[發明專利]一種信號集成光微流傳感器

有效

• 申請號: 202110498159.0
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113376095B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 梁麗麗;金龍;關柏鷗;謝飛
• 申請（專利權）人: 邯鄲學院
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/03;G01N21/45
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 林楊

本發明適用于傳感器技術領域，提供了一種信號集成光微流傳感器；包括：一根微納石英毛細管和多根結構相同的微納光纖；多根所述微納光纖圍繞著微納石英毛細管設置；多根所述微納光纖和微納石英毛細管保持平行的位置關系設置，且多根所述微納光纖和微納石英毛細管封裝在一起；其中，所述微納石英毛細管包括：第一微管端區、第二微管端區、第一微管錐區、第二微管錐區和微管均勻區，所述第一微管錐區和所述第二微管錐區分別位于所述微管均勻區的兩端，所述第一微管端區位于所述第一微管錐區的外端，所述第二微管端區位于所述第二微管錐區的外端。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，具體是一種信號集成光微流傳感器。

背景技術

光微流傳感器既結合了微流系統在樣品消耗量低、樣品處理便宜、高信噪比、 高通量的特點，又結合了光學傳感器靈敏度高、兼容性好、功耗低的特點，在醫學檢測、生化測量等方面具有很好的發展潛力。在集成化和小型化的大發展趨勢下，光微流傳感器由于結構尺寸小、傳感性能優越，更是展現了不可取代的優勢。基于傳感器的檢測技術，需要多次檢測來獲得更準確的測量結果，因此對傳感器的集成被提上日程。除了功能集成來實現多指標多參數的同時測量外，同一參量的同一指標，尤其是對同一樣品的多次同時測量也至關重要。

目前，基于光微流傳感器的集成實現單一參量的單一指標的多次同時檢測方式有很多種。最簡單的方式是，設計微流控芯片包含多個測量單元，在每個測量單元中分別單獨引入光學檢測結構。芯片結構實現樣品的分流和處理，多路同時測量減少了時間消耗，但是這種集成基本屬于簡單的物理集成，無論是在成本上、樣品消耗上、系統容積上都沒有革命性改善。由于光學結構與芯片在材料上兼容性差，這種方式能達到的檢測精度有限，在應用上有很大的局限性。本身具有微孔結構的光波導就無需借助其它結構便可直接形成光微流傳感器，例如光子晶體、液芯光波導等，天然的多孔結構，樣品消耗低至飛克量級，光與物質強烈的相互作用，使得靈敏度很高，測量能力大幅度提升。光波導本身可以直接實現集成則將更具優勢。微納光纖與微管垂直相互作用形成的諧振環光微流傳感器既可以實現，即多根平行微納光纖與一根微管組成多個諧振環光微流傳感器實現多路同時檢測。這樣集成的諧振環光微流傳感器結構簡單，樣品消耗與單一傳感器相同。但是，這種結構本身光信號易受到外界干擾，檢測過程對周圍環境要求極高。若將該傳感器結構封裝起來，其品質因子將受到很大影響，從而降低檢測能力。

不同形式的光微流傳感器具有不同的集成能力，并且集成形式和優缺點各有不同，但是在光學器件層面實現傳感器的集成具有很強的優勢。

發明內容

本發明的目的在于提供一種信號集成光微流傳感器，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種信號集成光微流傳感器，包括：一根微納石英毛細管和多根結構相同的微納光纖；多根所述微納光纖圍繞著微納石英毛細管設置；多根所述微納光纖和微納石英毛細管保持平行的位置關系設置，且多根所述微納光纖和微納石英毛細管封裝在一起；

其中，所述微納石英毛細管包括：第一微管端區、第二微管端區、第一微管錐區、第二微管錐區和微管均勻區，所述第一微管錐區和所述第二微管錐區分別位于所述微管均勻區的兩端，所述第一微管端區位于所述第一微管錐區的外端，所述第二微管端區位于所述第二微管錐區的外端；

其中，多根所述微納光纖上均設置有第一微光纖端區、第二微光纖端區、第一微光纖錐區、第二微光纖錐區和微光纖均勻區；上述各區構成光信號通路，所述第一微光纖錐區和所述第二微光纖錐區分別位于所述微光纖均勻區的兩端，所述第一微光纖端區位于所述第一微光纖錐區的外端，所述第二微光纖端區位于所述第二微光纖錐區的外端；多個組成結構相同的微納光纖構成多個獨立的光信號通路。

作為本發明進一步的方案：第一微光纖端區和所述第二微光纖端區用于光信號的輸入和輸出，多根所述微納光纖的第一微光纖錐區與所述第一微管錐區或第二微光纖錐區與所述第二微管錐區并排平行緊密結合，分別實現多組高階模式的激發與耦合。