表面聲波生物感測器之開發及其應用研究

Studies on the fabrication and application of a surface acoustic wave biosensor

林昭樺(Jau-Hua Lin)

指導教授 ： 陳建源

國立臺灣大學/生命科學院/微生物與生化學研究所/碩士(2005年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2005.00108

摘要

為了避免液相中聲波能量損失，造成表面聲波感測器無法檢測液相中反應的缺點，本論文以串聯電極式表面聲波生物感測器為測量裝置，將電極上發生之生化反應經由振頻移差進行檢測。由實驗結果可知，串聯不同電容、不同電阻的組合以及環境溫度變化均會造成振頻的改變。當串聯上470 pF的電容時，感測器的振頻即可達到314.5 MHz。而在液相環境中，當液體中離子濃度、介電常數、以及黏度產生變化時，振頻將隨之產生移差。實際量測中，酒精濃度增加1％，振頻會上升550 Hz；而1％的甘油濃度變化會使振頻上升127 Hz。
利用振頻隨離子濃度變化的特性，此系統可發展為酵素反應式生物感測器。例如將尿素酶固定於感測電極上，在最適固定條件下可檢測尿素之最低濃度為10 μM，檢測線性範圍為10~100 μM，檢測時間約為5分鐘。

關鍵字

生物感測器 ； 表面聲波元件 ； 固定化酵素

並列摘要

This study constructs a sensor system combining a conductive electrode with a SAW device. The electrode was selected for this combination in order to avoid the disadvantages in a liquid system. When the system connects various capacitances and resistance in series or under different temperature, the frequency would shift to a certain extent. The frequency would larger than 314.5 MHz when the sensor connected with a capacitance smaller than 470 pF. In the liquid phase, the ion concentration, dielectric constant, and viscosity would contribute to the frequency shift. The one percent alcohol made the frequency raised to 550 Hz and one percent glycerol raised the frequency to 127 Hz.
The SAW sensor can be applied as an enzyme biosensor based on the characteristics that its frequency would shift by different ion concentration. The detection limit of urea concentration of the SAW sensor system can be as low as 0.01mM. The dynamic range of the sensor is from 0.01 to 0.1 mM of urea concentration, with a detection time of 5 minutes.

並列關鍵字

biosensor ； surface acoustic wave device ； immobilized enzyme

參考文獻

陳佳琪，2002，可拋棄式尿素感測器與前置放大器之研究，中原大學碩士論文。

The use of immobilized enzymes as TTI-systems in thermal

陳右儒，2003，表面聲波酒精感測器之研製。國立成功大學電機工程研究所碩士論文，台南市。

林佑展，2002，以表面聲波偵測有機蒸氣之驗證。國立台灣大學環境衛生研究所碩士論文，台北市。

biosensors. Anal. Chem. 65(11), 525A-533A.