微纳光电子生物传感技术 | 更新时间:2023-11-29
    • 基于新型拼接光子晶体光纤的SPR葡萄糖浓度传感器

    • SPR Glucose Concentration Sensor Based on Novel Cascaded Photonic Crystal Fiber

    • 谭启龙

      ,  

      冯国英

      ,  

      李筱薇

      ,  

      谭建昌

      ,  

      韩敬华

      ,  

      石中兵

      ,  
    • 工程科学与技术   2023年55卷第6期 页码:46-53
    • DOI:10.15961/j.jsuese.202200003    

      中图分类号: TN249
    • 纸质出版日期:2023-11-20

      网络出版日期:2022-10-18

      收稿日期:2022-1-3

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  • 谭启龙,冯国英,李筱薇,等.基于新型拼接光子晶体光纤的SPR葡萄糖浓度传感器[J].工程科学与技术,2023,55(6):46–53 DOI: 10.15961/j.jsuese.202200003.

    Tan Qilong,Feng Guoying,Li Xiaowei,et al.SPR glucose concentration sensor based on novel cascaded photonic crystal fiber[J].Advanced Engineering Sciences,2023,55(6):46–53 DOI: 10.15961/j.jsuese.202200003.

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    1. 介绍了一种新型的基于新型拼接光子晶体光纤的SPR葡萄糖浓度传感器。

    2. 讨论了光纤SPR技术的优点,以及酶型和非酶型光纤结构在葡萄糖传感器中的应用。

    3. 描述了Zheng等、Yang等、Yu等和Zhao等研究人员开发的多种光纤结构应用于葡萄糖传感器的实验结果。

    4. 提出并实现了一种MPPM结构的SPR光纤葡萄糖传感器,并研究了结构和长度变化对PCF光纤传感器的影响。

    5. 实验结果表明,PCF光纤长度对灵敏度没有明显影响,MPPM结构的传感器的SPR共振峰深度得到了有效加强。

    6. 描述了所制备的MPPM结构的SPR光纤葡萄糖传感器在0~0.8 mg/mL的葡萄糖浓度范围内的稳定性和特异性识别功能。

    1 传感结构制备及相关原理

    * 介绍了传感器结构由两段多模光纤及两段长度相等的六孔柚子型光子晶体光纤构成,并使用小型磁控溅射镀膜仪沉积了48 nm厚的金层。

    * 描述了PCF端面光学显微镜图以及MMF与PCF熔接区域及PCF之间的熔接区域分别产生长度约为214 μm、321 μm的气孔塌陷现象。

    * 介绍了在熔接光子晶体光纤的过程中产生的全反射和倏逝波,并详细解释了发生共振吸收的原理。

    * 描述了通过GOD固定在以光纤作为载体的表面以实现葡萄糖作为检测物质的光纤SPR传感器的方法,并详细解释了该酶促反应产生的葡萄糖酸导致折射率变化并表现出共振波长发生移动的现象。

    2 实 验

    1. 探究了不同传感区长度对传感器的性能影响,发现传感区长度对灵敏度没有明显影响,因此选择传感区长度为10 mm用于制备传感器并进行后续的实验探究。

    2. 对比了MPM光纤结构和MPPM结构传感器的折射率灵敏度,发现MPPM结构的传感器的折射率灵敏度提高了约101.84 nm/RIU,且共振峰深度更深,更容易和精确地识别出共振波长位置。

    3. 进行了MPPM结构葡萄糖传感器的制备和实验结果及讨论,包括葡萄糖传感器在不同浓度葡萄糖溶液中的透射光谱及对应共振波长移动量的拟合结果,以及对葡萄糖的特异性识别功能和稳定性的评估。结果显示,在低浓度葡萄糖范围内,共振波长的偏移量与葡萄糖浓度呈良好的线性变化,最大灵敏度可达29.61 nm/(mg·mL–1),且所提出的葡萄糖传感器稳定性能良好。

    3 结 论

    1. 基于表面等离子体共振原理设计并制作了一种光纤传感器,并制备了MPPM结构的传感器。

    2. 不同PCF长度对传感器的灵敏度影响较小,MPPM结构的传感器表现出更大的共振深度,提高了传感测量精度。

    3. MPPM结构的传感器具有制备简单、结构紧凑、灵敏度高等优势。

    4. 金膜上固定GOD的传感器对葡萄糖获得了高灵敏度。

    5. 该光纤葡萄糖传感器表现出灵敏度高、选择性好及高稳定性,为高灵敏度的光纤传感器在人体血糖的检测方面提供了新的方案。

    6. 将该光纤葡萄糖传感器应用于人体血糖检测是下一阶段研究的重点。

    * 以上内容由AI自动生成,内容仅供参考。对于因使用本网站以上内容产生的相关后果,本网站不承担任何商业和法律责任。

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