光纤倏逝波生物传感器
光纤Bragg光栅倏逝波传感器
中图分 类号 ：Ｎ ５ Ｔ ２３
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准确检测偏二氯乙烯的红外光纤倏逝波传感器
准确检测偏二氯乙烯的红外光纤倏逝波传感器冯利民;刘洋;钟用;巫涛江;李玉洁;贺媛媛【期刊名称】《压电与声光》【年(卷),期】2022(44)2【摘要】利用中红外光纤构建了一种在线准确检测偏二氯乙烯的红外光纤倏逝波传感器,该传感器由U形中红外光纤传感探头、偏二氯乙烯选择性敏感膜和超疏水膜构成。
四氟乙烯敏感膜涂覆在U形区表面,超疏水膜涂覆在偏二氯乙烯敏感膜表面。
U形传感器可增强光纤表面倏逝波强度,从而提高传感器的灵敏度。
敏感膜可实现对水体中偏二氯乙烯的选择性测量,提高传感器测量结果的准确性;超疏水膜可抑制水分子对测量结果产生的负面影响。
实验研究了偏二氯乙烯的特征吸收光谱,以及传感器对偏二氯乙烯的响应灵敏度、响应时间和选择敏感性。
从理论上建立了传感器测量偏二氯乙烯的理论模型。
研究结果表明,传感器对偏二氯乙烯具有高选择敏感性,传感器灵敏度可达0.0021 abs/(mg·L^(-1)),响应时间为230 s。
【总页数】6页(P304-309)【作者】冯利民;刘洋;钟用;巫涛江;李玉洁;贺媛媛【作者单位】武汉纺织大学计算机与人工智能学院;重庆理工大学智能光纤感知技术重庆市高校工程研究中心;中油国际管道公司;重庆能源职业学院电梯智能运维重庆市高校工程中心【正文语种】中文【中图分类】TN214;TH811【相关文献】1.一种基于光纤倏逝波生物传感器检测单核细胞增生李斯特氏菌方法的建立2.基于阵列倏逝波荧光传感器的雌二醇免疫检测方法3.基于相关检测的光纤倏逝波生物传感器研究4.基于光纤光栅倏逝波传感器的成品油挥发气体温度检测5.倏逝波光纤传感器快速检测诺氟沙星因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
光纤传感网络中的生物传感器研究
光纤传感网络中的生物传感器研究近年来，随着生物传感技术的不断发展，光纤传感网络成为了生物传感领域的重要研究方向之一。
光纤传感网络结合了光纤通信和传感技术，具有高灵敏度、高分辨率、远距离传输等优点，成为了生物传感领域的热点研究方向。
一、生物传感器的概述生物传感器是一种用于检测生物分子或微生物等生物体的仪器，它可以检测生物体的数量、结构和功能等。
生物传感器主要由可感知物、转换器、信号处理器和显示器等部分组成，通过将生物分子或微生物与传感器中的生物识别体相互作用，产生了一系列信号，从而实现对生物体的检测和分析。
随着生物传感技术的不断发展，生物传感器的类型也越来越多，包括光学传感器、电化学传感器、微机电系统传感器、隧道电子显微镜传感器等。
二、光纤传感网络的基本原理光纤传感网络是一种基于光纤通信原理，通过获得并识别光纤传输中的光信号，实现对目标物理量的测量和检测的网络系统。
它由多个光纤传感单元、光源、检测器等节点组成，并通过光纤互连完成信号的传输和处理。
因光纤传感器的高灵敏度、强抗干扰性等特点，使得光纤传感网络成为了生物传感领域的研究热点之一。
光纤传感网络在生物传感中的主要作用为实现对生物传感元件上产生的微弱信号的检测和分析。
三、生物传感器在光纤传感网络中的应用1. 光纤传感生物芯片生物芯片是一种小型化的微电子装备，其中融合了分子生物学、生物工程、化学分析等专业的科技，并符合微机电系统技术等领域的研究进展。
而光纤传感生物芯片就是一种利用光纤传感技术，结合生物芯片技术实现生物成分检测分析的生物传感器。
它将传感信号传输介质、光学传感器、信号检测处理器等元件集成在一个晶片上，实现对生物分子的快速、灵敏、高通量检测，被广泛用于生物医学检测、疾病早期诊断等领域。
2. 光纤传感生物成像光纤传感生物成像是一种通过光纤传输获得生物体内部镜像的技术。
它利用生物组织对不同波长光的吸收、散射、反射等差异，通过光纤传感器的激光源和检测电路实现对生物组织内部信息的探测和成像。
光纤倏逝波荧光微流控 -回复
光纤倏逝波荧光微流控-回复"光纤倏逝波荧光微流控" 技术是一种基于光纤倏逝波（evanescent wave）和荧光原理的微流控技术，它在生物医学研究和临床应用中具有广泛的应用前景。
本文将一步一步回答有关光纤倏逝波荧光微流控技术的问题，以帮助读者了解这一创新技术。
第一部分：了解光纤倏逝波和荧光原理光纤倏逝波是一种在光纤表面发生的特殊现象。
当光线从光纤内部透射到光纤表面时，一部分光线会在表面形成一个电磁场，该电磁场在垂直于表面方向上衰减，这就是光纤倏逝波。
光纤倏逝波的衰减特性使得它在与样品接触的过程中发生相互作用。
荧光是一种物质吸收光能后发生的发光现象。
通过在样品中引入荧光标记分子，可以使样品在光激发下产生荧光信号，从而实现对样品中目标物的检测与分析。
第二部分：光纤倏逝波荧光微流控技术的原理光纤倏逝波荧光微流控技术结合了光纤倏逝波和荧光原理，利用微流控芯片中的微通道和光纤倏逝波传感器来实现对样品中目标物的检测。
具体而言，该技术首先通过微流控芯片将待检测样品输送到微通道中。
然后，在光纤倏逝波传感器的作用下，样品中的目标物与光纤倏逝波相互作用。
光纤倏逝波的衰减特性导致样品中目标物的荧光被激发并释放出，在光纤倏逝波传感器上产生荧光信号。
最后，通过对荧光信号的检测和分析，可以获得样品中目标物的相关信息。
第三部分：光纤倏逝波荧光微流控技术的应用光纤倏逝波荧光微流控技术在生物医学研究和临床应用中有广泛的应用前景。
在生物医学研究方面，该技术可以用于细胞分析、蛋白质检测等研究。
通过引入不同的荧光标记分子，可以实现对细胞活性、蛋白质浓度等指标的非标记检测和高通量筛查。
在临床应用方面，光纤倏逝波荧光微流控技术可以用于临床诊断和疾病监测。
例如，通过检测血液中特定标志物的荧光信号，可以实现早期癌症诊断和血液抗凝剂药物浓度监测等。
此外，光纤倏逝波荧光微流控技术还可以应用于环境污染检测、食品安全监测等领域，实现对目标物的高灵敏度检测和快速分析。
超长分段结构光纤倏逝波传感器
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易制备 ，成本低 ，在物质 光谱检 测方面有 着潜在 的应用 。
关键 词 ：光纤传 感器；倏 逝波；分段 结构 ；长吸 收作 用距 离；光 束传播 法
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｐ ２ １ ２ 文 献 标 志 码 ：Ａ ｄ ｏ ｊ ：１ Ｏ ． ３ ９ ６ ９ ０ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ３ — ５ ０ １ Ｘ． ２ ０ １ ５ ． １ Ｏ ． ０ １ ２
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倏逝波吸收280nm
《生物光子学》
27
集成光学生物传感器-发展趋势
传感器单元 功分器
探测器阵列
色散光栅
集成型光谱仪
集成化、小型化、阵列化、多功能化
《生物光子学》
28
5.4 表面等离子共振生物传感器
等离子体 --- 物质的第四种状态
一般意义上的等离子状态是指气体原子内部的电子在高温下脱离原子核的吸 引，使物质呈正负带电离子状态存在，当这种电离过程频繁发生达到一定浓度时， 物质的状态就发生了根本的变化，它的性质变得和气体完全不同，这种区别于固 体、液体、气体的第四种状态称为等离子态。
典型结构:
Sensing Unit
传感结构包括光源、传感单元、 探测器以及微流通道
优势：
(1) 适合微量探测；(2)通过单片集成，可实现多信道同时测量以及系统微型化和 多功能化，并降低功耗；(3) 更好的稳定性和可靠性，有利于在恶劣环境下使用； (4)通过集成工艺实现规模化生产，可降低成本。
《生物光子学》
θ
40MHz
《生物光子学》
18
传感型-倏逝波吸收
280nm
《生物光子学》
19
传感型-光纤布拉格光栅(FBG)
Bragg wavelength
After sensitivity enhancement : 1.0×10-5
《生物光子学》
20
传感型-光子晶体光纤(PCF)
《生物光子学》
21
5.3 集成光学生物传感器
《生物光子学》
7
其他 ：
Biotin (生物素) & Avidin (链球菌霉素)
avidin
biotin
外源凝集素
一种能与低聚糖或单糖残基以及一些 糖蛋白结合的蛋白质。
光纤倏逝波荧光微流控 -回复
光纤倏逝波荧光微流控-回复光纤倏逝波荧光微流控技术是一种结合了光纤传感、倏逝波效应、荧光检测和微流控技术的研究领域，其在生物医学、环境监测、食品安全等领域具有重要的应用潜力。
本文将一步一步地介绍光纤倏逝波荧光微流控技术的原理、应用和未来发展趋势。
第一步：原理介绍倏逝波是当光束从一种介质射入另一种介质时，发生全反射并形成的一种表面波。
而光纤倏逝波是指将倏逝波通过光纤传输，传播的一种近场光学效应。
荧光是一种物质在受到激发后，发出的可见光。
荧光信号可以用来检测和分析各种化合物和生物分子。
光纤倏逝波荧光微流控技术结合了光纤传感和荧光检测的优势，可以在微流控芯片中实现高灵敏度和高选择性的生物分析。
第二步：应用领域光纤倏逝波荧光微流控技术在生物医学、环境监测和食品安全等领域有着广泛的应用。
在生物医学领域，可以用于分析血液中的生物标记物、检测细胞内的代谢产物等；在环境监测中，可以检测水体中的有害物质、分析大气中的污染物等；在食品安全中，可以快速检测食品中的农药残留、毒素等。
第三步：实验操作光纤倏逝波荧光微流控技术的实验操作包括芯片制备、样品处理和数据分析等步骤。
芯片制备是将光纤倏逝波传感器集成到微流控芯片中。
倏逝波传感器通常由两个材料构成，一部分是玻璃或者石英材料，另一部分是高折射率的有机聚合物。
样品处理是将待测样品引入微流控芯片中，并通过微流控管道控制流速和流量，使荧光标记的分子与倏逝波传感器反应。
数据分析是通过光纤倏逝波传感器采集到的荧光信号进行处理和分析，得到想要的结果。
第四步：未来发展趋势光纤倏逝波荧光微流控技术在仪器设备、芯片结构和分析方法等方面还存在一些挑战和改进空间。
在仪器设备方面，需要进一步提高光纤倏逝波传感器的灵敏度和稳定性，同时降低成本和体积，以方便实际应用。
在芯片结构方面，需要研究和设计更加复杂的微流控芯片，以实现更多样化、高通量的生物分析。
在分析方法方面，需要发展更加精确和高效的信号处理算法，以提高数据处理的准确性和速度。
倏逝波光纤传感器快速检测诺氟沙星
倏逝波光纤传感器快速检测诺氟沙星
卓雨欣;徐文娟;程源;宋丹;韩向峙;龙峰
【期刊名称】《中国环境科学》
【年(卷),期】2022(42)5
【摘要】基于间接竞争免疫分析原理,利用倏逝波光纤生物传感平台研发了一种诺氟沙星检测方法,实现了水中诺氟沙星的快速､灵敏检测.研究表明,诺氟沙星检测的优化条件为:抗体浓度为1μg/mL､预反应时间为1min,反应时间为4min.优化条件下,诺氟沙星检测限可达1.89μg/L.包被抗原修饰的光纤探头与荧光标记诺氟沙星抗体具有良好的特异性和稳定性,可重复使用400次以上.自来水､景观水､二沉池出水等水样的加标回收实验结果表明,该传感器具有良好的精密度和准确性,受环境基质的影响较小,能够用于实际水样中诺氟沙星的快速检测.
【总页数】6页(P2283-2288)
【作者】卓雨欣;徐文娟;程源;宋丹;韩向峙;龙峰
【作者单位】中国人民大学环境学院
【正文语种】中文
【中图分类】X83
【相关文献】
1.一种基于光纤倏逝波生物传感器检测单核细胞增生李斯特氏菌方法的建立
2.基于相关检测的光纤倏逝波生物传感器研究
3.基于光纤光栅倏逝波传感器的成品油挥
发气体温度检测4.用于Escherichia coli O157:H7直接快速检测的倏逝波荧光核酸适配体传感器研究5.准确检测偏二氯乙烯的红外光纤倏逝波传感器
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传感器 光纤倏逝波传感器 工作原理 荧光免疫光纤生物传感器系统 –原理，结构 应用及效果 存在的不足 展望 总结
定义：将各种非电量（包括物理量、化学量、 生物量等）按照一定规律转换成便于处理和传 输的另一种物理量（一般为电量）的装置。 组成框图
原理图
组成：生物功能物质的分子识别部分； 信号变换部分 定义：以抗原抗体、酶、核酸、细胞等生物材料作 为敏感元件
光纤传感原理与技术是以光纤的导波现象为基 础的。 光纤的结构图
以光纤传导和收集光信号进行生物检测的传感器 称为光纤生物传感器
光纤倏逝波生物传感器是基于光波在光纤内以全反射方式传 输时产生倏逝波，来激发光纤纤芯表面标记在分子上的荧光 染料，从而检测通过特异性反应附着于纤芯表面倏逝波场范 围内的生物物质的属性及含量。
1. 毒品和滥用药品检测 设计出用竞争抑制法分析人类尿液中可卡因及其 代谢产物（COC）的四通道光纤生物传感器 效果：一次实验仅需200s，而且一根光纤平均 可用于11次检测。对于BE检出的灵敏度达到
0.75 ng/mL
2. 临床疾病监测
研制出快速光纤生物传感器用于PC的检测
效果：
一根光纤可连续进行6次实验：用含钙离子pH为9.0的PBS 缓冲液清洗光纤，即实现光纤再生； 实现了对小分子物质的检测，如对败血症和血栓形成 的 特异性标志物二聚体的检测； 与传统的ELISA法相比，光纤生物传感器检测更快（约需 11min），对操作人员也无需特殊要求。
传统
无法现场快速检测 无法连续在线分析 操作复杂
改进
缩短检测时间 降低检测样品用量 样本同时分析 全面降低成本
分析速度慢
现场快速检测
低浓度样本检测
Brunmel 等研制了将多克隆抗体共价结合在石英光 纤表面用于检测环戊二烯类杀虫剂的光纤倏逝波荧 光免疫传感器。 应用效果：灵敏度高，对于氯丹及七氯这类杀虫剂 检测可达1n mol/L,对于氧桥氯甲桥萘的检测灵敏 度与常规的方法比较可提高10-1000倍。 不足：单一样本检测
谢谢！
场强指数衰减
透射深度
透射深度仅波长量级：只对倏逝波作用范围内的荧光染料进 行荧光激发和收集，不受待测样品溶液中其他荧光物质和生 物分子的干扰，系统具有较高的探测灵敏度。
光纤易于加工成小巧、轻便和空间适应性好的传感器 探头； 光纤本身有良好的绝缘屏蔽作用，其抗电磁干扰能力 强，对环境、温差的适应能力也很强； 操作方便，测量速度快，时间短； 灵敏度高，生物特异性强； 可以进行现场检测 可以对生物反应实施动态检测。
实用化、商品化
多样化 材料、器件、功能
光纤倏逝波生物传感器成为研究热点： 实用方便，灵敏度高，可进行远距离实时分析 发展的趋势：小型化、规格化、商品化 研究尚处于发展阶段，新技术的开发和研制具有 重大意义
[1]黄惠杰,崔俊辉,任冰强,等.光纤倏逝波生物传感器及其应 用[J].光学学报，2003,23(4):451 [2]崔俊辉,黄惠杰,杨瑞馥,等.光纤生物传感器用于核算的特 异性检测[J].分析化学，2003,31(1):34 [3]司士辉.生物传感器[M]，北京：化学工业出版社， 2002.12 [4]邓立新.基于倏逝波的光纤生物传感器系统关键技术研 究，博士学位论文，国防科学技术大学研究生院，2006.4 [5]姜广文.光纤倏逝波生物传感器理论分析及信号处理实 验研究，硕士学位论文，国防科学技术大学研究生院， 2005.11 [6]崔俊辉，杨瑞馥.光纤生物传感器及其在微生物检测中 的应用[J],生物技术通讯，2001,12(1):67-69、80
DNA检测和生物战剂检测 –效果：低成本，操作 简便，可在现场进行快速检测
传感器长期稳定性、可靠性和一致性还不是很理想
在免疫分析中荧光试剂漂白现象还较严重 同其他生物传感器相比线性范围较窄 产品尚无法完成商品化、市场化
小型化、集成化 向体内监测、在线 监测的方向发展
智能化 自动采集数据、数 据库管理及用人工 智能进行数据处理
微生物检测 沙门菌检测 2009年，VALADEZ等利用Analyte2000对食品中的肠道沙门菌 进行了检测，该方法对沙门菌具有较好特异性，缓冲液中目标菌 的最低检出限为103 cfu / ml。另外，他们还将102 cfu / ml的菌 液人工接种到鸡蛋和鸡胸样品中，经过 2～6h增菌后，最低检出 限达到104cfu/ml 大肠杆菌检测 光纤倏逝波生物传感器在国外已被广泛应用于水及食品中 大肠杆菌 O157∶H7的快速检测中具有较高特异性，实现了近实时 检测，可在 20分钟内得检测结果 ，较好的灵敏性和重复性
探测原理
分立结构
全光纤结构
荧光染料标记被分析物-生物免 疫反应附着于探针表面-倏逝场 激光下产生荧光，检测荧光信 号-定性定量分析。
耦合透镜：准直；汇聚 二色镜：区分激发光与荧 光信号； 光阑：限制系统杂散光通 过
两者耦合传输方式不同： 前者空间光束到光纤的耦 合，后者光纤之间的耦合。 荧光利用率影响因素不同： 前者探测系统数值孔径。 后者连接头结构。