【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于光纖傳感器件和生物分子檢測(cè)，具體涉及一種基于功能材料集成fp干涉儀的β-胡蘿卜素傳感器。
技術(shù)介紹
1、β-胡蘿卜素是一種類胡蘿卜素，是一種橘黃色的脂溶性化合物，廣泛存在于各種植物、藻類、真菌和細(xì)菌中。不僅僅是良好的維生素a源，還具有抗腫瘤、抗氧化、抗炎、增強(qiáng)機(jī)體免疫能力等功能，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化妝品等領(lǐng)域。但如果人體過(guò)量攝入β-胡蘿卜素會(huì)對(duì)身體健康有害；如果這種橙色色素大量進(jìn)入血液，它會(huì)使皮膚變黃并導(dǎo)致胡蘿卜素血癥，從而損害肝腎功能甚至?xí)鸷}卜血癥，因此開(kāi)發(fā)一種高靈敏度，方便快捷的β-胡蘿卜素傳感器具有重要意義。
2、光纖生物傳感器的工作原理主要基于光纖中的光與生物分子相互作用產(chǎn)生的光信號(hào)變化。這些變化可以是光的強(qiáng)度、相位、偏振或者波長(zhǎng)的變化，通過(guò)探測(cè)這些變化，可以檢測(cè)目標(biāo)分析物的存在和濃度。與傳統(tǒng)的電化學(xué)生物傳感器、比色傳感器或其他常規(guī)傳感器相比，光纖生物傳感器以其更高的靈活性、靈敏度和抗電磁干擾能力，在生物分子檢測(cè)中具有極高的潛力。
3、為了進(jìn)一步提升靈敏度及特異性，結(jié)合光熱光譜法。光熱光譜法是一種具有特異性及高靈敏度的檢測(cè)方法，測(cè)量由樣品的光吸收引起的光譜變化，包括光譜的波長(zhǎng)漂移和強(qiáng)度變化。分子的光熱效應(yīng)使得樣品在被特定波長(zhǎng)的激光束照射時(shí)，分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生熱信號(hào)。且樣品的光熱信號(hào)只與它們的選擇性吸收有關(guān)，而散射和反射造成的光能損傷不會(huì)產(chǎn)生光熱信號(hào)，減少了傳感過(guò)程中的噪聲。根據(jù)比爾-朗伯定律，在一定范圍內(nèi)，待測(cè)分子的光吸收度與其濃度呈正相，既光熱信號(hào)的變化可以反應(yīng)待
4、fp干涉儀基于光的干涉原理，由兩個(gè)或多個(gè)反射面組成，原始光束在進(jìn)入干涉儀之后被反射面反射并發(fā)生干涉現(xiàn)象，干涉信號(hào)中包含了fp干涉腔腔長(zhǎng)或腔內(nèi)介質(zhì)折射率變化。通過(guò)光譜儀解調(diào)干涉信號(hào)可以獲取腔長(zhǎng)變化或腔內(nèi)介質(zhì)折射率變化的信息，具有高靈敏度、高分辨率以及高集成度。
5、傳統(tǒng)的生物分子檢測(cè)需要對(duì)傳感器表面功能化，對(duì)待測(cè)分子進(jìn)行特異性標(biāo)記，操作困難、成本較高、以及反復(fù)使用性差。中國(guó)專利“cn107238586a”提出了一種檢測(cè)谷胱甘肽的熒光生物傳感方法，具有良好的特異性，但需要進(jìn)行特異性標(biāo)記，配備的溶液較多，增加了實(shí)驗(yàn)操作的難度。中國(guó)專利“cn113155744b”提出了一種微納光纖耦合器無(wú)標(biāo)生物傳感定量檢測(cè)血清中目標(biāo)蛋白的方法，其靈敏度高，適用性強(qiáng)，但需要抗體的固定，且成本較高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本專利技術(shù)的目的是提供一種基于功能材料集成fp干涉儀的β-胡蘿卜素傳感器，通過(guò)以下技術(shù)方案解決上述
技術(shù)介紹
中提出的問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)β-胡蘿卜素濃度的快速檢測(cè)。
2、本專利技術(shù)的第一個(gè)目的是提供一種基于功能材料集成fp干涉儀的β-胡蘿卜素傳感器，包括超連續(xù)光源、通過(guò)輸入單模光纖與超連續(xù)光源相連的光纖環(huán)形器、功能材料集成fp腔、通過(guò)輸出單模光纖與光纖環(huán)形器相連的光譜分析儀、為β-胡蘿卜素提供吸收光的激光器。
3、優(yōu)選的，光纖環(huán)形器包括光纖環(huán)形器輸入端、光纖環(huán)形器反射端、光纖環(huán)形器輸出端，光纖環(huán)形器輸入端與輸入單模光纖相連，光纖環(huán)形器反射端用于構(gòu)建功能材料集成fp腔，光纖環(huán)形器輸出端與輸出單模光纖相連。
4、優(yōu)選的，功能材料集成fp腔中的功能材料選用具有高熱光系數(shù)的紫外光固化聚合物。
5、優(yōu)選的，激光器選用480nm激光器。
6、本專利技術(shù)的第二個(gè)目的是提供一種上述β-胡蘿卜素傳感器的制備方法，將功能材料紫外光固化聚合物填充入光纖毛細(xì)管中，經(jīng)紫外光照射固化形成反射面，再將光纖環(huán)形器反射端伸入光纖毛細(xì)管中，反射端端面與固化后的紫外光固化聚合物之間形成的空間構(gòu)成功能材料集成fp腔，功能材料集成fp腔的反射面包括由光纖環(huán)形器反射端的端面與空氣形成的功能材料集成fp腔第一反射面、由空氣與功能材料紫外光固化聚合物形成的功能材料集成fp腔第二反射面。定義功能材料集成fp腔的腔長(zhǎng)為l，通過(guò)控制光纖環(huán)形器反射端伸入距離即可控制功能材料集成fp腔的腔長(zhǎng)l。
7、優(yōu)選的，功能材料集成fp腔的腔長(zhǎng)l為120μm-130μm。
8、本專利技術(shù)的第三個(gè)目的是提供一種上述β-胡蘿卜素傳感器的傳感操作流程，將功能材料集成fp腔放置于待測(cè)溶液中，使用激光器將激光垂直照射在溶液上，因β-胡蘿卜素分子在480nm有光吸收特性，吸收光子能量產(chǎn)生熱能，使待測(cè)溶液溫度升高，從而導(dǎo)致功能材料集成fp腔中的功能材料發(fā)生熱膨脹，使得功能材料集成fp腔的形態(tài)發(fā)生變化，具體表現(xiàn)為腔長(zhǎng)縮短，光譜分析儀接收到光信號(hào)完成待測(cè)溶液的檢測(cè)。
9、本專利技術(shù)的有益效果：
10、(1)本專利技術(shù)涉及一種基于功能材料集成fp干涉儀的β-胡蘿卜素傳感器，該β-胡蘿卜素傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低等優(yōu)點(diǎn)。此外，本申請(qǐng)作為全光纖結(jié)構(gòu)，所有信息通過(guò)光信號(hào)傳播，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，在生物醫(yī)學(xué)方面具有潛在的運(yùn)用潛力。
11、(2)本專利技術(shù)涉及種基于功能材料集成fp干涉儀的β-胡蘿卜素傳感器的制作方法，相比于其他方法制作的光纖fp干涉儀，該β-胡蘿卜素傳感器的制作方法簡(jiǎn)單，沒(méi)有采用熔接空芯光纖或其他特種光纖的方法來(lái)制作fp干涉腔，而是采用功能材料填充形成fp干涉腔反射面，簡(jiǎn)化了傳感結(jié)構(gòu)，縮減了實(shí)驗(yàn)成本。
12、(3)本專利技術(shù)涉及一種基于功能材料集成fp干涉儀的β-胡蘿卜素傳感器的傳感操作流程，結(jié)合了光熱光譜法，使得傳感器基于β-胡蘿卜素在480nm特有的光吸收特性具有了高特異性以及高靈敏度的優(yōu)勢(shì)。
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1.一種基于功能材料集成FP干涉儀的β-胡蘿卜素傳感器，其特征在于，包括超連續(xù)光源(1)、通過(guò)輸入單模光纖(2)與所述超連續(xù)光源(1)相連的光纖環(huán)形器、功能材料集成FP腔、通過(guò)輸出單模光纖(7)與所述光纖環(huán)形器相連的光譜分析儀(8)、為β-胡蘿卜素提供吸收光的激光器(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的β-胡蘿卜素傳感器，其特征在于，所述光纖環(huán)形器包括光纖環(huán)形器輸入端(3)、光纖環(huán)形器反射端(4)、光纖環(huán)形器輸出端(6)，所述光纖環(huán)形器輸入端(3)與所述輸入單模光纖(2)相連，所述光纖環(huán)形器反射端(4)用于構(gòu)建所述功能材料集成FP腔(5)，所述光纖環(huán)形器輸出端(6)與所述輸出單模光纖(7)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的β-胡蘿卜素傳感器，其特征在于，所述功能材料集成FP腔(5)中的功能材料選用紫外光固化聚合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的β-胡蘿卜素傳感器，其特征在于，所述激光器(9)選用480nm激光器。
5.一種如權(quán)利要求1-4任一所述的β-胡蘿卜素傳感器的制備方法，其特征在于，將紫外光固化聚合物填充入光纖毛細(xì)管中，經(jīng)紫外光照射固化
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述功能材料集成FP腔(5)的腔長(zhǎng)L為120μm-130μm。
7.一種如權(quán)利要求1-4任一所述的β-胡蘿卜素傳感器的傳感操作流程，其特征在于，將功能材料集成FP腔(5)放置于待測(cè)溶液中，使用激光器(9)將激光源垂直照射在溶液上，功能材料集成FP腔(5)形態(tài)發(fā)生變化，光譜分析儀(8)接收到光信號(hào)完成待測(cè)溶液的檢測(cè)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于功能材料集成fp干涉儀的β-胡蘿卜素傳感器，其特征在于，包括超連續(xù)光源(1)、通過(guò)輸入單模光纖(2)與所述超連續(xù)光源(1)相連的光纖環(huán)形器、功能材料集成fp腔、通過(guò)輸出單模光纖(7)與所述光纖環(huán)形器相連的光譜分析儀(8)、為β-胡蘿卜素提供吸收光的激光器(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的β-胡蘿卜素傳感器，其特征在于，所述光纖環(huán)形器包括光纖環(huán)形器輸入端(3)、光纖環(huán)形器反射端(4)、光纖環(huán)形器輸出端(6)，所述光纖環(huán)形器輸入端(3)與所述輸入單模光纖(2)相連，所述光纖環(huán)形器反射端(4)用于構(gòu)建所述功能材料集成fp腔(5)，所述光纖環(huán)形器輸出端(6)與所述輸出單模光纖(7)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的β-胡蘿卜素傳感器，其特征在于，所述功能材料集成fp腔(5)中的功能材料選用紫外光固化聚合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的β-胡蘿卜素傳感器，其特征在于，所述激光器(9)選用480nm激光器。
...【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：苗銀萍，韓卓洋，王有蓮，陳宣伊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：天津理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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