[发明专利]用于检测胚胎代谢产物的光纤传感器及其制作方法

权利要求书

1.一种用于检测胚胎代谢产物的光纤传感器，其特征在于：包括光源、输入光纤、Y型传导光纤、光纤探头、输出光纤、信号接收及处理单元；光源将光传递给输入光纤；输入光纤通过第一光纤适配器与Y型传导光纤的第一分叉端口连接；Y型传导光纤的公共端口通过第二光纤适配器与光纤探头连接；Y型传导光纤的第二分叉端口通过第三光纤适配器与输出光纤连接，输出光纤与信号接收及处理单元连接；

所述光纤探头置于胚胎培养液中，其纤芯下端面镀有金属银膜，其纤芯侧面沉积有石墨烯层；

从光源发出的光经过输入光纤后耦合进入Y型传导光纤，接着进入光纤探头，激发光纤探头侧壁的石墨烯层产生偏振选择吸收现象，光信号在光纤探头末端的金属银膜处发生反射折回Y型传导光纤，再经过输出光纤进入信号接收及处理单元，计算出胚胎培养液的折射率，进而计算出胚胎培养液中代谢产物的浓度；

所述金属银膜采用银镜反应法或离子溅射法镀制；所述石墨烯层采用光沉积方法沉积，沉积时间不少于10分钟；

当所述金属银膜采用银镜反应法镀制时，所述光纤探头的制作方法为：

取纤芯直径为600-700微米的高分子包层光纤，将所述高分子包层光纤置于丙酮中浸泡，使其包层软化，削去两端一定长度的涂覆层和包层，再依次用丙酮、酒精将纤芯表面清洗干净，将纤芯两端切割形成平整光滑的端面；

取0.1-0.2M 的AgNO₃溶液逐滴加入25%的氨水，制得银氨溶液；将预处理好的高分子包层光纤竖直夹持，使其下端面恰好浸没于银氨溶液中，随即加入0.05-0.1M的葡萄糖溶液，银镜反应发生；依次用去离子水、丙酮和乙醇将高分子包层光纤清洗干净；

以石墨为原料，采用Hummer法制作氧化石墨烯，将氧化石墨烯旋涂分散后，在850-1000°C下进行高温还原制作高温还原氧化石墨烯；使用二甲基甲酰胺为溶剂，加入高温还原氧化石墨烯；经超声分散10分钟以上后，制成石墨烯分散液；采用光沉积方法在裸露的纤芯侧面沉积石墨烯层。

2.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于：所述石墨烯分散液浓度为3-5mg/mL，沉积时间不少于10分钟。

3.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于：所述信号接收及处理单元包括依次连接的光谱仪、计算机，所述光谱仪与输出光纤连接。

4.一种用于检测胚胎代谢产物的光纤传感器的制作方法，其特征在于包括如下步骤：

1）、制作光纤探头，使光纤探头的纤芯下端面镀金属银膜，使光纤探头的纤芯侧面沉积石墨烯层；

2）、将光纤探头的上端通过第二光纤适配器与Y型传导光纤的公共端口连接；Y型传导光纤的第一分叉端口通过第一光纤适配器与输入光纤连接，输入光纤接收光源发出的光信号；Y型传导光纤的第二分叉端口通过第三光纤适配器与输出光纤连接，输出光纤、光谱仪、计算机依次连接；

步骤1）中，制作光纤探头的步骤为：

取纤芯直径为600-700微米的高分子包层光纤，将所述高分子包层光纤置于丙酮中浸泡，使其包层软化，削去两端一定长度的涂覆层和包层，再依次用丙酮、酒精将纤芯表面清洗干净，将纤芯两端切割形成平整光滑的端面；

取0.1-0.2M 的AgNO₃溶液逐滴加入25%的氨水，制得银氨溶液；将预处理好的高分子包层光纤竖直夹持，使其下端面恰好浸没于银氨溶液中，随即加入0.05-0.1M的葡萄糖溶液，银镜反应发生；依次用去离子水、丙酮和乙醇将高分子包层光纤清洗干净；

以石墨为原料，采用Hummer法制作氧化石墨烯，将氧化石墨烯旋涂分散后，在850-1000°C下进行高温还原制作高温还原氧化石墨烯；使用二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂，加入高温还原氧化石墨烯；经超声分散10分钟以上后，制成石墨烯分散液；采用光沉积方法在裸露的纤芯侧面沉积石墨烯层。

5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于：所述石墨烯分散液浓度为3-5mg/mL，沉积时间不少于10分钟。