Paldies, ka apmeklējāt vietni Nature.com.Jūsu izmantotajai pārlūkprogrammas versijai ir ierobežots CSS atbalsts.Lai nodrošinātu vislabāko pieredzi, ieteicams izmantot atjauninātu pārlūkprogrammu (vai atspējot saderības režīmu pārlūkprogrammā Internet Explorer).Tikmēr, lai nodrošinātu nepārtrauktu atbalstu, mēs atveidosim vietni bez stiliem un JavaScript.
Šķidrumu paraugu pēdu analīzei ir plašs pielietojums dzīvības zinātnēs un vides monitoringā.Šajā darbā mēs esam izstrādājuši kompaktu un lētu fotometru, kura pamatā ir metāla viļņvada kapilāri (MCC), lai ultrajutīgi noteiktu absorbciju.Optisko ceļu var ievērojami palielināt, un tas ir daudz garāks par MWC fizisko garumu, jo gaisma, ko izkliedē gofrētās gludās metāla sānu sienas, var tikt ietverta kapilārā neatkarīgi no krišanas leņķa.Izmantojot parastos hromogēnos reaģentus, var sasniegt pat 5,12 nM koncentrāciju, pateicoties jaunai nelineārai optiskai pastiprināšanai un ātrai paraugu pārslēgšanai un glikozes noteikšanai.
Fotometriju plaši izmanto šķidrumu paraugu pēdu analīzei, jo ir pieejams daudz pieejamo hromogēno reaģentu un pusvadītāju optoelektronisko ierīču1,2,3,4,5.Salīdzinot ar tradicionālo absorbcijas noteikšanu uz kivetes, šķidruma viļņvada (LWC) kapilāri atstaro (TIR), saglabājot zondes gaismu kapilārā1,2,3,4,5.Tomēr bez turpmākiem uzlabojumiem optiskais ceļš ir tikai tuvu LWC 3,6 fiziskajam garumam, un, palielinot LWC garumu virs 1,0 m, tas cietīs no spēcīgas gaismas vājināšanās un liela burbuļu riska utt.3, 7. Attiecībā uz piedāvāto vairāku atstarojuma šūnu optiskā ceļa uzlabojumiem noteikšanas robeža ir uzlabota tikai par koeficientu 2,5–8.
Pašlaik ir divi galvenie LWC veidi, proti, teflona AF kapilāri (kuru refrakcijas indekss ir tikai ~1,3, kas ir zemāks nekā ūdens) un silīcija dioksīda kapilāri, kas pārklāti ar teflona AF vai metāla plēvēm1,3,4.Lai sasniegtu TIR dielektrisko materiālu saskarnē, ir nepieciešami materiāli ar zemu laušanas koeficientu un lieliem gaismas krišanas leņķiem3,6,10.Attiecībā uz teflona AF kapilāriem Teflon AF ir elpojošs, pateicoties tā porainajai struktūrai3,11 un var absorbēt nelielu daudzumu vielu ūdens paraugos.Kvarca kapilāriem, kas no ārpuses pārklāti ar teflona AF vai metālu, kvarca laušanas koeficients (1,45) ir augstāks nekā lielākajai daļai šķidruma paraugu (piemēram, 1,33 ūdenim)3,6,12,13.Kapilāriem, kas pārklāti ar metāla plēvi iekšpusē, ir pētītas transportēšanas īpašības14,15,16,17,18, bet pārklāšanas process ir sarežģīts, metāla plēves virsmai ir raupja un poraina struktūra4,19.
Turklāt komerciālajiem LWC (AF Teflon Coated Capillaries un AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) ir daži citi trūkumi, piemēram: defekti..TIR3,10, (2) T veida savienotāja lielais tukšais tilpums (lai savienotu kapilārus, šķiedras un ieplūdes/izplūdes caurules) var notvert gaisa burbuļus10.
Tajā pašā laikā glikozes līmeņa noteikšanai ir liela nozīme diabēta, aknu cirozes un garīgo slimību diagnostikā20.un daudzas noteikšanas metodes, piemēram, fotometrija (tostarp spektrofotometrija 21, 22, 23, 24, 25 un kolorimetrija uz papīra 26, 27, 28), galvanometrija 29, 30, 31, fluorometrija 32, 33, 34, 35, optiskā polaritāte, plazmas 6 virsmas resonometrija.37, Fabry-Perot dobums 38, elektroķīmija 39 un kapilārā elektroforēze 40, 41 un tā tālāk.Tomēr lielākajai daļai šo metožu ir nepieciešams dārgs aprīkojums, un glikozes noteikšana vairākās nanomolārās koncentrācijās joprojām ir izaicinājums (piemēram, fotometriskiem mērījumiem 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, zemākā glikozes koncentrācija).ierobežojums bija tikai 30 nM, kad Prūsijas zilās nanodaļiņas tika izmantotas kā peroksidāzes imitācijas).Nanomolārās glikozes analīzes bieži ir nepieciešamas molekulārā līmeņa šūnu pētījumiem, piemēram, cilvēka prostatas vēža augšanas kavēšanai42 un Prochlorococcus CO2 fiksācijas uzvedībai okeānā.
Šajā rakstā tika izstrādāts kompakts, lēts fotometrs, kura pamatā ir metāla viļņvada kapilārs (MWC), nerūsējošā tērauda kapilārs SUS316L ar elektropulētu iekšējo virsmu, lai veiktu ultrajutīgu absorbcijas noteikšanu.Tā kā gaisma var tikt iesprostoti metāla kapilāros neatkarīgi no krišanas leņķa, optisko ceļu var ievērojami palielināt, izkliedējot gaismu uz gofrētām un gludām metāla virsmām, un tas ir daudz garāks par MWC fizisko garumu.Turklāt optiskajam savienojumam un šķidruma ieplūdei/izvadei tika izveidots vienkāršs T veida savienotājs, lai samazinātu mirušo tilpumu un izvairītos no burbuļu iesprūšanas.7 cm MWC fotometram noteikšanas robeža ir uzlabota par aptuveni 3000 reizēm, salīdzinot ar komerciālo spektrofotometru ar 1 cm kiveti, pateicoties jaunajam nelineārā optiskā ceļa uzlabojumam un ātrai parauga pārslēgšanai, kā arī var sasniegt glikozes noteikšanas koncentrāciju.tikai 5,12 nM, izmantojot parastos hromogēnos reaģentus.
Kā parādīts 1. attēlā, fotometrs, kura pamatā ir MWC, sastāv no 7 cm gara MWC ar EP kvalitātes elektropulētu iekšējo virsmu, 505 nm gaismas diodes ar objektīvu, regulējamu pastiprinājuma fotodetektoru un diviem optiskajam savienojumam un šķidruma ievadei.Izeja.Trīsceļu vārsts, kas savienots ar Pike ieplūdes cauruli, tiek izmantots, lai pārslēgtu ienākošo paraugu.Peek caurule cieši pieguļ kvarca plāksnei un MWC, tāpēc T veida savienotājā tiek samazināts līdz minimumam mirušais tilpums, efektīvi novēršot gaisa burbuļu iesprošanos.Turklāt kolimēto staru kūli var viegli un efektīvi ievadīt MWC caur T veida kvarca plāksni.
Staru un šķidruma paraugu ievada MCC caur T-veida gabalu, un staru, kas iet caur MCC, uztver fotodetektors.Ienākošie iekrāsoto vai tukšo paraugu šķīdumi tika pārmaiņus ievadīti ICC caur trīsceļu vārstu.Saskaņā ar Bēra likumu krāsaina parauga optisko blīvumu var aprēķināt no vienādojuma.1.10
kur Vcolor un Vblank ir fotodetektora izejas signāli, kad krāsu un tukšie paraugi tiek ievadīti attiecīgi MCC, un Vdark ir fotodetektora fona signāls, kad LED ir izslēgts.Izejas signāla izmaiņas ΔV = Vcolor–Vblank var izmērīt, pārslēdzot paraugus.Saskaņā ar vienādojumu.Kā parādīts 1. attēlā, ja ΔV ir daudz mazāks par Vblank–Vdark, izmantojot izlases pārslēgšanas shēmu, nelielas Vblank izmaiņas (piemēram, novirze) var maz ietekmēt AMWC vērtību.
Lai salīdzinātu uz MWC balstīta fotometra veiktspēju ar kivetes bāzes spektrofotometru, kā krāsas paraugs tika izmantots sarkanās tintes šķīdums, jo tam ir lieliska krāsu stabilitāte un laba koncentrācijas absorbcijas linearitāte, DI H2O kā tukšais paraugs..Kā parādīts 1. tabulā, virkne sarkanās tintes šķīdumu tika sagatavoti ar sērijveida atšķaidīšanas metodi, kā šķīdinātāju izmantojot DI H2O.1. parauga (S1), neatšķaidītas oriģinālās sarkanās krāsas, relatīvā koncentrācija tika noteikta kā 1,0.Uz att.2. attēlā parādītas 11 sarkanās tintes paraugu (S4 līdz S14) optiskās fotogrāfijas ar relatīvajām koncentrācijām (norādītas 1. tabulā), kas svārstās no 8,0 × 10–3 (pa kreisi) līdz 8,2 × 10–10 (pa labi).
Mērījumu rezultāti 6. paraugam ir parādīti Fig.3(a).Pārslēgšanās punkti starp iekrāsotiem un tukšajiem paraugiem attēlā ir atzīmēti ar dubultām bultiņām “↔”.Var redzēt, ka izejas spriegums strauji palielinās, pārejot no krāsu paraugiem uz tukšajiem paraugiem un otrādi.Vcolor, Vblank un atbilstošo ΔV var iegūt, kā parādīts attēlā.
a) Mērījumu rezultāti 6. paraugam, b) 9. paraugam, c) 13. paraugam un d) 14. paraugam, izmantojot fotometru, kura pamatā ir MWC.
Mērījumu rezultāti 9., 13. un 14. paraugam ir parādīti 1.att.3. punkta b)–d) apakšpunktu.Kā parādīts 3. d) attēlā, izmērītais ΔV ir tikai 5 nV, kas ir gandrīz 3 reizes lielāks par trokšņa vērtību (2 nV).Nelielu ΔV ir grūti atšķirt no trokšņa.Tādējādi noteikšanas robeža sasniedza relatīvo koncentrāciju 8,2 × 10-10 (14. paraugs).Ar vienādojumu palīdzību.1. AMWC absorbciju var aprēķināt no izmērītajām Vcolor, Vblank un Vdark vērtībām.Fotodetektoram ar pastiprinājumu 104 V tumšs ir -0,68 μV.Mērījumu rezultāti visiem paraugiem ir apkopoti 1. tabulā un ir atrodami papildmateriālā.Kā parādīts 1. tabulā, absorbcija, kas konstatēta augstās koncentrācijās, piesātina, tāpēc absorbciju virs 3,7 nevar izmērīt ar spektrometriem, kuru pamatā ir MWC.
Salīdzinājumam, sarkanās tintes paraugs tika izmērīts arī ar spektrofotometru, un izmērītā akuvetes absorbcija ir parādīta 4. attēlā. Akuvetes vērtības pie 505 nm (kā parādīts 1. tabulā) tika iegūtas, atsaucoties uz 10., 11. vai 12. parauga līknēm (kā parādīts ievilkumā).līdz 4. att.) kā bāzes līniju.Kā parādīts, noteikšanas robeža sasniedza relatīvo koncentrāciju 2,56 x 10-6 (9. paraugs), jo 10., 11. un 12. parauga absorbcijas līknes nebija atšķiramas viena no otras.Tādējādi, izmantojot MWC balstītu fotometru, noteikšanas robeža tika uzlabota par koeficientu 3125, salīdzinot ar spektrofotometru uz kivetes.
Atkarības absorbcijas koncentrācija ir parādīta 5. attēlā.Mērījumiem kivetēs absorbcija ir proporcionāla tintes koncentrācijai pie 1 cm garuma.Savukārt uz MWC balstītiem mērījumiem zemās koncentrācijās tika novērots nelineārs absorbcijas pieaugums.Saskaņā ar Bēra likumu absorbcija ir proporcionāla optiskā ceļa garumam, tāpēc absorbcijas pieaugums AEF (definēts kā AEF = AMWC/Acuvette ar tādu pašu tintes koncentrāciju) ir MWC attiecība pret kivetes optiskā ceļa garumu.Kā parādīts 5. attēlā, pie augstām koncentrācijām konstante AEF ir aptuveni 7,0, kas ir saprātīgi, jo MWC garums ir tieši 7 reizes lielāks par 1 cm kivetes garumu. Tomēr zemās koncentrācijās (saistītā koncentrācija <1,28 × 10-5) AEF palielinās, samazinoties koncentrācijai, un, ekstrapolējot uz kivetes mērījumu līkni, tas sasniegtu vērtību 803 pie saistītās koncentrācijas 8,2 × 10-10. Tomēr zemās koncentrācijās (saistītā koncentrācija <1,28 × 10-5) AEF palielinās, samazinoties koncentrācijai, un, ekstrapolējot uz kivetes mērījumu līkni, tas sasniegtu vērtību 803 pie saistītās koncentrācijas 8,2 × 10-10. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) стигать значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 при экстраполяции кривой измерения на основеты. Tomēr zemās koncentrācijās (relatīvā koncentrācija <1,28 × 10–5) AEF palielinās, samazinoties koncentrācijai, un var sasniegt vērtību 803 pie relatīvās koncentrācijas 8,2 × 10–10, ekstrapolējot no kivetes mērījumu līknes.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劎伔倌增劎伔色皿的测量曲线，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 而 伔 夎比色皿 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) АЭП увеличивается, с унениен экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает значения относительной концентрации 8,2 × 803–1. Tomēr zemās koncentrācijās (attiecīgās koncentrācijas < 1,28 × 10–5) AED palielinās, samazinoties koncentrācijai, un, ekstrapolējot no kivetes mērījumu līknes, tas sasniedz relatīvās koncentrācijas vērtību 8,2 × 10–10 803.Tā rezultātā tiek iegūts atbilstošs optiskais ceļš 803 cm (AEF × 1 cm), kas ir daudz garāks par MWC fizisko garumu un pat garāks par garāko komerciāli pieejamo LWC (500 cm no World Precision Instruments, Inc.).Doko Engineering LLC garums ir 200 cm).Iepriekš nav ziņots par šo nelineāro absorbcijas pieaugumu LWC.
Uz att.6 (a)-c) parāda attiecīgi MWC sekcijas iekšējās virsmas optisko attēlu, mikroskopa attēlu un optiskā profilētāja attēlu.Kā parādīts attēlā.6(a), iekšējā virsma ir gluda un spīdīga, var atstarot redzamo gaismu un ir ļoti atstarojoša.Kā parādīts attēlā.6 (b), metāla deformējamības un kristāliskā rakstura dēļ uz gludās virsmas parādās nelieli zariņi un nelīdzenumi. Ņemot vērā nelielo laukumu (<5 μm × 5 μm), lielākās daļas virsmas raupjums ir mazāks par 1,2 nm (6. att. (c)). Ņemot vērā nelielu laukumu (<5 μm × 5 μm), lielākās daļas virsmas raupjums ir mazāks par 1,2 nm (6. att. (c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет менее 1,2 менее (). Mazā laukuma (<5 µm × 5 µm) dēļ virsmas lielākās daļas raupjums ir mazāks par 1,2 nm (6. att. (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（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（c)））。 Учитывая небольшую площадь (<5 мкм × 5 мкм), шероховатость большинства поверхностей составляет менем (1,2нет менри).(. Ņemot vērā nelielo laukumu (<5 µm × 5 µm), vairumam virsmu raupjums ir mazāks par 1,2 nm (6. att. (c)).
(a) optiskais attēls, (b) mikroskopa attēls un (c) MWC griezuma iekšējās virsmas optiskais attēls.
Kā parādīts attēlā.7(a), optisko ceļu LOP kapilārā nosaka krišanas leņķis θ (LOP = LC/sinθ, kur LC ir kapilāra fiziskais garums).Teflona AF kapilāriem, kas piepildīti ar DI H2O, krišanas leņķim ir jābūt lielākam par kritisko leņķi 77,8°, tāpēc LOP ir mazāks par 1,02 × LC bez turpmākiem uzlabojumiem3.6.Tā kā, izmantojot MWC, gaismas ierobežojums kapilārā nav atkarīgs no refrakcijas koeficienta vai krišanas leņķa, tāpēc, samazinoties krišanas leņķim, gaismas ceļš var būt daudz garāks par kapilāra garumu (LOP »LC).Kā parādīts attēlā.7 (b), gofrētā metāla virsma var izraisīt gaismas izkliedi, kas var ievērojami palielināt optisko ceļu.
Tāpēc MWC ir divi gaismas ceļi: tieša gaisma bez atstarošanas (LOP = LC) un zāģzoba gaisma ar vairākiem atspīdumiem starp sānu sienām (LOP » LC).Saskaņā ar Bēra likumu pārraidītās tiešās un zigzaga gaismas intensitāti var izteikt attiecīgi kā PS × exp (-α × LC) un PZ × exp (-α × LOP), kur konstante α ir absorbcijas koeficients, kas pilnībā ir atkarīgs no tintes koncentrācijas.
Augstas koncentrācijas tintei (piemēram, saistītā koncentrācija > 1,28 × 10–5) zigzaga gaisma ir ļoti vājināta, un tās intensitāte ir daudz zemāka nekā taisnās gaismas intensitāte lielā absorbcijas koeficienta un daudz garākā optiskā ceļa dēļ. Augstas koncentrācijas tintei (piemēram, saistītā koncentrācija > 1,28 × 10-5) zigzaga gaisma ir ļoti vājināta, un tās intensitāte ir daudz zemāka nekā taisnas gaismas intensitāte lielā absorbcijas koeficienta un daudz garākā optiskā ceļa dēļ. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация >1,28 × 10-5) зигзагообразный зигзагообразный тугзагообразный интенсивность намного ниже, чем у прямого света, из-за большого коэффициента поглощения и дбеконгощения и дбеконгощощения злучения. Augstas koncentrācijas tintei (piemēram, relatīvā koncentrācija > 1,28 × 10-5) zigzaga gaisma ir stipri vājināta, un tās intensitāte ir daudz zemāka nekā tiešai gaismai lielā absorbcijas koeficienta un daudz ilgākas optiskās emisijas dēļ.trase.对于高浓度墨水（例如，相关浓度>1,28 × 10-5），Z字形光衰减弯蛿晜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 亿 二减 徎 大光 ， 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。。 长 长 长 长 长 鿿 长 长Для чернил с высокой концентрацией (например, релевантные концентрации >1,28 × 10-5) зигзаголобразныя светея его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-за большого коэффициента поглощения поглощения и блолтореения мени. Augstas koncentrācijas tintēm (piemēram, attiecīgās koncentrācijas > 1,28 × 10-5) zigzaga gaisma ir ievērojami vājināta, un tās intensitāte ir daudz zemāka nekā tiešai gaismai lielā absorbcijas koeficienta un garāka optiskā laika dēļ.mazs ceļš.Tādējādi absorbcijas noteikšanā dominēja tieša gaisma (LOP = LC), un AEF tika saglabāts nemainīgs ~ 7, 0. Turpretim, ja absorbcijas koeficients tiek samazināts, samazinoties tintes koncentrācijai (piemēram, saistītā koncentrācija <1,28 × 10-5), zigzaga gaismas intensitāte palielinās ātrāk nekā taisnās gaismas intensitāte, un tad zigzaga gaismas intensitāte sāk spēlēt svarīgāku lomu. Turpretim, ja absorbcijas koeficients tiek samazināts, samazinoties tintes koncentrācijai (piemēram, saistītā koncentrācija <1,28 × 10-5), zigzaga gaismas intensitāte palielinās ātrāk nekā taisnās gaismas intensitāte, un tad zigzaga gaismas intensitāte sāk spēlēt svarīgāku lomu. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (напримная, 1, чернил) 28 × 10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем у прямого света, и замого света, и зативность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем у прямого света, и затенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее свет. Gluži pretēji, kad absorbcijas koeficients samazinās, samazinoties tintes koncentrācijai (piemēram, relatīvā koncentrācija <1,28 × 10-5), zigzaga gaismas intensitāte palielinās ātrāk nekā tiešā gaisma, un tad sāk spēlēt zigzaga gaisma.svarīgāka loma.相反，当吸收系数随着墨水浓度的降低而降低时（例如，相弓浓度 彄Z：彚彚彚弉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 ， 相关 概 ， 浵 庌 相关 概 ， 相关 浓 2 ， 字形光 的 强度 比 增加 得 更 ， 然后 z 字形光 发挥 作用 曁 曁 鴇 要 鴇 重更 更 更 更 更 HI的角色. И наоборот, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил ция < 1,28 × 10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем прямораго, и тогда зигразагой ть более важную роль. Un otrādi, kad absorbcijas koeficients samazinās, samazinoties tintes koncentrācijai (piemēram, atbilstošā koncentrācija < 1,28 × 10-5), zigzaga gaismas intensitāte palielinās ātrāk nekā tiešā gaisma, un tad zigzaga gaisma sāk spēlēt nozīmīgāku lomu.lomu raksturs.Tāpēc zāģzobu optiskā ceļa (LOP » LC) dēļ AEF var palielināt daudz vairāk nekā par 7,0.MWC precīzus gaismas caurlaidības raksturlielumus var iegūt, izmantojot viļņvada režīma teoriju.
Papildus optiskā ceļa uzlabošanai ātra paraugu pārslēgšana arī veicina īpaši zemas noteikšanas robežas.Tā kā MCC ir mazs (0,16 ml), laiks, kas nepieciešams, lai pārslēgtu un mainītu risinājumus KC, var būt mazāks par 20 sekundēm.Kā parādīts 5. attēlā, AMWC minimālā nosakāmā vērtība (2,5 × 10–4) ir 4 reizes mazāka nekā Acuvette (1,0 × 10–3).Plūstošā šķīduma ātra pārslēgšana kapilārā samazina sistēmas trokšņa (piemēram, dreifa) ietekmi uz absorbcijas starpības precizitāti, salīdzinot ar aiztures šķīdumu kivetē.Piemēram, kā parādīts attēlā.3(b)-(d), ΔV var viegli atšķirt no novirzes signāla, pateicoties ātrai parauga pārslēgšanai maza tilpuma kapilārā.
Kā parādīts 2. tabulā, tika sagatavoti dažādi glikozes šķīdumi dažādās koncentrācijās, izmantojot DI H2O kā šķīdinātāju.Krāsoti vai tukšie paraugi tika sagatavoti, sajaucot glikozes šķīdumu vai dejonizētu ūdeni ar glikozes oksidāzes (GOD) un peroksidāzes (POD) 37 hromogēniem šķīdumiem attiecīgi fiksētā tilpuma attiecībā 3:1.Uz att.8 ir redzamas deviņu krāsotu paraugu (S2-S10) optiskās fotogrāfijas ar glikozes koncentrāciju diapazonā no 2,0 mM (pa kreisi) līdz 5,12 nM (pa labi).Apsārtums samazinās, samazinoties glikozes koncentrācijai.
4., 9. un 10. parauga mērījumu rezultāti ar fotometru, kura pamatā ir MWC, ir parādīti 4.attiecīgi 9. a)–c.Kā parādīts attēlā.9 (c), izmērītais ΔV kļūst mazāk stabils un mērīšanas laikā lēnām palielinās, jo paša GOD-POD reaģenta krāsa (pat bez glikozes pievienošanas) lēnām mainās gaismā.Tādējādi secīgus ΔV mērījumus nevar atkārtot paraugiem, kuru glikozes koncentrācija ir mazāka par 5,12 nM (10. paraugs), jo, ja ΔV ir pietiekami mazs, vairs nevar ignorēt GOD-POD reaģenta nestabilitāti.Tāpēc glikozes šķīduma noteikšanas robeža ir 5, 12 nM, lai gan atbilstošā ΔV vērtība (0, 52 µV) ir daudz lielāka nekā trokšņa vērtība (0, 03 µV), kas norāda, ka joprojām var noteikt nelielu ΔV.Šo noteikšanas robežu var vēl vairāk uzlabot, izmantojot stabilākus hromogēnus reaģentus.
a) Mērījumu rezultāti 4. paraugam, b) 9. paraugam un c) 10. paraugam, izmantojot fotometru, kura pamatā ir MWC.
AMWC absorbciju var aprēķināt, izmantojot izmērītās Vcolor, Vblank un Vdark vērtības.Fotodetektoram ar pastiprinājumu 105 V tumšs ir -0,068 μV.Mērījumus visiem paraugiem var iestatīt papildu materiālā.Salīdzinājumam, glikozes paraugi tika mērīti arī ar spektrofotometru, un izmērītā Acuvette absorbcija sasniedza noteikšanas robežu 0,64 µM (7. paraugs), kā parādīts 10. attēlā.
Attiecība starp absorbciju un koncentrāciju ir parādīta 11. attēlā. Izmantojot fotometru, kura pamatā ir MWC, tika sasniegts 125 kārtīgs noteikšanas robežas uzlabojums, salīdzinot ar spektrofotometru, kura pamatā ir kivetes.Šis uzlabojums ir zemāks nekā sarkanās tintes testā GOD-POD reaģenta sliktās stabilitātes dēļ.Tika novērota arī nelineāra absorbcijas palielināšanās zemās koncentrācijās.
Uz MWC balstīts fotometrs ir izstrādāts īpaši jutīgai šķidruma paraugu noteikšanai.Optisko ceļu var ievērojami palielināt, un tas ir daudz garāks par MWC fizisko garumu, jo gaisma, ko izkliedē gofrētās gludās metāla sānu sienas, var tikt ietverta kapilārā neatkarīgi no krišanas leņķa.Izmantojot parastos GOD-POD reaģentus, var sasniegt pat 5,12 nM koncentrāciju, pateicoties jaunajai nelineārajai optiskajai pastiprināšanai un ātrai paraugu pārslēgšanai un glikozes noteikšanai.Šis kompaktais un lētais fotometrs tiks plaši izmantots zinātnēs par dzīvību un vides monitoringā pēdu analīzei.
Kā parādīts 1. attēlā, fotometrs, kura pamatā ir MWC, sastāv no 7 cm gara MWC (iekšējais diametrs 1,7 mm, ārējais diametrs 3,18 mm, EP klases elektropulēta iekšējā virsma, SUS316L nerūsējošā tērauda kapilārs), 505 nm viļņa garuma gaismas diodes (Thorlabs M505 nm, izkliedētās izkliedes pakāpes T (6 ambe.bectors about lenses5F1), laboratorijas PDB450C) un divi T veida savienotāji optiskajai komunikācijai un šķidruma ievadīšanai/izvadīšanai.T veida savienotājs ir izgatavots, savienojot caurspīdīgu kvarca plāksni ar PMMA cauruli, kurā ir cieši ievietotas un pielīmētas MWC un Peek caurules (0,72 mm ID, 1,6 mm OD, Vici Valco Corp.).Trīsceļu vārsts, kas savienots ar Pike ieplūdes cauruli, tiek izmantots, lai pārslēgtu ienākošo paraugu.Fotodetektors var pārveidot saņemto optisko jaudu P pastiprinātā sprieguma signālā N×V (kur V/P = 1,0 V/W pie 1550 nm, pastiprinājumu N var regulēt manuāli diapazonā no 103-107).Īsuma labad kā izejas signāls tiek izmantots V, nevis N × V.
Salīdzinājumam, šķidro paraugu absorbcijas mērīšanai tika izmantots arī komerciāls spektrofotometrs (Agilent Technologies Cary 300 sērija ar R928 High Efficiency Photomultiplier) ar 1,0 cm kivetes šūnu.
MWC griezuma iekšējā virsma tika pārbaudīta, izmantojot optisko virsmas profilētāju (ZYGO New View 5022) ar vertikālo un sānu izšķirtspēju attiecīgi 0, 1 nm un 0, 11 µm.
Visas ķīmiskās vielas (analītiskās kvalitātes, bez turpmākas attīrīšanas) tika iegādātas no Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. Glikozes testa komplektos ietilpst glikozes oksidāze (GOD), peroksidāze (POD), 4-aminoantipirīns un fenols utt. Hrogēnais šķīdums tika pagatavots ar parasto GOD-POD 37 metodi.
Kā parādīts 2. tabulā, virkne glikozes šķīdumu dažādās koncentrācijās tika sagatavoti, izmantojot DI H2O kā atšķaidītāju, izmantojot sērijveida atšķaidīšanas metodi (sīkāku informāciju skatīt Papildu materiālos).Sagatavo iekrāsotos vai tukšos paraugus, sajaucot glikozes šķīdumu vai dejonizētu ūdeni ar hromogēnu šķīdumu attiecīgi fiksētā tilpuma attiecībā 3:1.Visi paraugi pirms mērīšanas 10 minūtes tika uzglabāti 37 ° C temperatūrā, sargājot no gaismas.GOD-POD metodē iekrāsotie paraugi kļūst sarkani ar absorbcijas maksimumu pie 505 nm, un absorbcija ir gandrīz proporcionāla glikozes koncentrācijai.
Kā parādīts 1. tabulā, virkne sarkanās tintes šķīdumu (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, Ķīna) tika pagatavota ar sērijveida atšķaidīšanas metodi, izmantojot DI H2O kā šķīdinātāju.
Kā citēt šo rakstu: Bai, M. et al.Kompakts fotometrs, kura pamatā ir metāla viļņvada kapilāri: glikozes nanomolāru koncentrāciju noteikšanai.zinātne.5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Šķidruma analīzes precizitātes palielināšana un pH vērtības kontrole, izmantojot šķidruma kodola viļņvadu. Dress, P. & Franke, H. Šķidruma analīzes precizitātes palielināšana un pH vērtības kontrole, izmantojot šķidruma kodola viļņvadu.Dress, P. un Franke, H. Šķidruma analīzes un pH kontroles precizitātes uzlabošana ar šķidruma kodola viļņvadu. 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. un Franke, H. Šķidruma analīzes un pH kontroles precizitātes uzlabošana, izmantojot šķidruma kodola viļņvadus.Pārslēdzieties uz zinātni.metrs.68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA. Nepārtraukta kolorimetriskā amonija pēdu noteikšana jūras ūdenī ar gara ceļa šķidruma viļņvada kapilāro šūnu. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Nepārtraukta kolorimetriskā amonija pēdu noteikšana jūras ūdenī ar gara ceļa šķidruma viļņvada kapilāru šūnu.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ un Hansel, DA. Nepārtraukta kolorimetriskā amonija daudzuma noteikšana jūras ūdenī, izmantojot kapilāro šūnu ar šķidruma viļņvadu. 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 un Hansell, DA.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ un Hansel, DA. Nepārtraukta amonija daudzuma kolorimetriskā noteikšana jūras ūdenī, izmantojot liela attāluma šķidruma viļņvada kapilārus.Ķīmija martā.96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Pārskats par šķidruma viļņvada kapilāru šūnas jaunākajiem lietojumiem plūsmas analīzes metodēs, lai uzlabotu spektroskopiskās noteikšanas metožu jutīgumu. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Pārskats par šķidruma viļņvada kapilāru šūnas jaunākajiem lietojumiem plūsmas analīzes metodēs, lai uzlabotu spektroskopiskās noteikšanas metožu jutīgumu.Pascoa, RNMJ, Toth, IV un Rangel, AOSS Pārskats par nesenajiem šķidrā viļņvada kapilārā elementa lietojumiem plūsmas analīzes metodēs, lai uzlabotu spektroskopiskās noteikšanas metožu jutīgumu. 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丐䘅庫最新检测方法的灵敏度. 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 最提方法 的。。。 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵 庵 嵕敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灦 福 敏度 灦 敏序度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度Pascoa, RNMJ, Toth, IV un Rangel, AOSS Pārskats par nesenajiem šķidro viļņvada kapilāru šūnu pielietojumiem plūsmas analīzes metodēs, lai uzlabotu spektroskopiskās noteikšanas metožu jutīgumu.tūpļa.Čim.Likums 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Ag, AgI plēvju biezuma izpēte dobu viļņvadu kapilārā. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Ag, AgI plēvju biezuma izpēte dobu viļņvadu kapilārā.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. un Shen J. Plēvju Ag, AgI biezuma izpēte dobu viļņvadu kapilārā. 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. Pētījumi par plānās Ag un AgI kārtiņas biezumu gaisa kanālā.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. un Shen J. Plānās kārtiņas biezuma Ag, AgI izpēte dobajos viļņvada kapilāros.Infrasarkanā fizika.tehnoloģija, 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ. Fosfāta nanomolāro koncentrāciju noteikšana dabiskajos ūdeņos, izmantojot plūsmas iesmidzināšanu ar liela ceļa garuma šķidruma viļņvada kapilāro šūnu un cietvielu spektrofotometrisko noteikšanu. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ. Fosfāta nanomolāro koncentrāciju noteikšana dabiskajos ūdeņos, izmantojot plūsmas iesmidzināšanu ar liela ceļa garuma šķidruma viļņvada kapilāro šūnu un cietvielu spektrofotometrisko noteikšanu.Gimbert, LJ, Haygarth, PM un Worsfold, PJ Nanomolāro fosfātu koncentrāciju noteikšana dabiskajos ūdeņos, izmantojot plūsmas injekciju ar šķidruma viļņvada kapilāru šūnu un cietvielu spektrofotometrisko noteikšanu. 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度态分光光度纳摩尔浓度的磷酸盐. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Fosfātu koncentrācijas noteikšana dabīgā ūdenī, izmantojot šķidruma šļirci un liela attāluma šķidruma viļņvada kapilāro cauruli.Gimbert, LJ, Haygarth, PM un Worsfold, PJ Nanomolārā fosfāta noteikšana dabīgā ūdenī, izmantojot injekcijas plūsmu un kapilāro viļņvadu ar garu optisko ceļu un cietvielu spektrofotometrisko noteikšanu.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Šķidruma viļņvada kapilāru šūnu linearitāte un efektīvais optiskais ceļš. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Šķidruma viļņvada kapilāru šūnu linearitāte un efektīvais optiskais ceļš.Belz M., Dress P., Suhitsky A. un Liu S. Linearitāte un efektīvais optiskā ceļa garums šķidruma viļņvados kapilāru šūnās. 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. Šķidra ūdens linearitāte un efektīvais garums.Belz M., Dress P., Suhitsky A. un Liu S. Lineārs un efektīvs optiskā ceļa garums kapilāru šūnu šķidruma vilnī.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Gaisma tuneļa galā: jaunākie šķidro kodolu viļņvadu analītiskie pielietojumi. Dallas, T. & Dasgupta, PK Gaisma tuneļa galā: jaunākie šķidro kodolu viļņvadu analītiskie pielietojumi.Dallas, T. un Dasgupta, PK Gaisma tuneļa galā: šķidro kodolu viļņvadu jaunākie analītiskie pielietojumi. Dallas, T. & Dasgupta, PK Gaisma tuneļa galā:液芯波导的最新分析应用. Dallas, T. & Dasgupta, PK Gaisma tuneļa galā:液芯波导的最新分析应用.Dallas, T. un Dasgupta, PK Gaisma tuneļa galā: jaunākais šķidro kodolu viļņvadu analītiskais pielietojums.TRAC, tendenču analīze.Ķīmiskā.23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Daudzpusīga kopējās iekšējās atstarošanas fotometriskā noteikšanas šūna plūsmas analīzei. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Daudzpusīga kopējās iekšējās atstarošanas fotometriskā noteikšanas šūna plūsmas analīzei.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR un McKelvey, ID Universāla fotometriskā kopējā iekšējā atstarojuma šūna plūsmas analīzei. Eliss, 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. Eliss, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, IDEllis, PS, Gentle, BS, Grace, MR un McKelvey, ID universālā TIR fotometriskā šūna plūsmas analīzei.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Daudzatstarojoša fotometriskā plūsmas šūna izmantošanai estuāru ūdeņu plūsmas ievadīšanas analīzē. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Daudzatstarojoša fotometriskā plūsmas šūna izmantošanai estuāru ūdeņu plūsmas ievadīšanas analīzē.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ un McKelvey, ID Daudzatstarojoša fotometriskā plūsmas šūna izmantošanai estuāru ūdeņu plūsmas analīzē. Elisa, PS, Lidija-Mīnija, AJ, Vorsfolda, PJ un Makkelvija, ID 多反射光度流动池，用于河口水域的流动注入分析 Eliss, PS, Lidija-Mīnija, AJ, Vorsfolda, PJ un Makkelvija, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ un McKelvey, ID Daudzatstarojoša fotometriskā plūsmas šūna plūsmas ievadīšanas analīzei estuāru ūdeņos.anus Chim.Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Rokas fotometrs, kura pamatā ir šķidruma kodola viļņvada absorbcijas noteikšana nanolitru mēroga paraugiem. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Rokas fotometrs, kas balstīts uz šķidruma kodola viļņvada absorbcijas noteikšanu nanolitru mēroga paraugiem.Pan, J.-Z., Yao, B. un Fang, K. Rokas fotometrs, kas balstīts uz šķidruma kodola viļņa garuma absorbcijas noteikšanu nanolitru mēroga paraugiem. 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. Pamatojoties uz 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计.Pan, J.-Z., Yao, B. un Fang, K. Rokas fotometrs ar nanomēroga paraugu, kas balstīts uz absorbcijas noteikšanu šķidrā kodola vilnī.anus Ķīmiskā.82, 3394–3398 (2010).
Džans, J.-Z.Palieliniet injekcijas plūsmas analīzes jutību, spektrofotometriskai noteikšanai izmantojot kapilārās plūsmas šūnu ar garu optisko ceļu.tūpļa.zinātne.22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG Šķidrā kapilārā viļņvada pielietojums absorbcijas spektroskopijā (Atbilde uz Bērna un Kaltenbahera komentāru). D'Sa, EJ & Steward, RG Šķidrā kapilārā viļņvada pielietojums absorbcijas spektroskopijā (Atbilde uz Bērna un Kaltenbahera komentāru).D'Sa, EJ un Steward, RG Šķidro kapilāru viļņvadu pielietojumi absorbcijas spektroskopijā (Atbilde uz Bērna un Kaltenbahera komentāriem). 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 Šķidruma pielietojums 毛绿波波对在absorbcijas spektra（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ un Steward, RG Šķidrie kapilārie viļņvadi absorbcijas spektroskopijai (atbildot uz Bērna un Kaltenbahera komentāriem).limonols.Okeanogrāfs.46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Šķiedru optikas izplūstošā lauka absorbcijas sensors: šķiedras parametru un zondes ģeometrijas ietekme. Khijwania, SK & Gupta, BD Šķiedru optikas izplūstošā lauka absorbcijas sensors: šķiedras parametru un zondes ģeometrijas ietekme.Hijvania, SK un Gupta, BD Fiber Optic Evanescent Field Absorption Sensor: Fiber parametru un zondes ģeometrijas ietekme. 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 un Gupta, BDHijvania, SK un Gupta, BD Evanescent lauka absorbcijas optiskās šķiedras sensori: šķiedras parametru un zondes ģeometrijas ietekme.Optika un kvantu elektronika 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Dobu, ar metālu izklātu, viļņvada Ramana sensoru leņķiskā izeja. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Dobu, ar metālu izklātu, viļņvada Ramana sensoru leņķiskā izeja.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. un Woodruff, SD Dobu viļņvada Ramana sensoru ar metāla oderi leņķiskā izeja. 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. un Woodruff, SD Ramana sensora leņķiskā izeja ar tukšu metāla viļņvadu.pieteikums izvēlēties 51, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA Pārskats par dobajiem viļņvadiem IR pārraidei.šķiedru integrācija.izvēlēties.19, 211–227 (2000).