CN105074427B - 在外部表面上具有表面增强光谱学分析元件的装置 - Google Patents
在外部表面上具有表面增强光谱学分析元件的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105074427B CN105074427B CN201380075220.4A CN201380075220A CN105074427B CN 105074427 B CN105074427 B CN 105074427B CN 201380075220 A CN201380075220 A CN 201380075220A CN 105074427 B CN105074427 B CN 105074427B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coating
- elongated substrate
- enhanced spectroscopic
- sample
- group
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 83
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 78
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 74
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 27
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 16
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 15
- 238000001467 acupuncture Methods 0.000 claims description 11
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims description 10
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 8
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 claims description 5
- 229940079593 drug Drugs 0.000 claims description 4
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 39
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 20
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 12
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 5
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 5
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 4
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 4
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 3
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000090 biomarker Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 3
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 3
- 230000036541 health Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- -1 poly- Siloxanes Chemical class 0.000 description 3
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 2
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 2
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 210000003722 extracellular fluid Anatomy 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 210000002751 lymph Anatomy 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 2
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 210000003296 saliva Anatomy 0.000 description 2
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000858 Cyclodextrin Polymers 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N Heparin Chemical compound OC1C(NC(=O)C)C(O)OC(COS(O)(=O)=O)C1OC1C(OS(O)(=O)=O)C(O)C(OC2C(C(OS(O)(=O)=O)C(OC3C(C(O)C(O)C(O3)C(O)=O)OS(O)(=O)=O)C(CO)O2)NS(O)(=O)=O)C(C(O)=O)O1 HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- 239000004425 Makrolon Substances 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 241000549556 Nanos Species 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 101100460147 Sarcophaga bullata NEMS gene Proteins 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229920006221 acetate fiber Polymers 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000000560 biocompatible material Substances 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003983 crown ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000013399 early diagnosis Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001917 fluorescence detection Methods 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960002897 heparin Drugs 0.000 description 1
- 229920000669 heparin Polymers 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 210000001365 lymphatic vessel Anatomy 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 150000003904 phospholipids Chemical class 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- HFHDHCJBZVLPGP-UHFFFAOYSA-N schardinger α-dextrin Chemical compound O1C(C(C2O)O)C(CO)OC2OC(C(C2O)O)C(CO)OC2OC(C(C2O)O)C(CO)OC2OC(C(O)C2O)C(CO)OC2OC(C(C2O)O)C(CO)OC2OC2C(O)C(O)C1OC2CO HFHDHCJBZVLPGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005573 silicon-containing polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
- A61B5/1459—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters invasive, e.g. introduced into the body by a catheter
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6846—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive
- A61B5/6847—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive mounted on an invasive device
- A61B5/6848—Needles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/65—Raman scattering
- G01N21/658—Raman scattering enhancement Raman, e.g. surface plasmons
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
- A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
- A61B2562/0233—Special features of optical sensors or probes classified in A61B5/00
- A61B2562/0238—Optical sensor arrangements for performing transmission measurements on body tissue
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
- A61B2562/12—Manufacturing methods specially adapted for producing sensors for in-vivo measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N2021/258—Surface plasmon spectroscopy, e.g. micro- or nanoparticles in suspension
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/061—Sources
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/068—Optics, miscellaneous
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Public Health (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
根据示例，一种用于执行光谱学分析的装置包括具有插入到试样中的形状和大小的细长衬底，其中细长衬底具有第一端和第二端。装置还包括在细长衬底的第一端与第二端之间的位置处定位在细长衬底的外部表面上的多个表面增强光谱学分析（SES）元件。
Description
背景技术
在诸如表面增强拉曼光谱学分析（SERS）之类的表面增强光谱学分析中，探查分析物上的可振动激发水平。光子的能量可以漂移与光子激发的振动水平的量相等的量（拉曼散射）。可以检测包括对应于特定于所探查的分析物的分子振动的带的波长分布的拉曼频谱以标识分析物。在SERS中，分析物分子与可以或可以未涂覆有诸如二氧化硅、氮化硅和聚合物之类的电介质的一旦被光激发则支持等离子体模式（自由电子密度的集体振荡，这在金属纳米颗粒周围创建强近场）的金属纳米颗粒接触或者与之接近，例如距离小于几十纳米。这些场可以耦合到近场区中的分析物分子，从而增强来自分析物分子的散射信号的发射。
附图说明
通过示例而非限制的方式在以下（多个）附图中图示本公开的特征，其中相同的附图标记指示相同的元件，其中：
图1A示出根据本公开的示例的用于执行光谱学分析的装置的简化侧视图；
图1B示出根据本公开的示例的沿线A-A取得的图1A中所描绘的装置的放大、横截面视图；
图1C示出根据本公开的另一示例的图1A中所描绘的装置的简化横截面视图；
图2A-2C分别示出根据本公开的另一示例的用于执行光谱学分析的装置的图；
图3示出根据本公开的示例的可以包括用于执行光谱学分析的装置和SES装置的SES系统的图；
图4A示出根据本公开的示例的可以实现在图1A-3中所描绘的装置中的SES元件（在该实例中为纳米指）的阵列的等距视图；
图4B和4C分别示出根据本公开的示例的在纳米指倒塌之前和之后沿图4A中所示的线C-C的横截面视图；
图5示出根据本公开的示例的用于制作用于执行光谱学分析的装置的方法的流程图；以及
图6示出根据本公开的示例的用于使用用于执行光谱学分析的装置的方法的流程图。
具体实施方式
为了简化和说明性的目的，主要参照其示例来描述本公开。在以下描述中，阐述大量特定细节以便提供对本公开的透彻理解。然而，将容易显而易见的是，本公开可以在没有对这些特定细节的限制的情况下实践。在其它实例中，并未详细描述一些方法和结构以免不必要地使本公开晦涩难懂。
遍及本公开，术语“一”和“一个”意图指代至少一个特定元件。如本文所使用的，术语“包括”意味着包括但不限于，术语“包含”意味着包含但不限于。术语“基于”意味着至少部分地基于。此外，术语“光”是指具有在电磁频谱的可见和非可见部分（包括电磁频谱的红外、近红外和紫外部分）中的波长的电磁辐射。
本文所公开的是用于执行光谱学分析的装置、用于执行表面增强光谱学分析（SES）的系统、用于制作装置的方法和用于使用装置执行光谱学分析的方法。本文所公开的装置可以包括具有插入到试样中的形状和大小的细长衬底，其中细长衬底具有第一端和第二端。装置还可以包括在细长衬底的第一端与第二端之间的位置处定位在细长衬底的外部表面上的多个SES元件。根据示例，装置还可以包括在将装置插入和/或植入到试样中期间保护SES元件的覆盖层。覆盖层可以选择性地可移除和/或包括大体防止某些颗粒接触多个SES元件的多孔膜。
根据示例，其上可以提供SES元件的细长衬底可以是针灸针，其中靠近针灸针的插入尖端提供SES元件。在一方面，SES元件可以以相对简单的方式定位在试样的期望位置处。也就是说，与插入针灸针相关联的常规技术可以用于插入本文所公开的装置以将SES元件定位在试样的期望流体位置中。
此外，SES元件可以提供在细长衬底的外圆周周围。这样，至少一些SES元件可以接收光照射束（激发光）而不管细长衬底插入到试样中的旋转取向如何。在一方面，例如，如果装置关于其中心纵轴旋转，装置仍旧可以用于执行光谱学分析。
作为示例，本文所公开的装置可以实现在健康和疾病的医学管理中。例如，本文所公开的装置可以用于执行来自生理分析物的生物标记物以及对于早期诊断、疫病防治、隔离、监视、诊断、治疗和健康改善，特别是医学过程和治疗的评估和评价而言关键的生理状态的相对快速且精确的剖析（分析）和发现。如本文所讨论的，装置可以用于实时（在线）和/或离线地执行光谱学分析以引导和收集单个或多个状态和度量的标识，以及特定生物标记物和原生或人工引入的报道分子的分布和潜在生物标记物的新的或集体的分布图的发现。
首先参照图1A，示出根据示例的用于执行光谱学分析的装置100的简化侧视图。应当理解的是，图1A中所描绘的装置100可以包括附加组件并且本文所描述的一些组件可以被移除和/或修改而不脱离于装置100的范围。还应当理解的是，图1A中所描绘的组件未按比例绘制，并且因此，组件可以具有与其中所示的不同的关于彼此的相对大小。
一般而言，装置100可以实现成执行光谱学分析，其可以包括表面增强拉曼光谱学分析（SERS）、表面增强发光检测、表面增强荧光检测或其它类型的表面增强光学增强检测。在这方面，装置100可以包括细长衬底102和多个表面增强光谱学分析（SES）元件110。SES元件110已经描绘为在细长衬底102的表面上方延伸一定距离。然而，如以下更加详细地讨论的，SES元件110可以是相对小的元件，例如具有纳米尺度的尺寸，并且因此，应当理解的是，在一些示例中，SES元件110可以不像它们在图1A中所示的那样可见。这样，应当清楚理解的是，SES元件110在图1A中以及在其它图中的描绘是出于简化说明和描述的目的。
细长衬底102可以沿横轴延伸并且可以具有第一端104和第二端106。每一个SES元件110可以提供在沿着第一端104与第二端106之间的细长衬底102的多个位置处的相应分组中。图1A中所描绘的SES元件110可以因此表示SES元件110的相应分组，如以下更加详细地讨论的那样。
装置100可以具有大小、配置，并且可以由使装置100适合于插入和/或植入到试样中的材料制成。第一端104还可以具有尖头端，其一般使得装置100能够通过试样的皮肤层插入。然而，尖头端可以省略并且装置100可以通过常规柱形针灸插入设备的方式插入。作为特定示例，装置100的细长衬底102可以是针灸针并且可以因此以类似于用于将针灸针插入到人体中的那些的方式插入到试样中。细长衬底102的第二端106可以包括手柄（未示出）以促进将装置100或装置102的至少一部分插入到试样中。
根据示例，装置100可以实现成执行体内光谱学分析，即在将装置100插入和/或植入到诸如人体、动物、昆虫、植物、非活体物件等之类的试样中之后。装置100可以因此实现成分析诸如血液、淋巴液、唾液、间质液等之类的流体试样中的诸如分子之类的颗粒。装置100可以可替换地实现在不牵涉装置100的植入的光谱学分析应用中。
细长衬底102可以因此包括适合于插入和/或植入到试样中的任何材料，诸如硅、聚合物、塑料、银、钛等。在其它示例中，其中装置100在不插入和/或植入到试样中的情况下实现，细长衬底102还可以包括其它材料，诸如可能对试样有毒的材料。根据示例，细长衬底102可以具有在大约0.1mm至大约10mm之间的某处的直径（或宽度）以及在大约1mm到大约100mm之间的某处的长度。此外，SES元件110可以布置成在细长衬底102的相对小区段之上延展的分组中。作为示例，SES元件110的每一个分组可以具有在大约5微米到大约500微米之间的某处的宽度。
SES元件110可以提供在细长衬底102的任何表面上。特别地，SES元件110可以以不同分组布置在细长衬底102上。也就是说，SES元件110的一个分组可以定位在细长衬底102上的一个位置处并且SES元件110的另一分组可以定位在细长衬底102上的第二位置处。然而，应当理解的是，装置100的描绘是出于说明的目的，并且可以做出对装置100的组件的各种修改而不脱离于装置100的范围。例如，多个SES元件110可以布置成包括交替配置。作为示例，SES元件110的单个分组可以沿细长衬底102的表面定位。作为另一示例，SES元件110的附加分组可以沿细长衬底102的大体整个长度定位。
一般而言，SES元件110可以是增强与SES元件110接触和/或与SES元件110相对接近的颗粒对任何光、荧光、发光等的发射，并且因此增强诸如表面增强拉曼光谱学分析（SERS）、增强光致发光、增强荧光等之类的颗粒上的感测操作的元件。SES元件110可以包括等离子体纳米颗粒或纳米结构，其可以包括等离子体支持材料，诸如但不限于金（Au）、银（Ag）和铜（Cu）。SES元件110还可以包括以各种次序或随机配置布置在衬底上的结构。
SES 110元件可以具有纳米尺度的表面粗糙度，其一般由（多个）层的表面上的纳米尺度表面特征表征并且可以在（多个）等离子体支持材料层的沉积期间自发产生。通过本文的限定，等离子体支持材料可以是在光谱学分析期间促进信号的散射和来自材料上或材料附近的分析物的信号的产生或发射的材料。
在一些示例中，SES元件110可以功能化以促进分析物分子的吸收。例如，SES元件110的表面可以功能化，使得分析物的特定类别被吸引并且可以键合或优选地吸收到SES元件110上。本文在以下更加详细地描述SES元件110可以增强来自分析物分子的散射光发射的各种方式。
装置100可以包括相对大数目的SES元件110以大幅增加来自分析物的信号发射（例如拉曼散射光、发光、荧光等）的增强。此外，多个SES元件110可以包括足以使SES元件110大幅增强信号发射并且足以使检测器检测到所发射的信号的任何合适尺寸。
现在转向图1B，示出根据示例的沿图1A中的线A-A取得的装置100的简化横截面侧视图。细长衬底102可以具有圆形横截面并且SES元件110可以围绕细长衬底102的圆周延伸。此外，SES元件110围绕细长结构102的圆周的这种布置可以大幅增强光将被引导到SES元件110的分组上的可能性而不管细长衬底102沿细长衬底102的纵轴的旋转取向如何。
应当理解的是，图1B中所描绘的装置100可以在各种方面进行修改而不脱离于装置100的范围。例如，取代于在细长衬底102的整个圆周之上延展，SES元件110可以提供在细长衬底102的圆周的一部分上。作为示例，SES元件110可以提供在细长衬底102圆周的一半上。作为另一示例，SES元件110可以布置在围绕细长衬底102的圆周的多个分组中。在该示例中，可以在沿细长衬底102的圆周的SES元件110的相应分组之间提供间隙。
现在转向图1C，示出根据另一示例的装置100的简化横截面侧视图。在图1C中所描绘的示例中，细长衬底102被描绘为具有矩形横截面并且SES元件110被描绘为布置在细长衬底的一个表面上。应当理解的是，细长衬底102可以具有其它横截面形状而不脱离于装置100的范围。例如，细长衬底102可以具有其它多边形形状、椭圆形形状等。而且，尽管细长衬底102已经被描绘为具有实心结构，但是细长衬底102可以替代性地具有完全或部分中空的结构。此外或可替换地，SES元件110可以沿细长衬底102的多个侧面提供。
现在转向图2A，示出根据另一示例的图1A中所描绘的用于执行光谱学分析的装置100的简化侧视图。图2A中所描绘的装置100可以包括与图1A中所描绘的装置100中所包含的那些相同的所有组件，并且因此，将不关于图2A中所描绘的装置100更加详细地描述那些组件。
如图2A中所示，装置100可以包括在SES元件110之上延伸的覆盖层200。如图2B中所示，图2B为沿图2A中的线B-B取得的装置100的横截面侧视图，覆盖层200还可以围绕细长衬底102的圆周延伸。图2B中的装置100已经被描绘为包括可选的孔210，以下更加详细地描述所述孔210。根据示例，覆盖层200可以是在将装置100插入到试样中期间保护SES元件110的保护层。此外或可替换地，覆盖层200可以在将装置110植入试样中之后保护SES元件110。在任何方面，覆盖层200可以由对于保护SES元件110而言合适的任何材料形成。例如，覆盖层200可以由对人体无毒的生物可降解的材料、包括合成和生物聚合物材料、金属、脂质、碳水化合物等的生物兼容材料的组合形成。
根据特定示例，覆盖层200可以由在插入到试样中之后分解的材料形成。在该示例中，覆盖层200可以由使得覆盖层200在暴露于试样中的流体后的预确定时间长度之后分解的材料和特定大小形成。根据另一示例，覆盖层200可以由在将外部刺激应用到覆盖层200上时被移除的材料形成。在该示例中，外部刺激可以包括例如光、热量、化学试剂、生物试剂等。因此，例如，外部刺激可以在将装置100插入和/或植入到试样中之后应用到覆盖层200上。因此，在一方面，覆盖层200可以在插入和/或植入到试样中期间保护SES元件110并且可以在插入和/或植入之后移除以暴露SES元件110。
根据另一示例，覆盖层200可以包括递送到试样中的药物。在该示例中，覆盖层200可以此外或可替换地提供在其上尚未提供SES元件110的衬底102的区域之上。作为另一示例，覆盖层200可以覆盖药物材料使得药物可以在移除覆盖层200时递送到试样中。因此，例如，覆盖层200在这些示例中可以在执行指示药物要被递送到试样中的光谱学分析操作之后移除。
根据另一示例，覆盖层200可以包括具有多个孔210（图2B）的多孔膜。在该示例中，覆盖层200可以大体阻挡各种材料接触覆盖层200下方的SES元件110。仅具有足够小的大小以适合通过覆盖层200的孔210的颗粒可以因此能够接触SES元件110。在一方面，覆盖层200可以大体防止较大的不想要的颗粒阻挡或损坏SES元件110。孔210还可以具有特定形状以使得能够实现具有特定形状的分子的选择性通过。此外或可替换地，覆盖层200可以利用未被预期穿过孔210的分子受体功能化。在该示例中，覆盖层200可以利用各种类型的分子的受体功能化，使得流体中的多个试样可以被选择性且高效地阻挡。
覆盖层200还可以形成为使得包括激发光和散射信号的光能够大体从其通过。在该示例中，覆盖层200可以形成为具有足够薄的大小和/或由光学透明的材料形成以使得光和信号能够从其通过。作为特定示例，覆盖层200可以具有大约2nm到大约500nm之间的厚度。此外，尽管覆盖层200已经被描绘为具有相对薄的配置，但是覆盖层200可以可替换地具有较厚、海绵状或支架状基质配置。
覆盖层200在该示例中可以包括使得覆盖层200能够执行本文所讨论的装置100中的功能的任何合适材料。用于覆盖层200的合适材料的示例可以包括醋酸纤维、基于尿烷的聚合物（例如聚氨酯、聚醚聚氨酯或聚碳酸酯聚氨酯）、基于乙二醇的聚合物、肝素功能化的聚合物、这些材料的组合等。
作为示例，孔210可以通过分子印迹技术的实现而制作到覆盖层200中。在该技术中，例如，被允许穿过覆盖层200的分子可以与聚合物材料混合并且混合物可以形成为相对薄的片并且耐受固化，例如UV固化。分子然后可以从混合材料的相对薄片分解，从而留下特殊地成形为允许穿过覆盖层200的分子的孔210。材料的薄片然后可以定位在支持多孔子层（未示出）上并且组合层可以定位在SES元件110之上。
根据另一示例，覆盖层200包括脂质双层，其可以是由脂质或磷脂分子的两层制成的薄极性膜。脂质双层可以包括相对平坦的脂质分子片，其在细胞周围形成连续的屏障。脂质双层可以包括充当通过脂质双层膜的输运工具的蛋白质或通道。在这方面，蛋白质可以选择性地输运分子（例如具有足够小的大小以穿过脂质双层膜的分子）穿过脂质双层膜，这可以因此使得脂质双层膜作为筛选器起作用。脂质双层可以从自然出现的细胞收集和/或从脂质分子合成地制作。在任何方面，脂质双层可以例如通过在支撑多孔子层（未示出）上涂敷脂质双层来定位，并且组合层可以定位在SES元件110之上。
根据另一示例，覆盖层200可以功能化以包括主体分子，诸如冠状醚、环糊精等，其键合到对应客体分子。由于对应于主体分子的分子可以键合到客体分子，因此可以大体防止对应客体分子穿过覆盖层200并且接触SES元件110。
现在转向图2C，示出根据另一示例的图2A中所描绘的用于执行光谱学分析的装置100的简化侧视图。图2C中所示的装置100可以不同于图2A中所描绘的装置100，因为，装置100可以包括多个覆盖层210a和210b。特别地，覆盖层210a和210b中的每一个可以覆盖相应组的SES元件110之上的区域。
根据示例，覆盖层210a和210b中的每一个可以由可以使覆盖层210a和210b在暴露于试样中的流体之后以不同速率分解或者被光光解的材料形成和/或可以具有使覆盖层210a和210b在暴露于试样中的流体之后以不同速率分解或者被光光解的不同配置（例如厚度）。在该示例中，不同组SES元件110可以在不同时间暴露于试样中的流体或者暴露于光以用于光解。
在另一示例中，覆盖层210a和210b可以由相同材料形成并且可以具有相同配置。在该示例中，外部刺激可以在不同时间应用于覆盖层210a和210b以暴露包含在覆盖层210a和210b下方的不同组SES元件110。通过在不同时间选择性地暴露SES元件110的不同分组，装置100可以用于检测试样的条件随时间的改变。
如图2A-2C中所示，覆盖层200, 210a, 210b可以在细长衬底102的表面上方延伸一定距离。然而，覆盖层200, 210a, 210b可以包括相对薄的层以因此使得能够将装置100插入到试样中而没有来自覆盖层200, 210a, 210b的大幅干扰。应当理解的是，在一些示例中，覆盖层200, 210a, 210b可以不像它们在图2A-2C中所示的那样可见。这样，应当清楚理解的是，覆盖层200, 210a, 210b在图2A-2C中的描绘是出于简化说明和描述的目的。
现在转向图3，示出根据示例的包括SES装置302和用于执行SES的装置100的SES系统300的图。应当理解的是，图3中所描绘的SES系统300可以包括附加的组件，并且本文所描述的一些组件可以被移除和/或修改而不脱离于SES系统300的范围。还应当理解的是，图3中所描绘的组件未按比例绘制，并且因此，组件可以具有与如其中所示的不同的关于彼此的相对大小。
SES装置302可以包括光照源304、分色射束分离器308、反射器310和分光计314。光照源304可以通过分色射束分离器308发射光照射束306（诸如激光射束、LED射束或其它类型的光束）。光照射束306还可以被反射器310反射到装置100上。光照射束306可以穿透试样层320以光照SES元件110和相对接近和/或接触SES元件110的目标颗粒340。
在图3中，目标颗粒340被描绘为包含在流体流330中，流体流330可以包括例如血液、淋巴液、唾液、间质液等。目标颗粒340可以包括例如原生和/或人工引入的报道分子、生物标记物等。一般而言，生物标记物和报道分子可以从血液和其它体液以及构象和针对健康和失调二者的医学参数的化学/物理状态的分子指示符得到。流体流330可以包括目标颗粒340和其它体液。当流体330流过装置100时，一些目标颗粒340可以接触一些SES元件110并且在一些实例中与一些SES元件110捆绑。
一般而言，光照射束306可以操作为SES元件110上的激发光，其可以导致创建围绕SES元件110的近场。围绕SES元件110的近场可以耦合到SES元件110的邻域中的目标颗粒340。SES元件110的金属纳米颗粒（或其它等离子体结构）也可以起作用以增强目标颗粒340的信号发射过程。作为结果，可以从目标颗粒340发射散射信号312（例如拉曼散射光、发光、荧光等）并且散射信号312的发射可以通过SES元件110增强。可以从靠近SES元件110的目标颗粒340在所有方向上发射的散射信号312的部分可以朝向反射器310发射。
装置100已经被描绘为插入和/或植入到试样层320下方，试样可以包括例如皮肤层、身体组织、静脉壁、血管、淋巴管、覆盖物等，装置100可以插入和/或植入到该式样下方。在另一示例中，光照射束306可以穿过装置100可能已经位于其中的气体或液体环境。在任何方面，散射信号312也可以穿过表面层和/或气体或液体环境。
散射信号312可以从反射器310反射并且被引导回到分色射束分离器308。分色射束分离器308也可以朝向分光计314反射散射信号312。分光计314可以包括光学元件，诸如狭缝、光栅、透镜等，其允许光的不同波长的分离和测量。分光计314还可以包括检测器，例如光电倍增管（PMT）、电荷耦合设备（CCD）、互补金属氧化物半导体（CMOS）等检测器以测量分离的波长带的强度。所测量的分离的波长带的强度可以用于标识分析物。
可以对图3中所描绘的SES装置302做出各种修改而不脱离于SES系统300的范围。例如，反射器310可以具有将光照射束306聚焦到SES元件110上和/或将散射信号312聚焦到分色射束分离器308上的抛物线形状。作为又一示例，各种附加的光学组件（例如镜、棱镜、光纤等）可以定位成将光照射束306引导在SES元件110上和/或将散射信号312引导到分光计314。
现在转向图4A-4C，分别示出根据示例的SES元件110的阵列400的等距视图和侧视图。应当理解的是，图4A-4C中所描绘的阵列400可以包括附加的组件，并且本文所描述的一些组件可以被移除和/或修改而不脱离于本文所公开的装置100的范围。还应当理解的是，图4A-4C中所描绘的组件未按比例绘制，并且因此，组件可以具有与其中所示出的不同的关于彼此的相对大小。
一般而言，图4A-4C中所描绘的SES元件110的阵列400是图1A-3中所描绘的多个SES元件110的示例。特别地，在阵列400中，SES元件110可以定位在延伸于衬底402的表面上方的相应纳米指404的顶部上。衬底402可以由任何合适的材料形成，该材料诸如是硅、氮化硅、玻璃、塑料、聚合物、SiO2、Al2O3、铝等或这些材料的组合等。衬底402可以是图1A中所描绘的细长衬底102，或者衬底402可以是分离的衬底，其可以定位在细长衬底102的顶部上。
根据示例，纳米指404可以具有在纳米范围中的尺寸，例如，可以小于大约500nm的尺寸，并且可以由相对柔性的材料形成以使得纳米指404能够横向可弯折或可倒塌，例如以使得纳米指404的尖端能够朝向彼此移动，如本文在以下更加详细地讨论的那样。用于纳米指404的合适材料的示例可以包括聚合物材料，诸如UV可固化或热可固化的印迹抗蚀剂、聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷（PDMS）弹性体、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、含氟聚合物等或其任何组合、金属材料，诸如金、银、铝等、半导体材料等及其组合。
纳米指404可以通过任何合适的附接机制附接到衬底402的表面。例如，纳米指404可以通过使用各种合适的纳米结构生长技术直接生长在衬底402表面上。作为另一示例，纳米指404可以与衬底402一体形成。在该示例中，例如，可以由其制作衬底402的材料的一部分可以被蚀刻或以其它方式处理以形成纳米指404。在另一示例中，分离的材料层可以附着到衬底402表面并且分离的材料层可以被蚀刻或以其它方式处理以形成纳米指404。在各种示例中，纳米指404可以通过纳米印迹或雕刻工艺来制作，其中可以在聚合物基质上的多步印迹工艺中采用相对刚性柱的模板以形成纳米指404。在这些示例中，模板可以通过光刻或其它高级光刻技术来形成有期望的图案以将纳米指404布置在预确定的布置中。更特别地，例如，期望的图案可以通过电子束光刻技术、光刻、激光干涉光刻技术、聚焦离子束（FIB）、球体自组装等中的任何一个而设计在模具上。此外，图案可以转移到另一衬底上，例如硅、玻璃或聚合物衬底（PDMS、聚酰亚胺、聚碳酸酯等）。诸如蚀刻之类的各种其它工艺和使用在微机电系统（MEMS）和纳米机电系统（NEMS）的制作中的各种技术也可以用于制作纳米指404。
纳米指404已经被描绘为具有大体柱形横截面。然而，应当理解的是，纳米指404可以具有其它形状的横截面，诸如例如矩形、方形、三角形等。此外或可替换地，纳米指404可以形成有特征，诸如凹痕、隆起等，以大体使纳米指404倾向于在特定方向上倒塌。因此，例如，两个或更多邻近的纳米指404可以包括特征以增加纳米指404朝向彼此倒塌的可能性。本文在以下更加详细地描述纳米指404可以倒塌的各种方式。
阵列400可以包括纳米指404的大体随机分布或纳米指404的预确定配置。在任何方面，根据示例，纳米指404可以关于彼此布置，使得至少两个相邻纳米指404的尖端能够在纳米指404处于部分倒塌状态时靠近彼此。作为特定示例，相邻的纳米指404可以定位成彼此间隔小于大约100纳米。根据特定示例，纳米指404可以图案化在衬底402上，使得纳米指404中的相邻纳米指404优选地倒塌成预定义的几何形状，例如三角形、方形、五边形等。
现在转向图4B，示出依照示例的阵列400的沿图4A中所示的线C-C的横截面视图。如其中所示，纳米指404的每一个尖端408可以包括部署在其上的相应SES元件110。可以包括金属纳米颗粒的SES元件110可以通过例如金属材料的物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、溅射等或预合成的纳米颗粒的自组装中的一个而沉积到纳米指404的尖端408上。
尽管纳米指404已经在图4A-4B中被描绘为每一个竖直延伸并且在关于彼此的相同高度处，但是应当理解的是，一些纳米指404可以以各种角度和关于彼此的高度延伸。纳米指404之间的角度和/或高度中的差异可能由于例如由存在于纳米指404的制作以及SES元件104在纳米指404上的沉积等中的制造或生长变化所引起的差异而发生。
如图4B中所示，纳米指404可以处于第一位置，其中尖端408可以处于关于彼此的大体间隔的布置中。尖端408之间的间隙410可以具有足够大的大小以使得能够将液体定位在间隙410中。此外，当提供在间隙410中的液体通过例如当液体蒸发时施加在尖端408上的毛细力蒸发时，间隙410可以具有足够小的大小以使得能够将至少一些纳米指404的尖端408朝向彼此牵引。
现在转向图4C，示出根据示例的在液体蒸发之后阵列400的沿图4A中所示的线C-C的横截面视图。图4C中所描绘的视图可以等同于图4B中所描绘的视图，除了纳米指404可以处于第二位置之外，其中一些纳米指404的尖端408已经朝向彼此牵引。根据示例，一些纳米指404的尖端408可以由于在尖端408之间的间隙410中的液体（未示出）的蒸发期间和之后施加在纳米指404中的邻近纳米指404上的毛细力而在一段时间内处于并且可以保持在与彼此相对接近的位置。此外，邻近尖端408上的SES元件110可以通过例如金-金键合、结合分子（未示出）等键合到彼此。
在一方面，可以使纳米指404的尖端408如图4C中所示的那样朝向彼此牵引以增强SES元件110的近场中的目标颗粒340的信号发射，因为邻近尖端408上的SES元件110之间的相对小的间隙（或没有间隙）创建具有相对大的电场强度的“热点”。根据示例，纳米指404可以在引入包含目标颗粒340的流体流330（图3）之前定位到图4C中所描绘的部分倒塌状态中。根据另一示例，纳米指404可以在图2A-2C中所描绘的将覆盖层200, 210a, 210b形成在SES元件110之上之前定位到图4C中所描绘的部分倒塌状态中。
根据另一示例，SES元件110可以直接沉积和/或形成在衬底402上。此外或可替换地，SES元件110可以最初例如如图4C中所示的那样形成和定位，使得SES元件110触碰彼此或者彼此相对接近，并且SES元件110可以转移到另一衬底，例如细长衬底102。
现在转向图5，示出根据示例的用于制作用于执行光谱学分析的装置100的方法500的流程图。应当理解的是，图5中所描绘的方法500可以包括附加过程，并且本文所描述的一些过程可以被移除和/或修改而不脱离于方法500的范围。此外，尽管在本文中做出对如通过方法500的实现制作的装置100的特定参考，但是应当理解的是，方法500可以实现成制作不同配置的装置而不脱离于方法500的范围。
在块502处，多个SES元件110可以提供在具有插入到试样中的形状和大小的细长衬底102的表面上，其中细长衬底102具有第一端104和第二端106。第一端104可以具有尖头端。如以上所讨论的，SES元件110可以以任何各种方式提供在细长衬底102的表面上。
在块504处，可以在细长衬底102上提供覆盖层200, 210a, 210b。根据示例，覆盖层200, 210a, 210b可以提供在SES元件110之上以在将装置100插入和/或随后植入到试样中期间保护SES元件110。此外或可替换地，覆盖层200, 210a, 210b可以包括递送到试样的药物。
现在转向图6，示出根据示例的用于使用用于执行光谱学分析的装置100的方法600的流程图。应当理解的是，图6中所描绘的方法600可以包括附加过程，并且本文所描述的一些过程可以被移除和/或修改而不脱离于方法600的范围。此外，尽管在本文中做出对如方法600中所使用的装置100的特定参考，但是应当理解的是，方法600可以使用不同配置的装置而不脱离于方法600的范围。
在块602处，装置100的至少一部分可以插入到包括包含目标颗粒340的流体330的试样中以使至少一些目标颗粒接触多个SES元件110。根据其中装置100的细长衬底102是针灸针的示例，装置100可以以类似于将针灸针插入到试样中所采用的那些的方式插入到试样中。例如，装置100可以直接通过试样的外层（例如皮肤）插入而不要求使用分离的递送机制。
在块604处，可以可选地将刺激施加到覆盖层200, 210a, 210b上以至少部分地移除覆盖层200, 210a, 210b。如以上所讨论的，刺激可以包括热、光、化学试剂、生物试剂等中的任何一个。此外，在块604处施加刺激可以是可选的，例如在其中覆盖层200, 210a,210b由使覆盖层200, 210a, 210b在暴露于试样中的流体之后分解或者被光光解的材料和/或配置形成的情况中。在其中覆盖层200, 210a, 210b由多孔膜形成的其它示例中，覆盖层200, 210a, 210b可以维持在SES元件110之上。
在块606处，可以将光照射束直接地引导到多个SES元件110和目标颗粒340上以使目标颗粒340发射散射信号312。如以上所讨论的，SES元件110可以一般地增强来自与SES元件110接触或者相对接近于SES元件110的目标颗粒340的散射信号312的发射。此外，散射信号312可以被引导到分光计314。
在块608处，可以测量由目标颗粒340发射的散射信号312。散射信号312可以通过如以上关于图3所讨论的分光计314来测量。
尽管遍及本公开的全部内容具体地进行描述，但是本公开的代表性示例具有在广范围的应用之上的效用，并且以上讨论不意图并且不应当解释为限制性的，而是作为本公开的各方面的说明性讨论而提供。
本文已经描述和说明的是示例连同其一些变型。本文所使用的术语、描述和附图仅仅作为说明而阐述并且不意在作为限制。在意图由随附权利要求——及其等同物——限定的主题的精神和范围内，许多变型是可能的，在随附权利要求及其等同物中，除非以其它方式进行指示，否则所有术语意指其最宽泛的合理含义。
Claims (14)
1.一种用于执行光谱学分析的装置，包括：
具有插入到试样中的形状和大小的细长衬底，其中所述细长衬底具有第一端和第二端；以及
在所述细长衬底的所述第一端与所述第二端之间的位置处定位在所述细长衬底的外部表面上的多个表面增强光谱学分析元件，
其中所述多个表面增强光谱学分析元件被划分成多个组，并在各个表面增强光谱学分析元件组之间提供可见的间隙，其中表面增强光谱学分析元件的所述多个组的每一组布置在多个覆盖层中的一个覆盖层下方，其中所述多个覆盖层以不同的材料和/或不同的配置形成，使得在不同时间暴露不同的表面增强光谱学分析元件组以检测所述试样的条件随时间的改变。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述细长衬底包括针灸针。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述细长衬底包括圆形横截面，并且其中所述多个表面增强光谱学分析元件在所述细长衬底的所述第一端与所述第二端之间的位置处围绕所述细长衬底的外圆周定位。
4.根据权利要求1所述的装置，还包括：
从所述细长衬底的所述外部表面延伸的多个纳米指，其中所述多个表面增强光谱学分析元件定位在所述多个纳米指的尖端上。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述多个纳米指部分倒塌到所述多个纳米指中的邻近纳米指上，使得所述邻近纳米指的尖端关于彼此接近并且至少一些邻近纳米指的尖端上的多个表面增强光谱学分析元件彼此接触。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述覆盖层是以下中的至少一个：在流体中可溶解、可光解和通过外部刺激的接收可移除。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述覆盖层包括大体防止某些颗粒接触所述多个表面增强光谱学分析元件的多孔膜。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个表面增强光谱学分析元件的多个组在所述细长衬底的所述第一端与所述第二端之间的多个离散位置处定位在所述细长衬底的表面上。
9.根据权利要求8所述的装置，还包括：
覆盖多个表面增强光谱学分析元件的第一组的第一覆盖层；以及
覆盖多个表面增强光谱学分析元件的第二组的第二覆盖层；
其中所述第一覆盖层和所述第二覆盖层关于彼此独立可移除。
10.根据权利要求1所述的装置，还包括：
提供在所述细长衬底上的药物材料，其中所述药物材料在预确定量的时间和在接收到外部刺激中的至少一个之后引入到所述试样中。
11.一种用于使用权利要求1所述的装置执行光谱学分析的系统，所述系统包括：
光照多个表面增强光谱学分析元件组的光照源；以及
检测从靠近所述多个表面增强光谱学分析元件组定位的分析物发射的光的分光计，
其中所述多个表面增强光谱学分析元件组的每一组布置在多个覆盖层中的一个覆盖层下方，其中所述多个覆盖层以不同的材料和/或不同的配置形成，使得在不同时间将不同的表面增强光谱学分析元件组暴露给所述光照源以检测所述试样的条件随时间的改变。
12.一种用于使用权利要求1所述的装置执行光谱学分析的方法，所述方法包括：
将所述装置的至少一部分插入到包括包含目标颗粒的流体的试样中以使至少一些目标颗粒接触多个表面增强光谱学分析元件组；
将光照射束引导到所述多个表面增强光谱学分析元件组和目标颗粒上以使所述目标颗粒发射散射信号；以及
测量由所述目标颗粒发射的所述散射信号，
其中将所述多个表面增强光谱学分析元件组的每一组布置在多个覆盖层中的一个覆盖层下方，其中所述多个覆盖层以不同的材料和/或不同的配置形成，使得在不同时间将不同的表面增强光谱学分析元件组暴露给所述光照射束以检测所述试样的条件随时间的改变。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述细长衬底包括针灸针，并且其中将所述装置的至少一部分插入到试样中还包括将作为针灸针的所述装置的至少一部分插入到所述试样中。
14.一种用于制作根据权利要求1所述的装置的方法，所述方法包括
在所述细长衬底的所述外部表面上提供所述多个组中的多个表面增强光谱学分析元件，其中在各个表面增强光谱学分析元件组之间提供可见的间隙；以及
在所述细长衬底上提供覆盖层，包括将所述多个表面增强光谱学分析元件组的每一组布置在多个覆盖层中的一个覆盖层下方，其中所述多个覆盖层以不同的材料和/或不同的配置形成。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US2013/023660 WO2014120129A1 (en) | 2013-01-29 | 2013-01-29 | Apparatus having surface-enhanced spectroscopy elements on an exterior surface |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105074427A CN105074427A (zh) | 2015-11-18 |
| CN105074427B true CN105074427B (zh) | 2017-09-01 |
Family
ID=51262699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201380075220.4A Expired - Fee Related CN105074427B (zh) | 2013-01-29 | 2013-01-29 | 在外部表面上具有表面增强光谱学分析元件的装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9675288B2 (zh) |
| EP (1) | EP2951560B1 (zh) |
| JP (1) | JP6188826B2 (zh) |
| CN (1) | CN105074427B (zh) |
| WO (1) | WO2014120129A1 (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3096131A1 (en) * | 2015-05-18 | 2016-11-23 | International Iberian Nanotechnology Laboratory | An optical fibre for use in a system for detection of one or more compounds in a fluid |
| DE102016114440B3 (de) * | 2016-08-04 | 2017-09-28 | Karlsruher Institut für Technologie | SERS-Substrat und Verfahren zum Herstellen eines SERS-Substrats |
| EP3497432A4 (en) * | 2016-08-11 | 2020-03-18 | Queen's University At Kingston | RECONFIGURABLE SURFACE REINFORCED RAMANSPECTROSCOPY DEVICE AND METHOD THEREFOR |
| WO2018143930A1 (en) * | 2017-01-31 | 2018-08-09 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Surface enhanced luminescence sensor nano finger |
| CN106990092B (zh) * | 2017-04-17 | 2019-05-31 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种基于针灸银针的高灵敏便携式sers基底的制备方法 |
| US11199499B2 (en) * | 2017-07-20 | 2021-12-14 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Surface enhanced luminescence analyte interrogation stage with sacrificial coating |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201028678A (en) * | 2009-01-20 | 2010-08-01 | Lai-Kwan Chau | Detection apparatus for fiber optics localized plasmon resonance and the system thereof |
| CN102512181A (zh) * | 2011-11-17 | 2012-06-27 | 东南大学 | 一种微创血糖检测微针及其制备方法 |
| CN102525421A (zh) * | 2011-05-18 | 2012-07-04 | 东南大学 | 一种具有增强拉曼和荧光信号的检测微针及其制备方法 |
| CN102551674A (zh) * | 2012-01-30 | 2012-07-11 | 东南大学 | 具有生物检测功能的针头及其应用 |
| TW201245677A (en) * | 2011-03-24 | 2012-11-16 | Hewlett Packard Development Co | Apparatus for use in sensing applications |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0279004B1 (en) * | 1987-02-17 | 1989-07-12 | Hewlett-Packard GmbH | Method for manufacturing a measuring probe |
| US5864397A (en) * | 1997-09-15 | 1999-01-26 | Lockheed Martin Energy Research Corporation | Surface-enhanced raman medical probes and system for disease diagnosis and drug testing |
| US6908453B2 (en) * | 2002-01-15 | 2005-06-21 | 3M Innovative Properties Company | Microneedle devices and methods of manufacture |
| US9498366B2 (en) * | 2003-07-28 | 2016-11-22 | Baronova, Inc. | Devices and methods for pyloric anchoring |
| US7236242B2 (en) * | 2005-01-27 | 2007-06-26 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Nano-enhanced Raman spectroscopy-active nanostructures including elongated components and methods of making the same |
| US7333206B2 (en) | 2005-04-07 | 2008-02-19 | The Bowing Company | Light scatter measurement apparatus and method |
| WO2008094089A1 (en) | 2007-01-29 | 2008-08-07 | Nanexa Ab | Active sensor surface and a method for manufacture thereof |
| JP2010523983A (ja) | 2007-04-02 | 2010-07-15 | エモリー ユニバーシティ | ｉｎｖｉｖｏにおける腫瘍ターゲティングおよび表面増強ラマンナノ粒子タグによる分光学的検出 |
| JP4871787B2 (ja) * | 2007-05-14 | 2012-02-08 | キヤノン株式会社 | 表面増強振動分光分析を行うための分析試料用保持部材の製造方法 |
| WO2011011669A1 (en) | 2009-07-23 | 2011-01-27 | University Of Wyoming | Methods and compositions for detection of biological materials using microfluidic devices |
| KR101059896B1 (ko) * | 2009-10-12 | 2011-08-29 | 한국과학기술원 | 표면증강 라만산란을 이용한 생화학 물질의 검출 방법 |
| US8243270B2 (en) * | 2010-01-29 | 2012-08-14 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Vibrating tip surface enhanced Raman spectroscopy |
| CN102483355A (zh) | 2010-01-29 | 2012-05-30 | 惠普发展公司，有限责任合伙企业 | 自收集sers基板 |
| US8314932B2 (en) * | 2010-04-30 | 2012-11-20 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Surface-enhanced Raman spectroscopy device and a mold for creating and a method for making the same |
| WO2012012801A2 (en) | 2010-07-23 | 2012-01-26 | The Johns Hopkins University | Device for capture, enumeration, and profiling of circulating tumor cells |
| US9139907B2 (en) | 2010-09-06 | 2015-09-22 | Mytech Co., Ltd | Method for producing metal complex quantum crystals |
| US8462333B2 (en) | 2010-10-15 | 2013-06-11 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Apparatus for performing SERS |
| WO2012054027A1 (en) | 2010-10-20 | 2012-04-26 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Chemical-analysis device integrated with metallic-nanofinger device for chemical sensing |
| JP2012225719A (ja) | 2011-04-19 | 2012-11-15 | Toyota Central R&D Labs Inc | ラマンプローブ及びその製法 |
| WO2012161683A1 (en) * | 2011-05-20 | 2012-11-29 | Hewlett-Packard Development Company L.P. | Surface enhanced raman spectroscopy sensor, system and method of sensing |
| US9019495B2 (en) * | 2012-07-31 | 2015-04-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Apparatus for performing spectroscopy having a porous membrane |
-
2013
- 2013-01-29 JP JP2015555137A patent/JP6188826B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2013-01-29 WO PCT/US2013/023660 patent/WO2014120129A1/en active Application Filing
- 2013-01-29 US US14/764,528 patent/US9675288B2/en active Active
- 2013-01-29 EP EP13873629.3A patent/EP2951560B1/en active Active
- 2013-01-29 CN CN201380075220.4A patent/CN105074427B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201028678A (en) * | 2009-01-20 | 2010-08-01 | Lai-Kwan Chau | Detection apparatus for fiber optics localized plasmon resonance and the system thereof |
| TW201245677A (en) * | 2011-03-24 | 2012-11-16 | Hewlett Packard Development Co | Apparatus for use in sensing applications |
| CN102525421A (zh) * | 2011-05-18 | 2012-07-04 | 东南大学 | 一种具有增强拉曼和荧光信号的检测微针及其制备方法 |
| CN102512181A (zh) * | 2011-11-17 | 2012-06-27 | 东南大学 | 一种微创血糖检测微针及其制备方法 |
| CN102551674A (zh) * | 2012-01-30 | 2012-07-11 | 东南大学 | 具有生物检测功能的针头及其应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Glucose-responsive multifunctional acupuncture needle: A universal SERS detection strategy of small biomolecules in vivo;Jian Dong 等;《Analytical Methods》;20120926;第4卷;2.1、2.4、2.5、3.1、3.3小节、Scheme 1及其说明 * |
| Minimally Invasive Surface-Enhanced Raman Scattering Detection with Depth Profiles Based on a Surface-Enhanced Raman Scattering-Active Acupuncture Needle;Jian Dong 等;《Analytical Chemistry》;20110705;第83卷;6191–6195 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2016508601A (ja) | 2016-03-22 |
| US20150374268A1 (en) | 2015-12-31 |
| US9675288B2 (en) | 2017-06-13 |
| EP2951560A1 (en) | 2015-12-09 |
| WO2014120129A1 (en) | 2014-08-07 |
| EP2951560B1 (en) | 2019-03-20 |
| CN105074427A (zh) | 2015-11-18 |
| EP2951560A4 (en) | 2015-12-09 |
| JP6188826B2 (ja) | 2017-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105074427B (zh) | 在外部表面上具有表面增强光谱学分析元件的装置 | |
| Fan et al. | A review on recent advances in the applications of surface-enhanced Raman scattering in analytical chemistry | |
| Lin et al. | Lab-on-capillary platform for on-site quantitative SERS analysis of surface contaminants based on Au@ 4-MBA@ Ag core–shell nanorods | |
| TWI484157B (zh) | 分子感測裝置及其製作方法 | |
| Yu et al. | Gold-nanorod-coated capillaries for the SERS-based detection of thiram | |
| Shao et al. | PLLA nanofibrous paper-based plasmonic substrate with tailored hydrophilicity for focusing SERS detection | |
| US9176065B2 (en) | Nanoscale array structures suitable for surface enhanced raman scattering and methods related thereto | |
| US8808645B2 (en) | Molecular filters | |
| US20150323518A1 (en) | Nanonozzle device arrays: their preparation and use for macromolecular analysis | |
| Sakir et al. | Fabrication of plasmonically active substrates using engineered silver nanostructures for SERS applications | |
| US20140036263A1 (en) | Apparatus for performing spectroscopy having a porous membrane | |
| Kim et al. | Microfluidic-SERS devices for one shot limit-of-detection | |
| TWI461666B (zh) | 用於感測應用之裝置 | |
| US9097616B2 (en) | Apparatus for collecting material to be spectrally analyzed | |
| CN106716116A (zh) | 用于微流体泪液收集和感兴趣的分析物的横向流动分析的集成的系统和方法 | |
| JP2014530369A (ja) | 分子検知デバイス | |
| US20160103074A1 (en) | Scattering spectroscopy nano sensor | |
| TW201346244A (zh) | 用以執行感測應用之設備 | |
| US8670119B1 (en) | Apparatus having surface-enhanced spectroscopy modules | |
| Cerf et al. | Novel approach for the assembly of highly efficient SERS substrates | |
| EP2880424A1 (en) | Apparatus for performing spectroscopy having a parabolic reflector and sers elements | |
| WO2012051451A2 (en) | Highly efficient plasmonic devices, molecule detection systems, and methods of making the same | |
| CN103954605B (zh) | 基于sers机理的微流检测器及其制备方法 | |
| JP5142763B2 (ja) | 分子分析方法および分子分析素子 | |
| US9829425B2 (en) | Optofluidic devices and methods for sensing single particles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170901 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |