在全球范围内愈演愈烈的新冠(COVID-19)疫情让病毒检测成为公众关注的焦点,围绕病毒检测效率的争议不断,在一些国家,这甚至已经成为影响政府公信力的一件大事。

 

这并非一个技术缺陷导致的问题,在医学研究和治疗机构,业界一直使用成熟的荧光定量聚合酶链反应(PCR)检测方法来检测病毒。PCR 的灵敏度非常高,但检测设备的成本也很高,这使得它并不那么普及。而且 PCR 的检测过程复杂,时间也较长,净操作时间需要 2-4 小时左右,加上 PCR 检测通常都是批量操作,患者获得检测结果最快也要等上一天。遇上新冠这样传播迅猛的疫情,单靠 PCR 显然满足不了防疫抗疫的大规模快速、准确,并且经济高效的检测需求。

 

利用光谱分析技术来进行新冠病毒检测正在成为引人注目的选择。在工业和食品检测中,光谱分析一直有着广泛的应用,而在血液中,人体对病毒的免疫反应所产生的相应抗体蛋白,在与特定的蛋白酶作用下,产生了显色特性,用光谱传感器可定性定量地检测出相应的病毒。利用这一特性,光谱分析技术可以胜任病毒检测,但同样,人们需要高效而低成本可抛弃型的小型化设备,这需要一个关键技术来实现——光谱传感器。

 

ams 公司看到这一趋势,并且正在通过其传感技术领域的积累,使基于光谱分析技术的病毒检测设备,在低成本和小型化上成为可能。该公司的多光谱传感器采用最新制造技术,可以将纳米光学干涉滤光片直接沉积在 CMOS 硅芯片上。这种干涉滤光片技术可以大幅度提高传感器的精确度和可复现的滤光特性,具有很好的时间和温度稳定性,而成本要比目前市面常见的光谱分析仪组件低很多。

 

AS7341L ams 最新推出的首款针对医疗级病毒检测的高精度多通道光谱传感器,据 ams 全球先进光学传感器部门执行副总裁兼总经理 Jennifer Zhao 介绍,该传感器有 8 个可见光通道,1 个近红外通道以及 1 个全光域通道,基于该传感器,ams 推出了一款光谱读取器。在体外诊断(IVD)尤其是快检 POCT(例如侧向层析法 LFT 应用于 COVID-19)领域,与现有方案相比,其诊断时间仅需 15-30 分钟。

 

基于 AS7341L 的光谱读取器方案

图 1:基于 AS7341L 的光谱读取器方案

 

作为广泛应用的方法,LFT 因其易用性而适用于现场检测,几分钟就能出结果,检测设备设计简单且经济高效。不过目前 LFT 设备要么是灵敏度不高的裸眼读取器,要么是台式机,且不能提供定量结果。Jennifer 表示,基于 AS7341L 的光谱读取器解决了这些问题,其灵敏度是人眼的 10 倍,在保证专业设备精度的同时,实现了便携式小型化,并且对不同的试剂和不同的颜色或者光谱反应有很好的兼容性,这样通过组合光谱读出器和适当的生物化学法,可以选择特定病毒进行检测。

 

ams 光谱读取器与目前主流病毒检测方案的比较

图 2:ams 光谱读取器与目前主流病毒检测方案的比较

 

不同于抗体检测,抗原检测需要借助荧光测量方法来获得更高的灵敏度,AS7341L 支持用于抗原检测的荧光读取器,可通过使用荧光标记物和 UV LED 来实现,其 C 反应蛋白(CRP、炎症标记物)测量的检测限可低至 10pg/ml。

 

ams 强调 LEF 检测数字化的重要性,其光谱读取器的数字输出功能支持与移动设备和获得医疗批准的云服务进行蓝牙低功耗(BLE)连接——这为新冠这样的全球大流行疫情监控系统所需的大数据提供了支持。“LFT 一次性检测设备拥有唯一的 ID 以及加密密钥,所有发送到应用程序的数据都经过加密处理,”Jennifer 说,“云端收到原始数据后进行计算,将诊断结果发送到应用程序通知用户,所有数据都受保护。”

 

ams 已经与一些医疗设备和技术公司展开合作,将数字 LFT 检测推向市场。在今年 6 月份,ams 与 Senova 联手进行商用血清 IgG/M Covid-19 检测技术的联合试验,该技术用于在疾病后期和大规模抗体筛查项目中用作确认诊断。在 8 月份,ams 与德国柏林的医疗技术初创公司 midge medical 合作,开发便携式 COVID-19(SARS-CoV-2)基因检测设备。据悉,ams 和上海联影也展开进一步合作,今年 3 月,他们获得了联影的表彰——ams 为其 CT 和数字放射设备提供传感器——这些设备帮助了中国医院诊断首批新冠肺炎患者。