WO2019106056A1 - Compact device and method for poct diagnostics by means of sers - Google Patents

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WO2019106056A1
WO2019106056A1 PCT/EP2018/082911 EP2018082911W WO2019106056A1 WO 2019106056 A1 WO2019106056 A1 WO 2019106056A1 EP 2018082911 W EP2018082911 W EP 2018082911W WO 2019106056 A1 WO2019106056 A1 WO 2019106056A1
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Bernd WALKENFORT
Sebastian Schlücker
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Universität Duisburg-Essen
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Definitions

  • the present invention relates to a readout device and a method for quantitative pati gene near diagnostic, for example in the context of so-called POC (Point Of Care Test) by means of surfaces enhanced Raman scattering (SERS, surface-enhanced Raman scattering) of Raman reporters molecularly functionalized SERS labeling particles (SERS labels / nanotags), preferably noble metal nanoparticles.
  • SERS surface enhanced Raman scattering
  • SERS labels / nanotags molecularly functionalized SERS labeling particles
  • a device for diagnostics in particular for quantitative diagnosis, of a sample comprising at least one kind / type of SERS-active particles, each with a specific Raman band, by means of surface-enhanced Raman scattering, the device being a light source for substantially monochromatic light, an optical probe for illuminating the sample to be examined with light from the light source and for collecting light scattered from the sample, and a photodetector for detecting the light collected by the probe and scattered by the sample.
  • It also relates to a method for diagnostics, in particular for quantitative diagnostics, of a sample comprising at least one species / type of SERS-active particles, each with a specific Raman band, by means of surface-enhanced Raman scattering, wherein substantially monochromatic light is transformed into an optical one Probe is irradiated, which illuminates the sample to be examined with light from the light source and collects the light scattered by the sample, wherein scattered light from the sample is passed to a photodetector for detecting the light collected by the probe and scattered by the sample.
  • test strips also referred to as LEA (lateral flow assay)
  • LEA lateral flow assay
  • Raman spectroscopy samples can be analyzed by studying the inelastic scattering of light on molecules of a sample (Raman scattering).
  • the state of the art is inter alia the so-called Raman microscopy, in optical microscopy, For example, using a light microscope, combined with Raman spectroscopy, for example, using a Raman spectrometer.
  • Raman microscopy a sample to be examined is irradiated with monochromatic light, for example in the form of a laser beam.
  • a laser can be focused with a microscope on the sample to be analyzed.
  • SERS nanoparticles each have certain specific spectral signatures, that is, Raman bands or Raman spectra due to inelastic scattering, which are known.
  • spectral signatures that is, Raman bands or Raman spectra due to inelastic scattering, which are known.
  • reader For reading and analyzing a suitable reader (reader) is used.
  • a device and a method for surface-enhanced Raman spectroscopy are known, for example, from US Pat. No. 7,688,440.
  • SERS surface-enhanced Raman spectroscopy
  • an excitation and a collection of Raman scattered light with a fiber-optic probe.
  • a spectrally resolving detection of the Raman scattered light is carried out by means of a grating spectrometer (also referred to as a CCD system).
  • the probe is placed appropriately over the sample to be examined.
  • the size of the examined section depends on the focus of the lens used and a spatially resolved detection is possible only by screening the entire area of the sample to be examined with a positionable microscope stage and a plurality of individual examinations. Due to the use of the grating spectrometer, the entire frequency range of the scattered light of the sample is examined.
  • the disadvantage here is that the use of a lattice Raman spectrometer with multi-channel detection (CCD) is more expensive and expensive.
  • the object of the invention is based on the object to reduce or avoid the disadvantages mentioned, in particular to provide a device and a method in which samples in particular with LFA test strips quantitatively and also more sensitive, faster and cost-effective than can be studied and analyzed in the prior art.
  • This object is solved by the subject matters of the independent claims. Before ferred developments of the invention are described in the subclaims.
  • a device for diagnostics, in particular for quantitative diagnosis, of a sample which comprises at least one type of SERS-active particle, each with a specific Raman band, by means of surface-enhanced Raman scattering (SESR), the device being a light source for substantially monochromatic light, an optical probe for illuminating the sample to be examined with light from the light source and for collecting scattered light from the sample and a reference photodetector and a Raman photodetector for detecting the collected by the probe and the Sample scattered light has, wherein in the beam path of the light scattered by the sample, an optical Lilterelement for separating elastic scattered light of inelastic scattered light of the speci fied Raman band is arranged, wherein passed from the optical Lilterelement the unelasti cal scattered light and blocked the elastic scattered light is, and in the beam path hinte the Lilterelement for separating elastic scattered light from inelastic scattering light, another Lilter- and reflection element for separating a sample
  • SESR surface-enh
  • the above-mentioned optical filter element for separating stray elastic light from inelastic stray light of the specific Raman band is also referred to as Rayleigh filter element for the sake of simplicity and preferably has a high optical density in the wavelength range of the used monochromatic light.
  • the light source for monochromatic light is preferably a laser.
  • Under a sample according to the invention is to be analyzed material. This is preferably applied to a substrate or sample holder, for example an LLA test strip.
  • the term of the scattered light scattered by the sample therefore also includes such scattered light, the not directly from the material to be analyzed, but from the substrate / sample carrier was scattered.
  • the analysis and evaluation of the light emitted by the sample can be limited in a particularly advantageous manner to the proportion of inelastic scattered light. Since the elastic cal fraction of the scattered light is separated from the inelastic portion, the units used for the evaluation of the device can be designed simpler than in the prior art. In particular, no use of a lattice Raman spectrometer with expensive and time-consuming multi-channel detection (CCD) is required.
  • CCD multi-channel detection
  • the use of the Rayleigh filter element makes it possible, in particular, to evaluate the inelastic scattered light originating from the sample by means of inexpensive single-channel detectors.
  • the evaluation can be carried out limited to the known specific Raman bands of the SERS nanoparticles used and present in the sample, ie to inelastic scattered radiation.
  • the evaluation of the light scattered by the sample is facilitated, since not as in the initially described prior art, the entire frequency spectrum of the sample stam menden scattered light is evaluated.
  • the Rayleigh filter element for separating elastic and inelastic scattered light is designed to filter out stray elastic light and to transmit inelastic scattering light of the specific Raman band. It is preferably designed as a long-pass filter element such that the Rayleigh scattering, that is, elastically scattered light, is blocked. Preferably, it is in the beam path of the light emitted by the sample between the Probe and the photodetector arranged. Alternatively, it may be net before or in the probe.
  • the filter element for separating elastic scattered light of inelastic scattered light another filter and reflection element for Tren nen a specific reference to a substrate of the sample reference band of the specific Raman band of SERS active particles arranged.
  • This filter and reflection element is designed and arranged in such a way that the reference band is reflected and directed onto the reference photodetector and the Raman band is passed through and directed onto the Raman photodetector.
  • the filter and reflection element thus acts practically as a bandpass for the reference band, while the filter and reflection element in Transmis sion acts as a notch filter for the other frequencies.
  • several filter and reflection elements of the type described above are arranged in the beam path of the scattered light of the sample behind the filter element for separating elastic scattered light from inelastic scattered light of the specific Raman band and in front of the photodetector.
  • At least the first filter and reflection element in the beam path, several or all filter and reflection elements is or are designed and arranged for separating a reference band specific for a substrate of the sample from a Raman specific for one type of SERS-active particle - gang.
  • antibodies matching a first type of target molecule are associated with a signature Fl-type SERS nanoparticle and antibodies suitable for a second type of target molecule a signature F2 SERS nanoparticle.
  • the two filter and reflection elements required for simultaneous detection are such that the one on the Raman band of the signature Fl and the other on the Raman band of the signature F2 is true ask. Since the respective Raman bands Fl and F2 are known, it can be concluded from a detection of signals in the corresponding Raman bands on the presence of corresponding target molecules. Under a target molecule is in the context of the invention, in principle, a target atom to understand.
  • the device has at least one reference photodetector, to which the reference band specific for the substrate of the sample is directed in order to provide a reference signal for evaluating the detected inelastic scattered light.
  • the signal of this reference photodetector can be used, for example, by means of evaluation electronics for correction of other signals, in particular for correction of the detected Raman bands, in order to obtain e.g. Fluctuations in fiber performance, fluorescence of the substrate or deviations of the focusing of the fiber beam on the sample compensate.
  • the device comprises a positioning device for in particular automatic one-, two- or multi-dimensional positioning of the sample relative to the optical probe, in particular orthogonal to its beam axis.
  • the positioning device can receive and hold a sample carrier or a substrate in such a positionable manner. The sample can thus be moved relative to the probe so that it is particularly easy to perform a surface or area scan of sections of the sample or the sample carrier or even the entire surface.
  • the Po sitionier coupled is coupled to a control and evaluation of the device, so that an automatic vote of sample position and detected Raman bands made and can be taken into account in the evaluation.
  • the optical probe according to the invention may comprise a filter element which is angeord net and formed so that the sample with a divergent beam which strikes with an oblique angle of incidence (not equal to 0 ° and 90 °) to the sample is illuminated.
  • the optical probe can have a collection array for scattered light emitted by the sample, which is aligned and arranged in a coordinated manner to the angle of incidence. Collection array and Filterele element are preferably positioned and aligned so that there is a maximum overlap between lighting and detection area.
  • the former filter element may in particular be a bandpass filter.
  • a further embodiment of the invention is characterized in that the device has a linear fiber bundle for coupling light from the light source into the optical probe.
  • the optical probe may have a linear fiber bundle for coupling stray light from the sample into the probe.
  • the optical probe may comprise an optical element, in particular a lens, which produces an image of the fiber bundle at infinity. This image illuminates the sample.
  • the optical probe may have a dichroic ele ment passed over the sample passed to the light as well as scattered light from the sample.
  • the optical probe may comprise an optical system or element, for example a cylindrical lens, for producing a substantially line-shaped illumination region on the sample.
  • the abovementioned object is also achieved by a method for diagnostics, in particular for quantitative diagnostics, of a sample comprising at least one type of SERS-active particle, each with a specific Raman band, by means of surface-enhanced Raman scattering (SESR).
  • SESR surface-enhanced Raman scattering
  • the complete sample surface to be examined is tailor-made and the un elastic scattered radiation emitted thereby can be evaluated in a particularly simple and effective manner.
  • the sample-derived Raman scattered light can be analyzed by a series of selectively selected long-pass filters or bandpass filters tuned to the known Raman signatures of the SERS gold nanoparticles used in the sample and conveniently imaged on inexpensive single-channel detectors.
  • the inven tion thus provides a possibility for rapid quantitative and highly sensitive pa tientennahe diagnostics using surface-enhanced Raman scattering and can be particularly advantageous in a so-called POCT (point of care testing) can be used.
  • An advantage of section-wise planar or even complete illumination of the sample to be analyzed is that measurements, in particular spatially resolved measurements, can be carried out particularly quickly and sensitively.
  • the inventive use of long-pass filters / Bandpassfiltem and Einkanaldetek factors favors a lower cost compared to the prior art measurement.
  • the invention is particularly suitable for use by hospitals, medical practices, laboratory physicians, veterinarians and pharmaceutical companies. In laboratory medicine, using SERS technology, for example, a fast measuring procedure can be applied directly on-site to the patient or animal, which even allows for absolute quantification through the use of internal standards.
  • the invention is also particularly suitable for use by public authorities of internal and external security (Bundeswehr, police, etc.), for example, for a safety-relevant hazardous substance analysis for the identification of chemical and biological weapons. Another aspect of the invention may be closing investigations in water and food analysis.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a device according to the invention in a first
  • FIG. 2 shows a position-voltage diagram for the sample shown in FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a frequency-intensity diagram as an example of a Raman spectrum acquired in relation to the sample shown in FIG. 1,
  • Fig. 4 is a schematic representation of a device according to the invention in a second
  • FIG. 5 shows a position-voltage diagram for the sample shown in FIG. 4,
  • FIG. 6 shows a frequency-intensity diagram as an example of three Raman spectra recorded for the sample shown in FIG. 3, FIG.
  • Fig. 7 is a schematic representation of a device according to the invention in a third
  • FIG. 8 a position-voltage diagram for the sample shown in FIG. 7, FIG.
  • FIG. 9 is a frequency-intensity diagram as an example of that shown in FIG.
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a first embodiment of an optical probe for a device according to the invention
  • Fig. 11 is a schematic representation of a second embodiment of an optical system
  • Fig. 12 is a schematic representation of a third embodiment of an optical
  • Fig. 13 is a further schematic representation of an apparatus according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device 1 according to the invention for the quantitative diagnosis of a sample 2 with a single sort of SERS nanoparticles in several Measuring lines I, II, III and IV.
  • the sample 2 is applied to a known LFA test strip 13 as a sample substrate (lateral flow essay), whose operation is well known and therefore will not be described here.
  • the test strip 13 has four test lines I, II, III and IV, at which each - if any - target proteins to be detected on SERS nanogold particles labeled antibodies accumulate.
  • the immobilization of Desingeranti body on the LFA membrane (often nitrocellulose) is carried out with established methods.
  • the corresponding SERS nanoparticle detection antibody conjugates occur.
  • the test strip 13 is mounted on a positioning device (not shown in detail in the figures) 14, which permits linear positioning in the direction of the arrow 15 shown in FIG. 1 (and subsequently back again) during a measurement of the sample.
  • the sample 2 to be measured is placed with the test strip 13 in the plane of the focus of the measuring probe 4 and moved in the direction 15 perpendicular to the axis of the focus.
  • the signal of a Raman photodetector 5 or of a reference photodetector 11 is detected and processed by evaluation electronics 12.
  • Figure 13 shows an embodiment in which the positioning device 14 is shown in more detail. It comprises a stepping motor 33, a linear guide 34 and a sample holder 35, which holds a sample applied to a test strip 13 as a substrate.
  • stepping motor 33 By means of the stepping motor 33 and the linear guide 34 is the sample holder together with the therein received
  • Probe 2 in the direction of arrow 15 relative to the probe 4 positionable.
  • a reference photodetector 11 and a total of four Raman photodetectors 5a, 5b, 5c, 5d, four filter and reflection elements 9a, 9b, 9c, 9d, which as described above act as a dielectric bandpass or notch filter, and a deflection mirror 36 is used.
  • the device 1 has a light source 3, which he essentially testifies monochromatic light, in the present case, a laser 3. It further comprises an optical probe 4 to the sample to be examined 2 on the substrate 13 with light of the laser 3 light and to collect stray light from the sample 2 and the substrate 13.
  • the device 1 has a photodetector 5 for detecting inelastic scattered light from the sample 2, that is, from an emitted Raman band of the scattered light.
  • a laser beam generated in the laser 3 is conducted to the probe 4 via a first optical waveguide 6.
  • Light collected by the probe 4 is coupled into a second optical waveguide 7.
  • the light emitted from the second optical waveguide 7 at the end opposite the probe 4 is collimated by an optical system and directed to a filter element 8 in the form of a longpass filter 8.
  • the long-pass filter 8 has a high optical density in the range of the laser wavelength and is designed and arranged such that the largest possible proportion of elastic scattered light, preferably substantially the entire proportion of the elas tical scattered light is blocked. It can therefore be said that the long-pass filter 8 separates elastic scattered light from inelastic scattered light.
  • the long-pass filter 8 passes inelastic scattered light and reflects and blocks elas table stray light. In the beam path after the long-pass filter 8 is therefore only unelasti cal scattered light before.
  • the long-pass filter 8 is also referred to as Rayleigh filter element 8 in the context of the invention.
  • a Lilter- and reflection elements 9 is arranged after the long-pass filter 8. This reflects from the inelastic scattered light guided through the Rayleigh filter element 8 the respective Raman signals onto the associated detector elements 5
  • the spectral components around a substrate-specific reference band 10 are transmitted through the reflection elements 9 and then pass directly or via the mirror 36 to the reference detector 11.
  • the signal of the reference photodetector 11 is represented by an evaluation electronics 12 of the device, shown schematically in FIGS 1 used for a correction of the other signals, for example, to compensate for fluctuations in the power of the laser 3, a fluorescence of the substrate or deviations of the focusing of the laser beam on the sample.
  • the evaluation and control unit 12 amplifies and processes signals originating from the photodetectors 5 and 11 (shown in FIG. 2 in a position-voltage diagram). For putting in, it is control technology connected to the positioning device 14 for the test strip 13. The interaction with a user via the evaluation and Steuerein unit 12.
  • FIG. 3 shows the Raman spectrum recorded with the device 1 of FIG. 1 for the test strip 13 shown there. Shown is the intensity peak of the reference band 10 and the SERS signature 16 of the nanoparticle type used in the sample 2 on the lines I, II, III and IV.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a device 1 according to the invention for quantitatively diagnosing a sample 2 with three different types of SERS nanoparticles on a plurality of measurement lines I, II, III and IV.
  • Each of the measuring lines I, II and III each have a different type of SERS nanoparticles, for example on the measuring line I SERSl nanoparticles, on the measuring line II SERS2 nanoparticles and on the measuring line III SERS3 nanoparticles.
  • On line IV are all three different SERS nanoparticles.
  • the device 1 corresponds wesentli chen the embodiment shown in Figure 1, so that in the following only the differences are listed.
  • the filter and reflection elements 9a, 9b, 9c are now each true ist on the specific Raman band of one of the three SERS nanoparticles used.
  • the filter and reflection element 9a is matched, for example, to SERSl nanoparticles, the filter and reflection element 9b to SERS2 nanoparticles and the filter and reflection element 9a to SERS3 nanoparticles.
  • the filter and reflection element 9a is associated with a detector 5a, the filter and reflection element 9b, a detector 5b, and the filter and reflection element 9c with a detector 5c.
  • FIG. 5 shows a position-voltage diagram for the sample shown in FIG. Since the signal of the detector 5a by means of the graph 17, the signal of the detector 5b by means of the graph 18 and the signal of the detector 5c by means of the graph 19 is shown.
  • FIG. 6 shows the Raman spectrum recorded with the device 1 of FIG. 4 for the test strip 13 shown there. Shown are the intensity peaks of the reference band 10 as well as the SERS 1 signature 20, the SERS2 signature 21 and the SERS3 signature 22 of the three different nanoparticle types used in the sample 2 on the fi les I, II, III and IV.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a device 1 according to the invention for the quantitative diagnosis of a sample 2 with three different types of SERS nanoparticles on a single measurement line I.
  • each is here Measurement line I and IV three different types of SERS nanoparticles, namely on the measurement line I as well as on the measurement line IV SERSl nanoparticles, SERS2 nanoparticles and SERS3 nanoparticles.
  • FIG. 8 shows a position-voltage diagram for the sample shown in FIG. Since the signal of the detector 5a by means of the graph 17, the signal of the detector 5b by means of the graph 18 and the signal of the detector 5c by means of the graph 19 is shown.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device 1 according to the invention for the quantitative diagnosis of a sample 2 with three different types of SERS nanoparticles on a single measurement line I.
  • each is here Measurement line I and IV three different types of SERS nanoparticles, namely on the measurement line I as well as on the measurement line IV
  • FIGS. 10, 11 and 12 show Embodiments of the probe 4.
  • Figure 10 shows an embodiment of the probe 4, in which the laser is coupled into a linear fiber bundle 6, at the end of which a bandpass filter 23 is located, which passes only a narrow spectral range around the laser line.
  • the fiber bundle 6 and the notch filter 23 are arranged and aligned such that the outgoing beam is divergent and hits the sample at an oblique angle of incidence.
  • the light scattered on the sample 2 as well as on the substrate 13 is collected via a linear array 24 which is attached to the sample surface so that there is a maximum overlap between illumination and detection range.
  • a long-pass filter 25 is mounted, which blocks elastically scattered light. This represents an alternative embodiment to the fact that such a filter is provided as a Rayleigh filter element 8 after the probe, as shown for example in Fig. 1.
  • FIG. 11 shows a further embodiment of the probe 4.
  • the laser is coupled into a linear fiber bundle 6, at the end of which there is a notch filter 23.
  • a lens 26 Through a lens 26, an image of the fiber bundle 6 is generated at infinity.
  • a mirror 27 and a dichroic 28 which only reflects light of the laser wavelength, an image of the light emerging from the fiber bundle is generated via an objective lens 29.
  • the scattered light is collected by the objective lens 29 or detil detil the infinite.
  • the elastic scattering components are filtered out by a longpass filter 30.
  • the image of the fiber input bundle is mapped congruent to the Faserausgangsbün del 7
  • FIG. 12 shows a further embodiment of the probe 4.
  • a linear fiber bundle is not used here for illumination, but instead a cylindrical lens 32 or a more complex optical system for producing a linear illumination. and detection range on the sample 2.
  • the coupling is done by simple optical waveguides 6, 7.

Abstract

The invention relates to a device (1) for diagnostics, particularly for quantitative diagnostics, of a sample (2) which comprises at least one type of SERS-active particles, each type having a specific Raman band (16, 20, 21, 22), by means of surface-enhanced Raman scattering (SERS), wherein the device (1) has a light source (3) for substantially monochromatic light, an optical probe (4) for illuminating the sample (2) to be examined with light from the light source (3) and for collecting scattered light from the sample (2), and a Raman photo detector (5, 5a, 5b, 5c, 5d) as well as a reference photo detector (11) for detecting the light collected by the probe (4) and scattered by the sample (2), wherein an optical filter element (8) for separating elastic scattered light from inelastic scattered light within the specific Raman band (16, 20, 21, 22) is arranged in the beam path of the light scattered by the sample (2), wherein the inelastic scattered light is conducted and the elastic scattered light is blocked by the optical filter element (8), and an additional filter and reflection element (9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e) for separating a reference band (10) specific to a substrate of the sample from the specific Raman band (16, 20, 21, 22) of the SERS-active particles is arranged in the beam path behind the filter element (8) for separating elastic scattered light from inelastic scattered light, wherein the reference band is reflected and directed to the Raman photo detector (5, 5a, 5b, 5c, 5d) and the reference band is allowed through and directed to the reference photo detector (11). The invention also relates to a corresponding method.

Description

Kompaktes Gerät und Verfahren für POCT-Diagnostik  Compact device and procedure for POCT diagnostics
mittels SERS  by means of SERS
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Auslesegerät und ein Verfahren zur quantitativen pati entennahen Diagnostik, zum Beispiel im Rahmen sogenannter POC-Tests (Point Of Care Test) mit Hilfe Oberflächen verstärkter Raman-Streuung (SERS, surface-enhanced Raman scattering) von mit Raman-Reportern molekular funktionalisierten SERS-Markierungs- partikeln (SERS labels / nanotags), bevorzugt Edelmetallnanopartikel. Genauer ausgedrückt betrifft sie ein Gerät zur Diagnostik, insbesondere zur quantitativen Diagnostik, einer Probe, die zumindest eine Art/Sorte von SERS-aktiven Partikeln mit jeweils einer spezifischen Ra- man-Bande umfasst, mittels oberflächenverstärkter Raman-Streuung, wobei das Gerät eine Lichtquelle für im Wesentlichen monochromatisches Licht, eine optische Sonde zum Be leuchten der zu untersuchenden Probe mit Licht der Lichtquelle und zum Sammeln von von der Probe gestreutem Licht und einen Photodetektor zum Erfassen des von der Sonde gesam melten und von der Probe gestreuten Lichts aufweist. Sie betrifft außerdem ein Verfahren zur Diagnostik, insbesondere zur quantitativen Diagnostik, einer Probe, die zumindest eine Art/Sorte von SERS-aktiven Partikeln mit jeweils einer spezifischen Raman-Bande umfasst, mittels oberflächenverstärkter Raman-Streuung, wobei im Wesentlichen monochromatisches Licht zu einer optischen Sonde geleitet wird, die die zu untersuchende Probe mit Licht der Lichtquelle beleuchtet und die von der Probe gestreutes Licht sammelt, wobei von der Probe gestreutes Streulicht zu einem Photodetektor zum Erfassen des von der Sonde gesammelten und von der Probe gestreuten Lichts geleitet wird. The present invention relates to a readout device and a method for quantitative pati gene near diagnostic, for example in the context of so-called POC (Point Of Care Test) by means of surfaces enhanced Raman scattering (SERS, surface-enhanced Raman scattering) of Raman reporters molecularly functionalized SERS labeling particles (SERS labels / nanotags), preferably noble metal nanoparticles. More specifically, it relates to a device for diagnostics, in particular for quantitative diagnosis, of a sample comprising at least one kind / type of SERS-active particles, each with a specific Raman band, by means of surface-enhanced Raman scattering, the device being a light source for substantially monochromatic light, an optical probe for illuminating the sample to be examined with light from the light source and for collecting light scattered from the sample, and a photodetector for detecting the light collected by the probe and scattered by the sample. It also relates to a method for diagnostics, in particular for quantitative diagnostics, of a sample comprising at least one species / type of SERS-active particles, each with a specific Raman band, by means of surface-enhanced Raman scattering, wherein substantially monochromatic light is transformed into an optical one Probe is irradiated, which illuminates the sample to be examined with light from the light source and collects the light scattered by the sample, wherein scattered light from the sample is passed to a photodetector for detecting the light collected by the probe and scattered by the sample.
Zum biochemischen Nachweis von Stoffen mit Antikörpern sind Teststreifen, auch als LEA (lateral flow assay) bezeichnet, allgemein bekannt. Mit derartigen Teststreifen können Ziel proteine mit Hilfe von mit Nanopartikeln markierten Antikörpern mit dem bloßen Auge nach gewiesen werden (rote Test- bzw. Kontroll-Linie). For the biochemical detection of substances with antibodies, test strips, also referred to as LEA (lateral flow assay), are generally known. With such test strips, target proteins can be detected by means of nanoparticle-labeled antibodies with the naked eye (red test or control line).
Bei der Raman- Spektroskopie können Proben analysiert werden, indem die unelastische Streuung von Licht an Molekülen einer Probe untersucht wird (Raman-Streuung). Stand der Technik ist unter anderem die sogenannte Raman-Mikroskopie, bei der optische Mikroskopie, zum Beispiel unter Nutzung eines Lichtmikroskops, mit Raman-Spektroskopie, zum Beispiel unter Nutzung eines Raman-Spektrometers, kombiniert werden. In der Raman-Mikro skopie wird eine zu untersuchende Probe mit monochromatischem Licht, beispielsweise in Form ei nes Laserstrahls, bestrahlt. Zum Beispiel kann ein Laser mit einem Mikroskop auf die zu ana- lysierende Probe fokussiert werden. Bei der Bestrahlung kommt es zu einer Wechselwirkung zwischen dem Licht und Molekülen der Probe, auch als Raman-Effekt bekannt, wobei Licht an Molekülen oder Atomen unelastisch gestreut wird. Es kommt zu einer Energieübertragung zwischen dem anregenden Licht (einem anregenden Photon) und der damit bestrahlten (ange regten) Materie der Probe, wobei grundsätzlich Energieübertragung in beide Richtungen mög- lieh ist, also vom Licht auf die Probe oder umgekehrt. Die Energiedifferenz zwischen einfal lendem Licht und von der Probe unelastisch gestreutem Licht ist charakteristisch für die streuende Materie, so dass aus einer Analyse der von der Probe emittierten Strahlung Rück schlüsse auf die bestrahlte Materie geschlossen und insbesondere deren Moleküle identifiziert werden können. Die bei einer einzigen Untersuchung (Punktmessung) erfasste Probenfläche hängt vor allem von der Vergrößerung des Mikroskopobjektivs ab. Typische Fokusgrößen sind wenige hundert Nanometer bis einige Mikrometer. In Raman spectroscopy, samples can be analyzed by studying the inelastic scattering of light on molecules of a sample (Raman scattering). The state of the art is inter alia the so-called Raman microscopy, in optical microscopy, For example, using a light microscope, combined with Raman spectroscopy, for example, using a Raman spectrometer. In Raman microscopy, a sample to be examined is irradiated with monochromatic light, for example in the form of a laser beam. For example, a laser can be focused with a microscope on the sample to be analyzed. Upon irradiation, there is an interaction between the light and molecules of the sample, also known as the Raman effect, whereby light is scattered inelastically on molecules or atoms. There is an energy transfer between the exciting light (a stimulating photon) and the thus irradiated (excited) matter of the sample, wherein in principle energy transfer in both directions is possible borrowed, ie from the light to the sample or vice versa. The energy difference between incident light and inelastically scattered light from the sample is characteristic of the scattering matter, so that conclusions can be drawn from an analysis of the radiation emitted by the sample on the irradiated matter and in particular their molecules can be identified. The sample area recorded in a single examination (point measurement) mainly depends on the magnification of the microscope objective. Typical focus sizes are a few hundred nanometers to a few microns.
Um eine ortsaufgelöste Detektion zu erzielen, muss der gesamte zu untersuchende Bereich der Probe mit einem verschiebbaren Mikroskoptisch abgerastet werden. Dies kann nach dem Stand der Technik mittels der sogenannten ortsaufgelösten Raman-Mikroskopie erfolgen, ist jedoch in nachteiliger Weise recht zeitaufwändig, da die Gesamtmesszeit mit dem Produkt aus der Zeit pro Punktmessung und der Anzahl der in zwei Dimensionen abzurasternden Raumpunkte skaliert. Es sind außerdem Verfahren und Geräte zur Raman-Spektroskopie bekannt, die auf einer Nutzung von oberflächenverstärkter Raman-Streuung beruhen. Dabei ist es möglich, unter Verwendung von mit Nanometallpartikeln (im Folgenden SERS-Nanopartikel), insbesondere mit Gold- oder Silbernanopartikeln, markierten Antikörpern zeitlich parallel mehrere unter- schiedliche Zielproteine jeweils qualitativ und quantitativ in sehr niedrigen Konzentrationen nachzuweisen. Es wird ausgenutzt, dass bestimmte SERS-Nanopartikel jeweils bestimmte spezifische spektrale Signaturen, das heißt Raman-Banden oder Raman- Spektren aufgrund unelastischer Streuung, besitzen, die bekannt sind. Zum Auslesen und Analysieren wird ein passendes Auslesegerät (Reader) verwendet. In order to achieve a spatially resolved detection, the entire area of the sample to be examined must be snapped with a displaceable microscope stage. This can be done according to the state of the art by means of so-called spatially resolved Raman microscopy, but is disadvantageously quite time-consuming, since the total measurement time scales with the product of the time per point measurement and the number of spatial points to be scanned in two dimensions. There are also known methods and apparatus for Raman spectroscopy based on the use of surface enhanced Raman scattering. It is possible, using nanometallic particles (in the following, SERS nanoparticles), in particular with gold or silver nanoparticles, to label antibodies in a plurality of different timings in parallel. to detect different target proteins qualitatively and quantitatively in very low concentrations. It is exploited that certain SERS nanoparticles each have certain specific spectral signatures, that is, Raman bands or Raman spectra due to inelastic scattering, which are known. For reading and analyzing a suitable reader (reader) is used.
Ein Gerät und ein Verfahren zur oberflächenverstärkten Raman- Spektroskopie (SERS) sind zum Beispiel aus der US 7,688,440 bekannt. Dabei erfolgen eine Anregung sowie ein Sam meln von Raman-Streulicht mit einer faseroptischen Sonde. Eine spektral auflösende Detekti- on des Raman-Streulichts erfolgt mittels eines Gitterspektrometers (auch als CCD-System be zeichnet). Die Sonde wird passend über der zu untersuchenden Probe platziert. Die Größe des untersuchten Abschnitts hängt vom Fokus des verwendeten Objektivs ab und eine ortsaufge löste Detektion ist nur durch Rasterung des gesamten zu untersuchenden Bereichs der Probe mit einem positionierbaren Mikroskoptisch und einer Vielzahl einzelner Untersuchungen möglich. Bedingt durch die Verwendung des Gitterspektrometers wird der gesamte Frequenz bereich des Streulichts der Probe untersucht. Nachteilig ist dabei, dass der Einsatz eines Git- ter-Raman-Spektrometers mit Vielkanal-Detektion (CCD) teurer und aufwändig ist. A device and a method for surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) are known, for example, from US Pat. No. 7,688,440. In this case, an excitation and a collection of Raman scattered light with a fiber-optic probe. A spectrally resolving detection of the Raman scattered light is carried out by means of a grating spectrometer (also referred to as a CCD system). The probe is placed appropriately over the sample to be examined. The size of the examined section depends on the focus of the lens used and a spatially resolved detection is possible only by screening the entire area of the sample to be examined with a positionable microscope stage and a plurality of individual examinations. Due to the use of the grating spectrometer, the entire frequency range of the scattered light of the sample is examined. The disadvantage here is that the use of a lattice Raman spectrometer with multi-channel detection (CCD) is more expensive and expensive.
Alle vorbeschriebenen Geräte und Verfahren haben gemeinsam, dass ein Ausnutzen bekann- ter Raman-Signaturen bestimmter bekannter SERS-Goldnanopartikel nicht erfolgt. All of the above-described devices and methods have in common that exploitation of known Raman signatures of certain known SERS gold nanoparticles does not take place.
In Anbetracht des vorstehend beschriebenen Stands der Technik liegt der Erfindung die Auf gabe zugrunde, die genannten Nachteile zu verringern oder zu vermeiden, insbesondere ein Gerät und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem Proben insbesondere mit LFA- Teststreifen quantitativ und zudem empfindlicher, schneller und kostengünstiger als beim Stand der Technik untersucht und analysiert werden können. Diese Aufgabe wird die durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevor zugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. In view of the above-described prior art, the object of the invention is based on the object to reduce or avoid the disadvantages mentioned, in particular to provide a device and a method in which samples in particular with LFA test strips quantitatively and also more sensitive, faster and cost-effective than can be studied and analyzed in the prior art. This object is solved by the subject matters of the independent claims. Before ferred developments of the invention are described in the subclaims.
Erfindungsgemäß ist somit ein Gerät zur Diagnostik, insbesondere zur quantitativen Diagnos- tik, einer Probe vorgesehen, die zumindest eine Art SERS-aktiver Partikel mit jeweils einer spezifischen Raman-Bande umfasst, mittels oberflächenverstärkter Raman-Streuung (SESR), wobei das Gerät eine Lichtquelle für im Wesentlichen monochromatisches Licht, eine opti sche Sonde zum Beleuchten der zu untersuchenden Probe mit Licht der Lichtquelle und zum Sammeln von Streulicht von der Probe und einen Referenz-Photodetektor sowie einen Ra- man-Photodetektor zum Erfassen des von der Sonde gesammelten und von der Probe gestreu ten Lichts aufweist, wobei im Strahlengang des von der Probe gestreuten Lichts ein optisches Lilterelement zum Trennen von elastischem Streulicht von unelastischem Streulicht der spezi fischen Raman-Bande angeordnet ist, wobei von dem optischen Lilterelement das unelasti sche Streulicht durchgeleitet und das elastische Streulicht geblockt wird, und im Strahlengang hinter dem Lilterelement zum Trennen von elastischem Streulicht von unelastischem Streu licht ein weiteres Lilter- und Reflexionselement zum Trennen einer für ein Substrat der Probe spezifischen Referenzbande von der spezifischen Raman-Bande der SERS-aktiven Partikel angeordnet ist, wobei die Referenzbande reflektiert und auf den Referenz-Photodetektor gelei tet und die Raman-Bande durchgelassen und auf den Raman-Photodetektor geleitet wird. According to the invention, therefore, a device for diagnostics, in particular for quantitative diagnosis, of a sample is provided which comprises at least one type of SERS-active particle, each with a specific Raman band, by means of surface-enhanced Raman scattering (SESR), the device being a light source for substantially monochromatic light, an optical probe for illuminating the sample to be examined with light from the light source and for collecting scattered light from the sample and a reference photodetector and a Raman photodetector for detecting the collected by the probe and the Sample scattered light has, wherein in the beam path of the light scattered by the sample, an optical Lilterelement for separating elastic scattered light of inelastic scattered light of the speci fied Raman band is arranged, wherein passed from the optical Lilterelement the unelasti cal scattered light and blocked the elastic scattered light is, and in the beam path hinte the Lilterelement for separating elastic scattered light from inelastic scattering light, another Lilter- and reflection element for separating a sample specific for a substrate reference band of the specific Raman band of the SERS active particles is arranged, the reference band reflected and the reference Photodetektor gelei tet and the Raman band is passed and directed to the Raman photodetector.
Das vorstehend genannte optische Lilterelement zum Trennen von elastischem Streulicht von unelastischem Streulicht der spezifischen Raman-Bande wird im Lolgenden der Einfachheit halber auch als Rayleigh-Lilterelement bezeichnet und besitzt vorzugsweise eine hohe opti sche Dichte im Wellenlängenbereich des genutzten monochromatischen Lichts. Die Licht- quelle für monochromatisches Licht ist vorzugsweise ein Laser. Unter einer Probe im Sinne der Erfindung ist zu analysierendes Material zu verstehen. Dieses ist vorzugsweise auf ein Substrat oder einen Probenhalter aufgebracht, zum Beispiel auf einen LLA-Teststreifen. Der Begriff des von der Probe gestreuten Streulichts umfasst daher auch solches Streulicht, das nicht direkt von zu analysierendem Material, sondern vom Substrat/Probenträger gestreut wurde. Im Spektrum des an der Probe und am Substrat gestreuten Lichts liegen neben der eingestrahlten Frequenz (Rayleigh-Streuung oder elastische Streuung) noch weitere Frequen zen oder Bänder vor. Die Frequenzunterschiede zum eingestrahlten Licht entsprechen den für die Moleküle der Probe charakteristischen Energien von Rotations-, Schwingungs-, Phonon- oder Spin-Flip-Prozessen. Aus dem Spektrum des von der Probe emittierten Streulichts lassen sich Rückschlüsse auf die untersuchte Substanz ziehen. The above-mentioned optical filter element for separating stray elastic light from inelastic stray light of the specific Raman band is also referred to as Rayleigh filter element for the sake of simplicity and preferably has a high optical density in the wavelength range of the used monochromatic light. The light source for monochromatic light is preferably a laser. Under a sample according to the invention is to be analyzed material. This is preferably applied to a substrate or sample holder, for example an LLA test strip. The term of the scattered light scattered by the sample therefore also includes such scattered light, the not directly from the material to be analyzed, but from the substrate / sample carrier was scattered. In addition to the incident frequency (Rayleigh scattering or elastic scattering), there are other frequencies or bands in the spectrum of the light scattered on the sample and on the substrate. The differences in frequency with respect to the incident light correspond to the energies of rotational, vibrational, phonon or spin-flip processes characteristic of the molecules of the sample. From the spectrum of the scattered light emitted by the sample conclusions can be drawn on the examined substance.
Durch die Verwendung des Rayleigh-Filterelements im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann in besonders vorteilhafter Weise die Analyse und Auswertung des von der Probe emit tierten Lichts beschränkt werden auf den Anteil des unelastischen Streulichts. Da der elasti sche Anteils des Streulichts vom unelastischen Anteil getrennt ist, können die zur Auswertung genutzten Einheiten des Geräts einfacher als im Stand der Technik ausgebildet sein. Insbe sondere ist kein Einsatz eines Gitter-Raman-Spektrometers mit teurer und aufwändiger Viel- kanaldetektion (CCD) erforderlich. Der Einsatz des Rayleigh-Filterelements ermöglicht ins besondere eine Auswertung des von der Probe stammenden unelastischen Streulichts mittels kostengünstiger Einkanaldetektoren. Man kann auch sagen, dass die Auswertung auf die be kannten spezifischen Raman-Banden der in der Probe verwendeten und vorliegenden SERS- Nanopartikel, also auf unelastische Streustrahlung beschränkt durchgeführt werden kann. So wird der Auswertung des von der Probe gestreuten Lichts erleichtert, da nicht wie im ein gangs beschriebenen Stand der Technik das gesamte Frequenz Spektrum des von Probe stam menden Streulichts auszuwerten ist. By using the Rayleigh filter element in the context of the present invention, the analysis and evaluation of the light emitted by the sample can be limited in a particularly advantageous manner to the proportion of inelastic scattered light. Since the elastic cal fraction of the scattered light is separated from the inelastic portion, the units used for the evaluation of the device can be designed simpler than in the prior art. In particular, no use of a lattice Raman spectrometer with expensive and time-consuming multi-channel detection (CCD) is required. The use of the Rayleigh filter element makes it possible, in particular, to evaluate the inelastic scattered light originating from the sample by means of inexpensive single-channel detectors. It can also be said that the evaluation can be carried out limited to the known specific Raman bands of the SERS nanoparticles used and present in the sample, ie to inelastic scattered radiation. Thus, the evaluation of the light scattered by the sample is facilitated, since not as in the initially described prior art, the entire frequency spectrum of the sample stam menden scattered light is evaluated.
Das Rayleigh-Filterelement zum Trennen von elastischem und unelastischem Streulicht ist zum Herausfiltern von elastischem Streulicht und zum Durchlässen von unelastischem Streu licht der spezifischen Raman-Bande ausgebildet. Es ist vorzugsweise derart als Langpassfil terelement ausgebildet, dass die Rayleigh-Streuung, also elastisch gestreutes Licht, geblockt wird. Vorzugsweise ist es im Strahlengang des von der Probe emittierten Lichts zwischen der Sonde und dem Photodetektor angeordnet. Alternativ kann es vor oder in der Sonde angeord net sein. The Rayleigh filter element for separating elastic and inelastic scattered light is designed to filter out stray elastic light and to transmit inelastic scattering light of the specific Raman band. It is preferably designed as a long-pass filter element such that the Rayleigh scattering, that is, elastically scattered light, is blocked. Preferably, it is in the beam path of the light emitted by the sample between the Probe and the photodetector arranged. Alternatively, it may be net before or in the probe.
Erfindungsgemäß ist im Strahlengang hinter dem Filterelement zum Trennen von elastischem Streulicht von unelastischem Streulicht ein weiteres Filter- und Reflexionselement zum Tren nen einer für ein Substrat der Probe spezifischen Referenzbande von der spezifischen Raman- Bande der SERS-aktiven Partikel angeordnet. Dieses Filter- und Reflexionselement ist derart ausgestaltet und angeordnet, dass die Referenzbande reflektiert und auf den Referenz- Photodetektor geleitet und die Raman-Bande durchgelassen und auf den Raman-Photodetek- tor geleitet wird. In Reflektion wirkt das Filter- und Reflexionselement somit praktisch als Bandpass für die Referenzbande, während das das Filter- und Reflexionselement in Transmis sion als Kerbfilter für die anderen Frequenzen wirkt. According to the invention in the beam path behind the filter element for separating elastic scattered light of inelastic scattered light another filter and reflection element for Tren nen a specific reference to a substrate of the sample reference band of the specific Raman band of SERS active particles arranged. This filter and reflection element is designed and arranged in such a way that the reference band is reflected and directed onto the reference photodetector and the Raman band is passed through and directed onto the Raman photodetector. In reflection, the filter and reflection element thus acts practically as a bandpass for the reference band, while the filter and reflection element in Transmis sion acts as a notch filter for the other frequencies.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind im Strahlengang des Streulichts der Probe hin- ter dem Filterelement zum Trennen von elastischem Streulicht von unelastischem Streulicht der spezifischen Raman-Bande und vor dem Photodetektor mehrere Filter- und Reflexions elemente der zuvor beschriebenen Art angeordnet. Zumindest das im Strahlengang erste Fil ter- und Reflexionselement, mehrere oder alle Filter- und Reflexionselemente ist bzw. sind ausgebildet und eingerichtet zum Trennen einer für ein Substrat der Probe spezifischen Refe- renzbande von einer jeweils für eine Art der SERS-aktiven Partikel spezifischen Raman- Bande. Mit dieser Ausführungsform der Erfindung ist in vorteilhafter Weise ein Erfassen mehrerer unterschiedlicher Zielmoleküle in einer einzigen Messung möglich. Jeder Zielmole külart ist ein dazu passender Antikörper mit einer bestimmten Art von SERS-Nanopartikeln mit einer für diese Art typischen spektralen Signatur, d.h. mit einer jeweils spezifischen Ra- man-Bande, zugeordnet. Jedes der mehreren Filter- und Reflexionselemente ist also zur Er fassung einer der bestimmten spezifischen Signaturen bestimmt. In one embodiment of the invention, several filter and reflection elements of the type described above are arranged in the beam path of the scattered light of the sample behind the filter element for separating elastic scattered light from inelastic scattered light of the specific Raman band and in front of the photodetector. At least the first filter and reflection element in the beam path, several or all filter and reflection elements is or are designed and arranged for separating a reference band specific for a substrate of the sample from a Raman specific for one type of SERS-active particle - gang. With this embodiment of the invention it is advantageously possible to detect several different target molecules in a single measurement. Each target molecule is an appropriate antibody with a particular type of SERS nanoparticle having a spectral signature typical of this species, i. with a respective specific Raman band assigned. Each of the plurality of filter and reflection elements is therefore intended for the constitution of one of the specific specific signatures.
Beispielsweise sind zu einer ersten Zielmolekülart passende Antikörper mit einem SERS- Nanopartikel der Signatur Fl und zu einer zweiten Zielmolekülart passende Antikörper mit einem SERS-Nanopartikel der Signatur F2 versehen. Die beiden zur zeitgleichen Erfassung erforderlichen Filter- und Reflexionselemente sind derart beschaffen, dass das eine auf die Raman-Bande der Signatur Fl und das andere auf die Raman-Bande der Signatur F2 abge stimmt ist. Da die jeweiligen Raman-Banden Fl und F2 bekannt sind, kann aus einem Fest- stellen von Signalen in den entsprechenden Raman-Banden auf das Vorliegen von entspre chenden Zielmolekülen geschlossen werden. Unter einem Zielmolekül ist im Rahmen der Er findung grundsätzlich auch ein Zielatom zu verstehen. For example, antibodies matching a first type of target molecule are associated with a signature Fl-type SERS nanoparticle and antibodies suitable for a second type of target molecule a signature F2 SERS nanoparticle. The two filter and reflection elements required for simultaneous detection are such that the one on the Raman band of the signature Fl and the other on the Raman band of the signature F2 is true abge. Since the respective Raman bands Fl and F2 are known, it can be concluded from a detection of signals in the corresponding Raman bands on the presence of corresponding target molecules. Under a target molecule is in the context of the invention, in principle, a target atom to understand.
Erfindungsgemäß weist das Gerät wenigstens einen Referenz-Photodetektor auf, zu dem das für das Substrat der Probe spezifische Referenzband geleitet wird, um ein Referenzsignal zur Auswertung des erfassten unelastischen Streulichts zur Verfügung zu stellen. Das Signal die ses Referenz-Photodetektors kann zum Beispiel durch eine Auswerteelektronik für eine Kor rektur anderer Signale verwendet werden, insbesondere zur Korrektur der erfassten Raman- Banden, um z.B. Schwankungen der Faserleistung, Fluoreszenz des Substrates oder Abwei- chungen der Fokussierung des Faserstrahls auf der Probe auszugleichen. According to the invention, the device has at least one reference photodetector, to which the reference band specific for the substrate of the sample is directed in order to provide a reference signal for evaluating the detected inelastic scattered light. The signal of this reference photodetector can be used, for example, by means of evaluation electronics for correction of other signals, in particular for correction of the detected Raman bands, in order to obtain e.g. Fluctuations in fiber performance, fluorescence of the substrate or deviations of the focusing of the fiber beam on the sample compensate.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät eine Positi oniereinrichtung zur insbesondere automatischen ein-, zwei- oder mehrdimensionalen Positi onierung der Probe relativ zur optischen Sonde, insbesondere orthogonal zu deren Strahlachse umfasst. Die Positioniereinrichtung kann insbesondere einen Probenträger oder ein Substrat derart positionierbar aufnehmen und halten. Die Probe kann so relativ zur Sonde verfahren werden, so dass besonders einfach ein Finien- oder Flächenscan von Abschnitten der Probe bzw. des Probenträgers oder gar der gesamten Fläche erfolgen kann. Vorzugsweise ist die Po sitioniereinrichtung mit einer Steuer- und Auswerteeinrichtung des Geräts gekoppelt, so dass eine automatische Abstimmung von Probenposition und detektierten Raman-Banden erfolgen und bei der Auswertung berücksichtigt werden kann. Die optische Sonde kann nach der Erfindung ein Filterelement aufweisen, das derart angeord net und ausgebildet ist, dass die Probe mit einem divergenten Strahl, der mit einem schrägen Einfallwinkel (ungleich 0° und 90°) auf die Probe trifft, beleuchtet wird. Außerdem kann die optische Sonde ein Sammelarray für von der Probe emittiertes Streulicht aufweisen, das abge- stimmt auf den Einfallswinkel ausgerichtet und angeordnet ist. Sammelarray und Filterele ment sind vorzugsweise derart positioniert und ausgerichtet, dass es zu einer maximalen Überlappung zwischen Beleuchtung- und Detektionsbereich kommt. Bei dem erstgenannten Filterelement kann sich insbesondere um ein Bandpassfilter handeln. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät ein lineares Faserbündel zur Einkopplung von Licht der Lichtquelle in die optische Sonde auf weist. Außerdem kann es ein lineares Faserbündel zum Einkoppeln von Streulicht von der Probe in die Sonde aufweisen. Die optische Sonde kann ein optisches Element aufweisen, insbesondere eine Linse, das ein Bild des Faserbündels im Unendlichen erzeugt. Mit diesem Bild wird die Probe beleuchtet. Außerdem kann die optische Sonde ein dichroitisches Ele ment aufweisen, über das zur Probe geleitetes Licht wie auch Streulicht von der Probe geleitet wird. An embodiment of the invention is characterized in that the device comprises a positioning device for in particular automatic one-, two- or multi-dimensional positioning of the sample relative to the optical probe, in particular orthogonal to its beam axis. In particular, the positioning device can receive and hold a sample carrier or a substrate in such a positionable manner. The sample can thus be moved relative to the probe so that it is particularly easy to perform a surface or area scan of sections of the sample or the sample carrier or even the entire surface. Preferably, the Po sitioniereinrichtung is coupled to a control and evaluation of the device, so that an automatic vote of sample position and detected Raman bands made and can be taken into account in the evaluation. The optical probe according to the invention may comprise a filter element which is angeord net and formed so that the sample with a divergent beam which strikes with an oblique angle of incidence (not equal to 0 ° and 90 °) to the sample is illuminated. In addition, the optical probe can have a collection array for scattered light emitted by the sample, which is aligned and arranged in a coordinated manner to the angle of incidence. Collection array and Filterele element are preferably positioned and aligned so that there is a maximum overlap between lighting and detection area. The former filter element may in particular be a bandpass filter. A further embodiment of the invention is characterized in that the device has a linear fiber bundle for coupling light from the light source into the optical probe. In addition, it may have a linear fiber bundle for coupling stray light from the sample into the probe. The optical probe may comprise an optical element, in particular a lens, which produces an image of the fiber bundle at infinity. This image illuminates the sample. In addition, the optical probe may have a dichroic ele ment passed over the sample passed to the light as well as scattered light from the sample.
Schließlich kann die optische Sonde ein optisches System oder Element, zum Beispiel eine Zylinderlinse, zum Erzeugen eines im Wesentlichen linienförmigen Beleuchtungsbereichs auf der Probe aufweisen. Finally, the optical probe may comprise an optical system or element, for example a cylindrical lens, for producing a substantially line-shaped illumination region on the sample.
Erfindungsgemäß wird die oben genannte Aufgabe auch gelöst durch ein Verfahren zur Diag nostik, insbesondere zur quantitativen Diagnostik, einer Probe, die zumindest eine Art von SERS-aktiven Partikel mit jeweils einer spezifischen Raman-Bande umfasst, mittels oberflä chenverstärkter Raman-Streuung (SESR), insbesondere mittels eines Geräts wie zuvor be schrieben, wobei im Wesentlichen monochromatisches Licht zu einer optischen Sonde gelei tet wird, die die zu untersuchende Probe mit Licht der Lichtquelle beleuchtet und die Streu- licht von der Probe sammelt, wobei von der Probe gestreutes Streulicht zu einem Referenz- Photodetektor bzw. zu einen Raman-Photodetektor zum Erfassen des von der Sonde gesam melten und von der Probe gestreuten Lichts geleitet wird, wobei von der Probe gestreutes Licht durch ein im Strahlengang vor dem Photodetektor und dem Raman-Photodetektor ange- ordnetes optisches Lilterelement geleitet wird, das elastisches Streulicht von unelastischem Streulicht der spezifischen Raman-Bande trennt, wobei von dem optischen Lilterelement das unelastische Streulicht durchgeleitet und das elastische Streulicht geblockt wird, und das Licht nachfolgend im Strahlengang hinter dem Lilterelement auf ein weiteres Lilter- und Re flexionselement zum Trennen einer für ein Substrat der Probe spezifischen Referenzbande von der spezifischen Raman-Bande der SERS-aktiven Partikel geleitet wird, wobei die Refe renzbande auf den Referenz-Photodetektor geleitet und die Raman-Bande auf den Raman- Photodetektor geleitet wird. Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich in Analogie zu den weiter oben beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Geräts. According to the invention, the abovementioned object is also achieved by a method for diagnostics, in particular for quantitative diagnostics, of a sample comprising at least one type of SERS-active particle, each with a specific Raman band, by means of surface-enhanced Raman scattering (SESR). in particular by means of a device as described above, wherein essentially monochromatic light is emitted to an optical probe, which illuminates the sample to be examined with light from the light source and the scattered light. collecting light from the sample, scattered light scattered from the sample being passed to a reference photodetector or to a Raman photodetector for detecting the light collected by the probe and scattered by the sample, wherein light scattered from the sample is reflected by an incident light source Beam path in front of the photodetector and the Raman photodetector arranged Lilterelement optical element is arranged, the elastic scattered light of inelastic scattering light of the specific Raman band, whereby the inelastic scattered light is passed by the optical Lilterelement and the elastic scattered light is blocked, and the light below is passed in the beam path behind the Lilterelement to another Lilter- and re flexionselement for separating a reference band specific for a substrate of the sample of the specific Raman band of SERS active particles, wherein the Refe rence band directed to the reference photodetector and the Raman Band on the Raman photodetector et will. Preferred developments of the method according to the invention result analogously to the preferred developments of the device according to the invention described above.
Zusammenfassend kann man sagen, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung die kom plette zu untersuchende Probenfläche maßgeschneidert beleuchtet und die dabei emittierte un elastische Streustrahlung besonders einfach und effektiv ausgewertet werden kann. Außerdem kann das von der Probe stammende Raman-Streulicht durch eine Serie gezielt ausgewählter Langpassfilter oder Bandpassfilter, die auf die bekannten Raman- Signaturen der in der Probe verwendeten und vorliegenden SERS-Goldnanopartikel abgestimmt sind, analysiert und in vorteilhafter Weise auf kostengünstigen Einkanaldetektoren abgebildet werden. Die Erfin dung schafft derart eine Möglichkeit für eine schnelle quantitative und hochempfindliche pa tientennahe Diagnostik mit Hilfe oberflächenverstärkter Raman-Streuung und kann besonders vorteilhaft in Rahmen eines sogenannten POCT (point of care testing) verwendet werden. Ein Vorteil einer abschnittsweisen flächigen oder gar vollständigen Beleuchtung der zu analysie renden Probe ist, dass Messungen, insbesondere ortsaufgelöste Messungen, besonders schnell und empfindlich durchgeführt werden können. Die erfindungsgemäße Verwendung von Langpassfiltern/Bandpassfiltem und Einkanaldetek toren begünstigt eine im Vergleich zum Stand der Technik kostengünstigere Messung. Die Erfindung ist insbesondere geeignet für eine Verwendung durch Krankenhäuser, Arztpraxen, Labormediziner, Veterinärmediziner und Pharmaunternehmen. In der Labormedizin kann zum Beispiel mit der SERS-Technologie ein schnelles Messverfahren direkt vor Ort am Pati enten bzw.am Tier angewendet werden, das durch den Einsatz interner Standards sogar eine absolute Quantifizierung ermöglicht. Die Erfindung ist außerdem besonders geeignet für eine Verwendung durch öffentliche Stellen der inneren und äußeren Sicherheit (Bundeswehr, Poli- zei, etc.), beispielsweise für eine sicherheitsrelevante Gefahrstoffanalyse zur Identifikation von chemischen und biologischen Waffen. Ein weiterer Aspekt der Erfindung können schließ lich Untersuchungen in der Wasser- und Lebensmittelanalytik sein. In summary, it can be said that within the scope of the present invention, the complete sample surface to be examined is tailor-made and the un elastic scattered radiation emitted thereby can be evaluated in a particularly simple and effective manner. In addition, the sample-derived Raman scattered light can be analyzed by a series of selectively selected long-pass filters or bandpass filters tuned to the known Raman signatures of the SERS gold nanoparticles used in the sample and conveniently imaged on inexpensive single-channel detectors. The inven tion thus provides a possibility for rapid quantitative and highly sensitive pa tientennahe diagnostics using surface-enhanced Raman scattering and can be particularly advantageous in a so-called POCT (point of care testing) can be used. An advantage of section-wise planar or even complete illumination of the sample to be analyzed is that measurements, in particular spatially resolved measurements, can be carried out particularly quickly and sensitively. The inventive use of long-pass filters / Bandpassfiltem and Einkanaldetek factors favors a lower cost compared to the prior art measurement. The invention is particularly suitable for use by hospitals, medical practices, laboratory physicians, veterinarians and pharmaceutical companies. In laboratory medicine, using SERS technology, for example, a fast measuring procedure can be applied directly on-site to the patient or animal, which even allows for absolute quantification through the use of internal standards. The invention is also particularly suitable for use by public authorities of internal and external security (Bundeswehr, police, etc.), for example, for a safety-relevant hazardous substance analysis for the identification of chemical and biological weapons. Another aspect of the invention may be closing investigations in water and food analysis.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften und nicht beschränkenden Beschreibung der Erfindung anhand von Figuren. Diese sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Da bei zeigen: Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following exemplary and non-limiting description of the invention with reference to figures. These are merely schematic in nature and are only for understanding the invention. As shown in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Geräts in einer ersten Fig. 1 is a schematic representation of a device according to the invention in a first
Ausführungsform,  embodiment,
Fig. 2 ein Positions-Spannungs-Diagramm zur in Figur 1 dargestellten Probe, 2 shows a position-voltage diagram for the sample shown in FIG. 1,
Fig. 3 ein Frequenz-Intensitäts-Diagramm als Beispiel für ein zu der in Figur 1 darge stellten Probe erfasstes Raman- Spektrum, 3 shows a frequency-intensity diagram as an example of a Raman spectrum acquired in relation to the sample shown in FIG. 1,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Geräts in einer zweiten Fig. 4 is a schematic representation of a device according to the invention in a second
Ausführungsform, Fig. 5 ein Positions-Spannungs-Diagramm zur in Figur 4 dargestellten Probe, embodiment, 5 shows a position-voltage diagram for the sample shown in FIG. 4,
Fig. 6 ein Frequenz-Intensitäts-Diagramm als Beispiel für drei zu der in Figur 3 darge stellten Probe erfasste Raman-Spektren, 6 shows a frequency-intensity diagram as an example of three Raman spectra recorded for the sample shown in FIG. 3, FIG.
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Geräts in einer dritten Fig. 7 is a schematic representation of a device according to the invention in a third
Ausführungsform, Fig. 8 ein Positions-Spannungs-Diagramm zur in Figur 7 dargestellten Probe,  8, a position-voltage diagram for the sample shown in FIG. 7, FIG.
Fig. 9 ein Frequenz-Intensitäts-Diagramm als Beispiel für zu der in Figur 7 dargestellten 9 is a frequency-intensity diagram as an example of that shown in FIG
Probe erfasste Raman-Spektren, Fig. 10 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer optischen Son de für ein erfindungsgemäßes Gerät,  10 shows a schematic representation of a first embodiment of an optical probe for a device according to the invention, FIG.
Fig. 11 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer optischen Fig. 11 is a schematic representation of a second embodiment of an optical
Sonde für ein erfindungsgemäßes Gerät,  Probe for a device according to the invention,
Fig. 12 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer optischen Fig. 12 is a schematic representation of a third embodiment of an optical
Sonde für ein erfindungsgemäßes Gerät und Fig. 13 eine weitere schematische Darstellung eines Geräts nach der Erfindung.  Probe for a device according to the invention and Fig. 13 is a further schematic representation of an apparatus according to the invention.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Geräts 1 zur quantitati ven Diagnostik einer Probe 2 mit einer einzigen Sorte von SERS-Nanopartikeln auf mehreren Messlinien I, II, III und IV. Die Probe 2 ist auf einen an sich bekannten LFA-Teststreifen 13 als Probensubstrat (lateral flow essay) aufgebracht, dessen Funktionsweise allgemein bekannt ist und daher hier nicht näher erläutert wird. Der Teststreifen 13 besitzt vier Testlinien I, II, III und IV, an denen sich jeweils - falls vorhanden - nachzuweisende Zielproteine an mit SERS- Nanogoldpartikeln markierten Antikörpern ansammeln. Die Immobilisierung der Fängeranti körper auf der LFA-Membran (oftmals Nitrozellulose) erfolgt mit etablierten Verfahren. An stelle der normalen Goldnanopartikel-Detektionsantikörper-Konjugate treten bei einem SERS-basierten LFA die entsprechenden SERS-Nanopartikel-Detektionsantikörper-Konjuga- te. Der Teststreifen 13 ist auf einer in den Figuren nicht genau dargestellten Positionierein- richtung 14 angebracht, die bei einer Messung der Probe deren Linearpositionierung in Rich tung des in Figur 1 dargestellten Pfeils 15 (und nachfolgend wieder zurück) ermöglicht. Die zu vermessende Probe 2 wird mit dem Teststreifen 13 in der Ebene des Fokus der Messsonde 4 platziert und senkrecht zur Achse des Fokus in die Richtung 15 bewegt. In Abhängigkeit von der Probenposition wird das Signal eines Raman-Photodetektors 5 bzw. eines Referenz- Photodetektors 11 durch eine Auswerteelektronik 12 erfasst und verarbeitet. FIG. 1 shows a schematic representation of a device 1 according to the invention for the quantitative diagnosis of a sample 2 with a single sort of SERS nanoparticles in several Measuring lines I, II, III and IV. The sample 2 is applied to a known LFA test strip 13 as a sample substrate (lateral flow essay), whose operation is well known and therefore will not be described here. The test strip 13 has four test lines I, II, III and IV, at which each - if any - target proteins to be detected on SERS nanogold particles labeled antibodies accumulate. The immobilization of Fängeranti body on the LFA membrane (often nitrocellulose) is carried out with established methods. Instead of the normal gold nanoparticle detection antibody conjugates, in a SERS-based LFA, the corresponding SERS nanoparticle detection antibody conjugates occur. The test strip 13 is mounted on a positioning device (not shown in detail in the figures) 14, which permits linear positioning in the direction of the arrow 15 shown in FIG. 1 (and subsequently back again) during a measurement of the sample. The sample 2 to be measured is placed with the test strip 13 in the plane of the focus of the measuring probe 4 and moved in the direction 15 perpendicular to the axis of the focus. Depending on the sample position, the signal of a Raman photodetector 5 or of a reference photodetector 11 is detected and processed by evaluation electronics 12.
Figur 13 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Positioniereinrichtung 14 genauer gezeigt ist. Sie umfasst einen Schrittmotor 33, eine Linearführung 34 und einen Probenhalter 35, der eine auf einen Teststreifen 13 als Substrat aufgebrachte Probe hält. Mittels des Schrittmotors 33 und der Linearführung 34 ist der Probenhalter zusammen mit der darin aufgenommenenFigure 13 shows an embodiment in which the positioning device 14 is shown in more detail. It comprises a stepping motor 33, a linear guide 34 and a sample holder 35, which holds a sample applied to a test strip 13 as a substrate. By means of the stepping motor 33 and the linear guide 34 is the sample holder together with the therein received
Probe 2 in Richtung des Pfeils 15 relativ zur Sonde 4 positionierbar. Bei dieser Ausführungs form werden ein Referenz-Photodetektor 11 und insgesamt vier Raman-Photodetektoren 5a, 5b, 5c, 5d, vier Filter- und Reflexionselemente 9a, 9b, 9c, 9d, die wie oben beschrieben als dielektrischer Bandpass bzw. als Notchfilter wirken, und ein Umlenkspiegel 36 verwendet. Probe 2 in the direction of arrow 15 relative to the probe 4 positionable. In this embodiment, a reference photodetector 11 and a total of four Raman photodetectors 5a, 5b, 5c, 5d, four filter and reflection elements 9a, 9b, 9c, 9d, which as described above act as a dielectric bandpass or notch filter, and a deflection mirror 36 is used.
Das Gerät 1 weist eine Lichtquelle 3 auf, die im Wesentlichen monochromatisches Licht er zeugt, im vorliegenden Fall einen Laser 3. Es weist des Weiteren eine optische Sonde 4 auf, um die zu untersuchende Probe 2 auf dem Substrat 13 mit Licht des Lasers 3 zu beleuchten und um Streulicht von der Probe 2 und vom Substrat 13 zu sammeln. Außerdem weist das Gerät 1 einen Photodetektor 5 zum Erfassen unelastischen Streulichts von der Probe 2, also von einer emittierten Raman-Bande des Streulichts, auf. Ein im Laser 3 erzeugter Laserstrahl wird über einen ersten Lichtwellenleiter 6 zur Sonde 4 geleitet. Von der Sonde 4 gesammeltes Licht wird in einen zweiten Lichtwellenleiter 7 eingekoppelt. The device 1 has a light source 3, which he essentially testifies monochromatic light, in the present case, a laser 3. It further comprises an optical probe 4 to the sample to be examined 2 on the substrate 13 with light of the laser 3 light and to collect stray light from the sample 2 and the substrate 13. In addition, the device 1 has a photodetector 5 for detecting inelastic scattered light from the sample 2, that is, from an emitted Raman band of the scattered light. A laser beam generated in the laser 3 is conducted to the probe 4 via a first optical waveguide 6. Light collected by the probe 4 is coupled into a second optical waveguide 7.
Im Spektrum des an der Probe 2 und am Substrat 13 gestreuten Lichts liegen neben der einge strahlten Lrequenz (Rayleigh-Streuung oder elastische Streuung) noch weitere Lrequenzen oder Bänder vor. Die Lrequenzunterschiede zum eingestrahlten Licht entsprechen den für die Moleküle der Probe charakteristischen Energien von Rotations-, Schwingungs-, Phonon- oder Spin-Llip-Prozessen. Aus dem Spektrum des von der Probe 2 emittierten Streulichts lassen sich Rückschlüsse auf die untersuchte Substanz ziehen. In the spectrum of light scattered on the sample 2 and on the substrate 13, in addition to the radiated frequency (Rayleigh scattering or elastic scattering), there are also other frequencies or bands. The differences in frequency with respect to the incident light correspond to the energies of rotational, vibrational, phonon or spin-lip processes characteristic of the molecules of the sample. From the spectrum of the scattered light emitted by the sample 2 conclusions can be drawn on the examined substance.
Das am der Sonde 4 gegenüberliegenden Ende aus dem zweiten Lichtwellenleiter 7 ausge- koppelte Licht wird durch eine Optik kollimiert und zu einem Lilterelement 8 in Lorm eines Langpassfilters 8 geleitet. Der Langpassfilter 8 besitzt eine hohe optische Dichte im Bereich der Laserwellenlänge und ist derart ausgebildet und eingerichtet, dass ein möglichst großer Anteil von elastischem Streulicht, vorzugsweise im Wesentlichen der gesamte Anteil des elas tischen Streulichts, geblockt wird. Man kann daher sagen, dass der Langpassfilter 8 elasti- sches Streulicht von unelastischem Streulicht trennt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel lässt der Langpassfilter 8 unelastisches Streulicht passieren und reflektiert und blockiert elas tisches Streulicht. Im Strahlengang nach dem Langpassfilter 8 liegt daher nur noch unelasti sches Streulicht vor. Der Langpassfilter 8 wird im Rahmen der Erfindung auch als Rayleigh- Lilterelement 8 bezeichnet. The light emitted from the second optical waveguide 7 at the end opposite the probe 4 is collimated by an optical system and directed to a filter element 8 in the form of a longpass filter 8. The long-pass filter 8 has a high optical density in the range of the laser wavelength and is designed and arranged such that the largest possible proportion of elastic scattered light, preferably substantially the entire proportion of the elas tical scattered light is blocked. It can therefore be said that the long-pass filter 8 separates elastic scattered light from inelastic scattered light. In the present embodiment, the long-pass filter 8 passes inelastic scattered light and reflects and blocks elas table stray light. In the beam path after the long-pass filter 8 is therefore only unelasti cal scattered light before. The long-pass filter 8 is also referred to as Rayleigh filter element 8 in the context of the invention.
Im weiteren Strahlengang ist nach dem Langpassfilter 8 ein Lilter- und Reflexionselemente 9 angeordnet. Dieses reflektiert aus dem durch das Rayleigh-Lilterelement 8 hindurchgeleiteten unelastischen Streulicht die jeweiligen Ramansignale auf die zugehörigen Detektorelemente 5 Die spektralen Anteile um eine substratspezifische Referenzbande 10 werden durch die Re flexionselemente 9 transmittiert und gelangen dann direkt, oder über den Spiegel 36 auf den Referenzdetektor 11. Das Signal des Referenz-Photodetektors 11 wird durch eine in den Figu ren schematisch dargestellte Auswerteelektronik 12 des Geräts 1 für eine Korrektur der ande- ren Signale verwendet, um zum Beispiel Schwankungen der Leistung des Lasers 3, einer Flu oreszenz des Substrates oder Abweichungen der Fokussierung des Laserstrahls auf der Probe auszugleichen. In the further beam path, a Lilter- and reflection elements 9 is arranged after the long-pass filter 8. This reflects from the inelastic scattered light guided through the Rayleigh filter element 8 the respective Raman signals onto the associated detector elements 5 The spectral components around a substrate-specific reference band 10 are transmitted through the reflection elements 9 and then pass directly or via the mirror 36 to the reference detector 11. The signal of the reference photodetector 11 is represented by an evaluation electronics 12 of the device, shown schematically in FIGS 1 used for a correction of the other signals, for example, to compensate for fluctuations in the power of the laser 3, a fluorescence of the substrate or deviations of the focusing of the laser beam on the sample.
Die Auswerte- und Steuereinheit 12 verstärkt und prozessiert von den Photodetektoren 5 und 11 stammende Signale (dargestellt in Figur 2 in einem Positions-Spannungs-Diagramm). Au ßerdem ist sie steuerungstechnisch mit der Positioniereinrichtung 14 für den Teststreifen 13 verbunden. Auch die Interaktion mit einem Nutzer erfolgt über die Auswerte- und Steuerein heit 12. The evaluation and control unit 12 amplifies and processes signals originating from the photodetectors 5 and 11 (shown in FIG. 2 in a position-voltage diagram). For putting in, it is control technology connected to the positioning device 14 for the test strip 13. The interaction with a user via the evaluation and Steuerein unit 12.
Figur 3 zeigt das mit dem Gerät 1 der Figur 1 für den dort dargestellten Teststreifen 13 aufge- nommene Raman-Spektrum. Dargestellt ist der Intensitätspeak der Referenzbande 10 sowie die SERS-Signatur 16 der in der Probe 2 verwendeten Nanopartikelsorte auf den Linien I, II, III und IV.  FIG. 3 shows the Raman spectrum recorded with the device 1 of FIG. 1 for the test strip 13 shown there. Shown is the intensity peak of the reference band 10 and the SERS signature 16 of the nanoparticle type used in the sample 2 on the lines I, II, III and IV.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Geräts 1 zur quantitati- ven Diagnostik einer Probe 2 mit drei unterschiedlichen Sorten von SERS-Nanopartikeln auf mehreren Messlinien I, II, III und IV. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 befindet sich hier auf jeder Messlinie I, II und III jeweils eine andere Art von SERS- Nanopartikeln, zum Beispiel auf der Messlinie I SERSl-Nanopartikel, auf der Messlinie II SERS2-Nanopartikel und auf der Messlinie III SERS3-Nanopartikel. Auf der Linie IV befin- den sich alle drei unterschiedlichen SERS-Nanopartikel. Das Gerät 1 entspricht im Wesentli chen der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform, so dass im Folgenden lediglich die Unter schiede aufgeführt werden. Im Strahlengang zwischen dem Langpassfilter 8 und dem Pho todetektor 5 sind insgesamt drei weitere optische Filter- und Reflexionselemente 9a, 9b, 9c seriell hintereinander angeordnet. Die Filter- und Reflexionselemente 9a, 9b, 9c sind nun je weils auf die spezifische Raman-Bande einer der drei verwendeten SERS-Nanopartikel abge stimmt. Das Filter- und Reflexionselement 9a ist zum Beispiel auf SERSl-Nanopartikel, das Filter- und Reflexionselement 9b auf SERS2-Nanopartikel und das Filter- und Reflexions- element 9a auf SERS3-Nanopartikel abgestimmt. Dem Filter- und Reflexionselement 9a ist ein Detektor 5a, dem Filter- und Reflexionselement 9b ein Detektor 5b und dem Filter- und Reflexionselement 9c ein Detektor 5c zugeordnet. Für die Filter- und Reflexionselemente 9a, 9b und 9c gilt, dass diese die Referenzbande 10 durchlässt und zum Referenz-Photodetektor 11 leitet und die jeweiligen Raman-Banden der Finien I, II, III und IV zu den jeweiligen Ra- man-Photodetektoren 5a, 5b und 5c reflektiert. FIG. 4 shows a schematic representation of a device 1 according to the invention for quantitatively diagnosing a sample 2 with three different types of SERS nanoparticles on a plurality of measurement lines I, II, III and IV. In contrast to the exemplary embodiment of FIGS Each of the measuring lines I, II and III each have a different type of SERS nanoparticles, for example on the measuring line I SERSl nanoparticles, on the measuring line II SERS2 nanoparticles and on the measuring line III SERS3 nanoparticles. On line IV are all three different SERS nanoparticles. The device 1 corresponds wesentli chen the embodiment shown in Figure 1, so that in the following only the differences are listed. In the beam path between the long-pass filter 8 and the Pho todetektor 5 are a total of three other optical filter and reflection elements 9a, 9b, 9c arranged serially one behind the other. The filter and reflection elements 9a, 9b, 9c are now each true abge on the specific Raman band of one of the three SERS nanoparticles used. The filter and reflection element 9a is matched, for example, to SERSl nanoparticles, the filter and reflection element 9b to SERS2 nanoparticles and the filter and reflection element 9a to SERS3 nanoparticles. The filter and reflection element 9a is associated with a detector 5a, the filter and reflection element 9b, a detector 5b, and the filter and reflection element 9c with a detector 5c. For the filter and reflection elements 9a, 9b and 9c it is true that this passes through the reference band 10 and leads to the reference photodetector 11 and the respective Raman bands of the fi lings I, II, III and IV to the respective Raman photodetectors 5a 5b and 5c reflected.
Die Figur 5 zeigt ein Positions-Spannungs-Diagramm zur in Figur 4 dargestellten Probe. Da bei ist das Signal des Detektors 5a mittels des Graphen 17, das Signal des Detektor 5b mittels des Graphen 18 und das Signal des Detektor 5c mittels des Graphen 19 dargestellt. FIG. 5 shows a position-voltage diagram for the sample shown in FIG. Since the signal of the detector 5a by means of the graph 17, the signal of the detector 5b by means of the graph 18 and the signal of the detector 5c by means of the graph 19 is shown.
Figur 6 zeigt das mit dem Gerät 1 der Figur 4 für den dort dargestellten Teststreifen 13 aufge- nommene Raman-Spektrum. Dargestellt sind die Intensitätspeaks der Referenzbande 10 sowie der SERS 1 -Signatur 20, der SERS2-Signatur 21 und der SERS3-Signatur 22 der in der Probe 2 verwendeten drei unterschiedlichen Nanopartikelsorten auf den Finien I, II, III und IV. FIG. 6 shows the Raman spectrum recorded with the device 1 of FIG. 4 for the test strip 13 shown there. Shown are the intensity peaks of the reference band 10 as well as the SERS 1 signature 20, the SERS2 signature 21 and the SERS3 signature 22 of the three different nanoparticle types used in the sample 2 on the fi les I, II, III and IV.
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Geräts 1 zur quantitati ven Diagnostik einer Probe 2 mit drei unterschiedlichen Sorten von SERS-Nanopartikeln auf einer einzigen Messlinie I. Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 3 sowie 4 bis 6 befinden sich hier auf jeder Messlinie I und IV drei unterschiedliche Arten von SERS-Nanopartikeln, nämlich sowohl auf der Messlinie I als auch auf der Messlinie IV SERSl-Nanopartikel, SERS2-Nanopartikel und SERS3-Nanopartikel. Die Figur 8 zeigt ein Positions-Spannungs-Diagramm zur in Figur 7 dargestellten Probe. Da bei ist das Signal des Detektors 5a mittels des Graphen 17, das Signal des Detektor 5b mittels des Graphen 18 und das Signal des Detektor 5c mittels des Graphen 19 dargestellt. Figur 9 zeigt das mit dem Gerät 1 der Figur 7 für den dort dargestellten Teststreifen 13 auf genommene Raman- Spektrum. Dargestellt sind die Intensitätspeaks der Referenzbande 10 sowie der SERS 1- Signatur 20, der SERS2-Signatur 21 und der SERS3-Signatur 22 der in der Probe 2 verwendeten drei unterschiedlichen Nanopartikelsorten auf den Linien I und IV. Die Figuren 10, 11 und 12 zeigen Ausführungsformen zur Sonde 4. Figur 10 zeigt eine Aus führungsform der Sonde 4, bei der der Laser in ein lineares Faserbündel 6 eingekoppelt ist, an dessen Ende sich ein Bandpassfilter 23 befindet, der nur einen schmalen spektralen Bereich um die Laserlinie durchlässt. Das Faserbündel 6 und der Kerbfilter 23 sind derart angeordnet und ausgerichtet, dass der austretende Strahl divergent ist und unter einem schrägen Einfalls- winkel auf die Probe trifft. Das an der Probe 2 sowie am Substrat 13 gestreute Licht wird über ein lineares Array 24 gesammelt, welches so zur Probenoberfläche angebracht ist, dass es ei nen maximalen Überlapp zwischen Beleuchtungs- und Detektionsbereich gibt. Vor dem Fa sereingang ist ein Langpassfilter 25 angebracht, der elastisch gestreutes Licht abblockt. Diese stellt eine alternative Ausgestaltung dazu dar, dass ein derartiger Filter als Rayleigh- Filterelement 8 nach der Sonde vorgesehen ist, wie z.B. in Fig. 1 dargestellt. FIG. 7 shows a schematic representation of a device 1 according to the invention for the quantitative diagnosis of a sample 2 with three different types of SERS nanoparticles on a single measurement line I. In contrast to the exemplary embodiments of FIGS. 1 to 3 and 4 to 6, each is here Measurement line I and IV three different types of SERS nanoparticles, namely on the measurement line I as well as on the measurement line IV SERSl nanoparticles, SERS2 nanoparticles and SERS3 nanoparticles. FIG. 8 shows a position-voltage diagram for the sample shown in FIG. Since the signal of the detector 5a by means of the graph 17, the signal of the detector 5b by means of the graph 18 and the signal of the detector 5c by means of the graph 19 is shown. FIG. 9 shows the Raman spectrum taken with the device 1 of FIG. 7 for the test strip 13 shown there. Shown are the intensity peaks of the reference band 10 as well as the SERS 1 signature 20, the SERS 2 signature 21 and the SERS 3 signature 22 of the three different nanoparticle types used in the sample 2 on the lines I and IV. FIGS. 10, 11 and 12 show Embodiments of the probe 4. Figure 10 shows an embodiment of the probe 4, in which the laser is coupled into a linear fiber bundle 6, at the end of which a bandpass filter 23 is located, which passes only a narrow spectral range around the laser line. The fiber bundle 6 and the notch filter 23 are arranged and aligned such that the outgoing beam is divergent and hits the sample at an oblique angle of incidence. The light scattered on the sample 2 as well as on the substrate 13 is collected via a linear array 24 which is attached to the sample surface so that there is a maximum overlap between illumination and detection range. In front of the Fa sereingang a long-pass filter 25 is mounted, which blocks elastically scattered light. This represents an alternative embodiment to the fact that such a filter is provided as a Rayleigh filter element 8 after the probe, as shown for example in Fig. 1.
Figur 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Sonde 4. Auch bei dieser wird der Laser in ein lineares Faserbündel 6 eingekoppelt, an dessen Ende sich ein Kerbfilter 23 befindet. Durch eine Linse 26 wird ein Bild des Faserbündels 6 im Unendlichen erzeugt. Über einen Spiegel 27 und einen Dichroiten 28, welcher nur Licht der Laserwellenlänge reflektiert, wird über eine Objektivlinse 29 ein Bild des aus dem Faserbündel austretenden Lichtes erzeugt. Das gestreute Licht wird durch die Objektivlinse 29 gesammelt bzw. ins Unendliche abgebil det. Die elastischen Streuanteile werden durch einen Langpassfilter 30 herausgefiltert. Durch eine Linse 31 wird das Bild des Fasereingangsbündels kongruent auf das Faserausgangsbün del 7 abgebildet FIG. 11 shows a further embodiment of the probe 4. Here, too, the laser is coupled into a linear fiber bundle 6, at the end of which there is a notch filter 23. Through a lens 26, an image of the fiber bundle 6 is generated at infinity. Via a mirror 27 and a dichroic 28 which only reflects light of the laser wavelength, an image of the light emerging from the fiber bundle is generated via an objective lens 29. The scattered light is collected by the objective lens 29 or detil detil the infinite. The elastic scattering components are filtered out by a longpass filter 30. By a lens 31, the image of the fiber input bundle is mapped congruent to the Faserausgangsbün del 7
Figur 12 zeigt eine weitere Ausführungsform der Sonde 4. Im Vergleich zu den beiden vorhe- rigen Beispielen der Figuren 10 und 11 wird hier zur Beleuchtung nicht ein lineares Faser bündel verwendet, sondern eine Zylinderlinse 32 oder ein komplexeres optisches System zur Erzeugung eines linienförmigen Beleuchtungs- und Detektionsbereiches auf der Probe 2. Die Ankopplung geschieht durch einfache Lichtwellenleiter 6, 7. FIG. 12 shows a further embodiment of the probe 4. Compared with the two previous examples of FIGS. 10 and 11, a linear fiber bundle is not used here for illumination, but instead a cylindrical lens 32 or a more complex optical system for producing a linear illumination. and detection range on the sample 2. The coupling is done by simple optical waveguides 6, 7.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Gerät 1 device
2 Probe  2 samples
3 Lichtquelle, Laser 3 light source, laser
4 Sonde  4 probe
5, 5a-e Raman-Photodetektoren  5, 5a-e Raman photodetectors
6 erster Lichtwellenleiter  6 first optical waveguide
7 zweiter Lichtwellenleiter  7 second optical waveguide
8 Filterelement, Rayleigh-Filterelement8 filter element, Rayleigh filter element
9, 9a-e Filter- und Reflexionselement 9, 9a-e filter and reflection element
10 Referenzbande des Substrats 13 10 reference band of the substrate 13
11 Referenz-Photodetektor 11 reference photodetector
12 Auswerte- und Steuereinheit 12 evaluation and control unit
13 Substrat 13 substrate
14 Po sitioniereinrichtung  14 positioning device
15 Po sitionierung srichtung  15 Positioning device
16 SERS-Signatur  16 SERS signature
17 Graph SERS1 17 Graph SERS1
18 Graph SERS2 18 Graph SERS2
19 Graph SERS3  19 Graph SERS3
20 SERS 1 -Signatur  20 SERS 1 signature
21 SERS2-Signatur 21 SERS2 signature
22 SERS3-Signatur 22 SERS3 signature
23 Kerbfilter 23 notch filters
24 lineares Array  24 linear array
25 Langpassfilter  25 long-pass filters
26 Linse 27 Spiegel26 lens 27 mirrors
28 Dichroiten28 dichroics
29 Objektivlinse29 objective lens
30 Langpassfilter 31 Linse 30 long-pass filter 31 lens
32 Zylinderlinse 32 cylindrical lens
33 Schrittmotor33 stepper motor
34 Linearführung34 linear guide
35 Probenhalter 36 Umlenkspiegel 35 sample holder 36 deflection mirror

Claims

Ansprüche claims
1. Gerät (1) zur Diagnostik, insbesondere zur quantitativen Diagnostik, einer Probe (2), die zumindest eine Art SERS-aktiver Partikel mit jeweils einer spezifischen Raman-Bande (16, 20, 21, 22) umfasst, mittels oberflächenverstärkter Raman-Streuung (SERS), wobei das1. Device (1) for diagnosis, in particular for quantitative diagnosis, of a sample (2) comprising at least one type of SERS-active particle, each with a specific Raman band (16, 20, 21, 22), by means of surface-enhanced Raman Scattering (SERS), where the
Gerät (1) eine Lichtquelle (3) für im Wesentlichen monochromatisches Licht, eine optische Sonde (4) zum Beleuchten der zu untersuchenden Probe (2) mit Licht der Lichtquelle (3) und zum Sammeln von Streulicht von der Probe (2) und einen Raman-Photodetektor (5, 5a, 5b, 5c, 5d) sowie einen Referenz-Photodetektor (11) zum Erfassen des von der Sonde (4) ge- sammelten und von der Probe (2) gestreuten Lichts aufweist, wobei Apparatus (1) a light source (3) for substantially monochromatic light, an optical probe (4) for illuminating the sample (2) to be examined with light from the light source (3) and for collecting scattered light from the sample (2) and a Raman photodetector (5, 5a, 5b, 5c, 5d) and a reference photodetector (11) for detecting the collected light from the probe (4) and scattered by the sample (2), wherein
im Strahlengang des von der Probe (2) gestreuten Lichts ein optisches Lilterelement (8) zum Trennen von elastischem Streulicht von unelastischem Streulicht der spezifischen Raman-Banden (16, 20, 21, 22) angeordnet ist, wobei von dem optischen Lilterelement (8) das unelastische Streulicht vom elastische Streulicht getrennt wird, und  in the beam path of the light scattered from the sample (2), an optical filter element (8) for separating stray elastic light from inelastic stray light of the specific Raman bands (16, 20, 21, 22) is arranged, wherein the optical filter element (8) the inelastic scattered light is separated from the elastic scattered light, and
im Strahlengang hinter dem Lilterelement (8) zum Trennen von elastischem Streulicht von unelastischem Streulicht ein weiteres Lilter- und Reflexionselement (9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e) zum Trennen einer für das Substrat der Probe spezifischen Referenzbande (10) von den spezi fischen Raman-Banden (16, 20, 21, 22) der SERS-aktiven Partikel angeordnet ist, wobei die Raman-Bande reflektiert und auf die Raman-Photodetektoren (5, 5a, 5b, 5c, 5d) geleitet und die Referenz-Bande durchgelassen und auf den Referenz-Photodetektor (11) geleitet wird.  in the beam path behind the Lilterelement (8) for separating elastic scattered light from inelastic scattered light another Lilter- and reflection element (9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e) for separating a specific reference to the substrate of the sample reference band (10) of the specific Raman bands (16, 20, 21, 22) of the SERS-active particles is arranged, the Raman band being reflected and directed onto the Raman photodetectors (5, 5a, 5b, 5c, 5d) and the reference Passed band and directed to the reference photodetector (11).
2. Gerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lilterelement (8) zum Trennen von elastischem Streulicht von unelastischem Streulicht der spezifischen Raman- Bande (16, 20, 21, 22) ein Langpassfilter (8) ist, der eine hohe optische Dichte im Bereich der Wellenlänge des monochromatischen Lichts besitzt. 2. Device (1) according to claim 1, characterized in that the Lilterelement (8) for separating elastic scattered light from inelastic scattered light of the specific Raman band (16, 20, 21, 22) is a long-pass filter (8), the one has high optical density in the range of the wavelength of the monochromatic light.
3. Gerät (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang des von der Probe (2) emittierten Streulichts hinter dem Lilterelement (8) zum Trennen von elastischem Streulicht von unelastischem Streulicht mehrere optische Lilter- und Reflexionselemente (9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e) angeordnet sind, wobei jedes Filter- und Reflexi onselement (9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e) jeweils zum Trennen einer für ein Substrat der Probe (2) spezifischen Referenzbande (10) von einer jeweils für eine Art der SERS-aktiven Partikel spezifischen Raman-Bande (16, 20, 21, 22) ausgebildet ist und einem jeweiligen Filter- und Reflexionselement (9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e) ein dem Filter- und Reflexionselement (9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e) zugeordneter Raman-Photodetektor sowie den Filter- und Reflexionselementen (9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e) gemeinsam der Referenz-Photodetektor (11) zugeordnet ist, auf die die jewei lige Referenzbande bzw. die jeweilige Raman-Bande geleitet wird. 3. Device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that in the beam path of the sample (2) emitted scattered light behind the Lilterelement (8) for separating elastic scattered light from inelastic scattered light more optical Lilter- and Reflection elements (9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e) are arranged, each filter and Reflexi onselement (9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e) each for separating a specific for a substrate of the sample (2) Reference band (10) is formed by a Raman band (16, 20, 21, 22) specific for each type of SERS-active particle and a respective filter and reflection element (9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e) a Raman photodetector associated with the filter and reflection element (9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e) and the filter and reflection elements (9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e) together comprise the reference photodetector (11) is assigned to the jewei time reference band or the respective Raman band is passed.
4. Gerät (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ses eine Positioniereinrichtung (14) zur ein-, zwei- oder mehrdimensionalen Positionierung der Probe (2) relativ zur optischen Sonde (4), insbesondere orthogonal zu deren Strahlachse umfasst. 4. Device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the ses a positioning device (14) for one-, two- or multi-dimensional positioning of the sample (2) relative to the optical probe (4), in particular orthogonal to the beam axis includes.
5. Gerät (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Sonde (4) ein Filterelement (23) aufweist, das derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die Probe (2) mit einem divergenten Strahl, der mit einem schrägen Einfallwinkel auf die Probe (2) trifft, beleuchtet wird, und dass die optische Sonde (4) ein Sammelarray (24) für Streulicht von der Probe (2) aufweist, das abgestimmt auf den Einfallswinkel ausgerichtet und angeordnet ist. 5. Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the optical probe (4) has a filter element (23) which is arranged and formed such that the sample (2) with a divergent beam, with a oblique angle of incidence on the sample (2) is illuminated, and that the optical probe (4) has a collection array (24) for scattered light from the sample (2), which is aligned and arranged in accordance with the angle of incidence.
6. Gerät (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ses ein lineares Faserbündel (6) zur Einkopplung von Ficht der Fichtquelle (3) in die optische Sonde (4) aufweist, wobei die optische Sonde (4) ein optisches Element (26) aufweist, insbe- sondere eine Finse (26), das ein Bild des Faserbündels (6) im Unendlichen erzeugt, womit die Probe (2) beleuchtet wird, und wobei die optische Sonde (4) ein dichroitisches Element (28) aufweist, über das zur Probe (2) geleitetes Ficht wie auch Streulicht von der Probe (2) geleitet wird. 6. Device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the SES a linear fiber bundle (6) for coupling Ficht the spruce source (3) in the optical probe (4), wherein the optical probe (4) a in particular a fin (26) which produces an image of the fiber bundle (6) at infinity, illuminating the sample (2), and wherein the optical probe (4) comprises a dichroic element (28 ), over which the sample (2) directed spruce as well as scattered light from the sample (2) is passed.
7. Gerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die opti sche Sonde (4) ein optisches System oder Element (31), zum Beispiel eine Zylinderlinse (31), zum Erzeugen eines im Wesentlichen linienförmigen Beleuchtungsbereichs auf der Probe (2) aufweist. 7. Device (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the opti cal probe (4) an optical system or element (31), for example a cylindrical lens (31), for generating a substantially linear illumination area the sample (2).
8. Verfahren zur Diagnostik, insbesondere zur quantitativen Diagnostik, einer Probe (2), die zumindest eine Art von SERS-aktiven Partikeln mit jeweils einer spezifischen Raman- Bande (16, 20, 21, 22) umfasst, mittels oberflächenverstärkter Raman-Streuung (SESR), ins- besondere mittels eines Geräts (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im We sentlichen monochromatisches Licht zu einer optischen Sonde (4) geleitet wird, die die zu un tersuchende Probe (2) mit Licht der Lichtquelle (3) beleuchtet und die Streulicht von der Pro be (2) sammelt, wobei von der Probe (2) gestreutes Streulicht zu einem Raman-Photodetektor (5, 5a, 5b, 5c, 5d) bzw. zu einen Referenz-Photodetektor (11) zum Erfassen des von der Son- de (4) gesammelten und von der Probe (2) gestreuten Lichts geleitet wird, wobei 8. Method for diagnostics, in particular for quantitative diagnostics, of a sample (2) comprising at least one type of SERS-active particles each having a specific Raman band (16, 20, 21, 22) by means of surface-enhanced Raman scattering ( SESR), in particular by means of a device (1) according to one of the preceding claims, wherein substantially monochromatic light is conducted to an optical probe (4) which illuminates the sample (2) to be examined with light from the light source (3). and the scattered light from the sample (2) collects, scattered light from the sample (2) to a Raman photodetector (5, 5a, 5b, 5c, 5d) and to a reference photodetector (11) for detecting of the light collected by the probe (4) and scattered by the sample (2), wherein
von der Probe (2) gestreutes Licht durch ein im Strahlengang vor dem Raman- Photodetektor (5, 5a, 5b, 5c, 5d) und dem Referenz-Photodetektor (11) angeordnetes opti sches Lilterelement (8) geleitet wird, das elastisches Streulicht von unelastischem Streulicht der spezifischen Raman-Bande (16, 20, 21, 22) trennt, wobei von dem optischen Lilterele- ment (8) das unelastische Streulicht durchgeleitet und das elastische Streulicht geblockt wird, und  light scattered from the sample (2) is passed through an optical filter element (8) arranged in the beam path in front of the Raman photodetector (5, 5a, 5b, 5c, 5d) and the reference photodetector (11), the stray elastic light of inelastic scattered light of the specific Raman band (16, 20, 21, 22) separates, whereby the inelastic scattered light is transmitted by the optical filter element (8) and the elastic stray light is blocked, and
das Licht nachfolgend im Strahlengang hinter dem Lilterelement (8) auf ein weiteres Lilter- und Reflexionselement (9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e) zum Trennen einer für ein Substrat der Probe spezifischen Referenzbande (10) von der spezifischen Raman-Bande (16, 20, 21, 22) der SERS-aktiven Partikel geleitet wird, wobei die Referenzbande auf den Raman- Photodetektor (5, 5a, 5b, 5c, 5d) geleitet und die Raman-Bande auf den Referenz- Photodetektor (11) geleitet wird.  the light following in the beam path behind the Lilterelement (8) on another Lilter- and reflection element (9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e) for separating a specific reference to a substrate of the sample reference band (10) of the specific Raman band (16, 20, 21, 22) of the SERS-active particles, the reference band being directed to the Raman photodetector (5, 5a, 5b, 5c, 5d) and the Raman band being directed to the reference photodetector (11). is directed.
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WO2009093050A1 (en) * 2008-01-25 2009-07-30 Renishaw Plc Line scanning raman spectroscopic apparatus
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