專利名稱：通過拉曼光譜法從含有干擾性熒光污染物的不純組合物中檢測海洛因的制作方法
通過拉曼光譜法從含有干擾性熒光污染物的不純組合物中檢測海洛因領(lǐng)域本發(fā)明總體上涉及在不純組合物中通過拉曼光譜法來檢測海洛因的存在，該不純組合物可能包含一種在正常情況下將干擾來自海洛因的拉曼信號(hào)的污染物。背景拉曼光譜法是用于 鑒別和表征多種多樣的物質(zhì)的一種有效工具。在拉曼光譜法中，將典型地來自激光器并且具有已知波長(典型地為紅外或近紅外)的光導(dǎo)向一種樣品。激光(有時(shí)也稱為拉曼泵浦)與樣品分子中的電子云相互作用，并且由于這種相互作用而經(jīng)歷了選定的波長偏移。這種波長偏移的精確的性質(zhì)取決于該樣品中存在的物質(zhì)。每個(gè)樣品產(chǎn)生獨(dú)特的波長標(biāo)志(典型地稱為拉曼標(biāo)志)。這種獨(dú)特的拉曼標(biāo)志允許對(duì)樣品進(jìn)行鑒定和表征。更確切地說，用光譜儀來分析從樣品返回的光的光譜從而鑒定拉曼泵浦光中拉曼誘發(fā)的波長偏移，并然后將這個(gè)波長標(biāo)志(例如通過計(jì)算機(jī))與已知的拉曼標(biāo)志庫進(jìn)行比較，由此鑒定樣品的精確的性質(zhì)。拉曼光譜法被廣泛用于科學(xué)、商業(yè)和公共安全領(lǐng)域。最近的技術(shù)發(fā)展使之有可能顯著減小拉曼光譜法系統(tǒng)的尺寸和成本。這進(jìn)而增大了拉曼光譜法的潛在應(yīng)用范圍。例如，近來對(duì)于不同領(lǐng)域的用途而言，便攜式單元已變?yōu)榭傻玫?，例如用于潛在有害物質(zhì)的現(xiàn)場鑒定。非法藥物如海洛因的截獲已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的嚴(yán)重警務(wù)問題。相關(guān)領(lǐng)域的執(zhí)法人員難以至少初始地鑒定可能是被禁物質(zhì)的任何特定物質(zhì)。這可能導(dǎo)致錯(cuò)誤地逮捕或釋放確實(shí)攜帶了此類非法藥物的嫌疑人。雖然具有適合裝備的實(shí)驗(yàn)室可以進(jìn)行確定的分析，但典型的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備不適合相關(guān)領(lǐng)域的執(zhí)法人員來使用，因?yàn)樗刺?、麻煩、難以操作，要么太貴而不能廣泛分配給大量的執(zhí)法人員。概述于是希望提供一種儀器和方法用于提供對(duì)非法藥物例如海洛因(二乙酰嗎啡)的初始檢測，并且該儀器和方法可以容易且經(jīng)濟(jì)地分配給各類執(zhí)法人員來在本領(lǐng)域使用。即，在實(shí)驗(yàn)室之外或遠(yuǎn)離實(shí)驗(yàn)室使用、并且通常在可能遇到嫌疑人的地點(diǎn)附近使用，例如在街上或汽車?yán)?。本發(fā)明了解到，雖然拉曼光譜法原則上適合于鑒定非法藥物如海洛因，但是所出售或使用的非法海洛因?qū)嶋H上典型地是一種可能除海洛因外還包含多種污染物的海洛因組合物。這些污染物中的一些是“切削劑(cutting agents)”，由商販有意添加到海洛因中來增大其體積，例如咖啡因、對(duì)乙酰氨基酚、氯喹、酚酞、甲喹酮、以及甘露醇。另一種污染物可能是單乙酰嗎啡(典型地6-單乙酰嗎啡)，它在幾周后由海洛因的降解產(chǎn)生，特別是在海洛因被儲(chǔ)存在潮濕環(huán)境或未酸化的水溶液中時(shí)。本發(fā)明了解到，此類污染物化合物通常是強(qiáng)烈熒光的并且可以干擾海洛因的拉曼信號(hào)特征。此外，非法海洛因可能是游離的二乙酰堿或者可以處于海洛因鹽酸鹽的形式，這本身是鹽酸鹽與游離的二乙酰堿形式的一個(gè)混合物，從而進(jìn)一步使本領(lǐng)域檢測海洛因的工作復(fù)雜化。于是本發(fā)明在一些實(shí)施方案中提供了用于檢測不純海洛因組合物中的海洛因存在的一種方法和裝置，該不純海洛因組合物包含海洛因以及至少一種干擾來自海洛因的拉曼信號(hào)的熒光污染物。該方法可以包括使該混合物與一種溶劑如醇、特別是揮發(fā)性溶劑如乙醇進(jìn)行接觸，然后使所得組合物與一個(gè)SERS表面進(jìn)行接觸。然后將該SERS表面暴露于來自一個(gè)手持拉曼光譜儀的激光中并且在一個(gè)拉曼光譜儀、例如手持拉曼光譜儀中檢測海洛因的拉曼信號(hào)特征。本發(fā)明進(jìn)一步在一些實(shí)施方案中提供了一種可以用于本發(fā)明的方法中的裝置或套件。該裝置或套件可以用于鑒定含有海洛因以及至少一種如以上描述的熒光污染物的不純海洛因組合物中海洛因的存在。這樣的裝置或套件可以包括一種有機(jī)溶劑如揮發(fā)性有機(jī)溶劑例如揮發(fā)性醇、并且特別地可以是乙醇的一個(gè)容器(例如，乙醇管或瓶子)。通過將在相同條件下獲得的結(jié)果與一種參比溶劑進(jìn)行比較，可以測試一種溶劑與待測試的適合表面以及組合物的適應(yīng)性。該裝置或 套件可以包括一個(gè)SERS表面用于接收由乙醇或其他有機(jī)溶劑與該不純海洛因組合物的接觸而產(chǎn)生的乙醇或其他組合物。該裝置或套件還可以包括如所說明的一個(gè)長形測試構(gòu)件，它可以攜帶該SERS表面。可以將以上部件以兩個(gè)或更多個(gè)、或全部的任何組合的形式(作為該裝置或套件的一部分)任選地與一個(gè)在此披露的手持式光譜儀進(jìn)行組合。進(jìn)一步提供了計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，并且它們可以包括帶有可以執(zhí)行本發(fā)明的方法的計(jì)算機(jī)程序的任何計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。一種計(jì)算機(jī)程序“產(chǎn)品”是一種實(shí)體的非瞬時(shí)性介質(zhì)，它可以帶有處于非瞬時(shí)性、但處于潛在地暫時(shí)性的形式的本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序(例如，磁性的、光學(xué)的、或固態(tài)的存儲(chǔ)器)。本發(fā)明還提供了一種拉曼光譜儀，該拉曼光譜儀帶有將光導(dǎo)向表面的一個(gè)光源、以及從該表面獲得拉曼光譜的一個(gè)攝譜儀。該光譜儀進(jìn)一步包括一個(gè)處理器，該處理器可以執(zhí)行本發(fā)明的任何方法。例如，該處理器可以將在其上不存在一種組分的表面的拉曼光譜與儲(chǔ)存器中的一個(gè)或多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行比較并且鑒定該表面適合還是不適合用于測試一種組分的存在。該處理器還可以將在其上具有一種待測試組合物的一個(gè)表面的拉曼光譜與儲(chǔ)存器中的一個(gè)或多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行比較，以便測試該組分的存在。該處理器還可以對(duì)使用者提供一種指示，即該表面是適合的還是不適合的，例如通過聽覺和/或視覺警報(bào)。附圖簡要說明現(xiàn)在將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行說明，其中圖I是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案中使用的一種便攜式拉曼光譜儀的頂部透視圖。圖2和3是圖I的拉曼光譜儀的相反末端視圖。圖3A和3B示出了圖I的拉曼光譜儀的一部分，其中端口蓋在圖3A中是關(guān)閉的并且在圖3B中是打開的。圖4是圖I的拉曼光譜儀的光學(xué)器件的示意圖。圖5是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案中使用的一個(gè)含有測試條帶的SERS表面的透視圖。圖6是一個(gè)溶劑容器以及圖5的SERS測試條帶的一個(gè)實(shí)施方案的透視圖。圖7是展示了用

圖1-5的拉曼光譜儀來使用圖5的SERS測試條帶的一個(gè)透視圖。圖8是一個(gè)赤裸的SERS基底以及相同的、帶有海洛因標(biāo)準(zhǔn)物的基底的光譜，示出了 625cm_l 主帶。
圖9是一種未稀釋的街頭海洛因樣品(含有熒光污染物)、無溶劑的常規(guī)(無SERS)785nm反向散射測量結(jié)果(拉曼光譜)的拉曼曲線圖，其中測量是穿過塑料袋對(duì)粉末進(jìn)行的。圖10是在根據(jù)本發(fā)明的方法使用乙醇獲得的、SERS基底上一種海洛因堿標(biāo)準(zhǔn)物(一種西格瑪奧德里奇標(biāo)準(zhǔn)物，> 98%海洛因)(無熒光污染物或HCl鹽)的拉曼曲線圖。圖11是在與圖10相同的條件下獲得的拉曼曲線圖，除了使用海洛因HCl標(biāo)準(zhǔn)物。圖12是街頭海洛因樣品在與 甲醇接觸后、并且然后使所得組合物與圖10中相同的SERS基底接觸后的一個(gè)拉曼曲線圖。圖13與圖12相同，是在相同的條件下并且使用相同的街頭海洛因樣品，除了使用乙醇代替甲醇。注意圖10-13中的海洛因主帶為625cm-l。圖14是展示本發(fā)明的方法的一個(gè)流程圖。發(fā)明實(shí)施方案的詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方案提供了一種鑒定不純海洛因組合物中海洛因的存在的方法，該不純海洛因組合物包含海洛因以及至少一種干擾來自海洛因的拉曼信號(hào)的熒光污染物。樣品中所含的海洛因的量的范圍可以是從低至2%、10%、30%或50%到60%、70%、80%或甚至100%中的任何一個(gè)。這些百分比以及在此的任何其他百分比，除非另外確切地提及，否則是重量百分比。在本文中“海洛因”是指任何形式的海洛因，無論是鹽酸鹽或其他鹽、或游離堿(即，不存在或基本上不存在鹽形式)。上面已經(jīng)說明了各種類型的熒光污染物?？梢允褂玫拇祟愇廴疚锏牧康姆秶梢允?%、5%、10%、30%、50%、95%中的任何一個(gè)或更多。這些污染物通過在多個(gè)波長上產(chǎn)生一種較寬的發(fā)射而干擾了海洛因的拉曼信號(hào)，這種發(fā)射全部或部分地與用來鑒定海洛因存在的拉曼光譜的任何部分相重疊。例如，用來表征海洛因的拉曼光譜可以在250至3200CHT1、或500至2000(^^300至1800CHT1、例如600-650(^1'或甚至620-635CHT1的波長范圍內(nèi)的任何地方。那么，來自一種污染物的熒光如果產(chǎn)生覆蓋該光譜的所有或任何部分(例如，覆蓋10、20或30CHT1的范圍)的實(shí)質(zhì)性發(fā)射、特別是如果產(chǎn)生覆蓋從400、500、或550CHT1中的任何一個(gè)到600、700、800或lOOOcnT1中的任何一個(gè)的范圍的實(shí)質(zhì)性發(fā)射，則可能干擾該光譜。在本文中“實(shí)質(zhì)性”可以包括在無熒光的相同測量條件下將信噪比減小至少5%、10%、30%、50%或更多。雖然對(duì)檢測到的拉曼光譜進(jìn)行處理可以用來減小特定情況下的背景影響，但它的效果并不好，因?yàn)椴煌那邢鲃┖推渌廴疚镉绊懥嗽摻M合物的熒光。在本申請(qǐng)中，關(guān)于拉曼光譜所給出的所有波數(shù)是從照明輻射波長的拉曼偏移，除非給出相反的指示?！拌b定”或“鑒定存在性”或類似術(shù)語包括定性評(píng)估(例如，該物質(zhì)存在還是不存在)以及定量評(píng)估(即，存在多少)之一或二者。“適合的”是指某種東西(如一個(gè)表面)不滿足任何預(yù)定的指標(biāo)，例如不滿足預(yù)定的性能指標(biāo)或表明該表面不被許可用于特定儀器的指標(biāo)。在本申請(qǐng)中“可以”是指某種東西是任選的，例如若是一個(gè)物品“可以”存在，則意味著該物品是存在或是不存在的。在本申請(qǐng)中“或”是指其中一個(gè)、或二者。例如，提供一種指示表明一個(gè)表面是適合的或不適合的，則意味著僅在該表面是適合的時(shí)提供一種指示、或僅在該表面是不適合的時(shí)提供一種指示、并且提供了一種指示表明是適合的以及不適合的兩者。如在此使用的“處理器”是指能夠執(zhí)行要求它的步驟的任何硬件或硬件/軟件的組合。例如，處理器可以是適合編程的微處理器或?qū)Ｓ眉呻娐?。處理器也可以是任何已知類型的存?chǔ)器，例如只讀存儲(chǔ)器或讀寫存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器保存了用于如以上說明的光譜儀操作的指令和數(shù)據(jù)。在該方法的多個(gè)實(shí)施方案中，使該海洛因組合物與一種溶劑相接觸，該溶劑是例如一種揮發(fā)性溶劑，特別是揮發(fā)性醇，例如乙醇。至少某個(gè)小比例的該樣品可以由于這個(gè)接觸步驟而溶解在該溶劑中。然后使所得組合物與一個(gè)SERS表面相接觸。SERS是表面增強(qiáng)的拉曼光譜法，并且在本申請(qǐng)中使用的SERS表面是指與不存在該表面但在相同條件下將會(huì)觀察到的情況相比，增強(qiáng)了海洛因的拉曼光譜的一個(gè)表面。例如，在一些實(shí)施方案中，海洛因的平均或峰值拉曼信號(hào)可以在有意義的區(qū)域(即，如以上說明的用來表征海洛因的存在的波長或波數(shù)范圍)內(nèi)與不具有該表面的相同組合物相比增大任何量值。在通過該溶劑與一種如在此說明的不純海洛因組 合物接觸而產(chǎn)生的混合物的情況下，對(duì)比將是在SERS表面上干燥的相同的所得混合物與溶液或已知不具有SERS活性的表面之間。這樣的增大的信號(hào)量可以是例如至少100%，或者在一些實(shí)施方案中該信號(hào)可以被增大甚至至少10倍或100倍或1000倍、或甚至至少10，000倍。鑒定適合的SERS表面的一種方式是在相同條件下但沒有該SERS表面的情況下檢驗(yàn)以上增大的信號(hào)量。SERS是一種已知的現(xiàn)象，其操作過程在例如美國專利 US7898658、US7880876、US7889334、US7867770、US7738096 以及其他地方進(jìn)行了描述。這些參考文獻(xiàn)以及在此弓I用的所有其他參考文獻(xiàn)都通過弓I用結(jié)合到本申請(qǐng)中，除非到了它們可能與本申請(qǐng)相沖突的程度，在此情況下本申請(qǐng)應(yīng)該優(yōu)先?？梢允褂玫腟ERS表面的例子包括金、銀、或銅，或含有某個(gè)百分比、例如至少50%、60%、80%或95%的這些物質(zhì)的表面。該SERS表面可以是一個(gè)連續(xù)表面。在本文中“連續(xù)表面”是指連續(xù)的表面積為至少1mm2、2mm2、5mm2UOmm2或20mm2的連續(xù)表面。替代地，SERS表面可以是不連續(xù)的，例如由可能具有例如從10至200nm(或甚至80至120nm)的直徑的納米顆粒所提供的。這樣的連續(xù)SERS表面可以是有紋理的，S卩，不光滑。紋理化的連續(xù)表面可以是無規(guī)則地粗糙化的表面。形成這樣的連續(xù)SERS表面的一種方式是將一個(gè)薄的銀層沉積到一個(gè)粗糙化的硅基底上，例如通過電化學(xué)沉積或?yàn)R射，使得它覆蓋該硅基底上并與之相接觸。因此，如果該層足夠薄，則它將遵循該基底的粗糙輪廓。這樣的銀層的厚度可以是從10、20、50、100nm或更多至200、500、IOOOnm或更多，并且可以通過任何熟知的用于沉積金屬層的方法進(jìn)行沉積。在本文中“粗糙化的”是指具有的RMS(均方根)表面高度變化在50nm至300nm之間的連續(xù)表面。例如，金、銀、或銅的適合的粗糙SERS表面可以通過諸如以下的方法來制備=Dwight等人，“表面增強(qiáng)的拉曼光譜法檢測毒性以及標(biāo)記化學(xué)物超靈敏且可重復(fù)的基底(Surface Enhanced Raman Spectroscopy for Detection ofToxic-and Marker-Chemicals :Ultra_Sensitive and Reproducible Substrates)，，，NDIA國土安全會(huì)議，弗吉尼亞州阿靈頓，2004年5月25-28日；美國專利號(hào)US7450227和PCT專利公開W0/2006/137885，二者標(biāo)題均為“展現(xiàn)均勻的高度增強(qiáng)和穩(wěn)定性的表面增強(qiáng)拉曼光譜法(Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) Substrates Exhibiting UniformHigh Enhancement and Stability)”?？梢詫в兴玫拇冀M合物的表面暴露于足夠強(qiáng)度的激光中以便產(chǎn)生有用的拉曼信號(hào)。該醇可以在暴露于激光中之前簡單地通過在環(huán)境溫度下蒸發(fā)到大氣中而從該SERS表面蒸發(fā)。替代地，或除這樣的干燥之外，具有足夠強(qiáng)度的激光本身可以使該醇完全或部分地蒸發(fā)。例如，該激光可以將沉積在SERS表面上的醇蒸發(fā)掉至少1%、2%、10%、20%、30%、50%或80%。典型的激光波長可以在約500nm至900nm之間，例如785nm。SERS表面處的激光強(qiáng)度可以例如在50、100、或200mW中的任何一個(gè)至300、400、500mW中任何一個(gè)或
更大的值之間?？梢栽谑殖质嚼庾V儀中檢測拉曼信號(hào)。在本文中“手持式”是指重量小于10kg、并且更典型地小于5、2、1、或甚至小于O. 5或O. 2kg的光譜儀器，并且具有的尺寸可以在每個(gè)維度上小于50cm或30cm，并且其中一個(gè)維度(厚度)可以甚至小于IOcm或5或3cm?！笆殖质健惫庾V儀通常是電池供電的，其中電池典型地匹配于上述尺度內(nèi)并且包括在上述重量以內(nèi)，但可以提供一個(gè)分開的電源并將其連接到該光譜儀上。用于鑒定海洛因的存在的裝置或套件可以包括上述任何類型的揮發(fā)性有機(jī)溶劑(如乙醇)的一個(gè)容器?！耙掖肌被蚱渌叭軇痹诖耸侵刚荚撊軇┑闹辽?0%
60%、80%或90%或更多(例如95%或99%或更多)的一種液體。該容器可以是長期保存該溶劑并防止其蒸發(fā)的任何適合的容器。在本文中“防止蒸發(fā)”是指例如，在儲(chǔ)存于例如
20°C時(shí)在一周、一個(gè)月或一年內(nèi)蒸發(fā)了不超過10%或甚至不超過5%。本發(fā)明還考慮了一種驗(yàn)證例程，該驗(yàn)證例程可以單獨(dú)使用或者任選地與本發(fā)明的方法的其他方面相結(jié)合。在該驗(yàn)證例程中，使用來自該之前未用過的SERS表面的拉曼光譜根據(jù)該光譜儀來鑒定該表面是適合于檢測海洛因、或與被許可由使用者在該光譜儀上進(jìn)行選定的測試的光譜儀的一個(gè)表面相匹配的表面，或者來確定該表面是否被污染且不適合使用。在這個(gè)子例程中，用該光譜儀激光器照射該之前未用過的SERS表面，并通過光譜儀收集和分析所得的拉曼光譜來查看它是否滿足任何預(yù)定指標(biāo)。如果不，則可以向使用者提供一種視覺和/或聽覺警告，指示該SERS表面或攜帶它的試驗(yàn)條不適合用該光譜儀進(jìn)行選定的試驗(yàn)。這種匹配確定可以基于來自一個(gè)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的參比SERS表面拉曼光譜的任何預(yù)定指標(biāo)并且可以與所討論的SERS表面上的拉曼光譜進(jìn)行比較。本發(fā)明進(jìn)一步考慮到，上述驗(yàn)證例程可以更普遍地在不同的測試中用于任何分析儀器。在此情況下，該SERS表面可以用另一種適合的表面替代，例如既起到增強(qiáng)該分析儀器(例如光學(xué)分析儀器)對(duì)一種組分的辨識(shí)的作用、并且同時(shí)還可以在其未使用的狀態(tài)下用于該驗(yàn)證例程的一個(gè)表面。例如，該方法可以是用于驗(yàn)證一個(gè)表面適合用于在分析儀器上對(duì)一種組合物的一種組分進(jìn)行測試的過程中增強(qiáng)該組分的辨識(shí)作用的方法。在這個(gè)實(shí)施方案中，該方法可以包括使該表面在該分析儀器上、在該表面上不存在該組分的情況下經(jīng)受測量、并收集該測試的結(jié)果?？梢詫⑺占慕Y(jié)果例如在一個(gè)處理器中與儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比。如果所收集的結(jié)果滿足該一個(gè)或多個(gè)預(yù)定指標(biāo)，則將在該表面暴露于該組合物中之后使該表面經(jīng)受在該分析儀器上的測試。任選地，如果所收集的結(jié)果不滿足該一個(gè)或多個(gè)預(yù)定指標(biāo)，則可以對(duì)儀器的使用者提供一個(gè)視覺或聽覺警告，指示該表面不適合這個(gè)測試。如已經(jīng)提及的，這種方法可以用于測試一個(gè)適合的SERS表面。本發(fā)明還單獨(dú)地或在裝置或套件中與在此描述的任何其他部件一起提供了處于測試條帶或棒的形式的長形測試構(gòu)件。這個(gè)構(gòu)件攜帶了在第一末端處的一個(gè)測試表面，例如SERS表面，以及在與第一端相反的第二端處的一個(gè)第二區(qū)段，該區(qū)段從第一端橫向地移位。該第二區(qū)段的形狀是使得，該SERS表面可以被置于從該光譜儀側(cè)面伸出的一個(gè)錐體的一個(gè)端口上，而該第二區(qū)段位于光譜儀側(cè)面旁并抵靠該側(cè)面。這可以輔助使用者在使用中將該SERS表面抵靠該端口保持在位。本發(fā)明進(jìn)一步提供了一個(gè)測試構(gòu)件，該測試構(gòu)件可以是長形的、并且攜帶了一個(gè)測試表面，例如在此說明的SERS表面，該表面位于該構(gòu)件的一端中的一個(gè)凹陷內(nèi)。該凹陷的尺寸可以是在一個(gè)突出部(例如光譜儀或其他分析儀器的鼻狀錐體)的一端上很好地適配，從而輔助將該測試表面在位于該突出部(例如該鼻狀錐體)的一端處的一個(gè)端口附近保持在位。這個(gè)凹陷構(gòu)型可以與剛才說明的第一端和第二區(qū)段構(gòu)型相結(jié)合。在本申請(qǐng)中“錐體”是指從一個(gè)表面延伸離開的任何形狀的突出部。該突出部典型地在截面積上離開該表面而減小、并且可以是圓錐形的形狀(即，具有離開表面而漸減的直徑的圓形截面)但可以具有任何其他形狀(例如具有或不具有離開表面而減小的截面積的矩形或橢圓形截面)。本發(fā)明進(jìn)一步提供了如 在此說明的、用于如在此說明的分析儀器的錐體的一種蓋，并且這個(gè)蓋攜帶了一個(gè)檢測端口。這個(gè)蓋具有一個(gè)內(nèi)表面，在蓋關(guān)閉時(shí)，這個(gè)內(nèi)表面可以用作該分析儀器的參比或校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在參考圖1-7，展示了本發(fā)明的裝置或套件的不同部件的一些實(shí)施方案。圖I示出了一種手持式拉曼光譜儀10的透視圖，該拉曼光譜儀包括一個(gè)殼體16、多個(gè)用戶控件30、以及一個(gè)顯示屏20，該顯示屏顯示用戶指令并提供關(guān)于在組合物中是否鑒定出海洛因的結(jié)果。光譜儀10還包括一個(gè)鼻狀錐體40，該鼻狀錐體從殼體16的平坦側(cè)面18伸出并且在遠(yuǎn)離側(cè)面18的末端處具有一個(gè)端口 42。在圖I中，顯示了端口 42被一個(gè)處于帽形式的蓋50覆蓋，這個(gè)蓋通過一個(gè)鉸鏈52被安裝至殼體16上以便可逆地在覆蓋了端口 42的位置(如圖I和3A所示)與未覆蓋端口 42的位置(如圖3B所示)之間擺動(dòng)。在未覆蓋的位置，可以將有待對(duì)一種化合物的存在性進(jìn)行測試的一個(gè)樣品、特別是帶有一種組合物的SERS表面定位在端口 42附近以便測試。蓋50的內(nèi)部可以攜帶一種適合于測試或校準(zhǔn)該光譜儀的功能的材料(如聚苯乙烯)或由該材料制成。在工作中并且在端口 42未被覆蓋時(shí)，激光穿過端口 42而發(fā)射到端口 42上的一個(gè)樣品位置上，并且所得的檢測到的拉曼信號(hào)從該樣品穿過端口 42返回到殼體16中而被接收。參見圖4，光譜儀16包括一個(gè)發(fā)射出例如400至900nm或700至850nm、例如785nm的光的拉曼激光器。在測試一種樣品組合物190的過程中，當(dāng)蓋50向后擺動(dòng)時(shí)，所發(fā)射的激光沿著光路114在殼體16內(nèi)前進(jìn)并穿過末端42而離開。所得的散射光返回穿過了末端42并且沿著路徑118在殼體116內(nèi)前進(jìn)而被檢測到并且被一個(gè)攝譜儀120的光學(xué)部件130-150引導(dǎo)到攝譜儀120的一個(gè)檢測器160上。檢測器160收集所得的拉曼光譜并通過信號(hào)處理器180來進(jìn)行信號(hào)處理和/或數(shù)字化。處理器180可以是適當(dāng)編程的微處理器或?qū)Ｓ眉呻娐?，并且包括任何已知類型的只讀存儲(chǔ)器或讀寫存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器保存了用于如在此說明的光譜儀操作的指令和數(shù)據(jù)。參見圖5，所顯示的測試條200是由塑料制成并且具有一個(gè)彎曲的第一區(qū)段206以及更短的扁平的第二區(qū)段228。條帶200的第一末端210具有一個(gè)凹陷，該凹陷攜帶了面朝第一方向的一個(gè)連續(xù)SERS表面220。該凹陷的尺寸是在鼻狀錐體40的一個(gè)末端上很好地適配，從而輔助將表面220在端口 42上方保持在位，如將要說明的。于是第二區(qū)段206是在與第一末端相反的第二末端處并且從該第一末端橫向地移位(即，向最長尺寸的旁邊)。該第二區(qū)段的形狀是使得，該SERS表面可以被置于從該光譜儀側(cè)面伸出的一個(gè)錐體的一個(gè)端口上，而該第二區(qū)段位于光譜儀側(cè)面旁并抵靠該側(cè)面。這可以輔助使用者在使用中將該SERS表面抵靠該端口保持在位，如將要說明的。SERS表面220可以具有以上提及的任何材料，例如由金、銀、或銅制成的表面，基本上純的或具有之前描述的一種組成。如已經(jīng)提及的，由于該表面材料的一個(gè)薄層被沉積在一個(gè)粗糙化的基底如硅基底上，SERS表面220可能是粗糙化的。該基底可以通過膠粘或其他粘附方法附接到該測試條帶的其余部分上、或者直接模制或沉積到該條帶的其余部分上。粗糙度可以是以上所討論的。測試條帶226的第二末端226攜帶了一個(gè)凹陷，該凹陷面朝與該SERS表面220所朝的第一方向相反的第二方向。凹陷230可以用于測量一定量的用于測試的樣品組合物，如將要說明的。本發(fā)明的裝置或套件可以包括一個(gè)處于測試條帶200形式的長形測試構(gòu)件，以及一個(gè)處于管300形式的容器。管300可以是玻璃或塑料并且具有一個(gè)末端310，該末端可以被一個(gè)帽或其他裝置(未示出)密封，以便防止管300中所含的溶劑蒸發(fā)。所含的溶劑可以是一種揮發(fā)性有機(jī)溶劑，例如醇(特別是乙醇)，未示出。該裝置或套件可以任選地包括該光譜儀16。本發(fā)明的任何管和測試條帶可以在一個(gè)印刷有關(guān)于其共同使用的說明書并且?guī)в幸粋€(gè)光譜儀如光譜儀16的同一包裝中一起進(jìn)行運(yùn)輸。另外，任何管和測試條帶可以與已經(jīng)說明的類型的手持式拉曼光譜儀一起運(yùn)輸。本發(fā)明的裝置或套件可以用于本發(fā)明的方法中，例如在圖14的流程圖中顯示的。當(dāng)鑒定出一個(gè)嫌疑人或其他有嫌疑的海洛因來源時(shí)，可以開啟光譜儀10(400)。光譜儀10在首次開啟時(shí)可以接著進(jìn)行一個(gè)自測試或校準(zhǔn)(420)，這包括照射蓋50的內(nèi)表面，并且處理器180評(píng)估所得光譜。如果信號(hào)處理器180確定，所得光譜未匹配預(yù)期的、在某個(gè)預(yù)定公差或參數(shù)之內(nèi)的光譜(450)，則顯示器20對(duì)使用者呈現(xiàn)一個(gè)信息，即應(yīng)該維修該儀器(444)。如果處理器180確定(430)該光譜儀16作用正常，則這在顯示器20上指示給使用者，并且使用者接著可以樞轉(zhuǎn)蓋50以打開端口 42。使用者接著可以使用顯示器20和控制件30來從不同的可能測試中選擇進(jìn)行一個(gè)測試，例如選擇一個(gè)用于鑒定樣品中的海洛因的測試。在這一點(diǎn)，任選的驗(yàn)證子例程(460-480)允許使用者將一個(gè)新鮮的SERS表面220在端口 42上方放置在位(460)以便用激光進(jìn)行照射并收集所得的拉曼光譜。如果處理器180確定(470)該拉曼光譜不匹配一個(gè)適合于檢測海洛因的SERS表面的拉曼光譜、或者匹配了一個(gè)被許可用于以光譜儀16來進(jìn)行選定的測試的一個(gè)表面、或者該表面看起來被污染了，則在顯示器480上顯示一個(gè)警告(480)，即該SERS表面或測試條帶200不適合或者不被許可用于該選定的試驗(yàn)。這種匹配確定可以基于預(yù)期的SERS表面拉曼光譜的任何預(yù)選指標(biāo)與一個(gè)檢驗(yàn)過的SERS表面拉曼光譜的任何預(yù)選指標(biāo)的比較。如果處理器確定該SERS表面不適合或者不被許可用于該選定的測試，或者如果省略了任選的循環(huán)(460-480)，則使用條帶200上的凹陷230來簡單地通過大致填充凹陷230來大致測量(500)用于測試的組合物的量。然后將凹陷230中的組合物暴露(520)于管300 (其蓋之前已經(jīng)取下)中的之前未使用的溶劑中，這是簡單地通過將末端228放置在溶劑中并將凹陷的內(nèi)含物攪拌或倒入管300中。然后使SERS表面220與所得的組合物相接觸，這是簡單地通過將條帶200的末端210放入管中，任選地伴隨著攪拌。典型地，該樣品的至少某個(gè)較小部分將溶解在該溶劑中。然后將條帶540從管300中取出，并任選地允許表面220在環(huán)境氣氛中部分或完全干燥。然后將條帶200的末端210置于端口 42上方，如圖7中展示的(其中為簡單起見而省略了控制件30)并且使用控制件30來啟動(dòng)激光以使得光譜儀16從表面220收集拉曼光譜。要注意如何確定條帶200的尺寸，使得當(dāng)末端210被定位為使得表面220覆蓋了端口 42時(shí)，扁平區(qū)段228對(duì)于手持式光譜儀10的平坦表面而言是平的。這輔助使用者將條帶200保持在位，使得表面200覆蓋在端口 42上。當(dāng)表面220與端口 42相鄰時(shí)，末端210中的凹陷很好地配合在鼻狀錐體40的末端上方，并且這也輔助了使用者將表面220在端口42上方保持在位。然后處理器180將所收集的拉曼光譜的一個(gè)或多個(gè)特征與存儲(chǔ)器中針對(duì)海洛因的那些進(jìn)行對(duì)比，并且基于一項(xiàng)或多項(xiàng)預(yù)定的要求來鑒定在所測試的樣品組合物中海洛因的存在與否。然后在顯示器20上對(duì)使用者呈現(xiàn)這種鑒定的結(jié)果，并且該結(jié)果可以包括指示肯定的鑒定結(jié)果、否定的鑒定結(jié)果、或在某些情況下不能做出鑒定。如果要測試更多組合物(550)，則可以重復(fù)步驟500-540，每次使用一個(gè)之前未用過的條帶200。當(dāng)不測試更多組合物(550)時(shí)，則可以將蓋50擺動(dòng)回到其覆蓋端口 42的位置，并且通過控制件30手動(dòng)地或通過處理器180自動(dòng)地關(guān)掉(560)該儀器。使用一個(gè)SERS表面與適當(dāng)溶劑相結(jié)合、用手持式光譜儀來鑒定在一種不純海洛因組合物中海洛因的存在性的有益作用可以從圖8-13中看出。在圖8-13所有之中，使用785nm的激光進(jìn)行照射并且在使用一個(gè)表面進(jìn)行參比時(shí)，如關(guān)于表面220所說明地，使用相同的SERS表面。注意如圖8-13中使用的“基底”是指關(guān)于表面220所說明的一個(gè)連續(xù)SERS表面。接著圖8示出了一個(gè)裸露的SERS表面的拉曼光譜(頂部曲線)，并且不存在以625cm-1處為中心的的海洛因特征帶。這個(gè)光譜雖然可以用來鑒定該表面是適合于在特定光譜儀上的海洛因測試還是被許可用于以特定光譜儀進(jìn)行海洛因測試，如以上關(guān)于任選的驗(yàn)證子例程460-480。另一方面，帶有純海洛因標(biāo)準(zhǔn)物的基底(底部曲線)清楚地顯示在625cm-1處的海洛因特征帶。另一方面，圖9展示了不含溶劑的海洛因街頭樣品的拉曼光譜，其中測量是穿過一個(gè)塑料袋對(duì)粉末進(jìn)行的?！敖诸^樣品”或“街頭海洛因”或類似術(shù)語是指可以從非法麻醉品銷售者手中購買的典型的海洛因組合物。這樣的海洛因組合物典型地是不純的并且包含一種或多種如之前說明的熒光組分，這些熒光組分干擾了海洛因(純凈形式)的拉曼信號(hào)。在圖9中，來自此類雜質(zhì)的熒光完全遮蓋了 625cm—1處的海洛因特征拉曼信號(hào)。圖10和11展示，來自純的游離堿海洛因或HCl鹽的海洛因特征信號(hào)(以在625CHT1左右為中心)在SERS表面上仍可以清楚地檢測到。從圖9中很清楚，在現(xiàn)場并且使用手持式常規(guī)拉曼光譜儀，通過常規(guī)的拉曼光譜法不能鑒定街頭海洛因中海洛因的存在性。圖12在另一方面顯示了當(dāng)將街頭海洛因樣品暴露于甲醇中并且將所得組合物按以上詳細(xì)說明的且根據(jù)本發(fā)明的方式施加在一個(gè)表面、如表面220上時(shí)的拉曼光譜。從圖12中可見，使用本發(fā)明的方法和裝置使得以625CHT1左右為中心的海洛因特征峰再次是可檢出的。即使存在強(qiáng)熒光的污染物也是如此。圖13展示了與圖12中相似的效果。對(duì)于圖13，除了溶劑為乙醇外，使用相同的條件。因此，本發(fā)明的方法和裝置允許甚至在存在一種或多種強(qiáng)熒光污染物的情況下檢測海洛因，這些污染物在其他情況下將完全遮蓋常規(guī)拉曼光譜中的此類海洛因信號(hào)。以上詳細(xì)說明了本發(fā)明的具體實(shí)施方案。然而，要清楚的是，所說明的實(shí)施方案的變更和修改是有可能的。例如，將了解的是，所說明的這些方法中的操作可以按所說明的順序或者按邏輯上可能的任何其他順序來進(jìn)行。在一個(gè)這樣的變體中，圖14中的步驟500、520可以例如在步 驟400之前或者在步驟530之前的某個(gè)其他時(shí)刻進(jìn)行。因此，本發(fā)明不受所說明的實(shí)施方案的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于鑒定在不純海洛因組合物中海洛因的存在性的方法，該不純海洛因組合物包含海洛因以及至少一種干擾來自海洛因的拉曼信號(hào)的熒光污染物，該方法包括 使該混合物與一種醇相接觸； 然后使所得的醇組合物與一個(gè)SERS表面相接觸； 然后將該表面暴露于來自一個(gè)手持式拉曼光譜儀的激光中；并且 在該手持式拉曼光譜儀中檢測來自海洛因的拉曼信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中該熒光污染物包括單乙酰嗎啡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中該組合物包含5至95重量％之間的該熒光污染物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中該表面包括金、銀或銅。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中該表面是紋理化的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中該表面是覆蓋在一個(gè)硅基底上的一個(gè)銀層的暴露表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中該硅基底是紋理化的。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中使用在500-2000(31^1之間的任何波長來檢測來自海洛因的該所得的拉曼信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中使用在600-650(^-1之間的任何波長來檢測來自海洛因的該所得的拉曼信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中獲得了在250-2500(31^1之間的拉曼光譜。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中使用來自該拉曼光譜儀的激光來加速該溶劑在該SERS基底上的蒸發(fā)。
12.一種用于鑒定在包含海洛因以及至少一種熒光污染物的不純海洛因組合物中海洛因的存在性的裝置，該裝置包括 一種醇的一個(gè)容器； 一個(gè)SERS表面，該表面是用于接收從該醇與該不純海洛因組合物的接觸而產(chǎn)生的一種醇組合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，另外包括一個(gè)手持式拉曼光譜儀，用于檢測來自海洛因的拉曼信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中該拉曼光譜儀可以獲得在500-2000(^-1之間的拉曼光譜。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中該SERS表面包括金、銀或銅。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中該SERS表面包括通過在一個(gè)紋理化的硅基底表面上沉積銀而產(chǎn)生的一個(gè)紋理化的銀表面。
17.—種拉曼光譜儀，包括 將光引導(dǎo)至一個(gè)表面的一個(gè)光源； 從該表面獲得拉曼光譜的一個(gè)攝譜儀； 一個(gè)處理器，該處理器將在其上不存在一種組分的一個(gè)表面的拉曼光譜與存儲(chǔ)器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行比較并且鑒定該表面是適合于或不適合測試一種組分的存在性的表面，并且還將在其上具有一種待測試的組合物的一個(gè)表面的拉曼光譜與存儲(chǔ)器中的一個(gè)或多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行比較以便測試該組分的存在性。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的拉曼光譜儀，其中該處理器另外對(duì)使用者提供一種指示該表面適合或是不適合用于測試一種組分的存在性。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的拉曼光譜儀，其中該光譜儀可以獲得在500-2000cm-l之間的拉曼光譜。
20.一種帶有計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序在載入可編程的處理器中時(shí)執(zhí)行以下方法 控制一個(gè)拉曼光譜儀來照射一個(gè)在其上不存在待測試的組分的表面； 從該表面接收拉曼光譜； 將在其上不存在一種組分的這個(gè)表面的拉曼光譜與存儲(chǔ)器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行比較，并且鑒定該表面是適合或不適合用于測試一種組分的存在性的一個(gè)表面； 控制該拉曼光譜儀來照射這個(gè)在其上不存在一種組分的表面以便測試該組分的存在性；并且 將這個(gè)在其上帶有該組合物的表面的拉曼光譜與存儲(chǔ)器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行比較以便測試該組分的存在性。
21.一種用于驗(yàn)證一個(gè)表面適合用于在分析儀器上對(duì)一種組合物的一種組分進(jìn)行測試的過程中增強(qiáng)該組分的辨識(shí)作用的方法，包括 使該表面在該分析儀器上、在該表面上不存在該組分的情況下經(jīng)受測量，并收集該測試的結(jié)果； 在一個(gè)處理器中將所收集的結(jié)果與儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比；并且 如果所收集的結(jié)果滿足該一個(gè)或多個(gè)預(yù)定指標(biāo)，則在將該表面暴露于該組合物中之后使該表面在該分析儀器上經(jīng)受測試。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中對(duì)該表面在用于鑒定海洛因的存在性的測試中用作SERS表面進(jìn)行驗(yàn)證，并且該分析儀器是拉曼光譜儀。
全文摘要
一種用于鑒定不純海洛因組合物中海洛因的存在性的方法，該不純海洛因組合物包含海洛因以及至少一種干擾來自海洛因的拉曼信號(hào)的熒光污染物。該方法可以包括使該混合物與一種溶劑例如醇相接觸，然后使所得的醇組合物與一個(gè)SERS表面相接觸。然后將該表面暴露于來自一個(gè)手持式拉曼光譜儀的激光中以便檢測來自海洛因的拉曼信號(hào)。還提供了一種用于執(zhí)行該方法的裝置。
文檔編號(hào)G01N21/65GK102879378SQ20121024626
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者C·M·加納, M·D·哈格里夫斯, 王培棟, 沈育 申請(qǐng)人:賽默科技便攜式分析儀器有限公司