KR101002564B1 - 생체 광자 스캐닝 보정 방법 - Google Patents

Abstract

방법(188), 장치(10), 및 성분(30)은 생체내 조직의 선택된 분자 구조를 비파괴적으로 검출하는 생체 광자 스캐너를 보정한다. 장치(10)는 프로세서, 메모리, 및 스캐너를 포함할 수 있다. 스캐너는 광을 생체내 조직 상으로 비파괴적으로 유도하고, 그 다음 방사 응답을 거울 및 렌즈의 시스템을 통해 다시 검출기 내로 수신한다. 스캐너를 제어하고 그의 출력을 처리하기 위한 소프트웨어가 조직의 방사 응답을 모방하는 합성 재료(30)를 사용하여 보정될 수 있다. 보정은 관심있는 라만 산란 응답을 실질적으로 갖지 않는 피부 조직 재료를 모방하여, 배경 형광 및 탄성 산란을 설명할 수 있다. 도핑제(125c)가 조직 내의 선택된 분자 구조를 모방하도록 백색 스캔 재료의 기질(125b)에 첨가될 수 있다. 기질 재료(125b)는 딜레이턴트 화합물을 포함하고, 도핑제(125c)는 생체 재료와, K-형 편광 필름 및 다른 재료를 포함한다.

생체 광자 스캐너, 생체 조직, 방사 응답, 보정 재료, 보정 파라미터

Description

생체 광자 스캐닝 보정 방법 {Bio-Photonic-Scanning Calibration Method}

본 발명은 광 강도의 광학적 측정에 관한 것이고, 특히 라만 산란 검출기를 보정하기 위한 신규한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

재료, 특성, 시스템 등을 표현하는 특징 신호를 발생, 검출, 관찰, 추적, 특징화, 처리, 조작, 제시, 및 관리하기 위한 광학 및 전자 메커니즘이 개발되었다. 공학 세계에서, 많은 물리 원리들이 예측 가능하게, 반복 가능하게, 그리고 물리 및 공학의 그러한 법칙을 이용하는 사람들의 계획 및 설계에 따라 작용한다. 따라서, 시간에 걸쳐, 물리 시스템의 성능 및 거동의 분석 또는 예측의 수학이 순수 과학 및 응용 과학으로 발전되었다.

광학 시스템, 방사선(예를 들어, 레이더, 광 등), 및 음향(에를 들어, 초음파 주사, 소나 등)은 물론, 기계식 및 전자식 장치의 적용은 많은 유형의 시스템을 모니터링하는데 유용한 것으로 입증되었다. 테스트 또는 모니터링되는 많은 시스템과 설계되고 제어되는 다른 시스템은 물리적 현상을 그러한 현상의 수학적 표현과 조합하는 기술과 컴퓨터의 처리 능력에 의존한다. 물리적 거동을 검출하고, 그러한 거동을 신호로 변환하고, 그러한 신호를 처리를 위해 컴퓨터로 전송하기 위한 다양한 시스템이 이에 추가되어 혼합되고, 사람들이 운영하는 기술적 세계의 많은 부분은 설계되고, 분석되고, 구성되고, 관찰되고, 그렇지 않으면 더욱 이해될 수 있으며 유용하게 될 수 있다.

생명 과학에서, 기기화는 진단 및 치료 모두에서 매우 유용한 것으로 입증되었다. 심전도, 뇌파 그래프 등은 심장, 신경계 등의 작용을 특징짓는 미약한 전자기 신호를 기록한다. 유사하게, 초음파 영상, x-선 등은 특정 생체 프로세스의 통찰 및 정확한 영상을 제공한다. CT 스캔 또는 컴퓨터 단층 촬영 기술은 유사하게 생체 시스템 및 프로세스를 영상화하는 크게 향상된 능력을 제공했다.

유사하게, 화학 분야는 크로마토그래프, 분광 분석 등과 같은 장치를 포함하는 많은 기기를 포함한 기술로부터 유익을 얻었다. 생체 조직, 프로세스 등의 이해 및 제어를 위해 획득되고 적용되는 모든 이러한 지식에서, 그러한 작업을 위해 사용되는 기기의 신뢰 가능한 보정이 계속되는 요구이다.

예를 들어, 생체 조직 내의 선택된 화학 성분의 측정을 위한 시스템이 최근에 개발되었다. 그러한 장치의 유용한 예는 본원에서 전체적으로 참조된, 반점형 카로티노이드 수준의 측정을 위한 방법 및 시스템에 관한, 번스타인 등의 1999년 2월 23일자로 허여된 미국 특허 제5,873,831호에 설명되어 있다. 유사하게, 다른 조직의 비침투적 측정에 대한 특허도 허여되었다. 이러한 연구는 본원에서 전체적으로 참조된, 생체 조직 내의 카로티노이드 및 관련 화학 물질의 비침투적 측정을 위한 방법 및 장치에 관한, 겔러만 등의 2001년 3월 20일자로 허여된 미국 특허 제6,205,354 B1호에 문서화되어 있다. 실질적으로 동일한 과학자 팀에 의해 계속된 연구는 본원에서 전체적으로 참조된, 반점형 색소의 라만 영상 진단을 위한 방법 및 장치에 관한, 2003년 7월 10일자로 공개된 공개 번호 US2003/0130579A1호로서 식별된 미국 특허 출원 제10/040,883호를 만들었다. 이러한 연구 또는 이러한 전체 연구물은 무엇보다도 생체 피부와 같은 조직 내의 유사한 화학 화합물의 카로티노이드의 수준의 결정을 제공한다. 카로티노이드 수준의 비침투적이며, 신속하고, 정확하며, 안전한 결정을 위한 몇몇 방법 및 장치가 개시되어 있다. 이러한 결정은 암 위험에 관한 진단 정보로서 또는 카로티노이드 또는 다른 항산화 화합물이 진단 정보를 제공할 수 있는 조건에 대한 표지자로서 사용될 수 있다. 따라서, 이러한 연구의 많은 부분은 조기 진단 정보 및 가능한 예방 또는 수습에 관한 것이다.

통상, 이러한 공정은 유사한 물질 및 조직 내의 카로티노이드의 수준을 측정하기 위해 공명 라만 분광학의 기술에 의존한다. 몇몇 실시예에서, 레이저 광이 관심있는 조직의 영역 상으로 유도된다. 이러한 산란된 광의 작은 부분은 에너지가 관심있는 선택된 분자에 의해 흡수되는 라만 산란의 과정에 의해 비탄성적으로 산란되고, 입사 레이저 광과 다른 진동수로 재방사된다. 라만 신호는 수집, 필터링, 및 측정될 수 있다. 결과적인 신호는 그 다음 라만 산란 신호로서 식별된 특징적인 피크를 밝게 표시하기 위한 배경 형광과 함께, 조사 광원 광의 탄성 산란(예를 들어, 반사)을 제거하기 위해 분석될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 레이저 광원이 다양한 렌즈, 광선 분할기 등을 포함하는 탐침 시스템 내로 통과된다. 따라서, 레이저 광원으로부터의 간섭성 광은 이러한 일련의 렌즈 및 광선 분할기를 통해, 광선이 응답을 발생시키기 위해 대상(예를 들 어, 피부, 반점 등) 상에 충돌하는 방식으로 통과할 수 있는 거울 표면으로 통과될 수 있다. 응답성 방사선은 다시 탐침 내로 통과하고, 전형적으로 광선 분할기 또는 부분적으로 은 도금된 거울에서 반사되어 검출기 내로 재유도된다.

일례로, 전하 결합 장치와 같은 분광 선택 시스템이 강도 및 진동수(왕복 파장)에 따라 방사선(예를 들어, 광파, 광자 등)을 검출한다. 따라서, 파장 및 강도는 진동수 또는 파장의 스펙트럼을 따라 발생하는 조도량을 정량하기 위해 처리될 수 있다.

따라서, 조직 상에 충돌하는 간섭성 광에 대한 응답은 특정 광원에 응답하여 검출기에 도달하는 에너지의 양, 광자의 개수 등에 의해 특징지어질 수 있다. 그러한 장치는 충분히 정밀하다면, 방사 에너지 응답 내의 양자 변동의 개별적인 광자 수준까지도 개념적으로 측정할 수 있다는 것을 상상할 수 있다.

그러한 장치를 실시하기 위해, 스캐너(예를 들어, 대상의 조사와, 처리를 위한 그에 대한 방사 응답의 회수를 위한 시스템)를 신뢰할 수 있게 보정할 수 있는 방법 및 장치와, 그로부터 수신된 데이터를 조작하고 달리 처리하기 위한 프로세서 또는 컴퓨터가 필요하다. 실험 장치 또는 실험적 호기심을 의료 및 진단 분야 또는 그러한 기기의 시장으로 투영하기 위한 시도에서 여러 요구가 발생한다. 예를 들어, 조직은 그의 특성 및 기관의 차이에 있어서 다르다.

예를 들어, 식물의 조직은 특징적으로 거동할 수 있고, 몇몇 특정 평균 또는 정상 값 또는 값의 범위는 특정 조건 하에서 특정한 몇몇 식물에 대해 확립될 수 있다. 유사하게, 동물 또는 사람의 조직은 그의 특정한 특징을 조사 및 라만 산란 에 대한 그러한 조직의 방사 응답과 관련짓기 위해 침투적으로 또는 비침투적으로 분석될 수 있다. 평균은 집단 특성의 관심있는 특징이다.

그럼에도 불구하고, 전자 부품들 간의 변동은 무시할 수 없다. 따라서, 전기 및 광학 부품들의 임의의 조합이 특정한 고유한 특징을 가질 것이다. 스캐너를 작동하는데 있어서, 해당되는 장치의 전기적 및 전자적 산물(예를 들어, 오류, 특징, 예외, 편향 등)는 측정 또는 계산에서 제외되도록 특징지어질 필요가 있다. 전형적으로, 생성된 임의의 2가지 장치들 사이의 변동은 특정 장치에 의한 출력이 장치들 사이에서 반복될 수 있도록 어느 정도 보정(예를 들어, 측정, 보상, 스케일링, 정규화 등)될 필요가 있다. 즉, 동일한 설계의 2개 또는 100개의 장치들은 동일한 대상을 평가할 때 동일하거나 실질적으로 동일한 값의 검출된 파라미터를 생성할 수 있어야 한다. 즉, 동일한 설계의 2개 또는 100개의 다른 기계에 의해 스캔된 사람의 피부는 어느 정도 합리적인 반복성(정밀도) 및 정확성(참값의 반영) 내에서 실질적으로 동일한 출력 값을 제공해야 한다.

따라서, 필요한 것은 기계간 변동이 제거될 수 있어서 동일한 샘플 상에서 수행된 스캔에 대해 어느 정도 수용 가능한 정도의 변동 내에서 동일한 각각의 기계로부터의 출력을 생성하도록, 개별 스캐너를 보정하기 위한 장치 및 방법이다. 또한, 몇몇 예상되거나, 예상되지 않거나, 예측 가능하거나, 예측 불가능한 방식으로 단시간 및 장시간에 걸쳐 온도, 습도, 화학적 특성, 물리적 특성 등과 같은 조건 변화만큼, 기계는 작동 시의 그 자신의 일시적인 (시간에 따른) 변동을 제거하도록 보정될 필요가 있다.

즉, 하루 동안 작동된 스캐닝 장치는 실질적으로 동일한 대상에 대해 동일한 조건에 노출되었을 때, 다른 날 또는 어떤 다른 시간에 실질적으로 동일한 출력을 생성할 수 있어야 한다. 즉, 특정 장치로부터 얻어지는 출력의 일별 변동 또는 시간별 변동은 보정될 필요가 있다. 즉, 장치의 출력에 영향을 줄 수 있는 물성, 화학적 특성, 온도, 외부 조건 등의 변화를 제거하는 방식으로 스캐너를 보정하기 위한 방법 및 장치가 필요하다. 따라서, 스캐너를 현장에서 보정하기 위한 방법 및 장치가 기술 분야에서 발달될 것이다.

가능한 범위까지, 하드웨어가 조정될 필요가 없도록, 스캐닝 장치로부터 수신된 신호를 처리하기 위한 프로세스를 확립하는 것이 기술 분야에서 발달될 것이다. 즉, 예를 들어, 다양한 조건이 보정 프로세스에서 모니터링되거나 검출될 수 있을 정도로, 그 다음 그러한 장치로부터의 출력 신호는 스캐닝 장치와 관련된 임의의 성능 파라미터, 물리적 특징, 또는 다른 제어 파라미터를 실제로 교정하거나 변경하기 보다는, 단순히 그러한 신호의 값을 교정하기 위해 처리될 수 있다. 따라서, 상기 모든 보정의 이점을 제공하기 위해 스캐너로부터 얻어진 신호 데이터의 신호 처리 또는 컴퓨터 처리를 개발하는 것이 기술 분야에서 발달될 것이다.

생체 재료는 고유하게 매우 가변적이다. 즉, 적절하게 식별된 개체군에 대한 통계적으로 유의한 샘플이 이용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 샘플의 휴대성이 문제될 수 있다. 예를 들어, 한 사람이 장치들의 동일한 값을 판독하도록 2개의 다른 개체군을 스캐닝한 2개의 다른 대륙의 2개의 다른 기계를 어떻게 정규화하거나 보정할 지가 문제이다. 생체 재료로부터 취해진 보정 샘플은 근본적으로 문 제가 된다. 생체 조직은 생체내이거나 아닐 수 있다. 각각의 경우에, 샘플의 양, 샘플의 반복성, 샘플의 제어 및 관찰 가능한 특징은 생체 재료를 취급할 때 유지하기가 거의 불가능하다. 또한, 생체 재료, 기관, 조직, 또는 다른 물질의 복제는 극도로 어렵다. 또한, 조건의 변동은 많은 환경에서 정밀하게 제어될 수 없다. 기관 내의 동일한 조건, 유전적 특징 등을 제공하는 것은 보정 샘플을 생성하기 위한 실질적인 메커니즘이 아니다.

한편으로, 물리 데이터, 전자 카운트, 전류, 전압, 광자 카운트 등의 복잡한 세트를 발생시키는 것이 가능할 수 있다. 다른 한편으로, 그러한 상세한 데이터의 수집은 불가능할 수 있다. 실질적인 문제로서, 그러한 수집 및 분석은 극도로 복잡하고 터무니 없이 비쌀 수 있다.

따라서, 필요한 것은 스캐너를 보정하기 위한 샘플을 제공하기 위해, 반복 가능하게 제어될 수 있는 몇몇 처리로, 예측 가능한 표준 세트에 의해 발생, 제조, 또는 달리 제작될 수 있는 합성 재료이다. 즉, 필요한 것은 스캐너에 의해 조사되었을 대 일관된 방사 응답을 연장된 기간에 걸쳐 생성하고 유지하기 위해 의존할 수 있는 합성 재료 또는 합성 재료의 시스템이다. 따라서, 그러한 합성 재료는 그 다음 세계적으로 이송되고 인증될 수 있는 보정 표준을 확립하도록 사용될 수 있다.

또한, 공장의 환경에서도, 기계의 성능의 기계간 변동을 보정하도록 사용될 수 있는 안정되고, 반복 가능하고, 재현 가능하고, 쉽게 제조되는 합성 샘플을 갖는 것은 매우 가치가 있을 것이다. 또한, 몇몇 유형의 현장 보정 장치 및 방법은, 특히 샘플로서 신뢰할 수 있는 합성 재료를 포함하면, 개별 스캐닝 장치 및 관련 프로세서의 출력의 일별 또는 시간별 변동을 보정하는데 있어서 기술 분야에서 실질적인 진보가 될 것이다.

상기 필요에 따르면, 생체 광자 스캐닝 시스템을 보정하기 위한 다양한 장치 및 방법의 시스템이 본원에서 개시된다. 또한, 합성 재료가 생체 광자 스캐너의 요구되는 다양한 보정 기능을 수행하기 위해 발견되고, 조성되고, 평가되고, 이용 가능하게 만들어졌다. 예를 들어, 스캐너로부터 신뢰할 수 있는 방사 응답을 얻기 위해, 반복 가능한 구조 및 위치에서 스캐너에 특정 보정 재료를 제공하기 위한 메커니즘이 개발되었다. 유사하게, 공장 및 현장 보정 작업을 위한 다양한 성분이 개발되었다. 예를 들어, 레이저 조사에 응답하여 스캐너에 실질적으로 방사 응답을 반사하지 않기 위한 암흑 캡이 기계의 전기적 및 전자적 산물을 제거하기 위한 메커니즘을 제공한다. 유사하게, 단순한 비생체 화학 성분으로서 재현 가능하면서, 생체 조직의 분광 응답의 형상 및 값을 복제하는 백색 스캔 샘플이 개발되었다.

또한, 관심있는 특정 분자 구조의 합성 모방품을 제공하기 위해 재료의 기질을 도핑하기 위한 재료가 발견되고 개발되었다. 예를 들어, 생체 조직 내에 존재하는 카로티노이드 및 다른 화학 성분은 몇몇 특징적인 탄소 결합 구조를 포함하는 것으로 보인다. 생체 분자 성분과 유사한 방사 응답(예를 들어, 라만 산란 등)을 제공함으로써 조사에 응답하는, 유사한 결합 구조를 포함하는 합성 재료가 발견되었다.

따라서, 시스템 및 방법은 스캐닝 시스템을 반복 가능하게 보정하기 위해 보정 샘플로서 합성 재료를 실시하도록 개발되었다. 또한, 개발되고 발견된 다양한 성분 및 장치는 방사 강도의 분광 곡선의 바람직하지 않거나 관심없는 특징을 정규화하고 그렇지 않으면 중화하는, 스캐너의 출력을 처리하기 위한 데이터의 일련의 계산 및 수학적 조작에서 성공적으로 실시되었다. 따라서, 기계간 변동 및 단일 기계 내에서의 시간별 변동은 제거될 수 있어서, 훨씬 더 양호한 신호 대 잡음비 및 훨씬 더 명백한 라만 응답을 산출한다. 따라서, 적절한 보정 장치 및 방법은 생체 광자 스캐너의 정확하고 반복 가능한 이용을 제공한다.

본 발명의 상기 및 다른 목적 및 특징은 첨부된 도면과 함께 취해지는 다음의 설명 및 첨부된 청구범위로부터 더욱 완전하게 명백해질 것이다. 이러한 도면들이 본 발명의 전형적인 실시예만을 도시하고, 그러므로 그의 범주를 제한하는 것으로 고려되지 않아야 하고, 본 발명은 첨부된 도면을 사용하여 추가의 특징성 및 세부와 함께 설명될 것이다.

도1은 보정 프로세스 중에 스캐닝 샘플을 제공하기 위한 여러 기계를 포함하는, 본 발명에 따른 장치의 일 실시예의 사시도이다.

도2a는 본 발명에 따른 보정에서 사용되는 암흑 캡의 볼록한 측면의 사시도이다.

도2b는 도2a의 암흑 캡의 볼록한 측면의 사시도이다.

도2c는 레이저의 "온" 조건을 식별하고 간섭성 광의 정 투과 또는 반사를 배제하기 위해 레이저 에너지를 확산시키기 위한 차폐부의 일 실시예의 사시도이다.

도3a는 본 발명에 다른 장치 및 방법에서 사용하기 위한 합성 보정 재료의 복수의 샘플을 포함하는 정밀 캡의 일 실시예의 사시도이다.

도3b는 본 발명에 따른 스캐너의 보정을 위해 위치된 정밀 캡의 확대된 우측면도이다.

도3c는 본 발명에 따른 고값 재료를 사용하여 저값 샘플을 제공하기 위해 오프셋의 사용을 도시하는 정밀 캡의 다른 실시예의 측단면도이다.

도3d는 본 발명에 따른 보정을 위한 장치의 배럴 및 윈도우 상에 설치된 암흑 캡의 절결된 측면도이다.

도4는 폐쇄 위치의 스프링 부하식 보정 장치의 사시도이다.

도5는 개방 부착 브라켓, 대응하는 멈춤쇠, 및 단일 샘플로부터 보정을 위한 감소된 값의 판독치를 얻기 위한 스페이서의 사용을 도시하는, 도4의 보정 장치의 사시도이다.

도6은 보정 메커니즘의 설치 중에 슬리브 및 샘플을 스캐너의 배럴로부터 멀리 적절하게 후퇴시키는 당김 위치의 플런저를 도시하는, 도4의 보정 장치의 후방 사시도이다.

도7은 슬리브 및 샘플을 본 발명에 따른 스캐너의 배럴 및 윈도우를 향해 위치시키는 전개 위치의 플런저 및 핸들을 도시하는, 도4 - 도6의 장치의 후방 사시도이다.

도8은 본 발명에 따른 스캐너의 보정을 위한 양단 샘플 시스템의 일 실시예의 사시도이다.

도9는 장치를 보정 작업 중에 사용하기 위해 스캐너 내에 위치시키기 위한 활주 메커니즘 및 후퇴 핸들을 도시하는 본 발명에 따른 양단, 이중 샘플 보정 장치의 부분적으로 절결된 사시도이다.

도10은 조직의 방사 응답을 복제하기 위해 합성 모방 재료를 사용하는 스캐너의 보정 중에 마스터 샘플 시스템 및 그의 설치와 함께, 스캐너의 탐침의 윈도우 및 배럴의 사시도이다.

도11a는 그에 대한 작업 지향 광파를 도시하는 수직으로 배향된 필름 재료의 사시도이다.

도11b는 그에 대한 작업 지향 광파를 도시하는 수평으로 배향된 필름 재료의 사시도이다.

도11c는 저값 보정 샘플로 전형적인, 본 발명에 따른 보정 장치에서 유용한 것의 전형적인 배향된 중합체 필름의 배치의 일 실시예의 개략도이다.

도11d는 본 발명에 따른 보정 장치 및 방법에서 사용하기 위한 고값 샘플로서의 특정 용도의 배향된 편광형 중합체 필름의 다른 실시예의 개략도이다.

도12는 결과적인 마스터 샘플 및 그의 선택된 방사 응답 특징을 갖는, 비도핑 합성 기질 재료, 도핑제를 포함하는, 본 발명에 따른 보정용 장치 및 방법의 작동에 유용한 합성 및 다른 비조직 재료 사이의 관계를 도시하는 개략도이다.

도13은 대상의 탄성, 형광, 및 라만 방사 응답 효과의 결과로서 파장의 함수 인 방사 응답의 강도 곡선의 형태를 개략적으로 도시하는 그래프이다.

도14는 본 발명에 따른 장치 및 방법의 암흑 스캔 전자 산물은 물론, 탄성 산란 및 형광의 감소를 위한 정규화 후의 라만 산란 효과를 개략적으로 도시하는 그래프이다.

도15a는 본 발명에 따른, 라만 산란 피크가 그 위에서 투사될 수 있는 하부 데이터와 정합하도록 맞춰진 기본 곡선을 선택하기 위한 방법을 개략적으로 도시하는 그래프이다.

도15b는 보정 프로세스에 대해 필요한 특징적인 피크의 결정을 위한 기본 곡선의 맞춤을 포함한, 합성 마스터 샘플로부터의 실제의 정규화되고 처리된 스캔 데이터를 도시하는 그래프이다.

도15c는 본 발명에 따른 장치 및 방법에 의한 조직의 실제 스캔을 위한 특징적인 피크의 값을 확정하기 위해 기본 곡선과 맞춰진, 처리 및 정규화 후의 실제 데이터를 도시하는 그래프이다.

도15d는 본 발명에 따른 필름 유형의 보정 샘플의 스캔에 기초한, 기본 다항 곡선과 맞춰진, 처리 및 정규화 후의 실제 데이터를 도시하는 그래프이다.

도16은 원 자료, 방사 응답, 또는 보정 곡선을 얻기 위해 스캔되거나 달리 평가될 수 있는 다양한 재료 성분 및 형식을, 개별 스캔 결과의 보정을 스캔 결과에 대한 특정 표준의 스케일에 맞추기 위한 개략적이 그래프와 함께, 도시하는 개략적인 선도이다.

도17은 본 발명에 따른 스캐너 및 보정 시스템에 대한 시간에 걸친 조건간 균일성은 물론, 유닛간 균일성을 얻기 위해 합성 또는 다른 마스터 샘플에 의존하는 보정을 위한 프로세스의 일 실시예의 개략적인 블록 선도이다.

도18은 완전 합성 기질 및 도핑제 재료는 물론 천연 재료 도핑제에 적용 가능한, 본 발명에 따른 스캐너의 보정을 위한 마스터 샘플을 위한 조성 프로세스 및 용도의 개략적인 블록 선도이다.

도19는 본 발명에 따른 스캐너의 현장 작동 및 보정을 위한 방법과, 보정 장치 및 방법의 개략적인 블록 선도이다.

본원의 도면에서 대체로 설명되고 도시되는 본 발명의 구성요소들은 매우 다양한 상이한 구성으로 배열되고 설계될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 따라서, 도1 내지 도19에 도시된 바와 같은, 본 발명의 시스템 및 방법의 실시예의 다음의 더욱 상세한 설명은 청구되는 본 발명의 범주를 제한할 의도가 없고, 단지 본 발명의 몇몇 현재 설명되는 실시예를 대표한다.

본 발명에 따른 다양한 실시예는 유사한 부분이 유사한 도면 부호에 의해 표시되는, 도면을 참조하여 가장 잘 이해될 것이다.

도1을 참조하면, 본 발명에 따른 장치(10)는 전원, 레이저 광원과 같은 광원, 및 검출기를 포함하는 스캐닝 메커니즘을 포함할 수 있다. 검출기는 진입한 조사 광선과 다른 파장으로 검출기로 복귀하는 라만 산란 광은 물론, 배경 형광, 탄성 산란 광(광원 광의 반사)을 포함한 신호를 수신할 수 있다.

대체로, 스캐닝 메커니즘은 그를 통해 조사 및 복귀되는 검출 가능한 광선을 통과시키기 위해, 하우징을 관통하는 배럴(13)을 갖는 하우징(12) 내에 봉입될 수 있다. 전형적으로, 배럴(13)은 배럴(13)과 하우징(12) 사이에서 반경방향으로 일정량의 여유부 또는 간극을 제공받을 수 있다.

배럴(13) 내에 장착된 윈도우(14)는 조사 광선을 대상을 향해 그리고 복귀되는 "방사 응답"을 검출기에 의해 수신되도록 다시 윈도우(14)를 통해 통과시킨다. 예를 들어, 전하 결합 장치(CCD) 또는 전하 주입 장치(CID)가 다양한 진동수 (예를 들어, 대응하는 파장)의 광을 검출할 수 있는 센서의 어레이를 구성할 수 있다. 따라서, 강도의 히스토그램 또는 스펙트럼이 진동수의 도메인 또는 대응하는 파장의 도메인에 걸쳐 표시될 수 있다.

본 발명에 따른 장치(10)의 일 실시예에서, 받침대(16)가 윈도우(14) 아래에서 외측으로 또는 그 전방에 위치된다. 지지부(18)가 받침대(16)를 지지하기 위해 하우징(12) 내에서 장치(10)로부터 연장될 수 있다. 따라서, 대상의 손, 팔, 또는 다른 신체 기관이 윈도우(14) 전방의 받침대(16) 상에 위치될 수 있다.

본 발명에 따른 장치(10) 및 방법의 한 가지 현재 고려되는 실시예에서, 사용자의 손이 손바닥의 피부를 윈도우(14)에 대해 위치시키면서 받침대(16) 상에 위치된다. 이러한 방식으로, 비어의 법칙에 의해 지배되는 거리 효과가 윈도우(14)의 위치에 의해 반복 가능하게 제어된다.

차폐부(20)가 여러 기능적인 특징을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 차폐부(20)는 장치(10)로부터 윈도우(14)를 통한 광 출력의 광선에 응답하여 발광하는 투광성 재료로 형성된다. 빈 공간을 통과하는 광은 광선 자체의 외부에서 보이게 하는 메커니즘을 갖지 않는다. 따라서, 안전의 문제로서, 레이저 광은 차폐부(20)에 의해 차단되어 산란될 수 있다. 아울러, 사용자는 차폐부(20)를 조사하는 광의 스폿의 가시성에 의해 장치(10)가 급전되어 작동하고 있다는 것을 통지받을 수 있다.

다양한 실시예에서, 차폐부(20)는 투명하거나, 투광성이거나, 조직화되거나, 또는 단순히 광을 무작위적으로 산란시키도록 달리 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 차폐부(20)는 불투명할 수 있다. 그러한 실시예에서, 사용자 또는 작업자는 단지 윈도우(14)와 차폐부(20) 사이에서 차폐부(20) 상의 광의 스폿의 증거를 볼 수 있다. 한 가지 현재 고려되는 실시예에서, 확산 표면이 불투명, 투광성, 또는 투명에 관계없이 차폐부(20) 상에 형성된다.

또 다른 실시예에서, 예를 들어 리넨 등과 같은 재료의 확산 층이 실질적인 확산을 제공하기 위해 투명하거나 투광성인 폴리카보네이트의 층에 내장될 수 있다. 다른 실시예에서, 아크릴 또는 다른 투과성 중합체와 같은 단순 플라스틱이 차폐부(20)가 윈도우(14)로부터 광의 정 투과 또는 반사를 제공하지 않도록 하나 또는 양 측면 상에 얼룩지거나 거친 표면을 구비할 수 있다.

장치(10)의 다양한 기능적 특징은 암흑 캡(22) 또는 암흑 샘플(22)과 같은 일련의 주변 장치에 의해 이루어질 수 있다. 암흑 샘플(22)은 윈도우(14)로부터 수신된 조사에 응답하여 장치(10)로 상당한 광선을 복귀시키지 않는다. 따라서, 윈도우(14)를 통한 암흑 캡(22)의 조사 후에 장치(10)에 의해 검출되는 응답 또는 방사 응답은 관심있는 방사선(예를 들어, 광)에 실질적으로 대응할 것이다.

결과적으로, 윈도우(14)를 통한 암흑 캡(22)의 조사는 장치(10)의 배경 이상성(예를 들어, 전기적 또는 전자적 산물)을 나타내는 장치(10) 내의 신호를 생성한다. 바꾸어 말하면, 암흑 캡(22)을 조사하는 광선에 응답하여 다시 장치(10) 내로 수신된 신호는 장치(10) 자체의 전기적 또는 전자적 산물(예를 들어, 오류, 배경 잡음 등)의 직접적인 결과로서 장치(10)의 스퓨리어스(spurious) 기여를 나타내는 신호를 제공한다.

정밀 샘플(24)이 때때로 장 보정 캡(24)으로 불리는 필름 캡(24)에 내장될 수 있다. 캡(24)은 저값 또는 고값 위치에서 윈도우(14) 위에 위치될 수 있다. 즉, 정밀 샘플(24)은 장치(10) 내로의 복귀 신호의 비교적 높은 값과, 장치(10) 내로의 복귀 신호의 비교적 낮은 값을 나타낸다. 각각은 정밀 캡(24) 내의 재료 샘플로부터 직접 생성될 수 있다.

즉, 정밀 캡(24)은 높거나 낮은 방사 응답을 산출하는 재료를 신호(예를 들어, 광선)에 노출시키기 위해, 2가지 배향 중 하나로 180° 이격되어 위치될 수 있다. 조사 광선 및 방사 응답 모두는 윈도우(14)를 통해 각각 장치(10)로부터 그리고 그 안으로 전파된다.

직접적인 결과로서, 방사 응답의 높거나 낮은 값은 정밀 샘플(24) 내의 특정 재료로부터 윈도우(14)를 통해 장치(10) 내로 다시 투과될 것이다. 고값 및 저값은 재료의 방사 응답의 결과, 윈도우(14)로부터의 거리의 결과, 또는 이들 모두일 수 있다.

부하식 캡(26)이 윈도우(14)에 대한 테스트 샘플의 스프링 부하식 위치를 제 공하기 위해 지지부(18)에 반복 가능하게 그리고 안정적으로 장착될 수 있는 메커니즘을 제공한다. 유사하게, 양 단부 상에 스프링 부하식 캡을 가지며 각각 샘플에서 높거나 낮은 값을 생성하는 이중 캡(28) 또는 테스트 블록(28)은 윈도우(14)와 차폐부(20) 사이에 위치되는 형상 및 크기이다. 이중 캡 시스템(28)은 관심 샘플이 윈도우(14)에 대해 압박되어 그에 대한 반복 가능한 정합을 제공하는 스프링 부하를 제공한다.

마스터 샘플(30)은 주로 공장 보정에서 사용된다. 몇몇 실시예에서, 마스터 샘플(30)은 현장 보정용으로 사용될 수 있다. 마스터 샘플(30)은 손과 같은 신체 기관의 스캐닝을 합성적으로 복제하기 위해 윈도우(14)에 일시적으로 부착될 수 있는 성형 가능한 재료를 포함한다. 예를 들어, 마스터 샘플(30)은 중립 배경(백색 스캔) 결과, 관심 분자 성분의 비교적 낮은 농도 및 관심 분자 성분의 비교적 높은 농도를 생성하거나 그로서 출현하도록 윈도우(14)에 접착된 퍼티형(putty-like) 재료로서 위치되도록 구성된다. 관심 분자 성분은 필요한 관심 분자 성분의 농도의 상대 값에 따라 마스터 샘플(30)의 퍼티 내에 분포된다.

도1을 계속 참조하면서 도2a 내지 도2c를 참조하면, 캡(22, 24)은 대체로 정렬 표지(32)를 포함할 수 있다. 암흑 캡(22)에서, 정렬은 특별히 중요하지 않다. 그러나, 정밀 샘플(24)에 대해, 그의 적어도 몇몇 실시예에서, 정렬은 중요한 변수일 수 있고, 증거 표지(32) 또는 정렬 표지(32)는 정밀 샘플(24)의 정밀한 정렬을 제공하는 것을 도울 수 있다.

그럼에도 불구하고, 암흑 캡(22)에서, 슬리브(34)가 배럴(13) 위에 꼭 맞게 끼워져서, 견부(36)를 그의 윈도우(14)에 대해 정합시킨다. 즉, 견부(36)는 배럴(13)의 면(15)에 대해 끼워지는 정합 표면(36)을 제공한다. 전형적으로, 면(15)과 윈도우(14)는 서로 실질적으로 동일 평면일 수 있다.

심(38; shim) 또는 스페이서(38)가 배럴(13)과 슬리브(34) 사이에 죔 또는 끼워 맞춤을 제공한다. 실질적인 문제로서, 슬리브(34)는 심(38)이 배럴(13)과 접촉한 결과로서 어느 정도 뒤틀릴 수 있다. 따라서, 배럴(34), 심(38), 또는 이들 모두의 휨은 암흑 캡(22)이 면(15)에 대해 꼭 맞게 끼워져서 배럴(13)에 대해 비교적 고정되게 유지하는 힘을 탄성적으로 제공한다.

작동 시에, 암흑 캡(22)은 검정색 샘플(40)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 검정색 샘플(40)은 단순히 오목한 암흑 표면(40)이다. 몇몇 실시예에서, 광 트랩, 시준된 검정색 광 트랩, 검정색 천 등이 검정색 샘플(40)로서 사용될 수 있다. 검정색 샘플(40)의 각진 표면 및 검정색 재료는 방사 응답이 윈도우(14)를 통해 장치(10) 내로 다시 실질적으로 복귀하지 않도록, 윈도우(14)로부터 진행하는 조사를 윈도우(14)로부터 멀리 분산시킨다.

따라서, 암흑 캡(22)은 장치(10)의 전기적 및 전자적 산물만큼을 반영하는 "암흑" 판독치를 장치(10)에 제공하기 위해 윈도우(14)로부터 진행하는 신호를 흡수하고, 편향시키고, 그렇지 않으면 확산시킨다. 암흑 캡(22)의 조사에 응답하여 장치(10)에 의해 검출되거나 기록되는 판독치 또는 임의의 신호는 실제로는 단지 장치(10)에 대해 특유한 배경 및 오류 효과의 산물이다. 따라서, 암흑 캡(22)은 장치(10)의 전기적 및 전자적 산물을 제거하기 위해 스캐닝 판독치로부터 유래하는 배경 신호를 제공하도록 사용될 수 있다.

검정색 샘플(40)을 구성하는 오목 표면(40)에 대향하여, 볼록 표면(41)이 정점(42)으로 진행한다. 볼록 표면(41)은 암흑 샘플(41)로서 역할할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 제조 공정이 전형적으로 내부 (오목) 표면(40) 상에 예리한 정점(42)을 쉽게 제공하지만, 볼록 표면(41)의 정밀 첨단을 제공하지 않으므로, 정점(41)은 전형적으로 암흑 표면(41)으로서 사용되면, 암흑 캡(22)의 적절한 작동을 방해한다.

도2c를 참조하면, 차폐부(20)는 윈도우(14)를 통해 광선에 의해 조사되어, 광 스폿(43)을 생성할 수 있다. 광 스폿(43) 또는 광 영역(43)은 차폐부(20)의 주 표면으로부터 보일 수 있다. 차폐부(20)가 투광성이거나 투명하면, 광 스폿(43)은 장치(10)에 대한 실질적으로 임의의 상당한 각도로부터 관찰될 수 있다. 그러나, 차폐부(20)가 불투명하면, 광 스폿(43)은 전형적으로 장치(10)를 향해 유도되는 차폐부(20)의 표면을 관찰하는 위치로부터만 보일 것이다.

그럼에도 불구하고, 본 발명에 따른 장치 및 방법의 일 실시예에서, 차폐부(20)는 복수의 층(44)으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리스티렌 등과 같은 투광성 재료의 단일 층(44a)이 차폐부(20)의 다량 재료로서 사용될 수 있다. 차폐부(20)의 표면(44d, 44e)은 그 자체가 광 스폿(43)으로부터의 광선의 임의의 정 반사 또는 투과를 제거하는 확산을 제공하기 위해 투명한 재료 상의 조직일 수 있다.

한 가지 현재 고려되는 실시예에서, 층(44a)은 층(44c)과 함께, 그들 사이에 확산 재료(44b)를 개재시킬 수 있다. 예를 들어, 폴리카보네이트가 실제로 파손 불가능하다. 따라서, 폴리카보네이트의 2개의 층(44a, 44c)이 층(44b)을 내장한 유닛으로서 성형되거나, 그들 사이의 리넨의 층(44b)과 함께 라미네이팅될 수 있다. 도시된 실시예에서, 층(44a, 44c)들 사이의 층(44b)은 임의의 실질적인 평행 광의 통과를 배제하는 실질적인 산란 효과를 제공할 수 있다.

실질적인 문제로서, 장치(10) 내의 레이저 출력은 조직 손상, 특히 시각 손상을 우발적으로라도 일으키지 않도록 충분히 낮게 선택될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 차폐부(20)는 장치(10)가 급전되어 작동하고 있다는 경고와, 눈의 임의의 과도한 노출에 대한 그의 적정한 강도로의 보호로서 역할한다. 고확산 차폐부(20)는 윈도우(14)로부터의 광 스폿(43)에서 충돌하는 광의 임의의 정 투과 또는 반사를 실질적으로 억제할 수 있다. 중간 확산 층(44b)의 유무에 관계없이, 표면(44d, 44e)은 여전히 산란 메커니즘으로서 조질화 또는 조직화를 구비할 수 있다.

도1 내지 도3을 계속 참조하면서 도3a 내지 도3d를 참조하면, 정밀 캡(24)은 캡(24)을 배럴(13)에 대해 원주방향으로 배향시키기 위한 증거 표지(32) 또는 정렬 표시(32)를 포함할 수 있다. 정밀 캡(24), 또는 더욱 적절하게는 그 안에 포함된 샘플 재료(50)는 배향에 민감할 수 있다. 배럴(13)에 대한 정밀 캡(24)의 회전은 광선에 의한 샘플 재료(50)의 조사에 응답하여 장치(10)에 의해 검출되는 방사 응답 판독치를 바꿀 수 있다.

전형적으로, 정밀 캡(24)의 대향 측면들 상에 2개의 슬리브(34)가 제공되고, 각각 배럴(13)에 대한 끼워 맞춤을 위한 심(38)을 갖는다. 견부(36)는 캡(24)을 배럴(13)의 면(15)에 대해 정합시키도록 역할한다.

도시된 실시예에서, 먼지 커버(46)가 긁힘, 파편의 축적 등에 대해 보호하기 위해 슬리브(34) 내에서 그에 대해 끼워진다. 몇몇 실시예에서, 먼지 커버(46)는 아암(48)에 의해 정밀 캡(24)에 연결될 수 있고, 아암(48)은 정밀 캡(24)의 기본 구조물과 일체로 성형될 수 있다.

정밀 캡(24)의 일부로서 형성된 발(52)은 받침대(16)에 대해 꼭 맞게 끼워지도록 구성된다. 따라서, 발(52)은 윈도우(14)에 대한 샘플 재료(50)의 정렬을 유지하는 것을 돕는다. 발(52)은 캡(24)을 적절한 배향으로 압박하는 경향이 있다. 한편, 증거 표지(32)는 캡(24)의 정렬이 배럴(13)에 대해 원하는 위치와 적합하도록 보장할 수 있다.

한 가지 현재 고려되는 실시예에서, 개구(54)는 장치(10)에 고정된 끈(55)을 수납한다. 예를 들어, 끈(55)은 정밀 샘플(24)이 장치(10)로부터 제거되거나 대체되지 않을 수 있도록 지지부(18)에 묶일 수 있다.

샘플 재료(50)는 윈도우(14)로부터의 광선에 의한 조사의 결과로 방사 응답의 고값 및 저값을 제공하도록 구성될 수 있다. 샘플(24)의 대향 측면들은 샘플(50)을 둘러싸는 슬리브(34)를 제공한다. 하나의 샘플(50)은 비교적 낮은 판독치를 제공하고, 다른 샘플(50)은 비교적 높은 판독치를 제공한다.

일 실시예에서, 하나의 코너가 샘플(50)로부터 절단되고, 대응하는 양각부가 견부(36) 내에 형성된다. 따라서, 샘플(50)은 견부(36)에 의해 짜여진 하나의 단일 배향으로만 위치될 수 있다. 따라서, 샘플(50)은 정밀 캡(24)의 구조와 정밀하 게 정렬되고, 정밀 캡은 윈도우(14)에 대한 정밀한 배향을 제공하기 위해 받침대(16)에 대해 발(52)에 의해 배향된다.

카로티노이드는 특정 광에 의한 조사에 대한 방사 응답으로서 라만 산란 원리에 따라 광을 반사한다는 것이 공지되어 있다. 예를 들어, 파장이 473 nm 정도인 광은 카로티노이드 내의 몇몇 탄소 결합을 여기시킨다. 유사한 탄소 결합 및 특히 이중 탄소 결합은 특정 배향의 중합체 필름 내에 존재하다는 것이 밝혀졌다. 따라서, 샘플(50)이 특정 유형의 중합체 필름으로 형성되면, 510 nm 파장에서 라만 산란되는 대략 473 nm 파장의 레이저 광과 같은 적합한 진동수의 광에 의한 탄소 결합의 여기가 생성된다.

따라서, 샘플(50)은 천연 또는 생체 조직 재료보다는, 비교적 안정되고 부패되지 않는 합성 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 겔러만 등에 의해 개발된 것과 같은 종래 기술의 장치(본원에서 전체적으로 참조된 2001년 3월 20일자로 겔러만 등에게 허여된 미국 특허 제6,205,354 B1호 참조)는 파괴적으로 얻어진 실제 생체 조직에 의존할 수 있다. 사체로부터 분쇄된 조직 샘플이 테스트를 위한 재료로를 제공할 수 있다. 대조적으로, 적합한 응답을 제공하는 합성 재료로 형성된 샘플(50)은 훨씬 더 양호한 반복성, 훨씬 더 큰 균일성, 및 균일한 샘플(50)의 실질적으로 무제한적인 공급을 제공할 것이다.

도3b를 참조하면, 정밀 샘플(24) 또는 정밀 샘플 캡(24)은 장치(10)의 배럴(13)에 대해 꼭 맞게 끼워질 수 있다. 하우징(12)은 배럴(13) 둘레에 슬리브(34)를 수납하기 위해 제거될 수 있다. 한 가지 현재 고려되는 실시예에서, 샘 플(50)은 장치(10)의 윈도우(14)에 대해 꼭 맞게 조정된다. 발(52)은 받침대(16) 또는 플레이트(16)에 대해 끼워져서, 캡 장치(24)를 배향시킨다. 캡(24)은 윈도우(14) 위에서 고값 샘플(50)을 저값 샘플(50)로 교환하기 위해 뒤집힐 수 있다.

도3c를 참조하면, 본 발명에 따른 정밀 캡(24)의 일 실시예의 한 가지 변경에서, 저값 샘플(50a)이 캡(24)의 구조물 내로 설치되어, 오프셋 거리(55)를 제공할 수 있다. 즉, 샘플(50a, 50b)을 형성하는 필름용 재료는 그들의 배향된 중합체 섬유의 회전 또는 배향에 민감할 뿐만 아니라, 어느 정도 비어의 법칙에 의해 지배된다. 윈도우(14)로부터의 샘플(50a)의 거리(55) 또는 오프셋(55)은 윈도우(14)로부터의 광선에 대한 샘플(50a)의 방사 응답에 영향을 줄 것이다.

따라서, 오프셋(55)은 샘플(50a)의 방사 응답의 특정한 감소를 제공하도록 선택되고 계산될 수 있다. 아울러, 고값 샘플(50b)은 윈도우(14)와 동일 평면으로 유지되거나, 다른 오프셋(55)을 가지고 위치될 수 있다. 따라서, 방사 응답에 대한 단일 값을 갖는 단일한 실제 재료가 저값 샘플(50a)을 단순히 고값 샘플(50b)에 대한 더 깊거나 더 먼 오프셋(55)에 위치시킴으로써 다른 방사 응답을 제공하도록 실제로 역할할 수 있다.

도3d를 참조하면, 암흑 캡(22)을 윈도우(14)에 대해 위치시키는 것은 윈도우(14)로부터의 광에 노출된 각진 오목 표면(40)을 노출시킨다. 따라서, 광선은 방사 응답으로서 윈도우(14)를 통해 다시 복귀하기 보다는 분산된다. 따라서, 암흑 캡(22)의 방사 응답은 실질적으로 무 응답이고, 이는 장치(10)의 전기적 및 전자적 산물(예를 들어, 오류, 잡음 등)에 대응하는 배경 값에 대응하는 데이터를 생 성한다.

도4 내지 도7을 참조하면, 부하식 캡(26) 또는 자동 부하 캡(26)의 일 실시예가 지지부(18) 위에 끼워지는 크기의 장착부(56)를 포함할 수 있다. 매칭 브라켓(58)이 장착부(56)에 대해 폐쇄된다. 핸들(59)을 장착부(56)를 향해 이동시키는 작업자는 브라켓(58)을 꼭 맞게 폐쇄 유지하는 멈춤쇠(57)를 장착부(56)에 대해 맞물린다.

자동 부하 캡(26)은 배럴(13)의 면(15)을 향해 장착부(56)에 대해 활주할 수 있는 슬리브(34)를 포함한다. 따라서, 견부(36)는 적절하고 반복 가능한 방사 응답을 달성하기 위해 샘플(50)을 윈도우(14)에 대해 정합시킨다. 전형적으로, 지지부(18)는 장착부(56)와 브라켓(58) 사이에 형성된 개구(60) 내로 수납된다. 장착부(56)는 따라서 슬리브(34) 및 견부(36)를 윈도우(14) 및 배럴(13)의 면(15)에 대해 적절하게 위치시키기에 충분히 윈도우(14)에 가까이 수납부(62)를 위치시키도록 조정될 수 있다.

한 가지 현재 고려되는 실시예에서, 수납부(62)는 그를 관통하며 핸들(66)에 의해 위치 설정 가능한 플런저(64)를 수납한다. 핸들(66)은 뒤로 당겨져서, 슬리브(34)와 수납부(64) 사이의 스프링(68)을 압축할 수 있다. 플런저(64)는 수납부(62)와 플런저(64) 사이에서 작동하는 (도시되지 않은) 멈춤쇠에 의해 구속된다. 따라서, 슬리브(34) 및 견부(36)는 그들의 지지되는 샘플(50)과 함께, 윈도우(14)로부터 멀리 효과적으로 후퇴된다. 그러한 위치에서, 도6에 도시된 바와 같이, 장치(10)의 지지부(18)는 슬리브(34)를 배럴(13)에 근접하게 위치시키도록 개구(60) 내에 위치될 수 있다.

핸들(66)을 배럴(13) 및 포함된 윈도우(14)를 향해 압박할 때, 멈춤쇠가 극복되고, 스프링(68)은 슬리브(34), 견부(36), 및 포함된 샘플(50)을 윈도우(14)를 향해 전방으로 압박한다. 견부(36)는 면(15)에 대해 정합된다. 면(15)에 대한 견부(36)의 정합은 샘플(50)을 윈도우(14)에 대해 위치시킨다.

한 가지 현재 고려되는 실시예에서, 스페이서(72)가 단부(74)로부터 연장되는 슬리브(34)를 통해 측방향 또는 반경방향으로 연장된다. 스페이서(72)는 샘플(50)을 노출시켜서 보기 위해 천공된다. 그러나, 도5에 도시된 바와 같이, 스페이서(72)에 의해 제공되는 두께(76) 또는 이격 거리(76)는 샘플(50)을 배럴(13)의 윈도우(14)로부터 거리(76)만큼 이격시킨다. 오프셋(76)은 방사 응답의 "낮은 값"을 제공하기 위해 윈도우(14)로부터의 조사에 대한 샘플(50)의 방사 응답의 충분한 감소를 제공하도록 계산되고 테스트된다.

스페이서(72)를 위한 진입 개구(78)는 진출 개구(79)보다 클 수 있다. 따라서, 단부(74)는 단면이 스페이서(72)의 체적보다 작을 수 있다. 따라서, 스페이서는 샘플(50)을 노출시키는 천공부의 안정된 위치 설정을 제공하기 위해 슬리브(34) 내에 정합될 수 있다. 플런저(64)는 핸들(66)을 배럴(13) 및 폐쇄된 윈도우(14)를 향해 가압함으로써 수납부(62)를 통해 전진한다. 플런저(64)는 슬리브(34), 견부(36), 및 샘플(50)을 윈도우(14)를 향해 전진시킨다. 유사하게, 스페이서(72)는 견부(36)를 윈도우(14)로부터 더 멀리 위치시켜서, 그 자체(72)가 견부(36)로서 작용한다.

그러한 상황에서, 스프링(68)은 슬리브(34) 및 견부(36)를 포함된 샘플(50)과 함께 면(13) 및 윈도우(14)를 향해 가능한 범위까지 압박한다. 따라서, 윈도우(14)에 대한 샘플(50)의 반복 가능한 정합이 생성된다. 한편, 스페이서(72)는 윈도우(14)에 대한 샘플(50)의 위치 설정 시의 거리 차이에 의해 샘플(50)로부터 제2의 낮은 방사 응답을 제공한다.

도8 내지 도9를 참조하면, 이중 캡(28) 또는 양단 캡(28)은 그의 단부로부터 대향하는 슬라이드(82a, 82b)와 끼워지는 프레임(80)을 포함할 수 있다. 슬라이드(82a, 82b)는 각각 그 위에 각각의 슬리브(34a, 34b)를 보유할 수 있다. 각각의 슬리브(34a, 34b)는 필요하다면 적절한 스페이서(72)에 의해 각각의 샘플(50a, 50b)에 오프셋을 제공할 수 있다. 작동 시에, 스프링(68)은 슬라이드(82)들을 압박하여 분리시킨다.

프레임(80)의 벽을 통해 슬롯(86) 내에서 작동하는 핸들(84)은 슬라이드(82)를 후퇴시키기 위해 슬라이드(82)에 고정된다. 즉, 예를 들어, 핸들(84), 또는 플레이트(88) 또는 손잡이 플레이트(88)를 구비한 핸들(84)은 슬라이드(82a, 82b)를 그들 각각의 슬리브(34a, 34b)에 의해 후퇴시키기 위해 사용자에 의해 함께 당겨질 수 있다. 이러한 방식으로, 장치(28) 또는 캡 시스템(28)의 유효 길이(89)는 윈도우(14) 또는 면(15)과 차폐부(20) 사이에 쉽게 끼워지도록 감소될 수 있다.

따라서, 프레임(80)은 윈도우(14) 아래에서 받침대(16) 또는 데크(16) 상에 간편하게 위치된다. 사용자에 의한 핸들(84)의 해제 시에, 스프링(68)은 각각의 슬라이드(82) 및 관련 슬리브(34)를 멀리 압박한다. 하나의 슬리브(34a, 34b)는 차폐부(20)와 접촉할 것이고, 대향 슬리브(34b, 34a)는 배럴(13)을 둘러싸서 각각의 견부(36)를 면(15) 및 포함된 윈도우(14)에 대해 위치시킨다. 따라서, 윈도우(14)에 대한 견부(36)의 끼워 맞춤은 장치(10)로부터 윈도우(14)를 통해 수신되는 조사에 응답하여 윈도우(14)를 통해 지정되고 보정된 방사 응답을 복귀시키기에 적절하게 샘플(50)을 위치시킬 것이다.

도10을 참조하면, 마스터 샘플(30)은 실제로 중립 샘플(90), 저값 샘플(92), 및 고값 샘플(94)을 포함할 수 있다. 이러한 3가지 샘플(90, 92, 94)을 적절하게 라벨링된 케이스(96) 내에 포함하는 것은 공장 보정이 기계간 성능 변동을 실질적으로 중화시킬 수 있는 표준 세트를 제공한다. 즉, 마스터 샘플(30) 또는 샘플 세트(30)는 제작된 각각의 장치(10)가 동일한 샘플 재료에 대해 실질적으로 동등한 판독치를 제공하도록 보장하기 위한 보정 표준을 제공한다.

마스터 샘플(30)은 면(15) 및 윈도우(14)에 직접 접착될 수 있다. 전형적으로, 윈도우(14)는 칼라(98) 또는 다른 내부 정합 메커니즘과 같은 몇몇 메커니즘에 의해 배럴(13)에 또는 그 안에 고정된다. 따라서, 윈도우(14)는 자체적으로 샘플(30)의 실제 위치 설정을 결정한다.

샘플(30)의 두께는 임의의 투명성 또는 투광성을 배제하기에 충분해야 한다. 유사하게, 샘플(30)은 주변 광을 배제하기 위해 윈도우를 완전하게 덮어야 한다. 아울러, 대상의 손, 팔, 또는 다른 신체 기관이 유사하게 주변 광의 적절한 배제 및 테스트를 위한 대상의 거리 정합을 제공하기 위해 윈도우(14)와 직접 접촉하도록 위치될 수 있다.

출원인은 마스터 샘플(30)이 중합체 성분으로 효과적으로 형성될 수 있다는 것을 발견했다. 한 가지 현재 고려되는 실시예에서, 다우 코닝(Dow Corning) 3179 딜레이턴트 화합물로서 식별된 재료가 사람 조직의 몇몇 특성을 매우 효과적으로 복제하는데 매우 효과적인 것으로 밝혀졌다. 대체로, 붕산에 의해 가교 결합된 실리콘 오일을 포함하는 재료는 사람의 피부로부터 검출된 것에 비해, 유사한 반사 또는 탄성 광 산란과 유사한 형광을 제공하는데 매우 효과적인 것으로 밝혀졌다.

한 가지 현재 고려되는 실시예에서, 마스터 샘플 세트(30) 및 특히 중립 샘플(90) 또는 백색 스캔 샘플(90)은 디메틸 실록산을 포함할 수 있다. 이는 붕산을 갖는 하이드록시-말단 중합체이다. 또한, 전용 증점제는 물론, 결정형 석영으로서의 실리카가 성분에 첨가될 수 있다. 증점제는 칙소트롤 에스티(thixotrol ST)로서 제조자 상표명에 의해 식별된다.

포함된 다른 실리콘 성분은 폴리디메틸실록산과, 미량의 데카메틸 사이클로펜타실록산을 포함한다. 유사한 양의 글리세린 및 산화티타늄(titanium dioxide)이 성분에 첨가될 수 있다.

한 가지 현재 고려되는 실시예에서, 마스터 샘플(30) 및 특히 중립 샘플(90)을 형성하는 기질은 대략 65%의 디메틸 실록산, 17%의 실리카, 9%의 증점제, 4%의 폴리디메틸실록산, 1%의 데카메틸사이클로펜타실록산, 1%의 글리세린, 및 1%의 산화티타늄을 함유한다. 중립 샘플(90)을 형성하는 기질 재료는 점탄성 재료로서 특징지어질 수 있다. 즉, 재료(90)는 높은 비율의 스트레인(예를 들어, 충격)에 응답하여 탄성적으로 응답하고, 비교적 매우 낮은 비율의 응력 및 스트레인(예를 들 어, 자중)에 응답하여 액체로서 응답한다.

저값 샘플 재료(92) 및 고값 샘플 재료(94)를 제공하기 위해, 도핑제가 중립 샘플(90) 내로 혼합될 수 있다. 생물학적 공급원으로부터의 천연 또는 "유기" 재료가 효과적인 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 높은 값의 카로티노이드를 함유하는 음식물이 분쇄(예를 들어, 파쇄, 미분 등)되어 기질 재료(90) 내로 혼합될 수 있다. 적합한 값의 카로티노이드를 함유하는 토마토, 당근, 야채, 과일 등이 샘플(92, 94)을 제작하기 위해 기질(90) 내에서 실질적으로 혼합되거나 용해될 수 있다.

출원인은 또한 카로티노이드의 탄소 결합 거동을 보이는 합성 재료도 고값 샘플(92) 및 저값 샘플(94)을 제작하기 위해, 미분되거나, 제분되거나, 달리 분쇄되어, 기질 재료(90) 내로 확산될 수 있다는 것을 발견했다. 예를 들어, 공장 보정 후에, 백색 스캔 샘플(90), 저값 샘플(92), 및 고값 샘플(94)을 포함하는 마스터 샘플(30)을 사용하는 것은 장치(10)의 기계간 변동을 보정할 수 있다.

즉, 카로티노이드를 모방한 방사 응답 특징을 갖는 미분화되거나 분쇄된 여러 농도의 합성 재료가 고값 재료(94) 및 저값 재료(92)에 대한 고도로 안정되고 반복 가능하며 재현 가능한 샘플로서 역할할 수 있다. 기질(90) 내에서의 그러한 합성 도핑제의 농도는 저값 또는 "로우(low)" 재료(92)에 대해 적합하게 낮은 값을 그리고 고값 도는 "하이(high)" 재료(94)에 대해 적합하게 높은 값을 제공하기 위해 조정될 수 있다.

폴리비닐 알코올로부터 만들어진 몇몇 재료가 이러한 도핑 기능을 수행하도 록 작용하는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, K-형 편광 필름 재료는 소중합체로 불리는 긴 중합체로 형성될 수 있다. 그러한 재료는 편광 필터로서 사용된다. 이는 편광 필름으로서 기판 상에 형성된다. 이러한 재료는 폴리비닐렌 및 폴리비닐알코올의 배향된 블록 세그먼트를 함유하는 분자적으로 배향된 폴리비닐 알코올로 형성된다. 특히, 그러한 K-형 중합체 재료의 시트는 폴리비닐알코올/폴리비닐렌 블록 공중합체 재료를 포함하고, 폴리비닐렌 블록은 폴리비닐알코올의 시트의 분자 탈수화에 의해 형성된다.

이러한 시트는 그 다음 길이가 가변적인 폴리비닐알코올/폴리비닐렌 블록 공중합체 재료의 편광 분자의 균일한 분포를 형성한다. 길이는 전형적으로 가변적인 값의 길이이고, 2 내지 24 범위 내의, 공중합체의 폴리비닐렌 블록의 많은 개수(n)의 콘쥬게이트된 반복 비닐렌 단위를 특징으로 한다.

각각의 폴리비닐렌 블록의 농도는 200 내지 700 nm 범위의 파장을 흡수하며, 실질적으로 비교적 일정하게 유지되는 경향이 있다. 필름은 그의 분광 2색 비율 또는 R(D)에 의해 식별된다. 2색 비율은 폴리비닐렌 블록의 증가하는 길이(n)와 함께 증가한다. 따라서, 폴리비닐렌 블록 농도 및 분자 배향의 정도는 적어도 약 45 정도의 광학 2색 비율을 생성한다. 그러한 재료는 다양한 제조자에 의해 제작되며, 본원에서 전체적으로 참조된 미국 특허 제5,666,223호에 개시되어 있다.

출원인은 그러한 재료를 매우 미세하게 파쇄된 크기로 미분하는 것은 적합한 저값 재료(92) 및 고값 재료(94)를 제공하기 위해 딜레이턴트 화합물의 기질(90) 내에서 만족스럽게 분포될 수 있는 도핑제를 생성한다는 것을 발견했다. 도핑제는 CAB/K-형재료의 처리 면으로부터 미분될 수 있다. K-형 재료는 자체로 제분되거나, 샌딩(sanding)되거나, 달리 분쇄되어 도핑제로서 역할할 수 있다. 한 가지 현재 고려되는 실시예에서, 불순물을 방지하기 위해 폐쇄 면을 갖는 400 그릿 에머리(grit emery) 페이퍼가 도핑 재료를 집적된 고체 시트 형태로부터 분말로 미분하도록 사용되었다. 분말은 신장된 결정을 형성하는 것으로 보인다. 분말은 화학 분야에서 공지된 바와 같이 200호 체를 통과하도록 분리되었을 때 적절하게 역할한다. 100호 또는 50호 체와 같은 크기가 큰 입자도 가능하지만, 크기 및 분산의 균일성이 결과의 균일성을 향상시키는 것으로 보인다.

저값 및 고값 샘플(92, 94)의 값은 사람 대상의 넓은 범위의 샘플을 테스트함으로써 확인될 수 있다. 그 후에, 적합한 양의 도핑제가 생체 내의 사람 조직의 것에 대응하는 방사 응답의 비교적 높고 비교적 낮은 범위를 나타내는 적합한 저값 재료(92) 및 적합한 고값 재료(94)를 제공하기 위해 기질(90)에 첨가될 수 있다.

마스터 샘플(30)은 매우 안정된 결과를 제공하도록 합성 재료로부터 반복 가능하게 합성될 수 있을 정도로 큰 이용성을 제공한다. 방사선(예를 들어, 광)이 테스트 및 보정을 위해 의존하는 재료 내의 분자 결합에 영향을 줄 수 있을 정도로, 기질(90)은 상이한 입자들을 노출시키도록 성형될 수 있다. 즉, 성형 가능 플라스틱 또는 점탄성 재료인 기질(90)은 선택된 양의 도핑제를 완전히 그리고 균일하게 분산시키기 위해 성형되거나 연합될 수 있다.

아울러, 도핑제 재료가 연속되거나 지속된 방사선의 결과로서 그의 화학적 구조를 바꿀 수 있을 정도로, 마스터 샘플(30)은 도핑제를 재분포시키고 장치(10) 의 윈도우(14)로부터의 조사에 응답하여 계속되는 실질적으로 일정한 값의 방사 응답을 제공하기 위해 연합될 수 있다.

도11a 내지 도11d를 참조하면, 그러한 필름 재료는 정밀 캡(24) 내에서 일별 보정 재료로서 직접 역할할 수 있다. 출원인은 개별적인 사람 또는 조직 샘플을 스캐닝하는 것은 안전, 스케일 등의 너무 많은 문제와, 장치(10)의 성능의 너무 넓고 제어 불가능한 변동을 나타낸다는 것을 발견했다. 합성 재료에 의한 일별 보정은 여전히 다양한 조건 변동을 제거하기 위해 적절하다. 예를 들어, 온도, 습도, 전자 드리프트 등이 장치(10)의 구성요소의 작동을 바꿀 수 있다. 따라서, 스캐닝 세션의 각각의 시작과 함께 또는 단일 스캐닝 세션 내의 연장된 기간 후에도, 장치(10)의 보정은 적절할 수 있다.

장치(10)를 그에 대해 보정하도록 사용되는 정밀 캡(24)이 각각의 장치(10)에 묶인다. 그 후에, 기계가 노화되고, 조건이 변화됨에 따라, 장치(10)는 예측 가능하고 일관되고 반복 가능한 방식의 스캔으로부터 생성된 수치 값을 출력할 수 있도록 재보정될 수 있다.

일 실시예에서, 정밀 캡(24)에 내장된 샘플(50)은 실제로 원편광기로서 작동할 수 있다. 원편광기는 선편광기를 4분파 지연기와 조합시킨다. 비편광 광이 선편광기를 통과하여, 하나의 방향으로 배향된다. 이는 그 다음 4분파 지연기를 통과하여, 원편광된다. 즉, 이는 나선형 방식으로 "회전"하는 경향이 있다. 표면과의 접촉 시에, 이는 반사되어, 반사 표면으로부터 역나선 방향으로 복귀할 수 있다. 복귀 광은 초기 편광기를 다시 통과하는 그의 능력에 있어서 제한된다. 편광기의 투과 축에 대해 90°로 새로운 배향으로 선편광된 후에, 광선은 직각으로 배향된 2개의 선편광기와 유사한 장벽을 효과적으로 만족시켰다.

진입 광에 대한 방사 응답을 제공하는 재료를 보호하기 위해, 보호 코팅이 도포될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 샘플(50)의 필름은 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트(CAB)의 지지 시트들 사이에서 삽입 구성으로 정렬되고 확장된 폴리비닐알코올(PVA)의 얇은 시트를 포함할 수 있다.

도11a를 참조하면, 광은 수직으로 배향된 파(104)로서 진입 축[102; 예를 들어, 축(102a, 102b)]을 따라 충돌할 수 있다. 도시된 바와 같은 배향으로 배향된 필름(110) 상에 충돌한 결과로서, 수직파는 진출 축(106)을 따라 통과할 수 있다. 따라서, 통과 파(108)는 진입 파(104)로서 동일한 방향으로 배향된 시트(110)를 통과한다. 필름(110)을 통해 통과될 파(104)의 배향은 필름(110)을 형성하는 중합체 또는 소중합체의 실제 스트랜드의 배향에 대해 실제로 직교한다는 것을 알 수 있다.

아울러, 수직으로 배향된 필름(110)은 진입 축(102b)을 따라 수평으로 배치된 파(112)가 접할될 때, 필름(110)으로부터 흡수되거나 반사되어, 축(116b)을 따라 이동하는 반사 파(114)를 생성한다. 단방향 광의 광선(101)은 가능하게는 모든 배향의 광(101)을 포함할 것이다. 수직으로 배향된 필름(110) 상으로의 광선(101)의 충돌 시에, 수직 성분(104)이 통과 파(108)로서 통과하고, 수평 성분(112)은 반사 파(114)로서 흡수되거나 다시 반사된다.

도11b를 참조하면, 축(102b)을 따라 충돌하는 수평 파(112)는 수평으로 배향 된 필름(120) 상에 충돌한 후에 후퇴 축(106b)을 따른 통과 파(118)를 생성한다. 그러나, 광선(101)이 수직 편광 필름(110)에 의해 효과적으로 "분할"되는 바와 같이, 수평 편광 필름(120)은 진입 경로(102a)를 따라 광선(101) 또는 그의 수직 성분(104)에 의해 충돌될 때, 경로(116a)를 따라 반사 파(122)로서 수직 성분을 흡수하거나 복귀시킬 것이고, 그에 대한 다른 방사 응답을 제공할 수 있다. 실질적인 문제로서, 경로(102a, 116a)들은 필름(120)이 간섭성 광의 진입 광선(101)에 대해 정확하게 수직으로 배향되면, 동일하다. 그렇지 않으면, 다른 반사 법칙이 적용된다.

도11c를 참조하면, 한 가지 현재 고려되는 실시예에서, 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 구입 가능한 원편광 필터인 KNCP35로 식별된 필름은 부분적으로 배향되어, 4분파 편광기로서 작동하는 폴리비닐알코올(PVA) 층(124a)을 제공한다. 그 후에, 광학적으로 투명한 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트(CAB)의 층(124b)과 기판은 배향을 제공하기 위해 10배로 신장된 붕산에 의해 가교 결합된 폴리비닐알코올 및 폴리비닐렌의 다른 층(124c)이 뒤따를 수 있다.

제1 방향으로 신장된 플라스틱은 긴 분자의 선형 배향의 방향에 대해 직교하는 방향으로 배향된 광을 통과시킬 것이다. 광선(101)이 스캐닝 장치(10)로부터 2색 필터를 통과하면서, 광은 편광 제어되지 않는다. 그럼에도 불구하고, 샘플(50)로서 역할하는 필름(110, 120)은 편광성에 민감할 것이다.

따라서, 정밀 캡(24)은 각각의 장치(10) 상에서 다르게 거동할 것이다. 편광 또는 편광성이 장치(10)의 윈도우(14)로부터 방출된 광선(101)에 있을 수 있는 지의 여부는 한 가지 현재 고려되는 실시예에서 단순히 허용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 일별 보정 프로세스에서 사용되는 정밀 샘플(24) 내의 샘플 필름(50)의 배향은 반복 가능해야 한다.

그러므로, 재료(50)는 배향될 수 있고, 그러한 배향은 캡 시스템(24)에 대해 고정되며 그에 따라 배향될 것이다. 유사하게, 캡(24)은 윈도우(14) 아래의 데크(16) 또는 받침대(16) 상의 발(52)에 의해 배향될 것이다. 몇몇 실시예에서, 도11c의 필름은 실제로 기판 상으로 라미네이팅될 수 있다. 예를 들어, 기부(124d)는 실제로 유리 등으로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 기부(124d)가 존재하지 않는다. 오히려, 삽입된 광학적으로 투명한 층(124b)의 CAB 재료는 그를 위한 구조 기판으로서 역할할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 하이 및 로우 필름 샘플(50)은 단순히 단일 필름 성분으로 만들어질 수 있고, 비교적 높고 낮은 방사 응답(예를 들어, 판독치)을 제공하기 위해 상이한 위치에 위치될 수 있다. 다른 실시예에서, 상이한 필름들이 고값 및 저값 재료에 대해 사용될 수 있다. 예를 들어, HR-형으로 공지된 필름은 실제로 비교적 낮은 값의 방사 응답을 제공할 수 있다. 그러한 필름은 탄소 원자들의 이중 결합의 특정 세트를 갖는 폴리비닐알코올/폴리비닐렌이다. 이러한 재료는 또한 요오드로 도핑되고, 적외선 분광 분석에서 종종 사용된다.

대조적으로, 쓰리엠 컴퍼니로부터 구입 가능한 KNCP35로 공지된 필름 및 다른 유사하게 구성된 "K-형" 필름은 장치(10)의 윈도우(14)로부터의 광선(101)에 의한 조사에 노출되었을 때 비교적 높은 방사 응답을 제공한다. KNPC35-형 필름은 전술한 바와 같이 HR-형 필름의 원편광으로서 작동한다.

보정을 위한 낮은 값의 스캐너 출력(예를 들어, 강도, 스코어 등)은 HR-형 필름(110, 120)에서 얻어질 수 있다. 그러한 필름은 도11c에 도시된 바와 같이 기기부(124d)의 여부에 관계없이, PVA(124a), CAB(124b), 및 K-형 필름(124c)을 포함한다. 다른 한편으로, 보정을 위한 높은 값의 스캐너 출력은 도11d의 것과 같은 필름(110, 120)으로부터 생성될 것이고, K-형 필름은 광학적으로 투명한 CAB의 차폐 층에 결합된다.

도12를 참조하면, 출원인은 장치(10)의 윈도우(14)로부터의 광선(101)에 노출되었을 때의 비조직 재료(125a)가 비교적 투명하고 잘 정의된 형상(126a)을 생성할 수 있다는 것을 관찰했다. 교차부의 영역(127a)이 각 영역(127b, 127c)을 도시된 바와 같이 다른 영역(127c, 127b) 또는 오프셋 내부에 위치시킬 수 있다. 교차부(127a)는 윈도우(14)로부터 진행한 광선(101)으로부터의 조사의 영역을 나타내는 광원 포락선(127b)의 영역 또는 크기보다 실질적으로 작을 수 있다. 유사하게, 교차부의 영역(127a)은 검출기 포락선(127c)의 영역(127c)보다 실질적으로 작으며 그와 오정렬될 수 있다.

즉, 광원에 의해 조사되는 영역의 중심, 광원 포락선(127b), 및 장치(10) 내의 검출기에 의해 "판독"되는 영역, 검출기 포락선(127c)은 오정렬될 수 있다. 그러므로, 영역(127a)은 샘플, 보정 재료(30) 등의 실제 방사 응답을 나타내기에 불충분할 수 있다.

대조적으로, 사람의 피부와 도핑되지 않은 기질[125b; 마스터 샘플(30)로부터의 중립 재료(90)]은 블루밍 응답(127b)을 제공한다. 많은 다른 재료 내에서 발생하는 명확하게 한정된 포락선(127b, 127c) 보다는, 사람의 피부와 중립 샘플(90)의 도핑되지 않은 기질 재료(125b) 또는 마스터 샘플(30)의 백색 스캔 재료(90)는 블루밍 형상(126b)을 제공한다. 이러한 블루밍 형상(126b)은 고도로 확산된 형상(126b) 내의 방사 응답, 반사, 산란 등의 확대된 영역으로 생각될 수 있다. 블루밍 형상(126b) 또는 효과(126b)는 광원 포락선(127b)과 검출기 포락선(127c) 사이에 훨씬 더 양호한 교차부(127a)를 생성한다.

따라서, 도핑되지 않은 기질[125b; 예를 들어, 재료(90)]은 카로티노이드 또는 유사한 탄소 결합을 포함하는 다른 재료로 인한 라만 산란 효과가 없이, 사람의 피부의 거동을 비교적 정확하게 나타낸다. 피부의 탄성 산란 부분 및 형광을 반영하는 곡선(126e)은 보정 샘플로서 도핑되지 않은 기질(125b)을 사용함으로써 달성될 수 있다.

대조적으로, 카로티노이드 또는 관심있는 다른 분자 구조의 거동을 모방하기 위한 적절한 탄소 결합 구조를 갖는 천연 재료 또는 합성 재료와 같은 도핑제 재료(125c)가 라만 산란으로서 식별되는 곡선(126c)을 제공한다. 따라서, 전형적으로 510 nm 파장에서 발견되는 피크 및 특히 최고 피크는 장치(10)의 윈도우(14)로부터 테스트 샘플(30, 50)을 조사하는 광에 의한 도핑제(125c)의 조사로부터 생성된다.

출원인은 도핑제(125c)를 기질(125b) 내로 혼합하는 것은 사람의 피부의 거동을 신뢰 및 반복 가능하게 실질적으로 복제할 수 있는 마스터 샘플(30)을 제공한 다는 것을 발견했다. 마스터 샘플(30)을 조사하고 판독(예를 들어, 스캐닝)함으로써 얻어진 파장의 함수인 강도의 곡선(140)은 대상의 피부로부터 예상되는 완전한 분광 프로파일(140)을 제공한다. 도핑되지 않은 기질(125b)로 구성된 중립 샘플(90)은 조사 광의 탄성 산란 및 피부의 천연 형광의 효과를 식별하여 중화할 수 있는 곡선(126e)을 제공한다. 한편, 마스터 샘플(30)의 저값 샘플(92) 및 고값 샘플(94) 내의 도핑의 상이한 농도는 비교적 상이한 곡선(140) 및 특히 그에 기여하는 라만 공명 곡선(126c)을 제공한다.

도1 내지 도12를 계속 참조하면서 도13 내지 도15를 참조하면, 파장 축(132)을 도메인으로 그리고 강도 축(134)을 범위로 도시하는 그래프가 473 nm 파장(136) 및 510 nm 파장(138)을 개략적으로 도시한다. 473 nm 파장(136)은 방사 응답의 곡선(140) 내의 고유한 산물, 즉 실질적으로 그 위에 중심 설정된 탄성 산란 피크(142)를 특징으로 한다. 한편, 곡선(140)의 형광 응답(144)을 나타내는 큰 돔형 부분(144)은 특징적인 510 nm 파장(138)의 다른 측면 상에서 연장된다.

대체로, 탄성 곡선(142) 내에 도시된 바와 같은 탄성 산란은 윈도우(14)로부터 투사된 광선(101)의 진입 진동수에서 반사되는 광으로 생각될 수 있다. 진동수와 파장은 역수이며 따라서 상호 변환 가능하고, 이들 모두는 데이터가 취해지는 도메인으로서 설명될 수 있다는 것을 상기한다. 곡선(140)의 형광 부분(144)은 몇몇 암석 및 사람의 피부를 포함하는 특정 재료의 표면에서 전형적인, 흡수된 것과 다른 진동수에서의 광의 재방사로서 생각될 수 있다.

비교적 작은 예비 피크(146, 148)가 특징적인 510 nm 파장(138) 아래의 파장 에서의 라만 산란을 나타낸다. 실질적이고 인식 가능한 피크(150)는 510 nm 파장(138) 근방의 라만 응답을 나타낸다.

도14를 참조하면, 곡선(140)의 라만 산란 부분(146, 148, 150)의 개요가 어느 정도의 배경 잡음(152)을 받을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 탄성 산란 부분(142) 및 형광 부분(144)을 제거하기 위한 원래의 방사 응답 곡선(140)의 교정에 의해, 라만 산란 곡선(146, 148, 150)의 신호 대 잡음 비는 실질적으로 개선된다. 전형적으로, 관심 영역은 510 nm 파장 영역 부근에서 하부 경계(154)를 확립하는 약 450 nm로부터 관심있는 상부 경계(156)를 확립하는 약 550 nm까지 연장된다.

도14의 곡선(140)을 얻기 위해, 백색장 정규화를 수행할 수 있다. 이는 [도핑되지 않은 중립 샘플(90)의 스캐닝에 기초한] 백색 스캔 곡선(140)을 (도핑되거나 활성인 재료 샘플의 스캐닝에 기초한) 활성 스캔 곡선(140)으로 스케일링함으로써 달성될 수 있다. 백색 스캔은 그 다음 탄성 산란 부분(142) 및 형광 부분(144)의 효과를 제거하기 위해 사용될 수 있다. 백색 스캔 곡선(140)은 활성 스캔 곡선으로부터 차감되거나 활성 스캔 곡선으로 나누어질 수 있다. 큰 숫자들의 작은 차이가 포함되므로, 차감이 문제가 될 수 있다. 백색 스캔을 활성 스캔으로 나누는 것은 2개의 곡선(140) 내의 공통 효과를 정규화하여, 피크(146, 148, 150)를 도14에 도시된 바와 같이 두드러지게 한다.

도14의 전체 곡선(151)이 거의 수평 또는 일정한 기본 곡선(158)을 도시하지만, 이는 반드시 그렇지는 않다. 즉, 기본 곡선은 실제로 0이 아닌 기울기를 가질 있다. 그럼에도 불구하고, 개략적인 도면에서, 비율은 과장되거나 최소화될 필요가 있을 수 있다.

백색장 정규화 스캔 또는 백색 스캔은 모든 그러한 장치(10)들이 주어진 보정 대상(30)에서의 스캔에 대한 동일한 출력을 제공하도록 보장하기 위해 장치(10)의 제어 파라미터를 조정(예를 들어, 보정)하도록 역할할 수 있다. 중립 샘플(90) 또는 백색 스캔 샘플(90)의 도핑되지 않은 기질(125b)을 갖는 것은 활성 재료(예를 들어, 도핑, 활성 등)로부터 실질적인 데이터를 정규화하기 위해 백색 스캔을 생성하는 능력을 제공한다. 백색 스캔은 암흑 스캔이 암흑 캡(22)을 사용하여 이루어지는 만큼 많이 사용될 수 있다. 백색 스캔은 장치(10) 상의 광학 시스템의 광학적 산물의 효과와, 대상의 탄성 산란(142) 및 형광(144) 응답(방사 응답)을 추출하도록 사용될 수 있다. 이는 스캐너(10)의 전기적 및 전자적 효과로 인한 산물(예를 들어, 오류, 이상성, 배경, 잡음 등)을 추출하거나 정규화하도록 사용되는 암흑 스캔 결과에 대응한다.

출원인은 딜레이턴트 화합물이 중립 샘플[90; 예를 들어, 도핑되지 않은 기질(125b)]로서 역할하여, 광학적 산물 및 배경 방사 응답에 대해, 암흑 캡(예를 들어, 암흑 스캔)이 전기적 산물에 대해 행하는 것과 유사한 비교 중화 또는 정규화 기능을 행한다는 것을 발견했다. 곡선(140)으로부터 이러한 효과를 제거하는 것은 결과적인 라만 산란 곡선(151)의 신호 대 잡음 비를 향샹시킬 수 있다. 이 점에 있어서, 백색 스캔은 "필터링" 메커니즘으로서 고려될 수 있다.

예를 들어, 곡선(140)의 탄성 응답 부분(142) 및 형광 부분(144)은 윈도우(14)로부터의 광선(101)에 대한 대상(사람, 샘플 등)의 총 방사 응답의 일부를 나타낸다. 도핑되지 않은 기질(125b)을 형성하는 백색 스캔 샘플(90) 또는 중립 샘플(90)은 정규화되어야 하는 2개의 부분(142, 144)을 제공한다. 따라서, 백색 스캔으로부터의 곡선(140)은 [도핑된 샘플(92, 94) 등을 사용하는] 활성 스캔으로부터 생성된 곡선(140)과 매칭되도록 스케일링되어 (그래프의 범위 값 내로 크기가 결정되고 조정되어) 그로 나누어질 수 있다.

2개의 곡선(140)은 서로에 대해 점 대 점으로 (또는 임의의 다른 적합한 수단에 의해) 분할될 수 있다. 2개의 곡선은 차감될 수 있지만, 비교적 큰 숫자들 사이의 작은 차이가 신호 대 잡음 비에 대한 상당한 제한을 야기할 수 있다. 백색장 정규화 또는 편평장 정규화는 전형적으로 동일한 범위로 맞추기 위한 2개의 곡선의 초기 스케일링, 및 이후의 지점들(도메인 내의 임의의 위치에서의 범위 값)의 상대적인 크기의 정도가 대체로 동일한 새로운 정규화된 곡선을 제공하기 위한 분할에 의존한다. 분할은 거의 적당하게 일치된 결과를 산출한다. 이는 전형적으로 신호 대 잡음 비를 실질적으로 향상시키고, 활성 재료[예를 들어, 샘플(92, 94)]와 백색 샘플(90) 사이의 차이를 강조한다.

따라서, 중립 샘플(90)을 사용한 백색장 정규화 또는 백색 스캔은 암흑 스캔 데이터에 의해 아직 제거되지 않은 배경, 전자 기계, 다른 파장, 강도, 광학 수차, 잡음 등의 효과를 계산하기 위한 곡선(126e)을 제공하는데 효과적이다. 곡선(140) 내의 전기적 및 전자적 산물의 암흑 스캔 감소와 함께, 중립 대상의 스캔에 의존할 수 있다.

생물학적 변동, 부패성 붕괴 등은 마스터 샘플(30)의 합성 샘플(90, 92, 94) 내에서 발생하지 않는다. 그럼에도 불구하고, 딜레이턴트 화합물은 실리콘 자체가 광학적으로 투명할 수 있다는 사실에도 불구하고, 피부와 실질적으로 동일한 형광 및 반사를 갖는다.

마스터 샘플(30)의 중립 재료(90)를 형성하는 도핑되지 않은 기질(125b)은 고체 유기 재료(예를 들어, 음식물, 영양소의 결정 등)를 흡수하는데 실제로 효과적이며, 액체 재료를 흡수할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 중립 샘플(90)을 형성하는 딜레이턴트 화합물은 실제로 소량의 물을 함유한다. 알코올, 아세톤, 또는 사염화탄소 등과 같은 다른 용제가 재료를 딜레이턴트 화합물 내로 도입하기 위해 사용될 수 있다.

기본 재료(90) 또는 중립 재료(90)는 피부 모방품이 되지만, 실질적으로 적절한 도핑제(125c)가 없는 "카로티노이드 모방품"을 갖는다. 출원인은 200호 체를 100% 통과하는 고체 입자 크기가 만족스럽다는 것을 발견했다. 기질[125b; 중립 재료(90)] 전반에 걸쳐 균일하게 혼합된 실질적으로 균일한 입자들은 저값 샘플(92) 및 고값 샘플(94)로부터 균일한 결과를 제공하는 것으로 보인다.

유사하게, 백색장 교정 또는 "백색 스캔" 교정이 없으면, 과도한 불균일성이 샘플 내에서 발생하는 것이 현저하다. 고체 결정은 다소 바람직하지 않은 것으로 밝혀졌고, 블루밍 효과(126b)를 제공하지 않았다. 액체는 전형적으로 적당한 결과를 제공하기에 충분한 균일성 또는 불투명성이 없는 것으로 밝혀졌다. 손의 균일성에 기초하여 여러 기계를 보정하기 위해 손이 사용될 수 있다. 복수의 기계를 그러한 손에 대해 조정하는 능력은 이용성 및 균일성에 의해 제한된다. 액체 내에 현탁된 재료의 단일 샘플은 전형적으로 신뢰성을 제공하지 않았다. 불투명 재료와 함께 도핑제(125c)를 사용하는 것은 적합한 액체 현탁액을 제공할 수 있다.

그럼에도 불구하고, 딜레이턴트 화합물의 점탄성 재료는 적절한 불투명성, 방사 응답, 탄성, 접착 품질, 및 도핑제(125c)를 균일하게 현탁시키고 분포시키는 능력을 보였다. 이는 피부와 실질적으로 동등한 방사 응답(140)의 반사 부분(142) 및 형광 부분(144)을 모방하는 불가사의한 능력을 보였다.

중립 재료(90) 또는 도핑된 샘플(92, 94)로서 딜레이턴트 화합물을 스캐닝하는데 있어서의 한 가지 주의점은 곡선(140) 내의 라만 산란 피크(150)와 관련된다. 주 피크(150)는 이중 탄소 결합과 관련된 것으로 보인다. 피크(148)는 단일 탄소 결합으로부터의 라만 산란으로부터 생성된 것으로 보인다. 유사하게, 피크(146)는 메틸기에 부착된 단일 탄소 결합으로부터 생성된 것으로 보인다. 모든 피크(146, 148, 150)는 한번에 정확하게 매칭되기 어렵다. 또한, 값은 여하튼 상대적이다.

보정은 임의의 적합한 스케일로 행해질 수 있다. 예를 들어, 탄성 응답(142) 및 형광 응답(144)이 없는 곡선(140)의 기본 값은 0의 값으로 설정될 수 있다. 한편, 라만 산란 피크(150)의 최대 값은 1의 값으로 설정될 수 있다. 유사하게, 기본선은 100의 최대 값에서, 0으로 설정될 수 있다. 한 가지 현재 고려되는 실시예에서, 라만 산란 피크(150)의 최대 값은 60,000을 넘는, 예를 들어 67,000의 값 또는 기여 값으로 설정될 수 있다. 유사하게, 낮은 값은 스케일 상의 최대값에 따른 적절한 값으로 설정될 수 있다.

실질적인 문제로서, 약 67,000의 강도의 최대 값에 기초한 사람들의 실제 범위는 부분적으로 단순히 특정 레벨의 레이저 출력에서의 광자 카운트를 근사화하는 임의의 스케일에 의해 결정되었다. 그러한 스케일 상에서의 사람 피부의 스캔에 대한 실제 값은 약 20,000의 저값과 50,000 정도의 고값 사이의 범위일 수 있다. 당연히, 이는 사람마다 다르다. 그러나, 0 내지 67,000의 범위는 한 가지 현재 고려되는 실시예에서 강도의 임의의 스케일을 통해 적합하다. 이는 수학, 신호 처리, 및 다른 공학 분야에서 공지된 바와 같이, 임의의 적합한 간격 사이에서 쉽게 스케일링 또는 매핑될 수 있다.

예를 들어, 이러한 범위는 0 내지 1로, -1 내지 1로, 0 내지 10으로, 1 내지 10으로, 1 내지 100 등으로 스케일링될 수 있다. 바꾸어 말하면, 스케일은 항상 다소 임의적이다. 값은 거의 항상 스케일링된다.

도핑제(125c)가 표준화된 "합성 조직"으로서의 타당성 내의 범위를 나타내기에 적절한 적합한 마스터 샘플(30)을 제공하기 위해 적합한 도핑되지 않은 기질(125b)에 첨가될 수 있다. 보정을 위한 표준을 개발하여, 출원인은 윈도우(14)로부터의 광선(101)에 의한 조사에 대한 대상의 방사 응답에 의존하는 출력을 표준화할 수 있었다. 그러한 보정 재료, 구조, 및 방법의 출현 시까지, 장치(10)에 의해 출력되는 숫자는 단순히 한계 해석치를 갖는 임의의 숫자였다.

도15a 내지 도15d를 참조하면, 전자적 및 전기적 산물, 반사되거나 탄성인 광 부분(142), 및 형광(144)에 대해 교정된 방사 응답의 곡선(140)은 나머지 데이터 곡선(160)에 의해 특징지어질 수 있다. 데이터 곡선(160)은 적합한 수치 방법에 의해 기본 곡선(158)과 맞춰질 수 있다. 두 곡선(140, 160)의 형상 및 차수는 적합한 차수일 수 있다. 3차 기본 곡선(158)이 적합한 맞춤을 제공했다. 더 높고 더 낮은 차수가 성공적으로 사용되었지만, 더 높은 차수는 수학적 산물로서 변칙적인 피크를 생성할 수 있다. 더 낮은 차수는 아래의 곡선(160)에 대한 피크(150)의 비교에 대해 너무 심한 맞춤을 제공할 수 있다.

기본 곡선(158)을 형성하기 위해, 관심있는 카로티노이드 피크(150) 또는 라만 산란 피크(150)의 영향은 가장 양호하게는 포함되지 않는다. 경계 지점(162a, 162b)이 피크(150)를 고려하지 않기 위해 선택될 수 있다. 즉, 경계 지점(162a, 162b)은 내부의 지점들이 기본선(158)에 대해 맞춰진 곡선 내에 포함되지 않도록 피크(150)를 한정할 수 있다. 유사하게, 극한(164a, 164b)이 선택될 수 있다. 중간 지점(166a, 166b)은 전형적으로 각각의 내측 경계(162)와 그들 각각의 외측 경계(164) 사이의 샘플링 주기로 포함된다. 전형적으로, 대략 20개의 지점들이 피크(150)의 각 측면 상에서 경계(162, 164)들 사이에 포함된다. 기본 곡선은 모든 지점(162, 164, 166)을 통해 맞춰진다. 그 후에, 피크(150)의 최고 값에서의 강도는 그 아래의 기본선(158)에 대해 비교될 수 있다.

도15b 내지 도15d를 참조하면, 실제 곡선(160)은 데이터 내의 원치 않는 산물 및 효과를 제거하기 위해 위에서 설명된 바와 같이 암흑 스캔, 백색 스캔, 및 적절한 정규화에 따라 교정되었다. 곡선(160)에 맞춰진 기본 곡선(158)은 저값 샘플(92), 실제 손(생체내 대상), 및 고값 샘플(94)에 대한 실제 스캔을 나타낸다.

보정 시에, 하나의 곡선은 기계가 보정되는 표준일 수 있다. 따라서, 다른 곡선은 실제 데이터 곡선일 수 있다. 곡선들 사이의 매핑을 실시하거나, 특히 곡선들의 피크를 정렬함으로써, 곡선들은 실질적으로 정렬될 수 있다. 또한, 피크 영역(150)은 가장 정확하게 매핑될 것이다.

곡선의 기울기 및 절편을 데이터 곡선의 기울기 및 절편과 매칭되도록 교정할 때 보정을 조정하는 것을 생각할 수 있다. 즉, 선형 곡선 맞춤을 가정하면, 회전이 기울기의 교정으로부터 생성될 것이고, 병진 이동이 절편의 교정으로부터 생성될 것이다. 실제 장치(10)에서, 파라미터는 가장 관심있는 피크 영역(150) 아래의 기본 곡선(158)에 대한 계수 및 신호 차감 또는 "기울기 및 절편"을 조정하기 위해 조정될 수 있다.

보정은 적어도 2가지 목적을 달성한다. 기계들 사이의 전체적인 일관성(기계간 일관성)이 표준 기준 재료에 의해 제공된다. 이는 미래에 현장 보정을 위해 의존할 수 있는 기계에 대한 기본선(158)을 취한다. 장치(10)에 대한 표준화된 설정은 그 다음 표준화된 마스터 샘플(30)로부터 임의의 개별 장치(10)에 대한 적절한 기본 곡선(158)을 달성하기 위해 설정될 수 있다.

장치(10)는 그와 함께 그러한 기계에 대해 식별 가능하며 고유한 개별적인 60개 정도의 개별 파라미터를 식별할 수 있었다. 따라서, 공장 보정은 임의의 2개의 기계가 동일한 마스터 샘플(30)을 동일하게 판독할 수 있도록 파라미터를 설정한다. 유사하게, 장치(10)의 다른 제어 파라미터는 그러한 장치(10)가 현장에서 반복 가능하게 사용될 수 있도록 조정될 수 있다. 따라서, 장치(10)의 그에 할당된 그의 특정 암흑 캡(22) 및 정밀 캡(24)에 의한 공장에서의 보정은, 장치(10)가 필요하다면 그의 원래의 공장 사양으로 현장 보정될 수 있도록 보장할 것이다.

암흑 캡(22)은 차감되어야 하는 비광학 잡음 또는 배경의 측정을 제공한다. 유사하게, 백색 스캔 재료(90) 또는 중립 샘플(90)은 형광 배경 및 반사 광을 제거하고 검출기(예를 들어, CCD 등)로부터의 출력의 화소간 변동을 정규화하기 위해 스캐닝될 수 있다. 저값 샘플(92)은 저값(예를 들어, 일 실시예에서 약 21,500)을 확립하기 위해 사용될 수 있다. 고값 재료(94)는 고값(예를 들어, 67,000)을 확립하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 장치 및 방법의 일 실시예에서, 랩탑, PDA, 또는 장치(10)에 연결되거나 그에 내장된 다른 처리 장치와 같은 컴퓨터는 하드웨어가 공장 이후에 또는 공장에서를 제외하고는 반드시 복원될 필요가 없도록, 모든 보정 계산을 제공할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)가 공장에서 보정되면, 대상으로부터의 방사 응답의 제어, 조사, 및 검출은 모두 그와 관련된 소프트웨어에서 보정 인자에 따라 처리될 수 있다. 따라서, 장치(10)에 내장되거나 외부에서 부착된 CPU 또는 프로세서가 단순히 장치(10)를 작동시키기 위해 요구되는 모든 처리를 수행할 수 있다. 따라서, 보정은 실제 작동 파라미터보다는 파라미터의 처리에서 더욱 문제가 될 수 있다.

본 발명에 따른 장치 및 방법의 일 실시예에서, 많은 스캔 또는 조사 및 방사 응답의 판독은 대상에 대해 발생할 수 있다. 예를 들어, 한 가지 현재 고려되는 실시예에서, 대략 300 ms 기간(검출기에 의한 판독을 위한 수집 시간)의 175회의 스캔이 발생할 수 있다.

약 1분 내에, 데이터 수집의 대략 각각 300 ms를 나타내는 175회의 스캔, 영상, 화상 등과 같은 것이 발생할 수 있다. 대체로, 출원인은 3회의 그러한 일련의 스캐닝이 효과적인 것을 발견했다. 약 300 ms 기간의 각각 175회의 짧은 스캔을 나타내는 그러한 3회의 처리된 일련의 스캔은 효과적이고, 반복 가능하고, 신뢰 가능하다고 밝혀졌다.

300 ms보다 실질적으로 더 큰 스캔 주기는 장치(10)의 센서를 포화시킬 수 있다. 200 ms보다 임의의 실질적인 양만큼 작은 스캔 시간은 결과적인 방사 응답 곡선(140)의 신호 대 잡음 비를 악화시키는 경향이 있을 수 있다.

출원인은 몇몇 곡선 평탄화 알고리즘의 사용이 효과적인 것을 발견했다. 예를 들어, 때때로 사비츠키-골레이 방법으로 불리는 방법이 곡선의 피크를 파괴하지 않고서 곡선의 평탄화를 제공한다. 따라서, 숙련된 작업자는 피크 영역(150)을 관찰하고, 경계 지점(162a, 162b)을 선택할 수 있다. 실질적인 문제로서, 상당한 조작 기술이 가장 효과적일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이용 가능한 수치 방법이 몇몇 자동화된 능력을 제공할 수 있다. 그러나, 수동 검토가 주 피크(150)의 각 측면 상에서 경계 지점(162a, 162b)을 확립하는데 적합한 것으로 밝혀졌다. 그 후에, 기본 곡선(158)이 맞춰질 수 있다.

피크(150)는 다항으로 맞춰질 수 있다. 예를 들어, 3차 및 4차 다항이 적합한 것으로 밝혀졌다. 따라서, 곡선 부분(150) 내의 최고 값 판독치의 최고 값 화소는 그 다음 최대값으로서 확립될 수 있고, 이로부터 그에 대응하는 기본 값이 차감된다.

개별 기계는 그 다음 대응하는 기본 값에 대해 그러한 피크(150)의 최대 값을 곱함으로써 개별적으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 공장 정밀 캡(124)은 장 치(10)의 검출기의 방사 응답으로부터 수신된 판독치를 표준과 매칭되도록 캡(24)에 대해 스케일링하기 위해 적합한 조정 인자에 의해 수용될 수 있다. 장치(10)가 시간에 걸쳐 사용될 때, 다양한 조건이 시간별로 또는 장소별로 발생할 수 있다. 기계를 워밍업하는 것은 어느 정도 가변성의 감소를 제공한다.

현장 보정은 캡(24)이 묶여 있는 장치(10) 상의 동일한 캡(24)에 대해 달성된 현재의 일별 판독치에 비교되는, 캡(24)의 판독치에 대해 원래 확립된 비율의 비교를 나타낸다.

도16을 참조하면, 방정식(168)이 스케일의 매핑을 나타낸다. 특정 표준이 확립될 수 있고, 그에 대해 장치(10)는 스케일링을 포함하여 보정될 수 있다. 실험실 유닛 또는 다른 장치가 표준으로서 확립될 수 있다. 시스템 또는 장치(10)에 의해 제공되는 수치 카운트(범위, 강도, 출력 등)는 실제로 특정 진동수 및 파장에서의 검출기 상에 충돌하는 광자의 강도의 반영 및 개수의 함수이다. 실험실적 호기심에 가까운 초기 장치들은 거의 광자 카운트를 제공하기에 충분히 민감했다. 따라서, 0 내지 67,000의 스케일에 대한 단일 카운트가 스캔의 결과로서 검출기 상에 충돌하는 광자의 카운트에 실제로 근접했다.

장치(10)는 강도의 측정이 정확하고 반복 가능한 한, 모든 광자의 도착을 수용하고 등록하도록 민감할 필요는 없다. 각각의 장치(10)는 주어진 샘플[예를 들어, 마스터 샘플(30), 생체 대상 등]을 판독하여 검출된 광의 강도에 대해 동일한 값을 식별하는 점수 또는 숫자를 출력할 필요가 있다. 따라서, 각각의 장치(10)는 표준과 매칭되도록 공장에서 보정될 필요가 있다. 합성 마스터 샘플(30)의 출현은 그러한 표준을 제공한다. 이러한 표준 또는 마스터 샘플(30)은 생물학적 프로세스의 변화 및 열화를 받지 않으므로, 사람 또는 식물 재료와 같은 생물학적 샘플에서 취해지는 데이터보다 더욱 신뢰할 수 있다.

도16에서, 피부 카로티노이드 점수(SCS)는 장치(10)의 출력으로서 달성된 판독치에 대응하는 점수 또는 숫자이다. 보정 시에, 이는 마스터 샘플(30)을 판독하여 출력되는 값이다. 이는 범위 (수직) 축 상에 표현된다. 도메인 축은 그러한 동일한 표준[예를 들어, 마스터 샘플(30)]에 대한 보정 하에서 기계(10)에 의해 얻어진 라만 산란 강도에 대응하는 값을 나타낸다.

하나의 선이 로우 및 하이 샘플(92, 94)에 대해 수행된 스캔에 대응하는 피크 높이(150)에 의해 한정될 수 있다. 하이 샘플(94)은 선택된 고값(예를 들어, 일 실시예에서 67,000)에서 판독되어야 하고, 로우 샘플(92)은 선택된 저값(예를 들어, 일 실시예에서 21,500)에서 판독되어야 한다. 다른 스케일의 숫자가 전술한 바와 같이 사용될 수 있지만, 이는 일례로서 역할한다.

보정 후에 기계(10) 상에서 얻어진 임의의 결과적인 피크 높이(150)는 도16의 선에 의해 조정되어, 그러한 보정된 기계의 출력을 표준화된 테스트(예를 들어, 장치) 상에서 동일한 샘플로부터 얻어진 표준 값의 세트에 매핑시킬 수 있다. 맵이 만들어져서, 공장 보정 중의 선형 매핑 방정식을 생성한다. [기울기(M)를 나타내는] 계수 및 [절편(B)에 대응하는] 신호 차감은 보정된 스캐너로부터 임의의 입력 판독 값[독립 변수(x)]에 대한 [종속 변수(y)에 대응하는] 판독 값을 얻기 위해 사용될 수 있다.

따라서, 보정된 기계(10)에 의해 수행되는 스캔 중에 얻어진 임의의 결과적인 피크 높이(150)는 표준으로 스케일링될 수 있다. 이는 라만 산란이 선형 효과이므로, 보정을 위해 요구되는 2개의 지점에서만 정확하다. 따라서, 더 높은 차수의 항은 기계의 보정 스케일을 매핑하기 위해 요구되지 않는다.

실제로, 피부 대상(172)은 전형적으로 사람 손의 손바닥이다. 한편, 사용자의 혈청(174; 예를 들어, 혈액) 내의 분자 구조의 내용물이 관련될 수 있다. 피부 대상(172)에 대한 판독치는 동일한 대상의 혈청(174) 내의 영양분 함량(관심 분자 구조)의 침투적 평가에 의해 결정된 값으로 매핑되거나 그에 관련된다.

이전에, 카로티노이드 함량에 대한 라만 산란 분광 분석의 실험실 개발자들은 사체로부터 분쇄된 조직(176)에 의존할 수 있었다. 슬라이드(177)를 도말하고 고정하는 것은 본질적으로 현장 보정을 위한 샘플 공급 및 반복성이 결여된다. 조사를 받을 때, 공장 샘플은 그 자신의 충분한 반복성 문제점을 갖는다. 조사는 때때로 카로티노이드의 화학적 특성에 영향을 준다. 그러므로, 기계(10)의 평가를 위한 공장 샘플은 문제될 수 있다. 또한, 그러한 공급원으로부터 반복 가능하고, 안정된 샘플에 대한 희망은 생각할 수 없다.

따라서, 출원인은 합성 재료, 유기 재료 등의 액체 현탁액(178)으로 충전된 큐빗을 사용했다. 윈도우(14)로부터의 샘플의 거리가 문제된다. 불투명한 액체 현탁액(178)을 제공하는 것은 그러한 문제점을 해결하는 것을 돕는다.

사실, 딜레이턴트 화합물 기질[180; 예를 들어, 마스터 샘플(30)의 중립 샘플(90) 또는 도핑되지 않은 기질(125b)]은 필요한 불투명성을 제공하고, 기술적으로는 액체이다. 점탄성 재료는 작은 힘 하에서, 즉 느리게 유동한다.

전술한 필름(110, 120)과 같은 필름(182) 그리고 진입 광선(101)에 대한 응답(123) 또는 방사 응답(123)을 제공하는 재료(124)의 층상화된 시스템의 사용은 안정적이고, 예측 가능하며, 매우 유용한 것으로 밝혀졌다. 그럼에도 불구하고, 이러한 소중합체 필름(182)의 배향 특성(예를 들어, 편광 기능)은 공장에서 그에 대해 매칭된 시스템의 현장 보정에 대해 가장 적합하다.

예를 들어, 장치(10)가 배향되지 않은 광 또는 제어된 배향을 갖는 광의 광선(101)을 제공하므로, 장치(10)는 그로부터의 광의 특정 배향을 보장하기 위해 복잡성이 증가될 수 있다. 그러나, 실질적인 문제로서, 필름(182)의 샘플 상에 충돌하는 광선(101)에 대한 방사 응답(123)으로부터 계산된 응답 곡선(140) 내의 관심 피크(150)는 불필요하다. 필름(182)의 특정 샘플(50)이 기계(10)에 매칭되어 매칭된 채로 유지되는 한, 필름 샘플(50; 예를 들어, 182)의 편광의 효과는 반복 가능하며, 보정되거나 보정에 수용될 수 있다.

마스터 샘플(30)로서 합성된 딜레이턴트 기질(180)의 분포가 장치(10)의 모든 작업자에 대해 분포될 수 없는 이유를 고려할 수 있다. 이는 아마도 가능할 것이다. 그럼에도 불구하고, 그러한 분포는 재료의 실질적인 양, 중량, 및 많은 제어 및 보호 문제를 구성한다. 예를 들어, 마스터 샘플(30)의 조작은 오염, 변화된 판독치 등을 생성할 수 있다. 대조적으로, 합성 필름(182)은 실질적으로 안정되고, 보호되며, 일관된 보정 샘플을 나타낸다.

다른 재료(184)도 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 불투명 재료 또는 적어도 거리 효과를 고정시키기에 충분히 고체이며 반응하는 재료가 양호할 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 필름 재료(182)로 형성된 샘플(50)은 거리가 상이한 농도의 관심 분자 구조인 것처럼, 상이한 방사 응답을 표현하기 위해 상이한 거리에서 사용될 수 있다.

도17을 참조하면, 보정 프로세스(188)는 유닛 균일성 제어 프로세스(190) 및 조건 균일성 제어 프로세스(192)로 생각될 수 있다. 유닛 균일성 제어 프로세스(190)는 기계간 균일성이 필요하고 공장에서 적절한 보정에 의해 달성되는 것을 나타낸다. 대조적으로, 조건 균일성 제어 프로세스(192)는 단일 기계 내에서의 일별 또는 세션별 균일성을 나타낸다.

전술한 바와 같이, 암흑 스캔(194)은 CPU가 장치(10)에 내장되거나 그로부터 이격된 것에 관계없이, 장치(10) 및 그와 관련된 CPU 내에서 처리되는 소프트웨어와 관련된 제어 파라미터의 배경 조정(195)이 뒤따를 수 있다. 유사하게, 백색 스캔(196)은 광선(101)에 의한 중립 샘플(90)의 조사로부터, 그로부터의 방사 응답(123)에 의해 생성된다. 따라서, 결과적인 데이터 곡선(140)은 데이터 곡선(140)의 탄성 및 형광 부분에 대한 조정(197)을 하도록 사용될 수 있다.

저값 샘플(92) 또는 고값 샘플(94)을 포함하는 공장 샘플 스캔(198)이 수행되고, 각각 반대되는 고값 샘플(94) 및 저값 샘플(92)의 스캔(199)이 뒤따를 수 있다. 이러한 2개 또는 필요하다면 더 많은 데이터 지점에 기초하여, 보정 조정(200)이 이루어질 수 있다. 이러한 보정 조정은 그 다음 장치(10) 내의 파라미터 및 그에 의해 영향을 받는 그들의 판독치를 수용한다. 장치(10) 및 데이터 처 리는 동일한 마스터 샘플(30)을 사용하는 다른 기계와 비교했을 때, 곡선(140)의 표준 값과 매칭되는 그의 출력 및 기본선(158)에서 벗어난 특징적인 피크(150)를 제공하도록 조정된다.

조건 균일성 보정(192)은 작동 수명 동안 장치(10)에 묶이는 정밀 캡(24)에 의해, 공장에서 행해질 수 있다. 조건 균일성 테스트(192)는 암흑 스캔(202)과 함께 시작될 수 있거나, 원래의 암흑 스캔(194)에 의존할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 현장에서의 조건 균일성 보정(192)은 전형적으로 조건 균일성 보정(192)이 발생하는 스캐닝 세션의 특정 주기 중에 장치(10) 또는 그의 환경 내의 임의의 조건 변동을 수용하기 위해, 암흑 스캔(202)과 함께 시작된다. 암흑 스캔(202)에 뒤이어, 배경 조정(203)이 데이터 곡선(140)으로부터, 장치(10)의 전기적 및 전자적 작동의 산물 및 다른 이상성을 교정하기 위해 이루어진다.

그 후에, 캡(24) 또는 정밀 캡(24)에 내장된 샘플(50)의 현장 샘플 스캔(204)이 수행되고, 다른 샘플의 스캔(205)이 뒤따른다. 즉, 고값 및 저값 샘플(50)이 적합한 순서로 스캔(204, 205)될 것이다. 실질적인 문제로서, 정밀 캡(24)에 대한 본원에서의 모든 참조는 스프링 부하식 캡(26), 양단 캡(28) 등과 같은 다른 실시예의 사용을 포함한다. 정밀 캡(24) 또는 임의의 다른 캡(26, 28)에서, 샘플(50)의 상이한 값들이 대향 단부 상에서 또는 다른 시도에서 사용될 수 있다.

그럼에도 불구하고, 스프링 부하식 캡(26)의 일 실시예는 특히 진입 광선(101)에 대한 응답(123) 또는 방사 응답(123)의 변동에 대해 거리에 의존하도록 설계되었다. 유사하게, 샘플(50)의 높은 성능 값과 낮은 성능 값 사이의 변동을 얻기 위해, 각각의 거리에 의존할 수 있거나, 샘플의 농도 값에 의존할 수 있다. 적어도 2가지 스캔(204, 205)에 뒤이어, 보정 조정(206)이 관심있는 특징적인 피크(150)를 표현하는 출력 숫자의 값을 조정하기 위해 이루어질 수 있다.

도18을 참조하면, 마스터 샘플(30)을 생성하기 위한 프로세스(210)는 재료(212)의 선택을 포함할 수 있다. 이는 적합한 도핑제(125c)는 물론 기질(125b)에 대해 적합한 재료의 선택을 포함할 수 있다. 아울러, 복수의 기질(125b) 또는 단일 기질(125b)에 대한 복수의 성분이 선택될 수 있다. 유사하게, 하나 이상의 도핑제(125c)가 기질(125b) 내에서의 복합 및 분포 또는 현탁을 위해 선택될 수 있다.

적합한 테스트 및 다른 평가를 포함한 재료의 선택(212) 후에, 기질(125b)의 준비(214)가 주문에 의해 행해질 수 있다. 이는 기질 재료(125b)의 반복 가능한 배치(batch)를 송출할 수 있는 공급 장치에 의해 행해질 수 있다.

도핑제의 준비(216)는 예를 들어 적절한 화학 물질 또는 관심 분자 구조의 조성(217a)을 포함할 수 있다. 유사하게, 적합한 형태로의 그러한 도핑제(125c)의 조성(217b)이 요구될 수 있다. 예를 들어, 한 가지 현재 고려되는 실시예에서, 소중합체 편광형의 K-형 필름이 미세 분말로 미분되거나, 절단되거나, 샌딩될 수 있다. 일 실시예에서, 오염을 방지하기 위한 400 그릿 에머리 페이퍼가 200호 화학 처리 체를 실질적으로 통과하는 입자를 미분한다.

따라서, 그러한 입상 물질의 형성은 입자의 기계적 구조, 크기 등을 포함할 수 있다. 궁극적으로, 크기 결정(217c)은 균일성을 제공하기 위해 매우 중요할 수 있다. 너무 큰 입자 크기는 전혀 다른 결과를 제공할 수 있다. 유사하게, 너무 작은 입자는 비용 효과적이지 않거나 제어 가능하지 않을 수 있다.

궁극적으로, 기질(125b) 내에서의 도핑제(125)의 분포(218)는 마스터 샘플의 완전한 세트를 생성한다. 즉, 중립 샘플(90)은 일 실시예에서 도핑되지 않은 기질(125)을 포함하지만, 대신에 관심있는 몇몇 배경 도핑제를 갖는 다른 기질(125b)을 포함할 수 있다. 유사하게, 로우 및 하이 샘플(92, 94)은 전형적으로 예상되는 결과의 고단 및 저단 부근의 특히 적합하고 넓은 범위의 값을 제공하기 위해 계산되고 테스트된 상이한 농도의 도핑제(125)를 포함할 것이다. 예를 들어, 0 내지 67,000의 스케일 상의 20,000에 정합되는 저값 및 0 내지 67,000의 스케일 상의 약 60,000에 정합되는 고값 성분(94)이 적합한 것으로 밝혀졌다. 그러한 스케일 상에서, 사람 대상이 스캐닝되어, 전형적으로 20,000 및 50,000 판독치들 사이에 놓이는 것으로 밝혀졌다. 그럼에도 불구하고, 이상치가 이러한 범위 위와 아래에 존재할 수 있다.

도19를 참조하면, 본 발명에 따른 장치(10) 및 방법은 현장에서의 보정 프로세스(224)에서 실시될 수 있다. 프로세스(224)는 스캐너 전원을 "활성" 또는 "켜짐"의 위치로 활성화(226)시키는 것과 함께 개시될 수 있다. 유사하게, 스캐닝 프로세스의 선택(228)이 전형적으로 요구될 것이다. 즉, 스캐너 전원 켜짐(226)으로부터 어느 정도 독립적으로, 그에 연결된 제어기의 활성화(232)가 발생할 수 있다. 다시, 프로세서(CPU)는 장치(10)에 내장될 수 있거나, 분리된 유닛일 수 있다. 따 라서, 제어기의 전원 켜짐(232) 또는 급전(232)은 적합한 지연 후의 결정(234)을 제공한다.

급전(232) 후에, 제어기는 약 1/2시간과 같은, 일정 주기 동안 적응될 필요가 있을 수 있다. 그 후에, 스캐너(10)는 전형적으로 워밍업되고 작동할 준비가 된다. 사용자는 그 다음 예를 들어 스캔을 수행하고, 이전의 스캔으로부터 데이터 곡선(140)을 업로드하고, 지원을 요청하고, 보고서를 판독하거나 출력하고, 또는 그의 작동을 정지시키는 것 중에서 선택할 수 있다. 옵션의 평가 시에, 테스트(234)는 스캔(228) 또는 몇몇 다른 작업(236)을 선택한다.

스캔의 선택(228) 시에, 작업자는 그 다음 장치(10)를 제어하기 위한 소프트웨어를 로딩(230)할 수 있다. 스캐닝 세션의 개시, 워밍업, 보정 프로세스, 이전의 스캔 또는 일반적인 정보로부터의 정보의 검색, 새로운 스캐닝 세션을 시작하지 않고서 추가의 스캔 수행, 결과 출력 등을 포함한 여러 프로세스가 발생할 수 있다. 따라서, 사용자는 적합한 작업을 선택하기 위한 작업을 진행(238)할 수 있다.

스캔 수행의 경우에, 암흑 스캔(240)이 보정 프로세스 중에 처음으로 발생할 수 있다. 제2 기준 스캔(244)이 뒤따르는 기준 스캔(242)은 이러한 특정 스캐닝 세션의 조건 하에서 특정 장치(10)의 보정(246)을 지원하기 위해 정밀 샘플(24; 예를 들어, 캡, 스프링 부하식 캡, 양단 캡 등)에 의존할 것이다. 품질 제어 확인(248)이 판독치가 예상되는 범위 내에서 작용하는 지를 검증하기 위해 하나 이상의 실제 대상에 대해 수행될 수 있다.

일 실시예에서, 장치(10)의 제어는 인증 번호(250)를 입력하는 것에 의존할 수 있다. 인증 번호(250)는 유효한 특허, 인가 등에 따라 장치(10)의 사용의 제어를 지원한다. 실제 스캔 이전에 또는 그 동안에 시작하여, 대상과 관련된 인구 통계를 입력(252)하는 것은 스캐닝 작업자, 대상, 또는 이들 모두에 대해 유용한 추적 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터가 복수의 대상으로부터 익명으로 수집되면, 대상 분자 구조(예를 들어, 카로티노이드, 항산화제, 영양분, 미네랄, 아미노산, 및 다른 관심 분자)의 흡수, 혈청 수준(174), 및 피부 수준(172) 사이의 관계를 특징짓기 위한 추가의 지원이 제공될 수 있다.

대상의 손이 데크(16) 또는 받침대(16) 상에 놓여서, 윈도우(14) 전방에 위치(254)된다. 대상의 스캐닝(256)은 전술한 바와 같이, 적합하고 통계적으로 유의한 샘플을 얻기 위해 수 분의 주기에 걸쳐 수백 회의 "스캔"으로 발생할 수 있다. 데이터의 처리(258)가 그 다음 설명된 바와 같이 출력 곡선(140)을 생성하고 기본선의 피크(150)의 값을 식별하기 위해 발생한다.

테스트(260)는 이러한 세션 동안 스캐닝이 완료되는 지를 결정한다. 그렇지 않으면, 새로운 대상을 식별하는 다른 인증 번호의 입력(250)이 계속되는 작업을 허용한다. 그렇지 않으면, 테스트(262)는 새로운 세션이 시작될 지를 결정한다. 예를 들어, 세션은 작업자가 변할 예정이거나, 대상의 그룹이 변할 예정이거나, 보정이 연장된 작업 기간 후에 적절할 수 있기 때문에, 중단될 수 있다. 새로운 세션이 발생되지 않으면, 장치는 작업을 종료(264)할 수 있다.

새로운 세션이 수행되어야 하면, 테스트(266)는 시간, 스캔 회수, 또는 장치(10)의 사용을 제어하기 위한 다른 파라미터가 만료되었는 지를 결정할 수 있다. 테스트(266)가 시간이 만료되었다고 결정하면, 새로운 세션이 보정(246)을 완료하기 위해 암흑 스캔(240) 및 다른 스캔(242, 244)과 함께 시작될 수 있다. 다른 한편으로, 테스트(266)가 시간 초과 또는 스캔의 최대 회수 또는 다른 제어 파라미터가 만료되었다고 발견하면, 테스트(268)는 현재 스캐닝된 데이터가 서버로 업로드될 지를 결정한다. 업로드가 발생되지 않으면, 시스템은 전형적으로 불활성화(270)될 것이다.

다른 한편으로, 곡선(140)으로부터의 데이터가 업로드되어야 하면, 업로드 프로세스(272)가 발생한다. 유사하게, 업로드(272) 시에, 전체 프로세스는 전형적으로 새로운 스캔, 더 많은 시간 등을 위한 인증의 다운로드를 포함한다. 유사하게, 선택적인 단계가 작업 소프트웨어에 대한 업그레이드의 다운로드(274)를 포함할 수 있다. 따라서, 제어기 소프트웨어, 보정 계획 등이 개별 작업자에 대해 주기적으로 업로드될 수 있다.

당연히, 당업자는 도1 내지 도19의 상세한 계략도에 대한 다양한 변형이 설명된 바와 같이 본 발명의 본질적인 특징으로부터 벗어나지 않고서 쉽게 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 도1 내지 도19에 대한 다음의 설명은 단지 예시적으로 의도되며, 단순히 본원에서 청구되는 본 발명과 일치하는 개략도의 현재 양호한 실시예를 설명한다.

상기 필요에 따르면, 조직의 선택된 분자 구조를 비파괴적으로 생체내에서 검출하기 위한 생체 광자 스캐너를 보정하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 시스템은 스캐너에 연결된 프로세서 및 메모리를 포함하는 컴퓨터에 의존할 수 있다. 스캐너는 광을 생체네 조직 상으로 비파괴적으로 유도하기 위한 조사 장치(예를 들어, 광원, 레이저 등)를 포함한다. 광은 형광, 반사 또는 탄성 산란, 및 라만형 산란으로서 검출기로 복귀한다. 검출기는 광에 대한 조직의 방사 응답의 강도를 검출하기 위한 전하 결합 장치 또는 다른 메커니즘일 수 있다. 컴퓨터 인터페이스가 스캐너가 컴퓨터와 통신하도록 허용한다.

몇몇 실시예에서, 보정 장치는 조직의 방사 응답을 모방하도록 선택된 모방 재료를 포함하는 샘플을 포함한다. 스캐너에 대한 보정 파라미터를 결정하는 것은 조사 장치로부터 모방 재료 상으로 광을 유도하고, 그에 대한 제1 방사 응답을 검출하는 것을 포함한다. 광의 상태에 대응하는 프로세서로의 입력, 광에 대한 제1 방사 응답, 및 보정 파라미터가 보정을 가능케 한다. 입력은 조사 장치로부터의 광에 대한 노출의 결과로서 생체내 조직의 제2 방사 응답을 반복 가능하게 검출하도록 처리된다.

방법은 방사 응답으로부터 교정되어야 하는 스캐너의 전기적 산물 및 광학적 산물에 기인할 수 있는 오류에 대응하는 곡선을 선택하는 것을 포함하여, 보정 파라미터를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 또한 방사 응답으로부터 탄성 산란을 필터링하기 위한 필터링 파라미터를 선택하는 것을 포함할 수 있다.

배경 형광에 대응하는 곡선을 선택하는 것은 방사 응답으로부터의 이러한 특징의 교정을 허용한다. 내부의 관심있는 라만 산란 응답이 없는 방사 응답에 대응하는 곡선을 한정하기 위한 지점들은 관심있는 라만 산란 응답을 격리시킬 수 있다.

전형적으로, 광은 레이저와 같은 광원으로부터의 간섭성 광이고, 방사 응답은 카로티노이드 재료, 항산화제, 비타민, 미네랄, 아미노산 등과 같은 조직의 선택된 분자 구조, 관심 성분에 대응하는 강도이다. 카로티노이드에 대응하는 라만 산란 응답이 효과적인 것으로 밝혀졌다. 또한, 보정 스캔은 서로 상이하고 구별되는 판독치를 제공하도록 구성된 비동물 조직 재료의 "모방 재료"들을 사용하여 행해질 수 있다. 상이한 강도들은 또한 검출기로부터의 2개의 상이하고 구별되는 거리에 한 가지 유형의 재료를 위치시킴으로써 보정을 위해 달성될 수 있다.

효과적인 것으로 밝혀진 샘플은 다양한 중합체, 긴 사슬과 같은 합성 재료, 및 편광 필터 내에서 사용되는 소중합체를 포함한다. 예를 들어, 테스트는 쓰리엠 컴퍼니에 의해 제조되는 K-형 필름 및 HR형 필름을 사용했다. 다른 샘플은 다른 농도의 선택된 양의 도핑제를 함유하는 유연한 기질을 포함한다. 도핑제는 식물 재료, 야채 유도체 등과 같은 고형 분말 또는 천연 재료일 수 있다. 약 200호 체를 통과하는 크기의 분말화된 필름이 양호한 도핑제를 형성하는 것으로 밝혀졌다.

2가지 농도의 도핑제로 도핑된 딜레이턴트 화합물의 기질이 천연 재료 또는 합성 재료를 수용할 수 있다. 효과적인 합성 재료는 카로티노이드 내의 유사한 결합에 대응하는 탄소 결합을 포함하는 것으로 보인다.

보정 파라미터를 결정하는 것은 "카로티노이드" 타입의 내부 응답을 격리시키기 위해 테스트 (보정) 재료의 방사 응답에 대응하는 데이터 곡선과 조합되도록 교정 곡선을 계산하는 것을 포함할 수 있다. 교정 곡선은 탄성 산란 광, 형광, 및 스캐너의 배경 산물 중 적어도 하나에 대응하는 데이터를 포함할 수 있다.

보정을 위해, 기계는 실질적으로 관심있는 광이 검출기로 복귀하지 않는 암흑 데이터를 수집하기 위한 "암흑 캡"을 구비하고, 암흑 데이터는 스캐너의 전기적 산물을 나타낸다. 조정이 조사 장치로부터의 광의 강도, 보장 시에 사용되는 모방 재료의 응답, 및 상이한 농도의 도핑제를 갖는 샘플의 방사 응답의 상관에 따라 이루어질 수 있다. 도핑제에 대한 방사 응답은 샘플과 생체내 조직 사이에서 상관된다.

일 실시예에서, 작업자는 대상에서 조직 내의 카로티노이드 수준을 검출하기 위해 피드백 제어 루프로 스캐너를 작동시킬 수 있다. 대상은 그 다음 이후의 주기에 걸쳐 일정한 처방에 따른 영양 보급제를 섭취할 수 있다. 스캐너에 의한 이후의 테스트는 영양 보급제의 투여에 대응하는 조직 내의 카로티노이드의 이후의 수준을 검출한다.

프로세서 및 메모리를 갖는 컴퓨터에 연결된 스캐너의 보정은 탄성 산란, 형광, 및 스캐너의 전기적 및 광학적 산물로부터 카로티노이드의 라만 응답을 격리시킬 수 있다. 제1 합성 재료는 스캐너의 광학적 산물, 반사 광, 및 관심이 없는 파장에서의 재방사 광(예를 들어, 형광)에 기인할 수 있는 조직의 방사 응답의 부분을 나타내는 "백색 스캔"을 제공하기 위해 스캐닝될 수 있다. 적합한 합성 재료는 다우 케미컬(Dow Chemical)에 의해 조성되어 딜레이턴트 화합물로 공지된 점탄성 재료이다. 배경 방사 효과의 "백색 스캔"을 수행하기 위한 중립 샘플로서 역할하는 것 이외에, 딜레이턴트 화합물은 다양한 농도로 도핑될 수 있다.

본 발명에 따른 시스템 및 방법의 일 실시예에서, 생체 광자형 스캐너는 스 캐너로부터의 광에 의한 조사에 대한 조직의 방사 응답으로부터 조직의 선택된 분자 구조를 생체내에서 비파괴적으로 검출한다. 보정 시스템은 스캐너의 전기적 산물에 대응하는 암흑 응답을 복귀시키며 광에 의한 조사 시에 실질적으로 방사 응답을 포함하지 않는 암흑 샘플을 포함할 수 있다. 백색 샘플은 관심있는 특징적인 라만 산란 응답이 없는, 조직의 광에 대한 방사 응답에 실질적으로 대응하는, 광에 의한 조사 시에 백색 응답을 복귀시키는 제1 합성 재료를 포함한다.

고값 샘플이 광에 의한 조사 시에, 광에 대한 조직의 방사 응답의 비교적 높은 값에 실질적으로 대응하는 높은 응답 값을 복귀시키도록 도핑제로 처리된 제1 합성 재료로 형성될 수 있다. 저값 샘플은 광에 의한 조시 시에, 광에 대한 조직의 방사 응답의 비교적 낮은 값에 실질적으로 대응하는 낮은 응답 값을 복귀시키도록 도핑제로 처리된 제1 합성 재료로 형성될 수 있다. 암흑, 백색, 하이, 및 로우 샘플 각각은, 광에 응답하여 생체내 조직 내의 분자 함량에 대응하는 반복 가능한 출력 값을 제공하기 위해 수학적 조합으로 스캐너를 보정하는 파라미터, 컴퓨터 제어, 또는 둘 다를 제공하도록 선택되고, 조성되고, 형성된다.

기본 합성 재료(예를 들어, 기질)는 광학적으로 불투명하고 점탄성인 실리콘계 화합물이다. 이는 주요 성분으로서 디메틸 실록산, 결정형 실리카, 증점제, 및 폴리디메틸 실록산을 포함할 수 있다. 데카메틸 사이클로펜타실록산, 글리세린, 및 산화티타늄이 비교적 소량으로 존재할 수 있고, 소량의 물도 존재할 수 있다. 실리콘 사슬은 붕산에 의해 가교 결합된 하드록시-말단 중합체이다.

도핑제는 천연 재료(예를 들어, 식물, 야채, 음식물 등으로부터 유래된 카로 티노이드) 또는 합성 재료일 수 있다. 카로티노이드 내에서 발견되는 특징적인 분자 결합에 대응하는 분자 결합 구조를 갖는 합성 재료가 목적을 달성하는 것으로 보인다. 특징적인 탄소 이중 결합을 포함하는 탄소 결합 사슬을 포함하는 한 가지 도핑제가 발견된다. 미세하게 분쇄된 고체로서, 도핑제는 피부의 라만 산란 및 다른 방사 응답 특성을 모방하기 위해 실리콘계 기질 내에 현탁된다.

생체 광자형 스캐너를 보정하기 위한 장치는 암흑 스캔 구조와 같은 하드웨어, 상이한 수준의 도핑의 합성 재료의 표준화된 세트의 공장 보정 장치, 편광 필름의 현장 보정 장치, 및 암흑 스캔 구조, 공장 보정 장치, 및 현장 보정 장치를 스캐닝하는 것에 대응하는 데이터를 수신하여 처리하기 위해 컴퓨터 판독 가능 매체 내에서 실행 가능한 소프트웨어를 포함할 수 있다. 실행 가능한 소프트웨어를 실행하도록 프로그램된 컴퓨터가 스캐너를 보정하고, 대상의 조직의 비파괴적인 스캐닝 중에 획득된 데이터에 기초하여 스캐너를 제어하고 선택된 분자 구조의 양에 대응하는 값을 출력하도록 작동한다.

본 발명은 그의 본질적인 특징으로부터 벗어나지 않고서 다른 특정 형태로 실시될 수 있다. 설명된 실시예들은 모든 관점에서 단지 예시적이며 제한적이지 않게 고려되어야 한다. 그러므로, 본 발명의 범주는 상기 설명이 아닌, 첨부된 청구범위에 의해 표시된다. 청구범위의 등가물의 의미 및 범위 내의 모든 변경은 그의 범주 내에 포함되어야 한다.

Claims (40)

1. 생체내 조직의 카로티노이드 함량의 검출기를 비파괴적으로 보정하기 위한 방법이며,

   광을 생체내 조직 상으로 비파괴적으로 유도하기 위한 조사 장치와, 광에 대한 조직의 방사 응답의 강도를 검출하기 위한 검출기와, 컴퓨터 인터페이스를 포함하는 스캐너를 제공하는 단계와,

   스캐너로부터의 데이터를 처리하기 위해 컴퓨터 인터페이스에 작동식으로 연결되고 프로세서 및 메모리를 포함하는 컴퓨터를 제공하는 단계와,

   조직의 방사 응답을 실질적으로 모방하도록 선택된 합성 재료를 포함하는 보정 장치를 제공하는 단계와,

   광을 조사 장치로부터 합성 재료 상으로 유도하고 그에 대한 제1 방사 응답을 검출하는 단계와,

   조사 장치의 상태 및 광에 대한 제1 방사 응답에 대응하는 입력을 프로세서에 제공하는 단계와,

   조사 장치로부터의 광에 노출된 생체내 조직에 대응하는 제2 방사 응답을 반복 가능하게 정량하기 위해 입력을 처리하는 단계를 포함하는

   검출기 보정 방법.
2. 제1항에 있어서, 제2 방사 응답의 강도를 미리 정해진 작동 범위 내로 감소시키기 위해 선택된 기간 동안 조직을 광에 노출시킴으로써 조직을 표백하는 단계를 더 포함하는

   검출기 보정 방법.
3. 제1항에 있어서, 혈중 카로티노이드 함량을 광에 대한 조직의 제2 방사 응답과 관련시키는 단계를 더 포함하는

   검출기 보정 방법.
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