卡内基梅隆大学开发在10秒内识别冠状病毒的3D打印传感器

卡内基梅隆大学（CMU）的研究人员3D打印了一个传感器，该传感器可以在大约10秒内识别Covid-19抗体。该技术是使用增材制造系统供应商Optomec的专利气溶胶喷射印刷（AJP）工艺生产的，可以使临床医生立即准确地检测是否有人感染了冠状病毒。

CMU机械工程副教授Rahul Panat领导了开发3D打印传感器的团队。

他说：“当我们意识到我们可以使我们的工作适应Covid-19测试时，我的研究团队正在研究3D打印的高性能传感器，以检测脑中的多巴胺。我们改变了研究方向，将我们的专业知识应用到了这场毁灭性的大流行中。 Aerosol Jet工艺对于生产高灵敏度和高速度的传感器至关重要。”

Optomec的Aerosol Jet工艺

尽管AJP工艺已由Optomec商业化，但它最初是由DARPA资助的中尺度集成共形电子（MICE）项目于1990年代后期诞生的。该项目研究了能够在几乎任何基材上沉积多种材料的制造工艺。

以目前的形式，AJP能够生产具有高达10微米特征的材料，这些材料具有高精度的导电和非导电特性。该过程使用可以粘附到现成表面上的类似墨水的小液滴形成结构。 AJP的一些应用包括电子，航空航天，医疗设备制造，传感器等。多家公司已将Optomec的AJP技术用于制造高分辨率电子电路和设备，例如应变传感器，无线蓝牙收发器和小型数模转换器芯片。据博瑞展了解，在去年年底，Optomec宣布交付其第500台3D打印机，其中约300台由AJP系统组成。

该设备的尺寸约为一美元四分之一。图片来自卡耐基梅隆大学工程学院。

传感器

为了创建传感器，研究人员使用AJP精确，快速地打印包含纳米粒子的墨滴，以产生微小的金电极柱，然后用还原的氧化石墨烯涂层。这种粗糙的涂层使Covid抗体可以结合到电极上。

由于3D打印结构的特定几何形状和表面特性，临床医生能够从一小滴血中立即准确地检测出Covid-19抗体。即使浓度非常低，也可以通过手持式微流控设备中的传感器检测到的电化学反应，识别出两种病毒抗体。然后将结果立即发送到智能手机，可在10-15秒钟内使用。研究人员还研究了该平台除其抗体外，还可以如何在病毒活跃时促进病毒的检测。

这款低成本传感器非常小，拥有一项临时专利。该设备还可以非常快速地进行清洁，从而允许多次连续读取并最终加快了测试过程。

点评：这项检测不仅可以在了解Covid-19大流行的途径和集中程度方面发挥关键作用，而且还可以潜在地帮助检测其他病毒，例如寨卡病毒，埃博拉病毒和HIV。