一種以微波吸收頻譜來偵測、鑑別與計量病毒的方法DETECT AND IDENTIFY VIRUS BY THE MICROWAVE ABSORPTION SPECTROSCOPY

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

美國

專利申請案號

12/050,894

專利證號

US 8,524,445 B2

專利獲證名稱

一種以微波吸收頻譜來偵測、鑑別與計量病毒的方法DETECT AND IDENTIFY VIRUS BY THE MICROWAVE ABSORPTION SPECTROSCOPY

專利所屬機關 (申請機關)

國立臺灣大學

獲證日期

2013/09/03

技術說明

大部分病毒的核心因為基因體內含有磷酸基團的關係，本身即帶有負電荷。相對來說，存在病毒的衣殼或封套裡的氨基酸則在病毒表面上造成複雜的電荷分佈。像這樣核殼之間的電荷分離促成了電磁波與局限聲波震盪之間的偶極耦合作用。當局限聲波震盪移動電荷並改變它們的偶極距時，MRA程序就會在病毒上發生。對球形病毒來說，這樣的震盪模式相當於角動量 l=1的類球體（spheroidal (SPH)）模態。因為無法產生拉曼散射，l=1 的SPH模態很少被拿來做實驗研究，舉例來說，目前還沒有尺寸大小與測得振盪頻率比較的研究報告被發表。另一方面，理論上計算出來的 [SPH, l=1, n=0] 和 [SPH, l=1, n=1] 偶極模態，在核（用淺色箭頭指出）與殼（用深色箭頭指出）之間都有相對應的位移，這會讓先天具備核殼電荷分離的病毒引發出MRA。假設病毒是個均質球體，含有類似衛星煙草嵌紋病毒結晶體的彈性參數，我們就可估計一個30奈米大小的病毒在 [SPH, l=1,n=0] 模式下的頻率大約是400億赫。偶極模態的共振頻率是由縱向聲波速率VL、橫向聲波速率VT、和病毒的半徑R所決定。假設病毒的VL/VT 大約等於2，則可預期其固有頻率會與VL/R成比例關係。大部分病毒的尺寸範圍在10奈米到300奈米之間，VL 也不會變動太大，因此偶極模態的共振頻率便會落在微波的範圍裡。 除了球形，最常被發現的病毒形狀還包括了桿形和絲形。在核與兩個尖端之間的電荷分配也能引起與縱向聲學駐波相關的MRA。然而，不同於球體的SPH 聲波模態，不是所有在桿狀結構上的高階駐波都可引起MRA。 除此之外，MRA的頻寬更可以進一步的提供病毒在力學特性方面的資訊。水與病毒間只有微小的聲阻差異對比，理論上可預期病毒局限聲波震動的力學品質常數會遠小於1，相對的，病毒尺寸的標準差通常都小於±5%，這使得MRA的品質常數QMRA 會大於10。因此，病毒的微波頻譜頻寬應該由聲阻差異來控制，使MRA的頻寬變成另一個可運用在病毒力學特性上的有用指標。 The present invention relates to a novel physical method to develop non-affiniy based rapid detection or identification of viruses through microwave resonant absorption (MRA) comprising MRA frequency, MRA linewidth and the absorption selection rules of high-order acoustic mode.

備註

連絡單位 (專責單位/部門名稱)

產學合作總中心

連絡電話

33669945

網址