CN106102562A - 生成衰逝波的设备以及用于实施该设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括支撑件(14)的设备(10)，该支撑件具有波导(42)，该波导允许传播至少一个波长的光并向外产生衰逝波。根据本发明，该设备包括：用于接收液体样本的装置，该装置被设计成接收与波导接触的液体样本以用液体样本的一部分浸渍波导；以及用于使液体样本与波导(42)之间的接触断开的可致动装置。

Description

生成衰逝波的设备以及用于实施该设备的方法
本发明涉及一种衰逝波吸收设备、一种包括这样的设备的光谱测定系统以及一种用于实现该设备的方法。
数十年来，科学界和医学界对开发使用光纤的非侵入性诊断方法越来越感兴趣。
特别地，用于实施红外光谱测定技术的衰逝波传感器已尤其得到较好的开发。对这种类型的技术的兴趣在于使用下述光纤：其中，当红外光传播通过该光纤时，衰逝波行进通过该光纤的外表面。
当生物样本与波导接触时，衰逝波与生物样本相互作用，这引起特定波长的衰逝红外光被吸收。
然后光谱测定分析包括：对在具有与波导的外表面接触的液体样本的情况下获得的光谱和不具有与波导的外表面接触的液体样本的情况下获得的光谱进行比较，并从中推导出样本中存在的物质。
为了进行光谱测定分析，通常使用大约从800cm-1到10,000cm-1的中红外范围或者大约从400cm-1到800cm-1的远红外范围。
特别地，已知的是，使用下述光纤形式的衰逝波传感器，所述光纤通常具有数百至数十微米的直径，其中该直径沿着光纤不一定是恒定的。
文献WO 2011/121086教导了使光纤的至少一部分弯曲以在光纤中产生波传播失真，从而在弯曲部分处局部地增加衰逝波的速度，由此增加生物样本中的化合物检测的灵敏度。
然而，出于灵敏度的原因，衰逝波光纤传感器通常使用具有相对较小直径的光纤。由于所使用的材料并且由于其直径较小，所以弯曲部分易于断裂。
因而，根据在本申请人名下的文献FR2978547获知防御光纤的弯曲部分的外部机械损伤的附加装置。
如可以明白的，因而在光纤传感器的开发中提高传感器的灵敏度和可靠性是至关重要的。
最后，在波导具有与光纤的形状不同的形状的情况下，可能难以或者甚至不可能改变波导的曲率。
特别地，本发明旨在以简单、有效和经济的方式提高检测灵敏度。
为此目的，本发明提供了一种包括支撑件的设备，该支撑件具有波导，该波导使得能够传播至少一个波长的光并向外产生衰逝波以检测与光纤接触的外部介质的光学特性，其中所述设备包括：用于接收液体样本的装置，该装置被配置成接收与波导接触的液体样本，以便用液体样本的一部分浸渍波导；以及用于使液体样本与波导之间的接触断开的可致动装置。
根据本发明，该设备使得可以在光纤上接收液体样本，并且可以在该光纤上沉积存在于样本中并且意在被分析的化合物或目标分子。包含有可致动接触断开装置使得可以在后续移除液体样本的液滴。存在于样本中的溶剂因而不再如现有技术中的情况那样影响测量。
倘若说没有必要同现有技术一样使用具有弯曲部分的光纤，那么这当然是可能的。
根据本发明的另一特征，所述可致动装置包括可移动构件，该可移动构件能够相对于支撑件移动且包含所述接收装置的至少一部分，其中该可移动构件能够在第一位置和第二位置之间移动，在该第一位置中，所述接收装置适于接收与波导接触的液体样本，在该第二位置中，所述接收装置被配置成使液体样本不再与波导接触。
可移动构件优选地被安装成能够在支撑件上于该可移动构件的第一位置和第二位置之间平移移动，并且其中，支撑件包括用于引导可移动构件在该可移动构件的第一位置和第二位置之间运动的引导装置。
这样的引导装置可以是从支撑件突出的垫部，并且可移动构件可以在所述垫部之间平移移动。
该设备优选地包括：用于在可移动构件已经移动到其第二位置时锁定可移动构件从第二位置到第一位置的运动的锁定装置。
对于防止可移动构件返回至其第一位置(若可移动构件返回其第一位置可能会导致样本再次与光纤接触)，这样的装置是期望的。这还确保了每个设备将用于仅单个样本的沉积、然后将在分析完成时被处理掉，因而防止生物样本被混合并防止对结果的曲解。
在实践中，操作者将液体的液滴置于为此目的提供的接收装置中，将可移动构件从其第一位置移动到第二位置，其中在该第二位置中防止该可移动构件返回至其第一位置。
在本发明的一个实际实施例中，所述锁定装置包括形成在所述支撑件或所述可移动构件中的一个上的止回销或指状件，该止回销或指状件被配置成在可移动构件从其第二位置向第一位置移动时在所述支撑件或所述可移动构件中的另一个上用作移位止动器。
根据本发明的另一特征，该设备包括在支撑件上形成盖并且与支撑件一起限定容纳波导部段的壳体的部件。
根据本发明的又一特征，波导可以附接于支撑件，并且盖例如通过焊接而密封在支撑件上。
在本发明的一个实际实施例中，可移动构件被安装成能够沿着与波导部段中的光传播的轴线基本上垂直的方向平移移动，其中可移动构件包括容纳在壳体的内部的部分且该部分包括贮槽，该贮槽用于接收液体样本且能够在支撑件与波导部段之间移动，使得在可移动构件的第一位置中，该贮槽被布置成与波导部段呈直角，并且在第二位置中，该贮槽位于距波导部段一定距离处。
有利地，盖包括孔，当可移动构件处于其第一位置时，该孔使壳体的内部与可移动构件的接收贮槽相对地敞口。
然后应当理解，操作者例如使用移液管通过盖的孔注入液体，使得当可移动构件处于其第一位置时，液体被接收到可移动构件的接收贮槽中。
波导优选地为由使得能够传播至少一种红外波长的光的材料(诸如硫族玻璃纤维)制成的光纤。
本发明还涉及一种包括上述类型的设备的光谱测定系统。
本发明还涉及一种用于实现上述设备的方法，该方法包括：
a)将液体样本定位在接收装置中；
b)使波导的外表面在预定时间期间浸渍液体样本；
c)致动接触断开装置，以使液体样本与光纤之间的接触断开。
在该方法的后续步骤中，将在步骤c)中获得的设备定位在用于光谱测定分析目的的光谱测定系统中。
当参照附图阅读下面通过非限制性示例的方式给出的描述，将更好地理解本发明，并且本发明的其他细节、优点和特征将呈现出来，在附图中：
图1和图2是形成根据本发明的设备的各个部分的示意性俯视图；
图3是图2中圈出来的区域的放大示意图；
图4A是根据本发明的在无盖的情况下的设备的示意性立体图；
图4B是根据本发明的设备的盖的示意性立体图；
图5是本发明的在有盖的情况下的设备的示意性立体图；
图6是根据本发明的在无盖的情况下的设备的示意性俯视图，其中可移动构件处于其第一位置；
图7是根据本发明的在无盖的情况下的设备的示意性俯视图，其中可移动构件处于其第二位置；
图8是根据本发明的在有盖的情况下的设备的示意性俯视图，其中可移动构件处于其第一位置；
图9是根据本发明的在有盖的情况下的设备的示意性俯视图，其中可移动构件处于其第二位置；
图10至图11示出了根据本发明的设备的操作/使用原理；
图12和图13是包括根据本发明的设备的光谱测定系统的示意性立体图。
图1至图9示出了根据本发明的并且意在与如图12和图13所示的光谱测定系统12一起使用的光纤设备10的一个实施例。该设备包括支撑件14，该支撑件包括具有伸长形状的支撑壁16，该支撑壁包括所谓的抓持部18和意在形成光纤传感器本身的相反部20。抓持部18可以包括平行的隆起部(未示出)，从而便于设备10的保持。
支撑件的光纤部分包括肋部22，该肋部具有多边形形状并且基本上垂直于支撑壁16延伸。这样的肋部22包括第一壁24，该第一壁形成在伸长支撑件的与抓持部18相反的端部处，并且该第一壁在其两端处延伸到彼此远离的两个第二壁26中，这两个第二壁延伸到彼此平行的两个第三壁28中，这两个第三壁28通过两个第四壁30延伸，这两个第四壁朝向彼此会聚并且在其自由端限定空间32，该空间被布置成沿着伸长方向34与第一壁24相对。
第一壁24的端部和第四壁30的自由端设置有沿着与支撑壁相反的方向突出的垫部36a、36b、36c、36d。
每个第三壁28带有侧凸耳38，其中侧凸耳38沿着与方向34垂直的同一方向40延伸，但朝向相反的目标且彼此远离地延伸。
光纤部段42在其端部42a、42b处搁置于侧凸耳38上，以沿方向40延伸。
如图4B所示，设备10包括盖44，该盖的外周带有垂直于底壁48延伸的边缘46。边缘46形成意在支承在支撑件14的肋部22上的闭合周边。该边缘46因而包括形成在其上的四个盲孔50a、50b、50c、50d，以与支撑件14的肋部22的第一壁24和第四壁30的垫部36a、36b、36c、36d协作。如此置于支撑件14的肋部22上的盖44与肋部22和支撑壁16一起限定壳体52。盖44还包括适于定位在支撑件14的凸耳38上的两个侧凸耳54。这样的侧凸耳54各自包括槽口56，该槽口具有弯曲壁并且该槽口的部段适合于接收整段光纤部段42。
根据本发明，该设备包括：用于接收与光纤接触的液滴的接收装置；以及能够被致动成在该液滴与光纤部段42接触后移除该液滴的可致动装置。
在图中所示的实施例中，可致动装置由可移动构件58构成，该可移动构件包括布置在壳体内部的第一部分58a和布置在壳体52外部且可以被抓持的第二部分58b。可移动构件58具有沿着与光纤部段42的轴线40垂直的方向34延伸的伸长形状。可移动构件58的第一部分58a在其与第二部分58b相反的端部处包括贮槽60。这样的贮槽60意在用于接收液体样本，如可以在下面的描述中阅读到的。支撑件的肋部22的高度和可移动构件58的第一部分58a的厚度被确定成使得光纤部段在壳体52内的部分与支撑壁之间的空间足够将可移动构件58的第一部分58a引入其中。
如图6和图7中所示的，可移动构件58被安装成在支撑件14上于第一位置(图6)和第二位置(图7)之间平移，在第一位置中，贮槽60被插入在光纤42与支撑壁18之间，在第二位置中，贮槽60被放置成远离光纤部段42。
为了能够将液体样本的液滴引入到贮槽60中，盖44包括孔62，该孔被布置成使得当可移动构件58处于其第一位置时，贮槽60则与该孔对准(图8)。
还应当注意(图8)，光纤42并未被定位成与盖44中的孔62相对，以防止在液体液滴的沉积期间可能由移液管的端部造成的任何损伤。
可移动构件58包括止回装置，该止回装置被布置成：当可移动构件58已经从其初始的第一位置移动至其第二位置时，防止该可移动构件返回至其第一位置。为此目的，该止回装置包括止回销64或指状件，该止回销或指状件在接合部66的两侧延伸，该接合部将可移动构件58的第一部分58a和该可移动构件的第二部分58b接合在一起(图2、图4A、图6和图7)。这样的销64相对于轴线40倾斜，以沿与可移动构件58的位移相反的方向相对于彼此岔开。
在实践中，当可移动构件58从其第一位置向其第二位置移动时，销64首先在第四壁30的自由端处沿着中间部66被预加压，一旦中间部66离开壳体52上述销就横向展开，因而防止可移动构件58返回至其第一位置，原因在于销64的自由端搁置于第四壁30的自由端上。
为了便利可移动构件58的平移运动，提供了移位引导装置。为此目的，在壳体52的内部包括两个垫部68，可移动构件58的第一部分58a的横向突起70可以在这两个垫部之间进行接触。类似地，这样的突起限定两个肩状体，这两个肩状体在可移动构件58处于其第二位置时搁置于第四壁30的自由端上，从而防止可移动构件58与支撑件脱离。可移动构件58因而永久锁定在其第二位置。
引导装置还包括第一部分58a的两个侧表面72，这两个侧表面基本上平行，并且在可移动构件58从其第一位置至其第二位置的位移期间能够由第四壁30的自由端滑动地支撑。
引导装置还包括形成在盖44的底表面上的垫部74，该垫部的尺寸被确定成使得在可移动构件58的位移期间该垫部与第一部分58a接触并防止可移动构件倾斜，该倾斜可能会损坏光纤42。
垫部68和其它两个附加垫部76具有相同的高度，该高度被确定使得在盖44被安装到支撑件的肋部22上时所述垫部与该盖的底部接触。
根据本发明的设备如下进行定位：首先将可移动构件58布置在壳体52的内部，并且沿着轴线40将光纤部段42安装在肋部22的凸耳38上，最后将盖44安装在支撑件14的肋部22上并例如通过用烙铁的前端进行融合而将盖焊接在支撑件的肋部上。通过盖44的孔62引入待分析的生物样本的液滴，以使该液滴被接收到可移动构件58的贮槽60中，然后使该可移动构件从其第一位置(图10)移动到其第二位置(图11)，在该第二位置中，液体液滴不再与光纤42接触，并且其中可移动构件58在支撑件14上的位移被锁定。
最终，在最后的步骤，将光纤设备布置在光谱测定系统12的凹部78中，该光谱测定系统包括下述装置，该装置用于将光纤部段42的一个端部42b连接至发射红外光的装置并且将另一端部42a连接至分析和处理装置。可以使用透镜将由发射装置通过光纤的端部42a发射的光与离开光纤的光进行耦合。
该系统包括盖80，该盖意在封闭容纳光纤设备的凹部并使该凹部在红外光发射期间不透明。
在不脱离本发明的范围的情况下，可移动构件可以是贮槽的底壁，该贮槽能够围绕轴线在闭合位置与打开位置之间旋转移动，在该闭合位置中，该贮槽保持生物流体，在该打开位置中，该贮槽允许排出生物流体。
在实践中，用于接收生物样本的接收装置被配置成接收体积在5μl至20μl范围内的样本。
其他类型的引导装置也是可能的，诸如形成在可移动构件和支撑壁上的槽和匹配的肋部。
该设备还可以包括用于加热光纤的加热装置。这样的加热装置有利地在移除液体样本液滴后被致动，以移除与光纤接触的液体残余物。这里应注意的是，将温度升高到35℃使得可以通过促进溶剂(例如水)的排出而将测量时间缩短50％。
根据可替代的设备，加热装置还可以是用于移除水滴的装置，使得不再需要上述可移动装置。
根据又一替代设备，用于移除水滴的装置可以包括吹气装置，例如在光纤与水滴的接触区域处包括空气供给装置。然后，该设备还包括用于移除水滴的移除装置。
已经在参照附图的同时结合光纤描述了本发明。然而，应当理解的是，还可以使用任何类型的能够传播波并且产生衰逝波的波导。这样的波导例如可以与本领域技术人员公知的在DNA生物芯片类型的设备中所使用的那些波导一样具有条形形状。

Claims (13)

1.一种设备(10)，包括具有波导(42)的支撑件(14)，所述波导使得能够传播至少一个波长的光，向外产生衰逝波，其特征在于，所述设备包括：用于接收液体样本的接收装置，所述接收装置被配置成接收与所述波导(42)接触的所述液体样本以用所述液体样本的一部分浸渍所述波导；以及用于使所述液体样本与所述波导(42)之间的接触断开的可致动装置，其中所述可致动装置包括能够相对于所述支撑件(14)移动且包括所述接收装置(60)的至少一部分的可移动构件(58)，其中所述可移动构件(58)能够在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述接收装置适于接收与所述波导接触的所述液体样本，在所述第二位置中，所述接收装置(60)被配置成使得所述液体样本不再与所述波导(42)接触。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述可移动构件(58)被安装成能够在所述支撑件(14)上于所述可移动构件的所述第一位置和所述第二位置之间平移移动，并且其中，所述支撑件(14)包括用于引导所述可移动构件(58)在所述可移动构件的所述第一位置和所述第二位置之间的运动的引导装置(70、72)。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于在所述可移动构件(58)已经移动到所述可移动构件的所述第二位置时锁定所述可移动构件(58)从所述第二位置到所述第一位置的运动的锁定装置(64)。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述锁定装置(64)包括形成在所述支撑件(14)或所述可移动构件(58)中的一个上的止回销或指状件，所述止回销或指状件被配置成在所述可移动构件(58)从所述可移动构件的所述第二位置向所述第一位置移动时在所述支撑件(14)或所述可移动构件(58)中的另一个上用作移位止动器。
5.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括一部件，该部件在所述支撑件上形成盖(44)并且与所述支撑件(14)一起限定容纳波导部段(42)的壳体(52)。
6.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其特征在于，所述波导(42)附接于所述支撑件上，并且所述盖(44)例如通过焊接密封在所述支撑件上。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于，所述可移动构件(58)被安装成能够沿着与所述波导部段(42)中的光传播的轴线(40)基本垂直的方向(34)平移移动，其中所述可移动构件(58)包括容纳在所述壳体的内部且包括贮槽(60)的部分(58a)，所述贮槽用于接收液体样本且能够在所述支撑件(14)与所述波导部段(42)之间移动，使得在所述可移动构件的所述第一位置，所述贮槽(60)被布置成与所述波导部段(42)成直角，并且在所述第二位置，所述贮槽(60)位于距所述波导部段(42)一距离处。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述盖(44)包括孔(62)，当所述可移动构件(58)处于所述可移动构件的所述第一位置中时，
所述孔在所述壳体(52)的内部与所述可移动构件的接收贮槽(60)相对地敞口。
9.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于加热所述波导的加热装置。
10.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其特征在于，所述波导由使得能够传播至少一个红外波长的光的材料制成，诸如由硫属化物玻璃纤维制成。
11.一种光谱测定系统(12)，其特征在于，所述光谱测定系统包括根据前述权利要求中的一项所述的设备。
12.一种用于实现根据权利要求1至10中的一项所述的设备的方法，其特征在于，所述方法包括：
a)将液体样本定位在所述接收装置(60)中；
b)使所述波导的外表面用所述液体样本浸渍达预定时间；
c)致动接触断开装置，以使所述液体样本与光纤之间的接触断开。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法包括：将在步骤c)中获得的所述设备定位在根据权利要求11所述的光谱测定系统(12)中。
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