CN112666144B - 一种基于拉锥式多模光纤的荧光化合物微流检测器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于拉锥式多模光纤的荧光化合物微流检测器，包括具有锥形端的多模光纤、聚四氟乙烯管、镀膜反射镜、样品液入口、样品液出口。锥形端能够增加荧光信号的接收效率，具有特殊折射率的聚四氟乙烯管和镀膜反射镜能够减少荧光信号的泄漏损耗，使该检测器具有信噪比高、灵敏度高、检测极限低的优势；同时，该器件具有柔韧性强、化学性质稳定，生物兼容性高的特点，有望在生物、化学等检测领域得到广泛应用。
Description
技术领域
本发明属于微流检测技术领域，特别涉及一种基于拉锥式多模光纤的荧光化合物微流检测器。
背景技术
化合物受紫外光激发后，发射出比激发光波长更长的光称为荧光，被化合物吸收的光称为激发光，产生的荧光称为发射光。荧光的波长通常在可见光范围内，荧光的性质与分子结构有密切关系，通过对荧光信号的分析可获得化合物种类及浓度等相关信息。目前，各研究机构对荧光化合物的实验研究，主要利用荧光光谱仪完成，这种检测器的缺点是系统造价高、体积大，并且必须将待测样品取出并置于光谱仪样品池中才能完成，严重阻碍了荧光检测技术在生物体内的实时检测应用。
光纤传感器具有体积小、抗电磁干扰、实时处理能力强、灵敏度高等诸多优点，特别是光纤材料具有很好的生物亲和性，对活体损伤小，不会引起排斥反应，适用于生物医学检测及临床医学诊断等应用。基于光纤的荧光检测技术，具有信噪比高，灵敏度高的优势。随着光纤后处理技术的发展，拉锥光纤的模场直径为微米或纳米量级，极大地增强了光在光纤中传输时的倏逝场，从而显著提高此类光纤传感器的灵敏度及响应速度，缩小了光纤传感器的尺寸，使其在传感应用中更具优势。
发明内容
针对目前基于荧光化合物的检测主要利用荧光检测器所造成造价高、体积大、易受干扰等不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、体积小、成本低、所需样品少的荧光化合物检测器，其实际检测具有高灵敏度、高信噪比、使用灵活的特点。
为实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于拉锥式多模光纤的荧光化合物微流检测器，包括拉具有锥形端的多模光纤、聚四氟乙烯管、镀膜反射镜、样品液入口、样品液出口。将多模光纤利用放电拉锥法制成具有锥形端的多模光纤，将其锥形端置入聚四氟乙烯管的一端并封固，将镀膜反射镜置入聚四氟乙烯管另一端并封固，再利用激光微加工技术在聚四氟乙烯管侧面制备微孔，得到样品液入口和样品液出口，制成微流检测器；激发光源发出的光经具有锥形端的多模光纤的锥形端入射至聚四氟乙烯管内，管内的荧光样品溶液受到激发而出射荧光，荧光信号由具有锥形端的多模光纤的锥形端接收并传输至光谱仪，光谱的峰值波长和峰值大小反映了荧光分子的种类和浓度，即可实现荧光化合物的检测。
本发明所述的具有锥形端的多模光纤通过放电拉锥法制成，通过控制放电的时间、强度及放电位置等参数，将多模光纤锥形端锥角控制在3°到12°之间，将其置于聚四氟乙烯管一端并用紫外胶固定。
本发明所述的聚四氟乙烯管内径为200μm，外径为250μm，长度为2cm，折射率为1.29。
本发明所述的镀膜反射镜由多模光纤制成，并在多模光纤的端面镀金膜，形成反射镜，并从聚四氟乙烯管的另一端置入，用紫外胶固定，反射面朝向聚四氟乙烯管内。
本发明所述样品液入口和样品液出口由激光微加工技术制成，直径为80μm。
本发明的有益效果是：①将拉锥式多模光纤应用到荧光化合物微流检测技术中，利用拉锥端的形状特点，扩大了荧光信号耦合至光纤的作用面积，提高了荧光信号的收集效率；②聚四氟乙烯管折射率(1.29)低于常规液体折射率(如：水1.33)，它与其中流动荧光分子溶液形成外低内高的折射率分布，荧光信号到达聚四氟乙烯管壁时发生光的全反射，因此能将荧光信号大部分限制在管内，减小了荧光信号在聚四氟乙烯管侧面的漏光损耗，其效果见附图2所示的对比实验结果；③利用反射镜减小了荧光信号在聚四氟乙烯管端面的漏光损耗；④本发明为单端型器件，使用方便。综上，本项目为荧光化合物微流检测技术提供了一种成本低、信噪比高、灵敏度高的新方法，在生物医学及药物筛选方面具有重要的研究意义。
附图说明
图1是基于拉锥式多模光纤的荧光化合物微流检测器的整体结构。
图2是聚四氟乙烯管在减小侧面漏光损耗方面的效果图，图中光谱分别为拉锥式多模光纤的锥形端直接插入荧光分子溶液得到的荧光光谱及锥形端外套聚四氟乙烯管后插入荧光分子溶液的荧光光谱。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
参见附图1中的整体结构，将多模光纤利用放电拉锥法制成具有锥形端的多模光纤(1)，将其锥形端置入聚四氟乙烯管(2)的一端并封固，将镀膜反射镜(3)置入聚四氟乙烯管(2)另一端并封固，再利用激光微加工技术在聚四氟乙烯管(2)侧面制备微孔，得到样品液入口(4)和样品液出口(5)，制成微流检测器；激发光源发出的光经具有锥形端的多模光纤(1)的锥形端入射至聚四氟乙烯管(2)内，管内的荧光样品溶液受到激发而出射荧光，荧光信号由具有锥形端的多模光纤(1)的锥形端接收并传输至光谱仪，光谱的峰值波长和峰值大小反映了荧光分子的种类和浓度，即可实现荧光化合物的检测。
Claims (1)
1.一种基于拉锥式多模光纤的荧光化合物微流检测器，其特征在于该检测器包括具有锥形端的多模光纤(1)、聚四氟乙烯管(2)、镀膜反射镜(3)、样品液入口(4)、样品液出口(5)；将多模光纤利用放电拉锥法制成具有锥形端的多模光纤(1)，将其锥形端置入聚四氟乙烯管(2)的一端并封固，将镀膜反射镜(3)置入聚四氟乙烯管(2)另一端并封固，再利用激光微加工技术在聚四氟乙烯管(2)侧面制备微孔，得到样品液入口(4)和样品液出口(5)，制成微流检测器；激发光源发出的光经过具有锥形端的多模光纤(1)的锥形端入射至聚四氟乙烯管(2)内，管内的荧光样品溶液受到激发而出射荧光，荧光信号由具有锥形端的多模光纤(1)的锥形端接收并传输至光谱仪，光谱的峰值波长和峰值大小反映了荧光分子的种类和浓度，即可实现荧光化合物的检测；所述具有锥形端的多模光纤(1)通过放电拉锥法制成，多模光纤的包层直径为125μm，纤芯直径110μm，锥形端锥角在3°到12°之间，将其锥形端置入聚四氟乙烯管(2)一端，并用紫外胶固定；所述聚四氟乙烯管(2)的内径为200μm，外径为250μm，长度为2cm，折射率为1.29；所述镀膜反射镜(3)由多模光纤制成，在多模光纤的端面镀金膜，形成反射镜，再从聚四氟乙烯管的另一端置入，反射面朝向聚四氟乙烯管内，以紫外胶固定，所使用的多模光纤外径为200μm；所述样品液入口(4)为待测荧光分子溶液的流入孔，直径为80μm；所述样品液出口(5)为待测荧光分子溶液的流出孔，直径为80μm。
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