用于降低薄膜生物传感器检测限的信号处理技术

光学生物传感器的最终检测限通常受各种噪声源的限制，包括由光学测量装置引入的噪声。虽然对仪器进行复杂改造可降低噪声，但一种更简单且能使所有传感器平台受益的方法，是应用信号处理来最小化噪声的有害影响。本工作中，我们展示了将复 Morlet 小波卷积应用于薄膜反射式生物传感器特有的法布里-珀罗干涉条纹，可有效滤除白噪声和低频反射率变化。随后计算滤波后分析物信号与参考信号之间的平均相位差，能够显著降低检测限（LOD），从而使其更接近当前最先进技术的水平。该方法应用于来自两个不同实验室的缓冲溶液和复杂介质中薄膜多孔硅传感器（PSi）的实验数据集。所展示的利用小波卷积与平均相位差实现的 LOD 提升，为 PSi 光学生物传感器以临床相关检测限用于医疗诊断、环境监测和食品安全铺平了道路。