[发明专利]检测吸光度、折射率的长光程光纤-微流控芯片传感器

说明书

技术领域

本发明涉及基于光纤和微流控芯片的传感器，特别是涉及吸光度和折射率检测的高灵敏度、微量液体生化传感器。

背景技术

微流控芯片是当今科学研究热点领域之一，在生命科学、化学、光学等领域具有广阔应用前景。微流控芯片通道尺度通常在数十至数百微米量级，通道具有网络结构，通过外接或集成泵阀能够实现对通道内微升至皮升级液体流动的精确控制。微流控芯片在大大降低样品消耗量的同时，增加了对检测器的要求。目前使用的微流控芯片光学检测器通常依托于复杂的光路系统，严重限制了其应用领域，而且由于微流控芯片通道尺寸小，使吸光度检测等常规分析方法在微流控芯片上难以实现高灵敏度的检测。

吸光度检测是应用最为广泛的分析方法之一，为了克服微流控芯片上有效吸收光程小的问题，研究工作者进行了大量的研究工作，例如采用U型检测池、多次反射检测池、带有光路准直系统的光纤集成Z型检测池、毛细管液芯波导检测池和微结构光纤检测池等。U型检测池、多次反射检测池、带有光路准直系统的光纤集成Z型检测池能够在一定程度上提高吸光度检测的灵敏度，但是其检测灵敏度约为常规吸光度检测方法的十分之一，而且加工步骤复杂，制备成本高。基于毛细管液芯波导检测池和微结构光纤检测池的微流控芯片吸光度检测的灵敏度能够达到或超过常规吸光度检测方法，但是，毛细管液芯波导管检测池与微流控芯片集成后在其接口处存在一定的死体积，可能影响下一样品的准确测量，基于微结构光纤微流控芯片吸光度传感器亦可实现较高灵敏度，但是，其价格昂贵，而且液流阻力大，溶液驱动复杂，难以用于实际样品的测量。

折射率是另一种常用检测指标，通常用于没有荧光和特征光吸收的样品检测，例如蔗糖浓度的检测和无标记的生物样品检测。目前报道的微流控芯片折射率传感器多是在微流控芯片上集成谐振腔或干涉仪，通过测量谐振峰的移动获取折射率信息。此类传感器不仅需要昂贵的加工设备和复杂的加工过程，而且其灵敏度在很大程度上依赖于光谱仪的分辨率。

近期，研究工作者报到了一种在多次反射微流控芯片吸光度传感器。该传感器包括一组微加工的反射镜、用于光线准直的微透镜、入射光纤、出射光纤，以及微通道等。入射光线经过微加工的反射镜的反射后多次通过检测通道，最后被出射光纤收集，通过测量出射光纤输出光强的变化实现溶液吸光度的检测。该方案虽然实现了较高灵敏度吸光度检测，但是加工弧形反射镜的难度大，需要高精度的光刻设备，并且该传感器只能用于吸光度测量。

因此，研究一种低成本、高稳定性、多功能的高灵敏度、低样品消耗量的检测吸光度、折射率的光纤-微流控芯片传感器对于生命科学、环境监测和食品安全等领域研究的发展都具有重要意义。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种结构简单的用于检测吸光度的长光程光纤-微流控芯片传感器。

本发明的目的之二是提供一种结构简单的用于检测折射率的长光程光纤-微流控芯片传感器。

为实现以上目的，本发明所采取的技术方案是：该检测吸光度、折射率的长光程光纤-微流控芯片传感器包括由透明材料制成的微流控芯片，所述微流控芯片的内部设有检测通道、入射光纤通道和出射光纤通道；所述检测通道设有样品入口、样品出口、光线入射口和光线出射口，所述检测通道位于入射光纤通道和出射光纤通道之间且相互间隔，由入射光纤通道出射的光线经检测通道内的样品吸收和侧壁的内壁面反射后能够入射到出射光纤通道中；入射光纤通道和出射光纤通道分别与置于其内的光纤相匹配，入射光纤通道内的光纤的出射端的端面与入射光纤通道的光线出射口的端面齐平，出射光纤通道内的光纤的入射端的端面与出射光纤通道的光线入射口的端面齐平。

优选地，本发明所述微流控芯片的内部还设有进样通道和出样通道，所述进样通道的出样口与所述检测通道的样品入口连通，所述出样通道的进样口与所述检测通道的样品出口连通。

优选地，本发明所述进样通道设有一个以上进样口。

优选地，本发明所述检测通道的样品入口和样品出口设于该检测通道的侧壁上。

优选地，本发明所述检测通道的侧壁的内壁面垂直于该检测通道的底面。

优选地，本发明所述检测通道的的横截面呈矩形。