螢光微量盤分析儀 (Fluorescence Microplate Reader) 在光學設計上主要分為兩大類型：濾片式 (Filter-based) 與單色儀式 (Monochromator-based)，或者兩者兼具的混合型。本篇文章將帶大家快速了解濾片式與單色儀式在原理、性能和適用情境上各有哪些區別和優勢？並以實例說明選用錯誤機型會如何影響實驗偵測結果。最後將提供 3 個關鍵評估要點，協助您選購最適合自己使用的螢光微量盤分析儀。
濾片式與單色儀式螢光微量盤分析儀之比較
濾片式 (Filter-based)
濾片式儀器採用「干涉濾光片」直接截取特定波段之光源。當光源通過鍍有薄膜之玻璃濾光片時，僅目標波段會被允許通過，其餘波長一律阻斷。以 460/10 nm 濾光片為例，其通過範圍為 455–465 nm。
💡 優質濾光片之主要性能參數
- 目標波段透過率：80–90% 以上
- 帶外阻斷效率 (Out-of-Band Blocking)：OD 6.0（即每百萬光子中僅允許一個通過）
- 背景雜訊極低，微弱訊號偵測能力優異
濾片式的主要限制在於波長彈性不足；更換實驗螢光染劑時，通常需另行採購對應濾光片組。
單色儀式 (Monochromator-based)
單色儀式儀器以旋轉「稜鏡」或「光柵」將白光分散成連續光譜，再透過馬達轉動將目標波長對準出光縫隙，實現全波段掃描（約 250–700 nm），精度可達 1 nm，無需更換任何硬體元件。然而，由於光子需在多個光學介面之間轉換，造成累積損失，使其靈敏度較濾片式低約 100 倍。
濾片式與單色儀式螢光微量盤分析儀性能比較表
| 比較項目 | 濾片式 | 單色儀式 |
|---|---|---|
| 靈敏度 | ★★★★★ 最優 | ★★★☆☆ 較低（差約 100 倍） |
| 波長彈性 | ★★★☆☆ 固定 更換波長需採購新濾光片 | ★★★★★ 連續可調（250–700 nm） 軟體設定，無需硬體更換 |
| 光譜掃描能力 | ☆☆☆☆☆ 無法連續掃描 | ★★★★★ 可逐 1 nm 全波段掃描 |
| 多人共用管理便利性 | ★★★☆☆ 需管理濾光片庫存 | ★★★★★ 操作彈性高，管理簡便 |
實際案例：設備光學靈敏度差距對實驗之實際影響
對多數訊號強度足夠的實驗而言，些微光學靈敏度差距通常不會影響判讀結果。然而，對於以下原本螢光訊號就較為微弱的實驗類型來說，約 100 倍靈敏度的差距就有可能造成決定性的影響：
- 生物冷光共振能量轉移 (bioluminescence resonance energy transfer, BRET) 實驗
- 任何訊號強度接近儀器偵測極限之實驗
上述情境若以單色儀式儀器進行偵測，所得結果可能都是背景雜訊，容易因訊噪比 (S/N ratio) 過低而無法精確量化。改用濾片式儀器後，往往就能有效測得訊號，量化分析結果。
濾片式為唯一適用選項之螢光實驗類型
以下應用場景係因物理原理之根本限制，單色儀式儀器結構上無法達到所需性能，與品牌或型號無關：
- TR-FRET / HTRF 藥物篩選：鑭系元素 (Lanthanide) 螯合物之發光壽命較一般螢光長千倍以上，可在背景螢光衰退後設定時間窗口偵測，背景干擾極低。然而，激發鑭系元素需要高強度能量，單色儀窄縫的光通量不足以達到此要求，唯有配備有高穿透率發射濾光片與高功率氙燈或雷射光源的濾片式儀器才可進行偵測。
- FP 螢光實驗：螢光偏振 (fluorescence polarization, FP) 或稱為偏極化螢光實驗的原理是透過測量發射光 (Emission) 在平行與垂直方向的強度比例來計算偏振值。干涉濾光片 (Filter) 對光線偏振狀態的干擾極低，能維持入射光與發射光的原始偏振狀態。而單色儀因光柵旋轉問題會嚴重影響樣品的偏振光導致無法測得正確數值。
- 鈣離子動力學：鈣離子動力學實驗（如使用 Fura-2 或 Indo-1）需在數毫秒內切換兩個激發波長，以追蹤細胞內鈣瞬變曲線。若是使用單色儀式儀器，由於馬達驅動的光柵切換速度遠不及此需求，所得鈣瞬變曲線將被平滑壓縮，無法提供穩定可靠的數據。因此鈣離子動力學實驗同樣僅適用於濾片式螢光模組偵測。
單色儀式之適用情境
在下列情境中，單色儀式儀器之彈性優勢更能充分發揮：
- 核心設施或多人共用儀器：由於共用設施的使用者眾多，實驗類型難以預測，單色儀式儀器允許各使用者直接透過軟體設定波長，免除跨使用者的濾光片庫存管理負擔；並可避免因等候新濾片到貨，造成實驗進度中斷。
- 新螢光染劑特性分析及光譜掃描：當需要掃描未知螢光染劑之完整激發與發射光譜，或在探索階段尚未確定最佳波長時，連續 1 nm 波長調整能力具有不可取代的優勢，此為濾片式儀器在設計上無法企及的絕對優勢。
採購決策前之三項關鍵評估要點
建議於採購螢光微量盤分析儀前，思考以下 3 個問題作為決策依據：
- 過去一年內之實驗項目中，是否包含 BRET或 TR-FRET？
- 未來五年內預計新增之實驗類型有多少種？
- 此儀器為單一實驗室專用，或供多人共用？
螢光微量盤分析儀選型對照表
| 使用情境 | 建議儀器類型 | 推薦型號 |
|---|---|---|
| TR-FRET / FP / 鈣離子動力學 | 濾片式（必要）或 混合型 |
INNO-S INNO-H |
| BRET 等螢光訊號微弱之實驗 | 濾片式（必要）或 混合型 |
INNO-S INNO-H |
| 單一實驗室、固定螢光染劑實驗類型 | 濾片式（最佳成本效益） | INNO-S |
| 核心設施、多使用者共用 | 混合型 | INNO-H |
| 新螢光染劑光譜特性分析 | 混合型 | INNO-H |
| 未來實驗類型多元或不確定 |
混合型 | INNO-H |