專利名稱：測量裝置及熒光測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量裝置，用于測量當(dāng)與多種染料(coloringmatter)混合的樣品，在波長與各種染料對(duì)應(yīng)的光的照射下時(shí)，每種染料的發(fā)射光或輻射光的強(qiáng)度。更特別地，本發(fā)明涉及一種熒光測量裝置及一種熒光測量方法，當(dāng)樣品與多種熒光染料混合時(shí)，用具有該熒光染料的激勵(lì)波長(excitation wavelength)的光照射所述樣品，以測量由照射光激發(fā)的熒光。
背景技術(shù)：
近年來，用熒光測量、吸光度測量、或反射率測量來完成各種成分分析、基因診斷等等。例如，在利用熒光測量的成分分析中，用光照射與染料(熒光染料)混合的樣品，測量受照射光激發(fā)的熒光的強(qiáng)度，從而檢測出用染料(熒光染料)標(biāo)識(shí)的物質(zhì)。
在利用吸光度測量的成分分析中，例如在JP 9-21749A中所公開的，用波長與染料對(duì)應(yīng)的光照射與該染料混合的樣品，測量透射光的強(qiáng)度，求出吸光度，從而檢測出用染料標(biāo)識(shí)的物質(zhì)。在利用反射率測量的成分分析中，測量散射光而非透射光的強(qiáng)度，求出反射率，從而檢測出用染料標(biāo)識(shí)的物質(zhì)。
在利用上述成分分析法檢測多種物質(zhì)的情況下，樣品與多種不同種類的染料混合，這些染料根據(jù)所檢測物質(zhì)而變化，分別用與每種染料對(duì)應(yīng)的光照射該樣品。
在熒光測量的情況下，例如在JP 2000-503774A中所公開的，成分分析是這樣完成的，即用具有每種染料的激勵(lì)波長的光，分別照射與具有不同激勵(lì)波長及熒光波長的多種染料(熒光染料)混合的樣品，測量該染料的熒光強(qiáng)度。
在吸光度測量的情況下，成分分析是這樣完成的，即用具有每種染料的吸收波長的光，分別照射與具有不同吸收波長的多種染料混合的樣品，測量每種染料的透射光的強(qiáng)度。
但是，通常，染料的激勵(lì)波長、吸收波長、及反射波長具有一定的帶寬。因此，在熒光測量時(shí)，如果使用的所述染料(熒光染料)的激勵(lì)峰值波長接近，則當(dāng)特定染料受具有其激勵(lì)波長的光激發(fā)時(shí)，其它染料也可能受該光激發(fā)。這時(shí)，測得的熒光強(qiáng)度是將每種受激染料的熒光強(qiáng)度合成而得的值，因而難于進(jìn)行精確的成分分析、基因診斷等等。
同樣，吸光度測量和反射率測量也是這樣的。具體來說，測得的值是將每種染料的透射光或散射光的強(qiáng)度合成而得的透射光或散射光的合成強(qiáng)度，因而難于進(jìn)行精確的成分分析、基因診斷等等。
本發(fā)明的目的是提供一種測量裝置及一種熒光測量方法，其能夠從透射光或輻射光的強(qiáng)度的合成值中，分離和測量出每種染料的實(shí)際強(qiáng)度。
發(fā)明概述為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的測量裝置是用來在與多種染料混合的樣本被具有不同波長的光的照射的情況下，測量每種染料的透射光或輻射光的強(qiáng)度。該測量裝置包括光源單元，能夠用具有所述不同波長的光照射所述樣本；光接收單元，用于接收所述透射光或輻射光，并輸出一個(gè)與所述接收光的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；及計(jì)算部分。所述計(jì)算部分利用一校正系數(shù)計(jì)算出每種所述染料的透射光或輻射光的強(qiáng)度，所述校正系數(shù)是基于在所述光源單元用具有互不相同的波長的光，照射多個(gè)校正樣本中的每一個(gè)樣本時(shí)所述光接收單元輸出的一個(gè)電信號(hào)求得的，所述每個(gè)校正樣本與所述多種染料中的一種混合，所述被混合的熒光染料彼此各不相同。
在本發(fā)明的測量裝置中，所述樣本可以與作為染料的、具有不同激勵(lì)波長的熒光染料混合。所述光接收單元可以接收所述熒光染料的熒光，并輸出一個(gè)與所接收的熒光的熒光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。所述計(jì)算部分可以利用一校正系數(shù)計(jì)算出從該樣本發(fā)射出的每種所述熒光染料的熒光的熒光強(qiáng)度，所述校正系數(shù)是基于所述光接收單元在所述光源單元用具有與所述多種熒光染料對(duì)應(yīng)的激勵(lì)波長的光，照射多個(gè)校正樣本的每一個(gè)樣本時(shí)所輸出的一個(gè)電信號(hào)求得的，每個(gè)校正樣本與所述多種熒光染料中的一種混合，所述各個(gè)被混合熒光染料彼此各不相同。在這個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明的測量裝置用作熒光測量設(shè)備。
在該測量裝置用作熒光測量裝置的實(shí)施方式中，優(yōu)選，校正系數(shù)為一矩陣(aij(i＝1，2，...，n；j＝1，2，...，n))，其滿足公式(1)a11a12a13a14a1na21a22a23a24···a2na31a32a33a34···a3na41a42a43a44···a4n··················an1an2an3an4···ann·Y1Y2Y3Y4···Yn=X1X2X3····Xn··············(1)]]>其中，混合于所述樣本中的多種熒光染料編號(hào)為1，...，n，當(dāng)光源單元用具有第K種熒光染料(K＝1，2，...，n)的激勵(lì)波長的光照射該樣本時(shí)，由所述光接收單元輸出的電信號(hào)的輸出值用XK表示，第K種熒光染料的熒光強(qiáng)度用YK表示。所述計(jì)算部分將矩陣(aij)和輸出值X1，...，Xn代入公式(1)中，從而求出作為所述熒光染料的熒光強(qiáng)度的熒光強(qiáng)度Y1，...，Yn。
進(jìn)一步，在該測量裝置用作熒光測量裝置的實(shí)施方式中，優(yōu)選，測量裝置具有一光量監(jiān)測器，用于檢測由所述光源單元射出的光的光量，并向所述計(jì)算部分輸出一個(gè)信號(hào)。所述計(jì)算部分根據(jù)所述光量監(jiān)測器輸出的信號(hào)，校正輸出值X1到Xn或矩陣元素a11到ann。
其次，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的熒光測量方法是這樣一種方法，通過使用能夠發(fā)射具有不同波長的光的光源單元，和用于接收熒光染料的熒光并輸出一個(gè)與所接收的熒光的熒光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的光接收單元，來測量多種熒光染料中的每種染料的熒光的熒光強(qiáng)度的方法，所述熒光由與具有不同激勵(lì)波長的多個(gè)熒光染料混合的樣本發(fā)射。該方法包括利用一校正系數(shù)，計(jì)算出從樣本發(fā)射出的每種熒光染料的熒光的熒光強(qiáng)度。所述校正系數(shù)是這樣計(jì)算的，每個(gè)校正樣本與所述多種熒光染料中的一種混合，該各個(gè)被混合的熒光染料彼此各不相同，在所述光源單元用具有與所述多種熒光染料對(duì)應(yīng)的激勵(lì)波長的光照射所述多個(gè)校正樣本中的每一個(gè)樣本時(shí)，根據(jù)所述光接收單元所輸出的一個(gè)電信號(hào)求得所述校正系數(shù)。
在本發(fā)明的熒光測量方法中，優(yōu)選，校正系數(shù)為一矩陣(aij(i＝1，2，...，n；j＝1，2，...，n))，其滿足公式(1)，其中，混合于所述樣本中的多種熒光染料編號(hào)為1，...，n，當(dāng)光源單元用具有第K種熒光染料(K＝1，2，...，n)的激勵(lì)波長的光照射該樣本時(shí)，由所述光接收單元輸出的電信號(hào)的輸出值用XK表示，第K種熒光染料的熒光強(qiáng)度用YK表示，將矩陣(aij)和輸出值X1到Xn代入公式(1)中，從而求出作為所述熒光染料的熒光強(qiáng)度的熒光強(qiáng)度Y1到Y(jié)n。
另外，在本發(fā)明的熒光測量方法中，優(yōu)選，所述輸出值X1到Xn或矩陣元素a11到ann是根據(jù)由所述光源單元發(fā)射的光的光量加以校正的。
此外，本發(fā)明可以是一種執(zhí)行本發(fā)明的熒光測量方法的程序。通過將所述程序裝入計(jì)算機(jī)中，并執(zhí)行所述程序，就可以執(zhí)行本發(fā)明的熒光測量方法。注意，文中所用術(shù)語“染料”除包括用于吸光度測量和反射率測量的染料外，還包括用于熒光測量的熒光染料。當(dāng)在多種“染料”中僅具體指定熒光染料時(shí)，就使用術(shù)語“熒光染料”。
附圖簡要說明

圖1表示根據(jù)本發(fā)明的測量裝置的實(shí)施方式的熒光測量裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2表示用圖1的熒光測量裝置執(zhí)行的熒光測量程序的流程圖；圖3表示在圖1的熒光測量裝置中執(zhí)行的校正系數(shù)計(jì)算程序的流程圖；圖4是表示在圖1的熒光測量裝置中執(zhí)行的光量校正值計(jì)算程序的流程圖。
最佳實(shí)施方式下面，參考附圖來說明本發(fā)明的示范性的測量裝置及熒光測量方法。注意，在以下說明中，本發(fā)明的測量裝置是例如熒光測量裝置。首先，參照?qǐng)D1來說明根據(jù)本發(fā)明的測量裝置的實(shí)施方式的熒光測量裝置的結(jié)構(gòu)。圖1表示根據(jù)本發(fā)明的測量裝置的實(shí)施方式的熒光測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖1的熒光測量裝置是一種測量在樣本6中的每種熒光染料發(fā)射的熒光的熒光強(qiáng)度的裝置。如圖1所示，熒光測量裝置包括光源單元1，光接收單元2，計(jì)算部分3，顯示部分4，反應(yīng)容器5，和光量監(jiān)測器7。
與多種熒光染料混合的樣本6被放置在反應(yīng)容器5內(nèi)。在圖1的實(shí)例中，樣本與下表1中列出的四種熒光染料混合。注意，在本發(fā)明中，混入樣本中的熒光染料并不僅限于表1中列出的那些，熒光染料的數(shù)量也不受限制。在本發(fā)明中，根據(jù)熒光測量的目的等，可選擇合適熒光染料的所需數(shù)量。
表1

光源單元1具有能夠發(fā)射具有不同波長的光的結(jié)構(gòu)，能夠用具有混合在樣品中的熒光染料的激勵(lì)波長的光照射樣本。在圖1的實(shí)例中，光源單元1包括發(fā)光器件11a～11d，分色鏡12a～12d，和全反射鏡13。
發(fā)光器件11a～11d響應(yīng)計(jì)算部分3的指令發(fā)射出光。該光被用于激發(fā)混合在樣本6中的熒光染料。發(fā)光器件11a～11d以這種方式設(shè)置，使發(fā)光器件發(fā)射的光束彼此平行傳播。發(fā)光器件11a～11d發(fā)射具有互不相同的波長的光。這些單個(gè)的波長被設(shè)置成混合在樣本中的熒光染料之一的激勵(lì)波長。具體而言，發(fā)光器件11a發(fā)射具有FAM的激勵(lì)波長的光，發(fā)光器件11b發(fā)射具有JOE的激勵(lì)波長的光，發(fā)光器件11c發(fā)射具有TAMRA的激勵(lì)波長的光，發(fā)光器件11d發(fā)射具有ROX的激勵(lì)波長的光。
分色鏡12a～12d具有僅允許具有特定波長或更短波長的光反射的(高通)特性?？杀环稚R反射的光的最大波長按12a、12b、12c、12d的順序遞增。
因此，從每個(gè)發(fā)光器件11a～11d發(fā)射的光以相同的光學(xué)路徑傳播入射到全反射鏡13，并從全反射鏡13反射后入射到反應(yīng)容器5。從發(fā)光器件11a～11d發(fā)射的光的光量由光量監(jiān)測器7監(jiān)測。光量監(jiān)測器7檢測發(fā)光器件11a～11d發(fā)射的光的光量，并向計(jì)算部分3輸出一個(gè)信號(hào)。
注意，在圖1的實(shí)例中，因所用熒光染料為4種，故構(gòu)成光源單元1的發(fā)光器件也是4個(gè)。分色鏡也是4個(gè)，與發(fā)光器件個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)。注意，在本發(fā)明中，發(fā)光器件個(gè)數(shù)和分色鏡的個(gè)數(shù)都不限于此，其個(gè)數(shù)視所用熒光染料的種類數(shù)而定。作為發(fā)光器件11a～11d，最好用發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光器，也可以用氙氣管或鹵素?zé)簟?br> 光接收單元2接收從反應(yīng)容器5發(fā)射出的熒光，并輸出一個(gè)與所接收的熒光的熒光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。在圖1的實(shí)例中，光接收單元包括光接收器件14a～14d，分色鏡15a～15d，和全反射鏡16。
在圖1的實(shí)例中，分色鏡15a～15d具有允許具有特定波長或大于特定波長的光反射的(低通)特性?？杀环稚R反射的光的最小波長按15d、15c、15b、15a的順序遞增。光接收器件14a～14d為光電二極管，以這種方式設(shè)置，使從一個(gè)分色鏡反射出的光射入射到一個(gè)光接收器件的光接收面(未示出)。
因此，從反應(yīng)容器5射出的熒光經(jīng)全反射鏡16反射，之后，根據(jù)所述熒光波長，經(jīng)分色鏡15a～15d中的一個(gè)反射，以射入相應(yīng)的光接收器件中。結(jié)果，每個(gè)光接收器件向計(jì)算部分3輸出一個(gè)與熒光的熒光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。
計(jì)算部分3根據(jù)從光接收單元2輸出的電信號(hào)計(jì)算出熒光強(qiáng)度。計(jì)算結(jié)果顯示在顯示部分4上。顯示部分4為液晶顯示器、CRT等等。
接下來，參照附圖2～4說明本發(fā)明的熒光測量方法。注意，本發(fā)明的熒光測量方法可通過操作圖1的熒光測量裝置來執(zhí)行。因此，在以下說明中，將說明圖1的熒光測量裝置的操作。
圖2表示用圖1的熒光測量裝置執(zhí)行的熒光測量程序的流程圖。如圖2所示，熒光測量裝置的計(jì)算部分3首先判斷校正系數(shù)是否已經(jīng)求出(步驟S1)。當(dāng)與多種熒光染料混合的樣本被具有每種熒光染料的一個(gè)激勵(lì)波長的光照射時(shí)，根據(jù)光接收單元2輸出的電信號(hào)，該校正系數(shù)用于計(jì)算每種熒光染料的熒光強(qiáng)度。
如文中所用，術(shù)語“每種熒光染料的熒光強(qiáng)度”不是指在傳統(tǒng)熒光測量中得到的合成強(qiáng)度值，而是指當(dāng)樣本受光照射時(shí)，僅由激勵(lì)波長與照射光波長相應(yīng)的熒光染料發(fā)射的熒光的強(qiáng)度。在本發(fā)明中，如下文所述，上述校正系數(shù)用于從合成值中分離出實(shí)際的熒光強(qiáng)度。
在圖2的實(shí)例中，校正系數(shù)為一矩陣(aij)，其滿足前述公式(1)。注意，在該實(shí)例中，混合于樣本中的熒光染料是4種，如前所述。因此，混合于樣本中的4種熒光染料，根據(jù)激勵(lì)波長從短到長的順序依次編號(hào)為1到4。校正系數(shù)為矩陣(aij(i＝1，2，3，4；j＝1，2，3，4))，其滿足下式(2)a11a12a13a14a21a22a23a24a31a32a33a34a41a42a43a44·Y1Y2Y3Y4=X1X2X3X4··············(2)]]>其中，當(dāng)光源單元1用具有第K種熒光染料(K＝1，2，3，4)的激勵(lì)波長的光照射樣本時(shí)，由所述光接收單元2輸出的電信號(hào)的輸出值用XK表示，第K種熒光染料的熒光強(qiáng)度用YK表示。
若在步驟S1，判定校正系數(shù)還未被求出，計(jì)算部分3啟動(dòng)校正系數(shù)計(jì)算程序(步驟S2)，然后進(jìn)行下一步驟S3。注意，步驟S2的校正系數(shù)計(jì)算程序?qū)⒃诤竺嬖敿?xì)說明。
另一方面，若在步驟S1判定校正系數(shù)已經(jīng)被求出，計(jì)算部分3使每個(gè)發(fā)光器件11a～11d發(fā)射光，并使光量監(jiān)測器7測量光量。當(dāng)所測光量變化時(shí)，計(jì)算部分3求出光量校正值，用于校正下文所述的輸出值X1到X4(步驟S3)。注意步驟S3的詳細(xì)過程將在后面加以說明。
接著，計(jì)算部分3使光源單元1的每個(gè)發(fā)光器件朝樣本發(fā)射具有一個(gè)激勵(lì)波長的光，用以測量熒光強(qiáng)度(步驟S4)。之后，計(jì)算部分3收到從光接收單元2輸出的一個(gè)電信號(hào)，從而得到其輸出值XK(K＝1，2，3，4)(步驟S5)。
注意，在圖1-4的實(shí)例中，由光接收單元2輸出的電信號(hào)的輸出值是一個(gè)數(shù)位值，是通過將從光接收器件14a～14d輸出的電信號(hào)的電流值進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)換，再將最終結(jié)果的電壓值進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換而得的。但是，本發(fā)明不限于此。從光接收單元2輸出的電信號(hào)的輸出值可以是通過將從光接收器件14a～14d輸出的電信號(hào)的電流值進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換而得的一數(shù)位值。
然后，計(jì)算部分3判斷是否已經(jīng)得到所有的輸出值X1到X4(步驟S6)。當(dāng)并非所有的輸出值X1到X4都已經(jīng)得到時(shí)，計(jì)算部分3再重復(fù)執(zhí)行步驟S4和S5。
另一方面，當(dāng)所有的輸出值X1到X4都已經(jīng)得到時(shí)，計(jì)算部分3將校正系數(shù)和在步驟S5中得到的輸出值X1到X4代入前述公式(2)中，從而求出熒光染料的熒光強(qiáng)度Y1到Y(jié)4(步驟S7)。注意，若光量校正值在步驟S3中已經(jīng)求出，則把利用光量校正值校正的輸出值X1到X4或矩陣(aij(i＝1，2，3，4；j＝1，2，3，4))的矩陣元素代入公式(2)中。
然后，結(jié)束上述熒光測量程序，每種熒光染料的熒光強(qiáng)度顯示在顯示部分4上。因而，本發(fā)明的熒光測量裝置和熒光測量方法可用于從合成值中分離出實(shí)際的熒光強(qiáng)度，使得熒光測量比傳統(tǒng)技術(shù)更精確。
接著，參考圖3，說明在圖2的步驟S2中的校正系數(shù)計(jì)算程序。圖3表示在圖1的熒光測量裝置中執(zhí)行的校正系數(shù)計(jì)算程序的流程圖。
校正系數(shù)計(jì)算程序利用用于校正的多個(gè)樣本來完成。每個(gè)校正樣本僅與要與樣本混合的熒光染料中的一種進(jìn)行混合?；旌嫌诟鱾€(gè)校正樣本中的熒光染料互不相同，具體而言，在圖3的實(shí)例中，樣本與表1中列出的四種熒光染料混合，因此，需要4個(gè)校正樣本。
校正系數(shù)計(jì)算程序是使用下式(3)到(6)來執(zhí)行的，式(3)到(6)是由公式(2)展開而得到的，a11Y1+a12Y2+a13Y3+a14Y4＝X1………(3)a21Y1+a22Y2+a23Y3+a24Y4＝X2………(4)a31Y1+a32Y2+a33Y3+a34Y4＝X3………(5)a41Y1+a42Y2+a43Y3+a44Y4＝X4………(6)如圖3所示，計(jì)算部分3起先用從每個(gè)發(fā)光器件射出的光照射校正樣本(步驟S11)，然后得到由光接收單元2輸出的一個(gè)電信號(hào)的輸出值(步驟S12)。之后，計(jì)算部分3把所得的輸出值代入公式(3)～(6)中(步驟S13)。
接著，計(jì)算部分3判斷是否已經(jīng)從所有校正樣本中得到了輸出值(步驟S14)。若輸出值還未從全部校正樣本中得到，就重復(fù)執(zhí)行步驟S11至S13。若輸出值已經(jīng)從全部校正樣本中得到，就執(zhí)行步驟S15。
步驟S11至S13將特別詳細(xì)地加以說明。計(jì)算部分3先使用光源單元1，用具有第一到第四熒光染料的激勵(lì)波長的光，照射僅與第一熒光染料(FAM)混合的校正樣本。在這種情況下，輸出電信號(hào)的輸出值由與熒光染料的名稱相對(duì)應(yīng)的F1到F4表示。計(jì)算部分3把輸出值F1到F4代入公式(3)到(6)中的X1到X4。在這種情況中還有，由于校正樣本僅與第一熒光染料混合，所以公式(3)到(6)中的Y2＝Y(jié)3＝Y(jié)4＝0。因此，得到以下的式(7)至(10)。
a11Y1＝F1………..(7)a21Y1＝F2………..(8)a31Y1＝F3………..(9)a41Y1＝F4………(10)同理，計(jì)算部分3使用光源單元1，用具有第一到第四熒光染料的激勵(lì)波長的光，照射僅與第二熒光染料(JOE)混合的校正樣本，僅與第三熒光染料(TAMRA)混合的校正樣本，和僅與第四熒光染料(ROX)混合的校正樣本，得到輸出電信號(hào)的輸出值，并把得到的輸出值代入公式(3)到(6)中。在這些情況下的輸出值分別用J1到J4，T1到T4，和R1到R4表示。這樣，得到下列公式(11)到(22)，a12Y2＝J1………(11)a22Y2＝J2………(12)a32Y2＝J3………(13)a42Y2＝J4………(14)a13Y3＝T1………(15)a23Y3＝T2………(16)a33Y3＝T3………(17)a43Y3＝T4………(18)a14Y4＝R1………(19)a24Y4＝R2………(20)a34Y4＝R3………(21)a44Y4＝R4………(22)接著，在步驟15，計(jì)算部分3使用在步驟13中得到的公式(7)至(22)，求出滿足公式(2)的矩陣(aij(i＝1，2，3，4；j＝1，2，3，4))作為校正系數(shù)。
具體而言，計(jì)算部分3設(shè)a11＝a22＝a33＝a44＝1以計(jì)算校正系數(shù)。例如，根據(jù)所用熒光染料，判定a11∶a12∶a13∶a14的比值。因此，計(jì)算部分3計(jì)算a12＝J1/F1，a13＝T1/F1，a14＝R1/F1。
同理，計(jì)算部分3計(jì)算a21＝F2/J2，a23＝T2/J2，a24＝R2/J2。計(jì)算部分3還計(jì)算a31＝F3/T3，a32＝J3/T3，a34＝R3/T3。而且，該計(jì)算部分計(jì)算a41＝F4/R4，a42＝J4/R4，a43＝T4/R4。
而后結(jié)束上述校正系數(shù)計(jì)算程序。注意，校正系數(shù)計(jì)算程序可在本發(fā)明的熒光測量裝置發(fā)貨之前進(jìn)行。在這種情況下，優(yōu)選，校正系數(shù)在產(chǎn)品發(fā)貨之前先存儲(chǔ)在熒光測量裝置內(nèi)的存儲(chǔ)器內(nèi)。在這種情況下，在圖2的熒光測量程序中不必運(yùn)行步驟S1和S2。
接著，參考圖4加以說明圖2的步驟S3中所示的光量的輸出值的校正。圖4是表示在圖1的熒光測量裝置中執(zhí)行的光量校正值計(jì)算程序的流程圖。
當(dāng)發(fā)光器件11a～11d的光量隨時(shí)間和環(huán)境變化時(shí)，a11∶a21∶a31∶a41的比值、a12∶a22∶a32∶a42的比值、a13∶a23∶a33∶a43的比值、a14∶a24∶a34∶a44的比值就受到影響，以致使不再能夠準(zhǔn)確地計(jì)算出熒光亮度。為防止這種情況，運(yùn)行圖4所示的光量校正值計(jì)算程序。
具體而言，如圖4所示，計(jì)算部分3最初基于來自光量監(jiān)測器的信號(hào)，測量發(fā)光器件11a、11b、11c、和11d的當(dāng)前發(fā)光量比值，其中當(dāng)校正系數(shù)被確定時(shí)，發(fā)光器件的光量比值被設(shè)定為1∶1∶1∶1(參考值)(步驟S21)。
接著，計(jì)算部分3判斷所得到的光量比值是否從1∶1∶1∶1發(fā)生變化(步驟S22)。當(dāng)光量比值不變時(shí)，計(jì)算部分3結(jié)束程序。相反，當(dāng)光量比值改變時(shí)，計(jì)算部分3計(jì)算出與變化幅度一致的光量校正值(步驟S23)。
例如，假定發(fā)光器件11a、11b、11c、和11d的光量比值為1∶2∶3∶4。在這種情況下，為了使光量比值回到參考值，每個(gè)發(fā)光器件的光量需要乘以1/1，1/2，1/3，或1/4。因此，光量校正值為1/1，1/2，1/3，和1/4。注意，當(dāng)光接收器件14a～14d的靈敏度等級(jí)低時(shí)，光量變化對(duì)熒光強(qiáng)度的影響小。當(dāng)所述靈敏度高時(shí)，則相反。因此可以說，考慮到光接收器件14a～14d的靈敏度，優(yōu)選確定光量校正值。
因此，計(jì)算部分3用(1/1)X1、(1/2)X2、(1/3)X3、和(1/4)X4代替X1、X2、X3、和X4，代入公式(2)中，以在圖2的步驟S7中求出熒光強(qiáng)度Y1～Y4。或者，計(jì)算部分3用(1/1)ai1、(1/2)ai2、(1/3)ai3、和(1/4)ai4代替矩陣元素ai1、ai2、ai3、和ai4，代入滿足公式(2)的矩陣(aij(i＝1，2，3，4；j＝1，2，3，4))中，以求出熒光強(qiáng)度Y1～Y4。
因此，根據(jù)圖1的熒光測量裝置和熒光測量方法，即使發(fā)光器件的光量改變，也可以根據(jù)發(fā)光器件的校正后的光量算出熒光強(qiáng)度，因此能夠進(jìn)一步提高熒光測量的精確度。
注意，可通過安裝計(jì)算機(jī)程序并運(yùn)行該程序來實(shí)施圖1的熒光測量裝置，該程序可使連接到光源單元1和光接收單元2的計(jì)算機(jī)執(zhí)行圖2中的步驟S1至S7。這時(shí)，計(jì)算機(jī)的CPU(中央處理單元)起計(jì)算部分3的作用。
在上述實(shí)施方式中，熒光測量裝置和熒光測量方法只是作為實(shí)例加以說明。注意，本發(fā)明不限于這些實(shí)例。本發(fā)明可應(yīng)用于利用吸收率或反射率測量的測量裝置或方法中。具體而言，根據(jù)本發(fā)明，即使樣本與具有不同吸收波長或反射波長的多種染料混合，也可以按照前述同樣的方式求出校正系數(shù)，計(jì)算出每種染料的透射光或散射光的強(qiáng)度。進(jìn)一步，基于透射光的計(jì)算強(qiáng)度求出吸收率，基于散射光的強(qiáng)度求出反射率。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明的測量裝置和熒光測量方法，即使樣本與多種染料(例，熒光染料)混合，每種染料的實(shí)際強(qiáng)度也可以從透射光或輻射光的合成(熒光)強(qiáng)度中分離出來。因此，通過使用本發(fā)明的測量裝置和熒光測量方法，能夠完成比傳統(tǒng)技術(shù)更精確的成分分析、基因診斷等等。
權(quán)利要求
1.一種測量裝置，用于測量與多種染料混合的樣本，在具有不同波長的光的照射下，每種染料的透射光或輻射光的強(qiáng)度，該測量裝置包括光源單元，能夠用具有所述不同波長的光照射所述樣本；光接收單元，用于接收所述透射光或輻射光，并輸出一個(gè)與所述接收光的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；及計(jì)算部分，其中，所述計(jì)算部分利用一個(gè)校正系數(shù)，計(jì)算出每種所述染料的透射光或輻射光的強(qiáng)度，所述校正系數(shù)是根據(jù)在所述光源單元用具有互不相同的波長的光照射多個(gè)校正樣本中的每一個(gè)樣本時(shí)，所述光接收單元所輸出的一個(gè)電信號(hào)計(jì)算得到的，每個(gè)校正樣本與所述多種染料中的一種混合，并且所述各個(gè)被混合的染料彼此各不相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的測量裝置，其中所述樣本與作為染料的、具有不同激勵(lì)波長的多種熒光染料混合，所述光接收單元接收所述熒光染料的熒光，并輸出一個(gè)與所接收的熒光的熒光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，以及所述計(jì)算部分利用一個(gè)校正系數(shù)，計(jì)算從所述樣本發(fā)射出的每種所述熒光染料的熒光的熒光強(qiáng)度，所述校正系數(shù)是根據(jù)在所述光源單元用具有與所述多種熒光染料對(duì)應(yīng)的激勵(lì)波長的光照射多個(gè)校正樣本中的每一個(gè)樣本時(shí)，所述光接收單元輸出的一個(gè)電信號(hào)計(jì)算得到的，每個(gè)校正樣本與所述多種熒光染料中的一種混合，并且所述各個(gè)被混合的熒光染料彼此各不相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的測量裝置，其中所述校正系數(shù)為一個(gè)矩陣(aij(i＝1，2，...，n；j＝1，2，...，n))，該矩陣滿足公式(23)a11a12a13a14···a1na21a22a23a24···a2na31a32a33a34···a3na41a42a43a44···a4n··················an1an2an3an4···ann·Y1Y2Y3Y4···Yn=X1X2X3X4···Xn......(23)]]>其中，混合于所述樣本中的多種熒光染料編號(hào)為1到n，并且當(dāng)所述光源單元用具有第K種熒光染料(K＝1，2，...，n)的激勵(lì)波長的光照射所述樣本時(shí)，由所述光接收單元輸出的電信號(hào)的輸出值用XK表示，第K種熒光染料的熒光強(qiáng)度用YK表示，以及所述計(jì)算部分將矩陣(aij)和輸出值X1到Xn代入公式(23)中，以計(jì)算作為所述熒光染料的熒光強(qiáng)度的熒光強(qiáng)度Y1到Y(jié)n。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的測量裝置，具有一個(gè)光量監(jiān)測器，該光量監(jiān)測器用于檢測由所述光源單元發(fā)射的光的光量，并將一個(gè)信號(hào)輸出到所述計(jì)算部分，其中，所述計(jì)算部分根據(jù)所述光量監(jiān)測器輸出的信號(hào)，校正輸出值X1到Xn或矩陣元素a11到ann。
5.一種熒光測量方法，該測量方法通過使用能夠發(fā)射具有不同波長的光的光源單元，和用于接收所述熒光染料的熒光并輸出一個(gè)與所接收的熒光的熒光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的光接收單元，來測量多種熒光染料中的每種染料的熒光的熒光強(qiáng)度，所述熒光由與具有不同激勵(lì)波長的多種熒光染料混合的樣本射出，該方法包括利用一個(gè)校正系數(shù)，計(jì)算出從所述樣本發(fā)射出的所述每種熒光染料的熒光的熒光強(qiáng)度，其中所述校正系數(shù)是這樣計(jì)算的，所述每個(gè)校正樣本與所述多種熒光染料中的一種混合，所述各個(gè)混合熒光染料彼此各不相同，根據(jù)當(dāng)所述光源單元用具有與所述多種熒光染料對(duì)應(yīng)的激勵(lì)波長的光照射所述多個(gè)校正樣本中的每一個(gè)樣本時(shí)所述光接收單元輸出的一個(gè)電信號(hào)計(jì)算得到該校正系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的熒光測量方法，其中所述校正系數(shù)為一個(gè)矩陣(aij(i＝1，2，...，n；j＝1，2，...，n))，其滿足公式(24)a11a12a13a14···a1na21a22a23a24···a2na31a32a33a34···a3na41a42a43a44···a4n··················an1an2an3an4···ann·Y1Y2Y3Y4···Yn=X1X2X3X4···Xn......(24)]]>其中，混合于所述樣本中的多種熒光染料編號(hào)為1到n，并且當(dāng)所述光源單元用具有第K種熒光染料(K＝1，2，...，n)的激勵(lì)波長的光照射所述樣本時(shí)，由所述光接收單元輸出的電信號(hào)的輸出值用XK表示，第K種熒光染料的熒光強(qiáng)度用YK表示，以及將矩陣(aij)和輸出值X1到Xn代入公式(24)中，以計(jì)算熒光強(qiáng)度Y1到Y(jié)n作為所述熒光染料的熒光強(qiáng)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的熒光測量方法，其中所述輸出值X1到Xn或矩陣元素a11到ann是根據(jù)所述光源單元發(fā)射的光的光量加以校正的。
8.一種程序，用于使計(jì)算機(jī)利用光源單元和光接收單元來測量多種熒光染料中的每種染料的熒光的熒光強(qiáng)度，所述熒光由與具有不同激勵(lì)波長的所述多種熒光染料混合的樣本發(fā)出，所述光源單元能夠發(fā)射具有不同波長的光，所述光接收單元用于接收所述熒光染料的熒光，并輸出一個(gè)與所接收的熒光的熒光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，該程序包括利用一個(gè)校正系數(shù)，計(jì)算出從所述樣本發(fā)射出的每種熒光染料的熒光的熒光強(qiáng)度的步驟，其中所述校正系數(shù)是這樣計(jì)算的，所述每個(gè)校正樣本與所述多種熒光染料中的一種混合，所述各個(gè)混合熒光染料彼此各不相同，根據(jù)當(dāng)所述光源單元用具有與所述多種熒光染料對(duì)應(yīng)的激勵(lì)波長的光照射所述多個(gè)校正樣本中的每一個(gè)樣本時(shí)所述光接收單元輸出的一個(gè)電信號(hào)計(jì)算得到該校正系數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的程序，其中所述校正系數(shù)為一個(gè)矩陣(aij(i＝1，2，...，n；j＝1，2，...，n))，其滿足公式(25)a11a12a13a14···a1na21a22a23a24···a2na31a32a33a34···a3na41a42a43a44···a4n··················an1an2an3an4···ann·Y1Y2Y3Y4···Yn=X1X2X3X4···Xn......(25)]]>其中，混合于所述樣本中的多種熒光染料編號(hào)為1到n，并且當(dāng)所述光源單元用具有第K種熒光染料(K＝1，2，...，n)的激勵(lì)波長的光照射該樣本時(shí)，由所述光接收單元輸出的電信號(hào)的輸出值用XK表示，第K種熒光染料的熒光強(qiáng)度用YK表示，以及將矩陣(aij)和輸出值X1到Xn代入公式(25)中，以計(jì)算熒光強(qiáng)度Y1到Y(jié)n作為所述熒光染料的熒光強(qiáng)度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的程序，其中所述輸出值X1到Xn或矩陣元素a11到ann是根據(jù)所述光源單元發(fā)射的光的光量加以校正的。
全文摘要
所用的一種測量裝置，包括光源單元1，能夠發(fā)射具有不同波長的光；光接收單元2，其輸出一個(gè)電信號(hào)，與從與多種染料混合的樣本6中發(fā)射出的透射光或輻射光的強(qiáng)度相一致；及計(jì)算部分3。所述計(jì)算部分3使用一預(yù)先算出的校正系數(shù)，計(jì)算出每種染料的透射光或輻射光的熒光強(qiáng)度。所述校正系數(shù)是基于所述光接收單元在所述光源單元用具有互不相同的波長的光，照射多個(gè)校正樣本時(shí)所輸出的一個(gè)電信號(hào)求得的，所述每個(gè)校正樣本與所述多種染料中的一種混合，所述各個(gè)混合染料彼此各不相同。
文檔編號(hào)G01N21/27GK1711469SQ20038010338
公開日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2003年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月14日
發(fā)明者中島直也 申請(qǐng)人:愛科來株式會(huì)社