JP7269379B2 - 流体中の粒子の存在を検出するシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
図で示されるように、層および領域の大きさは例証目的で誇張されており、したがって、本発明の実施形態の概略の構造を示すために提供される。あらゆる場所において、類似の参照数字は類似の要素を指す。
Claims (21)
- 流体中の粒子(106)の存在を無標識で判定するシステム(10、20)であって、
前記粒子(106)を含む前記流体を受け入れるよう構成されるナノチャネル(102)と、
前記ナノチャネル(102)の外側を直接照らすよう配置される光源(110)であって、前記ナノチャネル(102)が前記光源(110)から放射される光の波長よりも小さい厚さ及び幅を有する流体チャネルである、光源(110)と、
前記ナノチャネル(102)の一部分、前記ナノチャネル(102)の前記一部分の中の前記流体、および、前記粒子(106)(前記ナノチャネル(102)の前記一部分の中に存在する場合)により散乱された、前記ナノチャネル(102)の前記一部分からの散乱光(108)の量を測定し、前記散乱光(108)の量に基づいたデータを出力するよう構成される光センサ(120)と、
前記光センサ(120)と通信を行って前記散乱光(108)の量に基づいた前記データを受信し、前記受信データに基づいて前記ナノチャネル(102)の前記一部分の中の前記流体中の前記粒子(106)の存在を判定するよう構成されている処理部(130)と、
を含むものであり、
前記処理部(130)は、前記散乱光の量が所定の閾値を下回る場合に、前記粒子(106)が前記ナノチャネル(102)の前記一部分に存在すると判定するように構成される、システム(10、20)。 - 前記処理部(130)はさらに、第1時点に関する前記散乱光(108)の量に基づいた前記データを第2時点に関する前記散乱光(108)の量に基づいた前記データと比較することで前記粒子(106)の存在を判定するよう構成される、請求項1に記載のシステム(10、20)。
- 前記光センサ(120)の結像面(122)上で前記ナノチャネル(102)の前記一部分を撮像するように配置されている光学素子(140、240)をさらに含む、請求項1または2に記載のシステム(10、20)。
- 前記処理部(130)は、前記受信データに基づいて前記ナノチャネル(102)の撮像された部分のデジタル表現を作成するよう構成される、請求項3に記載のシステム(10、20)。
- 前記処理部(130)はさらに、前記デジタル表現に基づいて前記ナノチャネル(102)の前記一部分からの前記散乱光(108)の空間分布を求めるよう構成される、請求項4に記載のシステム(10、20)。
- 前記処理部(130)はさらに、前記空間分布に基づいて前記ナノチャネル(102)の前記一部分に沿った前記粒子(106)の位置を特定するよう構成される、請求項5に記載のシステム(10、20)。
- 前記光センサ(120)の結像面(122)の一部の上で前記ナノチャネル(102)の前記一部分を撮像するように配置されている光学素子(140、240)をさらに含む、請求項1または2に記載のシステム(10、20)。
- 粒子を含まない基準流体を受け入れるよう構成されている基準ナノチャネル(104)であって、前記光源(110)によって放射される光の波長よりも小さい厚さ及び幅を有する流体チャネルである、基準ナノチャネル(104)をさらに含み、
前記光源(110)は前記基準ナノチャネル(104)を照らすよう配置され、
前記光学素子(140、240)はさらに、前記結像面(122)の前記一部とは異なる前記結像面(122)の更なる一部の上で前記基準ナノチャネル(104)の一部分を撮像するように配置され、
前記光センサ(120)はさらに、前記基準ナノチャネル(104)の前記一部分および前記基準ナノチャネル(104)の前記一部分の中の前記基準流体により散乱された、前記基準ナノチャネル(104)の前記一部分からの散乱光の基準量を測定し、前記散乱光の基準量に基づいた基準データを出力するよう構成され、
前記処理部(130)はさらに、前記光センサ(120)と通信を行って前記基準データを受信し、前記受信データおよび前記受信した基準データに基づいて前記ナノチャネル(102)の前記一部分の中の前記流体中の前記粒子(106)の存在を判定するよう構成される、
請求項7に記載のシステム(10、20)。 - 前記処理部(130)は、前記受信データに基づいて前記ナノチャネル(102)の撮像された部分のデジタル表現を作成し、前記受信した基準データに基づいて前記基準ナノチャネル(104)の撮像された部分の基準デジタル表現を作成するよう構成される、請求項8に記載のシステム(10、20)。
- 前記処理部(130)はさらに、前記デジタル表現および前記基準デジタル表現に基づいて前記ナノチャネル(102)の前記一部分からの前記散乱光(108)の空間分布を求めるよう構成される、請求項9に記載のシステム(10、20)。
- 前記処理部(130)はさらに、前記空間分布に基づいて前記ナノチャネル(102)の前記一部分の中の前記粒子(106)の位置を特定するよう構成される、請求項10に記載のシステム(10、20)。
- 前記処理部(130)はさらに、前記空間分布のコントラストレベルの分布に基づいて前記粒子の分極率を求めるよう構成される、請求項10または11に記載のシステム(10、20)。
- 前記システム(10、20)は、異なる時点に関する前記ナノチャネル(102)の前記一部分からの散乱光の複数の空間分布を求めるよう構成され、前記処理部(130)はさらに、前記複数の空間分布に基づいて前記粒子の大きさを特定するよう構成される、請求項10から12のいずれか一項に記載のシステム(10、20)。
- 前記光源(110)、前記光センサ(120)、および前記光学素子(140、240)は前記ナノチャネル(102)に対する暗視野顕微鏡法のために配置される、請求項3から13のいずれか一項に記載のシステム(10、20)。
- 前記ナノチャネル(102)の前記一部分の少なくとも一部は、前記粒子(106)が機能層(101)に結合されるよう構成されている機能層(101)をその内壁に含む、請求項1から14のいずれか一項に記載のシステム(10、20)。
- 流体中の粒子(106)の存在を無標識で判定する方法(30)であって、
前記粒子(106)を含む前記流体をナノチャネル(102)で受け入れること(S302)、
光源(110)によって前記ナノチャネル(102)の外側を直接照らすこと(S304)であって、前記ナノチャネル(102)が前記光源(110)によって放射される光の波長よりも小さい厚さ及び幅を有する流体チャネルである、こと、
前記ナノチャネル(102)の一部分、前記ナノチャネル(102)の前記一部分の中の前記流体、および、前記粒子(106)(前記ナノチャネル(102)の前記一部分の中に存在する場合)により散乱された、前記ナノチャネルの前記一部分からの散乱光(108)の量を測定すること(S306)、
測定された前記散乱光(108)の量に基づいて、前記ナノチャネル(102)の前記一部分の中の前記流体中の前記粒子(106)の存在を判定すること(S308)であって、前記散乱光の量が所定の閾値を下回る場合に、前記粒子(106)が前記ナノチャネル(102)の前記一部分に存在すると判定すること、
を含む、方法(30)。 - 光センサ(120)の結像面(122)上で前記ナノチャネル(102)の前記一部分を撮像すること(S310)、
前記光センサ(120)の前記結像面(122)上で撮像された前記ナノチャネル(102)の前記一部分のデジタル表現を作成すること(S312)、
をさらに含む、請求項16に記載の方法(30)。 - 前記デジタル表現に基づいて前記ナノチャネル(102)の前記一部分からの前記散乱光(108)の空間分布を作成すること(S314)、
をさらに含む、請求項17に記載の方法(30)。 - 前記デジタル表現に基づいて前記ナノチャネル(102)の前記一部分に沿った前記粒子(106)の位置を特定すること(S316)、
をさらに含む、請求項18に記載の方法(30)。 - 粒子を含まない基準ナノチャネルを光源(110)によって照らすことであって、前記基準ナノチャネルは、前記光源(110)によって放射される光の波長よりも小さい厚さおよび幅を有する流体チャネルである、こと、
前記基準ナノチャネルから散乱された更なる散乱光の量を測定すること、
をさらに含み、
前記ナノチャネル(102)の前記一部分の中の前記流体中の前記粒子(106)の存在を判定する行為(S308)はさらに、前記ナノチャネル(102)の前記一部分からの前記散乱光(108)の量と前記基準ナノチャネルからの前記更なる散乱光の量との比較に基づく、請求項16から19のいずれか一項に記載の方法(30)。
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