する。なお、強度信号算出部60により複数の蛍光のそれぞれの強度信号を算出する基本原理については後述する。
また、基準信号bの位相を基準として、複数の光源L1等からの複数の励起光EX1等の位相を調整する際に、予備的な試料観察、直前の試料観察で取得した検出信号を用いて強度信号算出部60で算出された複数の蛍光EM1等のそれぞれの強度信号に基づいて、位相補正信号aを算出し、その位相補正信号aを補正値として光源の強度変調を行う位相をさらに精密に調整してもよい。
このような位相補正信号aは、標本等の観察対象が変化しなければ同じ値が使用できるので、一旦算出した後は、強度信号算出部60に備える不図示の記憶部や、位相差調整部12の記憶部12aに格納しておいて、光源L1等を駆動する際に適宜用いてもよい。
The intensity
Further, when adjusting the phases of the plurality of excitation lights EX1 and the like from the plurality of light sources L1 and the like on the basis of the phase of the reference signal b, the detection signals acquired in the preliminary sample observation and the immediately preceding sample observation are used. The phase correction signal a is calculated based on the intensity signals of the plurality of fluorescence EM1 and the like calculated by the intensity
Since the same value can be used for such a phase correction signal a as long as the observation target such as a sample does not change, once calculated, a storage unit (not shown) provided in the intensity
光源70は、複数の励起光(励起光EX1,励起光EX2,・・,励起光EXn)を出力するものであり、複数の励起光ごとに出力するようにN個の光源L1,光源L2,・・・,光源Lnを備える。各光源L1等は、それぞれの駆動回路14−1等により駆動して励起光EX1を出射する。このとき、各励起光EX1等の位相は、それぞれの変調回路13−1等により設定されている。なお、光源70は複数の光源に限定されるものではなく、単一の光源を用いてもよい。例えば、広帯域の単一光源から出力される励起光を強度変調可能な素子(例えば、AOTF:Acousto-Optic Tunable Filter)を用いて、波長の異なる複数の励起光に分割して所定の位相差で出力してもよい。なお、本実施形態では、光源70として変調回路および駆動回路を含まないものを用いているが、駆動回路および変調回路を含むものを用いてもよい。光源70が変調回路等を備える場合は、励起光変調部10は、変調回路13−1等や駆動回路14−1等を備える必要がない。
The
蛍光顕微鏡1は、光学系110を備える。光学系110は、光路分割、光路合成および走査を行うことにより、光源L1等から出射された同一周波数の複数の励起光EX1等を所定の位相差で試料SPに照射するとともに、照射された励起光EX1等に応じて生じた蛍光EM1等を蛍光検出部20に導く。光学系110としては、例えば特開平11−183806号公報に開示されているコンフォーカル顕微鏡(図3参照)の構成要素の一部を用いることができる。
The
図3は、光学系110の具体的な構成を示している。この光学系110は、光分割装置111と、スキャナモジュール112と、リレーレンズ113と、対物光学系114と、ステージ115と、蛍光選択装置116と、集光レンズ117と、ピンホールモジュール118などを備える。光分割装置111は、光源70から試料SPに照射する励起光EX1等と試料SPから発生する蛍光EM1等とを分離する。スキャナモジュール112は、励起光EX1等を試料SPに対して2次元的に走査するための走査装置である。リレーレンズ113は、励起光EX1等を試料SPに導く。対物光学系114は、励起光EX1等を試料SP位置に集光する。ステージ115は、試料SPを支持して3次元に移動させる。蛍光選択装置116は、光分割装置111を透過した蛍光EM1等からノイズ光を除去する。集光レンズ117は、蛍光選択装置116を通過した蛍光EM1等を集光する。ピンホールモジュール118は、共焦点効果を生じさせるための開口部材である。
FIG. 3 shows a specific configuration of the
光源70から出射された励起光EX1等は、光分割装置111により試料SPへ向けて反射され、スキャナモジュール112及びリレーレンズ113、対物光学系114を介して試料SPに照射される。なお、励起光EX1等は、スキャナモジュール112により試料SPの全部または一部に対して走査される。励起光EX1等により試料SPから生じた蛍光EM1等は、対物光学系114及びリレーレンズ113、スキャナモジュール112を通り、光分割装置111を透過する。そして、蛍光EM1等は、蛍光選択装置116によってノイズ光を除去された後に、集光レンズ117によって集光されてスキャナモジュール112を通過し、蛍光検出部20に入射する。なお、光学系110において、光分割装置111及びスキャナモジュール112、対物光学系114、蛍光選択装置116等は、それぞれ図示しない制御装置によって制御される。この制御装置は、図1に示すパーソナルコンピュータ101を用いてもよい。
The excitation light EX1 and the like emitted from the
また、蛍光顕微鏡1としては、レーザ走査共焦点蛍光顕微鏡として構成されているが、これに限定されるものではない。また、共焦点蛍光顕微鏡に限定されるものでもない。また、蛍光顕微鏡1として光源70を備えたものとしているが、これに限定されず、光源70を搭載していない蛍光顕微鏡であってもよい。光源70を搭載しない蛍光顕微鏡にあっては、励起光変調部10が変調回路13−1等や駆動回路14−1等を備えるか否かは任意であり、使用する光源において変調回路等の有無によって適宜変更される。
In addition, the
続いて、蛍光の強度信号を算出する基本原理について説明する。説明の単純化のため、複数の蛍光は、対応する励起光の照射に対して位相遅れが無いと仮定して、複数の蛍光が基準信号bに対してそれぞれ位相差0、πで発生するように、複数の励起光は、基準信号bに対してそれぞれ位相差0、πに設定されるとともに、蛍光効率(すなわち、励起光の強度に対する蛍光強度の比率)が同一の場合を例に説明を行う。すなわち、図4〜図7は、試料SPに照射する2つの励起光EX1,EX2を基準信号bと同一周波数、同一強度、位相差π(基準信号bに対する励起光EX1の位相差を0、基準信号bに対する励起光EX2の位相差をπとする)で強度変調した場合、励起光EX1,EX2によって生じた蛍光EM1,EM2のそれぞれ(基準信号bに対する蛍光EM1の位相差0、基準信号bに対する蛍光EM2の位相差π)と、蛍光検出部20により検出された合成出力を示すグラフ図である。なお、図4〜図7において、縦軸は信号強度を示し、横軸は時間を示す。図4は、蛍光EM1,EM2が、平均強度及び振幅が同一で逆位相の場合を示しており、この場合は蛍光検出部20からの合成出力(検出信号)として直流成分のみが検出される。従って、この検出信号から蛍光EM1の強度信号と、蛍光EM2の強度信号とが、逆位相の同一波形であることが分かるため、蛍光EM1及び蛍光EM2の強度信号が同一であったことが分かる。また、蛍光EM1及び蛍光EM2の強度信号は、検出信号の半分である。
Next, the basic principle for calculating the fluorescence intensity signal will be described. For simplification of explanation, it is assumed that the plurality of fluorescences are generated with a phase difference of 0 and π with respect to the reference signal b on the assumption that there is no phase lag with respect to the irradiation of the corresponding excitation light. In addition, the plurality of excitation lights are described with an example in which the phase differences are set to 0 and π with respect to the reference signal b and the fluorescence efficiency (that is, the ratio of the fluorescence intensity to the excitation light intensity) is the same. Do. That is, FIGS. 4 to 7 show that the two excitation lights EX1 and EX2 irradiated to the sample SP have the same frequency, the same intensity, and the phase difference π as the reference signal b (the phase difference of the excitation light EX1 with respect to the reference signal b is 0, the reference When intensity modulation is performed with the phase difference of the excitation light EX2 with respect to the signal b as π, each of the fluorescence EM1 and EM2 generated by the excitation light EX1 and EX2 (the
図5は、蛍光EM1,EM2におけるそれぞれの強度信号の平均値(平均強度)が同一であり、逆位相(基準信号bに対する蛍光EM1の位相差0、基準信号bに対する蛍光EM2の位相差π)でかつ振幅が異なる場合を示しており、この場合は蛍光検出部20からの合成出力(検出信号)として図5に示すような交流成分が検出される。この交流成分を見ると、その位相が蛍光EM1と同相(蛍光EM2と逆相、基準信号bと同相)になっている。これは、蛍光EM1の強度信号の周波数成分における振幅が蛍光EM2のそれよりも大きいことを表している。従って、この合成出力(検出信号)から蛍光EM1の強度信号(正弦信号の最大値)が蛍光EM2の強度信号(正弦信号の最大値)より大きく、かつその差(強度差)が蛍光EM1と蛍光EM2の検出信号の振幅であることが分かる。合成出力(検出信号)の直流成分(すなわち、正弦波信号の中心位置)の大きさは、蛍光EM1、EM2の直流成分の和を表している。
FIG. 5 shows that the average values (average intensities) of the respective intensity signals in the fluorescence EM1 and EM2 are the same, and the opposite phases (the
図6は、図5と同様に、蛍光EM1,EM2におけるそれぞれの信号強度の平均値(平均強度)が同一であり、逆位相(基準信号bに対する蛍光EM1の位相差0、基準信号bに対する蛍光EM2の位相差π)でかつ振幅が異なる場合を示しており、この場合は蛍光検出部20からの合成出力として図6に示すような交流成分が検出される。この交流成分を見ると、その位相が蛍光EM1と逆相(蛍光EM2と同相、基準信号bと逆相)になっている。これは、蛍光EM2の強度信号の周波数成分における振幅が蛍光EM1のそれよりも大きいことを表している。従って、この合成出力(検出信号)から蛍光EM2の強度信号(正弦信号の最大値)が蛍光EM1の強度信号(正弦信号の最大値)より大きく、かつその差(強度差)が蛍光EM1と蛍光EM2の合成出力(検出信号)の振幅であることが分かる。合成出力(検出信号)の直流成分(すなわち、正弦波信号の中心位置)の大きさは、蛍光EM1、EM2の直流成分の和を表している。
6, as in FIG. 5, the average values (average intensities) of the respective signal intensities in the fluorescences EM <b> 1 and EM <b> 2 are the same, and the opposite phases (the
図7は、蛍光EM1,EM2におけるそれぞれの信号強度の平均値(平均強度)が異なり、逆位相(基準信号bに対する蛍光EM1の位相差0、基準信号bに対する蛍光EM2の位相差π)でかつ振幅が異なる場合を示しており、この場合は蛍光検出部20からの合成出力として図7に示すような交流成分が検出される。この交流成分を見ると、その位相が蛍光EM1と同相(蛍光EM2と逆相、基準信号bと同相)になっている。これは、蛍光EM1の強度信号の周波数成分における振幅が蛍光EM2のそれよりも大きいことを表している。従って、この合成出力(検出信号)から蛍光EM1の強度信号(正弦信号の最大値)が蛍光EM2の強度信号(正弦信号の最大値)より大きく、かつ、その差(強度差)が蛍光EM1と蛍光EM2の検出信号の振幅であることが分かる。合成出力(検出信号)の直流成分(すなわち、正弦波信号の中心位置)の大きさは、蛍光EM1、EM2の直流成分の和を表している。
以上より、複数の励起光のそれぞれの位相差を基準信号bに対して0、πに設定することにより、予め、複数の蛍光は、基準信号bに対してそれぞれ位相差0、πで発生するようにしているので、検出信号の位相と基準信号bの位相とが同相か、逆相か(合成出力(検出信号)の位相と基準信号bの位相との位相差)で、蛍光EM1、EM2のどちらの振幅が大きいかが分かり、さらに検出信号の振幅が蛍光EM1、EM2の振幅の差を表し、合成出力(検出信号)の強度の平均値(平均強度)が蛍光EM1、EM2の直流成分の和を表すことが分かる。
In FIG. 7, the average values (average intensities) of the respective signal intensities of the fluorescence EM1 and EM2 are different, and have opposite phases (the
As described above, by setting the phase differences of the plurality of excitation lights to 0 and π with respect to the reference signal b, a plurality of fluorescences are generated in advance with phase differences of 0 and π with respect to the reference signal b, respectively. Thus, the fluorescence signals EM1, EM2 depending on whether the phase of the detection signal and the phase of the reference signal b are the same phase or opposite phase (the phase difference between the phase of the combined output (detection signal) and the phase of the reference signal b). The amplitude of the detection signal represents the difference between the amplitudes of the fluorescence EM1 and EM2, and the average value (average intensity) of the combined output (detection signal) is the DC component of the fluorescence EM1 and EM2. You can see that it represents the sum.
次に、蛍光の強度信号の算出原理を数式に基づいて説明する。
[2つの励起光を用いる場合]
2つの励起光(励起光EX1、励起光EX2)の発光波長をそれぞれλa、λbとし、励起光EX1および励起光EX2を基準信号bと同一周波数かつ基準信号bに対してそれぞれ所定の位相差(例えば、励起光EX1との位相差を0、励起光EX2との位相差をπとする)であって、互いに所定の位相差(例えば、励起光EX1に対する励起光EX2の位相差をπとする)で強度変調すると、励起光EX1および励起光EX2によりそれぞれ発生する蛍光EM1および蛍光EM2が蛍光検出部20に入力される。蛍光検出部20において電気信号に変換された後の蛍光EM1、蛍光EM2の強度信号の強度をそれぞれSa、Sbとし、蛍光EM1、蛍光EM2は励起光の照射に対し位相遅れが無いものと仮定すると、Sa、Sbは、基準信号bに対してそれぞれ所定の位相差(蛍光EM1との位相差を0、蛍光EM2との位相差をπとする)を持ち、蛍光検出部20の合成出力(検出信号)に対し0およびπの位相差を持つ。また、合成出力(検出信号)は、基準信号bに対して所定の位相差(0またはπ)を持つ。すなわち、Sa、Sbはそれぞれ、式(1)、(2)で表すことができる。
Sa=Ja・{1+Ka・cos(θ)}……(1)
Sb=Jb・{1+Kb・cos(θ+π)}……(2)
ただし、Ja、Jbは蛍光検出部20の蛍光波長による感度係数および蛍光強度により決定される信号強度を表し、Ka、Kbは変調度(変調度1は100%変調に対応する)を表す。
Next, the calculation principle of the fluorescence intensity signal will be described based on mathematical expressions.
[When using two excitation lights]
The emission wavelengths of the two excitation lights (excitation light EX1, excitation light EX2) are λa and λb, respectively, and the excitation light EX1 and the excitation light EX2 have the same frequency as the reference signal b and a predetermined phase difference with respect to the reference signal b ( For example, the phase difference from the excitation light EX1 is 0 and the phase difference from the excitation light EX2 is π, and a predetermined phase difference (for example, the phase difference of the excitation light EX2 with respect to the excitation light EX1 is π). ), The fluorescence EM1 and the fluorescence EM2 generated by the excitation light EX1 and the excitation light EX2, respectively, are input to the
Sa = Ja · {1 + Ka · cos (θ)} (1)
Sb = Jb · {1 + Kb · cos (θ + π)} (2)
However, Ja and Jb represent the signal intensity determined by the sensitivity coefficient and the fluorescence intensity depending on the fluorescence wavelength of the
蛍光検出部20において検出される蛍光EM1、蛍光EM2の強度信号の強度Sa、Sbは合成されて出力されるため、蛍光検出部20の合成出力(検出信号)の値をSとすると、Sは式(3)で表すことができる。
S=Sa+Sb=Ja+Ja・Ka・cos(θ)
+Jb+Jb・Kb・cos(θ+π)……(3)
cos(θ+π)=−cos(θ)より、式(3)は式(4)となる。
S=Ja+Jb+(Ja・Ka−
Jb・Kb)・cos(θ)……(4)
式(4)において、(Ja+Jb)はSの直流成分の大きさを表し、(Ja・Ka−
Jb・Kb)はSの交流成分の振幅を表す。
このとき、(Ja+Jb)および(Ja・Ka−
Jb・Kb)はそれぞれ、AD変換回路53およびAD変換回路43において生成される成分情報および振幅情報であるため、それぞれをα、βとおくと、α、βはそれぞれ式(5)、(6)で表すことができる。
Ja+Jb=α……(5)
Ja・Ka−
Jb・Kb=β……(6)
式(6)において、変調度Ka、Kbは既知であるため、式(5)、(6)は2変数の一次式であることから、式(5)、(6)の2変数の一次式を解くことにより、Ja、Jbを決定することができる。したがって、AD変換回路53およびAD変換回路43においてそれぞれ成分情報αおよび振幅情報βを生成して強度信号算出部60に出力することにより、強度信号算出部60において、励起光EX1により発生する蛍光EM1の強度信号および励起光EX2により発生する蛍光EM2の強度信号を算出することができる。
Since the intensity Sa and Sb of the intensity signals of the fluorescence EM1 and fluorescence EM2 detected by the
S = Sa + Sb = Ja + Ja · Ka · cos (θ)
+ Jb + Jb · Kb · cos (θ + π) (3)
From cos (θ + π) = − cos (θ), equation (3) becomes equation (4).
S = Ja + Jb + (Ja · Ka−
Jb / Kb) / cos (θ) (4)
In equation (4), (Ja + Jb) represents the magnitude of the direct current component of S, and (Ja · Ka−
Jb · Kb) represents the amplitude of the AC component of S.
At this time, (Ja + Jb) and (Ja · Ka−
Jb · Kb) is component information and amplitude information generated in the AD conversion circuit 53 and the
Ja + Jb = α (5)
Ja ・ Ka-
Jb · Kb = β …… (6)
In Expression (6), since the modulation degrees Ka and Kb are known, Expressions (5) and (6) are linear expressions of two variables. Therefore, the linear expressions of the two variables of Expressions (5) and (6) are used. By solving, Ja and Jb can be determined. Therefore, by generating component information α and amplitude information β in the AD conversion circuit 53 and the
[3つの励起光を用いる場合]
3つの励起光(励起光EX1、励起光EX2、励起光EX3)の発光波長をそれぞれλ1、λ2、λ3とし、励起光EX1、励起光EX2、励起光EX3を基準信号bと同一周波数かつ基準信号bに対してそれぞれ所定の位相差(例えば、励起光EX1との位相差を0、励起光EX2との位相差を2π/3、励起光EX3との位相差を4π/3とする)であって、互いに所定の位相差(例えば、励起光EX1に対する励起光EX2、励起光EX3の位相差をそれぞれ2π/3、4π/3とする)で強度変調すると、励起光EX1、励起光EX2、励起光EX3によりそれぞれ発生する蛍光EM1、蛍光EM2、蛍光EM3が蛍光検出部20に入力される。蛍光検出部20において電気信号に変換された後の蛍光EM1、蛍光EM2、蛍光EM3の強度信号の強度をそれぞれSa、Sb、Scとし、蛍光EM1、蛍光EM2、蛍光EM3は励起光の照射に対し位相遅れが無いものと仮定すると、Sa、Sb、Scは、基準信号bに対してそれぞれ所定の位相差(蛍光EM1との位相差を0、蛍光EM2との位相差を2π/3、蛍光EM3との位相差を4π/3とする)を持ち、それぞれ、蛍光検出部20の合成出力(検出信号)に対し0、2π/3、4π/3の位相差を持つ。また、合成出力(検出信号)は、基準信号bに対して所定の位相差(0、2π/3、4π/3のいずれか1つ)を持つ。すなわち、Sa、Sb、Scはそれぞれ、式(7)、(8)、(9)で表すことができる。
Sa=Ja・{1+Ka・cos(θ)}……(7)
Sb=Jb・{1+Kb・cos(θ+2π/3)}……(8)
Sc=Jc・{1+Kc・cos(θ+4π/3)}……(9)
ただし、Ja、Jb、Jcは蛍光検出部27の蛍光波長による感度係数および蛍光強度により決定される信号強度を表し、Ka、Kb、Kcは変調度(変調度1は100%変調に対応する)を表す。
[When using three excitation lights]
The emission wavelengths of the three excitation lights (excitation light EX1, excitation light EX2, and excitation light EX3) are λ1, λ2, and λ3, respectively. The excitation light EX1, the excitation light EX2, and the excitation light EX3 have the same frequency and the reference signal as the reference signal b. Each of b is a predetermined phase difference (for example, the phase difference with the excitation light EX1 is 0, the phase difference with the excitation light EX2 is 2π / 3, and the phase difference with the excitation light EX3 is 4π / 3). Then, when intensity modulation is performed with a predetermined phase difference (for example, the phase differences of the excitation light EX2 and the excitation light EX3 with respect to the excitation light EX1 are 2π / 3 and 4π / 3, respectively), the excitation light EX1, the excitation light EX2, and the excitation light Fluorescence EM1, fluorescence EM2, and fluorescence EM3 generated by the light EX3 are input to the
Sa = Ja · {1 + Ka · cos (θ)} (7)
Sb = Jb · {1 + Kb · cos (θ + 2π / 3)} (8)
Sc = Jc · {1 + Kc · cos (θ + 4π / 3)} (9)
However, Ja, Jb, and Jc represent the signal intensity determined by the sensitivity coefficient and the fluorescence intensity depending on the fluorescence wavelength of the fluorescence detection unit 27, and Ka, Kb, and Kc are modulation degrees (
蛍光検出部20において検出される蛍光EM1、蛍光EM2、蛍光EM3の信号強度Sa、Sb、Scは合成されて出力されるため、蛍光検出部27の合成出力(検出信号)の値をSとすると、Sは式(10)で表すことができる。
S=Sa+Sb+Sc
=Ja・{1+Ka・cos(θ)}
+Jb・{1+Kb・cos(θ+2π/3)}
+Jc・{1+Kc・cos(θ+4π/3)}
=Ja+Jb+Jc
+Ja・Ka・cos(θ)
+Jb・Kb・cos(θ)・cos(2π/3)
−sin(θ)・sin(2π/3)
+Jc・Kc・cos(θ)・cos(4π/3)
−sin(θ)・sin(4π/3)
=Ja+Jb+Jc
+Ja・Ka・cos(θ)
+Jb・Kb・{−(1/2)cos(θ)
−(√3/2)sin(θ)}
+Jc・Kc・{−(1/2)cos(θ)
−(−√3/2)sin(θ)}
=Ja+Jb+Jc
+{Ja・Ka−(1/2)Jb・Kb
−(1/2)Jc・Kc}・cos(θ)
−(√3/2)・(Jb・Kb−Jc・Kc)・sin(θ)
=Ja+Jb+Jc+Jp・cos(θ+δ)……(10)
ここで、Jp、tanδは、それぞれ式(11)、(12)で表すことができる。
Jp=√[{Ja・Ka−(1/2)Jb・Kb−(1/2)Jc・Kc}2
+{(√3/2)・(Jb・Kb−Jc・Kc)}2]……(11)
tanδ={(√3/2)・(Jb・Kb−Jc・Kc)/
{Ja・Ka−(1/2)Jb・Kb−(1/2)Jc・Kc}……(12)
一方、蛍光検出部20の合成出力(検出信号)Sは、単一周波数成分の信号を合成したものなので、式(13)で表すことができる。
S=Acos(θ+δ)+B……(13)
ここで、A、Bは式(14)、(15)で表すことができる。
A=√[{Ja・Ka−(1/2)Jb・Kb−(1/2)Jc・Kc}2
+{(√3/2)・(Jb・Kb−Jc・Kc)}2]……(14)
B=Ja+Jb+Jc……(15)
式(12)〜式(15)において、変調度Ka、Kb、Kcは既知であり、A、Bはそれぞれ、AD変換回路43およびAD変換回路43において生成される振幅情報および成分情報であり、δは位相情報生成部30において生成される位相情報であるため、AD変換回路53、AD変換回路43および位相情報生成部30においてそれぞれ成分情報B、振幅情報Aおよび位相情報βを生成して強度信号算出部60に出力することにより、強度信号算出部60において、蛍光EM1〜EM3の信号強度Ja,Jb,Jcを算出することができる。
Since the signal intensities Sa, Sb, and Sc of the fluorescence EM1, fluorescence EM2, and fluorescence EM3 detected by the
S = Sa + Sb + Sc
= Ja · {1 + Ka · cos (θ)}
+ Jb · {1 + Kb · cos (θ + 2π / 3)}
+ Jc · {1 + Kc · cos (θ + 4π / 3)}
= Ja + Jb + Jc
+ Ja · Ka · cos (θ)
+ Jb · Kb · cos (θ) · cos (2π / 3)
-Sin (θ) · sin (2π / 3)
+ Jc · Kc · cos (θ) · cos (4π / 3)
-Sin (θ) · sin (4π / 3)
= Ja + Jb + Jc
+ Ja · Ka · cos (θ)
+ Jb · Kb · {-(1/2) cos (θ)
-(√3 / 2) sin (θ)}
+ Jc · Kc · {-(1/2) cos (θ)
-(-√3 / 2) sin (θ)}
= Ja + Jb + Jc
+ {Ja · Ka- (1/2) Jb · Kb
− (1/2) Jc · Kc} · cos (θ)
-(√3 / 2) · (Jb · Kb-Jc · Kc) · sin (θ)
= Ja + Jb + Jc + Jp.cos (θ + δ) (10)
Here, Jp and tan δ can be expressed by equations (11) and (12), respectively.
Jp = √ [{Ja · Ka− (1/2) Jb · Kb− (1/2) Jc · Kc} 2
+ {(√3 / 2) · (Jb · Kb−Jc · Kc)} 2] (11)
tan δ = {(√3 / 2) · (Jb · Kb−Jc · Kc) /
{Ja · Ka- (1/2) Jb · Kb- (1/2) Jc · Kc} (12)
On the other hand, the combined output (detection signal) S of the
S = Acos (θ + δ) + B (13)
Here, A and B can be expressed by equations (14) and (15).
A = √ [{Ja · Ka− (1/2) Jb · Kb− (1/2) Jc · Kc} 2
+ {(√3 / 2) · (Jb · Kb−Jc · Kc)} 2] (14)
B = Ja + Jb + Jc (15)
In Expressions (12) to (15), the modulation degrees Ka, Kb, and Kc are known, and A and B are amplitude information and component information generated in the
[4つの励起光を用いる場合]
まず、4つのうちの2つの励起光EX1,EX2を試料SPに照射して、蛍光EM1,EM2の信号強度Ja,Jbを、上述した「2つの励起光を用いる場合」の手法により算出する。次いで、4つのうちの残りの2つの励起光EX3,EX4を試料SPに照射して、同様に「2つの励起光を用いる場合」の手法により、蛍光EM3,EM4の強度信号Jc,Jdを算出する。これにより、4つの蛍光EX1〜EX4のそれぞれの強度信号Ja〜Jdを算出することができる。なお、この手法に代えて、次の方法により算出可能である。まず、4つのうちの3つの励起光EX1〜EX3を試料SPに照射して、蛍光EM1〜EM3の信号強度Ja,Jb,Jcを、上述した「3つの励起光を用いる場合」の手法により算出する。次いで、4つのうちの残りの1つの励起光EX4を試料SPに照射して、蛍光EM4の強度信号Jdを算出してもよい。
[When using four excitation lights]
First, the sample SP is irradiated with two of the four excitation lights EX1 and EX2, and the signal intensities Ja and Jb of the fluorescence EM1 and EM2 are calculated by the above-described method of “when two excitation lights are used”. Next, the remaining two of the four excitation lights EX3 and EX4 are irradiated onto the sample SP, and similarly, the intensity signals Jc and Jd of the fluorescence EM3 and EM4 are calculated by the method of “when two excitation lights are used”. To do. Thereby, each intensity signal Ja-Jd of four fluorescence EX1-EX4 is computable. Instead of this method, calculation can be performed by the following method. First, the sample SP is irradiated with three of the four excitation lights EX1 to EX3, and the signal intensities Ja, Jb, and Jc of the fluorescences EM1 to EM3 are calculated by the above-described method of “when using three excitation lights”. To do. Next, the intensity signal Jd of the fluorescence EM4 may be calculated by irradiating the sample SP with the remaining one of the four excitation lights EX4.
[5つ以上の励起光を用いる場合]
上述した「2つの励起光を用いる場合」および「3つの励起光を用いる場合」を組み合わせて、2つの励起光ごとまたは3つの励起光ごとに蛍光の強度信号を算出すれば、5つ以上の励起光を用いた場合であっても、各励起光により発生する蛍光の強度信号をそれぞれ算出することができる。
[When using 5 or more excitation lights]
If the fluorescence intensity signal is calculated for each of the two excitation lights or for each of the three excitation lights by combining the above-mentioned “when using two excitation lights” and “when using three excitation lights”, five or more Even when excitation light is used, the intensity signal of the fluorescence generated by each excitation light can be calculated.
以上説明したように、本実施形態の蛍光顕微鏡によれば、位相情報生成部30による位相情報と、振幅情報生成部40による振幅情報と、成分情報生成部50による成分情報に基づいて、強度信号算出部60が複数の蛍光EM1等のそれぞれの強度信号を算出するので、蛍光検出部20で受光した複数の蛍光を容易に分離することができる。従って、蛍光EM1等ごとの画像を容易かつ確実に取得することができる。なお、強度信号算出部60によって算出されたそれぞれの蛍光EM1等の強度信号は、強度信号算出部60からパーソナルコンピュータ101に出力される。パーソナルコンピュータ101は、アプリケーションソフトウエア104を実行することにより、蛍光顕微鏡1によって取得されたそれぞれの蛍光EM1等の画像(二次元画像)を表示装置103に個別に表示させる。
As described above, according to the fluorescence microscope of the present embodiment, the intensity signal is based on the phase information by the phase
図8は、励起光の励起スペクトル、及びこの励起光により発生する蛍光の蛍光スペクトルの一例を示す図である。図8において、YFP(EX)は黄色蛍光タンパク質の励起スペクトルを示し、YFP(EM)は黄色蛍光タンパク質の蛍光スペクトルを示し、eGFP(EX)は緑色蛍光タンパク質の励起スペクトルを示し、eGFP(EM)は緑色蛍光タンパク質の蛍光スペクトルを示している。なお、図8では、横軸は波長(nm)、縦軸は蛍光強度である。一般的に、蛍光スペクトルは励起スペクトルに対し高波長側にシフトする傾向がある。また、図8の2つの蛍光スペクトルは波長500nm近傍で重複部分が生じている。従って、このような蛍光スペクトルになる2つの蛍光を、例えば従来技術のような、光学フィルタで分離して異なる検出器に導く方式の場合、それぞれの検出器に他の蛍光を取り込むことになり、各検出器の検出信号に誤差を多く含んだものとなる。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an excitation spectrum of excitation light and a fluorescence spectrum of fluorescence generated by the excitation light. In FIG. 8, YFP (EX) indicates the excitation spectrum of yellow fluorescent protein, YFP (EM) indicates the fluorescence spectrum of yellow fluorescent protein, eGFP (EX) indicates the excitation spectrum of green fluorescent protein, and eGFP (EM) Indicates the fluorescence spectrum of the green fluorescent protein. In FIG. 8, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents fluorescence intensity. In general, the fluorescence spectrum tends to shift to the higher wavelength side with respect to the excitation spectrum. In addition, the two fluorescent spectra in FIG. 8 have overlapping portions near the wavelength of 500 nm. Therefore, in the case of a system in which two fluorescences having such a fluorescence spectrum are separated by an optical filter and led to different detectors, as in the prior art, for example, other fluorescence is taken into each detector, The detection signal of each detector includes a lot of errors.
第1実施形態に係る蛍光顕微鏡1は、蛍光検出部20によって複数の蛍光EM1等をまとめて受光し、その検出信号から計算式を用いてそれぞれの蛍光の強度信号Ja等を算出するため、強度信号に含まれる誤差を小さくすることができる。また、第1実施形態の蛍光顕微鏡1によれば、1つの光検出器を用いているため、蛍光顕微鏡の製造コストを低減するとともに、蛍光顕微鏡の構成を簡略化することができる。また、第1実施形態の蛍光顕微鏡1によれば、複数の蛍光を光学的に分離するための高価な分光器を用いる必要がないので、低コストで蛍光顕微鏡を製造することができる。
The
<第2実施形態>
次に、第2実施形態について説明する。以下の説明において、第1実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて、説明を省略または簡略化する。第1実施形態において、それぞれの蛍光EM1等の強度信号Ja等を算出する基本原理を成立させるためには、複数の励起光EX1等を所定の位相差(例えば位相差π)で強度変調して試料SPに照射したときに、複数の励起光により発生するそれぞれの蛍光EM1等が励起光EX1等と同様の位相差になることが前提となる。ところが、実際には、蛍光試薬と蛍光試薬が標識されている生物標本(細胞)に依存して、励起光を試料に照射してから蛍光が発生するまでには遅延が生じ、この遅延量は励起光ごとに異なる(励起光を試料に照射してから蛍光発光が生じるまでの時間に違いがある)。その結果、複数の励起光を所定の位相差で強度変調して試料に照射したとしても、これら励起光によって発生する蛍光は、励起光と異なる位相差となってしまう。さらに、光検出器21やその後の信号伝達系が蛍光波長による感度差を有している場合も、検出信号に含まれている複数の蛍光の強度信号の位相差は、複数の励起光における位相差からずれた状態となっている。このような状態では、第1実施形態で説明したように、検出信号から複数の蛍光の強度信号を分離することが算出できない。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. In the first embodiment, in order to establish the basic principle of calculating the intensity signal Ja of each fluorescence EM1, etc., the plurality of excitation lights EX1 etc. are intensity-modulated with a predetermined phase difference (for example, phase difference π). It is assumed that when the sample SP is irradiated, the respective fluorescence EM1 and the like generated by a plurality of excitation lights have the same phase difference as the excitation light EX1 and the like. However, in reality, depending on the fluorescent reagent and the biological specimen (cell) on which the fluorescent reagent is labeled, there is a delay from when the sample is irradiated with excitation light until fluorescence is generated. Different for each excitation light (there is a difference in time from when the sample is irradiated with the excitation light until fluorescence emission occurs). As a result, even if a plurality of excitation lights are intensity-modulated with a predetermined phase difference and the sample is irradiated, the fluorescence generated by these excitation lights has a phase difference different from that of the excitation light. Furthermore, even when the
第2実施形態では、複数の励起光により発生するそれぞれの蛍光が、互いの位相差が所望の値であって、基準信号bに対する位相差が所望の値となるように、励起光変調部10の位相差調整部12において、複数の励起光の位相差を任意に調整するものである。これにより、第1実施形態で説明した基本原理を適用可能となり、それぞれの蛍光の信号強度が算出可能となる。
In the second embodiment, the respective excitations generated by the plurality of excitation lights have the desired phase difference and the desired phase difference with respect to the reference signal b. The phase
複数の励起光EX1等の位相差の調整は、図1に示す位相差調整部12の記憶部12aに記憶された位相遅延量に基づいて行われる。記憶部12aに記憶された位相遅延量は、励起光EX1等の位相に対して、この励起光EX1等を照射したときに試薬から発生する蛍光の位相遅延量のデータが励起光ごとに格納される。ただし、格納されるデータは、これに限定されない。例えば、基準となる蛍光の位相に対して、それぞれの蛍光がどの程度位相が遅れるかといった位相遅延量のデータを用いてもよい。また、光検出器21やその後の信号伝達系が蛍光波長による感度差を有している場合は、基準となる蛍光の位相に対して、それぞれの蛍光がどの程度位相が遅れるかといった位相遅延量のデータも記憶部12aに格納される。すなわち、特定の蛍光に対しては、蛍光発生に基づく位相遅延量と蛍光検出に基づく位相遅延量との双方が加算されて励起光の位相が調整される。
The adjustment of the phase difference of the plurality of excitation lights EX1 and the like is performed based on the phase delay amount stored in the
このような蛍光発生に基づく位相遅延量や蛍光検出に基づく位相遅延量は、既知の場合はそれぞれのデータを記憶部12aに格納することで特定の励起光に対しての位相調整が行われる。蛍光発生に基づく位相遅延量等が未知の場合は、次のようにして位相遅延量のデータを取得する。先ず、複数の励起光EX1〜EXnのうちの1つ(例えば励起光EX1)のみを出力して、蛍光検出部20による検出信号と励起光EX1との位相差から位相遅延量を算出する。次に、励起光EX2のみを出力して、同様に蛍光検出部20による検出信号と励起光EX2との位相差から位相遅延量を算出する。この作業を繰り返すことにより、励起光EX1〜EXnのそれぞれに関する位相遅延量が算出され、記憶部12aに格納される。このように算出された位相遅延量には、蛍光発生に基づく位相遅延量と蛍光検出に基づく位相遅延量とが合算されたデータとなっている。
When the phase delay amount based on the generation of fluorescence and the phase delay amount based on fluorescence detection are already known, the respective data are stored in the
このとき、励起光EX1等の波形の変動や、蛍光検出部20による検出信号の波形の変動が生じると位相差の算出値が変動してデータ取得が難しいことも考えられる。このような場合は、蛍光検出部20による検出信号と励起光EX1等との位相差を算出する際、所定範囲の信号を用いて両者の位相差を算出してもよい。所定範囲としては、検出信号や励起光を特定の時間範囲で切り取って比較する場合や、それぞれ数個分の波長を切り取って比較する場合などがある。これにより、位相差の算出を容易にして位相遅延量の精度を向上できる。また、励起光EX1等と検出信号との位相差が波長ごとに(時間の経過とともに)変動する場合があり、複数の波長をサンプリングしてそれぞれの位相差から平均位相差を求めてもよい。これにより、位相差変動の誤差が平均化されるので位相遅延量の精度を向上できる。
At this time, if the fluctuation of the waveform of the excitation light EX1 or the like or the fluctuation of the waveform of the detection signal by the
また、蛍光検出部20による検出信号の出力が変動する場合がある。例えば微弱な信号を用いても正確な波形を捉えることが難しく、位相差の算出値に誤差を多く含んでしまう。従って。検出信号のうち、所定の信号強度を持った波形を用いて位相差を算出してもよい。所定の信号強度としては、例えば、他の蛍光を検出したときの平均の信号強度などが用いられる。
Moreover, the output of the detection signal by the
なお、励起光EX1等の位相差を調整するため、記憶部12aには位相遅延量のデータを格納しているが、これに代えて、位相差自体を補正量のデータとして用いてもよい。この場合、記憶部12aには、励起光EX1等ごとにπに関する補正量のデータが格納される。なお、補正量のデータが未知の場合は、位相遅延量のデータと同様に上述の方法により取得される。
In order to adjust the phase difference of the excitation light EX1, etc., the phase delay amount data is stored in the
また、補正量としては、励起光によって発生する蛍光に対する補正量としてもよい。そのような補正量が記憶部12aに格納されている場合、励起光変調部10の位相差調整部12では、各励起光EX1等の位相を次のように調整して所定の位相差を実現する。先ず、複数の光源を第1光源から第n光源とするとき、基準信号bの位相を基準として、第1光源L1からの励起光EX1の位相を(0+δ1)とし、第2光源L2からの励起光EX2の位相を(2π/N+δ2)とし、第3光源L3からの励起光EX3の位相を(4π/N+δ1)とし、以下同様にして、第n光源Lnからの励起光EXnの位相を{(n−1)・2π/N+δn}とする。ただし、δ1、δ2、・・、δnは光源L1,L2,L3,・・,Lnの波長に対応した蛍光試薬からの蛍光信号の位相遅延に関する補正量であり、Nは、光源L1、L2、L3、・・・、Lnの総数である。
The correction amount may be a correction amount for the fluorescence generated by the excitation light. When such a correction amount is stored in the
このように調整された励起光EX1〜EXnを試料SPに照射すると、蛍光検出部20による検出信号における各蛍光EM1〜EMnの位相は次のようになる。2つの光源L1、L2を用いる場合、基準信号bの位相を基準として、第1光源L1からの励起光EX1により発生した蛍光EM1の位相は、補正量δ1によって補正されて0となり、第2光源L2からの励起光EX2により発生した蛍光EM2の位相は、補正量δ2によって補正されて2π/2=πとなり、蛍光EM1と蛍光EM2との位相差はπとなる。また、3つの光源L1〜L3を用いる場合、基準信号bの位相を基準として、第1光源L1からの励起光EX1により発生した蛍光EM1の位相は、補正量δ1によって補正されて0となり、第2光源L2からの励起光EX2により発生した蛍光EM2の位相は補正量δ2によって補正されて2π/3となり、第3光源L3からの励起光EX3により発生した蛍光EM3の位相は補正量δ3によって補正されて4π/3となる。
When the sample SP is irradiated with the excitation light EX1 to EXn adjusted in this way, the phases of the respective fluorescences EM1 to EMn in the detection signal by the
また、4つの光源L1〜L4を用いる場合、基準信号bの位相を基準として、第1光源L1からの励起光EX1により発生した蛍光EM1の位相は、補正量δ1によって補正されて0となり、第2光源L2からの励起光EX2により発生した蛍光EM2の位相は補正量δ2によって補正されて2π/4=π/2となり、第3光源L3からの励起光EX3により発生した蛍光EM3の位相は補正量δ3によって補正されて4π/4=π/となり、第4光源L4からの励起光EX4により発生した蛍光EM4の位相は補正量δ4によって補正されて6π/4=3π/2となるため、基準信号bに対する蛍光EM1,蛍光EM2,EM3,EM4の位相差は0、π/2、π、3π/2となる。このように、複数の励起光に補正量が加えられることにより、試料SPから発生する蛍光信号の位相遅延が解消される。従って、複数(N個)の蛍光の位相差は2π/Nとなるから、強度信号算出部60において蛍光の強度信号を容易に算出できる。
When using the four light sources L1 to L4, the phase of the fluorescence EM1 generated by the excitation light EX1 from the first light source L1 is corrected to 0 by the correction amount δ1 with the phase of the reference signal b as a reference. The phase of the fluorescence EM2 generated by the excitation light EX2 from the two light sources L2 is corrected by the correction amount δ2 to 2π / 4 = π / 2, and the phase of the fluorescence EM3 generated by the excitation light EX3 from the third light source L3 is corrected. 4π / 4 = π / corrected by the amount δ3 and the phase of the fluorescence EM4 generated by the excitation light EX4 from the fourth light source L4 is corrected to 6π / 4 = 3π / 2 by the correction amount δ4. The phase differences of the fluorescence EM1, fluorescence EM2, EM3, and EM4 with respect to the signal b are 0, π / 2, π, and 3π / 2. Thus, the phase delay of the fluorescence signal generated from the sample SP is eliminated by adding the correction amount to the plurality of excitation lights. Therefore, since the phase difference of a plurality (N) of fluorescence is 2π / N, the intensity
図9は、複数の励起光EX1,EX2,・・・,EXnの基準信号bに対する位相差を、強度信号算出部60にて生成された位相補正信号a(位相補正信号aは光源毎に異なる値となるため、図9中では、光源別にa1,a2,・・・,anと分けて記述している)に基づいて、微調整制御する振幅変調器の一例を示す図である。振幅変調器140は、例えば図1に示す蛍光顕微鏡1の励起光変調部10の位相差調整部12に含まれて構成されている。図9に示す振幅変調器140は、基準信号bを異なる出力比率で分配する信号分配器142−1,142−2,・・・,142−nと、90°位相回路143−1,143−2,・・・,143−nと加算器144−1,144−2,・・・,144−nと、可変ゲインアンプ145−1,145−2,・・・,145−nと、位相差微調整信号生成部141−1,141−2,・・・,141−nとを備える。
9 shows the phase difference of the plurality of excitation lights EX1, EX2,..., EXn with respect to the reference signal b, the phase correction signal a generated by the intensity signal calculation unit 60 (the phase correction signal a is different for each light source). FIG. 9 is a diagram showing an example of an amplitude modulator that performs fine adjustment control based on a light source and a1, a2,... For example, the
光源が2つの場合について説明する。振幅変調器140は、位相差調整部12内の固定位相回路140−1、140−2において、基準信号bに対する設定値(位相差0、π)と位相遅延に関する補正量(δ1、δ2)に基づいて、所定の位相差を付与して作成された信号b1(基準信号bに対する位相差0+δ1)、信号b2(基準信号bに対する位相差π+δ2)が入力される。
信号b1は、位相補正信号a1に基づいて位相差微調整信号生成部141−1から出力される信号によって、信号分配器142−1において、所定の振幅比で分配され、90°位相回路143−1,加算器144−1に入力される。
信号b2は、位相補正信号a2に基づいて位相差微調整信号生成部141−2から出力される信号によって、信号分配器142−2において、所定の振幅比で分配され、90°位相回路143−2、加算器144−2に入力される。
加算器144−1は、信号b1と同相の信号と、90°位相回路143−1を経由した信号を加算するため、90°位相回路を経由した信号と位相回路を経由しない信号の強度比率に応じて、出力位相が、信号b1から更に微調整された位相の信号c1となる。
同様に、加算器144−2は、信号b2と同相の信号と、90°位相回路143−2を経由した信号を加算するため、90°位相回路を経由した信号と位相回路を経由しない信号の強度比率に応じて、出力位相が、信号b2から更に微調整された位相の信号c2となる。信号c1、c2は具体的には、前述した励起光の強度変調信号である。
可変ゲインアンプ145−1,145−2は、最終出力を所定の値に調整するためのものであり、位相差微調整信号生成部141−1,141−2からの出力に基づいて制御される。
A case where there are two light sources will be described. In the fixed phase circuits 140-1 and 140-2 in the phase
The signal b1 is distributed at a predetermined amplitude ratio in the signal distributor 142-1, by a signal output from the phase difference fine adjustment signal generator 141-1 based on the phase correction signal a1, and the 90 ° phase circuit 143- 1 is input to the adder 144-1.
The signal b2 is distributed at a predetermined amplitude ratio in the signal distributor 142-2 by a signal output from the phase difference fine adjustment signal generation unit 141-2 based on the phase correction signal a2, and the 90 ° phase circuit 143- 2. Input to adder 144-2.
The adder 144-1 adds the signal in phase with the
Similarly, the adder 144-2 adds the signal having the same phase as the signal b2 and the signal that has passed through the 90 ° phase circuit 143-2, so that the signal that has passed through the 90 ° phase circuit and the signal that has not passed through the phase circuit are added. Depending on the intensity ratio, the output phase becomes a signal c2 having a phase further finely adjusted from the signal b2. Specifically, the signals c1 and c2 are the above-described intensity modulation signals of the excitation light.
The variable gain amplifiers 145-1 and 145-2 are for adjusting the final output to a predetermined value, and are controlled based on the outputs from the phase difference fine adjustment signal generation units 141-1 and 141-2. .
光源が3つ以上の場合も、光源が2つの場合と同様である。なお、以下の説明では光源がn個の場合としているが、n個は2個も含む意味で用いている。
光源がn個の場合について説明する。光源ごとに位相補正信号a1〜anが強度信号算出部60にて生成される。振幅変調器140は、固定位相回路140−1〜140−nにおいて、基準信号bに対する設定値(位相差)と位相遅延に関する補正量に基づいて、所定の位相差を付与して作成された信号b1〜bnが入力される。例えば、光源が3つの場合、基準信号bに対する設定値(位相差0、2π/3、4π/3)と位相遅延に関する補正量(δ1、δ2、δ3)に基づいて、基準信号bに対して位相差0+δ1とした信号b1、基準信号bに対して位相差2π/3+δ2とした信号b2、及び基準信号bに対して位相差4π/3+δ3とした信号b3が入力される。
信号b1〜bnは、位相補正信号a1〜anに基づいて位相差微調整信号生成部141−1〜141−nから出力される信号によって、信号分配器142−1〜142−nにおいて、所定の振幅比で分配され、90°位相回路143−1〜143−n、加算器144−1〜144−nにそれぞれ入力される。加算器144−1〜144−nは、信号b1〜bnと同相の信号と、90°位相回路143−1〜143−nを経由した信号をそれぞれの強度比率に応じて加算する。従って、それぞれの出力位相は、信号b1〜bnから更に微調整された位相の強度変調信号c1〜cnとなる。
可変ゲインアンプ145−1〜145−nは、最終出力を所定の値に調整するためのものであり、位相差微調整信号生成部141−1〜141−nからの出力に基づいて制御される。
なお、90°位相回路143−1〜143−nは便宜上90°としたが、0、180°の倍数、これら以外の任意の位相のものが使用できる。
The case where there are three or more light sources is the same as the case where there are two light sources. In the following description, the number of light sources is n, but n is used to include two light sources.
A case where there are n light sources will be described. Phase correction signals a1 to an are generated by the intensity
The signals b1 to bn are output from the phase difference fine adjustment signal generators 141-1 to 141-n based on the phase correction signals a1 to an in the signal distributors 142-1 to 142-n according to predetermined signals. The signals are distributed at the amplitude ratio and input to the 90 ° phase circuits 143-1 to 143-n and adders 144-1 to 144-n, respectively. The adders 144-1 to 144-n add the signals in phase with the signals b1 to bn and the signals that have passed through the 90 ° phase circuits 143-1 to 143-n according to their intensity ratios. Accordingly, the respective output phases become intensity modulation signals c1 to cn having phases further finely adjusted from the signals b1 to bn.
The variable gain amplifiers 145-1 to 145-n are for adjusting the final output to a predetermined value, and are controlled based on the outputs from the phase difference fine adjustment signal generation units 141-1 to 141-n. .
Note that the 90 ° phase circuits 143-1 to 143-n are set to 90 ° for convenience, but multiples of 0 and 180 ° and circuits having any other phase can be used.
<第3実施形態>
次に、第3実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて、説明を省略または簡略化する。第3実施形態では、図1に示すように、強度信号算出部60に備える照射制御部60aからの指示に基づいて、位相差調整部12は、複数の光源L1に対して基準信号bの周波数と同一周波数かつ基準信号bの位相と同一位相で励起光EX1〜EXnの全てを試料SPに照射する第1照射状態と、励起光EX1〜EXnのうち少なくとも一つを除いて照射する第2照射状態とを行う。蛍光検出部20は、第1照射状態および第2照射状態での励起光EX1等により発生した蛍光EM1等をそれぞれ検出し、第1照射状態で検出した第1検出信号と、第2照射状態で検出した第2検出信号とを出力する。これら第1検出信号及び第2検出信号に基づいて、強度信号算出部60は、特定の蛍光の強度信号を算出する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. In the third embodiment, as shown in FIG. 1, based on an instruction from the
例えば、3つの励起光EX1,EX2,EX3を用いる場合、第1照射状態として全ての励起光EX1〜EX3を試料SPに照射したときの蛍光検出部20の合成出力(第1検出信号)をSとし、蛍光EM1,EM2,EM3の信号成分をS1,S2,S3とすると、S=S1+S2+S3で表される。一方、第2照射状態として、励起光EX1を除外して励起光EX2,EX3を試料SPに照射したときの蛍光検出部20の合成出力(第2検出信号)をS(2,3)とすると、S(2,3)=S2+S3であるため、S1=S−S(2,3)の演算を行うことにより、蛍光EM1の信号成分S1が算出される。
For example, when three excitation lights EX1, EX2, and EX3 are used, the combined output (first detection signal) of the
また、第2照射状態として励起光EX2を除外して励起光EX1,EX3を試料SPに照射したときの蛍光検出部20の合成出力(第2検出信号)をS(1,3)とすると、S(1,3)=S1+S3であるため、S2=S−S(1,3)の演算を行うことにより、蛍光EM2の信号成分S2が算出される。同様に、第2照射状態として励起光EX1,EX2を試料SPに照射したときの合成出力(第2検出信号)S(1,2)から、S3=S−S(1,2)の演算により、蛍光EM3の信号成分S3が算出される。なお、第2照射状態として、1つの励起光を除外することに代えて、複数の励起光(励起光EX1及びEX2)を除外して照射してもよい。このように、第1及び第2検出信号に基づいて演算を行うことにより、特定の蛍光の強度信号を容易に算出でき、蛍光検出部20で受光した複数の蛍光を分離することができる。
Further, when the excitation light EX2 is excluded as the second irradiation state and the sample SP is irradiated with the excitation light EX1 and EX3, the combined output (second detection signal) of the
<蛍光受光ユニット>
次に、実施形態に係る蛍光受光ユニットについて説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて、説明を省略または簡略化する。図10に示すように、蛍光受光ユニット200は、蛍光検出部20と、位相情報生成部30と、振幅情報生成部40と、成分情報生成部50と、強度信号算出部60とを備える。この蛍光受光ユニット200は、蛍光検出部20等を単一または複数の筐体に収容したものであり、蛍光顕微鏡を構成する光学系110や光源ユニット(光源70及び励起光変調部10)から分離可能なユニットである。なお、蛍光検出部20は、光学系110の蛍光受光部分(図2参照)に配置できるように、ユニットの筐体から取り外し可能とすることができる。
<Fluorescent light receiving unit>
Next, the fluorescence light receiving unit according to the embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. As shown in FIG. 10, the fluorescence
また、蛍光受光ユニット200は、励起光変調部10から送られる基準信号bを蛍光検出部20へ入力するための入力部や、同じく基準信号bを位相情報生成部30へ入力するための入力部、さらには強度信号算出部60から励起光変調部10へ位相補正信号aを出力するための出力部を備えている。なお、強度信号算出部60は、外部のパーソナルコンピュータ101に接続するための接続端子等を備える点は、第1実施形態の蛍光顕微鏡1と同様である。
Further, the fluorescence
なお、この蛍光受光ユニット200において、複数の蛍光EM1等を蛍光検出部20により検出し、蛍光EM1等ごとの強度信号を算出する手順は、上述した第1〜第3実施形態と同様である。また、蛍光受光ユニットとして、励起光変調部10及び光源70の一方または双方を備えてもよい。このように、本実施形態に係る蛍光受光ユニット200によれば、複数の蛍光EM1等を蛍光ごとの信号強度に容易に分離することができる。さらに、蛍光受光ユニット200は、既存の蛍光顕微鏡に対して、蛍光検出部20を光学系に配置するとともに、光源ユニットを制御することで容易に利用可能となり、汎用性の高めることができる。
In this fluorescence
以上の実施形態は、上述した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、上述した実施形態では、励起光変調部10により試料に照射する複数の励起光として正弦波の励起光EX1等を例示したが、これに限定されるものではなく、矩形波など他の波形の励起光を用いてもよい。
The above embodiment is not limited to the above description, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. In the above-described embodiment, the sine wave excitation light EX1 and the like are exemplified as the plurality of excitation lights irradiated onto the sample by the excitation
EM1,EM2〜EMn…蛍光、EX1,EX2〜EXn…励起光、L1,L2〜Ln…光源、SP…試料、1…蛍光顕微鏡、10…励起光変調部、12…位相差調整部、12a…記憶部、20…蛍光検出部、30…位相情報生成部、40…振幅情報生成部、50…成分情報生成部、60…強度信号算出部、60a…照射制御部、200…蛍光検出ユニット EM1, EM2-EMn ... fluorescence, EX1, EX2-EXn ... excitation light, L1, L2-Ln ... light source, SP ... sample, 1 ... fluorescence microscope, 10 ... excitation light modulation unit, 12 ... phase difference adjustment unit, 12a ... Storage unit, 20 ... fluorescence detection unit, 30 ... phase information generation unit, 40 ... amplitude information generation unit, 50 ... component information generation unit, 60 ... intensity signal calculation unit, 60a ... irradiation control unit, 200 ... fluorescence detection unit
Claims (17)
前記複数の励起光により発生した複数の蛍光を検出する蛍光検出部と、
前記蛍光検出部による検出信号から抽出された所定の周波数成分における位相と、前記基準信号の位相との関係から位相情報を生成する位相情報生成部と、
前記蛍光検出部による検出信号から抽出された所定の周波数成分の振幅から振幅情報を生成する振幅情報生成部と、
前記蛍光検出部による検出信号から前記周波数成分を除いた成分から成分情報を生成する成分情報生成部と、
前記位相情報、前記振幅情報、及び前記成分情報に基づいて前記複数の蛍光のそれぞれの強度信号を算出する強度信号算出部と、
を備える蛍光顕微鏡。 An excitation light modulator that modulates the intensity of a plurality of excitation lights irradiated on the sample at the same frequency as the frequency of the reference signal and with a predetermined phase difference with respect to the phase of the reference signal;
A fluorescence detection unit for detecting a plurality of fluorescence generated by the plurality of excitation lights;
A phase information generation unit that generates phase information from a relationship between a phase in a predetermined frequency component extracted from a detection signal by the fluorescence detection unit and a phase of the reference signal;
An amplitude information generation unit that generates amplitude information from the amplitude of a predetermined frequency component extracted from the detection signal by the fluorescence detection unit;
A component information generation unit that generates component information from a component obtained by removing the frequency component from the detection signal by the fluorescence detection unit;
An intensity signal calculation unit that calculates an intensity signal of each of the plurality of fluorescences based on the phase information, the amplitude information, and the component information;
A fluorescence microscope.
前記複数の励起光により発生した複数の蛍光を検出し、
前記検出された信号から抽出された所定の周波数成分における位相と、前記基準信号の位相との関係から位相情報を生成し、
前記検出された信号から抽出された所定の周波数成分の振幅から振幅情報を生成し、
前記検出された信号から前記周波数成分を除いた成分から成分情報を生成し、
前記位相情報、前記振幅情報、及び前記成分情報に基づき前記複数の蛍光のそれぞれの強度信号を算出する蛍光検出方法。 Intensity modulation of each of a plurality of excitation lights irradiating the sample with the same frequency as the frequency of the reference signal and a predetermined phase difference with respect to the phase of the reference signal,
Detecting a plurality of fluorescence generated by the plurality of excitation lights;
Generating phase information from the relationship between the phase of the predetermined frequency component extracted from the detected signal and the phase of the reference signal;
Amplitude information is generated from the amplitude of a predetermined frequency component extracted from the detected signal,
Generating component information from a component obtained by removing the frequency component from the detected signal;
A fluorescence detection method for calculating an intensity signal of each of the plurality of fluorescences based on the phase information, the amplitude information, and the component information.
前記蛍光検出部による検出信号から抽出された所定の周波数成分における位相と、前記検出信号の位相との関係から位相情報を生成する位相情報生成部と、
前記蛍光検出部による検出信号から抽出された所定の周波数成分の振幅から振幅情報を生成する振幅情報生成部と、
前記蛍光検出部による検出信号から前記周波数成分を除いた成分から成分情報を生成する成分情報生成部と、
前記位相情報、前記振幅情報、及び前記成分情報に基づき前記複数の蛍光のそれぞれの強度信号を算出する強度信号算出部と、
を備える蛍光検出ユニット。 A fluorescence detection unit for detecting a plurality of fluorescence generated by a plurality of excitation lights having the same frequency as the frequency of the reference signal and intensity-modulated with a predetermined phase difference with respect to the phase of the reference signal;
A phase information generation unit that generates phase information from a relationship between a phase in a predetermined frequency component extracted from a detection signal by the fluorescence detection unit and a phase of the detection signal;
An amplitude information generation unit that generates amplitude information from the amplitude of a predetermined frequency component extracted from the detection signal by the fluorescence detection unit;
A component information generation unit that generates component information from a component obtained by removing the frequency component from the detection signal by the fluorescence detection unit;
An intensity signal calculation unit that calculates an intensity signal of each of the plurality of fluorescences based on the phase information, the amplitude information, and the component information;
A fluorescence detection unit comprising:
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