[發明專利]一種多重微泡腔耦合增強傳感技術

在審

• 申請號: 202110651050.6
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113324946A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 殳成超;劉永峰;張延磊
• 申請（專利權）人: 合肥鴻科傳感科技有限公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種多重微泡腔耦合增強傳感技術，包括：1寬譜光纖激光器，電激發寬譜激光器，成本低，易于集成，用于產生寬譜激光；2光纖錐，由玻璃絲拉制而成，用于光纖激光器耦合到微泡腔中，并導入到光譜探測器中；3串接微泡腔，通過高功率激光加工中間空心的二氧化硅毛細管實現微泡腔制備，具有高的品質因子，用于流體通過，能囚禁光場；6光譜分析儀，能分析不同頻率的光強；7基于神經網絡深度學習算法的處理器技術。

技術領域

本發明涉及光學微腔波導耦合以及微流體檢測領域，尤其涉及一種多重微泡腔耦合增強傳感技術及微流體檢測方法。

背景技術

微流體中的生物分子如大腸桿菌對人們的身體健康帶來極大隱患，因此檢測大腸桿菌等微生物對飲食安全極為重要。而現有的大腸桿菌傳感在實際應用中是通過結合化學試劑等人工方式進行檢測，存在檢測效率低、檢測不靈活、人工成本高等諸多缺陷。而本方案提出的一種多重微泡腔耦合增強傳感技術能夠有效針對傳統檢測上述問題，實現對大腸桿菌等微生物的實時、精準和快速高效的檢測。

同時，為解決單個傳感器單次測量的不穩定性，本技術提出了串接多微泡腔結構，從而利用微泡腔無污染測試的優勢，實現對流體中的生物分子或者其他指標進行多次無干擾但能進行互參考處理的測試，從而極大提高系統的傳感靈敏度和多參量同時測量能力。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種多重微泡腔耦合增強傳感技術，以解決上述的至少一項技術問題。

（二）技術方案

本發明的一方面，提供了一種多重微泡腔耦合增強傳感技術，包括：光纖椎波導和微泡腔，其中：

光波導，用于輸入激光信號，并將激光耦合進微泡腔中，然后將耦合傳感之后的信號從微泡腔中耦合出來；

串接多微泡腔，與光波導耦合，并可以在其中空的毛細管中通過待測溶液，通過對耦合進出光波導和微泡腔耦合系統的光信號進行探測，利用微泡腔高品質因子的特性，其光學模式能被外界環境改變，從而實現對大腸桿菌、傷寒桿菌、痢疾桿菌的檢測。

在本發明的一些實施例中，還包括：

光纖激光器，用于發射寬譜激光，實現對微泡腔光學模式進行測試；

光柵光譜儀，實現對耦合進出微泡腔的光信號進行光譜分析，從而實現對檢測過程中的信號的實時監控；

神經網絡算法處理器，通過機器學習神經網絡算法對光譜儀實時監測的信號進行分析處理，從而完成對微流體探測；

電源控制模塊，與所述激光器、光譜儀以及神經網絡處理器鏈接，用于對所述檢測系統的各模塊完成供電和控制。

在本發明的一些實施例中，還包括：

一封裝盒，用于封裝所述光波導和微泡腔，從而保持系統穩定性。

在本發明的一些實施例中，所述光波導為光纖錐，實現激光探測信號與微腔耦合；

在本發明的一些實施例中，，所述微腔為中空的基于亞毫米的薄壁毛細管微泡腔，半徑在10μm~100μm范圍，且同時在一條微流通道上制備多個微泡腔，各微泡腔保持形體差異化或幾乎一致，從而完成針對性的微流體測試增強，實現傳感系統的自參考或多參量同時測試。

在本發明的一些實施例中，，所述光纖激光器為寬譜激光器，頻段為1500nm-1600nm，輸出功率為1mw-15mw范圍；

在本發明的一些實施例中，所述光柵光譜儀工作波長為1500nm-1600nm，可以實現0.02nm的光譜分辨率，將輸入的光信號直接轉換為光頻譜的電信號；

在本發明的一些實施例中，所述神經網絡算法處理器可以對輸入信號進行機器學習的模式識別算法，完成對探測信號的分類；

在本發明的一些實施例中，所述神經網絡算法處理器，通過前期大量的原始實驗數據的訓練，可以實現對目標信號的分類判別精度更高；