[发明专利]分子感测设备

说明书

背景技术

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)、荧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1 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阱，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。