[發明專利]一種基于四孔微結構光纖集成的纖內微流控傳感器件

在審

• 申請號: 202111246134.8
• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN113866127A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 吳繼旋;李葉;張誠;白華;江洋
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G01N21/45;G01N21/01;G02B6/245;G02B6/25;G02B6/255
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本發明公開了一種基于四孔微結構光纖集成的纖內微流控傳感器件，屬于光纖傳感技術領域，其特征為：由超連續譜光源(1)、四孔微結構光纖微流傳感單元(2)、光譜分析儀(3)、微流泵(4)和廢液池(5)組成，所述的四孔微結構光纖微流傳感單元(2)由開孔毛細管光纖(7)、(8)分別形成待測樣品的進液口和出液口熔接在四孔微結構光纖(10)的兩側，進液口和出液口分別與微流泵(4)以及廢液池(5)相連接。該傳感器利用開孔毛細管光纖作為進出液口和微結構光纖結合實現了對光纖內部微流體的檢測，將微流控系統和光學集成于一體使傳感器更加微型化并且靈敏度有較大的提升。在環境監測、生化檢測等領域有潛在應用。

技術領域

本發明屬于光纖傳感器技術領域，具體涉及一種基于四孔微結構光纖集成的纖內微流控傳感器件。

背景技術

傳感器技術是現代科技的前沿技術，是現代信息技術的三大支柱之一，其水平高低是衡量一個國家科技發展水平的重要標志之一。傳感器產業也是國內外公認的具有發展前途的高技術產業，它以其技術含量高、經濟效益好、滲透能力強、市場前景廣等特點為世人矚目。隨著現代科學技術的發展，信息的獲得顯得越來越重要。傳感器正是感知、檢測、監控和轉換信息的重要技術手段。光纖傳感器是繼光學、電子學為一體的新型傳感器。因光纖優良的物理、化學、機械以及傳輸性能，使光纖傳感器具有體積小、質量輕、抗電磁干擾、防腐蝕、靈敏度很高、測量帶寬很寬、檢測電子設備與傳感器可以間隔很遠等優點。光纖傳感技術是用光纖對某些物理量的敏感特性，將外界物理量轉換成可以直接測量的信號的技術。由于光纖不僅可以作為光波的傳播媒質，而且由于光波在光纖中傳播時表征光波的特征參量(振幅、相位、偏振態、波長等)因外界因素(如溫度、壓力、應變、磁場、電場、位移、轉動等)的作用而直接或間接發生變化，從而也可將光纖用作傳感元件來探測各種物理量。目前大多數光纖傳感器都是對外部物理量的檢測，受外界環境的干擾，靈敏度也會有限制。本發明是利用微結構光纖進行光纖內部微流體檢測，使光與微流體充分作用，有效避免干擾，靈敏度提高，并且由于微結構光纖本身的結構特性，降低了微流體的用量，減少材料浪費，實現了微流體的微量檢測。

發明內容

本發明旨在解決背景技術中存在的問題，提供了一種基于四孔微結構光纖集成的纖內微流控傳感器件，實現高靈敏度的光纖內部微流體檢測。一種基于四孔微結構光纖集成的纖內微流控傳感器件，由超連續譜光源(1)、四孔微結構光纖微流傳感單元(2)、光譜分析儀(3)、微流泵(4)、廢液池(5)組成，所述的四孔微結構光纖微流傳感單元(2)由開孔毛細管光纖(7)、(8)分別形成待測樣品的進液口和出液口熔接在四孔微結構光纖(10)的兩側，進液口和出液口分別與微流泵(4)以及廢液池(5)相連接。

為實現上述技術目的所采用的技術方案為：

進一步的，所述的四孔微結構光纖微流傳感器的制備方法包括以下步驟：

1)將一段單模光纖和毛細管光纖分別去除涂覆層，用酒精擦拭后用切割刀將端面切平，利用光纖在線微加工平臺將單模光纖和毛細管光纖對齊熔接；

2)使用二氧化碳激光器在步驟1)所得單模光纖-毛細管光纖上距熔接點20微米、50微米處分別對毛細管光纖壁進行打孔，孔徑控制在10微米；

3)利用光纖在線微加工平臺將步驟2)所得結構距熔接點30微米處的毛細管光纖進行切割；

4)將另一段單模光纖去除涂覆層，用酒精擦拭干凈后用切割刀將端面切平，然后利用光纖在線微加工平臺將該單模光纖與步驟3)剩余的開孔毛細管光纖進行對齊熔接，熔接完成后利用光纖在線微加工平臺對距離熔接點30微米處的毛細管光纖進行切割；

5)將一段四孔微結構光纖去除涂覆層，用酒精擦拭后用切割刀將端面切平，然后利用光纖在線微加工平臺把該四孔微結構光纖與步驟3)所得單模-開孔毛細管光纖對齊熔接，熔接完成后，利用光纖在線微加工平臺在距離熔接點2厘米處的四孔光纖進行切割；