專利名稱：熒光檢測(cè)裝置和熒光檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熒光檢測(cè)裝置和熒光檢測(cè)方法，對(duì)接收測(cè)量對(duì)象物受到激光照射后所發(fā)出的熒光而得到的熒光信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理。
背景技術(shù)：
應(yīng)用于醫(yī)療、生物領(lǐng)域的流式細(xì)胞儀中內(nèi)置有一種熒光檢測(cè)裝置，該熒光檢測(cè)裝置接收測(cè)量對(duì)象物的熒光色素通過(guò)激光照射而發(fā)出的熒光，由此識(shí)別出測(cè)量對(duì)象物的種類。具體來(lái)說(shuō)，流式細(xì)胞儀中，采用熒光試劑使懸浮液中的細(xì)胞、DNA、RNA、酶、蛋白等活體物質(zhì)標(biāo)簽化，然后施加壓力以使測(cè)量對(duì)象物流動(dòng)在以每秒IOm以下程度的速度在管道內(nèi)進(jìn)行流動(dòng)的鞘液中，由此形成分層鞘流。通過(guò)朝向該流動(dòng)中的測(cè)量對(duì)象物照射激光，接收附著在測(cè)量對(duì)象物上的熒光色素所發(fā)出的熒光，并將該熒光作為標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別，由此特定測(cè)量對(duì)象物。在該流式細(xì)胞儀中，例如能夠測(cè)量出細(xì)胞內(nèi)的DNA、RNA、酶、蛋白質(zhì)等在細(xì)胞內(nèi)的相對(duì)量，且在短時(shí)間內(nèi)能夠?qū)@些物質(zhì)的作用進(jìn)行分析。另外，使用通過(guò)熒光對(duì)特定類型的細(xì)胞或染色體進(jìn)行特定、并僅對(duì)特定的細(xì)胞或染色體以活著的狀態(tài)下短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行分選收集的細(xì)胞分類器等。在上述儀器的使用中，被要求在短時(shí)間內(nèi)根據(jù)熒光信息對(duì)更多的測(cè)量對(duì)象物進(jìn)行正確地特定。下述專利文獻(xiàn)1中記載有一種熒光檢測(cè)裝置和熒光檢測(cè)方法，其中，計(jì)算出測(cè)量對(duì)象物通過(guò)激光照射而發(fā)出的熒光的熒光壽命(熒光弛豫時(shí)間)，由此能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)較多的測(cè)量對(duì)象物進(jìn)行正確地特定。根據(jù)該文獻(xiàn)記載有下述內(nèi)容對(duì)激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制并將其朝向測(cè)量對(duì)象物照射， 以求出由測(cè)量對(duì)象物發(fā)出的熒光信號(hào)相對(duì)于用以調(diào)制激光強(qiáng)度的調(diào)制信號(hào)的相位滯后，并利用該相位滯后計(jì)算出熒光弛豫時(shí)間。專利文獻(xiàn)1 特開(kāi)2006-2^698號(hào)公報(bào)在上述的熒光檢測(cè)裝置和熒光檢測(cè)方法中，雖然可以在短時(shí)間內(nèi)高精度地求出熒光強(qiáng)度或熒光弛豫時(shí)間，但能夠在一定精度下計(jì)算出熒光強(qiáng)度或熒光弛豫時(shí)間的范圍是被限定的范圍。這是因?yàn)橄辔粶髱Ыo熒光弛豫時(shí)間的貢獻(xiàn)并不是固定的，而是使其發(fā)生非線性變化的緣故。另外，有時(shí)也存在由于在構(gòu)成電路中混入有噪音成分，因此進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換時(shí)所產(chǎn)生的量子誤差給熒光強(qiáng)度或相位滯后帶來(lái)較大誤差的情況。因此，存在無(wú)法在一定的精度下計(jì)算出熒光強(qiáng)度或熒光弛豫時(shí)間的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題點(diǎn)，其目的在于提供一種在廣泛的范圍內(nèi)、且在一定的精度下能夠計(jì)算出熒光強(qiáng)度和熒光弛豫時(shí)間的熒光檢測(cè)裝置和熒光檢測(cè)方法。
本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及熒光檢測(cè)裝置，對(duì)接收測(cè)量對(duì)象物受到激光照射后所發(fā)出的熒光而得到的熒光信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，該裝置包括光源部，對(duì)照射測(cè)量對(duì)象物的激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制并將其發(fā)射；受光部，輸出測(cè)量對(duì)象物被激光照射后所發(fā)出的熒光的熒光信號(hào)；光源控制部，生成用于對(duì)射出自所述光源部的激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的調(diào)制信號(hào)；第一處理部，包括放大器，對(duì)輸出自所述受光部的熒光信號(hào)進(jìn)行放大；混頻器， 生成被放大的所述熒光信號(hào)的、相對(duì)于所述調(diào)制信號(hào)的相同相位成分和被放大的所述熒光信號(hào)的、相對(duì)于所述調(diào)制信號(hào)相位發(fā)生90度位移的90度相位成分；AD轉(zhuǎn)換器，對(duì)所生成的所述相同相位成分和所述90度相位成分進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換；第二處理部，利用數(shù)字轉(zhuǎn)換的所述相同相位成分和所述90度相位成分計(jì)算出熒光強(qiáng)度信號(hào)和熒光相對(duì)于所述調(diào)制信號(hào)的相位滯后，并利用所算出的所述熒光強(qiáng)度信號(hào)和所述相位滯后計(jì)算出測(cè)量對(duì)象物所發(fā)出的熒光的熒光強(qiáng)度和熒光弛豫時(shí)間；信號(hào)控制部，對(duì)用以所述強(qiáng)度調(diào)制的調(diào)制信號(hào)DC成分的信號(hào)電平和所述放大器增益中的至少一方的操作量進(jìn)行控制，以使所述熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)。本發(fā)明的另一實(shí)施方式涉及熒光檢測(cè)方法，對(duì)接收測(cè)量對(duì)象物受到激光照射后所發(fā)出的熒光而得到的熒光信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，該方法包括下述步驟設(shè)定用來(lái)對(duì)射出自激光光源部的激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的頻率和DC成分的信號(hào)電平以生成調(diào)制信號(hào)，并利用該調(diào)制信號(hào)對(duì)激光進(jìn)行調(diào)制；獲得測(cè)量對(duì)象物被所述激光照射后所發(fā)出的熒光的熒光信號(hào)；對(duì)所述熒光信號(hào)進(jìn)行放大，且生成進(jìn)行所述放大的所述熒光信號(hào)的、相對(duì)于所述調(diào)制信號(hào)的相同相位成分和進(jìn)行放大的所述熒光信號(hào)的、相對(duì)于所述調(diào)制信號(hào)相位發(fā)生90 度位移的90度相位成分，并對(duì)所生成的所述相同相位成分和所述90度相位成分進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換；利用被數(shù)字轉(zhuǎn)換的所述相同相位成分和所述90度相位成分計(jì)算出熒光強(qiáng)度和熒光相對(duì)于所述調(diào)制信號(hào)的相位滯后；對(duì)所述DC成分的信號(hào)電平和所述放大增益中的至少一方的操作量進(jìn)行控制，以使所述熒光強(qiáng)度進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)；利用在所述熒光強(qiáng)度值進(jìn)入所述預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)時(shí)的所述操作量下所得到的所述相同相位成分和所述90度相位成分，計(jì)算出熒光強(qiáng)度信號(hào)值和所述相位滯后，且利用所計(jì)算出的所述熒光強(qiáng)度信號(hào)值和所述相位滯后，計(jì)算出測(cè)量對(duì)象物所發(fā)出的熒光的熒光強(qiáng)度和熒光弛豫時(shí)間。上述實(shí)施方式的熒光檢測(cè)裝置和熒光檢測(cè)方法能夠在廣泛的范圍內(nèi)、且在一定的精度下能夠計(jì)算出熒光強(qiáng)度和熒光弛豫時(shí)間。


圖1為采用本發(fā)明熒光檢測(cè)裝置的流式細(xì)胞儀的概略構(gòu)成圖；圖2為重點(diǎn)表示圖1所示的流式細(xì)胞儀的信號(hào)流動(dòng)的圖；圖3為表示圖1所示的流式細(xì)胞儀中控制和信號(hào)處理部的概略構(gòu)成的圖；圖4為表示圖1所示的流式細(xì)胞儀中數(shù)據(jù)處理部的概略構(gòu)成的圖5中的(a)和(b)為對(duì)用以本發(fā)明的熒光檢測(cè)裝置和相位檢測(cè)方法的、相位滯后θ的調(diào)整效果進(jìn)行說(shuō)明的說(shuō)明圖；(c)為對(duì)熒光強(qiáng)度的調(diào)整效果進(jìn)行說(shuō)明的圖；圖6為對(duì)本發(fā)明的熒光檢測(cè)方法的一實(shí)施方式的流程進(jìn)行說(shuō)明的流程圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明10流式細(xì)胞儀12 樣品22激光光源部22a激光光源22b、24b、26b 透鏡系統(tǒng)22c激光驅(qū)動(dòng)器24J6 受光部2乜、26a光電轉(zhuǎn)換器26c遮蔽板28控制和信號(hào)處理部30數(shù)據(jù)處理部(計(jì)算機(jī))30a熒光強(qiáng)度信號(hào)生成部30b熒光強(qiáng)度計(jì)算部30c相位滯后計(jì)算部30d信號(hào)控制部30e熒光弛豫時(shí)間計(jì)算部32 管道34回收容器40調(diào)制信號(hào)控制部40a可變頻率振蕩器40b功率分配器40c、40d、44a 放大器40e DC信號(hào)發(fā)生器42頻率轉(zhuǎn)換部42a可變放大器42b IQ 混頻器42c低通濾波器42d 90度移相器似e、42f混頻器44AD 轉(zhuǎn)換部44bAD 轉(zhuǎn)換器
具體實(shí)施例方式以下，基于適合使用本發(fā)明熒光檢測(cè)裝置的流式細(xì)胞儀，進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖1是采用本發(fā)明熒光檢測(cè)裝置的流式細(xì)胞儀10的概略構(gòu)成圖。
圖2是重點(diǎn)表示流式細(xì)胞儀10的信號(hào)流動(dòng)的圖。流式細(xì)胞儀10主要包括激光光源部22、受光部對(duì)、26、控制和信號(hào)處理部觀、數(shù)據(jù)處理部(計(jì)算機(jī))30、管道32和回收容器34。激光光源部22是射出具有350nm SOOnm可視光帶波長(zhǎng)且通過(guò)被控制的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的激光的部分。調(diào)制信號(hào)是調(diào)制頻率和DC成分的信號(hào)電平被控制。激光光源部22包括激光光源22a、透鏡系統(tǒng)22b (參照?qǐng)D2~)和激光驅(qū)動(dòng)器22c (參照?qǐng)D幻。光源2 將具有規(guī)定波長(zhǎng)的激光作為強(qiáng)度恒定的CW(連續(xù)波)激光射出，且射出時(shí)用頻率對(duì)該CW(連續(xù)波)激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。透鏡系統(tǒng)22b使激光聚焦在管道32中的規(guī)定測(cè)量點(diǎn)(測(cè)量場(chǎng))上。激光驅(qū)動(dòng)器22c (參照?qǐng)D2、驅(qū)動(dòng)激光光源22a。雖然激光光源部22為由一個(gè)激光光源構(gòu)成的裝置構(gòu)成，但并不限定在一個(gè)激光光源。激光光源部22也可以使用多個(gè)激光光源。此時(shí)，優(yōu)選激光光源部22采用分色鏡等對(duì)來(lái)自多個(gè)激光光源的激光進(jìn)行合成以形成朝向測(cè)量場(chǎng)射出的激光。作為發(fā)射激光的光源，例如可以使用半導(dǎo)體激光器。激光是例如以5 IOOmW左右的輸出功率輸出的激光。另一方面，用來(lái)調(diào)制激光強(qiáng)度的頻率(調(diào)制頻率)是其周期與熒光弛豫時(shí)間相比稍長(zhǎng)，例如為10 200MHz。設(shè)置在光源部22的激光驅(qū)動(dòng)器22c按照激光強(qiáng)度的DC成分電平和強(qiáng)度調(diào)制頻率能夠被控制的方式構(gòu)成。即，激光強(qiáng)度表示在DC成分上載有基于規(guī)定頻率的強(qiáng)度調(diào)制的強(qiáng)度變化，且最低強(qiáng)度大于0。受光部M包括光電轉(zhuǎn)換器Ma(參照?qǐng)D2、、使前向散射光聚束在光電轉(zhuǎn)換器2 上的透鏡系統(tǒng)24b (參照?qǐng)D2)和遮蔽板2 (參照?qǐng)D2)。光電轉(zhuǎn)換器2 按照夾著管道32與激光光源部22相對(duì)而置的方式進(jìn)行配置，且接收因通過(guò)測(cè)量場(chǎng)的樣品12而發(fā)生前向散射的激光，由此輸出樣品12正通過(guò)測(cè)量場(chǎng)情況的檢測(cè)信號(hào)。遮蔽板2 設(shè)置在透鏡系統(tǒng)Mb的、樣品12 —側(cè)的前面，以使激光不直接入射到光電轉(zhuǎn)換器2 上。輸出自該受光部M的信號(hào)被供給到控制和信號(hào)處理部觀和數(shù)據(jù)處理部30，并在控制和信號(hào)處理部觀和數(shù)據(jù)處理部30中作為通知樣品12正通過(guò)管道32中的測(cè)量場(chǎng)的時(shí)間的觸發(fā)信號(hào)、測(cè)量結(jié)束的OFF信號(hào)來(lái)使用。另一方面，受光部沈按照垂直于發(fā)射自激光光源部22的激光發(fā)射方向且垂直于管道32中的樣品12的移動(dòng)方向的方式進(jìn)行配置。受光部沈包括接收樣品12在測(cè)量場(chǎng)被照射后所發(fā)出的熒光的光電轉(zhuǎn)換器(參照?qǐng)D2)。受光部沈除光電轉(zhuǎn)換器^a以外，還包括對(duì)來(lái)自樣品12的熒光信號(hào)進(jìn)行聚焦的透鏡系統(tǒng)26b (參照?qǐng)D2)和帶通濾波器26c (參照?qǐng)D2)。透鏡系統(tǒng)26b按照將入射到受光部沈的熒光聚焦在光電轉(zhuǎn)換器^a的受光面的方式構(gòu)成。帶通濾波器26c的透射波段按照對(duì)熒光進(jìn)行濾波后通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器26a獲取具有規(guī)定波段的熒光的方式進(jìn)行設(shè)定。雖然受光部沈具有一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器，但受光部沈也可以包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器。此時(shí)，可以按照下述方式構(gòu)成將分色鏡設(shè)置在帶通濾波器^c的前面，使其按照不同頻帶對(duì)熒光進(jìn)行分割，且使各個(gè)光電轉(zhuǎn)換器接收這些被分割的熒光。帶通濾波器26c被設(shè)置在各光電轉(zhuǎn)換器^a的受光面的前面，其為僅使具有規(guī)定波段的熒光透射的濾波器。透射的熒光波段按照其與熒光色素發(fā)出的熒光波段相對(duì)應(yīng)的方式進(jìn)行設(shè)定。光電轉(zhuǎn)換器26a包括如將光電倍增管作為傳感器的傳感器，該傳感器是將光電面所接收的光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感器。在此，與激光的強(qiáng)度調(diào)制一樣，所接收的熒光是進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制后發(fā)出的的熒光，因此所輸出的熒光信號(hào)成為具有與調(diào)制激光強(qiáng)度的頻率相同頻率的信號(hào)。該熒光信號(hào)被供給到控制和信號(hào)處理部觀。圖3是表示控制和信號(hào)處理部觀構(gòu)成的圖。控制和信號(hào)處理部觀包括調(diào)制信號(hào)控制部40、頻率轉(zhuǎn)換部42和AD轉(zhuǎn)換部44。調(diào)制信號(hào)控制部40生成用來(lái)調(diào)制激光強(qiáng)度的調(diào)制信號(hào)并將其供給到激光驅(qū)動(dòng)器 22c,同時(shí)將所生成的調(diào)制信號(hào)供給到頻率轉(zhuǎn)換部42。調(diào)制信號(hào)控制部40包括可變頻率振蕩器40a、功率分配器40b、放大器40c、40d、 DC信號(hào)發(fā)生器40e、計(jì)頻器40f?？勺冾l率振蕩器40a以響應(yīng)來(lái)自數(shù)據(jù)處理部30的控制信號(hào)而被確定下來(lái)的頻率進(jìn)行振蕩并生成調(diào)制信號(hào)的部分。作為可變頻率振蕩器40a，例如適合使用電壓控制發(fā)生
ο功率分配器40b對(duì)振蕩的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行均勻分配，且將分割的調(diào)制信號(hào)分別供給到放大器40c和放大器40d。放大器40c對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行放大后將其提供給激光驅(qū)動(dòng)器22c。放大器40d對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行放大后將其供給到后述的頻率轉(zhuǎn)換部42。之所以將調(diào)制信號(hào)提供給頻率轉(zhuǎn)換部42，是因?yàn)閷⑸鲜稣{(diào)制信號(hào)作為用以求出輸出自受光部沈的熒光信號(hào)相對(duì)于調(diào)制信號(hào)的相位滯后的參照信號(hào)來(lái)使用。DC信號(hào)發(fā)生器40e生成調(diào)制信號(hào)的DC成分并將其供給到激光驅(qū)動(dòng)器22c。之所以向激光驅(qū)動(dòng)器22c提供DC成分的信號(hào)，這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)調(diào)制激光強(qiáng)度使樣品12發(fā)出的熒光強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度，由此保證計(jì)算出高精度的相位滯后值，進(jìn)而保證計(jì)算出高精度的熒光弛豫時(shí)間的緣故。即，其原因在于，使激光強(qiáng)度表示為在DC成分上載有強(qiáng)度調(diào)制的強(qiáng)度變化、且使激光的最低強(qiáng)度大于0的緣故。計(jì)頻器40f是對(duì)在可變頻率振蕩器40a進(jìn)行振蕩的調(diào)制信號(hào)的頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)的部分。計(jì)頻器40f的計(jì)頻結(jié)果被供給到數(shù)據(jù)處理部30?？勺冾l率振蕩器40a與DC信號(hào)發(fā)生器40e分別與數(shù)據(jù)處理部30相連接，由此通過(guò)來(lái)自數(shù)據(jù)處理部30的控制信號(hào)，調(diào)制信號(hào)頻率和DC成分的信號(hào)電平受到控制。 頻率轉(zhuǎn)換部42對(duì)供給自受光部26a的熒光信號(hào)進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換并實(shí)施降頻轉(zhuǎn)換。頻率轉(zhuǎn)換部42主要包括可變放大器42a、IQ混頻器4 和低通濾波器42c?？勺兎糯笃? 對(duì)熒光信號(hào)進(jìn)行放大。可變放大器4 與數(shù)據(jù)處理部30相連接， 由此根據(jù)來(lái)自數(shù)據(jù)處理部30的控制信號(hào)控制增益。IQ混頻器42b以供給自調(diào)制信號(hào)控制部40的調(diào)制信號(hào)為參照信號(hào)對(duì)被放大的熒光信號(hào)進(jìn)行朝向低頻的頻率轉(zhuǎn)換(降頻轉(zhuǎn)換)，由此生成熒光信號(hào)的、與調(diào)制信號(hào)相同相位的信號(hào)和相位發(fā)生90度位移的調(diào)制信號(hào)。IQ混頻器4 包括90度移相器42d (參照?qǐng)D2~)、混頻器4 (參照?qǐng)D幻、42f (參照?qǐng)D幻。通過(guò)90度移相器42d，生成相位與調(diào)制信號(hào)發(fā)生90度位移的信號(hào)，且相同相位相位的調(diào)制信號(hào)和相位發(fā)生90度位移的調(diào)制信號(hào)分別被供給到混頻器42e、42f。在混頻器42e、42f中，分別將所供給的、相同相位相位的調(diào)制信號(hào)和相位發(fā)生90 度位移的調(diào)制信號(hào)作為參照信號(hào)，使這些參照信號(hào)與被放大的熒光信號(hào)進(jìn)行混合處理。被混合的熒光信號(hào)被供給到低通濾波器42c。低通濾波器42c從被混合的熒光信號(hào)中對(duì)低于調(diào)制信號(hào)的、具有規(guī)定頻率區(qū)域的信號(hào)進(jìn)行濾波而提取低頻信號(hào)。由此，求出以頻率0區(qū)域的信號(hào)成分為主要成分的、熒光信號(hào)的Re成分(與調(diào)制信號(hào)相同相位的信號(hào))和Lii成分(相對(duì)于調(diào)制信號(hào)，相位發(fā)生90度位移的成分)。所求出的Re成分和加成分被供給到AD轉(zhuǎn)換部44。AD轉(zhuǎn)換部44將所提供的Re成分和加成分轉(zhuǎn)換成數(shù)字化數(shù)據(jù)。AD轉(zhuǎn)換部44包括放大器4 和AD轉(zhuǎn)換器44b。放大器44a以規(guī)定的增益對(duì)Re成分和加成分進(jìn)行放大后將其供給到AD轉(zhuǎn)換器44b。AD轉(zhuǎn)換器44b將被放大的Re成分和加成分轉(zhuǎn)換成數(shù)字化數(shù)據(jù)，且將數(shù)字化的Re成分?jǐn)?shù)據(jù)和加成分?jǐn)?shù)據(jù)供給到數(shù)據(jù)處理部30。數(shù)據(jù)處理部30采用所供給的Re成分?jǐn)?shù)據(jù)和加成分?jǐn)?shù)據(jù)求出熒光的相位滯后θ 和熒光強(qiáng)度信號(hào)。進(jìn)而，數(shù)據(jù)處理部30使相位滯后θ值進(jìn)入到預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)，且利用熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的強(qiáng)度范圍內(nèi)時(shí)的相位滯后θ，計(jì)算出熒光弛豫時(shí)間τ和此時(shí)熒光的熒光強(qiáng)度。更詳細(xì)地說(shuō)，所計(jì)算出的相位滯后θ值在允許范圍內(nèi)與預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值相一致之前，如與45度相一致之前，一直生成用以調(diào)整在可變頻率振蕩器40a生成的調(diào)制信號(hào)頻率的控制信號(hào)，由此對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行控制。在此，允許范圍也取決于作為目標(biāo)的熒光弛豫時(shí)間的計(jì)算精度，例如，士5度、士2度或者是士 1度。當(dāng)相位滯后θ值進(jìn)入到相對(duì)于目標(biāo)值的、預(yù)先設(shè)定的允許范圍內(nèi)時(shí)，控制達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。而且，數(shù)據(jù)處理部30在所計(jì)算出的熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的強(qiáng)度范圍之前，一直生成用來(lái)調(diào)整(操作量的調(diào)整)在DC信號(hào)發(fā)生器40e生成的DC成分電平或可變放大器4 增益的控制信號(hào)。由此，在AD轉(zhuǎn)換器44b進(jìn)行的Re成分和加成分的信號(hào)電平被調(diào)整。圖4是表示數(shù)據(jù)處理部30的概略構(gòu)成的圖。數(shù)據(jù)處理部30包括熒光強(qiáng)度信號(hào)生成部30a、熒光強(qiáng)度計(jì)算部30b、相位滯后計(jì)算部30c、信號(hào)控制部30d和熒光弛豫時(shí)間計(jì)算部30e。這些各部分是通過(guò)執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行程序而形成的模塊。即，數(shù)據(jù)處理部30是在計(jì)算機(jī)上通過(guò)啟動(dòng)軟件來(lái)產(chǎn)生各功能。相位滯后計(jì)算部30c和熒光弛豫時(shí)間計(jì)算部30e是對(duì)應(yīng)于根據(jù)熒光信號(hào)計(jì)算出相對(duì)于調(diào)制信號(hào)的熒光的相位滯后、且利用該相位滯后計(jì)算出樣品12發(fā)出熒光的熒光弛豫時(shí)間的處理部。熒光強(qiáng)度信號(hào)生成部30a求出供給自AD轉(zhuǎn)換器44b的、Re成分?jǐn)?shù)據(jù)和Lii成分?jǐn)?shù)據(jù)的二次平方和的平方根，由此生成熒光強(qiáng)度信號(hào)。所計(jì)算出的熒光強(qiáng)度信號(hào)被供給到熒光強(qiáng)度計(jì)算部30b。由于熒光強(qiáng)度信號(hào)是對(duì)激光的DC成分和可變放大器4 的增益進(jìn)行調(diào)整后的結(jié)果值，因此根據(jù)這些調(diào)整結(jié)果，熒光強(qiáng)度信號(hào)值具有較大變化。由此，在熒光強(qiáng)度計(jì)算部30b中，熒光強(qiáng)度信號(hào)是利用作為激光強(qiáng)度的DC成分電平和增益的信息進(jìn)行校正的熒光強(qiáng)度。然而，基于該校正的熒光強(qiáng)度的計(jì)算是收到來(lái)自信號(hào)控制部30d的后述確定指令時(shí)才開(kāi)始進(jìn)行的。
其中，熒光強(qiáng)度信號(hào)是采用樣品12通過(guò)激光測(cè)量場(chǎng)期間連續(xù)被供給的、Re成分?jǐn)?shù)據(jù)和^ii成分?jǐn)?shù)據(jù)而計(jì)算出來(lái)的時(shí)序數(shù)據(jù)。熒光強(qiáng)度計(jì)算部30b響應(yīng)接收自信號(hào)控制部30d的確定指令，采用作為激光強(qiáng)度的DC成分電平和增益的信息對(duì)在熒光強(qiáng)度信號(hào)生成部30a計(jì)算出的熒光強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)行校正，由此計(jì)算出熒光強(qiáng)度。具體來(lái)說(shuō)，將熒光強(qiáng)度信號(hào)值除以通過(guò)用于調(diào)整DC成分電平和可變放大器4 的增益的控制信號(hào)值來(lái)確定的系數(shù)，由此求出熒光強(qiáng)度。其中，用于除法計(jì)算的系數(shù)是參照將用來(lái)調(diào)整DC成分電平和增益的控制信號(hào)值與系數(shù)相關(guān)聯(lián)的LUT而得到。用來(lái)校正的激光DC成分可以是由控制信號(hào)給予的信號(hào)值，也可以使用由受光部 M測(cè)量的前向散射光強(qiáng)度?？勺兎糯笃?2a的增益可以是由控制信號(hào)給予的信號(hào)值，也可以使用對(duì)增益進(jìn)行另行測(cè)量的結(jié)果值。接收自信號(hào)控制部30d的確定指令是在熒光強(qiáng)度信號(hào)生成部30a所生成的控制中熒光強(qiáng)度信號(hào)值超過(guò)規(guī)定的設(shè)定值而成為最大值時(shí)發(fā)出。在此，規(guī)定的設(shè)定值是指，確定設(shè)定范圍的下限值。用控制信號(hào)值除以此時(shí)的熒光強(qiáng)度信號(hào)值，由此得到熒光強(qiáng)度。對(duì)生成在DC信號(hào)發(fā)生器40e的DC成分電平和可變放大器42a的增益進(jìn)行調(diào)整 (操作量的調(diào)整)，以使熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入到預(yù)先設(shè)定的強(qiáng)度范圍內(nèi)，但是在樣品12通過(guò)測(cè)量場(chǎng)的后半部分，熒光強(qiáng)度信號(hào)變?nèi)酢４藭r(shí)，在對(duì)生成于DC信號(hào)發(fā)生器40e的DC成分電平和可變放大器42a的增益進(jìn)行調(diào)整(操作量的調(diào)整)中，即使使操作量最大，也達(dá)不到目標(biāo)值。另一方面，在樣品12通過(guò)測(cè)量場(chǎng)的前半部分至中間部分的階段中，熒光強(qiáng)度信號(hào)逐漸變強(qiáng)，因此在該階段中熒光強(qiáng)度信號(hào)值一旦進(jìn)入到預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)，就不調(diào)整操作量， 而是使其處于恒定狀態(tài)。此時(shí)，熒光強(qiáng)度信號(hào)值超過(guò)確定上述范圍的設(shè)定值而成為最大值。 因此，將此時(shí)的熒光強(qiáng)度信號(hào)值除以根據(jù)此時(shí)的控制信號(hào)值而確定的系數(shù)，由此求出熒光強(qiáng)度。對(duì)于熒光強(qiáng)度的計(jì)算方法，除了通過(guò)上述方法計(jì)算出熒光強(qiáng)度值以外，還可以有通過(guò)下述方法計(jì)算出熒光強(qiáng)度值將控制中的熒光強(qiáng)度信號(hào)值除以根據(jù)控制信號(hào)值來(lái)確定的系數(shù)，并對(duì)控制期間內(nèi)的上述相除結(jié)果進(jìn)行累計(jì)，然后將該累計(jì)值除以控制時(shí)間的結(jié)果值作為熒光強(qiáng)度值。相位滯后計(jì)算部30c采用所供給的Re成分?jǐn)?shù)據(jù)和Lii成分?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算出tan-(Im/ Re) (Li!是Lii成分?jǐn)?shù)據(jù)值，Re是Re成分?jǐn)?shù)據(jù)值)，由此計(jì)算出相位滯后Θ。所計(jì)算出的相位滯后θ被供給到信號(hào)控制部30d。另外，所計(jì)算出的相位滯后θ被供給到熒光弛豫時(shí)間計(jì)算部30e。熒光弛豫時(shí)間計(jì)算部30e響應(yīng)來(lái)自信號(hào)控制部30d的確定指令，采用供給自相位滯后計(jì)算部30c的相位滯后θ、且根據(jù)式τ = 1/(2 Jif) .tan(9)求出熒光弛豫時(shí)間τ。 之所以能夠通過(guò)上述式計(jì)算出熒光弛豫時(shí)間τ，這是因?yàn)闊晒獯笾码S著一次滯后做出弛豫響應(yīng)的緣故。其中，在調(diào)制信號(hào)頻率f中使用供給自計(jì)頻器40f的調(diào)制信號(hào)頻率的計(jì)數(shù)結(jié)果。也可以使用信號(hào)控制部30通過(guò)控制信號(hào)來(lái)確定的調(diào)制信號(hào)的目標(biāo)頻率替代使用頻率計(jì)數(shù)結(jié)果。信號(hào)控制部30d對(duì)供給自熒光強(qiáng)度信號(hào)生成部30a的熒光強(qiáng)度信號(hào)值和供給自相位滯后計(jì)算部30c的相位滯后θ是否進(jìn)入分別被設(shè)定的范圍進(jìn)行判定，并根據(jù)判定結(jié)果生成控制信號(hào)。
S卩，信號(hào)控制部30d對(duì)射出自光源部22的激光的DC成分電平和可變放大器44b 的增益進(jìn)行控制，以使熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入到預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)。判定結(jié)果為熒光強(qiáng)度信號(hào)值沒(méi)有進(jìn)入到設(shè)定范圍的情況下，信號(hào)控制部30d生成用來(lái)調(diào)整DC信號(hào)發(fā)生器40e的DC成分信號(hào)電平的控制信號(hào)，并將其供給到DC信號(hào)發(fā)生器 40e。由此，調(diào)整了 DC成分信號(hào)電平的調(diào)制信號(hào)被供給到激光驅(qū)動(dòng)器22c，且激光的強(qiáng)度調(diào)制得到調(diào)整。另外，信號(hào)控制部30d生成用來(lái)調(diào)整設(shè)置于受光部^a正后面的可變放大器 4 增益的控制信號(hào)，以便控制可變放大器42a的增益。在此，用于判定的預(yù)先設(shè)定的范圍是指，例如，對(duì)于時(shí)序Re成分?jǐn)?shù)據(jù)和加成分?jǐn)?shù)據(jù)的最大值，其按照通過(guò)AD轉(zhuǎn)換而被量子化的量子電平占AD轉(zhuǎn)換中整個(gè)量子電平的30 %以上(當(dāng)12比特時(shí)電平為308以上)的方式進(jìn)行確定的值的范圍。在本實(shí)施方式中，雖然對(duì)DC信號(hào)發(fā)生器40e的調(diào)制信號(hào)和可變放大器26a的增益進(jìn)行控制，但也可以進(jìn)行上述控制中的任一種控制。另外，信號(hào)控制部30d時(shí)常監(jiān)視由熒光強(qiáng)度信號(hào)生成部30a生成的熒光強(qiáng)度信號(hào)， 且當(dāng)熒光強(qiáng)度信號(hào)值達(dá)到超過(guò)規(guī)定設(shè)定值的最大值時(shí)，發(fā)出進(jìn)行校正的確定指令。另外，信號(hào)控制部30d也是按照使相位滯后θ值接近于45度的方式對(duì)調(diào)制信號(hào)頻率進(jìn)行控制的部分。接近于預(yù)先設(shè)定值是指，在調(diào)制信號(hào)的控制前后中，控制后的相位滯后θ值與控制前的相位滯后θ值相比更接近預(yù)先設(shè)定值的情況。相位滯后θ值雖然通過(guò)該控制接近作為目標(biāo)值的預(yù)先設(shè)定值，但相對(duì)于該目標(biāo)值，優(yōu)選在預(yù)先設(shè)定的允許范圍內(nèi)發(fā)生聚束。信號(hào)控制部30d，當(dāng)相位滯后θ值在允許范圍內(nèi)與作為目標(biāo)值的45度不相一致時(shí)，生成用來(lái)調(diào)整可變頻率振蕩器40a的振蕩頻率的控制信號(hào)，并將其供給到可變頻率振蕩器40a。由此，頻率被調(diào)整的調(diào)制信號(hào)被供給到激光驅(qū)動(dòng)器22c，且激光強(qiáng)度調(diào)制得到調(diào)離
iF. ο信號(hào)控制部30d在熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的范圍、且相位滯后θ進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的范圍時(shí)，判定為已得到高精度的相位滯后θ，所以朝向熒光強(qiáng)度計(jì)算部30b和熒光弛豫時(shí)間計(jì)算部30e發(fā)出計(jì)算熒光強(qiáng)度和熒光弛豫時(shí)間的確定指令。這樣，當(dāng)熒光強(qiáng)度信號(hào)值和相位滯后θ均進(jìn)入到設(shè)定范圍時(shí)，可以得到高精度的相位滯后Θ。由此可以計(jì)算出高精度的熒光弛豫時(shí)間。在本發(fā)明中，通過(guò)熒光強(qiáng)度信號(hào)值是否在預(yù)先設(shè)定的范圍的判定，至少可以得到高精度的相位滯后θ。圖5 (a)是將激光強(qiáng)度調(diào)制頻率(角頻率2 Jif)與此時(shí)熒光相位滯后θ之間的關(guān)系表示在各相關(guān)熒光弛豫時(shí)間τ上的圖。相位滯后θ為45度時(shí)，相對(duì)于角頻率2 Jif的相位滯后θ的角度變化最大。艮口， 在45度的角度，相位滯后θ的靈敏度變得較高。因此，按照使相位滯后θ接近于45度的方式控制調(diào)制信號(hào)的頻率，由此能夠在高靈敏度的位置上計(jì)算出相位滯后θ。即，能夠計(jì)算出高精度的相位滯后θ。另外，設(shè)想在AD轉(zhuǎn)換器44b進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換時(shí)，如圖5 (b)所示，由于Re成分或加成分中包括誤差，因此AD轉(zhuǎn)換中變動(dòng)一個(gè)量子化電平時(shí)的情況。此時(shí)，相位滯后θ在允許范圍內(nèi)處于45度時(shí)的相位滯后變化Δ θ工小于位于除此以外范圍內(nèi)的相位滯后Δ θ2。因此， 當(dāng)相位滯后θ在允許范圍內(nèi)處于45度時(shí)，能夠減小因量子誤差而產(chǎn)生的相位滯后θ的誤差。而且，如圖5(c)所示，假設(shè)將量子化電平大的為A點(diǎn)、量子化電平小的為B點(diǎn)時(shí)， 由于^ii成分的誤差，從B點(diǎn)變成B’點(diǎn)時(shí)所產(chǎn)生的相位角的變化大于從A點(diǎn)變成A’點(diǎn)時(shí)所產(chǎn)生的相位角的變化。因此，使由Re成分?jǐn)?shù)據(jù)和Lii成分?jǐn)?shù)據(jù)算出的熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的范圍，由此能夠求出相對(duì)于AD轉(zhuǎn)換時(shí)所含有的誤差具有一定精度的相位滯后θ。圖6是對(duì)熒光檢測(cè)裝置10中所進(jìn)行的熒光檢測(cè)方法的一實(shí)施方式的流程進(jìn)行說(shuō)明的圖。該實(shí)施方式是為了計(jì)算出熒光強(qiáng)度和熒光弛豫時(shí)間而對(duì)激光強(qiáng)度的DC成分、剛剛接收到熒光后的熒光信號(hào)的放大增益和調(diào)制信號(hào)頻率進(jìn)行調(diào)整的方法。首先，根據(jù)來(lái)自數(shù)據(jù)處理部30的控制信號(hào)，在調(diào)制信號(hào)控制部40設(shè)定用來(lái)調(diào)制激光強(qiáng)度的調(diào)制信號(hào)的DC成分的信號(hào)電平和頻率轉(zhuǎn)換部42的可變放大器42a的增益(步驟 S10)。這些是在處理開(kāi)始時(shí)設(shè)定有被默認(rèn)設(shè)定的DC成分的信號(hào)電平和增益。進(jìn)而，在調(diào)制信號(hào)控制部40中，根據(jù)來(lái)自數(shù)據(jù)處理部30的控制信號(hào)設(shè)定調(diào)制信號(hào)的頻率。例如，頻率被設(shè)定成默認(rèn)設(shè)置。采用上述設(shè)定的DC成分的信號(hào)電平、增益和調(diào)制信號(hào)頻率生成調(diào)制信號(hào)，并從激光光源2 發(fā)射強(qiáng)度已被調(diào)制的激光(步驟S12)。然后，激光被照射，通過(guò)測(cè)量場(chǎng)的樣品12所發(fā)出的熒光被受光部^^所接收，由此輸出熒光信號(hào)(步驟S14)。其次，按照由可變放大器4 設(shè)定的增益對(duì)上述熒光信號(hào)進(jìn)行放大，然后將其供給到混頻器42e、42f進(jìn)行混合，由此求出Re成分和Lii成分。進(jìn)而，Re成分和Lii成分在AD 轉(zhuǎn)換部44被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由此得到Re成分?jǐn)?shù)據(jù)和加成分?jǐn)?shù)據(jù)(步驟S16)。再其次，在數(shù)據(jù)處理部30的相位滯后計(jì)算部30c中，利用數(shù)字化的Re成分?jǐn)?shù)據(jù)和 ^ii成分?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算出熒光信號(hào)的相位滯后θ (步驟S18)。再其次，在信號(hào)控制部30d對(duì)所計(jì)算出的相位滯后θ是否在允許范圍內(nèi)與預(yù)先設(shè)定的、作為目標(biāo)值的45度相一致進(jìn)行判定(步驟S20)。在此，如果相位滯后θ在允許范圍內(nèi)與作為目標(biāo)值的45度相一致，則生成用來(lái)改變調(diào)制信號(hào)頻率的控制信號(hào)，并將其提供給可變頻率振蕩器40a。這樣，調(diào)制信號(hào)的頻率得到改變(步驟S2》。在此，頻率的改變采用所計(jì)算出的相位滯后θ、例如頻率f = 2 π fVtan( θ ) 是目前所設(shè)定的調(diào)制信號(hào)頻率) 來(lái)進(jìn)行。這樣，重復(fù)步驟SlO S22，直至相位滯后θ在允許范圍內(nèi)與作為目標(biāo)值的45度
相一致。如果在步驟S20的判定結(jié)果是肯定(“是”時(shí))，信號(hào)控制部30進(jìn)一步判定出熒光強(qiáng)度信號(hào)值是否進(jìn)入到預(yù)先設(shè)定的范圍(步驟S24)。當(dāng)熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入到預(yù)先設(shè)定的范圍時(shí)(“是”時(shí))，朝向熒光強(qiáng)度計(jì)算部30b和熒光弛豫時(shí)間計(jì)算部30e發(fā)出計(jì)算熒光強(qiáng)度和熒光弛豫時(shí)間的確定指令。這樣，由熒光強(qiáng)度計(jì)算部30b計(jì)算的熒光強(qiáng)度和由熒光弛豫時(shí)間計(jì)算部30e計(jì)算的熒光弛豫時(shí)間作為樣品12的測(cè)量結(jié)果而被確定下來(lái)(步驟S26)。如果熒光強(qiáng)度信號(hào)值沒(méi)有進(jìn)入到預(yù)先設(shè)定的范圍(“否”的情況下)，用于調(diào)制信號(hào)的DC成分的信號(hào)電平和增益被改變(步驟S28)，并返回到步驟10。這樣，重復(fù)步驟SlO SM和步驟S28，直至熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入到預(yù)先設(shè)定的范圍。這樣，根據(jù)DC成分的信號(hào)電平和增益的控制信號(hào)值，對(duì)熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定范圍內(nèi)而成為最大值時(shí)的熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)行校正，并將其輸出。
所計(jì)算出的測(cè)量結(jié)果與DC成分的信號(hào)電平、增益、調(diào)制信號(hào)頻率等信息一起被輸出到未圖示的顯示器或打印機(jī)等輸出裝置。在上述的熒光檢測(cè)方法中，使用下述處理對(duì)相位滯后θ是否進(jìn)入到所設(shè)定的范圍進(jìn)行判定，當(dāng)判定結(jié)果為肯定時(shí)，再判定出熒光強(qiáng)度信號(hào)值是否進(jìn)入到設(shè)定范圍。然而， 在本實(shí)施方式中，也可以使用下述處理對(duì)熒光強(qiáng)度信號(hào)值是否進(jìn)入設(shè)定范圍進(jìn)行判定，當(dāng)判定結(jié)果為肯定時(shí)，再判定出相位滯后θ是否進(jìn)入到設(shè)定范圍內(nèi)。這樣的控制通過(guò)圖1所示的流式細(xì)胞儀進(jìn)行時(shí)，可以按照下述方式實(shí)施。S卩，假設(shè)樣品12由多個(gè)樣品粒子構(gòu)成，且該樣品粒子以恒定速度一個(gè)個(gè)間歇性地通過(guò)照射激光的測(cè)量場(chǎng)。此時(shí)，信號(hào)控制部30d在樣品粒子開(kāi)始通過(guò)照射激光的測(cè)量場(chǎng)后， 馬上開(kāi)始對(duì)調(diào)制信號(hào)DC成分的信號(hào)電平和可變放大器4 增益的的控制，以使熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入到預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)。數(shù)據(jù)處理部30在樣品粒子結(jié)束通過(guò)照射激光的測(cè)量場(chǎng)的流動(dòng)之前，找出熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的操作量。數(shù)據(jù)處理部30根據(jù)在找出的操作量條件下所得到的相位滯后和調(diào)制信號(hào)頻率計(jì)算出熒光弛豫時(shí)間。進(jìn)而，數(shù)據(jù)處理部30用在設(shè)定時(shí)刻的熒光強(qiáng)度信號(hào)值和操作量計(jì)算出熒光強(qiáng)度。此時(shí)，也同時(shí)進(jìn)行對(duì)調(diào)制信號(hào)頻率的控制。另外，采用樣品12被放置在比色皿等的固定容器內(nèi)、且在靜止的狀態(tài)下受到激光照射的測(cè)量裝置時(shí)，實(shí)施以下測(cè)量方法即可。即，假設(shè)樣品12被放置在比色皿等的固定容器內(nèi)、且在靜止的狀態(tài)下受到激光照射的情況。此時(shí)，信號(hào)控制部30按照熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的方式，對(duì)調(diào)制信號(hào)DC成分的信號(hào)電平和可變放大器4 的增益進(jìn)行控制，且利用測(cè)量對(duì)象物在該控制達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)所發(fā)出的熒光的相位滯后計(jì)算出所述熒光弛豫時(shí)間。進(jìn)而，用控制達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的熒光強(qiáng)度信號(hào)值和操作量，計(jì)算出熒光強(qiáng)度。此時(shí)，也同時(shí)進(jìn)行對(duì)調(diào)制信號(hào)的頻率的控制。如此地，利用獲得自熒光信號(hào)的熒光強(qiáng)度信號(hào)來(lái)調(diào)整Re成分和Lii成分的信號(hào)電平，由此能夠在廣泛的范圍內(nèi)求出具有一定精度的相位滯后θ和熒光強(qiáng)度。當(dāng)Re成分和 Im成分的信號(hào)電平較低時(shí)，由IQ混頻器42b或低通濾波器42c或AD轉(zhuǎn)換器44b等所引起的噪音混入到Re成分和Lii成分中，因此這些成分中有可能包括誤差。如果在該狀態(tài)下進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，則進(jìn)行量子化時(shí)的誤差變大、且使此后算出的相位滯后θ的誤差變大。然而， 由于使通過(guò)Re成分和Lii成分計(jì)算出的熒光強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)入到預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)，因此能夠恒定地保持Re成分和Lii成分的信號(hào)電平。因此，本實(shí)施方式能夠?qū)⑾辔粶螃鹊恼`差抑制在一定范圍內(nèi)，或者能夠進(jìn)行控制。另外，計(jì)算熒光弛豫時(shí)間時(shí)，按照相位滯后接近于目標(biāo)值45度的方式對(duì)激光的調(diào)制信號(hào)頻率進(jìn)行調(diào)整，由此能夠使相位滯后帶給熒光弛豫時(shí)間的非線性貢獻(xiàn)達(dá)到恒定。因此，本實(shí)施方式能夠擴(kuò)大固定精度下可計(jì)算出熒光弛豫時(shí)間的范圍。例如，當(dāng)熒光做出一次滯后的弛豫響應(yīng)時(shí)，本實(shí)施方式能夠?qū)⒎蔷€性部分tan θ (將θ作為相位滯后)作為不限于熒光弛豫時(shí)間的大致恒定的值，因此能夠防止相位滯后θ較大和較小時(shí)tan θ的貢獻(xiàn)存在較大不同且精度發(fā)生變化的情況。特別是，通過(guò)使相位滯后θ接近于45度的方式，能夠在相位滯后對(duì)調(diào)制信號(hào)頻率的靈敏度較高的位置上計(jì)算出相位滯后，因此能夠計(jì)算出高精度的熒光弛豫時(shí)間。在上述說(shuō)明中，雖然相位滯后和熒光強(qiáng)度信號(hào)均被控制，但也可以是對(duì)相位滯后不進(jìn)行控制、且對(duì)相位滯后θ在允許范圍內(nèi)是否與目標(biāo)值一致不進(jìn)行判定、而是僅對(duì)熒光強(qiáng)度信號(hào)是否進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的范圍進(jìn)行判定并控制的方式。綜上，本實(shí)施方式計(jì)算熒光強(qiáng)度和熒光弛豫時(shí)間時(shí)，對(duì)用以調(diào)制強(qiáng)度的、調(diào)制信號(hào) DC成分的信號(hào)電平和放大器增益中的至少一個(gè)的操作量進(jìn)行調(diào)整，以使利用數(shù)字轉(zhuǎn)換的相同相位成分和90度相位成分而算出的熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)。由此，本實(shí)施方式能夠?qū)⒂葾D轉(zhuǎn)換時(shí)的量子化誤差而產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度和相位滯后的誤差抑制在一定的電平范圍內(nèi)。因此，本實(shí)施方式能夠擴(kuò)大一定精度下可計(jì)算出熒光強(qiáng)度和熒光弛豫時(shí)間的范圍。進(jìn)而，本實(shí)施方式除了按照使光強(qiáng)度值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的方式控制用以調(diào)制強(qiáng)度的、調(diào)制信號(hào)DC成分的信號(hào)電平和放大器增益中的至少一個(gè)的操作量以外，還控制強(qiáng)度調(diào)制的頻率，以使熒光的相位滯后接近于45度。由此，本實(shí)施方式能夠在廣泛的范圍內(nèi)計(jì)算出高精度的熒光強(qiáng)度和熒光弛豫時(shí)間。即使所計(jì)算出的熒光弛豫時(shí)間的長(zhǎng)短較長(zhǎng)， 也可以進(jìn)行高精度地計(jì)算。綜上，對(duì)本發(fā)明的熒光檢測(cè)裝置和熒光檢測(cè)方法進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明主題的范圍內(nèi)所進(jìn)行的各種改良或改變均包括在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種熒光檢測(cè)裝置，對(duì)接收測(cè)量對(duì)象物受到激光照射后所發(fā)出的熒光而得到的熒光信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，其特征在于，包括光源部，對(duì)照射測(cè)量對(duì)象物的激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制并將其發(fā)射；受光部，輸出測(cè)量對(duì)象物被激光照射后所發(fā)出的熒光的熒光信號(hào)；光源控制部，生成用于對(duì)射出自所述光源部的激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的調(diào)制信號(hào)；第一處理部，包括放大器，對(duì)輸出自所述受光部的熒光信號(hào)進(jìn)行放大；混頻器，生成被放大的所述熒光信號(hào)的、相對(duì)于所述調(diào)制信號(hào)的相同相位成分和被放大的所述熒光信號(hào)的、相對(duì)于所述調(diào)制信號(hào)相位發(fā)生90度位移的90度相位成分；AD轉(zhuǎn)換器，對(duì)所生成的所述相同相位成分和所述90度相位成分進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換；第二處理部，利用數(shù)字轉(zhuǎn)換的所述相同相位成分和所述90度相位成分計(jì)算出熒光強(qiáng)度信號(hào)和熒光相對(duì)于所述調(diào)制信號(hào)的相位滯后，并利用所算出的所述熒光強(qiáng)度信號(hào)和所述相位滯后計(jì)算出測(cè)量對(duì)象物所發(fā)出的熒光的熒光強(qiáng)度和熒光弛豫時(shí)間；信號(hào)控制部，對(duì)用以所述強(qiáng)度調(diào)制的調(diào)制信號(hào)DC成分的信號(hào)電平和所述放大器增益中的至少一方的操作量進(jìn)行控制，以使所述熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的熒光檢測(cè)裝置，其特征在于，所述信號(hào)控制部找出所述熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)的所述操作量后，所述第二處理部利用在該找出的所述操作量下所得到的熒光強(qiáng)度信號(hào)值和所述操作量，計(jì)算出測(cè)量對(duì)象物所發(fā)出的熒光的所述熒光強(qiáng)度，且利用所述相位滯后計(jì)算出測(cè)量對(duì)象物所發(fā)出的熒光的熒光弛豫時(shí)間。
3.如權(quán)利要求2所述的熒光檢測(cè)裝置，其特征在于，測(cè)量對(duì)象物由多個(gè)樣品粒子構(gòu)成， 且所述樣品粒子以恒定速度一個(gè)個(gè)間歇性地通過(guò)照射激光的測(cè)量場(chǎng)；在所述信號(hào)控制部，當(dāng)所述樣品粒子開(kāi)始通過(guò)照射激光的測(cè)量場(chǎng)后，馬上開(kāi)始對(duì)所述操作量的控制，以使所述熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的范圍，且在所述樣品粒子結(jié)束通過(guò)照射激光的測(cè)量場(chǎng)之前，找出所述熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的所述操作量，并利用在找出的所述操作量條件下所得到的所述相位滯后和所述調(diào)制信號(hào)頻率，計(jì)算出所述熒光弛豫時(shí)間，同時(shí)利用進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的所述范圍內(nèi)的熒光強(qiáng)度信號(hào)值和所述操作量計(jì)算出所述熒光強(qiáng)度。
4.如權(quán)利要求2所述的熒光檢測(cè)裝置，其特征在于，所述測(cè)量對(duì)象物被放置在固定容器內(nèi)，且在靜止的狀態(tài)下受到激光的照射；所述信號(hào)控制部對(duì)所述操作量進(jìn)行控制，以使所述熒光強(qiáng)度值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的范圍；所述第二處理部在所述控制達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)計(jì)算出所述熒光強(qiáng)度和所述熒光弛豫時(shí)間。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的熒光檢測(cè)裝置，其特征在于，所述信號(hào)控制部除了控制所述操作量之外，還對(duì)所述強(qiáng)度調(diào)制的頻率進(jìn)行控制，以使所述熒光的相位滯后角度接近于45度，且利用對(duì)所述頻率的控制達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的所述熒光強(qiáng)度信號(hào)值和相位滯后計(jì)算出所述熒光強(qiáng)度和所述熒光弛豫時(shí)間。
6.一種熒光檢測(cè)方法，對(duì)接收測(cè)量對(duì)象物受到激光照射后所發(fā)出的熒光而得到的熒光信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，其特征在于，包括下述步驟設(shè)定用來(lái)對(duì)射出自激光光源部的激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的頻率和DC成分的信號(hào)電平以生成調(diào)制信號(hào)，并利用該調(diào)制信號(hào)對(duì)激光進(jìn)行調(diào)制；獲得測(cè)量對(duì)象物被所述激光照射后所發(fā)出的熒光的熒光信號(hào)；對(duì)所述熒光信號(hào)進(jìn)行放大，且生成進(jìn)行所述放大的所述熒光信號(hào)的、相對(duì)于所述調(diào)制信號(hào)的相同相位成分和進(jìn)行放大的所述熒光信號(hào)的、相對(duì)于所述調(diào)制信號(hào)相位發(fā)生90度位移的90度相位成分，并對(duì)所生成的所述相同相位成分和所述90度相位成分進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換；利用被數(shù)字轉(zhuǎn)換的所述相同相位成分和所述90度相位成分計(jì)算出熒光強(qiáng)度和熒光相對(duì)于所述調(diào)制信號(hào)的相位滯后；對(duì)所述DC成分的信號(hào)電平和所述放大增益中的至少一方的操作量進(jìn)行控制，以使所述熒光強(qiáng)度進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)；利用在所述熒光強(qiáng)度值進(jìn)入所述預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)時(shí)的所述操作量下所得到的所述相同相位成分和所述90度相位成分，計(jì)算出熒光強(qiáng)度信號(hào)值和所述相位滯后，且利用所計(jì)算出的所述熒光強(qiáng)度信號(hào)值和所述相位滯后，計(jì)算出測(cè)量對(duì)象物所發(fā)出的熒光的熒光強(qiáng)度和熒光弛豫時(shí)間。
7.如權(quán)利要求6所述的熒光檢測(cè)方法，其特征在于，找出所述熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)的所述操作量后，利用在該找出的所述操作量的條件下所得到的熒光強(qiáng)度信號(hào)值和相位滯后，計(jì)算出測(cè)量對(duì)象物所發(fā)出的熒光的所述熒光強(qiáng)度和所述熒光弛豫時(shí)間。
8.如權(quán)利要求7所述的熒光檢測(cè)方法，其特征在于，測(cè)量對(duì)象物由多個(gè)樣品粒子構(gòu)成， 且所述樣品粒子以恒定速度一個(gè)個(gè)間歇性地通過(guò)照射激光的測(cè)量場(chǎng)；當(dāng)所述樣品粒子開(kāi)始通過(guò)照射激光的測(cè)量場(chǎng)后，馬上開(kāi)始對(duì)所述操作量的控制，以使所述熒光強(qiáng)度值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的范圍，且在所述樣品粒子結(jié)束通過(guò)照射激光的測(cè)量場(chǎng)之前，找出所述熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的所述操作量，并利用在找出的所述操作量條件下所得到的所述相位滯后和所述調(diào)制信號(hào)頻率，計(jì)算出所述熒光弛豫時(shí)間，同時(shí)利用進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的所述范圍的熒光強(qiáng)度信號(hào)值和所述操作量計(jì)算出所述熒光強(qiáng)度。
9.如權(quán)利要求7所述的熒光檢測(cè)方法，其特征在于，所述測(cè)量對(duì)象物被放置在固定容器內(nèi)，且在靜止的狀態(tài)下受到激光的照射；對(duì)所述操作量進(jìn)行控制，以使所述熒光強(qiáng)度值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的范圍，并利用所述控制達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的所述熒光強(qiáng)度信號(hào)值和測(cè)量對(duì)象物所發(fā)出的熒光的相位滯后，計(jì)算出所述熒光強(qiáng)度和所述熒光弛豫時(shí)間。
10.如權(quán)利要求6 9中任一項(xiàng)所述的熒光檢測(cè)方法，其特征在于，在控制所述操作量的步驟中，除了控制所述操作量之外，還對(duì)所述強(qiáng)度調(diào)制的頻率進(jìn)行控制，以使所述熒光的相位滯后角度接近于45度，且利用對(duì)所述頻率的控制達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的所述熒光強(qiáng)度信號(hào)值和相位滯后計(jì)算出所述熒光強(qiáng)度和所述熒光弛豫時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熒光檢測(cè)裝置和熒光檢測(cè)方法，該熒光檢測(cè)裝置在接收測(cè)量對(duì)象物受到激光照射后所發(fā)出的熒光時(shí)，生成用來(lái)對(duì)射出自激光光源部的激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的調(diào)制信號(hào)，并利用該調(diào)制信號(hào)對(duì)激光進(jìn)行調(diào)制，并獲得測(cè)量對(duì)象物被激光照射后所發(fā)出的熒光的熒光信號(hào)，并利用該熒光信號(hào)計(jì)算出熒光強(qiáng)度和熒光相對(duì)于調(diào)制信號(hào)的相位滯后，此時(shí)，熒光檢測(cè)裝置對(duì)調(diào)制信號(hào)DC成分的信號(hào)電平和剛剛輸出熒光信號(hào)的放大增益的操作量進(jìn)行控制，以使熒光強(qiáng)度信號(hào)值進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)，操作量處于穩(wěn)定狀態(tài)后，計(jì)算出熒光強(qiáng)度，且利用相位滯后計(jì)算出測(cè)量對(duì)象物所發(fā)出的熒光的熒光弛豫時(shí)間。
文檔編號(hào)G01N21/64GK102317761SQ20108000769
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日
發(fā)明者中田成幸, 土井恭二 申請(qǐng)人:三井造船株式會(huì)社