检测新冠病毒有新招了AMS光谱传感技术

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来源:张国斌

今年的新冠肺炎疫情让很多半导体人重新思索半导体技术如何更好的服务健康产业,因为健康是关系人类生死存亡的大事。

目前,全球新冠肺炎确诊人数已经超过了万,在后疫情时代,精准防控、科学防控、常态化防控成为重点,如何快速、低成本地进行抗体检测发现病毒信息,及早隔离传染群体是扭转防疫局面的关键措施之一。因此,医疗市场上对能够高效、精准地检测抗体的设备需求越发迫切,为了助力疫情防控工作,打赢这场世界范围内的“战疫”,艾迈斯半导体与合作伙伴Senova开发出了全新的解决方案,以应对医疗市场不断增长的抗体检测需求,旨在通过创新的试验成果与技术解决方案为后疫情时代作出自己的贡献。

近日,艾迈斯半导体举行在线新品发布会,艾迈斯半导体先进光学传感器部门执行副总裁及总经理JenniferZhao女士向媒体介绍了ams如何利用新型光谱传感技术实现的数字化LFT快速检测方案,它可以大大加速新冠肺炎的检测,这是造福全人类的创新技术。

目前核酸检测的不足

据Jennifer介绍,目前新冠肺炎检测采取检测方法是逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)方法,通常是护士用一根长长的棉签擦拭患者喉咙后部,采集咽拭子样本,送到实验室进行检测。

年,美国生物化学家KaryMullis发明了聚合酶链式反应(PCR)技术。它的工作原理是:不断扩增病毒基因中关键的靶点序列,并且对其使用荧光剂进行染色,使其达到在实验室下可以观察的量级。

但问题是,PCR技术针对的是DNA病毒,而新冠病毒是一种RNA病毒。RNA不能使用PCR技术直接复制,所以需要使用一种逆转录酶(RT),先将RNA单链转变成互补DNA,再通过PCR进行扩增、染色。因此,整个过程被称作逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)。但这个检测方法平均要10天左右,这其中蕴含很多风险,如果被检测人万一是阳性再接触其他人就有传播的风险。

虽然目前日本等国家已经开发出了可以将检测时间缩短到15分钟的方法,但是总体而言,PCR检测方法虽然灵敏度非常高,但成本也很高,尚不能大规模生产,另外,有专家说,RT-PCR(逆转录-聚合酶链反应)有可能产生假阴性结果。

所以目前要有效防控疫情,我们还需要更简单,快速的检测方法。

Jennifer表示ams推出的数字化侧向层析检测(LFT)方案灵敏、经济高效、可实现大批量生产、立即获得检测结果、可获得数字数据。她说传统LFT需要人去读数所以灵敏度不高,而ams的数字化侧向层析检测(LFT)方案实现了数字输出,灵敏度更高。

据介绍,艾迈斯半导体光谱读出器可在以下方面弥补典型LFT的局限性,灵敏度高于裸眼读出器以手持式/一次性设备的尺寸和成本实现台式

ams的数字化LFT快速检测方案介绍

那ams的数字化LFT快速检测方案有哪些特点?

首先就是快!相对于传统检测方式动辄几天的时间,数字化LFT可以将检测过程缩短到几分钟,真正做到及时发现及时治疗,最大程度减少病毒的扩散;

其次是精准,该方案基于ams光谱传感技术的数字化LFT检测方法,灵敏度是人眼识别的10倍,避免了误诊情况,保证检测结果;

再有,便捷程度提升到新层次,患者直接可以买一次性可靠性的设备,自己在家就可以检测,医院排长队或在路上造成感染;最后,是出色的连接性,它可以通过蓝牙模块和获得医学认证的云设备,对全球定量数据进行云采集,为后疫情时代的发展与研判提供重要的数据支撑。除此之外,其还具有特异性,即通过组合光谱读出器和适当的生物化学法,选定特定病毒,这意味着该方案适用于多种病毒检测。该方案特别适合大规模推广,并且能够一定幅度降低检测成本。

LFT侧向层析技术了发源于上世纪90年代,它是以微孔滤膜为载体,将特异性抗原或抗体固定在微孔滤膜上,待测样品通过侧向移动和过滤过程中的显色反应,达到自动分离和鉴别的目的。说通俗点,其实就是大多数验孕棒就是运用了这项技术。侧向层析技术以其高效经济的特点被各行业广泛采用,但是传统的侧向层析技术的测量结果无法量化,具有精准度、灵敏度低的弊端,ams数字化的LFT不仅承接了传统技术的优点,且实现了对测量结果的精准量化,并能够在显示设备上显示出来。

ams数字化LFT快速检测方案的核心器件就是一颗多通道光谱传感器(ASL),正是这颗传感器为整个方案提供了源源不断的检测力。ASL光谱传感器具有8个可见光通道,1个近红外通道以及1个全光域通道。8个光学通道覆盖可见光谱,一个通道可以用来测量近红外光,一个通道是一个没有滤镜的光电二极管,可以实现超越人眼识别范围的颜色测量。正是这颗性能优异的光谱传感器在整个方案中提供着源源不断的检测能力,并精准地反馈结果。

整个方案是一个非常合理的光学几何结构,下方是含有测试线和控制线的LFT试纸,中间是ASL光谱传感器。LED的光打到双线上面,反射的光照射到到ASL上,即可通过光谱进行判断了。但是如果需要对抗原进行检测,就需要通过荧光读出器以UVLED来提升灵敏度。

上图演示了ams方案与裸眼观察相比较,横向轴是稀释系数,左边是变异系数,越高说明越没办法辨别。可以看出来蓝色就是用人眼识别,红色是基于反射与弯曲的技术,绿色是通过荧光,是更高敏度的技术。

如果病毒稀释度比较高,如果里面没有太多病毒则人眼是无法法识别的。但是不仅是反射方法还是荧光都可以精准观测到,从图上行看如果线条越低,精密度越高。

JenniferZhao表示“关于本次发布的数字化LFT,ams已经与Senova以及德国柏林的医疗技术初创公司midgemedical进行了合作,目前进展非常顺利,我将推动相关设备尽快经过认证并上市,为医疗事业做出应有的贡献。”



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