[发明专利]一种基于SERS检测的光纤嵌入式微流芯片及检测装置

说明书

本发明公开了一种基于SERS检测的光纤嵌入式微流芯片及检测装置，微流芯片包括：石英玻璃、微流通道以及光纤SERS探针；微流通道制备于石英玻璃中；光纤SERS探针嵌入石英玻璃中，包括：多模光纤、双孔毛细管和SERS基底；双孔毛细管一端与微流通道相连通，且另一端的两孔中间部分被去除以使得两孔相连通，由此使得样品溶液能够从双孔毛细管一端的一个孔流入然后从另一个孔流出；多模光纤与双孔毛细管的另一端熔接在一起；SERS基底原位制备于双孔毛细管的内壁上；检测装置包括：注射泵、光纤嵌入式微流芯片、激光光源、光谱仪以及分光装置。本发明能够有效提高SERS检测的稳定性和可靠性，并降低对样品使用量的需求和人工操作的复杂性。

技术领域

本发明属于光纤传感和微流控技术领域，更具体地，涉及一种基于SERS(Surface-enhanced Raman scattering，表面增强拉曼散射效应)检测的光纤嵌入式微流芯片及检测装置。

背景技术

在医疗诊断、化学、环境监测、食品安全和生命科学等领域中，对生化分子的检测是一个重要的环节，随着这些领域的不断发展，人们对于样品检测的实时性、准确性和高效性提出了更高的要求。拉曼散射光携带有物质分子的特异性信息，因此通过对样品拉曼光谱的检测即可分析出物质成分甚至浓度。

拉曼散射光携带有物质分子的特异性信息，因此通过对样品拉曼光谱的检测即可分析出物质成分甚至浓度。基于微流控技术的拉曼光谱检测技术具有灵敏度高、特异性好、检测速度快、样品用量少、检测集成度高和易于操作的优点，但是现有的拉曼光谱检测设备中，共聚焦显微拉曼检测仪均基于空间光路进行检测，在检测过程中需要通过精密调节使得激发光能够聚焦到样品上，因而调节难度大且易受环境的干扰；而基于拉曼探头的检测设备检测范围大，难以对微量样品进行稳定高效的实时性检测。

光纤传感器以其体积小、重量轻、成本低、耐腐蚀、不受电磁干扰、测量精度高等优点被广泛研究并应用到拉曼检测中。但是目前，基于拉曼检测的光纤传感器的研究主要集中在探针的制作上，对样品的检测更多是靠人为的放置，缺乏一个稳定可靠的检测平台。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于SERS检测的光纤嵌入式微流芯片及检测装置，其目的在于设计出一个能够应用于微量样品分子实时动态检测的微流控芯片结构，以解决现有的检测方法设备昂贵、操作复杂、灵敏度低、实时性差的问题。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种基于SERS检测的光纤嵌入式微流芯片，包括：石英玻璃、微流通道以及光纤SERS探针；微流通道制备于石英玻璃中，用于提供样品溶液的流通通道；光纤SERS探针嵌入石英玻璃中，包括多模光纤、双孔毛细管和SERS基底；双孔毛细管一端与微流通道相连通，且双孔毛细管另一端的两孔中间部分被去除以使得两孔相连通，由此使得样品溶液能够从双孔毛细管一端的一个孔流入然后从另一个孔流出；多模光纤与双孔毛细管的另一端熔接在一起，用于输入激发光至双孔毛细管中并输出双孔毛细管中产生的拉曼散射光；SERS基底原位制备于双孔毛细管的内壁上，用于通过表面增强拉曼散射效应增强双孔毛细管中的拉曼散射光。

进一步地，多模光纤的纤芯直径等于双孔毛细管中两孔在其中心点连线方向上的总长度，以使得激发光和拉曼散射光在多模光纤和双孔毛细管之间传输时光的损耗最低。

进一步地，多模光纤的包层外径等于双孔毛细管的直径，以便于熔接。

进一步地，双孔毛细管的另一端的两孔中间被去除部分的长度等于双孔毛细管的孔内径，以保证双孔毛细管内部通道各处的流通量相同。

进一步地，本发明第一方面提供的基于SERS检测的光纤嵌入式微流芯片还包括注入导管和流出导管；注入导管和流出导管均设置于石英玻璃外且分别与微流通道的两端相连。