spr光纤传感器 台湾一大学团队用蜘蛛丝开发光纤传感器 万分之一秒测血糖

台湾一大学团队用蜘蛛丝开发光纤传感器 万分之一秒测血糖

中新网8月23日电 据台湾“中央社”报道，台湾阳明交通大学团队运用人面蜘蛛吐出的蜘蛛丝，开发出一款光纤糖度传感器，能在万分之一秒(0.1ms)内有效测量糖度，并应用在测量人体血液中的糖浓度，帮助糖尿病管理。

图为蜘蛛丝光纤制作过程。 图片来源：台湾阳明交通大学

据报道，台湾阳明交大23日发出新闻稿，生物医学工程学系教授刘承扬及硕士鄂暄蓓等人组成的团队，以蜘蛛丝为材料开发光纤糖度传感器，研究成果登上9月份的国际生物医学光学期刊Biomedical Optics Express，并获选为编辑精选。

报道称，刘承扬等人看重的是蜘蛛丝有良好的延展性、光波传输等物理性质，且有别于用玻璃、塑料制成的光纤，蜘蛛丝还有高度的生物兼容性，相当适合用于人体。研发团队尝试不同品种的蜘蛛，甚至在校内捕捉蜘蛛做实验，可惜蜘蛛丝质量都不甚稳定，经过多方尝试，才选定人面蜘蛛为主要取丝对象。

团队从活蜘蛛取得天然的蜘蛛丝后，先是利用光固化树脂稳定结构，再用斜向薄膜溅镀技术，在固化的蜘蛛丝表面溅镀一层薄薄的纳米金薄壳，以增加蜘蛛丝光纤对糖浓度的灵敏度，最后做成了一根直径约略为头发，肉眼可视的光纤传感器。

据报道，通过“表面电浆子共振(SPR)”的光学物理原理，科学家可计算出不同糖类在金属上的折射率，借以得知浓度变化。刘承扬团队研发的光纤传感器经实验证实，感测功能在一年内都能保持相同灵敏度，且在室温与人体温度下都能正常运作。

刘承扬表示，糖尿病患者需要餐前餐后监测血糖，一款可以长期适用于人体内，且实时精准测量血糖的传感器，不仅解决病患的难题，也能达到精准医学的目标，造福更多的慢性病患。

SPR生物传感器的专利调研分析

【SPR生物传感器专利类型分布】

表面等离子体共振 (SPR) 是一种物理光学现象。表面等离子体 (SP) 是沿着金属和电介质间界面传播的电磁波形成的。当平行表面的偏振光以称之为表面等离子体共振角入射在界面上 ,发生衰减全反射时 ，入射光被耦合入表面等离子体内 ，光能大量被吸收 ，在这个角度上由于表面等离子体共振引起界面反射光显著减少。由于 SPR对金属表 面电介质的折射率非常敏感，不同电介质其表面等离子体共振角不同。同种电介质，其附在金属表面的量不同，则 SPR 的响应强度不同。基于这种原理的生物传感器通常将一种具特异识别属性的分子即配体固定于金属膜表面 ，监控溶液中的被分析物与该配体的结合过程。在复合物形成或解离过程中 ,金属膜表面溶液的折射率发生变化，随即被 SPR 生物传感器检测出来 。目前已有许多不同型号的 SPR 生物传感器商品化 , 国内唯一具有实用水平的 SPR 生化分析仪器也已研制成功 ，以下是近几年国内主要的SPR生物传感器申请的专利类型分布。

【SPR生物传感器专利年度申请量分析】

【SPR生物传感器专利的申请人排行】

【SPR生物传感器专利的发明人排行】

在SPR生物传感器专利的发明人名单中，我们看到王琦老师的SPR生物传感器的相关专利数量最多（8件），他主要从事光学测量与智能检测技术，光纤传感器，生物传感器，化学传感器，激光测量与激光光谱技术，等离激元光子学，生物光子学，纳米光子学等领域的研究工作。具体研究方向包括：1.面向肿瘤标志物检测的生物传感器与智能诊疗系统；2.表面等离激元共振生物传感器；3.基于光声成像的重大疾病智能诊疗方法；4.红外成像气体遥测与人工智能图像处理技术；5.干涉型光纤传感器及其工业应用；6.光声光谱气体检测技术。

【SPR生物传感器专利的技术生命周期分析】

【SPR生物传感器专利的主分类年度申请分析】

【SPR生物传感器的主要专利介绍】

SPR(表面等离子共振)生物传感技术是近年来迅速发展起来的用于分析生物分子相互作用的一项技术。这种检测手段与传统方法比较，具有样品不需要纯化、标记,并且可以实时、动态、高灵敏检测等优点，因此SPR传感器在很多领域具有广阔的应用前景，如疫苗研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物开发、基因测序、案件侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等。

一种高灵敏度光纤SPR生物传感器(发明专利一）

主要发明点：为了解决现有光纤SPR生物传感器的灵敏度较低的问题，本发明提出了一种高灵敏度光纤SPR生物传感器。本发明主要利用金膜与金纳米粒子之间的耦合效应增强局域电场强度来提高传感器的检测灵敏度，在镀有金膜的光子晶体光纤传感器的表面通过共价键结合方法来固定氧化石墨烯薄膜，利用氧化石墨烯薄膜来提高抗体的固定效率，抗体和被金纳米粒子固定的抗原之间的特异性结合引起共振波长漂移，根据共振波长的移动量来实现抗原高灵敏度和低检测限的测量。

基于氧化石墨烯和金纳米棒增敏的光纤SPR传感器(发明专利二）

主要发明点：为了解决现有光纤SPR生物传感器的灵敏度较低的问题，本发明提出了一种基于氧化石墨烯和金纳米棒增敏的光纤SPR传感器，本发明利用金膜表面的等离子体波和金纳米棒表面的局域表面等离子体波之间的等离激元耦合效应增强电场强度，同时，氧化石墨烯能促进金膜和金纳米棒之间的电荷转移，进而增强表面等离体波和待测物质的相互作用，提高检测灵敏度。

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