组成图示
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传感器类型
其他（光学谐振器生物传感器）
检测对象
葡萄糖（glucose）水溶液（约0–20% w/v，作为折射率变化模型分析物）
检测原理
该器件基于聚合物环形谐振器的折射率传感机制。可调谐激光器将光耦合进总线波导，光通过倏逝场与环形谐振器耦合，形成高Q共振峰。当葡萄糖水溶液进入多孔聚苯乙烯环谐振器时，溶液折射率随葡萄糖浓度升高而增大；由于纳米孔使分析物进入波导核心，分析物与核心电磁能量的重叠增强，导致有效折射率和光程增加，共振波长发生红移。多孔结构同时增加分析物可作用的核心能量比例和平均相互作用能量，因此共振峰位移大于非多孔器件。透射光谱中共振峰位移被光电探测器读出，从而反映样品折射率或分析物浓度变化。
检测灵敏度
线性范围: 约0–20%葡萄糖水溶液；灵敏度: 非多孔 66.15、多孔 94.05（原文未注明单位）；R^2: 非多孔 0.995、多孔 0.968；灵敏度提升: 40%（摘要）/42%（结果）
效应效果
器件自由光谱范围约2.8 nm，Q值为1000–3000，共振消光3–15 dB，探测器收集功率约40–100 µW。多孔率约9–10%，孔径60–120 nm，深度数百纳米。多孔环谐振器灵敏度较非多孔提高42%（摘要称40%），但多孔器件间标准误差更大，作者归因于孔隙率差异。论文未报告选择性、抗干扰、长期稳定性、RSD、实际样品加标回收率，也未与ELISA、HPLC或qPCR等方法对比。作者认为该器件基于聚合物纳米压印和选择性溶剂，制造简单、成本低，可一次性使用，并可在后续功能化后用于特定生物标志物检测。
传感器的构成
- 基底/下包层：硅片（Si wafer）上3 µm未掺杂二氧化硅（SiO2），作为光学下包层与机械支撑。
- 波导/谐振器：聚苯乙烯（PS）与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）80:20混合，经纳米压印形成总线波导与环形谐振器；二甲基亚砜（DMSO）选择性去除PMMA，形成多孔聚苯乙烯（PS）结构。
- 微流控层：SU-8光刻母模软刻制聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流控通道，覆盖谐振器并引导样品流动。
- 样品/分析物：葡萄糖（glucose）水溶液（约0、5、10、15、20%），作为折射率变化模型分析物。
- 光学激励：1520–1620 nm可调谐激光器与透镜光纤，将光耦合进入聚合物波导。
- 信号读出：偏振器选择TM模，透镜/物镜收集透射光，光电探测器记录共振峰位移。
中文摘要
光学谐振器件因能将电磁能量集中于小模体积并支持多路检测，成为无标记生物分子传感器的有前景平台。当前光学生物传感器的基本局限在于生物分子相互作用通常局限于谐振器件表面，而最强电磁能量被限制在波导核心内。本文报道了一种由环形谐振器与总线波导耦合构成的纳米多孔聚合物光流体器件。通过纳米压印制备聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯复合波导，并用二甲基亚砜选择性去除聚甲基丙烯酸甲酯，在环形谐振器中形成纳米孔，使检测介质中的分析物能够进入波导核心并与核心电磁能量相互作用。以葡萄糖水溶液作为模型分析物，通过改变溶液折射率验证器件响应。结果表明，多孔结构显著增强了分析物与电磁场的相互作用，使聚合物环谐振器灵敏度提高约40%。该策略为低成本、可功能化的高灵敏聚合物光学生物传感器提供了新途径。
英文摘要
Optically resonant devices are promising as label-free biomolecular sensors due to their ability to concentrate electromagnetic energy into small mode volumes and their capacity for multiplexed detection. A fundamental limitation of current optical biosensor technology is that the biomolecular interactions are limited to the surface of the resonant device, while the highest intensity of electromagnetic energy is trapped within the core. In this paper, we present nanoporous polymer optofluidic devices consisting of ring resonators coupled to bus waveguides. We report a 40% increase in polymer device sensitivity attributed to the addition of core energy- bioanalyte interactions.