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应用科学学报 ›› 2011, Vol. 29 ›› Issue (2): 133-139.doi: 10.3969/j.issn.0255-8297.2011.02.005

• 信号与信息处理 • 上一篇    下一篇

应用光电二极管阵列的SPR生物传感器微弱信号检测

王程， 张维， 赵子春， 刘国华   

  1. 南开大学信息技术科学学院，天津300071
  • 收稿日期:2010-11-23 修回日期:2011-02-04 出版日期:2011-03-23 发布日期:2011-03-24
  • 作者简介:王程，博士生，研究方向：生物医学传感器、智能化仪器仪表、信息论与编码，E-mail: juvenok@mail.nankai.edu.cn；刘国华，博导，研究方向：生物医学传感器，E-mail: liugh@nankai.edu.cn
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(No.60574091, No.60871028, No.61001056)；天津市科技计划项目基金(No.06YFGPGX08700, No.08JCYBJC12500,No.09ZCKFGX01200, No.10JCZDJC15300)资助

Detection of Weak Signals Generated by Surface Plasmon Resonance Biomedical Sensors Using Photodiode-Array Device

WANG Cheng, ZHANG Wei, ZHAO Zi-chun, LIU Guo-hua   

  1. College of Information Technical Science, Nankai University, Tianjin 300071, China
  • Received:2010-11-23 Revised:2011-02-04 Online:2011-03-23 Published:2011-03-24
  • About author:王程，博士生，研究方向：生物医学传感器、智能化仪器仪表、信息论与编码，E-mail: juvenok@mail.nankai.edu.cn；刘国华，博导，研究方向：生物医学传感器，E-mail: liugh@nankai.edu.cn
  • Supported by:

    国家自然科学基金(No.60574091, No.60871028, No.61001056)；天津市科技计划项目基金(No.06YFGPGX08700, No.08JCYBJC12500,No.09ZCKFGX01200, No.10JCZDJC15300)资助

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摘要：

该文以提升表面等离子共振生物医学传感器的检测能力为目标，用高性能光电二极管阵列为光电转换器件，论证并实现一种可高效抑制噪声的检测方法. 利用光电二极管阵列器件可输出参考噪声信号的特性，通过相干消噪结合小波软阈值消噪，使SPR传感器输出信噪比从40 dB 左右提高到52 dB以上. 用SPR传感器检测人体免疫球蛋白(IgG)分子特异性结合的实验表明，该方法显著提高了SPR传感器的分辨率，使之可精确检测样液中IgG含量10?3mg/mL量级的微弱变化，精度和分辨率提升一个数量级以上.

关键词: 光电二极管阵列, 表面等离子共振, 相干消噪, 小波软阈值消噪, 生物分子特异性结合

Abstract:

This paper proposes an efficient de-noising method using a photodiode-array device to improve detection capability of surface plasmon resonance (SPR) sensors. Using reference noise signals output from the photodiode-array, we combine the coherence de-noising technique and the wavelet de-noising using soft threshold so as to raise the output SNR from 40 dB to over 52 dB. Experiments of human immunoglobulin G (IgG) molecules specific combinations show that the proposed de-noising method can remarkably enhance resolution of SPR sensors. Using this method, the SPR sensor can quantitatively detect tiny change of IgG molecule contents in solution samples with an order of 10?3 mg/mL, showing an improvement of more than one order of magnitude in detection accuracy and resolution.

Key words: photodiode-array, surface plasmon resonance(SPR), coherence de-noising, wavelet soft threshold de-noising, specific combination of biology molecules

中图分类号: