[发明专利]一种集成光微流控传感器有效

专利信息
申请号: 201611206743.X 申请日: 2016-12-23
公开(公告)号: CN106770043B 公开(公告)日: 2019-06-18
发明(设计)人: 金龙;梁丽丽;关柏鸥 申请(专利权)人: 暨南大学
主分类号: G01N21/45 分类号: G01N21/45;B01L3/00
代理公司: 广州市华学知识产权代理有限公司 44245 代理人: 陈燕娴
地址: 510632 广*** 国省代码: 广东;44
权利要求书: 查看更多 说明书: 查看更多
摘要:
搜索关键词: 石英毛细管 高阶模式 微流控传感器 微纳光纤 参量 测量 傅里叶变换 尺寸决定 传感信号 光纤输出 多参量 干涉谱 管内部 均匀区 倏逝场 耦合的 激发 检测 传感 基模 解调 紧凑 平行 放大 传输 干涉 医学
【说明书】:

发明公开了一种集成光微流控传感器,用于生物、医学、化学等多参量同时测量,由一根微纳光纤和三根尺寸不同的微纳石英毛细管组成,形成结构平行紧凑的集成光微流控传感器。在微纳光纤和微纳石英毛细管均匀区传输的高阶模式的倏逝场与管内部的样品发生相互作用,实现传感测量,微纳石英毛细管的尺寸决定耦合的高阶模式,当三根微纳石英毛细管尺寸相同时激发相同的高阶模式,检测相同的参量,可实现传感信号的放大,当三根微纳石英毛细管尺寸不同时,激发三种不同的高阶模式,便可分别检测不同的参量,实现功能的集成,三种高阶模式分别与基模发生干涉,光纤输出三根频率不同的干涉谱,经傅里叶变换实现信号的解调,这样便实现信号的集成。

技术领域

本发明涉及光学传感器技术领域,具体涉及一种集成光微流控传感器。

背景技术

微流控技术(Microfluidics或Lab on a chip)是指使用微管道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体(体积为纳升到阿升)的系统。微流控技术经过二十余年的发展,己经成为一门涉及化学、流体物理、光学、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。光微流控传感器是通过在微流控芯片中引入光学检测手段而构成的传感器。这传感器类型结合了微流控芯片结构尺寸小、样品消耗量低、分析通量高等优点和光学检测手段的灵敏度高、响应速度快、灵活性高、功耗低等这两方面优势,在低浓度样品探测方面具有很好的发展潜力。在临床诊断特别是癌症、心血管病等重大疾病诊断方面具有良好的应用前景。

光微流控传感器最初是通过片上集成的方式实现的,即在原有微流控芯片上引入光学探测结构。由于光学结构与芯片在材料上兼容性差,这种方式能达到的检测精度有限,无法满足临床需求。为实现高检测精度,需要在样品用量少,且作用距离有限的前提下实现光与微流之间的有效相互作用。因此需要对光微流控的实现机制和结构进行改进和再设计。

目前,实现光微流控传感器的方式很多。一种策略是基于本身具有微孔结构的光波导实现光微流控传感器,例如,光子晶体光纤、光子晶体、微孔阵列、液芯光波导等,天然的多孔结构,样品消耗低至飞克量级,光与物质强烈的相互作用,使得灵敏度很高,但是,微流的出入口需要另行设计,完整的微流系统难以实现。另一种策略是,基于一定光学原理引入微流系统实现光微流控传感器,例如基于微管的光学谐振腔,微管与微纳光纤垂直相互作用,光在微管管壁上发生谐振,不仅巧妙地解决了完整微流系统的问题,同时光学谐振的方式增加了光与物质之间的作用次数,显著增加了有效作用长度,使得探测能力得到明显提高,同时易于集成。但是,这种结构中光学谐振是通过与毛细管垂直接触的微纳光纤激发的,光信号容易受到外界振动、气流等因素的干扰,检测过程对周围环境要求极高。若将该传感器结构封装起来,其品质因子将受到很大影响,从而降低检测能力。

而基于微纳石英毛细管与微纳光纤的平行结构,可通过熔融拉锥一步制得,且微管微纳光纤之间形成结构紧凑的平行的一体光波导,制作方法简单、成本低、稳定性高、检测速度快、精度高,可实现生物、化学、医学等参量的低浓度检测。但是该结构基于的原理是倏逝场与物质的相互作用,所以对外界敏感的区域有限,仅在靠近微纳光纤附近的微管内敏感。为了将光微流控传感器更进一步推向实用化,提升传感器的功能和检测能力,开拓光微流控传感器更广阔的应用前景,需要对光微流控传感器进行集成。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的技术方案实现难,要求高,稳定性差等缺陷,基于微纳石英毛细管和微纳光纤平行结构的光微流传感器,提供一种功能集成和信号集成的光微流控传感器,提升微管和微纳光纤平行结构的光微流传感器的功能和检测能力。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到:

一种集成光微流控传感器,所述传感器包括:一根微纳光纤7和三根组成结构相同的第一微纳石英毛细管1、第二微纳石英毛细管8、第三微纳石英毛细管9;

所述微纳光纤7与三根微纳石英毛细管处处保持平行的相对位置关系,并封装于低折射率紫外胶中;

下载完整专利技术内容需要扣除积分,VIP会员可以免费下载。

该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于暨南大学,未经暨南大学许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服

本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201611206743.X/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。

×

专利文献下载

说明:

1、专利原文基于中国国家知识产权局专利说明书;

2、支持发明专利 、实用新型专利、外观设计专利(升级中);

3、专利数据每周两次同步更新,支持Adobe PDF格式;

4、内容包括专利技术的结构示意图流程工艺图技术构造图

5、已全新升级为极速版,下载速度显著提升!欢迎使用!

请您登陆后,进行下载,点击【登陆】 【注册】

关于我们 寻求报道 投稿须知 广告合作 版权声明 网站地图 友情链接 企业标识 联系我们

钻瓜专利网在线咨询

周一至周五 9:00-18:00

咨询在线客服咨询在线客服
tel code back_top