JP5980315B2 - 光センサの不規則励起 - Google Patents
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Description
本発明は、国防総省から認められた契約番号W81XWH−10−1−1013(O.S.P.Project No.6922729)、及びNIH/UNCから認められた契約番号No.5−50741(O.S.P Project No.6923482)の政府の支援により行われた。政府は、本発明の一定の権利を有する。
本出願は、2011年5月18日出願の「Stochastic Excitation of Optical Sensors」という名称の米国特許仮出願第61/487,428号明細書、及び2012年5月17日出願の「Irregular Excitation of Optical Sensors」という名称の米国特許仮出願第61/648,279号明細書の利益を主張するものである。両出願は参照により本明細書に組み込まれる。
P02=1/Ksv(τ0/τ−1)
を用いることができる。この式を用いると、適切な較正により、測定されたOSMパラメータ(この場合には、指数時定数τ)を酸素の分圧の推定値に変換することが可能である。
Claims (35)
- 変調信号に従って強度が変調される光を用いて材料を励起するように構成された光源であって、前記変調信号が、少なくとも2つの強度レベル間の複数の遷移を含み、少なくとも前記遷移の第1の隣接するシーケンスの時間が、確率論的又はランダム又は疑似ランダム符号の少なくとも1つに基づく不規則なパターンに従って選択される光源と、
前記励起に対する前記材料の応答を検出するように構成された検出器とを備える、測定を行う装置。 - 前記材料をさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記応答が、前記測定を行う環境の特性に影響を受けやすく、前記応答が少なくとも1つの時間パラメータによって特徴づけられ、前記不規則なパターンが、前記遷移の第1の隣接するシーケンスが続く期間にわたって前記時間パラメータ未満である、隣り合う遷移の間の平均時間と、前記時間パラメータの2倍より長い繰り返し周期とを有するパターンを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記時間パラメータが、光によって励起された後の、前記材料からの蛍光放出の減衰を特徴づける指数時定数に基づいている、請求項3に記載の装置。
- 前記変調信号が、前記遷移の第1の隣接するシーケンスが続く期間にわたって、2乗平均平方根強度レベルの10倍未満であるピーク強度レベルを有し、前記不規則なパターンが、前記指数時定数の10倍より長い繰り返し周期を有する、請求項4に記載の装置。
- 前記時間パラメータが、光によって励起された後の前記材料からの蛍光放射の減衰を特徴づける複数の前記指数時定数のうちの最長のものに基づいている、請求項4又は5に記載の装置。
- 前記時間パラメータが前記指数時定数の10倍よりも大きい、請求項4〜6のいずれかに記載の装置。
- 前記隣り合う遷移間の平均時間が前記時間パラメータの半分未満である、請求項3〜7のいずれかに記載の装置。
- 前記不規則なパターンが、前記時間パラメータの2倍よりも長い繰り返し周期を有する、請求項3〜8のいずれかに記載の装置。
- 前記環境の特性が分子の量を含む、請求項3〜9のいずれかに記載の装置。
- 前記分子の量が前記分子のガスの分圧を含む、請求項10に記載の装置。
- 前記不規則なパターンが、前記シーケンス内の隣り合う遷移の異なるそれぞれの対の間に少なくとも4つの異なる時間間隔を含む、請求項1〜11のいずれかに記載の装置。
- 前記不規則なパターンが、確率論的プロセス又は疑似ランダム符号により決定されるパターンを含む、請求項1〜12のいずれかに記載の装置。
- 前記確率論的プロセス又は疑似ランダム符号による前記パターンの決定が、一連のランダム値又は疑似ランダム値をフィルタリングすること、及び時間間隔の倍数において、前記フィルタリングされたランダム値又は疑似ランダム値に基づく前記変調信号の強度値を生成することを含む、請求項13に記載の装置。
- 前記フィルタリングが低域フィルタリングを含む、請求項14に記載の装置。
- 前記低域フィルタリングの遮断周波数に反比例する時定数が、前記時間間隔の少なくとも2倍である、請求項15に記載の装置。
- 前記変調信号が、2つの強度レベル間で遷移する2値信号である、請求項1〜16のいずれかに記載の装置。
- 前記各遷移にかかる時間が、前記隣り合う遷移間の時間よりも短い、請求項1〜17のいずれかに記載の装置。
- 前記不規則なパターンが、前記シーケンス内の隣り合う遷移の異なるそれぞれの対の間に少なくとも4つの異なる時間間隔を含む、請求項1〜18のいずれかに記載の装置。
- 前記遷移の第1のシーケンスが続く期間にわたり、前記2つの強度レベルの低い方において費やされた時間の比が0.9未満である、請求項17〜19のいずれかに記載の装置。
- 前記遷移の第1のシーケンスが続く期間にわたり、前記2つの強度レベルの高い方において費やされた時間の比が0.1より大きい、請求項17〜20のいずれかに記載の装置。
- 前記2つの強度レベルの一方がゼロ強度レベルである、請求項17〜21のいずれかに記載の装置。
- 前記変調信号が、3つの強度レベル間で遷移する3値信号である、請求項1〜16のいずれかに記載の装置。
- 前記各遷移にかかる時間が、前記隣り合う遷移間の時間よりも短い、請求項23に記載の装置。
- 前記不規則なパターンが、前記シーケンス内の隣り合う遷移の異なるそれぞれの対の間に少なくとも4つの異なる時間間隔を含む、請求項23又は24に記載の装置。
- 前記遷移の第1のシーケンスが続く期間にわたり、前記3つの強度レベルのうちの最も低いものにおいて費やされた時間の比が0.9未満である、請求項23〜25のいずれかに記載の装置。
- 前記遷移の第1のシーケンスが続く期間にわたり、前記3つの強度レベルのうちの最も高いものにおいて費やされた時間の比が0.1より大きい、請求項23〜26のいずれかに記載の装置。
- 前記3つの強度レベルのうちの1つがゼロ強度レベルである、請求項23〜27のいずれかに記載の装置。
- 前記変調信号が、最多で16個の強度レベル間の複数の遷移を含む、請求項1〜28のいずれかに記載の装置。
- 変調信号に従って強度が変調される光を用いて材料を励起するステップであって、前記変調信号が、少なくとも2つの強度レベル間の複数の遷移を含み、少なくとも前記遷移の第1の隣接するシーケンスの時間が、確率論的又はランダム又は疑似ランダム符号の少なくとも1つに基づく不規則なパターンに従って選択されるステップと、
前記励起に対する前記材料の応答を検出するステップとを含む、測定を行う方法。 - 前記励起に対する前記材料の応答を検出することが、励起光が前記材料と非線形光相互作用することにより放出される光を検出することを含む、請求項1〜29のいずれかに記載の装置。
- 前記測定を行うことが、前記励起に対する前記材料の応答を検出することに基づいて光感受性材料パラメータを計算することを含む、請求項1〜29、及び31のいずれかに記載の装置。
- 前記計算することが、励起光が前記材料のところに存在する期間中は指数関数的な応答性によって増大し、励起光が前記材料のところに存在しない期間中は指数関数的な応答性によって減衰する応答信号の変化を測定することを含む、請求項32に記載の装置。
- 前記計算することが、検出された応答を前記不規則なパターンに基づいた予測応答と比較して非直線性を識別することを含む、請求項32に記載の装置。
- 前記応答が、前記測定を行う環境の特性に影響を受けやすく、前記応答が少なくとも1つの時間パラメータによって特徴づけられ、不規則なパターンが、前記遷移の第1の隣接するシーケンスが続く期間にわたって前記時間パラメータ未満である、隣り合う遷移の間の平均時間と、前記時間パラメータの2倍より長い繰り返し周期とを有するパターンを含む、請求項30に記載の方法。
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