CN204154645U - 一种单模异芯结构测定链霉亲和素浓度的光纤传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种单模异芯结构测定链霉亲和素浓度的光纤传感器，所述系统主要包括输入普通单模光纤、细芯单模光纤和输出普通单模光纤。本实用新型利用从宽带光源出来的光在不同浓度的链霉亲和素溶液作用在已经镀上生物素膜的细芯单模光纤包层上时，在光谱仪探测到透射干涉波长的移动，通过检测波长的漂移量就可以测定链霉亲和素浓度，具有结构简单、测量方便、灵敏度高、安全等优点。

Description

一种单模异芯结构测定链霉亲和素浓度的光纤传感器

技术领域

本实用新型涉及链霉亲和素浓度测定技术，利用异芯结构中在镀上生物素膜的细芯单模光纤包层上不同浓度的链霉亲和素溶液会使透射干涉波长的漂移量发生改变的方法，具有结构简单、观测方便、灵敏度高、安全等优点，它属于光纤生物传感领域。

背景技术

链霉亲和素和生物素之间有很强的特异性吸附能力，亲和力常数可以达到10¹⁵M，因此常被用作免疫学检测的素材，对链霉亲和素的测定对DNA分子杂交和制备单链DNA分子有着很重要的意义。在常见的免疫学检测技术中，免疫荧光技术需要荧光标记物标记样品，仪器设备也昂贵；放射免疫检测中放射性同位素对人身体损伤大；酶联免疫吸附技术中背景噪声大，给检测带来很大困难。这一些缺点大大限制了链霉亲和素在免疫学上的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述产生的问题，提出一种单模异芯结构测定链霉亲和素浓度的光纤传感器。本系统结构简单、设计合理、灵敏度高、测量方便，打破常规的检测方法，应用前景宽阔。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种单模异芯结构测定链霉亲和素浓度的光纤传感器，由输入普通单模光纤、细芯单模光纤和输出普通单模光纤组成；本实用新型利用链霉亲和素和生物素特异性吸附强的特点，在细芯单模光纤包层上用硅烷偶联剂修饰的方法镀上生物素膜，而后不同浓度的链霉亲和素溶液作用在生物素膜上时，从宽带光源出来的光经输入普通单模光纤-细芯单模光纤-输出普通单模光纤的异芯结构输送至光谱仪检测到的透射干涉波长会发生移动，通过检测漂移量就可以达到测定链霉亲和素浓度的目的。

本实用新型所述的细芯单模光纤的包层直径跟输入普通单模光纤和输出普通单模光纤相同，均为125μm，细芯单模光纤的纤芯直径是2.1μm，输入普通单模光纤和输出普通单模光纤的纤芯直径是9μm，这容易激发出包层膜从而产生干涉波长。

本实用新型所述的细芯单模光纤包层上用硅烷偶联剂修饰方式镀上生物素膜，其与待测的链霉亲和素具有特异性吸附能力，因此可以用来测定不同浓度的链霉亲和素溶液。

本实用新型所述的输入普通单模光纤-细芯单模光纤-输出普通单模光纤异芯结构的透射谱干涉条件为： $2\mathrm{\π}[n_{\mathrm{eff}}^{\mathrm{co}}\left(\mathrm{\λ}\right)-n_{\mathrm{eff}}^{\mathrm{cl},j}(\mathrm{\λ},n_e)]\·\frac{L}{{\mathrm{\λ}}_D}=(2k+1)\mathrm{\π},$ 式中为光纤纤芯的有效折射率，和入射波长有关但不随外界折射率的改变而改变，为细芯单模光纤包层中第j阶模式的有效折射率，跟入射波长和外界折射率都有关；L为细芯单模光纤的长度，λ_D为干涉谱中的峰值波长，不同浓度的链霉亲和素溶液作用在已镀上生物膜的细芯单模光纤包层上时，会直接改变从而使λ_D发生变化，从光谱图上看到的则是干涉波长的移动，通过检测漂移量就可以达到测定链霉亲和素浓度的目的。

本实用新型所具有的特点优势为：1.所有仪器材料都很普遍，结构简单，制造方便，链霉亲和素不用荧光标记物标记，实验过程没有涉及危险药品，安全。2.输入普通单模光纤-细芯单模光纤-输出普通单模光纤异芯结构的光纤传感技术成熟，灵敏度高，外界其他干扰因素(如温度)对其不灵敏，实验的精确度也高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图

图2为本实用新型中生物素膜固定于细芯单模光纤包层的示意图

图3为本实用新型实验结果图

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施步骤进行说明：

如图1所示，它是一种单模异芯结构测定链霉亲和素浓度的光纤传感器的结构示意图，宽带光源(4)的光谱范围为1400nm-1600nm，分辨率0.5nm，通过包层直径为125μm，纤芯直径为9μm的输入普通单模光纤(1)入射到包层直径同样为125μm，但纤芯直径只有2.1μm的细芯单模光纤(2)，再经相同尺寸的输出普通单模光纤(3)输送到600-1700nm可探测，波长分辨率为0.5nm的光谱仪(5)上进行透射干涉谱检测，将配置好的链霉亲和素溶液按浓度从低到高的顺序依次作用在已经用硅烷偶联剂修饰方法固定生物素的细芯单模光纤包层(6)上，可以从光谱仪(5)探测到干涉波长的移动，通过检测漂移量就可以测定链霉亲和素溶液的浓度。

如图2所示，它是一种单模异芯结构测定链霉亲和素浓度的光纤传感器中生物素膜固定于细芯单模光纤包层的示意图，首先用3-氨丙基三乙氧基硅烷的硅烷偶联剂层(7)修饰细芯单模光纤包层(6)使其表面氨基化可以顺利地固定生物素成为传感膜层(8)，当不同浓度的链霉亲和素溶液作用在传感膜层(8)时，由于链霉亲和素和生物素特异性吸附强的特点，会直接导致外界折射率的改变，从而使透射谱的干涉波长发生移动，每一个漂移量就针对了一个链霉亲和素的浓度，从而可以达到测定的目的。

如图3所示，它是一种单模异芯结构测定链霉亲和素浓度的光纤传感器中用图1所示结构和参数在实验室得到的实验结果图，使用链霉亲和素溶液的浓度为0.01M和0.025M，可见干涉波长发生了不同长度的移动，因此通过检测干涉波长的漂移量可以测定链霉亲和素溶液的浓度。

本领域技术人员清楚地知道，根据本实用新型的方法，可以对光纤参数进行重新设定，结构中的元器件可以进行优化选择，本实用新型的保护范围并不局限于以上实施例。

Claims (3)

1.一种单模异芯结构测定链霉亲和素浓度的光纤传感器，其特征在于将输入普通单模光纤(1)、细芯单模光纤(2)和输出普通单模光纤(3)依次用光纤熔接机进行熔融连接后构成单模异芯光纤传感器；从宽带光源(4)发出的光经输入普通单模光纤(1)到细芯单模光纤(2)再到输出普通单模光纤(3)这一异芯结构后，在光谱仪(5)上可以探测到透射干涉谱；不同浓度的链霉亲和素溶液作用在已经镀上生物素膜的细芯单模光纤包层(6)上会改变干涉波长的相位偏移，通过检测波长漂移量可以达到测定链霉亲和素浓度的目的。

2.根据权利要求1所述的一种单模异芯结构测定链霉亲和素浓度的光纤传感器，其特征是：所述细芯单模光纤(2)的包层直径跟输入普通单模光纤(1)和输出普通单模光纤(3)相同，均为125μm，细芯单模光纤(3)的纤芯直径是2.1μm，输入普通单模光纤(1)和输出普通单模光纤(3)的纤芯直径是9μm。

3.根据权利要求1所述的一种单模异芯结构测定链霉亲和素浓度的光纤传感器，其特征是：细芯单模光纤包层(6)上用硅烷偶联剂修饰方式镀上生物素膜，其与待测的链霉亲和素具有特异性吸附能力。