高灵敏度呼吸道病毒快速检测装置和方法制造方法及图纸

一种高灵敏度呼吸道病毒快速检测装置和方法，装置包括太赫兹光源系统、呼吸道病毒测试单元和太赫兹光谱分析单元。其中呼吸道病毒测试单元应根据特定病毒样本在不同太赫兹波段产生响应，设计对应的太赫兹场增强结构提高样品在太赫兹波激发下光谱的信噪比，使得太赫兹波通过呼吸道病毒测试单元后能产生明显的特征吸收谱，提高太赫兹波光谱检测灵敏度，从而获取更为良好的呼吸道病毒检测效果。而获取更为良好的呼吸道病毒检测效果。而获取更为良好的呼吸道病毒检测效果。

【技术实现步骤摘要】
高灵敏度呼吸道病毒快速检测装置和方法


[0001]本专利技术涉及呼吸道病毒，特别是一种高灵敏度呼吸道病毒快速检测装置和方法。

技术介绍

[0002]呼吸道病毒引发的传染病与人类社会的发展相伴而生，目前，席卷全球的呼吸道新冠病毒给全世界人民带来了巨大的灾难，病毒防护最主要的就是感染人群的病毒检测，呼吸道病毒的快速高效检测刻不容缓，因此，更加快速高灵敏度的病毒检测方法是非常有必要的。太赫兹光波频段通常位于0.1
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10THz，介于红外和微波之间，近几十年太赫兹科学在光谱、成像、生物医药检测、物质理化性质调控、通信等，尤其在生物光子学领域开展了广泛深入的研究，这得益于太赫兹光波的透视性以及非电离特性等。太赫兹辐射频率能够完全覆盖原子、离子、分子以及许多生物大分子的基本运动的频率范围，能够与这些基本运动发生共振耦合，如晶格振动(声子)。尤其是在太赫兹生物光子学领域包括医学成像、有机和聚合物材料科学以及手性分子、氨基酸和超材料等方面的研究。因此，太赫兹在病毒大分子检测方面优势十分明显，能够快速诊断出呼吸道病毒的特征指纹谱。
[0003]目前，利用太赫兹光谱技术检测痕量呼吸道病毒存在的最主要问题是检测灵敏度较低。太赫兹光波虽然可以精确描绘出不同呼吸道病毒的特征指纹谱，但是，呼吸道病毒气溶胶中可能存在杂质粒子共振噪声的叠加，此外，如果呼吸道病毒的浓度非常低，都将导致特征指纹谱变的异常不明显，即检测灵敏度降低，无法正常检测出呼吸道病毒的组成成分，从而使得检测效果下降甚至完全消失。但是，研究表明设计合理的场增强结构能够极大提高太赫兹波与物质之间的相互作用，增强共振吸收，对提升检测灵敏度具有显著效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种高灵敏度呼吸道病毒的快速检测装置和方法。该装置和方法实现了太赫兹生物光子学在病毒快速检测方面的重大突破，具有高效、快速、高灵敏度以及模块化可移动等优点。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术解决方案如下：
[0006]一种高灵敏度呼吸道病毒快速检测装置，其特点在于，包括太赫兹光源系统、呼吸道病毒测试单元和太赫兹光谱分析单元：
[0007]所述的呼吸道病毒测试单元包括呼吸道病毒气溶胶发生器、密封性良好的存储呼吸道病毒气溶胶的气室和废弃回收装置，所述的气室具有进气口、出气口、进光孔和出光孔，所述的进气口与所述气溶胶发生器连接，所述的出气口与所述的废弃回收装置的输入端相连，所述的太赫兹光源输出的太赫兹光从进光孔进入到所述气室，所述的出光孔与所述太赫兹光谱分析单元的输入口相连；所述的气室的通光孔采用TPX窗片或者HDPE窗片，具有极高的太赫兹光波透过率。
[0008]所述的太赫兹光源系统是金属丝波导太赫兹光源、飞秒激光成丝产生太赫兹光源、激光差频产生宽带可调谐的太赫兹光源、激光驱动有机晶体光整流产生太赫兹光源、激
光与等离子体相互作用产生太赫兹光源、或成熟商用化的基于光电导天线技术和非线性光整流效应产生的太赫兹光源。
[0009]所述的呼吸道病毒测试单元的气室的材质包括但不限于有机玻璃、金属，为保证气室通光孔具有极高的太赫兹光波透过率，采用TPX窗片或者HDPE窗片。
[0010]利用上述高灵敏度呼吸道病毒快速检测装置进行呼吸道病毒快速检测的方法，其特点在于，该方法包括下列步骤：
[0011]1)所述的气溶胶发生器将呼吸道病毒和金属纳米颗粒混合均匀制备密度均匀的所述的呼吸道病毒气溶胶输入经所述进气口进入到所述气室，在气室内的充满呼吸道病毒气溶胶；
[0012]2)所述的太赫兹光源输出的太赫兹光经所述的进光孔进入到所述的气室，所述的太赫兹光与所述的呼吸道病毒气溶胶相互作用，由于金属纳米颗粒在特定波段入射光的激发下会产生表面增强拉曼散射效应；
[0013]3)携带所述呼吸道病毒组分信息的所述的太赫兹光波将从出光孔进入到所述太赫兹光谱分析单元，经计算分析后得到所述呼吸道病毒的特征指纹谱；
[0014]4)被测量后，所述呼吸道病毒气溶胶经所述的出气口输入所述的废弃回收装置，对所述呼吸道病毒气溶胶进行安全处理。
[0015]本专利技术技术方案的优点是：
[0016]1、本专利技术在所述的气室中采用表面增强拉曼散射技术提升检测灵敏度，从而获得更为良好的呼吸道病毒检测效果。
[0017]2、本专利技术实现了太赫兹生物光子学在病毒快速检测方面的重大突破，具有高效、快速、高灵敏度和模块化可移动等优点。
附图说明
[0018]图1为本专利技术高灵敏度呼吸道病毒快速检测装置示意图。
[0019]图2为本专利技术实施例实现高灵敏度呼吸道病毒快速检测的方法所用的病毒检测单元结构示意图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]请参阅图1，为本专利技术实现高灵敏度呼吸道病毒快速检测装置的方法的结构示意图，由图可见，本专利技术高灵敏度呼吸道病毒快速检测装置，包括太赫兹光源系统1、呼吸道病毒测试单元2和太赫兹光谱分析单元3：
[0022]所述的呼吸道病毒测试单元2包括呼吸道病毒气溶胶发生器、密封性良好的存储呼吸道病毒气溶胶204的气室和废弃回收装置，所述的气室具有进气口201、出气口202、进光孔203和出光孔205，所述的进气口201与所述气溶胶发生器连接，所述的出气口202与所述的废弃回收装置的输入端相连，所述的太赫兹光源1输出的太赫兹光从进光孔203进入到
所述气室，所述的出光孔205与所述太赫兹光谱分析单元3的输入口相连；所述的气室的通光孔采用TPX窗片或者HDPE窗片，具有极高的太赫兹光波透过率。
[0023]所述的太赫兹光源系统1是金属丝波导太赫兹光源、飞秒激光成丝产生太赫兹光源、激光差频产生宽带可调谐的太赫兹光源、激光驱动有机晶体光整流产生太赫兹光源、激光与等离子体相互作用产生太赫兹光源、或成熟商用化的基于光电导天线技术和非线性光整流效应产生的太赫兹光源。
[0024]所述的呼吸道病毒测试单元的气室的材质包括但不限于有机玻璃、金属，为保证气室通光孔具有极高的太赫兹光波透过率，采用TPX窗片或者HDPE窗片。
[0025]利用上述高灵敏度呼吸道病毒快速检测装置进行呼吸道病毒快速检测的方法，包括下列步骤：
[0026]1)所述的气溶胶发生器将呼吸道病毒和金属纳米颗粒混合均匀制备密度均匀的所述的呼吸道病毒气溶胶204输入经所述进气口201进入到所述气室，在气室内的充满呼吸道病毒气溶胶204；
[0027]2)所述的太赫兹光源输出的太赫兹光经所述的进光孔203进入到所述的气室，所述的太赫兹光与所述的呼吸道病毒气溶胶204相互作用，由于金属纳米颗粒在特定波段入射光的激发下会产生表面增强拉曼本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏度呼吸道病毒快速检测装置，其特征在于，包括：太赫兹光源系统(1)、呼吸道病毒测试单元(2)和太赫兹光谱分析单元(3)；所述的呼吸道病毒测试单元(2)包括呼吸道病毒气溶胶发生器、密封且存储有呼吸道病毒气溶胶(204)的气室和废弃回收装置，所述的气室具有进气口(201)、出气口(202)、进光孔(203)和出光孔(205)，所述的进气口(201)与所述气溶胶发生器连接，所述的出气口(202)与所述的废弃回收装置的输入端相连，所述的太赫兹光源(1)输出的太赫兹光从进光孔(203)进入到所述气室，所述的出光孔(205)与所述太赫兹光谱分析单元(3)的输入口相连。2.根据权利要求1所述的高灵敏度呼吸道病毒快速检测装置，其特征在于，高灵敏度呼吸道病毒快速检测装置，其特征在于，所述的进光孔(203)和出光孔(205)采用TPX窗片或者HDPE窗片，具有极高的太赫兹光波透过率。3.根据权利要求1所述的高灵敏度呼吸道病毒快速检测装置，其特征在于，所述的太赫兹光源系统(1)是金属丝波导太赫兹光源、飞秒激光成丝产生太赫兹光源、激光差频产生宽带可调谐的太赫兹光源、激光驱动有机晶体光整流...

【专利技术属性】
技术研发人员：田野，原续鹏，宋立伟，张冬冬，郑卓锐，冷雨欣，李儒新，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：