JPH10206318A - 固定式光センサ及び分散式センサネットワーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】現場の人員に対して現場でサンプルデータを収
集させ、このデータを処理し、分析し、記憶させると共
に、局所的または集中型サーバに転送して更なる分析に
供するようにする小型化され集積化された（生）化学検
出システムを提供する。 【解決手段】固定式光センサシステム（２００）は、セ
ンサ・サブシステム（２０５）、電子式サブシステム
（２０５）及び通信サブシステム（２１５）を備えてい
る。このシステムは種々のサンプル（２３６）の存在を
検出するのに使用でき、その点で、表面プラズモン共振
（５０）、けい光（８０）、光伝送（１２５）及びその
他の構成要素（１５０）を含む種々の小型化されたセン
サ構成を導入し尽すことにより広く行き渡った応用を有
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に光センサの分
野に関し、特に、情報記憶及び遠隔処理システムへの引
き続く転送で以って、資料（アナライト：ａｎａｌｙｔ
ｅ）サンプルの幅広いアレイをオンサイト・サンプリン
グすることを許容する光センサシステム及び分散式アー
キテクチャに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この発明の範囲を制限すること無く、こ
の発明の背景は、レンズ、フィルタ、検出器及び光部品
の多様なコレクションと、１つ以上のサンプルアナライ
トの存在を検出し、定性化しかつ定量化する関連するエ
レクトロニクスとを使用する光ベースセンサシステムと
関連して説明される。

【０００３】光ベースセンサシステムはこれまで開発さ
れてきており、他の分野と同様に、化学、（生）化学、
生物または生体分析、プロセス制御、汚染検出及び制御
の各分野にて使用されてきた。代表的な応用は、当該所
定サンプルの存在において励起及び測定がこれに続く、
薄膜、ケーブルまたは他の物品の化学的コーティングを
含む。

【０００４】最も初期の従来技術のシステムは、レン
ズ、フィルタ、光源、検出器要素及びエレクトロニクス
の広範な類別を組み合わした。１例は、単一の高輝度発
光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ ＥｍｉＨｉｎｇ
Ｄｉｏｄｅ）を使用して、当該アナライトサンプルと相
互に作用して放射における測定可能な差異を生成するけ
い光コーティング材料の放射特性に触媒作用を及ぼす励
起信号を生成するようになっているけい光ベース光ファ
イバ酸素ケーブルセンサである。材料は光ファイバケー
ブルの長手方向に被着され、該ケーブルは、順次、けい
光化学作用放射において測定可能な変化を生成するサン
プル溶液中に浸漬される。

【０００５】別の従来技術のシステムはプリズム形状の
レンズを使用して、一方の表面から到来する光を、サン
プル試薬または結合材が被着された第２の表面に向けて
いる。第２の表面は、試薬と結合するか、さもなくばこ
れと相互に作用するサンプルと接触して配置されて、プ
リズム／サンプルの界面に沿った屈折の角度を変化させ
るようになっている。光出力は第３のプリズム表面から
抜けて、１つ以上のサンプル特性を示す角度変化を検出
する検出器アレイの方に向けられる。

【０００６】これらの最も初期のセンサシステムでは、
最も実用的分野の応用において使用が制限されていた。
信号発生器、ＬＥＤ、レンズ、フィルタ、検出器、増幅
器及び他の構成要素は、セットアップ及び動作する上で
相当量の作業スペースを要求した。また、それらの総合
的な高コストおよび非移動性であることは、それらの使
用を実験室及びリサーチ環境に制限した。更に、この種
のシステムは、光源、検出器構成要素及び他のサブシス
テムに関して光学系の正確な位置合せを保証するのに、
特殊化されかつルーチンの保守を必要とした。

【０００７】小型化された低電力光源及び検出器におけ
る最近の進歩は、コンパクトで十分に集積化されたセン
サを可能にしてきた。これらの小型化されたセンサの主
要な特徴は、剛性でがっしりしたハウジング内に光源、
サンプリング表面及び検出器要素が固定して配置される
という点である。こうして、小型化されたセンサは、セ
ンサをサンプリング表面まで移送する必要性を除去して
いる。構成要素は容易に入手することができるので、小
型化されたセンサは保守がより容易で、しかも製造する
上でより経済的である。また、光学系は固定されている
ので、小型化されたセンサは、より扱い難い従来技術の
センサシステムの同じ位置合せ問題を示すことは無い。

【０００８】しかしながら、本発明まで、特定のハンド
ヘルド式計器の応用における小型化された集積化センサ
の使用は、期待されてはこなかった。サンプルに極めて
近接するかまたは接触している１つ以上のセンサと通信
する装置は環境条件の分散式監視を許容するであろう
し、また大きなユーティリティをもたらす。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】光学系が内蔵ハウジン
グまたはデバイス・プラットホームに固定されている小
型化センサ技術を組み込んだ分散式センサシステムは期
待されてこなかった。従来技術の検出システムは余りに
扱い難く、しかも現場ベーシス（ｉｎ−ｓｉｔｈｈａｓ
ｉｃ）上での使用に対しては非経済的である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】従って、本発明の主要な
目的は、現場の人員に対して、現場でサンプルデータを
収集させ、このデータを処理し、分析し、記憶させると
共に、局所的または集中型サーバに転送して更なる分析
にかけるようにする小型化され集積化された（生）化学
検出システムを提供することにある。該システムは、現
場にまたは設備全体を通してすんなりと配置することが
できると共に、センサと通信してサンプルデータを受信
し、センサの動作を制御する電子式サブアセンブリから
モニタすることができる固定式光センサを備えている。
多数のセンサは、各センサに対して位置マーク特定識別
をもたらすセンサ特定識別用タグを使用することによっ
てモニタすることができる。

【００１１】この発明の別の目的は、複数の個別の異な
る場所からのサンプルデータを局所現場プロセッサから
集中型処理システムに転送する分散式センサ・アーキテ
クチャを提供することにある。該アーキテクチャは、例
えば有害廃棄物、医学オンサイト診断または軍用等の普
及した応用で以ってセンサシステムを規定する。

【００１２】本発明の別の目的は、医療現場の人員によ
ってオンサイト医学診断ツールとして使用され得るセン
サシステムを提供することにある。この事については、
種々の心臓マーカーを迅速に解消することができる装置
が想定される。配位子と特定の心臓マーカーの間に結合
相互作用を引き起こす複数の結合配位子を有するセンサ
／サンプル間の界面に接触して、血液サンプルが配置さ
れる。相互作用データは、分析及びオンサイト診断のた
めに局所プロセッサにリレーされ、更に、患者追跡及び
／又はビリング（ｂｉｌｌｉｎｇ）目的のために集中型
プロセッサにリレーされる。現場の医学人員は、局所処
理システムまたは集中型プロセッサから集積化されたデ
ィスプレイを介してオンサイト診断を得ることができ、
従って治療を継続することができる。

【００１３】一実施例においては、相互に固定関係でイ
ンターフェースする少なくとも１つの光源、１つのセン
サ／サンプル間の面及び１つの検出器を有するセンサ・
サブシステムと、該センサ・サブシステムと通信してサ
ンプル関連データを得る電子式サブシステムと、を備え
た光センサシステムが開示される。該電子式サブシステ
ムは、信号処理手段、マイクロコントローラ、記憶領
域、ディスプレイ、ユーザ・インターフェース及び制御
装置を備えている。サンプルデータは電子式サブシステ
ムに記憶することができると共に、更なる分析のために
集中型処理システムにリレーすることができる。電子式
サブシステム及びセンサ・サブシステムの間の通信手段
は、例えば無線周波数または赤外線等の無線式であるこ
とが好ましい。種々のユーザ機能、オプション及びセン
サ・サブシステムの制御をもたらす電子式サブシステム
・アセンブリ上に応用特定ソフトウエアを含めることが
できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１において、従来技術のセンサ
システムが示され、一般に参照番号１０が付されてお
り、該センサシステムにおいて、光源１２は、サンプル
１２と相互に作用し合う上で既知の所定の強度及び波長
の光エネルギー１４を放射する。発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）、レーザー、白熱電灯、フィラメントまたは同様の
装置を含めて、種々の光源を使用することができる。光
エネルギー１２はレンズ１６に向けられ、該レンズ１６
は光エネルギー１４を集光し、ケーブル１８に向けて該
ケーブル１８上に案内する。光学レンズ１６は光源１２
及びケーブル１８付近に位置合せされて、光１４とセン
サシステム１０の他の部分とのカップリングを最大化す
るようになっている。

【００１５】信号スプリッタ２０を設けて、光信号１４
の基準サンプルをケーブル２２を介して計器２４に向け
て、計器２４に対して、信号の強度及び存在を追跡しモ
ニタさせるようになっている。光は、コネクタ２６及び
プローブ長２８を介して検出器ユニット３０に結合され
ている。

【００１６】動作において、コートされた光ファイバケ
ーブル・センサ３４を液体サンプル３２中に入れて、化
学作用コートとサンプルの間で分子の相互作用を引き起
こすようにする。こうして、センサ３４を、サンプル３
４に晒したときにけい光発光を変えるけい光発光薬品で
コートすることができる。図示のように、センサ３４
は、表面に分子アッセイ（ｍｏｌｅｃｕｌａｒａｓｓａ
ｙ）が被着したコア３６を有している。放射された放射
光エネルギーのサンプル示度は、センサ３４及びプロー
ブ端部３８を介して計器３０によって受信され、この結
果、サンプル３２の存在が検出器３０によって確認され
るようになっている。同様に、センサシステム１０は、
用いられるサンプル／化学作用の組合せに応じて、気
体、固体及び又は溶液または化合物の他の分子特性を検
出するように構成することができる。

【００１７】図１は、光学系１６がエレクトロニクスに
関して静止位置に非移動式ではなくまたは固定式ではな
く、かつエレクトロニクス２０，２４，２６及び３０が
ケーブルを用いて物理的に結合されている検出システム
１０、即ち、実験室及びリサーチ環境で使用されるこの
種の従来技術のセンサシステムを図示している。この種
のセンサシステムの容積及び費用は、図２、図３、図４
及び図５に図示するような更に集積化され小型化された
センサの開発につながる。

【００１８】例えば、図２には、一体的に形成された表
面プラズモン共振（「ＳＩＲ」：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｌ
ａｓｍｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）センサ５０が示され
ている。基板５２は、透光性ハウジング５６が結合され
たデバイス・プラットホームをもたらす。光源５８は基
板５２の上方または基板内に位置することが好ましいと
共に、光を透過させる窓部６０を有している。偏光子６
２は窓部５８の近くに位置して、ハウジング５６を透過
し続けると共に、ハウジング５６の外表面に形成される
ことが好ましいＳＰＲ層６４に打ち当たる透過光を偏光
するようなっている。ＳＰＲ層６４はガラス・スライド
に被着形成するかまたはこの上に配置することができ
る。この構成を採ることによって、層状体６４と当該サ
ンプル（図２には図示せず）の間の界面から偏光がすっ
かり内部反射するときに観察することができる光学的表
面現象が達成される。

【００１９】図示のように、鏡面６６は反射光を検出器
アレイ６８に向け、該検出器アレイ６８は反射光線の照
射強度を検出する。光学的放射に対して、適切な光電検
出器６８は、ｎ個の個別光検出領域、即ち画素から成る
（ｎ×１）の解像度の線型アレイを有する、ＴＳＬ２１
３、ＴＳＬ４０１、及びＴＳＬ１４０１である。画素に
打ち当たる光エネルギーによって、この画素の下方の領
域には電子−正孔対が発生する。画素上のバイアスによ
って発生される電界により、電子は素子中に収集され、
一方、正孔は基板中に掃引される。こうして、光電検出
器６８中の各検出領域は、出力上の信号に対して、光電
検出器６８に打ち当たる放射の強度に比例した電圧をも
たらす。この強度及びその対応する電圧はそれらの最大
が、全体の内部反射領域中にある。

【００２０】リードフレーム５４は基板５２の対向する
辺に結合され、検出器６８の出力から外部までの単一の
経路をもたらす。

【００２１】図３において、実質的に封止構造を形成す
るプラットホーム８４の上面８６から伸長する半球ドー
ム形状のハウジング８２を有する、小型化され集積化さ
れたけい光センサ８０が示されている。

【００２２】光電検出器８８は、ハウジング８２内の実
質的に中央位置にて上面８６に結合されている。光電検
出器８８は、例えばＴＳＬ２５０またはＴＳＬ２３０等
のそれぞれ光電圧または光周波数変換器であって良く、
これによって出力信号に対して、光電検出器８８に打ち
当たる放射エネルギーの強度に比例した電圧をもたら
す。

【００２３】光電検出器８８上には直接フィルタ９０素
子が設けられており、該フィルタ９０素子は、或る波長
スペクトル外の光電検出器８８からの光を阻止する。４
つの光源９２，９４，９６及び９８は、プラットホーム
８４の中心から実質的に等距離の位置にて光電検出器８
８を取り囲む上面８６に結合され、ハウジング８２の周
囲及びその内部にて対称性をなして配置されている。電
源１００もまた上面８６に結合され、かつ特に光電検出
器８８、光源９２，９４，９６及び９８を含むセンサ８
４の種々の能動素子に動作可能に結合されて、ハウジン
グ８２内の全ての電気光学部品に対して給電すると共
に、センサ８０が外部電源に対する外部リンク無しに動
作できるようになっている。

【００２４】光放射９７及び９９は、センサ８０の動作
外観を図示している。光源９２からの光９７はフィルタ
９０の上面をプラットホーム８４に入射し、そこで吸収
される。ハウジング８２の外表面上のけい光化学作用材
１０３は周囲のサンプル（図示せず）と相互に作用し、
けい光放射中に電荷を生成し、該電荷は光電検出器８８
に向って進む。光吸収フィルタ９０は、当該放射スペク
トルの外側にある望ましくないエネルギー波長を阻止す
る。

【００２５】Ａ／Ｄコンバータ１０５は光電検出器８８
からアナログ信号を受信して、デジタル記憶及び分析用
に対応するデジタル出力信号を生成する。Ａ／Ｄコンバ
ータ１０５はプラットホーム８４の上面８６に結合し、
ハウジング８２内に埋め込まれている。同様に、信号処
理回路１０７を設けて、プラットホーム８６に結合する
と共に、Ａ／Ｄコンバータ１０５と通信可能にインター
フェースして、当該サンプルに関する出力デジタル信号
を受信するようにしても良い。

【００２６】信号処理回路１０７からのデータをプラッ
トホーム８４の底面に結合されたインターフェース１０
９を介して遠隔処理システムに送ることができる。ディ
スプレイをセンサ８０の外部に設けて、視覚フィードバ
ックをユーザに送ってテスト中のサンプルを示すのに使
用し得る。

【００２７】図４において、小型化された光伝送センサ
が示され、１２５が付されている。センサ１２５は、少
なくとも１つの光源１２９を有するプラットホーム１２
７を備えた自蔵光伝送装置であり、光源１２９は、光ガ
イド１３３及び１３４を介して光電検出器１３５及び１
３６に向けて光学的に結合する光信号１３１を発生す
る。図示のように、光ガイドの一方１３４は、既知の分
子被膜から構成されて当該サンプルと相互に作用する上
面１４９を有している。

【００２８】少なくとも１つの光源１２９は、光源検出
器１３５及び１３６が光源１２９の対向側に結合され、
光ガイド１３３及び１３４をそれぞれ介して進む光１３
１を受信するように配置されている状態で、プラットホ
ーム１２７の回りに位置決めされている。こうして、当
該サンプルが表面１４９と接触するようになるとき、界
面での光学的特性が測定可能に変化される。この変化は
光電検出器１３６で検出され、検出器１３５の基準出力
と分析的に比較し得る。他の集積センサ構成におけるよ
うに、リードフレーム１４０は、内部センサ部品と外部
の間のインターフェースとして設けられている。

【００２９】ＳＰＲセンサ１５０のまた別の構成を図５
に示す。図５において、ハウジング１５５及びミラー１
６０の形状は或る付加的な利点をもたらす。光源１５３
からの光１５７は偏光子１５９によって偏光され、平面
鏡１６２の方向に透光性ハウジング１５５中に広がる。
この際、平面鏡１６２は、その平面が偏光放射１５８の
方向と垂直とならないように配設されている。

【００３０】広がった偏光は、ハウジング１５５の曲が
った外表面上に配置された曲面鏡１６０の方に向けられ
る。鏡１６０が凹面鏡のとき、その形状によって、そこ
から反射した放射がＳＰＲ層１７０に集まるようにな
る。この際、ＳＰＲ層１７０は、実質的に均一の厚さを
有する銅、銀または金等の導電性材料から或る薄膜層を
備えることができる。例えば凸状態若しくは凹状態さも
なくば他に特徴をなすも等、他の構成も使用し得るが、
層状体１７０は平面であることが好ましい。反射した放
射は検出器アレイ１７５に達し、ここで反射光の強度が
解明される。リードフレーム１７７が設けられ、ハウジ
ング１５５に固定されて、検出器１７５から外部までの
経路をもたらすようになっている。

【００３１】この発明は、従来技術のセンサシステムを
凌ぐ多数の利点をもたらす図２、図３、図４及び図５に
図示されている等の固定式の小型化され集積化された光
センサを使用するセンサシステムに関する。その点で、
図６は、この発明によるセンサシステムの特徴レベルマ
トリクスであり、一般に２００が付されている。センサ
システム２００は、全ての必須の光学系および（生）化
学検出に対して必要な光電検出エレクトロニクスを備え
た固定式光センサ・サブシステム２１０と通信可能にイ
ンターフェースする電子式サブシステム２０５を有して
いる。

【００３２】通信手段２１５を設けて、センサ・サブシ
ステム２１０及び電子式サブシステム２０５が通信フォ
ーマットの幅の広いアレイを介して通信できるようにな
っている。例えば、通信手段２１５は、センサ２１０を
物理的信号経路を規定するエレクトロニクス２０５に接
続する複数の信号経路またはワイヤを備えることができ
る。光ファイバーケーブル・ツイストペア・ワイヤリン
グ、ネットワーク同軸ケーブルまたは他の物理的接続媒
体を使用することができる。また、センサ２１０及びエ
レクトロニクス２０５の間の直列及び／又は並列データ
転送等の通信プロトコロルを用いても良い。

【００３３】同様に、通信手段２１５は、無線周波数、
赤外線、衛星または他の放送信号を含む２つのサブシス
テム２０５、２１０間の無線通信システムの形式をとる
ことができる。他の期待される通信手段２１５は、全て
が当業者にとって周知の、二地点間端末用機構、要求あ
り次第、固定式送信または他のカスタム通信プロトコル
である。

【００３４】センサ２００のエレクトロニクス側２０５
では、種々の機能的機構が設けられ、当業者にとって自
明となる多数の期待される実施例に従って相互に動作可
能に結合されている。電源２１７が設けられて、サブシ
ステム２０５の種々の能動部品を起動しランさせるよう
になっている。電源２１７は、この発明による、太陽
型、バッテリー駆動式、交流、直流、ジェネレータまた
は遠隔電源であることができる。インターフェース２１
９はユーザに対して、センサ２００の特定の応用に応じ
て、サブシステム２０５の入力及び機能的制御を与え
る。

【００３５】キーボード、制御パッド、マウス、タッチ
スクリーンまたは制御及び入力の他の機構的手段は、イ
ンターフェース２１９の一部分を形成し得る。同様に、
インターフェース２１９は、遠隔使用及び動作のために
動作可能にセンサシステム２００に結合した電子式サブ
システム２０５の遠隔制御サブアセンブリとして実施す
ることができる。また別の期待される実施例において、
インターフェース２１９は、各センサ機能を命令するた
めにユーザが起動するスイッチまたはボタンを備えてい
る。

【００３６】ソフトウェア２２１を電子式サブシステム
２０５上に保持して、特定のセンサ応用に従って、種々
のセンサ機能及びプロセスを制御するようにできる。一
実施例において、ソフトウェア２２１をユーザ・インタ
ーフェース２１９で制御して、ユーザが、ディスプレイ
２２５を介してデータ結果を見て表示するか及び／又は
さもなくば、センサ・サブシステム２１０によって得ら
れたようなサンプル関係データを処理できるようになっ
ている。

【００３７】例えば、ユーザはインターフェース２１
９、ソフトウェア２２１及びディスプレイ２２５を使用
して、当該サンプルがいつセンサ・サブシステム２１０
によって検出されるかを決定することができる。データ
は、ソフトウェア２２１機能に応じて、処理し、把握
し、またはさもなくば分析することができる。種々のシ
ステム２００機能でユーザをアシストするのに、ヘルプ
システムをソフトウェア２２１に含めることもできる。
ソフトウェア２２１は、この発明に従って、データ及び
／又は命令を記憶し、検索し、またはセンサあるいは遠
隔処理システムに送信するのに使用することができる。

【００３８】ハードディスク、フロッピーディスク、ま
たはＤＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュ・メモリ、Ｒ
ＯＭまたは他の同様の部品等の記憶またはチップベース
記憶装置の他の磁気的手段であり得る記憶領域２２３も
また示されている。記憶領域２２３は、サンプル関係デ
ータ、テスト・ヒストリー、較正情報または他の同様の
データを記憶することができる空間をもたらす。

【００３９】ディスプレイ２２５を含むことができると
共に、電子式サブシステム２０５の種々の部品に動作可
能に結合することができる。センサ２００の簡単な実施
例において、ディスプレイ２２５は、センサ２１０が当
該特定のサンプルの存在を検出するとき時々付勢される
１つ以上のＬＥＤを備えている。他の実施例では、ディ
スプレイ２２５は、液晶ディスプレイ（ＬＤＣ：ｌｉｑ
ｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）、当該サン
プルに関係する英数字出力をもたらすモニタまたはＣＲ
Ｔを備えている。他の期待されるディスプレイ手段２２
５は、特にハードコピー、デジタルまたはアナログシス
テム出力、音声アラーム、合成言語、ページやまたはプ
ロジェクションを含む。

【００４０】センサ・サブシステム２１０から受信した
データを変換し、処理し、アセンブルし、さもなくば操
作する、センサシステム２００のエレクトロニクス側２
０５の信号処理手段２２７もまた示されている。一実施
例において、センサ２１０は当該サンプルに関するデジ
タル・ビットストリーム・データを発生し、該データは
通信手段２１５を介してエレクトロニクス・サブシステ
ム２０５にリレーされ、更なる分析のために信号処理装
置２２７によって受信される。このデータは、センサ・
プラットホーム上に一体的に成形されたセンサ２１０プ
ラットホームのＡ／Ｄコンバータの出力である。

【００４１】別の実施例において、センサ２１０からの
出力は当該サンプルに関する被変調キャリアであり、該
被変調キャリアは無線通信モード２１５を介して信号処
理手段２２７に送信される。例えば、高周波送信機は通
信手段２１５の一部としてセンサ２１０に組み込むこと
ができると共に、空中信号を変調するのに使用すること
ができる。該空中信号は、エレクトロニクス・サブシス
テム２０５の通信側２１５によって受信され、復調及び
更なる分析のために信号処理装置２２７に転送される。
当業者は、種々様々な信号処理方法が想定されることを
認めよう。例えば、信号処理手段２２７は工業的に容易
に入力可能な類いのオンボード・デジタル信号プロセッ
サであり得る。また、マイクロコントローラ、マイクロ
プロセッサまたは他の大規模集積回路を使用して、セン
サ２１０からの入力データを分析することができる。他
のオプションは、データ・アナライザ、カルキュレータ
または応用特定集積回路を含む。

【００４２】ここで、センサシステム２００のセンサ側
２１０に戻ると、図６は、バーコード、ＲＦタグまたは
他のセンサ特定識別子等のセンサＩＤ２３０を当該特定
センサを識別するのに使用する。これによって、特定の
センサ応用に応じて位置及び／又はサンプル特有である
センサシステムがもたらされる。こうして、サンプル特
定センサはセンサＩＤ２３０を介してラベル付けされ
て、電子式サブシステム２０５がセンサの位置、及び必
要ならば、個々のセンサが検出するのに指定される特定
のサンプルを決定できるようになっている。別の実施例
において、複数のセンサを遠隔現場、設備、またはその
組合せに配置することができ、この際、位置及びサンプ
ル型式センサＩＤ２３０を介して決定される。

【００４３】当業者は、センサ２１０プラットホームに
センサＩＤ２３０を含めることによって、センサの分散
ネットワークを得ることができることを認めよう。従っ
て、バーコード、無線周波数タグ、カラーコード、ラベ
ル、電子式サインまたはメモリ記憶識別子を含む複数の
センサＩＤ２３０型式が想定される。

【００４４】センサ・サブアセンブリ２１０のセンサ手
順２３２は主に、図２、図３、図４及び図５に図示した
ものを含むセンサ構成に依存している。こうして、表面
プラズモン・レジデンス、けい光ベース、臨界角度及び
光伝達構成は、適切なセンサ２１０型式である。他のも
のは、化学発光、比色、可視的及び赤外線分光学、吸
収、位相、側光を含み、これ以外のものは（生）化学検
出方法を含み、これら全ては当業者にとって周知であ
る。

【００４５】センサ・サブアセンブリ２１０は、センサ
２１０表面と当該サンプルとの間の障壁を規定するサン
プリング・インターフェース２３４を有する。例えば、
センサ２１０を手動でサンプル中に導入して、センサ・
プラットホームの表面または他の領域に沿って接触をな
すことができる。他のサンプリング方法は、液体サンプ
ルをセンサ２１０からあふれさせるフルイディクス、気
体サンプルに対する蒸気輸送または浸透、または含まれ
る領域内にサンプルを保持するフロー・セルの使用を含
む。この発明の１つの期待される使用において、センサ
２１０を現場でそのまま使用し、電子式サブシステム２
０５はセンサ・サブシステム２１０から距離を置いて保
持される。

【００４６】図示のように、サンプル２３６は、センサ
・サブシステム２１０の表面に接触するかまたはこれと
極めて近接して保たれる。センサシステム２００は普及
した応用を有するので、サンプル２３６は、化学、生
物、固体、気体、プラズマあるいはこれらの組合せであ
り得る。

【００４７】要するに、剛性で自蔵式のセンサ・プラッ
トホームまたはハウジングの内部に固定式光学系を有す
る小型化されたセンサ技術を組み込んで、従来技術の各
センサにおいて見い出せる光学的ミスアライメント問題
を除去するようにしたセンサシステム２００が規定され
る。センサ２００は、現場の人員から干渉を受けること
無く、集積化され小型化されたセンサ２１０を当該サン
プル上にすんなりと配置するかまたはその近くに配置す
ることを許容する通信手段２１５を取り合わせを組み合
わせる。

【００４８】ここで、図７について説明すると、この発
明の一態様による無線センサシステム２５０のブロック
図が示されている。図７は、センサ２５０のエレクトロ
ニクス２５５が集積化され小型化されたセンサ３００か
ら分離されこれと離隔していることを示している。通信
経路３１０は、エレクトロニクス２５５及びセンサ３０
０間のデータ及び情報が被変調キャリア上で転送される
無線周波数伝達経路であることが好ましい。経路３１０
はまた、データ及び情報の無線転送を可能にする赤外線
または他の型式の信号同報通信であって良い。

【００４９】エレクトロニクス２５５内では、センサ３
００からのデータを受信し、分析し、記憶しかつ処理す
るのに使用される種々の機能部品及び装置が設けられて
いる。エレクトロニクス２５５は、種々の部品を適切に
含むハウジング２５７に封止され、自蔵式装置をもたら
している。送受信機は２５９は、センサ３００からのデ
ータをデジタル信号プロセッサ２６１に結合させるため
に設けられ、該プロセッサ２６１は順次、サンプルデー
タをアナログ信号として受信すると共に、これを対応す
るデジタル・フォーマットに変換する。

【００５０】マイクロコントローラ２６３はデジタル信
号プロセッサ２６１に通信可能に結合され、エレクトロ
ニクス・サブシステム２５５の種々の機能的動作を実行
する。同様に、マイクロプロセッサ２６３及びデジタル
信号プロセッサ２６１は、ＲＯＭ２６５上の内部に維持
されたルーチンに対して予めプログラムすることがで
き、該ルーチンは、一実施例において、最初の起動の際
に電源２６７から給電を受けるときにロードされる。こ
れによって、遠隔電源無しで動作できる完全に分離され
た装置２５５がもたらされる。

【００５１】信号プロセッサ２６１から受信したデータ
は処理されて記憶領域２６９に記憶される。この際、該
記憶領域２６９は一実施例において、電力のロスの際で
もその内容が維持されることを保証するスタティックメ
モリ領域を備えている。また、装置動作の際に作業スペ
ースとしてマイクロプロセッサ２６３により使用するこ
とができるダイナミックメモリ領域２７１も設けられて
いる。図示のように、マイクロプロセッサ２６３は、ユ
ーザ制御装置２７３及びディスプレイに対して制御可能
にリンクされている。一実施例において、ディスプレイ
２７５は、英数字表現が可能な液晶ディスプレイであ
る。

【００５２】センサシステム２５０のセンサ３００側で
は、図７は当該サンプル３１５がセンサ・ハウジング３
１７と接触して配置されていることを示している。セン
サ３００内には、格納装置３１７の内部に固定関係で相
互にインターフェースする光源３２０、光学系３２２、
サンプル・インターフェース３２６及び検出器ユニット
３２４が設けれらている。これによって、従来技術にて
見い出される位置合せの問題が解消されて、現場使用応
用に理想的な自蔵式ユニットがもたらされる。

【００５３】センサ３００の種々の実施例において、当
業者によって認められる各機能に従って動作する自蔵式
電源３２８及び信号プロセッサ・ユニット３３２が設け
られる。また、送受信機３３０はセンサ・プラットホー
ム３１７に対して動作可能に結合され、センサ３００の
通信機能及びケーパビリティをもたらす。

【００５４】ここで、図８について説明すると、小型化
され集積化されたセンサ３５０が液体サンプル３５２中
に浸漬され、該液体サンプル３５２がセンサ表面３５４
と接触をなして、サンプル３５２及びセンサ３５０の間
のサンプリング・インターフェースで相互作用を生成す
るというこの発明の実用的応用が示されている。図示の
ように、液体サンプル３５２の存在はセンサ３５０によ
って検出され、１つ以上の既知の無線通信手順３５６を
介してハンドヘルド・ユニット３５８に通信３５６され
る。

【００５５】ハンドヘルド・ユニット３５８は、ユーザ
制御装置３６２と、サンプル３５２に関する視覚的情報
をユーザに与えるディスプレイ・ユニット３６４を有す
る計器格納装置から成っている。サンプル関係のデータ
は記憶し、処理し、分析し、さもなくば操作して遠隔処
理装置３７０に送信することができる。図示のように、
物理的接続も使用し得ることを予知すべきではあるが、
計器３５８及び遠隔処理装置３７０の間のインターフェ
ースは無線式である。

【００５６】集積センサ・キット３７５が図９に図示さ
れており、図９において、ＳＰＲセンサ５０は、直接的
再現によって液体サンプル３５２の（生）化学特性を分
析するのに使用される。センサ５０は、該センサ５０と
ケーブル３７９の間のインターフェースをもたらすモジ
ュール３７７に結合されている。順次、ケーブル３７９
はインターフェース３８０を介してセンサ５０検出器か
らブラックボックス３８１までの信号経路をもたらす。
通信プロトコルは、ケーブル３７９に沿ったセンサ５０
及びブラックボックス３８１の間の初期接続手続き及び
データ転送を取り扱うのに使用し得る。

【００５７】ブラックボックス３８１の内部には、例え
ばマイクロプロセッサ２６３及びこの発明に従って種々
の信号処理及びアルゴリズム的機能を実行するＡ／Ｄコ
ンバータ２６１等の種々のエレクトロニクス３８２が設
けられている。アダプタ３８３はソケット３８４にプラ
グ式に差し込まれ、ブラックボックス３８１内部の種々
の能動部品に給電をもたらすのに使用される。処理され
たデータは、デスクトップ型コンピュータ、ワークステ
ーションまたは他の同様な計算手段であり得る処理シス
テム３８７に転送することができる。ケーブル３８５
は、ＲＳ−２３２または並列型等の標準通信プロトコル
を使用して、ブラックボックス３８１及びシステム３８
７の間にインターフェースをもたらす。

【００５８】ソフトウエア応用プログラム３８８はシス
テム３８７上で実行できると共に、ブラックボックス３
８１から受信したサンプル３５２関係データを分析する
のに使用することができる。例えば、時間の関数として
のセンサ表面及びサンプル３５２の間の反射率、光強度
または他の変数を指示するグラフをプロットすることが
できる。他の結果もまた、当業者によって認められるよ
うに、特定の応用に応じて得ることができる。

【００５９】図１０において、この発明によるセンサシ
ステムを使用した医学診断及びポイント・オブ・ケア応
用（ｐｏｉｎｔ−ｏｆ−ｃａｒｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉ
ｏｎ）が図示され、プロセス３９０として示されてい
る。プロセス３９０によって、オンサイト・ベーシス３
９１上の患者から医療人員が血液サンプルを得ることが
でき、これによって、病院または他の医学設備４０４に
直ちに移送すること無く、患者についての定性的及び／
又は定量的分析が可能となる。

【００６０】医療人員はサンプル３９１を得て、センサ
とサンプル間の界面３９２と接触してサンプル３９１を
配置して、センサとサンプルの面に沿った１つ以上の結
合配位子が血液サンプル４０１と相互に作用できるよう
にする。図２に図示した類いのＳＰＲ（生）化学センサ
は、この目的に対して有益であると見い出されてきた。
センサは表面とサンプルの間の結合相互作用３９３を検
出すると共に、更なる検索及び／又は処理のために、あ
るいはより大型の処理システムへのダウンロードのため
に、相互作用データ３９４を内部記憶領域２６９に記憶
する。

【００６１】同様に、相互作用データは、更なる分析３
９５のために、局所医学診断システムに送信することが
できる。一実施例において、局所診断システムは、セン
サ４０５と通信して、医学人員にオンサイト診断及び処
理情報をもたらす救急車４０６のオンボードに維持され
る。そこから、サンプルデータ、診断及び患者情報を医
療設備４０４の集中型医療情報システムに送信すること
ができて、介護設備３９６に患者が到着する前に患者の
ビリング（ｂｉｌｌｉｎｇ）及び追跡が可能となってい
る。

【００６２】この発明の一形態において、種々の心臓マ
ーカーの存在を検出することができるセンサシステムを
設けて、ポイント・オブ・ケア・ベーシス（ｐｏｉｎｔ
−ｏｆ−ｃａｒｅ ｂａｓｉｓ）に基づいて代表的な胸
の痛みを診断するようになっている。ＳＰＲセンサ５０
を使用して、ＳＰＲ層６４を既知の結合配位子４００で
コートして、種々の心臓指示マーカーと結合できるよう
になっている。これらのマーカーは、クレアチン・キナ
ーゼ・エム・ビー（Ｃｒｅａｔｉｎｅ Ｋｉｎａｓｅ−
ＭＢ）、ミオグロビン、カーデアク・トロポニン・ティ
ー（Ｃａｒｄｉａｃ Ｔｒｏｐｏｎｉｎ Ｔ）カーデア
ク・トロポニン・アイ（ＣａｒｄｉａｃＴｒｏｐｏｎｉ
ｎ Ｉ）及びグリコーゲン・ホスホラーゼ・イソエンチ
ーム・ビー・ビー（Ｇｌｙｃｏｇｅｎ Ｐｈｏｓｈｏｒ
ｙｌａｓｅ Ｉｓｏｅｎｇｙｍｅ ＢＢ）を含む。当業
者によって既知であるが、これらの心臓マーカーは、酸
素の欠乏が心臓の筋肉の死を引き起こすときに生じる急
性心筋梗塞（ＡＭＩ：Ａｃｕｔｅ Ｍｙｏｃａｒｄｉａ
ｌ Ｉｎｆａｒｃｔｉｏｎ）を示すように、血液サンプ
ル中に存在する。

【００６３】こうして、本発明は、或る他の冠状動脈事
象に対向するものとして、ＡＭＩの発生の迅速な検出を
可能にして、オンサイト医療人員に対して臨床事象を迅
速かつ適格に管理できるようにするセンサシステムを想
定するものである。

【００６４】ここで、図１１について説明すると、この
発明による分散式センサシステム用のアーキテクチャが
示され、一般に４５０が付されている。複数のセンサＡ
−１，Ａ−２，…，Ａ−Ｎを備えたセンサアレイ４５５
が示されている。センサアレイ４５５における各センサ
は個々のＩＤタグ４５６，４５７及び４５８を有して、
他のセンサからおのおのを区別すると共に、アレイ４５
５に属するものとして指定するようになっている。

【００６５】局所処理システム４７０は、アレイ４５５
における各センサの配置、位置及びデータ内容をモニタ
する。一実施例において、局所処理システム４７０は、
現場の人員がサンプル場所まで持ち運びすることができ
る、図８に図示したもの（３５８）等のハンドヘルド式
携帯計器である。

【００６６】同様に、個々のセンサのおのおの及びセン
サアレイ４６０は関連する個々のタグを有し、各センサ
によって収集されたサンプル・データをＢグループの局
所処理システム４８０に送信することができ、そこで記
憶され、処理され、分析され及び／又はさもなくば操作
される。

【００６７】図示のように、Ａグループの局所プロセッ
サ４７０からのデータはより集中型のネットワーク・シ
ステム４９０に送信４７５することができる。同様にし
て、Ｂグループの局所プロセッサ４８０からのデータは
前記ネットワーク４９０に送信４８５される。図６に関
して前述したように、通信媒体は、無線周波数、衛星、
赤外線または物理的リンクを含む、多くのものであり得
る。ネットワーク４９０は分散データを、特定の応用に
応じてパーソナル・コンピュータ、ワークステーショ
ン、ミニコンピュータ、メインフレームまたは他の同様
のシステムであり得る集中型プロセッサ４９５に送信す
る。

【００６８】要するに、本発明は、普及した応用を有す
る分散型（生）化学検出システムを想定している。例え
ば、地域的または全国的医療情報及び患者追跡システム
が包含されており、該システムにおいては患者特定試験
データ、医療ヒストリー及び予防的ヘルスケア・データ
が地域的または国家的ベーシスに基づいて管理されてい
る。

【００６９】同様に、本発明は、オープン・フィール
ド、施設または他の領域における有害物質の存在を追跡
するのに複数のセンサ及びセンサ・アレイがモニタされ
る軍用及び有害廃物適用における応用を有している。他
の使用及び応用は当業者にとって明瞭となろう。

【００７０】この発明の他の実施例は勿論、例示的実施
例の種々の変形は、説明を参照すれば直ちに当業者にと
って自明となり、従って、特許請求の範囲はこの種の変
形または実施例の何れも包含することが意図されてい
る。

【００７１】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 （１）サンプル・アナライト（ａｎａｌｙｔｅ）の１つ
以上の（生）化学特性を検出する固定式光センサシステ
ムにおいて、前記アナライトと接触するセンサ／サンプ
ル表面、及び少なくとも１つの光源及び前記検出用表面
と固定関係でインターフェースする１つの検出器を有す
る集積化され小型化されたセンサを備えたセンサ・サブ
システムと、相互に機能的にインターフェースして、前
記サンプル・アナライトに関する情報を処理し、記憶し
かつ表示するオンボード信号プロセッサ、記憶領域、ユ
ーザ・インターフェース及びディスプレイを備えた電子
式サブシステムと、前記センサ・サブシステムを前記電
子式サブシステムに通信可能に結合して、サンプル・デ
ータを受信及び送信する通信サブシステムと、を具備し
たことを特徴とする前記センサシステム。

【００７２】（２）第１項記載のセンサシステムにおい
て、前記電子式サブシステムが、前記プロセッサ、記憶
領域、ユーザ・インターフェース及びディスプレイに動
作可能に結合して、動作電力をもたらすオンボード電源
と、前記プロセッサに動作可能に結合したスタティック
メモリ領域と、前記スタティックメモリ領域に埋められ
ると共に、複数のユーザ制御及びサンプル関係機能をも
たらして、前記電子式サブシステムを動作させると共
に、サンプル関係結果を分析し、表示するようにしたソ
フトウェアと、を更に備えたことを特徴とする前記セン
サシステム。

【００７３】（３）第２項記載のセンサシステムにおい
て、前記プロセッサはオンボード・マイクロプロセッサ
回路であり、かつ前記システムは前記通信サブシステム
を介して前記センサ・サブシステムに通信可能に結合さ
れて、サンプル関係アナログデータを受信し、該データ
をデジタル・ビットストリーム形式に変換し、かつ更な
る処理のために前記マイクロプロセッサ回路にまでリレ
ーするようにしたオンボードＡ／Ｄコンバータ回路を備
えたことを特徴とする前記センサシステム。

【００７４】（４）第１項記載のセンサシステムにおい
て、前記通信サブシステムは、無線周波数通信システム
であることを特徴とする前記センサシステム。

【００７５】（５）第２項記載のセンサシステムにおい
て、前記センサ・サブシステムは、センサ識別タグを更
に備えていることを特徴とする前記センサシステム。

【００７６】（６）第２項記載のセンサシステムにおい
て、前記電子式サブシステムはハンドヘルド計器格納装
置に内蔵されていることを特徴とする前記センサシステ
ム。

【００７７】（７）第２項記載のセンサシステムにおい
て、前記センサ・サブシステムは、ＳＰＲ層及び反射鏡
面を有する表面プラズモン共振センサであることを特徴
とする前記センサシステム。

【００７８】（８）第２項記載のセンサシステムにおい
て、前記センサ・サブシステムは、けい光ベースセンサ
であることを特徴とする前記センサシステム。

【００７９】（９）第７項記載のセンサシステムにおい
て、前記電子式サブシステムはハンドヘルド計器格納装
置に内蔵されていることと、前記ＳＰＲ層が１つ以上の
心臓マーカーでコートされていることとを特徴とする前
記センサシステム。

【００８０】（１０）第２項記載のセンサシステムにお
いて、前記電子式サブシステムと通信可能にインターフ
ェースしてサンプル関係データを受信する遠隔処理シス
テムを更に具備し、この際、該遠隔処理システムは前記
データを分析し、記憶しかつ処理すると共に、前記セン
サ・サブシステムの動作を制御するように動作可能に装
備されていることを特徴とする前記センサシステム。

【００８１】（１１）１つ以上のサンプル・アナライト
特性の存在を検出する光学的に位置合せされたセンサシ
ステムにおいて、前記アナライトと接触する少なくとも
１つの表面、及び１つの光源及び透光性ハウジング内に
固定された１つの検出器を有する前記ハウジング中に封
入された小型化され集積化されたセンサであって、前記
検出器が、前記光源から出射されて前記表面で反射され
た光を受光するために空間的に配置されてなる前記セン
サと、前記センサに通信可能にインターフェースしてサ
ンプル関係データを受信し、送信する電子式サブシステ
ムであって、オンボード信号プロセッサ、複数の応用特
定プログラム・セグメントを含むスタティックメモリ領
域、ダイナミックメモリ領域、ディスプレイ及びユーザ
・インターフェースを有する前記電子式サブシステム
と、前記センサを前記電子式サブシステムに結合させる
通信サブシステムと、を具備したことを特徴とする前記
センサシステム。

【００８２】（１２）第１１項記載のセンサシステムに
おいて、前記電子式サブシステムがハンドヘルド計器格
納装置に含まれることを特徴とする前記センサシステ
ム。

【００８３】（１３）第１２項記載のセンサシステムに
おいて、無線送受信機を介して前記電子式サブシステム
に通信可能に結合されている遠隔処理システムを更に具
備したことを特徴とする前記センサシステム。

【００８４】（１４）第１１項記載のセンサシステムに
おいて、前記センサは表面プラズモン共振センサである
ことと、前記ハウジングの前記表面に被着された複数の
心臓マーカー結合配位子を更に具備したこととを特徴と
する前記センサシステム。

【００８５】（１５）第１１項記載のセンサシステムに
おいて、前記信号プロセッサ、前記スタティックメモリ
領域、前記ダイナミックメモリ領域及び前記ディスプレ
イに結合されて動作電力をもたらすオンボード電源を更
に具備したことを特徴とする前記センサシステム。

【００８６】（１６）第１１項記載のセンサシステムに
おいて、前記通信システムは無線周波数送受信機である
ことを特徴とする前記センサシステム。

【００８７】（１７）第１１項記載のセンサシステムに
おいて、前記ディスプレイは液晶ディスプレイであるこ
とを特徴とする前記センサシステム。

【００８８】（１８）第１１項記載のセンサシステムに
おいて、前記センサは小型化されたけい光ベースセンサ
であることを特徴とする前記センサシステム。

【００８９】（１９）第１のサンプル領域の回りに予め
配設された第１のグループの小型化され集積化されたセ
ンサであって、おのおのが前記第１のグループに属する
独自のセンサ識別タグによって指定されてなる前記セン
サと、第２のサンプル領域の回りに予め配設された第２
のグループの小型化され集積化されたセンサであって、
おのおのが前記第２のグループに属する独自のセンサ識
別タグによって指定されてなる前記センサと、前記第１
及び第２のグループのセンサに通信可能にリンクされ
て、前記第１及び第２のサンプル領域に関するデータを
受信する第１及び第２の局所処理システムと、ネットワ
ークを介して前記第１及び第２の処理システムに通信可
能にリンクされた集中型処理システムと、を具備したこ
とを特徴とする分散型センサネットワーク。

【００９０】（２０）通信時に無線通信を介して電子式
サブシステムと通信するセンサ・サブシステムを備えた
固定式光センサシステムを使用して、サンプル・アナラ
イト（ａｎａｌｙｔｏ）を検出する方法において、前記
センサ・サブシステムと接触して前記サンプルを配置す
る段階と、前記サンプル及び前記センサ間の界面に光を
向ける段階と、前記サンプル及び前記センサ間の前記界
面から反射した光の強度を測定して、前記サンプルの濃
度に関するアナログシステムを生成する段階と、前記ア
ナログ信号を対処するデジタル・ビットストリーム・シ
ーケンスに変換する段階と、前記ビットストリーム・シ
ーケンスを前記電子式サブシステムに送信して、更なる
処理に供するようにする段階と、前記シーセンスを処理
して、前記サンプルに関する分析情報を得て、サンプル
・アナライト結果を得るようにする段階と、前記結果を
前記電子式サブシステムのオンボードディスプレイ上に
表示する段階と、を具備したことを特徴とする前記方
法。

【００９１】（２１）センサシステム２１０、並びに電
子式サブシステム２０５及び通信手段２１５を備えた固
定式光センサシステム２００。該システムは種々のサン
プル２３６の存在を検出するのに使用することができ、
その点で、表面プラズモン共振５０、けい光８０、光伝
送１２５及びその他のもの１５０を含む種々の小型化さ
れたセンサ構成を導入し尽すことによって広く行き渡っ
た応用を有する。一実施例において、通信手段２１５は
無線送受信機である。別の実施例において、ハンドヘル
ド計器３５８は現場で使用することができ、センサ３５
０と通信して、サンプル３５２関係データを受信し、該
データを遠隔処理システム３７０に送信して更なる分析
に供する。また別の実施例において、ハンドヘルド計器
４０３は、センサ／サンプル界面に被着された複数の心
臓マーカー結合配位子４００を有して、医療診断及びポ
イント・オブ・ケア装置４０３をもたらすようになって
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術のシステムを示す略図である。

【図２】小型化され集積化された表面プラズモン共振セ
ンサを示す側面図である。

【図３】小型化され集積化されたけい光ベースセンサの
斜視図である。

【図４】小型化され集積化された光伝送センサの側面図
である。

【図５】反射面及び集束面を使用した代替的小型化セン
サの側面図である。

【図６】本発明による種々のシステム・オプションを図
示したマトリクス・レベル・センサシステムの略図であ
る。

【図７】本発明によるセンサシステムの一実施例に対す
る構成要素の内部配置を図示するブロック図である。

【図８】本発明の一態様による実用的センサ応用を図示
する略図である。

【図９】本発明の別の態様による集積センサ・キットを
示す略図である。

【図１０】本発明の一態様によるセンサシステムの代替
的現場応用を示す略図である。

【図１１】本発明の一態様による分散式センサネットワ
ーク及びアーキテクチャを図示するブロック図である。

【符号の説明】 ２００ 光センサシステム ２０５ 電子式サブシステム ２１０ センサ・サブシステム ２１５ 通信手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パトリック ポール スミス アメリカ合衆国テキサス州ローレット，ロ ーカスト ドライブ 6405 (72)発明者 ドゥワイト ユー．バーソロミュー アメリカ合衆国テキサス州ダラス，トレイ ルビュー トレイル 9615 (72)発明者 ジョン エィチ．バーリエン アメリカ合衆国テキサス州プラノ，ウィン ページ レーン 805 (72)発明者 フレデリック エフ．ゲイヤー アメリカ合衆国テキサス州リチャードソ ン，ダブリュ．レンナー ロード 280, アパートメント 4621 (72)発明者 ポール エス．ブリードラブ アメリカ合衆国テキサス州マッキニー，レ イクサイド ドライブ 2703

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サンプル資料の（生）化学特性を検出す
   る固定式光センサシステムにおいて、 前記サンプル資料と接触するセンサ／サンプル表面及び
   前記検出用表面と固定関係でインターフェースする少な
   くとも１つの光源と検出器を有する集積化された小型化
   されたセンサを備えたセンサ・サブシステムと、 相互に機能的にインターフェースされて、前記サンプル
   資料に関する情報を処理し記憶しかつ表示するオンボー
   ド信号プロセッサ、記憶領域、ユーザ・インターフェー
   ス及びディスプレイを備えた電子式サブシステムと、 前記センサ・サブシステムを前記電子式サブシステムに
   通信可能に結合して、サンプル・データを受信及び送信
   する通信サブシステムと、を具備することを特徴とする
   前記センサシステム。
2. 【請求項２】 通信時に、無線通信を介して電子式サブ
   システムと通信するセンサ・サブシステムを備えた固定
   式光センサシステムを使用して、サンプル資料の（生）
   化学特性を検出する方法において、 前記センサ・サブシステムと接触して前記サンプルを配
   置する段階と、 前記サンプル及び前記センサ間の界面に光を向ける段階
   と、 前記サンプル及び前記センサ間の前記界面から反射した
   光の強度を測定して、前記サンプルの濃度に関するアナ
   ログ信号を生成する段階と、 前記アナログ信号を対応するデジタル・ビットストリー
   ム・シーケンスに変換する段階と、 前記ビットストリーム・シーケンスを前記電子式サブシ
   ステムに送信して、更なる処理に供するようにする段階
   と、 前記シーケンスを処理して、前記サンプルに関する分析
   情報を得て、サンプルの分析結果を得るようにする段階
   と、 前記結果を前記電子式サブシステムのオンボードディス
   プレイ上に表示する段階と、を具備することを特徴とす
   る前記方法。