[發明專利]一種基于空心光子晶體光纖的熒光化合物微流檢測器

在審

• 申請號: 201811226850.8
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN111077119A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 陳慧芳;顧桔;蔣勤健
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于空心光子晶體光纖的熒光化合物微流檢測器，包括空心光子晶體光纖、包層空氣孔封閉中心孔保留的微流孔、側面微流通道、多模光纖；在空心光子晶體光纖左端，利用熔接機放電的選擇性塌陷工藝，制備包層空氣孔封閉中心孔保留的微流孔，再使用飛秒激光系統在空心光子晶體光纖側面打孔，得到側面微流通道，最后利用熔接機將空心光子晶體光纖右端和多模光纖進行熔接，制成微流檢測器；當空心光子晶體光纖微流通道中有熒光分子溶液流過并受到紫外光激發時，熒光信號通過多模光纖傳輸至接收器，分析熒光信號的強度和波長，實現對熒光分子溶液性質的實時檢測。該裝置信噪比高、靈敏度高、檢測極限低。

技術領域

本發明屬于微流檢測技術領域，特別涉及一種基于選擇填充空心光子晶體光纖的熒光化合物微流檢測器。

背景技術

化合物受紫外光激發后，發射出比激發光波長更長的光，稱為熒光；被化合物吸收的光稱為激發光，產生的熒光稱為發射光。熒光的波長總要長于分子吸收的紫外光波長，通常在可見光范圍內。熒光的性質與分子結構有密切關系，不同結構的分子被激發后，并不是都能發射熒光。目前，各研究機構對熒光化合物的實驗研究，主要利用熒光檢測器完成。這種檢測器的缺點是系統造價高、體積大，并且生物被分析物必須在選擇的條件下發生熒光，對熒光測量中的一些干擾非常敏感。

光纖傳感器具有體積小、速度快、實時處理能力強、靈敏度高等諸多優點，特別是光纖材料具有很好的生物親和性，對活體損傷小，不會引起排斥反應，非常適于生物醫學檢測及臨床醫學診斷等應用。由于光纖可將接收到的熒光信號幾乎無損失地傳送至光譜分析儀中，并且其“封閉”式的光傳輸通路使熒光信號免受環境光影響，因此，基于光纖的熒光檢測技術，具有信噪比高，靈敏度高的優勢。隨著微加工技術的發展，對空心光子晶體光纖中特定空氣孔實現選擇性填充進一步提高了器件制作的靈活性。空心光子晶體光纖靈活的結構及材料參數，可滿足任意波段和溶液特性的熒光檢測，其良好的設計柔性與制備可控性，在生物傳感方面具有良好的應用前景。

發明內容

針對目前基于熒光化合物的檢測主要利用熒光檢測器所造成造價高、體積大、易受干擾等不足，本發明的目的在于提供一種結構簡單、體積小、成本低、所需樣品少的熒光化合物檢測器，其實際檢測具有高靈敏度、高信噪比、使用靈活的特點。該全光纖結構傳感器件所需溶液為納升（nL）量級，可以制成高性能檢測器。

本發明的技術方案：一種基于空心光子晶體光纖的熒光化合物微流檢測器包括空心光子晶體光纖、包層空氣孔封閉中心孔保留的微流孔、側面微流通道、多模光纖；在空心光子晶體光纖左端，利用熔接機放電的選擇性塌陷工藝，制備包層空氣孔封閉中心孔保留的微流孔，利用飛秒激光系統對空心光子晶體光纖側面燒蝕，直至貫穿整個包層區域，得到側面微流通道，最后利用熔接法將空心光子晶體光纖右端和多模光纖進行熔接，得到微流檢測器；當空心光子晶體光纖微流通道中有熒光分子溶液流過并受到紫外光激發時，熒光信號通過多模光纖傳輸至接收器，分析熒光信號的強度和波長，實現對熒光分子溶液性質的實時檢測。

本發明所述的空心光子晶體光纖的中心波長為1550nm，包層直徑120μm，纖芯直徑10μm。

本發明所述的包層空氣孔封閉中心孔保留的微流孔是由空心光子晶體晶體光纖一端利用熔接機放電的選擇性塌陷工藝使包層空氣孔封閉得到。

本發明所述的側面微流通道由飛秒激光微加工而成，激光頻率為50fs、波長為800nm。

本發明的所述的多模光纖的包層直徑為125μm，纖芯直徑為62.5μm。

本發明的有益效果：本發明提出將全光纖結構傳感系統應用到熒光化合物微流檢測技術中，將空心光子晶體包層空氣孔封閉中心孔保留的微流孔作為熒光化合物溶液微流通道，出射的熒光場與光纖傳輸模的模場重合，大大提高了熒光與光纖的耦合效率，提升檢測靈敏度的同時將所需樣品量減少至納升(nL)量級，為熒光化合物微流檢測技術提供了一種成本低、信噪比高、靈敏度高的新方法，在生物醫學及藥物篩選方面具有重要的研究意義。