[发明专利]一种光纤微流控生物传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明为一种光纤生物传感器，特别是涉及一种光纤微流控生物传感器及其制备方 法。

背景技术

光纤生物传感器具有绝缘屏蔽效应好、抗电磁干扰能力强、可遥控实时动态测 量而受到广泛关注，在光纤生物传感器中，光纤倏逝波生物传感器是应有最广泛的 一种，该传感器是利用光波在光纤内以全反射的方式传输时在光纤探头所处的介质 中产生倏逝波，该倏逝波激发通过吸附或以生物亲和反应而连接在探头表面上的标 记有荧光分子的生物物质，从而实现对待测物质浓度的测定。

传统的光纤倏逝波生物传感器主要是利用光纤作为探头，而在激发光路和信号 检测光路大量采用了分离元件，如专利(黄惠杰，翟俊辉等.光纤倏逝波生物传感 器，ZL01139224.X)。随后研究人员对激发光路和信号检测光路进行了改进，利用 光纤替代激发光路和信号检测光路，如专利(施汉昌，龙峰，何苗.全光纤倏逝波 生物传感器，申请号：200610089497.4和曹望和，付姚，罗昔贤.一种光纤荧光生 物传感器，申请号：200710011932.6)。通过这些改进，提高了光的传输效率和信噪 比，简化了仪器结构、提高了可靠性，利于仪器的小型化。但这些改进均未能改变 将光纤作为探头、直接插入样品池中的状况，增加了光纤探头处理的难度，并且还 有可能对生物样本带来污染；另外由于光纤探头本身携带生物探针分子，使得这类 传感器不便于进行动态测量。

发明内容

本发明的目的是针对现有光纤生物传感器效率低下、不便于动态测量的问题， 提供一种微流控光纤生物传感器及其制备方法。本发明通过如下技术方案实现：

一种微流控光纤生物传感器，包括光源、传输光路、生物样品流路、信号光采 集光路和信号处理装置，所述传输光路为传输光纤，传输光纤的一端与光源连接， 另一端与信号处理装置连接；所述生物样品流路采用毛细管，传输光纤有一部分缠 绕于毛细管的外壁上形成信号光采集光路，在毛细管上缠绕有光纤的部位连同该处 的光纤外表面均镀有一层激发光和信号光的高反膜，即在该区域裸露部位均有镀膜 层。在毛细管中通入带荧光标记的生物样本，根据荧光强度等光学信息测定生物样 品浓度，本发明可替代目前将光纤制作成光纤探针的倏逝波测试技术，并与微流控 技术相结合，便于微量生物样本的动态实时检测。所述微流控光纤生物传感器的工 作过程是：从光源输出的激发光在通过毛细管外壁时，激发光进入样品流路，激发 生物样品，生物样品发出的荧光通过耦合进入缠绕光纤，从信号处理端输出。

上述的微流控光纤生物传感器，缠绕于毛细管上的光纤的直径小于10μm，长 度为1mm～10cm。

上述的微流控光纤生物传感器，形成信号光采集光路的光纤紧密绕于毛细管 上。

上述的微流控光纤生物传感器，所述光纤的截面形状为圆形、矩形或D型，所 述光纤的材质为玻璃、塑料或晶体，所述光纤为单模或多模光纤。

上述的微流控光纤生物传感器，所述光纤为微结构光子晶体光纤。

上述的微流控光纤生物传感器，所述毛细管的材质为玻璃或塑料，毛细管的截 面形状为圆形或矩形。

上述的微流控光纤生物传感器，所述毛细管折射率大于或等于缠绕光纤包层的 折射率。

上述的微流控光纤生物传感器，所述光源为激光器或荧光光源。

上述微流控光纤生物传感器的制备方法，包括如下步骤：

(1)将传输光纤的局部拉制成直径小于10μm，长度为1mm～10cm的光纤细 丝；

(2)将步骤(1)得到的光纤细丝紧密缠绕在直径小于2mm的毛细管的外壁 上，然后在缠绕部位镀一层激发光和信号光的高反膜；

(3)将光源发出的光耦合进入传输光纤的一端，传输光纤的另一端与信号处 理装置连接；

(4)往毛细管中通入带荧光标记的生物样本。

本发明的微流控光纤生物传感器的制作方法，包括以下步骤：

(1)将传输光纤的局部拉制成直径小于10μm，长度为1mm～10cm的光纤细 丝；

(2)将步骤(1)得到的光纤细丝紧密缠绕在直径小于2mm的毛细管的外壁 上，然后在缠绕部位镀一层激发光和信号光的高反膜；

(3)将光源发出的光耦合进入光纤的一端，光纤的另一端与数据采集系统7 连接；

(4)将毛细管中通入带荧光标记的生物样本。