JP2015152594A - 物体長を判定するための光の空間的変調 - Google Patents

Abstract

【課題】物体の移動による時間変化伴う放射光をフィルター装置を使用して評価することにより、物体の特性を判定する。【解決手段】流路に沿って移動している物体から放射された空間的に変調された光は、流れ方向に沿った物体の長さを含む様々な物体特性を判定するために使用される。空間フィルタの流れ方向に沿って流路に沿って移動している少なくとも１つの物体から放射された光が検知される。検知された光の強度は、空間フィルタの特徴に応じて時間変調される。検知された光に応答して複数のパルスを含む時間的に変化する電気信号が生成される。パルスの少なくとも一部のパルス幅は、パルスの局所的極値の割合で測定される。流れ方向に沿った物体の長さは、測定されたパルス幅に基づいて判定される。【選択図】なし

Description

本特許出願は、一般に、試料中の物体から放射される光を評価することによって試料分析を行うための技術に関する。本特許出願はまた、そのような技術に関連する構成要素、装置、システム及び方法に関する。

本開示は概して、物体から放射される光を使用して物体の特性を判定する技術に関する。より具体的には、本技術は、物体がフィルタ装置に対して移動している場合のような時間変化をともなう光を透過及び／又は反射するためにフィルタ装置を使用することができる。

物体から放射される光を使用するために様々な技術が提案されている。例えば、米国特許第７，３５８，４７６号明細書（Ｋｉｅｓｅｌら）は、液滴又は流体によって運ばれる他の物体などのチャネル内を移動している物体に関する情報を得るために一連の検知要素に沿ったチャネルによる流体構造を記載している。検知要素は、物体から放射する光子エネルギの範囲を光検知するセルのセットを含む。プロセッサは、検知要素から物体に関する情報を受信し、スペクトル情報を得るためにそれを使用することができる。さらなる技術は、例えば、米国特許出願公開第２００８／０１８１８２７号明細書（Ｂａｓｓｌｅｒら）及び米国特許出願公開第２００８／０１８３４１８号明細書（Ｂａｓｓｌｅｒら）、並びに、米国特許第７，７０１，５８０号明細書（Ｂａｓｓｌｅｒら）、米国特許第７，８９４，０６８号明細書（Ｂａｓｓｌｅｒら）、米国特許第７，５４７，９０４号明細書（Ｓｃｈｍｉｄｔら）、米国特許第８，３７３，８６０号明細書（Ｋｉｅｓｅｌら）、米国特許第７，４２０，６７７号明細書（Ｓｃｈｍｉｄｔら）及び米国特許第７，３８６，１９９号明細書（Ｓｃｈｍｉｄｔら）に記載されている。

また、様々なフローサイトメトリー技術が提案されている。

本願明細書に記載されたいくつかの実施形態は、光を空間的に変調し、空間的に変調された光に基づいて物体の様々な特性を判定するように構成されたシステムに関する。システムは、フィルタの長手方向軸に沿って配設された複数のマスク特徴を有する空間フィルタを含む。検出器は、フィルタの長手方向軸に対応する流れ方向に沿って流路内を移動している少なくとも１つの物体から放射される光を検知するように配置される。検知された光の強度は、マスク特徴に応じて変調されることから、検出器は、検知した光に応答して時間変調された一連のパルスを含む時間的に変化する電気信号を生成する。システムは、パルスの振幅極値の割合で少なくともいくつかのパルスのパルス幅を測定するように構成された分析器を含む。分析器は、測定されたパルス幅に基づいて、流れ方向に沿った物体の長さを判定する。

いくつかの実施形態は、物体長を判定する方法に関するものである。空間フィルタの流れ方向に沿って流路に沿って移動している少なくとも１つの物体から放射された光が検知される。空間フィルタは、流れ方向に沿って第２の特徴と交互になっている第１の特徴を含む複数のマスク特徴を有する。第１の特徴は、第１の光透過特性を有し、第２の特徴は、第１の光透過特性とは異なる第２の光透過特性を有する。検知光の強度は、マスク特徴に応じて変調される。検知光に応答して複数のパルスを含む時間的に変化する電気信号が生成される。パルスの少なくとも一部のパルス幅は、パルスの局所的極値の割合で測定される。流れ方向に沿った物体の長さは、測定されたパルス幅に基づいて判定される。

上記概要は、開示された各実施形態又は本開示の全ての実装形態を記載するように意図されるものではない。図面及び詳細な説明は、以下においてより具体的に例示的な実施形態を例示する。

明細書を通して、以下の添付図面が参照される。

図１は、空間フィルタ、検出器及び空間的に変調された光に基づいて物体の特性を判定するように構成された分析器を有するアセンブリの例示的な実施形態である。 図２は、物体と検出器との間に配置された空間フィルタを有するアセンブリの他の例示的な実施形態の側断面図である。 図３は、物体と検出器との間に配置された光学撮像素子と、検出器に隣接して配置された空間フィルタとを有するアセンブリの他の例示的な実施形態の概略図である。 図４は、光源と検出器との間に配置された光学撮像素子と、光源に隣接して配置された空間フィルタとを有するアセンブリの他の例示的な実施形態の概略図である。 図５Ａは、いくつかの実施形態にかかる光の空間的変調に基づいて物体長を判定するためのプロセスのフロー図である。 図５Ｂは、いくつかの実施形態にかかる、流れ方向に沿った長さが変化するマスク特徴を有する空間フィルタを使用して光の空間的変調に基づいて物体長を判定するためのプロセスのフロー図である。 図５Ｃは、いくつかの実施形態にかかる、流れ方向に沿った長さが一定であるマスク特徴を有する空間フィルタを使用して光の空間的変調に基づいて物体長を判定するためのプロセスのフロー図である。 図６Ａは、物体が光透過性マスク特徴を横断するときに流れ方向に沿った円形断面を有する物体から放射される光の理想化されたグラフを提供している。 図６Ｂは、物体が光透過性マスク特徴を横断するときに流れ方向に沿った矩形断面を有する物体から放射される光の理想化されたグラフを提供している。 図７は、多数のマスク特徴の長さの放射光の強度のグラフのファミリーを示している。 図８Ａは、流れ方向に沿った長さが変化するマスク特徴を有する空間フィルタを含むシステムの一部の斜視図である。 図８Ｂは、図８Ａの空間フィルタをより詳細に示している。 図９は、いくつかの実施形態にかかる、測定データにフィットする関数を外挿することによって物体長を判定するためのプロセスを図示している。 図１０は、流れ方向に沿って変化する長さを有するマスク特徴を含む第１及び第２の対称部分を有する空間フィルタであって、ガウス強度分布を有する光源とともに使用される空間フィルタを含む空間的変調システムを図示している。 図１１は、物体が検出領域を通過するときに図１０に示されるシステムの検出器によって生成される信号のグラフである。 図１２は、流れ方向に沿って一定の長さを有するマスク特徴を有する空間フィルタであって、ガウス強度分布を有する光源とともに使用される空間フィルタを含む空間的変調システムを図示している。 図１３は、物体が検出領域を通過するときに図１２に示されるシステムの検出器によって生成される信号のグラフである。 図１４は、空間フィルタの長手方向軸に沿って一定長の周期的な特徴を有する空間フィルタを使用して物体長を判定するために有用な技術を図示している。 図１５Ａは、物体が検出領域において移動するときの物体の速度の変化を判定するために時間的に変化する検出器信号を使用したプロセスを説明するために使用されるグラフである。 図１５Ｂは、物体が検出領域において移動するときの物体の速度の変化を判定するために時間的に変化する検出器信号を使用したプロセスを説明するために使用されるグラフである。 図１６は、流路に沿って移動している２つの間隔が接近した物体を示す形状を有する時間的に変化する検出器信号を示している。 図１７は、流路に沿って移動している２つの重複した物体を示す形状を有する時間的に変化する検出器信号を示している。 図１８は、流路に沿って移動している２つの重複した物体を示す形状を有する時間的に変化する検出器信号を示している。 図１９は、流路に沿って移動している３つの重複した及び／又は間隔が接近した物体を示す形状を有する時間的に変化する検出器信号を示している。

図面は、必ずしも縮尺どおりではない。図面に使用される同様の符号は、同様の構成要素を指している。しかしながら、所定の図面における構成要素を指すための符号の使用は、同じ符号が付された他の図面中の構成要素を限定することを意図するものではないことが理解されるであろう。

本願明細書に記載された実施形態は、物体の寸法特性、特に、流れ方向における物体の長さ（円盤状又は球形物体の場合には直径と時には称される）を判定するために試料分析を行う。本願明細書に記載の寸法特性の判定は、物体から放射される空間的に変調された光に基づいている。特に、本願明細書に開示された技術はまた、システムの特性の分析及び／又は試料中の分析物の様々な特性の検出を含む様々なアプリケーションに展開することができるマスクとも称される少なくとも１つの空間フィルタを使用する。いくつかの実装形態において、高スループットのサイトメトリーとの互換性を可能とする空間的に変調された光に基づいて時間的に変化する電気出力信号を生成するために非撮像検出器が使用される。

本願明細書に記載された物体長の判定アプローチは、囲まれているか、部分的に囲まれているか又は囲まれていない流路に沿って移動している物体から放射される光を検知することを含む。検知光は、マスクの流れ方向に沿った流路に沿って物体が移動するときのマスクの特徴に応じて変調される。マスクは、第１の光透過特性とは異なる第２の光透過特性を有する第２の特徴と交互になっている第１の光透過特性を有する第１の特徴を含む複数のマスク特徴を含む。本願明細書において使用されるように、用語「第１」及び「第２」は、異なる特性を有するマスク特徴を識別し、これらの用語は、マスク特徴のいかなる特定の順序又は構造も暗示することを意味するものではない。例えば、いくつかの実装形態において、第１のマスク特徴は、実質的に透明であり、第２の特徴は、実質的に不透明である。少なくとも１つの検出器は、流れ方向に沿って流路内を移動している少なくとも１つの物体から放射される光を検知するように配置される。検知された光の強度は、マスク特徴に応じて変調される。検出器は、検知された光に応答して複数の時間変調されたパルスを含む時間的に変化する電気信号を生成する。分析器は、パルスの局所振幅極値の割合でパルスのパルス幅を測定する。例えば、局所振幅極値は、正方向パルスについての最大振幅とすることができ、負方向パルスについての最小振幅とすることができる。分析器は、パルス幅に基づいて、流れ方向に沿った物体の１つ以上の特性を判定し、特性のうちの少なくとも１つは、流れの方向に長い物体長である。

用語「物体」は、検出対象の関心のある任意の物体を広く指す。いくつかの用途では、関心のある物体は、比較的小さく、大きさが微細であり得る粒子又は分析物である。しかしながら、本技術は、任意の大きさ又は形状の物体に広く適用可能である。所定の関心のある物体は、生物学的細胞（複数可）、ウィルス（複数可）、分子（複数可）、（マイクロビーズを含む）ビーズ（複数可）、液滴（例えば水中の油）、気泡、又は物質の部分（複数可）のうちの１つ又は集合体であり得るか又はそれらを含むことができる。

光は、照射（例えば、放射、蛍光、白熱光、化学発光、生物発光、他の発光形態など）、散乱（例えば、反射、偏向、回折、屈折など）又は透過であろうとなかろうと、物体から放射することができ、例えば非撮像検出器などの検出器によって検知されることができる。細胞又は粒子は、処理されることができ、例えば、それらが光を照射するか又は励起光によって照射されたときに予測可能な方法で光を吸収するような方法で、適切な蛍光プローブ又は他の薬剤によって染色又はタグ付けされることができる。これに関して、所定の励起粒子によって照射された光は、事実上蛍光性とすることができ、又は、ラマン散乱の場合などの散乱光の形態を構成することができる。簡略化するために、物体によって（例えば、散乱、照射又は透過することによって）放射される光は、本願明細書においては、「放射光」又は「光放射」と称される。本願明細書に記載される技術、アセンブリ、装置、システム及び方法は、物体又はその構成部品から放射される光の全ての形態を検出することに適用可能であることが理解されるであろう。

図１は、空間的に変調された光に基づいて、本願明細書において議論されるアプローチによれば、物体長を判定するなど、物体の特性を判定するように構成されたアセンブリ１００の一例である。アセンブリ１００は、光源１１２と、例えば空間フィルタ１２６であるマスクと、例えば流体装置１２０である流路と、検出器１３０と、分析器１５０とを含む。必要に応じて、アセンブリ１００は、例えば、専用回路、ソフトウェア又はソフトウェアとハードウェアとの組み合わせである信号変換モジュール１４０を含むことができる。信号変換モジュールは、例えば、フーリエ変換を使用して、時間的に変化する信号を周波数領域に変換するように構成されている。

流体装置１２０は、分析対象の関心のある試料を受けるように構成される。試料は、その入口１２１ａにおいて流体装置１２０に入り、その出口１２１ｂにおいて流体装置１２０から出ることができ、一般に、閉じ込め部材１２２、１２４の間に形成されることができる流路１２３に沿ってｘ方向に沿って流れる。部材１２２、１２４は、ガラスプレート若しくはシート、プラスチック又は他の適切な材料とすることができるか又はそれらを含むことができる。部材１２２、１２４の一方又は双方は、顕微鏡スライド若しくは顕微鏡カバーガラス又はその一部とすることができる。しかしながら、部材１２２、１２４は、形状が平面である必要はない。例えば、それらは、円形、矩形又は他の形状である断面を有する単一のチューブ又はパイプの一部であってもよい。他の非平面形状もまた企図される。いくつかの場合において、試料の閉じ込めは、部材１２２、１２４の一方又は双方が省略されることができる場合には必要でなくすることができる。閉じ込め部材１２２及び１２４の少なくとも一部は、光に対して透過性である。閉じ込め部材１２２の一部は、少なくとも励起領域１２３ａにおいて光源１１２の照射による励起光に対して透過性である。その点で、光源１１２は、流路１２３に向けて励起光１１２ａを照射することができる。同様に、閉じ込め部材１２４の一部は、少なくとも励起領域１２３ａにおいて物体１０５から放射される光に対して透過性である。その点で、物体１０５は、検出器１３０に向けて放射光１０７を生成することができる。

いくつかの場合において、光源１１２は、従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）光源又は共振空洞ＬＥＤ（ＲＣ−ＬＥＤ）光源を含むことができる。必要に応じて、光源は、結果の出射光のスペクトルを狭くするか又は調整するための１つ以上のフィルタを組み込むことができる。どんな種類の光源でも選択され、光源１１２によって照射された励起光のスペクトル構成又は要素は、好ましくは、以下にさらに説明されるように、励起、散乱、又は、試料中に存在することができる物体の少なくとも一部からの光の放射を引き起こすように調整される。

試料は、大きさ及び形状を変化させる例示的な物体１０５を含むものとして示される。物体１０５は、全方向に光１０７を放射する（一部の方向のみが図示されている）。物体１０５は、様々な特性を有することができ、そのいくつかの特性は、放射光１０７に基づいて分析器１５０によって判定されることができる。

検出器１３０は、空間フィルタ１２６によって変調された物体１０５から放射される時間的に変化する光を受光し、時間的に変化する光に応答して電気信号を生成する。検出器１３０によって検出された光の時間的変化は、物体１０５を照射する空間的にパターン化された励起光を形成するために、励起光と入射空間フィルタとの間の相互作用をもたらすことができる。あるいは、検出器１３０によって検出された光の時間的変化は、物体１０５から放射される光と出射空間フィルタとの間の相互作用をもたらすことができる。いくつかの実施形態において、検出器は、検出器と物体との間に配置された追加の光学フィルタを含む。光学フィルタは、放射光が蛍光である場合に特に有用であり得て、励起光の波長を実質的に遮断し且つ物体から放射される光の波長を実質的に通過させるように構成されている。

図１のアセンブリ１００は、様々な場所に配置されることができる空間フィルタ１２６（時々マスクと称する）を含む。破線矢印１２６ａ及び１２６ｂは、放射光を変調するための及び／又は励起光を変調するための空間フィルタ１２６のいくつかの可能な位置を示している。例えば、空間フィルタは、流路内、流路外、流路の閉じ込め部材に配置されることができ、又は、そこから放射された光を変調させる物体に対して任意の位置関係で配置されることができる。矢印１２６ａによって示されるいくつかの構成において、空間フィルタ１２６は、流路１２３と検出器１３０との間に配置されることができる。この位置において、空間フィルタ１２６は、出射空間フィルタと称される。矢印１２６ｂによって示される他の構成において、空間フィルタ１２６は、光源１１２と流路１２３との間に配置されることができる。この位置において、空間フィルタ１２６は、入射空間フィルタと称される。入射空間フィルタは、流路１２３の励起領域１２３ａに沿って量を変化させることにより、光源によって照射された光を透過するように構成されることができる。この構成において、入射空間フィルタは、流路１２３の励起領域１２３ａにおいてパターン化された励起光を形成する。

様々な実装形態によれば、入射空間フィルタは、光透過性がより高い第１の光透過特性などを有する第１のマスク特徴と光透過性がより低い第２の光透過特性を有する第２のマスク特徴とのシーケンス又はパターンを含む物理的なマスクを含むことができる。入射空間フィルタは、代替的に又は追加的に、励起パターンを形成するように構成されたマイクロ光学的又はパターン化された光源を含むことができる。励起パターンは、撮像用（例えば、レンズ）及び／又は方向用（例えば、光ファイバ又は導波路）の光学部品を使用して励起領域１２３ａの上に結像及び／又は向けられることができる。いくつかの実施形態において、出射空間フィルタが利用可能であり、流路の検出領域１２３ｂにおいて物体１０５と検出器１３０との間に配置されることができる。

いくつかの実施形態において、励起領域１２３ａ及び検出領域１２３ｂは重複している。他の実施形態において、励起及び検出領域間の部分的な重複があってもよく、又は、励起及び検出領域は非重複であってもよく、又は、複数の検出領域及び／又は励起領域が様々な重複及び／又は非重複の配置とともに使用されてもよい。

図１に示されるアセンブリ１００において、出射空間フィルタは、流路１２３内の物体１０５から放射される光１０７と相互作用するように構成させることができる。いくつかの実施形態において、出射空間フィルタは、光透過性がより高い第１のマスク特徴と光透過性がより低い第２のマスク特徴とのシーケンス又はパターンを含む物理的マスクとすることができる。いくつかの実施形態において、色空間フィルタの第１のマスク特徴が第１の光波長帯域通過特性を有し且つ第２のマスク特徴が第２の光波長帯域通過特性を有するように、色空間フィルタが使用されることができる。第１及び第２の光波長帯域通過特性は、波長帯域において非重複であってもよく又は部分的に重複していてもよい。例えば、第１の光波長帯域通過特性は、緑色光を通過することができ、第２の光波長帯域通過特性は、赤色光を通過することができる。

入射空間フィルタを含むアセンブリ１００のいくつかの実施形態によれば、物体１０５が流路１２３の励起領域１２３ａにおいて流れ方向１２３ｃに移動するのにともない、光源１１２から放射される光は、物体１０５へと交互に実質的に透過され、物体１０５が流れ方向１２３ｃに沿って移動するのにともない、物体１０５に到達してから実質的に遮断若しくは部分的に遮断される。流れ方向１２３ｃに沿った励起光１１２ａの交互の透過及び非透過（又は低減された透過）は、物体１０５から放射された時間的に変化する光１０７を生成する。物体１０５から放射された時間的に変化する光１０７は、検出器１３０に向かい、これに応答して、検出器１３０は、時間的に変化する検出器出力信号１３４を生成する。

出射空間フィルタ構成を含むアセンブリ１００のいくつかの実施形態によれば、光源１１２からの光１１２ａは、物体１０５を照射し、物体１０５に光１０７を放射させる。物体１０５が流路１２３の検出領域１２３ｂにおける流れ方向１２３ｃにおいて移動するのにともない、出射空間フィルタは、交互に、物体１０５から放射された光１０７を検出器１３０に到達してから完全に又は実質的に遮断し、物体１０５から放射された光１０７を検出器１３０へと実質的に透過する。物体１０５が検出領域１２３ｂを通って流れるときの物体１０５から放射された光１０７の交互の実質的な透過及び遮断（又は部分的遮断）は、検出器１３０に向かう時間的に変化する光を生成する。これに応答して、検出器１３０は、時間的に変化する検出器出力信号１３４を生成する。

図１の実施形態などのいくつかの実施形態において、分析器１５０は、周波数の関数としてのスペクトルパワーを提供するように、時間的に変化する検出器出力信号１３４を周波数領域の出力信号１３６に変換する信号変換プロセッサ１４０を含むことができる。信号変換プロセッサ１４０がこの実施形態においては分析器１５０の一部として示されているが、いくつかの実施形態においては検出器の一部であってもよく、又は、他の実施形態においては別個の回路を含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態において、信号変換プロセッサ１４０は、検出器とともに分析器の回路の一部とすることができる。

変換のために、信号プロセッサ１４０は、例えば、高速フーリエ変換「ＦＦＴ」アルゴリズムを含む離散フーリエ変換などの公知の技術を使用することができる。それゆえに、周波数領域の出力信号１３６は、時間的に変化する検出器出力信号１３４の周波数成分の大きさを表し、周波数成分の大きさは、時間的に変化する検出器出力信号１３４又は関数に存在する所定の周波数成分の量である。フーリエ信号のパワーは、時間的に変化する信号１３４の（例えば、高速フーリエ変換「ＦＦＴ」アルゴリズムを使用して）フーリエ変換を直接的に計算することによって得るであろう関数又は値に対応することから、関連するパラメータ又は測定値である。しかしながら、周波数成分の大きさ又は周波数成分の大きさの他の測定値を表す他の方法又は技術もまた使用可能である。例としては、例えば、時間的に変化する検出器出力信号１３４を入力として受信するフィルタから得られたフーリエ信号パワーの平方根又は（例えば電圧又は電流で測定された）信号強度を含むことができる。

図１において、時間的に変化する検出器出力信号及び／又は周波数領域信号は、分析器１５０によって分析される。分析器１５０は、時間的に変化する検出器出力信号及び／又は周波数領域信号を受信し、時間的に変化する検出器出力信号及び／又は周波数領域信号に基づいて、物体の長さ及び／又は物体速度などの他の物体特性を判定するように構成されている。続いて説明するように、本願明細書において記載された様々な実施形態は、様々なマスク設計及び処理技術を使用して物体１０５の長さ寸法を判定するための技術の例を提供する。本願明細書において使用されるように、物体１０５の長さは、流路１２３の流れ方向１２３ｃに実質的に沿った、例えば図１のデカルト座標系のｘ方向に沿った方向において測定されるような物体１０５の寸法である。

図２は、他の例示的な実施形態にかかるアセンブリ２００の一部の拡大図である。図２Ａに図示されたアセンブリ２００の一部は、例えば流体装置２２０である流路と、検出器２３０と、空間フィルタ２２６とを含む。装置２２０は、分析対象の関心のある試料を受けるように構成される。試料は、その入口２２１ａにおいて流体装置２２０に入り、その出口２２１ｂにおいて流体装置２２０から出ることができ、一般に、閉じ込め部材２２２、２２４の間に形成された流路２２３を介して流れ方向２２３ｃにおいてｘ方向に沿って流れる。図２に図示されるように、少なくとも１つの物体２０５は、流路２２３内の位置に配設されることができる。流路２２３内の１つ以上の物体は、図示されたデカルト座標系のｘ方向に測定されるような異なる長さを有することができる。物体２０５は、デカルト座標系のｙ方向に異なる幅を有することができ、及び／又は、デカルト座標系のｚ方向に異なる厚さを有することができる。

上述したように、空間フィルタ２２６は、例えば、空間マスクを含むことができる。後により詳細に説明するように、空間フィルタ２２６は、複数のマスク特徴を有することができる。マスク特徴２７０は、第１の光透過特性を有する第１の特徴と、第１の特性とは異なる第２の光透過特性を有する第２の特徴とを含むことができる。例えば、第１の特徴２７０ａは、より高い光透過性である領域とすることができ、第２の特徴２７０ｂは、より低い光透過性である領域とすることができる。透過性特徴２７０ａ及びより低い透過性領域２７０ｂのパターン又はシーケンスは、物体の特性に基づいて変化する光透過性関数を定義する。この伝達関数は、実質的に周期的であってもよく、代わりに、実質的に非周期的であってもよい。物体から放射される光は、先に図１に関連して説明したように、検知光に応答して時間的に変化する出力信号を生成するように構成された検出器２３０によって検知される。

空間フィルタ２２６は、必要に応じて、実質的に単色又は多色とすることができる。単色マスクにおいて、透過性領域２７０ａは、全て実質的に同じ透過特性を有しており、非透過性領域２７０ｂはまた、（透過性領域２７０ａのものとは異なるが）全て実質的に同じ透過特性を有する。単純なケースでは、透過性領域２７０ａは、開口の場合のように、全て透明とすることができ、より低い透過性領域２７０ｂは、黒色インク層、遮光層、又は、他の吸収、反射若しくは散乱材料の場合のように、全て不透明とすることができる。あるいは、透過性領域２７０ａは、例えば、励起された物体から放射された光については高い透過性であるが励起光については低い透過性であるなど、所定の色又は光波長帯域特性を全て有することができる。あるいは、より低い透過性領域２７０ｂは、グレーインク若しくはコーティング又は部分的吸収若しくは反射の場合のように、低いがゼロではない光透過性を有することができる。いくつかの実施形態において、空間フィルタは、マスクの第１の部分において第１の光波長帯域通過特性を有する第１のマスク特徴と交互になっている不透明又はより低い光透過性であるマスク特徴と、マスクの第２の部分において第２の光波長帯域通過特性を有する第２のマスク特徴と交互になっている不透明又はより低い光透過性であるマスク特徴とを含むことができる。

図２の実施形態において、空間フィルタ２２６は、物体２０５と検出器２３０との間及び閉じ込め部材２２４と検出器との間に配置されている。物体２０５から放射される光２０７は、検出器２３０に入射する光の変調を提供するために空間フィルタ２２６と相互作用する。いくつかの実施形態において、空間フィルタは、流路に近接して又は流路内に配置されることができる。

図３は、他の例にかかるアセンブリ３００の一部の他の実施形態の概略図である。図示されたアセンブリ３００の一部は、光源３１２と、空間フィルタ３２６と、例えば流体装置３２０である流路と、検出器３３０とを含む。図１及び図２の実施形態と同様に、装置３２０は、入口３２１ａと、出口３２１ｂと、流れ方向３２３ｃを有する流路３２３と、閉じ込め部材３２２、３２４とを含む。空間フィルタ３２６は、第１の光透過特性を有する第１のマスク特徴３７０ａを含むマスク特徴３７０と、第２の光透過特性を有するマスク特徴３７０ｂとを含む。図３において、空間フィルタ３２６は、物体３０５と検出器３３０との間に配置され、検出器３３０にすぐ隣接した流路３２３から離れて配置されている。レンズなどの光学撮像素子３８０は、物体３０５とフィルタ３２６との間に配置されており、空間フィルタ３２６上の物体３０５からの光を結像するように構成されている。物体３０５から放射されて素子３８０によって結像される光は、検出器３３０によって検知された光の変調を提供するために空間フィルタ３２６と相互作用する。

図４は、アセンブリ４００の一部のさらに他の実施形態の概略図である。図示されたアセンブリ４００の一部は、光源４１２と、空間フィルタ４２６と、例えば流体装置４２０である流路と、検出器４３０とを含む。上述した実施形態と同様に、装置４２０は、入口４２１ａと、出口４２１ｂと、流れ方向４２３ｃを有する流路４２３と、閉じ込め部材４２２、４２４とを含む。空間フィルタ４２６は、光透過性特徴４７０ａである第１の特徴及びより低い透過性領域４７０ｂである第２の特徴などのマスク特徴４７０を含む。図４において、空間フィルタ４２６は、光源４１２と、物体４０５を含む流体装置４２０との間に配置されている。示されているように、空間フィルタ４２６は、光源４１２にすぐ隣接した流路４２３から離れて配置されている。光源４１２からの出射光と空間フィルタ４２６との間の相互作用は、空間的に変調された励起光４１２ａを引き起こす。光学撮像素子４８０は、フィルタ４２６と物体４０５との間に配置されており、流路４２３の励起領域上に空間的に変調された励起光４１２ａを結像するように構成されている。さらに、光学撮像素子４８０は、得られた空間的に変調された励起光のスペクトルを狭くするか又は調整するために１つ以上のフィルタを組み込むことができる。空間的に変調された励起光は、物体４０５から放射される光４０７を同様に空間的に変調させる。物体４０５から放射された空間的に変調された光は、検出器４３０によって検知される。

本願明細書に記載された実施形態は、流路の流れ方向に沿った物体の速度及び物体の長さなど、流路内の物体の様々な特性を判定するために分析的アプローチを含む。図５Ａは、いくつかの実施形態にかかる長さ判定のプロセスを図示するフロー図である。図５Ａによって図示されたアプローチは、空間フィルタの流れ方向に沿って流路内を移動している少なくとも１つの物体から放射される光を検知することを含む（５１０）。空間フィルタは、流れ方向に沿って第２の特徴と交互になっている第１の特徴を含む複数のマスク特徴を含み、第１の特徴は、第１の光透過特性を有し、第２の特徴は、第１の光透過特性とは異なる第２の光透過特性を有する。検知された光の強度は、マスク特徴に応じて変調される。時間的に変化する電気信号は、検知された光に応答して生成される（５２０）。電気信号は、マスク特徴に関連付けられた時間変調されたパルスのシーケンスを含む。パルスの少なくとも一部のパルス幅は、パルスの最大振幅の所定の割合で測定される（５３０）。流れ方向に沿った物体の長さは、測定されたパルス幅に基づいて判定される（５４０）。

一例として、第１のマスク特徴が実質的に透明であり、第２のマスク特徴が実質的に不透明である場合、電気信号は、例えば透明特徴に対応する光強度の増加によって生じる正方向パルスなどの一方の極性パルスと、例えば不透明特徴に少なくとも部分的に対応して振幅が減少する光強度の減少によって生じる負方向パルスなどの逆極性パルスのシーケンスを交互に含む。正方向パルス、負方向パルス又はその双方の幅が測定され、物体の長さ判定に使用されることができる。

図５Ｂのフロー図によって図示されるように、いくつかの実施形態において、第１及び／又は第２のマスク特徴の長さは、空間フィルタの流れ方向に沿って変化する。例えば、マスク特徴の長さは、線形的に、対数的に、ランダムに又は任意のパターンに応じて変化することができる。検知光は、変化する長さを有するマスク特徴によって変調される。検出器は、変調された光を検知し（５１１）、検知された光に応答して電気信号を生成する（５２１）。電気信号は、光強度の減少によって生じる負方向パルスと交互に光強度の増加によって生じる正方向パルスのシーケンスを含む。パルスの少なくとも一部のパルス幅が測定される（５３１）。例えば、いくつかの実施形態において、例えば正方向パルス幅などの一方の極性のパルス幅は、パルスの最大振幅の割合で測定される。流路に沿った物体の長さが判定される。物体の長さの判定は、測定されたパルス幅に基づいており、データセット（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）をフィットする関数ｆ（ｘ）を識別することを含む（５４１）。ここで、各ｘ_ｉは、ｉ番目のマスク特徴に関連付けられており、各ｙ_ｉは、ｉ番目のマスク特徴に対応するｉ番目の測定されたパルス幅に関連付けられている。物体長は、関数ｆ（ｘ）の外挿によって判定される（５５１）。いくつかの場合において、関数は、例えば、最小二乗線形フィッティングモデルを使用して測定データからフィッティングされる傾き及び切片の線形関数とすることができる。他の例において、関数は、対数又は指数関数とすることができる。パルス幅測定の外れ値は、ランダムサンプルコンセンサス（ＲＡＮＳＡＣ）などの統計的手法を使用して除去することができる。

いくつかの空間フィルタ構成において、第１のマスク特徴は、透明（又は第１のマスク特徴と相互作用する光に対するより高い光透過性）であり、第２のマスク特徴は、不透明（第２のマスク特徴と相互作用する光に対するより低い光透過性）である。物体長の外挿は、第１のマスク特徴の特徴長が数学的にゼロに設定されたときにｆ（ｘ）の値を判定することを含むことができる。いくつかの実装形態において、第１の光透過特性は、光の特定の色に対応し、物体の長さを判定することは、特定の色を有する物体の長さを判定することを含む。

図５Ｃは、第１及び第２のマスク特徴の特徴長が空間フィルタの流れ方向に沿って一定である他の実施形態を図示している。いくつかの場合において、第１の特徴の長さは、第２の特徴の長さに略等しい。物体から放射される光が検知され（５１２）、検知された光に応答して電気信号が生成される（５２２）。長さ判定のために、パルス幅は、５０％（半値）以外の最大振幅の割合で測定される（５３２）。最大振幅の５０％において、パルス幅は、物体長とは実質的に無関係である。例えば、正及び／又は負方向パルスのパルス幅は、例えば、パルスの最大振幅の２０％の割合で、又は、パルスの最大振幅の約１０％から約４０％の範囲で、又は、約６０％から約９０％の範囲で測定されることができる（５４２）。ノイズの存在に起因して最大振幅の非常に小さい及び／又は非常に大きい部分でパルス幅を正確に測定することは一般に困難である。したがって、運用測定範囲は、典型的には、極端な端数値の領域とともに最大振幅の５０％に近い領域を除外しており、パルス幅は、物体長とは実質的に無関係である。

いくつかの実装形態において、物体の速度は、最大振幅の５０％におけるパルス幅を測定し、パルス対における正及び負方向パルス幅の平均値を算出することによって判定されることができる。物体の速度は、パルス（又はマスク特徴）数に対する平均値の傾きに関係している。

必要に応じて、正及び負方向パルスのパルス幅の分析は、図１５Ａ〜図１５Ｂに関連して以下に説明するように、物体が空間フィルタを通り過ぎて流路内を移動しているときに物体が減速又は加速しているかどうかを判定するために使用されることができる。必要に応じて、正及び負方向パルスのパルス幅の分析は、図１６〜図１９に関連して以下に説明するように、複数の物体が流路に沿って一緒に移動しているかどうかを識別するために及び／又は複数の物体間の距離を判定するために使用されることができる。いくつかの実装形態において、流路内を移動している複数の物体の識別及び／又は流路内の複数の物体間の距離の判定は、正及び負方向パルスの変調包絡線の分析を含む。いくつかの実装形態において、物体の長さは、パルスの立ち上がり時間及び／又は立ち下がり時間によって少なくとも部分的に判定されることができる。物体の長さに等しいか又はそれよりも大きい流れ方向に沿った長さを有するマスク特徴の場合、パルスは、物体が完全にマスク特徴にさらされた場合にその最大値に到達する。同じ速度について移動している物体の場合、より短い物体は、より長い物体よりも短い立ち上がり時間を有するパルスを生成する。

図６Ａの上部は、長さｄ及び高さ＞＞２ｒのマスク特徴を横断する半径ｒの円形断面を有する物体を図示している。図６Ａの下部は、マスク特徴を横切るときに物体から放射される光の強度の理想化されたグラフである。半径ｒの物体は、以下の２つの時刻において示される。物体がマスク特徴を横切る移動を開始する直前である時刻ｔ_１、及び、物体がマスク特徴を横切る移動を完了した直後である時刻ｔ_８。これらの双方の時間ｔ_１及びｔ_８において、物体から放射される光は、物体全体が完全にマスク特徴の外部にあることから、理想化された強度グラフにおいて０である。時刻ｔ_２及びｔ_７において、物体から放射される光は、最大強度Ｉの２０％である。時刻ｔ_３及びｔ_６において、物体は、マスク特徴の半分内側及び半分外側であり、物体から放射される光は、最大強度Ｉの５０％である。時刻ｔ_４とｔ_５との間において、物体は、マスク特徴に完全に露出され、放射光の強度は最大強度Ｉである。ここで留意すべきは、物体が円形断面を有するものとして図示されているものの、物体は、流れ方向に沿って任意の形状又は長さを有することができる。例えば、物体は、流れ方向に沿って楕円形又は長円形で横たわる長軸を有する楕円形又は長円形の断面を有していてもよい。図６Ａによって図示される分析は、例えば長円形又は楕円形などの流れ方向に沿った任意の断面形状を有する物体に適用することができる。

既知の一定速度ｖで移動する物体及び既知のマスク特徴の長さｄの場合、物体の長さは、最大振幅のある部分における強度パルス幅から判定されることができる。しかしながら、図６Ａの分析によれば、５０％の強度におけるパルス幅は、マスク特徴の長さが物体長（この例においては物体長＝２ｒ）と少なくとも等しい限り、物体長とは無関係であるマスク特徴の長さと等しいことが理解されるであろう。最大強度の２０％におけるパルス幅（秒）は、時刻ｔ_７−ｔ_２に等しい；最大強度の２０％におけるパルス幅（μｍ）は、（ｔ_７−ｔ_２）・ｖ＝ｄ＋ｒに等しい。最大強度におけるパルス幅（秒）は、時刻ｔ_５−ｔ_４に等しい；最大強度におけるパルス幅（μｍ）は、（ｔ_５−ｔ_４）・ｖ＝ｄ−２ｒに等しい。

図６Ｂは、マスク特徴を横切るときに物体から放射される光の強度プロファイルの他の例である。図６Ｂの上部は、長さｌの物体並びに長さｄ及び高さ＞＞２ｒのマスク特徴を図示している。図６Ｂの下部は、マスク特徴を横切るときに物体から放射される光の強度の理想化されたグラフである。物体は、以下の２つの時刻において示される。物体がマスク特徴を横切る移動を開始する直前である時刻ｔ_１、及び、物体がマスク特徴を横切る移動を完了した直後である時刻ｔ_８。これらの双方の時間ｔ_１及びｔ_８において、物体から放射される光は、物体全体が完全にマスク特徴の外部にあることから、理想化された強度グラフにおいて０である。時刻ｔ_２及びｔ_７において、物体から放射される光は、最大強度Ｉの２０％である。時刻ｔ_３及びｔ_６において、物体は、マスク特徴の半分内側及び半分外側であり、物体から放射される光は、最大強度Ｉの５０％である。時刻ｔ_４とｔ_５との間において、物体は、マスク特徴に完全に露出され、放射光の強度は最大強度Ｉである。

既知の一定速度ｖで移動する物体及び既知のマスク特徴の長さｄの場合、物体の長さは、最大振幅のある部分における強度パルス幅から判定されることができる。しかしながら、図６Ｂの分析によれば、５０％の強度におけるパルス幅は、マスク特徴の長さが物体長（この例においては物体長＝ｌ）と少なくとも等しい限り、物体長とは無関係であるマスク特徴の長さと等しいことが理解されるであろう。最大強度の２０％におけるパルス幅（秒）は、時刻ｔ_７−ｔ_２に等しい；最大強度の２０％におけるパルス幅（μｍ）は、（ｔ_７−ｔ_２）・ｖ≒ｄ＋１／２ ｌに等しい。最大強度におけるパルス幅（秒）は、時刻ｔ_５−ｔ_４に等しい；最大強度におけるパルス幅（μｍ）は、（ｔ_５−ｔ_４）・ｖ＝ｄ−ｌに等しい。

図７は、半径ｒを有する円形断面の物体から放射される光の強度の曲線のファミリーを示しており、物体は、長さｄのマスク特徴を横断する。ここで、ｄは、関数ｒとして表現される。曲線のファミリーは、ｄが物体長以上であり（円形断面面積物体の場合にはｄ＝２ｒ）、５０％最大におけるパルス幅（μｍ）は、マスク特徴の長さに等しい旨を示している。物体長未満のｄについては、最大強度は、５０％最大強度におけるパルス幅を減少させる。この状況において、上記関係は、もはや適用されない。

一般に、線形曲線フィッティング及び外挿による長さ決定の場合、異なる長さを有する２つ以上のマスクの第１の特徴（より高い光透過性特徴）が使用されることができる。これらのマスク特徴は、任意の順序で配置されることができるが、図８Ａに示されるように、流れ方向に沿って線形に変化する長さを有するマスク特徴は、分析をより簡単にすることができる。図８Ａは、流体装置８２０及び空間フィルタ８２６の一部の斜視図を示している。流体装置８２０は、流れ方向８２３ａを有する流路８２３と、閉じ込め部材８２２、８２４、８２７及び８２８とを含む。閉じ込め部材８２２、８２４、８２７及び８２８は、流路８２３を画定するように配置されているものの、他の実施形態において、閉じ込め部材８２２、８２４、８２７及び８２８の１つ又は全ては、使用されなくてもよい。流れ方向８２３ａは、一般に、図８Ａに図示されるデカルト座標系のｘ方向に沿っている。示された実施形態において、空間フィルタ８２６は、閉じ込め部材８２２に近接して配設されている。他の実施形態において、空間フィルタ８２６は、流路８２３内に配設されるか、閉じ込め部材８２２、８２４、８２７、８２８のいずれかに取り付けられるか、閉じ込め部材８２２、８２４、８２７、８２８のいずれかに対して配置されるか、光源（図示しない）若しくは検出器（図示しない）上に若しくはそれらに対して配置されてもよい。検出器は、フィルタ８２６によって変調された流路８２３内を移動している物体から放射される光を検知するために任意の適切な場所に配置されることができる。

図８Ａにおいて、空間フィルタ８２６は、デカルト座標系のｘ−ｙ平面に配置されている。空間フィルタ８２６は、物体からの変調された光及びそれから得られた出力電気信号が流路８２３を通過する物体の長さを判定することができる時間変調されたパルスを提供するように配置された複数のマスク特徴８７０を有することができる。空間フィルタ８２６は、図８Ａの斜視図及び図８Ｂの平面図に示されるように、ｘ方向の特徴の長さが線形的に変化するようにマスク特徴のパターンを有することができる。マスク特徴の周波数（ピッチとしても称される）は、流れ方向に沿って一定であってもよい。空間フィルタに使用されるピッチは、測定される物体の長さに依存する。例えば、いくつかの構成において、固定ピッチは、約３０μｍとすることができる。いくつかの実施形態において、ピッチ値は、物体から放射される光の量が非常に薄暗い場合であっても、流路内の物体の存在の周波数領域におけるロバストな検出を提供するために、マスク特徴の長さにかかわらず、全てのマスク特徴について固定されていてもよい。他の実施形態において、ピッチ値は、マスク特徴間で可変であってもよい。

図８Ａ及び図８Ｂに示される例示的な実施形態において、マスク特徴８７０は、例えばより低い光透過性である第２の光透過特性である第２のマスク特徴８７０ｂと交互に、例えばより高い光透過性である第１の光透過特性を有する第１のマスク特徴８７０ａを含む。第１のマスク特徴８７０ａの第１の光透過特性は、第２のマスク特徴８７０ｂの第２の光透過特性とは異なる。後に説明するように、第１のマスク特徴８７０ａの長さ及び／又は第２のマスク特徴８７０ｂの長さは、流路８２３の流れ方向（図８Ａ及び図８Ｂにおけるｘ方向）において空間フィルタ８２６の少なくとも一部に沿って変化することができる。マスク特徴の長さは、流れ方向（図８Ａ及び図８Ｂにおけるｘ方向）に沿って測定される。図８Ａの例示的な実施形態において、第１のマスク特徴８７０ａの長さは、流路８２３の流れ方向８２３ａに沿って線形的に減少する。第２のマスク特徴８７０ｂの長さは、流路８２３の流れ方向８２３ａに沿って線形的に増加する。

図８Ｂは、図８Ａの空間フィルタ８２６の平面図である。図８Ｂは、より詳細にマスク特徴８７０を図示している。マスク特徴８７０は、第２のマスク特徴８７０ｂと交互に第１のマスク特徴８７０ａを含む。示された実施形態において、第１のマスク特徴８７０ａは、ｘ方向に沿って一定の周波数及び変化する長さを有する。一定周波数は、各マスク特徴８７０ａについて一定のままであるｘ方向における中心−中心距離Ｄ_１から得られる。それゆえに、第１のマスク特徴８７０ａのそれぞれは、隣接する第１のマスク特徴８７０ａの中心から同じ距離Ｄ_１だけ離れている中心を有する。同様に、第２のマスク特徴８７０ｂのそれぞれは、隣接する第２のマスク特徴８７０ｂの中心から同じ距離Ｄ_２だけ離れている中心を有する。図８Ａ及び図８Ｂの実施形態において、Ｄ_１は、Ｄ_２に等しい。提供された実施例は、第１及び第２の光透過特性を有する第１及び第２のマスク特徴にそれぞれ言及しているが、空間フィルタは、追加の第３、第４などのマスク特徴を含むことができ、第１、第２、第３、第４などのマスク特徴のそれぞれは、異なる光透過特性を有することが理解されるであろう。

第１及び第２のマスク特徴８７０ａ、８７０ｂの変化のデューティサイクルは、ｘ方向に沿って変化する長さＬ_１、Ｌ_２の結果である。それゆえに、第１のマスク特徴８７０ａのそれぞれは、第１の前端縁から第２の後端縁まで測定された長さＬ_１を有する。第１のマスク特徴８７０ａの長さＬ_１は、流れ方向８２３ａに沿った位置の関数である。

示された実施形態において、マスク特徴８７０は、寸法Ｄ_１及びＤ_２が同じであり、Ｌ_１及びＬ_２が線形的に変化する所望の方法でパターン化される。しかしながら、他の実施形態において、マスク特徴８７０は、マスク特徴の長さに関連付けられた出力信号からのパルス幅のデータセットを可能とする（例えば、二次関数的に、対数的に、指数関数的に、逆比例的に及び／又はランダムに）他の方法でパターン化されることができる。それゆえに、空間フィルタのマスク特徴は、マスク特徴の長さの関数としてパルス幅を含むデータセットを分析のために得ることができる限り、任意の順序で配置されることができる。

図９は、流れ方向に沿った長さが線形的に減少する第１のマスク特徴９７０ａ１〜９７０ａ６を有するマスク９７０を使用して物体長を判定するプロセスを図示している。図９の上部は、より低い光透過性である５つの第２のマスク特徴９７０ｂ１〜９７０ｂ５と交互に、より高い光透過性である６つの第１のマスク特徴９７０ａ１〜９７０ａ６を示している。第１のマスク特徴９７０ａ１〜９７０ａ６の長さは、流れ方向（ｘ方向）に沿って線形的に減少している。特徴９７０ａ１は、長さｄ＋５ａを有し、ｄは、最小の第１のマスク特徴９７０ａ６の長さであり、任意の定数である。特徴９７０ａ２は、長さｄ＋４ａを有し、特徴９７０ａ３は、長さｄ＋３ａを有し、特徴９７０ａ４は、長さｄ＋２ａを有し、特徴９７０ａ５は、長さｄ＋ａを有し、特徴９７０ａ６は、長さｄを有する。この実施形態において、第１又は第２のマスク特徴のいずれかの後のマスク特徴の中心間の距離によってみることができるように、ピッチは、マスクを通して一定である。

物体が流れ方向に沿って空間フィルタに対して移動するのにともない、放射光は、検知された光に応答して時間変調されたパルスを生成する（図９には示されていない）検出器によって検知される。パルスは、先に図６Ａに関連して説明されたように、マスク特徴の長さに関連するパルス幅を有する。あるシナリオにおいて、最大強度の２０％を使用して、物体が特徴９７０ａ１を横切るときに生成されるパルスのパルス幅（長さの単位）は、ｄ＋５ａ＋ｒであり、物体が特徴９７０ａ２を横切るときに生成されるパルスのパルス幅は、ｄ＋４ａ＋ｒであり、物体が特徴９７０ａ３を横切るときに生成されるパルスのパルス幅は、ｄ＋３ａ＋ｒであり、物体が特徴９７０ａ４を横切るときに生成されるパルスのパルス幅は、ｄ＋２ａ＋ｒであり、物体が特徴９７０ａ５を横切るときに生成されるパルスのパルス幅は、ｄ＋ａ＋ｒであり、物体が特徴９７０ａ６を横切るときに生成されるパルスのパルス幅は、ｄ＋ｒである。実際のパルス幅は、測定誤差やノイズに起因してこれらの値の周囲の範囲で測定されることが理解されるであろう。パルス幅の測定は、マスク特徴測定点のセット｛ｐ_ｉ｝を提供し、各点は、ｐ_ｉ＝（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）によって与えられ、各ｘ_ｉは、ｉ番目のマスク特徴の長さであり、各ｙ_ｉは、例えばｉ番目のマスク特徴に対応する最大値の２０％であるパルス幅測定値である。

マスク特徴の長さの測定点｛ｐ_ｉ｝のセットは、図９において円で囲んだ点の集合として概念的に示されている。測定誤差が小さい場合には、点の集合は、理想的には線形曲線９０１に向かう。しかしながら、実際には、各点は、ｉ番目のマスク特徴パルス幅測定値に関連する測定誤差やノイズに起因して、ｙ方向において曲線のわずかに上又は下に向かうことがある。関数ｆ（｛ｐ_ｉ｝，ｘ）は、図９に示される線９０１などの点｛ｐ_ｉ｝のセットにフィットする旨が判定される。関数ｆ（｛ｐ_ｉ｝，ｘ）は、ｘの任意の値について全ての与えられたマスク特徴の測定値｛ｐ_ｉ｝に基づいて、長さｘの仮定されたマスク特徴の期待パルス幅測定値を予測するが、必ずしもマスク上の既存の特徴の長さの任意のいずれかに制限されない。例えば、ｆ（｛ｐ_ｉ｝，ｘ）は、最小二乗法を使用することなどにより、線形回帰モデルによって判定されることができる。

関数ｆ（ｘ）は、既存のマスク特徴の１つとしてこの特徴の長さが実際には存在しない場合であっても（すなわち、マスクは、実際にはこの長さを有するマスク特徴を含まない）、所定のマスク特徴の長さ｛ｐ_ｉ｝におけるパルス幅測定点の離散セットを、任意のマスク特徴の長さｘについての推定されたパルス幅を仮想的に予測する連続関数に変換する。関数ｆ（｛ｐ_ｉ｝，ｘ）は、任意のマスク特徴の長さｘについて、特に、無限小ｘ→０の特徴の長さについての予測パルス幅を推定するのを可能とする。マスク特徴の長さをゼロに数学的に設定することによる関数の外挿は、その実際の大きさにかかわらずマスク特徴の長さを効果的になくし、推定された物体の半径を生み出す。ここで、物体の長さは、推定された半径の２倍である。外挿は、フィッティング線ｆ（ｘ）９０１の仮想延長線９０１ａを点に投影する。その点では、仮想的なゼロ開口マスク特徴幅であるｄ＝０である。この技術を使用して外挿によって提供される長さ推定は、外挿された関数ｆ（ｘ）がもはや最小のマスク特徴の大きさｄの実際の長さに依存しないことから、自己校正している。すなわち、それぞれの異なるマスクについて別個の校正プロセスを必要としない。しかしながら、絶対的な物体長の測定は、一定であると仮定されている物体の速度に依存する。本技術は、粒子速度を測定するためのいくつかの方法があることから、流路内を異なる速度で移動することができる可変の物体の大きさの、小さい及び大きい物体長を測定するために適している。

図１０は、光源１０１２に対して配置された第１の半分領域１０７４ａ及び第２の半分領域１０７４ｂと、流体装置１０２０と、検出器１０３０とを含む空間フィルタ１０２６の断面を示している。空間フィルタ１０２６は、より高い光透過性である多数の第１のマスク特徴１０７０ａと、より低い光透過性である多数の第２のマスク特徴１０７０ｂとを含むマスク特徴を含む。物体１００５は、流れ方向１０２３ｃに沿って流体装置１０２０内を移動し、光１００７を放射する。物体１００５は、マスク特徴１０７０の長さよりも大きいｘ方向の長さを有するものとして図示されているものの、物体１００５の長さが実際にはマスク特徴１０７０の長さの少なくとも一部よりも小さいことがあることが理解されるであろう。さらにまた、物体１００５の速度は、略一定であることが理解されるであろう。図１０は、光源１０１２から出射され且つ流体装置１０１０の流路１０２３に沿って分布した光１０１２ａの強度分布１０００を示している。示される実施形態において、光１０１２ａの強度分布１０００は、流路に沿って均一に分布しておらず、むしろ中心における最強強度を有していずれかの側に先細りしているほぼガウス分布を有する。しかしながら、他の実施形態において、強度分布は、図示された例示的な実施形態から変化してもよい。

代表的な実施形態において、マスク特徴は、第１の線形チャープパターンで配置された第１の部分及び第２の線形チャープパターンで配置された第２の部分に配設されており、第１のパターン及び第２のパターンは、空間フィルタを横方向に横切って延在する中心線まわりに対称である。第１のマスク特徴は、実質的に透明であり、第２のマスク特徴は、実質的に不透明である。実質的に透明な特徴は、マスクの中心線において約１μｍの長さを有する。第１のパターンの透明な特徴は、流れ方向に沿って約１．５μｍの長さの線形減少を有し、第２のパターンの透明な特徴は、流れ方向に沿って約１．５μｍの長さの線形増加を有する一方で、ピッチは、約４０μｍにおいてマスク全体にわたって一定である。ここで留意すべきは、上記寸法は、流路内を特定の速度範囲で移動している物体の大きさの特定の範囲を検出して測定するために設計されており、一般に、所望の物体の大きさ及び速度範囲に基づいて変化することが理解されるべきである。

図１１は、図１０の空間フィルタ１０２６のマスク特徴を通過した変調光を検知したことに応答して検出器１０３０によって生成される電気信号１１９９の簡略化したプロットである。検出器１０３０によって生成された電気信号１１９９の形態は、光源１０１２からの光出射１０１２ａの強度分布１０００、マスク特徴１０７０との光１０１２ａの相互作用、及び、物体固有の特性から得られる。図１１に示されるように、検出器１０３０によって生成された出力電気信号１１９９は、（マスク１０７０の第１の部分１０７４ａに対応する）時刻に対して減少するパルス幅（又はデューティサイクル）を有する正方向パルスの第１のセットと、（マスク１０７０の第１の部分１０７４ｂに対応する）時刻に対して増加するパルス幅（又はデューティサイクル）を有する正方向パルスの第２のセットとを含む。パルス幅は、図１０におけるマスクパターン１０７４ａ及び１０７４ｂによれば、マスク中央においてより狭く、マスクのいずれか端部に向かって徐々に広く成長する。この例において、パルス周波数は、一定であり、流れに沿って移動するときの物体の一定のピッチ及び一定の速度に関連している。パルス幅は、物体の速度及び長さに関連している。

示されるように、出力電気信号１１９９におけるパルスの振幅は、（強度プロファイル１０００によって示されるように）空間フィルタ１０２６の端縁１０２６ａ、１０２６ｂに向かって低い強度を有する入射光１０１２ａの分布に起因して時刻ｔ＝０において最初に低くなる。パルスの振幅は、電気信号１１９９の領域１１８０に対応する空間フィルタ１０２６の中央領域におけるより高い光透過性領域１０７０ａ（図６Ａ）の減少したマスク特徴の長さに起因して領域１１８０に落ちる前に（強度プロファイル１０００によって図示されるように）入射光１０１２ａの強度の増加に起因して期間について増加する。入射光１０１２ａ並びにマスク中央まわりのマスクパターン１０７４ａ及び１０７４ｂの対称性に起因して、電気出力信号はまた、マスク中央まわりでほぼ対称である。出力電気信号１１９９の振幅は、より高い光透過性領域１０７０ａ（図６）のマスク特徴の長さが徐々に増加するのに起因して、領域１１８０の後の期間において最初に増加する。期間についての増加後に、出力電気信号１１９９の振幅は、最終的に減少し、強度プロファイル１０００によって示されるような光の強度の減少に起因して最後にゼロになる。図１０に示されるデュアル部分マスクは、光の強度が最小である場合にマスク特徴が最大であり且つ光の強度が最大である場合にマスク特徴が最小であることから、ガウシアン分布を有する光源が使用されるとき、信号における信号対雑音比（ＳＮＲ）を増加させるために特に有用である。

さらに、特に薄暗い物体は、マスクの中央における第１の１つ以上の時間変調されたパルスが欠落し得る場合、最も狭い第１のマスク特徴１０７０ａ（図６）を介して検出可能であるように相当量の放射光を生成しなくてもよい。デュアル部分マスク設計は、一定のピッチに基づいて、マスクの中央における欠落したパルスピークを識別するために特に有用である。欠落パルスは、連続パルス間に生じる広い時間間隙によって容易に認識される。代わりに狭い第１のマスク特徴がマスクの端部に置かれるとしたら、任意のパルスが欠落していることがあるか及びどのくらい多いかを言うことははるかに困難であろう。

分析器は、出力電気信号１１９９を受信し、パルスの幅を判定し、マスク特徴１０７０の長さに対してパルス幅に例えばラインなどの関数をフィッティングし、ラインから流路内の物体の長さを外挿するように構成されることができる。図１０に示される対称デュアル部分マスクについて、パルス幅の測定は、（ｘ_ｉ，ｙ_１ｉ）及び（ｘ_ｉ，ｙ_２ｉ）の２つのデータセットを明らかにする。ここで、ｘ_ｉは、マスクの第１の部分についてのマスク特徴の長さ（又はマスク特徴数）に対応しており、ｙ_１ｉは、測定されたパルス幅×第１のマスク部１０７４ａのマスク特徴と光の相互作用によって生成された物体速度（μｍ）に対応しており、ｙ_ｉ２は、パルス幅×第２のマスク部１０７４ｂのマスク特徴と光の相互作用によって生成された物体速度（μｍ）に対応している。図９に関連して先に説明したように、物体の長さを判定することは、双方のデータセット（ｘ，ｙ_１ｉ）、（ｘ，ｙ_２ｉ）に対するフィッティングｆ（ｘ）と、物体長を外挿することを含むことができる。

いくつかの実施形態は、空間フィルタの使用を含み、空間フィルタの第１及び第２の特徴の長さは、流れ方向に沿って一定である。いくつかの場合において、第１の特徴の長さは、第２の特徴の長さに略等しい。図１２は、光源１２１２、流体装置１２２０及び検出器１２３０に関連して配置された一定長の特徴１２７０ａ、１２７０ｂを含む空間フィルタ１２２６の側面図である。空間フィルタ１２２６は、より高い光透過性である多数の第１のマスク特徴１２７０ａと、より低い光透過性である多数の第２のマスク特徴１２７０ｂとを含むマスク特徴を含む。少なくとも１つの物体１２０５は、流れ方向１２２３ｃに沿って流体装置１２２０内を移動し、光１２０７を放射する。物体１２０５は、マスク特徴１２７０ａ、１２７０ｂの長さよりも大きいｘ方向における長さを有するように図示されているものの、物体１２０５の長さは、実際にはマスク特徴１２７０ａ、１２７０ｂの長さの少なくとも一部よりも小さいことが理解されるであろう。

図１２は、光源１２１２から出射され且つ流体装置１２２０の流路１２２３に沿って分布した光１２１２ａの強度分布１２００を示している。示された実施形態において、光１２１２ａの強度分布１２００は、ほぼガウス分布である。しかしながら、他の実施形態において、強度分布は、図示された例示的な実施形態から変化してもよい。

図１３は、流路に沿って移動している物体１２０５から放射された変調された光を検知したことに応答して検出器１２３０によって生成される電気信号１３９９のプロットである。検出器１２３０によって生成された電気信号１３９９の形態は、光源１２１２からの光出射１２１２ａの強度分布１２００、マスク特徴１２７０ａ、１２７０ｂと光１２１２ａの相互作用、及び、物体固有の特性に起因する。図１３に示されるように、検出器１２３０によって生成された出力電気信号１３９９は、時間に対して実質的に一定であるパルス幅（又はデューティサイクル）を有する増加する振幅の正方向パルスの第１のセットと、時間に対して実質的に一定であり且つ正方向パルスのパルス幅に等しいパルス幅（又はデューティサイクル）を有する減少する振幅の負方向パルスのセットとを含む。この例におけるパルス周波数は、一定であり、流れの方向に沿って移動するときの物体の一定速度を判定するために使用されることができる。電気信号１３９９のパルス幅は、物体の速度及び長さの関数である。

示されるように、出力電気信号１３９９における正方向パルスの振幅は、空間フィルタ１２２６の端縁１２２６ａ、１２２６ｂに向かってより低い強度を有する強度プロファイル１２００によって示されるように、入射光１２１２ａの分布に起因して時刻ｔ＝０とｔ＝３００との間において最初に低い。パルスの振幅は、入射光１２１２ａの強度の減少に起因して落ちる前に（強度プロファイル１２００によって図示されるように）入射光１２１２ａの強度の増加に起因してある期間だけ増加する。

第１のマスク特徴ｄ１の長さ及び第２のマスク特徴ｄ２の長さが双方とも流れ方向に沿って一定である空間フィルタパターンは、周期的マスクと称され、ｄ１はｄ２と同じであってもなくてもよい。周期的マスクにおいて、基本パターンは、周期的に繰り返される同一のセルユニットのものであり、各セルユニットは、長さｄ２の第２のマスク特徴が続く長さｄ１の第１のマスク特徴という一対のマスク特徴から構成されている。いくつかのアプローチにおいて、全てのマスク開口が同じ（同じ幅及び高さ）である場合の周期的マスクは、流れ方向に沿った物体長を判定するために使用されることができる。

図１４に示されるグラフは、周期的マスクを使用して物体の長さを判定するための技術を図示している。物体長及び速度などの物体特性を測定するために、割合５０％強度において測定されたパルス幅は、（５０％強度におけるマスクを横切る物体の移動時間は、物体寸法とは無関係であり、物体の速度及びマスク特徴の長さに依存することから、）物体速度を測定するために使用されることができる。物体速度測定と同時に且つ無関係に、物体長は、「開放」及び「閉鎖」時間中に最大強度の５０％から離れた（例えば、最大又は最小強度の２０％における）パルス幅を使用して測定されることができる。ここで、開放時間は、物体からの放射光が透明マスク特徴を通過するときに生成されるパルスに対応し、閉鎖時間は、物体からの放射光が不透明マスク特徴によって遮断されるときに生成されるパルスに対応する。ここで留意すべきは、パルス幅は、物体が開放（透過）又は閉鎖（不透明）マスク特徴を横切るためにとる時間の観点で測定される。

図１４において、曲線１４０１は、開放特徴についての（正の）振幅の２０％最大におけるパルス幅（正パルス）をプロットしており、曲線１４０２は、閉鎖特徴についての（負の）振幅の２０％最小におけるパルス幅（負パルス）をプロットしており、曲線１４０３は、曲線１４０１及び１４０２のパルス幅値の平均値をプロットしている。

（１）全てのマスク開口が同一である、すなわち、ｄ１はｄ２に等しい；（２）照明が各開口について同じである；及び、（３）速度が一定である場合のシナリオにおいて、各連続した対の開閉回数の和は、ほぼ同じままにすべきである。しかしながら、多くの実装形態において、上記列挙された３つの条件は満たされていない。図１２に示されるような空間フィルタにおける凹凸（ほぼガウス）光分布に起因して、マスクの中央付近の開口は、端部付近の開口よりもはるかに多くの光を受光する。したがって、中央付近の開口は最も正確であり、照明の量が中央から離れて低減されるのにともない粒子長推定精度は劣化する。したがって、（ほぼ照明プロファイルを近似する重みによって）マスクの中央付近の測定値により大きな重みを与えることが望ましい。

さらに、マスク特徴又は流体装置の１つ以上において欠陥が存在し得る。欠陥は、例えば、マスク特徴を切断するために使用されるレーザが、開口の１つにおいてギザギザの端縁を残すことができる場合又は開口が製造プロセス中にわずかに覆われてしまった場合に起こり得る。したがって、１つの欠陥のあるマスク特徴は、１つの欠陥特徴についての誤った測定値をもたらすことがある。欠陥のあるマスク特徴は、おそらく、図１４のグラフにおけるピーク１４について測定された開放時間における明らかな低下の原因である。しかしながら、本願明細書に説明されるアプローチは、全体の精度にほとんど損失がないそのような欠陥のある測定値の識別及び排除を可能とする。

２つの測定値は、例えば、正方向パルスについて最大強度の２０％における幅且つ負方向パルスについて最小強度幅の２０％における幅などの開放及び閉鎖マスク特徴対のそれぞれからとられる。測定値の単純平均は、光プロファイルの不均一性に起因して最適ではない長さ推定値を生成することができる。したがって、いくつかの実装形態において、加重曲線は、照明プロファイルに対応する重みにより、測定された開放及び閉鎖特徴パルス幅にフィッティングされる。

マスク中央に近い点（図１４のグラフの丸で囲んだピーク１０の近く）は、両端の点よりもかなり多くの重みが与えられる。フィッティング曲線１４０１ａ、１４０２ｂは、中央のピーク付近に図示されている。フィッティングはまた、（ＲＡＮＳＡＣなどの）任意のマスク／チップの欠陥測定値を排除するためのアルゴリズムを含む。

図１４において、曲線１４０１は、開放特徴についての（正の）強度の２０％最大におけるパルス幅（正パルス）をプロットしており、曲線１４０２は、閉鎖特徴についての（負の）強度の２０％最小におけるパルス幅（負パルス）をプロットしている。曲線１４０１ａは、正パルスについてのパルス幅についての加重フィッティング曲線（開放特徴）をプロットしており、曲線１４０２ａは、負パルスについてのパルス幅についての加重フィッティング曲線（閉鎖特徴）をプロットしている。フィッティング曲線１４０１ａ、１４０２ａを使用して、図１４のピーク１０において示される、開放及び閉鎖パルス幅の調整された測定値が算出される。この調整は、（例えば、開放パルス幅についての円１４０１ｂから円１４０１ｃへと）測定点をわずかに移動する。同様に、負のパルス幅１４０２のピーク１０における測定点は、フィッティング曲線１４０２ａを使用して調整される。物体長は、調整された開放及び閉鎖時間から推定される。ここで留意すべきは、物体長の推定は、図１４においてはピーク１０で概念的に図示されていても、全ての利用可能な測定値に基づいているということである。

各開口について、開放及び閉鎖パルス幅の平均は、曲線１４０３に沿った点として示された開放及び閉鎖値の間の中間点に対応し、平均点を結ぶ曲線は、平均曲線１４０３である。曲線１４０３上の各平均点は、（閉鎖時間＋開放時間）／２である。それゆえに、平均値の２倍は、速度が一定であればほぼ一定でなければならない（閉鎖時間＋開放時間）の合計である。したがって、流路を介して一定速度で移動する物体についての平均曲線１４０３は、水平方向に平坦な線のようにみえるべきである。図１４において、平均曲線１４０３は、空間フィルタを横切って移動するときに物体が減速しているという指示である正の傾きを有して時間の経過とともに増加している。傾きの平均曲線１４０３は、平均において後続のマスク開口を横断するために物体が連続的により多くの時間がかかるときに生じる状況の結果である。したがって、平均曲線１４０３の傾きは、流路を通って移動するときに物体が実際に減速又は加速しているかどうかを見分けるために使用されることができる。時間又は周波数領域信号のいずれかから得られた平均物体速度情報に加えて、空間フィルタは、マスク特徴ベースにおいて、物体が加速又は減速しているかどうかを含む及び合計のものにより流路に沿って移動するときの物体の瞬間速度に関する情報を提供するために使用されることができる。

図１５Ａ及び図１５Ｂに関連して説明したように、速度の変化はまた、信号を１８０°反転させ、ピーク中心が設定整列しないこと（物体の減速の他の指標）を実証するために元の信号と第１及び最後の極小点を整列させることにより、視覚的に実証することができる。

複数のパルス幅の測定が例えば物体長及び速度の双方などの複数の物体特性を判定するために行われた場合、例えば２０％及び５０％強度などの（正パルスについての）最大又は（負パルスについての）最小の２つの小数値におけるパルス幅は、２つの強度閾値を設定し、各特徴及び２０％及び５０％の点をともに個々にペアリングすることにより、各特徴についての４つの連続時間点を測定することによって同時に測定されることができる。

図１５Ａ及び図１５Ｂは、例えば、図１における分析回路１５１によって実装されることができる他のプロセスを図示している。図１５Ａ及び図１５Ｂのプロセスは、一定長の特徴を有する空間フィルタを有するシステムにおける検出領域を横断するときの物体の速度の変化を識別するために、検出器からの時間的に変化する信号を使用する。グラフ１５０１は、物体が検出領域を横断するときに検出器によって生成される時間的に変化する信号を図示している。時間的に変化する信号１５０１の正のピークは、システムへの入射光を提供する光源のガウス分布に起因してガウス形状である上側エンベロープを形成する。

流路に沿った物体の速度の変化は、反転信号１５０２を形成するｙ及びｘ軸の双方に沿って時間的に変化する信号１５０１を反転させることによって検出されることができる。対応する下側（又は上側）ピーク間の距離は、物体の速度が変化したことを示している。距離は、物体が検出領域を通って移動するときの速度変化量を判定するために使用されることができる。図１５Ａ及び図１５Ｂによって提供された例において、対応する低いピーク間の増加オフセット１５１１、１５１２、１５１３、１５１４は、順次さらにピークから離れて到達するために物体についてより多くの時間を要し、したがって、検出領域を移動するときに物体速度が減少する（すなわち、物体が減速する）ことを示しており、オフセット１５１１、１５１２、１５１３、１５１４の量は、任意の与えられた時間及び／又は速度の減少量において物体の瞬間速度を判定するために使用されることができる。

図１６〜図１９は、検出領域を移動するときに流れ方向に近接する又は重複する複数の物体に関する追加情報を提供するために、例えば図１の分析回路１５１によって実装されることができるプロセスを図示するシステム出力の画面キャプチャである。図１６〜図１９は、検出領域における複数の粒子のいくつかの場合を図示しており、粒子は、（互いに所定距離で）別個に移動しているか、部分的に重複するか、又は、実際に接触して（集約）、ともに移動する。システムは、波形に基づいて、どのように粒子がともに移動しているのか及び粒子数を識別することができる。別個の非重複粒子について、システムは、各粒子の長さを独立して判定することができる。例えば、図１８に図示されるように、システムは、検出領域内に２つの粒子が存在すること、及び、ｔ＝４００におけるピーク間の距離がｔ＝８００よりもかなり小さいことから第１の粒子が第２の粒子よりも速い速度で移動していることを識別することができる。

グラフ１６〜１９によって図示されたプロセスは、検出器によって生成された時間的に変化する信号の分析に依存している。これらのプロセスによれば、時間的に変化する信号の形状は、流路の検出部において重複するか又は近接している複数の物体を識別するために分析される。グラフのそれぞれは、正方向ピークによって形成された上側変調エンベロープと、負方向ピークによって形成された下側変調エンベロープとを有する。ソフトウェアアルゴリズムは、以下に記載された基準に基づいて複数の粒子を検出し、複数の粒子の認識結果を表示し、図１６〜図１９において識別できるように、ユーザインタフェースディスプレイにおける「多粒子」などのテキスト出力を表示することができる。いくつかの実装形態において、検出領域内の複数の物体を識別することは、グラフの上側及び／又は下側変調エンベロープを分析することによって行われる。

図１６は、検出領域内をともに流れる２つの物体を表す特徴的な形状を有するグラフ１６００を示している。第１の物体から放射される変調された光は、グラフ１６００の部分１６０１を形成し、第２の物体から放射される変調された光は、グラフ１６００の部分１６０２を形成する。グラフ１６００の上側変調エンベロープは、２つの密接な物体の存在を示す２つの離散ピーク１６０３、１６０４を示す。第１及び第２の物体間の距離は、検出領域よりも大きく、それにより、第２の物体は、第１の物体が検出領域から出た直後に検出領域に入る。第２の粒子は、流路内を第１の物体に近接して続く第２の物体とともにタンデムに移動するが、第１のグラフ部１６０１と第２のグラフ部１６０２との間の上側変調エンベロープのほぼゼロへの減少によって示されるように、物体は重複していない。第１及び第２の物体は、第１及び第２の部分１６０１、１６０２におけるグラフ１６００のほぼ等しいパルス幅に基づいて判定されることができるように流れ方向に沿ってほぼ同じ長さを有する。第２の物体信号の一部が周波数領域における検出ウィンドウに含まれるとしても、システムは、この場合に２つの物体があることを時間領域分析からさらに区別することができる。対照的に、本願明細書に開示されたような空間フィルタマスクを欠いているシステムは、衝突の場合に（すなわち、検出器領域内の複数の粒子）２つの代わりに１つの物体のみをカウントすることによって物体数を過小評価する傾向がある。

図１７は、流路に沿って移動するときに検出領域において重複しているのとほぼ同じ長さの２つの物体を示す形状を有する時間的に変化する検出器信号のグラフ１７００を図示している。グラフ１７００の上側エンベロープは、第１及び第２の物体からそれぞれ放射される光に対応する２つのピーク１７０１、１７０２を含む。第２の物体から放射される光と同時に検出される第１の物体から放射される光は、高度に変調されることになるグラフ１７００の下側変調エンベロープを引き起こす。第２の物体は、第１の物体の直後に検出領域に入り、わずかに明るく、ピークエンベロープ１７０２から理解されることができるように第１の物体が１７０１よりも大きい。さらにまた、第１及び第２の物体は、わずかに異なる速度で移動している。最初に第２の物体は、第１のいくつかのマスク特徴について第１の物体と同相である。すなわち、第１及び第２の物体は、ほぼ同時に異なるマスク特徴を出入りする。したがって、２つの波形は密接に重複し、２つの物体が双方同時により低い透過性マスク特徴の背後にある場合に、下側ピーク値はゼロに近い。しかしながら、１つの物体は、他よりもわずかに速く移動している。時間が経つにつれて、物体間の距離は、物体が位相をずらし始めるようにゆっくりと変化する。すなわち、１つの物体は、より低い透過性マスク特徴に入る一方で、他の物体は、より高い透過性マスク特徴に入る。後者の場合、少なくともより低い透過マスク特徴を通して視認できる物体に常にあり、その結果、物体のいずれかから検出器に到達するいくつかの放射光が常にある。したがって、グラフ１７００の下側ピークは、ゼロに戻らない。物体が位相に出入りする速度は、それらの速度差に依存する。物体速度差が近いほど、位相の出入り速度が遅くなり、それが遷移するための時間が長くなる。図１７の場合において、物体が最大的に位相からずれ、時刻ｔ＝７５０までに位相に完全に戻るまで粒子が位相に戻り始める前にほぼｔ＝６００までかかる。最も視認可能な属性は、わずかに異なる速度で移動している２つの物体によって生成された干渉パターンであるものの、物体長及び輝度の差異はまた、結果として生じる波形の役割を果たす。

図１８は、検出領域において重複しているほぼ同じ長さの２つの物体を示す形状を有する時間的に変化する検出器信号のグラフ１８００を図示している。グラフ１８００は、第１の物体から放射される光によって主に引き起こされる第１の部分１８０１と、第２の物体から放射される光によって主に引き起こされる第２の部分１８０２とを有する。状況は、図１７に示される場合と同様である。しかしながら、図１７において、２つの物体は、わずかに異なるのみでほぼ同じ速度で移動している。対照的に、図１８における物体は、かなり異なる速度で移動している。異なる物体速度は、グラフ１８００の第１の部分１８０１及び第２の部分１８０２において異なるパルス幅によって示される。第１の物体１８０２は、ｔ＝４００からｔ＝５００の時間間隔において、グラフ１８００のパルスの高周波数から識別されることができるように高速で移動している。しかしながら、第２の物体は、ｔ＝７００からｔ＝９００の時間間隔において、グラフ１８００の低周波数に基づいて第１の物体よりも遅い速度で移動している。低周波数は、第１の物体と同じマスク特徴の長さを通過させるために第２の物体について多くの時間を要することを意味する。速度差が図１７におけるよりもかなり大きいことから、２つの物体は、はるかに迅速に位相を出入りし、したがって、非ゼロの負のピークのパターンは、より複雑であり、１つではなくいくつかの位相外領域を含む。

図１９は、検出領域内を近接して移動しているほぼ同じ長さの３つの物体を示す形状を有する時間的に変化する検出器信号のグラフ１９００を図示している。第１の物体は、時刻ｔ＝５０付近においてまず検出領域に入る。他の２つの物体は、検出領域内で重複しており、時刻ｔ＝４００付近で始まり、第１の物体の背後に密接に続いている。少なくとも第２の物体と部分的に重複している第１の物体の存在は、グラフ１９００の部分１９０３によって示されている。部分的に重複している第２及び第３の物体の存在は、それぞれ、グラフ１９００の部分１９０１、１９０２によって示される。第１、第２及び第３の物体から放射される光は、上側変調エンベロープの別個のピーク１９０５、１９０６、１９０７を生成する。部分１９０１及び１９０２の第２及び第３の物体間の位相に出入りする構造上の干渉パターンは、物体１９０２が１９０１よりも低い速度で移動していることを除き、図１８の場合の状況と同様である（図１８の逆）。さらに、第１の物体１９０３と、重複する物体１９０２の対との間の重複状況は、図１７における１つの物体が図１９における一対の重複物体とここで置き換えられることを除き、図１７のものと同様である。

空間フィルタの使用は、高スループットのサイトメトリーの設定において単一検出器を使用して物体の長さ及び速度を正確に測定する能力を提供することができる。システムは、得られた波形に基づいて、正確にどの程度の物体が流路内を移動しているのか、各物体が加速又は減速しているかどうか、及び、どの程度物体が重複しているのかを伝えることができる。その結果、システムは、重複物体を含み、どの程度の物体が真に検出領域内を通過したかを、はるかにより正確にカウントし、各物体長及び速度に関するロバスト情報を提供することができる。対照的に、本願明細書に開示されたような空間フィルタマスクを欠いている既存のシステムは、衝突の場合に（すなわち、検出器領域内の複数の粒子）２つ以上の代わりに１つの物体のみをカウントすることによって物体数を過小評価する傾向がある。さらにまた、各物体の長さ及び速度の知識は、例えば（長さで）大きすぎるか小さすぎる又は高すぎるか遅すぎる速度で移動している物体など、関心のある範囲外の物体を除去するなどのために使用されることができる。これらの物体は、関心のある特定の物体（例えば、特定の細菌種又は特定の大きさのビーズ）の部材とすることができない。

いくつかの実装形態において、物体の速度は、パルス対における正及び負方向パルス幅の平均値を算出することによって判定されることができる。物体の速度は、パルス（又はマスク特徴）数に対する平均の傾きに関係している。

Claims (10)

1. 複数のマスク特徴を有する空間フィルタと、
   流れ方向に沿って流路内を移動している少なくとも１つの物体から放射された光を検知するように配置された少なくとも１つの検出器であり、検知された光の強度がマスク特徴に応じて時間変調され、検知された光に応答してパルスのシーケンスを含む時間的に変化する電気信号を生成するように構成される検出器と、
   パルスの振幅極値の割合でパルスの少なくとも一部のパルス幅を測定し、測定されたパルス幅に基づいて、流れ方向に沿った物体の長さを判定するように構成されている分析器とを備える、システム。
2. 第１の特徴が実質的に透明であり、第２の特徴が実質的に不透明である、請求項１に記載のシステム。
3. 分析器が、
   各点がｐ_ｉ＝（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）によって与えられるマスク特徴測定点｛ｐ_ｉ｝のセットをフィッティングする関数ｆ（｛ｐ_ｉ｝，ｘ）を判定するように構成されており、各ｘ_ｉはｉ番目のマスク特徴の長さと関連しており、各ｙ_ｉはｉ番目のマスク特徴と関連しているｉ番目の測定されたパルス幅と関連しており、関数がマスク特徴の測定点｛ｐ_ｉ｝のセットに基づいて、長さｘの仮定されたマスク特徴の期待パルス幅測定値を予測する、請求項１に記載のシステム。
4. マスク特徴が、第１の線形チャープ又は対数チャープパターンに配置された第１の部分と、第２の線形又は対数チャープパターンアルゴリズムに配置された第２の部分とを含み、第１のパターン及び第２のパターンが、空間フィルタを横方向に横切って延在する中心線まわりに対称であり、
   第１のマスク特徴が実質的に透明であり、第２のマスク特徴が実質的に不透明であり、透過性特徴が中心線に近接した第１の特定長さを有し、
   第１のパターンの透明特徴が、流れ方向に沿った第２の特定値の長さの線形減少を有し、第２のパターンの透明特徴が、流れ方向に沿った第２の特定値の長さの線形増加を有する、請求項１に記載のシステム。
5. マスク特徴が第１の特徴及び第２の特徴を含み、第１の特徴の長さが空間フィルタの流れ方向に沿って一定であり、第２の特徴の長さが空間フィルタの流れ方向に沿って一定であり、
   分析器が、
   正方向パルスのパルス幅を測定し、
   負方向パルスのパルス幅を測定し、
   パルス対の幅の平均値に基づいて物体の長さを判定するように構成されており、
   各パルス対が正方向パルス及び隣接する負方向パルスを含む、請求項１に記載のシステム。
6. 分析器が、さらに、パルス幅対の平均の傾きに基づいて、物体の速度が増加又は減少しているかどうかを判定するように構成されている、請求項５に記載のシステム。
7. 第１の特徴の長さが空間フィルタの流れ方向に沿って一定であり、
   第２の特徴の長さが空間フィルタの流れ方向に沿って一定であり、
   少なくとも１つの物体が複数の物体を含み、
   検出器が、流れ方向に沿って流路内を移動している複数の物体から放射された光を検知するように配置されており、
   分析器が、
   正方向パルスのパルス幅を測定し、
   負方向パルスのパルス幅を測定し、
   正方向パルス及び負方向パルスのパルス幅に基づいて流路に沿ってともに移動している複数の物体の数を識別するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
8. 空間フィルタの流れ方向に沿って流路内を移動している少なくとも１つの物体から放射された光を検知することであり、空間フィルタが、流れ方向に沿って第２の特徴と交互になっている第１の特徴を含む複数のマスク特徴を有し、第１の特徴が第１の光透過特性を有し、第２の特徴が第１の光透過特性とは異なる第２の光透過特性を有し、検知された光の強度が、マスク特徴に応じて時間変調されることと、
   検知された光に応答して複数の時間変調されたパルスを含む時間的に変化する電気信号を生成することと、
   パルスの最大極値の割合でパルスのパルス幅を測定することと、
   測定されたパルス幅に基づいて、流れ方向に沿った物体の長さを判定することとを備える、方法。
9. 物体の長さを判定することが、
   各点がｐ_ｉ＝（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）によって与えられるマスク特徴測定点｛ｐ_ｉ｝のセットをフィッティングする関数ｆ（｛ｐ_ｉ｝，ｘ）を判定することであり、各ｘ_ｉはｉ番目のマスク特徴の長さと関連しており、各ｙ_ｉはｉ番目のマスク特徴と関連しているｉ番目の測定されたパルス幅と関連しており、関数がマスク特徴の測定点｛ｐ_ｉ｝に基づいて、長さｘの仮定されたマスク特徴の期待パルス幅測定値を予測することと、
   関数を使用して物体の長さを外挿することとを備える、請求項８に記載の方法。
10. 複数のマスク特徴を有する空間フィルタと、
    流れ方向に沿って流路内を移動している少なくとも１つの物体から放射された光を検知するように配置された少なくとも１つの検出器であり、検知された光の強度がマスク特徴に応じて時間変調され、検知された光に応答してパルスのシーケンスを含む時間的に変化する電気信号を生成するように構成される検出器と、
    パルスの振幅極値の約１０％から４０％又は６０％から９０％の範囲でパルスの少なくとも一部のパルス幅を測定し、パルス幅に基づいて、
    物体の流れ方向に沿った長さ、
    物体の瞬間速度、
    物体が加速又は減速しているかどうか
    のうちの１つ以上を判定するように構成されている分析器とを備える、システム。

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