JPH05264453A - 高速相互相関周波数領域蛍光測定−燐光測定 - Google Patents
高速相互相関周波数領域蛍光測定−燐光測定Info
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- JPH05264453A JPH05264453A JP4354142A JP35414292A JPH05264453A JP H05264453 A JPH05264453 A JP H05264453A JP 4354142 A JP4354142 A JP 4354142A JP 35414292 A JP35414292 A JP 35414292A JP H05264453 A JPH05264453 A JP H05264453A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
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- G01N21/6408—Fluorescence; Phosphorescence with measurement of decay time, time resolved fluorescence
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 高感度且つ高Ｓ／Ｎ比でシグナルを迅速に獲
得しうる相互相関周波数領域蛍光測定器及び／又は燐光
測定器を提供する。 【構成】 電磁放射線源１０と、該電磁放射線を第１の
周波数で振幅変調する手段１２と、変調された電磁放射
線をサンプル２０に導く手段と、該サンプルのルミネッ
センスを検出する手段３２と、前記振幅変調されたシグ
ナルとコヒーレントであり前記第１の周波数とは異なる
第２の周波数のシグナルを、前記検出手段に供給する手
段２６，２８と、前記シグナルにより前記検出手段の利
得を変調又は前記検出手段の出力を増幅する手段と、そ
して前記ルミネッセンスの移相及び変調変化を検出する
ため、生じたシグナルを前記電磁放射線及び前記検出手
段から、相互相関周波数で導出する手段とからなる。
得しうる相互相関周波数領域蛍光測定器及び／又は燐光
測定器を提供する。 【構成】 電磁放射線源１０と、該電磁放射線を第１の
周波数で振幅変調する手段１２と、変調された電磁放射
線をサンプル２０に導く手段と、該サンプルのルミネッ
センスを検出する手段３２と、前記振幅変調されたシグ
ナルとコヒーレントであり前記第１の周波数とは異なる
第２の周波数のシグナルを、前記検出手段に供給する手
段２６，２８と、前記シグナルにより前記検出手段の利
得を変調又は前記検出手段の出力を増幅する手段と、そ
して前記ルミネッセンスの移相及び変調変化を検出する
ため、生じたシグナルを前記電磁放射線及び前記検出手
段から、相互相関周波数で導出する手段とからなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、改良された形態の相互
相関周波数領域蛍光測定−燐光測定に関する。この方法
は、例えばGratton の米国特許第4,840,485 号に及び当
該主題に関する多くの技術文献にも記載されているよう
に、それ自身よく知られている。更に、この方法を実施
するための装置も取り分け、309 Windsor Road, Champa
ign, Illinois のI.S.S. Inc. により販売されている。
相関周波数領域蛍光測定−燐光測定に関する。この方法
は、例えばGratton の米国特許第4,840,485 号に及び当
該主題に関する多くの技術文献にも記載されているよう
に、それ自身よく知られている。更に、この方法を実施
するための装置も取り分け、309 Windsor Road, Champa
ign, Illinois のI.S.S. Inc. により販売されている。
【０００２】
【従来の技術】上記の方法を実施するための装置は、蛍
光減衰、燐光減衰、蛍光又は燐光の異方性減衰の測定の
ため、及び他の既知の用途に利用されている。これらの
装置は、光により励起された後の分子又は原子の時間的
推移を記録する手段を提供することから、より一般的な
定常状態分光蛍光測定器とは異なっている。これらのプ
ロセスに伴う典型的な時間は１ミリ秒から１ピコ秒にま
でわたっている。そのような周波数領域蛍光測定器（こ
の語は対応する燐光測定器を含むことが意図されてい
る。）はまた、分子の又は大型分子の各部分の回転のよ
うな、他の分子的な動的プロセスに伴う時間の測定のた
めにも利用されている。更に、該装置は、混合物中にお
ける異なる蛍光又は燐光分子の励起／発光スペクトルの
分解のために、時間分解スペクトルの測定のために、混
合物中における燐光体の動的減衰の分解のために、又は
電子の励起状態において起こっている反応の測定のため
に利用することができる。
光減衰、燐光減衰、蛍光又は燐光の異方性減衰の測定の
ため、及び他の既知の用途に利用されている。これらの
装置は、光により励起された後の分子又は原子の時間的
推移を記録する手段を提供することから、より一般的な
定常状態分光蛍光測定器とは異なっている。これらのプ
ロセスに伴う典型的な時間は１ミリ秒から１ピコ秒にま
でわたっている。そのような周波数領域蛍光測定器（こ
の語は対応する燐光測定器を含むことが意図されてい
る。）はまた、分子の又は大型分子の各部分の回転のよ
うな、他の分子的な動的プロセスに伴う時間の測定のた
めにも利用されている。更に、該装置は、混合物中にお
ける異なる蛍光又は燐光分子の励起／発光スペクトルの
分解のために、時間分解スペクトルの測定のために、混
合物中における燐光体の動的減衰の分解のために、又は
電子の励起状態において起こっている反応の測定のため
に利用することができる。
【０００３】周波数領域蛍光測定においては、蛍光発光
を引き起こす励起光ビームは、Pockels セルのような光
変調器によって振幅変調されるか、又は、光源がモード
固定レーザーか若しくはシンクロトロン放射光源のとき
には、本来変調されている。蛍光放射は励起光ビームに
対して移相し且つ復調している。位相におけるこの移動
及び復調はいずれも、発光性の分子又は原子の励起され
た電子準位の寿命に関係づけられており、減衰の様相を
測定する手段を提供している。
を引き起こす励起光ビームは、Pockels セルのような光
変調器によって振幅変調されるか、又は、光源がモード
固定レーザーか若しくはシンクロトロン放射光源のとき
には、本来変調されている。蛍光放射は励起光ビームに
対して移相し且つ復調している。位相におけるこの移動
及び復調はいずれも、発光性の分子又は原子の励起され
た電子準位の寿命に関係づけられており、減衰の様相を
測定する手段を提供している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】２つのタイプの周波数
領域蛍光測定器が現在商業的に入手できる。
領域蛍光測定器が現在商業的に入手できる。
【０００５】第一のタイプの装置においては、励起光ビ
ームは、一般的には０．１ＫＨｚ乃至３００ＭＨｚの範
囲における、ある特定の周波数Ｆに変調される。蛍光又
は燐光の移相及び復調は、相互相関技術を用いて測定さ
れる。測定は、通常、調べようとする蛍光性又は燐光性
分子の特徴的な減衰時間に応じた所望の周波数間隔にて
対数的に間隔を設けた１０乃至２０通りの異なる周波数
よりなる、異なる変調周波数において繰り返される。こ
のタイプの装置は、異なる変調周波数における異なる測
定が時間的連続において次々となされるところから、文
献中において「連続的」周波数領域蛍光測定器と呼ばれ
ている。
ームは、一般的には０．１ＫＨｚ乃至３００ＭＨｚの範
囲における、ある特定の周波数Ｆに変調される。蛍光又
は燐光の移相及び復調は、相互相関技術を用いて測定さ
れる。測定は、通常、調べようとする蛍光性又は燐光性
分子の特徴的な減衰時間に応じた所望の周波数間隔にて
対数的に間隔を設けた１０乃至２０通りの異なる周波数
よりなる、異なる変調周波数において繰り返される。こ
のタイプの装置は、異なる変調周波数における異なる測
定が時間的連続において次々となされるところから、文
献中において「連続的」周波数領域蛍光測定器と呼ばれ
ている。
【０００６】そのような連続的蛍光測定器の数種のモデ
ル、例えば、I.S.S.によって1989年に導入されたK2及
び、SLM Instruments により販売されているSLM 48000
が商業的に入手可能である。このクラスに属する装置に
よるデータ獲得には、１０乃至２０通りの異なる周波数
での収集について通常半時間乃至１時間を要する。これ
らの装置は、最高の感度を提供するが、これは低い蛍光
量子収量を有する物質又は蛋白質若しくは他の生物学的
材料のような低濃度の物質を取り扱うに際して重要な要
素である。同様に、これらの装置は、脱回旋 (deconvol
ution)技術の必要なしに分子の回転速度を分別的方法で
測定する。
ル、例えば、I.S.S.によって1989年に導入されたK2及
び、SLM Instruments により販売されているSLM 48000
が商業的に入手可能である。このクラスに属する装置に
よるデータ獲得には、１０乃至２０通りの異なる周波数
での収集について通常半時間乃至１時間を要する。これ
らの装置は、最高の感度を提供するが、これは低い蛍光
量子収量を有する物質又は蛋白質若しくは他の生物学的
材料のような低濃度の物質を取り扱うに際して重要な要
素である。同様に、これらの装置は、脱回旋 (deconvol
ution)技術の必要なしに分子の回転速度を分別的方法で
測定する。
【０００７】第２の装置もまた、Picosecond Multi-har
monic Fourier Fluorometer と題されたMitchellの米国
特許第4,937,457 号に記述されている。この装置は、デ
ータが種々の変調周波数で同時に得られるところから、
「平行」周波数領域蛍光測定器と呼ばれている。通常、
約１００の異なる変調周波数が同時に得られる。このタ
イプの装置は、潜在的には大幅にデータ獲得時間を減少
させ得るが、欠点として、それは非常に感度が低い。デ
ータ獲得時間における減少によって得られる利点はこう
して、そのシステムが非常に強い蛍光シグナルを有する
系の研究が可能なだけであるということによって相殺さ
れる。シグナルが弱い場合、これは生物学的材料を伴う
応用の大半において遭遇するケースであるが、この種の
装置から妥当なデータを得る唯一の方法は、データ獲得
時間を増大させることである。従って、多くの例におい
て、この装置は標準的な連続的装置を上回るような何ら
実質的な利点を与えない。
monic Fourier Fluorometer と題されたMitchellの米国
特許第4,937,457 号に記述されている。この装置は、デ
ータが種々の変調周波数で同時に得られるところから、
「平行」周波数領域蛍光測定器と呼ばれている。通常、
約１００の異なる変調周波数が同時に得られる。このタ
イプの装置は、潜在的には大幅にデータ獲得時間を減少
させ得るが、欠点として、それは非常に感度が低い。デ
ータ獲得時間における減少によって得られる利点はこう
して、そのシステムが非常に強い蛍光シグナルを有する
系の研究が可能なだけであるということによって相殺さ
れる。シグナルが弱い場合、これは生物学的材料を伴う
応用の大半において遭遇するケースであるが、この種の
装置から妥当なデータを得る唯一の方法は、データ獲得
時間を増大させることである。従って、多くの例におい
て、この装置は標準的な連続的装置を上回るような何ら
実質的な利点を与えない。
【０００８】更に、該平行タイプの周波数領域蛍光測定
器は、本来一層高価であり、そのことは更なる欠点を与
える。
器は、本来一層高価であり、そのことは更なる欠点を与
える。
【０００９】平行周波数領域蛍光測定器は、Digital Pa
rallel Acquisition in FrequencyDomain Fluorometry
と題された、Rev. Sci. Instrum., Vol. 60: 2929-2936
(1989) のB.A. Feddersen et al. による論文中に記述
されている。
rallel Acquisition in FrequencyDomain Fluorometry
と題された、Rev. Sci. Instrum., Vol. 60: 2929-2936
(1989) のB.A. Feddersen et al. による論文中に記述
されている。
【００１０】本発明によれば、標準の連続タイプの蛍光
測定器と比較したとき高い、シグナル／ノイズ比を有す
る良好なシグナルの獲得に要する時間が有意に減少され
ている、新規のタイプの相互相関周波数領域蛍光測定器
及び／又は燐光測定器が提供される。しかしながら、本
発明の装置はまた、平行蛍光測定器に比肩し得るシグナ
ル獲得の迅速さを与えつつ、弱いシグナルに対する連続
的蛍光測定器の高感受性をも保持している。
測定器と比較したとき高い、シグナル／ノイズ比を有す
る良好なシグナルの獲得に要する時間が有意に減少され
ている、新規のタイプの相互相関周波数領域蛍光測定器
及び／又は燐光測定器が提供される。しかしながら、本
発明の装置はまた、平行蛍光測定器に比肩し得るシグナ
ル獲得の迅速さを与えつつ、弱いシグナルに対する連続
的蛍光測定器の高感受性をも保持している。
【００１１】
【課題を解決するための手段】 〔発明の記述〕本発明は、相互相関周波数領域蛍光測定
及び／又は燐光測定のための方法及び装置に関する。該
装置は、典型的には光である電磁放射線源並びに該電磁
放射線を第１の周波数に振幅変調するための手段よりな
る。試験用のサンプルに該振幅変調された電磁放射線を
導くために手段もまた備えられている。
及び／又は燐光測定のための方法及び装置に関する。該
装置は、典型的には光である電磁放射線源並びに該電磁
放射線を第１の周波数に振幅変調するための手段よりな
る。試験用のサンプルに該振幅変調された電磁放射線を
導くために手段もまた備えられている。
【００１２】サンプルのルミネッセンス（又は燐光）を
検出するための手段もまた備えられている。該振幅変調
手段によって生み出された振幅変調されたシグナルとコ
ヒーレントな、第２の周波数のシグナルを該検出手段に
与えるための手段がある。
検出するための手段もまた備えられている。該振幅変調
手段によって生み出された振幅変調されたシグナルとコ
ヒーレントな、第２の周波数のシグナルを該検出手段に
与えるための手段がある。
【００１３】前記シグナルによって、該検出手段の利得
を変調し又は該検出手段の出力を増倍するための手段も
また備えられている。該利得変調手段は、典型的には倍
増型光電管よりなる。代わりの出力増倍手段は、等価の
機能のためのフォトダイオード及び／又はマイクロチャ
ンネルプレートよりなることができる。
を変調し又は該検出手段の出力を増倍するための手段も
また備えられている。該利得変調手段は、典型的には倍
増型光電管よりなる。代わりの出力増倍手段は、等価の
機能のためのフォトダイオード及び／又はマイクロチャ
ンネルプレートよりなることができる。
【００１４】該第２の周波数は、第１の周波数とは異な
っている。電磁放射線源の位相及び変調からのルミネッ
センスの移相及び変調変化を検出するために、生じたシ
グナルを、該電磁放射線と該検出手段とから、第１の及
び第２の周波数の差（この差が相互相関周波数である）
よりなる周波数で導出するための手段が備えられてい
る。
っている。電磁放射線源の位相及び変調からのルミネッ
センスの移相及び変調変化を検出するために、生じたシ
グナルを、該電磁放射線と該検出手段とから、第１の及
び第２の周波数の差（この差が相互相関周波数である）
よりなる周波数で導出するための手段が備えられてい
る。
【００１５】本発明によれば、逐次的に変化する第１及
び第２の周波数にて上述の装置によって相互相関周波数
領域蛍光測定及び／又は燐光測定の各作動を逐次的に実
施するための手段を提供することができる。例えば、各
逐次的に変化する第１及び第２の周波数は対数のオーダ
ーで変化するものであってよく、各々次にくる第１及び
第２の周波数は直前の第１及び第２の周波数の例えば１
０倍であり、一方典型的には、相互相関周波数は該逐次
的に実施する各作動を通じ一定に維持される。各作動に
おいて用いられたそれぞれの第１及び第２の周波数の
差、即ち各作動の相互相関周波数であるそれぞれの周波
数において、それぞれの作動のシグナル応答の強度を検
出するための手段が備えられている。前記変化する第１
及び第２の周波数の各々において、前記変化する第１及
び第２の周波数の各々に関して特定の標準偏差を有する
統合されたシグナルが得られるまで、各前記シグナル応
答の検出を延長するための手段もまた備えられている。
び第２の周波数にて上述の装置によって相互相関周波数
領域蛍光測定及び／又は燐光測定の各作動を逐次的に実
施するための手段を提供することができる。例えば、各
逐次的に変化する第１及び第２の周波数は対数のオーダ
ーで変化するものであってよく、各々次にくる第１及び
第２の周波数は直前の第１及び第２の周波数の例えば１
０倍であり、一方典型的には、相互相関周波数は該逐次
的に実施する各作動を通じ一定に維持される。各作動に
おいて用いられたそれぞれの第１及び第２の周波数の
差、即ち各作動の相互相関周波数であるそれぞれの周波
数において、それぞれの作動のシグナル応答の強度を検
出するための手段が備えられている。前記変化する第１
及び第２の周波数の各々において、前記変化する第１及
び第２の周波数の各々に関して特定の標準偏差を有する
統合されたシグナルが得られるまで、各前記シグナル応
答の検出を延長するための手段もまた備えられている。
【００１６】測定に関連するノイズが全ての変調周波数
において同じであるとは期待されないから、上記によっ
て有意な利点が達成される。本発明によれば、測定は、
弱いシグナルを与える周波数にて測定するときには一層
多くの時間がかけられ、そして、重要なことに、強いシ
グナルを与える周波数にて測定するときには一層少ない
時間をかけることのできるような方法で実施される。こ
うして、各周波数における測定が所望の測定精度を得る
ための所望のシグナル／ノイズ比を達成するに必要な時
間だけしか行われないことから、時間の有意な節約がな
されうる。即ち、該データの獲得は、測定に関する許容
しうる標準偏差を規格化することができるという点にお
いて、各周波数に「適合性」がある。該装置は、各々の
変化する第１及び第２の周波数の相互相関周波数におい
て、特定された標準偏差が達成されるまでデータを獲得
する。次いで、それは次の周波数の組み合わせへと自動
的に移る。
において同じであるとは期待されないから、上記によっ
て有意な利点が達成される。本発明によれば、測定は、
弱いシグナルを与える周波数にて測定するときには一層
多くの時間がかけられ、そして、重要なことに、強いシ
グナルを与える周波数にて測定するときには一層少ない
時間をかけることのできるような方法で実施される。こ
うして、各周波数における測定が所望の測定精度を得る
ための所望のシグナル／ノイズ比を達成するに必要な時
間だけしか行われないことから、時間の有意な節約がな
されうる。即ち、該データの獲得は、測定に関する許容
しうる標準偏差を規格化することができるという点にお
いて、各周波数に「適合性」がある。該装置は、各々の
変化する第１及び第２の周波数の相互相関周波数におい
て、特定された標準偏差が達成されるまでデータを獲得
する。次いで、それは次の周波数の組み合わせへと自動
的に移る。
【００１７】従って、先行技術のいかなるシステムとも
対照的に、いかなる所望のデータ獲得精度も、そのよう
な獲得に必要な最少の時間で自動的に得ることができ
る。
対照的に、いかなる所望のデータ獲得精度も、そのよう
な獲得に必要な最少の時間で自動的に得ることができ
る。
【００１８】好ましくは、所望のデータを収集するため
に要する時間を、使用される特定の装置に関する理論上
最少値の近くまで減少させるために、前記逐次的に行わ
れる作動のプログラムを自動的に実施するための手段が
備えられる。
に要する時間を、使用される特定の装置に関する理論上
最少値の近くまで減少させるために、前記逐次的に行わ
れる作動のプログラムを自動的に実施するための手段が
備えられる。
【００１９】更に、各作動において、生じたシグナルの
導出手段によって検知されたデータ波形の獲得を、第１
の周波数において電磁放射線を変調しているシグナルの
位相と同期させるための手段を備えることができる。上
記手段はまた、個々の波形部分に対し増大した信号／ノ
イズ比を有する各作動の平均の波形値を得るために、こ
うして検知された波形の対応する各部分の重ね合わせを
も引き起こす。この処理は、先行技術において使用され
ている技法より一層迅速な仕方で、時間に対する信号／
ノイズ比の「直線的な」増大を許容する。
導出手段によって検知されたデータ波形の獲得を、第１
の周波数において電磁放射線を変調しているシグナルの
位相と同期させるための手段を備えることができる。上
記手段はまた、個々の波形部分に対し増大した信号／ノ
イズ比を有する各作動の平均の波形値を得るために、こ
うして検知された波形の対応する各部分の重ね合わせを
も引き起こす。この処理は、先行技術において使用され
ている技法より一層迅速な仕方で、時間に対する信号／
ノイズ比の「直線的な」増大を許容する。
【００３０】生じたシグナルの導出手段は可変周波数
（variable frequency) ディジタルフィルター手段より
なることもまた好ましい。特に、該好ましいディジタル
フィルター手段は、実質的にそれぞれ使用した第１及び
第２の周波数、即ち相互相関周波数にてシグナル応答を
フィルターするように設定される。最も好ましくは、該
ディジタルフィルター手段は、シグナル応答が検出され
るとき時間にわたって狭まるバンドでフィルターする能
力を有する。そのような好ましいディジタルフィルター
は、装置の操作を制御するパーソナルコンピューターの
プログラム中に備えることができる。このディジタルフ
ィルターは、永久に１つの帯域幅に止まり調節可能性の
ないアナログ帯域幅フィルターとは異なり、広いバンド
フィルター幅を以て始動し、処理が進行するにつれて狭
まる。この発明によれば、該可変ディジタルフィルター
は、広い帯域幅での最初のデータ獲得と次いで所望の相
互相関周波数へと狭めていくこととのために、はるかに
迅速にそのフィルター操作を進める。
（variable frequency) ディジタルフィルター手段より
なることもまた好ましい。特に、該好ましいディジタル
フィルター手段は、実質的にそれぞれ使用した第１及び
第２の周波数、即ち相互相関周波数にてシグナル応答を
フィルターするように設定される。最も好ましくは、該
ディジタルフィルター手段は、シグナル応答が検出され
るとき時間にわたって狭まるバンドでフィルターする能
力を有する。そのような好ましいディジタルフィルター
は、装置の操作を制御するパーソナルコンピューターの
プログラム中に備えることができる。このディジタルフ
ィルターは、永久に１つの帯域幅に止まり調節可能性の
ないアナログ帯域幅フィルターとは異なり、広いバンド
フィルター幅を以て始動し、処理が進行するにつれて狭
まる。この発明によれば、該可変ディジタルフィルター
は、広い帯域幅での最初のデータ獲得と次いで所望の相
互相関周波数へと狭めていくこととのために、はるかに
迅速にそのフィルター操作を進める。
【００２１】加えて、意義ある改良の一つとして、ディ
ジタルフィルターが設定されるフィルター周波数は、コ
ンピューターソフトウェアを通じて使用者により選択さ
れることができ、そして、所望により、この発明の種々
の操作と共に変更することができる。こうして、本発明
の実施のために第１及び第２の周波数の組合せの一つを
選択した場合には、その周波数の組合せは、試験のため
の典型的には１０乃至２０通りの異なる第１及び第２の
周波数に達するであろう。単一の指数関数的減衰サンプ
ルのためには、ただ一組の周波数を選択することができ
る。代わりに、所望により５０通りの周波数又はより多
くを選択してもよい。この発明の装置は、いかなる所望
の数の周波数をも測定用に選択する能力を有し、そして
そうするとき、現在先行技術にある装置とは対照的に、
装置がデータを獲得する時間と測定が完了するに要する
時間（義務的サイクル）との間の比率が増大する。更
に、周波数は線型の目盛上又は、解析のためのより良い
周波数パターンを得るために好ましくは対数的な目盛上
で選択することができる。
ジタルフィルターが設定されるフィルター周波数は、コ
ンピューターソフトウェアを通じて使用者により選択さ
れることができ、そして、所望により、この発明の種々
の操作と共に変更することができる。こうして、本発明
の実施のために第１及び第２の周波数の組合せの一つを
選択した場合には、その周波数の組合せは、試験のため
の典型的には１０乃至２０通りの異なる第１及び第２の
周波数に達するであろう。単一の指数関数的減衰サンプ
ルのためには、ただ一組の周波数を選択することができ
る。代わりに、所望により５０通りの周波数又はより多
くを選択してもよい。この発明の装置は、いかなる所望
の数の周波数をも測定用に選択する能力を有し、そして
そうするとき、現在先行技術にある装置とは対照的に、
装置がデータを獲得する時間と測定が完了するに要する
時間（義務的サイクル）との間の比率が増大する。更
に、周波数は線型の目盛上又は、解析のためのより良い
周波数パターンを得るために好ましくは対数的な目盛上
で選択することができる。
【００２２】加えて、ディジタルフィルター手段がこの
発明に従って使用される状況においては、生じたシグナ
ルの導出手段からのシグナルは、位相と変調の変化を生
ずることなく自動的利得手段によって自動的に増幅され
ることができる。そのようなことは、先行技術における
ようにアナログフィルター手段が使用されるときには、
不可能と思われる。
発明に従って使用される状況においては、生じたシグナ
ルの導出手段からのシグナルは、位相と変調の変化を生
ずることなく自動的利得手段によって自動的に増幅され
ることができる。そのようなことは、先行技術における
ようにアナログフィルター手段が使用されるときには、
不可能と思われる。
【００２３】典型的には、上述のような第１及び第２の
周波数は、周波数シンセサイザー手段、典型的には、位
相固定ループ周波数シンセサイザーにより発生される。
第１及び第２の周波数の間にはいかなる差も用いること
ができるが、一般的には、１００乃至１０００Ｈｚの相
互相関周波数を使用することが好ましい。より高い相互
相関周波数は、一層多い数の重ね合わされた対応する波
形部分を得ることを可能にし、それにより増大したシグ
ナル／ノイズ比を有する各作動についての平均波形値が
より迅速に獲得され、データ獲得速度における全体的増
大を提供することを可能にする。
周波数は、周波数シンセサイザー手段、典型的には、位
相固定ループ周波数シンセサイザーにより発生される。
第１及び第２の周波数の間にはいかなる差も用いること
ができるが、一般的には、１００乃至１０００Ｈｚの相
互相関周波数を使用することが好ましい。より高い相互
相関周波数は、一層多い数の重ね合わされた対応する波
形部分を得ることを可能にし、それにより増大したシグ
ナル／ノイズ比を有する各作動についての平均波形値が
より迅速に獲得され、データ獲得速度における全体的増
大を提供することを可能にする。
【００２４】本発明のもう一つの利点として、ディジタ
ルフィルターによって与えられるように、所望の相互相
関周波数を、信号が明瞭に受信できる周波数へと簡単に
設定することができる。例えば、本発明によるもし装置
がレーダーステーション、ラジオ局又はＮＭＲ装置が働
いている実験室に近接して備えられているならば、干渉
の問題を回避するために、第１及び第２の周波数をそし
てディジタルフィルター上の該相互相関周波数を、設定
し直すことができる。こうして、１０Ｈｚ乃至１００ｋ
Ｈｚ又はそれ以上の相互相関周波数にて、容易に測定を
実施することができる。
ルフィルターによって与えられるように、所望の相互相
関周波数を、信号が明瞭に受信できる周波数へと簡単に
設定することができる。例えば、本発明によるもし装置
がレーダーステーション、ラジオ局又はＮＭＲ装置が働
いている実験室に近接して備えられているならば、干渉
の問題を回避するために、第１及び第２の周波数をそし
てディジタルフィルター上の該相互相関周波数を、設定
し直すことができる。こうして、１０Ｈｚ乃至１００ｋ
Ｈｚ又はそれ以上の相互相関周波数にて、容易に測定を
実施することができる。
【００２５】
【実施例】図１を参照すると、本発明の蛍光測定器は、
ここに別途示すところの外は、構造及び作動において先
行技術のタイプの相互相関周波数領域蛍光測定器に近似
である。
ここに別途示すところの外は、構造及び作動において先
行技術のタイプの相互相関周波数領域蛍光測定器に近似
である。
【００２６】光源１０は、連続波レーザー又は平行にし
たコヒーレント又はアーク灯のような非コヒーレントの
直流光源であってよい。レーザー１０からの光は、Pock
elsセルのような光変調器１２を通過して、（前述のよ
うに）第１の周波数にて振幅変調された光のビーム１４
を与える。該振幅変調された光は、次いでビーム分割器
１６を通り回転式ケース１８に入って、そこに保持され
たサンプル２０を照射する。標準サンプル２２の照射の
ため、該ケースは次いで１８０°シフトすることができ
る。
たコヒーレント又はアーク灯のような非コヒーレントの
直流光源であってよい。レーザー１０からの光は、Pock
elsセルのような光変調器１２を通過して、（前述のよ
うに）第１の周波数にて振幅変調された光のビーム１４
を与える。該振幅変調された光は、次いでビーム分割器
１６を通り回転式ケース１８に入って、そこに保持され
たサンプル２０を照射する。標準サンプル２２の照射の
ため、該ケースは次いで１８０°シフトすることができ
る。
【００２７】第１の周波数シンセサイザー２４は、示し
たように第２の周波数シンセサイザー２６と位相関係に
おいて固定されており、Pockels セル１２に第１の周波
数を負荷し、これは次いで前記第１の周波数の光のビー
ム１４を生み出す。ビーム１４は、所望により、光ファ
イバー束によって搬送してもよい。
たように第２の周波数シンセサイザー２６と位相関係に
おいて固定されており、Pockels セル１２に第１の周波
数を負荷し、これは次いで前記第１の周波数の光のビー
ム１４を生み出す。ビーム１４は、所望により、光ファ
イバー束によって搬送してもよい。
【００２８】第２の周波数シンセサイザー２６は、増幅
器２８を通って連絡し、光検出器３０、３２の利得を、
第１の周波数とは異なる第２の周波数にて変調する。検
出器３０、３２は、倍増型光電管、フォトダイオード、
マイクロチャンネルプレート、ダイオード列検出器、電
荷結合素子検出器、又は電子なだれフォトダイオードシ
ステムであってよい。
器２８を通って連絡し、光検出器３０、３２の利得を、
第１の周波数とは異なる第２の周波数にて変調する。検
出器３０、３２は、倍増型光電管、フォトダイオード、
マイクロチャンネルプレート、ダイオード列検出器、電
荷結合素子検出器、又は電子なだれフォトダイオードシ
ステムであってよい。
【００２９】光ビーム１４のシグナルは、ビーム分割器
１６によって光検出器３０に送られ、一方光検出器３２
は、ケース１８内の照射されたサンプル２０又は２２に
よって放射される蛍光を、所望により光ファイバー束を
通して、拾い上げる。
１６によって光検出器３０に送られ、一方光検出器３２
は、ケース１８内の照射されたサンプル２０又は２２に
よって放射される蛍光を、所望により光ファイバー束を
通して、拾い上げる。
【００３０】光検出器３０からのシグナルは導線３４を
介して、自動的利得回路カード５３を通って、典型的に
はパーソナルコンピューター３８内に存しているもので
あるディジタル獲得カード回路３６に送られる。同様
に、光検出器３２からのシグナルは、導線４０を介し
て、同じ自動的利得回路カード３５及びディジタル獲得
カード３６に送られる。ディジタル獲得カード３６は、
Sterling, Virginiaの DRALaboratories から市販され
ているモデルA2D-160 、又は、代わりに、Metrabyte DA
S20 カードであってよい。そのようなカードは、それぞ
れの導線３４及び４０と連結するための少なくとも２つ
のデータ獲得チャンネル、並びに、コンピューター制御
の下に利得を変化させる能力、少なくとも１２ビットの
分解能、１００ＫＨｚ台のディジタル化速度及び外部の
トリガーの制御下にディジタル化サイクルを開始させサ
ンプリング速度を設定する能力を有する、ディジタイザ
ーを有しなければならない。自動的利得カード３５の回
路は図６に示したようなものであってよい。
介して、自動的利得回路カード５３を通って、典型的に
はパーソナルコンピューター３８内に存しているもので
あるディジタル獲得カード回路３６に送られる。同様
に、光検出器３２からのシグナルは、導線４０を介し
て、同じ自動的利得回路カード３５及びディジタル獲得
カード３６に送られる。ディジタル獲得カード３６は、
Sterling, Virginiaの DRALaboratories から市販され
ているモデルA2D-160 、又は、代わりに、Metrabyte DA
S20 カードであってよい。そのようなカードは、それぞ
れの導線３４及び４０と連結するための少なくとも２つ
のデータ獲得チャンネル、並びに、コンピューター制御
の下に利得を変化させる能力、少なくとも１２ビットの
分解能、１００ＫＨｚ台のディジタル化速度及び外部の
トリガーの制御下にディジタル化サイクルを開始させサ
ンプリング速度を設定する能力を有する、ディジタイザ
ーを有しなければならない。自動的利得カード３５の回
路は図６に示したようなものであってよい。
【００３１】周波数シンセサイザーからの同期したシグ
ナルは、図５に示すように、同期的獲得カード回路４２
を通してカード３６に供給される。このモジュールの目
的は、シンセサイザーの主発振器２４及び２６に位相固
定された同期的シグナルを与えることである。そのよう
な同期は、測定のシグナル／ノイズ比を大きく改善す
る。カード３６は、カード回路３６の各チャンネルにつ
いて、電流−電圧変換手段及びコンピューター制御され
た装置増幅器を備える、図５の回路によって示したよう
な２つのモジュールを収容することができる。
ナルは、図５に示すように、同期的獲得カード回路４２
を通してカード３６に供給される。このモジュールの目
的は、シンセサイザーの主発振器２４及び２６に位相固
定された同期的シグナルを与えることである。そのよう
な同期は、測定のシグナル／ノイズ比を大きく改善す
る。カード３６は、カード回路３６の各チャンネルにつ
いて、電流−電圧変換手段及びコンピューター制御され
た装置増幅器を備える、図５の回路によって示したよう
な２つのモジュールを収容することができる。
【００３２】カード回路３６への単一の導線の付加は、
同期モジュールに給電するためにＤＢコネクターのピン
番号９への５Ｖの供給を得ることを許容する。カード３
６はパーソナルコンピューター３８の８ビットのスロッ
ト内に嵌まり、そして２つの独立のサンプル−及び−ホ
ールド回路及び１つの１２ビットディジタイザーを有し
ている。最大サンプリング速度は１６０ＫＨｚである。
本発明に従って好ましく操作するとき、カード３６は、
獲得に際してデータ処理からコンピューターの中央処理
装置を解放するために、コンピューターの直接メモリー
アクセスチャンネルの一つを使用し、従ってデータの収
集及び記憶は背後において行われる。
同期モジュールに給電するためにＤＢコネクターのピン
番号９への５Ｖの供給を得ることを許容する。カード３
６はパーソナルコンピューター３８の８ビットのスロッ
ト内に嵌まり、そして２つの独立のサンプル−及び−ホ
ールド回路及び１つの１２ビットディジタイザーを有し
ている。最大サンプリング速度は１６０ＫＨｚである。
本発明に従って好ましく操作するとき、カード３６は、
獲得に際してデータ処理からコンピューターの中央処理
装置を解放するために、コンピューターの直接メモリー
アクセスチャンネルの一つを使用し、従ってデータの収
集及び記憶は背後において行われる。
【００３３】前述のように、本発明の大きな利点は、予
め設定された周波数範囲を、該周波数におけるノイズに
応じ、各変調周波数における測定時間を変化させること
によって掃引する能力に存する。一組の周波数が最初に
選択される。該周波数は、関係周波数範囲において、典
型的には対数的に間隔がとられる。先行技術のマルチ調
和周波数法と比較して、この可能性は本発明により提供
される。蛍光又は燐光の放射の減衰過程を周波数領域に
おいてサンプルする最もよい方法は、調べようとするサ
ンプルの特徴的減衰時間の逆数に対応する周波数の周囲
に対数的に周波数間隔をとることであることは既に実証
されている。
め設定された周波数範囲を、該周波数におけるノイズに
応じ、各変調周波数における測定時間を変化させること
によって掃引する能力に存する。一組の周波数が最初に
選択される。該周波数は、関係周波数範囲において、典
型的には対数的に間隔がとられる。先行技術のマルチ調
和周波数法と比較して、この可能性は本発明により提供
される。蛍光又は燐光の放射の減衰過程を周波数領域に
おいてサンプルする最もよい方法は、調べようとするサ
ンプルの特徴的減衰時間の逆数に対応する周波数の周囲
に対数的に周波数間隔をとることであることは既に実証
されている。
【００３４】文献において、１０乃至２０通りの周波数
における測定が、しばしばデータ獲得の時間と収集され
る情報との間の最高の妥当性を与えるものであることが
示されている。シグナル／ノイズ比の改善は、周波数の
個数の立方根に依存する。従って、２０通りの代わりに
１００通りの周波数を使用したときでも、僅かの改善が
あるのみである。全ての周波数が同じシグナル／ノイズ
比で測定されたと仮定すると、この予測される改善は約
１．７である。
における測定が、しばしばデータ獲得の時間と収集され
る情報との間の最高の妥当性を与えるものであることが
示されている。シグナル／ノイズ比の改善は、周波数の
個数の立方根に依存する。従って、２０通りの代わりに
１００通りの周波数を使用したときでも、僅かの改善が
あるのみである。全ての周波数が同じシグナル／ノイズ
比で測定されたと仮定すると、この予測される改善は約
１．７である。
【００３５】先行技術の該技法においては全ての周波数
について同じ獲得時間が割り当てられているが、高周波
数においては検出されるシグナルはずっと弱いことか
ら、マルチ調和法においはシグナル／ノイズ比は各周波
数において一定ではない。これに対し、本発明によって
実施される各逐次的測定においては、シグナルが強い周
波数においては一層短い時間が費やされることになり、
正味の時間の節約になることから、本発明によれば大量
の時間が節約できる。
について同じ獲得時間が割り当てられているが、高周波
数においては検出されるシグナルはずっと弱いことか
ら、マルチ調和法においはシグナル／ノイズ比は各周波
数において一定ではない。これに対し、本発明によって
実施される各逐次的測定においては、シグナルが強い周
波数においては一層短い時間が費やされることになり、
正味の時間の節約になることから、本発明によれば大量
の時間が節約できる。
【００３６】本発明の追加の利点の一つは、シグナルの
ディジタル処理に関連している。ディジタル化された波
形に対して行われる第１の操作は、「重ね合わせ」であ
り、それによって逐次的な各周期の相互相関周波数波
は、図３及び図２にも示したモニタールーチンの一部と
して、位相を正確に揃えて平均化される。そのようなソ
フトウェア処理は、先行技術に入手でき、例えば、Malm
stadt, et al., Digitaland Analog Data Conversions,
Part III, W.A. Benjamin, Inc. (1973)において論じ
られている。
ディジタル処理に関連している。ディジタル化された波
形に対して行われる第１の操作は、「重ね合わせ」であ
り、それによって逐次的な各周期の相互相関周波数波
は、図３及び図２にも示したモニタールーチンの一部と
して、位相を正確に揃えて平均化される。そのようなソ
フトウェア処理は、先行技術に入手でき、例えば、Malm
stadt, et al., Digitaland Analog Data Conversions,
Part III, W.A. Benjamin, Inc. (1973)において論じ
られている。
【００３７】より多くの波が平均されるにつれて、シグ
ナル／ノイズ比は、平均される波の数の平方根に対して
ではなく、波の数に対して線形に増大する。これは、相
互相関シグナルと正確には位相が揃っていないいずれの
シグナルも、より多くの波が平均されるにつれて除去さ
れてしまい、モニタールーチン（図３）の特に段階５
０、５２及び５４によって、ディジタルフィルター機能
がモニタールーチンに与えられるという事実による。こ
のディジタルフィルターの等価帯域幅は、時間の関数で
あり、シグナル／ノイズ比は急速に増大する。
ナル／ノイズ比は、平均される波の数の平方根に対して
ではなく、波の数に対して線形に増大する。これは、相
互相関シグナルと正確には位相が揃っていないいずれの
シグナルも、より多くの波が平均されるにつれて除去さ
れてしまい、モニタールーチン（図３）の特に段階５
０、５２及び５４によって、ディジタルフィルター機能
がモニタールーチンに与えられるという事実による。こ
のディジタルフィルターの等価帯域幅は、時間の関数で
あり、シグナル／ノイズ比は急速に増大する。
【００３８】例えば、測定しようとする基本波形が１０
０Ｈｚと仮定すると、１秒間の重ね合わせの後、１Ｈｚ
よりより大きい全ての周波数成分は平均化されてしま
い、一方、１Ｈｚより低い周波数成分は残るであろう。
同じ理由から、５秒間統合した後は、０．２Ｈｚより低
い周波数成分のみがシグナルに寄与する。このディジタ
ルフィルターの等価値Ｑ（中心周波数を帯域幅で割った
ものと定義される）は、この場合５００であり、Ｑは、
相互相関周波数が増大すると増大する。この新しいディ
ジタル獲得モードは、相互相関周波数の選択を非常に単
純化する。従って、中心周波数のドリフトも利得の歪み
もない非常に高いＱフィルターが、容易に得られる。
０Ｈｚと仮定すると、１秒間の重ね合わせの後、１Ｈｚ
よりより大きい全ての周波数成分は平均化されてしま
い、一方、１Ｈｚより低い周波数成分は残るであろう。
同じ理由から、５秒間統合した後は、０．２Ｈｚより低
い周波数成分のみがシグナルに寄与する。このディジタ
ルフィルターの等価値Ｑ（中心周波数を帯域幅で割った
ものと定義される）は、この場合５００であり、Ｑは、
相互相関周波数が増大すると増大する。この新しいディ
ジタル獲得モードは、相互相関周波数の選択を非常に単
純化する。従って、中心周波数のドリフトも利得の歪み
もない非常に高いＱフィルターが、容易に得られる。
【００３９】上記より、同期カード回路４２によって与
えられるような、ディジタル化処理を開始させるために
（相互相関周波数に）同期したシグナルが所望により入
手できることが明らかである。
えられるような、ディジタル化処理を開始させるために
（相互相関周波数に）同期したシグナルが所望により入
手できることが明らかである。
【００４０】等価のアナログフィルターに比して本発明
のディジタルフィルター機能が有する別の利点の一つ
は、フィルターＱが初期においては非常に低いことか
ら、データ獲得が、新しい周波数が選択された後直ちに
開始できることである。これに対し、４０Ｈｚにおいて
８０のＱを有するアナログフィルターを用いると、シグ
ナルが定常値に達するまでに少なくとも２、３秒を要す
る。従って、この状態においては、迅速な周波数掃引を
効果的に実施することはできない。
のディジタルフィルター機能が有する別の利点の一つ
は、フィルターＱが初期においては非常に低いことか
ら、データ獲得が、新しい周波数が選択された後直ちに
開始できることである。これに対し、４０Ｈｚにおいて
８０のＱを有するアナログフィルターを用いると、シグ
ナルが定常値に達するまでに少なくとも２、３秒を要す
る。従って、この状態においては、迅速な周波数掃引を
効果的に実施することはできない。
【００４１】モニタールーチンを更に参照して、シグナ
ル入力５６の波形は、既知のソフトウェアルーチンによ
って重ね合わせられる（参照番号５０）。充分な波形が
得られたか否かが決定され、これはまたフィルター通過
幅５２をも決定する。もし充分な波形が得られていない
なら、より多くの波形５０を重ね合わせるために処理は
再循環して５８に戻る。もし充分な波形が得られている
なら、シグナルのオーバーフローと最良利得についての
チェックプロセス６０がある。もし答えが「否」（Ｎ
Ｏ）ならば、自動的利得制御６２の後、変数を初期化す
る即ち自動的利得調査を提供するために、既知のルーチ
ン（６４）が提供される。収集されたデータは捨てら
れ、そしてシステムは波形重ね合わせ５０への更なるシ
グナルインプットにより再開（６６）される。
ル入力５６の波形は、既知のソフトウェアルーチンによ
って重ね合わせられる（参照番号５０）。充分な波形が
得られたか否かが決定され、これはまたフィルター通過
幅５２をも決定する。もし充分な波形が得られていない
なら、より多くの波形５０を重ね合わせるために処理は
再循環して５８に戻る。もし充分な波形が得られている
なら、シグナルのオーバーフローと最良利得についての
チェックプロセス６０がある。もし答えが「否」（Ｎ
Ｏ）ならば、自動的利得制御６２の後、変数を初期化す
る即ち自動的利得調査を提供するために、既知のルーチ
ン（６４）が提供される。収集されたデータは捨てら
れ、そしてシステムは波形重ね合わせ５０への更なるシ
グナルインプットにより再開（６６）される。
【００４２】しかしながら、シグナルオーバーフロー及
び最良利得チェック６０についてもし答えが「肯」（Ｙ
ＥＳ）ならば、高速フーリエ変換が計算される（５
４）。ＡＣ／ＤＣ位相変調６８が実施され、値がモニタ
ー７０に表示される。更に、ノイズレベル７２の精度が
決定される。もし「ＮＯ」であれば、より多くの波形を
重ね合わせるために出口７４を通ってシグナルインプッ
ト５６が再始動される。もし答えが「ＹＥＳ」であれ
ば、データ完備のフラッグが設定される。周波数を変更
し異なる周波数での操作か又は一のサンプルから他のサ
ンプル２０、２２へともしくはその逆へと切り替えるた
めのケースの作動であろう処理の次の段階へと進むため
に、変数は再初期化７８される。
び最良利得チェック６０についてもし答えが「肯」（Ｙ
ＥＳ）ならば、高速フーリエ変換が計算される（５
４）。ＡＣ／ＤＣ位相変調６８が実施され、値がモニタ
ー７０に表示される。更に、ノイズレベル７２の精度が
決定される。もし「ＮＯ」であれば、より多くの波形を
重ね合わせるために出口７４を通ってシグナルインプッ
ト５６が再始動される。もし答えが「ＹＥＳ」であれ
ば、データ完備のフラッグが設定される。周波数を変更
し異なる周波数での操作か又は一のサンプルから他のサ
ンプル２０、２２へともしくはその逆へと切り替えるた
めのケースの作動であろう処理の次の段階へと進むため
に、変数は再初期化７８される。
【００４３】典型的には、本発明の処理は次のように進
行する：
行する：
【００４４】１． 装置（慣用の装置）の光シャッター
が閉じられ、そして、バックグラウンドの読み取り値が
約５秒間で獲得される。５秒間が典型的には至適であ
る。
が閉じられ、そして、バックグラウンドの読み取り値が
約５秒間で獲得される。５秒間が典型的には至適であ
る。
【００４５】２． サンプル２０が次いで照射され、デ
ーター獲得が直ちに開始される。獲得されたデーターは
毎秒、背景で進行している獲得プロセスを妨げることな
くワーキングベクトルに移される。慣用のソフトウェア
手段であるノイズモニター７２が、獲得された波形中の
ノイズの量を評価しそれを予め選択された値と比較す
る。獲得は明るいサンプルについては１秒で行うことが
できる。
ーター獲得が直ちに開始される。獲得されたデーターは
毎秒、背景で進行している獲得プロセスを妨げることな
くワーキングベクトルに移される。慣用のソフトウェア
手段であるノイズモニター７２が、獲得された波形中の
ノイズの量を評価しそれを予め選択された値と比較す
る。獲得は明るいサンプルについては１秒で行うことが
できる。
【００４６】３． 獲得は評価されたノイズが許容値よ
り低くなるまで続く。次いで、新たな周波数が、好まし
くは対数的に間隔をあけた周波数列より段階７６、７
８、８０毎に選択され、そして処理が再び開始し、段階
毎に一組になった全ての周波数が測定されるまで続く。
り低くなるまで続く。次いで、新たな周波数が、好まし
くは対数的に間隔をあけた周波数列より段階７６、７
８、８０毎に選択され、そして処理が再び開始し、段階
毎に一組になった全ての周波数が測定されるまで続く。
【００４７】４． 次いで、参照物質２２が照射され、
サンプルについて行ったのと同じプロセスが段階毎に、
全ての周波数が測定されるまで実施される。
サンプルについて行ったのと同じプロセスが段階毎に、
全ての周波数が測定されるまで実施される。
【００４８】５． サンプルの位相及び復調比が、参照
物質の位相及び復調比に対比して計算される。
物質の位相及び復調比に対比して計算される。
【００４９】全プロセスは非常に効率的であり、１０通
りの周波数で、中等度の強度のサンプルの場合は、典型
的には約３分間続く。もしサンプルが非常に明るいなら
ば、全プロセスは、１０通りの周波数での獲得について
１分未満で終了することができる。
りの周波数で、中等度の強度のサンプルの場合は、典型
的には約３分間続く。もしサンプルが非常に明るいなら
ば、全プロセスは、１０通りの周波数での獲得について
１分未満で終了することができる。
【００５０】本発明により提供されるこの新たな能力を
利用するためには、データ収集が同期を損なうことなく
進行し及びデータが各波形について多数のポイントにお
いて収集されることが好ましい。加えて、波形は、ここ
に使用されるディジタルカード３６の速度に適合する、
可能な限り高い周波数であるべきである。好ましくは、
５００Ｈｚまでの相互相関周波数が特に望ましい。
利用するためには、データ収集が同期を損なうことなく
進行し及びデータが各波形について多数のポイントにお
いて収集されることが好ましい。加えて、波形は、ここ
に使用されるディジタルカード３６の速度に適合する、
可能な限り高い周波数であるべきである。好ましくは、
５００Ｈｚまでの相互相関周波数が特に望ましい。
【００５１】正確な位相及び変調の測定値を与える波形
当たりのポイントの最少数は、１２８ポイントのオーダ
ーである。２の累乗が高速フーリエ変換５４の適用には
必要である。サンプル増倍型光電管３２からのもの及び
別に参照増倍型光電管３０からのものの、少なくとも２
つの異なったシグナルを獲得しなければならないことか
ら、１秒当たりサンプリングされるべきポイントの数は
典型的には１２６２００個である。これはほぼ、ここに
使用される上記のディジタル獲得カード３６の最大ディ
ジタル化速度である。
当たりのポイントの最少数は、１２８ポイントのオーダ
ーである。２の累乗が高速フーリエ変換５４の適用には
必要である。サンプル増倍型光電管３２からのもの及び
別に参照増倍型光電管３０からのものの、少なくとも２
つの異なったシグナルを獲得しなければならないことか
ら、１秒当たりサンプリングされるべきポイントの数は
典型的には１２６２００個である。これはほぼ、ここに
使用される上記のディジタル獲得カード３６の最大ディ
ジタル化速度である。
【００５２】また、各検出器３０、３２の値、サンプル
及び参照２０、２２の変調及びソフトウェアにより計算
されるサンプル及び参照間の位相差をスクリーン上に連
続的に表示する可能性を有することがまた望ましい。こ
のような機能は、各測定の前の装置の設定のため及びデ
ータ獲得の間測定をモニターするために重要である。検
出器に到達している光の強度に関して他には何ら情報が
得られないからである。加えて、各周波数において適当
な統合を選択するために、シグナルのノイズをモニター
する方法を有することが望ましい。
及び参照２０、２２の変調及びソフトウェアにより計算
されるサンプル及び参照間の位相差をスクリーン上に連
続的に表示する可能性を有することがまた望ましい。こ
のような機能は、各測定の前の装置の設定のため及びデ
ータ獲得の間測定をモニターするために重要である。検
出器に到達している光の強度に関して他には何ら情報が
得られないからである。加えて、各周波数において適当
な統合を選択するために、シグナルのノイズをモニター
する方法を有することが望ましい。
【００５３】取り分け、データ獲得の間装置のシグナル
のモニター及びノイズモニターを提供するために、この
具体例において使用されるソフトウェアはまた次の機能
をも有することが好ましい：
のモニター及びノイズモニターを提供するために、この
具体例において使用されるソフトウェアはまた次の機能
をも有することが好ましい：
【００５４】１． データ獲得が、背後においてＩＢＭ
パーソナルコンピューター（ＩＢＭ互換性コンピュータ
ー、特に：Intel の80286 に始まり80386 及び80486 を
含むiAPx86シリーズのマイクロプロセッサーの中央処理
装置を利用しているあらゆるコンピューターも同様に利
用できる）の直接メモリーアクセス機能を使用して一定
の速度で進行すること。
パーソナルコンピューター（ＩＢＭ互換性コンピュータ
ー、特に：Intel の80286 に始まり80386 及び80486 を
含むiAPx86シリーズのマイクロプロセッサーの中央処理
装置を利用しているあらゆるコンピューターも同様に利
用できる）の直接メモリーアクセス機能を使用して一定
の速度で進行すること。
【００５５】２． ディジタル化されたデータが最大６
４０００ポイントを含む「循環式バッファ」内に記憶さ
れること。
４０００ポイントを含む「循環式バッファ」内に記憶さ
れること。
【００５６】３． コンピューターの各クロック刻み
（毎秒１８回）において、データバッファがどれ程満た
されたかをチェックする割込みルーチンが起動されるこ
と。
（毎秒１８回）において、データバッファがどれ程満た
されたかをチェックする割込みルーチンが起動されるこ
と。
【００５７】４． もしデータバッファの半分より多く
が満たされているならば、バッファの半分がコピーさ
れ、２５６個のポイントを有する作業列内において重ね
合わされる。信号は、波形の各周期が位相上正確に先に
記憶された波形に加えられるような方法で重ね合わされ
る。バッファの第２の半分が満たされたとき、データは
バッファのこの部分から処理される一方、第１の部分は
ディジタイザーから新たなデータを受け取り続ける。
が満たされているならば、バッファの半分がコピーさ
れ、２５６個のポイントを有する作業列内において重ね
合わされる。信号は、波形の各周期が位相上正確に先に
記憶された波形に加えられるような方法で重ね合わされ
る。バッファの第２の半分が満たされたとき、データは
バッファのこの部分から処理される一方、第１の部分は
ディジタイザーから新たなデータを受け取り続ける。
【００５８】５． 一定数の波形が重ね合わされたと
き、モニタールーチン（図３）が呼び出される。一般的
に、重ね合わされるべき波形の数は、モニタールーチン
が０．５秒毎に呼び出されるような方法で選択される。
き、モニタールーチン（図３）が呼び出される。一般的
に、重ね合わされるべき波形の数は、モニタールーチン
が０．５秒毎に呼び出されるような方法で選択される。
【００５９】６． モニタールーチンは、シグナルに対
して一連のの試験を実施する。即ち、それはシグナルの
オーバーフローをチェックし、各チャンネルに連結され
た増幅器のために最も適当な利得を決定し、そして、２
つの検出器からのシグナルの位相及び変調の値を決定す
るためにシグナルの高速フーリエ変換を計算する。
して一連のの試験を実施する。即ち、それはシグナルの
オーバーフローをチェックし、各チャンネルに連結され
た増幅器のために最も適当な利得を決定し、そして、２
つの検出器からのシグナルの位相及び変調の値を決定す
るためにシグナルの高速フーリエ変換を計算する。
【００６０】７． 装置の操作条件に応じて、モニター
ルーチンは、データの蓄積、記憶及び表示のためにデー
タをメインプログラムの獲得ルーチンに移す（図４）。
ルーチンは、データの蓄積、記憶及び表示のためにデー
タをメインプログラムの獲得ルーチンに移す（図４）。
【００６１】８． ６４０００個のデータポイントの重
ね合わせ、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）計算、及び種々
の装置パラメーターのスクリーン表示は、数理コプロセ
ッサーを備えた３８６コンピューターで約０．４乃至
０．６秒を要する。この操作が０．５乃至１秒毎に行わ
れねばならないことから、明らかに、キーボードからの
入力及び表示、装置のモーターの駆動及びディスクファ
イルの読み取り又はそれへの書込み等他のいかなる仕事
を達成する時間も殆どない。
ね合わせ、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）計算、及び種々
の装置パラメーターのスクリーン表示は、数理コプロセ
ッサーを備えた３８６コンピューターで約０．４乃至
０．６秒を要する。この操作が０．５乃至１秒毎に行わ
れねばならないことから、明らかに、キーボードからの
入力及び表示、装置のモーターの駆動及びディスクファ
イルの読み取り又はそれへの書込み等他のいかなる仕事
を達成する時間も殆どない。
【００６２】９． モニター目的のためのみには、それ
程多くのデータポイントを収集し１２８ポイントについ
てＦＦＴを計算する必要はない。データ獲得の間、コン
ピューターはモーターの駆動やディスクファイルへの書
込み等の他のいかなる操作も行わない。従って、２つの
モードの操作が実施された。即ち、各８個のデータポイ
ント毎に１個のデータを読み１６個のポイントについて
ＦＦＴを実施する第１モード及び、全データポイントを
処理する第２のモードである。
程多くのデータポイントを収集し１２８ポイントについ
てＦＦＴを計算する必要はない。データ獲得の間、コン
ピューターはモーターの駆動やディスクファイルへの書
込み等の他のいかなる操作も行わない。従って、２つの
モードの操作が実施された。即ち、各８個のデータポイ
ント毎に１個のデータを読み１６個のポイントについて
ＦＦＴを実施する第１モード及び、全データポイントを
処理する第２のモードである。
【００６３】１０． モニタールーチン（図３）は、一
連のセマフォーを用いてプログラムの残りと連絡してい
る。それらは装置の状態が何であるかについてモニター
プログラムにシグナルを発する。例えば、装置がデータ
を獲得していないときには、セマフォーは収集されたデ
ータの（全データポイントではなく）８ポイント毎に１
ポイントを使用するようシグナルを発する。他のセマフ
ォーシグナルは、ディスク読み取り又は書込みが実施中
である又はモーターが稼働中である旨のシグナルを発す
る。モーターの稼働は、この操作が中断されないよう滑
らかでなければならない。また、全てのグラフィック操
作は一層の時間を要し、それはモニタールーチンへシグ
ナルされる。
連のセマフォーを用いてプログラムの残りと連絡してい
る。それらは装置の状態が何であるかについてモニター
プログラムにシグナルを発する。例えば、装置がデータ
を獲得していないときには、セマフォーは収集されたデ
ータの（全データポイントではなく）８ポイント毎に１
ポイントを使用するようシグナルを発する。他のセマフ
ォーシグナルは、ディスク読み取り又は書込みが実施中
である又はモーターが稼働中である旨のシグナルを発す
る。モーターの稼働は、この操作が中断されないよう滑
らかでなければならない。また、全てのグラフィック操
作は一層の時間を要し、それはモニタールーチンへシグ
ナルされる。
【００６４】図７は、蛍光測定のための標準的な仕方で
表現されている典型的な位相及び変調曲線を開示してお
り、それは本発明の装置及び方法によって達成すること
ができる。特に、２５℃における５０ｍＭリン酸緩衝液
中の励起されたリゾチームの寿命を測定するために、振
幅変調された３００Ｗのキセノンアーク灯が光源１０と
して使用された。３００ｎｍの励起波長が蛍光測定器に
備えられたモノクロメーターを通して選別された。参照
サンプル２２は、光を吸収するよりも散乱するグリコー
ゲンの分散液であった。Corning WG-320高域フィルター
を放射光に使用した。それぞれ６１％及び３９％の部分
強度に対応する２通りの寿命、１．２ナノ秒及び３．４
ナノ秒が測定された。目盛上の種々の点は、ここに記載
の種々の周波数における逐次的蛍光測定読み取りの結果
を表す。全ての点の獲得時間は、１５０秒未満であっ
た。曲線上の正方形で示した各点は、既知の任意単位で
表された変調目盛に関する。曲線上のＸでマークした各
点は、度数で表した位相目盛に関する。
表現されている典型的な位相及び変調曲線を開示してお
り、それは本発明の装置及び方法によって達成すること
ができる。特に、２５℃における５０ｍＭリン酸緩衝液
中の励起されたリゾチームの寿命を測定するために、振
幅変調された３００Ｗのキセノンアーク灯が光源１０と
して使用された。３００ｎｍの励起波長が蛍光測定器に
備えられたモノクロメーターを通して選別された。参照
サンプル２２は、光を吸収するよりも散乱するグリコー
ゲンの分散液であった。Corning WG-320高域フィルター
を放射光に使用した。それぞれ６１％及び３９％の部分
強度に対応する２通りの寿命、１．２ナノ秒及び３．４
ナノ秒が測定された。目盛上の種々の点は、ここに記載
の種々の周波数における逐次的蛍光測定読み取りの結果
を表す。全ての点の獲得時間は、１５０秒未満であっ
た。曲線上の正方形で示した各点は、既知の任意単位で
表された変調目盛に関する。曲線上のＸでマークした各
点は、度数で表した位相目盛に関する。
【００６５】本発明は、いかなる既知の蛍光測定又は燐
光測定、特に蛍光減衰又は燐光減衰、蛍光又は燐光の異
方性減衰、時間分解スペクトル、寿命動力学の分解、混
合物中のスペクトルの分解その他を実施するために使用
することができる。
光測定、特に蛍光減衰又は燐光減衰、蛍光又は燐光の異
方性減衰、時間分解スペクトル、寿命動力学の分解、混
合物中のスペクトルの分解その他を実施するために使用
することができる。
【００６６】上記は説明目的でのみ提示したものであ
り、以下の請求の範囲に規定する本発明の適用の範囲を
制限することを意図したものではない。
り、以下の請求の範囲に規定する本発明の適用の範囲を
制限することを意図したものではない。
【図１】 本発明によるマルチ周波数相互相関周波数
領域蛍光測定器のダイアグラム的図である。
領域蛍光測定器のダイアグラム的図である。
【図２】 図１の蛍光測定器の、ハードウェア及び機
能のブロック第グラムである。
能のブロック第グラムである。
【図３】 図１の蛍光測定器において使用されるソフ
トウェアであるモニタールーチンのブロックダイアグラ
ムである。
トウェアであるモニタールーチンのブロックダイアグラ
ムである。
【図４】 図１の蛍光測定器において使用されるソフ
トウェアである獲得ルーチンのブロックダイアグラムで
ある。
トウェアである獲得ルーチンのブロックダイアグラムで
ある。
【図５】 図１の同期的獲得回路の概要的ダイアグラ
ムである。
ムである。
【図６】 図１のパーソナルコンピューターにおいて
典型的に見出される、自動的利得制御回路の概要的ダイ
アグラムである。
典型的に見出される、自動的利得制御回路の概要的ダイ
アグラムである。
【図７】 本発明により獲得されたデータの典型的な
打ち出しである。
打ち出しである。
Claims (27)
- 【請求項１】相互相関周波数領域蛍光測定−燐光測定の
ための装置であって、 （イ）電磁放射線源と、 （ロ）該電磁放射線を第１の周波数にて振幅変調するた
めの手段と、 （ハ）該振幅変調された電磁放射線をサンプルに導くた
めの手段と、 （ニ）該サンプルのルミネッセンスを検出するための手
段と、 （ホ）前記振幅変調手段によって生み出された振幅変調
されたシグナルとコヒーレントであり前記第１の周波数
とは異なるものである第２の周波数のシグナルを、前記
検出手段に供給するための手段と、 （ヘ）前記シグナルによって、前記検出手段の利得を変
調するか又は前記検出手段の出力を増幅するための手段
と、そして （ト）前記電磁放射線の位相及び変調からの前記ルミネ
ッセンスの移相及び変調変化を検出するために、生じた
シグナルを前記電磁放射線及び前記検出手段から、前記
第１及び第２の周波数の差の周波数において導出するた
めの手段とからなるものであり、かつその改良点が、
（１）逐次的に異なる第１及び第２の周波数において前
記相互相関周波数領域蛍光測定−燐光測定の作動を逐次
的に実施するための手段と、（２）各作動においてそれ
ぞれ使用された第１及び第２の周波数の差であるそれぞ
れの相互相関周波数において前記作動のシグナル応答の
強度を検出するための手段と、そして（３）前記異なる
第１及び第２の周波数の各々において、特定の標準偏差
を有する統合されたシグナルが得られるまで、前記異な
る第１及び第２の周波数の各々において前記各シグナル
応答の検出を延長するための手段との組合せよりなるも
のである装置。 - 【請求項２】該手段が前記逐次的に実施される作動のプ
ログラムを自動的に実行するための手段が備えられてい
るものである、請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】前記生じたシグナルの導出手段により各作
動毎に検知されるデータ波形の獲得を前記第１の周波数
において電磁放射線を変調しているシグナルの位相と同
期させるために、及び、個々の波形部分について増大し
たシグナル／ノイズ比を有する各作動毎の平均波形値を
得るようこうして検知された前記波形の対応する部分を
重ね合わせるために、手段が備えられているものであ
る、請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】前記生じたシグナルの導出手段が可変周波
数ディジタルフィルター手段よりなるものである、請求
項１に記載の装置。 - 【請求項５】前記ディジタルフィルター手段が実質的
に、使用される第１及び第２の周波数のそれぞれの差で
ある周波数においてシグナル応答をフィルターするよう
設定されているものである、請求項４に記載の装置。 - 【請求項６】前記ディジタルフィルター手段が、シグナ
ル応答が検出されるとき時間にわたって狭まる帯域幅を
もってフィルターすることのできるものである、請求項
５に記載の装置。 - 【請求項７】前記生じたシグナルの導出手段からの該シ
グナルが、位相と変調の変化を伴うことなく自動的利得
手段によって自動的に増幅されるものである、請求項６
に記載の装置。 - 【請求項８】第１及び第２の周波数が各々周波数シンセ
サイザー手段によって発生されるものであり、前記第１
及び第２の周波数の間の差の周波数が本質的に５０乃至
１０００Ｈｚである、請求項１に記載の装置。 - 【請求項９】相互相関周波数領域蛍光測定−燐光測定の
ための装置であって、 （イ）電磁放射線源と、 （ロ）該電磁放射線を第１の周波数にて振幅変調するた
めの手段と、 （ハ）該振幅変調された電磁放射線をサンプルに導くた
めの手段と、 （ニ）該サンプルのルミネッセンスを検出するための手
段と、 （ホ）前記振幅変調手段によって生み出された振幅変調
されたシグナルとコヒーレントであり前記第１の周波数
とは異なるものである第２の周波数のシグナルを、前記
検出手段に供給するための手段と、 （ヘ）前記シグナルによって、前記検出手段の利得を変
調するか又は前記検出手段の出力を増幅するための手段
と、そして （ト）前記電磁放射線の位相及び変調からの前記ルミネ
ッセンスの移相及び変調変化を検出するために、生じた
シグナルを前記電磁放射線及び前記検出手段から、前記
第１及び第２の周波数の差の周波数において導出するた
めの手段とからなるものであり、かつその改良点が、
（１）逐次的に異なる第１及び第２の周波数において前
記相互相関周波数領域蛍光測定−燐光測定の作動を自動
的且つ逐次的に実施するための手段と、（２）各作動に
おいてそれぞれ使用された第１及び第２の周波数の差で
あるそれぞれの周波数において前記作動のシグナル応答
の強度を検出するための手段と、そして（３）前記異な
る第１及び第２の周波数の各々において、特定の標準偏
差を有する統合されたシグナルが得られるまで、前記異
なる周波数の各々における前記シグナル応答の各々の検
出を延長するための手段と、（４）前記生じたシグナル
の導出手段が、実質的に、使用される第１及び第２の周
波数のそれぞれの差である周波数においてシグナル応答
をフィルターするよう設定することのできる可変周波数
ディジタルフィルター手段よりなるものであることの組
合せよりなるものである装置。 - 【請求項１０】前記ディジタルフィルター手段が、シグ
ナル応答が検出されるとき時間にわたって狭まる帯域幅
をもってフィルターすることのできるものである、請求
項９に記載の装置。 - 【請求項１１】前記生じたシグナルの導出手段からのシ
グナルが、移相と変調の変化を伴うことなく自動的利得
手段によって自動的に増幅されるものである、請求項１
０に記載の装置。 - 【請求項１２】第１及び第２の周波数が各々周波数シン
セサイザー手段によって発生されるものであり、第１及
び第２の周波数の間の差の周波数が本質的に５０乃至１
０００Ｈｚである、請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１３】前記生じたシグナルの導出手段により各
作動毎に検知されるデータ波形の獲得を前記第１の周波
数において電磁放射線を変調しているシグナルの位相と
同期させるために、及び、個々の波形の部分に対して増
大したシグナル／ノイズ比を有する各作動毎の平均波形
値を得るようこうして検知された前記波形の対応する部
分を重ね合わせるために、手段が備えられているもので
ある、請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１４】相互相関周波数領域蛍光測定−燐光測定
のための装置であって、 （イ）電磁放射線源と、 （ロ）該電磁放射線を第１の周波数にて振幅変調するた
めの手段と、 （ハ）該振幅変調された電磁放射線をサンプルに導くた
めの手段と、 （ニ）該サンプルのルミネッセンスを検出するための手
段と、 （ホ）前記振幅変調手段によって生み出された振幅変調
されたシグナルとコヒーレントであり前記第１の周波数
とは異なるものである第２の周波数のシグナルを、前記
検出手段に供給するための手段と、 （ヘ）前記シグナルによって、前記検出手段の利得を変
調するか又は前記検出手段の出力を増幅するための手段
と、そして （ト）前記電磁放射線の位相及び変調からの前記ルミネ
ッセンスの移相及び変調変化を検出するために、生じた
シグナルを前記電磁放射線及び前記検出手段から、前記
第１及び第２の周波数の差の周波数において導出するた
めの手段とからなるものであり、かつその改良点が、
（１）前記生じたシグナルの導出手段により各作動毎に
検知されるデータ波形の獲得を前記第１の周波数におい
て電磁放射線を変調しているシグナルの位相と同期させ
るための手段、及び、（２）個々の波形の部分に対して
増大したシグナル／ノイズ比を有する各作動毎の平均波
形値を得るようこうして検知された前記波形の対応する
部分を重ね合わせるための手段との組合せよりなるもの
である装置。 - 【請求項１５】前記第１及び第２の周波数が各々周波数
シンセサイザー手段によって発生されるものであり、前
記第１及び第２の周波数の間の差の周波数が本質的に１
００乃至１０００Ｈｚである、請求項１４に記載の装
置。 - 【請求項１６】周波数領域相互相関蛍光測定−燐光測定
のための方法であって、 （イ）電磁放射線源を備える段階と、 （ロ）該電磁放射線を第１の周波数にて振幅変調する段
階と、 （ハ）該振幅変調された電磁放射線をサンプルに導く段
階と、 （ニ）検出器に向けた第２の周波数におけるシグナルで
あって、該第２の周波数におけるシグナルが前記電磁放
射線の変調とコヒーレントであり且つ前記第２の波長が
前記第１の波長と異なるものであるシグナルによって、
検出器の利得を変調し又は前記検出器の出力を増幅しな
がら、該検出器によりサンプルのルミネッセンスを検出
する段階と、そして （ホ）前記電磁放射線の位相及び変調からの前記ルミネ
ッセンスの移相及び変調変化を検出するために、生じた
シグナルを前記電磁放射線及び前記検出手段から前記第
１及び第２の周波数の差の周波数において導出する段階
とからなり、その改良点が、（１）前記第１及び第２の
周波数の逐次的に異なる値において前記相互相関周波数
領域蛍光測定−燐光測定の作動を自動的且つ逐次的に実
施し、（２）各作動においてそれぞれ使用された第１及
び第２の周波数の差であるそれぞれの周波数における、
前記作動のシグナル応答の強度を検出し、そして（３）
前記異なる第１及び第２の周波数の各々において特定の
標準偏差を有する統合されたシグナルが得られるまで、
前記異なる周波数の各々における前記シグナル応答の各
々の検出の時間を延長することの組合せよりなるもので
ある方法。 - 【請求項１７】前記生じたシグナルの導出によって検知
されるデータ波形の獲得を同期させて、各作動毎に個々
の波形の部分に対して増大したシグナル／ノイズ比を有
する平均波形値を得るために前記波形の対応する部分を
重ね合わせる段階を含むものである、請求項１６に記載
の方法。 - 【請求項１８】前記生じたシグナルが可変周波数ディジ
タルフィルター手段よりなる手段によって導出されるも
のである、請求項１７に記載の方法。 - 【請求項１９】前記ディジタルフィルター手段が、使用
されたそれぞれの第１及び第２の周波数の本質的に差で
ある実質的に第３の周波数にてシグナル応答をフィルタ
ーするよう設定されているものである、請求項１８に記
載の方法。 - 【請求項２０】前記第３の周波数が少なくとも実質的に
１００乃至１０００Ｈｚである、請求項１９に記載の方
法。 - 【請求項２１】前記ディジタルフィルター手段が、シグ
ナル応答を検出する時に時間にわたって狭まる帯域幅を
もってフィルターすることが可能なものである、請求項
１９に記載の方法。 - 【請求項２２】生じたシグナルが、位相と変調の変化を
伴うことなく自動的利得手段によって自動的に増幅され
るものである、請求項１９に記載の方法。 - 【請求項２３】前記第１及び第２の周波数が、該第１及
び第２の周波数の差を実質的に一定に保ったまま、作動
毎に対数目盛上で変更されるものである、請求項１９に
記載の方法。 - 【請求項２４】周波数領域相互相関蛍光測定−燐光測定
のための方法であって、 （イ）電磁放射線源を備える段階と、 （ロ）該電磁放射線を第１の周波数にて振幅変調する段
階と、 （ハ）該振幅変調された電磁放射線をサンプルに導く段
階と、 （ニ）検出器に向けた第２の周波数におけるシグナルで
あって、該第２の周波数におけるシグナルが前記電磁放
射線の変調とコヒーレントであり且つ前記第２の波長が
前記第１の波長と異なるものであるシグナルによって検
出器の利得を変調し又は出力を増幅しながら、該検出器
によりサンプルのルミネッセンスを検出する段階と、そ
して （ホ）前記電磁放射線の位相及び変調からの前記ルミネ
ッセンスの移相及び変調変化を検出するために、生じた
シグナルを前記電磁放射線及び前記検出手段から、前記
第１及び第２の周波数の差の周波数において導出する段
階とからなり、その改良点が、（１）前記第１及び第２
の周波数の逐次的に異なる値において前記相互相関周波
数領域蛍光測定の作動を自動的且つ逐次的に実施するこ
とと、（２）前記生じたシグナルが、使用されたそれぞ
れの第１及び第２の周波数の差である実質的に第３の周
波数にてシグナル応答をフィルターするよう設定されて
いる可変周波数ディジタルフィルターよりなる手段によ
って導出されるものであることとの組合せよりなるもの
である方法。 - 【請求項２５】前記第３の周波数が実質的に１００乃至
１０００Ｈｚであり、前記ディジタルフィルター手段
が、シグナル応答が検出される時に時間にわたって狭ま
る帯域幅を以てフィルターすることができるものであ
る、請求項２４に記載の方法。 - 【請求項２６】前記生じたシグナルの導出手段からのシ
グナルが位相の変化を伴うことなく自動的利得手段によ
って自動的に増幅されるものである、請求項２４に記載
の方法。 - 【請求項２７】前記生じたシグナルの導出によって検知
されるデータ波形の獲得を同期させて各作動毎に個々の
波形の部分に対して増大したシグナル／ノイズ比を有す
る平均波形を得るために前記波形の対応する部分を重ね
合わせる段階を含むものである、請求項２４に記載の方
法。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008170257A (ja) * | 2007-01-11 | 2008-07-24 | Fujikura Ltd | 蛍光寿命測定装置及び成膜装置 |
| JP2013520646A (ja) * | 2010-02-19 | 2013-06-06 | ライトシップ メディカル リミテッド | 蛍光測定 |
| JP2014521080A (ja) * | 2011-07-11 | 2014-08-25 | ゼン バイオフルーイドエックス インコーポレーテッド | ルミネセンス特性の測定に用いる装置及び方法 |
Families Citing this family (47)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5332905A (en) * | 1992-08-26 | 1994-07-26 | Atto Instruments, Inc. | Apparatus and method for multiple emission ratio photometry and multiple emission ratio imaging |
| US5323010A (en) * | 1992-12-01 | 1994-06-21 | I.S.S. (Usa) Inc. | Time resolved optical array detectors and CCD cameras for frequency domain fluorometry and/or phosphorimetry |
| US5294799A (en) * | 1993-02-01 | 1994-03-15 | Aslund Nils R D | Apparatus for quantitative imaging of multiple fluorophores |
| US5418371A (en) * | 1993-02-01 | 1995-05-23 | Aslund; Nils R. D. | Apparatus for quantitative imaging of multiple fluorophores using dual detectors |
| US5383023A (en) * | 1993-03-01 | 1995-01-17 | Walleczek; Jan | Method and apparatus for performing dual-beam dual-wavelength fluorescence spectrophotometric evaluation of a biological specimen |
| US5492118A (en) * | 1993-12-16 | 1996-02-20 | Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Determining material concentrations in tissues |
| US5497769A (en) * | 1993-12-16 | 1996-03-12 | I.S.S. (Usa) Inc. | Photosensor with multiple light sources |
| US5721613A (en) * | 1994-03-21 | 1998-02-24 | Hewlett Packard Company | Fluorescence spectrometer |
| US5565982A (en) * | 1994-05-31 | 1996-10-15 | Recon Exploration | Apparatus and method for time resolved spectroscopy |
| US5585720A (en) * | 1995-10-23 | 1996-12-17 | Western Atlas International, Inc. | Signal processing method for multiexponentially decaying signals and application to nuclear magnetic resonance well logging tools |
| US5757013A (en) * | 1995-12-06 | 1998-05-26 | American Research Corporation Of Virginia | Fluorescence decay measurement by calculation of inner product |
| US5818582A (en) * | 1996-09-19 | 1998-10-06 | Ciencia, Inc. | Apparatus and method for phase fluorometry |
| US6002471A (en) * | 1996-11-04 | 1999-12-14 | California Institute Of Technology | High resolution scanning raman microscope |
| US5994707A (en) * | 1997-03-18 | 1999-11-30 | Physical Optics Corporation | Modular fiber optic fluorometer and method of use thereof |
| WO1999001737A2 (en) * | 1997-06-10 | 1999-01-14 | Calspan Corporation | Detection of chemical agent materials using a sorbent polymer and fluorescent probe |
| US5982334A (en) * | 1997-10-31 | 1999-11-09 | Waveband Corporation | Antenna with plasma-grating |
| US6078833A (en) * | 1998-03-25 | 2000-06-20 | I.S.S. (Usa) Inc. | Self referencing photosensor |
| DE19849585C2 (de) * | 1998-10-27 | 2001-06-28 | Fraunhofer Ges Forschung | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Fluoreszenz einer Probe |
| US6300638B1 (en) | 1998-11-12 | 2001-10-09 | Calspan Srl Corporation | Modular probe for total internal reflection fluorescence spectroscopy |
| US6157037A (en) * | 1998-12-04 | 2000-12-05 | Photosense, Llc | Sensing device and method for measuring emission time delay during irradiation of targeted samples |
| US6563585B1 (en) * | 1999-11-24 | 2003-05-13 | University Of Maryland Biotechnology Institute | Ratiometric fluorometer |
| US7332700B2 (en) * | 2004-04-26 | 2008-02-19 | Bruce Masato Ishimoto | Photomultiplier tube with dynode modulation for photon-counting |
| US7272375B2 (en) | 2004-06-30 | 2007-09-18 | Silicon Laboratories Inc. | Integrated low-IF terrestrial audio broadcast receiver and associated method |
| DE102005018179A1 (de) * | 2005-04-19 | 2006-10-26 | Krohne Messtechnik Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum Betrieb eines Meßgeräts |
| US7274028B2 (en) * | 2005-07-14 | 2007-09-25 | The Boeing Company | Characterizing fluorescent and/or phosphorescent materials |
| US7736382B2 (en) | 2005-09-09 | 2010-06-15 | Lockheed Martin Corporation | Apparatus for optical stimulation of nerves and other animal tissue |
| US8744570B2 (en) | 2009-01-23 | 2014-06-03 | Lockheed Martin Corporation | Optical stimulation of the brainstem and/or midbrain, including auditory areas |
| US8929973B1 (en) | 2005-10-24 | 2015-01-06 | Lockheed Martin Corporation | Apparatus and method for characterizing optical sources used with human and animal tissues |
| US8709078B1 (en) | 2011-08-03 | 2014-04-29 | Lockheed Martin Corporation | Ocular implant with substantially constant retinal spacing for transmission of nerve-stimulation light |
| US20080077200A1 (en) * | 2006-09-21 | 2008-03-27 | Aculight Corporation | Apparatus and method for stimulation of nerves and automated control of surgical instruments |
| US8956396B1 (en) | 2005-10-24 | 2015-02-17 | Lockheed Martin Corporation | Eye-tracking visual prosthetic and method |
| US8792978B2 (en) | 2010-05-28 | 2014-07-29 | Lockheed Martin Corporation | Laser-based nerve stimulators for, E.G., hearing restoration in cochlear prostheses and method |
| US8945197B1 (en) | 2005-10-24 | 2015-02-03 | Lockheed Martin Corporation | Sight-restoring visual prosthetic and method using infrared nerve-stimulation light |
| US8475506B1 (en) | 2007-08-13 | 2013-07-02 | Lockheed Martin Corporation | VCSEL array stimulator apparatus and method for light stimulation of bodily tissues |
| US8012189B1 (en) | 2007-01-11 | 2011-09-06 | Lockheed Martin Corporation | Method and vestibular implant using optical stimulation of nerves |
| US8355117B2 (en) * | 2005-12-21 | 2013-01-15 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne | Method and arrangement for measuring the distance to an object |
| US8996131B1 (en) | 2006-09-28 | 2015-03-31 | Lockheed Martin Corporation | Apparatus and method for managing chronic pain with infrared light sources and heat |
| US8498699B2 (en) * | 2008-10-03 | 2013-07-30 | Lockheed Martin Company | Method and nerve stimulator using simultaneous electrical and optical signals |
| US7883536B1 (en) | 2007-01-19 | 2011-02-08 | Lockheed Martin Corporation | Hybrid optical-electrical probes |
| US9011508B2 (en) | 2007-11-30 | 2015-04-21 | Lockheed Martin Corporation | Broad wavelength profile to homogenize the absorption profile in optical stimulation of nerves |
| US20100016732A1 (en) * | 2008-07-17 | 2010-01-21 | Lockheed Martin Corporation | Apparatus and method for neural-signal capture to drive neuroprostheses or control bodily function |
| WO2010040142A1 (en) | 2008-10-03 | 2010-04-08 | Lockheed Martin Corporation | Nerve stimulator and method using simultaneous electrical and optical signals |
| US8039783B2 (en) * | 2009-01-14 | 2011-10-18 | Alverix, Inc. | Methods and materials for detecting light released from a labeling material using self triggering excitation |
| US8330123B2 (en) * | 2010-01-28 | 2012-12-11 | I.S.S. (Usa), Inc. | System and method for digital parallel frequency fluorometry |
| WO2012061584A2 (en) | 2010-11-03 | 2012-05-10 | University Of Washington Through Its Center For Commercialization | Deternimation of tissue oxygenation in vivo |
| CN103558149B (zh) * | 2013-11-18 | 2015-06-17 | 华北电力大学 | 绝缘子检测方法和装置 |
| DE102020117043B3 (de) | 2020-06-29 | 2021-12-02 | Becker & Hickl Gmbh | Kurzzeitspektroskopie-Verfahren und Kurzzeitspektroskopie-Vorrichtung |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4840485A (en) * | 1986-12-17 | 1989-06-20 | I.S.S. (U.S.A.) Inc. | Frequency domain cross-correlation fluorometry with phase-locked loop frequency synthesizers |
| US4937457A (en) * | 1989-02-10 | 1990-06-26 | Slm Instruments, Inc. | Picosecond multi-harmonic fourier fluorometer |
| WO1990009637A1 (en) * | 1989-02-13 | 1990-08-23 | Research Corporation Technologies, Inc. | Method and means for parallel frequency acquisition in frequency domain fluorometry |
-
1991
- 1991-12-13 US US07/807,261 patent/US5212386A/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-12-07 CA CA002084742A patent/CA2084742C/en not_active Expired - Fee Related
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- 1992-12-09 EP EP96200207A patent/EP0713088B1/en not_active Expired - Lifetime
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- 1992-12-14 JP JP35414292A patent/JP3250023B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008170257A (ja) * | 2007-01-11 | 2008-07-24 | Fujikura Ltd | 蛍光寿命測定装置及び成膜装置 |
| JP2013520646A (ja) * | 2010-02-19 | 2013-06-06 | ライトシップ メディカル リミテッド | 蛍光測定 |
| JP2014521080A (ja) * | 2011-07-11 | 2014-08-25 | ゼン バイオフルーイドエックス インコーポレーテッド | ルミネセンス特性の測定に用いる装置及び方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| DE69229606T2 (de) | 1999-12-02 |
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| US5212386A (en) | 1993-05-18 |
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