[发明专利]浓度检测传感器及其检测方法、浓度检测装置

说明书

本发明提供了一种浓度检测传感器及其检测方法、浓度检测装置，该浓度检测传感器包括基底、设置于所述基底之上的介质层以及设置于所述介质层之上的波导层，所述波导层包括波导膜层、形成于所述波导膜层之上的各向异性纳米柱阵列层以及形成于所述纳米柱阵列层之上的修饰酶，所述修饰酶用于吸附待测物质，以改变所述浓度检测传感器的有效反射率，进而检测所述待测物质的浓度。

技术领域

本发明涉及浓度检测领域，具体涉及一种浓度检测传感器及其检测方法、浓度检测装置。

背景技术

传统的表面等离子共振传感器一般包括三层结构：基底层、金属层以及覆盖层。一条激光按照不同的入射角照射表面等离子共振传感器，光线在特定角度耦合进传感器，反射光强随之改变。耦合角度取决于表面等离子共振传感器的有效反射率，当基底层和金属层固定时主要受覆盖层(待测溶液)反射率影响。通过分析耦合角度的变化来分析覆盖层的相关信息。然而传统表面等离子共振传感器的穿透深度只有100nm左右，主要用于分析分子大小级别的物质，例如重金属离子、葡萄糖、蛋白质等。

光波导传感器与表面等离子共振传感器类似，包括基底层、金属层、波导层和覆盖层四层结构。相对于表面等离子共振传感器，光波导传感器在金属层和覆盖层之间增加了几百纳米厚度的波导层，不仅提供了多种波导传播模式，而且大大增加了波导的穿透深度。光波导传感器不仅应用于小分子的检测，同时在细菌以及细胞等微米级别生物体检测方面都有重要应用。光波导传感器已经成为在复杂微量检测方面具有超高灵敏度的光学传感器重要部分。

光波导传感器的灵敏度和检测形态主要取决于波导层的设计。目前常见的波导层材料包括多孔阳极氧化铝薄膜、多孔二氧化钛薄膜、水凝胶薄膜以及一些以阳极氧化铝为模板填充不同材料制作的阵列薄膜等。该波导层没有做特殊结构处理，修饰酶容易出现酶附着度不高导致特异性吸附极性分子的效率不高的缺点。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是，提供一种浓度检测传感器及其检测方法、浓度检测装置，具有较高灵敏度。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种浓度检测传感器，包括基底、设置于所述基底之上的金属层以及设置于所述金属层之上的波导层，所述波导层包括介质层、形成于所述介质层之上的各向异性纳米柱阵列层以及形成于所述纳米柱阵列层之上的修饰酶，所述修饰酶用于吸附待测物质，以改变所述浓度检测传感器的有效反射率，进而检测所述待测物质的浓度。

可选地，还包括设置于所述波导层之上的覆盖层。

可选地，所述基底为棱镜结构。

可选地，所述纳米柱阵列层为二氧化硅材质。

本发明实施例还提供了一种浓度检测装置，包括相对设置的光源、光电探测器以及设置于所述光源和所述光电探测器之间的权利要求1-4任一所述的浓度检测传感器，所述光源发射出的光线，经过所述浓度检测传感器的反射，被所述光电探测器接收。

可选地，还包括设置于所述光源以及所述浓度检测传感器之间的起偏器，所述光源发射出的光线穿过所述起偏器，射入所述浓度检测传感器。

可选地，还包括设置于所述起偏器与所述浓度检测传感器之间的非偏振分光棱镜，所述非偏振分光棱镜将所述起偏器发出的光线反射，射入所述浓度检测传感器。

可选地，还包括设置于所述非偏振分光棱镜与所述浓度检测传感器之间的第一反射镜，所述第一反射镜将所述非偏振分光棱镜发出的光线反射，形成垂直射入所述浓度检测传感器的入射光线。

可选地，还包括位于所述浓度检测传感器与所述光电探测器之间的检偏器，所述浓度检测传感器反射出的光线穿过所述检偏器，射入所述光电探测器。

可选地，还包括设置于所述浓度检测传感器与所述检偏器之间的第二反射镜，所述第二反射镜将所述浓度检测传感器反射出的光线射入所述检偏器。