專利名稱：熒光檢測方法、熒光檢測裝置以及程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熒光檢測裝置和熒光檢測方法，其中，接收測量對象物受到激光照射后所發(fā)出的熒光，并對此時所得到的熒光信號進(jìn)行信號處理。另外，本發(fā)明涉及計算機(jī)程序，使計算機(jī)執(zhí)行在用特定頻率調(diào)制的激光照射到測量對象物時作為測量對象物的熒光的熒光信號所得到的多個脈沖形狀的熒光信號的信號處理。特別是涉及下述一種熒光檢測裝置，該裝置適用于如在醫(yī)療、生物領(lǐng)域應(yīng)用的流式細(xì)胞儀等利用熒光色素發(fā)出的熒光對細(xì)胞或DNA或RNA等測量對象物進(jìn)行識別和分析等的分析裝置。
背景技術(shù)：
應(yīng)用于醫(yī)療、生物領(lǐng)域的流式細(xì)胞儀包括接收測量對象物的熒光色素受到激光照射后發(fā)出的熒光，由此識別測量對象物種類的熒光檢測裝置。具體來說，流式細(xì)胞儀采用熒光試劑使渾濁液中的細(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量對象物在以每秒約IOm以下的速度在管道內(nèi)流動的鞘液中流動，由此形成分層鞘流。通過向該流動中的測量對象物照射激光，由此接收附著在測量對象物上的熒光色素發(fā)出的熒光，并將該熒光作為標(biāo)簽進(jìn)行識別，由此特定測量對象物。該流式細(xì)胞儀例如能夠測量出細(xì)胞內(nèi)的DNA、RNA、酶、蛋白質(zhì)等在細(xì)胞內(nèi)的相對量，且在短時間內(nèi)能夠?qū)@些物質(zhì)的作用進(jìn)行分析。另外，可使用通過熒光對特定類型的細(xì)胞或染色體進(jìn)行特定、并僅在特定的細(xì)胞或染色體以活著的狀態(tài)下短時間內(nèi)進(jìn)行分選收集的細(xì)胞分類器等。例如，用流式細(xì)胞儀分析DNA等活體物質(zhì)時，通過熒光試劑熒光色素預(yù)先附著在該活體物質(zhì)上。而且，該活體物質(zhì)通過與后述的附著在微膠珠上的熒光色素不同的熒光色素標(biāo)簽化，并混合于包括在其表面上設(shè)置有羧基等特別的結(jié)構(gòu)體、且直徑為5 20 μ m的微膠珠的液體中。上述羧基等的結(jié)構(gòu)體結(jié)合(耦合)于某個已知結(jié)構(gòu)的活體物質(zhì)。因此，當(dāng)同時檢測微膠珠發(fā)出的熒光和活體物質(zhì)發(fā)出的熒光時，可知活體物質(zhì)與微膠珠的結(jié)構(gòu)體結(jié)合。由此能夠分析活體物質(zhì)的特性。準(zhǔn)備具有多種耦合用的結(jié)構(gòu)體的多種微膠珠，在短時間內(nèi)要分析活體物質(zhì)的特性需要非常多種類的熒光色素。專利文獻(xiàn)1中記載了以下內(nèi)容。將微膠珠等作為測量對象物，用特定頻率強(qiáng)度調(diào)制的激光照射到該測量對象物，求出此時發(fā)出的熒光的熒光弛豫時間。不同種類的熒光色素其熒光弛豫時間也不同，因此利用該熒光弛豫時間能夠識別熒光種類并進(jìn)一步識別測量對象物的種類。專利文獻(xiàn)1 特開2006-2^698號公報

發(fā)明內(nèi)容
上述專利文獻(xiàn)1中，根據(jù)熒光弛豫時間能夠在短時間內(nèi)高效率地識別熒光，但是熒光弛豫時間的測量精度并不一定很高。例如，所接收的熒光弱且接收的熒光信號以多個脈沖形狀的熒光信號離散的方式構(gòu)成時，就無法求出求熒光弛豫時間時必要的相位差。為了解決上述課題，本發(fā)明的目的在于，提供一種在所接收的熒光弱且接收的熒光信號以多個脈沖形狀的熒光信號離散的方式構(gòu)成時，能夠高精度地求出熒光弛豫時間的熒光檢測方法、熒光檢測裝置及其程序。本發(fā)明的熒光檢測方法是，接收測量對象物受到激光照射后發(fā)出的熒光，并對此時所得到的熒光信號進(jìn)行信號處理的方法。該熒光檢測方法的特征在于，包括以特定頻率調(diào)制的激光照射到測量對象物的工序；接收所述測量對象物發(fā)出的熒光，輸出多個脈沖形狀的熒光信號的工序；設(shè)定與所述頻率相對應(yīng)的周期單位的基準(zhǔn)時間的工序；在所述基準(zhǔn)時間基礎(chǔ)上，獲得所述的各脈沖形狀的熒光信號被輸出為止的發(fā)生時間的工序；生成所述脈沖形狀的熒光信號的發(fā)生頻率和表示與所述發(fā)生時間的關(guān)系的累積熒光信號的工序；與所述激光調(diào)制相對應(yīng)的信號作為參照信號，求出該參照信號和所述累積熒光信號之間相位差的工序；利用所述相位差求出測量對象物的熒光的熒光弛豫時間的工序。另外，本發(fā)明的熒光檢測裝置是，接收測量對象物受到激光照射后發(fā)出的熒光，并對在此時所得到的熒光信號進(jìn)行信號處理的裝置。該熒光檢測裝置的特征在于，包括光源部，以特定頻率調(diào)制的激光照射到測量對象物；受光部，接收所述測量對象物發(fā)出的熒光， 輸出多個脈沖形狀的熒光信號；處理部，利用通過所述激光照射到測量對象物，從所述受光部輸出的熒光信號求出測量對象物的熒光的熒光弛豫時間。所述處理部包括基準(zhǔn)時間設(shè)定部，設(shè)定與所述頻率相對應(yīng)的周期單位的基準(zhǔn)時間；脈沖發(fā)生時間獲得部，在所述基準(zhǔn)時間基礎(chǔ)上，獲得所述脈沖形狀的各熒光信號被輸出為止的發(fā)生時間；累積熒光信號生成部， 生成表示所述脈沖形狀的熒光信號的發(fā)生頻率和所述脈沖發(fā)生時間關(guān)系的累積熒光信號； 相位差獲得部，求出該參照信號和所述累積熒光信號之間的相位差；熒光弛豫時間獲得部， 利用所述相位差獲得部中求得的相位差，求出測量對象物的熒光的熒光弛豫時間。另外，本發(fā)明的程序是，以特定頻率調(diào)制的激光照射到測量對象物時，作為測量對象物的熒光的熒光信號所得到的多個脈沖形狀的熒光信號的信號處理在計算機(jī)上執(zhí)行的程序。該程序的特征在于，在計算機(jī)上通過該程序執(zhí)行，設(shè)定與所述頻率相對應(yīng)的周期單位的基準(zhǔn)時間的步驟；在所述基準(zhǔn)時間基礎(chǔ)上，獲得所述脈沖形狀的各熒光信號被輸出為止的發(fā)生時間的步驟；生成表示所述脈沖形狀的熒光信號的發(fā)生頻率和所述發(fā)生時間關(guān)系的累積熒光信號的步驟；與所述激光的調(diào)制相對應(yīng)的信號作為參照信號，求出該參照信號和所述累積熒光信號之間的相位差的步驟；利用所述相位差求出測量對象物的熒光的熒光弛豫時間的步驟。根據(jù)本發(fā)明能夠高精度地求出熒光弛豫時間。


圖1為本發(fā)明的熒光檢測裝置的一個實施例的流式細(xì)胞儀概略構(gòu)成圖；圖2為用于圖1所示的熒光檢測裝置的控制和處理部的一個例的概略構(gòu)成圖；圖3為用于圖1所示的熒光檢測裝置的分析裝置的一個例的概略構(gòu)成圖；圖4(a)和圖4(b)為存儲于圖1所示的分析裝置的存儲器的信號的一個例的示意圖；圖5(a)為圖1所示的熒光檢測裝置中所得到的參照信號的一個例的示意圖；圖5(b)為圖3所示的分析裝置的累積熒光信號生成單元中所得到的信號的一個例的示意圖； 圖5(c)為分析裝置的相關(guān)值計算單元中所得到的信號的一個例的示意圖；圖6為表示本發(fā)明的熒光檢測方法的一個實施例的流程圖；圖7為用于圖1所示的熒光檢測裝置的分析裝置的一個例的概略構(gòu)成圖；圖8為表示本發(fā)明的熒光檢測方法的一個實施例的流程圖。附圖標(biāo)記說明10 流式細(xì)胞儀12 樣品20 信號處理裝置22 激光光源部23 光束分離器24,25,26 受光部28 控制和處理部30 管道32:回收容器40 光源控制部42 振蕩器44 放大器46 :A/D 轉(zhuǎn)換器50 分析裝置52 =CPU54 存儲器56 基準(zhǔn)時間設(shè)定單元58 脈沖發(fā)生時間獲得單元60 累積熒光信號生成單元62 相關(guān)值計算單元64 最大相關(guān)時間獲得單元66 相位差計算單元68 熒光弛豫時間計算單元70:輸入輸出端口80 顯示器
具體實施例方式以下，基于實施方式詳細(xì)說明適用本發(fā)明的熒光檢測裝置的流式細(xì)胞儀。<第一實施方式>(流式細(xì)胞儀的整體構(gòu)成)首先，結(jié)合圖1說明本實施方式的流式細(xì)胞儀的整體構(gòu)成。圖1為采用本發(fā)明的熒光檢測裝置的流式細(xì)胞儀10的一個例的概略構(gòu)成示意圖。流式細(xì)胞儀10包括信號處理裝置20、分析裝置50。激光照射到微膠珠或細(xì)胞等樣品12時，信號處理裝置20檢測設(shè)置在樣品12中的熒光色素發(fā)出的熒光的熒光信號并對其進(jìn)行信號處理。分析裝置50利用信號處理裝置20中所得到的處理結(jié)果，對樣品12中的測量對象物進(jìn)行分析。信號處理裝置20包括激光光源部22、受光部M、25J6、控制和處理部28、管道 30?？刂坪吞幚聿?8包括對來自激光光源部22的激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的光源控制部40 (參照圖2、、對來自樣品12的熒光信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換器46 (參照圖2、。在管道30 中，樣品12包括在形成高速流的鞘液中流動，并形成分層鞘流。該流動例如在IOOym流路直徑中具有1 IOm/秒的流速。另外，微膠珠作為樣品12使用時，微膠珠的球徑為數(shù) μπι 30μπι。在管道30的出口處設(shè)置有回收容器32。激光光源部22是發(fā)射以特定頻率強(qiáng)度調(diào)制的激光的部分。透鏡系統(tǒng)按照使激光聚焦在管道30中的規(guī)定位置的方式進(jìn)行設(shè)置，在該聚焦位置上形成有樣品12的測量點。(激光光源部)激光光源部22發(fā)射規(guī)定強(qiáng)度的CW (連續(xù)波)激光，且對該CW (連續(xù)波)激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制后進(jìn)行發(fā)射。從激光光源部22發(fā)射的激光，通過未圖示的透鏡系統(tǒng)聚焦在管道30 中的測量點上。發(fā)射激光的光源是例如為半導(dǎo)體激光器。激光的輸出功率是例如約為5 lOOmW。 激光波長例如為350nm 800nm。激光光源部22與控制和處理部28連接?？刂坪吞幚聿?8向激光光源部22供給以特定頻率調(diào)制的調(diào)制信號，以對激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。被激光激發(fā)的熒光色素附著在所要測量的活體物質(zhì)或微膠珠等樣品12上。樣品 12通過作為激光聚焦位置的測量點的數(shù)μ秒 數(shù)10μ秒期間，在測量點上受到激光照射而發(fā)出熒光。(受光部)激光光源部22和管道30之間設(shè)置有光束分離器23。從激光光源部22發(fā)射的激光的一部分透射光束分離器23后照射到通過測量點的樣品12。另外，從激光光源部22發(fā)射的激光的一部分從光束分離器23反射后照射到受光部25。受光部M按照夾著管道30與激光光源部22相對而置的方式進(jìn)行配置。通過測量點的樣品12使透射光束分離器23的激光發(fā)生前向散射。受光部M包括輸出樣品12正通過測量點情況的檢測信號的光電轉(zhuǎn)換器。從受光部M輸出的信號供給到控制和處理部 28，并作為通知樣品12正通過管道30中的測量點的時間的觸發(fā)信號。受光部25按照從光束分離器23反射的激光的一部分入射的方式配置。受光部25 包括接收從光束分離器23反射的激光、并輸出受光信號的光電轉(zhuǎn)換器。從受光部25輸出的信號是與激光調(diào)制相對應(yīng)的信號，并將該信號供給到控制和處理部28。從受光部25供給到控制和處理部觀的信號作為為了求出與熒光信號的相位差的參照信號來使用。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30中的樣品12的移動方向的方式進(jìn)行配置。透射光束分離器23的激光照射到通過測量點的樣品12。受光部沈包括用來接收樣品12發(fā)出的熒光的光電轉(zhuǎn)換器。光電轉(zhuǎn)換器將在光電表面所接收的光轉(zhuǎn)換成電信號(受光信號)。該受光信號供給到控制和處理部28。例如，受光部沈所接收的熒光非常弱、且獲得相當(dāng)于每一個光子的脈沖形狀的信號時，所輸出的熒光信號成為非常小的多個脈沖形狀的熒光信號。(控制和處理部)圖2為控制和處理部28的一個例的概略構(gòu)成圖?？刂坪吞幚聿?8包括光源控制部40、A/D轉(zhuǎn)換器46。光源控制部40包括振蕩器42和放大器44。光源控制部40生成調(diào)制激光強(qiáng)度的調(diào)制信號，并將調(diào)制信號供給到激光光源部22。振蕩器42輸出特定頻率的正弦波信號。正弦波信號的頻率例如設(shè)定為1 50MHz。 從振蕩器42輸出的特定頻率的正弦波信號通過放大器44放大后供給到激光光源部22。A/D轉(zhuǎn)換器46將從受光部沈輸出的受光信號、以及從受光部25供給的參照信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。根據(jù)從受光部M供給的觸發(fā)信號開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換器46使用進(jìn)行數(shù)GHz抽樣的轉(zhuǎn)換器。這是因為如后述較弱的熒光的熒光信號中為了獲得脈沖形狀的離散的熒光信號的緣故。A/D轉(zhuǎn)換的受光信號供給到分析裝置50。(分析裝置)圖3為分析裝置50的一個例的概略構(gòu)成圖。分析裝置50是通過在計算機(jī)上啟動規(guī)定程序來構(gòu)成的裝置，該裝置包括CPTO2、存儲器M、輸入輸出端口 70，除此之外還包括通過運(yùn)行軟件來形成的基準(zhǔn)時間設(shè)定單元56、脈沖發(fā)生時間獲得單元58、累積熒光信號生成單元60、相關(guān)值計算單元62、最大相關(guān)時間獲得單元64、相位差計算單元66、熒光弛豫時間計算單元68。并且，在分析裝置50中連接有顯示器80。CPU52是設(shè)置在計算機(jī)上的運(yùn)算處理器，實質(zhì)進(jìn)行基準(zhǔn)時間設(shè)定單元56、脈沖發(fā)生時間獲得單元58、累積熒光信號生成單元60、相關(guān)值計算單元62、最大相關(guān)時間獲得單元64、相位差計算單元66、熒光弛豫時間計算單元68的各種計算。存儲器M包括硬盤或ROM，存儲有程序，通過在計算機(jī)上執(zhí)行程序來形成基準(zhǔn)時間設(shè)定單元56、脈沖發(fā)生時間獲得單元58、累積熒光信號生成單元60、相關(guān)值計算單元62、 最大相關(guān)時間獲得單元64、相位差計算單元66、熒光弛豫時間計算單元68 ；RAM，存儲通過這些單元計算出的處理結(jié)果或從輸入輸出端口 70供給的信號。從A/D轉(zhuǎn)換器46供給的受光信號和參照信號連續(xù)存儲在存儲器M中。輸入輸出端口 70接收從A/D轉(zhuǎn)換器46供給的參照信號或受光信號，并且將在各單元完成的處理結(jié)果信息輸出在顯示器80上。顯示器80顯示在各單元求出的脈沖發(fā)生時間、累積熒光信號、相關(guān)值、最大相關(guān)時間、相位差、熒光弛豫時間等處理結(jié)果值。圖4為分析裝置的存儲器M上存儲的信號的一個例的示意圖。圖4(a)為從受光部25供給到A/D轉(zhuǎn)換器46上并且存儲在存儲器M上的參照信號的一個例的示意圖。圖 4(b)為從受光部沈供給到A/D轉(zhuǎn)換器46上并且存儲在存儲器M的受光信號的一個例的示意圖。受光部26接收如每接收一個光子得到脈沖形狀的熒光信號的強(qiáng)度弱的光時，如圖 4(b)所示，每個熒光信號作為脈沖形狀的電信號被測量?；鶞?zhǔn)時間設(shè)定單元56相對于存儲在存儲器M上的受光信號和參照信號，設(shè)定以一定時間間隔隔開的基準(zhǔn)時間(ti:i是整數(shù))。該時間間隔作為與調(diào)制激光的頻率相對應(yīng)的周期。例如，調(diào)制激光的頻率為IOMHz時，IOMHz所對應(yīng)的周期IOOn秒作為時間間隔。圖 4是與調(diào)制激光的頻率相對應(yīng)的每個周期(一周期)上設(shè)定基準(zhǔn)時間的例子。二周期、三周期等的每個單位上設(shè)定基準(zhǔn)時間也可以。
脈沖發(fā)生時間獲得單元58根據(jù)基準(zhǔn)時間ti獲得作為脈沖形狀的各個熒光信號輸出為止的時間的脈沖發(fā)生時間。在圖4(b)的例中，從基準(zhǔn)時間t0到tl期間測量到三個脈沖形狀的熒光信號。脈沖發(fā)生時間獲得單元58獲得從基準(zhǔn)時間t0到該三個脈沖形狀的熒光信號發(fā)生的時間(發(fā)生時間)。在基準(zhǔn)時間tl到t2期間測量到一個脈沖形狀的熒光信號。脈沖發(fā)生時間獲得單元58獲得從基準(zhǔn)時間tl到該熒光信號發(fā)生的時間(發(fā)生時間)。 以下，同樣，脈沖發(fā)生時間獲得單元58獲得從基準(zhǔn)時間ti到脈沖形狀的各個熒光信號輸出的時間(發(fā)生時間)。脈沖形狀的熒光信號發(fā)生為止的時間(發(fā)生時間)是超越脈沖形狀的電信號預(yù)先設(shè)定的臨界值的時間和低于該臨界值的時間之間的中間時間。之所以設(shè)定臨界值是為了避免將噪音成分當(dāng)作脈沖形狀的熒光信號獲得。累積熒光信號生成單元60求出顯示脈沖發(fā)生時間獲得單元58求出的脈沖發(fā)生時間和該脈沖發(fā)生時間上輸出脈沖形狀的熒光信號的頻率的關(guān)系的累積熒光信號。圖5(b) 為分析裝置50的累積熒光信號生成單元60中獲得的累積熒光信號的一個例的示意圖。累積熒光信號生成單元60將脈沖發(fā)生時間獲得單元58求出的脈沖發(fā)生時間分成多個時間區(qū)域，并測量在每個時間區(qū)域上發(fā)生的脈沖發(fā)生頻率。進(jìn)一步生成基準(zhǔn)時間的時刻作為0時刻，時間區(qū)域的中間值作為時間，根據(jù)該時間的脈沖形狀的熒光信號的發(fā)生頻率作為信號值來表示的累積熒光信號。累積熒光信號是例如圖5(b)所示的柱狀的信號。當(dāng)然，可以通過將時間區(qū)域設(shè)定較細(xì)來生成差別小的累積熒光信號。但是，此時累積的熒光信號的參數(shù)少，因此容易發(fā)生噪音。因此，優(yōu)選的是預(yù)先探索時間區(qū)域的幅度的設(shè)定，以生成具有連續(xù)性的平滑的累積熒光信號。相關(guān)值計算單元62求出累積熒光信號生成單元60求出的累積熒光信號和參照信號的相關(guān)值。用于計算相關(guān)值的參照信號是利用基準(zhǔn)時間區(qū)分開的一周期的信號，還可以是利用將存儲的參照信號平均化之后的參照信號，還可以是選擇一個一周期的參照信號， 并作為代表信號使用。圖5(a)為一周期的參照信號的一個例的示意圖。相關(guān)值計算單元 62在時間方向上錯開參照信號的同時，獲得參照信號和累積熒光信號的相關(guān)值。圖5(c)為在分析裝置的相關(guān)值計算單元62獲得的相關(guān)值的信號的一個例的示意圖。橫軸表示在時間方向上錯開參照信號的時間，縱軸表示相關(guān)值。最大相關(guān)時間獲得單元64求出相關(guān)值計算單元62求出的相關(guān)值最大的時間 △t(最大相關(guān)時間)。相位差計算單元66利用最大相關(guān)時間獲得單元64求出的最大相關(guān)時間At，求出參照信號和累積熒光信號的相位差。如果激光調(diào)制信號的頻率為f，則通過式θ =23ifAt 求出相位差θ。熒光弛豫時間計算單元68利用相位差計算單元66求出的相位差θ，求出測量對象物的熒光的熒光弛豫時間τ。熒光弛豫時間τ通過式τ = tan θ / (2 π f)求出。接著，結(jié)合圖6說明本實施方式的熒光檢測方法。圖6為表示本實施方式的熒光檢測方法的流程圖。在本實施方式的熒光檢測方法中，首先激光光源部22將以特定頻率調(diào)制的激光照射到測量對象物上(SlOl)。然后，受光部沈接收測量對象物發(fā)出的熒光，并輸出包括多個脈沖形狀的熒光信號的受光信號。
接著，基準(zhǔn)時間設(shè)定單元56設(shè)定與頻率相對應(yīng)的周期單位的基準(zhǔn)時間(S10;3)。然后，脈沖發(fā)生時間獲得單元58根據(jù)基準(zhǔn)時間獲得脈沖形狀的各個熒光信號輸出為止的發(fā)生時間(S104)。然后，累積熒光信號生成單元60生成表示脈沖形狀的熒光信號的發(fā)生頻率和發(fā)生時間關(guān)系的累積熒光信號(Sl(^)。然后，相關(guān)值計算單元62求出累積熒光信號和參照信號的相關(guān)值(S106)。然后，通過相關(guān)值計算單元62求得的相關(guān)值變?yōu)樽畲蟮淖畲笙嚓P(guān)時間在最大相關(guān)時間獲得單元64中獲得(S107)。然后，相位差計算單元66將與激光的調(diào)制相對應(yīng)的信號作為參照信號，求出參照信號和累積熒光信號的相位差(S108)。然后，利用通過相位差計算單元66求出的相位差，熒光弛豫時間計算單元68求出測量對象物的熒光的熒光弛豫時間(S109)。另外，本實施方式的程序是用來使計算機(jī)上執(zhí)行以特定頻率調(diào)制的激光照射到測量對象物時作為測量對象物的熒光的熒光信號所得到的多個脈沖形狀的熒光信號的信號處理的程序。該程序使計算機(jī)進(jìn)行以下步驟設(shè)定與頻率相對應(yīng)的周期單位的基準(zhǔn)時間的步驟；根據(jù)基準(zhǔn)時間獲得脈沖形狀的各個熒光信號輸出為止的發(fā)生時間的步驟；生成表示脈沖形狀的熒光信號的發(fā)生頻率和發(fā)生時間關(guān)系的累積熒光信號的步驟；與激光的調(diào)制相對應(yīng)的信號作為參照信號，求出參照信號和累積熒光信號的相位差的步驟；利用相位差求出測量對象物的的熒光弛豫時間的步驟。該程序存儲在分析裝置50的存儲器M中。根據(jù)本實施方式，熒光微弱、且受光信號具有多個脈沖形狀的熒光信號構(gòu)成時，通過利用累積熒光信號能夠高精度地測量熒光弛豫時間。<第二實施方式>在第一實施方式中，從激光光源部22發(fā)射的激光的一部分從光束分離器23反射， 將受光部25接收的信號作為參照信號。本實施方式中沒有設(shè)置光束分離器23和受光部 25，將從光源控制部40輸出的調(diào)制信號供給到激光光源部22和A/D轉(zhuǎn)換器46上，并將從光源控制部40供給到A/D轉(zhuǎn)換器46的調(diào)制信號作為參照信號使用，這一點與第一實施方式不同。此時，為了在光源控制部40中分割調(diào)制信號利用功率分配器。其它的構(gòu)成與第一實施方式相同。根據(jù)本實施方式，以更簡單的構(gòu)成，即使在熒光較弱時，也可以高精度地測量熒光弛豫時間。<第三實施方式>在第一實施方式中，從A/D轉(zhuǎn)換器46供給到輸入輸出端口 70的參照信號或熒光信號存儲于存儲器討中。在本實施方式中，從A/D轉(zhuǎn)換器46供給到輸入輸出端口 70的參照信號或熒光信號沒有存儲于存儲器討中，直接進(jìn)行之后的信號處理，這一點與第一實施方式不同。預(yù)先設(shè)定從光源控制部40輸出的正弦波信號頻率f。為此，與頻率f相對應(yīng)的周期單位的基準(zhǔn)時間中，相對于供給到輸入輸出端口 70的參照信號或熒光信號，基準(zhǔn)時間設(shè)定單元56設(shè)定基準(zhǔn)時間。脈沖發(fā)生時間獲得單元58根據(jù)基準(zhǔn)時間獲得脈沖形狀的各熒光信號發(fā)生為止的時間(發(fā)生時間)。發(fā)生時間信息存儲在存儲器M中。之后，如同第一實施方式，利用發(fā)生時間信息求出累積熒光信號，然后進(jìn)行與第一實施方式同樣的處理。
根據(jù)本實施方式，以更小的存儲器容量即使在熒光較弱時也能夠高精度地測量出熒光弛豫時間?！吹谒膶嵤┓绞健翟诘谝粚嵤┓绞街?，利用累積熒光信號生成單元60求出的累積熒光信號，相關(guān)值計算單元62求出累積熒光信號和參照信號的相關(guān)值。在本實施方式中，不求出累積熒光信號和參照信號的相關(guān)值，而求出參照信號和累積熒光信號的相位差，這一點與第一實施方式不同。圖7為本實施方式的分析裝置50的一個例的概略構(gòu)成圖。除了不具有在第一實施方式中的相關(guān)值計算單元62和最大相關(guān)時間獲得單元64之外，其它與第一實施方式相同。累積熒光信號生成單元60將脈沖發(fā)生時間獲得單元58求出的脈沖發(fā)生時間分成多個時間區(qū)域，并測量各時間區(qū)域上發(fā)生的脈沖頻率，由此求出累積熒光信號。進(jìn)一步，本實施方式的累積熒光信號生成單元60用與調(diào)制激光的調(diào)制信號相同形狀的信號(正弦波信號)選配累積熒光信號，由此求出相對于調(diào)制信號的累積熒光信號的弛豫時間。選配時用最小二乘法等方法。圖5(b)的虛線表示選配累積熒光信號的信號。相位差計算單元66利用累積熒光信號生成單元60求出的累積熒光信號，求出相對于調(diào)制信號的累積熒光信號的延遲時間At，并通過該延遲時間At求出相位差。接著，結(jié)合圖8說明本實施方式的熒光檢測方法。圖8為表示本實施方式的熒光檢測方法的流程圖。在本實施方式的熒光檢測方法中，首先，激光光源部22將以特定頻率調(diào)制的激光照射到測量對象物上(S201)。然后，受光部沈接收測量對象物發(fā)出的熒光，并輸出包括多個脈沖形狀的熒光信號的受光信號(S202)。接著，基準(zhǔn)時間設(shè)定單元56設(shè)定與頻率相對應(yīng)的周期單位的基準(zhǔn)時間(S20;3)。然后，脈沖發(fā)生時間獲得單元58根據(jù)基準(zhǔn)時間獲得脈沖形狀的各熒光信號輸出為止的發(fā)生時間(S204)。然后，累積熒光信號生成單元60生成表示脈沖形狀的熒光信號的發(fā)生頻率和發(fā)生時間關(guān)系的累積熒光信號(S20O。然后，相位差計算單元66將與激光的調(diào)制相對應(yīng)的信號作為參照信號，求出參照信號和累積熒光信號的相位差(S206)。然后，利用通過相位差計算單元66求出的相位差，熒光弛豫時間計算單元68求出測量對象物的熒光的熒光弛豫時間(S207)。根據(jù)本實施方式，以更簡單的構(gòu)成，即使在熒光較弱時，也能夠高精度地求出熒光弛豫時間。
權(quán)利要求
1.一種熒光檢測方法，接收測量對象物受到激光照射后發(fā)出的熒光，并對所接收的熒光的熒光信號進(jìn)行信號處理，其特征在于，包括將以特定頻率調(diào)制的激光照射到測量對象物的工序；接收所述測量對象物發(fā)出的熒光，輸出脈沖形狀的多個熒光信號的工序；設(shè)定與所述頻率相對應(yīng)的周期單位的基準(zhǔn)時間的工序；根據(jù)所述基準(zhǔn)時間，獲得所述脈沖形狀的各熒光信號輸出為止的發(fā)生時間的工序； 生成表示所述脈沖形狀的熒光信號的發(fā)生頻率和所述發(fā)生時間的關(guān)系的累積熒光信號的工序；與所述激光的調(diào)制相對應(yīng)的信號作為參照信號，求出該參照信號和所述累積熒光信號的相位差的工序；利用所述相位差求出測量對象物的熒光的熒光弛豫時間的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光檢測方法，其特征在于所述求出相位差的工序是，根據(jù)所述累積熒光信號和所述參照信號的相關(guān)值求出所述相位差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光檢測方法，其特征在于所述求出相位差的工序是，用與調(diào)制所述激光的調(diào)制信號相同形狀的信號選配所述累積熒光信號，由此求出相對于該調(diào)制信號的所述累積熒光信號的延遲時間，并根據(jù)該延遲時間求出所述相位差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的熒光檢測方法，其特征在于與所述激光的調(diào)制相對應(yīng)的信號通過接收所述激光的一部分而獲得。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的熒光檢測方法，其特征在于與所述激光的調(diào)制相對應(yīng)的信號是調(diào)制所述激光的調(diào)制信號。
6.一種熒光檢測裝置，接收測量對象物受到激光照射后發(fā)出的熒光，并對此時所得到的熒光信號進(jìn)行信號處理，其特征在于，包括激光光源部，將以特定頻率調(diào)制的激光照射到測量對象物； 受光部，接收所述測量對象物發(fā)出的熒光，輸出脈沖形狀的多個熒光信號； 處理部，利用通過將所述激光照射到測量對象物在所述受光部輸出的熒光信號，求出測量對象物的熒光的熒光弛豫時間；其中，所述處理部包括基準(zhǔn)時間設(shè)定部，設(shè)定與所述頻率相對應(yīng)的周期單位的基準(zhǔn)時間； 脈沖發(fā)生時間獲得部，根據(jù)所述基準(zhǔn)時間，獲得所述脈沖形狀的各熒光信號輸出為止的發(fā)生時間；累積熒光信號生成部，生成表示所述脈沖形狀的熒光信號的發(fā)生頻率和所述脈沖發(fā)生時間的關(guān)系的累積熒光信號；相位差獲得部，將與所述激光的調(diào)制相對應(yīng)的信號作為參照信號，求出該參照信號和所述累積熒光信號的相位差；熒光弛豫時間獲得部，利用在所述相位差獲得部求出的相位差，求出測量對象物的熒光的熒光弛豫時間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熒光檢測裝置，其特征在于所述相位差獲得部是根據(jù)所述累積熒光信號和所述參照信號的相關(guān)值求出所述相位差。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熒光檢測裝置，其特征在于所述相位差獲得部是，用與調(diào)制所述激光的調(diào)制信號相同形狀的信號選配所述累積熒光信號，由此求出相對于該調(diào)制信號的所述累積熒光信號的延遲時間，并根據(jù)該延遲時間求出所述相位差。
9.一種程序，用來使計算機(jī)執(zhí)行在以特定頻率調(diào)制的激光照射到測量對象物時作為測量對象物的熒光的熒光信號所得到的多個脈沖形狀的熒光信號的信號處理，其特征在于， 使計算機(jī)執(zhí)行如下步驟設(shè)定與所述頻率相對應(yīng)的周期單位的基準(zhǔn)時間的步驟；根據(jù)所述基準(zhǔn)時間，獲得所述脈沖形狀的各熒光信號輸出為止的發(fā)生時間的步驟；生成表示所述脈沖形狀的熒光信號的發(fā)生頻率和所述脈沖發(fā)生時間的關(guān)系的累積熒光信號的步驟；將與所述激光的調(diào)制相對應(yīng)的信號作為參照信號，求出該參照信號和所述累積熒光信號的相位差的步驟；利用所述相位差求出測量對象物的熒光的熒光弛豫時間的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的程序，其特征在于所述求出相位差的步驟是根據(jù)所述累積熒光信號和所述參照信號的相關(guān)值求出所述相位差。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的程序，其特征在于所述求出相位差的步驟是，用與調(diào)制所述激光的調(diào)制信號相同形狀的信號選配所述累積熒光信號，由此求出相對于該調(diào)制信號的所述累積熒光信號的延遲時間，并根據(jù)該延遲時間求出所述相位差。
全文摘要
本發(fā)明涉及的熒光檢測方法，包括將以特定頻率調(diào)制的激光照射到測量對象物的工序；接收測量對象物發(fā)出的熒光，輸出脈沖形狀的多個熒光信號的工序；設(shè)定與頻率相對應(yīng)的周期單位的基準(zhǔn)時間的工序；根據(jù)基準(zhǔn)時間，獲得脈沖形狀的各熒光信號輸出為止的發(fā)生時間的工序；生成表示脈沖形狀的熒光信號的發(fā)生頻率和發(fā)生時間的關(guān)系的累積熒光信號的工序；與激光的調(diào)制相對應(yīng)的信號作為參照信號，求出該參照信號和累積熒光信號的相位差的工序；利用相位差求出測量對象物的熒光的熒光弛豫時間的工序。
文檔編號G01N21/64GK102317762SQ20108000769
公開日2012年1月11日 申請日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日
發(fā)明者林弘能 申請人:三井造船株式會社