[发明专利]一种基于空间偏移拉曼光谱技术的生物组织检测装置

说明书

本发明属于医疗检测领域，具体涉及一种基于空间偏移拉曼光谱技术的便携式生物组织检测装置。包括计算机、检测控制器、激光器、光谱仪、三自由度机械臂、SORS检测头、检测平台、密闭样品室。本发明采用SORS技术，将待测样品进行密封，避光保存的同时可以直接采用设备检测其拉曼光谱，从而针对其进行检测；将SORS技术和SERS技术结合使用，解决了SORS检测生物样品信号较低的缺陷，同时解决了SERS检测样品只能检测表明信息的缺陷；设计了新的SORS检测头，该检测头检测灵敏度高，易于控制，且控制位移的精度高，不受步进电机精度的影响；设计了新型的生物样品存储的装置，可以长期保存样品且随时可以进行SORS信号的检测。

技术领域

本发明属于医疗检测领域，涉及一种生物组织检测装置，具体涉及一种基于空间偏移拉曼光谱技术的便携式生物组织检测装置。

背景技术

在现代医学检测中，生物组织检测是进行医疗诊断的重要方式。由于生物体组织的变化会导致其内部的组织成分发生变化，通过检测生物体组织，获取其成分的信息，并与健康和病变的组织成分信息进行对比就可以进一步确定生物体的健康状态。

拉曼光谱是一种分析分子结构的有用工具。拉曼光谱特征峰位置、强度和线宽可以提供分子振动、转动方面的信息，反映出不同的化学键或官能团。拉曼光谱作为一种无损、非接触的快速检测技术，已吸引广大科研人员的关注，并被应用于各行各业中。由于拉曼样品用量很少，不需要对生物样品进行固定、脱水、包埋、切片、染色、标记等繁琐的前处理程序，不仅操作简单，而且不会损伤样品，从而能够获得样品最真实的信息。另外，生物大分子多是处在水溶液环境中，研究它们在水溶液中的结构对于了解生物大分子的结构与性能的关系非常重要。水的拉曼散射很弱，干扰小，而且单细胞拉曼光谱能提供细胞内核酸、蛋白质、脂质含量等大量信息，可在不损伤细胞的条件下实时动态地监测细胞分子结构变化，可以对细胞、病毒等进行原位检测分析。

近些年拉曼检测技术快速发展，表面增强拉曼检测技术得到成功的应用，现在已经有许多医用检测设备基于表面增强拉曼检测技术。例如针对癌症的检测（吴亚东, 徐维平, 金勤玉,等. 表面增强拉曼散射在癌症检测中的应用进展[J]. 广州化工, 2015(4):17-18.）表面增强拉曼检测技术能够准确给出被检测的癌细胞分子层面的信息。虽然表面增强拉曼检测技术可以在原样本的基础上大大增强拉曼检测信号，但是其仅仅能够进行样品的表面检测，对于样品内部的检测需要将样品进行切片，但是生物体在切片过程中不可避免的会产生破坏性干扰。此外，表面增强拉曼检测进行生物组织的检测往往是一次性的，样品不能长期保存，即使将样品进行封装，也需要使用透光材料，这样一来生物体暴露在阳光下也会使样品发生变化。

空间偏移拉曼光谱（SORS）是一种新型分析技术，使用相对较低能量的激光，在分层扩散的散射系统中，分离单个次层的拉曼光谱。在激发点样品表面上的空间位移区域收集拉曼光谱。在增加的空间位移处所观察到的拉曼光谱包括深层提供的相对贡献，这是光子在表面扩展的缘故。由于拉曼和荧光组分（同一层）具有相同的空间分布，因此SORS能够有效地消除来自表面层的荧光。不同位移处的拉曼光谱都有不同程度的表面和次表面的组分，可以通过简单的数值方法分离不同层之间的拉曼光谱。

申请号201610679461.5公开了一种空间偏移拉曼光谱探测系统，其包括激光器、扩束装置、信号收集装置、带通滤波装置、聚焦装置、光谱仪和锥透镜环式激光辐照装置，解决了现有技术中需要通过反复移入、移出锥透镜以实现0偏移量的弊端，避免了由于重复定位引起的辐照不均匀性。仅通过一维方向上的平移，即可实现空间偏移量从0开始的连续可调。但是其仅提供了一种SORS检测装置，没有具体对其进行应用。

申请号WO2005GB04535公开了一种基于空间偏移拉曼光谱的材料检测方式，其基于空间偏移拉曼光谱针对装在包装中的药剂进行检测，可以不打开包装直接对其内部进行检测。但是其仅限于针对纯度较高的样品进行检测，不能对纯度较低或者拉曼信号较弱的样品进行检测。