一种全光纤结构的微流体生物反应器制作方法

本发明属于光纤传感，尤其涉及一种全光纤结构的微流体生物反应器制作方法。

背景技术：

1、在传统的生化实验中，研究人员通常需要将溶液的制备、混合和反应以及检测分别进行，这极大增加了实验操作的不便，需要多次移动和转移试管或移液器，并可能造成实验结果的潜在误差和样品浪费。所以，针对于微小流体的生化反应，开发具有小型化、易集成、操作简单、成本低的生化检测平台有着重要意义。

2、微流体生物反应器是一种集成了微流控技术和生物反应过程的新型反应器。它利用微米级的流道和微小体积的微反应室，将样品和试剂高效混合，可以对生物反应过程进行更精确的控制，提高反应效率和准确性。现有的微流体生物反应器多以微流控芯片为载体，通常由二氧化硅衬底或其他聚合物构建，其表面经加工具有微米级别的通道、孔隙和结构，但需要借助精密微加工技术，设计和制备比较复杂。而微结构光纤的出现为全光纤微流体生物反应器的研制提供了有利条件。微结构光纤中包含有微米级别的孔洞或气孔，并沿其长度运行。因此，全光纤结构的微流体生物反应器将微流体通道与光学波导结构集成在一起，同时具有传感单元和微流控通道的功能，可以实现结构紧凑、高度集成化的设计。

3、所以，有必要研发一种全光纤结构的微流体生物反应器。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服背景技术中存在的不足，提供一种全光纤结构的微流体生物反应器制作方法，包括以下步骤：

2、1)将单模光纤(1)、边孔光纤一(4)、空芯光纤(5)、边孔光纤二(6)两端约2cm处剥去涂覆层，酒精擦拭干净后用光纤切割刀将端面切割平整，边孔光纤一(4)的两端分别与单模光纤(1)和空芯光纤(5)在光纤熔接机上以电弧放电方式进行对齐熔接；

3、2)熔接后的单模-边孔单元在lds2.5光纤微加工平台上，利用超声辅助切割技术切割边孔光纤一(4)部分，切割后边孔光纤一(4)长度为500μm；

4、3)将经步骤2)处理后的单模-边孔一单元与空芯光纤(5)的一端在光纤熔接机上以电弧放电方式进行对齐熔接，空芯光纤(5)的另一端则以相同方式与边孔光纤二(6)进行对齐熔接；

5、4)借助co2激光器在边孔光纤一(4)上下两侧距离端面50μm处分别进行激光打孔，构造两个互相独立的进液口，进液口一(2)和进液口二(3)孔径控制在30μm；

6、5)将经步骤3)处理后的单模.边孔一.空芯.边孔二单元在lds2.5光纤微加工平台上，利用超声辅助切割技术切割边孔光纤二(6)部分，保留边孔光纤二(6)长度为100μm。

7、在上述一种全光纤结构的微流体生物反应器制作方法中，所述单模光纤包层直径为125μm，纤芯直径为8μm；边孔光纤一、边孔光纤二包层直径为125μm，纤芯直径为6μm，空气孔直径为40μm；空芯光纤外径为125μm，内径为60μm。

8、在上述一种全光纤结构的微流体生物反应器制作方法中，所述光纤之间的熔接均通过在光纤熔接机上以电弧放电方式进行手动对齐熔接，为了保证在熔接过程中气孔不坍塌，将熔接机的电弧放电功率设置在较低的水平，电流强度设置35ma。

9、在上述一种全光纤结构的微流体生物反应器制作方法中，所述步骤3空芯光纤长度为5cm，为微流体进行混合反应的通道。

10、在上述一种全光纤结构的微流体生物反应器制作方法中，所述步骤4在双孔光纤一两侧进行激光打孔，将外界与双孔光纤的两个空气孔分别连通，可分别连接微流泵控制微流体从进液口流入边孔光纤空气孔通道。

11、在上述一种全光纤结构的微流体生物反应器制作方法中，所述步骤5中，微流体在空芯光纤通道内进行充分混合反应后，最后经边孔光纤二空气孔通道即出液口流出。

12、本发明具有的优点和积极效果是：

13、全光纤结构的微流体生物反应器凭借微结构光纤具有特殊孔洞的先天优势，无需在微流控芯片制备过程中设计和制造复杂的通道结构，可以根据实验需求进行设计。由于光纤本身的高灵敏度和快速响应特性，并且易于集成，可以在微观尺度上高精度的实时监测生物反应过程。相比于传统的生物反应器，全光纤化的微流体反应器结构紧凑、体积更小，使用更灵活。

14、本发明提出的全光纤结构的微流体生物反应器，结合光纤传感技术和微流控技术，具有高灵敏度、高集成度、小尺寸、高效性等优势，进一步简化生化分析操作，推动微流体生物反应研究和应用的发展。

技术特征：

1.一种全光纤结构的微流体生物反应器制作方法，属于光纤传感技术领域，其特征在于，该方法分为以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种全光纤结构的微流体生物反应器制作方法，其特征在于，所述单模光纤包层直径为125μm，纤芯直径为8μm；边孔光纤一、边孔光纤二包层直径为125μm，纤芯直径为6μm，空气孔直径为40μm；空芯光纤外径为125μm，内径为60μm。

3.根据权利要求1所述的一种全光纤结构的微流体生物反应器制作方法，其特征在于，所述光纤之间的熔接均通过在光纤熔接机上以电弧放电方式进行手动对齐熔接，为了保证在熔接过程中气孔不坍塌，将熔接机的电弧放电功率设置在较低的水平，电流强度设置35ma。

4.根据权利要求1所述的一种全光纤结构的微流体生物反应器制作方法，其特征在于，所述步骤3空芯光纤长度为5cm，为微流体进行混合反应的通道。

5.根据权利要求1所述的一种全光纤结构的微流体生物反应器制作方法，其特征在于，所述步骤4在双孔光纤一两侧进行激光打孔，将外界与双孔光纤的两个空气孔分别连通，可分别连接微流泵控制微流体从进液口流入边孔光纤空气孔通道。

6.根据权利要求1所述的一种全光纤结构的微流体生物反应器制作方法，其特征在于，所述步骤5中，微流体在空芯光纤通道内进行充分混合反应后，最后经边孔光纤二空气孔通道即出液口流出。

技术总结
本发明公开了一种全光纤结构的微流体生物反应器制作方法，属于光纤传感技术领域，其特征在于：由单模光纤.边孔光纤一‑空芯光纤.边孔光纤二构成基于F‑P干涉的微流体生物反应器的整体光纤结构，借助CO<subgt;2</subgt;激光器在边孔光纤一上构造两个独立的进液口，出液口为边孔光纤二的空气孔通道。全光纤结构的微流体生物反应器无需在微流控芯片制备过程中设计和制造复杂的通道结构，结合光纤传感技术和微流控技术，具有高灵敏度、高集成度、小尺寸、高效性等优势，进一步简化了生化分析操作，推动微流体生物反应研究和应用的发展。

技术研发人员：吴继旋,刘笑,刘仕远,孙翰超,高鑫亮
受保护的技术使用者：天津工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/2