微小素子の特性決定方法及び装置
本発明の目的は、信頼性があり、安価であると同時に、特性を求める素子の数が多くても良好な測定結果を得ることが可能な、微小素子の特性決定方法及び装置を提示することにある。
この点に関し、本発明は、MOEMSと呼ばれる、光電気機械素子（２２０）のマイクロシステム（２００）を用いて光源信号（１２、１２０）を分離することを提供し、それは、特に時間における、励起信号の変調の新規な可能性を生み出す。より正確には、本発明の主題は、微小素子の特性を決定する方法であり、その方法は、特に、拡散する光源信号（１２、１２０）を伝播させ、その光源信号（１２、１２０）のスペクトルを所定の波長λiを持つ少なくとも二つの励起信号（１８、１８０）に空間的に分離し、その励起信号（１８、１８０）を符号化し、その励起信号（１８、１８０）をフォーカスして測定ゾーン（３０、３００）へ伝播するセンサ信号（２８、２８０）を生成し、センサ信号（２８、２８０）と測定空間（３０、３００）内に存在する微小素子との相互作用により生じる相互作用信号（３２、３２０）を分析することを含む。光源信号のスペクトルを空間的に分離することは、光電気機械素子（２２０）のマイクロシステム（２００）（MOEMS）によって実行される。
この点に関し、本発明は、MOEMSと呼ばれる、光電気機械素子（２２０）のマイクロシステム（２００）を用いて光源信号（１２、１２０）を分離することを提供し、それは、特に時間における、励起信号の変調の新規な可能性を生み出す。より正確には、本発明の主題は、微小素子の特性を決定する方法であり、その方法は、特に、拡散する光源信号（１２、１２０）を伝播させ、その光源信号（１２、１２０）のスペクトルを所定の波長λiを持つ少なくとも二つの励起信号（１８、１８０）に空間的に分離し、その励起信号（１８、１８０）を符号化し、その励起信号（１８、１８０）をフォーカスして測定ゾーン（３０、３００）へ伝播するセンサ信号（２８、２８０）を生成し、センサ信号（２８、２８０）と測定空間（３０、３００）内に存在する微小素子との相互作用により生じる相互作用信号（３２、３２０）を分析することを含む。光源信号のスペクトルを空間的に分離することは、光電気機械素子（２２０）のマイクロシステム（２００）（MOEMS）によって実行される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源信号の多変数変調により微小素子の質及び量の特性を求める方法及び装置に関する。特に、本発明は微小素子の分析の分野に関し、すなわち、光束内を高速で通過する粒子、分子または細胞をカウントし、その特性を決定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術において、流体内に存在する粒子の量を分析する様々な方法が知られている。特に、フローサイトメトリーは、レーザまたはアーク灯の光束を横切る粒子によって放射される光または物理信号を分析して、そこから特性の情報を推定し、流体内に含まれる粒子をカウントする。
【０００３】
蛍光分析は、一般に、溶液の異なる化合物に蛍光色素とも呼ばれる大量の蛍光マーカを注入し、固定することにより実行される。特定の励起波長と、そのため、潜在的に、関連する単色光源とが各蛍光色素に対応する。
【０００４】
それにもかかわらず、これらのマーカの数を増やすことは、その放射のスペクトルの重なりによって制限される。これは、ある化合物の蛍光発光スペクトルが他の化合物の蛍光スペクトルの一部と重複する場合にオーバラップが生じることによる。
【０００５】
これを避けるために、幾つかの技術を使用することができる。最もよく使用されるものは補償方法であり、これは二つの蛍光色素間のスペクトルのオーバーラップの割合によって、蛍光信号または励起信号を減衰させることを含む。それでもなお、蛍光色素の数を増やすことは、分析に関して著しい困難さを招くとともに、分析において高い誤り率を発生させてしまう。
【０００６】
これらの問題を解決する一つの方法は、蛍光色素に対する専用の励起信号のそれぞれに周波数変調を導入することで、分光分析に加えて周波数分析により蛍光発光を識別することを可能にする。この目的のために、音響光学変調器または電気光学変調器を用いることができる。この多変数サイトメトリック分析の原理は、幾つかの特許出願の主題となっている。
【０００７】
特に、米国特許出願第03/0205682号が知られている。この出願には、所定の周波数で各波長を変調することが記載されている。また、国際特許出願WO06/111641号及び米国特許出願第04/0251436号は、音響光学変調器を使用して、多色光内で波長を選択し、所定の周波数において各波長を特に変調可能とすることが開示されている。
【０００８】
音響光学変調器または電気光学変調器を用いた周波数変調は、使用される光源と変調器の両方に関する困難さをもたらす。この理由は、変調器が使用波長に応じて異なる特性を持ち、そのため色収差を補正しなければならないことによる。また、光源信号が分離される場合、幾つかの分析信号を得るために、光源は十分に高い放射周波数を持たなければならない。放射周波数が低すぎる場合、光源信号の分離は制限され、その結果、マーカの特性を十分に決定することはできなくなる。
【０００９】
さらに、分光周波数変調は、特に蛍光色素の数が多すぎる場合、常に信頼性があり、かつ十分な結果を得られるとは限らない。
最後に、音響光学変調器と高放射周波数を持つレーザの使用には高いコストが掛かる。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の目的は、微小な素子の特性を求める、信頼性があり、安価で、かつ特性を求める素子の数が多いときでも良好な結果を得られる方法及び装置を提示することによって上記の技術的課題に対する解を利用可能することにある。
【００１１】
この点に関し、本発明は、MOEMSと呼ばれる、光電気機械素子のマイクロシステムを用いて光源信号を分離して、励起信号の変調、特に時間における変調の新しい可能性を生じさせる。
【００１２】
より正確には、本発明の主題は、微小素子の特性を求める方法にあり、その方法は、特に、拡散する光源信号を伝播させ、光源信号のスペクトルを所定の波長λiを持つ少なくとも二つの励起信号に空間的に分離し、励起信号を符号化し、励起信号をフォーカスして測定空間へ伝播するセンサ信号を生成し、センサ信号と測定空間内に存在する微小素子との相互作用から生じる相互作用信号を分析することを含む。光源信号のスペクトルの空間的な分離は、光電気機械ミラーを備えた素子のシステム(MOEMS)により実行される。
【００１３】
そして励起信号を分離するステップの前に、これら励起信号のスペクトル幅を選択するフェーズが先行することが好ましい。
【００１４】
励起信号を符号化するステップは、特に少なくとも一つの励起信号を遅延させ、かつ／または少なくとも一つの励起信号を位相変調することにより、励起信号を時間変調するフェーズと、特にMOEMSをスイッチングすることにより、励起信号を周波数変調するフェーズと、及び／または励起信号を偏光変調するフェーズとを含むことが有利である。
【００１５】
また本発明は、上述した方法を実行する微小素子の特性決定装置に関する。この装置は、拡散する光源信号を放射する手段と、光源信号のスペクトルを所定の波長λiを持つ少なくとも二つの励起信号に分割可能なスペクトル分離器と、励起信号符号化手段と、励起信号を含むセンサ信号が伝播する測定空間と、測定空間内に存在する微小素子とセンサ信号との相互作用から生じる相互作用信号を分析する手段とを有する。スペクトル分離器は、光電気機械マイクロミラーを備えた素子のマイクロシステム(MOEMS)である。
【００１６】
光電気機械素子は、励起信号のスペクトル幅を選択する手段を有することが有利である。
また光電気機械素子は、ブリッジまたはカンチレバータイプ、略三角形形状、及び／または変形可能なアクロマティックミラーであることが好ましい。
またこの装置は、光電気機械素子の前面にカラーフィルタを有することが有利である。
【００１７】
この装置は、時間変調により励起信号を符号化する手段を有することが好ましい。
【００１８】
有利な実施形態によれば、時間変調符号化手段は遅延線であることが好ましい。
【００１９】
またこの装置は、励起信号の位相変調手段を有することが好ましい。
【００２０】
位相変調手段は、遅延線を周期的に伸ばす圧電変調器からなることが有利である。
【００２１】
またこの装置は、周波数変調により励起信号を符号化する手段を有することが有利である。
【００２２】
一つの実施形態によれば、マイクロシステムは、励起信号を周波数変調させるために光電気機械素子をスイッチングする電気機械アクチュエータを有する。
【００２３】
またこの装置は、偏光変調により励起信号を符号化する手段を有することが好ましい。
【００２４】
例示的な実施形態によれば、光源はパルスタイプ白色光源である。
【００２５】
他のアプリケーションの分野で既に実用化されている、MOEMS技術は、精密で安価であり、かつコンパクトであるという利点を有する成熟技術である。
【００２６】
MOEMSは、光源信号を、所定の波長λiを持つ複数の励起信号に正確に分離することを可能にする。
【００２７】
またMOEMSは、並列な分析を想定することを可能にする、複数の分析窓に、同期的または非同期的に、これらの励起信号を空間的にアドレスすることを可能にする。
【００２８】
最後に、MOEMSを使用して、パルススイッチングにより時間及び／または周波数変調を行うことができる。
【００２９】
三角形形状プロファイルのカンチレバータイプMOEMSの使用は、励起信号の中心波長λiを変えることなく励起信号のスペクトル幅を変えることを可能にする。これは、励起信号のパワースペクトル密度（スペクトル単位ごとの光束）の変動及び調整をもたらす。
【００３０】
カンチレバータイプの光電気機械素子のマイクロシステムは、印加する制御電圧が低くて済むという利点を有する。
【００３１】
ブリッジタイプの電子素子のマイクロシステムは、高い動作速度と最大200kHzの周波数範囲を持ち、それは装置のサンプリング周波数を高くすることを可能にする。
【００３２】
光電子素子の前面におけるフィルタの使用は、所望の光束に関する付加的な自由度を導入する。
【００３３】
スペクトル変調及び他の事前変調に加えて、励起信号を時間変調することは、結果のクロスチェックによる、より信頼性の高い分析を行うことを可能とし、かつ多数の微小素子を分析することを可能にする。この理由は、この時間変調が蛍光色素のスペクトルの重なりに関する問題を取り除くことによる。
【００３４】
補助的な変調、特に周波数及び偏光タイプの変調は、多数の微小素子の特性を求めることを可能とし、かつ測定結果のクロスチェックによりその分析をより信頼性のあるものにすることができる。
【００３５】
さらに、機械的に長さを調節可能な光学ファイバを使用することにより、励起信号に対する位相変調及び時間符号化を追加的に行うことが可能になる。
【００３６】
励起信号の時間変調とともにパルスタイプ白色光源を使用することにより、本発明による装置の性能を劣化させることなく、この装置のコストが制限される。
【００３７】
本発明の他の特徴及び利点は、図を参照しつつ、以下の詳細な例示的実施形態を読み取ることにより明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による微小素子の特性決定装置の第１の例示的な実施形態の概略図である。
【図２】本発明による微小素子の特性決定装置の第２の例示的な実施形態の概略図である。
【図３】本発明による微小素子の特性決定装置に含まれる光電気機械素子のマイクロシステムの実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明による微小素子の特性決定方法の例示的な実施形態を、図１を参照しつつ以下に説明する。
【００４０】
この例示的な実施形態では、微小素子は、蛍光サイトメトリーと呼ばれるフローサイトメトリーによって特性が求められる。そのため、その微小素子は、励起後に蛍光を放射する蛍光色素によってマークされる。
【００４１】
本発明の第１のステップは、放射手段１０と拡散手段１４により、コヒーレントまたは部分コヒーレントな光源信号１２を伝播させ、空間的に拡散させることからなる。
【００４２】
そして拡散した信号１２のスペクトルは、分析される微小素子に固定された蛍光色素の励起波長に対応する波長λiを持つ幾つかの励起信号に、分離手段１６により空間的に分離される。
【００４３】
本発明によれば、光源信号１２を分離する手段１６は、光電気機械素子のマイクロシステム（詳細は後述するが、図１には示されていない）からなる。
【００４４】
そして励起信号１８は、符号化手段２４により符号化される。そのため、各励起信号は、時間、周波数及び／または偏光において変調される。
【００４５】
励起信号１８の変調は、光電気機械素子のスイッチングにより実行されることが好ましい。
【００４６】
そして符号化された励起信号１８は、フォーカス手段２６によりフォーカスされ、拡散度合いの低いセンサ信号２８が生成される。そしてセンサ信号２８は、分析される微小素子を含む測定ゾーン３０へ伝播する。
【００４７】
センサ信号２８と蛍光色素を含む微小素子との相互作用は、測定空間３０内に含まれる微小素子の特性を求めることを可能にする相互作用信号３２を生じさせる。
【００４８】
そして相互作用信号３２は分析手段３４へ向けられ、その分析手段３４は分析される微小素子の特性を決定する。
【００４９】
本発明の第２の例示的な実施形態を、図２及び図３を参照しつつ以下に説明する。
【００５０】
この例示的な実施形態では、放射手段１００は、第１の半波長板１０４及び偏光子１０６と結合された光源１０２である。
【００５１】
光源１０２は、約6kHzの繰り返し周波数で、1064ナノメートルの波長と600ピコ秒のパルス長の放射を生じるパルスタイプレーザ信号の形で光源信号１２０を放射する。
【００５２】
光源１０２の平均パワーは45ミリワットであり、これは約12.5キロワットのパルスごとのピークパワーに対応する。
【００５３】
半波長板と偏光子１０６との連携は、半波長板１０４の向きを変えることにより光源信号１２０のパワーを増減することを可能にする。
【００５４】
そして光源信号１２０の偏光は、第２の半波長板１０８を用いて直線状に向けられ、2ミリメートルの焦点距離を持つレンズ１１０により、直線導波路（例えば、空気／シリカの微細構造ファイバ）へフォーカスされる。
【００５５】
このアーキテクチャは、可視領域内に光源信号１２０のスペクトルを広げることを可能にする。
【００５６】
光源信号１２０は、例えば、400ナノメートルから750ナノメートルの範囲のスペクトル帯域にわたって約3デシベルの平坦性を持つことが有利である。
【００５７】
変形例によれば、放射手段１００は、マイクロレーザタイプのサブナノ秒光源を有し、そのサブナノ秒光源は、コヒーレントまたは部分コヒーレントなパルスタイプの広帯域白色光の形で光源信号１２０を放射する。この方法は、装置のコストを最小化しつつ、光源のパワー密度を上げるという利点を持つ。
【００５８】
その後光源信号１２０は、拡散手段１４０によって空間的に拡散される。そのために、光源信号１２０は、顕微鏡レンズ１４２を用いてコリメートされ、そして可視波長及び紫外線の領域において高い透過率を持つプリズム１４４によって拡散され、最後に約50ミリメートルの焦点距離を持つシリンドリカルレンズ１４６を用いてコリメートされる。
【００５９】
その後、拡散された光源信号１２０は分離手段１６０へ向かい、その分離手段１６０は光源信号１２０を、分析される微小素子に固定された蛍光色素の励起波長に対応する波長λiを持つ、複数の励起信号１８０に分割することができる。
【００６０】
本発明によれば、分離手段１６０は、少なくとも一つの光電気機械素子２２０のマイクロシステム２００を有する。
【００６１】
マイクロシステム２００は、１２個の変形可能な光電気機械素子２２０を有し、各素子は電気機械アクチュエータを有する。光電気機械素子２２０は、アクロマティックミラーのような、広帯域の反射カバー２２２を持つことが有利である。
【００６２】
変形例によれば、その反射カバー２２２を、反射される励起信号１８０の帯域幅を制限するよう、ダイクロイックミラーを蒸着することにより生成することができる。
【００６３】
あるいは、反射カバー２２２は、金、銀またはアルミニウムからなる薄膜であり、それは紫外から赤外までの広帯域の反射範囲が得られることを可能にする。さらに、これらの素子はアクロマティックであり、このことは、このような光学装置において極めて重要である。
【００６４】
光電気機械素子２２０のマイクロシステム２００は、拡散された光源信号１２０を分割する。光電気機械素子２２０の反射カバー２２２は、分析される微小素子に固定された蛍光色素の励起波長λiに対応する励起信号１８０を反射する。
【００６５】
分離される励起信号１８０の数は、使用される光電気機械素子２２０の数と等しい。
【００６６】
この例示的な実施形態では、光電気機械素子２２０のマイクロシステム２００は、６個の光電気機械素子２２０の２倍のバッテリを持つ。励起信号１８０のスペクトル幅は、プリズム１４４によって実行されるスペクトルの伸長と、光電気機械素子２２０のマイクロシステム２００の反射カバー２２２の幅によってフィックスされる。
【００６７】
また、この装置は、光電気機械素子２２０の反射カバー２２２の前面におけるスペクトル面に配置されたカラーフィルタ２２４を有してもよい。そのため、カラーフィルタ２２４は所望の光束に関して追加的な自由度をもたらす。
【００６８】
これらの光電気機械素子２２０は、同期的または非同期的に動作することができる。この動作は、マルチトラック電子制御モジュール２２８によって制御される。
【００６９】
一つの実施形態によれば、光電気機械素子２２０のマイクロシステム２００はカンチレバータイプである。そのため、印加される制御電圧は約4ボルトから20ボルトであり、繰り返し周波数(recurrence frequency)は最大約10kHzまでの範囲を取り得る。
【００７０】
他の実施形態によれば、光電気機械素子２２０はブリッジタイプであり、すなわち、それらの二つの端部において支持される。この形状は、200kHzの周波数に達するまで電気機械アクチュエータの動作速度を上昇させる。
【００７１】
最後に、図３に示された、第３の実施形態によれば、光電気機械素子２２０はカンチレバータイプでかつ略三角形形状を有している。これらの光電気機械素子２２０は並べて置かれた二つのバー２３０に沿って配置される。そのため、第１のバー２３０の光電気機械素子２２０は第２の光電気機械素子２２０にはめ込まれる。
【００７２】
バー２３０の長手方向位置は、バー２３０の長手方向の移動により、各励起信号１８０の中心波長λiを変えられるように、光源信号１２０のスペクトルの位置に対して調節可能となっている。
【００７３】
さらに、二つのバー２３０の横断方向の分離も調節可能であり、そのため、中心波長λiを変えることなく、各励起信号１８０のスペクトル幅を変えることができる。
【００７４】
変形例によれば、光電気機械素子の形状は台形であり、それは前述したものと同様の結果を得ることができる。
【００７５】
各励起信号１８０は周波数変調されることが有利である。この変調はマイクロシステム２００の電子制御モジュール２３２によって管理され、電子制御モジュール２３２は関連する光電気機械素子２２０の各スイッチに対して特定のスイッチング周波数ωiを割り当てる。そのため、この光電気機械素子２２０に関連する励起信号１８０は周波数変調によって符号化される。
【００７６】
例示的な実施形態によれば、パルスレーザ１０２は、1MHzと等しいパルス周波数FLを持つ。この周波数変調は、時間における通常の方式でのパルスのサンプリングをもたらす。そしてスイッチング周波数Fiと等しいサンプリング周波数は、パルス周波数よりも低い（F1=FL/2、F2=FL/3、F3=FL/5等）。
【００７７】
そのため、1MHzの周波数から、1/2のパルス出力または1/3のパルス出力のサンプリングは、それぞれ、500kHz及び333kHzの変調をもたらす。
【００７８】
その後、励起信号１８０は時間符号化手段２４２へ送られる。時間符号化手段２４２は、ここでは、各励起信号１８０を時間的に遅延させるために所定長Δiを持つ光ファイバまたは遅延線である。
【００７９】
またこの装置は、機械的に伸長することで各ファイバの長さを周期的に変える、励起信号１８０の位相変調手段２４４を有する。一つの例示的な実施形態によれば、これらの位相変調手段は、周期的な電気パルスを用いて、遅延ファイバの長さを機械的に伸ばすことが可能な圧電変調器からなる。各ファイバが特定の周波数で伸長されると、励起信号は位相変調される。
【００８０】
あるいは、位相変調手段は、遅延ファイバを伸長する他の手段、特に磁気検知素子を用いたものから構成されてもよい。
【００８１】
ここで、時間符号化手段は、各励起信号１８０に対して、一意な遅延を生じさせる。この一意な遅延は、各蛍光色素に対して特定の時間窓がその蛍光色素が部分的または全体的な逆励起(de-excite)することを可能にする。そのため、蛍光色素は、相互作用信号３２０の時間的なオーバーラップを防止するよう逐次的に作動する。
【００８２】
例えば、2ナノ秒の蛍光時間を持つ蛍光色素が、600ピコ秒の励起信号１８０により、波長488ナノメートルで励起される。この特定の蛍光色素から生じる、蛍光信号または相互作用信号３２０を識別可能とするため、後続する励起信号１８０は、他方よりも長いファイバを透過することにより、2ナノ秒よりも遅延される。ここで2ナノ秒の遅延は、0.6メートルの長さを持つファイバを用いることで得られる。
【００８３】
そして、各励起信号１８０間に導入された遅延は、各蛍光色素の蛍光時間の関数となる。
【００８４】
また、位相変調符号化手段は、各励起信号１８０に対して、時間的な遅延における短い周期的な変動を生じさせる。この時間的な遅延の変動は、信号の位相変動と等しく、分析システム３４０によって検知される。そのため、この変調は、同時に励起された二つの蛍光色素から生じる蛍光を差別化することを可能にする。
【００８５】
また励起信号は、その偏光の変調によって符号化されてもよい。そしてそれらの偏光の分析は、蛍光の減衰期間により、または波長分析によって得られた情報を補足する情報を得ることを可能とする。
【００８６】
偏光による変調手段は、例えば、下記の文献に記載されている。
・Klaus Suhling、 Paul M. W. French、David Philips、「時間解像蛍光顕微鏡」、フォトケミカル・アンド・フォトバイオロジカル・サイエンス、2005年、第４巻、p.13-22、DOI 10.1039/b412924p
・Gaponenko S.V.、 Germanenko I.N.、 Stupak A.P.、 Eyal M.、 Brusilovsky D.、 Reisfeld R、 Graham S、 Klingshirn C、「無機ガラスマトリックスにおけるアクリジン・オレンジの蛍光」、アプライドフィジックス B、1994年、第58巻、第4号、p.283-288
【００８７】
また本発明による装置の第２の例示的な実施形態は、励起信号１８０の偏光変調による符号化手段２５０を有する。
【００８８】
これらの偏光変調による符号化手段２５０は、分析される微小素子に含まれる蛍光色素を励起する励起信号１８０の波の偏光ベクトルの向きを制御することを可能にする。
【００８９】
そのため、偏光変調による符号化手段２５０は、分析されるサンプルに対する励起信号１８０の偏光を方向付けることができる手段であると理解されなければならない。
【００９０】
図２に示された例示的な実施形態では、光源１０２は直線偏光化される。偏光の向きは第２の半波長板１０８を用いて得られる。さらに、使用される光ファイバは偏光保持タイプのものである。そのため、遅延線は複屈折を示す。
【００９１】
したがって、励起信号１８０の向きは遅延ライン２４４の端部の向きを制御することにより、遅延ライン２４４の出力において制御される。そして各励起信号１８０は、その偏光ベクトルの特定の向きを持つ。
【００９２】
変形例によれば、偏光変調による符号化手段２５０は、半波長板からなる。
【００９３】
符号化されると、励起信号１８０は、フォーカス手段２６０として機能する、４５°に傾けられたミラー２６２と結合されたレンズ１４６及びプリズム１４４へ向けて反対方向へ再送される。
【００９４】
これらのフォーカス手段から出たところで、センサ信号２８０は符号化された励起信号１８０からもたらされる情報を搬送している。そしてセンサ信号２８０は測定空間３００へ向けられ、蛍光色素を含む、分析される微小素子との相互作用によって、相互作用信号３２０を生じる。
【００９５】
相互作用信号３２０は分析手段３４０により分析される。その分析手段３４０は、分析されるサンプルに含まれる微小素子の特性を求めるために上記のパラメータを考慮する。
【００９６】
分析手段は、ダイクロイックミラー及び偏光子（図示せず）を有することが有利であり、それらは先ず、相互作用信号３２０に含まれる様々な波長を分離することを可能にする。
【００９７】
そして光電子増倍管またはフォトダイオードが各相互作用信号３２０を電気信号に変換し、その電気信号はマルチボイスオシロスコープ(oscilloscope multivoix)及び／または電子スペクトルアナライザを用いて、蛍光色素から生じた蛍光の減衰期間と、様々な相互作用信号３２０の発振周波数及び振幅についての情報を与える。
【００９８】
本発明に関して応用可能な多くの蛍光分析技術が、例えば以下の文献に記載されている。
・古川俊之、「バイオロジカルイメージングアンドセンシング」、ISBN9783540438984
・Paulo、Kaupo、Brand、Leif、Eggeling、Christian、Jager、Stefan他、「蛍光強度及び存続期間分布分析：蛍光ゆらぎ分光における高精度化に向けて」、バイオフィジカルジャーナル、2002年8月
・James V. Watson、「フローサイトメトリーデータ分析の基礎概念及び統計」、1992年、ISBN0521415454
【００９９】
本発明は、上述した例示的な実施形態に限定されるものではない。当業者は、本発明の範囲から外れることなく、上述した方法及び装置を様々に組み合わせることができる。
【０１００】
したがって、微小素子の特性の決定は、蛍光、またはりん光により、あるいは、拡散、回折または吸収により等しく実行できる。これら様々なパラメータの分析を組み合わせることも可能である。
【０１０１】
さらに、時間符号化、位相変調及び偏光手段も、光電気機械素子２２０のマイクロシステム２００に組み込むこともできる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源信号の多変数変調により微小素子の質及び量の特性を求める方法及び装置に関する。特に、本発明は微小素子の分析の分野に関し、すなわち、光束内を高速で通過する粒子、分子または細胞をカウントし、その特性を決定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術において、流体内に存在する粒子の量を分析する様々な方法が知られている。特に、フローサイトメトリーは、レーザまたはアーク灯の光束を横切る粒子によって放射される光または物理信号を分析して、そこから特性の情報を推定し、流体内に含まれる粒子をカウントする。
【０００３】
蛍光分析は、一般に、溶液の異なる化合物に蛍光色素とも呼ばれる大量の蛍光マーカを注入し、固定することにより実行される。特定の励起波長と、そのため、潜在的に、関連する単色光源とが各蛍光色素に対応する。
【０００４】
それにもかかわらず、これらのマーカの数を増やすことは、その放射のスペクトルの重なりによって制限される。これは、ある化合物の蛍光発光スペクトルが他の化合物の蛍光スペクトルの一部と重複する場合にオーバラップが生じることによる。
【０００５】
これを避けるために、幾つかの技術を使用することができる。最もよく使用されるものは補償方法であり、これは二つの蛍光色素間のスペクトルのオーバーラップの割合によって、蛍光信号または励起信号を減衰させることを含む。それでもなお、蛍光色素の数を増やすことは、分析に関して著しい困難さを招くとともに、分析において高い誤り率を発生させてしまう。
【０００６】
これらの問題を解決する一つの方法は、蛍光色素に対する専用の励起信号のそれぞれに周波数変調を導入することで、分光分析に加えて周波数分析により蛍光発光を識別することを可能にする。この目的のために、音響光学変調器または電気光学変調器を用いることができる。この多変数サイトメトリック分析の原理は、幾つかの特許出願の主題となっている。
【０００７】
特に、米国特許出願第03/0205682号が知られている。この出願には、所定の周波数で各波長を変調することが記載されている。また、国際特許出願WO06/111641号及び米国特許出願第04/0251436号は、音響光学変調器を使用して、多色光内で波長を選択し、所定の周波数において各波長を特に変調可能とすることが開示されている。
【０００８】
音響光学変調器または電気光学変調器を用いた周波数変調は、使用される光源と変調器の両方に関する困難さをもたらす。この理由は、変調器が使用波長に応じて異なる特性を持ち、そのため色収差を補正しなければならないことによる。また、光源信号が分離される場合、幾つかの分析信号を得るために、光源は十分に高い放射周波数を持たなければならない。放射周波数が低すぎる場合、光源信号の分離は制限され、その結果、マーカの特性を十分に決定することはできなくなる。
【０００９】
さらに、分光周波数変調は、特に蛍光色素の数が多すぎる場合、常に信頼性があり、かつ十分な結果を得られるとは限らない。
最後に、音響光学変調器と高放射周波数を持つレーザの使用には高いコストが掛かる。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の目的は、微小な素子の特性を求める、信頼性があり、安価で、かつ特性を求める素子の数が多いときでも良好な結果を得られる方法及び装置を提示することによって上記の技術的課題に対する解を利用可能することにある。
【００１１】
この点に関し、本発明は、MOEMSと呼ばれる、光電気機械素子のマイクロシステムを用いて光源信号を分離して、励起信号の変調、特に時間における変調の新しい可能性を生じさせる。
【００１２】
より正確には、本発明の主題は、微小素子の特性を求める方法にあり、その方法は、特に、拡散する光源信号を伝播させ、光源信号のスペクトルを所定の波長λiを持つ少なくとも二つの励起信号に空間的に分離し、励起信号を符号化し、励起信号をフォーカスして測定空間へ伝播するセンサ信号を生成し、センサ信号と測定空間内に存在する微小素子との相互作用から生じる相互作用信号を分析することを含む。光源信号のスペクトルの空間的な分離は、光電気機械ミラーを備えた素子のシステム(MOEMS)により実行される。
【００１３】
そして励起信号を分離するステップの前に、これら励起信号のスペクトル幅を選択するフェーズが先行することが好ましい。
【００１４】
励起信号を符号化するステップは、特に少なくとも一つの励起信号を遅延させ、かつ／または少なくとも一つの励起信号を位相変調することにより、励起信号を時間変調するフェーズと、特にMOEMSをスイッチングすることにより、励起信号を周波数変調するフェーズと、及び／または励起信号を偏光変調するフェーズとを含むことが有利である。
【００１５】
また本発明は、上述した方法を実行する微小素子の特性決定装置に関する。この装置は、拡散する光源信号を放射する手段と、光源信号のスペクトルを所定の波長λiを持つ少なくとも二つの励起信号に分割可能なスペクトル分離器と、励起信号符号化手段と、励起信号を含むセンサ信号が伝播する測定空間と、測定空間内に存在する微小素子とセンサ信号との相互作用から生じる相互作用信号を分析する手段とを有する。スペクトル分離器は、光電気機械マイクロミラーを備えた素子のマイクロシステム(MOEMS)である。
【００１６】
光電気機械素子は、励起信号のスペクトル幅を選択する手段を有することが有利である。
また光電気機械素子は、ブリッジまたはカンチレバータイプ、略三角形形状、及び／または変形可能なアクロマティックミラーであることが好ましい。
またこの装置は、光電気機械素子の前面にカラーフィルタを有することが有利である。
【００１７】
この装置は、時間変調により励起信号を符号化する手段を有することが好ましい。
【００１８】
有利な実施形態によれば、時間変調符号化手段は遅延線であることが好ましい。
【００１９】
またこの装置は、励起信号の位相変調手段を有することが好ましい。
【００２０】
位相変調手段は、遅延線を周期的に伸ばす圧電変調器からなることが有利である。
【００２１】
またこの装置は、周波数変調により励起信号を符号化する手段を有することが有利である。
【００２２】
一つの実施形態によれば、マイクロシステムは、励起信号を周波数変調させるために光電気機械素子をスイッチングする電気機械アクチュエータを有する。
【００２３】
またこの装置は、偏光変調により励起信号を符号化する手段を有することが好ましい。
【００２４】
例示的な実施形態によれば、光源はパルスタイプ白色光源である。
【００２５】
他のアプリケーションの分野で既に実用化されている、MOEMS技術は、精密で安価であり、かつコンパクトであるという利点を有する成熟技術である。
【００２６】
MOEMSは、光源信号を、所定の波長λiを持つ複数の励起信号に正確に分離することを可能にする。
【００２７】
またMOEMSは、並列な分析を想定することを可能にする、複数の分析窓に、同期的または非同期的に、これらの励起信号を空間的にアドレスすることを可能にする。
【００２８】
最後に、MOEMSを使用して、パルススイッチングにより時間及び／または周波数変調を行うことができる。
【００２９】
三角形形状プロファイルのカンチレバータイプMOEMSの使用は、励起信号の中心波長λiを変えることなく励起信号のスペクトル幅を変えることを可能にする。これは、励起信号のパワースペクトル密度（スペクトル単位ごとの光束）の変動及び調整をもたらす。
【００３０】
カンチレバータイプの光電気機械素子のマイクロシステムは、印加する制御電圧が低くて済むという利点を有する。
【００３１】
ブリッジタイプの電子素子のマイクロシステムは、高い動作速度と最大200kHzの周波数範囲を持ち、それは装置のサンプリング周波数を高くすることを可能にする。
【００３２】
光電子素子の前面におけるフィルタの使用は、所望の光束に関する付加的な自由度を導入する。
【００３３】
スペクトル変調及び他の事前変調に加えて、励起信号を時間変調することは、結果のクロスチェックによる、より信頼性の高い分析を行うことを可能とし、かつ多数の微小素子を分析することを可能にする。この理由は、この時間変調が蛍光色素のスペクトルの重なりに関する問題を取り除くことによる。
【００３４】
補助的な変調、特に周波数及び偏光タイプの変調は、多数の微小素子の特性を求めることを可能とし、かつ測定結果のクロスチェックによりその分析をより信頼性のあるものにすることができる。
【００３５】
さらに、機械的に長さを調節可能な光学ファイバを使用することにより、励起信号に対する位相変調及び時間符号化を追加的に行うことが可能になる。
【００３６】
励起信号の時間変調とともにパルスタイプ白色光源を使用することにより、本発明による装置の性能を劣化させることなく、この装置のコストが制限される。
【００３７】
本発明の他の特徴及び利点は、図を参照しつつ、以下の詳細な例示的実施形態を読み取ることにより明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による微小素子の特性決定装置の第１の例示的な実施形態の概略図である。
【図２】本発明による微小素子の特性決定装置の第２の例示的な実施形態の概略図である。
【図３】本発明による微小素子の特性決定装置に含まれる光電気機械素子のマイクロシステムの実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明による微小素子の特性決定方法の例示的な実施形態を、図１を参照しつつ以下に説明する。
【００４０】
この例示的な実施形態では、微小素子は、蛍光サイトメトリーと呼ばれるフローサイトメトリーによって特性が求められる。そのため、その微小素子は、励起後に蛍光を放射する蛍光色素によってマークされる。
【００４１】
本発明の第１のステップは、放射手段１０と拡散手段１４により、コヒーレントまたは部分コヒーレントな光源信号１２を伝播させ、空間的に拡散させることからなる。
【００４２】
そして拡散した信号１２のスペクトルは、分析される微小素子に固定された蛍光色素の励起波長に対応する波長λiを持つ幾つかの励起信号に、分離手段１６により空間的に分離される。
【００４３】
本発明によれば、光源信号１２を分離する手段１６は、光電気機械素子のマイクロシステム（詳細は後述するが、図１には示されていない）からなる。
【００４４】
そして励起信号１８は、符号化手段２４により符号化される。そのため、各励起信号は、時間、周波数及び／または偏光において変調される。
【００４５】
励起信号１８の変調は、光電気機械素子のスイッチングにより実行されることが好ましい。
【００４６】
そして符号化された励起信号１８は、フォーカス手段２６によりフォーカスされ、拡散度合いの低いセンサ信号２８が生成される。そしてセンサ信号２８は、分析される微小素子を含む測定ゾーン３０へ伝播する。
【００４７】
センサ信号２８と蛍光色素を含む微小素子との相互作用は、測定空間３０内に含まれる微小素子の特性を求めることを可能にする相互作用信号３２を生じさせる。
【００４８】
そして相互作用信号３２は分析手段３４へ向けられ、その分析手段３４は分析される微小素子の特性を決定する。
【００４９】
本発明の第２の例示的な実施形態を、図２及び図３を参照しつつ以下に説明する。
【００５０】
この例示的な実施形態では、放射手段１００は、第１の半波長板１０４及び偏光子１０６と結合された光源１０２である。
【００５１】
光源１０２は、約6kHzの繰り返し周波数で、1064ナノメートルの波長と600ピコ秒のパルス長の放射を生じるパルスタイプレーザ信号の形で光源信号１２０を放射する。
【００５２】
光源１０２の平均パワーは45ミリワットであり、これは約12.5キロワットのパルスごとのピークパワーに対応する。
【００５３】
半波長板と偏光子１０６との連携は、半波長板１０４の向きを変えることにより光源信号１２０のパワーを増減することを可能にする。
【００５４】
そして光源信号１２０の偏光は、第２の半波長板１０８を用いて直線状に向けられ、2ミリメートルの焦点距離を持つレンズ１１０により、直線導波路（例えば、空気／シリカの微細構造ファイバ）へフォーカスされる。
【００５５】
このアーキテクチャは、可視領域内に光源信号１２０のスペクトルを広げることを可能にする。
【００５６】
光源信号１２０は、例えば、400ナノメートルから750ナノメートルの範囲のスペクトル帯域にわたって約3デシベルの平坦性を持つことが有利である。
【００５７】
変形例によれば、放射手段１００は、マイクロレーザタイプのサブナノ秒光源を有し、そのサブナノ秒光源は、コヒーレントまたは部分コヒーレントなパルスタイプの広帯域白色光の形で光源信号１２０を放射する。この方法は、装置のコストを最小化しつつ、光源のパワー密度を上げるという利点を持つ。
【００５８】
その後光源信号１２０は、拡散手段１４０によって空間的に拡散される。そのために、光源信号１２０は、顕微鏡レンズ１４２を用いてコリメートされ、そして可視波長及び紫外線の領域において高い透過率を持つプリズム１４４によって拡散され、最後に約50ミリメートルの焦点距離を持つシリンドリカルレンズ１４６を用いてコリメートされる。
【００５９】
その後、拡散された光源信号１２０は分離手段１６０へ向かい、その分離手段１６０は光源信号１２０を、分析される微小素子に固定された蛍光色素の励起波長に対応する波長λiを持つ、複数の励起信号１８０に分割することができる。
【００６０】
本発明によれば、分離手段１６０は、少なくとも一つの光電気機械素子２２０のマイクロシステム２００を有する。
【００６１】
マイクロシステム２００は、１２個の変形可能な光電気機械素子２２０を有し、各素子は電気機械アクチュエータを有する。光電気機械素子２２０は、アクロマティックミラーのような、広帯域の反射カバー２２２を持つことが有利である。
【００６２】
変形例によれば、その反射カバー２２２を、反射される励起信号１８０の帯域幅を制限するよう、ダイクロイックミラーを蒸着することにより生成することができる。
【００６３】
あるいは、反射カバー２２２は、金、銀またはアルミニウムからなる薄膜であり、それは紫外から赤外までの広帯域の反射範囲が得られることを可能にする。さらに、これらの素子はアクロマティックであり、このことは、このような光学装置において極めて重要である。
【００６４】
光電気機械素子２２０のマイクロシステム２００は、拡散された光源信号１２０を分割する。光電気機械素子２２０の反射カバー２２２は、分析される微小素子に固定された蛍光色素の励起波長λiに対応する励起信号１８０を反射する。
【００６５】
分離される励起信号１８０の数は、使用される光電気機械素子２２０の数と等しい。
【００６６】
この例示的な実施形態では、光電気機械素子２２０のマイクロシステム２００は、６個の光電気機械素子２２０の２倍のバッテリを持つ。励起信号１８０のスペクトル幅は、プリズム１４４によって実行されるスペクトルの伸長と、光電気機械素子２２０のマイクロシステム２００の反射カバー２２２の幅によってフィックスされる。
【００６７】
また、この装置は、光電気機械素子２２０の反射カバー２２２の前面におけるスペクトル面に配置されたカラーフィルタ２２４を有してもよい。そのため、カラーフィルタ２２４は所望の光束に関して追加的な自由度をもたらす。
【００６８】
これらの光電気機械素子２２０は、同期的または非同期的に動作することができる。この動作は、マルチトラック電子制御モジュール２２８によって制御される。
【００６９】
一つの実施形態によれば、光電気機械素子２２０のマイクロシステム２００はカンチレバータイプである。そのため、印加される制御電圧は約4ボルトから20ボルトであり、繰り返し周波数(recurrence frequency)は最大約10kHzまでの範囲を取り得る。
【００７０】
他の実施形態によれば、光電気機械素子２２０はブリッジタイプであり、すなわち、それらの二つの端部において支持される。この形状は、200kHzの周波数に達するまで電気機械アクチュエータの動作速度を上昇させる。
【００７１】
最後に、図３に示された、第３の実施形態によれば、光電気機械素子２２０はカンチレバータイプでかつ略三角形形状を有している。これらの光電気機械素子２２０は並べて置かれた二つのバー２３０に沿って配置される。そのため、第１のバー２３０の光電気機械素子２２０は第２の光電気機械素子２２０にはめ込まれる。
【００７２】
バー２３０の長手方向位置は、バー２３０の長手方向の移動により、各励起信号１８０の中心波長λiを変えられるように、光源信号１２０のスペクトルの位置に対して調節可能となっている。
【００７３】
さらに、二つのバー２３０の横断方向の分離も調節可能であり、そのため、中心波長λiを変えることなく、各励起信号１８０のスペクトル幅を変えることができる。
【００７４】
変形例によれば、光電気機械素子の形状は台形であり、それは前述したものと同様の結果を得ることができる。
【００７５】
各励起信号１８０は周波数変調されることが有利である。この変調はマイクロシステム２００の電子制御モジュール２３２によって管理され、電子制御モジュール２３２は関連する光電気機械素子２２０の各スイッチに対して特定のスイッチング周波数ωiを割り当てる。そのため、この光電気機械素子２２０に関連する励起信号１８０は周波数変調によって符号化される。
【００７６】
例示的な実施形態によれば、パルスレーザ１０２は、1MHzと等しいパルス周波数FLを持つ。この周波数変調は、時間における通常の方式でのパルスのサンプリングをもたらす。そしてスイッチング周波数Fiと等しいサンプリング周波数は、パルス周波数よりも低い（F1=FL/2、F2=FL/3、F3=FL/5等）。
【００７７】
そのため、1MHzの周波数から、1/2のパルス出力または1/3のパルス出力のサンプリングは、それぞれ、500kHz及び333kHzの変調をもたらす。
【００７８】
その後、励起信号１８０は時間符号化手段２４２へ送られる。時間符号化手段２４２は、ここでは、各励起信号１８０を時間的に遅延させるために所定長Δiを持つ光ファイバまたは遅延線である。
【００７９】
またこの装置は、機械的に伸長することで各ファイバの長さを周期的に変える、励起信号１８０の位相変調手段２４４を有する。一つの例示的な実施形態によれば、これらの位相変調手段は、周期的な電気パルスを用いて、遅延ファイバの長さを機械的に伸ばすことが可能な圧電変調器からなる。各ファイバが特定の周波数で伸長されると、励起信号は位相変調される。
【００８０】
あるいは、位相変調手段は、遅延ファイバを伸長する他の手段、特に磁気検知素子を用いたものから構成されてもよい。
【００８１】
ここで、時間符号化手段は、各励起信号１８０に対して、一意な遅延を生じさせる。この一意な遅延は、各蛍光色素に対して特定の時間窓がその蛍光色素が部分的または全体的な逆励起(de-excite)することを可能にする。そのため、蛍光色素は、相互作用信号３２０の時間的なオーバーラップを防止するよう逐次的に作動する。
【００８２】
例えば、2ナノ秒の蛍光時間を持つ蛍光色素が、600ピコ秒の励起信号１８０により、波長488ナノメートルで励起される。この特定の蛍光色素から生じる、蛍光信号または相互作用信号３２０を識別可能とするため、後続する励起信号１８０は、他方よりも長いファイバを透過することにより、2ナノ秒よりも遅延される。ここで2ナノ秒の遅延は、0.6メートルの長さを持つファイバを用いることで得られる。
【００８３】
そして、各励起信号１８０間に導入された遅延は、各蛍光色素の蛍光時間の関数となる。
【００８４】
また、位相変調符号化手段は、各励起信号１８０に対して、時間的な遅延における短い周期的な変動を生じさせる。この時間的な遅延の変動は、信号の位相変動と等しく、分析システム３４０によって検知される。そのため、この変調は、同時に励起された二つの蛍光色素から生じる蛍光を差別化することを可能にする。
【００８５】
また励起信号は、その偏光の変調によって符号化されてもよい。そしてそれらの偏光の分析は、蛍光の減衰期間により、または波長分析によって得られた情報を補足する情報を得ることを可能とする。
【００８６】
偏光による変調手段は、例えば、下記の文献に記載されている。
・Klaus Suhling、 Paul M. W. French、David Philips、「時間解像蛍光顕微鏡」、フォトケミカル・アンド・フォトバイオロジカル・サイエンス、2005年、第４巻、p.13-22、DOI 10.1039/b412924p
・Gaponenko S.V.、 Germanenko I.N.、 Stupak A.P.、 Eyal M.、 Brusilovsky D.、 Reisfeld R、 Graham S、 Klingshirn C、「無機ガラスマトリックスにおけるアクリジン・オレンジの蛍光」、アプライドフィジックス B、1994年、第58巻、第4号、p.283-288
【００８７】
また本発明による装置の第２の例示的な実施形態は、励起信号１８０の偏光変調による符号化手段２５０を有する。
【００８８】
これらの偏光変調による符号化手段２５０は、分析される微小素子に含まれる蛍光色素を励起する励起信号１８０の波の偏光ベクトルの向きを制御することを可能にする。
【００８９】
そのため、偏光変調による符号化手段２５０は、分析されるサンプルに対する励起信号１８０の偏光を方向付けることができる手段であると理解されなければならない。
【００９０】
図２に示された例示的な実施形態では、光源１０２は直線偏光化される。偏光の向きは第２の半波長板１０８を用いて得られる。さらに、使用される光ファイバは偏光保持タイプのものである。そのため、遅延線は複屈折を示す。
【００９１】
したがって、励起信号１８０の向きは遅延ライン２４４の端部の向きを制御することにより、遅延ライン２４４の出力において制御される。そして各励起信号１８０は、その偏光ベクトルの特定の向きを持つ。
【００９２】
変形例によれば、偏光変調による符号化手段２５０は、半波長板からなる。
【００９３】
符号化されると、励起信号１８０は、フォーカス手段２６０として機能する、４５°に傾けられたミラー２６２と結合されたレンズ１４６及びプリズム１４４へ向けて反対方向へ再送される。
【００９４】
これらのフォーカス手段から出たところで、センサ信号２８０は符号化された励起信号１８０からもたらされる情報を搬送している。そしてセンサ信号２８０は測定空間３００へ向けられ、蛍光色素を含む、分析される微小素子との相互作用によって、相互作用信号３２０を生じる。
【００９５】
相互作用信号３２０は分析手段３４０により分析される。その分析手段３４０は、分析されるサンプルに含まれる微小素子の特性を求めるために上記のパラメータを考慮する。
【００９６】
分析手段は、ダイクロイックミラー及び偏光子（図示せず）を有することが有利であり、それらは先ず、相互作用信号３２０に含まれる様々な波長を分離することを可能にする。
【００９７】
そして光電子増倍管またはフォトダイオードが各相互作用信号３２０を電気信号に変換し、その電気信号はマルチボイスオシロスコープ(oscilloscope multivoix)及び／または電子スペクトルアナライザを用いて、蛍光色素から生じた蛍光の減衰期間と、様々な相互作用信号３２０の発振周波数及び振幅についての情報を与える。
【００９８】
本発明に関して応用可能な多くの蛍光分析技術が、例えば以下の文献に記載されている。
・古川俊之、「バイオロジカルイメージングアンドセンシング」、ISBN9783540438984
・Paulo、Kaupo、Brand、Leif、Eggeling、Christian、Jager、Stefan他、「蛍光強度及び存続期間分布分析：蛍光ゆらぎ分光における高精度化に向けて」、バイオフィジカルジャーナル、2002年8月
・James V. Watson、「フローサイトメトリーデータ分析の基礎概念及び統計」、1992年、ISBN0521415454
【００９９】
本発明は、上述した例示的な実施形態に限定されるものではない。当業者は、本発明の範囲から外れることなく、上述した方法及び装置を様々に組み合わせることができる。
【０１００】
したがって、微小素子の特性の決定は、蛍光、またはりん光により、あるいは、拡散、回折または吸収により等しく実行できる。これら様々なパラメータの分析を組み合わせることも可能である。
【０１０１】
さらに、時間符号化、位相変調及び偏光手段も、光電気機械素子２２０のマイクロシステム２００に組み込むこともできる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小素子（２）の特性を求める方法であって、特に、
分散する光源信号（１２、１２０）を伝播させるステップと、
前記光源信号（１２、１２０）のスペクトルを所定の波長λiを持つ少なくとも二つの励起信号（１８、１８０）に空間的に分離するステップと、
前記励起信号（１８、１８０）を符号化するステップと、
前記励起信号（１８、１８０）をフォーカスして測定空間（３０、３００）へ伝播するセンサ信号（２８、２８０）を生成するステップと、
前記センサ信号（２８、２８０）と前記測定空間（３０、３００）内に存在する前記微小素子との相互作用から生じる相互作用信号（３２、３２０）を分析するステップとを含み、
前記光源信号（１２、１２０）のスペクトルを空間的に分離するステップは、光電気機械マイクロミラー（２２０）を備えた素子のマイクロシステム（２００）により実行され、かつ、前記励起信号（１８、１８０）のスペクトル幅を選択するフェーズが前記励起信号（１８、１８０）を分離するステップに先行して行われる、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記符号化ステップは、前記励起信号（１８、１８０）を時間変調するフェーズを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記励起信号の時間変調は、少なくとも一つの前記励起信号（１８、１８０）を所定値だけ遅延させることからなることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記時間変調は、少なくとも一つの前記励起信号（１８、１８０）の位相を変調するフェーズを含むことを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記符号化ステップは、前記励起信号（１８、１８０）の周波数を変調するフェーズを含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記周波数変調は、前記マイクロシステム（２００）の前記光電気機械素子（２２０）をスイッチングすることにより実行されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記符号化ステップは、前記励起信号（１８、１８０）の偏光を変調するフェーズを含むことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記方法を実施することが可能な微小素子特性決定装置であって、
拡散する光源信号（１２、１２０）を放射する手段（１０、１００）と、
前記光源信号（１２、１２０）のスペクトルを所定の波長λiを持つ少なくとも二つの励起信号（１８、１８０）に分割することが可能なスペクトル分離器（１６、１６０）と、
前記励起信号を符号化する手段（２４、２４０）と、
前記励起信号（１８、１８０）が集光されたセンサ信号（２８、２８０）が伝播する測定空間（３０、３００）と、
前記センサ信号（１２）と前記測定空間（３０、３００）内に存在する前記微小素子との相互作用により生じる相互作用信号（３２、３２０）を分析する手段（３４、３４０）とを有し、
前記スペクトル分離器（１６、１６０）は、前記励起信号（１８、１８０）のスペクトル幅を選択する手段（２２８）を有する光電気機械マイクロミラー（２２０）を備えた素子のマイクロシステム（２００）である、
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
前記光電気機械素子（２２０）はカンチレバータイプであることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記光電気機械素子（２２０）はブリッジタイプであることを特徴とする請求項８または９に記載の装置。
【請求項１１】
前記光電気機械素子（２２０）は略三角形形状を有することを特徴とする請求項８〜１０の何れか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記光電気機械素子（２２０）は変形可能なアクロマティックミラーであることを特徴とする請求項８〜１１の何れか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記光電気機械素子（２２０）の前面に少なくとも一つのカラーフィルタ（２２４）を有することを特徴とする請求項８〜１２の何れか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記励起信号（１８、１８０）の時間変調による符号化手段（２４２）を有することを特徴とする請求項８〜１３の何れか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記時間変調による符号化手段（２４２）は複数の遅延線であることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
少なくとも一つの前記励起信号（１８、１８０）の位相を変調する手段（２４４）を有することを特徴とする請求項１４または１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記位相変調手段（２４４）は、前記複数の遅延線のうちの少なくとも一つを周期的に伸長させる少なくとも一つの圧電変調器からなることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記励起信号（１８、１８０）の周波数を変調することにより符号化する手段（２００）を有することを特徴とする請求項８〜１７の何れか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記マイクロシステム（２００）は、前記励起信号（１８、１８０）を周波数変調するために前記光電気機械素子（２２０）をスイッチングする電気機械アクチュエータを有することを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記励起信号（１８、１８０）の偏光を変調することにより符号化する手段（２５０）を有することを特徴とする請求項８〜１９の何れか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記光源は、パルス白色光源であることを特徴とする請求項８〜２０の何れか一項に記載の装置。
【請求項１】
微小素子（２）の特性を求める方法であって、特に、
分散する光源信号（１２、１２０）を伝播させるステップと、
前記光源信号（１２、１２０）のスペクトルを所定の波長λiを持つ少なくとも二つの励起信号（１８、１８０）に空間的に分離するステップと、
前記励起信号（１８、１８０）を符号化するステップと、
前記励起信号（１８、１８０）をフォーカスして測定空間（３０、３００）へ伝播するセンサ信号（２８、２８０）を生成するステップと、
前記センサ信号（２８、２８０）と前記測定空間（３０、３００）内に存在する前記微小素子との相互作用から生じる相互作用信号（３２、３２０）を分析するステップとを含み、
前記光源信号（１２、１２０）のスペクトルを空間的に分離するステップは、光電気機械マイクロミラー（２２０）を備えた素子のマイクロシステム（２００）により実行され、かつ、前記励起信号（１８、１８０）のスペクトル幅を選択するフェーズが前記励起信号（１８、１８０）を分離するステップに先行して行われる、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記符号化ステップは、前記励起信号（１８、１８０）を時間変調するフェーズを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記励起信号の時間変調は、少なくとも一つの前記励起信号（１８、１８０）を所定値だけ遅延させることからなることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記時間変調は、少なくとも一つの前記励起信号（１８、１８０）の位相を変調するフェーズを含むことを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記符号化ステップは、前記励起信号（１８、１８０）の周波数を変調するフェーズを含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記周波数変調は、前記マイクロシステム（２００）の前記光電気機械素子（２２０）をスイッチングすることにより実行されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記符号化ステップは、前記励起信号（１８、１８０）の偏光を変調するフェーズを含むことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記方法を実施することが可能な微小素子特性決定装置であって、
拡散する光源信号（１２、１２０）を放射する手段（１０、１００）と、
前記光源信号（１２、１２０）のスペクトルを所定の波長λiを持つ少なくとも二つの励起信号（１８、１８０）に分割することが可能なスペクトル分離器（１６、１６０）と、
前記励起信号を符号化する手段（２４、２４０）と、
前記励起信号（１８、１８０）が集光されたセンサ信号（２８、２８０）が伝播する測定空間（３０、３００）と、
前記センサ信号（１２）と前記測定空間（３０、３００）内に存在する前記微小素子との相互作用により生じる相互作用信号（３２、３２０）を分析する手段（３４、３４０）とを有し、
前記スペクトル分離器（１６、１６０）は、前記励起信号（１８、１８０）のスペクトル幅を選択する手段（２２８）を有する光電気機械マイクロミラー（２２０）を備えた素子のマイクロシステム（２００）である、
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
前記光電気機械素子（２２０）はカンチレバータイプであることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記光電気機械素子（２２０）はブリッジタイプであることを特徴とする請求項８または９に記載の装置。
【請求項１１】
前記光電気機械素子（２２０）は略三角形形状を有することを特徴とする請求項８〜１０の何れか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記光電気機械素子（２２０）は変形可能なアクロマティックミラーであることを特徴とする請求項８〜１１の何れか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記光電気機械素子（２２０）の前面に少なくとも一つのカラーフィルタ（２２４）を有することを特徴とする請求項８〜１２の何れか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記励起信号（１８、１８０）の時間変調による符号化手段（２４２）を有することを特徴とする請求項８〜１３の何れか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記時間変調による符号化手段（２４２）は複数の遅延線であることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
少なくとも一つの前記励起信号（１８、１８０）の位相を変調する手段（２４４）を有することを特徴とする請求項１４または１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記位相変調手段（２４４）は、前記複数の遅延線のうちの少なくとも一つを周期的に伸長させる少なくとも一つの圧電変調器からなることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記励起信号（１８、１８０）の周波数を変調することにより符号化する手段（２００）を有することを特徴とする請求項８〜１７の何れか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記マイクロシステム（２００）は、前記励起信号（１８、１８０）を周波数変調するために前記光電気機械素子（２２０）をスイッチングする電気機械アクチュエータを有することを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記励起信号（１８、１８０）の偏光を変調することにより符号化する手段（２５０）を有することを特徴とする請求項８〜１９の何れか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記光源は、パルス白色光源であることを特徴とする請求項８〜２０の何れか一項に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２０１１−５０１１１７（Ｐ２０１１−５０１１１７Ａ）
【公表日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２８４４７（Ｐ２０１０−５２８４４７）
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００８／００１４２４
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０８７２８７
【国際公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【出願人】（５０１０８９８６３）サントル ナシオナル ドゥ ラ ルシェルシェサイアンティフィク（セエヌエールエス） (173)
【出願人】（５０６３３６７９５）ユニベルシテ ドゥ リモージュ (4)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００８／００１４２４
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０８７２８７
【国際公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【出願人】（５０１０８９８６３）サントル ナシオナル ドゥ ラ ルシェルシェサイアンティフィク（セエヌエールエス） (173)
【出願人】（５０６３３６７９５）ユニベルシテ ドゥ リモージュ (4)
【Ｆターム（参考）】
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