Credit: Panteli等人伦敦帝国理工学院的研究人员改进了一种电子传感器，可用于快速检测像新冠肺炎这样的传染病。这种传感器被称为离子敏感场效应晶体管(ISFET)，可以与电子设备集成在一起，创建一种传染病测试，其可靠性可能与聚合酶链反应测试相媲美。他们还可以像横向流动测试一样快速地进行，并在家中提供30分钟的传染病健康测试。
目前新冠肺炎检测的黄金标准——聚合酶链反应检测，必须送到实验室进行处理。快速的在家替代方案，横向流动测试，提供快速的结果，但准确性较低。
ISFETs通过检测液体的酸碱度(酸度)变化来工作，可以集成在“芯片实验室”技术上，以非常快速地在芯片本身上处理结果。然而，它们接触到的液体会改变它们的传感表面，从而导致“漂移”——输出信号的不可控、连续和缓慢变化，而液体的酸度没有变化。
现在，帝国理工学院的研究人员在传感器上添加了一层石墨烯——一层比人类头发薄20多万倍但比钢铁强200倍的碳原子——并发现它可以将漂移减少50%。他们的新方法在传感器的源头——传感表面——对抗传感器的化学不稳定性。这一点，加上进一步的增强，可能是解决ISFET漂移的关键，允许新一代改进的表面传感器用于实验室芯片应用，如家庭疾病测试。
相应论文的主要作者、帝国理工学院电气和电子工程系的Christoforos Panteli博士说:“对可靠、快速的片上实验室系统的需求非常高。我们的创新意味着，表面改性的ISFETs可能是一种新的、甚至可能更好的方法，用于高性能的芯片实验室化学传感系统来对抗传染病。”
电子传感
ISFETs可以通过感知SARS、CoV2和寨卡病毒等病毒RNA引起的体液pH值变化，以及监测糖尿病患者的血糖水平来检测传染病。
在制造过程中，用于生产ISFET电子芯片的工艺会在表面沉积一种对被测液体的酸碱度敏感的材料。该传感器的传感顶层在与液体接触时被修改，导致传感器上发现的实时化学漂移。
研究人员证明，在不需要额外电路的情况下，修改表面是提高传感器性能的有效方法。
虽然石墨烯将性能提高了50%，但研究人员表示，他们的改进方法可以进一步发展，以解决传感器的所有缺点。下一步将是提高将石墨烯转移到传感器表面的过程质量。这将包括与工业界讨论大规模低成本的沉积方法，并在实验室中开发这些方法。
“使用石墨烯片减少CMOS ISFET pH传感器的漂移”，由Panteli等人撰写，发表于IEEE Sensors 2021。
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
