(57)【要約】  この発明は、光プロファイル（１１０）を試料（１０２）に生じさせるための光源（１０１）と、少なくとも１つの光検出素子（１０３ａ）を有する光検出器（１０３）と、試料（１０２）を通って伝播するラマン散乱光を集め、このラマン散乱光を少なくとも１つの光検出素子（１０３ａ）に導くように配置された収集光学機器（１０４）と、試料（１０２）を支持するための支持体（１０９）とを具えた透過ラマン分光装置に関する。少なくとも１つの光検出素子（１０３ａ）が試料（１０２）の光プロファイル（１１０）の異なる場所に生ずるラマン散乱光を受け入れるように、支持体（１０２）および光源（１０１）は、試料（１０２）に対して光プロファイル（１１０）を動かすことができるように設けられている。
2018516356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光プロファイルを試料に生じさせるための光源と、
少なくとも１つの光検出素子を有する光検出器と、
前記試料を通って伝播するラマン散乱光を集め、このラマン散乱光を前記少なくとも１つの光検出素子に導くように配置された収集光学機器と、
前記試料を支持するための支持体と
を具え、前記少なくとも１つの光検出素子が前記試料の前記光プロファイルの異なる場所に生ずるラマン散乱光を受け入れるように、前記支持体および前記光源は、前記試料に対して前記光プロファイルを動かすことができるように設けられていることを特徴とする透過ラマン分光装置。
【請求項２】
前記光検出器および前記光源および／または前記支持体を制御するように設けられたコントローラーを具え、前記光プロファイルと前記試料との相互作用によって生ずるラマン光のデータが、前記試料に対する前記光プロファイルの複数の場所に関して前記少なくとも１つの光検出素子に蓄積されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の透過ラマン分光装置。
【請求項３】
前記光検出器および前記光源および／または前記支持体を制御するように設けられたコントローラーを具え、前記少なくとも１つの光検出素子は、前記光プロファイルと前記試料との相互作用によって生ずるラマン光のデータを、前記試料に対する前記光プロファイルの複数の場所のそれぞれ１つに関して独立に集めるようになっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の透過ラマン分光装置。
【請求項４】
前記コントローラーが前記光検出器および前記光源および／または前記支持体を制御するように設けられ、前記光プロファイルと前記試料の所定領域との相互作用によって生ずるラマン光に関して前記少なくとも１つの光検出素子によって集められるデータは、前記少なくとも１つの光検出素子が前記光プロファイルと前記試料の異なる所定領域との相互作用によって生ずるラマン光のデータを集める前に、前記光検出器から読み出されるようになっていることを特徴とする請求項３に記載の透過ラマン分光装置。
【請求項５】
前記光検出素子は少なくとも横一列または縦一列の光検出素子を具え、前記コントローラーは前記光検出器および前記光源および／または前記支持体を制御するように設けられ、前記光プロファイルと前記試料の所定領域との相互作用によって生ずるラマン光に関して前記少なくとも１つの光検出素子によって集められるデータは、前記試料に対する前記光プロファイルの動きと同期して前記横一列または縦一列の他の光検出素子へと移管され、前記少なくとも１つの光検出素子が前記光プロファイルと前記試料の異なる所定領域との相互作用によって生ずるラマン光のデータを独立に集めることができるようになっていることを特徴とする請求項３に記載の透過ラマン分光装置。
【請求項６】
前記コントローラーは前記光検出器および前記光源および／または前記支持体を制御するように設けられ、前記試料の第１の区域内の複数の所定領域に関するデータは、前記試料の第２の区域内の複数の所定領域に関する前記少なくとも１つの光検出素子に蓄積されるデータとは独立に、前記少なくとも１つの光検出素子に蓄積されるようになっていることを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか一項に記載の透過ラマン分光装置。
【請求項７】
前記支持体および前記光源は、前記光プロファイルをラスター走査にて前記試料に対して動かすことができるように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の透過ラマン分光装置。
【請求項８】
前記支持体および前記光源は、前記光プロファイルがスパイラル走査にて前記試料に対して動かすことができるように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の透過ラマン分光装置。
【請求項９】
前記支持体は前記光源と共に軸線の周りを回転するように配置され、前記光源は前記光プロファイルを前記軸線に対し直線経路に沿って動かすように配置されていることを特徴とする請求項８に記載の透過ラマン分光装置。
【請求項１０】
前記支持体の回転角速度および／または前記光プロファイルが前記直線経路に沿って動く速度は、前記スパイラル走査に沿ったそれぞれ所定領域に関する露光時間がほぼ同じとなるように、変更されることを特徴とする請求項９に記載の透過ラマン分光装置。
【請求項１１】
前記光検出器は、前記光検出素子の二次元アレイと、前記収集光学機器、前記二次元アレイの少なくとも横一列または縦一列の全域に亙って前記ラマン散乱光のスペクトルを分散するための分散素子とを具えていることを特徴とする請求項１から請求項１０までの何れか一項に記載の透過ラマン分光装置。
【請求項１２】
前記光源は、一本の線を具えた光プロファイルを形成するように配置され、前記コントローラーは、前記光検出器および前記光源および／または前記支持体を制御するように設けられ、前記少なくとも１つの光検出素子によって集められて前記光プロファイルと前記試料の所定領域との相互作用によって生ずるラマン光に関するデータが前記試料に対する前記線の移動と同期して前記横一列または縦一列の他の光検出素子へと移管され、前記光プロファイルと前記試料の所定領域との相互作用によって生ずるラマン光のデータが複数の前記光検出素子の全体に亙って蓄積されるようになっていることを特徴とする請求項１１に記載の透過ラマン分光装置。
【請求項１３】
透過ラマン分光を試料に行う方法であって、
光プロファイルを試料に対して動かすステップと、
前記光プロファイルと前記試料との相互作用により前記試料の異なる場所にて生じ、前記試料を通って伝播するラマン散乱光を収集し、このラマン散乱光を光検出器の少なくとも１つの光検出素子に導いて前記光検出素子が前記ラマン散乱光を受け入れるようにするステップと、
を具えていることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１から請求項１２までの何れか一項に記載の透過ラマン分光装置のコントローラーによって実行される命令を格納したデータ記憶媒体であって、前記透過ラマン分光装置を制御して請求項１３に記載の方法を前記コントローラーに実行させることを特徴とするデータ記憶媒体。
【請求項１５】
複数の流動可能な材料が十分に混合されているか否かを決定する方法であって、
混合された前記流動可能な材料の試料に対して透過ラマン分光を行ってスペクトルデータを得るステップと、
あらかじめ決められた参照スペクトルを前記スペクトルデータに適合化させるステップであって、前記あらかじめ決められた参照スペクトルが前記複数の流動可能な材料の混合物の望ましい比率における参照スペクトルであるステップと、
前記あらかじめ決められた参照スペクトルが前記スペクトルデータに適合化する範囲を定量化した効果尺度に基づいて試料中の複数の流動可能な材料が十分に混合されているか否かを決定するステップと
を具えていることを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記流動可能な材料を混合して継続／中止判定検査をもたらすことを具えている製造プロセスにてこの方法が用いられることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記適合化させるステップは、前記スペクトルデータに対して前記あらかじめ決められた参照スペクトルの直接最小二乗適合を用いてあらかじめ決められた参照スペクトルに関する濃度を決定することを具えていることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記効果尺度が濃度であり、この濃度があらかじめ決められた域値よりも高いか否かを決定することをさらに具えていることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１３に記載の方法と組み合わせて用いられることを特徴とする請求項１５から請求項１８までの何れか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記スペクトルデータは、静止捕捉収集量よりも大きい前記試料の量に関する前記ラマン散乱光の合計であることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記スペクトルデータは、前記試料に対して前記光プロファイルの異なる場所に関して集められた個別のラマンスペクトルを具えていることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
プロセッサーによって実行される命令を格納したデータ記憶媒体であって、請求項１５から請求項２１までの何れか一項の方法を前記プロセッサーに実行させることを特徴とするデータ記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過ラマン分光にて使用する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラマン分光装置において、レーザー光源からの光は、試料上の一点へと一般的に集束させられる。光と試料の分子との間の相互作用は、励起レーザー周波数に対してシフトした波数を有するスペクトルへとラマン散乱を生じさせる。レーザー周波数を除去した後、ラマン散乱光のスペクトルは、通常、回折格子の如き分散素子によって、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）の形態にある二次元光検出器アレイの全体に亙って分散される。異なる種類の分子は、異なる特性のラマンスペクトルを有し、それで、その効果はその種類の分子が存在していることを分析するために用いられることができる。ラマンスペクトルはまた、試料の局部応力またはひずみの如き、他の情報を与えることもできる。
【０００３】
最も広く用いられる形態のラマン分光は、ラマン散乱光を集めるための収集光学機器が試料の同じ側に照明光学機器として配されている後方散乱ラマン分光である。このような配置において、ラマン信号は試料の表面および表面近傍の組成物を表す。
【０００４】
透過ラマンにおいて、収集光学機器は照明光学機器に対して試料の反対側に配され、試料を通って伝播されるラマン散乱光が収集光学機器によって収集されるようになっている。結果として、そのラマン信号は、光が通過する材料の嵩を表す。（透過ラマンシステムにおいてラマン散乱光が集められる収集量は、照明光学機器と、収集光学機器と、検出器の感度と、試料の材料特性とによっておおむね決められるが、後方散乱ラマンのためのそれよりも一般的にずっと大きい）。これは、収集量内で材料の完全な混合を表すラマン信号を得ることが望まれる点で、広く分散した試料の嵩内容物を精査するために透過ラマンが適しているようにさせる。
【０００５】
非特許文献１は、マッピング中の錠剤の動きが錠剤に対するレーザー照明の位置を変えないように、（分析される）錠剤を保持する平行移動ステージの可動部に取り付けられたファイバーを介して発せられるレーザーを具えた透過ラマンシステムを記述している。ＰｈＡＴ（登録商標）プローブは、試料を５０本の光ファイバー束に投影する。透過ラマンマップは、このＰｈＡＴ（登録商標）プローブによって記録されたデータから作り出される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｍ. Ｐｅｌｌｅｔｉｅｒ著「感度増大透過ラマン分光」：Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，２０１３年第６７巻第８２９〜８３９ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者は、透過ラマン分光のための収集量が後方散乱ラマン分光と比較してたとえ相対的に多いとしても、ある特定の用途のための収集量は、薬剤の如き試料内の混合物全体を表すラマン信号を得るために必要とされる量と比較して相対的にずっと小さいことを見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の形態によると、
光プロファイルを試料に生じさせるための光源と、
少なくとも１つの光検出素子を有する光検出器と、
試料を通って伝播するラマン散乱光を集め、このラマン散乱光を少なくとも１つの光検出素子に導くように設けられた収集光学機器と、
試料を支持するための支持体と
を具え、少なくとも１つの光検出素子が試料の光プロファイルの異なる場所に生ずるラマン散乱光を受け入れるように、支持体および光源は、試料に対して光プロファイルを動かすことができるように配置されている透過ラマン分光装置が提供される。
【０００９】
このようにして、静止時の光プロファイルにより規定される静止捕捉収集量よりも大きい試料の量に関し、人は試料の厚みの全体に亙る組成物を表すラマン信号を得ることができる。例えば、この装置は、錠剤の如き試料の包括的組成物を表すラマン信号を得るため、および／または試料が静止捕捉収集量よりも大きな量の全体に亙って均質である範囲を決定するために用いられることができる。
【００１０】
この装置は、光検出器および光源および／または支持体を制御するように設けられたコントローラーを具え、光プロファイルと試料との相互作用によって生ずるラマン光のデータが、試料に対する光プロファイルの複数の場所に関して少なくとも１つの光検出素子に蓄積されるようになっているものであってよい。
【００１１】
このようにして、少なくとも１つの光検出素子に蓄積されるデータは、静止捕捉収集量よりも大きな試料の量に関するラマン散乱光の合計を表す。さらにまた、データの蓄積は、データ収集のための時間を増大すると共に余計な読み取りノイズの原因となる光検出素子からのデータの読み取りをせずに行われることができる。
【００１２】
この装置は、光検出器および光源および／または支持体を制御するように設けられたコントローラーを具え、少なくとも１つの光検出素子は、光プロファイルと試料との相互作用によって生ずるラマン光のデータを、試料に対する光プロファイルの複数の場所のそれぞれ１つに関して独立に集めるようになっているものであってよい。
【００１３】
このようにして、個別に集められるデータは、試料に対する光プロファイルの場所に基づき、データが集められた時に試料にマップ化されることができる。
【００１４】
一実施形態において、光プロファイルと試料の所定領域との相互作用によって生ずるラマン光に関して少なくとも１つの光検出素子によって集められるデータは、少なくとも１つの光検出素子が光プロファイルと試料の異なる所定領域との相互作用によって生ずるラマン光のデータを集める前に、光検出器から読み出されるようになっている。
【００１５】
光検出素子は少なくとも横一列または縦一列の光検出素子を具え、光プロファイルと試料の所定領域との相互作用によって生ずるラマン光に関して少なくとも１つの光検出素子によって集められるデータは、試料に対する光プロファイルの動きと同期して横一列または縦一列の他の光検出素子へと移管され、少なくとも１つの光検出素子が光プロファイルと試料の異なる所定領域との相互作用によって生ずるラマン光のデータを独立に集めることができるようになっているものであってよい。
【００１６】
コントローラーは、光検出素子および光源および／または支持体を制御するように設けられ、試料の第１の区域内の複数の所定領域に関するデータは、試料の第２の区域内の複数の所定領域に関する少なくとも１つの光検出素子に蓄積されるデータとは独立に、少なくとも１つの光検出素子に蓄積されるようになっているものであってよい。試料の大きな区域のためのデータを単一の光検出素子に蓄積することは、光検出素子を飽和させる可能性があるのに対し、静止捕捉収集量へと小さくした高分解能は、試料の粒径が静止捕捉収集量と同程度である場合のように、必要ではない／望まれない可能性がある。複数の所定領域を具えた試料の区域のためのデータを蓄積することによって、試料の包括的組成物をより表すことができるより低分解能にて光検出器へのデータ収集を可能にするのに対し、それぞれの区域ための個別の収集は、光検出素子の飽和状態を回避する。
【００１７】
試料と光プロファイルとの間の相対運動はラスター走査を具えることができる。例えば、２本の直線状の軸線に沿って動くように設けられたステージに支持体を取り付けることができる。
【００１８】
試料と光プロファイルとの間の相対運動はスパイラル走査を具えることができる。例えば、支持体を光源と共に軸線の周りを回転するように配置し、軸線に対して光プロファイルを直線経路に沿って動かすように光源を配置することができる。支持体の回転角速度および／または光プロファイルが直線経路に沿って動く速度は、スパイラル走査に沿ったそれぞれ所定領域に関する露光時間がほぼ同じとなるように、変更されることができる。スパイラル走査は、光源における支持体／光学機器の加速／減速の結果として、遅れがより少ない可能性があるので、ラスター走査に対して好ましいかも知れない。
【００１９】
光検出器は、光検出素子の二次元アレイと、収集光学機器、二次元アレイの少なくとも横一列または縦一列の全域に亙ってラマン散乱光のスペクトルを分散するための分散素子とを具えているものであってよい。
【００２０】
光源は、１つの点または１本の線を具えた光プロファイルを形成するように配置されることができる。光プロファイルが一本の線を具えている場合、少なくとも１つの光検出素子によって集められて光プロファイルと試料の所定領域との相互作用によって生ずるラマン光に関するデータは、試料に対する線の移動と同期して横列または縦列の他の光検出素子へと移管され、光プロファイルと試料の所定領域との相互作用によって生ずるラマン光のデータが複数の光検出素子の全体に亙って蓄積されるようにすることができる。
【００２１】
本発明の第２の形態によると、透過ラマン分光を試料に行う方法であって、
光プロファイルを試料に対して動かすステップと、
前記光プロファイルと前記試料との相互作用により前記試料の異なる場所にて生じ、前記試料を通って伝播するラマン散乱光を収集し、このラマン散乱光を光検出器の少なくとも１つの光検出素子に導いて前記光検出素子が前記ラマン散乱光を受け入れるようにするステップと、
を具えていることを特徴とする方法が提供される。
【００２２】
本発明の第３の形態によると、本発明の第１の形態による透過ラマン分光装置のコントローラーによって実行される命令を格納したデータ記憶媒体であって、前記透過ラマン分光装置を制御して本発明の第２の形態の方法を前記コントローラーに実行させることを特徴とするデータ記憶媒体が提供される。
【００２３】
本発明の第４の形態によると、複数の流動可能な材料が十分に混合されているか否かを決定する方法であって、
混合された前記流動可能な材料の試料に対して透過ラマン分光を行ってスペクトルデータを得るステップと、
前記複数の流動可能な材料の混合物の望ましい比率における参照スペクトルであるあらかじめ決められた参照スペクトルを前記スペクトルデータに適合化させるステップと、
前記あらかじめ決められた参照スペクトルが前記スペクトルデータに適合化する範囲を定量化した効果尺度に基づいて試料中の複数の流動可能な材料が十分に混合されているか否かを決定するステップと、
を具えていることを特徴とする方法が提供される。
【００２４】
このような方法は、複数の流動可能な材料が十分に混合されているか否かを人が迅速に決定することを可能にすることができる。特にこのような方法は、それぞれ個々の流動可能な材料に関する濃度を決定するために必要とされるより複雑な分析を実行することなく、材料の望ましい比率が達成されているか否か、あるいは混合された流動可能な材料が望ましい比率に近づいているか否かを決定するために有用である可能性がある。この方法は、混合処理があらかじめ設定した範囲内に留まっているか否かを監視するため、薬剤または洗濯粉の製造の如き粉体の混合工程を具えた製造ラインにおいて有用である可能性がある。混合工程があらかじめ規定した範囲外になっている場合、この方法は、このような出来事が発生しており、この混合処理がどのように範囲に背いているのかを例えばそれぞれ個々の流動可能な材料のための濃度を決定することによって、さらなる調査を行うことができるという指示を与えることが可能である。換言すると、本発明の方法は製造処理中に継続／中止判定検査を与えるために用いられることができる。
【００２５】
適合化させるステップは、スペクトルデータに対するあらかじめ決められた参照スペクトルの直接最小二乗適合を用いてあらかじめ決められた参照スペクトルのための濃度を決定するステップを具えることができる。効果尺度が決定された濃度であってよい。この濃度があらかじめ決められた閾値よりも高い場合、複数の流動可能な材料が十分に混合されているとみなすことができる。濃度に関するあらかじめ決められた閾値を経験的に決めることができる。あらかじめ決められた閾値は、いろいろな要因の中でも、混合のための要件に依存する可能性が高い。例えば、望ましい比率からのより大きな相違は、薬剤の製造における流動可能な材料の混合と比較すると、粉末洗剤のための流動可能な材料の混合においてより許容し得る可能性がある。
【００２６】
本発明の第４形態の方法は、本発明の第２の形態の方法と組み合わせて用いられることができる。スペクトルデータは、静止捕捉収集量よりも大きな試料の量に関するラマン散乱光の合計であってよい。代わりに、スペクトルデータは、試料に対して光プロファイルの異なる場所に関して集められた個別のラマンスペクトルであってよい。
【００２７】
あらかじめ設定される参照スペクトルは、例えばランベルト・ベールの法則に従って望ましい比率のための適切な量だけ、それぞれ個々の流動可能な材料のための参照スペクトルを倍率変更することにより構成された混合参照スペクトルであってよい。
【００２８】
本発明の第５の形態によると、プロセッサーによって実行される命令を格納したデータ記憶媒体であって、本発明の第３の形態の方法を前記プロセッサーに実行させることを特徴とするデータ記憶媒体が提供される。
【００２９】
本発明の上述した形態のデータ記憶媒体は、常駐のデータ記憶媒体、例えばフロッピーディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ（−Ｒ／−ＲＷおよび＋Ｒ／＋ＲＷを含む），ＨＤ ＤＶＤ，ブルーレイ(登録商標)ディスク，（メモリースティック(登録商標)またはＳＤカードまたはコンパクトフラッシュカードなどの如き）メモリー，（ハードディスクドライブの如き）ディスクドライブ，テープ，任意の磁気／光記憶装置の如き命令か、あるいは電線または光ファイバーによる信号または無線信号、例えば有線または無線のネットワークを介して送信される（インターネットダウンロードやＦＴＰ転送などの如き）信号の如き非常駐のデータ記憶媒体の如き命令を機械に与えるための適当な媒体であってよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態による透過ラマン分光装置の概念図である。
【図２】図１に示した透過ラマン分光装置の光検出器の概念図である。
【図３】試料の全体に亙りラスター走査にて移動する透過ラマン分光装置によって生ずる点を示している。
【図４】試料の全体に亙ってラスター走査にて移動する透過ラマン分光装置によって生ずる線を示す。
【図５】本発明の他の実施形態による透過ラマン分光装置の概念図である。
【図６】試料の全体に亙ってスパイラル走査にて移動する図５に示した透過ラマン分光装置によって生ずる点を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１から図３までを参照すると、透過ラマン分光装置１００は、試料１０２を照明して光プロファイル１１０を生じさせるために配置された光源１０１と、試料１０２からの散乱光を検出するための複数の光検出素子１０３ａを有する光検出器１０３とを具えている。
【００３２】
光源１０１は、レーザービーム１１５を整形して平行にするための適当なレンズおよび反射鏡（図示せず）の如きレーザー装置およびビーム調整光学機器を具えている。レーザービーム１１５は、可動ステージ１０９に支持された試料１０２に向けられる。この実施形態において、レーザービーム１１５は、試料１０２に１つの点１１０を形成するために整形される。
【００３３】
可動ステージ１０９は、試料１０２を点１１０に対して直交する方向ＸおよびＹに動かすために移動可能である。可動ステージ１０９をそれぞれの方向へ動作させるためにモーター１１１ａ，１１１ｂが設けられている。モーター１１１ａ，１１１ｂの作動は、ステージコントローラー１３３の制御の下にあってよい。ステージコントローラー１３３は、コンピュータ１１２との通信のために設けられている。
【００３４】
可動ステージ１０９は、レーザー光が試料１０２に衝突することを可能にする穴（図示せず）をそこに有する。粉末または液体の如き流動可能な試料は、穴の上のスライドガラスまたはダイヤモンドフィルムの如きレーザー波長に対して透明な材料に載せられることができる。
【００３５】
レーザービーム１１５による試料１０２の照明は、ラマン散乱光をレーザー周波数／波数と異なる周波数／波数にて生ずる。この散乱光の一部は試料１０２を通って伝播し、ラマン散乱光を光検出器１０３へと導く収集光学機器１０４によって集められる。この実施形態において、収集光学機器１０４は、試料１０２を通って伝播されるラマン散乱光をレーザー波長の光を除去するためのフィルター１０５を具えた光路に沿って導く測微鏡対物レンズ１０７と、光検出器１０３の全域に亙って散乱光をスペクトル的に分散させる回折格子の如き光学部品１１６と、スペクトル的に分散した光を光検出器１０３に合焦させる合焦レンズ１１７とを具えている。
【００３６】
対物レンズ１０７およびレーザー１０１は相互に固定されている。
【００３７】
この実施形態において、光検出器１０３は、光検出素子１０３ａの二次元アレイを具えた電荷結合素子（ＣＣＤ）である。しかしながら、２次元ＣＭＯＳ光検出器アレイの如き他の検出器が可能である。回折格子は、ＣＣＤ１０３の光検出素子１０３ａの横列または縦列を横切る方向ｓに散乱光のスペクトルを分散する。
【００３８】
光検出器１０３は電荷結合素子を制御するプロセッサー１４０を具えている。このプロセッサー１４０は、ＵＳＢバスを介する如くコンピュータ１１２と、そしてシリアルコミュニケーションバスの如きさらなる通信線とを介してステージコントローラー１３３と通信するように設けられている。プロセッサー１４０および光検出器アレイ１０３は単一ユニットとして作られることができる。
【００３９】
コンピュータ１１２は、メモリー１２２に格納されたコンピュータープログラムの命令を実行する処理ユニット１２１を具えている。これから記述されるように、コンピュータ１１２およびプロセッサー１４０およびステージコントローラー１３３は、ステージの動作と、ＣＣＤ１０３の電荷の読み取りおよび移管とを制御し、試料１０２の全域に亙って点を動かし、試料１０２に対する点の異なる場所に関して試料から散乱する光のスペクトル値を表すデータを記録する。しかしながら、他の実施形態において、プロセッサーおよび割り当て処理の他の組み合わせを用いることができることを理解されよう。
【００４０】
使用者は、データ収集の２つのモードの何れか一方を実行するため、例えばコンピュータ１１２を用いて選択することができる。
【００４１】
データ収集の第１のモードにおいて、点は試料１０２に対する複数の点の場所に関してＣＣＤ１０３のそれぞれ光検出素子１０３ａに蓄積される電荷を伴い、試料に対して動く。このようにして、それぞれの光検出素子に蓄積された電荷は、点１１０の直径よりも大きな距離に亙って（図２に示すように）試料１０２の全体に亙り広げられる試料１０２の所定領域からの透過ラマン散乱光の合計を表す。従って、ＣＣＤ１０３の出力は、点１１０によって照明されたすべての量の構成／化学的組成を表すラマンスペクトルである。
【００４２】
図３において、直線状の方向ＸおよびＹに移動可能なステージ１０９は、１つの点１１０が試料１０２の全体に亙ってラスター走査１１３を行うように駆動される。この点１１０は、ラスター走査のそれぞれハッチに沿って等速で動く。第１のモードにおいて、ラスター走査１１３に沿った点１１０のそれぞれの場所に関する電荷がそれぞれの光検出素子１０３ａに蓄積される。
【００４３】
図４は、レーザーが試料１０２に対して一本の線３１０を形成するように形作られた代わりの一実施形態を示す。この線は、試料１０２の全体に亙って方向ＸおよびＹ（線３１０の長手方向と平行および線３１０の方向に対して直交）の何れかまたは両方でのラスター走査にて動かされる。第１のモードにおいて、電荷は、ラスター走査３１３に沿った線３１０のそれぞれの場所に関してそれぞれの光検出素子１０３ａに蓄積される。
【００４４】
作業の第２のモードにおいて、１つの点１１０は収集の第１のモードと同様な方法にて試料１０２の全体に亙って走査される。しかしながら、この点１１０を等速で動かすというよりはむしろ、この点１１０の動きと同期するプロセッサー１４０を用い、点１１０を一連の断続的な動きにて試料１０２の全体に亙って駆動することができ、それぞれのステップ中にデータが光検出素子１０３ａから読み出されるようになっている。このようにして、ラマンスペクトルが点１１０のそれぞれの場所に対して得られ、試料１０２に対する点１１０の異なる場所に対して得られたラマンスペクトルを分析することでマップを作成することができる。
【００４５】
一本の線３１０に関し、作業の第２のモードに対する一連の断続的な動きというよりはむしろ、この線３１０を（図４に示すような）線の長手方向に対して平行な方向に試料１０２の全体に亙って等速で動かすことができる。プロセッサー１４０は線１１０の移動と同期させられ、光検出素子１０３ａによって集められた電荷が線３１０の移動と同期する隣接の光検出素子１０３ａへと伝達され、試料１０２の所定領域に由来するラマン散乱光のデータは、線がこの所定領域の全体に亙って動くので、検出器１０３の横一列または縦一列となった複数の光検出素子１０３ａに蓄積されるようになっている。結局のところ、蓄積された電荷は、この蓄積された電荷のデータがコンピュータ１１２に伝達される読み出しレジスター１３４へと移管される。
【００４６】
線３１０によって生ずるラマン散乱光が、この線３１０の前部との相互作用から試料によって生ずるラマン散乱光を受ける読み出しレジスター１３４から最も遠い光検出素子１０３ａと、線３１０の後部との相互作用から試料によって生ずるラマン散乱光を受ける読み出しレジスター１３４に最も近い光検出素子１０３ａとを持つ光検出器１０３の全長ｄの全体に亙って分散されるように、収集光学機器１０４を配することができる。線３１０のそれぞれの部分で照明されたそれぞれの所定領域のデータを収集することによって、その全長に亙る線３１０の強度の変化の結果として、それぞれの所定領域に対して光検出器により蓄積されるデータの強度の変化を回避することができる。
【００４７】
必要に応じ、試料１０２の所定領域に関して得られるラマンスペクトルを試料に対してマップ化することができる。
【００４８】
収集の第１のモードは、使用者が走査された量の包括的組成物を表すラマンスペクトルを得ることを望む際に用いられることができる。例えば、薬剤の製造中、これは、これらの成分の配分がより低い重要性のものである錠剤中の複数の有効成分の相対的な量を決定するために望ましい可能性がある。収集の第１のモードによる走査は、このような情報を提供するために用いられることができる。
【００４９】
収集の第２のモードは、薬剤の如き試料を介した配分に関する情報が望まれる場合に用いられることができる。例えば、諸成分を混合する場合、これらの成分が混合される時間は、均質な混合を確実にするために十分に長くすべきであるが、諸成分の凝集が起こり始まるほど長くすべきではない。本発明のシステムは、混合処理中に諸成分が混合される程度を決定するため、従って混合処理中にこの混合処理を停止すべき時を示すためのフィードバックとして用いられることができる。試料は混合処理中に周期的な時間間隔で混合容器から取り出すことができ、これらの試料は本発明のシステムを用いて分析される。試料中の諸成分のマップを作成することができ、このマップは試料が諸成分の均質な混合物であるか否かを決定するために分析される。一連のマップを作成することができ、使用者は混合処理が止められるべき時をこれらのマップから推測することができる。
【００５０】
図５および図６は、本発明の代わりの実施形態を示している。２００番台であるけれども同じ参照符号が図１から図４までに示した実施形態の機能に対応したこの実施形態の機能に対して用いられている。
【００５１】
この実施形態は、この装置が中心軸線φを中心に回転できる円形ステージ２０９と、光プロファイルをステージ２０９の全体に亙って径方向に動かすことができる光源２０１とを、２つの直線方向ＸおよびＹに移動するステージ１０９の代わりに具えていることで、第１の実施形態と異なっている。光源２０１は光ファイバー（図示せず）を具えることができ、レーザー光を出射するこの光ファイバーの末端がステージ２０９に対して移動可能となるように取り付けられる。
【００５２】
図６に示すように、１つの点２１０は、ステージ２０９の回転とこの点２１０の径方向ｒへの移動との適切な組み合わせによる渦巻き線動作２１３にて試料２０２の全体に亙って走査されることができる。点２１０の線速度がほぼ一定となるように、ステージ２０９の回転と点２１０の径方向移動とを構成することができる。図６において、点２１０は径方向外側の位置にて渦巻き線走査２１３を開始し、渦巻き線２１３の中央に向けて動くことを示される。
【００５３】
図５および図６に示した実施形態による装置は、突然何れかに方向を変更することなく、一定の走査を与えることができるという利点を有することができる。
【００５４】
この装置は、粉末の如き複数の流動可能な材料が十分に混合されているか否かの決定に適用先を持つことができる。これは、洗濯粉または医薬品の錠剤の製造の如き製造過程での粉末の混合をモニターするために有用である可能性がある。このような方法において、混合された粉末の試料が混合容器から取り出されて透過ラマン装置に置かれ、 上述したような方法でスペクトルデータを入手する。
【００５５】
望ましい比率にある複数の流動可能な材料の混合物に関してあらかじめ決められた参照スペクトルが、直接最小二乗法（ＤＣＬＳ）の適合技術を用いてスペクトルデータに適合化される。この適合化は、あらかじめ決められた参照スペクトルに関する濃度（倍率）を計算する。この濃度があらかじめ決められた閾値よりも上にある場合、粉末が十分に混合されていると見なされる。
【００５６】
この方法は、混合処理中の継続／中止判定検査として用いることができる。混合処理が適切な混合に達っていないと判断された場合、この混合処理が望ましい混合物を作成していないことを示すために警告を発生させることができる。警告が発せられた場合、この混合装置を自動的に停止させることができる。
【００５７】
特許請求の範囲に規定されたような本発明から逸脱することなく、上述した実施形態に対して変更および修正をすることができることを理解されよう。例えば、可動レンズまたは反射鏡の如き異なる機構を用い、試料の全体に亙って光プロファイルを動かすことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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