可見光(吸收光)Microplate Reader 與螢光 Microplate Reader 都屬於微量盤分析儀 (Microplate Reader) 的分類。其中,吸收光型 Microplate Reader 因常用於 ELISA 檢測,習慣上常被稱為「酵素免疫分析儀 (ELISA Reader)」;而螢光 Microplate Reader 則因偵測原理不同,通常另稱為「螢光微量盤分析儀」或「多功能微量盤分析儀」。兩者所偵測的物理訊號不同(吸收光 vs. 螢光強度),因此在光學架構、光源設計、靈敏度與應用範圍上皆有所差異。本篇文章將帶您一探究竟。
偵測原理
可見光(吸收光)Reader 與螢光 Reader 最根本的差異在於「偵測的物理訊號不同」:前者測量光被樣本吸收後的減少量,後者測量樣本受激發後主動發出的螢光訊號。訊號本質不同,也連帶影響光路架構與所依循的物理定律。
| 可見光(吸收光)Reader | 螢光 Reader | |
|---|---|---|
| 偵測訊號 | 樣本吸收特定波長光的程度 (Absorbance, OD 值) | 樣本受激發後所發出的螢光強度 (Fluorescence Intensity) |
| 光路方式 | 單一光路 光源穿透樣本,偵測器測量穿透後剩餘的光量 |
雙波長系統 光源以特定波長激發樣本 (Ex),偵測器測量樣本發出的螢光 (Em),激發與發射波長不同 |
| 遵循定律 | Beer-Lambert 定律 | 螢光發射強度與螢光團濃度、量子產率有關 |
光源需求差異
兩者雖然都需要光源,但因偵測原理不同(穿透光 vs. 激發螢光),對光源的強度、光譜特性、穩定性與發光方式的要求也不同。簡要說明如下:
- 強度需求不同:螢光訊號本身強度遠低於激發光,只有極小部分激發光會被螢光團吸收並轉換成螢光發射出來(量子產率通常遠小於 1)。因此螢光 Reader 需要高強度、寬光譜的光源,氙氣閃光燈能提供比鎢鹵素燈更高的瞬間光強度,才能激發出足夠強的螢光訊號供偵測器捕捉。吸收光檢測則是直接測量穿透光的衰減程度,不需要極高強度光源,鎢鹵素燈的穩定連續光即可滿足需求。
- 光譜純度與波長選擇需求不同:吸收光檢測只需選定單一波長(如 450 nm)量測,對雜散光要求較低。螢光檢測需要精準分離激發波長與發射波長,若光源在發射波長附近仍有殘留能量(雜散光),會與微弱的螢光訊號混疊,造成背景值偏高、靈敏度下降。因此螢光 Reader 對光源光譜的乾淨程度要求更高,常搭配高品質的激發濾光片 (Excitation Filter) 或單色儀 (Monochromator) 來提升波長選擇的精準度。
| 可見光(吸收光)Reader | 螢光 Reader | |
|---|---|---|
| 光源強度需求 | 不需要極高強度光源 | 需要高強度、寬光譜的光源 |
| 常用光源 | 鎢鹵素燈 (Tungsten-Halogen Lamp) | 氙氣閃光燈 (Xenon Flash Lamp) |
| 光源波長涵蓋範圍 | 約 340–800 nm (涵蓋部分紫外光至可見光) |
約 230–850 nm (涵蓋紫外光至近紅外光,範圍更廣) |
| 光源發光方式 | 連續發光 (Continuous) | 脈衝式閃光 (Pulsed Flash)* |
| 光譜純度要求 | 較低 | 較高 |
其他常見光源選項
- LED 光源:部分較簡易或成本導向的機型(尤其是專用型螢光 Reader)會使用特定波長的 LED 作為激發光源,優點是壽命長、發熱少、無需暖機。
- 雷射光源:少數高階或特殊應用機型(如共軛焦式螢光掃描)會用雷射作為激發光源,提供極窄波段、高強度、高聚焦度的激發光,但成本較高,多用於特殊應用而非一般常規酵素免疫分析儀。
現今許多多功能 (Multi-mode) Reader 會採用氙氣閃光燈作為單一光源,同時支援吸收光與螢光檢測,透過內部濾光片組合或單色儀切換波長與偵測模式,兼顧兩種檢測需求,不必配置兩套獨立光源系統。
光學架構差異
- 可見光機型:只需光源(鎢燈或 LED)、偵測器、一組濾光片或單色儀,光垂直穿過樣本孔測吸光值即可,架構相對簡單。
- 螢光機型:需要激發濾光片 (Excitation filter) 與發射濾光片 (Emission filter) 兩組濾光片,或使用單色儀分開激發光與發射光,避免激發光直接被偵測器接收造成雜訊。部分螢光機型使用雙色鏡 (Dichroic mirror) 將激發光與發射光分離,架構較複雜、成本較高。
| 可見光(吸收光)Reader | 螢光 Reader | |
|---|---|---|
| 光學架構 | 光源 → 濾光片/單色儀 → 樣品 → 偵測器(如光電二極體 Photodiode) | 高能量光源 → 激發濾光片/單色儀 → 樣品 → 發射濾光片/單色儀 → 高靈敏度偵測器(如光電倍增管 PMT) |
靈敏度與偵測極限
- 吸收光偵測靈敏度通常在 μM 等級,適合中高濃度樣本。
- 螢光偵測靈敏度遠高於吸收光,可偵測到 pM~nM 等級的低濃度物質。
微量盤要求
- 吸收光檢測:可用透明盤。
- 螢光檢測:建議使用黑色不透明盤,避免相鄰孔洞間的螢光訊號互相干擾 (cross-talk) 與背景螢光。
波長設定
- 吸收光檢測:只需設定單一偵測波長(如 450 nm、570 nm)。
- 螢光檢測:需同時設定激發波長 (Ex) 與發射波長 (Em) 兩個參數(例如 Ex/Em = 535/587 nm)。
儀器價格與應用廣度
- 可見光 Reader:價格較低,是最基礎、最普及的機型,適合傳統比色法 ELISA、蛋白質定量(如 BCA、Bradford)、細胞生長和細胞毒性實驗(如 MTT、CCK8、LDH)等。
- 螢光 Reader:價格較高,但功能較全面,除可做螢光檢測外,通常也能相容吸收光檢測(多功能 Reader),適合高靈敏度需求(如螢光 ELISA、細胞螢光探針分析、分子交互作用檢測等)。
| 可見光(吸收光)Reader | 螢光 Reader | |
|---|---|---|
| 儀器價格 | 較低 | 較高 |
| 應用實驗 | 比色法 ELISA 蛋白質定量(如 BCA、Bradford) 細胞生長和細胞毒性實驗(如 MTT、CCK8、LDH) |
螢光 ELISA 細胞螢光探針分析 分子交互作用檢測(如 TR-FRET、HTRF、BRET、FP) 通常亦相容吸收光檢測實驗 |
| 推薦型號 | INNO INNO-M RT-6100 RT-6900 |
INNO-S INNO-H |