組裝式半導體生醫感測元件之設計與應用

Abstract

與血中的膽固醇量過高相關的腦血管疾病、糖尿病和高血壓性疾病穩居國人十大死因之中。雖然定期的健康檢查是預防這些慢性疾病最佳的方式，但目前一般醫療檢驗儀器單價高導致不普及；赴醫院檢查難以即時得知檢驗結果，長期下來花費也不少。故繼續研發新型即時、簡便、可攜式的檢驗器材，是預防慢性疾病的另一個選擇。本研究利用市售的光二極體(photodiode, Hamamatsu S2387-1010R)與發光二極體(light emitting diode, LED)組成一光感測器，搭配酵素法偵測膽固醇濃度。酵素法是以膽固醇氧化酵素(Cholesterol oxidase)催化膽固醇的氧化反應，反應產生的H2O2再與phenol與4-aminoantipyrine作用，經由過氧化酵素(Horseradish ,HRP)催化可生成紅色的產物quinoneimine。藉由紀錄光子被光二極體吸收而後轉變的電流，可分析不同的光度變化對應的膽固醇濃度。同時我們以具有公認性的可見光/紫外光光譜儀（Hitachi UV-3300）進行平行測試，確保組裝式的感應平台可行性。實驗結果顯示：組裝式感測平台所測得的膽固醇氧化酵素Km值為31.3 ± 2.0 μM，與可見光/紫外光光譜儀所測得之Km 值19.7 ± 2.6 μM相近。血清檢體做測試的結果也顯示：利用組裝式感測平台所測得的膽固醇量與全自動生化分析儀(Hitachi 747)有高度相關。故未來希望能將更多此組裝式感測平台應用在更多檢驗項目下，並朝微小化整體感測平台的目標前進。