本實(shí)用新型屬于分析、測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種插入血管檢測(cè)的光纖表面等離子體共振傳感器。

背景技術(shù)：

表面等離子體共振生物傳感器已被越來(lái)越多地用于生物分子相互作用、化學(xué)和生物分析物反應(yīng)檢測(cè)中。在這些領(lǐng)域中，SPR生物傳感器可對(duì)分析物(例如抗原，DNA)及固定在SPR傳感器金屬膜上的特異性結(jié)合體(例如抗體，互補(bǔ)DNA)之間的相互作用進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。SPR傳感平臺(tái)通常是基于Kretschmann結(jié)構(gòu)的，由薄的高導(dǎo)電金屬(常見(jiàn)的是金或者銀)層覆蓋在棱鏡表面組成。其反射光譜的特性對(duì)臨近金屬層外側(cè)介質(zhì)的折射率是高度敏感的。相比于空間棱鏡結(jié)構(gòu)的SPR需要流體處理系統(tǒng)給傳感探頭送樣，光纖SPR傳感探針具有小型化，可以直接浸泡在待測(cè)溶液中的優(yōu)點(diǎn)。

目前關(guān)于光纖SPR的研究多集中在利用多模光纖，多種基于多模光纖結(jié)構(gòu)的SPR傳感器被提出并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。C Ronot-Trioli(Sensors and Actuators A Physical，1996，54(1):589-593)等人實(shí)現(xiàn)了多模光纖在線(xiàn)傳輸式SPR傳感器。RC Jorgenson(Sensors and Actuators A Physical，1994,43(93):44-48)等人實(shí)現(xiàn)了終端反射式多模光纖SPR傳感器。Woo-Hu Tsai(Optics Letters，2005，30(17):2209-2211)等人實(shí)現(xiàn)了側(cè)面拋磨結(jié)構(gòu)(D型)多模光纖SPR傳感器。雖然多模光纖SPR探針具有制作容易，光源注入功率大等優(yōu)點(diǎn)。但是，多模光纖中的入射光角度無(wú)法控制，為了滿(mǎn)足Kretschmann結(jié)構(gòu)使入射光達(dá)到SPR共振角，通常采用滿(mǎn)注入形式而覆蓋了一定的角度范圍，最后得到的共振曲線(xiàn)是由多個(gè)角度入射光激發(fā)的共振曲線(xiàn)疊加而成，從而造成共振曲線(xiàn)的展寬，影響了傳感器的靈敏度和精度，很難達(dá)到棱鏡式SPR傳感器的靈敏度。傳統(tǒng)多模光纖SPR傳感器無(wú)法調(diào)整光源入射角度，多角度入射光導(dǎo)致的共振曲線(xiàn)展寬與靈敏度下降等問(wèn)題是光纖SPR傳感器進(jìn)一步實(shí)用化必須解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種可方便調(diào)整光源入射角度、且具有高靈敏度的光纖表面等離子體共振傳感器。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種插入血管檢測(cè)的光纖表面等離子體共振傳感器，包括光源、雙芯光纖耦合器及光譜儀，所述光源通過(guò)一根單模光纖與雙芯光纖耦合器連通并將光源發(fā)出的光注入單模光纖內(nèi)，所述雙芯光纖耦合器與雙芯光纖相連通并將單模光纖內(nèi)的光注入雙芯光纖內(nèi)的一個(gè)纖芯中，光在雙芯光纖的反射端頭處發(fā)生反射，由雙芯光纖的另一個(gè)纖芯傳遞至雙芯光纖耦合器處，所述雙芯光纖耦合器通過(guò)一根單模光纖與光譜儀連通，將另一個(gè)纖芯中的反射光傳輸至光譜儀處；所述雙芯光纖的反射端頭包括反射面與傳感面，所述反射面有兩個(gè)，對(duì)稱(chēng)設(shè)置在傳感面兩側(cè)。

進(jìn)一步，所述光源為光譜寬度在450nm～2400nm之間的超連續(xù)譜寬譜光源。

進(jìn)一步，所述單模光纖的直徑為9μm。

進(jìn)一步，所述雙芯光纖的纖芯直徑3-6μm，兩纖芯對(duì)稱(chēng)分布且間距為50～55μm，包層外徑為125μm，數(shù)值孔徑為0.12。

進(jìn)一步，所述反射面上鍍有300nm厚的反射金膜，所述傳感面上復(fù)合鍍有50nm厚的傳感金膜與抗原。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

1、傳統(tǒng)大芯徑多模光纖SPR探針，為使金膜與傳輸光夾角匹配為SPR共振角，從而實(shí)現(xiàn)Kretchmann棱鏡結(jié)構(gòu)，需在大芯徑多模光纖中激勵(lì)起高階模式，但是存在高階模式混合噪聲，不易調(diào)整與金膜夾角，仿真計(jì)算較為困難，靈敏度低等問(wèn)題，而本實(shí)用新型通過(guò)在雙芯光纖反射端頭上鍍制金膜，利用單模雙芯光纖中的基模實(shí)現(xiàn)Kretchmann棱鏡結(jié)構(gòu)，有效解決以上光纖SPR不易解決的瓶頸問(wèn)題；

2、通過(guò)光纖研磨技術(shù)可磨制不同角度的反射端頭，即可實(shí)現(xiàn)光源入射角的調(diào)整；

3、通過(guò)雙芯光纖耦合器將兩根單模光纖與雙芯光纖兩纖芯相耦合，可在雙芯光纖同一端進(jìn)行光入射和反射光的接收，雙芯光纖另外一端為反射端頭，具有反射式SPR傳感器作用，易于使用，可進(jìn)入狹小空間等巨大應(yīng)用優(yōu)勢(shì)；

4、雙芯光纖反射端頭起到SPR傳感探針作用，實(shí)現(xiàn)了SPR傳感器與直徑125μm光纖優(yōu)勢(shì)的結(jié)合，可插入血管在線(xiàn)檢測(cè)，靈敏度高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，在藥物研發(fā)及醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。

附圖說(shuō)明

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本實(shí)用新型提供如下附圖進(jìn)行說(shuō)明：

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為雙芯光纖耦合器光路傳輸圖；

圖3為雙芯光纖反射端頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖所示，本實(shí)用新型中的插入血管檢測(cè)的光纖表面等離子體共振傳感器，包括光源1、雙芯光纖耦合器2及光譜儀3，所述光源通過(guò)一根單模光纖4與雙芯光纖耦合器2連通并將光源發(fā)出的光注入單模光纖4內(nèi)，所述雙芯光纖耦合器2與雙芯光纖5相連通并將單模光纖4內(nèi)的光注入雙芯光纖5內(nèi)的一個(gè)纖芯中，光在雙芯光纖5的反射端頭處發(fā)生反射，進(jìn)入雙芯光纖5的另一個(gè)纖芯中并傳遞至雙芯光纖耦合器2處，所述雙芯光纖耦合器2通過(guò)一根單模光纖4與光譜儀3連通，將另一個(gè)纖芯中的反射光傳輸至光譜儀3處；所述雙芯光纖5的反射端頭包括反射面51與傳感面52，所述反射面51有兩個(gè)，對(duì)稱(chēng)設(shè)置在傳感面52兩側(cè)。

具體的，光源1的光注入單模光纖4，通過(guò)雙芯光纖耦合器2將光注入雙芯光纖5的一個(gè)纖芯中，P偏振光在雙芯光纖的兩對(duì)稱(chēng)反射面51及傳感面52上發(fā)生三次全反射后進(jìn)入另外一個(gè)纖芯中，其中，第二次在傳感面52上發(fā)生全反射時(shí)激發(fā)SPR現(xiàn)象，反射光由雙芯光纖5另一纖芯傳輸至光譜儀3處檢測(cè)傳感光譜。通過(guò)在傳感面52的傳感膜中復(fù)合不同種類(lèi)的抗原，即可對(duì)待檢測(cè)血管6中的不同抗體進(jìn)行檢測(cè)。此處的雙芯光纖5反射端頭起到SPR傳感探針作用，實(shí)現(xiàn)了SPR傳感器與直徑125μm光纖優(yōu)勢(shì)的結(jié)合，可插入血管在線(xiàn)檢測(cè)，靈敏度高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，在藥物研發(fā)及醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。

本實(shí)施例中，所述光源為光譜寬度在450nm～2400nm之間的超連續(xù)譜寬譜光源。單模光纖的直徑為9μm；雙芯光纖的纖芯直徑3-6μm，兩纖芯對(duì)稱(chēng)分布且間距為50～55μm，包層外徑為125μm，數(shù)值孔徑為0.12。反射面上鍍有300nm厚的反射金膜，所述傳感面上復(fù)合鍍有50nm厚的傳感金膜與抗原。

本實(shí)施例中的雙芯光纖耦合器為雙凸透鏡精密調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

雙芯光纖5中的反射端頭為光纖研磨法制備。具體的，將雙芯光纖端面切平，夾持在光纖研磨系統(tǒng)上，在兩纖芯中同時(shí)通入白光，便于通過(guò)研磨系統(tǒng)的CCD定位光纖的兩個(gè)纖芯。沿軸向轉(zhuǎn)動(dòng)雙芯光纖，使兩纖芯所在直線(xiàn)垂直于研磨盤(pán)，下壓光纖，使其與研磨盤(pán)成α角，進(jìn)行研磨。當(dāng)研磨至設(shè)計(jì)深度時(shí)，上抬光纖，沿軸向?qū)⒐饫w旋轉(zhuǎn)180°，再次下壓光纖至與研磨盤(pán)成α角進(jìn)行研磨。第二次研磨時(shí)，在已經(jīng)磨制完一側(cè)纖芯中通入單頻激光，在另一側(cè)纖芯中監(jiān)測(cè)光強(qiáng)，當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到最大值時(shí)，停止研磨，光在雙芯光纖端面研磨成的反射端頭(形狀近似為截頭圓錐形)處經(jīng)過(guò)三次反射，從入射纖芯回到了反射光收集纖芯。

將磨制完畢的雙芯光纖錐角探針端面向上放置在離子濺射儀金靶下方，鍍制500nm厚金膜形成反射膜51，保證在水溶液中光可以由入射纖芯反射至出射纖芯。用光纖研磨系統(tǒng)小心去除錐角探針頂面金膜，并在錐角探針頂面鍍制50nm厚金膜，作為表面等離子體共振膜。

將超連續(xù)譜光源1注入單模光纖4后，通過(guò)雙芯光纖耦合器2注入雙芯光纖5入射光纖芯，入射光在SPR微傳感器探針(即反射端頭)處發(fā)生三次反射，并于第二次在錐角探針端面反射時(shí)發(fā)生表面等離子體共振。探針的反射光進(jìn)入雙芯光纖5反射光纖芯，再次通過(guò)雙芯光纖耦合器2送入光譜儀3采集反射衰減光譜。在傳感面52的50nm金膜中復(fù)合不同種類(lèi)的抗原，即可對(duì)待檢測(cè)血管6中的不同抗體進(jìn)行檢測(cè)。雙芯光纖SPR傳感探針(反射端頭)復(fù)合在針頭上后插入待測(cè)血管6，從而形成一種高靈敏度的，實(shí)時(shí)的，可插入血管檢測(cè)的光纖表面等離子體共振傳感裝置。

最后說(shuō)明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本實(shí)用新型權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。