CN103868862A - 用于侦测一有兴趣的标的物的传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其包含：一光源，用于射出光；一光接收器，用于接收光；一采样单元，用于结合有兴趣的标的物且设置于该光源与该光接收器之间；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，用以产生一电信号，且该电信号的大小反映该光接收器所接收的光的量。该采样单元包含：一基板；一材料，设置于该基板上；以及一探针，设置于该材料上并用以结合至该有兴趣的标的物。该采样单元被配置成使该探针位于该光源所射出的该光的路径中。利用本发明的传感器可及时的检测患者在感染后所产生的抗体。

Description

用于侦测一有兴趣的标的物的传感器
技术领域
 本发明是关于一种传感器，更具体而言，是关于一种用于结合一有兴趣的标的物的传感器装置。
背景技术
生物传感器是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，这种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是侦测患者在感染/疾病的一后期的后所产生的抗体（antibody）。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于侦测一有兴趣的标的物的传感器。
为达到上述目的，本发明提供一种用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，该传感器可包含：一光源，用于射出光；一光接收器，用于接收光；一采样单元，用于结合该有兴趣的标的物且设置于该光源与该光接收器之间；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，用以产生一电信号。该电信号的大小反映该光接收器所接收的光的量。该采样单元可包含：一基板；一材料，设置于该基板上；以及一探针，设置于该材料上并用以结合至该有兴趣的标的物。此外，该采样单元被配置成使该探针位于该光源所射出的该光的路径中。
本发明的某些另外的实施例可关于一种用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，该传感器包含：一光源，用于射出一预定波长的光；一光接收器，用于接收光；一采样单元，用于结合该有兴趣的标的物，且设置于该光源与该光接收器之间；以及一侦测器，用以产生一电信号。该电信号的大小反映该光接收器所接收的光的量。该采样单元可包含：一基板；一材料，设置于该基板上；以及一探针，设置于该材料上且用以结合该有兴趣的标的物。该采样单元被配置成使该探针位于该光源所射出的该光的路径中。
利用本发明的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器可及时的检测患者在感染后所产生的抗体。
上述发明内容仅为例示性的，而并非旨在以任何方式限制本发明。借由参阅附图及以下实施方式，可更清楚理解本发明的其它形态、实施例及特征。
附图说明
图1显示一用于侦测一有兴趣的标的物（例如一生物分子）的传感器的一例示性实施例；
图2A显示一用于侦测一有兴趣的标的物（例如一生物分子）的传感器的一容器的一例示性实施例；
图2B显示一用于侦测一有兴趣的标的物（例如一生物分子）的传感器的一容器的另一例示性实施例；
图2C显示一用于侦测一有兴趣的标的物（例如一生物分子）的传感器的一容器的又一例示性实施例；
图3显示一用于侦测一有兴趣的标的物（例如一生物分子）的传感器的一例示性实施例；
图4A显示一用于侦测一有兴趣的标的物（例如一生物分子）的传感器的一例示性实施例一；
图4B显示一用于侦测一有兴趣的标的物（例如一生物分子）的传感器的一例示性实施例二；
图4C显示一用于侦测一有兴趣的标的物（例如一生物分子）的传感器的一例示性实施例三；
图4D显示一用于侦测一有兴趣的标的物（例如一生物分子）的传感器的一例示性实施例四；
图5显示一种用于制造一传感器的方法的一例示性实施例；
图6A为例示在传感器侦测采自一受感染患者的10%肠病毒71型（Enterovirus 71）稀释样本期间所得信号强度的一图表；
图6B为例示在传感器侦测采自一健康的人的对照样本期间所得信号强度的一图表；
图7A为例示在传感器侦测采自一受感染患者的10%A型流感病毒（Influenza A）稀释样本期间所得信号强度的一图表；
图7B为例示在传感器侦测采自一健康的人的对照样本期间所得信号强度的一图表；
图8A为例示在传感器侦测采自一受感染患者的10%B型流感病毒（Influenza B）稀释样本期间所得信号强度的一图表；以及
图8B为例示在传感器侦测采自一健康的人的对照样本期间所得信号强度的一图表，所有附图皆根据本发明的实施例排列。
附图标记说明
100：传感器
101：容器
107：第一孔
108：第二孔
109：通道
110：基板
111：材料
112：光
113：探针
200：装置
201：基板
203：膜           203′：柱阵列
205：探针
2051：第一表面
2053：第二表面
207：标的物        207′:有兴趣的标的物
210：光
300：装置
301：光电二极管芯片
302：光电侦测器电路
303：狭缝
304：反射镜
305：光栅
306：线性电荷耦合器件
307：放大器
308：滤光器
310：光源
320：光接收单元
321：第一光电侦测器单元
322：第二光电侦测器单元
400：泄放泵浦
900：样本
901：有兴趣的标的物
902：杂质。
具体实施方式
在以下实施方式中将参照附图，该附图形成本发明的一部分。在附图中，除非上下文中另外指出，否则相似的符号通常标识相似的元件。实施方式、附图及权利要求中所述的例示性实施例并非旨在限制本发明。在不背离此处所呈现主题的精神或范围的条件下，可利用其它实施例并可作出其它改变。应易于理解，可以各种各样不同的配置来设置、替代、组合及设计如本文大体所述及附图所示的本发明形态，所有该配置均被明确地涵盖并构成本发明的一部分。
在本发明中，术语“探针”一般是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（piconewton）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，或可使用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。
术语“标的物”是指可使用如本文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）及其它类型的分子（例如小分子），例如半抗原及毒素。在某些实施例中，标的物是存在于一体液及/或身体组织中的一生物分子。
在某些实施例中，一用于侦测有兴趣的标的物（例如一生物分子）的传感器包含一光源、一采样单元及一光接收器，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比例的一电信号。该采样单元可包含一容器。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，该光穿过容器并最终由光侦测器接收。该光可具有一特定波长。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（enterovirus 71）、A型流感（influenza A）病毒及B型流感（influenza B）病毒中的任一者皆于可见光光谱中近560纳米（nm）波长处具有一最大吸收。在一实例性实施例中，肠病毒71型、A型流感病毒及B型流感病毒中的任一者可于紫外光谱中近280纳米波长处具有一相对较大的吸收。腺病毒（adenovirus）于可见光光谱中近340纳米波长处具有一最大吸收。在一实例性实施例中，该腺病毒可于紫外光谱中近280纳米波长处具有一相对较大的吸收。若标的物存在且结合至探针，则光在穿过容器时被散射，进而放大信号并使到达光接收器的光亮度级更高，且光侦测器产生一更大量级的电信号。
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元件（例如，狭缝分光镜、光栅、反射镜及一线性电荷耦合器件），以使穿过容器的可见光于进入光侦测器之前变成一具有一特定波长的单色光。在某些实例性实施例中，光源亦可为一单色光源。
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或多个探针。该一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）或如下任何物质：能够结合至一有兴趣的标的物，使当标的物结合至探针时所发生光散射的程度大于无标的物结合时所发生的光散射。该材料可与探针相容，且探针可被固定于该材料上。该材料可例如为一金属（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，且此并不妨碍如本文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。
该材料包含一图案，该图案用以增强标的物结合至探针时的光散射。在某些实施例中，该图案本身用以在光穿过图案时散射光。在某些实施例中，该图案可为涂覆于基板上的一膜。在某些其它实施例中，该涂覆膜可被退火。退火使涂覆膜的表面变得不均匀。不均匀表面可增强光穿过容器的散射，并可增加可用于固定探针的表面面积。
在某些实施例中，该图案可为设置于基板上的一金属柱阵列。金属柱阵列的三维空间的属性，还可增加可用于固定探针的表面面积。该金属柱阵列中的一金属柱的尺寸与上述特定波长相关联。在某些实例性实施例中，任何金属柱的长度既非该特定波长的一倍数，亦非该特定波长的一因数。任何金属柱的宽度既非该特定波长的一倍数，亦非该特定波长的一因数。二相邻柱间的距离既非该特定波长的一倍数，亦非该特定波长的一因数。
探针经由与材料的一或多个化学键（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。
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，则在样本被引入传感器的前穿过容器的光子量可不同于在样本被引入传感器之后穿过容器的光子量，因与探针相耦合的标的物散射光子。若标的物不存在于该样本中，则穿过容器的光子量保持实质上相同，因不存在能够散射光子的结合标的物。在某些实施例中，样本于存在结合标的物时所吸收的光子量高于不存在标的物时所吸收的光子量，使得存在标的物时与不存在标的物时所侦测到的光信号两者间有所差异。
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，该图案用以散射光或增强与有兴趣的标的物相关联的一光散射，并可增加可用于固定探针的表面面积；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。
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之前清洁基板。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粘合层。随后将该材料设置于该粘合层上。该粘合层可为铬。
在某些其它实施例中，该材料为一具有一不均匀表面图案的退火膜。在将该材料设置于粘合层上之后，可使该材料在约300摄氏度至约500摄氏度之间退火。
在某些其它实施例中，该材料包含一柱阵列图案。将一光蚀刻剂（photoresist）涂覆于基板上并执行一光刻工艺，以形成柱阵列。该柱阵列中每一柱的尺寸以及二相邻柱间的距离与该特定波长、探针的大小及有兴趣的标的物的大小至少其中之一相关联。
在某些实施例中，揭露一种使用本文所述的一传感器侦测一有兴趣的标的物的方法。该传感器包含一光源、一容器及一光侦测器。该容器包含一基板、一设置于该基板上的材料以及一探针，该探针用以与该有兴趣的标的物交互作用。该探针设置且固定于该材料上。该方法包含：经由该容器自该光源发射光；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信号。
该方法亦包含：将一可能包含有兴趣的标的物的样本放置于传感器中；以及基于将该样本放置于容器中之后光侦测器所接收的光而获得一第二信号。该方法更包含：比较该第一信号与该第二信号；以及基于该比较而判断标的物是否存在该样本中。
图1为一用于侦测一有兴趣的标的物的传感器100的一例示性实施例。传感器100包含一采样单元。该采样单元包含一容器101。该容器形成一用于结合一有兴趣的标的物的装置，且包含一材料111及探针113，材料111设置于一基板110（例如该容器的一或多个壁）上，且探针113能够结合到设置于该材料上的标的物。一光112经由容器101而自传感器100的一光源被发射至传感器100的一光接收器。设置于材料111上的探针113被配置于光源所射出的光的路径中。探针113被配置成使得当有兴趣的标的物结合至探针113时，穿过装置的光被散射。
将一不包含标的物的溶液（例如一缓冲溶液）引入容器101中。光112用以于一第一时槽内穿过容器101并被光接收器接收。光接收器更包含一光侦测器（例如一光电二极管侦测器），该光侦测器用以基于光接收器于该第一时槽内所接收光112的量而产生一第一电信号。光接收器更包含一用于处理该第一电信号的处理器。
随后，将一可能包含有兴趣的标的物901的样本900引入容器101中。容许流逝一预定时间量，若样本900中存在有兴趣的标的物901，则有兴趣的标的物901可结合至材料111上的探针113。在经过预定的时间段之后，借由一泄放泵浦（draining pump）400经由一第一孔107、一通道109及一第二孔108自容器101移除被引入容器101中的包含杂质902的样本900，而不破坏有兴趣的标的物901与探针113间的结合。接着，使用一缓冲溶液以预定次数冲洗容器101。举例而言，将新鲜缓冲溶液注入容器101中并从容器101中抽出的操作可重复若干次。
标的物分子结合至该装置上的探针113时所发生的光散射将被侦测到，此表示样本900中存在标的物901。光112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信号。光接收器的处理器更用以处理该第二电信号。若第二信号的强度显著不同于第一信号，则处理器判定样本中存在有兴趣的标的物。举例而言，若第二信号显著强于第一信号，则处理器判定样本中存在有兴趣的标的物。
图2A显示一用于结合一有兴趣的标的物的装置的一例示性实施例。装置200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（即膜203）上。探针205的对于标的物207具有一结合亲和力的第二表面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。探针205于膜203上被配置成使得当标的物207结合至探针205的第二表面2053时，光210（在图2A中显示为箭头）被散射。该光是根据瑞利散射（Rayleigh scattering）、米氏散射（Mie scattering）、布里渊散射（Brillouin scattering）、拉曼散射（Raman scattering）、非弹性X射线散射或康普顿散射（Compton scattering）而被散射。
图2B显示一用于结合一有兴趣的标的物的装置的一例示性实施例。装置200包含一基板201、设置于该基板上的一柱阵列203′以及设置于柱阵列203′上的一探针205。该柱阵列203′中的任何柱的宽度及长度以及二相邻柱间的距离皆与自传感器的一光源发射的光的波长、探针205的大小及有兴趣的标的物207的大小至少其中的一相关联。该波长对于一有兴趣的标的物207′而言为特定的。二相邻柱间的距离亦与此波长相关联。在某些实施例中，该宽度、该长度及该距离皆既非该波长的一倍数，亦非该波长的一因数。在某些实施例中，该柱阵列203′中的任何一柱可具有从200纳米至900纳米的一长度、从200纳米至900纳米的一宽度、以及从15纳米至1500纳米的一高度。二相邻柱间可具有从200纳米至900纳米的一距离。在某些实施例中，该柱阵列的一柱具有约500纳米的一长度、约500纳米的一宽度、以及约100纳米的一高度，且二相邻柱间可具约500纳米的一距离。探针205的一第一表面2051设置于该柱阵列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。探针205于该柱阵列203′上被配置成使得当标的物207结合至探针205的第二表面2053时，光210（在图2B中显示为箭头）被散射。
图2C显示一用于结合一有兴趣的标的物的装置的一例示性实施例。装置200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，该膜203的厚度可于近0.5纳米至近30纳米之间变化。探针205的一第一表面2051设置于该膜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。探针205于该膜203上被配置成使得当标的物207结合至探针205的第二表面2053时，光210（在图2C中显示为箭头）被散射。
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。
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。
来自光源310的光210（如图3中的箭头所示）穿过用于侦测一有兴趣的标的物的装置200。当标的物207结合至探针205时，标的物207将吸收某些光，并使某些其它光自入射光210的路径散射。标的物207的存在将引起落于一第一光电侦测器单元321上的光功率损失，第一光电侦测器单元321被设置成在光学上与入射光210的路径成一直线，以进行浊度侦测。因此，在将可能包含有兴趣的标的物的一样本放置于用于侦测一有兴趣的标的物的装置200之前，可基于由第一光电侦测器单元321所接收的光而获得一第一信号。举例而言，第一信号的强度可与第一光电侦测器单元321所接收的光的强度成比例。此外，在样本中的未结合材料被移除且被一缓冲溶液取代之后，可基于第一光电侦测器单元321所接收的光而获得一第二信号。此外，一处理器可比较第一信号与第二信号间的差异，并判断样本中是否存在标的物。若第二信号的强度显著小于第一信号的强度，则处理器可判定样本中存在标的物。
在某些实施例中，光接收单元320可更包含一第二光电侦测器单元322，第二光电侦测器单元322被设置成相对于入射光210的路径成一角度，以进行浊度侦测。在某些实施例中，光接收单元320包含第二光电侦测器单元322，但不包含第一光电侦测器单元310。该角度例如可为大于0度但小于或等于90度的任何角度，进而容许第二光电侦测器单元322接收被散射的光。因与探针205结合的标的物207将散射入射光210，故散射辐射的强度会由于标的物207的存在而增大。因此，在将可能包含有兴趣的标的物的一样本放置于用于侦测一有兴趣的目标的装置200之前，可基于第二光电侦测器单元322所接收的光而获得一第一信号。在样本中的未结合材料被移除且被一缓冲溶液取代之后，可基于第二光电侦测器单元322所接收的光而获得一第二信号。一处理器可比较第一信号与第二信号间的差异，并判断样本中是否存在标的物。若第二信号的强度显著强于第一信号的强度，则处理器可判定样本中存在标的物。
在某些实施例中，光源可产生可见光或紫外光。可在光源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，可在有兴趣的目标的装置200与光侦测器之间放置某些光学元件（例如，狭缝、光栅、反光镜及线性电荷耦合器件），以使穿过用于侦测一有兴趣的标的物的装置200的可见光（或紫外光）在进入光侦测器之前变成具有一特定波长的一单色光。光源也可为一单色光源。
图4A显示一用于侦测一有兴趣的标的物（例如一生物分子）的传感器的一例示性实施例。为简单起见，例示仅包含一个光电侦测器单元的一光接收单元320。熟悉此项技术者应理解，光电侦测器单元可为图3所示的第一光电侦测器单元310及第二光电侦测器单元320中的任一者，且光接收单元320可包含额外的光电侦测器单元。
图4A中的光源310可射出可见光（如图4A中的箭头所示），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可被配置成选择具有一560纳米波长的一光，且若有兴趣的标的物为腺病毒，则滤光器308可被配置成选择具有一340纳米波长的光。
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所接收的光量成比例的一电信号。
图4B显示一用于侦测一有兴趣的标的物（例如一生物分子）的传感器的一例示性实施例。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，具有针对标的物的特定波长的光在光穿过用于侦测一有兴趣的标的物的装置200之后被选取。
图4C显示一用于侦测一有兴趣的标的物（例如一生物分子）的传感器的一例示性实施例。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及一线性电荷耦合器件（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CCD 306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。
图4D显示一用于侦测一有兴趣的标的物（例如一生物分子）的传感器的一例示性实施例。图4D所示的传感器与图4A的所示传感器相同，不同之处在于，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。因此，在图4D所示的实例中可省略滤光器308。光接收单元320可更包含一放大器307，以用于放大光电二极管芯片301所接收的信号。
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的一例示性实施例的一流程图。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，该图案用以增加可用于固定探针的表面面积、以及容许及/或增强当一有兴趣的标的物结合至设置于该材料上的一探针时对自一光源射出且穿过该装置的光的散射。该图案可例如为一膜、一具有不均厚度的膜或一柱阵列。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的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的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。
[实例1]
[探针固定]
将一用以容纳一样本的玻璃容器放置于一塑料座中，随后将该玻璃容器及该塑料座放置于p Tricorder传感器（中国台湾省台北市永加利医学科技股份有限公司）中。于该容器的一内表面上以一具有从近0.5纳米至近30纳米的一不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（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。
在清洁之后，将一包含110微升（μL）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。
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，借由传感器的一泄放泵浦经由玻璃容器底部处的一孔而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。
[样本侦测]
传感器更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。图6A为例示在一采自受感染患者的10%稀释样本中侦测肠病毒71型期间所得信号强度的一图表。该样本借由一咽喉式拭子（throat swab）采自受感染患者。
开启传感器，使自传感器的一光源发射的光穿过容器并经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。将使用PBS时所侦测到的信号（如图6A中的601处所示）用作一参考。
约1分钟之后，自容器中移除PBS并将10%肠病毒71型稀释样本添加至容器中。采集数据10分钟。自容器侦测到的光显示于图6A中的603处。10分钟之后，自容器中移除肠病毒71型稀释样本。
添加PBS来冲洗容器，以移除以非特异性方式结合的肠病毒71型。将该冲洗过程重复若干次。该冲洗引起如图6A中的605处所示的各种顶点。在冲洗之后，将PBS添加至容器中并采集数据3分钟，以采集自容器侦测到的光的数据（如图6A中的607处所示）。607处的所侦测到的光信号与601处的所侦测到的信号间的差异表示该样本中存在肠病毒71型。
[比较例1]
图6B为例示在侦测一采自一健康的人的对照样本期间所得信号强度的一图表。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。
开启传感器，使自传感器的一光源发射的一光穿过容器并经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时侦测到的信号（如图6B中的611处所示）用作一参考。
约1分钟之后，自容器中移除PBS并将对照样本添加至容器中。采集数据10分钟。自容器所侦测到的光显示于图6B中的613处。10分钟之后，自容器中移除对照样本。
添加PBS来冲洗容器，以移除以非特异性方式结合的材料。将该冲洗过程重复若干次。该冲洗引起如图6B中的615处所示的各种顶点。在冲洗之后，将PBS添加至容器中并采集数据3分钟，以采集自容器侦测到的光的数据（如图6B中的617处所示）。611与617的相似的信号强度表明，对照样本中不存在肠病毒71型。
[实例2]
[探针固定]
将一用以容纳一样本的玻璃容器放置于一塑料座中，随后将该玻璃容器及该塑料座放置于p Tricorder传感器（中国台湾省台北市永加利医学科技股份有限公司）中。于该容器的一内表面上以一具有从近0.5纳米至近30纳米的一不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。
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。
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（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，借由传感器的一泄放泵浦经由玻璃容器底部处的一孔而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。
[样本侦测]
传感器更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。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信号强度的一图表。该样本借由一咽喉式拭子（throat swab）采自受感染患者的咽喉。
开启传感器，使自传感器的一光源发射的光穿过容器并经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。将使用PBS时所侦测到的信号（如图7A中的701处所示）用作一参考。
约1分钟之后，自容器中移除PBS并将10% A型流感病毒稀释样本添加至容器中。采集数据10分钟。自容器侦测到的光显示于图7A中的703处。10分钟之后，自容器中移除A型流感病毒稀释样本。
添加PBS来冲洗容器，以移除以非特异性方式结合的材料。将该冲洗过程重复若干次。该冲洗引起如图7A中的705处所示的各种顶点。在冲洗之后，将PBS添加至容器中并采集数据3分钟，以采集自容器侦测到的光的数据（如图7A中的707处所示）。707处的所侦测到的光信号与701处的所侦测到的信号间的差异表示该样本中存在A型流感病毒。
[比较例2]
图7B为例示在侦测一采自一健康的人的对照样本期间所得信号强度的一图表。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。
开启传感器，使自传感器的一光源发射的一光穿过容器并经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时侦测到的信号（如图7B中的711处所示）用作一参考。
约1分钟之后，自容器中移除PBS并将对照样本添加至容器中。采集数据10分钟。自容器所侦测到的光显示于图7B中的713处。10分钟之后，自容器中移除对照样本。
添加PBS来冲洗容器，以移除以非特异性方式结合的材料。将该冲洗过程重复若干次。该冲洗引起如图7B中的715处所示的各种顶点。在冲洗之后，将PBS添加至容器中并采集数据3分钟，以采集自容器侦测到的光的数据（如图7B中的717处所示）。711与717的相似的信号强度表明，对照样本中不存在A型流感病毒。
[实例3]
[探针固定]
将一用以容纳一样本的玻璃容器放置于一塑料座中，随后将该玻璃容器及该塑料座放置于P Tricorder传感器（中国台湾省台北市永加利医学科技股份有限公司）中。于该容器的一内表面上以一具有从近0.5纳米至近30纳米的一不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。
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。
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，借由传感器的一泄放泵浦经由玻璃容器底部处的一孔而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。
[样本侦测]
传感器更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。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信号强度的一图表。该样本借由一咽喉式拭子采自受感染患者的咽喉。
开启传感器，使自传感器的一光源发射的光穿过容器并经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。将使用PBS时所侦测到的信号（如图8A中的801处所示）用作一参考。
约1分钟之后，自容器中移除PBS并将10%B型流感病毒稀释样本添加至容器中。采集数据10分钟。自容器侦测到的光显示于图8A中的803处。10分钟之后，自容器中移除B型流感病毒稀释样本。
添加PBS来冲洗容器，以移除以非特异性方式结合的材料。将该冲洗过程重复若干次。该冲洗引起如图8A中的805处所示的各种顶点。在冲洗之后，将PBS添加至容器中并采集数据3分钟，以采集自容器所侦测到的光的数据（如图8A中的807处所示）。807处的所侦测到的光信号与801处的所侦测到的信号间的差异表示该样本中存在B型流感病毒。
[比较例3]
图8B为例示在侦测一采自一健康的人的对照样本期间所得信号强度的一图表。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。
开启传感器，使自传感器的一光源发射的一光穿过容器并经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时侦测到的信号（如图8B中的811处所示）用作一参考。
约1分钟之后，自容器中移除PBS并将对照样本添加至容器中。采集数据10分钟。自容器所侦测到的光显示于图8B中的813处。10分钟之后，自容器中移除对照样本。
添加PBS来冲洗容器，以移除以非特异性方式结合的材料。将该冲洗过程重复若干次。该冲洗引起如图8B中的815处所示的各种顶点。在冲洗之后，将PBS添加至容器中并采集数据3分钟，以采集自容器侦测到的光的数据（如图8B中的817处所示）。811与817的相似的信号强度表明，对照样本中不存在B型流感病毒。
尽管为理解清晰起见以例示及举例方式相当详细地阐述了上述发明，然而，对于熟悉此项技术者显而易见，可在不背离本发明的精神及范围的条件下实践某些改变及润饰。因此，本说明书不应被视为限制本发明的范围。
本文所引用的所有公开案、专利及专利申请案针对所有目的以引用方式全文并入本文中，犹如具体地且分别地指明每一各别公开案、专利或专利申请案均被如此以引用方式并入一般。

Claims (22)

1.一种用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其包含：
一光源；
一光接收器；
一采样单元，用于结合该有兴趣的标的物，且设置于该光源与该光接收器之间，该采样单元包含：
一基板；
一材料，设置于该基板上；以及
一探针，设置于该材料上且用以结合该有兴趣的标的物，其中该采样单元被配置成使该探针位于该光源所射出的光的路径中；
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，用以产生一电信号，该电信号的大小反映该光接收器所接收的光的量。
2.如权利要求1所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，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、以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复数个不同波长的光并将该光发射至该线性电荷耦合器件，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其中一者的强度，并产生与该光中该一者的该强度成比例的该电信号，该光中的该一者具有该预定波长。
3.如权利要求1所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，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比例的该电信号。
4.如权利要求3所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，该光选择单元包含一滤光器，该滤光器设置于该光源与该采样单元之间。
5.如权利要求3所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，该光选择单元包含一滤光器，该滤光器设置于该采样单元与该光接收器之间。
6.如权利要求1所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，更包含一放大器，以用于放大该光接收器所接收的信号。
7.如权利要求1所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，自该光源射出的该光包含200纳米至800纳米的一波长。
8.如权利要求1所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，该预定波长与该有兴趣的标的物相关联。
9.如权利要求1所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，该探针包含DNA、RNA、蛋白质、抗体、抗体片段、适体、抗原或表位。
10.如权利要求1所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，该有兴趣的标的物为一生物分子。
11.如权利要求1所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，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。
12.如权利要求1所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，该探针以100微微牛顿至500微微牛顿的一亲和力结合至该有兴趣的标的物。
13.如权利要求1所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，该材料包含一金属。
14.如权利要求1所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，该材料包含一图案，该图案用以散射自该光源射出的光。
15.如权利要求14所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，该图案用以增加可用于固定探针的表面面积。
16.如权利要求14所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，该图案更用以利于该探针于该有兴趣的标的物结合至该探针时散射自该光源射出的光。
17.如权利要求14所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，该图案包含一柱阵列，该柱阵列设置于该基板上，且该柱阵列的一柱具有从200纳米至900纳米的一长度、从200纳米至900纳米的一宽度、以及从15纳米至1500纳米的一高度。
18.如权利要求14所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，该图案包含一膜，该膜具有一均匀的厚度或一不均匀的厚度。
19.如权利要求18所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，该膜具有从5纳米至200纳米的均匀的厚度或于0.5纳米至30纳米之间变化的不均匀的厚度。
20.如权利要求1所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，于该标的物结合至该探针时，自该光源发射的该光被该探针及该有兴趣的标的物散射。
21.如权利要求1所述的用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，该采样单元用以于该有兴趣的标的物结合至该探针时散射自该光源发射的该光，其中该光是根据瑞利散射、米氏散射、布里渊散射、拉曼散射、非弹性X射线散射或康普顿散射而被散射。
22.一种用于侦测一有兴趣的标的物的传感器，其特征在于，其包含：
一光源，用于射出一预定波长的光；
一光接收器；
一采样单元，用于结合该有兴趣的标的物，且设置于该光源与该光接收器之间，该采样单元包含：
一基板；
一材料，设置于该基板上；以及
一探针，设置于该材料上且用以结合该有兴趣的标的物，其中该采样单元被配置成使该探针位于该光源所射出的该光的路径中；以及
一侦测器，用以产生一电信号，该电信号的大小反映该光接收器所接收的光的量。
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