(57)【要約】  懸濁された粒子の情報を得る実施例の方法及び装置が開示されている。開示されている実施例の方法は、光源から光を発する段階と、光源を第１経路及び第２経路に分割する段階と、複数の粒子を有する第１コンテナの方に第１経路を方向付ける段階であって、該複数の粒子は懸濁材料中にある、段階と、を有する。その実施例の方法はまた、粒子がない懸濁材料を有する第２コンテナの方に第２経路を方向付ける段階と、第１コンテナを通る第１経銘の第１透過値を取り出す段階と、第２コンテナを通る第２経路の第２透過値を取り出す段階と、を有する。その実施例の方法はまた、第１透過値及び第２透過値を第２コンテナ及び第１コンテナのそれぞれの方に方向付ける段階と、第２コンテナを通る第１経路の第３透過値を取り出す段階と、第１コンテナを通る第２経路の第４透過値を取り出す段階と、所与の波長についての透過率の指示を決定するように、第３透過値及び第４透過値に対する第１透過値及び前記第２透過値の比を演算する段階と、を有する。
2012507008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子情報を特定する方法であって：
光源から光を発する段階；
前記光源を第１経路及び第２経路に分割する段階；
複数の粒子を有する第１コンテナの方に第１経路を方向付ける段階であって、該複数の粒子は懸濁材料中にある、段階；
粒子がない懸濁材料を有する第２コンテナの方に第２経路を方向付ける段階；
前記第１コンテナを通る前記第１経銘の第１透過値を取り出す段階；
前記第２コンテナを通る前記第２経路の第２透過値を取り出す段階；
前記第１透過値及び前記第２透過値を前記第２コンテナ及び前記第１コンテナのそれぞれの方に方向付ける段階；
前記第２コンテナを通る前記第１経路の第３透過値を取り出す段階；
前記第１コンテナを通る前記第２経路の第４透過値を取り出す段階；並びに
所与の波長についての透過率の指示を決定するように、前記第３透過値及び前記第４透過値に対する前記第１透過値及び前記第２透過値の比を演算する段階；
を有する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記第１乃至第４透過値は、前記第１及び第２経路の各々と前記第１及び第２コンテナとの間の入射角に対して約０°の出射角で取り出される、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記第１経路及び前記第２経路を前記第２コンテナ及び前記第１コンテナのそれぞれの方に方向付ける段階は、前記第１コンテナ及び前記第２
コンテナの位置を交換する段階を有する、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記第１経路及び前記第２経路を前記第２コンテナ及び前記第１コンテナのそれぞれの方に方向付ける段階は、前記発せられた光を受け入れるミラーアレイを調整する段階を更に有する、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、前記透過率を決定することは、波長の関数としての透過率をもたらすように複数の波長について前記第１透過値、前記第２透過値、前記第３透過値及び前記第４透過値を取り出すことを更に有する、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、粒子サイズ及び粒子形状を表す波長の関数としての消衰断面を演算するＭｉｅ理論を適用する段階を更に有する、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、粒子サイズ及び粒子数を決定するように反転関数を用いる段階を更に有する、方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法であって、粒子密度を決定するように反転関数を用いる段階を更に有する、方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法であって、前記反転関数は、波長の範囲における及び粒子サイズの範囲における値による反転を有する、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、前記反転関数の物理解を特定するように正則係数を適用する段階を更に有する、方法。
【請求項１１】
請求項５に記載の方法であって、前記透過率から波長の関数として消衰係数を演算する段階を更に有する、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、前記所与の波長は、紫外線領域から赤外線領域までの複数の波長を有する、方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、前記第３透過値及び前記第４透過値に対する前記第１透過値及び前記第２透過値の比を演算する段階は、前記所与の波長について消衰係数を決定する段階を更に有する、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、波長の関数として消衰断面を決定するように、前記第１コンテナの既知の粒子密度により各々の波長における前記消衰係数を用いる段階を更に有する、方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法であって、データベースから波長の関数として消衰断面を示すデータを用いて、前記第１コンテナの粒子密度を決定するように前記消衰係数に反転を適用する段階を更に有する、方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の力法であって、前記第１コンテナの粒子密度は既知であり、前記第１コンテナにおける粒子の屈折率又は誘電率を決定するように、前記粒子密度及び前記消衰係数を用いる段階を更に有する、方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の方法であって、前記第１コンテナの粒子密度は既知であり、前記消衰係数を導き出すように前記粒子密度により前記消衰係数を除算する、方法。
【請求項１８】
粒子情報を特定する装置であって：
複数の波長を有する光を発することが可能である光源；
前記光源から前記第１経路及び前記第２経路に発せられた光を分割する光学アレイ；
前記第１経路又は前記第２経路を有する第１コンテナ及び第２コンテナを方向合わせするプラットフォーム；
前記第１コンテナ及び第２コンテナに対する入射角に対して約０°の出射角で第１透過経路及び第２透過経路を受け入れる第１光検出器及び第２光検出器；
第１波長に各々関連する第１時間及び第２時間において前記第１光検出器及び前記第２光検出器から透過信号を受け入れる検出器インタフェース；並びに
受け入れられた透過信号に基づいて前記粒子情報を演算する演算エンジン；
を有する装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置であって、前記演算エンジンは、受け入れられた透過信号に関連する誤差を清算するように消衰係数エンジンを更に有する、装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置であって、前記消衰係数エンジンは、波長の関数として透過率を決定するように前記受け入れられた透過信号の比を演算する、装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の装置であって、前記消衰係数エンジンは、波長の関数として消衰係数を決定するように前記受け入れられた透過信号の比を演算する、装置。
【請求項２２】
請求項１８に記載の装置であって、粒子情報誤差を最小化するように前記透過信号の比に基づいて消衰係数を演算するように前記複数の波長の各々において前記実験消衰係数エンジンを呼び出し、前記複数の波長により前記光源を掃引する光源制御器を更に有する、装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の装置であって、粒子情報を抽出するように前記掃引において各々の波長について前記の透過信号の比に適用され、マックスウェル方程式に基づく理論断面エンジンを更に有する、装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の装置であって、前記適用されたマックスウェル方程式の出力から物理解を抽出し、非物理解を捨てる反転エンジンを更に有する、装置。
【請求項２５】
請求項１８に記載の装置であって、前記第１光検出器及び前記第２光検出器は波長依存性を有する、装置。
【請求項２６】
請求項１８に記載の装置であって、前記第１光検出器及び前記第２光検出器は、１つのスペクトル分析器又は少なくとも１つのスペクトル分析器を有する、装置。
【請求項２７】
請求項１８に記載の装置であって、前記検出器インタフェースは、波長の関数として光パワーのような第１透過経路及び第２透過経路を測定する、装置。
【請求項２８】
粒子サイズ、計数及び密度情報を特定する方法であって：
粒子を有する第１コンテナにより減衰される第１光ビームを受け入れ、制御媒体を有する第２コンテナにより減衰された第２光ビームを受け入れる段階；
第１検出器及び第２検出器において第１信号及が第２信号を測定する段階であって、前記第１検出器及び前記第２検出器は、第１波長において、前記第１光ビーム及び前記第２光ビームのそれぞれを受け入れる、段階；
前記第１光ビーム及び前記第２光ビームを前記第１コンテナ及び前記第２コンテナのそれぞれの方に方向付ける段階；
前記第１検出器及び前記第２検出器において第３光ビーム及び第４光ビームを測定する段階；
前記第１信号、前記第２信号、前記第３信号及び前記第４信号、そして粒子サイズ、計数及び密度を示す全消衰断面積に基づいて、消衰係数を演算する段階；
を有する方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法であって、前記第３信号及び前記第４信号に対する前記第１信号及び前記第２信号の比を演算することにより、前記第１検出器及び前記第２検出器を改善するように前記消衰係数の誤差成分を最小化する段階を更に有する、方法。
【請求項３０】
請求項２８に記載の方法であって、前記第１検出器及び前記第２検出器は、波長の第１領域についてのシリコン光検出器、及び波長の第２領域についてのゲルマニウム光検出器である、方法。
【請求項３１】
請求項２８に記載の方法であって、波長の関数として前記複数の粒子のサイズ依存性を決定するように、複数の波長について前記全消衰断面を演算するようにＭｉｅ理論を更に有する、方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の方法であって、前記第１コンテナにおける粒子に関連する粒子直径、計数、濃度情報を決定するようにＭｉｅ演算を用いる反転を適用する段階を更に有する、方法。
【請求項３３】
請求項２８に記載の方法であって、各々の波長において関数として消衰断面を決淀するように前記第１コンテナの既知の粒子密度と共に各々の波長における前記消衰係数を用いる段階を更に有する、方法。
【請求項３４】
請求項２８に記載の方法であって、データベースから波長の関数として消衰断面を表すデータを用いて、前記第１コンテナの粒子密度を決定するように前記消衰係数に反転を適用する段階を更に有する、方法。
【請求項３５】
請求項２８に記載の方法であって、前記第１コンテナの粒子密度は既知であり、誘電率を決定するように前記粒子密度及び前記消衰係数を用いる段階を更に有する、方法。
【請求項３６】
請求項２８に記載の方法であって、前記第１コンテナの粒子密度は既知であり、消衰断面を導出するように粒子密度により前記消衰係数を除算する段階を更に有する、方法。
【請求項３７】
懸濁材料における粒子を測定する方法であって：
懸濁材料における複数の粒子を有する第１コンテナの方に光源を方向付ける段階であって、該複数の粒子は懸濁材料中にある、段階；
第１時間において前記光源の減衰部分を測定する段階であって、前記第１時間における前記減衰部分は前記光源から前記第１コンテナを透過する、段階；
制御材料を有する第２コンテナの方に前記光源を方向付ける段階；
第２時間において前記光源の減衰部分を測定する段階であって、前記第２時聞における前記減衰部分は前記光源から前記第２コンテナを透過する、段階；並びに
消衰係数を特定するように前記第１時間及び前記第２時間から前記測定の比を演算する段階；
を有する方法。
【請求項３８】
請求項３７に記載の方法であって、複数の波長について前記第１時間及び前記第２時間において前記滅衰部分を測定する段階を更に有する、方法。
【請求項３９】
請求項３８に記載の方法であって、前記複数の波長の各々について前記第１時間及び前記第２時間において前記光源の前記減衰部分を光信号分析器が測定する、方法。
【請求項４０】
請求項３８に記載の方法であって、波長の関数として前記消衰係数を演算する段階を更に有する、方法。
【請求項４１】
請求項３７に記載の方法であって、前記光源は、複数の波長を有する広帯域光源を有す
る、方法。
【請求項４２】
請求項３７に記載の方法であって、波長の関数として消衰断面を決定するように、前記第１コンテナの既知の粒子密度と共に各々の波長における前記消衰係数を用いる段階を更に有する、方法。
【請求項４３】
請求項３７に記載の方法であって、波長の関数として消衰断面を得るようにＭｉｅ理論を適用する段階と、前記第１コンテナの粒子密度を決定するように波長の関数として前記消衰係数に反転を適用する段階とを更に有する、方法。
【請求項４４】
請求項４２に記載の方法であって、データベースに波長の関数として消衰断面を保存する段階であって、前記保存された消衰断面の情報は前記第１コンテナの前記粒子密度に関連する、段階を更に有する、方法。
【請求項４５】
請求項４４に記載の方法であって、前記第１コンテナにおける粒子を示す粒子誘電率と前記保存された消衰断面の情報を関連付ける段階を更に有する、方法。
【請求項４６】
請求項４４に記載の方法であって、前記第１コンテナにおける粒子を示す粒子子屈折率と前記保存された消衰断面の情報を関連付ける段階を更に有する、方法。
【請求項４７】
請求項３７に記載の方法であって、データベースから波長の関数として消衰断面を示すデータを用いる段階と、前記第１コンテナの粒子密度を決定するように前記消衰係数に反転を適用する段階とを更に有する、方法。
【請求項４８】
請求須３７に記載の方法であって、前記第１コンテナの粒子密度は既知であり、前記第１コンテナの粒子についての屈折率又は誘電率の少なくとも一を決定するように前記粒子密度及び前記消衰係数を用いる段階を更に有する、方法。
【請求項４９】
請求項３７に記載の方法であって、前記第１コンテナの粒子密度は既知であり、消衰係数を導出するように前記粒子密度により前記消衰係数を除算する段階を更に有する、方法。
【請求項５０】
請求項４９に記載の方法であって、前記第１コンテナの粒子の既知の種類について波長の関数として前記消衰断面を導出する段階を更に有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過に基づく粒子測定に関し、特に、懸濁された粒子の情報を得る方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
媒体中に懸濁している複数のオブジェクトの特定は典型的には、媒体からある部分の画像を取得して、顕微鏡を用いて粒子カウンタにより行われる。粒子が一様な懸濁状態に保たれていることを仮定することにより、その部分におけるオブジェクトの各々の計数された総数が、媒体中のオブジェクトの密度を表す値を推定するように用いられる。顕微鏡スケールでの自動粒子サイズ決め及び計数は、電子検知領域技術を用いたコールターカウンター（Ｃｏｕｌｔｅｒ  Ｃｏｕｎｔｅｒ）を用いて１９５４年に始められた。特に、測定される粒子は、電解液中に分散され、どちらかの側に電極を伴って狭いアパーチャを有する管の中を通る。狭いアパーチャは、１つの粒子が一回に電界を通過するように、粒子を制限する。粒子がアパーチャを通過するときに、対応する粒子サイズに関連する抵抗が測定される。
【０００３】
コールターカウンターの後に開発された技術は、粒子を測定するのに要する時間を短縮して、光源であって、例えば単独の波長のレーザを用いる回折及び／又は散乱技術を介して粒子が測定される効率が改善された。一般に、回折技術は、粒子が入射光の影響を受けた後に、光の特徴的なシグネチャを特定する。そのような特徴的シグネチャは、粒子サイズを表すリング形状の強度パターンから導き出されることが可能であり、そのパターンにおいて、密に位置しているリングは、比較的大きいサイズを有する対応粒子を特定し、広い間隔で位置しているリングは、比較的小さいサイズを有する対応粒子を特定する。より小さいサイズを有する粒子を測定する改善された能力が認められる回折技術はその場合、コールターカウンターを介して可能である。回折測定は、２０ｎｍの直径を有する小さい粒子までの測定を可能にするが、散乱光の全てを収集できるわけではなく、それにより、分解能及び感度が制限される。散乱技術は典型的には、単独の検出器、複数の検出器又は検出器のアレイを用いるが、散乱光の一部のみを収集するのであり、そのことは得られる分解能及び／又は感度を制限する。
【０００４】
粒子のサイズ及び／又は分散を決定する散乱技術は、レーザ回折、動的光散乱、角度依存性散乱を有し、その技術においては、所定波長のレーザが粒子の溶液において方向付けられ、単独の検出器、複数の検出器又は検出器のアレイが溶液から散乱される光を収集するように備えられている。散乱光を解析するその技術には、動的光散乱、角度依存性散乱、レーザ回折及びｐｈｏｔｏｎ  ｃｒｏｓｓ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙがある。そのような技術は、単独の検出器、複数の検出器又は検出器のアレイを用い、粒子の大きさ及び／又は分布情報を導き出すように光の強度及び分布を表す情報を提供することが可能である。従って、回折／光散乱技術は、サンプル中の１つ又はそれ以上の粒子により散乱される光の全部の可能な経路の実質的な部分を失うものである。
【発明の概要】
【課題を解決しようとする手段】
【０００５】
溶液（例えば、噴霧、粒子、懸濁液等）中に懸濁された材料の粒子サイズを識別することは、種々の産業における複数のアプリケーションを有している。例えば、一部の油圧機器は、加圧下で用いられる流体及び／油が異物粒子サイズ及び／又は異物粒子の密度に関連する品質基準に適合する必要がある。そのような流体及び／又は油が異物粒子密度の閾値及び／又は異物粒子サイズの閾値を上回る場合には、油圧機器への損傷が生じる、及び／又は機器オペレータに対して有害の可能性が高い安全性の心配がもたらされる。
【０００６】
更に、溶液中の粒子サイズ及び／又は粒子密度を決定する産業アプリケーションには、半導体製造のための脱イオン水及び酸の品質制御並びに／若しくはシルト（ｓｉｌｔ）及び沈殿物分析等がある。更に産業アプリケーションには、生物学的粒子調査、海洋塩水サンプルの調査、化学的研磨品質制御及び仕様、生物学的細胞分析、ウィルス分析並びに／若しくはウィルス特定があるが、それらに限定されない。粒子の種類には、原子、分子、金属、酸化物、半導体及び／又は化合物があるが、それらに限定されるものではない。一般に、粒子のサイズ決め及び計数技術は、生物学（例えば、生物兵器識別）、薬学及び医薬計測の分野において特に関心がもたれている。１つ又はそれ以上の散乱に基づく技術による粒子サイズ検出は、ロバストな実行、種々の種類の粒子をサイズ決めする能力、及び市販のハードウェアを使用できることのために、産業研究担当者により用いられる典型的な方法である。しかしながら、散乱に基づく技術は、例えば、粒子組成（例えば、金属粒子、プラスチック粒子、生物学的粒子等）に基づく粒子サイズ分解能及び計測精度に関連する１つ又はそれ以上の制限を示す。更に、散乱に基づく技術は、溶液がある量の異なるサイズの粒子を有する環境下で粒子サイズを測定することに関連する制限を示す。
【０００７】
本明細書で説明している方法及び装置においては、散乱に基づく技術ではなく、光透過を介する粒子サイズ測定、粒子分散測定、絶対流指数測定、及び絶対粒子密度測定を採用している。その結果、粒子サイズは、１０ｎｍ又はそれ以下の小さいサイズから、３０００ｎｍ又はそれ以上の大きいサイズまで測定されることが可能であり、その範囲は、一部分は、用いられる光源、検出器、及び／又は他の構成要素の関数である。それにも拘わらず、１０ｎｍ程度の小さい粒子サイズを測定する能力は、散乱に基づく技術が達成することを失敗する多様な生物学的システム、例えば、ウィルス及びタンパク質の調査のための可能性を容易にする。更に、散乱に基づく技術は、確率に基づいて推測される粒子分散を特定する一方、本明細書で説明する方法及び装置は、各々の種類の粒子の相対的量ではなく、粒子の絶対数（例えば、全粒子総数）を特定する。本明細書において説明している方法及び装置はまた、粒子の長軸及び短軸に関連する情報を提供することによる粒子の特定において改善される。その結果、本明細書で説明している方法及び装置を用いる血液分析は、バクテリア、ウィルス、タンパク質及び／又は他の粒子及び細胞を特定する能力を含む、生物学的粒子サイズ、形状及び／又は計数情報を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】懸濁粒子情報を取得するように例示としての透過に基づく粒子測定システムを示す図である。
【図１Ｂ】懸濁粒子情報を取得するように例示としての透過に基づく粒子測定システムを示す図である。
【図２】図１乃至３の例示としての透過に基づく粒子測定システムにより実行されることが可能である例示としての透過測定制御器のブロック図である。
【図３】透過に基づく測定技術についてバクテリア粒子サイズに対する粒子密度の例示としてのプロットを示す図である。
【図４】図１乃至３の例示としての透過に基づく粒子測定システムを実施する有形機械可読命令を用いて実行されることが可能である例示としての処理を示す図である。
【図５】図１乃至３の例示としての透過に基づく粒子測定システムを実施する有形機械可読命令を用いて実行されることが可能である例示としての処理を示す図である。
【図６】図１乃至３の例示としての透過に基づく粒子測定システムを実施する有形機械可読命令を用いて実行されることが可能である例示としての処理を示す図である。
【図７Ａ】散乱に基づく測定技術及び透過に基づく測定技術について粒子サイズに対する粒子密度の感度比較プロットを示す図である。
【図７Ｂ】動的光散乱技術と透過に基づく測定技術との間の粒子サイズに対する粒子密度の例示としての分解能比較プロットを示す図である。
【図９】透過に基づく測定技術を用いて製造業者が製造したポリスチレン球についての粒子密度対粒子直径の実施例のプロットである。
【図１０】図４乃至６及び８の実施例の処理を実行することが可能である例示としてのプロセッサプラットフォーム、並びに図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び２の実施例の送信測定制御器システムの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１Ａに示している実施例においては、透過性に基づく粒子測定システム１００は、透過性測定制御器１０２と、可変波長レーザ１０４と、例示としての可変波長レーザ１０４からのソースレーザ光１０８をビームスプリットする及び／又は方向付ける第１ミラーアレイと、を有する。例示としての第１ミラーアレイ１０６は、直線状スライド１１０と、一部において、ビームスプリッティングを容易にする光学的に同じ溶融シリカオプティカルフラット１１４ａ、１１４ｂとを有する。例示としてのミラーアレイ１０６はまた、ビームダンプ１１６と、光学的に同じ広帯域ミラー１１８とを有する。任意に、ソースレーザ光１０８は、何れかの数の部分であって、例えば、第１波長部分１２０、第２波長部分１２２及び第３波長部分１２４による可変波長レーザ１０４から発せられることが可能である、例示としての第１波長部分１２０は、２１０ｎｍ乃至４１９ｎｍの波長範囲内にある波長を有するソースレーザ光を発し、例示としての第２波長部分１２２は、４２０ｎｍ乃至７０９ｎｍの波長範囲内にある波長を有するソースレーザ光を発し、例示としての第３波長部分１２４は、７１０ｎｍ乃至２３００ｎｍの波長範囲内にある波長を有するソースレーザ光を発する。例示としての可変波長レーザ光源１０４は３つの例示としての部分１２０、１２２、１２４を有するが、より多い又はより少ない出力部分を有する何れかの他の種類の可変波長光源（例えば、レーザ光源、広帯域光源等）が用いられることが可能である。例えば、レーザ光源は、２１０ｎｍ乃至２３００ｎｍの波長範囲内及び／又は何れかの他の波長範囲にある周波数を出力することが可能な単独の部分を用いることが可能である。レーザ光源は、１０Ｈｚの繰り返しレート及び４ｎｓのレーザパルス幅を容易にするＥｋｓｐｌａ  Ｏｐｔｉｃｓ社製のＮＴ３４２／ＵＶであることが可能である。更に、ＮＴ３４２／ＵＶは、１０６４ｎｍ乃至２３００ｎｍの波長範囲内の波長を実現するポンプビームを用いる。
【００１０】
直線状スライド１１０は、１つ又はそれ以上の部分１２０、１２２、１２４からの光を選択するように例示としての測定制御器１０２により制御され、スライド１１０における広帯域ミラー１１２は、２つの光学的に同じレーザビーム１２６ａ（ビームＡ）及び１２６ｂ（ビームＢ）を生成するように、光学的に同じ溶融シリカオプティカルフラット１１４ａ、１１４ｂの方にレーザ光１０８を方向付ける。コリメータ（図示せず）は、そのビームの２つの同等な経路への分割に先だって、ビーム半径を１ｍｍに固定するように用いられることが可能である。光学的に同等の溶融シリカオプティカルフラット１１４ａ、１１４ｂはビームスプリッタとして動作することが可能であり、第１溶融シリカオプティカルフラット１１４ａは、４５°の入射角に位置付けられて、２つの９０°の部分反射を生成し、一の部分反射は、第１フラット１１４ａの前方面（Ｆ）におけるものであり、一の部分反射は、第１フラット１１４ａの後方面（Ｂ）におけるものであり、そして２つの９０°の部分反射を生成し、一の部分反射は、例示としての第２溶融シリカオプティカルフラット１１４ｂの後方面（Ｂ）におけるものであり、一の部分反射は、第２フラット１１４ｂの前方面（Ｆ）におけるものである。それら２つのビームＡ  １２６ａ及びＢ  １２６ｂは次いで、モータにより制御される回転しているプラットフォーム１３０に取り付けられた回転サンプルホルダ１２８の方に光学的に同等な広帯域ミラー１１８を介して方向付けられる。残りの光は光ビームダンプ１１６において吸収される。代替として、ビームＡ  １２６ａ及びビームＢ  １２６ｂは、２つの別個の光源（例えば、２つのレーザ光源）により生成され、できるだけ同じような光ビーム特性を示すように調整されることが可能である。
【００１１】
例示としての回転サンプルホルダ１２８は、サンプルＡ  １３２及びサンプルＢ１３４のために分光器コンテナ（キュベット）を保持し、それらのコンテナは、分析される材料又は脱イオン水を保持する石英コンテナとして実施されることが可能である。誤差を除き、散乱に基づく技術（例えば、動的光散乱及び／又は回折技術）に対して改善された実行結果を得るように、バランス測定技術が試験中のサンプル及び制御サンプルに適用される。誤差は、例えば、装置変動、複数の検出器特徴の違い、振幅特徴、サンプルコンテナ特性、レーザ光パワー変動、過渡振動及び／又は雰囲気変動によりもたらされる。バランス測定技術は、第１レーザビームによる試験中のサンプルを走査することと、同じレーザからもたらされる第２レーザビームにより制御サンプルを走査することと、を有する。第１レーザビーム及び第２レーザビームは、全ての波長に亘って同じパワー、寸法及び／又は偏光を有するビームを示すように例示としての測定システム１００により構成され、一部の変動及び／又は不確実性が各々のレーザビーム、各々の検出器、及び／又は例示としての測定システム１００が動作する何れかの他の環境条件において生じ得る。バランス測定技術は、第１レーザビームが制御サンプルに衝突し、第２レーザビームが試験中にサンプルに衝突するように、試験中のサンプル及び制御サンプルを交換することを有する。その結果、バランス測定技術は、例示としてのレーザ光源１０４、ミラーアレイ１０６、１３８、ビームＡ  １２６ａ、ビームＢ  １２６ｂ、サンプルＡのためのコンテナ１３２及びサンプルＢのためのコンテナ１３４、並びに／若しくは１つ又はそれ以上の検出器であって、例えば、例示としての第１光検出器１３６ａ及び例示としての第２光検出器１３６ｂの変動のための可能性の高い不確定性を除く。
【００１２】
バランス測定技術はまた、オプティカルフラット１１４ａ、１１４ｂにより分割される前に、ソースレーザ光１０８に１つ又はそれ以上のフィルタを適用し、それにより、対象の全ての波長においてレーザ光１０８の同様の信号の大きさを維持することを有することが可能である。１つ又はそれ以上のフィルタはまた、例示としての第１及び第２光検出器１３６ａ、１３６ｂの利得及び／又は効率特性と関連付けられることが可能である非線形性を最小化する。バランス測定技術により対応される他の検出器特性は、利得、効率及び／又は応答時間がビームＡ  １２６ａ及び／又はビームＢ  １２６ｂからの入射レーザパワーと同様である及び／又は関係ないように、それらの光検出器を適合させることを有する。更に、バランス測定技術は、ビームＡ  １２６ａとビームＢ  １２６ｂとの間の透過性の違いが最小化されるように、サンプルＡ  １３２及びサンプルＢ  １３４のための２つのコンテナができるだけ同じになるように選択することを有することが可能である。バランス測定技術は、２つのコンテナの透過性における違いをなくすように、サンプルＡ  １３２及びサンプルＢ  １３４のための２つのコンテナを交換することを有することも可能である。
【００１３】
バランス測定技術中の例示としての分光器コンテナ１３２、１３４の切り換えるは、１８０度だけ例示としてのモータにより制御される回転プラットフォーム１３０を回転させることにより行われることが可能である。制限なく、１つ又はそれ以上の広帯域ミラーが、各々のサンプルを静止したまま保つように、例示としてのサンプルＡ  １３２又はサンプルＢ  １３４のどちらかに衝突するように、ビームＡ  １２６ａ及びビームＢ  １２６ｂを切り換えるように用いられることが可能である。ビームＡ  １２６ａに対応する第１光検出器１３６ａ及びビームＢ  １２６ｂに対応する第１光検出器１３６ｂにより測定が行われる。１つ又はそれ以上の交互の光検出器がレーザ波長の１つ又はそれ以上の交互の範囲を提供するように（例えば、理想的な光検出器の感度の作動範囲にうまく適合するように）用いられる場合、第２ミラーアレイ１３８が、第３検出器１４０ａ及び第４検出器１４０ｂの方にレーザ光出力を方向付けるように用いられることが可能である。例えば、第１及び第２光検出器１３６ａ、１３６ｂは、２１０ｎｍ乃至７０９ｎｍの範囲内のレーザ波長に理想的に適合される及び対応するが、７１０ｎｍ以上のレーザ波長については低下した感度を有するシリコン光検出器であることが可能である。他方、第３及び第４光検出器１４０ａ、１４０ｂは、７１０ｎｍ乃至２３００ｎｍの範囲内のレーザ波長に
理想的に適合される及び対応するが、７０９ｎｍ以下のレーザ波長については低下した感度を有するゲルマニウム光検出器であることが可能である。例えば、ゲルマニウム検出器は典型的には、そのような波長範囲におけるシリコン検出器と比較してかなり効率が高いために、７１０ｎｍ乃至２３００ｎｍの範囲内の波長について用いられる。
【００１４】
図示している例示としての透過性に基づく粒子測定システム１００は４つの例示としての光検出器１３６ａ、１３６ｂ、１４０ａ、１４０ｂを有する一方、何れかの数の光検出器が、対象の１つ又はそれ以上の特定のレーザ光波長を提供するように用いられることが可能である。各々の光検出器は、第１検出器／増幅器１４２ａ及び第２検出器／増幅器１４２ｂに通信可能に接続されていて、それらは、例示としての透過性測定制御器１０２に更に通信可能に接続されている。散乱に基づく測定技術と異なり、例示としての透過に基づく粒子測定システム１００は、得られる透過パワーを測定するように各々の入射レーザ光経路について単独の検出器を用い、それにより、透過された光を表す、入射角０°（θ＝０）とは対照的に、０°以外の角度（θ≠０）について散乱する光を捕捉するようにするための検出器アレイに対する何れかの要請を除くことができる。
【００１５】
各々の選択された波長（λ）について、ビームＡ  １２６ａ及びビームＢ  １２６ｂのためのパワーは同様のパワー値ＰＡ及びＰＢのそれぞれを有し、また、同様の偏光値を有する。最初に、ビームＡ  １２６ａは、調査中の粒子サンプルを有する例示としてのサンプルＡ  １３２に衝突し、ビームＢ  １２６ｂは、制御懸濁流体（例えば、脱イオン水）を有する例示としてのサンプルＢ  １３４に衝突する。両方のコンテナ１３２、１３４における透過性を実質的に同時に測定するときに、バランス測定技術により実現される少なくとも１つの有利点は、一のレーザパルスから次のレーザパルスにおける何れかのレーザパワー変動が、下で更に詳細に説明するように、１つ又はそれ以上の比の演算中に除かれることである。対応する光検出器１４２ａ、１４２ｂは、信号ＤＡＰ（λ）及びＤＢＦ（λ）のそれぞれを生成するように、各々のサンプル１３２、１３４を通った後の透過した光を受け入れる。ＤＡＰ（λ）は、波長（λ）における懸濁材料（例えば、懸濁流体、気体等）を伴う粒子サンプルを透過したビームＡ  １２６ａによる第１検出器１４２ａからの信号を表し、ＤＢＰ（λ）は、波長（λ）における懸濁材料を透過したビームＢ  １２６ｂによる第２検出器１４２ｂからの信号を表わす。ソース波長（λ）はステップ値（例えば、１ｎｍ）だけ変えられ、粒子サンプル及び懸濁流体を透過する透過パワーのもう一つの測定はＤＡＰ（λ＋Δ）及びＤＢＰ（λ＋Δ）として得られる。レーザの波長を設定し、各々の経路において測定を行い、ステップ値だけレーザ波長を変える処理は、開始波長（λＳＴＡＲＴ）、終了波長（λＦＩＮＩＳＨ）及び波長ステップの大きさに基づいて、何れかの数の繰り返しについて行われる。
【００１６】
上記のように、誤差を除くように、例示としての透過に基づく測定システム１００は、第１の一連の走査レーザ波長（第１掃引）の後の１８０°の回転を介して、例示としてのサンプルＡ  １３２及びサンプルＢ  １３４の位置を交換するバランス測定技術を用いる。その結果、例示としてのサンプルＡ  １３２に衝突するビームＡ  １２６ａに代えて、ビームＡ  １２６ａがここで、第２の一連の走査レーザ波長（第２掃引）中に例示としてのサンプルＢに衝突する。同様に、例示としてのサンプルＢ１３４も衝突するビームＢ１２６ｂに代えて、ビームＢ１２６ｂがここで、第２掃引中に例示としてのサンプルＡ１３２に衝突する。そのようなバランス測定技術を実行することにより、例示としての透過性測定制御器１０２により演算されたデータに対する１つ又はそれ以上の有利点が得られる。例えば、バランス測定技術は、例示としての透過測定制御器１０２が、サンプル中のオブジェクトの数及び／又は相対的数（動的光散乱技術を用いるときに得られる結果を示す）の予測ではなく、試験中のサンプル中に存在するオブジェクトの絶対数を演算するようにする。更に、バランス測定技術により与えられた改善された正確さは、透過測定制御器１０２が検出される非球状粒子についての長軸及び短軸を演算することを可能にする。換言すれば、一つには、ビームＡ１２６ａ及びビームＢ１２６ｂによる第１掃引中に各々のコンテナを走査し、次いで反対のコンテナに衝突する各々のビームによる第２掃引中にその走査を繰り返すことにより、対応する動的範囲及び例示としての透過測定制御器１０２の感度は、散乱に基づく技術の感度に対して改善される。
【００１７】
バランス測定技術は、図１Ａの例示としての透過に基づく測定システム１００の潜在的な誤差の１つ又はそれ以上の原因に対処することができる。例えば、例示としてのレーザ光源１０４（又は、図１Ｂ及び１Ｃに関連付けて下で説明する広帯域光源）による光源変動（例えば、パワー変動）の場合、例示としてのバランス測定技術は、得られた粒子測定データのそのような変動の影響を無効にする及び／又は最小化することが可能である。更に、単独のレーザ光源が例示としての透過に基づく測定システム１００において用いられるために、何れかの時間に基づくパワー変動（及び／又は他の変動）が、例示としてのバランス測定技術（例えば、比のキャンセル）を介して変動のキャンセルを可能にするように各々の検出器において実質的に同時に検出されることが可能である。バランス測定技術と関連して改善された結果に寄与することが可能である他の因子は、ビームＡ１２６ａとビームＢ１２６ｂとの間の特定の一貫性を保証することを有するが、それに限定されるものではない。特定の一貫性は、ビームＡ１２６ａがビームＢ１２６ｂと実質的に同じ経路長を有することを保証すること、ビームＡ１２６ａがビームＢ１２６ｂと実質的に同じ減衰特性を有することを保証すること、ビームＡ１２６ａがビームＢ１２６ｂと実質的に同じパワー特性を有することを保証すること、及び／又はビームＡ１２６ａ及びビームＢ１２６ｂが実質的に同じ偏光特性を有することを保証することを有する。
【００１８】
図１Ｂは、他の例示としての透過に基づく粒子測定システム１５０を示している。図１Ｂに示している実施例においては、広帯域光源１５２は、試験中のサンプル１５６及び制御サンプル１５８において方向付けられる入射光ビーム１５４ａ、１５４ｂのそれぞれを提供する。各々の入射光ビーム１５４ａ、１５４ｂは、光学的アレイ及び／又は光ファイバスプリッタのような何れかの様式で実行されることが可能であるが、それに限定されるものではない。試験中の例示としてのサンプル１５６は、上記のように、測定される粒子を保持する及び／又は制御サンプルを保持するコンテナ、るつぼ及び／又は他の光学的に透過性のコンテナを有することが可能である。同様に、制御サンプル１５８は懸濁流体を保持することが可能であり、試験中のサンプル１５６及び制御サンプル１５８は、例えば、１８０°サンプルホルダを回転することにより入れ替えられることが可能である。例示としてのホルダの回転は、例示としての分光測定器（ＯＳ）及び／又はスペクトル分析器１６２ａは、所定の１つ又はそれ以上の波長（例えば、所定の波長の掃引）について透過ビーム１６４ａを走査し、例示としてのＯＳ（及び／又はスペクトル分析器）１６２ｂは、所定の１つ又はそれ以上の波長において実質的に同時に透過ビーム１６４ｂを走査する。図１Ｂの例示としての透過に基づく粒子測定システム１５０は本明細書で説明している同じ測定原理を用いるが、図１Ａに関連付けて説明している可変レーザ１０４ではなく、何れかの好ましい波長数のための広帯域（例えば、赤外線領域、紫外線領域等）光源を用い、粒子測定アクティビティを可搬型で存在させることを可能にする。更に、一の波長及び他の波長を区別するように、図１Ｂの例示としての透過に基づく粒子測定システムは、Ｏｃｅａｎ  Ｏｐｔｉｃｓ社製のＨＲ４０００ＣＧ−ＵＶ−ＮＩＲのような分光器１６２ａ、１６２ｂを用いる。ここで説明している方法及び装置は、図１Ａの実施例に焦点を当てているが、そのような記載は、例示であって、それに限定されるものではない。
【００１９】
図１Ｃは、他の例示としての透過に基づく粒子測定システム１７５を示している。図１Ｃに示している実施例は、図１Ｂに示しているシステムと実質的に同様であり、同様の要素は同様の参照番号を有している。図１Ｃに示している実施例においては、広帯域光源１５２は、試験中のサンプル１５６において方向付けられる入射光ビーム１５４を提供する。例示としての広帯域光源１５２は、高い安定性を有する安定化固体光源及び／又は他の広帯域光源を有することが可能であるが、それに限定されるものではない。例示としての試験中のサンプル１５６は、上記のように、測定するように粒子を保持し、制御サンプルを保持するコンテナ、るつぼ及び／又は他の光学的に透過性のコンテナを有することが可能である。制御サンプル１５８は懸濁流体を保持することが可能であり、試験中のサンプル１５６及び制御サンプル１５８は、例えば、１８０°サンプルホルダ１６０を回転させることにより入れ替えられることが可能である。例示としてのＯＳ１６２が所定の１つ又はそれ以上の波長（例えば、所定の波長の掃引）について透過ビームを走査した後に、例示としてのホルダ１６０の回転が行われることが可能である。作動中、波長に対する透過の測定は先ず、試験サンプルにおける粒子について実行され、次いで、そのサンプルは、サンプルを透過する波長に対する透過を測定する目的で、例示としてのホルダ１６０を移動させる又は回転されることにより入れ替えさせられる。
【００２０】
図２は、例示としての透過測定制御器１０２を更に詳細に示している。図２に示している実施例においては、透過測定制御器１０２は、レーザ制御器２０２，サンプルプラットフォーム制御器２０４、検出器インタフェース２０６、演算エンジン２０８、及びプロファイルデータベース２１２に通信可能に接続されたプロファイルマネージャ２１０を有する。図１Ｂの例示としての透過に基づく粒子測定システム１５０が用いられる例示としての環境においては、光源制御器は、それに代えて、例示としてのＯＳ１６２及び広帯域光源１５２についての制御器であることが可能である。例示としての演算エンジン２０８は、実験消衰計数エンジン２１４、理論断面エンジン２１６及び反転エンジン２１８を有する。作動中、例示としての光源制御器２０２は、例示としての可変波長レーザ１０４についての波長パラメータ及び／又はソースレーザ光１０８の他の特徴を設定する。例えば、出力波長を設定することに加えて、光源制御器２０２は、出力パワー、偏光及び／又は例示としての可変波長レーザ１０４についてのパルス幅を設定することが可能である。
【００２１】
例示としてのプラットフォーム制御器２０４は、図１Ａに示している例示としてのモータにより制御される回転プラットフォーム１３０についての回転角を制御する。上記のように、何れかの試験中の所与のサンプルがビームＡ１２６ａからビームＢ１２６ｂに又はその逆に移動されるようになっている場合、例示としてのプラットフォーム制御器２０４は、試験サンプルを制御サンプルと交換するように１つ又はそれ以上のモータを連結している。例示としての検出器インタフェース２０６は、１つ又はそれ以上の検出器振幅器１４２ａ、１４２ｂについて条件設定する信号を供給する。更に、１つ又はそれ以上の検出器が適合された増幅器を用いない場合、例示としての検出器インタフェース２０６は検出器入力を直接受け入れる。
【００２２】
例示としての演算エンジン２０８は、所定の各々のサンプルが例示としての可変波長レーザ１０４により１回又はそれ以上走査された後に、収集された測定データを用いて１回又はそれ以上の演算を容易に行う。上記のように、可変波長レーザ１０４は、開始波長（λＳＴＡＲＴ）においてレーザエネルギーのビームを発し、ある時間期間存在し、１つ又はそれ以上の検出器１３６ａ、１３６ｂ、１４０ａ、１４０ｂが透過測定を得るように、及び他の測定についてのステップの大きさによりレーザ波長（λ）を高くするように、レーザ制御器２０２により制御される。この処理は、終了波長（λＦＩＮＩＳＨ）に達する（第１掃引）まで繰り返される。例示としてのコンテナ１３２、１３４を切り換えた後に、又は反対のコンテナに衝突するようにビームＡ１２６ａ及びビームＢ１２６ｂを切り換えた（それにより、コンテナが静止したまま保たれるように）後には、（λＳＴＡＲＴ）から（λＦＩＮＩＳＨ）への掃引（第２掃引）が、バランス測定技術の一部として繰り返される。制御されたデータ（即ち、第１掃引及び第２掃引）は、試験中のサンプルにおける１つ又はそれ以上の粒子サイズ、各々のサイズの粒子の絶対数（計測）、検出された粒子の１つ又はそれ以上の幾何学的表示（例えば、長軸、短軸等）、試験中のサンプルの粒子密度値及び／又は試験中のサンプルの粒子サイズ分布を決定するように例示としての演算エンジン２０８により処理される。
【００２３】
試験中のサンプルにおける１つ又はそれ以上の粒子サイズを決定するように、及び／又は試験中のサンプルの粒子密度及び／又は粒子計数値を決定するように、例示としての演算エンジン２０８は、波長の関数として消衰計数を演算するように実験消衰計数エンジン２１４を用いる。特に、サンプルにおける透過は、全消衰断面σ（λ）に更に関連する粒子サイズ及び密度の関数である。透過と対応する波長との間の関係は粒子サイズに関連する情報を提供することができる一方、例示としての理論断面エンジン２１６は、反転エンジン２１８を介して数学的反転に組み合わされて適合されるとき、改善された感度及び分解能を得るように用いられる。例示としての理論断面エンジン２１６は、粒子による光透過のサイズ依存性を明らかにするＭｉｅ技術を用いることが可能であり、球状粒子による電磁放射線の透過についてのマックスウェル方程式の完全な解析解を有する。更に又は代替として、例示としての理論断面エンジン２１６は、ディスクリートダイポール法及び有限要素法を含む他の理論的技術を用いることが可能であるが、それらに限定されるものではない。最初の仮定は各々の粒子が球状形状を有することである一方、Ｍｉｅ理論は、二つ以上の寸法（例えば、円柱形の長さ及び／又は直径、非球状粒子等）を有する形状を説明するように用いられることが可能である。試験中の粒子が１つ又はそれ以上の寸法を有する環境においては、それらの寸法について別個の値が検出され、それにより、試験中のサンプルについて１つ又はそれ以上の幾何学的特性を示すことができる。一般に、消衰係数（例えば、第１パラメータ）は消衰断面（例えば、第２パラメータ）と粒子密度（例えば、第３パラメータ）との積に等しい。従って、２つのパラメータの導出及び／又は演算は欠損パラメータをもたらす可能性がある。
【００２４】
代替のモデリングが、例示としてのプロファイルデータベース２２に記憶される及び／又はそのプロファイルデータベースから呼び出されることが可能であるシグネチャパターンの１つ又はそれ以上のライブラリを構築するように、理論断面エンジン２１６及び／又は反転エンジン２１８に適用されることが可能である。一般に、球状粒子形状の仮定は、溶液中の粒子サイズ及び／又は粒子分布を正確に特定することが可能である一方、１つ又はそれ以上のプロファイルは、複数の粒子の種類を特定するように用いられることが可能である。例えば、脱脂乳及び／又は全乳におけるミルクコロイドの粒子サイズは、球状モデルを用いることにより動的光散乱技術に比べて５倍高い分解能で確認されている。他方、大腸菌バクテリア及びバクテリオファージは、直径及び長さを有する円柱形として良好にモデリングされる。例示としての透過に基づく粒子測定システム１００、１５０及び／又は１７５が用いられるために、生物学的系、ウィルス及び／又はタンパク質についての益々増加する数のシグネチャが、例示としてのプロファイルデータベース２１２に１つ又はそれ以上のプロファイルとして記憶されることが可能である。例えば、図３に示されている実施例のプロット３００は、初期段階及びバクテリアの増殖が起こった次の段階における大腸菌バクテリアについて示している。
【００２５】
消衰係数、消衰断面及び粒子密度間の関係を更に構築して、１つ又はそれ以上の代替の技術が、試験中のサンプルに関連付けられる欠損データを判定するように適用されることが可能である。他の実施例においては、消衰係数は、測定を介して得られ、対応する消衰断面を決定するＭｉｅ理論を適用することに代えて、例示としてのプロファイルデータベース２１２は、既知の屈折率を有する既知のウィルス、バクテリア、粒子及び／又は既知の形状を有する粒子について消衰断面を得るように問い合わせされることが可能である。  測定された消衰係数、及び例示としてのプロファイルデータベース２１２から得られる消衰断面に基づいて、試験中のサンプルの対応する粒子密度を得るように反転が適用されることが可能である。
【００２６】
他の実施例においては、試験中のサンプルが既知の粒子密度を有する場合には、対応する消衰断面は、消衰係数を得るように試験中のサンプルを測定し、次いで既知の粒子密度によりそれらを除算することによるＭｉｅ技術を適用することなく、決定されることが可能である。制限を伴わずに、この処理は、各々の粒子の種類についての波長の関数として消衰断面値の例示としてのよりロバストな（例えば、プロファイルデータベース２１２に記憶されている）ライブラリに構築するように何れかの回数繰り返されることが可能である。更に、試験中のサンプルが既知の形状及び密度を有する状況下では、試験中のサンプルの対応する屈折率及び／又は誘電率は、消衰係数についてサンプルを測定し、次いで既知の形状及び密度でそれらを除算することにより（波長の関数として）決定されることが可能である。
【００２７】
図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び２における例示としての透過に基づく粒子測定システム１００、１５０、１７５及び透過測定制御器１０２は、溶液中に懸濁された材料の粒子サイズ及び粒子密度を特定するように示されている一方、図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び２に示している要素及び／又は装置の１つ又はそれ以上は、何れかの他の方法において組み合わされる、分割される、再構成される、省略される、除外される及び／又は実施されることが可能である。更に、図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び２における例示としての透過測定制御器１０２、第１ミラーアレイ１０６、可変波長レーザ１０４、直線的スライド１１０、モータにより制御される回転プラットフォーム１３０、第１光検出器１３６ａ、第２光検出器１３６ｂ、第２ミラーアレイ１３８、第３検出器１４０ａ、第４検出器１４０ｂ、第１検出器／増幅器１４２ａ、第２検出器／増幅器１４２ｂ、光源１５２、回転サンプルホルダ１６０、分光器１６２、１６２ａ、１６２ｂ、光源制御器２０２、サンプルプラットフォーム制御器２０４、検出器インタフェース２０６、演算エンジン２０８、プロファイルマネージャ２１０、プロファイルデータベース２１２、実験消衰係数エンジン２１４、理論断面エンジン２１６及び／又は反転エンジン２１８は、ハードウェア、ソフトウェア及び／又はファームウェアにより実施されることが可能である。従って、例えば、例示としての透過測定制御器１０２、第１ミラーアレイ１０６、可変波長レーザ１０４、直線状スライド１１０、モータにより制御される回転プラットフォーム１３０、第１光検出器１３６ａ、第２光検出器１３６ｂ、第２ミラーアレイ１３８、第３検出器１４０ａ、第４検出器１４０ｂ、第１検出器／増幅器１４２ａ、第２検出器／増幅器１４２ｂ、光源１５２、回転サンプルホルダ１６０、分光器１６２、１６２ａ、１６２ｂ、光源制御器２０２、サンプルプラットフォーム制御器２０４、検出器インタフェース２０６、演算エンジン２０８、プロファイルマネージャ２１０、プロファイルデータベース２１２、実験消衰係数エンジン２１４、理論断面エンジン２１６及び／又は反転エンジン２１８の何れかは、１つ又はそれ以上の回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能論理回路（ＰＬＤ）及び／又はＦＰＬＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）
等により実施されることが可能である。同時提出の特許請求の範囲における何れかが純粋なソフトウェア及び／又はファームウェアの実施するように読まれるとき、例示としての透過測定制御器１０２、第１ミラーアレイ１０６、可変波長レーザ１０４、直線的スライド１１０、モータにより制御される回転プラットフォーム１３０、第１光検出器１３６ａ、第２光検出器１３６ｂ、第２ミラーアレイ１３８、第３検出器１４０ａ、第４検出器１４０ｂ、第１検出器／増幅器１４２ａ、第２検出器／増幅器１４２ｂ、光源１５２、回転サンプルホルダ１６０、分光器１６２ａ、１６２ｂ、光源制御器２０２、サンプルプラットフォーム制御器２０４、検出器インタフェース２０６、演算エンジン２０８、プロファイルマネージャ２１０、プロファイルデータベース２１２、実験消衰係数エンジン２１４、理論断面エンジン２１６及び／又は反転エンジン２１８の少なくとも１つはここで、ソフトウェア及び／又はファームウェアを記憶する有形媒体であって、例えば、メモリ、ＤＶＤ、ＣＤ等を含むように明確に規定される。更に、図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び２における例示としての透過測定制御器１０２、第１ミラーアレイ１０６、可変波長レーザ１０４、直線的スライド１１０、モータにより制御される回転プラットフォーム１３０、第１光検出器１３６ａ、第２光検出器１３６ｂ、第２ミラーアレイ１３８、第３検出器１４０ａ、第４検出器１４０ｂ、第１検出器／増幅器１４２ａ、第２検出器／増幅器１４２ｂ、光源１５２、回転サンプルホルダ１６０、分光器１６２ａ、１６２ｂ、光源制御器２０２、サンプルプラットフォーム制御器２０４、検出器インタフェース２０６、演算エンジン２０８、プロファイルマネージャ２１０、プロファイルデータベース２１２、実験消衰係数エンジン２１４、理論断面エンジン２１６及び／又は反転エンジン２１８は、図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び２に示されている要素、処理及び／又は装置に付加して、又はそれらに代わる１つ又はそれ以上の要素、処理及び／又は装置を有することが可能であり、及び／又は示している要素、処理及び装置の何れかのうちの２つ以上又は全てを有することが可能である。
【００２８】
図４乃至６及び８は、図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び２の例示としての透過に基づく粒子測定システム１００、１５０、１７５及び／又は例示としての透過測定制御器１０２を実施するように実行されることが可能である例示としての処理を示している。図４乃至６及び８の例示としての実施例は、プロセッサ、制御器及び／又は何れかの他の適切な処理装置により実行されることが可能である。例えば、図４乃至６及び８の例示としての処理は、機械可読命令又はデータ構造の形でプログラムコード及び／又は命令を担持又は記憶するように用いられることが可能であり、並びにプロセッサ、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、又はプロセッサを有する他の機械（例えば、図１０に関連して下で説明する例示としてのプロセッサプラットフォームＰ１００）によりアクセスされることが可能である、例えば、フラッシュメモリ、ＣＤ、ＤＶＤ、フロッピー（登録商標）ディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消却プログラム可能型読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、光記憶ディスク、光記憶装置、磁気記憶ディスク、磁気記憶装置、及び／又は何れかの他の媒体に記憶されているコード化された命令において実施されることが可能である。上記のものの組み合わせも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれる。機械可読命令は、例えば、プロセッサ、汎用コンピュータ、特殊目的コンピュータ、又は１つ又はそれ以上の特定処理を実施する特殊目的処理機械を有する。代替として、図４乃至６及び８の例示としての処理の一部又は全てが、ＡＳＩＣ、ＰＬＤ、ＦＰＬＤ、ディスクリート論理、ハードウェア、ファームウェア等の何れかの組み合わせを用いて実行されることが可能である。また、図４乃至６及び８の例示としての処理の１つ又はそれ以上の動作は、それに代えて、上記の技術の何れかの組み合わせ、例えば、ファームウェア、ソフトウェア、ディスクリート論理及び／又はハードウェアの何れかの組み合わせとして、若しくは手動で実行されることが可能である。更に、図４乃至６及び８の例示としての動作を実施する多くの他の方法を採用することが可能である。例えば、ブロックの実行順序が変更されることが可能であり、及び／又は上記のブロックの１つ又はそれ以上が、変更される、削除される、副分割される又は結合されることが可能である。更に、図４乃至６及び８の例示としての処理の何れか又は全てが、連続的に実行されることが可能である、及び／又は、例えば、別個の処理スレッド、プロセッサ、装置、ディスクリート論理、回路等により並列に実行されることが可能である。
【００２９】
図４の例示としての処理４００は、調査中の粒子サンプルからのサンプル測定及び制御サンプルからのサンプル測定の検索から開始する（ブロック４０２）。上記のように、バランス測定技術を介して得られたデータの２つの集合（即ち、粒子サンプルについての一の集合、制御サンプルについての一の集合、及び交互のビームの繰り返し）を比較することにより、検出器特性、増幅器特定及び／又はコンテナ特性における何れかの差が除かれることが可能であり、それにより、ノイズレベル以上を区別することができる最小信号の測定を改善し（感度）、観測可能な詳細についての指標を改善する（分解能）ことが可能である。更に、粒子サンプルを制御サンプルと比較することにより、透過特性に関する懸濁流体の何れかの影響が除かれることが可能である。波長の関数として全消衰係数α（λ）を演算するように、例示としての実験消衰エンジン２１４は、粒子サンプルと制御サンプルとの間の非を演算する（ブロック４０４）。理論断面エンジン２１６は、粒子サンプル内の粒子による光透過の１つ又はそれ以上のサイズ依存性を明らかにするように、Ｍｉｅ技術、他の理論的技術及び／又は断面のデータベースを用いて散乱断面を決定するが、それらに限定されるものではない（ブロック４０６）。改善された感度及び分解能も、数学的反転による理論的に決定される散乱断面及び実験的に決定される昇汞計数を用いることにより実現される（ブロック４０８）。数学的反転は、次式１に示すように、フレドホルム（Ｆｒｅｄｈｏｌｍ）積分方程式を有することが可能であるが、それに限定されるものではない。
【００３０】
【数１】
2012507008.tif 000003
示している例示としての式１においては、本明細書で説明している透過技術に適用されるときには、Ｉ（λ）は、はちょう（λ）の関数としての消衰係数α（λ）を表し、ｆ（ｒ）は、粒子半径の関数としての粒子サイズ分布を表す。カーネルＫ（λ，ｒ）は、波長（λ）及び半径（ｒ）の関数としての理論消衰断面である。波長の関数としての複素屈折率はカーネルＫ（λ，ｒ）の演算に対する入力である。ｒＭＩＮ、ｒＭＡＸ及びｄｒの各々は、粒子サイズ分布の分解能（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）に影響を与える分解能（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）パラメータと本明細書では称している。表現Ｋ（λ，ｒ）は、それが所定の全ての粒子サイズ及び散乱光の全ての波長についての全ての可能な理論消衰断面を含むために、反転カーネル関数とときどき称される。粒子サイズ及び計数情報を得るように、粒子サイズ分布（ＰＳＤ）は、ｆ（ｒ）を用いて表される式１により決定される。一般に、実験消衰係数エンジン２１４はＩ（λ）の演算を容易にし、理論断面エンジン２１６はＫ（λ，ｒ）の演算を容易にし、ＰＳＤは、例えば、ラプラス（Ｌａｐｌａｃｅ）変換、フーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）変換及び／又は行列変換技術等の数学的変換として解が得られる。
【００３１】
反転精度は、ｒＭＩＮ、ｒＭＡＸ及びｄｒのような選択された分解能パラメータにより影響され得る。反転中に選択された分解能が低過ぎる場合には、サンプル測定からの情報は失われ得る。例えば、消衰係数Ｉ（λ）は、反転から抽出されるものに比べて、より多くの情報を含んでいる。他方、反転中に選択された分解能が高過ぎる場合には、より少ない実際のピークが存在すべきところを、複数ピークのような数値アーティファクトがもたらされ得る。この例示としての状況下で、Ｉ（λ）は、その分解能を達成するのに必要な必須情報を含まず、実質的な誤差がもたらされ得る。例示としての式１は、無限に小さくなり得るステップサイズｄｒを有する積分形式を表す一方、実際の値を用いて数値的に演算する式１は、ｒＭＡＸからｒＭＩＮを減算されたものを全てのポイント数で除算された分解能Δｒを反映する。例えば、１ｎｍのｒＭＩＮから１００１ｎｍのｒＭＡＸまで１０００ポイントの範囲については、対応する分解能Δｒは１ｎｍである。
【００３２】
分解能パラメータの選択は、経験則の、例示としてのプロファイルマネージャ２１０からの入力に基づくことが可能であり、及び／又は試験中のサンプル中にあると見込まれる粒子の種類に基づくことが可能である。例えば、複数のサイズの粒子が存在する場合、反転分解能は変えられる必要があり得る。例えば、実験データの分解能の倍数（λＳＴＥＰ）又は波長ステップサイズに対する反転分解能Δｒ又は粒子直径ステップサイズの設定は、スプリアス反転ピークを除去することが可能である。この倍数は２倍であることが可能である。サイズについての粒子均一性が存在する場合を含む他の状況下では、反転分解能のリセットも示され得る。
【００３３】
図５の例示としての処理４０２は、調査中の粒子サンプルからサンプル測定値を、並びに純粋及び／又は脱イオン水のような制御サンプルからのサンプル測定値を引き出す。図５に示す実施例においては、透過測定制御器１０２は、開始レーザ波長（λＳＴＡＲＴ）、終了レーザ波長（λＦＩＮＩＳＨ）、波長ステップサイズ（λＳＴＥＰ）及び各々のステップの滞留時間を特定する（ブロック５０２）。そのような設定は、図２に示している例示としてのプロファイルマネージャ２１０等のプロファイルに記憶されることが可能であり、及び／又は１つ又はそれ以上のレーザ制御設定はユーザにより調整されることが可能である。特定されたレーザ設定は、所定の粒子サンプルの試験中に１つ又はそれ以上の一連のレーザ波長が発せられるようにするように、例示としてのレーザ制御器２０２に提供される（ブロック５０４）（例えば、第１掃引中に）。例えば、例示としてのレーザ制御器２０２は、好ましい滞留期間中に開始波長（λＳＴＡＲＴ）でレーザ放射線を発するように例示としての可変波長レーザ１０４を構成し、そして測定により、各々のコンテナ（例えば、サンプルＡ１３２及びサンプルＢ１３４）を透過したレーザ放射線が得られた後に、例示としてのレーザ制御器２０２は、好ましいステップサイズ（λＳＴＥＰ）に基づいてレーザ波長を調整する。このレーザ発生シーケンス、滞留時間及び波長調整は、開始波長から終了波長まで繰り返される。
【００３４】
例示としてのサンプルプラットフォーム制御器２０４は、例示としての第１ミラーアレイ１０６及び／又は例示としての第２ミラーアレイ１３８における１つ又はそれ以上の装置であって、例えば、例示としての直線的スライド１１０、広帯域ミラー１１２、１１８、１３８、溶融シリカオプティカルフラット１１４ａ、１１４ｂ及び／又は例示としてのビームダンプ１１６の位置を制御することが可能である。例示としてのサンプルプラットフォーム制御器２０４は、分割されたレーザ光源エネルギーをビームＡ１２６ａ及びビームＢ１２６ｂのそれぞれを各々のサンプルに衝突させるように、回転しているサンプルホルダ１２８においてサンプルＡ１３２及びサンプルＢ１３４の位置を回転させることも可能である（ブロック５０６）。しかしながら、サンプル１３２、１３４の回転は、第１掃引が終了した後に、行われることが可能である。制限を伴わずに、例示としての第１ミラーアレイ１０６及び第２ミラーアレイ１３８は、第１掃引の後に又は各々の波長走査の間に、それにより、コンテナ１３２、１３４が静止したまま保たれるように、反対側のコンテナの方にビームＡ１２６ａ及びビームＢ１２６ｂを方向付けるように調整されることが可能である。上記のように、サンプルＡ１３２は試験中に粒子サンプルを保持することが可能である一方、サンプルＢ１３４は制御サンプル（例えば、何れの粒子材料も存在しない懸濁流体）を保持することが可能である。
【００３５】
入射ビームＡ１２６ａ及び入射ビームＢ１２６ｂの各々は、レーザエネルギーがコンテナを横断するように、各々のサンプルＡ１３２及びＢ１３４に衝突する。レーザエネルギーの一部は、各々のサンプルにより吸収され、反射され及び／又は散乱される一方、ビームＡ１２６ａ及びビームＢ１２６ｂの各々からのレーザエネルギーの一部は、オリジナルの入射角（即ち、０°）で各々のコンテナを透過され、第１光検出器１３６ａ（光検出器Ａ）及び第２光検出器１３６ｂ（光検出器Ｂ）の各々に衝突する。各々の光検出器による測定値が引き出されて、ＤＡＰ及びＤＢＦとして保存され（ブロック５０８）、ここで、ＤＡＰは、粒子サンプル（Ｐ）における透過後に光検出器Ａにより検出された、得られた信号を表し、ＤＢＦは、制御流体サンプル（Ｆ）における透過後に光検出器Ｂにより検出された、得られた信号を表す。終了波長（λＦＩＮＩＳＨ）が到達されなかった（ブロック５１０）場合、例示としてのレーザ制御器２０２は、好ましいステップサイズだけレーザ波長（λ）をインクリメントする（ブロック５１２）。
【００３６】
複数のレーザ発生、滞留、測定、及びレーザ波長を（λＳＴＡＲＴ）から（λＦＩＮＩＳＨ）までのインクリメントの繰り返し（例えば、第１掃引）後、例示としてのサンプルプラットフォーム制御器２０４は、ビームＡ１２６ａがサンプルＢ１３４（即ち、制御サンプル）に衝突し、且つビームＢ１２６ｂがサンプルＡ１３２（即ち、試験中の粒子サンプル）に衝突するように、サンプルを交換するように、モータにより制御されるサンプルホルダにエネルギー供給する（バランス測定）（ブロック５１４）。例示としてのレーザ制御器２０２は、可変波長レーザ１０４を開始波長（λＳＴＡＲＴ）に設定し（ブロック５１６）、ＤＡＰ及びＤＢＦのそれぞれを得るように光検出器Ａ１３６ａ及び光検出器Ｂ１３６ｂから測定値が得られる（ブロック５１８）。ここで、ＤＡＰは、制御流体サンプル（Ｆ）１３４における透過後に光検出器Ａにより検出された、得られた信号を表し、ＤＢＦは、粒子サンプル（Ｐ）における透過後に光検出器Ｂにより検出された、得られた信号を表す。例示としての可変波長レーザ１０４に対する付加的調整が（λＳＴＡＲＴ）から（λＦＩＮＩＳＨ）までの１つ又はそれ以上のステップ中に必要とされる（ブロック５２０）場合には、例示としてのレーザ制御器２０２は、その調整行い、発生されたレーザ光の波長をステップサイズだけインクリメントする（ブロック５２２）。
【００３７】
図６の例示としての処理４０４においては、実験消衰係数エンジン２１４は、ビームＡ１２６ａ及びビームＢ１２６ｂについて流体信号に対する粒子信号の第１比を演算する。上記のように、例示としての可変波長レーザ１０４の出力１０８は、同様のパワーＰＡ及びＰＢ並びに同様の偏光値を有する２つのビームに分割される。試験サンプルの透過の測定に先だって、下で説明する全測定処理及び比演算は、システム１００、１５０、１７５がバランスを取られたことを保証するように、サンプルを用いずに及び同じ複数のサンプルを用いて実行される。各々のコンテナを透過した入力光パワーのそれらの部分は、次の式２及び３により表される。
ＤＡＰ（λ）＝εＡ（λ）ＴＰ（λ）ＴＦ（λ）ＰＡ（λ）    式２
ＤＢＦ（λ）＝εＢ（λ）ＴＦ（λ）ＰＢ（λ）              式３
示している例示としての式２及び式３においては、ＤＡＰは、粒子サンプル（Ｐ）（試験サンプル）における透過後の光検出器Ａにより検出された、得られた信号を表し、ＤＢＦは、懸濁流体サンプル（Ｆ）（制御サンプル）における透過後の光検出器Ｂにより検出された、得られた信号を表し、εＡは光検出器Ａ１３６ａの効率を表し、εＢは光検出器Ｂ１３６ｂの効率を表し、ＴＰ（λ）は、所与の波長における粒子により透過された入力光パワーの部分を表し、そしてＴＦ（λ）は、所与の波長における懸濁流体により透過された入力光パワーの部分を表す。上記のように、粒子サンプル（Ｐ）コンテナ及び懸濁流体（Ｐ）コンテナは、それらの透過における測定の集合が得られるように交換される（バランス測定）。式２及び３と同様に、粒子サンプル（Ｐ）及び懸濁流体（Ｐ）を透過した入力光パワーの部分は次式４及び５により表される。
ＤＡＦ（λ）＝εＡ（λ）ＴＦ（λ）ＰＡ（λ）              式４
ＤＢＦ（λ）＝εＢ（λ）ＴＰ（λ）ＴＦ（λ）ＰＢ（λ）    式５
示している例示としての式４及び式５においては、ＤＡＦは、懸濁流体サンプル（Ｆ）（制御サンプル）における透過後の光検出器Ａにより検出された、得られた信号を表し、ＤＢＰは、粒子サンプル（Ｐ）における透過後の光検出器Ｂにより検出された、得られた信号を表す。例示としての実験消衰係数エンジン２１４は、ビームＡ及びビームＢのそれぞれについての懸濁流体信号に対する粒子信号の第１比を演算する（ブロック６０２）。同様に、波長の全範囲が、（λＳＴＡＲＴ）から（λＦＩＮＩＳＨ）まで走査された後に、例示としての実験消衰計数エンジン２１４は、ビームＡ及びビームＢのそれぞれについての粒子信号に対する懸濁流体信号の第２比を演算する（ブロック６０４）。バランス測地による波長の第１掃引及び波長の第２掃引の結果としての式２、３、４及び５からの４つの信号は、次式６に示すように、比Ｒ（λ）を演算するように用いられる。
【００３８】
【数２】
2012507008.tif 000004
粒子サンプル１３２内の粒子による透過性対波長ＴＰ（λ）は、次式７に示すように演算されることが可能である（ブロック６０６）。
【００３９】
【数３】
2012507008.tif 000005
【００４０】
【数４】
2012507008.tif 000006
示している例示としての式８においては、α（λ）は消衰係数を表し、ｌはサンプルを通る経路長（即ち、粒子の溶液（材料）を透過する光の長さであって、コンテナの幅ではない）を表している。例示としての式８は、各々の波長における消衰係数の実験値を演算するように用いられる。理論上は、粒子による消衰係数対波長α（λ）は、次式９により粒子の種類ｉの全理論散乱断面σｉ（λ）に関連する。
α（λ）＝Σｊσｊ（λ）ｎｊ                              式９
示している例示としての式９においては、ｎｊは、種類ｊの単位体積当たりの粒子数であり、総和Σｊは全体的な複数の粒子種類に亘っている。式８は、各々の波長についてのデータから消衰係数を演算することを示している。式９は、各々の種類ｊの単位体積ｎｊ当たりの粒子数を得るように反転される。粒子サイズが連続的に存在する場合、消衰係数は、例示としての次式９ｂで示すように表され、ここで、ｎ（ｒ）は粒子サイズ分布である。
α（λ）＝∫σ（λ，ｒ）ｎ（ｒ）ｄｒ                    式９ｂ
図４を再び参照するに、例示としての理論断面エンジン２１６は、試験中に粒子サンプルの全断面をモデリングするデータベース及び／又はＭｉｅ理論のような１つ又はそれ以上の理論技術を用いる（ブロック４０６）。一般に、Ｍｉｅ理論は、球状粒子による電磁放射線を散乱することについてのマックスウェル方程式の完全解析解である。Ｍｉｅ理論技術は典型的には、入射レーザの波長に対する粒子直径の比が一桁のオーダーであるときに、最適な結果を伴って実行される一方、本明細書で説明している方法及び装置は、一つには、ある波長範囲を用いることにより、調査中の粒子の長軸及び短軸を決定するように用いられる。レーザ波長（λ）が固定され、散乱角（θ）が変更される、又は散乱光が０以外の１つ又はそれ以上の所定の角度で測定される、散乱を用いる粒子サイズ決め技術と異なり、本明細書で説明している方法及び装置は、レーザ波長（λ）が変えられ、透過光が入射光方向に対して０°に固定された角度（θ）で測定される、レーザエネルギーの透過挙動を用いる。上記のように、レーザエネルギーの透過のモニタリングは、散乱技術を用いるときに典型的に必要とされるフォトダイオードアレイではなく、各々の入射レーザビーム（即ち、入射光方向に対する角度０°）のための単独のフォトダイオードを用いることにより、サイズ、密度、計数及び／又は形状の決定を改善することができる。一般に、散乱技術は、散乱光の全てが捕捉される訳ではないが、透過光信号は常に、散乱光の全てに対して感応性を有する。透過光信号は最終的には、全ての方向に散乱される光の関数であるが、動的光散乱及び回折を含む散乱技術は、散乱光の一部のみを検出する。一般に、複数の付加的なフォトダイオードが、より多くの散乱光を捕捉するように、測定システムに付加されるために、測定データにおける対応する不確実性が累積され、それにより、何れかの得られる感度及び／又は分解能を低下させ得る。複数の波長及び０°の散乱角における光透過検出に対してＭｉｅ理論技術を適用することにより、波長σ（λ，ｒ）に対する理論消衰断面が、次式１０に示すように、Ｍｉｅ係数を先ず、演算することにより、各々の粒子直径に対して得られる。
【００４１】
【数５】
2012507008.tif 000007
示している例示としての式１０においては、ａｎ及びｂｎはＭｉｅ係数であり、消衰断面σ（λ，ｒ）は、式１０に示しているように規定されることが可能である。式１０においては、ｋ＝２π／λである。
【００４２】
一部の実施例においては、Ｍｉｅ演算は、Ｗａｒｒｅｎ  Ｊ．ＷｉｓｃｏｍｂｅによるＭＩＥＶ０のような１つ又はそれ以上のアプリケーションとしての理論断面エンジン２１６により実行されることが可能であり、Ｍｉｅ演算の１つ又はそれ以上のグラフィカル出力が、入射レーザ光の波長が対応する粒子直径のサイズと同じである又は略同じである、一般粒子サイズの傾向及び／又は場合を例示するように、理論断面エンジン２１６により実行されることが可能である。一般に、プロットされたＭｉｅ演算は、粒子サイズに依存する主振動挙動、副振動挙動、ピーク及び／又は谷、周囲の媒体（例えば、流体、気体、スプレイ等）の屈折率及び／又は粒子の屈折率について説明する。更に、比較的小さい振動リップルが、透過レーザ光路が互いに干渉するときに生じ得る。一部の光エネルギーが、経路Ｐ０に沿った内部反射を伴わずに各々の粒子を透過し、一部の光が、Ｐ０と同じ方向に出る粒子における内部反射の後に、各々の粒子を透過するために、リップルが発生し得る。従って、２つ以上のＰｎが存在し得、Ｐ０経路と何れかの数のＰｎ経路との間で観測される干渉がもたらされ得、それにより、プロットされるときに、消衰断面σ（λ，ｒ）におけるリップルとして現れ得る。
【００４３】
上記のバランシング技術を用いずに得られたデータを用いて、サイズの関数として粒子密度を推測するＭｉｅ演算を用いることは、一般粒子サイズの１つ又はそれ以上の表示を提供し得るが、そのような結果のみでは、適切な分解能、感度及び／又は絶体密度情報を用いる試験中にサンプル内の粒子サイズの範囲及び／又は各々の粒子サイズの密度を明らかにすることはできない。換言すれば、適切なバランシング技術を伴わずに得られるデータを用いるＭｉｅ演算のみからの結果は、粒子サイズ、形状の適切な特定、及び／又は粒子種類（例えば、ウィルス、バクテリア、タンパク質等）を特定する能力を可能にする結果を提供する能力に限定され得る。本明細書で説明している方法及び装置においては、試験中にサンプル内に存在し得る何れかの数の粒子サイズの演算を可能にするように、バランス測定技術、Ｍｉｅ演算結果及び調整された数学的反転を用い、結果的に得られるサイズは、散乱に基づく粒子サイズ決め技術に比べてかなり良好である分解能を有する。更に一つには、バランス測定技術のために、本明細書で説明している方法及び装置は、散乱（例えば、動的光散乱）に基づく方法により与えられるオブジェクトの相対的数と異なり、試験中のサンプル中の絶体数を明らかにすることができる。更に、バランス測定技術は、試験中のサンプルにおける複数のサイズを区別する能力及び非球状粒子の長軸及び短軸を特定する能力を容易化する。バランス測定は、動的範囲を改善し、図７Ａに示しているように、動的光散乱に基づく方法に比べて約百万倍高い感度と、図７Ｂに示しているように、動的光散乱に基づく方法により得られる結果に比べて約５倍高い分解能とをもたらすことができる。
【００４４】
示している例示としての図７Ａにおいては、技術比較プロット７００は、動的光散乱技術（破線７０２）の能力と、本明細書で説明している透過に基づく方法及び装置（図７Ａの丸印を参照されたい）の能力を明らかにするようにが示されている。図７Ａの例示としてのプロットは、１ｍｌ当たりの粒子密度についてｙ軸７０４に、ｎｍを単位とする粒子サイズについてｘ軸７０６に示している。動的光散乱による結果は、１ｍｌ当たり約１０９個の粒子の下側閾値において粒子濃度を特徴付ける能力を示す一方、本明細書に記載している透過に基づく方法及び装置は、１ｍｌ当たり約１０３個の粒子と同程度の感度を示している。更に、プロット７００は、金粒子７０８、大腸菌粒子７１０、比較的低い濃度のウィルス粒子７１２及びポリスチレン粒子７１４を検出する透過に基づく方法及び装置の成功裏の適用について示している。本明細書で記載している方法及び装置においては、大きさ、密度、計数及び／又は存在し得る粒子の形状を明らかにするように、ある波長範囲において試験中に粒子サンプルを解析する。
【００４５】
示している例示としての図７Ｂにおいては、他の技術比較プロット７５０が、動的光散乱技術の分解能に関する能力（上方プロット７５２）及び本明細書で説明している透過に基づく方法及び装置（下方プロット７５４）に関する能力を明らかにするように示されている。例示としての動的光散乱技術７５２及び透過に基づく方法７５４は、透過に基づく方法７５４の分解能能力に対する改善を更に明らかにするように、同様のｘ軸７５６を共有している。例えば、ミルクのタンパク質の単独の球状のカゼインミセルについて、透過に基づく方法７５４を用いた後に導き出されたピーク７６０より約５倍広い動的光散乱技術を用いたピーク７５８として示されている。その結果、懸濁粒子情報を得るための透過に基づく技術に関連して本明細書で説明している方法及び装置は、動的光散乱技術を用いるときに明らかにされることのない程度の詳細について示すことが可能である。図７Ｂの例示としてのプロット７５２、７５４はまた、動的光散乱に対する透過に基づく技術の相対感度改善を示している。特に、２．５ｘ１０−１６ｎｍ（７６２）の密度を有するミルクタンパク質の球状カゼインミセルのピーク７６０は、１．３ｘ１０−８体積％（７６４）に略相当し、故に、約百万倍の感度因子の改善を示している。
【００４６】
図８の例示としての処理４０８は、例示としてのプロファイルマネージャ２１０において有効である何れかの数の空間モデルからの空間粒子サイズモデル（ブロック８０２）の選択から開始している。一部の状況下では、試験中の粒子サンプルに存在している粒子の一般的種類については認識されているが、そのサンプル中に存在する粒子の特定のサイズ及び／又は密度については認識されていない。例えば、製造業者により試験中の粒子サンプルがポリスチレン球を含んでいることが知らされている場合、球状空間モデルが選択される（ブロック８０４）。他方、試験中の粒子サンプルに存在する粒子の一般的種類が認識されていない場合、球状空間モデルは、存在する粒子の長軸及び短軸を示す結果を提供することが可能であるために、適切な開始ポイントになり得る。例示としての透過に基づく粒子測定システム１００、１５０、１７５は異なる種類の粒子が用いられることが可能であるため、例示としてのプロファイルマネージャ２１０は、異なる粒子種類の特徴的な空間シグネチャパターンを記憶することが可能である。各々のウィルス、バクテリア及び／又は製造粒子（例えば、研磨粒子）は、選択された空間モデル（例えば、ロッド形状モデル等）及び／又は記憶されておるデータベースモデルの助けにより後に特定されることが可能である一意の空間シグネチャ特徴を示すことが可能である。粒子の種類が球以外の何であるかが認識されている状況下では、代替の空間モデルが選択されることが可能である（ブロック８０６）。
【００４７】
粒子は、特徴的な複素誘電率及び／又は複素屈折率も有する。試験中の粒子サンプルが、ポリスチレンと類似する誘電特性を有することが認識され、及び／又は誘電率が一般に非決定（ブロック８０８）の場合、ポリスチレンに関連付けられる誘電モデルは、粒子のベースライン測定を確立するように選択されることが可能である（ブロック８１０）。しかしながら、試験中のサンプルにおける粒子が、代替の誘電的値を有することが一般に認識されている場合、試験中の粒子に更に類似する代替の誘電モデルが選択されることが可能である（ブロック８１２）。粒子種類の主なカテゴリには、生物学的粒子、金属及び／又は酸化物がある。
【００４８】
例示としての反転エンジン２１８は、試験中の粒子の屈折率及び／又は誘電率に基づいて、反転カーネル関数Ｋ（λ，ｒ）に対して例示としての理論断面エンジン２１６により生成された理論的結果を割り当て（ブロック８１４）、例示としての実験消衰係数エンジン２１４により生成された実験結果は、各々の走査波長（λ）においてフレドホルム（Ｆｒｅｄｈｏｌｍ）積分関数Ｉ（λ）に割り当てられる（ブロック８１６）。半径ｒの関数としての粒子サイズ分布ｎ（ｒ）はｆ（ｒ）で表される。反転は、サイズ決め及び密度情報を含む反転によりｆ（ｒ）について解を得ることができる（例えば、式１）（ブロック８１８）。ディスクリート形式で、ｎ（ｒ）は要素（ｊ）を有する列ベクトルで表され、列ベクトルの各々の要素は粒子密度である。この列ベクトルのインデックスｆは粒子の半径及び／又は種類である。代替として、反転カーネル関数Ｋ（λ，ｒ）はｉｘｊ行列で表され、ここで、ｉインデックスは散乱波長であり、ｊインデックスは粒子種類及び／又は粒子種類である。従って、（ｉ，ｊ）行列要素は、光の波長ｉにおける粒子サイズ及び／又は粒子種類ｊの消衰断面のことをいう。
【００４９】
反転カーネル関数Ｋ（λ，ｒ）は、ＥＣＳＣを生成するように波長（λ）において屈折率（ｍ）を有する球状粒子の仮想半径を用いて演算される（例えば、ＭＩＥＶ０．ｆコード等）。有効なＥＣＳＣは、何れかの数の仮想半径がフレドホルム（Ｆｒｅｄｈｏｌｍ）積分式（例えば、式１）を解く（例えば、試験中にサンプル粒子において予測される粒子サイズの範囲について解く）ときに用いられるために、保持される。更に、ｆ（ｒ）は、粒子サイズ及び計測情報を含み、ｊ要素を有する列行列として明確にされ、ここで、ｊの範囲は、式１に示されている積分限界により決定される、複数の要素のうちの一が例示としての行列に存在する場合、表されている行列の位置の対応する粒子サイズを有する粒子が存在する。
【００５０】
更に明らかにするように、例示としての式１は、粒子サンプルにおいて存在し得る予測される粒子サイズｒｍｉｎ乃至ｒｍａｘの限定された範囲における反転カーネル関数Ｋ（λ，ｒ）＊ｆ（ｒ）の積分である。積分中、ＥＣＳＣ値が、カーネルＫ（λ，ｒ）からの粒子サイズ分布に含まれる粒子サイズについて選択される。その結果は、Ｉ（λ）として表されるサイズ分布ｆ（ｒ）を有する粒子サンプルについての消衰係数である。
【００５１】
Ｋ（λ，ｒ）についての演算及びＩ（λ）についてのデータを有することにより複数の有効な解が得られ、それらの解の一部は、反転が不良設定問題であるために、関連性はない。数学的には、数学的反転は、例示としての次式１３の行列により表される。
【００５２】
【数６】
2012507008.tif 000008
例示としての式１３においては、ｆｉが与えられる場合、行列の乗算Ｋｉｊ＊ｆｉは、Ｉ＝Ｋｆとして行列の形式で表されるＩ＝ΣＫｉｊｆｉを与える、結果として得られるＥＣＳＣ値を選択する。しかしながら、Ｉがそのデータにより与えられ、ｆが各々の粒子サイズの認識されていない密度を表すとき、行列式Ｉ＝Ｋｆは式の過剰決定系であり、その系は、例示としての式１４に示されている残りの二乗の和を最小化するようにデザインされた最小二乗法によりｆについて解を得ることが可能である。
【００５３】
【数７】
2012507008.tif 000009
示している例示としての式１４においては、Ｋは不良設定行列又は特異行列であり、それはｆについての複数回を更にもたらし得る。ｆの１つ又はそれ以上の解が振動する場合、それに関連付けられる物理的意味は存在しない。１つ又はそれ以上の物理解を除去するように、例示としての反転エンジン２１８が、式１５に示しているように式１４に適用された例示としての正則行列ａΓを示している。
【００５４】
【数８】
2012507008.tif 000010
ａが正則パラメータである例示としての正則行列ａΓは、チホノフ（Ｔｉｋｈｏｎｏｖ）正則方法を含む何れかの方法を介して適用されることが可能であるが、それに限定されるものではない。正則係数は、１つ又はそれ以上の無意味な解を捨てている間に、物理解が明らかにされることを可能にする。チホノフ行列Γは、恒等行列Ｉと、値１を有する正則パラメータａとを有することが可能である。
【００５５】
反転及び正則処理による例示としての出力９００が図９に示されている。示している例示としての図９においては、ｙ軸９０２は立方ナノメートル（ｎｍ３）当たりに存在する粒子密度を表し、ｘ軸９０４は粒子の直径（半径の２倍）を表している。製造業者をソースとする粒子は、５％の偏差を有する７７１ｎｍの直径の球であることが確認されている。例示としての透過に基づく粒子測定システム１００は第１ピーク７７１ｎｍ（９０８）及び第２ピーク８０７ｎｍ（９１０）を有する粒子分布が特定され、それらのピークの各々は、上記の製造業者の許容範囲の５％の範囲内に入っている。粒子サイズ分布９０６は、ｙ軸９０２が各々の直径において単位体積当たりにどれ位の数の粒子が存在するかを表し、粒子サイズ分布９０６における値全てから総和を得ることが可能であるために、粒子計数情報を提供する。サンプルの体積との総和された密度分布の乗算はサンプル中の全粒子数を表す。
【００５６】
図１０は、図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び２の例示としての透過測定制御器１０２、第１ミラーアレイ１０６、可変波長レーザ１０４、直線的スライド１１０、モータにより生魚される回転プラットフォーム１３０、第１光検出器１３６ａ、第２光検出器１３６ｂ、第２ミラーアレイ１３８、第２検出器１４０ａ、第４検出器１４０ｂ、第１検出器／増幅器１４２ａ、第２検出器／増幅器１４２ｂ、光源１５２、回転サンプルホルダ１６０、光スペクトル分析器１６２、レーザ制御器２０２、サンプルプラットフォーム制御器２０４、検出器インタフェース２０６、演算エンジン２０８、プロファイルマネージャ２１０、プロファイルデータベース２１２、実兄消衰係数エンジン２１４、理論断面エンジン２１６及び／又は反転エンジン２１８の何れか又は全てを実効するように用いられる及び／又はプログラムされることが可能である例示としてのプロセッサプラットフォームＰ１００の模式図である。例えば、プロ背ああプラットフォームＰ１００は、１つ又はそれ以上の汎用プロセッサ、プロセッサコア、マイクロコントローラ等により実行されることが可能である。
【００５７】
図１０のプロセッサプラットフォームＰ１００は少なくとも１つの汎用プログラム可能プロセッサＰ１０５を有する。プロセッサＰ１０５（例えば、ＲＡＭ  Ｐ１１５及び／又はＲＯＭ  Ｐ１２０）は、プロセッサＰ１０５の主メモリに存在する符号化命令Ｐ１１０及び／又はＰ１１２を実行する。プロセッサＰ１０５は、例えば、プロセッサコア、プロセッサ及び／又はマイクロコントローラ等の何れかの種類の処理ユニットであることが可能である。プロセッサＰ１０５は、特に、本明細書で説明している例示としての方法及び装置を実行するように、図４乃至６及び８の例示としての処理を実行することが可能である。
【００５８】
プロセッサＰ１０５は、バスＰ１２５を介して主メモリ（ＲＯＭ  Ｐ１２０及び／又はＲＡＭ  Ｐ１１５を含む）と通信状態にある。ＲＡＭ  Ｐ１１５は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）及び／又は他の種類のＲＡＭ装置により実施されることが可能であり、ＲＯＭは、フラッシュメモリ及び／又は何れかの他の好ましい種類のメモリ装置により実施されることが可能である。メモリＰ１１５及びメモリＰ１２０へのアクセスはメモリ制御器（図示せず）により制御されることが可能である。例示としてのメモリＰ１１５は、図２の例示としてのプロファイルデータベース２１２を実行するように用いられることが可能である。
【００５９】
プロセッサプラットフォームＰ１００はインタフェース回路Ｐ１３０も有する。インタフェース回路Ｐ１３０は、例えば、外部メモリインタフェース、シリアルポート、汎用入力／出力等の何れかの種類のインタフェーススタンダードにより実行されることが可能である。１つ又はそれ以上の装置Ｐ１３５及び１つ又はそれ以上の出力装置Ｐ１４０はインタフェース回路Ｐ１３０に接続される。
【００６０】
特定の例示としての方法、装置及び製造物品について、本明細書で詳述しているが、本発明を網羅する範囲は、それに限定されるものではない。それとは対照的に、本発明は、同時提出の特許請求の範囲についての範囲内にある又はそれと同等の原則内にある方法、装置及び製造物品全てを網羅するものである。
【図１Ａ】
2012507008.tif 000011
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012507008.tif 000017
【図６】
2012507008.tif 000018
【図７Ａ】
2012507008.tif 000019
【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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