TWI709773B - 基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器、感測系統及其使用方法 - Google Patents
基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器、感測系統及其使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
一種基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器，包括第一極性模組、第二極性模組以及配置於第一極性模組以及第二極性模組之間的多數個間隔物。第一極性模組的生物探針層以及第二極性模組的第二電極層之間形成供注入待測物的生物材料感測區。第一極性模組的損耗模態共振層以及第二電極層之間形成電場，電場作用於多數個生物探針以及待測物。本發明更包括所述基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器的使用方法。
Description
本發明係有關一種生物感測器、感測系統及其使用方法，尤指基於損耗模態共振(lossy mode resonance, LMR)原理且可控制極性的一種生物感測器、感測系統及其使用方法。
在現在生活中，人類的生活型態隨著國家與社會的發展而改變，在科技發展日新月異且醫療服務便利的時代，許多國家從未開發邁向開發中或是已開發國家，享受科技帶來的便利不再是夢想，國家之間的距離不再是距離，不論是產業、資訊、文化和飲食皆受惠。隨著生活便利和長壽，文明病也隨之產生，如心臟病、癌症、肥胖症和糖尿病等。以糖尿病為例，其主要特徵是患者的血糖長時間高於標準值；正常來說，當人體血糖升高時，應由胰島素控制血糖以降低。在糖尿病檢測中，可針對糖化血紅素(HbA1c)做為近3個月血糖狀況的依據進行檢測。
在過去幾年的生物檢測技術中，表面電漿共振(surface plasmon resonance, SPR)技術已有了長足的進步，憑藉其高靈敏度使得其可廣泛運用於生物與化學領域進行分子等級的檢測。在許多的研究工作中，表面電漿共振(SPR)技術的感測器式利用表面鍍有金屬層的高折射率稜鏡(prism)所建構而成，光的入射角可以在很寬的範圍內進行變化，因此任何介質與待測物的變化都可以找到合適的角度以激發表面電漿，入射光在光波導與共振薄膜交界處發生全反射(total internal reflection, TIR)並產生漸逝波(evanescent wave)。其中，入射光又包含了橫向電場(transverse electronic, TE)波和橫向磁場(transverse magnetic, TM)波，表面電漿共振(SPR)技術僅能以TM波激發。就金屬薄膜材料的選擇，表面電漿共振元件通常以金、銀之類的貴金屬材料效果較佳，但缺點是材料價格高，且長時間容易氧化。再者，採用稜鏡式設計的感測器架構通常具有龐大的體積，需要昂貴的光學設備(如透鏡組)及精密機械設備輔助(如氣墊式光學防震設備)，不容易實現小型化及產品量產。
然而，許多生物分子受到極性影響甚大，在不同的電場環境中會呈現不同的生物行為與模式，但目前的SPR或LMR元件都無法控制極性，對於待測物之極性分子的固定化或抓取只能採隨機方式，造成取樣率低，無法提升檢測效率與品質。為此，如何設計出一種生物感測器，來解決前述的技術問題，乃為本案發明人所研究的重要課題。
本發明之目的在於提供一種基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器，其具有低成本、小型化且易於操作的特點，且可通過控制極性提高取樣率，達到提升檢測效率與品質之目的。
為達成前揭目的，本發明所提出的基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器，包括：第一極性模組、第二極性模組以及多數個間隔物，其中，第一極性模組包括彼此疊設的光波導層、損耗模態共振層以及生物探針層，光波導層的其中一面上配置有損耗模態共振層，且光波導層之其中一組相對的二側邊分別為光輸入端以及光輸出端，生物探針層具有多數個生物探針，生物探針層的其中一平面配置於損耗模態共振層上；第二極性模組與第一極性模組相對設置，第二極性模組包括彼此疊設的基板以及第二電極層，第二電極層鄰近生物探針層且未接觸生物探針層；多數個間隔物配置於第一極性模組以及第二極性模組之間，多數個間隔物同時接觸生物探針層的其中另一平面以及第二電極層，且隔開生物探針層以及第二電極層；其中，損耗模態共振層以及第二電極層之間形成具有多數個生物探針的生物材料感測區，多數個生物探針是藉由對損耗模態共振層進行表面改質而形成，且生物材料感測區供注入待測物；其中，損耗模態共振層以及第二電極層之間形成電場，電場作用於多數個生物探針以及待測物的其中至少一者。
進一步而言，損耗模態共振層是透明導電層。
進一步而言，生物探針層是金屬氧化物或高分子材料所構成。
進一步而言，光波導層是玻璃基板、石英基板、光子晶體基板或高分子材料基板的其中一者。
進一步而言，多數個生物探針是硼化物官能基或DNA探針所構成。
本發明之另一目的在於提供一種基於損耗模態共振之極性控制式生物感測系統，包括：寬頻光源、輸入光纖、感測模組、輸出光纖以及光譜儀，其中，輸入光纖耦接寬頻光源；感測模組耦接輸入光纖，且感測模組包括：第一極性模組、第二極性模組以及多數個間隔物；第一極性模組包括彼此疊設的光波導層、損耗模態共振層以及生物探針層，光波導層的其中一面上配置有損耗模態共振層，且光波導層之其中一組相對的二側邊分別為光輸入端以及光輸出端，光輸入端耦接輸入光纖，生物探針層具有多數個生物探針，生物探針層的其中一平面配置於損耗模態共振層上；第二極性模組與第一極性模組相對設置，第二極性模組包括彼此疊設的基板以及第二電極層，第二電極層鄰近生物探針層且未接觸生物探針層；多數個間隔物配置於第一極性模組以及第二極性模組之間，多數個間隔物同時接觸生物探針層的其中另一平面以及第二電極層，且隔開生物探針層以及第二電極層；輸出光纖耦接光輸出端；光譜儀耦接輸出光纖；其中，寬頻光源發出的入射光於感測模組中進行損耗模態共振，損耗模態共振層以及第二電極層之間形成具有多數個生物探針的生物材料感測區，多數個生物探針是藉由對損耗模態共振層進行表面改質而形成，且生物材料感測區供注入待測物，損耗模態共振層以及第二電極層之間形成電場，電場作用於多數個生物探針以及待測物的其中至少一者。
進一步而言，所述之基於損耗模態共振之極性控制式生物感測系統更包括彼此耦接的光纖衰減器以及分析主機，光纖衰減器耦接輸入光纖，分析主機耦接光譜儀。
進一步而言，損耗模態共振層是透明導電層，多數個生物探針是硼化物官能基或DNA探針所構成。
本發明之又一目的在於提供一種基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器的使用方法，包括下列步驟：將待測物配置於具有多數個生物探針的生物材料感測區；將寬頻光源發出的入射光輸入至配置於生物探針層之下的光波導層；對損耗模態共振層以及第二電極層通電以產生電場，電場作用於多數個生物探針以及待測物的其中至少一者；以及以光譜儀量測自光波導層輸出的光；其中，生物材料感測區是由損耗模態共振層以及第二電極層之間夾設有多數個間隔物而形成，且多數個生物探針是藉由對損耗模態共振層進行表面改質而形成
進一步而言，多數個生物探針是硼化物官能基或DNA探針所構成，損耗模態共振層是透明導電層，且第二電極層遠離多數個間隔物的其中一平面上疊設有基板。
在使用前述基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器時，由於生物材料感測區包括已經過表面改質的生物探針層，當多數個生物探針是硼化物官能基所構成時，生物材料感測區能夠針對糖化血紅素(HbA1c)進行檢測；此外，前揭所述極性控制式生物感測器相當適合小型化的需求，光波導層可選用相較稜鏡較低成本且體積較小的玻璃基板，且生物探針層以及損耗模態共振層可選用可透光的金屬氧化物(如氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)或氧化鈦(TiO
2)的其中一者)，可選擇以製程成熟且良率高的鍍膜技術(如射頻磁控濺鍍)進行製作。進一步而言，損耗模態共振層以及第二電極層之間形成電場可作用於多數個生物探針以及待測物，使得在針對待測物的檢測過程中，可通過產生電場以控制極性，進而提高對待測物之極性分子的取樣率，使得在量測待測物的操作上較為便利。
為此，本發明所述的基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器具有低成本、小型化且易於操作的特點，且可通過控制極性提高取樣率，達到提升檢測效率與品質之目的。除此之外，損耗模態共振(LMR)相較於表面電漿共振(SPR)而言具有以下特點：TE波與TM波均可以與生物探針層產生共振，而使用SPR技術僅可與TM波產生共振。
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。
以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用，本發明說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。
須知，本說明書所附圖式繪示之結構、比例、大小、元件數量等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技術之人士瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。
茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下。
請參閱圖1以及圖2所示，其中，圖1為本發明基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器的分解示意圖；圖2為本發明基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器的剖面示意圖。
本發明之一實施例的基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器1包括一第一極性模組10、一第二極性模組20以及多數個間隔物30。其中，第一極性模組10包括彼此疊設的一光波導層11、一損耗模態共振層12以及一生物探針層13。光波導層11的其中一面上配置有損耗模態共振層12，且光波導層11之其中一組相對的二側邊分別為一光輸入端111以及一光輸出端112。生物探針層13具有多數個生物探針，生物探針層13的其中一平面配置於損耗模態共振層12上。
進一步而言，光波導層11可以是玻璃基板、石英基板、光子晶體基板或高分子材料基板的其中一者，也可以是由其他光損耗小的材料所製成。雖然目前光纖感測器是發展主流，但是光纖感測器製作過程需經過研磨與鍍膜，製作不易。以塑膠光纖(plastic optical fiber, POF)為例，雖然韌性較佳，但難以抵抗製程中的有機溶液與高溫，再加上POF之吸收光譜的波長範圍較廣，可使用的光譜僅介於紅光與紅外光之間，不容易用來判斷SPR與LMR現象。以玻璃光纖(glass optical fiber, GOF)為例，雖然能夠抵抗製程中的有機溶液與高溫，但研磨不易且容易斷裂。綜上所述，本申請提出以玻璃製的平面波導作為感測器，將玻璃基板先鍍膜後再裁切成適當大小。玻璃能夠抵抗製程中的有機溶液與高溫，且不需要研磨，相較於光纖架構的感測器，平面波導製作感測器較容易，不易損壞，良率高。損耗模態共振層12可以是金屬氧化物(如氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)或氧化鈦(TiO
2)的其中一者)或高分子材料所構成。
第二極性模組20與第一極性模組10相對設置，第二極性模組20包括彼此疊設的一基板21以及一第二電極層22。其中，第二電極層22鄰近生物探針層13且未接觸生物探針層13。所述基板21可以是透明或不透明材質。所述第二電極層22可以是金屬或具有導電性的金屬氧化物(如氧化銦錫(ITO)所構成。
多數個間隔物30配置於第一極性模組10以及第二極性模組20之間，多數個間隔物30同時接觸生物探針層13的其中另一平面以及第二電極層22，且隔開生物探針層13以及第二電極層22。其中，所述多數個間隔物30可以是一般顯示器領域採用的間隙子(spacer)或PS(photo spacer)層，且為電性絕緣材料。在本發明之所述實施例中，多數個間隔物30是配置於觸生物探針層13之四個邊緣的其中三個邊緣或二個邊緣，保留一邊緣供待測物(device under test, DUT)注入。
進一步而言，損耗模態共振層12以及第二電極層22之間形成具有多數個生物探針的一生物材料感測區100，多數個生物探針是藉由對損耗模態共振層12進行一表面改質而形成，且生物材料感測區100供注入待測物。在本發明之所述實施例中，多數個生物探針可以是硼化物官能基或DNA探針所構成。
其中，損耗模態共振層12可以選用介電常數之實部遠大於虛部的金屬氧化物，即有機會產生損耗模態。在本實施例中，待測物可以是包括糖化血紅素(HbA1c)的磷酸鹽緩衝溶液(PBS)。此外，損耗模態共振層12進行表面改質後也可形成DNA探針，可以與互補的DNA進行結合。
LMR與SPR的原理近似，當入射光以臨界角(critical angle)進入損耗模態共振層12而發生全反射(TIR)時，入射光(incident light)會在損耗模態共振層12表面產生漸逝波(evanescent wave)。當漸逝波與損耗模態共振層12之有效折射率匹配時，兩者耦合即可從反射光(reflected light)的光譜觀察到部分波長的光強度損失，光強度損失之波長稱為LMR波長且為本發明在使用時的觀察重點。另TE波與TM波均可以與損耗模態共振層12產生共振，因此不需要針對入射光進行偏極化或濾波，靈敏度高且使用方便。
進一步而言，作為損耗模態共振層12的氧化銦錫層是透過射頻磁控濺鍍(RF sputter)而配置於作為光波導層11的玻璃基板上，而RF sputter係本領域具有通常知識者所熟知且成熟的技術，在此不再詳述。所述表面改質是以下列依序進行：去除氧化銦錫層的表面汙染物、對氧化銦錫層進行羥基化處理、對氧化銦錫層進行矽烷化處理、以及對氧化銦錫層進行脫羧反應處理。
請參閱圖3、圖4所示，為本發明基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器的操作示意圖。在本發明之所述實施例中，損耗模態共振層12以及第二電極層22之間形成一電場，電場作用於多數個生物探針131以及待測物的其中至少一者。在第一極性模組10以及第二極性模組20之間注入具有多數個極性分子50的待測物，且生物探針層13包括多數個生物探針131(呈現“Y”字狀)。
如圖3所示，當損耗模態共振層12以及第二電極層22未與電源40導通(開關41為開路)時，多數個極性分子50呈無序性的混亂排列，此時大多數生物探針131由於無法與極性分子50以正確位置相結合。因此，對於極性分子50的固定化或抓取只能採隨機方式，造成對極性分子50的取樣率低，使得由光輸入端111以及光輸出端112進出的光200於損耗模態共振層12無法有效地進行共振，無法提升檢測效率與品質。如圖4所示，當損耗模態共振層12以及第二電極層22與電源40導通(開關41為短路)時，損耗模態共振層12以及第二電極層22之間形成一電場，多數個極性分子50依據電場而呈有序性的整齊排列，此時大多數生物探針131可以與極性分子50以正確位置相結合，對極性分子50的取樣率高，使得由光輸入端111以及光輸出端112進出的光200於損耗模態共振層12可有效地進行共振。因此，可通過產生電場以控制極性，進而提高取樣率，達到提升檢測效率與品質之目的。
請參閱圖5及圖6所示，其中，圖5為本發明基於損耗模態共振之極性控制式生物感測系統的功能方塊示意圖；圖6為本發明基於損耗模態共振之極性控制式生物感測系統中固定感測模組的治具示意圖。
如圖5所示，當前述基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器1設置於一系統中以進行量測時，作為感測模組的極性控制式生物感測器1透過耦接輸入光纖62而耦接一寬頻光源(如圖中所示的鹵素光源61)，且極性控制式生物感測器1透過耦接輸出光纖63而耦接光譜儀64，最後光譜儀64可連接至分析主機65以針對量測到的數值進行分析。其中，輸入光纖62上可以增加一光纖衰減器66，可以對其手動進行調整光強度衰減量。在本實施例中，使用的鹵素光源61可產生波長範圍400奈米至1800奈米之間的入射光。光譜儀64可偵測的波長範圍是適配於鹵素光源61的波長範圍。在所述系統中使用所述極性控制式生物感測器1時，先將待測物置於生物材料感測區100，將鹵素光源61發出的入射光透過光輸入端111輸入至作為光波導層11的玻璃基板，並對損耗模態共振層12以及第二電極層22通電，最後以光譜儀64量測自玻璃基板之光輸出端112輸出的光(即反射自生物探針層13的反射光)。
如圖6所示，在量測過程中，可以在輸入光纖62以及輸出光纖63之間配置一治具300，所述治具300可以用以固定極性控制式生物感測器1而形成一量測平台。在本實施例中，所述治具300可以採用不鏽鋼製作，且搭配可調整的滑軌301以匹配不同大小的極性控制式生物感測器1，使得量測應用上具有彈性。本實施例的量測平台是應用於光纖接頭(fiber connector, FC)之輸入光纖62以及輸出光纖63，當玻璃基板厚度為0.7mm時，兩側光纖的中心對應玻璃0.35mm位置處(在玻璃基板正中心位置)，可有效地收集入射光，即使玻璃基板厚度加厚，依然可以入射至玻璃基板內。
玻璃基板上的氧化銦錫層自身無法吸附HbA1c，必須透過所述表面改質將氧化銦錫(ITO)與硼化物官能基鍵結，即可讓硼化物官能基吸附HbA1c，所述LMR波長也會在氧化銦錫層吸附到HbA1c時隨之位移，藉此達到檢測目的。第一步驟為清洗，將作為損耗模態共振層12的氧化銦錫層依序使用丙酮、無水乙醇、超純水、氫氧化鉀水溶液、超純水進行清洗。第二步驟為羥基化處理，以RCA溶液(即氨水和雙氧水的混合溶液)對損耗模態共振層12進行清洗以去除有機汙染物並產生羥基(OH)。第三步驟為矽烷化處理，將羥基接上矽烷，留下末端異氰酸酯和硼酸結合。第四步驟為脫羧反應處理，將羧基(COOH)去除，以利於異氰酸基鍵結至苯環，反應過程中會產生二氧化碳，因此可以觀察到氣泡產生，即代表所述表面改質已成功。
本發明之研究過程中，使用LabView配合Mathscript模擬LMR造成TE波與TM波損耗，程式內有四項參數可供使用者調整，其中包括：玻璃基板厚度(d
1)、ITO厚度(d
2)、感測區長度(L)和待測物折射率(n
3)，有兩項參數隨著入射光波長而改變，其中包括：玻璃基板折射率(n
1)與ITO折射率(n
2)。影響LMR靈敏度最明顯的參數是ITO厚度(d2)，這也是LMR的特色之一，SPR無法透過共振層厚度而改良感測器的靈敏度。根據模擬結果，在L=30 mm和d1=0.7 mm的情況下，ITO厚度愈薄使得LMR波長的損耗量愈多，有利於訊號擷取，靈敏度愈好，穿透率約-10dB ~ -20dB，入射光強度與反射光強度相差10~100倍。
在使用前述基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器1時，由於生物材料感測區100包括已經過表面改質的損耗模態共振層12，當多數個生物探針131是硼化物官能基所構成時，生物材料感測區100能夠針對糖化血紅素(HbA1c)進行檢測。此外，前揭所述極性控制式生物感測器1相當適合小型化的需求，光波導層11可選用相較稜鏡較低成本且體積較小的玻璃基板，且生物探針層13以及損耗模態共振層12可選用可透光的金屬氧化物(如氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)或氧化鈦(TiO
2)的其中一者)，可選擇以製程成熟且良率高的鍍膜技術(如射頻磁控濺鍍)進行製作。進一步而言，損耗模態共振層12以及第二電極層22之間形成電場可作用於多數個生物探針131以及待測物，使得在針對待測物的檢測過程中，可通過產生電場以控制極性，進而提高對待測物之極性分子50的取樣率，使得在量測待測物的操作上較為便利。
為此，本發明所述的基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器1具有低成本、小型化且易於操作的特點，且可通過控制極性提高取樣率，達到提升檢測效率與品質之目的。本發明可應用的領域涵蓋藥物研究、醫療診斷、環境監測已極食品安全等。
除此之外，損耗模態共振(LMR)相較於表面電漿共振(SPR)而言具有下列特點：TE波與TM波均可以與損耗模態共振層12產生共振，而使用SPR技術僅可與TM波產生共振。
以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。
1:極性控制式生物感測器
10:第一極性模組
11:光波導層
12:損耗模態共振層
13:生物探針層
20:第二極性模組
21:基板
22:第二電極層
30:間隔物
40:電源
41:開關
50:極性分子
61:鹵素光源
62:輸入光纖
63:輸出光纖
64:光譜儀
65:分析主機
66:光纖衰減器
100:生物材料感測區
111:光輸入端
112:光輸出端
131:生物探針
200:光
300:治具
301:滑軌
圖1為本發明基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器的分解示意圖；
圖2為本發明基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器的剖面示意圖；
圖3、圖4為本發明基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器的操作示意圖；
圖5為本發明基於損耗模態共振之極性控制式生物感測系統的功能方塊示意圖；以及
圖6為本發明基於損耗模態共振之極性控制式生物感測系統中固定感測模組的治具示意圖。
1:極性控制式生物感測器
10:第一極性模組
11:光波導層
12:損耗模態共振層
13:生物探針層
20:第二極性模組
21:基板
22:第二電極層
30:間隔物
100:生物材料感測區
111:光輸入端
112:光輸出端
Claims (10)
- 一種基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器，包括： 一第一極性模組，包括彼此疊設的一光波導層、一損耗模態共振層以及一生物探針層；其中，該光波導層的其中一面上配置有該損耗模態共振層，且該光波導層之其中一組相對的二側邊分別為一光輸入端以及一光輸出端；該生物探針層具有多數個生物探針，該生物探針層的其中一平面配置於該損耗模態共振層上； 一第二極性模組，與該第一極性模組相對設置，該第二極性模組包括彼此疊設的一基板以及一第二電極層；其中，該第二電極層鄰近該生物探針層且未接觸該生物探針層；以及 多數個間隔物，配置於該第一極性模組以及該第二極性模組之間，該多數個間隔物同時接觸該生物探針層的其中另一平面以及該第二電極層，且隔開該生物探針層以及該第二電極層； 其中，該損耗模態共振層以及該第二電極層之間形成具有該多數個生物探針的一生物材料感測區，該多數個生物探針是藉由對該損耗模態共振層進行一表面改質而形成，且該生物材料感測區供注入一待測物； 其中，該損耗模態共振層以及該第二電極層之間形成一電場，該電場作用於該多數個生物探針以及該待測物的其中至少一者。
- 如申請專利範圍第1項所述之基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器，其中，該損耗模態共振層是一透明導電層。
- 如申請專利範圍第1項所述之基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器，其中，該生物探針層是金屬氧化物或高分子材料所構成。
- 如申請專利範圍第1項所述之基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器，其中，該光波導層是玻璃基板、石英基板、光子晶體基板或高分子材料基板的其中一者。
- 如申請專利範圍第1項所述之基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器，其中，該多數個生物探針是硼化物官能基或DNA探針所構成。
- 一種基於損耗模態共振之極性控制式生物感測系統，包括： 一寬頻光源； 一輸入光纖，耦接該寬頻光源； 一感測模組，耦接該輸入光纖，且該感測模組包括： 一第一極性模組，包括彼此疊設的一光波導層、一損耗模態共振層以及一生物探針層；其中，該光波導層的其中一面上配置有該損耗模態共振層，且該光波導層之其中一組相對的二側邊分別為一光輸入端以及一光輸出端，該光輸入端耦接該輸入光纖；該生物探針層具有多數個生物探針，該生物探針層的其中一平面配置於該損耗模態共振層上； 一第二極性模組，與該第一極性模組相對設置，該第二極性模組包括彼此疊設的一基板以及一第二電極層；其中，該第二電極層鄰近該生物探針層且未接觸該生物探針層；以及 多數個間隔物，配置於該第一極性模組以及該第二極性模組之間，該多數個間隔物同時接觸該生物探針層的其中另一平面以及該第二電極層，且隔開該生物探針層以及該第二電極層； 一輸出光纖，耦接該光輸出端；以及 一光譜儀，耦接該輸出光纖； 其中，該寬頻光源發出的一入射光於該感測模組中進行損耗模態共振；該損耗模態共振層以及該第二電極層之間形成具有該多數個生物探針的一生物材料感測區，該多數個生物探針是藉由對該損耗模態共振層進行一表面改質而形成，且該生物材料感測區供注入一待測物； 其中，該損耗模態共振層以及該第二電極層之間形成一電場，該電場作用於該多數個生物探針以及該待測物的其中至少一者。
- 如申請專利範圍第6項所述之基於損耗模態共振之極性控制式生物感測系統，更包括彼此耦接的一光纖衰減器以及一分析主機，其中該光纖衰減器耦接該輸入光纖，該分析主機耦接該光譜儀。
- 如申請專利範圍第6項所述之基於損耗模態共振之極性控制式生物感測系統，其中，該損耗模態共振層是一透明導電層，該多數個生物探針是硼化物官能基或DNA探針所構成。
- 一種基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器的使用方法，包括下列步驟： 將一待測物配置於具有多數個生物探針的一生物材料感測區； 將一寬頻光源發出的一入射光輸入至配置於該多數個生物探針之下的一光波導層； 對一損耗模態共振層以及一第二電極層通電以產生一電場，該電場作用於該多數個生物探針以及該待測物的其中至少一者；以及 以一光譜儀量測自該光波導層輸出的光； 其中，該生物材料感測區是由一損耗模態共振層以及該第二電極層之間夾設有多數個間隔物而形成，且該多數個生物探針是藉由對該損耗模態共振層進行一表面改質而形成。
- 如申請專利範圍第9項所述之基於損耗模態共振之極性控制式生物感測器的使用方法，其中，該多數個生物探針是硼化物官能基或DNA探針所構成，該損耗模態共振層是一透明導電層，且該第二電極層遠離該多數個間隔物的其中一平面上疊設有一基板。
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| US8722323B2 (en) * | 1995-03-10 | 2014-05-13 | Meso Scale Technologies Llp | Multi-array, multi-specific electrochemiluminescence testing |
| CN109755331A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-05-14 | 东南大学 | 一种基于等离激元-光子模式耦合的窄带光电探测器 |
| US20190204225A1 (en) * | 2013-12-10 | 2019-07-04 | Illumina, Inc. | Biosensors for biological or chemical analysis and methods of manufacturing the same |
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