分子感测设备制造技术

一种分子感测设备包括基底；i）形成在定位在基底的表面上的材料中或ii）形成在基底的表面中的阱；定位在阱中的信号放大结构；以及与阱可操作地接触的可移除定位的分子选择性设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分子感测设备
技术介绍
本公开一般地涉及分子感测设备。 化验(assay)和其他感测系统已被使用在化学、生物化学、医学和环境领域中来检测一个或多个化学物质的存在和/或浓度。某些感测技术将颜色或对比度用于物质检测盒测量，例如基于反射率(reflectance)、透射率(transmittance)、突光性或磷光性的那些技术。诸如Raman光谱学或者表面增强Raman光谱学(SERS)的其他感测技术研究系统中的振动、旋转和其他低频模式。特别地，使用Raman光谱学来研究在光子与分子相互作用时在分子能态之间的跃迁，其导致散射光子的能量位移(shift)。分子的Raman散射可以被看作两个过程。在某个能态处的分子首先由入射光子激发到另一(虚拟的或真实的)能态中，其通常在光频域中。受激的分子然后作为在环境的影响下的偶极子源辐射，在所述环境中，其位于与激发光子相比可以是相对低的(即Stokes散射)或者可以是相对高的(即反Stokes散射)频率处。不同分子或物质的Raman谱具有可被用于识别核素(species)的特征峰。 【附图说明】 通过参考下文详细的描述和图，本公开的示例的特征和优势将变得清楚，在下文详细的描述和图中，相同的参考标号对应于虽然可能不完全相同但类似的部件。为了简洁，可以关于或者可以不关于它们出现在其中的其他图描述具有先前描述的功能的参考标号或特征。 图1A是包括作为分子选择性设备的薄膜的分子感测设备的示例的透视图；图1B是沿着图1A的线1B-1B取得的横截面视图；图2是包括作为分子选择性设备的薄膜的分子感测设备的另一示例的透视图；图3A是包括作为分子选择性设备的固体萃取柱的分子感测设备的示例的透视图；图3B是沿着图3A的线3B-3B取得的横截面视图；图4是包括阱(well)的阵列的分子感测设备的另一示例的透视图；图5表面增强Raman光谱学(SERS)感测系统的示例的示意图示；图6是描绘了在水、原料乳和使用包括作为分子选择性设备的薄膜的分子感测设备的示例过滤的奶中的三聚氰胺的不同浓度的SERS谱的图；以及图7是描绘了在水和使用包括作为分子选择性设备的薄膜的分子感测设备的示例和使用包括作为分子选择性设备的固体萃取柱的分子感测设备的另一示例过滤的婴儿配方奶粉(infant formula)中的三氯氰胺的不同浓度的SERS谱的图。 【具体实施方式】 在从感兴趣的那些分子到作为背景的那些分子的范围的各种分子的情况下，要经由感测应用(例如Raman感测技术)分析的样本可以是非常复杂的。已发现背景分子可以压倒感兴趣的分子的信号，由此掩盖来检测感兴趣的分子的能力。作为示例，奶样本包括乳蛋白、脂肪酸和可以支配样本并且占据传感器表面的其他大分子核素。这些大的核素可以使诸如三聚氰胺的其他核素的检测变得困难并且在某些情况下，当其他核素以低浓度范围(例如小于I mM)存在时，可以使其他核素的检测变得不可能。 本文公开的分子感测设备的示例使得样本能够正好在它们被引入包含信号放大结构的感测设备的阱中之前被过滤。经由关于阱操作地和可移除地定位的分子选择性设备实现管路过滤(in-line filtering)。选择分子选择性设备来允许感兴趣的分子穿过到讲，同时滤除背景分子。这有利地简化了样本溶液并且使能了在低浓度级别处的分子的敏感检测。在过滤完成时，分子选择性设备可以被移除以暴露阱的内容用于后续的分子感测。到分子感测设备中的分子选择性设备的可移除的集成使得能够以单个设备完成样本筛选和感测。 本文公开了分子选择性设备的两个示例。在某些示例中，分子选择性设备是具有分子量阈值的薄膜。参考至少图1A、1B和2描述这些示例。在其他示例中，分子选择性设备是固体萃取柱。参考至少图3A和3B描述这些示例。 现在参考在图1A、1B、2、3A和3B中示出的示例，分别地描绘了分子感测设备10、10’和10’’的三个示例。应理解对于设备10、10’和10’’而且所共同的部件将一起描述，并且然后将描述设备10、10’、10’ ’的不同分子选择性设备。 分子感测设备10、10’、10’’中的每个包括基底(substrate)12。在图1A、1B、3A和3B中示出的分子感测设备10和10’ ’包括在基底12的表面S12中形成的阱14，而在图2中示出的分子感测设备10’包括在定位在基底12的表面S12上的材料16的表面S16中形成的阱 14，。 取决于当在感测系统(例如在图5中示出的系统100)中使用时的分子感测设备 10、10’、10’ ’的位置，在图1A、1B、2、3A和3B中示出的任何示例中的基底12可以是透明或者反射的。例如，如果传感器定位在表面S12或S16的对面(across from),其中讲14或14’在所述表面S12或S16中形成，则可以从反射的和/或非反射的材料选择基底12。在该示例中的适合的基底的示例包括锗、娃或者诸如例如玻璃、石英、氮化物、氧化招、蓝宝石、铟锡氧化物、透明聚合物(例如聚碳酸酯、聚酰亚胺、丙烯酸等)、它们的组合和/或它们的层(layer)的透明基底。在示例中，透明基底包括在基底12的背表面BS12上的反光镜。然而，如果传感器定位在背表面BS12 (即相对于表面S12或S16的表面，阱14或14’在所述表面S12或S16中形成)的对面，则从透明材料选择基底12，使得可以将任何生成的信号(例如散射光)通过基底12传输到传感器。适合的透明基底的示例包括玻璃、石英、氮化物、氧化铝、蓝宝石、铟锡氧化物、透明聚合物(例如聚碳酸酯、聚酰亚胺、丙烯酸等)或者它们的组合或层。当在基底12中形成阱14时，应理解也可以从能够使阱14在其中形成(例如经由蚀亥IJ、刻印或另外的适合的技术)的材料选择基底12。 在任何示例中，基底12可以具有任何期望的尺寸。在示例中，基底12具有可以被插入到包含样本溶液的容器(例如烧杯)中的测试条(test strip)的尺寸。在图1A和3A中示出的示例中，基底12可以是足够小的，以在其中制作单个阱14，或者可以是足够大的，以在其中制作多个阱14。在图1A和3A中示出的基底12的厚度可以超过I μ m厚，使得在其中形成的阱14具有大约I μ m的深度。在图2中示出的示例中，基底12可以是足够小的，以在定位在其上的材料16中制作单个阱14’，或者可以是足够大的，以在定位在其上的材料16中制作多个阱14’。在图2中示出的基底12可以具有向定位在其上的材料16提供支撑的任何期望的厚度。 在图2中示出的示例中，材料16在基底12上沉积(并且在某些情况下固化)到将在其中形成的阱14’的至少期望的厚度。例如，材料16的厚度可以超过I ym厚，使得在其中形成的阱14’具有大约I μ m的深度。在示例中，材料16可以是能够使阱14’在其中形成(例如经由蚀刻、亥Ij印或另外的适合的技术)的任何透明材料。当基底12是透明的时，透明材料16可以是期望的。适合的透明材料的示例包括玻璃、石英、氮化物、氧化铝、二氧化硅、蓝宝石、透明聚合物或者它们的组合。如果基底12不是透明的，则材料16可以是或可以不是透明材料。其他适合的材料16的示例包括硅、锗、钛、这些材料的氧化物(例如氧化娃(sili本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分子感测设备，包括：基底；阱，其i）在定位在基底的表面上的材料中形成，或者ii）在基底的表面中形成；定位在阱中的信号放大结构；以及分子选择性设备，其与阱操作地接触地可移除地定位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种分子感测设备，包括: 基底； 阱，其i)在定位在基底的表面上的材料中形成，或者ii)在基底的表面中形成； 定位在阱中的信号放大结构；以及 分子选择性设备，其与阱操作地接触地可移除地定位。2.如权利要求1所述的分子感测设备，其中分子选择性设备是具有分子量阈值的薄膜。3.如权利要求2所述的分子感测设备，其中从具有等于或小于100μ m的厚度的纤维素薄膜和多孔无机薄膜选择薄膜。4.如权利要求2所述的分子感测设备，其中薄膜可移除地结合到相邻于阱的基底或材料的区域。5.如权利要求1所述的分子感测设备，其中分子选择性设备是固体萃取柱，其包括: 外壳；以及 包装在外壳之内的分子萃取材料。6.如权利要求5所述的分子感测设备，进一步包括多孔薄膜，其连接到外壳以将分子萃取材料维持在外壳 之内。7.如权利要求5所述的分子感测设备，其中从交联聚合物球、二氧化硅球、玻璃球、氧化招球、聚苯乙烯球、功能化球或者它们的组合选择分子萃取材料。8.如权利要求1所述的分子感测设备,进一步包括并入到阱中的惰性流体。9.如权利要求1所述的分子感测设备，其中信号放大结构是Raman光谱学增强结构。10.如权利要求1所述的分子感测设备，其中设备包括: 离散的阱的阵列，其i)在定位在基底的表面上的材料中形成，或者ii)在基底的表...

【专利技术属性】
技术研发人员：A金，Z李，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国;US