[发明专利]无标组合少模光纤消逝场生物传感器

说明书

技术领域

本发明属于生物检测仪器，特别涉及一种利用光纤消逝场与消逝场能量穿透范围内的生物物质发生作用，引起光纤中传输的能量吸收，来实现对生物物质的检测的光纤消逝场生物传感器。

背景技术

光纤消逝场生物传感器利用光在光纤内以全内反射方式传播时，在传感光纤所处的介质中产生消逝场，在传感光纤激发的消逝场穿透范围内的生物物质与该消逝场产生相互作用，引起能量的吸收，反映为光纤输出的整体的光强的降低，从而实现检测目标物质的浓度。

传统的光纤消逝场生物传感器利用除去包层的多模、大直径式的光纤作为传感光纤，因光纤内光的传播模式太多造成激发的消逝场能量低，包层功率占有率小，从而影响了传感器的灵敏度，如文献1[A.P.Ferreira，M.M.Werneck，R.M.Ribeiro，Development of an evanescent-field fibre optic sensor forEscherichia coli O157：H7(光纤消逝场埃希氏大肠杆菌传感器的研制)，Biosensors & Bioelectronics 16(2001)399-408]和文献2[A.Kishan，M.S.John，C.S.Lim，A.Asundi.A Fiber optic biosensor to monitor mutans streptococci inhuman saliva(用与人唾液中变形链球菌监控的光纤生物传感器).Biosensorsand Bioelectronics，2003，18：1371-1378]所述，文献中所用传感光纤结构为直的圆柱型多模传感光纤，没有锥形过渡结构。

为提高传感器的灵敏度，许多学者通过用荧光染料标记待测物质，利用消逝场的能量激发荧光染料发出荧光，通过检测发射的荧光强度的大小来反映被测物的浓度情况。此方法需要一套额外的荧光收集和检测系统，包括反射镜、半透镜、斩波器等光学器件和光电倍增管等检测设备。光路布置的灵活性低，占用空间大，不易实现仪器的小型化和便携化。如文献3[Nidhi Nath，S eema R.Jain，Sneh Anand.Evanescent wave fiber optic sensor for detection ofL.donovani specific antibodies in sera of kala azar patients(检测黑热病病人血清中杜氏利什曼原虫特异性抗体的光纤消逝波传感器).Biosensors andBioelectronics，1997，12(6)：491-498]和文献4[George P.Anderson，Chris A.Rowe-Taitt，Frances S.Ligler，RAPTOR：A PORTABLE，AUTOMATEDBIOSENSOR(自动化便携式的生物传感器：RAPTOR).Proceedings of the FirstConference on Point Detection for Chemical and Biological Defense，Oct.，2000]所述。文献4中提到了一种可用于多种生物分子浓度探测的光纤消逝场生物传感器，以上文献中用到的传感光纤为锥形探针式传感光纤。

发明内容

本发明的目的是提供一种无标组合少模光纤消逝场生物传感器，以克服目前传统的光纤消逝场生物传感器存在的上述缺陷。

本发明无标组合少模光纤消逝场生物传感器，是由光源和依次连接的聚焦透镜组、第一裸光纤转换器、传感区部分被置于样品池中的少模传感光纤、第二裸光纤转换器、光电信号采集器组成，所述的少模传感光纤由直径为微米量级的裸露纤芯的传感区段和该传感区段两端分别通过锥形过渡区段相连接的传输区段构成。

本发明的工作原理是：

光源发出的光，经过透镜组聚焦到第一裸光纤转接器上，将光耦合进入少模传感光纤中。由于少模传感光纤的传感部分置于样品池中，当传感光纤激发的消逝场与样品池中的待测物质发生作用后，光纤传播的光强发生变化，成为携带被测物质信号的光。携带被测物质信号的光，经过第二裸光纤转接器输入到光电信号采集器中。光电信号采集器根据光源发出的光与携带被测物质信号的光的光强变化数值，实现对待测物质的测量。