JP2003501615A - 連続的な量子タイミングコードを有するサンプル分析 - Google Patents

連続的な量子タイミングコードを有するサンプル分析

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JP2003501615A
JP2003501615A JP2000579974A JP2000579974A JP2003501615A JP 2003501615 A JP2003501615 A JP 2003501615A JP 2000579974 A JP2000579974 A JP 2000579974A JP 2000579974 A JP2000579974 A JP 2000579974A JP 2003501615 A JP2003501615 A JP 2003501615A
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ルーリ サージ
ゴーフィンクル ヴェラ
ゴウズマン ミカイル
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ザ リサーチ ファウンデーション オブ ステイト ユニヴァーシティ オブ ニューヨーク
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    • 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
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence

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Abstract

(57)【要約】 サンプル（１４）からの放射（１５）を分析するに当たり、例えば蛍光放射の検出の際に特に低レベルの放射エネルギーで単量子計数を好適に用いることができる。好適な検出技術は、（ｉ）蛍光刺激放射（１２）を、予め選択したコードに従って強度変調するステップ（ii）蛍光放射（１５）を、予め選択したコードに従って強度変調するステップ、及び／又は（iii）予め選択したコードを有する変調をサンプル（１４）に適用して、放出された蛍光放射（１５）に対して機能的な悪影響を及ぼす特性に作用するステップを具える方法を有する。単光子検出器（１７）の検出素子からの信号（１８）間の時間間隔が決定され、記録され、かつ、予め選択されたコードと比較される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術の分野】
本発明は、分析技術に関するものであり、更に詳しくは、サンプルの蛍光の種
類すなわち蛍光体の検出に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
蛍光の種類すなわち蛍光体は、刺激用の放射によって適切に刺激されると蛍光
放射を放出する。放出された放射を、例えば、関心のある蛍光体がサンプル中に
存在するか否かを決定し及びその濃度を定める際の化学／生物分析に用いること
ができる。このタイプの分析技術の一つは、スミス等による米国特許番号第５，
１７１，５３４号に開示されており、この場合、ＤＮＡシーケンス中に生じたＤ
ＮＡ断片は、断片に付された発色団の蛍光に基づいて特徴付けられる。刺激用の
電磁放射を単色とすることができ、又は、刺激用の電磁放射が、例えばゴルフィ
ンケル(Gorfinkel)等による米国特許番号第５，７８４，１５７号に開示されて
いるように複数のエネルギー帯に重大なエネルギーを有してもよい。
【０００３】 刺激用の放射は通常、確率的又は規則的に時間変動する。放射強度の規則的な
変動を、放射源の強度の変調又は光路中のフィルタ素子の透過若しくは反射によ
って人工的に導き出すことができる。規則的に変調された放射を、放射の時間変
動を情報の担体として使用する場合には符号化放射と呼ぶことができる。そのよ
うな符号化放射は、時間コード、すなわち、変調された放射の強度の時間的な展
開に対応する時間領域関数に関連する。時間領域関数を、複数の適切な関数の線
形結合として形成することができ、線形結合に対するその適切な関数の各々の寄
与を、信頼性を以って定量化することができる。例えば個別の周波数で振動する
時間の正弦関数が、これに関して適切である。
【０００４】 従来技術において、符号化放射は、連続的な時間関数とみなされる検出された
放射強度に時間依存して連続的であると考えられている。 他の背景技術は、１９９６年にArtech Houseから刊行されたW.R.McCluneyによ
るIntroduction to Radiometry and Photometryの１１４−１２２頁によって一
般的な概論が提供される複数の基地の単格子検出技術を含む。そのような技術は
、変調された放射を測定するように設計され、二つのグループ（ａ）非同期光子
検出及び（ｂ）同期検出に分類される。１９９８年に刊行されたアランスミスに
よるSelected Papers on Photon Counting Detectors, SPIE, Vol. MS 413に記
載されているように、非同期光子計数の方法（ａ）は、記録間隔と称される固定
された時間間隔例えば１秒の間に複数の光子の検出を行う。その方法によって、
光子到達の平均周波数を決定することができる。この周波数は、確率的又は規則
的に時間変化し、動機係数を用いて時間変化を測定することかできる。この方法
の本質的な制約は、記録間隔の繰返し率より高い変調の周波数を測定できないこ
とに関連する。このような困難は、光子の到達数を記録するのではなく記録間隔
中に受け取った光子の総数のトラックを保持する非同期計数の原理に固有のもの
である。変調放射の変調スペクトルの最高周波数ｆｍｏｄが単光子検出の平均周
波数ｆｐｈｏｔ以上であるときに困難な事態が生じる。この場合、計数の際に選
択した時間間隔を減少させることによって周波数の制限が増大すると、その技術
が有効でなくなる。その理由は、大抵の記録間隔中にカウンタが何も計数しない
からである。
【０００５】 同期検出の方法（ｂ）は、入射する単光子の到達時間の測定を伴う。この時間
を、「固有」クロックと称され、又はトリガ用の刺激信号に関連しすなわち「同
期をとって」測定することができる。トリガ用の信号は、例えば、検出した光子
の最初の到達に関連する。そのような方法は、高速プロセス、例えば、D.Y. Che
n等による”Single Molecule Detection in Capillary Electrophoresis: Molec
ular Shot Noise as a Fundamental Limit to Chemical Analysis”, Analytica l Chemistry, Vol. 68 (1996)に記載されているような単一の刺激を受けた染料
分子の蛍光低下の用途に対して特に価値があり、それは、急速な時間変動を処理
するために典型的には特定の電子機器に要求される。これら方法の重大な制約は
、比較的長い時間中の時間的な高分解能の記録を維持することの困難性に関連す
る。したがって、１秒周期に亘るナノ秒時間間隔に対応する時間的な分解能(tem
poral resolution)で光子の到達を検出するには、莫大なデータの記録を取得す
る必要がある。このために、同期検出方法は、変調単光子束が比較的低速に変動
する測光に適用するのが困難である。
【０００６】
【発明の開示】
サンプルの蛍光の種類を検出するに当たり、低レベルの蛍光信号エネルギーで
特に単光計数を好適に用いることができることを認識した。好適な検出技術は、
（ｉ）蛍光刺激放射を、予め選択したコードに従って強度変調する方法（ii）予
め選択したコードで強度変調されたものを蛍光放射とする方法及び（iii）放出
された蛍光放射に作用する特性、例えば、温度、圧力、電界若しくは磁界強度又
は周波数に影響を及ぼすサンプルに適用する方法を含む。
【０００７】 好適には、単光子検出器の検出素子からの信号を記録するに際し、場合によっ
ては時間間隔の記録とともに到達時間を記録する。好適には、パルスの時間間隔
に近接に起因して消失するパルスの個数を最小にするために、Ｄトリガを計数回
路に含めることができる。
【０００８】 好適な技術を、一般に、時間符号化単光子又は粒子束の測光に適用することが
できる。それは、符号化放射の復号化を許容するデータ分析に組み合わされた単
光子／分子到達間の時間間隔の測定、すなわち、他のあり得るコードとの間の区
別及びコードの互いに相違する組合せの定量化を伴う。その技術は、外部クロッ
ク基準又は特定のトリガ信号を必要とすることなく、連続するパルス間の時間間
隔を非同期に測定することができる。それは、時間符号化単光子又は粒子束の有
効な測定及び復号化を可能とする。
【０００９】
【発明を実施するための最良の形態】
詳細な説明 本願の目的のために、本発明の技術による電子処理のための検出信号、典型的
には電気信号又はパルスとなるような「光子」と「量子」との間の区別を行う必
要はない。例えば光電子又は純粋な光学的な手段による他のタイプの信号処理の
使用は除外されない。他の処理手段において、処理される検出信号又はパルスを
電気信号やパルス以外のものとすることができる。 Ａ．蛍光体識別法における単光子検出 それ自体識別可能な時間領域関数によって各々が変調される複数の変調狭帯域
光源を使用する特定の照明技術を用いる。狭帯域光源によって、種々の蛍光体を
それぞれ刺激し、その結果、蛍光放射は、照明された蛍光の種類の性質及び組成
についての情報によって符号化される。光子は個別に検出される。
【００１０】 図１に示す好適な第１の実施の形態において、変調多帯域光源から発生した蛍
光体の刺激による符号化された放射を、符号化蛍光信号の単光子検出に組み合わ
せる。 図１は、放射の束(radiation flux)１２が生じる光源１１を示し、放射の束１
２は、照明用の光学系１３を通じて、蛍光サンプルを保持する容器１４に入射す
る。放射の束１２は、それ自体識別可能な時間領域関数によって各々が変調され
る複数のスペクトル帯域を有する。蛍光サンプルからの蛍光放射１５は、出射側
の光学系例えば対物レンズ１６に出射され、単光子検出器１７の光入力部に指導
される。検出器１７の出力は、同様な形状の電気パルスの確率的なストリーム(s
tochastic stream)１８となり、所定の時間間隔で受信した蛍光放射の強度似つ
いての情報を、その時間間隔中に到達するパルスの平均周波数に組み合わせる。
電気パルスのストリーム１８の時間特性は、図４および５に関連して後に更に詳
細に説明されるレコーダ１９によって、適切な形態で記録される。好適な実施の
形態において、パルスの確率的なストリームは、連続的なパルスの到達の間の時
間間隔に関して特徴付けられる。検出装置は、記録された情報をレコーダ１９か
ら信号処理ユニット１２１まで適切な速度で転送する通信手段１２０によって完
全なものとなる。
【００１１】 図２に示した好適な第２の実施の形態を、例えばスミス等による上記特許に開
示されたような既知の多色蛍光検出法を改良したものとして見ることができる。
この技術において、刺激した分子からの蛍光放射は、例えばプリズムや回折格子
によって個別の波長チャネルに分離される。波長チャネルの各々の蛍光放射の強
度は、測光手段によって決定される。好適な第２の実施の形態において、単光子
検出を用いることによって感度が増大する。 図２は、レンズ２３によって蛍光サンプル２４に収束される変調光源２１から
の放射２２を示す。変調光源２１によって、個別の時間領域関数によって相互に
又は独立して変調された一つ以上のスペクトル帯域を発生させる。入射された放
射２２に応答してサンプル２４から放出された蛍光体２５は、対物レンズ２６に
よって、プリズムや回折格子のような分散素子２７および単光子検出器（ＳＰＤ
）のセット２９を具える光学的なプロセッサに指導される。分散素子２７は蛍光
信号の分離を行う。
【００１２】 同様な形態の電気パルスの確率的なストリームを、ＳＰＤの各々の出力から発
生させ、受け取った蛍光放射の強度についての情報は、確率的なストリームの時
間的な特性に含まれる。図２を参照すると、各ＳＰＤからの時間的な特性２１０
は、図４及び５に関連して後に詳細に構造を説明するレコーダ２１１によって記
録される。図４及び５に関連して後に詳細に説明する好適な実施の形態において
、パルスの確率的なストリームの説明を、連続的なパルスの到達の間の時間間隔
に関連して行う。検出装置は、信号処理ユニット２１２と、記録された情報をレ
コーダ２１１から信号処理ユニット２１２まで適切な速度で転送する手段とを更
に具える。
【００１３】 図２は、個別のスペクトル帯域に応答して蛍光体を分離する分散素子を伴う蛍
光体の刺激のための変調光源と、スペクトル帯域の各々の変調された蛍光の単光
子検出との組合せを示す。さらに、図１に示すように、変調光源を多帯域のもの
とすることができ、その結果、それ自身の個別の時間領域関数によってそれぞれ
が変調される複数のスペクトル帯域を具える。この場合、好適な技術は、蛍光放
出スペクトルと蛍光刺激スペクトルの両方によって種々の蛍光の種類が識別され
るという利点も有する。これによって、蛍光体識別の精度が向上する。
【００１４】 図３に示すような本発明の好適な第３の実施の形態を、例えばスミス等による
上記特許に開示されたような既知の多色蛍光検出法を改良したものとして見るこ
とができる。既知の技術を、１９９７年１０月７日に出願されたGorfinkel等に
よる米国特許出願第９４６，４１４号に記載された変調技術を用いて、単格子検
出に組み合わせる。後者の技術によれば、オブジェクトから反射され、伝送され
又は蛍光放出された放射は符号化され、符号化された放射は、反射された波長に
よって特徴付けられる色のようなオブジェクトの特性についての情報又はオブジ
ェクトに存在する蛍光の種類の強度及び量成分についての情報を搬送する。本実
施の形態では、蛍光信号の互いに相違するスペクトル成分の時間的な符号化を、
符号化されたスペクトル成分の単光子検出に組み合わせ、その結果、感度が向上
する。
【００１５】 図３は、対物レンズ３３によって蛍光サンプル３４に収束される光源３１から
の放射３２を示す。図１及び２に示した実施の形態と比較すると、光源３１を変
調する必要がなく、放射３２を符号化してもしなくてもよい。入射された放射３
２に応答してサンプル３４から放出された蛍光３５は、対物レンズ３６によって
、プリズムや回折格子のような分散素子３７および単光子検出器（ＳＰＤ）のセ
ット３８を具える光学的なプロセッサに指導される。分散素子３７は蛍光３５の
分離を行う。スペクトル成分は、分離されたスペクトル成分を時間的に変調する
１組の光変調器３８に指導され、分離された互いに相違するスペクトル成分は、
個別の時間関数によって符号化される。蛍光スペクトルの変調された成分３９を
、光学素子３１０によって、単光子検出器３１２の光入力部に収束される光束３
１１に結合する。検出器３１２の出力は、同様な形状の電気パルスの確率的なス
トリーム３１３を表し、その時間的な特徴は、図４及び５に関連して後に詳細に
説明するレコーダ３１４によって記録される。後に更に詳細に説明する好適な実
施の形態において、パルスの確率的なストリームの説明を、連続的なパルスの到
達の間の時間間隔に関連して行う。検出装置は、記録された情報を適切な速度で
信号処理ユニット３１６に転送する手段３１５も具える。 Ｂ．変調された光子の束の単光子検出 一定又は同様な形状のパルスの確率的なシーケンスの時間パラメータを記録す
る方法である本発明の好適な第４の実施の形態を、図４を用いて説明する。
【００１６】 図４のレコーダは、制御された時間分解能で動作し、それは、記録の時間間隔
を規定する一定形状の電気パルスの規則的なシーケンス４６を発生させるクロッ
ク４５によって制御される。電気的な入力パルスの確率的なストリーム４１は、
典型的には光電子倍増管（ＰＭＴ）又はアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ
）とする単光子検出器の検出素子から発生する。
【００１７】 入力パルスを同一形状にする必要はない。ＡＰＤによって、能動的又は受動的
な特別の電子なだれ消滅回路(avalanche quenching circuit)が用いられる。典
型的には、最初の光子によって電子なだれを始めるために、ＡＰＤに予めバイア
スをかけて電子なだれ状態にする。次の光子の到達の準備をするために、電子な
だれを消滅させる必要がある。電子なだれが実際に始まったか否かに関係なく電
子なだれ状態を規則的に消滅させるいわゆる強制消滅回路(forced-quenching ci
rcuit)を用いて光子の到達及び消滅の時間に相関をなくすのが有利である。その
結果、電子なだれ−パルス持続時間は、次の消滅に関連する光子の到達時間にも
依存して確率的である。
【００１８】 パルス４１のストリームは、ｎ状態の巡回的な状態シフト装置(n-state cycli
c state-shift device)すなわちレジスタ４２に指導される。そのような装置は
、０，１，２，．．．，ｎ−１の番号を付したｎ個の連続的な安定状態を有し、
入力パルスのトリガによって状態ｋからそれに続く状態ｋ＋１に変化し、状態ｎ
−１には状態０が続く。入力パルス間で、ｎ状態の巡回状態シフト装置４２はそ
の状態を保持する。例えば、２状態の巡回状態シフト装置に対して、安定状態０
，１，０，１，．．．，を有するフリップ−フロップを使用し、各入力パルスに
よって、０から１又は１から０に遷移する。状態が読み出されたときに巡回状態
シフト装置が初期状態に戻る必要はない。このことは、カウンタの状態から初期
状態にリセットすることによってカウンタのデータをそれぞれ読み出す従来の光
子カウンタと異なる。
【００１９】 簡単のために、フリップ−フロップは、本発明を制限することなく図４に対す
る以下の説明で仮定される。フリップ−フロップからの出力は、可変長の矩形パ
ルスの確率的なシーケンス４３を表す。シーケンス４３は、アナログ又はデジタ
ル信号レコーダとして実現できる記録装置４４に指導される。出力信号４７は、
記録装置４４から（図示しない）信号プロセッサに転送される。
【００２０】 図４のレコーダは、本来非同期モードで動作する。しかしながら、特定の時間
間隔中に到達する光子の総数を記録する非同期光子カウンタに対して、好適なレ
コーダは到達の時間を記録する。到達時間の記録の精度はクロック４５によって
制御される。 時間間隔は、間隔の持続時間を測定することなく記録される。この機能は、レ
コーダを有するとともに出力信号４７を用いる電子回路に直列に配置した当業者
に既知の複数の装置のうちの１個によって実行される。例えば、汎用のコンピュ
ータを用いて、記録装置４４によって取得したデータのアレイを処理する。 所定の用途において、連続する単光子検出間の時間間隔の記録の機能及び時間
間隔の測定の機能を単一の装置に統合するのが有利である。図４のパルス４１に
関連する形状及びＡＤＰ消滅の考察も適用できる電気パルス５１の確率的ストリ
ームに対するそのように統合した本発明による好適な第５の実施の形態を、図５
に示す。
【００２１】 図５に示すように、電気パルス５１の確率的なストリームを、フリップ−フロ
ップ５２に指導する。その出力は、可変長の矩形入力パルスの確率的なシーケン
ス５３を表す。シーケンス５３は、カウンタ５６，５７と制御された遅延線５３
１との間で３方向に分離される。カウンタ５６は、フリップ−フロップから直接
信号を受信し、カウンタ５６’は、インバータ５２１を通じてその信号を受信す
る。したがって、カウンタ５６，５６’は、互いに逆の位相の信号によって制御
される。図４を参照して説明したように、フリップ−フロップ５２の代わりに、
ｎ状態の巡回状態シフト装置を使用することができる。好適には、この場合にお
いて、２個のカウンタ５６，５６’の代わりに、ｎまでのカウンタを使用するこ
とができる。
【００２２】 クロック５４によって、カウンタ５６によって計数される一定形状の電気パル
スの規則的なシーケンス５５を発生させる。実験的には、クロックパルス到達時
に入力信号が１に等しくなるカウンタがカウンタ５６である。好適には、パルス
５１がＡＰＤから発生する場合、ＡＰＤを周期的に電子なだれ状態から外す外部
の消滅回路は、クロック５４によって同期をとることができる。その技術におい
て時間の基本的な離散化を行うクロック周波数を超える消滅周波数を増大させる
利点はない。
【００２３】 光子が検出されるとともに電気パルス５１がフリップ−フロップ５２に入力す
ると、カウンタ５６と５６’のうちのいずれか一方が計数を停止し、その他方が
計数を開始する。計数を停止した一方のカウンタは、計数されたクロックサイク
ル数に関連して測定された二つの連続するパルスの間隔の記録５７を有する。記
録５７は、時間の間隔で連続的な記録を行う役割を果たすコミュテータ５８を通
じて記録装置５１０に転送され、ある時間間隔が記録されている間、次の時間間
隔が測定される。コミュテータ５８は、カウンタ５６の応答時間に対応する固有
の時間τ１だけ遅延した入力信号５３によって取り出される切替信号によって制
御される。コミュテータ５８の出力は、検出された光子間の測定された時間間隔
を表すコード５９のシーケンスを表す。コード５９は、到来する光子の検出に対
応するとともに時間τ１とコミュテータそれ自体の応答時間τ２の和である時間
間隔だけ遅延した確率でコミュテータ５８の出力部に出現する。したがって、入
力信号５３から取得されるとともにフリップ−フロップの切替の瞬時から時間τ １ ＋τ２だけ遅延した切替信号によって記録装置５１０を制御するのが好適であ
る。記録装置５１０の出力５１４は、検出された光子の測定された時間間隔を表
すコードの同一シーケンス５９を表す。時間確率的に累積されるシーケンス５９
に対して、シーケンス５１４は、他の処理のために規則的例えば一定速度で伝送
される。
【００２４】 図４に示した技術に加えて、図６は、時間間隔が密であるために計数されない
パルスの個数を最小にするＤトリガの含有を示す。単光子検出器出力からの電子
パルスは、高速スイッチ６１を通じて同期８ビット２値カウンタ６２の入力部Ｃ
に指導される。計数の結果は、８ビットワード又はバイととして記憶レジスタ６
３に送られる。記憶中にカウンタ６２の状態が変化するのを回避するために、同
期パルス発生器６５は、記憶レジスタ６３の入力部Ｗｒに対する短記録パルスの
送信に同期をとってスイッチ６１をオフに切り替える。記録レジスタ６３からの
出力は、バッファ６４を通じてコンピュータの並列ポートに進行する。演算制御
誤差インディケータ(operational control error indicator)は、ＬＥＤ（発光
ダイオード）６７を設けた論理コンパレータ６６によって容易となる。並列コン
ピュータポートは、適切な遅延τを有する遅延線６８を通じた同期パルスによっ
て同期がとられる。同一遅延のパルスは、論理コンパレータ６６に対して同期を
とる。
【００２５】 図６によって示した技術の実施の形態に対して、１２５ＫＨｚの離散化周波数
(discretization frequency)、２５６の離間化間隔(discretization interval)
ごとの最大パルス数、２０ｎｓの記録されたパルス間の最小時間、３２ＭＨｚの
記録されたパルスの最大平均周波数及び最大で０．２５％の割合の消失した光子
を特徴づけ及び実現することができる。
【００２６】 本発明の技術を、蛍光分光器及び蛍光刺激分光器に基づく多色蛍光検出を含む
符号化電磁放射に関連する種々の用途で使用するのに有利である。これらの技術
を、一般的には、伝送、吸収、反射又はラーマン分光のような種々の分光技術に
基づく他の変調された蛍光信号、電子蛍光(electroluminescence)、化学蛍光(ch
emiluminescence)等を伴うセンサの用途に用いることができる。その技術は、弱
い信号、例えば、信号が長い光ファイバ上で伝送される光通信リンクを伝播する
弱い信号を検出するのに特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 変調光源を用いた本発明による好適な第１の技術を示す図である。
【図２】 分散素子を用いた本発明による好適な第２の技術を示す図である。
【図３】 蛍光信号の互いに相違するスペクトル成分の時間的な符号化に関連す
る本発明の好適な第３の技術を示す図である。
【図４】 一定の又は同様な形状のパルスの確率的なシーケンスの時間的なパラ
メータを記録する本発明の好適な第４の技術を示す図である。
【図５】 第４の技術に時間間隔の測定を統合した本発明の好適な第５の技術を
示す図である。
【図６】 記録の際に消失するパルスを最小にするよう第４の技術を改良した本
発明の好適な第６の技術を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 サージ ルーリ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11733 オールド フィールド ホーリー レイ ン 16 (72)発明者 ヴェラ ゴーフィンクル アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11790 ストーニー ブルック シカモア サー クル 29 (72)発明者 ミカイル ゴウズマン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11755 レイク グローヴ ハロック ロード 184 アパートメント ３ディー２ Ｆターム(参考） 2G020 BA02 BA14 CA01 CA04 CB04 CB07 CB21 CC02 CC13 CD06 CD13 CD14 CD23 CD24 CD31 CD51 2G043 CA03 DA06 EA01 EA03 FA03 GA06 GB21 HA05 JA02 JA04 JA05 LA01 LA02 NA06

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 サンプルの蛍光の種類を検出する方法であって、 予め選択したコードに従って所定の時間に亘って強度変調された刺激用の放射
    を、前記サンプルに照射し、前記種類からの蛍光放出を刺激するステップと、 前記蛍光放出の連続的な量子を検出するステップと、 前記量子の検出の瞬時の間の時間間隔を決定するステップと、 前記時間間隔のシーケンスを記録するステップと、 記録されたシーケンスを前記コードと比較するステップとを具えることを特徴
    とする方法。
  2. 【請求項２】 前記刺激用の放射が、単一のエネルギー帯を有することを特徴と
    する請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記刺激用の放射が個別のスペクトル成分を具え、そのスペクト
    ル成分の各々が、予め選択された個別のコードに従って強度変調されることを特
    徴とする請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記蛍光放出を、個別の検出に対する個別のスペクトル成分に分
    散するステップを更に具えることを特徴とする請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記時間間隔を直接測定することを特徴とする請求項１記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 前記時間間隔を決定するステップが、量子が検出される度に状態
    を変化させる巡回状態シフトレジスタの状態をサンプリングするステップを具え
    ることを特徴とする請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 サンプルの蛍光の種類を検出する方法であって、 刺激用の放射を前記サンプルに照射し、前記種類からの蛍光放出を刺激するス
    テップと、 前記蛍光放出を、予め選択されたコードに従って変調するステップと、 変調された前記蛍光放出の連続的な量子を検出するステップと、 前記量子の検出の瞬時の間の時間間隔を決定するステップと、 前記時間間隔のシーケンスを記録するステップと、 記録されたシーケンスを前記コードと比較するステップとを具えることを特徴
    とする方法。
  8. 【請求項８】 前記刺激用の放射が、単一のエネルギー帯を有することを特徴と
    する請求項７記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記刺激用の放射が個別のスペクトル成分を具え、そのスペクト
    ル成分の各々が、予め選択された個別のコードに従って強度変調されることを特
    徴とする請求項７記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記蛍光放出を、個別の検出に対する個別のスペクトル成分に
    分散するステップを更に具えることを特徴とする請求項７記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記時間間隔を直接測定することを特徴とする請求項７記載の
    方法。
  12. 【請求項１２】 前記時間間隔を決定するステップが、量子が検出される度に状
    態を変化させる巡回状態シフトレジスタの状態をサンプリングするステップを具
    えることを特徴とする請求項７記載の方法。
  13. 【請求項１３】 サンプルの蛍光の種類を検出する方法であって、 刺激用の放射を前記サンプルに照射し、前記種類からの蛍光放出を刺激するス
    テップと、 予め選択されたコードに応じた変調の際に前記サンプルに対して物理的に作用
    し、それに応じて前記放出を変調するステップと、 変調された前記蛍光放出の連続的な量子を検出するステップと、 前記量子の検出の瞬時の間の時間間隔を決定するステップと、 前記時間間隔のシーケンスを記録するステップと、 記録されたシーケンスを前記コードと比較するステップとを具えることを特徴
    とする方法。
  14. 【請求項１４】 前記刺激用の放射が、単一のエネルギー帯を有することを特徴
    とする請求項１３記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記刺激用の放射が個別のスペクトル成分を具え、そのスペク
    トル成分の各々が、予め選択された個別のコードに従って強度変調されることを
    特徴とする請求項１３記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記蛍光放出を、個別の検出に対する個別のスペクトル成分に
    分散するステップを更に具えることを特徴とする請求項１３記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記時間間隔を直接測定することを特徴とする請求項１３記載
    の方法。
  18. 【請求項１８】 前記時間間隔を決定するステップが、量子が検出される度に状
    態を変化させる巡回状態シフトレジスタの状態をサンプリングするステップを具
    えることを特徴とする請求項１３記載の方法。
  19. 【請求項１９】 サンプルを分析する方法であって、 予め選択されたコードに従って所定の時間に亘って強度変調された放射の連続
    的な量子を、前記サンプルから検出するステップと、 前記量子の検出の瞬時の間の時間間隔を決定するステップと、 前記時間間隔のシーケンスを記録するステップと、 記録されたシーケンスを前記コードと比較するステップとを具えることを特徴
    とする方法。
  20. 【請求項２０】 前記サンプルからの放射が電磁放射であることを特徴とする請
    求項１９記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記サンプルからの放射が分子放射であることを特徴とする請
    求項１９記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記放射が、前記サンプルに入射した放射を刺激することによ
    って刺激されることを特徴とする請求項１９記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記サンプルからの放射の強度変調が、刺激された前記放射の
    強度変調に起因することを特徴とする請求項２２記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記サンプルからの強度変調が、変調の際の前記サンプルへの
    物理的な作用に起因することを特徴とする請求項２０記載の方法。
  25. 【請求項２５】 サンプルを分析する装置であって、 予め選択されたコードに従って所定の時間に亘って強度変調された放射の連続
    的な量子を、前記サンプルから検出する検出部と、 その検出部に作動的に結合され、前記量子の検出の瞬時の間の時間間隔を決定
    する時間間隔決定部と、 その時間間隔決定部に作動的に結合され、前記時間間隔のシーケンスを記録す
    る記録部と、 その記録部に作動的に結合され、記録されたシーケンスを前記コードと比較す
    る比較部とを具えることを特徴とする装置。
  26. 【請求項２６】 サンプルを分析する装置であって、 予め選択されたコードに従って所定の時間に亘って強度変調された放射の連続
    的な量子を、前記サンプルから検出する手段と、 前記検出する手段に作動的に結合され、前記量子の検出の瞬時の間の時間間隔
    を決定する手段と、 前記決定する手段に作動的に結合され、前記時間間隔のシーケンスを記録する
    手段と、 前記記録する手段に作動的に結合され、記録されたシーケンスを前記コードと
    比較する手段とを具えることを特徴とする装置。
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