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Title: 串聯式光檢測高頻電路系統應用於DNA探針之螢光樣品檢測
Application of Series Photodetector Frequency Circuit System in Detection of DNA Probe with Fluorescence Sample
Authors: Yuh-Ming Hsu
許育銘
Contributors: NTOU:Department of Electrical Engineering
國立臺灣海洋大學:電機工程學系
Keywords: 光檢測器;高頻電路;螢光
photodetector;frequency circuit;fluorescence
Date: 2011
Issue Date: 2011-11-25T07:45:17Z
Abstract: 本研究主要是以48 MHz與100 MHz串聯式光檢測高頻電路系統(series photodetector frequency circuit, SPFC)的頻率變化特性來檢測螢光濃度之定量分析。我們自行研製以光檢測器匹配的串聯式光檢測高頻電路,其輸出頻率對於光檢測器的響應度具有良好的解析靈敏度,適合進行螢光檢測。經由不同響應度的光檢測器來匹配高頻電路,可以得知在相同波長的激發雷射光源中,光響應度越高的光檢測器,所量測到的頻率變化越大。在綠光雷射激發螢光染劑Hex的實驗中,48 MHz SPFC系統搭配光檢測器APT (Phototransistor TK123PT, TYNTEK)的螢光濃度檢測極限為33.3 pmol/L;在紅光雷射激發螢光染劑Cy5的實驗中,可以得知48 MHz SPFC系統搭配光檢測器PT (Phototransistor TK124PT, TYNTEK)的螢光濃度檢測極限為20 pmol/L。根據不同螢光濃度頻率與未加樣品頻率的頻率差異值(∆F)與螢光濃度(取Log值),可得到線性迴歸分析。我們將48 MHz SPFC檢測系統的螢光濃度檢測極限與傳統的螢光光譜儀Cary Eclipse Fluorescence Spectrophotometer 和 HIDEX Chameleon Microplate Reader的檢測極限做比較,48 MHz SPFC頻率檢測系統的Hex與Cy5螢光檢測極限比起傳統螢光光譜儀下降了1~2 orders。另外,在綠光雷射激發螢光染劑Hex的實驗中,100 MHz SPFC搭配光檢測器APT 的螢光濃度檢測極限為3.3 pmol/L;在紅光雷射激發螢光染劑Cy5的實驗中,100 MHz SPFC搭配光檢測器PT的螢光濃度檢測極限為2 pmol/L。將100 MHz SPFC檢測系統的螢光濃度檢測極限與傳統的螢光光譜儀Cary Eclipse Fluorescence Spectrophotometer 和 HIDEX Chameleon Microplate Reader的檢測極限做比較,100 MHz SPFC頻率檢測系統的HEX與Cy5螢光檢測極限比起傳統螢光光譜儀下降了2~3 orders。 由SPFC高頻檢測系統應用於PDMS實驗的相關數據來評估,實驗結果證明SPFC電路系統可與PDMS材料為主的生物晶片結合,期望將來能進一步應用於微小化與快速檢測的生物晶片微流道檢測系統。 在改良系統方面,擁有高頻特性的100 MHz石英晶體較不容易製造,且100 MHz SPFC系統的雜訊頻率比率偏高,目前市面上的石英晶體的使用率以48 MHz的石英晶體最為穩定普遍,但是48 MHz SPFC系統對於螢光的靈敏度與檢測極限都不如100 MHz SPFC系統,因此我們特別針對48 MHz SPFC系統的光源增強、光檢測器偏壓與阻抗匹配等條件來提高頻率響應靈敏度。 我們將48 MHz SPFC檢測系統配合10 mm PDMS聚焦透鏡與光檢測器APT的偏壓1.09V所量測到的螢光濃度檢測極限與傳統的螢光光譜儀做比較,由結果得知,48 MHz SPFC系統配合10 mm PDMS聚焦透鏡與光檢測器的偏壓1.09V的Hex螢光檢測極限比起傳統螢光光譜儀下降了2~3 orders。 在阻抗匹配方面,48 MHz SPFC檢測系統配合光檢測器HPT的偏壓1.05 V與電容匹配3 pF的Cy5螢光檢測極限比起傳統螢光光譜儀下降了2 orders。此結果說明了經由搭配光檢測器的偏壓1.05V與電容匹配3 pF的48 MHz SPFC系統確實可以提升頻率檢測靈敏度並降低螢光濃度的檢測極限。 由系統理論與實驗結果分析得知,串聯式光檢測高頻電路系統具有簡單,便宜以及高靈敏度的特性,將來可進一步應用到螢光標定的DNA雜合實驗或是相關的生化實驗。
URI: http://ethesys.lib.ntou.edu.tw/cdrfb3/record/#G0D94530007
http://ntour.ntou.edu.tw/handle/987654321/30460
Appears in Collections:[電機工程學系] 博碩士論文

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