[发明专利]一种基于聚合物波导布拉格光栅的葡萄糖传感器

说明书

本发明公开了一种基于聚合物波导布拉格光栅的葡萄糖传感器，包括PDMS下包层以及设置于所述PDMS下包层上的波导芯层、将GOD通过偶联剂固定在波导芯层表面固化形成GOD上包层；所述波导芯层为宽度不同的侧壁周期性起伏的双边结构。本发明实现了基于光学传感技术的葡萄糖检测，同时基于聚合物材料的波导布拉格光栅具有结构简单、体积小巧和易于制备的特点，且线性变化精度高，灵敏度高。

技术领域

本发明涉及一种基于聚合物的波导布拉格光栅，特别是涉及一种可用于葡萄糖浓度测定的聚合物波导布拉格光栅。

背景技术

近年来，葡萄糖的检测在医学检测、食品工业和生物技术领域都受到了持续的关注，出现了各种用于葡萄糖检测的传感器。常见的葡萄糖传感器类型包括：红外光谱葡萄糖传感器、光偏振葡萄糖传感器和激光拉曼光谱葡萄糖传感器。红外光谱葡萄糖传感器利用可以发射红外波段光的光源，通过收集并分析被人体血液反射或者透射的红外光，实现葡萄糖浓度的检测，但由于葡萄糖在其他组织液成分中所占比例较低，必然会带来较大的噪声，因此这种方法检测精度不高；光偏振葡萄糖传感器主要是利用葡萄糖具有稳定的旋光特性，当线偏振光入射到不同浓度的葡萄糖溶液时，出射光的偏振方向各不相同，通过对出射光与入射光所形成偏转角的测量，便可推算出葡萄糖溶液的浓度，但这种检测方式易受到温度和环境稳定性的影响；激光拉曼光谱葡萄糖传感器由于拉曼散射的产生需要强度较大光源的激发，既需要较高成本，高强度光源又可能对人体造成伤害，给这种血糖测量方法带来较大限制。

因此，如何能在高精度检测葡萄糖浓度的前提下，获得低成本、小体积、稳定检测的葡萄糖传感器是本领域亟待解决的技术问题。

术语解释：PDMS：聚二甲基硅氧烷；PMMA：聚甲基丙烯酸甲酯；GOD：葡萄糖氧化酶；ITO：氧化铟锡。

发明内容

本发明的目的是，提出一种基于聚合物波导布拉格光栅的葡萄糖传感器，该葡萄糖传感器结构简单、体积小巧且易于制备，能有效检测葡萄糖浓度。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

本发明的实施例提供了一种基于聚合物波导布拉格光栅的葡萄糖传感器，包括PDMS下包层以及设置于所述PDMS下包层上的波导芯层、将GOD通过偶联剂固定在波导芯层表面固化形成GOD上包层；

所述波导芯层包括波导宽度不同的侧壁周期性起伏的双边结构的聚合物波导布拉格光栅，所述聚合物波导布拉格光栅的一端作为窄输入波导，另一端作为宽输出波导。所述PDMS下包层厚度为2µm，所述波导芯层厚度为1µm，所述GOD上包层厚度为2~3µm。

在实施例中，所述聚合物波导布拉格光栅的输入波导宽度为1000nm，输出波导宽度为2000nm，调制深度为500nm，占空比为50%。

在实施例中，所述PDMS下包层折射率为1.4040，所述波导芯层折射率为1.4880，所述GOD上包层折射率为1.3403。