[发明专利]一种基于空心光子晶体光纤的荧光化合物微流检测器

说明书

本发明公开了一种基于空心光子晶体光纤的荧光化合物微流检测器，包括空心光子晶体光纤、包层空气孔封闭中心孔保留的微流孔、侧面微流通道、多模光纤；在空心光子晶体光纤左端，利用熔接机放电的选择性塌陷工艺，制备包层空气孔封闭中心孔保留的微流孔，再使用飞秒激光系统在空心光子晶体光纤侧面打孔，得到侧面微流通道，最后利用熔接机将空心光子晶体光纤右端和多模光纤进行熔接，制成微流检测器；当空心光子晶体光纤微流通道中有荧光分子溶液流过并受到紫外光激发时，荧光信号通过多模光纤传输至接收器，分析荧光信号的强度和波长，实现对荧光分子溶液性质的实时检测。该装置信噪比高、灵敏度高、检测极限低。

技术领域

本发明属于微流检测技术领域，特别涉及一种基于选择填充空心光子晶体光纤的荧光化合物微流检测器。

背景技术

化合物受紫外光激发后，发射出比激发光波长更长的光，称为荧光；被化合物吸收的光称为激发光，产生的荧光称为发射光。荧光的波长总要长于分子吸收的紫外光波长，通常在可见光范围内。荧光的性质与分子结构有密切关系，不同结构的分子被激发后，并不是都能发射荧光。目前，各研究机构对荧光化合物的实验研究，主要利用荧光检测器完成。这种检测器的缺点是系统造价高、体积大，并且生物被分析物必须在选择的条件下发生荧光，对荧光测量中的一些干扰非常敏感。

光纤传感器具有体积小、速度快、实时处理能力强、灵敏度高等诸多优点，特别是光纤材料具有很好的生物亲和性，对活体损伤小，不会引起排斥反应，非常适于生物医学检测及临床医学诊断等应用。由于光纤可将接收到的荧光信号几乎无损失地传送至光谱分析仪中，并且其“封闭”式的光传输通路使荧光信号免受环境光影响，因此，基于光纤的荧光检测技术，具有信噪比高，灵敏度高的优势。随着微加工技术的发展，对空心光子晶体光纤中特定空气孔实现选择性填充进一步提高了器件制作的灵活性。空心光子晶体光纤灵活的结构及材料参数，可满足任意波段和溶液特性的荧光检测，其良好的设计柔性与制备可控性，在生物传感方面具有良好的应用前景。

发明内容

针对目前基于荧光化合物的检测主要利用荧光检测器所造成造价高、体积大、易受干扰等不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、体积小、成本低、所需样品少的荧光化合物检测器，其实际检测具有高灵敏度、高信噪比、使用灵活的特点。该全光纤结构传感器件所需溶液为纳升（nL）量级，可以制成高性能检测器。

本发明的技术方案：一种基于空心光子晶体光纤的荧光化合物微流检测器包括空心光子晶体光纤、包层空气孔封闭中心孔保留的微流孔、侧面微流通道、多模光纤；在空心光子晶体光纤左端，利用熔接机放电的选择性塌陷工艺，制备包层空气孔封闭中心孔保留的微流孔，利用飞秒激光系统对空心光子晶体光纤侧面烧蚀，直至贯穿整个包层区域，得到侧面微流通道，最后利用熔接法将空心光子晶体光纤右端和多模光纤进行熔接，得到微流检测器；当空心光子晶体光纤微流通道中有荧光分子溶液流过并受到紫外光激发时，荧光信号通过多模光纤传输至接收器，分析荧光信号的强度和波长，实现对荧光分子溶液性质的实时检测。

本发明所述的空心光子晶体光纤的中心波长为1550nm，包层直径120μm，纤芯直径10μm。

本发明所述的包层空气孔封闭中心孔保留的微流孔是由空心光子晶体晶体光纤一端利用熔接机放电的选择性塌陷工艺使包层空气孔封闭得到。

本发明所述的侧面微流通道由飞秒激光微加工而成，激光频率为50fs、波长为800nm。

本发明的所述的多模光纤的包层直径为125μm，纤芯直径为62.5μm。

本发明的有益效果：本发明提出将全光纤结构传感系统应用到荧光化合物微流检测技术中，将空心光子晶体包层空气孔封闭中心孔保留的微流孔作为荧光化合物溶液微流通道，出射的荧光场与光纤传输模的模场重合，大大提高了荧光与光纤的耦合效率，提升检测灵敏度的同时将所需样品量减少至纳升(nL)量级，为荧光化合物微流检测技术提供了一种成本低、信噪比高、灵敏度高的新方法，在生物医学及药物筛选方面具有重要的研究意义。