低成本光纖技術打造新型光濃縮系統,食品與環境檢測應用可期

 

刊登日期:2026/4/14
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大阪公立大學光誘導加速系統研究所(LAC-SYS)利用一種在光纖端面形成金屬薄膜的「光纖型光濃縮模組」,實現對細菌、微粒的高效率、高密度集積。此項技術利用集光雷射產生的光誘發力(Light-induced Forces),以及雷射照射金屬超微細結構時所引發的光誘發對流(Light-induced convection)與氣泡(Bubble)效應,在液相環境中快速將分散物質導引並集中於特定區域,形成一種新型光濃縮方法,可望應用於醫療檢測、製藥、食品檢驗、環境監測等領域。
 
當在液體中對光纖施加近紅外雷射照射後,光纖端面的金屬薄膜作為局部熱源,誘發氣泡生成與對流流場,進而產生光濃縮效應。經過模組化系統測試結果顯示,在1分鐘雷射照射條件下,可從20 µL液體樣品中、原本約9萬顆粒子中成功集積約1萬顆粒子;對細菌樣本亦可達到約10%的集積效率,顯示其對生物與非生物微粒皆具有高度適用性。
 
此外,流場解析結果顯示,光濃縮過程中形成的對流為由氣泡周圍全方向朝向光纖端匯流的高速流動結構,流速可達每秒數毫米等級。這種3D高速對流場被認為是實現高於傳統2D光濃縮基板系統集積效率的重要機制。另一方面,透過改變模組插入位置,可進一步解析液滴表面、基板表面等界面效應對光濃縮行為的影響,為系統設計提供更多物理機制依據。
 
由於此模組可透過低成本光纖加工技術製作,且配置方式簡便,未來可望作為多樣本快速量測之前處理技術,應用於短時間內大量樣本的濃縮與富集作業。實務應用上則具有在食品與飲料中快速檢出微生物或環境中有害微粒快速篩測的潛力。此外,亦可結合後端分析技術,利用於細菌、生體分子富集後的疾病診斷與生醫檢測等高附加價值應用。

資料來源: https://www.omu.ac.jp/info/research_news/entry-22465.html
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