[發(fā)明專利]一種多通道傳感系統(tǒng)和檢測方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110282064.5 | 申請日： | 2021-03-16 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN112903545A | 公開（公告）日： | 2021-06-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 肖子峰;任洪亮 | 申請（專利權(quán)）人： | 華僑大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G01N15/02 | 分類號(hào)： | G01N15/02;G01L11/02;G01K11/32;G01N21/41 |
| 代理公司： | 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204 | 代理人： | 張松亭;林燕玲 |
| 地址： | 362000 福建省*** | 國省代碼： | 福建;35 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 通道 傳感 系統(tǒng) 檢測 方法 | ||
1.一種多通道傳感系統(tǒng)，包括捕獲裝置、光源裝置、樣品池和信號(hào)處理裝置，該樣品池內(nèi)設(shè)有樣品，其特征在于：還包括至少兩光纖，每根光纖設(shè)有沿其長度方向間隔排列的第一錐區(qū)和第二錐區(qū)，該至少兩第一錐區(qū)放置于樣品池中并作為參考通道，該至少兩第二錐區(qū)放置于樣品池中并作為探測通道；該捕獲裝置用于捕獲并操縱樣品池中的第一微粒和第二微粒分別置于第一錐區(qū)和第二錐區(qū)；該光源裝置位于光纖一端以向光纖中發(fā)送光，光傳輸至第一錐區(qū)或第二錐區(qū)時(shí)耦合至第一微粒或第二微粒中形成回音壁模式，該信號(hào)處理裝置位于光纖另一端以接收光并進(jìn)行處理得到參數(shù)信息。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多通道傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述第一錐區(qū)和/或第二錐區(qū)包括兩對(duì)稱相連的錐形部，第一錐區(qū)和/或第二錐區(qū)的直徑為1-3μm,所述第一錐區(qū)和所述第二錐區(qū)之間的距離為0.8-1.2μm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種多通道傳感系統(tǒng)，其特征在于：第一錐區(qū)或第二錐區(qū)的透射率為：
其中Qi代表第一微粒或第二微粒的微腔的本征品質(zhì)因子，Qex為微腔與第一錐區(qū)或第二錐區(qū)的耦合品質(zhì)因子，w是光諧振角頻率，△w是光耦合后諧振角頻率變化量。
4.如權(quán)利要求3所述的一種多通道傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述第一錐區(qū)或第二錐區(qū)與第一微粒或第二微粒距離位于預(yù)設(shè)的第一范圍時(shí)，QiQex形成的所述回音壁模式為欠耦合；所述第一錐區(qū)或第二錐區(qū)與第一微粒或第二微粒距離位于預(yù)設(shè)的第二范圍時(shí)，Qi＝Qex形成的所述回音壁模式為臨界耦合；所述第一錐區(qū)或第二錐區(qū)與第一微粒或第二微粒距離位于預(yù)設(shè)的第三范圍時(shí)，QiQex形成的所述回音壁模式為過耦合。
5.如權(quán)利要求1所述的一種多通道傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述第一微粒和/或第二微粒為環(huán)境中的球形、環(huán)形的細(xì)胞或組織，所述環(huán)境為空氣或液體。
6.如權(quán)利要求1所述的一種多通道傳感系統(tǒng)，其特征在于:所述捕獲裝置包括光鑷裝置、顯微鏡裝置、PC裝置和攝像裝置，該光鑷裝置與顯微鏡裝置相連，攝像裝置用于采集顯微鏡裝置獲取的圖像信息，該P(yáng)C裝置與攝像裝置相連，用于圖像顯示和操控光鑷。
7.一種多通道傳感檢測方法，其特征在于：設(shè)置至少兩光纖，每根光纖設(shè)有沿其長度方向排列的第一錐區(qū)和第二錐區(qū)，該至少兩第一錐區(qū)放置于樣品池中并作為參考通道，該至少兩第二錐區(qū)放置于樣品池中并作為探測通道；檢測時(shí)，往光纖一端發(fā)送光，同時(shí)捕獲并操縱樣品池中的第一微粒和第二微粒分別置于第一錐區(qū)和第二錐區(qū)，光傳輸至第一錐區(qū)耦合至第一微粒形成回音壁模式后回到光纖，再傳輸至第二錐區(qū)耦合至第二微粒形成回音壁模式后再次回到光纖，在光纖另一端接收光并進(jìn)行處理得到參數(shù)信息。
8.如權(quán)利要求8所述的一種多通道傳感檢測方法，其特征在于：所述通過在所述光纖另一端獲取光譜特性信息，得到所述回音壁模式的頻率漂移和透射譜中模式分裂的變化，實(shí)時(shí)確定吸附到微腔表面的顆粒尺寸，進(jìn)行計(jì)算得到生物微粒的直徑與重量、環(huán)境的溫度和探測微粒表面變化。
9.如權(quán)利要求8所述的一種多通道傳感檢測方法，其特征在于：所述頻率漂移表達(dá)式如下
其中F是與光在第一微粒或第二微粒的微腔表面反射時(shí)獲得與相位有關(guān)的靈敏度函數(shù)，λ是第一微粒或第二微粒周圍的光諧振波長，△nr是回音壁模式頻移下光諧振波長的變化，nh是第一微粒或第二微粒周圍介質(zhì)的折射率，△nh為環(huán)境折射率的變化量，nr是第一微粒或第二微粒的微腔的折射率，△nh為微腔折射率的變化量，R是第一微粒或第二微粒的微腔的直徑，△R為環(huán)境變化引起的微腔尺寸的變化量。
10.如權(quán)利要求9所述的一種多通道傳感檢測方法，其特征在于：所述模式分裂是模式的簡并性被破壞，然后微粒內(nèi)順時(shí)針傳播的模式和逆時(shí)針傳播的模式發(fā)生分裂。
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