本文關(guān)鍵詞：光纖傳感技術(shù)在生化領(lǐng)域的應(yīng)用研究

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【摘要】：光纖傳感器自1962年第一次提出便引起廣泛關(guān)注,并迅速成為研究熱門(mén),在生化檢測(cè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,為生命科學(xué)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。隨著生物技術(shù)的發(fā)展,所需要檢測(cè)的物質(zhì)越來(lái)越多,從先開(kāi)始出現(xiàn)的葡萄糖傳感器,到現(xiàn)在出現(xiàn)了細(xì)胞、微生物、抗原抗體、癌細(xì)胞蛋白傳感器,對(duì)其精度的要求也越來(lái)越高。最近幾十年,光電技術(shù)逐漸被應(yīng)用在生物傳感領(lǐng)域,使得生化傳感器得到快速發(fā)展,由于光信號(hào)對(duì)外界環(huán)境變化非常敏感,將生物反應(yīng)程度通過(guò)光信號(hào)表達(dá),可以檢測(cè)生物量微小含量或濃度的變化。本文研究了光纖傳感技術(shù)在生化領(lǐng)域的應(yīng)用,主要包括以下內(nèi)容:基于光纖結(jié)構(gòu)的生物傳感器,涉及生物蛋白(鏈酶親和素,Steptavidia,SA)的檢測(cè),用來(lái)模擬抗原抗體的免疫反應(yīng)以及一種用于生化領(lǐng)域的基于光纖光柵的容器液位傳感器。本文具體研究?jī)?nèi)容如下:1、提出了兩種方案將光纖傳感技術(shù)與生物反應(yīng)原理相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了鏈酶親和素濃度的檢測(cè)。兩方案分別采用層層自組裝、硅烷偶聯(lián)方法對(duì)光纖進(jìn)行表面改性,結(jié)合生物素-親和素反應(yīng)放大系統(tǒng)對(duì)生物濃度信號(hào)進(jìn)行放大,并采用單模光纖端面菲涅爾反射、長(zhǎng)周期光纖光柵、腐蝕型光纖布拉格光柵三種不同光纖結(jié)構(gòu)作為敏感元件將SA濃度信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)進(jìn)行表達(dá)。實(shí)驗(yàn)通過(guò)人為的施加干擾驗(yàn)證了該傳感器對(duì)目標(biāo)物質(zhì)具有特異性吸附能力,表明該傳感器能準(zhǔn)確識(shí)別待測(cè)物質(zhì),在一定濃度范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)定量測(cè)量,在抗原抗體檢測(cè)、蛋白質(zhì)檢測(cè)等領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景。2、提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于光纖結(jié)構(gòu)、可用于測(cè)量不同深度范圍的容器液位傳感器。目前化工行業(yè)中的儲(chǔ)液罐液體性質(zhì)各異,很多具有易燃、腐蝕、強(qiáng)酸強(qiáng)堿等性質(zhì)的液體不能用常規(guī)的機(jī)械或電學(xué)傳感器進(jìn)行液位測(cè)量。這里設(shè)計(jì)了一種基于塑料波紋管封裝的光纖布拉格光柵液位計(jì),采用液體壓力與大氣壓的差使波紋管帶動(dòng)光纖布拉格光柵產(chǎn)生彈性形變,將液壓變化即液位深度轉(zhuǎn)換為光柵布拉格波長(zhǎng)的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明液位深度與布拉格波長(zhǎng)具有良好的線性關(guān)系,在不改變光柵的情況下,使用不同材料的波紋管,即具有不同的彈性系數(shù),可以改變直線的斜率,從而改變液位的測(cè)量精度和測(cè)量范圍。
【關(guān)鍵詞】：光纖傳感器 生物傳感器 鏈酶親和素 液位傳感
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 1 緒論13-17
• 1.1 引言13
• 1.2 光纖生物傳感器概述13-14
• 1.3 本論文的主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 1.4 本論文的研究意義16-17
• 2 基于光纖菲涅爾反射結(jié)構(gòu)的生物傳感器17-31
• 2.1 生物傳感器概述17-20
• 2.2 光纖表面膜修飾20-25
• 2.2.1 生物素-鏈霉親和素系統(tǒng)20-21
• 2.2.2 光纖表面層層自組裝21-22
• 2.2.3 光纖表面硅烷偶聯(lián)22-25
• 2.3 基于光纖端面菲涅爾反射的生物傳感器25-31
• 2.3.1 光纖端面菲涅爾反射原理25-28
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)裝置與結(jié)果分析28-31
• 3 基于光纖光柵的生化傳感器31-56
• 3.1 光纖光柵的傳感原理31-34
• 3.2 長(zhǎng)周期光纖光柵鏈酶親和素濃度傳感器34-36
• 3.2.1 測(cè)量裝置34-35
• 3.2.2 結(jié)果與分析35-36
• 3.3 腐蝕型光纖布拉格光柵鏈酶親和素濃度傳感器36-42
• 3.3.1 腐蝕型FBG傳感頭制備37-40
• 3.3.2 測(cè)量裝置40-41
• 3.3.3 結(jié)果與分析41-42
• 3.4 基于光纖光柵的液位計(jì)42-54
• 3.4.1 液位傳感與FBG的傳感特性42-48
• 3.4.2 實(shí)驗(yàn)裝置48-52
• 3.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析52-54
• 3.5 本章小結(jié)54-56
• 4 總結(jié)與展望56-59
• 4.1 總結(jié)56-57
• 4.2 展望57-59
• 參考文獻(xiàn)59-64
• 作者簡(jiǎn)歷64-65

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本文編號(hào)：970757