CN103969185B - 一种提高导模共振生物传感器测试灵敏度的方法 - Google Patents
一种提高导模共振生物传感器测试灵敏度的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103969185B CN103969185B CN201410209894.5A CN201410209894A CN103969185B CN 103969185 B CN103969185 B CN 103969185B CN 201410209894 A CN201410209894 A CN 201410209894A CN 103969185 B CN103969185 B CN 103969185B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- guide mode
- mode resonance
- resonance biosensor
- sample
- sensitivity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明涉及一种提高导模共振生物传感器测试灵敏度的方法，基于改变检测样品放置方式或者光源入射方向而实现的导模共振生物传感器最大检测灵敏度方法，改变宽带ASE光源的入射方向，或者变化生物试剂与滤波器的结合位置（上表面或者下表面），检测共振峰值移动，得到系统灵敏度的变化。这种样品的变化同时有折射率的变化以及厚度的变化，即可得到系统对于样品折射率以及样品厚度变化的灵敏度。能够简单快速提高系统检测灵敏度。具有很大的通用性，不仅提高了导模共振生物传感系统的灵敏度，还可以有效保护滤波器的微纳结构不受测试生物样品污染。
Description
技术领域
本发明涉及滤波器灵敏度，特别涉及一种提高导模共振生物传感器测试灵敏度的方法。
背景技术
在食品加工，环境检测，医疗检测，基因工程等研究方向上，生物或者化学样品的检测问题越来越受到人们的关注。光学方法来检测生物或者化学样品是比较常见的方法。光学方法一般通过测试一个参数，例如，吸收，透过，散射，相位等，来得到生物分子的一些特征。常见的应用例如有，分光光度计检测DNA的OD280/OD260的透过以确定DNA纯度,表面等离子体检测毒素等。光学无标签检测方法越来越受到人们的重视，主要原因是无标签方法直接将要检测（捕获）的生物分子（抗原抗体等）放置在处理过的光学表面上，这样要检测的生物分子簇就相连在相邻的生物井中，这样便于高通量，多参数检测。导模共振片用来检测生物小分子是其中比较成熟和有前景的一种。导模共振滤波器直接将感应到的附着样品分子间的变化转变为共振波峰的移动。表面光子晶体产生的窄带光学共振可以设计出很窄的倏失场，共振波长可以从紫外覆盖到红外。这种很窄的共振波峰可以通过分辨率极高的光谱分析仪来测得。将导模共振滤波器作为主要滤波传感器件，搭建光学检测系统，实现生物样品的无标签检测。除此之外，在相关的在先专利文献方面，如中国发明专利案（公开号CN 102317781A），只说明了各种适体配体等生化反应对共振峰的改变，没有说明样品的具体样品放置方法以及光源入射方向对整个系统检测灵敏度的影响。而实际上滤波器上样品的放置方式和光源的入射方向会对光束在滤波器的传播以及衍射效果产生影响，导致同一滤波器相同量的样品最终检测到的共振波峰所在波长位置的不同，也就是整个系统检测灵敏度不同。
发明内容
本发明是针对导模共振滤波器检测灵敏度低的问题，提出了一种提高导模共振生物传感器测试灵敏度的方法，操作方便，而且可以保护导模共振滤波器的一维光栅或者二维光子晶体结构，同时通过对比4种影响方式，得到最大的检测灵敏度实现方法。
本发明的技术方案为：一种提高导模共振生物传感器测试灵敏度的方法，具体包括如下步骤：
1）导模共振生物传感器从上至下依次为光栅层、波导层和基底，选定待测样品，将待测样品均匀吸附至于光栅层的表面；
2）用光源作为入射光垂直入射到待测样品的表面，然后通过耦合将其透射光耦合进光纤入光谱仪测试出导模共振生物传感器波峰的移动曲线；
3）用光源作为入射光垂直入射到基底的表面，然后通过耦合将其透射光耦合进光纤入光谱仪测试出导模共振生物传感器波峰的移动曲线；
4）导模共振生物传感器从上至下依次为光栅层、波导层和基底，选定待测样品，将待测样品均匀吸附至于基底的表面；
5）在步骤4）得到导模共振生物传感器重复步骤2）和3），分别得到光源作为入射光垂直入射到待测样品的表面和基底的表面后，导模共振生物传感器波峰的移动曲线；
6）比较步骤2）、3）、5）所得导模共振生物传感器波峰的移动曲线，得到导模共振生物传感器对待测样品折射率以及厚度变化的灵敏度。
本发明的有益效果在于：本发明提高导模共振生物传感器测试灵敏度的方法，能够简单快速提高系统检测灵敏度。具有很大的通用性，不仅提高了导模共振生物传感系统的灵敏度，还可以有效保护滤波器的微纳结构不受测试生物样品污染。
附图说明
图1为本发明待测样品层的吸附表面位置以及光源入射方向实施例1示意图；
图2为本发明待测样品层的吸附表面位置以及光源入射方向实施例2示意图；
图3为本发明待测样品层的吸附表面位置以及光源入射方向实施例3示意图；
图4为本发明待测样品层的吸附表面位置以及光源入射方向实施例4示意图；
图5为本发明实施例1～４产生的滤波器共振峰值变化图。
具体实施方式
基于导模共振原理以及光栅层不同介质对于实际滤波器的共振峰值的影响。
这种基于改变检测样品放置方式或者光源入射方向而实现的导模共振生物传感器最大检测灵敏度方法，改变宽带ASE（光源的入射方向，或者变化生物试剂与滤波器的结合位置（上表面或者下表面），检测共振峰值移动，得到系统灵敏度的变化。这种样品的变化同时有折射率的变化以及厚度的变化，即可得到系统对于样品折射率以及样品厚度变化的灵敏度。
如图1～４所示待测样品层的吸附表面位置以及光源入射方向实施例1～４示意图，本发明的所用滤波器的结构参数是是以BK7作为基底3，波导层2与光栅层1折射率同为1.874，厚度为=250nm，，厚度是=366nm，光栅层1光栅周期是986nm，填充系数是0.5，覆盖层是空气层。样品1层为维生素，折射率为1.45，厚度为6nm。样品2亲和素层与样品1维生素层组成的整体折射为1.502，厚度为9nm。
用宽带光源作为入射光垂直入射到样品的表面，然后通过耦合将其透射光耦合进光纤入光谱仪测试出导模共振滤波器波峰的移动。检测系统包括宽带放大自辐射光源，反射式准直器，光纤，空间光耦合器，导模共振滤波器传感器，样品池，光谱分析仪。
待维生素亲和素加入样品室并通过生物分子间共价键结合之后，改变宽带ASE光源的入射方向和样品放置方式，检测导模共振滤波器共振峰值移动。如图1生物试剂均匀至于滤波器的上表面，ASE光源顶部垂直入射；图2生物试剂均匀至于滤波器的上表面，ASE光源底部垂直入射；图3生物试剂均匀至于滤波器的下表面，ASE光源顶部垂直入射；图4生物试剂均匀至于滤波器的下表面，ASE光源底部垂直入射。这种样品的加入同时带来折射率的变化以及厚度的变化，即可得到系统对于样品折射率以及样品厚度变化的灵敏度。从图5可以看出上述4种情况下，最终生物样品放置在滤波器的底部并且顶部垂直入射时得到最大折射率灵敏度。样品放置在滤波器的底面并且底部垂直入射时得到最大的厚度灵敏度。本发明实现方法实施方便，广泛应用于无标签光学生物传感领域。
Claims (1)
1.一种提高导模共振生物传感器测试灵敏度的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1）导模共振生物传感器从上至下依次为光栅层、波导层和基底，选定待测样品，将待测样品均匀置于导模共振生物传感器的上表面；
2）用光源从顶部垂直入射到导模共振生物传感器的上表面，然后通过光纤耦合将其透射光耦合进入光谱仪，测试出导模共振生物传感器波峰的移动曲线；
3）再用同一光源从底部垂直入射到基底的表面，然后将其透射光耦合进光纤，送入光谱仪测试出导模共振生物传感器波峰的移动曲线；
4）对同一导模共振生物传感器，将选定的待测样品均匀吸附至基底的表面；
5）对步骤4）得到的导模共振生物传感器，重复步骤2）和3），分别得到光源垂直入射到导模共振生物传感器的上表面和待测样品的表面后，所测得的导模共振生物传感器波峰的移动曲线；
6）比较所得4种导模共振生物传感器波峰的移动曲线，得到导模共振生物传感器对待测样品折射率以及厚度变化的灵敏度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410209894.5A CN103969185B (zh) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | 一种提高导模共振生物传感器测试灵敏度的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410209894.5A CN103969185B (zh) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | 一种提高导模共振生物传感器测试灵敏度的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103969185A CN103969185A (zh) | 2014-08-06 |
| CN103969185B true CN103969185B (zh) | 2016-09-14 |
Family
ID=51238953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410209894.5A Expired - Fee Related CN103969185B (zh) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | 一种提高导模共振生物传感器测试灵敏度的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103969185B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104316471B (zh) * | 2014-11-11 | 2017-07-14 | 上海理工大学 | 检测导模共振滤波器光谱的系统及方法 |
| CN105675536B (zh) * | 2016-01-19 | 2018-05-04 | 首都师范大学 | 用于THz-TDS系统的金属光栅表面等离子体效应生物检测芯片 |
| CN111141705A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-05-12 | 江苏师范大学 | 一种导模共振传感器的折射率检测方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1971267A (zh) * | 2005-11-23 | 2007-05-30 | 财团法人工业技术研究院 | 波导耦合表面等离子体共振生物传感器 |
| CN101548211A (zh) * | 2006-12-05 | 2009-09-30 | 韩国电子通信研究院 | 包含高折射率有机材料的导向模式共振过滤器及包含该导向模式共振过滤器的光学生物传感器 |
| CN101825629A (zh) * | 2009-03-06 | 2010-09-08 | 北京工业大学 | 波导耦合金属光子晶体生物传感器及其检测方法 |
| CN103398952A (zh) * | 2013-08-13 | 2013-11-20 | 上海理工大学 | 生物传感器检测中的导模共振滤波片反射率优化方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7167615B1 (en) * | 1999-11-05 | 2007-01-23 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Resonant waveguide-grating filters and sensors and methods for making and using same |
| US7371562B2 (en) * | 2000-10-30 | 2008-05-13 | Sru Biosystems, Inc. | Guided mode resonant filter biosensor using a linear grating surface structure |
| JP5131806B2 (ja) * | 2006-08-21 | 2013-01-30 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 細孔付き光導波モードセンサー |
-
2014
- 2014-05-19 CN CN201410209894.5A patent/CN103969185B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1971267A (zh) * | 2005-11-23 | 2007-05-30 | 财团法人工业技术研究院 | 波导耦合表面等离子体共振生物传感器 |
| CN101548211A (zh) * | 2006-12-05 | 2009-09-30 | 韩国电子通信研究院 | 包含高折射率有机材料的导向模式共振过滤器及包含该导向模式共振过滤器的光学生物传感器 |
| CN101825629A (zh) * | 2009-03-06 | 2010-09-08 | 北京工业大学 | 波导耦合金属光子晶体生物传感器及其检测方法 |
| CN103398952A (zh) * | 2013-08-13 | 2013-11-20 | 上海理工大学 | 生物传感器检测中的导模共振滤波片反射率优化方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| Sensitivity of a Lable-Free Guided-Mode Resonant Optical Biosensor with Different Modes;Qi Wang et al.;《Sensors》;20120718;第9791-9799页 * |
| Sensitivity of guide mode resonance filter-based biosensor in visible and near infrared ranges;Kehui Jia et al.;《Sensors and Actuators B:Chemical》;20110810;第156卷(第1期);第194-197页 * |
| Sensitivity response to coating material thickness for an optical resonant reflective biosensor based on a guided mode resonance filter;BongKyu Kim et al.;《BIOCHIP JOURNAL》;20140320;第8卷(第1期);第35-41页 * |
| 共振波长对导模共振生物传感器灵敏度的影响;贾克辉 等;《光谱学与光谱分析》;20120229;第32卷(第2期);第302-305页 * |
| 方位角调谐的反射窄带导模共振滤光片设计;张大伟 等;《中国激光》;20100430;第37卷(第4期);第950-953页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103969185A (zh) | 2014-08-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Virkler et al. | Blood species identification for forensic purposes using Raman spectroscopy combined with advanced statistical analysis | |
| Zarco-Tejada et al. | Chlorophyll fluorescence effects on vegetation apparent reflectance: I. Leaf-level measurements and model simulation | |
| CN101175989B (zh) | 表面等离子体共振传感器中的表面等离子体光谱术方法及其所用元件 | |
| CN101793678B (zh) | 等腰直角形横截面样品池的散射物质光谱测量装置与方法 | |
| EP2443438B1 (en) | A surface plasmon resonance sensing method and sensing system | |
| Sciacca et al. | Multiplexing of radiative-surface plasmon resonance for the detection of gastric cancer biomarkers in a single optical fiber | |
| JP5926810B2 (ja) | 組込式光学センサ | |
| JPS62503053A (ja) | 物質の選択的検出および測定物質内の屈折率変化検知を行なう光学センサ | |
| CN103969185B (zh) | 一种提高导模共振生物传感器测试灵敏度的方法 | |
| CA2638060A1 (en) | Method for using a photonic crystal fiber as a raman biosensor | |
| Gilerson et al. | Retrieval of chlorophyll fluorescence from reflectance spectra through polarization discrimination: modeling and experiments | |
| CN105675536B (zh) | 用于THz-TDS系统的金属光栅表面等离子体效应生物检测芯片 | |
| WO2004102170A8 (fr) | Biopuce a reseau de fibres optiques basee sur la spectroscopie a interferences par reflectometrie en lumiere blanche | |
| Colas et al. | A surface plasmon resonance system for the underwater detection of domoic acid | |
| Tao et al. | Influence of bio-optical parameter variability on the reflectance peak position in the red band of algal bloom waters | |
| CN106932373A (zh) | 海水总有机碳光学原位传感器 | |
| CN105044029B (zh) | 基于导波共振的传感器及传感器测试系统 | |
| US20120293800A1 (en) | Device and method for detecting biological material | |
| JP4173746B2 (ja) | 測定装置 | |
| CN208334198U (zh) | 海水藻类赤潮及其毒性检测光学原位传感器 | |
| CN105910994A (zh) | 一种基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测装置及系统 | |
| CN106198459A (zh) | 基于纳米表面等离子共振传感器的生物分析传感装置 | |
| CN111562249A (zh) | 一种可同时探测拉曼光谱与近红外光谱的二合一探头 | |
| Im et al. | Immunosensing using a metal clad leaky waveguide biosensor for clinical diagnosis | |
| KR102640751B1 (ko) | 다이크로익 필터를 이용한 유해물질 혼합가스의 검출 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160914 Termination date: 20190519 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |