基于腐蚀光纤的温度及葡萄糖溶液浓度传感器

提出并制备了一种基于本征倏逝波原理的温度及葡萄糖溶液浓度传感器.通过研究腐蚀包层厚度与透射光谱之间的关系,确定较为合适的腐蚀厚度.将标准单模光纤包层腐蚀至2.4μm,利用光纤倏逝波对外界介质变化敏感的原理,通过测量输出光功率的变化量实现温度及葡萄糖溶液浓度传感.实验结果表明:传感器在1070℃的温度范围内具有9.58×10~(-3) dBm/℃的灵敏度,线性度达到99.36%;在葡萄糖溶液03%的浓度范围内具有0.126dBm/(g/L)的灵敏度,线性度达到97.95%.该传感器的响应时间小于30s,具有操作简便、测量准确度高、重复性好、适用范围广等优点,具备良好的应用价值.     

基于p偏振光双面反射的薄膜传感器光学参数的优化

ｐ偏振光在镀膜平板玻璃上、下表面反射光强比γ的角度调制曲线的性状与膜层光学参数密切相关。分析了γ与膜层折射率、消光系数及膜厚的相对梯度随光参数变化的着急为基于ｐ偏振光双面反射的薄膜传感器选择最佳参数提供了理论依据,计算表明该类型传感器对膜层折射率的测量分辨率高达１０＾－７。对不同工艺条件下得到的溶胶－凝胶ＳｎＯ２膜进行光学参数测定及初步气敏实验,结果表明ｐ偏振光双面反射可作为高灵敏度光化学传感器的     

基于全偏振态检测的悬挂式光纤电压传感器(英文)

针对现有光纤电压传感器结构复杂、调整难度大、温度稳定性差、光功率损耗大及电压引入不便等问题,提出一种基于全偏振态检测且无需起偏器与检偏器的光纤电压传感器.传感器只含有自聚焦透镜、Bi4Ge3O12晶体以及全反射镜等3个主要元件,器件少,结构简单,对准较容易.介绍了全偏振态检测系统光路,采用分振幅法检测偏振态,具有快速响应、算法简单等优点.计算得出了偏振态、离线电场与被测电压之间的公式.进行了悬挂式高压试验,试验中的传感器上无电极,也无需接地,不但省去了昂贵的绝缘子,而且增大了传感器的量程.试验结果表明,在室温条件下0~10kV工频交流电压范围内,该传感器具有良好的线性关系,证明了该结构的可行性.     

基于过氧化氢-桑色素化学发光体系的硫化物检测

在pH=9～10范围内,过氧化氢与桑色素溶液混合后可产生较弱的化学发光,表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和S2-对该体系化学发光有较强的增敏作用,据此建立了H2O2-桑色素-CTMAB化学发光体系测定S2-的新方法,并对该体系的化学发光反应机理进行了研究.在最佳的实验条件下,S2-在(0.9～9.0)×10...     

顺序注射化学发光分析法测定空气中的甲醛

基于碱性条件下甲醛对没食子酸-过氧化氢发光反应的增敏作用,建立了顺序注射与化学发光检测联用测定空气中甲醛的新方法。在选定的实验条件下,甲醛浓度与发光强度在1.0×10^-7~2.0×10^-3 mol/L范围内呈线性关系,相关系数0.999 3,方法的检出限(3σ)为5.0×10^-8 mol/L。对1.0×10^-6 mol/L的甲醛进行11次连续测定的相对标准偏差为2.1%,每小时可实现连续测定140次以上。方法的回收率为92.0%~108.0%,对环境标准样品中甲醛的测定结果与推荐值一致。     

基于谱分解的无创血糖检测新方法研究

糖尿病是一种表现为高血糖的糖代谢异常疾病,如果血液中的葡萄糖水平长时间保持非常低或非常高,则可能导致包括组织损伤、中风、心脏病、失明和肾衰竭等严重疾病.根据世界卫生组织(WHO)的数据,目前全球约有4.5亿糖尿病患者.随着糖尿病患者的数量增加,对于血糖检测仪器的需求也日益迫切,由于目前普及的有创侵入式血糖检测仪器会给患...     

基于太赫兹光谱技术的D-无水葡萄糖定性定量分析研究

葡萄糖是生命活动中重要的有机分子,研究葡萄糖在太赫兹波段的吸收特性并开展定性定量分析研究具有重要意义。太赫兹光谱对大分子物质具有特异性,当光谱穿透生物大分子时,由于分子间作用力和分子转动振动等因素影响,会产生太赫兹光谱下的特征指纹峰,不同大分子物质的指纹峰具有特异性,利用这一特征可以对不同大分子物质进行鉴别。本研究选取D-无水葡萄糖为研究对象,首先运用太赫兹时域光谱技术测量得到葡萄糖样品的时域光谱,测得的时域光谱经过傅里叶变换得到频域光谱,再采用Dorney和Duvillaret方法计算得到吸收系数,研究样品的吸收特性,然后开展了数学建模研究并建立了D-无水葡萄糖含量与太赫兹光谱的定量预测数学模型。研究结果表明,D-无水葡萄糖在太赫兹波段呈现明显的吸收特性,比较多元线性回归与偏最小二乘方法建立的回归模型,通过多元线性回归对样品的特征指纹峰建立的回归模型,得到的预测模型精度较高,稳定性较好,模型的校正集相关系数达0.977 2,均方根误差为0.061 6,预测集相关系数为0.992 7,预测均方根误差为0.055 2,从而太赫兹时域光谱技术可用于有效开展D-无水葡萄糖定性定量研究,该研究为运用太赫兹光谱技术手段开展果蔬、食品、药品中葡萄糖含量快速检测提供方法参考。     

不同苯原酚化合物用于GOD-Trinder法测定血糖的比较研究

对苯酚、2,4-二氯苯酚、2,6-二氯苯酚及间-苯二酚等四种苯原酚化合物作为过氧化物酶(POD)催化4-氨基安替比林(4-AA) -过氧化氢-酚显色体系测定血糖的葡萄糖氧化酶法(GOD-Trinder)进行比较研究。结果表明,苯酚、2,4-二氯苯酚及间-苯二酚三种苯原酚分别构成GOD-POD-4-AA-H₂O₂-酚显色体系测定血糖时,其检测结果均无显著性差异(P＞0.05),但2,4-二氯苯酚显色体系的显色灵敏度、方法的精密度和准确度均优于苯酚显色体系。间-苯二酚显色体系灵敏度不及苯酚,但检测速度快,线性范围宽,可用于较高浓度葡萄糖溶液的在线快速分析。     

单轴分布式光纤传感器管线泄漏探测方法及定位理论分析

利用Sagnac干涉原理的分布式光纤传感器是一种可用于长途油气管线侵入、泄漏探测和定位的新技术.为了克服屏蔽和隔离Sagnac光纤环中未用作传感的那一半光纤所带来的屏蔽困难、成本增加等问题,提出一种单轴分布式光纤传感器的方法.其原理是利用一条光纤代替光纤环,并在光纤尾端设置法拉第旋转镜,构成偏振无关Sagnac干涉仪探测和定位管线泄漏.文中详细分析和讨论了该方法的系统光路和探测定位原理.     

光频域喇曼反射光纤温度传感器的频域参量设计

研究了功率调制型光频域反射技术空间采样函数的基本特征,得到了频域测量参量对测量距离和空间分辨率的基本限制;用数值计算模拟了功率调制型光频域光纤温度传感器的测量过程,通过比较模拟测量得到的喇曼反射强度空间分布因子对实际喇曼反射强度空间分布因子的再现程度,研究了调制频率范围、频率采样间隔以及起始调制频率对测量结果的影响,得出技术可行的最佳频域测量方案.     

A Study of Boronic Acid Based Fluorescent Glucose Sensors

Boronic acid based anthracene dyes were designed, synthesized, and immobilized to solid phase, creating a continuous glucose sensor. Glucose sensitivities of dyes can decrease drastically after immobilization, therefore how to immobilize a dye to solid phase without changing the dye property is a key issue in developing the sensor. The glucose sensitivity of the simplest 1st generation sensor, which is based on an immobilized mono-phenylboronate/single-arm type, came short of the sensitivity requirement for practical use, because of the very moderate fluorescence intensity change over the physiological glucose range. However, the 2nd generation, an immobilized bis-phenylboronate/double-arm type sensor, which contained two boronate groups in the dye moiety in expectation of a large intensity change, brought about considerable improvement on its glucose sensitivity. We tried to introduce functional groups onto an anthracene ring in order to improve the dies' fluorescence properties. Acetyl or carboxyl substitution on anthracene contributed to shift the fluorescence wavelength into the more visible range (red-shift) and a divergence of wavelength between an excitation peak and an emission peak. This improvement is advantageous to the design of an optical detection system. Furthermore, single arm immobilization to this carboxyl group, thus linking directly to the fluorophore led to a 3rd generation sensor, an immobilized bis-phenylboronate/single-arm type, that was twice as sensitive as that of the 2nd generation sensor, presumably due to increased mobility of the dye moiety. The results of our study advance closer toward a clinically useful continuous fluorescent glucose sensor.     

Multiple-Scattering-Free Optical Glucose Monitoring Based on Femtosecond Pulse Interferometry

We have designed a novel multiple-scattering-free optical glucose monitoring system based on femtosecond pulse interferometry. The glucose concentration is determined by a time-of-flight method, while multiple-scattering light is rejected by a coherence gate. The resultant accuracy and precision were 94.7 and 24.5 mg/dl, respectively, for physiological-equivalent glucose concentrations in a scattering medium of 1.0% intralipid solution, while the accuracy and precision for a reference sample containing no scattering medium were 65.3 and 23.8 mg/dl, respectively. Comparing these results, we conclude that the proposed method is effective for glucose measurement in a scattering medium.     

Simultaneous Determination of Glucose and Choline Based on the Intrinsic Fluorescence of the Enzymes

It has been possible to perform the simultaneous determination of choline and glucose using the intrinsic fluorescence of the corresponding enzyme as an analytical signal. This can be done in two ways. First, for low glucose and choline concentrations (about 0.55 mM and 0.75 μM respectively) two differentiated signals, without mutual interference, are obtained for both analytes in the same measurement. Second, when glucose and choline concentrations are higher, a new model has been designed which permits the concentrations to be accurately determined in samples containing from 0.55 mM to 3.75 mM glucose and from 0.75 μM to 11.0 μM choline; the method has been applied to simultaneous glucose and choline determinations in serum samples with good results. This method gives a better performance than multivariate calibration based on Partial Least Squares Regression. The methodology here shown could be also used for the simultaneous determination of other pairs of analytes. Electronic supplementary material  The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

Optical Glucose Monitoring Based on Femtosecond Two-Color Pulse Interferometry

We demonstrate the potential of femtosecond two-color pulse interferometry for in vitro optical glucose monitoring, by dispersion of the group refractive index in a glucose solution sample with respect to a red-color light and a blue-color light. By comparison with femtosecond one-color pulse interferometry, the basic performance of the present system with regard to sensitivity, quantitativeness, and tolerance to surrounding disturbances, is evaluated. The resulting accuracy and precision of glucose determination are 77 and 118mg/dl for 10-mm-sample-thickness, respectively. This near-common-path configuration of the two-color pulse light provides good stability to fluctuations of sample temperature, which is important in clinical applications. Considering the performance of femtosecond two-color pulse interferometry as an optical glucose sensor, a suitable measurement site for in vivo optical glucose monitoring is discussed.     

基于强非局域空间光孤子的温度传感器原理

为了让温度传感器在集成化全光控制中找到实现途径,提出一种基于非局域空间光孤子传输的温度传感器的理论方案.以铅玻璃作为非局域空间光孤子的传输介质,通过研究圆柱形铅玻璃中, 中心入射光束在传输过程中的相移问题, 得出在环境温度0.32 ℃的改变就可以引起孤子π相移的结论.此温度改变对相移的调制有望为基于干涉仪原理的温度传感器提供一个可行且灵敏度较高的实现方案.     

酶电极上葡萄糖氧化酶的活性的X射线微区分析

利用X射线微区分析, 对二氧化硅溶胶-凝胶包埋于普鲁士蓝修饰玻碳电极上的葡萄糖氧化酶的活性进行了分析; 以Ce(NO₃)₃为捕捉剂, 底物葡萄糖经葡萄糖氧化酶作用产生过氧化氢,后者与捕捉剂反应生成沉淀于酶的活性部位。从X射线微区分析结果表明： 酶电极表面固定化酶的分布均匀,且保存较高的酶活,从微观的角度说明了酶电极的性能与酶电极表面酶活分布的关系。此法制备的葡萄糖氧化酶电极具有较高的灵敏度,稳定性,这与电化学测试结果是一致的。     

基于纳米覆膜光纤F-P传感器的折射率光谱特性

采用层层组装和化学共价交联的方法对光纤Fabry-Perot (F-P)干涉传感器的端面进行了纳米聚电介质覆膜修饰,并实验研究了覆膜后传感器的折射率响应光谱特性。选择聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)和聚苯乙烯磺酸钠(PSS)为纳米覆膜材料,随着覆膜层数的增加,光纤F-P传感器的反射谱对比度呈现由高到低,再到高的规律,且反射谱对比度具有良好的温度稳定性。选取覆膜层数为20双层的光纤F-P传感器对一系列浓度的蔗糖和无机溶液进行了折射率光谱响应测试,实验测得折射率检测拐点由1.457延伸至1.4623,对低折射率物质的折射率灵敏度为24.53 dB·RI-1,对高折射率物质的折射率灵敏度为3.60 dB·RI-1,且均具有良好的线性。研究结果为光纤F-P传感器对低折射率物质的功能化检测提供了新方法。     

基于迈克尔逊干涉的光纤弯曲传感器

设计并研制了一种新型的基于迈克尔逊干涉的光纤弯曲传感器.该光纤弯曲传感器由两根光纤组成的光纤带固定于弹性弯曲结构上来产生迈克尔逊干涉信号,用光纤折射率匹配液填充微型腔,并施加音频振荡信号对相位干涉信号实现低频调制.采用相位生成载波技术对相位干涉信号进行调制和解调,实现了对曲率变化高精确度的检测.实验测试了该光纤弯曲传感器的相位干涉信号与光纤带弯曲曲率的关系,并与理论分析对比.结果表明该光纤弯曲传感器具有43.96 rad/m－1的灵敏度及0.004 m－1的高分辨率.     

基于非本征Fabry-Perot腔光纤液位传感器研究

介绍了适用于液位测量的强度型非本征法布里-珀罗（F-P）腔光纤液位传感器的结构设计及其性能.实验观察到F-P腔具有良好的多周期输出特性和局部的线性特性,选用局部的1/4周期输出线性段作为线性工作区间可对液位进行高准确度、连续性测量.恰当选择敏感组件的尺寸可设计不同量程的传感器.实验结果表明,传感器测量3.5 m水位时,精确度为±2 mm,最小分辨率为1 mm.     

基于光学异常透射现象的光纤传感器的设计与研究

基于光学异常透射现象的光纤传感器,因其具有高度的近场增强效应和介电环境的高度敏感性等优点,在化学、生物医学等领域有广泛的应用前景。但是由于在光纤端面加工周期纳米结构需要复杂的工艺或者昂贵的微加工仪器,限制了基于光学异常透射现象的光纤传感器的发展。针对这一问题,提出了模板转移法在光纤端面加工金属周期纳米结构,并搭建实验系统对应用该方法制作的光纤传感器的传感特性及其物理机理进行了研究。实验结果表明,模板转移法能够很好地完成在光纤端面加工高质量的周期金属纳米结构。应用该方法制作的光纤传感器具有很好的传感特性,传感器的最高灵敏度达到594.45 nm·RIU-1,品质因数值达到33.12。