תודה שביקרת ב-Nature.com.לגרסת הדפדפן שבה אתה משתמש יש תמיכת CSS מוגבלת.לקבלת החוויה הטובה ביותר, אנו ממליצים להשתמש בדפדפן מעודכן (או להשבית את מצב תאימות ב-Internet Explorer).בינתיים, כדי להבטיח תמיכה מתמשכת, נעבד את האתר ללא סגנונות ו-JavaScript.
לניתוח עקבות של דגימות נוזלים יש מגוון רחב של יישומים במדעי החיים ובניטור סביבתי.בעבודה זו פיתחנו פוטומטר קומפקטי וזול המבוסס על נימי גלים מתכתיים (MCCs) לקביעה רגישה במיוחד של ספיגה.ניתן להגדיל מאוד את הנתיב האופטי, וארוך בהרבה מהאורך הפיזי של ה-MWC, מכיוון שאור המפוזר על ידי דפנות המתכת החלקות הגליות יכול להיכלל בתוך הנימים ללא קשר לזווית הפגיעה.ניתן להשיג ריכוזים נמוכים עד 5.12 ננומטר באמצעות ריאגנטים כרומוגניים נפוצים עקב הגברה אופטית לא ליניארית חדשה והחלפת דגימות מהירה וזיהוי גלוקוז.
פוטומטריה נמצאת בשימוש נרחב לניתוח עקבות של דגימות נוזלים בשל שפע של ריאגנטים כרומוגניים זמינים והתקנים אופטואלקטרוניים מוליכים למחצה1,2,3,4,5.בהשוואה לקביעת ספיגה מסורתית המבוססת על קובטות, נימים של מוליך גל נוזלי (LWC) מחזירים (TIR) ​​על ידי שמירת אור הגשוש בתוך הנימים1,2,3,4,5.עם זאת, ללא שיפור נוסף, הנתיב האופטי קרוב רק לאורך הפיזי של LWC3.6, והגדלת אורך ה-LWC מעבר ל-1.0 מ' תסבול מהנחתת אור חזקה וסיכון גבוה לבועות וכו'.3, 7. ביחס לתא הרב-השתקפות המוצע לשיפורי נתיב אופטי, מגבלת הגילוי משתפרת רק בפקטור של 8.95.
ישנם כיום שני סוגים עיקריים של LWC, כלומר נימי טפלון AF (בעלי מקדם שבירה של ~1.3 בלבד, שהוא נמוך מזה של מים) ונימים סיליקה מצופים בטפלון AF או סרטי מתכת1,3,4.כדי להשיג TIR בממשק בין חומרים דיאלקטריים, נדרשים חומרים בעלי מקדם שבירה נמוך וזוויות כניסת אור גבוהות3,6,10.לגבי נימי טפלון AF, טפלון AF נושם בשל המבנה הנקבובי שלו3,11 ויכול לספוג כמויות קטנות של חומרים בדגימות מים.עבור נימי קוורץ המצופים מבחוץ בטפלון AF או מתכת, מקדם השבירה של קוורץ (1.45) גבוה מרוב הדגימות הנוזליות (למשל 1.33 למים) 3,6,12,13.עבור נימים המצופים בסרט מתכת בפנים, תכונות הובלה נחקרו14,15,16,17,18, אך תהליך הציפוי מסובך, פני השטח של סרט המתכת הם בעלי מבנה מחוספס ונקבובי4,19.
בנוסף, ל-LWCs מסחריים (AF Teflon Coated Capillaries ו-AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) יש כמה חסרונות נוספים, כגון: לתקלות..הנפח המת הגדול של מחבר TIR3,10, (2) (לחיבור נימים, סיבים וצינורות כניסה/יציאה) יכול ללכוד בועות אוויר10.
יחד עם זאת, לקביעת רמות הגלוקוז חשיבות רבה לאבחון סוכרת, שחמת הכבד ומחלות נפש20.ושיטות זיהוי רבות כגון פוטומטריה (כולל ספקטרופוטומטריה 21, 22, 23, 24, 25 וקולורימטריה על נייר 26, 27, 28), גלוונומטריה 29, 30, 31, פלואורומטריה 32, 33, 34, 34, 35, 34, 35, 34, 3537, חלל Fabry-Perot 38, אלקטרוכימיה 39 ואלקטרופורזה קפילרית 40,41 וכן הלאה.עם זאת, רוב השיטות הללו דורשות ציוד יקר, וזיהוי של גלוקוז במספר ריכוזים ננומולריים נותר אתגר (לדוגמה, עבור מדידות פוטומטריות21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, הריכוז הנמוך ביותר של גלוקוז).המגבלה הייתה רק 30 ננומטר כאשר ננו-חלקיקים כחולים פרוסים שימשו כחיקוי פרוקסידאז).ניתוחי גלוקוז ננומולרי נדרשים לעתים קרובות עבור מחקרים תאית ברמה מולקולרית כגון עיכוב צמיחת סרטן הערמונית אנושי42 והתנהגות קיבוע CO2 של פרוכלורוקוקוס באוקיינוס.
במאמר זה פותח פוטומטר קומפקטי וזול המבוסס על נימי מוליך גל מתכת (MWC), נימי נירוסטה SUS316L עם משטח פנימי מלוטש באלקטרו, לקביעת ספיגה רגישה במיוחד.מכיוון שניתן לכוד אור בתוך נימי מתכת ללא קשר לזווית הפגיעה, ניתן להגדיל במידה רבה את הנתיב האופטי על ידי פיזור אור על משטחי מתכת גליים וחלקים, והוא ארוך בהרבה מהאורך הפיזי של ה-MWC.בנוסף תוכנן מחבר T פשוט עבור החיבור האופטי וכניסת/יציאת נוזלים כדי למזער נפח מת ולהימנע מלכידת בועות.עבור הפוטומטר MWC 7 ס"מ, מגבלת הזיהוי משופרת בכ-3000 פעמים בהשוואה לספקטרופוטומטר המסחרי עם קובטה של ​​1 ס"מ בשל השיפור החדש של הנתיב האופטי הלא ליניארי והחלפת דגימה מהירה, וניתן להשיג גם את ריכוז זיהוי הגלוקוז.רק 5.12 ננומטר באמצעות ריאגנטים כרומוגניים נפוצים.
כפי שמוצג באיור 1, הפוטומטר המבוסס על MWC מורכב מ-MWC באורך 7 ס"מ עם משטח פנימי מלוטש בדרגת EP, נורית LED של 505 ננומטר עם עדשה, פוטו-גלאי מתכוונן, ושניים עבור צימוד אופטי וכניסת נוזלים.יְצִיאָה.שסתום תלת-כיווני המחובר לצינור כניסת ה-Pike משמש כדי להחליף את הדגימה הנכנסת.צינור ה-Peek משתלב היטב על לוחית הקוורץ וה-MWC, כך שהנפח המת במחבר ה-T נשמר למינימום, ולמעשה מונע את לכידת בועות אוויר.בנוסף, ניתן להחדיר בקלות וביעילות את האלומה המשולבת לתוך ה-MWC דרך לוחית הקוורץ בחתיכת T.
הקרן והמדגם הנוזל מוכנסים ל-MCC דרך חתיכת T, והקרן העוברת דרך ה-MCC מתקבלת על ידי פוטו-גלאי.תמיסות נכנסות של דגימות מוכתמות או ריקות הוכנסו לסירוגין ל-ICC דרך שסתום תלת כיווני.על פי חוק באר, ניתן לחשב את הצפיפות האופטית של דגימה צבעונית מהמשוואה.1.10
כאשר Vcolor ו-Vblank הם אותות הפלט של הפוטו-גלאי כאשר דגימות צבע וריקות מוכנסות ל-MCC, בהתאמה, ו-Vdark הוא אות הרקע של הפוטו-גלאי כאשר נורית ה-LED כבויה.ניתן למדוד את השינוי באות המוצא ΔV = Vcolor–Vblank על ידי החלפת דגימות.לפי המשוואה.כפי שמוצג באיור 1, אם ΔV קטן בהרבה מ-Vblank-Vdark, בעת שימוש בסכימת מיתוג דגימה, שינויים קטנים ב-Vblank (למשל סחיפה) יכולים להשפיע מעט על ערך AMWC.
כדי להשוות את הביצועים של הפוטומטר המבוסס על MWC עם הספקטרופוטומטר המבוסס על קובטות, נעשה שימוש בתמיסת דיו אדומה כדוגמת הצבע בגלל יציבות הצבע המצוינת והלינאריות הטובה של ריכוז ספיגה, DI H2O כדגימה ריקה..כפי שמוצג בטבלה 1, סדרה של תמיסות דיו אדום הוכנה בשיטת דילול סדרתי באמצעות DI H2O כממס.הריכוז היחסי של מדגם 1 (S1), צבע אדום מקורי לא מדולל, נקבע כ-1.0.על איור.איור 2 מציג צילומים אופטיים של 11 דגימות דיו אדום (S4 עד S14) עם ריכוזים יחסיים (מופיעים בטבלה 1) הנעים בין 8.0 × 10-3 (שמאל) ל-8.2 × 10-10 (מימין).
תוצאות המדידה עבור מדגם 6 מוצגות באיורים.3(א).נקודות המעבר בין דגימות מוכתמות לריקות מסומנות באיור באמצעות חיצים כפולים "↔".ניתן לראות שמתח המוצא עולה במהירות בעת מעבר מדגימות צבע לדגימות ריקות ולהיפך.ניתן להשיג Vcolor, Vblank וה-ΔV המתאים כפי שמוצג באיור.
(א) תוצאות מדידה עבור מדגם 6, (ב) מדגם 9, (ג) מדגם 13, ו-(ד) מדגם 14 באמצעות פוטומטר מבוסס MWC.
תוצאות המדידה עבור דגימות 9, 13 ו-14 מוצגות באיורים.3(ב)-(ד), בהתאמה.כפי שמוצג באיור 3(ד), ה-ΔV הנמדד הוא רק 5 nV, שהם כמעט פי 3 מערך הרעש (2 nV).קשה להבחין בין ΔV קטן לרעש.כך, גבול הגילוי הגיע לריכוז יחסי של 8.2×10-10 (דגימה 14).בעזרת משוואות.1. ניתן לחשב את ספיגת AMWC מתוך ערכי Vcolor, Vblank ו-Vdark שנמדדו.עבור photodetector עם רווח של 104 Vdark הוא -0.68 μV.תוצאות המדידה עבור כל הדגימות מסוכמות בטבלה 1 וניתן למצוא אותן בחומר המשלים.כפי שמוצג בטבלה 1, ספיגה שנמצאה בריכוזים גבוהים מרווה, כך שלא ניתן למדוד ספיגה מעל 3.7 עם ספקטרומטרים מבוססי MWC.
לשם השוואה, דגימת דיו אדומה נמדדה גם עם ספקטרופוטומטר וספיגת האקוטה הנמדדת מוצגת באיור 4. ערכי האקוטה ב-505 ננומטר (כפי שמוצג בטבלה 1) התקבלו על ידי התייחסות לעקומות של דגימות 10, 11 או 12 (כפי שמוצג בתוספת).לתמונה 4) כבסיס.כפי שמוצג, מגבלת הגילוי הגיעה לריכוז יחסי של 2.56 x 10-6 (דגימה 9) מכיוון שלא ניתן היה להבחין בעקומות הספיגה של דגימות 10, 11 ו-12.לפיכך, בעת שימוש בפוטומטר מבוסס MWC, מגבלת הזיהוי שופרה בפקטור של 3125 בהשוואה לספקטרופוטומטר מבוסס קובטות.
ריכוז קליטת התלות מוצג באיור 5.עבור מדידות קובטות, הספיגה פרופורציונלית לריכוז הדיו באורך נתיב של 1 ס"מ.בעוד שבמדידות מבוססות MWC, נצפתה עלייה לא ליניארית בספיגה בריכוזים נמוכים.על פי חוק באר, הספיגה פרופורציונלית לאורך הנתיב האופטי, ולכן רווח הספיגה AEF (מוגדר כ-AEF = AMWC/Acuvette באותו ריכוז דיו) הוא היחס בין MWC לאורך הנתיב האופטי של הקובטה.כפי שמוצג באיור 5, בריכוזים גבוהים, ה-AEF הקבוע הוא סביב 7.0, וזה סביר מכיוון שאורך ה-MWC הוא בדיוק פי 7 מאורך קובטה של ​​1 ס"מ. עם זאת, בריכוזים נמוכים (ריכוז קשור <1.28 × 10-5), AEF עולה עם ירידה בריכוז ויגיע לערך של 803 בריכוז קשור של 8.2 × 10-10 על ידי אקסטרפולציה של עקומת המדידה המבוססת על קובטות. עם זאת, בריכוזים נמוכים (ריכוז קשור <1.28 × 10-5), AEF עולה עם ירידה בריכוז ויגיע לערך של 803 בריכוז קשור של 8.2 × 10-10 על ידי אקסטרפולציה של עקומת המדידה המבוססת על קובטות. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увеличивается с умеменьш достигать значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 при экстраполяции кривой измерюния. עם זאת, בריכוזים נמוכים (ריכוז יחסי < 1.28 × 10-5), ה- AEF עולה עם ירידה בריכוז ויכול להגיע לערך של 803 בריכוז יחסי של 8.2 × 10-10 כאשר הוא מופק מעקומת מדידה מבוססת קובטות.然而，在低浓度（相关浓度<1.28 × 10-5 ）下，AEF 随着浓度的降低怌增麞加娇幚色皿的测量曲线，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 人 而 并 并 并比色皿 测量 曲线 ， 在 浓度 为 8.2 × 10-10 时 达到 达到 达到 达到 达值。 Однако при низких концентрациях (релевантные концентрации < 1,28 × 10-5) АЭП увеличивается концентрации, концентрации и экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает значения относительной концентрации 8,12 × 8,12. עם זאת, בריכוזים נמוכים (ריכוזים רלוונטיים < 1.28 × 10-5) ה-AED עולה עם ירידה בריכוז, וכאשר מוציאים אותו מעקומת מדידה מבוססת קובטות, הוא מגיע לערך ריכוז יחסי של 8.2 × 10-10 803.זה מביא לנתיב אופטי מקביל של 803 ס"מ (AEF × 1 ס"מ), שהוא הרבה יותר ארוך מהאורך הפיזי של ה-MWC, ואפילו יותר מה-LWC הזמין המסחרי הארוך ביותר (500 ס"מ מ-World Precision Instruments, Inc.).ל-Doko Engineering LLC יש אורך של 200 ס"מ).עלייה לא ליניארית זו בספיגה ב-LWC לא דווחה בעבר.
על איור.6(א)-(ג) מציגים תמונה אופטית, תמונת מיקרוסקופ ותמונת פרופיל אופטית של המשטח הפנימי של קטע MWC, בהתאמה.כפי שמוצג באיור.6(א), המשטח הפנימי חלק ומבריק, יכול לשקף אור נראה, והוא מחזיר אור.כפי שמוצג באיור.6(ב), בשל יכולת העיוות והאופי הגבישי של המתכת, מופיעות נקודות קטנות ואי-סדירות על המשטח החלק. לאור שטח קטן (<5 מיקרומטר × 5 מיקרומטר), החספוס של רוב המשטחים הוא פחות מ-1.2 ננומטר (איור 6(ג)). לאור שטח קטן (<5 מיקרומטר × 5 מיקרומטר), החספוס של רוב פני השטח הוא פחות מ-1.2 ננומטר (איור 6(ג)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет менее 1,2 нм (ри) нм. בשל השטח הקטן (<5 µm×5 µm), החספוס של רוב פני השטח הוא פחות מ-1.2 ננומטר (איור 6(ג)).考虑到小面积（<5 μm×5 μm），大多数表面的粗糙度小于1.2 ננומטר（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 ננומטר（图6（c。） Учитывая небольшую площадь (<5 мкм × 5 мкм), шероховатость большинства поверхностей составляет составляет (1,2 מרץ). בהתחשב בשטח הקטן (<5 µm × 5 µm), החספוס של רוב המשטחים הוא פחות מ-1.2 ננומטר (איור 6(ג)).
(א) תמונה אופטית, (ב) תמונת מיקרוסקופ ו-(ג) תמונה אופטית של המשטח הפנימי של חתך MWC.
כפי שמוצג באיור.7(א), הנתיב האופטי LOP בנימי נקבע על ידי זווית ההתרחשות θ (LOP = LC/sinθ, כאשר LC הוא האורך הפיזי של הנימים).עבור נימי טפלון AF מלאים ב-DI H2O, זווית הפגיעה חייבת להיות גדולה מהזווית הקריטית של 77.8°, כך שה-LOP קטן מ-1.02 × LC ללא שיפור נוסף3.6.בעוד שב-MWC, כליאת האור בתוך הנימים אינה תלויה באינדקס השבירה או בזווית ההתרחשות, כך שכאשר זווית ההתרחשות פוחתת, נתיב האור יכול להיות ארוך בהרבה מאורך הנימים (LOP » LC).כפי שמוצג באיור.7(ב), משטח המתכת הגלי יכול לגרום לפיזור אור, מה שיכול להגדיל מאוד את הנתיב האופטי.
לכן, ישנם שני מסלולי אור עבור MWC: אור ישיר ללא השתקפות (LOP = LC) ואור שן עם השתקפויות מרובות בין הקירות הצדדיים (LOP » LC).על פי חוק באר, ניתן לבטא את עוצמת האור הישיר והזיגזג המשודר כ-PS×exp(-α×LC) ו-PZ×exp(-α×LOP) בהתאמה, כאשר α הקבוע הוא מקדם הספיגה, שתלוי לחלוטין בריכוז הדיו.
עבור דיו בריכוז גבוה (למשל, ריכוז קשור >1.28 × 10-5), אור הזיגזג מוחלש מאוד ועוצמתו נמוכה בהרבה מזו של אור ישר, בשל מקדם הספיגה הגדול והנתיב האופטי הארוך בהרבה שלו. עבור דיו בריכוז גבוה (למשל, ריכוז קשור >1.28 × 10-5), אור הזיגזג מוחלש מאוד ועוצמתו נמוכה בהרבה מזו של אור ישר, בשל מקדם הספיגה הגדול והנתיב האופטי הארוך בהרבה. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация >1,28 × 10-5) зигзагообразный загообразный о интенсивность намного ниже, чем у прямого света, из-за большого коэффициента поглощения поглощения и горарадия излучения. עבור דיו בריכוז גבוה (למשל ריכוז יחסי >1.28×10-5), אור הזיגזג מוחלש מאוד ועוצמתו נמוכה בהרבה מזו של אור ישיר בשל מקדם הספיגה הגדול והפליטה האופטית ארוכה בהרבה.מַסלוּל.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，人弿，其强度由于吸收系数大，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 人 徺 大 ）光 ， 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。。 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长Для чернил с высокой концентрацией (например, релевантные концентрации >1,28×10-5) Для чернил с высокой концентрацией и его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-за большого коэффициента поглощения и боглощения и большого ремени. עבור צבעי דיו בריכוז גבוה (למשל, ריכוזים רלוונטיים >1.28×10-5), אור הזיגזג מוחלש באופן משמעותי ועוצמתו נמוכה בהרבה מזו של אור ישיר בשל מקדם הספיגה הגדול וזמן אופטי ארוך יותר.דרך קטנה.לפיכך, אור ישיר שלט בקביעת הספיגה (LOP=LC) וה-AEF נשמר קבוע ב-~7.0. לעומת זאת, כאשר מקדם הספיגה מופחת עם ירידה בריכוז הדיו (למשל, ריכוז קשור <1.28 × 10-5), עוצמת אור הזיגזג עולה מהר יותר מזו של האור הישר ואז הזיגזג מתחיל לשחק תפקיד חשוב יותר. לעומת זאת, כאשר מקדם הספיגה מופחת עם ירידה בריכוז הדיו (למשל, ריכוז קשור <1.28 × 10-5), עוצמת אור הזיגזג עולה מהר יותר מזו של האור הישר ואז הזיגזג מתחיל לשחק תפקיד חשוב יותר. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (напримения, 1,2, 2 × 10-5) ет. להיפך, כאשר מקדם הספיגה יורד עם ירידה בריכוז הדיו (לדוגמה, הריכוז היחסי <1.28×10-5), עוצמת האור הזיגזג עולה מהר יותר מזו של האור הישיר, ואז אור זיגזג מתחיל לנגן.תפקיד חשוב יותר.A相反? ， 字形光 的 强度 比 增加 得 更 ， 然后 z 字形光 发挥 作用 一 雴 踪 重要更 更 更 更 更 HI的角色. И наоборот, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (наприметер, советце я < 1,28×10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем прямого, и тогнада зигче более важную роль. לעומת זאת, כאשר מקדם הספיגה יורד עם ירידה בריכוז הדיו (לדוגמה, הריכוז המקביל < 1.28×10-5), עוצמת אור הזיגזג עולה מהר יותר מהאור הישיר, ואז אור הזיגזג מתחיל לשחק תפקיד חשוב יותר.דמות תפקיד.לכן, בשל הנתיב האופטי של שן המסור (LOP »LC), ניתן להגדיל את ה-AEF הרבה יותר מ-7.0.ניתן להשיג מאפייני העברת אור מדויקים של MWC באמצעות תיאוריית מצב מוליך גל.
בנוסף לשיפור הנתיב האופטי, החלפת דגימות מהירה תורמת גם למגבלות זיהוי נמוכות במיוחד.בשל הנפח הקטן של MCC (0.16 מ"ל), הזמן הדרוש להחליף ולשנות פתרונות ב-MCC יכול להיות פחות מ-20 שניות.כפי שמוצג באיור 5, הערך המינימלי שניתן לזהות של AMWC (2.5 × 10–4) נמוך פי 4 מזה של Acuvette (1.0 × 10–3).המעבר המהיר של התמיסה הזורמת בנימים מפחית את השפעת רעשי המערכת (למשל סחיפה) על דיוק הפרש הספיגה בהשוואה לתמיסת ההחזקה בקובטה.לדוגמה, כפי שמוצג באיור.3(ב)-(ד), ניתן להבחין בקלות בין ΔV לבין אות סחיפה עקב החלפת דגימה מהירה בנימי הנפח הקטן.
כפי שמוצג בטבלה 2, הוכנו מגוון תמיסות גלוקוז בריכוזים שונים באמצעות DI H2O כממס.דגימות מוכתמות או ריקות הוכנו על ידי ערבוב של תמיסת גלוקוז או מים מופחתים עם תמיסות כרומוגניות של גלוקוז אוקסידאז (GOD) ופרוקסידאז (POD) 37 ביחס נפח קבוע של 3:1, בהתאמה.על איור.8 מציג צילומים אופטיים של תשע דגימות מוכתמות (S2-S10) עם ריכוזי גלוקוז הנעים בין 2.0 מ"מ (משמאל) ל-5.12 ננומטר (מימין).אדמומיות פוחתת עם ירידה בריכוז הגלוקוז.
תוצאות המדידות של דגימות 4, 9 ו-10 עם פוטומטר מבוסס MWC מוצגות באיורים.9(א)-(ג), בהתאמה.כפי שמוצג באיור.9(c), ה-ΔV הנמדד הופך פחות יציב ולאט לאט עולה במהלך המדידה כאשר צבעו של מגיב ה-GOD-POD עצמו (אפילו ללא הוספת גלוקוז) משתנה באיטיות באור.לפיכך, לא ניתן לחזור על מדידות ΔV עוקבות עבור דגימות עם ריכוז גלוקוז של פחות מ-5.12 ננומטר (דגימה 10), מכיוון שכאשר ΔV קטן מספיק, לא ניתן עוד להזניח את חוסר היציבות של מגיב GOD-POD.לכן, גבול הגילוי לתמיסת גלוקוז הוא 5.12 ננומטר, אם כי ערך ה-ΔV המקביל (0.52 µV) גדול בהרבה מערך הרעש (0.03 µV), מה שמצביע על כך שעדיין ניתן לזהות ΔV קטן.מגבלת זיהוי זו ניתנת לשיפור נוסף באמצעות ריאגנטים כרומוגניים יציבים יותר.
(א) תוצאות מדידה עבור מדגם 4, (ב) מדגם 9, ו-(ג) מדגם 10 באמצעות פוטומטר מבוסס MWC.
ניתן לחשב את הספיגה של AMWC באמצעות ערכי Vcolor, Vblank ו-Vdark הנמדדים.עבור photodetector עם רווח של 105 Vdark הוא -0.068 μV.ניתן לקבוע מידות עבור כל הדגימות בחומר המשלים.לשם השוואה, דגימות גלוקוז נמדדו גם עם ספקטרופוטומטר והספיגה הנמדדת של Acuvette הגיעה לגבול זיהוי של 0.64 מיקרומטר (דגימה 7) כפי שמוצג באיור 10.
הקשר בין ספיגה לריכוז מוצג באיור 11. עם הפוטומטר מבוסס MWC, הושג שיפור של פי 125 במגבלת הזיהוי בהשוואה לספקטרופוטומטר המבוסס על קובטות.שיפור זה נמוך ממבחן הדיו האדום בשל היציבות הירודה של מגיב GOD-POD.כמו כן נצפתה עלייה לא ליניארית בספיגה בריכוזים נמוכים.
הפוטומטר מבוסס MWC פותח לזיהוי רגיש במיוחד של דגימות נוזלים.ניתן להגדיל מאוד את הנתיב האופטי, וארוך בהרבה מהאורך הפיזי של ה-MWC, מכיוון שאור המפוזר על ידי דפנות המתכת החלקות הגליות יכול להיכלל בתוך הנימים ללא קשר לזווית הפגיעה.ניתן להשיג ריכוזים נמוכים עד 5.12 ננומטר באמצעות ריאגנטים רגילים של GOD-POD הודות להגברה אופטית לא ליניארית חדשה והחלפת דגימות מהירה וזיהוי גלוקוז.פוטומטר קומפקטי וזול זה יהיה בשימוש נרחב במדעי החיים ובניטור סביבתי לניתוח עקבות.
כפי שמוצג באיור 1, הפוטומטר המבוסס על MWC מורכב מ-MWC באורך 7 ס"מ (קוטר פנימי 1.7 מ"מ, קוטר חיצוני 3.18 מ"מ, משטח פנימי מלוטש בדרגת EP, נימי נירוסטה SUS316L), LED באורך גל של 505 ננומטר (Thorlabs M505F, גדלים משתנים של קרן Thorlabs ו-Photo M505F גדלים משתנים (Photo 61 F). DB450C) ושני מחברי T לתקשורת אופטית וכניסה/יציאה נוזלית.מחבר ה-T מיוצר על ידי הדבקה של לוחית קוורץ שקופה לצינור PMMA שלתוכו מוכנסים ומודבקים בחוזקה צינורות MWC ו-Peek (0.72 מ"מ מזהה, 1.6 מ"מ OD, Vici Valco Corp.).שסתום תלת-כיווני המחובר לצינור כניסת ה-Pike משמש כדי להחליף את הדגימה הנכנסת.הפוטו-גלאי יכול להמיר את ההספק האופטי המתקבל P לאות מתח מוגבר N×V (כאשר V/P = 1.0 V/W ב-1550 ננומטר, ניתן לכוונן את ההגבר N באופן ידני בטווח של 103-107).לקיצור, נעשה שימוש ב-V במקום ב-N×V כאות הפלט.
לשם השוואה, ספקטרופוטומטר מסחרי (סדרת Agilent Technologies Cary 300 עם R928 High Efficiency Photomultiplier) עם תא קובטה בגודל 1.0 ס"מ שימש גם למדידת הספיגה של דגימות נוזלים.
המשטח הפנימי של חיתוך MWC נבדק באמצעות פרופיל משטח אופטי (ZYGO New View 5022) ברזולוציה אנכית וצידית של 0.1 ננומטר ו-0.11 מיקרומטר, בהתאמה.
כל הכימיקלים (דרגה אנליטית, ללא טיהור נוסף) נרכשו מ-Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. ערכות בדיקת גלוקוז כוללות גלוקוז אוקסידאז (GOD), פרוקסידאז (POD), 4-aminoantipyrine ופנול וכו'. התמיסה הכרומוגנית הוכנה בשיטת GOD-POD 37 הרגילה.
כפי שמוצג בטבלה 2, הוכנו מגוון תמיסות גלוקוז בריכוזים שונים באמצעות DI H2O כמדלל בשיטת דילול סדרתי (ראה חומרים משלימים לפרטים).הכן דגימות מוכתמות או ריקות על ידי ערבוב תמיסת גלוקוז או מים מפושטים עם תמיסה כרומוגנית ביחס נפח קבוע של 3:1, בהתאמה.כל הדגימות אוחסנו ב-37 מעלות צלזיוס מוגנת מפני אור במשך 10 דקות לפני המדידה.בשיטת GOD-POD, דגימות מוכתמות הופכות לאדומות עם מקסימום ספיגה ב-505 ננומטר, והספיגה כמעט פרופורציונלית לריכוז הגלוקוז.
כפי שמוצג בטבלה 1, סדרה של תמיסות דיו אדום (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, סין) הוכנה בשיטת דילול סדרתי באמצעות DI H2O כממס.
כיצד לצטט מאמר זה: Bai, M. et al.פוטומטר קומפקטי המבוסס על נימי גל מתכת: לקביעת ריכוזים ננומולריים של גלוקוז.המדע.5, 10476. דוי: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. הגברת הדיוק של ניתוח נוזלים ובקרת ערך pH באמצעות מנחה גל של ליבת נוזל. Dress, P. & Franke, H. הגברת הדיוק של ניתוח נוזלים ובקרת ערך pH באמצעות מנחה גל של ליבת נוזל.Dress, P. and Franke, H. שיפור הדיוק של ניתוח נוזל ובקרת pH עם מוביל גל ליבה נוזלית. 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. and Franke, H. שיפור הדיוק של ניתוח נוזל ובקרת pH באמצעות מובילי גל ליבה נוזלית.תעבור למדע.מטר.68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J. -Z., Millero, FJ & Hansell, DA קביעה קולורימטרית רציפה של עקבות אמוניום במי ים עם תא נימי של מוליך גל נוזלי בנתיב ארוך. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA קביעה קולורימטרית רציפה של עקבות אמוניום במי ים עם תא נימי של מוליך גל נוזלי בנתיב ארוך.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ and Hansel, DA קביעה קולורימטרית רציפה של כמויות עקבות של אמוניום במי ים באמצעות תא נימי עם מוליך גל נוזלי. 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 קביעה קולורימטרית רציפה של כמויות עקבות של אמוניום במי ים תוך שימוש בנימי מוליך גל נוזלי ארוכי טווח.כימיה במרץ.96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS סקירה על יישומים אחרונים של תא נימי מוליך הגל הנוזלי בטכניקות ניתוח מבוססות זרימה כדי לשפר את הרגישות של שיטות זיהוי ספקטרוסקופיות. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS סקירה על יישומים אחרונים של תא נימי מוליך הגל הנוזלי בטכניקות ניתוח מבוססות זרימה כדי לשפר את הרגישות של שיטות זיהוי ספקטרוסקופיות.Pascoa, RNMJ, Toth, IV ו-Rangel, AOSS סקירה של יישומים אחרונים של תא נימי מוליך הגל הנוזלי בטכניקות ניתוח זרימה לשיפור הרגישות של שיטות זיהוי ספקטרוסקופיות. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS.谱检测方法的灵敏度. Páscoa, rnmj, tóth, IV & rangel, aoss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 灵度敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度Pascoa, RNMJ, Toth, IV ו-Rangel, AOSS סקירה של יישומים אחרונים של תאים נימיים של מוליך גל נוזלי בשיטות אנליטיות מבוססות זרימה כדי לשפר את הרגישות של שיטות זיהוי ספקטרוסקופיות.פִּי הַטַבַּעַת.צ'ים.חוק 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. חקירה של עובי Ag, AgI סרטים בנימים עבור מוליכי גל חלולים. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. חקירה של עובי Ag, AgI סרטים בנימים עבור מוליכי גל חלולים.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. and Shen J. חקירה של עובי סרטים Ag, AgI בנימיים עבור מובילי גל חלולים. 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. מחקר על עובי הסרט הדק של Ag ו- AgI בצינור האוויר.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. and Shen J. חקירה של עובי סרט דק Ag, AgI בנימי מוליך גל חלולים.פיזיקת אינפרא אדום.technology 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ קביעת ריכוזים ננומולריים של פוספט במים טבעיים באמצעות הזרקת זרימה עם תא נימי מוליך גל נוזלי באורך נתיב ארוך וזיהוי ספקטרופוטומטרי במצב מוצק. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ קביעת ריכוזים ננומולריים של פוספט במים טבעיים באמצעות הזרקת זרימה עם תא נימי מוליך גל נוזלי באורך נתיב ארוך וזיהוי ספקטרופוטומטרי במצב מוצק.Gimbert, LJ, Haygarth, PM and Worsfold, PJ קביעת ריכוזי פוספט ננומולריים במים טבעיים באמצעות הזרקת זרימה עם תא נימי מוליך גל נוזלי וזיהוי ספקטרופוטומטרי במצב מוצק. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ.纳摩尔浓度的磷酸盐. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ קביעת ריכוז הפוספט במים טבעיים באמצעות מזרק נוזלי וצינור נימי של מוליך גל נוזלי ארוך טווח.Gimbert, LJ, Haygarth, PM and Worsfold, PJ קביעת פוספט ננומולרי במים טבעיים באמצעות זרימת הזרקה ומוליך גל נימי עם נתיב אופטי ארוך וזיהוי ספקטרופוטומטרי במצב מוצק.טרנטה 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. ליניאריות ואורך נתיב אופטי יעיל של תאים נימיים של מוליך גל נוזלי. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. ליניאריות ואורך נתיב אופטי יעיל של תאים נימיים של מוליך גל נוזלי.Belz M., Dress P., Suhitsky A. and Liu S. ליניאריות ואורך נתיב אופטי יעיל במוליכי גל נוזלי בתאים נימיים. 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. הליניאריות והאורך האפקטיבי של מים נוזליים.Belz M., Dress P., Suhitsky A. and Liu S. אורך נתיב אופטי ליניארי ויעיל בגל נוזלי תא נימי.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK אור בקצה המנהרה: יישומים אנליטיים אחרונים של מובילי גל של ליבת נוזל. Dallas, T. & Dasgupta, PK אור בקצה המנהרה: יישומים אנליטיים אחרונים של מובילי גל של ליבת נוזל.Dallas, T. and Dasgupta, PK אור בקצה המנהרה: יישומים אנליטיים אחרונים של מובילי גל של ליבת נוזל. Dallas, T. & Dasgupta, PK אור בקצה המנהרה：液芯波导的最新分析应用。 Dallas, T. & Dasgupta, PK אור בקצה המנהרה：液芯波导的最新分析应用。Dallas, T. and Dasgupta, PK אור בקצה המנהרה: היישום האנליטי האחרון של מובילי גל הליבה הנוזלית.TrAC, ניתוח מגמות.כִּימִי.23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID תא זיהוי פוטומטרי של השתקפות פנימית רב-תכליתית לניתוח זרימה. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID תא זיהוי פוטומטרי של השתקפות פנימית רב-תכליתית לניתוח זרימה.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR ו-McKelvey, ID תא השתקפות פנימי פוטומטרי אוניברסלי לניתוח זרימה. 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。 אליס, PS, Gentle, BS, גרייס, MR & McKelvie, IDEllis, PS, Gentle, BS, Grace, MR ו-McKelvey, ID Universal TIR תא פוטומטרי לניתוח זרימה.טרנטה 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID תא זרימה פוטומטרי רב השתקפות לשימוש בניתוח הזרקת זרימה של מי שפך. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID תא זרימה פוטומטרי רב השתקפות לשימוש בניתוח הזרקת זרימה של מי שפך.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ and McKelvey, ID תא זרימה פוטומטרי רב-השתקפות לשימוש בניתוח זרימה של מי שפך. 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。枞 אליס, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ and McKelvey, ID תא זרימה פוטומטרי רב-השתקפות לניתוח הזרקת זרימה במי שפך.פי הטבעת צ'ים.Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J. -Z., Yao, B. & Fang, Q. פוטומטר ידני המבוסס על זיהוי ספיגת מוליך גל נוזלי ליבה עבור דגימות בקנה מידה ננוליטר. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. פוטומטר ידני המבוסס על זיהוי ספיגת מוליך גל של ליבת נוזל עבור דגימות בקנה מידה ננוליטר.Pan, J.-Z., Yao, B. and Fang, K. פוטומטר ידני המבוסס על זיהוי ספיגת אורך גל נוזלי ליבה עבור דגימות בקנה מידה ננוליטר. 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. מבוסס על 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. פוטומטר ידני עם דגימה ננומטרית המבוססת על זיהוי ספיגה בגל ליבה נוזלית.פי הטבעת כימית.82, 3394–3398 (2010).
ג'אנג, ג'יי-ז.הגדל את הרגישות של ניתוח זרימת הזרקה על ידי שימוש בתא זרימה נימי עם נתיב אופטי ארוך לזיהוי ספקטרופוטומטרי.פִּי הַטַבַּעַת.המדע.22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG יישום מוליך גל נימי נוזלי בספקטרוסקופיה של ספיגה (השב להערה של Byrne and Kaltenbacher). D'Sa, EJ & Steward, RG יישום מוליך גל נימי נוזלי בספקטרוסקופיה של ספיגה (השב להערה של Byrne and Kaltenbacher).D'Sa, EJ ו-Steward, RG יישומים של מובילי גל נימי נוזלים בספקטרוסקופיה של ספיגה (תשובה להערות מאת Byrne and Kaltenbacher). 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 יישום של ספקטרום ספיגה נוזלי 毛绿波波对在（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ ו-Steward, RG מובילי גל נימי נוזלי עבור ספקטרוסקופיה ספיגה (בתגובה להערות של בירן וקאלטנבכר).לימונול.אוקיאנוגרף.46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD חיישן ספיגת שדה נעלם סיבים אופטיים: השפעת פרמטרי סיבים וגיאומטריה של הגשושית. Khijwania, SK & Gupta, BD חיישן ספיגת שדה נעלם סיבים אופטיים: השפעת פרמטרי סיבים וגיאומטריה של הגשושית.Hijvania, SK ו-Gupta, BD חיישן ספיגת שדה סיבים אופטיים: השפעת פרמטרי סיבים וגיאומטריית בדיקה. 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 ו-Gupta, BD חיישני סיבים אופטיים של ספיגת שדה Evanescent: השפעת פרמטרי סיבים וגיאומטריית בדיקה.Optics and Quantum Electronics 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD פלט זוויתי של חיישני ראמאן חלולים, מצופים מתכת, מוליכי גל. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD פלט זוויתי של חיישני ראמאן חלולים, מצופים מתכת, מוליכי גל.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. and Woodruff, SD פלט זוויתי של חיישני ראמאן חלולים עם מוליך גלים עם רירית מתכת. 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. and Woodruff, SD פלט זוויתי של חיישן ראמאן עם מוליך גל מתכת חשוף.בקשה לבחירה 51, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA סקירה כללית של מובילי גל חלולים לשידור אינפראולוגי.שילוב סיבים.לבחור.19, 211–227 (2000).