[發明專利]微結構光纖生化傳感器及其制作方法

在審

• 申請號: 202011263413.0
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112525861A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 吳勝楠;譚沁;何賽靈;戴晗燁;齊智鵬;馬宇豪
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45;G01D5/353;G02B6/02;G02B6/25;G02B6/255;G02B6/26
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

本發明公開一種微結構光纖生化傳感器及其制作方法。微結構光纖生化傳感器，包括輸入單模光纖、微結構光纖和高反膜層，輸入單模光纖、微結構光纖和高反膜層共同構成了光纖麥克遜干涉儀。微結構光纖的左端與輸入單模光纖進行熔接，微結構光纖的右端鍍有高反膜層，形成高反射端面；微結構光纖包括包層、第一纖芯、第二纖芯和中空通道；中空通道由包層包裹圍成；第一纖芯位于所述中空通道內壁上，能夠與中空通道內物質相互作用；第二纖芯位于所述包層內部，無法與外界物質相互作用；功能化基團鋪設于第一纖芯的外壁上；功能化基團上結合有生化識別物。本發明還提供一種微結構光纖生化傳感器的制作方法。本發明能夠實現高靈敏的生化物質的檢測。

技術領域

本發明屬于光纖傳感技術領域，特別涉及一種微結構光纖生化傳感器及其制作方法。

背景技術

21世紀是生命科學的時代，隨著人們對于醫療保健、食品安全和環境污染等問題的重視，生化傳感器引起了世界各國的極大關注。迅速擴大的應用范圍和迫切的實際需求推動著生物傳感器不斷發展，同時也對生化傳感器提出了更高的要求。

光纖傳感器是將測量的變化轉化為光纖中傳輸光參數——光強、波長、相位以及偏振態等的變化，通過測量光纖的輸出光來確定被測量的大小。光纖傳感器是隨著光纖通訊及光纖傳感技術等相關技術而飛速發展起來的傳感器，而光纖生化傳感器則是在光纖傳感器的基礎上結合生化技術以及生化特性發展起來的新型傳感器，在醫學和生物學上將會有廣泛應用。

光纖生化傳感器因其體積小、靈敏度高和可在線測量等特點備受關注，已在生物分子特異性結合檢測、環境監控、有害氣體檢測等領域獲得了應用，尤其是無需標記、可實時在線檢測、靈敏度高、抗電磁干擾、可遠距離傳輸信號等優勢，使光纖生化傳感器在其它領域亦具有潛在的應用價值。

光纖生物傳感器技術發展了近 30 年的時間，在國外，已經被廣泛用于物質測定，比如除草劑、尿蛋白中的刺激性藥物、與 VIII 因子相關的抗原、人體 IgG和 IgM、牛血蛋白—包括牛血紅蛋白和牛血清蛋白、人體細胞中的紅細胞和T淋巴細胞核粒細胞、血清 HIV特異性抗體和血管內皮生長因子等。在國內，檢測諸如葡萄球菌腸毒素、胰島素、甲胎蛋白和日本吸血蟲抗體等物質也有采用光纖生物傳感器的方案。然而，目前光纖傳感器存在幾個急需解決的問題：（1）強度解調型傳感器的輸出信號易受到光源波動、光纖傳輸損耗變化、探測器老化等因素的影響；（2）傳感器的靈敏度不夠，在痕量生化物質檢測中準確性不高。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種微結構光纖生化傳感器及其制作方法。

一種微結構光纖生化傳感器，包括輸入單模光纖、微結構光纖和高反膜層，輸入單模光纖、微結構光纖和高反膜層共同構成了光纖麥克遜干涉儀；所述輸入單模光纖包括單模光纖纖芯和單模光纖包層；所述微結構光纖的左端與輸入單模光纖進行熔接，微結構光纖的右端鍍有所述高反膜層，形成高反射端面；所述微結構光纖包括包層、第一纖芯、第二纖芯和中空通道；所述中空通道由包層包裹圍成；所述第一纖芯位于所述中空通道內壁上，能夠與中空通道內物質相互作用；所述第二纖芯位于所述包層內部，無法與外界物質相互作用；功能化基團鋪設于所述第一纖芯的外壁上；所述功能化基團上結合有生化識別物。

所述第一纖芯和所述第二纖芯采用的材料的折射率高于所述包層采用的材料的折射率。

所述高反膜層為能夠對傳輸光束產生高反射效果的金屬或多層介質膜。

所述功能化基團采用化學鍵結合或靜電吸附的方式鋪設于所述第一纖芯的外壁。

一種微結構光纖生化傳感器的制作方法，包括以下步驟：

將所述輸入單模光纖與所述微結構光纖的一端利用光纖熔接機進行熔接；

將所述微結構光纖利用光纖切割刀進行切割；

在所述微結構光纖的另一端鍍上所述高反膜層，形成高反射端面；

將所述功能化基團鋪設到所述第一纖芯的外壁；