JP4598766B2 - 生物学的微粒子及び非生物学的微粒子を検出し且つ分類するためのマルチスペクトル光学方法及びシステム - Google Patents
生物学的微粒子及び非生物学的微粒子を検出し且つ分類するためのマルチスペクトル光学方法及びシステム Download PDFInfo
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Description
以下の実施例は、本発明の好ましいセンサーの構成をまとめたものである。各実施例について、飛行時間及び粒子密度の両方は、適当な検出チャンネル/同一の検出チャンネルで実質的に同時に測定することができる。
2つの連続波励起源(レーザーダイオード又はLED)
ソース1(600−1500nm)
ソース2(266−300nm又は350−430nm)
検出チャンネル:
2つの弾性散乱(600−1500と266−300若しくは350−430に入る挟帯域)
1つの蛍光
励起 266−300 放出 310−580
励起 350−430 放出 430−580
2つの連続波励起源(レーザーダイオード又はLED)
ソース1(600−1500nm)
ソース2(400−430nm)
ソース3(266−300nm)
検出チャンネル:
3つの弾性散乱(上記3つに入る挟帯域)
2つの蛍光
励起 266−300 放出 310−390
励起 400−430 放出 430−580
3つの連続波励起源(レーザーダイオード又はLED)
ソース1(600−1500nm)
ソース2(400−430nm)
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検出チャンネル:
3つの弾性散乱(上記3つに入る挟帯域)
1つの蛍光
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2つの連続波励起源(レーザーダイオード又はLED)
ソース1(600−1500nm)
ソース2(266−300nm又は350−430nm)
検出チャンネル:
2つの弾性散乱のみ(600−1500と266−300若しくは350−430に入る挟帯域)
3つの連続波励起源(レーザーダイオード又はLED)
ソース1(600−1500nm)
ソース2(400−430nm)
ソース3(266−300nm)
検出チャンネル:
3つの弾性散乱のみ(上記3つに入る挟帯域)
トリガーとしての単一の連続波レーザーダイオード(1500nm)又はLEDと第2及び第3高調波発生用の非線形結晶を有するパルス化レーザーダイオード
検出チャンネル:
3つの弾性散乱(パルス化ソースからの挟帯域)
1064、532、266
1つの蛍光
励起 266 放出 290−580
トリガーとしての単一の連続波レーザーダイオード(1500nm)又はLEDと第2及び第3高調波発生用の非線形結晶を有するパルス化レーザーダイオード
検出チャンネル:
3つの弾性散乱(パルス化ソースからの挟帯域)
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2つの蛍光
励起 266 放出 290−380
励起 400−430 放出 430−580
Claims (58)
- 空気中に浮遊する粒子を検出し且つ分類するための方法であって、
前記粒子を含むサンプルの流れを提供し、且つ前記粒子を含むサンプルの流れを光学視野領域へ向かわせる工程と、
複数の連続波励起源であって各連続波励起源が別々の波長の光を放出する前記連続波励起源を設ける工程と、
前記連続波励起源からの別々の波長の複数の光を前記光学視野領域へ向かわせる工程と、
前記視野領域内の前記サンプルの流れに見られる各粒子をほぼ同時に前記連続波励起源で照明する工程と、
複数の検出器により前記照明された粒子の弾性散乱強度及び自己蛍光を検出する工程と、
前記検出器により検出された弾性散乱強度に基づいて前記粒子の弾性散乱特性及び複素屈折率を決定し、前記検出器により検出された自己蛍光に基づいて前記粒子の蛍光若しくは非蛍光の放出特性を決定する工程とを含み、
前記弾性散乱特性、複素屈折率、及び蛍光若しくは非蛍光の放出特性を、実質的にリアルタイムでほぼ同時に決定する方法。 - 前記複数の検出器は、粒子の弾性散乱特性を検出することを専用とする複数の検出器を含む請求項1に記載の方法。
- 前記複数の検出器は、粒子の弾性散乱特性を検出することを専用とする複数の検出器と蛍光を検出することを専用とする少なくとも一つの検出器とを含む請求項1に記載の方法。
- 前記複数の連続波励起源は、レーザー、発光ダイオード及び別々の粒子励起波長範囲を生成する発光デバイスからなる群から選択される請求項1に記載の方法。
- 前記レーザーは約266nmから約300nmまで、約350nmから約430nmまで、約400nmから約430nmまで、及び約600nmから約1500nmまでからなる群から選択される粒子励起範囲を生成する請求項4に記載の方法。
- 前記励起範囲は約266nmから約280nmまで、約400nmから約415nmまで、及び約700nmから約1.5μmまでからなる群から選択される請求項4に記載の方法。
- 前記粒子は生物学的な粒子である請求項1に記載の方法。
- 前記生物学的な粒子は蛍光物質又は発色団を備える請求項7に記載の方法。
- 前記蛍光物質は、アミノ酸、NADH、フラビン及び葉緑素からなる群から選択される請求項8に記載の方法。
- 前記粒子は非生物学的な粒子である請求項1に記載の方法。
- 少なくとも2つの検出器を用いて弾性散乱及び複素屈折率を測定し、且つ、少なくとも1つの検出器を用いて蛍光を測定する請求項1に記載の方法。
- 少なくとも2つの検出器を用いて弾性散乱及び複素屈折率を測定する請求項1に記載の方法。
- 前記粒子は、7次元以上の特性空間に従って検査される請求項1に記載の方法。
- 前記連続波励起源は3つのレーザーを備える請求項4に記載の方法。
- 前記連続波励起源は2つのレーザーを備える請求項4に記載の方法。
- 前記粒子は空中に浮遊している請求項1に記載の方法。
- 空気中に浮遊する粒子を検出し且つ分類するための方法であって、
前記粒子を含むサンプルの流れを提供し、且つ、前記粒子を含むサンプルの流れを光学視野領域へ向かわせる工程と、
連続波励起源を設ける工程であって、前記連続波励起源は別々の波長の光を放出する工程と、
パルス波励起源を設ける工程であって、前記パルス波励起源は別々の波長の光を放出する工程と、
第二高調波及び第三高調波を発生するための少なくとも一つの非線形結晶を設ける工程と、
前記連続波励起源及び前記パルス波励起源からの別々の波長の複数の光を前記光学視野領域へ向かわせる工程と、
前記視野領域内の前記サンプルの流れに見られる各粒子を前記連続波励起源及び前記パルス波励起源でほぼ同時に照明する工程と、
複数の検出器により前記照明された粒子の弾性散乱強度及び自己蛍光を検出する工程と、
前記検出器により検出された弾性散乱強度に基づいて前記粒子の弾性散乱特性及び複素屈折率を決定し、前記検出器により検出された自己蛍光に基づいて前記粒子の蛍光若しくは非蛍光の放出特性を決定する工程とを含み、
前記弾性散乱特性、複素屈折率、及び蛍光又は非蛍光の放出特性を、実質的にリアルタイムでほぼ同時に決定する方法。 - 少なくとも3つの検出器を用いて弾性散乱及び複素屈折率を測定し、且つ、少なくとも1つの検出器を用いて蛍光を測定する請求項17に記載の方法。
- レーザーは複数の励起波長を生成し、少なくとも一つの励起波長は連続的な方式で動作して検出モード用のトリガー機構を提供する請求項1に記載の方法。
- 前記各連続波励起源は異なる励起波長を提供し、各波長は光学視野領域に直交する同一の軸に沿って光学的に整列されている請求項1に記載の方法。
- 前記各連続波励起源は3つの異なる励起波長を提供し、2つの波長が粒子検出空間に直交する同一の軸に沿って光学的に整列され、3番目の波長が他の2つの波長から所定の距離で分離されている請求項1に記載の方法。
- 前記各連続波励起源は3つの異なる励起波長を提供し、3つ全ての波長が互いから所定の距離で分離されている請求項1に記載の方法。
- 前記各連続波励起源は2つの異なる励起波長を提供し、2つの波長の1つが粒子検出空間に直交する同一の軸に沿って光学的に整列され、2つの波長の1つが他の波長から所定の距離で分離されている請求項1に記載の方法。
- 前記連続波励起源は、約5ミクロンから約300ミクロンの線の厚さを有するように条件づけられたビームを生成する請求項4に記載の方法。
- さらに、室外の環境及び室内の環境からなる群から選択される環境から光学視野領域へ空気のサンプルを向かわせる工程を含む請求項1に記載の方法。
- さらに、戦場、病院、郵便室、産業施設、乗物の客室、建物内部並びにHVACシステムと連通する空気の流れ及びHVACシステムと連通しない空気の流れからなる群から選択される環境から視野領域へ空気のサンプルを向かわせる工程を含む請求項1に記載の方法。
- 前記粒子は空気中に浮遊している請求項17に記載の方法。
- 空気中に浮遊する単一の粒子をサンプルから検出し且つ分類するための装置であって、
複数の連続波励起源であって、各連続波励起源は別々の波長の光を放出し、光学視野領域内の前記サンプルの流れに見られる粒子を照明する前記連続波励起源と、
前記光学視野領域からの光を受け取り、前記粒子の弾性散乱強度及び自己蛍光を検出し、複数の信号を生成する複数の検出器と、
各検出器と連通して各検出器からの信号を受け取って、前記検出器により検出された弾性散乱強度に基づいて弾性散乱特性及び複素屈折率を決定し、前記検出器により検出された自己蛍光に基づいて蛍光若しくは非蛍光の放出特性を決定する信号処理装置とを備え、
前記信号処理装置は、前記粒子の弾性散乱特性、複素屈折率、及び蛍光又は非蛍光の放出特性を実質的にリアルタイムでほぼ同時に決定する装置。 - 前記複数の検出器は粒子の弾性散乱特性を検出することを専用とする複数の検出器を含む請求項28に記載の装置。
- 前記複数の検出器は、粒子の弾性散乱特性を検出することを専用とする複数の検出器と、蛍光を検出することを専用とする少なくとも一つの検出器とを含む請求項28に記載の装置。
- 前記複数の連続波励起源は、レーザー、発光ダイオード及び別々の粒子励起波長範囲を生成する発光デバイスからなる群から選択される請求項28に記載の装置。
- 前記レーザーは約266nmから約300nmまで、約350nmから約430nmまで、約400nmから約430nmまで、及び約600nmから約1500nmまでからなる群から選択される粒子励起範囲を生成する請求項31に記載の装置。
- 前記粒子は生物学的な粒子である請求項28に記載の装置。
- 前記生物学的な粒子は蛍光物質又は発色団を含む請求項33に記載の装置。
- 前記蛍光物質は、アミノ酸、NADH、フラビン及び葉緑素からなる群から選択される請求項34に記載の装置。
- 前記粒子は非生物学的な粒子である請求項28に記載の装置。
- 少なくとも2つの検出器を用いて弾性散乱及び複素屈折率を測定し、且つ、少なくとも1つの検出器を用いて蛍光を測定する請求項28に記載の装置。
- 少なくとも2つの検出器を用いて弾性散乱及び複素屈折率をほぼ同時に測定する請求項28に記載の方法。
- 前記粒子は、7次元以上の特性空間に従って検査される請求項28に記載の装置。
- 前記連続波励起源は3つのレーザーを備える請求項28に記載の装置。
- 前記連続波励起源は2つのレーザーを備える請求項28に記載の装置。
- 前記連続波励起源は、約5ミクロンから約300ミクロンの線の厚さを有するように条件づけられたビームを生成する請求項28に記載の装置。
- 前記粒子は空中に浮遊している請求項28に記載の装置。
- 空気中に浮遊する単一の粒子をサンプルから検出し且つ分類するための装置であって、
連続波励起源であって、前記連続波励起源は別々の波長の光を放出し、光学視野領域内の前記サンプルの流れに見られる粒子を照明する前記連続波励起源と、
パルス波励起源であって、前記パルス波励起源は別々の波長の光を放出し、前記光学視野領域内のサンプルの流れに見られる粒子を照明するパルス波励起源と、
第2高調波及び第3高調波を発生するための少なくとも1つの非線形の結晶と、
前記光学視野領域からの光を受け取り、前記粒子の弾性散乱強度及び自己蛍光を検出し、複数の信号を生成する複数の検出器と、
各検出器と連通して各検出器からの信号を受け取って、前記検出器により検出された弾性散乱強度に基づいて弾性散乱特性及び複素屈折率を決定し、前記検出器により検出された自己蛍光に基づいて蛍光若しくは非蛍光の放出特性を決定する信号処理装置とを備え、
前記信号処理装置は、前記粒子の弾性散乱特性、複素屈折率、及び蛍光又は非蛍光の放出特性を実質的にリアルタイムでほぼ同時に決定する装置。 - 3つの検出器を用いて弾性散乱及び複素屈折率を測定し、且つ、少なくとも1つの検出器を用いて蛍光を測定する請求項44に記載の装置。
- レーザーは連続的な方式で動作して検出モード用のトリガー機構を提供する請求項44に記載の方法
- 前記各連続波励起源及びパルス波励起源は異なる励起波長を提供し、各波長は光学視野領域に直交する同一の軸に沿って光学的に整列されている請求項44に記載の装置。
- 前記各連続波励起源及びパルス波励起源は3つの異なる励起波長を提供し、2つの波長が粒子検出空間に直交する同一の軸に沿って光学的に整列され、3番目の波長が他の2つの波長から所定の距離で分離されている請求項44に記載の装置。
- 前記各連続波励起源及びパルス波励起源は3つの異なる励起波長を提供し、3つ全ての波長が互いから所定の距離で分離されている請求項44に記載の装置。
- 前記各連続波励起源及びパルス波励起源は2つの異なる励起波長を提供し、2つの波長の1つが粒子検出空間に直交する同一の軸に沿って光学的に整列され、2つの波長の1つが他の波長から所定の距離で分離されている請求項44に記載の装置。
- 前記各連続波励起源及びパルス波励起源は、約5ミクロンから約300ミクロンの線の厚さを有するように条件づけられたビームを生成する請求項44に記載の装置。
- さらに、約4πステラジアンの広角度収集の構成を有する蛍光検出用の検出器を備える請求項44に記載の装置。
- 請求項28に記載の装置を備える乗物。
- 請求項44に記載の装置を備える乗物。
- 請求項28に記載の装置を備える建物。
- 請求項44に記載の装置を備える建物。
- 請求項26に記載の装置を備える生物学的粒子及び非生物学的粒子を検出するためのシステム。
- 請求項41に記載の装置を備える生物学的粒子及び非生物学的粒子を検出するためのシステム。
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