[发明专利]一种仿生贴片传感器及其制备方法和检测方法

说明书

本发明提供一种仿生贴片传感器及其制备方法和检测方法，包括敏感仿生表皮、压变光纤布拉格光栅、光纤和光电转换半导体；敏感仿生表皮的表面制备AG‑AN膜；压变光纤布拉格光栅通过光纤和光电转换半导体的输入端连接，光电转换半导体的输出端与终端设备连接；敏感仿生表皮用于与待测样品的表面接触，使光谱信息产生变化，压变光纤布拉格光栅用于采集透过敏感仿生表皮的波长域光信号，并通过光纤传递给光电转换半导体，光电转换半导体用于将波长域光信号转换成电流信号。本发明结合压变布拉格光栅和光电转换半导体的联用对肉类新鲜度进行检测，解决现有无损检测牛肉新鲜度的机械装置存在设备成本高、无法实时现场检测、无法大批量检测等问题。

技术领域

本发明属于生物样品光谱学传感器检测领域，涉及一种仿生贴片传感器及其制备方法和检测方法。

背景技术

近年来，随着国民经济得到快速发展以及人民生活物质水平的提升，我国对肉类制品的需求量逐年攀升。面对大量增加的肉类食品消费需求，设计出快速、灵敏且准确的检测方法对肉类新鲜度进行监控已成为热点话题。挥发性盐基氮(TVB-N)是指动物性食品在酶和细菌的作用下，在腐败过程中，蛋白质分解产生氨及胺类碱性含氮有毒物质。TVB-N具有可挥发性，食品中该物质含量越高表明氨基酸被破坏的越多，食品营养价值也显著下降。因此，TVB-N被视作评价动物性食品新鲜程度的重要指标。传统TVB-N检测常采用国标中的半微量凯氏定氮法，这种方法具有准确性高，稳定性强的优点，但样品前处理操作繁琐，检测过程耗时较长，很难满足日益增长的大批量样品快速检测以及非破坏性检测的市场需求。

现有的应用于肉制品新鲜度检测的光学传感器中，专利“一种新型牛肉新鲜度快速无损检测装置及方法”CN104374702A以及“牛肉新鲜度检测装置及其检测方法”CN104374705A中所公开的牛肉新鲜度检测装置以及检测方法可以实现对市场上牛肉制品的新鲜度进行无损检测，但所设计的检测装置对机械组装要求高，设备组成复杂，仍然很难实现对牛肉制品的大批量、实时现场检测。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明提供一种仿生贴片传感器及其制备方法和检测方法，本发明结合压变布拉格光栅和光电转换半导体的联用对肉类新鲜度进行检测，解决现有无损检测牛肉新鲜度的机械装置存在设备成本高、无法实时现场检测、无法大批量检测等问题。

所述仿生贴片传感器的制备包括以静电纺丝技术制备的敏感仿生表皮，表皮涂覆的pH敏感材料AG-AN膜(琼脂-玫瑰花青素膜)，可调谐的光纤布拉格光栅的制作与封装，光电转换半导体的制作，以及贴片传感器的构造。由于仿生贴片传感器表面的AG-AN膜可以敏感响应pH变化，可挥发的TVB-N气体所引起的肉类表面pH变化导致AG-AN膜上由红到黄的颜色变化。在仿生贴片传感器的主动调谐过程中，对压电器件施加电压产生的应变可对光纤布拉格光栅中心特征波长进行调控，继而以波长域扫描方式获取特定波段光谱信息。通过测量中心特征波长信号的变化及偏移获取pH敏感AG-AN膜上的应变信息，再以半导体实现光电转换实时传输检测信号，实现对肉类样品新鲜度的监控。本发明根据这个原理设计出的的仿生贴片传感器已经实现对肉类样品新鲜度的检测，同时具有无损检测、灵敏轻便易使用、制备成本低等优点，可以解决传统无损检测肉类新鲜度时存在的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种仿生贴片传感器，包括敏感仿生表皮、压变光纤布拉格光栅、光纤和光电转换半导体；

所述敏感仿生表皮的表面制备AG-AN膜；所述压变光纤布拉格光栅通过光纤和光电转换半导体的输入端连接，光电转换半导体的输出端与终端设备连接；所述敏感仿生表皮用于与待测样品的表面接触，使光谱信息产生变化，压变光纤布拉格光栅用于采集透过敏感仿生表皮的波长域光信号，并通过光纤传递给光电转换半导体，光电转换半导体用于将波长域光信号转换成电流信号，并传递给终端设备。

上述方案中，所述敏感仿生表皮用于与待测样品的表面接触，待测样品的表面具有可挥发的TVB-N气体，TVB-N气体引起敏感仿生表皮的AG-AN膜表面pH的变化，使得AG-AN膜上产生由红到黄的颜色变化，导致AG-AN膜吸光度比值随之变化。