KR101574385B1 - 저비용 및 강인한 분광을 위한 상관 간섭 측정 방법, 장치 및 시스템 - Google Patents

저비용 및 강인한 분광을 위한 상관 간섭 측정 방법, 장치 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상관 간섭 분광 장치가 샘플의 스펙트럼 특성을 검출하는 것을 기재하였으며, 장치는 광자로 샘플을 여기시키는 전자기 방사원과, 검출기에 광자의 도달 시간을 검출하도록 구성되고, 또한 다른 광자들의 도달 시간들 사이의 지연을 검출하도록 구성된 검출기로 구성된다. 상기 장치는 또한, 검출기에의 광자들의 도달 사이를 분석하도록 구성된 자기 상관기로 구성될 수 있다. 장치는 또한 다른 스펙트럼 검출 및 예를 들어 라만 분광 및 감쇠 전반사 분광과 같은 특성 시스템과 함께 사용될 수 있다. 본원에는 또한 상관 간섭 분광 장치를 통합한 방법, 시스템 및 키트가 제공된다.

Description

저비용 및 강인한 분광을 위한 상관 간섭 측정 방법, 장치 및 시스템{CORRELATION INTERFEROMETRIC METHODS, DEVICES AND SYSTEMS FOR LOW COST AND RUGGED SPECTROSCOPY}
본 출원은 본 명세서에 참조로써 결합된 2009년 1월 21일자로 출원된 미국예비출원 제61/146,166호를 우선권 주장한다.
광파장 전자기 상관성의 측정은, 초고속 검출기에서 광자의 도달 사이의 지연을 측정함으로써, 광학적으로 뿐만 아니라 전자적으로 이루어질 수 있다. 이 연구 분야는 상관 간섭으로 공지되어 있고, 본 발명의 대상이다.
분광에 사용되는 간섭계는 제조시 고정밀도를 요구하는 장치이다. 이는 파장의 극히 작은 분율의 정밀도로 조립 및 유지되어야 한다. 요즘 광학 기구에서 이러한 공차는 일반적인 것이지만, 이러한 강인한 공차를 요구하는 장치를 설계하는데, 특히 스캐닝 마이컬슨(Michelson) 또는 패브리 패럿 간섭계에 의한 경우와 같이 하나 이상의 부품이 이 정밀도를 유지하면서 이동하여야 한다면 비용이 많이 든다. 마이컬슨 간섭계(또는 임의의 2개의 비임 간섭계)에서, 광자 사이의 지연은 간섭계의 하나의 레그 내에서 이동 미러를 스캐닝함으로써 변경된다. 상관 간섭에서, 2개의 관련된 광자 사이의 지연은 초고속 전자 장치에 의해 직접 측정된다.
상관 간섭 분광 및 간섭 측정 분광에 대한 다른 개념은, 메쎄슈미트 등의 미국특허 및 공보 제6,504,614호의 저감된 정렬 감도를 갖는 간섭 분광계, 디 그루트의 미국특허 제7,324,210호의 박막 두께 및 표면 측정을 위한 스캐닝 간섭법, 디 그루트의 미국특허 제7,321,431호의 박막 구조에 대한 정보를 위한 낮은 코히어런스 간섭 신호를 분석하기 위한 방법 및 시스템, 디 그루트의 미국특허 제7,315,382호의 박막의 특성화를 포함한 타원 편광 반사, 반사 측정 및 스캐테로메트리 측정용 간섭 방법, 타워 등의 미국특허 제7,304,745호의 멀티 주파수 간섭을 위한 위상 측정 방법 및 장치, 힐 등의 미국특허 제7,280,224호의 간섭 시스템 및 간섭 시스템을 사용하는 방법, 힐 등의 미국특허 제7,280,223호의 간섭 시스템 및 간섭 시스템을 사용하는 방법, 힐의 미국특허 제7,251,041호의 간섭에서의 부분 필터링, 디 그루트 등의 미국특허 제7,139,081호의 박막 구조의 특성화를 포함한 타원 편광 반사, 반사 측정 및 스캐테로메트리 측정용 간섭 방법, 카토의 US2007/0103694호의 간섭 시스템, 우드 등의 US2001/0042831호의 광자 검출기, 헤이든 등의 US2007/0041011호의 고속 시간 상관 멀티 요소 광자 검출기 및 방법, 웨이너 등의 US2004/0178348호의 화소 처리된 광자 검출기에 개시되어 있다.
간섭계들의 복잡함을 극복하는 한 방법은 정밀 부품을 "솔리드 상태" 또는 "모놀리식"으로 만드는 것이다. 이것이 달성된다면, 이런 부품을 갖는 장치는 더욱 강인해질(rugged) 것이다. 예컨대, 이것을 달성하기 위해, 패브리 패럿 간섭계는 종종 신규한 스캐닝 기구를 갖는다. 하나의 스캐닝 또는 튜닝 접근은 간섭계 공동 내에 물질의 굴절률을 변경하기 위한 것이다. 이는 액정 물질에 의한 방식 그리고 공동 내에 가스의 압력을 변경시키는 방식 모두에 의해 실행된다. 이 딜레마를 극복하기 위한 다른 방법은 전적으로 광학 사용을 배제하는 것이다. 충분한 코히어런스의 광파가 서로 상호작용 하기 때문에, 상관성 현상은 일반적으로 발생한다. 이러한 효과를 검출하기 위해서는 실제로 특별한 광학 장치가 요구되지 않는다. 임의의 간섭 분광에서, 2개의 광자 통로 사이의 지연이 측정 또는 변경되어야 한다. 표 1은 이루어질 수 있는 측정, 그리고 이들 측정이 어떻게 사용되거나 적용될 수 있는지를 열거하고 있다.
측정된 파라미터 파생 파라미터 적용
주변부 위치
평균 위상차 ㆍ길이 기준
ㆍ길이 비교
ㆍ기계 제어
ㆍ빛의 굴절률 측정 속도
위상 변화 ㆍ미지형학
ㆍ광 테스팅
주변부 가시성
스펙트럼 소스 ㆍ대칭선의 프로파일
소스에서의 공간 분포 ㆍ스텔라 직경
전체 강도 분포
(위치 및 가시성)
소스의 스펙트럼 ㆍ직접 간섭 분광
ㆍ푸리에 분광
소스에서의 공간 분포 ㆍ광 전달 함수 홀로그램
이런 배경에서, 간섭의 프로세스를 통한 스펙트럼들의 성과에서 정밀한 광학 성분에 대한 요구를 모두 배제한 상관 간섭 측정 분광 시스템에 대한 요구가 존재한다.
본 발명의 목적은 위 배경기술에 기재된 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 일 태양은 샘플의 스펙트럼 특성을 검출하기 위한 상관 간섭 측정 분광 장치에 관한 것이다. 장치는 광자로 샘플을 여기시키기 위한 전자기 방사선원과, 검출기에서 광자의 도달 시간을 검출하도록 구성되며 추가로 상이한 광자의 도달 시간들 사이의 지연을 검출하도록 구성된 검출기를 포함한다. 또한, 장치는 검출기에서 광자 도달 사이의 지연을 분석하기 위한 자기 상관기를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 광자의 도달 시간의 분석은 에일리어싱(aliasing) 방법을 사용하여 측정 및 분석될 수 있다. 또한, 상관 간섭 측정 분광 장치는 라만 분광, 약화된 전반사 분광, 및/또는 임계주변(pericritical) 반사 분광과 같은 다른 분광 방법과 함께 사용될 수 있다. 다르게는, 상관 간섭 측정 분광계는 상관 분광계가 광자들 사이의 지연을 측정하도록 사용되는 로이드 미러 배열과 같은 소스 더블링 간섭계와 함께 사용될 수 있다.
샘플의 스펙트럼 특성을 결정하기 위한 방법이 또한 본 명세서에 제공된다. 방법은, 전자기 방사선원으로부터 전자기 방사선을 방출하는 단계와, 전자기 방사선원으로 샘플을 조사하여 전자기 방사선원으로부터의 광자가 샘플과 반응하는 단계와, 검출기에서 샘플을 빠져나온 광자의 도달 시간을 검출하는 단계를 포함한다. 또한, 방법은 샘플을 빠져나온 광자의 도달 시간을 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 태양은 샘플의 스펙트럼 특성을 검출하기 위한 시스템에 관한 것이다. 시스템은 광자로 샘플을 여기시키기 위한 전자기 방사선원과, 검출기에서 광자의 도달 시간을 검출하도록 구성되며 상이한 광자의 도달 시간들 사이의 지연을 추가로 검출하도록 구성된 검출기를 포함한다.
샘플의 스펙트럼 특성을 검출하기 위한 키트도 제공된다. 키트는 예컨대 전자기 방사선을 방출하기 위한 전자기 방사선원과, 광자 도달을 검출하도록 구성되며 광자들의 도달 사이의 지연을 추가로 검출하도록 구성된 검출기를 포함한다. 또한, 키트는 광자 도달 사이의 지연을 분석하기 위한 자기 상관기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 태양은 상관 간섭 측정 분광 장치에 관한 것이다. 장치는 광자로 샘플을 여기시키기 위한 적어도 하나의 전자기 방사선원과, 하나 이상의 검출기에서 광자의 도달 시간을 검출하도록 구성되며 상이한 광자의 도달 시간들 사이의 지연을 추가로 검출하도록 구성된 하나 이상의 검출기를 포함한다. 또한, 광자 도달 사이의 지연을 분석하도록 구성된 자기 상관기가 구비될 수 있다. 또한, 광자 사이의 상관성은 에일리어셔(aliaser)를 사용하여 측정될 수 있다. 또한, 라만 분광 장치, 임계주변 반사 분광 장치 및/또는 감쇠 전반사 분광 장치가 간섭 측정 분광 장치와 함께 사용될 수 있다. 일부 구조에서, 시스템 클락은 소스로부터의 전자기 방사선의 방출과 시간을 연관짓도록 구성 및 설정된다. 시스템 클락은 샘플로부터의 전자기 방사선의 검출과 시간을 연관짓도록 구성 및 설정될 수 있다. 또한 동력원이 제공된다. 일부 구조에서, 커뮤니케이터가 메모리, 지연 링크, 컴퓨터 처리 유닛, 자기 상관기, 하나 이상의 검출기 중 적어도 하나로부터의 측정값을 통신하도록 구성 및 설정된다. 장치의 하나 이상의 부품은 하나 이상의 부품이 제거될 수 있는 하우징 내에 배열될 수 있다(예컨대, 동력원).
다른 태양은 샘플의 분광 특성을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 전자기 방사선원으로부터 전자기 방사선을 방출하는 단계, 상기 전자기 방사선원을 샘플에 조사하는 단계 및 검출기에서 광자의 도달 시간을 검출하는 단계를 포함하고, 상기 전자기 방사선원으로부터의 광자는 상기 샘플과 상호 작용하고, 상기 광자는 샘플을 여기시킨다. 또한, 상기 방법은 샘플을 여기시키는 광자의 도달 시간을 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 태양에 있어서, 샘플의 분광 특성을 검출하도록 적용 구성된 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 광자로 샘플을 여기시키기 위한 전자기 방사선원, 광자의 도달 시간을 검출기에서 검출하도록 구성되고, 추가로 다른 광자들의 도달 시간 사이에서의 지연을 검출하도록 구성된 검출기를 포함한다. 또한, 광자 도달 사이의 지연을 분석하도록 구성된 자기 상관기가 제공될 수 있다. 또한, 상기 광자들 사이의 상관 관계는 에일리어셔를 사용하여 측정될 수 있다. 또한, 라만 분광 장치, 임계주변 반사 분광 장치 및/또는 감쇠 전반사 분광 장치가 간섭 분광 장치와 함께 사용될 수 있다. 몇몇 구성에 있어서는, 시스템 클락이 공급원으로부터의 전자기 방사선의 방출에 시간을 관련시키도록 적용 구성된다. 시스템 클락은 샘플로부터의 전자기 방사선의 검출에 시간을 관련시키도록 적용 구성될 수 있다. 동력원이 또한 제공된다. 몇몇 구성에서는, 커뮤니케이터는 하나 이상의 검출기, 자기 상관기, 컴퓨터 처리 유닛, 지연 링크 및 메모리 중 적어도 하나로부터의 측정치를 통신하도록 적용 구성된다. 장치의 하나 이상의 부품은 하나 이상의 부품이 제거 가능한 하우징 내에 구성된다(예를 들어, 동력원).
또 다른 태양에 있어서, 샘플의 분광 특성을 검출하기 위한 키트가 제공된다. 상기 키트는 전자기 방사선을 방출하기 위한 전자기 방사선원 및 광자의 도달을 검출하도록 구성되고, 추가로 광자들의 도달 사이에서의 지연을 검출하도록 구성된 검출기를 포함한다. 추가로, 키트는 광자 도달 사이의 지연을 분석하도록 구성된 자기 상관기를 포함한다.
다른 태양은 하나 이상의 네트워크 장치를 포함한다. 상기 네트워크 장치는 메모리, 프로세서, 커뮤니케이터, 디스플레이 및 상관 간섭 분광 장치를 포함하며, 상기 상관 간섭 분광 장치는, 샘플을 광자로 여기시키기 위한 적어도 하나의 전자기 방사선원 및 하나 이상의 검출기에서 광자의 도달 시간을 검출하도록 구성되고, 추가로 다른 광자들의 도달 시간 사이의 지연을 검출하도록 구성된 하나 이상의 검출기를 구비한다.
몇몇 태양에서는 통신 시스템이 제공된다. 상기 통신 시스템은 샘플을 광자로 여기시키기 위한 적어도 하나의 전자기 방사선원 및 하나 이상의 검출기에서 광자의 도달 시간을 검출하도록 구성되고, 추가로 다른 광자들의 도달 시간 사이의 지연을 검출하도록 구성된 하나 이상의 검출기를 갖는 상관 간섭 분광 장치를 구비하는, 샘플의 특성을 측정하기 위한 시스템; 서버 컴퓨터 시스템; 네트워크 상에서의 샘플의 특성을 측정하기 위한 상기 시스템으로부터 샘플 측정치의 전송을 허용하는 상기 서버 컴퓨터 상의 측정 모듈; API 엔진, SMS 엔진 및 이메일 엔진 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 API 엔진은 상기 샘플 측정치에 대한 메시지를 생성하도록 샘플의 특성을 측정하기 위한 적어도 하나의 시스템에 연결되어 상기 메시지를 미리 결정된 수신자 사용자 명을 갖는 수신자에게 API 통합 네트워크로 전송하고, 상기 SMS 엔진은 상기 샘플 측정치에 대한 SMS 메시지를 생성하도록 샘플의 특성을 측정하기 위한 적어도 하나의 시스템에 연결되어 상기 SMS 메시지를 미리 결정된 샘플 측정 수신인 전화 번호를 갖는 수신인 장치로 네트워크로 전송하고, 상기 이메일 엔진은 상기 샘플 측정치에 대한 이메일 메시지를 생성하도록 상기 샘플의 특성을 측정하기 위한 적어도 하나의 시스템에 연결되어 상기 이메일 메시지를 미리 결정된 샘플 측정 수신인 이메일 주소를 갖는 샘플 측정치 수신인 이메일로 네트워크를 통해 전송한다. 또한, 상기 샘플 서버 데이터베이스의 특성을 측정하기 위한 시스템에 상기 샘플 측정치를 저장하기 위한 저장 모듈이 상기 서버 컴퓨터 시스템 상에 제공될 수 있다. 또한, 상기 샘플의 특성을 측정하기 위한 적어도 하나의 시스템은 휴대폰 네트워크 및 인터넷 네트워크 중 적어도 하나를 통해 상기 서버 컴퓨터 시스템에 접속가능하고, 상기 샘플 측정치 수신 전자 장치의 브라우저는 상기 서버 컴퓨터 시스템 상의 인터페이스를 검색하는 데 사용된다. 또한, 복수의 이메일 주소가 샘플 데이터베이스의 특성을 측정하기 위한 시스템에 보유되고, 전체 이메일 주소보다 소수의 이메일 주소가 상기 컴퓨터 시스템으로부터 개별적으로 선택가능하고, 상기 이메일 메시지는 적어도 하나의 선택된 이메일 주소를 갖는 적어도 하나의 샘플 측정치 수신 이메일로 전송된다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 샘플의 특성을 측정하기 위한 적어도 하나의 시스템은 인터넷을 통해 서버 컴퓨터 시스템에 접속가능하고, 상기 샘플 측정치 수신 전자 장치의 브라우저는 상기 서버 컴퓨터 시스템 상의 인터페이스를 검색하는 데 사용된다. 시스템이 예를 들어 건강관리 제공자(healthcare provider)와 통신 상태에 있는 경우, 복수의 사용자 명은 스펙트럼 특성 데이터베이스를 검출하기 위한 시스템에 보유되고, 전체 사용자 명보다 소수의 사용자 명이 상기 컴퓨터 시스템으로부터 개별적으로 선택가능하고, 상기 메시지는 API를 통해 적어도 하나의 샘플 측정치 수신 사용자 명으로 전송된다. 상기 샘플 측정치 수신 전자 장치는 또한 인터넷을 통해 서버 컴퓨터 시스템에 접속가능하고, 샘플 측정치 수신 전자 장치의 브라우저는 상기 서버 컴퓨터 상의 인터페이스를 검색하는 데 사용된다. 또한, 상기 샘플 측정치 수신 전자 장치는 예를 들어 전자 장치가 휴대폰 장치인 경우 휴대폰 네트워크를 통해 상기 서버 컴퓨터 시스템에 접속될 수도 있다. 또한, 상기 시스템은 상기 서버 컴퓨터 시스템 상의 인터페이스를 포함할 수 있고, 상기 인터페이스는 상기 샘플 측정치 수신 모바일 장치의 어플리케이션에 의해 검색가능하다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 SMS 샘플 측정치는 샘플 측정치 수신 모바일 장치 상의 메시지 어플리케이션에 의해 수신된다. 복수의 SMS 샘플 측정치가 개별의 샘플 측정 수신 이동 장치 상의 개별의 메시지 어플리케이션에 의해 각각 상기 샘플 측정용으로 수신된다. 적어도 하나의 SMS 엔진은 상기 샘플 측정 수신 이동 장치로부터 휴대 전화 SMS 네트워크를 통해 SMS 응신을 수신하여 SMS 응신을 상기 서버 컴퓨터 시스템에 저장하도록 구성될 수 있다. 또한, 샘플 측정 수신 전화 번호 ID는 SMS 샘플 측정치로 SMS 엔진에 전송되어 SMS 샘플 측정치와 SMS 응신을 결합시키도록 상기 서버 컴퓨터 시스템에 의해 사용된다. 상기 서버 컴퓨터 시스템은 상기 샘플 측정 수신 이동 장치로부터의 응신을 수신하기 위해 휴대 전화 네트워크를 통해 접속 가능하게 될 수 있다. 상기 SMS 샘플 측정은 상기 샘플 측정 수신 이동 장치로부터 상기 서버 컴퓨터 시스템에 응답하도록 상기 샘플 측정 수신 이동 장치에서 선택가능한 URL을 포함하고, 상기 서버 컴퓨터 시스템은 상기 응답을 SMS 샘플 측정에 결합시키도록 URL을 사용한다. 상기 통신 시스템은 적어도 몇몇 구성에 있어서는, 상기 샘플 측정 수신 이동 장치에 존재하는 다운로드 가능 어플리케이션을 더 포함할 수 있고, 상기 다운로드 가능 어플리케이션은 상기 응신 및 샘플 측정 수신 전화 번호 ID를 이동 전화 네트워크를 통해 상기 서버 컴퓨터 시스템에 전송하고, 상기 서버 컴퓨터 시스템은 SMS 샘플 측정과 응답을 결합시키도록 상기 샘플 측정 수신 전화 번호 ID를 사용한다. 다른 구성에 있어서, 상기 시스템은 상기 휴대 전화 SMS 네트워크를 통해 전송된 샘플 측정치와 병렬로, 상기 휴대 전화 SMS 네트워크와 다른 네트워크를 통해 샘플 측정 수신 사용자 컴퓨터 시스템에 샘플 측정치를 전송하는 전송 모듈 및/또는 상기 샘플 측정 수신 호스트 컴퓨터에 존재하는 다운로드 가능 어플리케이션을 더 포함하고, 상기 다운로드 가능 어플리케이션은 상기 서버 컴퓨터 시스템에 이동 전화 네트워크를 통해 응답 및 샘플 측정 수신 전화 번호 ID를 전송하고, 상기 서버 컴퓨터 시스템은 상기 응답을 SMS 샘플 측정치와 결합시키도록 상기 샘플 측정 수신 전화 번호 ID를 사용한다.
본 명세서에서 언급된 모든 공개 문헌, 특허 및 특허 출원은 각각의 개별 공개 문헌, 특허 또는 특허 출원이 구체적으로 개별적으로 참조되도록 표시된 바와 같은 범위로 참조된다.
본 발명의 신규한 특징은 첨부 청구범위에서 상세히 설명된다. 본 발명의 원리가 이용되는 예시적인 실시예를 설명하는 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조함으로써 본 발명의 특징 및 장점에 대한 보다 나은 이해가 이루어질 것이다.
본 발명의 신규한 특징에 의해 종래기술의 문제점이 해결된다.
도 1a는 단일 방사체 및 단일 검출기를 가지는 상관 간섭 분광 장치의 측면 사시도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 상관 간섭 분광 장치의 평면 사시도이다.
도 2a는 단일 방사체 및 두 개의 검출기를 가지는 상관 간섭 분광 장치의 측면 사시도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 바와 같이 상관 간섭 분광 장치의 상단 시점에서 본 도면이다.
도 3은 분광 장치를 사용하는 방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 4a는 동적 모듈화 및 확장 가능한 시스템을 얻을 수 있는 논리 장치의 대표적인 예를 도시한 블록도이고, 도 4B는 동적 데이터 분석 및 모델링이 달성되는 시스템에서 사용하기에 적합한 시스템의 예시적인 구성요소의 협력을 도시하는 블록도이다.
낮은 비용이며, 강인한 상관 간섭 분광 시스템 및 장치가 다양한 응용 분야에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 간섭 분광 시스템은, 형광, 광음향, 근적외선, 라만, 테라헤르츠, 또는 중적외선 분광법에 의해 신체 내의 포도당 및 다른 신체의 분석 대상 수준의 측정을 포함하는 비침습 의료 측정, 조직 내 의학적 대상물의 분석 대상의 정량 측정, 화학 작용기 이미징을 사용한 심장 판막 및 문합 등의 신체 요소의 이미징, 및 분광법을 사용한 비침습적 혈액 가스 파라미터의 측정에 사용될 수 있다. 또한, 상관 간섭 분광 시스템 및 장치는 임계각 근방에서 감쇠 전반사(ATR) 기술과 조합될 수 있다. 또한, 본 명세서의 어플리케이션은 낮은 비용으로, 견고하고, 일회용 가능한 센서를 필요로 하는 산업 공정 측정에 사용될 수 있다. 상관 간섭 분광 시스템 및 장치는 생체 인식 어플리케이션에서와 같이, 개인 식별하기위한 목적으로 조직 광학 특성의 측정에 유용할 수 있다. 본 명세서에 개시된 장치, 시스템, 방법 및 키트는 저렴한 비용과 매우 견고한 방식으로 스펙트럼 측정을 생성하는 데 필요한 상황에서 광 스펙트럼의 측정과 상관 간섭 측정법의 사용을 조합한다.
I. 분광 장치
상관 간섭 분광 장치(100)의 측면도가 도 1a에 도시되고 평면도가 도 1b에 도시된다. 상관 분광 장치(100)에서, 전자기 (EM) 방사선원으로부터 방사선의 소스가 EM 방출기(102)로부터 샘플(150)로 유도된다. EM 방출기(102)로부터의 전자기 방사는 예를 들어, 레이저 또는 발광 다이오드(LED), 또는 다른 적절한 전자기 방사선원(예를 들어, 캘리포니아 주, 산호세 소재의 필립스 루밀레즈로부터 상업적으로 입수 가능한 LumiLEDS LXHL-FH3C)일 수 있다. 전자기 방사로부터의 광자는 샘플(150)에 진입하고, 상기 샘플을 포함하는 분자와 상호 작용한다. EM 방출기(102)로부터의 광자(106)는 샘플을 통과하고, 광자가 통과된 샘플에 대한 흡수 정보를 포함하기 위해 변형된다. 이러한 광자가 샘플을 통해 이동하고 빠져나가면서, 광자가 일관된 간경 보다 작게 공간적으로 및 시간적으로 분리되면, 광자는 또한 서로에 대해 상호 작용할 수 있다. 이러한 상호 작용은 주파수(파장) 정보를 포함하는 프린지(fringe)를 초래한다. 광자의 도달 사이의 지연은 직접적으로 또는 방사선으로부터 파생된 전기 신호를 조사함으로써 측정할 수 있다.
(개별의 선으로 도시된 광자 경로를 가지는) EM 방출기에 의해 생성된 복수의 광자(106)는 EM 검출기(104)에 의한 검출 전에 샘플(150)을 통과한다. 다중 검출기로 구성된 시스템에 의해 감지될 수 있는 상관 간섭 분광 시스템이 또한 사용될υ 수 있다. 하나 이상의 검출기(104)가 서로 근접하게 배치될 수 있고, 또는 대안으로서, 이들 검출기는 방사선원에 대하여 상이한 거리에 배치될 수 있다. 도 1a 내지 도 1b에 도시된 바와 같이 단일 검출기가 사용될 수 있다. 단일 검출기(104)가 사용될 때, 지연은 상이한 지연선(110)이 추가될 때, 변동 신호 내의 자기 상관을 구함으로써 측정된다. 본 기술 분야의 숙련자에 의해 인정되는, 장치의 작동 중에 또는 다른 시간(예컨대 사전 배포 구성 단계에서)에 전기적으로 또는 교환에 의해 전환될 수 있다. 본 명세서에서 고려된 바와 같이, 만델(Mandel)에 의해 사용되는 하나 이상의 지연선(110)은 자기 상관을 측정하는 고상 회로로 대체된다. 또한, 본 명세서에서 설명된 상관 간섭 분광 시스템에, 도 1a 내지 도 1b에 도시된 바와 같은 광학 또는 이동 부분이 없다. 전술된 바와 같이, 도 1a 내지 도 1b에는 하나의 검출기만 도시되지만, 하나 이상의 검출기가 설계시에 구현될 수 있다. 일부 구성에서 검출기는 또한 검출기(104)에 의해 수용되는 광자들 사이의 지연을 분석하는 자기 상관기(120)에 연결된다.
통상적으로, 상관 간섭 측정 분광은 매우 신속한 검출기를 필요로 한다. 검출기가 신속할수록 자유 스펙트럼 범위가 확대된다. 측정을 위한 자유 스펙트럼 범위는 수학식 1에 의해 주어진다.
△ν=1/2δτ (1)
상관 간섭 분광에 요구되는 신속한 시간으로 인해, 통상의 광전자 증배기 관은 δτ ~ 10 - 8s 보다 짧은 시간을 구별할 수 없기 때문에 감출기로서 기능하기에 충분하지 않다. 모든 자기 상관 함수는 통상 이보다 더 큰 간격으로 샘플링된다. 예를 들어, 2000nm의 근적외선 영역에서 동작하는 시스템에서, 100MHz에서 동작하는 광전자 증배기에 의해 자유 스펙트럼 영역(FSR)은 10-4nm가 될 것이다. 100nm의 FSR을 얻기 위해서, 검출기는 100THz 또는 6승 이상의 속도 규모에서 동작해야 한다. 광자를 검출하기 위한 신속한 검출기는 실리콘 광전자 증배기(SiPM), 초전도 단일 광자 검출기, 또는 다른 적합한 광자 검출기를 포함한다.
소정의 경우에, 시스템 및 방법은 에일리어싱을 활용한다. 에일리어싱은 연속 시간 신호가 샘플링 속도의 절반보다 큰 주파수를 가질 때 발생하는 왜곡을 지칭한다. 에일리어싱은 높은 주파수에서의 신호의 성분을 낮은 주파수에서의 성분으로 오인하게 할 수 있다. 그러므로, 검출기가 충분히 신속하지 않으면, 이는 간섭계 내의 시간에서 언더샘플링(undersampling)하는 것과 동일하다. 스펙트럼 정보는 여전히 존재하지만, 이는 낮은(오류) 주파수로 에일리어싱된 것이다.
상관 간섭 측정법은 통상적으로 광자 사이의 일관성의 위상에 대한 어떠한 정보도 추출하지 않는다. 이는 상관 계수에 대한 정보만을 추출한다. 소정의 가정이 이루어지면, 따라서 스펙트럼 분포는 측정에 의해서만 발견될 수 있다. 이는 선이 대칭이라는 가정에 의한 가시성으로부터 스펙트럼 선의 프로파일을 유도하는 것에 대면하는 마이컬슨과 같은 상황이다. 정량 분광법에 대한 최소 요구 사항은 적어도 하나는 흡수 대역의 근방에 있는 2개의 파장이다. 이러한 기본 요구 사항은 매우 제한된 자유 스펙트럼 범위를 구비하더라도 상관 간섭 측정법과 부합한다. 자유 스펙트럼 범위의 2개의 단부의 비율의 측정이 이루어질 수 있고, 또는 곡선 아래 영역이 연산될 수 있다. 이는 흡수 대역에 대해 응답가능한 종의 농도에 비례한다. 장치는 적합한 하우징(170) 내부에 수납되도록 구성될 수 있다. 다른 구성에서, 구성 요소가 하우징으로서 기능하도록 구성될 수 있다. 또 다른 구성에서, 구성 요소는 하나 이상의 구성 요소가 하나 이상의 다른 구성 요소를 수납하는 제2 하우징과 연통하는 하우징 내에 위치 설정될 수 있도록 모듈화될 수 있다.
또한, 장치에는, 장치 및 장치의 관련 구성 요소의 동작을 제어하도록 구성되고 적용된 중앙 처리 장치(CPU)(160)와, 사용자에게 데이터 판독의 즉각적인 시각적 피드백을 제공하기 위한 하나 이상의 디스플레이(164)[예를 들어, 액정 디스플레이(LCD)]와, 결과를 청각적으로 제공할 수 있는 (스피커 등의) 오디오 기능(162)과, 하나 이상의 메모리 장치(180)(예컨대, 동작 제어를 위한 판독 전용 메모리 및 다중 데이터 결과를 장치 상에 저장할 수 있도록 데이터를 저장하는 기록 메모리)와, 데이터의 검색을 가능하게 하는 (PCMCIA 포트 또는 USB 포트와 같은) 데이터 포트(182)와, 중앙 시스템으로의 데이터의 전송을 가능하게 하는 무선 데이터 전송 기능과, 사용자가 장치를 활성화시킬 수 있는 온/오프 버튼(168)과, 예컨대 스피커 및 디스플레이와 접속을 가능하게 하는 제어 버튼(166)이 제공될 수 있다.
장치가 (이하에 보다 상세하게 논의되는 통신 네트워크와 같은) 장치에 의해 이루어진 측정을 모니터링 하는 시스템의 일부인 경우, 하나 이상의 검출기(104)로부터의 데이터 수집과 날짜/시간 스탬프를 연관시킬 수 있는 시스템 클럭(184)이 제공될 수 있다.
장치는 예컨대 제거 가능한 배터리 또는 AC 또는 DC 전원에 액세스하도록 구성된 플러그를 포함하는 적절한 전원(190)에 의해 전력 공급될 수 있다.
또한, 구성 요소는 예컨대 샘플에 진단 테스트를 수행하도록 구성되고 적용된 진단 장치 또는 시스템 내로 통합될 수 있다. 적합한 장치는 예컨대 비침습 포도당 측정 장치, 산업용 바이오 디젤 생산 반응기 및 발효 바이오리액터를 포함한다.
또한 본 명세서에 개시된 장치, 시스템 및 방법은 또한 라만 분광 장치, 임계주변 반사율 분광 장치 및/또는 감쇠 전반사(ATR) 장치와 함께 사용될 수 있다.
적절한 임계주변 반사율 분광 장치는, 2009년 11월 12일자의 "임계주변 반사율 분광 방법, 장치 및 키트"라는 제목을 갖는 PCT 공개 공보 WO 2009/137122 A2호(Messerschmidt)에 개시되어 있는 것들을 포함한다.
임계주변 반사율 분광 장치 또는 시스템은, 샘플로 도입될 수 있는 전자기 방사선원을 제공하도록 구성된다. 전자기 방사선은, 예컨대 샘플에 접촉하기 전에 간섭계에 의해 변조될 수 있다. 변조된 방사선은 렌즈에 의해 미러와 같은 반사 표면 상으로 초점이 맞혀질 수 있고, 그 후 광을 ATR 프리즘으로 반사한다. 또한, 여러 경우에, 미러는, 전자기 방사선이 타겟 임계각을 포함하는 각도 범위를 통해 샘플로 도입되도록 조정될 수 있다. 환언하면, 전자기 방사선은 임계각보다 작은 각도로 도입되고, 임계각을 지나 임계각보다 큰 각도까지 증분식으로 스위프 된다. 미러는, 전자기 방사선이 샘플로 입사하는 각도를 변경하기 위해 조정될 수 있다. 이와 달리, 전자기 방사선은 ATR 프리즘에 직접 도입될 수 있다. 그 후, 일단 ATR 프리즘 내측의 전자기 방사선은 샘플과 접촉하다. 그 후, 전자기 방사선은 프리즘을 벗어나고 검출기에 의해 검출되고 데이터 처리 시스템에 의해 처리된다.
본 명세서에 기재된 시스템과 장치를 사용하여 얻어진 임계각 정보는, 현재 기존의 기술로는 얻어질 수 없는 다른 차원의 정보이다. 그러므로, 샘플의 완성된 맵은, 임계각에 접근한 후 실제로 약간 넘어서는 각도에서, 반사된 광 강도 대 파장 대 입사각의 매핑의 완전한 맵이 된다. 침투 깊이가 임계각 부근의 입사각에 따라 매우 민감하기 때문에, 수 밀리디그리(수 마이크로디그리)의 각도 해상도가 필요하다. 또한, 프로세서는 임계각 데이터를 분석하기 위해 장치와 함께 사용될 수 있다. 일단 샘플의 각도 맵이, 예컨대 샘플을 스캐닝함으로써 생성되면, 각 파장에 대한 임계각의 실제 각도가 결정될 수 있다. 그 후, 일정한 유효 깊이에서 각 파장의 스펙트럼이 작도될 수 있다.
임계주변 반사율 분광 장치에 대해, 전자기 방사선원이나 광원에 전력을 공급하도록 적용 및 구성되고, 또는 가령 반사와 같은 것에 의해 광 빔을 2 이상의 빔으로 분리한 후 광선들을 서로 간섭시키는 간섭계로 광 빔을 전달하도록 구성되는, 전원이 제공된다. 적절한 전원은 전지를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 이 기술분야의 숙련자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 시스템은 적절하게 설계된 하우징 내에 포함될 수 있고, 또는 부품들이 하우징으로서 기능을 하도록, 부품들을 구성할 수 있다. 그 후 얻어진 빔은 렌즈를 통과하고, 그 후 미러와 접촉하다. 미러는 얻어진 빔을 프리즘을 통해 샘플을 향하도록 반사한다. 반사된 제2 빔은 다중 소자 검출기에 의해 수광되는 프리즘을 통해 되돌아 간다. 검출기는 밀리디그리 또는 그 이상의 해상도를 달성하기 위해 화소에 대한 입사각을 분해하도록 적용 및 구성될 수 있다. 그 후, 분해된 화소는 적절한 데이터 처리 장치 또는 컴퓨터를 사용하여 분석된다. 분석은, 예컨대, 공지된 샘플에 검출된 신호의 변동을 결정하기 위해 데이터를 데이터 라이브러리와 비교하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 시스템은, 사용자에게 반사된 광 강도 대 파장 대 입사각의 매핑의 온전한 맵의 디스플레이를 제공하도록 구성된, 액정 디스플레이(LCD)와 같은 디스플레이를 포함할 수 있다. 이 기술분야의 숙련자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 시스템이 프린터 또는 네트워크로 정보를 보낼 수 있게 하는 접속성이 또한 제공될 수 있다. 접속성은, 예컨대, 적절한 연결 포트를 통해서뿐만 아니라 인터넷을 통해 무선으로 될 수 있다.
임계주변 반사율 분광 장치 또는 시스템은, 0.001도 해상도를 갖는 틸트/시프트 미러와 같은 미러를 사용하여 전자기 방사선이 샘플로 빔으로 도입되도록 설정될 수 있다. 빔은 공간 필터를 통과한 후에 샘플로 전달될 수 있다. 빔을 필터에 통과시키는 것은 빔 확산을 통상 0.001도가 되게 할 수 있다. 필터를 통과한 후에, 확산 빔은, 임계주변 반사율(PR) 결정을 통해 빔을 샘플로 편향시키는 틸트 시프트 미러와 접촉한다. 적절한 샘플은, 예컨대, 직경이 1 내지 10mm 정도만큼 낮은 동일한 영역을 가질 수 있다. 빔이 동일 영역과 접촉한 후, 얻어진 빔은 반사된다. 그 후, 얻어진 빔은, 렌즈를 통해 소영역 단일 소자 수은 카드늄 텔루라이드(MCT) 검출기로 얻어진 빔을 전송하는 제2 틸트/시프트 미러와 접촉하도록 PR 결정을 통해 되돌아 갈 수 있다.
적절한 라만 분광 장치는, 2010년 1월 20일에 출원되고 2009년 1월 21일에 출원된 미국 가특허출원 제61/146,195호의 우선권을 주장하는 "다중 이산 광원을 이용하는 라만 분광기"라는 제목의 PCT 특허 출원 제PCT/US2010/21528호에 개시되어 있는 것들을 포함한다. 장치가 라만 분광 시스템에 사용되면, 실리콘 검출기가 사용될 수 있다. 실리콘 검출기는 빠르지만 비교적 비용이 낮다. 또한, 라만 분광기와 함께 사용될 때, 본 명세서에 기재되어 있는 장치는, 배진동(overtone)보다 기본 진동이 고려되기 때문에, 작은 범위의 파장만을 사용하여 양호한 정량 측정을 할 수 있을 것이다.
라만 분광 장치는, 예컨대, 라만 분광원인 다양한 이산 광원을 포함한다. 여기원은 다양한 이산 광원이다. 다양한 이산 광원은 통상적으로 10 내지 수백 나노미터의 범위에 걸쳐 전자기 방사선을 방출한다. 이 광은 마이컬슨 간섭계와 같은 간섭계에 의해 일련의 파장-특정 코사인 파(wavelength-specific cosine wave)로 변조된다. 이와 달리, 광원들은 자기 변조될 수도 있다. 장치는 하나 이상의 적절한 전원에 의해 전력이 공급된다. 전원은 필요하면 제거될 수 있다. 적절한 전원은 전지를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
그 후, 하나 이상의 렌즈가 고효율을 위해 전자기 방사선을 샘플 상으로 초점을 맞춘다. 전자기 방사선이 샘플과 상호 작용을 할 때, 그 후 전자기 방사선은 샘플의 특성으로 인해 산란된다. 산란된 방사선은 집광 렌즈에 의해 집광된다. 그 후 집광된 방사선은 협대역통과(NBP) 필터를 통과한다. NBP 필터의 파장이 선택되어, 입력 방사선의 통과대역 내에 있는 방사선을 여광하게 된다. NBP 필터를 통과하므로, 검출기에 도달하는 전자기 방사선은 동일한 협폭 파장으로 되고, 마이컬슨 간섭계나 광원의 자기 변조에 의해 부여된 변조 주파수를 포함한다. 검출기에 도달하는 각 전자기 방사선원에 대한 라만 강도는, 검출기에 도달한 신호를 푸리에 변환함으로써 회복된다.
임의 파장 영역의 전자기 방사선이 사용될 수 있지만, 통상적으로 녹색 또는 적색 영역의 스펙트럼의 파장이 사용된다. 적색 파장은 통상적으로 2가지 이유로 생물학적 용례에 이상적인 것으로 간주된다. 우선, 적색은 인체 조직을 통해 잘 전송하는 스펙트럼 영역인 소위 "치료의 창" 내에 있다. 치료의 창은 종종 600 내지 900 나노미터인 것으로 진술된다. 협대역통과 필터는 검출기 전방에 배치된다. 통과대역은 임의 광원의 방출 영역을 약간 넘는다. 스토크 라만에 대해, 협폭 검출기 필터는 광원 영역의 보다 긴 파장(보다 낮은 에너지)측에 있다.
다양한 변조된 이상 광원은 통상적으로 이산 협대역 레이저 광원의 집합이다. 광원 집합의 대역폭이 측정을 위한 분석 범위를 결정하므로, 충분한 수의 이산 광원이 시스템의 모든 중요한 스펙트럼 특징을 측정하기 위해 사용된다.
상관 간섭 분광 장치의 구성으로 돌아가서, 2개의 검출기(104, 104')가 사용되는 경우에, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 광자 사이의 지연이 고전적인 간섭법에서와 동일한 방식으로 발생한다. 대응하는 검출기(104, 104')에 의해 검출된 각 세트의 광자(106, 106')는, 방출기로부터 떨어진 검출기의 거리와 샘플(150)를 통해 주행하는 광자의 경로를 기초로 하여 다른 시간 대에 검출된다. 도면의 모호함을 피하기 위해, 도 1a에 도시된 부가적인 부품들(메모리, 버튼, 오디오 등)은 도 2a에 다시 나타내지 않는다.
II . 샘플의 스펙트럼 특성을 결정하는 방법
도 3에 도시된 바와 같이, 샘플의 스펙트럼 특성을 결정하기 위한 방법(300)이 고려된다. 이 방법은, 상술한 바와 같이, 전자기 방사선원(310)으로부터 전자기 방사선을 방출하는 단계와, 샘플(320)에 조사하는 단계를 포함한다. 전자기원으로부터의 광자는 샘플(330)과 상호 작용을 한다. 광자는, 광자가 검출기(340)에 의해 검출될 때까지, 계속 샘플을 통과한다. 광자가 샘플을 통과하여 샘플과 상호 작용을 하므로, 광자의 특성이 변경된다. 검출기는 광자의 도달 시간을 검출기(350)에서 검출하고, 샘플로 진입하고 샘플을 벗어나는 광자로부터 시간차를 분석한다.
이 기술 분야의 숙련자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 샘플을 얻거나 선택하는 단계, 파장을 발생시키는 단계, 파장을 샘플과 상호 작용시키는 단계, 및 샘플로부터 광자의 파장의 도달 시간을 검출하는 단계는 제1 위치에서 수행될 수 있는 반면(예컨대, 환자 모니터링과 함께), 샘플로부터 광자의 도달 시간을 분석하는 단계는 제1 위치 또는 제2 위치 중 어느 하나(예컨대, 장치가 중앙 시스템과 통신하는 곳)에서 수행될 수 있다. 이러한 방법이 적용될 수 있는 샘플은, 피부, 혈액(및 그 구성), 및 인체 조직뿐만 아니라, 바이오디젤 제품 및 발효 반응과 같은 산업적인 처리를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
Ⅲ. 분광 장치 및 통신 네트워크
당업자에 의해 인식되는 바와 같이, 상술한 분광 장치 중 하나 이상을 사용하는, 제어장치 및 하나 초과의 분광 장치를 포함하는 모듈러 및 스케일러블 시스템이 제공될 수 있다. 제어장치는 통신 매체에 의해 각각의 분광 장치와 통신한다. 통신 매체는 유선 포인트 투 포인트 또는 다분기 구성일 수 있다. 유선 통신 매체의 예는 Ethernet, USB, 및 RS-232를 포함한다. 선택적으로, 통신 매체는 광학식 및 라디오 주파수(RF)를 포함하는 무선식일 수 있다. 분광 장치는 유체 처리 장치를 위한 하나 이상의 슬롯을 구비할 수 있다. 네트워킹된 장치는 일부의 상황에서 특히 유용할 수 있다. 예컨대, 혈당 모니터링 결과를 의료 제공자(예컨대, 의사)에게 제공하는 네트워킹된 장치는 당뇨병 환자의 식이, 약물 및 인슐린 요법의 준수의 배경 분석을 용이하게 할 수 있고, 이는 다시 결과가 임상적으로 바람직하지 않은 방향으로 향하기 시작할 때 의료인에 의한 조기 개입을 유도할 수 있다. 부가적으로, 혈당치를 모니터링하는 환자 및/또는 의료 제공자에거 샘플 측정에 대한 자동 메시지를 발생시킬 수 있다. 일부의 경우, 자동 메시지는 시스템에 의해 권장 거동(예컨대, 환자가 궤도에 있다고 나타내는 문자 메시지 또는 이메일) 또는 금지 거동(예컨대, 혈당이 올라가는 추세에 있다고 나타내는 문자 메시지 또는 이메일)으로 발생될 수 있다. 다른 자동 메세지는 혈당을 관리하기 위한 조언 또는 팁을 제공하는 이메일 또는 문자 메시지일 수 있다. 따라서, 네트워킹된 통신 시스템은 건강관리 종사자에게 최소한의 부담을 주면서 적은 비용으로 달성될 수 있는 배경 건간 모니터링 및 조기 개입을 가능하게 한다.
통신 네트워크의 다중 분광 장치의 네트워킹된 구성을 더 알아보면, 도 4a는 브라우저가 상술한 분광 장치와의 통신 및/또는 제어에 접근할 수 있는 대표적인 예의 논리 장치를 나타내는 블록도이다. 매체(414) 및/또는 네트워크 포트(406)로부터의 지시를 판독하도록 적용 및 구성된 논리 장치로 이해할 수 있는 컴퓨터 시스템(또는 디지털 장치)(400)은 서버(410)에 접속가능하며 고정된 매체(416)를 구비한다. 컴퓨터 시스템(400)은 또한 인터넷 또는 인트라넷에 접속될 수 있다. 시스템은 중앙 처리 유닛(CPU)(402), 디스크 드라이브(404), 키보드(418) 및/또는 마우스(420)로서 도시된 선택적인 입력 장치 및 선택적인 모니터(408)를 포함한다. 데이터 통신은 예컨대 통신 매체(409)를 통해 근거리 또는 원거리 위치에 있는 서버(410)에 도달할 수 있다. 통신 매체(409)는 데이터를 송신 및/또는 수신하기 위한 어떤 적절한 수단을 포함할 수 있다. 예컨대, 통신 매체는 네트워크 접속, 무선 접속 또는 인터넷 접속일 수 있다. 하나 이상의 분광 장치(도시를 위해 460으로 함께 나타냄) 의 사용, 작동 또는 기능에 관련되는 데이터는 이러한 네트워크 또는 접속에 의해 송신될 수 있는 것으로 생각된다. 컴퓨터 시스템은 사용자(사용자는 시스템에 의해 발생된 정보에 접근권한을 갖는 건강관리 제공자, 의사, 기공사, 간호사, 임상 간호사, 환자, 및 어떤 다른 사람 또는 전체를 포함함) 및/또는 사용자에 의해 사용되는 장치와 통신하도록 적용될 수 있다. 컴퓨터 시스템은 인터넷을 통해 다른 컴퓨터와 또는 서버를 통해 컴퓨터와 통신하도록 적용될 수 있다. 또한, 시스템은 네트워크와 연관되는 하나 이상의 장치(예컨대, 진단 장치 및/또는 분광 장치)를 활성화시키고 장치 및/또는 시스템에 의해 실행된 시험의 상태 및/또는 결과를 전달하도록 구성될 수 있다.
당업자가 잘 이해하는 바와 같이, 인터넷은 컴퓨터 네트워크의 월드와이드 네트워크이다. 오늘날, 인터넷은 수백만 사용자가 이용할 수 있는 공공 및 자주적 네트워크이다. 인터넷은 호스트에 접속하기 위해서 TCP/IP(즉, Transmission Control Protocol/Internet Protocol)이라 불리는 일련의 통신 프로토콜을 사용한다. 인터넷은 인터넷 백본으로 알려진 통신 인프라스트럭처를 구비한다. 인터넷 백본에의 접근은 접근권을 회사 및 개인에게 재판매하는 인터넷 서비스 제공자(ISP)에 의해 주로 제어된다.
인터넷 프로토콜(IP)은 데이터를 하나의 장치[예컨대, 전화기, PDA(Personal Digital Assistant), 컴퓨터 등]로부터 네트워크의 다른 장치로 보낼 수 있게 한다. 오늘날에는, 예컨대 IPv4, IPv6 등을 포함하는 다양한 버전의 IP가 있다. 다른 IP도 물론 이용할 수 있으며 미래에도 계속 이용할 수 있을 것이고, 이 중 어떤 것은 하나 이상의 분광 장치를 사용하거나 이 분광 장치와 통신하도록 적용 및 구성된 통신 네트워크에서 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다. 네트워크의 각각의 호스트 장치는 자신의 고유 식별자이며 비연결형 프로토콜로서 작용하는 적어도 하나의 IP 주소를 갖는다. 통신 동안 끝 지점 사이의 접속은 연속적이지 않다. 사용자가 데이터 또는 메시지를 송신 또는 수신할 때, 데이터 또는 메시지는 패킷으로 알려진 요소로 나뉜다. 모든 패킷은 독립적인 데이터의 유닛으로서 처리되고 그것의 최종 목적지로 전송되지만 반드시 동일한 경로를 통해 가는 것은 아니다.
인터넷 또는 다른 네트워크를 통한 지점 사이의 전달을 표준화하기 위해 OSI(Open System Interconnection) 모델이 수립되었다. OSI 모델은 두 지점 사이의 통신 프로세스를 7개의 적층된 레이어로 분할하며, 각각의 레이어는 그것의 기능 세트를 부가한다. 각각의 장치는 송신 끝 지점에서 각각의 레이어를 통한 하향 플로우 및 수신 끝 지점에서 상기 레이어를 통한 상향 플로우가 있도록 메시지를 다룬다. 7개의 기능 레이어를 제공하는 프로그래밍 및/또는 하드웨어는 전형적으로 장치 작동 시스템, 어플리케이션 소프트웨어, TCP/IP 및/또는 다른 전송 및 네트워크 프로토콜, 및 다른 소프트웨어 및 하드웨어의 조합이다.
전형적으로, 상부의 4개의 레이어는 메시지가 사용자로부터 또는 사용자에게 전달될 때 사용되고, 바닥의 3개의 레이어는 메시지가 장치(예컨대, IP 호스트 장치)를 통해 전달될 때 사용된다. IP 호스트는 서버, 라우터 또는 워크스테이션과 같은 IP 패킷을 송신 및 수신할 수 있는 네트워크의 어떤 장치이다. 어떤 다른 호스트로 목적지가 정해진 메시지는 상부 레이어까지 전달되지 않고 다른 호스트로 보내진다. OSI 모델의 레이어가 아래 기재된다. 레이어(7; 즉 어플리케이션 레이어)는 예컨대 통신 파트너가 식별되고, 서비스의 품질이 식별되고, 사용자 인증 및 프라이버시가 고려되고, 데이터 신택스의 제약이 식별되는 등의 레이어이다. 레이어(6; 즉, 프리젠테이션 레이어)는 예컨대 하나의 프리젠테이션 레이어로부터 다른 프리젠테이션 레이어로 들어오고 나가는 데이터를 변환하는 등의 레이어이다. 레이어(5; 즉, 세션 레이어)는 예컨대 변환을 셋업, 편성, 및 종료시키고, 어플리케이션 사이에서 교환 및 대화하는 등의 레이어이다. 레이어(4; 즉 전송 레이어)는 예컨대 엔드-투-엔드 제어 및 에러 체킹을 관리하는 등의 레이어이다. 레이어(3; 즉 네트워크 레이어)는 예컨대 루팅 및 포워딩 등을 다루는 레이어이다. 레이어(2; 즉 데이터 링크 레이어)는 예컨대 피지컬 레벨를 위한 동기화를 제공하고, 비트 버핑을 하며, 전송 프로토콜 지식 및 관리를 제공하는 등의 레이어이다. IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)는, 데이터 링크 레이어를 2개의 추가적인 서브 레이어, 피지컬 레이어로 가고 피지컬 레이어로부터 오는 데이터 전송을 제어하는 MAC(Media Access Control) 레이어, 및 네트워크 레이어와 접속하고, 명령을 해석하며, 에러 회복을 실행하는 LLC(Logical Link Control)로 세분한다. 레이어(1; 즉, 피지컬 레이어)는 예컨대 피지컬 레벨에서 네트워크를 통해 비트 스트림을 이송하는 레이어이다. IEEE는 피지컬 레이어를 PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) 서브 레이어 및 PMD(Physical Medium Dependent) 서브 레이어로 세분한다.
무선 네트워크는, 예컨대 이동 및 무선 전화기, PC(personal computer), 랩탑 컴퓨터, 착용식 컴퓨터, 코드리스 폰, 무선 호출기, 헤드셋, 프린터, PDA 등과 같은 그리고 하나 이상의 분광 장치를 포함하는 시스템 또는 통신 네트워크에서의 사용에 적합한 다양한 타입의 모바일 장치를 통합할 수 있다. 예컨대, 모바일 장치는 음성 및/또는 데이터의 빠른 무선 전송을 보장하기 위한 디지털 시스템을 포함할 수 있다. 전형적인 모바일 장치는 이하의 요소 중 몇몇 또는 모두를 포함한다: 트랜스시버(예컨대, 일체형 송신기, 수신기, 및 원하는 경우에는 다른 기능을 갖는 단일 칩 트랜스시버를 포함하는 송신기 및 수신기), 안테나, 프로세서, 디스플레이, 하나 이상의 오디오 트랜스듀서(예컨대, 오디오 통신을 위한 장치에서와 같은 스피커 또는 마이크로폰), 전자기 데이터 저장(데이터 처리를 제공하는 장치에서와 같은 ROM, RAM, 디지털 데이터 저장 등), 메모리, 플래시 메모리, 및/또는 풀 칩 셋 또는 집적 회로, 인터페이스(예컨대, 범용 시리얼 버스(USB), 코더-디코더(CODEC), 범용 비동기화 송수신기(UART), 상변화 메모리(PCM) 등). 본 발명의 범위 내에서 다른 요소가 제공될 수 있다.
모바일 사용자가 무선 접속을 통해 근거리 네트워크(LAN)에 접속할 수 있는 무선 LAN(WLAN)이 하나 이상의 분광 장치 사이의 무선 통신을 위해 사용될 수 있다. 무선 통신은 빛, 적외선, 라디오, 및 마이크로파 등과 같은 전자기파를 통해 전파하는 통신을 포함할 수 있다. Bluetooth®, IEEE 802.11, 및 구식 HomeRF 등과 같은 현재 존재하는 다양한 WLAN 규격이 있다.
예컨대, 블루투스 제품은 모바일 컴퓨터, 모바일 폰, 휴대용 장치, 개인휴대정보단말기(PDA), 및 다른 모바일 장치 사이의 링크 및 인터넷에의 연결을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 블루투스는, 모바일 장치가 서로 및 근거리 무선 접속을 사용하는 비모바일 장치와 얼마나 용이하게 상호접속할 수 있는지를 상세히 설명해주는 컴퓨팅 및 텔레커뮤니케이션 산업 설명서이다. 블루투스는, 하나의 장치로부터 다른 장치로 동기화되고 일관된 데이터를 유지시켜 상이한 벤더들로부터의 장비가 균일하게 함께 작동될 수 있게 할 필요가 있는 다양한 모바일 장치의 급증으로부터 발생하는 최종 사용자 문제를 다루기 위해 디지털 무선 프로토콜을 생성한다.
IEEE 규격, IEEE 802.11은 무선 LAN 및 장치를 위한 기술을 명시한다. 802.11을 사용하면, 몇몇 장치를 지지하는 각각의 단일 베이스 스테이션에 의해 무선 네트워킹이 수행될 수 있다. 일부의 예에서, 장치에는 무선 하드웨어가 사전에 설치될 수 있거나, 또는 사용자는 안테나를 포함할 수 있는 카드와 같은 별도의 하두웨어를 설치할 수 있다. 예컨대, 802.11에 사용된 장치는, 접근점(AP), 모바일 스테이션(STA), 브릿지, PCMCIA(personal computing memory card International Association) 카드(또는 PC 카드) 또는 다른 장치인지의 여부에 관계없이 전형적으로 3개의 중요한 요소를 포함한다: 라디오 트랜스시버, 안테나, 및 네트워크의 포인트 사이의 패킷 플로우를 제어하는 MAC(Media Access Control) 레이어.
또한, 다중 인터페이스 장치(MID)는 몇몇 무선 네트워크에서 사용될 수 있다. MID는 블루투스 인터페이스 및 802.11 인터페이스와 같은 두 개의 독립적 네트워크 인터페이스를 포함할 수 있고, 따라서 MID가 블루투스 장치와 인터페이스할 뿐아니라 두 개의 개별적인 네트워크에 참여하게 할 수 있다. MID는 IP 어드레스 및 IP 어드레스와 관련된 커먼 IP(네트워크) 네임을 구비할 수 있다.
무선 네트워크 장치는 블루투스 장치에 한정되지 않고, WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access), 다중 인터페이스 장치(MID), 802.11x 장치(802.11a, 802.11b 및 802.11g 장치를 포함하는 IEEE 802.11 장치), HomeRF(Home Radio Frequency) 장치, Wi-Fi(Wireless Fidelity) 장치, GPRS(General Packet Radio Service) 장치, 3G 셀룰러 장치, 2.5G 셀룰러 장치, GSM(Global System for Mobile Communications) 장치, EDGE(Enhanced Data for GSM Evolution) 장치, TDMA 타입(Time Division Multiple Access) 장치 또는 CDMA 2000을 포함하는 CDMA 타입(Code Division Multiple Access) 장치를 포함할 수 있다. 각각의 네트워크 장치는 IP 어드레스에 한정되지 않고, 블루투스 디바이스 어드레스, 블루투스 커먼 네임, 블루투스 IP 어드레스, 블루투스 IP 커먼 네임, 802.11 IP 어드레스, 802.11 IP 커먼 네임 또는 IEEE MAC 어드레스를 포함하는 다양한 타입의 어드레스를 내장할 수 있다.
무선 네트워크는 모바일 IP(Internet Protocol) 시스템, PCS 시스템 및 다른 모바일 네트워크 시스템에 갖춰진 프로토콜 및 방법을 포함할 수도 있다. 모바일 IP와 관련하여, 이것은 인터넷 엔지니어링 태스크 포스(IETF)에 의해 생성되는 표준 통신 프로토콜을 포함한다. 모바일 IP에 의해, 모바일 장치 사용자는 한번 할당된 IP 어드레스를 유지하면서 네트워크를 이동할 수 있다. 코멘트(RFC)3344. NB에 대한 리퀘스트를 참조한다 : RFC는 인터넷 엔지니어링 태스크 포스(IETF)의 정식 문헌이다. 모바일 IP는 인터넷 프로토콜(IP)을 향상시키고, 홈 네트워크 외측에 접속할 때 모바일 장치로 인터넷 트래픽을 포워드하는 메카니즘을 추가한다. 모바일 IP는 홈 네트워크의 홈 어드레스와, 네트워크 및 그 서브넷 내에서 장치의 현재 위치를 식별하는 캐어-오브 어드레스(CoA) 내의 홈 어드레스에 각각의 모바일 노드를 할당한다. 장치가 다른 네트워크로 이동될 때, 새로운 캐어-오브 어드레스를 수신한다. 홈 네트워크에 대한 모빌러티 에이전트(mobility agent)는 각각의 홈 어드레스를 캐어-오브 어드레스에 연관시킨다. 모바일 노드는 인터넷 컨트롤 메세지 프로토콜(ICMP)을 사용하는 캐어-오브 어드레스를 변경시킬 때마다 홈 에이전트를 바인딩 업데이트로 송신할 수 있다.
베이직 IP 라우팅(예를 들어, 외측 모바일 IP)에서, 라우팅 메카니즘은 각각의 네트워크 노드가 인터넷에 일정 부착 지점을 갖고, 부착되는 네트워크 링크를 각각의 노드의 IP 어드레스가 식별하는지에 의존한다. 노드는 데이터 전송을 위한 재분배 지점 또는 종료 지점을 포함할 수 있고, 다른 노드로 커뮤니케이션을 인식, 프로세스 그리고/또는 포워드할 수 있는 접속 지점을 포함한다. 예를 들어, 인터넷 라우터는 장치의 네트워크를 식별하는 IP 어드레스 프리픽스 등을 조사할 수 있다. 그 다음에, 네트워크 레벨에서, 라우터는 특정 서브넷을 식별하는 비트의 세트를 조사할 수 있다. 그 다음에, 서브넷 레벨에서, 라우터는 특정 장치를 식별하는 비트의 세트를 조사할 수 있다. 전형적인 모바일 IP 커뮤니케이션에서, 사용자가 모바일 장치를 인터넷으로부터 접속 해제하고 새로운 서브넷에서 재접속을 시도하는 경우, 장치는 새로운 IP 어드레스, 적절한 넷마스크 및 디폴트 라우터로 재설정되어야 한다. 그렇지 않은 경우, 라우팅 프로토콜은 패킷을 적절하게 전달할 수 없다.
상술한 컴퓨팅 시스템(400)은 분광 장치와 같은 하나 이상의 장치(460)를 포함하는 컴퓨터 네트워크의 일부분으로 배치될 수 있다. 일반적으로, 컴퓨팅 환경에 대한 설명은 네트워크 환경에 배치되는 서버 컴퓨터 및 클라이언트 컴퓨터 모두에 적용된다. 도 4b는 커뮤티케이션즈 네트워크(450)를 통해 클라이언트 컴퓨터와 통신하는 서버를 갖는, 네트워크 컴퓨팅 환경(400)의 예시적인 설명을 도시한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 서버(410)는 태블릿 퍼스널 컴퓨터(402), 모바일 텔레폰(404), 텔레폰(406), 퍼스널 컴퓨터(402') 및 퍼스널 디지털 어시스턴트(408)와 같은 여러 클라이언트 컴퓨팅 환경을 갖는 통신 네트워크(450)(고정형 와이어 또는 무선 LAN, WAN, 인트라넷, 엑스트라넷, 피어-투-피어 네트워크, 가상 사설 네트워크, 인터넷 또는 다른 통신 네트워크 중 하나 또는 조합일 수 있음)를 통해 상호 접속될 수 있다. 통신 네트워크(450)가 인터넷인 네트워크 환경에서, 예를 들어, 서버(410)는 하이퍼텍스트 트랜스퍼 프로토콜(HTTP), 파일 트랜스퍼 프로토콜(FTP), 심플 오브젝트 액세스 프로토콜(SOAP) 또는 무선 어플리케이션 프로토콜(WAP)과 같은 공지된 프로토콜 중 몇몇을 통해 클라이언트 컴퓨팅 환경으로부터 그리고 클라이언트 컴퓨팅 환경으로 데이터를 처리하고 통신하도록 작동 가능한 전용 컴퓨팅 환경 서버일 수 있다. 예를 들어, 무선 마크업 언어(WML), 도꼬모 아이-모드(예를 들어 일본에서 사용됨) 및 XHTML 베이직을 포함하는 다른 무선 프로토콜이 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다. 또한, 네트워크 컴퓨팅 환경(400)은 시큐어드 소켓 레이어(SSL) 또는 프리티 굿 프라이버시(PGP)와 같은 다양한 데이터 보안 프로토콜을 사용할 수 있다. 각각의 클라이언트 컴퓨팅 환경은, 서버 컴퓨팅 환경(400)에의 액세스를 얻기 위해 웹 브라우저(도시 생략), 또는 다른 그래픽 사용자 인터페이스(도시 생략), 또는 모바일 데스크탑 환경(도시 생략)과 같은 하나 이상의 컴퓨팅 어플리케이션을 지원하도록 작동 가능한 작동 시스템(438)이 구비될 수 있다.
작동시, 사용자(도시 생략)는 소정의 데이터 및/또는 컴퓨팅 어플리케이션을 얻기 위해 클라이언트 컴퓨팅 환경에서 운영되는 컴퓨팅 어플리케이션과 교류할 수 있다. 데이터 및/또는 컴퓨팅 어플리케이션은 서버 컴퓨팅 환경(400)에 저장되어 모범적인 통신 네트워크(450)에 대해 클라이언트 컴퓨팅 환경을 통해 협력 사용자들과 통신될 수 있다. 참여 사용자는 서버 컴퓨팅 환경(400)에 일부 또는 전체에 수용된 특정 데이터 및 어플리케이션에의 액세스를 요구할 수 있다. 이러한 데이터는 처리 및 저장을 위해 클라이언트 컴퓨팅 환경과 서버 컴퓨팅 환경 사이에서 통신될 수 있다. 서버 컴퓨팅 환경(400)은 컴퓨팅 어플리케이션, 제너레이션을 위한 프로세스 및 애플릿, 인증, 암호화, 커뮤니케이션 데이터 및 어플리케이션을 호스트할 수 있고, 어플리케이션/데이터 트랜잭션을 실현하기 위해 다른 서버 컴퓨팅 환경(도시 생략), 제3 서비스 공급자(도시 생략), 네트워크 어태치드 저장(NAS) 및 저장 에어리어 네트워크(SAN)와 협력할 수 있다.
IV . 키트
샘플을 키트로 테스트하기 위해 분광 장치를 사용하는데 필요한 모든 장치, 공구, 구성 요소, 재료 및 악세사리의 번들링은 장치의 유용성 및 편의성을 향상시킬 수 있다. 키트는 예를 들어 전자기 복사를 방출하기 위한 전자기 복사 소스, 광자의 도착을 검출하도록 구성되고 또한 광자의 도착 사이의 지연을 검출하도록 구성된 검출기, 광자 도착 사이의 지연을 분석하도록 구성된 자기 상관기, 그리고/또는 하나 이상의 필터를 포함하도록 구성될 수 있다. 이러한 센서들은 일회용이거나 재사용될 수 있다. 추가적인 구성 요소로 예를 들어 측정기가 수용되는 표면을 세척하는데 사용되는 알콜 세정(swab), 전자기 복사 등의 전달을 향상시키기 위해 측정기가 수용되는 표면을 향해 도포되는 예비 물질을 포함할 수 있다.
V. 예
예 1. 사람 조직 내의 글루코오스 레벨 검지
본 명세서에 개시된 장치, 시스템, 방법 및 키트는 예를 들어, 사람 조직 내의 글루코오스 레벨을 검지하는데 사용될 수 있다. 환자의 피부면이 시스템에 위치되고 이후 전자기 방사 빔으로 조사될 수 있다. 이러한 빔은 피부에 반사되고, 사용자의 혈액 글루코오스 레벨을 지시하는 흡수 및 파장의 대표값의 상관 관계를 운반한다. 지연 라인을 통과한 후 동일한 신호와 함께, 검출기에서의 신호는 두 개의 신호 경로 사이의 상관 관계도를 결정하는 자기 상관기에 입력된다. 이후 지연 시간의 함수로서 상관 관계의 강도는 푸리에 변환을 통해 스펙트럼에 관련될 수 있는 시계열을 생성한다. 이후 스펙트럼은 피부 조직 샘플 내의 글루코오스 레벨을 판정하기 위해 케모메트릭(chemometric)법을 사용하여 해석될 수 있다.
샘플이 예를 들어 랩 환경에서 테스트되고, 분광 장치가 통신 네트워크의 일부인 경우, 환자 식별 정보가 추가된 결과는 네트워크를 통해 환자 및/또는 건강관리 의사에게 전기적으로 통신될 수 있다. 샘플이 가정 환경 내의 환자에 의해 테스트되는 곳에서, 결과는 환자의 건강관리 의사 또는 다른 관계자(예를 들어, 당뇨병 케어 모니터, 패밀리 케어 프로바이더 등)에게 전송될 수 있다.
참조문헌
*광학적 일치 및 퀀텀 광학계(Optical Coherence and Quantum Optics, L. Mandel and E. Wolf, Cambridge University Press, New York, 1995)
광학계의 원리(Principles of Optics, M. Born and E. Wolf, Cambridge University Press, 1997)
간섭 측정(Interferometry, W. H. Steel, Cambridge University Press, 1967.)
어플라이드 옵틱스 2[Appl. Optics 2, 79 (1963), A. Girard]
어플라이드 옵틱스 4(Appl. Optics 4, 1375, J. G. Hirschberg and P. Platz)
간섭 측정(Interferometry, W. H. Steel, Cambridge University Press, 1967. p.123)
전자기 이론 및 안테나[Electromagnetic Theory and Antennas, L. Mandel, ed. E. C. Jordan, part 2, p. 811, Macmillan, New York (1963)]
광파 및 이것의 이용[Light Waves and Their Uses, A. Michelson, University of Chicago Press (1902)]
간섭 측정(Interferometry, W. H. Steel, Cambridge University Press, 1967. p. 54)
본 발명의 바람직한 실시예가 본 명세서에 도시되고 개시되며, 당해 기술 분야의 숙련자들은 이러한 실시예는 단지 예로 제공되는 것임을 알 수 있다. 본 발명의 범위 내에서 당해 기술 분야의 숙련자들에 의해 다양한 변형예, 변경예 및 대체예가 실시될 수 있다. 본 발명을 실시함에 있어 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예의 다양한 대체예가 채용될 수 있다. 이후의 청구범위는 본 발명의 범위를 한정하고, 이러한 청구범위 및 그 등가물의 범위 내의 구조 및 방법은 이에 의해 보호됨을 알 수 있다.

Claims (25)

  1. 상관 간섭 분광 장치(correlation interferometric spectroscopy device)로서,
    광자들로 샘플을 여기시키는 적어도 하나의 전자기 방사선원(electromagnetic radiation source) - 상기 광자들은 상기 적어도 하나의 전자기 방사선원으로부터 상기 샘플로 도입됨 -;
    상기 적어도 하나의 전자기 방사선원으로부터 방출된 광자의 도달 시간을 검출하도록 되어 있는 복수의 검출기 - 상기 복수의 검출기는 또한 서로 다른 광자들의 도달 시간들 사이의 지연을 검출하도록 되어 있음 -;
    상기 복수의 검출기로부터 수신된 신호와 시간을 관련시키도록 되어 있는 시스템 클락; 및
    상기 복수의 검출기에서 상기 서로 다른 광자들의 도달 시간들 사이의 지연을 분석하여 서로 다른 광자들에 의해 주행되는 경로들 사이의 상관 관계(correlation)를 결정하도록 되어 있는 자기 상관기(autocorrelator)
    를 포함하는 상관 간섭 분광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자기 상관기는 또한 상기 도달 시간들 사이의 지연의 함수로서 상기 상관 관계의 강도(intensity)를 이용하여 시계열(time series)을 생성하도록 되어 있는 상관 간섭 분광 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광자들 사이의 상관 관계들은 에일리어셔(aliaser)를 사용하여 측정되는 상관 간섭 분광 장치.
  4. 제1항에 있어서, 라만 분광 장치(Raman spectroscopy device)를 더 포함하는 상관 간섭 분광 장치.
  5. 제1항에 있어서, 감쇠 전반사 분광 장치(attenuated total reflectance spectroscopy device)를 더 포함하는 상관 간섭 분광 장치.
  6. 제1항에 있어서, 임계주변 반사 분광 장치(pericritical reflection spectroscopy device)를 더 포함하는 상관 간섭 분광 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 시스템 클락은 또한 공급원으로부터의 전자기 방사선의 방출과 시간을 관련시키도록 적응되고 구성된 상관 간섭 분광 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 시스템 클락은 또한 샘플로부터의 전자기 방사선의 검출과 시간을 관련시키도록 적응되고 구성된 상관 간섭 분광 장치.
  9. 제1항에 있어서, 전원을 더 포함하는 상관 간섭 분광 장치.
  10. 제1항에 있어서, 하나 이상의 검출기, 자기 상관기, 컴퓨터 처리 유닛, 지연 링크 및 메모리 중 적어도 하나로부터의 측정치를 통신하도록 적응되고 구성된 커뮤니케이터(communicator)를 더 포함하는 상관 간섭 분광 장치.
  11. 제1항에 있어서, 하우징을 더 포함하는 상관 간섭 분광 장치.
  12. 샘플의 스펙트럼 특성들을 결정하기 위한 방법이며,
    전자기 방사선원으로부터 전자기 방사선을 방출하는 단계;
    상기 전자기 방사선원으로부터의 방출과 방출 시간을 관련시키는 단계;
    상기 샘플을 상기 전자기 방사선원으로 조사하는 단계 - 상기 전자기 방사선원으로부터의 광자들은 상기 샘플로 도입되어 상기 샘플과 상호 작용함 -;
    검출기에서 상기 광자들의 도달 시간을 검출하는 단계 - 상기 광자들은 상기 샘플을 여기시킴 -; 및
    상기 방출 시간과 상기 도달 시간 사이의 지연 시간을 분석하여 서로 다른 광자들에 의해 주행되는 경로들 사이의 상관 관계도(degree of correlation)를 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 지연 시간의 함수로서 상기 상관 관계의 강도를 이용하여 시계열을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 샘플의 스펙트럼 특성들을 검출하기 위한 시스템이며,
    광자들로 샘플을 여기시키기 위한 전자기 방사선원 - 상기 광자들은 상기 전자기 방사선원으로부터 상기 샘플로 도입됨 -;
    상기 전자기 방사선원으로부터 방출된 광자의 도달 시간을 검출하도록 되어 있고, 또한, 서로 다른 광자들의 도달 시간 사이의 지연을 검출하도록 되어 있는 검출기;
    상기 검출기로부터 수신된 신호와 시간 스탬프를 관련시키도록 되어 있는 시스템 클락;
    상기 신호에 시간 지연을 도입하도록 되어 있는 지연선(delay line); 및
    상기 서로 다른 광자들의 도달 시간 사이의 지연을 분석하도록 되어 있는 자기 상관기
    를 포함하는 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 자기 상관기는 또한 서로 다른 광자들에 의해 주행되는 경로들 사이의 상관 관계도를 결정하도록 되어 있는 시스템.
  16. 제14항에 있어서, 상기 광자들 사이의 상관 관계는 에일리어셔를 사용하여 측정되는 시스템.
  17. 제14항에 있어서, 라만 분광 장치를 더 포함하는 시스템.
  18. 제14항에 있어서, 감쇠 전반사 분광 장치를 더 포함하는 시스템.
  19. 제14항에 있어서, 임계주변 반사 분광 장치를 더 포함하는 시스템.
  20. 제14항에 있어서, 상기 시스템 클락은 또한 공급원으로부터의 전자기 방사선의 방출과 시간을 관련시키도록 적응되고 구성된 시스템.
  21. 제14항에 있어서, 상기 시스템 클락은 또한 샘플로부터의 전자기 방사선의 검출과 시간을 관련시키도록 적응되고 구성된 시스템.
  22. 제14항에 있어서, 전원을 더 포함하는 시스템.
  23. 제14항에 있어서, 하나 이상의 검출기, 자기 상관기, 컴퓨터 처리 유닛, 지연 링크 및 메모리 중 적어도 하나로부터의 측정치를 통신하도록 적응되고 구성된 커뮤니케이터를 더 포함하는 시스템.
  24. 제14항에 있어서, 하우징을 더 포함하는 시스템.
  25. 샘플의 스펙트럼 특성들을 검출하기 위한 키트(kit)이며,
    전자기 방사선을 상기 샘플로 방출하고 도입하는 전자기 방사선원;
    광자 도달들을 검출하고, 또한, 광자들의 도달 사이에서의 지연을 검출하도록 되어 있는 검출기;
    상기 검출기로부터 수신된 신호와 시간 스탬프를 관련시키도록 되어 있는 시스템 클락;
    상기 신호에 시간 지연을 도입하도록 되어 있는 지연선;
    서로 다른 광자들의 도달 사이의 지연을 분석하도록 되어 있는 자기 상관기
    를 포함하는 키트.
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