[实用新型]光纤端面无标记光学传感元件与微流体集成结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种生物传感器领域，特别是涉及一种光纤端面无标记光学传感元件与微流体集成结构。

背景技术

无标记生物光学传感技术已被广泛地应用于生物制药过程监控和蛋白质研究应用。为了减小生物样品的使用量、减少生物分子扩散距离、多通道并行检测等目的，常希望将传感部件集成在微流体芯片的通道中。同时，通过微流体技术可以将多种其它功能与传感集成在一个芯片上。

另一方面，无标记生物光学传感技术与光纤导波的结合也得到重视，这可以使传感系统中的光学通路由光纤实现，减小系统的复杂性和体积，提高系统的可靠性与便携性。多数基于光纤的无标记光学传感元件通常沿光纤伸展方向长达毫米级别。比如制备在光纤侧壁的贵金薄膜可以通过表面等离激元共振的方式对附着于贵金薄膜表面的分子进行检测，其中表面等离激元共振表现为反射或透射光谱的谐振峰，当生物分子附着于贵金薄膜的表面，则谐振峰的波长相应移动，或者同一波长的反射率发生相应变化，从而可以检测附着分子的数量。又例如光纤布拉格光栅通过光栅反射谱的中心反射波长的移动来检测附着分子的数量。

然而，毫米级别长度的光纤传感元件造成了与微流体芯片集成的困难。这是因为，首先光纤传感元件的长度限制了微流体通道的尺寸不能过小。其次，光纤的存在使得微流体通道中的流速分布和浓度分布不均匀，从而传感元件的不同区域可能探测到不同的信号强度。最后，光纤侧壁的传感区域必须得到保护，稍有刮碰即造成损坏。

近年来，随着纳米加工技术的不断进步，人们开始研究制备于光纤端面（垂直于光纤方向的平面）的无标记生物传感元件，这包括基于表面等离激元共振的贵金属纳米结构、基于光子晶体共振的介质纳米结构、基于波导耦合的结构等等。但是并没有人提出将这些传感元件与微流体通道集成。本实用新型正是关注到了这一类光纤端面的无标记光学生物传感元件与微流体技术的良好兼容性，提出集成二者，以获得小样品使用量、多通道并行检测、光纤导波等优点。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种光纤端面无标记光学传感元件与微流体集成结构及其制作方法，用于解决现有技术中的上述问题，获得小样品使用量、多通道并行检测、光纤导波等优点的光纤端面无标记光学传感元件与微流体集成结构。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种光纤端面无标记光学传感元件与微流体集成结构，至少包括：

微流体结构；

至少一根端面具有无标记光学传感元件的光纤，所述光纤具有无标记光学传感元件的一端插入至所述微流体框体内部。

作为本实用新型的光纤端面无标记光学传感元件与微流体集成结构的一种优选方案，所述微流体结构至少包括微流体通道、微流体入口及微流体出口。

进一步地，所述微流体通道的形状为圆柱状、多边形柱状或圆角多边形柱状。

作为本实用新型的光纤端面无标记光学传感元件与微流体集成结构的一种优选方案，所述微流体结构的材质为聚合物或玻璃。

作为本实用新型的光纤端面无标记光学传感元件与微流体集成结构的一种优选方案，所述无标记光学传感元件为具有二维周期性网格状纳米线槽的贵金属薄膜。

作为本实用新型的光纤端面无标记光学传感元件与微流体集成结构的一种优选方案，所述二维周期性网格状纳米线槽的在两个垂直方向的周期相等且为200～2000nm，纳米线槽的线宽为10～200nm。

作为本实用新型的光纤端面无标记光学传感元件与微流体集成结构的一种优选方案，所述贵金属薄膜为Au薄膜、Ag薄膜或Al薄膜。

作为本实用新型的光纤端面无标记光学传感元件与微流体集成结构的一种优选方案，所述贵金属薄膜的厚度为10～100nm。

作为本实用新型的光纤端面无标记光学传感元件与微流体集成结构的一种优选方案，具有两根或两根以上的端面具有无标记光学传感元件的光纤。

如上所述，本实用新型提供一种光纤端面无标记光学传感元件与微流体集成结构，至少包括：微流体结构；以及至少一根端面具有无标记光学传感元件的光纤，所述光纤具有无标记光学传感元件的一端插入至所述微流体框体内部。本实用新型将具有无标记光学传感元件的光纤与微流体进行集成，具有结构简单、灵活方便、稳定性好、微流体芯片的生物样品使用量少、生物分子扩散距离短、多通道并行检测、微流体功能集成等优点。本实用新型适用于工业生产。

附图说明

图1～图2显示为本实用新型的光纤端面无标记光学传感元件与微流体集成结构的结构示意图。