CN103048293B - 涂覆介质层的增强型光微流体传感装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涂覆介质层的增强型光微流体传感装置，包括光谱分析装置、棱镜耦合装置和内壁涂覆高折射率介质层的增强型光微流体传感器。光源输出的光通过棱镜耦合装置耦合进入增强型光微流体传感器，增强型光微流体传感器即是传感通道也是传送通道；光谱分析装置用于收集和分析增强型光微流体传感器耦合出射的光波长，实现传感。增强型光微流体传感器采用内表面涂覆高折射率介质层的微管作为光学谐振腔，提高了检测的灵敏度，同时实现了光学谐振腔、传感通道和流体传送通道的一体化，具有集成化优点。该装置适用于多种途径，能够使用已有的技术实现批量生产。

Description

涂覆介质层的增强型光微流体传感装置和方法

技术领域

本发明涉及一种高灵敏度光微流体谐振传感装置和方法，尤其涉及一种微管内表面涂覆高折射率介质层的增强型光微流体传感装置和方法。

背景技术

基于光学折射率检测的无标记微流体生物传感器可直接测量分子相互作用，避免了荧光标记生物传感器需要专用荧光标记物、复杂的标记处理、因标记带来的生物活性减弱和对反应自身存在干扰等不利影响，在生命科学、医药研究等领域有着广泛应用前景。

光微谐振腔利用全反射将光完全约束在微腔内，形成驻波儿产生回音壁谐振模式(Whisper Gallery Mode,WGM)由于是全反射，泄露损耗非常小，因而能以很小的尺寸获得很高的Q值，Q值可高达10¹⁰。当附在微腔表面的待测物浓度变化引起折射率变化时，谐振腔的有效折射率将发生变化，从而引起谐振波长漂移。通过检测波长漂移，即可检测出待测物浓度变化。

然而上述传感技术中光与生物分子的有效作用距离较短，通常仅为光传输时的单向行程或者是较少次数的往复行程(驻波谐振)，回音壁谐振模（WGM）能提供高品质因数的光学行波谐振，使光与物质具有较长的有效作用距离，有利于实现高灵敏度传感，近年来研究人员基于WGM构建了多种无标记光微流体传感器。WGM谐振腔结构包括微球、微环、微盘和微管等。如果能进一步增加电场的作用深度，可进一步提高传感灵敏度。2006年I.Teraoka等基于该思路提出了在微球外面增加一层高折射率介质层提高传感灵敏度的设想并进行了理论分析(Iwao Teraoka,Stephen Arnold，“Enhancing the sensitivity of awhispering gallery mode microsphere sensor by a high-refractive-index surfacelayer，”Opt.Soc.Am,2006,7(7):1434～1441)，随后在掺氟二氧化硅微球上涂覆一层340nm厚的聚苯乙烯进行了折射率传感实验，使得传感灵敏度提高7倍(O.Gaathon,J.Culic-Viskota,M.Mihnev et al，“Enhancing sensitivity of a whispering gallerymode biosensor by subwavelength confinement，”Applied Physics Letters,2006,(10)10:223901-1～223901-3)。但其灵敏度分析仍是在微球自身表面进行的，而不是在涂覆层界面上。

相比于微球腔，微管将流体样品通道和光传感通道合二为一，是一种更方便实现的光微流体平台。2008年Y.Sun等针对化学蒸汽检测对微管的内表面或外表面涂覆聚合物的传感特性进行了仿真计算(Yuze Sun,Xu Dong Fan et al，“Analysis of ring resonatorsfor chemical vapor sensor development，”Optics Express,2008,7(7):10254～10267)，但与I.Teraoka等人的研究不同的是，该涂覆聚合物层充当化学蒸汽分子选择基底，聚合物通过吸收化学蒸汽分子后产生膨胀或收缩来改变聚合物层的厚度和折射率实现传感。由于待测物质与涂覆聚合物层产生化学作用，因此待检测对象受到限制，只适用于有限的单一气体，并且分析是针对壁厚为3μm的薄壁微管进行的，没有考虑厚壁微管，进一步限制了上述分析的适用性。

在生物和化学传感检测发展中，具有高灵敏度，同时又具有较广泛的检测对象是传感器得到迅速推广的前提，因此设计新型的光微流体传感器就很关键。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种微管内表面涂覆高折射率介质层的增强型光微流体传感装置和方法。本发明解决了传统微谐振传感灵敏度和适用范围的不足，可以进一步提高光微流体谐振传感中的检测灵敏度。

为了解决上述技术问题，本发明涂覆介质层的增强型光微流体传感装置，包括：光谱分析装置、棱镜耦合装置和增强型光微流体传感器；所述光谱分析装置用于提供探测光，并对信号光进行光谱分析，所述光谱分析装置有两种结构：一种结构是由宽带光源、可调谐光学滤波器、光电探测器和信号处理单元构成；另一种结构是由可调谐激光器和光电探测器构成；所述棱镜耦合装置由两个带有光纤尾纤的自聚焦透镜固定在一等腰棱镜上构成；所述增强型光微流体传感器包括微管谐振腔，所述微管谐振腔内壁表面涂覆一层其折射率高于微管材料的介质层，该介质层将微管谐振腔中的光场向微管谐振腔内部吸引，从而增强倏逝场在微管谐振腔内的比例；所述棱镜耦合装置中的等腰棱镜的底面产生全反射，通过倏逝场将探测光耦合入到增强型光微流体传感器的微管谐振腔中，从而激发微管谐振腔中的回音壁谐振模，并将带有谐振信息的信号光耦合进入到光谱分析装置。

本发明一种涂覆介质层的增强型光微流体传感器的制作方法，包括以下步骤：首先，利用光纤拉丝塔将外径为25mm、壁厚为4mm的石英管拉制成石英微管，该石英微管的外径尺寸在60~500μm，壁厚在1~50μm；然后，将聚合物溶解在有机溶剂中制备浓度为0.01~1g/ml的聚合物溶液，将该聚合物溶液充入拉制成的石英微管中；最后，向石英微管中充入温度为40~50°C的热空气流，将聚合物溶液中的有机溶剂蒸发掉，从而在石英微管内壁表面形成聚合物介质层，介质层的厚度为0.2~4μm，至此，制作成涂覆介质层的增强型光微流体传感器。

本发明一种检测生物分子浓度和反应信息的方法，包括以下步骤：光源发出的光通过棱镜耦合装置耦合进入增强型光微流体传感器内产生WGM谐振模式；增强型光微流体传感器内壁的介质层内表面预先固化生物检测试剂，当被检测生物分子流过时，与该生物检测试剂发生反应将改变该介质层表面折射率，从而改变增强型光微流体传感器回音壁谐振模的谐振波长，使该谐振波长发生漂移，导致输出光波长漂移，增强型光微流体传感器的介质层使泄漏到该增强型光微流体传感器内部的光场增加，进而增加谐振模式的波长漂移量；经增强型光微流体传感器的出射光送入光谱分析装置，通过谱分析测出谐振波长的变化，从而计算出折射率的变化，根据折射率与生物分子浓度的关系，计算出被检测生物分子浓度和反应信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用微管内壁表面涂覆高折射率介质层的增强型光微流体传感器，可以使得传感检测灵敏度相比不具有高折射率介质层的微管提高300倍，提高了传感器的探测极限。

2、采用微管结构，实现了谐振腔、传感通道和流体传送通道的一体化，简化了传感器结构，减小了传感器体积。

3、由于不同径向模式灵敏度提高的幅度不同，因而能通过调节高折射率介质层的折射率和厚度，使得不同的径向模式获得相同的灵敏度，简化光微流体传感器的标定。

附图说明

图1是采用可调谐激光器的增强型光微流体传感装置示意图；

图2是采用宽带光源和可调谐滤波器组合的增强型光微流体传感装置示意图；

图3是增强型光微流体传感器的四层环状折射率结构示意图；

图4是没有高折射率介质层和具有高折射率介质层的薄壁微管一阶回音壁谐振模径向电场分布图；

图5是基于薄壁微管的增强型光微流体传感器折射率传感灵敏度随介质层厚度变化图；

图6是基于厚壁微管的增强型光微流体传感器折射率传感灵敏度随介质层厚度变化图；

图7(a)至图7（f）是增强型光微流体传感器的厚壁微管光场分布图.

图中:

1-光谱分析装置            2-可调谐激光器      3-棱镜耦合装置

4-增强型光微流体传感器    5-光电探测器        6-信号处理单元

7-宽带光源                8-可调谐光学滤波器  9-生物检测试剂

10-介质层                 11-微管             12-微管外部环境。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1和图2所示，本发明一种涂覆介质层的增强型光微流体传感装置，包括：光谱分析装置1、棱镜耦合装置3和增强型光微流体传感器4。所述光谱分析装置1用于提供探测光，并对信号光进行光谱分析，所述光谱分析装置有两种结构：如图1所示，一种结构是由宽带光源7、可调谐光学滤波器8、光电探测器5和信号处理单元6构成；如图2所示，另一种结构是由可调谐激光器2和光电探测器5构成。所述棱镜耦合装置3由两个带有光纤尾纤的自聚焦透镜固定在一等腰棱镜上构成；如图3所示，所述增强型光微流体传感器4包括微管谐振腔11，所述微管谐振腔11内壁表面涂覆一层其折射率高于微管材料的介质层10，所述介质层10的材料为聚苯乙烯和聚3-辛基噻吩中的一种；该介质层10将微管谐振腔11中的光场向微管谐振腔11内部吸引，从而增强倏逝场在微管谐振腔内的比例，提高检测灵敏度。所述棱镜耦合装置3中的等腰棱镜的底面产生全反射，通过倏逝场将探测光耦合入到增强型光微流体传感器4的微管谐振腔中，从而激发微管谐振腔中的回音壁谐振模，并将带有谐振信息的信号光耦合进入到光谱分析装置1。

上述涂覆介质层的增强型光微流体传感器的制作方法，包括以下步骤：

首先，利用光纤拉丝塔将外径为25mm、壁厚为4mm的石英管拉制成石英微管，该石英微管的外径尺寸在60~500μm，壁厚在1~50μm；然后，将聚合物溶解在有机溶剂中制备浓度为0.01～-1g/ml的聚合物溶液，将该聚合物溶液充入拉制成的石英微管中；最后，向石英微管中充入温度为40~50°C的热空气流，将聚合物溶液中的有机溶剂蒸发掉，从而在石英微管内壁表面形成聚合物介质层，介质层的厚度为0.2~4μm，至此，制作成涂覆介质层的增强型光微流体传感器。所述聚合物为聚苯乙烯和聚3-辛基噻吩中的一种；所述聚苯乙烯采用的有机溶剂是甲苯、二甲苯和醋酸乙酯中的一种；在1550nm波段聚苯乙烯材料的折射率为1.59-1.60。所述聚3-辛基噻吩采用的有机溶剂是甲苯和N-甲基吡咯烷酮中的一种；在1550波段，聚3-辛基噻吩的折射率为1.70。

利用上述涂覆介质层的增强型光微流体传感装置进行检测生物分子浓度和反应信息的方法，包括以下步骤：

光源发出的光通过棱镜耦合装置3耦合进入增强型光微流体传感器4内产生WGM谐振模式；增强型光微流体传感器4内壁的介质层10内表面预先固化生物检测试剂9，当被检测生物分子流过时，与该生物检测试剂9发生反应将改变介质层10表面的折射率，从而改变增强型光微流体传感器回音壁谐振模的谐振波长，使该谐振波长发生漂移，导致输出光波长漂移，增强型光微流体传感器4的介质层10使泄漏到该增强型光微流体传感器4内部的光场增加，进而增加谐振模式的波长漂移量；经增强型光微流体传感器4的出射光送入光谱分析装置1，通过谱分析测出谐振波长的变化，从而计算出折射率的变化，根据折射率与生物分子浓度的关系，计算出被检测生物分子浓度和反应信息。

如图2所示，以宽带光源7和可调谐光学滤波器8组合的光谱分析装置1为例，本发明涂覆介质层的增强型光微流体传感装置的工作过程是，光谱分析装置1中的宽带光源7发出的光输入到可调谐光学滤波器8中，被可调谐光学滤波器8滤出一窄谱宽的光作为探测光，然后输入到棱镜耦合装置3，在等腰棱镜的底面产生全反射，通过倏逝场将探测光耦合入到增强型光微流体传感器4的谐振腔中，当探测光的波长恰好激发增强性光微流体传感器4的回音壁谐振模，探测光的能量不断耦合进入增强性光微流体传感器4中，而少于10%的光反射到光谱分析装置1的光电探测器上，如果探测光的波长不能激发增强性光微流体传感器4的回音壁谐振模，则探测光全部反射回到光谱分析装置1的光电探测器5上，因此在可调谐光学滤波器8进行光波长扫描时，将产生一系列梳状下陷峰。利用该涂覆介质层的增强型光微流体传感装置进行生物分子检测时，首先在增强性光微流体传感器4的高折射率介质层固化生物检测试剂9，当被检测生物分子流过时，与该生物检测试剂9发生结合反应将改变高折射率介质层表面折射率，进而改变增强性光微流体传感器4回音壁谐振模的谐振光波长，使下陷峰发生漂移。通过下陷峰漂移分析测出谐振波长的变化，从而计算出折射率的变化，根据折射率与生物分子浓度的关系，最终分析出生物分子浓度和反应信息。

本发明增强型光微流体传感器的灵敏度增强的原理如下：通过在微管11的内壁表面涂覆一层高折射率介质层10，传感时构成的四层环状折射率结构如图3所示，由于微管的尺寸远大于波长，有：

2πr_effn_eff＝2πr_eff(n₁η₁+n₂η₂+n₃η₃+n₄η₄)＝mλ    (1)

式中，r_eff为有效半径，n_eff为有效折射率，η₁、η₂、η₃、η₄分别为固化在微管内部的生物检测试剂9、涂覆在微管内壁上的介质层10、微管11及微管外部环境12的光场能量分布系数，n₁，n₂，n₃，n₄依次为上述相应层的折射率，m为谐振级次，λ为谐振波长。通常传感时微管内部流体折射率变化非常小，微管内部折射率变化时的电磁场能量分布变化可以忽略，则探测灵敏度S

$S\≈\frac{\mathrm{\λ}}{n_{\mathrm{eff}}}{\mathrm{\η}}_1---\left(2\right)$

因此，提高光场在微管内部中的能量分布系数η₁，将提高传感器的灵敏度。高折射率介质层对光场具有吸引作用，使得微管内部光场能量增加，增加光与待测物质的有效作用深度，从而大幅提高传感器的折射率传感灵敏度。

以下通过实施例讲述本发明的详细过程，提供实施例是为了理解的方便，绝不是限制本发明。

实施例1：

如图1所示，一种涂覆介质层的增强型光微流体传感装置包括光谱分析装置1，棱镜耦合装置3，增强型光微流体传感器4。光谱分析装置1由可调谐激光器2，光电探测器5和信号处理单元6组成。可调谐激光器2输出的光波通过棱镜耦合装置3耦合进入增强型光微流体传感器4内，在增强型光微流体传感器内形成WGM谐振模式，如图3所示，在增强型光微流体传感器4的具有高折射率的介质层10内壁表面预先固化生物检测试剂9，当被检测生物分子流过时，与生物检测试剂9发生的反应将改变介质层10内壁表面折射率，增强型光微流体传感器4回音壁谐振模的谐振波长将发生漂移。反射光被光电探测器5接收并送入信号处理单元6中。如图2所示，另一种涂覆介质层的增强型光微流体传感装置中的光谱分析装置1由宽带光源7，可调谐光学滤波器8，光电探测器5和信号处理单元6组成。增强型光微流体传感器4的结构如图3所示，它是通过在石英微管的内表面涂覆一层折射率高于该石英微管材料折射率的介质层10形成的四层折射率环状结构，即从里到外依次为管内固化的生物检测试剂9、具有高折射率的介质层10、微管11和微管外部环境12。

实施例2：微管内表面涂覆介质层的增强型光微流体传感器的制作方法

首先利用光纤拉丝塔将外径25mm、壁厚4mm的石英管拉制成石英微管，石英微管的外径尺寸在250μm，壁厚在20μm；其次将聚苯乙烯溶解在二甲苯有机溶剂中，浓度在0.1g/ml，然后将聚苯乙烯溶液充入拉制成的微管中；最后，向微管中充入温度在45°C的热空气流，将有机溶剂蒸发掉，从而在微管内壁表面形成聚苯乙烯介质层，介质层厚度2.3μm，制作成增强型光微流体传感器，在1550nm波段聚苯乙烯材料的折射率为1.59-1.60。

实施例3：一种在微管内表面涂覆高折射率介质层的增强型光微流体传感方法

如图1，可调谐激光器2发出的光通过棱镜耦合装置3耦合进入增强型光微流体传感器4内产生WGM谐振模式。增强型光微流体传感器4的高折射率介质层内表面预先固化生物检测试剂9，增强型光微流体传感器回音壁谐振模模式的谐振波长满足

2πr_effn_eff＝2πr_eff(n₁η₁+n₂η₂+n₃η₃+n₄η₄)＝mλ    (1)

式中，r_eff为有效半径，n_eff为有效折射率，η₁、η₂、η₃、η₄分别为增强型光微流体传感器4的管内固化的生物检测试剂9具有高折射率的介质层10、微管11及微管外部环境12的光场能量分布系数，n₁，n₂，n₃，n₄依次为上述相应层的折射率，m为谐振级次，λ为谐振波长。当被检测生物分子流过时，与生物检测试剂9发生反应将改变高折射率介质层10的表面折射率，从而改变有效折射率n_eff，导致输出光波长漂移，增强型光微流体传感器的高折射率介质层10可以使光泄漏到传感器内部更多，从而增加谐振模式的波长漂移量。出射光送入光谱分析装置1，通过谱分析测出谐振波长的变化，从而计算出折射率的变化，根据折射率与生物分子浓度的关系，计算出生物分子浓度和反应信息。

实施例4：采用薄壁微管的光微流体传感器的传感灵敏度增强

如图4所示，图中谱线是没有高折射率介质层和涂覆有介质层的薄壁微管一阶回音壁谐振模光场的径向电场分布图，图中实线为无涂覆介质层的微管内一阶回音壁谐振模光场的径向电场分布，虚线为有厚度为0.9μm的涂覆介质层时一阶回音壁谐振模光场的径向电场分布，薄壁微管各项参数为内径R₁=21μm外径R₂=24μm，涂覆介质层的折射率n₂=1.7000，所取薄壁微管壁厚d=3μm。从图4中可以看出，由于高折射率介质层的吸引作用，谐振模式进入微管内部光场的能量增加，与待测物质作用的介质层内表面处的电场值增大，这种增强可以带来比无涂覆层的微管更高的传感灵敏度。

图5比较了内壁涂覆不同厚度的高折射率介质层时1-3阶径向模式的传感灵敏度，图5中横坐标为高折射率介质涂覆层厚度，纵坐标为折射率灵敏度，点画线、三角画线和十字画线分别代表1至3阶径向模式。在没有涂覆介质层时，1阶径向模式的灵敏度仅为0.73nm/RIU，当介质层的厚度增加至0.9μm时，该模式的灵敏度达到最大值47.65nm/RIU，提高了65.27倍，当继续增加介质层厚度时，灵敏度又开始下降。2、3阶径向模式灵敏度的最大提高幅度分别为4.35倍、1.21倍，灵敏度达到最大时的介质层厚度分别为0.5μm和0.25μm。其中，1阶径向模式灵敏度提高的幅度最大，灵敏度达到最大值时所需要的介质层厚度也最大，2阶、3阶径向模式次之。

实施例5：采用厚壁微管的光微流体传感器的传感灵敏度增强

如图6所示，图中谱线比较了内壁涂覆不同厚度的高折射率介质层时36-38阶径向模式的传感灵敏度。厚壁微管各项参数为：微管内径R₁=126μm，微管外径R₂=162μm，微管内部折射率n₁=1.3200,微管外部折射率n₄=1.0000，高折射率涂覆介质层的折射率n₂=1.7000。所取厚壁微管壁厚d=36μm。图6显示灵敏度随介质层厚度的变化呈现多峰特点，而且灵敏度的峰值逐渐减小。与薄壁微管类似，径向模式数越大，厚壁微管灵敏度提高的幅度越小，36-38阶灵敏度提高的幅度分别为1.81倍，1.57倍和1.40倍。

图7（a）至图7（f）分别为28阶径向模式传感灵敏度的计算结果。

图7是模式的计算结果。图7(a)图7(b)~(f)分别为图7(a)中A、B、C、D、E五点处的归一化电场分布图。由图7(a)可以看到，没有涂覆介质层时，其传感灵敏度为0.32nm/RIU，当介质层的厚度分别为0.3625μm、1.3875μm、2.4625μm、3.6375μm时（对应图a中四处凸起），灵敏度分别为96.5nm/RIU、82.2nm/RIU、56.8nm/RIU、38.3nm/RIU，分别是原灵敏度的301.56倍、256.88倍、177.50倍、119.69倍。

图7(b)对应A点处归一化电场分布，即没有涂覆层时的电场分布。

图7(c)对应当介质层的厚度分别为0.3625μm时（图7(a)中B点），灵敏度达到峰值，微管内部中的电场能量很大。

图7(d)对应当介质层的厚度分别为0.9325μm时（图7(a)中C点），灵敏度下降。

图7(e)对应当介质层的厚度分别为1.3875μm时（图7(a)中D点），灵敏度达到峰值，微管内部中的电场能量很大。

图7(f)对应当介质层的厚度分别为2.1225μm时（图7(a)中C点），灵敏度下降。

图7(c)和图7(e)的灵敏度达到峰值且微管内部的电场能量很大，这主要是因为在这些高折射率涂覆介质层厚度下，在界面Ⅰ和界面Ⅱ产生了干涉增强效应。

尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种涂覆介质层的增强型光微流体传感装置，其特征在于，包括：光谱分析装置（1）、棱镜耦合装置（3）和增强型光微流体传感器（4）；

所述光谱分析装置（1）用于提供探测光，并对信号光进行光谱分析，所述光谱分析装置有两种结构：一种结构是由宽带光源（7）、可调谐光学滤波器（8）、光电探测器（5）和信号处理单元（6）构成；另一种结构是由可调谐激光器（2）和光电探测器（5）构成；

所述棱镜耦合装置（3）由两个带有光纤尾纤的自聚焦透镜固定在一等腰棱镜上构成；

所述增强型光微流体传感器（4）包括微管谐振腔，所述微管谐振腔内壁表面涂覆一层其折射率高于微管材料的介质层，该介质层将微管谐振腔中的光场向微管谐振腔内部吸引，从而增强倏逝场在微管谐振腔内的比例；

所述棱镜耦合装置（3）中的等腰棱镜的底面产生全反射，通过倏逝场将探测光耦合入到增强型光微流体传感器（4）的微管谐振腔中，从而激发微管谐振腔中的回音壁谐振模，并将带有谐振信息的信号光耦合进入到光谱分析装置（1）。

2.根据权利要求1所述涂覆介质层的增强型光微流体传感装置，其特征在于：所述介质层的材料为聚苯乙烯和聚3-辛基噻吩中的一种。

3.一种涂覆介质层的增强型光微流体传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，利用光纤拉丝塔将外径为25mm、壁厚为4mm的石英管拉制成石英微管，该石英微管的外径尺寸在60~500μm，壁厚在1~50μm；

然后，将聚合物溶解在有机溶剂中制备浓度为0.01~1g/ml的聚合物溶液，将该聚合物溶液充入拉制成的石英微管中；

最后，向石英微管中充入温度为40~50°C的热空气流，将聚合物溶液中的有机溶剂蒸发掉，从而在石英微管内壁表面形成聚合物介质层，介质层的厚度为0.2~4μm，至此，制作成涂覆介质层的增强型光微流体传感器。

4.根据权利要求3，所述涂覆介质层的增强型光微流体传感器的制作方法，其特征在于：所述聚合物为聚苯乙烯和聚3-辛基噻吩中的一种；所述聚苯乙烯采用的有机溶剂是甲苯、二甲苯和醋酸乙酯中的一种；所述聚3-辛基噻吩采用的有机溶剂是甲苯和N-甲基吡咯烷酮中的一种。

5.一种检测生物分子浓度和反应信息的方法，其特征在于，利用如权利要求1或2所述涂覆介质层的增强型光微流体传感装置，包括以下步骤：

光源发出的光通过棱镜耦合装置耦合进入增强型光微流体传感器内产生WGM谐振模式；

增强型光微流体传感器内壁的介质层内表面预先固化生物检测试剂，当被检测生物分子流过时，与该生物检测试剂发生反应将改变该介质层表面折射率，从而改变增强型光微流体传感器回音壁谐振模的谐振波长，使该谐振波长发生漂移，导致输出光波长漂移，增强型光微流体传感器的介质层使泄漏到该增强型光微流体传感器内部的光场增加，进而增加谐振模式的波长漂移量；经增强型光微流体传感器的出射光送入光谱分析装置，通过谱分析测出谐振波长的变化，从而计算出折射率的变化，根据折射率与生物分子浓度的关系，计算出被检测生物分子浓度和反应信息。