用于识别未知生物物质的方法和装置的制作方法

专利名称：用于识别未知生物物质的方法和装置的制作方法
技术领域：
—般来说，本发明涉及用于执行化学测定和生物测定的装置，更具体来说，涉及配
置成执行化学测定以识别未知物质的化学组成和/或执行生物测定以识别未知物质的生 物特性或同一性的集成装置。
背景技术：
第一救护员往往遇到种类繁多的未知物质，必须使用各种各样的装置来评估这些 未知物质，以便确定每种未知物质是否是化学威胁、生物威胁，或者不是威胁。为了分析和 识别靶物质，第一救护员往往采用各种各样的装置或仪器来评估他们每天可能遇到的每种 特定物质的特性。例如，第一救护员当前使用第一装置来检测和识别化学威胁，以及使用第 二装置来检测和识别生物威胁。 因此，每个第一救护员或者第一救护员组通常配备各种各样的装置，以便让第一 救护员可以正确识别各种各样的靶物质。因此，提供识别化学物质和生物物质所需的分开 的装置的成本可能对于较小社区是极度昂贵的。此外，第一救护员还必须将各种各样的装 置连同第一救护员所使用的其它设备一起带到调查现场，因而增加了筛选用于未识别物质 的大型设施所需的时间和精力。

发明内容
在一个方面，提供一种用于识别未知物质的装置。所述装置包括配置成将激光激 发光束对准未知物质的光源。检测器配置成检测来自未知物质的散射光，并且产生表示与 未知物质内的至少一种化学品对应的散射光谱的至少一个信号。微处理器与检测器进行 信号通信，并且配置成响应从检测器接收的至少一个信号而产生表示至少一种化学品的图 案，以便识别未知物质的化学组成。所述装置配置成完成生物测定以识别未知物质的生物 特性。 在另一个方面，提供一种用于识别未知物质的装置。所述装置包括配置成将激光 激发光束对准未知物质的光源。检测器配置成检测来自未知物质的散射光，并且产生表示 与未知物质内的化学品对应的至少一个拉曼光谱的至少一个信号。与检测器进行信号通信 的微处理器配置成处理至少一个信号，以便帮助识别与至少一个拉曼光谱对应的化学品。 生物测定部件在操作上耦合到微处理器。生物测定部件配置成帮助完成生物测定以识别未 知物质的生物特性。 在又一个方面，提供一种用于使用集成装置来识别未知物质的方法。所述方法包 括将来自光源的激光激发光束对准未知物质。检测来自未知物质的散射光，并且产生表示 与未知物质内的至少一种化学品对应的散射光谱的至少一个信号。采用装置内包含的微处 理器来处理至少一个信号，以便产生表示至少一种化学品的图案。然后识别未知物质内的 至少一种化学品。完成生物测定，以便帮助识别未知物质的生物特性。


图1是配置成分析物质或材料的化学组成和/或生物特性或同一性的装置的透视 图。 图2是图1所示的装置的后视图。 图3是用于图1所示装置的示范电子配置的示意图。 图4是包括适合与图l所示的装置配合使用的测定盒的示范生物测定部件的透视 图。 图5是耦合到装置的生物测定部件的透视图。 图6是图4所示的并且包含纳米标签和磁分离珠的测定室的一部分的示意图。 图7是包括横向流装置的示范备选生物测定部件，所述横向流装置具有测定盒并 且适合与图1所示的装置配合使用。 图8A是图7所示的横向流装置的基片的示意图。 图8B是图7所示的横向流装置的基片的示意图。 图8C是图7所示的横向流装置的基片的示意图。
具体实施例方式
本发明提供一种手持集成装置或仪器来帮助评估未知物质或者未知物质的样本 部分的化学组成和/或生物特性或同一性，以便识别潜在的化学威胁和/或潜在的生物威 胁。物质可包含在密封容器内、透明或半透明容器内，或者物质可涂敷有材料层。在一个实 施例中，装置采用拉曼分光术来帮助识别未知物质的化学组成和/或生物特性或同一性。 装置采用如大约1微米之类的适当波长的激光激发光束来提供高分辨率样本识别，同时消 除或减小样本荧光。该装置还能够预先筛查未知物质的样本，以便识别潜在的生物威胁。在 识别潜在的生物威胁后，该装置通过采用包括拉曼活性或表面增强拉曼(SERS)纳米标签 的测定，并且采用装置平台来收集用于化学组成识别的拉曼光谱，帮助确定生物物质是否 为实际的生物威胁，诸如孢子、病毒或毒素。因此，该装置提供了结合正交技术、如拉曼分光 术的高质量化学测定来帮助识别未知物质的化学组成，并且提供了完整的生物测定来帮助 识别未知物质的生物特性或同一性。在一个具体实施例中，该装置配置成帮助筛查未知物 质以识别未知物质内的基于蛋白质的生物物质，并且完成生物测定。 图1是装置100的透视图，装置100配置成评估未知物质或材料的化学组成和/ 或生物特性或同一性，以便帮助识别潜在的化学威胁和/或潜在的生物威胁。图2是装置 100的后视图。在示范实施例中，装置100是手持集成装置，它包括具有适当的分光术引 擎的拉曼分光术系统。在一个具体实施例中，分光术系统包括拉曼分光计技术，例如从GE Security, Inc.(位于Wilmington,MA，USA)可得到的STREETLAB便携物质识别系统。通过 本文所提供的教导的指导，本领域的技术人员应当清楚，装置100可包括任何适当的分光 术系统。 在示范实施例中，装置100包括底座102、头部104以及在底座102与头部104之 间延伸的手柄106。底座102包括基本上平坦的底面108，它使装置100能够基本上直立在 表面上，如图1所示。装置100能够在任何适当的位置或者按照任何适当的配置来存放和 /或操作，如下所述。
在示范实施例中，光源112定位在头部104处或头部104内。光源112配置成产生 光束、如激光激发光束，并且将激光激发光束对准或导向未知物质。在示范实施例中，装置 100包括拉曼分光计，拉曼分光计将激光激发光束对准未知物质，使得光子与未知物质的振 动激发分子相互作用而引起辐射的变化，即，光子能量的增加或减小。拉曼散射包括在与物 质分子相互作用时光子的非弹性散射，从而产生一个或多个拉曼光谱。在由装置100检测 和处理时，将每个唯一拉曼光谱与装置100内存储的已知化学品或已知化学组成的拉曼光 谱进行比较，以便帮助识别未知物质的化学组成。在一个具体实施例中，光源112包括定位 在头部104的第一表面或正面116上的探头114。探头114可定位成与未知物质近程接触。 如本文所使用的，"近程接触"的提法应当理解为表示，例如，将探头114定位成接触未知物 质或者接触其中包含未知物质的容器的外表面。 如图1所示，在示范实施例中，耦合机构118耦合到正面116并且相对于光源112 耦合。耦合机构118定义至少一个空隙120，空隙120配置成相对于光源112接收和保持测 定盒的至少一部分，以便完成生物测定，从而帮助识别未知生物物质，下面更详细地进行描 述。在备选实施例中，装置100包括任何用于将测定盒耦合到装置100的适当的耦合机构 118。 如图2所示，显示器122定位在头部104的第二表面或背面124内。在示范实施 例中，显示器122包括LCD显示器。在备选实施例中，显示器122包括任何适当的显示器， 用于显示包括但不限于与装置100和/或未知物质有关的信息的数据。
图3是用于装置100的示范电子配置的示意图。光源112配置成将激光激发光束 对准未知物质。检测器130配置成检测来自未知物质、从激光激发光束光子与未知物质的 分子相互作用所产生的散射光。检测器130产生表示至少一个散射光谱、例如至少一个拉 曼光谱的一个或多个信号，每个光谱对应于未知物质内的一种特定化学品。在示范实施例 中，未知物质可具有包括一种或多种化学品的化学组成。如果不止一种化学品存在于未知 物质中，则所产生的信号将传送与未知物质中存在的每种化学品的拉曼光谱对应的数据。
进一步参照图3，信号从检测器130传送给与检测器130进行信号通信的微处理器 132。响应所接收的信号，微处理器132配置成产生表示未知物质中存在的一种或多种化学 品的至少一个图案、例如至少一个拉曼光谱。在示范实施例中，软件134嵌入微处理器132 内，以便分析表示散射光谱的信号。在一个具体实施例中，软件134查找和/或识别各散射 光谱中的峰值。软件134能够识别任何适当数量的光谱中的一个或多个峰值，使得未知物 质内的多种化学品可通过分析对应光谱中的峰值来识别。在一个实施例中，将各光谱的已 识别峰值与装置100内存储的已知化学品的多个散射光谱进行比较。在示范实施例中，已 知化学品的散射光谱存储在操作上耦合到微处理器132的集成数据存储存储器140内，以 便帮助将每个所产生光谱与所存储光谱进行匹配。在一个具体实施例中，数据存储存储器 140包括适当存储器或电子存储装置，用于帮助将所产生图案或光谱与存储器或电子存储 装置内存储的已知化学品的多个图案或光谱进行比较。匹配光谱指示已知化学品，因而至 少部分识别未知物质的化学组成。在一个备选实施例中，使用本领域的技术人员已知并且 通过本文所提供的教导所指导的任何适当方法来分析表示未知物质内的化学品的光谱。在 一个具体备选实施例中，光谱经过处理和/或分析，而无需使用微处理器132、软件134和/ 或数据存储存储器140。
将包括但不限于未知物质内的一种或多种化学品的识别的数据输出给操作人员。 在示范实施例中，在显示器122上可视地显示数据。在一个备选实施例中，数据被在打印输 出上打印或者使用任何适当的通信装置传递给本地和/或远程操作人员。在一个具体实施 例中，数据由无线发射器/接收器144传送到远程终端或位置、如远程计算机。在备选实施 例中，使用任何适当的传输装置把数据传送到远程位置。装置ioo还包括适当的电池和电 源管理系统146。 在示范实施例中，电子组件与装置100集成和/或包含在装置100内，以便提供手 持便携装置100。但是，通过本文所提供的教导的指导，本领域的技术人员应当清楚，在备选 实施例中，装置100的一个或多个电子组件可定位到装置100外部。 此外，装置100配置成完成生物测定，以便识别未知物质的生物特性或同一性。在 一个具体实施例中，装置100在检测到未知物质包含一种或多种基于蛋白质的生物物质时 完成生物测定。在示范实施例中，生物测定部件150在操作上耦合到微处理器132。生物测 定部件150配置成完成生物测定，以便帮助根据至少一个拉曼光谱来识别未知物质的生物 特性。生物测定部件150配置成使用单个测试来识别未知物质的样本内的多种生物物质的 生物特性。因此，装置100能够复用。 图4是包括适合与装置100配合使用以完成未知物质的生物测定的测定盒152的 示范生物测定部件150的透视图。图5是耦合到装置100的生物测定部件150的透视图。 图6是用于完成生物测定、包含纳米标签和磁分离珠的测定室152的一部分的示意图。本 文所使用的"生物测定"定义成确定未知物质的组成和/或成分的未知物质的定量或定性 测试。生物测定部件150可与装置100配合使用，以便识别包含生物物质的未知物质的生 物特性或同一性。 进一步参照图4和图5，测定盒152可定位成与光源112进行通信。如上所述，在 一个实施例中，测定盒152的至少一部分定位在头部104内定义的空隙120内，使得耦合机 构114使测定盒152保持与光源112通信。测定盒152定义配置成接收未知物质的样本部 分156的室154。样本部分156使用任何适当的机构、如勺子或羹匙(未示出)传递到室 154中。在示范实施例中，适当的液体包含在室154内，并且样本部分156在液体内分散以 形成溶液。 如图6所示，将一种或多种试剂158加入室154中。试剂158配置成有选择地与样 本部分156内的靶生物物质159、如炭疽相互作用而形成复合体160。在示范实施例中，试 剂158包括其中包含靶生物物质的抗体的诸如图6所示的拉曼活性或表面增强拉曼(SERS) 纳米标签164之类的一个或多个纳米标签，还包括其中也包含所述抗体的一个或多个磁分 离珠166。在一个具体实施例中，每个SERS纳米标签164包括涂敷有或者含有配置成产生 SERS信号的一个或多个拉曼信使分子的金芯。玻璃壳封装或围绕金芯和拉曼信使分子。靶 生物物质的抗体标记耦合到玻璃壳的外表面。在备选实施例中，SERS纳米标签164可包含 配置成产生增强拉曼光谱的微粒以及耦合到微粒的标签。 在示范实施例中，只有一种类型的抗体耦合到或者覆盖玻璃壳的外表面的至少一 部分。因此，SERS纳米标签164与一种特定靶生物物质相互作用和耦合，以便帮助识别未 知物质的生物特性或同一性。在一个备选实施例中，一个或多个SERS纳米标签164被覆盖 有不同的抗体，并且配置成与不同的靶生物物质相互作用和粘附，以便帮助识别未知物质内的多种生物物质。在一个实施例中，SERS纳米标签164配置成与包括但不限于CDC类别
A、 B和C物质、如炭疽和天花等的通常发现的靶生物物质相互作用和粘附。 类似地，磁分离珠166还至少部分被覆盖有或者耦合到配置成与靶生物物质粘附
的抗体。在示范实施例中，只有一种类型的抗体耦合到磁分离珠166，以便与一种特定靶生
物物质相互作用和耦合。在一个备选实施例中，一个或多个磁分离珠166被覆盖有不同的
抗体，并且配置成与包括但不限于CDC类别A、B和C物质、如炭疽和天花等的不同靶生物物
质相互作用和粘附。 在示范实施例中，磁源(未示出)例如在室154处或附近相对于测定盒152产生 磁场，以便帮助收集室154内的局部区域中的复合体160。复合体160包括由于靶生物物质 与耦合到SERS纳米标签164和磁分离珠166的抗体之间的选择性相互作用而粘附到SERS 纳米标签164和磁分离珠166的靶生物物质。 读取器170与光源112进行信号通信，并且配置成检测来自复合体160的散射光。 在示范实施例中，读取器170是操作上耦合到微处理器132并且与微处理器132进行信号 通信的独立电子组件。在备选实施例中，读取器170可与检测器130集成或者包含在其中。 读取器170产生表示与复合体160对应的如至少一个拉曼光谱之类的至少一个散射光谱的 一个或多个信号，这些信号被传送给微处理器132进行处理。微处理器132处理这些信号， 以便确定和/或确认未知物质内的各生物物质的识别。在一个实施例中，SERS纳米标签164 是一种靶生物物质特定的。微处理器132配置成处理SERS纳米标签164所产生的拉曼光 谱，以便帮助识别生物物质。 在操作期间，装置100识别未知物质的化学组成，和/或在检测到未知物质内的生 物物质时，识别未知物质的生物特性或同一性。被怀疑是化学威胁或生物威胁的未知物质 通过将光源112定位成基本上与未知物质接触来识别。更具体来说，在一个实施例中，探头 114定位成与未知物质或者包含未知物质的容器近程接触。在备选实施例中，光源112定位 成接近未知物质或者接近包含未知物质的容器。 在示范实施例中，操作人员握住装置100的手柄106，并且将光源112定位成基 本上与未知物质接触。在一个备选实施例中，操作人员以例如图l所示的直立位置将装置 100放在适当的表面上，使得装置100保持在底面108上，以及光源112基本上与未知物质 接触。在其它备选实施例中，装置100以面朝下的位置或者任何适当的位置放置，而且光源 112基本上接触未知物质。对于处于适当操作位置的装置IOO，装置IOO可以是远程可操作 的，如下所述。 在将光源112定位成基本上接触未知物质之后，启动装置100。在示范实施例中， 装置100通过操作包括但不限于触发器、按钮、开关或者显示器116上的触摸屏按钮的任何 适当的启动机构来启动。在一个备选实施例中，通过传送到无线发射器/接收器144的信 号或者使用任何适当的远程启动装置来远程启动装置100。在这个实施例中，当操作人员在 使光源112基本上接触未知物质来定位装置IOO之后因不安全条件而离开未知物质的地点 时，远程启动装置100。 在启动装置100后，光源112将激光激发光束对准未知物质。未知物质的激发产 生由检测器130检测的至少一个散射光谱。当识别未知物质的化学组成时，通过化学组成 中的共价键的激光激发光束的激发产生取决于未知物质内的化学品数量的一个或多个散射光谱。未知物质内的每种化学品产生唯一的散射光谱，因此，每种化学品可通过其唯一散 射光谱来识别。检测器130检测来自未知物质的散射光，并且产生表示与未知物质内的一 种或多种化学品对应的散射光谱的一个或多个信号。 将包含与未知物质内的每种化学品的拉曼光谱对应的数据的所产生信号传送给 微处理器132。微处理器132配置成处理从检测器130所接收的信号，以便产生表示每种化 学品的图案、如拉曼光谱，以便帮助识别未知物质内的每种化学品。在一个实施例中，软件 134用于帮助识别所产生图案所表示的每种化学品。将每个所产生的图案与存储器或电子 存储装置内存储的已知化学品的多个图案进行比较，以便识别未知物质的化学组成。使用 本领域的技术人员已知并且通过本文所提供的教导所指导的任何适当的软件算法将所产 生的图案与所存储的图案进行比较。 在示范实施例中，完成生物测定，以便帮助识别未知物质的生物特性或同一性。未 知物质的样本部分在测定盒室154内分散。在一个实施例中，适当的液体包含在室154内， 使得样本部分在整个液体中分散以形成溶液。使用适当的传递机构、如勺子或羹匙将至少 一种试剂158加入溶液中。试剂158配置成有选择地与靶生物物质相互作用和粘附。试剂 158粘附或贴附到靶生物物质以形成复合体160，然后使用例如本文所述的适当技术将复 合体160与溶液分离。 在一个实施例中，将包括靶生物物质的抗体的SERS纳米标签164以及包括靶生物 物质的抗体的磁分离珠166加入溶液中。例如，如果未知物质被怀疑包含炭疽，则将覆盖有 炭疽抗体的SERS纳米标签164以及也覆盖有炭疽抗体的磁分离珠166连同未知物质样本 部分一起放入室154中。通过本文所提供的教导的指导，本领域的技术人员应当清楚，SERS 纳米标签164和磁分离珠166可包括任何化学和/或生物选择性材料或物质，在备选实施 例中，包括但不限于任何适当的耙生物物质的适当抗体或适体。 允许溶液与加入室154中的试剂158相互作用一段时间。在一个实施例中，还通 过热和/或运动来搅动溶液。如果室154内的生物物质不是靶生物物质、如炭疽，则在未知 生物物质与耦合到SERS纳米标签164和磁分离珠166的抗体之间不发生反应。但是，如果 未知生物物质是炭疽，则抗体与炭疽发生反应，使SERS纳米标签164和磁分离珠166粘附 到炭疽，从而形成至少一个小球或复合体160。抗体与靶生物物质相互作用和粘附，从而形 成包含贴附到SERS纳米标签164和磁分离珠166的靶生物物质的复合体160。
然后在室154内的局部区域中收集复合体160。在示范实施例中，在形成复合体 160的允许时间之后，相对于盒152、例如相对于室154放置磁源。磁源产生具有充分强度 的磁场，以便促使复合体160与溶液的其余部分分离，并且使复合体160朝磁源移动。更具 体来说，磁场使磁分离珠166朝磁源移动。由于至少一部分磁分离珠166已结合到耙生物 物质而形成复合体160，因此，将复合体160以磁方式吸引到室154内的局部区域。
然后，盒152耦合到装置100，使得室154与光源112进行通信。在一个具体实施 例中，探头114与室154的外表面近程接触，使得室154中形成的复合体160被以磁方式吸 引到室154中与探头114近程接触的部分。 采用光源112来扫描复合体160，以便帮助完成生物测定。启动装置100，并且光 源112将激光激发光束172对准复合体160，以便帮助确定任何SERS纳米标签164是否存 在于复合体160中。在一个实施例中，来自复合体160的散射光174由读取器170检测。如
10果复合体160不包含SERS纳米标签164，则读取器170产生零信号。如果复合体160包含 SERS纳米标签164，则读取器170产生表示SERS纳米标签164内包含的拉曼信使分子的拉 曼光谱的信号。该信号指明靶生物物质存在于溶液中，因而识别未知物质的生物特性或同 一性。将所产生的信号传送给微处理器132以进行处理和分析。将信号所表示的拉曼光谱 与微处理器132内、例如适当存储器或电子存储装置内存储的已知生物物质的多个拉曼光 谱进行比较，以便识别或确认未知物质包含靶生物物质。在示范实施例中，将信号传送到显 示器116，以便显示包括与未知物质的生物特性或同一性有关的信息的数据。此外，如果靶 生物物质不存在于复合体160内，则可根据需要，使用配置成检测其它靶生物物质的SERS 纳米标签164和磁分离珠166，重复上述步骤。此外，在一个具体实施例中，将包括多个抗体 的纳米标签164和磁分离珠166基本上同时地加入室154中，以便测试未知物质中是否有 多个耙生物物质。 参照图7和图8A-8C，在一个备选实施例中，生物测定部件包括横向流装置200，它 用于完成生物测定，以便帮助识别未知物质的生物特性或同一性。在一个实施例中，横向流 装置200包括基片210，它包含在壳体或盒212、如塑料壳体或盒内，如图7所示。图8A-8C 示意地示出在生物测定的各种阶段的基片210。在一个具体实施例中，基片210由硝酸纤 维膜构成，带有具有特定功能的若干其它膜成分。在这个实施例中，基片210包括一个或 多个样本沉积区212。基片210具有如图8B-8C中的箭头214所示的一个或多个流路径以 及一个或多个检测区220。检测区220沿流路径214定位。检测区220包括对准拉曼活性 复合体160的耙生物物质的一个或多个固定的耙结合部分(immobilized target-binding moieties)222。横向流装置200还包括一个或多个控制区230。控制区230沿流路径214 定位在检测区220下游，并且包括对准拉曼活性纳米标签164的一个或多个固定的微粒结 合部分232。 未知物质的样本被分散在液体载体内，以及完成生物测定以确定靶分析物是否存 在于未知物质中。对于样本沉积区212内沉积的液体样本，由于毛细作用以及位于盒202的 相对端的接触吸附垫(未示出)的存在，液体开始沿箭头214所示的方向通过毛细作用在 基片210上传送。接触区240包括干燥但可溶形式的SERS纳米标签164，如图6所示。当 液体样本越过接触区240时，SERS纳米标签164溶解到液体中，以及在未知物质的液体样 本中存在靶分析物159的情况下附于靶生物物质或分析物159。检测区220包括捕获抗体， 它配置成特别附于靶分析物159或靶分析物SERS纳米标签复合体160，如图8C所示。在 适当的时间段、如大约几分钟之后，当许多所加入的液体样本经过检测区220时，耙分析物 SERS纳米标签复合体160被固定并且集中到检测区220。在一个具体实施例中，光源112 相对于盒202定位，以便将激光激发光束172对准检测区220，从而测试包含未知物质的液 体样本。包含未被结合的SERS纳米标签164的液体样本继续流过基片210，以及在控制区 230内收集未被结合的SERS纳米标签164。在这个实施例中，控制区230中存在的液体样 本指明液体样本已经成功地通过毛细作用传过基片210，并且接触区240内最初存在的试 剂成功地溶解到液体样本中。在检测区220内和在控制区230内都检测到SERS纳米标签 164时，出现阳性测试。仅在控制区230内存在的SERS纳米标签164指明阴性测试。当控 制区230内不存在SERS纳米标签164时，出现无效测试。 本发明提供手持集成装置或仪器来帮助评估未知物质或材料或者未知物质或材
11料的样本部分的化学组成和/或生物特性或同一性，以便识别潜在的化学威胁和/或潜在 的生物威胁。物质或材料可包含在密封容器内、透明或半透明容器内，或者物质或材料可被 涂敷材料层。在一个实施例中，在识别了潜在的生物威胁时，该装置通过采用包括拉曼活性 或表面增强拉曼(SERS)纳米标签的测定并且采用装置平台来收集用于化学组成识别的拉 曼光谱，来帮助确定未知物质或材料、如孢子、病毒或毒素的生物特性或同一性。因此，该装 置提供了结合正交技术、如拉曼分光术的高质量化学测定来帮助识别未知物质或材料的化 学组成，还提供了完整的生物测定来帮助识别未知物质或材料的生物特性或同一性。
虽然按照各种特定实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员会知道，在权利 要求的精神和范围之内，可经过修改来实施本发明。
权利要求
一种用于识别未知物质的装置，所述装置包括配置成将激光激发光束对准未知物质的光源；检测器，所述检测器配置成检测来自未知物质的散射光，并且产生表示与未知物质内的至少一种化学品对应的散射光谱的至少一个信号；以及与所述检测器进行信号通信的微处理器，所述微处理器配置成响应从所述检测器接收的所述至少一个信号，产生表示至少一种化学品的图案，从而识别未知物质的化学组成，所述装置配置成完成生物测定以识别未知物质的生物特性。
2. 如权利要求1所述的装置，其中，所述光源还包括配置成与未知物质近程接触的探头。
3. 如权利要求1所述的装置，其中，所述装置采用拉曼分光术来识别未知物质内的至 少一种化学品。
4. 如权利要求1所述的装置，还包括与所述微处理器进行通信的集成数据存储存储 器，所述数据存储存储器包括波长和幅度参考模块，用于帮助将所述图案与所述波长和幅 度参考模块内存储的用于已知化学品的多个图案进行比较。
5. 如权利要求1所述的装置，还包括在操作上耦合到所述微处理器的生物测定部件， 所述生物测定部件配置成完成生物测定以帮助识别未知物质的生物特性。
6. 如权利要求5所述的装置，其中，所述生物测定部件还包括可定位成与所述光源进行通信的测定盒，所述测定盒定义配置成接收未知物质的样本 部分的室；加入所述室中的至少一种试剂，所述至少一种试剂配置成有选择地与样本部分内的靶 生物物质相互作用而形成复合体；以及与所述光源进行信号通信的读取器，所述读取器配置成检测来自复合体的散射光，并 且产生表示与复合体对应的散射光谱的至少一个信号。
7. 如权利要求6所述的装置，其中，所述至少一种试剂还包括包含针对靶生物物质的 化学和生物选择性材料中的至少一种的至少一个纳米标签；以及包含抗体的至少一个磁分 呙珠。
8. 如权利要求7所述的装置，其中，所述装置还包括磁源，所述磁源配置成相对于所述 测定盒产生磁场，从而帮助在所述室内的局部区域中收集包含附于所述至少一个纳米标签 和所述至少一个磁分离珠上的靶生物物质的复合体。
9. 如权利要求6所述的装置，其中，所述至少一种试剂还包括多个SERS纳米标签，所述 多个SERS纳米标签中的每个包括配置成产生增强拉曼光谱的微粒以及耦合到所述微粒的 标签。
10. 如权利要求9所述的装置，其中，每个所述SERS纳米标签是一种靶生物物质特定 的，所述微处理器配置成处理每个所述SERS纳米标签所产生的散射光谱，并且识别生物物 质。
11. 一种用于识别未知物质的装置，所述装置包括 配置成将激光激发光束对准未知物质的光源；检测器，所述检测器配置成检测来自未知物质的散射光，并且产生表示与未知物质内 的化学品对应的至少一个拉曼光谱的至少一个信号；与所述检测器进行信号通信的微处理器，所述微处理器配置成处理至少一个信号，从 而帮助识别与至少一个拉曼光谱对应的化学品；以及在操作上耦合到所述微处理器的生物测定部件，所述生物测定部件配置成帮助完成生 物测定以识别未知物质的生物特性。
12. 如权利要求11所述的装置，其中，所述生物测定部件还包括可定位成与所述光源进行通信的测定盒，所述测定盒定义室，所述室包含液体并且配 置成接收未知物质的样本部分，使得样本部分被分散在液体内；加入液体中的至少一种试剂，所述至少一种试剂配置成有选择地与样本部分内的靶生 物物质相互作用而形成复合体；以及与所述光源进行信号通信的读取器，所述读取器配置成检测来自复合体的散射光，并 且产生表示与复合体对应的拉曼光谱的至少一个信号。
13. 如权利要求12所述的装置，其中，所述至少一种试剂还包括包含靶生物物质的抗 体的多个磁分离珠，所述多个磁分离珠对相对于所述测定盒产生的磁场起反应，从而帮助 形成包含附于所述多个磁分离珠上的靶生物物质的复合体。
14. 如权利要求13所述的装置，其中，所述至少一种试剂还包括多个SERS纳米标签，所 述多个SERS纳米标签中的每个包括金芯；配置成产生SERS信号的至少一个拉曼信使分子； 围绕所述金芯和所述至少一个拉曼信使分子的玻璃壳；以及耦合到所述玻璃壳的外表面的靶生物物质的抗体标记，每个所述SERS纳米标签配置 成附于对应的靶生物物质上。
15. 如权利要求14所述的装置，还包括与所述读取器进行信号通信的微处理器，所述 微处理器配置成识别与靶生物物质对应的每个所述SERS纳米标签所产生的拉曼光谱。
16. 如权利要求11所述的装置，其中，所述生物测定部件还包括定义流路径的基片，所 述基片包括其中包含对准靶生物物质的至少一个固定的靶结合部分的检测区以及沿流路 径设置在所述检测区下游的控制区，所述控制区包括对准拉曼活性纳米标签的至少一个固 定的微粒结合部分。
17. —种用于使用集成装置来识别未知物质的方法，所述方法包括 将来自光源的激光激发光束对准未知物质； 检测来自未知物质的散射光；产生表示与未知物质内的至少一种化学品对应的散射光谱的至少一个信号； 采用装置内包含的微处理器来处理至少一个信号以产生表示至少一种化学品的图案；识别未知物质内的至少一种化学品；以及 完成生物测定以帮助识别未知物质的生物特性。
18. 如权利要求17所述的方法，识别未知物质内的至少一种化学品的步骤还包括将图 案与微处理器的波长和幅度模块内存储的用于已知化学品的多个图案进行比较。
19. 如权利要求17所述的方法，其中，完成生物测定的步骤还包括 在包含液体的测定盒室内分散未知物质的样本部分以形成溶液；将至少一种试剂加入溶液中，至少一种试剂配置成有选择地与靶生物物质相互作用； 将包括附于至少一种试剂上的靶生物物质的复合体与溶液分离；以及 采用光源来扫描复合体。
20. 如权利要求19所述的方法，其中，将至少一种试剂加入测定盒室的步骤还包括将 包含靶生物物质的抗体的至少一个SERS纳米标签以及包含靶生物物质的抗体的至少一个 磁分离珠加入溶液中，以及将包含附于至少一种试剂上的靶生物物质的复合体与溶液分离 的步骤还包括在测定盒室内的局部区域中收集包含附于至少一个SERS纳米标签和至少 一个磁分离珠上的靶生物物质的复合体。
21. 如权利要求20所述的方法，其特征在于还包括 检测来自复合体的散射光；产生表示与至少一个SERS纳米标签对应的拉曼光谱的至少一个信号；以及 将拉曼光谱与微处理器内存储的用于已知生物物质的多个拉曼光谱进行比较以识别 生物物质。
全文摘要
一种用于识别未知物质的装置包括配置成将激光激发光束对准未知物质的光源。检测器配置成检测来自未知物质的散射光，并且产生表示与未知物质内的至少一种化学品对应的散射光谱的至少一个信号。微处理器与检测器进行信号通信，并且配置成响应从检测器接收的至少一个信号而产生表示至少一种化学品的图案，以便识别未知物质的化学组成。所述装置配置成完成生物测定以识别未知物质的生物特性。
文档编号G01N21/65GK101784886SQ200880105315
公开日2010年7月21日 申请日期2008年6月25日 优先权日2007年6月28日
发明者P·R·恩格尔, R·F·萨利纳斯, W·S·萨瑟兰, Y·-H·李 申请人:通用电气家园保护有限公司