可保留径向高阶模式的封装型光微流微腔生化传感器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107121156A(43)申请公布日2017.09.01(21)申请号201710215484.5(22)申请日2017.04.03(71)申请人复旦大学地址200433上海市杨浦区邯郸路220号(72)发明人吴翔汤婷李子豪王伯文孙弘毅徐雷刘丽英(74)专利代理机构上海正旦专利代理有限公司31200代理人陆飞陆尤(51)Int.Cl.G01D5/26(2006.01)G01N21/41(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称可保留径向高阶模式的封装型光微流微腔生化传感器(57)摘要本发明属传感器技术领域，具体为一种可保留径向高阶模式的封装型光微流微腔生物化学传感器。本发明包括：一段熔锥光纤，一个光微流微泡腔，一块盖玻片，以及封装固定用紫外胶和低折射率的聚合物；光微流微腔主要成分为二氧化硅，直径为100-500微米，壁厚为2-20微米；熔锥光纤主要成分为二氧化硅，直径为2-5微米，用于激发微腔中的回音壁模式；低折射率聚合物的折射率在1-1.4之间，用于固定熔锥光纤两端以及防止光泄露。该器件通过监测光学模式谐振波长的位移情况来进行传感，具有结构紧凑、尺寸小、抗干扰性强、稳定性好、制作工艺简单以及成本低等优点。此外，本器件能够保留耦合微腔中的径向高阶模式，因此具有极低探测极限以及超高灵敏度，在生物化学传感领域有良好的应用前景。CN107121156ACN107121156A权利要求书1/1页1.可保留径向高阶模式的封装型光微流微腔生物化学传感器，其特征在于，包括：一段熔锥光纤，一个光微流微泡腔，一块盖玻片，以及用于封装固定的紫外胶和低折射率聚合物；其中，光微流微腔为回音壁模式微腔，熔锥光纤搭靠在光微流微腔上，熔锥光纤与光微流微腔耦合组成微腔耦合系统，熔锥光纤与光微流微腔的两端分别由低折射率聚合物和紫外胶固定，从而固定二者耦合的相对位置；盖玻片覆盖在微泡光纤耦合系统上方；低折射率聚合物和紫外胶固化后形成屏障，加上盖玻片的阻隔作用，形成以微腔耦合系统为中心的密闭空间。2.根据权利要求1所述的可保留径向高阶模式的封装型光微流微腔生物化学传感器，其特征在于，光微流微腔与熔锥光纤的间隔或者耦合间距为0-1μm之间。3.根据权利要求1所述的可保留径向高阶模式的封装型光微流微腔生物化学传感器，其特征在于，熔锥光纤主要成分为二氧化硅，直径最细处为2-5μm。4.根据权利要求1所述的可保留径向高阶模式的封装型光微流微腔生物化学传感器，其特征在于，光微流微腔的主要成分为二氧化硅，直径为100-500μm，壁厚为2-20μm。5.根据权利要求1所述的可保留径向高阶模式的封装型光微流微腔生物化学传感器，其特征在于，固定熔锥光纤两端的材料为低折射率聚合物，其折射率在1-1.4之间。6.根据权利要求1所述的可保留径向高阶模式的封装型光微流微腔生物化学传感器，其特征在于，固定光微流微腔两端的材料主要为紫外胶，通过紫外灯照射固化。2CN107121156A说明书1/3页可保留径向高阶模式的封装型光微流微腔生化传感器技术领域[0001]本发明属传感器技术领域，具体涉及一种可保留径向高阶模式的封装型光微流微腔生物化学传感器。背景技术[0002]近些年，光学微腔传感器因其超高灵敏度和超低探测极限在生物化学传感领域应用广泛。光学微腔是指尺寸与谐振光波长相比拟的光学谐振腔，它将光场局域在腔里，令光子在腔内多次震荡，增加了光与物质相互作用的次数。它通过探测腔内光学模式的变化来感知分析物的存在，因此可以用于探测生物分子或者化学物质的浓度。回音壁模式微腔的优点是Q值高，光子寿命长，光子与分析物的相互作用强，从而在生物化学传感中可以获得更高的探测灵敏度；此外，微腔中回音壁模式的线宽较窄，有利于在传感中获得更低的探测极限。[0003]光微流微腔是光学回音壁模式微腔中一种类型，包括微泡腔和微管腔。它们拥有独特的中通结构，可以形成微流通道。微流通道将待测物质运输至腔芯中，可以使待测物质与露在腔内的模场更大程度地相互作用，从而进一步提高传感性能。目前，光微流微腔生物化学传感器被认为是对核酸、蛋白质、病毒等尺度在纳米量级的颗粒进行研究的有效手段。[0004]一般地，用于传感的光微流微泡腔和与其耦合的熔锥光纤均暴露在空气中，因此传感过程易受外部环境的干扰。此外，微泡腔和熔锥光纤均与笨重的五维调整台相连，不可随身携带，因而无法真正应用于实际的生物化学传感应用中。为了解决上述问题，多种封装方式被提出。在这些封装方式中，光学微腔和耦合光纤均被完全地包裹在一层低折射率的聚合物中，可以克服外界环境的干扰并且稳定便携。然而，封装之前微泡腔外界环境为空气，封装之微泡腔外包裹着一层低折射率聚合物，因此封装