生物信号分析元件及制作方法、生物感测装置及感测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种生物信号分析元件及制作方法、生物感测装置及感测方法，其中，生物信号分析元件，用以对应样品产生第一检测影像或第二检测影像。生物信号分析元件包括入光面、出光面以及多个光共振结构。样品适于放置于邻近入光面的位置，并通过样品接收第一光。这些光共振结构用以处理第一光为一第二光以及一第三光。第二光自出光面发出并适于形成对应至样品的一第一检测影像，第三光自入光面发出并适于形成对应至样品的一第二检测影像。这些光共振结构沿着垂直于滤光平面的法向量的第一方向或第二方向改变厚度或宽度。本发明专利技术还包括一种生物感测装置、感测方法以及生物信号分析元件的制作方法。

Biological signal analysis elements and manufacturing methods, biological sensing devices and sensing methods

【技术实现步骤摘要】
生物信号分析元件及制作方法、生物感测装置及感测方法
本专利技术有关于一种光学元件、感测装置、感测方法以及制作方法，特别是有关于一种生物信号分析元件及制作方法、生物感测装置及感测方法。
技术介绍
随着科技发展，应用在生物样品检测的光学检测装置一直都是大家努力研发的主题之一，其中光的导模共振现象也是应用技术中的一项重点主题。由于光的导模共振现象会可以反射特定波长，且此特定波长会随着光传递介质的折射率改变。因此，利用此特性，未知的生物样品可以通过其折射率的测量来算出他的浓度。若表面再搭配抗体的配置，未知的生物样品的成分也可以进一步通过此方法来分析。然而，为了达到高解析度的光波长分析效果，用以产生导模共振现象的光学元件的精度也需要随之提升。高精度的光学元件不但制作困难，同时也会缩短了单位面积可以检测的波长范围。如果要提供大范围的波长检测效果，则势必要制作更大面积的光学元件，并搭配大范围的感光元件，各方面都会增加制作成本以及难度。因此，如何在提升精度同时，又可以增加光波长的量测范围，一直是应用导模共振现象的光学检测装置所要解决的问题之一。
技术实现思路
本专利技术提出一种生物信号分析元件，其可以分析来自样品的光，并分析样品的特性。本专利技术提出一种生物感测装置，其可以对样品作分析。本专利技术提出一种感测方法，其不需要对样品作标定即可检测出样品的特性。本专利技术提出一种生物信号分析元件的制作方法，其可以制作出可以通过光来分析样品特性的生物信号分析元件。本专利技术的生物信号分析元件用以对应样品产生第一检测影像或第二检测影像。生物信号分析元件包括入光面、出光面以及多个光共振结构。样品适于放置于邻近该入光面的位置，并通过样品接收第一光。出光面相对于该入光面。这些光共振结构分布于滤波平面，并沿着第一方向延伸。该滤波平面实质上平行于该出光面，该第一方向垂直于该滤波平面的法向量。这些光共振结构用以处理该第一光为第二光以及第三光。该第二光自该出光面发出并适于形成对应至该样品的第一检测影像，该第三光自该入光面发出并适于形成对应至该样品的第二检测影像。且在该生物信号分析元件中，每个这些光共振结构沿着该第一方向改变厚度，或是该些光共振结构沿着垂直于该滤波平面的法向量以及该第一方向的第二方向改变宽度。在本专利技术的一实施例中，上述的每个该光共振结构包括第一光学层以及第二光学层。该第一光学层沿着该滤波平面的法向量配置于该第二光学层上。该第一光学层邻近该入光面。这些光共振结构的该第一光学层彼此连接，且这些光共振结构的该第二光学层彼此连接。该第一光学层的材质的折射率较该第二光学层的材质的折射率高。在本专利技术的一实施例中，上述的这些光共振结构的这些第一光学层的厚度实质上沿着该第一方向递增。在本专利技术的一实施例中，上述的这些光共振结构的宽度沿着该第二方向以递减的方式分布。在本专利技术的一实施例中，上述的这些光共振结构通过厚度或宽度的不同各自对应至不同的导模共振波长。本专利技术的一实施例中，每个上述的光共振结构的导模共振波长在该第一方向上与相邻的其他该光共振结构的导模共振波长之间的差异小于该光共振结构的导模共振波长在该第二方向上与相邻的其他该光共振结构的导模共振波长之间的差异。本专利技术的生物感测装置用以测量一样品。此生物感测装置包括光源、样品承载面、生物信号分析元件以及感光元件。光源用以发出第一光。样品承载面适于承载该样品。生物信号分析元件包括入光面、相对于该入光面的出光面以及多个光共振结构。该样品承载面邻近该入光面设置，或是形成于该入光面。这些光共振结构分布于滤波平面，并沿着第一方向延伸。该滤波平面实质上平行于该出光面，该第一方向垂直于该滤波平面的法向量。这些光共振结构用以处理该第一光为第二光以及第三光，该第二光自该出光面发出，该第三光自该入光面发出。感光元件包括感光面，用以接收来自该生物信号分析元件的该第二光或该第三光。当接收到该第二光时形成对应至该样品的第一检测影像，当接收该第三光时形成对应至该样品第二检测影像。其中在该生物信号分析元件中，每个这些光共振结构沿着该第一方向改变厚度，或是沿着垂直于该滤波平面的法向量以及该第一方向的第二方向改变宽度。在本专利技术的一实施例中，上述的每个光共振结构包括第一光学层以及第二光学层。该第一光学层沿着该滤波平面的法向量配置于该第二光学层上，且该第一光学层邻近该入光面。这些光共振结构的该第一光学层彼此连接，且这些光共振结构的该第二光学层彼此连接，且该第一光学层的材质的折射率较该第二光学层的材质的折射率高。在本专利技术的一实施例中，上述的这些光共振结构的这些第一光学层的厚度实质上沿着该第一方向递增。在本专利技术的一实施例中，上述的这些光共振结构的宽度沿着该第二方向以递减的方式分布。在本专利技术的一实施例中，上述的这些光共振结构通过厚度或宽度的不同各自对应至不同的导模共振波长。在本专利技术的一实施例中，上述的光源与感测元件实质上位于该滤光平面的同一侧，且该感测元件的该感测面朝向该入光面，以接收来自该生物信号分析元件的该第三光。在本专利技术的一实施例中，上述的光源与感测元件实质上位于该滤光平面的相对两侧，且该感光元件的该感测面朝向该出光面，以接收来自该生物信号分析元件的该第二光。本专利技术的一实施例中，每个上述的光共振结构的导模共振波长在该第一方向上与相邻的其他该光共振结构的导模共振波长之间的差异小于该光共振结构的导模共振波长在该第二方向上与相邻的其他该光共振结构的导模共振波长之间的差异。本专利技术的生物样品感测方法用以感测样品，此方法包括：提供样品至邻近生物信号分析元件的入光面的位置，其中该生物信号分析元件还包括多个光共振结构；以第一光照射该样品以及该入光面，使该生物信号分析元件经由该样品接收该第一光，且这些光共振结构处理该第一光为第二光以及第三光；接收该第二光或该第三光，接收该第二光时以该第二光形成第一检测影像，接收该第三光时以该第三光形成第二检测影像；以该第一检测影像或该第二检测影像取得该样品的性质。在本专利技术的一实施例中，上述的样品的性质包括该样品的浓度。在本专利技术的一实施例中，上述的取得该样品的性质的步骤包括：当取得该第一检测影像时，取得该第一检测影像的暗纹的中心位置在横向方向上的第一位置，其中该暗纹实质上沿着接近该第一检测影像的纵向方向延伸；以及根据该第一位置决定第一轴线，取得该第一检测影像中该暗纹沿着该第一轴线中的最小值的位置，其中该第一轴线平行于该第一检测影像的纵向方向；根据该最小值位置换算该样品的浓度；其中该横向方向实质上对应至该生物信号分析元件的该第二方向，该纵向方向实质上对应至该生物信号分析元件的该第一方向。在本专利技术的一实施例中，上述的取得该样品的性质的步骤包括：当取得该第二检测影像时，取得该第二检测影像的亮纹的中心位置在横向方向上的第二位置，其中该亮纹实质上沿着接近该第二检测影像的纵向方向延伸；以及根据该第二位置决定第二轴线，取得该第二检测影本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物信号分析元件，用以对应样品产生第一检测影像或第二检测影像，其特征在于，该生物信号分析元件包括：/n入光面，该样品适于放置于邻近该入光面的位置，并通过该样品接收第一光；/n出光面，相对于该入光面；以及/n多个光共振结构，分布于滤波平面，并沿着第一方向延伸，该滤波平面实质上平行于该出光面，该第一方向垂直于该滤波平面的法向量；/n其中该些光共振结构用以处理该第一光为第二光以及第三光，该第二光自该出光面发出并适于形成对应至该样品的第一检测影像，该第三光自该入光面发出并适于形成对应至该样品的第二检测影像；/n且在该生物信号分析元件中，每个光共振结构的厚度沿着该第一方向增加，或是该些光共振结构沿着垂直于该滤波平面的法向量以及该第一方向的第二方向改变宽度。/n

【技术特征摘要】
20181211 TW 1071446041.一种生物信号分析元件，用以对应样品产生第一检测影像或第二检测影像，其特征在于，该生物信号分析元件包括：
入光面，该样品适于放置于邻近该入光面的位置，并通过该样品接收第一光；
出光面，相对于该入光面；以及
多个光共振结构，分布于滤波平面，并沿着第一方向延伸，该滤波平面实质上平行于该出光面，该第一方向垂直于该滤波平面的法向量；
其中该些光共振结构用以处理该第一光为第二光以及第三光，该第二光自该出光面发出并适于形成对应至该样品的第一检测影像，该第三光自该入光面发出并适于形成对应至该样品的第二检测影像；
且在该生物信号分析元件中，每个光共振结构的厚度沿着该第一方向增加，或是该些光共振结构沿着垂直于该滤波平面的法向量以及该第一方向的第二方向改变宽度。


2.根据权利要求1所述的生物信号分析元件，其特征在于，每个光共振结构包括：
第一光学层；以及
第二光学层，该第一光学层沿着该滤波平面的法向量配置于该第二光学层上，且该第一光学层邻近该入光面；
其中该些光共振结构的该第一光学层彼此连接，且该些光共振结构的该第二光学层彼此连接，且该第一光学层的材质的折射率较该第二光学层的材质的折射率高。


3.根据权利要求2所述的生物信号分析元件，其特征在于，该些光共振结构的该些第一光学层的厚度实质上沿着该第一方向递增。


4.根据权利要求2所述的生物信号分析元件，其特征在于，该些光共振结构的宽度沿着该第二方向以递减的方式分布。


5.根据权利要求1所述的生物信号分析元件，其特征在于，该些光共振结构通过厚度或宽度的不同各自对应至不同的导模共振波长。


6.根据权利要求5所述的生物信号分析元件，其特征在于，每个该光共振结构的导模共振波长在该第一方向上与相邻的其他该光共振结构的导模共振波长之间的差异小于该光共振结构的导模共振波长在该第二方向上与相邻的其他该光共振结构的导模共振波长之间的差异。


7.一种生物感测装置，用以测量样品，其特征在于，该生物感测装置包括：
光源，用以发出第一光；
样品承载面，适于承载该样品；
生物信号分析元件，包括：
入光面，该样品承载面邻近该入光面设置，或是形成于该入光面；
相对于该入光面的出光面；以及
多个分布于滤波平面的光共振结构，该些光共振结构沿着第一方向延伸，该滤波平面实质上平行于该出光面，该第一方向垂直于该滤波平面的法向量，该些光共振结构用以处理该第一光为第二光以及第三光，该第二光自该出光面发出，该第三光自该入光面发出；以及
感光元件，包括感光面，用以接收来自该生物信号分析元件的该第二光或该第三光，当接收到该第二光时形成对应至该样品的第一检测影像，当接收该第三光时形成对应至该样品第二检测影像；
其中在该生物信号分析元件中，每个该光共振结构的厚度沿着该第一方向增加，或是该些光共振结构沿着垂直于该滤波平面的法向量以及该第一方向的第二方向改变宽度。


8.根据权利要求7所述的生物感测装置，其特征在于，每个该光共振结构包括：
第一光学层；以及
第二光学层，该第一光学层沿着该滤波平面的法向量配置于该第二光学层上，且该第一光学层邻近该入光面；
其中该些光共振结构的该第一光学层彼此连接，且该些光共振结构的该第二光学层彼此连接，且该第一光学层的材质的折射率较该第二光学层的材质的折射率高。


9.根据权利要求8所述的生物感测装置，其特征在于，该些光共振结构的该些第一光学层的厚度实质上沿着该第一方向递增。


10.根据权利要求8所述的生物感测装置，其特征在于，该些光共振结...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄正升，熊展德，王彦杰，
申请(专利权)人：财团法人交大思源基金会，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71