浓度检测传感器及其检测方法、浓度检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种浓度检测传感器及其检测方法、浓度检测装置，该浓度检测传感器包括基底、设置于所述基底之上的介质层以及设置于所述介质层之上的波导层，所述波导层包括波导膜层、形成于所述波导膜层之上的各向异性纳米柱阵列层以及形成于所述纳米柱阵列层之上的修饰酶，所述修饰酶用于吸附待测物质，以改变所述浓度检测传感器的有效反射率，进而检测所述待测物质的浓度。

Concentration detection sensor and its detection method, concentration detection device

【技术实现步骤摘要】
浓度检测传感器及其检测方法、浓度检测装置
本专利技术涉及浓度检测领域，具体涉及一种浓度检测传感器及其检测方法、浓度检测装置。
技术介绍
传统的表面等离子共振传感器一般包括三层结构：基底层、金属层以及覆盖层。一条激光按照不同的入射角照射表面等离子共振传感器，光线在特定角度耦合进传感器，反射光强随之改变。耦合角度取决于表面等离子共振传感器的有效反射率，当基底层和金属层固定时主要受覆盖层(待测溶液)反射率影响。通过分析耦合角度的变化来分析覆盖层的相关信息。然而传统表面等离子共振传感器的穿透深度只有100nm左右，主要用于分析分子大小级别的物质，例如重金属离子、葡萄糖、蛋白质等。光波导传感器与表面等离子共振传感器类似，包括基底层、金属层、波导层和覆盖层四层结构。相对于表面等离子共振传感器，光波导传感器在金属层和覆盖层之间增加了几百纳米厚度的波导层，不仅提供了多种波导传播模式，而且大大增加了波导的穿透深度。光波导传感器不仅应用于小分子的检测，同时在细菌以及细胞等微米级别生物体检测方面都有重要应用。光波导传感器已经成为在复杂微量检测方面具有超高灵敏度的光学传感器重要部分。光波导传感器的灵敏度和检测形态主要取决于波导层的设计。目前常见的波导层材料包括多孔阳极氧化铝薄膜、多孔二氧化钛薄膜、水凝胶薄膜以及一些以阳极氧化铝为模板填充不同材料制作的阵列薄膜等。该波导层没有做特殊结构处理，修饰酶容易出现酶附着度不高导致特异性吸附极性分子的效率不高的缺点。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题是，提供一种浓度检测传感器及其检测方法、浓度检测装置，具有较高灵敏度。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种浓度检测传感器，包括基底、设置于所述基底之上的金属层以及设置于所述金属层之上的波导层，所述波导层包括介质层、形成于所述介质层之上的各向异性纳米柱阵列层以及形成于所述纳米柱阵列层之上的修饰酶，所述修饰酶用于吸附待测物质，以改变所述浓度检测传感器的有效反射率，进而检测所述待测物质的浓度。可选地，还包括设置于所述波导层之上的覆盖层。可选地，所述基底为棱镜结构。可选地，所述纳米柱阵列层为二氧化硅材质。本专利技术实施例还提供了一种浓度检测装置，包括相对设置的光源、光电探测器以及设置于所述光源和所述光电探测器之间的权利要求1-4任一所述的浓度检测传感器，所述光源发射出的光线，经过所述浓度检测传感器的反射，被所述光电探测器接收。可选地，还包括设置于所述光源以及所述浓度检测传感器之间的起偏器，所述光源发射出的光线穿过所述起偏器，射入所述浓度检测传感器。可选地，还包括设置于所述起偏器与所述浓度检测传感器之间的非偏振分光棱镜，所述非偏振分光棱镜将所述起偏器发出的光线反射，射入所述浓度检测传感器。可选地，还包括设置于所述非偏振分光棱镜与所述浓度检测传感器之间的第一反射镜，所述第一反射镜将所述非偏振分光棱镜发出的光线反射，形成垂直射入所述浓度检测传感器的入射光线。可选地，还包括位于所述浓度检测传感器与所述光电探测器之间的检偏器，所述浓度检测传感器反射出的光线穿过所述检偏器，射入所述光电探测器。可选地，还包括设置于所述浓度检测传感器与所述检偏器之间的第二反射镜，所述第二反射镜将所述浓度检测传感器反射出的光线射入所述检偏器。本专利技术实施例还提供了一种前述的浓度检测传感器的检测方法，包括：建立含有不同浓度的待检测物质溶液的反射率映射表；将浓度检测传感器放置于待检测溶液中；通过所述浓度检测传感器测量所述待检测溶液的反射率；将所述待检测溶液的反射率与所述反射率映射表比对，确定所述待检测溶液中待检测物质的浓度。本专利技术实施例提供了一种浓度检测传感器及其检测方法、浓度检测装置，该浓度检测传感器通过在纳米柱阵列层上形成修饰酶，选择性吸附待测极性分子，以改变浓度检测传感器的反射率，通过该反射率确定该待测极性分子的浓度，从而通过光波导方法测试待测极性分子的浓度，具有实时在线快速的特点，具有实际应用价值。本专利技术实施例提供的浓度检测传感器具有各向异性的纳米柱阵列层，增加了纳米柱阵列层的比表面积，同时增加修饰酶的附着效率，提高吸附分子的效率。当然，实施本专利技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书实施例中阐述，并且，部分地从说明书实施例中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本专利技术的技术方案，并不构成对本专利技术技术方案的限制。附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本
技术实现思路
。图1为本专利技术第一实施例浓度检测传感器的结构示意图；图2为本专利技术第一实施例浓度检测传感器检测待测溶液时的结构示意图；图3为本专利技术第一实施例浓度检测传感器中多层膜反射模型；图4为本专利技术第一实施例浓度检测传感器的反射率角度谱图；图5为本专利技术第二实施例浓度检测装置的结构示意图；图6为本专利技术第三实施例浓度检测传感器反射率与待测物质质量分数的示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。在研究中，本申请的专利技术人发现：现有光波导传感器中只具有简单的介质层，比如二氧化硅薄膜，该介质层没有做特殊结构处理，存在吸附极性分子的效率不高的缺点，导致灵敏度低。为了解决现有光波导传感器灵敏度低等问题，本专利技术实施例提供一种浓度检测传感器，包括基底、设置于所述基底之上的金属层以及设置于所述金属层之上的波导层，所述波导层包括介质层、形成于所述介质层之上的各向异性纳米柱阵列层以及形成于所述纳米柱阵列层之上的修饰酶，所述修饰酶用于吸附待测物质，以改变所述浓度检测传感器的有效反射率，进而检测所述待测物质的浓度。下面通过具体实施例，详细说明本专利技术的技术方案。第一实施例图1为本专利技术第一实施例浓度检测传感器的结构示意图。如图1所示，本专利技术实施例提供一种浓度检测传感器，包括基底100、设置于所述基底100之上的金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浓度检测传感器，其特征在于，包括基底、设置于所述基底之上的金属层以及设置于所述金属层之上的波导层，所述波导层包括介质层、形成于所述介质层之上的各向异性纳米柱阵列层以及形成于所述纳米柱阵列层之上的修饰酶，所述修饰酶用于吸附待测物质，以改变所述浓度检测传感器的反射率，进而检测所述待测物质的浓度。/n

【技术特征摘要】
1.一种浓度检测传感器，其特征在于，包括基底、设置于所述基底之上的金属层以及设置于所述金属层之上的波导层，所述波导层包括介质层、形成于所述介质层之上的各向异性纳米柱阵列层以及形成于所述纳米柱阵列层之上的修饰酶，所述修饰酶用于吸附待测物质，以改变所述浓度检测传感器的反射率，进而检测所述待测物质的浓度。


2.根据权利要求1所述的浓度检测传感器，其特征在于，还包括设置于所述波导层之上的覆盖层。


3.根据权利要求1所述的浓度检测传感器，其特征在于，所述基底为棱镜结构。


4.根据权利要求1所述的浓度检测传感器，其特征在于，所述纳米柱阵列层为二氧化硅材质。


5.一种浓度检测装置，其特征在于，包括相对设置的光源、光电探测器以及设置于所述光源和所述光电探测器之间的权利要求1-4任一所述的浓度检测传感器，所述光源发射出的光线，经过所述浓度检测传感器的反射，被所述光电探测器接收。


6.根据权利要求5所述的浓度检测装置，其特征在于，还包括设置于所述光源以及所述浓度检测传感器之间的起偏器，所述光源发射出的光线穿过所述起偏器，射入所述浓度检测传感器。


7.根据权利要求6所述的浓度检测装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李达，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11