Děkujeme, že jste navštívili Nature.com.Verze prohlížeče, kterou používáte, má omezenou podporu CSS.Chcete-li dosáhnout nejlepšího výsledku, doporučujeme použít aktualizovaný prohlížeč (nebo vypnout režim kompatibility v aplikaci Internet Explorer).Mezitím, abychom zajistili nepřetržitou podporu, vykreslíme web bez stylů a JavaScriptu.
Stopová analýza kapalných vzorků má širokou škálu aplikací v biologických vědách a monitorování životního prostředí.V této práci jsme vyvinuli kompaktní a levný fotometr založený na kovových vlnovodných kapilárách (MCC) pro ultracitlivé stanovení absorpce.Optická dráha může být značně zvětšena a mnohem delší než fyzická délka MWC, protože světlo rozptýlené vlnitými hladkými kovovými bočními stěnami může být obsaženo v kapiláře bez ohledu na úhel dopadu.Díky nové nelineární optické amplifikaci a rychlému přepínání vzorků a detekci glukózy lze pomocí běžných chromogenních činidel dosáhnout koncentrací tak nízkých, jako je 5,12 nM.
Fotometrie je široce používána pro stopovou analýzu kapalných vzorků díky velkému množství dostupných chromogenních činidel a polovodičových optoelektronických zařízení1,2,3,4,5.V porovnání s tradičním stanovením absorbance na bázi kyvet, kapiláry kapalného vlnovodu (LWC) odrážejí (TIR) ​​tím, že udržují světlo sondy uvnitř kapiláry1,2,3,4,5.Bez dalšího vylepšení se však optická dráha pouze blíží fyzické délce LWC3,6 a zvětšení délky LWC nad 1,0 m bude trpět silným útlumem světla a vysokým rizikem vzniku bublin atd.3, 7. S ohledem na navrhovanou multireflexní celu pro zlepšení optické dráhy je limit detekce vylepšen pouze faktorem 2,5-89.
V současnosti existují dva hlavní typy LWC, a to teflonové AF kapiláry (s indexem lomu pouze ~1,3, což je nižší než index lomu vody) a křemičité kapiláry potažené teflonem AF nebo kovovými fóliemi1,3,4.K dosažení TIR na rozhraní mezi dielektrickými materiály jsou zapotřebí materiály s nízkým indexem lomu a vysokými úhly dopadu světla3,6,10.S ohledem na kapiláry Teflon AF je Teflon AF prodyšný díky své porézní struktuře3,11 a může absorbovat malá množství látek ve vzorcích vody.U křemenných kapilár potažených na vnější straně teflonem AF nebo kovem je index lomu křemene (1,45) vyšší než u většiny kapalných vzorků (např. 1,33 pro vodu)3,6,12,13.U kapilár potažených kovovým filmem uvnitř byly studovány transportní vlastnosti14,15,16,17,18, ale proces potahování je komplikovaný, povrch kovového filmu má drsnou a porézní strukturu4,19.
Kromě toho komerční LWC (AF Teflon Coated Capillaries a AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) mají některé další nevýhody, jako například: pro poruchy..Velký mrtvý objem T-konektoru TIR3,10, (2) (pro připojení kapilár, vláken a vstupních/výstupních hadiček) může zachytit vzduchové bubliny10.
Stanovení hladiny glukózy má přitom velký význam pro diagnostiku diabetu, cirhózy jater a duševních chorob20.a mnoho detekčních metod, jako je fotometrie (včetně spektrofotometrie 21, 22, 23, 24, 25 a kolorimetrie na papíře 26, 27, 28), galvanometrie 29, 30, 31, fluorometrie 32, 33, 34, 35, optická povrchová polarimetrie, plazmonová resonance, plasmonová rezonance37, Fabry-Perotova dutina 38, elektrochemie 39 a kapilární elektroforéza 40,41 a tak dále.Většina těchto metod však vyžaduje drahé vybavení a detekce glukózy v několika nanomolárních koncentracích zůstává výzvou (například pro fotometrická měření21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, nejnižší koncentrace glukózy).omezení bylo pouze 30 nM, když byly jako napodobeniny peroxidázy použity nanočástice pruské modři).Nanomolární analýzy glukózy jsou často vyžadovány pro buněčné studie na molekulární úrovni, jako je inhibice růstu lidské rakoviny prostaty42 a chování Prochlorococcus při fixaci CO2 v oceánu.
V tomto článku byl vyvinut kompaktní, levný fotometr na bázi kovové vlnovodné kapiláry (MWC), kapilára z nerezové oceli SUS316L s elektrolyticky leštěným vnitřním povrchem, pro stanovení ultrasenzitivní absorpce.Protože světlo může být zachyceno uvnitř kovových kapilár bez ohledu na úhel dopadu, optická dráha může být značně zvýšena rozptylem světla na vlnitých a hladkých kovových površích a je mnohem delší než fyzická délka MWC.Navíc byl pro optické připojení a vstup/výstup tekutiny navržen jednoduchý T-konektor, aby se minimalizoval mrtvý objem a zabránilo se zachycování bublin.U fotometru 7 cm MWC je detekční limit vylepšen asi 3000krát ve srovnání s komerčním spektrofotometrem s 1 cm kyvetou díky novému vylepšení nelineární optické dráhy a rychlému přepínání vzorků a lze také dosáhnout koncentrace detekce glukózy.pouze 5,12 nM za použití běžných chromogenních činidel.
Jak je znázorněno na obrázku 1, fotometr založený na MWC se skládá ze 7 cm dlouhého MWC s elektrolyticky leštěným vnitřním povrchem EP, 505 nm LED s čočkou, fotodetektoru s nastavitelným ziskem a dvou pro optickou vazbu a vstup kapaliny.Výstup.K přepínání příchozího vzorku se používá třícestný ventil připojený ke vstupní trubici Pike.Trubka Peek těsně přiléhá ke křemenné desce a MWC, takže mrtvý objem v T-konektoru je omezen na minimum, což účinně zabraňuje zachycení vzduchových bublin.Kromě toho lze kolimovaný paprsek snadno a efektivně zavést do MWC prostřednictvím křemenné desky z T-kusu.
Paprsek a kapalný vzorek jsou zaváděny do MCC přes T-kus a paprsek procházející skrz MCC je přijímán fotodetektorem.Vstupní roztoky obarvených nebo slepých vzorků byly střídavě zaváděny do ICC přes třícestný ventil.Podle Beerova zákona lze z rovnice vypočítat optickou hustotu barevného vzorku.1.10
kde Vcolor a Vblank jsou výstupní signály fotodetektoru, když jsou do MCC zavedeny barevné a prázdné vzorky, a Vdark je signál pozadí fotodetektoru, když je LED vypnutá.Změnu výstupního signálu ΔV = Vcolor–Vblank lze měřit přepínáním vzorků.Podle rovnice.Jak je znázorněno na obrázku 1, pokud je ΔV mnohem menší než Vblank–Vdark, při použití schématu přepínání vzorkování mohou mít malé změny Vblank (např. drift) malý vliv na hodnotu AMWC.
Pro srovnání výkonu fotometru na bázi MWC se spektrofotometrem na bázi kyvet byl jako barevný vzorek použit roztok červeného inkoustu pro jeho vynikající barevnou stálost a dobrou linearitu koncentrace-absorbance, DI H2O jako slepý vzorek..Jak je uvedeno v tabulce 1, řada roztoků červeného inkoustu byla připravena metodou sériového ředění s použitím DI H20 jako rozpouštědla.Relativní koncentrace vzorku 1 (S1), neředěného původního červeného nátěru, byla stanovena jako 1,0.Na Obr.Obrázek 2 ukazuje optické fotografie 11 vzorků červeného inkoustu (S4 až S14) s relativními koncentracemi (uvedenými v tabulce 1) v rozmezí od 8,0 × 10–3 (vlevo) do 8,2 × 10–10 (vpravo).
Výsledky měření pro vzorek 6 jsou znázorněny na Obr.3(a).Body přepínání mezi obarvenými a slepými vzorky jsou na obrázku označeny dvojitými šipkami „↔“.Je vidět, že výstupní napětí se rychle zvyšuje při přechodu z barevných vzorků na prázdné vzorky a naopak.Vcolor, Vblank a odpovídající ΔV lze získat, jak je znázorněno na obrázku.
(a) Výsledky měření pro vzorek 6, (b) vzorek 9, (c) vzorek 13 a (d) vzorek 14 pomocí fotometru na bázi MWC.
Výsledky měření pro vzorky 9, 13 a 14 jsou znázorněny na Obr.3(b)-(d), v tomto pořadí.Jak je znázorněno na obrázku 3(d), naměřené ΔV je pouze 5 nV, což je téměř trojnásobek hodnoty šumu (2 nV).Malé ΔV je obtížné odlišit od šumu.Mez detekce tak dosáhla relativní koncentrace 8,2×10-10 (vzorek 14).S pomocí rovnic.1. Absorbanci AMWC lze vypočítat z naměřených hodnot Vcolor, Vblank a Vdark.Pro fotodetektor se ziskem 104 V je tma -0,68 μV.Výsledky měření pro všechny vzorky jsou shrnuty v tabulce 1 a lze je nalézt v doplňkovém materiálu.Jak je uvedeno v tabulce 1, absorbance zjištěná při vysokých koncentracích se nasytí, takže absorbanci nad 3,7 nelze měřit pomocí spektrometrů na bázi MWC.
Pro srovnání byl spektrofotometrem změřen také vzorek červeného inkoustu a naměřená absorbance akuvety je znázorněna na obrázku 4. Hodnoty akuvety při 505 nm (jak je uvedeno v tabulce 1) byly získány odkazem na křivky vzorků 10, 11 nebo 12 (jak je znázorněno v příloze).na obr. 4) jako základní linii.Jak je ukázáno, detekční limit dosáhl relativní koncentrace 2,56 x 10-6 (vzorek 9), protože absorpční křivky vzorků 10, 11 a 12 byly od sebe nerozeznatelné.Při použití fotometru na bázi MWC se tedy detekční limit zlepšil o faktor 3125 ve srovnání se spektrofotometrem na bázi kyvet.
Závislost absorpce-koncentrace je uvedena na obr.5.Pro kyvetová měření je absorbance úměrná koncentraci inkoustu při délce dráhy 1 cm.Zatímco u měření na bázi MWC bylo při nízkých koncentracích pozorováno nelineární zvýšení absorbance.Podle Beerova zákona je absorbance úměrná délce optické dráhy, takže zisk absorpce AEF (definovaný jako AEF = AMWC/Acuvette při stejné koncentraci inkoustu) je poměr MWC k délce optické dráhy kyvety.Jak je znázorněno na obrázku 5, při vysokých koncentracích je konstantní AEF kolem 7,0, což je rozumné, protože délka MWC je přesně 7krát větší než délka 1 cm kyvety. Při nízkých koncentracích (související koncentrace <1,28 × 10-5 ) se však AEF zvyšuje s klesající koncentrací a extrapolací křivky měření na bázi kyvet by dosáhl hodnoty 803 při související koncentraci 8,2 × 10-10. Při nízkých koncentracích (související koncentrace <1,28 × 10-5 ) se však AEF zvyšuje s klesající koncentrací a extrapolací křivky měření na bázi kyvet by dosáhl hodnoty 803 při související koncentraci 8,2 × 10-10. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увелиьшикунене нцентрации и может достигать значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 ой измерения на основе кюветы. Při nízkých koncentracích (relativní koncentrace <1,28 × 10–5) se však AEF zvyšuje s klesající koncentrací a může dosáhnout hodnoty 803 při relativní koncentraci 8,2 × 10–10 při extrapolaci z měřicí křivky založené na kyvetě.然而，在低浓度（相关浓度<1,28 × 10-5 ）下，AEF 随着浓度的降低而忶躚低樔埶忶躎樔樔埶䶤喎樔色皿的测量曲线，在相关浓度为8,2 × 10-10 时将达到803 的值。然而 ， 在 低 浓度 （相关 浓度 <1,28 × 10-5） ， ， AEF 随着 的 降低 耶应令 忶应交䎀 忶应令 忶忌 䖤令 忶忌 䖤 令 忶度比色皿 测量 曲线 ， 在 浓度 为 8,2 × 10-10 时 达到 达到 达到 达到 达到。 803 Однако при низких концентрациях (релевантные концентрации < 1,28 × 10-5) онцентрации, и при экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достинтигосоитонет не нцентрации 8,2 × 10–10 803 . Při nízkých koncentracích (relevantní koncentrace < 1,28 × 10-5) se však AED zvyšuje s klesající koncentrací a při extrapolaci z kyvetové měřicí křivky dosáhne relativní hodnoty koncentrace 8,2 × 10–10 803 .Výsledkem je odpovídající optická dráha 803 cm (AEF × 1 cm), která je mnohem delší než fyzická délka MWC a dokonce delší než nejdelší komerčně dostupná LWC (500 cm od World Precision Instruments, Inc.).Doko Engineering LLC má délku 200 cm).Toto nelineární zvýšení absorpce v LWC nebylo dříve hlášeno.
Na Obr.6(a)-(c) ukazují optický obraz, mikroskopický obraz a obraz z optického profilovače vnitřního povrchu sekce MWC, v daném pořadí.Jak je znázorněno na Obr.6(a), vnitřní povrch je hladký a lesklý, může odrážet viditelné světlo a je vysoce reflexní.Jak je znázorněno na Obr.6(b), díky deformovatelnosti a krystalické povaze kovu se na hladkém povrchu objevují malé mesas a nepravidelnosti. S ohledem na malou plochu (<5 μm×5 μm) je drsnost většiny povrchu menší než 1,2 nm (obr. 6(c)). S ohledem na malou plochu (<5 μm × 5 μm) je drsnost většiny povrchu menší než 1,2 nm (obr. 6(c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхностен 1 поверхностев 1 (рис. 6(в)). Kvůli malé ploše (<5 µm×5 µm) je drsnost většiny povrchu menší než 1,2 nm (obr. 6(c)).考虑到小面积（<5 μm×5 μm），大多数表面的粗糙度小于1,2 nm（图6（c））。考虑到小面积（<5 μm×5 μm），大多数表面的粗糙度小于1,2 nm（图6（c））。 Учитывая небольшую площадь (<5 мкм × 5 мкм), шероховатость большийнствастовенятва повеняр ее 1,2 нм (рис. 6(в)). Vzhledem k malé ploše (<5 µm × 5 µm) je drsnost většiny povrchů menší než 1,2 nm (obr. 6(c)).
(a) Optický snímek, (b) snímek mikroskopu a (c) optický snímek vnitřního povrchu řezu MWC.
Jak je znázorněno na Obr.7(a), optická dráha LOP v kapiláře je určena úhlem dopadu θ (LOP = LC/sinθ, kde LC je fyzická délka kapiláry).Pro teflonové AF kapiláry naplněné DI H2O musí být úhel dopadu větší než kritický úhel 77,8°, takže LOP je menší než 1,02 × LC bez dalšího zlepšení3.6.Zatímco u MWC je omezení světla uvnitř kapiláry nezávislé na indexu lomu nebo úhlu dopadu, takže jak se úhel dopadu snižuje, dráha světla může být mnohem delší než délka kapiláry (LOP » LC).Jak je znázorněno na Obr.7(b), vlnitý kovový povrch může indukovat rozptyl světla, což může značně zvýšit optickou dráhu.
Proto existují dvě světelné dráhy pro MWC: přímé světlo bez odrazu (LOP = LC) a pilové světlo s více odrazy mezi bočními stěnami (LOP » LC).Podle Beerova zákona lze intenzitu procházejícího přímého a klikatého světla vyjádřit jako PS×exp(-α×LC) respektive PZ×exp(-α×LOP), kde konstanta α je absorpční koeficient, který zcela závisí na koncentraci inkoustu.
Pro inkoust s vysokou koncentrací (např. související koncentrace >1,28 × 10-5) je klikaté světlo vysoce zeslabeno a jeho intenzita je mnohem nižší než u přímého světla, a to kvůli velkému koeficientu absorpce a mnohem delší optické dráze. Pro inkoust s vysokou koncentrací (např. související koncentrace >1,28 × 10-5) je klikaté světlo vysoce zeslabené a jeho intenzita je mnohem nižší než u přímého světla, a to díky velkému koeficientu absorpce a mnohem delší optické dráze. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация > 1,28 × 10-5) т сильно затухает, а его интенсивность намного ниже, чем у прямого света, изо-озена, изо-озеца та поглощения a гораздо более длинного оптического излучения. U inkoustu s vysokou koncentrací (např. relativní koncentrace >1,28×10-5) je klikaté světlo silně zeslabeno a jeho intenzita je mnohem nižší než u přímého světla v důsledku velkého absorpčního koeficientu a mnohem delší optické emise.dráha.对于高浓度墨水（例如，相关浓度>1,28×10-5），Z字形光衰减羈大，兿嘉伌度贙曉伌度贻嘉伺度莿囉伺度莿度由于吸收系数大，光学时间更长。对于 高浓度 墨水 （例如 ， 浓度 浓度> 1,28 × 10-5） ， z 字形 衰减 忼衰凎忼 衰凎忼莈 囧 于忼光 ， 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。。 长 长 长 长 长 长 长 镕 长 镕 长Для чернил с высокой концентрацией (например, релевантные концентрации >1,28×10-5) зионграцией чительно ослабляется, его интенсивность намного ниже, чем у прямобляезогозозогого света изоэгого изозогого ниже циента поглощения a более длительного оптического времени. U inkoustů s vysokou koncentrací (např. relevantní koncentrace >1,28×10-5) je klikaté světlo výrazně zeslabeno a jeho intenzita je mnohem nižší než u přímého světla v důsledku velkého absorpčního koeficientu a delší optické doby.malá cesta.Při stanovení absorbance tedy dominovalo přímé světlo (LOP=LC) a AEF byla udržována konstantní na -7,0. Naproti tomu, když se absorpční koeficient snižuje s klesající koncentrací inkoustu (např. související koncentrace <1,28 × 10-5), intenzita klikatého světla roste rychleji než intenzita přímého světla a pak začíná klikaté světlo hrát důležitější roli. Naproti tomu, když se absorpční koeficient snižuje s klesající koncentrací inkoustu (např. související koncentrace <1,28 × 10-5), intenzita klikatého světla roste rychleji než intenzita přímého světla a pak začíná klikaté světlo hrát důležitější roli. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением конириентринтра носительная концентрация <1,28 × 10-5), интенсивность зигзагообразного света уветсеячиваретсечиварета ямого света, и затем начинает играть зигзагообразный свет. Naopak, když koeficient absorpce klesá s klesající koncentrací inkoustu (například relativní koncentrace <1,28×10-5), intenzita klikatého světla roste rychleji než přímého světla a poté začne hrát klikaté světlo.důležitější roli.相反，当吸收系数随着墨水浓度的降低而降低而降低时（例如，相关浓度孼孉度孄-5度比直光增加得更快，然后Z字形光开始发挥作用一个更重要的角色。相反 ， 当 吸收 系数 随着 墨水 的 降低 而 降低 时 例如 例如 ３ 禋如 ， 相-28 浜 浓 囸关 浜 101-58 × ， 字形光 的 强度 比 增加 得 更 ， 然后 z 字形光 发挥 作用 一 个 重要 重要 重要 更更 更 更 更 更 HI的角色。 И наоборот, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концирентринт соответствующая концентрация < 1,28×10-5), интенсивность зигзагообразного света уверелиь прямого, и тогда зигзагообразный свет начинает играть более важную роль. Naopak, když koeficient absorpce klesá s klesající koncentrací inkoustu (například odpovídající koncentrace < 1,28×10-5), intenzita klikatého světla roste rychleji než přímého světla a pak začíná klikaté světlo hrát důležitější roli.role postava.Proto díky pilovité optické dráze (LOP » LC) lze AEF zvýšit mnohem více než 7,0.Přesné charakteristiky propustnosti světla MWC lze získat pomocí teorie vlnovodu.
Kromě zlepšení optické dráhy přispívá rychlé přepínání vzorků také k ultranízkým limitům detekce.Vzhledem k malému objemu MCC (0,16 ml) může být doba potřebná k výměně a výměně roztoků v MCC kratší než 20 sekund.Jak ukazuje obrázek 5, minimální detekovatelná hodnota AMWC (2,5 × 10–4) je 4krát nižší než hodnota Acuvette (1,0 × 10–3).Rychlé přepínání proudícího roztoku v kapiláře snižuje vliv šumu systému (např. drift) na přesnost rozdílu absorbance ve srovnání s retenčním roztokem v kyvetě.Například, jak je znázorněno na Obr.3(b)-(d), ΔV lze snadno odlišit od driftového signálu díky rychlému přepínání vzorků v kapiláře s malým objemem.
Jak je uvedeno v tabulce 2, řada roztoků glukózy v různých koncentracích byla připravena za použití DI H20 jako rozpouštědla.Obarvené nebo slepé vzorky byly připraveny smícháním roztoku glukózy nebo deionizované vody s chromogenními roztoky glukózooxidázy (GOD) a peroxidázy (POD) 37 v pevném objemovém poměru 3:1.Na Obr.8 ukazuje optické fotografie devíti obarvených vzorků (S2-S10) s koncentracemi glukózy v rozmezí od 2,0 mM (vlevo) do 5,12 nM (vpravo).Zarudnutí se snižuje s klesající koncentrací glukózy.
Výsledky měření vzorků 4, 9 a 10 fotometrem na bázi MWC jsou uvedeny na Obr.9(a)-(c).Jak je znázorněno na Obr.9(c), naměřené ΔV se stává méně stabilní a během měření se pomalu zvyšuje, jak se barva samotného činidla GOD-POD (i bez přidání glukózy) pomalu mění ve světle.Následná měření ΔV tedy nelze opakovat pro vzorky s koncentrací glukózy nižší než 5,12 nM (vzorek 10), protože když je ΔV dostatečně malý, nelze již nestabilitu činidla GOD-POD zanedbávat.Proto je limit detekce pro roztok glukózy 5,12 nM, ačkoli odpovídající hodnota AV (0,52 uV) je mnohem větší než hodnota šumu (0,03 uV), což ukazuje, že malé AV lze stále detekovat.Tento limit detekce lze dále zlepšit použitím stabilnějších chromogenních činidel.
(a) Výsledky měření pro vzorek 4, (b) vzorek 9 a (c) vzorek 10 pomocí fotometru na bázi MWC.
Absorbanci AMWC lze vypočítat pomocí naměřených hodnot Vcolor, Vblank a Vdark.Pro fotodetektor se ziskem 105 V je tma -0,068 μV.Měření pro všechny vzorky lze nastavit v doplňkovém materiálu.Pro srovnání byly vzorky glukózy také měřeny spektrofotometrem a naměřená absorbance Acuvette dosáhla detekčního limitu 0,64 uM (vzorek 7), jak je znázorněno na obrázku 10.
Vztah mezi absorbancí a koncentrací je znázorněn na obrázku 11. S fotometrem na bázi MWC bylo dosaženo 125násobného zlepšení limitu detekce ve srovnání se spektrofotometrem na bázi kyvet.Toto zlepšení je nižší než u testu s červeným inkoustem kvůli špatné stabilitě činidla GOD-POD.Bylo také pozorováno nelineární zvýšení absorbance při nízkých koncentracích.
Fotometr na bázi MWC byl vyvinut pro ultracitlivou detekci kapalných vzorků.Optická dráha může být značně zvětšena a mnohem delší než fyzická délka MWC, protože světlo rozptýlené vlnitými hladkými kovovými bočními stěnami může být obsaženo v kapiláře bez ohledu na úhel dopadu.Díky nové nelineární optické amplifikaci a rychlému přepínání vzorků a detekci glukózy lze pomocí konvenčních činidel GOD-POD dosáhnout koncentrací tak nízkých, jako je 5,12 nM.Tento kompaktní a levný fotometr bude široce používán v biologických vědách a monitorování životního prostředí pro stopovou analýzu.
Jak je znázorněno na obrázku 1, fotometr založený na MWC se skládá ze 7 cm dlouhého MWC (vnitřní průměr 1,7 mm, vnější průměr 3,18 mm, vnitřní povrch elektroleštěný třídy EP, kapilára z nerezové oceli SUS316L), LED s vlnovou délkou 505 nm (Thorlabs M505F1) a čočky (Thorlabs M505F1) s proměnným rozptylem paprsku TPD a dvoustupňovým rozptylem B6.50C. -konektory pro optickou komunikaci a kapalinový vstup/výstup.T-konektor je vyroben připojením průhledné křemenné desky k PMMA trubici, do které jsou pevně vloženy a přilepeny trubice MWC a Peek (0,72 mm vnitřní průměr, 1,6 mm vnější průměr, Vici Valco Corp.).K přepínání příchozího vzorku se používá třícestný ventil připojený ke vstupní trubici Pike.Fotodetektor dokáže převést přijímaný optický výkon P na zesílený napěťový signál N×V (kde V/P = 1,0 V/W při 1550 nm, zisk N lze ručně nastavit v rozsahu 103-107).Pro stručnost se jako výstupní signál používá V místo N×V.
Pro srovnání byl k měření absorbance kapalných vzorků také použit komerční spektrofotometr (řada Agilent Technologies Cary 300 s vysoce účinným fotonásobičem R928) s kyvetovou kyvetou o průměru 1,0 cm.
Vnitřní povrch řezu MWC byl zkoumán pomocí optického profilovače povrchu (ZYGO New View 5022) s vertikálním a laterálním rozlišením 0,1 nm a 0,11 um.
Všechny chemikálie (analytická kvalita, bez dalšího čištění) byly zakoupeny od Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. Glukózové testovací soupravy zahrnují glukózooxidázu (GOD), peroxidázu (POD), 4-aminoantipyrin a fenol atd. Chromogenní roztok byl připraven obvyklou metodou GOD-POD 37.
Jak je uvedeno v tabulce 2, řada roztoků glukózy v různých koncentracích byla připravena s použitím DI H2O jako ředidla pomocí metody sériového ředění (podrobnosti viz doplňkové materiály).Připravte obarvené nebo slepé vzorky smícháním roztoku glukózy nebo deionizované vody s chromogenním roztokem v pevném objemovém poměru 3:1.Všechny vzorky byly skladovány při 37 °C chráněné před světlem po dobu 10 minut před měřením.Při metodě GOD-POD obarvené vzorky zčervenají s maximem absorpce při 505 nm a absorpce je téměř úměrná koncentraci glukózy.
Jak je uvedeno v tabulce 1, řada roztoků červeného inkoustu (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, Čína) byla připravena metodou sériového ředění za použití DI H20 jako rozpouštědla.
Jak citovat tento článek: Bai, M. et al.Kompaktní fotometr na bázi kovových vlnovodných kapilár: pro stanovení nanomolárních koncentrací glukózy.věda.5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Zvýšení přesnosti analýzy kapaliny a řízení hodnoty pH pomocí vlnovodu s tekutým jádrem. Dress, P. & Franke, H. Zvýšení přesnosti analýzy kapaliny a řízení hodnoty pH pomocí vlnovodu s tekutým jádrem.Dress, P. a Franke, H. Zlepšení přesnosti analýzy kapalin a kontroly pH pomocí vlnovodu s tekutým jádrem. Dress, P. & Franke, H. 使用液芯波导提高液体分析和pH 值控制的准确性。 Dress, P. & Franke, H. 使用液芯波导提高液体分析和pHDress, P. a Franke, H. Zlepšení přesnosti analýzy kapalin a kontroly pH pomocí vlnovodů s tekutým jádrem.Přejděte na vědu.Metr.68, 2167-2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J. -Z., Millero, FJ & Hansell, DA Kontinuální kolorimetrické stanovení stopového množství amonia v mořské vodě pomocí kapilární kyvety s kapalným vlnovodem s dlouhou dráhou. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DaLee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ a Hansel, DA Kontinuální kolorimetrické stanovení stopových množství amonia v mořské vodě pomocí kapilární cely s kapalinovým vlnovodem. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ a Hansel, DA Kontinuální kolorimetrické stanovení stopových množství amonia v mořské vodě pomocí kapalných vlnovodných kapilár s dlouhým dosahem.Chemie v březnu.96, 73-85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Přehled o nedávných aplikacích kapalného vlnovodu kapilárního článku v technikách průtokové analýzy ke zvýšení citlivosti spektroskopických detekčních metod. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Přehled o nedávných aplikacích kapalného vlnovodu kapilárního článku v technikách průtokové analýzy ke zvýšení citlivosti spektroskopických detekčních metod.Pascoa, RNMJ, Toth, IV a Rangel, AOSS Přehled nedávných aplikací kapalného vlnovodu kapilárního článku v technikách analýzy toku ke zlepšení citlivosti spektroskopických detekčních metod. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, ASOS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 滏 术 中 液 最 新 任 最 新 斀法 的。。。 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏底妕 灵敵敏度 灵敵恕度度 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 禵敏溏 禵敏序 禵敏序 禵敏序灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度Pascoa, RNMJ, Toth, IV a Rangel, AOSS Přehled nedávných aplikací kapalných vlnovodných kapilárních článků v analytických metodách založených na průtoku ke zvýšení citlivosti spektroskopických detekčních metod.řitní otvor.Chim.Zákon 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Vyšetřování tloušťky Ag, AgI filmů v kapiláře pro duté vlnovody. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Vyšetřování tloušťky Ag, AgI filmů v kapiláře pro duté vlnovody.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. a Shen J. Zkoumání tloušťky vrstev Ag, AgI v kapiláře pro duté vlnovody. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. 中空波导毛细管中Ag、AgI 薄膜厚度的研究。 Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Výzkum tloušťky tenkého filmu Ag a AgI ve vzduchovém potrubí.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. a Shen J. Výzkum tloušťky tenkého filmu Ag, AgI v dutých kapilárách vlnovodu.Infračervená fyzika.technologie 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Stanovení nanomolárních koncentrací fosforečnanu v přírodních vodách pomocí průtokové injekce s kapilární kyvetou s vlnovodem o dlouhé dráze a spektrofotometrickou detekcí v pevné fázi. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Stanovení nanomolárních koncentrací fosforečnanu v přírodních vodách pomocí průtokové injekce s kapilární kyvetou s vlnovodem o dlouhé dráze a spektrofotometrickou detekcí v pevné fázi.Gimbert, LJ, Haygarth, PM a Worsfold, PJ Stanovení nanomolárních koncentrací fosforečnanů v přírodních vodách pomocí průtokové injekce s kapalnou vlnovodnou kapilárou a spektrofotometrickou detekcí v pevné fázi. Gimbert, 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底愶光态分光光底愣津纳摩尔浓度的磷酸盐。 Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Stanovení koncentrace fosforečnanů v přírodní vodě pomocí injekční stříkačky pro kapalinu a kapilární trubice pro kapalinový vlnovod s dlouhým dosahem.Gimbert, LJ, Haygarth, PM a Worsfold, PJ Stanovení nanomolárního fosfátu v přírodní vodě pomocí injekčního toku a kapilárního vlnovodu s dlouhou optickou dráhou a spektrofotometrickou detekcí v pevné fázi.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearita a efektivní optická dráha kapalných vlnovodných kapilárních buněk. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearita a efektivní optická dráha kapalných vlnovodných kapilárních buněk.Belz M., Dress P., Suhitsky A. a Liu S. Linearita a efektivní délka optické dráhy v kapalných vlnovodech v kapilárních článcích. 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. Linearita a efektivní délka kapalné vody.Belz M., Dress P., Suhitsky A. a Liu S. Lineární a efektivní délka optické dráhy v kapalné vlně kapilární buňky.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Světlo na konci tunelu: nedávné analytické aplikace vlnovodů s tekutým jádrem. Dallas, T. & Dasgupta, PK Světlo na konci tunelu: nedávné analytické aplikace vlnovodů s tekutým jádrem.Dallas, T. a Dasgupta, PK Světlo na konci tunelu: nedávné analytické aplikace vlnovodů s tekutým jádrem. Dallas, T. & Dasgupta, PK Světlo na konci tunelu：液芯波导的最新分析应用。 Dallas, T. & Dasgupta, PK Světlo na konci tunelu：液芯波导的最新分析应用。Dallas, T. a Dasgupta, PK Světlo na konci tunelu: nejnovější analytická aplikace vlnovodů s tekutým jádrem.TrAC, analýza trendů.Chemikálie.23, 385-392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Všestranná fotometrická detekční cela s úplným vnitřním odrazem pro analýzu průtoku. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Všestranná fotometrická detekční cela s úplným vnitřním odrazem pro analýzu průtoku.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR a McKelvey, ID Univerzální fotometrická totální vnitřní odrazová cela pro analýzu průtoku. 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 a McKelvey, ID Univerzální fotometrická cela TIR pro analýzu průtoku.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Víceodrazová fotometrická průtoková kyveta pro použití v průtokové injekční analýze vod v ústí řek. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Víceodrazová fotometrická průtoková kyveta pro použití v průtokové injekční analýze vod v ústí řek.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ a McKelvey, ID Víceodrazová fotometrická průtoková cela pro použití při analýze průtoku vod v ústí řek. 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 a McKelvey, ID Víceodrazová fotometrická průtoková cela pro analýzu průtoku vstřikováním do vod v ústí řek.řitní otvor Chim.Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Ruční fotometr založený na detekci absorpce vlnovodu s tekutým jádrem pro vzorky v nanolitrovém měřítku. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Ruční fotometr založený na detekci absorpce vlnovodu s tekutým jádrem pro vzorky v nanolitrovém měřítku.Pan, J.-Z., Yao, B. and Fang, K. Ruční fotometr založený na detekci absorpce vlnové délky tekutým jádrem pro vzorky v nanolitrovém měřítku. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. 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. Na základě 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. Ruční fotometr se vzorkem v nanoměřítku založený na detekci absorpce v kapalné jádrové vlně.anus Chemical.82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z.Zvyšte citlivost analýzy injekčního průtoku použitím kapilární průtokové cely s dlouhou optickou dráhou pro spektrofotometrickou detekci.řitní otvor.věda.22, 57-60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG Aplikace kapalného kapilárního vlnovodu v absorbanční spektroskopii (odpověď na komentář Byrnea a Kaltenbachera). D'Sa, EJ & Steward, RG Aplikace kapalného kapilárního vlnovodu v absorbanční spektroskopii (odpověď na komentář Byrnea a Kaltenbachera).D'Sa, EJ a Steward, RG Aplikace kapalných kapilárních vlnovodů v absorpční spektroskopii (odpověď na komentáře Byrnea a Kaltenbachera). D'Sa, EJ & Steward, 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 Aplikace kapaliny 毛绿波波对在absorpční spektrum（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ a Steward, RG Kapalné kapilární vlnovody pro absorpční spektroskopii (v reakci na komentáře Byrnea a Kaltenbachera).limonol.Oceánograf.46, 742-745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Optický senzor evanescenčního pole absorpce: Vliv parametrů vlákna a geometrie sondy. Khijwania, SK & Gupta, BD Optický senzor evanescenčního pole absorpce: Vliv parametrů vlákna a geometrie sondy.Hijvania, SK a Gupta, BD Fiber Optic Evanescent Field Absorption Sensor: Vliv parametrů vlákna a geometrie sondy. 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, SK a Gupta, BD Absorpční vláknové optické senzory evanescenčního pole: vliv parametrů vlákna a geometrie sondy.Optika a kvantová elektronika 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Úhlový výstup dutých, kovem vyložených, vlnovodných Ramanových senzorů. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Úhlový výstup dutých, kovem vyložených, vlnovodných Ramanových senzorů.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. a Woodruff, SD Úhlový výstup dutých vlnovodných Ramanových senzorů s kovovým obložením. 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。 Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. a Woodruff, SD Úhlový výstup Ramanova senzoru s holým kovovým vlnovodem.přihláška na výběr 51, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA Přehled dutých vlnovodů pro IR přenos.integrace vláken.vybrat.19, 211-227 (2000).