(57)【要約】  サンプルの臨界角又はその近くの入射角である一定の位置でサンプルに導入される電磁放射線でサンプルを励起するようになった電磁放射線源と、電磁放射線源及びサンプルと連通状態にあり、電磁放射線を内部に反射するようになった高屈折率を有する透過結晶と、電磁放射線を透過結晶とサンプルの間の臨界角の近くの入射角又はその近くでサンプルに導入するようになった反射器と、サンプルからの電磁放射線を検出するための検出器とを含むサンプルのスペクトル特性を検出するサンプルの臨界角に適応された分光測定装置を説明する。同じく本明細書に提供するのは、方法、システム、及び近臨界反射分光測定装置を組み込むキットである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の波長及び第２の波長の電磁放射線の供給源と、
前記少なくとも第１の波長及び第２の波長の前記電磁放射線を反射するようになった高屈折率を有する結晶と、
前記少なくとも第１の波長及び第２の波長の前記電磁放射線を前記結晶とサンプルの間の臨界角を含む角度範囲にわたってある一定の位置で該サンプルに導入するようになった反射器と、
前記サンプルからの前記少なくとも第１の波長及び第２の波長の各々からの戻り電磁放射線を検出するための検出器と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記電磁放射線源、結晶、反射器、及び検出器を収容するようになったハウジングを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記検出器は、単一要素検出器であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記検出器は、単一要素水銀カドミウムテルライド検出器であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記検出器は、線形アレイ検出器であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記検出器は、２次元アレイ検出器であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記電磁放射線源は、電磁放射線を前記臨界角よりも小さい入射角で前記サンプルに送出するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記電磁放射線源は、更に、前記サンプルに送出された電磁放射線を前記臨界角に近づいてそれを通過するように調節するようになっていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記電磁放射線源は、電磁放射線を前記臨界角よりも大きい入射角で前記サンプルに送出するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記電磁放射線源は、更に、前記サンプルに送出された電磁放射線を前記臨界角に近づいてそれを通過するように調節するようになっていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記検出器と通信するデータプロセッサを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記データプロセッサは、更に、前記サンプルから前記検出器によって受け取られた１つ又はそれよりも多くの電磁放射線検出から該サンプルの臨界角マップを生成するようになっていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記電磁放射線源は、量子カスケードレーザであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記電磁放射線は、平行化されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
容積が１立方フィートよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
容積が１２５立方インチよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
手持ち式であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
容積が８立方インチよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記臨界角マップを表示するように適応かつ構成された表示画面を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項２０】
前記データプロセッサは、前記検出された電磁放射線から反射光強度対波長対前記入射角マッピングの完全なマップを生成するようになっていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項２１】
前記結晶を軸の回りにピボット回転させるようになった駆動機構を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記検出器を冷却するようになった冷却器を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
フィルタを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
前記電磁放射線を１ｍｍ2よりも小さい検出器区域上に結像するように構成されたレンズを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
サンプルのスペクトル特性を検出する方法であって、
結晶の近くにサンプルを配置する段階と、
固定又は可変の入射角で前記結晶を通して電磁放射線源から少なくとも第１の波長及び第２の波長の電磁放射線を放出する段階と、
前記少なくとも第１の波長及び第２の波長の前記電磁放射線を前記サンプルの臨界角又はその近くの入射角で前記結晶を通してある一定の位置で該サンプルに導入する段階と、
前記サンプルから前記少なくとも第１の波長及び第２の波長からの戻り電磁放射線を検出する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
前記電磁放射線を前記臨界角よりも小さい入射角で導入する段階と、
前記電磁放射線の前記入射角を該入射角が前記臨界角に近づいてそれを通過するように区分的に増大させる段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記電磁放射線を前記臨界角よりも大きい入射角で導入する段階と、
前記電磁放射線の前記入射角を該入射角が前記臨界角に近づいてそれを通過するように区分的に低減する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
反射光強度対波長対前記入射角マッピングの完全なマップを生成する段階を更に含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
生成されたマップを表示する段階を更に含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記検出された電磁放射線を臨界角測定値のデータベースと比較する段階を更に含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
検出された電磁放射線のパラメータと前記データベースからの１つ又はそれよりも多くの臨界角測定値とを表示する段階を更に含むことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記電磁放射線をフィルタリングする段階を更に含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
前記結晶を軸の回りにピボット回転させる段階を更に含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３４】
前記検出器を冷却する段階を更に含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３５】
前記電磁放射線を１ｍｍ2よりも小さい検出器区域上に結像する段階を更に含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３６】
ネットワーク装置であって、
メモリと、
プロセッサと、
通信器と、
ディスプレイと、
少なくとも第１の波長及び第２の波長の電磁放射線の電磁放射線源、該少なくとも第１の波長及び第２の波長からの該電磁放射線を反射するようになった高屈折率を有する結晶、該少なくとも第１の波長及び第２の波長の該電磁放射線を該結晶と該サンプルの間の臨界角を含む角度範囲にわたってある一定の位置で該サンプルに導入するようになった反射器、及び該サンプルからの該電磁放射線から該少なくとも第１の波長及び第２の波長の各々からの戻り電磁放射線を検出するための検出器を含むスペクトル特性を検出するための装置と、
を含むことを特徴とするネットワーク装置。
【請求項３７】
通信システムであって、
少なくとも第１の波長及び第２の波長の電磁放射線の電磁放射線源と、該少なくとも第１の波長及び第２の波長からの該電磁放射線を反射するようになった高屈折率を有する結晶と、該少なくとも第１の波長及び第２の波長の該電磁放射線を該結晶と該サンプルの間の臨界角を含む角度範囲にわたってある一定の位置で該サンプルに導入するようになった反射器と、該サンプルからの該電磁放射線から該少なくとも第１の波長及び第２の波長の各々からの戻り電磁放射線を検出するための検出器とを含むスペクトル特性を検出するための装置と、
サーバコンピュータシステムと、
スペクトル特性を検出するためのシステムからの測定値のネットワーク上の送信を可能にするための前記サーバコンピュータシステム上の測定値モジュールと、
前記スペクトル特性を検出するためのシステム及びスペクトル特性を検出するためのデバイスのうちの少なくとも一方に接続され、前記測定値に関するメッセージを作成し、該メッセージをＡＰＩ統合ネットワーク上で所定の受信者ユーザ名を有する受信者に送信するＡＰＩエンジン、該スペクトル特性を検出するためのシステム及び該スペクトル特性を検出するためのデバイスのうちの少なくとも一方に接続され、該測定値に関するＳＭＳメッセージを作成し、該ＳＭＳメッセージをネットワーク上で所定の測定値受信者電話番号を有する受信者デバイスに送信するＳＭＳエンジン、及び該スペクトル特性を検出するためのシステム及び該スペクトル特性を検出するためのデバイスのうちの少なくとも一方に接続され、該測定値に関する電子メールメッセージを作成し、該電子メールメッセージを該ネットワーク上で所定の受信者電子メールアドレスを有する受信者電子メールに送信する電子メールエンジンのうちの１つと、
を含むことを特徴とする通信システム。
【請求項３８】
スペクトル特性サーバデータベースを検出するための前記システム上に前記測定値を記憶するための前記サーバコンピュータシステム上の記憶モジュールを更に含むことを特徴とする請求項３７に記載の通信システム。
【請求項３９】
前記スペクトル特性を検出するためのシステム及び前記スペクトル特性を検出するためのデバイスのうちの少なくとも１つが、前記サーバコンピュータシステムに携帯電話ネットワーク及び「インターネット」ネットワークのうちの少なくとも一方を通じて接続可能であり、前記測定値受信者電子デバイス上のブラウザが、該サーバコンピュータシステム上のインタフェースを検索するのに使用されることを特徴とする請求項３８に記載の通信システム。
【請求項４０】
複数の電子メールアドレスが、スペクトル特性データベースを検出するためのシステムに保持され、全てよりも少ない該電子メールアドレスが、前記診断ホストコンピュータシステムから個々に選択可能であり、前記電子メールメッセージは、少なくとも１つの選択された電子メールアドレスを有する少なくとも１つの受信者電子メールに送信されることを特徴とする請求項３８に記載の通信システム。
【請求項４１】
前記スペクトル特性を検出するためのシステム及び前記スペクトル特性を検出するためのデバイスのうちの少なくとも一方が、前記サーバコンピュータシステムに「インターネット」上で接続可能であり、前記測定値受信者電子デバイス上のブラウザが、該サーバコンピュータシステム上のインタフェースを検索するのに使用されることを特徴とする請求項４０に記載の通信システム。
【請求項４２】
複数のユーザ名が、スペクトル特性データベースを検出するための前記システムに保持され、全てよりも少ない該ユーザ名は、前記診断ホストコンピュータシステムから個々に選択可能であり、前記メッセージは、少なくとも１つの測定値受信者ユーザ名にＡＰＩを通じて送信されることを特徴とする請求項３９に記載の通信システム。
【請求項４３】
前記測定値受信者電子デバイスは、前記サーバコンピュータシステムに「インターネット」上で接続可能であり、該測定値受信者電子デバイス上のブラウザが、該サーバコンピュータシステム上のインタフェースを検索するのに使用されることを特徴とする請求項４２に記載の通信システム。
【請求項４４】
前記測定値受信者電子デバイスは、前記サーバコンピュータシステムにセルラー電話ネットワーク上で接続されることを特徴とする請求項３９に記載の通信システム。
【請求項４５】
前記測定値受信者電子デバイスは、モバイルデバイスであることを特徴とする請求項４４に記載の通信システム。
【請求項４６】
前記モバイルデバイス上のアプリケーションによって検索可能なインタフェースを前記サーバコンピュータシステム上に更に含むことを特徴とする請求項４５に記載の通信システム。
【請求項４７】
前記ＳＭＳ測定値は、前記モバイルデバイス上のメッセージアプリケーションによって受け取られることを特徴とする請求項４５に記載の通信システム。
【請求項４８】
複数のＳＭＳ測定値が、各々がそれぞれの受信者モバイルデバイス上のそれぞれのメッセージアプリケーションにより、前記測定値に対して受け取られることを特徴とする請求項４７に記載の通信システム。
【請求項４９】
前記少なくとも１つのＳＭＳエンジンは、前記セルラー電話ＳＭＳネットワーク上で前記モバイルデバイスからＳＭＳ応答を受け取り、ＳＭＳ応答を前記サーバコンピュータシステム上に記憶することを特徴とする請求項３９に記載の通信システム。
【請求項５０】
測定値受信者電話番号ＩＤが、前記ＳＭＳ測定値と共に前記ＳＭＳエンジンに送信され、かつ該ＳＭＳ測定値を前記ＳＭＳ応答に関連付けるために前記サーバコンピュータシステムによって使用されることを特徴とする請求項４９に記載の通信システム。
【請求項５１】
前記サーバコンピュータシステムは、前記測定値受信者モバイルデバイスから応答を受け取るためにセルラー電話ネットワーク上で接続可能であることを特徴とする請求項３９に記載の通信システム。
【請求項５２】
前記ＳＭＳ測定値は、前記測定値受信者モバイルデバイスから前記サーバコンピュータシステムに応答するために該測定値受信者モバイルデバイスにおいて選択可能であるＵＲＬを含み、該サーバコンピュータシステムは、該ＵＲＬを用いて該応答を該ＳＭＳ測定値に関連付けることを特徴とする請求項５１に記載の通信システム。
【請求項５３】
前記測定値受信者のモバイルデバイス上に存在するダウンロード可能アプリケーション、
を更に含み、
前記ダウンロード可能アプリケーションは、前記応答と測定値受信者電話番号ＩＤとを前記セルラー電話ネットワーク上で前記サーバコンピュータシステムに送信し、該サーバコンピュータシステムは、該応答を前記ＳＭＳ測定値に関連付けるために該測定値受信者電話番号ＩＤを利用する、
ことを特徴とする請求項３９に記載の通信システム。
【請求項５４】
前記セルラー電話ＳＭＳネットワーク上で送信される前記測定値と並行して、該測定値を該セルラー電話ＳＭＳネットワークとは別のネットワーク上で測定値受信者ユーザコンピュータシステムに送信する送信モジュール、
を更に含むことを特徴とする請求項３９に記載の通信システム。
【請求項５５】
前記測定値受信者のホストコンピュータ上に存在するダウンロード可能アプリケーション、
を更に含み、
前記ダウンロード可能アプリケーションは、前記応答と測定値受信者電話番号ＩＤとを前記セルラー電話ネットワーク上で前記サーバコンピュータシステムに送信し、該サーバコンピュータシステムは、該応答を前記ＳＭＳ測定値に関連付けるために該測定値受信者電話番号ＩＤ利用する、
ことを特徴とする請求項３９に記載の通信システム。
【請求項５６】
ネットワーク装置であって、
メモリと、
プロセッサと、
通信器と、
ディスプレイと、
サンプルを電磁放射線で励起するようになった電磁放射線源、該電磁放射線源及び該サンプルと連通状態にあり、該電磁放射線を反射するようになった高屈折率を有する結晶、該電磁放射線を該結晶と該サンプルの間の臨界角又はその近くの入射角である一定の位置において該サンプルに導入するようになった反射器、及び該サンプルからの電磁放射線を検出するための検出器を含むサンプルのスペクトル特性を検出するための装置と、
を含むことを特徴とするネットワーク装置。
【請求項５７】
通信システムであって、
サンプルを電磁放射線で励起するようになった電磁放射線源、該電磁放射線源及び該サンプルと連通状態にあり、該電磁放射線を反射するようになった高屈折率を有する結晶、該電磁放射線を該結晶と該サンプルの間の臨界角又はその近くの入射角である一定の位置において該サンプルに導入するようになった反射器、及び該サンプルからの電磁放射線を検出するための検出器を含むサンプルのスペクトル特性を検出するための装置と、
サーバコンピュータシステムと、
スペクトル特性を検出するためのシステムから測定値のネットワーク上の送信を可能にするための前記サーバコンピュータシステム上の測定値モジュールと、
前記スペクトル特性を検出するためのシステム及び前記スペクトル特性を検出するためのデバイスのうちの少なくとも一方に接続され、前記測定値に関するメッセージを作成し、該メッセージをＡＰＩ統合ネットワーク上で所定の受信者ユーザ名を有する受信者に送信するＡＰＩエンジン、該スペクトル特性を検出するためのシステム及び該スペクトル特性を検出するためのデバイスのうちの少なくとも一方に接続され、該測定値に関するＳＭＳメッセージを作成し、該ＳＭＳメッセージをネットワーク上で所定の測定値受信者電話番号を有する受信者デバイスに送信するＳＭＳエンジン、及び該スペクトル特性を検出するためのシステム及び該スペクトル特性を検出するためのデバイスのうちの少なくとも一方に接続され、該測定値に関する電子メールメッセージを作成し、該電子メールメッセージを該ネットワーク上で所定の受信者電子メールアドレスを有する受信者電子メールに送信する電子メールエンジンのうちの１つと、
を含むことを特徴とする通信システム。
【請求項５８】
スペクトル特性サーバデータベースを検出するための前記システム上に前記測定値を記憶するための前記サーバコンピュータシステム上の記憶モジュールを更に含むことを特徴とする請求項５７に記載の通信システム。
【請求項５９】
前記スペクトル特性を検出するためのシステム及び前記スペクトル特性を検出するためのデバイスのうちの少なくとも１つが、前記サーバコンピュータシステムに携帯電話ネットワーク及び「インターネット」ネットワークのうちの少なくとも一方を通じて接続可能であり、前記測定値受信者電子デバイス上のブラウザが、該サーバコンピュータシステム上のインタフェースを検索するのに使用されることを特徴とする請求項５８に記載の通信システム。
【請求項６０】
複数の電子メールアドレスが、スペクトル特性データベースを検出するためのシステムに保持され、全てよりも少ない該電子メールアドレスが、前記診断ホストコンピュータシステムから個々に選択可能であり、前記電子メールメッセージは、少なくとも１つの選択された電子メールアドレスを有する少なくとも１つの受信者電子メールに送信されることを特徴とする請求項５８に記載の通信システム。
【請求項６１】
前記スペクトル特性を検出するためのシステム及び前記スペクトル特性を検出するためのデバイスのうちの少なくとも一方が、前記サーバコンピュータシステムに「インターネット」上で接続可能であり、前記測定値受信者電子デバイス上のブラウザが、該サーバコンピュータシステム上のインタフェースを検索するのに使用されることを特徴とする請求項６０に記載の通信システム。
【請求項６２】
複数のユーザ名が、スペクトル特性データベースを検出するための前記システムに保持され、全てよりも少ない該ユーザ名は、前記診断ホストコンピュータシステムから個々に選択可能であり、前記メッセージは、少なくとも１つの測定値受信者ユーザ名にＡＰＩを通じて送信されることを特徴とする請求項５９に記載の通信システム。
【請求項６３】
前記測定値受信者電子デバイスは、前記サーバコンピュータシステムに「インターネット」上で接続可能であり、該測定値受信者電子デバイス上のブラウザが、該サーバコンピュータシステム上のインタフェースを検索するのに使用されることを特徴とする請求項６２に記載の通信システム。
【請求項６４】
前記測定値受信者電子デバイスは、前記サーバコンピュータシステムにセルラー電話ネットワーク上で接続されることを特徴とする請求項６２に記載の通信システム。
【請求項６５】
前記測定値受信者電子デバイスは、モバイルデバイスであることを特徴とする請求項６４に記載の通信システム。
【請求項６６】
前記モバイルデバイス上のアプリケーションによって検索可能なインタフェースを前記サーバコンピュータシステム上に更に含むことを特徴とする請求項６５に記載の通信システム。
【請求項６７】
前記ＳＭＳ測定値は、前記モバイルデバイス上のメッセージアプリケーションによって受け取られることを特徴とする請求項６５に記載の通信システム。
【請求項６８】
複数のＳＭＳ測定値が、各々がそれぞれの受信者モバイルデバイス上のそれぞれのメッセージアプリケーションにより、前記測定値に対して受け取られることを特徴とする請求項６７に記載の通信システム。
【請求項６９】
前記少なくとも１つのＳＭＳエンジンは、前記セルラー電話ＳＭＳネットワーク上で前記モバイルデバイスからＳＭＳ応答を受け取り、ＳＭＳ応答を前記サーバコンピュータシステム上に記憶することを特徴とする請求項５９に記載の通信システム。
【請求項７０】
測定値受信者電話番号ＩＤが、前記ＳＭＳ測定値と共に前記ＳＭＳエンジンに送信され、かつ該ＳＭＳ測定値を前記ＳＭＳ応答に関連付けるために前記サーバコンピュータシステムによって使用されることを特徴とする請求項６９に記載の通信システム。
【請求項７１】
前記サーバコンピュータシステムは、前記測定値受信者モバイルデバイスから応答を受け取るためにセルラー電話ネットワーク上で接続可能であることを特徴とする請求項５９に記載の通信システム。
【請求項７２】
前記ＳＭＳ測定値は、前記測定値受信者モバイルデバイスから前記サーバコンピュータシステムに応答するために該測定値受信者モバイルデバイスにおいて選択可能であるＵＲＬを含み、該サーバコンピュータシステムは、該ＵＲＬを用いて該応答を該ＳＭＳ測定値に関連付けることを特徴とする請求項５３に記載の通信システム。
【請求項７３】
前記測定値受信者のモバイルデバイス上に存在するダウンロード可能アプリケーション、
を更に含み、
前記ダウンロード可能アプリケーションは、前記応答と測定値受信者電話番号ＩＤとを前記セルラー電話ネットワーク上で前記サーバコンピュータシステムに送信し、該サーバコンピュータシステムは、該応答を前記ＳＭＳ測定値に関連付けるために該測定値受信者電話番号ＩＤを利用する、
ことを特徴とする請求項５９に記載の通信システム。
【請求項７４】
前記セルラー電話ＳＭＳネットワーク上で送信される前記測定値と並行して、該測定値を該セルラー電話ＳＭＳネットワークとは別のネットワーク上で測定値受信者ユーザコンピュータシステムに送信する送信モジュール、
を更に含むことを特徴とする請求項５９に記載の通信システム。
【請求項７５】
前記測定値受信者のホストコンピュータ上に存在するダウンロード可能アプリケーション、
を更に含み、
前記ダウンロード可能アプリケーションは、前記応答と測定値受信者電話番号ＩＤとを前記セルラー電話ネットワーク上で前記サーバコンピュータシステムに送信し、該サーバコンピュータシステムは、該応答を前記ＳＭＳ測定値に関連付けるために該測定値受信者電話番号ＩＤ利用する、
ことを特徴とする請求項５９に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔相互参照〕
本出願は、２００９年４月７日出願の「角度分解減衰反射分光測定の方法、デバイス、及びキット（Ｍｅｔｈｏｄｓ，  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｋｉｔｓ  ｆｏｒ  Ａｎｇｌｅ−Ｒｅｓｏｌｖｅｄ  Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）」という名称の米国特許仮出願第６１／１６７，５０５号明細書、及び２００９年７月１７日出願の「角度分解減衰反射分光測定の方法、デバイス、及びキット（Ｍｅｔｈｏｄｓ，  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｋｉｔｓ  ｆｏｒ  Ａｎｇｌｅ−Ｒｅｓｏｌｖｅｄ  Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ  Ｔｏｔａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）」という名称の特許出願第６１／２２６，６７７号明細書の恩典を請求するものであり、これらの出願は、引用によって本明細書に組み込まれている。
【背景技術】
【０００２】
「減衰全反射（ＡＴＲ）」分光測定としても公知の内部反射分光測定は、長年にわたって公知であり、赤外線（ＩＲ）分光測定及び蛍光分光測定のみならず、他の分光測定においても広く使用されているサンプリング法である。ＡＴＲは、臨界角よりも上で実施され、内部反射しかもたらされない。中波長赤外線（ＭＷＩＲ）分光測定又は中間赤外線（ＨＲ）分光測定は、年月を経て、特異性が最重要である場合に選択される技術となった。歴史的には、この技術は、いくつかの理由から使用するのが困難な技術であった。第１に、電磁スペクトルの中波長赤外線領域（例えば、約３〜８μｍ）では、多くの材料の吸光率は非常に高い。これは、感度という観点からは良いが、恐らくはサンプリングを複雑にする。その結果、サンプルを分光計に理想的な方式で導入するのに役立つ様々なサンプリング技術が開発されている。遍在的で問題の多いサンプル成分は水である。約８００ｎｍから２５００ｎｍの波長を使用する近赤外線（ＮＩＲ）領域では、発生する可能性がある別の問題は、経路長が過度に短い場合があるということである。１つの利点は、一般的に近赤外線は、中赤外線放射線よりもサンプル中にかなり深く侵入することができる点である。その結果、技術文献は、帯域歪みの理由から、臨界角を回避すべきであることを勧めている。
【０００３】
分光測定を使用する際に直面する１つの問題は、多くのサンプル調製剤が水を含有することである。水は、中赤外線において非常に高い吸光度を有する。従って、４０００〜４００ｃｍ-1の従来の中赤外線領域内で水のスペクトルを測定するためには、経路長を数十ミクロンよりも小さく制限すべきである。ＡＴＲは、必要とされるこの非常に小さい経路長を提供する。しかし、他の状況では、ＡＴＲの経路長は、理想的なサンプリングには小さすぎる。これは、哺乳類の皮膚又は他の生物学的組織を通じて測定を行おうとする場合、又は望ましいスペクトル情報が、哺乳類の皮膚の面の近くではなく、かなり深い位置からのものである場合の主な問題である可能性がある。
【０００４】
多くの場合に、困難なサンプリング状況では、「減衰全反射（ＡＴＲ）」が必要である。この効果の分光測定における有利性は、１９６０年代にファーレンフォートによって最初に認識され、それは、基本的な光物理学から予測可能である。基本的に、光が高屈折率の媒体を通じて伝播し、低屈折率の材料との境界面に近づくと、透過と反射が発生することになる。これらの透過と反射の相対強度は、フレネルの式によって判断される。
2012523567.tif 000003
2012523567.tif 000004
2012523567.tif 000005
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【０００５】
フレネルの式は、誘電体上に入射する電磁放射線に対して初期の電界に対する反射電界振幅及び透過電界振幅の比を与える。
【０００６】
一般的に、波が２つの異なる誘電率の間の境界に達すると、波の一部は反射され、一部は透過され、これらの２つの波におけるエネルギの和は、元の波のものに等しい。これらの式の吟味により、光が高屈折率媒体を通じて横断して低屈折率媒体との境界面に近づく場合に、いかなる光も透過されずに反射成分が全部である場合があることが明らかになる。これが発生する角度を臨界角と呼び、臨界角は、次式（５）によって定められる。
2012523567.tif 000007
【０００７】
反射成分は、境界面上の入射角に等しく反対の反射角を有する。臨界角よりも上では、全ての光は反射される。臨界角よりも下では、一部の光は、上述のフレネルの式に従って境界面を透過することになる。このモードで作動するデバイスは、スネルの法則（式（６））に従って屈折する光を使用することになる。
2012523567.tif 000008
【０００８】
上述のように、臨界角よりも上では反射は全反射てある。ファーレンフォートは、最初に、全反射時には、高屈折率と低屈折率の間の境界面において定常波又はエバネッセント波が構成されることを認めた。この波は、希薄（低屈折率）媒体の中に指数関数的に減衰する強度を有する。吸光物質が、希薄媒体中にある一定の距離を延びるこのエバネッセント（定在）波の近くに置かれた場合には、この物質は、材料の吸光特性に対応する特定の波長の光の一部分を吸収することができる。このようにして、全反射は、サンプルの吸光によって「挫折した」と呼ばれる。次に、検出器における戻り光が評価されて欠損エネルギが判断される。その結果、光が進む高屈折率媒体と接触状態にある材料の赤外線スペクトルを得る上でこのモードを使用することができる。この相互作用強度は、ハリエット・ファーストによって開発されたいくつかの式によって予測することができ、侵入深さは、エバネッセント（定在）波の指数関数的減衰（式（７））の１／ｅ点として定められる。
2012523567.tif 000009
ここで、ｎ2は、サンプルの屈折率であり、ｎ1は、結晶の屈折率である。侵入深さは、エバネッセント波の電気ベクトルの強度が、その元の強度から１／ｅ値（ｅはオイラー数である）まで減衰する点として定められる。多くの場合に、ＡＴＲを用いて得られることになる信号強度を特徴付けるために、侵入深さを用いて簡易計算が行われる。簡易計算は、不正確である場合があるが、桁を与えるのに適している。エバネッセント波の電気ベクトルが減衰する点、すなわち、有効厚み又は有効深さｄeに関するより正確な式がハリックによって導出されている。
【０００９】
サンプルが、エバネッセント波の１／ｅ点と比較して肉薄である場合には、付加的な複雑さが発生する。有効厚みの計算は、ベールの法則の計算に対して使用することができる数であり、法線入射において行われる透過測定における経路長に密に関連する数をもたらす。この場合、結晶の屈折率であるｎ1、サンプルの薄層の屈折率であるｎ2、及び通常は空気であるサンプルの向こうにあるいずれかの屈折率であるｎ3という考慮される３つの屈折率が存在する。また、幾何学形状は、通常は近法線ではないので、計算を３つの直交軸に対して行わなければならない。最後に、測定は偏光に依存し、２つの直交偏光に対して計算すべきである。本明細書の解説の目的では、薄層が等方性のものであると仮定し、偏光をランダムなものと見なす。従って、サンプル層の厚みが侵入深さよりもかなり小さいサンプルの薄層に関する有効深さの式は次式の通りである。
2012523567.tif 000010
ここで、ｚ値は、ＡＴＲプリズムの面に対する膜の初期ｚ座標軸位置及び最終ｚ座標軸位置である。Ｅ項は、媒体中の電気ベクトルの強度の二乗であり、２Ｅは光強度に比例する。偏光入射光に対して次式が成り立つ。
2012523567.tif 000011
【００１０】
及び
2012523567.tif 000012
【００１１】
それによって次式がもたらされる。
2012523567.tif 000013
【００１２】
及び
2012523567.tif 000014
【００１３】
及び
2012523567.tif 000015
【００１４】
３つの直交電界の成分は、フレネルの式から計算される。
2012523567.tif 000016
2012523567.tif 000017
及び
2012523567.tif 000018
【００１５】
直前の式では、電界強度の計算を大幅に簡略化するために、薄膜近似が使用される。上述のように、ハリックは、この近似を提案した。この近似を使用する上での要件は、サンプルが無限の厚みを有すると仮定した場合に、膜が侵入深さに対して非常に肉薄でなければならないことである。６μｍの測定波長における厚膜に対する侵入深さは、２．３２μｍになる。例えば、炭疽菌胞子の単層は、約０．４μｍの厚みを有することになり、従って、薄膜近似は、ＡＴＲプリズム上に取り付けた炭疽菌胞子の初期の検出及び識別に有効である。上述の式に使用される値は、ｎ1＝２．２、ｎ2＝１．５、ｎ3＝１．０、＝４５、ｚi＝０、及びｚf＝０．４ｍである。電界強度に関する計算値は、
2012523567.tif 000019
及び
2012523567.tif 000020
である。各ベクトルに関する計算有効経路は、
2012523567.tif 000021
＝０．４５ｍ、
2012523567.tif 000022
＝０．６２ｍ、
2012523567.tif 000023
＝０．１５ｍ、
2012523567.tif 000024
＝０．６０ｍ、
2012523567.tif 000025
＝０．６２ｍ、及び
2012523567.tif 000026
＝０．６１ｍである。従って、有効厚みの最終値は、０．６１μｍである。
【００１６】
この場合、モデル化されるＡＴＲシステムを通じた１回の反射は、０．４μｍの厚みを有する胞子の単層を仮定した場合に、０．６１μｍ厚の透過において測定された胞子の層に同等の信号（６μｍ波長において）を生成することになる。従って、ＡＴＲ技術は、１回の反射であっても、透過測定強度の１．５倍のスペクトルを生成する。この数字は、複数反射を使用することによって劇的に高めることができ、それによってＡＴＲ赤外線法は、炭疽菌のような生物兵器剤の優れた識別装置になる。
【００１７】
ＡＴＲ分光測定に関する他の概念は、例えば、Ｌｉ他に付与された「ＡＴＲ―ＦＴＩＲ金属面の清浄度のモニタリング（ＡＴＲ−ＦＴＩＲ  Ｍｅｔａｌ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｃｌｅａｎｌｉｎｅｓｓ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）」に関する米国特許第６，９０８，７７３号明細書、Ｔａｍｂｕｒｉｎｏに付与された「ＡＴＲ軌道追跡システム（Ａ−トラック）（ＡＴＲ  Ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  （Ａ−Ｔｒａｃｋ））」に関する米国特許第７，２１８，２７０号明細書、Ｂｙｎｕｍ他に付与された「ＡＴＲ結晶デバイス（ＡＴＲ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｅｖｉｃｅ）」に関する米国特許第６，８４１，７９２号明細書、Ｂｏｅｓｅに付与された「ＦＴＩＲ分光測定のためのＡＴＲ測定セル（ＡＴＲ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｃｅｌｌ  ｆｏｒ  ＦＴＩＲ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）」に関する米国特許第６，４９３，０８０号明細書、Ｂｅｒｍａｎ他に付与された「赤外線ＡＴＲブドウ糖測定システムのための清浄システム（ＩＩ）（Ｃｌｅａｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  ＡＴＲ  Ｇｌｕｃｏｓｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ  （ＩＩ））」に関する米国特許第６，３６２，１４４号明細書、Ｂｕｒｋａ他に付与された「結像ＡＴＲ分光計（Ｉｍａｇｉｎｇ  ＡＴＲ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）」に関する米国特許第６，１４１，１００号明細書、Ｂｅｒｍａｎ他に付与された「単一皮膚面を利用した赤外線ＡＴＲブドウ糖測定システム（Ｉｎｆｒａｒｅｄ  ＡＴＲ  Ｇｌｕｃｏｓｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  ａ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｕｒｆａｃｅ  ｏｆ  Ｓｋｉｎ）」に関する米国特許第６，４３０，４２４号明細書に開示されている。
【００１８】
同様に着目に値すると思われる他の参考文献は、２００６年７月７日に公開されたＯｋによる「面プラスモン共鳴を用いた携帯生体素子スキャナ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｂｉｏｃｈｉｐ  Ｓｃａｎｎｅｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）」に関する韓国特許第２００６００８４４９９Ａ号明細書（米国においてＵＳ  ２００６／０１８７４５９  Ａ１として公開）、２００９年２月１７日に付与されたＫｏｓｈｏｕｂｕ他による「減衰全反射測定装置（Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ−Ｔｏｔａｌ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ）」に関する米国特許第７，４９２，４６０  Ｂ２号明細書（ＵＳ  ２００６／０１６４６３３  Ａ１として公開）、２００２年７月９日に付与されたＫｉｍｕｒａによる「臨界角との差に基づいて全反射消滅角を取得する面プラスモンセンサ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｏｂｔａｉｎｉｎｇ  Ｔｏｔａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｂｒｅａｋ  Ａｎｇｌｅ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｆｒｏｍ  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ａｎｇｌｅ）」に関する米国特許第６，４１７，９２４  Ｂ１号明細書、２００７年６月２６日に付与されたＢｅｅｃｒｏｆｔ他による「手持ち式分光計（Ｈａｎｄ−Ｈｅｌｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）」に関する米国特許第７，２３６，２４３  Ｂ２号明細書、２００６年３月２日に公開されたＭａｎｔｅｌｅ他による「特に水性システム、好ましくは、多成分システムの分光測定のための赤外線測定デバイス（Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ，  Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ  ｏｆ  Ａｑｕｅｏｕｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，  Ｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）」に関する米国特許出願公開第ＵＳ２００６／００４３３０１  Ａ１号明細書、及び２００５年１０月２０日に付与されたＢｅｅｃｒｏｆｔ他による「手持ち式分光計（Ｈａｎｄ−ｈｅｌｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）」に関する米国特許出願公開第ＵＳ２００５／０２２９６９８  Ａ１号明細書を含む。
【００１９】
しかし、多くの場合に看過され、サンプルを検出し、分類するためのＡＴＲサンプリングモードの利点は、散乱効果に対する防御性である。ハリックは、ＡＴＲモードが、透過又は通常の反射とは異なり、光散乱効果を除去することを指摘している。通常は光散乱を生成することになる状況であるサンプルが本質的に粗い場合であっても、ＡＴＲスペクトルは平坦な基線を維持することになる。これは、同じサンプルの異なる調製剤を互いにより類似するものにすることができ、従って、同じ群に分類するのを容易にすることができることを意味する。２つのサンプルの間に本当の化学的な差異が存在する場合には、サンプルの形態、調製、及び充填が変数として排除されるので、この差異はより容易に識別される。多くの場合に看過されるＡＴＲの利点は、散乱効果に対するその防御性である。「完全な」赤外線スペクトルは、サンプルの分子構造に関する情報のみを含むことになる。殆どの場合に、この純粋なスペクトル上にサンプリング歪みが重ね合わされる。しかし、ＡＴＲは、サンプル散乱に起因する差異の一部を除去することができ、サンプルを識別し、分類する機能を改善する。これは、組織分光測定の分野では大いなる利点とすることができる。
【００２０】
分光測定の技術文献において頻出する興味深いテーマは、スペクトル歪みがもたらされることになるので、臨界角との隔差を保つという説諭である（Ｆｒａｎｃｉｓ  Ｍ．Ｍｉｒａｂｅｌｌａ著「内部反射分光測定：理論と応用（Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：  Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ、１９９３年）。この説諭は、ハリックによる大きな影響を与えた著書に早くから指摘されており、それ以来何度となく繰り返されている。この警告の根拠は、上記に列記した侵入深さの式に見られる。入射角が小さくなり、臨界角に近づく時に、希薄媒体内へのエバネッセント波の侵入深さは、臨界角に達するまで段々と大きくなり、臨界角では内部全反射条件はもはや成り立たない。臨界角よりも小さいと、内部反射は、非常に一般的で有利性の低い外部反射に変わる。外部反射も、フレネル反射の法則に依存するが、得られる反射はもはや全反射ではない。外部反射では、高い効率のエネルギをＡＴＲプリズム内に、次に、検出器内に結合し戻すことができない。
【００２１】
多くのサンプルでは、サンプル中への大きい侵入深さを有することが望ましいものになる。これは、サンプルにおける臨界角に非常に近い電磁エネルギを導入することによって達成することができる。殆どの分光計では、光ビームは、検出器を満たし、高いＳＮ比（ＳＮＲ）を得るために有意な角度分散を有する。しかし、かなりの角度分散が存在するので、臨界角に近づくと、ビームの一部分は臨界角を超え始め、一方、ビームの別の部分は、臨界角から依然として十分に離れた角度にある。更に、殆どのサンプルでは、当該のスペクトル領域にわたって屈折率の分散が存在し、従って、臨界角は異なる波長において異なる。従って、これらのファクタは、平均角度が、多くの場合に、臨界角から数度離れることを必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】米国特許第６，９０８，７７３号明細書
【特許文献２】米国特許第７，２１８，２７０号明細書
【特許文献３】米国特許第６，８４１，７９２号明細書
【特許文献４】米国特許第６，４９３，０８０号明細書
【特許文献５】米国特許第６，３６２，１４４号明細書
【特許文献６】米国特許第６，１４１，１００号明細書
【特許文献７】米国特許第６，４３０，４２４号明細書
【特許文献８】韓国特許第２００６００８４４９９Ａ号明細書（ＵＳ  ２００６／０１８７４５９  Ａ１）
【特許文献９】米国特許第７，４９２，４６０  Ｂ２号明細書（ＵＳ  ２００６／０１６４６３３  Ａ１）
【特許文献１０】米国特許第６，４１７，９２４  Ｂ１号明細書
【特許文献１１】米国特許第７，２３６，２４３  Ｂ２号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第ＵＳ２００６／００４３３０１  Ａ１号明細書
【特許文献１３】米国特許出願公開第ＵＳ２００５／０２２９６９８  Ａ１号明細書
【特許文献１４】米国特許第４，７３０，８８２号明細書
【非特許文献】
【００２３】
【非特許文献１】Ｆｒａｎｃｉｓ  Ｍ．Ｍｉｒａｂｅｌｌａ著「内部反射分光測定：理論と応用（Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：  Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ、１９９３年
【非特許文献２】「Ｒｅｑｕｅｓｔ  ｆｏｒ  Ｃｏｍｍｅｎｔｓ（ＲＦＣ）３３４４」、「インターネット技術標準化委員会（ＩＥＴＦ）公式文献
【非特許文献３】Ｊ．Ｆａｈｒｅｎｆｏｒｔ、「Ｓｐｅｃｔｒｏｃｈｉｍ．Ａｃｔａ１７」、６９８（１９６１年）
【非特許文献４】Ｈａｒｒｉｃｋ，  Ｎ．Ｊ．著、「内部反射分光測定（Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）」、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ：Ｗｉｌｅｙ  Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ編集（１９６７年）
【非特許文献５】Ｆｒｉｎｇｅｌｉ  ＵＰ、Ｇｏｅｔｔｅ  Ｊ、Ｒｅｉｔｅｒ  Ｇ、Ｓｉａｍ  Ｍ、及びＢａｕｒｅｃｈｔ  Ｄ著（１９９８年）「ＦＴＩＲ−ＡＴＲ分光測定による配向膜アセンブリの構造研究（Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｏｒｉｅｎｔｅｄ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ  ｂｙ  ＦＴＩＲ−ＡＴＲ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）」、第１１回フーリエ変換分光学国際会議会報）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
希薄媒体中への侵入深さが実際には非常に大きくなる可能性があることは容易に分る。大きい侵入深さが望ましいものになる用途は数多く存在する。身体組成の非侵襲的測定は、これらの用途のうちの１つである。技術文献で何度となく繰り返された教示は、臨界角の近くでスペクトルの歪みが発生するので、ＡＴＲは大きい経路長を有することができず、大きい侵入深さを有することができないということである。この問題は、高度に平行化された光ビームの使用によって解消することができる。現在では、高度に平行化することができるが、依然として十分な量のエネルギを含む光源が利用可能である。現在では、高度に平行化することができ、依然として大量のエネルギを含む量子カスケードレーザ及び発光ダイオード（ＬＥＤ）のような多くのレーザが利用可能である。しかし、平行化された光ビームの使用は、問題に対する完全な解決法ではない。
【００２５】
解消する必要がある別の問題は、殆どのサンプルがそれ自体で屈折率における波長分散を示すことである。蛍光分光測定、近赤外線分光測定、テラヘルツ分光測定、又はいずれかの他の分光測定のどれによるかに関わらず、サンプルに関する有利な分光測定値が要求される場合には、ある程度の波長範囲にわたって信号を収集すべきである。当該の波長範囲にわたって臨界角が波長と共に変化することになるのはほぼ確かに真実であると考えられる。臨界角は、同じサンプル内でさえも、サンプルの形態又はサンプルの物理的状態のようなサンプルの様々な特性に依存して変化することになる。従って、所定の波長において臨界角が何処に位置するかを推測的に把握することは、不可能ではないにしても非常に困難である。必要なものは、ＡＴＲ測定に対する付加的な次元、すなわち、単に強度対波長というマッピングではなく、強度対波長対入射角及び／又は反射角というマッピングの次元である。
【００２６】
複数の反射を可能にするＡＴＲサンプラーを設計することができる。それによって複数の反射は、赤外線スペクトルの強度を逓倍する。反射回数は、最適な有効経路長に達して可能な最も高いＳＮ比を与えるように調節することができる。本明細書で説明する装置及び方法は、透過モード又は従来のＡＴＲモードにおいて測定を行うよりも少なくとも１桁、恐らくは２桁感度が高い測定を可能にする。当該の角度空間を首尾良くマップするためには、臨界角を横切り、更にまた、臨界角よりも小さいデータを収集することが望ましいものになる。このデータは、各波長に対する実臨界角を判断するのに有利であるとすることができる。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の開示の態様は、サンプルのスペクトル特性を検出するための装置のためのものである。装置は、少なくとも第１の波長及び第２の波長の電磁放射線の電磁放射線源と、少なくとも第１の波長及び第２の波長の電磁放射線を反射するようになった高屈折率を有する結晶と、少なくとも第１の波長及び第２の波長の電磁放射線を結晶とサンプルの間の臨界角を含む角度範囲にわたってある一定の位置でサンプルに導入するようになった反射器と、サンプルからの少なくとも第１の波長及び第２の波長の各々からの戻り電磁放射線を検出するための検出器とを含む。更に、装置の構成要素は、ハウジング内に収容されるように構成することができる。装置に適する検出器は、水銀テルライド検出器、線形アレイ検出器、及び２次元アレイ検出器のような単一要素検出器を含むが、これらに限定されない。電磁放射線源は、電磁放射線を臨界角又はそれよりも小さい入射角でサンプルに送出するように適応させることができる。他の構成では、サンプルに送出される電磁放射線は、この電磁放射線が臨界角に近づき、臨界角を通過するように送出することができる。他の構成では、放射線は、臨界角又はそれよりも大きい角度で送出される。この放射線は、それが臨界角に近づき、臨界角を通過するように送出されるように調節することができる。検出器と通信するデータプロセッサを設けることができる。データプロセッサは、システムの構成要素のうちのいずれかから情報を受け取り、次に、サンプルから検出器が受け取った１つ又はそれよりも多くの電磁放射線検出結果からサンプルの臨界角マップを生成するように構成することができる。適切な電磁放射線源は、例えば、量子カスケードレーザを含む。一部の構成では、装置は、放射線を平行化するようになっている。装置は、容積が１立方フィートよりも小さく、容積が１２５立方インチよりも小さく、容積が８立方インチよりも小さい区域内に収容されるように構成することができる。適切な構成は、手持ち式であるようにも適応される。他の構成では、表示画面が設けられる。表示画面は、例えば、臨界角マップを含むユーザに対して有利な情報を表示するように適応かつ構成することができる。データプロセッサは、検出された電磁放射線から反射光強度対波長対入射角マッピングという完全なマップを生成するように適応させることができる。更に、一部の態様では、駆動機構を設けることができる。駆動機構は、結晶又はプリズムを軸の回りにピボット回転させるように適応させることができる。冷却器を設けることができる。冷却器は、検出器を冷却するのに有利になる。更に、１つ又はそれよりも多くのフィルタを設けることができ、１つ又はそれよりも多くのレンズを設けることができる。レンズは、電磁放射線を１平方ｍｍよりも小さい検出器上に結像するように構成することができる。
【００２８】
本発明の開示の別の態様は、サンプルのスペクトル特性を検出する方法のためのものである。本方法は、例えば、結晶の近くにサンプルを配置する段階と、固定又は可変の入射角で結晶を通して電磁放射線源から少なくとも第１の波長及び第２の波長の電磁放射線を放出する段階と、少なくとも第１の波長及び第２の波長の電磁放射線を結晶を通してサンプルの臨界角又はその近くの入射角である一定の位置でサンプルに導入する段階と、サンプルからの少なくとも第１の波長及び第２の波長からの戻り電磁放射線を検出する段階とを含む。
【００２９】
更に、本方法は、電磁放射線を臨界角よりも小さい入射角で導入する段階と、電磁放射線の入射角が臨界角に近づき、臨界角を通過するように入射角を区分的に増大させる段階とを含むことができる。本方法の一部の態様では、本方法は、電磁放射線を臨界角よりも大きい入射角で導入する段階と、電磁放射線の入射角が臨界角に近づき、臨界角を通過するように入射角を区分的に低減する段階とを含むことができる。更に、本方法は、反射光強度対波長対入射角マッピングという完全なマップを生成する段階と、生成されたマップを表示する段階と、検出された電磁放射線を臨界角測定値のデータベースと比較する段階と、検出された電磁放射線のパラメータ及びデータベースからの１つ又はそれよりも多くの臨界角測定値を表示する段階と、電磁放射線をフィルタリングする段階と、結晶又はプリズムを軸の回りにピボット回転させる段階と、検出器を冷却する段階と、電磁放射線を１ｍｍ2よりも小さい検出器区域上に結像する段階とのうちの１つ又はそれよりも多くを含むことができる。
【００３０】
他の態様は、１つ又はそれよりも多くのネットワーク装置を含む。ネットワーク装置は、メモリと、プロセッサと、通信器と、ディスプレイと、少なくとも第１の波長及び第２の波長の電磁放射線の電磁放射線源、少なくとも第１の波長及び第２の波長からの電磁放射線を反射するようになった高屈折率を有する結晶、少なくとも第１の波長及び第２の波長の電磁放射線を結晶とサンプルの間の臨界角を含む角度範囲にわたってある一定の位置でサンプルに導入するようになった反射器、及びサンプルからの電磁放射線からの少なくとも第１の波長及び第２の波長の各々からの戻り電磁放射線を検出するための検出器を含むスペクトル特性を検出するための装置とを含む。
【００３１】
一部の態様では、通信システムを提供する。通信システムは、少なくとも第１の波長及び第２の波長の電磁放射線の電磁放射線源、少なくとも第１の波長及び第２の波長からの電磁放射線を反射するようになった高屈折率を有する結晶、少なくとも第１の波長及び第２の波長の電磁放射線を結晶とサンプルの間の臨界角を含む角度範囲にわたってある一定の位置でサンプルに導入するようになった反射器、及びサンプルからの電磁放射線からの少なくとも第１の波長及び第２の波長の各々からの戻り電磁放射線を検出するための検出器を含むスペクトル特性を検出するための装置と、サーバコンピュータシステムと、サンプルの特性を測定するためのシステムからのサンプル測定値のネットワーク上での送信を可能にするためのサーバコンピュータシステム上の測定値モジュールと、サンプルの特性を測定するためのシステムのうちの少なくとも１つに接続され、サンプル測定値に関するメッセージを作成し、このメッセージをＡＰＩ統合ネットワーク上で所定の受信者ユーザ名を有する受信者に送信するＡＰＩエンジン、サンプルの特性を測定するためのシステムのうちの少なくとも１つに接続され、サンプル測定値に関するＳＭＳメッセージを作成し、このＳＭＳメッセージをネットワーク上で所定のサンプル測定値受信者電話番号を有する受信者デバイスに送信するＳＭＳエンジン、及びサンプルの特性を測定するためのシステムのうちの少なくとも１つに接続され、サンプル測定値に関する電子メールメッセージを作成し、この電子メールメッセージをネットワーク上で所定のサンプル測定値受信者電子メールアドレスを有するサンプル測定値受信者電子メールに送信する電子メールエンジンのうちの１つとを含む。サンプルサーバデータベースの特性を測定するためのシステム上にサンプル測定値を記憶するための記憶モジュールもサーバコンピュータシステム上に設けることができる。更に、サンプルの特性を測定するためのシステムのうちの少なくとも１つは、サーバコンピュータシステムに携帯電話ネットワーク及び「インターネット」ネットワークのうちの少なくとも一方を通じて接続することができ、サーバコンピュータシステム上のインタフェースを検索するのにサンプル測定値受信者の電子デバイス上のブラウザが使用される。更に、複数の電子メールアドレスが、サンプルの特性データベースを検出するためのシステム上に保持され、全てよりも少ない電子メールアドレスを上述のコンピュータシステムから個々に選択可能であり、電子メールメッセージは、少なくとも１つの選択された電子メールアドレスを有する少なくとも１つのサンプル測定値受信者電子メールに送信される。一部の事例では、サンプルの特性を測定するためのシステムのうちの少なくとも１つは、サーバコンピュータシステムに「インターネット」上で接続可能であり、サーバコンピュータシステム上のインタフェースを検索するのにサンプル測定値受信者の電子デバイス上のブラウザが使用される。システムが、例えば、医療看護提供者と通信している場合に、複数のユーザ名が、スペクトル特性データベースを検出するためのシステム上に保持され、全てよりも少ないユーザ名を上述のコンピュータシステムから個々に選択可能であり、メッセージは、少なくとも１つのサンプル測定値受信者ユーザ名にＡＰＩを通じて送信される。サンプル測定値受信者の電子デバイスは、サーバコンピュータシステムに「インターネット」を通じて接続可能にすることができ、サーバコンピュータシステム上のインタフェースを検索するのにサンプル測定値受信者の電子デバイス上のブラウザが使用される。サンプル測定値受信者の電子デバイスがモバイルデバイスである場合等には、この電子デバイスをサーバコンピュータシステムにセルラー電話ネットワーク上で接続可能である。更に、システムは、サンプル測定値受信者のモバイルデバイス上のアプリケーションによって検索可能なインタフェースをサーバコンピュータシステム上に含むことができる。一部の場合には、ＳＭＳサンプル測定値は、サンプル測定値受信者のモバイルデバイス上のメッセージアプリケーションによって受け取られる。サンプル測定に対して複数のＳＭＳ測定値が受け取られ、各々がそれぞれのサンプル測定値受信者のモバイルデバイス上のそれぞれのメッセージアプリケーションによって受け取られる。少なくとも１つのＳＭＳエンジンは、セルラー電話ＳＭＳネットワーク上でサンプル測定受信者のモバイルデバイスからＳＭＳ応答を受け取り、ＳＭＳ応答をサーバコンピュータシステム上に記憶するように構成することができる。更に、ＳＭＳサンプル測定値と共にサンプル測定値受信者の電話番号ＩＤがＳＭＳエンジンに送信され、ＳＭＳサンプル測定値をＳＭＳ応答に関連付けるためにサーバコンピュータシステムによって使用される。更に、サーバコンピュータシステムは、サンプル測定値受信者のモバイルデバイスからの応答を受け取るために、セルラー電話ネットワーク上で接続可能にすることができる。ＳＭＳサンプル測定値は、サンプル測定値受信者のモバイルデバイスからサーバコンピュータシステムに応答するためにサンプル測定値受信者のモバイルデバイスにおいて選択可能であるＵＲＬを含むことができ、サーバコンピュータシステムは、ＵＲＬを用いて応答をＳＭＳサンプル測定値に関連付ける。通信システムは、少なくとも一部の構成において、サンプル測定値受信者のモバイルデバイス上に存在するダウンロード可能アプリケーションであり、上述の応答と、サーバコンピュータシステムがこの応答をＳＭＳサンプル測定値に関連付けるために利用するサンプル測定値受信者の電話番号ＩＤとをセルラー電話ネットワーク上でサーバコンピュータシステムに送信するダウンロード可能アプリケーションを更に含むことができる。他の構成では、システムは、セルラー電話ＳＭＳネットワーク上で送信されるサンプル測定値と並行して、サンプル測定値をセルラー電話ＳＭＳネットワークとは別のネットワーク上でサンプル測定値受信者のユーザコンピュータシステムに送信する送信モジュール、及び／又はサンプル測定値受信者のホストコンピュータ上に存在するダウンロード可能アプリケーションを更に含み、これは、上述の応答と、サーバコンピュータシステムがこの応答をＳＭＳサンプル測定値に関連付けるために利用するサンプル測定値受信者の電話番号ＩＤとをセルラー電話ネットワーク上でサーバコンピュータシステムに送信する。
【００３２】
他の態様は、１つ又はそれよりも多くのネットワーク装置を含む。ネットワーク装置は、メモリと、プロセッサと、通信器と、ディスプレイと、サンプルを電磁放射線で励起するようになった電磁放射線源、電磁放射線源及びサンプルと連通状態にあり、電磁放射線を反射するようになった高屈折率を有する結晶、電磁放射線を結晶とサンプルの間の臨界角又はその近くの入射角である一定の位置でサンプルに導入するようになった反射器、及びサンプルからの電磁放射線を検出するための検出器を含むサンプルのスペクトル特性を検出するための装置とを含む。
【００３３】
一部の態様では、通信システムは、サンプルを電磁放射線で励起するようになった電磁放射線源、電磁放射線源及びサンプルと連通状態にあり、電磁放射線を反射するようになった高屈折率を有する結晶、電磁放射線を結晶とサンプルの間の臨界角又はその近くの入射角である一定の位置でサンプルに導入するようになった反射器、及びサンプルからの電磁放射線を検出するための検出器を含むサンプルのスペクトル特性を検出するための装置と、サーバコンピュータシステムと、サンプルの特性を測定するためのシステムからのサンプル測定値のネットワーク上での送信を可能にするためのサーバコンピュータシステム上の測定値モジュールと、サンプルの特性を測定するためのシステムのうちの少なくとも１つに接続され、サンプル測定値に関するメッセージを作成し、このメッセージをＡＰＩ統合ネットワーク上で所定の受信者ユーザ名を有する受信者に送信するＡＰＩエンジン、サンプルの特性を測定するためのシステムのうちの少なくとも１つに接続され、サンプル測定値に関するＳＭＳメッセージを作成し、このＳＭＳメッセージをネットワーク上で所定のサンプル測定値受信者電話番号を有する受信者デバイスに送信するＳＭＳエンジン、及びサンプルの特性を測定するためのシステムのうちの少なくとも１つに接続され、サンプル測定値に関する電子メールメッセージを作成し、この電子メールメッセージをネットワーク上で所定のサンプル測定値受信者電子メールアドレスを有するサンプル測定値受信者電子メールに送信する電子メールエンジンのうちの１つとを含む。サンプルサーバデータベースの特性を測定するためのシステム上にサンプル測定値を記憶するための記憶モジュールもサーバコンピュータシステム上に設けることができる。更に、サンプルの特性を測定するためのシステムのうちの少なくとも１つは、サーバコンピュータシステムに携帯電話ネットワーク及び「インターネット」ネットワークのうちの少なくとも一方を通じて接続することができ、サーバコンピュータシステム上のインタフェースを検索するのにサンプル測定値受信者の電子デバイス上のブラウザが使用される。更に、複数の電子メールアドレスが、サンプルの特性データベースを検出するためのシステム上に保持され、全てよりも少ない電子メールアドレスを上述のコンピュータシステムから個々に選択可能であり、電子メールメッセージは、少なくとも１つの選択された電子メールアドレスを有する少なくとも１つのサンプル測定値受信者電子メールに送信される。一部の事例では、サンプルの特性を測定するためのシステムのうちの少なくとも１つは、サーバコンピュータシステムに「インターネット」上で接続可能であり、サーバコンピュータシステム上のインタフェースを検索するのにサンプル測定値受信者の電子デバイス上のブラウザが使用される。システムが、例えば、医療看護提供者と通信している場合に、複数のユーザ名が、スペクトル特性データベースを検出するためのシステム上に保持され、全てよりも少ないユーザ名を上述のコンピュータシステムから個々に選択可能であり、メッセージは、少なくとも１つのサンプル測定値受信者ユーザ名にＡＰＩを通じて送信される。サンプル測定値受信者の電子デバイスは、サーバコンピュータシステムに「インターネット」を通じて接続可能にすることができ、サーバコンピュータシステム上のインタフェースを検索するのにサンプル測定値受信者の電子デバイス上のブラウザが使用される。サンプル測定値受信者の電子デバイスがモバイルデバイスである場合等には、この電子デバイスをサーバコンピュータシステムにセルラー電話ネットワーク上で接続可能である。更に、システムは、サンプル測定値受信者のモバイルデバイス上のアプリケーションによって検索可能なインタフェースをサーバコンピュータシステム上に含むことができる。一部の場合には、ＳＭＳサンプル測定値は、サンプル測定値受信者のモバイルデバイス上のメッセージアプリケーションによって受け取られる。サンプル測定に対して複数のＳＭＳ測定値が受け取られ、各々がそれぞれのサンプル測定値受信者のモバイルデバイス上のそれぞれのメッセージアプリケーションによって受け取られる。少なくとも１つのＳＭＳエンジンは、セルラー電話ＳＭＳネットワーク上でサンプル測定受信者のモバイルデバイスからＳＭＳ応答を受け取り、ＳＭＳ応答をサーバコンピュータシステム上に記憶するように構成することができる。更に、ＳＭＳサンプル測定値と共にサンプル測定値受信者の電話番号ＩＤが、ＳＭＳエンジンに送信され、ＳＭＳサンプル測定値をＳＭＳ応答に関連付けるためにサーバコンピュータシステムによって使用される。更に、サーバコンピュータシステムは、サンプル測定値受信者のモバイルデバイスからの応答を受け取るために、セルラー電話ネットワーク上で接続可能にすることができる。ＳＭＳサンプル測定値は、サンプル測定値受信者のモバイルデバイスからサーバコンピュータシステムに応答するためにサンプル測定値受信者のモバイルデバイスにおいて選択可能であるＵＲＬを含むことができ、サーバコンピュータシステムは、ＵＲＬを用いて応答をＳＭＳサンプル測定値に関連付ける。通信システムは、少なくとも一部の構成において、サンプル測定値受信者のモバイルデバイス上に存在するダウンロード可能アプリケーションを更に含むことができ、これは、上述の応答と、サーバコンピュータシステムがこの応答をＳＭＳサンプル測定値に関連付けるために利用するサンプル測定値受信者の電話番号ＩＤとをセルラー電話ネットワーク上でサーバコンピュータシステムに送信する。他の構成では、システムは、セルラー電話ＳＭＳネットワーク上で送信されるサンプル測定値と並行して、サンプル測定値をセルラー電話ＳＭＳネットワークとは別のネットワーク上でサンプル測定値受信者のユーザコンピュータシステムに送信する送信モジュール、及び／又はサンプル測定値受信者のホストコンピュータ上に存在するダウンロード可能アプリケーションを更に含み、ダウンロード可能アプリケーションは、上述の応答と、サーバコンピュータシステムがこの応答をＳＭＳサンプル測定値に関連付けるために利用するサンプル測定値受信者の電話番号ＩＤとをセルラー電話ネットワーク上でサーバコンピュータシステムに送信する。
【００３４】
引用による組込み
本明細書に説明する全ての文献、特許、及び特許出願は、各個別の文献、特許、又は特許出願が引用によって組み込まれていることを具体的かつ個別に示すかのごとく引用によって同じ範囲で本明細書に組み込まれる。
【００３５】
本発明の新しい特徴は、特許請求の範囲に具体的に示している。本発明の特徴及び利点のより明快な理解は、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を示す以下に続く詳細説明、及び添付図面を参照することによって得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】入射角と侵入深さの間の相関を示すグラフである。
【図２】近臨界反射分光測定システムの図である。
【図３】近臨界反射分光測定システムの図である。
【図４】結像機能を示す近臨界反射分光測定システムの図である。
【図５】分光測定中に入射角を変更することによって得ることができる異なる効果を示すグラフである。
【図６】複数の反射を得ることができる別の近臨界反射分光測定システムの図である。
【図７】近臨界反射分光測定システムにおいて角度を変更するための機構の図である。
【図８】様々な入射角を経て移動する４５度プリズムの図である。
【図９】分光測定のための完全なサンプリングシステムの概略図である。
【図１０】デバイスを使用する方法を示す流れ図である。
【図１１Ａ】動的なモジュール式の拡張可能なシステムを得ることができる論理デバイスの代表例を示すブロック図である。
【図１１Ｂ】動的なデータ分析及びモデル化が提供されるシステムにおける使用に適するシステムの例示的構成要素の協動を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
従って、本発明は、スペクトル吸収マップに加えてサンプルの臨界角マップを生成するデバイス及びシステムの作成のためのものである。本発明は、単に強度対波長ではなく、強度対波長対入射角及び／又は強度対波長対入射反射角というマッピングを与えることによってＡＴＲ測定に付加的な次元を与える。これらのデバイス及びシステムは、１つ又はそれよりも多くの要素又は構成要素が、望ましい生理学的、作動的、又は機能的な結果を得るように一体的に形成されて、これらの構成要素がデバイスを完成するように構成することができる。この構成は、１つ又はそれよりも多くの要素を単体として一体的に形成するか又は一体的な方式で機能するように形成することによって達成することができる。臨界角付近の領域は近臨界領域である。近臨界領域を精査するのに有利な技術は、近臨界反射分光測定（ＰＲ）を含む。
【００３８】
サンプルは、生物兵器剤検出、ブドウ糖、エタノール、癌細胞、及び他の医療関連の組成、バイオマーカ、新薬発見のための薬剤成分の非侵襲的経皮検出、爆薬及び他の有害な化学剤の検出、感染症の早期検出、飲料水中の微量の化学汚染物質又は生物汚染物質の検出、不法薬物検出、バイオディーゼル及びバイオエタノールのようなバイオ燃料を含む工業化学物質の生産中の品質判断、バイオ反応器内で発生している反応の進度の判断、ブドウ糖及びクレアチニンのような血液組成の生体外での検出及び定量を含むが、これらに限定されない。マップは、各波長において臨界角の近くで高い角分解能で生成することができる。殆どの事例では、角分解能は、少なくともミリ度又はそれよりも良好である。
【００３９】
Ｉ．デバイス及びシステム
近臨界反射分光測定の装置又はシステムは、上述したもののようなサンプル中に導入することができる電磁放射線の放射線源を設けるようになっている。電磁放射線は、例えば、サンプルに接触する前に干渉計によって変調することができる。変調された放射線は、レンズによってミラーのような反射面上に集束させることができ、次に、反射面は、光をＡＴＲプリズム内に反射する。更に、一部の事例では、電磁放射線が、対象の臨界角を含む一定範囲の角度でサンプルに導入されるようにミラーを調節することができる。言い換えれば、電磁放射線は、臨界角よりも小さい角度で導入され、臨界角を経て臨界角よりも大きい角度まで増分的に掃引される。ミラーは、電磁放射線がサンプルに入射する角度を変更するように調節することができる。代替的に、電磁放射線は、ＡＴＲプリズムに直接導入することができる。電磁放射線は、ＡＴＲプリズム内に入るとサンプルと接触する。次に、電磁放射線はプリズムを射出し、検出器によって検出され、データ処理システムによって処理される。データ処理システムは、デバイス上に存在するものとするか又は通信ネットワーク又は相互接続デバイスを通じてデバイスと通信しているとすることができる。
【００４０】
本明細書で説明するためのシステム及びデバイスを用いて得られる臨界角情報は、現時点で既存の技術を用いては得られない別の次元の情報である。デバイスは、伝播する光場を測定するように適応かつ構成される。この測定からサンプルの完全なマップを判断することができる。従って、サンプルの完全なマップは、臨界角に近づき、次に、臨界角を実際に幾分跨ぐ角度での反射光強度対波長対入射角マッピングという完全なマップになる。図１に例示しているように、侵入深さは、臨界角の前後で入射角に対して非常に鋭敏であるから、数ミリ度（数マイクロラジアン）の角分解能が必要である。更に、臨界角データを分析するデバイスと共に、このデバイス上にあり、又はこのデバイスと通信しているかのいずれかであるプロセッサを使用することができる。
【００４１】
例えば、サンプルを走査することによってサンプルの角度マップが生成されると、各波長における臨界角の実際の角度を判断することができる。その後に、一定の有効深さにおける各波長のスペクトルをプロットすることができる。
【００４２】
図２は、近臨界反射分光測定デバイス１００の図である。取外し可能とすることができる電源１１８は、電磁放射線又は光を電磁放射線源１０８から干渉計１１６に送出するためにシステムに電力を供給するように適応かつ構成され、干渉計１１６は、電磁放射線源１０８から受光した光ビームをいずれかの適切な反射機構又は反射手段等によって２つ又はそれよりも多い光ビーム１０９、１０９’に分離し、その後に、光線をまとめ合わせて干渉を発生させる。適切な電磁放射線源は、例えば、２つ又はそれよりも多い量子カスケードレーザを使用する光学ヘッドを含むことができる。光は、同時又は逐次のものとすることができる１つ又はそれよりも多くの電磁放射線源からのものとすることができる。電源１１８は、取外し可能、再充電可能、又は固定（電源コードの場合）のものとすることができる。適切な電源は、バッテリを含むが、これに限定されない。更に、電力は、近臨界反射分光測定システムが接続した、コンピュータ又は携帯電話のような補助デバイスから供給することができる。更に、サンプルから得られた情報の操作及び分析を容易にするために、マイクロコントローラをデバイス上に設けることができる。代替的に、情報は、操作に向けて２次デバイスに送信することができる。
【００４３】
当業者には理解されるように、システムは、適切に設計されたハウジング１０１内に収容することができ、又は構成要素をこれらの構成要素が相互接続されてハウジングとして機能するように構成することができる。
【００４４】
レンズ１５０を通過した後に、得られるビーム１１０は、次に、ミラー１３０と接触する。ミラーは、得られるビーム１１２をプリズム１４０を通じてサンプル１０２に向けて反射する。一般的にプリズム１４０は、プリズム面が、プリズムとサンプルの間の境界面１０３においてサンプル１０２との直接接触を提供することができるようにデバイス又はハウジングに対して構成される。サンプル／プリズム境界面１０３では、１つ又は複数のビームが、サンプル１０２と相互作用することができる。従って、例えば、臨界角をある程度超えると、伝播するビームは全反射し、弱い定常波１２４がサンプルと相互作用し、サンプル／プリズム境界面１０３を超えた浅い位置まで精査が行われる。臨界角をある程度下回ると、１つ又は複数のビームは、サンプルの中に透過することができ、次に、拡散反射によって反射して戻る。臨界角前後の近臨界領域では、これらの効果の組合せが存在する。従って、サンプル中に深く侵入することができるかなり強い定常波１２４が存在し、サンプル内への波長の数十倍の深さの測定が可能になる。
【００４５】
反射された２次ビーム１１４は、プリズム１４０を通過して戻り、多要素検出器１６０によって受光される。検出器１６０は、ミリ度又はそれよりも良好な分解能を得るように入射角をピクセルに分解するように適応かつ構成することができる。検出器のピクセルの各々は、若干異なる入射角でサンプルと相互作用した光を受光することになる。いくつかのピクセルは、臨界角を上回った光を受光することになり、いくつかのものは、臨界角を下回った光を受光することになる。臨界角から僅かな隔差の位置にある光を受光している１つのピクセルが存在することになり、この検出器は、サンプル中への深い測定において最も有利になる。他のピクセルは、サンプルの中にそれ程深くは侵入しない光を受光することになり、これらのピクセルは、それ程深くなく、それ程重要ではない情報を減算して除去するのに使用される。検出器は、焦電センサとすることができる。更に、ピクセルは、多要素検出器内でミリ度又はそれより良好な分解能で入射角を分解する。分解されたピクセルは、次に、適切なデータ処理デバイス又はチップ１７０を用いて分析されるか、又はデータを適切なデータ処理機能を有し、コンピュータ又は携帯電話のような２次デバイスに通信することができる（下記でより詳細に解説するように）。分析は、例えば、データをデータライブラリに対して比較して、既知のサンプルに対する検出信号の分散を判断する段階を含むことができる。更に、システムは、反射光強度対波長対入射角マッピングという完全なマップの表示をユーザに与えるようになった、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のようなディスプレイ１９０を任意的に含むことができる。
【００４６】
当業者には理解されるように、システムが情報をプリンタ又はネットワークに送信することを可能にする接続性を与えることができる。接続性は、例えば、「インターネット」、並びに適切な接続ポートを通じた無線によるとすることができる。
【００４７】
近臨界反射分光測定の装置又はシステムは、図３に示しているように構成することができる。上述の構成と同様に、取外し可能とすることができる電源１１８は、システムに電力を供給するように適応かつ構成される。図３では、分光測定装置１００は、０．００１度の分解能を有する傾斜／シフトミラーのようなミラー１３０を用いて、電磁放射線がビーム１１０によってサンプル１０２に導入されるように構成される。ビーム１１０は、空間フィルタ１２０を通過した後にサンプル１０２に送出することができる。ビーム１１０をフィルタ１２０に通過させることにより、一般的に０．００１度の小さいビーム発散を生成することができる。フィルタ１２０を通過した後に、非常に平行化された小さい発散のビーム１２２は、傾斜シフトミラー１３０と接触し、傾斜シフトミラー１３０は、近臨界反射（ＰＲ）結晶１４０を通じてサンプル１０２に対してビームを偏向する。適切なサンプルは、例えば、直径１〜１０ｍｍ程度まで小さい同じ面積を有することができる。ビームがサンプルと接触した後に、得られるビーム１１２が反射される。得られるビーム１１２’は、次に、第２の傾斜／シフトミラー１３０’と接触するようにＰＲ結晶１４０を通過して戻り、第２の傾斜／シフトミラー１３０’は、得られるビーム１１４をレンズ１５０を通じて小面積単一要素水銀カドミウムテルライド（ＭＣＴ）検出器１６０内に伝達する。更に、望ましい場合には、デバイス上にディスプレイを設けることができる。ミラー１３０、１３０’の角度が変更される時に、サンプル／プリズム境界面１０３における光の入射角が変化する。角度は、臨界角を含む一定範囲の角度が得られるように変更される。一方又は両方のミラーが傾斜する時に、異なる入射角が、小面積検出器１６２上に入射する。次に、使用中の光の特定の波長において、試験下にある一定のサンプルの臨界角と一致する信号を判断するために、この臨界角のマップを使用することができる。近臨界領域では、サンプルの中に深く相互作用することができる強い定常波１２４が発生する。
【００４８】
図３に示しているように構成された近臨界反射（ＰＲ）分光測定機器は、７５０ｎｍから１００μｍまでの１つ又はそれよりも多くの波長を有する赤外線（ＩＲ）ビームを望ましい角分解能で平行化することを可能にする可変サイズの空間フィルタ１２０を含むことができる。得られる平行化されたビームは、ほぼ平行な光線を有する。平行化の結果として、ミリ度程度の小さい発散を得ることができる。この場合、ランチミラー１３０、１３０’は、これらのミラーが、サンプル上の入射角を変更するように傾斜及びシフトすることができるように構成可能にすることができる。例えば、全ての波長において臨界角を跨ぐように角度を変更することができる。この場合レンズ１５０は、空間フィルタを非常に小さい検出器面積１６２の上に結像するように構成することができる。適切な面積は、１ｍｍ2よりも小さく、０．０１ｍｍ2よりも小さく、より好ましくは、０．００１ｍｍ2よりも小さい面積を含む。小面積検出器は、システムにおいて通常は中赤外線分光測定範囲での実験中に優勢である検出器ノイズによって制限される感度の改善を可能にする。
【００４９】
デバイス及びシステムは、ミラーとプリズムとのうちのいずれか又は両方が、サンプルに対して移動するか又は静止状態に留まるように適応かつ構成することができる。しかし、固位置置を維持することが、より実用的な構成になる。そのような場合には、それ程平行化されないエネルギビームを有する電磁放射線源を使用することができる。また、一定範囲の角度を通してビームを掃引する代わりに、複数の検出器（アレイ）を各検出器ピクセル要素が漸次的に小さい（又は大きい）角度を感知するような方式に用いて角度測定を行うことができ、そのような角度は、当該の全波長における臨界角を含む。この検出器アレイは、サンプルの後部に配備することができ、検出器要素の線形アレイであるだけでよい。多くの場合に、当該の波長の全てにおいて臨界角がどうなるか予め把握することはできないので、多数のピクセルを含む検出器を使用することができる。そうでなければ前に説明されているように、マッピングを必要とする全臨界角空間の異なる区画又は部分を通してビームを掃引することによって臨界角空間全体をマップすることができる。
【００５０】
一部の事例では、検出器１６０は、より良好な感度が望ましい場合は冷却することができる。冷却は、適切な冷却装置、冷却の手段、又は冷却材料を用いて達成することができる。例えば、一部の事例では、液体窒素を用いた冷却により、検出器の感度を改善することができる。一般的に冷却は、検出器の半導体材料の温度を液体窒素の温度、最も好ましくは、液体ヘリウムの温度まで下げる段階を含む。
【００５１】
このシステムによって生成されるビームは、フーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）分光計の出力ビームとすることができる。しかし、当業者には理解されるように、単一又は一連の量子カスケード（ＱＣ）レーザからのビームを使用することができる。一部の事例では、ビーム種類又は電磁放射線源の選択により、デバイス又はシステムの携帯性を改善することができる。この場合、例えば、容積が１立方フィートよりも小さいシステムは、容易に搬送することができ、容積が１２５立方インチよりも小さいシステムは、手持ち式のものとすることができ、容積が８立方インチよりも小さいシステムは、視野から包隠及び隠蔽することができる。サイズのこの拡張容易性は、有意な利点をもたらす。更に、ＱＣレーザのエネルギは非常に小さい開口部から放出されるので、高度に平行化することができる。
【００５２】
レーザ及び検出器は、デバイスが入射角による掃引を行う時に、振り子と類似の対向方向の移動を可能にする、ゴニオメータのアーム上にあるとすることができる。圧電運動デバイスを使用することができる。
【００５３】
一態様では、２つの異なるレーザを２つの異なる検出器と共に使用することができる。そのような構成では、両方のレーザをこれらのレーザがプリズムを通じて同時に進むように構成することができる。これらのレーザは、作動中にレーザが角度の端から端まで掃引を行う時に角度分離によって分離されることになる。代替的に、２つのレーザが、同時にではなく交替するパターンで射出するようにこれらのレーザを作動させるように電子機器を設計することができる。
【００５４】
多要素検出器を使用する代わりに、ビームの入射角を手動で変更し、順番に走査を行うことができる。入射角度範囲全体におけるスペクトルデータの完全なマップを取得するために、入射角と射出角とを互いに変更することができる。
【００５５】
精査する角度は、予想臨界角の上と下の両方に拡張すべきである。この拡張は、臨界角が波長の関数として変化するからである。目標は、臨界角への一定で既知の近接度又は一定の有効深さとしてのスペクトルを再現することである。このようにして、通常は臨界角に過度に近い位置で作動することに関連するスペクトル歪みが完全に回避される。従って、臨界角に非常に近い位置で作動しながら、歪みのないスペクトルを収集することができる。それによってＡＴＲ法が、従来の方法を用いて可能であるものよりも長い経路長及び希薄媒体（試験下のサンプル）中への深い侵入を有することが可能になる。これは、非侵襲的生物学的測定、及び低濃度の生物兵器剤のような多くの他の測定では特に重要になる。
【００５６】
図４に注意すると、結像機能を示す近臨界反射分光測定システム１００の図が示されている。ビーム１１０が２つのフィルタ１２０、１２０’を通過した後のビーム１２２は、第１の傾斜シフトミラー１３０と接触し、第１の傾斜シフトミラー１３０は、得られるビーム１１２を近臨界反射（ＰＲ）結晶１４０を通してサンプル１０２内に偏向する。次に、得られるビーム１１２’は、ＰＲ結晶１４０を通過して戻ることができ、第２の傾斜／シフトミラー１３０’と接触し、第２の傾斜／シフトミラー１３０’は、得られるビーム１１４をレンズ１５０を通して伝達する。この実施形態では上記に例示した空間フィルタの代わりに、結晶１４０／サンプル１０２面が、アレイＭＣＴ検出器１６０上に結像される。上述の単一要素検出器は、必要に応じて１次元又は２次元の検出器アレイで置換される。２次元検出器アレイは、１次元の波長、２次元の画像、及び更に別の１次元の入射角を有するハイパースペクトルデータを収集するように適応かつ構成することができる。当業者には理解されるように、これらの次元の各々は、数千のデータ点を有する。このシステム及び技術の特徴分析機能の深さは、各空間位置におけるスペクトル情報を有するサンプル空間領域の３次元空間分布の作成を可能にする。複数の検出器は、データセットを収集するのに必要な時間を検出器要素の数に正比例して短縮する効果を有する。更に、直径が１〜１０ｍｍのサンプル１０２の区域を使用することができる。上述の実施形態と同様に、任意的なディスプレイと共に電源１１８を設けることができる。
【００５７】
図５は、分光測定中に本明細書に開示するデバイスを用いて入射角を変更することによって得ることができる異なる効果を示すグラフである。光線は、高屈折率又は密の媒体内に送り込まれる。臨界角をある程度下回ると（亜臨界）、光は結晶／サンプル境界面（例えば、図２の境界面１０３）で屈折し、その後に、大部分が伝播する波としてサンプル自体の中に透過する。サンプルが散乱性のものである場合には、拡散反射（ＤＲ）がもたらされる。臨界角をある程度超えると（超臨界）、光は全反射し、希薄媒体（サンプル）内に弱い定在又はエバネッセント波が構成される。その結果、いかなる光波もサンプル中を伝播しない。得られるサンプルスペクトルの特性は、「減衰全反射（ＡＴＲ）」に従う。臨界角（近臨界）の直近では、侵入深さは角度に対して非常に鋭敏になる。結晶／サンプル境界面では、光が負の臨界角で反射し、サンプル中に強いエバネッセント波が構成され、進む波が、結晶サンプル境界平面と平行な方向に伝播するという３つのイベントがもたらされる。この効果は、近臨界反射（ＰＲ）分光測定に恩典を与える。角度をミリ度まで正確に分解することにより、全ての波長における近臨界領域及び所定のサンプル及び結晶に存在する屈折率をマップすることができる。反射ＰＲビームは、サンプルに関する確実な情報を含み、ＡＴＲによって可能なものよりもサンプル中深くからの情報を含む。
【００５８】
次に、図６に注意すると、複数の反射を得ることができる別の近臨界反射分光測定システム１００の図が示されている。電磁放射線源からのビーム１１０は、負のレンズ１５２を通過し、第１のミラー１３２に当たる。ビーム１１０は、第１のミラー１３２から偏向され、得られるビーム１１２を形成する。次に、得られるビーム１１２は、第２のミラー１３４に当たって得られる第２のビーム１１４を形成し、ビーム１１４は、近臨界反射結晶又はプリズム１４０と接触する。得られる第２のビームは、ＰＲ結晶を通過し、次に、そこから負のレンズ１５４を通過する。全てが臨界角、又はその近くにある複数の反射が得られる。プラットフォームを移動又は回転させる精密駆動体（図示せず）又はプラットフォームを移動又は回転させるいずれかの適切な手段が、プラットフォームを回転又は移動させる。プラットフォームは、第１のミラー１３２、第２のミラー１３４、及びＰＲ結晶１４０を保持する。駆動体は、例えば、結晶１４０の射出面１４６又はその近くに位置するピボット点１４４の回りにプラットフォームをピボット回転させることを可能にする。負のレンズ１５２、１５４は、この機器をサンプル室の中心の近くに集束ビームを有する多くのＦＴＩＲ分光計のサンプル室内に使用することを可能にする。適切なＦＴＩＲデバイスの例は、いずれかの「Ｔｈｅｒｍｏ  Ｎｉｃｏｌｅｔ  ＦＴＩＲ」（「Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ」、米国マサチューセッツ州ウォーザン）であろう。負のレンズは、ビームを平行化し、得られる平行化ビームの角度分解を可能にする。ビーム発散は、分光計の内側、通常は電磁放射線源の近くのＪ−絞り（ジャキノ絞り又は視野絞り）によって更に制限することができる。電磁ビーム又はＩＲビームのビーム発散は、電磁放射線源又は光学開口部からある距離を経てのビーム直径の増大の角度測定によって判断される。
【００５９】
図７に例示しているように、近臨界反射分光測定システムにおいて角度を変更するための機構を得ることができる。セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）のような高屈折率の結晶で作られた４５度プリズム１４５を使用することができる。ビームは、第１のビーム１１０が結晶の底面１４５’に入射し、第２のビーム１１０’が第１のビーム１１０と平行又は実質的に平行に結晶の底面１４５’から射出するように、プリズム１４５の底面１４５’に送り込まれ、そこから送り出される。破線で例示している経路に沿ってプリズムの２つのファセットにおいて、ビームの内部反射が発生する。従って、入射する第１のビーム１１０は、結晶の底面１４５’に垂直に入射し、プリズムのファセットに当たり、そこで９０度の角度で偏向される。次に、偏向ビームはプリズム内で第２のファセットに当たり、そこで９０度の角度で２回目の偏向を受ける。その後に、第２の偏向ビーム１１０’は、入射する第１のビーム１１０と射出する第２のビーム１１０’とが実質的に平行であるように結晶の底面１４５’を通じて垂直に射出する。プリズムは、ピボット点１４４の回りに傾斜させることができる。ピボット点１４４の回りにプリズム１４５を傾斜させる結果として、一方のファセット上の入射角は増大し、それに対して他方のファセット上の入射角は減少する。試験下のサンプルは、プリズムの一方のファセット又は他方のファセットに近接又は接着することができる。プリズムが傾斜する間、入射ビームと射出ビームとは互いと平行に留まる。平行なビームを保持しながら結晶を傾斜させる機能は、角度変更があった場合に再整合の必要性を最小にする。
【００６０】
次に、図８に注意すると、５つの別々のサンプル入射角（Ａ〜Ｅ）を経て移動する４５度プリズムが上側の行に示されている。プリズムは、下側の行に示し、上述のように平行なビームを保持する。従って、ＰＲ分光測定において最大で１０度又はそれよりも多い角度範囲を有利とすることができる。
【００６１】
当業者には理解されるように、本発明の開示によるデバイスは、様々な形態ファクタ及び形状を有することができる。一部の用途では、約１０分の１ｃｍの測定に対して５ｃｍ3よりも小さい容積、より好ましくは、４ｃｍ3よりも小さい容積、更に好ましくは、３ｃｍ3よりも小さい容積を有する形態ファクタ、又は５ｃｍ3よりも小さいいずれかの容積を有する形態ファクタのような小さい形態ファクタが望ましいものになる。
【００６２】
ＩＩ．方法
図９は、分光測定のための完全なサンプリングシステムの概要を示している。サンプリングシステムは、前に説明した４５度プリズムを使用する。この構成では、結晶の傾斜中に入射ビーム及び射出ビームを不動に留めるピボット点が見出される。当業者には理解されるように、結晶を長手ファセットと短手ファセットとで示している。ＦＴＩＲ分光計からの平行化ビーム１０９は、電磁放射線源から反射面に印加される。得られるビーム１１０は、次に、空間フィルタ１２０を通じて進み、その後に平行化ミラー１３２と接触する。得られるビーム１１２は、ミラー１３０’に向けて反射され、次に、ミラー１３０’は、ピボット点１４４の回りにピボット回転する傾斜プリズム１４０を通じてビームを伝達する。ビームが傾斜プリズムを通じてサンプル中に通過すると、第２のミラー１３０によって戻りビームが拾われ、得られるビーム１１２’は、検出器集束レンズ１５０に伝達され、その後に、検出器集束レンズ１５０は、集束されたビーム１１２”を検出器１６２に伝達する。
【００６３】
図１０に例示しているように、本発明の開示による方法の基本段階は、サンプルを識別する段階３１０、電磁放射線を適切な結晶に通す段階３２０、その後に、電磁放射線をサンプルに導入する段階３３０を含む。電磁放射線の成分は、サンプルの性質に依存してサンプルの一部分の中に、及び／又はそこを貫通して通過することができる。サンプルと相互作用した後に、電磁放射線ビームは、サンプルからデバイスに伝達し戻される（３４０）。伝達し戻された情報から、サンプルの臨界角マップを作成することができる（３５０）。必要に応じてこれらの段階のうちの１つ又はそれよりも多くを繰り返すことができる。
【００６４】
一般的にデバイスは、電磁場ではなく伝播する光場を測定する。従って、例えば、サンプルが組織である時に、いかなる組織も存在しない場合には、１００％の信号が受信し戻されることになる。その後に、サンプルの特性を判断するために、得られる信号内の差を検出する段階が分析される。角度を精査することは、温度及び濃度のような様々なパラメータによって影響を受ける可能性がある臨界角の位置を識別することに役立つので、本方法は、上述の開示内容から明らかなように角度を段階的に変更する段階を含む。それによって臨界角のマップを発見的方法によって作成することが可能になる。
【００６５】
本発明の開示の他の態様では、ＡＴＲ分光測定機器は、固定入射角か、又は近臨界反射を検出するために変更することができる角度かのいずれかを使用するように構成することができる。入射角が臨界角に向けて低減する時に、エバネッセント波の侵入深さが増大する。それによってサンプル中への深さ特徴分析分光測定を行うことが可能になる。スペクトルデータは、一定範囲の角度で収集される。深い位置のスペクトルから浅い位置のスペクトルを減算することにより、深層のスペクトルを取得することができる。この機能は、多層高分子膜の研究において特に有利である。入射角を変更する第２の理由は、サンプルの光学定数ｎ及びｋを測定することである。可変角度で収集された１組のスペクトルは、適用された場合に全ての波長におけるｎ及びｋの推定値をもたらすクラマース−クローニッヒ変換におけるベースライン点を求めるのに使用することができる。しかし、分光測定における共通の問題は、材料の定量分析に関する。多くの場合に、サンプル中の物質の定量分析は、物質の濃度が異なる様々なサンプルを測定し、１組のスペクトルと物質の濃度の間の関係を説明する多変量モデルを構成することによって達成される。サンプル及び物質のスペクトル又は他の物理特性を用いてこれらの化学システムモデルを構成する工程を計量化学と呼ぶ。解決を必要とする問題は、計量化学モデルが、物質濃度の完全に正確な表現を決して報じないことである。多くの場合にＳＥＰで表される誤差項又は標準予測誤差が常に存在する。問題は、この誤差項が多くの場合に大き過ぎて、モデルの実際的な適用によってサンプル中の１つ又は複数の物質を予測することが妨げられることである。必要なことは、ＡＴＲ測定に対する付加的な次元、すなわち、単に強度対波長というマッピングではなく、強度対波長対入射角及び／又は反射角というマッピングである。このようにして、モデルの精度を改善することができる。
【００６６】
可変角ＡＴＲ測定は角度に対して非常に鋭敏であり、多くの分光計のビームが大きい範囲の角度を含む。例えば、一般的なＦＴ−ＩＲ分光計のサンプル室のビームは、プラス又はマイナス５度のビーム発散を有する。可変角ＡＴＲ測定の場合には、僅かミリ度（０．００１度）の角度差により、エバネッセント波の結合、従って、侵入深さにおいて有意な差がもたらされる。これは解決を必要とする問題である。分光計のビームを擬似平行化することはできるが、そうすることでビーム直径が非常に大きくなり、これは、小型の機器を構成することができるということと矛盾する。更に、擬似平行化ビームは、依然として過度に大きいビーム発散を有する。必要なものは、光を小さい直径の光束に効率的に平行化することができるが、この光が、高いＳＮ比で分光測定の測定を行うのに十分なエネルギを依然として含有することができるような高い輝度の小さい光源である。量子カスケード（ＱＣ）レーザは、非常に小さく高輝度の光源である。一般的なＱＣレーザの射出開口部は数ミクロン程度であり、従って、軸外放物線ミラー又は単純な非球面レンズのいずれかを用いて僅かな発散しか持たない光束に平行化することができる。これらのＱＣレーザは容易に入手可能であり、可変角ＡＴＲシステムと組み合わせることができる。このようにして、従来の赤外線光源を用いて可能なものよりも高い角度及び深さの分解能が得られる。ＳＮＲを更に改善するためには、異なる種類の検出器が必要である。ＦＴ−ＩＲ分光計の高い変調周波数に起因して、ボロメータ及びサーモパイルのような高感度の室温検出器を検出器として使用することは不可能であった。代替的に、硫酸トリグリシン検出器及びその誘導体が使用されている。しかし、サーモパイル検出器は１００倍高い感度を有することができる。これは解決を必要とする問題である。スペクトル分解された光源としてのＱＣレーザは、高速に変調する必要を持たず、従って、サーモパイル検出器を用いて可変角ＡＴＲ分光測定を実施するには優れたものとすることができる。ＱＣレーザは狭いスペクトル範囲を有する。ＱＣレーザを数百波数程度の小さい周波数範囲にわたってＱＣレーザを同調するために外部空洞同調が使用されている。しかし、この同調範囲は、殆どの高凝縮相の分光測定用途には不十分である。この問題は、広範囲にわたる作動波長範囲を有する高度に平行化されたコヒーレントな光ビームをもたらすように離散光源として逐次使用することができ、又はビームコンバイナ二色光学系と組み合わせることができる一連のＱＣレーザの使用によって解決することができる。ビームコンバイナ二色光学系の場合には、ＱＣレーザの各々をサーモパイル検出器の周波数帯域幅内に留めながら、依然として異なる周波数において変調することができる。個々の光源からの強度情報は、フーリエ変換空間内で信号を分析することによって容易に復元される。このようにして、測定のＳＮＲを更に改善する複合的な利点が得られる。
【００６７】
更にＡＴＲ分光測定は、小さいサンプル、又は大きいサンプルのうちの小さい区域の赤外線スペクトルを取得するために顕微鏡光学系と併用されている。また、サンプル平面に結像される焦点面検出器を追加することによって２次元結像が示されている。しかし、多くの場合に、サンプル中への深さの次元である第３の空間次元を結像すべきである。この方向の手法は、サンプルのフーリエ平面に顕微鏡対物系を通じて結像される環状マスクを配置することによって達成されている。環状の直径を変更することにより、入射角が変化する。しかし、この解決法は、上述のように多くの場合にミリ度のレベルまで分解する必要がある角度分解能の欠如によって妨げられる。この問題に対する解決法は、ＡＴＲモードで進むビームに対するサンプル平面の連続的で精密な可変角調節の使用である。この機構は、顕微鏡対物系の必要性を完全に排除する。焦点面検出器は、低い倍率でサンプル平面に結像され、ビーム内でのサンプル位置を判断し、調節するのに使用することができる実時間像が形成される。次に、サンプルの深さ変動性に関する情報を取得するために入射角が変更される。いかなる深さ変動性も存在しない場合には、サンプルの２次元化学マップの定量精度を改善するために深さ情報を使用することができる。この場合、深さ次元は結像されず、その代わりに横方向の空間分解能を改善するのに使用される。
【００６８】
ＡＴＲ分光測定を実施するのに１つの重大な欠点は、この測定技術が歴史的に見て面の影響を非常に受けやすく、従って、ＡＴＲプリズムとサンプルとの間で得られる接触度に対して非常に鋭敏である点である。理想的にはプリズムとサンプルとの間で光学接触を得なければならないが、この接触は、硬質で非平面の現実世界のサンプルでは困難である。一般的にＡＴＲ機器は、プリズムに対してサンプルを圧迫する圧力発生機構を含む。この圧迫はプリズムを破損する危険性を有するので、望ましくない。また、圧力は、サンプルのスペクトル帯域の位置を変更する場合がある。従って、この圧迫は、改善を必要とする問題である。臨界角の近くで作動することにより、エバネッセント波は、サンプル中に一層深く侵入し、この技術を面による影響を受けにくいものにする。この場合、サンプルはプリズムと光学接触状態になくてもよい。実際にこの場合、サンプルがプリズムの数波長範囲に存在する限り、非接触モードでＡＴＲを実施することができる。高品質ＡＴＲスペクトルを取得するのにサンプルに対してごく僅かな圧力を印加するだけでよい。大きい侵入深さを発生させるためには、臨界角の近くで作動するための高度の角度制御が必要である。
【００６９】
ＡＴＲ分光測定において臨界角の近くで作業する１つの問題は、スペクトル歪みの問題である。スペクトル歪みは、大きいビーム発散を有する従来のＡＴＲ分光測定では、ビームの一部が臨界角を下回り、同時に別の部分が超えることからもたらされる。また、サンプル及びプリズムの屈折率が波長と共に変化し、この点でも歪みをもたらす。これらの歪みは、解決を必要とする問題である。本明細書で提案する解決法は、各波長を個別に分析することである。各波長に対して、サンプルとプリズムの両方において明確な屈折率が存在する。従って、各波長に対して明確な臨界角が存在する。この臨界角は、スペクトル内の各波長において異なる可能性がある。この問題に対する解決法は、スペクトル内の各波長に対して吸光度対角度のプロット図を評価することである。このプロット図から臨界角の位置を判断することができる。この場合、この臨界角から大きい角度側に小さい角隔差だけ移動させて離すことは簡単なことである。この工程を各波長に対して繰り返すことにより、プロットすることができ、以前可能であったものよりも大きい侵入深さで得られる真の吸収スペクトルを表すデータアレイがもたらされる。自動的に大きい深さのスペクトルを生成するアルゴリズムを適用することができる。サンプル内に固有スペクトルを有する埋め込み層が存在する場合には、一定に増大する深さにおけるデータ収集は、興味深い現象を示すことになる。サンプルの深さ次元を通じて一定の濃度で存在する吸光帯を有する物質では、角度及び深さの関数としての吸光強度は、規則性が高く線形になる。すなわち、吸光帯はベールの法則に従うので、侵入深さが２倍にされると、吸光強度も２倍になる。しかし、深い位置にしか存在しない物質又は深い位置に異なる濃度で存在する物質は、ベールの法則に関して非線形になる。古典的最小二乗法（ＣＬＳ）又は多変量スペクトル分解決法（ＭＣＲ）のような線形モデル化技術がそのようなデータハイパーキューブに適用される場合には、アルゴリズムは、線形特徴をモデル化することはできるが、非線形特徴をモデル化することはなきないことになる。非線形特徴は、スペクトル残差行列としても公知の誤差行列に移行されることになる。この移行は、線形モデルの適用が、非線形特徴を識別することを可能にするという結果をもたらされている点で有意であり、この場合、これが本出願人が得てきたものである。組み込まれた物質に関するスペクトル情報は、スペクトル残差に存在する。このような状況のよい例は、血液分析物、例えば、ブドウ糖の経皮測定である。エバネッセント波が皮膚に入射し、角度が臨界角に向けて移動される時には、外皮は乾燥しているので、最初はブドウ糖又は他の流体からのいかなるスペクトル情報も存在しない。皮膚物質に関連する他のスペクトル情報は、線形回帰技術によって正しくモデル化される。血液分析物に関連する情報は、ベールの法則に関して非常に非線形になり、従って、血液分析物からのスペクトル情報はスペクトル残差に存在することになる。このスペクトル残差から血液分析物に関連する情報にアクセスし、線形回帰を用いた定量的モデルを構成するためにこれらの情報を使用することができる。
【００７０】
一態様では、本発明の開示は、血糖値の非侵襲的測定のための分光測定デバイスを提供する。このデバイスは、本明細書に説明するデバイス及び方法を用いてブドウ糖を測定する。一実施形態では、被検体の皮膚が、透過結晶を通して電磁放射線ビームで放射される。ビームは、外に結晶を通して反射して戻される。戻りビームは、ユーザにおける血糖値を示す情報を有する。戻りビームは、適切なプロセッサを用いて分析することができ、例えば、反射光強度対波長対入射角マッピングという完全なマップが与えられる。この情報は、患者又はデータベースのいずれかからの他の生物学的パラメータ情報と相関させることができる。更に、マップをＬＣＤ上に表示し、及び／又はネットワークに通信することができる。一部の実施形態では、分光測定デバイスは携帯可能、例えば、手持ち式デバイスである。一部の実施形態では、分光測定デバイスは手持ち式デバイスである。一部の実施形態では、その機能が、セル電話のような手持ち式デバイス内に組み込まれる。分光測定の検出器は、「Ａｐｐｌｅ  ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）」、「Ｐａｌｍ  Ｐｒｅ（登録商標）」、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙ（登録商標）などのようなスマート電話内に組み込むことができる。一般的な手持ち式セルラー電話を使用することもできる。一部の実施形態では、測定を行う分光測定デバイスによって測定値が作成され、別のデバイス、例えば、コンピュータ、サーバ等に無線通信、例えば、セルラー通信、「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）」、又はＷｉＦｉを用いて送信される。一部の実施形態では、測定を行う分光測定デバイスは、ハード接続を通じて、例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ＵＳＢケーブル、又は別のデバイス（コンピュータ、セル電話等）への直接接続を通じて通信を行う。測定を行うデバイス自体は、デバイスディスプレイ、例えば、ＬＣＤ画面を通じて測定情報を表示することができる。
【００７１】
ＩＩＩ．分光測定デバイス及び通信ネットワーク
当業者には理解されるように、コントローラ及び１つよりも多い分光測定デバイスの上記に解説した分光測定デバイスのうちの１つ又はそれよりも多くを使用するモジュール式で拡張可能なシステムを提供することができる。コントローラは、通信媒体を通じて各分光測定デバイスと通信を行う。通信媒体は、有線ポイントツーポイント構成又はマルチドロップ構成のものとすることができる。有線通信媒体の例は、「イーサネット（登録商標）」、ＵＳＢ、及びＲＳ−２３２を含む。代替的に、通信媒体は、無線周波数（ＲＦ）及び光を含む無線のものとすることができる。分光測定デバイスは、流体処理デバイスのための１つ又はそれよりも多くのスロットを有することができる。ネットワーク接続したデバイスは、いくつかの状況では特に有利であるとすることができる。例えば、血糖モニタ結果を看護提供者（医者のような）に供給するネットワーク接続したデバイスは、糖尿病患者の食事制限順守、治療薬及びインシュリンの投与状態の後方での定常的な分析を容易にすることができ、それによって結果が臨床的に望ましくない方向に傾き始めた時に、医療看護提供者による早期の介入を開始することができる。更に、自らのブドウ糖濃度をモニタする患者及び／又は看護提供者のいずれかに対して、サンプル測定に応じる自動メッセージを生成することができる。一部の事例では、システムにより、行動を奨励する自動メッセージ（例えば、患者が順調であることを示すテキストメッセージ又は電子メール）又は行動に対して忠告する自動メッセージ（糖分が上方傾向にあることを示すテキストメッセージ又は電子メール）のいずれかを生成することができる。自動メッセージは、血中糖分を管理するための指針及び助言を供給する他の電子メール又はテキストメッセージのいずれかとすることができる。従って、ネットワーク接続した通信システムは、医療看護従事者への最低限の負担しか伴わずに低コストで達成することができる後方での定常的な医療モニタ及び早期の介入を可能にする。
【００７２】
通信ネットワーク内での複数の分光測定デバイスのネットワーク接続構成を更に明らかにするために、図１１Ａは、上述の分光測定デバイスを制御し、及び／又はそれと通信を行うためにブラウザへのアクセスを提供する代表的な論理デバイス例を示すブロック図である。媒体４１４及び／又はネットワークポート４０６から命令を読み取るように適応かつ構成された論理装置と理解することができるコンピュータシステム（又はデジタルデバイス）４００は、サーバ４１０に接続可能であり、固定媒体４１６を有する。コンピュータシステム４００は、「インターネット」又はイントラネットに接続することができる。システムは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）４０２、ディスクドライブ４０４、キーボード４１８及び／又はマウス４２０として例示している任意的な入力デバイス、並びに任意的なモニタ４０８を含む。例えば、通信媒体４０９を通じて、局所又は遠隔地にあるサーバ４１０へのデータ通信を提供することができる。通信媒体４０９は、データを送信及び／又は受信するいずれかの適切な手段又は機構を含むことができる。例えば、通信媒体は、ネットワーク接続、無線接続、又は「インターネット」接続とすることができる。１つ又はそれよりも多くの分光測定デバイス（図１１ａでは例示目的で４６０として合わせて示している）の使用、作動、又は機能に関するデータをそのようなネットワーク又は接続を通じて送信することができるように考えている。コンピュータシステムは、ユーザ（ユーザは、医療看護提供者、医師、実験室技術者、看護師、上級看護師、患者、及びシステムによって生成される情報にアクセスを有することになるいずれかの他の者又は組織体を含む）及び／又はユーザによって使用されるデバイスと通信を行うように適応させることができる。コンピュータシステムは、「インターネット」を通じて他のコンピュータと通信を行う、又はサーバを通じてコンピュータと通信を行うように適応させることができる。更に、システムは、ネットワークに関連付けられた１つ又はそれよりも多くのデバイス（例えば、診断デバイス及び／又は分光測定デバイス）を起動し、これらのデバイス及び／又はシステムによって実施される試験の状況及び／又は結果を通信するように構成することができる。
【００７３】
当業者には十分に理解されるように、「インターネット」は、コンピュータネットワークの世界規模のネットワークである。今日では「インターネット」は公衆のものであり、何百万人ものユーザに対して利用可能な自動継続ネットワークである。「インターネット」は、ホストを接続するのにＴＣＰ／ＩＰ（すなわち、「送信制御プロトコル」／「インターネットプロトコル」）と呼ばれる１組の通信プロトコルを使用する。「インターネット」は、「インターネット」バックボーンとして公知の通信基盤構造を有する。「インターネット」バックボーンへのアクセスは、その殆どが、法人及び個人にアクセスを転売する「インターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）」によって制御される。
【００７４】
「インターネットプロトコル」（ＩＰ）は、１つのデバイス（例えば、電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、コンピュータ等）からネットワーク上の別のデバイスに送信することを可能にする。今日では、例えば、ＩＰｖ４、ＩＰｖ６などを含む様々なバージョンのＩＰが存在する。他のＩＰが確かに利用可能であり、将来、利用可能になり続けることになり、これらのＩＰのうちのいずれかを本発明の開示の範囲から逸脱することなく１つ又はそれよりも多くの分光測定デバイスを使用するか、又はそれと通信を行うように適応かつ構成された通信ネットワーク内に使用することができる。ネットワーク上の各ホストデバイスは、各々の独自の固有識別子であり、コネクションレスプロトコルとして機能する少なくとも１つのＩＰアドレスを有する。通信中の端点の間の接続は連続的なものではない。ユーザがデータ又はメッセージを送信又は受信する時に、データ又はメッセージはパケットとして公知の構成要素に分割される。全てのパケットは独立したデータユニットとして処理され、その最終宛先に伝達されるが、必ずしも同じ経路を通じて伝達されるわけではない。
【００７５】
「インターネット」又は他のネットワーク上での点の間の送信を標準化するために、開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）モデルが確立されている。ＯＳＩモデルは、ネットワーク内の２点間の通信プロセスを各々が独自の機能セットを加える７つのスタック層に分離する。各デバイスは、送信端点において各層を通じる下向きの流れが存在し、受信端点において層を通じる上方の流れが存在するようにメッセージを処理する。７つの機能層を提供するプログラム及び／又はハードウエアは、一般的にデバイスオペレーティングシステムと、アプリケーションソフトウエアと、ＴＣＰ／ＩＰ及び／又は他のトランスポート及びネットワークプロトコルと、他のソフトウエア及びハードウエアとの組合せである。
【００７６】
一般的に、上位の４つの層は、メッセージがユーザから又はユーザに渡される時に使用され、下位の３つの層は、メッセージがデバイス（例えば、ＩＰホストデバイス）を通じて渡される時に使用される。ＩＰホストは、サーバ、ルータ、又はワークステーションのようなネットワーク上でＩＰパケットを送受信することができるいずれかのデバイスである。いずれかの他のホストを宛先とするメッセージは、上位層まで渡されず、他のホストに転送される。ＯＳＩモデルの層を以下に列記する。層７（すなわち、アプリケーション層）は、例えば、通信相手機が識別され、サービス品質が識別され、ユーザの認証及びプライバシーが考察され、データ構文に対する拘束条件が識別されるなどが行われる層である。層６（すなわち、プレゼンテーション層）は、例えば、出入りするデータを１つのプレゼンテーションフォーマットから別のものに変換するなどを行う層である。層５（すなわち、セッション層）は、例えば、アプリケーションの間の会話、やり取り、及び対話を設定、調整、及び停止するなどを行う層である。層４（すなわち、トランスポート層）は、例えば、エンドツーエンド制御及びエラー検査を管理するなどを行う層である。層３（すなわち、ネットワーク層）は、例えば、ルーティング及び転送を処理するなどを行う層である。層２（すなわち、データリンク層）は、例えば、物理レベルでの同期を与え、ビットスタッフィングを行い、送信プロトコルの把握情報及び管理を供給するなどを行う層である。「米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）」は、データリンク層を物理層への及びそこからのデータ転送を制御するＭＡＣ（媒体アクセス制御）層と、ネットワーク層とインタフェースで接続し、指令を解釈し、エラー復旧を行うＬＬＣ（論理リンク制御）層という２つの更に別の副層に再分割する。層１（すなわち、物理層）は、例えば、ネットワーク上で物理レベルでビットストリームを伝達する層である。ＩＥＥＥは、物理層をＰＬＣＰ（物理層コンバージェンス手順）副層とＰＭＤ（物理媒体依存）副層とに再分割する。
【００７７】
無線ネットワークは、例えば、セルラー及び無線電話、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ラップトップコンピュータ、着用可能コンピュータ、コードレス電話、ポケットベル、ヘッドセット、プリンタ、ＰＤＡのような１つ又はそれよりも多くの分光測定デバイスを含むシステム又は通信ネットワークにおける使用に適する様々な種類のモバイルデバイスを組み込んでいる。例えば、モバイルデバイスは、音声及び／又はデータの高速無線送信を保証するためにデジタルシステムを含むことができる。一般的なモバイルデバイスは、送受信機（例えば、一体化された送信機、受信機、必及び要に応じて他の機能を有する単一チップ送受信機を含む送信機及び受信機）、アンテナ、プロセッサ、ディスプレイ、１つ又はそれよりも多くのオーディオ変換器（例えば、オーディオ通信用デバイスにおけるものと類似のスピーカ又はマイクロフォン）、電磁データストレージ（データ処理が与えられるデバイスにおけるもののようなＲＯＭ、ＲＡＭ、デジタルデータストレージのような）、メモリ、フラッシュメモリ、及び／又は完全なチップセット又は集積回路、インタフェース（ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、符号−復号器（ＣＯＤＥＣ）、汎用非同期送受信機（ＵＡＲＴ）、相変化メモリ（ＰＣＭ）のような）という構成要素の一部又は全てを含む。本発明の開示の範囲から逸脱することなく他の構成要素を設けることができる。
【００７８】
１つ又はそれよりも多くの分光測定デバイスの間の無線通信に向けて、モバイルユーザは、無線接続を通じてローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に接続することができる無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）を使用することができる。無線通信は、光、赤外線、無線波、及びマイクロ波のような電磁波を通じて伝播する通信を含むことができる。「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）」、「ＩＥＥＥ  ８０２．１１」、及び古いホームＲＦのような既存の様々なＷＬＡＮ規格が存在する。
【００７９】
一例として、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）製品は、モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯手持ち式デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、及び他のモバイルデバイス間のリンク、並びに「インターネット」への接続を提供する。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）は、モバイルデバイスが、短距離無線接続を用いて如何に簡単に互いに、更に、非モバイルデバイスと相互接続することができるかを詳述するコンピュータ及び遠距離通信工業規格である。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）は、データを各デバイスにわたって同期状態で不変に保つ必要がある様々なモバイルデバイスの急増からもたらされるエンドユーザの問題に対処するデジタル無線プロトコルを作成し、それによって異なる販売元からの装置が互いに滞りなく作動することを可能にする。
【００８０】
ＩＥＥＥ規格である「ＩＥＥＥ  ８０２．１１」は、無線のＬＡＮ及びデバイスのための技術を規定する。８０２．１１を使用すると、いくつかのデバイスに対応する各単一の基地局によって無線ネットワーク接続を提供することができる。一部の例では、デバイスは、無線ハードウエアを予め装備することができ、又はアンテナを含むことができるカードのような別々のハードウエア部品をユーザが装着することができる。例示的に、８０２．１１に使用されるデバイスは、一般的に、デバイスがアクセス点（ＡＰ）、モバイル局（ＳＴＡ）、ブリッジ、パーソナルコンピュータメモリカード国際協会（ＰＣＭＣＩＡ）のカード（又はＰＣカード）、又は別のデバイスのいずれであるかに関わらず、無線送受信機と、アンテナと、ネットワーク内の点の間のパケットの流れを制御するＭＡＣ（媒体アクセス制御）層という３つの顕著な要素を含む。
【００８１】
更に、一部の無線ネットワークでは「マルチインタフェースデバイス（ＭＩＤ）」を利用することができる。ＭＩＤは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）インタフェース及び８０２．１１インタフェースのような２つの独立したネットワークインタフェースを含むことができ、従って、ＭＩＤが、２つの別々のネットワークに参加し、更に、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイスとインタフェースで接続することを可能にする。ＭＩＤは、ＩＰアドレス及びＩＰアドレスに関連付けられた共通ＩＰ（ネットワーク）名を有することができる。
【００８２】
無線ネットワークデバイスは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、ＷｉＭＡＸ（マイクロ波アクセスのための世界的な相互運用性）、マルチインタフェースデバイス（ＭＩＤ）、８０２．１１×デバイス（８０２．１１ａデバイス、８０２．１１ｂデバイス、及び８０２．１１ｇデバイスを含む「ＩＥＥＥ  ８０２．１１」デバイス）、ホームＲＦ（ホーム無線周波数）デバイス、Ｗｉ−Ｆｉ（無線忠実度）デバイス、ＧＰＲＳ（汎用パケット無線サービス）デバイス、３Ｇセルラーデバイス、２．５Ｇセルラーデバイス、ＧＳＭ（登録商標）（モバイル通信用世界システム）デバイス、ＥＤＧＥ（ＧＳＭ（登録商標）進化に向けて高速化されたデータ）デバイス、ＴＤＭＡ型（時分割多重アクセス）デバイス、又はＣＤＭＡ２０００を含むＣＤＭＡ型（符号分割多重アクセス）デバイスを含むことができるが、これらに限定されない。各ネットワークデバイスは、ＩＰアドレス、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイスアドレス、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）共通名、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ＩＰアドレス、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ＩＰ共通名、８０２．１１ＩＰアドレス、８０２．１１ＩＰ共通名、又はＩＥＥＥ  ＭＡＣアドレスを含むが、これらに限定されない様々な種類のアドレスを含むことができる。
【００８３】
無線ネットワークは、モバイルＩＰ（インターネットプロトコル）システム、ＰＣＳシステム、及び他のモバイルネットワークシステムに見られる方法及びプロトコルを含むことができる。モバイルＩＰに関して、このプロトコルは、「インターネット」技術標準化委員会（ＩＥＴＦ）によって作成された標準通信プロトコルを含む。モバイルＩＰでは、モバイルデバイスユーザは、一度割り当てられた自らのＩＰアドレスを維持しながらネットワークにわたって移動することができる。「Ｒｅｑｕｅｓｔ  ｆｏｒ  Ｃｏｍｍｅｎｔｓ（ＲＦＣ）３３４４」を参照されたい。注意：ＲＦＣは、「インターネット技術標準化委員会（ＩＥＴＦ）」の公式文献である。モバイルＩＰは、「インターネットプロトコル」（ＩＰ）を拡張し、モバイルデバイスがそのホームネットワークの外側に接続される時にモバイルデバイスに「インターネット」トラフィックを転送する機構を追加する。モバイルＩＰは、各モバイルノードに、そのホームネットワーク上のホームアドレス、及びネットワーク及びそのサブネット内のデバイスの現在の位置を識別する気付アドレス（ＣｏＡ）を割り当てる。デバイスは、異なるネットワークに移動されると、新しい気付アドレスを受け取る。ホームネットワーク上の可動性エージェントは、各ホームアドレスをその気付アドレスに関連付けることができる。モバイルノードは、その気付アドレスを変更する度に「インターネット」制御通知プロトコル（ＩＣＭＰ）を用いてホームエージェントに対応付け更新情報を送信することができる。
【００８４】
基本的なＩＰルーティング（例えば、モバイルＩＰの外側の）では、ルーティング機構は、各ネットワークノードが常に「インターネット」に対する一定の接着点を有し、各ノードのＩＰアドレスが、接着されたネットワークリンクを識別するという仮定を拠り所にする。ノードは、データ送信用再分散点又は端点を含むことができる接続点であり、通信を認識、処理、及び／又は他のノードに転送することができる接続点を含む。例えば、「インターネット」ルータは、デバイスのネットワークを識別するＩＰアドレス接頭符号などを調べることができる。次に、ネットワークレベルでは、ルータは、特定のサブネットを識別するビットセットを調べることができる。その後にサブネットレベルにおいて、ルータは、特定のデバイスを識別するビットセットを調べることができる。一般的なモバイルＩＰ通信では、ユーザが、モバイルデバイスを「インターネット」から接断し、このモバイルデバイスを新しいサブネットにおいて再接続しようと試みた場合には、デバイスを新しいＩＰアドレス、適正なネットマスク、及びデフォルトルータで再設定すべきである。そうでなければ、ルーティングプロトコルは、パケットを正しく送出することができなくなる。
【００８５】
上述のコンピュータシステム４００は、本明細書に開示する分光測定デバイスのような１つ又は複数のデバイス４６０を含むコンピュータネットワークの一部として具現化することができる。一般的に、コンピュータ環境に関する説明は、ネットワーク環境内に実施されたサーバコンピュータとクライアントコンピュータの両方に適用される。図１１Ｂは、サーバがクライアントコンピュータと通信ネットワーク４５０を通じて通信している例示的で例示的なネットワーク接続したコンピュータ環境４００を示している。図１１Ｂに示しているように、サーバ４１０は、通信ネットワーク４５０（有線又は無線のＬＡＮ、ＷＡＮ、イントラネット、エクストラネット、ピアツーピアネットワーク、仮想プライベートネットワーク、「インターネット」、又は他の通信ネットワークのうちのいずれか、又はこれらの組合せとすることができる）を通じて、タブレットパーソナルコンピュータ４０２、携帯電話４０４、電話４０６、パーソナルコンピュータ４０２’、及び携帯情報端末４０８のような多くのクライアントコンピュータ環境と相互接続することができる。例えば、通信ネットワーク４５０が「インターネット」であるネットワーク環境では、サーバ４１０は、データを処理し、ハイパーテキスト転送プロトコル（ＨＴＴＰ）、ファイル転送プロトコル（ＦＴＰ）、簡易オブジェクトアクセスプロトコル（ＳＯＡＰ）、又は無線アプリケーションプロトコル（ＷＡＰ）のような一部の公知のプロトコルのうちのいずれかを通じてこのデータをクライアントコンピュータ環境との間で双方向に通信するように作動可能な専用コンピュータ環境サーバとすることができる。例えば、無線マークアップ言語（ＷＭＬ）、ＤｏＣｏＭｏ  ｉ−モード（例えば、日本に使用されている）、及びＸＨＴＭＬベーシックを含む他の無線プロトコルを本発明の開示の範囲から逸脱せずに使用することができる。更に、ネットワーク接続したコンピュータ環境４００は、セキュアソケットレイヤ（ＳＳＬ）又はプリティグッドプライバシー（ＰＧＰ）のような様々なデータセキュリティプロトコルを利用することができる。各クライアントコンピュータ環境には、ウェブブラウザ（図示せず）又は他のグラフィカルユーザインタフェース（図示せず）のような１つ又はそれよりも多くのコンピュータアプリケーションをサポートするように作動可能なオペレーティングシステム４３８、又はサーバコンピュータ環境４００へのアクセスを取得するためのモバイルデスクトップ環境（図示せず）を装備することができる。
【００８６】
作動時には、ユーザ（図示せず）は、望みのデータ及び／又はコンピュータアプリケーションを取得するために、クライアントコンピュータ環境上で作動するコンピュータアプリケーションと対話型操作を行うことができる。データ及び／又はコンピュータアプリケーションは、サーバコンピュータ環境４００上に記憶することができ、例示的な通信ネットワーク４５０を経由し、クライアントコンピュータ環境を通じて協動ユーザに通信することができる。参加ユーザは、サーバコンピュータ環境４００上に全体的又は部分的に収容された特定のデータ及びアプリケーションへのアクセスを要求することができる。これらのデータは、処理及び記憶に向けてクライアントコンピュータ環境とサーバコンピュータ環境との間で通信することができる。サーバコンピュータ環境４００は、生成、認証、暗号化のためのコンピュータアプリケーション、プロセス、及びアプレット、並びに通信データ及びアプリケーションを提供することができ、アプリケーション／データトランザクションを提供するために、他のサーバコンピュータ環境（図示せず）、第三者サービスプロバイダ（図示せず）、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）、及びストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ）と協動することができる。
【００８７】
ＩＶ．キット
分光測定デバイスを用いてサンプルを試験するのに必要な全てのデバイス、ツール、構成要素、材料、及び付属品をキットに束ねることにより、デバイスの使用性及び利点を高めることができる。サンプルのスペクトル特性を検出するための適切なキットは、例えば、電磁放射線源と、電磁放射線源及びサンプルと連通状態にあり、高屈折率を有して電磁放射線を反射するようになった結晶とを含むことができる。キットは、１つ又はそれよりも多くの検出器、フィルタ、及び／又はレンズを含むが、これらに限定されない他の構成要素を含むことができる。
【００８８】
Ｖ．実施例
【実施例１】
【００８９】
実施例１．哺乳動物における血糖値の判断
上述のデバイス及び方法は、哺乳動物における血糖値を検出するのに使用することができる。患者の皮膚面をシステムの近くに配置することができる。その後に、皮膚は、透過結晶を通過した電磁放射線ビームによってある一定の位置で放射される。ビームは、皮膚面に侵入して血管内に入る。ビームは、組織内の位置から外に結晶を通して反射して戻される。戻りビームは、ユーザにおける血糖値を示す情報を有する。戻りビームは、適切なプロセッサを用いて分析することができ、例えば、反射光強度対波長対入射角マッピングという完全なマップが与えられる。この情報は、他の生物学的パラメータ情報と相関させることができる。更に、マップをＬＣＤ上に表示し、及び／又はネットワークに通信することができる。デバイスは、ブドウ糖に対する第１の波長と、ブドウ糖が吸収しない波長にある第２の波長とを使用するように構成することができる。両方の角度が、角波によってラスタ化され、分析されて比が得られる。
【実施例２】
【００９０】
実施例２．材料の非接触検査
別の用途は、非接触検査の分野である。通常ＡＴＲでは、ＡＴＲ結晶と試験下の検体の間の非常に密な光学的接触を開発することが不可欠である。この密な接触なしには、中間層、通常は空気を屈折率及び深さの計算において考慮すべきである。粉末及び他の不規則なサンプルでは、多くの場合に、空隙の全てを除去するのは不可能である。その結果多くの場合に、測定は測定毎にばらつく。密な光学的接触の別の理由は、ＡＴＲでは侵入深さが非常に小さいので、エバネッセント場が最強である結晶に検体を可能な限り近づけることが目標であるということである。本発明の開示では、侵入深さをかなり大きくすることができる。従って、検体がＡＴＲ結晶と物理的接触状態にない場合であっても非常に良好なスペクトルを得ることができる。それによってエバネッセント場の領域内での不安定性の問題が回避される。この実施例の卓越した用途は、材料の非接触検査の分野にあり、特に、製造ライン上等で材料が移動している場合のものである。非接触検査分野における特定の用途は、製造ライン上での薬剤タブレットの検査であろう。
【実施例３】
【００９１】
実施例３．農薬検出
別の用途は、農薬検出の分野にある。実質的に上述のデバイスは、消費者が、食料雑貨店内の農産物上の農薬の濃度又は種類を食品売り場内で、又は家庭で農産物を洗浄した後に検出することを可能にするように構成することができる。
【００９２】
参考文献
Ｊ．Ｆａｈｒｅｎｆｏｒｔ、「Ｓｐｅｃｔｒｏｃｈｉｍ．Ａｃｔａ１７」、６９８（１９６１年）
【００９３】
Ｈａｒｒｉｃｋ，  Ｎ．Ｊ．著、「内部反射分光測定（Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）」、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ：Ｗｉｌｅｙ  Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ編集（１９６７年）
【００９４】
Ｆｒｉｎｇｅｌｉ  ＵＰ、Ｇｏｅｔｔｅ  Ｊ、Ｒｅｉｔｅｒ  Ｇ、Ｓｉａｍ  Ｍ、及びＢａｕｒｅｃｈｔ  Ｄ著（１９９８年）「ＦＴＩＲ−ＡＴＲ分光測定による配向膜アセンブリの構造研究（Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｏｒｉｅｎｔｅｄ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ  ｂｙ  ＦＴＩＲ−ＡＴＲ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）」、第１１回フーリエ変換分光学国際会議会報）
【００９５】
Ｍｅｓｓｅｒｓｃｈｍｉｄｔ  ＲＧ著「複数内部反射分光測定システム（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  Ｓｙｓｔｅｍ）」、米国特許第４，７３０，８８２号明細書（１９８８年）
【００９６】
本明細書では本発明の開示の好ましい実施形態を図示して説明したが、そのような実施形態は、単なる例として提供したものであることは当業者には明らかであろう。従って、当業者は、本発明から逸脱することなく数々の修正、変更、及び置換を想起するであろう。本発明を実施するのに本明細書に説明した本発明の実施形態に対する様々な変形を使用することができることを理解すべきである。以下に続く特許請求の範囲が本発明の範囲を定め、これらの特許請求及びその均等物の範囲にある方法及び構造は、定められた範囲に含まれるように意図している。
【符号の説明】
【００９７】
１００  近臨界反射分光測定デバイス
１０１  ハウジング
１０２  サンプル
１０３  プリズムとサンプルの間の境界面
１０９、１０９’、１１０、１１２、１１４  光ビーム
【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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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【国際調査報告】
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