[发明专利]一种多通道传感系统和检测方法

权利要求书

1.一种多通道传感系统，包括捕获装置、光源装置、样品池和信号处理装置，该样品池内设有样品，其特征在于：还包括至少两光纤，每根光纤设有沿其长度方向间隔排列的第一锥区和第二锥区，该至少两第一锥区放置于样品池中并作为参考通道，该至少两第二锥区放置于样品池中并作为探测通道；该捕获装置用于捕获并操纵样品池中的第一微粒和第二微粒分别置于第一锥区和第二锥区；该光源装置位于光纤一端以向光纤中发送光，光传输至第一锥区或第二锥区时耦合至第一微粒或第二微粒中形成回音壁模式，该信号处理装置位于光纤另一端以接收光并进行处理得到参数信息。

2.如权利要求1所述的一种多通道传感系统，其特征在于：所述第一锥区和/或第二锥区包括两对称相连的锥形部，第一锥区和/或第二锥区的直径为1-3μm,所述第一锥区和所述第二锥区之间的距离为0.8-1.2μm。

3.如权利要求1所述的一种多通道传感系统，其特征在于：第一锥区或第二锥区的透射率为：

其中Q_i代表第一微粒或第二微粒的微腔的本征品质因子，Q_ex为微腔与第一锥区或第二锥区的耦合品质因子，w是光谐振角频率，△w是光耦合后谐振角频率变化量。

4.如权利要求3所述的一种多通道传感系统，其特征在于：所述第一锥区或第二锥区与第一微粒或第二微粒距离位于预设的第一范围时，Q_iQ_ex形成的所述回音壁模式为欠耦合；所述第一锥区或第二锥区与第一微粒或第二微粒距离位于预设的第二范围时，Q_i＝Q_ex形成的所述回音壁模式为临界耦合；所述第一锥区或第二锥区与第一微粒或第二微粒距离位于预设的第三范围时，Q_iQ_ex形成的所述回音壁模式为过耦合。

5.如权利要求1所述的一种多通道传感系统，其特征在于：所述第一微粒和/或第二微粒为环境中的球形、环形的细胞或组织，所述环境为空气或液体。

6.如权利要求1所述的一种多通道传感系统，其特征在于:所述捕获装置包括光镊装置、显微镜装置、PC装置和摄像装置，该光镊装置与显微镜装置相连，摄像装置用于采集显微镜装置获取的图像信息，该PC装置与摄像装置相连，用于图像显示和操控光镊。

7.一种多通道传感检测方法，其特征在于：设置至少两光纤，每根光纤设有沿其长度方向排列的第一锥区和第二锥区，该至少两第一锥区放置于样品池中并作为参考通道，该至少两第二锥区放置于样品池中并作为探测通道；检测时，往光纤一端发送光，同时捕获并操纵样品池中的第一微粒和第二微粒分别置于第一锥区和第二锥区，光传输至第一锥区耦合至第一微粒形成回音壁模式后回到光纤，再传输至第二锥区耦合至第二微粒形成回音壁模式后再次回到光纤，在光纤另一端接收光并进行处理得到参数信息。

8.如权利要求8所述的一种多通道传感检测方法，其特征在于：所述通过在所述光纤另一端获取光谱特性信息，得到所述回音壁模式的频率漂移和透射谱中模式分裂的变化，实时确定吸附到微腔表面的颗粒尺寸，进行计算得到生物微粒的直径与重量、环境的温度和探测微粒表面变化。

9.如权利要求8所述的一种多通道传感检测方法，其特征在于：所述频率漂移表达式如下

其中F是与光在第一微粒或第二微粒的微腔表面反射时获得与相位有关的灵敏度函数，λ是第一微粒或第二微粒周围的光谐振波长，△n_r是回音壁模式频移下光谐振波长的变化，n_h是第一微粒或第二微粒周围介质的折射率，△n_h为环境折射率的变化量，n_r是第一微粒或第二微粒的微腔的折射率，△n_h为微腔折射率的变化量，R是第一微粒或第二微粒的微腔的直径，△R为环境变化引起的微腔尺寸的变化量。

10.如权利要求9所述的一种多通道传感检测方法，其特征在于：所述模式分裂是模式的简并性被破坏，然后微粒内顺时针传播的模式和逆时针传播的模式发生分裂。