生物傳感器環形偶極子共振超表面的仿真設計

黃熾燊，李 抄，杜耀華

（軍事科學院系統工程研究院衛勤保障技術研究所，天津 300161）

0 引言

病原微生物是引起各類傳染性疾病的元兇之一，在生物醫學領域一直受到密切關注。近年來，世界范圍內已發生過多次傳染病的大規模流行，如2003 年的嚴重急性呼吸綜合征（severe acute respiratory syndrome，SARS）疫情以及至今仍在肆虐的新型冠狀病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）疫情，造成了嚴重的經濟損失和人員傷亡。病原微生物的鑒定是傳染病診斷的基礎，可為后續的針對性治療提供重要依據[1]。因此，構建能夠快速響應且高效的病原微生物檢測機制成為傳染病防治的關鍵。

目前，常用的微生物檢測方法主要包括菌落培養與識別、核酸檢測以及免疫學檢測等。菌落培養與識別和核酸檢測是金標準方法，在生命科學的眾多領域發揮了重要作用，但因其耗時較長且需要實驗室環境，不適合現場快檢；基于抗體的免疫學檢測只有在人體產生免疫反應后才有效，具有一定的窗口期，檢測靈敏度不高，無法盡早發現感染人員。以上幾種檢測方法都有其獨特的優勢，但受設備要求和檢測速度制約，難以適應快速、精確的現場檢測要求。目前還沒有任何一種檢測方法能同時滿足世界衛生組織定義的ASSURED（經濟、靈敏、特異性強、易于操作、快速可靠、無需特殊儀器、便于交付給最終用戶）檢測標準[2]。

生物傳感器通過物理或化學信號轉換器來捕捉待測物與生物敏感單元之間的反應，對比傳統的檢測方法，生物傳感器在檢測時一般不需要對樣品進行預處理，其體積小且可反復多次使用的特點使檢測成本遠低于依賴于大型分析儀器的檢測方法[3]。……