[发明专利]一种多通道波长调制型光纤SPR检测系统

说明书

本发明属于光纤生物传感技术领域，公开了一种多通道波长调制型光纤SPR检测系统。光源连接多模光纤光开关，光开关1进N出，N个出口分别连接N个光纤SPR传感器。后经过Y型1×N分叉光纤汇聚入光谱仪。进样系统包括样品池，多通道蠕动泵，多通道微流通池和废液池。多通道微流通池可串联或者并联使用。所述控制系统和数据采集处理系统为计算机，通过数据线控制光开关对准到指定光路，读取对应光谱信息，进行光谱归一化和寻峰处理。计算机控制进行多通道的自动循环采样。本发明保持光纤SPR系统体积小、高灵敏、实时响应的优势下扩展了检测通道数目，可应用于疾病及时诊断，食品安全和环境监测等多分析物检测领域。

技术领域

本发明属于光纤生物传感技术领域，利用可控光开关，扩展传统的光纤SPR检测系统的检测通道数目。在保持光纤SPR传感器高灵敏、免标记、实时响应、可远程检测、易于小型化的优势的同时，实现互不干扰的多光路检测。

背景技术

光纤表面等离子体共振传感器(SPR)是将高灵敏度的表面等离子体共振传感技术与低能量消耗的光纤传输技术有机结合的产物。它集合了SPR效应对环境介质折射率变化非常敏感的优点，同时又兼有光纤本身柔软、可绕曲、电绝缘、耐腐蚀，使用时不发热、无辐射，能在强电磁干扰、易燃易爆、毒性气体等复杂环境条件下工作等独特的优点。当光从光密介质入射光疏介质时会在两种介质的界面处发生全反射，此时光波的电磁场强度在分界面处并不立即减小为零，而是随入射深度呈指数衰减，形成消逝波。消逝波的有效深度一般为100-200nm，由于光纤SPR传感器金属膜厚度小于消逝波的深度，在金属膜与溶液或空气界面处，消逝波仍起作用。同时在金属膜与样品的界面处，金属表面的自由电子被激发，形成表面等离子体波。当消逝波波矢与表面等离子波波矢相等时，有最小反射率。它能够对传感器表面待测介质组成的微小变化作出灵敏的响应,适用于研究传感器表面敏感层中物质与介质溶液的生物及化学反应,进而定量测定介质溶液中的微量生物和化学活性物质。

相对于传统棱镜结构SPR检测系统，光纤SPR传感器具备便携性，且制作成本低，适用于现场检测应用。例如水中重金属离子或者激素污染现场检测，疾病即时诊断等。由于实际应用场景中通常不仅仅需要检测一种物质，而是多种目标检测物的混合物，比如疾病诊断过程中通常需要检测多种疾病标志物的浓度，水质检测过程中需要检测多种污染物水平等，构建一种低成本、小型化、高灵敏，并且可以多通道检测的SPR传感系统成为光纤传感领域的迫切需求。

光谱调制型光纤表面等离子体共振传感器采用宽谱光源和高分辨率光谱仪，实时检测SPR共振波长的漂移，相对于角度调制式、强度调制式传感，稳定性高，光路系统更加简单、易实现，是目前应用最为广泛的光纤SPR调制手段。然而，传统光谱调制型SPR传感系统仅能实现单个检测通道，或者通过镀制不同膜层实现双通道检测。一种可以实现多光路快速切换的，低成本、小型化、多通道光纤SPR检测系统在环境监测、食品安全和疾病诊断等领域有着广阔的应用前景。

发明内容

本发明旨在提供一种多通道波长调制型光纤SPR检测系统，包括光学传感系统，进样系统，控制系统和数据采集处理系统。

一种多通道波长调制型光纤SPR检测系统，包括光学传感系统、进样系统、控制系统和数据采集处理系统；

所述的光学传感系统包括宽谱光源1、1×N多模光纤光开关2、光纤SPR传感器3和高分辨率光谱仪6；宽谱光源1连接1×N多模光纤光开关2，1×N多模光纤光开关2为1个进口N个出口，N个出口分别连接N个光纤SPR传感器3；后经过Y型1×N分叉光纤5汇聚入高分辨率光谱仪6；计算机10输出命令控制1×N多模光纤光开关2切换到指定光路通道，光信号经过光纤SPR传感器3后最终送至高分辨率光谱仪6，再经计算机10进行信号采集与解调，实现多通道光纤SPR传感。