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    本發明係揭露一種運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法，其步驟主要包括：提供光纖式粒子電漿共振感測器；分別取得曲線關係圖中第一段落以及第二段落之反應初始之時間所對應之光訊號強度值、反應達到動態平衡時之光訊號強度值以及參考光訊號強度；將取得之光訊號強度值帶入由準一級反應速率方程式假設下建構之模型所推導出之公式中。據此，本發明係迅速注入待測溶液後於靜置狀態下量測光訊號強度隨時間之變化。不同於現有連續流動型式之電漿共振感測器，在量測結合速率常數與分解速率常數時，其上限不會受制於注入流率。
    公开号:TW201319544A
    申请号:TW100141527
    申请日:2011-11-14
    公开日:2013-05-16
    发明作者:Shau-Chun Wang；Lai-Kwan Chau；Ting-Chou Chang；Chao-Ching Wu
    申请人:Nat Univ Chung Cheng；
    IPC主号:G01N21-00
    专利说明:
    光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法
    本發明是有關於一種運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法，尤指一種可令動力學常數估算之過程十分簡便迅速之運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法。
    化學熱力學(Chemical Thermodynamics)係研究化學反應之平衡性質，其主要關注於化學反應之初始狀態及最終狀態。而化學動力學(Chemical Kinetics)則係研究化學反應過程中之反應速率。化學動力學經常被應用於生物分子結合能力之相關探討。而親合常數Kf、結合速率常數ka以及分解速率常數kd係化學動力學中重要之參數。對於生物分子之化學動力學而言，結合速率常數代表了分子複合物形成之速率，分解速率常數則代表分子複合物之穩定性。
    生物感測器係用以檢測化學分析物之裝置。生物感測器同時具備了監測化學反應之變異量，並將變異量轉換為便於觀察之特定訊號之功能。藉由觀察特定訊號便可進行化學動力學之相關研究，例如利用特定訊號值加以計算化學動力學中之分解速率常數或結合速率常數。
    然而，前述生物感測器需採用螢光機制加以標記待檢測分析物，會影響待檢測分析物本身之特性。此外，現有之電漿共振感測器(例如Biacore系統)因流動注射待測溶液之設計，使得結合速率常數ka與分解速率常數kd之量測上限受制於待測溶液注入之流率。前述皆為有待解決之技術課題。
    有鑑於習知技術之各項問題，本發明人基於多年研究開發與諸多實務經驗，提出一種運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法，以作為改善上述缺點之實現方式與依據。
    本發明之其一目的在於，提供一可令動力學常數估算之過程十分簡便迅速之運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法。
    本發明之另一目的在於，提供一無需採用螢光機制加以標記待檢測分析物之運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法。
    本發明之再一目的在於，提供一只需取得反應初始之時間所對應之光訊號強度值即可推估動力學常數之運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法。
    依據本發明之上述目的，本發明提供一種運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法，其步驟如後所述：提供光纖式粒子電漿共振感測器，光纖式粒子電漿共振感測器至少包括：發出光線之光源；光接受元件；以及光纖感測晶片，光纖感測晶片位於光源及光接受元件之間，光纖感測晶片包括：光纖，光纖分為第一區域以及第二區域，第一區域位於第二區域之相對應之兩側，第一區域由內而外依序為纖核、纖殼以及保護層，纖核之材料之折射率係大於纖殼之材料之折射率，如此使得光線於纖核內行進，第二區域由內而外依序為纖核、纖殼、奈米粒子層以及檢測層；第一板體，第一板體具有凹槽，凹槽係供光纖對應置放；以及第二板體，第二板體之一側縱向設有第一管體以及第二管體，第一管體係為中空且具有第一開口，第二管體係為中空且具有第二開口，第一管體以及第二管體係與第二板體連通，第二板體相異於第一管體以及第二管體之另一側與第一板體彼此係面對面對應，使得光纖位於第一板體與第二板體之間，令光纖對應置放於第一板體之凹槽內，再令第二板體與第一板體彼此面對面對應並加以封裝，如此便可完成光纖感測晶片之組裝；開啟光纖式粒子電漿共振感測器之該光源，使得光線進入光纖感測晶片之光纖，光線因全反射而於纖核內行進，並令光纖式粒子電漿共振感測器之光接受元件開始接收光訊號；由做為流入口之第一開口注入參考溶液於第一管體中；由做為流入口之第一開口迅速注入第一待檢測溶液於第一管體中，使得第一待檢測溶液經由第一管體流入光纖感測晶片內，第一待檢測溶液具有第一濃度C1；由做為流入口之第一開口迅速注入第二待檢測溶液於該第一管體中，使得第二待檢測溶液經由第一管體流入光纖感測晶片內，第二待檢測溶液具有第二濃度C2；光纖式粒子電漿共振感測器將光接受元件所接收之光訊號，轉換為時間與光訊號強度值之曲線關係圖，該曲線關係圖中之曲線分為第一段落以及第二段落，第一段落係第一待檢測溶液所產生之光訊號強度值，第二段落係第二待檢測溶液所產生之光訊號強度值；分別取得該曲線關係圖中第一段落以及第二段落之反應初始之時間所對應之光訊號強度值I1及I2、該第一段落中以及該第二段落中反應達到動態平衡時之光訊號強度值Ieq1及Ieq2以及參考光訊號強度I0；將該第一待檢測溶液或該第二檢測溶液注滿該第一管體後之時間起初期，呈現一靜置狀態時所取得之光訊號強度值帶入公式ln[(It-Ieq)/(I0-Ieq)]中，以計算出複數個分式對數值，並以該些分式對數值對時間做線性迴歸，以獲得對應於第一段落之第一直線關係圖以及對應於第二段落之第二直線關係圖；分別取得第一直線關係圖中直線之第一斜率S1以及第二直線關係圖中直線之第二斜率S2；以及將第一斜率S1、第二斜率S2、第一濃度C1以及第二濃度C2分別帶入第一公式kaC1+kd=S1以及第二公式kaC2+kd=S2中，可由第一公式以及第二公式求得結合速率常數ka。
    本發明無需採用螢光機制加以標記待檢測分析物，不會影響待檢測分析物本身之特性。此外，本發明係迅速注入待測溶液後於靜置狀態下量測光訊號強度隨時間之變化。不同於現有連續流動型式之電漿共振感測器(例如Biacore系統)，在量測結合速率常數ka與分解速率常數kd時，其上限不會受制於注入流率。
    茲為使貴審查委員對本發明之技術特徵及所達到之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明如後。
    以下將參照相關圖式，說明本發明運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。
    首先，請參閱第1圖所示，其係繪示本發明之運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法之光纖式粒子電漿共振感測器之立體示意圖。本發明之光纖式粒子電漿共振感測器至少包括光纖感測晶片1、光源2以及光接受元件3。光纖感測晶片1位於光源及光接受元件3之間。光源為一單頻光例如為一雷射光或一窄頻光例如為一發光二極體。
    本發明之光纖式粒子電漿共振感測器更選擇性地包括訊號波形產生器4、鎖相放大器5以及電腦6。訊號波形產生器4設於光源2之相異於光纖感測晶片1之一側。鎖相放大器5設於光接受元件3之相異於光纖感測晶片1之一側。電腦6設於鎖相放大器5之相異於光接受元件3之一側。前述訊號波形產生器4係用以產生一固定頻率之方形波至光源2，訊號波形產生器4並產生參考訊號至鎖相放大器5。前述鎖相放大器5接收來自於光接受元件3之光訊號，並將光訊號與參考訊號加以處理以產生已處理訊號。電腦6接收來自於鎖相放大器5之已處理訊號並將其加以顯示以供讀取。前述訊號波形產生器4、鎖相放大器5之設置係為了提高光訊號之訊雜比(S/N ratio)。
    請再一併參閱第2圖所示，其係繪示本發明之光纖式粒子電漿共振感測器之光纖感測晶片之立體分解示意圖。本發明之光纖感測晶片包括第一板體11、第二板體12以及光纖13。第一板體11具有凹槽111，此凹槽111係供光纖13對應置放於其內。第二板體12之一側縱向設有第一管體121以及第二管體122，第一管體121係為中空且具有第一開口1211，同樣地，第二管體122係為中空且具有第二開口1221。前述第一管體121以及第二管體122係與第二板體12連通。第二板體12相異於第一管體121以及第二管體122之另一側與第一板體11彼此係面對面對應，使得光纖13位於第一板體11與第二板體12之間。若令光纖13對應置放於第一板體11之凹槽111內，再令第二板體12與第一板體11彼此面對面對應並加以封裝，如此便可完成光纖感測晶片1之組裝[請參閱第1圖中所示已完成組裝之光纖感測晶片]。前述第一板體11或第二板體12例如為塑膠板體。
    請再一併參閱第3A圖所示，其係繪示本發明之光纖感測晶片之光纖之第一區域側視剖面示意圖。本發明之光纖13分為第一區域A1以及第二區域A2。第一區域A1位於第二區域A2之相對應之兩側。本發明之光纖13之第一區域A1由內而外依序為纖核131、纖殼132以及保護層133。前述纖核131之材料例如為二氧化矽。纖殼132之材料例如為高分子材料。纖核131之材料之折射率係大於纖殼132之材料之折射率，如此使得光線因全反射而於纖核131內行進。
    請再一併參閱第3B圖所示，其係繪示本發明之光纖感測晶片之光纖之第二區域側視剖面示意圖。本發明之光纖13之第二區域A2由內而外依序為纖核131、纖殼132、奈米粒子層134以及檢測層135。前述纖核131之材料例如為二氧化矽。纖殼132之材料例如為高分子材料。纖核131之材料之折射率係大於纖殼132之材料之折射率。奈米粒子層134之材料例如為奈米金或奈米銀。奈米粒子層134係由複數個貴金屬奈米圓球、複數個貴金屬奈米棒或複數個貴金屬奈米殼體所構成。該奈米粒子層134之表面可以修飾上各種辨識單元以產生檢測層135。前述檢測層135係為一抗體(antibody)例如老鼠免疫球蛋白抗體(Anti-mouse IgG)、一抗原(antigen)例如卵蛋白(ovalbumin，OVA)、一凝集素(lectin)、一激素受體(hormone receptor)、一核酸(nucleic acid)或一醣類，前述檢測層135係用以感測抗原(antigen)、細胞激素(cytokine)、抗體(antibody)、激素受體(hormone)、成長因子(growth factor)、神經胜肽(neuropeptide)、血紅素(hemoglobin)、血漿蛋白(plasma protein)、核酸(nucleic acid)、碳水化合物(carbohydrate)、醣蛋白(glycoprotein)、脂肪酸(fatty acid)、磷脂酸(phosphatidic acid)、固醇(sterol)、抗生素(antibiotic)或毒素(toxin)。需特別說明，為使便於理解，圖中之奈米粒子層134及檢測層135係放大繪示，而非實際之尺寸。
    請參閱第4圖所示，其係繪示本發明運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法之步驟示意圖。本發明之動力學常數估算方法其步驟依序如後所述：步驟100：提供如前所述之光纖式粒子電漿共振感測器。
    步驟200：開啟光纖式粒子電漿共振感測器之光源2，使得光線進入光纖感測晶片1之光纖13，前述光線因全反射而於纖核131內行進，並令光纖式粒子電漿共振感測器之光接受元件3開始接收光訊號。
    步驟301：由做為流入口之第一開口1211注入參考溶液於第一管體121中，前述參考溶液例如為去離子水。
    步驟302：由做為流入口之第一開口1211迅速注入第一待檢測溶液於第一管體121中，使得第一待檢測溶液經由第一管體121流入光纖感測晶片1內。前述第一待檢測溶液具有第一濃度C1，注入時間為10秒。
    步驟303：由做為流入口之第一開口1211迅速注入第二待檢測溶液於第一管體121中，使得第二待檢測溶液經由第一管體121流入光纖感測晶片1內。前述第二待檢測溶液具有第二濃度C2，且此第二濃度C2高於前述之第一濃度C1，注入時間為10秒。
    步驟400：光纖式粒子電漿共振感測器將光接受元件3所接收之光訊號，轉換為時間與光訊號強度值之曲線關係圖，曲線關係圖中之曲線分為第一段落B1以及第二段落B2，第一段落B1係第一待檢測溶液所產生之光訊號強度值，第二段落B2係第二待檢測溶液所產生之光訊號強度值。
    步驟500：分別取得曲線關係圖中第一段落B1以及第二段落B2之反應初始之時間所對應之光訊號強度值(I1)(I2)、第一段落B1中以及第二段落B2中反應達到動態平衡時之光訊號強度值(Ieq1)(Ieq2)以及參考光訊號強度(I0)。前述曲線關係圖請先參閱後續之第5圖或第8圖所示。
    步驟600：將待檢測溶液第一或第二檢測溶液注滿第一管體後之時間起初期，呈現靜置狀態時所取得之光訊號強度值帶入公式由準一級反應速率方程式(pseudo-first order reaction rate equation)假設下建構之模型所推導出之公式ln[(It-Ieq)/(I0-Ieq)]中，該公式之型式為光訊號強度值之分式函數式對於時間之半對數線性關係式，以計算出複數個分式對數值，並以該些分式對數值對時間做線性迴歸，以獲得對應於第一段落B1之第一直線關係圖以及對應於第二段落B2之第二直線關係圖。前述第一直線關係圖請先參閱後續之第6A圖或9A圖所示。前述第二直線關係圖請先參閱後續之第6B圖或9B圖所示。
    步驟700：分別取得第一直線關係圖中該直線之第一斜率(S1)以及第二直線關係圖中該直線之第二斜率(S2)。
    步驟800：將第一斜率(S1)、第二斜率(S2)、第一濃度C1以及第二濃度C2分別帶入公式kaC1+kd=S1以及公式kaC2+kd=S2中，可由前述兩公式求得結合速率常數(ka)。
    步驟900：將求得之結合速率常數(ka)帶入一公式Kf/ka中以求得分解速率常數(kd)。
    請再參閱第5圖所示，其係繪示以卵蛋白(OVA)做為檢測層以及以卵蛋白抗體(Anti-OVA)做為待檢測溶液並依本發明之動力學常數估算方法所得之曲線關係圖。曲線關係圖中之曲線分為第一段落B1以及第二段落B2。分別取得曲線關係圖中第一段落B1以及第二段落B2之反應初始之時間所對應之光訊號強度值(I1)(I2)、第一段落B1中以及第二段落B2中反應達到動態平衡時之光訊號強度值(Ieq1)(Ieq2)以及參考光訊號強度(I0)。
    請再參閱第6A圖、第6B圖所示，其係分別繪示以卵蛋白(OVA)做為檢測層以及以卵蛋白抗體(Anti-OVA)做為待檢測溶液並依本發明之動力學常數估算方法所得之第一直線關係圖以及第二直線關係圖。將取得之光訊號強度值帶入公式ln[(It-Ieq)/(I0-Ieq)]中，以計算出複數個分式對數值，並以該些分式對數值對時間做線性迴歸，以獲得對應於第一段落B1之第一直線關係圖以及對應於第二段落B2之第二直線關係圖。
    請再參閱第7圖所示，其係繪示以卵蛋白(OVA)做為檢測層以及以卵蛋白抗體(Anti-OVA)做為待檢測溶液並依本發明之動力學常數估算方法所得之結合速率常數(Ka)以及分解速率常數(Kd)之數據圖。由圖中可知，本發明確實可估算出卵蛋白(OVA)以及以卵蛋白抗體(Anti-OVA)進行反應時之結合速率常數(ka)以及分解速率常數(kd)之示意圖。
    請再參閱第8圖所示，其係繪示以老鼠免疫球蛋白(mouse IgG)做為檢測層以及以老鼠免疫球蛋白抗體(Anti-mouse IgG)做為待檢測溶液並依本發明之動力學常數估算方法所得之曲線關係圖。曲線關係圖中之曲線分為第一段落B1以及第二段落B2。分別取得曲線關係圖中第一段落B1以及第二段落B2之反應初始之時間所對應之光訊號強度值(I1)(I2)、第一段落B1中以及第二段落B2中反應達到動態平衡時之光訊號強度值(Ieq1)(Ieq2)以及參考光訊號強度(I0)。
    請再參閱第9A圖、第9B圖所示，其係分別繪示以老鼠免疫球蛋白(mouse IgG)做為檢測層135以及以老鼠免疫球蛋白抗體(Anti-mouse IgG)做為待檢測溶液並依本發明之動力學常數估算方法所得之第一直線關係圖以及第二直線關係圖。將取得之光訊號強度值帶入公式ln[(It-Ieq)/(I0-Ieq)]中，以計算出複數個分式對數值，並以該些分式對數值對時間做線性迴歸，以獲得對應於第一段落之第一直線關係圖以及對應於第二段落之第二直線關係圖。
    請再參閱第10圖所示，其係繪示以老鼠免疫球蛋白(mouse IgG)做為檢測層以及以老鼠免疫球蛋白抗體(Anti-mouse IgG)做為待檢測溶液並依本發明之動力學常數估算方法所得之結合速率常數(ka)以及分解速率常數Kd之數據圖。由圖中可知，本發明確實可估算出老鼠免疫球蛋白(mouse IgG)以及以老鼠免疫球蛋白抗體(Anti-mouse IgG)進行反應時之結合速率常數(ka)以及分解速率常數(kd)之示意圖。
    請再參閱第11圖所示，其係繪示待檢測溶液與檢測層進行結合反應之示意圖。需特別說明，當待檢測溶液中之待檢測物7與檢測層135結合時，奈米粒子層134便因該結合反應而發生粒子電漿共振現象，此粒子電漿共振現象進一步使得光訊號強度值產生變化。據此，只要量測光訊號強度值之變化，便可進行動力學常數之推估。
    需再特別說明，奈米粒子層134受光線激發時會產生特性消光光譜(extinction spectrum)，此特性譜帶稱為粒子電漿共振(particle plasmon resonance,PPR)譜帶。而粒子電漿共振感測系統之基本感測原理為：當奈米粒子層134感受到環境折射率改變時，此粒子電漿共振譜帶之峰值波長與消光截面積(extinction cross-section)也會隨之產生變化。而在波導現象中，每一次之反射介面處，特定頻率之光線都會與奈米粒子層134之PPR現象產生作用。因此當反射次數越多次時，入射光經多次全內反射，使得光纖之出光訊號減弱。綜合而言，藉由全內反射現象能累積PPR訊號之變化量，因此也就能達到感測靈敏度提升之目的。
    需又特別說明，第一及第二待測溶液分別注滿第一管體後停止溶液注入，呈現靜置狀態；待測溶液注滿第一管體之時間，必需遠小於位於第一管體周圍角落之待測溶質經擴散作用，與檢測層上之探針分子結合之時間。使用之注入時間參考以下準則：注射時間需小於接受光強度I，達到[(It-Ieq)/(I0-Ieq)]分式值為0.4時之時間之二分之一，其中I0與Ieq分別為參考溶液光強度訊號與動態平衡時之光強度訊號。但待測溶液注入第一管體時間內，即在非靜置狀態下，所接受之光強度訊號，以及[(It-Ieq)/(I0-Ieq)]比值已大於0.4區域的光度訊號不予採用。在準一級反應速率方程式(pseudo-first order reaction rate equation)假設下，複合體濃度隨時間的變化，為待測溶質與偵測層探針結合速率，減去複合體分解速率。當複合體濃度與光度信號強度成正比時，我們推導出[(It-Ieq)/(I0-Ieq)]的對數值與時間呈線性關係。在前述第6A圖或第9A圖中，由第一段落B1與第二段落B2選取使用之最後一個訊號值，代入[(It-Ieq)/(I0-Ieq)]分式計算的比值為0.1，小於前述參考值0.4。
    綜上所述，本發明之運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法至少具有下述之優點：本發明之運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法，只需由第一開口依序注入第一待檢測溶液以及第二待檢測溶液於第一管體中，再分別取得曲線關係圖中第一段落以及第二段落之反應初始之時間所對應之光訊號強度值(I1)(I2)、第一段落中以及第二段落中反應達到動態平衡時之光訊號強度值(Ieq1)(Ieq2)以及參考光訊號強度(I0)，便可估算出結合速率常數(ka)以及分解速率常數(kd)。
    據此，本發明無需採用螢光機制加以標記待檢測分析物，不會影響待檢測分析物本身之特性。此外，本發明以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
    1．．．光纖感測晶片
    11．．．第一板體
    111．．．凹槽
    12．．．第二板體
    121．．．第一管體
    1211．．．第一開口
    122．．．第二管體
    1221．．．第二開口
    13．．．光纖
    131．．．纖核
    132．．．纖殼
    133．．．保護層
    134．．．奈米粒子層
    135．．．檢測層
    2．．．光源
    3．．．光接受元件
    4．．．訊號波形產生器
    5．．．鎖相放大器
    6．．．電腦
    7．．．待檢測物
    100~200．．．步驟
    400~900．．．步驟
    301~303．．．步驟
    A1．．．第一區域
    A2．．．第二區域
    B1．．．第一段落
    B2．．．第二段落
    C1．．．第一濃度
    C2．．．第二濃度
    S1．．．第一斜率
    S2．．．第二斜率
    第1圖係為本發明之運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法之光纖式粒子電漿共振感測器之立體示意圖；
    第2圖係為本發明之光纖式粒子電漿共振感測器之光纖感測晶片之立體分解示意圖；
    第3A圖係為本發明之光纖感測晶片之光纖之第一區域側視剖面示意圖；
    第3B圖係為本發明之光纖感測晶片之光纖之第二區域側視剖面示意圖；
    第4圖係為本發明運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法之步驟示意圖；
    第5圖係為以卵蛋白(OVA)做為檢測層以及以卵蛋白抗體(Anti-OVA)做為待檢測溶液並依本發明之動力學常數估算方法所得之曲線關係圖；
    第6A圖係為以卵蛋白(OVA)做為檢測層以及以卵蛋白抗體(Anti-OVA)做為待檢測溶液並依本發明之動力學常數估算方法所得之第一直線關係圖；
    第6B圖係為以卵蛋白(OVA)做為檢測層以及以卵蛋白抗體(Anti-OVA)做為待檢測溶液並依本發明之動力學常數估算方法所得之第二直線關係圖；
    第7圖係為以卵蛋白(OVA)做為檢測層以及以卵蛋白抗體(Anti-OVA)做為待檢測溶液並依本發明之動力學常數估算方法所得之結合速率常數(ka)以及分解速率常數(kd)之數據圖；
    第8圖係為以老鼠免疫球蛋白(mouse IgG)做為檢測層以及以老鼠免疫球蛋白抗體(Anti-mouse IgG)做為待檢測溶液並依本發明之動力學常數估算方法所得之曲線關係圖；
    第9A圖係為以老鼠免疫球蛋白(mouse IgG)做為檢測層以及以老鼠免疫球蛋白抗體(Anti-mouse IgG)做為待檢測溶液並依本發明之動力學常數估算方法所得之第一直線關係圖；
    第9B圖係為以老鼠免疫球蛋白(mouse IgG)做為檢測層以及以老鼠免疫球蛋白抗體(Anti-mouse IgG)做為待檢測溶液並依本發明之動力學常數估算方法所得之第二直線關係圖；
    第10圖係為以老鼠免疫球蛋白(mouse IgG)做為檢測層以及以老鼠免疫球蛋白抗體(Anti-mouse IgG)做為待檢測溶液並依本發明之動力學常數估算方法所得之結合速率常數(ka)以及分解速率常數(kd)之數據圖；以及
    第11圖係為待檢測溶液與檢測層進行結合反應之示意圖。
    400~900．．．步驟
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] 一種運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法，包括下列步驟：提供一光纖式粒子電漿共振感測器，該光纖式粒子電漿共振感測器至少包括：一發出一光線之光源；一光接受元件；以及一光纖感測晶片，該光纖感測晶片位於該光源及該光接受元件之間，該光纖感測晶片包括：一光纖，該光纖分為一第一區域以及一第二區域，該第一區域位於該第二區域之相對應之兩側，該第一區域由內而外依序為一纖核、一纖殼以及一保護層，該纖核之材料之折射率係大於該纖殼之材料之折射率，如此使得該光線於該纖核內行進，該第二區域由內而外依序為該纖核、該纖殼、一奈米粒子層以及一檢測層；一第一板體，該第一板體具有一凹槽，該凹槽係供該光纖對應置放；以及一第二板體，該第二板體之一側縱向設有一第一管體以及一第二管體，該第一管體係為中空且具有一第一開口，該第二管體係為中空且具有一第二開口，該第一管體以及該第二管體係與該第二板體連通，該第二板體相異於該第一管體以及該第二管體之另一側與該第一板體彼此係面對面對應，使得該光纖位於該第一板體與該第二板體之間，令該光纖對應置放於該第一板體之該凹槽內，再令該第二板體與該第一板體彼此面對面對應並加以封裝；開啟該光纖式粒子電漿共振感測器之該光源，使得該光線進入該光纖感測晶片之該光纖，該光線因全反射而於該纖核內行進，並令該光纖式粒子電漿共振感測器之該光接受元件開始接收一光訊號；由做為流入口之該第一開口迅速注入一參考溶液於該第一管體中；由做為流入口之該第一開口迅速注入一第一待檢測溶液於該第一管體中，使得該第一待檢測溶液經由該第一管體流入該光纖感測晶片內，該第一待檢測溶液具有一第一濃度C1；由做為流入口之該第一開口注入一第二待檢測溶液於該第一管體中，使得該第二待檢測溶液經由該第一管體流入該光纖感測晶片內，該第二待檢測溶液具有一第二濃度C2；該光纖式粒子電漿共振感測器將該光接受元件所接收之該光訊號，轉換為時間與光訊號強度值之一曲線關係圖，該曲線關係圖中之曲線分為一第一段落以及一第二段落，該第一段落係該第一待檢測溶液所產生之光訊號強度值，該第二段落係該第二待檢測溶液所產生之光訊號強度值；分別取得該曲線關係圖中該第一段落以及該第二段落之反應初始之時間所對應之光訊號強度值I1及I2、該第一段落中以及該第二段落中反應達到動態平衡時之光訊號強度值Ieq1及Ieq2以及參考光訊號強度I0；將該第一待檢測溶液或該第二檢測溶液注滿該第一管體後之時間起初期，呈現一靜置狀態時所取得之光訊號強度值帶入公式ln[(It-Ieq)/(I0-Ieq)]中，以計算出複數個分式對數值，並以該些分式對數值對時間做一線性迴歸，以獲得對應於該第一段落之一第一直線關係圖以及對應於該第二段落之一第二直線關係圖；分別取得該第一直線關係圖中一直線之一第一斜率S1以及該第二直線關係圖中一直線之一第二斜率S2；以及將該第一斜率S1、該第二斜率S2、該第一濃度C1以及該第二濃度C2分別帶入一第一公式kaC1+kd=S1以及一第二公式kaC2+kd=S2中，藉以由該第一公式以及該第二公式求得一結合速率常數ka。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法，其中該光源為一為一單頻光或一窄頻光。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法，其中該第一板體或該第二板體為塑膠板體。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法，其中該纖核之材料為二氧化矽，該纖殼之材料為高分子材料。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述之運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法，其中該檢測層為抗體、抗原、凝集素、激素受體、核酸或醣類。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述之運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法，其中該奈米粒子層之材料為奈米金或奈米銀。
    [7] 如申請專利範圍第1項所述之運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法，其中該奈米粒子層係由複數個貴金屬奈米圓球、複數個貴金屬奈米棒或複數個貴金屬奈米殼體所構成。
    [8] 如申請專利範圍第1項所述之運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法，其中該光纖式粒子電漿共振感測器更包括：一訊號波形產生器，該訊號波形產生器設於該光源之相異於該光纖感測晶片之一側，該訊號波形產生器係用以產生一固定頻率之方形波至該光源；一鎖相放大器，該鎖相放大器設於該光接受元件之相異於該光纖感測晶片之一側，該訊號波形產生器產生一參考訊號至該鎖相放大器，該鎖相放大器接收來自於該光接受元件之該光訊號，並將該光訊號與該參考訊號加以處理以產生一已處理訊號；以及一電腦，該電腦設於該鎖相放大器之相異於該光接受元件之一側，該電腦接收來自於該鎖相放大器之該已處理訊號並將其加以顯示以供讀取。
    [9] 如申請專利範圍第1項所述之運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法，其中該第二濃度C2高於該第一濃度C1。
    [10] 如申請專利範圍第1項所述之運用光纖式粒子電漿共振感測器之動力學常數估算方法，其中求得該結合速率常數ka後，更將求得之該結合速率常數ka帶入一公式Kf/ka中以求得一分解速率常數kd。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    TWI472740B|2015-02-11|
    引用文献:
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