CN2935132Y - 一种基于长周期光纤光栅的生物传感器 - Google Patents

一种基于长周期光纤光栅的生物传感器 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种基于长周期光纤光栅的生物传感器。它由光纤、LPG、Au膜、生物分子的敏感膜、宽带光源、耦合器和光谱分析仪组成。在一个长周期光纤光栅的圆弧表面上生长50nm的Au膜，Au膜上再生长一层与被测生物分子膜耦合的敏感膜，将光纤光栅生物传感器直接暴露于被测样品中。由宽带光源发出的入射光束λi耦合进入光纤中，通过光耦合器进入光纤光栅生物传感器，耦合器的另一路光进入光谱分析仪。LPG在λi处将光从纤芯耦合进入包层，
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，n0为纤芯的折射率，为第i阶轴对称包层模的有效折射率。作用于LPG的外界生物分子膜的折射率变化，可以引起
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的改变，从而使λi发生变化，通过检测Δλi，可以获得需要检测的生物分子的动态变化信息。

Description

一种基于长周期光纤光栅的生物传感器
(一)技术领域
本实用新型涉及光纤传感技术、生物传感技术、免疫反应、镀膜技术和光纤光栅检测技术，特别是基于长周期光纤光栅的生物传感器结构及检测装置。
(二)背景技术
由于光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、尺寸小、重量轻、耐温性、复用能力强、传输距离远、耐腐蚀、高灵敏度、无源器件、易形变等优点，在光纤传感器领域，光纤光栅传感器的应用前景十分广阔，特别是在无损检测技术中得到广泛的应用，如将光纤光栅传感器应用于化学医药、材料工业和水利电力等领域。
我们知道，光栅的Bragg波长λB由下式决定：
λB＝2nΛ
式中，n为芯模有效折射率，Λ为光栅周期。当光纤光栅所处环境的温度、应力、应变或其它物理量发生变化时，光栅的周期或纤芯折射率将发生变化，从而使反射光的波长发生变化，通过测量物理量变化前后反射光波长的变化，就可以获得待测物理量的变化情况。
本实用新型专利是在对光纤生物传感器的敏感原理及检测技术进行系统分析之后，提出一种基于长周期光纤光栅的生物传感器。长周期光纤光栅生物传感器的工作原理是：LPG在λi处将光从纤芯耦合进入包层， λ i = ( n 0 - n clad i ) · Λ , n0为纤芯nclad i为第i阶轴对称包层模的有效折射率。作用于LPG的外界生物分子膜的折射率变化，可以引起(n0-nclad i)的改变，从而使λi发生变化，通过检测Δλi，可以获得需要检测的生物分子的动态变化信息。
本实用新型具有积极有益的效果：
1.医学中用的传感器多为电子传感器，它对许多内科手术是不适用的，尤其是在高微波(辐射)频率、超声波场或激光辐射的过高热治疗中，由于电子传感器中的金属导体很容易受电流、电压等电磁场的干扰而引起传感头或肿瘤周围的热效应，这样会导致错误读数。光纤光栅传感器能够通过最小限度的侵害方式测量人体组织内部的温度、压力、声波场的精确局部信息；
2.LPG光纤光栅生物传感器具有高灵敏度、高分辨率、且能同时感测应变和温度变化的传感器研究；
3.为了降低生物传感器检测系统的成本且实现小型化，本实用新型采用对光栅反射信号进行分析和测试。
(四)附图说明
本实例图1是一种基于长周期的光纤光栅生物传感器的结构图，图2是降低生物传感器检测系统的成本的反射光谱信号分析和检测装置。
图1中，光纤1，长周期光栅2，Au膜3，生物敏感膜4；
图2中，宽带光源5，光谱分析仪6，耦合器7和长周期LPG光纤光栅生物传感器8。
(五)具体实施方式
本实例中，它由光纤1、LPG光纤光栅2、Au膜3、生物分子的敏感膜4、宽带光源5、光谱分析仪6、耦合器7和光纤光栅生物传感器8组成。在一个长周期LPG光纤光栅2的圆弧表面上生长50nm的Au膜3，Au膜3上再生长一层与被测生物分子膜耦合的敏感膜4，将光纤光栅生物传感器直接暴露于被测样品中。由宽带光源发出的入射光束λi耦合进入光纤1中，通过光耦合器7进入光纤光栅生物传感器8，耦合器7的另一路光进入光谱分析仪6。LPG在λi处将光从纤芯耦合进入包层， λ i = ( n 0 - n clad i ) · Λ , n0为纤芯的折射率，nclad i为第i阶轴对称包层模的有效折射率。作用于LPG的外界生物分子膜的折射率变化，可以引起(n0-nclad i)的改变，从而使λi发生变化，通过检测Δλi，可以获得需要检测的生物分子的动态变化信息。

Claims (3)

1、一种基于长周期光纤光栅(LPG)的生物传感器，其特征在于，在一个长周期LPG光纤光栅的圆弧表面上生长50nm的Au膜，Au膜上再生长一层与被测生物分子膜耦合的敏感膜，将光纤光栅生物传感器直接暴露于被测样品中。由宽带光源发出的入射光束λi耦合进入光纤中，通过光耦合器进入光纤光栅生物传感器，耦合器的另一路光进入光谱分析仪。LPG在λi处将光从纤芯耦合进入包层， λ i = ( n 0 - n clad i ) · Λ , n0为纤芯的折射率，nclad i为第i阶轴对称包层模的有效折射率。作用于LPG的外界生物分子膜的折射率变化，可以引起(n0-nclad i)的改变，从而使λi发生变化，通过检测Δλi，可以获得需要检测的生物分子的动态变化信息。
2、根据权利要求1所述的一种基于长周期光纤光栅(LPG)的生物传感器，其特征在于LPG的圆弧表面上镀有Au膜，其厚度为50nm，Au膜表面又固定生物敏感膜。
3、根据权利要求1所述的一种基于长周期光纤光栅(LPG)的生物传感器，其特征在于由宽带光源发出的入射光束λi耦合进入光纤中，通过光耦合器进入光纤光栅生物传感器，耦合器的另一路光进入光谱分析仪。
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