基于傾斜光纖光柵表面等離子體共振生物傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種基于傾斜光纖光柵表面等離子體共振生物傳感器，其特征在于：由寬帶光源(1)、偏振分束棱鏡(2)、光隔離器(3)、鍍金/生物吸附層的傾斜光纖光柵(4)、反應(yīng)池(5)和光譜分析儀(6)組成；光纖連接寬帶光源(1)與偏振分束棱鏡(2)，然后再連接光隔離器(3)，鍍金/生物吸附層的傾斜光纖光柵(4)放于反應(yīng)池(5)中，并且分別與光隔離器(3)和光譜分析儀(6)連接。本實(shí)用新型提出采用傾斜光纖光柵作為傳感部位，相比于普通的光纖SPR傳感器，通過簡單改變光源的波長，幾乎可以產(chǎn)生以不同角度射向纖芯-包層的任何模式，其共振更容易發(fā)生，且共振強(qiáng)度大幅提高，探測信息的能力大幅增強(qiáng)；探測器靈敏度大幅提高，可以用于探測具有更小生物分子的溶液濃度的變化；生物吸附層采用牛血清蛋白，能夠更高效、精確的監(jiān)測蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)、抗體-受體的生物蛋白質(zhì)之間的相互作用過程。
【專利說明】基于傾斜光纖光柵表面等離子體共振生物傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型提出了一種基于傾斜光纖光柵(1111:6(1
表面等離子體共振1)188111011 1-0801181106, 8？^生物傳感器,該生物傳感器引入了傾斜光纖光柵技術(shù)，屬于光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]金屬的介電常數(shù)存在虛部，當(dāng)光照射在金屬上時(shí)，根據(jù)古斯-漢森位移理論，金屬內(nèi)部會產(chǎn)生沿著內(nèi)界面向前傳輸?shù)馁渴挪?；受外界干擾或者熱漲落影響，金屬-介質(zhì)分界面的表面等離子體會產(chǎn)生集體振蕩，形成沿金屬表面向前傳播的表面等離子體波。當(dāng)倏逝波波矢等于表面等離子體波波矢時(shí)，就會產(chǎn)生共振，反射光能量急劇衰減，通過觀察光譜儀上光譜峰值的變化，從而推導(dǎo)出被測液體折射率(濃度)的變化，這就是表面等離子體共振理論。
[0003]技術(shù)在無需標(biāo)記分子的情況下就可以進(jìn)行高靈敏度的分子間相互作用的檢測，在檢測分子與分子相互作用的方面，3？尺技術(shù)擁有極好的檢測能力，由此被廣泛用于生物、化學(xué)、材料、醫(yī)藥領(lǐng)域。20世紀(jì)初，研究者們就提出了兩種基于棱鏡結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振傳感器，分別為01:1:0結(jié)構(gòu)和1(1*61:8(31111181111結(jié)構(gòu)。1(1*61:8(31111181111結(jié)構(gòu)應(yīng)用尤為廣泛，目前國內(nèi)外生產(chǎn)的傳感器也都是基于該結(jié)構(gòu)。但是棱鏡結(jié)構(gòu)的傳感器存在體積大、制造工藝復(fù)雜的問題，目前國內(nèi)生產(chǎn)的傳感器也只能用于實(shí)驗(yàn)室，很難普及。商用3？尺傳感器也是依賴于進(jìn)口。
[0004]光纖傳感器作為棱鏡結(jié)構(gòu)的改進(jìn)型具有體積更小、質(zhì)量更輕、結(jié)構(gòu)更簡單的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提出采用傾斜光纖光柵作為傳感部位，通過簡單改變光源的波長，幾乎可以產(chǎn)生以不同角度射向纖芯-包層的任何模式，共振更容易發(fā)生，且共振強(qiáng)度大幅提高，探測信息的能力大幅增強(qiáng)，探測器靈敏度大幅提高，可以用于探測具有更小生物分子的溶液濃度的變化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種高精度的基于傾斜光纖光柵表面等離子體共振生物傳感器，采用傾斜光纖光柵作為傳感部位，該裝置能夠?qū)⒋郎y生物溶液濃度的變化量轉(zhuǎn)化為探測信號相應(yīng)的光譜峰值的改變量。結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便、靈敏度高等特點(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]本實(shí)用新型提供了一種基于傾斜光纖光柵表面等離子體共振生物傳感器，其特征在于:由寬帶光源(丨)、偏振分束棱鏡(幻、光隔離器0、鍍金/生物吸附層的傾斜光纖光柵(4)、反應(yīng)池(5)和光譜分析儀(6)組成；光纖連接寬帶光源(1)與偏振分束棱鏡(2),然后再連接光隔離器(3),鍍金/生物吸附層的傾斜光纖光柵(4)放于反應(yīng)池(5)中，并且分別與光隔離器⑶和光譜分析儀(6)連接。
[0008]本實(shí)用新型提出采用傾斜光纖光柵作為傳感部位，傳感部位長度20111111，相比于普通的光纖傳感器，通過簡單改變光源的波長，幾乎可以產(chǎn)生以不同角度射向纖芯-包層的任何模式，其共振更容易發(fā)生，且共振強(qiáng)度大幅提高，探測信息的能力大幅增強(qiáng)；探測器靈敏度大幅提高，可以用于探測具有更小生物分子的溶液濃度的變化；生物吸附層采用牛血清蛋白，能夠更高效、精確的監(jiān)測蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)、抗體-受體的生物蛋白質(zhì)之間的相互作用過程。
[0009]本實(shí)用新型的工作原理是:
[0010]寬帶光源(1)發(fā)出不同波長的光，經(jīng)偏振分束棱鏡(2)后產(chǎn)生？偏正光，光隔離器
(3)的使用主要是用于消除反射光對光源的影響，光進(jìn)入鍍有金/生物吸附層的傾斜光纖光柵(4)后，當(dāng)反應(yīng)池(5)內(nèi)待測溶液的濃度發(fā)生變化時(shí)，會產(chǎn)生不同強(qiáng)度的表面等離子體共振，最后經(jīng)光譜分析儀(6)分析透射光譜的變化。通過分析光譜峰值以后變化對應(yīng)的波長偏移量可以推算出待測溶液濃度的變化。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:因待測液體濃度的變化，鍍金膜/生物吸附層的傾斜光纖光柵(4)的傳感部位會發(fā)生明顯的表面等離子體共振，透射光強(qiáng)大幅降低，透射光譜的峰值會出現(xiàn)一個(gè)明顯的凹槽，對應(yīng)的微小的波長漂移量能夠通過光譜分析儀(6)監(jiān)測，因此，該裝置的探測精度、靈敏度都得到了大幅提高；引入傾斜光纖光柵后，通過改變?nèi)肷涔獾钠较?，光譜可調(diào)節(jié)范圍更大。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的一種基于傾斜光纖光柵表面等離子體共振生物傳感器特征裝置不意圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型的傾斜光纖光柵的光譜圖；
[0014]圖3是本實(shí)用新型的傾斜光纖光柵在產(chǎn)生表面等離子體共振時(shí)的光譜圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:
[0016]參見附圖，基于傾斜光纖光柵表面等離子體共振生物傳感器，其特征在于:由寬帶光源(1)、偏振分束棱鏡(2)、光隔離器0、鍍金/生物吸附層的傾斜光纖光柵(4)、反應(yīng)池
(5)和光譜分析儀(6)組成；光纖連接寬帶光源(1)與偏振分束棱鏡(2),然后再連接光隔離器(3),鍍金/生物吸附層的傾斜光纖光柵(4)放于反應(yīng)池(5)中，并且分別與光隔離器
(3)和光譜分析儀(6)連接。
[0017]鍍金/生物吸附層的傾斜光纖光柵長度為20臟，金膜厚度為50=%生物吸附層選取牛血清蛋白，厚度為5000 III，裝置中光纖均采用單模通信光纖1？28。
【權(quán)利要求】
1.基于傾斜光纖光柵表面等離子體共振生物傳感器，其特征在于:由寬帶光源(I)、偏振分束棱鏡(2)、光隔離器(3)、鍍金/生物吸附層的傾斜光纖光柵(4)、反應(yīng)池(5)和光譜分析儀(6)組成；光纖連接寬帶光源(I)與偏振分束棱鏡(2)，然后再連接光隔離器(3)，鍍金/生物吸附層的傾斜光纖光柵(4)放于反應(yīng)池(5)中，并且分別與光隔離器(3)和光譜分析儀(6)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傾斜光纖光柵表面等離子體共振生物傳感器，其特征在于:鍍金/生物吸附層的傾斜光纖光柵長度為20mm，金膜厚度為50nm，生物吸附層選取牛血清蛋白，厚度為500 μ m。
【文檔編號】G01N21/552GK204165901SQ201420662575
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】王友清, 沈常宇, 劉樺楠, 魏健, 路艷芳, 陳德寶 申請人:中國計(jì)量學(xué)院