CN104076023A - 体液拉曼光谱检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种体液拉曼光谱检测装置，包括样品管和样品池；样品管包括管体和管盖，管体的侧面上设置有激光检测窗口或/和表面增强拉曼散射芯片模块；样品池包括样品池座、样品架、样品池盖和驱动装置；样品架上设置有样品管的竖向固定装置，样品池座上设置有横向拉曼激光入射口；或者样品架上设置有样品管的横向固定装置，样品池盖上设置有竖向拉曼激光入射口。检测时，将体液样品装入样品管中，将样品管插在样品架上，再盖上样品池盖，即可对体液样品如血液、汗液、唾液、尿液等进行检测，通过驱动装置转动样品架，可快速对多个样品进行检测，检测时间短，可满足进出口检验检疫和现场刑侦检测的样品非接触、无损、快速准确等检测需求。

Description

体液拉曼光谱检测装置

技术领域

本发明涉及一种拉曼光谱检测装置，特别涉及一种体液拉曼光谱检测装置。

背景技术

当生物体组织处于不同状态或生理状况发生变化时,体内外的代谢物质在体液中将有所反映,通过分析生物体体液成分实现其状态的检测和诊断是国内外学术界研究的热点。

目前，针对体液鉴别的技术手段有用显微镜检查体液中的细胞种类和大小、用气相色谱液相色谱和质谱分析鉴定、用酶联免疫吸附试验等方法对体液成分进行检测分析。但这些检测方法存在假阳性率较高，测试方法复杂，仪器昂贵，耗时较长等不同问题和瓶颈。

长期以来，在疾病诊断、刑侦检测、海关进出口检验检疫等领域，科研人员一直试图研制出一种快速简便、无需样本前处理的体液分析方法。

拉曼光谱是重要的现代光谱技术之一，是鉴别物种强有力的工具。利用拉曼光谱技术对样品进行无损分析，具有测试样品非接触、非破坏等优点，此外还具有测试时间短、样品所需量小、样品无需制备，在分析过程中不会对样品造成化学的、机械的、光化学和热的分解等特点，是分析科学领域的研究热点。拉曼光谱是一种散射光谱，它包含了分子振动、转动等指纹信息，可以对样品进行快速、无损分析。此外，由于水对拉曼光谱的影响很小，所以拉曼光谱可以在接近自然状态或活性状态下来研究生物体系的结构及其变化。近年来，随着纳米科技的快速发展，表面增强拉曼光谱散射(Surface Enhanced RamanScattering,SERS)技术的出现极大地提高了拉曼光谱技术探测物质的灵敏度。其利用物质分子与金属纳米结构相互作用，局域表面等离子激元被激发引起的电磁增强(即物理增强)，以及金属纳米结构表面与吸附其上的物质分子形成拉曼增强的活性点(即化学增强)，这两者的作用使被测物的拉曼散射产生拉曼增强效应，其增强能力可达10⁴～10⁷。此外，用拉曼分析体液样品无需标记和前处理，因此拉曼光谱技术将在体液样品分析检测中极具潜力。

然而，目前缺乏用于体液样品特别是血液样品拉曼光谱分析测试的相关装置和方法，因而无法满足进出口检验检疫和现场刑侦检测的样品非接触、无损、快速准确等检测需求，也限制了其在各个领域的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种体液拉曼光谱检测装置，以解决目前缺乏用于体液样品拉曼光谱分析测试的相关装置，以满足进出口检验检疫和现场刑侦检测的样品非接触、无损、快速准确等检测需求。

本发明体液拉曼光谱检测装置，

包括样品管和样品池；

所述样品管包括管体和管盖，所述管体的侧面上设置有激光检测窗口或/和表面增强拉曼散射芯片模块；

所述样品池包括样品池座、设置于样品池座内的样品架、与样品池座可拆分式连接的样品池盖、以及驱动样品架绕竖向轴线转动的驱动装置；

所述样品架上设置有使样品管竖向固定在样品架上的竖向固定装置，所述样品池座上设置有横向拉曼激光入射口；或者所述样品架上设置有使样品管横向固定在样品架上的横向固定装置，所述样品池盖上设置有竖向拉曼激光入射口。

进一步，所述竖向固定装置为设置在样品架上的竖向样品管插孔，所述样品架上还设置有沿横向与竖向样品管插孔贯通的拉曼检测孔。

进一步，所述横向固定装置为设置在样品架上端的横向样品管卡槽。

进一步，所述表面增强拉曼散射芯片模块为盒型结构，盒型结构的内腔为真空空腔，所述真空空腔与入射激光正对的侧壁上设置有具有表面增强拉曼散射活性的纳米结构；所述样品管和表面增强拉曼散射芯片模块上设置有将样品管中样品转入真空空腔的开关装置。

进一步，所述表面增强拉曼散射芯片模块设置于样品管内，所述盒型结构的顶部设置有样品流入口，所述样品管侧壁上设置有与表面增强拉曼散射芯片模块位置对应的激光检测窗口；所述开关装置包括密封样品流入口的密封膜或封孔开关、以及设置在管盖上用于刺穿密封膜或启闭封口开关的顶杆，所述管盖的顶部由弹性材料制成。

进一步，所述封孔开关包括铰接在盒型结构顶部的杠杆、连接在杠杆一端的密封垫和连接在杠杆另一端与盒型结构上的弹簧，所述密封垫在弹簧推力下压贴在样品流入口上。

进一步，所述表面增强拉曼散射芯片模块设置于样品管外，所述开关装置包括连接样品管和真空空腔的引流管和设置在引流管上的阀门。

进一步，所述具有表面增强拉曼散射活性的纳米结构材料为Au，Ag，Pt或Cu。

进一步，所述样品池座的内壁上涂有吸光材料。

进一步，所述样品管上设置有与激光检测窗口中心正对的第一定位槽，所述样品架上设置有与竖向样品管插孔和拉曼检测孔的中心正对的第二定位槽，所述样品池座上设置有与横向拉曼激光入射口中心相对的第三定位槽。

本发明的有益效果：

1、本发明体液拉曼光谱检测装置，将体液样品装入样品管中，将样品管插在样品架上，再盖上样品池盖，即可对体液样品如血液、汗液、唾液、尿液等进行检测，并且通过驱动装置转动样品架，可快速对多组样品进行检测，检测时间短，可满足进出口检验检疫和现场刑侦检测的样品非接触、无损、快速准确等检测需求。

2、本发明体液拉曼光谱检测装置，其表面增强拉曼散射芯片模块的内腔为真空结构，可在使用前避免具有表面增强拉曼活性的纳米结构暴露于空气中而失去活性，同时在使用时通过按压样品管管盖，通过管盖上的顶杆刺破密封膜或开启封孔开关，样品即可流入真空空腔进行检测，使用方便，检测速度快。

附图说明

图1为本发明设置有横向拉曼激光入射口的体液拉曼光谱检测装置的立体爆炸结构示意图；

图2为图1的剖面结构示意图；

图3为表面增强拉曼散射芯片模块的立体结构示意图；

图4为设有密封膜的表面增强拉曼散射芯片模块的剖面结构示意图；

图5为设有封孔开关的表面增强拉曼散射芯片模块的结构示意图；

图6为表面增强拉曼散射芯片模块设置在管体外的结构示意图；

图7为设置有竖向拉曼激光入射口的体液拉曼光谱检测装置的剖面结构示意图；

附图标记说明：1-管体，2-管盖，10-表面增强拉曼散射芯片模块，3-样品池座，4-样品架，5-样品池盖，6-驱动装置，7-横向拉曼激光入射口，8-样品管插孔，9-拉曼检测孔，101-真空空腔，102-纳米结构，103-样品流入口，104-激光检测窗口，11-密封膜，12-顶杆，13-杠杆，14-密封垫，15-弹簧，16-引流管，17-阀门，18-第一定位槽，19-第二定位槽，20-第三定位槽，21-横向固定装置，22-竖向拉曼激光入射口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：如图所示，本实施例体液拉曼光谱检测装置，包括样品管和样品池；

所述样品管包括管体1和管盖2，所述管体1的侧面上设置有表面增强拉曼散射芯片模块10；在具体实施例中，所述表面增强拉曼散射芯片模块10可与样品管制成一体，或者可在管体1的侧面上设置插接槽等连接结构来固定表面增强拉曼散射芯片模块10；同时在具体实施中，所述样品管可以为圆柱体管或长方体管等形状。

所述样品池包括样品池座3、设置于样品池座3内的样品架4、与样品池座3可拆分式连接的样品池盖5、以及驱动样品架4绕竖向轴线转动的驱动装置6；

所述样品架4上设置有使样品管竖向固定在样品架上的竖向固定装置，所述样品池座3上设置有横向拉曼激光入射口7。

本实施例中，所述竖向固定装置为设置在样品架4上的竖向样品管插孔8，所述样品架4上还设置有沿横向与竖向样品管插孔8贯通的拉曼检测孔9；当然在不同实施例中，所述竖向固定装置还可为设置在样品架4上的管夹、竖向插槽等其它结构。

本实施例中，所述表面增强拉曼散射芯片模块10为盒型结构，盒型结构的内腔为真空空腔101，所述真空空腔101与入射激光正对的侧壁上设置有具有表面增强拉曼散射活性的纳米结构102；所述样品管和表面增强拉曼散射芯片模块10上设置有将样品管中样品转入真空空腔101的开关装置。

本实施例中，所述表面增强拉曼散射芯片模块10设置于样品管内，所述盒型结构的顶部设置有样品流入口103，所述样品管侧壁上设置有与表面增强拉曼散射芯片模块位置对应的激光检测窗口104，激光检测窗口的材料可为石英、玻璃、塑料等。所述开关装置包括密封样品流入口的密封膜11、以及设置在管盖2上用于刺穿密封膜11的顶杆12，所述管盖2的顶部由弹性材料制成；检测时用手按压管盖2的顶部，顶杆12下行刺破密封膜11，样品即可从样品管流入芯片的真空空腔内。

在不同实施中，所述开关装置还可为其它结构，如可以用封口开关来替代本实施例中的密封膜11。如图5所示，所述封孔开关包括铰接在盒型结构顶部的杠杆13、连接在杠杆13一端的密封垫14和连接在杠杆13另一端与盒型结构上的弹簧15，所述密封垫14在弹簧15推力下压贴在样品流入口上；检测时，用手按压管盖2的顶部，顶杆12下行对杠杆13施加压力，使杠杆13克服弹簧15的推力绕铰接中心转动，密封垫14上行，样品便流入芯片的真空空腔中；松开按压管盖2的手，杠杆13在弹簧15推力下复位，密封垫14又重新将样品流入口103密封；采用本结构开关装置，其可避免进入芯片的样品回流至样品管中对样品管中的样品造成污染。

并且在不同实施例中，所述表面增强拉曼散射芯片模块10还可设置于样品管外，此结构中管体1上可不设置激光检测窗口，如图6所示，所述开关装置包括连接样品管和真空空腔的引流管16和设置在引流管16上的阀门17，检测时启闭阀门17即可将样品管中样品转入芯片的真空空腔中进行检测。而且对于某些检测样品，还可不采用表面增强拉曼散射芯片模块10，将拉曼激光直接引入管体1的侧面上的激光检测窗口7，也能实现检测目的。

本实施例体液拉曼光谱检测装置在检测时，将体液样品装入样品管，将样品管插在样品架4上的样品管插孔8中，再盖上样品池盖5，将拉曼激光导入样品池座3上的横向拉曼激光入射口7，通过驱动装置6控制样品架4转动，使拉曼检测孔9与入射的拉曼激光正对，即可对体液样品如血液、汗液、唾液、尿液等进行检测。本体液拉曼光谱检测装置，其样品架4上可设置多支样品管，通过驱动装置转动样品架，能快速对多个样品进行检测，检测时间短，可满足进出口检验检疫和现场刑侦检测的样品非接触、无损、快速准确等检测需求。

本实施例中，所述具有表面增强拉曼散射活性的纳米结构102为Au纳米结构层，当然在不同实施例例中也可采用Ag，Pt或Cu等其它材料的纳米结构层，纳米结构102可采用化学自组装、真空蒸镀等方法加工制备在真空空腔101的侧壁上。

本实施例中，所述样品池座3的内壁上涂有吸光材料，用来降低外部杂散光对拉曼检测效果的影响；在测试时，盖上样品池盖5后，样品池内腔成为暗室，通过在样品池座3的内壁上涂吸光材料，可进一步避免内壁反光等对测试结果造成影响。

本实施例中，所述样品管上设置有与激光检测窗口104中心正对的第一定位槽18，所述样品架4上设置有与竖向样品管插孔8和拉曼检测孔9的中心正对的第二定位槽19，所述样品池座3上设置有与横向拉曼激光入射口7中心相对的第三定位槽20。

在检测时，将管体1和管盖2上的第一定位槽18对齐，即可快速的使顶杆12和样品流入口103正对，将第一定位槽18和第二定位槽19对齐，即可快速的使表面增强拉曼散射芯片模块10和拉曼检测孔9正对，将第二定位槽19和第三定位槽20对齐，即可快速的使拉曼检测孔9和横向拉曼激光入射口7正对，从而在检测时可大幅减少体液拉曼光谱检测装置的组装调试时间，提高工作效率。

实施例二：如图7所示，本实施例与实施例一的区别在于所述样品架4上设置有使样品管横向固定在样品架上的横向固定装置21，所述样品池盖5上设置有竖向拉曼激光入射口22。本实施例中，所述横向固定装置21为设置在样品架4上端的横向样品管卡槽，本实施例的其它结构和实施例一相同，在此不再一一赘述。对比文件1适用于激光从水平方向投射的拉曼激光检测仪器，而实施例适用于激光从上向下投射的拉曼激光检测仪器。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种体液拉曼光谱检测装置，其特征在于：

包括样品管和样品池；

所述样品管包括管体和管盖，所述管体的侧面上设置有激光检测窗口或/和表面增强拉曼散射芯片模块；

所述样品池包括样品池座、设置于样品池座内的样品架、与样品池座可拆分式连接的样品池盖、以及驱动样品架绕竖向轴线转动的驱动装置；

所述样品架上设置有使样品管竖向固定在样品架上的竖向固定装置，所述样品池座上设置有横向拉曼激光入射口；或者所述样品架上设置有使样品管横向固定在样品架上的横向固定装置，所述样品池盖上设置有竖向拉曼激光入射口。

2.根据权利要求1所述的体液拉曼光谱检测装置，其特征在于：所述竖向固定装置为设置在样品架上的竖向样品管插孔，所述样品架上还设置有沿横向与竖向样品管插孔贯通的拉曼检测孔。

3.根据权利要求1所述的体液拉曼光谱检测装置，其特征在于：所述横向固定装置为设置在样品架上端的横向样品管卡槽。

4.根据权利要求1-3中任一所述的体液拉曼光谱检测装置，其特征在于：所述表面增强拉曼散射芯片模块为盒型结构，盒型结构的内腔为真空空腔，所述真空空腔与入射激光正对的侧壁上设置有具有表面增强拉曼散射活性的纳米结构；所述样品管和表面增强拉曼散射芯片模块上设置有将样品管中样品转入真空空腔的开关装置。

5.根据权利要求4所述的体液拉曼光谱检测装置，其特征在于：所述表面增强拉曼散射芯片模块设置于样品管内，所述盒型结构的顶部设置有样品流入口，所述样品管侧壁上设置有与表面增强拉曼散射芯片模块位置对应的激光检测窗口；所述开关装置包括密封样品流入口的密封膜或封孔开关、以及设置在管盖上用于刺穿密封膜或启闭封口开关的顶杆，所述管盖的顶部由弹性材料制成。

6.根据权利要求5所述的体液拉曼光谱检测装置，其特征在于：所述封孔开关包括铰接在盒型结构顶部的杠杆、连接在杠杆一端的密封垫和连接在杠杆另一端与盒型结构上的弹簧，所述密封垫在弹簧推力下压贴在样品流入口上。

7.根据权利要求4所述的体液拉曼光谱检测装置，其特征在于：所述表面增强拉曼散射芯片模块设置于样品管外，所述开关装置包括连接样品管和真空空腔的引流管和设置在引流管上的阀门。

8.根据权利要求4所述的体液拉曼光谱检测装置，其特征在于：所述具有表面增强拉曼散射活性的纳米结构材料为Au，Ag，Pt或Cu。

9.根据权利要求1所述的体液拉曼光谱检测装置，其特征在于：所述样品池座的内壁上涂有吸光材料。

10.根据权利要求5所述的体液拉曼光谱检测装置，其特征在于：所述样品管上设置有与激光检测窗口中心正对的第一定位槽，所述样品架上设置有与竖向样品管插孔和拉曼检测孔的中心正对的第二定位槽，所述样品池座上设置有与横向拉曼激光入射口中心相对的第三定位槽。