Deep Learning Optimized SPR Multi-Analyte Biosensor for Simultaneous Detection of Water Pathogens

灵敏度(控制系统) 生物传感器 材料科学 参数统计 折射率 干涉测量 光电子学 表面等离子共振 光子学 多路复用 光子晶体光纤 振幅 分析物 计算机科学 波长 光学 光子晶体 干扰(通信) 频道(广播) 包络线(雷达) 表面等离子体子 光纤 光纤传感器 电子工程 等离子体子 有限元法 图层(电子) 生物系统
作者
Kawsar Ahmed,Md. Mamun Ali,Md. Aslam Mollah,Francis M. Bui,Li Chen
出处
期刊:IEEE Photonics Technology Letters [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:38 (4): 283-286 被引量:3
标识
DOI:10.1109/lpt.2025.3633564
摘要

In this study, we present a deep-learning-assisted design of a photonic crystal fiber (PCF)-based surface plasmon resonance (SPR) biosensor that enables simultaneous, label-free detection of multiple waterborne analytes. Using finite element analysis, a dual-channel PCF is modeled to generate more than 40,000 data points. A lightweight, fully connected regressor predicts the confinement loss (CL) and amplitude sensitivity (AS) from structural variables (hole sizes, gaps, metal/dielectric thicknesses) and operational variables (wavelength, refractive index (RI) of analytes in both channels), achievingR2≈ 0.99 with low error. The surrogate speeds up the process of exploring designs. Using SHAP analysis, it finds that wavelength and channel RIs are the main factors, while layer thicknesses mainly change channel-specific resonances. Parametric sweeps confirm stable, concurrent redshifts across channels with increasing RI, enabling multiplexed detection of bacterial pathogens and formaldehyde. The proposed model achieves maximum amplitude sensitivity (AS) of 512.87RIU−1, wavelength sensitivity (WS) of 10,638.30nm/RIU, and sensor resolution (SR) of 9.4×10−5. The resulting architecture combines high accuracy with computational efficiency, offering a compact route to rapid, real-time water quality monitoring and food safety screening, as well as a generalizable workflow for data-driven PCF-SPR design.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
复杂乐儿发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
1秒前
basaker发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
2秒前
3秒前
Akim应助chen874634034_采纳,获得100
4秒前
3sigma完成签到,获得积分10
4秒前
一地狗粮发布了新的文献求助10
4秒前
雨伞完成签到,获得积分10
5秒前
小二郎应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
8R60d8应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
小花花应助科研通管家采纳,获得30
5秒前
ldh发布了新的文献求助10
6秒前
molihuakai应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
贰叁伍发布了新的文献求助20
6秒前
6秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
12121发布了新的文献求助10
6秒前
8R60d8应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
6秒前
6秒前
田様应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
小花花应助科研通管家采纳,获得30
7秒前
7秒前
8R60d8应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
Alex完成签到,获得积分10
7秒前
上官天宇应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
Akim应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
朝茗森完成签到,获得积分10
8秒前
今后应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 5000
Pediatric Dermoscopy Trichoscopy & Onychoscopy 2030
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
Handbuch Trainingswissenschaft – Trainingslehre 500
Additive Manufacturing Design and Applications (ASM Handbook, Volume 24A) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7576153
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9155745
关于积分的说明 19586634
捐赠科研通 7160259
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3264915
关于科研通互助平台的介绍 2430082
邀请新用户注册赠送积分活动 2255502