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액체 시료의 미량 분석은 생명 과학 및 환경 모니터링 분야에서 광범위하게 응용됩니다.이 작업에서 초고감도 흡수 측정을 위해 금속 도파관 모세관(MCC)을 기반으로 하는 작고 저렴한 광도계를 개발했습니다.주름진 매끄러운 금속 측벽에 의해 산란된 빛이 입사각에 관계없이 모세관 내에 포함될 수 있기 때문에 광학 경로가 크게 증가할 수 있으며 MWC의 물리적 길이보다 훨씬 더 길 수 있습니다.새로운 비선형 광학 증폭과 빠른 샘플 전환 및 포도당 검출로 인해 일반적인 발색 시약을 사용하여 5.12nM만큼 낮은 농도를 달성할 수 있습니다.
광도계는 사용 가능한 발색 시약 및 반도체 광전자 장치가 풍부하기 때문에 액체 시료의 미량 분석에 널리 사용됩니다1,2,3,4,5.기존의 큐벳 기반 흡광도 측정과 비교하여 액체 도파관(LWC) 모세관은 탐침 빛을 모세관 내부에 유지함으로써 반사(TIR)합니다1,2,3,4,5.그러나 더 이상의 개선 없이는 광학 경로는 LWC3.6의 물리적 길이에 가까울 뿐이며, LWC 길이를 1.0m 이상 늘리면 강한 광 감쇠와 기포 발생 위험이 높아집니다.
현재 LWC에는 두 가지 주요 유형, 즉 Teflon AF 모세관(굴절률이 ~1.3으로 물보다 낮음)과 Teflon AF 또는 금속 필름으로 코팅된 실리카 모세관이 있습니다1,3,4.유전체 재료 사이의 계면에서 TIR을 달성하려면 굴절률이 낮고 광 입사각이 높은 재료가 필요합니다3,6,10.Teflon AF 모세관과 관련하여 Teflon AF는 다공성 구조로 인해 통기성이 있으며3,11 물 샘플에서 소량의 물질을 흡수할 수 있습니다.Teflon AF 또는 금속으로 외부가 코팅된 석영 모세관의 경우 석영의 굴절률(1.45)은 대부분의 액체 샘플(예: 물의 경우 1.33)3,6,12,13보다 높습니다.내부에 금속막이 코팅된 모세관의 경우 수송 특성이 연구되어 왔지만14,15,16,17,18 코팅 공정이 복잡하고 금속막의 표면이 거칠고 다공성 구조를 가지고 있습니다4,19.
또한 상용 LWC(AF Teflon Coated Capillaries 및 AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.)에는 다음과 같은 몇 가지 다른 단점이 있습니다..TIR3,10, (2) T-커넥터(모세관, 섬유 및 입구/출구 튜브를 연결하기 위한)의 큰 불감 부피는 기포10를 가둘 수 있습니다.
동시에 포도당 수치의 결정은 당뇨병, 간경변증 및 정신 질환의 진단에 매우 중요합니다20.및 광도계(분광광도계 21, 22, 23, 24, 25 및 종이 26, 27, 28의 비색계 포함), 검류계(galvanometry) 29, 30, 31, 형광계(32, 33, 34, 35), 광학 편광계(36), 표면 플라즈몬 공명과 같은 많은 검출 방법.37, Fabry-Perot 공동 38, 전기화학 39 및 모세관 전기영동 40,41 등.그러나 이러한 방법의 대부분은 값비싼 장비가 필요하며 몇 나노몰 농도에서 포도당을 검출하는 것은 여전히 ​​어려운 과제입니다(예: 광도 측정21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 포도당의 최저 농도).프러시안 블루 나노입자가 과산화효소 모방체로 사용되었을 때 제한은 30nM에 불과했습니다.Nanomolar glucose 분석은 종종 인간 전립선 암 성장 억제42 및 바다에서 Prochlorococcus의 CO2 고정 행동과 같은 분자 수준의 세포 연구에 필요합니다.
이 기사에서는 전기 연마된 내부 표면이 있는 SUS316L 스테인리스 스틸 모세관인 금속 도파관 모세관(MWC)을 기반으로 하는 작고 저렴한 광도계가 초고감도 흡수 측정을 위해 개발되었습니다.빛은 입사각에 관계없이 금속 모세관 내부에 갇힐 수 있기 때문에 주름지고 매끄러운 금속 표면에서 광산란에 의해 광학 경로가 크게 증가할 수 있으며 MWC의 물리적 길이보다 훨씬 깁니다.또한 데드 볼륨을 최소화하고 기포 포집을 방지하기 위해 광학 연결 및 유체 입구/출구용으로 간단한 T-커넥터가 설계되었습니다.7 cm MWC 광도계의 경우 비선형 광 경로의 새로운 개선과 빠른 시료 전환으로 1 cm 큐벳을 사용하는 시판 분광 광도계에 비해 검출 한계가 약 3000배 향상되었으며 포도당 검출 농도도 달성할 수 있습니다.일반적인 발색 시약을 사용하면 5.12 nM에 불과합니다.
그림 1에서 볼 수 있듯이 MWC 기반 광도계는 EP 등급 전해 연마된 내부 표면이 있는 7cm 길이의 MWC, 렌즈가 있는 505nm LED, 조정 가능한 이득 광검출기, 광학 결합 및 액체 입력용 2개로 구성됩니다.출구.파이크 입구 튜브에 연결된 3방향 밸브는 들어오는 샘플을 전환하는 데 사용됩니다.Peek 튜브는 석영판과 MWC에 꼭 맞기 때문에 T-커넥터의 데드 볼륨이 최소로 유지되어 기포가 갇히는 것을 효과적으로 방지합니다.또한 시준된 빔은 T자형 석영판을 통해 쉽고 효율적으로 MWC에 도입될 수 있습니다.
빔과 액체 샘플은 T-피스를 통해 MCC로 유입되고 MCC를 통과한 빔은 광검출기에 의해 수신됩니다.스테인드 또는 블랭크 샘플의 유입 용액을 3방향 밸브를 통해 ICC에 번갈아 도입했습니다.Beer의 법칙에 따라 유색 샘플의 광학 밀도는 방정식에서 계산할 수 있습니다.1.10
여기서 Vcolor와 Vblank는 각각 컬러 샘플과 블랭크 샘플이 MCC에 유입될 때 광검출기의 출력 신호이고 Vdark는 LED가 꺼졌을 때 광검출기의 배경 신호입니다.출력 신호 ΔV = Vcolor–Vblank의 변화는 샘플을 전환하여 측정할 수 있습니다.방정식에 따르면.그림 1에서 볼 수 있듯이 ΔV가 Vblank–Vdark보다 훨씬 작으면 샘플링 스위칭 방식을 사용할 때 Vblank의 작은 변화(예: 드리프트)가 AMWC 값에 거의 영향을 미치지 않을 수 있습니다.
MWC 기반 광도계와 큐벳 기반 분광광도계의 성능을 비교하기 위해 컬러 샘플로 레드 잉크 용액의 우수한 색상 안정성과 우수한 농도-흡광도 선형성을 사용하였고, 블랭크 샘플로 DI H2O를 사용하였다..표 1에 나타난 바와 같이, DI H2O를 용매로 사용하여 일련의 희석법에 의해 일련의 적색 잉크 용액을 제조하였다.희석되지 않은 원래 빨간색 페인트인 샘플 1(S1)의 상대 농도는 1.0으로 결정되었습니다.무화과에.그림 2는 8.0 × 10–3(왼쪽)에서 8.2 × 10–10(오른쪽) 범위의 상대 농도(표 1에 나열됨)를 가진 11개의 빨간색 잉크 샘플(S4 ~ S14)의 광학 사진을 보여줍니다.
샘플 6에 대한 측정 결과는 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.3(가).스테인드 샘플과 블랭크 샘플 사이의 전환 지점은 이중 화살표 "↔"로 그림에 표시되어 있습니다.컬러 샘플에서 블랭크 샘플로 또는 그 반대로 전환할 때 출력 전압이 급격히 증가하는 것을 볼 수 있습니다.Vcolor, Vblank 및 해당 ΔV는 그림과 같이 얻을 수 있습니다.
(a) MWC 기반 광도계를 사용하여 샘플 6, (b) 샘플 9, (c) 샘플 13 및 (d) 샘플 14에 대한 측정 결과.
샘플 9, 13 및 14에 대한 측정 결과를 도 1 및 도 2에 나타내었다.각각 3(b)-(d).그림 3(d)에서 볼 수 있듯이 측정된 ΔV는 5nV에 불과하며 이는 노이즈 값(2nV)의 거의 3배입니다.작은 ΔV는 노이즈와 구별하기 어렵습니다.따라서, 검출 한계는 8.2×10-10(시료 14)의 상대 농도에 도달했다.방정식의 도움으로.1. 측정된 Vcolor, Vblank 및 Vdark 값에서 AMWC 흡광도를 계산할 수 있습니다.이득이 104 Vdark인 광검출기의 경우 -0.68 μV입니다.모든 샘플에 대한 측정 결과는 표 1에 요약되어 있으며 보충 자료에서 찾을 수 있습니다.표 1과 같이 고농도에서 발견되는 흡광도는 포화되므로 MWC 기반 분광기로 3.7 이상의 흡광도를 측정할 수 없습니다.
비교를 위해 빨간색 잉크 샘플도 분광광도계로 측정했으며 측정된 Acuvette 흡광도를 그림 4에 표시했습니다. 505nm에서의 Acuvette 값(표 1 참조)은 샘플 10, 11 또는 12(삽입 그림 참조)의 곡선을 참조하여 얻었습니다.그림 4) 기준선으로.도시된 바와 같이, 샘플 10, 11 및 12의 흡수 곡선이 서로 구별할 수 없기 때문에 검출 한계는 2.56 x 10-6(샘플 9)의 상대 농도에 도달하였다.따라서 MWC 기반 광도계를 사용할 때 큐벳 기반 분광 광도계에 비해 검출 한계가 3125배 향상되었습니다.
의존성 흡수-농도는 도 5에 제시되어 있다.큐벳 측정의 경우 흡광도는 경로 길이 1cm에서 잉크 농도에 비례합니다.반면 MWC 기반 측정의 경우 낮은 농도에서 비선형적인 흡광도 증가가 관찰되었습니다.Beer의 법칙에 따르면 흡광도는 광경로 길이에 비례하므로 흡수 이득 AEF(동일한 잉크 농도에서 AEF = AMWC/Acuvette로 정의됨)는 큐벳의 광경로 길이에 대한 MWC의 비율입니다.그림 5에서 볼 수 있듯이 고농도에서 상수 AEF는 약 7.0이며, 이는 MWC 길이가 1cm 큐벳 길이의 정확히 7배이기 때문에 합리적입니다. 그러나 낮은 농도(관련 농도 <1.28 × 10-5 )에서 AEF는 농도가 감소함에 따라 증가하고 큐벳 기반 측정 곡선을 외삽하여 관련 농도 8.2 × 10-10에서 803 값에 도달합니다. 그러나 낮은 농도(관련 농도 <1.28 × 10-5 )에서 AEF는 농도가 감소함에 따라 증가하고 큐벳 기반 측정 곡선을 외삽하여 관련 농도 8.2 × 10-10에서 803 값에 도달합니다. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увеличивается с уменьшением концентрации и может достигать значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 при экстраполяции кривой измерения на основе кюветы. 그러나 낮은 농도(상대 농도 <1.28 × 10–5)에서 AEF는 농도가 감소함에 따라 증가하고 큐벳 기반 측정 곡선에서 외삽할 때 상대 농도 8.2 × 10–10에서 803 값에 도달할 수 있습니다.然而，在低浓度（相关浓度<1.28 × 10-5 ）下，AEF 随着浓度的降低而增加，并且通过外推基基于比色皿的测量曲线，在相关浓为为8.2度× 10-10 时将达到803 值。然而 , 在 低 浓度 (相关 浓度 <1.28 × 10-5) , , AEF 随着 的 降低 而 , 并且 通过 外推 基于 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 值。 Однако при низких концентрациях (релевантные концентрации < 1,28 × 10-5) АЭП увеличивается с уменьшением концентрации, и пр и экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает значения относительной концентрации 8,2 × 10–10 803 . 그러나 낮은 농도(관련 농도 < 1.28 × 10-5)에서 AED는 농도가 감소함에 따라 증가하고 큐벳 기반 측정 곡선에서 외삽하면 8.2 × 10–10 803의 상대 농도 값에 도달합니다.그 결과 MWC의 물리적 길이보다 훨씬 더 긴 803cm(AEF × 1cm)의 해당 광학 경로가 발생하고 상업적으로 사용 가능한 가장 긴 LWC(World Precision Instruments, Inc.의 500cm)보다 훨씬 더 깁니다.Doko Engineering LLC의 길이는 200cm입니다.LWC에서 이러한 비선형 흡수 증가는 이전에 보고된 적이 없습니다.
무화과에.도 6(a)-(c)는 각각 MWC 단면의 내부 표면의 광학 이미지, 현미경 이미지 및 광학 프로파일러 이미지를 나타낸다.그림과 같이.도 6(a)에서, 내부 표면은 매끄럽고 광택이 있으며, 가시광선을 반사할 수 있고, 반사율이 높다.그림과 같이.6(b)에서 볼 수 있듯이 금속의 변형성과 결정성으로 인해 매끄러운 표면에 작은 메사와 요철이 나타납니다. 작은 영역(<5 μm × 5 μm)을 고려할 때 대부분의 표면 거칠기는 1.2 nm 미만입니다(그림 6(c)). 작은 영역(<5 μm × 5 μm)을 고려할 때 대부분의 표면 거칠기는 1.2 nm 미만입니다(그림 6(c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет менее 1,2 нм (рис. 6(в)). 작은 영역(<5 µm x 5 µm)으로 인해 대부분의 표면 거칠기는 1.2 nm 미만입니다(그림 6(c)).考虑到小面积（<5μm×5μm），大多数表面的粗糙度小于1.2nm（图6(c)）。考虑到小面积（<5μm×5μm），大多数表面的粗糙度小于1.2nm（图6(c)）。 Учитывая небольшую площадь (<5 мкм × 5 мкм), шероховатость большинства поверхностей составляет менее 1,2 нм (рис. 6(в)). 작은 영역(<5 µm × 5 µm)을 고려하면 대부분의 표면 거칠기는 1.2 nm 미만입니다(그림 6(c)).
(a) 광학 이미지, (b) 현미경 이미지 및 (c) MWC 컷 내부 표면의 광학 이미지.
그림과 같이.도 7(a)에서, 모세관에서의 광학 경로 LOP는 입사각 θ에 의해 결정된다(LOP = LC/sinθ, 여기서 LC는 모세관의 물리적 길이임).DI H2O로 채워진 Teflon AF 모세관의 경우 입사각은 77.8°의 임계각보다 커야 하므로 LOP는 추가 개선 없이 1.02 × LC 미만입니다3.6.반면 MWC에서는 모세관 내부의 빛 제한이 굴절률이나 입사각과 무관하므로 입사각이 감소하면 빛의 경로가 모세관의 길이보다 훨씬 길어질 수 있습니다(LOP » LC).그림과 같이.그림 7(b)에서 볼 수 있듯이 주름진 금속 표면은 빛의 산란을 유도할 수 있으며, 이는 광경로를 크게 증가시킬 수 있습니다.
따라서 MWC에는 두 가지 광 경로가 있습니다. 반사가 없는 직접광(LOP = LC)과 측면 벽 사이에서 다중 반사가 있는 톱니형 광(LOP » LC)입니다.Beer의 법칙에 따르면 투과된 직접광과 지그재그광의 강도는 각각 PS×exp(-α×LC) 및 PZ×exp(-α×LOP)로 표현될 수 있습니다. 여기서 상수 α는 잉크 농도에 전적으로 의존하는 흡수 계수입니다.
고농도 잉크(예: 관련 농도 >1.28 × 10-5)의 경우 지그재그광은 흡수 계수가 크고 광학 경로가 훨씬 더 길기 때문에 지그재그광이 크게 감쇠되고 강도가 직선광보다 훨씬 낮습니다. 고농도 잉크(예: 관련 농도 >1.28 × 10-5)의 경우 지그재그광은 흡수 계수가 크고 광학 경로가 훨씬 더 길기 때문에 지그재그광이 크게 감쇠되고 강도가 직선광보다 훨씬 낮습니다. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация >1,28 × 10-5) зигзагообразный свет сильно затухает, а его интенсивность намного ниже, чем у прямого света, из-за большого коэффициента поглощения и гораздо bolее длинного оп тического излучения. 고농도 잉크(예: 상대 농도 >1.28×10-5)의 경우 지그재그 빛은 크게 감쇠되며 큰 흡수 계수와 훨씬 더 긴 광 방출로 인해 직사광보다 강도가 훨씬 낮습니다.길.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，其强度远低于直光，这是由于吸收系数大，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 很 大 ， 强度 远 低于 直光 ， 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长Для чернил с высокой концентрацией (например, релевантные концентрации >1,28×10-5) зигзагообразный свет значительно ослабля ется, и его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-за большого коэффициента поглощения и bolleе длительного опт 예를 들어. 고농도 잉크(예: 관련 농도 >1.28×10-5)의 경우 지그재그 빛이 상당히 감쇠되고 그 강도는 큰 흡수 계수와 더 긴 광학 시간으로 인해 직사광보다 훨씬 낮습니다.작은 길.따라서 직접광이 흡광도 결정(LOP=LC)을 지배하고 AEF는 ~7.0으로 일정하게 유지되었습니다. 반대로 잉크 농도가 감소함에 따라 흡수 계수가 감소하면(예: 관련 농도 <1.28 × 10-5) 지그재그 광의 강도가 직선 광보다 더 빠르게 증가하고 지그재그 광이 더 중요한 역할을 하기 시작합니다. 반대로 잉크 농도가 감소함에 따라 흡수 계수가 감소하면(예: 관련 농도 <1.28 × 10-5) 지그재그 광의 강도가 직선 광보다 더 빠르게 증가하고 지그재그 광이 더 중요한 역할을 하기 시작합니다. Напротив, когда коэфициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (например, относительная концентраци) я <1,28 × 10-5), интенсивность зигзагобразного света увеличивается быстрее, чем у прямого света, и затем начинает играть зиг загообразный свет. 반대로 잉크 농도가 감소함에 따라 흡수 계수가 감소하면(예를 들어 상대 농도 <1.28×10-5) 지그재그 빛의 강도가 직접 빛보다 빠르게 증가하고 지그재그 빛이 재생되기 시작합니다.더 중요한 역할.相反，当吸形收系数随着墨水浓度的降低而降低时（例如，相关浓度<1.28×10-5），Z字形光的强度比直光增加得更快，然后Z字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 ， 相关 浓度 浓度 <1.28 × 10-5) ， 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 更 更 HI的角色. И наоборот, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (например, соответствующая концен) трация < 1,28×10-5), интенсивность зигзагобразного света увеличивается быстрее, чем прямого, и тогда зигзагобразный свет н ачинает играть bolее важную rolь. 반대로 잉크 농도가 감소함에 따라 흡수 계수가 감소하면(예: 해당 농도 < 1.28×10-5) 지그재그 빛의 강도가 직접 빛보다 빠르게 증가하고 지그재그 빛이 더 중요한 역할을 하기 시작합니다.역할 캐릭터.따라서 톱니 모양의 광학 경로(LOP » LC)로 인해 AEF를 7.0보다 훨씬 더 높일 수 있습니다.MWC의 정확한 빛 투과 특성은 도파관 모드 이론을 사용하여 얻을 수 있습니다.
광학 경로를 개선하는 것 외에도 빠른 샘플 전환은 초저 검출 한계에도 기여합니다.MCC의 작은 부피(0.16ml)로 인해 MCC에서 용액을 전환하고 변경하는 데 필요한 시간은 20초 미만일 수 있습니다.그림 5에서 볼 수 있듯이 AMWC(2.5 × 10–4)의 최소 검출 가능 값은 Acuvette(1.0 × 10–3)보다 4배 낮습니다.모세관에서 흐르는 용액의 빠른 전환은 큐벳의 보유 용액과 비교하여 흡광도 차이의 정확도에 대한 시스템 노이즈(예: 드리프트)의 영향을 줄입니다.예를 들어, 그림과 같이.3(b)-(d)에서 ΔV는 작은 부피의 모세관에서 빠른 샘플 전환으로 인해 드리프트 신호와 쉽게 구별될 수 있습니다.
표 2에 나타낸 바와 같이, DI H2O를 용매로 사용하여 다양한 농도의 다양한 포도당 용액을 제조했습니다.글루코스 용액 또는 탈이온수를 글루코스 옥시다제(GOD) 및 퍼옥시다제(POD) 37의 발색 용액과 각각 3:1의 고정된 부피비로 혼합하여 염색된 또는 블랭크 샘플을 준비하였다.무화과에.도 8은 2.0mM(왼쪽) 내지 5.12nM(오른쪽) 범위의 글루코스 농도를 갖는 9개의 염색된 샘플(S2-S10)의 광학 사진을 보여준다.발적은 포도당 농도가 감소함에 따라 감소합니다.
MWC 기반 광도계로 샘플 4, 9 및 10의 측정 결과를 도 1 및 도 2에 나타내었다.9(a)-(c), 각각.그림과 같이.도 9(c)에서 측정된 ΔV는 GOD-POD 시약 자체의 색상(포도당을 첨가하지 않은 경우에도)이 빛에서 천천히 변화함에 따라 측정 중에 덜 안정해지고 천천히 증가합니다.따라서 연속적인 ΔV 측정은 포도당 농도가 5.12 nM 미만인 샘플(샘플 10)에 대해 반복될 수 없습니다. ΔV가 충분히 작을 때 GOD-POD 시약의 불안정성을 더 이상 무시할 수 없기 때문입니다.따라서 포도당 용액의 검출 한계는 5.12nM이지만 해당 ΔV 값(0.52µV)이 노이즈 값(0.03µV)보다 훨씬 커서 작은 ΔV가 여전히 검출될 수 있음을 나타냅니다.이 검출 한계는 보다 안정적인 발색 시약을 사용하여 더욱 향상될 수 있습니다.
(a) MWC 기반 광도계를 사용한 샘플 4, (b) 샘플 9 및 (c) 샘플 10에 대한 측정 결과.
AMWC 흡광도는 측정된 Vcolor, Vblank 및 Vdark 값을 사용하여 계산할 수 있습니다.게인이 105V인 광검출기의 경우 Vdark는 -0.068μV입니다.모든 샘플에 대한 측정은 보충 자료에서 설정할 수 있습니다.비교를 위해 포도당 샘플도 분광 광도계로 측정했으며 Acuvette의 측정된 흡광도는 그림 10과 같이 검출 한계 0.64μM(샘플 7)에 도달했습니다.
흡광도와 농도 사이의 관계는 그림 11에 나와 있습니다. MWC 기반 광도계를 사용하면 큐벳 기반 분광 광도계에 비해 검출 한계가 125배 향상되었습니다.이 개선은 GOD-POD 시약의 낮은 안정성으로 인해 빨간색 잉크 분석보다 낮습니다.낮은 농도에서 비선형적인 흡광도 증가도 관찰되었습니다.
MWC 기반 광도계는 액체 시료의 초고감도 검출을 위해 개발되었습니다.주름진 매끄러운 금속 측벽에 의해 산란된 빛이 입사각에 관계없이 모세관 내에 포함될 수 있기 때문에 광학 경로가 크게 증가할 수 있으며 MWC의 물리적 길이보다 훨씬 더 길 수 있습니다.새로운 비선형 광학 증폭과 빠른 샘플 전환 및 포도당 감지 덕분에 기존 GOD-POD 시약을 사용하여 5.12nM만큼 낮은 농도를 달성할 수 있습니다.이 작고 저렴한 광도계는 미량 분석을 위한 생명 과학 및 환경 모니터링에 널리 사용될 것입니다.
그림 1과 같이 MWC 기반 광도계는 길이 7cm의 MWC(내경 1.7mm, 외경 3.18mm, EP급 전해연마 내면, SUS316L 스테인레스 스틸 모세관), 505nm 파장 LED(Thorlabs M505F1), 렌즈(빔확산 약 6.6도), 가변이득 광검출기(Thorlabs PDB450C) 및 2개의 T-connect로 구성된다. 광통신 및 액체 입/출력용.T-커넥터는 MWC 및 Peek 튜브(0.72mm ID, 1.6mm OD, Vici Valco Corp.)가 단단히 삽입되어 접착된 PMMA 튜브에 투명한 석영판을 접착하여 만듭니다.파이크 입구 튜브에 연결된 3방향 밸브는 들어오는 샘플을 전환하는 데 사용됩니다.광검출기는 수신된 광 전력 P를 증폭된 전압 신호 N×V로 변환할 수 있습니다(여기서 V/P = 1550nm에서 1.0V/W, 이득 N은 103-107 범위에서 수동으로 조정할 수 있음).간결함을 위해 출력 신호로 N×V 대신 V가 사용됩니다.
이에 비해 1.0 cm 큐벳 셀이 있는 상업용 분광광도계(R928 고효율 광증배관이 있는 Agilent Technologies Cary 300 시리즈)도 액체 샘플의 흡광도를 측정하는 데 사용되었습니다.
MWC 컷의 내부 표면은 광학 표면 프로파일러(ZYGO New View 5022)를 사용하여 수직 및 측면 해상도가 각각 0.1 nm 및 0.11 μm로 검사되었습니다.
모든 화학 물질 (분석 등급, 추가 정제 없음)은 Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd.에서 구입했습니다. 포도당 테스트 키트에는 포도당 산화 효소 (GOD), 과산화 효소 (POD), 4-아미노 안티피린 및 페놀 등이 포함됩니다. 발색 용액은 일반적인 GOD-POD 37 방법으로 준비되었습니다.
표 2에 나타낸 바와 같이, 일련의 희석 방법을 사용하여 DI H2O를 희석제로 사용하여 다양한 농도의 다양한 포도당 용액을 준비했습니다(자세한 내용은 보충 자료 참조).포도당 용액 또는 탈이온수를 각각 3:1의 고정 부피 비율로 발색 용액과 혼합하여 스테인드 또는 블랭크 샘플을 준비합니다.모든 샘플은 측정 전 10분 동안 빛으로부터 보호된 37°C에서 보관되었습니다.GOD-POD 방법에서 염색된 샘플은 505nm에서 최대 흡수로 빨간색으로 변하고 흡수는 거의 포도당 농도에 비례합니다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 일련의 적색 잉크 용액(Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, China)을 용매로 DI H2O를 사용하여 일련의 희석법으로 제조하였다.
이 기사를 인용하는 방법: Bai, M. et al.금속 도파관 모세관 기반 소형 광도계: 포도당의 나노몰 농도 측정용.과학.5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. 액체 코어 도파관을 사용하여 액체 분석 및 pH 값 제어의 정확도 향상. Dress, P. & Franke, H. 액체 코어 도파관을 사용하여 액체 분석 및 pH 값 제어의 정확도 향상.Dress, P. 및 Franke, H. 액체 코어 도파관으로 액체 분석 및 pH 제어의 정확도 향상. Dress, P. & Franke, H. 사용액체분리 및 pH 值控制的准确性. Dress, P. & Franke, H. 使用液芯波导提高液體分析和pHDress, P. 및 Franke, H. 액체 코어 도파관을 사용하여 액체 분석 및 pH 제어의 정확도 향상.과학으로 전환하십시오.미터.68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA 장거리 액체 도파관 모세관 셀을 사용하여 해수에서 미량 암모늄의 연속 비색 결정. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA 장거리 액체 도파관 모세관 셀을 사용하여 해수에서 미량 암모늄의 연속 비색 결정.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ 및 Hansel, DA 액체 도파관이 있는 모세관 셀을 사용하여 해수에서 미량의 암모늄을 연속 비색 측정합니다. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA 用长程液體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 및 Hansel, DA 장거리 액체 도파관 모세관을 사용하여 해수에서 미량의 암모늄을 연속적으로 측정합니다.3월의 화학.96, 73–85(2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS 분광 검출 방법의 감도를 향상시키기 위해 흐름 기반 분석 기술에서 액체 도파관 모세관 세포의 최근 응용에 대한 검토. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS 분광 검출 방법의 감도를 향상시키기 위해 흐름 기반 분석 기술에서 액체 도파관 모세관 세포의 최근 응용에 대한 검토.Pascoa, RNMJ, Toth, IV 및 Rangel, AOSS 분광 검출 방법의 감도를 개선하기 위한 흐름 분석 기술에서 액체 도파관 모세관 세포의 최근 응용에 대한 검토. 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 最新 ， 以 提高 检测 方法 的。。。 灵敏度 灵가계도 가계도 가계도 가계도 가계도 가계도 가계도 가계도 가계도 가계도 가계도 가계도 가계도 가계도 가계도 가계도 가계도 가계도 가계도 가계도 가계도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 및 Rangel, AOSS 분광 검출 방법의 감도를 향상시키기 위해 흐름 기반 분석 방법에서 액체 도파관 모세관 세포의 최근 응용에 대한 검토.항문.침.법률 739, 1-13(2012).
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Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ 긴 경로 길이의 액체 도파관 모세관 셀과 고체 상태 분광 광도계 검출을 사용한 흐름 주입을 사용하여 자연수에서 나노몰 농도의 인산염 결정. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ 긴 경로 길이의 액체 도파관 모세관 셀과 고체 상태 분광 광도계 검출을 사용한 흐름 주입을 사용하여 자연수에서 나노몰 농도의 인산염 결정.Gimbert, LJ, Haygarth, PM 및 Worsfold, PJ 액체 도파관 모세관 세포와 고체 상태 분광 광도계 검출을 통한 흐름 주입을 사용하여 자연수에서 나노몰 인산염 농도 측정. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ 사용 流动注射和长光程液體波导毛细管와 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 액체 주사기와 장거리 액체 도파관 모세관을 사용하여 자연수에서 인산염 농도 측정.Gimbert, LJ, Haygarth, PM 및 Worsfold, PJ 주입 흐름과 모세관 도파관을 사용하여 천연수에서 나노몰 인산염 측정, 긴 광학 경로 및 고체 분광 광도계 검출.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
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Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID 흐름 분석을 위한 다용도 내부 전반사 측광 검출 셀. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID 흐름 분석을 위한 다용도 내부 전반사 측광 검출 셀.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR 및 McKelvey, ID 흐름 분석을 위한 범용 측광 내부 전반사 셀. 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 및 McKelvey, 흐름 분석을 위한 ID Universal TIR 광도 측정 셀.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID 하구 수역의 흐름 주입 분석에 사용하기 위한 다중 반사 광도 측정 흐름 셀. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID 하구 수역의 흐름 주입 분석에 사용하기 위한 다중 반사 광도 측정 흐름 셀.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ 및 McKelvey, ID 하구 수역의 흐름 분석에 사용하기 위한 다중 반사 광도 측정 흐름 셀. 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 및 McKelvey, ID 하구 수역에서 흐름 주입 분석을 위한 다중 반사 광도 측정 흐름 셀.항문 침.Acta 499, 81-89 (2003).
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D'Sa, EJ & Steward, RG 흡광도 분광법의 액체 모세관 도파관 응용(Byrne 및 Kaltenbacher의 의견에 대한 답변). D'Sa, EJ & Steward, RG 흡광도 분광법의 액체 모세관 도파관 응용(Byrne 및 Kaltenbacher의 의견에 대한 답변).D'Sa, EJ 및 Steward, RG 흡수 분광법에서 액체 모세관 도파관의 응용(Byrne 및 Kaltenbacher의 의견에 대한 답변). D'Sa, EJ & Steward, RG는 Byrne과 Kaltenbacher가 운영하는 회사입니다. D'Sa, EJ & Steward, RG 흡수 스펙트럼에서 액체의 응용(Byrne 및 Kaltenbacher의 설명).D'Sa, EJ 및 Steward, RG 흡수 분광법을 위한 액체 모세관 도파관(Byrne 및 Kaltenbacher의 의견에 대한 답변).리모놀.해양학자.46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD 광섬유 소멸 전계 흡수 센서: 프로브의 섬유 매개변수 및 형상의 영향. Khijwania, SK & Gupta, BD 광섬유 소멸 전계 흡수 센서: 프로브의 섬유 매개변수 및 형상의 영향.Hijvania, SK 및 Gupta, BD 광섬유 소멸 필드 흡수 센서: 섬유 매개변수 및 프로브 형상의 영향. Khijwania, SK & Gupta, BD Khijwania, SK 및 굽타, BDHijvania, SK 및 Gupta, BD 소멸 전계 흡수 광섬유 센서: 섬유 매개변수 및 프로브 형상의 영향.광학 및 양자 전자공학 31, 625–636(1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD 속이 빈 메탈 라이닝 도파관 라만 센서의 각도 출력. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD 속이 빈 메탈 라이닝 도파관 라만 센서의 각도 출력.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. 및 Woodruff, SD 금속 라이닝이 있는 중공 도파관 라만 센서의 각도 출력. 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. 및 Woodruff, SD 베어 메탈 도파관이 있는 라만 센서의 각도 출력.51, 2023-2025(2012) 선택 신청서.
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