基于光谱传感器的数字化LFT提供堪比实验室的病毒快速检测

病毒之于人无疑是未知和恐惧的，因为人类常常会因为病毒感染而产生各种病症。

我们口中常说的“病毒”是一类非细胞微生物，其可寄生在人体活细胞内，并迅速复制增殖。并且一些病毒寄生还会导致人体组织器官被感染，从而引发各种疾病，而由于病毒感染所致疾病的临床表现往往复杂多样，因此，快速、简便的检测方法是诊断病毒感染并防止病毒进一步传播的一种有效前提。

病毒检测的几种方法：

• 聚合酶链反应（PCR）

聚合酶链式反应（PCR）是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，它可看作是生物体外的特殊DNA复制。PCR的最大特点是可以在DNA聚合酶的参与下将微量的DNA大幅增加，最后通过仪器比对得出检测结果。PCR检测虽然灵敏度高，但其也存在着需求设备多、操作复杂、成本高以及得出结果时间较长等亟待解决的问题。

• 侧向层析（Lateral Flow Test, LFT）

侧向层析检测也被称为快速检测，是20世纪90年代在单克隆抗体技术、胶体金免疫层析技术和新材料技术基础上发展起来的一项新型体外诊断技术。该测试技术能够快速提供检测结果，同时允许工作人员进行即时分析，因此，该技术可以很好地替代需要在实验室中进行的免疫分析。快速检测可用于定性检测患者体内产生的抗体，检测结果可服务于临床诊断并指导治疗方案。

侧向层析技术示意图

侧向层析技术的原理是以大孔径的微孔滤膜（NC膜、硝酸纤维素膜）为载体，将特异性的抗原或抗体固定在NC膜上，待测样品通过侧向移动和过滤过程中的显色反应，达到自动分离和鉴别的目的。目前侧向层析技术在医学检测、食品质量检测、环境检测、农业和畜牧业等领域都有广泛的应用，大多数验孕棒就应用到该技术。其具有快速、经济高效的优点，但传统的侧向层析技术是通过肉眼观察读出结果，测试结果不可量化，且灵敏度和准确度同台式实验室测试相比相差较大。

基于光谱传感器的数字化LFT技术

侧向层析检测（LFT）解决方案设计简单，能够以经济高效的方式实现大批量生产，从而得到广泛应用。虽然LFT测试条具有设计紧凑、便于携带的特点，但其在使用过程中由于人眼观察灵敏度限制、信号量化困难以及无法实现多分析物联检。众所周知，病毒检测分为感染、产生抗原/抗体几个阶段。当在低病毒感染状态时，一般只能采集到低浓度的样本，因此，在使用LFT快速试纸条检测后，其显色效果往往不明显，采用人眼观察的方式无法分辨出来。

数字化读出技术的出现，克服了传统LFT测试条人眼直读中的一些缺点。以艾迈斯半导体与欧司朗推出的光学读出器为例，其是一款由LED和具有光谱传感功能的光电二极管组成的小型光学读出器模块，它可以将光学灵敏度提高至人眼识别的10倍之高，从原来仅定性分析，实现可定性定量分析，并且允许进行多分析物检测，同时该读出器也可以适应不同的光学测量方法（例如：反射和荧光测量）。

艾迈斯半导体与欧司朗演示仪与裸眼比较

艾迈斯半导体与欧司朗数字读出器中的关键元件是AS7341L多频道光谱传感器，该传感器具有8个光学通道覆盖可见光谱、1个近红外通道以及1个全光域通道，光谱响应的波长约为350nm到1000nm，极具高灵敏度与高一致性。AS7341L的光谱信息为反射或荧光测量提供了高精度的光谱识别功能（即使在ΔE<1.5时，也可分辨），并且采用多波长方法可提供经济高效的多分析物检测。在抗体测试时，将读出器置于双线LFT试纸上，借助两个LED进行反射至读出器上，从而完成对抗体的检测。

艾迈斯半导体与欧司朗光学读出器优势：

具体而言，艾迈斯半导体与欧司朗光学读出器具有以下几大优势：

• 高灵敏度：其具有与专业、昂贵的台式读取器相似的灵敏度，与标准视觉解读相比更出色。

下图为一组COVID-19阳性血清稀释实验结果对比图，由图显示，与台式读取器相比，艾迈斯半导体与欧司朗的读出器具有类似性能，但其具有更经济、高效的特点。

艾迈斯半导体与欧司朗演示仪与台式读取器比较

• 特异性：光学读出器是一种平台技术，其支持反射和荧光测量，并且可通过组合光谱读出器和适当的生物化学法，选定特定病毒，从而使其适用于多种病毒检测。

下图为一组抗原检测实验，根据结果显示，基于光谱传感平台的读出器大大提高了荧光测量与反射测量的灵敏度。

荧光测量与反射测量比较

不仅如此，借助艾迈斯半导体与欧司朗演示仪可进行多颜色测量，这意味着用户可在反射和荧光模式下进行多物质分析检测。

• 连接性：可通过蓝牙模块和获得医学认证的云设备，对全球定量数据进行云采集，并将结果发送到医疗保健服务机构以协助大流行病控制。

数字化LFT的应用场景

• 综合抗体水平检测

在接种疫苗后，抗体并不是永久存在于体内的，通过LFT的检测可以判断体内抗体存在状况，从而决定是否需要再次接种疫苗。

• 广谱性病毒检测

除了用于新冠病毒检测，也可用于流感病毒，以及人体血液中存在着乙肝、丙肝、HIV等多种病毒，借助基于艾迈斯半导体光谱传感平台的数字化LFT能够以多标记物的形式对多种病毒同时在一个LFT测试条上检测，实现多项目联检，这一功能尤其适用于社区医院、献血站中的血液病毒筛查。

总结：

数字化LFT技术的出现让病毒检测更快速、高效，从一定程度上讲，这又是一个智能医疗成功的实例。近些年来，随着数字化技术与医疗场景的不断融合，我们越来越发现智能医疗所带来的优势是传统医疗无法比拟的。可预见，未来在智能医疗的持续创新下，这一优势还将愈加显著。

作为上游核心技术创新领导者，艾迈斯半导体与欧司朗非常重视携手合作伙伴共建病毒检测生态系统，目前已联手部分医疗检测机构和具有丰富医疗行业经验的软硬件公司，合作将数字化侧向层析检测推向市场，让全球疫情监控更便捷且经济高效。例如，艾迈斯半导体与欧司朗携手Senova启动COVID-19抗体数字快速检测套件生产线，与Precision Biomonitoring共同开发唾液抗原新冠快检设备，可识别无症状感染者等。

随着数字化LFT技术在病毒检测领域的发展，艾迈斯半导体与欧司朗的解决方案在现场护理处可在15分钟内得出检测结果，为消费者提供堪比实验室的消费者健康诊断。相信在不久的未来，病毒检测方案出结果的速度缓慢、实验室和医生之间的处理步骤多、样本采集不方便等情况，将得到大幅改善。