[实用新型]一种光纤传感头及其磷脂酶光纤传感器

说明书

本实用新型涉及传感器领域，更具体地，涉及一种光纤传感头及其磷脂酶光纤传感器。光纤传感头包括经过锚定处理的侧边抛磨光纤，侧边抛磨光纤封装在玻璃基底上，其抛磨区表面朝上，侧边抛磨光纤的抛磨区涂覆有向列相液晶薄膜，向列相液晶薄膜上吸附有磷脂。本申请将液晶作为敏感材料涂覆到SPF上，构成基于液晶光学放大的光纤传感器件，并用于生物分子磷脂酶的检测，可弥补传统的利用向列相液晶取向变化实现磷脂酶传感的缺陷。

技术领域

本实用新型涉及传感器领域，更具体地，涉及一种光纤传感头及其磷脂酶光纤传感器。

背景技术

现有的测量磷脂酶的方法有滴定法、比色法、放射标记法和荧光分析法等。滴定法比较简单，设备也便宜，其通过滴定水解磷脂而产生的脂肪酸，使溶液中pH值保持恒定，磷脂酶由滴定过程中所消耗的碱来衡量。放射标记法和荧光法需要对磷脂进行化学标记，操作过程复杂。

液晶最早发现于生物体中，因具有液体的流动性和晶体的光学特性而得名。液晶已被广泛应用于显示领域。除此之外，液晶也被用于传感领域的研究。1998年，美国的Abbort研究小组利用向列相液晶的取向变化及显微成像技术实现了生物分子的检测，并将研究成果发表在Science杂志上。这种技术不需要对生物分子进行标记，引起了学者的广泛关注，掀起了利用液晶进行生物分子检测的研究热潮。2003年，Abbort小组报道了一种新的测量磷脂酶的方法，这种方法利用磷脂酶水解吸附在液晶表面的磷脂，导致的液晶取向发生变化，通过偏光显微镜可看到液晶的视场亮度发生改变，从而实现磷脂酶的检测。这种方法可以监测磷脂在液晶上的分布，了解磷脂酶水解磷酯的过程，避免了使用复杂的仪器设备。利用向列相液晶取向变化实现生物分子传感的报道都采用偏光显微镜作为检测手段，这种技术的优点是，不需要对待检测的生物分子进行标记，检测结果直观，而且对样品的处理也比较简单。但是，偏光显微镜体积庞大、价格昂贵、难以携带且无法直接给出量化的检测结果，也无法实现生物分子的原位在线检测。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种能够用于实时、在线、原位检测磷脂酶的光纤传感头，还提供一种基于该光纤传感头的磷脂酶光纤传感器。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种光纤传感头，包括经过锚定处理的侧边抛磨光纤，侧边抛磨光纤封装在玻璃基底上，其抛磨区表面朝上，侧边抛磨光纤的抛磨区涂覆有向列相液晶薄膜，向列相液晶薄膜上吸附有磷脂。

侧边抛磨光纤预先经过锚定处理的目的是为了确保液晶在光纤界面垂直取向，在向列相液晶薄膜上吸附磷脂，磷脂会诱导液晶呈垂直取向。侧边抛磨光纤（side-polishedfiber，SPF）对抛磨区的环境折射率非常敏感。除此之外，SPF还有一个平坦区，正好可以用来放置敏感材料。因此，本申请将液晶作为敏感材料涂覆到SPF上，构成基于液晶光学放大的光纤传感器件，并用于生物分子磷脂酶的检测，可弥补传统的利用向列相液晶取向变化实现磷脂酶传感的缺陷。

上述方案中，向列相液晶为4-氰基-4'-戊基联苯。液晶4-氰基-4'-戊基联苯（5CB）的折射率正好位于抛磨光纤的敏感范围内，可以用于制作传感器。

上述方案中，侧边抛磨光纤的抛磨区表面离纤芯表面的距离为0µm-1.5µm。侧边抛磨光纤的抛磨区表面离纤芯表面的距离如果小于0µm，就会磨到纤芯，光纤的损耗太大，如果大于1.5µm，灵敏度会大大降低。故本实用新型设置该距离范围，可以确保光场的大部分能量将会以消逝波的形式沿着侧边抛磨光纤的表面传输，侧边抛磨光纤有很强的消逝场，该消逝场与环境折射率有关。

上述方案中，侧边抛磨光纤的抛磨长度为5-20mm。抛磨长度如果小于5mm，会使得制作困难，但如果大于20mm, 则会导致光纤损耗太大，因此设置5-20mm最为恰当。