شكرًا لك على زيارة Nature.com.إصدار المتصفح الذي تستخدمه لديه دعم محدود لـ CSS.للحصول على أفضل تجربة ، نوصي باستخدام مستعرض محدث (أو تعطيل وضع التوافق في Internet Explorer).في غضون ذلك ، لضمان استمرار الدعم ، سنعرض الموقع بدون أنماط وجافا سكريبت.
يحتوي تحليل أثر العينات السائلة على مجموعة واسعة من التطبيقات في علوم الحياة والرصد البيئي.في هذا العمل ، قمنا بتطوير مقياس ضوئي مضغوط وغير مكلف يعتمد على الشعيرات الدموية للدليل الموجي المعدني (MCCs) لتحديد الامتصاص فائق الحساسية.يمكن زيادة المسار البصري بشكل كبير ، وأطول بكثير من الطول المادي لـ MWC ، لأنه يمكن احتواء الضوء المنتشر بواسطة الجدران الجانبية المعدنية الملساء المموجة داخل الشعيرات الدموية بغض النظر عن زاوية السقوط.يمكن تحقيق تركيزات منخفضة تصل إلى 5.12 نانومتر باستخدام الكواشف اللونية الشائعة بسبب التضخيم البصري غير الخطي الجديد والتبديل السريع للعينة واكتشاف الجلوكوز.
يستخدم القياس الضوئي على نطاق واسع لتحليل تتبع العينات السائلة بسبب وفرة الكواشف اللونية المتاحة والأجهزة الإلكترونية الضوئية شبه الموصلة 1،2،3،4،5.بالمقارنة مع تحديد الامتصاص التقليدي القائم على الكوفيت ، تعكس الشعيرات الدموية للدليل الموجي السائل (LWC) (TIR) ​​عن طريق الحفاظ على ضوء المسبار داخل الشعيرات الدموية 1،2،3،4،5.ومع ذلك ، بدون مزيد من التحسين ، يكون المسار البصري قريبًا فقط من الطول المادي لـ LWC3.6 ، وستعاني زيادة طول LWC إلى ما بعد 1.0 متر من ضعف شديد في الضوء وخطر كبير لحدوث فقاعات ، وما إلى ذلك.
يوجد حاليًا نوعان رئيسيان من LWC ، وهما الشعيرات الدموية Teflon AF (لها معامل انكسار يبلغ 1.3 ~ فقط ، وهو أقل من الماء) وشعيرات السيليكا المغلفة بـ Teflon AF أو الأفلام المعدنية 1،3،4.لتحقيق TIR عند السطح البيني بين المواد العازلة ، يلزم وجود مواد ذات معامل انكسار منخفض وزوايا سقوط ضوء عالية.فيما يتعلق بالشعيرات الدموية Teflon AF ، فإن Teflon AF قابل للتنفس بسبب هيكله المسامي ويمكنه امتصاص كميات صغيرة من المواد في عينات المياه.بالنسبة لشعيرات الكوارتز المطلية من الخارج بـ Teflon AF أو المعدن ، يكون معامل الانكسار للكوارتز (1.45) أعلى من معظم العينات السائلة (مثل 1.33 للمياه) 3،6،12،13.بالنسبة للشعيرات الدموية المطلية بداخلها فيلم معدني ، تمت دراسة خصائص النقل 14 ، 15 ، 16 ، 17 ، 18 ، لكن عملية الطلاء معقدة ، سطح الفيلم المعدني له هيكل خشن ومسامي.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن LWCs التجارية (الشعيرات الدموية المغلفة بالتفلون AF و AF Teflon Coated Silica Capillaries ، World Precision Instruments ، Inc.) لها بعض العيوب الأخرى ، مثل: الأعطال..يمكن أن يؤدي الحجم الميت الكبير للموصل TIR3،10 (2) (لتوصيل الشعيرات الدموية والألياف وأنابيب المدخل / المخرج) إلى حبس فقاعات الهواء.
في الوقت نفسه ، فإن تحديد مستويات الجلوكوز له أهمية كبيرة في تشخيص مرض السكري وتليف الكبد والأمراض العقلية.والعديد من طرق الكشف مثل القياس الضوئي (بما في ذلك قياس الطيف الضوئي 21 ، 22 ، 23 ، 24 ، 25 وقياس الألوان على الورق 26 ، 27 ، 28) ، قياس الجلفان 29 ، 30 ، 31 ، قياس التألق 32 ، 33 ، 34 ، 35 ، قياس الاستقطاب البصري 36 ، رنين البلازمون السطحي.37 ، تجويف فابري بيروت 38 ، الكيمياء الكهربائية 39 والرحل الكهربائي الشعري 40 ، 41 وهلم جرا.ومع ذلك ، تتطلب معظم هذه الطرق معدات باهظة الثمن ، ولا يزال اكتشاف الجلوكوز عند عدة تركيزات نانومولار يمثل تحديًا (على سبيل المثال ، للقياسات الضوئية 21 ، 22 ، 23 ، 24 ، 25 ، 26 ، 27 ، 28 ، أدنى تركيز للجلوكوز).كان القيد 30 نانومتر فقط عندما تم استخدام الجسيمات النانوية الزرقاء البروسية كمقلدات للبيروكسيداز).غالبًا ما تكون تحليلات الجلوكوز النانوية مطلوبة للدراسات الخلوية على المستوى الجزيئي مثل تثبيط نمو سرطان البروستاتا البشري وسلوك تثبيت ثاني أكسيد الكربون للبروكلوروكوكس في المحيط.
في هذه المقالة ، تم تطوير مقياس ضوئي مضغوط غير مكلف يعتمد على شعري موجه معدني (MWC) ، وهو عبارة عن أنبوب شعري من الفولاذ المقاوم للصدأ SUS316L بسطح داخلي مصقول كهربائيًا ، لتحديد الامتصاص فائق الحساسية.نظرًا لأنه يمكن احتجاز الضوء داخل الشعيرات الدموية المعدنية بغض النظر عن زاوية السقوط ، يمكن زيادة المسار البصري بشكل كبير عن طريق تشتت الضوء على الأسطح المعدنية المموجة والملساء ، وهو أطول بكثير من الطول المادي لـ MWC.بالإضافة إلى ذلك ، تم تصميم موصل T بسيط للتوصيل البصري ومدخل / مخرج السوائل لتقليل الحجم الميت وتجنب انحباس الفقاعات.بالنسبة لمقياس الضوء 7 سم MWC ، تم تحسين حد الكشف بحوالي 3000 مرة مقارنة بمقياس الطيف الضوئي التجاري مع كفيت 1 سم بسبب التحسين الجديد للمسار البصري غير الخطي والتبديل السريع للعينة ، ويمكن أيضًا تحقيق تركيز اكتشاف الجلوكوز.فقط 5.12 نانومتر باستخدام الكواشف اللونية الشائعة.
كما هو مبين في الشكل 1 ، يتكون مقياس الضوء المستند إلى MWC من MWC بطول 7 سم مع سطح داخلي مصقول كهربائيًا من الدرجة EP ، ومصباح LED 505 نانومتر مع عدسة ، وكاشف ضوئي قابل للضبط ، واثنان للاقتران البصري ومدخلات السائل.مخرج.يُستخدم صمام ثلاثي الاتجاهات متصل بأنبوب مدخل بايك لتبديل العينة الواردة.يتلاءم أنبوب Peek بشكل مريح مع لوحة الكوارتز و MWC ، لذلك يتم الاحتفاظ بالحجم الميت في الموصل T عند الحد الأدنى ، مما يمنع بشكل فعال فقاعات الهواء من الاحتباس.بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إدخال شعاع الموازاة بسهولة وكفاءة في MWC من خلال لوحة الكوارتز ذات القطعة T.
يتم إدخال عينة الشعاع والسائل في مركز التحكم في المحرك من خلال قطعة على شكل حرف T ، ويتم استقبال الحزمة التي تمر عبر مركز التحكم في المحرك بواسطة كاشف ضوئي.تم إدخال الحلول الواردة من العينات الملطخة أو الفارغة بالتناوب في ICC من خلال صمام ثلاثي الاتجاهات.وفقًا لقانون بير ، يمكن حساب الكثافة البصرية لعينة ملونة من المعادلة.1.10
حيث Vcolor و Vblank هما إشارات خرج جهاز الكشف الضوئي عند إدخال عينات ملونة وفارغة في مركز التحكم في المحرك ، على التوالي ، و Vdark هي إشارة الخلفية لجهاز الكشف الضوئي عند إيقاف تشغيل مؤشر LED.يمكن قياس التغيير في إشارة الخرج ΔV = Vcolor – Vblank عن طريق تبديل العينات.حسب المعادلة.كما هو موضح في الشكل 1 ، إذا كانت V أصغر بكثير من Vblank - Vdark ، عند استخدام نظام تبديل العينات ، فإن التغييرات الصغيرة في Vblank (مثل الانجراف) يمكن أن يكون لها تأثير ضئيل على قيمة AMWC.
لمقارنة أداء مقياس الضوء المعتمد على MWC مع مقياس الطيف الضوئي القائم على الكوفيت ، تم استخدام محلول الحبر الأحمر كعينة لونية بسبب ثبات اللون الممتاز وخطي امتصاص التركيز الجيد ، DI H2O كعينة فارغة..كما هو مبين في الجدول 1 ، تم تحضير سلسلة من حلول الحبر الأحمر بواسطة طريقة التخفيف التسلسلي باستخدام DI H2O كمذيب.تم تحديد التركيز النسبي للعينة 1 (S1) ، الطلاء الأحمر الأصلي غير المخفف ، على أنه 1.0.على التين.يوضح الشكل 2 صورًا ضوئية لـ 11 عينة حبر أحمر (S4 إلى S14) بتركيزات نسبية (مدرجة في الجدول 1) تتراوح من 8.0 × 10-3 (يسار) إلى 8.2 × 10-10 (يمين).
نتائج القياس للعينة 6 موضحة في التين.3 (أ).يتم تمييز نقاط التبديل بين العينات الملطخة والفارغة في الشكل بواسطة الأسهم المزدوجة "".يمكن ملاحظة أن جهد الخرج يزداد بسرعة عند التبديل من عينات الألوان إلى العينات الفارغة والعكس صحيح.يمكن الحصول على Vcolor و Vblank و V المقابل كما هو موضح في الشكل.
(أ) نتائج القياس للعينة 6 ، (ب) العينة 9 ، (ج) العينة 13 ، و (د) العينة 14 باستخدام مقياس الضوء المستند إلى MWC.
نتائج القياس للعينات 9 و 13 و 14 موضحة في التين.3 (ب) - (د) ، على التوالي.كما هو موضح في الشكل 3 (د) ، فإن ΔV المقاس هو 5 nV فقط ، وهو ما يقرب من 3 أضعاف قيمة الضوضاء (2 nV).من الصعب تمييز V الصغير عن الضوضاء.وبالتالي ، وصل حد الكشف إلى تركيز نسبي قدره 8.2 × 10-10 (العينة 14).بمساعدة المعادلات.1. يمكن حساب امتصاص AMWC من قيم Vcolor و Vblank و Vdark المقاسة.بالنسبة للكاشف الضوئي بكسب 104 فدارك هو -0.68 ميكروفولت.يتم تلخيص نتائج القياس لجميع العينات في الجدول 1 ويمكن العثور عليها في المواد التكميلية.كما هو مبين في الجدول 1 ، فإن الامتصاص الموجود بتركيزات عالية مشبع ، لذلك لا يمكن قياس الامتصاصية فوق 3.7 بمقاييس الطيف القائمة على MWC.
للمقارنة ، تم أيضًا قياس عينة حبر أحمر باستخدام مقياس طيف ضوئي وعرض امتصاص Acuvette المقاس في الشكل 4. تم الحصول على قيم Acuvette عند 505 نانومتر (كما هو موضح في الجدول 1) بالإشارة إلى منحنيات العينات 10 أو 11 أو 12 (كما هو موضح في الشكل الداخلي).إلى الشكل 4) كخط أساس.كما هو موضح ، وصل حد الكشف إلى تركيز نسبي 2.56 × 10-6 (العينة 9) لأن منحنيات الامتصاص للعينات 10 و 11 و 12 لا يمكن تمييزها عن بعضها البعض.وبالتالي ، عند استخدام مقياس الضوء المعتمد على MWC ، تم تحسين حد الكشف بعامل 3125 مقارنة بمقياس الطيف الضوئي القائم على الكوفيت.
ويرد تركيز امتصاص الاعتماد في الشكل 5.بالنسبة لقياسات الكوفيت ، تتناسب الامتصاصية مع تركيز الحبر على طول مسار 1 سم.بينما ، بالنسبة للقياسات المستندة إلى MWC ، لوحظت زيادة غير خطية في الامتصاص بتركيزات منخفضة.وفقًا لقانون بير ، تتناسب الامتصاصية مع طول المسار البصري ، وبالتالي فإن كسب الامتصاص AEF (يُعرّف على أنه AEF = AMWC / Acuvette بنفس تركيز الحبر) هو نسبة MWC إلى طول المسار البصري للحاوية.كما هو مبين في الشكل 5 ، عند التركيزات العالية ، يكون ثابت AEF حوالي 7.0 ، وهو أمر معقول لأن طول MWC هو بالضبط 7 أضعاف طول الكوفيت 1 سم. ومع ذلك ، عند التركيزات المنخفضة (التركيز المرتبط <1.28 × 10-5) ، يزداد AEF مع انخفاض التركيز وسيصل إلى قيمة 803 عند التركيز المرتبط بـ 8.2 × 10-10 عن طريق استقراء منحنى القياس القائم على الكوفيت. ومع ذلك ، عند التركيزات المنخفضة (التركيز المرتبط <1.28 × 10-5) ، يزداد AEF مع انخفاض التركيز وسيصل إلى قيمة 803 عند التركيز المرتبط بـ 8.2 × 10-10 عن طريق استقراء منحنى القياس القائم على الكوفيت. днако при низких концентрациях (تأليف من تأليف <1،28 × 10-5) تم إنشاء 803 مجموعة من الكتب التي تم إنشاؤها بواسطة 8،2 × 10-10. ومع ذلك ، عند التركيزات المنخفضة (التركيز النسبي <1.28 × 10-5) ، يزيد AEF بتركيز متناقص ويمكن أن يصل إلى قيمة 803 بتركيز نسبي يبلغ 8.2 × 10-10 عند استقراء من منحنى قياس قائم على الكوفيت... днако. كلمات بمعنى: поляции кривой измерения основе она онаения относительной концентрации 8،2 × 10–10 803. ومع ذلك ، عند التركيزات المنخفضة (التركيزات ذات الصلة <1.28 × 10-5) تزداد درهم إماراتي بتركيز متناقص ، وعندما يتم استقراءها من منحنى قياس قائم على الكوفيت ، فإنها تصل إلى قيمة تركيز نسبي تبلغ 8.2 × 10-10803.ينتج عن هذا مسار بصري مقابل 803 سم (AEF × 1 سم) ، وهو أطول بكثير من الطول المادي لـ MWC ، وحتى أطول من LWC الأطول المتاح تجاريًا (500 سم من World Precision Instruments ، Inc.).يبلغ طول Doko Engineering LLC 200 سم).لم يتم الإبلاغ سابقًا عن هذه الزيادة غير الخطية في الامتصاص في LWC.
على التين.يظهر الشكل 6 (أ) - (ج) صورة بصرية وصورة مجهرية وصورة ملف تعريف بصري للسطح الداخلي لقسم MWC ، على التوالي.كما يظهر في الشكل.6 (أ) ، السطح الداخلي أملس ولامع ، ويمكن أن يعكس الضوء المرئي ، وهو عاكس للغاية.كما يظهر في الشكل.6 (ب) ، نظرًا للتشوه والطبيعة البلورية للمعدن ، تظهر مسافات صغيرة ومخالفات على السطح الأملس. في ضوء المساحة الصغيرة (<5 ميكرومتر × 5 ميكرومتر) ، تكون خشونة معظم السطح أقل من 1.2 نانومتر (الشكل 6 (ج)). بالنظر إلى مساحة صغيرة (<5 ميكرومتر × 5 ميكرومتر) ، تكون خشونة معظم السطح أقل من 1.2 نانومتر (الشكل 6 (ج)). виду малой площади (<5 мкм × 5 мкм) ероховатость большей асти поверхности составляет менере 1،2). بسبب المساحة الصغيرة (<5 ميكرومتر × 5 ميكرومتر) ، تكون خشونة معظم السطح أقل من 1.2 نانومتر (الشكل 6 (ج)).考虑 到 小 面积 （<5 ميكرومتر × 5 ميكرومتر） ， 大多数 表面 的 粗糙度 小于 1.2 نانومتر （图 6 ج））。考虑 到 小 面积 （<5 ميكرومتر × 5 ميكرومتر） ， 大多数 表面 的 粗糙度 小于 1.2 نانومتر （图 6 ج））。 (<5 ميكرومتر × 5 ميكرومتر) بالنظر إلى المساحة الصغيرة (<5 ميكرومتر × 5 ميكرومتر) ، تكون خشونة معظم الأسطح أقل من 1.2 نانومتر (الشكل 6 (ج)).
(أ) الصورة البصرية ، (ب) صورة المجهر ، و (ج) الصورة البصرية للسطح الداخلي لقطع MWC.
كما يظهر في الشكل.في الشكل 7 (أ) ، يتم تحديد المسار البصري LOP في الشعيرات الدموية بزاوية السقوط θ (LOP = LC / sinθ ، حيث LC هو الطول المادي للشعيرات الدموية).بالنسبة للشعيرات الدموية Teflon AF المملوءة بـ DI H2O ، يجب أن تكون زاوية الوقوع أكبر من الزاوية الحرجة البالغة 77.8 درجة ، لذا فإن LOP أقل من 1.02 × LC دون مزيد من التحسين.بينما ، مع MWC ، يكون حبس الضوء داخل الشعيرات الدموية مستقلاً عن معامل الانكسار أو زاوية السقوط ، لذلك مع انخفاض زاوية السقوط ، يمكن أن يكون مسار الضوء أطول بكثير من طول الشعيرات الدموية (LOP »LC).كما يظهر في الشكل.في الشكل 7 (ب) ، يمكن أن يؤدي سطح المعدن المموج إلى تشتت الضوء ، مما يزيد بشكل كبير من المسار البصري.
لذلك ، هناك مساران للضوء لـ MWC: ضوء مباشر بدون انعكاس (LOP = LC) وضوء مسنن مع انعكاسات متعددة بين الجدران الجانبية (LOP »LC).وفقًا لقانون بير ، يمكن التعبير عن شدة الضوء المباشر والمتعرج المرسل كـ PS × exp (-α × LC) و PZ × exp (-α × LOP) على التوالي ، حيث يكون الثابت α هو معامل الامتصاص ، والذي يعتمد كليًا على تركيز الحبر.
بالنسبة للحبر عالي التركيز (على سبيل المثال ، التركيز المرتبط> 1.28 × 10-5) ، يكون الضوء المتعرج شديد التوهين وتكون شدته أقل بكثير من كثافة الضوء المستقيم ، بسبب معامل الامتصاص الكبير والمسار البصري الأطول بكثير. بالنسبة للحبر عالي التركيز (على سبيل المثال ، التركيز المرتبط> 1.28 × 10-5) ، يكون الضوء المتعرج شديد التوهين وتكون شدته أقل بكثير من كثافة الضوء المستقيم ، بسبب معامل الامتصاص الكبير والمسار البصري الأطول بكثير. ля чернил высокой концентрацией (например، относительная> 1،28 × 10-5) تحميل интенсивность намного ниже، ем у прямого света، из-за большого коэффициента поглощения илораздо излучения. بالنسبة للحبر عالي التركيز (مثل التركيز النسبي> 1.28 × 10-5) ، يتم تخفيف الضوء المتعرج بشدة وتكون شدته أقل بكثير من كثافة الضوء المباشر بسبب معامل الامتصاص الكبير والانبعاث البصري الأطول بكثير.مسار.对于 高 浓度 墨水 （例如 ， 相关 浓度> 1.28 × 10-5） ， Z 字形 光 衰减 很大 ， 其 强度 低于 直 光 ， 这 是 由于 吸收系数 大 ， 光学 时间 更长。.ля чернил с высокой концентрацией (например، релевантные концентрации> 1،28 × 10-5) جميع أنواع الصور и его интенсивность намного ниже، ем у прямого света из-за большого коэффициента поглощения боглоения боглощения богльшого времени. بالنسبة للأحبار عالية التركيز (على سبيل المثال ، التركيزات ذات الصلة> 1.28 × 10-5) ، يتم تخفيف الضوء المتعرج بشكل كبير وتكون شدته أقل بكثير من كثافة الضوء المباشر بسبب معامل الامتصاص الكبير والوقت البصري الأطول.طريق صغير.وهكذا ، سيطر الضوء المباشر على تحديد الامتصاص (LOP = LC) وظل AEF ثابتًا عند ~ 7.0. في المقابل ، عندما ينخفض ​​معامل الامتصاص بتناقص تركيز الحبر (على سبيل المثال ، التركيز المرتبط <1.28 × 10-5) ، تزداد شدة الضوء المتعرج بسرعة أكبر من شدة الضوء المستقيم ثم يبدأ الضوء المتعرج في لعب دور أكثر أهمية. في المقابل ، عندما ينخفض ​​معامل الامتصاص بتناقص تركيز الحبر (على سبيل المثال ، التركيز المرتبط <1.28 × 10-5) ، تزداد شدة الضوء المتعرج بسرعة أكبر من شدة الضوء المستقيم ثم يبدأ الضوء المتعرج في لعب دور أكثر أهمية. апротив ، когда коэффициент поглощения уменьшается уменьшением концентрации чернил (примерснанил) × 10-5). й свет. على العكس من ذلك ، عندما ينخفض ​​معامل الامتصاص مع تناقص تركيز الحبر (على سبيل المثال ، التركيز النسبي <1.28 × 10-5) ، تزداد شدة الضوء المتعرج أسرع من الضوء المباشر ، ثم يبدأ الضوء المتعرج في اللعب.دور أكثر أهمية... на наоборот ، когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (примоутанил) <1،28 × 10-5) ، تنزيلات من تاريخ النشر более важную роль. على العكس من ذلك ، عندما ينخفض ​​معامل الامتصاص مع انخفاض تركيز الحبر (على سبيل المثال ، التركيز المقابل <1.28 × 10-5) ، تزداد شدة الضوء المتعرج أسرع من الضوء المباشر ، ثم يبدأ الضوء المتعرج في لعب دور أكثر أهمية.دور الشخصية.لذلك ، نظرًا للمسار البصري المسنن (LOP »LC) ، يمكن زيادة AEF أكثر من 7.0.يمكن الحصول على خصائص نقل الضوء الدقيقة لـ MWC باستخدام نظرية وضع الدليل الموجي.
بالإضافة إلى تحسين المسار البصري ، يساهم التبديل السريع للعينة أيضًا في حدود الاكتشاف شديدة الانخفاض.نظرًا لصغر حجم مركز التحكم في المحرك (0.16 مل) ، يمكن أن يكون الوقت اللازم للتبديل وتغيير الحلول في مركز عملائي أقل من 20 ثانية.كما هو مبين في الشكل 5 ، أدنى قيمة قابلة للاكتشاف لـ AMWC (2.5 × 10-4) أقل بأربع مرات من تلك الموجودة في Acuvette (1.0 × 10–3).يقلل التبديل السريع لمحلول التدفق في الأنبوب الشعري من تأثير ضوضاء النظام (مثل الانجراف) على دقة فرق الامتصاص مقارنة بمحلول الاحتفاظ في الكوفيت.على سبيل المثال ، كما هو موضح في الشكل.3 (ب) - (د) ، يمكن تمييز ΔV بسهولة عن إشارة الانجراف بسبب التبديل السريع للعينة في الشعيرات الدموية الصغيرة الحجم.
كما هو مبين في الجدول 2 ، تم تحضير مجموعة من محاليل الجلوكوز بتركيزات مختلفة باستخدام DI H O كمذيب.تم تحضير عينات ملطخة أو فارغة عن طريق خلط محلول الجلوكوز أو الماء منزوع الأيونات مع محاليل كروموجينية من الجلوكوز أوكسيديز (GOD) وبيروكسيديز (POD) بنسبة حجم ثابتة تبلغ 3: 1 ، على التوالي.على التين.يعرض الشكل 8 صورًا ضوئية لتسع عينات ملطخة (S2-S10) بتركيزات جلوكوز تتراوح من 2.0 مم (يسار) إلى 5.12 نانومتر (يمين).يقل الاحمرار مع انخفاض تركيز الجلوكوز.
تظهر نتائج قياسات العينات 4 و 9 و 10 باستخدام مقياس ضوئي قائم على MWC في التين.9 (أ) - (ج) ، على التوالي.كما يظهر في الشكل.في الشكل 9 (ج) ، يصبح ΔV المقاس أقل استقرارًا ويزداد ببطء أثناء القياس حيث يتغير لون كاشف GOD-POD نفسه (حتى بدون إضافة الجلوكوز) ببطء في الضوء.وبالتالي ، لا يمكن تكرار قياسات ΔV المتتالية للعينات التي يقل تركيز الجلوكوز فيها عن 5.12 نانومتر (العينة 10) ، لأنه عندما تكون V صغيرة بدرجة كافية ، لا يمكن إهمال عدم استقرار كاشف GOD-POD.لذلك ، فإن حد اكتشاف محلول الجلوكوز هو 5.12 نانومتر ، على الرغم من أن قيمة ΔV المقابلة (0.52 µV) أكبر بكثير من قيمة الضوضاء (0.03 V) ، مما يشير إلى أنه لا يزال من الممكن اكتشاف V صغير.يمكن تحسين حد الكشف هذا باستخدام كواشف كروموجينية أكثر استقرارًا.
(أ) نتائج القياس للعينة 4 ، (ب) العينة 9 ، و (ج) العينة 10 باستخدام مقياس ضوئي قائم على MWC.
يمكن حساب امتصاص AMWC باستخدام قيم Vcolor و Vblank و Vdark المقاسة.بالنسبة للكاشف الضوئي بكسب 105 فدارك هو -0.068 ميكرو فولت.يمكن تعيين قياسات جميع العينات في المواد التكميلية.للمقارنة ، تم قياس عينات الجلوكوز أيضًا باستخدام مقياس الطيف الضوئي ووصل الامتصاص المقاس لـ Acuvette إلى حد اكتشاف يبلغ 0.64 ميكرومتر (العينة 7) كما هو موضح في الشكل 10.
يتم عرض العلاقة بين الامتصاصية والتركيز في الشكل 11. مع مقياس الضوء المستند إلى MWC ، تم تحقيق تحسن بمقدار 125 ضعفًا في حد الكشف مقارنة بمقياس الطيف الضوئي القائم على الكوفيت.هذا التحسن أقل من اختبار الحبر الأحمر بسبب ضعف استقرار كاشف GOD-POD.كما لوحظت زيادة غير خطية في الامتصاصية بتركيزات منخفضة.
تم تطوير مقياس الضوء المستند إلى MWC للكشف الفائق الحساسية لعينات السائل.يمكن زيادة المسار البصري بشكل كبير ، وأطول بكثير من الطول المادي لـ MWC ، لأنه يمكن احتواء الضوء المنتشر بواسطة الجدران الجانبية المعدنية الملساء المموجة داخل الشعيرات الدموية بغض النظر عن زاوية السقوط.يمكن تحقيق تركيزات منخفضة تصل إلى 5.12 نانومتر باستخدام كواشف GOD-POD التقليدية بفضل التضخيم البصري غير الخطي الجديد والتبديل السريع للعينة واكتشاف الجلوكوز.سيتم استخدام مقياس الضوء المضغوط وغير المكلف على نطاق واسع في علوم الحياة والرصد البيئي لتحليل التتبع.
كما هو مبين في الشكل 1 ، يتكون مقياس الضوئي المستند إلى MWC من MWC طوله 7 سم (القطر الداخلي 1.7 مم ، قطره الخارجي 3.18 مم ، السطح الداخلي من فئة EP ، SUS316L من الفولاذ المقاوم للصدأ (PHANB4) (PHOTLAB-PUTTODET) اثنين من الاتصالات T للاتصال البصري والسائل داخل/خارج.يتم تصنيع الموصل T عن طريق ربط لوح كوارتز شفاف بأنبوب PMMA حيث يتم إدخال أنابيب MWC و Peek (0.72 مم ID ، 1.6 مم OD ، Vici Valco Corp.) بإحكام ولصقها.يُستخدم صمام ثلاثي الاتجاهات متصل بأنبوب مدخل بايك لتبديل العينة الواردة.يمكن للكاشف الضوئي تحويل الطاقة الضوئية المستلمة P إلى إشارة جهد مضخم N × V (حيث V / P = 1.0 V / W عند 1550 نانومتر ، يمكن ضبط كسب N يدويًا في نطاق 103-107).للإيجاز ، يتم استخدام V بدلاً من N × V كإشارة خرج.
وبالمقارنة ، تم أيضًا استخدام مقياس طيف ضوئي تجاري (Agilent Technologies Cary 300 series مع R928 مضاعف ضوئي عالي الكفاءة) مع خلية كوفيت 1.0 سم لقياس امتصاص عينات السائل.
تم فحص السطح الداخلي لقطع MWC باستخدام محدد السطح البصري (ZYGO New View 5022) بدقة رأسية وجانبية تبلغ 0.1 نانومتر و 0.11 ميكرومتر ، على التوالي.
تم شراء جميع المواد الكيميائية (الدرجة التحليلية ، لا مزيد من التنقية) من شركة Sichuan Chuangke Biotechnology Co.، Ltd. تشتمل مجموعات اختبار الجلوكوز على الجلوكوز أوكسيديز (GOD) ، البيروكسيديز (POD) ، 4-aminoantipyrine والفينول ، إلخ. تم تحضير المحلول اللوني بواسطة طريقة GOD-POD 37 المعتادة.
كما هو مبين في الجدول 2 ، تم تحضير مجموعة من محاليل الجلوكوز بتركيزات مختلفة باستخدام DI H O كمادة مخففة باستخدام طريقة التخفيف التسلسلي (انظر المواد التكميلية للحصول على التفاصيل).تحضير عينات ملطخة أو فارغة عن طريق خلط محلول الجلوكوز أو الماء منزوع الأيونات مع محلول كروموجينيك بنسبة حجم ثابتة 3: 1 ، على التوالي.تم تخزين جميع العينات عند 37 درجة مئوية محمية من الضوء لمدة 10 دقائق قبل القياس.في طريقة GOD-POD ، تتحول العينات الملطخة إلى اللون الأحمر بحد أقصى للامتصاص عند 505 نانومتر ، ويتناسب الامتصاص تقريبًا مع تركيز الجلوكوز.
كما هو موضح في الجدول 1 ، تم تحضير سلسلة من حلول الحبر الأحمر (Ostrich Ink Co.، Ltd. ، Tianjin ، الصين) بواسطة طريقة التخفيف التسلسلي باستخدام DI H2O كمذيب.
كيفية الاستشهاد بهذا المقال: Bai، M. et al.مقياس ضوئي مضغوط يعتمد على الشعيرات الدموية للدليل الموجي المعدني: لتحديد تركيزات الجلوكوز النانوية.العلم.5 ، 10476. دوى: 10.1038 / srep10476 (2015).
Dress، P. & Franke، H. زيادة دقة تحليل السائل والتحكم في قيمة الأس الهيدروجيني باستخدام دليل موجي ذو قلب سائل. Dress، P. & Franke، H. زيادة دقة تحليل السائل والتحكم في قيمة الأس الهيدروجيني باستخدام دليل موجي ذو قلب سائل.Dress، P. and Franke، H. تحسين دقة تحليل السائل والتحكم في الأس الهيدروجيني باستخدام دليل موجي ذو قلب سائل. Dress، P. & Franke، H. 使用 液 芯 波导 提高 液体 分析 和 درجة الحموضة 值 控制 的 准确性。 فستان ، P. & Franke ، H. 使用 液 芯 波导 提高 液体 分析 和 درجة الحموضةDress، P. and Franke، H. تحسين دقة تحليل السائل والتحكم في الأس الهيدروجيني باستخدام أدلة موجية ذات قلب سائل.انتقل إلى العلم.متر.68 ، 2167-2171 (1997).
Li ، QP ، Zhang ، J. -Z. ، Millero ، FJ & Hansell ، DA التحديد اللوني المستمر لتتبع الأمونيوم في مياه البحر باستخدام خلية شعيرية للدليل الموجي السائل طويلة المسار. Li ، QP ، Zhang ، J.-Z ، Millero ، FJ & Hansell ، DA التحديد اللوني المستمر لتتبع الأمونيوم في مياه البحر باستخدام خلية شعيرية للدليل الموجي السائل طويلة المسار.Lee، KP، Zhang، J.-Z، Millero، FJ and Hansel، DA التحديد اللوني المستمر للكميات النزرة من الأمونيوم في مياه البحر باستخدام خلية شعيرية مع دليل موجي سائل. Li، QP، Zhang، J. -Z.، Millero، FJ & Hansell، DA 用 长 程 液体 波导 毛细管 连续 比 色 测定 海水 中 的 痕量 铵。 Li، QP، Zhang، J.-Z، Millero، FJ & Hansell، DA.Lee، KP، Zhang، J.-Z، Millero، FJ and Hansel، DA التحديد اللوني المستمر للكميات النزرة من الأمونيوم في مياه البحر باستخدام الشعيرات الدموية السائلة طويلة المدى للدليل الموجي.الكيمياء في مارس.96 ، 73-85 (2005).
Páscoa و RNMJ و Tóth و IV و Rangel و AOSS مراجعة على التطبيقات الحديثة لخلية الشعيرات الدموية للدليل الموجي السائل في تقنيات التحليل القائمة على التدفق لتعزيز حساسية طرق الكشف الطيفي. Páscoa و RNMJ و Tóth و IV و Rangel و AOSS مراجعة على التطبيقات الحديثة لخلية الشعيرات الدموية للدليل الموجي السائل في تقنيات التحليل القائمة على التدفق لتعزيز حساسية طرق الكشف الطيفي.Pascoa، RNMJ، Toth، IV and Rangel، AOSS مراجعة التطبيقات الحديثة للخلية الشعرية للدليل الموجي السائل في تقنيات تحليل التدفق لتحسين حساسية طرق الكشف الطيفي. Páscoa، RNMJ، Tóth، IV & Rangel، AOSS 回顾 液体 波导 毛细管 单元 在 基于 流动 的 分析 技术 中 的 最新 应用 ， 以 提高 光谱 检测 方法 的 灵敏度。 Páscoa، rnmj، tóth، IV & rangel، aoss 回顾 液体 毛细管 单元 在 基于 的 分析 技术 中 的 以 提高 检测 方法 的 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度Pascoa، RNMJ، Toth، IV and Rangel، AOSS مراجعة للتطبيقات الحديثة للخلايا الشعرية للدليل الموجي السائل في طرق تحليلية قائمة على التدفق لتعزيز حساسية طرق الكشف الطيفي.فتحة الشرج.شيم.قانون 739 ، 1-13 (2012).
Wen، T.، Gao، J.، Zhang، J.، Bian، B. & Shen، J. التحقيق في سمك أغشية Ag ، AgI في الشعيرات الدموية للأدلة الموجية المجوفة. Wen، T.، Gao، J.، Zhang، J.، Bian، B. & Shen، J. التحقيق في سمك أغشية Ag ، AgI في الشعيرات الدموية للأدلة الموجية المجوفة.Wen T. و Gao J. و Zhang J. و Bian B. و Shen J. التحقيق في سمك الأفلام Ag ، AgI في الشعيرات الدموية للأدلة الموجية المجوفة. وين ، تي ، جاو ، جيه ، زانغ ، جيه ، بيان ، ب. Wen، T.، Gao، J.، Zhang، J.، Bian، B. & Shen، J. بحث عن سمك الأغشية الرقيقة لـ Ag و AgI في مجرى الهواء.Wen T. ، Gao J. ، Zhang J. ، Bian B. and Shen J. التحقيق في سماكة الأغشية الرقيقة Ag ، AgI في الشعيرات الدموية للدليل الموجي المجوفة.فيزياء الأشعة تحت الحمراء.التكنولوجيا 42 ، 501-508 (2001).
Gimbert، LJ، Haygarth، PM & Worsfold، PJ تقدير تركيزات الفوسفات النانوية في المياه الطبيعية باستخدام الحقن بالتدفق مع خلية شعيرية سائلة طويلة المسار طويل في الدليل الموجي والكشف الطيفي للحالة الصلبة. Gimbert، LJ، Haygarth، PM & Worsfold، PJ تقدير تركيزات الفوسفات النانوية في المياه الطبيعية باستخدام الحقن بالتدفق مع خلية شعيرية سائلة طويلة المسار طويل في الدليل الموجي والكشف الطيفي للحالة الصلبة.Gimbert، LJ، Haygarth، PM and Worsfold، PJ تقدير تركيزات الفوسفات النانوية في المياه الطبيعية باستخدام حقن التدفق باستخدام خلية شعيرية سائلة للمرشد الموجي وكشف طيفي للحالة الصلبة. جيمبرت ، LJ ، Haygarth ، PM & Worsfold ، PJ 使用 流动 注射 和 长 光 程 液体 波导 毛细管 和 固态 分光 光度 检测 法 测定 天然 水中 纳摩尔 浓度 的 磷酸盐。 Gimbert، LJ، Haygarth، PM & Worsfold، PJ تقدير تركيز الفوسفات في المياه الطبيعية باستخدام حقنة سائلة وأنبوب شعري طويل المدى للدليل الموجي السائل.Gimbert و LJ و Haygarth و PM و Worsfold و PJ تقدير الفوسفات النانوي في المياه الطبيعية باستخدام تدفق الحقن والدليل الموجي الشعري مع مسار بصري طويل وكشف طيفي للحالة الصلبة.تارانتا 71 ، 1624-1628 (2007).
Belz، M.، Dress، P.، Sukhitskiy، A. & Liu، S. الخطية وطول المسار البصري الفعال لخلايا الشعيرات الدموية في الدليل الموجي السائل. Belz، M.، Dress، P.، Sukhitskiy، A. & Liu، S. الخطية وطول المسار البصري الفعال لخلايا الشعيرات الدموية في الدليل الموجي السائل.Belz M. ، Dress P. ، Suhitsky A. and Liu S. الخطي وطول المسار البصري الفعال في الأدلة الموجية السائلة في الخلايا الشعرية. Belz، M.، Dress، P.، Sukhitskiy، A. & Liu، S. 液体 波导 毛细管 细胞 的 线性 和 有效 光 程 长度。 Belz، M.، Dress، P.، Sukhitskiy، A. & Liu، S. الخطية والطول الفعال للمياه السائلة.Belz M. ، Dress P. ، Suhitsky A. and Liu S. طول المسار البصري الخطي والفعال في الموجة السائلة للخلية الشعرية.SPIE 3856 ، 271-281 (1999).
Dallas، T. & Dasgupta، PK Light في نهاية النفق: التطبيقات التحليلية الحديثة للأدلة الموجية ذات النواة السائلة. Dallas، T. & Dasgupta، PK Light في نهاية النفق: التطبيقات التحليلية الحديثة للأدلة الموجية ذات النواة السائلة.Dallas، T. and Dasgupta، PK Light في نهاية النفق: التطبيقات التحليلية الحديثة للأدلة الموجية ذات النواة السائلة. Dallas، T. & Dasgupta، PK Light في نهاية النفق ： 液 芯 波导 的 最新 分析 应用。 Dallas، T. & Dasgupta، PK Light في نهاية النفق ： 液 芯 波导 的 最新 分析 应用。Dallas، T. and Dasgupta، PK Light في نهاية النفق: أحدث تطبيق تحليلي لأدلة الموجات ذات النواة السائلة.TrAC ، تحليل الاتجاه.المواد الكيميائية.23 ، 385-392 (2004).
Ellis، PS، Gentle، BS، Grace، MR & McKelvie، ID خلية كشف ضوئية متعددة الاستخدامات لقياس الانعكاس الداخلي لتحليل التدفق. Ellis، PS، Gentle، BS، Grace، MR & McKelvie، ID خلية كشف ضوئية متعددة الاستخدامات لقياس الانعكاس الداخلي لتحليل التدفق.Ellis، PS، Gentle، BS، Grace، MR and McKelvey، ID خلية الانعكاس الداخلي الكلي لقياس التدفق لتحليل التدفق. Ellis، PS، Gentle، BS، Grace، MR & McKelvie، ID 用于 流量 分析 的 多功能 全 内 反射 光度 检测 池。 Ellis، PS، Gentle، BS، Grace، MR & McKelvie، IDEllis، PS، Gentle، BS، Grace، MR and McKelvey، ID Universal TIR photometric cell لتحليل التدفق.تارانتا 79 ، 830-835 (2009).
Ellis، PS، Lyddy-Meaney، AJ، Worsfold، PJ & McKelvie، ID خلية تدفق ضوئية متعددة الانعكاسات لاستخدامها في تحليل حقن تدفق مياه مصبات الأنهار. Ellis، PS، Lyddy-Meaney، AJ، Worsfold، PJ & McKelvie، ID خلية تدفق ضوئية متعددة الانعكاسات لاستخدامها في تحليل حقن تدفق مياه مصبات الأنهار.Ellis، PS، Liddy-Minnie، AJ، Worsfold، PJ and McKelvey، ID خلية تدفق ضوئية متعددة الانعكاسات لاستخدامها في تحليل تدفق مياه مصبات الأنهار. Ellis، PS، Lyddy-Meaney، AJ، Worsfold، PJ & McKelvie، ID 多 反射 光度 流动 池 ， 用于 河口 水域 的 流动 注入 分析。 Ellis، PS، Lyddy-Meaney، AJ، Worsfold، PJ & McKelvie، ID.Ellis، PS، Liddy-Minnie، AJ، Worsfold، PJ and McKelvey، ID خلية تدفق ضوئية متعددة الانعكاسات لتحليل حقن التدفق في مياه مصبات الأنهار.فتحة الشرج.اكتا 499 ، 81-89 (2003).
Pan ، J. -Z. ، Yao ، B. & Fang ، Q. مقياس الضوء المحمول يدويًا استنادًا إلى اكتشاف امتصاص الدليل الموجي السائل لعينات مقياس النانو. Pan ، J.-Z. ، Yao ، B. & Fang ، Q. مقياس الضوء المحمول يدويًا استنادًا إلى اكتشاف امتصاص الدليل الموجي السائل لعينات مقياس النانو.Pan ، J.-Z. ، Yao ، B. and Fang ، K. مقياس ضوئي محمول باليد يعتمد على اكتشاف امتصاص الطول الموجي السائل لعينات مقياس النانو. بان ، جي-زي ، ياو ، بي آند فانغ ، كيو 基于 液 芯 波导 吸收 检测 的 纳 升级 样品 手持 光度计。 Pan، J.-Z.، Yao، B. & Fang، Q. بناءً على 液 芯 波波 水水 水 油 法 的 纳 法 手 手 手持 光度计。Pan ، J.-Z. ، Yao ، B. and Fang ، K. مقياس ضوئي محمول باليد مع عينة نانوية تعتمد على اكتشاف الامتصاص في موجة أساسية سائلة.فتحة الشرج الكيميائية.82 ، 3394–3398 (2010).
تشانغ ، J.-Z.زيادة حساسية تحليل تدفق الحقن باستخدام خلية تدفق شعري ذات مسار بصري طويل للكشف الطيفي الضوئي.فتحة الشرج.العلم.22 ، 57-60 (2006).
D'Sa ، EJ & Steward ، RG تطبيق الدليل الموجي السائل الشعري في التحليل الطيفي للامتصاص (الرد على تعليق Byrne و Kaltenbacher). D'Sa ، EJ & Steward ، RG تطبيق الدليل الموجي السائل الشعري في التحليل الطيفي للامتصاص (الرد على تعليق Byrne و Kaltenbacher).D'Sa، EJ and Steward، RG تطبيقات موجهات الشعيرات الدموية السائلة في التحليل الطيفي للامتصاص (الرد على تعليقات Byrne و Kaltenbacher). D'Sa و EJ & Steward و RG 液体 毛细管 波导 在 吸收 光谱 中 的 应用 （回复 Byrne 和 Kaltenbacher 的 评论）。 D'Sa، EJ & Steward، RG تطبيق السائل 毛绿波 波 对 在 طيف الامتصاص （回复 Byrne 和 Kaltenbacher 的 评论）.D'Sa و EJ و Steward و RG Liquid Parillary waveguides لتحليل الامتصاص الطيفي (ردًا على تعليقات Byrne و Kaltenbacher).ليمونول.أخصائي علم المحيطات.46 ، 742-745 (2001).
Khijwania، SK & Gupta، BD مستشعر امتصاص المجال الزائل للألياف الضوئية: تأثير معلمات الألياف وهندسة المسبار. Khijwania، SK & Gupta، BD مستشعر امتصاص المجال الزائل للألياف الضوئية: تأثير معلمات الألياف وهندسة المسبار.Hijvania، SK and Gupta، BD مستشعر الامتصاص الميداني للألياف الضوئية المتغيرة: تأثير معلمات الألياف وهندسة المسبار. Khijwania، SK & Gupta، BD 光纤 倏 逝 场 吸收 传感器 ： 光纤 参数 和 探头 几何 形状 的 影响。 Khijwania، SK & Gupta، BDHijvania و SK و Gupta و BD مستشعرات الألياف البصرية لامتصاص المجال Evanescent: تأثير معلمات الألياف وهندسة المسبار.البصريات والإلكترونيات الكمومية 31 ، 625-636 (1999).
Biedrzycki، S.، Buric، MP، Falk، J. & Woodruff، SD الإخراج الزاوي من مستشعرات رامان المجوفة والمبطنة بالمعدن والدليل الموجي. Biedrzycki، S.، Buric، MP، Falk، J. & Woodruff، SD الإخراج الزاوي من مستشعرات رامان المجوفة والمبطنة بالمعدن والدليل الموجي.Bedjitsky، S.، Burich، MP، Falk، J. and Woodruff، SD الإخراج الزاوي من مجسات رامان الدليل الموجي المجوفة مع بطانة معدنية. Biedrzycki، S.، Buric، MP، Falk، J. & Woodruff، SD 空心 金属 内衬 波导 拉曼 传感器 的 角 输出。 بيدرزيكي ، إس ، بوريك ، إم بي ، فالك ، جيه ، وودروف ، إس دي.Bedjitsky، S.، Burich، MP، Falk، J. and Woodruff، SD Angular إخراج مستشعر Raman مع دليل موجي معدني.تطبيق لاختيار 51 ، 2023-2025 (2012).
Harrington، JA نظرة عامة على الأدلة الموجية المجوفة لنقل الأشعة تحت الحمراء.تكامل الألياف.لإختيار.19 ، 211-227 (2000).