TWI668430B - 彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台及其系統及其方法 - Google Patents
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Abstract
一種彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台，包含一塑膠光纖及一金屬層；該塑膠光纖包含一纖心及一纖覆；該纖覆包覆該纖心；一部分的該纖心及一部分的該纖覆被移除，以使該金屬層設置於該纖心上，且一待感測物體設置於該金屬層上；該塑膠光纖被彎曲以具有一彎曲半徑，使得該金屬層亦被彎曲。一光發送裝置發送一測試光線進入該纖心；該測試光線在該纖心及該金屬層的交界處產生全反射以激發該金屬層之自由電子以產生表面電漿共振現象，並離開該纖心以產生一待分析光線；一光分析裝置接收該待分析光線以分析該待分析光線。
Description
本發明係有關於一種表面電漿共振感測平台及其系統及其方法，特別是一種彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台及其系統及其方法。
相關技術之表面電漿共振感測平台（surface plasmon resonance sensing platform）的應用範圍很廣，例如藥物研究、醫療診斷、環境監測和食品安全，因此相關技術之表面電漿共振感測平台非常的重要；目前，相關技術之表面電漿共振感測平台的技術已相當的成熟。
然而，多數的相關技術之表面電漿共振感測平台係採用稜鏡式的設計，因此相關技術之表面電漿共振感測平台具有加工不易、成本高、無法大量生產、結構太複雜之缺點；換句話說，相關技術之表面電漿共振感測平台必須精確地調整射入稜鏡式感測平台的測試光線的入射角度，才能使得測試光線的主要能量能接觸測試區；再者，相關技術之表面電漿共振感測平台的待分析光線的訊號變化強度往往不夠強，因此無法得到測試的最佳靈敏度。
為改善上述習知技術之缺點，本發明之第一目的在於提供一種彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台。
為改善上述習知技術之缺點，本發明之第二目的在於提供一種彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測系統。
為改善上述習知技術之缺點，本發明之第三目的在於提供一種彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測方法。
為達成本發明之上述第一目的，本發明之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台係應用於一待感測物體、一光發送裝置及一光分析裝置，該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台包含:一塑膠光纖；及一金屬層。其中該塑膠光纖包含：一纖心；及一纖覆，該纖覆包覆該纖心。其中一部分的該纖心及一部分的該纖覆被移除，以使該金屬層設置於該纖心上，且該待感測物體設置於該金屬層上；該塑膠光纖被彎曲以具有一彎曲半徑，使得該金屬層被彎曲。其中該光發送裝置發送一測試光線進入該纖心；該測試光線在該纖心及該金屬層的交界處產生全反射以激發該金屬層之複數之自由電子以產生表面電漿共振現象，並離開該纖心以產生一待分析光線；該光分析裝置接收該待分析光線以分析該待分析光線。
再者，在本發明之一具體實施例當中，如上所述之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台，其中該彎曲半徑可為例如但本發明不限定為介於5.3公分及7.5公分之間。
再者，在本發明之一具體實施例當中，如上所述之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台，係應用於複數之該待感測物體，該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台包含複數之該金屬層。
再者，在本發明之一具體實施例當中，如上所述之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台，其中該塑膠光纖更包含：一保護層，該保護層包覆該纖覆。其中一部分的該保護層被移除，以使該金屬層設置於該纖心上。
為達成本發明之上述第二目的，本發明之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測系統係應用於一待感測物體，該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測系統包含:一光發送裝置；一光分析裝置；及一彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台。其中該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台包含：一塑膠光纖；及一金屬層。其中該塑膠光纖包含：一纖心；及一纖覆，該纖覆包覆該纖心。其中一部分的該纖心及一部分的該纖覆被移除，以使該金屬層設置於該纖心上，且該待感測物體設置於該金屬層上；該塑膠光纖被彎曲以具有一彎曲半徑，使得該金屬層被彎曲。其中該光發送裝置發送一測試光線進入該纖心；該測試光線在該纖心及該金屬層的交界處產生全反射以激發該金屬層之複數之自由電子以產生表面電漿共振現象，並離開該纖心以產生一待分析光線；該光分析裝置接收該待分析光線以分析該待分析光線。
再者，在本發明之一具體實施例當中，如上所述之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測系統，其中該彎曲半徑可為例如但本發明不限定為介於5.3公分及7.5公分之間。
再者，在本發明之一具體實施例當中，如上所述之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測系統，係應用於複數之該待感測物體，其中該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台包含複數之該金屬層。
再者，在本發明之一具體實施例當中，如上所述之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測系統，其中該塑膠光纖更包含：一保護層，該保護層包覆該纖覆。其中一部分的該保護層被移除，以使該金屬層設置於該纖心上。
為達成本發明之上述第三目的，本發明之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測方法係應用一塑膠光纖、一光發送裝置及一光分析裝置，該塑膠光纖包含一纖心及一纖覆，該纖覆包覆該纖心，該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測方法包含：移除該纖覆的一部分；移除該纖心的一部分；在該纖心上設置一金屬層；該塑膠光纖被彎曲以具有一彎曲半徑，使得該金屬層被彎曲；在該金屬層上設置一待感測物體；該光發送裝置發送一測試光線進入該纖心；該測試光線在該纖心及該金屬層的交界處產生全反射以激發該金屬層之複數之自由電子以產生表面電漿共振現象，並離開該纖心以產生一待分析光線；及該光分析裝置接收該待分析光線以分析該待分析光線。
再者，在本發明之一具體實施例當中，如上所述之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測方法，其中該彎曲半徑可為例如但本發明不限定為介於5.3公分及7.5公分之間。
本發明之功效在於容易地設置表面電漿共振感測平台並增強待分析光線的訊號變化強度以得到測試的最佳靈敏度。
為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：
請參考圖1，其係為本發明之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台之側剖面示意圖。本發明之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台10係應用於一待感測物體20、一光發送裝置30及一光分析裝置40；該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台10包含一塑膠光纖102及一金屬層104；該塑膠光纖102包含一纖心（core）1022、一纖覆（cladding）1024及一保護層1026（buffer coating）。
該纖覆1024包覆該纖心1022；該保護層1026包覆該纖覆1024；一部分的該纖心1022、一部分的該纖覆1024及一部分的該保護層1026被移除，以使該金屬層104設置於該纖心1022上，且該待感測物體20設置於該金屬層104上；該塑膠光纖102被彎曲以具有一彎曲半徑，使得該金屬層104被彎曲；該彎曲半徑可為例如但本發明不限定為介於5.3公分及7.5公分之間，或是介於5公分及7公分之間，即可得到測試的最佳靈敏度。
該光發送裝置30發送一測試光線302進入該纖心1022；該測試光線302在該纖心1022及該金屬層104的交界處產生全反射以激發該金屬層之複數之自由電子以產生表面電漿共振現象（surface plasmon resonance phenomenon），並離開該纖心1022以產生一待分析光線304；該光分析裝置40接收該待分析光線304以分析該待分析光線304。
本發明的原理為：適當彎曲之該塑膠光纖102及該金屬層104可以優化表面電漿共振效果以增加測試的靈敏度，原因是光纖在彎曲時會從低階模態轉變成高階模態，進而影響波長改變。再者，本發明採用塑膠光纖，其與玻璃光纖比較，則具有較佳的彈性係數及抗力性等等優點，因此製程與測量上較為容易可彎曲改變；該金屬層104係濺鍍於該纖心1022上；該光分析裝置40可為例如但本發明不限定為一光頻譜儀，係用以分析該待分析光線304的頻譜，或是該光分析裝置40可為例如但本發明不限定為光偵測器；該待感測物體20可為例如但本發明不限定為一唾液樣本、一血液樣本、一毛髮樣本、一排泄物樣本或一細胞樣本；該金屬層104可為例如但本發明不限定為金膜。
在本發明之該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台10之另一具體實施例當中，本發明之該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台10係應用於複數之該待感測物體20，該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台10包含複數之該金屬層104；亦即該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台10可具有複數之感測區（即複數之該金屬層104）。
請參考圖2，其係為本發明之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測系統之側剖面示意圖。本發明之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測系統50係應用於一待感測物體20；該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測系統50包含一光發送裝置30、一光分析裝置40及一彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台10；該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台10包含一塑膠光纖102及一金屬層104；該塑膠光纖102包含一纖心1022、一纖覆1024及一保護層1026。
該纖覆1024包覆該纖心1022；該保護層1026包覆該纖覆1024；一部分的該纖心1022、一部分的該纖覆1024及一部分的該保護層1026被移除，以使該金屬層104設置於該纖心1022上，且該待感測物體20設置於該金屬層104上；該塑膠光纖102被彎曲以具有一彎曲半徑，使得該金屬層104被彎曲；該彎曲半徑可為例如但本發明不限定為介於5.3公分及7.5公分之間，或是介於5公分及7公分之間，即可得到測試的最佳靈敏度。
該光發送裝置30發送一測試光線302進入該纖心1022；該測試光線302在該纖心1022及該金屬層104的交界處產生全反射以激發該金屬層之複數之自由電子以產生表面電漿共振現象，並離開該纖心1022以產生一待分析光線304；該光分析裝置40接收該待分析光線304以分析該待分析光線304。
在本發明之該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測系統50之另一具體實施例當中，本發明之該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測系統50係應用於複數之該待感測物體20，該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台10包含複數之該金屬層104；亦即該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台10可具有複數之感測區（即複數之該金屬層104）。
請參考圖3，其係為本發明之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測方法之流程圖。本發明之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測方法係應用一塑膠光纖、一光發送裝置及一光分析裝置，該塑膠光纖包含一纖心及一纖覆，該纖覆包覆該纖心，該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測方法包含下列步驟：
步驟S02：移除該纖覆的一部分。
步驟S04：移除該纖心的一部分。
步驟S06：在該纖心上設置一金屬層。
步驟S08：該塑膠光纖被彎曲以具有一彎曲半徑，使得該金屬層被彎曲。
步驟S10：在該金屬層上設置一待感測物體。
步驟S12：該光發送裝置發送一測試光線進入該纖心。
步驟S14：該測試光線在該纖心及該金屬層的交界處產生全反射以激發該金屬層之複數之自由電子以產生表面電漿共振現象，並離開該纖心以產生一待分析光線。
步驟S16：該光分析裝置接收該待分析光線以分析該待分析光線。
該彎曲半徑可為例如但本發明不限定為介於5.3公分及7.5公分之間，或是介於5公分及7公分之間，即可得到測試的最佳靈敏度。
本發明之功效在於容易地設置表面電漿共振感測平台並增強待分析光線的訊號變化強度以得到測試的最佳靈敏度。
然以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍意圖保護之範疇。本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。綜上所述，當知本發明已具有產業利用性、新穎性與進步性，又本發明之構造亦未曾見於同類產品及公開使用，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請。
10‧‧‧彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台
20‧‧‧待感測物體
30‧‧‧光發送裝置
40‧‧‧光分析裝置
50‧‧‧彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測系統
102‧‧‧塑膠光纖
104‧‧‧金屬層
302‧‧‧測試光線
304‧‧‧待分析光線
1022‧‧‧纖心
1024‧‧‧纖覆
1026‧‧‧保護層
S02～S16‧‧‧步驟
圖1為本發明之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台之側剖面示意圖。
圖2為本發明之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測系統之側剖面示意圖。
圖3為本發明之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測方法之流程圖。
Claims (10)
- 一種彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台，係應用於一待感測物體、一光發送裝置及一光分析裝置，該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台包含：一塑膠光纖；及一金屬層，其中該塑膠光纖包含：一纖心；及一纖覆，該纖覆包覆該纖心，其中一部分的該纖心及一部分的該纖覆被移除以形成一凹陷部，以使該金屬層設置於該凹陷部內且位於被移除該部分後剩餘之該纖心上，且該待感測物體設置於該金屬層上；該塑膠光纖被彎曲以具有一彎曲半徑，使得該金屬層被彎曲；其中該光發送裝置發送一測試光線進入該纖心；該測試光線在被彎曲之該塑膠光纖之該纖心及被彎曲之該金屬層的交界處產生全反射並藉由被彎曲之該塑膠光纖係從一低階模態轉變成一高階模態而影響該測試光線之一波長改變，以激發該金屬層之複數之自由電子以產生表面電漿共振現象，並離開該纖心以產生一待分析光線；該光分析裝置接收該待分析光線以分析該待分析光線。
- 如申請專利範圍第1項所述之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台，其中該彎曲半徑介於5.3公分及7.5公分之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台，係應用於複數之該待感測物體，該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台包含複數之該金屬層。
- 如申請專利範圍第1項所述之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台，其中該塑膠光纖更包含：一保護層，該保護層包覆該纖覆，其中一部分的該保護層被移除，以使該金屬層設置於該纖心上。
- 一種彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測系統，係應用於一待感測物體，該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測系統包含：一光發送裝置；一光分析裝置；及一彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台，其中該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台包含：一塑膠光纖；及一金屬層，其中該塑膠光纖包含：一纖心；及一纖覆，該纖覆包覆該纖心，其中一部分的該纖心及一部分的該纖覆被移除以形成一凹陷部，以使該金屬層設置於該凹陷部內且位於被移除該部分後剩餘之該纖心上，且該待感測物體設置於該金屬層上；該塑膠光纖被彎曲以具有一彎曲半徑，使得該金屬層被彎曲；其中該光發送裝置發送一測試光線進入該纖心；該測試光線在被彎曲之該塑膠光纖之該纖心及被彎曲之該金屬層的交界處產生全反射並藉由被彎曲 之該塑膠光纖係從一低階模態轉變成一高階模態而影響該測試光線之一波長改變，以激發該金屬層之複數之自由電子以產生表面電漿共振現象，並離開該纖心以產生一待分析光線；該光分析裝置接收該待分析光線以分析該待分析光線。
- 如申請專利範圍第5項所述之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測系統，其中該彎曲半徑介於5.3公分及7.5公分之間。
- 如申請專利範圍第5項所述之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測系統，係應用於複數之該待感測物體，其中該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台包含複數之該金屬層。
- 如申請專利範圍第5項所述之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測系統，其中該塑膠光纖更包含：一保護層，該保護層包覆該纖覆，其中一部分的該保護層被移除，以使該金屬層設置於該纖心上。
- 一種彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測方法，係應用一塑膠光纖、一光發送裝置及一光分析裝置，該塑膠光纖包含一纖心及一纖覆，該纖覆包覆該纖心，該彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測方法包含：a.移除該纖覆的一部分；b.移除該纖心的一部分，其中移除該纖覆的該部分且移除該纖心的該部分係形成一凹陷部；c.在該凹陷部內且位於被移除該部分後剩餘之該纖心上設置一金屬層；d.該塑膠光纖被彎曲以具有一彎曲半徑，使得該金屬層被彎曲；e.在該金屬層上設置一待感測物體；f.該光發送裝置發送一測試光線進入該纖心； g.該測試光線在被彎曲之該塑膠光纖之該纖心及被彎曲之該金屬層的交界處產生全反射並藉由被彎曲之該塑膠光纖係從一低階模態轉變成一高階模態而影響該測試光線之一波長改變，以激發該金屬層之複數之自由電子以產生表面電漿共振現象，並離開該纖心以產生一待分析光線；及h.該光分析裝置接收該待分析光線以分析該待分析光線。
- 如申請專利範圍第9項所述之彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測方法，其中該彎曲半徑介於5.3公分及7.5公分之間。
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| TW106119626A TWI668430B (zh) | 2017-06-13 | 2017-06-13 | 彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台及其系統及其方法 |
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| TW201903389A TW201903389A (zh) | 2019-01-16 |
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Family Applications (1)
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| TW106119626A TWI668430B (zh) | 2017-06-13 | 2017-06-13 | 彎曲型塑膠光纖表面電漿共振感測平台及其系統及其方法 |
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2017
- 2017-06-13 TW TW106119626A patent/TWI668430B/zh not_active IP Right Cessation
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| Shouzhen Jiang et al.,"A novel U-bent plastic optical fibre local surface plasmonresonance sensor based on a graphene and silver nanoparticle hybrid structure",Journal of Physics D:Applied physics,50(2017),published 24 March 2017 * |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201903389A (zh) | 2019-01-16 |
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