[發明專利]一種光纖傳感頭和其制備方法及其磷脂酶光纖傳感器

在審

• 申請號: 201810045758.5
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108303123A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 唐潔媛;余健輝;陳哲;李志斌;朱文國;張軍;蔡曉潔;冼嘉棋
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26;G01N21/41
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 邱奕才;凌衍芬

本發明涉及傳感器領域，更具體地，涉及一種光纖傳感頭和其制備方法及其磷脂酶光纖傳感器。光纖傳感頭包括經過錨定處理的側邊拋磨光纖，側邊拋磨光纖封裝在玻璃基底上，其拋磨區表面朝上，側邊拋磨光纖的拋磨區涂覆有向列相液晶薄膜，向列相液晶薄膜上吸附有磷脂。本申請將液晶作為敏感材料涂覆到SPF上，構成基于液晶光學放大的光纖傳感器件，并用于生物分子磷脂酶的檢測，可彌補傳統的利用向列相液晶取向變化實現磷脂酶傳感的缺陷。

技術領域

本發明涉及傳感器領域，更具體地，涉及一種光纖傳感頭和其制備方法及其磷脂酶光纖傳感器。

背景技術

現有的測量磷脂酶的方法有滴定法、比色法、放射標記法和熒光分析法等。滴定法比較簡單，設備也便宜，其通過滴定水解磷脂而產生的脂肪酸，使溶液中pH值保持恒定，磷脂酶由滴定過程中所消耗的堿來衡量。放射標記法和熒光法需要對磷脂進行化學標記，操作過程復雜。

液晶最早發現于生物體中，因具有液體的流動性和晶體的光學特性而得名。液晶已被廣泛應用于顯示領域。除此之外，液晶也被用于傳感領域的研究。1998年，美國的Abbort研究小組利用向列相液晶的取向變化及顯微成像技術實現了生物分子的檢測，并將研究成果發表在Science雜志上。這種技術不需要對生物分子進行標記，引起了學者的廣泛關注，掀起了利用液晶進行生物分子檢測的研究熱潮。2003年，Abbort小組報道了一種新的測量磷脂酶的方法，這種方法利用磷脂酶水解吸附在液晶表面的磷脂，導致的液晶取向發生變化，通過偏光顯微鏡可看到液晶的視場亮度發生改變，從而實現磷脂酶的檢測。這種方法可以監測磷脂在液晶上的分布，了解磷脂酶水解磷酯的過程，避免了使用復雜的儀器設備。利用向列相液晶取向變化實現生物分子傳感的報道都采用偏光顯微鏡作為檢測手段，這種技術的優點是，不需要對待檢測的生物分子進行標記，檢測結果直觀，而且對樣品的處理也比較簡單。但是，偏光顯微鏡體積龐大、價格昂貴、難以攜帶且無法直接給出量化的檢測結果，也無法實現生物分子的原位在線檢測。

發明內容

本發明為克服上述現有技術所述的至少一種缺陷（不足），提供一種能夠用于實時、在線、原位檢測磷脂酶的光纖傳感頭，還提供一種該光纖傳感頭的制備方法及基于該光纖傳感頭的磷脂酶光纖傳感器。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種光纖傳感頭，包括經過錨定處理的側邊拋磨光纖，側邊拋磨光纖封裝在玻璃基底上，其拋磨區表面朝上，側邊拋磨光纖的拋磨區涂覆有向列相液晶薄膜，向列相液晶薄膜上吸附有磷脂。

側邊拋磨光纖預先經過錨定處理的目的是為了確保液晶在光纖界面垂直取向，在向列相液晶薄膜上吸附磷脂，磷脂會誘導液晶呈垂直取向。側邊拋磨光纖（side-polishedfiber，SPF）對拋磨區的環境折射率非常敏感。除此之外，SPF還有一個平坦區，正好可以用來放置敏感材料。因此，本申請將液晶作為敏感材料涂覆到SPF上，構成基于液晶光學放大的光纖傳感器件，并用于生物分子磷脂酶的檢測，可彌補傳統的利用向列相液晶取向變化實現磷脂酶傳感的缺陷。

上述方案中，向列相液晶為4-氰基-4'-戊基聯苯。液晶4-氰基-4'-戊基聯苯（5CB）的折射率正好位于拋磨光纖的敏感范圍內，可以用于制作傳感器。

上述方案中，側邊拋磨光纖的拋磨區表面離纖芯表面的距離為0μm-1.5μm。側邊拋磨光纖的拋磨區表面離纖芯表面的距離如果小于0μm，就會磨到纖芯，光纖的損耗太大，如果大于1.5μm，靈敏度會大大降低。故本發明設置該距離范圍，可以確保光場的大部分能量將會以消逝波的形式沿著側邊拋磨光纖的表面傳輸，側邊拋磨光纖有很強的消逝場，該消逝場與環境折射率有關。

上述方案中，側邊拋磨光纖的拋磨長度為5-20mm。拋磨長度如果小于5mm，會使得制作困難，但如果大于20mm, 則會導致光纖損耗太大，因此設置5-20mm最為恰當。