KR20120135438A - 다중 분리형 광원을 사용하는 라만 분광 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 샘플의 스펙트럼 특성을 검출하는 라만 분광 장치에 관한 것으로, 상기 라만 분광 장치는, 전자기 방사선을 이용하여 샘플을 여기시키도록 조정된 다중 변조된 분리형 광원과, 샘플에 의해 방출된 미리 지정된 파장을 분리하도록 조정된 필터로서, 파장은 다룬 주파수로 추가 변조되는 필터와, 분리된 파장을 검출하기 위한 검출기를 포함한다. 장치는 여기 에너지를 변조하도록 조정된 마이컬슨 간섭계와 같은 간섭계를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서의 방법, 시스템 및 키트는 라만 분광 장치를 포함한다.

Description

다중 분리형 광원을 사용하는 라만 분광 장치, 시스템 및 방법{RAMAN SPECTROSCOPY DEVICES, SYSTEMS AND METHODS USING MULTIPLE DISCRETE LIGHT SOURCES}

교차-참조

본 출원은 2009년 1월 21일자로 출원된 미국 가출원 61/146,195호의 이익을 주장하며, 이 출원은 본원에 참조로 포함된다.

본 발명은 샘플의 스펙트럼 특성을 검출하는 라만 분광 장치에 관한 것으로, 이 장치는 전자기 방사선으로 샘플을 여기시키도록 조정된 다중 변조된 (modulated) 분리형 광원, 상이한 주파수에서 더욱 변조되는 샘플에 의해 방출된 미리 결정된 파장을 분리(isolate)시키도록 조정된 필터, 및 분리된 파장을 검출하기 위한 검출기를 포함한다.

고전적인 라만 분광법에서, 단일 레이저원은 샘플을 여기 에너지로 여기시킨다. 방출된 에너지는 샘플과 접촉한 후 산란된다. 샘플에 의해 산란된 대부분의 광은 탄성적으로 산란된다. 이러한 광은 편이되지 않은(unshifted) 파장에서 시편(specimen)을 떠난 후에 검출된다. 레이저 광의 소규모 일부는 샘플과 접촉하게 된 후 비탄성적으로 산란된다. 이러한 광은 원래의 레이저 파장보다 높거나 낮은 에너지 상태 모두로 편이 파장에서 시편을 빠져나간다. 편이량은 테스트 중인 샘플의 진동 스펙트럼과 일치한다. 더 긴 파장으로 편이 광은 스톡스 라만 편이 신호(Stokes-shifted Raman signal)라고 불린다. 더 짧은 파장으로 편이 광은 반스톡스(anti-Stokes)라고 불린다. 이러한 편이 광의 양은 샘플에 따라 아마도 천만 또는 1억 중의 하나 정도로 매우 적다. 이러한 이유로, 여기 광의 출력은 그 강도가 일반적으로 매우 높아야 한다. 일반적으로, 라만 분광법은 통상적으로 레이저인 여기 광원으로 수행된다. 다음, 라만 이동 스펙트럼은 분광계(spectrometer) 또는 분광기(spectrograph)를 사용하여 검출되고 분석된다. 전체 스펙트럼이 일반적으로 수집된다.

라만 분광 장치 및 시스템과 관련된 다른 개념들은, 예컨대 구(Koo) 등에게 허여된 라만 분광법을 위한 방법, 구조, 및 장치(Method, structure, and apparatus for Raman spectroscopy)에 관한 미국특허 7,075,642호, 뮬러-데트레프스(Muller-Dethleffs)에게 허여된 라만 분광법에 의해 체액에서 물질을 검출하는 방법 및 장치(Method and device for detecting substances in body fluids by Raman spectroscopy)에 관한 6,868,285호, 핑크(Fink) 등에게 허여된 라만 분광계(Raman spectrometer)에 관한 5,786,893호, 브래디(Brady) 등에게 허여된 인코디드 여기 원 라만 분광법 및 시스템(Encoded excitation source Raman spectroscopy methods and systems)에 관한 7,002,679호, 오웬(Owen) 등에게 허여된 라만 분광 결정화 분석 방법(Raman spectroscopy crystallization analysis method)에 관한 6,867,858호, 핑크(Fink) 등에게 허여된 라만 분광법을 사용한 동위원소 검출 및 동위원소 결정방법 (Detecting isotopes and determining isotope ratios using Raman spectroscopy)에 관한 6,778,269호, 브래드버리(Bradbury) 등에게 허여된 라만 분광법을 사용한 펄프 및 종이의 개재 물질 식별방법(Identification of material inclusions in pulp and paper using Raman spectroscopy)에 관한 6,744,500호, 아뎀(Adem)에게 허여된 라만 분광법을 사용하여 적층막의 두께 및 조성을 현장으로 모니터링하는 방법(Method of in situ monitoring of thickness and composition of deposited films using Raman spectroscopy)에 관한 6,667,070호, 이시하마(Ishihama) 등에게 허여된 반도체 웨이퍼의 이물질을 식별하기 위한 미세-라만 분광 시스템(Micro-Raman spectroscopy system for identifying foreign material on a semiconductor wafer)에 관한 6545,755호, 발라스트(Ballast) 등에게 허여된 라만 분광법에 의한 레지스트 제거 모니터링 방법(Resist removal monitoring by Raman spectroscopy)에 관한 6,473,174호, 스미스(Smith) 등에게 허여된 샘플 스트림의 연속적인 화학 분석을 위해 외부 캐비티 레이저를 사용하는 라만 분광 장치 및 방법(Raman spectroscopy apparatus and method using external cavity laser for continuous chemical analysis of sample streams)에 관한 6,100,975호, 버거(Berger) 등에게 허여된 혈액 가스 및 애널라이트의 분석을 위한 라만 분석 장치 및 방법(Apparatus and methods of Raman spectroscopy for analysis of blood gases and analytes)에 관한 5,615,673호에 개시되어 있다.

분광법의 많은 용례의 경우, 전체 스펙트럼을 수집할 필요는 없다. 사실, 공업적 모니터링 용례 및 소형 의료 장치의 경우, 장치는 테스트 중인 시스템의 정량분석 또는 정성분석을 위해 중요한 위치에서 어느 정도의 파장만을 측정하는 것이 바람직하다. 적외선 흡수 분광 영역에서, 이러한 유형의 장치는 필토미터(filtometer)라고 불리며, 관심 파장만을 측정하기 위한 개별 필터의 세트를 포함한다.

본 발명의 일 양태는 다중 변조된 분리형 에너지원 및 단일의 협대역통과 검출기를 사용하여 스펙트럼 특성을 검출하기 위한 라만 분광 장치에 관한 것이다. 이 장치는 샘플을 전자기 방사선으로 여기시키도록 조정된 다중 분리형 광원과, 각각의 분리형 광원과 관련된 제1 변조기 세트와, 선택된 좁은 파장 범위를 검출기로 통과시키도록 조정된 협대역통과필터와, 분리된 파장을 검출하기 위한 검출기를 포함한다.

샘플의 스펙트럼 특성을 검출하기 위한 방법이 또한 제공된다. 이 방법은 다중 변조된 분리형 광원으로부터 전자기 방사선을 방출하는 단계와, 다중 분리형 광원으로부터의 전자기 방사선을 일련의 개별 파장으로 필터링하는 단계와, 전자기 방사선의 개별 파장으로 샘플을 여기시키는 단계와, 샘플로부터의 미리 지정된 파장의 방사선을 분리하기 위해 전자기 방사선에 반응하여 샘플에 의해 방출된 신호를 필터링하는 단계와, 변조된 파장을 검출기로 검출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양태는 샘플의 스펙트럼 특성을 검출하기 위한 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 전자기 방사선을 방출하기 위한 다중 변조된 분리형 광원과, 다중 분리형 광원과 소통하는 제1 필터와, 샘플로부터 방출된 신호를 검출하기 위한 검출기와, 검출기에 의해 검출되기 전에 방출된 신호를 분리하기 위한 제2 필터를 포함한다.

샘플의 스펙트럼 특성을 검출하기 위한 키트가 또한 제공된다. 이 키트는 예컨대 상이한 파장의 전자기 방사선으로 샘플을 여기시키기 위해 필터와 소통하는 다중 변조된 분리형 광원, 및 샘플로부터 검출된 신호를 분리하기 위해 필터와 소통하는 검출기를 포함한다.

본 발명의 다른 양태는 라만 분광 장치에 관한 것이다. 이 장치는 제1 위치에서 타깃 샘플에 전자기 방사선을 가하도록 조정 및 구성된, 제1 위치에 배치된 다중 분리형 광원과, 타깃 샘플에 의해 방출된 미리결정된 파장을 분리하도록 조정된, 제1 위치와는 다른 제2 위치에 배치된 필터와, 분리된 파장을 검출하기 위한 검출기를 포함한다. 일련의 개별 파장을 변조하도록 조정된 다중 변조기가 사용될 수 있다. 몇몇 구성에서, 적어도 하나의 변조기는 마이컬슨 간섭계 및/또는 전류 변조기이다. 분리형 광원과 타깃 샘플 사이에 배치되는 하나 이상의 렌즈가 제공될 수 있다. 렌즈는 샘플에 전자기 방사선을 집속하도록 조정 및 구성될 수 있다. 추가적으로, 렌즈는 샘플과 제2 위치 사이에 배치될 수 있으며, 적절한 렌즈는 집광 렌즈(collection lens)를 포함한다. 추가적으로, 제2 위치의 필터는 협대역통과필터일 수 있다. 몇몇 구성에서, 제2 위치의 필터는 입력 방사선의 통과대역 내에 놓인 방사선을 필터링하도록 조정 및 구성될 수 있다. 장치의 구성요소들은 다른 구성요소들을 수용하는 하우징과 결합하거나 소통하도록 구성된 단일 하우징 또는 하나보다 많은 하우징 내에 존재할 수 있다. 제거 가능한 전원이 또한 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 양태는 샘플의 하나 이상의 스펙트럼 특성을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 하나 이상의 분리형 광원으로부터 전자기 방사선을 방출하는 단계와, 전자기 방사선의 일련의 개별 파장으로 샘플을 여기시키는 단계와, 샘플로부터의 방사선의 미리 지정된 편이 파장을 분리하기 위해 전자기 방사선에 반응하여 샘플에 의해 방출된 신호를 필터링하는 단계와, 변조되고 변이 파장을 검출기로 검출하는 단계를 포함한다. 추가 단계로서, 마이컬슨 간섭계 및 전류 변조기 중 적어도 하나를 사용하여 달성될 수 있는 간섭계로 일련의 개별 파장을 변조시키는 단계를 포함한다. 추가적으로, 몇몇 양태에서, 샘플에 의해 방출된 신호에 반응하여 실시될 수 있는 필터링 단계는 협대역통과필터에 의해 수행된다.

본 발명의 다른 양태는 샘플의 스펙트럼 특성을 검출하기 위한 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 전자기 방사선을 방출하기 위한 다중 변조된 분리형 광원과, 샘플로부터 방출된 신호를 검출하기 위한 검출기와, 신호를 분리하기 위한 필터를 포함하며, 신호는 검출기에 의해 검출되기 전에 분리된다. 일련의 개별 파장을 변조하도록 조정된 간섭계가 또한 제공될 수 있다. 적절한 간섭계는 마이컬슨 간섭계 및 전류 변조기를 포함한다. 분리형 광원과 타깃 샘플 사이에 배치되는 하나 이상의 렌즈가 제공될 수 있다. 렌즈는 샘플에 전자기 방사선을 집속하도록 조정 및 구성될 수 있다. 추가적으로, 샘플과 필터 사이에 배치되는 렌즈가 제공될 수 있다. 적절한 렌즈는 집광 렌즈를 포함한다. 시스템에 사용되는 필터는 협대역통과필터를 포함한다. 몇몇 구성에서, 필터는 입력 방사선의 통과대역 내의 방사선을 필터링하도록 조정 및 구성된다. 장치의 구성요소들은 다른 구성요소들을 수용하는 하우징과 결합하거나 소통하도록 구성된 단일 하우징 또는 하나보다 많은 하우징 내에 존재할 수 있다. 제거 가능한 전원이 또한 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 양태는 네트워킹된 장치(networked apparatuses)에 관한 것이다. 네트워킹된 장치는 메모리, 프로세서, 통신장치(communicator), 디스플레이, 및 샘플의 스펙트럼 특성을 검출하기 위한 시스템을 포함하며, 시스템은 제1 위치에서 타깃 샘플에 전자기 방사선을 가하도록 조정 및 구성된 다중 분리형 광원, 제1 위치와 상이한 제2 위치에 배치되고 타깃 샘플에 의해 방출된 미리결정된 파장을 분리하도록 조정된 필터, 및 분리된 파장을 검출하기 위한 검출기를 포함한다.

본 발명의 다른 태양에서, 통신 시스템이 제공된다. 통신 시스템은, 타깃 샘플에 전자기 방사선을 가하도록 조정 및 구성된, 제1 위치에 배치된 다중 분리형 광원과, 타깃 샘플에 의해 방출된 미리 지정된 파장을 분리하도록 조정된 제1 위치와 상이한 제2 위치에 위치한 필터와, 분리된 파장을 검출하기 위한 검출기를 포함하는, 샘플 스펙트럼 특성 검출 시스템과, 서버 컴퓨터 시스템과, 스펙트럼 특성 또는 측정치 검출 시스템으로부터의 측정치가 네트워크를 통해 전송되는 것을 허용하기 위한, 서버 컴퓨터 시스템상의 측정 모듈과, 측정치에 대한 메시지를 생성하여 그 메시지를 API(Application Programming Interface) 통합 네트워크를 통해 미리 지정된 수신 유저 네임을 갖는 수신자에게 전송하기 위해 스펙트럼 특성 또는 측정치를 검출하기 위한 장치와 스펙트럼 특성 또는 측정치를 검출하기 위한 시스템 중 적어도 하나에 연결되는 API 엔진과, 측정치에 대한 SMS(Short Message Service) 메시지를 생성하여 그 SMS 메시지를 네트워크를 통해 미리 지정된 측정치 수신 전화번호를 갖는 수신 장치로 전송하기 위해 스펙트럼 특성 또는 측정치를 검출하기 위한 장치와 스펙트럼 특성 또는 측정치를 검출하기 위한 시스템 중 적어도 하나에 연결되는 SMS 엔진과, 측정치에 대한 이메일 메시지를 생성하여 그 이메일 메시지를 네트워크를 통해 미리 지정된 수신 이메일 주소를 갖는 수신 이메일로 전송하기 위해 스펙트럼 특성 또는 측정치를 검출하기 위한 장치와 스펙트럼 특성 또는 측정치를 검출하기 위한 시스템 중 적어도 하나에 연결되는 이메일 엔진 중 적어도 하나를 포함한다.

측정 모듈은, 예를 들어, 시스템과 관련된 하나 이상의 라만 분광 장치에 의해 검출된 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 스펙트럼 특성 또는 측정치 서버 데이터베이스를 검출하기 위한 시스템 상에 측정치 또는 라만 분광 장치 측정 데이터를 저장하기 위해 서버 컴퓨터 시스템상에 저장 모듈이 제공될 수 있다. 일부 구성에서, 스펙트럼 특성 또는 측정치를 검출하기 위한 시스템과 스펙트럼 특성 또는 측정치를 검출하기 위한 장치 중 적어도 하나는 휴대 전화 네트워크와 인터넷 네트워크 중 적어도 하나를 통해 서버 컴퓨터 시스템에 연결될 수 있고, 서버 컴퓨터 시스템의 인터페이스를 검색하기 위해 측정치 수신 전자 장치의 브라우저가 이용될 수 있다. 스펙트럼 특성 또는 측정치 데이터베이스를 검출하기 위한 시스템에 복수개의 이메일 주소가 보유될 수 있고, 이메일 주소들 중 일부는 진단 호스트 컴퓨터 시스템으로부터 개별적으로 선택 가능하며, 적어도 하나의 선택된 이메일 주소를 갖는 적어도 하나의 수신 이메일로 이메일 메시지가 전송된다. 스펙트럼 특성 또는 측정치를 검출하기 위한 시스템과 스펙트럼 특성 또는 측정치를 검출하기 위한 장치 중 적어도 하나는 인터넷을 통해 서버 컴퓨터 시스템에 연결될 수 있고, 서버 컴퓨터 시스템의 인터페이스를 검색하기 위해 측정치 수신 전자 장치의 브라우저가 이용된다. 또한, 스펙트럼 특성 또는 측정치 데이터베이스를 검출하기 위한 시스템에 복수개의 유저 네임이 보유되고, 유저 네임들 중 일부는 진단 호스트 컴퓨터 시스템으로부터 개별적으로 선택 가능하며, API를 통해 적어도 하나의 측정치 수신 유저 네임으로 메시지가 전송된다. 측정치(또는 라만 분광 장치 측정치 데이터) 수신 전자 장치는 인터넷을 통해 서버 컴퓨터 시스템에 연결될 수 있고, 서버 컴퓨터 시스템의 인터페이스를 검색하기 위해 측정치 수신 전자 장치의 브라우저가 이용된다. 측정치 수신 전자 장치는, 전자 장치가 모바일 장치인 경우와 같을 때 휴대 전화 네트워크를 통해 서버 컴퓨터 시스템에 연결된다. 일부 구성에서, 서버 컴퓨터 시스템의 인터페이스는 모바일 장치의 애플리케이션에 의해 검색될 수 있다. 또한, SMS 측정치는 모바일 장치의 메시지 애플리케이션에 의해 수신되도록 구성될 수 있다. 각각의 수신 모바일 장치의 각각의 메시지 애플리케이션에 의해서 측정을 위해 복수개의 SMS 측정치가 각각 수신된다. 일부 경우에, 적어도 하나의 SMS 엔진은 휴대 전화 SMS 네트워크를 통해 측정치 수신 모바일 장치로부터 SMS 응답을 수신하여 서버 컴퓨터 시스템에 SMS 응답을 저장한다. 또한, 측정치 수신 전화 번호 ID(Identification)는 SMS 측정치와 함께 SMS 엔진으로 전송될 수 있고, 서버 컴퓨터 시스템에 의해 SMS 측정치를 SMS 응답과 연계시키는데 이용된다. 일부 경우에, 서버 컴퓨터 시스템은 측정치 수신 모바일 장치로부터의 응답을 수신하기 위해 휴대폰 네트워크를 통해 연결 가능하다. 또한, SMS 측정치는, 측정치 수신 모바일 장치로부터 서버 컴퓨터 시스템으로 응답하도록 측정치 수신 모바일 장치에서 선택 가능한 URL(Uniform Resource Locator)을 포함할 수 있으며, 서버 컴퓨터 시스템은 응답을 SMS 측정치와 연계시키는데 URL을 이용한다. 통신 시스템은 측정치 수신 모바일 장치에 마련된 다운로드 가능한 애플리케이션과, 전송 모듈과, 및/또는 측정치 수신 호스트 컴퓨터에 마련된 다운로드 가능한 애플리케이션을 더 포함하도록 구성될 수 있으며, 상기 측정치 수신 모바일 장치에 마련된 다운로드 가능한 애플리케이션은 응답 및 측정치 수신 전화 번호 ID를 휴대폰 네트워크를 통해 서버 컴퓨터 시스템으로 전송하고, 서버 컴퓨터 시스템은 응답을 SMS 측정치와 연계시키는데 측정 수신 전화 번호 ID를 이용하고, 상기 전송 모듈은 휴대폰 SMS 네트워크를 통해 송신되는 측정치와 동시에, 휴대폰 SMS 네트워크 이외의 다른 네트워크를 통해 측정치를 측정치 수신 유저 컴퓨터 시스템으로 전송하며, 상기 측정치 수신 호스트 컴퓨터에 마련된 다운로드 가능한 애플리케이션은 응답 및 측정치 수신 전화 번호 ID를 휴대폰 네트워크를 통해 서버 컴퓨터 시스템으로 전송하고, 서버 컴퓨터 시스템은 응답을 SMS 측정치와 연계시키는데 측정치 수신 전화 번호 ID를 이용한다.

본 발명의 다른 태양은 샘플의 스펙트럼 특성 또는 측정치를 검출하기 위한 키트에 관한 것이다. 적절한 키트는, 상이한 파장의 전자기 방사선을 이용하여 샘플을 여기시키기 위한 필터와 통신하는 다중 변조된 분리형 광원과, 샘플로부터 검출된 신호를 분리하기 위한 필터와 통신하는 검출기를 포함한다.

본 명세서에서 언급한 모든 간행물, 특허 및 특허 출원은 본 명세서에서 각각의 개별 간행물, 특허 또는 특허 출원이 마치 구체적이고 개별적으로 참조로서 포함되는 것으로 지시되는 것처럼 동일한 범위까지 참조로서 포함된다.

본 발명의 새로운 특징부는 특히 첨부하는 청구범위에 기재된다. 이하의 상세한 설명과 첨부하는 도면을 참조하여 이러한 특징부와 본 발명의 장점을 더 잘 이해할 수 있으며, 이하의 상세한 설명에는 본 발명의 원리가 사용된 예시적인 실시예가 기재된다.
도 1은 다중 변조된 분리형 광원을 갖는 라만 분광 시스템을 도시한다.
도 2는 라만 분광 장치를 사용하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3a는 동적인 모듈식 및 스케일러블 시스템이 달성될 수 있는 논리 소자(logic device)의 대표적인 예시를 도시하는 블록도이며, 도 3b는 동적 데이터 분석 및 모델링이 달성되는 시스템에서 사용되기에 적합한 예시적 구성요소들의 협동을 도시하는 블록도이다.

본 명세서에서 설명된 발명은 라만 분광계의 역으로서 생각될 수 있다. 샘플 상에 충돌되기 전에 복수개의 소스 파장이 변조되거나 인코딩된다(encode). 이러한 광은 샘플에 의해 산란되고 그의 작은 부분은 라만 편이된다(Raman shift). 이러한 라만 편이 광은 진동 스펙트럼 정보(vibrational spectroscopic information)를 포함한다. 그리고 나서, 변조되고 편이 광은 협대역통과필터를 통해 검출된다. 협대역통과필터는 입력 광이 스크램블링되지 않고(unscramble) 한 세트의 라만 파장으로 리어셈블링(reassemble)되게 하는 데 필요하다. 각 입력 파장이 인코딩되거나 변조되기 때문에 변조의 패턴은 파장이 발생된 광을 빈(bin)하기 시작하는 곳을 지시한다. 전형적으로는, 입력 광은 예를 들어 사인형 변조 패턴으로 상이한 변조 주파수에서 각 분리형 광원을 변조함으로써 변조된다. 따라서, 검출기에서 검출된 시계열(time series)은 푸리에 변환을 거친 라만 편이 스펙트럼과 관련된다. 따라서, 전체 에너지는 전자기 에너지원에 대한 에너지의 단일 파장으로서가 아니라 그 대신에 일정 파장 범위에 걸쳐 펼쳐진다(spread). 측정치의 노이즈 대 신호 비(signal to noise ratio: SNR)가 대역 내의 전체 전력에 따를 것이기 때문에 전체 전력은 동일하게 유지될 수 있다. 예를 들어, 라만 레이저는 종종 수백 밀리와트의 전력에 이르며, 이러한 전력은 샘플 상에 유해한 영향을 끼치기 때문에 시편의 보전(integrity)이 중요한 응용에 라만 레이저의 사용이 부적합하게 된다. 본 명세서에 설명된 분광 장치는 사용된 소스 파장 영역에 걸쳐 수백 밀리와트의 총 전력을 사용한다.

I. 라만 분광 장치

본 발명에서, 라만 분광을 위해 다중 분리형 광원이 사용된다. 도 1은 여기 원이 다중 분리형 광원(110)인 라만 분광 장치(100)를 도시한다. 다중 분리형 광원(110)은 10에서 수백 나노미터의 범위에 걸쳐 전자기 방사선(112)이 방출되도록 구성될 수 있다. 이러한 광(116)은 도 1에 도시된 마이컬슨 간섭계(118) 또는 전류 변조기와 같은 간섭계에 의해 일련의 파장 특정 코사인파로 변조된다. 다르게는 소스는 자가 변조될 수 있다.

장치는 적절한 하우징(170) 내에 포함되도록 구성될 수 있다. 다른 구성에서, 부품은, 부품이 하우징과 같이 기능하도록 구성될 수 있다. 또 다른 구성에서, 부품은, 하나 이상의 부품이 하나 이상의 다른 부품을 포함하는 제2 하우징과 통신하는 하우징 내에 위치될 수 있도록 모듈화될 수 있다.

또한, 장치는, 장치 및 장치의 관련 부품의 작동을 제어하도록 조정 및 구성되는 중앙 처리 유닛(CPU)(160)과, 사용자에게 판독되는 데이터의 즉각적인 시각적 피드백을 제공하는 하나 이상의 디스플레이(164)[예를 들어, 액정 디스플레이(LCD)]와, 결과를 들을 수 있게 하는 오디오 역량기(예를 들어, 스피커)(162)와, 하나 이상의 메모리 장치(180)(예를 들어, 다중 데이터 결과가 장치에 저장될 수 있도록 데이터를 저장하는 쓰기 메모리 및 작동을 제어하는 읽기 전용 메모리)와, 데이터를 검색할 수 있게 하는 데이터 포트(182)[예를 들어, PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association) 포트 또는 USB 포트]와, 데이터를 중앙 시스템으로 무선 전달할 수 있게 하는 무선 데이터 전달 역량기, 사용자가 장치를 활성화시킬 수 있게 하는 온/오프 버튼(들)(168)과, 예를 들어 스피커 및 디스플레이와 인터페이스 접속할 수 있게 하는 제어 버튼(166)과 함께 제공될 수 있다.

장치가, (하기에 더 자세히 기재되는 통신 네트워크와 같은) 장치에 의해 취해진 측정을 모니터링하는 시스템의 일부이거나, 또는 후속하는 검색을 위해 데이터를 저장하도록 구성될 때, 시스템 클락(clock; 184)이 제공되어 하나 이상의 검출기(130)로부터의 데이터 수집과 데이터/시간 스탬프를 관련시킬 수 있다.

장치는, 예를 들어 AC 또는 DC 동력원에 액세스하도록 조절되는 제거가능한 배터리 또는 플러그를 포함하는 임의의 적절한 동력원(190)에 의해 동력공급될 수 있다.

또한, 부품은 예를 들어, 샘플에 진단 테스트를 수행하도록 변조 및 구성되는 진단 장치 또는 시스템에 통합될 수 있다. 적절한 장치는, 예를 들어 비침습성 글루코스 측정 장치, 산업용 바이오디젤 생산 반응기, 및 발효 생물반응기를 포함한다.

이후, 렌즈(120)는 고 효율을 위해 샘플(150)에 전자기 방사선을 집속시킨다. 전자기 방사선이 샘플(150)과 상호작용할 때, 전자기 방사선은 이후 샘플의 특성에 기인해 산란된다. 산란된 방사선(112)은 하나 이상의 집광 렌즈(124)에 의해 집광된다. 집광된 방사선(124)은 이후 하나 이상의 협대역통과(NBP)필터(126)를 통과한다. NBP 필터(126)의 파장은 입사 방사선의 대역통과부 내의 방사선을 필터링하도록 선택된다. NBP 필터(126)를 통과함으로써, 검출기(130)에 도달한 전자기 방사선(128)은 동일의 협소한 파장에 있으며, 광원의 자기 변조(self-modulation)에 의해 또는 마이컬슨 간섭계(Michelson interferometer)에 의해 가해진 모듈화된 주파수를 포함한다. 검출기(130)에 도달하는 전자기 방사선(128)의 각각의 소스에 대한 라만 강도(Raman intensity)는 검출기에 도달하는 신호의 푸리에 변환을 취함으로써 회복된다.

임의의 파장 영역의 전자기 방사선이 사용될 수 있지만, 통상적으로 녹색 또는 적색 영역의 스펙트럼 파장이 사용된다. 통상적으로, 적색 파장은, 2가지 이유에 의해 생물학적 어플리케이션에 대해 이상적인 것으로 고려된다. 첫째로, 적색은 인간 조직을 잘 투과하는 스펙트럼의 영역인 소위 "치료상 윈도우(therapeutic window)" 내에 있다. 치료상 윈도우는 종종 600 내지 900nm로 지정될 수 있다. 협대역통과필더는 검출기의 전면에 위치된다. 대역폭은 임의의 소스의 방출 영역 바로 너머에 있다. 스토크스 라만(Stokes Raman)에 있어서, 협소 검출기 필터는 소스 영역의 보다 긴 파장(낮은 에너지) 측에 있다.

다중 변조된 분리형 광원, 또는 다중 분리형 광원은 통상적으로 분리형 협대역 레이저 광원을 수집한 것이다. 수집된 광원의 대역폭은 측정을 위한 분석의 범위를 결정하기 때문에, 시스템의 모든 중요한 스펙트럼 특성을 측정하기 위해 충분한 수의 분리형 광원이 사용된다.

본 명세서는 전자기 방사선을 필터링하기 위한 필터의 사용을 기재한다. 통상적으로, 상업적으로 이용가능한 필터가 사용되지만, 주문제작된 필터도 또한 사용될 수 있다. 분광 시스템은 또한 모든 주문제작된 필터를 사용할 수도 있다. 장치의 일 태양에서, 3개의 상이한 라만 편이 파장이 3개의 레이저원을 사용하여 측정될 수 있다. 이러한 예시에서의 라만 편이 파장은 1080, 1118, 및 1141 파 수(cm^-1)로 있다. 이러한 3개의 라만 편이 파장을 동시에 측정하기 위해서, 3개의 상이한 여기 파장의 3개의 레이저가 사용된다. 이러한 레이저들은 정현 패턴(sinusoidal pattern)의 3개의 상이한 주파수에서 모듈화된다. 그 전면에 협대역통과필터를 갖춘 단일 검출기도 사용된다. 협대역통과필터의 투과 파장 및 3개의 레이저의 파장은, 대역통과 필터가 적절한 라만 편이 정보를 검출기로 통과시키도록 선택된다. 대역 파장은 전체 수집된 광원보다 더 길거나(스토크스 모드) 또는 더 짧은(반스토크스 모드) 파장이어야 한다. 파장은 또한 샘플을 우수하게 투과할 수 있는 영역에 선택된다. 인간 조직에 있어서, 이러한 영역은 일반적으로 600 내지 900nm 사이이다. 이러한 예시에서, 검출기의 전면의 협대역통과필터는 14705cm^-1와 동일한 680nm에 있다. 전술된 3개의 라만 편이를 측정하기 위해서는, 각각 14705+1080, 14705+1118, 및 14705+1141cm^-1, 또는 15785, 15823, 및 15846cm^-1에 있는 여기 레이저가 이러한 목적을 위해 적절하다. 파장을 변환하면, 이러한 레이저 파장은 각각 633.51, 631.99, 및 631.07nm가 된다. 이러한 3개의 레이저는 각각 전체 라만 편이 스펙트럼을 생성하거나, 관심있는 단 하나의 특정 편이만이 단일 검출기의 전면의 협소 필터의 파장에 놓인다. 단일 검출기와 충돌하는 모든 광은, 검출을 위해 잘 변조된 전자 시스템을 허용하는 단일 협소 파장으로 있다. 각각의 광원은 고유한 모듈화된 파장의 그 파장 정보를 제공하며, 이는 검출된 에너지가 방출되는 소스가 어떤 소스인지를 결정할 수 있게 한다.

필터는 통상적으로 여기 에너지를 모듈화하는데 사용되지만, 전자기 에너지는 전자기 에너지를 모듈화할 수 있는 다른 적절한 수단에 의해 모듈화될 수 있다. 각각의 파장은 결국 디코딩될 수 있는 방식으로 단순하게 인코딩될 필요가 있다. 예를 들어, 모듈화된 레이저는 하나의 해결책이다. 공간적 광 변조기는 다른 해결책이다. 레이저는 모듈화하기 저렴하고 용이하기 때문에 강제된다. 검출기 크기는 실리콘 검출기 영역에 대해 덜 중요한 반면, NIR 영역에는 더 관련된다. 레이저 어레이는 다중 섬유(소성, 저렴한)로 광을 내보낼 수 있다. 라만 편이 산란은 다른 섬유로 수집되고, 크고 싼 실리콘 검출기로 유도된다. 조직의 센서 영역은 커서, 다양한 조직 구조를 평균 낼 수 있다.

일부 경우에는, 단일 검출기가 사용된다. 다른 경우에는, 유용하다면, 다중 검출기가 사용될 수 있다. 이러한 검출기는 전하 결합 소자(CCD) 장치와 같은 검출기 어레이의 일부일 수 있다. 선형 가변식 필터는 이러한 검출기 어레이의 전면에 위치될 수 있다. 이러한 방식으로, 검출기의 각각의 픽셀은 모듈화된 광의 협대역통과만을 수용하도록 구성될 수 있다. 이러한 다중 검출기 기구는 전체 일련의 단일 검출기 기계와 같이 기능 하는데, 각각의 검출기는 새로운 편이 중심을 형성한다. 따라서, 이러한 연속된 검출기에서 수용된 정보는 실질적으로 중복된다. 이러한 중복된 스펙트럼 정보는 최종 측정의 SNR을 향상시키는데 사용될 수 있다. 이러한 검출기에서 보여지는 신호의 작은 차이는 매우 유용할 수 있다. 라만 편이의 미리 지정된 파장에서의 시편의 진동 흡수 대역을 고려할 수 있다. 각각의 검출기 채널에서, 이러한 진동 대역은 다른 소스 파장에 의해 생성된다. 따라서, 각각의 채널이 이러한 대역을 감지하는 방법의 임의의 차이는 대역 자체에만 관련될 뿐 아니라, 산란 및 형광과 같은 임의의 비 라만 효과에도 관련된다. 검출기들 사이의 흡수 대역의 외관의 차이를 분석함으로써, 형광 또는 기계적 결함으로부터의 임의의 원인이 추론될 수 있으며, 궁극적으로는 결과로부터 제거될 수 있다.

Ⅱ. 타깃 샘플을 테스트하는 방법

도 2의 흐름도에 도시된 바와 같이, 테스트 대상 부품(200)용 타깃 샘플을 테스트하기 위한 방법이 제공된다. 먼저, 타깃 소스(210)로부터 샘플이 획득된다. 이후, 레이저는, 샘플에 테스트 대상 부품이 존재하는지를 결정하는데 유용한 생성된 파장(220)으로 샘플을 여기 시키는데 사용된다. 레이저로부터의 에너지는 파장을 생성시킨다. 이후, 상이한 에너지 파장은 마이컬슨 간섭계로 또는 레이저의 전류를 변경함으로써 모듈화된다(250). 이후, 에너지는 예를 들어 샘플 플레이트상의 하나 이상의 샘플(260)과 상호작용한다. 이후, 전자기 방사선은, 테스트 대상 부품(290)의 존재를 나타내는 파장 범위를 분리시키기 위해 제2 필터(280)를 통과한 후, 샘플에 의해 산란되고 검출기에 의해 검출된다(270). 테스트 대상 부품이 샘플에 존재한다면, 테스트 대상 부품의 존재를 나타내는 파장이 나타나게 될 것이다. 테스트 대상 부품이 존재하지 않는다면, 이후, 테스트 대상 부품에 대응하는 파장은 나타나지 않을 것이다. 테스트 대상 부품이 나타난다면, 테스트 대상 부품의 존재에 대응하는 부품은 이후 분리 및 모듈화되고, 이후 검출기에 의해 검출된다. 하나 이상의 이러한 각각의 단계는 특정 테스트 프로토콜하에서 원하는 바에 따라 한번 이상 수행될 수 있다.

Ⅲ. 라만 분광 장치 및 통신 네트워크

당업자에 의해 인지되는 바와 같이, 전술된 라만 분광 장치를 사용하는 모듈식 및 스케일러블 시스템이 제공될 수 있으며, 라만 분광 장치는 라만 분광 장치를 초과하는 제어기를 포함한다. 제어기는 통신 매체를 통해 각각의 라만 분광 장치와 통신한다. 통신 매체는 유선의 포인트 투 포인트(point to point) 또는 다분기(multi-drop) 구조일 수 있다. 유선의 통신 매체의 예시로는 이더넷, USB, 및 RS-232가 있다. 다른 통신 매체는 라디오 주파수(RF) 및 광학을 포함하는 무선일 수 있다. 분광 장치는 유체 처리 장치를 위한 하나 이상의 슬롯을 가질 수 있다. 네트워킹된 장치는 일부 상황에서 특히 유용할 수 있다. 예를 들어, 혈액 글루코스 모니터링 결과를 의료 제공자(예를 들어, 의사)에게 제공하는 네트워킹된 장치는, 식이 요법, 약물 치료 및 인슐린 섭생을 하는 당뇨병 환자의 배경 분석을 용이하게 할 수 있고, 결과적으로 임상적으로 바람직하지 않은 방향을 향하기 시작할 때, 건강관리 제공자가 빠르게 개입할 수 있게 할 수 있게 한다. 또한, 샘플 측정에 응답하는 자동 메시지가 그들의 글루코스 레벨을 모니터링하는 환자 및/또는 의료 제공자에게 발생될 수 있다. 일부 예시에서, 자동 메시지는 시스템에 의해 발생되어 행위에 용기를 북돋거나(예를 들어, 환자자 정상인지를 나타내는 문자 메시지 또는 이메일) 또는 행위를 단념시키게 한다(예를 들어, 당이 상승하는 경향을 나타내는 문자 메시지 또는 이메일). 다른 자동화된 메시지는 혈액 당을 관리하기 위한 암시 또는 팁을 제공하는 이메일 또는 문자 메시지일 수 있다. 따라서, 네트워킹된 통신 시스템은, 건강관리 의사가 최소한의 부담과 함께 저렴한 비용으로 성취될 수 있는 빠른 개입 및 배경 건강 모니터링을 할 수 있게 한다.

통신 네트워크의 다중 라만 분광 장치의 네트워크화된 구성을 추가로 이해하도록 도 3a는 대표적인 예의 논리 소자를 도시하는 블록도이며, 상기 논리 소자를 통해 브라우저가 전술한 바와 같은 라만 분광 장치 및/또는 진단 장치를 제어하거나 그리고/또는 통신하기 위해 접근될 수 있다. 매체(314) 및/또는 네트워크 포트(306)로부터의 지시를 판독하도록 조정 및 구성되는 논리 소자로서 이해될 수 있는 컴퓨터 시스템(또는 디지털 장치)(300)은 서버(310)에 접속가능하고, 고정 매체(316)를 갖는다. 또한, 컴퓨터 시스템(300)은 인터넷 또는 인트라넷에 접속될 수 있다. 시스템은 중앙 처리 유닛(CPU)(302), 디스크 드라이브(304), 키보드(318) 및/또는 마우스(320)로 도시된 선택적인 입력 장치 및 선택적인 모니터(308)를 포함하고 있다. 데이터 통신은 예를 들어 통신 매체(309)를 통해 로컬 위치 또는 원격 위치의 서버(310)까지 달성될 수 있다. 통신 매체(309)는 데이터를 전송 및/또는 수신하는 임의의 적절한 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 매체는 네트워크 접속부, 무선 접속부, 또는 인터넷 접속부일 수 있다. 하나 이상의 라만 분광 장치(여기서는 예시의 목적으로 360으로 도시되어 있음)의 사용, 조작 또는 기능과 관련된 데이터가 이러한 네트워크 또는 접속부에 의해 전송되는 것으로 생각된다. 컴퓨터 시스템은 사용자(사용자는 건강 관리인, 내과 의사, 실험실 기술자, 간호사, 간호 견습생, 환자 및 시스템에 의해 발생된 정보에 접근할 수 있는 임의의 다른 사람 또는 실체를 포함하고 있다) 및/또는 사용자에 의해 사용되는 장치와 통신하도록 되어 있을 수 있다. 컴퓨터 시스템은 인터넷을 통해 다른 컴퓨터와 통신하거나, 또는 서버를 통해 컴퓨터와 통신하도록 되어 있을 수 있다. 또한, 시스템은 네트워크(예를 들어, 라만 분광장치)와 관련된 하나 이상의 장치를 활성화시키고, 라만 분광 장치에 의해 수행된 테스트의 상태 및/또는 결과를 통신하도록 구성될 수 있다.

당업자라면 잘 이해하고 있는 바와 같이, 인터넷은 컴퓨터 네트워크의 세계적인 네트워크이다. 오늘날, 인터넷은 수백만 사용자가 사용가능한 공중의 독자적인 네트워크이다. 인터넷은 호스트에 접속하기 위해 TCP/IP(즉, 전송 제어 프로토콜/인터넷 프로토콜)라고 불리우는 일련의 통신 프로토콜을 사용한다. 인터넷은 인터넷 백본(Internet backbone)으로 알려져 있는 통신 인프라를 갖고 있다. 인터넷 백본에의 억세스는 억세스를 기업 및 개인에 재판매하는 인터넷 서비스 제공자(ISPs)에 의해 주로 제어된다.

인터넷 프로토콜(IP)에 의해 데이터가 하나의 장치{예를 들어, 전화, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 컴퓨터 등)로부터 네트워크 상의 다른 장치로 보내질 수 있다. 현재, 예를 들어 IPv4, IPv6 등을 비롯한 다양한 종류의 IP 버전이 존재한다. 다른 IP도 의심없이 사용가능하고, 미래에 사용가능하게 될 것이며, 하나 이상의 라만 분광 장치를 사용하여 통신하도록 조정 및 구성된 통신 네트워크에서, 임의의 IP가 본 발명의 영역을 벗어나지 않고 사용될 수 있다. 네트워크 상의 각각의 호스트 장치는 그 자신의 고유한 식별자이고 비접속형 프로토콜로서 기능하는 적어도 하나의 IP 주소를 갖고 있다. 통신 동안에 종단점들 사이의 접속은 연속적이지 않다. 사용자가 데이터 또는 메시지를 송신 또는 수신할 때에, 데이터 또는 메시지는 패킷으로 알려져 있는 구성요소로 분할된다. 모든 패킷은 독립적인 데이터 유닛으로 처리되어, 그 최종 목적지에 전달되는데, 반드시 동일한 경로를 거쳐야 하는 것은 아니다.

개방 시스템 상호접속(OSI) 모델이 인터넷 또는 다른 네트워크에 걸친 지점들 사이의 전송을 표준화하기 위해 확립되었다. OSI 모델은 네트워크 내의 2개의 지점 사이의 통신 과정을 7개의 적층된 층으로 분리시키고, 각 층은 그 자신의 기능 세트를 추가한다. 각 장치는 송신 종단점에서 각 층을 통한 하측방향 흐름이 있고 수신 종단점에서 각 층을 통한 상측방향 흐름이 있도록 메시지를 조정한다. 7개 기능층을 제공하는 프로그래밍 및/또는 하드웨어는 일반적으로 장치 작동 시스템, 어플리케이션 소프트웨어, TCP/IP 및/또는 다른 전송 및 네트워크 프로토콜, 및 다른 소프트웨어와 하드웨어이다.

일반적으로, 상부 4개의 층은 메시지가 사용자로부터 또는 사용자에게 전달될 때에 사용되고, 하부 3개의 층은 메시지가 장치(예를 들어, IP 호스트 장치)를 통해 전달될 때에 사용된다. IP 호스트가 서버, 루터(router) 또는 워크스테이션과 같은 IP 패킷을 전송 및 수신할 수 있는 네트워크 상의 임의의 장치일 수 있다. 미리 지정된 다른 호스트를 향하는 메시지는 상측 층까지 통과되지 않지만, 다른 호스트로 포워딩된다. OSI 모델의 층은 아래와 같다. 층(7)(즉, 어플리케이션 층)은 예를 들어, 통신 파트너가 식별되고, 서비스 품질이 식별되며, 사용자 인증 및 프라이버시가 고려되고, 데이터 체계상의 제약이 식별되는 등에서의 층이다. 층(6)(즉, 프레젠테이션 층)은 예를 들어 하나의 프레젠테이션 포맷으로부터 다른 프레젠테이션 포맷으로 유입 데이터 및 유출 데이터를 변환시키는 등에서의 층이다. 층(5)(즉, 세션 층)은 예를 들어, 어플리케이션 사이의 소통, 교환 및 대화를 시작하고, 조정하며, 종료시키는 등의 층이다. 층(4)(즉, 트랜스포트 층)은 예를 들어 엔드-투-엔드(end-to-end) 제어와 에러 검사를 관리하는 등의 층이다. 층(3)(즉, 네트워크 층)은 예를 들어 루팅 및 포워딩을 핸들링하는 등의 층이다. 층(2)(즉, 데이터 링크 층)은 예를 들어 물리적 레벨에 동기화를 제공하고, 비트-스터핑(bit-stuffing)을 수행하며, 전송 프로토콜 인식 및 관리를 제공하는 층이다. 전기 전자 학회(IEEE)는 데이터-링크 층을 2개의 추가의 서브층으로 즉, 물리적 층 내외로의 데이터 전송을 제어하는 MAC(매체 억세스 제어) 층과, 네트워크 층과 인터페이스되고 명령을 해석하며 에러 복구를 수행하는 LLC(논리적 링크 제어) 층으로 세분화한다. 층(1)(즉, 물리적 층)은 예를 들어 물리적 레벨에서 네트워크를 통해 비트 스트림(bit stream)을 전달하는 층이다. IEEE는 물리적 층을 PLCP(물리적 층 집합 절차; Physical Layer Convergence Procedure) 서브층과 PMD(물리적 매체 의존형; Physical Medium Dependent) 서브층으로 세분화한다.

무선 네트워크는 휴대 전화 및 무선 전화, PC(퍼스널 컴퓨터), 랩탑 컴퓨터, 착용식 컴퓨터, 전지식 전화, 페이저(pager), 헤드셋, 프린터, PDAs 등과 같은 다양한 유형의 모바일 장치를 통합할 수 있고, 하나 이상의 라만 분광 장치를 포함하는 통신 네트워크 또는 시스템에 사용하기에 적합할 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치는 음성 및/또는 데이터의 신속한 무선 전송을 보장하기 위한 디지털 시스템을 포함할 수 있다. 일반적인 모바일 장치는 이하의 구성요소, 즉 트랜스시버(예를 들어, 통합된 트랜스미터 및 리시버와 필요하다면 다른 기능을 가진 단일 칩 트랜스시버를 포함하는 트랜스미터와 리시버), 안테나, 프로세서, 디스플레이, 하나 이상의 오디오 트랜스듀서(예를 들어, 음성 통신을 위한 장치 내의 스피커 또는 마이크), 전자기 데이터 저장부(예를 들어, 데이터 처리가 제공되는 장치에서와 같은 ROM, RAM, 디지털 데이터 저장부), 메모리, 플래시 메모리, 및/또는 풀 칩 세트 또는 통합 회로, 인터페이스[예를 들어, 유니버설 시리얼 버스(USB), 코더-디코더(CODEC), 유니버설 비동기 리시버-트랜스미터(UART), 상 변화 메모리(PCM) 등] 중 일부 또는 전부를 포함한다. 본 발명의 보호범위를 벗어나지 않는다면 다른 구성요소가 제공될 수 있다.

모바일 사용자가 무선 접속부를 통해 로컬 영역 네트워크(LAN)에 접속할 수 있는 무선 랜(WLANs)은 하나 이상의 라만 분광 장치들 사이의 무선 통신을 위해 사용될 수 있다. 무선 통신은 광선파, 적외선파, 무선파, 마이크로파와 같은 전자기파를 통해 전파되는 통신을 포함할 수 있다. Bluetooth®, IEEE 802.11, 구형의 HomeRF와 같은 현재 존재하는 다양한 WLAN 표준이 있다.

예로서, 블루투스 제품은 모바일 컴퓨터, 모바일 폰, 이동가능한 휴대용 장치, 개인 휴대 정보 단말기(PDAs), 및 다른 모바일 장치와, 인터넷과의 접속 사이에 링크를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 블루투스는 어떻게 모바일 장치가 서로 용이하게 상호접속하고, 근거리 무선 접속을 사용하는 비이동식 장치와 용이하게 상호접속할 수 있는지 상세하는 계산 및 전기 통신 산업 가공품이다. 블루투스는 하나의 장치로부터 다른 장치로 데이터를 동기화하여 일정하게 유지시켜야 한다는 다양한 모바일 장치의 증가로 인해 발생된 최종 사용자 문제를 해결하기 위해 디지털 무선 프로토콜을 만들어 내고, 이에 의해 다양한 판매자로부터의 장비가 불화없이 함께 작동하게 할 수 있다.

IEEE 표준 IEEE 802.11은 무선 LANs 및 장치에 대한 기술을 규정하고 있다. 802.11을 이용하면, 무선 네트워킹은 몇 개의 장치를 지지하는 단일 베이스 스테이션에 의해 달성될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 장치에는 무선 하드웨어가 마리 장착될 수 있고, 또는 사용자는 안테나를 포함할 수 있는 카드와 같은 별개의 하드웨어 부재를 설치할 수 있다. 예로서, 장치가 억세스 지점(AP), 모바일 스테이션(STA), 브릿지, 개인 연산 메모리 카드 국제 협회(PCMCIA) 카드, 또는 다른 장치이든 아니든, IEEE 802.11에 사용되는 장치는 일반적으로 3개의 중요한 요소, 즉 네트워크의 지점들 사이에서 패킷 흐름을 제어하는 MAC(매체 억세스 제어) 층과, 안테나와, 무선 트랜스시버를 포함한다.

또한, 다중 인터페이스 장치(MIDs)는 소정의 무선 네트워크에 사용될 수 있다. MIDs는 블루투스 인터페이스와 IEEE 802.11 인터페이스와 같은 2개의 독립적인 네트워크 인터페이스를 포함하여, MID가 2개의 별개의 네트워크에 참여하고 블루투스 장치와 인터페이스 접속할 수 있게 한다. MID는 IP 주소와 이 IP 주소와 관련된 공통 IP(네트워크) 명칭을 가질 수 있다.

무선 네트워크 장치는 블루투스 장치, WiMAX[마이크로파 억세스를 위한 세계적인 정보 처리 상호 운영(Worldwide Interoperability for Microwave Access)], 다중 인터페이스 장치(MIDs), 802.11x 장치(IEEE 802.11 장치를 비롯하여, 802.11a, 802.11b 및 802.11g 장치), HomeRF(가정용 무선 주파수; Home Radio Frequency) 장치, 와이-파이(무선 충실도; wireless fidelity) 장치, GPRS(일반 패킷 무선 서비스; General Packet Radio Service) 장치, 3G 셀룰러 장치, 2.5G 셀룰러 장치, GSM(모바일 통신용 글로벌 시스템; Global System for Mobile Communication) 장치, EDGE(GSM 발달을 위한 강화 데이터) 장치, TDMA 유형(시간 분할 다중 억세스; Time Division Multiple Access) 장치, 또는 CDMA2000을 포함하는 CDMA 유형(코드 분할 다중 억세스; Code Division Multiple Access) 장치를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 각각의 네트워크 장치는 IP 주소, 블루투스 장치 주소, 블루투스 공통 명칭, 블루투스 IP 주소, 블루투스 IP 공통 명칭, 802.11 IP 주소, 802.11 IP 공통 명칭, 또는 IEEE MAC 주소를 포함하는 변화되는 유형의 주소를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 무선 네트워크는 모바일 IP(인터넷 프로토콜) 시스템과, PCS 시스템과, 다른 모바일 네트워크 시스템에서 발견되는 방법 및 프로토콜을 포함하고 있을 수 있다. 모바일 IP에 대하여, 이것은 인터넷 엔지니어링 태스크 포스(IETF)에 의해 제작된 표준 통신 프로토콜을 포함하고 있다. 모바일 IP에서, 모바일 장치 사용자는 네트워크를 횡단하여 이동하면서, 일단 할당된 그 IP 주소를 유지시킬 수 있다. 코멘트 (RFC) 3344에 대한 요구를 참조하면, RFCs는 인터넷 엔지니어링 태스크 포스(IETF)의 정규 문서이다. 모바일 IP는 인터넷 프로토콜(IP)을 강화시키고, 그 홈 네트워크 외부에 접속할 때 인터넷 트래픽을 모바일 장치에 포워딩하는 기구를 부가한다. 모바일 IP는 각 모바일 노드에 그 홈 네트워크 상의 홈 주소와, 네트워크와 그 서브넷 내의 장치의 현재 위치를 식별하는 임시 주소(care-of-address); CoA)를 할당한다. 장치가 상이한 네트워크로 이동할 때, 장치는 새로운 임시 주소를 받는다. 홈 네트워크 상의 모빌리티 에이전트가 각 홈 주소와 그 임시 주소를 연관시킬 수 있다. 모바일 노드는 이것인 인터넷 컨트롤 메시지 프로토콜(ICMP)을 사용하여 그 임시 주소를 변경할 때마다, 홈 에이전트에 바인딩 업데이트를 보낼 수 있다.

기초 IP 라우팅(예를 들어, 외부 모바일 IP)에 있어서, 라우팅 메카니즘은 각각의 네트워크 노드가 항상 인터넷에 일정한 부착 포인트를 가지며, 각각의 노드의 IP 주소가 그것이 부착된 네트워크 링크를 식별한다는 가정에 의존한다. 노드는 데이터 전송을 위한 말단 포인트 또는 재분배 포인트를 포함할 수 있고 다른 노드를 인식, 처리하고 그리고/또는 그것에 통신을 전송할 수 있는 접속 포인트를 포함한다. 예를 들어, 인터넷 라우터는 IP 주소 프리픽스 등을 보고 장치의 네트워크를 식별할 수 있다. 그 후, 네트워크 레벨에서, 라우터는 한 세트의 비트를 보고 특정 서브넷을 식별할 수 있다. 그 후, 서브넷 레벨에서, 라우터는 한 세트의 비트를 보고 특정 장치를 식별할 수 있다. 일반적인 모바일 IP 통신에서, 만약 사용자가 모바일 장치를 인터넷으로부터 접속해제하고 새로운 서브넷에 재접속하려 한다면, 장치는 새로운 IP 주소, 적절한 넷마스크 및 디폴드 라우터로 재구성되어야 한다. 그렇지 않으며, 라우팅 프로토콜은 패킷을 올바르게 전달할 수 없을 것이다.

상술한 컴퓨팅 시스템(300)은 하나 이상의 라만 분광 장치를 포함하는 컴퓨터 네트워크의 일부로서 전개될 수 있다. 일반적으로, 컴퓨팅 환경에 대한 위의 설명은 네트워크 환경에 전개된 서버 컴퓨터 및 클라이언트 컴퓨터 모두에 적용된다. 도 3b는 네트워킹된 컴퓨팅 환경(300)의 실시예를 도시하며, 여기서는 서버가 통신 네트워크(350)를 통해 클라이언트 컴퓨터와 통신한다. 도 3b에 도시된 바와 가팅, 서버(310)는 통신 네트워크(350)(고정된 와이어 또는 무선 LAN, WAN, 인트라넷, 엑스트라넷, 피어-투-피어(peer-to-peer) 네트워크, 가상 개인 네트워크, 인터넷 또는 다른 통신 네트워크 중 하나 또는 이들의 조합일 수 있음)를 통해 태블릿 퍼스널 컴퓨터(302), 모바일 전화기(304), 전화기(306), 퍼스널 컴퓨터(302) 및 퍼스널 디지털 보조기(308)와 같은 다수의 클라이언트 컴퓨팅 환경에 상호접속될 수 있다. 통신 네트워크(350)가 인터넷인 네트워크 환경에서, 예를 들어 서버(310)는 하이퍼텍스트 전송 포로토콜(HTTP), 파일 전송 프로토콜(FTP), 단순 오브젝트 액세스 프로토콜(SOAP), 무선 어플리케이션 프로토콜(WAP)과 같은 다수의 공지된 프로토콜 중 임의의 것을 통해 클라이언트 컴퓨팅 환경을 처리하고 이것과 통신하도록 작동 가능한 전용 컴퓨팅 환경 서버일 수 있다. 예를 들어 Wiress Markup Language(WML), DoCoMo i-mode(예를 들어 일본에서 사용됨) 및 XHTML Basic을 포함한 다른 무선 프로토콜이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다. 추가적으로, 네트워킹된 컴퓨팅 환경(300)은 Secured Socket Layer(SSL) 또는 Pretty Good Privacy(PGP)와 같은 다양한 데이터 보안 프로토콜을 사용할 수 있다. 각각의 클라이언트 컴퓨팅 환경은 웹 브라우저(도시되지 않음) 또는 다른 그래픽적 사용자 인터페이스(도시되지 않음)와 같은 하나 이상의 컴퓨팅 어플리케이션을 지원하도록 작동 가능한 운용 시스템(338) 또는 서버 컴퓨팅 환경(300)으로의 액세스를 얻기 위한 모바일 데스크톱 환경(도시되지 않음)을 구비할 수 있다.

작동에 있어서, 사용자(도시되지 않음)는 원하는 데이터 및/또는 컴퓨팅 어플리케이션을 얻기 위해 클라이언트 컴퓨팅 환경 상에서 구동되는 컴퓨팅 어플리케이션과 상호작용할 수 있다. 데이터 및/또는 컴퓨팅 어플리케이션은 서버 컴퓨팅 환경(300)에 저장될 수 있고, 예시적인 통신 네트워크(350) 상에서 클라이언트 컴퓨팅 환경을 통해 협동하는 사용자에게 통신될 수 있다. 참여하는 사용자는 서버 컴퓨팅 환경(300) 내에 완전히 또는 부분적으로 내장된 특정 데이터 및 어플리케이션에 대한 액세스를 요청할 수 있다. 이들 데이터는 처리 및 저장을 위해 클라이언트 컴퓨팅 환경과 서버 컴퓨팅 환경 사이에서 통신될 수 있다. 서버 컴퓨팅 환경(300)은 컴퓨팅 어플리케이션, 프로세스 및 생성, 인증, 암호화 및 통신 데이터 및 어플리케이션을 위한 어플릿을 호스팅할 수 있고, 다른 서버 컴퓨팅 환경(도시되지 않음), 써드 파티 제공자(도시되지 않음), 네트워크 부착 저장체(NAS) 및 저장 영역 네트워크(SAN)와 협동하여 어플리케이션/데이터 교류를 구현할 수 있다.

IV . 키트

라만 분광 장치를 사용하여 샘플을 테스트하는데 필요한 모든 장치, 도구, 구성요소, 재료 및 액세서리를 키트로 번들화하는 것은 장치의 활용성 및 편의성을 개선할 수 있다. 구성된 키트는 일회용이거나 재사용될 수 있고, 또는 몇몇 폐기 가능한 일회용 요소 및 일부 재사용 요소를 포함할 수 있다. 키트는 예를 들어 상이한 파장의 전자기 방사선에 의해 샘플을 여기시키기 위한 필터와 통신하는 다중 변조된 분리형 광원과 샘플로부터 검출된 신호를 추출하기 위해 필터와 통신하는 검출기를 포함한다. 키트는 가위, 스칼펠, 클립을 포함하지만 이것에 한정되지 않는다. 추가의 구성요소는 예를 들어 측정이 이루어진 표면을 세척하기 위한 알콜 솜, 전자기 방사선의 전달을 개선하기 위해 측정이 이루어질 표현을 향해 도포될 준비 재료 등을 포함할 수 있다. 키트는 모든 아이템을 신속하게 식별되고 사용될 수 있도록 정리하고 보유하는 트레이 내에서 공급될 수 있다.

V. 예

예 1. 다중 변조된 분리형 광원 라만 분광 장치를 사용하여 환자의 혈액 글루코스 레벨을 측정

본원에 설명된 발명은 일련의 샘플들에서 혈액 글루코스를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 샘플들은 당뇨병을 가진 것으로 의심되는 환자들로부터 채취될 수 있다. 환자들로부터 채취된 혈액은 분리되어 샘플 플레이트 내의 여러 웰 내에 담긴다. 샘플 플레이트는 광대역 분광 장치 내에 배치된다. 샘플 내에 글루코스가 존재하는지를 결정하는데 유용한 파장을 사용하여 혈액 샘플을 여기시키기 위해 LED가 사용될 수 있다. 상이한 에너지 파장들이 미켈슨 간섭계를 사용하여 조정되거나 또는 자체 조정된다. 에너지는 샘플 플레이트 상의 각각의 샘플과 상호작용한다. 전자기 방사선이 샘플에 의해 산란되고, 글루코스의 존재를 나타내는 파장 범위를 분리하기 위해 제2 필터를 통과한 후에 검출기에 의해 검출된다. 글루코스가 샘플 내에 존재하면, 글루코스의 존재를 나타내는 파장이 존재할 것이다. 글루코스가 존재하지 않으면, 글루코스에 대응하는 파장은 존재하지 않을 것이다. 글루코스가 존재하면, 글루코스의 존재에 대응하는 파장이 분리되고 조정되어 검출기에 의해 검출된다.

샘플들이 예를 들어 실험실 환경에서 테스트되고 분광 장치가 통신 네트워크의 일부인 경우에, 환자 식별 정보에 따른 결과가 네트워크를 통해 환자 및/또는 건광관리 의사에게 전자적으로 전달될 수 있다.

예 2. 라만 분광기를 이용한 적층된 필름의 두께 및 조성의 현장 모니터링

본 명세서에 설명된 발명은 반도체 장치를 제조하기 위한 웨이퍼 상에 적층된 필름을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 본 명세서에 설명된 발명은 적층 공정 동안 통합 사용될 수 있다. 브로드빔(broadbeam) 광원으로부터의 일련의 파장의 전자기 방사선이 적층 공정 동안 웨이퍼 상에 적층되는 필름에 조사될 수 있다. 전자기 방사선의 일련의 파장은 필름이 웨이퍼 상에 적층될 때 필름과 상호작용한다. 일련의 파장과 적층된 필름의 분자 사이의 상호작용으로부터 발생된 산란된 방사선은 분리되고 변조되어, 적층된 필름의 라만 스펙트럼을 생성하도록 검출기에 의해 검출된다. 라만 스펙트럼이 원하는 양의 필름이 적층되었음을 나타내면, 적층 공정이 중단될 수 있다.

필름이 예를 들어 생산 설비에서 테스트되고 분광 장치가 통신 네트워크의 일부인 경우에, 시스템은 필름 적층 공정 중의 이상을 네트워크를 통해 품질 관리자에게 경고하도록 설정될 수 있다.

VI . 참조 문헌

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.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 개시되지만, 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 있다는 것이 이해되어야 한다. 이후의 청구범위는 본 발명의 범위를 한정하고, 이러한 청구범위 및 그 등가물의 범위 내의 구조 및 방법은 이들에 의해 보호됨을 알 수 있다.

Claims (1)

1. 라만 분광 장치.

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