[发明专利]在外部表面上具有表面增强光谱学分析元件的装置

说明书

背景技术

在诸如表面增强拉曼光谱学分析（SERS）之类的表面增强光谱学分析中，探查分析物上的可振动激发水平。光子的能量可以漂移与光子激发的振动水平的量相等的量（拉曼散射）。可以检测包括对应于特定于所探查的分析物的分子振动的带的波长分布的拉曼频谱以标识分析物。在SERS中，分析物分子与可以或可以未涂覆有诸如二氧化硅、氮化硅和聚合物之类的电介质的一旦被光激发则支持等离子体模式（自由电子密度的集体振荡，这在金属纳米颗粒周围创建强近场）的金属纳米颗粒接触或者与之接近，例如距离小于几十纳米。这些场可以耦合到近场区中的分析物分子，从而增强来自分析物分子的散射信号的发射。

附图说明

通过示例而非限制的方式在以下（多个）附图中图示本公开的特征，其中相同的附图标记指示相同的元件，其中：

图1A示出根据本公开的示例的用于执行光谱学分析的装置的简化侧视图；

图1B示出根据本公开的示例的沿线A-A取得的图1A中所描绘的装置的放大、横截面视图；

图1C示出根据本公开的另一示例的图1A中所描绘的装置的简化横截面视图；

图2A-2C分别示出根据本公开的另一示例的用于执行光谱学分析的装置的图；

图3示出根据本公开的示例的可以包括用于执行光谱学分析的装置和SES装置的SES系统的图；

图4A示出根据本公开的示例的可以实现在图1A-3中所描绘的装置中的SES元件（在该实例中为纳米指）的阵列的等距视图；

图4B和4C分别示出根据本公开的示例的在纳米指倒塌之前和之后沿图4A中所示的线C-C的横截面视图；

图5示出根据本公开的示例的用于制作用于执行光谱学分析的装置的方法的流程图；以及

图6示出根据本公开的示例的用于使用用于执行光谱学分析的装置的方法的流程图。

具体实施方式

为了简化和说明性的目的，主要参照其示例来描述本公开。在以下描述中，阐述大量特定细节以便提供对本公开的透彻理解。然而，将容易显而易见的是，本公开可以在没有对这些特定细节的限制的情况下实践。在其它实例中，并未详细描述一些方法和结构以免不必要地使本公开晦涩难懂。

遍及本公开，术语“一”和“一个”意图指代至少一个特定元件。如本文所使用的，术语“包括”意味着包括但不限于，术语“包含”意味着包含但不限于。术语“基于”意味着至少部分地基于。此外，术语“光”是指具有在电磁频谱的可见和非可见部分（包括电磁频谱的红外、近红外和紫外部分）中的波长的电磁辐射。

本文所公开的是用于执行光谱学分析的装置、用于执行表面增强光谱学分析（SES）的系统、用于制作装置的方法和用于使用装置执行光谱学分析的方法。本文所公开的装置可以包括具有插入到试样中的形状和大小的细长衬底，其中细长衬底具有第一端和第二端。装置还可以包括在细长衬底的第一端与第二端之间的位置处定位在细长衬底的外部表面上的多个SES元件。根据示例，装置还可以包括在将装置插入和/或植入到试样中期间保护SES元件的覆盖层。覆盖层可以选择性地可移除和/或包括大体防止某些颗粒接触多个SES元件的多孔膜。

根据示例，其上可以提供SES元件的细长衬底可以是针灸针，其中靠近针灸针的插入尖端提供SES元件。在一方面，SES元件可以以相对简单的方式定位在试样的期望位置处。也就是说，与插入针灸针相关联的常规技术可以用于插入本文所公开的装置以将SES元件定位在试样的期望流体位置中。

此外，SES元件可以提供在细长衬底的外圆周周围。这样，至少一些SES元件可以接收光照射束（激发光）而不管细长衬底插入到试样中的旋转取向如何。在一方面，例如，如果装置关于其中心纵轴旋转，装置仍旧可以用于执行光谱学分析。

作为示例，本文所公开的装置可以实现在健康和疾病的医学管理中。例如，本文所公开的装置可以用于执行来自生理分析物的生物标记物以及对于早期诊断、疫病防治、隔离、监视、诊断、治疗和健康改善，特别是医学过程和治疗的评估和评价而言关键的生理状态的相对快速且精确的剖析（分析）和发现。如本文所讨论的，装置可以用于实时（在线）和/或离线地执行光谱学分析以引导和收集单个或多个状态和度量的标识，以及特定生物标记物和原生或人工引入的报道分子的分布和潜在生物标记物的新的或集体的分布图的发现。