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用于检测病毒或其他抗原的基于SAW的水凝胶测试制造技术

技术编号:37679813 阅读:47 留言:0更新日期:2023-05-26 04:47
一种装置包括表面声波(SAW)传感器(100)。SAW传感器包括压电基板(102)。SAW传感器还包括在压电基板上方的第一叉指型晶体管和第二叉指型晶体管(104a

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测病毒或其他抗原的基于SAW的水凝胶测试


[0001]本公开一般涉及感测设备。更具体地,本公开涉及用于检测病毒或其他抗原的基于表面声波(SAW)的水凝胶测试。

技术介绍

[0002]SARS

CoV

2(COVID

19)病毒或其他疾病通过呼吸道飞沫传染对社会构成重大挑战。减少呼吸道疾病的传播需要能够以快速且无创的方式快速检测这些疾病的存在。然而,目前对SARS

CoV

2病毒的检测通常依赖于直接从患者身上采集体液(诸如鼻咽抽吸物或唾液)并将这些样本送到实验室,然后在实验室对样本进行处理并最终进行测试。不幸的是,这可能是一个极其缓慢的过程,而且这些测试通常是在有症状的个体身上进行的,而错过了通过无症状或出现症状前的个体传播的疾病病例。结果,这给公共卫生基础设施造成了沉重负担,并且在减少呼吸系统疾病的传播方面非常不足。

技术实现思路

[0003]本公开提供了用于检测病毒或其他抗原的基于表面声波(SAW)的水凝胶测试。
[0004]在第一实施例中,一种装置包括SAW传感器。SAW传感器包括压电基板。SAW传感器还包括在压电基板上方的第一叉指型晶体管和第二叉指型晶体管。第一叉指型晶体管被配置为将输入电信号转换为声波。第二叉指型晶体管被配置为将声波转换为输出电信号。压电基板被配置为传输声波。SAW传感器还包括在压电基板上方并且至少部分地被定位在第一叉指型晶体管和第二叉指型晶体管之间的检测层。检测层包括(i)被配置为与一种或多种生物分析物结合的抗体和(ii)在抗体上方的水凝胶层。
[0005]在第二实施例中,一种系统包括多个SAW传感器。每个SAW传感器包括压电基板。每个SAW传感器还包括在压电基板上方的第一叉指型晶体管和第二叉指型晶体管。第一叉指型晶体管被配置为将输入电信号转换为声波。第二叉指型晶体管被配置为将声波转换为输出电信号。压电基板被配置为传输声波。每个SAW传感器还包括在压电基板上方并且至少部分地被定位在第一叉指型晶体管和第二叉指型晶体管之间的检测层。检测层包括(i)抗体和(ii)在抗体上方的水凝胶层。SAW传感器中的至少一个的抗体被配置为与一种或多种生物分析物结合。
[0006]在第三实施例中,一种方法,包括:向一个或多个SAW传感器提供空气流,并使用一个或多个SAW传感器检测空气流中的一种或多种生物分析物。SAW传感器中的至少一个包括:压电基板、在压电基板上方的第一叉指型晶体管和第二叉指型晶体管、以及在压电基板上方并且至少部分地被定位在第一叉指型晶体管和第二叉指型晶体管之间的检测层。第一叉指型晶体管被配置为将输入电信号转换为声波。第二叉指型晶体管被配置为将声波转换为输出电信号。压电基板被配置为传输声波。检测层包括(i)被配置为与一种或多种生物分析物结合的抗体和(ii)在抗体上方的水凝胶层。
[0007]根据以下附图、描述和权利要求,其他技术特征对于本领域技术人员而言可能是
显而易见的。
附图说明
[0008]为了更完整地理解本公开,结合附图对以下描述进行参考,其中:
[0009]图1至图3图示了根据本公开的用于在检测病毒或其他抗原时使用的示例性基于表面声波(SAW)的水凝胶传感器;
[0010]图4图示了根据本公开的具有用于在检测病毒或其他抗原时使用的多个基于SAW的水凝胶传感器的示例设备;和
[0011]图5和图6图示了根据本公开的具有用于在检测病毒或其他抗原时使用的一个或多个基于SAW的水凝胶传感器的具体示例设备。
具体实施方式
[0012]下面描述的图1至图6以及用于描述本公开的原理的各种实施例仅作为说明,并且不应以任何方式被解释为限制本公开的范围。本领域的技术人员将理解,可以在任何类型的适当布置的设备或系统中实现本公开的原理。
[0013]如上面所指出,SARS

CoV

2(COVID

19)病毒或其他疾病通过呼吸道飞沫传染对社会构成重大挑战。减少呼吸道疾病的传播需要能够以快速且无创的方式快速检测这些疾病的存在。然而,目前对SARS

CoV

2病毒的检测通常依赖于直接从患者身上采集体液(诸如鼻咽抽吸物或唾液)并将这些样本送到实验室,然后在实验室对样本进行处理并最终进行测试。不幸的是,这可能是一个极其缓慢的过程,而且这些测试通常是在有症状的个体身上进行的,而错过了通过无症状或出现症状前的个体传播的疾病病例。结果,这给公共卫生基础设施造成了沉重负担,并且在减少呼吸系统疾病的传播方面非常不足。
[0014]本公开提供了支持免疫传感器设计的平台,该设计被配置为快速检测一种或多种气溶胶病毒或其他抗原的存在。每个平台都使用至少一个基于表面声波(SAW)的传感器,该传感器利用一种或多种抗原的特异性抗体来进行官能化,抗原诸如是SARS

CoV

2抗原(如其病毒刺突蛋白)。水凝胶支架支持在非水环境中使用的抗体。当气溶胶颗粒(诸如呼吸液滴)与水凝胶接触时,颗粒的内容物扩散通过抗体并与抗体相互作用。由于抗体的高度特异性,只有特定抗原会与对应的抗体相互作用,并且这种相互作用在抗原与抗体相遇后立即发生。这种相互作用还改变了基于SAW的传感器的振荡频率,这使得能够检测振荡频率变化并因此检测特定抗原。
[0015]以这种方式,这些平台可以以非接触的方式快速检测是否存在散发病毒(如SARS

CoV

2或其他抗原)的个体,包括无症状和出现症状前的个体。这有助于减少或消除依赖缓慢的基于接触的测试以及来自医疗保健提供者的滞后或不一致报告的需要。此外,这种方法可以被用来创建高度特异性的传感器,这些传感器能够在与用户的有限直接交互或没有直接交互的情况下检测特定疾病。此外,这种方法可以提供快速结果(诸如在几秒钟内),并且可以与任何合适的病毒收集技术(诸如从呼气分析仪面罩到广域环境采样)兼容。此外,这种方法不依赖于复杂的计算或建模,并且这种方法支持可扩展平台的使用,该平台只需要一种新抗体以便支持对额外生物威胁的检测。
[0016]图1至图3图示了根据本公开的用于在检测病毒或其他抗原时使用的示例性基于
SAW的水凝胶传感器100。如图1中所示,传感器100包括压电基板102,其通常表示传感器100的其他组件被承载在其中或被承载在其上的结构。压电基板102可以由任何合适的(多个)压电材料形成,压电材料诸如为石英。作为具体示例,压电基板102可以使用Y旋转X传播(ST

X)石英形成。压电基板102也可以以任何合适的方式来形成,诸如通过对压电材料进行切割和抛光。压电基板102可以具有任何合适的尺寸、形状和维度。
[0017]两个叉指型晶体管(IDT)104a

104b被定位在压电基板102上方。每个叉指型晶体管本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置,包括:表面声波(SAW)传感器,包括:压电基板;在所述压电基板上方的第一叉指型晶体管和第二叉指型晶体管,所述第一叉指型晶体管被配置为将输入电信号转换为声波,所述第二叉指型晶体管被配置为将所述声波转换为输出电信号,所述压电基板被配置为传输所述声波;以及在所述压电基板上方并且至少部分地被定位在所述第一叉指型晶体管和所述第二叉指型晶体管之间的检测层,所述检测层包括(i)被配置为与一种或多种生物分析物结合的抗体和(ii)在所述抗体上方的水凝胶层。2.根据权利要求1所述的装置,其中:所述抗体被配置为与一种或多种抗原结合;以及所述水凝胶层被配置为允许所述一种或多种抗原扩散通过所述水凝胶层并接触所述抗体。3.根据权利要求1所述的装置,其中:所述抗体被配置为与一种或多种病毒结合;以及所述水凝胶层被配置为允许所述一种或多种病毒扩散通过所述水凝胶层并接触所述抗体。4.根据权利要求1所述的装置,其中所述水凝胶层包括以三维网络连接的聚合物链,所述水凝胶层被配置为保持水并水合所述抗体。5.根据权利要求1所述的装置,其中所述抗体被配置为与所述一种或多种生物分析物结合以便改变所述SAW传感器的振荡频率。6.根据权利要求5所述的装置,还包括:控制器,所述控制器被配置为感测所述SAW传感器的所述振荡频率的变化。7.根据权利要求1所述的装置,其中所述水凝胶层包括琼脂糖水凝胶、聚丙烯酰胺水凝胶或瓜尔胶水凝胶。8.根据权利要求1所述的装置,还包括:将所述抗体附着到所述压电基板上的交联剂层。9.根据权利要求1所述的装置,其中:所述第一叉指型晶体管和所述第二叉指型晶体管的每一个包括多个导电指;以及所述检测层的各部分被定位在所述第一叉指型晶体管和所述第二叉指型晶体管的所述导电指之间。10.一种系统,包括:多个表面声波(SAW)传感器,每个SAW传感器包括:压电基板;在所述压电基板上方的第一叉指型晶体管和第二叉指型晶体管,所述第一叉指型晶体管被配置为将输入电信号转换为声波,所述第二叉指型晶体管被配置为将所述声波转换为输出电信号,所述压电基板被配置为传输所述声波;以及在所述压电基板上方并且至少部分地被定位在所述第一叉指型晶体管和所述第二叉指型晶体管之间的检测层,所述检测层包括(i)抗体和(ii)在所述抗体上方的水凝胶层;
其中所述SAW传感器中的至少一个的所述抗体被配置为与一种或多种生物分析物结合。11.根据权利要求10所述的系统,其中在所述SAW传感器中...

【专利技术属性】
技术研发人员:A
申请(专利权)人:雷神公司
类型:发明
国别省市:

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