[发明专利]微纳材料修饰生物医学检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种微纳材料修饰生物医学检测系统及方法，所述系统包括光源、解调仪和光纤传感器，所述光纤传感器为反射式光纤传感器或透射式光纤传感器，所述光纤传感器表面镀一层或多层微纳材料，用于增强光纤传感器的比表面积和肿瘤细胞检测灵敏度，光纤传感器置于微流检测通道内，所述蠕动泵通过微流管与微流检测通道的两端连接，待测生物医学样品通过蠕动泵注入微流检测通道。本发明系统利用微纳材料的独特优势，在不破坏光纤结构的前提下，实现肿瘤细胞的高灵敏测量，利用微纳材料的大表面积体积比和亚微米尺度特殊结构，可以在复杂的环境中提供高效的肿瘤细胞结合能力。

技术领域

本发明涉及一种微纳材料修饰生物医学检测系统及方法，属于光纤生物医学传感器设计领域。

背景技术

癌症是世界范围内的主要死亡原因之一。近年来在发展中国家，由于诊断和治疗手段的改善，以及预防措施的实施，与癌症相关的全球死亡率一直在下降。然而，胃癌、肝癌、乳腺癌、肺癌等癌症研究进展缓慢，而且很难在早期发现。因此，面对高昂的医疗费用和不断增加的新病例，早期癌症诊断是一个关键因素。

近年来，光纤传感器在许多疾病的诊断和治疗方面引起了人们的关注。光纤传感器体积小，可以深入到狭窄的空间，特别是当这些疾病和癌症很难接触到的时候，例如甲状腺癌和脑癌，小巧的体积和操作的灵活性成为了极大的优势。同时光纤传感器稳定性好、检测精度高、价格低、抗电磁干扰强，在生物医学检测方面有很大的发展空间。

目前基于光纤方法对肿瘤细胞的检测中，一般是检测肿瘤标志物，它们是存在于细胞、组织、体液中，能够证实肿瘤存在的某些物质，例如：癌胚蛋白、酶、肿瘤相关抗原、激素等。除了对癌症标志物的检测之外还有对癌细胞进行的直接检测分析。目前各种方法中，从唾液、血液、体液检测特定待测目标物的方法已被报道。这些方法使用不同的光纤结构，这些结构都是基于核心导向光对周围介质的局部显示。这通常是通过弯曲光纤或化学腐蚀完全或部分去除包层来实现的。然而，这些方法仍然不理想。首先，改变光纤的几何形状通常会削弱光纤的固有强度。其次，使用特殊光纤如光子晶体光纤或稀土掺杂光纤会使传感器的制造过程复杂化，有时会形成较差的光栅啁啾，导致性能不可靠。因此，有必要设计一种简单高效的全光纤传感器结构。生物医学传感器发展的实际趋势也正在转向侵入性较小的远程监测系统，以简化其使用并提供用户友好的界面。

发明内容

本发明的目的为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种微纳材料修饰生物医学检测系统，该系统利用倾斜光纤光栅和微纳材料的独特优势，在不破坏光纤结构的前提下，从而实现肿瘤细胞的高灵敏测量，利用微纳材料的大表面积体积比和亚微米尺度特殊结构，可以在复杂的环境中提供高效的肿瘤细胞结合能力。

本发明的另一目的在于提供一种微纳材料修饰生物医学检测方法，该方法通过测量光强变化来检测生物医学样品的浓度。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种微纳材料修饰光纤生物医学检测系统，包括光源、解调仪和光纤传感器，所述光纤传感器为反射式光纤传感器或透射式光纤传感器；

所述光纤传感器为反射式光纤传感器时，光纤传感器的端面镀有反射膜；所述光源和解调仪分别与环形器/光纤合束器连接，所述环形器/光纤合束器与光纤传感器连接；

所述光纤传感器为透射式光纤传感器时，所述光源、光纤传感器和解调仪依次连接；

所述光纤传感器表面镀一层或多层微纳材料，用于增强光纤传感器的比表面积和肿瘤细胞检测灵敏度，光纤传感器置于微流检测通道内，所述蠕动泵通过微流管与微流检测通道的两端连接，待测生物医学样品通过蠕动泵注入微流检测通道。

进一步的，所述光纤传感器包括倾斜布拉格光纤光栅、布拉格光纤光栅、长周期光纤光栅、单模光纤-多模光纤-单模光纤干涉器件、单模光纤- 无芯光纤-单模光纤干涉器件和微纳光纤器件的其中之一。