用于侦测有兴趣的标的物的传感器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种用于侦测有兴趣的标的物的传感器。所述传感器可包含：一容器；一探针，设置于该容器中并用以结合至一有兴趣的标的物；一循环构件，用以循环该容器中的物质；一光源；一光接收器；一光选择单元，用于使一预定波长的光被该光接收器接收；以及一侦测器，用以产生一电讯号。该电讯号的大小反映由该光接收器所接收的光的量。该容器位于该光源与该光接收器之间。此外，该容器被配置成使该探针与该光源所射出的光的路径于该容器内位于不同区域中。本发明提供的用于侦测有兴趣的标的物的传感器可以迅速并准确地确定一样本中是否包含有兴趣的标的物。
【专利说明】用于侦测有兴趣的标的物的传感器
【技术领域】
[0001]本发明关于一种传感器，更具体而言，关于一种用于侦测有兴趣的标的物的传感器。
【背景技术】
[0002]生物传感器借由生物分子与标的物分子的交互作用来侦测该标的物的分析器件。相较于培养(culturing)或聚合酶链反应(polymerase chain reaction ;PCR),生物传感器可在一相对短的时间段内侦测标的物分子的存在。某些生物传感器使用免疫层析(chromatographic immunoassay)技术。然而，此基于免疫层析的生物传感器具有沿用(adoption)问题。举例而言，大多数基于免疫层析的生物传感器侦测患者在感染/疾病的一后期之后所产生的抗体(antibody)。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种用于侦测有兴趣的标的物的传感器。该传感器可包含:一容器；一探针，设置于该容器中并用以结合至一有兴趣的标的物；一循环构件，用以循环该容器中的物质；一光源；一光接收器；一光选择单元，用于使一预定波长的光被该光接收器接收；以及一侦测器，用以产生一电讯号。该电讯号的大小反映由该光接收器所接收的光的量。该容器位于该光源与该光接收器之间。此外，该容器被配置成使该探针与该光源所射出的光的路径于该容器内位于不同区域中。
[0004]本发明还提供一种用于侦测有兴趣的标的物的传感器。该传感器可包含:一容器；一探针，设置于该容器中并用以结合至一有兴趣的标的物；一循环构件，用以循环该容器中的物质；一光源，用于射出一预定波长的光；一光接收器；以及一侦测器，用以产生一电讯号。该电讯号的大小反映由该光接收器所接收的光的量。该容器位于该光源与该光接收器之间，且该容器被配置成使该探针与该光源所射出的该光的路径于该容器内位于不同区域中。
[0005]本发明具有的优点在于本发明提供的用于侦测有兴趣的标的物的传感器可以迅速并准确地确定一样本中是否包含有兴趣的标的物。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1A显示一用于侦测有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器的一实施例；
[0007]图1B显示一用于侦测有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器的另一实施例；
[0008]图1C显示一用于侦测有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器的又一实施例；
[0009]图2A显示一用于侦测有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器的一容器的一实施例；[0010]图2B显示一用于侦测有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器的一容器的另一实施例；
[0011]图2C显示一用于侦测有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器的一容器的又一实施例；
[0012]图3显示一用于侦测一有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器的一实施例；
[0013]图4A显示一用于侦测一有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器的一实施例；
[0014]图4B显示一用于侦测一有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器的一实施例；
[0015]图4C显示一用于侦测一有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器的一实施例；
[0016]图4D显示一用于侦测一有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器的一实施例；
[0017]图5显不一种用于制造一传感器的方法的一实施例；
[0018]图6A为在借由传感器于一米自一受感染患者的10%稀释样本中侦测肠病毒71型(Enterovirus71)期间所得讯号强度的一图表；
[0019]图6B为在借由传感器于一米自一受感染患者的10%稀释样本中侦测肠病毒71型期间所得讯号强度的一图表；
[0020]图6C为在借由传感器于一采自一健康的人的对照样本中侦测肠病毒71型期间所得讯号强度的一图表；
[0021]图7A为在借由传感器于一采自一受感染患者的10%稀释样本中侦测A型流感病毒(Influenza A)期间所得讯号强度的一图表；
[0022]图7B为在借由传感器于一采自一受感染患者的10%稀释样本中侦测A型流感病毒期间所得讯号强度的一图表；
[0023]图7C为在借由传感器于一采自一健康的人的对照样本中侦测A型流感病毒期间所得讯号强度的一图表；
[0024]图8A为在借由传感器于一采自一受感染患者的10%稀释样本中侦测B型流感病毒(Influenza B)期间所得讯号强度的一图表；
[0025]图SB为在借由传感器于一采自一受感染患者的10%稀释样本中侦测B型流感病毒期间所得讯号强度的一图表；以及
[0026]图SC为在借由传感器于一采自一健康的人的对照样本中侦测B型流感病毒期间所得讯号强度的一图表。
[0027]图中:
[0028]IOOa:传感器
[0029]IOOb:传感器
[0030]IOOc:传感器
[0031]101:容器
[0032]110:基板
[0033]111:材料[0034]112:光
[0035]113:探针
[0036]200a:装置
[0037]200b:装置
[0038]200c:装置
[0039]201:基板
[0040]203:膜/材料/柱数组
[0041]205:探针
[0042]2051:第一表面
[0043]2053:第二表面
[0044]207:标的物/有兴趣的标的物
[0045]210:光
[0046]210:循环构件/马达
[0047]220:循环构件/第一磁铁
[0048]230:凹槽
[0049]300:装置
[0050]301:光电二极管芯片
[0051]302:光电侦测器电路
[0052]303:狭缝
[0053]304:反射镜
[0054]305:光栅
[0055]306:线性电荷耦合器件
[0056]307:放大器
[0057]308:滤光器
[0058]310:光源
[0059]320:光接收单元
[0060]900:样本
[0061]901:有兴趣的标的物。
【具体实施方式】
[0062]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0063]在本发明中，术语“探针”一般指能够结合至一有兴趣的标的物(例如一生物分子)的一物质(例如一生物分子)。举例而言，一探针对于标的物可具有约100微微牛顿(PN)至约500微微牛顿的一结合亲和力。探针的非限制性实例包括:抗体、保持结合至有兴趣的标的物的能力的抗体片段、核酸(例如，DNA、RNA、适体(aptamer))、抗原(antigen)及酶。在如本文所述的一传感器中，可使用识别单个有兴趣的标的物的单个探针或识别单个有兴趣的标的物或多个有兴趣的标的物的两个或更多个探针。
[0064]术语“标的物”概言之指可使用如本发明所述的一传感器侦测到的任何分子。一标的物可包含但不限于一生物分子。可在本文所述传感器中侦测到的标的物的实例包含但不限于生物分子(例如，病毒、蛋白质、核酸、碳水化合物、脂质)及其他类型的分子(例如小分子)，例如半抗原及毒素。在某些实施例中，标的物存在于一体液及/或身体组织中的一生物分子。
[0065]在某些实施例中，一用于侦测一有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器包含一光源、一容器、一用于循环该容器内的物质的循环构件及一光接收器，该光接收器具有一光侦测器，该光侦测器产生与该光接收器所接收的光的量成正比例的一电讯号。该容器的至少一个内表面包含固定于一材料上的探针，该材料设置于该容器表面上。该光源用以产生光，该光穿过容器中的一预定区域并最终到达光侦测器。光欲在容器中穿过的该预定区域为容器中不与探针交叠的一空间。该光可具有一特定波长。端视欲侦测的标的物而定，可相应地改变该特定波长。可借由任何技术可行的方法确定该特定波长。在某些实施例中，借由使用可见光光谱或紫外(UV)光光谱扫描标的物来确定该特定波长。标的物于可见光光谱中的最大吸收波长可为该特定波长。举例而言，肠病毒71型(enterovirus71)、A型流感(influenza A)病毒及B型流感(infIuenza B)病毒中的任一种均于可见光光谱中约560纳米(nm)波长处具有一最大吸收，且于紫外光谱中约280纳米波长处具有一相对较大的吸收。腺病毒(adenovirus)于可见光光谱中约340纳米波长处具有一最大吸收，且于紫外光谱中约280纳米波长处具有一相对较大的吸收。
[0066]在某些实施例中，光源可产生可见光或紫外光。可于光源与容器之间放置一滤光器，使进入容器的光具有一特定波长。作为另一选择，可将滤光器放置于容器与光侦测器之间，使进入光侦测器的光具有一特定波长。作为另一选择，可于容器与光侦测器之间放置某些光学组件(例如，狭缝分光镜、光栅、反射镜及一线性电荷耦合器件)，以自穿过容器的可见光产生具有一特定波长的单色光，并使该单色光能够进入光侦测器。作为另一选择，光源可为一单色光源。
[0067]在某些实施例中，该容器包含一基板、一设置于该基板上的材料以及设置于该材料上的一个或多个探针。该一个或多个探针固定于该材料上。探针可为一生物物质(例如，抗体、抗体片段、核酸、适体、半抗原或酶)或能够结合至一有兴趣的标的物的任何物质。该材料可与探针相容，且探针可被固定于该材料上。该材料可为一金属(例如金、银、铜及镍)。该基板可由任何对于欲被设置于其上的材料在技术上可行的成分构成，且此并不妨碍如本发明所述对一有兴趣的标的物进行侦测。适宜基板的某些实例可包含但不限于玻璃、金属、硅或聚合物。
[0068]该材料可包含一图案，该图案用以增大可用于设置探针的表面积。在某些实施例中，该图案可为涂覆于基板上的一膜。在某些其他实施例中，该涂覆膜可被退火。退火使涂覆膜的表面不均匀。不均匀表面可增大可用于设置探针的表面积。
[0069]在某些实施例中，该图案可为设置于基板上的一金属柱数组。该金属柱数组的三维性质也可增大可用于设置探针的表面积。
[0070]探针经由与材料的一个或多个化学键(例如共价键)而被设置或固定于材料上。探针可与传感器所欲侦测的标的物形成一“锁与钥匙”的关系。举例而言，探针可为DNA、RNA、蛋白质、抗体、抗体片段、适体、抗原或酶。在某些实施例中，探针为一抗体且标的物为该抗体所结合的一抗原。[0071]循环构件用以循环容器中的物质，以将标的物(若有的话)朝探针推进。在某些实施例中，循环构件可包含一第一磁铁及一第二磁铁，该第一磁铁设置于容器中，且该第二磁铁于容器的一壁附近与设置于容器外的一马达相耦合。当该马达驱动该第二磁铁旋转时，容器中的该第一磁铁也会旋转。在另一实例中，循环构件可包含一推进构件，该推进构件附装至容器内侧的一壁且电性连接至一用以驱动该推进构件的马达。
[0072]一可能包含标的物的样本被引入传感器中并随后流过探针。若标的物存在于该样本中，则在循环构件循环容器中的物质之前穿过容器中预定区域的光子量可不同于在循环构件循环容器中的物质之后穿过容器中预定区域的光子量，因标的物将与被固定在设置于容器表面上的材料上的探针相耦合。若标的物不存在于该样本中，则穿过容器中预定区域的光子量将保持实质上相同，因容器预定区域中的样本的密度在循环构件循环容器中的物质之前及之后不发生改变。
[0073]探针与光源所射出的光的路径在容器内位于不同区域中。在某些实施例中，探针被设置于容器的上部中，而光穿过容器的预定区域可位于未设置探针的容器下部中。在某些其他实施例中，光穿过容器的预定区域可位于设置有探针的容器部分中但不与探针交叠。
[0074]在某些实施例中，揭露一种用于制造一传感器的方法。该方法包含:提供一材料，该材料包含一图案，该图案用以增大可用于与探针结合的表面积；将该材料设置于一基板上；以及于该材料上设置探针，该探针用以与该有兴趣的标的物交互作用。
[0075]在某些实施例中，该材料为一膜。可在将该材料设置于基板上的前清洁基板。在某些实施例中，在将该材料设置于基板上之前，首先于该基板上设置一黏合层。随后将该材料设置于该黏合层上。该黏合层可为铬。
[0076]在某些其他实施例中，该材料为一具有一不均匀表面图案的退火膜。在将该材料设置于黏合层上之后，可使该材料在约300摄氏度(°C)至约500摄氏度的一温度下退火。
[0077]在某些其他实施例中，该材料包含一柱数组图案。将一光蚀刻剂(photoresist)涂覆于基板上并执行一光刻制程，以形成柱数组。该柱数组中每一柱的尺寸及两相邻柱间的距离与探针的大小及有兴趣的标的物的大小相关联。
[0078]在某些实施例中，揭露一种使用本发明所述的一传感器侦测有兴趣的标的物的方法。该传感器包含一光源、一容器、一循环构件及一光侦测器。该容器包含一基板、一设置于该基板上的材料以及探针，该多个探针用以与该有兴趣的标的物交互作用。该多个探针设置且固定于该材料上。该光源用以产生光，该光穿过容器中的预定区域并最终到达光侦测器。该光欲在该容器中穿过的该预定区域为该容器中不与探针交叠一空间。该方法包含:将一可能包含该有兴趣的标的物的样本放置于该传感器中；经由该容器中的该预定区域自该光源发射光；以及基于该传感器的一光侦测器所接收的光而获得一第一讯号。
[0079]该方法还包含:在预定时间量内致动该循环构件以将该容器中的物质朝该多探针推进；将一可能包含有兴趣的标的物的样本放置于传感器中；以及基于该预定时间量之后光侦测器所接收的光而获得一第二讯号。该方法还包含:比较该第一讯号与该第二讯号；以及基于该比较而判断标的物是否存在该样本中。
[0080]图1为一用于侦测一有兴趣的标的物的传感器IOOa的一实施例。传感器IOOa包含一容器101。容器101形成一用于结合一有兴趣的标的物901的装置，且包含一材料111及探针113，材料111设置于一基板110 (例如该容器的一个或多个壁)上，且探针113能够结合到设置于材料111上的标的物901。探针113被设置于容器101的一上部中。一光112经由容器101的一下部而自传感器IOOa的一光源被发射至传感器IOOa的一光接收器。光源被配置成使该光源所射出的光的路径远离探针113，使穿过容器101的光不会接触探针113或结合至探针113的有兴趣的标的物901。
[0081]传感器IOOa还包含循环构件210、220，以用于循环容器101中的物质。在某些实施例中，循环构件210、220可包含:一第一磁铁220，自由地设置于容器101中；以及一马达210,在容器101的一壁附近设置于容器101之外。马达210可包含一第二磁铁(图未不出)，且当马达210工作以驱动第二磁铁旋转时，马达210中的第二磁铁可使容器101中的第一磁铁220同时旋转。作为另一选择，循环构件210、220可包含一推进构件，该推进构件附装至容器101内侧的一壁且电性连接至用以驱动该推进构件的一马达。
[0082]容器101可还包含一用以配合马达210的凹槽230，因此使传感器的尺寸减小。在其中循环构件210、220包含设置于容器101内的第一磁铁220的情形中，马达210驱动第一磁铁220所需的动力可借由凹槽230而被优化，乃因第一磁铁220与马达210间的距离最小化。
[0083]传感器IOOa还于容器101中包含一不含该标的物的溶液(例如一缓冲溶液)。将一可能包含有兴趣的标的物901的样本900引入容器101中。随后将光112配置成在一第一时槽内穿过容器101并被光接收器接收。在第一时槽期间，样本900中的物质下沉至容器101中光112欲穿过的下部。光接收器还包含一光电二极管侦测器，该光电二极管侦测器用以基于该光接收器于该第一时槽内所接收的光112的量来产生一第一电讯号。光接收器还包含一用于处理该第一电讯号的处理器。
[0084]在一预定时间量内驱动循环构件210、220，以循环容器中的物质。借由循环，容器101的下部中的物质被推进至容器101的上部，且有兴趣的标的物901可结合至材料111上的探针113。在经过预定的时间段之后，循环构件210、220停止，且光112被配置成用以于一第二时槽内穿过容器101并被光接收器接收。光接收器的光电二极管侦测器用以基于光接收器于该第二时槽内所接收的光的量而产生一第二电讯号。光接收器的处理器还用以处理该第二电讯号。若第二讯号的大小不同于第一讯号的大小，贝1J处理器判定样本中存在有兴趣的标的物。另一方面，若第二讯号的大小与第一讯号的大小实质上相同，则处理器判定样本中不存在有兴趣的标的物。
[0085]图1B为一用于侦测一有兴趣的标的物的传感器IOOb的一实施例。图1B中的传感器IOOb与图1A中的传感器IOOa相似，不同之处在于，材料111及探针113被设置于容器101的不止一个壁上。借由容器101中的额外探针113，可缩短循环构件210、220需被致动的时间量，因存在更多可随时用于与有兴趣的标的物901相结合的探针113。
[0086]图1C为一用于侦测一有兴趣的标的物的传感器IOOc的一实施例。图1C中的传感器IOOc与图1B中的传感器IOOb相似，不同之处在于，光112被配置成穿过与探针113位于容器101的相同部分中的一区域。光112被配置成避免与探针113交叠，以防止光112被探针113散射或防止标的物901结合至探针113。
[0087]图2A显示一用于结合一有兴趣的标的物的装置的一实施例。装置200a包含一基板201、设置于该基板上的一膜203以及设置于膜203上的探针205。膜203的厚度可为例如约5纳米至约200纳米的一实质上均匀的厚度。探针205的一第一表面2051设置于材料203上。探针205的对于标的物207具有一结合亲和力的一第二表面2053被配置成使其在标的物207存在时能够与标的物207相耦合。
[0088]图2B显示一用于结合一有兴趣的标的物的装置的一实施例。装置200b包含一基板201、设置于基板201上的一柱数组203以及设置于柱数组203上的一探针205。柱数组203中的任何柱的宽度及长度以及两相邻柱间的距离与探针205的大小及有兴趣的标的物207相关联。举例而言，柱数组的柱可具有200纳米至900纳米的一长度、200纳米至900纳米的一宽度及15纳米至1500纳米的一高度。柱数组中每一柱间的距离可为200纳米至900纳米。在某些实施例中，柱数组纳柱可具有约500纳米的一长度、约500纳米的一宽度及约100纳米的一高度，且每一柱间的距离可为约500纳米。探针205的一第一表面2051设置于柱数组203上。探针205对于标的物207具有一结合亲和力的一第二表面2053被配置成使其在标的物207存在时能够与标的物207相耦合。
[0089]图2C显示一用于结合一有兴趣的标的物的装置的一实施例。装置200c包含一基板201、设置于该基板上的一膜203以及设置于膜203上的一探针205。膜203具有一不均匀厚度。在某些实施例中，可首先将该膜涂覆于基板201上并随后利用退火以使其形成不均匀厚度。在某些实施例中，膜203的厚度可于约0.5纳米至约30纳米之间变化。探针205的一第一表面2051设置于材料203上。探针205对于标的物207具有一结合亲和力的一第二表面2053被配置成使其在标的物207存在时能够与标的物207相耦合。
[0090]图3显示一装置300的一例示性实施例，装置300用于提供并侦测穿过一用于侦测一有兴趣的标的物的装置200的光。装置300包含一光源310及一光接收单元320。用于侦测一有兴趣的标的物的装置200设置于光源310与光接收单元320之间。
[0091]用于侦测一有兴趣的标的物的装置200可包含一基板201、设置于该基板上的一膜203以及设置于膜203上的一探针205。用于侦测一有兴趣的标的物的装置200中的基板201、膜203及探针205的配置可与参照图2A、图2B及图2C所示及所述的装置200中的配置相同或相似。
[0092]来自光源310的光210 (在图3中显示为箭头)穿过用于侦测一有兴趣的标的物的装置200并被光接收单元320接收。
[0093]在某些实施例中，光源310可产生可见光或紫外光。可在光源310与用于侦测一有兴趣的目标的装置200之间放置一滤光器，使进入用于侦测一有兴趣的标的物的装置200的光210具有一特定波长。作为另一选择，滤光器可被放置于用于侦测一有兴趣的标的物的装置200与光接收单元320之间，使进入光接收单元320的光210具有一特定波长。作为另一选择，可在用于侦测一有兴趣的标的物的装置200与光接收单元320之间放置某些光学组件(例如，狭缝、光栅、反光镜及线性电荷耦合器件)，以使穿过该装置的可见光(或紫外光)在进入光接收单元320之前变成具有一特定波长的一单色光。光源310也可为一单色光源。
[0094]图4A显示一用于侦测有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器的一实施例。一光接收单元320可包含仅一光电侦测器单元。一光源310可射出可见光或紫外光(在图4A中显示为箭头)，且光源310与用于侦测一有兴趣的标的物的装置200之间可设置一滤光器308,以用于自可见光或紫外光中选择一特定波长的一光。可基于有兴趣的标的物对该光进行选择。举例而言，若有兴趣的标的物为肠病毒71型、A型流感病毒或B型流感病毒，则滤光器308可被配置成自可见光选择具有一 560纳米波长的光或自紫外光选择具有一 280纳米波长的光。此外，若有兴趣的标的物为腺病毒，则滤光器308可被配置成自可见光选择具有一 340纳米波长的光或自紫外光选择具有一 280纳米波长的光。
[0095]光接收单元320可包含一光电二极管芯片301及一光电侦测器电路302，光电二极管芯片301用于接收光，且光电侦测器电路302用于量测所选的光穿过用于侦测一有兴趣的标的物的装置200后的强度并产生与光接收单元320所接收的光量成正比的一电讯号。
[0096]图4B显示一用于侦测有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器的一实施例。图4B所示的传感器与图4A所示的传感器相同或相似，不同之处在于，滤光器308被设置于用于侦测一有兴趣的标的物的装置200与光电二极管芯片301之间，而非光源310与用于侦测一有兴趣的标的物的装置200之间。因此，在光穿过用于侦测一有兴趣的标的物的装置200之后选择对于标的物具有特定波长的光。
[0097]图4C显示一用于侦测有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器的一实施例。图4C所示的传感器与图4A所示的传感器相同或相似，不同之处在于，滤光器308及光电二极管芯片301被省略且图4C中的光接收单元320包含一狭缝303、一反射镜304、一光栅305及一线性电荷稱合器件(charge-coupled device ;CCD) 306。穿过用于侦测一有兴趣的标的物的装置200的可见光进入狭缝303。光栅305分开不同波长的光，随后该不同波长的光被线性CCD306接收，且光电侦测器电路302用以量测具有所期望波长的光的强度。
[0098]图4D显示一用于侦测有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器的一例示性实施例。除图4D中的光源310射出具有与有兴趣的标的物相关联的一特定波长的一单色光之外，图4D所示的传感器与图4A的所示传感器相同。因此，在图4D所示的实例中可省略滤光器308。光接收单元320可还包含一放大器307，以用于放大光电二极管芯片301所接收的讯号。
[0099]图5显示一种制造一用于结合一有兴趣的标的物的装置的方法500的一实施例的一流程图。方法500包含步骤501、503及505。在步骤501中，提供一材料。在步骤503中，将该材料设置于一基板上。可将该材料以一图案形式设置于基板上，该图案用以增大可用于设置探针的表面积。该图案可例如为一膜、一具有一不均厚度的膜或一柱数组。在步骤505中，将一能够结合至一有兴趣的标的物的探针设置于该材料上。该探针用以与传感器所欲侦测的标的物交互作用。在某些实施例中，在将探针设置于该材料上之前，可对该材料进行清洁及预处理。举例而言，可使用一酸性溶液、一碱性溶液及/或净化水来清洁该材料。在某些实施例中，可使用一或多种化合物对该材料进行预处理。在一实施例中，可使用包含至少一个与材料兼容的官能基之一或多种化合物对材料进行预处理。在另一实施例中，可使用包含至少一个与探针兼容的官能基之一或多种化合物对材料进行预处理。该官能基用以与材料表面周围的自由电子形成一第一稳定结合并与探针形成一第二稳定结合。某些实例性官能基包含但不限于硫醇基及羟基。
[0100][实例I]
[0101][探针固定]
[0102]将一用以容纳一样本的玻璃容器放置于一塑料座中。于该容器的一内表面上以一具有一不均匀厚度的膜形式设置金，该不均匀厚度于约0.5纳米至约30纳米之间变化。在将探针引入容器中之前，依序使用0.1摩尔/升(M)的盐酸溶液、净化水、0.1摩尔/升的氢氧化钠溶液及净化水清洁该金膜。
[0103]在清洁之后，将一包含110微升(μ L)胱胺的水溶液(在PH为7.2的磷酸缓冲盐溶液(phosphate buffered saline ；PBS)中浓度为20毫摩尔/升(mM))添加至容器中并在室温下温育20分钟，以容许胱胺结合至容器壁上的金。随后借由一吸液管自容器中移除剩余的胱胺溶液。随后，将一包含110微升戊二醛的水溶液(在PH为7.2的PBS溶液中浓度为2.5%)添加至容器中并在室温下温育20分钟，以容许戊二醛结合至胱胺。
[0104]在自容器中移除剩余的戊二醛溶液之后，将110微升可商购获得的抗肠病毒71型单克隆抗体的一水溶液添加至容器中并在室温下温育20分钟，以容许抗肠病毒71型单克隆抗体结合至戊二醛交联剂。随后，借由一吸液管自容器中移除未结合的抗肠病毒71型单克隆抗体。随后，将甘胺酸浓度为0.5摩尔/升的一水溶液添加至容器中，以与剩余的未结合戊二醛反应。最后，自容器中移除甘胺酸并将PBS添加至容器中。
[0105][样本侦测]
[0106]随后将该玻璃容器及该塑料座放置于P Tricorder?传感器(台湾台北市永加利医学科技股份有限公司)中。传感器还包含一可见光光源及一用于侦测肠病毒71型的光侦测器。可见光自可见光光源发射并穿过一滤光器。该滤光器用以过滤可见光，且仅具有一560纳米波长的光可穿过该滤光器。随后，该光(即，具有560纳米波长的光)穿过上述玻璃容器。该光于穿过玻璃容器之后最终被光侦测器接收。该传感器还包含一循环构件，该循环构件用以循环容器中的物质，以将肠病毒71型(若有的话)朝探针推进。图6A为例示在一采自一受感染患者的10%稀释样本中侦测肠病毒71型期间所得讯号强度的一图表。该样本借由一咽喉式拭子(throat swab)采自受感染患者。
[0107]开启传感器，俾使自传感器的一光源发射的光穿过容器的下部而不穿过容器内表面上的探针。在此阶段中，容器中如上所述容纳有PBS。
[0108]在添加样本之后，采集数据以产生与自容器所侦测到的光相对应的一讯号。将借由PBS及样本所侦测到的讯号(如图6A中的601处所示)用作一参考。接着，开启循环构件3分钟，使能够将容器中的样本朝容器内表面上的探针推进。再采集数据5分钟。于循环构件停止之后自容器侦测到的光显示于图6A中的603处。601处的所侦测到的光讯号与603处的所侦测到的讯号间的差异表示该样本中存在肠病毒71型。
[0109][实例2]
[0110]图6B为例示在于一采自一受感染患者的10%稀释样本中侦测肠病毒71型期间所得讯号强度的一图表。该侦测方法与上述10%肠病毒71型稀释样本的侦测方法相同。
[0111]开启传感器，使自传感器的光源发射的光穿过容器的下部而不穿过容器内表面之上的探针。在此阶段中，容器中如上所述容纳有PBS。
[0112]在添加样本之后，采集数据以产生与自容器所侦测到的光相对应的一讯号。将借由PBS及样本所侦测到的讯号(如图6B中的605处所示)用作一参考。接着，开启循环构件约3分钟，使能够将容器中的样本朝容器内表面上的探针推进。再采集数据5分钟。于循环构件停止之后自容器侦测到的光显示于图6B中的607处。605处的所侦测到的光讯号与607处的所侦测到的讯号间的差异表示该样本中存在肠病毒71型。
[0113][比较例I][0114]图6C为例示在侦测一采自一健康的人的对照样本期间所得讯号强度的一图表。该侦测方法与上述10%肠病毒71型稀释样本的侦测方法相同。
[0115]开启传感器，使自传感器的光源发射的一光穿过容器的一下部而不穿过容器内表面上的探针。在此阶段中，容器中容纳有PBS。
[0116]在添加样本之后，采集数据以产生与自容器所侦测到的光相对应的一讯号。将借由PBS及样本所侦测到的讯号(如图6C中的611处所示)用作一参考。接着，开启循环构件约3分钟，使能够将容器中的样本朝容器内表面上的探针推进。再采集数据5分钟。于循环构件停止之后自容器所侦测到的光显示于图6C中的613处。611与613的相似的讯号强度表明，对照样本中不存在肠病毒71型。
[0117][实例3]
[0118][探针固定]
[0119]将一用以容纳一样本的玻璃容器放置于一塑料座中。于该容器的一内表面上以一具有约100纳米的一实质上均匀厚度的膜形式设置金。在将探针引入容器中之前，依序使用0.1摩尔/升的盐酸溶液、净化水、0.1摩尔/升的氢氧化钠溶液及净化水清洁该金膜。
[0120]在清洁之后，将一包含110微升胱胺的水溶液(在PH为7.2的磷酸缓冲盐溶液(phosphate buffered saline ;PBS)中浓度为20毫摩尔/升)添加至容器中并在室温下温育20分钟，以容许胱胺结合至容器壁上的金。随后借由一吸液管自容器中移除剩余的胱胺溶液。随后，将一包含110微升戊二醛的水溶液(在PH为7.2的PBS溶液中浓度为2.5%)添加至容器中并在室温下温育20分钟，以容许戊二醛结合至胱胺。
[0121]在自容器中移除剩余的戊二醛溶液之后，将110微升可商购获得的抗A型流感病毒抗体的一水溶液(在PH为7.2的PBS溶液中浓度为20微克/毫升(μ g/ml))添加至容器中并在室温下温育20分钟，以容许抗A型流感病毒抗体结合至戊二醛交联剂。随后，借由一吸液管自容器中移除未结合的抗A型流感病毒抗体。随后，将甘胺酸浓度为0.5摩尔/升的一水溶液添加至容器中，以与剩余的未结合戊二醛反应。最后，自容器中移除甘胺酸并将PBS添加至容器中。
[0122][样本侦测]
[0123]随后将该玻璃容器及该塑料座放置于P Tricorder?传感器(台湾省台北市永加利医学科技股份有限公司)中。传感器还包含一可见光光源及一用于侦测A型流感病毒的光侦测器。可见光自可见光光源发射并穿过一滤光器。该滤光器用以过滤可见光，且仅具有一 560纳米波长的光可穿过该滤光器。随后，该光(即，具有560纳米波长的光)穿过上述玻璃容器。该光在穿过玻璃容器之后最终被光侦测器接收。该传感器还包含一循环构件，该循环构件用以循环容器中的物质，以将A型流感病毒(若有的话)朝探针推进。图7A为例示在一采自一受感染患者的10%稀释样本中侦测A型流感病毒期间所得讯号强度的一图表。该样本借由一咽喉式拭子(throat swab)采自受感染患者的咽喉。
[0124]开启传感器，使自传感器的一光源发射的光穿过容器的下部而不穿过容器内表面上的探针。在此阶段中，容器中如上所述容纳有PBS。
[0125]在添加样本之后，采集数据以产生与自容器所侦测到的光相对应的一讯号。将借由PBS及样本所侦测到的讯号(如图7A中的701处所示)用作一参考。接着，开启循环构件约3分钟，使能够将容器中的样本朝容器内表面上的探针推进。再采集数据5分钟。于循环构件停止之后自容器侦测到的光显示于图7A中的703处。701处的所侦测到额光讯号与703处的所侦测到的讯号间的差异表示该样本中存在A型流感病毒。
[0126][实例4]
[0127]图7B为例示在于一采自一受感染患者的10%稀释样本中侦测A型流感病毒期间所得讯号强度的一图表。该侦测方法与上述10%A型流感病毒稀释样本的侦测方法相同。
[0128]开启传感器，使自传感器的光源发射的光穿过容器的下部而不穿过容器内表面之上的探针。在此阶段中，容器中如上所述容纳有PBS。
[0129]在添加样本之后，采集数据以产生与自容器所侦测到的光相对应的一讯号。将借由PBS及样本所侦测到的讯号(如图7B中的705处所示)用作一参考。接着，开启循环构件约3分钟，使能够将容器中的样本朝容器内表面上的探针推进。再采集数据5分钟。于循环构件停止之后自容器侦测到的光显示于图7B中的707处。705处的所侦测到的光讯号与707的所侦测到的讯号间的差异表示该样本中存在A型流感病毒。
[0130][比较例2]
[0131]图7C为例示在侦测一采自一健康的人的对照样本期间所得讯号强度的一图表。该侦测方法与上述A型流感病毒稀释样本的侦测方法相同。
[0132]开启传感器，俾使自传感器的一光源发射的一光穿过容器的一下部而不穿过容器内表面上的探针。在此阶段中，容器中容纳有PBS。
[0133]在添加样本之后，采集数据以产生与自容器所侦测到的光相对应的一讯号。将借由PBS及样本所侦测到的讯号(如图7C中的711处所示)用作一参考。接着，开启循环构件约3分钟，使能够将容器中的样本朝容器内表面上的探针推进。再采集数据5分钟。自容器所侦测到的光显示于图7C中的713处。711与713的相似的讯号强度表明，对照样本中不存在A型流感病毒。
[0134][实例5]
[0135][探针固定]
[0136]将一用以容纳一样本的玻璃容器放置于一塑料座中。于该容器的一内表面上以一具有一柱数组图案的膜形式设置金。该柱数组的一柱具有约500纳米的一长度、约500纳米的一宽度及约100纳米的一高度，且每一柱相互间隔开约500纳米。在将探针引入容器中之前，依序使用0.1摩尔/升的盐酸溶液、净化水、0.1摩尔/升的氢氧化钠溶液及净化水清洁该金膜。
[0137]在清洁之后，将一包含110微升胱胺的水溶液(在PH为7.2的磷酸缓冲盐溶液(phosphate buffered saline ;PBS)中浓度为20毫摩尔/升)添加至容器中并在室温下温育20分钟，以容许胱胺结合至容器壁上的金。随后借由一吸液管自容器中移除剩余的胱胺溶液。随后，将一包含110微升戊二醛的水溶液(在PH为7.2的PBS溶液中浓度为2.5%)添加至容器中并在室温下温育20分钟，以容许戊二醛结合至胱胺。
[0138]在自容器中移除剩余的戊二醛溶液之后，将110微升可商购获得的抗B型流感病毒抗体的一水溶液(在PH为7.2的PBS溶液中浓度为20微克/毫升)添加至容器中并在室温下温育20分钟，以容许抗B型流感病毒抗体结合至戊二醛交联剂。随后，借由一吸液管自容器中移除未结合的抗B型流感病毒抗体。随后，将甘胺酸浓度为0.5摩尔/升的一水溶液添加至容器中，以与剩余的未结合戊二醛反应。最后，自容器中移除甘胺酸并将PBS添加至容器中。
[0139][样本侦测]
[0140]随后将该玻璃容器及该塑料座放置于P Tricorder⑩传感器(台湾省台北市永加利医学科技股份有限公司)中。传感器还包含一可见光光源及一用于侦测B型流感病毒的光侦测器。可见光自可见光光源发射并穿过一滤光器。该滤光器用以过滤可见光，且仅具有一 560纳米长的光可穿过该滤光器。随后，该光(即，具有560纳米波长的光)穿过上述玻璃容器。该光于穿过玻璃容器的后最终被光侦测器接收。该传感器还包含一循环构件，该循环构件用以循环容器中的物质，以将B型流感病毒(若有的话)朝探针推进。图8A为例示在采自一受感染患者的一 10%稀释样本中侦测B型流感病毒期间所得讯号强度的一图表。该样本借由一咽喉式拭子采自受感染患者的咽喉。
[0141]开启传感器，使自传感器的一光源发射的光穿过容器的下部而不穿过容器内表面上的探针。在此阶段中，容器中如上所述容纳有PBS。
[0142]在添加样本之后，采集数据以产生与自容器所侦测到的光相对应的一讯号。将借由PBS及样本所侦测到的讯号(如图8A中的801处所示)用作一参考。接着，开启循环构件约3分钟，使能够将容器中的样本朝容器内表面上的探针推进。再采集数据5分钟。于循环构件停止之后自容器侦测到的光显示于图8A中的803处。801处的所侦测到的光讯号与803处的所侦测到的讯号间的差异表示该样本中存在B型流感病毒。
[0143][实例6]
[0144]图SB为例示在于一采自一受感染患者的10%稀释样本中侦测B型流感病毒期间所得讯号强度的一图表。该侦测方法与上述10%B型流感病毒稀释样本的侦测方法相同。
[0145]开启传感器，自传感器的光源发射的光穿过容器的下部而不穿过容器内表面之上的探针。在此阶段中，容器中如上所述容纳有PBS。
[0146]在添加样本之后，采集数据以产生与自容器所侦测到的光相对应的一讯号。将借由PBS及样本所侦测到的讯号(如图8B中的805处所示)用作一参考。接着，开启循环构件约3分钟，使能够将容器中的样本朝容器内表面上的探针推进。再采集数据5分钟。于循环构件停止之后自容器侦测到的光显示于图8B中的807处。805处的所侦测到的光讯号与807处的所侦测到的讯号间的差异表示该样本中存在B型流感病毒。
[0147][比较例3]
[0148]图SC为例示在侦测一采自一健康的人的对照样本期间所得讯号强度的一图表。该侦测方法与上述B型流感病毒稀释样本的侦测方法相同。
[0149]开启传感器，使自传感器的一光源发射的一光穿过容器的一下部而不穿过容器内表面上的探针。在此阶段中，容器中容纳有PBS。将使用PBS时侦测到的讯号(如图8C中的811处所示)用作一参考。
[0150]在添加样本之后，开启循环构件约3分钟，使能够将容器中的样本朝容器内表面上的探针推进。再采集数据数分钟。于循环构件停止之后自容器所侦测到的光显示于图8C中的813处。811与813的相似的讯号强度表明，对照样本中不存在B型流感病毒。
[0151]以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本【技术领域】的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
【权利要求】
1.一种用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，包含: 一容器； 一探针，设置于该容器中并用以结合至一有兴趣的标的物； 一循环构件，用以循环该容器中的物质； 一光源; 一光接收器； 一光选择单元，用于使一预定波长的光被该光接收器接收；以及 一侦测器，用以产生一电讯号，该电讯号的大小反映由该光接收器所接收的光的量， 其中该容器位于该光源与该光接收器之间，以及 其中该容器被配置成使该探针与该光源所射出的光的路径于该容器内位于不同区域中。
2.根据权利要求1所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该光接收器包含该光选择单元，该光选择单元包含: 一用于接收该光的狭缝、一反射镜、一光栅及一线性电荷耦合器件， 其中该反射镜用以将该所接收的光反射至该光栅上，该光栅用以将该所接收的光分成多个不同波长的光并将多个光发射至该线性电荷耦合装置，以及` 其中该侦测器包含一光电侦测器电路，以用于量测由该光接收器所接收的该多个光的其中之一的强度，并产生与该多个光中该其中之一的该强度成正比的该电讯号，该多个光中的该其中之一具有该预定波长。
3.根据权利要求1所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该光接收器包含一用于接收该光的光电二极管芯片，以及 其中该侦测器包含一光电侦测器电路，以用于量测由该光接收器所接收的该光的强度，并产生与该光接收器所接收的该光的该强度成正比的该电讯号。
4.根据权利要求3所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该光选择单元包含一滤光器，该滤光器设置于该光源与该容器之间。
5.根据权利要求3所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该光选择单元包含一滤光器，该滤光器设置于该容器与该光接收器之间。
6.根据权利要求1所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，还包含一放大器，以用于放大由该光接收器所接收的讯号。
7.根据权利要求1所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中自该光源射出的该光包含200纳米至800纳米的波长。
8.根据权利要求1所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该预定波长与该有兴趣的标的物相关联。
9.根据权利要求1所述用于侦测有兴趣的标的物的的传感器，其特征在于，其中该探针被设置于该容器的一上部中，且该光的该路径位于该容器的一下部中。
10.根据权利要求1所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该探针被设置于该容器的一上部中的一第一区域中，且该光的该路径位于该容器的该上部中的一第二区域中，该第二区域不同于该第一区域。
11.根据权利要求1所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该探针包含DNA、RNA、蛋白质、抗体、抗体片段、适体、抗原或表位。
12.根据权利要求1所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该有兴趣的标的物为一生物分子。
13.根据权利要求1所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该标的物包含病毒、蛋白质、核酸、碳水化合物、脂质、半抗原或毒素。
14.根据权利要求1所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该探针以100微微牛顿至约500微微牛顿的一亲和力结合至该有兴趣的标的物。
15.根据权利要求1所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该循环构件还包含: 一推进构件，设置于该容器中；以及 一马达，电性连接至该推进构件并用以驱动该推进构件。
16.根据权利要求1所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该循环构件还包含: 一第一磁铁，自由地设置于该容器中；以及 一马达，包含一第二磁铁，并用以驱动该第一磁铁。
17.根据权利要求1所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该容器还包含: 一基板；以及 一材料，设置于该基板上； 其中该探针被设置于该材料上。
18.根据权利要求17所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该材料包含一金属。
19.根据权利要求17所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该材料于该基板上包含一膜。
20.根据权利要求19所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该膜包含一实质上均匀的厚度或一不均匀的厚度。
21.根据权利要求20所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该实质上均匀的厚度介于5纳米至200纳米的范围内，或该不均匀的厚度于0.5纳米至30纳米之间变化。
22.根据权利要求17所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该材料包含一柱数组，该柱数组设置于该基板上。
23.根据权利要求22所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该柱数组中的一柱的尺寸与该探针的大小及该探针用以结合的一有兴趣的标的物的大小相关联。
24.根据权利要求22所述的用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其中该柱数组的一柱具有200纳米至900纳米的一长度、200纳米至900纳米的一宽度及15纳米至1500纳米的一高度。
25.一种用于侦测有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，包含: 一容器；一探针，设置于该容器中并用以结合至一有兴趣的标的物； 一循环构件，用以循环该容器中的物质； 一光源，用于射出一预定波长的光； 一光接收器；以及 一侦测器，用以产生一电讯号，该电讯号的大小反映由该光接收器所接收的光的量， 其中该容器位于该光源与该光接收器之间，以及 其中该容器被配置成使该探针与该光源所射出的该光的路径于该容器内位于不同区域中。`
【文档编号】G01N21/31GK103868864SQ201310224546
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年6月6日 优先权日:2012年6月6日
【发明者】林世明, 李嗣涔, 张銮英 申请人:林世明