[发明专利]基于集成光波导传感器的溶血分析仪及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于集成光波导传感器的溶血分析仪及其制备方法，包括集成光子波导、纳米过滤器和微流控通道,所述的集成光子波导为中间螺旋型两侧接耦合光栅的单条波导。本发明充分利用了集成光波导传感器高灵敏度和体积小的优点，又利用瞬时吸收和血红蛋白过滤相结合的方法，实现无需样品制备，同时能快速准确检测溶血及溶血发生程度的溶血分析仪。

技术领域

本发明属于传感器领域的一种光传感器，具体涉及一种基于集成光波导传感器的溶血分析仪及其制备方法。

背景技术

血液检测在现代医疗诊断和病理研究中起着核心作用。目前主流的血液检测方法有：直流电阻抗法(DC)、电阻抗和射频电导联合检测法、多角度激光偏振光散射检测法和采用图像分析的单纯细胞检测法。无论是哪种检测方法，都是由图像处理入手，对图像进行像素分析进而得到结果，检测速度较慢且耗费算力较大。

在各种方式的血液检测中，全血检测在诊断中极为重要。但是，全血检测时常会受到溶血(hemolysis)的干扰。溶血是指红细胞破裂并将其内容物如血红蛋白释放到血浆中的一种现象。是世界各地医疗机构中血液分析仪和实验室血液分析设备的最大分析前误差来源，由其导致的不合格样本数占比高达39-69％，约比第二大原因(血样采集本身导致的误差)高5倍。

溶血的存在干扰了对血液中K和Ca离子浓度等重要参数的检测。同时，在一些重大手术中，溶血现象也很常见，这给依靠血液检测来进行术中生命体征实时监测带来很大困扰。在创伤采集和血液样品制备的过程中，外伤性抽血和样本处理不当易产生外因性溶血。及时检测溶血的发生就显得十分重要。当前，最先进的溶血检测方案需要离心步骤来分离血浆和细胞且需要采集大量样本，这既耗时又耗费资源，也给患者带来了痛苦，还容易导致额外的分析错误。而且，离心步骤的存在使得整个检测设备非常复杂，不便于使用。

同时，为了满足血液检测的高灵敏度、即时、方便的要求，运用光感器检测的方法越来越受到关注。特别是硅基光波导传感器，因其具有大规模生产从而能够极大地降低成本的潜力而被重点关注。

基于以上背景，现有溶血检测方法存在以下问题和不足：

(1)样品制备过程复杂，可能导致额外的分析误差；

(2)检测设备体积大，不可移动，操作繁琐；

(3)检测所需样品量大，检测速度慢。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提出一种基于集成光波导传感器的溶血分析仪及其制备方法。分析仪通过检测光线经由样品覆盖的波导后被吸收的程度来检测血红蛋白含量，进而确定是否发生溶血。

本发明所采用的技术方案如下：

本发明公开了一种基于集成光波导传感器的溶血分析仪，包括石英衬底、沉积并附着于石英衬底上表面的集成光子波导、包裹在集成光子波导上方的纳米过滤器、紧贴放置于纳米过滤器上的微流控通道，集成光子波导包括中间螺旋型波导、与螺旋型波导的两侧相连的耦合光栅，微流控通道上开设的传感窗口对准纳米过滤器上开设的开口。

作为进一步地改进，本发明所述的螺旋型波导和耦合光栅采用相同的氮化硅材料，螺旋型波导为等间距等宽度的单条波导。

作为进一步地改进，本发明所述的纳米过滤器与集成光子波导平行紧贴放置，纳米过滤器开口部分对应于集成光子波导的螺旋型波导部分。

作为进一步地改进，本发明所述的纳米过滤器开设有若干开口，开口口径为150-450nm，开口之间的间距300-900nm。

作为进一步地改进，本发明所述的开口为圆形或正方形或菱形或三角形，若干开口形成孔洞阵列。