[实用新型]基于游标效应的金黄色葡萄球菌边孔光纤生物传感器

说明书

本实用新型公开基于游标效应的金黄色葡萄球菌边孔光纤生物传感器。所述生物传感器包括宽带光源、输入单模光纤、无芯光纤、具有两个通道的并且其中一个通道充满折射率为1.3626的液体而另一个通道外露的边孔光纤、第二无芯光纤、输出单模光纤、光谱仪，其中边孔光纤附着上猪IgG抗体。光依次经过整个光学系统后会在光谱仪上得到光谱图，附着在边孔光纤表面的猪IgG抗体可实现对金黄色葡萄球菌的特异性结合，使得光谱发生漂移，通过计算光谱包络的移动可反推得到金黄色葡萄球菌的浓度。而因为游标效应的存在，使得灵敏度显著提升。该传感器具有成本低，制作简单，灵敏度高等优点，具有很好的实用价值和应用前景。

技术领域

本实用新型涉及一种光纤传感器，具体涉及一种基于边孔光纤游标效应的检测金黄色葡萄球菌的生物传感器，其突出特点是在检测金黄色葡萄球菌方面检测灵敏度高、检测成本与操作复杂度低，属于光生化传感技术领域。

背景技术

折射率是物质中较为容易获取的表征物质特性的值，所以出现了很多折射率传感器。光纤传感器由于成本低、制作简单等多种优势在水质监测、医疗健康等领域成功占据一席之地。光纤技术是折射率传感技术的重要组成部分，已经渐渐走向成熟。基于马赫曾德干涉原理的光纤传感器具有灵敏度高、测量对象广泛等优势，在不同领域得到了较好运用。例如，2019年3月26日公开的公开号为 CN109520442A的发明专利提出了“一种级联光纤熔锥马赫曾德干涉仪及光纤曲率测量系统”，实现了一种具有结构简单的马赫曾德干涉仪，且能够实现对微小曲率进行测量的功能。2019年3月26日公开的公开号为CN109520442A的实用新型专利提出了“基于马赫曾德干涉的光纤湿度传感器”，以光纤M-Z结构为传感器主要结构，以透射光谱的损耗比与环境湿度值的关系为基础，及光纤湿度传感器的优点,实现对环境的湿度值进行精确测量。但基于马赫曾德干涉光纤传感器在病原菌检测应用方面还有欠缺。

食源性疾病的主要原因是食用被食源性病原体污染的食物。因此，及时检测食物中的食源性病原体对于降低食源性疾病的发病率非常重要。有几种常规技术用于检测食源性病原体，如平板法、聚合酶链反应和酶联免疫吸附试验方法等。其中金黄色葡萄球菌是人类的一种重要病原菌，引起许多严重感染。

金黄色葡萄球菌的危害：

一、金黄色葡萄球菌感染之后容易导致食物中毒，伴随着会出现一些恶心、呕吐、晕眩、甚至是休克的症状，

二、金黄色葡萄球菌感染会导致白细胞和巨噬细胞被破坏，出现白细胞缺乏，免疫系统就会下降，出现免疫病、再生障碍性贫血等症状。

三、金黄色葡萄球菌感染会导致人体出现局部溃烂化脓的现象，如不及时就医就会使得化脓伤口继续扩散，导致全身皮肤溃烂，身体出现严重的炎症。

四、金黄色葡萄球菌感染会导致脑膜炎的发作这种金黄色葡萄球菌感染就是进化后的超级细菌感染，因为其入侵大脑，导致脑膜发炎，通常会伴随着头疼、发热、全身不适、恶心、呕吐、晕眩甚至是休克。

五、金黄色葡萄球菌感染能导致皮肤软组织感染、败血症、心内膜炎、肺炎、肠炎、骨髓炎及中毒性休克综合征等。

近年来，在金黄色葡萄球菌检测方面也有所发展。例如，2015年5月27日公开的公开号为CN104655839A的发明专利提出了“一种特异性检测金黄色葡萄球菌的方法”，通过ATP生物发光法得到菌浓度与发光强度的线性曲线，可定量检测出金黄色葡萄球菌。2017年3月15日公开的公开号为CN106501337A 的发明专利提出了“一种金黄色葡萄球菌的电化学检测方法”，采用三电极检测系统检测金黄色葡萄球菌，两种方法都能较好的检测出菌液浓度。但检测灵敏度、检测成本与操作复杂度等方面存在缺陷。

本实用新型为干涉型光纤生物传感器的一种，是一个用光纤做成的双马赫曾德尔干涉仪。而相比于一般的马赫曾德尔干涉仪，本实用新型通过填充折射率为1.3626的液体运用了游标效应，使得外界折射率响应变化的包络线位移将大于原始的条纹位移，故而灵敏度将大幅提高。