(57)【要約】表面弾性波（ＳＡＷ）センサの同時励起、又は複数の分析物、標的物若しくは生体試薬の同時検知のための多重化ＳＡＷデバイスに関する。該デバイスは、アレイに配置された複数のＳＡＷセンサを含む。各センサは遅延線を有し、遅延線の各々は長さが異なる。多重化ＳＡＷデバイスのセンサは、各ＳＡＷセンサの遅延線に沿って伝搬する表面弾性波のアレイを生成するように同時に励起される。各遅延線の長さは各ＳＡＷセンサで異なるので、表面弾性波の伝搬時間は、長さのバラつきに少なくとも部分的に基づいて変動する。圧縮パルス列は、遅延線の長さの差により特定の時間遅延で生成可能である。圧縮パルスの位相又は他の情報は、抽出可能である。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスであって、
圧電基板と、
前記圧電基板に取り付けられ、前記圧電基板の表面に配置された複数のＳＡＷセンサと
を備え、
前記複数のＳＡＷセンサは、
第１の表面弾性波を伝搬させるように構成された第１の遅延線を備える第１のＳＡＷセンサ、及び
第２の表面弾性波を伝搬させるように構成された第２の遅延線を備える第２のＳＡＷセンサであって、前記第１の遅延線の長さは前記第２の遅延線の長さよりも長い、前記第２のＳＡＷセンサ
を含む、前記ＳＡＷデバイス。
【請求項２】
前記第１のＳＡＷセンサが、
前記第１の遅延線に沿って前記第１の表面弾性波を伝送するための第１のトランスデューサと、
前記第１の遅延線に沿った前記第１の表面弾性波の伝搬に応じて前記第１の表面弾性波を受信するための第２のトランスデューサと
を備える、請求項１に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項３】
前記第１のＳＡＷセンサが、前記基板に位置決めされたトランスデューサと、前記トランスデューサに対向して前記基板に位置決めされた反射物とを備え、
前記トランスデューサは、第１の遅延線に沿って第１の表面弾性波を伝送し、
前記トランスデューサは、前記第１の表面弾性波が前記反射物で反射して前記第１の遅延線に沿って２回伝搬した後の前記第１の表面弾性波を受信する、請求項１に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項４】
前記反射物が第１の反射物であり、前記第１のＳＡＷセンサが、前記トランスデューサに対して前記第１の反射物近傍で前記基板に位置決めされた第２の反射物をさらに備え、
前記トランスデューサは、前記第２の反射物で反射して前記第１の遅延線に沿って２回伝搬することに応じて、前記第１の表面弾性波を受信するように構成されている、請求項３に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項５】
前記第１の反射物が第１の周波数を有する表面弾性波を反射するように構成され、前記第２の反射物が第２の周波数を有する表面弾性波を反射するように構成されている、請求項４に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項６】
前記第１のＳＡＷセンサが第１の対の電気コンタクトを備え、前記第２のＳＡＷセンサが第２の対の電気コンタクトを備え、前記第１及び第２の電気コンタクトの対が電気的に接続されている、請求項１に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項７】
前記ＳＡＷセンサの各々が、励起信号を受信するように構成された、請求項１に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項８】
前記励起信号が、パルス電圧、正弦波電気信号、周波数変調、線形周波数変調、双曲周波数変調、直交周波数コーディング、ランダム変調、連続位相変調、周波数シフトキー、マルチ周波数シフトキー、位相シフトキー、ウェーブレット変調又は広帯域周波数信号のうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項９】
前記ＳＡＷセンサの各々が、前記励起信号を同時に受信するように構成されている、請求項７に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項１０】
前記第１のＳＡＷセンサ及び前記第２のＳＡＷセンサの各々と通信する１以上のプロセッサであって、前記第１のＳＡＷセンサ及び前記第２のＳＡＷセンサから受信される信号に少なくとも部分的に基づいて受信信号を生成するように構成された前記１以上のプロセッサをさらに備える請求項１に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項１１】
前記１以上のプロセッサが、さらに、前記受信信号に少なくとも部分的に基づいて少なくとも１つの分析物を決定又はモニタリングするように構成されている、請求項１０に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項１２】
前記１以上のプロセッサが、前記励起信号に対応するパルス、前記第１のＳＡＷセンサに対応するパルス又は前記第２のＳＡＷセンサに対応するパルスのうちの少なくとも２つの間の振幅、位相、周波数又は時間遅延のバラつきを検出することによって、前記少なくとも１つの分析物を決定、モニタリング又は識別するように構成されている、請求項１１に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項１３】
前記受信信号が、複数のパルスを有する圧縮パルス列を備える、請求項１０に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項１４】
前記圧縮パルス列の前記複数のパルスが、
前記第１のＳＡＷセンサに対応する第１のパルス、及び前記第２のＳＡＷセンサに対応する第２のパルスを備える、請求項１３に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項１５】
前記第１のパルスのタイミングが前記第１の遅延線の前記長さに少なくとも部分的に基づき、前記第２のパルスのタイミングは前記第２の遅延線の前記長さに少なくとも部分的に基づく、請求項１４に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項１６】
前記圧縮パルス列の前記複数のパルスが、前記励起信号に対応するパルスを含む、請求項１３に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項１７】
前記圧電基板が、３６°Ｙ石英、３６°ＹＸリチウムタンタライト、ランガサイト、ランガテイト、ランガナイト、チタン酸ジルコン酸鉛、硫化カドミウム、ベルリナイト、ヨウ素酸リチウム、四ホウ酸リチウム又は酸化ビスマスゲルマニウムのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１８】
前記圧電基板が圧電結晶層を備える、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１９】
前記圧電結晶層が、非圧電基板にラブ波侵入深度よりも大きい厚みを有する、請求項１８に記載のセンサ。
【請求項２０】
前記第１の遅延線に位置し分析物と付着又は反応するように構成された検知領域をさらに備える請求項１に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項２１】
前記検知領域に添加された分析物の関数として、表面弾性波の位相応答を測定するための検出器をさらに備える請求項２０に記載のセンサ。
【請求項２２】
前記検知領域が、液体媒体から分析物を捕獲するための生物学的感応性界面を備える、請求項２０に記載のセンサ。
【請求項２３】
前記検知領域が、液体媒体から分析物を吸収するための化学的感応性界面を備える、請求項２０に記載のセンサ。
【請求項２４】
前記第１の遅延線に導波層をさらに備える請求項１に記載のセンサ。
【請求項２５】
前記導波層が、ポリマー、ＳｉＯ２又はＺｎＯのうちの少なくとも１つを備える、請求項２４に記載のセンサ。
【請求項２６】
前記第１のＳＡＷセンサに対応する前記第１の表面弾性波は、１００ＭＨｚよりも高い、３００ＭＨｚよりも高い、５００ＭＨｚよりも高い又は１０００ＭＨｚよりも高い周波数を有する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項２７】
励起信号を生成するステップと、
表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスに前記励起信号を送信するステップであって、前記ＳＡＷデバイスは、第１の表面弾性波を伝搬させるように構成された第１の遅延線を含む第１のＳＡＷセンサ、及び第２の表面弾性波を伝搬させるように構成された第２の遅延線を含む第２のＳＡＷセンサを備え、前記第１の遅延線の長さは前記第２の遅延線の長さよりも長い、ステップと、
前記ＳＡＷデバイスの出力信号を受信するステップであって、前記出力信号は、前記第１の遅延線、前記第２の遅延線の前記長さ、又は前記第１のＳＡＷセンサ若しくは前記第２のＳＡＷセンサのうちの少なくとも一方に露出された分析物のうちの少なくとも１つを示す、ステップと、
前記ＳＡＷデバイスの前記出力信号に少なくとも部分的に基づいて前記分析物を決定又はモニタリングするステップと
を備える方法。
【請求項２８】
励起信号を受信するステップと、
ＳＡＷデバイスの第１のＳＡＷセンサの第１の遅延線にわたって伝搬するための第１の表面弾性波を生成するステップと、
前記ＳＡＷデバイスの第２のＳＡＷセンサの第２の遅延線にわたって伝搬するための第２の表面弾性波を生成するステップであって、前記第１の遅延線の長さが前記第２の遅延線の長さよりも長い、ステップと、
前記第１の遅延線にわたる伝搬後の前記第１の表面弾性波を受信するステップと、
前記第２の遅延線にわたる伝搬後の前記第２の表面弾性波を受信するステップと、
前記受信された第１の表面弾性波、前記受信された第２の表面弾性波又は前記励起信号のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて信号を生成するステップと
備える方法。
【請求項２９】
前記第１のＳＡＷセンサが前記第１の表面弾性波を反射するように構成された反射物を備え、前記第１の表面弾性波を受信するステップは前記第１の表面弾性波が反射された後に行われる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記第２のＳＡＷセンサが前記第２の表面弾性波を反射するように構成された反射物を備え、前記第２の表面弾性波を受信するステップは前記第２の表面弾性波が反射された後に行われる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
励起信号を生成するステップと、
表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスに前記励起信号を送信するステップであって、前記ＳＡＷデバイスが、第１の表面弾性波を伝搬させるように構成された第１の遅延線を含む第１のＳＡＷセンサ、及び第２の表面弾性波を伝搬させるように構成された第２の遅延線を含む第２のＳＡＷセンサを備え、前記第１の遅延線の長さが前記第２の遅延線の長さよりも長い、ステップと、
前記ＳＡＷデバイスにおける前記励起信号を受信するステップと、
前記第１の遅延線にわたって伝搬するための第１の表面弾性波を生成するステップと、
前記第２の遅延線にわたって伝搬するための第２の表面弾性波を生成するステップと、
前記第１の遅延線にわたる伝搬後の前記第１の表面弾性波を受信するステップと、
前記第２の遅延線にわたる伝搬後の前記第２の表面弾性波を受信するステップと、
前記受信された第１の表面弾性波又は前記受信された第２の表面弾性波のうちの少なくとも一方に少なくとも部分的に基づいて信号を生成するステップであって、前記信号が、前記第１の遅延線、前記第２の遅延線の前記長さ、又は前記第１のＳＡＷセンサ若しくは前記第２のＳＡＷセンサのうちの少なくとも一方に露出された分析物のうちの少なくとも１つを示す、ステップと、
前記生成された信号に少なくとも部分的に基づいて前記分析物を決定又はモニタリングするステップと
を備える方法。
【請求項３２】
分析物を備える試料媒体にＳＡＷデバイスの少なくとも一部を露出するステップであって、前記ＳＡＷデバイスが、励起信号に応じて第１の表面弾性波を伝搬させるように構成された第１の遅延線を含む第１のＳＡＷセンサ、及び前記励起信号に応じて第２の表面弾性波を伝搬させるように構成された第２の遅延線を含む第２のＳＡＷセンサを備え、前記第１の遅延線の長さが前記第２の遅延線の長さよりも長く、前記第１の遅延線又は前記第２の遅延線の少なくとも一方の感応性領域は、前記第１の表面弾性波又は前記第２の表面弾性波の少なくとも一方が変化するように前記分析物に対して反応する、ステップと、
ＳＡＷデバイスの出力に対応する信号を受信するステップと、
前記受信された信号の第１のパルスを識別するステップであって、前記第１のパルスが前記第１のＳＡＷセンサに対応する、ステップと、
前記受信された信号の第２のパルスを識別するステップであって、前記第２のパルスが前記第２のＳＡＷセンサに対応する、ステップと、
前記受信された信号の第３のパルスを識別するステップであって、前記第３のパルスが前記励起信号に対応する、ステップと、
前記第１のパルス、前記第２のパルス又は前記第３のパルスのうちの少なくとも２つの、位相、周波数、振幅又はタイミングのうちの少なくとも１つを決定するステップと、
前記決定するステップに少なくとも部分的に基づいて、前記分析物を識別又はモニタリングするステップと
を備える方法。
【請求項３３】
前記分析物を識別又はモニタリングするステップが、前記第１のパルス、前記第２のパルス又は前記第３のパルスのうちの少なくとも２つの間の振幅、位相、周波数又は時間遅延のうちの少なくとも１つにおけるバラつきを決定するステップを備える、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
異なる遅延線にマルチプレクサを介して順次ルーティングされる励起信号を順次生成するステップであって、前記受信電子機器に同じ又は異なるマルチプレクサを介して順次ルーティングされる応答を生成するステップを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、付録書Ａ「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＡＣＯＵＳＴＩＣ  ＷＡＶＥ  ＳＥＮＳＯＲ」及び付録書Ｂ「ＢＵＬＫ  ＡＣＯＵＳＴＩＣ  ＷＡＶＥ（Ｓ）ＡＮＤ／ＯＲ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＡＣＯＵＳＴＩＣ  ＷＡＶＥ（Ｓ）」を含む２０１７年７月７日出願の米国仮特許出願第６２／５２９７２５号の優先権の利益を主張し、その内容全体が参照によりここに取り込まれる。
【０００２】
本開示は、概略として、表面弾性波（ＳＡＷ）又はバルク弾性波（ＢＡＷ）センサを用いて複数の分析物を同時に識別、検出、測定又は検知するためのデバイス及び方法に関する。より具体的には、本開示は、異なる長さの遅延線を有するＳＡＷ及び／又はＢＡＷセンサを用いて複数の標的材料を同時に検知可能な多重ＳＡＷ及び／又はＢＡＷセンサデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
表面弾性波（ＳＡＷ）センサ及び／又はバルク弾性波（ＢＡＷ）センサは、液体媒体及び有機又は無機性気体におけるような種々の種類の化学的又は生物学的材料における種々の物理的、化学的又は生物学的分量又は分量の変化を識別、検出、検知又は測定するための素子又はデバイスである。ポイントオブケアの（結果を得るために要する時間＜３０分）、携帯可能な多重化された、任意の試料処理なしに高い感度及び特定性を有する（生体液から複数の標的分析物を同時にスクリーニングできる）センサの必要性に迫られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＳＡＷセンサは、受動電子デバイスである。入力電気信号は、パッドに印加される。トランスデューサは、電気信号を表面弾性波（ＳＡＷ）と呼ばれる機械信号に変換する。センサの応答は、機械波の特性変化（位相、振幅、及び周波数又は遅延）に相当する。例えば、受信信号（ＲＸ）及び／若しくは励起信号のパルス間の振幅、位相、周波数又は時間遅延のうちの少なくとも１つのバラつきである。例えば、多重化ＳＡＷ測定システム（multiplexing SAW measurement system）は、相互及び／又は励起信号に対する複数のパルスの各々に対応する位相を決定することができる位相検出を含み得る。例えば、ＳＡＷセンサ間の遅延線の長さの差によって、受信信号（ＲＸ）のパルス間の時間遅延が生じる。圧縮パルス列のパルス間の時間ドメインにおけるシフトは、特定のＳＡＷセンサに関連付けられた位相シフトに対応する。位相シフトは、例えば、ソフトウェアプログラム又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）ハードウェアを用いて決定され得る。
【０００５】
一態様では、本開示は、圧電基板と、圧電基板に取り付けられ、圧電基板の表面に配置された複数の表面弾性波（ＳＡＷ）センサとを含むＳＡＷデバイスを提供し、複数のＳＡＷセンサは、第１の表面弾性波を伝搬させるように構成された第１の遅延線を備える第１のＳＡＷセンサ、及び第２の表面弾性波を伝搬させるように構成された第２の遅延線を備える第２のＳＡＷセンサを含み、第１の遅延線の長さが第２の遅延線の長さよりも長い。
【０００６】
実施形態において、第１のＳＡＷセンサは、第１の遅延線に沿って第１の表面弾性波を伝送するための第１のトランスデューサと、第１の遅延線に沿った第１の表面弾性波の伝搬に応じて第１の表面弾性波を受信するための第２のトランスデューサとを含む。
【０００７】
実施形態において、第１のＳＡＷセンサは、基板に位置決めされたトランスデューサと、トランスデューサに対向して基板に位置決めされた反射物とを備え、トランスデューサが第１の遅延線に沿って第１の表面弾性波を伝送し、トランスデューサは、第１の表面弾性波が反射物で反射して第１の遅延線に沿って２回伝搬した後の第１の表面弾性波を受信する。
【０００８】
実施形態において、反射物は第１の反射物であり、第１のＳＡＷセンサが、トランスデューサに対して第１の反射物近傍で基板に位置決めされた第２の反射物をさらに備え、トランスデューサが、第２の反射物で反射して第１の遅延線に沿って２回伝搬することに応じて、第１の表面弾性波を受信するように構成される。
【０００９】
実施形態において、第１の反射物は第１の周波数を有する表面弾性波を反射するように構成され、第２の反射物は第２の周波数を有する表面弾性波を反射するように構成される。
【００１０】
実施形態において、第１のＳＡＷセンサは第１の対の電気コンタクトを備え、第２のＳＡＷセンサは第２の対の電気コンタクトを備え、第１及び第２の電気コンタクトの対は電気的に接続される。
【００１１】
実施形態において、ＳＡＷセンサの各々は、励起信号を受信するように構成される。
【００１２】
実施形態において、励起信号は、パルス電圧、正弦波電気信号、周波数変調、線形周波数変調、双曲周波数変調、直交周波数コーディング、ランダム変調、連続位相変調、周波数シフトキー、マルチ周波数シフトキー、位相シフトキー、ウェーブレット変調又は広帯域周波数信号のうちの少なくとも１つを含む。
【００１３】
実施形態において、ＳＡＷセンサの各々は、励起信号を同時に受信するように構成される。
【００１４】
実施形態において、デバイスは第１のＳＡＷセンサ及び第２のＳＡＷセンサの各々と通信する１以上のプロセッサをさらに含み、１以上のプロセッサは、第１のＳＡＷセンサ及び第２のＳＡＷセンサから受信された信号に少なくとも部分的に基づいて受信信号を生成するように構成される。
【００１５】
実施形態において、１以上のプロセッサは、さらに、受信信号に少なくとも部分的に基づいて少なくとも１つの分析物を決定又はモニタリングするように構成される。
【００１６】
実施形態において、１以上のプロセッサは、励起信号に対応するパルス、第１のＳＡＷセンサに対応するパルス又は第２のＳＡＷセンサに対応するパルスのうちの少なくとも２つの間の振幅、位相、周波数又は時間遅延のバラつきを検出することによって、少なくとも１つの分析物を決定、モニタリング又は識別するように構成される。
【００１７】
実施形態において、受信信号は、複数のパルスを有する圧縮パルス列を備える。
【００１８】
実施形態において、圧縮パルス列の複数のパルスは、第１のＳＡＷセンサに対応する第１のパルス及び第２のＳＡＷセンサに対応する第２のパルスを含む。
【００１９】
実施形態において、第１のパルスのタイミングは第１の遅延線の長さに少なくとも部分的に基づき、第２のパルスのタイミングは第２の遅延線の長さに少なくとも部分的に基づく。
【００２０】
実施形態において、圧縮パルス列の複数のパルスは、励起信号に対応するパルスを備える。
【００２１】
実施形態において、圧電基板は、３６°Ｙ石英、３６°ＹＸリチウムタンタライト、ランガサイト、ランガテイト、ランガナイト、チタン酸ジルコン酸鉛、硫化カドミウム、ベルリナイト、ヨウ素酸リチウム、四ホウ酸リチウム又は酸化ビスマスゲルマニウムのうちの少なくとも１つを備える。
【００２２】
実施形態において、圧電基板は、圧電結晶層を備える。
【００２３】
実施形態において、圧電結晶層は、非圧電基板にラブ波侵入深度よりも大きい厚みを備える。
【００２４】
実施形態において、デバイスは、第１の遅延線に位置し分析物と付着又は反応するように構成された検知領域をさらに含む。
【００２５】
実施形態において、デバイスは、検知領域に添加された分析物の関数として表面弾性波の位相応答を測定するための検出器をさらに含む。
【００２６】
実施形態において、検知領域は、液体媒体から分析物を捕獲するための生物学的感応性界面を備える。
【００２７】
実施形態において、検知領域は、液体媒体から分析物を吸収するための化学的感応性界面を備える。
【００２８】
実施形態において、デバイスは、第１の遅延線に導波層をさらに含む。
【００２９】
実施形態において、導波層は、ポリマー、ＳｉＯ２又はＺｎＯのうちの少なくとも１つを備える。
【００３０】
実施形態において、第１のＳＡＷセンサに対応する第１の表面弾性波は、１００ＭＨｚよりも高い、３００ＭＨｚよりも高い、５００ＭＨｚよりも高い又は１０００ＭＨｚよりも高い周波数を備える。
【００３１】
一態様では、本開示は、励起信号を生成するステップと、表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスに励起信号を送信するステップであって、ＳＡＷデバイスが、第１の表面弾性波を伝搬させるように構成された第１の遅延線を含む第１のＳＡＷセンサ、及び第２の表面弾性波を伝搬させるように構成された第２の遅延線を含む第２のＳＡＷセンサを備え、第１の遅延線の長さが第２の遅延線の長さよりも長い、ステップと、ＳＡＷデバイスの出力信号を受信するステップであって、出力信号は、第１の遅延線、第２の遅延線の長さ、又は第１のＳＡＷセンサ若しくは第２のＳＡＷセンサのうちの少なくとも一方に露出された分析物のうちの少なくとも１つを示す、ステップと、ＳＡＷデバイスの出力信号に少なくとも部分的に基づいて分析物を決定又はモニタリングするステップとを含む方法を提供する。
【００３２】
一態様では、本開示は、励起信号を受信するステップと、ＳＡＷデバイスの第１のＳＡＷセンサの第１の遅延線にわたって伝搬するための第１の表面弾性波を生成するステップと、ＳＡＷデバイスの第２のＳＡＷセンサの第２の遅延線にわたって伝搬するための第２の表面弾性波を生成するステップであって、第１の遅延線の長さが第２の遅延線の長さよりも長い、ステップと、第１の遅延線にわたる伝搬後の第１の表面弾性波を受信するステップと、第２の遅延線にわたる伝搬後の第２の表面弾性波を受信するステップと、受信された第１の表面弾性波、受信された第２の表面弾性波又は励起信号のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて信号を生成するステップとを含む方法を提供する。
【００３３】
実施形態において、第１のＳＡＷセンサは第１の表面弾性波を反射するように構成された反射物を備え、前記第１の表面弾性波を受信するステップは第１の表面弾性波が反射された後に行われる。
【００３４】
実施形態において、第２のＳＡＷセンサは第２の表面弾性波を反射するように構成された反射物を備え、前記第２の表面弾性波を受信するステップは第２の表面弾性波が反射された後に行われる。
【００３５】
一態様では、本開示は、励起信号を生成するステップと、表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスに励起信号を送信するステップであって、ＳＡＷデバイスが、第１の表面弾性波を伝搬させるように構成された第１の遅延線を含む第１のＳＡＷセンサ、及び第２の表面弾性波を伝搬させるように構成された第２の遅延線を含む第２のＳＡＷセンサを備え、第１の遅延線の長さが第２の遅延線の長さよりも長い、ステップと、ＳＡＷデバイスにおける励起信号を受信するステップと、第１の遅延線にわたって伝搬するための第１の表面弾性波を生成するステップと、第２の遅延線にわたって伝搬するための第２の表面弾性波を生成するステップと、第１の遅延線にわたる伝搬後の第１の表面弾性波を受信するステップと、第２の遅延線にわたる伝搬後の第２の表面弾性波を受信するステップと、受信された第１の表面弾性波又は受信された第２の表面弾性波のうちの少なくとも一方に少なくとも部分的に基づいて信号を生成するステップであって、信号は、第１の遅延線、第２の遅延線の長さ、又は第１のＳＡＷセンサ若しくは第２のＳＡＷセンサのうちの少なくとも一方に露出された分析物のうちの少なくとも１つを示す、ステップと、生成された信号に少なくとも部分的に基づいて分析物を決定又はモニタリングするステップとを含む方法を提供する。
【００３６】
一態様では、本開示は、分析物を備える試料媒体にＳＡＷデバイスの少なくとも一部を露出するステップであって、ＳＡＷデバイスが、励起信号に応じて第１の表面弾性波を伝搬させるように構成された第１の遅延線を含む第１のＳＡＷセンサ、及び励起信号に応じて第２の表面弾性波を伝搬させるように構成された第２の遅延線を含む第２のＳＡＷセンサを備え、第１の遅延線の長さが第２の遅延線の長さよりも長く、第１の遅延線又は第２の遅延線の少なくとも一方の感応性領域は、第１の表面弾性波又は第２の表面弾性波の少なくとも一方が変化するように分析物に対して反応する、ステップと、ＳＡＷデバイスの出力に対応する信号を受信するステップと、受信された信号の第１のパルスを識別するステップであって、第１のパルスが第１のＳＡＷセンサに対応する、ステップと、受信された信号の第２のパルスを識別するステップであって、第２のパルスが第２のＳＡＷセンサに対応する、ステップと、受信された信号の第３のパルスを識別するステップであって、第３のパルスが励起信号に対応する、ステップと、第１のパルス、第２のパルス又は第３のパルスのうちの少なくとも２つの、位相、周波数、振幅又はタイミングのうちの少なくとも１つを決定するステップと、前記決定するステップに少なくとも部分的に基づいて分析物を識別又はモニタリングするステップとを含む方法を提供する。
【００３７】
実施形態において、分析物を識別又はモニタリングするステップは、第１のパルス、第２のパルス又は第３のパルスのうちの少なくとも２つの間の振幅、位相、周波数又は時間遅延のうちの少なくとも１つにおけるバラつきを決定するステップを備える。
【００３８】
一態様では、本開示は、異なる遅延線にマルチプレクサを介して順次ルーティングされる励起信号を順次生成するステップであって、受信電子機器に同じ又は異なるマルチプレクサを介して順次ルーティングされる応答を生成するステップを含む方法を提供する。
【００３９】
表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスは、圧電基板と、圧電基板に取り付けられ、圧電基板の表面に配置された複数のＳＡＷセンサとを含む。複数のＳＡＷセンサは、第１のＳＡＷデバイスと、第２のＳＡＷデバイスとを含む。第１のＳＡＷセンサは、第１の表面弾性波を伝搬させるように構成された第１の遅延線を含む。第２のＳＡＷセンサは、第２の表面弾性波を伝搬させるように構成された第２の遅延線を含む。第１の遅延線の長さは第２の遅延線の長さよりも長く、又は第２の遅延線の長さは第１の遅延線の長さよりも長い。
【００４０】
先行する段落のデバイスはまた、ここで説明する他の特徴のうち、この段落で説明する以下の特徴の任意の組合せも含み得る。ある実施形態では、第１のＳＡＷセンサは、第１の遅延線に沿って第１の表面弾性波を伝送するための第１のトランスデューサと、第１の遅延線に沿った第１の表面弾性波の伝搬に応じて第１の表面弾性波を受信するための第２のトランスデューサとをさらに含む。
【００４１】
先行する段落の任意のデバイスはまた、ここで説明する他の特徴のうち、この段落で説明する以下の特徴の任意の組合せも含み得る。ある実施形態では、第１のＳＡＷセンサは、基板に位置決めされたトランスデューサと、トランスデューサに対向して基板に位置決めされた反射物とをさらに含んでもよい。トランスデューサは第１の遅延線に沿って第１の表面弾性波を伝送するように構成され、トランスデューサはさらに、第１の表面弾性波が反射物で反射して第１の遅延線に沿って２回伝搬した後の第１の表面弾性波を受信するように構成される。ある実施形態では、反射物は第１の反射物であり、第１のＳＡＷセンサが、トランスデューサに対して第１の反射物近傍で基板に位置決めされた第２の反射物をさらに含む。トランスデューサは、第２の反射物で反射して第１の遅延線に沿って２回伝搬することに応じて、第１の表面弾性波を受信するように構成される。ある実施形態では、第１の反射物は第１の周波数を有する表面弾性波を反射するように構成され、第２の反射物は第２の周波数を有する表面弾性波を反射するように構成される。
【００４２】
先行する段落の任意のデバイスはまた、ここで説明する他の特徴のうち、この段落で説明する以下の特徴の任意の組合せも含み得る。ある実施形態では、第１のＳＡＷセンサは第１の対の電気コンタクトを含み、第２のＳＡＷセンサは第２の対の電気コンタクトを含む。第１及び第２の対の電気コンタクトは、電気的に接続される。ある実施形態において、ＳＡＷセンサの各々は、励起信号を受信するように構成される。ある実施形態において、励起信号は、パルス電圧、正弦波電気信号、周波数変調、線形周波数変調、双曲周波数変調、直交周波数コーディング、ランダム変調、連続位相変調、周波数シフトキー、マルチ周波数シフトキー、位相シフトキー、ウェーブレット変調又は広帯域周波数信号のうちの少なくとも１つを含む。ある実施形態では、ＳＡＷセンサの各々は、励起信号を同時に受信するように構成される。
【００４３】
先行する段落の任意のデバイスはまた、ここで説明する他の特徴のうち、この段落で説明する以下の特徴の任意の組合せも含み得る。ある実施形態では、ＳＡＷデバイスは、第１のＳＡＷセンサ及び第２のＳＡＷセンサの各々と通信する１以上のプロセッサをさらに含む。１以上のプロセッサは、第１のＳＡＷセンサ及び第２のＳＡＷセンサから受信された信号に少なくとも部分的に基づいて受信信号を生成するように構成されてもよい。ある実施形態では、１以上のプロセッサは、さらに、受信信号に少なくとも部分的に基づいて少なくとも１つの分析物を決定又はモニタリングするように構成される。ある実施形態では、１以上のプロセッサは、さらに、励起信号に対応するパルス、第１のＳＡＷセンサに対応するパルス又は第２のＳＡＷセンサに対応するパルスのうちの少なくとも２つの間の振幅、位相、周波数又は時間遅延のバラつきを検出することによって、少なくとも１つの分析物を識別するように構成される。
【００４４】
先行する段落の任意のデバイスはまた、ここで説明する他の特徴のうち、この段落で説明する以下の特徴の任意の組合せも含み得る。ある実施形態では、受信信号は、複数のパルスを有する圧縮パルス列を含む。ある実施形態では、圧縮パルス列の複数のパルスは、第１のＳＡＷセンサに対応する第１のパルス、及び第２のＳＡＷセンサに対応する第２のパルスを含む。ある実施形態では、第１のパルスのタイミングは第１の遅延線の長さに少なくとも部分的に基づき、第２のパルスのタイミングは第２の遅延線の長さに少なくとも部分的に基づく。ある実施形態では、圧縮パルス列の複数のパルスは、励起信号に対応するパルスを含む。
【００４５】
先行する段落の任意のデバイスはまた、ここで説明する他の特徴のうち、この段落で説明する以下の特徴の任意の組合せも含み得る。ある実施形態では、圧電基板は、３６°Ｙ石英、３６°ＹＸリチウムタンタライト、ランガサイト、ランガテイト、ランガナイト、チタン酸ジルコン酸鉛、硫化カドミウム、ベルリナイト、ヨウ素酸リチウム、四ホウ酸リチウム又は酸化ビスマスゲルマニウムのうちの少なくとも１つを含む。ある実施形態では、圧電基板は、圧電結晶層を含む。ある実施形態では、圧電結晶層は、非圧電基板にラブ波侵入深度よりも大きい厚みを含む。
【００４６】
先行する段落の任意のデバイスはまた、ここで説明する他の特徴のうち、この段落で説明する以下の特徴の任意の組合せも含み得る。ある実施形態では、ＳＡＷデバイスは、第１の遅延線に位置して分析物と付着又は反応するように構成された検知領域をさらに含む。ある実施形態では、検知領域は、液体媒体から分析物を捕獲するための生物学的感応性界面を含む。ある実施形態では、検知領域は、液体媒体から分析物を吸収するための化学的感応性界面を含む。ある実施形態では、ＳＡＷデバイスは、検知領域に添加された分析物の関数として表面弾性波の位相応答を測定するための検出器をさらに含む。ある実施形態では、ＳＡＷデバイスは、第１の遅延線に導波層をさらに含む。ある実施形態では、導波層は、ポリマー、ＳｉＯ２又はＺｎＯのうちの少なくとも１つを含む。ある実施形態では、第１のＳＡＷセンサに対応する第１の表面弾性波は、１００ＭＨｚよりも高い、３００ＭＨｚよりも高い、５００ＭＨｚよりも高い又は１０００ＭＨｚよりも高い周波数を含む。
【００４７】
ここで説明するように、方法は、励起信号を生成するステップと、表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスに励起信号を送信するステップとを含み得る。ＳＡＷデバイスは、第１の表面弾性波を伝搬させるように構成された第１の遅延線を有する第１のＳＡＷセンサ、及び第２の表面弾性波を伝搬させるように構成された第２の遅延線を有する第２のＳＡＷセンサを含む。第１の遅延線の長さは第２の遅延線の長さよりも長く、又は第２の遅延線の長さは第１の遅延線の長さよりも長い。方法は、ＳＡＷデバイスの出力信号を受信するステップをさらに含む。出力信号は、第１の遅延線、第２の遅延線の長さ、又は第１のＳＡＷセンサ若しくは第２のＳＡＷセンサの少なくとも一方に露出された分析物のうちの少なくとも１つを示す。方法は、ＳＡＷデバイスの出力信号に少なくとも部分的に基づいて分析物を決定又はモニタリングするステップをさらに含む。
【００４８】
ここで説明するように、方法は、励起信号を受信するステップと、ＳＡＷデバイスの第１のＳＡＷセンサの第１の遅延線にわたって伝搬するための第１の表面弾性波を生成するステップとを含み得る。方法は、ＳＡＷデバイスの第２のＳＡＷセンサの第２の遅延線にわたって伝搬するための第２の表面弾性波を生成するステップをさらに含み得る。第１の遅延線の長さは第２の遅延線の長さよりも長く、又は第２の遅延線の長さは第１の遅延線の長さよりも長い。方法は、第１の遅延線にわたる伝搬後の第１の表面弾性波を受信するステップと、第２の遅延線にわたる伝搬後の第２の表面弾性波を受信するステップとをさらに含む。方法は、受信された第１の表面弾性波、受信された第２の表面弾性波又は励起信号のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて信号を生成するステップをさらに含む。
【００４９】
先行する段落の方法はまた、ここで説明する他のステップ又は特徴のうち、この段落で説明する以下のステップ又は特徴の任意の組合せも含み得る。ある実施形態では、第１のＳＡＷセンサは第１の表面弾性波を反射するように構成された反射物を含み、前記第１の表面弾性波を受信するステップは第１の弾性波が反射された後に行われる。ある実施形態では、第２のＳＡＷセンサは第２の表面弾性波を反射するように構成された反射物を含み、前記第２の表面弾性波を受信するステップは第２の弾性波が反射された後に行われる。
【００５０】
ここで説明するように方法はまた、励起信号を生成するステップと、表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスに励起信号を送信するステップとを含み得る。ＳＡＷデバイスは、第１の表面弾性波を伝搬させるように構成された第１の遅延線を含む第１のＳＡＷセンサ、及び第２の表面弾性波を伝搬させるように構成された第２の遅延線を含む第２のＳＡＷセンサを含む。第１の遅延線の長さは第２の遅延線の長さよりも長く、又は第２の遅延線の長さは第１の遅延線の長さよりも長い。方法は、ＳＡＷデバイスにおける励起信号を受信するステップと、第１の遅延線にわたって伝搬するための第１の表面弾性波を生成するステップと、第２の遅延線にわたって伝搬するための第２の表面弾性波を生成するステップと、第１の遅延線にわたる伝搬後の第１の表面弾性波を受信するステップと、第２の遅延線にわたる伝搬後の第２の表面弾性波を受信するステップと、受信された第１の表面弾性波又は受信された第２の弾性波のうちの少なくとも一方に少なくとも部分的に基づいて信号を生成するステップとをさらに含む。信号は、第１の遅延線、第２の遅延線の長さ、又は第１のＳＡＷセンサ若しくは第２のＳＡＷセンサのうちの少なくとも一方に露出された分析物のうちの少なくとも１つを示す。方法は、生成された信号に少なくとも部分的に基づいて分析物を決定又はモニタリングするステップをさらに含む。
【００５１】
ここで説明するように方法はまた、複数の励起信号を生成するステップと、励起信号を１以上のＳＡＷデバイスに順次送信するステップとを含み得る。無線周波数マルチプレクサは１以上の遅延線を備える第１のＳＡＷデバイス区画を１以上の励起信号を含む第１の区画に接続し、マルチプレクサは１以上の遅延線を備える第２のＳＡＷデバイス区画を第２の励起信号区画などに接続する。各ＳＡＷデバイス区画は、同じ又は異なるＳＡＷデバイスにあってもよく、同じ又は異なる長さの１以上の遅延線を備える。方法は、ＳＡＷ区画の出力に対応する信号を順次受信するステップをさらに含む。ＳＡＷデバイスのどの区画が活性であるか判定するのに、マルチプレクサのルーティングが用いられる。
【００５２】
ここでの技術によると、方法はまた、分析物を備える試料媒体にＳＡＷデバイスの少なくとも一部を露出するステップも含み得る。ＳＡＷデバイスは、励起信号に応じて第１の表面弾性波を伝搬させるように構成された第１の遅延線を有する第１のＳＡＷセンサと、励起信号に応じて第２の表面弾性波を伝搬させるように構成された第２の遅延線を有する第２のＳＡＷセンサとを含む。第１の遅延線の長さが第２の遅延線の長さよりも長く、又は第２の遅延線の長さが第１の遅延線の長さよりも長い。第１の遅延線又は第２の遅延線の少なくとも一方の感応性領域は、第１の表面弾性波又は第２の表面弾性波の少なくとも一方が変化するように分析物に対して反応するように構成される。方法は、ＳＡＷデバイスの出力に対応する信号を受信するステップと、受信された信号の第１のパルス、第２のパルス及び第３のパルスを識別するステップとをさらに含む。第１のパルスは、第１のＳＡＷセンサに対応する。第２のパルスは、第２のＳＡＷセンサに対応する。第３のパルスは、励起信号に対応する。方法は、第１のパルス、第２のパルス又は第３のパルスのうちの少なくとも２つの、位相、周波数、振幅又はタイミングのうちの少なくとも１つを決定するステップと、前記決定するステップに少なくとも部分的に基づいて、分析物を識別又はモニタリングするステップとをさらに含む。
【００５３】
先行する段落の方法はまた、ここで説明する他のステップ又は構成のうち、この段落で説明する以下のステップ又は構成の任意の組合せも含み得る。ある実施形態では、前記分析物を識別又はモニタリングするステップは、第１のパルス、第２のパルス又は第３のパルスのうちの少なくとも２つの間の振幅、位相、周波数又は時間遅延のうちの少なくとも１つにおけるバラつきを決定するステップを備える。
【００５４】
ここで開示されるようなＳＡＷデバイスの実施形態又は方法の実施形態のいずれも限定することなく含む、この出願に開示される配置又は実施形態のいずれかの構成、構成要素又は詳細はいずれも、新規な配置及び実施形態を形成するように、ここで開示される配置又は実施形態のいずれかの任意の他の構成、構成要素又は詳細と相互に交換可能に組み合わせ可能である。
【００５５】
とりわけ、「ｃａｎ」、「ｃｏｕｌｄ」、「ｍｉｇｈｔ」又は「ｍａｙ」などの条件付き言語は、特に断りがなく、あるいは用いられる背景内でそれ以外に理解されない限り、一般的には、特定の構成、要素及び／又はステップを他の実施形態は含まないが特定の実施形態は含むことを伝えるものである。したがって、そのような条件付き言語は、一般的に、構成、要素及び／若しくはステップが１以上の実施形態に必要とされる何らかのものであること、又は１以上の実施形態が、ユーザ入力若しくはプロンプティングによって若しくはそれによらず、これらの構成、要素及び／若しくはステップが任意の特定の実施形態において実行されるように含まれるかそのようなものであるかを決めるための論理を必ず含むことを意味するのを意図しいている。
【００５６】
用語「備える」、「含む」、「有する」などは、同義であり、制約がない形態で包括的に用いられ、追加的要素、構成、挙動、動作その他を除外しない。また用語「又は」は、例えば、要素の一覧を結合するのに用いられた場合に、用語「又は」が一覧における要素の１つ、一部又は全部を意味するようにその包括的趣旨で（及びその除外的趣旨でなく）用いられる。あるいは、２以上の項目の一覧に関する用語「及び／又は」は、単語の以下の解釈のすべての、一覧における項目の任意の１つ、一覧における項目のすべて及び一覧における項目の任意の組合せを網羅する。さらに、ここで用いられる用語「各々」は、その一般的な意味を有することに加えて、用語「各々」が適用される要素の組の任意の部分集合を意味し得る。その上、単語「ここで」、「上で」、「下で」及び同様の意味の単語は、この出願で用いられた場合には、この出願の任意の特定の部分ではなく全体としてこの出願を参照する。
【００５７】
文脈が明らかにそれ以外を必要としない限り、説明及び特許請求の範囲の全体を通じて、単語「備え」、「備える」などは、除外又は排他的趣旨とは対照的な包括的趣旨で、すなわち、「限定することなく含む」の趣旨で解釈されるものである。ここで用いられるように、用語「接続される」、「結合される」、「取り付けられる」又はそれらの任意の変形は２以上の要素間で直接又は間接的のいずれかの任意の接続又は結合を意味し、要素間の結合又は接続は物理的、論理的又はそれらの組合せであり得る。
【００５８】
単数又は複数を用いる上記の詳細な説明における単語はまた、文脈が許容する場合には、複数又は単数もそれぞれ含み得る。２以上の項目の一覧に関する単語「又は」は、単語の以下の解釈のすべての、一覧における項目の任意の１つ、一覧における項目のすべて及び一覧における項目の任意の組合せを網羅する。あるいは、２以上の項目の一覧に関する用語「及び／又は」は、単語の以下の解釈のすべての、一覧における項目の任意の１つ、一覧における項目のすべて及び一覧における項目の任意の組合せを網羅する。
【００５９】
実施形態に依存して、ここで説明されるアルゴリズムのいずれかの特定の動作、挙動、イベント又は機能は、異なる順序で実行可能であり、追加、統合又は完全に除外可能である（非限定的な例では、アルゴリズムの実践には必ずしもすべてが必要ではない）。さらに、特定の実施形態では、動作、挙動、機能又はイベントは、例えば、マルチスレッド処理、割込み処理又は複数のプロセッサ若しくはプロセッサコアを通じて、又は他の並列アーキテクチャにおいて逐次的ではなく同時に実行可能である。
【００６０】
ここで開示される実施形態に関連して説明する種々の説明的な論理的ブロック、モジュール、ルーチン及びアルゴリズムステップは、電子的ハードウェアとして、又は電子的ハードウェア及び実行可能ソフトウェアの組合せとして実現可能である。この互換性を明示するために、種々の説明的な構成要素、ブロック、モジュール及びステップは、それらの機能性の観点で概略として上記で説明した。そのような機能性がハードウェアとして、又はハードウェア上で稼働するソフトウェアとして実行されるのかについては、システム全体に与えられた特定の用途及び設計の制約に依存する。説明する機能性は、各特定の用途に対して様々な方法で実施可能であるが、そのような実施の決定は、開示の範囲からの逸脱をもたらすように解釈されてはならない。
【００６１】
さらに、ここで開示される実施形態に関連して説明する種々の説明的な論理的ブロック及びモジュールは、ここで説明する機能を実行するようにプロセッサデバイス、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）若しくは他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲート若しくはトランジスタ論理、ディスクリートゲートハードウェアコンポーネント又はそれらの任意の組合せなどの機械によって実施又は実行され得る。プロセッサデバイスはマイクロプロセッサであり得るが、代替的には、プロセッサデバイスは、コントローラ、マイクロコントローラ又はそれらの組合せなどであってもよい。プロセッサデバイスは、コンピュータ実行可能命令を処理するように構成された電気回路を含み得る。他の実施形態では、プロセッサデバイスは、コンピュータ実行可能命令を処理することなく論理オペレーションを実行するＦＰＧＡ又は他のプログラマブルデバイスを含む。プロセッサデバイスはまた、コンピューティングデバイスの組合せ、例えば、ＤＳＰ及びマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと併用する１以上のマイクロプロセッサ、又はそのような任意の他の構成としても実現可能である。ここでは主にデジタル技術に関して説明したが、プロセッサデバイスは、主にアナログ構成要素も含み得る。例えば、ここで説明する信号処理アルゴリズムの一部又は全部は、アナログ回路構成又は混合アナログ及びデジタル回路構成において実施され得る。コンピューティング環境は、限定することなく、いくつか例を挙げると、マイクロプロセッサ、メインフレームコンピュータ、デジタル信号プロセッサ、携帯式コンピューティングデバイス、デバイスコントローラ、又は電化製品内の計算エンジンに基づくコンピュータシステムを含む、任意のタイプのコンピュータシステムを含み得る。
【００６２】
ここで開示される実施形態に関連して説明する方法、処理、ルーチン又はアルゴリズムの要素は、ハードウェア、プロセッサデバイスによって実行されるソフトウェアモジュール、又はその２つの組合せにおいて直接具現化可能である。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、又は他の任意の形式の非一時的コンピュータ可読記憶媒体に常駐可能である。例示的な記憶媒体は、プロセッサデバイスが記憶媒体から情報を読出し及び記憶媒体に情報を書き込むことができるようにプロセッサデバイスに結合可能である。代替的には、記憶媒体は、プロセッサデバイスに対して一体化可能である。プロセッサデバイス及び記憶媒体は、ＡＳＩＣに常駐可能である。ＡＳＩＣは、ユーザ端末に常駐可能である。代替的には、プロセッサデバイス及び記憶媒体は、ユーザ端末における個別の構成要素として常駐可能である。
【００６３】
さらに、図示するシステムの種々の構成要素の処理は、複数の機械、ネットワーク及び他のコンピューティングリソースにわたって分散可能である。その上、システムの２以上の構成要素は、より少数の構成要素に組み合わされてもよい。図示するシステムの種々の構成要素は、専用のコンピュータハードウェアシステム及び／又はコンピューティングデバイスではなく、１以上の仮想マシンにおいて実施可能である。
【００６４】
ここで提供される範囲は、その範囲内の値のすべての省略表現であるように理解される。例えば、１〜５０の範囲は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９又は５０と、さらに例えば、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８及び１．９などの前述の整数の間のすべての介在する小数とからなるグループによる任意の数、数の組合せ又は部分範囲を含むように理解される。部分範囲に関して、範囲のいずれかの端点から拡大する「ネスト化された部分範囲」が、具体的には考えられる。例えば、１〜５０の例示的な範囲のネスト化された部分範囲は、一方の方向に１から１０、１から２０、１から３０及び１から４０、又は他方の方向に５０から４０、５０から３０、５０から２０及び５０から１０を備え得る。
【００６５】
添付の提出書類に列挙され得るいずれも含む上述のいずれの特許及び出願並びに他の文献は、参照としてここに組み込まれる。本開示の態様は、必要に応じて上記の種々の文献のシステム、機能及び概念を採用するように変更して、本開示のさらに他の実施例を提供することができる。
【００６６】
システムの詳細は、ここでは本開示に含まれつつもその特定の実施例において大幅に変更し得る。上述のように、本開示のある構成又は態様を説明する場合に用いられる特定の専門用語は、専門用語がその専門用語が対応付けられた本開示の任意の特定の特徴、構成又は態様に限定されるようにここで再定義されていることを示すように用いられるべきではない。一般的に、以下の特許請求の範囲で用いられる用語は、上記の詳細な説明の節でそのような用語を明確に定義していなければ、明細書に開示される特定の例に本開示を限定するように解釈されるべきではない。したがって、本開示の実際の範囲は、開示される例だけでなく、特許請求の範囲の下で本開示を実行又は実施するすべての均等の方法も含む。
【００６７】
フレーズ「Ｘ、Ｙ又はＺのうちの少なくとも１つ」などの離接語は、特に記載されていなければ、項目、用語などが、Ｘ、Ｙ若しくはＺのいずれか又はその任意の組合せ（非限定的な例ではＸ、Ｙ及び／又はＺ）であり得ることを一般的に示すのに用いられるようなコンテキストで理解される。したがって、そのような離接語は、特定の実施形態がＸの少なくとも１つ、Ｙの少なくとも１つ又はＺの少なくとも１つが各々存在することを必要とすると示すことを一般的には意図しておらず、示すべきではない。
【００６８】
明示されない限り、「ａ」又は「ａｎ」などの冠詞は、説明する１以上の項目を含むように一般的には解釈されるべきである。したがって、「ように構成されたデバイス」などのフレーズは、記載される１以上のデバイスを含むように意図される。そのように記載される１以上のデバイスはまた、記載の詳細を実行するようにまとめて構成されることも可能である。例えば、「詳細Ａ、Ｂ及びＣを実行するように構成されたプロセッサ」は、詳細Ｂ及びＣを実行するように構成された第２のプロセッサとともに稼働して詳細Ａを実行するように構成された第１のプロセッサを含み得る。
【００６９】
上記の詳細な説明は種々の実施形態に適用されるように新規の構成を図示、説明及び指摘したが、それは本開示の趣旨を逸脱することなく、説明するデバイス又はアルゴリズムの形式及び詳細事項の様々な省略、置換及び変化がなされ得ると理解できる。認識できるように、ここで説明する特定の実施形態は、一部の構成が他のものとは別に使用又は実施可能であるので、ここで記載される構成及び利点のすべては提供しない形式内で具現化可能である。ここで開示する特定の実施形態の範囲は、前述の説明によるのではなく、添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲と等価の意味及び範囲内のすべての変化が、それらの範囲内に含まれるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１Ａ】図１Ａは、例示的な実施形態による表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスの図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、例示的な実施形態による図１ＡのＳＡＷデバイスに対応する時間ドメイン励起信号及び受信信号を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、例示的な実施形態による表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスの図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、例示的な実施形態による図２ＡのＳＡＷデバイスに対応する時間ドメイン励起信号及び受信信号を示す。
【図３−１】図３Ａは、例示的な実施形態による多重化ＳＡＷ測定システムのブロック図を示す。図３Ｂは、例示的な実施形態による多重化ＳＡＷ測定システムのブロック図を示す。
【図３−２】図３Ｃは、例示的な実施形態による多重化ＳＡＷ測定システムのブロック図を示す。
【図４】図４は、例示的な実施形態によるＳＡＷデバイスの図を示す。
【図５】図５は、例示的な実施形態による図４のＳＡＷデバイスに対応する励起信号及び受信信号のグラフを示す。
【図６】図６は、図５の受信信号に対応する圧縮パルス列のグラフを示す。
【図７】図７は、例示的な実施形態による検知及び参照チャネルのリアルタイム位相シフトを示す。
【図８】図８は、例示的な実施形態による多重化ＳＡＷデバイスのブロック図である。
【図９】図９は、例示的な実施形態による多重化ＳＡＷデバイスによって実施される処理の実施形態を説明するフロー図である。
【図１０】図１０は、例示的な実施形態による多重化ＳＡＷデバイスによって実施される処理の実施形態を説明するフロー図である。
【図１１】図１１は、例示的な実施形態による多重化ＳＡＷデバイスによって実施される処理の実施形態を説明するフロー図である。
【図１２】図１２は、例示的な実施形態による多重化ＳＡＷデバイスによって実施される処理の実施形態を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
表面弾性波（ＳＡＷ）センサ又はバルク弾性波（ＢＡＷ）センサは、液体の、固体の、気体の又は生物学的な媒体などの媒体に存在する分析物（標的材料といわれることもある）を決定又はモニタリングするのに利用される。ＳＡＷセンサは、ＳＡＷセンサの表面において１以上の分析物に結合するように構成されたレセプターを含み得る。１以上の分析物を含む試料媒体がＳＡＷセンサに載置された場合には、分析物とレセプターの間に物理的、化学的又は電気的反応が生じる。その結果により生じる変化は、分析物の含有量を決定又はモニタリングするのに用いられる。
【００７２】
ＳＡＷデバイスは、圧電基板、圧電基板の表面の一部分における入力インターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）（送信ＩＤＴといわれることもある）及び圧電基板の他の部分における出力ＩＤＴ（受信ＩＤＴといわれることもある）を含み得る。送信ＩＤＴは、励起信号で励起可能である。例えば、励起信号は、限定することなく、パルス電圧、正弦波電気信号、周波数変調、線形周波数変調、双曲周波数変調、直交周波数コーディング、ランダム変調、連続位相変調、周波数シフトキー、マルチ周波数シフトキー、位相シフトキー、ウェーブレット変調、広帯域信号など含む多様な信号を含み得る。圧電効果に起因して、送信ＩＤＴは、受信ＩＤＴの方向のＩＤＴ間の空間（一般的に、遅延線といわれる）に沿って伝搬する表面弾性波を生成する。表面弾性波の波長は、遅延線に沿った伝搬の後に、分析物とレセプターの間の物理的、化学的又は電気的反応に起因して変化し得る。表面弾性波は受信ＩＤＴに到達し、圧電効果によって受信ＩＤＴが、弾性波を電気信号などの受信信号に変換する。
【００７３】
ある実施形態では、レセプター（感応性層ともいわれる）は、遅延線に載置される。感応性層は、特定の気体、化学的材料、生物学的材料などのような分析物に露出された場合には、表面弾性波が遅延線に沿って伝搬するにつれて、感応性層が表面弾性波を変調又は変化させるように、感応性層には定量化可能な変化が生じる。例えば、表面弾性波の位相、速度、振幅又は周波数は、表面弾性波が感応性層を伝搬するにつれて変更可能である。
【００７４】
励起信号及び受信信号を比較することによって、分析物の特徴は定量化可能である。例えば、表面弾性波の速度又は振幅の変化は、励起信号と比較して、受信信号における振幅、周波数、位相シフト又は時間遅延の変化に対応し得る。したがって、ＳＡＷセンサは、有利なことに、ＳＡＷの伝搬に影響を及ぼすとともに出力電気信号の変化をもたらし得るほとんどいずれの物理的又は化学的干渉も測定する能力を与える。
【００７５】
さらに、表面弾性波が遅延線に沿って伝搬するにつれて、励起信号と比較して、受信信号には顕著かつ測定可能な遅延がある。この遅延は、遅延線の長さに少なくとも部分的に起因し得る。したがって、ある実施形態では、複数のＳＡＷセンサが利用され、各々が異なる長さの遅延線を有する。遅延線の長さは受信信号の遅延に影響を及ぼすので、複数のＳＡＷセンサの受信信号の各々が異なる遅延を有し得る。したがって、ある例では、ＳＡＷデバイスは、（異なる遅延線の長さを有する）複数のＳＡＷセンサを同時に利用して複数の分析物を測定することができる。
【００７６】
ある実施形態では、受信ＩＤＴが反射物に置き換えられる。表面弾性波は、遅延線を通過し、反射物で反射し、送信ＩＤＴに戻って到着する前に遅延線を通じて戻る。
【００７７】
バイオセンサについて、タンパク質、抗体、抗原、デオキシリボ核酸（「ＤＮＡ」）、リボ核酸（「ＲＮＡ」）、細菌、動物細胞、ウイルス又は組織などの生体分子、及びそれらから生成される毒素がバイオセンサの表面に結合した場合には、センサの表面質量が変化し、それによってセンサでは信号ドリフトが生じる。その結果、バイオセンサは、標的材料の含有量を決定又はモニタリング可能である。
【００７８】
一方向ＳＡＷセンサ
図１Ａは、ある実施形態による表面弾性波（ＳＡＷ）デバイス１００の図である。ＳＡＷデバイス１００は、圧電基板（不図示）と、異なる長さ１１２、１１４、１１６、１１８、１２０の遅延線１２６を有するＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０のアレイとを含む。ここでのある例では、ＳＡＷデバイス１００を、センサに１０２に関して説明する。ただし、他のＳＡＷセンサ１０４、１０６、１０８、１１０の一部又は全部は、ＳＡＷセンサ１０２に関して説明するものと同様の又は異なる構成要素又は構成を有し得る。
【００７９】
ＳＡＷセンサ１０２は、基板上にあり、表面弾性波を圧電基板に励起する送信インターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）１２２を含む。ＳＡＷセンサ１０２はまた、基板を通じた伝搬後の表面弾性波を検出する受信ＩＤＴ１２４、及びＩＤＴ１２２、１２４を電気構成要素に電気的に接続するための２対の電気コンタクト１３２、１３４も含む。
【００８０】
ＳＡＷデバイス１００は、３６°Ｙ石英、３６°ＹＸリチウムタンタライト、１２８°ＹＸリチウムナイオベート、ランガサイト、ランガテイト、ランガナイト、チタン酸ジルコン酸鉛、硫化カドミウム、ベルリナイト、ヨウ素酸リチウム、四ホウ酸リチウム又は酸化ビスマスゲルマニウムのうちの１以上の組合せなどの種々の圧電基板を含み得る。ある実施形態では、ＳＡＷデバイス１００は、複数のＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０が取り付けられた単一の圧電基板を利用する。ある実施形態では、ＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０のうちの１以上は、異なる圧電基板を利用可能である（例えば、第１のＳＡＷセンサ１０２は第１の圧電基板に取り付けられ、第２のＳＡＷセンサ１０４は第２の圧電基板に取り付けられる）。
【００８１】
送信ＩＤＴ１２２（入力ＩＤＴといわれることがある）は、励起信号を表面弾性波に変換し、その表面弾性波を、表面弾性波が遅延線１２６に沿って基板を通じて伝搬するように圧電基板に伝送する。励起信号は、ここで説明するように波形生成器などのハードウェアによって生成可能であり、限定することなく、パルス電圧、正弦波電気信号、周波数変調、線形周波数変調、双曲周波数変調、直交周波数コーディング、ランダム変調、連続位相変調、周波数シフトキー、マルチ周波数シフトキー、位相シフトキー、ウェーブレット変調などを含む多様な信号を含み得る。ある実施形態では、ＳＡＷデバイス１００の送信ＩＤＴ１２２の各々は、単一の励起信号で同時に励起される。例えば、励起信号はＲＦスイッチによって受信可能であり、それは送信ＩＤＴ１２２の一部又は全部にわたって送信を同期させる。ある実施形態では、ＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０の少なくとも一部は、同時には励起されない。例えば、ＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０のうちの２以上が、順次励起され得る。
【００８２】
送信ＩＤＴ１２２は、電気コンタクト１３２（例えば、コンタクトパッド）を介して励起信号を受信可能である。例えば、ＳＡＷセンサ１０２は、励起信号を受信するための第１の対の電気コンタクト１３２を含み得る。電気コンタクト１３２の対は、電圧源などの内部又は外部の電気構成要素と送信ＩＤＴ１２２を電気的に接続するのに用いられ得る正及び負の構成要素を含む。例えば、表面弾性波を生成するために、電圧源が、電気コンタクト１３２を通じて、励起源の正の電圧に接続するための正のコンタクト及び負の電圧に接続するための負のコンタクト（例えば、システムの電気的アース）を含む送信ＩＤＴ１２２に接続される。
【００８３】
送信ＩＤＴのアレイは、励起されると（例えば、電圧又は励起信号が印加された場合に）、各ＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０の遅延線１２６に沿って基板を通じて伝搬する複数の表面弾性波を生成する。非限定的な例として、第１の表面弾性波はＳＡＷセンサ１０２に対応する第１の遅延線に沿って生成及び伝送され、第２の表面弾性波はＳＡＷセンサ１０４に対応する第２の遅延線に沿って生成及び伝送され、第３の表面弾性波はＳＡＷセンサ１０６に対応する第３の遅延線に沿って生成及び伝送され、第４の表面弾性波はＳＡＷセンサ１０８に対応する第４の遅延線に沿って生成及び伝送され、第５の表面弾性波はＳＡＷセンサ１１０に対応する第５の遅延線に沿って生成及び伝送される。表面弾性波は、種々の周波数を有し得る。例えば、表面弾性波の周波数は、約５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、５００、６００、７００、８００、９００又は１０００ＭＨｚ（＋／−約２５ＭＨｚ）であり得る。同様に、表面弾性波の周波数は、１００ＭＨｚ未満、１００ＭＨｚより大きい、３００ＭＨｚより大きい、５００ＭＨｚより大きい又は１０００ＭＨｚより大きくてもよい。
【００８４】
ある例では、表面弾性波の周波数は、圧電基板のタイプ又は組成に少なくとも部分的に依存し得る。例えば、表面弾性波の周波数は、純粋又は漏洩横波型モード生成を励起する圧電基板（非限定的な例：３６°Ｙ石英、３６°ＹＸリチウムタンタライト、ランガサイト、ランガテイト、ランガナイト、チタン酸ジルコン酸鉛、硫化カドミウム、ベルリナイト、ヨウ素酸リチウム、四ホウ酸リチウム及び酸化ビスマスゲルマニウム）を有するＳＡＷセンサに対して１００ＭＨｚより大きくなり得る。
【００８５】
ある実施形態では、ＳＡＷデバイス１００は、基板を通じて伝搬するにつれて表面弾性波を制限する薄い導波層（不図示）を含む。
【００８６】
受信ＩＤＴ１２４（出力ＩＤＴといわれることがある）は、ある有限時間の遅延後の（例えば、表面弾性波が送信ＩＤＴ１２２から遅延線を通じて受信ＩＤＴ１２４に伝搬した後の）表面弾性波を受信する。受信ＩＤＴ１２４は、伝搬した表面弾性波（例えば、遅延線１２６に沿って伝搬した後の表面弾性波）を受信信号（例えば、電気信号）に変換する。ここで説明するように、ある実施形態では、ＳＡＷデバイス１００の表面弾性波のすべてが、異なる遅延線の長さ１１２、１１４、１１６、１１８、１２０に起因して別々の時間において対応する受信ＩＤＴ１２４に到着又は到達可能である。例えば、送信ＩＤＴ１２２の各々は、遅延線１２６に沿って表面弾性波を同時に伝送可能である。遅延線の長さ１１２、１１４、１１６、１１８、１２０は各ＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０に対して異なり得るので、表面弾性波は、対応する受信ＩＤＴ１２４に到達する前に対応する遅延線１２６にわたって伝搬する異なる期間を必要とする。したがって、受信信号（又は受信信号のパルス）の種々の遅延は、異なるＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０の遅延線１２６の間の長さの変動に少なくとも部分的に基づき得る。
【００８７】
ＳＡＷデバイス１００は、遅延線１２６の各側部における電気コンタクト１３２、１３４（例えば、コンタクトパッド）のアレイを含み得る。例えば、ＳＡＷセンサ１０２は２対の電気コンタクト１３２、１３４を含んでもよく、各対は正及び負の構成要素を有する。正及び負の構成要素は、いくつか例を挙げると、電圧源又は位相検出集積回路などの内部又は外部の電気構成要素とのＩＤＴ電気接続に用いられ得る。例えば、表面弾性波を生成するために、電圧源は、電気コンタクト１３２を通じて、励起源の正の電圧に接続するための正のコンタクト及び負の電圧に接続するための負のコンタクト（例えば、システムの電気的アース）を含む送信ＩＤＴ１２２に接続される。同様に、基板を通じて伝搬した後の表面弾性波を受信するために、受信ＩＤＴ１２４は、（ＲＦスイッチ又はＲＦ増幅器などの）外部測定システムの正及び負の電極と接続するための２つのコンタクト（正及び負）を含み又はそれに接続される。
【００８８】
ある実施形態では、コンタクト１３２、１３４の数は、ＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０の数が増加するのに比例して増加する。例えば、ＳＡＷデバイス１００は５つのＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０を含んで示されるが、任意数（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又はそれ以上）のＳＡＷセンサを利用可能である。したがって、コンタクトの数はＳＡＷセンサの数が増加するのに比例して増加するので、コンタクトのサイズ又は数はＳＡＷデバイス１００のサイズにとって制限要因となることがある。
【００８９】
したがって、図１Ａには図示していないが、ある実施形態では、多重化ＳＡＷデバイス１００のＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０の一部又は各々のコンタクト１３２、１３４は、ともに結合又は接続される。これにより、有利なことに、多重化ＳＡＷデバイス１００の小型化、（例えば、コストはチップサイズに比例して増加するので）コスト削減、又は可能なＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０の数の増加が可能となる（それによって、検出可能な分析物の数を増加させる）。例えば、送信ＩＤＴの各々の正のコンタクトパッドはともに結合可能であり、送信ＩＤＴの各々の負のコンタクトパッドもともに結合可能である。同様に、受信ＩＤＴの各々の対応する正又は負のコンタクトパッドは、ともに結合可能である。この接続は、（多層金属被覆処理及び共通コンタクトパッドを有する圧電基板などにおけるように）ＳＡＷデバイス１００自体に生じ得るものであり、又は（外部のプリント回路基板（ＰＣＢ）によるように）ＳＡＷデバイス１００から外れて生じ得る。共通コンタクトパッドの接続（例えば、正と正、負と負）は、ＳＡＷデバイス１００のチップの小型化に寄与する。例えば、図１Ａを参照して、外部接続に対するＳＡＷデバイス１００のコンタクトの総数は、４つのタイプ（例えば、送信ＩＤＴ１２２に対して正と負のコンタクト、及び受信ＩＤＴ１２４に対して正と負のコンタクト）に減少され得る。コンタクトの総数は、ＳＡＷデバイス１００におけるＳＡＷセンサの数に関わらず、４つに減少可能である。
【００９０】
ＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０は、遅延線の長さ１１２、１１４、１１６、１１８、１２０が第１のセンサ１０２から最後のセンサ１１０へとサイズを徐々に増加させるシーケンスフォーマットで配置されるが、ＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０は任意の順序（例えば、遅延線の長さ１１２、１１４、１１６、１１８、１２０に対応する順番でない）で配置可能であることには留意すべきである。さらに、各ＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０の遅延線の長さ１１２、１１４、１１６、１１８、１２０は図示する例では異なるが、ある実施形態では、遅延線の長さ１１２、１１４、１１６、１１８、１２０の１つ以上が同じであってもよい。
【００９１】
ある実施形態では、遅延線１２６は、アルミニウム若しくは金の層、又はポリマー、ＳｉＯ２若しくはＺｎＯを有する導波層を含む。遅延線は、流体による分析物と結合する抗体、タンパク質、アプタマー又はリガンドなどのレセプターの層と接合することによって生物学的に活性となる。同様に、センサは、化学的感応性界面への結合を通じて流体における化学物質を検出可能である。
【００９２】
ある実施形態では、遅延線１２６（又は遅延線に若しくはその近傍に位置決めされた導波層、感応性層若しくは検知エリア）は、（液体などの）媒体による（生物学的又は化学的分析物などの）分析物の付着のメカニズムをもたらす。例えば、図１Ａは、ＳＡＷセンサ１０６のアレイの少なくとも一部（例えば、遅延線１２６の一部）を被覆する流体セル１２８を示し、遅延線１２６又は検知エリアへ分析物の伝達を与えるように構成される。
【００９３】
ある実施形態では、感応性層は、送信ＩＤＴ１２２と受信ＩＤＴ１２４の間でＳＡＷセンサの各々の表面に（例えば、遅延線１２６に）取り付けられる。感応性層は要素（非限定的な例：気体、化学的材料、生物学的材料）に露出され、感応性層は、伝搬波に（例えば、振幅、速度などに）定量化可能な変化を引き起こすように変更される。変化は、例えば、振幅、位相、周波数又は時間遅延の観点で励起信号及び受信信号のバラつきを検出することによって測定可能である。
【００９４】
ある例では、単一のＳＡＷデバイスを用いて複数の分析物を同時に検出、モニタリング又は測定することが望ましいはずである。例えば、複数の分析物を検出することは、いくつか例を挙げると、感染性疾患の診断又は揮発性有機化合物の検出などの生物学的材料にとって有益となり得る。ここで説明するようにある実施形態では、複数の分析物は、ＳＡＷデバイス１００によって同時に検出及び測定可能である。例えば、各ＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０の異なる遅延線の長さ１１２、１１４、１１６、１１８、１２０によって、有利なことに、ＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０に関連付けられた受信信号の間に時間遅延が生じる。時間遅延によって各々分離されるように受信信号を遅延させることによって、ＳＡＷデバイス１００は、有利なことに、例えば、試料媒体における１以上の分析物の試験を可能とする。例えば、受信信号は、圧縮パルス列に組み合わされ得る。圧縮パルス列のパルスは各々、遅延線の長さの差に対応する特定の時間遅延を有する。ある実施形態では、圧縮パルス列の位相又は他の情報が抽出され得る。
【００９５】
図１Ｂは、ある実施形態による図１ＡのＳＡＷデバイス１００に対応する時間ドメイン励起信号（ＴＸ）１５６、１５８及び受信信号（ＲＸ）１４０、１５０を示す。ここで説明するように、図１ＡのＳＡＷデバイス１００は５つのＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０のアレイを含み、各々が異なる長さ１１２、１１４、１１６、１１８、１２０の遅延線１２６を有する。例えば、各遅延線の長さは以下の式１：
Ｄｅｌａｙ  ｌｉｎｅ  ｌｅｎｇｔｈ＝Ｌ１＋（ｎ−ｌ）＊ΔＬ
から決定可能であり、ここでＬ１は最短遅延線の長さ（例えば、長さ１１２）であり、ｎはＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０のすべてが最短遅延線から最長遅延線に分類される場合のＳＡＷセンサの順序番号に対応する数（例えば、最短遅延線１１２を有するＳＡＷセンサ１０２に対してｎ-＝１であり、次の最短遅延線１１４を有するＳＡＷセンサに対してｎ-＝２であり、最長遅延線１２０を有するＳＡＷセンサ１１０に対してｎ-＝５である）であり、ΔＬ１３０はＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０が遅延線の長さによって順序付けられた場合の後続のＳＡＷセンサ間の遅延線の長さの差である。ただし、遅延線の長さ１１２、１１４、１１６、１１８、１２０の各々は図示する例ではΔＬ１３０の因数によって異なるが、遅延線１２６は、任意の長さを有してもよく、それによって横並び又は他のパターンで増加させる必要はないことに留意すべきである。したがって、遅延線の長さを決定するための式１は、特定の遅延線の長さに依存して変化し得るという結果になる。あるいは、遅延線の長さ１１２、１１４、１１６、１１８、１２０の各々を決定するための式が、利用可能でない場合もある。ある実施形態では、遅延線の長さはメモリに記憶される。ある実施形態では、遅延線の長さは予め決められる。
【００９６】
図１Ａ及び１Ｂを引き続き参照すると、励起信号（ＴＸ）１５６はＳＡＷデバイス１００によって受信され、ＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０の各々が同時に励起される。この例では、励起信号（ＴＸ）１５６はパルス電圧である。ただし、ここで説明するように、励起信号（ＴＸ）１５６は種々の信号のうちの１以上であり得る。例えば、励起信号（ＴＸ）１５６は、周波数のスペクトルをカバーする周波数変調された信号であり得る。ある実施形態では、周波数変調された信号は、有利なことに、固定周波数の励起信号よりも高いパワー利得を提供可能である。
【００９７】
励起信号（ＴＸ）１５６は、送信ＩＤＴ１２２のアレイを励起し、各ＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８及び１１０の遅延線１２６に沿って伝搬する表面弾性波のアレイを生成する。受信ＩＤＴ１２４は、伝搬した表面弾性波を受信し、その表面弾性波を受信信号（ＲＸ）１４０、１５０のパルス１４１、１４２、１４３、１４４、１４５に変換する。ここで説明するように、各ＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０の遅延線の長さ１１２、１１４、１１６、１１８、１２０は異なる。したがって、表面弾性波は、種々の時間において種々の受信ＩＤＴ１２４に到達することになる。これにより、受信信号（ＲＸ）１４０の個々のパルス１４１、１４２、１４３、１４４、１４５は、遅延線１２６の異なる長さ１１２、１１４、１１６、１１８、１２０に対応する異なる期間によって各々遅延される。受信信号（ＲＸ）１４０の個々のパルス１４１、１４２、１４３、１４４、１４５の間のこの時間の遅延は、ＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０が同時に励起される場合でも生じる。
【００９８】
換言すれば、ＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０は、遅延線１２６の異なる長さ１１２、１１４、１１６、１１８、１２０の伝搬遅延に起因して、電気信号のパルス列１４１、１４２、１４３、１４４、１４５を生成する。図１Ｂの例に関して、励起パルス（ＴＸ）１５６と受信信号（ＲＸ）１４０の第１のパルス１４１（例えば、最短長１１２の遅延線１２６を有するＳＡＷセンサ１０２に対応するパルス１４１）との間の時間遅延（Ｔｄ）１３６は以下の式２：
Ｔｄ＝Ｌ１／ｖ
によって与えられ、ここでＬ１は最短遅延線の遅延線の長さ（例えば、長さ１１２）であり、ｖは表面弾性波速度であり、波動の表面弾性波速度（ｖ）は（例えば、基板を通じて）特定の空間において表面弾性波が伝搬する速度である。
【００９９】
受信信号（ＲＸ）１４０の後続のパルス１４１、１４２、１４３、１４４、１４５の各々の間の時間遅延（ΔＴｄ）１３８は以下の式３：
ΔＴｄ＝ΔＬ／ｖ
によって与えられ、ここでΔＬ１３０はＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０が遅延線の長さによって順序付けられた場合の後続のＳＡＷセンサ間の遅延線の長さの差であり、ｖは表面弾性波速度である。
【０１００】
第１のパルス１４１と励起信号１５６の間の時間遅延（Ｔｄ）１３６は、多様な方法で測定可能である。例えば、時間遅延（Ｔｄ）１３６は、中心と、開始と、終了との、すなわち各パルス間の時間の差に対応し得る。ある例では、時間遅延（Ｔｄ）１３６は、パルス１４１、１５６の各々の対応する領域間の時間の差に対応し得る。時間遅延（ΔＴｄ）１３８は、同様の技術を用いて決定可能である。
【０１０１】
非限定的な例として、センサは、４ｍｍの最短遅延線の長さ（Ｌ）（例えば、ＳＡＷセンサ１０２の遅延の長さ１１２）を有し、３６°ＬｉＴａＯ３圧電基板に取り付けられる。３６°ＬｉＴａＯ３圧電基板を通じて移動する表面弾性波は、４２１２ｍ／ｓｅｃの速度（ｖ）を有する。したがって、最短長（Ｌ１）１１２の遅延線は、一方向ＳＡＷセンサに対して第１のパルス１４１を約０．９５μｓ遅延させることになる。さらに、約０．３ｍｍの遅延線の長さの差（ΔＬ）１３０では、受信信号（ＲＸ）１４０の各受信パルス１４１、１４２、１４３、１４４、１４５の間の時間遅延（ΔＴｄ）が約７１ｎｓである。
【０１０２】
ある実施形態では、ＳＡＷセンサ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０は、複数の受信信号（ＲＸ）１４０、１５０を生成するように、一定周期（Ｔｐ）１５２、１５４で（例えば、１０、２０、３０、４０、５０、１００、２００、４００又は５００μｓの間隔で）連続的に励起される。これらのような例では、受信信号（ＲＸ）１４０、１５０（例えば、受信信号１４０、１５０におけるパルス１４１、１４２、１４３、１４４、１４５）は、例えば、受信ノイズが低減した受信信号（ＲＸ）を決定するように平均化され得る。ある実施形態では、時間遅延（例えば、Ｔｄ、ΔＴｄ）は、ｎｓからμｓのオーダーであり得る。
【０１０３】
双方向ＳＡＷセンサ
図２Ａは、ある実施形態による表面弾性波（ＳＡＷ）デバイス２００の図である。多重化ＳＡＷデバイス２００は、圧電基板（不図示）及びＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０を含み、各ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０の遅延線の長さ２１２、２１４、２１６、２１８、２２０が異なる。ここでのある例では、ＳＡＷデバイス２００をセンサ２０２に関して説明する。他のＳＡＷセンサ２０４、２０６、２０８、２１０の各々は、ＳＡＷセンサ２０２に関して説明するものと同様の又は異なる構成要素又は構成を有し得る。
【０１０４】
ＳＡＷセンサ２０２は、表面弾性波を圧電基板に伝送し、反射されたＳＡＷを検出する送信／受信ＩＤＴ２２２を含み得る。ＳＡＷセンサ２０２はまた、ＳＡＷを送信／受信ＩＤＴ２２２に向けて反射し戻す反射物２２４、及びＩＤＴ電気接続のための１対の電気コンタクト２３２も含み得る。
【０１０５】
ＳＡＷデバイス２００は、３６°Ｙ石英、３６°ＹＸリチウムタンタライト、１２８°ＹＸリチウムナイオベート、ランガサイト、ランガテイト、ランガナイト、チタン酸ジルコン酸鉛、硫化カドミウム、ベルリナイト、ヨウ素酸リチウム、四ホウ酸リチウム又は酸化ビスマスゲルマニウムのうちの１以上の組合せなどの種々の圧電基板を含み得る。ある実施形態では、多重化ＳＡＷデバイス２００は、複数のＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０が存在する単一の圧電基板を利用する。ある実施形態では、ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０のうちの１以上は、異なる圧電基板を利用する（例えば、第１のＳＡＷセンサ２０２は第１の圧電基板に存在し、第２のＳＡＷセンサ２０４は第２の圧電基板に存在する）。
【０１０６】
送信／受信ＩＤＴ２２２は、励起信号を表面弾性波に変換し、その表面弾性波を、表面弾性波が遅延線２２６に沿って基板を通じて伝搬するように圧電基板に送信する。励起信号は、限定することなく、パルス電圧、周波数変調された信号、正弦波電気信号などを含む多様な信号を含み得る。ある実施形態では、ＳＡＷデバイス２００内のＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０の送信ＩＤＴの各々は、例えば、送信を同期させるＲＦスイッチを用いて励起信号で同時に励起される。ある実施形態では、ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０の少なくとも一部は、同時には励起されない（例えば、ＳＡＷセンサ２０２及び２０４が順次励起され得る）。
【０１０７】
送信／受信ＩＤＴ２２２は、電気コンタクト２３２（例えば、コンタクトパッド）のアレイを介して励起信号を受信可能である。例えば、ＳＡＷセンサ２０２は、励起信号を受信するために１対の電気コンタクト２３２を含み得る。１対の電気コンタクト２３２は、送信／受信ＩＤＴ２２２を電圧源などの内部又は外部の電気構成要素と電気的に接続するために用いられ得る正及び負の構成要素を含む。例えば、表面弾性波を生成するために、電圧は、電気コンタクト２３２を通じて、励起源の正の電圧に接続するための正のコンタクト及び負の電圧に接続するための負のコンタクト（例えば、システムの電気的アース）を含む送信／受信ＩＤＴ２２２に接続される。コンタクト２３２はまた、（ＲＦスイッチ又はＲＦ増幅器などの）外部測定システムの正及び負の電極と接続するためにも利用可能である。
【０１０８】
送信／受信ＩＤＴのアレイは、励起されると、各ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０の遅延線２２６に沿って基板を通じて伝搬する表面弾性波のアレイを生成する。表面弾性波は、種々の周波数を有し得る。例えば、表面弾性波の周波数は、約５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、５００、６００、７００、８００、９００又は１０００ＭＨｚ（＋／−約２５ＭＨｚ）であり得る。同様に、表面弾性波の周波数は、１００ＭＨｚ未満、１００ＭＨｚより大きくてもよく、３００ＭＨｚより大きくてもよく、５００ＭＨｚより大きくてもよく、又は１０００ＭＨｚより大きくてもよい。
【０１０９】
ある例では、表面弾性波の周波数は、圧電基板のタイプ又は組成に少なくとも部分的に依存し得る。例えば、表面弾性波の周波数は、純粋又は漏洩横波型モード生成を励起する圧電基板（非限定的な例：３６°Ｙ石英、３６°ＹＸリチウムタンタライト、ランガサイト、ランガテイト、ランガナイト、チタン酸ジルコン酸鉛、硫化カドミウム、ベルリナイト、ヨウ素酸リチウム、四ホウ酸リチウム及び酸化ビスマスゲルマニウム）を有するＳＡＷセンサ２０６に対して１００ＭＨｚより大きくなり得る。
【０１１０】
ある実施形態では、多重化ＳＡＷデバイス２００は、基板を通じて伝搬するにつれて表面弾性波を制限する薄い導波層（不図示）を含む。
【０１１１】
送信／受信ＩＤＴ２２２はまた、表面弾性波が反射物２２４で反射し、その表面弾性波が基板を通じ伝搬して戻った後の表面弾性波も受信する。送信／受信ＩＤＴ２２２は、伝搬した弾性波を受信信号に変換する。ある実施形態では、複数の表面弾性波の各々が、別々の時間において複数の送信／受信ＩＤＴに到着又は到達する。例えば、上記のように、送信／受信ＩＤＴの各々は、表面弾性波を基板に同時に送信することができる。ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０の遅延線の長さ２１２、２１４、２１６、２１８、２２０は各ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０に対して異なるので、表面弾性波は、異なる遅延線の長さにわたって伝搬し、遅延線の長さのバラつきに基づいて種々の時間で送信／受信ＩＤＴの各々に到達する。圧縮パルス列は、受信信号から生成可能である。圧縮パルス列のパルスは、遅延線の長さの差に対応する特定の時間遅延を有し得る。ある実施形態では、圧縮パルス列の位相又は他の情報が抽出され得る。
【０１１２】
ＳＡＷデバイス２００は、遅延線２２６の各側部に電気コンタクト２３２（例えば、コンタクトパッド）のアレイを含む。例えば、ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０の各々は１対の電気コンタクト２３２を含んでもよく、各対は正及び負の構成要素を有する。正及び負の構成要素は、いくつか例を挙げると、電圧源又は位相検出集積回路などの内部又は外部の電気構成要素とのＩＤＴ電気接続に用いられ得る。例えば、表面弾性波を生成するために、電圧は、電気コンタクト２３２を通じて、励起源の正の電圧に接続するための正のコンタクト及び負の電圧に接続するための負のコンタクト（例えば、システムの電気的アース）を含む送信／受信ＩＤＴ２２２に接続される。同様に、送信／受信ＩＤＴ２２２の正及び負のコンタクトは、（ＲＦスイッチ又はＲＦ増幅器などの）外部測定システムの正及び負の電極と接続可能である。
【０１１３】
ある実施形態では、コンタクト２３２の数は、ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０の数が増加するのに比例して増加する。例えば、ＳＡＷデバイス２００は５つのＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０を含んで示されるが、任意数（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又はそれ以上）のＳＡＷセンサを利用可能である。したがって、コンタクトの必要数はＳＡＷセンサの数が増加するのに比例して増加し得るので、コンタクトのサイズ又は数はデバイスのサイズにとって制限要因となることがある。
【０１１４】
したがって、図２Ａには図示していないが、ある実施形態では、多重化ＳＡＷデバイス２００のＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０の一部又は各々のコンタクトパッドは、ともに結合又は接続される。これにより、有利なことに、ＳＡＷデバイス２００の小型化、（例えば、コストはチップサイズに比例して増加するので）コスト削減、又は可能なＳＡＷセンサの数の増加が可能となる（それによって、検出可能な分析物の数を増加させる）。例えば、送信／受信ＩＤＴの各々の正のコンタクトパッドはともに結合可能であり、送信／受信ＩＤＴの各々の負のコンタクトパッドもともに結合可能である。この接続は、（多層金属被覆処理及び共通コンタクトパッドを有する圧電基板などにおけるように）ＳＡＷデバイス２００自体に生じ得るものであり、又は（外部のプリント回路基板（ＰＣＢ）によるように）ＳＡＷデバイス２００から外れて生じ得る。共通コンタクトの接続（例えば、正と正、負と負）は、センサチップの小型化に寄与する。例えば、外部接続に対するコンタクトの数は、多重化ＳＡＷデバイス２００におけるＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０の数に関わらず、２つのタイプ（例えば、送信／受信ＩＤＴに対して正と負のコンタクト）に減少され得る。
【０１１５】
各ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０の異なる遅延線の長さ２１２、２１４、２１６、２１８、２２０によって、表面弾性波は別々の時間において送信／受信ＩＤＴ２２２に到達することになる。したがって、各ＳＡＷセンサからの受信信号は、遅延線の長さのバラつきに基づいて種々の時間で遅延される。圧縮パルス列は、遅延線の長さの差により特定の時間遅延で生成可能である。圧縮パルスの位相又は他の情報が、抽出され得る。
【０１１６】
ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０は、遅延線の長さ２１２、２１４、２１６、２１８、２２０が第１のセンサから最後のセンサへと徐々に増加するシーケンスフォーマットで配置されるが、ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０は任意の順序（例えば、遅延線の長さ２１２、２１４、２１６、２１８、２２０に対応する順番でない）で配置可能であることには留意すべきである。さらに、各ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０の遅延線の長さ２１２、２１４、２１６、２１８、２２０は図示する例では異なるが、ある実施形態では、遅延線の長さの１つ以上が同じであってもよい。
【０１１７】
ある実施形態では、遅延線２２６は、アルミニウム若しくは金の層、又はポリマー、ＳｉＯ２若しくはＺｎＯを有する導波層を含む。遅延線は、流体による分析物と結合する抗体、タンパク質、アプタマー又はリガンドなどのレセプターの層と接合することによって生物学的に活性となる。同様に、センサは、化学的感応性界面への結合を通じて流体における化学物質を検出可能である。
【０１１８】
ある実施形態では、遅延線２２６（又は遅延線に位置決めされた導波層、感応性層若しくは検知エリア）は、（液体などの）媒体による（生物学的又は化学的分析物などの）分析物の付着のメカニズムをもたらす。例えば、図２Ａは、ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０のアレイの少なくとも一部（例えば、遅延線２２６の一部）を被覆する流体セル２２８を示し、遅延線２２６又は検知エリアへ分析物の伝達を与えるように構成される。
【０１１９】
ある実施形態では、感応性層は、送信／受信ＩＤＴ２２２と反射物２２４の間でＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０の各々の表面に（例えば、遅延線２２６に）ある。感応性層は要素（非限定的な例：気体、化学的材料、生物学的材料）に露出され、感応性層は、伝搬波に（例えば、振幅、速度などに）定量化可能な変化をもたらすように変更される。変化は、例えば、振幅、位相、周波数又は時間遅延の観点で入力及び出力電気信号のバラつきを検出することによって測定可能である。
【０１２０】
ある例では、単一のＳＡＷデバイスを用いて複数の分析物を同時に検出、モニタリング又は測定することが望ましいはずである。例えば、単一のＳＡＷデバイスは、より時間効率が高くなり得る。さらに、複数の分析物を検出することは、いくつか例を挙げると、感染性疾患の診断又は揮発性有機化合物の検出などの生物学的材料にとって有益となり得る。ここで説明するようにある実施形態では、複数の分析物は、ＳＡＷデバイス２００によって同時に検出又は測定可能である。例えば、各ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０の異なる遅延線の長さ２１２、２１４、２１６、２１８、２２０によって、有利なことに、ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０に関連付けられた受信信号の間に時間遅延が生じる。時間遅延によって各々分離されるように受信信号を遅延させることによって、ＳＡＷデバイス２００は、有利なことに、複数の分析物の試験を可能とする。例えば、受信信号は、圧縮パルス列に組み合わされ得る。圧縮パルス列のパルスは各々、遅延線の長さの差に対応する特定の時間遅延を有する。ある実施形態では、圧縮パルス列の位相又は他の情報が抽出され得る。
【０１２１】
図２Ｂは、ある実施形態による図２ＡのＳＡＷデバイス２００に対応する時間ドメイン励起信号（ＴＸ）２５６、２５８及び受信信号（ＲＸ）２４０、２５０を示す。ここで説明するように、図２ＡのＳＡＷデバイス２００は５つのＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０のアレイを含み、各々が異なる長さ２１２、２１４、２１６、２１８、２２０の遅延線２２６を有する。例えば、各遅延線の長さは以下の式４：
Ｌ２＋（ｎ−ｌ）＊ΔＬ２
から決定可能であり、ここでＬ２は最短遅延線の長さ（例えば、長さ２１２）であり、ｎはＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０のすべてが最短遅延線から最長遅延線に分類される場合のＳＡＷセンサの順序番号に対応する数（例えば、最短遅延線２１２を有するＳＡＷセンサ２０２に対してｎ-＝１であり、次の最短遅延線２１４を有するＳＡＷセンサに対してｎ-＝２であり、最長遅延線２２０を有するＳＡＷセンサ２１０に対してｎ-＝５である）であり、ΔＬはＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０が遅延線の長さによって順序付けられた場合の後続のＳＡＷセンサ間の遅延線の長さの差である。ただし、遅延線の長さ２１２、２１４、２１６、２１８、２２０の各々は図示する例ではΔＬ２２３０の因数によって異なるが、遅延線２２６は、任意の長さを有してもよく、それによって横並び又は他のパターンで増加させる必要はないことに留意すべきである。したがって、遅延線の長さを決定するための式４は、特定の遅延線の長さに依存して変化し得るという結果となる。あるいは、遅延線の長さ２１２、２１４、２１６、２１８、２２０の各々を決定するための式が利用可能でない場合もある。
【０１２２】
図２Ａ及び２Ｂを引き続き参照すると、励起信号（ＴＸ）２５６はＳＡＷデバイス２００によって受信され、ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０の各々が同時に励起される。この例では、励起信号（ＴＸ）２５６はパルス電圧である。ただし、ここで説明するように、励起信号（ＴＸ）２５６は種々の信号の１以上となり得る。例えば、励起信号（ＴＸ）２５６は、周波数のスペクトルをカバーする周波数変調された信号であり得る。ある実施形態では、周波数変調された信号は、有利なことに、固定周波数の励起信号よりも高いパワー利得を提供可能である。
【０１２３】
励起信号（ＴＸ）２５６は、表面弾性波のアレイを生成する送信／受信ＩＤＴ２２２のアレイを励起する。表面弾性波は、反射物２２４に到達する前に各ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０の遅延線２２６に沿って伝搬する。反射物２２４は、表面弾性波を遅延線に沿って反響又は反射し戻す。表面弾性波は、（例えば、表面弾性波を電気信号に変換することによって）受信信号を生成する送信／受信ＩＤＴ２２２によって受信される前に、遅延線２２６を通じて再度伝搬する。ある例では、反射遅延線ＳＡＷセンサ（例えば、反射物を有するＳＡＷセンサ）は、複数のＩＤＴ（例えば、送信ＩＤＴ及び受信ＩＤＴ）又は送信及び受信する単一のＩＤＴを含み得ることに留意すべきである。
【０１２４】
送信／受信ＩＤＴ２２２は、伝搬した表面弾性波を受信し、その表面弾性波を受信信号（ＲＸ）２４０、２５０のパルス２４１、２４２、２４３、２４４、２４５に変換する。ここで説明するように、各ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０の遅延線の長さ２１２、２１４、２１６、２１８、２２０は異なる。したがって、表面弾性波は、種々の時間において種々の受信ＩＤＴ２２２に到達することになる。これにより、受信信号（ＲＸ）２４０の個々のパルス２４１、２４２、２４３、２４４、２４５は、遅延線２２６の異なる長さ２１２、２１４、２１６、２１８、２２０に対応する異なる期間によって各々遅延される。受信信号（ＲＸ）２４０の個々のパルス２４１、２４２、２４３、２４４、２４５の間のこの時間の遅延は、ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０が同時に励起される場合でも生じる。
【０１２５】
換言すれば、ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０は、遅延線２２６の異なる長さ２１２、２１４、２１６、２１８、２２０の伝搬遅延に起因して、電気信号のパルス列２４１、２４２、２４３、２４４、２４５を生成する。図２Ｂの例に関して、励起パルス（ＴＸ）２５６と受信信号（ＲＸ）２４０の第１のパルス２４１（例えば、最短長２１２の遅延線２２６を有するＳＡＷセンサ２０２に対応するパルス２４１）との間の時間遅延（Ｔｄ）２３６は以下の式５：
Ｔｄ＝２＊Ｌ２／ｖ
によって与えられ、ここでＬ２は最短遅延線の遅延線の長さ（例えば、長さ２１２）であり、ｖは表面弾性波速度である。表面弾性波は遅延線を２回伝搬するので、遅延線の長さが同じであっても、時間遅延（Ｔｄ）２３６は（一方向ＳＡＷセンサを有する）ＳＡＷデバイス１００の時間遅延（Ｔｄ）１３６の２倍となる（例えば、図１Ｂ及び２Ｂ参照）。
【０１２６】
受信信号（ＲＸ）２４０の後続のパルス２４１、２４２、２４３、２４４、２４５の各々の間の時間遅延（ΔＴｄ）２３８は以下の式６：
ΔＴｄ＝２＊ΔＬ２／ｖ
によって与えられ、ここでΔＬ２は、ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０が遅延線の長さによって順序付けられた場合の後続のＳＡＷセンサ間の遅延線の長さの差であり、ｖは表面弾性波速度である。表面弾性波は遅延線を２回伝搬するので、遅延線の長さが同じであっても、時間遅延の差（ΔＴｄ）２３８は（一方向ＳＡＷセンサを有する）ＳＡＷデバイス１００の時間遅延の差（ΔＴｄ）１３８の２倍となる。
【０１２７】
第１のパルス２４１と励起信号２５６の間の時間遅延（Ｔｄ）２３６は、様々な方法で測定可能である。例えば、時間遅延（Ｔｄ）２３６は、中心と、開始と、終了との、すなわち各パルス間の時間の差に対応し得る。ある例では、時間遅延（Ｔｄ）２３６は、パルス２４１、２５６の各々の対応する領域間の時間の差に対応し得る。時間遅延（ΔＴｄ）２３８は、同様の技術を用いて決定可能である。
【０１２８】
非限定的な例として、センサは、４ｍｍの最短遅延線の長さ（Ｌ）（例えば、ＳＡＷセンサ２０２の遅延の長さ２１２）を有し、３６°ＬｉＴａＯ３圧電基板に取り付けられる。３６°ＬｉＴａＯ３圧電基板を通じて移動する表面弾性波は、４２１２ｍ／ｓｅｃの表面弾性波速度（ｖ）を有する。したがって、最短長（Ｌ２）２１２の遅延線は、一方向ＳＡＷセンサに対して第１のパルス２４１を約１．９μｓ遅延させることになる。さらに、図２Ａに示すように、約０．３ｍｍの遅延線の長さの差（ΔＬ２）２３０では、受信信号（ＲＸ）２４０の各受信パルス２４１、２４２、２４３、２４４、２４５の間の時間遅延（ΔＴｄ）２３８が約１４２ｎｓである。
【０１２９】
ある実施形態では、ＳＡＷセンサ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０は、複数の受信信号（ＲＸ）２４０、２５０を生成するように、一定周期（Ｔｐ）２５２、２５４で（例えば、１０、２０、３０、４０、５０、１００、２００、４００又は５００μｓの間隔で）連続的に励起される。これらのような例では、受信信号（ＲＸ）２４０、２５０（例えば、受信信号２４０、２５０におけるパルス２４１、２４２、２４３、２４４、２４５）は、例えば、受信ノイズが低減した受信信号（ＲＸ）を決定するように平均化され得る。ある実施形態では、時間遅延（例えば、Ｔｄ、ΔＴｄ）は、ｎｓからμｓのオーダーである得る。
【０１３０】
図３Ａ〜３Ｂは、ある実施形態による多重化ＳＡＷ測定システムのブロック図を示す。図３Ａの多重化ＳＡＷ測定システム３００Ａは、波形生成器３６０、第１の増幅器３６２、ＳＡＷセンサのアレイ３６４、第２の増幅器３６６、逆畳み込みモジュール３６８、フィルタモジュール３７０及び位相検出モジュール３７２を含む。図３Ｂの多重化ＳＡＷ測定システム３００Ｂは、ＲＦスイッチ３７６をさらに含む。
【０１３１】
波形生成器３６０は、励起信号を生成する。例えば、励起信号は、（例えば、図１Ａ及び２Ｂに示すような）パルス電圧、周波数変調された信号（例えば、線形周波数変調、双曲周波数変調など）、チャープ信号などを含み得る。ある実施形態では、波形生成器は、１以上のハードウェアプロセッサを含み得るコントローラ（非限定的な例、開始ボタン）によって制御可能である。波形生成器３６０は、多数の周波数の任意の１つの信号を生成することができる。例えば、波形生成器３６０は、約５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、５００、６００、７００、８００、９００又は１０００ＭＨｚ（＋／−約２５ＭＨｚ）の周波数の信号を生成し得る。追加的又は代替的に、波形生成器は、周波数のスペクトルをカバーする周波数変調された信号を生成し得る。ある例では、周波数のスペクトルは、固定周波数よりも高いパワー利得を有する。
【０１３２】
第１の増幅器３６２は、波形生成器３６０によって生成される励起信号を増幅する。ある実施形態では、増幅器３６２は、無線周波増幅器（ＲＦ増幅器）である。
【０１３３】
増幅された励起信号は、ＳＡＷセンサのアレイ３６４に適用される。ＳＡＷセンサのアレイ３６４は、ここで説明するようなＳＡＷセンサのいずれかと同様であり得る。例えば、ＳＡＷセンサのアレイ３６４は、ＳＡＷセンサが受信ＩＤＴとは反対側の送信ＩＤＴを含むように（例えば、図１Ａに関して説明するような）送信遅延線を有するＳＡＷセンサを含み得る。ＳＡＷセンサのアレイ３６４は、追加的又は代替的に、ＳＡＷセンサが反射物とは反対側の送信／受信ＩＤＴを含むように（例えば、図２Ａに関して説明するような）反射遅延線を有するＳＡＷセンサを含み得る。ここで説明するように、アレイ３６４のＳＡＷセンサの各々は、異なる長さの遅延線を有し得る。励起信号はＳＡＷセンサのアレイ３６４によって受信され、ＳＡＷセンサのアレイ３６４は図１Ｂ及び２Ｂに関して説明した受信信号（ＲＸ）１４０、２４０などの受信信号（ＲＸ）を生成する。
【０１３４】
ある実施形態では、図３Ｂに示すように、システム３００Ｂは、ＳＡＷセンサの各々に励起信号を同時に適用するようにＲＦスイッチ３７６を含み得る。例えば、ＲＦスイッチ３７６は、励起信号をセンサアレイ３６４に同期させることができる。励起信号をセンサアレイ３６４に同期させることよって、結果として生じる（以下で説明するような）位相検出は、センサアレイ３６４の非同期の励起と比較してより正確な測定値を提供可能である。
【０１３５】
第２の増幅器３６６は、ＳＡＷセンサのアレイ３６４によって生成される受信信号（ＲＸ）を増幅する。ある実施形態では、増幅器３６６は、ＲＦ増幅器である。受信信号（ＲＸ）は、圧縮パルス列を生成するように、信号の逆畳み込み３６８とそして整合フィルタ３７０とでさらに処理される。
【０１３６】
信号の逆畳み込み３６８は、例えば、伝搬中の表面弾性波に影響を及ぼした物理的又は化学的干渉の効果を逆転させるのに利用可能である。例えば、（例えば、環境温度、粘度、応力、圧力、速度などに関連付けられた）物理的又は化学的干渉は表面弾性波の伝搬に影響を及ぼすことがあり、それによって受信信号を変更する。（例えば、図４に関して説明するように）ある例では、参照チャネルは、測定される分析物に関連付けられていない物理的又は化学的干渉を測定するのに利用可能である。物理化学的干渉を測定又は決定することによって、受信信号は、干渉によって引き起こされた変更を取り除くように信号の逆畳み込み３６８中に調整可能である。
【０１３７】
ここで説明するように、受信信号（ＲＸ）は、ＳＡＷセンサのアレイ３６４のＳＡＷセンサの各々に対応する複数のパルス又は信号を含む。パルスは、他のパルス及び／又は励起信号との間の振幅、位相、周波数又は時間遅延の少なくとも１つのバラつきを決定するのに用いられ得る。例えば、多重化ＳＡＷ測定システム３００Ａ、３００Ｂは、相互に及び／又は励起信号に関して複数のパルスの各々に対応する位相３７４を決定可能な位相検出３７２を含む。例えば、ＳＡＷセンサ間の遅延線の長さの差によって、受信信号（ＲＸ）のパルス間に時間遅延が生じる。圧縮パルス列のパルス間の時間ドメインのシフトは、特定のＳＡＷセンサに関連付けられた位相シフトに対応する。位相シフトは、例えば、ソフトウェアプログラム、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）ハードウェア、ハードウェアプロセッサなどを用いて決定され得る。
【０１３８】
その結果によるシステム３００Ａ、３００Ｂは、同時の励起及び検知の効果をもたらす。整合フィルタシステムにおける受信センサ信号（ＲＸ）の測定は、複数の標的物又は生物学的薬剤を同時に検知することを可能とする。したがって、個々のセンサは、特異的に反応する個々の物質の存在を示すことができる。物質が存在する量に関する表示は、測定信号の位相変化によって提供され得る。したがって全体として、センサチップ（例えば、ＳＡＷデバイス１００、ＳＡＷデバイス２００、ＳＡＷセンサのアレイ３６４）はその複数の個々のセンサ素子を有する検出器を構成し、検出器は単一のテスト手順中に種々の多数の物質を同時に識別可能である。
【０１３９】
図４は、ある実施形態によるＳＡＷデバイス４００の図を示す。ＳＡＷデバイス４００は、反射遅延線４２０、４２７、４１０、４１７を有する複数のＳＡＷセンサ４０２、４０４を含む。ＳＡＷデバイス４００は、検知チャネル４８０として作用する２つの遅延線を含み、遅延線の表面に特定の分析物を捕獲するために（抗体などの）生体材料が固定化された。ＳＡＷデバイス４００はまた、温度、応力などのような任意の環境的影響を測定するために、参照チャネル４８２として作用する２つの遅延線も含む。ここでのある例において、ＳＡＷデバイス４００をセンサ４０２に関して説明する。他方のＳＡＷセンサ４０４の各々は、ＳＡＷセンサ４０２に関して説明するものと同様の又は異なる構成要素又は構成を有し得る。
【０１４０】
ＳＡＷセンサ４０２又は検知チャネル４８０は、２つのＩＤＴ４８３、４８４と、２つの遅延線４２０、４２７と、４つの反射物４２４、４２５、４２１、４２３と、検知エリア４２８とを含む。図示するように、ある実施形態では（非限定的な例：励起信号が広帯域である場合には）、遅延線は複数の反射物を有し得る。例えば、遅延線４２０は、第１の反射物４２４及び第２の反射物４２５を含む。第１の反射物４２４は第１の周波数で表面弾性波を反射するように構成可能であり、第２の反射物は第２の周波数（例えば、第１の周波数とは異なる）で表面弾性波を反射するように構成可能である。ある例では、単一の遅延線における複数の反射物の統合は、有利なことに、整合フィルタの性能を向上させる。ＳＡＷセンサ４０４又は参照チャネル４８２は、２つのＩＤＴ４８５、４８６と、２つの遅延線４１０、４１７と、４つの反射物４１４、４１５、４１１、４１３と、参照エリア４２９とを含む。図示するように、ＳＡＷデバイス４００の参照チャネル及び検知チャネルのすべての遅延線は、異なる長さ４１２、４１９、４１６、４１８を有する。
【０１４１】
ある例では、検知チャネル４８０は、図２Ａの遅延線２２６と同一又は類似の構成を有し得る。例えば、検知チャネル４８０は、検知エリア４２８に付着した分析物を検出又は測定するのに利用可能である。表面弾性波は、検知チャネル４８０において遅延線４２０、４２７に沿って伝送される。生体材料などの分析物は、検知エリア４２８に載置され得る。表面弾性波が遅延線に沿って伝搬するにつれて、分析物は波動を変調させる（例えば、位相、周波数、振幅の変調など）。ＳＡＷセンサ４０２は、変調された表面弾性波に対応する受信信号を生成することができる。そして、受信信号は、分析物によってどのように受信信号が変調されたか判定するように、励起信号と比較され得る。さらに、分析物の特徴が、受信信号の変調に少なくとも部分的に基づいて決定され得る。
【０１４２】
ある例では、参照チャネル４８２は、測定される分析物に関連付けられていない物理的又は化学的干渉を測定するのに利用可能である。例えば、物理的又は化学的干渉は、表面弾性波の伝搬に影響を及ぼし、それによって受信信号を変更し得る。物理化学的干渉（例えば、環境温度、粘度、応力、圧力、速度などに関連付けられている）を測定又は決定することによって、受信信号は、干渉によって引き起こされた可能性がある変更を取り除くように調整可能である。
【０１４３】
例えば、ＳＡＷセンサは、とりわけ環境温度変動、圧電基板に印加される応力又は歪み、（全血、血清及び尿などの）生物学的液体の粘度などの影響に感応的であり得る。したがって、参照チャネル４８２は、検知チャネル４８０とともに用いられ得る。検知チャネル４８０の表面弾性波は、上記のように、分析物と、さらに環境的、化学的又は物理的干渉とによって変調又は変性されることになる。ある例では、参照チャネル４８２は、表面弾性波が分析物によっては変調されないが、検知チャネルと同じ干渉によって変調されるように利用され得る。そして、検知チャネルによる結果として生じる受信信号は、参照チャネル４８２で決定された干渉を補償するように変更され得る。
【０１４４】
図５は、ある実施形態による図４のＳＡＷデバイス４００に対応する励起信号（ＴＸ）５５６及び受信信号（ＲＸ）５４０のグラフ５００を示す。上記のように、ＳＡＷデバイス４００は、反射遅延線を有する２つのＳＡＷセンサ４０２、４０４を含む。各ＳＡＷデバイス４００は、２つのチャネル（検知チャネル４８０及び参照チャネル４８２）を有する。検知チャネル４２０、４２７は、遅延線の表面に特定の分析物を捕獲するための（抗体などの）生体材料が固定化された場所に対応する。参照チャネル４１０、４１７は、温度、応力などのような任意の環境的影響を測定するためのものである。各チャネルは対応する遅延線４２０、４２７、４１０、４１７を有し、遅延線の各々は長さ４１２、４１９、４１６、４１８が異なる。
【０１４５】
この例では、ＳＡＷデバイス４００は、中心周波数５２０ＭＨｚ及び帯域幅５６ＭＨｚを有するチャープ信号（ＴＸ）５５６で励起された。ＳＡＷデバイス４００によって生成される応答信号（ＲＸ）５４０は、８つの反射物（例えば、４つの遅延線の各々に対して２つの反射物）からのコード化された情報を含んでいた。最短遅延線の長さ（Ｌ）（例えば、図４の長さ４１９）は約５．４ｍｍであり、反射物間で長さの差（ΔＬ）は約０．４ｍｍである。したがって、応答信号（ＲＸ）５４０の第１のピーク又はパルスは、励起信号（ＴＸ）５５６が送信された後に、約２．６３μｓ（Ｔｄ）で受信された。さらに、約０．２μｓの遅延（ΔＴｄ）が、各後続のピーク間に存在する。
【０１４６】
図６は、図５の受信信号（ＲＸ）５４０に対応する圧縮パルス列（ＲＸ）６４０のグラフ６００を示す。この例では、図３Ａ〜３Ｂに関して説明したような逆畳み込み及び整合フィルタの処理が、圧縮パルス列（ＲＸ）６４０を生成するように図５の信号に対して実行された。図示するように、圧縮パルス列（ＲＸ）６４０は８つのピーク又はパルス６４１、６４２、６４３、６４４、６４５、６４６、６４７、６４８を有し、各々は図４のそれぞれの反射物４２１、４２３、４２４、４２５、４１１、４１３、４１４、４１５に対応する。
【０１４７】
非限定的な双方向の例
図７は、例示的な実施形態による検知チャネル７８０及び参照チャネル７８２のリアルタイム位相シフトのグラフ１００を示す。非限定的な例として図４を参照すると、ＳＡＷアレイは、厚さ５００μｍ及び直径１００ｍｍの３６°ＹカットＸ伝搬リチウムタンタライト（ＬｉＴａＯ３）ウエハに標準的なフォトリソグラフィ技術を用いて製造された。ＳＡＷデバイス４００は、周波数５２５ＭＨｚを有する励起信号で励起された。ウエハは、まず、バレル型アッシャーにおいて洗浄され、１用量パーセントのフッ化水素酸（ＨＦ）に浸漬された。そして、フォトレジストが、ウエハに付加され、フォトリソグラフィ処理と、続いてチタン（１０ｎｍ）／アルミニウム（７０ｎｍ）のメタライゼーション及びリフトオフ処理とでパターニングされて、ＩＤＴ、アルミニウム導波管及び反射物を形成した。そして、ウエハは、個々のダイにダイシングされた。
【０１４８】
図７は、デバイスが、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）バッファ、１０ｐｇのヒト絨毛性ゴナドトロピン（ＨＣＧ）、並びに０秒、１分及び５分に１００ｐｇのＨＣＧとともに導入された場合のリアルタイム応答を示す。センサ４０２、４０４（例えば、図４参照）は、図３Ａ及び３Ｂに関して説明したような波形生成器としてのＲＦリーダ及びＲＦスイッチを用いて測定された。ＳＡＷデバイス４００は、ＲＦリーダとＳＡＷセンサ４０２、４０４との間の送信及び受信信号を同期させるＲＦスイッチを通じてＲＦリーダに接続された。ＲＦリーダは、中心周波数５２０ＭＨｚ及び帯域幅５６ＭＨｚの線形周波数変調チャープ信号を提供した。
【０１４９】
データ取得システムは、全４チャネルを同時に測定した。データは、レート５６ＭＨｚの１２ビットＡ／Ｄ変換器と、デスクトップコンピュータとを用いてリアルタイムで記録され、逆畳み込み及び整合フィルタが、ソフトウェアプログラムを用いて実行されて位相シフトを抽出した。
【０１５０】
ＳＡＷデバイス４００は表面を活性化するように酸素プラズマで処置され、デバイス全体はシランＰＥＧ−６００ビオチン（Ｎａｎｏｃｓ社）で被覆された。検知チャネルの遅延線の中央エリア（例えば、約１．５ｍｍ×１ｍｍ）は、ニュートラアビジンと、続いてビオチン化抗ＨＣＧ（ヒト絨毛性ゴナドトロピン）抗体とで固定化された。過剰な抗ＨＣＧは、ＨＰＬＣ水で洗い流された。そして、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）製の液体セル（ほぼ幅１．５ｍｍ、長さ４ｍｍ及び厚さ０．２５ｍｍ）が、液体導入のために上部に載置された。検知チャネル７８０及び参照チャネル７８２の双方の位相シフト並びに差７８４が記録された。
【０１５１】
ブロック図
図８は、例示的な実施形態による多重化ＳＡＷデバイスのブロック図８００である。図示するように、ＳＡＷデバイス８０２は、複数のＳＡＷセンサ８１０、８１２、８１４を含み得る。ＳＡＷデバイス８０２は、励起信号８０６を受信可能である。例えば、励起信号は、ここで説明するように、波形生成器から直接又は間接的に送信され得る。図８に示すように、ある実施形態では、励起信号は、ＳＡＷデバイス８０２の１以上のコンタクトに送信される。ある実施形態では、励起信号は、ＲＦスイッチ（不図示）に送信される。ＲＦスイッチは、ＳＡＷデバイス８０２の１以上のＳＡＷセンサ８１０、８１２、８１４にわたって励起信号の送信を同期可能である。ある実施形態では、ＳＡＷデバイス８０２は、内蔵ＲＦスイッチ（不図示）を有する。
【０１５２】
ここで説明するように、複数のＳＡＷセンサ８１０、８１２、８１４は、励起信号８０６を受信し、電気信号８２０、８２２、８２４を生成する。ハードウェアプロセッサ８０４は、ここで説明するように、電気信号８２０、８２２、８２４を受信し、受信信号８０８を生成する。例えば、受信信号８０８は圧縮パルス列を含み得るものであり、パルスの各々はＳＡＷセンサ８１０、８１２、８１４のうちの少なくとも１つに対応する。ある実施形態では、ＳＡＷデバイス８０２は、内蔵ハードウェアプロセッサを含む。
【０１５３】
フロー図
図９は、異なる長さの遅延線を有する複数のＳＡＷセンサを用いて１以上の分析物を決定又はモニタリングするために、多重化ＳＡＷデバイスによって実施される処理９００の実施形態を示すフロー図である。当業者は、処理９００について概説される要素が、（プロセッサなどの）多重化ＳＡＷデバイスの１以上のコンピューティングデバイス又は構成要素によって、他のコンピューティングデバイスによって、ソフトウェアにおいてなどの態様で実施され得ることが分かるはずである。したがって、処理９００はプロセッサによって一般的に実行されるものとして論理上関連しているので、以下で説明する実施形態は限定的なものと解釈されるべきではない。
【０１５４】
ブロック９０２では、処理９００が励起信号を生成する。ある実施形態では、励起信号は、ここで説明するような波形生成器などのハードウェアによって生成される。ある実施形態では、励起信号がソフトウェアによって生成される。ここで説明するように、ある実施形態では、励起信号は、限定することなく、パルス電圧、正弦波電気信号、周波数変調、線形周波数変調、双曲周波数変調、直交周波数コーディング、ランダム変調、連続位相変調、周波数シフトキー、マルチ周波数シフトキー、位相シフトキー又はウェーブレット変調を含む多様な信号のうちの少なくとも１つを含む。
【０１５５】
ブロック９０４では、処理９００が、励起信号をＳＡＷデバイスに送信する。励起信号は、ＳＡＷデバイスに（例えば、他の要素を通じて）直接又は間接的に送信され得る。例えば、ある実施形態では、励起信号は、ＳＡＷデバイスの正及び負のコンタクトなどのＳＡＷデバイスの１以上のコンタクトに送信される。ある実施形態では、励起信号は、ＲＦスイッチに送信される。ＲＦスイッチは、ＳＡＷデバイスの１以上のＳＡＷセンサにわたって励起信号の送信を同期させることができる。
【０１５６】
ブロック９０６では、処理９００が、ＳＡＷデバイスから出力信号を受信する。ある実施形態では、信号は、ＳＡＷデバイスのＳＡＷセンサの遅延線の長さの１以上の差を示す。例えば、ここで説明するように、ＳＡＷデバイスは、複数のＳＡＷセンサを含み得る。各ＳＡＷセンサは、異なる長さの遅延線を含む。励起信号が遅延線にわたって伝搬するにつれて、遅延線にわたる伝搬の後に受信される信号は各々相互に対して時間遅延される。例えば、時間遅延は、遅延線の長さの差に対応する。ある実施形態では、ＳＡＷデバイスから受信される信号は複数の部分を含み、各部分がＳＡＷデバイスの各ＳＡＷセンサに関連付けられ時間遅延した信号に対応する。例えば、信号は圧縮パルス信号を含み得るものであり、パルスの各々が異なるＳＡＷセンサに対応し、パルス間の時間の差はＳＡＷセンサの遅延線の長さの差に対応する。
【０１５７】
ある実施形態では、ＳＡＷデバイスから受信される信号は、ＳＡＷデバイスに添加された試料における１以上の分析物を示す。例えば、ＳＡＷデバイスの各ＳＡＷセンサは、ＳＡＷセンサの表面の１以上の分析物に結合するように構成されたレセプター（感応性層ともいわれる）を含み得る。１以上の分析物を含む試料媒体がＳＡＷセンサに載置された場合に、分析物とレセプターの間で物理的、化学的又は電気的な反応が生じる。この物理的、化学的又は電気的な反応は、表面弾性波が物理的、化学的又は電気的な反応に対応する遅延線に沿って伝搬するにつれて、表面弾性波を（例えば、位相、周波数又は振幅において）変更し得る。したがって、ＳＡＷデバイスから受信される信号は、分析物とレセプターの間の物理的、化学的又は電気的な反応に応じることによって１以上の分析物を示し得る。
【０１５８】
ブロック９０８では、処理９００が、ＳＡＷデバイスの出力信号に少なくとも部分的に基づいてＳＡＷセンサに導入される１以上の分析物を決定又はモニタリングし得る。ここで説明するように、出力信号は、位相、周波数、振幅などにおいて１以上の差を有する信号の部分を含み得る。出力信号及び／又は励起信号の部分間の位相、周波数、振幅などにおける差は、１以上の分析物を決定又はモニタリングするように分析され得る。
【０１５９】
ここで説明する種々のブロックは多様な順序で実施可能であり、処理９００は、所望により、ブロックの１以上を同時に実施し及び／又は順序を変化させ得ることが理解される。さらに、処理９００の一部として、より少ない、より多い又は異なるブロックが用いられ得ることも理解される。例えば、処理９００は、処理１０００、１１００、１２００のものと同様のブロックを含み得る（例えば、図１０参照）。
【０１６０】
図１０は、異なる長さの異なる遅延線を有する複数のＳＡＷセンサを有する少なくともＳＡＷデバイスを用いて受信信号を生成するために、多重化ＳＡＷデバイスによって実施される処理１０００の実施形態を示すフロー図である。当業者は、処理１０００について概説される要素が、複数のＳＡＷセンサ又はハードウェアプロセッサを有するＳＡＷデバイスによって、（ハードウェア又は他のプロセッサなどの）多重化ＳＡＷデバイスの１以上のコンピューティングデバイス又は構成要素によって、他のコンピューティングデバイスによるなどしてハードウェアにおいて、ソフトウェアにおいてなどの態様で実施され得ることが分かるはずである。したがって、処理１０００はプロセッサによって一般的に実行されるものとして論理上関連しているので、以下で説明する実施形態は限定的なものと解釈されるべきではない。
【０１６１】
ブロック１００２では、処理１０００が、励起信号を受信する。ある実施形態では、処理１０００は、ここで説明するように、波形生成器からのようにハードウェアから直接又は間接的に励起信号を受信する。励起信号は、限定することなく、パルス電圧（例えば、ＴＸ１５６、ＴＸ２５６）、チャープ信号（ＴＸ５５６）、正弦波電気信号、周波数変調、線形周波数変調、双曲周波数変調、直交周波数コーディング、ランダム変調、周波数のスペクトルをカバーする信号、連続位相変調、周波数シフトキー、マルチ周波数シフトキー、位相シフトキー又はウェーブレット変調を含む多様な信号のうちの少なくとも１つを含む。ある実施形態では、処理１０００は、１以上のＳＡＷセンサの１以上のＩＤＴなどのＳＡＷデバイスにおいて励起信号を受信する。
【０１６２】
ある実施形態では、励起信号は、ＳＡＷデバイスの正及び負のコンタクトなどのＳＡＷデバイスの１以上のコンタクトにおいて受信される。ある実施形態では、励起信号は、ＲＦスイッチにおいて受信される。ＲＦスイッチは、ＳＡＷデバイスに含まれても含まれなくてもよい。ＲＦスイッチは、ＳＡＷデバイスの１以上のＳＡＷセンサにわたって励起信号の送信を同期させることができる。
【０１６３】
ブロック１００４では、処理１０００が、複数の表面弾性波を生成する。例えば、１以上のＩＤＴの各々は、励起信号を表面弾性波に変換可能である。処理１０００（例えば、１以上のＩＤＴ）は、複数のＳＡＷセンサの遅延線にわたって表面弾性波を伝送する。ある実施形態では、ＳＡＷセンサの各々は、異なる長さの遅延線を含む。ある実施形態では、遅延線の１以上は同一又は略同一の長さである。
【０１６４】
ブロック１００６では、ＳＡＷデバイスは、表面弾性波を反射するように構成された１以上の反射物を含む。例えば、複数のＳＡＷセンサの各々は、各々が反射物を含むような双方向センサアレイを含み得る。反射物は、ＩＤＴとは反対側の基板にあり得る。表面弾性波は、ＩＤＴから伝送され、反射物に到達する前に基板を通じて伝搬する。反射物は表面弾性波のエコーを生成し（又は波動を反射し）、それによって表面弾性波は反射物からＩＤＴ（例えば、送信ＩＤＴ、受信ＩＤＴなど）に伝搬する。したがって、ある実施形態では、表面弾性波は、基板を通じて又は遅延線にわたって複数回伝搬する。ある実施形態では、ＳＡＷデバイスは反射物を含まないことに留意すべきである。代わりに、ＳＡＷセンサは、表面弾性波が基板を通じて１回伝搬してから、例えば、ＩＤＴで受信されるような一方向センサアレイを含み得る。
【０１６５】
ブロック１００８では、処理１０００が、複数の表面弾性波を受信する。ある実施形態では、双方向センサアレイを含むＳＡＷセンサによるなどして、表面弾性波は、遅延線にわたって２回伝搬した後にＩＤＴによって受信される。ある実施形態では、一方向センサアレイを含むＳＡＷセンサによるなどして、表面弾性波は、遅延線にわたって１回伝搬した後にＩＤＴによって受信される。ここで説明するように、遅延線の異なる長さに起因して、各表面弾性波の伝搬時間は異なる。
【０１６６】
ブロック１０１０では、処理１０００が、受信された表面弾性波に少なくとも部分的に基づいて受信信号を生成する。例えば、処理１０００は、伝搬した波動の各々を電気信号に変換することができる。例えば、伝搬した波動は、複数のＩＤＴによって受信され得る。複数のＩＤＴは、伝搬した表面弾性波を電気的又は他の信号に変換し得る。ある実施形態では、電気的又は他の信号の各々が、（受信信号と呼ばれる）単一の信号に組み合わされる。ある実施形態では、処理１０００は圧縮パルス列を生成し、パルスの１以上がＳＡＷデバイスの異なるＳＡＷセンサに対応する。例えば、各パルスは異なるＳＡＷセンサに対応し得る。追加的又は代替的に、パルスは各々、対応する遅延線の長さに基づいて異なる時間遅延を含み得る。ある実施形態では、各ＳＡＷセンサに対応する電気信号は、圧縮パルス列において組み合わされる。ある実施形態では、信号処理ソフトウェアは、圧縮パルス列の信号又はパルスを分離する。
【０１６７】
ここで説明する種々のブロックは多様な順序で実施可能であり、所望により、処理１０００はブロックの１以上を同時に実施し及び／又は順序を変化させ得ることが理解される。さらに、処理１０００の一部として、より少ない、より多い又は異なるブロックが用いられ得ることも理解される。例えば、処理１０００は、例えば、ＳＡＷデバイスが一方向センサアレイを含むので、ブロック１００６を含まないこともある。追加的又は代替的に、処理１０００は、処理９００、１１００、１２００のものと同様のブロックを含み得る。
【０１６８】
図１１は、異なる長さの遅延線を有する複数のＳＡＷセンサを用いて１以上の分析物を決定又はモニタリングするために、多重化ＳＡＷデバイスによって実施される処理１１００の実施形態を示すフロー図である。当業者は、処理１１００について概説される要素が、（ハードウェアプロセッサ又は他のプロセッサなどの）多重化ＳＡＷデバイスの１以上のコンピューティングデバイス又は構成要素、他のコンピューティングデバイスによって、ハードウェア、ソフトウェアにおいてなどの態様で実施され得ることが分かるはずである。したがって、処理１１００はプロセッサによって一般的に実行されるものとして論理上関連しているので、以下で説明する実施形態は限定的なものと解釈されるべきではない。
【０１６９】
ブロック１１０２では、処理９００のブロック９０２と同様に、処理１１００が励起信号を生成する。ある実施形態では、励起信号は、ここで説明するような波形生成器によってなど、ハードウェアによって生成される。ある実施形態では、励起信号は、ソフトウェアによって生成される。ここで説明するように、ある実施形態では、励起信号は、限定することなく、パルス電圧、正弦波電気信号、周波数変調、線形周波数変調、双曲周波数変調、直交周波数コーディング、ランダム変調、連続位相変調、周波数シフトキー、マルチ周波数シフトキー、位相シフトキー又はウェーブレット変調を含む多様な信号のうちの少なくとも１つを含む。
【０１７０】
ブロック１１０４では、処理９００のブロック９０４と同様に、処理１１００が、ＳＡＷデバイスに励起信号を送信する。励起信号は、（他の要素を通じて）ＳＡＷデバイスに直接又は間接的に送信され得る。例えば、ある実施形態では、励起信号は、ＳＡＷデバイスの正及び負のコンタクトなどのＳＡＷデバイスの１以上のコンタクトに送信される。ある実施形態では、励起信号は、ＲＦスイッチに送信される。ＲＦスイッチは、ＳＡＷデバイスの１以上のＳＡＷセンサにわたって励起信号の送信を同期させることができる。
【０１７１】
ブロック１１０６では、処理１０００のブロック１００２と同様に、処理１１００が励起信号を受信する。ある実施形態では、処理１１００は、ここで説明するような波形生成器からなど、ハードウェアから直接又は間接的に励起信号を受信する。励起信号は、限定することなく、パルス電圧、正弦波電気信号、周波数変調、線形周波数変調、双曲周波数変調、直交周波数コーディング、ランダム変調、連続位相変調、周波数シフトキー、マルチ周波数シフトキー、位相シフトキー又はウェーブレット変調を含む多様な信号のうちの少なくとも１つを含む。ある実施形態では、処理１１００は、１以上のＳＡＷセンサの１以上のＩＤＴなどのＳＡＷデバイスにおいて励起信号を受信する。
【０１７２】
ある実施形態では、処理１１００は、１以上のＳＡＷセンサの１以上のＩＤＴなどのＳＡＷデバイスにおいて励起信号を受信する。ある実施形態では、励起信号は、ＳＡＷデバイスの正及び負のコンタクトなどのＳＡＷデバイスの１以上のコンタクトにおいて受信される。ある実施形態では、励起信号は、ＲＦスイッチにおいて送信される。ＲＦスイッチは、ＳＡＷデバイスに含まれ、又は含まれなくてもよい。ＲＦスイッチは、ＳＡＷデバイスの１以上のＳＡＷセンサにわたって励起信号の送信を同期することができる。
【０１７３】
ブロック１１０８では、処理１０００のブロック１００４と同様に、処理１１００が複数の表面弾性波を生成する。例えば、１以上のＩＤＴ各々は、励起信号を表面弾性波に変換することができる。処理１１００（例えば、１以上のＩＤＴ）は、複数のＳＡＷセンサの遅延線にわたって表面弾性波を伝送する。ある実施形態では、ＳＡＷセンサの各々は異なる長さの遅延線を含む。ある実施形態では、遅延線の１以上は、同一又は略同一の長さである。
【０１７４】
ブロック１１１０では、処理１０００のブロック１００６と同様に、ＳＡＷデバイスが、表面弾性波を反射するように構成された１以上の反射物を含む。例えば、複数のＳＡＷセンサの各々は、各々が反射物を含むような双方向センサアレイを含み得る。反射物は、ＩＤＴとは反対側の基板上にあり得る。表面弾性波は、ＩＤＴから伝送され、反射物に到達する前に基板を通じて伝搬する。反射物は表面弾性波のエコーを生成し（又は波動を反射し）、それによって表面弾性波は反射物からＩＤＴ（例えば、送信ＩＤＴ、受信ＩＤＴなど）に伝搬する。したがって、ある実施形態では、表面弾性波は、基板を通じて又は遅延線にわたって複数回伝搬する。ある実施形態では、ＳＡＷデバイスは反射物を含まないことに留意すべきである。代わりに、ＳＡＷセンサは、表面弾性波が基板を通じて１回伝搬してから、例えば、ＩＤＴとともに受信されるような一方向センサアレイを含み得る。
【０１７５】
ブロック１１１２では、処理１０００のブロック１００８と同様に、処理１１００が複数の表面弾性波を受信する。ある実施形態では、双方向センサアレイを含むＳＡＷセンサと同様に、表面弾性波は、遅延線にわたって２回伝搬した後にＩＤＴによって受信される。ある実施形態では、一方向センサアレイを含むＳＡＷセンサのように、表面弾性波は、遅延線にわたって１回伝搬した後にＩＤＴによって受信される。ここで説明するように、遅延線の異なる長さに起因して、各表面弾性波の伝搬時間は異なる。
【０１７６】
ブロック１１１４では、処理１０００のブロック１０１０と同様に、処理１１００が、受信された表面弾性波に少なくとも部分的に基づいて受信信号を生成する。例えば、処理１１００は、伝搬した波動の各々を電気信号に変換することができる。例えば、伝搬した波動は、複数のＩＤＴによって受信され得る。複数のＩＤＴは、伝搬した表面弾性波を電気的又は他の信号に変換し得る。ある実施形態では、電気的又は他の信号の各々が、（受信信号と呼ばれる）単一の信号に組み合わされる。ある実施形態では、処理１１００は圧縮パルス列を生成し、パルスの１以上がＳＡＷデバイスの異なるＳＡＷセンサに対応する。例えば、各パルスは異なるＳＡＷセンサに対応し得る。追加的又は代替的に、パルスは各々、対応する遅延線の長さに基づいて異なる時間遅延を含み得る。
【０１７７】
ブロック１１１６では、処理９００のブロック９０６と同様に、処理１１００が、ＳＡＷデバイスから信号を受信する。ある実施形態では、信号は、ＳＡＷデバイスのＳＡＷセンサの遅延線の長さの１以上の差を示す。例えば、ここで説明するように、ＳＡＷデバイスは、複数のＳＡＷセンサを含み得る。各ＳＡＷセンサは、異なる長さの遅延線を含む。励起信号が遅延線にわたって伝搬するにつれて、遅延線にわたる伝搬の後に受信される信号は各々相互に対して時間遅延される。例えば、時間遅延は、遅延線の長さの差に対応する。ある実施形態では、ＳＡＷデバイスから受信される信号は複数の部分を含み、各部分がＳＡＷデバイスの各ＳＡＷセンサに関連付けられた時間遅延した信号に対応する。例えば、信号は圧縮パルス信号を含み得るものであり、パルスの各々が異なるＳＡＷセンサに対応し、パルス間の時間の差はＳＡＷセンサの遅延線の長さの差に対応する。
【０１７８】
ある実施形態では、ＳＡＷデバイスから受信される信号は、ＳＡＷデバイスに添加された試料における１以上の分析物を示す。例えば、ＳＡＷデバイスの各ＳＡＷセンサは、ＳＡＷセンサの表面の１以上の分析物に結合するように構成されたレセプター（感応性層ともいわれる）を含み得る。１以上の分析物を含む試料媒体がＳＡＷセンサに載置された場合に、分析物とレセプターの間で物理的、化学的又は電気的な反応が生じる。この物理的、化学的又は電気的な反応は、表面弾性波が物理的、化学的又は電気的な反応に対応する遅延線に沿って伝搬するにつれて、表面弾性波を（例えば、位相、周波数又は振幅において）変更し得る。したがって、ＳＡＷデバイスから受信される信号は、分析物とレセプターの間の物理的、化学的又は電気的な反応に応じることによって１以上の分析物を示し得る。
【０１７９】
ブロック１１１８では、処理９００のブロック９０８と同様に、処理１１００が、ＳＡＷデバイスの出力信号に少なくとも部分的に基づいてＳＡＷセンサに導入される１以上の分析物を決定又はモニタリングする。ここで説明するように、出力信号は、位相、周波数、振幅などにおいて１以上の差を有する信号の部分を含み得る。出力信号及び／又は励起信号の部分間の位相、周波数、振幅などにおける差は、１以上の分析物を決定又はモニタリングするように分析され得る。
【０１８０】
ここで説明する種々のブロックは多様な順序で実施可能であり、処理１１００は、所望により、ブロックの１以上を同時に実施し及び／又は順序を変化させ得ることが理解される。さらに、処理１１００の一部として、より少ない、より多い又は異なるブロックが用いられ得ることも理解される。例えば、処理１１００は、処理１０００、１１００、１２００のものと同様の又は異なるブロックを含み得る。
【０１８１】
図１２は、異なる長さの遅延線を有する複数のＳＡＷセンサを用いて１以上の分析物を決定又はモニタリングするために、多重化ＳＡＷデバイスによって実施される処理１２００の実施形態を示すフロー図である。当業者は、処理１２００について概説される要素が、（プロセッサなどの）多重化ＳＡＷデバイスの１以上のコンピューティングデバイス又は構成要素、他のコンピューティングデバイスによって、ソフトウェアなどにおいて実施され得ることが分かるはずである。したがって、処理１２００はプロセッサによって一般的に実行されるものとして論理上関連しているので、以下で説明する実施形態は限定的なものと解釈されるべきではない。
【０１８２】
ブロック１２０２では、処理１１００のブロック１１０６及び処理９００のブロック９０６と同様に、処理１２００が、ＳＡＷデバイスから信号を受信する。ある実施形態では、信号は、ＳＡＷデバイスのＳＡＷセンサの遅延線の長さの１以上の差を示す。例えば、ここで説明するように、ＳＡＷデバイスは、複数のＳＡＷセンサを含み得る。各ＳＡＷセンサは、異なる長さの遅延線を含む。励起信号が遅延線にわたって伝搬するにつれて、遅延線にわたる伝搬の後に受信される信号は各々相互に対して時間遅延される。例えば、時間遅延は、遅延線の長さの差に対応する。ある実施形態では、ＳＡＷデバイスから受信される信号は複数の部分を含み、各部分がＳＡＷデバイスの各ＳＡＷセンサに関連付けられた時間遅延した信号に対応する。
【０１８３】
ブロック１２０４では、処理１２００が、受信信号の１以上のパルスを識別又は決定する。例えば、受信信号は、ここで説明するような圧縮パルス列を含み得る。ピーク又はパルスの各々は、異なる長さの遅延線にわたって伝搬した異なる表面弾性波に対応し得る。したがって、遅延線は異なる長さのものであるため、パルスの各々は異なる時間に圧縮パルス列において生じる。
【０１８４】
ブロック１２０６では、処理１２００が、受信信号の識別されたパルスの各々を、１以上のパルス又は励起信号の他の１つと比較する。非限定的な例として、ＳＡＷデバイスは複数のＳＡＷセンサを含み、各々が異なる長さの遅延線を有する。ＳＡＷセンサの少なくとも一部はまた、１以上の分析物に結合するように構成されたレセプターも含む。試料媒体（１以上の分析物を含む可能性がある）は、ＳＡＷセンサの１以上のレセプターに接触するようにＳＡＷセンサに導入される。１以上の分析物を含む試料媒体がＳＡＷセンサに載置された場合に、分析物とレセプターの間で物理的、化学的又は電気的な反応が生じる。励起信号は、波形生成器を用いてＳＡＷデバイスに導入される。励起信号がＳＡＷデバイスに導入された場合には、ＳＡＷセンサの各々は、各々が励起信号から表面弾性波を生成するように同時に励起される。表面弾性波は、遅延線に沿って、試料媒体が１以上の分析物を含むか否かに応じて伝搬し、表面弾性波の一部は、位相、周波数、振幅などにおいて変更され得る。識別されたパルスの各々は、変更された表面弾性波の少なくとも１つに対応する。したがって、ブロック１２０６では、処理１２００は、パルス又は励起信号の各々の位相、周波数、振幅などを比較可能である。
【０１８５】
ブロック１２０８では、ステップ１２０６における比較に少なくとも部分的に基づいて、処理１２００が、１以上のパルス又は励起信号間の位相、周波数、振幅などにおける１以上の差を決定する。例えば、ＳＡＷデバイス又はシステムは、相互に対する複数のパルス及び／又は励起信号の各々に対応する位相を決定可能な位相検出を含み得る。例えば、ＳＡＷセンサ間の遅延線の長さの差によって、受信信号（ＲＸ）のパルス間に時間遅延が生じる。圧縮パルス列のパルス間の時間ドメインのシフトは、特定のＳＡＷセンサに関連付けられた位相シフトに対応する。位相シフトは、例えば、ソフトウェアプログラム又はＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）ハードウェアを用いて決定され得る。
【０１８６】
ブロック１２１０では、処理１２００が、ＳＡＷデバイスに導入された試料媒体の内容を決定又はモニタリングする。例えば、ここで説明するように、分析物が試料中に存在する場合には、それはレセプターと物理的、化学的又は電気的な反応を形成することになり、それによって最終的には受信信号の少なくともパルスを変更する。例えば、表面弾性波の速度又は振幅の変化は、励起信号と比較して、受信信号における振幅、周波数、位相シフト又は時間遅延の変化に対応し得る。パルスを、他のパルスと、又は励起信号と比較することによって、処理１２００は、表面弾性波が、遅延にわたって伝搬するにつれてどのように変更されたか（仮にそうだとしても）を決定可能である。この情報を用いて、処理は、試料中に存在する分析物を識別することができ、又は試料中の分析物をモニタリングすることができる。例えば、処理１２００は、ここで説明するように、表面弾性波が特定の物理的、化学的又は電気的な反応によってどのように変更された可能性があるかについての情報を含むローカル又はリモートデータベースを利用し得る。処理１２００は、どのように表面弾性波（又はパルス）が変更されたか決定すると、その変更点をデータベースにおいて識別された変更点に対して整合又は比較する。ある例では、処理は、決定された結果に基づいてデータベースを更新可能な学習構成を含み得る。
【０１８７】
その結果によるシステムは、同時の励起の効果をもたらし、複数の分析物、標的物又は生物学的薬剤を同時に検知することを可能とする。したがって、ＳＡＷセンサは、特異的に反応する個々の物質の存在を示すことができる。物質が存在する量に関する表示は、測定信号の位相変化によって提供され得る。したがって全体として、センサチップ（例えば、ＳＡＷデバイス１００、ＳＡＷデバイス２００、ＳＡＷセンサのアレイ３６４）はその複数の個々のセンサ素子を有する検出器を構成し、検出器は単一のテスト手順中に種々の多数の物質を同時に識別可能である。
【０１８８】
ここで説明する種々のブロックは多様な順序で実施可能であり、処理１２００は、所望により、ブロックの１以上を同時に実施し及び／又は順序を変化させ得ることが理解される。さらに、処理１２００の一部として、より少ない、より多い又は異なるブロックが用いられ得ることも理解される。例えば、処理１２００は、処理９００、１０００、１１００のものと同様の又は異なるブロックを含み得る
【０１８９】
ここで説明する種々の実施形態は、表面弾性波、ＳＡＷセンサ及び／又はＳＡＷデバイスを参照するが、ここで説明する実施形態のいずれも、バルク弾性波、ＢＡＷセンサ及び／若しくはＢＡＷデバイス、又はＢＡＷ及びＳＡＷセンサ若しくはデバイスの組合せに適合可能であることが理解される。したがって、ここで説明する実施形態は、表面弾性波に限定されるべきでない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３−１】
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【図３−２】
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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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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