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利用來自單個發(fā)光粒子的光的檢測的光分析方法和光分析裝置與流程

文檔序號:11734540閱讀:226來源:國知局
利用來自單個發(fā)光粒子的光的檢測的光分析方法和光分析裝置與流程
本發(fā)明涉及一種光分析方法和光分析裝置,能夠使用共焦顯微鏡或多光子顯微鏡的光學系統(tǒng)等能夠檢測來自溶液中的微小區(qū)域的光的光學系統(tǒng),檢測來自分散或溶解在溶液中的原子、分子或它們的聚合體(以下將它們稱為“粒子”)、例如蛋白質、肽、核酸、脂質、糖鏈、氨基酸或它們的聚合體等生物體分子、病毒、細胞等粒子狀的對象物、或非生物學粒子的光,來獲取在分析或解析它們的狀態(tài)(相互作用、結合/離解狀態(tài)等)時有用的信息,更詳細地說,涉及一種能夠使用如上所述的光學系統(tǒng)個別檢測來自單個發(fā)光的粒子的光并進行各種光分析的方法和裝置。此外,在本說明書中,發(fā)光的粒子(以下稱為“發(fā)光粒子”)可以是其自身發(fā)光的粒子、或附加了任意的發(fā)光標識或發(fā)光探針的粒子,從發(fā)光粒子發(fā)出的光可以是熒光、磷光、化學發(fā)光、生物發(fā)光、散射光等。

背景技術:
由于近年來的光測量技術的發(fā)展,使用共焦顯微鏡的光學系統(tǒng)和還能夠進行光子計數(shù)(單光子檢測)的超高靈敏度的光檢測技術,能夠檢測/測量單光子或熒光單分子水平的微弱光。因此,提出了各種使用這樣的微弱光的測量技術對生物體分子等的特性、分子間相互作用、或結合/離解反應進行檢測的裝置或方法。例如,在熒光相關光譜分析(FluorescenceCorrelationSpectroscopy:FCS。例如參照專利文獻1-3、非專利文獻1-3)中,利用激光共焦顯微鏡的光學系統(tǒng)和光子計數(shù)技術,測量來自出入樣本溶液中的微小區(qū)域(被稱為顯微鏡的激光會聚到的焦點區(qū)域-共焦區(qū)組織)內(nèi)的熒光分子或被熒光標識的分子(熒光分子等)的熒光強度,根據(jù)由測量得到的該熒光強度的自相關函數(shù)的值所確定的在微小區(qū)域內(nèi)的熒光分子等的平均滯留時間(平移擴散時間)和滯留分子的個數(shù)的平均值,獲取熒光分子等的運動的速度或大小、濃度之類的信息,或檢測分子的構造或大小的變化、分子的結合/離解反應或分散/聚合之類的各種現(xiàn)象。另外,在熒光強度分布分析(Fluorescence-IntensityDistributionAnalysis:FIDA。例如專利文獻4、非專利文獻4)、光子計數(shù)直方圖(PhotonCountingHistogram:PCH。例如專利文獻5)中,生成與FCS同樣地測量出的出入共焦區(qū)組織內(nèi)的熒光分子等的熒光強度的直方圖,使統(tǒng)計性的模型公式擬合該直方圖的分布,由此估算熒光分子等的固有的亮度的平均值和滯留在共焦區(qū)組織內(nèi)的分子的個數(shù)的平均值,根據(jù)這些信息估計分子的構造或大小的變化、結合/離解狀態(tài)、分散/聚合狀態(tài)等。另外,除此以外,在專利文獻6、7中,提出了根據(jù)利用共焦顯微鏡的光學系統(tǒng)測量出的樣本溶液的熒光信號的時間經(jīng)過來檢測熒光性物質的方法。專利文獻8提出了一種信號運算處理技術,其用于使用光子計數(shù)技術測量來自流通于流式細胞儀的熒光微粒子或固定在基板上的熒光微粒子的微弱光,來檢測流體中或基板上的熒光微粒子的存在。特別是,根據(jù)FCS、FIDA等使用了利用共焦顯微鏡的光學系統(tǒng)和光子計數(shù)技術進行微小區(qū)域的熒光測量的技術的方法,進行測量所需要的樣本與以前相比可以是極低濃度且極微量(在一次測量中使用的量至多為幾十μL左右),測量時間也大幅縮短(在一次測量中反復多次進行秒級時間的測量)。因而,期待這些技術特別是在對醫(yī)學、生物學的研究開發(fā)領域中經(jīng)常使用的稀少或昂貴的樣本進行分析的情況下,或在疾病的臨床診斷、生理活性物質的篩選等檢測體數(shù)多的情況下,成為與以前的生物化學方法相比能夠廉價或迅速地執(zhí)行實驗或檢查的強力工具。專利文獻1:日本特開2005-098876專利文獻2:日本特開2008-292371專利文獻3:日本特開2009-281831專利文獻4:特許第4023523號專利文獻5:國際公開2008-080417專利文獻6:日本特開2007-20565專利文獻7:日本特開2008-116440專利文獻8:日本特開平4-337446號公報非專利文獻1:金城政孝、蛋白質核酸酶Vol.44、No.9、1431-1438頁1999年非專利文獻2:F.J.Meyer-Alms、熒光相關譜(FluorescenceCorrelationSpectroscopy)、R.Rigler編、Springer、柏林、2000年、204-224頁非專利文獻3:加藤則子及其他4名、遺傳醫(yī)學、Vol.6、No.2、271-277頁非專利文獻4:卡斯柯(Kask)及其他3名、美國科學學院紀要、1999年、96卷、13756-13761頁(P.Kask,K.Palo,D.Ullmann,K.GallPNAS96,13756-13761(1999))

技術實現(xiàn)要素:
發(fā)明要解決的問題在上述的FCS、FIDA等使用了共焦顯微鏡的光學系統(tǒng)和光子計數(shù)技術的光學分析技術中,所測量的光是從熒光單分子或多分子發(fā)出的光,但在該光的分析中,執(zhí)行時序地測量出的熒光強度數(shù)據(jù)的自相關函數(shù)的運算或對直方圖擬合之類的熒光強度的波動的計算等統(tǒng)計性的處理,并非個別地參照或分析來自各個熒光分子等的光的信號。即,在這些光分析技術中,對來自多個熒光分子等的光的信號統(tǒng)計性地進行處理,針對熒光分子等檢測統(tǒng)計平均性的特性。因而,為了在這些光分析技術中得到統(tǒng)計上有意義的結果,需要樣本溶液中的作為觀測對象的熒光分子等的濃度或數(shù)密度在平衡狀態(tài)下為在一次的秒級長度的測量時間內(nèi)能夠進行統(tǒng)計性的處理的個數(shù)的熒光分子等出入微小區(qū)域內(nèi)的水平,優(yōu)選的是在微小區(qū)域內(nèi)始終存在一個左右的熒光分子等的水平。實際上,共焦區(qū)組織的體積為1fL左右,因此,在上述的光分析技術中使用的樣本溶液的熒光分子等的濃度典型的是1nM左右或其以上,在大幅低于1nM時,產(chǎn)生在共焦區(qū)組織內(nèi)不存在熒光分子等的時間而無法得到統(tǒng)計上有意義的分析結果。另一方面,在專利文獻6~8所記載的熒光分子等的檢測方法中,不包括熒光強度的波動的統(tǒng)計性的運算處理,即使樣本溶液中的熒光分子等小于1nM也能夠檢測熒光分子等,但無法定量地計算在溶液中隨機運動的熒光分子等的濃度或數(shù)密度。因此,本申請的申請人在日本特愿2010-044714和PCT/JP2011/53481中,提出了基于以下的新原理的光分析技術,能夠定量地觀測作為觀測對象的發(fā)光粒子的濃度或數(shù)密度低于利用FCS、FIDA等包含統(tǒng)計性處理的光分析技術進行處理的水平的樣本溶液中的發(fā)光粒子的狀態(tài)或特性。在所述新的光分析技術中,如果清楚地進行描述,則與FCS、FIDA等同樣地,在使用共焦顯微鏡或多光子顯微鏡的光學系統(tǒng)等能夠檢測來自溶液中的微小區(qū)域的光的光學系統(tǒng)的情況下,一邊使作為光的檢測區(qū)域的微小區(qū)域(以下稱為“光檢測區(qū)域”)的位置在樣本溶液中移動、即一邊通過光檢測區(qū)域對樣本溶液內(nèi)進行掃描,一邊在光檢測區(qū)域包含在樣本溶液中分散且隨機運動的發(fā)光粒子時檢測從該發(fā)光粒子發(fā)出的光,由此,能夠對樣本溶液中的發(fā)光粒子逐個地進行個別檢測,來獲取與發(fā)光粒子的計數(shù)、樣本溶液中的發(fā)光粒子的濃度或數(shù)密度有關的信息。根據(jù)該新的光分析技術(以下稱為“掃描分子計數(shù)法”),與FCS、FIDA等光分析技術同樣地,進行測量所需要的樣本可以是微量的(例如幾十μL左右),另外,測量時間短,并且與FCS、FIDA等光分析技術的情況相比,能夠檢測更低的濃度或數(shù)密度的發(fā)光粒子的存在,并定量地檢測其濃度、數(shù)密度或其它特性。另外,在通過上述的“掃描分子計數(shù)法”個別地檢測樣本溶液中的發(fā)光粒子來確定濃度或其它特性的情況下,優(yōu)選對達到其結果所要求的精度的個數(shù)的發(fā)光粒子進行檢測。例如在通過掃描分子計數(shù)法確定樣本溶液中的發(fā)光粒子的濃度時,進行以下處理:對個別檢測出的發(fā)光粒子的個數(shù)進行計數(shù),將該計數(shù)數(shù)除以在測量時間(執(zhí)行光的檢測的時間)中的光檢測區(qū)域的通過區(qū)域的總體積。在這種情況下,發(fā)光粒子隨機地分散在樣本溶液中,因此為了高精度地確定濃度,而需要發(fā)光粒子的計數(shù)數(shù)達到足夠的個數(shù)以使其偏差變小。樣本溶液中的發(fā)光粒子的濃度越高,在短的時間內(nèi)發(fā)光粒子的計數(shù)數(shù)越多,因此發(fā)光粒子的濃度越高,提供所要求的精度的個數(shù)的發(fā)光粒子檢測的測量時間變得越短。換句話說,在通過“掃描分子計數(shù)法”確定樣本溶液中的發(fā)光粒子的濃度或其它特性的情況下,依賴于發(fā)光粒子的濃度而所需要的測量時間不同。然而,在作為觀測對象的發(fā)光粒子在樣本溶液中的濃度未知的情況下,提供所要求的精度的個數(shù)的發(fā)光粒子檢測所需要的測量時間是不清楚的,因此將測量時間設定成在發(fā)光粒子的濃度低的情況下也能夠進行提供所要求的精度的個數(shù)的發(fā)光粒子的檢測。在這種情況下,關于發(fā)光粒子的濃度高的樣本溶液,存在導致測量時間超過需要地變長的情況。另外,當不依據(jù)發(fā)光粒子的濃度而以相同的測量時間進行發(fā)光粒子的檢測時,可能發(fā)生以下情況:在發(fā)光粒子的濃度高的情況下,結果的偏差小,但是在發(fā)光粒子的濃度低的情況下,結果的偏差變大。這樣,本發(fā)明的一個課題在于提供一種在上述的“掃描分子計數(shù)法”中能夠在盡可能短的期間內(nèi)結束達到結果所要求的精度的個數(shù)的發(fā)光粒子的檢測的新方法和裝置。另外,本發(fā)明的另一個課題在于提供一種在上述的“掃描分子計數(shù)法”中不依賴作為觀測對象的發(fā)光粒子的濃度而將結果的偏差抑制得小的新方法和裝置。并且,本發(fā)明的另一個課題在于提供一種在上述的“掃描分子計數(shù)法”中能夠根據(jù)作為觀測對象的發(fā)光粒子的濃度使測量時間最優(yōu)化的新方法和裝置。用于解決問題的方案根據(jù)本發(fā)明,通過以下的方法來達成上述的課題,該方法是使用共焦顯微鏡或多光子顯微鏡的光學系統(tǒng)來檢測來自在樣本溶液中分散且隨機運動的發(fā)光粒子的光并進行分析的方法,其特征在于,包括以下步驟:光檢測區(qū)域移動步驟,通過變更光學系統(tǒng)的光路來使光學系統(tǒng)的光檢測區(qū)域的位置在樣本溶液內(nèi)移動;光檢測步驟,一邊使光檢測區(qū)域的位置在樣本溶液內(nèi)移動一邊檢測來自光檢測區(qū)域的光;以及發(fā)光粒子檢測步驟,根據(jù)所檢測到的光,個別地檢測來自各個發(fā)光粒子的信號,其中,重復進行上述三個步驟直到來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)為止,根據(jù)來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)所需要的時間,來確定樣本溶液中的發(fā)光粒子的濃度。在所述本發(fā)明的結構中,“在樣本溶液中分散且隨機運動的”發(fā)光粒子是指在樣本溶液中分散或溶解的原子、分子或它們的聚合體等發(fā)出光的粒子,只要是不固定在基板等上而自由地在溶液中進行布朗運動的粒子,則可以是任意的粒子。發(fā)光粒子典型的是熒光性粒子,但也可以是通過磷光、化學發(fā)光、生物發(fā)光、光散射等來發(fā)出光的粒子。共焦顯微鏡或多光子顯微鏡的光學系統(tǒng)的“光檢測區(qū)域”是指這些顯微鏡中檢測光的微小區(qū)域,在從物鏡提供照明光的情況下,相當于該照明光會聚到的區(qū)域(在共焦顯微鏡中,特別地根據(jù)物鏡和針孔之間的位置關系來確定。在發(fā)光粒子是沒有照明光而發(fā)光的情況下,例如通過化學發(fā)光或生物發(fā)光來發(fā)光的粒子的情況下,在顯微鏡中不需要照明光。)。此外,在本說明書中,在稱為“信號”的情況下,只要沒有特別限定,是指表示來自發(fā)光粒子的光的信號。如從上述理解的那樣,在作為本發(fā)明的基本結構的掃描分子計數(shù)法中,首先,一邊在使光檢測區(qū)域的位置在樣本溶液內(nèi)移動、即一邊通過光檢測區(qū)域對樣本溶液內(nèi)進行掃描,一邊依次進行光的檢測。這樣,可以期待在移動的光檢測區(qū)域包含了隨機運動的發(fā)光粒子時檢測到來自發(fā)光粒子的光,由此檢測出一個發(fā)光粒子的存在。因而,在依次檢測出的光中個別地檢測來自發(fā)光粒子的光的信號,由此逐個地個別地依次檢測粒子的存在,能夠獲取與粒子在溶液內(nèi)的狀態(tài)有關的各種信息。在不依據(jù)樣本溶液中的發(fā)光粒子的濃度而在某固定的測量時間內(nèi)執(zhí)行所述一系列的步驟、即光檢測區(qū)域移動步驟、光檢測步驟以及發(fā)光粒子檢測步驟的情況下,如上所述那樣根據(jù)發(fā)光粒子的濃度的不同而發(fā)光粒子的檢測數(shù)的偏差不同,并且在發(fā)光粒子的濃度高時,有可能測量時間超過需要地變長,在發(fā)光粒子的濃度低時,有可能無法達成達到測量所要求的精度的個數(shù)的發(fā)光粒子的檢測。因此,在本發(fā)明的方法中,不是在某固定的測量時間內(nèi)執(zhí)行光檢測區(qū)域移動步驟、光檢測步驟以及發(fā)光粒子檢測步驟,而是如上述那樣重復進行以上步驟直到來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)為止。然后,計量檢測到預先決定的個數(shù)的發(fā)光粒子為止所需要的時間,根據(jù)來自所述發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)所需要的時間來確定樣本溶液中的發(fā)光粒子的濃度。根據(jù)所述結構,發(fā)光粒子的濃度越高,發(fā)光粒子的檢測數(shù)在越短的時間內(nèi)達到預先決定的個數(shù),因此針對發(fā)光粒子的濃度高的樣本溶液期待縮短測量時間,針對發(fā)光粒子的濃度低的樣本溶液花費足夠的時間執(zhí)行測量。即,根據(jù)上述結構,能夠根據(jù)發(fā)光粒子的濃度使測量時間最優(yōu)化。另外,如果事先將預先決定的個數(shù)設定為達到結果所要求的精度的個數(shù),則能夠將針對發(fā)光粒子的濃度低的樣本溶液的檢測預先決定的個數(shù)的發(fā)光粒子所需要的時間或基于其導出的任意的結果的偏差抑制得小,從而滿足結果的精度。在上述的本發(fā)明的方法的結構中,發(fā)光粒子的濃度被反映為來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)所需要的時間,因此應該理解到能夠根據(jù)來自所述發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)所需要的時間來確定發(fā)光粒子的濃度。具體地說,可以使用來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)所需要的時間的任意的函數(shù)來計算發(fā)光粒子的濃度。例如根據(jù)發(fā)光粒子的檢測數(shù)(即,預先決定的個數(shù))以及來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)所需要的時間而確定的發(fā)光粒子的檢測速度(每單位時間的檢測數(shù))與發(fā)光粒子的濃度成比例,因此被有利地使用。另外,如從后述的實施方式一欄的說明中理解的那樣,在光檢測區(qū)域移動步驟和光檢測步驟中檢測來自樣本溶液的光并根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)在發(fā)光粒子檢測步驟中檢測發(fā)光粒子的存在的上述的一系列的步驟中,需要進行從所得到的數(shù)據(jù)中去除噪聲來確定發(fā)光粒子的信號的處理。能夠通過下面的方法達成所述處理,即在某固定的測量時間內(nèi)進行光的檢測時,在所述固定的測量時間內(nèi)的光的檢測完成之后,將所得到的數(shù)據(jù)統(tǒng)一進行分析。然而,執(zhí)行發(fā)光粒子的檢測直到來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)為止的情況下,需要在光檢測區(qū)域移動步驟和光檢測步驟的中途檢測來自發(fā)光粒子的信號。因此,在上述的本發(fā)明的方法的結構中,可以在來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)為止的期間內(nèi)按每個規(guī)定的時間間隔重復進行光檢測區(qū)域移動步驟、光檢測步驟以及發(fā)光粒子檢測步驟。對于所述規(guī)定的時間間隔,可以是固定的,還可以在來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)為止的期間內(nèi),根據(jù)到當時為止的發(fā)光粒子的檢測數(shù)進行修正。特別是在后者的情況下,能夠在實際開始測量之后根據(jù)樣本溶液中的發(fā)光粒子的檢測狀況來調整重復上述一系列的步驟時的規(guī)定的時間間隔,能夠進一步提高測量時間的最優(yōu)化。并且,作為上述的本發(fā)明的方法的一個實施方式,可以是在來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)為止的期間內(nèi),執(zhí)行根據(jù)到當時為止的發(fā)光粒子的檢測數(shù)來估計來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)所需要的時間的步驟。具體地說,例如在檢測開始之后,能夠根據(jù)檢測開始后的經(jīng)過時間和到當時為止的發(fā)光粒子的檢測數(shù)來確定發(fā)光粒子的檢測速度,根據(jù)所述發(fā)光粒子的檢測速度估計來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)所需要的時間。根據(jù)所述結構,能夠預測測量時間何時結束,對于實驗者來說是便利的信息。另外,關于上述的本發(fā)明的結構中的光檢測區(qū)域的位置移動,可以根據(jù)發(fā)光粒子的特性或樣本溶液中的濃度適當變更樣本溶液內(nèi)的光檢測區(qū)域的位置的移動速度。特別是當光檢測區(qū)域的移動速度變快時,從一個發(fā)光粒子獲得的光量減少,因此優(yōu)選的是適當?shù)刈兏鈾z測區(qū)域的移動速度以能夠高精度或高靈敏度地測量來自一個發(fā)光粒子的光。并且,關于上述的光檢測區(qū)域的位置的移動,優(yōu)選的是將樣本溶液內(nèi)的光檢測區(qū)域的位置的移動速度設定得比發(fā)光粒子的擴散移動速度(由布朗運動所造成的粒子的平均移動速度)高。如上述說明的那樣,在本發(fā)明的方法中,對從光檢測區(qū)域所包含的一個發(fā)光粒子發(fā)出的光進行檢測,來個別檢測發(fā)光粒子。然而,發(fā)光粒子由于在溶液中進行布朗運動而隨機地移動,在多次出入光檢測區(qū)域的情況下,有可能從一個發(fā)光粒子多次檢測到(表示該發(fā)光粒子的存在的)信號,難以使檢測出的信號與一個發(fā)光粒子的存在對應起來。因此,如上述那樣,將光檢測區(qū)域的移動速度設定得比發(fā)光粒子的擴散移動速度高,由此能夠使一個發(fā)光粒子對應一個信號。此外,擴散移動速度因發(fā)光粒子的不同而變化,因此如上所述,優(yōu)選的是根據(jù)發(fā)光粒子的特性適當?shù)刈兏鈾z測區(qū)域的移動速度??梢酝ㄟ^任意的方式進行光學系統(tǒng)的光路的變更以移動光檢測區(qū)域的位置。例如可以使用在激光掃描型光學顯微鏡中所采用的檢電鏡(Galvano-mirror)變更光路,來變更光檢測區(qū)域的位置??梢匀我獾卦O定光檢測區(qū)域的位置的移動路徑,例如能夠從圓形、橢圓形、矩形、直線以及曲線中選擇即可。此外,在本發(fā)明中,構成為變更光學系統(tǒng)的光路來使光檢測區(qū)域的位置移動,由此光檢測區(qū)域的移動迅速,并且在樣本溶液中實質上不發(fā)生機械振動、流體動力的作用,因此樣本溶液中的發(fā)光粒子不會受到力學作用的影響而能夠在(沒有偽像(artifact)的狀態(tài)且)穩(wěn)定的狀態(tài)下進行光的測量(例如在使樣本發(fā)生流動的情況下,難以始終賦予一樣的流速,并且裝置結構復雜,另外所需要的樣本量大幅增加,并且由于流動所造成的流體動力的作用而在溶液中的發(fā)光粒子或其它物質有可能發(fā)生改質或改性。)。而且,不需要使樣本溶液流通的結構,因此能夠與FCS等的情況同樣地以微量(1~幾十μL左右)的樣本溶液進行測量和分析。通過新的光分析裝置來實現(xiàn)上述的本發(fā)明的方法,該光分析裝置能夠一邊使光檢測區(qū)域的位置在樣本溶液內(nèi)移動,一邊檢測各個發(fā)光粒子的光。這樣,在本發(fā)明的另一個方式中,通過下面的光分析裝置達成上述的本發(fā)明的課題,該光分析裝置使用共焦顯微鏡或多光子顯微鏡的光學系統(tǒng)檢測來自在樣本溶液中分散且隨機運動的發(fā)光粒子的光,該光分析裝置的特征在于,包括:光檢測區(qū)域移動部,其通過變更顯微鏡的光學系統(tǒng)的光路來使光學系統(tǒng)的光檢測區(qū)域的位置在樣本溶液內(nèi)移動;光檢測部,其檢測來自光檢測區(qū)域的光;以及信號處理部,其對來自一邊使光檢測區(qū)域的位置在樣本溶液內(nèi)移動一邊由光檢測部檢測出的各個發(fā)光粒子的信號個別地進行檢測,其中,重復進行利用光檢測區(qū)域移動部的光學系統(tǒng)的光檢測區(qū)域的位置的移動、利用光檢測部的對來自光檢測區(qū)域的光的檢測以及利用信號處理部的對來自發(fā)光粒子的信號的檢測,直到信號處理部所檢測出的來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)為止,根據(jù)來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)所需要的時間來確定樣本溶液中的發(fā)光粒子的濃度。在上述的本發(fā)明的裝置中,也可以根據(jù)發(fā)光粒子的檢測速度來確定發(fā)光粒子的濃度,該檢測速度是根據(jù)來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)所需要的時間而確定的。另外,上述的本發(fā)明的裝置可以構成為在來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)為止的期間內(nèi),按每個規(guī)定的時間間隔重復進行利用光檢測區(qū)域移動部的光學系統(tǒng)的光檢測區(qū)域的位置的移動、利用光檢測部的對來自光檢測區(qū)域的光的檢測以及利用信號處理部的對來自發(fā)光粒子的信號的檢測。規(guī)定的時間間隔可以是任意固定的時間間隔,或者可以設置在來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)為止的期間內(nèi)根據(jù)到當時為止的發(fā)光粒子的檢測數(shù)來修正規(guī)定的時間間隔的單元,來提高規(guī)定的時間間隔和測量時間的最優(yōu)化。并且,在上述的本發(fā)明的裝置中,可以設置在來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)為止的期間內(nèi)根據(jù)到當時為止的發(fā)光粒子的檢測數(shù)來估計來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)所需要的時間的單元,實驗者能夠獲知發(fā)光粒子的檢測結束的時間。特別地,為此,在本發(fā)明的裝置中,可以設置測量結束時間顯示部和/或發(fā)光粒子檢測數(shù)顯示部,該測量結束時間顯示部顯示根據(jù)在來自發(fā)光粒子的信號的檢測開始之后由信號處理部所檢測出的來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)而估計出的、來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)為止的時間,該發(fā)光粒子檢測數(shù)顯示部顯示在來自發(fā)光粒子的信號的檢測開始之后由信號處理部所檢測出的來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù),根據(jù)所述結構,實驗者能夠預計到發(fā)光粒子的檢測結束為止的時間,因此是有利的。此外,在本發(fā)明的上述裝置中也優(yōu)選為以規(guī)定的速度或比發(fā)光粒子的擴散移動速度快的速度進行利用光檢測區(qū)域移動部的光檢測區(qū)域的位置的移動,可以任意地設定光檢測區(qū)域的位置的移動速度。本發(fā)明的光分析技術典型地用于分析或解析蛋白質、肽、核酸、脂質、糖鏈、氨基酸或它們的聚合體等生物體分子、病毒、細胞等粒子狀的生物學對象物在溶液中的狀態(tài)的用途,但是也可以用于分析或解析非生物學粒子(例如原子、分子、膠束(micelles)、金屬膠體等)在溶液中的狀態(tài),應該理解到這種情況也屬于本發(fā)明的范圍。發(fā)明的效果總而言之,根據(jù)本發(fā)明,在共焦顯微鏡或多光子顯微鏡中利用其光檢測區(qū)域在樣本溶液中進行掃描來個別地檢測發(fā)光粒子的存在的掃描分子計數(shù)法中,能夠根據(jù)樣本溶液中的發(fā)光粒子的濃度使測量時間最優(yōu)化。特別地通過將來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)應該達到的預先決定的個數(shù)與任意的實驗或計量相應地設定為達成其結果所要求的精度的個數(shù),期待在發(fā)光粒子的濃度未知的情況下,不依據(jù)實際的濃度,也能夠得到高精度的檢測結果。另外,根據(jù)所述特征,與在某固定的測量時間內(nèi)進行光的檢測以及發(fā)光粒子的檢測的情況相比,能夠期待通過更少的反復試驗得到高精度的結果,并能夠期待進行實驗或計量所需要的工時、勞力、時間和/或費用的減少。此外,在本發(fā)明中,由于個別地檢測發(fā)光粒子并確定其濃度,因此即使是在樣本溶液中濃度相對較低且其光在以前的方法中埋沒于來自其它的發(fā)光粒子的光的發(fā)光粒子,也能夠檢測出,能夠觀測其存在。還期待將所述特征應用于反應率比較低的反應的產(chǎn)物、數(shù)量相對較少的中間產(chǎn)物的檢測。本發(fā)明的其它目的以及優(yōu)點通過以下的本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的說明將變得清楚。附圖說明圖1的(A)是實現(xiàn)本發(fā)明的光分析技術的光分析裝置的內(nèi)部構造的示意圖。圖1的(B)是共焦區(qū)組織(共焦顯微鏡的觀察區(qū)域)的示意圖。圖1的(C)是變更反射鏡7的朝向使光檢測區(qū)域的位置在樣本溶液內(nèi)移動的機構的示意圖。圖2的(A)、(B)分別是說明構成本發(fā)明的光分析技術的一部分的掃描分子計數(shù)法中的光檢測的原理的示意圖和所測量的光強度的時間變化的示意圖。圖3是說明本發(fā)明的原理的圖,示出了針對某樣本溶液通過掃描分子計數(shù)法獲得的按時間序列的光強度數(shù)據(jù)(光強度的時間變化)。(A)示意性地示出了樣本溶液中的發(fā)光粒子的濃度低的情況下的光強度數(shù)據(jù),(B)示出了樣本溶液中的發(fā)光粒子的濃度高的情況下的光強度數(shù)據(jù)。圖3的(C)是示意性地表示光檢測區(qū)域CV的通過區(qū)域的圖。圖4是以流程圖的形式表示本發(fā)明的光分析技術中的處理過程的一個實施方式的圖。圖5是以流程圖的形式表示在圖4或圖8的流程圖中的步驟30中執(zhí)行的依照掃描分子計數(shù)法按每個解析時間間隔t執(zhí)行的處理過程的例子的圖。圖6的(A)、(B)分別是表示在發(fā)光粒子一邊進行布朗運動一邊橫穿光檢測區(qū)域時以及在由于以比發(fā)光粒子的擴散移動速度快的速度使樣本溶液內(nèi)的光檢測區(qū)域的位置移動而發(fā)光粒子橫穿光檢測區(qū)域時的粒子的運動方式的模型圖。圖6的(C)是說明用于依照掃描分子計數(shù)法根據(jù)所測量的時序光強度數(shù)據(jù)(光子計數(shù)的時間變化)檢測發(fā)光粒子的存在的圖5所記載的處理步驟中的檢測信號的信號處理過程的例子的圖。圖7示出了所測量的光子計數(shù)數(shù)據(jù)的實測例子(直方圖表)、對數(shù)據(jù)進行平滑處理而得到的曲線(虛線)以及在脈沖存在區(qū)域中擬合的高斯函數(shù)(實線)。在圖中,附加為“噪聲”的信號作為由噪聲或異物造成的信號而被忽略。圖8的(A)是以流程圖的形式表示本發(fā)明的光分析技術中的處理過程的另一個實施方式的圖。圖8的(B)是以流程圖的形式表示在圖8的(A)的步驟20’中執(zhí)行的解析時間間隔t的設定以及修正處理的例子的圖。圖9的(A)示出了依照掃描分子計數(shù)法針對分別包含100fM、1pM、10pM的熒光色素ATTO633的各個樣本溶液執(zhí)行的五次嘗試性實驗中所檢測出的發(fā)光粒子的個數(shù)的偏差(CV值)的時間變化。圖9的(B)示出了圖9的(A)的針對各樣本溶液的五次嘗試性實驗中的、按各發(fā)光粒子的檢測數(shù)進行檢測所需要的測量時間的偏差(粒子檢測時間的CV值)相對于發(fā)光粒子的檢測數(shù)的變化。圖10示出了相對于樣本溶液中的發(fā)光粒子(熒光色素ATTO633)的濃度通過掃描分子計數(shù)法檢測出的發(fā)光粒子的檢測速度的變化的實驗例。圖11是在以往的計算熒光強度的波動的光分析技術中所得到的光子計數(shù)(光強度)的時間變化的例子,(A)是樣本內(nèi)的粒子的濃度為能夠提供足夠的測量精度的程度的情況,(B)是樣本內(nèi)的粒子的濃度相比于(A)的情況大幅降低的情況。附圖標記說明1:光分析裝置(共焦顯微鏡);2:光源;3:單模光纖(single-modeopticalfiber);4:準直透鏡;5:分色鏡;6、7、11:反射鏡;8:物鏡;9:微板;10:皿(樣本溶液容器);12:聚光鏡(condenserlens);13:針孔;14:屏蔽濾波器;14a:檢測光用分色鏡;15:多模光纖(multi-modeopticalfiber);16:光檢測器;17:反射鏡偏轉器;17a:臺位置變更裝置;18:計算機。具體實施方式下面,詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。光分析裝置的結構本發(fā)明的光分析技術能夠通過如下的光分析裝置來實現(xiàn):在基本結構中,如圖1的(A)示意性地例示那樣,組合能夠執(zhí)行FCS、FIDA等的共焦顯微鏡的光學系統(tǒng)和光檢測器而成。參照圖1的(A),光分析裝置1由光學系統(tǒng)2~17以及用于控制光學系統(tǒng)的各部分的動作并且獲取并解析數(shù)據(jù)的計算機18構成。光分析裝置1的光學系統(tǒng)可以與普通的共焦顯微鏡的光學系統(tǒng)相同,在此,使從光源2發(fā)射并在單模光纖3內(nèi)傳播的激光(Ex)在光纖的出射端成為以由固有的NA決定的角度發(fā)散的光而被發(fā)射,通過準直器4成為平行光,被分色鏡5、反射鏡6、7反射,入射到物鏡8。典型的是在物鏡8的上方配置有微板9,該微板9排列有注入了1μL~幾十μL的樣本溶液的樣本容器或皿10,從物鏡8射出的激光在樣本容器或皿10內(nèi)的樣本溶液中形成焦點,形成光強度強的區(qū)域(激勵區(qū)域)。在樣本溶液中分散或溶解有作為觀測對象物的發(fā)光粒子、典型的是附加有熒光色素等發(fā)光標識的分子,當發(fā)光粒子進入到激勵區(qū)域時,在其間發(fā)光粒子被激勵而釋放出光。所釋放的光(Em)通過物鏡8、分色鏡5,被反射鏡11反射而在聚光鏡12聚光,通過針孔13。此外,如本領域技術人員所了解的那樣,針孔13配置在與物鏡8的焦點位置共軛的位置,由此僅從如圖1的(B)示意性地表示的激光的焦點區(qū)域、即激勵區(qū)域內(nèi)發(fā)出的光通過針孔13,來自焦點面以外的光被遮斷。圖1的(B)所例示的激光的焦點區(qū)域通常是具有1fL~10fL左右的有效體積的本光分析裝置中的光檢測區(qū)域,被稱為共焦區(qū)組織。在共焦區(qū)組織中,典型的是光強度以區(qū)域中心為頂點的高斯型分布或洛侖茲型分布,其有效體積是以光強度為1/e2的面為邊界的大致橢圓球體的體積。這樣,通過了針孔13的光經(jīng)過分色鏡14a后透過屏蔽濾波器14(在此,只選擇特定波長頻帶的光成分。),被導入到多模光纖15,到達對應的光檢測器16,在被轉換成按時間序列的電信號之后輸入到計算機18,以后面說明的方式進行用于光分析的處理。作為光檢測器16,優(yōu)選的是使用能夠在光子計數(shù)中使用的超高靈敏度的光檢測器,由此,能夠檢測來自一個發(fā)光粒子的光、例如來自一個或多個熒光色素分子的微弱光。另外,在上述的光分析裝置的光學系統(tǒng)中,還設置有用于變更光學系統(tǒng)的光路來通過光檢測區(qū)域掃描樣本溶液內(nèi)、即使焦點區(qū)域(即,光檢測區(qū)域)的位置在樣本溶液內(nèi)移動的機構。作為所述的用于使光檢測區(qū)域的位置移動的機構,例如圖1的(C)示意性地例示的那樣,可以采用變更反射鏡7的朝向的反射鏡偏轉器17。所述反射鏡偏轉器17可以與在通常的激光掃描型顯微鏡中裝備的檢電鏡裝置相同。另外,為了實現(xiàn)所期望的光檢測區(qū)域的位置的移動圖案,在計算機18的控制下與光檢測器16所進行的光檢測協(xié)調地驅動反射鏡偏轉器17。可以從圓形、橢圓形、矩形、直線、曲線或它們的組合中任意地選擇光檢測區(qū)域的位置的移動軌跡(可以設為在計算機18中的程序中能夠選擇各種移動圖案。)。此外,雖然沒有圖示,但也可以通過使物鏡8上下移動來使光檢測區(qū)域的位置在上下方向上移動。如上所述,根據(jù)不是移動樣本溶液而是變更光學系統(tǒng)的光路來使光檢測區(qū)域的位置移動的結構,在樣本溶液內(nèi)不會實質地產(chǎn)生機械振動、流體動力的作用,能夠排除力學作用對觀測對象物的影響,實現(xiàn)穩(wěn)定的測量。此外,作為追加的結構,可以在顯微鏡的臺(未圖示)設置用于移動微板9的水平方向位置以變更所觀察的皿10的臺位置變更裝置17a。可以由計算機18控制臺位置變更裝置17a的動作。在發(fā)光粒子通過多光子吸收而發(fā)光的情況下,上述光學系統(tǒng)被用作多光子顯微鏡。在這種情況下,只在激勵光的焦點區(qū)域(光檢測區(qū)域)釋放光,因此可以去除針孔13。在發(fā)光粒子通過磷光或散射而發(fā)光的情況下,能夠直接使用上述的共焦顯微鏡的光學系統(tǒng)。另外,在發(fā)光粒子不通過激勵光而通過化學發(fā)光、生物發(fā)光現(xiàn)象發(fā)光的情況下,可以省略用于生成激勵光的光學系統(tǒng)2~5。并且,可以在光分析裝置1中如圖示那樣設置多個激勵光源2,可以設為能夠根據(jù)激勵發(fā)光粒子的光的波長而適當?shù)剡x擇激勵光的波長。同樣地,也可以具備多個光檢測器16,在樣本中包含有波長不同的多種發(fā)光粒子的情況下,可以設為能夠根據(jù)波長分別檢測來自它們的光。本發(fā)明的原理如“發(fā)明內(nèi)容”一欄所記載的那樣,如果清楚地進行描述,則本發(fā)明的方法如下,即,“掃描分子計數(shù)法”通過如上所述的共焦顯微鏡(或多光子顯微鏡)逐個地檢測來自發(fā)光粒子的光,在該“掃描分子計數(shù)法”中,重復進行光檢測區(qū)域的移動、光的檢測以及發(fā)光粒子的檢測直到來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)為止,根據(jù)來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)所需要的時間來確定樣本溶液中的發(fā)光粒子的濃度。下面,針對掃描分子計數(shù)法以及本發(fā)明的確定發(fā)光粒子濃度的原理進行說明。1.掃描分子計數(shù)法的原理FCS、FIDA等光譜分析技術與現(xiàn)有的生物化學的分析技術相比,其優(yōu)點在于所需要的樣本量極少且能夠迅速地執(zhí)行檢查。然而,在FCS、FIDA等光譜分析技術中,在原理上,根據(jù)熒光強度的波動來估算發(fā)光粒子的濃度、特性,因此為了得到高精度的測量結果,要求如圖11的(A)示意性地描繪的那樣樣本溶液中的發(fā)光粒子的濃度或數(shù)密度為在測量熒光強度的過程中在光檢測區(qū)域CV內(nèi)始終存在一個左右的發(fā)光粒子的水平,如該圖的右側所示那樣在計量時間中始終檢測到有意義的光強度(光子計數(shù))。如果發(fā)光粒子的濃度或數(shù)密度低于此水平,則例如圖11的(B)所描繪的那樣,在發(fā)光粒子為只是偶爾進入到光檢測區(qū)域CV內(nèi)的水平的情況下,如該圖的右側所例示的那樣,只在測量時間的一部分出現(xiàn)有意義的光強度的信號(光子計數(shù)),難以高精度地估算出光強度的波動。另外,與在測量中在光檢測區(qū)域內(nèi)始終存在一個左右的發(fā)光粒子的水平相比發(fā)光粒子的濃度大幅降低的情況下,在光強度的波動的運算中,容易受到背景的影響,為了得到足夠進行運算的量的有意義的光強度數(shù)據(jù)而測量時間變長。因此,本申請的申請人在日本特愿2010-044714和PCT/JP2011/53481中,提出了基于新原理的“掃描分子計數(shù)法”,即使發(fā)光粒子的濃度低于如上所述的在FCS、FIDA等光譜分析技術中要求的水平的情況下,也能夠檢測發(fā)光粒子的數(shù)密度或濃度等特性。作為在掃描分子計數(shù)法中執(zhí)行的處理,如果清楚地描述,則驅動用于使光檢測區(qū)域的位置移動的機構(反射鏡偏轉器17)來變更光路,如圖2示意性地描述的那樣,一邊使光檢測區(qū)域CV的位置在樣本溶液內(nèi)移動、即一邊通過光檢測區(qū)域CV掃描樣本溶液內(nèi),一邊執(zhí)行光檢測、即光強度的測量。這樣,例如圖2的(A)那樣,在光檢測區(qū)域CV移動的期間(圖中為時間t0~t2),在通過存在一個發(fā)光粒子的區(qū)域時(t1),從發(fā)光粒子釋放出光,如在圖2的(B)中所描繪的那樣,在按時間序列的光強度數(shù)據(jù)上出現(xiàn)有意義的光強度(Em)的脈沖狀的信號。這樣,執(zhí)行上述的光檢測區(qū)域CV的位置的移動和光檢測,逐個地檢測其間出現(xiàn)的如圖2的(B)所例示的脈沖狀的信號(有意義的光強度),由此個別檢測發(fā)光粒子,并對其個數(shù)進行計數(shù),從而能夠獲取在所測量的區(qū)域內(nèi)存在的發(fā)光粒子的個數(shù)、或者與濃度或數(shù)密度有關的信息。在所述的掃描分子計數(shù)法的原理中,不進行如熒光強度的波動的計算那樣的統(tǒng)計性的運算處理,而是逐個地檢測發(fā)光粒子,因此即使在要觀測的粒子的濃度低至無法通過FCS、FIDA等以足夠的精度進行分析的程度的樣本溶液中,也能夠獲取與粒子的濃度或數(shù)密度有關的信息。2.本發(fā)明的確定發(fā)光粒子濃度的原理在如上所述的掃描分子計數(shù)法中,由于作為觀測對象的發(fā)光粒子隨機地分散在樣本溶液中,因此在某測量時間的光檢測中所得到的發(fā)光粒子的檢測數(shù)存在偏差(每次執(zhí)行測量時檢測數(shù)都不同。)。因而,為了以能夠允許的或滿足的精度確定發(fā)光粒子的檢測數(shù)除以測量時間中的光檢測區(qū)域的通過區(qū)域的體積所得到的發(fā)光粒子的濃度等利用發(fā)光粒子的檢測數(shù)導出的任意的特性,需要在檢測出達到所述精度所要求的個數(shù)的發(fā)光粒子所需要的時間內(nèi)執(zhí)行光強度的測量。關于該點,樣本溶液中的發(fā)光粒子的濃度越低,在某測量時間中得到的發(fā)光粒子的檢測數(shù)當然越少,因此偏差變大,為了達到能夠允許的或滿足的精度,需要更長的測量時間。例如參照圖3,在某測量時間α內(nèi)通過掃描分子計數(shù)法針對發(fā)光粒子濃度比較低的溶液(A)和發(fā)光粒子濃度比較高的溶液(B)檢測發(fā)光粒子的情況下,如將圖3的(A)、(B)進行比較所理解的那樣,在如圖3的(B)所例示的那樣針對發(fā)光粒子濃度比較高的溶液得到的按時間序列的光強度數(shù)據(jù)中檢測到比圖3的(A)所例示的那樣的發(fā)光粒子濃度比較低的溶液的情況多的發(fā)光粒子的信號。因而,例如,對于用于獲得達到能夠允許確定濃度等特性的精度所要求的發(fā)光粒子的檢測數(shù)的測量時間,在針對圖3的(A)的溶液需要時間α的情況下,針對圖3的(B)的溶液,時間β就足夠。而且,假設在針對圖3的(A)的溶液僅在時間β內(nèi)執(zhí)行測量的情況下,發(fā)光粒子的檢測數(shù)的偏差變大,濃度等的結果的誤差有可能大到不能允許的程度。然而,在樣本溶液中的發(fā)光粒子濃度未知時,在某固定的測量時間內(nèi)進行光強度的測量的情況下,為了防備發(fā)光粒子的濃度低而將測量時間設定得足夠長。在這種情況下,在樣本溶液中的發(fā)光粒子的濃度高時,變成超過以能夠允許的或滿足的精度確定濃度等特性所需要的時間持續(xù)測量光強度。另外,在樣本溶液中的發(fā)光粒子濃度低于實驗者所假定的濃度而所設定的測量時間不足的情況下,導致結果的誤差變大。因此,在本發(fā)明中,并不是根據(jù)在某固定的測量時間內(nèi)執(zhí)行光強度的測量(即,光的檢測)所得到的光強度數(shù)據(jù)檢測發(fā)光粒子數(shù),而是重復使光檢測區(qū)域移動并且進行光強度的測量和發(fā)光粒子信號的檢測直到來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)為止,計量來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)所需要的時間,根據(jù)所述的來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)所需要的時間來確定發(fā)光粒子的濃度。根據(jù)所述結構,在樣本溶液中的發(fā)光粒子濃度高的情況下,能夠縮短光強度測量所需要的時間,在樣本溶液中的發(fā)光粒子濃度低的情況下,能夠持續(xù)測量光強度直到得到達到結果(即,發(fā)光粒子濃度)所要求的精度的發(fā)光粒子數(shù)為止。而且,通過將來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)應該達到的預先決定的個數(shù)事先設定為達到結果所要求的精度的發(fā)光粒子數(shù),將達到結果所要求的精度的發(fā)光粒子數(shù)反映為來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)所需要的時間,因此能夠期待根據(jù)該時間確定的發(fā)光粒子的濃度值具有能夠允許的或滿足的精度。具體地說,如下面那樣將依照本發(fā)明確定的發(fā)光粒子的濃度值與來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)所需要的時間關聯(lián)起來。即,在某發(fā)光粒子的濃度C的樣本溶液中,在時間τ內(nèi)使光檢測區(qū)域以掃描速度u移動的情況下,當將光檢測區(qū)域的截面積設為S時(參照圖3的(C)),所檢測出的光的信號的個數(shù)X為X=CSuτNA…(1)。在此,NA是阿伏加德羅數(shù)。因而,當設來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)XE需要時間T時,發(fā)光粒子的濃度C作為時間T的函數(shù)通過下式提供。C=XE/(STuNA)…(2)此外,在式(2)中,根據(jù)來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)XE所需要的時間T和發(fā)光粒子檢測數(shù)XE,通過下式提供每單位時間的粒子的檢測速度V,V=XE/T…(3)因此發(fā)光粒子的濃度C表示為C=V/(SuNA)…(4)。在該式(4)中,發(fā)光粒子的濃度C與檢測速度V成一階比例,由于容易獲知發(fā)光粒子的濃度C與檢測速度V的對應關系,因此在實際的實驗中,可以利用檢測速度V確定發(fā)光粒子的濃度C。(參照下述的實施例)處理操作過程在使用圖1的(A)所例示的光分析裝置1的本發(fā)明的光分析的實施方式中,具體地說,執(zhí)行以下的過程,(1)包含發(fā)光粒子的樣本溶液的調制,(2)樣本溶液的光強度的測量和發(fā)光粒子的檢測、計數(shù)處理,以及(3)濃度計算等分析。(1)樣本溶液的調制在本發(fā)明的光分析技術中,作為觀測對象的粒子只要是溶解的分子等在樣本溶液中分散并在溶液中隨機運動的粒子,則可以是任意的,例如可以是蛋白質、肽、核酸、脂質、糖鏈、氨基酸或它們的聚合體等生物體分子、病毒、細胞、或金屬膠體、其它非生物學粒子等(樣本溶液典型的是水溶液,但并不限于此,也可以是有機溶劑之類的其它任意的液體。)。另外,作為觀測對象的粒子可以是其自身發(fā)光的粒子,或者,也可以是以任意方式附加了發(fā)光標識(熒光分子、磷光分子、化學、生物發(fā)光分子)的粒子。此外,在本實施方式中,由于能夠確定樣本溶液中的發(fā)光粒子濃度,因此例如可以將包含濃度未知的成分的溶液、在結合離解反應、分子間相互作用的前后發(fā)光粒子的濃度變化的溶液等用作樣本溶液,進行溶液中的成分的濃度的確定,檢測反應、相互作用的有無、進展的程度。(2)樣本溶液的光強度的測量以及發(fā)光粒子的檢測、計數(shù)圖4是以流程圖的形式表示利用圖1的(A)所例示的光分析裝置1執(zhí)行的本實施方式中的樣本溶液的光強度的測量以及發(fā)光粒子的檢測、計數(shù)處理的一個例子。在該圖的例子中,如果清楚地描述,則按每個解析時間間隔t(規(guī)定的時間間隔)重復執(zhí)行光檢測區(qū)域的位置的移動、來自光檢測區(qū)域的光的檢測、來自發(fā)光粒子的信號的檢測以及所檢測出的發(fā)光粒子的信號的計數(shù)這一系列處理直到所檢測出的發(fā)光粒子數(shù)X達到結束粒子數(shù)XE(發(fā)光粒子數(shù)要達到的預先決定的個數(shù))為止。此外,應該理解為通過計算機18的處理動作來實現(xiàn)下面所記述的一系列處理以及結構。[在(3)濃度計算等的分析、(4)樣本溶液的光強度的測量和發(fā)光粒子的檢測、計數(shù)處理的修正例子中相同。](i)初始設定在操作處理中,具體地說,首先在向微板9的皿10注入樣本溶液并載置在顯微鏡的臺上后,在使用者向計算機18輸入光強度的測量和發(fā)光粒子的檢測、計數(shù)處理的開始指示時,作為初始設定,計算機18進行結束粒子數(shù)XE的設定(步驟10)和解析時間間隔t的設定(步驟20)。結束粒子數(shù)XE和解析時間間隔t可以由使用者任意地設定。能夠參考使用發(fā)光粒子的濃度已知的溶液進行能夠達到發(fā)光粒子的濃度的結果值所要求的精度的預備實驗所得到的結果來適當?shù)卮_定結束粒子數(shù)XE(參照后述的實施例)。作為解析時間間隔t,可以考慮裝置1中的后述圖5的處理速度等來適當?shù)卦O定與從處理開始至發(fā)光粒子數(shù)(X)達到結束粒子數(shù)(XE)的時間相比充分短的任意的時間間隔。另外,結束粒子數(shù)XE和解析時間間隔t也可以分別是將通過參考使用發(fā)光粒子的濃度已知的溶液進行預備實驗所得到的結果來預先決定的值存儲在裝置1中,并自動地或通過使用者的選擇來使用所存儲的所述值。(ii)發(fā)光粒子數(shù)的檢測這樣,當進行了結束粒子數(shù)XE和解析時間間隔t的設定時,如下面那樣在發(fā)光粒子的總數(shù)X(tn)達到結束粒子數(shù)XE之前(步驟50),按每個解析時間間隔t重復進行以下步驟:解析時間間隔t內(nèi)的利用掃描分子計數(shù)法進行的光強度的測量處理、基于所測量出的光強度數(shù)據(jù)的發(fā)光粒子信號的檢測以及發(fā)光粒子數(shù)x的檢測(步驟30);以及對在步驟30中檢測出的發(fā)光粒子數(shù)x進行累積并估算發(fā)光粒子的總數(shù)X(tn)的處理(步驟40)。此外,在重復執(zhí)行步驟30~50的處理之前,可以存儲一系列處理的開始時間Ts(步驟25)。下面,詳細說明步驟30~50的處理。(a)光強度的測量圖5是以流程圖的形式表示步驟30中的處理過程的例子。參照該圖,在步驟30的處理過程中,首先一邊驅動反射鏡偏轉器17進行光檢測區(qū)域的位置在樣本溶液內(nèi)的移動(樣本溶液內(nèi)的掃描),一邊在解析時間間隔t內(nèi)進行光強度的測量(圖5的步驟100)。在所述處理中,典型的是依照存儲在存儲裝置(未圖示)中的程序(為了使光檢測區(qū)域的位置在樣本溶液內(nèi)移動而變更光路的過程、向光檢測區(qū)域照射激勵光的過程(僅在需要時)以及在光檢測區(qū)域的位置的移動中檢測來自光檢測區(qū)域的光的過程),開始進行樣本溶液內(nèi)的光檢測區(qū)域處的激勵光的照射(僅在需要時)和光強度的測量。當開始測量時,首先在計算機18依照程序進行的處理動作的控制下,從光源2射出樣本溶液中的發(fā)光粒子的激勵波長的光,并且反射鏡偏轉器17驅動反射鏡7(檢電鏡)來執(zhí)行光檢測區(qū)域的位置在皿10內(nèi)的移動,與此同時,光檢測器16將依次接收到的光轉換為電信號后發(fā)送到計算機18,計算機18按照任意的方式根據(jù)發(fā)送來的信號生成按時間序列的光強度數(shù)據(jù)并保存。典型的是光檢測器16是能夠檢測一個光子的到來的超高靈敏度光檢測器,因此,光的檢測是以每隔規(guī)定的單位時間(BINTIME)、例如每隔10μs依次測量來到光檢測器的光子的個數(shù)的方式執(zhí)行的光子計數(shù),按時間序列的光強度的數(shù)據(jù)可以是按時間序列的光子計數(shù)數(shù)據(jù)。關于光檢測區(qū)域的位置的移動速度,在掃描分子計數(shù)法中,為了定量地高精度地根據(jù)測量出的按時間序列的光強度數(shù)據(jù)個別檢測發(fā)光粒子,優(yōu)選的是將光強度的測量過程中的光檢測區(qū)域的位置的移動速度設定為比發(fā)光粒子的隨機運動、即布朗運動所引起的移動速度快的值。在光檢測區(qū)域的位置的移動速度比粒子的因布朗運動而進行的移動慢的情況下,如圖6的(A)示意性地描繪的那樣,粒子在區(qū)域內(nèi)隨機地移動,由此,光強度隨機地變化(光檢測區(qū)域的激勵光強度以區(qū)域的中心為頂點向外方降低。),難以確定與各個發(fā)光粒子對應的有意義的光強度的變化(表示來自發(fā)光粒子的光的信號)。因此,優(yōu)選的是如圖6的(B)所描繪的那樣,粒子大致直線地橫穿光檢測區(qū)域CV,由此,在按時間序列的光強度數(shù)據(jù)中,與各個粒子對應的光強度的變化的曲線是與圖6的(C)最上部所例示的那樣的激勵光強度分布大致相同的大致吊鐘狀,將光檢測區(qū)域的位置的移動速度設定得比粒子因布朗運動而進行的平均移動速度(擴散移動速度)快,使得能夠容易地確定各個發(fā)光粒子與光強度之間的對應。具體地說,具有擴散系數(shù)D的發(fā)光粒子由于布朗運動而通過半徑r的光檢測區(qū)域(共焦區(qū)組織)時所需要的時間Δτ根據(jù)以下的平均平方位移的關系式,(2r)2=6D·Δτ…(5)成為Δ丁=(2r)2/6D…(6),因此,發(fā)光粒子因布朗運動而移動的速度(擴散移動速度)Vdif大致為Vdif=2r/Δτ=3D/r…(7)。因此,光檢測區(qū)域的位置的移動速度可以參照所述Vdif設定為與其相比充分快的值。例如在預想發(fā)光粒子的擴散系數(shù)是D=2.0×10-10m2/s左右的情況下,在設r為0.62μm左右時,Vdif為1.0×10-3m/s,因此,可以將光檢測區(qū)域的位置的移動速度設定為其10倍以上的例如15mm/s。此外,在發(fā)光粒子的擴散系數(shù)未知的情況下,可以設定各種光檢測區(qū)域的位置的移動速度,反復執(zhí)行用于找到光強度的變化的曲線為預想的曲線(典型的是與激勵光強度分布大致相同)的條件的預備實驗,來決定適合的光檢測區(qū)域的位置的移動速度。(b)與發(fā)光粒子對應的信號的檢測當通過上述的處理在解析時間間隔t得到樣本溶液中的發(fā)光粒子的按時間序列的光強度數(shù)據(jù)時,通過計算機18依照被存儲在存儲裝置中的程序進行處理,來執(zhí)行光強度數(shù)據(jù)上的與來自發(fā)光粒子的光對應的信號的檢測。在按時間序列的光強度數(shù)據(jù)中,在一個發(fā)光粒子通過光檢測區(qū)域時的軌跡如圖6的(B)所示那樣是大致直線狀的情況下,與該粒子對應的信號的光強度的變化具有反映(由光學系統(tǒng)決定的)光檢測區(qū)域內(nèi)的光強度分布的大致吊鐘狀的曲線(參照圖6的(C)最上部)。因而,在掃描分子計數(shù)法中,基本上可以在超過適當設定的閾值的光強度所持續(xù)的時間寬度處于規(guī)定的范圍內(nèi)時,判定為具有該光強度的曲線的信號與一個粒子通過光檢測區(qū)域的情況對應,進行一個發(fā)光粒子的檢測。而且,超過閾值的光強度所持續(xù)的時間寬度不在規(guī)定的范圍內(nèi)的信號被判定為噪聲或異物的信號。另外,在能夠將光檢測區(qū)域的光強度分布假定為高斯分布時,即I=A·exp(-2t2/a2)…(8),在使式(8)擬合有意義的光強度的曲線(能夠明確地判斷為不是背景的曲線)而計算出的強度A和寬度a處于規(guī)定的范圍內(nèi)時,可以將該光強度的曲線判定為與一個粒子通過光檢測區(qū)域的情況對應,進行一個發(fā)光粒子的檢測。(強度A和寬度a處于規(guī)定的范圍外的信號被判定為噪聲或異物的信號,可以在其后的分析等中忽略。)作為根據(jù)時序光強度數(shù)據(jù)進行發(fā)光粒子的檢測的處理的更具體的方法的一個例子,首先對時序光強度數(shù)據(jù)(圖6的(C)、最上部“檢測結果(未處理)”)進行平滑(平滑化)處理(圖5的步驟110、圖6的(C)的中上部“平滑”)。發(fā)光粒子所發(fā)出的光是概率性地釋放的,在微小的時間內(nèi)可能產(chǎn)生數(shù)據(jù)值的缺失,因此通過所述平滑處理,能夠忽略如上所述的數(shù)據(jù)值的缺失。例如可以通過移動平均法進行平滑處理。此外,也可以根據(jù)獲取光強度數(shù)據(jù)時的光檢測區(qū)域的位置的移動速度(掃描速度)、BINTIME,適當?shù)卦O定執(zhí)行平滑處理時的參數(shù)、例如在移動平均法中進行一次平均的數(shù)據(jù)個數(shù)、移動平均的次數(shù)等。接著,在平滑處理后的時序光強度數(shù)據(jù)中,為了檢測有意義的脈沖狀的信號(以下稱為“脈沖信號”)所存在的時間區(qū)域(脈沖存在區(qū)域),對平滑處理后的時序光強度數(shù)據(jù)的時間計算一次微分值(步驟120)。時序光強度數(shù)據(jù)的時間微分值如圖6的(C)的中下部“時間微分”所例示的那樣,在信號值的變化時刻值的變化大,因此通過參照所述時間微分值,能夠有利地確定有意義的信號的起點和終點。然后,在時序光強度數(shù)據(jù)上,依次檢測有意義的脈沖信號,判斷檢測出的信號是否是與發(fā)光粒子對應的信號。具體地說,首先在時序光強度數(shù)據(jù)的按時間序列的時間微分值數(shù)據(jù)上,參照時間微分值依次搜索并確定一個脈沖信號的起點和終點,確定脈沖存在區(qū)域(步驟130)。當確定了一個脈沖存在區(qū)域時,針對該脈沖存在區(qū)域中的平滑后的時序光強度數(shù)據(jù)進行吊鐘型函數(shù)的擬合(圖6的(C)的下部的“吊鐘型函數(shù)擬合”),計算吊鐘型函數(shù)的脈沖的峰值(最大值)的強度Ipeak、脈沖寬度(半峰全寬)Wpeak、擬合時的(最小二乘法的)相關系數(shù)等參數(shù)(步驟140)。此外,擬合的吊鐘型函數(shù)典型的是如式(8)那樣的高斯函數(shù),但也可以是洛侖茲型函數(shù)。而且,判斷計算出的吊鐘型函數(shù)的參數(shù)是否處于針對一個發(fā)光粒子通過光檢測區(qū)域時檢測出的脈沖信號所描繪的吊鐘型的曲線的參數(shù)所設想的范圍內(nèi),即脈沖的峰值強度、脈沖寬度、相關系數(shù)是否分別處于規(guī)定范圍內(nèi)等(步驟150)。這樣,如圖7的左邊所示那樣,將被判斷為計算出的吊鐘型函數(shù)的參數(shù)處于針對與一個發(fā)光粒子對應的信號設想的范圍內(nèi)的信號判定為是與一個發(fā)光粒子對應的信號,由此,檢測出一個發(fā)光粒子,從而被計數(shù)為一個發(fā)光粒子(將粒子數(shù)x累加1。步驟160)。另一方面,如圖7的右邊所示那樣,計算出的吊鐘型函數(shù)的參數(shù)不在設想的范圍內(nèi)的脈沖信號作為噪聲而被忽略??梢栽诮馕鰰r間間隔t內(nèi)的時序光強度數(shù)據(jù)的整個區(qū)域中反復執(zhí)行上述步驟130~160的處理中的脈沖信號的搜索、判斷以及計數(shù)(步驟170)。此外,根據(jù)時序光強度數(shù)據(jù)個別地檢測發(fā)光粒子的信號的處理不限于上述的過程,可以通過任意的方法執(zhí)行。當在解析時間間隔t內(nèi)的所有時序光強度數(shù)據(jù)中脈沖信號的搜索結束時,步驟30結束,執(zhí)行步驟40。(c)發(fā)光粒子的檢測總數(shù)的計算這樣,當檢測出解析時間間隔t內(nèi)的時序光強度數(shù)據(jù)中的發(fā)光粒子數(shù)x時,通過下式計算發(fā)光粒子的檢測總數(shù)X(tn)(圖4的步驟40)。X(tn)=X(tn-1)+x…(9)此外,X(tn-1)是直到前次的解析時間間隔t為止檢測出的粒子的檢測總數(shù),其初始值是0。然后,按每個解析時間間隔t重復進行步驟30~40直到發(fā)光粒子的檢測總數(shù)X(tn)達到結束粒子數(shù)XE為止,即直到下式成立為止(步驟50)。X(tn)≥XE…(10)這樣,在反復進行步驟30~50的過程中,當式(10)成立時,結束樣本溶液的光強度的測量以及發(fā)光粒子的檢測、計數(shù)的處理。當步驟30~50的反復處理結束時,可以存儲結束時間TE(步驟60)。(d)發(fā)光粒子數(shù)和測量結束時間的顯示可以在按每個解析時間間隔t反復執(zhí)行步驟30~50的期間(直到式(10)成立為止),在計算機18的監(jiān)視器上等顯示器上顯示發(fā)光粒子的檢測總數(shù)X(tn)和/或測量結束時間TE或測量剩余時間Tr。根據(jù)所述結構,在使用者通過觀察這些顯示能夠預測正在執(zhí)行的測量幾時結束這一點上是有利的。在執(zhí)行如上所述的顯示的情況下,在圖4的步驟50的判斷中式(10)不成立的情況下,執(zhí)行圖中虛線所示的各處理。具體地說,首先將在步驟40中估算出的最新的發(fā)光粒子的檢測總數(shù)X(tn)顯示在顯示器上(步驟52)。此外,在已經(jīng)反復執(zhí)行了步驟30~50的情況下,更新到當時為止的發(fā)光粒子的檢測總數(shù)X(tn)的值。接著,為了計算測量結束時間TE或測量剩余時間Tr而計算步驟30~50的處理開始后的發(fā)光粒子的檢測速度v(步驟54)??梢酝ㄟ^下式提供到現(xiàn)在為止的發(fā)光粒子的檢測速度v。v=X(tn)/(Tp一Ts)…(11)在此,Tp是當前的時刻。這樣,利用發(fā)光粒子的檢測速度v,通過下式估計測量剩余時間Tr(到步驟30~50的處理結束的時間),Tr=(XE-X(tn))/v…(12)另外,通過下式估計測量結束時間TE(步驟30~50的處理結束的時間)(步驟56)。TE=Tp+Tr…(13)然后,將所估計出的測量結束時間TE或測量剩余時間Tr顯示在顯示器上(步驟58)。此外,在已經(jīng)反復執(zhí)行了步驟30~50的情況下,更新已經(jīng)顯示的值。另外,在X(tn)=0時,不運算式(12)或(13)而可以將Tr和TE顯示為不明。此外,如已經(jīng)記述過的那樣,按每個解析時間間隔t重復進行上述的圖4的步驟30~50、圖5的步驟100~170的處理。關于該點,可以在從測量的開始到結束為止在執(zhí)行步驟100以外的信號處理步驟的過程中也連續(xù)地執(zhí)行圖5的步驟100的光強度的測量。即,在圖4~5的處理循環(huán)中,當一個循環(huán)的解析時間間隔t內(nèi)的步驟100的光強度的測量完成時,直接連續(xù)地執(zhí)行下一循環(huán)的解析時間間隔t內(nèi)的步驟100的光強度的測量,同時在計算機18中根據(jù)在所完成的循環(huán)的解析時間間隔t內(nèi)獲取到的光強度數(shù)據(jù)執(zhí)行發(fā)光粒子的信號的檢測、計數(shù)的處理。由此,實時地達成發(fā)光粒子的檢測、計數(shù)。(3)濃度計算等的分析這樣,當發(fā)光粒子數(shù)達到結束粒子數(shù)時,可以利用發(fā)光粒子數(shù)達到結束粒子數(shù)為止的時間T(=TE-Ts)或根據(jù)所檢測出的發(fā)光粒子的信號得到的其它信息,來執(zhí)行濃度計算等的分析(步驟70)。如已經(jīng)記述過的那樣,利用式(3),根據(jù)達到結束粒子數(shù)為止的時間T和結束粒子數(shù)XE計算粒子的檢測速度V,根據(jù)粒子的檢測速度V,利用式(4)的關系來確定發(fā)光粒子的濃度。此外,可以根據(jù)激勵光或檢測光的波長、透鏡的數(shù)值孔徑、光學系統(tǒng)的調整狀態(tài),在理論上估算式(1)~(4)中的光檢測區(qū)域的通過區(qū)域的截面積S,但是也可以根據(jù)通過如下方法檢測出的發(fā)光粒子的個數(shù)和對照溶液的發(fā)光粒子的濃度來進行確定,該方法是通過實驗,例如針對發(fā)光粒子的濃度已知的溶液(對照溶液)以與要檢查的樣本溶液的測量相同的條件進行上述所說明的光強度的測量、發(fā)光粒子的檢測、計數(shù)。具體地說,例如針對發(fā)光粒子的濃度C的對照溶液,當設以移動速度uo在某時間τo內(nèi)執(zhí)行的光強度的測量中發(fā)光粒子的檢測數(shù)為N時,通過下式給出光檢測區(qū)域的通過區(qū)域的截面積S。S=N/(C·NA·uo·τo)…(14)另外,作為對照溶液,可以準備發(fā)光粒子的多個不同濃度的溶液,針對各個溶液執(zhí)行測量,并采用所計算出的S的平均值作為光檢測區(qū)域的截面積S。此外,可以不依據(jù)上述的方法而通過任意的方法、例如通過利用FCS、FIDA等給出光檢測區(qū)域的截面積S。另外,在本實施方式的光分析裝置中,關于所設想的光檢測區(qū)域的移動模式,可以將關于各種標準的發(fā)光粒子的濃度C與發(fā)光粒子的個數(shù)N之間的關系(式(14))的信息預先存儲到計算機18的存儲裝置中,在裝置的使用者實施光分析時能夠適當?shù)乩盟鎯Φ年P系的信息。(4)樣本溶液的光強度的測量以及發(fā)光粒子的檢測、計數(shù)處理的修正例在上述的樣本溶液的光強度的測量以及發(fā)光粒子的檢測、計數(shù)處理中,作為其它的方式,解析時間間隔t也可以不是固定值而是根據(jù)發(fā)光粒子的檢測狀況對其進行修正。圖8的(A)以流程圖的形式表示構成為包括根據(jù)發(fā)光粒子的檢測狀況對解析時間間隔t進行修正的處理(步驟20’)的樣本溶液的光強度的測量以及發(fā)光粒子的檢測、計數(shù)處理,圖8的(B)以流程圖的形式表示步驟20’中的解析時間間隔t的運算處理。此外,在圖8的(A)中,對與圖4相同的處理附加相同的步驟編號。參照該圖,在圖8的處理中,每當解析時間間隔t內(nèi)的光強度的測量完成時都修正解析時間間隔t(步驟20’)。另外,圖示的例子的處理特別是構成為在從開始至發(fā)光粒子數(shù)達到結束粒子數(shù)XE為止的一次測量中,僅以預先決定的次數(shù)N(以下稱為“更新預定次數(shù)”。)執(zhí)行光強度的測量以及發(fā)光粒子的檢測、計數(shù)的處理循環(huán)。具體地說,首先,作為初始設定,在結束粒子數(shù)XE的設定(步驟10)和開始時間Ts的存儲(步驟25)之后,在最初執(zhí)行光強度的測量以及發(fā)光粒子的檢測、計數(shù)的處理時、即在光強度的測量以及發(fā)光粒子的檢測、計數(shù)的處理循環(huán)的執(zhí)行次數(shù)k為0時,對解析時間間隔t賦予可以任意設定的初期值to(參照圖8的(B)的步驟200、210)。然后,處理循環(huán)的執(zhí)行次數(shù)增加1(步驟270),與圖4所記載的處理同樣地執(zhí)行解析時間間隔t內(nèi)的光強度的測量以及發(fā)光粒子的檢測、計數(shù)的處理(步驟30~50)。這樣,當?shù)玫阶畛醯难h(huán)的發(fā)光粒子數(shù)x(=X(t1))時,依次估算粒子檢測速度v(步驟54)、測量剩余時間Tr(步驟56)。此外,與圖4的情況同樣地,可以在計算機18的監(jiān)視器上等顯示器上顯示發(fā)光粒子的檢測總數(shù)X(tn)和/或測量結束時間TE或測量剩余時間Tr(步驟52、58)。另外,在最初的處理循環(huán)中發(fā)光粒子數(shù)達到了結束粒子數(shù)XE時,直接結束光強度的測量以及發(fā)光粒子的檢測、計數(shù)的處理(步驟50)。在最初的處理循環(huán)之后,反復進行解析時間間隔t的修正以及與圖4的情況相同的光強度的測量和發(fā)光粒子的檢測、計數(shù)的處理循環(huán)(步驟20’、30~58)直到發(fā)光粒子數(shù)達到結束粒子數(shù)XE為止。此時,在進行解析時間間隔t的修正的步驟20’中,首先,在判斷到此時為止檢測出的發(fā)光粒子數(shù)X(tn)是否為0(步驟220)。在X(tn)=0時,可以將前一循環(huán)的解析時間間隔t乘以m倍(m為1以上的正數(shù))。在X(tn)>0時,利用測量剩余時間Tr、更新預定次數(shù)N以及處理循環(huán)的執(zhí)行次數(shù)k,通過下式估算解析時間間隔t(步驟240)。t=Tr/(N-k)…(15)此外,可以針對所估算的解析時間間隔t設定下限,可以在解析時間間隔t低于下限值tmin時將解析時間間隔t設定為下限值tmin(步驟250、260)。如上所述,根據(jù)對解析時間間隔t進行修正的方式,作為觀測對象的樣本溶液中的發(fā)光粒子的檢測狀況被反映為測量剩余時間Tr,因此根據(jù)所述發(fā)光粒子的檢測狀況將解析時間間隔t最優(yōu)化。這樣,根據(jù)上述的本發(fā)明,在利用光檢測區(qū)域對樣本溶液中進行掃描來個別檢測發(fā)光粒子的掃描分子計數(shù)法中,由于是重復進行光強度的測量以及發(fā)光粒子的檢測、計數(shù)直到來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的個數(shù)為止這樣的方式,因此與樣本溶液中的發(fā)光粒子的濃度相應地光強度的測量以及發(fā)光粒子的檢測、計數(shù)所需要的時間(測量時間)增加或減少。而且,通過將來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)應該達到的預先決定的個數(shù)事先設定為能夠達到結果所要求的精度的個數(shù),無需超過需要的測量時間就能夠得到能夠允許的或滿足的結果。為了驗證上述說明的本發(fā)明的有效性,如下那樣進行了實驗。此外,應該理解為以下的實施例用于例示本發(fā)明的有效性,而并不是限定本發(fā)明的范圍。實施例1將溶解有熒光色素分子的溶液作為樣本溶液,利用掃描分子計數(shù)法進行發(fā)光粒子的檢測和計數(shù),并確認所檢測出的發(fā)光粒子的個數(shù)的偏差的特征,并且根據(jù)本發(fā)明的結構,驗證了不依賴于發(fā)光粒子的濃度,而能夠將結果的偏差抑制得小且能夠在盡可能短的期間內(nèi)高精度地檢測發(fā)光粒子的濃度。作為樣本溶液,調制出將ATTO633(Sigma-Aldrich公司、Cat.No.18620)以濃度為100pM、10pM、1pM、100fM的方式溶解于包含0.05%Tween20的PBS緩沖液中所得到的溶液。在光的測量中,作為光分析裝置,利用具備共焦熒光顯微鏡的光學系統(tǒng)和光子計數(shù)系統(tǒng)的單分子熒光測量裝置MF-20(奧林巴斯株式會社),依照在上述的“(2)(ii)(a)光強度的測量”中所說明的方式,針對上述的各個樣本溶液獲取了時序光強度數(shù)據(jù)(光子計數(shù)數(shù)據(jù))。此時,激勵光使用633nm的激光,利用帶通濾波器測量660nm-710nm的波長頻帶的光生成時序光強度數(shù)據(jù)。使樣本溶液中的光檢測區(qū)域以30mm/秒的移動速度進行移動。另外,將BINTIME設為10μs,針對各溶液進行了五次測量。此外,本實驗是用于確認發(fā)光粒子的個數(shù)偏差的特征的實驗,因此不是按每個解析時間間隔執(zhí)行光強度的測量,而是在足以捕捉到發(fā)光粒子的個數(shù)偏差的特征的時間內(nèi)進行光強度的測量。(實際上,針對100pM、10pM、1pM的溶液,測量時間設為2秒,針對100fM的溶液,測量時間設為20秒。)在上述的光強度的測量之后,依照上述的“(2)(ii)(b)與發(fā)光粒子對應的信號的檢測”所記載的處理過程,對上述得到的時序光強度數(shù)據(jù)實施平滑處理,在平滑后的數(shù)據(jù)中確定脈沖信號的起點和終點,之后通過最小二乘法使高斯函數(shù)擬合各脈沖信號,確定(高斯函數(shù)中的)峰值強度、脈沖寬度(半峰全寬)、相關系數(shù)。然后,只將滿足下述的條件的脈沖信號判定為與發(fā)光粒子對應的信號,20μs<脈沖寬度<400μs峰值強度>1.0[pc/10μs]…(A)相關系數(shù)>0.95,另一方面,將不滿足上述條件的脈沖信號作為噪聲而忽略。圖9的(A)示出了在掃描分子計數(shù)法中相對于測量時間的長度的檢測出的發(fā)光粒子數(shù)的偏差的變化。圖中的橫軸是測量時間的長度,縱軸是在五次測量中檢測出的發(fā)光粒子數(shù)的CV值(=標準偏差/平均×100%),各點表示對應的測量時間的長度中的CV值。如從該圖所理解的那樣,針對上述的10pM、1pM、100fM的樣本溶液,都是測量時間越長CV值越低。另外,將三個樣本溶液的值進行比較明顯可知,濃度越低,使CV值變得足夠小所花費的時間越長。由此,示出了根據(jù)樣本溶液中的發(fā)光粒子的濃度不同而使發(fā)光粒子檢測數(shù)的偏差收斂于可允許的范圍內(nèi)的測量時間不同。另一方面,圖9的(B)示出了在掃描分子計數(shù)法中相對于發(fā)光粒子的檢測數(shù)的獲取各個檢測數(shù)所需要的測量時間(粒子檢測時間)的偏差的變化。圖中的橫軸是所檢測出的發(fā)光粒子數(shù),各點表示在五次測量中檢測相對應的發(fā)光粒子數(shù)所需要的測量時間(粒子檢測時間)的CV值(=標準偏差/平均×100%)。如從該圖所理解的那樣,關于上述三個樣本溶液,當發(fā)光粒子數(shù)超過30時,幾乎不存在粒子檢測時間的CV值對發(fā)光粒子濃度的依賴性。該情形暗示了在掃描分子計數(shù)法中進行光強度的測量直到來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)變?yōu)槟軌蜻_到結果所要求的精度的個數(shù)為止,通過根據(jù)獲取此時的發(fā)光粒子檢測數(shù)所需要的測量時間執(zhí)行濃度等的分析,能夠得到偏差少的結果。另外,參照圖9的(B)的結果,在針對色素分子濃度為100fM的溶液和10pM的溶液得到的光強度數(shù)據(jù)中,將發(fā)光粒子檢測數(shù)達到130個為止的測量時間和粒子檢測速度進行比較。結果如下。[表1]10pMATTO633[表2]100fMATTO633如根據(jù)上述表所理解的那樣,示出了以下情形:為了使結果的偏差收斂于能夠允許的程度,在100fM的溶液的情況下,測量時間需要14秒以上,與此相對地,在10pM的溶液的情況下,測量時間0.18秒左右即可。該情形表示在掃描分子計數(shù)法中將偏差抑制得小且高精度地得到結果所需要的測量時間根據(jù)發(fā)光粒子濃度的不同而不同。而且,示出了以下情形:通過依照本發(fā)明的執(zhí)行光強度的測量直到發(fā)光粒子的檢測數(shù)達到預先決定的個數(shù)為止的方式,在與發(fā)光粒子濃度相應的測量時間內(nèi)進行光強度的測量,能夠避免花費超過需要的時間進行測量。特別是應該理解到在發(fā)光粒子濃度高的情況下能夠大幅地縮短測量時間。并且,圖10示出針對各濃度繪制根據(jù)上述各樣本溶液的檢測數(shù)達到150個為止的測量時間計算出的粒子檢測速度得到的圖。如從該圖理解的那樣,暗示了以下情形:粒子檢測速度與色素濃度成比例,上述的式(4)的關系成立。因而,根據(jù)粒子檢測速度或檢測預先決定的個數(shù)的發(fā)光粒子所需要的測量時間,能夠確定樣本溶液中的發(fā)光粒子的濃度。這樣,如從上述實施例的結果理解的那樣,根據(jù)上述本發(fā)明,在掃描分子計數(shù)法中,不是在某固定的測量時間內(nèi)一邊使光檢測區(qū)域移動一邊執(zhí)行光強度的測量以及發(fā)光粒子的檢測,而是一邊使光檢測區(qū)域移動一邊執(zhí)行光強度的測量以及發(fā)光粒子的檢測直到來自發(fā)光粒子的信號的個數(shù)達到預先決定的數(shù)為止,通過這樣的方式,將結果的偏差抑制得小且將測量時間最優(yōu)化,并能夠使用于檢測達到結果所要求的精度的個數(shù)的發(fā)光粒子的測量在盡可能短的期間內(nèi)結束。特別地,本發(fā)明個別地檢測發(fā)光粒子的信號,因此即使樣本溶液的發(fā)光粒子濃度低于FCS等光分析技術所要求的濃度范圍,也能夠進行發(fā)光粒子的檢測,所述特征在對醫(yī)學、生物學的研究開發(fā)領域中經(jīng)常使用的稀少或昂貴的樣本進行分析的情況下是有利的。另外,通過本發(fā)明,在樣本溶液中的發(fā)光粒子濃度未知的情況下,也能夠期待減少用于測量時間的反復試驗的勞力、時間或費用,因此能夠擴大掃描分子計數(shù)法的應用范圍。例如,不需要由于樣本溶液中發(fā)光粒子濃度是未知而設定超過需要的長的測量時間以防備發(fā)光粒子濃度極低的情況。
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