CN101008608A - 含贵金属的检测装置及检测系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是揭露一种含贵金属的检测装置及检测系统及其方法。此含贵金属的检测装置包含一平面波导板、一贵金属奈米粒子层及一上盖。其中，平面波导板具有一上平面，贵金属奈米粒子层均匀的分布于平面波导板的上平面上，上盖具有一凹槽并且盖合于平面波导板的上平面，使凹槽与上平面形成一空间。爰此，以含贵金属奈米粒子的检测装置引入一入射光，以检测容置于上述空间的待测物质。
Description
技术领域：
本发明为一种含贵金属的检测装置及检测系统及其方法，特别是关于结合贵金属奈米粒子于平面波导板上的检测装置。
背景技术：
在各式各样的分析技术中，特别是以直接检测生物分子及生物分子间的作用与生物分子所带的微量化学性质为主，来描绘生物分子的作用特征。举例而言，对于抗体抗原的作用特征的了解，在生物、防疫及制药等领域的应用是十分重要。因此，生物分析技术的发展便以检测生物分子的作用特征为一发展方向。且，目前的研究方法中包含了有以萤光、表面电浆共振、质谱分析及化学发光来检测蛋白质-蛋白质的交互作用，而研究的目标均着眼于探知蛋白质具何种作用及作用的特性，以提供应用于生物系统的相关资讯。其中，表面电浆共振是一种无需对待测样品标记的检测方法且更具有即时监测、反应时间短及灵敏度高等特性，因而受到相当程度的青睐。
表面电浆共振是导带的自由电子被某一特定的频率激发，导致电子进行集体的偶极震荡。因此，所观察特征是光源入射后，由光学传输材料与金属材料的界面反射的光强度，于某个特定的角度造成反射光强度的下降。此种下降是起因于金属材料所形成的表面电浆中的自由电子于某个特定角度吸收入射光的能量而被激发产生表面电浆共振，因为入射光被吸收所以观察反射光时即可检测到强度下降的情形。
请参阅图1，为习知利用表面电浆共振所制成的一检测装置的示意图。其装置是在棱镜11表面镀上一层金薄膜12，当待测样品13附着于此金薄膜12表面上，此待测样品13与金薄膜12表面产生的电浆作用，表面电浆中的自由电子分布与待测样品13作用后发生变化，因而发生表面电浆共振的入射光14角度θ同时发生改变。藉以观察反射光15的变化所反映出待测样品13的特征，由此可检测出待测样品13所具有的作用及作用的特性。
因为表面电浆共振的检测装置具有高灵敏度、无须对待测样品分子做任何标记，可即时地分析分子间的交互作用、侦测速度快、可定量，并可大量平行筛检等种种优点，因此对于生物分子的检测上，已有广泛的应用。
近几年来奈米材料的发展愈来愈成为大家研究的焦点，举凡光电、通讯、医学仪器等都纷纷加入奈米材料的研究与应用，而奈米材料之所以如此受到青睐，是因为奈米材料提供与原先物质所产生完全不同特性的性质。请参阅图2，为习知利用表面电浆共振所制成的另一检测装置的示意图。其装置是将图1所示的检测装置于金薄膜12上增加一层金奈米粒子21，以提高表面电浆共振的检测装置的灵敏度，为利用金奈米粒子21形成反应更为灵敏的表面电浆以供激发表面电浆共振(Localized SurfacePlasmon Resonance，LSPR)取代传统使用金薄膜激发表面电浆共振(Propagating Surface Plasmon Resonance，PSPR)，从而提高检测装置的灵敏度，然而其虽然提高了感测器的灵敏度，但此种使用棱镜制成的检测装置，其体积庞大，携带不便，现今检测装置的发展一直朝着微小化的趋势迈进，若能将检测装置的侦测方式及操作性能设计的越简便且更方便携带侦测，那么检测装置的应用价值将会大大提升。
为满足上述所提出的检测装置微小化的需求。本发明人基于多年从事研究与诸多实务经验，经多方研究设计与专题探讨，遂于本发明提出一种含贵金属的检测装置及检测系统及其方法以作为前述期望一实现方式与依据。
发明内容：
有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种含贵金属的检测装置及检测系统及其方法，特别是关于结合贵金属奈米粒子于平面波导板上的检测装置。
缘是，为达上述目的，依本发明的含贵金属的检测装置，此含贵金属的检测装置包含一平面波导板、一贵金属奈米粒子层及一上盖。其中，平面波导板具有一上平面，贵金属奈米粒子层均匀的分布于平面波导板的上平面上，上盖具有一凹槽并且盖合于平面波导板的上平面，使凹槽与上平面形成一空间。
承上所述，因依本发明的含贵金属的检测系统，由含贵金属奈米粒子的检测装置引入一入射光，以检测容置于上述空间的待测物质。
附图说明：
图1为习知利用表面电浆共振所制成的一检测装置的示意图；
图2为习知利用表面电浆共振所制成的另一检测装置的示意图；
图3为本发明的一实施例的含贵金属的检测装置的剖面图；
图4为本发明的另一实施例的上盖的立体图；
图5为本发明的另一实施例的含贵金属的检测装置的立体图；
图6A为本发明的一实施例的含贵金属的检测系统的示意图；
图6B为本发明的另一实施例的含贵金属的检测系统的示意图；
图6C为本发明的再一实施例的含贵金属的检测系统的示意图；
图7为本发明的一实施例的含贵金属的检测系统的检测示意图；
图8为本发明的一实施例的含贵金属的检测方法的流程图；
图9为本发明的另一实施例的以一入射光入含贵金属的检测方法的流程图。
图号说明：
11：棱镜； 12：金薄膜；
13：待测样品； 14：入射光；
15：反射光； θ：角度；
21：金奈米粒子； 31：含贵金属的检测装置；
311：平面波导板； 3111：上平面；
312：贵金属奈米粒子层； 313：上盖；
32：空间； 41：上盖；
411及412：孔洞； 51及52：导管；
61：含贵金属的检测系统； 611：光源；
612：含贵金属奈米粒子的检测装置；
613：光侦测器； 614、622及632：射光；
615：出射光； 621：光学回路；
631：光耦合器； S81～S83：流程步骤；
S91～S94：流程步骤。
具体实施方式：
以下是本发明的含贵金属的检测装置及检测系统及其方法的较佳实施例。
请参阅图3，为本发明的一实施例的含贵金属的检测装置的剖面图。于此实施例中，含贵金属的检测装置31包含一平面波导板311及一贵金属奈米粒子层312，更可包含有一上盖313。其中，平面波导板具有一上平面3111，贵金属奈米粒子层312均匀的分布于平面波导板311的上平面3111上。而，上盖313具有一凹槽并可盖合于平面波导板311的上平面3111，使凹槽与上平面3111形成一空间32。
请参阅图4为本发明的另一实施例的上盖的立体图，请参阅图5为本发明的另一实施例的含贵金属的检测装置的立体图。
请一并参阅图4及图5。如图4所示的上盖41更具有二孔洞411及412以作为容置待测物质之用，且其一为入口则另一为出口。又，如图5所示的含贵金属的检测装置31改为应用图4所示的上盖41，且于上盖41的二孔洞411及412分别接引二导管51及52作为导引待测物质之用，使待测物质藉由导管51及52的导引经由孔洞411及412容置于空间32中。
缘是，前述的图3、图4及图5中，平面波导板一般可为单模态平面波导板或多模态平面波导板。贵金属奈米粒子层一般可为复数个金奈米粒子组成、复数个银奈米粒子组成或复数个白金奈米粒子组成。上盖一般亦可为透明材质。待测物质一般为蛋白质，DNA一类的生物材料。此外，此检测装置视需要可包含一生物分子层，分布于贵金属奈米粒子层312表面上。
请参阅图6A，为本发明的一实施例的含贵金属的检测系统的示意图。此含贵金属的检测系统61包含一光源611、一含贵金属奈米粒子的检测装置612及至少一光侦测器613。其中，光源611提供一入射光614，含贵金属奈米粒子的检测装置612则由贵金属奈米粒子形成于一平面波导板的表面电浆接触待测物质，且引入上述的入射光614与表面电浆作用，光侦测器613用于侦测与表面电浆作用后所射出的至少一出射光615以判读该待测物质。上述光源611较佳为一单频光、一窄频光或一白光。
请一并参阅图6B及图6C，为本发明的另一及再一实施例的含贵金属的检测系统的示意图。图6B所示的含贵金属的检测系统62包含有上述的光源611、含贵金属奈米粒子的检测装置612及光侦测器613外，更包含一光学回路621，其对光源611进行处理，产生一入射光622以射入该含贵金属奈米粒子的检测装置612。图6C所示的含贵金属的检测系统63包含有上述的光源611、含贵金属奈米粒子的检测装置612及光侦测器613外，更包含一光耦合器631，其对光源611进行处理，产生一入射光632以射入该含贵金属奈米粒子的检测装置612。
请参阅图7，为本发明的一实施例的含贵金属的检测系统的检测示意图。图中所示为含贵金属的检测系统中含贵金属奈米粒子的检测装置613导入图6B所或图6C示的光学回路621或光耦合器631所提供的一入射光622及632，当入射光622及632与表面电浆所产生的共振现象后，其所射出的出射光615由图6B或图6C所示的光侦测器613可侦测至少一出射光615，以收集更完整的侦测结果便于判读待测物质，因此可达成检测待测物质的效果。
请参阅图8，为本发明的一实施例的含贵金属的检测方法的流程图。此方法的流程如下列步骤：
步骤S81：藉由一光源提供一入射光；
步骤S82：设置一含贵金属奈米粒子的检测装置，其所容置的一待测物质与贵金属奈米粒子形成于一平面波导板的表面电浆接触，且引入上述的入射光与表面电浆作用；
步骤S83：藉由一光侦测器侦测与表面电浆作用后所射出的至少一出射光，以判读该待测物质。
请参阅图9，为本发明的另一实施例的以一入射光射入含贵金属的检测方法的流程图。此方法的流程如下列步骤：
步骤S91：藉由一光源提供一入射光；
步骤S92：提供一光学回路或一光耦合器，用于对上述光源进行处理，产生一入射光；
步骤S93：设置一含贵金属奈米粒子的检测装置，其所容置的一待测物质与贵金属奈米粒子形成于一平面波导板的表面电浆接触，且引入上述的入射光与表面电浆作用；
步骤S94：藉由一光侦测器侦测与表面电浆作用后所射出的至少一出射光，以判读该待测物质。
其中，光学回路由至少一光学元件所组成，较佳的是偏光器。
缘是，前述的图6A、图6B、图6C、图7、图8及图9中，光源较佳为为单频光、窄频光或白光。含贵金属奈米粒子的检测装置由贵金属奈米粒子形成于一如多模态或单模态平面波导板上，且贵金属奈米粒子一般可为复数个金奈米粒子、复数个银奈米粒子或复数个白金奈米粒子。而上述入射光及出射光可包含有横向磁(transversemagneticwave，TM)偏振性光波及横向电(transverseelectricwave，TE)偏振性光波，其中横向电偏振性光波亦具有补偿背景变化的作用。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的申请专利范围中。
Claims (32)
1、一种含贵金属的检测装置，至少包含：
一平面波导板，具有一上平面；
一贵金属奈米粒子层，分布于该平面波导板的该上平面上。
2、如申请专利范围第1项所述的含贵金属的检测装置，其特征在于，更包含一上盖，用于盖合于该平面波导板的上平面，并具有一凹槽，使该凹槽与该上平面形成一空间。
3、如申请专利范围第2项所述的含贵金属的检测装置，其特征在于，该上盖更具有至少二孔洞，使一待测物质是藉由该些孔洞容置于该空间中。
4、如申请专利范围第3项所述的含责金属的检测装置，其特征在于，该些孔洞包含至少一出口及至少一入口。
5、如申请专利范围第1项所述的含贵金属的检测装置，其特征在于，该平面波导板为一单模态平面波导板或多模态平面波导板。
6、如申请专利范围第1项所述的含贵金属的检测装置，其特征在于，该贵金属奈米粒子层为复数个金奈米粒子所组成。
7、如申请专利范围第1项所述的含贵金属的检测装置，其特征在于，该贵金属奈米粒子层为复数个银奈米粒子所组成。
8、如申请专利范围第1项所述的含贵金属的检测装置，其特征在于，该贵金属奈米粒子层为复数个白金奈米粒子所组成。
9、如申请专利范围第1项所述的含贵金属的检测装置，其特征在于，更包含一生物分子层，是分布于贵金属奈米粒子层表面之上。
10、一种含贵金属的检测系统，至少包含：
一光源，提供一入射光；
一含贵金属奈米粒子的检测装置，由贵金属奈米粒子形成于一平面波导板的表面电浆接触一待测物质，且引入该入射光与表面电浆作用；
至少一光侦测器，用于侦测与表面电浆作用后所射出的至少一出射光，以判读该待测物质。
11、如申请专利范围第10项所述的含贵金属的检测系统，其特征在于，该光源为一单频光、一窄频光或一白光。
12、如申请专利范围第10项所述的含贵金属的检测系统，其特征在于，该检测系统更包含一光学回路，用于对该光源进行处理，产生一入射光以射入该含贵金属奈米粒子的检测装置。
13、如申请专利范围第10项所述的含贵金属的检测系统，其特征在于，该检测系统更包含一光耦合器，用于对该光源进行处理，产生一入射光以射入该含贵金属奈米粒子的检测装置。
14、如申请专利范围第12项所述的含贵金属的检测系统，其特征在于，该光学回路是由至少一光学元件所组成。
15、如申请专利范围第10项所述的含贵金属的检测系统，其特征在于，该平面波导板为一单模态平面波导板或一多模态平面波导板。
16、如申请专利范围第10项所述的含贵金属的检测系统，其特征在于，该含贵金属奈米粒子的检测装置的贵金属奈米粒子为复数个金奈米粒子。
17、如申请专利范围第10项所述的含贵金属的检测系统，其特征在于，该含贵金属奈米粒子的检测装置的贵金属奈米粒子为复数个银奈米粒子。
18、如申请专利范围第10项所述的含贵金属的检测系统，其特征在于，该含贵金属奈米粒子的检测装置的贵金属奈米粒子为复数个白金奈米粒子。
19、如申请专利范围第10项所述的含贵金属的检测系统，其特征在于，该入射光包含有横向磁(transversemagnetic wave，TM)偏振性光波及横向电(transverseelectric wave，TE)偏振性光波。
20、如申请专利范围第10项所述的含贵金属的检测系统，其特征在于，该至少一出射光包含有横向磁(transverse magnetic wave，TM)偏振性光波及横向电(transversee 1ectric wave，TE)偏振性光波。
21、如申请专利范围第10项所述的含贵金属的检测系统，其特征在于，该含贵金属奈米粒子的检测装置更可包含一生物分子层。
22、一种含贵金属的检测方法，至少包含：
藉由一光源是提供一入射光；
设置一含贵金属奈米粒子的检测装置并容置一待测物质，由贵金属奈米粒子形成于一平面波导板的表面电浆接触该待测物质，且引入该入射光与表面电浆作用；
藉由至少一光侦测器，用于侦测与表面电浆作用后所射出的至少一出射光，以判读该待测物质。
23、如申请专利范围第22项所述的含贵金属的检测方法，其特征在于，更包含提供一单频光、一窄频光或一白光作为该光源。
24、如申请专利范围第22项所述的含贵金属的检测方法，其特征在于，更包含提供一光学回路，用于对该光源进行处理，产生一入射光以射入该含贵金属奈米粒子的检测装置。
25、如申请专利范围第22项所述的含贵金属的检测方法，其特征在于，更包含提供一光耦合器，用于对该光源进行处理，产生一入射光以射入该含贵金属奈米粒子的检测装置。
26、如申请专利范围第24项所述的含贵金属的检测方法，其特征在于，更包含提供至少一光学元件所组成该光学回路。
27、如申请专利范围第22项所述的含贵金属的检测方法，其特征在于，更提供一单模态平面波导板作为该平面波导板。
28、如申请专利范围第22项所述的含贵金属的检测方法，其特征在于，更提供一多模态平面波导板作为该平面波导板。
29、如申请专利范围第22项所述的含贵金属的检测方法，其特征在于，更包含提供复数个金奈米粒子作为该含贵金属奈米粒子的检测装置的贵金属奈米粒子。
30、如申请专利范围第22项所述的含贵金属的检测方法，其特征在于，更包含提供复数个银奈米粒子作为该含贵金属奈米粒子的检测装置的贵金属奈米粒子。
31、如申请专利范围第22项所述的含贵金属的检测方法，其特征在于，更包含提供复数个白金奈米粒子作为该含贵金属奈米粒子的检测装置的贵金属奈米粒子。
32、如申请专利范围第22项所述的含贵金属的检测方法，其特征在于，更包含提供一生物分子层于该含贵金属奈米粒子的检测装置内。
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