【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及胆固醇浓度检测和温度检测领域，尤其涉及一种基于光纤双效应叠加的胆固醇和温度双测量传感器。
技术介绍
1、目前检测胆固醇的方法有很多，比如比色法[colorimetric point-of-caredetection of cholesterol using chitosan nanofibers.sensors and actuators b：chemical,281,pp.72-79]、电化学法[development of a microfluidic electrochemicalbiosensor:prospect for point-of-care cholesterol monitoring.sensors andactuators b：chemical,261,460-466]和荧光法[fluorescence-based detection ofcholesterol using inclusion complex of hydroxypropyl-β-cyclodextrin and l-tryptophan as the fluorescence probe,journal of pharmaceutical innovation]等，每一种方法都有其独特的检测特点，电化学方法将胆固醇氧化酶和氧化镍修饰在电极表面来检测胆固醇，把不同浓度的待测溶液浓度转化成电信号，实现对不同浓度的胆固醇的测量。比色法则是通过加入特殊的化学物质(例如壳聚糖纳米纤维结合胆固醇氧化酶(chox)和过氧化物酶)与待测物反
2、随着光纤传感技术的发展，目前，双参数光纤生物传感器制备主要有三个方面，首先第一方面，利用不同的金属膜和控制金属膜膜厚等方法来设计双参数传感器，许多学者提出了基于单探头的级联式双通道光纤spr传感器。这种传感器将双通道传感区设计在同一个传感探头上，不仅使传感器的结构尺寸得到了精简，而且还使传感器测量条件简化。roli verma等提出了一种基于金膜通道和银膜通道级联的双通道传感器[a novelapproach for simultaneous sensing of urea and glucose by spr based opticalfiber multianalyte sensor.analyst,139,1449-1455]。对于相同折射率的溶液来说，金膜和银膜产生的spr谐振谷的谐振波长是不同的，因此当两个通道都存在溶液时，输出光谱会产生两个独立的谐振谷，从而实现双通道测量。yu zhang等人研究了spr输出光谱与金属膜膜厚之间的关系[光纤spr动态范围调节与多通道技术研究[d].哈尔滨：哈尔滨工程大学,2016.]。通过控制镀膜工艺得到多个膜厚不同的光纤spr折射率传感器，并研究金属膜厚对谐振波长的影响，发现随着膜厚增加spr传感器的谐振波长发生红移，并基于此原理设计了膜厚不同的级联式光纤spr传感器，金属膜厚度分别为26nm和53nm，通过实验测量发现该传感器具有分离度较好的两个谐振谷，实现了双通道折射率的测量。
3、其次第二方面是在传感器结构改进，“distributed fiber surface plasmonresonance sensor based on the incident angle adjusting method.optics letters,40(19):4452-4455.”将两个侧抛不同角度的光纤端面以熔接的方式实现连接并在侧抛面结合金属膜，当光传输至侧抛面时，由于入射角不同从而在不同波长位置激发spr谐振谷，利用双spr谐振谷实现双通道测量。除了利用不同的结构和不同金属膜结合的方式激发双参数spr效应外，第三方面，则是利用在传感区域内涂覆不同敏感层，利用不同敏感层的折射率差从而激发双spr谐振谷。mengdi lu等人提出了一种基于毛细管结构的双折射率测量的新型多涂层光纤spr传感器[dual channel multilayer-coated surface plasmonresonance sensor for dual refractive index range measurements.optics express,25(8):8563-8570.]。该传感器包括内部涂覆的ag层和外部涂覆的au以及覆盖薄的氧化铟锡(ito)双层膜。内部ag层对较高折射率本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于光纤双效应叠加的胆固醇和温度双测量传感器，其特征在于，该基于光纤双效应叠加的胆固醇和温度双测量传感器包括光源部分、传光部分、加热部分和光探测器部分；所述光源部分为包含380-1100nm波长范围的光源(1)；所述传光部分包括透射式多模光纤连接线和光纤传感器(18)，光纤传感器(18)通过多模光纤连接线分别连接光源(1)和光谱仪(3)；所述光纤传感器(18)结构按照多模光纤-空心光纤-多模光纤的连接顺序熔接而成，光纤传感器(18)两端的多模光纤与透射式多模光纤连接线连接，导通光源(1)到光谱仪(3)的传输光路；所述光纤传感器(18)通过多模光纤(6)和填充有甘油的空心光纤(8)塌陷熔接而成；空心光纤(8)内填充甘油作为温度敏感材料；空心光纤(8)外通道的金膜(7)结合金纳米粒子/β-环糊精复合材料作为胆固醇敏感膜；所述光探测部分为光谱仪(3)，其连接至电脑(5)；所述加热部分包括加热台(4)和温度计(2)，光纤传感器(18)位于加热台(4)上；加热台(4)为光纤传感器的检测环境加热升温，温度计(4)用于对光纤传感器(18)的检测环境实时标定温度。
2.根据权
3.根据权利要求1或2所述的基于光纤双效应叠加的胆固醇和温度双测量传感器，其特征在于，所述金膜(7)长度为5mm-8mm。
4.根据权利要求3所述的基于光纤双效应叠加的胆固醇和温度双测量传感器，其特征在于，所述光纤传感器(18)制备流程为：填充泵在去除涂覆层的空心光纤内部填充甘油(9)，空心光纤(8)两端分别通过塌陷熔接连接多模光纤(6)；所述空心光纤(8)的总长度为2cm；空心光纤(8)与多模光纤形成的塌陷区域长度为200-300μm之间；熔接后的空心光纤(8)外层镀制金膜(7)，再将光纤传感器敏感区域放入二硫苏糖醇(17)溶液中20-24小时，冲洗干燥后再放入金纳米粒子/β-环糊精复合材料溶液中10-12小时，形成光纤传感器(18)。
5.根据权利要求2或4所述的基于光纤双效应叠加的胆固醇和温度双测量传感器，其特征在于，金纳米粒子/β-环糊精复合材料的结合为共价键结合方式，其中金纳米粒子/β-环糊精复合材料合成方式为化学加热法，金纳米粒子/β-环糊精复合材料合成溶液的pH为9.5-10.5，加热温度为29℃-30℃，搅拌加热时间为12小时。
6.根据权利要求5所述的基于光纤双效应叠加的胆固醇和温度双测量传感器，其特征在于，光源(1)发出光从透射式多模光纤连接线传输至光纤传感器(18)处，光传输至塌陷区域(10)时，高阶模式的光分别在空心光纤的包层和空气孔中传输；当光传输至空心光纤金膜(7)处时，激发表面等离子体共振效应，发生表面等离子体共振效应的共振光在空心光纤包层中传输；当光传输至另一端塌陷区时，在包层和空气孔中不同模式的光发生耦合，最后输出表面等离子体共振SPR与多模干涉MMI双效应叠加的光谱；通过解调表面等离子体共振和多模干涉光谱谐振谷的波长偏移量，得到胆固醇浓度和温度的变化量。
7.根据权利要求6所述的基于光纤双效应叠加的胆固醇和温度双测量传感器，其特征在于，所述共振光频率和待测溶液折射率的关系为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于光纤双效应叠加的胆固醇和温度双测量传感器，其特征在于，该基于光纤双效应叠加的胆固醇和温度双测量传感器包括光源部分、传光部分、加热部分和光探测器部分；所述光源部分为包含380-1100nm波长范围的光源(1)；所述传光部分包括透射式多模光纤连接线和光纤传感器(18)，光纤传感器(18)通过多模光纤连接线分别连接光源(1)和光谱仪(3)；所述光纤传感器(18)结构按照多模光纤-空心光纤-多模光纤的连接顺序熔接而成，光纤传感器(18)两端的多模光纤与透射式多模光纤连接线连接，导通光源(1)到光谱仪(3)的传输光路；所述光纤传感器(18)通过多模光纤(6)和填充有甘油的空心光纤(8)塌陷熔接而成；空心光纤(8)内填充甘油作为温度敏感材料；空心光纤(8)外通道的金膜(7)结合金纳米粒子/β-环糊精复合材料作为胆固醇敏感膜；所述光探测部分为光谱仪(3)，其连接至电脑(5)；所述加热部分包括加热台(4)和温度计(2)，光纤传感器(18)位于加热台(4)上；加热台(4)为光纤传感器的检测环境加热升温，温度计(4)用于对光纤传感器(18)的检测环境实时标定温度。
2.根据权利要求1所述的基于光纤双效应叠加的胆固醇和温度双测量传感器，其特征在于，所述空心光纤(8)从内到外依次为空心光纤空气孔填充甘油层(9)、空心光纤包层(16)、金膜(7)和金纳米粒子/β-环糊精敏感层(11)；金膜(7)镀于空心光纤包层(16)外壁；金膜(7)与金纳米粒子/β-环糊精复合材料(11)间通过二硫苏糖醇(17)连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于光纤双效应叠加的胆固醇和温度双测量传感器，其特征在于，所述金膜(7)长度为5mm-8mm。
4.根据权利要求3所述的基于光纤双效应叠...
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