【技術實現步驟摘要】
本申請的實施例涉及光纖傳感器，特別涉及一種基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器及制備方法。
技術介紹
1、急性心肌梗死(acute?myocardial?infarction，ami)是一種嚴重的心臟病，通常由冠狀動脈血流受阻導致心肌組織缺血、缺氧，最終導致心肌組織壞死。心肌肌鈣蛋白(cardiac?troponin?i，ctni)是心肌細胞中的一種蛋白質，當心肌細胞受損時，心肌肌鈣蛋白將會釋放到血液中，因此ctni是一種重要的心肌損傷標志物。在ami的診斷中，ctni的檢測非常重要。通過血液檢測ctni的濃度水平，醫生可以評估心肌損傷的程度和診斷ami。ctni的升高通常在心肌梗死后的幾小時內出現，快速準確的ctni檢測有助于提高患者生存率。對于ctni的體外檢測而言，臨床中廣泛使用酶聯免疫吸附法、化學發光法和膠體金法等，但這些方法存在檢測時間長、成本高、靈敏度低等問題。
2、波長解調型光纖傳感器作為一種光學傳感器，被廣泛應用于生化標志物的檢測。通過跟蹤測量光纖傳感器光譜中的特征峰(谷)波長，光纖傳感器可實現對目標標志物濃度的定量檢測。因此，特征光譜的質量直接關系到對目標標志物的檢測精度。然而，目前普遍使用的光纖傳感器受限于傳統干涉波導結構，光譜質量無法滿足高精度生化檢測需求。利用電磁誘導透明效應，光纖傳感器可獲得更窄的高品質因子(q值)特征峰(谷)，有利于提高檢測精度，但目前還未有針對于電磁誘導透明的光纖傳感器的研究，開發一種基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器及制備方法是十分重要和緊迫的。
1、為了解決上述技術問題，本申請的實施例提出了一種基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器及制備方法，充分地將電磁誘導透明效應與光纖傳感器相結合，對回音壁模式傳感微腔的特征光譜進行了有效壓縮，實現了更高的品質因子，提升了對ctni的檢測精度，為ami的早期診斷和精準醫療提供了具有應用前景的解決方案。
2、第一方面，本申請的實施例提出了一種基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器，包括：單模光纖(11)、空芯光纖(12)、參考微球(13)和傳感微球(14)，單模光纖(11)的一端與空心光纖(12)的一端連接，參考微球(13)和傳感微球(14)分別鑲嵌在空心光纖(12)的內部，參考微球(13)比傳感微球(14)更靠近單模光纖(11)與空芯光纖(12)的連接處(16)，空心光纖(12)的自由端經加工后形成有側面開放窗口(15)；從單模光纖(11)進入的入射光，在連接處(16)被耦合進入空芯光纖(12)，并在空芯光纖(12)的表面產生倏逝場，進而依次耦合到鑲嵌在空芯光纖(12)的內部的參考微球(13)和傳感微球(14)，在參考微球(13)和傳感微球(14)的周向環形表面傳播并激發出光學回音壁模式，參考微球(13)和傳感微球(14)上的部分光將被重新耦合回空芯光纖(12)，并被單模光纖(11)收集。
3、可選地，鑲嵌在空芯光纖(12)的內部的傳感微球(14)作為關鍵敏感元件用于進行ctni抗原的捕獲綁定，當心肌損傷傳感器浸入液體待測樣品中后，液體待測樣品通過空心光纖(12)上的側面開放窗口(15)與鑲嵌在空芯光纖(12)的內部的傳感微球(14)接觸，液體待測樣品中的ctni濃度的增加將改變傳感微球(14)的有效折射率，進而使心肌損傷傳感器的反射光譜發生變化，電磁誘導透明效應產生的狹窄特征谷波長發生漂移，通過測量特征谷波長的漂移量，實現液體待測樣品的ctni濃度的檢測。
4、可選地，參考微球(13)和傳感微球(14)的材質為二氧化硅。
5、可選地，單模光纖(11)的一端與空心光纖(12)的一端通過熔接方式連接，單模光纖(11)與空芯光纖(12)的連接處(16)即熔接形成的熔接坍塌處。
6、通過上述方式，基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器采用緊湊的尺寸設計和經濟的制造成本，特別適用于空間受限的狹窄傳感區域，其反射式探針結構不僅便于操作，還具備潛在的植入式體內檢測能力。通過選用單模光纖、空芯光纖和二氧化硅微球作為基礎材料，心肌損傷傳感器在保證檢測性能的同時實現了成本的大幅度降低。此外，心肌損傷傳感器的標準化設計和批量生產能力，結合傳感微球表面抗體的可更換性，為適應多樣化的生化標志物檢測需求提供了靈活性和便利性。心肌損傷傳感器利用了電磁誘導透明效應，對回音壁模式傳感微腔的特征光譜進行了進一步壓縮，從而實現了更高的品質因子，提升了對ctni的檢測精度，為ami的早期診斷和精準醫療提供了具有應用前景的解決方案。
7、第二方面，本申請的實施例提出了一種基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器的制備方法，該方法包括：s21，使用光纖熔接機將端面平整的一段單模光纖與一段空芯光纖熔接；s22，將熔接完成的單模光纖與空芯光纖固定在具有顯微觀察功能的光纖切割刀上，切除多余的空芯光纖，得到單模-空芯光纖結構；s23，將單模-空芯光纖結構中的空芯光纖的未熔接端，使用飛秒激光加工的方式加工出側面開放窗口,得到有側面開放窗口的單模-空芯光纖結構；s24，選取若干個二氧化硅微球浸泡在丙酮溶液中，進行超聲清洗后再使用乙醇進行清洗，將清洗完成的二氧化硅微球干燥后備用；s25，選取一部分備用的二氧化硅微球浸泡在多聚賴氨酸溶液中，使選取的一部分備用的二氧化硅微球表面構成多聚賴氨酸層；s26，將表面有多聚賴氨酸層的二氧化硅微球使用去離子水或磷酸鹽緩沖液清洗后，浸入n-羥基琥珀酰亞胺溶液中，以活化多聚賴氨酸層上的氨基；s27，將活化完成的二氧化硅微球浸泡在ctni抗體的磷酸鹽緩沖溶液中，完成ctni抗體在多聚賴氨酸層上的錨定；s28，將錨定完成的二氧化硅微球浸入牛血清白蛋白的磷酸鹽緩沖溶液中，以減少非特異性吸附，最終得到傳感微球；s29，將未被選取的二氧化硅微球作為參考微球鑲嵌到有側面開放窗口的單模-空芯光纖結構中，隨后再將傳感微球嵌入，得到心肌損傷傳感器。
8、可選地，在s25中，選取一部分備用的二氧化硅微球浸泡在多聚賴氨酸溶液中20分鐘至40分鐘。
9、可選地，在s26中，將表面有多聚賴氨酸層的二氧化硅微球使用去離子水或磷酸鹽緩沖液清洗后，浸入n-羥基琥珀酰亞胺溶液中20分鐘至40分鐘。
10、可選地，在s27中，將活化完成的二氧化硅微球浸泡在ctni抗體的磷酸鹽緩沖溶液中20分鐘至40分鐘。
11、可選地，將錨定完成的二氧化硅微球浸入牛血清白蛋白的磷酸鹽緩沖溶液中20分鐘至40分鐘。
12、第三方面，本申請的實施例提出了一種計算機可讀存儲介質，存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時，能夠實現如上述第一方面中所述的一種基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器的制備方法。
13、可以理解的是，上述第二方面至第三方面的有益效果可以參見上述第一方面中的相關描述，在此不再贅述。
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1.一種基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器，其特征在于，包括：單模光纖(11)、空芯光纖(12)、參考微球(13)和傳感微球(14)，單模光纖(11)的一端與空心光纖(12)的一端連接，參考微球(13)和傳感微球(14)分別鑲嵌在空心光纖(12)的內部，參考微球(13)比傳感微球(14)更靠近單模光纖(11)與空芯光纖(12)的連接處(16)，空心光纖(12)的自由端經加工后形成有側面開放窗口(15)；
2.根據權利要求1所述的一種基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器，其特征在于，鑲嵌在空芯光纖(12)的內部的傳感微球(14)作為關鍵敏感元件用于進行cTnI抗原的捕獲綁定，當心肌損傷傳感器浸入液體待測樣品中后，液體待測樣品通過空心光纖(12)上的側面開放窗口(15)與鑲嵌在空芯光纖(12)的內部的傳感微球(14)接觸，液體待測樣品中的cTnI濃度的增加將改變傳感微球(14)的有效折射率，進而使心肌損傷傳感器的反射光譜發生變化，電磁誘導透明效應產生的狹窄特征谷波長發生漂移，通過測量特征谷波長的漂移量，實現液體待測樣品的cTnI濃度的檢測。
3.根據權利要求2所述的
4.根據權利要求2所述的一種基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器，其特征在于，單模光纖(11)的一端與空心光纖(12)的一端通過熔接方式連接，單模光纖(11)與空芯光纖(12)的連接處(16)即熔接形成的熔接坍塌處。
5.一種基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器的制備方法，其特征在于，包括：
6.根據權利要求5所述的一種基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器的制備方法，其特征在于，在S25中，選取一部分備用的二氧化硅微球浸泡在多聚賴氨酸溶液中20分鐘至40分鐘。
7.根據權利要求6所述的一種基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器的制備方法，其特征在于，在S26中，將表面有多聚賴氨酸層的二氧化硅微球使用去離子水或磷酸鹽緩沖液清洗后，浸入N-羥基琥珀酰亞胺溶液中20分鐘至40分鐘。
8.根據權利要求7所述的一種基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器的制備方法，其特征在于，在S27中，將活化完成的二氧化硅微球浸泡在cTnI抗體的磷酸鹽緩沖溶液中20分鐘至40分鐘。
9.根據權利要求8所述的一種基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器的制備方法，其特征在于，將錨定完成的二氧化硅微球浸入牛血清白蛋白的磷酸鹽緩沖溶液中20分鐘至40分鐘。
10.一種計算機可讀存儲介質，存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時，能夠實現如權利要求5至9中任一項所述的一種基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器的制備方法。
...【技術特征摘要】
1.一種基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器，其特征在于，包括：單模光纖(11)、空芯光纖(12)、參考微球(13)和傳感微球(14)，單模光纖(11)的一端與空心光纖(12)的一端連接，參考微球(13)和傳感微球(14)分別鑲嵌在空心光纖(12)的內部，參考微球(13)比傳感微球(14)更靠近單模光纖(11)與空芯光纖(12)的連接處(16)，空心光纖(12)的自由端經加工后形成有側面開放窗口(15)；
2.根據權利要求1所述的一種基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器，其特征在于，鑲嵌在空芯光纖(12)的內部的傳感微球(14)作為關鍵敏感元件用于進行ctni抗原的捕獲綁定，當心肌損傷傳感器浸入液體待測樣品中后，液體待測樣品通過空心光纖(12)上的側面開放窗口(15)與鑲嵌在空芯光纖(12)的內部的傳感微球(14)接觸，液體待測樣品中的ctni濃度的增加將改變傳感微球(14)的有效折射率，進而使心肌損傷傳感器的反射光譜發生變化，電磁誘導透明效應產生的狹窄特征谷波長發生漂移，通過測量特征谷波長的漂移量，實現液體待測樣品的ctni濃度的檢測。
3.根據權利要求2所述的一種基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器，其特征在于，參考微球(13)和傳感微球(14)的材質為二氧化硅。
4.根據權利要求2所述的一種基于電磁誘導透明的心肌損傷傳感器，其特征在于，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鈕盼盼，蔣其麟，楊全鑫，石理平，
申請(專利權)人：西安電子科技大學杭州研究院，
類型：發明
國別省市：
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