(57)【要約】光センサーおよび光センサー（１００）を使用して光を検出する方法が提供される。光センサー（１００）には、アノード区画（１０７）およびカソード区画（１０８）を有する容器が含まれる。アノード区画（１０７）はアノード（１０５）を有し、カソード区画（１０８）はカソード（１０６）を有する。容器には、さらにまたアノード区画（１０７）内へ光が入射するのを許容する透明部分（１０３）が含まれる。膜（１３１）は、アノード区画（１０７）およびカソード区画（１０８）を分離する。膜（１３１）は、アノード区画（１０７）からカソード区画（１０８）へプロトンが通過するのを許容できる。アノード区画（１０７）には、光との反応によって電子を生成するために光子変換化合物（「ＰＣＣ」）が含まれている。さらに、イメージング装置（７００）および該イメージング装置を使用する方法が含まれる。
2005522870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのアノード区画および１つのカソード区画を有する容器であって、前記アノード区画が１つのアノードを有し、前記カソード区画が１つのカソードを有する容器と、
前記アノード区画内へ光が入射するのを許容する前記容器内の透明部分と、
前記アノード区画と前記カソード区画を分離する膜であって、プロトンが通過するのを許容できる膜と、
光子変換化合物（「ＰＣＣ」）を有するアノード区画と
を含む光検出器。
【請求項２】
前記アノードと前記カソードとの間に接続された電流測定装置をさらに含む、請求項１に記載の光検出器。
【請求項３】
光が前記透明部分を通過したときに、前記電流が光の存在の有無を指示する、請求項２に記載の光検出器。
【請求項４】
前記ＰＣＣが金属もしくは金属イオンを含有するポルフィリン環を有するシトクロムである、請求項１に記載の光検出器。
【請求項５】
前記シトクロムが、クロロフィル、β−カロテン、またはＨ2Ｏと反応して酸素を生成できるポルフィリン環を備える任意の分子からなる群から選択される、請求項４に記載の光検出器。
【請求項６】
前記光検出器において、前記ＰＣＣが前記膜と関連付けられている、請求項１に記載の光検出器。
【請求項７】
前記ＰＣＣが前記アノード区画内で流動的である、請求項１に記載の光検出器。
【請求項８】
前記アノード区画が電子伝達体をさらに含む、請求項１に記載の光検出器。
【請求項９】
前記ＰＣＣが前記電子伝達体とともに前記アノード電極上に固定化されている、請求項６に記載の光検出器。
【請求項１０】
前記アノード区画が電子移動メディエーターをさらに含む、請求項６に記載の光検出器。
【請求項１１】
前記電子移動メディエーターが前記アノード上にコーティングされている、請求項１０に記載の光検出器。
【請求項１２】
前記膜が生体適合性膜である、請求項１に記載の光検出器。
【請求項１３】
前記膜がプロトントンネリング膜（「ＰＴＭ」）である、請求項１に記載の光検出器。
【請求項１４】
前記膜がプロトン交換膜（「ＰＥＭ」）である、請求項１に記載の光検出器。
【請求項１５】
前記透明部分が１枚以上のレンズを含む、請求項１に記載の光検出器。
【請求項１６】
前記アノード区画を前記カソード区画から分離する前記膜を支持するための隔壁をさらに含み、該隔壁は複数の孔を有しており、該孔は前記膜で満たされている、または前記膜で被覆されている、請求項１に記載の光検出器。
【請求項１７】
前記アノード区画が１つ以上のアノード区画に分割されており、各アノード区画は１つのアノードを有しており、前記カソード区画は１つ以上のカソード区画に分割されており、各カソード区画は１つのカソードを有しており、前記アノード区画および前記カソード区画が前記膜によって分離されており、前記アノードと前記カソードとの間に電流測定装置が接続されている、請求項１に記載の光検出器。
【請求項１８】
前記アノード区画内に入射する光をフィルター処理するために前記光源と前記アノード区画との間に挿入された１つ以上の光フィルターをさらに含む、請求項１に記載の光検出器。
【請求項１９】
前記アノード区画を前記カソード区画から分離する前記膜を支持するための隔壁であって、該隔壁が複数の孔を有し、該孔が前記膜で満たされている、または前記膜で被覆されている隔壁と、前記膜に到達する前に前記アノード区画へ入射して横断する光をフィルター処理するために前記アノード区画と前記膜との間に挿入された１つ以上の光フィルターとをさらに含む、請求項６に記載の光検出器。
【請求項２０】
前記隔壁が誘電体から構成され、前記アノードが誘電体へメッキされている、または前記誘電体と接触している、請求項１９に記載の光検出器。
【請求項２１】
１つ以上のアノードが複数の孔を含有する１枚もしくは数枚の膜の周囲に配置されている、請求項２０に記載の光検出器。
【請求項２２】
前記孔を含有する前記膜の周囲に配列された前記アノードの各々が、特定の光フィルターと関連しており、そのように配列された前記アノードは独特の電気接続によって１つ以上のカソードへ電気的に接続されている、請求項２１に記載の光検出器。
【請求項２３】
各アノードのための電気接続の各々が前記１つ以上のアノードから前記カソードへの電子の流れを測定できる装置を含む、請求項２２に記載の光検出器。
【請求項２４】
前記アノードが１アレイのアノードであり、
前記アノード区画に入射する光を入射成分着色光に回折し、該入射成分着色光が次に前記アノード区画を横断して、前記カソード区画から前記アノード区画を分離する前記膜を支持する隔壁上に放射するように方向付けられた前記透明部分を占める光回折装置と、
１アレイの孔を有する前記隔壁であって、該孔は前記膜で満たされている、もしくは前記膜で被覆されており、前記隔壁は誘電体から構成されて誘電体の上にアノードのアレイを有し、アノードの各々は誘電体へメッキされているか、誘電体と接触しており、そしてアノードの各々は１つ以上の前記孔に隣接していてそれらを絶縁しており、前記アノードは入射成分着色光の既知の色がその上に回折される隔壁の部分と一致して位置するバンドをさらに形成するように配置されている隔壁と
をさらに含む、請求項６に記載の光検出器。
【請求項２５】
前記アノードの各々から前記カソードへの電子の流れを測定するための電流測定装置をさらに含む、請求項２４に記載の光検出器。
【請求項２６】
前記光回折装置がプリズムである、請求項２４に記載の光検出器。
【請求項２７】
前記光回折装置がプリズムおよび１枚以上のレンズを含む、請求項２４に記載の光検出器。
【請求項２８】
前記光回折装置が回折格子である、請求項２４に記載の光検出器。
【請求項２９】
前記光回折装置が回折格子および１枚以上のレンズを含む、請求項２４に記載の光検出器。
【請求項３０】
容器のアノード区画内へ光が入射するのを許容する透明部分を有する容器であって、前記アノード区画は各々が１つのアノードパターンを有する１アレイのアノードを有しており、カソード区画は１つのカソードを有しており、前記アノード区画および前記カソード区画は１アレイの孔を有する隔壁によって分離されており、該孔はプロトンの通過を許容する膜であって、該膜と関連付けられたＰＣＣを有する膜で満たされており、前記孔は各々がアノードの１つによって電気的に絶縁され、アノードの１つと隣接している容器と、
光を画像源から前記アノード区画内に通過させて前記隔壁上に集束させるための前記容器の透明部分にあるレンズ装置と、
カソードと電気的に接続されている各アノードパターンと
を含むイメージング装置。
【請求項３１】
前記アノードの各々から関連付けられたカソードへ移動した電子数を計数するための電流測定装置をさらに含む、請求項３０に記載のイメージング装置。
【請求項３２】
前記電流測定装置がアノードパターン集積装置を含む、請求項３１に記載のイメージング装置。
【請求項３３】
各アノードから移動した電子数に関する情報を前記アノードパターン集積装置から受信し、そして受信した情報の表示可能な像（displayable representation）を生成するためのディスプレイ制御装置をさらに含む、請求項３２に記載のイメージング装置。
【請求項３４】
前記ディスプレイ制御装置によって生成した表示可能な像を視覚的に表示するためのディスプレイ制御装置と連絡しているディスプレイ装置をさらに含む、請求項３２に記載のイメージング装置。
【請求項３５】
光が画像源から透明部分を経由して容器のアノード区画内に入射するのを許容する透明部分を有する容器であって、前記アノード区画が１アレイのアノードを有し、各アノードが１つのアノードパターンを有し、前記容器がさらにまた少なくとも１つのカソード区画を有し、少なくとも１つのカソード区画が１つ以上のカソードを有する容器と、
１アレイの孔を有する誘電性隔壁であって、該隔壁が前記アノード区画と前記少なくとも１つのカソード区画とを分離しており、前記孔はプロトンが通過するのを許容する膜であって、該膜と関連付けられたＰＣＣを有する膜で満たされ、前記孔は各々所定の色の光が通過するのを許容するフィルターを有し、各フィルターが前記透明部分と１つの孔との間に挿入され、前記孔が各々アノードの１つによって電気的に絶縁され、アノードの１つと隣接している隔壁と、
前記光を画像源から前記アノード区画内に通過させ、前記フィルターを経由して前記隔壁上に集束させるための前記容器の透明部分でのレンズ装置と、
前記１つ以上のカソードと電気的に接続されている各アノードパターンと
を含むイメージング装置。
【請求項３６】
前記アノードの各々から、各アノードパターンと前記１つ以上のカソードとの間に挿入された前記１つ以上のカソードへ移動した電子数を計数するための電流測定装置をさらに含む、請求項３５に記載のイメージング装置。
【請求項３７】
前記電流測定装置がアノードパターン集積装置を含む、請求項３５に記載のイメージング装置。
【請求項３８】
各アノードを経由して移動した電子数に関する情報を前記アノードパターン集積装置から受信し、情報の表示可能な電子的像を生成するためのディスプレイ制御装置をさらに含む、請求項３７に記載のイメージング装置。
【請求項３９】
情報の表示可能な電子的像を使用して情報を視覚的に表示するために前記ディスプレイ制御装置と連絡しているディスプレイ装置をさらに含む、請求項３８に記載のイメージング装置。
【請求項４０】
容器のアノード区画内へ光を通過させるステップであって、該アノード区画が１つのアノードを有し、容器がさらにカソード区画を有し、該カソード区画が１つのカソードを有するステップと、
前記アノード区画を前記カソード区画からプロトンが通過するのを許容する膜によって分離するステップと、
ＰＣＣが前記アノード区画内で光に衝突されたときに、前記ＰＣＣから電子を遊離させるステップと、
電子を前記アノードへ通過させ、次に電気接続を経由して前記カソードへ通過させるステップと
を含む光を検出する方法。
【請求項４１】
前記ＰＣＣが前記膜と関連付けられている、請求項４０に記載の光を検出する方法。
【請求項４２】
前記ＰＣＣが前記アノード区画内で流動的である、請求項４０に記載の光を検出する方法。
【請求項４３】
前記アノードへ電子を通過させるステップが電子伝達体によって支援される、請求項３９に記載の光を検出する方法。
【請求項４４】
前記ＰＣＣが前記電子伝達体とともに前記アノード電極上に固定化されている、請求項４３に記載の光を検出する方法。
【請求項４５】
前記アノードへ電子を通過させるステップが電子移動メディエーターによって支援される、請求項４３に記載の光を検出する方法。
【請求項４６】
前記電子移動メディエーターが前記アノード上にコーティングされている、請求項４５に記載の光を検出する方法。
【請求項４７】
前記膜が生体適合性膜である、請求項４０に記載の光を検出する方法。
【請求項４８】
前記膜がプロトントンネリング膜（「ＰＴＭ」）である、請求項４０に記載の光を検出する方法。
【請求項４９】
前記膜がプロトン交換膜（「ＰＥＭ」）である、請求項４０に記載の光を検出する方法。
【請求項５０】
前記透明部分が１枚以上のレンズを含む、請求項４０に記載の光を検出する方法。
【請求項５１】
複数の孔を有する隔壁によって前記アノード区画を前記カソード区画から分離する膜を支持するステップをさらに含み、該孔が前記膜で満たされている、または前記膜で被覆されている、請求項４０に記載の光を検出する方法。
【請求項５２】
前記アノードと前記カソードとの間の電気接続と関連している電流測定装置を使用して前記アノードから前記カソードへの電子の流れを測定するステップをさらに含む、請求項４０に記載の光を検出する方法。
【請求項５３】
光源とアノード区画との間に挿入された１つ以上の光フィルターによって光源からの光をフィルター処理するステップをさらに含む、請求項４０に記載の光を検出する方法。
【請求項５４】
１つ以上の孔を有する隔壁を用いて前記カソード区画から前記アノード区画を分離する前記膜を支持するステップであって、前記孔が前記膜で満たされている、または前記膜で被覆されているステップと、
前記アノード区画と前記膜との間に挿入されている１つ以上の光フィルターを使用して光が前記膜に到達する前に、前記アノード区画に入射し、前記アノード区画を横断する光をフィルター処理するステップと
をさらに含む、請求項４１に記載の光を検出する方法。
【請求項５５】
数セットの孔で様々な光カラーサンプリングを提供するために複数の光フィルターが使用され、
前記アノードを複数のアノードに分割するステップであって、各アノードが１つのアノードパターンを有し、各アノードが前記カソードとの電気接続をさらに有するステップと、
関連付けられた孔のセットに近接して前記アノードを配置することにより、各色で識別された孔のセットに関連付けられたアノードを電子的に識別するステップと
を含む、請求項５４に記載の光を検出する方法。
【請求項５６】
それらの間に配置された電流測定装置を使用して各アノードパターンから１つ以上のカソードへ流れる電子の数を測定するステップをさらに含む、請求項５５に記載の光を検出する方法。
【請求項５７】
前記アノードを１アレイのアノードに分割するステップであって、各アノードが１つのアノードパターンを有し、各アノードが前記カソードとの電気接続を有するステップと、
１アレイの孔を有する隔壁を用いて、前記カソード区画から前記アノード区画を分離する前記膜を支持するステップであって、前記孔が前記膜で満たされている、または前記膜で被覆されているステップと、
様々なアノードを前記アレイの孔の様々な空間領域と関連付けるステップと、
前記孔の関連付けられた領域に近接して前記アノードを配置することにより、孔の各空間領域と関連付けられた前記アノードを電子的に識別するステップと、
固有の電気接続によって前記１つ以上のカソードへ電気的に接続するために孔の各空間領域と関連付けられた各アノードについて電気的に絶縁されたパターンを提供するステップと、
前記透明部分を占める光回折装置を使用して、前記アノード区画内に入射する光を回折するステップであって、前記光回折装置は、前記アノード区画に入射する光を入射成分着色光に回折するように方向付け、該入射成分着色光は次に前記アノード区画を横断して、前記カソード区画から前記アノード区画を分離する前記膜を用いて、前記１アレイの孔を含有する前記隔壁上に放射するステップと、
各アノードパターンから前記１つ以上のカソードへ移動する電子数を、前記アノードパターンと前記１つ以上のカソードとの間に配置された電流測定装置を使用して計数するステップと
をさらに含む、請求項５１に記載の光を検出する方法。
【請求項５８】
各空間領域が前記隔壁上へ入射する成分光パターンの知られている部分を含むように、前記アノードおよび該アノードに関連付けられた１アレイの孔の領域が配置されている、請求項５７に記載の光を検出する方法。
【請求項５９】
前記光回折装置がプリズムである、請求項５８に記載の光を検出する方法。
【請求項６０】
前記光回折装置がプリズムおよび１枚以上のレンズを含む、請求項５８に記載の光を検出する方法。
【請求項６１】
前記光回折装置が回折格子である、請求項５８に記載の光を検出する方法。
【請求項６２】
画像源から容器の透明部分を通過して容器のアノード区画内へ向かわせるために、該画像源を十分に照明するステップであって、前記アノード区画は各々が１つのアノードパターンを有する１アレイのアノードを有し、１つ以上のカソード区画は１つ以上のカソードを有し、前記アノード区画および１つ以上のカソード区画は１アレイの孔を有する隔壁によって分離されており、前記孔はプロトンの通過を許容し、前記孔はＰＣＣと関連付けられ、ＰＣＣを有する膜で満たされており、前記孔は各々が前記アノードの１つによって電気的に絶縁され、前記アノードの１つと隣接しているステップと、
前記透明部分に配置されたレンズ装置によって、前記画像源から前記アノード区画内に光を通過させ、前記隔壁上に集束させるステップと、
各孔を電気的に絶縁する前記アノードによって、前記隔壁での１アレイの孔の各々において、前記膜で光と相互作用する前記ＰＣＣによって遊離された電子を捕捉するステップと、
各アノードによって捕捉された電子を、各アノードパターンを通って移動させ、電気接続を経由して電子を前記１つ以上のカソードへさらに移動させるステップと
を含む画像源からの画像取り込み方法。
【請求項６３】
電流測定装置によって前記各アノードから前記１つ以上のカソードへ移動した電子数を計数するステップと、
前記アノードの各々から移動した電子の総数を使用して、画像の電子的像（electronic representation of the image）を生成するステップと
をさらに含む、請求項６２に記載の画像取り込み方法。
【請求項６４】
前記各アノードパターンから前記１つ以上のカソードへ移動した電子の数を測定するステップが、アノードパターン集積装置によって実施される、請求項６２に記載の画像取り込み方法。
【請求項６５】
各アノードから移動した電子数に関する情報を、前記アノードパターン集積装置からディスプレイ制御装置へ移動させるステップと、
前記ディスプレイ制御装置によって取り込んだ画像の表示可能な像を生成するステップと
をさらに含む、請求項６４に記載の画像取り込み方法。
【請求項６６】
前記ディスプレイ制御装置から、前記表示可能な像をディスプレイ装置へ移動させるステップと、
前記ディスプレイ装置上に前記表示可能な像を描出するステップと
をさらに含む、請求項６５に記載の画像取り込み方法。
【請求項６７】
画像源から容器の透明部分を通過して、容器のアノード区画内へ向かうために画像源を十分に照明するステップであって、前記アノード区画は各々が１つのアノードパターンを有する１アレイのアノードを有し、１つ以上のカソード区画はそれぞれ１つ以上のカソードを有し、前記アノード区画および１つ以上のカソード区画は１アレイの孔を有する隔壁によって分離されており、前記孔はプロトンの通過を許容する膜であって、該膜と関連付けられたＰＣＣを有する膜で満たされており、前記孔は各々が所定の色の光が通過するのを許容するフィルターをさらに有し、各フィルターは前記透明部分と１つの孔との間に挿入されており、前記孔は各々が前記アノードの１つによって電気的に絶縁され、前記アノードの１つと接しているステップと、
前記フィルターを経由して前記隔壁上に集束させるための前記透明部分でのレンズ装置によって、前記画像源から前記アノード区画内に通過する光を集束させるステップと、
各孔を電気的に絶縁する前記アノードによって、前記隔壁での１アレイの孔の各々において、前記膜で前記光と相互作用する前記ＰＣＣによって遊離された電子を取り込むステップと、
各アノードによって取り込まれた電子を、各アノードパターンを通って、さらに前記１つ以上のカソードへ電気接続を経由して移動させるステップと
を含む画像源から画像を取り込む方法。
【請求項６８】
電流測定装置によって前記各アノードから前記１つ以上のカソードへ移動した電子数を計数するステップと、
取り込まれた画像の電子的像を生成するステップと
をさらに含む、請求項６７に記載の画像取り込み方法。
【請求項６９】
各アノードパターンから前記１つ以上のカソードへ移動した電子の数を測定するステップが、アノードパターン集積装置によって実施される、請求項６８に記載の画像取り込み方法。
【請求項７０】
各アノードから移動した電子数に関する情報を、前記アノードパターン集積装置からディスプレイ制御装置へ移動させるステップと、
前記ディスプレイ制御装置によって、電子的な形態で画像の表示可能な像を生成するステップと
をさらに含む、請求項６９に記載の画像取り込み方法。
【請求項７１】
前記ディスプレイ制御装置から前記画像の前記表示可能な像をディスプレイ装置へ移動させるステップと、
前記ディスプレイ装置上に表示可能な像を描出するステップと
をさらに含む、請求項７０に記載の画像取り込み方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本特許出願は、それらを引用することにより本明細書の一部をなすものとする２００２年４月５日に出願された米国仮特許出願第６０／３７０，５３０号、および２００２年１０月１５日に出願された第６０／４１８，５７２号からの優先権を主張する。
【０００２】
［技術分野］
本発明は、一般に光を検出し、定量し、および分析し、ならびにイメージングするための方法および装置に関する。
【０００３】
「光」は、放射エネルギーの１つの形態であり、波長が約１００から０．０１μｍの電磁放射線である。可視光は、約０．４から０．７６μｍの波長を有する。
【背景技術】
【０００４】
従来型の光センサーには、電磁放射線を有効電気出力に変換する光電変換素子が含まれる。一般には、光起電性、光導電性、光導電性連絡（photoconductive junction）、および光電子放出（photoemissive）の４つの光電変換原理が使用されている。現代の光センサーは、半導体に基づく光電変換素子（transduction element）を組み入れている。
【０００５】
量子効率（ＱＥ）は入射光子数に対する可算出力事象の比率であり、光電変換素子の相対性能を測定するために使用されている。光電変換素子については、可算事象は単一入射光子に反応した電子の生成である。そこで、１つの入射光子が１つの測定可能な電子を生成する場合のＱＥは１００％である。半導体に基づく光センサーは、一般には約０．１％から約３５％の範囲内のＱＥで作動する。
【０００６】
不良なＱＥは、半導体に基づく光センサーが測定可能な電子を生成するには極めて多数の光子を必要とし、したがって感受性が低いことを意味している。
【０００７】
低いＱＥに起因する低い感受性のために、半導体に基づく微光イメージング装置（low-light imaging device）は測定のために極めて多数の光子を使用する必要がある。そこでこれらの技術は微光イメージング装置の費用やサイズを重大に増加させる。
【０００８】
半導体トランスデューサーを使用してある範囲の光周波数（カラー）を選択的に測定する機器を製造するためには、ＱＥを低下させる大型の回折格子が必要になる。そこでそのような装置のただでさえ非効率な光センサーは、回折格子に起因する光子の消失によってさらに制限される。
【発明の開示】
【０００９】
本発明は、一般に光検出器、光センサーおよび光イメージング装置に関するが、このとき光子変換化合物（「ＰＣＣ」）が光子と相互作用して電子およびプロトンを産生し、それらは次に１つ以上のアノードおよびカソードへ各々輸送される。このように生成される電子の数は、ＰＣＣと相互作用する光子数と関連している。電子は、１つ以上のアノードと１つ以上のカソードとの間に配置された電流測定装置によって計数できる。
【００１０】
本発明の１つの態様は、アノード区画およびカソード区画を有する容器を含む光検出器である。アノード区画にはアノードが含まれ、そしてカソード区画にはカソードが含まれる。容器内の透明部分は、プロトンが通過するのを許容する膜によってカソード区画から分離されているアノード区画に光が入射するのを許容する。ＰＣＣはアノード区画内にある。
【００１１】
本発明の１つの実施形態では、電流測定装置はアノードからカソードへの電子の流れを測定するためにアノードとカソードとの間に接続されている。
【００１２】
本発明のまた別の実施形態では、ＰＣＣは金属もしくは金属イオンを含有するポルフィリン環を有するシトクロムであってよい。１つの実施形態では、ＰＣＣはクロロフィル、β−カロテン、またはＨ2Ｏと反応して酸素を生成できるポルフィリン環を備える任意の分子からなる群から選択できる。他の実施形態では、ＰＣＣは化合物の組み合わせであってよい。ＰＣＣは、膜と結び付いていても、またはアノード区画内で流動的であってもよい。
【００１３】
本発明のまた別の実施形態は、アノード区画内にも電子伝達体を含んでいる。本発明の実施形態は、電子伝達体とともにアノード電極上に固定化されたＰＣＣを含んでいる。また別の実施形態は、電子移動メディエーターをさらに含んでいる。１つの実施形態では、電子移動メディエーターはアノード上にコーティングされている。
【００１４】
本発明の１つの実施形態では、プロトンが通過するのを許容する膜は生体適合性膜である。本発明のまた別の実施形態では、膜はプロトントンネリング膜（「ＰＴＭ」）である。さらにまた別の実施形態では、膜はプロトン交換膜（「ＰＥＭ」）である。
【００１５】
本発明のまた別の実施形態は、容器の透明部分に配置された１枚以上のレンズを含んでいる。
【００１６】
本発明のさらにまた別の実施形態は、アノード区画をカソード区画から分離する膜を支持するために使用される隔壁を含んでいる。１つの実施形態は、複数の孔を有する隔壁を含んでおり、孔は膜で満たされている、または膜で被覆されている。
【００１７】
本発明のまた別の態様は、上記に記載した光検出器を含んでおり、このときアノード区画内に入射する光をフィルター処理するために１つ以上の光フィルターが光源とアノード区画との間に挿入されている。本発明の１つの実施形態では、アノード区画をカソード区画から分離する膜を支持するために隔壁が使用される。隔壁は、膜で満たされている、または膜で被覆されている複数の孔を有する。膜に到達する前に入射してアノード区画を横断する光をフィルター処理するために、アノード区画と膜との間には１つ以上の光フィルターが挿入されている。
【００１８】
本発明のまた別の態様では、光検出器には誘電体からなる隔壁が含まれており、アノードは誘電体へメッキされている、さもなければ誘電体と接触している。
【００１９】
本発明のまた別の態様は、上記のような光検出器を含んでいるが、このときアノードは実際には１アレイのアノードである。光検出器は、アノード区画に入射する光を入射成分着色光に回折し、次にアノード区画を横断してカソード区画からアノード区画を分離する膜を支持している隔壁上にこの着色光を放射するように方向付けられた容器の透明部分を占める光回折装置を含んでいる。隔壁は１アレイの孔を有しており、孔は膜で満たされているか、膜で被覆されており、そして隔壁は誘電体から構成されている。隔壁には、さらにまた１アレイのアノードが含まれており、各アノードは隔壁の誘電体にメッキされているか、または接触しており、そして各々が１つ以上の孔に隣接して電気的に絶縁されており、入射成分着色光の知られているカラーがその上に回折される隔壁の部分と一致して位置するバンドを形成する。本発明の１つの実施形態では、光回折装置は回折格子である。また別の実施形態では、光回折装置は回折格子および１枚以上のレンズを含んでいる。
【００２０】
本発明のまた別の態様は、イメージング装置を含んでいる。このイメージング装置は、光が画像源から透明部分を通過して容器のアノード区画内へ向かうのを許容する透明部分を有する容器を含んでいる。アノード区画には、各々が１つのアノードパターン（anode traces）を有する１アレイのアノードが含まれる。容器は、１つのカソードを有する１つのカソード区画をさらに含んでいる。アノード区画およびカソード区画は、１アレイの孔を有する隔壁によって分離されている。孔はプロトンが通過するのを許容する膜で満たされている。ＰＣＣは膜と関連付けられている。孔の各々は、アノードの１つによって電気的に絶縁されている、またはアノードの１つに隣接している。光を画像源からアノード区画内に通過させて隔壁上に集束させるために、容器の透明部分にレンズ装置が用意されている。各アノードパターンはカソードと電気的に接続されている。
【００２１】
本発明のまた別の態様は、光が画像源から透明部分を通過して容器のアノード区画内へ向かうのを許容する透明部分を備える容器を含むイメージング装置である。アノード区画は、１アレイのアノードを有する。各アノードはアノードパターンを有する。容器はさらに、少なくとも１つのカソード区画を有しており、少なくとも１つのカソード区画は１つ以上のカソードを備える。１アレイの孔を備える誘電隔壁は、アノード区画とカソード区画とを分離する。孔は、プロトンが通過するのを許容する膜で満たされている。ＰＣＣは膜と関連付けられている。孔は各々、光の規定の色が通過するのを許容するフィルターを有しており、各フィルターは容器の透明部分と孔との間に挿入されている。孔は各々がアノードの１つによって電気的に絶縁されてアノードの１つに隣接している。光を画像源からアノード区画内に通過させ、フィルターを経由して隔壁上に集束させるためにも、レンズ装置が用意されている。各アノードパターンはカソードと電気的に接続されている。
【００２２】
本発明のまた別の態様では、上記に記載した光検出装置を使用して光を検出する方法が提供される。光を検出する１つの方法は、容器の１つ以上の透明部分を通過してアノード区画内へ光を向かわせるステップであって、このとき光がＰＣＣと相互作用して電子およびプロトンを生成するステップと、そして電子をアノードへ、さらに電気接続を介してカソード区画へ通過させるステップであって、他方プロトンはアノード区画とカソード区画とを分離する膜を通過するステップとを含んでいる。本発明の１つの実施形態では、光は光源とアノード区画との間に挿入された１つ以上の光フィルターによってフィルター処理される。本発明のまた別の実施形態では、膜は、該膜で満たされている孔を備える隔壁によって支持されている。光のフィルター処理は、アノード区画と膜との間に配置されたフィルターを用いて実施される。また別の実施形態では、孔へ別々に到達する光に対してフィルター処理するために様々なフィルターが使用される。アノードは別個に指定可能であり、各々は類似のフィルターを使用する１つ以上の孔と結び付いている。
【００２３】
本発明のまた別の実施形態では、アノード区画に入射する光は光回折装置を使用して回折される。回折された光は次にアノード区画をカソード区画から分離する膜を備える１アレイの孔を含有する隔壁上に放射し、そこで各アノードパターンからカソードへ移動する電子が計数される。本発明の１つの実施形態では、光回折装置はプリズムである。また別の実施形態では、光回折装置は回折格子である。
【００２４】
本発明のまた別の態様は、画像源からの光が容器の透明部分を通過してアノード区画内へ向かうイメージング法である。アノード区画は、各々がアノードパターンを有する１アレイのアノードを含んでいる。容器は、さらにまたカソードを備えるカソードを含んでいる。アノード区画およびカソード区画は、１アレイの孔を有する隔壁によって分離されている。孔は、プロトンが通過するのを許容する膜で満たされている。膜は、該膜に関連付けられたＰＣＣを有する。孔は、各々がアノードの１つによって電気的に絶縁されてアノードの１つに隣接している。光は、容器の透明部分に配置されたレンズ装置によって隔壁上に集束される。隔壁での１アレイの孔の各々において膜で光と相互作用するＰＣＣによって生成した電子は、次に各孔を電気的に絶縁するアノードによって移動する。各アノードによりこのようにして捕捉された電子は次に各アノードパターンを通って電気配線およびカソード上に通過させられる。１つの実施形態では、次にソース画像（source image）の電子的表示が生成される。
【００２５】
本発明のまた別の態様は、光が各孔でフィルター処理される上記のようなイメージング法を含んでいる。１つの実施形態では、ソース画像のカラー電子的表示が生成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明による「関連付けられた」は、状況に依存して多数の物を意味することができる。ポリペプチドは、生体適合性膜、プロトン交換膜（「ＰＥＭ」）またはプロトントンネリング膜（「ＰＴＭ」）等の膜の１つ以上の表面に結合することによって、および／または膜の１つ以上の表面内（凹所または孔内等）へ差し込まれる、または結合されることによって、生体適合性膜、プロトン交換膜（「ＰＥＭ」）またはプロトントンネリング膜（「ＰＴＭ」）等の膜と関連付けることができる。「関連付けられた」ポリペプチドは、さらにまた膜の内部に、または膜の内部に含有される小胞または内腔内に配置することができる。ポリペプチドは、連続する層間に配置することもできるであろう。ポリペプチドは、同様に膜内に包埋することができる。実際に、特に好ましい実施形態では、ポリペプチドは膜の少なくとも１つの表面を通って少なくとも部分的に露出している方法で膜内に包埋または集積されている。
【００２７】
これらの構成のすべてにおいて、重要なのは関連付けられたポリペプチドが所定の目的のために装置内で機能できることである。例えば、膜を横切ってプロトンの輸送に関与するポリペプチドは、酸化還元反応に関与しうる。または、膜を横切ってプロトンの輸送に関与するポリペプチドは、プロトンのポリペプチド媒介輸送、もしくは膜の片側から他方の側へプロトンを移動させる方法としてのプロトントンネリングに関与しうる。膜に関連付けられうるその他のポリペプチドには、光と反応してエネルギーをシステムへ移動させること、および／または膜を通ってプロトンを輸送することに関与できる光子変換化合物（「ＰＣＣ」）が含まれる。
【００２８】
プロトンを膜の片側から他方の側へ輸送する状況における用語「関与する」には、例えばポリペプチドが膜を通って、通常は、ｐＨ、濃度もしくは電荷勾配（しかし限定されるものではない）に逆らってプロトンを物理的または化学的に「ポンピングする」能動輸送またはその他の能動輸送機序が含まれる。しかし、関与をそのように限定する必要はない。膜内のポリペプチドの単なる存在は、相当に高いプロトン濃度から膜の他方の側の相当に低いプロトン濃度へのプロトンの輸送を許容するために膜の構造または特性を十分に変化させることができる。これは非選択的な受動的孔形成具（passive pore formers）を使用した結果として生じるような、または単純な拡散（ＰＥＭ膜）の結果として生じるような受動的かつ非選択的工程であってよいが、必ずしもそうでなくてもよい。実際に、一部の場合には、膜内のポリペプチドの不活性化は、ポリペプチドを全く使用せずに製造された類似の膜より劣る結果を提供する。これらの工程（受動的拡散を除く）は、集合的に「ポリペプチド媒介輸送」と呼ばれるが、このときポリペプチドの存在は、単に構造的に静的通路を提供する以外の方法で膜を横切る種の輸送において重要な役割を果たす。これを言い換えると、「ポリペプチド媒介輸送」は、ポリペプチドの存在が単に濃度以外の何かに反応して膜の片側から他方の側への効果的輸送を生じさせることを意味する。酸化還元反応との関連における「関与する」とは、ポリペプチドが１つの種の酸化および／または還元を引き起こす、もしくは促進する、あるいは１つの種をその反応プロトン、電子または酸化もしくは還元種へ、またはその反応プロトン、電子または酸化もしくは還元種から運ぶことを意味する。ＰＴＭとの関連における「関与する」は、通常はＰＴＭの両側での電荷差、ならびに潜在的に酸化還元反応化学に関与することに反応してＰＴＭを横切るプロトントンネリングを許容することを意味する。ＰＴＭに関連付けられたポリペプチドは、１つ以上の方法でプロトン輸送に関与することが可能である。ＰＴＭに関連付けられたポリペプチドは、電子伝達体と反応してプロトンおよび電子を遊離させる酸化還元酵素として機能できる。ＰＴＭに関連付けられたポリペプチドは、膜を通ってプロトンを能動的に輸送することができる。ＰＴＭに関連付けられたポリペプチドは、プロトンをＰＴＭ内へ、そしてその後はＰＴＭ内へ入れるための導管として機能し、プロトントンネリングを通過し、または一部の他の方法では、膜を横切る輸送を完了することができる。ＰＴＭに関連付けられたポリペプチドは、さらにこれらのうちのいずれか２つまたは３つ全部を実行できよう。あるいは、ＰＴＭに関連付けられたポリペプチドは、これらの機能の１つ以上に加えて、またはその代わりに、電子伝達体へのプロトンおよび電子の移動に関与することができよう。
【００２９】
本明細書で使用する「膜」は、単独で、または隔壁と併せて使用できるシート、プラグ、またはその他の構造を形成する合成ポリマー材料の１つ以上の層であり、そして多くの実施形態では、実質的に分子、原子およびプロトンに対して不透過性である。ＰＥＭの状況では、膜は好ましくはプロトン以外の化学種に対して不透過性である。生体適合性膜もしくはＰＴＭの状況では、膜は好ましくは相当にプロトン不透過性である。好ましくは、膜は実質的にプロトン以外の化学種に対して完全に不透過性であり、膜を横切る電流のほとんどはプロトンの通過または透過以外の何かからもたらされる。
【００３０】
「生体適合性膜」は、合成ポリマー材料であって、それらが相互に結び付いているときにポリペプチドの全機能性を無能力にしない、さもなければ遮断しない合成ポリマー材料から製造された膜である。この状況における生体適合性膜は、プロトンをポンピングする、またはポリペプチド媒介輸送の一部の他の形態を介して、１つの層の片側から他方の側へのプロトンの輸送に関与するであろう。
【００３１】
ＰＴＭは、量子井戸を超えるプロトントンネリングを使用して、ならびに他の可能性のある手段によって作動すると考えられる。ＰＴＭ、プロトントンネリングおよび量子井戸については下記で詳細に説明する。ＰＥＭは当技術分野において知られており、同様に下記で詳細に説明する。ＰＴＭもまた、プロトン移動に関与できるポリペプチドを使用して製造できる。これらは、複数の膜の組み合わせで使用できる。これらはすべて、本明細書では一般には「膜」と呼ぶ。
【００３２】
「隔壁（barrier）」は、支持体が必要な場所で膜を支持するために使用される構造的支持体である。隔壁は、さらにまた撮像装置等の実施形態において個別検出器である膜を分離する絶縁体であってもよい。
【００３３】
「１つ以上のポリペプチド」には、しばしば触媒として化学反応に関与できる、または分子、原子、プロトンもしくは電子の膜（生体適合性膜、ＰＴＭ等）の片側から他方の側への輸送に関与できる、または当該反応もしくは輸送を促進する、もしくは可能にする分子構造の形成に関与できる４つ以上のアミノ酸からなる少なくとも１つの分子が含まれる。好ましくは、ポリペプチドはプロトンの遊離および／または膜を横切るそれらの輸送に関与する。ポリペプチドは、一本鎖、二本鎖であってよく、単一のサブユニットまたは複数のサブユニットで存在してよい。ポリペプチドは、排他的にアミノ酸から、またはアミノ酸と他の分子との組み合わせから作製できる。これには、例えばＰＥＧ化ペプチド、ペプチド核酸、ペプチドミメティック、核タンパク質複合体を含むことができる。グリコシル化のような変形を含むアミノ酸のストランドもまた意図されている。本発明によるポリペプチドは、一般に生物学的分子または生物学的分子の誘導体もしくはコンジュゲートである。このためポリペプチドは、単離できる分子、ならびに組換え技術によって作製できる分子、またはその全体もしくは一部が化学合成されなければならない分子が含まれる。このためこの用語には、天然型のタンパク質および酵素、天然型のタンパク質および酵素の突然変異体、天然型のタンパク質および酵素の誘導体およびコンジュゲート、ならびに完全に合成のアミノ酸配列およびそれらの誘導体およびコンジュゲートが含まれる。１つの好ましい実施形態では、本発明によるポリペプチドは、分子、原子、プロトンおよび／または電子を膜の片側から他方の側へ輸送することに関与できる、それらの酸化または還元に関与できる、またはＤＨ-複合体Ｉ（「複合体１」とも呼ばれる）等の電荷駆動プロトンポンピングペプチドである。
【００３４】
ＰＣＣは、プロトンおよび電子の移動を介して光からのエネルギーを化学エネルギーに変換できるように、媒体内に光を受け入れてプロトン供与体および電子供与体と相互作用できる分子である。ＰＣＣには、光を吸収し、次に吸収した光のエネルギーを使用してＨ2Ｏ等の自発的ではない供与体から電子およびプロトンを除去し、さらに次に電子をＮＡＤＰ+またはＮＡＤ+等の電子伝達体へ移動させることのできる任意の分子が含まれる。この反応は、酸素、プロトンおよび電子の形成を生じさせる。
【化１】
2005522870.tif 000003
【００３５】
ＰＣＣは、好ましくはポルフィリン環を有するシトクロムを含んでおり、そしてＦｅまたはＭｇ等の金属もしくはイオン種を含有している。その例には、クロロフィル−ａおよびクロロフィル−ｂ等のクロロフィル、β−カロテン、または工程内でＨ2Ｏと反応して酸素を生成し、電子およびプロトンを開裂できるポルフィリン環を備える任意の分子が含まれる。または、以下：
【化２】
2005522870.tif 000004
（式中、酸素は生成されない）のような反応においてＨ2またはＨ2Ｓ等の、酸素を発生せずに反応できる任意のそのような分子が含まれる。
【００３６】
ＰＣＣは、さらにまたプロトンをポンピングできるポリペプチド複合体の一部であってよい。例えば、Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｃｉｄｏｐｈｉｌｉａのＬＨ１複合体を使用できる。そのような場合には、電子伝達体から電子およびプロトン開裂するための酵素が好ましい。
【００３７】
光吸着、代表的分子を用いたＨ2Ｏ開裂、ならびに電子およびプロトンの化学的性質および輸送に関する考察は、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｅｌｌ  Ｂｉｏｌｏｇｙ，４ｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，  Ｗ．Ｈ．Ｆｒｅｅｍａｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙにおける別の文脈のＨ．Ｌｏｄｉｓｈ，Ａ．Ｂｅｒｋ，Ｓ．Ｌ．Ｚｉｐｕｒｓｋｙ，Ｐ．Ｍａｔｓｕｄａｉｒａ，Ｄ．Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ  ａｎｄ  Ｊ．Ｄａｒｎｅｌｌ、第６４８〜６５５頁に提供されている。これらの頁は、引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【００３８】
一般にＰｏｗｅｒＺｙｍｅ社に譲渡されたＲｏｓａｌｙｎ  Ｒｉｔｔｓ  ａｎｄ  Ｈｏｉ−Ｃｈｅｏｎｇ  Ｓｔｅｖｅ  Ｓｕｎを発明者とする２００２年８月７日に出願された米国特許出願第１０／２１３，５３０号の本文および図面は、引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【００３９】
図１（他に特別に明示していない限り、すべての参照図は本明細書およびすぐ上に言及した文書に添付の図面である）は、本発明の代表的な光センサー１００である。光センサー１００には、隔壁１０２によって分離されたアノード区画１０７およびカソード区画１０８が含まれる。アノード区画およびカソード区画１０７、１０８には、電流測定装置１０９（ここでは抵抗器として示した）を通って電気的に接続されたアノード１０５、およびカソード１０６が含まれる。
【００４０】
隔壁１０２は、好ましくは厚さ１ミルの層等のＤｕＰｏｎｔ社から入手できるＫＡＰＴＯＮ等の誘電体から構成されて、多孔性であってよい、または例えば幅１００ミクロンの１つ以上のアパーチャを含有していてよい。アパーチャのサイズは、あるいはまた２５ミクロン等のようにもっと小さくてもよい。本明細書で使用する誘電体とは、通常は電子、プロトンまたはその他の荷電種であろうと荷電粒子がその材料を通過するのを防止する材料に関する。多数のアパーチャは、好ましくは１つのグリッドまたはアレイ内に配列することができる。そのような１アレイのアパーチャは、１，６００／ｃｍ2のように高密度を有することができる。孔もしくはアパーチャ１３０を含む隔壁１０２は、好ましくは生体適合性膜、プロトントンネリング膜（ＰＴＭ）、またはプロトン交換膜（ＰＥＭ）であってよく、おそらくはさらにまたＰＣＣを組み込んでいる膜１３１で満たされている、または被覆されている。光検出を生成するためにこのシステムで使用できるいずれか他のタイプの膜もまた意図されている。これらの膜１３１は、好ましくはプロトンおよび任意で他の陽性種の通過を許容するが、しかし最も好ましくは他の化学種に対して不透過性である。
【００４１】
本発明において有用な膜１３１を形成する１つの方法は、以下の通りである。
溶媒または混合溶媒系中で合成ポリマー材料の溶液を形成する。溶液は２種以上のブロックコポリマーの混合物であってよいが、１種以上のポリマーおよび／またはコポリマーを含有していてもよい。溶液は、好ましくは１から９０％（ｗ／ｖ）、より好ましくは２から７０％、またはさらにいっそう好ましくは３から２０％（ｗ／ｖ）の合成ポリマー材料を含有している。特に好ましいのは７％（ｗ／ｖ）である。
１種以上のポリペプチド（典型的には可溶化界面活性剤とともに）は、別個に、または既存のポリマー溶液に添加することによって、のいずれかで溶液中に入れられる。合成ポリマー材料を可溶化するために使用される溶媒が同一である場合、またはポリペプチドを可溶化できる溶媒と類似の特徴および可溶度を備える場合は、通常はポリマー溶液にポリペプチドを直接に添加するのがより便宜的である。さもなければ、合成ポリマー材料およびポリペプチドを含有する２種以上の溶液は、できる限り追加の共溶媒または可溶化剤と一緒に混合されなければならない。最も頻回には、ポリペプチドのために使用される溶媒は水性である。
【００４２】
使用されるポリペプチドの量は、使用されるポリペプチドのタイプ、膜の性質および機能、それが使用される環境等に伴って変動するであろう。ポリペプチドの量は、一般に、表面積１平方センチメートル当たりのポリペプチドの濃度が高く、単位面積当たりのプロトン移動速度が（電流に関して）高い燃料電池等の一定用途にとって重要な場合がある。一般に、一部のポリペプチドが存在して機能的である限り、そして使用されるポリペプチドの量が膜の形成を妨害しない、または膜を不安定性にしない限り、任意の量のポリペプチドの量が可能である。一般に、ポリペプチドの量は膜の最終重量に基づいて少なくとも約１重量％、好ましくは約５重量％、いっそう好ましくは１０重量％、さらにいっそうより好ましくは少なくとも約２０重量％、そして最も好ましくは３０重量％であろう。ポリペプチド対溶媒の量は、１ｍｇ／ｍＬと低くてよい。好ましくは、濃度は約５ｍｇ／ｍＬから約５０ｍｇ／ｍＬである。より好ましくは、濃度は約１０ｍｇ／ｍＬから約３０ｍｇ／ｍＬである。複合体１は、好ましいポリペプチドである。
【００４３】
共溶媒、界面活性剤等の適切な可溶化剤および／または安定化剤もまた、特にポリペプチド溶液と関連して必要なことがある。可溶化界面活性剤は、一般には０．１％から１．０％の濃度レベルで見いだされるが、より好ましくは約０．５％までの濃度が意図されている。そのような界面活性剤には、ドデシル硫酸ナトリウム、Ｎ−ドデシルサルコシン酸ナトリウム、Ｎ−ドデシルβ−Ｄ−グルコピラノシド、オクチル−β−Ｄ−グルコピラノシド、ドデシル−マルトシド、デシル、ウンデシル、テトラデシル−マルトシド（一般にイオン性界面活性剤の一般形として糖に結合した約８炭素以上のアルキル鎖）、オクチル−β−Ｄ−グルコシドおよびｐｏｌｙｏｘｙｔｈｅｙｌａｎｅ（９）ドデシル−エーテル、Ｃl2Ｅ9等のイオン性界面活性剤、ならびにＴｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００またはＮｏｎｉｄｅｔ  Ｐ−４０等の非イオン性界面活性剤が含まれる。さらにまた、一定のポリマー、典型的にはＢＡＳＦ社のＰｌｕｒｏｎｉｃシリーズ、またはＤｉｓｐｅｒｐｌａｓｔ（ＢＹＫ−Ｃｈｅｍｉｅ社製）等の界面活性特性を示すジブロックコポリマーも有用である。安定化剤は、さらにまた約１．０％濃度までの量でＰＥＧ、ＰＥＯ等を含むことができる。
【００４４】
これらの溶液の混合は比較的に単純な問題であり、手動で、または自動混合器具を用いて遂行できる。加熱または冷却もまた、使用される溶媒およびポリマーに依存して膜形成において有用な可能性がある。一般に、迅速に蒸発する溶媒は冷却するとより良好に膜を形成する可能性があるが、他方極度に緩徐に蒸発する溶媒はわずかな程度の加熱から最も利益を得る可能性があるであろう。使用されるポリマーにとってそれらが適切であることを前提に、最も好ましい特徴を備える溶媒を選択するために使用する溶媒の沸点を試験することができる。
【００４５】
しかし、当然ながらポリペプチドを自明でない物質である可能性がある溶媒−ポリマー混合物内に組み込む必要も考慮に入れなければならない。例えば、１０ｍｇ／ｍＬの複合体を有する５μＬの可溶化界面活性剤複合体１（０．１５％（ｗ／ｖ）のドデシルマルトシド）をアセトンおよびヘキサンの混合液（５０／５０）中に溶解させた９５μＬの３．２％（ｗ／ｖ）のポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレン・トリブロックコポリマー（ＢＡＳＦ社から入手できる商標ＳＴＹＲＯＬＵＸ  ３Ｇ５５（ロット番号７４５３０６４Ｐを付けて販売されている疎水性トリブロック））内へ混合すること、そして膜形成を許容する方法でこれを付着させることが可能である。この場合には、最終混合物は合成ポリマー材料の重量に対して約５％（ｖ／ｖ）の水、０．７５％（ｗ／ｗ）の複合体１を含んでいた。一般に、溶媒がその時間中に蒸発しないという条件で、溶液は少なくとも約３０分間は有用であるために室温で十分に安定性である。それらはさらにまた、一般に冷蔵条件下で一晩以上貯蔵できる。
【００４６】
１種以上のポリペプチドおよび合成ポリマー材料の両方を含むある量の最終溶液を膜に形成し、少なくとも部分的に乾燥させ、それにより少なくとも溶媒の一部分を除去する。本発明により製造された膜の一部を完全に乾燥させる、または膜の一部を実質的に乾燥させることが可能である。実質的に乾燥させるとは、約１５％までの一部の残留溶媒があることを意味しており、これは室温に数時間放置した場合でさえしばしば維持される。図１の隔壁１０２、および径が１００ミクロンのアパーチャ１３０を使用する１つの実施例では、膜を形成できるようにアパーチャ上にピペットにより４μＬの溶液を滴下法で添加することができる。各４μＬの溶液は、約２００個のアパーチャにおいて膜を生成し、結果として約２５ミクロンの厚さを有する膜１３１を生じさせる。
【００４７】
上記の膜は生体適合性膜であり、複合体１はプロトンおよび電子の両方を遊離させながらＮＡＤＨをＮＡＤ+へ変換させる酸化還元反応に関与できるポリペプチドである。しかし、この特定の膜はＰＴＭでもある。ＰＴＭは、一般には合成ポリマー材料である材料の少なくとも１つの層を含んでおり、これは好ましくは液体、固体および気体に対して、および最も重要には濃度の差もしくは濃度勾配により駆動されるプロトンの通過に対して不透過性である。少なくとも、気流によって測定した場合のＰＴＭを横切るプロトンの流れのほとんどは、プロトン透過性以外の何かの結果であろう。けれども、ＰＴＭは誘電性ではない（電流を運ぶことができない、および／またはプロトンの流れを許容できない）。何らかの特定の作動理論に結び付けることは望まないが、ＰＴＭは、濃度作用ではなく電荷差に基づいてプロトンが通過するのを許容すると考えられる。より詳細には、プロトンはＰＴＭを構築するために使用される特別に選択されたポリマー材料内に見いだされる一定の基のカチオン性Π結合と相互作用し、ＰＴＭの片側上での過剰な正電荷によってＰＴＭ内へ入射して横切るように駆動される。しかし一般的に言って、膜が気流によって測定したときにＰＴＭを横切るプロトンの流れの大半がプロトン透過性以外の何らか（必ずではないが、好ましくはプロトントンネリング）の結果であることを意味する「相当にプロトン不透過性」および非誘電性の両方である限り、それはＰＴＭであると見なすことができる。
【００４８】
量子力学はそのような膜のための理論的基礎を提供する。核および電子の両方を有する他のイオンとは相違して、プロトンは基本粒子である。プロトンは量子力学的挙動を示す。この量子力学的挙動は電子の量子力学的挙動より弱いが、他のイオンの量子力学的挙動よりは大きい。これは一部には、同様にそれらのサイズが電子のサイズおよび他のイオンのサイズの間にあるためである。そこでプロトンは量子井戸内に捕捉することができる、または十分なエネルギーを利用できる場合は量子井戸を通ってトンネリングすることができる。プロトンの運動エネルギーはトンネリングを発生させるために量子井戸より大きい必要はないが、プロトンの運動エネルギーおよび／またはプロトン井戸の浅さが増すに伴ってトンネリングの確率が上昇すると予想される。ＰＴＭは、上記の実施例の場合のようにポリペプチドと関連付けることができる、または生体適合性膜と併せて使用することができる。そこでこの場合には、膜１３１には生体適合性膜もしくはＰＴＭのどちらかまたは両方を指定するのが適切であろう。
【００４９】
使用される膜は、あるいはまたＰＥＭであってよい。これらの膜はプロトンに対して透過性であり、プロトンは主としてアノード区画およびカソード区画の化学的性質によって確立される濃度勾配によってアノードからカソードへ膜を通って駆動される。ＰＥＭは、燃料電池の分野の当業者にはよく知られている。
【００５０】
生体適合性膜、ＰＴＭまたはＰＥＭ（または実際には、いずれか他の適切な膜）のいずれかを膜として使用できるが、生体適合性膜またはＰＴＭが好ましい。同様に、膜が電子伝達体からプロトンおよび電子を開裂する（cleave）ことができるポリペプチドを含んでいない場合は、そのようなポリペプチドをアノード区画１０７内に用意しなければならない。
【００５１】
本発明の１つの実施形態では、ＰＣＣは膜と関連づけられている。また別の実施形態では、ＰＣＣはアノード区画１０７内で流動的である。さらにまた別の実施形態では、ＰＣＣは電子伝達体とともにアノード電極上に固定化されている。また別の実施形態では、ＰＣＣがアノード区画内（アノード上を含む）に置かれており、ＰＴＭ等はＰＣＣにより生成したプロトンを輸送する。他の実施形態では、これらのＰＣＣストラテジーの組み合わせが使用される。
【００５２】
アノードおよびカソードは、いずれかの導電材料から製造することができ、これらはさもなければ一般に光センサーの素子とは非反応性である。アノード１０５およびカソード１０６は、好ましくは金属または炭素から製造される。アノード１０５およびカソード１０６のサイズおよび形状は、様々な化学種の通過を許容するために光センサー１００の必要な寸法に適合させることができ、そして生体適合性膜上に入射する光子の遮断を最小限に抑えられるように置かれる。
【００５３】
センサー１００は、光の通過を防止できる壁１０３’に覆われている。アノード区画の少なくとも１つの壁１０３は、アノード区画１０７内への少なくとも一部の光の通過を許容する少なくとも一部分を含有していなければならない。センサーは本明細書を通して長方形の箱形を有すると図示されているが、これは本発明を実施するために必要とされるものではない。したがって、光センサーが上記の方法で機能することを許容する任意の形状が適合する。
【００５４】
一般的作動では、１つ以上の光子の流れである入射光源１０４は、壁１０３またはその一部分を通ってアノード区画１０７に入射する。光は、膜と関連付けられているＰＣＣ、またはアノード区画１０７内で流動的であるＰＣＣに衝突する。どちらの場合にもＰＣＣは励起される。ＰＣＣは次に、アノード区画１０７内に配置された電子伝達体へ少なくとも１つの電子および少なくとも１つのプロトンを放出する。電子伝達体は、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｅｌｌ  Ｂｉｏｌｏｇｙ，４ｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｗ．Ｈ．Ｆｒｅｅｍａｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙにおける第６４８〜６５５頁に記載のＨ．Ｌｏｄｉｓｈ，Ａ．Ｂｅｒｋ，Ｓ．Ｌ．Ｚｉｐｕｒｓｋｙ，Ｐ．Ｍａｔｓｕｄａｉｒａ，Ｄ．Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ  ａｎｄ  Ｊ．Ｄａｒｎｅｌｌの論文で言及されているプロトン受容体に類似である。次に電子伝達体は、最終的にはアノード１０５まで電子に沿って通過する。この移動は、直接的なもの、他の電子伝達体、移動メディエーターを介するもの、またはその組み合わせであってよい。
【００５５】
より詳細には、図２においてＰＣＣeとして示されているようにＰＣＣが光によってエネルギー付与されると、それはさらに酸化補因子としてそこに同定されている図２のＮＡＤ+である電子伝達体の酸化形と、そしてプロトンおよび電子の起源もしくは供与体と反応する。その結果、光のエネルギーが水からのプロトンおよび電子の通過によって化学エネルギーに変換されるが、アノード区画１０７の水性環境では電子伝達体へ運ばれ、この例ではＮＡＤＨまたは補因子の還元形が形成される。ＰＣＣはそれが吸収したエネルギー、ならびにプロトンおよび／または電子を消失している。ＰＣＣのこの形状は図２にＰＣＣgとして表示されている。この反応の結果として、水はエネルギーおよび酸素に変換されている。
【００５６】
次に、直接的または他の電子伝達体もしくは移動メディエーターを介してのいずれかで、電子およびプロトンは、アノード１０５およびカソード１０６と相互作用することを許容できる種に到達する。図２に例示したように、その種はＤＨ−Ｃ１として図に示したように、ポリペプチド複合体１であってよい。この特定ポリペプチドはＮＡＤＨ特異的であり、酸化還元反応に関与してＮＡＤＨをＮＡＤ+へ変換させて、プロトンおよび電子の両方を遊離させることができる。複合体１は膜と関連付けられており、膜内へのおよび／または膜を横切るプロトンの移動に関与できる。電子は、一般に移動メディエーターによって取り上げられ、移動メディエーターは、直接的に、または他の当該分子への一連の移動を介してのいずれかで、電子をアノード１０５へ移動させる。図２では酸化補因子とも呼ばれる酸化ＮＡＤ+は、次に再びＰＣＣeと相互作用するために利用でき、サイクルを持続することができる。このプロセスは、ＢＩＯＣＯＭＰＡＴＩＢＬＥ  ＭＥＭＢＲＡＮＥＳ  ＡＮＤ  ＦＵＥＬ  ＣＥＬＬＳ  ＰＲＯＤＵＣＥＤ  ＴＨＥＲＥＷＩＴＨと題する添付した文書に記載されたプロセスと酷似するが、燃料および可溶性酵素に代えて、水、光およびＰＣＣが使用される。これは、ポリペプチドが膜１３１と結び付いており、膜を横切るプロトンの移動に関与することを前提とする。膜がＰＴＭである場合、関連付けられたポリペプチドは同一機能を有するであろう。しかし、プロトンの少なくとも一部分はプロトントンネリングによって移動させられるであろう。
【００５７】
プロトン移動の特定理論によって結び付けなくても、プロトンは１種または数種の方法によって膜１３１を通って移動させることができる。例えば、膜がＰＴＭである場合、上記に記載したプロトントンネリングは少なくとも一部分のプロトンがそのように移動される原因となる。生体適合性膜を使用すると、プロトンは酵素ポリペプチドによって膜を通ってポンピングされると考えられる。従来型ＰＥＭを使用すると、プロトンは主として膜のプロトン濃度の高いアノード側から膜のプロトン濃度の比較的低いカソード側へ膜を通って拡散すると考えられる。単一膜においてこれらすべての移動方法または方法の組み合わせを使用することが可能である。
【００５８】
電子は、アノード１０５から測定回路１０９を通過してカソード１０６へ向かい、そこで電子はアノード区画１０７から通過してきたプロトンのようなプロトンを含む反応のために利用できる。
【００５９】
本明細書で定義したＰＣＣは、膜に関連付けられていてよい、および／または流動的であってよい。そしてさらに、ＰＣＣは光と反応してエネルギーをシステムへ移動させること、および／または膜を通ってプロトンを輸送することに関与できる化合物である。プロトンおよび電子は、上記で述べたようにＰＣＣおよび電子伝達体の作用によって移動される。電子伝達体には、限定されるものではないが、還元ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨと表示する。酸化形はＮＡＤまたはＮＡＤ+と表示する）、還元ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドホスフェート（ＮＡＤＰＨと表示する；酸化形はＮＡＤＰまたはＮＡＤＰ+と表示する）、還元ニコチンアミドモノヌクレオチド（ＮＭＮＨ；酸化形はＮＭＮ）、還元フラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤＨ2；酸化形はＦＡＤ）、還元フラビンモノヌクレオチド（ＦＭＮＨ2；酸化形はＦＭＮ）、還元補酵素Ａ等を含めることができる。電子伝達体には、補酵素Ａ、プロトポルフィリンＩＸ、ビタミンＢ１２等の組み込まれた電子供与補欠分子団を備えるタンパク質が含まれる。上記はすべてが、燃料への可溶性酵素の作用によって生成できる電子およびプロトンの両方を伝達すると考えられる。しかし、電子伝達体すべてがプロトンを運ぶ訳ではないであろう。同様に電子伝達体の定義の範囲内には、下記に規定するように電子移動メディエーターが含まれる。
【００６０】
電子移動メディエーター（electron transfer mediator）は、電子伝達体から他の分子へ遊離された電子、典型的には等価もしくはそれより少ない還元電位を備える電極または他の電子移動メディエーターの移動を容易にする組成物である。上記に確認したものに追加して、その例にはフェナジンメトスルフェート（ＰＭＳ）、ピロロキノリンキノン（ＰＱＱ、メトキサチンとも呼ばれる）、ヒドロキノン、メトキシフェノール、エトキシフェノール、もしくはその他の典型的なキノン分子、メチルビオロゲン、１，１’−ジベンジル−４，４’−ジピリジニウムジクロリド（ベンジルビオロゲン）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルフェニレンジアミン（ＴＭＰＤ）およびジシクロペンタジエニル鉄（Ｃ10Ｈ10Ｆｅ、フェロセン）が含まれる。
【００６１】
図２に例示したように、電子伝達体（例えば、ＰＣＣから少なくとも１つの電子および水性媒体から少なくとも１つのプロトンを受容したＮＡＤＨ）は次に膜に関連付けられている、または流動的であるポリペプチドと相互作用することができる。例えば、同様に図２にも示したように、電子伝達体は生体適合性膜に包埋された複合体１のデヒドロゲナーゼ官能基と相互作用することができる。複合体１は、ＮＡＤＨ分子からのプロトン、ならびに電子を放出する。電子は、アノードへ直接的に流れる可能性がある。しかし、多くの場合には、それらは移動メディエーターによって取り上げられ、次に移動メディエーターは電子をアノードへ輸送する。
【００６２】
ＮＡＤＨデヒドロゲナーゼ複合体１は、生体適合性膜を通ってプロトンを輸送することに関与できる点で興味深いポリペプチドである。しかし特別に興味深いのは、移動されるプロトンが必ずしも複合体１のデヒドロゲナーゼ部分の作用によって放出されたプロトンではないことである。このため本発明の特定態様による光センサーは、最大の成功を得るためにはアノード区画７内の追加のプロトン種を含有するであろう。さらに複合体１は、プロトンが存在する場合でさえ、複合体１のデヒドロゲナーゼ官能基がそのプロトンおよび電子を放出するようにＮＡＤＨに作用しない限り、そして作用するまではプロトンを輸送しないことが考えられる。
【００６３】
移動メディエーターがメディエーターの電子をアノードへ引き渡すときは、移動メディエーターはさらに他の電子伝達体を酸化することにより放出された追加の電子を得ることができる。ＮＡＤ+はさらにまた、ＰＣＣの影響下でいつでもプロトンおよび電子を受容することができる。たった今記載した反応は、一般にアノード電極１０５およびアノード区画１０７内で発生し、下記の通りに化学的に例示することができる。
【化３】
2005522870.tif 000005
【００６４】
カソード区画１０８内のカソード１０６での対応する反応は、有用な酸化還元電位を備える産生された電子を消費する任意の反応であってよい。酸素を使用する場合、例えば反応は、
【化４】
2005522870.tif 000006
であってよい。
【００６５】
反応式５を使用すると、カソード溶液（カソード区画内に使用された電解液）を緩衝して水素イオンの消費を説明することができる、またはより好ましくはアノード区画およびカソード区画１０７、１０８の間の膜１３１は中和水素イオン（水素イオンまたはプロトン）を送達するために十分に有効である。
【００６６】
１つの実施形態では、カソード１０６での対応する反応は、
【化５】
2005522870.tif 000007
である。
【００６７】
カソード反応は、有意であれば、例えばオーバーフロー液のための空間を提供することにより、または気相排出を提供することにより、水の正味産生を生じさせる。多数の電子受容体分子はしばしば作動温度では固体であり、担体液中では溶質であるが、その場合にはカソード区画１０８はそのような非気体材料を運ぶのに適合していなければならない。
【００６８】
おそらくは電子受容体分子として過酸化水素を用いた場合と同様に、電子受容体分子は膜１３１のポリペプチドおよびアノード区画１０７内のいずれか他の種を損傷させる可能性がある。その例では、過酸化物または電子受容体分子がアノード区画内に入射する、または損傷するのを防止するために、電子受容体分子のためのスカベンジャーを光センサー内で使用できる。そのようなスカベンジャーは、特にアノード電極での条件がＯ2への電子移動を触媒するために有効ではない場合には、例えば、酵素カタラーゼ
【化６】
2005522870.tif 000008
であってよい。あるいはまた、スカベンジャーは金または白金等のいずれかの貴金属であってよい。そのようなスカベンジャーは、酵素である場合は固体支持体材料へ共有結合することができる。あるいはまた、アノード区画とカソード区画との間に隔壁が提供され、過酸化水素に対して多くても限定された透過性を有している。
【００６９】
図３Ａは、好ましい実施形態による光センサーの一部分の略拡大図である。隔壁３０２はアノード区画３０７をカソード区画３０８から分離する。隔壁は、最適には孔もしくはアパーチャ３２０を有する誘電体から構成され、それらの孔もしくはアパーチャは膜３２１で満たされている。膜３２１には、関連付けられたＰＣＣ３２２が含まれる。
【００７０】
また別の実施形態では、ＰＣＣはアノード区画３０７内で流動的であってよい、または浮動している、および膜３２１と関連付けられている両方であってよい。カソード電極３０６およびアノード電極３０５もまた図示されている。ここでは、アノード電極３０５はカソード電極３０６より小さく図示されており、そしてセンサーセル３００に入射する光３０４の干渉を最小限に抑えるために戦略的に配置されている。
【００７１】
また別の好ましい実施形態では、アノード電極３０５は隔壁３０２と接触させて、または極めて近位に置くことができる。これはアノード材料を誘電体３２０へ付着させるためのメッキまたはスパッタリング工程を使用するステップを含む数種の方法によって、または写真エッチング工程を使用することによってさえ遂行できる。誘電体３２０上に電極を形成するために使用できるコーティング法には、誘電体３２０の第１回コーティングまたは積層化、その後のメッキ、スパッタリングを実施するステップ、あるいはチタンまたは金もしくは白金等の貴金属導体でコーティングするための他のコーティング法を使用することが含まれる。また別の方法は、誘電体３２０上にクロムまたはチタン等の付着層を直接にスパッタリングし、その後にメッキ、スパッタリングまたは貴金属導体を付着させるための他のコーティング法を実施する方法である。
【００７２】
アノード電極３０５は、酸化還元酵素の生物学的基質にとっての代替電子受容体として機能する有機金属化合物等の電子移動メディエーターでコーティングすることができる。移動メディエーターのコーティングは、ヒドロゲル取り込み、共有結合もしくは付着（attachment）、および酵素の化学基質に対して透過性であるポリマーの被包によって達成できる。同様に、本実施形態の膜３２１または膜３２１に隣接する構造はそのような電子移動メディエーターを組み込むことができる、または電子移動メディエーターはより一般的にはアノードチャンバー内で利用できる。そのような有機金属化合物には、制限なく、ジシクロベンタジエニル鉄（Ｃ10Ｈ10Ｆｅ、ウィスコンシン州ミルウォーキー所在のＡｌｄｒｉｃｈ社製の置換可能な類似体と一緒に入手できるフェロセン）、炭素上の白金、および炭素上のパラジウムを含むことができる。また別の例には、ルブレドキシンおよびＳｉｇｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できる他のフェレドキシン類から形成されたフェレドキシン等の適切な酸化／還元電位のフェレドキシン分子が含まれる。その他の電子移動メディエーターには、キノンおよび関連化合物等の有機化合物が含まれる。さらにまた別の電子移動メディエーターはメチルビオロゲン、エチルビオロゲンまたはベンジルビオロゲン（ＣＡＳ  １１０２−１９−８；１，１’−ビス（フェニルメチル）−４，４’−ビピリジニウム、Ｎ，Ｎ’−γ，γ’−ジピリジリウム）、および電子移動メディエーターの定義において下記に列挙したいずれかである。
【００７３】
作動時には、入射光３０４がＰＣＣ３２２に衝突し、ＰＣＣ３２２は励起され、上記に記載された化学事象の連鎖を開始し、最終的にはアノード３０５、関連付けられた外部測定装置（図示されていない）を通過してカソード電極３０６上へ向かう電子の通過を生じさせる。
【００７４】
図３Ｂは、膜３２１で満たされているアパーチャ３２０を備える代表的な隔壁３０２を示している。組み込まれた好ましいポリペプチドは図示されていない。そのような実施形態のＰＣＣが膜３２１を備えて組み込まれている場合、光子密度が低いと、膜へ光を集束させるための光学素子が追加されないときにセンサーの量子効率は膜３２１により被覆された隔壁Ｂ１面積のパーセンテージと比例するであろう。
【００７５】
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃおよび図４Ｄは、本発明の実施形態による様々な代表的な隔壁および膜を示している。１つ以上のアノード電極４０５の配置は、これらの実施例間で相違する。
【００７６】
隔壁４０２は、アノード区画４０７をカソード区画４０８から分離する。隔壁は、最適には孔もしくはアパーチャ４２０を有する誘電体から構成され、それらの孔もしくはアパーチャは膜４２１で満たされている。膜４２１には、関連付けられたＰＣＣ４２２が含まれる。また別の実施形態では、ＰＣＣはアノード区画４０７内で流動的であってよい、または浮動している、および膜４２１と関連付けられているの両方であってよい。カソード電極４０６およびアノード電極４０５もまた図示されている。アノード電極４０５およびカソード電極４０６は、図４Ａおよび図４Ｃに示したように、メッキすることができる、またはカソード電極４０６は隔壁４０２の誘電体４２０へ隣接させることができる、またはそれらは図４Ｄのアノード電極４０５’およびカソード電極４０６’として図示したように隔壁４０２からある程度の間隔をあけて配置することができる。アノード電極４０５’が隔壁４０２からある程度離れている場合は、アノード電極４０５’は好ましくはセンサーセル内に入射する光ｈｖが孔もしくはアパーチャ４２０に到達するのを遮断しないように配置される。
【００７７】
図４Ｂは、光が代表的なセンサー４００”へ入射するのを許容する領域を備える壁４０３’および壁部分４０３を示している。この図はさらにまたアノード接点４６７およびカソード接点４６８を示している。これらの接点は例示する目的でのみ図示されており、他の電気素子と置換することができる。
【００７８】
図４Ｃおよび４Ｄは、アノード電極４０５、４０５’およびカソード電極４０６、４０６’のための代表的な代替配置戦略を示している。図４Ｃでは、アノード電極４０５およびカソード電極４０６は各々、隔壁を構成する誘電体４２０のアノード側およびカソード側へメッキされている、またはさもなければ密接に関連付けられている。この配置戦略は、有益にもアノード電極とカソード電極との導電路を減少させる。
【００７９】
図４Ｄでは、アノード電極４０５’およびカソード電極４０６’は隔壁を構成する誘電体４２０から離れている。この配置戦略は、膜内外電位差の上昇および漏電電流の低下を可能にする。本発明の好ましい実施形態ではアノード配置およびカソード配置の任意の組み合わせを使用できる。
【００８０】
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、本発明の実施形態による任意のアノードデザインおよび関連構造を示している。例示の目的で、これらの図は限定された数および密度の膜５２１および関連構造を図示している。好ましい実施形態では、膜５２１および関連構造の密度および数はもっと大きいと理解されている。
【００８１】
図５Ａは、膜５２１で満たされているアパーチャを備える代表的な隔壁５００を図示している。組み込まれた好ましいポリペプチドは図示されていない。この実施形態では、アノードは、隔壁５００へのアノード材料５２０の薄層コーティングまたはメッキを適用することで残るであろう隔壁５００の誘電体と密接に接触して配置されている。膜５２１は、相違する方法でアノード材料５２０によってコーティングまたはメッキされる。この場合、アノード材料５２０自体が単一シート内の「穴」を占めている膜５２１とともに単一シートを形成するので、総合的効果はアノード材料５２０の単一シートが１スライスのスイスチーズと似ていることになる。
【００８２】
アノード材料５２０は電子を伝導するので、そのようなアノード材料５２０の単一シート上の全地点は等価電位である。作動中には、隔壁５００を組み込んでいる光センサーは、膜５２１またはアノード区画（図示していない）の他の領域内のいずれかで電子を生成する。これらの電子は次にアノード材料５２０へ移動し、そこでそれらの電子はアノード材料５２０上の代表的なインターフェース位置５０５等のインターフェース位置へ伝導される。インターフェース位置５０５は、アノード材料と電流測定装置またはその他の電気装置と、および最終的にはカソード電極（図示されていない）との電気接続のための導線またはコネクタを作製できる位置である。インターフェース位置５０５は、アノード材料５２０と相違する材料組成である必要はない。
【００８３】
上記で言及したように、アノード材料５２０は好ましくは隔壁５００の誘電体上にメッキまたはスパッタリングされた導電材料であってよい。あるいはまた、当業者にはよく知られているような精選のメッキおよびエッチング技術を使用して隔壁５００の誘電体上にパターンを形成することができる。そのようなエッチングは、図５Ｂおよび５Ｃに詳細に示したように、プリント基板または集積回路のエッチングと似ており、アノードを１つ以上のインターフェース位置を備えるパターンによって接続された多数のアノードから構成することを許容する。
【００８４】
図５Ｂは、選択的にメッキされた、スパッタリングされた、またはさもなければ隔壁５００’の誘電体５２０’の上にエッチングされた複数のアノードパターン５２２を含む隔壁５００’の１つの実施形態を示している。この実施形態では、水平列のアノードパターン５２２は各々が１列の膜５２１と結合している。そのような実施形態では、個別または複数群の膜５２１で生成した電子を絶縁することが重要である。そのような実施形態のＰＣＣは膜５２１とともに組み込まれていて流動的ではないことが好ましい。これは、その生成の近位に配置されたアノードパターン５２２により生成した電子の獲得を定位することが望ましいためである。電子が三次元容積のアノード区画（図示していない）内で流動的であるＰＣＣによって生成される場合は、電子が最も近いアノードパターン以外のアノードパターン５２２によって獲得される確率の方がはるかに高い。あるいはまた、電子がアパーチャ／膜５２１で生成する場合は、その生成地点に最も近いアノードパターン以外のアノードパターンにより獲得されるために、電子は周囲の平面的なアノードパターン５２２を横切なければならないが、電子はアノード−カソード電位の作用によって電気的にアノードパターンに引きつけられる。
【００８５】
図５Ｂの隔壁５００’およびアノードパターン５２２は、縞状パターンにある光子の検出が望ましい場合に常に使用できるように好ましくは最適化される。この縞状パターンは、水平方向または垂直方向に方向付けられても、または任意の中間方向に向けられてもよい。
【００８６】
水平に方向付けられた縞状アノードパターンを使用する適用の例は、図８Ｃおよび８Ｄに提供されており、下記で詳細に説明する。これらの検出器では、光は最初にプリズム（図８Ｃ）または回折格子（８Ｄ）のどちらかを使用して成分スペクトルのサブバンドまたはカラーに分割される。図５Ｂにおける隔壁等の隔壁は、次に電子を生成してそれらを縞状のアノードパターン内で収集するために使用される。図５Ｂに示したように、アノードパターン５２２は各々別個のインターフェース領域５０５’を生じさせる。別個の電気導線は次に各々を別個のインターフェース領域５０５”へ接続でき、そこから各アノードパターン５２２からの個々の電流を測定できる。図８Ｃまたは図８Ｄの検出器等の検出器では、次に各スペクトルのサブバンドの光の強度を測定することができる。
【００８７】
図５Ｃは、各個別のアパーチャ／膜５２１で光を検出する光検出器または撮像装置の好ましい実施形態と類似のコンセプトを適用している。隔壁５００”には、各アパーチャ／膜５２１のためのアノードパターン５２３が含まれるが、これは各アパーチャ／膜５２１を取り囲んでいてアノード材料から構成されるアノードスカート５２２’を多数のインターフェース領域５０５”へ接続している。図５Ｂの縞状のアノードパターンと同様に、そして同一の理由から、そのような実施形態のＰＣＣは膜５２１とともに組み込まれており、流動的ではないことが好ましい。
【００８８】
図７の光撮像装置は、好ましくは図５Ｃに示したように隔壁５００”を含んでいる。光は膜５２１に衝突し、そこで電子が生成される。次に電子は、電子が生成されたアパーチャ／膜５２１を取り囲んでいるアノードスカート５２２’を通ってアノードパターン５２３へ移動する可能性が高い。電子はさらにアノードパターン５２３に沿って対応するインターフェース領域５０５”へ伝導されるが、そこで他の電気回路によって計数し、カソードへ伝導することができる。そのような方法で各アパーチャ／膜５２１からの電子を測定することによって、入射光子から二次元画像を構築することができる。
【００８９】
図９の着色光撮像装置は、同様に好ましくは図５Ｃの隔壁と同様の隔壁を使用する。カラーを識別するために、各アパーチャ／膜５２１には光の一定のカラーが膜に到達するのを選択できるように好ましくはフィルターが含まれる、または各膜は特定のカラーに反応してのみ電子を生成するＰＣＣ、またはその両方の組み合わせを使用する。１アレイのそのような膜５２１を備える隔壁５００”では、既知のパターンで様々なカラー感受性膜５２１間で交番させることによりカラー画像の取り込みが可能になる。そこで、レッド、グリーン、ブルー、レッド、グリーン、ブルー等を交番させることにより、外部電気回路は各アパーチャ／膜５２１で検出された電子を分析し、カラー画像を再構築することができるが、これは次にディスプレイ装置上に描出することができる。
【００９０】
縞状および個別アノードパターンを使用するイメージング装置に関する１つの問題は、全部の膜が必ずしも等価ではないことである。例えば、１枚の膜は大量のＰＣＣを組み込んでいる可能性があるが、他方、他の膜はほんの少量しか有していない。そこで、隔膜に衝突する同等数の光子は前者の膜においては多数の電子および後者の膜では小数の電子の生成および検出を引き起こす可能性がある。そのような非均質性は好ましくはないが予想されるが、外部コンピュータ装置および正規化アルゴリズムと結び付けて知られている試験パターン画像を優先的に使用することによって大体は補正することができる。そのようなアルゴリズムを使用すると、コンピュータ装置は一部の膜で検出される電子数を増加させ、他の膜で検出される電子数を減少させることができる、または増加および減少を様々に組み合わせ、それにより各膜から観察された結果を「正規化」することができる。正規化技術は、当技術分野の当業者にはよく知られている。
【００９１】
図６は、本発明の１つの実施形態の代表的な光センサーの機能的略図を示している。この実施例では、点光源６０４は、スクリーン６１１および穴６１２を組み合わせた光源６１０によって提供される。点光源は必須ではないが、本明細書では例示する目的で使用する。光センサー６００は、少なくとも１つの壁６０３を有するケース６０３’を含んでいる。この壁６０３は開口部を備え、開口部の中には開口壁６０３が完了して閉鎖されるレンズ装置６３３が取り付けられている。レンズ装置６３３は、凸レンズもしくは凹レンズ等のいずれかの単一レンズ、または複数のレンズの任意の組み合わせを含むことができるが、それらに限定されない。レンズ装置は光の通過を許容する任意の透明物質を含んでおり、そしてさらに光センサー装置６００が使用される用途の必要に依存して、光フィルター、回折格子、またはプリズムを含むことができる。ケース６０３’、開口壁を備える壁６０３、およびレンズ装置は一緒に１つの空間を取り囲んでいる。この空間は隔壁６０２によって分割され、アノード区画６０７およびカソード区画６０８を形成している。
【００９２】
隔壁６０２は、多孔性の誘電性上部構造６２０を含んでおり、その孔は膜６２１で満たされている。隔壁６０２はさらにまた、アノード区画に面する表面にメッキまたはエッチングされてカソード区画から電気的に絶縁されたアノード６０５を含んでいる。アノード６０５は、膜６２１で満たされているアパーチャ間において隔壁６０２の表面の一部分だけを占めるように配置されている。
【００９３】
カソード区画６０８はカソード６０６を含んでいる。電気導線６３０はアノード電極６０５を電流測定装置６３１へ接続しており、また別の電気導線６３２は電流測定装置６３１をカソード６０６へ接続している。アノード区画６０７およびカソード区画６０８は、上記に記載したように、それらの各々の化学的性質で満たされている。
【００９４】
作動時には、光源６１０からの光６０４はレンズ装置６３３およびアノード区画６０７を通過し、隔壁６０２および孔内の膜６２１へ向かう。光子を含む光６０４はＰＣＣに衝突し、次にＰＣＣはアノード６０５へ移動する電子および膜６２１を通過するプロトンを生じさせる化学的ステップを開始する。したがって電流は、アノード６０５から電気導線６３０、電流測定装置６３１、他の電気導線６３２を通過してカソード６０６内へ向かい、そこでカソード区画の反応のために利用できる。
【００９５】
測定装置６３１での電流は、この経路を通過する電子の総数であり、このためにＰＣＣと相互作用した光子数と比例的に関係している。電流測定装置は当業者にはよく知られており、回路を含んでおり、その他の詳細は本明細書の実施例として使用される様々な図には図示されていない。
【００９６】
図７は、本発明の１つの実施形態の代表的なイメージング装置７００の機能的略図を示している。この実施例では、画像７１３から光７０４が光イメージング装置７００へ通過するために、画像７１３が配置されるスクリーンまたはシート７１４が光源（図示していない）によって十分に照明される。光イメージング装置７００は、開口部を備える少なくとも１つの壁７０３を有するケース７０３’を含んでおり、開口部の中には、開口壁７０３を完了して閉鎖するレンズ装置７３３が取り付けられている。レンズ装置７３３は、凸レンズもしくは凹レンズ等のいずれかの単一レンズ、または複数のレンズの任意の組み合わせを含むことができるが、それらに限定されない。レンズ装置は光の通過を許容する任意の透明物質を含んでおり、そしてさらにイメージング装置７００が使用される用途の必要に依存して、光フィルターを含むことができる。図は、光７０４がアノード区画７０７において交差することを引き起こすように集束させることによって画像７１３を反転させるレンズ装置７３３を示している。レンズ装置７３３が画像７１３を反転させることは必須ではなく、そして代替実施形態はそのように実施できても、実施できなくてもよい。ケース７０３’、開口壁を備える壁７０３、およびレンズ装置は一緒に１つの空間を取り囲んでいる。この空間は隔壁７０２’によって分割され、アノード区画７０７およびカソード区画７０８を形成している。
【００９７】
隔壁７０２’は、多孔性の誘電性上部構造を含んでおり、その孔は好ましくはＰＣＣを含む膜７２１で満たされている。隔壁７０２’は、さらにまたアノード区画に面する表面にメッキまたはエッチングされてカソード区画から電気的に絶縁されたアノード７０５を含んでいる。アノード７０５は、図６の光センサー６００のアノード６０５とは相違して配列されている。
【００９８】
光イメージング装置７００のアノード７０５は、好ましくは隔壁７０２’に近接している。さらに、アノード７０５は好ましくは１アレイのアノードパターン（図示していない）として配置されており、各々が、好ましくは膜の孔１つ当たり１つのアノードパターンが特定の膜７２１を絶縁している。アノード７０５を含むアノードパターンは、有益にも一緒に描かれ、アノードパターン集積装置７３５に集積されている。
【００９９】
アノードパターン集積装置７３５は、インプットとして様々なアノードパターンを受信する電子装置である。各アノードパターンから到達する電子はアノードパターン集積装置７３５によって計数され、この装置は次に信号線７３０を通ってディスプレイ制御装置７３６へ情報を転送する。ディスプレイ制御装置７３６は好ましくはパターン集積装置７３５から受信した情報に基づいて画像を作製するコンピュータであり、別の信号線７３７を通ってディスプレイ制御装置７３８へ伝達される画像を作製する。パターン集積装置７３５、ディスプレイ制御装置７３６、ディスプレイ装置７３８、および通信信号線７３０、７３７等の機器アッセンブリーは、当業者にはよく知られている。
【０１００】
カソード区画７０８はカソード７０６を含んでいる。電気導線７３２はパターン集積装置７３５をカソード７０６へ接続する。アノード区画７０７およびカソード区画７０８は、上記に記載したようにそれらの各々の化学的性質で満たされている。
【０１０１】
作動時には、画像７１３からの光７０４はレンズ装置７３３およびアノード区画７０７を通過し、隔壁７０２’および孔内の膜７２１へ向かう。１つの好ましい実施形態では、光子を含む光７０４の一部分は膜７２１に組み込まれたＰＣＣに衝突し、次にＰＣＣはアノード７０５へ移動する電子および膜７２１を通過するプロトンを生じさせる化学的ステップを開始する。最も好ましくは、電子は最も近位のアノードパターンへ移動する。そこで電流はアノードパターンからアノードパターン集積装置７３５へ通過する。アノードパターン集積装置７３５の回路は各アノードパターンから到達した電子を検出し、次に信号線７３０を通ってディスプレイ制御装置７３６へ情報を転送する。パターン集積装置７３５はさらに電子がカソード７０６上で電気導線７３２を流れ続けるのを許容し、そこでカソード区画７０８の反応のために利用できる。
【０１０２】
本発明の好ましい実施形態によりプログラミングしたときに、ディスプレイ制御装置７３６は、ディスプレイ装置７３８上に初期画像７１３の複製を出現させるように作動する。画像の品質は、膜７２１の量子効率、レンズイメージング装置７３３の質、膜７２１の数および密度、ならびにアノードパターンが、電子が他のアノードパターンと「クロスオーバー」して電気ノイズを引き起こして最終的に画像ひずみを生じさせるのを防止するために膜７２１を電気的に絶縁できる程度、を含むいくつかの要素によって影響を受ける。
【０１０３】
上記に記載した光センサーおよび撮像装置は、光子から電子を生成するために有益にも半導体トランスデューサーを使用した場合より、または他の従来型デザインより有意に高いＱＥで作動すると予想される。そこで、いずれか１つの作動理論と結び付けなくても、アノードへ送達される電子数対膜へ入射する光子数の比率は有意には１：１に近いと予想される。
【０１０４】
図８Ａは、本発明の１つの実施形態による着色光センサー８００を示した図である。
【０１０５】
着色光センサーは、いくつかの顕著な例外を除いて、図６の光センサー６００に類似している。光センサー６００を用いると、点光源８１３は穴８１２を備えるスクリーン８１１と組み合わせた光源８１０によって提供される。着色光センサー８００は、さらにその中にそれにより開口壁８０３が完了して閉鎖されるレンズ装置８３３が取り付けられている開口部を備える少なくとも１つの壁８０３を有するケース８０３’を含んでいる。同様に、レンズ装置８３３は凸レンズもしくは凹レンズ等のいずれかの単一レンズ、または複数のレンズの任意の組み合わせを含むことができるが、それらに限定されない。レンズ装置は光の通過を許容する任意の透明物質を含んでおり、そしてさらに着色光センサー８００が使用される用途の必要に依存して光フィルターを含むことができる。ケース８０３’、開口壁を備える壁８０３、およびレンズ装置は一緒に１つの空間を取り囲んでいる。この空間は隔壁８０２によって分割され、アノード区画８０７およびカソード区画８０８を形成している。
【０１０６】
隔壁８０２は、多孔性の誘電性上部構造を含んでおり、図６の光検出器６００と同様に、その孔は膜８２１で満たされている。隔壁８０２は、さらにまたアノード区画に面する表面にメッキまたはエッチングされて、カソード区画から電気的に絶縁されたアノード８０５を含んでいる。アノード８０５は同様に膜８２１で満たされている孔間において隔壁８０２の表面の一部分だけを占めるように配置されている。
【０１０７】
カソード区画８０８はカソード８０６を含んでいる。電気導線８３０はアノード８０５を電流測定装置８３１と接続しており、また別の電気導線８３２は電流測定装置８３１をカソード８０６へ接続している。アノード区画８０７およびカソード区画８０８は、上記のようにそれらの各々の化学的性質で満たされている。
【０１０８】
フィルター８２０はレンズ装置８３３と隔壁８０２との間に配置されている。このフィルターは、好ましくはそれに対してフィルターが設計されている帯域幅にある光を除く光の通過を選択的に遮断する。そこで、フィルター８２０へ衝突する前に着色光センサーへ入射する光８１３は、典型的には多数の波長から構成される可能性があるが、他方フィルター後のフィルター処理された光８１３’は１つ以上の選択された波長だけを含有するであろう。
【０１０９】
作動時には、光源８１０からの光８１３はレンズ装置８３３およびフィルター８２０を通過する。フィルター８２０の後は、フィルター処理された光８１３’はアノード区画８０７の残りの部分を通過し、隔壁８０２および孔内の膜８２１へ向かう。１つの好ましい実施形態では、光子を含むフィルター処理された光８０４の一部分は膜８２１に組み込まれたＰＣＣに衝突し、次にＰＣＣはアノード８０５へ移動する電子および膜８２１を通過するプロトンを生じさせる化学的ステップを開始する。ＰＣＣは、光センサー６００におけるように、交互に、または同時に流動的であってよい。したがって電流はアノード８０５から電気導線８３０、電流測定装置８３１、他の電気導線８３２を通過してカソード８０６内へ向かい、そこでカソード区画の反応のために利用できる。
【０１１０】
測定装置８３１での電流は、この経路を通過する電子の総数であり、このためにＰＣＣと相互作用した光子数と比例的に関係している。これは、着色光センサー８００に入射する着色光の量の有効な尺度である。
【０１１１】
同様の着色光センサー８００’は、図８Ｂに図示されている。このセンサー８００’は、以前に記載した着色光センサー８００のフィルターの代わりに隔壁８０２’の膜８２１’のすぐ正面に配置された多数の小さなフィルターを使用する。
【０１１２】
着色光センサー８００”のまた別の実施形態は図８Ｃに図示されている。このセンサー８００”は、いくつかの点で図８Ａの着色光センサー８００とは相違する。開口部を備える壁８０３”は、レンズ装置（図８Ａの８３３）の代わりに、または代替実施形態ではレンズ装置に加えて、光回折プリズム８５０の取り付けを可能にするように変更されている。このプリズム８５０は、入射光８１３の波長をその成分カラーにまで広げることができるように方向付けて配置される。物理的に分離された着色光８１４は、次にアノード区画８０７を通過して隔壁８０２”に向かう。
【０１１３】
１つの実施形態では、アノード８０５”は図８Ａの着色光センサー８００のアノード８０５とは相違して配列されている。
【０１１４】
着色光センサー８００”のアノード８０５”は、好ましくは隔壁８０２”に近接している。さらに、アノード８０５”は好ましくは１アレイのアノードパターン（図示していない）として配置されており、各パターンが膜８２１”で回折光の特定波長帯域と一致するように、各アノードパターンは特定膜７２１を絶縁している、あるいはまた縞状である。アノード８０５”を含むアノードパターンは、有益にも一緒に描かれ、アノードパターン集積装置８４０に集積されている。
【０１１５】
アノードパターン集積装置８４０は、図７の撮像装置７００のアノードパターン集積装置７３５と類似の方法で機能する。この装置は、さらにまたインプットとして様々なアノードパターンを受信する電子装置である。各アノードパターンから到達する電子はアノードパターン集積装置８４０によって計数され、この装置は計数を処理して各縞状アノードパターンから何個の電子が到達したのかを決定する。この情報は、次に信号線８４１を通って記録／報告装置８４２へ転送される。記録／報告装置８４２は、好ましくはそのように受信された情報へのアクセスおよび操作を許容するコンピュータである。パターン集積装置８４０、ディスプレイ記録／報告装置８４２および通信信号線８４１等の機器アッセンブリーは、当業者にはよく知られている。
【０１１６】
カソード区画８０８は、同様にカソード８０６を含んでいる。電気導線８４３はパターン集積装置８４０をカソード８０６へ接続する。アノード区画８０７およびカソード区画８０８は、上記に記載したようにそれらの各々の化学的性質で満たされている。
【０１１７】
作動時には、光源８１０からの光８１３はプリズム８５０およびアノード区画８１４を通過し、隔壁８０２”および孔内の膜８２１”へ向かう。１つの好ましい実施形態では、光子を含むフィルター処理された光８１４の一部分は膜８２１”に組み込まれたＰＣＣに衝突し、次にＰＣＣはアノードパターン８０５へ移動する電子および膜８２１を通過するプロトンを生じさせる化学的ステップを開始する。最も好ましくは、電子は最も近位のアノードパターンへ移動するであろう。そこで電流はアノードパターンからアノードパターン集積装置８４０へ通過する。アノードパターン集積装置８４０の回路は各アノードパターンから到達する電子を検出し、次に信号線８４１を通って記録／報告装置８４２へ情報を転送する。パターン集積装置８４０はさらに電子がアノードパターンからカソード８０６上で電気導線８４３を通って流れ続けるのを許容し、そこでカソード区画８０８での反応のために利用できる。
【０１１８】
本発明のまた別の実施形態では、図８Ｄに示したように、図８Ｃのプリズム８５０の代わりに回折格子８５１が使用される。
【０１１９】
図９は、本発明の好ましい実施形態によるカラー撮像装置装置９００の機能的略図を示している。カラー撮像装置装置９００は、いくつかの顕著な相違を除いて、図７に示したイメージング装置７００に類似している。
【０１２０】
カラー画像９３１が配置されるスクリーンまたはシート９３０は、画像９３１から光９０４がカラー撮像装置９００へ通過するように光源（図示していない）によって十分に照明される。カラー撮像装置９００は、開口部を備える少なくとも１つの壁９０３を有するケース９０３’を含んでおり、さらに開口部の中に、開口壁９０３を完了して閉鎖するレンズ装置９３３が取り付けられている。レンズ装置９３３は、同様に凸レンズもしくは凹レンズ等のいずれかの単一レンズ、または複数のレンズの任意の組み合わせを含むことができるが、それらに限定されない。レンズ装置は光の通過を許容する任意の透明物質を含んでおり、そしてさらにカラー撮像装置７００が使用される用途の必要に依存して、光フィルターを含むことができる。図は、光９０４がアノード区画９０７において交差するように集束させることによって画像９３１を反転させるレンズ装置９３３を示している。レンズ装置９３３が画像９１３を反転させることは必須ではなく、そして代替実施形態はそのように実施できても、実施できなくてもよい。ケース９０３’、開口壁を備える壁９０３、およびレンズ装置は一緒に１つの空間を取り囲んでいる。この空間は隔壁９０２’によって分割され、アノード区画９０７およびカソード区画９０８を形成している。
【０１２１】
隔壁９０２’は、多孔性の誘電性上部構造を含んでおり、多孔性の誘電性上部構造の孔は好ましくはＰＣＣを含む膜９２１で満たされているが、ＰＣＣはその代わりに、またはそれに追加してアノード区画９０７内で流動的であってよい。隔壁９０２’はさらにまた、アノード区画に面する表面にメッキまたはエッチングされてカソード区画から電気的に絶縁されたアノード９０５を含んでいる。アノード９０５は、図６の光センサー装置６００のアノード６０５とは相違して配列されている。
【０１２２】
カラーイメージング装置９００のアノード９０５は、好ましくは隔壁９０２’に近接している。さらに、アノード９０５は好ましくは１アレイのアノードパターン（図示していない）として配置されており、各々が、好ましくは１枚の膜９２１当たり１つのアノードパターンが特定の膜９２１を絶縁している。
【０１２３】
膜９２１は、好ましくは特定波長範囲の光またはカラーだけが通過するのを選択的に許容するために各々がフィルター（図示していない）と関連付けられている。そこで、多数の波長の光子を含む光は最初に各フィルターに到達するが、そこでは一定の波長だけが通過することができる。光は次に膜９２１に衝突する。特別に好ましい実施形態は、カラー画像を最適化するために密なアレイでのレッド、ブルーおよびグリーンのフィルターの繰り返し配列を使用した。
【０１２４】
アノード９０５を含むアノードパターンは、有益にも一緒に描かれ、アノードパターン集積装置９４０に集積されている。
【０１２５】
アノードパターン集積装置９４０は、インプットとして様々なアノードパターンを受信する電子装置である。各アノードパターンから到達する電子はアノードパターン集積装置９４０によって計数され、この装置は次に信号線９４２を通ってディスプレイ制御装置９４１へ情報を転送する。ディスプレイ制御装置９４２は好ましくはパターン集積装置９４０から受信した情報に基づいて画像を作製するコンピュータであり、別の信号線９４４を通ってディスプレイ制御装置９４３へ伝達される画像を作製する。パターン集積装置９４０、ディスプレイ制御装置９４２、ディスプレイ装置９４４、および通信信号線９４１、９４３等の機器アッセンブリーは、当業者にはよく知られている。
【０１２６】
ディスプレイ制御装置のための１つの有益な使用は、パターン集積装置９４０からの信号を正規化することである。例えば、膜が等価量のＰＣＣを含んでいない場合、またはＰＣＣが様々な速度で様々な波長の光と相互作用する場合は、様々なアノードパターンラインから結果として生じる測定値において明白になるであろう。適切な試験パターン画像と結び付けて使用されるディスプレイ制御装置９４０は、当技術分野において一般に知られている正規化技術を使用してこれらの異常についてコンピュータにより補正することができる。
【０１２７】
カソード区画９０８はカソード９０６を含んでいる。電気導線９３２はパターン集積装置９４０をカソード９０６へ接続する。アノード区画９０７およびカソード区画９０８は、上記に記載したようにそれらの各々の化学的性質で満たされている。
【０１２８】
作動時には、画像９３１からの光９０４はレンズ装置９３３およびアノード区画９０７を通過し、隔壁９０２および孔内の膜９２１へ向かう。１つの好ましい実施形態では、光子を含む光９０４の一部分は膜９２１に組み込まれたＰＣＣに衝突し、次にＰＣＣはアノードパターンへ移動する電子および膜９２１を通過するプロトンを生じさせる化学的ステップを開始する。最も好ましくは、電子は最も近位のアノードパターンへ移動するであろう。そこで電流はアノードパターンからアノードパターン集積装置９４０へ通過する。アノードパターン集積装置９４０の回路は各アノードパターンから到達する電子を検出し、次に信号線９４２を通ってディスプレイ制御装置９４１へ情報を転送する。パターン集積装置９４０はさらに電子がカソード９０６上で電気導線９３２を流れ続けるのを許容し、そこでカソード区画９０８の反応のために利用できる。
【０１２９】
本発明の好ましい実施形態によってプログラミングしたときに、ディスプレイ制御装置９４２はディスプレイ装置９４４上に初期画像９３１の複製が出現するように作動する。光イメージング装置７００については、画像の品質は、膜９２１の量子効率、レンズイメージング装置９３３の質、膜９２１の数および密度、ならびにアノードパターンが膜９２１を電気的に絶縁できる程度を含むいくつかの要素によって影響を受ける。
【０１３０】
上記に記載した光センサーおよび撮像装置は、光子から電子を生成するために有益にも半導体トランスデューサーを使用した場合より、または他の従来型デザインより有意に高いＱＥで作動すると予想される。そこで、いずれか１つの作動理論と結び付けなくても、アノードへ送達される電子の量対膜へ入射する光子数の比率は有意には１：１に近いと予想される。
【０１３１】
予想される高いＱＥは、微光適用では従来型光センサーの性能に適合させるための赤外線ストロボ等の他の微光イメージング技術、または他の増強技術に依存する必要が少ないことを意味する。
【０１３２】
本明細書では特定の実施形態を参照して本発明について記載してきたが、これらの実施形態は本発明の原理および適用を単に例示していると理解されなければならない。このため、例示的実施形態に対して多数の変更を加えることができること、そして添付の特許請求の範囲で定義されている本発明の精神および範囲から逸脱することなく他の配置を考えることができることが理解されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明は、光を検出して画像を生成する際の使用を含むがそれらに限定されない広汎な産業上の利用可能性を有している。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明による代表的な光センサーを示した図である。
【図２】本発明の１つの実施形態における光センサーもしくは撮像装置のアノード区画内の電子およびプロトンの移動を示した略図である。
【図３Ａ】本発明の１つの実施形態による光センサーの略拡大図である。
【図３Ｂ】本発明の１つの実施形態による生体膜ＢＭ１で満たされた孔を備える代表的な隔壁Ｂ１を示した図である。
【図４Ａ】本発明の１つの実施形態による代表的な隔壁および膜を示した図である。
【図４Ｂ】本発明の１つの実施形態による代表的な隔壁および膜を示した図である。
【図４Ｃ】本発明の１つの実施形態による代表的な隔壁および膜を示した図である。
【図４Ｄ】本発明の１つの実施形態による代表的な隔壁および膜を示した図である。
【図５Ａ】本発明の１つの実施形態による代表的な隔壁およびアノードを示した図である。
【図５Ｂ】本発明の１つの実施形態によるアノードパターン経路を備える代表的な隔壁を示した図である。
【図５Ｃ】本発明の１つの実施形態によるアノードパターン経路を備える代表的な隔壁を示した図である。
【図６】本発明の１つの実施形態の代表的な光センサーの機能的略図である。
【図７】本発明の１つの実施形態による画像を感知するための代表的な光センサーを示した図である。
【図８Ａ】本発明の１つの実施形態による単一フィルターを使用した着色光センサーを示した図である。
【図８Ｂ】本発明の１つの実施形態による複数フィルターを使用した着色光センサーを示した図である。
【図８Ｃ】本発明の１つの実施形態によるプリズムを使用した着色光センサーを示した図である。
【図８Ｄ】本発明の１つの実施形態による回折格子を使用した着色光センサーを示した図である。
【図９】本発明の１つの実施形態によるカラー撮像装置を示した図である。
【図１】
2005522870.tif 000009
【図２】
2005522870.tif 000010
【図３Ａ】
2005522870.tif 000011
【図３Ｂ】
2005522870.tif 000012
【図４Ａ】
2005522870.tif 000013
【図４Ｂ】
2005522870.tif 000014
【図４Ｃ】
2005522870.tif 000015
【図４Ｄ】
2005522870.tif 000016
【図５Ａ】
2005522870.tif 000017
【図５Ｂ】
2005522870.tif 000018
【図５Ｃ】
2005522870.tif 000019
【図６】
2005522870.tif 000020
【図７】
2005522870.tif 000021
【図８Ａ】
2005522870.tif 000022
【図８Ｂ】
2005522870.tif 000023
【図８Ｃ】
2005522870.tif 000024
【図８Ｄ】
2005522870.tif 000025
【図９】
2005522870.tif 000026
【国際調査報告】
2005522870.tif 000027