[发明专利]用于手征光学外差法的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请在此要求美国临时专利申请号No.60/584105的优先权，其由相同的发明人于2004年6月30日提交。

技术领域

本发明涉及用于光学检测的系统，尤其是，涉及利用非线性检测器使大的光学调制信号与所关注的弱的手征光学信号在能够对接收到的光学互调制边频带进行分析的光电检测器处混合，以实现增强的和更灵敏的检测方案的系统和方法。

背景技术

通常，“手征”物体是不可与其镜像重叠的物体。换句话说，手征物体与其镜像在构造或组成上类似，但是在取向上不同。手征物体的实例包括人手、机械螺钉、或螺旋桨。尽管其与镜像看上去相似，但是对于其部件，它们具有不同的特征取向(例如，手上的手指、螺钉的螺线取向、以及螺旋桨叶片的斜度取向)。

在立体化学中，将两种形式的手征对象(例如分子)称为对映异构体，其为一种立体异构体类型。对映异构体具有相同的化学纯度(例如，相同的质量、吸收率、折射率、维尔德(Verdet)常数等)，但是具有不同的对称构造或对称特性。仅含有一种对映异构形式的手征分子的集合通常被称作纯粹对映、对映异构纯的、或光学纯的。然而，与其他立体异构不同，对映异构体通常难以分离和测定数量。

在过去二十年，手征分子的检测在制药工业受到日益增加的关注。该关注至少部分地被普遍发生的对映异构体之间的显著不同的药理学作用所推进。与对映异构体之间相关的不同药理学作用通常要求将药品生产为单一手征异构体。选择单一手征异构体，因为其具有最大的有益效果，或者，在某些情况下，其没有危险的药理学作用。然而，用于化验对映异构体纯度的分析方法没有与正在增长的快速、高灵敏性的对映异构体分析的要求保持同步。

当前，对映异构体的手征分离和手征物质的单独定量是用于化验对映异构体纯度的常用技术。化验对映异构体纯度的直接非接触方法是优选的，并且需要增大到超过～99.5％的对映异构体过剩(ee)极限的灵敏性。已经将只有手征分子才有的若干种光学特性应用于例如偏振测定法、旋光色散以及圆偏振二向色性的技术。然而，已知的利用这些光学特性的定量技术缺乏检测在许多希望的现代药物中的对映异构体杂质的药理学相关水平的灵敏性。

一种用于检测对映异构体杂质的药理学相关水平的改进方法的一个实例利用穿过磁性调制的样品单元的调制光。然后对来自该样品单元的调制光进行光学检测。这种改进的方法在国际专利申请PCT/US02/31279中进行了披露，其标题为“HIGH-THROUGHPUT CHIRAL DETECTOR ANDMETHODS FOR USING SAME”。在本申请中特别关注的是，在检测该调制光以提高检测设备的灵敏性方面的改进。

在先的工作已经利用了外差干涉以改进对探测光束的偏振检测。(Chou等人的标题为“Optical Rotation Angle Polarimeter”的美国专利No.6327037；Chou等人的标题为“Optical Heterodyne-based Method andApparatus for Determining the Concentration of Optically ActiveSubstances”的美国专利No.5896198；Chou等人的标题为“OpticalHeterodyne Surface Plasma Wave Detectinig Method and Apparatus”的美国专利申请#20020180979；以及Szafraniec，Bogdan的标题为“Methodand Apparatus for a Jones Vector Based Heterodyne Optical Polarimeter”的美国专利申请#20040070766)。然而，根据本发明的实施例所披露的方法和系统利用了根本不同的外差法技术(例如，其并不依赖于使用来自激光源的两个更高频率，其被降频变换以用于基带处理)。另外，与该技术的任意光学增益能力相比，这些在先方法实质上仅利用了外差信号的频率选择性。

由此，需要一种光学检测的改进系统和方法，其通过混合在非线性检测器(例如平方率检测器)处出现的大光学调制与关注的弱手征光学信号，获得互调制的边频带，其与关注的手征特性相关，具有大信号增益，并获得更灵敏的检测以及比现有方法更多的信息。

发明内容