CN109490240B - 一种载玻片制样专用红外透射光谱测量附件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种载玻片制样专用红外透射光谱测量附件，用于配合配置有透射支架的红外光谱分析仪进行载玻片制样的透射光谱测量，所述透射支架上设置有样品上载附件放置槽，本发明附件包括可匹配插入样品上载附件放置槽的背板和用于将载玻片夹紧并定位于背板上的活动夹子，背板上设有一个分析光通过孔，该孔在背板插入样品上载附件放置槽后与红外光谱分析仪透射平台中的分析光入射孔同轴，且其直径不小于分析光入射孔的直径。本发明附件可在不影响红外光谱分析仪光路等原装置的前提下进行测量，克服了现有红外光谱分析仪测量附件不支持载玻片制样的透射光谱测定的不足，具有装配简单、检测准确、快速的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种便于进行红外透射光谱测量的装置，特别涉及一种载玻片制样专用红外透射光谱测量附件。
背景技术
使用载玻片承载生物组织或细胞，采用切片、涂片、压片、装片等方法，制成供显微镜下观察或成像分析的样本，是生物检测常用的制样技术，广泛应用于生物学、医学(如病理学、传染病学)、农学(如植物病理学)等领域。但是，如果以上形态学分析能够结合分子水平的量化信息，生物样品的特性将得到更有效的表征。
红外光谱分析法因为具有快速、无损等优点，而且配备有适合于透射测量模式的样品管、适合于漫反射测量模式的积分球附件和样品旋转杯、适合于衰减全反射测量模式的ATR附件、适合于近线检测的光纤附件、甚至有专用的片剂透反射测量附件，所以红外光谱分析法广泛用于石油(参考文献：钱平，孙国琴，张存洲.基于近红外光谱技术的石油组分定量分析新方法[J].光谱学与光谱分析.2008，28(12)：2851-2854.)、食品(参考文献：孙宗保，辛新，邹小波等.傅里叶变换红外光谱结合化学计量学方法对白酒基酒的快速定性和定量分析[J].光谱学与光谱分析.2017，37(9)：2756-2762.)、药品(参考文献：殷飞，李珂.近红外光谱药品快速鉴别技术在基层药品检验中的应用[J].药物分析杂志.2010，30(10)：1996-2000.)等领域。
现有技术中，欲测量样品的红外透射光谱，必须将样品粉末与溴化钾粉末混合压制成溴化钾片或者将样品溶解成液体后方可进行测量。虽然已有研究者采用红外光谱分析法对病理组织切片进行辅助诊断(参考文献：陆逸仙，张岳灿，褚君浩.脑部恶性肿瘤组织切片的红外光谱研究[J].中国临床神经科学.2000.8(4)：278-279.；何建川，张波，邵阳.卵巢癌的傅里叶变换红外光谱研究[J].西部医学.2012.24(7)：1236-1238.)，但由于目前红外光谱分析仪缺乏可供载玻片制样使用的光谱测量附件，采用透射模式时难以将承载了样品的载玻片可靠地以垂直方向置入光路，导致红外透射光谱分析技术在载玻片制样分析中的应用受限。因此，本发明欲提供一种载玻片制样专用红外透射光谱测量附件，以配合红外光谱分析仪在分子水平量化表征生物样品的特性。
发明内容
为了克服现有红外光谱分析仪测量附件不支持载玻片制样的透射光谱测定的不足，本发明提供了一种载玻片制样专用红外透射光谱测量附件，以简单、方便地实现载玻片制样的红外透射光谱的无损、准确测量。
本发明的载玻片制样专用红外透射光谱测量附件，用于配合红外光谱分析仪进行载玻片制样的红外透射光谱测量。
所述红外光谱分析仪包括透射平台，所述透射平台包括样品仓、分析光入射孔、分析光出射孔和透射支架，所述透射支架上设置有两个平行相对的样品上载附件放置槽，两个样品上载附件放置槽分列于分析光路两侧并与分析光路相垂直。所述样品上载附件为溴化钾片上载附件或比色皿上载附件。
本发明的载玻片制样专用红外透射光谱测量附件，包括可匹配插入所述样品上载附件放置槽的背板和用于将载玻片夹紧并定位于所述背板上的活动夹子，所述背板上设有一个分析光通过孔，所述分析光通过孔在背板匹配插入样品上载附件放置槽后与红外光谱分析仪透射平台中的分析光入射孔同轴，所述分析光通过孔的直径不小于所述分析光入射孔的直径。
本发明所述载玻片制样是以载玻片为载体，采用现有显微制片技术(包括切片法、涂片法、压片法、装片法)将生物材料制成的适于在光学显微镜下观察的样本。
本发明所述活动夹子的作用是将载玻片夹紧并定位(使载玻片上的样品完全覆盖背板上的分析光通过孔)于所述背板上。现有技术中能够实现该功能的活动夹子有多种结构，如燕尾夹、蝴蝶夹、衣夹、弹性卡扣等，都适用于本发明。需注意的是，在选择活动夹子的尺寸时，应确保使用活动夹子将载玻片夹紧并定位于背板上插入样品上载附件放置槽后，其夹持部下端不遮挡分析光通过孔，其夹柄部上端不触及红外光谱分析仪透射样品仓盖即能关闭样品仓。
本发明所述载玻片制样专用红外透射光谱测量附件，适合于目前常见厂家、常见型号配置有透射支架的红外光谱分析仪，可在不影响红外光谱分析仪光路等原装置的前提下，实现载玻片制样的红外透射光谱测量。具体方法为：将载有样品的载玻片放在背板上，通过移动载玻片的位置使载玻片上的样品完全覆盖背板上的分析光通过孔，使用活动夹子将载有样品的载玻片夹紧并定位于背板上，然后将背板插入透射支架上的样品上载附件放置槽，取代原样品上载附件(溴化钾片上载附件或比色皿上载附件)，进行载玻片制样的透射光谱测量。
优选的，所述背板上表面在分析光通过孔的两侧还对称设置有两个与样品上载附件放置槽平行的载玻片定位凸块，所述载玻片定位凸块之间的相对间距为载玻片宽度的1.4～1.6倍。通过设置两个载玻片定位凸块，可以方便、快速地将载有样品的载玻片背靠背板插入两个载玻片定位凸块之间，有助于载玻片在背板上的快速定位。设置载玻片定位凸块之间的相对间距略大于载玻片的宽度，有助于左右调节载玻片的位置使处于载玻片上较边缘位置的样品位于分析光路中。
优选的，所述背板上表面沿着与样品上载附件放置槽平行的方向设有一个U型的载玻片放置凹槽，所述载玻片放置凹槽的内长与载玻片的长度相匹配，内宽为载玻片宽度的1.4～1.7倍，所述分析光通过孔的中心位于载玻片放置凹槽的纵向中心线上。通过设置载玻片放置凹槽，可以方便、快速地将载有样品的载玻片放入背板上的载玻片放置凹槽中，有助于载玻片在背板上的快速定位，同时凹槽一侧开口且内宽略大于载玻片的宽度也便于在多个方向上移动载玻片从而确保载玻片上的样品完全覆盖背板上的分析光通过孔。
优选的，所述分析光通过孔的直径与所述分析光入射孔的直径相同。
优选的，所述活动夹子包括弹性部件和两个夹体，所述夹体包括位于夹体一端的夹持部和位于夹体另一端的夹柄部，所述弹性部件使两个夹体呈相向状态卡止，且驱使其相接于夹持部的底边；所述夹体的长度为40～60mm，所述弹性部件距夹持部底边的距离是其距夹柄部底边距离的3倍。采用弹性部件远夹持部、近夹柄部的结构，可深入夹持载玻片，有助于载玻片在背板上的夹紧与定位，同时可确保使用活动夹子将载玻片夹紧并定位于背板上插入样品上载附件放置槽后不触及红外光谱分析仪透射样品仓盖，即能关闭样品仓。
更优选的，所述夹持部的内壁上设置防滑纹。采用夹持部内壁设置防滑纹的结构，在夹持载玻片时不致让其滑落，可使夹持状态保持稳定。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种载玻片制样专用红外透射光谱测量附件，可以简单、方便地实现载玻片制样的红外透射光谱的准确测量，可应用红外透射光谱分析法分析生物样品在分子水平上的变化，表征生物样品的特性，如预测病理组织切片中的组织是否发生病变及病变程度等以辅助诊断。本发明克服了现有红外光谱分析仪测量附件不支持载玻片制样的透射光谱测定的不足，为生物学、医学(如病理学、传染病学)、农学(如植物病理学)等领域的红外透射光谱分析提供了很好的光谱测量辅助工具。
附图说明
图1为本发明实施例1的载玻片制样专用红外透射光谱测量附件的结构示意图。图中：1为背板，2为活动夹子，3为分析光通过孔，4为载玻片放置凹槽，5为载玻片。
图2为本发明实施例1的活动夹子的结构示意图。图中：21为夹体I，22为夹体II，23为弹性部件，211为夹持部I，212为夹柄部I，221为夹持部II，222为夹柄部II，211a为夹持部I底边，221a为夹持部II底边，212b为夹柄部I底边，222b为夹柄部II底边。
图3为本发明实施例2的载玻片制样专用红外透射光谱测量附件的结构示意图。图中：1为背板，2为活动夹子，3为分析光通过孔，5为载玻片，61为载玻片定位凸块I，62为载玻片定位凸块II。
具体实施方式
下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。
本发明的载玻片制样专用红外透射光谱测量附件用于配合配置有透射支架的红外光谱分析仪进行载玻片制样的红外透射光谱测量。
实施例1 一种载玻片制样专用红外透射光谱测量附件
本实施例所用的红外光谱分析仪为Nicolet iS50 FT-IR光谱仪(Thermo FisherScientific)，其主要由光源、分光系统、透射平台、检测器、控制与显示模块构成。其中，透射平台包括样品仓、分析光入射孔、分析光出射孔和透射支架；分析光入射孔和出射孔同轴分别位于样品仓的前后壁，透射支架位于样品仓的中心位置；透射支架上设置有两个平行相对的样品上载附件放置槽，两个样品上载附件放置槽分列于分析光路两侧并与分析光路相垂直，所述样品上载附件为溴化钾片上载附件或比色皿上载附件。
本实施例的载玻片制样专用红外透射光谱测量附件的结构如图1所示，包括可匹配插入所述样品上载附件放置槽的背板1和用于将载玻片5夹紧并定位于所述背板1上的活动夹子2，所述背板1上设有一个分析光通过孔3，所述分析光通过孔3在背板1匹配插入样品上载附件放置槽后与红外光谱分析仪透射平台中的分析光入射孔同轴，所述分析光通过孔3的直径与所述分析光入射孔的直径相同。
具体的，Nicolet iS50 FT-IR光谱仪透射支架上两个样品上载附件放置槽的相对间距为50mm，所述样品上载附件放置槽的长度(在与分析光路垂直方向上的长度)为80mm，槽内宽度(在与分析光路平行方向上的长度)为1.5mm，可匹配插入样品上载附件放置槽的溴化钾片上载附件的外部尺寸为76×50×1.5mm。本实施例中使用的背板1的尺寸为83×50×1.5mm，可匹配插入Nicolet iS50 FT-IR光谱仪的样品上载附件放置槽中。
在本实施例中，所述背板1上表面沿着与样品上载附件放置槽平行的方向设有一个U型的载玻片放置凹槽4，所述载玻片放置凹槽4的内长与载玻片5的长度相匹配，内宽为载玻片5宽度的1.4～1.7倍，所述分析光通过孔3的中心位于载玻片放置凹槽4的纵向中心线上。通过设置载玻片放置凹槽4，可以方便、快速地将载有样品的载玻片5放入背板1上的载玻片放置凹槽4中，有助于载玻片5在背板1上的快速定位，同时凹槽一侧开口且内宽略大于载玻片的宽度也便于在多个方向上移动载玻片5从而确保载玻片5上的样品完全覆盖背板1上的分析光通过孔3。
具体的，本实施例中的载玻片放置凹槽4的内长为76mm，与载玻片5的长度76mm相等；内宽为36mm，为载玻片5宽度25mm的1.44倍；内高度为1.0mm，与载玻片5的厚度1.0mm相等。
在本实施例中，所述活动夹子2的结构如图2所示，包括夹体I21、夹体II22和弹性部件23，夹体I21包括位于一端的夹持部I211和位于另一端的夹柄部I212，夹体II22包括位于一端的夹持部II221和位于另一端的夹柄部II222，所述弹性部件23使夹体I21和夹体II22呈相向状态卡止，且驱使其相接于夹持部I底边211a和夹持部II底边221a；夹体I21和夹体II22的长度分别为40～60mm，所述弹性部件23距夹持部I底边211a(或夹持部II底边221a)的距离是其距夹柄部I底边212b(或夹柄部II底边222b)的距离的3倍。采用弹性部件23远夹持部、近夹柄部的结构，可深入夹持载玻片5，有助于载玻片5在背板1上的夹紧与定位，同时可确保使用活动夹子2将载玻片5夹紧并定位于背板1上插入样品上载附件放置槽后不触及红外光谱分析仪透射样品仓盖，即能关闭样品仓。
在本实施例中，所述活动夹子2的夹持部I211和夹持部II221的内壁上还设置防滑纹。采用夹持部内壁设置防滑纹的结构，在夹持载玻片5时不致让其滑落，可使夹持状态保持稳定。
具体的，本实施例中活动夹子2的夹体I21和夹体II22的长×宽×高分别为40×10×1.0mm，弹性部件23位于距夹持部I底边211a(或夹持部II底边221a)30mm处，夹持部I211和夹持部II221的内壁上均设有锉刀状齿痕。
为了证明本发明附件的可行性，使用Nicolet iS50 FT-IR光谱仪(Thermo FisherScientific)的透射平台和本实施例的载玻片制样专用红外透射光谱测量附件，测量大肠癌组织切片和正常大肠组织切片的红外透射光谱，建立并验证识别人体大肠(癌)组织的预测模型。
具体方法为：从医院分别收集11片正常大肠组织切片和60片大肠癌组织切片，使用Nicolet iS50 FT-IR光谱仪以分辨率4cm-1、扫描次数32次，在4000～2200cm-1范围内测量切片的红外透射光谱，所得光谱经多元散射校正(MSC)、一阶导数(FD)和Norris平滑(NDS)预处理，选择建模光谱范围为3000～2800cm-1和2400～2300cm-1，采用主成分分析法对所选建模光谱范围的数据降维，按照贡献率由高到低的顺序选取前15个主成分作为建模特征变量，从11片正常大肠组织切片和60片大肠癌组织切片中分别取8片正常大肠组织切片和40片大肠癌组织切片作为校正集切片，其余为验证集切片，使用校正集与验证集光谱数据的主成分得分采用判别分析(DA)法建立与验证识别人体大肠(癌)组织的预测模型。
其中，切片的红外透射光谱测量采用本实施例的载玻片制样专用红外透射光谱测量附件，先将切片背靠背板1放入背板1上的载玻片放置凹槽4中，通过多方向移动切片使切片上的样品完全覆盖背板1上的分析光通过孔3，使用活动夹子2将切片夹紧并定位于背板1上，然后将背板1插入透射支架上的样品上载附件放置槽，即可进行切片的透射光谱测量。
实验结果显示，所建DA模型的校正集正判率为99.31％，证明使用本实施例的载玻片制样专用红外透射光谱测量附件能够测得人体组织切片的高质量(包含了组织的特征信息)光谱。可见，使用本发明的载玻片制样专用红外透射光谱测量附件能够简单、方便地实现载玻片制样的红外透射光谱的准确测量。
实施例2 一种载玻片制样专用红外透射光谱测量附件
本实施例所用的红外光谱分析仪与实施例1相同。
本实施例的载玻片制样专用红外透射光谱测量附件的结构如图3所示，包括可匹配插入所述样品上载附件放置槽的背板1和用于将载玻片5夹紧并定位于所述背板1上的活动夹子2，所述背板1上设有一个分析光通过孔3，所述分析光通过孔3在背板1匹配插入样品上载附件放置槽后与红外光谱分析仪透射平台中的分析光入射孔同轴，所述分析光通过孔3的直径与所述分析光入射孔的直径相同。
具体的，本实施例中使用的背板1的尺寸为83×50×1.5mm，可匹配插入NicoletiS50 FT-IR光谱仪的样品上载附件放置槽中。
在本实施例中，所述背板1上表面在分析光通过孔3的两侧还对称设置有与样品上载附件放置槽平行的载玻片定位凸块I61和载玻片定位凸块II62，载玻片定位凸块I61和载玻片定位凸块II62之间的相对间距为载玻片宽度的1.4～1.6倍。通过设置两个载玻片定位凸块，可以方便、快速地将载有样品的载玻片5背靠背板1插入两个载玻片定位凸块之间，有助于载玻片5在背板1上的快速定位。设置两个载玻片定位凸块之间的相对间距略大于载玻片的宽度，有助于左右调节载玻片的位置使处于载玻片上较边缘位置的样品位于分析光路中。
具体的，本实施例中两个载玻片定位块的长×宽×高分别为69×2×1.0mm，两个载玻片定位凸块之间的相对间距为36mm，为载玻片宽度25mm的1.44倍。
本实施例所用的活动夹子2与实施例1相同。
为了证明本发明附件的可行性，使用Nicolet iS50 FT-IR光谱仪(Thermo FisherScientific)的透射平台和本实施例的载玻片制样专用红外透射光谱测量附件，测量良性肿瘤(硬化性肺泡细胞瘤)组织切片和恶性肿瘤(肺原位腺癌)组织切片的红外透射光谱，建立并验证识别良性与恶性肿瘤组织的预测模型。
具体方法为：从医院分别收集50片硬化性肺泡细胞瘤组织切片和50片肺原位腺癌组织切片，使用Nicolet iS50 FT-IR光谱仪以分辨率8cm-1、扫描次数64次，在4000～1900cm-1范围内测量切片的红外透射光谱，所得光谱不经预处理或经SGS预处理，选择建模光谱范围为3980～1960cm-1，采用主成分分析法对所选建模光谱范围的数据降维，按照贡献率由高到低的顺序选取前9个主成分作为建模特征变量，从50片硬化性肺泡细胞瘤组织切片和50片肺原位腺癌组织切片中分别取36片硬化性肺泡细胞瘤组织切片和36片肺原位腺癌组织切片作为校正集切片，其余为验证集切片，使用校正集与验证集光谱数据的主成分得分采用判别分析(DA)法建立与验证识别良性与恶性肿瘤组织的预测模型。
其中，切片的红外透射光谱测量采用本实施例的载玻片制样专用红外透射光谱测量附件，先将切片背靠背板1插入载玻片定位凸块I61和载玻片定位凸块II62之间，通过左右调节切片的位置使切片上的样品完全覆盖背板1上的分析光通过孔3，使用活动夹子2将切片夹紧并定位于背板1上，然后将背板1插入透射支架上的样品上载附件放置槽，即可进行切片的透射光谱测量。
实验结果显示，所建DA模型的校正集正判率为100.0％，证明使用本实施例的载玻片制样专用红外透射光谱测量附件能够测得人体组织切片的高质量(包含了组织的特征信息)光谱。可见，使用本发明的载玻片制样专用红外透射光谱测量附件能够简单、方便地实现载玻片制样的红外透射光谱的准确测量。
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，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种载玻片制样专用红外透射光谱测量附件，用于配合红外光谱分析仪进行载玻片制样的红外透射光谱测量，所述红外光谱分析仪包括透射平台，所述透射平台包括样品仓、分析光入射孔、分析光出射孔和透射支架，所述透射支架上设置有两个平行相对的样品上载附件放置槽，两个样品上载附件放置槽分列于分析光路两侧并与分析光路相垂直，其特征在于，所述载玻片制样专用红外透射光谱测量附件包括可匹配插入所述样品上载附件放置槽的背板和用于将载玻片夹紧并定位于所述背板上的活动夹子，所述背板上设有一个分析光通过孔，所述分析光通过孔在背板插入样品上载附件放置槽后与红外光谱分析仪透射平台中的分析光入射孔同轴，所述分析光通过孔的直径不小于所述分析光入射孔的直径；所述活动夹子包括弹性部件和两个夹体，所述夹体包括位于夹体一端的夹持部和位于夹体另一端的夹柄部，所述弹性部件使两个夹体呈相向状态卡止，且驱使其相接于夹持部的底边；所述夹体的长度为40～60mm，所述弹性部件距夹持部底边的距离是其距夹柄部底边距离的3倍；所述夹持部的内壁上设置防滑纹，所述防滑纹为锉刀状齿痕。
2.根据权利要求1所述的一种载玻片制样专用红外透射光谱测量附件，其特征在于：所述背板上表面在分析光通过孔的两侧还对称设置有两个与样品上载附件放置槽平行的载玻片定位凸块，所述载玻片定位凸块之间的相对间距为载玻片宽度的1.4～1.6倍。
3.根据权利要求1所述的一种载玻片制样专用红外透射光谱测量附件，其特征在于：所述背板上表面沿着与样品上载附件放置槽平行的方向设有一个U型的载玻片放置凹槽，所述载玻片放置凹槽的内长与载玻片的长度相匹配，内宽为载玻片宽度的1.4～1.7倍，所述分析光通过孔的中心位于载玻片放置凹槽的纵向中心线上。
4.根据权利要求1所述的一种载玻片制样专用红外透射光谱测量附件，其特征在于：所述分析光通过孔的直径与所述分析光入射孔的直径相同。
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