JP5242183B2

JP5242183B2 - 移動する検体の光検出方法及びシステム

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Publication number: JP5242183B2
Application number: JP2008017990A
Authority: JP
Inventors: キーゼルペーター; シュミットオリヴァー; バスラーミハエル
Original assignee: パロアルトリサーチセンターインコーポレイテッド
Priority date: 2007-02-05
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2028-01-29
Also published as: US20080186504A1; JP2008191152A; EP1953528B1; US7554673B2; EP1953528A1

Description

本発明は一般に検体に関する情報を得る技術、例えば、検体情報を得るために光学キャビティから放射する光の情報を用いる技術などに関する。

非特許文献１に、癌診断に応用する生物フォトニックチップを用いる単一生細胞の屈折率（ＲＩ）測定を実行する技術が記載されている。リアン（Ｌｉａｎｇ）らは、金属被覆ガラススライドをソフトリソグラフィー技術を用いて成形されたＰＤＭＳスラブと接合することによって形成される生物フォトニックチップを記述している。ＲＩを測定するためにチップに埋め込まれた検体ユニットはレーザーダイオードを含み、金被覆ミラーの反対側の１つの面は外部レーザーキャビティを形成する。チップのマイクロレンズアレイはビーム品質を改善し、バッファ内の生細胞は界面動電力によって駆動され、マイクロ流体チャンネルに沿って検体領域内に供給される。細胞とバッファとの間のＲＩの差は実効キャビティ長さを変化させ、これによりレーザー発光の波長シフトが変化する。細胞の実効ＲＩは、波長およびパワーを監視することによって計算することができる。

リアン（Ｌｉａｎｇ）Ｘ．Ｊら著「癌診断に応用する生物フォトニックチップを用いる単一生細胞の屈折率測定」、第９回化学および生命科学のための小型システムの国際会議、２００５年、ｐ．４６４−４６６（Liang X. J. et al, "Refractive Index Measurement of Single Living Cell Using a Biophotonic Chip for Cancer Diagnosis Applications," 9th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences, 2005, pp. 464-466）

リアンらは、生細胞のＲＩのリアルタイムでの自動測定は低コストかつ高精度の病気診断を呈すると述べている。非特許文献１において、セル（細胞）のタイプと屈折率との表が以下のように示されている。

光学キャビティ出力光の情報を用いるための改善された技術を含む、検体情報を得るための改善された技術を有することが有利である。

本発明は、システム、方法、装置、およびデバイスを含む、さまざまな技術および例示的な実施形態を提供する。一般に、実施形態は、光学キャビティ内の検体が検知素子のアレイに対して移動している間における光学キャビティの出力光の感光を包含する。

光は「光源」によって提供され、この光源には、さまざまな種類のパルスレーザー、非パルスレーザー、レーザー構造、発光ダイオード（ＬＥＤ）、スーパールミネセンスＬＥＤ、共振キャビティＬＥＤ、広帯域光源などが含まれる。

定数ｃは真空中の光の速度を指す。光がｃ未満で伝播する場合、「光学距離」または「光学的厚さ」Ｄ（ε）＝ｄ／εである。ここで、ｄは長さ、定数ε^＊ｃは速度であり、ε≦１である。

「アレイ」は、例えば生体細胞を除く、「セル」または「素子」の配列であり、「セル」および「素子」は交換して使用できる。

「光センサーアレイ」または「感光アレイ」は素子のアレイであり、これの少なくともいくつかは光センサーを含み、「光センサーアレイ」はIＣに限定されないが、光センサーを含む他のアレイに適用できる。

「検体アレイ相対運動構成要素」は検体およびアレイを互いに対して移動させるように動作する。

図１のシステム１０は、検体／アレイ相対運動構成要素１２、感光構成要素１４、および情報取得構成要素１６を含む。例２０および２２は２つの方法を示し、そこでは構成要素１２が光学キャビティ内の検体と感光アレイとの間に相対運動を生じることもあり得る。

用語「光学キャビティ」は、光反射構成要素によって少なくとも部分的に界接される光透過領域を指し、これにより光透過領域内の光の測定できる部分は領域を横切って何度も反射される。

光学キャビティは「モード」を有し、各モードはそれぞれの出力光エネルギーサブレンジに対応し、キャビティが透過性である場合は、その透過出力光のモードは「透過モード」であり、その反射出力光のモードは「反射モード」である。

実施にあたり、光学キャビティからの出力光を用いて検体を並行して分析する際に問題がある。大きくて高価な装置なしに光学特性に関する高分解能の情報を急速に得ることは困難である。検体を並行して分析する場合に、高スペクトル分解能および高空間分解能の両方とも同時に達成することは厳しい。さまざまな種類の雑音のせいで、正確な情報を出力光に含むことは困難である。１つの光学特性に関する情報を含むための技術は通常他の光学特性に適合せず、このため異なる技術を使用しなければならない。

検体が光学キャビティの光透過性領域の全部または一部にある場合に、検体は光学キャビティ「内に存在する」。光学キャビティの出力光が、検体の光学特性に起因して、検体が存在する場合と検体が無い場合ではどこか異なるときは、光学キャビティは「検体の影響を受けた出力光」を供給する。
各透過または反射モードは、キャビティ（または各モード）からの出力光強度を、例えば光子エネルギーまたは位置などの関数として表わす「強度関数」を有することができる。強度関数を変更することによって情報を出力光に含むことができる。

出力光がアレイに入射する位置の変化を起こす、検体およびのアレイの１つまたは両方の位置に変化がある場合に、「相対運動」は光学キャビティ内の検体とアレイとの間に起こる。検体の出力光が局部的強度差に基づいて識別可能である場合は、差はアレイを横切る一連の位置をなぞることが可能であり、この一連の位置において差は異なるセルによって検体・アレイ相対運動の結果として検知される。

検体の出力光がキャビティから出射する位置が変化するように検体およびキャビティの１つまたは両方の位置に変化がある場合に、「相対運動」は光学キャビティ内の検体とキャビティとの間に起こる。検体・アレイ相対運動は検体・キャビティ相対運動が有っても無くても起こり得る。

例２０では、「Ａ」および「Ｂ」と標記された検体は第１位置３０および３２ならびに第２位置３４および３６を有し、位置の変化は光学キャビティ４０および感光アレイ４２の両方に対するものである。位置３０からの検体Ａの出力光は矢印５０によって示すようにアレイ４２に入射するのに対して、位置３４からのそれは矢印５２によって示される。検体Ｂの出力光は矢印５４によって示される位置から矢印５６によって示される位置へと変化する。

例２２では、「Ｃ」および「Ｄ」と標記された検体は光学キャビティ６０内で別個の位置にあるが、光学キャビティ６０は、検体ＣおよびＤによる位置の変化なしに矢印６２によって示されるように位置を変化させる。検体Ｃの出力光は矢印７０によって示されるように、次に矢印７２によって示されるようにアレイ６４の第１位置に入射する。検体Ｄの出力光は矢印７４によって示される位置から矢印７６によって示される位置へ変化する。

相対運動は、例えば、機械的走査技術、流体の流れ、バイオチップ・アレイ相対運動、あるいは他の機械的、光学的、および機械的・光学的混合走査または相対運動技術によって、流体技術を用いて、または用いずに、発生させることができる。

用語「経路」は、光学キャビティの出射面においてであろうと、感光表面に入射しようと、または別の面においてであろうと、ほぼ連続する一連の検体または検体の出力光を指す。

構成要素１２は出力光を光学キャビティから供給し、光学キャビティはモードを有し、光子エネルギーサブレンジ内で各モードで出力光を供給する。各検体がアレイに関連して経路をたどり、キャビティの出力光に局部的変化を引き起こすので、出力光は、検体の光学特徴および相対運動の両方に依存する位置／時間とともに変化する強度関数を有する。強度が位置および時間の両方の関数として変化する場合は、強度関数は「位置／時間とともに変化する」。モードの強度関数の変化は、検体の光学特徴および相対運動の両方に依存して、位置および時間の関数として起こり得る。

例えば光子エネルギーまたは位置などの強度関数は、多種多様の形状および特徴を有することができる。「ピーク」は最大値を有し、この最大値から関数は下方に急勾配で傾斜する。ピークは、ピークの最高値における「中心値」、または強度・エネルギー関数の「中心エネルギー」、ピークの最高値における「最大強度」、最大強度およびすぐ近くの最小値の大きさに関連する「コントラスト」、および最高値とすぐ近くの最小値との間の強度における、例えば半値全幅（ＦＷＨＭ）などの「中間強度幅」を含む、さまざまな特徴を有する。

構成要素１４は出力光を検体の経路に沿って感光し、アレイ内の素子を感光する。経路に沿った位置において、感光はモードのエネルギーサブレンジ内で実行され、検知が位置／時間とともに変化する強度関数に依存して起こる。

構成要素１６は検知結果を用いて、検体に関する情報を得る。検体情報はシステム１０内で使用され得るか、あるいは組み合されるか、または格納されるか、または１つの構成要素または外部の構成要素に提供され得る。

キャビティからの出力光は、さまざまな方法で検体によって符号化されて、感光アレイに対して移動している検体の光学特性に関する情報を提供することができる。

「均質光学キャビティ」は、その反射面の間の光学距離Ｄがほぼ一定である光透過領域を有する。均質光学キャビティは、レーザーキャビティ、または例えばファブリーベローの干渉計などの透過キャビティのような、放射キャビティとして出射面で出力光を供給することができる。

キャビティのスペクトルにおいて、強度・エネルギーピークの最高値（および反射帯間の相補的最小値）は光エネルギーの関数として間隔を置いて配置され、隣接するピークの中心エネルギー間の差は「自由スペクトル領域」または「ＦＳＲ」と称される。

各ピークの波長λは、λ（ｋ）＝２ｎＤ／ｋであり、ここでｎはキャビティ屈折率であり、ｋはノンゼロ整数である。キャビティ屈折率が変化する場合は、λ（ｋ）もまた変化し、ピークの中心エネルギーの変化は屈折率変化に関する情報を提供する。吸収・強度の変化に依存するピークの強度は吸収変化に関する情報を提供する。

「不均質光学キャビティ」は、均質光学キャビティの上の定義に適合せず、例えば単調に、直線的に、または別の方法で変化する、横方向に変化する反射面間の光学距離を有することがある。直線的に変化する光学距離または厚さの場合は、キャビティは直線的に変化する光学フィルタ（ＬＶＦ）として動作することができる。

不均質光学キャビティが均質光学キャビティとして局部的に動作することができるので、透過モードに適用できるパラメータは不均質光学キャビティからの強度・エネルギーピークに有用である。

光の光子エネルギーが横方向位置の関数として変化する横方向に変化するエネルギー分布は、例えば、横方向に変化する光学厚さを有する不均質キャビティを用いて、そして均質キャビティを用いて、点光源からの傾斜した照射で生成することができる。

ファブリーベローのキャビティの強度・位置グラフもまたピークを有することができる。透過モードは十分に隔離されて、隣接モード間の干渉を防止することができる。干渉を回避するために、キャビティ厚さを十分に小さくすることが可能であり、１つの出力モードだけがある範囲にわたって起こり得る。

入力光および反射光をキャビティから隔離するために、ビームスプリッタを使用することができるか、または入力光を反射光が隔離されるのに十分な垂線からの角度で入射することができる。

図２のシステム２００は光学キャビティ構造２０２を含み、この中で少なくとも１つのキャビティ、例えばキャビティ２０４は検体を収容することができる。キャビティ２０４内の検体の存在は構造２０２によって供給される出力光に影響を及ぼし、検体の影響を受けた出力光、すなわち矢印２０６によって示される光は検出器２１０内で感光され得る。検出器２１０は、光の横方向変化が例えばＬＶＦを通過後に検出される感光表面を有する感光構成要素を含むとよい。検出器２１０からの検知結果はシステム２００内の他の構成要素に、または矢印２１２によって表わされるように外部構成要素に供給されることができる。

検出器２１０は感光ＩＣまたは個別フォトダイオードであり得る。

キャビティ２０４は均質または不均質光学キャビティであり得る。図２は矢印２２２によって示すように照明する光源２２０を示す。矢印２０６によって示される検体の影響を受けた出力光は透過光および／または反射光を含むこともあり得る。

図３はシステム２００の電気的構成要素を示し、中央処理装置（ＣＰＵ）２４０はバス２４２を経由して構成要素に接続される。

構成要素入力／出力（Ｉ／О）２４４、メモリ２４６、集積回路入力／出力（ＩＣＩ／О）２４８、および外部Ｉ／О２４９はバス２４２に接続され、このバスはまたシステム２００の外側の構成要素に接続することができる。

Ｉ／О２４４は、例えば照明制御器２５０、キャビティ制御器２５２、および検体制御器２５４と通信する。Ｉ／О２４４はまたユーザーインタフェース、例えばモニターおよびキーボードに接続されこともあり得る。制御器２５０は光源２２０および制御回路を含むことが可能であり、制御器２５２は、キャビティ２０４、他のキャビティ、および接続回路を制御するために、電極または他の構成要素を含むことが可能であり、制御器２５４は、検体を移送するか、あるいは検体とキャビティとの間に相対運動を生じる流体デバイスまたは他の構成要素と、接続回路とを含むことができる。

Ｉ／О２４８はＩＣ、例えば、感光アレイ２６６付きのＩＣ（ｍ）２６４を含む、ＩＣ（０）２６０〜ＩＣ（Ｍ−１）２６２のシリーズと通信する。

メモリ２４６はプログラムメモリ２７０およびデータメモリ２７２を含む。プログラムメモリ２７０は検体情報ルーチン２７４および追加ルーチンを格納することができる。データメモリ２７２は較正データ２７６および追加データを格納することができる。

ルーチン２７４は、検体がキャビティ２０４内に存在するように、信号を制御器２５２および２５４に提供することできる。ＣＰＵ２４０は信号を、キャビティ２０４が検体の影響を受けた出力光を提供するように制御器２５０に、そしてＩＣ２６０〜２６２の各々に提供して、検知結果を得ることができる。代わりに、ＣＰＵ２４０は信号をＰＳＤに提供して、例えば出力電流を差動増幅器に接続することもあり得る。

図４はルーチン２７４の例を示し、このルーチンはさまざまな情報取得動作およびさまざまなタイプの検体・アレイ相対運動のせいで有用であり、検体を収容し、かつ経路に沿ってアレイを通過している、間隔を置いて配置された多数の物体、経路に沿ってアレイを通過して流れる少量のような、次々と来る検体、検体を収容し、かつアレイを通過して並行して走査されるか、または動かされる、間隔を置いて配置されたウエルなどを含む。

物体の例は、液滴、泡、少量の流体、単一分子、凝集分子、分子クラスタ、生細胞、ウイルス、バクテリア、タンパク質、ＤＮＡ、微小粒子、ナノ粒子、および乳剤を含む。液滴または少量の流体は、原子、分子、あるいは屈折率、吸収、または光学特性に影響を及ぼす他の粒子を含むことがある。

図４で、一連の読出し動作を実行し、次に読出し動作後に、および／または一連の読出し動作後に情報を組み合わせ、提供する。

ボックス３００で、検知の前の読出しを実行する。検知読出しを後で実行するための情報もまた、相対運動の速度または他のパラメータを示す信号によって、構成要素１０から得ることもあり得る。

ボックス３００からの情報を用いて、ボックス３０２で、各物体に関する情報を取得し、適切な検知期間を決定する。ＣＰＵ２４０は、物体が存在しているかどうか、そして各物体の位置および速度を決定することもあり得る。次にＣＰＵ２４０は、物体がアレイ内の各セルを通り越すのに必要な時間よりも短い積分時間を提供する適切な検知期間を決定する。各物体は固有の検知期間を有することができる。

検体サンプルがバイオチップのウエルにある場合は、各サンプルの速度に関する個別情報は必要ではないだろう。

ボックス３０２で、構成要素Ｉ／О２４４を通じて信号を提供して、検体・アレイ相対運動を調整すること、例えば、走査速度または流体速度、照明または刺激、あるいは光学距離、温度、または別のパラメータなどを調整することによってキャビティ特性を調整することができる。信号は制御器２５０、２５２、および２５４に伝わることもあり得る。

ボックス３０４で、検知読出しを実行して、キャビティが検体によって符号化された出力光を供給するようにＩ／О２４４を通じて信号を提供し、光子が検知期間中にボックス３０２から累積的に感光されるようにＩ／О２４８を通じて信号を提供する。ボックス３０４で、信号をＩＣ上の周辺回路に提供して、基準値に基づいてアナログ量を調整する。ボックス３０４で、遂次および／または並列読出しのためにＣＣＤまたはＣＭＯＳ技術を使用できる。

検知結果は、キャビティの位置／時間によって変化する強度関数における位置／時間の変化に関する情報を含むことができる。検知結果は、各検体の光学特性に依存するだけでなく、検体・アレイ相対運動にも依存する。ボックス３０６で、例えば感光量をデジタル量に変換した後に、相対運動に基づいて検体を追跡することによって各検体の出力光に対する量を得るために、感光量を使用することができる。

ボックス３０６で、検体の量は格納される前にデジタル処理で調整することができる。セルによって感光された量は、基準量に基づいて、かつ必要に応じて検知期間の差または他の要因によって調整することができる。デジタルおよびアナログ調整は基準セル技術を用いることができる。しかしながら、基準セルに基づく調整はキャビティ２０４内の吸収の変化に関する所望のデータを除去することがある。

ボックス３０６で、またはその後で、データ操作または調整は、「キャビティだけの吸収データ」、すなわちキャビティ２０４内の吸収に関する情報が保存されるが、外部特徴に関する情報が減らされる値または他のデータを得ることができる。吸収の情報を符号化することによって、キャビティ２０４内の吸収係数以外の雑音様の影響、例えば外部摂動、外乱、または不均質を除去できるので、より高い信号対雑音比、および吸収変化に選択的に敏感である出力光からの情報の回復が可能になる。

ボックス３０４および３０６で、各物体の位置および速度が前に計算された１つのデータ構造を使用して、同じ物体およびそれを収容する検体による影響を識別することができる。どんな場合でも、各検体のデータ構造は、各光学キャビティモードに対する情報の識別と、識別されたモードへの検体による影響を含むことができる。読出しデータ構造は各検体に関するすべての調整された量情報を保留することができる。

ボックス３０６で、読出しデータ構造が同じ検体に関する追加情報を得るたびに、それを更新することができる。ボックス３００、３０２、３０４、および３０６で、各ＩＣについて別個に、かつ繰り返して実行することができる。各検体が正しく識別され、検体・アレイ相対運動を通して追跡することができる場合は、読出しデータ構造はすべてのＩＣからのすべての情報を保留することができる。実行の間に、各物体による影響は少数のセルをその経路に沿って動かすことがあり、検体を混乱を避けるために十分に隔離することができる。検体を収容する各物体の直径は数μｍであり、各セルは経路に沿って１０〜２０μｍの長さを有し、そして物体は２つまたは３つのセル長さずつ隔たっているとよい。いろいろなサイズのより大きい物体またはセルの場合は、物体間の間隔を調整できる。

代わりに物体はもっと接近することもあり得る。物体内の検体がキャビティの出力光に重複して影響を与えたとしても、アルゴリズムはそれらの影響を分離するかもしれない。同様に、物体が非常に接近しているが、いろいろなセルに沿って位置決めされる場合は、物体の経路と検出器２１０との間の光学構造は、いろいろな物体内の検体によって影響を受ける光子がいろいろなセルに達して、次々と来る物体内の検体の測定を可能にすることを確実にすることもあり得る。次々と流れて来る、識別できる物体無しの検体の場合は、キャビティ２０４からの検体によって影響を受けた出力光は、流れの各位置における分子の濃度の光学特性によって決定されるだろうし、例えば、物体ごとに、流れを想定した少量に分割して、例えば変化する流体成分に因って経時変化する出力光を連続して監視することを可能にする。

ボックス３００、３０２、３０４、および３０６が繰り返すにつれて、特に各点がアレイ上に位置を有する場合に、より多くの情報が得られる。検体がアレイ全体を通過すると、それに関する情報は格納された部分から再構成することができる。

ボックス３１０で、検体情報を提供して、例えば各検体について検知された量を組み合わせ、提供して、例えば吸収スペクトル、検体屈折率の値、または別のデータ構造を提供することができる。

図５のデバイス３５０において、入射ガラス３５２および出射ガラスはほぼ同じサイズおよび形状を有し、内側を向く表面は、光を光透過性領域に反射するコーティングまたは他の光を反射する構造を有する。スペーサ３５４はそれらを隔離し、光透過性領域はまた、取入口３５６と吐出口３５８との間にダクトまたはチャンネルに界接する流体壁部または構造を収容することがあり、検体または検体を搬送する流体は取入口３５６から入り、ダクトまたはチャンネルに沿って搬送され、吐出口３５８から出ることができる。

ガラス３５２の上方または上にある光源構成要素３６０は光源を含むことができる。感光アレイ３６２は出射ガラスの下側または下にあり、検体の経路に沿って定置される。キャビティが照明に応答して、アレイ３６２によって感光され得る、検体によって影響を受けた出力光を発するように、構成要素３６０、アレイ３６２、およびキャビティは特性を有する。

図５の線６−６に沿った図６は、矢印３８０によって表わされる光を供給する構成要素３６０を示し、この光はチャンネル３８４に入る前にガラス３５２および光反射構造３８２を通過する。チャンネル３８４内で、矢印３９０によって示すように、液体、ガス、またはエアロゾルのような移動する流体が物体３９２を搬送して、検体・アレイ相対運動を生じる。物体３９２の光学特性は構造３８２と光反射構造３９４との間で反射される光に影響を及ぼすことができる。検体によって影響を受けた出力光は、アレイ３６２によって感光される前に、構造３９４、出射ガラス３９６、および透過構造３９８を通って出射する。光学特性の種類には、散乱および反射を含む、識別できるものと関連する任意のエネルギー移行または損失機構が含まれる。

物体３９２は、流体または他の適切な物質によって搬送され得る、かつ検体を含む、粒子、液滴、少量の流体であり得る。

構造３９８は、横方向に変化するエネルギー出力関数を有するＬＶＦまたは別の透過構造であり、これにより入射光は、入射光の光子エネルギーが横方向位置の関数として変化する、横方向に変化するエネルギー分布を有することができる。構造３９８は、チャンネル３８４に沿ったさまざまな位置におけるさまざまなサブレンジで、光子エネルギーの狭いサブレンジの光だけを、チャンネル３８４に沿った各位置で、透過させることによって、この分布をアレイ３６２に施すことができる。各位置について、位置のサブレンジが、キャビティが出力光を出しているサブレンジを含むか、またはそれと重複する場合に限り、アレイ３６２のセルのセットは光を受け入れる。

アレイ３６２は適切な画素またはセル密度を有する感光表面を有し、構造３９８は感光表面を覆うコーティング、例えばＬＶＦであることもあり得る。

アレイ３６２はＣＭＯＳまたはＣＣＤ読出しと同様に読み出され、５〜５０μｍ以下のセル寸法を有することもあり得る。アレイ３６２は、流れ方向に平行なセルの１次元の列であるか、または経路に沿った各位置に流れ方向に垂直なセルの列を有し、列のすべてのセルは同じエネルギーサブレンジを感光し、各列からの検知結果は、所与のモードについて平均するか、あるいは組み合わせ、そして改善するために使用される２次元アレイであることもあり得る。

構造３８２および３９４は平行な鏡として動作し、チャンネル３８４はそれらの間の光透過領域である。キャビティはファブリーベローの干渉計として動作することが可能であり、透過特性は鏡と、鏡の間の領域とによって決定される。鏡は透過ピークのＦＷＨＭに影響を及ぼし、それらの反射率は阻止帯域品質に、すなわちどのくらい透過モード外で透過されるかに影響を及ぼす。屈折率および構造３８２と３９４との間の距離は、透過されるエネルギーに影響を及ぼすか、またはそれを決定する。

構造３８２および３９４はそれぞれ、交互誘電体層か、またはガラス３５２および３９６上に堆積された金属を備える層状構造であり得る。代わりに、光が出入りするチャンネル４３４の壁部は内側に向く反射面を備える他の光透過構成要素であることもあり得る。

光源３６０は源からの平行ビームでキャビティを均質的に照明し、光学構成要素はアレイ３６２のすべてを照明するためにビームを広げることができる。代わりに源３６０は光源のアレイを含むか、またはそれによって置き換えられて、広げる必要性を減らすか、または無くすこともあり得る。単一の広帯域光源は、各々がそれぞれの波長で発光する、レーザーダイオードまたは狭帯域発光ＬＥＤ（例えば共振キャビティＬＥＤ）のアレイによって置き換えられることもあり得る。構造３９８のさまざまな位置がさまざまなサブレンジを透過するので、各レーザーダイオードは、構造３９８がその発光波長を透過する位置を照明するように定置されるか、または向けられることもあり得る。

物体３９２が存在せず、チャンネル３８４内の流体が均質である場合は、デバイス３５０は、再び検体・アレイ相対運動で、均質キャビティとして動作することができる。出力光は適切なキャビティの寸法および屈折率を有する個別透過モードを含むことができる。物体３９２の存在はキャビティの屈折率および吸収を変化させることが可能であり、物体３９２の吸収スペクトルは強度の大きさおよび各透過モードのＦＷＨＭ、そしてコントラストにも影響を及ぼすことができる。

アレイ３６２は、中心エネルギー、強度の大きさ、コントラスト、および各モードのＦＷＨＭの変化を示す検知結果を取得し、物体３９２に関する情報と、キャビティの屈折率および吸収に及ぼすその影響とを提供することができる。出力光に符号化された情報の表示は、例えば電気信号、メモリデバイスによって格納されたデータ、表示情報などによって得ることができる。強度およびＦＷＨＭ、コントラスト、またはモードのその他の測定できる特徴を示す検知結果は、モードの中心波長のようなエネルギーに対する吸収値を得るために使用することが可能であり、中心エネルギーシフトを示す検知結果は、物体３９２が存在する場合のキャビティの屈折率を得るために使用することができる。

代わりに情報はファブリーベロー反射モードで符号化することができる。吸収スペクトルおよび屈折率分散に関する情報を、例えば読出し感度を改善するために得ることもあり得る。検体は充満するか、あるいは、検体で、対称のキャビティを近似する、わずかに非対称のファブリーベローキャビティ内に定置されることがあり、これは、幅ｗおよび吸収αについて、次式のように、第２鏡の実効反射率Ｒｅｆｆ（２）が第１鏡の反射率Ｒ（１）にほぼ等しい場合に成り立つ。

〔数１〕
Ｒｅｆｆ（２）＝Ｒ（２）^*ｅｘｐ（−２αｗ）＝Ｒ（１）

物体３９２はチャンネル３８４を通って流れる液体によって搬送される生体細胞であることもあり、デバイス３５０は一連のかかる細胞に関する情報を符号化し、符号化された情報を示す検知結果を得ることもあり得る。ＣＰＵ２４０は、適切な使用のために、例えば細胞の種類を識別するために検知結果から情報を得ることもあり得る。屈折率に関する情報を符号化し、取得する際に、情報は細胞からばかりでなく、それを搬送し、かつその周りのチャンネル３８４を充満する流体または他の媒体からも生じる。測定される屈折率は流体と細胞の組み合わせである。細胞のサイズが知られている場合は、実際の屈折率は測定される屈折率から決定されることもあり得る。

図７は、屈折率の変化が１．０μｍの波長の近くの透過ピークの対を移す透過スペクトルを示す。各対の左側ピークは１．３０の屈折率で得られ、右側ピークは１．３１の屈折率で得られ、両方とも１０μｍのキャビティ幅で得られた。０．０１の屈折率変化から生じるシフトΔλは約８ｎｍであるのに対して、ＦＳＲは約３７ｎｍであり、反射方向と平行な入射光に対する式と整合性がある。
〔数２〕
ＦＳＲ＝λ（ｋ）−λ（ｋ＋１）＝２ｎｗ／ｋ（ｋ＋１）^k→∞≒（λ（ｋ））²／２ｎｗ
および
〔数３〕
Δλ（ｋ）＝２Δｎｗ／ｋ

第１式は、ｗが増大するにつれて、ＦＳＲはより小さくなり、透過ピークはより接近し、ｎのわずかな増大がＦＳＲのわずかな増大を引き起こすことを示している。

デバイス設計に影響を及ぼす制約事項は、所望の吸収または相互作用長、検体の所望の量、吸収スペクトルの所要のエネルギー範囲および分解能、構造３９８およびアレイ３６２を含む検出器の波長分解能など含む。キャビティ幅、鏡の反射率、アレイのサイズ、構造３９８の特性、および、やっとのことで、キャビティ吸収を含むパラメータを調整することができる。

デバイス３５０はまた、チャンネル３８４内の液体、ガス、またはエアロゾルのような均質検体に関する情報を符号化することができる。アレイ３６２からの検知結果の単一読出しは、均質検体の透過スペクトルに関する情報を提供することができる。検体がデバイス３５０を通る通過時間に比べて長い時間スケールにわたって変化する場合は、さまざまな時間における検知結果は透過スペクトルの長期間にわたる変化を含むことができる。正確な測定は所与の読出し中のほぼ均質な検体についてだけ得ることができる。

図８のグラフは、７５μｍのキャビティ幅ｗおよび９５％の鏡反射率の場合に検体が透過スペクトルに与える影響を示す。検体がない場合、各透過モードは、上のグラフのように、１．０の正規化強度の大きさで透過する。

検体（この場合、グルコース）がある場合、ほとんどすべてのモードの透過は吸収に因って減少し、各々の結果として生じるピークは下のグラフの曲線４１０上にある。曲線４１０は、個別サンプリングポイントの円４１２とともに、検体の吸収スペクトルを示すことができる。所望の分解能を測定するために、キャビティ幅ｗおよび他のパラメータは十分なサンプリングポイントを得るように選ばれなければならない。

図８は、増大するグルコース吸収が、大きく改良された相互作用長のせいで、モード強度を劇的に減少させることを示唆している。光は透過される前に前後に多数回跳ね返る。増大する検体吸収はまたモードの広がりを引き起こす。吸収が大きくなるほど、モードの強度およびコントラストは小さくなり、モードのＦＷＨＭは大きくなり、下のグラフはＦＷＨＭのかかる変化を示唆している。

図６に矢印３９０によって示すように、物体３９２は比較的一定の速度で経路に沿って移動することができる。キャビティ透過モードに与えるその影響はまた経路をたどって、検知結果と物体位置との間の相互関係を考慮する。アレイ３６２の一連のセルは、物体３９２に関する情報を含む検知結果を得る。

吸光光度法は、物体３９２がチャンネル３８４を通って移動するときの検知結果を用いて実行されて、生体細胞のサイズおよび流速に基づいて各透過モードについての物体３９２の実際の吸収値を取得し、取得した値を用いて吸収スペクトルを構成することもあり得る。物体運動は検出の改善を可能にし、また処理能力を損なわずの大きい積分時間を可能にして、高感度の吸光光度法を可能にする。

図９〜図１０のデバイス４４０は、壁部部４６０によって界接され、かつ矢印４６２によって示す流れ方向を有するチャンネル４５０、４５２、４５４、４５６、および４５８を有して、検体・アレイ相対運動を与える。２次元感光アレイ４７０はすべてのチャンネルについて検知結果を得ることができる。円４７２のような陰付きの円によって表わされる生体細胞または他の物体は、流速に基づいてそれらの検知結果に関連付けることができる。

図９の線１０−１０に沿った図１０において、光源４８０はチャンネル４５０〜４５８を照明する。入射ガラス４８２はその内側に向く面に形成される入射光反射構成要素４８４を有することもあり、出射ガラス４９４（または鏡を担持できる別の基板）はその内側に向く面に形成される出射光反射構成要素４９２を有することもあり得る。透過構造４９０はアレイ４７０上に形成されることもあり得る。

構造４９０は、ｘ方向に傾斜するが、ｙ方向に均質である層状構造またはＬＶＦであり、アレイ４７０はすべてのチャンネルにおいて同じエネルギーサブレンジに対して敏感であることもあり得る。屈折率の同じ変化に関する情報および吸収情報はすべてのチャンネルから得られ、チャンネル内の平行な位置は同じサブレンジに関する情報を提供することもあり得る。サブレンジが各チャンネルに沿って変化するので、多数のさまざまなサブレンジまたはスペクトル全体についての情報を得ることができる。すべてのチャンネルは同一であることが可能であり、物体または検体はチャンネルと無関係に同じように特徴づけられる。

代わりに構造４９０は、ｙ方向に傾斜するが、ｘ方向に均質であるＬＶＦであることもあり得る。ある位置においてチャンネルを横切る一列になった２つ以上のセルのセットがさまざまなサブレンジを受け入れ、これによりセット内の細胞間の強度比は、生体細胞または他の物体が通り過ぎるとき変化する。物体の屈折率変化を時間の関数として記録することが可能であり、あるいは複数の測定またはより長い積分時間（均質検体の場合）は感度を増大させることができる。平行なチャンネルでは、さまざまなモードが屈折率を測定するために使用されるだろう。

代わりに構造４９０は両方向に勾配をつけられて、さまざまなサブレンジに関する情報を得ることを可能にすることもあり得る。

光学特性は、同じ光学キャビティから得られる基準値と比較することによって、例えば既知の基準液または他の流体を用いて測定されることもあり得る。チャンネル４５２および４５６のような代替チャンネルは、空いているか、または既知の均質基準流体だけを収容している場合は、基準チャンネルとしての機能を果たして、例えば、測定される検体値を測定された基準値と比較することによって、そのチャンネルにおける吸収スペクトルおよび屈折率分散のより正確な評価を可能にすることもあり、グルコース濃度を検出するために、基準媒体は既知のグルコース濃度を有することもあり得る。基準媒体および検体が同様に動いている場合は、これはまた外的影響（温度、圧力など）に対する補償を可能にする。

図１１に示す動作で、デバイス３５０またはデバイス４４０に似たデバイスを製作することができる。

ボックス５２０で、入射および出射部分光学キャビティ構造を製作する。これは、構造３８２をガラス３５２上に、そしてまた構造３９４をガラス３９６上に、または構成要素４８４をガラス４８２上に、そして構造４９０および構成要素４９２をアレイ４７０上に製作するステップを含むことができる。これはまた、スペーサ３５４および壁部４６０のような構造を含む、１つまたは両方の光反射構造の上にＳＵ―８またはポリジメチルシロキサンのパターン層を製作するステップも含むことができる。例えば、ポリエチレングリコールを浸漬被覆するか、あるいはパリレーンＣまたは蒸着テトラグリムのコーティングを施すことによって、非粘着性コーティングを内面に施すことができる。

ボックス５２２で、検体を定置する流体構成要素を取り付けて部分構造を取り付ける。ボックス５２２で、部分構造を接合して、それらを堅く取り付けることができる。取り付けられた流体構成要素は、コネクタ、管類、ポンプ、センサーなどを含むことが可能であり、流体構成要素の組み合わせはキャビティ内の検体の位置を決め、制御することが可能でなければならない。ボックス５２２で、ワイヤーまたは他の適切な回路をアレイに取り付けることができる。

ボックス５２４で、その他の構成要素を取り付けて、デバイス、例えば構成要素３６０、源４８０、または感光アレイおよび透過構造を含む検出器などを完成させる。ボックス５２４で、他の外部の電気的、光学、または流体の接続部を含むことが可能であり、あるいはかかる接続部は後で作られることもあり得る。

ボックス５２６で、後で適切なときに較正を実行し、これは、例えば、ボックス５２０、５２２、および５２４で、またはボックス５２４の後に、そして較正の前に作られる回路への適切な接続部を必要とする。較正は検体情報を得るのに用いるデータを得ることが可能であり、このデータはデータ２７６の一部としてメモリ２４６に格納されるか、ルーチン２７４に組み込まれるか、または別の形で格納され得る。

ワイヤーまたは他の適切な回路は、信号をマイクロプロセッサまたは入力／出力（Ｉ／О）デバイスへ、あるいはマイクロプロセッサまたは入力／出力（Ｉ／О）デバイスからポンプおよび他の流体構成要素へ、あるいは感光アレイからマイクロプロセッサまたはＩ／Оデバイスへ供給するために取り付けられることができる。接続部は電力を供給するために作ることができる。

ボックス５２０、５２２、および５２４で、構成要素を所望のシーケンスで取り付けるために、追加動作はＩＣ、ゲート、および他の回路の間の接続部を整列させるか、または取り付け、あるいはこれの一部はボックス５２０、５２２、５２４、および５２６の各々にあることもあり得る。

図１２の感光アレイ５５０は、各々が検体または別の流体、例えば基準流体などを収容できるウエル（各ウエルは円５５２のような陰付き円によって表わされる）のアレイとともにバイオチップに対して移動する。アレイ５５０とバイオチップとの間の相対運動は矢印５５４によって示され、検体・アレイ相対運動を呈する。バイオチップを２つの鏡の間にはさむことが可能であり、各ウエルは鏡の間のキャビティ内にあるので、完全に平行な照明および感知を可能にする。バイオチップが矢印５５４によるｘ方向に動かされ、アレイ５５０の上の透過構造がｘ方向に傾斜するがｙ方向に均質であるＬＶＦである場合は、各ウエルはアレイを横切って経路に沿って通過し、このアレイに沿ってスペクトルの各サブレンジについての検知結果が得られて、各ウエルの内容の段階的なスペクトルの特性化を可能にする。ウエルは相対速度に基づいてそれらの検知結果と関連付けることができる。検知結果のデコンボリューションを各ウエルの吸収スペクトルおよび屈折率分散について得ることができる。

図１３の機構６００は、構造に接続されないけれどもレーザーキャビティとして動作することもあり得る構成要素を含む。レーザーミラー６０２および６０４は反射面を備え、利得媒体６０６はレーザー増幅を呈する。ダクト６１０は経路を表わし、この経路に沿って物体を搬送することが可能であり、物体６１２、６１４、および６１６は矢印６１８によって示す方向に搬送され、物体６１２、６１４、および６１６は、少量の流体、生体細胞、あるいはその他の種類の粒子または物体であることもあり得る。

矢印６２０によって示す放射光は検体の光学特性に関する情報を含む。広がり後に、場合により、検体の影響を受けた出力光は、ＬＶＦであり得る透過構造６２２を通して透過され、感光アレイ６２４によって感光される。キャビティの屈折率の変化がレーザー波長のシフトを引き起こすので、機構６００は、物体６１２、６１４、および６１６の屈折率に関する情報を得ることができる。

機構６００は外部キャビティ・レーザー・ダイオードを含むことができる。構造６２２およびアレイ６２４付きの検出器は、屈折率の変化によって生じる波長シフトを非常に正確にかつ急速に感知することができる、安価でコンパクトな構造であり得る。吸収のような、検体によって引き起こされるキャビティ損失を得るために、強度を監視することができる。

図１４のデバイス６５０は、検体・アレイ相対運動中に、屈折率および吸収のような、検体の光学特性に関する情報を得ることができる。光反射構造６５２および６５４は、検体で充満し得る領域６５６の両側に反射面を備える。矢印６５８によって示す入力光は構造６５２を通って受け入れられ、光学キャビティの動作は光を感光構成要素６６０へ伝えることができる。領域６５６における検体の屈折率ならびに構造６５２および６５４の位置決めは光透過の位置を決定し、矢印６６２による照明は透過される特定の波長だけを生じることができる。

図１５は、唯一の狭い波長帯で照明されている感光構成要素６６０上の光パターンを示す。光スポット６６４は、光が位置、遷移Ｘで透過されることを示す。検体屈折率が変化する場合は、光スポット６６４はＸｍｉｎか、あるいはＸｍａｘの方へ移動するだろう。検体吸収率が変化する場合は、出力光の強度関数の強度およびＦＷＨＭに変化を生じて、光スポット６６４のサイズおよび強度は変化するだろう。

光学キャビティ構造は検体を収容する不均質光学キャビティを含むこともあり得る。デバイス６５０は、さまざまな角度の入射光を供給することによって、横方向に変化する出力エネルギー分布を呈するように動作する、検体を収容する均質光学キャビティを有することもあり得る。

図１６のデバイス６８０において、検体は移動して、検体・アレイ相対運動を呈し、光反射構造６８２および６８４は、それらの間の領域とともに、矢印６８６のように照明される場合に、光学キャビティとして動作することができる。

構造６８２および６８４はそれらの内面に互いに向き合う電極６９０を有し、エラストマー材料のような、弾性的に変形可能なスペーサ６９２および６９４がこれらの電極の間にある。電極６９０への信号は、構造６８２と６８４との間の距離に変化を生じて、角度６９６によって示唆されるように、それらの間の領域の形状を変化させる。入力光子エネルギーがデバイス６８０の透過モードと同じである場合には、光は感光構成要素６９８に透過され、この感光構成要素は検知結果を得る。検体が構造６８２と６８４との間の領域内にある場合は、キャビティの動作は検体の影響を受けた出力光を供給することができる。さまざまなスペーサ上の電極に独立して対処することによって、隣りのモードがさらに遠くへ、または感光デバイスの領域外へ移動する間に、透過モードの位置は変わらないようにできるので、感度および波長帯の独立した選択を可能にする。

図１７の強度・エネルギーグラフは均質キャビティの動作による２つの曲線を含む。ピーク７１０は構造６８２と６８４との間の４．８ミクロンの間隔によって生じるのに対して、ピーク７１２は５ミクロンの間隔によって生じる。不均質キャビティも同様であろう。出力光は、検体の光学特性に関する符号化した情報を構造６８２と６８４との間の領域に含むこともあり得る。

さまざまな間隔におけるかかる調整は吸収サンプリングポイントを変えることができる。より大きい分解能の場合は、サンプリングポイントの数を増やすことが可能であり、連続的に変化する厚さまたは傾きは連続スペクトルを含むこともあり得る。例えば吸収の導関数は、キャビティの厚さを連続的に変えている間に強度を記録することによって、直接測定することが可能であり、厚さが厚さの連続的変化中に小さい振幅の動揺で周期的に変調される場合は、感度を向上させることができる。

導関数は、均質キャビティを同調させることによって得られる、遂次増加するさまざまなエネルギーの対において吸収または他の特性の間の傾斜を計算することによって得られることもあり得る。キャビティの形状は感度を改善するために調整することができる。

デバイス６８０は、所望の光学厚さを有する均質または不均質光学キャビティ、あるいは所望の勾配を有するＬＶＦである透過構造であり得る。

図１８の分析器７５０は流体支持構造７５２の上にあり、流体または他の適切な物質によって搬送される物体７５６は蛇行チャンネル７５４を通って移動できる。物体７５６は液滴または検体を含む少量の流体であり得る。

物体７５６は、推進構成要素の動作によってチャンネル７５４を通って搬送され、それを搬送している流体とともに、吐出口から、例えばバルブトグリングによって取り除かれるか、あるいは出ることができる。物体７５６は一連の検知構成要素を通って移動して、各検知構成要素はそれに関する情報を得ることができる。

コールターカウンター７６０は電気をベースにした粒度検出器であり、ミー散乱センサー７６２もまた粒度検出器である。

光学キャビティセンサー７７０は断面で示され、通常チャンネル７５４の上下に構成要素、例えば光反射構成要素７７２および７７４ならびに検出器７７６などを含むだろう。

粒子７５６は、後の検知構成要素７８２および７８４、例えば第１および第２蛍光検知構成要素およびラーマン散乱検知構成要素などを通って移動し続ける。検知構成要素からの情報は、物体の種類、例えば生体細胞の種類、あるいは環境または背景からの物体などを識別するために使用することができる。分岐接続個所のバルブ７９０は２つの位置の間で適宜に切り換えることが可能であり、物体７５６はバルブ７９０に応じて矢印７９２または矢印７９４によって示すように出る。

図１９のシステム８００は、光源構成要素８０４からの入力光を受け入れ、かつ出力光を検出構成要素８０６に供給する光学キャビティ構成要素８０２を含む。構成要素８０２において、光反射構造８１０および８１２ならびに壁部部構造８１４および８１６は、構造８１０と８１２との間に領域８０２および８２２を画定する。領域８２０は基準流体を収容することが可能であり、領域８２２は壁部部構造８１６の反対側で開いており、矢印８２４によって示すように入ってくる流体を収容することができる。

検体を搬送する流体、例えば血液、リンパ液、人間または他の生物の身体の細胞間の間質液などは領域８２２に入ることが可能であり、検体はグルコースであり得る。構成要素８０２は２つの平行光学キャビティとして動作する。１つのキャビティは領域８２０を含み、矢印８３０によって示される、基準流体（例えば、既知の濃度の間質液）の光学特性に関する情報を有する出力光を供給し、他の光学キャビティは領域８２２を含み、矢印８３２によって示される、検体が存在することがある流体のサンプルに関する情報を有する出力光を供給する。検出器８０６は両方の種類の情報を有する検知結果を取得し、これは矢印８３４によって示すように外部構成要素に提供される。

例えば図１に関連して上述した方法の１つで、間質液が小さい管またはピンによって皮膚表面にもたらされ、かつ領域８２２に定置される、腕時計様の実施に加えて、システム８００は埋め込み型製品を使用することもあり得る。

キャビティ内の検体と感光構成要素のアレイとの間の相対運動中に光学キャビティを動作させ、かつ検体の光学特性および相対運動に依存する、位置／時間とともに変化する強度関数を有する出力光を供給することに加えて、検知結果は検体に関する情報を得るために使用することもあり得る。

検体に関する情報を符号化する技術をバイオチップおよびラブ・オン・チップ・デバイスならびに微小化学物質分析システムに適用できる。屈折率および吸収の情報は、場合によりキャビティ内で、製造または化学反応を制御するのに役立ち得るので、結果として生じる一時的な検体の屈折率および吸収係数の測定を可能にする。屈折率および／または吸収係数は、例えば蛍光またはインピーダンス情報を含む、プロセス制御の決定または多変数解析で使用することもあり得る。

屈折率および吸収は生物学的および生物医学的な応用に特に役立つかもしれない。単一生細胞の光学特性（屈折率、分散、散乱、および吸収値）は、追加処理無しにリアルタイムで測定されることもあり得る。吸収係数および導関数は、例えば埋め込み型製品を用いて、グルコースまたは他の検体を検出するために測定されることもあり得る。フローサイトメトリーおよび細胞分類システムのように、高性能流体システムは、媒質中のさまざまな種類の生細胞をカウントし、分類し、分離し、選択し、あるいは識別するために使用されることもあり得る。癌性および非癌性細胞がカウントおよび／または分類されることもあり得る。

バイオチップの読出しに加えて、または流体またはエアロゾルチャンネルを有する複雑な解析システムの一部として、技術が流体サンプル検知、ガス検知、エアロゾル検知などで使用されることもあり得る。

上記のコンパクトで安価な構成要素は、流体、生体細胞、グルコース、および他の検体の光学特性を急速にかつ正確に測定することができる。

数μｍ〜数百μｍの幅のキャビティは実現可能であり、紫外線から遠赤外線にわたる光子エネルギーをサンプリングすることもあり得る。

セルのサブレンジの幅は０．１ｎｍと小さいか、または数十ｎｍと大きいことがある。

光学キャビティは、スパッタリング、電子ビーム、あるいはプラズマの支援による、または支援無しの熱蒸着、エピタキシャル成長、ＭＢＥ、ＭＯＣＶＤなどによって製造されることもあり得る。ブラッグミラーは、関心の光子エネルギーを考慮して、低吸収係数および屈折率の大きい差を有する材料の適切な対から選ばれることもあり、例示的な材料はＳｉＯ₂／ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂／Ｔａ₂Ｏ₅、ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ、およびＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓを含む。層の厚さは３０ｎｍ〜数百ｎｍであるとよい。

不均質光学キャビティは、堆積中に、傾斜層厚さを得るために、基板を傾けたり、シャドーマスクを用いたり、または温度勾配を用いることによって製造されることもあり、あるいは、均質堆積中に、横方向の変化は軸外ドーピングによって、例えば電子ビーム、ＭＢＥ、またはＭＯＶＰＥによって生成されることもあり得る。

調整された、または調整されない感光量が、遂次または並列に、セルごとに、またはストリーミングによって読み出されることもあり得る。

システムの略図である。システムの略図である。システムの略回路図である。検体情報ルーチンを示す流れ図である。デバイスの略上面図である。デバイスの略断面図である。２つの透過スペクトルを示すグラフである。透過スペクトルを示す２つのグラフを含む。多重チャンネルデバイスの略上面図である。デバイスの略断面図である。デバイス製造の流れ図である。システムの略上面図である。セットアップの略図である。傾斜光学キャビティの略側面図である。感光構成要素の略上面図である。光学キャビティの略側面図である。透過スペクトルを示すグラフである。分析器の略図である。システムの略図である。

符号の説明

２０、２２例
３０、３２第１位置
３４、３６第２位置
４０、６０光学キャビティ
６４アレイ

Claims

光学キャビティを用いる方法であって、
光学キャビティ内の２つ以上の検体のセットが、前記光学キャビティに沿った形態で配置された感光素子のアレイに対して移動している間に、
前記光学キャビティを動作させ、前記検体の光学特徴と前記検体及び前記感光素子のアレイの相対運動とに依存する、前記感光素子のアレイの各素子に対応した位置／時間とともに変化する強度関数を有する出力光を供給することと、
前記感光素子を動作させて、前記出力光を感光することとから成り、前記感光素子が前記出力光に応答して検知結果を提供し、前記検知結果は前記位置／時間とともに変化する強度関数に依存し、そして前記検知結果を使用して前記検体の少なくとも１つに関する情報を得るものであって、
前記光学キャビティは、光反射要素によって少なくとも部分的に束縛（bounded）される光透過領域を含み、これにより、前記光透過領域内の光の測定可能部分は前記領域を通って少なくとも１回反射されることとなり、前記光学キャビティに透過モード及び／又は反射モードを提供し、
さらに、前記検体の各々は、前記強度関数の強度における局所的な相違に関連し、前記局所的な相違は、前記アレイを通る位置の並びに追従するものであり、前記局所的な強度の相違は、前記感光素子のアレイに関して前記検体の位置が変化していることにより前記感光素子の異なるセルによってセンシングされる
ことを特徴とする方法。
２つ以上の検体が存在する光学キャビティを含む光学キャビティ構成要素であって、前記光学キャビティは出力光を供給するように動作する光学キャビティ構成要素と、
前記光学キャビティに沿った形態で配置された感光素子のアレイと、
前記光学キャビティ内の検体と感光素子の前記アレイとの間の相対運動を引き起こす検体／アレイ相対運動構成要素であって、前記光学キャビティの前記出力光は、前記検体の光学特徴と前記検体及び前記感光素子のアレイの相対運動とに依存する、前記感光素子のアレイの各素子に対応した位置／時間とともに変化する強度関数を有する検体／アレイ相対運動構成要素と、
前記出力光を感光して、前記変化する強度関数に依存する検知結果を得る感光構成要素と、
前記検知結果を使用して前記検体の少なくとも１つに関する情報を得る情報取得構成要素と、
を備え、
前記光学キャビティは、光反射要素によって少なくとも部分的に束縛（bounded）される光透過領域を含み、これにより、前記光透過領域内の光の測定可能部分は前記領域を通って少なくとも１回反射されることとなり、前記光学キャビティに透過モード及び／又は反射モードを提供し、
さらに、前記検体の各々は、前記強度関数の強度における局所的な相違に関連し、前記局所的な相違は、前記アレイを通る位置の並びに追従するものであり、前記局所的な強度の相違は、前記感光素子のアレイに関して前記検体の位置が変化していることにより前記感光素子の異なるセルによってセンシングされる
ことを特徴とするシステム。