[发明专利]具有苯硼酸膜的锥形光纤葡萄糖传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有苯硼酸膜的锥形光纤葡萄糖传感器及其制备方法和应用，利用熔锥型光纤作为光纤探针，并在熔锥区外面聚合能够与葡萄糖发生作用的苯硼酸膜，从而实现对葡萄糖浓度的灵敏传感。它由宽带光源、环形器、表面聚合苯硼酸膜光纤探针和光谱分析仪构成。本发明方法是：首先拉制单锥光纤，接着在光纤锥区表面聚合苯硼酸膜，最后制成传感系统。本发明具有苯硼酸膜锥形光纤葡萄糖传感器，具有灵敏精确、测量范围广、适应性强、可重复使用、制作方便、成本低的特点，为血糖浓度测量提供了一种简单，实用性强的探头装置。本发明苯硼酸‑葡萄糖传感器，能够与葡萄糖进行可逆地络合作用，使传感器实现可逆多次使用，具有显著的实际应用价值。

技术领域

本发明涉及一种葡萄糖传感器及其制备方法和应用，特别是涉及一种光纤葡萄糖传感器及其制备方法和应用，应用于通信技术和纳米材料制备的技术领域。

背景技术

光纤葡萄糖传感器主要是通过对光纤进行一定的结构处理并修饰上一定能够与葡萄糖作用的物质，然后在含有葡萄糖的溶液中利用该物质与葡萄糖的反应特性，引起光纤中传输光信号的特性发生改变，通过对变化的光信号的采集与分析，从而实现对葡萄糖浓度的检测效果。在整个过程中，与葡萄糖作用的物质以及对光信号的影响是较为关键的。

目前，基于光纤结构的葡萄糖传感器，一部分主要是基于葡萄糖氧化酶或者葡萄糖脱氢酶与葡萄糖发生反应，从而影响透射光强或者光波长的变化，实现对葡萄糖浓度的监测效果；另一部分是在对光纤结构进行修饰时引进荧光剂，通过荧光强度的变化解调出葡萄糖的浓度值。然而这些方法均存在其固有的问题：酶的价格昂贵且稳定性不好，荧光剂易受干扰且荧光寿命有限制。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种具有苯硼酸膜的锥形光纤葡萄糖传感器及其制备方法和应用，引入了苯硼酸高分子膜，大大提高了血糖浓度检测方法的功能和功效。同时，根据已有的光纤制备技术，结合纳米制作技术和工艺方法，本发明在光纤的制作技术和工艺流程方面，提出一套实用可行的基于苯硼酸膜的锥形光纤葡萄糖传感器的制造方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用如下构思：

本发明提出一种基于苯硼酸膜的锥形光纤葡萄糖传感器，它是基于锥形光纤传输理论和纳米材料技术，采用锥形光纤作为探针，并在其表面聚合苯硼酸膜实现的。传感器的制作想法是在锥形区域表面通过高分子聚合的方法镀上苯硼酸膜，通过光纤将光源发出的光传输到探针的尖端去，传感头部分的苯硼酸膜能与葡萄糖可逆地结合与释放，膜厚度发生变化，从而改变从探针尖端反射回的光照强度。通过对返回的光照强度信息的采集并进行分析从而解调出溶液中葡萄糖的浓度。

根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案：

一种具有苯硼酸膜的锥形光纤葡萄糖传感器，由宽带光源、环形器、光纤探针与光谱分析仪构成，环形器为三端口环形器，宽带光源、光纤探针和光谱分析仪按先后顺序依次连接至环形器的三个端口，各模块之间由用于通光的单模光纤相连接，光纤探针的尖端锥区表面结合聚合苯硼酸膜，形成膜包裹的传感头部分；当光纤探针被放置于需要测量的葡萄糖溶液中，苯硼酸膜能与葡萄糖发生可逆络合反应，实现苯硼酸膜与需要测量溶液中的葡萄糖进行可逆地结合与释放，使光纤探针的尖端锥区表面的苯硼酸膜厚度发生变化，从而改变从光纤探针的尖端反射传输的反射光强度；当宽带光源发出的光通过环形器传输到光纤探针的尖端，从光纤探针的尖端反射回的光被光谱分析仪采集并进行分析处理，从而解析出溶液中葡萄糖的浓度。

作为本发明优选的技术方案，光纤探针采用单模光纤制成，由传感光纤和尖端锥形区形成一体的光纤基体结构，在尖端锥形区的表面牢固结合苯硼酸膜，苯硼酸膜通过化学方法包裹在尖端锥形区的表面。

上述苯硼酸膜优选采用以苯硼酸为主要单体并且结合其他单体材料的聚合高分子薄膜。

上述苯硼酸膜进一步优选采用4-乙烯基苯硼酸复合膜。