JP5903719B2 - インライン分光リーダおよび方法 - Google Patents

Description

ある材料は、固有の光学的特性を示す。固有の光学的特性は、分光学的に検出および分析することができる。本質的に分光学的に活性ではない、他の材料または物品は、分光学的活性マーカーまたはタグによってマークされ得る。分光学的に活性な材料またはタグの検出および分析は、分光学的に検査および分析され得る。この場合、分光学的に活性な物質またはタガント（ｔａｇｇａｎｔｓ）は、検出器によって計測する必要がある。ある場合においては、検出器は、人の眼（例えば、強力なアップコンバータ、または強力な蛍光種）である。他の場合においては、検出は、装置または器具（検出器）によって達成される。このような例において、検出器は、データの取得、処理、または分析を補助するために、ソフトウェアを用い得る。

公知の検出器における１つの共通の特徴は、長い検査時間（例えば、０．１〜１０秒）、および長い分析時間（例えば、０．１〜１０秒）で、ゆっくりと動作する傾向があることである。検査対象物の物品がタガントを有する否か、または、対象物の本質的な光学的特性が計測されているか否かは、真である。このように、このような検出器およびリーダは、インラインアプリケーションに対して、十分に適するものではない。このようなインラインアプリケーションにおいては、多数の物品が、リアルタイムに分析され、それぞれの分析と、恐らくはプロセス制御決定のために割り当てられた総時間は、小さい（例えば、１秒より小さい）。

このようなインライン装置がある場合、提供される情報の内容は、非常に簡単である。本稿にて開示されている実施形態は、１以上の上述した限定を克服することに関するものである。

一実施形態は、インライン分光リーダである。このインライン分光リーダは、光源と、１以上の光学ヘッドと、分光計と、分光計の検出器とデジタル通信するデータ処理システムとを備える。光学ヘッドは、光伝送部および光検出部を有する。光伝送部は、光源からの光を対象物に照射させ、光検出部は、対象物からの光を収集する。光伝送部および光検出部は、物理的に一緒に収容されてもよいし、または、互いに物理的に分離されてもよい。一対の光伝送部と光検出部とが、物理的に分離されてている実施形態においては、機能的ペアの各々は、１つの光学ヘッドを有する。

多くの実施形態において、対象物は、光学ヘッド、光伝送部、および光検出部に対して移動している。したがって、分光リーダは、インラインの分光リーダとして実施され得る。何故ならば、本装置は、対象物が製造ラインまたは分析ラインに沿って移動しているときに、分光学的な分析、および、スペクトルに基づいた製造または分析の決定を、リアルタイムで実行するのに、特に適しているからである。

光源は、分光学的な分析に用いられるのに適した照射を行う、如何なる光源によって実施されてもよい。例えば、光源は、単色性の光源であってもよいし、または、選択された離散的波長で、光エネルギーを照射してもよい。他の実施例において、光源は、多色性の光源であってもよい。典型的な光源は、様々なタイプのレーザ、または発光ダイオード（ＬＥＤ）の光源を含む。

分光計の要素は、限定はされないが、ラマン分光計を含む、如何なるタイプの分光計によって、実施されてもよい。データ処理システムは、実質同時に収集された光を分光学的に分析する、如何なるタイプのデータプロセッサまたはコンピュータによって、実施されてもよい。

インライン分光リーダは、１つ、２つ、または、いずれの数の光学ヘッドを備えてもよい。複数の光学ヘッドを含む実施形態における、光学ヘッドは、異なる側、表面、または対象物の面を向くように方向付けられてもよい。

複数の光学ヘッドを含む実施形態において、光学ヘッドは、１つまたは複数の光源または分光計と、光学的に接続されてもよい。光ファイバ結合は、例えば、より少数の光源と、より少数の分光計と、より多数の光学ヘッドとの間において、用いられてもよい。

光源による対象物への照射は、選択された寸法を有するスポット照射もしくは領域照射、または、選択された寸法を有する線形照射領域であってもよい。

対象物は、本質的に分光学的に活性な物質、材料、物品であり得る。または、対象物は、分光学的に活性なコンポーネントまたは構成要素を有する、物質、材料、物品であり得る。代替的には、対象物は、分光学的に活性なマーカー（またはタグ）によってマーク（またはタグ付け）された、物質、材料、物品であり得る。マーカーまたはタグは、固体または液体であり得る。

データ処理システムは、デジタル化されたスペクトラムに起因する情報内容を引き出し、該情報内容に作用するように、構成される。デジタル化されたスペクトラムは、分光計の検出器によって提供される。多くの実施形態において、情報内容は、複雑な情報内容である。複雑な情報内容は、本稿では、所与の処理（または分析）決定を支援するのに要する複雑の度合いが最小よりも大きい情報内容として、定義される。例えば、１つのスペクトルは、複数の放射ピークが存在するか否かを判断するために、分析され得る。複数の放射ピークの存在（または不在）は、例えば、物品を拒絶するか否かといった、２元の処理決定を判断するために、依存される。したがって、選択された実施形態におけるデータ処理システムは、複雑な情報内容に基づいて、処理決定（または分析決定）を自律的に実施する。

代替的な実施形態は、インライン分光法である。このインライン分光法は、光源からの光を対象物に照射するステップと、対象物からの光を収集するステップと、分光計を用いて、収集された光から、デジタル化されたスペクトルを取得するステップと、デジタル化されたスペクトルから情報内容を抽出するステップと、同時プロセス決定を、デジタル化されたスペクトルから抽出された情報内容に基づいて実行するステップとを備える。

本稿で開示されるインラインリーダの実施形態の概略図である。 図１に示すインラインリーダの実施形態の検出器の概略図である。 他のインラインリーダの実施形態の概略図である。 図３に示すインラインリーダの実施形態の検出器の概略図である。 他のインラインリーダの実施形態の概略図である。 図５に示すインラインリーダの実施形態の検出器の概略図である。 他のインラインリーダの実施形態の概略図である。 図７に示すインラインリーダの実施形態の検出器の概略図である。 他のインラインリーダの実施形態の概略図である。 図９に示すインラインリーダの実施形態の検出器の概略図である。 他のインラインリーダの実施形態の概略図である。 図１１に示すインラインリーダの実施形態の検出器の概略図である。 本稿で開示される光学ファイバ組立体の概略図である。 簡単な情報内容に基づいたプロセス決定のフローチャートである。 簡単または複雑な情報内容を有するスペクトルのグラフである。 複雑な情報内容に基づいたプロセス決定のフローチャートである。 本稿で開示されるデータ処理システムの概略図である。 有機結晶のインライン高速検出器によって取得されたスペクトルのグラフである。 分光学的に活性なインク内タガントの、インライン高速検出器によって取得されたスペクトルのグラフである。

他に示されていなければ、本明細書および特許請求の範囲に使用されている、構成要素の量、寸法、反応条件等を表す全ての数は、全ての例において、「約」という語句によって修正されるものとして、理解されるべきである。

本願および特許請求の範囲において、単数形の使用は、他に特別述べられていない場合、複数形を含むものとする。また、「または」の使用は、他に述べられていない場合、「および／または」を意味するものとする。さらに、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」の使用は、例えば「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」および「含まれる（ｉｎｃｌｕｄｅｄ）」といった他の表現形式も同様に、限定するものではない。また、「要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）」または「コンポーネント（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）」のような語句は、他に述べられていない場合、１つおよび複数のユニットを包含する要素およびコンポーネントの双方を含むものとする。

図１に、本稿で開示されるインラインリーダ１００の一実施形態の概略図が示されている。インラインリーダ１００は、光源１０２と、光学ヘッド１０４と、分光計１０６とを備える。図示されたシステムにおいては、光学ヘッド１０４は、光源１０２および分光計１０６と、光ファイバ１０８および１１０を介して、光学的に接続されている。代替的には、光源１０２、光学ヘッド１０４、および分光計１０６は、光の伝達に適した光学要素の如何なる組み合わせを用いて、互いに光学的に接続されてもよい。このような光学要素としては、限定はされないが、レンズ、プリズム、ミラー、自由大気の光伝達等を含む。光源１０２、光学ヘッド１０４、および分光計１０６は、図１に示すように、別々に配置されてもよい。代替的には、光源１０２、光学ヘッド１０４、および分光計１０６は、適当な大きさの１つのハウジング内に配置されてもよい。

光源１０２は、分光学的分析に用いるのに適した光を生成する光源によって実施される。光源は、単色性の光源であってもよい。また、代替的には、光源は、選択された離散的波長で、光エネルギーを放射してもよいし、多色性の光源であってもよい。例えば、光源１０２は、レーザ、面発光レーザ（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃａｖｉｔｙ ｓｕｒｆａｃｅ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）、または発光ダイオード（ＬＥＤ）によって実施されてもよい。しかしながら、他のタイプの適当な光源も可能である。

光源１０２からの励起光は、光学ヘッド１０４により対象物１１２に導かれる。また、対象物１１２からの光放射は、光学ヘッド１０４にて受光され、光ファイバ、または上述のような他の光伝達要素を用いて、分光計１０６に送信される。このように、光学ヘッドは、光伝送部１１４と、光検出部１１６とを有する。光伝送部１１４は、光源１０２からの光を、対象物１１２に照射させるために設けられる。また、光検出部１１６は、対象物からの光を収集するとともに、分析用に分光計１０６に光を送信するために設けられる。光伝送部および光検出部は、物理的に一緒に収容されてもよいし、または、互いに別々にされてもよい。光伝送部１１４および光検出部１１６のペアが、物理的に別々にされている実施形態においては、機能的ペアの各々は、１つの光学ヘッド１０４を有する。

以下に詳細に説明されているように、対象物は、物質、材料、または物品であってもよい。または、対象物は、物質、材料、または物品に関連付けられた、分光学的に活性なタグであってもよい。全ての場合において、対象物１１２は、典型的には、製造、仕分け、検査、認証、品質保証、または他の自動（もしくは半自動）プロセスの一部として、光伝送部に対して移動している。例えば、対象物１１２は、コンベアベルト上において移動し、光学ヘッド１０４を通過してもよい。または、対象物は、例えば郵便物または郵便物上に配されたタグのようなものであってもよく、このような対象物は、従来の仕分け機械によって仕分けされたときに、インラインリーダによって検査される。他の実施形態においては、対象物は、光学ヘッドを通過する、流体チャネル内の流体であってもよい。物質、材料、または物品の移動を伴う、如何なるタイプの産業プロセスまたは研究プロセスは、開示されている実施形態に係るインラインリーダによって、向上され得る。したがって、「インライン」は、本稿において、実質的に、対象物１１２がインラインリーダ１１２に対して移動する間における、対象物１１２の同時分光学的検査として、定義される。

可能性のある対象物１１２は、一般的に、２つの広範なカテゴリーに分類することができる。第１のカテゴリーは、本質的に、分光学的に活性であるか、または、分光学的に活性なコンポーネント（もしくは、構成要素）を有する、物質、材料、または物品を含む。このような物質、材料、または物品は、本稿においては、固有信号を保有するものとして説明される。対象物１１２の第２の広範なカテゴリーは、分光学的に活性なマーカーまたはタグによってマークまたはタグ付けされた、物質、材料、または物品を含む。マーカーまたはタグは、固体または液体であり得る。多くの代替としてのマーカーまたはタグが、以下に説明される。本稿に開示されている実施形態の範囲は、詳細に記載されている、本質的に分光学的に活性である如何なる特定の材料、または、如何なる特定のタグまたはマーカーに限定されるものではない。開示されたインラインリーダの実施形態および方法は、如何なるタイプの本質的に分光学的に活性な材料、タグ、またはマーカーによって実施され得る。

図２は、図１に示す実施形態の光学ヘッド１０４によって分光検出器１２０上に生成された照射スポット１１８の概略図である。図２の照射スポットは、その直径が約１００〜１５０μｍであるが、１μｍ〜５ｃｍの任意の大きさに拡大または集中させることができる。代替的には、ライン照射が可能であり、その線径は、１μｍ〜２５．４ｍｍ（１インチ）であり、その線長は、２μｍ〜２５４ｍｍ（１０インチ）である。対象物１１２から放射された信号は、光学ヘッド１０４の光検出部１１６によって集められ、光ファイバ１１０を介して、分光計１０６へ送られる。光ファイバ１１０は、スポット１１８を形成するように、分光計１０６の検出器１２０上にイメージ化される。上述したように、対象物から分光計１０６の検出器１２０へ放射された信号を搬送する代替的方法は、本開示の範囲内である。検出器１２０は、典型的には、例えば幅２０４８ピクセル、高さ６４ピクセルのアレイのような、ＣＣＤアレイ検出器である。他のタイプの検出器も可能である。分光計１０６は、収集された光のスペクトルを、検出器１２０の幅に亘って分光する。検出器１２０は、データ処理システム１２２に読み出され、スペクトルのビンが生成される。ビン化され、またはデジタル化されたスペクトルは、以下に詳細に説明するように、情報内容を抽出するために、データ処理システム１２２によって分析される。

本稿で説明されるように、インラインリーダ１００は、典型的には、一連の対象物１１２を監視または検査するように実施される。一連の対象物１１２は、適用可能な製造、仕分け、品質保証、検査、認証、または他のプロセスに関連付けられた速度で、光学ヘッド１０４を通過する。対象物の移動およびインライン同時分析は、実質的な課題を提示する。この課題は、効果的且つ柔軟な動作性をもたらすために克服されるべきものである。産業規模での処理の実行においては、複数の対象物が、様々な方向を向きつつ、インラインリーダ１００の照射領域に入り得る。例えば、プロセス監視ラインに存在する楕円（ｏｂｌｏｎｇ）の薬剤タブレットは、その長軸が移動方向に平行となり、または、その長軸が移動方向に対して直交するように（または、その間のいずれかの方向を向いて）、配列し得る。同様に、単一の好ましい方向ではなく、全てのタブレットは、移動方向に対して、ランダムに方向付けられている。同様に、タブレットは、コンベアベルト上において、異なる側方位置を取り得る。これにより、隣接するタブレット間にて引かれた線は、ベルトの端と平行とならない。この例において、小さな、固定された照射スポットは、大多数の物と整列していない所定のタブレットを検査しない場合がある。他の代表的な例は、郵便物の仕分け機械である。それぞれの封筒は、異なる寸法を有しており、それ故に、単一の、小さな固定検査ビームでは、全てのスタンプ（または郵便番号）を検査または検出することが不可能であろうと考えられる。

したがって、高スループットの分光学的検査により特徴付けられるインライン処理は、検査対象となる対象物の位置および向き、および物品のタイプのバリエーションを包含することが必要となる。例えば、仕分け装置に関連するインラインリーダは、２〜２０の異なる種類の物品を識別する必要があり得る。速達郵便用のパッケージは、典型的には、異なるサイズの用紙、および異なる厚みの用紙のバンドルを収容するために、２〜４の異なるサイズが利用可能である。そして、サイズによってこのような物品を分離する必要性があり得る。１つの物品があるとしても、複数の方向が利用可能である。薬剤タブレットは、典型的には、一方側上に文字を有する。文字用に使用されたインクがタガントを含み、文字が「アスピリン」と記していた場合、４つの方向が可能である。すなわち、文字が表向きでありＮの側が最初である場合、文字が表向きでありＡの側が最初である場合、文字が裏向きでありＮの側が最初である場合、および、文字が裏向きでありＡの側が最初である場合である。さらに、文字は、タブレットの寸法に対して対称的でない（すなわち、一方端に対して他方端よりも近接し得る）場合もあり得る。

したがって、リーダは、本質的に活性な領域またはタグ付けされた特徴を、様々な空間的位置に亘って検出可能となっている必要がある。コストを削減するために、１つのみの分光計１０６と、１つの光源が、複数の光学ヘッド１０４とともに用いられ得る。したがって、１つの分光計は、対象物１１２の複数の領域を検査するために用いられ得る。

図３および図４に示されているように、ファイバによって光学的に接続された検出器１００は、この構造を可能とする。何故ならば、複数の光学ヘッド１０４が、ファイバの端部を１つの組立体（またはバンドル）に結合させることによって、１つの分光器１０６および／または光源１０２に接続され得る。逆に、ファイバ光学ヘッド１０４の各々は、高出力、または複数の励起波長もしくは波長域を可能とするために、自らの光源１０２を用いてもよい。

タグ付けされた物品、または固有信号を有する物品は、図３または図４に示されているように複数の光学ヘッドを用いるか、または、図５および図６に示されているように、線形の照射領域１２４に沿って対象物を照らして収集する、１つの光学ヘッド１０４を用いることによって、検査することができる。２以上の光学ヘッド１０４が用いられた場合、各ヘッドを通して放射された光は、検出器１２０上において、異なる検出器１２０上の位置で、イメージ化される。ロウの離散的スペクトルの各々は、別々に読み出され、且つデジタル化され得る。そして、タグ付けされた特徴または固有信号が、決定され得る。代替的には、全ての位置が、同時に読み出され、加算され得る。したがって、最終的なスペクトルは、タガントまたは固有信号と、全ての他の信号の合計を含み得る。このような実施形態において、空間的情報が失われるが、タガントまたは固有信号の存在が確認される。また、加算プロセスは、例えばファイババンドルシステム（ｆｉｂｅｒ ｂｕｎｄｌｅ ｓｙｓｔｅｍ）または溶融ファイバシステム（ｆｕｓｅｄ ｆｉｂｅｒ ｓｙｓｔｅｍ）を用いて、光学的に実行され得る。なお、ファイババンドルシステムまたは溶融ファイバシステムにおいては、光学ヘッドからの収集ファイバの各々は、検出器上にイメージ化された１つのスポットに結合される。同じ検出器は、空間的情報を維持するスキームを読み出す。なお、この空間的情報は、ライン照射または収集が用いられた場合に、使用され得る。代替的には、全ての位置信号は、１つのスペクトルを生成するための読み出しの間に、加算され得る。代替的には、ラインから収集された信号は、検出器に送信された１つのファイバスポットに、改良され得る。

代替的には、図７および図８に示すように、複数のサイズの対象物１１２を、複数の光学ヘッド１０４を用いて、同時に検査可能である。２以上の光学ヘッド１０４が用いられた場合、各ヘッドによって収集された光は、検出器１２０上に、異なる位置でイメージ化される。図示されているように、１つの光源１２０は、光学ヘッド１０４の双方のために用いられている。または、光学ヘッド１０４の各々が、自らの光源を有してもよい。上述したように、各スペクトルは、別々に読み出され、デジタル化され得る。このようにして、タグ付けされた特徴または固有信号の向きが、決定され得る。代替的には、全ての位置が、同時に読み出され、加算され得る。これにより、空間的情報は失われるが、タガントまたは固有信号の存在は確認される。また、加算プロセスは、例えばファイババンドルシステムまたは溶融ファイバシステムを用いて、光学的に実行され得る。なお、ファイババンドルシステムまたは溶融ファイバシステムにおいては、光学ヘッドからの収集ファイバの各々は、検出器上にイメージ化された１つのスポットに結合される。

図９および図１０に示されているように、複数の光学ヘッド１０４とともに、ライン照射が用いられ得る。単一ラインの照射１２４の場合と同様に、適切な位置スペクトルの各々を別々に読み取ることによって、空間的情報を維持することができる。代替的には、全ての位置は、ＣＣＤ検出器を読み出しているときに、加算することができる。

代替的な構成が、図１１および図１２に示されている。この構成においては、複数の光学ヘッド１０４が、通過する対象物１１２の複数の側部（頂部と底部として示されている）からの信号を検出するために、用いられている。上述の全ての構成のように、それぞれの光学ヘッドからのスペクトルは、読み出しの間に加算され得る。代替的には、全ての位置が、全ての収集ファイバを１束のバンドルまたは１つの溶融ファイバとなるようにグループ化することによって、光学的に加算され得る。そして、バンドルまたは１つの溶融ファイバは、分光計に光学的に接続される。

ある状況においては、インラインリーダを用いて検査されるべき対象物は、３次元（３Ｄ）異方性を示す。このような対象物は、固有信号を変化させることに繋がるような、顕著に異なる材料の輪郭を有し得る。または、このような対象物は、所定のスポットまたは位置に適用されたタガントにおいて、顕著に異なるタガントの輪郭を有し得る。例えば、タグ付けされたドキュメントまたは樹脂ラッピングは、両側上にインクを有し得るが、タガントは、一方側上においてのみ、包含され得る。代替的には、ある薬剤タブレットは、２つの物質を含み、その一方を上半分の部分に、他方を下半分の部分に含む。いずれの側部が光学ヘッドに向いているかに関わらず、ドキュメントまたは錠剤を読み取ることができるのは、有益である。上述したように、この課題は、複数の光学ヘッド１０４をリーダ１００に組み入れることによって、解決され得る。代替的には、錠剤は、検査光を、いずれの側からも信号発生材料に到達可能とするのに十分な透明性を示してもよい。機能的な透明度を実現するための複数の方法がある。（１）対象物は、十分に薄く作製されてもよく、これにより、対象物を通過して減衰した光が、適切な信号を返すのに十分な程、依然として強くなる。このことは、通常の厚みの紙（または、樹脂パッケージの単一シート）において達成され得る。（２）光源は、対象物による消滅が最小化される波長を提供するように、選択され得る。典型的には、より長い波長は、より吸収を小さくすることに繋がる。（３）実質的に透明な材料は、対象物となり得る。この一例としては、透明な液体または透明な樹脂がある。

複数の光学ヘッド１０４を備える、インラインリーダシステム１００用の有用な光ファイバ組立体１２６は、図１３に示されている。光ファイバ組立体１２６は、２つのマルチモード光学コア１２８Ａおよび１２８Ｂからなり、コア１２８Ａおよび１２８Ｂは、選択された直径（例えば、１００μｍ）を有する。２つのファイバコアは、単一の終端部またはコネクタとなるように組み立てられている（図１３には示さず）。コア１２８Ａおよび１２８Ｂの双方は、ファイバ組立体の長さの一部のための同じ鞘部に覆われている。１つのポイントにおいて、２つのファイバコアは、個々のファイバ１３０および１３２に分岐し、自らの鞘部を有しつつ、自らの各コネクタにて終端する。各コネクタは、別々の光学ヘッド１０４に接続される。また、類似の組立体の構成も、より少数の数の光源１０２から、複数の光学ヘッドへ光を提供するために、用いられてもよい。

インラインリーダ１００は、対象物からの複数のスペクトルを取得するために用いられ得る。また、得られた（複数の）スペクトルは、以下に詳細に説明するように、情報内容を抽出するために分析される。自律性の処理決定を生成するために、抽出された情報内容に依存し得る。例えば、スペクトルから抽出された情報内容は、自律性の同時処理決定を生成するために用いられ得る。自律性の同時処理決定は、限定はされないが、物品が受領されたかまたは拒絶されたか、物品が高品質かまたは低品質か、物品が真正品かまたは非真正品か、および、供給プロセスにおいて物品が正しい位置にあるかおよび／または正しい時間であるか等を含む。上述の処理決定は、簡単な情報内容または複雑な情報内容に基づく。ここで使用されているように、「簡単な情報内容」との語句は、所与の処理決定を支援するのに要する複雑の度合いが最小である情報内容として、定義される。また、「複雑な情報内容」との語句は、所与の処理決定を支援するのに要する複雑の度合いが最小よりも大きい情報内容として、定義される。簡単な情報内容と複雑な情報内容とに基づく決定の例について、図１４および図１５を参照して説明する。

図１４は、簡単な情報内容に基づいた、代表的な処理決定の実行に含まれるステップを示す。図１４の例において、決定は、全体的な品質制御決定であって、プリント物の製造ライン（または分析ライン）において、各プリント物を受領したか、または拒絶したかを含む。上述したように、インラインリーダ１００は、１つ（または複数）のスペクトルを対象物から取得する（ステップ１４０）。ここで、対象物において、スペクトルの各々は、複数の特殊な特徴を有する。例えば、図１５は、７８５ｎｍレーザ源を用いて材料を励起させたときに取得された発光スペクトルのグラフである。この例においては、スペクトルは、プリント物を準備するために使用されたインクのうちの１つから取得されたものと、推測され得る。インクが、選択されたプリント物から消失すると、スペクトルが影響され、プリント物は拒絶されるべきとの結論になる。

図１５に示されているスペクトルは、約８８０ｎｍの波長にて、１つの最高強度ピーク１４２を有することが、理解されよう。データ処理システム１２２に関連付けられた分析ソフトウェアは、各対象物（この例では、各プリント物）から取得されたスペクトルの強度ピーク１４２の存在（または不在）を検出するように、構成することができる（ステップ１４４）。ピークの存在は、所望のインクの存在と相関している。ピーク１４２が検出されると、検査されるプリント物を受領する決定が、自動的に生成される（ステップ１４６）。同様に、ピークが存在しなければ、特定の物品を拒絶する決定が、自動的に生成される（ステップ１４８）。上述は、スペクトルから抽出された簡単な情報内容に基づいて決定を生成する、一実施例である。特に、抽出された１つのデータポイントは、１つの処理決定を生成するために用いられる。

処理決定のための基準として、簡単な情報内容を使用することは、制限を伴い得る。例えば、図１４のプロセスにおいて、正しいインクがプリント物に存在するが、不適正な量が存在している可能性が大いにある。このことは、結果的に、受領不可能なプリント物が、簡単な情報内容に関連する制限のために、依然として、インライン分光リーダ１００によって受領されることに繋がる。生成または他の決定を複雑な情報内容に基づいて行うことによって、柔軟性および正確性を大幅に向上させることができる。例えば、図１５のスペクトルは、約９４５ｎｍの波長と、約１０７０ｎｍの波長とに、それぞれ、局所的な高強度ピーク１５０と、高強度ピーク１５２とを有する。図１６に示されているように、データ処理システム１２２は、物品からデジタル化されたスペクトルを取得し（ステップ１５４）、局所的強度ピーク１４２、１５０、および１５２の各々を検出する（ステップ１５６〜１６０）ように、構成され得る。そして、３つのピークの全てが存在する場合、物品は、受領される（ステップ１６２）。ピークの内のいずれか１つが存在しない場合、物品は拒絶される（ステップ１６４）。このように、１つの「受領または拒絶」の品質制御決定は、３つの独立したデータポイントからなる、複雑な情報内容に基づいてもよい。

図１５から理解されるように、代表的なスペクトルは、計測可能な強度における強度ピークを有し、この強度は、検査スポットに存在するインクの量と相関する。他の処理決定における品質制御は、選択されたスペクトル特徴の存在（または不在）とともに、校正された強度に基づいて生成されてもよい。例えば、本質的に分光学的に活性な材料の腐食による損耗、または、タガント量の減少による損耗に起因して、使い古された物品は、新しい物品よりも小さな強度スペクトルのピークを示し得る。したがって、複数の強度ピークの相対強度の形態としての、複雑な情報内容は、新しい物品から古い物品を仕分けるために、分析されてもよい。図１５のスペクトルは、１２以上の強度スペクトルピークを有することが、理解されよう。このスペクトルが、特定の、分光学的に活性なタグから得られたとすると、複数のピークの存在および／または強度の検出は、タグ付けされた物品を認証するために用いられ得る。非真正の物品は、大部分の強度ピーク１４２を模倣する不正なタガントを使用して、違法に準備され得る。自動の分光学的分析は、簡単な情報内容（例えば、１つのデータポイントの検出）に基づいており、非真正の物品が正当の物品であると、誤って判断してしまう場合がある。認証の決定を、複雑な情報内容（例えば、複数のスペクトル特徴、および／または複数のスペクトル相対強度もしくは他のデータの存在）に基づいて行う、代替的なシステムは、タグ付けされた物品が真正であるか否かを誤って判断してしまう可能性が低い。

複雑な情報内容に基づいた、高度に自動化されたインライン分光プロセス制御に価値がある状況の他の例として、薬剤タブレットの品質制御が挙げられる。（ａ）適正な量の医薬品有効成分（ＡＰＩ：Ａｃｔｉｖｅ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ）が含まれているか否か、（ｂ）スペクトル上の如何なる不純物が存在するか否かを確認するために、各ピルを個別に検査することは、有益である。典型的な製薬会社は、１日当たり、数千または数百万のピルを製造する。このことは、それぞれの分析のために利用可能な時間が短いことを意味する。システムは、活性な構成要素と、如何なる不純物とを、選定の光学的検査と分析法を生成する非破壊の方法で検出する必要がある。特に、多くの活性な薬剤要素は、高度な情報のラマンスペクトル（Ｒａｍａｎ ｓｐｅｃｔｒａ）を有している。このラマンスペクトルは、分子固有（ｍｏｌｅｃｕｌｅ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ）である。異なる製造ライン（１つの場所または異なる会社における）は、異なるラマンスペクトルを伴って、異なる薬を含む。したがって、この製造プロセスアプリケーションにおいては、１以上の固有且つ複雑なラマンスペクトルの形跡を、リアルタイムで取得および分析することが可能なリーダを必要とする。

多くのアプリケーションにおいて、タガントの存在、または、多くの情報を含む固有のスペクトル形跡を検出するために、（複数の）リーダが必要とされる。一実施形態において、タグ付けされた物品における、ラマンまたはＳＥＲＳ−活性粒子および材料は、リーダを用いて検出される。このリーダは、非弾性的に散乱された光を計測するとともに、散乱光からタグ付けされた物品の同一性を判断することができるものである。上述したように、リーダは、タグ付けされた物品を照射する１以上の励起光源を必要とする。次いで、ラマンまたはＳＥＲＳ−活性種からの、非弾性的に散乱された光が、収集される。散乱光のスペクトルが分析され、粒子の同一性と、それ故に物品に関する情報が、判断される。本実施形態においては、リーダは、ラマン分光計を備える。

分光学的に活性な材料（またはタグ）を励起するために用いられる光源は、レーザ（例えば、固体状態レーザ、気体レーザ、または液体レーザ）からの単色光であってもよい。レーザは、連続またはパルスのレーザであってもよい。連続レーザは、０．１ｆＷ〜１ＭＷのパワーを有してもよい。パルスレーザは、１ｆｓ以下のパルスで、同様の総パワーを有してもよい。パルスの反復率は、１ＴＨｚまで高くしてもよいし、または、１Ｈｚほどに低くしてもよい。レーザに加えて、例えば、発光ダイオードのような電界発光（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）材料によって光を発生させてもよい。また、白熱灯または蛍光灯の光源によって光を発生させてもよい。励起用に２つ（またはそれ以上）の光源を使用することも可能である。ある場合においては、光源は同一の物であってもよい。他の場合においては、光源は、異なる強度および／または周波数および／または反復率で、動作させてもよい。代替的には、１つの光源が単色性であり、且つ、他の光源が多色性であってもよい。１以上の光源が白熱灯であってもよい。

選択された実施形態においては、１つの励起波長は、紫外線から近赤外線（ＮＩＲ）の範囲内（２５ｎｍ〜１６００ｎｍに相当）であってもよい。使用されるレーザは、レーザダイオードであってもよい。使用のために選択された特定の波長は、限定はされないが、４８８ｎｍ、５３２ｎｍ、６３３ｎｍ、６３５ｎｍ、７８５ｎｍ、８０８ｎｍ、９８０ｎｍ、１０６４ｎｍ、１３１０ｎｍ、または１５４６ｎｍの波長を含む、特定のレーザに対応する。他の実施形態において、励起波長の範囲は、２００ｎｍ〜５０μｍであってもよい。励起光は、離散フィルタ、または空間的な分光要素によって、スペクトル的または時間的に、フィルタリングされる。

いくつかの実施形態においては、単色光のスペクトル幅は、０．１ｎｍ以下である。他の実施形態においては、スペクトル帯域幅は、０．０００１ｎｍ〜１００ｎｍである。

いくつかの実施形態においては、励起光および収集された光は、レンズ、ミラー、光パイプ、回折格子、導波管、または他のいずれかのコンポーネントを用いて、被検査物品に対して、および被検査物品から、光学的に結合される。これらの要素は、自由空間、または光ファイバと関連付けられた全てのものに、配置されてもよい。全ての要素は、１つのプラットフォーム内に組み込まれてもよい。しかしながら、代替的には、全ての要素が１つのプラットフォーム内に組み込まれなくてもよい。一構成において、励起光源および収集システムは、光パイプまたは光ファイバを用いて、光伝送部および収集部に連結される。他の実施形態においては、離散光学要素は、光源と検出要素を接続する。離散光学部材は、限定はされないが、レンズ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタ、複屈折フィルタ、液晶同調フィルタ、ミラー、または他の導波管を含む。

上述したように、収集された光は、分光計によって分析される。分光計は、典型的には、収集された光を、アレイ検出器（例えば、電荷結合素子：ＣＣＤ）の領域上に分光するために、回折格子を使用する。ＣＣＤは、スペクトルをビンに分割する。各ビンは、所与の波長範囲に相当し得る。使用されるビンの数は、１ビンから数千ビンの範囲となり得る。一実施形態において、ビンの数は、２０以上である。線形アレイ検出器、または他のタイプのアレイ検出器を使用可能である。アレイ検出器に加えて、例えば、光電子増倍管チューブ、フォトダイオード、およびアバランシェフォトダイオードのような、他のタイプの検出器を用いてもよい。

１以上の分光計の光学部材は、特定のスペクトル分解能を規定し得る。ある実施形態において、分解能は、０．０１ｎｍ〜５０００ｎｍである。波数によって表すと、分解能は、０．０１ｃｍ^−１〜４００００ｃｍ^−１であり得る。

以下に詳細に説明するように、取得されたスペクトルは、タガントまたは本質的に分光学的な物質の存在を判断するために、データ処理システム１２２によって分析され得る。また、取得されたスペクトルは、スペクトルに寄与する他の材料（すなわち、他の活性または非活性な薬剤、インク、材料、紙、樹脂、ホログラム、スレッド、ファイバ、ラッカー、または塗料）の存在を確認した後においてのみ、タガントまたは本質的に分光学的な物質の存在を判断するために、データ処理システム１２２によって分析されてもよい。同様に、スペクトルは、バックグランド光（例えば、太陽光、蛍光灯の光）や汚れ等のような、所望でない追加的なスペクトル特徴からの寄与を含む。第３の状況において、取得されたスペクトルは、タガントまたは本質的に分光学的に活性な物質、および、他のスペクトル上の寄与物（公知および非公知）のために、分析され得る。

本稿で開示されているインラインリーダの実施形態は、他の機械のコンポーネントとして組み込まれてもよい。例えば、リーダがインラインサンプルに隣接している実施形態において、リーダ用の大型機械において（複数の）スロットが配置されてもよく、このような例においては、リーダは、スロットによって規定される特定の寸法である必要があるとともに、リーダを安定して設置可能とするように、大型機械に対する適切なインターフェースを有する必要もある。例えば、一実施形態において、全ての処理用電子機器、光学部材、および電力供給部を加えた、リーダ全体は、およそ６５ｍｍ×１５０ｍｍ×１５０ｍｍの空間内に嵌入されるように構成されてもよい。機械的インターフェースは、「ユニバーサル」仕様であってもよく、これにより、適正なインターフェースを有する、広範に亘る様々なリーダを、スロット内外に自在に交換可能となる。または、機械的インターフェースは、「カスタム」仕様であってもよく、これにより、１つのリーダを挿入することが可能となる。他の状況においては、リーダが光学的に接続されている限り（すなわち、光ファイバに接続されている限り）、リーダがサンプルに隣接している必要はない。このような開放構造においては、リーダに課せられるサイズの制限は、緩和され得る。

開放構造および閉鎖構造の双方において、光学要素をクリーンに保つために、光学要素とサンプルとの間に、障壁が設けられていることが、望ましい。例えば、ピル製造装置において、ガラス窓が、ラマンリーダと、ピルのコンベアベルトとの間に設置される。これにより、光学要素は、ピルの塵埃によって汚染されることがない。これは、１以上のタイプの薬剤タブレットが同じ機械上で製造される場合において、特に重要である。障壁の材料は、最小（または、無視可能な程度の）バックグランド信号を呈するように選択されるべきである。例えば、蛍光タガントが納税印紙に追加された場合、ガラス（または、他の障壁材料）は、非蛍光性である必要がある。

インラインリーダが関連付けられ得る大型機械は、複数の場所で複数の機能に従事してもよい。このような場合としては、限定はされないが、以下の例を含む。（１）本機械は、材料製造におけるプロセス監視のために用いられてもよい。（２）本機械は、製造後の材料の品質制御または品質保証のために用いられてもよい。（３）本機械は、仕上げ済みの品物をパッケージする場にて用いられてもよい。（４）本機械は、搬入されてくる材料（例えば、小包配送関連のパッケージ、または、ローカル、地域、国、もしくは国際レベルでの郵便物）を仕分けするために用いられてもよい。（５）本機械は、供給ステーション（例えば、薬剤または燃料の貯蔵庫）にて、用いられてもよい。（６）本機械は、チェックポイント（例えば、高速道路自動料金所、越境、空港チェックイン／搭乗、または貨物駅）にて、用いられてもよい。まとめると、開示されているリーダが組み込まれた大型機械は、大量の物品に関して、迅速なシーケンシャル光学分析と、リアルタイムの決定の生成とが要求されるような如何なる場においても、用いることができる。

典型的には、コンピュータによって実行される命令が、本稿にて開示されたインラインリーダ装置１００を制御および操作するために、必要とされる。特に、基本的な信号取得プロセスのために、分光計および照明ハードウェアを制御すべく、ソフトウェアが必要とされる。また、ソフトウェアは、データ分析を実行し、出力を通信し、出力に基づいてプロセスを制御する（または、決定を生成する）ために、必要とされる。一実施形態において、ソフトウェアのこれら２つの機能は、全体として分離されてもよい。ハードウェア制御と信号取得を実行するソフトウェアプログラムは、簡単な開放型システムであってもよい。この開放型システムは、１以上のエンティティーに分配されてもよく、低レベルハードウェア／装置通信に係る、一般的に知られた基本的な情報を含み得る。インラインリーダ１００を操作するために必要とされる、ソフトウェアのこの態様は、必ずしも、最終用途のためのいずれかの特定エンティティーに固有な情報を含む必要はない。

データ分析と出力処理の第２のソフトウェア機能は、カスタマイズ且つ保護された環境にて実行されてもよい。このような環境としては、例えば、コンピュータメモリにおける、セキュリティー暗号化された部分がある。データ分析ソフトウェアは、上述したように、複雑または簡単な情報内容を決定し、抽出された情報内容に基づいて１以上の決定を行うために、用いられ得る。データ分析ソフトウェアは、１つのエンティティーまたはエンドユーザに特定された、秘密または専用の情報を含み得る。データ分液ソフトウェアは、各ユーザのための内容および保護に関して、修正されてもよい。これにより、実質的に同一のハードウェアプラットフォームを、その各々が独立した潜在的に秘密の分析プログラムを有しつつ、複数のエンドユーザエンティティーに分配することが可能となる。

保護された、秘密または固有のデータの分析ソフトウェアは、１以上のデータ分析方法を有してもよい。このデータ分析方法は、限定はされないが、公知または斬新な分析アルゴリズムの組み合わせを含む。これら分析アルゴリズムは、限定はされないが、再帰法、非再帰法、シングルパス、マルチパス、インクリメンタル、動的、バックトラッキング、ランダム、ブルートフォース、線形、非線形、共変、修正共変、最小二乗法、分類学法、一変量、多変量、回帰法、外挿法、内挿法、ベイズ法等を含んでもよい。一実施形態において、分析アルゴリズムは、単独で使用されてもよい。他の実施形態においては、複数の分析アルゴリズムを組み合わせて用いてもよい。他の実施形態においては、ある特定のセットの分析アルゴリズムが、特定の順序で用いられている一方、複数の分析アルゴリズムが同時に用いられてもよい。さらなる他の実施形態においては、ソフトウェアは、用いられている数、タイプ、および順序が、複数の分析結果からの出力に依存する、複数の分析アルゴリズムを含んでもよい。

図１、図３、図５、図７、および図９に示されているように、未処理のデジタル出力信号１６５が、検出器１２０から読み取られ、データ処理システム１２２に提供され得る。信号１６５は、検出器１６５から、適当なデータケーブル（または、無線）で、電気的に送られる。代替的には、信号１６５は、適当な光ファイバケーブルで、デジタル光学手段によって、送られてもよい。図１７は、一実施形態に係るデータ処理システム１２２の概略図を提示する。このデータ処理システム１２２は、本稿にて説明さているように、様々な実施形態によって提供される方法を実行する。図１７は、その各々が必要に応じて実行され得る（または、実行されない）種々のコンポーネントの、一般化された図を提示することのみを意図していることを理解されたい。したがって、図１７は、各データ処理システム要素が、比較的に分離された（または、比較的に統合された）方法で、如何にして実行され得るかを、広範に示している。

データ処理システム１２２は、バス１６６を介して電気的に（または、必要に応じて、通信可能に）接続されるハードウェア要素を備える。ハードウェア要素は、１以上のプロセッサ１６８と、１以上の補足入力装置１７０と、１以上の出力装置１７２とを有する。プロセッサ１６８は、非限定的に、１以上の汎用プロセッサ、および／または、１以上の特殊用途プロセッサ（例えば、デジタル信号処理チップ、グラフィック加速処理装置等）を含む。補足入力装置１７０は、非限定的に、マウス、キーボード等を含む。出力装置１７２は、非限定的に、表示装置、プリンタ等を含む。

データ処理システム１２２は、１以上の記録装置１７４をさらに備える（または、記録装置１７４と通信可能である）。記録装置１７４は、非限定的に、ローカルおよび／またはネットワークにアクセス可能な記録部を有してもよい。および／または、記録装置１７４は、非限定的に、ディスクドライブ、ドライブアレイ、光学記録装置、ソリッドステート記録装置（例えば、ＲＡＭおよび／またはＲＯＭ）を有してもよい。ソリッドステート記録装置は、プログラム、フラッシュアップデート（その他）が可能である。このような記録装置は、如何なる適当なデータ記録も実行するように構成され得る。このようなデータ記録としては、限定はされないが、種々のファイルシステム、データベース等を含む。

また、データ処理システム１２２は、通信サブシステム１４６を備える。通信サブシステム１４６は、非限定的に、モデム。ネットワークカード（無線または有線）、赤外線通信装置、無線通信装置、および／またはチップセット等（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標登録）装置、８０２．１１装置、ＷｉＦｉ装置、ＷｉＭａｘ装置、ＷＷＡＮ装置、セルラー通信設備等）を有する。通信サブシステム１７６は、ネットワーク（一例を挙げると、例えば後述のネットワーク）、他のコンピュータシステム、および／または、本稿に記載された他の如何なる装置と、データを交換することを許容する。多くの実施形態において、データ処理システム１２２は、ワークメモリ１７８をさらに備える。ワークメモリ１７８は、上述のように、ＲＡＭまたはＲＯＭ装置を有する。

また、データ処理システム１２２は、ワーキングメモリ内に配置されているものとして示されている、上述したようなソフトウェア要素を備えてもよい。このソフトウェア要素は、操作システム１８０、装置ドライバ、実行可能なライブラリ、および／または他のコード（例えば、アプリケーションプログラム１８２）を有する。このソフトウェア要素は、種々の実施形態によって提供されるコンピュータプログラムを含んでもよい。および／または、このソフトウェア要素は、上述のように、他の実施形態によって提供される方法を実行する（および／または、システムを構成する）ように、構成されてもよい。単なる１つの例として、本稿で述べられた（複数の）方法に関して説明された１以上の手順は、コンピュータ（および／または、コンピュータ内のプロセッサ）によって実行可能な命令および／またはコードとして、実行されてもよい。そして、一態様において、このようなコードおよび／または命令は、上述の方法に従って１以上の動作を実行すべく、汎用コンピュータ（または他の装置）を構成する（および／または適応させる）ために用いられ得る。

１セットのこれら命令および／またはコードは、エンコードされ、および／または、例えば上述の記録装置１７４のような、コンピュータによって読み取り可能な一時記録媒体上に、記録され得る。いくつかの場合において、記録媒体は、データ処理システム１２２のようなコンピュータシステム内に、組み込まれてもよい。他の実施形態において、記録媒体は、コンピュータシステムから分離され（すなわち、例えばコンパクトディスク等のような、取り外し可能な媒体）、および／または、インストールパッケージとして提供されてもよい。これにより、記録媒体は、汎用コンピュータを、記録された命令／コードで、プログラムし、構成し、および／または適応させるために、用いられ得る。これら命令は、データ処理システム１２２によって実行可能である、実行可能コードの形態であってもよい。および／または、これら命令は、ソースおよび／またはインストール可能なコードの形態であってもよく、これらは、（例えば、一般に利用可能な、様々なコンパイラ、インストールプログラム、圧縮／解凍ユーティリティ等のいずれかを使用した）データ処理システム１２２上におけるインストールおよび／または編集のときに、実行可能コードの形態となる。

本稿で使用されている、「機械により読み取り可能な媒体」という語句、および「コンピュータにより読み取り可能な媒体」という語句は、機械を特定の方法で動作させるデータを提供するのに関与する、如何なる媒体をも言及するものである。データ処理システム１２２を使用して実施される一実施形態において、コンピュータによって読み取り可能な様々な媒体は、命令／コードを、実行用の（複数の）プロセッサ１６８に提供するのに従事し得る。および／または、コンピュータによって読み取り可能な様々な媒体は、このような命令／コード（信号として）を、記録および／または搬送するために、用いられ得る。多くの実施例において、コンピュータによって読み取り可能な媒体は、持続的、物理的、および／または有形の記録媒体である。このような媒体は、多くの形態をとり得るものであって、限定はされないが、不揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含む。不揮発性媒体は、例えば、（複数の）記録装置１７４のような光学および／または磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、限定はされないが、ワークメモリ１７８のようなダイナミックメモリを含む。伝送媒体は、限定はされないが、同軸ケーブル、銅線、および光ファイバを含む。これら伝送媒体は、バス１６６を含むワイヤと、通信サブシステム１７６の種々のコンポーネントと（および／または、通信サブシステム１７６が他の装置と通信可能とする媒体と）を有する。したがって、伝送媒体は、波（非限定的に、無線通信および赤外線通信の間に発生されるような、無線波、音波、および／または、光波を含む）の形態をとり得る。

一般的な形態の、コンピュータによって読み取り可能な、物理的および／または有形の媒体は、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、または他の如何なる磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、他の如何なる光学媒体、パンチカード、紙テープ、穴のパターンを有する他の如何なる物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ、他の如何なるメモリチップまたはカートリッジ、後述するような搬送波、または、コンピュータが命令および／またはコードを読み取り可能な他の如何なる媒体を含む。

上述したように、本稿で開示された種々のインラインリーダの実施形態は、対象物の、２つの一般クラスのスペクトルから、情報内容を読み取って抽出するために、用いられる。この対象物とは、本質的に分光学的に活性な対象物、または、代替的には、分光学的に活性なマーカー（またはタグ）によってマーク（またはタグ付け）された、物質、材料、もしくは物品である。多くの代替的なタイプのマーカーまたはタグについて、以下に説明する。

一般的に、タガントは、材料、物質、粒子、イオン、ポリマー、ナノ粒子、ミクロ粒子、または他の物であり、これらは、識別または計量の目的で、対象物内もしくは対象物上に組こまれるか、そうでなければ、対象物に関連付けられる。より具体的には、タガントは、以下のような活動および製品に用いられる。すなわち、この活動および製品は、限定はされないが、検出、分析、および／または定量化計測を含み、これらは、ブランドセキュリティー、ブランド保護、商標保護、製品セキュリティー、製品識別、ブランドダイバージョン、バーコード化、グレーマーケット改善、敵味方分析、製品寿命分析、偽造、偽造防止、信憑性の法医学的分析、認証、バイオメトリック、対象物追跡、流通管理分析、製品改ざん、密輸防止、密輸検出、供給チェーン追跡、製品追跡、収入減回復、製品シリアル化、シリアル化された認証、鮮度追跡、販売期限追跡、消費期限追跡、および、スタンドオフ型検出／識別に関連するものである。

複数のクラスの粒子および材料が、光学タガント用に用いられてきた。これらは、限定はされないが、蛍光色素分子、発光団、リン光体（ｐｈｏｓｐｏｒ）、光錯乱材、ラマン活性種（表面増強ラマン錯乱（ＳＥＲＳ）−活性材）、赤外線−活性種を含む。いくつかの場合においては、検出されたフォトンは、入力フォトンよりも低いエネルギーである（ストークスシフト）。一方、他の場合においては、検出されたフォトンは、入力フォトンよりも高いエネルギーである（反ストークスシフト）。ストークス材料と反ストークス材料の双方が収集され、用いられることを、理解されよう。

タガントは、物体の全ての形態に追加され得る。物体の形態としては、限定はされないが、固体、液体、気体、ゲル、泡、半固体、ガラス、プラズマ、液晶、無晶体、および磁気的に秩序化した固体、超電導体、超流動体、ボーズ−アインシュタイン凝縮体、超立体を含む。

タガントを検出するための、多くの公知方法は、例えば、ＳＥＲＳまたはＳＥＲＲＳのような表面増感分光（ＳＥＳ）技術といった複数の分光学的技術のうちの１つを利用する。概して言えば、適当なタガント材料は、２つのカテゴリーに存在する。すなわち、ナノ／ミクロスケールのカテゴリーと、巨視的なカテゴリーである。例えば、あるサイズおよび形状のＡｇ（銀）とＡｕ（金）のンｓの粒子と、それらの凝集体は、ＳＥＲＳを支援することが知られている。同様に、様々な巨視的ＳＥＲＳ基材は、電極、蒸着膜、ラングミュア−ブロジェット膜、２次元平面アレイ等を含んでおり、文献に記載されてきた。

ＳＥＲＳ活性タグを利用する、公知のタグ付け方法は、典型的には、公知のＳＥＲＳ−活性特性を有する染料またはレポータ分子を含む。例えば、公知のＳＥＲＳ−活性化学物質は、燃料をマークするための染料、および、結果として得られるＳＥＲＳスペクトルとして追加されてもよい。ここで、結果として得られるＳＥＲＳスペクトルは、ＳＥＲＳ−活性染料が、ＳＥＲＳ−活性金属粒子または基材と関連付けられたときに、取得される。

本稿にて開示されたインラインリーダの実施形態は、表面増感分光（ＳＥＳ）活性タガントから、情報内容を抽出するように構成される。これまで、表面増強ラマン錯乱と、表面増強蛍光発光（ＳＥＦ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）に関して、最も研究されてきた。しかしながら、他の様々な表面増強現象が観測されてきており、このような現象として、表面増強ハイパーラマン錯乱（ＳＥＨＲＳ）、表面増強ハイパーラマン共振錯乱（ＳＥＨＲＲＳ）、表面増強レイリー錯乱、表面増強第２高調波発生（ＳＨＧ）、表面増強赤外吸収反射（ＳＥＩＲＡ）、および表面増強レーザ脱離イオン化（ＳＥＬＤＩ）を含む。これらは、プラズモン増強またはプラズモン増強分光として知られている、広範な分野の一部であって、上述の現象に加えて、表面プラズモン増強放射（例えば、ＳＰＡＳＥＲＳ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｌａｓｍｏｎ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｐｏｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）、プラズモン増強回折、および、プラズモン増強光伝送を含む。本開示を通して使用されたように、ＳＥＳは、上記に挙げられ、且つ、関連する（類似の）如何なる分光学的技術を含む。

公知のＳＥＲＳ−活性ナノ粒子の１つのタイプは、米国特許第６，５１４，７６７号公報、米国特許第６，８６１，２６３号公報、米国特許第７，４４３，４８９号公報等に記載されているように、ＳＥＲＳナノタグである。米国特許第６，５１４，７６７号公報、米国特許第６，８６１，２６３号公報、米国特許第７，４４３，４８９号公報に開示されている全ての事項は、本稿にて開示されている全ての事項に係るエンティティーにおいて、本稿に組み込まれる。従来のＳＥＲＳナノタグの組成において、レポータ分子は、ＳＥＲＳ−活性面に吸収され、ＳＥＲＳ−活性面とレポータ分子の双方が、典型的にはシリカまたはガラスによって、包み込まれる。シリカコーティングの１つの利点は、以下である。すなわち、吸収された分子が発散してしまうのを防ぐとともに、他の分子が表面に吸収されてしまうのを防ぐことができる。これにより、あるレベルの安定性と、環境に対する影響の受け難さとを、ＳＥＲＳナノタグ粒子にもたらすことになる。これは、多くのアプリケーションにおいて、望ましい特徴である。

表面増強ラマン錯乱（ＳＥＲＳ）−活性粒子は、様々なアプリケーションにおいて有用である。興味深い１つのアプリケーションは、偽造防止、より具体的には、真正認証、ソース、年齢を確認し、および／または、紙幣、納税印紙、小旗（ｂａｎｄｅｒｏｌｓ）、パスポート、ＩＤカード、運転免許証、労働許可証、信託ドキュメント、株式、および債券、および、インクを含む他の重要書類の分配経路を確認するための偽造防止である。同様に、ＳＥＲＳ−活性粒子は、インク（またはラッカー）からなるプリント（またはレタリング）を含む、他の様々な材料をマーク（またはタグ）するための類似の目的のために、用いられ得る。このような材料としては、非限定的ではあるが、ソフトウェア、例えば航空機（または車両）の部品といった機械部材、器具類、薬剤製品および診察用製品、医療装置、高価な品物、動きの速い消費物品、ＣＤ、ＤＶＤ、および他の電子記録コンポーネント等を含む。さらに、如何なるタイプの製品用のパッケージングを含む、如何なるインク（またはラッカー）は、偽造防止または真正認証の目的のために、ＳＥＲＳ−活性粒子の導入をするのに実行可能な場所である。また、密接に関連する、ＳＥＲＳ−活性粒子用のさらなるアプリケーションは、ブランドセキュリティー、ブランド保護、商標保護、製品セキュリティー、製品識別、ブランドダイバージョン、バーコード化、グレーマーケット改善、敵味方分析、製品寿命分析、偽造、信憑性の法医学的分析、バイオメトリック、ドキュメント追跡、流通管理分析、製品改ざん、密輸防止、密輸検出、サプライチェーン追跡、製品追跡、収入減回復、製品シリアル化、シリアル化された認証、鮮度追跡、販売期限追跡、消費期限追跡、対象物追跡、スタンドオフ型検出、およびスタンドオフ型識別を含む。また、ＳＥＲＳ−活性粒子は、これらのアプリケーションの組み合わせのために用いられてもよい。このようなアプリケーションの組み合わせとしては、非限定的ではあるが、真正認証と販売期限追跡の組み合わせを含む。まとめると、これらのアプリケーションは、産業セキュリティーとして言及される。

本稿にて開示された粒子によってタグ付け可能（または、粒子を組み入れることが可能）な特定の材料（または物）の例は、限定はされないが、
・接着材、紙、樹脂、ラベル、およびシールを含む、パッケージング、
・農薬、種、および穀物、
・芸術品、
・コンピュータチップ、
・化粧品および香水、
・コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、およびビデオテープ、
・ドキュメント、紙幣、および他の紙製品（例えば、ラベル、パスポート、株券）、
・インク、塗料、ニス、ラッカー、上塗剤、トップコート、および染料、
・電子装置、
・爆発物、および武器、
・食品、飲料品、およびタバコ、
・繊維、衣料品、靴、デザイナー製品、アパレル品のラベル、
・ポリマー、
・昆虫、鳥、爬虫類、および哺乳類、
・粉体、
・高価品、
・ホログラム、光学可変装置、色可変インク、スレッド、および光学的に活性な粒子のような、他の偽造防止物質または材料、
・有害廃棄物、
・映画の小道具および記念品、スポーツの記念品、およびアパレル品、
・製造部材、自動車部品、航空機部品、トラック部品、
・石油、燃料、潤滑剤、ガソリン、原油、ディーゼル燃料、燃料添加剤パッケージ、
・薬剤、処方薬、市販医薬品、およびワクチン
を含む。
実施例１；固有信号のインライン検出

実施例１は、固有の分光学的信号の、インライン高速検出を示す。このように、実施例１は、例えば移動するベルト上における正確な位置が未知である薬剤タブレットのような、本質的に分光学的物品のプロセス監視の実現可能性を示している。約１００ｍｇの１，２−ビス−（４−ピリジル）エチレン（ＢＰＥ）結晶は、６５ｍｍ×１５５ｍｍ片のコットン紙上において、１ｃｍ^２の領域に配置され、光学的に透明な接着テープ片によって固着されていた。紙は、０．７５ｍの直径を有する円筒ドラムの外側部上に載置され、このドラムは、１０ｍ／ｓの接戦速度で駆動された。この比率においては、シミュレーションによれば、１ｃｍの直径を有するピルは、光学ヘッドを１ｍｓで通り過ぎる。ドラムの外側部上に配置された、移動するサンプルに対して、約１８０ｍＷの７８５ｎｍレーザ光を、事象を完全に補足するために、総積分時間６ｍｓの間、照射した。ビームサイズは、１５０μｍの直径であった。総照射領域は、１５０μｍ×６ｃｍ（６ｍｓ×１０ｍ／ｓ）であり、この領域における、ＢＰＥ結晶を含む部分は、１５０μｍ×１ｃｍ（総領域の１／６が検査された。なお、これは、合理的なピル寸法に合致するように選択された）であった。取得された固有ラマンスペクトルを、図１８に示す。
実施例２；インク内のタガントのインライン検出

実施例２は、物品に固着された、分光学的に活性なタガントの、インライン高速検出を示す。このように、実施例２は、例えば移動するベルト上におけるタグ付けされたプリントサンプルの検出といった、離散的なタグ付け物品におけるプロセス監視の実現可能性を示している。（上述のような）ＳＥＲＳナノタグが、オレンジ色のオフセットインクに追加された。タグは、９０ｎｍのＡｕコア粒子と、１，２−ビス−（４−ピリジル）エチレン（ＢＰＥ）レポータ分子と、約５０ｎｍの厚みのシリカシェルとを含む。タガントの負荷率は、０．１％ ｗ／ｗ（Ａｕ基準）であった。インクサンプルは、６５ｍｍ×１５５ｍｍのコットンシート上において、１ｃｍ^２の領域に亘って、１０μｍより小さな厚みで、適用された。また、インクサンプルは、０．７５ｍの直径を有する円筒ドラムの外側部上に載置され、このドラムは、１０ｍ／ｓの接戦速度で駆動された。ドラムの外側部上に配置された、移動するサンプルに対して、約１８０ｍＷの７８５ｎｍレーザ光を、総積分時間５ｍｓの間、照射した。ビームサイズは、１５０μｍの直径であった。総照射領域は、１５０μｍ×５ｃｍ（５ｍｓ×１０ｍ／ｓ）であり、この領域における、ＳＥＲＳナノタグを含む部分は、１５０μｍ×１ｃｍ（総領域の１／５が検査された）であった。取得された、オレンジインク内における、ＢＰＥが負荷されたＳＥＲＳタグのラマンスペクトルを、図１９に示す。

種々の実施形態の開示は、各従属請求項が、上位の従属請求項の各々と独立請求項の限定を組み入れた、多項従属した従属項であるように、クレームに記載された種々の要素の置換を含む。このような置換は、本開示の範囲内である。

本発明について、多くの実施形態を参照して特に示し、且つ説明した。しかしながら、本発明の概念および範囲を逸脱することなく、形態および細部における変更を、本稿にて開示した種々の実施形態に対して加え得ることが、当業者には理解されよう。また、本稿にて開示した種々の実施形態は、特許請求の範囲において限定として作用することを意図したものではないことも、当業者であれば理解されよう。本稿にて引用した参照は、本参照によって、これら全体に組み込まれる。

Claims (22)

1. 光源と、
   光伝送部および光検出部を有する光学ヘッドと、
   デジタルスペクトル出力を提供する検出器を有し、前記光学ヘッドと光学的に接続される分光計と、
   前記検出器とデジタル通信するデータ処理システムと、を備え、
   前記光伝送部は、複数のスポット照射またはライン照射によって前記光源からの光を対象物の複数の位置に照射させ、該対象物は、前記光伝送部に対して移動しており、
   前記光検出部は、前記対象物からの光を収集し、
   前記データ処理システムは、前記対象物から収集された光を実質同時に分光学的に分析し、前記分析は、前記光源からの光が照射された前記複数の位置全てからの信号を加算した結果を分析することを含む、インライン分光リーダ。
2. 前記信号の加算結果は、ファイババンドルシステムまたは溶融ファイバシステムを用いて光学的に得られる、請求項１に記載のインライン分光リーダ。
3. １つの光源と光学的に接続された複数の光学ヘッドをさらに備える、請求項１に記載のインライン分光リーダ。
4. １つの分光計と光学的に接続された複数の光学ヘッドをさらに備える、請求項１に記載のインライン分光リーダ。
5. １つの光源と光学的に接続された複数の光学ヘッドをさらに備える、請求項４に記載のインライン分光リーダ。
6. 前記光源と、複数の光学ヘッドと、前記分光計との間に、光ファイバ結合をさらに備える、請求項５に記載のインライン分光リーダ。
7. 複数の光学ヘッドからの光学出力は、前記検出器上において、該検出器上の異なる位置にてイメージ化される、請求項６に記載のインライン分光リーダ。
8. 前記光源は、少なくとも１つの離散的波長を有する光放射を実行するレーザである、請求項１に記載のインライン分光リーダ。
9. 前記データ処理システムは、前記デジタルスペクトル出力から情報内容を抽出する、請求項１に記載のインライン分光リーダ。
10. 前記デジタルスペクトル出力から抽出された前記情報内容は、複雑な情報内容である、請求項９に記載のインライン分光リーダ。
11. 前記データ処理システムは、前記複雑な情報内容に基づいて、処理決定を自律的に実行する、請求項１０に記載のインライン分光リーダ。
12. 前記複雑な情報内容は、複数のスペクトル強度ピークの存在の決定、および／または、複数の相対的なスペクトル強度の決定を含む、請求項１１に記載のインライン分光リーダ。
13. 分光学的な信号の取得を実行するエンコード化された命令を有するデジタル記録媒体と、
    分光学的なデータ分析を実行するエンコード化された命令を有する、分離されたデジタル記録媒体と、をさらに備える、請求項１に記載のインライン分光リーダ。
14. 分光学的な信号の取得を実行するエンコード化された命令と、分光学的なデータ分析を実行するエンコード化された命令とを有する、一体的なデジタル記録媒体をさらに備える、請求項１に記載のインライン分光リーダ。
15. 前記分光学的な分析は、ラマンスペクトルの検出を含む、請求項１に記載のインライン分光リーダ。
16. 前記分光学的な分析は、表面増強ラマンスペクトルの検出を含む、請求項１５に記載のインライン分光リーダ。
17. 複数のスポット照射またはライン照射によって光源からの光を対象物の複数の位置に照射するステップと、
    前記対象物からの光を収集するステップと、
    分光計を用いて、収集された光から、デジタル化されたスペクトルを取得するステップと、
    前記デジタル化されたスペクトルから情報内容を抽出するステップと、
    同時プロセス決定を、前記デジタル化されたスペクトルから抽出された前記情報内容に基づいて実行するステップと、を備え、前記同時プロセス決定を実行するステップは、前記光源からの光が照射された前記複数の位置全てからの信号を加算した結果を分析することを含む、インライン分光法。
18. 前記信号の加算結果は、ファイババンドルシステムまたは溶融ファイバシステムを用いて光学的に得られる、請求項１７に記載のインライン分光法。
19. 前記対象物から光を収集するときに、前記対象物は、前記分光計に対して移動している、請求項１７に記載のインライン分光法。
20. 前記デジタル化されたスペクトルから、複雑な情報内容を抽出するステップと、
    プロセス決定を、前記複雑な情報内容に基づいて実行するステップと、をさらに備える、請求項１９に記載のインライン分光法。
21. 収集された光から、デジタル化されたラマンスペクトルを取得するステップをさらに備える、請求項１７に記載のインライン分光法。
22. 収集された光から、デジタル化された表面増強ラマンスペクトルを取得するステップをさらに備える、請求項１７に記載のインライン分光法。

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