(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210777003.0 (22)申请日 2022.07.04 (71)申请人 东北大学 地址 110819 辽宁省沈阳市和平区文化路3 号巷11号 (72)发明人 张学楠　刘宾　赵思念　闫欣　 王方　程同蕾　 (74)专利代理 机构 沈阳东大知识产权代理有限 公司 21109 专利代理师 李珉 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/35(2014.01) G01N 21/41(2006.01) (54)发明名称 基于回音壁模式光学微腔奇异点的蛋白质 分子浓度检测器 (57)摘要 本发明涉及一种基于回音壁模式光学微腔 奇异点的蛋白质分子浓度检测器， 包括微盘， 微 盘的非厄米系统中的特殊奇点即奇异点(EP)位 置开设有圆形的小孔， 小孔中插入有与微盘材质 相同的微流体导管。 若含有未知浓度的蛋白质分 子的微流体流入微盘中的小孔， 微流体中的蛋白 质分子就会附着在小孔内壁上， 这必然会导致小 孔半径r小幅度的减小。 r的减小会导致系统远离 EP点， 此时EP会产生幅度很大的光谱线分裂。 之 后便可以将检测到的光谱线分裂的幅度换算蛋 白质浓度信息， 即可实现超低浓度的蛋白质浓度 检测。 本发明有着更低的检测极限浓度， 具有适 合检测低浓度蛋白质溶 液的特点。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 115060653 A 2022.09.16 CN 115060653 A 1.基于回音壁模式光学微腔奇异点的蛋白质分子浓度检测器， 其特征在于： 包括微盘， 微盘的非厄米系统中的特殊奇点即奇异 点位置开设有圆形的小孔， 小孔中插入有与微盘材 质相同的微 流体导管。 2.根据权利要求1所述的一种基于回音壁模式光学微腔奇异点的蛋白质分子浓度检测 器， 其特征在于： 所述 微盘的折 射率为3。 3.根据权利要求2所述的一种基于回音壁模式光学微腔奇异点的蛋白质分子浓度检测 器， 其特征在于： 所述 微盘的半径为10 μm。 4.根据权利要求1所述的一种基于回音壁模式光学微腔奇异点的蛋白质分子浓度检测 器， 其特征在于： 所述 微盘奇异点 位置的小孔内部折 射率为水的折 射率， 即值为1.333。 5.根据权利要求4所述的一种基于回音壁模式光学微腔奇异点的蛋白质分子浓度检测 器， 其特征在于： 所述 微盘奇异点 位置的小孔半径为0.9 μm。 6.根据权利要求1所述的一种基于回音壁模式光学微腔奇异点的蛋白质分子浓度检测 器， 其特征在于： 所述小孔的圆心 距离微盘的圆心7.15 μm。 7.根据权利要求1所述的基于回音壁模式光学微腔奇异点的蛋白质分子浓度检测器的 使用方法， 其特 征在于， 所述 微流体导管直径与小孔 直径相同。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115060653 A 2基于回音壁模式光学微腔奇异 点的蛋白质分子浓度检测器 技术领域 [0001]本发明属于光学微腔技术领域， 尤其涉及 一种基于回音壁模式光学微腔奇异点的 蛋白质分子浓度检测器。 背景技术 [0002]回音壁模式： 在旋转对称的几何结构中， 电磁波在从光密介质传播到光疏介质时 会发生连续的全反射， 光就会被束缚在环形边界上， 产生类似于回音壁的现象。 当光在微腔 内部的环形边界上传播一圈的光程是波长的整数倍时， 就会处于谐振状态， 此时这个光密 介质构成的旋转对称光子器件就被称为回音壁模式光学微腔。 回音壁模式光学微腔中， 光 能沿着微腔 内表面多次全反射传播， 光子寿命得到了增强， 所以回音壁模式具有很高的品 质因数(Q 值)， 其Q值可以超过109。 [0003]奇异点： 在非厄米系统(会与外界产生能量 交换的系统)中， 存在奇异点(EP)， 它是 非厄米系统独有的一种特殊的简并态， 通常在EP点附近会产生能级交叉和能级排斥等现 象。 光学微腔是典型的开放 非厄米物理系统， 能级的实部对应的是共振波长或者共振频率， 能级的虚部对应的则是品质因子和腔内光子寿命。 当处于EP点时， 实部和虚部都是相交的， 若系统受到微扰影响， 耦合模式对就会产生剧烈的频移和分裂， 分裂包括两种， 一是频率分 裂， 二是线宽 分裂。 EP点处的本征值对于系统受到的外界扰动极为敏感， 也就是有潜力实现 高灵敏度的传感器。 [0004]微流体： 微流体是指需要在微观 尺寸下控制、 操作和检测的复杂流体。 [0005]蛋白质是生物体的重要组成部分， 控制着生物活动和新陈代谢的方方面面， 所以 对于医学研究和疾病诊断来说， 蛋白质的高灵敏度检测、 鉴定和定量分析是至关重要的。 例 如， 对人尿白蛋白浓度进 行检测， 就有助于提前判断糖尿病、 心血管疾病和肾脏疾病。 然而， 目前各大医疗机构常用的质谱、 酶联免疫吸附剂测 定(ELISA)和荧光免疫测 定等方法成本 高且操作复杂， 而且对于低浓度蛋白质溶液检测效果并不好。 因此， 开 发一种低成本、 稳定、 适合低浓度检测的蛋白质浓度检测装置是很有必要的。 发明内容 [0006]针对现有技术存在的不足， 基于蛋白质具有吸附在固体上的特殊性质， 放在蛋白 质水溶液中的固体在一段时间后表层会附着一定厚度的蛋白质分子， 而且被吸附的蛋白质 分子厚度的增加随着时间的推移是逐渐减少的， 这种吸 附性质很适合用作蛋白质的检测。 本发明利用回音壁模式的光学微腔提供了一种基于回音壁模式光学微腔奇异点的蛋白质 分子浓度检测器， 实现微流体中蛋白质分子的浓度检测， 具有很高的灵敏度； 也可用于检测 微流体中其 他类型分子浓度。 [0007]基于回音壁模式光学微腔奇异点的蛋白质分子浓度检测器， 包括微盘， 微盘 的非 厄米系统中的特殊奇点即奇异点位置开设有圆形的小孔， 小孔中插入有与微盘材质相同的 微流体导管。说　明　书 1/5 页 3 CN 115060653 A 3