JP2009508571A - 検体の表面直下の組成を計測する方法及びシステム - Google Patents

Abstract

検体組成の計測方法において、光源を用いて検体の照光面領域を照らし、検体の複数の放射面領域からの光を受光し、各放射面領域は異なる位置にあり、受光した光は検体が散乱させたものである。照光面領域の累計面積は、複数の放射面領域のうち二つの放射面領域の累計面積を上回る。各放射面領域ごとに、その放射面領域に対応して受光した光に関連するスペクトル内容情報を特定し、特定されたスペクトル内容情報に基づき検体の表面直下領域に対応する組成情報を特定する。複数の放射面領域だけでなく照光面領域の異なる形状も、各種の標本や検体幾何構造や照光用光源に都合よく用いることができる。

Description

本発明は、検体の表面直下の組成を計測する方法及びシステムに関する。

（連邦政府支援の研究開発に関する記述）
本発明は、保険福祉省の保険医療部により助成金を交付された認可番号Ｒ０１ ＡＲ０４７９６９，Ｒ０ｌ ＡＲ０５２０１０，Ｐ３０ ＡＲ４６０２４に基づき合衆国政府の支援を受けて為されたものである。米国政府は、本発明に所定の権利を有し得る。

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００５年９月１６日付出願の「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ ＳＵＢ−ＳＵＲＦＡＣＥ ＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮ ＯＦ Ａ ＳＡＭＰＬＥ（検体の表面直下の組成を計測する方法及びシステム）」と題する米国仮特許出願第６０／７１７，９００号の恩典を請求するものであり、同出願は本願明細書に参照としてその全体が取り込まれる。

集光ファイバアレイを有する大域照明光ファイバプローブが、高速ラマンマッピング（Ｒａｍａｎ ｍａｐｐｉｎｇ）に用いられてきた。光学的に同種のプローブが、製薬工程分析に用いられてきた。この種プローブは大域照明光プローブの非共焦点に起因する有効な信号収集に用いることができ、個々のファイバからの信号の同類加算や同類追加を用いて収集時間を最小化することができる。
米国特許出願第１０／９４４，５１８号

レーザ給送点から信号収集点を空間的にオフセットさせることで、表面層からの信号に対する識別が可能であり、表面直下の組成からのスペクトルの収集が可能となる。この空間的オフセットラマン分光法（ＳＯＲＳ）は、大半のラマン分光法システムに実装することができる。しかしながら、緻密に合焦させたレーザビームを一点に給送するが故に、繊細な検体を損傷する可能性がある。

本発明は、検体の組成を計測する方法及び装置を提供する。先ず、光源を用いて検体表面に照光する。次に、各種位置での検体により、分散され反射され伝送される光を受光する。次に、受光した光に関するスペクトル内容情報を特定する。スペクトル内容情報は、少なくとも部分的に、検体の表面直下領域に対応する組成情報の特定に用いられる。

一実施形態では、検体組成の計測方法に、光源を用いて検体の照光面領域を照光するステップと、検体の複数の放射面領域から光を受光するステップであって、各放射面が異なる位置にあり、受光する光は検体にて散乱させたものであるステップとを含めることができる。照光面領域の累計面積は、複数の放射面領域のうち二つの放射面領域の累計面積を上回るものとすることができる。本方法にはまた、各放射面領域ごとにその放射面領域に対応して受光した光に関連するスペクトル内容情報を特定するステップと、特定したスペクトル内容情報に基づき検体の表面直下領域に対応する組成情報を特定するステップとを含めることができる。

別の実施形態では、検体組成計測装置に、検体の照光面領域を照光する照光システムと、検体の複数の放射面領域からの光を受光する複数の受光器で、各放射面領域が異なる位置にあり、受光する光は検体にて散乱させたものである前記受光器とを含めることができる。照光面領域の累計面積は、複数の放射面領域のうち二つの放射面領域の累計面積を上回るものとすることができる。この装置には、複数の受光器が光を受光するよう光学的に結合したスペクトル分析器であって、検体の各放射面領域に関連する対応スペクトル内容情報を生成する構成とした前記スペクトル分析器と、スペクトル分析器に通信可能に結合した計算装置であって、生成されたスペクトル内容情報に基づき検体の表面直下領域に対応する組成情報を特定する構成とした前記計算装置とを含ませることができる。

本願明細書に記載する装置ならびに方法の特徴と利点は、下記の詳細な説明と添付図面を参照したときに最も良く理解されよう。

図１は、検体の表面直下領域の組成の特定に役立つよう使用することのできる例示の機器１００のブロック図である。例えば、装置１００は、人や動物の組織或いは薬理学製品又は半導体製品等の表面直下領域の組成の特定に役立つよう使用することができる。

例えばラマン分光法分析や赤外光（ＩＲ）分析に使用できる装置１００は、少なくとも一つの光ファイバ１０８に光学的に結合した光源１０４を含む。ラマン分光法では、光源１０４は例えば実質的にモノクロ光を生成するレーザで構成することができる。光ファイバ１０８は、光プローブ１１６に光学的に結合してある。光プローブ１１６は検体１２０近傍に配置することができ、光源１０４が生成する光でもって検体１２０を照射するのに用いることができる。光源１０４、光ファイバ１０８及び検体１２０の照光に関連する光プローブ１１６の一部は、照光システムの一実施形態の構成要素とすることができる。

一実施形態では、光プローブ１１６もまた複数の光ファイバ１２４（図１では、１本の光ファイバ１２４だけを図示）に光学的に結合してある。本実施形態では、光プローブ１１６は検体１２０により散乱させられ、伝送又は反射された光を集光し、散乱光を光ファイバ１２４を介して伝送するのに用いることができる。本実施形態は、ラマンスペクトル分光法や伝送又は散乱反射ＩＲスペクトル分光法に用いることができる。

別の実施形態では、複数の光プローブ１２８（図１には１本の光ファイバ１２８しか図示せず）を検体１２０近傍に配置し、かくして光プローブ１２８が検体１２０から伝送される光を集光できるようにすることも可能である。光プローブ１２８は光ファイバ１２４に光学的に結合させることができ、検体１２０によって伝送される光を光ファイバ１２４を介して伝送することができる。本実施形態は、「照準線」ＩＲスペクトル分光法に用いることができる。

光ファイバ１２４は、１以上のレンズ及び／又は１以上のフィルタを含ませることのできる光プロセッサ１４０を介してスペクトル分析器１３２に光学的に結合してある。スペクトル分析器１３２には、例えば光検出器アレイに光学的に結合され、計算装置１４４に通信可能に結合した分光器を含ませることができる。光ファイバ１２４は、例えばスリットを介してスペクトル分析器１３２に光学的に結合してある。検出器は、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）を含むことができる。

プローブ１１６は、概ね円形配置に詰め込んだ複数の光ファイバ１２４に対応する複数の集光光ファイバで構成することができる。複数の集光光ファイバは、検体が散光する光を集光することができる。プローブ１１６は、検体１２０を照光する１以上の照光光ファイバでも構成することができる。プローブ１１６には、レンズを含めることができる。他の実施形態では、複数の集光光ファイバと１以上の照光光ファイバを別個のプローブ内に収容することができる。また、検体１２０は光ファイバを介して照光する必要はないが、当業者には公知の技法等の他の各種技法により照光することもできる。

図２は、検体１２０の組成を特定するシステムの一実施形態により達成される検体１２０上の照光領域と集光領域とを表す図である。例示目的に、図２は図１を参照して説明することにする。円１７０が示す領域は、検体１２０の表面上の照光領域に対応する。かくして、プローブ１１６は領域１７０に対応する検体１２０の面領域を照光するよう構成することができる。円１７０が示す領域は、照光面領域と呼ぶことができる。一部の実施形態では、照光面領域１７０は概ね均一に照光しなければならない。しかしながら、他の実施形態では、照光面領域１７０は非均一に照光することもできる。これらの実施形態では、実際の光強度分布を特定、或いは推定しなければならない。

円１８０が示す領域は検体１２０表面上の領域に対応している。円１８０から光は複数の集光光ファイバにより集光することになる。特に、各円１８０は検体１２０の面領域に対応し、特定の集光用ファイバが検体１２０により各円１８０から散乱される光を集光する。円１８０の一つにより示される各領域は、放射面領域と呼ぶことができる。図２から分かるように、放射面領域１８０は円１７０に一致する楕円形を概ね形成している。図２に示した集光用ファイバ構成が使用可能な多くの可能な構成の一例に過ぎないことは、理解されよう。例えば、全体が複数の放射面領域１８０で概ね形成される異なる形状を用いることができる。また、全体が複数の放射面領域１８０で概ね形成される形状は照光面領域１７０と同軸とするか或いは中心ずれさせることができる。一部の放射面領域１８０を、他の１以上の放射面領域１８０に重複させることができる。一部実施形態では、各放射面領域１８０を別の放射面領域１８０とは重複させないことにする。

多くのレーザビームは、円形或いはほぼ円形の断面を有する。従って、照光領域を円形近似し、プローブの集光／検体端で円形アレイを近似する仕方で集光ファイバを詰め込むのが好都合である。しかしながら、他の照光面領域形状や或いは複数の放射面領域で概ね形成される他の形状を用いることもできる。例えば各種標本や検体幾何構造や照光源には、異なる形状が好都合となろう。一例に過ぎないが、入力レーザビームを矩形に成形し、同様の縦横比からなる矩形集光ファイバを用いることもできる。使用できる他形状の例には、楕円形や正方形や矩形や三角形やクレセント形や十字形や網形等が含まれる。

また、図１を参照するに、一実施形態では、スペクトル分析器１３２は撮像分光器で構成することができる。光ファイバ１２４は、プローブ１１６に結合するその端部において直線配列することができる。こうして、光ファイバ１２４に対応する光を撮像分光器の入射スリットに向かうことができる。光ファイバ１２４はまた、高速分光器の撮像面に線画を生成するよう幾何構造に配置することもできる。

使用する集光用ファイバの数は、使用する特定のスペクトル分析器１３２や検体１２０の肉厚や計測に必要な空間解像度等のうち１以上の如き各種因子に応じたものとなろう。使用できる最大数のファイバは、ファイバのコア径やクラッド層（ｃｒａｄｄｉｎｇ）の肉厚や使用する特定のスペクトル分析器１３２、コスト等の各種因子に依存しよう。一例に過ぎないが、６２ミクロンのコア径と１２５ミクロンのコア及びクラッド層径とを有する集光ファイバを用いる場合、そのときは約５０本のファイバを２５ミクロン角の画素寸法と１対１の増幅率の分光器とを備える従来の２５６行検出器と共に用いることができる。

図３を参照してシステム１００の動作を説明することにする。図３は検体１２０内での光の分散の図解を含むものである。前記した如く、プローブ１１６には複数の集光ファイバ２０４を含めることができる。プローブ１１６は、幾つかの異なる領域２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃを有する検体１２０近傍にある。各集光ファイバ２０４は、その頂点がプローブ端にある概ね円錐形の領域２１２を視認するものである。各集光用ファイバ２０４はかくして、検体１２０の表面の概ね異なる領域を視認する。レーザ光が半透明或いは混濁した物体を通過する際、光が多様に散乱し、物体内でビームが拡散することが良く知られている。領域２１２は概ね、検体１２０の表面に入射するビームの拡散を示すものである。同様に、多様な散乱光により戻り光は拡散させられる。その結果、物体表面下側の一点から発する光ビームの散乱はその深度と物体の散光特性の関数である空間的分布をもって表面から出現する。かくして、領域２２０は領域２０８ａ内の一点から発する戻りビームの拡散を概ね表す。領域２２４は、領域２０８ｂ内の一点から発する戻りビームの拡散を概ね表す。領域２２８は、領域２０８ｃ内の一点から発する戻りビームの拡散を概ね表す。かくして、検体１２０の表面下側の一点から発する光に起因する各集光用ファイバ２０４が集光する光量は、その点の深度とプローブ１１６の視界内のその点の位置の関数となる。主成分分析やそれに関連する手順等の数学的手法を用いることで、十分な化学的組成、層や表面直下の不規則性が存在して計測可能な散乱光を生ずる限り、物体内の組成層のスペクトルや化学的組成や表面直下の不規則性を計測することができる。任意の再生スペクトルについて、その量と空間分布もまた再生することができる。

一般に、集光用ファイバを光注入点に近づけるほど、表面組成から集光用ファイバが結果的に受光する散乱光はより大きなものとなる。他方、集光用ファイバを光注入点から遠ざけるほど、表面直下の組成から集光用ファイバが結果的に受光する散乱光はより大きなものとなる。

一般に、検体１２０の表面直下領域に関する組成情報は各集光用ファイバ２０４が受光する光に対応するスペクトル内容情報に基づき特定することができる。各種技法のいずれも、組成情報の生成に用いることができる。例えば、各種多変量技法のいずれも用いることができる。ラマン分光法と共に使用できる一つの特定の技法は、帯域エントロピ標的最小化（ｂａｎｄ ｅｎｔｒｏｐｙ ｔａｒｇｅｔ ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ、ＢＴＥＭ）である。一般に、集光用ファイバ２０４の数は分光学的に識別可能な検体１２０の組成の数に等しいか、これを上回るものとすべきである。しかし、一部事例では、より少数の集光用ファイバ２０４を用いることもできる。随意選択的には、他の情報は放射面領域の相対的位置を示す情報及び／又は一般的に知られている組成等の表面直下領域の一般的組成に関する先験的情報もまた活用することができる。

随意選択的に、空間的組成情報もまた特定することができる。例えば、検体表面に概ね平行な方向の検体の組成に関する空間的組成情報を特定することができる。複数の散乱光が分布の詳細を不鮮明にすることがあることは、理解されたい。物体を幾つかの異なる方向から視認したり、各アレイが物体の異なる部分を視認する集光用ファイバアレイを用いた場合、より完全な分布情報を得ることができる。同様に、三次元組成情報もまた用いることができる。公知の断面Ｘ線撮影手順を、例えばこの種目的に適用することができる。

図４は、検体組成を計測する例示方法２５０のフロー図である。本方法２５０は、図１のシステム１００等のシステムにより実行することができる。ブロック２５４において、検体の照光面領域を光源を用いて照らす。一般に、照光面領域は非合焦光或いは緩やかに合焦させた光を用いて照らすことができる。ブロック２５８において、検体が散乱させた光を検体の複数の放射面領域から受光する。各放射面領域は、異なる位置とすることができる。図１を参照するに、プローブ１１６内の各集光ファイバは例えば異なる放射面領域から光を受光することができる。加えて、照光面領域の累計面積は複数の放射面領域のうち二つの放射面領域の累計面積を上回らせねばならない。しかしながら、一部実装では、照光面領域の累計面積は複数の放射面領域のうち３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０つ等の放射面領域の累計面積を上回らせねばならない。一般に、照光面領域の累計面積は、検体の種別や照光面領域内の光の強度や所望の計測深度や所望の解像度等の各種因子のうち０（ゼロ）或いは１又は２以上に基づき選択することができる。

ブロック２６２において、放射面領域から受光した光に基づき各放射面領域ごとにスペクトル内容情報を特定する。図１を参照するに、スペクトル分析器１３２は各放射面領域ごとにスペクトル内容情報を特定することができる。

ブロック２６６において、検体の表面直下領域に対応する組成情報を、ブロック２６２において特定したスペクトル内容情報に基づき決定することができる。図１を参照するに、計算装置１４４は例えばスペクトル分析器１３２から受け取った情報を用いて組成情報を特定することができる。

随意択的には、スペクトル内容情報は事前処理することができる。この種事前処理には、暗電流減算や画素間応答変動の補正や波長応答依存性の補正やスリット画像湾曲の補正等のうち０或いは１又は２以上を含めることができる。

ブロック２６６は、各種技法を用いて実行することができる。例えば、主成分分析（ＰＣＡ）等の各種の多変量技法のいずれかを用いることができる。ラマン分光法と共に使用することのできる一つの特定の技法が、帯域エントロピ標的最小化（ＢＴＥＭ）である。他の技法は、固有ベクトル回転や簡便使用対話型自己モデル作成混合分析（ＳＩＭＰＬＩＳＭＡ）手法や対話型主成分分析（ＩＰＣＡ）や直交投影手法−交互最小二乗ＯＰＡ−ＡＬＳや多変量曲線解法−交互最小二乗（ＭＣＲ−ＡＬＳ）や漸変因子分析（ＥＦＡ）等が含まれる。一般に、ブロック２６２にて特定されたスペクトル内容情報に追加された情報は表面直下組成情報の特定に随意選択的に用いることができる。例えば、既知の組成が表面直下領域内に概ね予想され、面領域内では概ね予想されない場合、この情報を表面直下領域に関する組成情報の特定に用いることができる。加えて、既知の組成が表面直下領域に概ね予想される場合、そのときはこれらの組成に対応するスペクトル情報を用いることができる。

加えて或いはこれに代えて、複数の放射面領域に関連する位置情報を用いることもできる。これは、ファイバで集光した光が例えば表面組成或いは表面直下の組成から発する傾向があるかどうかを評価するのに役立てる。追加的に或いは代替的に、これを例えば二次元或いは三次元の空間組成情報の特定に役立てることもできる。

ＢＴＥＭを用いる場合、組成情報の特定には表面直下領域内の予想組成に基づく関心対象スペクトル領域の選択を含めることができる。一例に過ぎないが、予想組成がそのラマンスペクトル内の所定の領域内に密集された信号を有する場合、関心対象スペクトル領域はこの領域を含むよう選択することができる。加えて、組成情報の特定には、関心対象スペクトル領域内のデータに関する共分散行列の算出と、ＢＴＥＭを用いた検体内組成に対応するスペクトル情報の特定とを含めることができる。例えば、スペクトル情報は検体内の組成に対応するスペクトル因子とスペクトル因子に対応する密度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）とを含むことができる。この密度は、例えば相対密度とすることができる。

また、図２を参照するに、空間的情報も要求される場合、成分密度を少なくとも一部の個別放射面領域１８０のそれぞれについて計算することができる。加えて、放射面領域１８０の位置は、検体の表面直下の成分に関する二次元又は三次元の空間情報を算出するのに役立てるよう用いることができる。一例に過ぎないが、個々の放射面領域１８０や放射面領域１８０の位置について算出した密度を用い、検体の表面直下内の異なる位置の成分量を示す二次元プロットを算出することができる。随意選択的に、検体の複数計測値を異なる位置にて採取することができ、Ｘ線断層撮影技法を用い検体の表面直下領域内の成分についての二次元又は三次元空間情報を算出するのに役立てることができる。

照光面領域の累計表面積は、複数の放射面領域の累計面積に概ね等しい。しかしながら、図４を参照して前記した如く、これは必ずしもこのようにする必要はない。例えば、照光面領域の累計面積は二つの放射面領域の累計面積を単純に上回らせることができる。図５を参照するに、照光面領域３０４の累計表面積を複数の放射面領域３０８の累計面積よりも実質的に上回らせることができる。図６を参照するに、照光面領域３２４の累計表面積を複数の放射面領域３２８の累計面積よりも実質的に下回らせることができる。この構成には図２の構成よりも若干大きな信号対ノイズ比を持たせることができる。これは、外側リング内の表面組成からの散乱光はより少なく、かくして表面直下領域から到来する光が外側リングから集光される光の大部分を占めることになるからである。

照光面領域には、非照光領域を含ませることができる。すなわち、図７に示す如く、照光面領域３３４は例えば円盤形状とすることができる。一般に、照光面領域は廉価な回折光学素子を用いて生成される同心円や平行線や十字や他の幾何学的パターンを含む各種パターンとすることができる。

加えて、放射面領域は均一に分布させる必要はない。放射面領域が不均一に分布する場合、これは、実際に均一な分布にて達成されるものとは異なる分だけを、異なる深度からの信号に重み付けすることができる。このことは、例えばプローブ内の非均一分布集光用ファイバにより達成することができる。図８を参照するに、円形の照光面領域３４４内には、照光面領域３４４の中心とは対照的により高密度の放射面領域３４８が照光面領域３４４の端部近傍に存在する。検体を均一に照光し、被照光領域の外端部の向けにより多くのファイバを配置することで、これが実際に表面直下成分からの信号をより大きく重み付けすることになる。この考え方に対し、各種変形例を構想することもできる。使用する分布は、例えば物体の組成に概ね依存させることができる。

図９は、検体組成を特定するのに使用することのできる別の例示システム４００のブロック図である。光源４０４は、ミラー４０８（例えば、ダイクロイックミラー（ｄｉｃｈｒｏｉｃ ｍｉｒｒｏｒ））で検体１２０上へ反射される光を生成する。光源４０４とミラー４０８は、照光システムの構成要素とすることができる。一般に、照光システムは例えば蛍光顕微鏡検査に用いるような落射照光システムや斜方照光システム（すなわち、光が一定角度で検体に入射）とすることができる。

検体１２０が散乱させた光は、１以上のレンズ４１２へミラー４０８を通過させることができる。そこで、散乱光を１以上のフィルタ４１６（例えば、可調整帯域通過フィルタ）に通すことができる。使用できる可調整フィルタには、液晶の可調整フィルタや音響−光学可調整フィルタやファブリ−ペロー干渉計やミケルソン干渉計等を含めることができる。フィルタ４１６は、典型的なラマン帯域に対し帯域幅が類似する波長の帯域の分離が可能でなければならない。固定フィルタを用いた場合、少なくとも一つのフィルタが予想される各組成ごとに必要とされ、正確な背景補正ができるよう関心対象である各スペクトル領域ごとに３以上のフィルタを持たせることが望ましい。

最後に、濾波光は画像処理検出器４２０へ供給される。少なくとも或る種の画像処理検出器４２０を用いることで、高精細画像を得ることができる。使用できる検出器は、低速走査（科学的とも呼ぶ）電荷結合検出器や電子増倍電荷結合検出器や増感電荷結合検出器等が含まれる。

例示システム４００は、ＣｈｅｍＩｍａｇｅ Ｆａｌｃｏｎ ＩＩ顕微鏡やＣｏｎｄｏｒ（広角撮像器）を含む公知の構成要素を含む各種構成要素を用いることができる。これらの機器は、液晶可調整フィルタを用いる。しかしながら、検出器４２０には任意数の所望画素を持たせることができる。５１２×５１２画素の検出器フォーマットは広範囲に利用可能であるが、他の寸法（より多数やより少数の画素の両方）もまた用いることができる。

前記した装置ならびに方法は、概ね適用可能である。例えば、本装置及び方法は標的組織を皮膚や骨組織や軟骨組織や食道組織や結腸組織等の他の上皮組織に近接配置する生体臨床医学にも用いることができる。この種用途では、皮膚下側の組織の組成に関する情報を特定することができる。この装置及び方法は、表面組織の下側に腫瘍の可能性がある箇所の腫瘍の識別にも用いることができる。同様に、小型化したプローブを生検法針内に挿入し、経皮的撮像にとっては深過ぎる組織の最小限の侵襲性撮像を可能にする。臀部の骨組織の撮像は、この種用途の一例である。または、この方法に従来の関節鏡検査法を組み合わせることができ、膝関節内の変形性関節症のより良好な診断を可能になる。

上記した装置ならびに方法は、結合組織状態（例えば、骨状態や軟骨組織状態等）を評価するのに用いることができる。分析が可能な結合組織の例には、支持結合組織（例えば、骨や軟骨等）や繊維結合組織（例えば、軟骨や腱や靭帯等）や弛緩結合組織や脂肪質組織等が含まれる。例えば、各種骨或いは軟骨組成のラマン帯域を特定し、骨や軟骨組織の状態の指標を生成するのに役立つよう処理することができる。リン酸塩ｖ₁帯域や炭酸塩ｖ₁帯域及び／又は基質膠原質アミド−Ｉ帯域等の特定の帯域を特定し、骨或いは軟骨組織の状態の分析に用い得る。例えば、基質膠原質アミド−Ｉ帯域対リン酸塩ｖ₁帯域だけでなくリン酸塩ｖ１帯域対炭酸塩ｖ₁帯域比もまた特定可能であり、これらの比の一方又は両方を骨或いは軟骨組織の状態分析に用い得る。使用し得るさらなる方法ならびに技法は、２００４年９月１７日出願の米国特許出願第１０／９４４，５１８号「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＥＶＡＬＵＡＴＩＮＧ ＣＯＮＮＥＣＴＩＶＥ ＴＩＳＳＵＥ ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＳ（結合組織の状態を評価する方法及び装置）」に記載されている。同出願は、ここではその全体を本願明細書に取り込むものとする。

非医用応用分野もまた、存在する。例えば、この装置及び方法を被覆錠剤の活性製薬成分の分布のマッピングに用いることもできる。これを、塗料を塗るか或いはさもなくば光を分散させる物質を被覆した金属の腐食深度を特定し特性解明するのに用いることもできる。

また、積層材料或いはその他の複合材料への応用分野もまた存在する。これらは、しばしば光を散乱させるポリマー等の材料から構成される。それ故、頂部層或いは幾つかの層までも通過させて撮像し、各層内の物質を特性解明することもできる。別の用途は、強化ファイバ組成である。ここでも、深度浸透によりファイバ或いは囲繞物質の特性解明が可能となる。さらに別の例として、この装置及び方法は半導体デバイスやウェーハ等の分析に用いることもできる。当業者は、他の多くの応用分野を認識しよう。

再度図１を参照するに、多数種の光源１０４を用いることができる。ラマン分光法については、実質的にモノクロ光源を用いることができる。一般に、近赤外光が組織内へのより良好な浸透深度をもたらす。他方、波長が増すと、それらはシリコン製光検出器（それらは他の目下入手可能な検出器よりもずっと良好な信号対ノイズ比を有する）の応答範囲外に含まれ始める。使用することのできる光源の一例は、広範に入手可能な８３０ｎｍダイオードレーザである。別の例として、７８５ｎｍダイオードレーザも使用し得る。

他の多くの波長もまた、用いることができる。一般に、光源の波長は所望浸透深度やその波長及び近傍で光を検出できる光検出器の利用可能性やコストや生産性や寿命や安定性や散光効率や浸透深度等のうち１以上を含む各種因子に基づき選択することができる。市販の光源を含む各種実質的にモノクロ光源のいずれかを、用いることができる。例えば、Ｓ．Ｋａｍｉｎａｋａ等による論文「Ｎｅａｒ−ｉｎｆｒａｒｅｄ ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ Ｒａｍａｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｔｏｗａｒｄ ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ ｉｎ ｖｉｖｏ ｃａｎｃｅｒ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ（実時間生体内癌診断に向けた近赤外多チャンネルラマン分光法）」（ラマン分光学誌、第３３巻、ｐｐ４９８−５０２、２００２年）には、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ（インジウム・燐／インジウム・ガリウム・ヒ素・燐）光増倍器を用いた１０６４ｎｍ波長光源の使用が記載されている。ＩＲ分光法については、各種光源のうち市販の光源の任意のものを用いることができる。

既存の市販の光ファイバプローブを使用するか或いは改変し、或いは新規プローブを開発して、生物学的組織等の高散光媒体の表面下側の１ミリメートル以上の深さにて発する光の集光効率を最大化することができる。この種の改変され或いは新規に開発されたプローブは、より良好な信号対ノイズ比及び／又はより高速のデータ収集をもたらすことができる。このプローブは、改変したり或いは別の装置に結合して一定のプローブ−検体間距離を維持するのに役立たせることができ、そのことでシステムを合焦状態に保ち、集光信号を最大化するのに役立てることができる。

検体が切開部を介して照光する生物学的組織である場合（及び／又は切開部を介して光を集光する場合）、針或いは外科用プローブに中継光学系を結合するか或いはその内部に組み込むことができる。この種実施形態に使用される１つ又は複数の励起／集光レンズの径は、切開部の大きさの最小化に役立つよう小さくし得る。

光プロセッサ１４０には、集光した光を合焦させる１以上のレンズを含めることができる。光プロセッサ１４０には、レーザ光を減衰させる１以上のフィルタもまた含めることができる。スペクトル分析器１３２とは別個に示してあるが、光プロセッサ１４０の一部或いは全部を随意選択的にスペクトル分析器１３２の構成要素とすることもできる。

スペクトル分析器１３２には、光検出器アレイに光学的に結合した分光器を含めることができる。光検出器アレイには、電荷結合素子や何らかの他の光検出デバイスを含めることができる。例えば、Ｓ．Ｋａｍｉｎａｋａ等による論文「Ｎｅａｒ−ｉｎｆｒａｒｅｄ ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ Ｒａｍａｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｔｏｗａｒｄ ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ ｉｎ ｖｉｖｏ ｃａｎｃｅｒ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ（実時間生体内癌診断に向けた近赤外多チャンネルラマン分光法）」（ラマン分光学誌、第３３巻、ｐｐ４９８−５０２、２００２年）には、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ（インジウム・燐／インジウム・ガリウム・ヒ素・燐）光増倍器を用いた１０６４ｎｍ波長光源の使用が記載されている。

別の実施形態では、スペクトル分析器１３２には関心対象である複数の波長を分離する１つ以上のフィルタを含めることができる。そこで、１つ以上の光検出器（例えば、ＣＣＤやアバランシェ型フォトダイオードや光増倍管等）を各フィルタの出力端に光学的に結合し得る。単一の検出器は、可調整フィルタ（例えば、干渉計や液晶可調整フィルタや音響−光学可調整フィルタ等）と共に使用しえる。また、検出器の前に配置する場合、例えばスライダやフィルタ輪等と共に使用した場合は、固定帯域通過フィルタ（例えば誘電体フィルタやホログラフ式フィルタ等）を使用し得る。一般に、ラマン分析器や赤外光スペクトル分析器や干渉計等の各種スペクトル分析器のいずれをも用い得る。

計算装置１４４は、例えばアナログ回路やデジタル回路やアナログ・デジタル混合回路や関連メモリ付きプロセッサや卓上型コンピュータやラップトップコンピュータやタブレット型コンピュータや個人用携帯型情報端末やワークステーションやサーバやメインフレーム等で構成することができる。計算装置１４４は、導線接続（例えば、導線やケーブルや有線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ等）や無線接続（ブルートゥース（商標）リンクや無線ＬＡＮや赤外光リンク等）を介してスペクトル分析器１３２に通信可能に結合することができる。一部実施形態では、スペクトル分析器１３２が生成するスペクトル内容情報をディスク（例えば、フロッピーディスクやコンパクトディスク（ＣＤ）等）に記憶させ、そこでこのディスクを介して計算装置１４４へ転送することができる。スペクトル分析器１３２とコンピュータ１４４は図１では個別デバイスとして図示したが、一部実施形態ではスペクトル分析器１３２と計算装置１４４を単一装置の一部とすることもできる。例えば、計算装置１４４（例えば、回路やプロセッサやメモリ等）をスペクトル分析器１３２の構成要素とすることができる。

図１０は、使用できる例示計算装置１４４のブロック図である。図１０に例示したコンピュータ５４０は使用できるコンピュータ装置１４４の一例に過ぎないことを、理解されたい。前記の如く、他の多数種のコンピュータ装置１４４もまた用いることができる。コンピュータ５４０には、少なくとも一つのプロセッサ５５０と揮発性メモリ５５４と不揮発性メモリ５５８とを含めることができる。揮発性メモリ５５４には、例えば随時読み書き可能メモリ（ＲＡＭ）を含めることができる。不揮発性メモリ５５８には、例えばハードディスクや読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）やＣＤ−ＲＯＭや消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）や電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）やデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）やフラッシュメモリ等のうち１つ以上を含めることができる。コンピュータ５４０には、Ｉ／Ｏ装置５６２を含めることができる。プロセッサ５５０と揮発性メモリ５５４と不揮発性メモリ５５８とＩ／Ｏ装置５６２は、１つ以上のアドレス／データバス５６６を介して相互接続することができる。コンピュータ５４０には、少なくとも一つのディスプレイ５７０と少なくとも一つのユーザ入力装置５７４もまた含めることができる。ユーザ入力装置５７４には、例えばキーボードやキーパッドやマウスやタッチスクリーン等のうち１つ以上を含めることができる。一部実施形態では、揮発性メモリ５５４や不揮発性メモリ５５８やＩ／Ｏ装置５６２のうち１以上をプロセッサ５５０等に直結する１つ以上の個別アドレス／データバス（図示せず）及び／又は個別インタフェース装置（図示せず）を介してプロセッサ５５０に結合することもできる。

ディスプレイ５７０とユーザ入力装置５７４には、Ｉ／Ｏ装置５６２が結合してある。コンピュータ５４０は、Ｉ／Ｏ装置５６２を介してスペクトル分析器１３２（図１）に結合することができる。図１０ではＩ／Ｏ装置５６２を一つの装置として例示したが、それを幾つかの装置で構成することもできる。加えて、一部実施形態では、ディスプレイ５７０やユーザ入力装置５７４やスペクトル分析器１３２のうち１つ以上をアドレス／データバス５６６又はプロセッサ５５０に直結することができる。加えて、前記した如く、一部実施形態では、スペクトル分析器１３２とコンピュータ５４０を単一の装置内に組み込むことができる。

例えば表面直下領域内の検体の組成計測値を特定するルーチンを、例えば不揮発性メモリ５５８内に全部又は一部を記憶させ、プロセッサ５５０により全部又は一部を実行することができる。例えば、図４のブロック２６６はプロセッサ５５０が実行するソフトウェアプログラムを介して全部又は一部実行し得る。プログラムはＣＤ−ＲＯＭやフロッピーディスクやハードディスクやＤＶＤやプロセッサ５５０関連メモリ等の有形媒体に記憶させたソフトウェアにて実行できるが、当業者にはプログラム全体或いはその一部をプロセッサ以外の装置により代替的に実行し得、かつ／又はファームウェア及び／又は専用ハードウェアにて公知の仕方で実施し得ることが容易に理解されよう。

図４の方法２００については、ブロックの実行命令を変更し、かつ／又はブロックを変更するか取り除くか組み合わせるかできることを当業者は認識しよう。

図４のブロック２６６を恐らくはコンピュータ５４０により実行し得るものとして前記したが、アナログ回路やデジタル回路やアナログとデジタルの混合回路や関連メモリ等を有するプロセッサ等の他種装置により少なくとも一部実行することもできる。

図４を参照して説明したブロックを含む前記した技術の少なくとも一部は、コンピュータプログラム命令を含むソフトウェアを用いて実行することができる。この種コンピュータプログラム命令は卓上型コンピュータやラップトップコンピュータやタブレット型コンピュータやワークステーションやサーバやメインフレームや携帯電話や電話やセットトップボックスやＰＤＡや帯用小型無線呼出し機や電子玩具の処理システムや電子ゲームの処理システムや民生電子装置の処理システム等の計算装置の動作を制御することができる。この計算装置には、コンピュータプログラム命令を記憶させることのできるメモリを持たせることができる。コンピュータプログラム命令は、ＭＡＴＨＥＭＡＴＩＣＡ（登録商標）ソフトウェアシステムと共に用いるプログラミング言語やＣやＣ＋＋やＣ＃やＪａｖａ等の任意の高レベル言語、或いは任意の低レベルアセンブリ語や機械語等にて書き表すことができる。計算装置のメモリ内にコンピュータプログラム命令を記憶させることで、計算装置はコンピュータプログラム命令に従って物理的及び／又は構造的に構成される。

多くの方法やシステムがソフトウェアにて実装可能であると本願明細書において説明してきたが、それらをハードウェアやファームウェア等にて実装することもでき、各種計算システムや装置により実装することもできる。かくして、本願明細書に記載した方法ブロックやシステムブロックは、必要に応じて標準的な多用途中央処理装置（ＣＰＵ）や特定目的ＣＰＵや特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や他のハードウェア結線デバイス等の専用設計されたハードウェア或いはファームウェアにて実装することができる。ソフトウェアにて実装すると、ソフトウェアルーチンは、磁気ディスク、レーザディスク（コンパクトディスク（ＣＤ）やデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）等）、フラッシュメモリやメモリカード及びメモリスティック等のコンピュータ可読メモリや、任意のデータベース内のコンピュータとプロセッサのＲＡＭ或いはＲＯＭ内、他の記憶媒体等に記憶させることができる。同様に、このソフトウェアは、例えばコンピュータ可読メモリや他の移送可能なコンピュータ記憶機構や或いは電話線やインターネット等（移送可能な記憶媒体を介するこの種ソフトウェアの供給と同一もしくは交換可能であると見られる）の通信チャンネル上を含む任意の公知の或いは所望の給送方法を介して給送することができる。

プローブ例を上記したが、当業者は他の多くのプローブ構造も用い得ることを認識しよう。図１１乃至図２２は、使用できる他のプローブ構成例の例示を提供するものである。図１１は、プローブ構成６００の図である。プローブ構成６００は、照光ファイバ群６０４と集光ファイバ群６０８と集光ファイバ群６１２とを含む。具体的な実装に応じて、照光ファイバ群６０４に対応する照光面領域を直線或いは直線配置円の形に実質的に配置し、照光面領域を連続又は不連続にできる。集光ファイバ群６０８は間隔ｄ₁だけ照光ファイバ群６０４から離間させることができ、集光ファイバ群６１２は間隔ｄ₂だけ照光ファイバ群６０４から離間させることができる。一般に、間隔ｄ₁は間隔ｄ₂とは異ならしめるべきであるが、一部実装では適切であればこの間隔を実質的に等しくすることもできる。

図１２は、プローブ構成６２５の図である。プローブ構成６２５には、照光ファイバ群６３４と集光ファイバ群６３８と集光ファイバ群６４２とが含まれる。具体的実装に応じて、照光ファイバ群６０４に対応する照光面領域を直線或いは直線配置円の形に実質的に配置し、照光面領域を連続又は不連続にできる。集光ファイバ群６３８と集光ファイバ群６４２は、それぞれ「Ｖ」或いは半円からなる一般的な形状とすることができる。図１１の構成６００と同様、集光ファイバ群６３８は間隔ｄ₁だけ照光ファイバ群６３４から離間させることができ、集光ファイバ群６４２は間隔ｄ₂だけ照光ファイバ群６３４から離間させることができる。

図１３は、プローブ構成６５０の図である。プローブ構成６５０には、照光ファイバ群６５４と照光ファイバ群６５８と集光ファイバ群６６２と集光ファイバ群６６４とが含まれる。具体的実装に応じて、照光ファイバ群６５４，６５８に対応する照光面領域をそれぞれ十字或いは十字配置円の形に実質的に配し、照光面領域を連続又は不連続にできる。集光ファイバ群６６４，６６８は、図１１と図１２の構造６００，６２５同様、照光ファイバ群６５４，６５８から異なる距離に置くことができる。

図１４は、プローブ構成６７５の図である。プローブ構成６７５には、照光ファイバ群６８４と照光ファイバ群６８８と集光ファイバ群６９２と集光ファイバ群６９４とが含まれる。具体的実装に応じて、照光ファイバ群６５４，６５８に対応する照光面領域をそれぞれ十字或いは十字配置円の形に実質的に配置し、照光面領域を連続又は不連続にできる。集光ファイバ群６９２と集光ファイバ群６９４は、それぞれ一般的な形状の「Ｖ」或いは半円とすることができる。集光ファイバ群６９２，６９４は、図１１と図１２の構造６００，６２５同様、照光ファイバ群６８４，６８８から異なる距離に置くことができる。

図１５は、プローブ構成７００の図である。プローブ構成７００には、照光ファイバ群７０４と照光ファイバ群７０８と集光ファイバ群７１２と集光ファイバ群７１６とが含まれる。具体的実装に応じて、照光ファイバ群７０４，７０８に対応する照光面領域をそれぞれ直線或いは直線配置円の形に実質的に配置し、照光面領域を連続又は不連続にできる。例えば、照光ファイバ群７０４，７０８に対応する照光面領域は２本の別個の概ね整形された直線か又は連続する矩形とすることができる。照光ファイバ群７０４，７０８が形成する直線は、集光ファイバ群７１２，７１６が形成する直線にほぼ垂直とすることができる。さもなくば、照光ファイバ群７０４，７０８が形成する直線を集光ファイバ群７１２，７１６が形成する直線に対し垂直方向から小角度（例えば、垂直から約５度）ずらすことができる。集光ファイバ群７１２，７１６は、図１１と図１２の構造６００，６２５同様、照光ファイバ群７０４，７０８から異なる距離に置くことができる。

図１６は、プローブ構成７２５の図である。プローブ構成７２５には、照光ファイバ群７３４と照光ファイバ群７３８と集光ファイバ群７４２と集光ファイバ群７４６とが含まれる。照光ファイバ群７３４，７３８に対応する照光面領域は、図１５の照光ファイバ群７０４，７０８に対応する照光面領域に類似させることができる。集光ファイバ群７４２と集光ファイバ群７４６は、それぞれ一般的な形状の「Ｖ」或いは半円とすることができる。集光ファイバ群７４２，７４６は、図１１と図１２の構造６００，６２５同様、照光ファイバ群７３４，７３８から異なる距離に置くことができる。

図１７は、プローブ構成７５０の図である。プローブ構成７５０には、照光ファイバ群７５４と照光ファイバ群７５８と集光ファイバ群７６２と集光ファイバ群７６４とが含まれる。具体的実装に応じて、照光ファイバ群７５４，７５８に対応する照光面領域を直線或いは直線配置円の形に実質的に配置し、照光面領域を連続又は不連続にできる。例えば、照光ファイバ群７５４，７５８に対応する照光面領域は２本の別個の概ね整形された直線或いは連続する矩形とすることができる。照光ファイバ群７５４，７５８が形成する直線は、集光ファイバ群７６２，７６４が形成する直線に実質的に平行とすることができる。さもなくば、照光ファイバ群７５４，７５８が形成する直線は、集光ファイバ群７６２，７６４が形成する直線に対し平行から小角度（例えば、平行から約５度の角度）ずらすことができる。集光ファイバ群７６２，７６４は、図１１と図１２の構造６００，６２５同様、照光ファイバ群７５４，７５８から異なる距離に置くことができる。

図１８は、プローブ構成７７５の図である。プローブ構成７７５には、照光ファイバ群７８４と照光ファイバ群７８８と集光ファイバ群７９２と集光ファイバ群７９４とが含まれる。照光ファイバ群７８４，７８８に対応する照光面領域は、図１７の照光ファイバ群７５４，７５８に対応する照光面領域に類似させることができる。集光ファイバ群７９２と集光ファイバ群７９４は、それぞれ一般的な形状の「Ｖ」或いは半円とすることができる。集光ファイバ群７９２，７９４は、図１１と図１２の構造６００，６２５同様、照光ファイバ群７８４，７８８から異なる距離に置くことができる。

図１９は、プローブ構成８００の図である。プローブ構成８００には、照光ファイバ群８０４と集光ファイバ群８０８と集光ファイバ群８１２とが含まれる。具体的実装に応じて、照光ファイバ群８０４に対応する照光面領域を「Ｉ」形に或いは「Ｉ」形に配置した円内に実質的に配置し、照光面領域を連続又は不連続にできる。集光ファイバ群８０８，８１２は、図１１と図１２の構造６００，６２５同様、照光ファイバ群８０４から異なる距離に置くことができる。

図２０は、プローブ構成８２５の図である。プローブ構成８２５には、照光ファイバ群８３４と集光ファイバ群８３８と集光ファイバ群８４２とが含まれる。具体的実装に応じて、照光ファイバ群８３４に対応する照光面領域を「Ｉ」形、或いは「Ｉ」形に配置した円内に実質的に配置し、照光面領域を連続又は不連続にできる。集光ファイバ群８３８と集光ファイバ群８４２は、それぞれ一般的な形状の「Ｖ」或いは半円とすることができる。集光ファイバ群８３８，８４２は、図１１と図１２の構成６００，６２５同様、照光ファイバ群８３４から異なる距離に置くことができる。

図２１は、プローブ構成８５０の図である。プローブ構成８５０には、照光ファイバ群８５４と集光ファイバ群８５８とが含まれる。具体的実装に応じて、照光ファイバ群８５４に対応する照光面領域は概ね楕円形に或いは概ね楕円形に配置した円内に実質的に配置し、照光面領域を連続又は不連続にできる。集光ファイバ群８５８は、一般的な形状の円形或いは楕円形に配置することができる。一部実施形態では、照光ファイバ群８５４が形成する一般的な楕円の中心は集光ファイバ群８５８が形成する円或いは楕円と非同心とすることができる。

図２２は、プローブ構成８７５の図である。プローブ構成８７５には、照光ファイバ群８８４と集光ファイバ群８８８と集光ファイバ群８９２とが含まれる。具体的実装に応じて、照光ファイバ群８５４に対応する照光面領域を概ね楕円形に或いは概ね楕円形に配置した円内に実質的に配置し、照光面領域を連続又は不連続にできる。集光ファイバ群８８８と集光ファイバ群８９２は、それぞれ一般的な形状の「Ｖ」或いは半円形とすることができる。集光用ファイバ群８８８，８９２は、図１１と図１２の構成６００，６２５と同様、照光ファイバ群８８４から異なる距離に置くことができる。

図１１〜図２２について説明した例示プローブ構成について、他の実装では、照光ファイバとして説明したファイバを集光ファイバに、集光ファイバとして説明したファイバを照光ファイバにできることは理解されよう。加えて、他の実装では、図１１〜図２２について説明した照光面領域は複数のファイバを用いて形成する必要はないが、その代りに非合焦又は漠然と合焦させた光ビームを所望形状に整形する等の他の或る種の技法により形成し得る。さらに、図１１〜図２２に示した幾つかのファイバは、簡単になるよう減らしてある。一般には、より多数のファイバを使用することになる。例えば、多くの標準的な分光構造の電荷結合素子と共に５０本程の集光ファイバを用いることができる。一般に、集光ファイバの数は分光学的に識別可能な検体組成の数に等しいか或いはそれを上回るものとすべきである。少なくとも一部の実装においては、照光ファイバの数及び／又は総照光面積のサイズは、検体に対する損傷を防止するよう給送電力が十分配給されるよう選択することができる。

本開示は具体例を参照して説明してきたが、これらの例は例示的なもので限定する意図のないものである。開示の趣旨ならびに範囲から逸脱することなく、開示例に対し変更や追加や削除を為すことができることは、当業者には明白となろう。

図１は検体組成を計測する装置の一実施形態のブロック図である。 図２は検体上の照光面領域と集光面領域とを表す図である。 図３は検体内に散乱されている光とプローブが集光する散乱光とを示すプローブと検体の図である。 図４は検体組成を計測する例示方法のフロー図である。 図５は検体組成の計測に使用できる照光領域と集光領域の例示構成の図である。 図６は検体組成の計測に使用できる照光領域と集光領域の別の例示構成の図である。 図７は検体組成の計測に使用できる照光領域の例示構成の図である。 図８は検体の組成計測に使用できる照光領域と集光領域のさらに別の例示構成の図である。 図９は検体の組成計測に使用できる別の例示システムのブロック図である。 図１０は図１の装置と共に使用できる例示コンピュータのブロック図である。 図１１は例示プローブ構成の図である。 図１２は別の例示プローブ構成の図である。 図１３は別の例示プローブ構成の図である。 図１４は別の例示プローブ構成の図である。 図１５は別の例示プローブ構成の図である。 図１６は別の例示プローブ構成の図である。 図１７は別の例示プローブ構成の図である。 図１８は別の例示プローブ構成の図である。 図１９は別の例示プローブ構成の図である。 図２０は別の例示プローブ構成の図である。 図２１はさらなる別の例示プローブ構成の図である。 図２２はさらなる別の例示プローブ構成の図である。

Claims (75)

1. 光源を用いて前記検体の照光面領域を照らすステップと、
   前記検体の複数の放射面領域から光を受光するステップであって、前記各放射面領域は異なる位置にあり、前記受光した光は前記検体により散乱されたものである前記ステップと、
   各放射面領域ごとに前記放射面領域のスペクトル内容情報に対応して前記受光した光に関連するスペクトル内容情報を特定するステップと、
   前記特定されたスペクトル内容情報に基づき、前記検体の表面直下領域に対応する組成情報を特定するステップと、
   を含む検体組成計測方法であって、
   前記照光面領域の累計面積が前記複数の放射面領域のうち二つの放射面領域の累計面積を上回る検体組成計測方法。
2. 前記照光面領域の累計面積は前記複数の面領域の累計面積と実質的に同じである、請求項１記載の検体組成計測方法。
3. 前記照光面領域の累計面積は実質的に前記複数の面領域の累計面積未満である、請求項１記載の検体組成計測方法。
4. 前記照光面領域の前記累計面積は前記複数の面領域の累計面積を実質的に上回る、請求項１記載の検体組成計測方法。
5. 前記照光面領域の前記累計面積は前記複数の放射面領域のうち３つの放射面領域の累計面積を上回る、請求項１記載の検体組成計測方法。
6. 前記照光面領域の前記累計面積は前記複数の放射面領域のうち４つの放射面領域の累計面積を上回る、請求項１記載の検体組成計測方法。
7. 前記照光面領域の前記累計面積は前記複数の放射面領域のうち５つの放射面領域の累計面積を上回る、請求項１記載の検体組成計測方法。
8. 前記照光面領域の前記累計面積は前記複数の放射面領域のうち６つの放射面領域の累計面積を上回る、請求項１記載の検体組成計測方法。
9. 前記照光面領域の前記累計面積は前記複数の放射面領域のうち７つの放射面領域の累計面積を上回る、請求項１記載の検体組成計測方法。
10. 前記照光面領域の前記累計面積は前記複数の放射面領域のうち８つの放射面領域の累計面積を上回る、請求項１記載の検体組成計測方法。
11. 前記照光面領域の前記累計面積は前記複数の放射面領域のうち９つの放射面領域の累計面積を上回る、請求項１記載の方法。
12. 前記照光面領域の前記累計面積は前記複数の放射面領域のうち１０つの放射面領域の累計面積を上回る、請求項１記載の検体組成計測方法。
13. 前記照光面領域は１つの連続面である、請求項１記載の検体組成計測方法。
14. 前記照光面領域は複数の個別領域からなる、請求項１記載の検体組成計測方法。
15. 前記照光面領域を照らすステップは、前記照光面領域の整形するステップを含む、請求項１記載の検体組成計測方法。
16. 前記照光面領域の一つの形状は、円形と楕円形と正方形と矩形と三角形と直線とＩ形状と十字のうち少なくとも一つを備える、請求項１５記載の検体組成計測方法。
17. 前記照光面領域の前記累計面積は、前記複数の面領域の少なくとも一部に少なくとも部分的に重複する、請求項１記載の検体組成計測方法。
18. 前記照光面領域の前記累計面積は、前記複数の面領域に完全に重複する、請求項１７記載の検体組成計測方法。
19. 前記照光面領域の累計面積は、前記複数の面領域に重複しない、請求項１記載の検体組成計測方法。
20. 前記検体の前記照光面領域を照らすステップは、ミラーからの光を反射するステップを含む、請求項１記載の検体組成計測方法。
21. 前記検体の前記照光面領域を照らすステップは、少なくとも一つのレンズを介して前記光源からの光を通過させるステップを含む、請求項１記載の検体組成計測方法。
22. 前記検体の照光面領域の照光ステップは複数の光ファイバを用いて前記検体を照らすステップを含む、請求項１記載の検体組成計測方法。
23. 前記検体の複数の放射面領域から光を受光するステップは、複数の光ファイバを用いた集光するステップを含み、前記各光ファイバが前記複数の放射面領域の異なる一つに対応する、請求項１記載の検体組成計測方法。
24. 前記複数の光ファイバを用いた集光ステップは、円内に配置した集光ファイバを有するプローブを使用するステップを含む、請求項１記載の検体組成計測方法。
25. 前記円内配置した集光ファイバを有する前記プローブを使用するステップは、前記円の内部に含まれる集光ファイバを有するプローブを使用するステップを含む、請求項２４記載の検体組成計測方法。
26. 前記円内配置した集光ファイバを有する前記プローブを使用するステップは、前記円の周上にのみ含まれる集光ファイバを有するプローブを使用するステップを含む、請求項２４記載の検体組成計測方法。
27. 前記複数の光ファイバを用いて集光するステップは、楕円内に配置した集光ファイバを有するプローブを使用するステップを含む、請求項１記載の検体組成計測方法。
28. 前記複数の光ファイバを用いて集光するステップは、少なくとも一つの半円内に配置した集光ファイバを有するプローブを使用するステップを含む、請求項１記載の検体組成計測方法。
29. 前記複数の光ファイバを用いて集光するステップは、少なくとも一つのＶ形状に配置した集光ファイバを有するプローブを使用するステップを含む、請求項１記載の検体組成計測方法。
30. 前記複数の光ファイバを用いて集光するステップは、少なくとも一つの直線に配置した集光ファイバを有するプローブを使用するステップを含む、請求項１記載の検体組成計測方法。
31. 前記検体の複数の放射面領域から光を受光するステップは、検出器アレイを用いて光を検出するステップを含み、前記検出器アレイ内の各検出器が複数の放射面領域の異なる一つに対応する、請求項１記載の検体組成計測方法。
32. 前記検体の複数の放射面領域から光を受光するステップは、受光した光を少なくとも一つのレンズを介して通過させるステップを含む、請求項１記載の検体組成計測方法。
33. 前記検体の複数の放射面領域から光を受光するステップは、受光した光を少なくとも一つのフィルタを介して通過させるステップを含む、請求項１記載の検体組成計測方法。
34. 前記検体の複数の放射面領域から光を受光するステップは、受光した光を少なくとも一つの可調整フィルタを介して通過させるステップを含む、請求項３３記載の検体組成計測方法。
35. 前記検体の表面直下領域に対応する組成情報を特定するステップは、前記表面直下領域内の予想成分に対応するスペクトル情報に基づき組成情報を特定するステップを含む、請求項１記載の検体組成計測方法。
36. 前記検体の表面直下領域に対応する空間組成情報を特定するステップをさらに含む、請求項１記載の検体組成計測方法。
37. 前記空間組成情報を特定するステップは、前記複数の放射面領域に関連する位置情報を使用するステップを含む、請求項３６記載の検体組成計測方法。
38. 検体の照光面領域を照光する照光システムと、
    前記検体の複数の放射面領域から光を受光する複数の受光器であって、前記各放射面領域が異なる位置にあり、前記受光した光は前記検体により散乱されたものである前記受光器と、
    前記複数の受光器が光を受光するよう光学的に結合したスペクトル分析器であって、前記検体の各放射面領域に関連する対応スペクトル内容情報を生成する構成された前記スペクトル分析器と、
    前記スペクトル分析器に通信可能に結合した計算装置であって、前記生成されたスペクトル内容情報に基づき前記検体の表面直下領域に対応する組成情報を特定する構成とした前記計算装置と、
    を備える検体組成の計測装置であって、
    前記照光面領域の累計面積は前記複数の放射面領域のうち二つの放射面領域の累計面積を上回る検体組成の計測装置。
39. 前記照光システムは、前記複数の面領域の累計面積と実質的に同じ累計面積を有する前記照光面領域を生成する構成とした、請求項３８記載の検体組成計測装置。
40. 前記照光システムは、実質的に前記複数の面領域の累計面積未満の累計面積を有する前記照光面領域を生成する構成とした、請求項３８記載の検体組成計測装置。
41. 前記照光システムは、前記複数の面領域の累計面積を実質的に上回る累計面積を有する照光面領域を生成する構成とした、請求項３８記載の検体組成計測装置。
42. 前記照光システムは、前記複数の放射面領域のうち３つの放射面領域の累計面積を上回る累計面積を有する照光面領域を生成する構成とした、請求項３８記載の検体組成計測装置。
43. 前記照光システムは、前記複数の放射面領域のうち４つの放射面領域の累計面積を上回る累計面積を有する照光面領域を生成する構成とした、請求項３８記載の検体組成計測装置。
44. 前記照光システムは、前記複数の放射面領域のうち５つの放射面領域の累計面積を上回る累計面積を有する照光面領域を生成する構成とした、請求項３８記載の検体組成計測装置。
45. 前記照光システムは、前記複数の放射面領域のうち６つの放射面領域の累計面積を上回る累計面積を有する照光面領域を生成する構成とした、請求項３８記載の検体組成計測装置。
46. 前記照光システムは、前記複数の放射面領域のうち７つの放射面領域の累計面積を上回る累計面積を有する照光面領域を生成する構成とした、請求項３８記載の検体組成計測装置。
47. 前記照光システムは、前記複数の放射面領域のうち８つの放射面領域の累計面積を上回る累計面積を有する照光面領域を生成する構成とした、請求項３８記載の検体組成計測装置。
48. 前記照光システムは、前記複数の放射面領域のうち９つの放射面領域の累計面積を上回る累計面積を有する照光面領域を生成する構成とした、請求項３８記載の検体組成計測装置。
49. 前記照光システムは前記複数の放射面領域のうち１０つの放射面領域の累計面積を上回る累計面積を有する照光面領域を生成する構成とした、請求項３８記載の検体組成計測装置。
50. 前記照光システムは、前記照光面領域を一つの連続領域として生成する構成とした、請求項３８記載の検体組成計測装置。
51. 前記照光システムは、前記照光面領域を複数の個別領域として生成する構成とした、請求項３８記載の検体組成計測装置。
52. 前記照光システムは、前記照光面領域を整形するスポット整形器を備える、請求項３８記載の検体組成計測装置。
53. 前記照光システムは、円形と楕円形と正方形と矩形と三角形と直線とＩ形状と十字のうち少なくとも一つを含む前記照光面領域の形状を生成する構成とした、請求項５２記載の検体組成計測装置。
54. 前記照光システムは、前記複数の面領域の少なくとも一部に少なくとも部分的に重複する前記照光面領域を生成する構成とした、請求項３８記載の検体組成計測装置。
55. 前記照光システムは、前記複数の面領域に完全に重複する前記照光面領域を生成する構成とした、請求項５４記載の検体組成計測装置。
56. 前記照光システムは、前記複数の面領域に重複しないよう前記照光面領域を生成する構成とした、請求項３８記載の検体組成計測装置。
57. 前記照光システムは、前記照光面領域に光を反射するミラーを備える、請求項３８記載の検体組成計測装置。
58. 前記照光システムが、
    光源と、
    前記光源と前記検体との間に光学的に結合した少なくとも一つのレンズと、を備える、請求項３８記載の検体組成計測装置。
59. 前記照光システムは光ファイバを備える、請求項３８記載の検体組成計測装置。
60. 前記照光システムは複数の光ファイバを備える、請求項３８記載の検体組成計測装置。
61. 前記複数の受光器は前記複数の光ファイバを備え、前記各光ファイバが前記複数の放射面領域の異なる一つに対応する、請求項３８記載の検体組成計測装置。
62. 円内に配置した複数の光ファイバを有するプローブをさらに備える、請求項６１記載の検体組成計測装置。
63. 前記複数の光ファイバからの光ファイバは前記円の内部に含まれる、請求項６２記載の検体組成計測装置。
64. 前記複数の光ファイバからの光ファイバは前記円の周上にのみ配置した、請求項６２記載の検体組成計測装置。
65. 楕円内に配置した前記複数の光ファイバを有するプローブをさらに備える、請求項６１記載の検体組成計測装置。
66. 少なくとも一つの半円内に配置した前記複数の光ファイバを有するプローブをさらに備える、請求項６１記載の検体組成計測装置。
67. 少なくとも一つのＶ形状に配置した前記複数の光ファイバを有するプローブをさらに備える、請求項６１記載の検体組成計測装置。
68. 少なくとも一つの直線に配置した前記複数の光ファイバを有するプローブをさらに備える、請求項６１記載の検体組成計測装置。
69. 前記複数の受光器は検出器アレイを備え、前記検出器アレイ内の各検出器が前記複数の放射面領域の異なる一つに対応する、請求項３８記載の検体組成計測装置。
70. 前記検体と前記検出器アレイとの間に光学的に結合した少なくとも一つのレンズをさらに備える、請求項６９記載の検体組成計測装置。
71. 前記検体と前記検出器アレイとの間に光学的に結合した少なくとも一つのフィルタをさらに備える、請求項６９記載の検体組成計測装置。
72. 前記少なくとも一つのフィルタは少なくとも一つの可調整フィルタを備える、請求項７１記載の検体組成計測装置。
73. 前記計算装置は、前記表面直下領域内の予想成分に対応するスペクトル情報に基づき組成情報を特定するよう構成した、請求項３８記載の検体組成計測装置。
74. 前記計算装置は前記検体の表面直下領域に対応する空間組成情報をさらに特定する構成とした、請求項３８記載の検体組成計測装置。
75. 前記計算装置は前記複数の放射面領域に関連する位置情報を用いて空間組成情報をさらに特定する構成とした、請求項７４記載の検体組成計測装置。

Images