[发明专利]一种同时检测多种微生物的光纤荧光传感器

说明书

技术领域

本发明属于生物检测技术领域，特别涉及一种同时检测多种微生物的光纤荧 光传感器。

背景技术

光纤荧光生物传感器是将光纤与荧光免疫检测技术结合衍生出的测量仪器。 光纤荧光生物传感器基于标记式方法进行检测，即先用荧光染料标记待测分子， 再通过荧光染料的信号强度变化反推出样品的信息，从而实现对样品浓度的检 测，具有专一性强、灵敏度高、实用性好等优点。

当光以全反射形式在光纤中进行传播时，在纤芯与包层界面处存在以指数方 式衰减的倏逝波，其渗透深度只有几纳米到几百纳米。将普通光纤去掉包层，并 对裸露的纤芯部分进行结构设计和生物修饰，使其表面固定生物识别分子，形成 光纤探针。将光纤探针置于用荧光染料进行标记的样品中，利用生物分子间的特 异性结合，可将识别分子-荧光染料基团固定在纤芯表面。纤芯和溶液界面处的 倏逝波可激发标记的荧光染料，通过荧光强度即可反推出样品信息。光纤荧光倏 逝波生物传感器以其传感区域大、易小型化、可实现远端探测等优点表现出巨大 的市场潜力。

在先技术中，由清华大学本实验室杨昌喜、张仲桓等人在其专利《一种全光 纤结构的多探头光纤倏逝波生物传感器》说明书中所报道多探头光纤倏逝波生物 传感器。上述在先技术的缺点是：

1.荧光激发功率低。由光源模块A输出的激光束通过光纤耦合器将一条光 路分为多条子光路。在有限的光源功率下，光纤探针D越多，分出的子光路越多， 到达光纤探针D的激发功率越低，激发的荧光信号越弱。

2.样品利用率低。由于激发功率低，在先技术对样品容量有一定要求。实 现多种生物量测量时，不同的光纤探针D需要插入不同生物样品溶液中。这对医 学诊断等领域样品(如病人血液)的采集带来了极大困难，限制了该传感器的应 用范围。

3.探测区域脆弱。光纤探针D直径为几十微米，且裸露在外，在样品检测 过程中容易折断，不适用于复杂的环境监测。

4.仪器重复成本较高。实现多样品同时检测时，每个光纤探针D都需要与 相应的光环路器C相连，极大的增加了仪器重复成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同时检测多种微生物的光纤荧光传感器，其特征 在于，该光纤荧光传感器是一种基于波分复用技术的单通道多参数光纤荧光生物 传感器；所述同时检测多种微生物的光纤荧光传感器由光源模块1、激发光传输 模块2、样品加载和探测模块3、荧光传输/解复用模块4和光电探测模块5依次 连接组成，其中光源模1用于提供传感检测输出光；激发光传输模块2用于光纤 荧光传感器中光路传输；样品加载和探测模块3对探测光纤3-3裸露一侧的芯区 部分进行了生物修饰，组成线性传感阵列结构，实现单通道多样品同时检测；荧 光传输/解复用模块用于光纤荧光传感器中不同荧光信号的传输和解复用；光电 探测模块5用于把从所述光纤准直器输入的荧光信号转换为电信号。

所述光源模块根据待测分子选用的荧光标记物不同，采用两种不同的组成方 案:方案一，当选用不同有机荧光染料(如R6G、Cy5等)作为荧光标记物分别对 不同微生物进行标记时，所述光源模块由宽带光源1-1，第一波分复用器1-2， 光合束器1-3组成；其中，有机荧光染料为R6G、Cy5等,其中第一波分复用器(1-2) 用于从宽带光源中提取出与荧光染料激发波长相同的波段；光合束器(1-3)用 于将提取的不同波段耦合到激发光传输模块(2)中；用于提供传感检测输出光； 方案二，当选用不同尺寸的同类量子点作为荧光标记物对不同微生物进行标记 时，所述光源模块可仅由宽带光源1-1组成；其中，两种方案中的宽带光源1-1 均采用白光激光器或涵盖紫外和可见光波段的超宽带光源半导体激光器.

所述激发光传输模块由第一光学连接器件2-1、第一传输光纤2-2和第二光 学连接器件2-3组成，用于光路传输；

所述样品加载和探测模块由样品池3-1、蠕动泵3-2、探测光纤3-3组成； 其中探测光纤3-3采用管腐蚀法或抛磨法制成的D型光纤组成，在其中裸露一侧 的芯区部分进行了生物修饰，组成线性传感阵列结构，实现单通道多样品同时检 测。