JP2019200216A - スキャンワークフローの可視インジケータ - Google Patents

Abstract

【課題】特定の動作命令を読み取ることを必要とすることなく有害な条件下で試料のスキャンを得ることを可能にする。【解決課題】手持分光計は、少なくとも１つのインジケータ灯と、背景スキャニング状態、試料をスキャンする準備が整った状態、信号強度状態、蛍光強度状態、試料整合状態、試料分類状態、誤差状態、データ転送状態、バッテリ充電状態、及びメモリ容量状態から成る群から選択される手持分光計の状態を示すように少なくとも１つのインジケータ灯を制御するように構成されるプロセッサと、を含む。試料整合状態は、例えば、肯定的整合状態、混合物整合状態、否定的整合状態、及び整合誤差状態のうちの１つであり得る。いくつかの実施形態では、誤差状態が、背景誤差状態、ユーザ誤差状態、及び器具誤差状態のうちの少なくとも１つ、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。【選択図】図１Ｃ

Description

本発明は、分光法に関し、より具体的には、本発明は、例えば理想を下回る条件下で、可視インジケータを使用して情報をユーザに自動的に提供することもできる手持分光計、例えば、ＦＴＩＲ及び／又はラマン手持分光計などのための可視インジケータシステム及び方法に関する。

優先権の主張
本出願は、２０１３年１２月１９日に出願された米国特許仮出願第６１／９１８，６３５号の利益を主張するものである。この出願の内容は、その全体が参照により組み込まれる。

政府支援
本発明は、Ｎａｖａｌ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ＯｒｄｎａｎｃｅＤｉｓｐｏｓａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ（ＮＡＶＥＯＤＴＥＣＨＤＩＶ）によって授与された契約番号Ｎ００１７８−０４−Ｄ−４１４３の下で、政府の支援を伴ってなされた。政府は、本発明においてある特定の権利を有する。

減衰全反射（ＡＴＲ）は、多くの場合、赤外線分光法（例えばフーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ））と合わせて使用される光学尋問技術であり、試料を固体または液体状態で直接試験することを可能にする。

具体的には、ＡＴＲは、構成された内部反射素子（ＩＲＥ）及び連結された試料平面のインターフェースで生成される全内部反射光を利用する。動作中、光のビーム（例えば、赤外線）は、試料と接触する内部表面で少なくとも１回反射するように、ＩＲＥクリスタルを通過する。この反射は、多くの場合試料中に最大約５ミクロン延びるエバネッセント波を形成し、正確な値が光の波長によって判断され、ＩＲＥクリスタル及び試料媒体の入射角及び屈折率が尋問される。試料のスペクトル情報を運ぶ反射ビームは、その後、例えば、単一ピクセルのリニアアレイまたは２次元アレイ検出器による分析のために尋問される。

ラマン分光法は、試料が、固体、液体、または気体状態で直接試験されることを可能にする光学尋問である。

ラマンは、後方散乱収集モードで、それが、透明容器、例えば、バイアル、ボトル、及びプラスチック袋などを通してデータを収集することができるという利点がある。動作中、単色性レーザ光のビームが、試料に及び試料中に方向付けられる。これは、試料中の分子の振動を誘発し、レーザエネルギーのいくらかを消費する。光は、試料から再び散乱され、再び散乱された光は、試料に固有のスペクトル情報を含む。これは、その後、例えば電荷結合検出器（ＣＣＤ）、リニア又は２次元アレイ検出器、またはＩｎＧａＡｓリニアアレイもしくは２次元アレイ検出器を介して、分析のために尋問される。

手持ＦＴＩＲ及び／又はラマン分光計のワークフローは、器具を正しく動作させるために、オペレータが特定のステップを行うことを要求する。ＡＴＲ／ＦＴＩＲ手持分光計を使用するＦＴＩＲワークフローに関する最も一般的な問題のうちの１つは、例えば、防護服を着た第１の対応者にとって、主に限定された視界及び機敏さのため、所望の試料のスキャンをうまく実行するためにワークフローに従うのが困難であることである。ユーザが現場で動作する結果として、その服のマスクが曇り得るため、視界の問題は、ユーザが画面上の命令を読み取ることができないという事実によって悪化する。

したがって、手持分光計の第１の対応オペレータが、特定の動作命令を読み取ることを必要とすることなく有害な条件下で試料のスキャンを得ることを可能にする手段の必要性が存在する。本発明は、ユーザが画面を読み取ることなくデバイスを操作することができるように、センシング領域の近くに可視インジケータを提供するように構成されるコンパクトな手持分光計を提供することによって、この必要性に向けられる。

本発明は、概して、ユーザが画面を読み取る必要をなくして何を行うかに関してユーザに指導するように手持分光計のセンシング領域の近くに指示を提供することに関する。

一実施形態では、手持分光計は、少なくとも１つのインジケータ灯と、背景スキャニング状態、試料をスキャンする準備が整った状態、信号強度状態、蛍光強度状態、試料整合状態、試料分類状態、誤差状態、データ転送状態、バッテリ充電状態、及びメモリ容量状態から成る群から選択される手持分光計の状態を示すように少なくとも１つのインジケータ灯を制御するように構成されるプロセッサと、を含む。試料整合状態は、例えば、肯定的整合状態、混合物整合状態、否定的整合状態、及び整合誤差状態のうちの１つであり得る。試料分類状態は、爆薬（例えば、過酸化アセトン（ＴＡＴＰ）、ＲＤＸ、ヘキサメチレントリペルオキシドジアミン（ＨＭＴＤ））整合状態、麻薬（例えば、ヘロイン、コカイン、メタンフェタミン、ＪＷＨ−１８）整合状態、生物学的物質（例えば、炭疽、ボツリヌス）整合状態、及び有毒物質（例えば、アクロレイン、クロロスルホン酸、イソシアン酸イソプロピル、トルエン、２，４−ジイソシアネート）整合状態、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。いくつかの実施形態では、誤差状態が、背景誤差状態、ユーザ誤差状態、及び器具誤差状態のうちの少なくとも１つ、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。ある特定の実施形態では、本手持分光計は、減衰全反射（ＡＴＲ）プラットフォームを更に含むことができ、少なくとも１つのインジケータ灯は、ＡＴＲプラットフォームに隣接することができる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのインジケータ灯は、ＡＴＲプラットフォームの周囲に位置し得る。

別の実施形態では、手持分光計を使用する方法が、手持分光計の状態を示すように構成される少なくとも１つのインジケータ灯を提供することと、手持分光計のスキャン機能を作動させ、それによって、背景スキャンを取得する間に背景スキャニング状態を示し、背景スキャンの完了後に、試料をスキャンする準備が整った状態または誤差状態を示すように手持分光計及び少なくとも１つのインジケータ灯の状態を変更することと、を含む。本方法はまた、その後、試料スペクトルを取得することと、試料スペクトルを表示することと、を含む。手持分光計及び少なくとも１つのインジケータ灯の状態を誤差状態に変更することは、背景誤差状態、ユーザ誤差状態、及び器具誤差状態のうちの少なくとも１つ、またはそれらの任意の組み合わせを示すように少なくとも１つのインジケータ灯の状態を変更することを含むことができる。いくつかの実施形態では、本方法は、試料スペクトルを取得した後に、試料をスペクトルライブラリに整合させることと、試料整合状態を示すように少なくとも１つのインジケータ灯の状態を変更することと、を更に含むことができる。試料整合状態は、肯定的整合状態、混合物整合状態、否定的整合状態、及び整合誤差状態のうちの１つであり得る。ある特定の実施形態では、本方法は、試料スペクトルデータを転送することと、データ転送状態を示すように少なくとも１つのインジケータ灯の状態を変更することと、を更に含むことができる。いくつかの実施形態では、本方法は、手持分光計のバッテリを充電することと、バッテリ充電状態を示すように少なくとも１つのインジケータ灯の状態を変更することと、を更に含むことができる。ある特定の実施形態では、本方法は、試料スペクトルを取得した後に、試料スペクトルを格納することと、メモリ容量状態を示すように少なくとも１つのインジケータ灯の状態を変更することと、を更に含むことができる。いくつかの実施形態では、本方法は、信号強度状態を示すように少なくとも１つのインジケータ灯の状態を変更することを更に含むことができる。ある特定の実施形態では、本方法は、蛍光強度状態を示すように少なくとも１つのインジケータ灯の状態を変更することを更に含むことができる。

本発明は、例えば、ユーザが画面を読み取ることを必要とすることなくユーザが分光計動作命令を受信することを可能にすることなどの多くの利点がある。第１の対応者が使用するマスクが汗の凝結に起因して典型的には曇るため、この機能は、現在の方法に有益である。これは、画面の読み取りを困難にする。特に、単一色は、画面上の文字よりも容易に見える。

本開示に組み込まれ、かつその一部を形成する添付の図面は、本発明の実施形態を例示し、説明と合わせて、本発明の原理を説明する役割を果たす。

図１Ａは、現場にいるオペレータを援助するために３つのインジケータ灯を有するＡＴＲ手持器具の等角断面透視図の一例を示す。図１Ｂは、手袋をした動作での器具の手持形態因子を例示する。 同様に、現場にいるオペレータを援助するために３つのインジケータ灯（第３のインジケータ灯１７０は、アンビルアーム１９１によって覆われる）を有するが、動作中ではないＡＴＲ手持器具の等角断面透視図の一例を示す。 本発明のフローチャート方法例を示す。 実施形態例の動作の模式図を示す。 試料プラットフォーム及びＡＴＲアセンブリの図式の一例を示す。

本明細書に提示される実施形態の記載において、別様に暗示的または明示的に理解されないか、記載されない限り、単数形で現れる語はその複数形の対応物を包括し、複数形で現れる語はその単数形の対応物を包括することが理解される。更に、本明細書に記載される任意の所与の部品または実施形態について、その部品について記載される可能な候補または代替物は、別様に暗示的または明示的に理解されないか、記載されない限り、個別にまたは互いとの組み合わせで使用され得ることが理解される。更に、本明細書で示される図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、要素のうちのいくつかは、単に本発明の明確性のために描かれ得ることが理解されるべきである。また、参照番号は、対応するまたは類似要素を示すために、様々な図面の間で反復され得る。更に、かかる候補または代替物の表のいずれも、別様に暗示的または明示的に理解されない、記載されない限り、単に例示的であり、限定的でないということが理解されるだろう。更に、別様に示されない限り、本明細書及び請求項において使用される、成分、構成要素、反応条件等の量を表す数字は、「約（ａｂｏｕｔ）」という用語で修飾されるものとして理解されるべきである。

したがって、対照的に述べられない限り、本明細書及び添付の請求項において述べられる数的パラメータは、本明細書で提供される主題によって得られることが求められる所望の特徴に応じて変動し得る近似値である。最後に、また請求項の範囲の等価物の教示の適用を制限する試みとしてではなく、それぞれの数的パラメータは、少なくとも、報告される有効数字の数字を考慮して、かつ通常の四捨五入技術を適用して、解釈されるべきである。本明細書に提供される主題の広い範囲を述べる数的範囲及びパラメータが近似値であるにもかかわらず、具体例において述べられる数値は、可能な限り正確に報告される。しかしながら、任意の数値は、それぞれの試験測定において見られる標準偏差から必ず生じる特定の誤差を本質的に含有する。

一般的な記載
手持分光計は、以下の技術、すなわち、ラマン、ＦＴＩＲ（中赤外線）、ＮＩＲ（近赤外線）、レーザ誘起ブレークダウン（ＬＩＢＳ）、Ｘ線蛍光法（ＸＲＦ）、及び量子カスケードレーザ分光法（ＱＣＬ）のうちの１つ以上を含み得る。

赤外線（例えば、ＦＴＩＲ）分光法において、未知の物質は、対象の試料によって吸収され得る広範囲の赤外光で照射される。当業者に既知の源を介する照射は、多くの場合、約０．７ミクロン〜最大２５ミクロンの波長範囲である。波長の関数としての光強度は、試料との相互作用の前後に測定され、試料によってもたらされる吸収度が計算される。光は、試料中の分子の結合の震動周波数に対応する特定の周波数で、試料によって多様な量で吸収される。分子毎に結合が異なるため、分子毎にＦＴＩＲ吸収スペクトルも異なる。したがって、スペクトル「指紋」が、波長の関数としての光の吸収度を記録することによって生成され得る。

ほとんどの物質は赤外光を非常に容易に吸収し、光の全てが吸収される場合、分析対象の検出器に到達する光はなくなる。したがって、光がどのように試料に送達され、かつその試料から収集されるかに注意しなければならない。現場での使用のための最もユーザにとって使い勝手の良い方法は、減衰全反射（ＡＴＲ）と呼ばれ、ダイアモンドまたはゲルマニウム等の高い屈折率を有する内部反射素子を使用して、試料の最初の数ミクロンに光を送って、それが戻って試料の光学情報を提供する。

空港ならびに他の安全及び／又は公共の場所での禁止物質の検出に加えて、法執行及びセキュリティ職員による未知の物質の現場識別を含む、携帯型手持分光計のための多くの用途が存在する。様々な状況で有用であるために、分光計が迅速かつ正確な結果も提供する手持形態の因子器具により携帯型であることが有益である。

したがって、本明細書に開示される測定器具及び方法は、持ち運びの容易性を可能にするだけでなく、結果の所望の正確性も伴う、かかる手持形態因子を提供する。具体的には、本明細書に開示される実施形態は、対象の試料と、疑わしい材料のＦＴＩＲ調査を可能にする器具内に位置付けられるＡＴＲ光学素子との間の接触を可能にするコンパクトなパッケージで構成される。ダイアモンドもしくはゲマニウムクリスタル、またはシリコン反射素子等の器具内に構成されるＡＴＲ高屈折率光学素子は、吸収されなかった入射放射線が、全内部反射を受けた後に、検出器に方向付けられることを確実にすることによって動作する。結果として、反射した放射線は、高い効率性で検出器に結合され、手持分光計の敏感な動作を確実にする。

対象の試料は、検出器によって測定される反射した放射線に基づいて識別され得る。反射した放射線は、試料に対応する赤外線吸収情報を引き出すために使用され得、試料は、赤外線吸収情報を、測定デバイス内に格納されるその資料の参照情報と比較することによって識別され得る。試料の同一性に加えて、測定デバイスは、赤外線吸収情報が参照情報にどれだけ近く整合するかを示す、１つ以上の測定基準（例えば数値結果）を提供し得る。更に、測定デバイスは、対象の試料の同一性を、これも測定デバイス内に格納される禁止物質の表と比較して、物質を扱うことにおいて特定の注意が払われるべきかどうか、及びセキュリティ職員による追加の行為が是認されるかどうかを判断することができる。

ＦＴＩＲ分光法は、典型的には、試料スキャンの前に背景スキャンが行われることを要求する。背景スキャンは、ＡＴＲ、拡散反射、グレージング角、または透過測定であり得る、サンプリングインターフェースと接触する試料がないことを要求する。試料が存在しないことに加えて、収集装置は、試料汚染がないものでなければならない。ＦＴＩＲ測定は、背景スキャンが収集され、ユーザがＧＵＩを介して試料を収集光学部上に置くことを命令され、データが収集されるという順に得られる。一旦収集されると、背景は、試料から離れて比率決定（ｒａｔｉｏｅｄ）されて、結果として生じるスペクトルを与える。このスペクトルは、内蔵式もしくはオフラインで試料整合状態を与えるように更に処理され得るか、またはそれは、定量的結果を与え得、スペクトルライブラリとの比較によって、どのくらいの化学物質または化学物質の混合物が試料中に存在するかを識別する。試料整合状態は、肯定的整合状態、混合物整合状態、否定的整合状態、または整合誤差状態のうちの１つであり得る。

ＦＴＩＲ分光計を使用するときのユーザ誤差の大きな原因は、個別にまたは組み合わせで以下のうちのいずれかに由来する。
ａ）ユーザが、背景スキャンの収集前に収集光学部を適切に洗浄し損なう。
ｂ）ユーザが、背景スキャン前に収集光学部上に試料を置き、それ故に分析を妨害する。

これらのユーザ誤差を防ぐために、手持分光計は、ＦＴＩＲ分光計をどのように使用するかについてユーザに指導する複数の手法を有することができる。これらは、画像、色、及び／又は文字の使用を用いるグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を介することができる。加えて、分光計上の光、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）などの使用は、行動を起こすときまたは行動を起こさないときをユーザに示すことができる。

具体的な記載
本出願の全体を通して記載されるように、本明細書における実施形態例は、多くの場合扱いにくくて視覚的に障害のある様態で利用されるときの現場での動作を克服するコンパクトな（すなわち、手持）ＡＴＲ／ＦＴＩＲ光学器具を有益に対象とする。類似システムの概要は、「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＴＨＥ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＦＯＲＣＥ ＴＯ Ａ ＳＡＭＰＬＥ ＦＯＲ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ ＵＳＩＮＧ ＡＮ ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＭＥＡＮＳ」と題され、Ｐａｓｔｏｒｅ ｅｔ ａｌ．に対する及び本出願の譲受人に譲渡された米国特許出願第１３／９２２，８２７号においても見出され得、その開示は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。しかしながら、組み込まれる参照におけるものが本出願に述べられるものを否定する場合、本出願を優先する。

図面を参照すると、図１Ａ及び図１Ｂは、読者に本実施形態のより良好な理解を与えるために、概して数字１００によって参照される、囲まれた器具の等角断面透視図を示す。具体的には、図１Ａは、器具１００の本明細書に詳述される素子、例えば、表示部１３６、３つの可視指示灯１７０、ＡＴＲプラットフォーム１８６、及びプリズム表面１２２ａ（すなわち、センシング領域）などを備える例示的なエンクロージャ１５６を示す。図１Ａから図１Ｂまで走る破線は、読者が本発明の例示的な指示灯１７０の構成を理解することを可能にするために利用されることに留意する。図１Ｂは、器具１００の手持形態因子及び手袋１０１をした様態におけるかかる器具１００の動作でさえも例示するために利用されることも理解される。

また、図１Ａは、アンビルポスト１９４に連結された、設計された非限定的な例のアンビルアーム１９１を示し、アンビルポストは、所望の力機構、すなわちアクチュエータ（図示せず）によって、エンクロージャ１５６のクリアランスのために上方に（図１Ｃに示されるＺ）駆動され、内部ギアセット（例えば、モータ付き内部ギアセット）を介して角度θ移動され（図１Ｃに示されるように）、及びその後、試料材料の垂直な圧縮のために下方に駆動され得る。

図１Ｃは、器具１００の別の等角断面図を示しており、器具１００は、視覚表示の指示灯１７０と、アンビルアーム１９１を伴うくぼんだクリアランス１９８とを備え、アンビルアームは、高さＺまで上昇され、特に表面１２２ａ上の位置へ角度θ移動させられ、その器具の動作のために（例えば試料材料の洗浄及び／又は測定のために）位置付けられる。

図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃにおいて概して言及される、エンクロージャ１５６は、望ましくは、器具１００が手持赤外線分光計として、及び具体的には手持フーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）分光計として機能するように、手持形態因子で構成される。いくつかの実施形態では、エンクロージャ１５６は、手持デバイスとしてのデバイス１００の動作を容易にするために、システムオペレータの手に合うように位置付け及び寸法化される、狭幅２３２の領域を含み得る。いくつかの実施形態では、エンクロージャ１５６は、図１Ａ及び図１Ｃで概して示されるように、１つ以上の衝撃吸収外部突出２３０も含み得る。衝撃吸収外部突出２３０は、例えばゴム等の粘弾性材料から形成（例えば成型）され得、最も多くの場合、エンクロージャ１５６内の部品への機械的振動の送信を低減または排除するように、及び、概して器具１００の部品を保護するようにも構成される。寸法上の態様に関して、本明細書における実施形態は、本出願の譲受人によって提供された前の型、例えば、「Ｈａｎｄｈｅｌｄ Ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｎｄ Ｒａｍａｎ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題され、Ａｚｉｍｉ ｅｔ ａｌ．に対する（以下、「Ａｚｉｍｉ」）及び本出願の譲受人に譲渡された米国特許第７，９２８，３９１号に開示された設計などよりも驚くほど更に小さくて軽いものであり、その米国特許の開示は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。しかしながら、組み込まれる参照におけるものが本出願に述べられるものを否定する場合、本出願を優先する。例えば、エンクロージャ１５６の典型的な最大値は、およそ約２４ｃｍ以下であり、幅約１３ｃｍ以下であり、厚さ５ｃｍ未満である。更に、アンビル構成は、人間工学的器具に、手持器具にとって重要な条件である、実質的により少ない曝露された部品を提供する。全重量も、対応して、設計のコンパクトさに基づき、１．６ｋｇ未満に低減される。

上記したように、ＦＴＩＲワークフローは、本明細書に開示されるように、特に手持器具を使用するときに、ユーザが試料領域を洗浄しなければならないまたは試料を試料領域に適用しなければならないときに別個のステップを有する。読者は、どのようにユーザが動作を開始し、表示（すなわち、インジケータ灯１７０）の使用を介してかかる別個のステップを可能にし得るかを理解するために図２に導かれる。しかしながら、図２についての記載を参照する前に、本発明が、オペレータ（複数可）が画面を読み取る必要性なしにオペレータが容易かつ効果的に器具を操作することを可能にするために、多くの場合センシング領域１２２ａの近くに、例えば、ＡＴＲプラットフォーム１８６に隣接してまたはＡＴＲプラットフォーム１８６を囲んで、少なくとも１つのインジケータ灯１７０を提供することが繰り返される。可視光インジケータの形態のこのインジケータは、ユーザのためにワークフローにおけるステップを示すために色を変更する。例えば、ユーザが背景スキャン中に試料をＡＴＲセンシング領域１２２ａに適用する場合に器具が結果をもたらすことができないため、これは重要である。これは、全ＦＴＩＲシステムの最も一般的なユーザ誤差である。器具１００内のインジケータ灯１７０の後ろの光素子は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよい。

ユーザが背景スキャン前または背景スキャン中に試料を収集光学部上に置くことを防ぐために、スキャンが進行していること及び試料を置かないことという文字命令をユーザに示すことができる。加えて、収集光学部の近くまたは収集光学部の隣での、デバイスの頂部または側部上の、灯または灯の集合が、試料を置かないことを示してもよい。少なくとも１つの灯は、行動を起こさないことを協調する色で点灯し得、例えば、少なくとも１つの灯が赤色であってもよい。赤色はまた、収集光学部が汚染されていないこと（背景誤差状態の一例、以下を参照）を示し得る。緑色は、汚染が検出されないことを示し得る。

一旦背景スキャンがうまく完了すると、灯（複数可）は、ユーザが収集光学部上に試料を置くことができることを強調するために異なる色、例えばオレンジ色または緑などに変わってもよい。これは、単独の動作としてもよいし、または文字命令と組み合わせてもよく、灯は、点滅してもよいし、または常に点灯したままでもよい（図２を参照）。

例えば色盲などの視覚障害を有し得るユーザの場合、灯は、デバイスの現在の状態についてユーザの注目を集めるためにパターン（複数可）で明滅してもよい。一定の条件下で、灯は、それらの状態をより明確に示すために輝度を変更してもよい。

したがって、図２のフローチャート方法例を参照すると、現場にいるオペレータは、開始ボタンを押して（２０２）、可視インジケータ灯１７０が手持分光計の状態を示すように別個の色に変わるが、任意の色がこの動作のために選ばれ得、好適な実施形態では、インジケータ灯１７０が赤に変わる（２０６）。インジケータ灯１７０が赤に変わった後に、アンビルアーム１９１は、ＡＴＲが動作である場合、器具の動作のため、例えば、画面及びＡＴＲセンシング領域１２２ａの洗浄のために位置付けられるように、高さＺまで上昇され、特に表面１２２ａ（センシング領域）上の位置に角度θで移動させられる。ユーザは、次いで、手持分光計のスキャン機能を作動させるスキャンボタンを押し、器具１００の埋め込まれたソフトウェアが、スキャンボタンが押されたこと（２１０）を認識する場合、器具のためのソフトウェアが、インジケータ灯１７０を消して（２１４）、そうでなければ手順が終了する（２１２）。器具１００は、次いで、背景測定を取得し（２１８）、背景測定（２１８）の完了後に、インジケータ灯１７０が、ある色、好ましくは緑に変わり（２２２）、手持分光計が試料をスキャンする準備が整った状態であるという情報をユーザに提供し、ユーザは、所望の試料をセンシング領域１２２ａに適用することができ、その後、測定の動作のために器具１００上のスキャンボタン（図示されない）を押すことができる。器具１００が、スキャンボタンが押されたこと（２２６）を認識する場合、インジケータ灯１７０が消され（２２８）、次いで、器具１００は、スキャンを取得し（２３２）、そうでなければ手順が終了する（２２７）。結果は、その後、表示され（２３６）、手順が終了する（２４０）。分光計が背景測定（２１８）の後に誤差状態である場合には、インジケータ灯１７０は、背景誤差状態、ユーザ誤差状態、及び器具誤差状態のうちの少なくとも１つ、またはそれらの任意の組み合わせであり得る、誤差状態（２１９）に変わる。

代替の表示灯がまた利用され得ることに留意する。例えば、画面１３６は、図１Ａに示されるように、上記したように、様々なタスクを実行するために様々な色を提供するように構成され得る。

更に、以下に記述されることになるように、本発明の器具１００はまた、ラマンワークフローを提供することもできる。しかしながら、ラマンワークフローは、ＦＴＩＲのように２相を有さないが、単一器具に複数の技術が存在するとき、インジケータ灯１７０または画面色の実施形態が、どの技術が使用されているか及びいつレーザ源が活動中であるかを識別するために使用され得る。

追加の実施形態として、複数の色が、単に赤及び緑のインジケータの代わりに実装され得る。例えば、複数の色を使用して、ユーザが何かを行うことを器具が待っているときを示すしたり、結果の種類（すなわち、混合物の場合には青）を示したり、又は、２つの技術が１つの箱内にあるときにどちらの技術が選択されるかを示したりすることができる。あるいは、異なる働きがまた、器具の異なる状態を示すために使用され得る。例えば、灯は、器具が分析を行っているときに明滅することができる。図１Ａに示されるように、３つ以上の灯１７０が提供される場合には、灯１７０は、器具が分析を行っているときに時計回りに回転するパターンで明滅し得る。

他の実施形態では、かかる手持分光計上の灯の他の使用が、以下を含み得る。
（ａ）ＦＴＩＲ、ラマン、ＮＩＲ、ＬＩＢＳ、またはＸＲＦ分光計を含むことができる手持分光計上の灯が、測定スキャン中にデータの信号強度または質を示すことができる。
（ｂ）ラマン分光計を含むことができるかかる手持分光計上の灯が、測定スキャン中に蛍光度を示してもよい。蛍光は、ラマンスペクトルが収集されることを防ぎ、化学物質の識別を妨ぎ、または測定下で試料のためのより長い収集時間を生じさせることができる。
（ｃ）手持分光計上の灯は、汚染の存在を示してもよく、それ故に進行前にサンプリング領域を洗浄するようにユーザに指導することができる。
（ｄ）手持分光計上の灯は、結果の種類を示してもよく、データ収集が一旦完了すると、例えば、緑灯が肯定的整合を示してもよく、青が混合物の結果を示してもよく、黄色またはオレンジ色が類似の項目を示してもよく、赤がスキャンデータから整合がなされなかったことを示してもよい。
（ｅ）手持分光計上の灯は、無線データ転送が利用可能であるかどうかを示してもよく、永続的に点灯する光は、その機能が利用可能であることを示してもよいし、灯はデータ転送が実行されるときに点滅してもよい。
（ｆ）手持分光計上の灯は、内部バッテリの充電の状態を示してもよく、その結果、分光計の電源が切られるが充電器に差し込まれているときに、灯（複数可）が内部バッテリ（複数可）の充電状態を示してもよい。
（ｇ）点滅または固定及び点滅パターンかどうかの灯の状態が、それ自体上でまたは画面上のメッセージと組み合わせて、誤差状態を示してもよい。
（ｈ）点滅または固定及び点滅パターンかどうかの灯の状態が、それ自体上でまたは画面上のメッセージと組み合わせて、メモリが満杯または一杯に近いことを示してもよい。
（ｉ）点滅または固定及び点滅パターンかどうかの灯の状態が、それ自体上でまたは画面上のメッセージと組み合わせて、デバイスの一部を用いてユーザ誤差（エラー）、例えば、可塑性プローブが正しく挿入されていない可能性があることを示してもよく、分光計の使用を防止する。

図３は、数字１００によって全体的に参照される手持分光計として、本明細書に記載されるＡＴＲ／ＩＲ器具の全体的な動作を読者に例示するために提供される。類似のシステムがまたＡｚｉｍｉに見出され得る。

本出願に関しては、器具１００は、エンクロージャ１５６内のアセンブリ支持１５２上に搭載される様々な光学部品を示す。重要なことに、図３は、ＡＴＲプラットフォーム１８６、ＡＴＲプラットフォーム１８６の周囲の３つのインジケータ灯１７０、及び可動（回転方向及び垂直に）試料接触アーム（説明の簡素性のために本明細書で以降アンビルアーム１９１）、すなわち好ましくはエンクロージャ１５６の外部に搭載されるモータ付きアンビルアームも示す。図３に示される器具は、外部から動力供給され得るが、完全なユニット（すなわち、器具１００）は、完全な携帯性のために多くの場合バッテリによって、好適には、当業者に既知のように再充電可能なバッテリによって、動力供給され得ることに留意する。

図３の様々な光学部品は、ＡＴＲプラットフォーム１８６と協働的に構成される、放射線源１０２及び１４４、鏡１０４、１０８、１１０、１４８、１１８、１２０、１２０’、１２６、１２６’、１２８、及び１３０、ビームスプリッタ１０６及び１４６、検出器１３２及び１５０、ならびにＡＴＲ素子（例えばプリズム（図示せず））を含み得る。図３は、特定の数の概して平面設計の鏡１０４、１０８、１１０、１４８、１１８、１２０、１２０’、１２６、１２６’、１２８、及び１３０を示すが、反射光学素子（例えばレンズ）ならびに非平面反射素子を含むために、任意の数の他の光学素子も、図３に示される光路を提供するために他の所定の湾曲を伴って構成され得ることに留意すべきであるということに留意すべきである。例えば、かかる素子は、凹型、凸型、放物線状、もしくは楕円湾曲、または器具１００内で方向付けられるビーム経路の任意の部分に沿う適切なビーム構築を提供するために必要とされる任意の一般的表面を伴って構成され得る。

図３に示されるように、器具１００は、シャフト１１２、ブッシング１１４、及び鏡１１０に連結されるアクチュエータ１１６、及び電子プロセッサ１３４、電子ディスプレイ１３６（例えば、液晶表示素子、有機発光ダイオード表示素子、電気泳動表示素子、または別の種類の表示素子等の平面表示素子を含む）、入力デバイス１３８、格納ユニット１４０、通信インターフェース１４２も含む。図３には、検出器１３２、格納ユニット１４０、通信インターフェース１４２、ディスプレイ１３６、入力デバイス１３８、放射線源１０２及び１４４、検出器１５０、可動アンビルアーム１９１、及びアクチュエータ１１６と、通信ライン１６２ａ〜１６２ｊを介してそれぞれ電気通信する、電子プロセッサ１３４も示される。プロセッサ１３４はまた、手持分光計１００の状態を示すように少なくとも１つのインジケータ灯１７０（図１Ａ〜図１Ｃに示される）を制御するように構成される。

器具１００は、動作中のフーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）分光計としての使用のために構成される場合、プロセッサ１３４の制御下で、交換の容易性のために除去可能であり得る放射線源１０２を介して放射線１６８を提供する。放射線１６８は、受信された放射線１６８が２つのビームに分割されることを可能にするために、ビームスプリット光学素子１０６ａ及び位相補償板１０６ｂとして構成されるビームスプリッタ１０６に入射するように、鏡１０４によって方向付けられる。かかる構成を使用することは、第１のビーム１７０ａが、ビームスプリッタ１０６の表面から反射し、矢印１７１に平行なビーム経路に沿って伝播し、かつ固定された鏡１０８に入射するマイケルソン型の干渉計が形成されることを可能にする。固定された鏡１０８は、その後、次にビームスプリッタ１０６に向かって方向付けられるように、第１のビーム１７０ａを反対方向に反射する。第２のビーム１７２は、ビームスプリッタ１０６を通して送信され、両矢印１７３に平行なビーム経路に沿って伝播する。第２のビーム１７２は、反射の際にこれもビームスプリッタ１０６に向かって方向付けられるように、可動鏡１１０の第１の表面１１０ａに入射する。

したがって、第１及び第２のビーム１７０ａ及び１７２は、ビームスプリッタ１０６及び様々な光学素子の構成によって組み合わされ、これは、（構成されたマイケルソン干渉計の動作によって）調節された赤外線放射線ビーム１７４のビームを形成するためにビームに空間的に重複し、鏡１１８に向かって方向付けられる。その後、鏡１１８、１２０、１２０’は、調節された赤外線放射線ビーム１７４を、ＡＴＲ光学素子（詳細には図示されないが、ＡＴＲ表面１２２ａは例示される）に方向付ける。ＡＴＲ光学素子（多くの場合プリズムとして構成される）の内側に入ると、調節された赤外光のビーム１７４は、ＡＴＲ光学素子（例えばプリズム）の表面１２２ａ（図３の平面図として示される）に方向付けられる。ＡＴＲ光学素子の表面１２２ａは、対象の試料（図示せず）に接触するように位置付けられ、多くの場合試料は表面構成（例えば粉末）において不規則性を有する。調節された赤外光１７４が表面１２２ａに入射すると、調節された赤外光１７４の放射線の一部は、当業者に既知のように、所望のエバネッセント波効果により、表面１２２ａを通して試料材料（図示せず）に結合される。効果の一部として、試料は、望ましくは、調節された赤外光１７４の一部を吸収し、これは試料材料の構造、かくして特性を示す。

反射ビーム１７６で示される調節された赤外光１７４の全内部反射部分は、これで、試料（図示せず）によって吸収されなかった調節された放射線の減少した量を含み、これも試料（図示せず）の特性を示す。構成の結果として、反射ビーム１７６は、ＡＴＲ光学素子の所望の表面を通して方向付けられ、その後、検出器１３２による検出を介して、器具１００によって尋問されるために、例えば鏡１２６’、１２６、１２８、及び１３０によって方向付けられる。特にプロセッサ１３４の制御下で、検出器１３２は、ビーム１７６内の反射された放射線に基づき、試料（図示せず）の１つ以上の特性を測定するように構成され得る。

上記のように、構成された鏡１０８及び１１０はビームスプリッタ１０６と一緒に、マイケルソン干渉計を有益に形成する。動作中、それぞれの測定の前に、両矢印１６４によって示されるように鏡１１０を移動させることによる、反射ビーム１７６内の放射線の複数の測定は、試料吸収情報等の情報を含む干渉図を形成する。プロセッサ１３４は、試料吸収情報を得るために、干渉図に１つ以上の数学的変換（例えばフーリエ変換）を適用するように構成され得る。例えば、プロセッサ１３４は、第１のドメイン（時間または空間的次元等）から、第１のドメインと対になる第２のドメイン（周波数等）へ、干渉図測定を変換するように構成され得る。

鏡１１０の移動を提供するために、素子自体は、シャフト１１２、ブッシング１１４、及びアクチュエータ１１６に結合される。シャフト１１２はブッシング１１４内を自由に移動し、粘性流体は、２つの間の相対動作を許容するために、シャフト１１２とブッシング１１４との間に配置される。したがって、鏡１１０は、アクチュエータ１１６が通信ライン１６２ｉを介してプロセッサ１３４から制御信号を受信するときに移動する。アクチュエータ１１６は、矢印１６４に平行な方向でのシャフト１１２の移動を開始させ、鏡１１０は、シャフト１１２と共同して移動する。ブッシング１１４は、シャフト１１２に支持を提供し、移動の間のシャフト１１２の揺らぎを防止する。しかしながら、ブッシング１１４及びシャフト１１２は、その間に配置される流体によって互いから効果的に機械的に分離され、それ故に、震動等の機械的撹乱は、シャフト１１２とブッシング１１４との間に乏しく連結される。結果として、結果として生じるマイケルソン干渉計のアライメントは、器具１００の他の部分内に震動等の機械的混乱が存在しても、相対的に乱されないままである。

鏡１１０の位置を測定するために、器具１００は、放射線源１４４、ビームスプリッタ１４６、鏡１４８、及び検出器１５０を含むアセンブリを提供する。これらの部品は第２のマイケルソン干渉計を形成するために配置される。動作の鏡位置測定の間、放射線源１４４（例えば単色放射源（レーザ））は、通信ライン１６２ｇを介してプロセッサ１３４から制御信号を受信し、放射線ビーム１７８を生成する。所望の源の一例として、放射線源１４４は、８５０ｎｍの中心波長を有する放射線を生成する、構成された垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）であり得る。しかしながら、源１４４は、４００ｎｍ〜約１２００ｎｍの間の放射線を有することが可能である、レーザダイオード、発光ダイオード等のような、幅広い様々な他の源も含み得ることが理解されるべきである。

図３の説明に戻ると、ビーム１７８はビームスプリッタ１４６に入射し、これは、放射線ビーム１７８を第１のビーム１８０及び第２のビーム１８２に分離させる。第１のビーム１８０はビームスプリッタ１４６の表面から反射し、鏡１１０の第２の表面１１０ｂに入射する。第２の表面１１０ｂは、鏡１１０の第１の表面１１０ａに対向して位置付けられる。第１のビーム１８０は表面１１０ｂから反射し、ビームスプリッタ１４６に戻る。

第２のビーム１８２はビームスプリッタ１４６を通して送られ、鏡１４８によって反射され、ビームスプリッタ１４６に戻る。ビームスプリッタ１４６は、反射ビーム１８０及び１８２を組み合わせ（例えば空間的に重複させ）、空間的に重複したビーム１８４は、検出器１５０に方向付けられる。検出器１５０は、通信ライン１６２ｈを介してプロセッサ１３４から制御信号を受信し、組み合わされたビーム１８４の強度を測定するように構成される。組み合わせビーム１８４は、所望の光学位置情報を含む干渉パターンを提供する。したがって、ビーム１８４を監視することは、鏡１１０の位置（及び所望の場合、速度及び傾斜）が、ビーム１８４の振幅における山及び谷を計数することにより、正確に判断されることを可能にする。

本出願の有益な態様として、吸収情報は、プロセッサ１３４によって、未知の試料（図示せず）の同一性を判断するために、格納ユニット１４０内に格納される参照情報（例えば参照吸収情報）と比較され得る。例えば、プロセッサ１３４は、受信された反射ビーム１７６にフーリエ変換が適用された後、試料についての吸収情報が、格納ユニット１４０内のデータベース記録として格納される、または更には無線通信を介して遠隔に位置するデータベースからの、様々な物質についての参照吸収情報の複数の組のうちの任意の１つ以上に整合するかどうかを判断し得る。整合が見つかる（例えば、試料吸収情報及び特定の物質についての参照情報が十分に一致する）場合、試料１９０はプロセッサ１３４によって識別されると考えられる。プロセッサ１３４は、ディスプレイ１３６へ通信ライン１６２ｄに沿って電子信号を送信し、これは、システムオペレータに試料１９０の識別が成功したことを示し識別された物質の名称を提供することができる。信号は、システムオペレータに、試料吸収情報と参照情報とがどれだけ近く一致するかどうかも示し得る。例えば、試料吸収情報と参照情報との間の対応性の程度を数的尺度で示す、１つ以上の測定基準の数値が提供され得る。

試料吸収情報と参照情報との間の整合が、プロセッサ１３４によって見つけられない場合、プロセッサは、ディスプレイ１３６へ電子信号を送信し、試料１９０の識別に成功しなかった、または可動アンビルアーム１９１によってかけられた不十分な力のために、ＡＴＲ表面１２２ａの間の効率的な光結合が提供されなかったことをシステムオペレータに示すことができる。いくつかの実施形態では、電子信号が、試料吸収測定を反復すること、またはおそらく十分なアンビルアーム１９１の接触力を提供することができる動作の選択を、システムオペレータに促すようにしてもよい。

試料１９０の識別に成功する場合、プロセッサ１３４は、格納ユニット１４０に格納された禁止物質の１つ以上の表に対して、試料１９０の同一性を比較するように構成され得る。試料１９０が、禁止物質として表に現れる場合、プロセッサ１３４は、禁止物質が検出されたとシステムオペレータに警告することができる。警告は、ディスプレイ１３６及び／又はディスプレイ１３６上の色つき領域（例えば赤色領域）に提供される警告メッセージを含み得る。プロセッサ１３４は、システムオペレータに警告するために、スピーカを介して音声警報を鳴らすようにも構成され得る。

また、器具１００は、通信ライン１６２ｃを介して、プロセッサ１３４からまたはプロセッサ１３４に信号を受信及び送信する通信インターフェース１４２を含む。通信インターフェース１４２は、無線送信器／受信器ユニットを含み、これは、信号をプロセッサ１３４から他のデバイスに送信するように、及び他のデバイスから信号を受信して受信した信号をプロセッサ１３４に通信するように構成される。典型的には、例えば、通信インターフェース１４２は、プロセッサ１３４が、ネットワークに接続される複数のデバイスを含む無線ネットワークを介して、または別のデバイスへの直接的な接続を介して、他のデバイスと通信することを許容する。プロセッサ１３４は、信号が、ネットワーク上での使用を承認されるデバイスによってのみ送信及び受信されることができることを保証するために、１つ以上のデバイスへの安全な接続（例えば暗号化接続）を確立することができる。

プロセッサ１３４は、格納ユニット１４０内に格納される参照情報のデータベースを更新するために、中央コンピュータシステムと通信する。プロセッサ１３４は、更新された参照情報を受信するために中央コンピュータシステムに周期的に接触するように構成され、プロセッサ１３４は中央コンピュータシステムよって送達される自動更新を受信することもできる。更新された参照情報は例えば参照吸収情報を含み得、１つ以上の新しいまたは更新された禁止物質の表も含み得る。

プロセッサ１３４は、例えば禁止物質の表に現れる物質等の特定の物質が識別された場合、警告メッセージを広めるために、他の測定デバイスとも通信し得る。警告メッセージは、１つ以上の中央コンピュータシステムにブロードキャストされてもよい。物質の同一性、物質が識別された位置、物質の量、及び他の情報を含む警告情報も他の測定デバイス及びコンピュータシステムに記録され、ブロードキャストされてもよい。

いくつかの実施形態では、器具１００は、単離されたローカルエリアネットワーク及び／又は携帯電話ネットワークを含む、他の種類のネットワークを介して他のデバイスに接続され得る。接続は、無線接続または物理的連結でもあり得る。

無線接続の非制限的な例として、かかる配置は、電波（ＷｉＦｉ）、赤外線（ＩｒＤＡ）、または携帯電話、ポケットベル、個人認証カード、ノートパソコン等のしかしこれらに限定されない、利用可能な携帯型パーソナルデバイスへの統合も可能にするマイクロ波技術等の、しかしこれらに限定されない、商用的無線インターフェースを含み得る。したがって、無線通信は、検出された場合にプロセッサ１３４からネットワーク可能デバイスに送信されるべき警告メッセージを含む信号を提供し、かかるネットワーク可能デバイスは特定の疑いが器具１００によって検出された場合に職員に警告することができる。

無線ネットワークは、例えば、任意で上述の携帯デバイスだけでなく二地点間及び複数地点用途を支持する固定されたデバイス間のデジタル音声及びデータの近距離送信のためのオープン標準を含み得る。例えば、図３に示される通信インターフェース１４２は、世界規模での通信能力を保証する全地球で利用可能な周波数帯域（すなわち２．４ＧＨｚ）であるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、またはＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ及びＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ ＩＥＥＥ技術（例えば（ＩＥＥＥ）８０２．１１ａまたはＩＥＥＥ ８０２．１１ｂ）を、ビジネス及び家庭環境の両方において存在する一般的な使用に基づく通信手段として伴って構成され得る。かかる一般技術は、区域中を移動している間の、ユーザのネットワーク及びインターネットへの高速アクセスを可能にする。更に、ＩＥＥＥ ８０２．１５、ＩＥＥＥ ８０２．１６、ＧＰＳ、３Ｇ、４Ｇ等のような、無線のための他のプロトコルも、本明細書に開示される本実施形態の通信標準のためのプロトコルとして構成され得る。

物理的な優先結合に関しては、結合は、例えば、埋め込まれたソフトウェア（例えばファームウェア）を介する動作データ（フィードバック）またはプログラム制御命令のためのプロセッサ１３４から受信される命令を提供するための、ＵＳＢポート（図示せず）等の専用の結合Ｉ／Ｏ手段によるものであり得る。

典型的には、所望の入力デバイス１３８は、システムオペレータが構成オプションを設定して、器具１００の動作パラメータを変更することを可能にする、制御パネルを含む。いくつかの実施形態では、器具１００は、構成オプション及び動作パラメータの遠隔調節を可能にする、インターネットベースの構成インターフェースも含み得る。インターフェースは、安全なまたは不安定なネットワーク接続に対して、例えばウェブブラウザを介してアクセス可能であり得る。インターネットベースの構成インターフェースは、中央コンピュータシステムまたは別のデバイスによる、器具１００の遠隔更新を許容し、特定の位置においてまたは特定の目的のために動作される全ての測定デバイスが、同様の構成を有することを確実にする。インターネットベースのインターフェースは、中央コンピュータシステムへのデバイス構成の報告も可能にし得、１つ以上の測定デバイスの位置の追跡も可能にし得る。

器具１００の放射源を参照すると、多くの場合交換可能な部品として構成される放射線源１０２は、器具１００が赤外線分光計として動作され得るように、赤外線放射線を提供するように構成される、広帯域の放射線源を含む。典型的には、例えば、源１０２によって提供される赤外線放射線は、約１０ミクロンの分布の中心波長を有する、波長の分布を含む。概して、放射線源１０２は、光放射の連続的な帯域を放射するために加熱される、電線、金属、またはセラミック素子等の、しかしこれらに限定されない、当分野で利用される任意の特注または従来の既知の源から選択される加熱赤外線源を含む、当業者に既知の様々な源を含み得る。

典型的には、源１０２によって提供される放射線の波長の準黒体分布の特徴的温度は、０．４〜０．９５の放射率を伴い７００℃〜最大２０００℃であり得る。しかしながら、放射線１６８の温度は、（例えば、通信ライン１６２ｆに沿って送信されるプロセッサ１３４からの制御信号によって）具体的な試料１９０及び検出器１３２の感度に応じて変動し得ることに留意する。電子信号を生成するために好適な広帯域検出器１３２は、ボロメータ、鉛塩検出器、テルル化カドミウム水銀検出器等の焦電検出器または他の検出素子、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、リニア又は２Ｄアレイ、またはビーム１７６もしくはビーム１８４のいずれかの強度を受けると、電子信号を生成することができる任意の検出素子を含む。フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、四分円フォトダイオード、または２Ｄアレイは、複数素子の検出器が、動的アライメントを伴って使用されるため、検出器１５０に関して所望である。

ＡＴＲ／プリズムアセンブリの検討
図４は、ＡＴＲプラットフォーム１８６、１８７等及び反射素子（本明細書で以降プリズム１２２）の拡大概略図を示す。プリズム１２２は、（例えば、（円として表示される）粉末として示される）試料１９０に接触するように位置付けられる表面１２２ａを含み、その試料は、ＡＴＲ原理を使用して測定されることが所望される固体または液体であり得る。上記した及び図３に示したように、器具１００内に構成される源１０２からの放射線は、表面１２２ｂを通ってプリズム１２２に入り、表面１２２ｃを通ってプリズム１２２を出る。

表面１２２ａに対向するプリズム１２２の縁は、プリズム基底２０４によって下からも支持されるが、そうでなくてもよい。金属（例えば金）等のコーティング（図示せず）も多くの場合プリズム１２２に適用され、器具１００の構成された表面１５６の上部への安定した連結を可能にし、上からのプリズム１２２への支持も提供する。表面１５６及び基底２０４によって提供される支持は、プリズム１２２が動作中に、その搭載位置からずれることなく、著しい適用された力に耐えることを可能にする。

器具の動作の全体的な原理として、試験される固体の未知の材料１９０が、図３にも示されるように、減衰全反射（ＡＴＲ）素子、すなわち表面１２２ａ上に配置された後、試料接触アクチュエータ（例えば、図示されない、アンビルアクチュエータ）が、ＡＴＲ表面１２２ａに対する試料材料に、所望の接触力をかける。アクチュエータは、例えば、モータ（例えばＤＣモータ）またはソレノイド、電磁ソレノイド、または、既知または所望の制御された圧縮力を提供するために制御された様態で移動させることができる、任意の種類の力アクチュエータ（例えば圧電駆動機構、リニアモータ、空気圧または油圧アクチュエータ等）であり得る。かかるアクチュエータは、カムまたはシザージャッキ構成も含み得、ソレノイドとして構成される場合、かかるソレノイドは、例えば、圧力機構を駆動する回転ソレノイドであり得る。かかるアクチュエータを使用してかけられる接触力は、固定された力または更にはユーザが選択可能な力であり得る一方で、より多くの場合、事前に記載したように、試料の分光計特徴に基づく分光計からのフィードバックを通して自動的に制御され得る。

動作の間、システムオペレータは、アンビルアーム１９１の垂直な移動をモータ制御することができる。アンビルアーム１９１の角度位置θは、モータ駆動されることが可能である一方で、より多くの場合、測定（複数可）のための器具１００の動作の前に、ユーザによって手動で提供される。したがって、試料がプラットフォーム１８６に配置され、その後試料接触アーム（例えばアンビルアーム１９１）が位置に上昇及び回転される際、プリズム１２２（例えば表面１２２ａ）を伴う試料材料の既知のまたは制御された圧縮力が、アンビルアクチュエータ（図示せず）によって自動的に提供される。かかる操作は、表面１２２ａと試料材料１９０との間に密着を提供し、エバネッセント波の効率的な結合を可能にし、反射される放射線ビーム１７６の測定における信号雑音比を改良する。支持基底２０４及び表面１５６は、プリズム１２２が動作中にエンクロージャ１５６内で同じ位置に留まることを確実にする。

ＡＴＲプラットフォーム１８６は、表面１５６から外向きに距離ｅだけ延びることに留意すべきである。概して、ｅは、約３ｍｍ〜最大約５ｍｍの高さであり得る。プラットフォーム１８６は、プラットフォーム１８６における表面１２２ａへのオープニング（詳細に図示せず）をもたらす好ましい平面表面を介して、試料１９０とプリズム１２２の表面１２２ａとの間の接触を許容する。しかしながら、プラットフォーム１８６について平面表面構成が好ましい一方で、他の表面、例えば曲線凹型表面も、本出願の他の態様で構成されるように、ＡＴＲ光学調査のために材料を受容することを可能にするために実装され得ることに留意すべきである。プラットフォーム１８６の一体部品は、プラットフォーム１８６からあふれてこぼれる任意の材料を受け取るために湾曲を用いて設計される、堀のような構と共に構成される、延長セクション１８７である。防液かつ多くの場合気密の封止１８８は、プラットフォーム（１８６及び１８７）及び表面に連結される。プリズム１２２は、光学エンジン１５２に機械的に連結されるが、大きい振幅の機械的混乱の送信を防止するために、器具１００のハウジング１５６から単離されることに留意すべきである。

本発明は、試料を識別するためにＦＴＩＲ吸収情報を提供することができることに留意する。いくつかの実施形態では、試料を識別するために、赤外線吸収情報に加えて試料情報も使用され得る。例えば、器具１００は、対象の試料を識別するために、他の走査システムと協働するように構成され得る。好適な他の走査システムは、例えば、手持及び非手持ラマン走査システムを含み得る。試料を識別するために、試料はまず、試料についてのラマン走査情報に基づいて試料の同一性を判断するように構成される、ラマン走査システムで走査され得る。ラマン走査システムによって判断される同一性は、図１に示されるように、その後器具１００に送信され、通信インターフェース１４２を介して受信される。

器具１００は、米国特許第７，９２８，３９１号に同様に開示されるように、ラマン走査に基づき試料の同一性を別個に判断するための単一手持デバイスとしても構成され得、該特許の開示はここで参照によりその全体が組み込まれる。しかしながら、組み込まれる参照におけるものが本出願に述べられるものを否定する場合、本出願を優先する。したがって、ＦＴＩＲ情報及びラマン走査情報によって判断される同一性が一致する場合、器具１００は成功した識別をシステムオペレータに報告することもできる。同一性が一致しない場合、測定デバイス１００は、識別に失敗した旨を報告することできる。より一般的に、ラマン走査システム及び器具１００の両方は、試料の同一性、及び測定された試料情報と試料についての参照情報との間の対応の程度に関連する数的スコアまたは測定基準を判断するように構成され得る。器具１００は、その後報告される同一性及び測定基準の値に基づいて、識別プロセスが成功であったかどうか、及び試料の報告された同一性がどの程度信頼できるものであるかを判断することができる。

本出願に含まれる説明は、基本的な説明としての役割を果たすことが意図される。本発明は示される及び記載される様々な実施形態に従って記載されてきたが、当業者は、実施形態の変形があり得、これらの変形は本発明の趣旨及び範囲内であり得ることを容易に認識するだろう。読者は、具体的な説明が可能な全ての実施形態を明示的に記載し得ないことに気付くべきであり、多くの代替案が明示的である。かかる修正等は、十分に当業者の能力の範囲内であり、本発明の範囲及び趣旨の範囲内であると考えられる。結果として多くのかかる修正は、本発明の趣旨、範囲、及び本質から逸脱することなく、当業者によってなされ得る。説明、図面、または用語のいずれも、本発明の範囲を限定することを意図されず、本発明は請求項によって定義される。

以下に本発明の実施態様を記載する。
（実施態様１）手持分光計であって、少なくとも１つのインジケータ灯と、背景スキャニング状態、試料をスキャンする準備が整った状態、信号強度状態、蛍光強度状態、試料整合状態、誤差状態、データ転送状態、バッテリ充電状態、及びメモリ容量状態から成る群から選択される前記手持分光計の状態を示すように前記少なくとも１つのインジケータ灯を制御するように構成されるプロセッサと、を備える、手持分光計。
（実施態様２）前記試料整合状態は、肯定的整合状態、試料分類状態、混合物整合状態、否定的整合状態、及び整合誤差状態のうちの１つである、請求項１に記載の手持分光計。
（実施態様３）前記試料分類状態は、爆薬整合状態、麻薬物質整合状態、生物学的物質整合状態、及び有毒物質整合状態のうちの１つ、またはそれらの任意の組み合わせである、実施態様２に記載の手持分光計。
（実施態様４）前記誤差状態が、背景誤差状態、ユーザ誤差状態、及び器具誤差状態のうちの少なくとも１つ、またはそれらの任意の組み合わせである、実施態様１に記載の手持分光計。
（実施態様５）前記手持分光計は、減衰全反射（ＡＴＲ）プラットフォームを含み、少なくとも１つのインジケータ灯が、前記ＡＴＲプラットフォームに隣接している、実施態様１に記載の手持分光計。
（実施態様６）少なくとも１つのインジケータ灯が、前記ＡＴＲプラットフォームの周囲に位置している、実施態様５に記載の手持分光計。
（実施態様７）手持分光計を使用する方法であって、
ａ．前記手持分光計の状態を示すように構成されている少なくとも１つのインジケータ灯を提供するステップと、
ｂ．前記手持分光計のスキャン機能を作動するステップと、それによって、背景スキャンを取得する間に背景スキャン状態を示し、前記背景スキャンの完了後に、試料をスキャンする準備が整った状態または誤差状態を示すように、前記手持分光計及び前記少なくとも１つのインジケータ灯の状態を変更するステップと、
ｃ．試料スペクトルを取得するステップと、
ｄ．前記試料スペクトルを表示するステップと、を含む方法。
（実施態様８）前記手持分光計及び前記少なくとも１つのインジケータ灯の状態を誤差状態に変更することは、背景誤差状態、ユーザ誤差状態、及び器具誤差状態のうちの少なくとも１つ、またはそれらの任意の組み合わせを示すように、前記少なくとも１つのインジケータ灯の状態を変更するステップを含む、実施態様７に記載の方法。
（実施態様９）前記試料スペクトルを取得するステップの後に、前記試料をスペクトルライブラリに整合させるステップと、試料整合状態を示すように前記少なくとも１つのインジケータ灯の状態を変更するステップと、を更に含む、実施態様７に記載の方法。
（実施態様１０）前記試料整合状態は、肯定的整合状態、混合物整合状態、否定的整合状態、及び整合誤差状態のうちの１つである、実施態様９に記載の方法。
（実施態様１１）前記試料スペクトルを取得するステップの後に、試料スペクトルデータを転送するステップと、データ転送状態を示すように前記少なくとも１つのインジケータ灯の状態を変更するステップと、を更に含む、実施態様７に記載の方法。
（実施態様１２）前記手持分光計のバッテリを充電するステップと、バッテリ充電状態を示すように前記少なくとも１つのインジケータ灯の状態を変更するステップと、を更に含む、実施態様７に記載の方法。
（実施態様１３）前記試料スペクトルを取得するステップの後に、前記試料スペクトルを格納するステップと、メモリ容量状態を示すように前記少なくとも１つのインジケータ灯の状態を変更するステップと、を更に含む、実施態様７に記載の方法。
（実施態様１４）信号強度状態を示すように前記少なくとも１つのインジケータ灯の状態を変更するステップを更に含む、実施態様７に記載の方法。
（実施態様１５）蛍光強度状態を示すように前記少なくとも１つのインジケータ灯の状態を変更するステップを更に含む、実施態様７に記載の方法。

Claims (18)

1. ワークフローの視覚表示を指示する方法であって、
   ＦＴＩＲ装置のセンシング領域上に試料がないときに背景データの収集処理を実行するステップであって、前記センシング領域を実質的に囲んでいる１又はそれ以上のインジケータ灯が、第１の色に変わって前記背景データの収集処理が完了したことを、画面情報の読み取りが限定された視界を有するユーザに示す、前記背景データの収集処理を実行するステップと、
   前記第１の色がエラー状態を示していない場合、前記１又はそれ以上のインジケータ灯によって実質的に囲まれている前記センシング領域に試料を適用するステップと、
   試料のスペクトルを測定するステップと、
   前記スペクトルと背景データを処理して、既知の材料に対する試料整合状態を決定し、前記１又はそれ以上のインジケータ灯が第２の色に変わって前記試料整合状態をユーザに示すステップと、を備えた方法。
2. 前記背景データの収集処理を実行するステップの前に、処理のために前記ＦＴＩＲ装置を起動するステップを備え、前記１又はそれ以上のインジケータ灯が、前記センシング領域に試料が適用されていないことをユーザに示す色に変わる、請求項１に記載の方法。
3. 前記起動するステップは、前記センシング領域の洗浄を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記試料整合状態は、肯定的整合状態、混合物整合状態、否定的整合状態、及び整合エラー状態を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記１又はそれ以上のインジケータ灯により提供される前記第１及び第２の色は、所定のレベルの輝度を有する、請求項１に記載の方法。
6. 前記１又はそれ以上のインジケータ灯により提供される前記第１及び第２の色は、所定のパターンの明滅を含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記所定のパターンの明滅は、複数のインジケータ灯の時計回りの回転パターンを含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記既知の材料は、爆薬、麻薬物質、生物学的物質、又は有毒物質である、請求項１に記載の方法。
9. 前記１又はそれ以上のインジケータ灯は、信号強度状態を示す色に変わる、請求項１に記載の方法。
10. 前記背景データの収集処理が完了したことを示す前記第１の色は、試料をスキャンする準備が整った状態、又は前記エラー状態を含む、請求項１に記載の方法。
11. ワークフローの視覚表示を指示するシステムであって、
    携帯型の手持ＦＴＩＲ装置を備え、この手持ＦＴＩＲ装置は、
    センシング領域と、
    前記センシング領域を実質的に囲んでいる１又はそれ以上のインジケータ灯と、
    前記センシング領域上に配置された試料に放射線を向けるように構成された放射線源と、
    前記放射線に応答して前記センシング領域で検出されるスペクトル及び背景データを分析し、複数の前記インジケータ灯を制御するように構成されたプロセッサと、を備え、
    前記センシング領域を実質的に囲んでいる前記１又はそれ以上のインジケータ灯は、画面情報の読み取りが限定された視界を有するユーザに対して、前記センシング領域上に試料がないときに背景データの収集処理の完了を示す色に変わり、前記背景データの収集処理のために前記１又はそれ以上のインジケータ灯により提供された第１の色がエラー状態を含まない場合に前記試料が前記センシング領域に適用され、前記１又はそれ以上のインジケータ灯は、前記スペクトル及び背景データから決定された、既知の材料に対する試料整合状態を示す第２の色に変わる、システム。
12. 前記試料整合状態は、肯定的整合状態、混合物整合状態、否定的整合状態、及び整合エラー状態を含む、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記１又はそれ以上のインジケータ灯により提供される前記第１及び第２の色は、所定のレベルの輝度を有する、請求項１１に記載のシステム。
14. 前記１又はそれ以上のインジケータ灯により提供される前記第１及び第２の色は、所定のパターンの明滅を含む、請求項１１に記載のシステム。
15. 前記所定のパターンの明滅は、複数のインジケータ灯の時計回りの回転パターンを含む、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記既知の材料は、爆薬、麻薬物質、生物学的物質、又は有毒物質である、請求項１１に記載のシステム。
17. 前記１又はそれ以上のインジケータ灯は、信号強度状態を示す色に変わる、請求項１１に記載のシステム。
18. 前記背景データの収集処理が完了したことを示す前記第１の色は、試料をスキャンする準備が整った状態、又は前記エラー状態を含む、請求項１１に記載のシステム。

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