[发明专利]红外光谱学系统

说明书

一种用于光谱仪(501)中的样品载玻片(100)，其中，所述样品载玻片包括：多个样品接收部分(111到114)，所述多个样品接收部分设置在所述载玻片的样品侧(115)上；和多个光束接收部分(121到124)，所述多个光束接收部分设置在所述载玻片的光束接收侧(125)上，每个光束接收部分与相应的样品接收部分相反地设置，并且其中，每个光束接收部分被配置成用作内部反射元件(IRE)。一种与光谱仪(501)一起使用的装置(300)包括：载物台(330)，所述载物台被配置成接收样品载玻片(100)；和移动机构(360)，所述移动机构被配置成相对于所述装置的样品测量位置(320)移动所述样品载玻片。本发明还公开了用于制备样品和测量样品的相关联方法。

发明领域

本发明涉及用于执行红外光谱学分析的设备和方法，并且特定来说，但不排它地，用于执行ATR-FTIR光谱学分析。

背景技术

傅里叶变换红外(FTIR)光谱学是化学科学中常用的一种技术，以便用于识别化学键的离散振动。这种技术使用中红外(MIR)区域(4000到400cm^-1)中(即在与化学键振动的频率范围相同的频率范围内)的光。

已知生物分子在该波长范围内主动振动，并且因此FTIR光谱学适用于生物学应用。当用MIR光辐射生物样品时，该能量中的一些被样品吸收。给定样品的吸收曲线代表样品中存在的化学键，并且可以被用于表征复杂的生物材料。

使用FTIR光谱学的特定类型的分析的示例是对增生性疾病(例如，癌症)的研究，所述疾病由不受控制和不受调节的细胞增生引起，并且在一些情况下可以导致肿瘤的形成。

在FTIR光谱学中使用三种主要采样模式：透射、透反射和衰减全反射(ATR)。

在“透射”模式中，MIR光直接通过或透射穿过已经沉积在IR透明基板(例如，CaF₂或BaF₂)上的给定样品。由于该模式依赖于通过样品的IR光束，因此存在对最大样品厚度和水含量的限制。

在“透反射”模式中，样品沉积在IR反射性载玻片(例如，低辐射或金属涂覆的)上。MIR光通过样品，并且然后其被朝向检测器往回反射。由于光束有效地通过样品两次，样品厚度对路径长度和因此信号强度具有直接影响。如果样品中总是存在水，这也允许水的进一步吸收。由于光与基板的反射性表面的不确定的相互作用，在本领域中存在一些对与这种采样形式的关注。

“衰减全反射”(ATR)采用内反射元件(IRE)，IR光束通过所述内反射元件。样品直接沉积到IRE上，并且与其维持紧密接触。这些IRE可以由包含金刚石、锗、硒化锌或硅的多种不同的材料制成。每种材料在折射性质方面略有不同。当IR光以超过定义的角度(被描述为临界角)通过IRE时，光通过该介质在内部反射。当光束遇到IRE和样品界面时，这会导致产生穿透到样品中的倏逝波。这种穿透的深度取决于光的波长、IRE和样品的折射率以及入射角：然而，通常在0.5μm到2μm之间的区域中。然后，光束被IRE朝向检测器反射。

ATR-FTIR的一个益处是水吸光度对IR光谱的影响减小，从而允许对含水样品进行诊断或分析。这对于本质上将含有水的生物样品特别重要。尽管水分子在这种采样模式中仍然吸收，但倏逝波的穿透深度远小于透射和透反射FTIR光谱学的路径长度。因此，少得多的水被采样，从而允许基于样品的吸光度仍然被监测。

因此，这种技术很好地适用于分析生物样品，特别是生物流体。已知这些信息丰富并且已被示出适合用于检测患者人群中的疾病。已经示出，这种技术能够使用来自433名患者队列的血清来诊断一系列严重程度的脑肿瘤(Hands等人，2016年；Hands等人，2014年)。