TWM635550U

TWM635550U - 測溫式定量檢測裝置

Info

Publication number: TWM635550U
Application number: TW111200059U
Authority: TW
Inventors: 張煥正; 游禎禛; 郭錦華
Original assignee: 宏範資訊開發股份有限公司
Priority date: 2022-01-04
Filing date: 2022-01-04
Publication date: 2022-12-21

Abstract

一種檢測裝置，係用於檢測具有光學標誌物之側流檢驗器上的分析物，該檢測裝置包括：承載件，用以承載該側流檢驗器；光源，係配置為照射該光學標誌物以產生熱輻射；熱感測器，係配置為接收並感測該熱輻射；以及聚焦件，係設置於該熱感測器及該承載件之間，以會聚該熱輻射於該熱感測器。本揭露的檢測裝置具有改善的檢測極限、高靈敏度且能夠量化分析物濃度。

Description

測溫式定量檢測裝置

本揭露是關於測溫式檢測裝置，特別是用於側流檢驗的測溫式定量檢測裝置。

自2019年12月在中國武漢地區首次發現COVID-19流行病以來，該流行病已成為全球最主要的公共衛生問題之一。在將近兩年的時間中，全球針對SARS-CoV-2病毒投入大量的研究，其中除了疾病研究及疫苗開發外，亦廣泛開發免疫診斷以期快速篩檢並了解患者的疾病狀態。由於COVID-19流行病的傳播呈指數增長且本質上難以預測，本領域亟需能大量且快速篩檢疾病之免疫診斷平台。

酶聯免疫吸附測定(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)及側流免疫測定(lateral flow immunoassay，LFIA)為兩種常用的免疫診斷工具。該兩種方法皆係基於特定的抗原-抗體反應。然而，酶聯免疫吸附測定有耗時過長且成本過高的顯著缺點，例如需要二級抗體和酶(如辣根過氧化物酶和鹼性磷酸酶等)以作為ELISA系統的標誌物，還需要大量的專業知識方可進行。相較之下，側流免疫測定的速度快、成本低且可擴展，故更適用於大量及快速篩檢疾病。

習知的側流免疫測定係將分析物藉由毛細運輸通過具有標誌物的膜(例如硝化纖維素膜)，以使分析物成分與標誌物間產生抗原-抗體反應，並由標誌物的彙集程度提供肉眼可辨識的視覺指示，以比色分析快速觀察和診斷分析物成分中是否具有特定疾病之抗原。然而，比色分析雖直接且簡單，其靈敏度較低，分析物濃度的檢測極限通常僅介於1ng/ml至10ng/ml之間。再者，比色分析難以定量檢測結果，故不足以支持定點照護檢驗(point of care testing，POCT)及相關診斷的決策。綜上所述，本領域目前仍亟需更快速、能定量且高靈敏度的免疫測定以及新型診斷平台。

為了改善習知側流檢驗器的靈敏度及無法準確量化的缺點，本揭露提供一種進一步檢測側流檢驗器的檢測裝置。於本揭露之至少一具體實施例中，該檢測裝置應用光熱檢測(photothermal detection)技術，使側流檢驗器上的標誌物吸收可見光而發熱/發出紅外線，再通過熱感測器/紅外線感測器來接收熱/紅外線信號，俾令檢測靈敏度提高8至10倍以上，且該檢測裝置能得到與分析物濃度呈現線性關係的參數，故可準確定量分析物濃度。

具體而言，本揭露提供一種檢測裝置，係用於檢測具有光學標誌物之側流檢驗器上的分析物，該檢測裝置包括：

承載件，用以承載該側流檢驗器；

光源，係配置為照射該光學標誌物以產生熱輻射；

熱感測器，係配置為接收並感測該熱輻射；以及

聚焦件，係設置於該熱感測器及該承載件之間，以會聚該熱輻射於該熱感測器。

於至少一具體實施例中，該熱輻射為紅外線，且該熱感測器為單元件紅外線感測器。

於至少一具體實施例中，該單元件紅外線感測器為紅外線溫度計。

於至少一具體實施例中，該檢測裝置復包括反射鏡，係配置為將該光源所發出之光線反射至該光學標誌物。

於至少一具體實施例中，該反射鏡能旋轉，以調整該光線反射至該光學標誌物之角度。

於至少一具體實施例中，該承載件具有第一表面及與該第一表面相對之第二表面，其中，該第一表面係面對於該熱感測器，並用以承載該側流檢驗器；且該第二表面係與第一移動台耦接，其中，該第一移動台設置有致動器，以驅使該第一移動台及該承載件沿垂直該第一移動台之台面的法線方向移動。

於至少一具體實施例中，該檢測裝置復包括第二移動台，係與該熱感測器耦接，藉由該第二移動台使得該熱感測器接近或遠離該聚焦件。

於至少一具體實施例中，該光源為0.05W以下之雷射光源。

於至少一具體實施例中，該雷射光源發出具有波長介於520nm至550nm之間的綠光雷射或波長介於600nm至680nm之間的紅光雷射。

於至少一具體實施例中，檢測裝置復包括處理器，係與該熱感測器耦接，以接收並處理該熱感測器之感測訊號。

本揭露的檢測裝置具有增進檢測極限、提升靈敏度、能夠量化分析物濃度、體積小、耗能低、便於攜帶等優勢，因此符合定點照護檢驗、毒品檢測、遠距醫療、或食品安全檢驗的需求。

1:承載件

100:檢測裝置

2:光源

3:旋轉單元

31:反射鏡

4:光路

5:移動單元

51:致動器

52:第一移動台

6:檢測單元

61:聚焦件

62:熱輻射

63:熱感測器

64:第二移動台

7:處理器

9:側流檢驗器

X:X軸

Y:Y軸

Z:Z軸

圖1係本揭露其中至少一實施例之立體結構圖。

圖2係本揭露其中至少一實施例之結構示意圖。

圖3顯示本揭露實驗例1所檢測硝化纖維素試紙上之金奈米粒子。

圖4顯示本揭露實驗例2中所使用的妊娠試紙(上圖)以及hCG溶液添加到該妊娠試紙後由本揭露之檢測裝置所測得之溫度(下圖)。

圖5顯示本揭露實驗例2中測溫法Test/Control強度比與hCG濃度的關係。

圖6顯示本揭露實驗例3中HIV檢驗試紙檢測不同載量之HIV假病毒之視覺判讀的檢測極限(左圖)及測溫法的檢測極限(右圖)。

圖7顯示本揭露實驗例4中COVID-19抗原檢驗試紙檢測SARS-CoV-2病毒核衣殼N蛋白之視覺判讀的檢測極限(右圖)及測溫法的檢測極限(左圖)。

以下係藉由特定的具體實施例說明本揭露之實施方式，本揭露所屬技術領域中具有通常知識者可根據本文所載內容輕易地瞭解本揭露之精神、優點及功效。然而，本文所載之具體實施例並非用以限定本揭露，本揭露亦可藉由其它不同之實施方式加以實現或應用，本文所載各項細節亦可根據不同的觀點與應用，在不悖離本揭露之精神下賦予不同的變化或修飾。

本文所附圖式中所顯示之比例、結構、大小等特徵，僅係用於配合本文所揭示之內容，以供本揭露所屬技術領域中具有通常知識者閱讀及瞭解本揭露，而非用以限定本揭露可實施之範圍，故任何比例關係之改變、結構之修飾、或大小之調整，在不影響本揭露所能達成之目的及所能產生之功效的情形下，均應屬於本文所揭示之技術內容得能涵蓋的範圍。

本文所述「包括」、「包含」或「具有」特定要件時，除非另有說明，否則可另包含其他元件、組成分、結構、區域、部位、裝置、系統、步驟或連接關係等要件，而非排除該等其他要件。

本文所述「上」、「下」、「前」、「X軸」、「Y軸」及「Z軸」等用語，僅係便於闡明本揭露之具體實施例，而非用於限定本揭露可實施之範圍，其相對位置及關係之調整、互換及改變，在不實質變更本揭露技術內容的情形下，皆應當視為本揭露可實施之範圍。

本文所述「第一」或「第二」等具有順序性的用語，僅係便於敘述或區別元件、組成分、結構、區域、部位、裝置、系統等要件，而非用於限定本揭露可實施之範圍，亦非用於限定該等要件在空間上的順序。此外，除非本文另有明確說明，否則本文所述單數形式之「一」及「該」亦包含複數形式，且本文所述「或」係與「及/或」可互換使用。

本文所述之數值範圍係包含及可合併的，落在本文所述數值範圍內之任何數值，都可作為最大值或最小值以導出次範圍；舉例而言，「520nm至550nm」之數值範圍應可理解為包含最小值520nm及最大值550nm之間的任何次範圍，例如：530nm至550nm、520nm至540nm及530nm至540nm等次範圍。此外，若一數值落在本文所述的各範圍內，即應視作包括在本揭露的範圍內，例如532nm落在最大值550nm與最小值520nm之間，故532nm理所當然包括在本揭露的範圍內。

本文中的術語「耦接」係指複數個元件直接或間接地結合在一起，包括但不限於實體地耦接、電性耦接或磁性耦接。「直接結合」係指複數個元件之間直接接觸而結合在一起；「間接結合」係指複數個元件之間藉由至少一連接件而結合在一起。達成本文所述「耦接」的手段包含但不限於緊密地或有縫隙地接合、嵌合、螺合、扣合、夾合、附著、鉗夾、安置或其中兩者以上之組合。本文中的術語「連接件」係指可達成上述「耦接」手段之元件。

參照圖1及圖2，於至少一具體實施例中，本揭露的檢測裝置100為一種測溫式檢測裝置，其包括承載件1、光源2、移動單元5、檢測單元6以及處理器7。

承載件1係用以承載側流檢驗器9，例如，承載件1具有第一表面及與該第一表面相對之第二表面，其中，該第一表面可作為承載面，以承載側流檢驗器9，但本揭露並不以此為限。於至少一具體實施例中，承載件1及設置於其上之側流檢驗器9於進行檢測時，可經移動單元5驅動而進行移動，以實現掃描。於至少一具體實施例中，側流檢驗器9耦接於承載件1，例如：承載件1具有插槽或凹洞等結構，以供側流檢驗器9之非檢驗區部分可插入其中並與承載件1結合，或藉由另外的夾具使側流檢驗器9與承載件1結合，側流檢驗器9及承載件1亦可藉由磁力、負壓或摩擦力等方式彼此耦接，但本揭露並不以此為限。

適配於本揭露檢測裝置100之側流檢驗器9具有光學標誌物。所述光學標誌物，特定地指吸收特定波長範圍之光並發出熱輻射之標誌物。於至少一具體實施例中，光學標誌物係配置為與分析物、反應後之分析物、或分析物-結合物之複合物相結合或反應，當光學標誌物大量彙聚時(例如但不限於至指示帶結合或彙集)，即可提供光、熱或其他可供視覺或儀器辨認之指示。於本揭露之一些具體實施例中，光學標誌物可為金奈米粒子、金奈米籠、金奈米棒、偏共振金奈米球、彩色乳膠珠、纖維素奈米珠(例如但不限於藍色纖維素奈米珠)、銀奈米顆粒、銀奈米片、碳富勒烯、多壁碳奈米管、鉑奈米顆粒、膠體磁石顆粒、鐵氧體奈米顆粒或以上兩者之任意組合，但本揭露不以此為限。具體而言，如金奈米粒子，其可吸收諸如520nm至550nm之間的綠光或波長介於600nm至680nm之間的紅光；如彩色乳膠珠，其可通過採用不同顏色染料分子，而吸收不同波長之光。於至少一具體實施例中，光學標誌物所發出之熱輻射為紅外線。

膠體金奈米粒子及彩色乳膠珠在可見光區域強烈吸收，亦可在不需要儀器的情況下以肉眼直接進行比色分析。以直徑40nm的金奈米粒子為例，其在水溶液中具有莫耳消光係數ε=8.42×10⁹M^-1cm^-1或在530nm的吸收截面σ=3.2×10^-11cm²/粒子。這種吸收源於表面電漿共振(surface plasmon resonance，SPR)效應，其由奈米粒子表面上的光與電子間的相互作用所引起。另一方面，對於彩色乳膠珠，每個直徑40nm的聚苯乙烯珠可含有超過300染料當量，假設染料分子的典型吸收截面為1×10^-16cm²，則每個珠粒可以吸收光強度σ

10^-13cm²/粒子。此外，對於直徑100nm的彩色乳膠珠，因吸收截面值與粒子體積之關係呈線性，故其吸收光強度σ約為10^-11cm²/粒子。而且，由於珠粒可摻雜不同顏色的有機染料，從而調配成吸收不同波長之可見光，因此它們在多工方面較優於金奈米粒子。

光源2係配置為照射側流檢驗器9上之光學標誌物。於本揭露之至少一具體實施例中，光源2是以間接照射光學標誌物，所述「間接照射」係指光路4具有至少一個反射，例如圖2所示之光路4，其經反射鏡31而具有一個反射。通過間接照射，光源2與側流檢驗器9的設置位置可更有彈性，以利於縮小檢測裝置100之體積。於至少一具體實施例中，所述反射鏡31為可旋轉的，以調整該光線反射至該光學標誌物之角度，進而最佳化光路4照射到側流檢驗器9或光學標誌物的位置，因此，當操作或維護檢測裝置100時，無須移動光源2即可確認照射位置，以增進操作便利性及照射準確度。於至少一具體實施例中，反射鏡31可以藉由旋轉單元3以實現旋轉，旋轉單元3例如但不限於旋轉滑台或螺紋柱。於至少一具體實施例中，移動單元5驅動承載件1及側流檢驗器9之移動，故照射位置為側流檢驗器9上之一區域，且該區域包括但不限於控制線及測試線。

於本揭露之至少一具體實施例中，光源2為雷射光源，其具有單色、發散度低等優點。於至少一較佳具體實施例中，僅使用0.05W以下之雷射光源，即可達到精準定量之量測效果，該低功率的雷射光源，具有安全性高及能耗低之優點，故僅需鋰電池供電而無須外接110V電源即可運作，有助於實現可攜式檢測裝置以及定點照護檢驗之目的。於至少一具體實施例中，雷射光源發出波長介於520nm至550nm之間的綠光雷射或波長介於600nm至680nm之間的紅光雷射。於至少一具體實施例中，雷射光源為0.05W且發出波長為532nm的綠光雷射。

參照圖2，檢測單元6包括熱感測器63，其係配置為接收並感測所述光學標誌物所產生之熱輻射62。於至少一具體實施例中，熱感測器63係朝向承載件1之第一表面(承載面)及側流檢驗器9設置。於至少一較佳具體實施例中，熱感測器63為紅外線感測器，更佳為單元件(single-element)紅外線感測器，其無需再經由紅外線攝像機拍照即可接收紅外線，且相較於紅外線攝像機，單元件紅外線感測器具有體積小、成本低、感測訊號較單純而較容易處理等優點，能有效縮減檢測裝置100之體積，以便於攜帶或居家使用。於至少一具體實施例中，該單元件紅外線感測器為紅外線溫度計，能將所接收的紅外線信號轉換為溫度。

當光源2之光線照射至側流檢驗器9上之光學標誌物後將不可避免地產生熱輻射62之折射及散射，以致熱感測器63難以有效偵測所有熱輻射62，進而在後續定量時產生較大誤差。因此，本揭露之至少一具體實施例中，檢測單元6還包括有聚焦件61，其設置於熱感測器63及承載件1和側流檢驗器9之間，以將反射及散射之熱輻射62聚集至熱感測器63再行偵測，從而達到訊號與濃度具有線性關係之精準定量效果。於至少一實施例中，如圖1及圖2所示，聚焦件61係設置於熱感測器63之前，但不以此為限。

於至少一具體實施例中，本揭露之檢測裝置100復包括移動單元5，如圖2所示，移動單元5包括設有致動器51的第一移動台52。所述第一移動台52係與承載件的第二表面(非承載面)耦接，藉由致動器51之驅動，使得承載件1被第一移動台52帶動而移動。於至少一具體實施例中，係承載件沿著垂直該第一移動台52之台面的法線方向移動(例如沿Z軸移動)，本揭露之檢測裝置100在設置側流檢驗器9於承載件1後，側流檢驗器9被移動單元5驅動而向檢測裝置100內部深入移動，因此光源2所照射之區域及熱感測器63所感測之區域將隨之改變，從而實現掃描。於至少一具體實施例中，所述致動器51為馬達。於至少一具體實施例中，掃描區域包含側流檢驗器9之控制線及測試線。於至少一具體實施例中，掃描速度或側流檢驗器之移動速度為0.2mm/s至0.5mm/s，例如但不限於0.3mm/s。

於至少一具體實施例中，如圖1及圖2所示，所述檢測單元6還包括第二移動台64，其中，第二移動台64與熱感測器63耦接。於至少一具體實施例中，該第二移動台64能經操作者以手動方式移動，使得與其耦接之該熱感測器63接近或遠離該承載件1或聚焦件61，以調整焦距及並加強熱輻射之收集效果。於至少一具體實施例中，第二移動台64具有滑軌/導軌，操作者施力於第二移動台64時，其可沿滑軌/導軌方向移動。所述滑軌/導軌方向，相對於前述Z軸方向而言，例如是與其垂直的Y軸方向。於一較佳具體實施例中，第二移動台64為交叉滾柱導引式傳動，可以高精度進行順暢的直線移動。於其他具體實施例中，第二移動台64除了進行直線移動外，亦可設置為在平面移動，所述平面移動，相對於前述Z軸方向而言，例如XY平面移動，可沿X軸及Y軸移動。

於至少一具體實施例中，檢測裝置還包括處理器7。如圖2所示，處理器7可與該熱感測器63耦接，以接收並處理該熱感測器63之感測訊號，具體而言，熱感測器63(例如紅外線感測器)其將熱訊號(例如紅外線訊號)轉換為溫度訊號並傳輸至處理器7，處理器7接收並處理該溫度訊號，例如將溫度訊號與掃描位置匹配，以得到掃描位置與溫度之分布曲線圖；又例如進一步於該分布曲線圖定義出控制線及測試線，並獲取兩者的強度比。於至少一具體實施例中，在分布曲線圖上的兩個峰被定義為控制線及測試線，測試線的峰的曲線下面積除以控制線的峰的曲線下面積，即為測溫法Test/Control強度比。該峰的最高值的前後一段被保留，以獲取完整的峰，又較佳不包含其他非峰之曲線。於本揭露之至少一實施例中發現該Test/Control強度比與分析物濃度呈線性關係，因此，在檢測極限之上的分析物濃度可以通過這樣的線性關係被精準定量。

於本揭露之至少一具體實施例中，如圖1所示，處理器7另用以控制移動單元5的第一移動平台52的移動量及移動速度。

以下藉由具體實施例對本揭露作進一步說明，以使本揭露所屬技術領域中具有通常知識者可更加理解本揭露之優點及功效，並能據以實施，但所舉具體實施例不應作為對本揭露之限定。

準備例1-化學品及材料

膠體金購自BBI Solutions公司；硝化纖維素膜購自Advanced Microdevices(MDI)公司；全長N蛋白購自GeneTex公司；磷酸鹽緩衝生理鹽水(phosphate buffered saline，PBS)、牛血清白蛋白(Bovine Serum Albumin，BSA)、人絨毛膜促性腺激素(human chorionic gonadotropin，hCG)及所有其他化學品均購自MilliporeSigma公司且無須進一步純化即可使用。

妊娠試紙購自舒位(Safeway)公司；HIV-1/2 AG/AB COMBO試紙購自亞培(Abbott)公司；COVID-19抗原快速試紙購自寶齡富錦生技(Panion & BF Biotech)公司。

準備例2-金奈米粒子塗覆BSA

購自BBI Solutions公司的膠體金含有40nm的粒徑的金奈米粒子，且具有1.0的光密度(optical density，OD)或9.0×10¹⁰個粒子/mL的粒子濃度。為了濃縮膠體以更好地使用，首先以15,000×g的轉速離心10分鐘以分離金奈米粒子，再將其分散於K₂CO₃溶液(pH為8)中5分鐘。再次通過離心10分鐘以分離去除K₂CO₃溶液，之後加入含有3%BSA的蒸餾去離子水溶液與金奈米粒子混合。最終，溶液的OD值為10，並作為後續實驗的原液。

準備例3-檢測裝置

如圖1所示，檢測裝置100包括承載件1、光源2、反射鏡31、致動器51、第一移動台52、聚焦件61、熱感測器63、第二移動台64及處理器7。採用連續波532nm雷射(GM532-DH50，購自M&T Optics公司)作為光源2；塑膠樣品架作為承載件1並安裝於第一移動台52(SEMC1D-50，購自SF Technologies公司)，該塑膠樣品架可垂直移動(Z軸移動)；步進馬達(28BYJ-48)作為致動器51，其經由Arduino UNO作為處理器7控制以驅動該塑膠樣品架的垂直移動；紅外線感測器(LT15HS，購自Optris Infrared Measurements公司)作為熱感測器63，其配備有CF鏡頭，以感測熱輻射。為確保標誌物所發出的紅外光子(8至14μm)的良好收集，將紅外線感測器安裝於第二移動台64(SEMC2D-50，購自SF Technologies公司，Y軸移動)，用以微調CF鏡頭的焦點位置。LabView 2020(Laboratorv Virtual Instrumentation Engineering Workbench)中的一個程序(program)被開發用於掃描樣品並記錄移動台移動時的溫度變化。

檢測裝置100的承載件1是垂直設置的，即承載面(第一表面)垂直於地面，就如圖1所示，因此，上述妊娠試紙、HIV試紙、COVID-19抗原試紙及其他側流檢驗器9可直接垂直插入檢測裝置100，以便於操作使用。

實驗例1-檢測硝化纖維素試紙上金奈米粒子的檢測極限

藉由物理吸附作用，於40nm的金奈米粒子的表面上塗覆BSA，以增強其與硝化纖維素試紙間的結合，進而減少由Khlebtsov等人所報導的咖啡環效應(coffee-ring effect)。配製金奈米粒子懸浮液(濃度為6.4×10¹¹粒子/cm³，OD=10)，並以一液滴的量(0.5μL/每個)添加至硝化纖維素試紙上，然後乾燥形成尺寸為約3mm(直徑)×0.1mm(厚度)的盤狀印記，使得金奈米粒子沉積於硝化纖維素試紙上。接著，將試紙置於本揭露檢測裝置100之承載件1上，以功率為0.05W、波長為532nm且光束直徑為約1mm的綠色雷射光源2照射試紙，以約0.3mm/s的速度掃描試紙，可觀察到印記區溫度上升，結果如圖3所示。

圖3顯示經綠色雷射照射的盤狀印記區域約有20℃增加的溫度，且信噪比(signal-to noise ratio，SNR)為約200。根據懸浮液濃度及所滴加的量，可計算出盤狀印記的表面金奈米粒子密度為6.4×10⁷粒子/mm²，因此，在溫度增加量與金奈米粒子密度間之關係呈線性的前提下，使用40-nm金奈米粒子的測溫法的檢測極限(limit of detection，LOD)為3×10⁵粒子/mm²。相對地，使用相同樣品但採用照片掃描器並根據藍色頻道中的顏色強度進行判讀的檢測極限為3.78×10⁶粒子/mm²。由此可見，測溫法的檢測極限相較於肉眼判讀的比色法低約10倍。另一方面，若使用較大尺寸的金奈米粒子(例如100nm的金奈米粒子，其峰位置的吸收截面比40nm的金奈米粒子大20倍)作為光學標誌物，靈敏度可以進一步提高10倍。

實驗例2-檢測妊娠試紙

hCG是一種最廣泛用於妊娠試驗的抗原。hCG的分子量約為38kDa，是一種二聚體，由具有92個胺基酸的α次單位和具有145個胺基酸的β次單位所組成。hCG是一種由孕婦胎盤中的細胞合成的激素，並且可通過hCG濃度升高來表明妊娠。妊娠試紙類型可以金奈米粒子作為標誌物，其用肉眼進行判讀時LOD通常為25mIU/ml或1.9ng/ml。

為了展現本揭露檢測裝置100的優異檢測效果，製備hCG溶液，並以含有3% BSA的PBS進行2倍連續稀釋(serial dilution)，復於每次檢測中將100μl的hCG溶液添加至妊娠試紙的樣品墊上，待其乾燥後置於本揭露檢測裝置100之承載件1上，以0.05W、波長為532nm的綠色雷射光源2照射該妊娠試紙，照射區域包括測試線(Test Line)及控制線(Control Line)。所有的實驗均重複三次。

圖4顯示的是以濃度為1ng/ml及4ng/ml的hCG溶液進行檢測的結果，可以看出控制線於不同hCG濃度時的溫度變化很小(左側峰)，而測試線的溫度變化則隨著hCG濃度的降低而相應地降低(右側峰)。為了減少任何可能的變因，對每個試紙以控制線的積分強度來標準化測試線的積分強度。所述標準化具體是通過(1)分別為控制線和測試線設置2.5mm寬及2mm寬的窗口；(2)將窗口的中間放置在峰值位置；(3)獲得窗口中它們各自溫度曲線下的面積；以及(4)取這兩個面積的比率(Test/Control)。圖5顯示了測溫法Test/Control強度比與hCG濃度的關係圖，其中曲線是實驗數據與雙曲線函數y=ax/(b+x)的最佳擬合，其中a及b為常數。結果顯示hCG濃度越高，則Test/Control強度比越高； hCG濃度越低，則Test/Control強度比越低，且LOD可達到約0.25ng/ml。這個結果顯示本揭露檢測裝置可以實現比習知肉眼比色法之檢驗極限1.9ng/ml更優異的效能，差異達約8倍。

本實施例所展現的這種靈敏度增強與使用紅外線攝像機作為熱感測器所報告的結果非常一致。換言之，本實驗例表示以單元件紅外傳感器取代紅外線攝像機時，檢測靈敏度不會受到負面影響。

實驗例3-檢驗HIV試紙

本實驗例未使用人類免疫缺乏病毒(human immunodeficiency virus，HIV)抗原，而是依照Addgene公司的Lentivirus Guide，以HEK293T細胞生產的HIV假病毒(pseudovirus)來替代，藉由該方法產生足量的HIV假病毒後，用PBS進行2倍連續稀釋來製備不同濃度的病毒溶液，復於每次檢測中將100μl的病毒溶液添加到試紙的樣品墊上，並等待10分鐘以完成毛細管流動。待其乾燥後以肉眼觀察結果/照相機拍攝結果，再將試紙置於本揭露檢測裝置100之承載件1上，以0.05W、波長為532nm的綠色雷射光源2照射該妊娠試紙，照射區域包括測試線及控制線。

圖6為不同病毒載量之試紙檢測結果之照片(左圖)以及測溫法Test/Control強度比與病毒載量的關係圖(右圖)，其中，比色法照片及本揭露檢測裝置實施的測溫法兩者均顯示病毒載量越高，則測試線強度或Test/Control強度比越高；病毒載量越低，則測試線強度或Test/Control強度比越低。然而，比色法的LOD僅為1/8μl，更低的病毒載量即無法再以肉眼觀察到測試線是否顯色，相對於此，本揭露檢測裝置所實施的測溫法，其LOD可達到1/64μl，差異達約8倍。由上可知，實驗例3與實驗例2均充分地示出本揭露檢測裝置100有效增進了LOD，靈敏度極佳。

實驗例4-檢驗COVID-19抗原試紙

SARS-CoV-2具有特異的核衣殼(nucleocapsid)N蛋白，實驗例4採用重組全長N蛋白作為抗原進行試驗。用PBS進行連續稀釋以製備不同濃度的N蛋白溶液，復於每次檢測中將100μl的病毒溶液添加至COVID-19抗原試紙的樣品墊(標誌物為彩色乳膠珠)上。待其乾燥後以肉眼觀察結果/照相機拍攝結果，再置於本揭露檢測裝置100之承載件1上，以0.05W、波長為532nm的綠色雷射光源2照射該COVID-19抗原試紙，照射區域包括測試線及控制線。

圖7為不同N蛋白濃度之試紙檢測結果之照片(右圖)以及測溫法Test/Control強度比與N蛋白濃度的關係圖(左圖)。照片中，控制線為紫色，測試線為紅色。比色法及本揭露檢測裝置實施的測溫法兩者均顯示N蛋白濃度越高，則測試線強度或Test/Control強度比越高；N蛋白濃度越低，則測試線強度或Test/Control強度比越低。值得注意的是，紫色及紅色乳膠珠皆可吸收532nm的綠色雷射而產生紅外線，使得控制線和測試線的溫度升高，而且本揭露檢測裝置之測溫法LOD可達到0.015ng/mL，即約0.02ng/mL的水準，鑑於N蛋白二聚體的計算分子量為114kDa，可計算出測溫法的檢測極限約為0.4pM。相對地，比色法對於0.15ng/mL的N蛋白濃度的顯色已非常微弱，更低的濃度已無法觀察到是否顯色。顯見兩者的LOD差異達約十倍，充分地示出本揭露檢測裝置簡單、快速且有效增進了LOD，靈敏度極佳，非常適合用於檢測各醫療院所的患者的SARS-CoV-2感染程度。需強調的是，此處所測定得到的本揭露檢測裝置的LOD，主要受捕獲抗體、BSA即檢測抗體之間的非特異性結合的限制，而不是檢測裝置的固有靈敏度，若使用更佳之抗體對，LOD可再降低約10倍。

綜上所述，相較於現有技術，本揭露的檢測裝置具有增進檢測極限、提升靈敏度、能夠量化分析物濃度、體積小、耗能低、便於攜帶，因此相當適用於定點照護檢驗、毒品檢測、遠距醫療、或食品安全檢驗等領域之應用，並可解決本領域所亟需快速、大量及精準篩檢疾病之迫切需求。

上述實施形態僅為例示性說明本揭露之技術原理、特點及其功效，並非用以限制本揭露可實施之範圍，本揭露所屬技術領域中具有通常知識者均可在不違背本揭露之範圍下，對上述實施形態進行修飾與改變。然而，任何運用本揭露所教示內容而完成之等效修飾及改變，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋，故本揭露之權利保護範圍應如下述之申請專利範圍所列。