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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5715194
(24)【登録日】2015年3月20日
(45)【発行日】2015年5月7日
(54)【発明の名称】検知結果の時間変化から情報を取得する方法
(51)【国際特許分類】
G01N 15/14 20060101AFI20150416BHJP
G01N 37/00 20060101ALI20150416BHJP
【ＦＩ】
G01N15/14 B
G01N37/00 101
【請求項の数】3
【全頁数】26
(21)【出願番号】特願2013-136906(P2013-136906)
(22)【出願日】2013年6月28日
(62)【分割の表示】特願2009-18514(P2009-18514)の分割
【原出願日】2009年1月29日
(65)【公開番号】特開2013-217941(P2013-217941A)
(43)【公開日】2013年10月24日
【審査請求日】2013年6月28日
(31)【優先権主張番号】12/022,485
(32)【優先日】2008年1月30日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】502096543
【氏名又は名称】パロ・アルト・リサーチ・センター・インコーポレーテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】アレックス ヘジイ
(72)【発明者】
【氏名】ミハエル バスラー
(72)【発明者】
【氏名】ペーター キーゼル
(72)【発明者】
【氏名】ノーブル エム ジョンソン
【審査官】
▲高▼見 重雄
(56)【参考文献】
【文献】
特表２００８−５３３４４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００４−５０６９１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００１−０４４１１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０８−２３３７８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０４−１５７３３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００１−２８１１３２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０１Ｎ １５／００−１５／１４
Ｇ０１Ｎ ３７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
センサを用いる方法であって、
物体が移動する間、前記センサを操作して検知結果を取得するステップであって、前記検知結果は、周期変調を含む１つ以上の検知された時間変化波形を示す、ステップと、
前記検知結果を用いて前記物体についての情報を取得するステップと、を含む方法であって、
前記検知結果を用いるステップは、
前記検知された時間変化波形のうち少なくとも１つの時間変化波形の前記周期変調から周期変調値を求めるステップと、
前記周期変調値及び少なくとも１つの前記検知された時間変化波形を用い、前記物体についての情報の取得するステップであって、
前記周期変調値に基づく少なくとも１つの時間変化波形の第１セットであって、少なくとも１つの前記検知された時間変化波形及び基準時間変化波形のいずれかを含む第１セット、の時間軸伸縮を行うステップと、
少なくとも１つの時間変化波形の第２セットであって、前記検知された時間変化波形及び前記時間変化波形の第１セットのいずれかを含む第２セットを比較するステップと、
を含む、方法。
物体が移動する間、前記センサを操作して検知結果を取得するステップであって、前記検知結果は、周期変調を含む１つ以上の検知された時間変化波形を示す、ステップと、
前記検知結果を用いて前記物体についての情報を取得するステップと、を含む方法であって、
前記検知結果を用いるステップは、
前記検知された時間変化波形のうち少なくとも１つの時間変化波形の前記周期変調から周期変調値を求めるステップと、
前記周期変調値及び少なくとも１つの前記検知された時間変化波形を用い、前記物体についての情報の取得するステップであって、
前記周期変調値に基づく少なくとも１つの時間変化波形の第１セットであって、少なくとも１つの前記検知された時間変化波形及び基準時間変化波形のいずれかを含む第１セット、の時間軸伸縮を行うステップと、
少なくとも１つの時間変化波形の第２セットであって、前記検知された時間変化波形及び前記時間変化波形の第１セットのいずれかを含む第２セットを比較するステップと、
を含む、方法。
【請求項2】
請求項１の方法であって、
前記検知結果は、ランダム列を含む１つ以上の検知された時間変化波形を示す、方法。
前記検知結果は、ランダム列を含む１つ以上の検知された時間変化波形を示す、方法。
【請求項3】
装置であって、
前記装置の動作中に、物体が通過して移動する流路を含む流体構造と、
周期変調を含む１つ以上の検知された時間変化波形を示す検知結果を求めることができる、前記流路に沿ったセンサ機構と、
前記センサ機構から検知結果を受信し、それに応答して、前記物体の情報を取得することができる回路と、を含む装置であって、
前記回路は、前記検知結果を用いて前記物体についての情報の少なくとも一部を取得するステップを実行するよう構成され、
前記検知結果を用いるステップは、
前記検知された時間変化波形のうち少なくとも１つの時間変化波形の前記周期変調から変調周期値を求めるステップと、
前記物体についての情報の取得に前記周期変調値を用いるステップと、を含み、
前記回路は、前記物体の移動に依存しない前記物体の情報を含む比較結果を得るために前記検知された時間変化波形の少なくとも１つを含む時間変化波形のセットを比較する処理において前記センサ機構からの前記検知結果を用い、前記時間変化波形のセットの少なくとも１つの時間軸伸縮を行う装置。
前記装置の動作中に、物体が通過して移動する流路を含む流体構造と、
周期変調を含む１つ以上の検知された時間変化波形を示す検知結果を求めることができる、前記流路に沿ったセンサ機構と、
前記センサ機構から検知結果を受信し、それに応答して、前記物体の情報を取得することができる回路と、を含む装置であって、
前記回路は、前記検知結果を用いて前記物体についての情報の少なくとも一部を取得するステップを実行するよう構成され、
前記検知結果を用いるステップは、
前記検知された時間変化波形のうち少なくとも１つの時間変化波形の前記周期変調から変調周期値を求めるステップと、
前記物体についての情報の取得に前記周期変調値を用いるステップと、を含み、
前記回路は、前記物体の移動に依存しない前記物体の情報を含む比較結果を得るために前記検知された時間変化波形の少なくとも１つを含む時間変化波形のセットを比較する処理において前記センサ機構からの前記検知結果を用い、前記時間変化波形のセットの少なくとも１つの時間軸伸縮を行う装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、物体の情報を取得するための検知に関する。時間変化を有する検知結果は物体の情報を含んでもよい。
【背景技術】
【0002】
物体についての情報を取得するために様々な技術が提案されている。例えば、米国特許第７，３５８，４７６号には、流路を有し、その流路に沿って検知コンポーネントが物体についての情報を取得する、流体構造が記載されている。
【0003】
物体についての情報を取得する技術を改善することは、効果的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国第４５７３７９６号明細書
【特許文献2】米国第５３２４４０１号明細書
【特許文献3】米国第５６８２０３８号明細書
【特許文献4】米国第５８８０４７４号明細書
【特許文献5】米国第６５５８９４５号明細書
【特許文献6】米国第６５８０５０７号明細書
【特許文献7】米国第７２４８３６１号明細書
【特許文献8】米国第７２６８８６８号明細書
【特許文献9】米国第７２９１８２４号明細書
【特許文献10】米国第７３１５６６７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、例えば、時間変化波形を表す検知結果を用いて物体についての情報を取得する方法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る方法は、センサを用いる方法であって、物体が移動する間、前記センサを操作して検知結果を取得するステップであって、前記検知結果は、周期変調を含む１つ以上の検知された時間変化波形を示す、ステップと、前記検知結果を用いて前記物体についての情報の少なくとも一部を取得するステップと、を含む方法であって、前記検知結果を用いるステップは、前記検知された時間変化波形のうち少なくとも１つの時間変化波形の前記周期変調から変調周期値を求めるステップと、前記物体についての情報の取得に前記周期変調値を用いるステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】検知結果の用いた技術の特徴を示す。
【図2】システムのコンポーネントを示す。
【図3】励起機構を示す。
【図4】フィルタ機構を示す。
【図5】変位制御コンポーネントを示す。
【図6】システムを示す。
【図7】物体識別ルーチンを示す。
【図8】分析器を示す。
【図9】物品を示す。
【図10】物品を示す。
【図11】別の物品を示す。
【図12】物品を示す。
【図13】物品を示す。
【図14】フィルタ機構を示す。
【図15】フィルタ機構を示す。
【図16】フィルタ機構を示す。
【図17】符号化／検知機構を有する流体流路を示す。
【図20】一連のグラフを含む。
【図21】一連のグラフを含む。
【図22】フィルタアセンブリを示す。
【図23】励起機構を示す。
【図24】別の励起機構を示す。
【図25】変位制御機構を示す。
【図26】別の変位制御機構を示す。
【図27】別の変位制御機構を示す。
【図28】別の励起機構を示す。
【図29】符号化／検知機構を示す。
【図30】波形の時間軸伸縮及び比較を含む処理を示す。
【図31】時間軸伸縮及び比較を行う処理を示す。
【図32】スケーリング係数がどのように求められるかを示す。
【図33】グラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【0008】
検知の種類には、光検知（photosensing）及び「インピーダンスベースの検知」があり、「インピーダンスベースの検知」は、抵抗（または導電率）、キャパシタンス、インダクタンス、または、他の電気インピーダンスの変化から情報を得る検知方法である。
【0009】
以下の実施例では、検知結果を用いて、例えば、生体細胞、分子、または、分子下複合体（submolecular complex）などの物体（または、オブジェクト、対象物）についての情報を取得する際に起こる問題に対処する。物体についての情報を抽出する技術には限界がある。
【0010】
センサまたは他のコンポーネントに対する物体の動きは、例えば、時間変化波形の効果的な比較を阻止するなど、情報抽出を妨げる。2つの信号、すなわち、検知した信号と期待信号または所望信号（「テンプレート」）の相関により、信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比は向上するが、時間変化信号の相関は、時間領域スケールの違いの影響を大きく受ける。時間スケールが十分に異なると、相関結果は存在する相関または逆相関を示さないことがある。しかし、物体を移動させる際、その動きが検知結果の時間スケールを変更する可能性がある。
【0011】
また、物体の位置、すなわち「位相情報」を求める際、計算上の問題がある。位置を求めることは、計算処理上集中的になるので（computationally intensive）、情報をリアルタイムに抽出することが困難である。
【0012】
ある実施では、検知した時間変化波形を比較するのに、少なくとも１つの波形を時間軸伸縮（time scale、タイムスケール）する。他の実施では、検知した波形の周期変調から周期値を求め、その周期値を用いて情報を取得する。ある実施では、周期値は、比較される波形の時間軸伸縮に用いられるスケール値である。
【0013】
図１において、物体１０は、符号化／検知機構１２の内部で、流路に沿って相対的な動きをする。物体１０は、流体経路における一連の物体の1つか、または、走査動作における物体の配列の1つである。
【0014】
「D」とラベルされた矢印１４は、時間が1増加する間の物体１０の変位を示し、「Ｄｘ」とラベルされたｘ方向成分２０、「Ｄｙ」とラベルされたｙ方向成分２２、「Ｄｚ」とラベルされたｚ方向成分２４、及び、「Ｄｓｐｉｎ」とラベルされたスピン成分２６を含む、成分の変位に解析される。
【0015】
物体１０は、矢印３０に示すように、例えば、発光、反射または他の拡散及び／または透過により光を放射するなど、センサ３２と相互に作用する。センサ３２は、放射される光を検知する光センサを含む。また、センサ３２との電気的または磁気的相互作用も起こる。センサ３２は、例えば、電極、コイル、または、物体１０の電気的または磁気的特徴の抵抗検知、容量検知、誘導検知、または、他のインピーダンスベースの検知を行う他のコンポーネントを含む。「相互作用」は、それにより、センサ３２が物体１０の情報を含む検知結果を提供できる、全ての相互作用を含む。例えば、物体１０が光を放射する、または、センサ３２によって検知される信号を提供する、または、センサ３２によって検知される信号に影響を与える相互作用、及び、センサ３２の近くの物体１０の存在及び／または動きが、転送される測定可能信号なしで、抵抗検知、容量検知、誘導検知、または、他のインピーダンスベースの検知などにより検知結果に影響を与える相互作用を含む。
【0016】
物体１０の相対的な変位の結果、矢印３４に示すように、検知結果は、符号化された時間変化（encoded time variation、エンコードされた時間変化）を含む。
【0017】
物体１０についての情報は、例えば、符号化／検知機構１２により時間変化に関し符号化される。変位Dの値または成分のみに相当する符号化された情報は、「動きに依存する情報」である。変位とは無関係に符号化された情報は、「動きに依存しない情報」である。「動きに依存しない情報」には、例えば、発光、拡散及び／または透過／吸収スペクトル、体積、密度、断面または他の形状、化学組成、正味荷電、荷電極性、磁気軸方向、透磁率、または、他の特性などが含まれる。
【0018】
例えば、フローサイトメトリ（flow cytometry）、バイオチップの読み出し、検体検出、文書または他の物体の配列の走査などの用途において、光センサは、放射される光に他の光子エネルギが含まれていても、用途の範囲内でエネルギを検知する。同様に、インピーダンスベースのセンサまたは他のセンサも、関連する制約内で検知する。
【0019】
「物体」は、その情報がセンサによって取得され、検知結果に含まれる、全ての識別可能な物を含む。例えば、物体は、液滴、少量の流体、単一分子、凝集分子、分子クラスタ、細胞、ウィルス、バクテリア、長いポリマ、分子下複合体、微粒子、ナノ粒子、特定の化学物質または他の検体を結合及び伝達できるビーズ（beads）または他の小粒子、エマルション、配列内の物体、及び、例えば、有色点など表面の識別可能な領域である。
【0020】
時間変化波形を示す検知結果は、「符号化された時間変化」を有する。
【0021】
「時間変化波形」は、時間領域で変化する。「検知された時間変化波形」は、時間とともに得られた検知結果によって表される。
【0022】
物体の動きは、システムの部品またはコンポーネント、システムの環境パターンまたは特徴、例えば、符号化及び／または検知コンポーネント、励起パターンまたはフィルタリングパターン、または、他の環境パターンや特徴など、と相対的な全ての動きを含む。
【0023】
符号化／検知機構１２は、検知結果を取得することができる。検知結果は、最初はアナログまたはデジタル電気信号であるが、次の、記憶、送信及び処理のため、光または他の電磁信号などの他の形式に変換されてもよい。
【0024】
ボックス４０では、ボックス４２及び４４のどちらかまたは両方により、検知結果を用いて物体１０の情報を取得する。ボックス４０での処理は、検知結果の送信、記憶、変換、または、例えば、検知した時間変化波形を示す符号化情報を保存する他の動作の後、行われてもよい。
【0025】
ボックス４２では、検知結果を用いて一連の時間変化波形を比較する。波形は、検知結果に示された検知した時間変化波形を含む。ボックス４２では、1つ以上の波形の時間軸伸縮を行い、動きに依存しない情報を抽出する。
【0026】
ボックス４２では、例えば、2つの波形を相関させ、比較の前に、1つまたは両方の波形を時間軸伸縮する。相関または逆相関が最大化されるような時間軸伸縮、または、最大に近い結果を得るために時間軸伸縮を一度行い、他の情報から適切な時間軸伸縮を見つけるなど、様々な時間軸伸縮が行われる。ボックス４２では、検知結果を用いて、符号化された動きに依存しない情報を取得する、すなわち、「復号」（decoding、デコード）する。
【0027】
ボックス４４では、検知した時間変化波形から、例えば、周波数または波長などの周期値を求め、その周期値を用いて符号化情報を取得し、復号する。ボックス４４での処理は、時間変化信号と周波数スペクトルとの間で変換する「変換（transforming）」、また、例えば、フーリエ変換または高速フーリエ変換などによる「変換」を含む。
【0028】
例えば、ボックス４２及び４４からの復号化情報は、物体の種類を示すので、物体を識別できる。ボックス４０内の「AND／OR」は、ボックス４２及び４４の処理が別々に行われてもよいし、または、一緒に行われてもよいことを示す。破線矢印４６は、ボックス４４で、スケーリング係数を得ることができることを示し、そのスケーリング係数を用いて、ボックス４２で時間軸伸縮を行い、物体の位置またはスペクトルを求め、これにより物体の種類を求める。
【0029】
励起パターンが、異なる色の励起領域の長手方向列（longitudinal sequence）を含む場合、時間変化により、励起スペクトルの情報が符号化される。フィルタアセンブリが、異なる色の帯域フィルタ素子の長手方向列（longitudinal sequence）を有する場合、時間変化により、物体の位置及び放射される光のスペクトルが符号化される。
【0030】
また、異なる色の励起領域またはフィルタ素子の長手方向列は、例えば、周期的な長手方向列により符号化される速度または他の変位速度についての情報など、動きに依存する情報を符号化することができる。
【0031】
また、符号化／検知機構は、例えば、適切なパターンの光センサを含むパターン化された光検出機構、または、電極、インダクタ、または、適切なパターンの他のコンポーネントを含むインピーダンスベースの検知機構など、パターン化された検知機構を含む。
【0032】
図2のシステム１００において、動いている物体から放射される光は、その特徴についての情報を含む。符号化コンポーネント１０２は、符号化された出力光を供給し、光検出コンポーネント１０４は、それに応答し、例えば、処理コンポーネント１０６に伝達することができる電気信号などの検知結果を供給する。コンポーネント１０６は、検知結果を用いて、物体の特徴についての情報を示す特徴データを取得する、及び／または、供給する。
【0033】
物体１１０は、複数の位置を通過して矢印１１２に示す方向に相対的に動く。ある位置では、物体１１０は、矢印１１４に示すように励起を受けることができ、紫外線または固有の細胞物質の他の励起などによって、染料または他の付着した「タグ」の蛍光、または、固有蛍光または自己蛍光などから、矢印１１６に示すように光を放射することで反応することができる。化学蛍光（chemofluorescence）、生体蛍光（biofluorescence）、吸収、拡散、または、同時励起を必要としない他の現象が用いられる。
【0034】
矢印１２０は、コンポーネント１０２からの出力光を表す。ボックス１２２は、物体１１０の特徴についての情報が、出力光に含まれ、例えば、矢印１２０に示す符号化された出力光を得るための励起のパターニング、及び／または、放射される光のパターニングなどの、様々な方法のいずれかにより符号化されることを示す。
【0035】
符号化された出力光の一部がコンポーネント１０４によって検知され、検知結果が得られる。この検知結果に基づいて、コンポーネント１０４は、矢印１３０に示す電気信号を供給する。電気信号は、ボックス１２０からの情報を含み、コンポーネント１０６は、この電気信号に応じて、物体の特徴を示すデータを得る、及び／または、供給する。
【0036】
図３において、励起機構１５０は、光を放射しながら物体１５２の経路に沿っている。「ｘ または ｔ」からわかるように、経路は、ｘ方向に伸び、及び／または、時間ｔにわたって起こる。物体１５２の速度または他の変位速度は変化するが、速度または他の変位速度についての情報により、例えば、物体の符号化信号などからトリガ信号を求めるトリガ検出技術に基づき、ｘ方向の位置と時間ｔとの間で近似的なマッピングを行うことができる。
【0037】
励起領域の長手方向列のカテゴリは、周期的なパターン、チャープパターン及びランダムパターンを含む。「ランダム」パターンは、長手方向列の長さにわたって非周期的であり、「周期」パターンは、列の長さにわたって１回以上繰り返し、「チャープ」列は、ランダムであるが、直線的に変化する時間軸伸縮により、周期的にされてもよい。すなわち、「チャープ」列は、周波数または波長が直線的に変化する期間の列である。
【0038】
図３は、Ｋ個の励起コンポーネント１５４から１５６の列を示し、コンポーネント１５４は「０」とラベルされ、コンポーネント１５６は「（Ｋ−１）」とラベルされている。励起コンポーネントは経路の周りのどの位置に配置されてもよい。２つ以上の励起コンポーネントが、同じ位置またはｘ または ｔ軸に沿った重複した範囲に配置され、また、例えば、コンポーネント１５４から流路の反対側の「（０’）」とラベルされたコンポーネント１５８に、回転方向に変位してもよい。
【0039】
矢印１６０は、コンポーネント１５４からの励起を示し、矢印１６２は、コンポーネント１５８からの励起を示し、矢印１６４は、コンポーネント１５６からの励起を示す。
【0040】
「ｋ１」とラベルされた励起コンポーネント１７０は、干渉光源１７１を含み、矢印１７２及び１７４に示すように異なる種類の励起をもたらす。矢印１７２に示す励起は、物体１５２が領域１７６を通過して移動する時に起こり、矢印１７４に示す励起は、物体１５２が領域１７８を通過して移動する時に起こる。領域１７６の励起は領域１７８の励起と異なる光子エネルギスペクトルを有する。すなわち、領域１７６及び１７８は「異なる色」の励起を有する。
【0041】
「ｋ２」とラベルされた励起コンポーネント１８０は、空間パターン１８６で表す、空間的にパターニングされた励起を与えるように構造化された、構造化光源（structured light source）１８２を含む。矢印１８４は、領域１８８での励起を表し、パターン１８６で表される領域の完全なパターンの１つである。
【0042】
コンポーネント１５４から１５６は、それぞれ、回線１９０を介して、励起制御回路から制御信号を受信する。励起制御回路は、トリガ検出回路に応答し、定常状態または時間変化状態で、励起を起こす制御信号を供給する。
【0043】
図４において、フィルタ機構２００は、発光物体２０２の経路に沿っている。フィルタ機構２００は、フィルタアセンブリの組み合わせを含む。
【0044】
フィルタのカテゴリは、シャドーマスク、周期マスク、チャープマスク及びランダムマスクを含む。「ランダム」パターンは、フィルタの長手方向列の長さにわたって非周期的であり、「周期」パターンは、アセンブリの長さにわたって１回以上繰り返し、「チャープ」パターンは、ランダムであるが、直線的に変化する時間軸伸縮により、周期的にされてもよい。すなわち、「チャープ」パターンは、周波数または波長が直線的に変化する期間の列である。「シャドーマスク」は、強度に基づいたフィルタアセンブリであり、光子エネルギの対象範囲内で、全てのエネルギの光を送信するが、例えば、黒と白及び／または異なるグレースケールなど、異なる部分で異なる強度で送信する。
【0045】
図４は、Ｍ個のフィルタアセンブリ２０４から２０６を示し、アセンブリ２０４は「０」とラベルされ、アセンブリ２０６は「（Ｍ−１）」とラベルされる。フィルタアセンブリは、経路周辺のどの位置に配置されてもよい。フィルタアセンブリは、ｘ または ｔ軸に沿った同じ位置または重複する範囲に配置され、例えば、アセンブリ２０４から流路の反対側の「（０’）」とラベルされたボックス２０８に、回転方向に変位してもよい。
【0046】
「ｍ１」とラベルされたアセンブリ２１０は、矢印２１２に示す光が、矢印２１４に示す出力光のように通り抜ける、フィルタの放射状の列を含む。アセンブリ２１０は、例えば、フィルタ２１６及び２１８を含む。
【0047】
アセンブリ２２０は、矢印２２２に示す光が、矢印２２４に示す出力光のように通り抜ける、フィルタの長手方向列を含む。アセンブリ２２０は、例えば、隣接フィルタ２２６及び２２８を含み、フィルタ２２６及び２２８は、それぞれ、帯域が、放射スペクトル（emanation spectrum）についての情報を与えることができるくらい十分異なる、帯域フィルタである。アセンブリ２２０及びフィルタ２１６及び２１８は、空間的にパターン化されたフィルタである。
【0048】
矢印２２４に示す出力光は、出力光を光検知し、検知結果を処理することで再生される、フィルタ２２６及び２２８からの符号化情報を含む。フィルタ２２６、２２８及び他のフィルタは、分解能の損失を生じる可能性のある、物体２０２のｘ または ｔ方向の見かけ上の長さよりも短い長さ、または、物体２０２のｘ または ｔ方向の見かけ上の長さ以上で、物体２０２がアセンブリ２２０を通過して移動する間、特徴が変化しないくらい十分短い長さなど、適切な長さを有する。
【0049】
図４に示すフィルタ機構は、流体実装、または、画像を有する用紙や他の媒体の走査など、走査動作により、他のコンポーネントに対して相対的に移動する一連の物体に適用されてもよい。物体２０２は、紙上の有色点でもよく、フィルタ機構は、物体２０２から放射される色のわずかな違いの情報を求めてもよい。物体２０２が、レジストレーションマーク（registration mark、位置合わせマーク）に特有の色を有するマークである場合、その色は他の色と見分けられ、その位置を求めることにより、イメージセンシングや印刷などのための紙のレジストレーションができる。
【0050】
図５において、変位制御機構２５０は、発光物体２５２が移動する経路に沿っている。機構２５０は、変位制御コンポーネントの組み合わせを含む。
【0051】
図５は、制御コンポーネント２５４から２５６を示し、コンポーネント２５４は、「０」とラベルされ、コンポーネント２５６は、「（Ｎ−１）」とラベルされる。
【0052】
「ｎ１」とラベルされた制御コンポーネント２６０は、成形された境界２６２を含む。成形された境界２６２は、流路の周辺に部分的、または、完全に延び、速度や他の変位速度など、物体２５２の変位に作用する、または変位を制御する形状を有する。
【0053】
「ｎ２」とラベルされた制御コンポーネント２７０は、運動装置２７２を含み、運動装置２７２は、双方向矢印２７４に示すように、流路のその区間で境界を横移動させる。装置２７２は、回線２７６を介して制御信号を受信する。変位制御回路は、定常状態または時間変化状態で、装置２７２を作動させることにより、トリガ検出回路に応答してもよい。
【0054】
図６は、バス４０４または他の回路を介してコンポーネントに接続された中央処理装置（ＣＰＵ）４０２を含む、システム４００を示す。
【0055】
システム４００は、どちらもバス４０４に接続された、外部入力／出力（Ｉ／Ｏ）コンポーネント４０６とメモリ４０８とを含む。外部Ｉ／Ｏ４０６により、システム４００の外部の装置との通信が可能になる。
【0056】
ＩＣ Ｉ／Ｏ４１０により、ＩＣ（０）４１２からＩＣ（Ｐ−１）４１４までの一連のＩＰ ＩＣなどのＩＣとの通信が可能になる。ＩＣ４１２から４１４は、光センサアレイ４１８を有するＩＣ（ｐ）４１６を含む。装置Ｉ／Ｏ４２０により、例えば、Q個の検知制御装置、装置（０）４２２から装置（Ｑ−１）４２４との通信が可能になる。装置４２２から４２４は、励起及び変位制御コンポーネントを含み、また、ポンプ、計測電極（metering electrodes）、スマートゲート（smart gate）、ゲート制御や分岐のための装置、バルブ、流量または圧力センサなどの流体装置を含む。
【0057】
メモリ４０８は、プログラムメモリ４３０を含み、ソフトウェアまたはハードウェアの他の形式で指示が与えられる。プログラムメモリ４３０は、符号化ルーチン４４０、検出、読み出し及び合成ルーチン４４２、及び、物体識別ルーチン４４４を格納する。
【0058】
ルーチン４４０は、移動している物体から放射される光の情報を符号化する。ＣＰＵ４０２は、センサから信号を受信し、どの流体動作が必要かを判定し、ポンプ、計測電極、ゲート及びバルブを駆動して物体と他のコンポーネントとの相対運動を生成する。ＣＰＵ４０２は、また、トリガ検出装置から信号を受信し、制御信号を励起コンポーネントや運動装置などに供給して符号化を行う。
【0059】
ルーチン４４２は、プレセンシング（pre-sensing）読み出しを行い、物体の情報と検知周期とを取得し、検知周期で検知読み出しを行い、アナログ調整を行い、検知結果をデジタル処理で調整し、物体の量を記憶し、物体の量を合わせて特徴データを生成する。
【0060】
ルーチン４４４は、ルーチン４４２からの各物体のローデータ（raw data、生データ）を用いる。図７において、例えば、ボックス４７０では、ルーチン４４０及び４４２を連携させ、光検知された量などのローデータを取得する。
【0061】
ボックス４７２では、ボックス４７０からローデータを受信し、そのローデータを用いて、物体の種類を示す比較結果を求めるなど、物体の特徴データを求める。特徴データは、物体が更なる分析のための対象の物体であるかを示す。
【0062】
ボックス４８０では分岐が行われる。物体が対象ではない場合、ボックス４８２においてスマートゲートを開くか、または、物体を消去する。物体が対象である場合、ボックス４８４においてスマートゲートを閉じるか、または、物体を更なる分析のためにダウンストリームに転送する。
【0063】
図８において、分析器５００は、支持構造５０２上にある。構造５０２は、蛇行流路（serpentine channel）５０４を含み、物体は、この蛇行流路５０４を通って、例えば、流体によって運ばれる。
【0064】
コールタカウンタ（coulter counter）５１０及びミー散乱センサ（Mie scatter sensor）５１２は、粒径検知器である。
【0065】
放射光符号器／光センサ５２０は、一般的に、励起／変位コンポーネント５２２と、フィルタコンポーネント５２４と、光検知コンポーネント５２６とを含む。
【0066】
コンポーネント５３０、５３２及び５３４は、第１及び第２蛍光検知コンポーネントと、ラマン散乱（Raman scatter）検知コンポーネントとを含む。物体の種類の違いに基づいて、バルブ５４０は、物体５０６が矢印５４２に示すように出力される位置と、矢印５４４に示すように出力される位置とを切り替える。
【0067】
図９において、物品６００は、２つの光透過コンポーネントを含み、光透過コンポーネントの間の内部領域は、流体を含む流路部６０２、及び、流路部６０２を囲む非流路部６０４の２つの主要な部分を含む。ポート６０８により、流体が流路部６０２へ及び流路部６０２から入出できる。
【0068】
フィルタアセンブリ６１０は、フィルタ６１２、６１４、６１６、６１８及び６２０を含む、長手方向の系列の帯域フィルタを含む。フィルタ６１２、６１６及び６２０は、略同じ帯域であり、フィルタ６１４及び６１８も略同じ帯域で、フィルタ６１２、６１６及び６２０とは異なる帯域である。
【0069】
ブロッキング材６２２は、アパーチャ（開口、隙間）を有し、光の拡散及び反射を防ぐことができる。
【0070】
図１０において、コンポーネント６３０及び６３２は、非流路部６０４の部材によって隔てられる。コンポーネント６３０及び６３２は、石英、ガラス、または、アクリルを含み、コンポーネント６３０は、約０．３ミリメートル、コンポーネント６３２は約１．０ミリメートルの厚さで、両者の間は、約５０マイクロメートルである。非流路部６０４は、ＳＵ−８などのフォトレジスト材料であるか、または、流路部６０２は壁で囲まれていてもよく、非流路部６０４はエポキシで充填されていていてもよい。
【0071】
物体６４０は、全反射（ＴＩＲ）の角度によって、発光錐（emission cone）に示すように、光を上方に放射する。フィルタアセンブリ６４２は、コンポーネント６３０の下面で流路部６０２と向かい合っていてもよく、フィルタアセンブリ６４４は、コンポーネント６３０の上面で流路部６０２の外側にあってもよく、フィルタアセンブリ６４６は、コンポーネント６３０から間隔をあけて配置され、光センサ６４８に隣接していてもよい。発光錐は、光学コンポーネント６５２によって、アセンブリ６４６を介して、イメージプレーン（画面）６５０上に投影される。
【0072】
流路部６０２は、水（ｎ＝１．３３）を含み、物体６４０は、例えば、Ｔリンパ球のように、直径ｄ＝７μｍを有することができる。流路部６０２の高さは、３０マイクロメートルにすることができる。すなわち、アセンブリ６４２からの物体の距離は、ｈ＝約１５μｍである。コンポーネント６３０は、空気（ｎ＝１）に囲まれたアクリル（ｎ＝１．４８）にすることができる。アセンブリ６４２がなければ、流路部６０２からの射出角度（escape angle）は、４８．７５°である。コンポーネント６３０の上面のＴＩＲ角度は４２．５１°である。水とアクリルの接合面における、物体６４０よって照射される直径は、Ｄ＝ｄ＋２＊ｈ＊ｔａｎ（α（ｅｓｃａｐｅ））＝４１．２μｍであり、発光錐の最大半径は１７．１マイクロメートルで、ＴＩＲなしでコンポーネント６３０を通り抜けることができる。接合面での、物体６４０を検出するパターンの「最小加工寸法（minimum feature size）」（「ＭＦＳ」）は、Ｄか、または、約４０マイクロメートルである。
【0073】
光センサ６４８が、発光錐を縮小する開口数を有する場合、または、光が、コンポーネント６３０からα（ＴＩＲ）よりも若干高い角度で放射される場合、ＭＦＳは若干小さくてもよい。しかし、ＭＦＳが小さすぎると、光がアセンブリ６４２における両側の機構周辺の発光錐から通り抜けるので、時間変化信号が物体の変位を正確に示さない。アセンブリ６４４及び６４６のＭＦＳについても同じことがあてはまる。１０マイクロメートルの生体細胞では、一般的に、ＭＦＳは１０から２０マイクロメートルである。フィルタアセンブリの幅は、流路の幅に依存する。例えば、アセンブリ６４２は、幅１００マイクロメートル、長さ１．０ミリメートルである。較正は、既知の蛍光スペクトルを有する小さなビーズを用いて行われればよく、測定値を調整するために較正値が求められ、既知の強度が求められる。
【0074】
図１１において、コンポーネント６３０は、コンポーネント６３０及び６３２に対して約４５°の斜めの面６６０を有する。矢印６６２に示す、面６６０に略垂直の入射励起光は、矢印６６４に示す、流路部６０２を通過する光と結合することができる。励起光は、例えば、２６６ナノメートルでもよい。
【0075】
流路部６０２は、右側が開口しており、ポート６６６を備えるか、または、横断面６６８の末端で途切れずに、面６６８に関して対称的に延びてもよい。
【0076】
図１１において、アセンブリ６１０内のフィルタは、重なり合わないが、隣接している。例えば、フィルタは、コンポーネント６３０の凹所に組み込まれたり、同じ厚さのシャドウまたは透明材料に囲まれたりする。フィルタは、異なる材料をプリントすることにより生成されてもよく、シャドウまたは透明材料が、それらの周りにプリントされてもよい。
【0077】
図１１のグラフは、放射する色「Ａ」及び色「Ｂ」の光に応じた強度を示す。フィルタ６１２、６１６及び６２０は、色「Ａ」を通し、フィルタ６１４及び６１８は、色「Ｂ」を通す。
【0078】
曲線６７２は、物体６４０が色「Ａ」を放射する場合の強度を示す。曲線６７２は、フィルタ６１２、６１６及び６２０に沿って高くなるが、フィルタ６１４及び６１８に沿って低くなる。
【0079】
曲線６７４は、物体６４０が色「Ｂ」を放射する場合の強度を示す。曲線６７４は、フィルタ６１４及び６１８に沿って高くなるが、その他の場所では低くなる。
【0080】
フィルタ６１２、６１６及び６２０は、赤を通し、フィルタ６１４及び６１８は緑を通す。それぞれの物体は、赤または緑のどちらかの蛍光を発する。
【0081】
光センサ６７０からの信号により、例えば、色「Ａ」を発する物体を、色「Ｂ」を発する物体と見分けるなど、物体の種類を識別できる。
【0082】
図１２において、物品６００は、周期的な励起パターン６８０を有し、領域６８２、６８４及び６８６は、同じスペクトルを有し、領域６８８及び６９０は、領域６８２、６８４及び６８６と異なるスペクトルを有し、それぞれの領域は同じ長さを有する。
【0083】
図１３において、コンポーネント６３０及び６３２の厚さは、例えば、０．３ミリメートル以下である。励起コンポーネント６９２が構造化光源である場合、コンポーネント６３２は、光源と物体６４０との間の距離を低減するために、薄くされる。
【0084】
励起コンポーネント６９２は、パターン６８０を生成し、パターン６８０に反応して光が物体６４０から放射する。放射した光は、コンポーネント６３０を通過して光センサ６９４に到達する。
【0085】
図１３のグラフは、色「Ａ」及び色「Ｂ」に反応した強度を示す。曲線６９６は、領域６８２、６８４及び６８６において、色「Ａ」に強く反応した物体からの強度を示す。曲線６９８は、領域６８８及び６９０において、色「Ｂ」に強く反応した物体からの強度を示す。
【0086】
領域６８２、６８４及び６８６は、主に赤の光子エネルギを有してもよく、領域６８８及び６９０は、主に緑の光子エネルギを有し、２つの物体が赤及び緑にそれぞれ反応してもよい。
【0087】
光センサ６９４からの信号により、物体の種類を識別できる。例えば、パターン６８０により、周期変調が起こるが、それにより、物体の速度を判定できる。
【0088】
吸収フィルタは、３つ以上の色を有する３つ以上の種類のフィルタを有してもよく、または、反射フィルタと組み合わせてもよい。
【0089】
図１４のフィルタアセンブリ７００において、それぞれのストライプはフィルタ基準を有する。ストライプ７０２は、赤を通し、ストライプ７０４は、クローズドフィルタであり、透過せず、ストライプ７０６は、オープンフィルタであり、全透過し、ストライプ７０８は、グレーフィルタであり、オープンフィルタとクローズドフィルタの中間の強度で、範囲にわたって光子エネルギを全て通し、ストライプ７１０は、緑を通し、ストライプ７１２は、青と緑の交差（intersection、共通部分）を通し、ストライプ７１４は、青を通す。ストライプの幅は不ぞろいである。
【0090】
図１５において、アセンブリ７００は、パターンニングされた光吸収材料を用いて、例えば、光吸収材料の層をプリントまたは堆積及びパターンニングすることにより生成されたフィルタを含む。
【0091】
アセンブリ７００は、赤色部７２０と、赤色部７２０と重なり合っている黒色部７２２と、灰色部７２４と、緑色部７２６と、緑色部７２６と重なり合っている青色部７２８とを含む。重複部分では、２つのフィルタが交差しており、赤色部７２０と黒色部７２２の交差は、クローズドフィルタになっており、緑色部７２６と青色部７２８の交差は、緑と青の交差を通す。
【0092】
３つのグラフは、例えば、広域光センサからの、赤色蛍光の曲線７３０、緑色蛍光の曲線７３２、及び、赤色及び緑色蛍光の両方のタグを付けられた物体の曲線７３４の、３つの期待強度信号を示す。赤、緑及び青を識別するだけでなく、識別可能な時間変化信号となる組み合わせも識別することができる。
【0093】
識別される粒子の数は、例えば、主成分分析における、異なる色を着色された光検知セル（photosensing cells）、または、ディスクリート光センサ（discrete photosensors）のアレイにおける要素の数よりもずっと多い。物体は、環境または背景、または、他の種類の物体と区別される。
【0094】
異なる帯域の干渉ベースのフィルタが用いられてもよい。
【0095】
図１６のフィルタアセンブリ７５０においては、透明材の薄い層がファブリー・ペロ発振（Fabry-Perot oscillations）を起こし、厚さに依存した高屈折率差（index contrast）を得ることができる。フィルタ７５２、７５４、７５６、７５８及び７６０は、それぞれ、実質的に一定の厚みを有するが、フィルタ７５２、７５６及び７６０の厚みは、例えば、堆積された層をエッチングしたり、非固体層をインプリントしたりする（imprinting）ことにより、生成される、フィルタ７５４及び７５８の厚みよりも大きい。
【0096】
グラフは、透過光の強度／エネルギ関数を示す。フィルタ７５２、７５６及び７６０は略同じ厚さを有するので、曲線７７０、７７２及び７７４は類似する。フィルタ７５４と７５８の厚さは同じなので、曲線７７４と７７６は類似する。アセンブリ７５０を通過する発光物体により、強度／エネルギ関数が変化する時間変化信号が生成される。放射する光の関連部分を検出してもよい。アセンブリ７５０は、流路の１つのカバースライド上にあってもよく、２つの光センサが、流路の両側にある。
【0097】
ファブリー・ペロ干渉ベースのフィルタは、フィルタの空隙の光学的厚さがｘ方向に異なり、異なるフィルタが異なるエネルギの透過ピークを有する、帯域フィルタとなるように構成されてもよい。光学的厚さは、２つの厚さ間で、例えば、堆積後に層をエッチングしたり、成長の間ハーフトーンマスキングを用いたりすることで、変化する。または、光学的厚さは、例えば、転移、イオン拡散、または、紫外線誘発変化により、屈折率とともに変化してもよい。
【0098】
透明材またはファブリー・ペロフィルタのくさび形の層は、その表面にフィルタアセンブリを有してもよく、フィルタと、放射する光の付加的なスペクトル情報を符号化するフィルタコンポーネントにわたって継続的に変化する厚さとの両方を提供する。
【0099】
層流により、フィルタ機構を通過する物体の速度を実質的に均一にすることができ、以下のように、不均一な変位を生成することができる。
【0100】
図１７から図１９において、フィルタアセンブリは、流路８００の両側にある。検出器８０２及び８０４は、それぞれ流路８００の近い側及び遠い側にあり、それぞれフィルタアセンブリを含む。図１８及び図１９において、検出器８０２及び８０４は、それぞれ周期フィルタアセンブリを含み、一方はｘ方向に周期的で、他方は、ｘ方向に対してどんな角度でも、または、平行でもよく、ｙ方向に周期的である。検出器８０２からの検知結果は、ｙ方向に変調され、検出器８０４からの検知結果は、ｘ方向に変調され、それにより、発光物体の情報を取得することができる。
【0101】
検出器８０２は、フィルタ８１２を有する光センサ８１０を含んでもよく、フィルタ８１２は、ｙ方向に周期的で、それぞれ、赤または他の色を通す。検出器８０４は、フィルタ８１６を有する光センサ８１４を含み、フィルタ８１６は、周期的で、例えば、緑を通す。
【0102】
流路８００の一方に別の種類のテンプレート層を配置してもよく、他方に配置された周期的なマスク層により、周期信号を生成する。この周期信号は、変位を求めるために常に解析され、この変位は、テンプレートとの相関のタイムスケールを判定するのに用いられてもよい。または、一方で蛍光発光が光検知され、他方で拡散が光検知されてもよい。両側からの時間変化信号が、例えば、相関によって、比較されてもよい。
【0103】
組み合わされたフィルタアセンブリからの時間変化信号は、例えば、テンプレート層及び周期層を含む、放射状系列のフィルタ、または、フィルタの「スタック（stack）」からの、空間的に変化する２つの異なるパターンを有してもよい。
【0104】
図２０及び図２１において、１つのフィルタアセンブリにおける反射グレースケールフィルタは、フィルタの放射状の列、または、フィルタのスタックに相当する。フィルタ層の厚さの定義は、ソフトウェアを用いてオーバーレイされ、追加されるので、例えば、０，０．５及び１の厚さになり、層は、同じ方向の変化を有するか、または、直交方向など、異なる方向の変化を有してもよい。フィルタの光学的特徴の定義は、所望の等価フィルタの光学的特徴の定義となるようにオーバーレイされ、各領域が光学的厚さまたは他の特徴を有するようなレイアウトタイプの記述に変換されてもよい。
【0105】
等価フィルタの定義に近似する等価フィルタを構築するため、フィルタアセンブリ全体に高反射性の材料を堆積し、厚さが０または０．５である領域の反射材料を部分的にエッチングし、その後、厚さが０である領域の残りの反射材料をエッチングしてもよい。
【0106】
部分的なエッチングが不確実な部分には、厚さが０．５の第１パターン層を生成し、その後、エッチングせずにパターニングされた、厚さが０．５の第２パターン層を堆積してもよい。同様の技術により、厚さ及び屈折率変化の適切な組み合わせから、様々な透過／反射のＤＢＲ、及び／または、様々な光学的厚さの空隙を有する構造が生成される。
【0107】
図２０のフィルタ９００は、互いに重なり合う、ランダムフィルタと周期フィルタとの組み合わせに相当する。曲線９０２は、ランダムフィルタを示し、曲線９０４は、周期フィルタを示す。曲線９０６は、放射する光の変位と位置情報との両方を符号化できる透過関数を示し、時間軸伸縮により、情報を抽出することができる。
【0108】
破線９１０は、厚さレベルの大きさを、例えば、０，０．２，０．４などに伸縮（scaling）することにより総光出力が変化して、光透過量がより多くなることを示唆する。
【0109】
図２１のフィルタアセンブリ９３０は、速度が異なるにもかかわらず、変位及び位置情報をより効率的に抽出できる、曲線９３２に示すチャープフィルタと曲線９３４に示す周期フィルタとの組み合わせに相当する。曲線９３６は、情報抽出を可能にする透過関数を示す。
【0110】
図２２において、ランダム帯域フィルタ機構などのフィルタの長手方向列が、周期グレースケールフィルタなどの反射グレースケールフィルタ機構に組み合わされている。フィルタ機構９５０は、長手方向列のフィルタサブアセンブリ９５２を含む。その上面には、領域９５４を有する周期フィルタサブアセンブリがあり、それぞれ、中間の透過レベルを有する。フィルタアセンブリ９５０により、異なる色の識別可能な時間変化信号が生成され、時間軸伸縮が可能になる。
【0111】
図２３において、流路には、例えば、流体分析器において、壁状部分９７０及び９７２による境界が設けられている。流路は、流路中心に十分な流れを提供する層流を維持する、流れの速い流体において、例えば、生体細胞またはウィルスなどの物体６４０を受け取ってもよい。
【0112】
領域６８２及び６８８を有する励起パターンは、例えば、レーザなどのオフセットソースからの、コリメート狭帯域光（collimated narrow band light）の干渉パターンを重ね合わせることにより生成される。光は、ミラー９７４及び９７６により反射される。ソース９８０からの光は、色「Ａ」を有し、角度αで入射し、ソース９８２からの光は、色「Ｂ」を有し、角度βで入射した後、ミラー９７６により反射される。ミラー９７４及び９７６は、距離Δずれており（offset）、領域６８２、６８８などを含む組み合わされた干渉パターンを生成する。ミラー９７４及び９７６の位置と傾斜角は、独立して調整されてもよい。
【0113】
また、励起パターンは、構造化光源、ホログラフィなどにより生成されてもよい。図２４から２８において、物体が流体またはマイクロ流体の流路を通過する間に、空間的に変調された信号が、着色された励起の列により物体から得られる。
【0114】
図２４において、壁状部分９７０及び９７２の間の流路の物体６４０は、励起パターン１００２を生成する構造化多色光源を有する励起コンポーネント１０００を通過する。構造化光源は、アクティブでもパッシブでもよく、例えば、発光ダイオード、レーザーダイオード、または、単一レーザにより励起される蛍光体により実現される。パターン１００２のＭＦＳは、物体６４０の大きさのオーダー（単位）であり、時間変化信号の変調度または振幅を維持することができる。
【0115】
パターン１００２は、領域の長さが均一でも、周期的でもないランダムな２色のパターンである、領域１００４、１００６、１００８及び１０１０を含む。領域１０１２は、コンポーネント１０００が照射しない、または、広帯域光または白色光、すなわち、無色の励起を生成する、間隙である。領域１００４及び１００８は赤であり、領域１００６及び１０１０は緑であり、領域１０１４は青であり、領域１０１６は青と赤とが重なりあっており、領域１０１８は、領域１００４及び１００８と同じ強度の赤であり、領域１０２０は、より高い強度の赤である。
【0116】
曲線１０３０及び１０３２は、均一の速度、または、テストパターンで較正される速度の物体６４０からの時間変化信号、すなわち、位置依存信号を示す。曲線１０３０は、赤に強く反応し、青または緑に、赤よりもずっと弱く反応する物体からの信号を示し、曲線１０３２は、緑に強く反応し、赤または青に弱く反応する物体の例を示す。
【0117】
信号の変調度または振幅は、領域１００４、１００６、１００８及び１０１０を横切る曲線１０３０と１０３２との違いに示されるように、発光スペクトルを示す。
【0118】
図２５から２７において、層流により、不均一な変位または他の変化が起こる。
【0119】
図２５は、直線的に互いの距離が減少する、壁状部分１０４０及び１０４２を示す。物体６４０が互いにかみ合った（interdigitated）二色の励起パターン６８０を通過するにしたがって、曲線１０５０に示すように、位置及び／または時間に応じて、速度が直線的に上がる。時間変化信号がチャープされ、速度変化により、周期が直線的に短くなる。曲線１０５２は、領域６８２、６８４及び６８６の間の強度Ｉ（Ａ）及び領域６８８及び６９０の間の強度Ｉ（Ｂ）を有するチャープされた信号を示す。
【0120】
また、例えば、球面鏡などの非平面ミラーが、図２３のパターンに類似しているチャープされた干渉を起こしてもよい。
【0121】
図２６は、流路が、どのように流れを、例えば、周期的に、チャープ状態に、または、ランダムに導くことができるかを示す。例えば、電荷を帯びた物体の流れの方向を、電界変化によって変えてもよい。
【0122】
図２６において、壁状部分１０７０及び１０７２は、平行で正弦波形状を有するので、正弦曲線の流れを生成する。励起領域１０７４及び１０７６は、異なる色「Ａ」及び色「Ｂ」の均一領域である。物体６４０が、領域１０７４と１０７６との間の正弦波経路１０８０を進みながら、それらの間の小さな空隙を通過する。曲線１０９０は、色Ａに強く反応するが、色Ｂに弱い反応を示す物体からの信号を示す。曲線１０９２は、色Ｂに強く反応し、色Ａに弱い反応を示す物体からの信号を示す。曲線はやや相補的であり、経路１０８０が空隙を横切る時、それぞれ略０になる。
【0123】
図２７の壁状部分９７０及び９７２は、水平で平行であり、それらの間に均一な励起領域１１００及び１１０２を有する。例えば、電気的に制御された装置である運動装置１１１０は、双方向矢印１１１２に示すように、物体６４０と領域１１００及び１１０２との間で相対的な動きを起こす。制御回路１１１４は、運動装置１１１０に信号を送る。その結果として生じる動きは、周期的でも、非周期的でもよく、任意の時間変化信号を生成する。領域１１１０及び１１１２を制御する光源は、移動してもよく、または、壁９７０及び９７２と領域１１００及び１１０２との間の相対的な動きにより、双方向矢印１１１２に示すような動きを起こしてもよい。また、流体の流れにより、時間とともに速度や他の変位速度が変化してもよい。運動装置１１１０は、トリガ信号に応答してもよい。
【0124】
曲線１１２０は、ランダムパターンにおける、「帯域Ａ」とラベルされた領域１１００と、「帯域Ｂ」とラベルされた領域１１０２との間の、ｙ方向の物体６４０の動きを示す。ある種類の物体は、曲線１１２２に示すように、領域１１００において、色Ａにより強く反応し、別の種類の物体は、曲線１１２４に示すように、領域１１０２において、色Ｂにより強く反応する。領域１１００と１１０２との間では、それぞれの曲線が一時的に０になる。
【0125】
図２８において、励起コンポーネント６９２は、励起領域１１４０において、色の配列を生成する。トリガ検出器１１４２は、トリガ信号を供給し、制御回路１１４４は、コンポーネント６９２に制御信号を供給する。
【0126】
曲線１１５０において、領域１１４０の色は、ランダムな期間で、または、周期的またはチャープパターンで、色Ａ及び色Ｂで交互に変わる。正確なトリガ信号により、ある時間の領域１１４０の物体を１つだけ用いて、時間変化を物体の位置と相関させることができる。トリガ信号は、例えば、励起系列を選択、拡大縮小または修正するのに役立つ粒子サイズを示してもよい。
【0127】
図２９の符号化／検知コンポーネント１１６０は、測定装置１１６６に接続された、流路１１６４の壁に沿った電極１１６２を含む。装置１１６６は、例えば、キャパシタンス、電流または他のインピーダンス関連の特徴を示す時間依存信号を記録してもよく、生体細胞、細胞サイズ、膜容量、細胞質導電率または誘電率などの、検知された時間変化波形を求める。装置１１６６は、また、電極１１６２に電気的ウォブル周波数（wobble frequency）を供給することができる。
【0128】
電極１１６２は、ボックス１１６８における二値信号からわかるようなパターンを形成する。「ａ）」とラベルされた信号は、周期的であり、「ｂ）」とラベルされた信号は、ランダムであり、「ｃ）」とラベルされた信号は、例えば、論理和によりａ）とｂ）とを論理的に組み合わせたものである。電極１１６２は、ｃ）のＯＮセグメントに比例し、セグメント１１６９及び３つの上部電極１１６２に示すように、ａ）に従って周期的に、ｂ）に従ってランダムに波形を符号化する。
【0129】
図３０は、例えば、ＣＰＵ４０２により、速度または他の変位速度、位置及び種類を求める方法を示す。
【0130】
ボックス１１７０では、例えば、光センサ、インピーダンスベースのセンサ、または他のセンサから、時間変化信号を取得する。
【0131】
ボックス１１７２では、ボックス１１７０からの信号が、非周期的に符号化された信号の中に、または、別個に検知された信号の中に、周期変調を含むかによって分岐を行う。リアルタイムではない場合、ボックス１１７２の処理は、製造時、プログラム時、または、モードを切り替えるオペレータによって行われてもよい。
【0132】
ボックス１１７４、１１７６、１１７８及び１１７９では、一連の繰り返しにおいて、総当たりの、または、同様のアプローチを行うことができ、全ての期待されるタイムスケールを徹底的に捜索し、時間軸伸縮されたテンプレート信号をボックス１１７０からの信号と相関させようとする。
【0133】
各テンプレート信号は、特定の非周期フィルタアセンブリによって符号化された時間変化信号との相関結果において、鋭いピーク（sharp peak）を生成する。ボックス１１７０からの信号のタイムスケールは、速度または別の変位速度に依存するので、異なる速度または変位速度において得られたテンプレートとの相関では、ピークは生成されない。
【0134】
タイムスケールを一致させるために、ボックス１１７４では、各繰り返しにおいて、伸縮されたテンプレートを取得する。
【0135】
ボックス１１７６では、ボックス１１７０からの信号と時間軸伸縮されたテンプレートとを、例えば、相関させたり他の処理を行うなどして、比較する。ボックス１１７６の比較結果は、ボックス１１７８で用いられ、信号が、相関または逆相関のいずれかによって、一致するか判定される。一致が検出されない場合、次の時間軸伸縮されたテンプレートがボックス１１７４で取得される。
【0136】
一致する場合、ボックス１１７９では、例えば、速度またはその他の変位速度、位置及び種類などの物体についての情報を取得する。一致した時のタイムスケールが速度を示す。ピークの位置がｘ方向の位置を示す。
【0137】
周期変調の場合、ボックス１１８０では、変換されたものから、周波数または波長などの周期値を求める。変調周波数（または、波長）は、スケーリング係数を求めるのに用いられる。周波数及び／またはスケーリング係数もまた、速度またはその他の変位速度を示す。
【0138】
ボックス１１８２では、ボックス１１８０からのスケーリング係数を用いて、時間軸伸縮されたテンプレートを求める。ボックス１１８４では、時間軸伸縮されたテンプレートとボックス１１７０からの信号とを比較し、ボックス１１８６では、例えば、相関結果において鋭いピークを求めるなど、情報を取得することができる。鋭いピークの位置及び特徴は、ｘ方向の位置を示すことができる。
【0139】
ボックス１１７９またはボックス１１８６の後、ボックス１１７０において、ボックス１１７０への破線に示すように、更に信号を取得してもよいし、または、ボックス１１８８で、物体を識別してもよい。
【0140】
図３１において、ボックス１２００は、ボックス１１７０からの時間変化信号の例である。ボックス１２０２は、例えば、ボックス１２０４に示すように、時間軸伸縮されるテンプレートである。
【0141】
ボックス１２０６では、ボックス１２００とボックス１２０４とを相関させ、ボックス１２０８では、相関または逆相関のいずれかで一致するかによって分岐を行う。一致しない場合、結果には、ボックス１２１０に示すように、鋭いピークがない。一致する場合、結果は、ボックス１２１２に示すように、相関では上方、または、逆相関では逆ピークの、鋭いピークを有する。相関結果では、鋭いピークの位置が物体の位置を示し、鋭いピークが生じるタイムスケールが速度を示す。
【0142】
ボックス１２１２に示すようなピークの幅は、精度を示す。物体は、物体の間隔が最小距離よりも大きい場合、及び／または、物体の速度差が最小速度差よりも大きい場合、識別されてもよい。
【0143】
図３２は、ボックス１１８０におけるスケーリング係数の求め方を示す。ボックス１２５０は、ボックス１１７０からの信号の非周期部分、及び、次第に消滅する、非周期部分の周波数領域変換されたものである。ボックス１２５２は、信号の周期的に変調された部分、または、同じ光からの周期的に符号化された信号、及び、その変換されたものである。その変換されたものは、１つの鋭いピークを有する。
【0144】
ボックス１２５０及び１２５２は合成されると、ボックス１２５４に示す波形を生成し、その変換されたものは、ボックス１２５０及び１２５２の変換されたものの和に近似する。
【0145】
ボックス１１７０からの実際の信号は、その変換されたものとともに示す、ボックス１２５６に類似する。変換されたものにおける鋭いピークの場所は、変調周波数を示す。
【0146】
変調周波数は、スケーリング係数を求めるのに用いられ、速度も示す。ボックス１２５８において、スケーリング係数ａは、時間軸伸縮に用いられる。
【0147】
複数の物体が異なる速度を有する場合、フーリエ変換されたものはサブピークを有する。各サブピークのスケーリング係数は、物体の相関結果を求めるのに用いられる。
【0148】
チャープフィルタ上の周期フィルタによって、固定の周波数ピークが周期変調により生じ、粒子速度を示す。移動する周波数ピークは、チャープ変調の現在の部分を示す。
【0149】
固定のピークに対して移動するピークの割合は、例えば、流路内の位置またはチャープ信号のパーセンテージなどの、非周期変調内の相対的位置を示す。
【0150】
図３３は、例えば、種類、位置またはスペクトルの差などを抽出し、物体を識別する方法を示す。
【0151】
ボックス１２７０では、例えば、光センサ機構から符号化された時間変化信号を取得する。
【0152】
ボックス１２７２では、ボックス１２７０からの信号、例えば、２つの符号化信号、または、１つの符号化信号とそれぞれのテンプレートを相関させるか、または、比較する。
【0153】
ボックス１２７４において、上部の曲線は、波形が整合（alignment）ｔｐにて相関しており、類似している結果を示し、下部の曲線は、波形が整合ｔｐ’において逆相関しており、類似していない結果を示す。上部のピークは、振幅Ａを有し、逆ピークは、同様の振幅を有する。
【0154】
ボックス１２８０では、ボックス１２７２からの各結果の時間微分（time derivative）ｄ／ｄｔを求める。相関している場合、ボックス１２８２に示すような曲線が得られ、正のピークの後に負のピークがあり、ｔｐにおいてゼロ交差し、対比または微分量が振幅Ａになる。逆相関している場合、ボックス１２８４に示すような曲線が得られ、負のピークの後に正のピークがあり、ｔｐ’においてゼロ交差し、対比または微分量が、ボックス１２７４における逆ピークの振幅である、振幅Ａ’になる。
【0155】
ボックス１２８６では、ボックス１２８０からの微分係数を用いて、例えば、相関しているか、逆相関しているか、または、そのどちらでもないかに基づいた種類、ゼロ交差の時間に基づいた位置、及び、相関及び逆相関から正のピークと負のピークとの間の振幅または対比に基づいた、発光、吸収または拡散スペクトルの違いなどを抽出する。その後、ボックス１２８８では、ボックス１２８６からの情報を用いて物体を識別することができる。
【0156】
相関は、一般的に、ＡＣ電源周波数などのノイズの影響を受けにくい。
【0157】
本技術の成功した実証には、全血におけるＣＤ４の計算などがあり、単一タグの検出が実現できた。
【0158】
シミュレーション結果は、１．０マイクロメートル未満の空間分解能が可能であり、単一の蛍光マーカを検出できることを示す。
【0159】
（附記１）本願は、センサを用いる方法であって、物体がセンサを通過して移動する間、センサを操作して検知結果を取得するステップであって、前記検知結果は、前記物体の情報を含む時間変化を有する、１つ以上の検知された時間変化波形を示す、ステップと、前記検知結果を一連の時間変化波形の比較処理に用いて、前記物体についての動きに依存しない情報を示す比較結果を求めるステップであって、前記一連の時間変化波形は、前記検知された時間変化波形のうち少なくとも１つを含む、ステップと、を含む方法であって、前記検知結果を比較処理に用いるステップは、前記一連の時間変化波形のうち少なくとも１つの時間変化波形について時間軸伸縮を行うことを含む、方法の発明を含む。
（附記２）
本願は、装置であって、前記装置の動作中に物体が通過して移動し得る流路を含む流体構造と、１つ以上の検知された時間変化波形を示す検知結果を取得することができる、前記流路に沿ったセンサ機構と、前記センサ機構から検知結果を受け、それに応答して、前記物体の情報を取得することができる回路と、を含む装置であって、前記回路は、前記センサ機構からの前記検知結果を、前記検知された時間変化波形のうち少なくとも１つを含む一連の時間変化波形の比較処理に用いて、前記物体についての動きに依存しない情報を示す比較結果を求めるステップであって、前記比較処理で前記検知結果を用いる際、前記回路は、前記一連の時間変化波形のうち少なくとも１つの時間変化波形について時間軸伸縮を行う、ステップと、前記検知結果を用いて、前記検知された時間変化波形のうち少なくとも１つの時間変化波形の周期変調から変調周期値を求め、前記変調周期値を用いて前記物体についての情報を取得するステップと、のうち少なくとも１つを行うように構成された、装置の発明を含む。
【符号の説明】
【0160】
１２ 符号化／検知機構、３２ センサ。