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專利名稱：表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)及方法，特別是應(yīng)用一種使用球狀貴金屬奈米粒子、棒狀貴金屬奈米粒子與殼體貴金屬奈米粒子其中之一作為奈米材料。
背景技術(shù)：
表面電漿共振的現(xiàn)象指的是，當(dāng)光源以某一固定入射角入射于金屬表面時(shí)，光檢測(cè)器檢測(cè)到的反射光強(qiáng)度會(huì)接近零，也就是金屬膜的的反射率近于零，未反射的光將沿著平行界面方向以一定的速度傳播，激發(fā)金屬的表面電漿共振，此即為全反射衰逝法(Attenuated TotalReflectionATR)。
表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)是利用上述表面電漿共振的現(xiàn)象所制成的感測(cè)系統(tǒng)，因?yàn)楸砻骐姖{共振感測(cè)器具有高靈敏度、無須對(duì)待測(cè)物質(zhì)分子做任何標(biāo)記(Labeling Free)，可即時(shí)地分析分子間的交互作用、檢測(cè)速度快、可定量，并可大量平行篩檢等種種優(yōu)點(diǎn)，因此對(duì)于生物分子的檢測(cè)上，已有廣泛的應(yīng)用。
近幾年來奈米材料的發(fā)展愈來愈成為大家研究的焦點(diǎn)，舉凡光電、通訊、醫(yī)學(xué)儀器等都紛紛加入奈米材料的研究與應(yīng)用，而奈米材料之所以如此受到青睞，是因?yàn)槟蚊撞牧咸峁┡c原先物質(zhì)所產(chǎn)生完全不同特性的性質(zhì)。習(xí)知技藝是為利用圓球型金奈米粒子激發(fā)出表面電漿共振(Localized Surface Plasmon ResonanceLSPR)取代傳統(tǒng)使用金薄膜激發(fā)表面電漿共振(Propagating SurfacePlasmon ResonancePSPR)，從而提高感測(cè)器的靈敏度。目前奈米粒子的合成方法已經(jīng)非常純熟，方法大致上有化學(xué)及物理兩種方式。物理的方法有金屬氣化法、雷射侵蝕法、濺鍍法等，其中以金屬氣化法最為常用?；瘜W(xué)的方法有還原法、電解法等，其中以還原法最為常用也最為重要。然而科技日新月異，對(duì)于感測(cè)器靈敏度的需求也不斷提高，因此，期望能將感測(cè)器靈敏度也有相對(duì)的提升。
為滿足上述所提出的將感測(cè)系統(tǒng)靈敏度進(jìn)一步提升的需求。本發(fā)明人基于多年從事研究與諸多實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)多方研究設(shè)計(jì)與專題探討，遂于本發(fā)明提出一種表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)及方法，以作為前述期望一實(shí)現(xiàn)方式與依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述課題，本發(fā)明的目的為提供一種表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)及方法，提供球狀貴金屬奈米粒子、棒狀貴金屬奈米粒子與殼體貴金屬奈米粒子其中之一作為奈米材料，以達(dá)到提升表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)靈敏度的目的。
緣是，為達(dá)上述目的，依本發(fā)明的一種表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)，包含入射光源、感測(cè)元件、貴金屬奈米粒子層、待測(cè)物載入單元及光檢測(cè)器。其中感測(cè)元件是為光纖纜線除去表面的一保護(hù)層及部分的一覆蓋層，或一楞鏡表面鍍上貴金屬奈米粒子層；貴金屬奈米粒子層，是由球狀貴金屬奈米粒子、棒狀貴金屬奈米粒子和殼體貴金屬奈米粒子其中之一所構(gòu)成，建置在感測(cè)元件表面；待測(cè)物載入單元，是用以使待測(cè)物質(zhì)與貴金屬奈米粒子層接觸；光檢測(cè)器，是用以檢測(cè)感測(cè)元件的出射光。
承上所述，因依本發(fā)明的一種表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)及方法，提供球狀貴金屬奈米粒子、棒狀貴金屬奈米粒子與殼體貴金屬奈米粒子其中之一作為奈米材料，以進(jìn)一步提升靈敏度。
茲為使審查委員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，下文謹(jǐn)提供較佳的實(shí)施例及相關(guān)圖式以為輔佐之用，以詳細(xì)的說明文字配合說明如后


圖1是顯示本發(fā)明的表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施例方塊圖；圖2是顯示使用楞鏡模組作為感測(cè)元件的表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)示意圖；圖3是顯示使用光纖元件作為感測(cè)元件的表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)示意圖；
圖4是顯示本發(fā)明的表面電漿共振感測(cè)方法的實(shí)施例步驟流程圖；圖5是顯示本發(fā)明的表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)的較佳實(shí)施例的方塊圖；圖6是顯示微流體模組應(yīng)用于光纖元件的示意圖；圖7是顯示本發(fā)明的表面電漿共振感測(cè)方法的較佳實(shí)施例的步驟流程圖。
圖號(hào)說明11入射光源 12感測(cè)元件；13貴金屬奈米粒子層；14待測(cè)物載入單元；15光檢測(cè)器；16待測(cè)物質(zhì)；17出射光； 21棱鏡；31光纖元件；S41～S46步驟流程；51入射光源；52光纖元件；53貴金屬奈米粒子層；54微流體模組；55光檢測(cè)器；56待測(cè)物質(zhì)；57出射光； 61微流體模組；62光纖元件；63貴金屬奈米粒子層；S71～S75步驟流程。
具體實(shí)施例方式
以下將參照相關(guān)圖式，說明依本發(fā)明較佳實(shí)施例的表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)及方法，其中相同的元件將以相同的參照符號(hào)加以說明。
請(qǐng)參閱圖1，是顯示本發(fā)明的表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施例方塊圖，包含入射光源11、感測(cè)元件12、貴金屬奈米粒子層13、待測(cè)物載入單元14及光檢測(cè)器15。其中入射光源11是為一單頻光、一窄頻光或一白光；感測(cè)元件12是為光纖纜線除去表面的一保護(hù)層及部分的一覆蓋層，或一楞鏡表面鍍上貴金屬奈米粒子層13；貴金屬奈米粒子層13是由球狀貴金屬奈米粒子、棒狀貴金屬奈米粒子和殼體貴金屬奈米粒子其中之一所構(gòu)成，建置在感測(cè)元件12表面；待測(cè)物載入單元14，是用以使待測(cè)物質(zhì)16與貴金屬奈米粒子層13接觸；光檢測(cè)器15，是用以檢測(cè)感測(cè)元件的出射光17，其中該出射光可為一穿透光或一反射光。
且，貴金屬包含有金或銀或白金等等，而，奈米粒子因不同的形狀會(huì)有不同的特殊性質(zhì)，在本發(fā)明中如棒狀金奈米粒子，其每單位折射率所造成的最大吸收波長(zhǎng)的偏移量為366.0nm/RIU；殼體金奈米粒子每單位折射率所造成的最大吸收波長(zhǎng)的偏移量為222.8nm/RIU；球狀金奈米粒子的每單位折射率所造成的最大吸收波長(zhǎng)的偏移量為77.2nm/RIU，故使用不同形狀的奈米粒子所構(gòu)建的表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)，其靈敏度亦具明顯差異。
此外，相對(duì)于其他種類的奈米材料，銀奈米粒子具有更為優(yōu)越的導(dǎo)電特性、抗菌性、光學(xué)性質(zhì)與氧化催化特性，且其表面電漿帶(Surface plasmon band)的吸收在390nm到400nm之間，而其表面薄膜帶的吸收系數(shù)又比金奈米粒子大4倍，因此，在光學(xué)感測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)用上銀奈米粒子會(huì)比金奈米粒子更加適合。
請(qǐng)參閱圖2，是顯示使用楞鏡模組作為感測(cè)元件的表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)示意圖，該楞鏡模組是為一楞鏡21表面鍍上貴金屬奈米粒子層13，待測(cè)物載入單元14使待測(cè)物質(zhì)與貴金屬奈米粒子層13接觸，當(dāng)一入射光源11入射棱鏡21的一側(cè)面，此入射光源11經(jīng)反射后，其出射光17由棱鏡21的另一側(cè)面射出，再利用光檢測(cè)器15加以檢測(cè)。
請(qǐng)參閱圖3，是顯示使用光纖元件作為感測(cè)元件的表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)示意圖，該光纖元件31是為光纖纜線除去表面的一保護(hù)層及部分的一覆蓋層，將貴金屬奈米粒子層13建置在其表面，待測(cè)物載入單元14使待測(cè)物質(zhì)與貴金屬奈米粒子層13接觸，當(dāng)一入射光源11射入該光纖元件31一例，其出射光由該光纖元件31另一側(cè)射出，并利用光檢測(cè)器15加以檢測(cè)。此外，可視需要增加一生物分子層于圖1、圖2及圖3所述的貴金屬奈米粒子層13之上。
請(qǐng)參閱圖4，是顯示本發(fā)明的表面電漿共振感測(cè)方法的實(shí)施例步驟流程圖，其步驟如后步驟S41提供入射光源；步驟S42提供感測(cè)元件；
步驟S43制備貴金屬奈米粒于層，該貴金屬奈米粒子層是由貴金屬奈米粒子所組成；步驟S44建置貴金屬奈米粒子層于感測(cè)元件表面；步驟S45透過待測(cè)物載入單元，使待測(cè)物質(zhì)與貴金屬奈米粒子層接觸；步驟S46透過光檢測(cè)器，檢測(cè)感測(cè)元件的出射光。
其中，上述貴金屬奈米粒子層，是由球狀貴金屬奈米粒子、棒狀貴金屬奈米粒子和殼體貴金屬奈米粒子其中之一所構(gòu)成。上述貴金屬是為金，銀或白金。上述的感測(cè)元件是為一光纖元件或一楞鏡模組，光纖元件為一光纖纜線除去表面的保護(hù)層及部分的覆蓋層，貴金屬奈米粒子層建置在光纖元件表面；而楞鏡模組為一楞鏡表面鍍上一貴金屬奈米粒子層。上述出射光為一穿透光或一反射光。
請(qǐng)參閱圖5，是顯示本發(fā)明的表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)的較佳實(shí)施例的方塊圖。其包含入射光源51、光纖元件52、貴金屬奈米粒子層53、微流體模組54及光檢測(cè)器55。其中入射光源51是為一單頻光、一窄頻光或一白光；光纖元件52，是為一光纖除去表面的一保護(hù)層及部分的一覆蓋層；貴金屬奈米粒子層53，是為球狀貴金屬奈米粒子、棒狀貴金屬奈米粒子或殼體貴金屬奈米粒子所構(gòu)成，貴金屬是為金、銀或白金，貴金屬奈米粒子層53包覆在光纖元件52表面；微流體模組54，是為一微流體晶片，用以容納光纖元件52與待測(cè)物質(zhì)56，并驅(qū)動(dòng)待測(cè)物質(zhì)56與貴金屬奈米粒子層53接觸；光檢測(cè)器55，是用以檢測(cè)該光纖元件的出射光57，該出射光57可為穿透光或反射光。
上述實(shí)施例是為整合光纖元件與微流體模組的感測(cè)系統(tǒng)，其中微流體模組主要是由微流體管道、微幫浦、微閥門、致動(dòng)器、微型感測(cè)器等微流體元件所構(gòu)成，具有多工處理、待測(cè)樣品移動(dòng)、反應(yīng)、檢測(cè)、收集取樣等功能，透過微流體模組的整合，可再進(jìn)一步的提升感測(cè)系統(tǒng)的靈敏度及縮短反應(yīng)時(shí)間。
請(qǐng)參閱圖6，是顯示微流體模組應(yīng)用于光纖元件的示意圖，微流體模組61具有復(fù)數(shù)個(gè)微流體槽，用以容納待測(cè)物質(zhì)與光纖元件62，并驅(qū)動(dòng)待測(cè)物質(zhì)與光纖元件62表面的貴金屬奈米粒子層63接觸。
請(qǐng)參閱圖7，是顯示本發(fā)明的表面電漿共振感測(cè)方法的較佳實(shí)施例的步驟流程圖。其步驟如后步驟S71提供一入射光源；步驟S72提供一光纖元件；步驟S73制備一貴金屬奈米粒子層，是包覆在光纖元件表面；步驟S74透過一微流體模組，驅(qū)動(dòng)待測(cè)物質(zhì)與貴金屬奈米粒子層接觸；步驟S75透過一光檢測(cè)器，檢測(cè)光纖元件的出射光。
此外，視需要可增加一生物分子層于圖4、圖5及圖7所述的上述貴金屬奈米粒子層表面之上。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對(duì)其進(jìn)行的等效修改或變更，均應(yīng)包含于后附的申請(qǐng)專利范圍中。
權(quán)利要求
1.一種表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)，至少包含一入射光源；一感測(cè)元件；一貴金屬奈米粒子層，是由一貴金屬奈米粒子所組成，建置在該感測(cè)元件表面；一待測(cè)物載入單元，是用以使該待測(cè)物質(zhì)與該貴金屬奈米粒子層接觸；至少一光檢測(cè)器，是用以檢測(cè)該感測(cè)元件的一出射光。
2.如申請(qǐng)專利范圍第1項(xiàng)所述的表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該感測(cè)元件是為一光纖元件，且該光纖元件是為一光纖纜線除去表面的一保護(hù)層及部分的一覆蓋層，而該貴金屬奈米粒子層是建置在該光纖元件表面。
3.如申請(qǐng)專利范圍第1項(xiàng)所述的表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該感測(cè)元件是為一楞鏡模組，且該楞鏡模組是為一楞鏡表面鍍上該貴金屬奈米粒子層。
4.如申請(qǐng)專利范圍第1項(xiàng)所述的表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)更可包含一生物分子層于該貴金屬奈米粒子層的表面上。
5.如申請(qǐng)專利范圍第1項(xiàng)所述的表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該貴金屬奈米粒子是為一球狀貴金屬奈米粒子、一棒狀貴金屬奈米粒子與一殼體貴金屬奈米粒子其中之一。
6.如申請(qǐng)專利范圍第1項(xiàng)所述的表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該貴金屬是為金、銀或白金。
7.一種表面電漿共振感測(cè)方法，其至少包含以下步驟提供一入射光源；提供一感測(cè)元件；制備一貴金屬奈米粒子層，該貴金屬奈米粒子層是由貴金屬奈米粒子所組成；建置該貴金屬奈米粒子層于該感測(cè)元件表面；透過一待測(cè)物載入單元，使該待測(cè)物質(zhì)與該貴金屬奈米粒子層接觸；透過一光檢測(cè)器，檢測(cè)該感測(cè)元件的一出射光。
8.如申請(qǐng)專利范圍第7項(xiàng)所述的表面電漿共振感測(cè)方法，其特征在于，該貴金屬奈米粒子是為一球狀貴金屬奈米粒子、一棒狀貴金屬奈米粒子與一殼體貴金屬奈米粒子其中之一。
9.如申請(qǐng)專利范圍第7項(xiàng)所述的表面電漿共振感測(cè)方法，其特征在于，該貴金屬是為金、銀或白金。
10.如申請(qǐng)專利范圍第7項(xiàng)所述的表面電漿共振感測(cè)方法，其特征在于，該感測(cè)元件，是為一光纖纜線除去表面的一保護(hù)層及部分的一覆蓋層，或一楞鏡表面鍍上一貴金屬奈米粒子層。
全文摘要
本發(fā)明是揭露一種表面電漿共振感測(cè)系統(tǒng)及方法，包含入射光源、感測(cè)元件、貴金屬奈米粒子層、待測(cè)物載入單元及光檢測(cè)器。其中貴金屬奈米粒子層，是由球狀貴金屬奈米粒子、棒狀貴金屬奈米粒子和殼體貴金屬奈米粒子其中之一所構(gòu)成，建置在感測(cè)元件表面；待測(cè)物載入單元，是用以使待測(cè)物質(zhì)與貴金屬奈米粒子層接觸；光檢測(cè)器，是用以檢測(cè)感測(cè)元件的出射光。
文檔編號(hào)G01N21/41GK1987425SQ20051013183
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月20日
發(fā)明者周禮君, 許偉庭 申請(qǐng)人:周禮君